JPH08308833A

JPH08308833A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH08308833A
Application number: JP11956195A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwazawa; 宏岩澤; Akiko Mizunuma; 明子水沼
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波振動子アレーと配線材との電気的接続
を容易に行い得るようにした超音波診断装置を提供す
る。【構成】超音波診断装置の超音波プローブは、超音波
振動子アレー１と、そのアレーピッチに対応するピッチ
で配置されたランドパターン１０６−１１〜１０６−１
ｎおよび該ランドパターンに夫々電気的に接続されたラ
ンド１０６−２１〜１０６−２ｎ等を有する基板１１１
と、該基板に一端を半田付け接続されるツイストペアケ
ーブル２−１〜２−ｎと、導電性を有する物質と絶縁性
を有する物質とを交互に配列した構造を具えた可撓性を
有するコネクタ１０４とを備え、超音波振動子アレーお
よび基板１１１間にコネクタ１０４を挟み込むことによ
り、超音波振動子アレー１の各電極１０１−１〜１０１
−ｎおよびツイストペアケーブル２−１〜２−ｎ間が電
気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子を内蔵す
る超音波プローブを接続し、該超音波振動子を励振して
生体組織中に超音波パルスを送波するとともに、生体中
から反射してきたエコーを前記超音波プローブで受波し
た後、信号処理することにより生体断層像を得るように
した、医療用の超音波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子走査式の超音波診断装置にお
いては、超音波振動子アレーと配線材とを接続するた
め、振動子電極に配線材または中間媒体としての基板を
半田付けにより直接接続していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電子走査式の超音波診断装置では、超音波振動子の先
端部に設けた超音波振動子アレーと配線材とを接続する
ため、振動子電極に配線材または中間媒体としての基板
を半田付けにより直接接続していた。しかし、超音波振
動子アレーの電極のピッチが細かいため、超音波振動子
アレーの各電極に夫々配線材を半田付けによって接続す
る作業は困難であり、作業性が悪い。この作業性の悪さ
が製造コストを上昇させる要因となっていた。

【０００４】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであり、超音波振動子アレーと配線材との電気的接
続を容易に行い得るようにした超音波診断装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の請求項１の構成は、アレー型トランスデューサと、該
アレー型トランスデューサのアレーピッチに対応するピ
ッチで配置されたランドを有する基板と、該基板に一端
を半田付け接続され他端を超音波診断装置本体に接続さ
れる配線材と、導電性を有する物質と絶縁性を有する物
質とを交互に配列した構造を具えた可撓性を有するコネ
クタとを備え、前記アレー型トランスデューサおよび前
記基板の間に前記可撓性を有するコネクタを挟み込むこ
とにより前記アレー型トランスジューサおよび前記配線
材間を電気的に接続するようにした超音波プローブを具
備して成ることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明の請求項１の構成によれば、アレー型ト
ランスデューサと、該アレー型トランスデューサのアレ
ーピッチに対応するピッチで配置されたランドを有する
基板との間に、導電性を有する物質と絶縁性を有する物
質とを交互に配列した構造を具えた可撓性を有するコネ
クタを挟み込むことにより、超音波プローブにおいて前
記アレー型トランスジューサおよび前記配線材間が電気
的に接続される。前記基板には配線材の一端が半田付け
接続され、該配線材の他端は超音波診断装置本体に接続
されるので、前記超音波プローブは超音波診断装置本体
に電気的に接続される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の第１実施例の超音波診断装置
の超音波プローブの先端部を示す分解斜視図である。図
１において１は超音波振動子アレー（アレー型トランス
ジューサ）であり、この超音波振動子アレー１は、ｎ個
（ｎは整数）に分割された超音波圧電体（振動子素子）
１００−１〜１００−ｎを有している。この超音波圧電
体の一側面（上面）には共通電極１０３が設けられてお
り、他側面（下面）には上記超音波圧電体と同数（ｎ
個）に分割された電極１０１−１〜１０１−ｎが設けら
れている。

【０００８】また、図１において１０４は角柱状の導電
体および角柱状の絶縁体を交互に積層配列して構成した
コネクタであり、このコネクタ１０４は可撓性を有して
いる。本実施例では、上記絶縁体として、絶縁性を有す
るシリコンゴムを用いている。また、コネクタ１０４と
しては、例えば、信越ポリマー株式会社製の「シンエツ
インターコネクタ」（商品名）またはその相当品を用い
るものとする。

