(57)【要約】【課題】超音波プローブは、大型化やプローブ診断装置と接続するケーブルの太さの増大の防止が望まれている。【解決手段】実施形態の超音波プローブ１は、超音波の放出及び受信を行うとともに、前記受信した超音波の信号を送信する複数の素子１９を有し、これら素子１９が、複数の対となる区画に区分され、且つ、対となる区画間に、他の区画が配置された圧電体１０と、対の区画にそれぞれ設けられた素子に接続され、対の区画の一方に接続された素子１９から送信された信号を受信する受信回路４４を複数有する回路基板１３と、を備える。また、超音波プローブ１は、複数の素子１９に接続された第１配線板２８、及び、可撓性を有して第１配線板２８に接続されるとともに、素子１９を区画毎に回路基板１３にそれぞれ電気的に接続させる第２配線板２９を有し、対の区画に接続された第２配線板２９が回路基板１３に隣接して接続される配線基板１１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の放出及び受信を行うとともに、前記受信した超音波の信号を送信する複数の素子を有し、これら素子が、複数の対となる区画に区分され、且つ、前記対となる区画間に、他の区画が配置された圧電体と、前記対の区画にそれぞれ設けられた前記素子に接続され、前記対の区画の一方に接続された前記素子から送信された前記信号を受信する受信回路を複数有する回路基板とを接続する配線基板であって、
前記複数の素子に接続された第１配線板と、
可撓性を有して前記第１配線板に接続されるとともに、前記素子を前記区画毎に前記回路基板にそれぞれ電気的に接続させる第２配線板と、を備え、
前記対の区画に接続された前記第２配線板が前記回路基板に隣接して接続されることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
超音波の放出及び受信を行うとともに、前記受信した超音波の信号を送信する複数の素子を有し、これら素子が、複数の対となる区画に区分され、且つ、前記対となる区画間に、他の区画が配置された圧電体と、
前記対の区画にそれぞれ設けられた前記素子に接続され、前記対の区画の一方に接続された前記素子から送信された前記信号を受信する受信回路を複数有する回路基板と、
前記複数の素子に接続された第１配線板、及び、可撓性を有して前記第１配線板に接続されるとともに、前記素子を前記区画毎に前記回路基板にそれぞれ電気的に接続させる第２配線板を有し、前記対の区画に接続された前記第２配線板が前記回路基板に隣接して接続される配線基板と、を備えることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項３】
前記回路基板は、前記対の区画にそれぞれ接続された前記素子と、前記受信回路との間に設けられ、前記素子から送信された前記信号の導通及び非導通を切り替えるスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子の切り替えにより、前記対の区画の一方に接続された前記素子から送信された前記信号を受信することを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記配線基板は、前記複数の第２配線板の一部が少なくとも交差して、前記回路基板に接続されることを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、可撓性を有し、被検体等に超音波信号を送受信する圧電体に接続される配線基板、及び、この配線基板を用いた超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
エコー画像診断に用いるプローブ診断装置に用いられ、被検体等の対象物内を画像として表示するために、対象物に対して超音波信号を送信し、その対象物内からの反射信号を受信する超音波部プローブが知られている。また、超音波プローブの圧電体から可撓性を有する電極板により電極線の引き出しを行う技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年、超音波プローブは、三次元動画像によるリアルタイム診断が可能な二次元アレイ超音波プローブ等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８００９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した超音波プローブは、ヘッドに搭載される圧電素子数が多くなり、これに伴い、接続線が増加するため、大型化やプローブ診断装置と接続するケーブルの太さの増大の防止が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