(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波振動子が円弧状かつ外側に向けて配列された超音波振動子アレイと、
前記複数の超音波振動子の配列による円弧状面に対して垂直となる前記超音波振動子アレイの端面側に設けられ、前記複数の超音波振動子とそれぞれ導通する複数の電極を持つ電極部と、
前記複数の超音波振動子の配列面に対して内側となる、前記超音波振動子アレイの背面に配設された、断面円弧状の外表面を持ち、該外表面と逆の内側に凹部を備えるバッキング材層と、
前記電極部の複数の電極と電気的に接続される複数の配線を持つ配線基板と、
前記複数の配線にそれぞれ接続される複数のケーブルが配線接続されたケーブル配線部と、を有し、
前記バッキング材層の前記凹部は、前記超音波振動子アレイから遠ざかる方向に向かって拡大するように形成されてなり、
前記バッキング材層の前記凹部に前記ケーブル配線部の少なくとも一部が含まれてなることを特徴とする超音波振動子ユニット。
【請求項２】
前記バッキング材層は、弓形状、半円筒状、円柱を中心線に平行な平面で切断した豚背形状、又は半円柱状であり、
前記バッキング材層の底面は、同一平面上に位置する連続する１つの平面、又は同一平面上に位置する分離された２つの平面である請求項１に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項３】
前記バッキング材層の前記凹部は、前記バッキング材層の外側面より中心側に向って設けられている請求項１又は２に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項４】
前記バッキング材層の前記凹部は、前記バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する貫通穴、又は前記バッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って凹んだ座グリのいずれかである請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項５】
前記貫通穴は、円形、又は多角形に刳り貫かれた形状、又は半円形状であり、
前記座グリは、前記バッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って座グリをすることによって形成されており、
前記座グリは、弓形状の座グリ、半円状のザグリ、多角形状のザグリ、又は角錐状の座グリ、円錐状のザグリである請求項４に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項６】
前記バッキング材層の外側面の両側にそれぞれ前記ケーブル配線部が配置され、
前記バッキング材層の前記凹部は、それぞれの前記ケーブル配線部を配置するために、前記バッキング材層の外側面の両側に、又は両側を貫通して設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項７】
前記ケーブル配線部は、前記配線基板において前記バッキング材層の中心側の面に設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項８】
更に、前記バッキング材層の前記凹部に収納された前記ケーブル配線部と前記バッキング材層との間の前記凹部の隙間は、充填剤によって埋められてなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項９】
前記ケーブル配線部のすくなくとも一部は、前記充填剤によって覆われてなる請求項８に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項１０】
更に、前記配線基板と、前記ケーブル配線部とを備え、前記配線基板の前記複数の配線とそれぞれ前記ケーブル配線部に配線接続された前記複数のケーブルが接続されてなるケーブルユニットを有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項１１】
前記ケーブルユニットは、前記配線基板であるフレキシブルプリント配線基板と、前記ケーブル配線部を持つリジットなプリント配線回路基板とを有する多層配線基板である請求項１０に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項１２】
前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板、プリント配線回路基板、又は両方を有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項１３】
前記フレキシブルプリント配線基板は、熱融着によって前記電極部と電気的に接続され、前記超音波振動子アレイの外側面に配置されている請求項１１又は１２に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項１４】
前記フレキシブルプリント配線基板は、異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて前記電極部と電気的に接続され、前記超音波振動子アレイの外側面に配置されている請求項１１又は１２に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項１５】
更に、前記フレキシブルプリント配線基板が前記超音波振動子アレイの外側面に配置され、前記ケーブル配線部が収納された前記バッキング材層の前記凹部の隙間に充填剤を注入して埋める請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニット。
【請求項１６】
被検体の体腔内を撮影して、それぞれ超音波画像及び内視鏡画像を取得するための超音波内視鏡であって、
前記体腔内に挿入される挿入部と、
前記挿入部の先端に設けられ、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超音波振動子ユニットを備え、前記超音波画像を取得するための超音波観察部と、
前記挿入部の、前記超音波観察部より基端側に設けられ、前記体腔内の撮像対象部位を照明する照明光を出射する照明光学系、及び該照明光学系からの前記照明光によって照明された前記撮像対象部位を撮像する撮像光学系を備えた内視鏡観察部と、
前記挿入部の、前記超音波観察部より基端側に設けられ、処置具を前記体腔内に挿入するための処置具導出口を備える処置具チャンネルと、を有することを特徴とする超音波内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡に係り、特に、体腔内に挿入される超音波内視鏡に用いられる超小型超音波振動子を実現するための超音波振動子配線構造を有する超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波内視鏡は、経消化管による胆嚢又は膵臓の観察を主な目的として、内視鏡の先端部に超音波観察部を設けたものである。超音波内視鏡を安全に消化管へ挿入するために、超音波内視鏡の先端部には、超音波観察部の他に、超音波観察部を設けていない通常の内視鏡と同様に、光学センサー、照明、送気口、送水口、及び吸引口が設けられている。そのため、超音波内視鏡の先端部の外径は大きくなり、超音波内視鏡の操作性の低下及び超音波内視鏡の先端部を挿入される患者の負担の増加の要因となっている。【０００３】
そこで、超音波内視鏡の操作性の向上及び患者の負担の軽減のために、超音波観察部の小型化が求められており、近年では、配線作業における作業性を改善するとともに、超音波内視鏡の超音波観察部を小型化する様々な提案がなされている（特許文献１〜５参照）。【０００４】
特許文献１は、音響整合層と圧電素子と背面制動層とを各々有する超音波振動子アレイと、その各圧電素子と超音波振動子アレイの幅方向の中央部付近において電気的に接続され、硬質基板と、複数の信号芯線からなる信号ケーブル束と、硬質基板及び信号ケーブル束との間に介在し両者を電気的に接続するフレキシブルプリント配線基板とを有する超音波振動子ユニットを開示している。更に、超音波振動子アレイと、ケーブル束及びフレキシブルプリント配線基板は別体構造であり、両者は熱圧着を手段として用いて接続されて、その後、フレキシブルプリント配線基板は複数回折り畳まれた形態となるように構成される。【０００５】
特許文献２は、超音波を送受信する超音波送受信部と、超音波送受信部の背面側に電気的に接続された配線基板と、配線基板に電気的に接続された複数の駆動配線と、配線基板を収容して超音波送受信部を保持するハウジングと、を有する超音波内視鏡を開示している。配線基板は、複数の超音波振動子とその幅方向の中央部付近において電気的に接続されるリジッドな回路基板と、駆動配線を包み束ねる包被部を有し、駆動配線が包被部に包み束ねられた状態でハウジングに挿入される。
