超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法
【課題】 超音波探触子の音響特性の劣化が伴わない圧電板とＦＰＣ板との接続を行う超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法を実現する。
【解決手段】 ＦＰＣ板３０と圧電板ブロック７０とを、圧電板ブロック７０の側面のマイクロピン６０を介して、ＦＰＣ板３０に接続することとしているので、整合層７２あるいはバッキング材７１と圧電板ブロック７０との間にＦＰＣ板３０を配設することなく、ＦＰＣ板３０と圧電板１０の電気的な接続を行い、超音波探触子１０１の音響特性の劣化を防止すると共に、超音波イメージング装置の画質を向上することができる。
【解決手段】 ＦＰＣ板３０と圧電板ブロック７０とを、圧電板ブロック７０の側面のマイクロピン６０を介して、ＦＰＣ板３０に接続することとしているので、整合層７２あるいはバッキング材７１と圧電板ブロック７０との間にＦＰＣ板３０を配設することなく、ＦＰＣ板３０と圧電板１０の電気的な接続を行い、超音波探触子１０１の音響特性の劣化を防止すると共に、超音波イメージング装置の画質を向上することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電素子からなる圧電板にプリント（ｐｒｉｎｔ）板を接続する超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波イメージング装置の画質を向上するために、超音波探触子のさらなる改善が行われている。超音波探触子は、アレイ（ａｒｒａｙ）状に複数の圧電板ブロック（ｂｌｏｃｋ）が配列された圧電板からなり、各圧電板ブロックには、超音波の送受信に伴う電気信号を送受するケーブル（ｃａｂｌｅ）が電気的に接続される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、圧電板ブロックのアレイは、繰り返しピッチ（ｐｉｔｃｈ）が数十μｍ〜数百μｍ程度のもであるので、アレイをなす各圧電板ブロックごとにケーブルを接続することは容易ではなく、また、接続されたとしても多チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）化の著しい超音波探触子では、ケーブルの数および容積が大きくなものとなり、実用性が乏しいものとなる。
【０００４】
ここで、圧電板ブロックのアレイは、ＦＰＣ板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を介してケーブルと接続される。ＦＰＣ板は、エッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）加工により、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）膜の上に数百μｍ程度のピッチの銅パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を容易に形成することができる。そして、ＦＰＣ板は、圧電板との接続部における銅パターンのピッチを圧電板ブロックのアレイピッチと同一のものとし、この銅パターン上に圧電板ブロックを配置することにより、圧電板とケーブルの電気的な接続を行う。
【非特許文献１】日本電子機械工業会編、「医用超音波機器ハンドブック」コロナ社、昭和６０年４月２０日、ｐ１８５―１８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記背景技術によれば、超音波探触子の音響特性が劣化する。すなわち、圧電板あるいは圧電板ブロックの超音波を送受信する面にＦＰＣ板が位置し、被検体と接触する整合層側あるいは音響吸収剤が存在する側のいずれの側でも音響インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）のマッチング（ｍａｔｃｈｉｎｇ）が低下する。
【０００６】
また、圧電板の超音波を送受信する面は、ＦＰＣ板と接地側電極に挟まれた領域が有効開口面積をなし、ＦＰＣ板上に圧電板を載置する構成では、この有効開口面積が小さなものとなる。
【０００７】
そして、これら音響インピーダンスのマッチングの低下、有効開口面積の狭小化は、被検体に送信される音響パワー（ｐｏｗｅｒ）の低下、圧電板の被検体とは反対方向の裏側からの不要な音波の反射となって超音波イメージング装置の画質を低下させる。
【０００８】
これらのことから、超音波探触子の音響特性の劣化が伴わない圧電板とＦＰＣ板との接続を行う超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法をいかに実現するかが重要となる。
【０００９】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、超音波探触子の音響特性の劣化が伴わない圧電板とＦＰＣ板との接続を行う超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波探触子は、超音波を送信または受信する圧電素子からなる圧電板と、前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号または前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号を伝送する導体パターンを含むプリント板と、前記圧電板の前記超音波を送信または受信する板面と直交する側面に、前記圧電素子および前記導体パターンを電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部と、を備える。
【００１１】
この第１の観点による発明によれば、圧電板の側面のマイクロピンが有する金属棒により、圧電板と導体パターンを電気的に接続する。
また、第２の観点の発明にかかる超音波探触子は、第１の観点の発明において、前記接続部が、前記圧電板が前記側面に沿った走査方向にアレイ状に配列される複数の圧電板ブロックからなる際に、前記圧電板ブロックごとに前記マイクロピンを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第３の観点の発明にかかる超音波探触子は、第２の観点の発明において、前記プリント板に、前記圧電板ブロックと前記金属棒を介して個別に電気接続される前記複数の導体パターンを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第４の観点の発明にかかる超音波探触子は、第３の観点の発明において、前記マイクロピンに、前記金属棒が屈曲した構造を備えることを特徴とする。
また、第５の観点の発明にかかる超音波探触子は、第３または４の観点の発明において、前記マイクロピンに、前記金属棒が湾曲した構造を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第６の観点の発明にかかる超音波探触子は、第３ないし５の観点のいずれか１つの発明において、前記プリント板が、前記導体パターンの前記金属棒との接続位置で、隣接する圧電板ブロックごとに前記板面方向に異なることを特徴とする。
【００１５】
また、第７の観点の発明にかかる超音波探触子は、第１ないし６の観点のいずれか１つの発明において、前記圧電素子が、複合圧電材料からなることを特徴とする。