【０００９】また、図１において１１１は基板であり、
基板１１１には、ｎ個に分割された超音波振動子アレー
の電極１０１−１〜１０１−ｎの夫々に対応する形状を
有するランドパターン１０６−１１〜１０６−１ｎと、
これらランドパターン１０６−１１〜１０６−１ｎと夫
々電気的に導通するランド１０６−２１〜１０６−２ｎ
とが設けられている。また、基板１１１のランド１０６
−２ｎよりも右側の部分にはランド１０７が近接して配
置され、ランド１０６−２１よりも左側の部分にはラン
ド１０８が近接して配置されている。

【００１０】さらに、ランド１０６−２１および１０６
−２２間にはランド１０５−１が近接して配置され、ラ
ンド１０６−２２および１０６−２３間にはランド１０
５−２が近接して配置され、以下同様にしてランド１０
６−（２ｎ−１）および１０６−２ｎ間にはランド１０
５−（ｎ−１）が近接して配置されている。そして、こ
れらランド１０５−１〜１０５−（ｎ−１）、１０７、
１０８（図１に斜線を付けて示す）は、基板の背面で電
気的に短絡されている。

【００１１】本実施例の超音波診断装置においては、以
下のようにして超音波振動子アレーと配線材との電気的
接続の作業を行う。すなわち、図１に矢印で示すように
コネクタ１０４を超音波振動子アレー１および基板１１
１によって挟み込むことにより、超音波振動子アレーの
電極１０１−１〜１０１−ｎを夫々、ランドパターン１
０６−１１〜１０６−１ｎに電気的に接続する。この電
気的に接続した状態を、図示しない振動子ハウジング等
によって保持する。

【００１２】基板１１１上の各ランドパターン１０６−
１１〜１０６−１ｎと電気的に導通するランド１０６−
２１〜１０６−２ｎには夫々、図２に示すように配線材
としてのツイストペアケーブル２−１〜２−ｎの信号線
を半田付けにより接続する。また、基板１１１上のラン
ド１０５−１〜１０５−（ｎ−１）およびランド１０７
には夫々、上記各ツイストペアケーブルのリターン線を
半田付けにより接続する。さらに、基板１１１上のラン
ド１０７およびランド１０８は超音波振動子の共通電極
１０３に半田付けまたはワイヤーボンディング等により
接続する。

【００１３】上記においては、基板１１１上におけるラ
ンド１０５−１〜１０５−（ｎ−１）、１０６、１０
７、１０８の面積を最大限確保し得るように各ランドお
よび各ランドパターンをレイアウトしておくものとす
る。このようにレイアウトするのは、半田付けの作業性
を向上させ、超音波振動子アレーの各電極と各ツイスト
ペアケーブルとの電気的な接続を容易にするためであ
る。

【００１４】なお、上記において、基板１１１を可撓性
を有する部材を用いて円弧状断面に形成し、コネクタ１
０４を上記円弧状断面の基板１１１が内周に接するよう
に円筒状断面に形成し、上記超音波振動子アレー１を上
記円筒状断面のコネクタ１０４が内周に接するように円
筒状断面に形成するようにしてもよい。その場合、コン
ベックス型やラジアル型の超音波振動子アレーとして使
用することが可能になる。また、可撓性を有するコネク
タ１０４の主構成物質であるシリコンゴムにジルコニア
粉またはアルミナ粉等を混入して音響インピーダンスを
適宜調整するようにしてもよい。その場合、コネクタ１
０４を超音波振動子アレー１のバッキング材（支持部
材）としても機能させることができ、超音波振動子アレ
ー部をコンパクト化することができる。

【００１５】上記超音波振動子アレー１の各振動子素子
１００−１〜１００−ｎは夫々、図２に示すように、そ
の電極１０１−１〜１０１−ｎに接続されたツイストペ
アケーブル２−１〜２−ｎの信号線を介して受波プリア
ンプ４−１〜４−ｎおよび送信回路６−１〜６−ｎに電
気的に接続する。なお、ツイストペアケーブル２−１〜
２−ｎにはノイズ耐性を高めるための外部導体３が設け
られており、この外部導体３は接地しておくものとす
る。