特許文献３は、超音波探触子において、凸曲面上に配置された超音波振動子アレイの両側から交互に接続した信号線を、両面に導電路が形成された、単一のフレキシブルプリント配線基板により、一側面側から電極を導出することを開示している。【０００６】
特許文献４は、超音波振動子ユニットの振動子基板に、超音波振動子アレイの幅方向の中央部付近から延伸するように配列され、超音波振動子と電気的に接続するためのパッド電極群の各パッド電極と、櫛状のリード状電極群を有する同軸ケーブルアッセンブリを有する電子走査型超音波プローブを開示している。超音波振動子ユニットのパッド電極と同軸ケーブルアッセンブリのリードとの接続に際して、各パッド電極と櫛状のリード状電極群との位置合わせを行う。
特許文献５は、超音波振動子アレイの幅方向の中央部付近において、超音波振動子アレイの電極と電気的に接続され、それぞれ超音波振動子アレイの電極の半分と電気的に接続される第１及び第２の信号パターン群を有するプリント基板を備える超音波探触子を開示している。第１及び第２の信号パターン群は、それぞれ異なる方向において同軸ケーブルと配線される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４４５７６４号
【特許文献２】特許第５３９９５９４号
【特許文献３】特公平８−４３５９
【特許文献４】特許第４９８０６５３号
【特許文献５】特許第３８０２７５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１〜５に開示の超音波内視鏡では、先端部に設けられる超音波観察部に多数の超音波振動子がアレイ状に配設されており、それぞれの超音波振動子には、ケーブルが配線される。例えばチャンネル数が、例えば４８〜１９２と多いのに対し、超音波観察部はその外径が小さく、ケーブルには極めて微細な高価なケーブルが用いられるため、超音波観察部内の配線は複雑な作業となり、小さい先端部内で多数の配線を手作業で行われているのが現状である。このため、外径の小さい超音波観察部内でのケーブルの取り回しが複雑かつ高充填となるため、即ち、ケーブルの取り扱いが複雑であることに加えて、超音波観察部内においてケーブルを高密度に配線する必要があるため、作業性が悪く、超音波内視鏡の製造コストが高くなる要因となっている。
操作性の向上、及び患者負担の改善のために、超音波観察部の小型化が求められているにもかかわらず、上述のように、超音波観察部の製造安定性及びその製造コストの観点から、超音波観察部の小型化は、非常に難しいという問題があった。【０００９】
また、特許文献１及び３に開示の技術では、超音波振動子ユニットのフレキシブルプリント配線基板が折り畳まれる構造を有しているために、ケーブル束及びフレキシブルプリント配線基板の配線構造が複雑であるという問題があった。また、超音波振動子アレイと、ケーブル束及びフレキシブルプリント配線基板を熱圧着で接続しているが、配線の作業性には未だに問題があった。特に、特許文献１では、超音波振動子ユニットの製造時に、フレキシブルプリント配線基板を複数回折り畳む際にケーブルに負担、例えば負荷がかかり、負荷のかかったケーブル配線が断線するという問題があった。【００１０】
また、特許文献２、４、及び５に開示の技術では、簡単な構成を用いることで配線作業の作業性を軽減しているが、超音波振動子とケーブルとの配線が完了した後で初めて、超音波内視鏡に使用した超音波振動子の品質の検査が可能となる。このため、一定の得率があるため、超音波振動子の品質に問題があった場合には、超音波振動子及び配線された多数の微細で高価なケーブル等の超音波振動子の配線に使用した部品や材料が、全て使用できず、無駄となるため、損失が大きく、その結果、超音波内視鏡の製造コストが高くなるという問題があった。【００１１】
また、特許文献１、２、４、及び５に開示の技術では、いずれも超音波振動子アレイの幅方向の中央部付近において、超音波振動子アレイの電極と配線基板とを電気的に接続している。この構造は、製造が非常に困難であり、製造の成功率が高くないという問題があった。【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、小型化ができ、かつ超音波振動子アレイの各電極、及び多数のケーブルを配線する際に作業性の良く、作業工程の難易度が低く、ケーブルへの負荷がかかりにくく断線の危険性が少ない配線構造を有し、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、上記目的に加え、ケーブル配線前に超音波振動子アレイの検査が可能であり、製造安定性が高く、コストアップを招くことがなく、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の超音波振動子ユニットは、複数の超音波振動子が円弧状かつ外側に向けて配列された超音波振動子アレイと、複数の超音波振動子の配列による円弧状面に対して垂直となる超音波振動子アレイの端面側に設けられ、複数の超音波振動子とそれぞれ導通する複数の電極を持つ電極部と、複数の超音波振動子の配列面に対して内側となる、超音波振動子アレイの背面に配設された、断面円弧状の外表面を持ち、外表面と逆の内側に凹部を備えるバッキング材層と、電極部の複数の電極と電気的に接続される複数の配線を持つ配線基板と、複数の配線にそれぞれ接続される複数のケーブルが配線接続されたケーブル配線部と、を有し、バッキング材層の凹部にケーブル配線部の少なくとも一部が含まれてなることを特徴とする。【００１４】
ここで、バッキング材層は、弓形状、半円筒状、円柱を中心線に平行な平面によって切断した形状、又は半円柱状であり、バッキング材層の底面は、同一平面上に位置する連続する１つの平面、又は同一平面上に位置する分離された２つの平面であることが好ましい。
また、バッキング材層の凹部は、バッキング材層の外側面より中心側に向って設けられていることが好ましい。
また、バッキング材層の凹部は、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する貫通穴、又はバッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って凹んだ座グリのいずれかであることが好ましい。
また、貫通穴は、円形、又は多角形に刳り貫かれた形状、又は半円形状であり、座グリは、バッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って座グリをすることによって形成されており、座グリは、弓形状の座グリ、半円状のザグリ、多角形状のザグリ、角錐状の座グリ、又は円錐状のザグリであることが好ましい。
また、バッキング材層の凹部は、超音波振動子アレイから遠ざかる方向に向かって拡大するように形成されてなることが好ましい。【００１５】
また、バッキング材層の外側面の両側にそれぞれケーブル配線部が配置され、バッキング材層の凹部は、それぞれのケーブル配線部を配置するために、バッキング材層の外側面の両側に、又は両側を貫通して設けられることが好ましい。
また、ケーブル配線部は、配線基板においてバッキング材層の中心側の面に設けられていることが好ましい。
また、更に、バッキング材層の凹部に収納されたケーブル配線部とバッキング材層との間の凹部の隙間は、充填剤によって埋められてなることが好ましい。
また、ケーブル配線部のすくなくとも一部は、充填剤によって覆われてなることが好ましい。
また、更に、配線基板と、ケーブル配線部とを備え、配線基板の複数の配線とそれぞれケーブル配線部に配線接続された複数のケーブルが接続されてなるケーブルユニットを有することが好ましい。【００１６】
また、ケーブルユニットは、配線基板であるフレキシブルプリント配線基板と、ケーブル配線部を持つリジットなプリント配線回路基板とを有する多層配線基板であることが好ましい。
また、配線基板は、フレキシブルプリント配線基板、プリント配線回路基板、又は両方を有することが好ましい。
また、フレキシブルプリント配線基板は、熱融着によって電極部と電気的に接続され、超音波振動子アレイの外側面に配置されていることが好ましい。
また、フレキシブルプリント配線基板は、異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて電極部と電気的に接続され、超音波振動子アレイの外側面に配置されていることが好ましい。