の配線基板は、超音波の放出及び受信を行うとともに、前記受信した超音波の信号を送信する複数の素子を有し、これら素子が、複数の対となる区画に区分され、且つ、前記対となる区画間に、他の区画が配置された圧電体と、前記対の区画にそれぞれ設けられた前記素子に接続され、前記対の区画の一方に接続された前記素子から送信された前記信号を受信する受信回路を複数有する回路基板とを接続する配線基板であって、前記複数の素子に接続された第１配線板と、可撓性を有して前記第１配線板に接続されるとともに、前記素子を前記区画毎に前記回路基板にそれぞれ電気的に接続させる第２配線板と、を備え、前記対の区画に接続された前記第２配線板が前記回路基板に隣接して接続される。
【０００７】
実施形態の超音波プローブは、超音波の放出及び受信を行うとともに、前記受信した超音波の信号を送信する複数の素子を有し、これら素子が、複数の対となる区画に区分され、且つ、前記対となる区画間に、他の区画が配置された圧電体と、前記対の区画にそれぞれ設けられた前記素子に接続され、前記対の区画の一方に接続された前記素子から送信された前記信号を受信する受信回路を複数有する回路基板と、前記複数の素子に接続された第１配線板、及び、可撓性を有して前記第１配線板に接続されるとともに、前記素子を前記区画毎に前記回路基板にそれぞれ電気的に接続させる第２配線板を有し、前記対の区画に接続された前記第２配線板が前記回路基板に隣接して接続される配線基板と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る超音波プローブの構成を示す斜視図。
【図２】同超音波プローブの要部構成を示す断面図。
【図３】同超音波プローブの要部構成を示す断面図。
【図４】同超音波プローブに用いられる圧電体の要部構成を模式的に示す断面図。
【図５】同圧電体の構成を模式的に示す平面図。
【図６】同超音波プローブ１に用いられる受信側フレキシブル配線基板の構成を分解して示す平面図。
【図７】同受信側フレキシブル配線基板の構成を示す平面図。
【図８】同超音波プローブの要部構成を模式的に示す説明図。
【図９】同超音波プローブの使用の一例を模式的に示す説明図。
【図１０】他の実施形態に係る超音波プローブの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態に係る超音波プローブ１を、図１乃至図９を用いて説明する。図１は実施形態に係る超音波プローブ１の構成を示す斜視図、図２は超音波プローブ１の図１のＩＩ−ＩＩ断面の構成を模式的に示す断面図、図３は超音波プローブ１の図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の構成を模式的に示す断面図、図４は圧電体１０の構成を模式的に示す断面図、図５は圧電体１０の構成、具体的には圧電体１０に用いられる素子１９及び区画の構成を模式的に示す平面図、図６は超音波プローブ１に用いられる受信側フレキシブル配線基板２２の構成を分解して示す平面図、図７は受信側フレキシブル配線基板２２の構成を示す平面図、図８は圧電体１０及び回路基板１３の接続の一例を模式的に示す説明図、図９は超音波プローブ１の使用の一例を模式的に示す説明図である。
【００１０】
本実施形態に係る超音波プローブ１は、プローブ診断装置に用いられる、所謂コンベックス型二次元アレイ超音波プローブである。超音波プローブ１が用いられるプローブ診断装置は、例えば、超音波プローブ１の駆動信号を発生させるパルサと、超音波プローブ１から送られた信号を処理する画像処理部と、当該画像処理部で画像形成された画像を表示する画像モニタと、を備えている。
【００１１】
図１に示すように、超音波プローブ１は、作業者が掴む持手部３及びヘッド４を有する外郭部材２と、画像処理部と信号を送受信する接続ケーブル（以下「ケーブル」）５と、を備えている。
【００１２】
ヘッド４は、その先端が曲面形状に形成されている。具体的には、ヘッド４は、その先端に設けられ、曲面形状に形成されたレンズ４ａを有し、このレンズ４ａから超音波が対象物に照射される。また、ヘッド４は、対象物に対して超音波の照射方向が図１中矢印Ｒで示すように放射状となるように形成されている。このようなヘッド４は、その内部に後述する検出部６を収納する。
【００１３】
図２、図３に示すように、検出部６は、圧電体１０と、フレキシブル配線基板（配線基板）１１と、ベース部材１２と、回路基板１３と、を備えている。
【００１４】
圧電体１０は、ヘッド４の先端の曲面に沿って湾曲する二次元アレイ状に形成されている。具体的には、図４に示すように、圧電体１０は、例えば、バッキング材１６、圧電振動子１７及び音響整合層１８が積層され、図４中二点鎖線で示すように、この積層体がブレード等により凸面形状にダイシングされることで形成される。