また、第８の観点の発明にかかる超音波イメージング装置は、被検体と超音波の送受信を行う超音波探触子と、前記超音波探触子と電気信号の送受信を行う送受信部と、前記送受信部の受信超音波エコーから画像情報を生成する画像処理部と、前記画像情報を表示する表示手段と、を備える超音波イメージング装置であって、前記超音波探触子は、前記超音波の送受信を行う圧電素子からなる圧電板、前記電気信号を伝送するプリント板、並びに、前記圧電素子および前記プリント板を電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部を有し、前記接続部は、前記圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、前記マイクロピンを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第９の観点の発明にかかる超音波探触子製造方法は、超音波を送受信する圧電素子からなる圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、金属棒を含むマイクロピンを装着し、前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号および前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号の少なくとも１つを伝送するプリント板上の導体パターンに、前記金属棒を電気的に接続する。
【００１７】
また、第１０の観点の発明にかかる超音波探触子製造方法は、第９の観点の発明において、前記マイクロピンが、前記側面に接着剤を用いて装着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、圧電板の側面のマイクロピンが有する金属棒により、圧電板と導体パターンを電気的に接続することとしているので、圧電板の超音波を送受信する被検体側あるいは音響吸収材側の板面にＦＰＣ板を配設することを無くし、音響特性の劣化を抑えると共に、有効開口面積を大きなものとすることができ、超音波イメージング装置の画質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかる超音波イメージング装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる超音波イメージング装置の全体構成を表すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。この超音波イメージング装置は、超音波探触子１０１、送受信部１０２、画像処理部１０３、シネメモリ（ｃｉｎｅ ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７、制御部１０８を備えている。
【００２０】
超音波探触子１０１は、超音波を送受信する。すなわち、被検体１の撮像断面の特定位置で超音波を照射し、生体内から反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を時系列的な音線として受信する一方、超音波の照射位置を順次切り替えながら電子走査する。
【００２１】
送受信部１０２は、超音波探触子１０１と同軸ケーブルによって接続され、超音波探触子１０１の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する一方、受信した超音波エコー信号の初段増幅を行う部分である。
【００２２】
画像処理部１０３は、送受信部１０２で増幅された超音波エコー信号からＢモード（ｍｏｄｅ）画像のリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）での生成あるいは超音波エコー信号の位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、速度、パワー値、分散といった撮像断面の各点に付随する流れの情報を算出する部分である。具体的な処理内容は、例えば受信した超音波エコー信号の遅延加算処理、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、変換した後のデジタル情報をＢモード画像情報として後述のシネメモリ部１０４に書き込む処理等がある。
【００２３】
シネメモリ部１０４は、画像処理部１０３で生成されたＢモード画像情報および流れの情報を蓄積するための画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）である。
画像表示制御部１０５は、画像処理部１０３で生成されたＢモード画像情報および流れの情報の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに画像表示の形状や位置制御を行うための部分である。
【００２４】
表示部１０６は、画像表示制御部１０５によって表示フレームレート変換、並びに画像表示の形状や位置制御された情報をオペレータに対して表示するためのＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなる部分である。
【００２５】
入力部１０７は、オペレータによる操作入力信号、例えばＢモードによる表示を行うか、さらにドップラ処理の結果を表示するかを選択するための操作入力信号を制御部１０８に与える部分である。
【００２６】
制御部１０８は、入力部１０７から与えられた操作入力信号、並びに予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて上述した超音波イメージング装置各部の動作を制御するための部分である。
【００２７】
図２は、リニア（ｌｉｎｅａｒ）型の超音波探触子１０１の構成を示すブロック図である。超音波探触子１０１は、圧電板１０、接続部２０、ＦＰＣ板３０、スイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）回路４０およびケーブル５０を含む。圧電板１０は、圧電材料よりなる板状のセラミックスで、直方体形状の複数の圧電板ブロックがアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置され、全体として板状をなす。これら圧電板ブロックは、接続部２０を介してＦＰＣ板３０に電気接続される。
【００２８】
ＦＰＣ板３０は、フレキシブルプリント板で、エッチング等によりポリイミド等の膜に導体パターンが、形成されたものである。そして、ＦＰＣ板３０は、圧電板１０を構成する圧電板ブロックとスイッチング回路４０とを電気的に接続する。なお、接続部２０を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板３０の構成は、後に詳述する。
【００２９】
スイッチング回路４０は、高耐電圧、高速のスイッチからなり、ＦＰＣ板３０を介して接続される圧電板ブロックの中から、超音波の送受信を行う圧電板ブロックを選択し、この選択された圧電板ブロックのみを送受信部１０２と電気的な接続状態にする。ケーブル５０は、送受信部１０２に含まれる送受信回路と同数の同軸ケーブルからなり、スイッチング回路４０と送受信部１０２とを電気接続し、圧電板ブロックの駆動波形および受信波形の伝送を行う。また、ケーブル５０は、スイッチング回路４０の制御信号の送信も行う。
【００３０】
図３は、圧電板１０および接続部２０の構成を示す図である。図３（Ａ）は、圧電板１０および接続部２０を、圧電板１０の板面の方向、すなわち被検体１側から見た図である。圧電板１０は、複数の圧電板ブロック７０からなり、接続部２０は、圧電板面と直交する厚み方向の２つの側面に、各々圧電板ブロック７０と同数のマイクロピン（ｍｉｃｒｏｐｉｎ）６０を有する。ここで、厚み方向は、直方体の形状をなす圧電板ブロック７０の長軸方向をなす。また、圧電板ブロック７０が、アレイ状に配列される方向は、走査方向をなし、厚み方向と直交する。
【００３１】
図３（Ｂ）は、圧電板１０および接続部２０を厚み方向から見た図である。圧電板１０は、平板状に配列される複数の圧電板ブロック７０からなる。図３（Ｃ）は、圧電板ブロック７０の、圧電板１０の板面と直交する厚み方向の断面を示す図である。圧電板ブロック７０の表面には、電極８２および８３が存在し、マイクロピン６０はこの電極８２および８３と電気的に接続される。電極８２および８３は、スパッタリング（ｓｐａｔｔｅｒｉｎｇ）あるいは焼き付け等により圧電板ブロック７０上に形成される導体薄膜である。