また、更に、フレキシブルプリント配線基板が超音波振動子アレイの外側面に配置され、ケーブル配線部が収納されたバッキング材層の凹部の隙間に充填剤を注入して埋めることが好ましい。【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明の超音波内視鏡は、被検体の体腔内を撮影して、それぞれ超音波画像及び内視鏡画像を取得するための超音波内視鏡であって、体腔内に挿入される挿入部と、挿入部の先端に設けられ、上記超音波振動子ユニットを備え、超音波画像を取得するための超音波観察部と、挿入部において、超音波観察部より基端側に設けられ、体腔内の撮像対象部位を照明する照明光を出射する照明光学系、及び照明光学系からの照明光によって照明された撮像対象部位を撮像する撮像光学系を備えた内視鏡観察部と、挿入部において、超音波観察部より基端側に設けられ、処置具を体腔内に挿入するための処置具導出口を備える処置具チャンネルと、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、小型化ができ、かつ超音波振動子アレイの各電極、及び多数のケーブルを配線する際に作業性が良く、作業工程の難易度が低く、ケーブルへの負荷がかかりにくく断線の危険性が少ない配線構造を有し、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡を提供することができる。
本発明によれば、上記効果に加え、更に、ケーブル配線前に超音波振動子アレイの検査が可能であり、製造安定性が高く、コストアップを招くことがなく、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の超音波振動子ユニットが適用される超音波内視鏡を用いる超音波検査システムの構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す超音波内視鏡の先端部を示す部分拡大平面図である。
【図３】図２に示すIII−III線矢視図であり、図２に示す超音波内視鏡の先端部の部分縦断面図である。
【図４】図２に示す超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の部分拡大断面図である。
【図５】図３に示すV−V線矢視図であり、図３に示す超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の一例の横断面図である。
【図６】図４に示す超音波観察部の超音波振動子ユニットのバッキング材層の構造の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の超音波振動子ユニットのバッキング材層の構造の他の一例を示す斜視図である。
【図８】本発明の超音波振動子ユニットのバッキング材層の構造の他の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の超音波振動子ユニットのバッキング材層の構造の他の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の他の一例の横断面図である。
【図１１】本発明の超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の他の一例の横断面図である。
【図１１Ａ】本発明の超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の他の一例の横断面図である。
【図１２】本発明の超音波振動子ユニットの製造方法の一工程を示す説明図である。
【図１３】図１２に示す本発明の製造方法において製造された中間製造物を示す平面図である。
【図１４】本発明の超音波振動子ユニットの製造方法の他の工程を示す説明図である。
【図１５】本発明の製造方法において製造された超音波振動子ユニットを示す平面図である。
【図１６】図１５に示すＰ−Ｐ線で切断した横断面図である。
【図１７】本発明の製造方法において製造された超音波振動子ユニットの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る超音波振動子ユニット、及びこの超音波振動子ユニットを用いる超音波内視鏡を添付図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の超音波振動子ユニットを用いる本発明の超音波内視鏡を使用する超音波検査システムの構成の一例を示す概略構成図である。
図１に示す超音波検査システム１０は、患者等の被検体の体表からの超音波検査では困難な胆嚢又は膵臓の観察を被検体の体腔である食道、胃、十二指腸、小腸、及び大腸等の消化管を経由して可能にし、本発明の超音波振動子ユニットを備え、超音波断層画像(以下、超音波画像という）を取得する超音波観察部と、内視鏡光学画像（以下、内視鏡画像という）を取得する内視鏡観察部とを有する本発明の超音波内視鏡を被検体の体腔内に挿入して、被検体の内視鏡画像を観察しながら被検体の観察対象部位の超音波画像を取得するものである。
【００２１】
図１に示すように、超音波検査システム１０は、本発明の超音波振動子ユニット（４６：図２〜図５参照）を用いる本発明の超音波内視鏡１２と、超音波画像を生成する超音波用プロセッサ装置１４と、内視鏡画像を生成する内視鏡用プロセッサ装置１６と、体腔内を照明する照明光を超音波内視鏡１２に供給する光源装置１８と、超音波画像及び／又は内視鏡画像を表示するモニタ２０と、を備えて構成されている。
また、超音波検査システム１０は、更に、洗浄水等を貯留する送水タンク２１ａと、体腔内の吸引物（供給された洗浄水等も含む）を吸引する吸引ポンプ２１ｂとを備えている。なお、超音波検査システム１０は、図示しないが、更に、送水タンク２１ａ内の洗浄水、又は外部の空気等の気体を超音波内視鏡１２内の管路（図示せず）に供給する供給ポンプ等を備えていても良い。
【００２２】
まず、本発明の超音波内視鏡１２は、本発明の超音波振動子ユニット（４６：図２〜図５参照）によって構成される超音波観察部３６と内視鏡観察部３８とを先端に有し、被検体の体腔内を撮影して、それぞれ超音波画像（エコー信号）及び内視鏡画像（画像信号）を取得するものである。
超音波内視鏡１２は、先端に超音波観察部３６と内視鏡観察部３８とを備え、被検体の体腔内に挿入するための挿入部２２と、挿入部２２の基端部に連設され、医師や技師などの術者が操作を行うための操作部２４と、操作部２４に一端が接続されたユニバーサルコード２６とから構成されている。
【００２３】
操作部２４には、送水タンク２１ａから送気送水管路（図示せず）を開閉する送気送水ボタン２８ａ、及び吸引ポンプ２１ｂからの吸引管路（図示せず）を開閉する吸引ボタン２８ｂが並設されるとともに、一対のアングルノブ２９、２９、及び処置具挿入口（鉗子口ともいう）３０が設けられている。
ここで、送水タンク２１ａは、超音波内視鏡１２の内視鏡観察部３８等の洗浄等のために超音波内視鏡１２内の送気送水管路に供給する洗浄水等を貯留するためのものである。なお、送気送水ボタン２８ａは、送水タンク２１ａから送気送水管路を経て供給された空気等の気体、及び洗浄水等の水を挿入部２２の先端側の内視鏡観察部３８から噴出させるために用いられる。
【００２４】
また、吸引ポンプ２１ｂは、超音波内視鏡１２の先端側から体腔内の吸引物（供給された洗浄水等も含む）を吸引するために吸引管路（図示せず）を吸引するものである。吸引ボタン２８ｂは、吸引ポンプ２１ｂの吸引力によって挿入部２２の先端側から体腔内の吸引物を吸引するために用いられる。
また、鉗子口３０は、鉗子や穿刺針、高周波メス等の処置具を挿通するためのものである。
【００２５】
ユニバーサルコード２６の他端部には、超音波用プロセッサ装置１４に接続される超音波用コネクタ３２ａと、内視鏡用プロセッサ装置１６に接続される内視鏡用コネクタ３２ｂと、光源装置１８に接続される光源用コネクタ３２ｃとが設けられている。超音波内視鏡１２は、これらの各コネクタ３２ａ、３２ｂ、及び３２ｃを介してそれぞれ超音波用プロセッサ装置１４、内視鏡用プロセッサ装置１６、及び光源装置１８に着脱自在に接続される。また、光源用コネクタ３２ｃには、送水タンク２１ａを接続する送気送水用チューブ３４ａ、及び吸引ポンプ２１ｂを接続する吸引用チューブ３４ｂ等が接続される。
【００２６】
挿入部２２は、先端側から順に、硬質部材によって形成され、超音波観察部３６と内視鏡観察部３８とを有する先端部（先端硬質部）４０と、先端部４０の基端側に連設され、複数の湾曲駒を連結してなり、湾曲自在の湾曲部４２と、湾曲部４２の基端側と操作部２４の先端側との間を連結し、細長かつ長尺の可撓性を有する軟性部４３とから構成されている。
湾曲部４２は、操作部２４に設けられた一対のアングルノブ２９、２９を回動することによって遠隔的に湾曲操作される。これにより、先端部４０を所望の方向に向けることができる。