【００１６】上記超音波振動子アレー１、ツイストペア
ケーブル２−１〜２−ｎおよび外部導体３は超音波プロ
ーブ内に収容されており、この超音波プローブは超音波
診断装置本体と図示しないコネクタによって着脱可能に
なっている。また、図２に示す受波プリアンプ４−１〜
４−ｎおよび送信回路６−１〜６−ｎは超音波診断装置
本体内に収容されており、受波プリアンプ４−１〜４−
ｎから超音波診断装置本体に向かって受波信号５−１〜
５−ｎが伝送され、超音波診断装置本体から送信回路６
−１〜６−ｎに向かって送信トリガ信号７−１〜７−ｎ
が伝送されるようになっている。

【００１７】この第１実施例においては、上述したよう
に基板１１１上におけるランド１０５−１〜１０５−
（ｎ−１）、１０６、１０７、１０８の面積を最大限確
保し得るようにしているので、超音波振動子アレーの各
電極と配線材または中間媒体としての基板とを半田付け
により直接接続する従来例に比べて、超音波振動子アレ
ーの各電極と各ツイストペアケーブルとの電気的接続の
作業を大幅に簡略化することができる。また、半田付け
の作業を廃止したため、半田付け不良が生じることもな
い。また、この第１実施例においては、超音波振動子ア
レーおよび超音波診断装置本体の送受波回路間を接続す
る配線材としてツイストペアケーブルを用いているの
で、ツイストペアケーブルの代わりに多芯同軸ケーブル
を用いる従来の超音波診断装置に比べて以下の利点があ
る。

【００１８】上記従来の超音波診断装置は、超音波振動
子アレーおよび超音波診断装置本体の送受波回路間を接
続する配線材として多芯同軸ケーブルを用いているた
め、多芯同軸ケーブルが高価であるばかりでなく細径化
が困難である。このことは、超音波プローブ先端部を特
に細く設計したい超音波内視鏡等に適用した場合、著し
く不利にな条件となる。さらに、多芯同軸ケーブル自体
が比較的大きな静電容量成分を有することから、この静
電容量成分による信号の減衰も小さくない。よって、安
価で、信号の減衰が少なく、細径化が比較的容易なケー
ブルを用いて超音波プローブを細径化し、操作性の良好
な超音波プローブを備える超音波診断装置を実現するこ
とは困難である。

【００１９】一方、本実施例の超音波診断装置は、超音
波振動子アレーおよび超音波診断装置本体の送受波回路
間を接続する配線材としてツイストペアケーブルを用い
ているため、ケーブル自体の静電容量成分が少なくな
り、信号の減衰が抑制される。また、ケーブル自体の特
性インピーダンスは低くないので超音波振動子アレーと
送受波回路とのインピーダンスのマッチングが取り易く
なる。よって、安価で、信号の減衰が少なく、細径化が
比較的容易なツイストペアケーブルを用いて超音波プロ
ーブを細径化し、操作性の良好な超音波プローブを備え
る超音波診断装置を実現することができる。

【００２０】なお、上記第１実施例において、超音波振
動子アレーおよび送受波回路間の接続部を図２のように
構成する代わりに図３のように構成してもよい。すなわ
ち、図３においては、超音波振動子アレー１の各振動子
素子１００−１〜１００−ｎに接続されたツイストペア
ケーブル２−１〜２−ｎの信号線およびリターン線は、
ｎ個の入力端を有するマルチプレクサ８の各入力端に夫
々接続し、マルチプレクサ８の共通出力端は受波プリア
ンプ４および送信回路６に接続する。さらに、マルチプ
レクサ８には超音波診断装置内の制御回路（図示せず）
を接続して制御信号１０を入力する。

【００２１】上記制御信号の入力により、マルチプレク
サ８はツイストペアケーブル２−１〜２−ｎの信号線お
よびリターン線の中から何れか一対を選択する。これに
より、１回の制御信号の入力で送受波の夫々について１
つの振動子素子が選択されるので、得られた受波データ
は、超音波診断装置内で、例えば開口合成によるビーム
合成処理を施すことにより、生体の断層像として可視化
することができる。この図３の構成によれば、ｎ対のツ
イストペアの何れか１つをマルチプレクサ８により選択
するようにすることにより、受波プリアンプおよび送信
回路の数を大幅に減少させることができる。したがっ
て、開口合成装置等の超音波プローブの先端部を安価に
実現することができる。