【００３２】
マイクロピン６０は、ＦＰＣ板３０と接続される突起物である金属棒部８０および台座部８１を有する。マイクロピン６０は、鉄、ニッケル（ｎｉｃｋｅｌ）、モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）あるいは銅等の金属粉末をモールド（Ｍｏｌｄ）に押し込み、高温、高圧下で成形するＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄ）技術により作成され、金属棒部８０が数十μｍ程度の径を有する。マイクロピン６０は、圧電板ブロック７０に、例えばエポキシ（ｅｐｏｘｙ）接着剤等により固定される。なお、図３（Ｃ）の例では、電極８３が接地電極、電極８２が信号電極をなす。
【００３３】
図４は、接続部２０を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板３０の接続を示す展開図である。ＦＰＣ板３０は、走査方向に圧電板ブロック７０と同一の繰り返しピッチの導体パターン３１を有する。そして、導体パターン３１の圧電板ブロック７０側の先端部分には、パッド（Ｐａｄ）２９が存在する。パッド２９にはスルーホール（ｔｈｒｏｕｇｈ ｈｏｌｅ）が存在し、マイクロピン６０の金属棒部８０が挿入および半田付け等され、導体パターン３１と圧電板ブロック７０の電極８２あるいは８３とが電気的に接続される。また、導体パターン３１のスイッチング回路４０側は、導体パターン３１の間隔を拡大等してスイッチング回路４０に接続される。また、圧電板１０のＦＰＣ板３０が存在しない側のマイクロピン６０は、図示しないＦＰＣ板上の導体箔等により接地が行われる。
【００３４】
なお、図４には、圧電板ブロック７０の被検体１側には整合層７２、圧電板ブロック７０の被検体１と反対側にはバッキング材７１が図示されている。整合層７２は、被検体１と圧電板ブロック７０との音響インピーダンンスをマッチングさせるためのもので、バッキング材７１は、圧電板ブロック７０の被検体１と反対に放射される超音波を吸収するためのものである。
【００３５】
つづいて、接続部２０を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板３０の動作について概要を説明する。圧電素子の駆動波形は、送受信部１０２で発生され、スイッチング回路４０を介して、駆動する圧電素子が接続されるＦＰＣ板３０の導体パターンに入力される。この駆動波形は、導体パターン３１から、マイクロピン６０を介して圧電板ブロック７０に印加される。ここで、圧電板ブロック７０は、超音波振動を励起し、被検体１方向に超音波を送信する。
【００３６】
また、被検体１からの反射超音波が圧電板ブロック７０に入射する際には、圧電板ブロック７０に誘起電圧が生じ、この誘起電圧がマイクロピン６０を介して導体パターン３１に伝送され、導体パターン３１およびスイッチング回路４０を介して、受信波形が送受信部１０２で受信される。
【００３７】
上述してきたように、本実施の形態１では、ＦＰＣ板３０と圧電板１０の圧電板ブロック７０とを、圧電板ブロック７０の側面のマイクロピン６０を介して、ＦＰＣ板３０に接続することとしているので、整合層７２あるいはバッキング材７１と圧電板ブロック７０との間にＦＰＣ板を配設することなく、ＦＰＣ板３０と圧電板１０の電気的な接続を行い、超音波探触子１０１の音響特性の劣化を防止すると共に、超音波イメージング装置の画質を向上することができる。
【００３８】
また、本実施の形態１では、リニア型の超音波探触子１０１を用いた場合を例示したが、全く同様にセクタ（ｓｅｃｔｏｒ）型あるいはコンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）型等の超音波探触子を用いることもできる。
【００３９】
また、本実施の形態１では、圧電素子にＰＺＴ等の均一構造を有するものを用いる場合を示したが、圧電素子に複合圧電材料等の不均一材料を用いることもできる。複合圧電材料は、圧電板１０の走査方向および厚み方向に周期配列されるＰＺＴ等の圧電部材と、この圧電部材の間隙に充填されるエポキシ樹脂等の充填剤からなる。この場合には、圧電板ブロック７０の走査方向の繰り返しピッチおよび位置は、この圧電部材の周期および位置と一致するものとされる。従って、マイクロピンを、圧電部材の周期および位置と一致させて配列することにより、容易に複合圧電材料の周期および位置と一致するＦＰＣ板３０の装着を行うことができる。
【００４０】
また、本実施の形態１では、図３（Ｃ）に示す電極８２および８３を、反対側の側面に位置するマイクロピン６０の近傍位置まで配設することができる。これにより、圧電板ブロック７０を挟んで存在する電極８２および８３の、被検体１方向に重なり合う部分が大きくなり、ひいては有効開口面積を大きなものとすることができる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、ＦＰＣ板３０のパッド２９部分は、走査方向に一列に配設されることとしたが、このパッド２９は、導体パターン３１の更なる高密度配線を阻害する要因となっている。そこで、本実施の形態２では、ＦＰＣ板の隣接するパッドを、パターン走行方向の異なる位置に配設することにより、導体パターンを高密度に配線する場合を示すことにする。
【００４１】
図５は、本実施の形態２にかかる、接続部２１を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板９０の構成を示す展開図である。ここで、接続部２１およびＦＰＣ板９０は、実施の形態１における接続部２０およびＦＰＣ板３０に対応するものであり、その他の構成および動作は実施の形態１と全く同様であるので詳細な説明を省略する。
【００４２】
ＦＰＣ板９０は、走査方向に圧電板ブロック７０と同一の繰り返しピッチを有する導体パターン９１〜９３を有する。そして、導体パターン９１〜９３の圧電板ブロック７０側の先端部分には、パッド（Ｐａｄ）３２〜３４が存在する。パッド３２〜３４は、導体パターン９１〜９３の走行方向に所定の距離だけ離して配設される。図５の例では、パッド位置が導体パターンの走行方向に異なる３つの導体パターン９１〜９３が繰り返しＦＰＣ板９０上に形成される。これにより、専有面積の大きなパッド３２〜３４が走査方向に重なり合うことなく、圧電板ブロック７０の繰り返しピッチと同一のピッチで、導体パターン９１を高密度に配設することができる。
【００４３】
接続部２１は、走査方向の３つの圧電板ブロック７０を繰り返すごとに、マイクロピン６２〜６４が繰り返し配設される。マイクロピン６２は、マイクロピン６０と全く同様の形状を有し、パッド３２のスルーホールと合致される。マイクロピン６３は、金属棒が鉤型の屈曲構造をしており、先端部分が、導体パターンの走行方向に移動したパッド３３のスルーホールと合致される。マイクロピン６４は、金属棒がさらに長い鉤型の屈曲構造をしており、先端部分が、導体パターンの走行方向に移動したパッド３４のスルーホールと合致される。なお、金属棒とパッド３２〜３４は、例えば半田付け等により接合される。
【００４４】
なお、接続部２１を中心とする圧電板ブロック７０およびＦＰＣ板９０の動作については、実施の形態１と全く同様であるので説明を省略する。
上述してきたように、本実施の形態２では、圧電板ブロック７０およびＦＰＣ板３０を、マイクロピン６２および鉤型に屈曲した金属棒部を有するマイクロピン６３〜６４を用いて、ＦＰＣ板９０の導体パターンの走行方向に所定の間隔を持って配設されるパッド３２〜３４に接合することとしているので、占有面積の大きいパッド３２〜３４に影響されることなく、ＦＰＣ板９０の導体パターン９１の繰り返しピッチを、圧電板ブロック７０の走査方向の繰り返しピッチと同じ高密度のものとすることができる。