【００２７】
また、先端部４０には、内部に、超音波観察部３６を覆う超音波伝達媒体（例えば、水、オイル等）を注入したバルーンが着脱自在に装着されていても良い。超音波及びエコー信号は空気中において著しく減衰するため、このバルーンに超音波伝達媒体を注入して膨張させ、観察対象部位に当接させることにより、超音波観察部３６の超音波振動子(超音波トランスデューサ）アレイ（５０：図２〜図５参照）と観察対象部位の間から空気を排除し、超音波及びエコー信号の減衰を防止することができる。
【００２８】
なお、超音波用プロセッサ装置１４は、超音波内視鏡１２の挿入部２２の先端部４０の超音波観察部３６の超音波振動子ユニット（４６）の超音波振動子アレイ（５０：図２〜図５参照）に超音波を発生させるための超音波信号（データ）を生成して供給するものである。また、超音波用プロセッサ装置１４は、超音波が放射された観察対象部位から反射されたエコー信号（データ）を超音波振動子アレイ（５０）によって受信して取得し、取得したエコー信号に対して各種の信号（データ）処理を施してモニタ２０に表示される超音波画像を生成するためのものである。
【００２９】
内視鏡用プロセッサ装置１６は、超音波内視鏡１２の挿入部２２の先端部４０の内視鏡観察部３８において光源装置１８からの照明光によって照明された観察対象部位から取得された撮像画像信号（データ）を受信して取得し、取得した画像信号に対して各種の信号（データ）処理、及び画像処理を施して、モニタ２０に表示される内視鏡画像を生成するためのものである。
なお、これらのプロセッサ装置１４、及び１６は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のプロセッサによって構成されるものであっても良い。
【００３０】
光源装置１８は、超音波内視鏡１２の内視鏡観察部３８によって体腔内の観察対象部位を撮像して画像信号を取得するために、赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）、及び青光（Ｂ）等の３原色光からなる白色光や特定波長光等の照明光を、発生させて、超音波内視鏡１２に供給し、超音波内視鏡１２内のライトガイド（図示せず）等によって伝搬し、超音波内視鏡１２の挿入部２２の先端部４０の内視鏡観察部３８から出射して、体腔内の観察対象部位を照明するためのものである。
【００３１】
モニタ２０は、超音波用プロセッサ装置１４及び内視鏡用プロセッサ装置１６により生成された各映像信号を受けて超音波画像や内視鏡画像を表示する。これらの超音波画像や内視鏡画像の表示は、いずれか一方のみの画像を適宜切り替えてモニタ２０に表示することや両方の画像を同時に表示すること等が可能である。なお、超音波画像を表示するためのモニタと内視鏡画像を表するためのモニタを別個に設けてよいし、他の任意に形態で、これらの超音波画像と内視鏡画像とを表示するようにしてもよい。
【００３２】
次に、超音波内視鏡の挿入部の先端部の構成を図２〜図４を参照して詳細に説明する。
図２は、図１に示す超音波内視鏡の先端部及びその近傍を示す部分拡大平面図である。図３は、図２に示すIII−III線矢視図であり、図２に示す超音波内視鏡の先端部をその長手方向に沿った中心線によって切断した縦断面図である。図４は、図３に示す超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の部分拡大縦断面図である。図５は、図２に示すV−V線矢視図であり、図２に示す超音波内視鏡の先端部の超音波観察部の超音波振動子アレイの円弧構造の中心線によって切断した横断面図である。
【００３３】
図２、及び図３に示すように、超音波内視鏡１２の先端部４０には、先端側に超音波画像を取得するための超音波観察部３６と、基端側に内視鏡画像を取得するための内視鏡観察部３８と、これらの間に処置具導出口４４とが設けられており、共に超音波内視鏡１２の先端部４０の先端部本体となる、硬質樹脂等の硬質部材からなる外装部材４１に取り付けられて保持されている。
図２に示す例では、処置具導出口４４は、超音波観察部３６と内視鏡観察部３８との間に設けられているが、本発明は特に図示例に限定されず、内視鏡観察部３８内に設けられていても良いし、内視鏡観察部３８よりも基端側（湾曲部４２側）に設けられていても良い。
【００３４】
図２〜図４に示すように、超音波観察部３６は、本発明の超音波振動子ユニット４６と、超音波振動子ユニット４６を取り付けて保持する外装部材４１とから構成されるものである。
超音波振動子ユニット４６は、複数の超音波振動子（トランスデューサ）４８からなる超音波振動子アレイ５０と、超音波振動子アレイ５０の外側面に設けられる電極部５２と、超音波振動子アレイ５０の各超音波振動子４８を下面側から支持するバッキング材層５４と、電極部５２と電気的に接続されるフレキシブルプリント配線基板（以下、単にＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）という）５６と、ＦＰＣ５６に接続される複数本のケーブル５８が配線接続されたケーブル配線部６０とを有する。ここで、図示例では、ＦＰＣ５６とケーブル配線部６０とは、ケーブルユニット６２として一体化されている。
【００３５】
また、超音波振動子ユニット４６は、更に、超音波振動子アレイ５０の上に積層された音響整合層６４と、音響整合層６４上に積層された音響レンズ６６とを有する。即ち、超音波振動子ユニット４６は、音響レンズ６６、音響整合層６４、超音波振動子アレイ５０、及びバッキング材層５４の積層体からなる。
音響整合層６４は、人体等の被検体と超音波振動子４８との間の音響インピーダンス整合をとるためのものである。
音響整合層６４上に取り付けられている音響レンズ６６は、超音波振動子アレイ５０から発せられる超音波を観察対象部位に向けて収束させるためのものである。音響レンズ６６は、例えば、シリコン系樹脂（ミラブル型シリコンゴム（ＨＴＶゴム）、液状シリコンゴム（ＲＴＶゴム）等）、ブタジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等からなる。音響整合層６４によって被検体と超音波振動子４８との間の音響インピーダンス整合をとり、超音波の透過率を高めるため、音響レンズ６６には、必要に応じて酸化チタンやアルミナ、シリカ等の粉末が混合される。
【００３６】
超音波振動子アレイ５０は、円弧状かつ外側に向けて配列された複数、例えば４８〜１９２個の直方体形状の超音波振動子（トランスデューサ）４８からなる４８〜１９２チャンネル（ＣＨ）のアレイである。
即ち、超音波振動子アレイ５０は、複数の超音波振動子４８が、一例として、図示例のように一次元アレイ状に所定のピッチで配列されてなるものである。このように、超音波振動子アレイ５０を構成する各超音波振動子４８は、先端部４０の軸線方向（挿入部２２の長手軸方向）に沿って凸湾曲状に等間隔で配列されており、超音波用プロセッサ装置１４から入力される駆動信号に基づいて順次駆動されるようになっている。これによって、図２に示す超音波振動子４８が配列された範囲を走査範囲としてコンベックス電子走査が行われる。
【００３７】
超音波振動子アレイ５０は、バッキング材層５４の底面５４ｄと平行な方向（ＡＺ（アジマス）方向）よりも、ＡＺ方向と直交する超音波振動子４８の長手方向（ＥＬ（エレベーション）方向）の長さのほうが短く、後端側が張り出すように傾斜して配置される。図５に示すように、超音波振動子４８は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電体厚膜の両面に電極を形成した構成を有する。一方の電極は、超音波振動子４８毎に個々に独立した個別電極５２ａ、他方の電極は、超音波振動子４８の全てに共通の共通電極（例えば、グランド（接地）電極）５２ｂとなっている。図示例では、複数の個別電極５２ａは、複数の超音波振動子４８の端部の下面からその配列面となるバッキング材層５４の外表面（上表面）５４ｂまで延びており、共通電極５２ｂは、超音波振動子４８の端部の上面に設けられている。これらの複数の個別電極５２ａ、及び共通電極５２ｂは、電極部５２を構成している。
なお、図示は省略するが、隣接する２つの超音波振動子４８同士の隙間には、エポキシ樹脂等の充填材が充填されている。
【００３８】
超音波観察部３６の超音波振動子ユニット４６において、超音波振動子アレイ５０の各超音波振動子４８が駆動され、超音波振動子４８の両電極に電圧が印加されると、圧電体が振動して超音波を順次発生し、被検体の観察対象部位に向けて超音波が照射される。そして、複数の超音波振動子４８をマルチプレクサ等の電子スイッチで順次駆動させることによって、超音波振動子アレイ５０が配された曲面に沿った走査範囲、例えば曲面の曲率中心から数十ｍｍ程度の範囲において、超音波が走査される。