【００１５】
バッキング材１６は、圧電振動子１７を機械的に支持し、超音波パルスを短くするために、圧電振動子１７を制御する機能を有している。なお、バッキング材１６の厚さは、音響特性を良好に維持するために、使用する超音波の波長に対して十分な厚さに設定されている。なお、使用する超音波の波長に対して十分な厚さとは、バッキング材１６の背面方向の超音波が十分に減衰される厚さであり、各構成により適宜設定可能である。
【００１６】
圧電振動子１７は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックスにより形成されている。圧電振動子１７は、その上方及び下方にそれぞれ電極が設けられている。圧電振動子１７は、パルサからの駆動信号に基き超音波を発生させ、且つ、被検体からの反射波を電気信号に変換する機能を有している。
【００１７】
音響整合層１８は、音速、厚み、音響インピーダンス等の物理的パラメータを調整可能に形成されている。音響整合層１８は、被検体と圧電振動子１７との音響インピーダンスの整合を図ることが可能に形成されている。なお、図４に示す例では、音響整合層１８は、２層設ける構成を例示する。
【００１８】
圧電体１０は、図３乃至図５に示すように、ダイシングにより凸面形状に形成された複数の素子１９を有している。これら素子１９は、所謂振動子であり、超音波の放出及び受信を行うとともに、受信した超音波の信号を送信可能に形成されている。図５に示すように、素子１９は、圧電体１０の行方向に３６個の素子１９が配列され、列方向に１２８個の素子１９が配置されている。換言すると、圧電体１０は、３６素子（３６ｃｈ）×１２８素子（１２８ｃｈ）のマトリクスサイズであり、合計で４，６０８個の素子１９を有している。
【００１９】
また、圧電体１０は、これら素子１９の配列ピッチが、行方向に０．３２ｍｍ、列方向に０．４８ｍｍに形成され、圧電体１０の寸法は、１２ｍｍ×６２ｍｍ程度に形成される。
【００２０】
なお、圧電体１０は、図５に示すように、１８素子×１６素子の計２８８素子を一つの区画として、１６区画に区分される。これら１６区画を、説明の便宜上、それぞれ区画ａ〜区画ｐとして説明する。なお、図５に示すように、区画ａは、行方向に１〜１８の素子を有し、列方向に１〜１６の素子を有する。区画ｂは、行方向に１〜１８の素子を有し、列方向に１７〜３２の素子を有する。これらのように、他の区画ｃ〜区画ｐに関しても、図５に示すように、順次区分される。
【００２１】
また、これら区画ａ〜ｐは、それぞれ後述するように、複数の対となる区画に区分されている。また、これら対となる区画間には、他の区画が配置される。
【００２２】
また、圧電体１０は、素子１９の超音波照射面（図２及び図３中の圧電体１０の上方の主面）にそれぞれ設けられた電極（不図示）、及び、素子１９の背面（図２中の圧電体１０の下方の面）にそれぞれ設けられた電極１９ａと、備えている。
【００２３】
このような圧電体１０は、超音波照射面に設けられた電極が、回路基板１３の後述する送信側回路基板３５にフレキシブル配線基板１１を介して電気的に接続される。また、圧電体１０は、背面に設けられた電極１９ａが、回路基板１３の後述する受信側回路基板３６に、フレキシブル配線基板１１を介して電気的に接続される。
【００２４】
フレキシブル配線基板１１は、送信側フレキシブル配線基板２１と、受信側フレキシブル配線基板２２と、を備えている。送信側フレキシブル配線基板２１は、可撓性を有するポリイミド等の樹脂材料で形成される。送信側フレキシブル配線基板２１は、圧電体１０の超音波照射面の電極及び送信側回路基板３５に接続され、圧電体１０及び送信側回路基板３５を電気的に接続する。
【００２５】
図２、図３、図６及び図７に示すように、受信側フレキシブル配線基板２２は、一対の基板部材２５、２５及び支持部材２６により形成されている。受信側フレキシブル配線基板２２は、その一方の主面（図２，３中上方、以下「上面」）に、導電粒子を有する熱硬化性樹脂等で形成された異方性導電膜（ＡＣＦ）２７により圧電体１０が接続固定される。
【００２６】
なお、基板部材２５，２５は、同一形状に形成され、互いに対称となるように支持部材２６に配置される。また、基板部材２５は、第１、第２配線板２８、２９及び配線部により、所謂三層構造と呼ばれる配線基板を成す。即ち、基板部材２５は、その上下面に接地層を有し、この接地層間に、ポリイミド層及び接着剤層により狭持された複数の信号線が配置される。
【００２７】
なお、基板部材２５は、三層構造の配線基板に限定されず、所謂両面配線と呼ばれる、ポリイミド層の両面に信号線を有する構成や、シールドを有する構成、及び５層構造と呼ばれる構成であってもよい。