【００４５】
また、本実施の形態２では、マイクロピン６２〜６４およびパッド３２〜３４で示される様に、走査方向に並ぶ３つの圧電板ブロック７０ごとに同様のマイクロピンおよびパッドを繰り返し用いることとしたが、走査方向に並ぶ２つ圧電板ブロック７０ごとあるいは走査方向に並ぶ４つ以上の圧電板ブロック７０ごとに同様のマイクロピンおよびパッドを繰り返し用いる様にすることもできる。
（実施の形態３）
ところで、上記実施の形態１および２では、ＦＰＣ板のパッド部分およびマイクロピンの金属棒部は、半田付け等により接合されることとしたが、弾力性を持たせた金属棒部によりパッドを圧迫し、これによりパッドと金属棒部の電気的な接合を取ることもできる。そこで、本実施の形態３では、マイクロピンの金属棒部に弾力性を持たせ、半田付け等によらず、ＦＰＣ板のパッドと、マイクロピンの金属棒部との電気的な接合を取る場合を示すことにする。
【００４６】
図６（Ａ）は、本実施の形態３にかかるマイクロピン６６およびパッド２０１の構成を示す図である。ここで、マイクロピン６６は、実施の形態１あるいは２におけるマイクロピン６０、マイクロピン６２〜６４に対応するものであり、パッド２０１は、実施の形態１あるいは２におけるパッド３２〜３４に対応するものであり、ＦＰＣ板９９は、実施の形態１あるいは２におけるＦＰＣ板３０、９０に対応するものでありその他の構成および動作は実施の形態１あるいは２と全く同様であるので詳細な説明を省略する。
【００４７】
マイクロピン６６は、台座部６８、湾曲部６７および接触部６９を含む。マイクロピン６６は、台座部６８の接着等により、圧電板ブロック７０に固定される。また、マイクロピン６６は、湾曲した金属棒からなる湾曲部６７を有し、湾曲部６７の先端には概ね球形の金属からなる接触部６９を有する。ここで、金属からなる湾曲部６７は、弾力性を有し、台座部６８および接触部６８間の圧迫に対し、再現性のある弾性的応答を行う。
【００４８】
図６（Ｂ）は、パッド２０１がマイクロピン６６と接触する接触面に直交する断面を示したものである。パッド２０１は、マイクロピン６６の接触部６９と接触する金属部分が、すり鉢状のスルーホール２０２を有する。ここで、ＦＰＣ板９９を圧電板ブロック７０の方向に圧迫することにより、接触部６９は、すり鉢状のスルーホール２０２に捕捉され、かつ湾曲部６７が湾曲を起こし、接触部６９がパッド２０１を押さえつけた状態となる。そして、この状態は、接触部６９およびパッド２０１間に安定した電気の導通状態を生じさせる。
【００４９】
上述してきたように、本実施の形態３では、マイクロピン６６に湾曲部６７を設け、ＦＰＣ板９９を圧電板ブロック７０の方向に圧迫することにより、すり鉢状のパッド２０１に接触部６９が押さえつけられた状態とし、半田付け等を行うこと無く、接触部６９およびパッド２０１間に安定した電気的導通状態を生じさせ、ひいてはＦＰＣ板９９あるいは圧電板ブロック７０を含む圧電板１０等を単体で交換可能とし、これら部品の単体での修理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】超音波イメージング装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】超音波探触子の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】超音波探触子の圧電板および接続部を示す構成図である。
【図４】超音波探触子の圧電板およびＦＰＣ板の接続を示す展開図である。
【図５】実施の形態２の超音波探触子の接続部、ＦＰＣ板およびこれらの接続を示す展開図である。
【図６】実施の形態３のマイクロピンおよびパッドを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 被検体
１０ 圧電板
２０、２１ 接続部
３０、９０、９９ ＦＰＣ板
３１、９１ 導体パターン
２９，３２、３３、３４、２０１ パッド
４０ スイッチング回路
５０ ケーブル
６０、６２〜６４、６６ マイクロピン
６７ 湾曲部
６８、８１ 台座部
６９ 接触部
７０ 圧電板ブロック
７１ バッキング材
７２ 整合層
８０ 金属棒部
８２、８３ 電極
１０１ 超音波探触子
１０２ 送受信部
１０３ 画像処理部
１０４ シネメモリ部
１０５ 画像表示制御部
１０６ 表示部
１０７ 入力部
１０８ 制御部
２０２ スルーホール
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電素子からなる圧電板にプリント（ｐｒｉｎｔ）板を接続する超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波イメージング装置の画質を向上するために、超音波探触子のさらなる改善が行われている。超音波探触子は、アレイ（ａｒｒａｙ）状に複数の圧電板ブロック（ｂｌｏｃｋ）が配列された圧電板からなり、各圧電板ブロックには、超音波の送受信に伴う電気信号を送受するケーブル（ｃａｂｌｅ）が電気的に接続される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、圧電板ブロックのアレイは、繰り返しピッチ（ｐｉｔｃｈ）が数十μｍ〜数百μｍ程度のもであるので、アレイをなす各圧電板ブロックごとにケーブルを接続することは容易ではなく、また、接続されたとしても多チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）化の著しい超音波探触子では、ケーブルの数および容積が大きくなものとなり、実用性が乏しいものとなる。
【０００４】
ここで、圧電板ブロックのアレイは、ＦＰＣ板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を介してケーブルと接続される。ＦＰＣ板は、エッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）加工により、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）膜の上に数百μｍ程度のピッチの銅パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を容易に形成することができる。そして、ＦＰＣ板は、圧電板との接続部における銅パターンのピッチを圧電板ブロックのアレイピッチと同一のものとし、この銅パターン上に圧電板ブロックを配置することにより、圧電板とケーブルの電気的な接続を行う。
【非特許文献１】日本電子機械工業会編、「医用超音波機器ハンドブック」コロナ社、昭和６０年４月２０日、ｐ１８５―１８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記背景技術によれば、超音波探触子の音響特性が劣化する。すなわち、圧電板あるいは圧電板ブロックの超音波を送受信する面にＦＰＣ板が位置し、被検体と接触する整合層側あるいは音響吸収剤が存在する側のいずれの側でも音響インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）のマッチング（ｍａｔｃｈｉｎｇ）が低下する。
【０００６】
また、圧電板の超音波を送受信する面は、ＦＰＣ板と接地側電極に挟まれた領域が有効開口面積をなし、ＦＰＣ板上に圧電板を載置する構成では、この有効開口面積が小さなものとなる。
【０００７】
そして、これら音響インピーダンスのマッチングの低下、有効開口面積の狭小化は、被検体に送信される音響パワー（ｐｏｗｅｒ）の低下、圧電板の被検体とは反対方向の裏側からの不要な音波の反射となって超音波イメージング装置の画質を低下させる。
【０００８】
