特許 6203537 フレキシブルプリント基板、超音波プローブ及び超音波診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6203537

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】フレキシブルプリント基板、超音波プローブ及び超音波診断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/00

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-110080(P2013-110080)

(22)【出願日】2013年5月24日

(65)【公開番号】特開2014-226431(P2014-226431A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2016年5月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】300019238

【氏名又は名称】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

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(72)【発明者】

【氏名】吉川 泰生

(72)【発明者】

【氏名】雨宮 慎一

【審査官】 宮川 哲伸

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５２７０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６１８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０３１２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１４６４９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／００ − ８／１５

Ｈ０４Ｒ １７／００ − １７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波プローブの筐体内においてアジマス方向に配列された複数の超音波振動子と電気的に接続される複数の導体部が形成され、アジマス方向に引き出されるように前記筐体内に設けられるフレキシブルプリント基板であって、被検体との当接面側の前記筐体の端部における内部空間のエレベーション方向における最小幅以下の幅を有する幅狭部と、該幅狭部の両側に形成され該幅狭部よりも大きな幅で形成された幅広部とを有し、前記幅狭部が、前記複数の超音波振動子の配列幅の一部に位置するように前記超音波プローブに設けられることを特徴とするフレキシブルプリント基板。

【請求項2】

前記導体部の各々は、フレキシブルプリント基板の長手方向に沿って形成され、前記フレキシブルプリント基板の幅方向において所要の間隔で設けられており、隣り合う前記導体部の間隔は、隣り合う前記超音波振動子の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント基板。

【請求項3】

前記複数の導体部のうち少なくとも一部の導体部は、前記幅広部から前記幅狭部へ向かう方向において、前記超音波振動子との接続部へ向けて、前記フレキシブルプリント基板の幅方向の端部側から中心へ向かう部分を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルプリント基板。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブルプリント基板を備えることを特徴とする超音波プローブ。

【請求項5】

前記超音波プローブの筐体は、被検体との当接面側の端部であって、アジマス方向における両端部に、前記幅広部を収容可能な内部空間部を有することを特徴とする請求項４に記載の超音波プローブ。

【請求項6】

前記空間部は、前記筐体における被検体との当接面側の端部であって、アジマス方向における両端部に設けられた突出部により形成されることを特徴とする請求項５に記載の超音波プローブ。

【請求項7】

コンベックスプローブであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の超音波プローブ。

【請求項8】

請求項４〜７のいずれか一項に記載の超音波プローブを備えることを特徴とする超音波診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波プローブ内に設けられるフレキシブルプリント基板、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断装置では、装置本体と接続された超音波プローブから被検体に対して超音波を照射し、得られたエコー信号に基づいて作成された超音波画像を表示する。

【0003】

前記超音波プローブは、圧電材料からなる超音波振動子を備えており、この超音波振動子に電圧を印加して振動させ、超音波を発生させる。また、前記超音波振動子で発生し、被検体内を伝搬する超音波が、生体組織で反射したエコー（ｅｃｈｏ）は、超音波振動子で電気信号に変換される。この電気信号に基づいて、超音波画像が作成される。

【0004】

超音波振動子への電圧の供給及び超音波振動子からのエコー信号の取り出しのため、超音波振動子にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が接続されている。例えば、特許文献１では、前記フレキシブルプリント基板は、前記超音波振動子の長手方向に引き出されるように設けられている。

【0005】

前記フレキシブルプリント基板には、その長手方向に沿って複数の導体部が形成されている。この導体部は、フレキシブルプリント基板の幅方向に所要の間隔で設けられている。この導体部が、前記超音波振動子と接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−２７８７６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、前記フレキシブルプリント基板が、前記超音波振動子の長手方向（エレベーション（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向）に引き出されるように設けられていると、互いに隣り合う前記超音波振動子の間隔が小さい超音波プローブにおいては、フレキシブルプリント基板において互いに隣り合う導体の間隔も小さくなる。隣り合う導体の間隔が小さいと、フレキシブルプリント基板の製造が困難となり、コストも高くなる。そこで、本願発明者は、隣り合う超音波振動子の間隔が小さくても、隣り合う導体の間隔を小さくせずともよいように、超音波振動子の長手方向と交差する方向（アジマス（ａｚｉｍｕｔｈ）方向）に、フレキシブルプリント基板を引き出すことを検討している。