【００２８】
説明の便宜上、一方の基板部材２５を基板部材２５Ａとし、他方の基板部材２５を基板部材２５Ｂとして、以下説明する。
【００２９】
具体的には、基板部材２５Ａは、支持部材２６に載置される方形状の第１配線板２８と、第１配線板２８の側方から突出する複数の第２配線板２９とを備え、第１配線板２８及び第２配線板２９間は複数の配線（不図示）により電気的に接続される。
【００３０】
第１配線板２８は、可撓性を有するポリイミド等の樹脂材料により形成され、その内部に複数の配線が形成されている。第１配線板２８は、圧電体１０の長手方向の一方側と略同等の長方形状に形成されている。なお、第１配線板２８は、可撓性を要するため、その厚さが薄いことが望ましい。第１配線板２８は、図６に示すように、その上面に、第１電極３０を有している。
【００３１】
なお、この基板部材２５Ａの第１電極３０は、圧電体１０の各素子１９の半数、例えば、圧電体１０の区分された区画ａ〜区画ｄ及び区画ｉ〜区画ｌの８つの区画に配置された複数の素子１９が配置される領域Ａ〜領域Ｄ及び領域Ｉ〜領域Ｌを有し、圧電体１０の区画ａ〜区画ｄ及び区画ｉ〜区画ｌにそれぞれ設けられた複数の素子１９の背面の電極１９ａとそれぞれ接続される複数の電極端子３０ａの集合である。なお、図６，７中、第１電極３０は、一部省略し、電極端子３０ａは省略して模式的に示す。
【００３２】
図６，７に示すように、第２配線板２９は、可撓性を有するポリイミド等の樹脂材料により、第１配線板２８に一体に形成されている。また、第２配線板２９は、その内部に、第１配線板２８内の配線と連続する複数の配線が形成されている。なお、第２配線板２９は、可撓性を要するため、その厚さが薄いことが望ましい。
【００３３】
第２配線板２９は、第１配線板２８の両側縁にそれぞれ４本突出して設けられる。第２配線板２９は、区画ａ〜区画ｄ及び区画ｉ〜区画ｌの８つの区画にそれぞれ接続される第１電極３０の領域Ａ〜Ｄ、Ｉ〜Ｌに配線部を介してそれぞれ電気的に接続された第２電極３１を備えている。
【００３４】
なお、説明の便宜上、第１電極３０のそれぞれの領域Ａ〜Ｄ、Ｉ〜Ｌに接続される第２電極３１には、各領域Ａ〜Ｄ、Ｉ〜Ｌと同一のアルファベットを対応させて、それぞれ第２電極３１ａ〜３１ｄ、３１ｉ〜３１ｌとした符号を付して以下説明を行う。即ち、第２電極３１ａは、区画ａの複数の素子１９と、第２電極３１ｂは区画ｂの複数の素子１９と、それぞれ第１電極３０の領域Ａ、Ｂ及び配線部を介して電気的に接続される。同様に、他の第２電極３１は、第２電極３１の符号に付されたアルファベットと、圧電体１０の各区画に付されたアルファベットと同一の区画に配置された素子１９とが電気的に接続される。
【００３５】
各第２配線板２９は、第１配線板２８の側方から突出するとともに、適宜一箇所以上で曲折して形成される。具体的には、第２配線板２９は、第１配線板２８が支持部材２６に固定され、且つ、支持部材２６及び第１配線板２８が湾曲した際に、回路基板１３の所定の位置に第２電極３１をそれぞれ接続可能に一部曲折して形成されている。
【００３６】
基板部材２５Ｂは、基板部材２５Ａと同様に、支持部材２６に載置される方形状の第１配線板２８と、第１配線板２８の側方から突出する複数の第２配線板２９と、を備えている。
【００３７】
なお、基板部材２５Ｂの第１電極３０は、圧電体１０の各素子１９の半数、例えば、圧電体１０の区分された区画ｅ〜区画ｈ及び区画ｍ〜区画ｐの８つの区画が配置される領域Ｅ〜領域Ｈ及び領域Ｍ〜領域Ｐを有し、圧電体１０の区画ｅ〜区画ｈ及び区画ｍ〜区画ｐにそれぞれ設けられた複数の素子１９の背面の電極１９ａとそれぞれ接続される複数の電極端子３０ａの集合である。
【００３８】
基板部材２５Ｂの第２配線板２９は、第１配線板２８の両側縁にそれぞれ４本突出して設けられる。第２配線板２９は、区画ｅ〜区画ｈ及び区画ｍ〜区画ｐの８つの区画にそれぞれ接続される第１電極３０の領域Ｅ〜Ｈ、Ｍ〜Ｐに配線部を介してそれぞれ電気的に接続された第２電極３１を備えている。
【００３９】
なお、説明の便宜上、第１電極３０のそれぞれの領域Ｅ〜Ｈ、Ｍ〜Ｐに接続される第２電極３１には、各領域Ｅ〜Ｈ、Ｍ〜Ｐと同一のアルファベットを対応させて、それぞれ第２電極３１ｅ〜３１ｈ、３１ｍ〜３１ｐとした符号を付して以下説明を行う。即ち、第２電極３１ｅは、区画ｅの複数の素子１９と、第２電極３１ｆは区画ｆの複数の素子１９と、それぞれ第１電極３０の領域Ｅ、Ｆ及び配線部を介して電気的に接続される。同様に、他の第２電極３１は、第２電極３１の符号に付されたアルファベットと、圧電体１０の各区画に付されたアルファベットと同一の区画に配置された素子１９とが電気的に接続される。