【００２２】なお、本発明は上述した例にのみ限定され
るものではなく、種々の変更または変形を加えることが
できる。例えば、アレー型トランスデューサと、該アレ
ー型トランスデューサのアレーピッチに対応するピッチ
で配置されたランドを有する基板と、該基板に一端を半
田付け接続され他端を超音波診断装置本体に接続される
配線材と、導電性を有する物質と絶縁性を有する物質と
を交互に配列した構造を具えた可撓性を有するコネクタ
とを備え、前記アレー型トランスデューサおよび前記基
板の間に前記可撓性を有するコネクタを挟み込むことに
より前記アレー型トランスジューサおよび前記配線材間
を電気的に接続するようにした超音波プローブを具備し
て成る超音波診断装置（付記項１）において、前記コネ
クタを前記超音波振動子アレーのバッキング材として機
能するようにしてもよい。その場合、超音波振動子アレ
ー部をコンパクト化することができる。

【００２３】また、超音波振動子アレーにより生体内に
超音波パルスを送波して、生体中から反射されたエコー
信号を受波し、信号処理手段により生体の断層像を得る
ようにした医療用の超音波診断装置であって、前記超音
波振動子アレーおよび前記信号処理手段の間の信号の伝
送にツイストペアケーブルを用いることを特徴とするよ
うに超音波診断装置（付記項２）を構成してもよい。そ
の場合、安価で、信号の減衰が少なく、細径化が比較的
容易なツイストペアケーブルを用いて超音波プローブを
細径化し、操作性の良好な超音波プローブを備える超音
波診断装置を実現することができる。

【００２４】さらに、上記付記項２の超音波診断装置に
おいて、前記ツイストペアケーブルの内の任意のツイス
トペアを選択して対応する振動子素子と送受波手段との
間の信号伝送を行う選択的信号伝送手段を備えるように
してもよい。その場合、送受波の夫々につき１つの振動
子素子が選択されるので、得られた受波データを生体の
断層像として可視化することができる。また、受波プリ
アンプおよび送信回路の送受波手段の数を大幅に減少さ
せて、超音波診断装置の超音波プローブの先端部を安価
に実現することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
構成によれば、アレー型トランスデューサと、そのアレ
ーピッチに対応するピッチで配置されたランドを有する
基板との間に、導電性を有する物質と絶縁性を有する物
質とを交互に配列した構造を具えた可撓性を有するコネ
クタを挟み込むことにより、超音波プローブにおいて前
記アレー型トランスジューサおよび前記配線材間を電気
的に接続し、前記基板に配線材を接続するようにしたの
で、アレー型トランスジューサと配線材または中間媒体
としての基板とを半田付けにより直接接続する場合に比
べて、超音波振動子アレーと配線材との電気的接続の作
業を大幅に簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の超音波診断装置の超音波
プローブの先端部を示す分解斜視図である。

【図２】第１実施例の超音波診断装置の超音波振動子ア
レーから超音波診断装置本体までの回路の一例を示す回
路図である。

【図３】第１実施例の超音波診断装置の超音波振動子ア
レーから超音波診断装置本体までの回路の他の例を示す
回路図である。

【符号の説明】

１超音波振動子アレー（アレー型トランスジューサ）２−１〜２−ｎツイストペアケーブル（配線材）４−１〜４−ｎ受波プリアンプ６−１〜６−ｎ送波回路１００−１〜１００−ｎ超音波圧電体（振動子素子）１０１−１〜１０１−ｎ電極１０３共通電極１０４コネクタ１０５−１〜１０５−ｎ、１０７、１０８ランド１０６−１１〜１０６−１ｎ、ランドパターン１０６−２１〜１０６−２ｎランド１１１基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アレー型トランスデューサと、該アレー
型トランスデューサのアレーピッチに対応するピッチで
配置されたランドを有する基板と、該基板に一端を半田
付け接続され他端を超音波診断装置本体に接続される配
線材と、導電性を有する物質と絶縁性を有する物質とを
交互に配列した構造を具えた可撓性を有するコネクタと
を備え、前記アレー型トランスデューサおよび前記基板の間に前
記可撓性を有するコネクタを挟み込むことにより前記ア
レー型トランスジューサおよび前記配線材間を電気的に
接続するようにした超音波プローブを具備して成ること
を特徴とする超音波診断装置。