JPH05200026A - 体腔内超音波プローブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子スキャン方式の超音波プローブを生産効
率よく安価に製造する。 【構成】 複数の信号伝送用部材を有する第１のフレキ
シブル基板（１）の上に、圧電フィルム（４）を載置す
るとともにアース部材を有する第２のフレキシブル基板
（５）を載置し、圧電フィルム（４）と第２のフレキシ
ブル基板（５）の上に導電層（８）を有する保護基板
（９）を載置して平板状の積層部材を形成した後、この
積層部材を前記複数の信号伝送用部材が外周に沿うよう
に湾曲させて円筒状のシース（１１）を形成する体腔内
超音波プローブの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、体腔内を超音波診断す
る際に使用する体腔内超音波プローブの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】体腔内に挿入する挿入部の先端には超音
波振動子が設けられ、超音波ビームを被検対象に照射し
ながら超音波走査をするが、超音波振動子を設ける構成
には種々のものがある。このうち電子ラジアル方式と称
する走査方式をとるものは、分割した複数の振動子アレ
イを設け、それぞれの振動子アレイの駆動タイミングを
電気的ディレイをかけて制御し、超音波ビームを形成す
るようにしたものである。特公昭６３−１４６２３号公
報には、この方式をとる体腔内超音波プローブが開示さ
れている。

【０００３】同様の走査方式のものに、メカラジアル方
式と称するものがある。例えば、超音波内視鏡に応用し
た構成について説明すると、複数個の超音波振動子を設
けた内視鏡先端の内側に、これら超音波振動子を機械的
に回転動させる可動部を配設して、超音波振動子を挿入
部外周方向に回転させながら超音波ビームを形成するよ
うにしたものである。しかし、このメカラジアル方式の
ものは前記電子ラジアル方式のものに比較して不具合が
多い。つまり、電子ラジアル方式のものは超音波振動子
が内視鏡の外表面に沿って配設されるために、内視鏡の
中心軸部に空洞を形成することができる。この空洞に
は、ライトガイド、ビデオ信号ライン、鉗子等を挿通さ
せるためのチャンネルを設けることができる。

【０００４】したがって、内視鏡的観察を可能にする直
視方向の映像を得ることができるようになり、内視鏡に
とって体腔内への挿入時及び診断時に極めて有利とな
り、医学的メリットが大きい。また、電子ラジアル方式
のものは挿入部先端に可動部がないので、機械的な故
障、動作不良を起こす確率が低い。メカラジアル方式の
ものはこうした点で劣り、さらに先端可動部を保護する
ための振動子保護カバーと、超音波振動子と保護カバー
を音響的に結合するための超音波伝達媒体を要するが、
この超音波伝達媒体は超音波ビームの反射による多重エ
コーや減衰による感度低下の原因ともなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、上記電子ラジア
ル方式のものにも不具合がある。すなわち、電子ラジア
ル方式等の電子的にスキャンする方式の超音波プローブ
は、製作が困難で製作コストが大となるのである。特開
昭５８−１９０７５６に開示されているように超音波プ
ローブは超音波振動子をプローブ先端に多数配設してい
るが、各超音波振動子にはそれぞれ信号伝送線路を接続
しなければならない。

【０００６】そのためには、超音波振動子に連続させて
極細の多心ケーブルを設けるか、数本の信号ラインをプ
ローブ先端で各超音波振動子に切り替えて駆動させるた
めのマルチプレクサが必要となる。しかし、体腔内超音
波プローブという製品の性質上、先端多硬質部長の増
大、内視鏡挿入部径の太径化を招く上記のような構成
は、極めて不都合である。この不都合を解消するために
は、精密加工技術を施して超音波プローブを製作するこ
ととなるがこのようにすると製品コストが上がってしま
うという不都合がある。