【0008】

ところで、超音波の送受信時には、操作者は、超音波プローブをエレベーション方向に傾ける煽り動作を行なうことがある。この煽り動作が行われる時に、超音波プローブのエレベーション方向における幅が大きくなるほど、超音波プローブの送受信面が、被検体の表面から離れ易くなる。そこで、煽り動作が行われる時において、被検体の表面から超音波プローブの送受信面が離れにくくするため、超音波プローブのエレベーション方向における幅をできるだけ小さくすることが好ましい。

【0009】

しかし、アジマス方向にフレキシブルプリント基板を引き出す場合、超音波プローブのエレベーション方向における幅が小さくなると、フレキシブルプリント基板の幅も小さくなる。これにより、フレキシブルプリント基板において、互いに隣り合う導体部の幅が小さくなってしまう。互いに隣り合う導体部の幅が小さくなると、上述のようにフレキシブルプリント基板の製造が困難になり、コスト高にもなる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述の課題を解決するためになされた一の観点の発明は、超音波プローブの筐体内においてアジマス方向に配列された複数の超音波振動子と電気的に接続される複数の導体部が形成され、アジマス方向に引き出されるように前記筐体内に設けられるフレキシブルプリント基板であって、被検体との当接面側の前記筐体の端部における内部空間のエレベーション方向における最小幅以下の幅を有する幅狭部と、該幅狭部の両側に形成され該幅狭部よりも大きな幅で形成された幅広部とを有することを特徴とするフレキシブルプリント基板である。

【発明の効果】

【0011】

上記観点の発明によれば、前記フレキシブルプリント基板は、前記幅狭部の両側に前記幅広部を有するので、少なくともこの幅広部においては、互いに隣り合う導体部の間隔を広く保つことができる。一方、前記フレキシブルプリント基板は、被検体との当接面側の前記筐体の端部における内部空間のエレベーション方向における最小幅以下の幅の前記幅狭部を有しているので、超音波プローブのエレベーション方向における幅を抑制することができる。従って、超音波プローブのエレベーション方向における幅を抑制しつつ、互いに隣り合う前記導体部の間隔を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る超音波診断装置の実施形態の概略構成の一例を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態の超音波プローブにおける超音波振動子とフレキシブルプリント基板とを示す概略図である。

【図3】本発明の実施形態の超音波プローブの外観を示す図である。

【図4】本発明の実施形態の超音波プローブを示す底面図である。

【図5】フレキシブルプリント基板の層構造を示す断面図である。

【図6】本発明の実施形態のフレキシブルプリント基板を示す平面図である。

【図7】本発明の実施形態の超音波プローブの煽り動作を説明する図である。

【図8】本発明の実施形態の超音波プローブが体表面に当接した状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係るフレキシブルプリント基板、超音波プローブ及び超音波診断装置の実施の形態の一例について説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４、表示制御部５、表示部６、操作部７、制御部８、記憶部９を備える。

【0014】

前記送受信ビームフォーマ３は、前記超音波プローブ２から所定の走査条件で超音波を送信するための電気信号を、前記制御部８からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ２に供給する。また、前記送受信ビームフォーマ３は、前記超音波プローブ２で受信したエコー信号について、Ａ／Ｄ変換、整相加算処理等の信号処理を行ない、信号処理後のエコーデータを前記エコーデータ処理部４へ出力する。

【0015】

前記エコーデータ処理部４は、前記送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための処理を行なう。例えば、前記エコーデータ処理部４は、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行ってＢモードデータを作成する。

【0016】

前記表示制御部５は、前記エコーデータ処理部４から入力されたデータを、スキャンコンバータ（Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換して超音波画像データを作成する。例えば、前記表示制御部５は、前記Ｂモードデータを走査変換してＢモード画像データを作成する。

【0017】

また、前記表示制御部５は、前記超音波画像データに基づく超音波画像を前記表示部６に表示させる。

【0018】

前記表示部６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどで構成される。前記操作部７は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス（図示省略）などを含んで構成されている。

【0019】

前記制御部８は、特に図示しないがＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有して構成される。この制御部８は、前記記憶部９に記憶された制御プログラムを読み出し、前記超音波診断装置１の各部における機能を実行させる。