また、観察対象部位から反射されたエコー信号（超音波エコー）を受信すると、圧電体が振動して電圧を発生し、この電圧を受信した超音波エコーに応じた電気信号（超音波検出信号）として超音波用プロセッサ装置１４に出力する。そして、超音波用プロセッサ装置１４において各種の信号処理が施されてから、超音波画像としてモニタ２０に表示される。
【００３９】
電極部５２は、図３、及び図４に示すように、複数（４８〜１９２）の超音波振動子４８の配列による円弧状面に対して垂直となる超音波振動子アレイ５０の（各超音波振動子４８の）端面側に円弧状に設けられるものにより、複数（４８〜１９２）の超音波振動子４８にそれぞれ導通する複数（４８〜１９２）の電極５２ａからなる。なお、電極部５２には、複数の超音波振動子４８の共通電極が含まれていても良い。本発明において、垂直とは、９０度に限定されるわけではなく、略垂直。例えば、９０度±５度、即ち、８５度〜９５度までの範囲の角度を含むものである。
なお、図３、及び図４においては、円弧状に配列された複数の電極５２ａ及びこれらからなる電極部５２は、バッキング材層５４に隠れて見えないが、分かり易くするために破線表示している。
電極部５２は、超音波振動子４８の配列面に対して垂直となる超音波振動子アレイ５０の外側面に設けられるが、超音波振動子４８の数が少ない場合には、片側の外側面でも良いが、超音波振動子４８の数は多い方が好ましいので、複数の電極５２ａは、超音波振動子アレイ５０の両外側面に設けられることが好ましい。
なお、図５に示す例では複数の電極５２ａを、各超音波振動子４８の長手方向の端面側に設けられた個別電極で構成しているが、本発明はこれに限定されず、超音波振動子４８の個別電極５２ａに導通していれば、個別電極から配線によって接続された別の電極によって構成しても良い。また、電極部５２には、直接共通電極が含まれているが、共通電極５２ｂから配線によって接続された電極が含まれていても良い。
電極部５２の複数の電極５２ａ及び５２ｂは、電極パッドとして設けられていることが好ましい。
【００４０】
次に、バッキング材層５４は、図３、及び図６に示すように、複数の超音波振動子４８の配列面に対して内側となる、即ち超音波振動子アレイ５０の背面(下面）に配設されるバッキング材からなる部材の層である。バッキング材層５４は、上表面（上側面）５４ｂが断面凸円弧状に形成され、その下側面５４ｃが断面凹円弧状に形成され、したがって、断面円弧状の外表面５４ｂを持ち、外表面５４ｂと逆の内側に凹部、好ましくは、図示例ではバッキング材層５４の一方の外側面から他方の外側面に貫通する半円柱状の凹部５４ａを備える、即ち下面側に断面円弧状凹部５４ａを有する半円筒状のバッキング材からなる。したがって、バッキング材層５４の底面（内側表面）５４ｄは、図示例のように、同一平面上に位置する分離された２つの平面からなることが好ましい。
【００４１】
ここで、バッキング材層５４は、図３、及び図６に示す例では、半円筒状であるが、本発明はこれに限定されず、図７、図８、及び図９に示すバッキング材層６８、６９、及び７０のように、半円柱形状であっても良い。この時、バッキング材層６８、６９、及び７０の底面６８ｃ、６９ｃ、及び７０ｃは、同一平面上に位置する、連続する１つの平面からなることが好ましい。なお、図６〜図９においては、説明のため、本発明の超音波振動子ユニットの構成要素の内、超音波振動子アレイ、及びバッキング材層以外の構成要素は省略されている。
更に、本発明に用いられるバッキング材層は、好ましくは、弓形状（半円より小さい円弧を持つ部分円筒形状）であっても良いし、円柱を中心線に平行な平面で切断した形状であってもよいし、半円柱形状、又は、円柱を中心線に平行な平面で切断した形状のバッキング材層にその底面側から開けられ、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する半楕円形状、多角形状、又は異形状等の貫通凹部を備えるものであって良い。
【００４２】
また、図示例のバッキング材層５４においては、ケーブル配線部６０の少なくとも一部を含むことができる凹部５４ａを有する。図示例では、凹部５４ａは、バッキング材層５４の一方の外側面から他方の外側面に貫通する半円柱状の凹部（第１凹部）であるが、本発明はこれに限定されず、ケーブル配線部６０の少なくとも一部を収納することができれば、どのような凹部であっても良い。
例えば、本発明に用いられるバッキング材層の凹部は、バッキング材層の外側面より中心側に向って設けられていることが好ましい。したがって、凹部は、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する凹部（本発明の第１凹部である）、又はバッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って凹んだ凹部（本発明の第２凹部である）であることがより好ましい。
ここで、第１凹部としては、バッキング材層の底面側から円形に刳り貫かれた、バッキング材層の一方の外側面から他方の外側面に貫通する凹部（第１凹部）であっても良いし、上述した半楕円形状、多角形状、又は異形状等の貫通凹部であっても良い。
【００４３】
一方、第２凹部としては、バッキング材層の少なくとも一方の外側面から中心側に向って座グリをすることによって形成された座グリ、例えば、図７、図８、及び図９に示す半円柱形状のバッキング材層６８、６９、及び７０の一方の各外側面６８ｂ、６９ｂ、及び７０ｂにそれぞれ形成された半円状の座グリ６８ａ、四角形の座グリ６９ａ、及び円錐状の座グリ７０ａであっても良いし、図示しないが、弓形状の座グリ、多角形の座グリ、角錐状の座グリ等であっても良い。また、凹部は、上述した座グリでなくても、バッキング材層の外側面より中心側に向って設けられていれば、予め、バッキング材層に形成されていた凹部であっても良い。
このような凹部は、例えば円錐状の座グリ７０ａのように、超音波振動子アレイ５０から遠ざかる方向に向かって拡大するように形成されてなることが好ましい。
更に、本発明に用いられる凹部は、座グリ６８ａ、６９ａ、及び７０ａのように貫通していない場合には、バッキング材層の両方の外側面、即ち両側の側面に設けられていることが好ましい。
【００４４】
バッキング材層５４を構成するバッキング材は、超音波振動子アレイ５０の各超音波振動子４８等を柔軟に支持するクッション材として機能する。このため、バッキング材は、硬質ゴム等の剛性を有する材料からなり、超音波減衰材（フェライト、セラミックス等）が必要に応じて添加されている。
したがって、超音波振動子アレイ５０は、バッキング材層５４の断面凸円弧状に形成された上面となる円弧状の外表面５４ｂ上に、図示例では、複数の直方体状の超音波振動子４８をその長手方向が平行となるように、好ましくは等間隔に配列したもの、即ち、複数の超音波振動子４８が円弧状かつ外側に向けて配列されたものである。
【００４５】
ＦＰＣ５６は、本発明に用いられる配線基板であり、図３及び図４に示すように、電極部５２の複数（４８〜１９２）の電極５２ａとそれぞれ電気的に接続するための複数（４８〜１９２）の配線を有するものである。即ち、図示例では、ＦＰＣ５６は、電極部５２の複数の電極５２ａ（電極パッド）とそれぞれ電気的に接続するための複数（４８〜１９２）の配線パッド５６ａ、複数（４８〜１９２）本のケーブル５８が配線接続されたケーブル配線部６０とそれぞれ電気的に接続するための複数（４８〜１９２）の配線パッド５７、及びこれらの複数の配線パッド５６ａと複数の配線パッド５７とをそれぞれ接続するための複数の配線（図示せず）を有するものである。
ケーブル配線部６０は、ＦＰＣ５６の複数（４８〜１９２）の配線にそれぞれ接続される複数（４８〜１９２）本のケーブル５８が予め配線接続されたものである。
ケーブル配線部６０は、図５に示す例では、ＦＰＣ５６の複数の配線パッド５７を共有し、複数（４８〜１９２）の配線パッド５７にはそれぞれ複数（４８〜１９２）本のケーブル５８が予め配線接続されている。
【００４６】
なお、図５に示す例においては、ＦＰＣ５６と、ケーブル配線部６０とは、一体化されたケーブルユニット６２として構成している。
ここで、ケーブルユニット６２は、１つの配線基板、例えば、ＦＰＣ５６等のフレキシブルな配線基板とプリント配線回路基板（以下、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）という）、又はプリント配線基板（以下、ＰＷＢ（Printed Wired Board）等のリジッドな配線基板とが一体化された多層基板を用いるものである。ケーブルユニット６２では、ＦＰＣ５６の複数の配線パッド５７をリジッドな配線基板に設けて、複数の配線パッド５７に複数本のケーブル５８を予め配線接続してケーブル配線部６０を設け、複数の配線パッド５７にそれぞれ導通するＦＰＣ５６の複数の配線パッド５６ａと超音波振動子アレイ５０の電極部５２の複数の電極５２ａ（電極パッド）とが互いに接触するように超音波振動子アレイ５０とケーブルユニット６２のＦＰＣ５６とを貼り合わせて複数の配線パッド５６ａと複数の電極５２ａ（電極パッド）とを互いに電気的に接続する。