【０００７】本発明は、上記の不具合を解決すべく提案
されるもので、電子ラジアル方式等の電子スキャン方式
の超音波プローブを生産効率よく安価に製造できる体腔
内超音波プローブの製造方法を提供することを目的とし
たものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、アレイ状の超音波振動子を挿入部先端に
有する体腔内超音波プローブの製造方法において、少な
くとも複数の信号電送用部材を有するフレキシブル基
板、圧電フィルム、保護基板を積層して平板状の積層部
材を形成した後、この積層部材を前記複数の信号電装用
部材が外周に沿うように湾曲させて円筒状のシースを形
成する体腔内超音波プローブの製造方法としたものであ
る。

【０００９】

【作用】このように積層部材を湾曲させて円筒状のシー
スを形成するので、超音波振動子に信号を供給するため
の多くの本数の配線をする必要がなくなり製造工程の簡
素化を図れる。また、平板状態で圧電フィルム、フレキ
シブル基板、保護基板を積層形成するので、製造が容易
であるとともに製造コストを押さえることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明していく。図１は、本発明の第１実施例に係る製造
方法の工程説明図である。先ず、複数の信号電送用部材
を有する第１のフレキシブル基板１を用意する。基板は
ポリイミド等の絶縁性のある樹脂で形成され、この基板
の上にリード部分２、このリード部分２の末端に連続す
る正電極部分３を有する信号電送用部材がエッチング形
成されている。また、第１のフレキシブル基板１は、縦
横比がそれぞれ超音波プローブの外周長、挿入部長に相
当するように形成されている。なお、第１のフレキシブ
ル基板１は、後工程で円筒状に湾曲させてシースを形成
するために、後述する第２のフレキシブル基板の接合に
よって超音波プローブとしての曲げ剛性が確保されてい
る。

【００１１】次に、第１のフレキシブル基板１の上の前
記正電極部分３寄りに、圧電フィルム４を接着剤を介し
て固定する。圧電フィルム４は、例えばＰＶＤＦから成
る高分子圧電フィルムである。さらに、第１のフレキシ
ブル基板１の上のリード部分２寄りに、リード部分２を
保護するように第２のフレキシブル基板５を接着剤を介
して固定する。第２のフレキシブル基板５は、例えばポ
リイミドのような絶縁性の樹脂６で共通のアース線を形
成するための銅箔７を一部露出状態でサンドイッチ構造
にしたものである。

【００１２】次に、前記圧電フィルム４と銅箔７を導通
し、共通負極とするための導電層８を樹脂面に設けた保
護基板９を圧電フィルム４上に導電性接着剤を介して固
定する。この保護基板９は、被検体との音響整合層とし
ての機能をも果たす。以上の各構成部材を接合して平板
状の積層部材とすることは、製造上困難を伴うことはな
く確実かつ容易にできる。図１Ｂは、積層部材とされた
状態を示した斜視図である。

【００１３】次に、積層部材の各構成部材間の接着剤が
硬化する前に、第１のフレキシブル基板１が内側となる
ように、しかも複数の信号電装用部材が外周に沿うよう
に湾曲させ、内表面と外表面とに生じるズレ部分１０を
カッティング処理し（図１Ｃ）、曲げ方向の端面同士を
溶着したり、接着剤等で接着することによって円筒状の
シース１１を形成する（図１Ｄ）。なお、以上の工程で
各構成部材の接着に接着剤を使用する場合、熱硬化性の
接着剤を使用し、図１Ｄの最終工程で熱を加えることに
より接着させるようにすると、作業の時間的制約がなく
なるという効果がある。

【００１４】本実施例ではこのようにして円筒状のシー
スを形成するので、円筒中空１２を他の部材を配設する
スペースとして利用できる。つまり、体腔内を証明する
ためのライトガイド、光画像を伝送するためのイメージ
ガイド、固体撮像素子によって取り込まれた映像信号の
伝送ケーブル、鉗子等の処置具を体腔内に挿通するため
のチャンネル、体腔内に送気、送水を行うためのチュー
ブ類（何れも図示していない）といった内蔵物を円筒中
空１２に挿通することができるのである。