【００４０】
また、各第２配線板２９は、第１配線板２８の側方から突出するとともに、適宜一部以上で曲折して形成される。具体的には、第２配線板２９は、第１配線板２８が支持部材２６に固定され、且つ、第１配線板２８が湾曲した際に、回路基板１３の所定の位置に第２電極３１をそれぞれ接続可能に形成されている。
【００４１】
支持部材２６は、例えば、可撓性を有するポリイミド等の樹脂材料により形成され、受信側フレキシブル配線基板と略同一形状の主面を有している。支持部材２６は、第１配線板２８，２８と共に、圧電体１０の湾曲と略同等の曲面により形成される。
【００４２】
このように、受信側フレキシブル配線基板２２は、支持部材２６に一対の基板部材２５Ａ，２５Ｂを固定支持することで形成される。また、受信側フレキシブル配線基板２２は、支持部材２６及び第１配線板２８、２８が湾曲し、基板部材２５Ａ，２５Ｂの対応する第２配線板２９が隣り合って回路基板１３に設けられる。
【００４３】
ベース部材１２は、その上面が、ヘッド４の先端（レンズ４ａ）の曲面に沿って湾曲する湾曲面を有している。このベース部材１２は、受信側フレキシブル配線基板２２を湾曲面に固定し、且つ、受信側フレキシブル配線基板２２を湾曲面に沿って湾曲させる。
【００４４】
回路基板１３は、２枚の送信側回路基板３５と、４枚の受信側回路基板３６と、を備えている。送信側回路基板３５は、圧電体１０の上面に設けられた電極と電気的に接続される。図３に示すように、送信側回路基板３５は、送信側フレキシブル配線基板２１と、異方性導電膜等により電気的に接続され、この送信側フレキシブル配線基板２１を介して圧電体１０と接続される。
【００４５】
受信側回路基板３６は、ベース基板４１と、このベース基板４１上に４つ設けられた第３電極４２と、この第３電極４２にそれぞれ接続されたスイッチング素子（以下「スイッチ」）４３と、これらスイッチ４３に接続された２つの受信回路４４と、を備えている。
【００４６】
なお、説明の便宜上、図３に示す４つの受信側回路基板３６を、それぞれ、図３中左側から第１回路基板３６Ａ、第２回路基板３６Ｂ、第３回路基板３６Ｃ及び第４回路基板３６Ｄとし、同様に、図８中に示す４つの受信側回路基板３６についても、第１回路基板３６Ａ、第２回路基板３６Ｂ、第３回路基板３６Ｃ及び第４回路基板３６Ｄとして以下説明する。
【００４７】
図２に示すように、第３電極４２は、第２電極３１と、異方性導電膜を介して接続可能に形成されている。スイッチ４３は、所謂ＯＮ−ＯＦＦスイッチであり、圧電体１０の素子１９から受信回路４４への信号の導通（ＯＮ）及び非導通（ＯＦＦ）を切り替え可能に形成されている。即ち、スイッチ４３は、第２、第３電極３１，４２に接続された複数の素子１９から受信する信号のＯＮ−ＯＦＦが切り替え可能に形成されている。
【００４８】
図８に示すように、第３電極４２は、圧電体１０の各区画ａ〜ｐにそれぞれ設けられた複数の素子１９に接続される。なお、図８中、複数の第３電極４２は、それぞれ接続される第１電極３０の各区画ａ〜ｐに付されたアルファベットと同一のアルファベットを図中に付し、同様に、各第３電極４２を、対応する符号を付して第３電極４２ａ〜第３電極４２ｐとし、以下説明する。なお、図８中、第１電極３０は、圧電体１０に各領域Ａ〜Ｐが各区画ａ〜ｐに接続されており、このため、第１電極３０の符号のみ付し、各領域Ａ〜Ｐの記載は省略する。
【００４９】
第１回路基板３６Ａには、第３電極４２ａ、第３電極４２ｅ、第３電極４２ｃ及び第３電極４２ｇが順に設けられる。第２回路基板３６Ｂには、第３電極４２ｂ、第３電極４２ｆ、第３電極４２ｄ及び第２電極４２ｈが、順に設けられる。第３回路基板３６Ｃには、第３電極４２ｉ、第３電極４２ｍ、第３電極４２ｋ及び第３電極４２ｏが、順に設けられる。第４回路基板３６Ｄには、第３電極４２ｊ、第３電極４２ｎ、第３電極４２ｌ及び第３電極４２ｐが、順に設けられる。
【００５０】
図８に矢印で示すように、これら第３電極４２ａ〜４２ｐは、各区画ａ〜ｐの各素子とそれぞれ接続される。なお、図８中実線の矢印が、受信側フレキシブル配線基板２２の基板部材２５Ａの第２配線板２９に設けられた配線部を、図８中破線の矢印が、基板部材２５Ｂの第２配線板２９に設けられた配線部を、それぞれ示している。
【００５１】
受信回路４４は、２つのスイッチ４３に接続される。受信回路４４は、接続されたスイッチ４３のうち、導通となっている側からの信号を受信可能に形成されている。また、受信回路４４は、ケーブル５に接続され、このケーブル５を介して画像処理部に接続される。
【００５２】
具体的には、受信回路４４は、接続されたスイッチ４３と接続される各区画の、対応する素子１９から送信された反射信号の一方を受信する。例えば、図２の受信側回路基板３６の左側に示す受信回路４４には、圧電体１０の区画ａ及び区画ｅの複数の素子１９にそれぞれに接続されたスイッチ４３，４３が接続される。