これらのことから、超音波探触子の音響特性の劣化が伴わない圧電板とＦＰＣ板との接続を行う超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法をいかに実現するかが重要となる。
【０００９】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、超音波探触子の音響特性の劣化が伴わない圧電板とＦＰＣ板との接続を行う超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波探触子は、超音波を送信または受信する圧電素子からなる圧電板と、前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号または前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号を伝送する導体パターンを含むプリント板と、前記圧電板の前記超音波を送信または受信する板面と直交する側面に、前記圧電素子および前記導体パターンを電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部と、を備える。
【００１１】
この第１の観点による発明によれば、圧電板の側面のマイクロピンが有する金属棒により、圧電板と導体パターンを電気的に接続する。
また、第２の観点の発明にかかる超音波探触子は、第１の観点の発明において、前記接続部が、前記圧電板が前記側面に沿った走査方向にアレイ状に配列される複数の圧電板ブロックからなる際に、前記圧電板ブロックごとに前記マイクロピンを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第３の観点の発明にかかる超音波探触子は、第２の観点の発明において、前記プリント板に、前記圧電板ブロックと前記金属棒を介して個別に電気接続される前記複数の導体パターンを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第４の観点の発明にかかる超音波探触子は、第３の観点の発明において、前記マイクロピンに、前記金属棒が屈曲した構造を備えることを特徴とする。
また、第５の観点の発明にかかる超音波探触子は、第３または４の観点の発明において、前記マイクロピンに、前記金属棒が湾曲した構造を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、第６の観点の発明にかかる超音波探触子は、第３ないし５の観点のいずれか１つの発明において、前記プリント板が、前記導体パターンの前記金属棒との接続位置で、隣接する圧電板ブロックごとに前記板面方向に異なることを特徴とする。
【００１５】
また、第７の観点の発明にかかる超音波探触子は、第１ないし６の観点のいずれか１つの発明において、前記圧電素子が、複合圧電材料からなることを特徴とする。
また、第８の観点の発明にかかる超音波イメージング装置は、被検体と超音波の送受信を行う超音波探触子と、前記超音波探触子と電気信号の送受信を行う送受信部と、前記送受信部の受信超音波エコーから画像情報を生成する画像処理部と、前記画像情報を表示する表示手段と、を備える超音波イメージング装置であって、前記超音波探触子は、前記超音波の送受信を行う圧電素子からなる圧電板、前記電気信号を伝送するプリント板、並びに、前記圧電素子および前記プリント板を電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部を有し、前記接続部は、前記圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、前記マイクロピンを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第９の観点の発明にかかる超音波探触子製造方法は、超音波を送受信する圧電素子からなる圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、金属棒を含むマイクロピンを装着し、前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号および前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号の少なくとも１つを伝送するプリント板上の導体パターンに、前記金属棒を電気的に接続する。
【００１７】
また、第１０の観点の発明にかかる超音波探触子製造方法は、第９の観点の発明において、前記マイクロピンが、前記側面に接着剤を用いて装着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、圧電板の側面のマイクロピンが有する金属棒により、圧電板と導体パターンを電気的に接続することとしているので、圧電板の超音波を送受信する被検体側あるいは音響吸収材側の板面にＦＰＣ板を配設することを無くし、音響特性の劣化を抑えると共に、有効開口面積を大きなものとすることができ、超音波イメージング装置の画質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波探触子、超音波イメージング装置および超音波探触子製造方法を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１にかかる超音波イメージング装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる超音波イメージング装置の全体構成を表すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。この超音波イメージング装置は、超音波探触子１０１、送受信部１０２、画像処理部１０３、シネメモリ（ｃｉｎｅ ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７、制御部１０８を備えている。
【００２０】
超音波探触子１０１は、超音波を送受信する。すなわち、被検体１の撮像断面の特定位置で超音波を照射し、生体内から反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を時系列的な音線として受信する一方、超音波の照射位置を順次切り替えながら電子走査する。
【００２１】
送受信部１０２は、超音波探触子１０１と同軸ケーブルによって接続され、超音波探触子１０１の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する一方、受信した超音波エコー信号の初段増幅を行う部分である。
【００２２】
画像処理部１０３は、送受信部１０２で増幅された超音波エコー信号からＢモード（ｍｏｄｅ）画像のリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）での生成あるいは超音波エコー信号の位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、速度、パワー値、分散といった撮像断面の各点に付随する流れの情報を算出する部分である。具体的な処理内容は、例えば受信した超音波エコー信号の遅延加算処理、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、変換した後のデジタル情報をＢモード画像情報として後述のシネメモリ部１０４に書き込む処理等がある。
【００２３】
シネメモリ部１０４は、画像処理部１０３で生成されたＢモード画像情報および流れの情報を蓄積するための画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）である。