【0020】

前記記憶部９は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）である。

【0021】

前記超音波プローブ２について説明する。前記超音波プローブ２は、図２に示すように、アジマス方向（Ｘ軸方向）において、アレイ状に配置された複数の超音波振動子２ａを有して構成され、この超音波振動子２ａによって被検体に対して超音波を送信し、そのエコー信号を受信する。

【0022】

前記超音波振動子２ａは、フレキシブルプリント基板５０に設けられている。このフレキシブルプリント基板５０は、アジマス方向に引き出されている。これにより、後述するように前記超音波振動子２ａと接続された導体部５２は、アジマス方向に引き出されている。

【0023】

ちなみに、図２は説明のための図であり、前記超音波振動子２ａの数は図２に示された数に限られるものではない。例えば、超音波振動子２ａの数は、図２に示された数よりも多くなっていてもよい。

【0024】

前記フレキシブルプリント基板５０及び前記超音波振動子２ａは、前記超音波プローブ２の筐体２ｂ（図３及び図４参照）内に収容されている。この筐体２ｂ内には、特に図示しないが音響整合層やバッキング層なども設けられている。

【0025】

前記超音波プローブ２は、マイクロコンベックスプローブ（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｖｅｘ ｐｒｏｂｅ）であり、図３に示すように、前記筐体２ｂにおける被検体との当接面（音響レンズ面）２ｃは、凸型の曲面になっている。上述の図２に示すように、前記フレキシブルプリント基板５０は、前記当接面２ｃの曲面形状に合わせて、前記筐体２ｂ内において、凸型に曲げられた状態で設けられている。

【0026】

前記筐体２ｂには、当接面２ｃ側の端部に突出部２ｄが形成されている。この突出部２ｄは、図４に示すように、前記筐体２ｂの四隅に形成されている。前記突出部２ｄが形成されている部分において、前記筐体２ｂの内部空間２ｅのエレベーション方向（Ｚ軸方向）における幅Ｗ１は、前記突出部２ｄが形成されていない部分の幅Ｗ２と比べて大きくなっている。これにより、前記突出部２ｄが形成されている部分の内部空間２ｅに、前記フレキシブルプリント基板５０の後述する幅広部５６を収容できるようになっている。前記突出部２ｄが形成されている部分の内部空間２ｅは、本発明において幅広部を収容可能な内部空間部の実施の形態の一例である。

【0027】

ちなみに、図４では前記超音波プローブ２の底面（前記当接面２ｃ）のみが示され、奥行きは省略されている。

【0028】

前記フレキシブルプリント基板５０は、図５に示すように、第一絶縁体５１、導体部５２及び第二絶縁体５３が積層されている。前記導体部５２は、前記第一絶縁体５１に形成されたスルーホール５４内にも形成されている。前記導体部５２は、前記スルーホール５４内の導体部５２Ｈにより、前記超音波振動子２ａと電気的に接続されている。

【0029】

前記導体部５２は、図５では一層のみしか図示されていないが、前記フレキシブルプリント基板５０に形成される導体部は、複数層であってもよい。例えば、信号用の導体部とグランド（ｇｒｏｕｎｄ）用の導体部とが、それぞれ一層ずつ合計で二層の導体層が、前記フレキシブルプリント基板５０に形成されていてもよい。前記フレキシブルプリント基板５０の層構造については、図示されたものに限られるものではない。

【0030】

前記フレキシブルプリント基板５０は、図６に示すように、幅狭部５５と幅広部５６を有している。前記幅狭部５５の幅は、前記超音波振動子２ａの長さ（エレベーション方向の長さ）と同じ幅になっており、前記内部空間２ｅの幅Ｗ２よりも小さくなっている。従って、前記幅狭部５５は、当接面２ｃ側における筐体２ｂの端部における内部空間のエレベーション方向における最小幅以下の幅になっている。

【0031】

前記幅広部５６は、前記フレキシブルプリント基板５０の長手方向において前記幅狭部５５の両側に形成されている。前記幅広部５６の幅は、前記幅狭部５５よりも大きく、前記超音波振動子２ａの長さよりも大きくなっている。なおかつ、前記幅広部５６の幅は、前記幅Ｗ１よりも小さくなっている。前記フレキシブルプリント基板５０は前記幅広部５６を有するので、少なくともこの幅広部５６において、前記フレキシブルプリント基板５０の幅方向において隣り合う前記導体部５２の間隔を広く保つことができる。