【００１５】なお、各種内蔵物１３を円筒中空１２に挿
通する場合、直接挿通するとシース１１内側面との抵抗
があり、また超音波プローブとして使用中の湾曲時に内
蔵物摺動抵抗があり、また曲げ破損のおそれがある。そ
こで、図２に示すようにシース１１内側面と内蔵物１３
との間に、テフロン等の滑り性のよい素材で形成した薄
肉チューブ１４を設けることが効果的である。

【００１６】また、円筒中空１２に配設するものは、内
視鏡に係る内蔵物ばかりではないことはいうまでもな
い。例えば、受信した超音波信号（エコー）を増幅する
ための集積回路を実装することもできる。つまり、被検
体で反射した超音波ビームは、圧電フィルムによって受
信され電気信号に変換されるが、その信号レベルは極め
て小さなものであり、この微弱信号のままリード部分２
を通して数メートルという長い距離を伝送させると、外
来の電磁波等のノイズの影響を受けてしまうおそれがあ
る。そこで、超音波プローブ先端に信号増幅用の集積回
路を設け、信号を増幅してから伝送することは極めて効
果的である。

【００１７】図３は、本発明の第２実施例を示したもの
である。本実施例においても各構成部材は第１実施例と
同様に積層して平板状に形成する。しかも、本実施例で
は積層部材の平面形状を図３Ａに示すように鍵状に形成
している。この積層部材１５は、振動子部１６と帯部１
７を有しており、湾曲させて円筒状のシースを形成する
には、図３Ｂに示すように予め用意されたテフロン等の
可撓性のある軸シース１８に先ず振動子部１６を巻き付
け、次に帯部１７を順次螺旋状に巻き付けていく。その
後、熱収縮チューブ１９を被せて加熱する。

【００１８】このような工程を踏んで形成されるシース
は、第１実施例と同様に円筒中空１２が内視鏡内蔵物等
の配設スペースとして利用される。以上のように構成さ
れた本実施例では第１実施例と同様の効果を有する他、
超音波プローブの使用中に湾曲がかけられても接合して
いない帯部１７の端面１７ａが、相互に重なり合うか離
れ合うかすることにより、帯部１７に内蔵されたリード
部分に直接力がかかることを防止できる。つまり、第１
実施例では超音波プローブを湾曲させた場合、多層の積
層面に剪断応力が発生し積層面が剥離する恐れや、フレ
キシブル基板にクラックが発生しリード部分が断線する
恐れがあったのである。

【００１９】図４は、本発明の第３実施例に係る積層部
材を示したものである。本実施例は第２のフレキシブル
基板５の表面に超音波透過部材２０を設け、前記実施例
のような保護基板９を設けていない。前記実施例におけ
る保護基板９は、音響整合層の機能を果たすようにして
あるので、音響インピーダンスが圧電フィルム４及び被
検体と整合のとれる値を有する材質で、しかも超音波ビ
ームの反射を防止するために樹脂層の厚さを１／４λも
しくはこれに近い値にする必要がある。そこで、本実施
例では上記の条件を満たすような超音波透過部材２０を
有する第２のフレキシブル基板５とし、保護基板９の機
能を果たさせるようにしているのである。

【００２０】上記のような構成部材を有する積層部材
は、図４に示すように第１のフレキシブル基板１のリー
ド部分３寄りに圧電フィルム４を固定し、さらに第２の
フレキシブル基板５を圧電フィルム４とリード部分２を
カバーするように固定する。その後、第１実施例と同様
にして積層部材を湾曲させて、シースを形成する。

【００２１】以上のごとく構成される本実施例は、第１
実施例と同様の効果を有する他、保護基板を固定する工
程を省略できる。また、保護基板が存在しない分、湾曲
させてシースを形成した場合、シース外径が小さくでき
るので超音波プローブの外径を小さくできるという効果
がある。