画像表示制御部１０５は、画像処理部１０３で生成されたＢモード画像情報および流れの情報の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに画像表示の形状や位置制御を行うための部分である。
【００２４】
表示部１０６は、画像表示制御部１０５によって表示フレームレート変換、並びに画像表示の形状や位置制御された情報をオペレータに対して表示するためのＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなる部分である。
【００２５】
入力部１０７は、オペレータによる操作入力信号、例えばＢモードによる表示を行うか、さらにドップラ処理の結果を表示するかを選択するための操作入力信号を制御部１０８に与える部分である。
【００２６】
制御部１０８は、入力部１０７から与えられた操作入力信号、並びに予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて上述した超音波イメージング装置各部の動作を制御するための部分である。
【００２７】
図２は、リニア（ｌｉｎｅａｒ）型の超音波探触子１０１の構成を示すブロック図である。超音波探触子１０１は、圧電板１０、接続部２０、ＦＰＣ板３０、スイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）回路４０およびケーブル５０を含む。圧電板１０は、圧電材料よりなる板状のセラミックスで、直方体形状の複数の圧電板ブロックがアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置され、全体として板状をなす。これら圧電板ブロックは、接続部２０を介してＦＰＣ板３０に電気接続される。
【００２８】
ＦＰＣ板３０は、フレキシブルプリント板で、エッチング等によりポリイミド等の膜に導体パターンが、形成されたものである。そして、ＦＰＣ板３０は、圧電板１０を構成する圧電板ブロックとスイッチング回路４０とを電気的に接続する。なお、接続部２０を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板３０の構成は、後に詳述する。
【００２９】
スイッチング回路４０は、高耐電圧、高速のスイッチからなり、ＦＰＣ板３０を介して接続される圧電板ブロックの中から、超音波の送受信を行う圧電板ブロックを選択し、この選択された圧電板ブロックのみを送受信部１０２と電気的な接続状態にする。ケーブル５０は、送受信部１０２に含まれる送受信回路と同数の同軸ケーブルからなり、スイッチング回路４０と送受信部１０２とを電気接続し、圧電板ブロックの駆動波形および受信波形の伝送を行う。また、ケーブル５０は、スイッチング回路４０の制御信号の送信も行う。
【００３０】
図３は、圧電板１０および接続部２０の構成を示す図である。図３（Ａ）は、圧電板１０および接続部２０を、圧電板１０の板面の方向、すなわち被検体１側から見た図である。圧電板１０は、複数の圧電板ブロック７０からなり、接続部２０は、圧電板面と直交する厚み方向の２つの側面に、各々圧電板ブロック７０と同数のマイクロピン（ｍｉｃｒｏｐｉｎ）６０を有する。ここで、厚み方向は、直方体の形状をなす圧電板ブロック７０の長軸方向をなす。また、圧電板ブロック７０が、アレイ状に配列される方向は、走査方向をなし、厚み方向と直交する。
【００３１】
図３（Ｂ）は、圧電板１０および接続部２０を厚み方向から見た図である。圧電板１０は、平板状に配列される複数の圧電板ブロック７０からなる。図３（Ｃ）は、圧電板ブロック７０の、圧電板１０の板面と直交する厚み方向の断面を示す図である。圧電板ブロック７０の表面には、電極８２および８３が存在し、マイクロピン６０はこの電極８２および８３と電気的に接続される。電極８２および８３は、スパッタリング（ｓｐａｔｔｅｒｉｎｇ）あるいは焼き付け等により圧電板ブロック７０上に形成される導体薄膜である。
【００３２】
マイクロピン６０は、ＦＰＣ板３０と接続される突起物である金属棒部８０および台座部８１を有する。マイクロピン６０は、鉄、ニッケル（ｎｉｃｋｅｌ）、モリブデン（ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）あるいは銅等の金属粉末をモールド（Ｍｏｌｄ）に押し込み、高温、高圧下で成形するＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄ）技術により作成され、金属棒部８０が数十μｍ程度の径を有する。マイクロピン６０は、圧電板ブロック７０に、例えばエポキシ（ｅｐｏｘｙ）接着剤等により固定される。なお、図３（Ｃ）の例では、電極８３が接地電極、電極８２が信号電極をなす。
【００３３】
図４は、接続部２０を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板３０の接続を示す展開図である。ＦＰＣ板３０は、走査方向に圧電板ブロック７０と同一の繰り返しピッチの導体パターン３１を有する。そして、導体パターン３１の圧電板ブロック７０側の先端部分には、パッド（Ｐａｄ）２９が存在する。パッド２９にはスルーホール（ｔｈｒｏｕｇｈ ｈｏｌｅ）が存在し、マイクロピン６０の金属棒部８０が挿入および半田付け等され、導体パターン３１と圧電板ブロック７０の電極８２あるいは８３とが電気的に接続される。また、導体パターン３１のスイッチング回路４０側は、導体パターン３１の間隔を拡大等してスイッチング回路４０に接続される。また、圧電板１０のＦＰＣ板３０が存在しない側のマイクロピン６０は、図示しないＦＰＣ板上の導体箔等により接地が行われる。
【００３４】
なお、図４には、圧電板ブロック７０の被検体１側には整合層７２、圧電板ブロック７０の被検体１と反対側にはバッキング材７１が図示されている。整合層７２は、被検体１と圧電板ブロック７０との音響インピーダンンスをマッチングさせるためのもので、バッキング材７１は、圧電板ブロック７０の被検体１と反対に放射される超音波を吸収するためのものである。
【００３５】
つづいて、接続部２０を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板３０の動作について概要を説明する。圧電素子の駆動波形は、送受信部１０２で発生され、スイッチング回路４０を介して、駆動する圧電素子が接続されるＦＰＣ板３０の導体パターンに入力される。この駆動波形は、導体パターン３１から、マイクロピン６０を介して圧電板ブロック７０に印加される。ここで、圧電板ブロック７０は、超音波振動を励起し、被検体１方向に超音波を送信する。
【００３６】
また、被検体１からの反射超音波が圧電板ブロック７０に入射する際には、圧電板ブロック７０に誘起電圧が生じ、この誘起電圧がマイクロピン６０を介して導体パターン３１に伝送され、導体パターン３１およびスイッチング回路４０を介して、受信波形が送受信部１０２で受信される。
【００３７】
上述してきたように、本実施の形態１では、ＦＰＣ板３０と圧電板１０の圧電板ブロック７０とを、圧電板ブロック７０の側面のマイクロピン６０を介して、ＦＰＣ板３０に接続することとしているので、整合層７２あるいはバッキング材７１と圧電板ブロック７０との間にＦＰＣ板を配設することなく、ＦＰＣ板３０と圧電板１０の電気的な接続を行い、超音波探触子１０１の音響特性の劣化を防止すると共に、超音波イメージング装置の画質を向上することができる。
【００３８】
また、本実施の形態１では、リニア型の超音波探触子１０１を用いた場合を例示したが、全く同様にセクタ（ｓｅｃｔｏｒ）型あるいはコンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）型等の超音波探触子を用いることもできる。
【００３９】