【００５３】
当該スイッチ４３，４３においては、区画ａの行列が（１，１）の素子１９及び区画ｅの行列が（１，６５）の素子１９が、区画ａの行列が（１，２）の素子１９及び区画ｅの行列が（１，６６）の素子１９が、区画ａの行列が（２，１）の素子１９及び区画ｅの行列が（２，６５）の素子１９が、それぞれ対として接続され、他素子１９も同様に対として接続される。受信回路４４は、対の素子１９のうちどちらか一方が、スイッチ４３により導通することで、当該素子１９からの反射信号を受信するとともに、他方の素子１９に接続されたスイッチ４３が非導通となり、受信回路４４では、他方の素子１９の反射信号は受信しない。
【００５４】
次に、このように構成された圧電体１０、受信側フレキシブル配線基板２２及び受信側回路基板３６の接続について図２，３，５〜８を用いて詳細を説明する。
【００５５】
先ず、圧電体１０の電極１９ａを、受信側フレキシブル配線基板２２の第１電極３０にそれぞれ固定する。なお、このとき、各区画ａ〜ｐに区分された各素子１９の電極１９ａが、対応する第１電極３０の領域Ａ〜領域Ｐにそれぞれ設けられた第１電極３０にそれぞれ接続される。なお、受信側フレキシブル配線基板２２の第２電極３１ａ〜３１ｐは、それぞれ同一符号が付された区画ａ〜ｐのそれぞれの素子１９と第１電極３０及び配線部を介して接続される。
【００５６】
次に、圧電体１０が固定された受信側フレキシブル配線基板２２を、ベース部材１２に固定させることで、第１配線板２８，２８が湾曲し、各第２電極３１ａ〜３１ｐが所定の位置に隣り合うように配置される。
【００５７】
具体的には、図２，７，８に示すように、第１配線板２８，２８の一方の側方に設けられた第２電極３１ａ〜３１ｈは、第２電極３１ａと第２電極３１ｅが、第２電極３１ｂと第２電極３１ｆが、第２電極３１ｃと第２電極３１ｇが、第２電極３１ｄと第２電極３１ｈが、それぞれ隣り合うように配置される。
【００５８】
また、第１配線板２８，２８の他方の側方に設けられた第２電極３１ｉ〜３１ｐは、第２電極３１ｉと第２電極３１ｍが、第２電極３１ｊと第２電極３１ｎが、第２電極３１ｋと第２電極３１ｏが、第２電極３１ｌと第２電極３１ｐが、それぞれ隣り合うように配置される。
【００５９】
なお、このとき、各電極３１ａ〜３１ｐが設けられた第２配線板２９は、第１配線板２８の同じ側方に設けられた一部で重なり合う。換言すると、基板部材２５Ａ及び基板部材２５Ｂの第２配線板２９、２９はその一部で交差することとなる。
【００６０】
次に、図２に示すように、第２電極３１ａ〜３１ｐを第３電極４２ａ〜４２ｐにそれぞれ接続する。具体的には、第１回路基板３６Ａに設けられた第３電極４２ａ、４２ｅ、４２ｃ、４２ｇは、それぞれ第２電極３１ａ、３１ｅ、３１ｃ、３１ｇと接続される。第２回路基板３６Ｂに設けられた第３電極基板４２ｂ、４２ｆ、４２ｄ、４２ｈは、それぞれ第２電極３１ｂ、３１ｆ、３１ｄ、３１ｈと接続される。
【００６１】
第３回路基板３６Ｃに設けられた第３電極４２ｉ、４２ｍ、４２ｋ、４２ｏは、それぞれ第２電極３１ｉ、３１ｍ、３１ｋ、３１ｏと接続される。第４回路基板３６Ｄに設けられた第３電極４２ｊ、４２ｎ、４２ｌ、４２ｐは、それぞれ第２電極３１ｊ、３１ｎ、３１ｌ、３１ｐと接続される。これにより、圧電体１０の各区画ａ〜ｐに設けられた各素子１９が、第３電極４２ａ〜４２ｐに接続される。
【００６２】
次に、このような超音波プローブ１の製造方法について説明する。  
先ず、圧電体１０を形成する。具体的には、圧電振動子１７の主面の上方及び下方にそれぞれ電極を形成する。次に、図８に示すように、圧電振動子１７の上面に音響整合層１８を、圧電振動子１７の下面にバッキング材１６を、それぞれ設ける。なお、この段階で、圧電体１０は、板状に形成されている。
【００６３】
次に、支持部材２６上に基板部材２５Ａ及び基板部材２５Ｂを固定し、受信側フレキシブル配線基板２２を形成する。この形成した受信側フレキシブル配線基板２２の上面に設けられた第１電極３０，３０上に、異方性導電膜２７を設け、さらに、圧電体１０を所定の位置に位置合わせを行う。
【００６４】
なお、ここで、所定の位置とは、図７に示すように、圧電体１０が配置される第１電極３０，３０上の領域Ａ〜Ｐであり、圧電体１０の区画ａ〜ｐと領域Ａ〜Ｐとが対向するように、圧電体１０の位置合わせを行う。圧電体１０を配置後、熱圧着装置を用いて、圧電体１０及び受信側フレキシブル配線基板２２を熱圧着させる。
【００６５】