【００４７】
ここで、ＦＰＣ５６の複数の配線パッド５６ａと超音波振動子アレイ５０の電極部５２の複数の電極５２ａ（電極パッド）との貼り合わせ（即ち、電気的な接続）は、異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて行うことが好ましく、また、熱融着によって行うことが好ましい。なお、配線パッド５６ａと電極５２ａとの電気的な接続は、これらの接続方法に制限される訳ではなく、配線の作業性を阻害せず、作業工程の難易度が高くならなければ、いかなる方法を用いても良く、ワイヤーボンディング、半田付け等の方法などの公知の方法を用いても良い。
こうすることにより、本発明では、超音波振動子配線作業の簡素化、効率化、作業性の向上を図ることができ、小型化ができ、かつ超音波振動子アレイの各電極、及び多数のケーブルを配線する際に作業性の良く、作業工程の難易度が低く、ケーブルへの負荷がかかりにくく断線の危険性が少ない配線構造を有し、超音波内視鏡に用いるのに適した超音波振動子ユニットを提供することができる。
【００４８】
上述した例においては、ＦＰＣ５６と、ケーブル配線部６０とを、一体化されたケーブルユニット６２として構成しているが、本発明はこれに限定されず、一体化されず、別々の部材として構成しておいても良い。即ち、ＦＰＣ５６を上記構成とし、一方のケーブル配線部６０を、ＦＰＣ５６の複数の配線パッド５６ａとそれぞれ電気的に接続するための複数（４８〜１９２）の配線パッドを有し、これらの複数の配線パッドにそれぞれ複数本のケーブル５８を予め配線接続したものとして構成しておいても良い。
【００４９】
この場合には、先ず、ＦＰＣ５６の複数の配線パッド５６ａとケーブル配線部６０の複数の配線パッドとが互いに接触するようにＦＰＣ５６とケーブル配線部６０が設けられた配線基板とを貼り合わせて複数の配線パッド５６ａとケーブル配線部６０の複数の配線パッドとを互いに電気的に接続する。
次に、ケーブル配線部６０と一体化されたＦＰＣ５６の超音波振動子アレイ５０への貼り合わせを上述した例と同様に行えばよい。
このように、予めケーブル５８を配線したＦＰＣ５６等のフレキシブル基板を含む小型基板に配線しておき、この小型基板（ＦＰＣ５６の配線パッド５６ａ）と超音波振動子アレイ５０（電極部５２の電極５２ａ）を貼り合せることにより、超音波振動子の配線工程の簡素化を図ることができる。
【００５０】
又は、先に、ＦＰＣ５６の超音波振動子アレイ５０への貼り合わせを、上述した例と同様に行っておき、次に、超音波振動子アレイ５０に貼り合付けられたＦＰＣ５６とケーブル配線部６０が設けられた配線基板とを上述した例と同様に貼り合わせても良い。
これらの貼り合わせ（即ち、電気的な接続）も、配線パッド５６ａと電極５２ａとの電気的な接続と同様に、異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて行うことが好ましく、また、熱融着によって行うことが好ましい。なお、これらの電気的な接続も、これらの方法に制限される訳ではなく、配線の作業性を阻害せず、作業工程の難易度が高くならなければ、いかなる方法を用いても良く、ワイヤーボンディング、半田付け等の方法などの公知の方法を用いても良い。
この場合にも、同様に、超音波振動子の配線工程の簡素化を図ることができる。
【００５１】
ここで、本発明では、超音波振動子ユニット４６の小型化が求められていることから電極部５２と電気的に接続する本発明の配線基板として、図示例のように、ＦＰＣ５６等のフレキシブルな配線基板を用いることが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ＰＣＢ、又はＰＷＢ等のリジッドな配線基板を用いても良いし、フレキシブルな配線基板とリジッドな配線基板とを組み合わせて用いても良い。
また、ケーブル配線部６０は、複数のケーブル５８が極細であることから、安定して先端部４０の外装部材４１内に配置するためには、ＰＣＢ、又はＰＷＢ等のリジッドな配線基板を用いて構成することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、ＦＰＣのようなフレキシブル基板を用いて構成しても良いし、これらを組み合わせて用いても良い。即ち、ケーブル配線部６０は、上述したような本発明に用いられる配線基板を用いて構成しても良い。
【００５２】
また、ケーブルユニット６２は、上述したように、ＦＰＣ５６等の配線基板と、ケーブル配線部６０とを備えるものであり、ＦＰＣ５６の複数の配線パッド５６ａとケーブル配線部６０に配線接続された複数のケーブル５８とがそれぞれ接続されてなるものである。ここで、電極部５２と電気的に接続する配線基板、及びケーブル配線部６０を構成する配線基板は、特に限定されないので、ケーブルユニット６２を種々の配線基板を用いて構成することができるが、その中でも、ＦＰＣ５６等のフレキシブルな配線基板と、ケーブル配線部６０を持つＰＣＢ、又はＰＷＢ等のリジッドな配線基板とを有する、即ち一体化した多層配線基板を用いて構成したものであることが好ましい。
【００５３】
本発明においては、ケーブル配線部６０は、その少なくとも一部が、バッキング材層５４の凹部５４ａに含まれている必要がある。即ち、凹部５４ａは、ケーブル配線部６０の少なくとも一部を収納できる空間である必要がある。なお、本発明の超音波振動子ユニット４６においては、図３及び４に示すように、２つの配線パッド５７、したがって２つのケーブル配線部６０は、半円柱状の凹部５４ａに収納されており、図５に示すように、ケーブル配線部６０、多数のケーブル５８の配線部分、多数のケーブル５８の延在している延長部分の一部は、バッキング材層５４の両方の外側面より中心側に向うように凹部５４ａに収納されている。
このように、多数のケーブル５８が配線接続されたケーブル配線部６０をバッキング材層５４の凹部５４ａに収納させることにより、本発明では、超音波内視鏡１２の先端部４０の超音波観察部３６内の空間を有効に使用することができる。その結果、超音波振動子ユニットの小型化、ひいては、超音波内視鏡１２の小型化を図ることができる。
【００５４】
ここで、本発明の超音波振動子ユニット４６においては、図５に示すように、バッキング材層５４の両方の外側面のケーブルユニット６２と、バッキング材層５４とによって囲まれる半円柱状の凹部５４ａ内に収納されたケーブル配線部６０、及び多数のケーブル５８と、バッキング材層５４との間の凹部５４ａの隙間、即ち、バッキング材層５４の凹部５４ａ内のケーブル配線部６０、多数のケーブル５８の配線部分、及びそれらの延長部分の一部によって占められていない空間は、充填剤によって埋めて、充填剤層７４としておくことが好ましい。
なお、本発明の超音波振動子ユニット４６を超音波内視鏡１２の先端部４０の外装部材４１に取り付ける際には、超音波振動子ユニット４６、即ち、音響レンズ６６、ケーブルユニット６２、充填剤層７４、及び多数のケーブル５８と、外装部材４１との間の隙間（空間）は、放熱性の良い充填剤で埋めて、充填剤層７６としておくことが好ましい。
このような充填剤層７４及び７６は、バッキング材層５４の凹部５４ａ内の隙間、及び超音波振動子ユニット４６と外装部材４１との間の隙間を埋めるために設けられるものであって、ケーブル配線部６０と多数のケーブル５８の配線部分及び延長部分の一部とを固定して、ケーブル５８等の断線を防止することができるものである。このように、ケーブル配線部６０、及び多数のケーブル５８の少なくとも一部を、充填剤にて覆い、充填剤層７４及び／又は７６を形成しておくことで、本発明の超音波振動子ユニット４６、及び超音波観察部３６のアセンブリの取り回し時のケーブル５８の部分の保護を行うことができる。
【００５５】
更に、充填剤層７４は、超音波振動子アレイ５０から発振されて、その下側に伝播した超音波がバッキング材層５４との境界で反射しないように、かつ超音波振動子アレイ５０から発振された超音波が観察対象又はその周辺部において反射して、超音波振動子アレイ５０の下側に伝播した超音波を十分に減衰させることができるように、バッキング材層５４との音響インピーダンスが整合していることが好ましい。そのため、充填剤層７４の音響インピーダンスをＺｐ（ｋｇ／ｍ２  ｓ）とし、かつバッキング材層５４の音響インピーダンスをＺｂ（ｋｇ／ｍ２  ｓ）としたときに、下記式（１）で表される充填剤層７４とバッキング材層５４との音響インピーダンス反射率Ｑが、５０％以下であることが好ましい。