また、本実施の形態１では、圧電素子にＰＺＴ等の均一構造を有するものを用いる場合を示したが、圧電素子に複合圧電材料等の不均一材料を用いることもできる。複合圧電材料は、圧電板１０の走査方向および厚み方向に周期配列されるＰＺＴ等の圧電部材と、この圧電部材の間隙に充填されるエポキシ樹脂等の充填剤からなる。この場合には、圧電板ブロック７０の走査方向の繰り返しピッチおよび位置は、この圧電部材の周期および位置と一致するものとされる。従って、マイクロピンを、圧電部材の周期および位置と一致させて配列することにより、容易に複合圧電材料の周期および位置と一致するＦＰＣ板３０の装着を行うことができる。
【００４０】
また、本実施の形態１では、図３（Ｃ）に示す電極８２および８３を、反対側の側面に位置するマイクロピン６０の近傍位置まで配設することができる。これにより、圧電板ブロック７０を挟んで存在する電極８２および８３の、被検体１方向に重なり合う部分が大きくなり、ひいては有効開口面積を大きなものとすることができる。
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、ＦＰＣ板３０のパッド２９部分は、走査方向に一列に配設されることとしたが、このパッド２９は、導体パターン３１の更なる高密度配線を阻害する要因となっている。そこで、本実施の形態２では、ＦＰＣ板の隣接するパッドを、パターン走行方向の異なる位置に配設することにより、導体パターンを高密度に配線する場合を示すことにする。
【００４１】
図５は、本実施の形態２にかかる、接続部２１を中心とする圧電板１０およびＦＰＣ板９０の構成を示す展開図である。ここで、接続部２１およびＦＰＣ板９０は、実施の形態１における接続部２０およびＦＰＣ板３０に対応するものであり、その他の構成および動作は実施の形態１と全く同様であるので詳細な説明を省略する。
【００４２】
ＦＰＣ板９０は、走査方向に圧電板ブロック７０と同一の繰り返しピッチを有する導体パターン９１〜９３を有する。そして、導体パターン９１〜９３の圧電板ブロック７０側の先端部分には、パッド（Ｐａｄ）３２〜３４が存在する。パッド３２〜３４は、導体パターン９１〜９３の走行方向に所定の距離だけ離して配設される。図５の例では、パッド位置が導体パターンの走行方向に異なる３つの導体パターン９１〜９３が繰り返しＦＰＣ板９０上に形成される。これにより、専有面積の大きなパッド３２〜３４が走査方向に重なり合うことなく、圧電板ブロック７０の繰り返しピッチと同一のピッチで、導体パターン９１を高密度に配設することができる。
【００４３】
接続部２１は、走査方向の３つの圧電板ブロック７０を繰り返すごとに、マイクロピン６２〜６４が繰り返し配設される。マイクロピン６２は、マイクロピン６０と全く同様の形状を有し、パッド３２のスルーホールと合致される。マイクロピン６３は、金属棒が鉤型の屈曲構造をしており、先端部分が、導体パターンの走行方向に移動したパッド３３のスルーホールと合致される。マイクロピン６４は、金属棒がさらに長い鉤型の屈曲構造をしており、先端部分が、導体パターンの走行方向に移動したパッド３４のスルーホールと合致される。なお、金属棒とパッド３２〜３４は、例えば半田付け等により接合される。
【００４４】
なお、接続部２１を中心とする圧電板ブロック７０およびＦＰＣ板９０の動作については、実施の形態１と全く同様であるので説明を省略する。
上述してきたように、本実施の形態２では、圧電板ブロック７０およびＦＰＣ板３０を、マイクロピン６２および鉤型に屈曲した金属棒部を有するマイクロピン６３〜６４を用いて、ＦＰＣ板９０の導体パターンの走行方向に所定の間隔を持って配設されるパッド３２〜３４に接合することとしているので、占有面積の大きいパッド３２〜３４に影響されることなく、ＦＰＣ板９０の導体パターン９１の繰り返しピッチを、圧電板ブロック７０の走査方向の繰り返しピッチと同じ高密度のものとすることができる。
【００４５】
また、本実施の形態２では、マイクロピン６２〜６４およびパッド３２〜３４で示される様に、走査方向に並ぶ３つの圧電板ブロック７０ごとに同様のマイクロピンおよびパッドを繰り返し用いることとしたが、走査方向に並ぶ２つ圧電板ブロック７０ごとあるいは走査方向に並ぶ４つ以上の圧電板ブロック７０ごとに同様のマイクロピンおよびパッドを繰り返し用いる様にすることもできる。
（実施の形態３）
ところで、上記実施の形態１および２では、ＦＰＣ板のパッド部分およびマイクロピンの金属棒部は、半田付け等により接合されることとしたが、弾力性を持たせた金属棒部によりパッドを圧迫し、これによりパッドと金属棒部の電気的な接合を取ることもできる。そこで、本実施の形態３では、マイクロピンの金属棒部に弾力性を持たせ、半田付け等によらず、ＦＰＣ板のパッドと、マイクロピンの金属棒部との電気的な接合を取る場合を示すことにする。
【００４６】
図６（Ａ）は、本実施の形態３にかかるマイクロピン６６およびパッド２０１の構成を示す図である。ここで、マイクロピン６６は、実施の形態１あるいは２におけるマイクロピン６０、マイクロピン６２〜６４に対応するものであり、パッド２０１は、実施の形態１あるいは２におけるパッド３２〜３４に対応するものであり、ＦＰＣ板９９は、実施の形態１あるいは２におけるＦＰＣ板３０、９０に対応するものでありその他の構成および動作は実施の形態１あるいは２と全く同様であるので詳細な説明を省略する。
【００４７】
マイクロピン６６は、台座部６８、湾曲部６７および接触部６９を含む。マイクロピン６６は、台座部６８の接着等により、圧電板ブロック７０に固定される。また、マイクロピン６６は、湾曲した金属棒からなる湾曲部６７を有し、湾曲部６７の先端には概ね球形の金属からなる接触部６９を有する。ここで、金属からなる湾曲部６７は、弾力性を有し、台座部６８および接触部６８間の圧迫に対し、再現性のある弾性的応答を行う。
【００４８】
図６（Ｂ）は、パッド２０１がマイクロピン６６と接触する接触面に直交する断面を示したものである。パッド２０１は、マイクロピン６６の接触部６９と接触する金属部分が、すり鉢状のスルーホール２０２を有する。ここで、ＦＰＣ板９９を圧電板ブロック７０の方向に圧迫することにより、接触部６９は、すり鉢状のスルーホール２０２に捕捉され、かつ湾曲部６７が湾曲を起こし、接触部６９がパッド２０１を押さえつけた状態となる。そして、この状態は、接触部６９およびパッド２０１間に安定した電気の導通状態を生じさせる。
【００４９】
上述してきたように、本実施の形態３では、マイクロピン６６に湾曲部６７を設け、ＦＰＣ板９９を圧電板ブロック７０の方向に圧迫することにより、すり鉢状のパッド２０１に接触部６９が押さえつけられた状態とし、半田付け等を行うこと無く、接触部６９およびパッド２０１間に安定した電気的導通状態を生じさせ、ひいてはＦＰＣ板９９あるいは圧電板ブロック７０を含む圧電板１０等を単体で交換可能とし、これら部品の単体での修理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】超音波イメージング装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】超音波探触子の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】超音波探触子の圧電板および接続部を示す構成図である。
【図４】超音波探触子の圧電板およびＦＰＣ板の接続を示す展開図である。
【図５】実施の形態２の超音波探触子の接続部、ＦＰＣ板およびこれらの接続を示す展開図である。
【図６】実施の形態３のマイクロピンおよびパッドを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 被検体
１０ 圧電板
２０、２１ 接続部
３０、９０、９９ ＦＰＣ板
３１、９１ 導体パターン
２９，３２、３３、３４、２０１ パッド
４０ スイッチング回路
５０ ケーブル
６０、６２〜６４、６６ マイクロピン
６７ 湾曲部
６８、８１ 台座部
６９ 接触部
７０ 圧電板ブロック
７１ バッキング材
７２ 整合層
８０ 金属棒部
８２、８３ 電極
１０１ 超音波探触子