次に、圧電体１０を素子１９の配列ピッチに従ってダイシングする。具体的には、受信側フレキシブル配線基板２２をカッティングベースに仮固定して圧電体１０を固定し、上述した素子１９の配列ピッチに従って、幅５０μｍのブレートを用いてダイシングする。このとき、ブレードによる切り込み深さは、図３の圧電体１０及び異方性導電膜２７に示すように、確実に圧電体１０を切断する深さ、例えば、異方性導電膜２７を２０μｍ程度まで切除する。このようなダイシング後、受信側フレキシブル配線基板２２をカッティングベースから外す。
【００６６】
次に、受信側フレキシブル配線基板２２をベース部材１２の湾曲面に固定し、第１配線板２８、２８を曲折させる。この第１配線板２８、２８の曲折により、圧電体１０が凸面形状となる。また、第１配線板２８，２８の曲折により、第２配線板２９の各第２電極３１は、受信側回路基板３６の各第３電極４２の配置に対応してそれぞれ配置される。
【００６７】
次に、受信側回路基板３６の第３電極４２ａ〜４２ｐにそれぞれ異方性導電膜を設け、上述したように、第３電極４２ａ〜４２ｐにそれぞれ対応する第２配線板２９の第２電極３１ａ〜３１ｐを熱圧着により接続する。このような工程により、圧電体１０に受信側フレキシブル配線基板２２が接続される。
【００６８】
なお、送信側フレキシブル配線基板２１は、図３に示すように、圧電体１０の上方の電極に接続されるとともに、送信側回路基板３５に接続される。これにより、圧電体１０と送信側回路基板３５とが接続される。これらの工程により、超音波プローブ１の検出部６が製造される。
【００６９】
このように構成された送信側フレキシブル配線基板２１を備えた超音波プローブ１は、パルサから、送信側回路基板３５及び送信側フレキシブル配線基板２１を介して圧電体１０に送信された駆動信号に基づいて、圧電体１０の各素子１９が、レンズ４ａを介して対象物に超音波信号を放出する。
【００７０】
また、対象物からの反射信号（エコー信号）を、圧電体１０で受信し、この反射信号を、受信側フレキシブル配線基板２２を介して受信側回路基板３６へと送信する。受信側回路基板３６に送信された反射信号は、ケーブル５を介して、プローブ診断装置の画像処理部へと送信され、当該画像処理部で画像形成された画像が画像モニタにより表示される。
【００７１】
また、反射信号は、受信側回路基板３６により、圧電体１０の列方向に配置された１〜１２８の素子１９のうち、半分の素子１９が、ケーブル５を介して画像処理部で処理されるとともに、所定の時間の経過に伴って、列方向に一素子ずつ画像処理部で処理される素子１９が変化する。
【００７２】
即ち、超音波プローブ１は、一対の素子１９を共通接続し、且つ、スイッチ４３により切り替えを行うことで、電子回路数を素子１９の総数（チャンネル数）よりも小さくする、所謂ウォーキング・アパーチャーを利用して、画像処理部へと反射信号を送信する。
【００７３】
具体的に説明すると、各素子１９で受信した反射信号は、受信側フレキシブル配線基板２２を介して、受信側回路基板３６で受信する。このとき、受信側回路基板３６において、受信した反射信号のうち、同一の受信回路４４に接続された第３電極４２、４２にそれぞれ接続された対の素子１９のうち、一方の素子１９からの反射信号が、受信回路４４により受信される。なお、他方の素子１９から受信した反射信号は、当該素子１９に接続されたスイッチ４３が非導通に切り替わることで、受信回路４４に送信されない。
【００７４】
さらに詳しく説明すると、図９に示すように、先ず、時間ｔ１の時には、素子１９の行が１〜３６であって、列が１〜６４の素子１９に対応するスイッチ４３が導通し、他の素子１９に対応するスイッチ４３が非導通となる。これにより、各受信回路４４において、行が１〜３６であって、列が１〜６４の計５７６ｃｈの素子１９の反射信号が画像処理部に送信される。
【００７５】
次に、時間ｔ２において、素子１９の行が１〜３６であって、列が２〜６５の素子１９に対応するスイッチ４３が導通し、他の素子１９に対応するスイッチ４３が非導通となる。これにより、各受信回路４４において、行が１〜３６であって、列が２〜６５の計５７６ｃｈの素子１９の反射信号が画像処理部に送信される。
【００７６】
同様に、時間ｔ３においては、素子１９の行が１〜３６であって、列が３〜６６の素子１９の反射信号が画像処理部に送信され、時間ｔ４においては、素子１９の行が１〜３６であって、列が４〜６７の素子１９の反射信号が画像処理部に送信される。このように、時間の経過に伴って、反射信号を受信する素子１９を列方向に変化させる。
【００７７】