【0032】

前記フレキシブルプリント基板５０は、前記幅狭部５５が、前記超音波振動子２ａの配列幅Ｗ３の一部に位置するように、前記超音波プローブ２に設けられる。

【0033】

ちなみに、図６において、符号２ａ′が付された一点鎖線は、前記超音波振動子２ａの位置を示している。また、符号５２Ｈ′で示された黒丸は、前記導体部５２と前記超音波振動子２ａとの接続部を示している。

【0034】

前記導体部５２は、前記フレキシブルプリント基板５０の長手方向に沿って、その幅方向において複数設けられている。前記複数の導体部５２のうち、符号Ａで示された部分の導体部５２は、直線状に形成されている。一方、符号Ｂで示された部分の導体部５２は、前記幅広部５６から前記幅狭部５５へ向かう方向において、前記超音波振動子２ａとの接続部５２Ｈ′へ向けて、前記フレキシブルプリント基板５０の幅方向の端部から中心（フレキシブルプリント基板５０の幅方向の中心）へ向かう部分Ｎを有する。

【0035】

ここで、前記幅狭部５５を挟んで一方の幅広部５６を幅広部５６ａ、他方の幅広部５６を幅広部５６ｂとする。前記導体部５２として、前記接続部５２Ｈ′から前記一方の幅広部５６ａ側へ引き出される導体部と、前記接続部５２Ｈ′から前記他方の幅広部５６ｂ側へ引き出される導体部とが存在している。

【0036】

前記一方の幅広部５６ａ側へ引き出された互いに隣り合う導体部５２は、互いに隣り合う超音波振動子２ａには接続されておらず、少なくとも一つの超音波振動子２ａを間に挟むようにして超音波振動子２ａに接続されている。同様に、前記他方の幅広部５６へ引き出された互いに隣り合う導体部５２も、少なくとも一つの超音波振動子２ａを間に挟むようにして超音波振動子２ａに接続されている。従って、前記一方の幅広部５６ａ側において互いに隣り合う導体部５２及び前記他方の幅広部５６ｂ側において互いに隣り合う導体部５２のフレキシブルプリント基板５０の幅方向における間隔Ｘ１は、互いに隣り合う超音波振動子２ａの間隔Ｘ２よりも広くなっている。

【0037】

本例のフレキシブルプリント基板５０によれば、互いに隣り合う導体部５２の間隔を広く保つことができる一方で、前記フレキシブルプリント基板５０は、前記幅狭部５５を有しているので、前記超音波プローブ２のエレベーション方向における幅を抑制することができる。

【0038】

前記超音波プローブ２のエレベーション方向における幅が抑制されることにより、図７に示すように、前記超音波プローブ２をエレベーション方向（図７の矢印の方向）に傾ける煽り動作が行なわれる時、前記当接面２ｃを被検体の体表面から離れにくくすることができる。

【0039】

ここで、上述の通り、前記突出部２ｄが形成されている部分の幅Ｗ１は、前記突出部２ｄが形成されていない部分の幅Ｗ２と比べて大きくなっている（図４参照）。しかし、前記超音波プローブ２はマイクロコンベックスプローブであり、なおかつ前記突出部２ｄは、アジマス方向における端部に設けられているので、前記突出部２ｄは、煽り動作の際に邪魔にならない。具体的に図８に基づいて説明すると、前記当接面２ｃは凸状の曲面になっているので、前記突出部２ｄが形成されていない部分を被検体の体表面ＢＳに当接させれば、前記突出部２ｄは体表面ＢＳには当接しないので、煽り動作の際に前記突出部２ｄが邪魔にならない。

【0040】

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記突出部２ｄは、必ずしも形成されていなくてもよい。この場合、前記フレキシブルプリント基板５０の幅広部５６は、前記筐体２ｂ内に収容できるように、長手方向にスリット（図示省略）を形成してもよい。

【0041】

また、前記幅狭部５５は、前記超音波振動子２ａの長さと同じ幅である必要はない。例えば、前記幅狭部５５の幅は、前記超音波振動子２ａの長さよりも小さくなっていてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
２ａ 超音波振動子
２ｂ 筐体
２ｃ 当接面
２ｄ 突出部
２ｅ 内部空間
５０ フレキシブルプリント基板
５２ 導体部
５５ 幅狭部
５６ 幅広部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】