１０２ 送受信部
１０３ 画像処理部
１０４ シネメモリ部
１０５ 画像表示制御部
１０６ 表示部
１０７ 入力部
１０８ 制御部
２０２ スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送信または受信する圧電素子からなる圧電板と、
前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号または前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号を伝送する導体パターンを含むプリント板と、
前記圧電板の前記超音波を送信または受信する板面と直交する側面に、前記圧電素子および前記導体パターンを電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部と、
を備える超音波探触子。
【請求項２】
前記接続部は、前記圧電板が前記側面に沿った走査方向にアレイ状に配列される複数の圧電板ブロックからなる際に、前記圧電板ブロックごとに前記マイクロピンを備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記プリント板は、前記圧電板ブロックと前記金属棒を介して個別に電気接続される前記複数の導体パターンを備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記マイクロピンは、前記金属棒が屈曲した構造を備えることを特徴とする請求項３に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記マイクロピンは、前記金属棒が湾曲した構造を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記プリント板は、前記導体パターンの前記金属棒との接続位置が、隣接する圧電板ブロックごとに前記板面方向に異なることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記圧電素子は、複合圧電材料からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の超音波探触子。
【請求項８】
被検体と超音波の送受信を行う超音波探触子と、
前記超音波探触子と電気信号の送受信を行う送受信部と、
前記送受信部の受信超音波エコーから画像情報を生成する画像処理部と、
前記画像情報を表示する表示手段と、
を備える超音波イメージング装置であって、
前記超音波探触子は、前記超音波の送受信を行う圧電素子からなる圧電板、前記電気信号を伝送するプリント板、並びに、前記圧電素子および前記プリント板を電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部を有し、
前記接続部は、前記圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、前記マイクロピンを備えることを特徴とする超音波イメージング装置。
【請求項９】
超音波を送受信する圧電素子からなる圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、金属棒を含むマイクロピンを装着し、
前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号および前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号の少なくとも１つを伝送するプリント板上の導体パターンに、前記金属棒を電気的に接続する超音波探触子製造方法。
【請求項１０】
前記マイクロピンは、前記側面に接着剤を用いて装着されることを特徴とする請求項９に記載の超音波探触子製造方法。
【請求項１】
超音波を送信または受信する圧電素子からなる圧電板と、
前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号または前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号を伝送する導体パターンを含むプリント板と、
前記圧電板の前記超音波を送信または受信する板面と直交する側面に、前記圧電素子および前記導体パターンを電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部と、
を備える超音波探触子。
【請求項２】
前記接続部は、前記圧電板が前記側面に沿った走査方向にアレイ状に配列される複数の圧電板ブロックからなる際に、前記圧電板ブロックごとに前記マイクロピンを備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記プリント板は、前記圧電板ブロックと前記金属棒を介して個別に電気接続される前記複数の導体パターンを備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記マイクロピンは、前記金属棒が屈曲した構造を備えることを特徴とする請求項３に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記マイクロピンは、前記金属棒が湾曲した構造を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記プリント板は、前記導体パターンの前記金属棒との接続位置が、隣接する圧電板ブロックごとに前記板面方向に異なることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記圧電素子は、複合圧電材料からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の超音波探触子。
【請求項８】
被検体と超音波の送受信を行う超音波探触子と、
前記超音波探触子と電気信号の送受信を行う送受信部と、
前記送受信部の受信超音波エコーから画像情報を生成する画像処理部と、
前記画像情報を表示する表示手段と、
を備える超音波イメージング装置であって、
前記超音波探触子は、前記超音波の送受信を行う圧電素子からなる圧電板、前記電気信号を伝送するプリント板、並びに、前記圧電素子および前記プリント板を電気的に接続する金属棒を含むマイクロピンを有する接続部を有し、
前記接続部は、前記圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、前記マイクロピンを備えることを特徴とする超音波イメージング装置。
【請求項９】
超音波を送受信する圧電素子からなる圧電板の前記超音波を送受信する板面と直交する側面に、金属棒を含むマイクロピンを装着し、
前記超音波を送信する前記圧電素子の駆動信号および前記超音波の受信により前記圧電素子に誘起される誘起信号の少なくとも１つを伝送するプリント板上の導体パターンに、前記金属棒を電気的に接続する超音波探触子製造方法。
【請求項１０】
前記マイクロピンは、前記側面に接着剤を用いて装着されることを特徴とする請求項９に記載の超音波探触子製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１２２０８９（Ｐ２００６−１２２０８９Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１０７０６（Ｐ２００４−３１０７０６）
【出願日】平成１６年１０月２６日（２００４．１０．２６）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２６日（２００４．１０．２６）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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