このように構成された超音波プローブ１によれば、圧電体１０の列方向の中央から一方及び他方の対応する対の素子１９を同一の受信回路４４に接続し、且つ、対の素子１９から送信される反射信号の一方のみをスイッチ４３の切り替えにより検出する構成とした。  このように、スイッチ４３の導通及び非導通を切り替えて、複数の素子１９の半分の反射信号を受信回路４４により受信させることで、受信回路４４のチャンネル数を半分に低減させることが可能となる。これに伴って、受信回路４４に接続されるケーブル５の数を低減させることが可能となる。
【００７８】
また、圧電体１０と受信回路４４との接続は、フレキシブル配線基板１１を介して行なう構成とした。フレキシブル配線基板１１はその厚さが薄く、また可撓性を有するため、受信側フレキシブル配線基板２２の複数の第２配線板２９を互いに交差させることが可能となる。
【００７９】
特に、ウォーキング・アパーチャーを利用して電子回路数を素子１９の総数（チャンネル数）よりも小さくするためには、時間の経過ごとに受信回路４４で受信する素子１９の位置も順次移動する必要がある。このため、受信回路４４に接続される一対の素子１９は、圧電体１０の長手方向の半分の距離離間することとなる。
【００８０】
しかし、圧電体１０の列方向の中央に対して一方側及び他方側の各対応する素子１９が離間していても、受信側フレキシブル配線基板２２により、第２配線板２９を交差させることで、配線の取り回しが容易となる。これにより、各受信側回路基板３６上で対応する圧電体１０の各区画同士を隣接させて第３電極４２に接続する際に、配線部である第２配線板２９の取り回しに必要な配線の配置容積が低減する。これにより、検出部６の小型化が可能となる。
【００８１】
このように、検出部６の小型化及びケーブル５の低減により、超音波プローブ１の小型化及びケーブル５の細線化が可能となる。このため、超音波プローブ１の重量の低減、及び、ケーブル５の抵抗の減少となり、結果、超音波プローブ１の操作性を向上することが可能となる。
【００８２】
上述したように本実施形態の超音波プローブ１によれば、圧電体１０の離間した素子１９を、回路基板１３の同一の受信回路４４にフレキシブル配線基板１１により接続し、同一受信回路４４に接続された対の素子１９の一方のみの反射信号を受信することで、超音波プローブ１の小型化及びケーブル５の細線化が可能となる。
【００８３】
なお、本実施形態の超音波プローブ１に限定されるものではない。例えば、上述した圧電体１０は、素子１９を３６行１２８列有する構成を説明したがこれに限定されず、素子１９の数は適宜設定可能である。また、これに伴い、圧電体１０の区画、第１電極３０の領域、第２配線板２９の数、受信側回路基板３６及び第３電極４２の数等も適宜変更可能である。
【００８４】
また、上述した例では、超音波プローブ１は、その先端が曲面する構成を説明したが、これに限定されない。例えば、図１０に示す本実施形態の変形例、即ち、他の実施形態に係る超音波プローブ１Ａとして、そのヘッド４の先端形状が平面状に形成されていてもよい。このような超音波プローブ１Ａは、平面板状に形成された圧電体１０Ａを有する。また、超音波プローブ１Ａは、圧電体１０Ａだけでなく、第１配線板２８（図１０中、不図示）及び支持部材２６（図１０中、不図示）を固定するベース部材１２（図１０中、不図示）の先端も平面に形成され、同様に、レンズ４ａ（図１０中、不図示）も平面に形成される。なお、超音波プローブ１Ａは、圧電体１０Ａの各区分された素子１９の区画ａ〜ｐとそれぞれ回路基板１３を、フレキシブル配線基板１１を介して接続される。
【００８５】
このような構成の超音波プローブ１Ａは、上述した超音波プローブ１と同様に、フレキシブル配線基板１１の第２配線板２９により、圧電体１０Ａの区分された各区画を各受信側回路基板３６にそれぞれ接続することで、上述した超音波プローブ１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００８６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ…超音波プローブ、２…外郭部材、３…持手部、４…ヘッド、４ａ…レンズ、５…接続ケーブル、６…検出部、１０…圧電体、１０Ａ…圧電体、１１…フレキシブル配線基板（配線基板）、１２…ベース部材、１３…回路基板、１６…バッキング材、１７…圧電振動子、１８…音響整合層、１９…素子、２１…送信側フレキシブル配線基板、２２…受信側フレキシブル配線基板、２５…基板部材、２６…支持部材、２７…異方性導電膜、２８…第１配線板、２９…第２配線板、３０…第１電極、３１…第２電極、３５…送信側回路基板、３６…受信側回路基板、４１…ベース基板、４２…第３電極、４３…スイッチング素子、４４…受信回路。
【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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