Ｑ＝１００×｜Ｚｐ−Ｚｂ｜／（Ｚｐ＋Ｚｂ）        …（１）
この音響インピーダンス反射率Ｑは、充填剤層７４とバッキング材層５４との境界面における超音波（音響ビーム）の反射のし易さを表す指標であり、すなわち、値が０％に近いほど、充填剤層７４の音響インピーダンスとバッキング材層５４の音響インピーダンスとが整合していることを示す。上記の音響インピーダンス反射率が５０％以下程度であれば、超音波振動子アレイ５０の下側に伝播した超音波が原因となる雑音は、超音波振動子アレイ５０において受信される超音波信号を用いて、超音波プロセッサ装置１４において超音波画像を生成することにおいて、問題とはならないように処理をすることができる。
なお、充填剤層７６においても、充填剤層７４と同様に、バッキング材層５４との音響インピーダンスの整合を取っておく方が好ましい。
【００５６】
また、超音波振動子ユニット４６の超音波振動子アレイ５０から超音波を発振する際に、超音波用プロセッサ装置１４から超音波振動子アレイ５０に伝送される駆動信号が熱エネルギーとなり、超音波振動子アレイ５０が発熱するため、充填剤層７６は放熱性を有することが好ましい。そのため、充填剤層７６の熱伝導率は、１．０Ｗ／ｍ  Ｋ以上であることが好ましい。
なお、充填剤層７４においても、充填剤層７６と同様に、放熱性の良い充填剤を用いておく方が好ましい。
【００５７】
ここで、図５に示す超音波振動子ユニット４６では、ケーブルユニット６２のＦＰＣ５６（配線パッド５６ａ）と、超音波振動子アレイ５０の電極部５２の電極５２ａの電気的な接続は、ＦＰＣ５６の先端部分の側面の配線パッド５６ａと超音波振動子アレイ５０の外側面（超音波振動子４８の端面）の電極部５２の電極５２ａとを異方性導電性シート、又は異方性導電性ペーストを用いて、もしくは熱融着によって接合することが好ましいが、本発明はこれに限定されないのは勿論である。
例えば、図１０に示すように、超音波振動子アレイ５０の電極部５２の電極５２ａをバッキング材層５４の上表面５４ｂ（超音波振動子４８の配列面）から外側面５４ｅまで延ばして、ケーブルユニット６２のＦＰＣ５６の少なくとも配線パッド５６ａの部分の厚みをその分だけ薄くして、バッキング材層５４の外側面５４ｅに延びた電極５２ａの延長部分と、厚みが薄くなったＦＰＣ５６の配線パッド５６ａの部分とを貼り合わせて接合し、両者を半田等で電気的に接続するようにしても良い。
【００５８】
また、図１１に示す例では、ケーブルユニット６２のＦＰＣ５６の少なくとも配線パッド５６ａの部分を超音波振動子４８の配列面である図７に示すバッキング材層６８の上表面に配置されている超音波振動子アレイ５０の電極部５２の電極５２ａに貼り合わせて接合し、両者を電気的に接続するようにしても良い。
なお、図１１に示す例では、貫通していない座グリ（凹部）６８ａを持つバッキング材層６８を用いているが、本発明はこれに限定されず、図５、図６、及び図１０に示す貫通する半円柱状の凹部５４ａを持つ半円筒状のバッキング材層５４を用いても良いし、図８、及び図９に示すような貫通していない凹部６９ａ、及び７０ａをそれぞれ持つバッキング材層６９、及び７０を用いても良いし、その他の形状、及び構造のバッキング材層を用いても良い。
【００５９】
なお、図５、図１０、及び図１１に示す例では、バッキング材層５４、又は６８の外側面より中心側に向って設けられているが、本発明はこれに限定されない。
図１１Ａに示すように、バッキング材層６８の外側面側にケーブル配線部６０を設けることも可能である。但し、図１１Ａに示すように、ケーブルユニット６２を構成する配線基板を、バッキング材層６８の凹部６８ａの内壁面に沿って中心側に屈曲させて、その外側にケーブル配線部６０を設ける必要があるので、ＦＰＣ等の配線基板の構造が複雑になることが懸念される。即ち、図１１Ａに示す例では、ＦＰＣ５６の部分は、図５、図１０、及び図１１に示す例と同様に、超音波振動子アレイ５０の外側面の電極部５２に貼り付けられ、ＦＰＣ５６に続く配線基板部分は、凹部６８ａの内壁面に沿って中心側に屈曲され、続いて図中下方に屈曲され、下方に屈曲された配線部分の外側面にケーブル配線部６０が設けられる。
なお、図１１Ａに示す例の場合も、図１１に示す例と同様に、図５、図６、及び図１０に示すバッキング材層５４を用いても良いし、図８、及び図９に示すバッキング材層６９、及び７０を用いても良いし、その他の形状、及び構造のバッキング材層を用いても良い。
【００６０】
内視鏡観察部３８は、観察窓７８、対物レンズ８０、固体撮像素子８２、照明窓８４、洗浄ノズル８６、及び配線ケーブル８８等から構成される。
観察窓７８は、先端部４０の斜め上方に向けて取り付けられている。観察窓７８から入射した観察対象部位の反射光は、対物レンズ８０で固体撮像素子８２の撮像面に結像される。固体撮像素子８２は、観察窓７８、及び対物レンズ８０を透過して撮像面に結像された観察対象部位の反射光を光電変換して、撮像信号を出力する。固体撮像素子８２としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）、及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補形金属酸化膜半導体）等を挙げることができる。固体撮像素子８２で出力された撮像画像信号は、挿入部２２から操作部２４まで延設された配線ケーブル８８を経由して、ユニバーサルコード２６により内視鏡用プロセッサ装置１６に伝送される。内視鏡用プロセッサ装置１６は、伝送された撮像信号に対して、各種信号処理、および画像処理を施し、内視鏡光学画像としてモニタ２０に表示する。
【００６１】
照明窓８４は、観察窓７８を挟んで両側に設けられている。照明窓８４には、ライトガイド（図示せず）の出射端が接続されている。ライトガイドは、挿入部２２から操作部２４まで延設され、その入射端は、ユニバーサルコード２６を介して接続された光源装置１８に接続されている。光源装置１８で発せられた照明光は、ライトガイドを伝って照明窓８４から被観察部位に照射される。
また、洗浄ノズル８６は、観察窓７８、及び照明窓８４の表面を洗浄するために、送水タンク２１ａから超音波内視鏡１２内の送気送水管路を経て空気、又は洗浄水を観察窓７８、及び照明窓８４に向けて噴出する。
【００６２】
また、先端部４０には、処置具導出口４４が設けられている。処置具導出口４４は、挿入部２２の内部に挿通される処置具チャンネル４５に接続されており、処置具挿入口３０に挿入された処置具は、処置具チャンネル４５を介して処置具導出口４４から体腔内に導入される。なお、処置具導出口４４は、超音波観察部３６と内視鏡観察部３８との間に位置しているが、処置具導出口４４から体腔内に導入された処置具の動きを超音波画像で確認する構成する場合には、超音波観察部３６に近づけて配設することが好ましい。
処置具導出口４４の内部には、図示しないが、処置具導出口４４から体腔内に導入される処置具の導出方向を可変する起立台が設けられていても良い。起立台にはワイヤ（図示せず）が取り付けられており、操作部２４の起立レバー（図示せず）の操作による押し引き操作によって起立台の起立角度が変化し、これによって処置具が所望の方向に導出されるようになる。
【００６３】
超音波内視鏡１２によって体腔内を観察する際には、まず、挿入部２２を体腔内に挿入し、内視鏡観察部３８において取得された内視鏡光学画像をモニタ２０で観察しながら、観察対象部位を探索する。
次いで、観察対象部位に先端部４０が到達し、超音波断層画像を取得する指示がなされると、超音波プロセッサ装置１４から超音波内視鏡１２内のケーブル５８、ケーブルユニット６２、及び電極部５２を介して駆動制御信号が超音波振動子４８に入力される。駆動制御信号が入力されると、超音波振動子４８の両電極に規定の電圧が印加される。そして、超音波振動子４８の圧電体が励振され、音響レンズ６６を介して、観察対象部位に超音波が発せられる。
超音波の照射後、観察対象部位からのエコー信号が超音波振動子４８で受信される。この超音波の照射、およびエコー信号の受信は、駆動する超音波振動子４８をマルチプレクサ等の電子スイッチによりずらしながら繰り返し行われる。これにより、観察対象部位に超音波が走査される。超音波プロセッサ装置１４では、エコー信号を受信して超音波振動子４８から出力された検出信号を元に、超音波断層画像が生成される。生成された超音波断層画像は、モニタ２０に表示される。
【００６４】
本発明の超音波振動子ユニット４６は、以下のようにして製造することができる。