【００２２】本発明は、以上の実施例に限定されるもの
ではなく、幾多の変更、変形が可能である。例えば、本
発明をプローブ全周に超音波振動子アレイのない、いわ
ゆるコンベックス型の超音波プローブに適用してもよ
い。また、フレキシブル基板のリード部分を略直角方向
に折り曲げ形成し、プローブ挿入方向の超音波断層像が
得られる電子リニア、セクタ方式等の超音波プローブに
適用してもよい。また、積層板を湾曲させて円筒状のシ
ースを形成するにあたり、断面が半円状の積層部材を結
合させて形成するようにしたものであってもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、所要の構
成部材を平板状に積層した後、湾曲させてシースを形成
するようにしているので、製造が容易であるとともに安
価に超音波プローブを製造できる。また、湾曲された状
態において、共通負極である銅箔の内側に正の信号伝送
用リード部分が位置しているので、信号線がシールドさ
れた状態となり外来ノイズの影響を受けにくくなる。ま
た、シース内部に大きなスペースを形成できるので、こ
こに内視鏡機能に係る内蔵物を挿通させることができ
る。この内蔵物が不要な場合は、内蔵物の配設を考慮す
ることなく挿入部を構成でき挿入部の細径化を図れるの
で、被検者の苦痛を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る製造方法の工程説明
図である。

【図２】第１実施例により形成したシース内部に、内視
鏡挿入物を挿入した状態の実施例図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る製造方法の工程説明
図である。

【図４】本発明の第３実施例に用いる積層部材の分解斜
視図である。

【符号の説明】

１ 第１のフレキシブル基板 ２ リード部分 ３ 正電極部分 ４ 圧電フィルム ５ 第２のフレキシブル基板 ６ 樹脂 ７ 銅箔 ８ 導電層 ９ 保護基板 １０ ズレ部分 １１ シース １２ 円筒中空

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【手続補正書】

【提出日】平成４年３月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】同様の走査方式のものに、メカラジアル方
式と称するものがある。例えば、超音波内視鏡に応用し
た構成について説明すると、超音波振動子を設けた内視
鏡先端の内側に、この超音波振動子を機械的に回転させ
る可動部を配設して、超音波振動子を挿入部外周方向に
回転させながら超音波ビームを形成するようにしたもの
である。しかし、このメカラジアル方式のものは前記電
子ラジアル方式のものに比較して不具合が多い。つま
り、電子ラジアル方式のものは超音波振動子が内視鏡の
外表面に沿って配設されるために、内視鏡の中心軸部に
空洞を形成することができる。この空洞には、ライトガ
イド、ビデオ信号ライン、鉗子等を挿通させるためのチ
ャンネルを設けることができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】したがって、内視鏡的観察を可能にする直
視方向の映像を得ることができるようになり、内視鏡に
とって体腔内への挿入時及び診断時に極めて有利とな
り、医学的メリットが大きい。また、電子ラジアル方式
のものは挿入部先端に可動部がないので、機械的な故
障、動作不良を起こす確率が低い。メカラジアル方式の
ものはこうした点で劣り、さらに先端可動部を保護する
ための振動子保護カバーと、超音波振動子と保護カバー
を音響的に結合するための超音波伝達媒体を要するが、
この振動子保護カバーとこの超音波伝達媒体は超音波ビ
ームの反射による多重エコーや減衰による感度低下の原
因ともなっている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】そのためには、超音波振動子に連続させて
極細の多心ケーブルを設けるか、数本の信号ラインをプ
ローブ先端で各超音波振動子に切り替えて駆動させるた
めのマルチプレクサが必要となる。しかし、体腔内超音
波プローブという製品の性質上、先端硬質部長の増大、
内視鏡挿入部径の太径化を招く上記のような構成は、極
めて不都合である。この不都合を解消するためには、精
密加工技術を施して超音波プローブを製作することとな
るがこのようにすると製品コストが上がってしまうとい
う不都合がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アレイ状の超音波振動子を挿入部先端に
   有する体腔内超音波プローブの製造方法において、 少なくとも複数の信号電送用部材を有するフレキシブル
   基板、圧電フィルム、保護基板を積層して平板状の積層
   部材を形成した後、この積層部材を前記複数の信号電装
   用部材が外周に沿うように湾曲させて円筒状のシースを
   形成することを特徴とした体腔内超音波プローブの製造
   方法。