超音波振動子ユニット４６の製造方法は、超音波振動子アレイ５０の多数の超音波振動子４８への配線工程の簡素化が図れることを特徴とするものであり、配線工程について詳細に説明するが、超音波振動子ユニット４６の個々の構成要素及び個々の部材の製造はなされているものとしている。
また、本発明の超音波振動子ユニット４６の製造方法を、図１２〜図１７を参照して説明するが、図１２〜図１７は、実際の構成要素及び部材を示しているものではなく、説明に必要な部分のみを記載し、説明に用いない部分は省略している説明のための図面である。
【００６５】
まず、図１２に示すように、バッキング材層５４、複数の超音波振動子４８からなる超音波振動子アレイ５０、音響整合層６４、及び音響レンズ６６の積層体である超音波振動子アセンブリ９０を準備する。
また、図１２に示すように、超音波振動子アレイ５０の外側面において、超音波振動子アレイ５０の電極部５２の複数の電極５２ａ（図４及び図５参照）と貼り合わせによって電気的に接続できる複数の接続用電極９２ａ、複数の接続用電極９２ａより電極間のピッチ間隔が大きい複数の検査用電極９２ｂ、及びこれらをそれぞれ導通している配線９２ｃとを有する検査用フレキシブル基板９２を準備する。
次に、図１３に示すように、検査用フレキシブル基板９２の複数の接続用電極９２ａと、超音波振動子アセンブリ９０の超音波振動子アレイ５０の電極部５２の複数の電極５２ａとが接合されるように、検査用フレキシブル基板９２を超音波振動子アレイ５０の電極部５２に張り合わせて、複数の接続用電極９２ａと、複数の電極５２ａと電気的に接合する。
【００６６】
こうして、図１３に示すように、検査用フレキシブル基板９２が超音波振動子アセンブリ９０に貼り合わされた超音波振動子検査アセンブリ９４を製造する。
この超音波振動子検査アセンブリ９４の複数の検査用電極９２ｂを用いて、超音波振動子アレイ５０の複数の超音波振動子４８の検査を行う。複数の検査用電極９２ｂは、超音波振動子アレイ５０の電極部５２の複数の電極５２ａより、電極間のピッチ間隔が大きいので、例えばケーブル端部がクリップ状のコネクタとなっており、クリップ状コネクタで検査用電極９２ｂを挟むことで導通をとる治具を用いることが可能になるため、容易に検査を行うことができる。
従来は、超音波振動子アセンブリ９０の超音波振動子アレイ５０の電極部５２の複数の電極５２ａに複数のケーブル５８を接続した後にしか、超音波振動子アレイ５０の複数の超音波振動子４８の検査を行うことができなかったので、超音波振動子４８が検査に合格しない場合には、極細で高価な複数のケーブル５８が使用できなくなるために、コストアップとなっていたが、本発明の超音波振動子ユニット４６の構造にすることにより、コストダウンを図ることができる。
【００６７】
次に、図１４に示すように、超音波振動子アレイ５０の各超音波振動子４８が検査に合格した超音波振動子検査アセンブリ９４から、超音波振動子アセンブリ９０のバッキング材層５４の凹部５４ａの半円形状に沿って、検査用フレキシブル基板９２を切断して、複数の接続用電極９２ａのみが貼り付けられた超音波振動子アセンブリ９６を製造する。
なお、この時、超音波振動子検査アセンブリ９４から、張り合わせた検査用フレキシブル基板９２全体を剥がして取り去っても良い。
一方、図１４に示すように、複数の接続用電極９２ａ、又は超音波振動子アレイ５０の電極部５２の複数の電極５２ａに対し、張り合わせによる接合が可能な配線パッド５６ａを持つＦＰＣ５６と、複数のケーブル５８が予め配線接続された配線パッド５７を持つケーブル配線部６０が形成された配線基板とを有する多層ＦＰＣ等の多層配線基板からなるケーブルユニット６２を準備しておく。
なお、ケーブルユニット６２のケーブル配線部６０は、その少なくとも一部、図示例では、２つの配線パッド５７が、バッキング材層５４の半円形状の凹部５４ａに収納されるように形成される。図示例では、ケーブル配線部６０が形成された配線基板は、バッキング材層５４の半円形状の凹部５４ａと同じ半円形状となっている。
【００６８】
図１４に示す超音波振動子アセンブリ９６、又は９０とケーブルユニット６２と、ケーブルユニット６２とを、複数の接続用電極９２ａ、又は複数の電極５２ａと、ＦＰＣ５６の配線パッド５６ａとが接合するように張り合わせて、複数の接続用電極９２ａ、又は複数の電極５２ａと、配線パッド５６ａとを電気的に接続する。この時、ケーブルユニット６２は、ケーブル配線部６０がバッキング材層５４の凹部５４ａに収納されるように、ケーブル配線部６０を内側に向けて超音波振動子アセンブリ９６、又は９０に張り合わせる。
【００６９】
こうして、図１５及び図１６に示す本発明の超音波振動子ユニット４６を製造することができる。図１５は、超音波振動子ユニット４６の側面図である。図１５に示すように、外からは、ケーブルユニット６２の外側面のみが見えており、ケーブル配線部６０は見えていない。
一方、図１６は、図５のＰ−Ｐ線断面図であり、超音波振動子ユニット４６の横断面図である。図１６に示すように、ケーブルユニット６２のケーブル配線部６０は、バッキング材層５４の凹部５４ａ内に収納されている。
また、バッキング材層５４の凹部５４ａは、ケーブルユニット６２のケーブル配線部６０及び複数のケーブル５８によって埋められているが、全ては埋まっておらず、隙間９８が存在する。
続いて、この隙間９８に、バンキング性、音響整合性、及び／又は放熱性等を考慮して充填剤を注入して、充填剤層７４を作製する。
こうして、最終的な本発明の超音波振動子ユニット４６を製造することができる。
【００７０】
本発明の超音波振動子ユニットは、基本的に、以上のように構成され、以上のように製造される。
ところで、本発明においては、図示例のバッキング材層５４は、半円筒状（ドーナツ型）になっており、同一円弧を描いた際にその円弧の上半分にケーブル配線部の少なくとも一部が含まれるような配置にするようにしても良い。
また、ケーブル配線部６０がバッキング材層５４と干渉しないように、上記円弧とケーブル配線部６０のオーバーラップ部のバッキング材層には座グリが設けられているが、単に、空間が空けられていても良い。
このように、本発明の超音波振動子ユニットにおいては、バッキング材層５４の凹部５４ａをバッキング材層５４の外側面より中心側に向って設け、超音波内視鏡１２の先端部４０の超音波観察部３６の中心部側の面で行うことで、超音波内視鏡１２内の空間を有効に使用することができる。
また、ＦＰＣ５６等のフレキシブル基板を含む小型基板（ＦＰＣ５６の配線パッド５６ａ）からなるケーブルユニット６２と、超音波振動子アレイ５０（電極部５２の電極５２ａ）との電極配線、及び貼付けは、超音波振動子アレイ５０の外側面（超音波振動子４８の端面）において行うようにしても良い。
【００７１】
以上、本発明に係る超音波振動子ユニット、及びこれを用いる超音波内視鏡について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７２】
１０…超音波検査システム、１２…超音波内視鏡、１４…超音波用プロセッサ装置、１６…内視鏡用プロセッサ装置、１８…光源装置、２０…モニタ、２１ａ…送水タンク、２１ｂ…吸引ポンプ、２２…挿入部、２４…操作部、２４…ユニバーサルコード、２８ａ…送気送水ボタン、２８ｂ…吸引ボタン、２９…アングルノブ、２９、３０…処置具挿入口（鉗子口）、３２ａ…超音波用コネクタ、３２ｂ…内視鏡用コネクタ、３２ｃ…光源用コネクタ、３４ａ…送気送水用チューブ、３４ｂ…吸引用チューブ、３６…超音波観察部、３８…内視鏡観察部、４０…先端部、４１…外装部材、４２湾曲部、４３…軟性部、４４…処置具挿入口、４６…超音波振動子ユニット、４８…超音波振動子、５０…超音波振動子アレイ、５２…電極部、５２ａ…個別電極、５２ｂ…共通電極、５４、６８、６９、７０…バッキング材層、５４ａ、６８ａ、６９ａ、７０ａ…凹部、５４ｂ…外表面（上表面）、５４ｃ…下側面、５４ｄ、６８ｃ、６９ｃ、７０ｃ…底面（内側表面）、５４ｅ、６８ｂ、６９ｂ、７０ｂ…外側面、５６…フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）、５６ａ、５６ｂ、５７…配線パッド、５８…ケーブル、６０…ケーブル配線部、６２…ケーブルユニット、６４…音響整合層、６６…音響レンズ、７４、７６…充填材層、７８…観察部、８０…対物レンズ、８２…固体撮像素子、８４…照明窓、８６…洗浄ノズル、８８…配線ケーブル、９０、９６…超音波振動子アセンブリ、９２…検査用フレキシブル基板、９２ａ…接続用電極、９２ｂ…検査用電極、９２ｃ…配線、９４…超音波振動子検査アセンブリ、９８…隙間、ＥＬ…長手方向（エレベーション方向）、ＡＺ…平行な方向（アジマス方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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