特開 2023-33561 超音波センサアレイおよびカテーテル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023033561

(43)【公開日】2023-03-10

(54)【発明の名称】超音波センサアレイおよびカテーテル

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/12 20060101AFI20230303BHJP

【ＦＩ】

A61B8/12

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006249

(22)【出願日】2023-01-19

(62)【分割の表示】P 2019115293の分割

【原出願日】2019-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】390030731

【氏名又は名称】朝日インテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】弁理士法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中山 剛

(72)【発明者】

【氏名】加藤 健太

(57)【要約】

【課題】複数の超音波センサを備える医療用の超音波センサアレイにおいて機械的クロストークが発生することを抑制する。
【解決手段】複数の超音波センサを備える医療用の超音波センサアレイにおいて、各超音波センサは、圧電素子と、圧電素子を挟むように配置された第１の電極板および第２の電極板とを有する。第１の電極板は、複数の超音波センサのそれぞれに分離されており、第２の電極板は、一体の第２の電極板が、複数の超音波センサに共有されている。第２の電極板は、第１の圧電素子との接続領域と第２の圧電素子との接続領域との間の位置において、各圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の少なくとも一部にわたって切断されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の超音波センサを備える医療用の超音波センサアレイであって、
各前記超音波センサは、圧電素子と、前記圧電素子を挟むように配置された第１の電極板および第２の電極板と、を有し、
前記第１の電極板は、前記複数の超音波センサのそれぞれに分離されており、
前記第２の電極板は、一体の前記第２の電極板が、前記複数の超音波センサに共有されており、
前記第２の電極板は、第１の前記圧電素子との接続領域と第２の前記圧電素子との接続領域との間の位置において、各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の少なくとも一部にわたって切断されている、超音波センサアレイ。

【請求項2】

請求項１に記載の超音波センサアレイであって、さらに、
前記複数の超音波センサに囲まれた位置に配置され、前記第２の電極板を共有する非発振部を有し、
前記第２の電極板は、第１の前記圧電素子との接続領域と第２の前記圧電素子との接続領域との間の位置において、各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の全体にわたって切断されている、超音波センサアレイ。

【請求項3】

ガイドワイヤであって、
ガイドワイヤ本体と、
前記ガイドワイヤ本体の先端部に配置された請求項１または請求項２に記載の超音波センサアレイと、
を備え、
前記超音波センサアレイは、各前記超音波センサの超音波送受信面が前記ガイドワイヤ本体の挿入方向前方を向くように配置されている、ガイドワイヤ。

【請求項4】

請求項３に記載のガイドワイヤであって、
前記ガイドワイヤ本体は、金属製のコアシャフトを備え、
前記超音波センサアレイの前記第２の電極板は、前記コアシャフトに電気的に接続されている、ガイドワイヤ。

【請求項5】

請求項４に記載のガイドワイヤであって、さらに、
前記ガイドワイヤ本体の基端部に配置された電極端子部と、
前記複数の超音波センサのそれぞれの前記第１の電極板と前記電極端子部との間で信号を伝送する信号伝送部と、
を備え、
前記信号伝送部は、前記複数の超音波センサのそれぞれについて個別に設けられた信号線であって、超音波の送信のために前記超音波センサに入力される送信電気信号を前記電極端子部から前記超音波センサへ伝送し、また受信された超音波に応じて前記超音波センサから出力される受信電気信号を前記超音波センサから前記電極端子部へ伝送する信号線を含む、ガイドワイヤ。

【請求項6】

請求項５に記載のガイドワイヤであって、
前記信号伝送部は、一の前記超音波センサについて設けられた一の前記信号線と、他の前記超音波センサについて設けられた他の前記信号線と、の間に配置された定電圧配線を含む、ガイドワイヤ。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載のガイドワイヤと、
前記ガイドワイヤの前記電極端子部に電気的に接続される接続端子部を有し、前記信号の伝送を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、各前記超音波センサから出力される前記受信電気信号に基づき血管の状態を示す画像を表示部に表示させる表示制御部を備える、ガイドワイヤシステム。

【請求項8】

請求項７に記載のガイドワイヤシステムであって、
前記制御装置は、さらに、
終端抵抗回路と、
前記電極端子部および前記接続端子部を介して接続された各前記信号線から受信された前記受信電気信号の中から、１つの前記受信電気信号を順次選択して前記表示制御部に送る第１のスイッチ回路と、
前記電極端子部および前記接続端子部を介して接続された各前記信号線から受信された前記受信電気信号の中から、前記第１のスイッチ回路により選択されなかった残りの各前記受信電気信号を選択して前記終端抵抗回路に送る第２のスイッチ回路と、
を有する、ガイドワイヤシステム。

【請求項9】

請求項７または請求項８に記載のガイドワイヤシステムであって、
前記制御装置は、一の前記超音波センサについて設けられた一の前記信号線と、他の前記超音波センサについて設けられた他の前記信号線と、の間のクロストーク量として予め設定された値に基づき、前記一の信号線により伝送される前記受信電気信号を補正する信号補正部を含む、ガイドワイヤシステム。

【請求項10】

カテーテルであって、
カテーテル本体と、
前記カテーテル本体の先端部に配置された請求項１または請求項２に記載の超音波センサアレイと、
を備え、
前記超音波センサアレイは、各前記超音波センサの超音波送受信面が前記カテーテル本体の挿入方向前方を向くように配置されている、カテーテル。

【請求項11】

請求項１０に記載のカテーテルであって、
前記カテーテル本体は、金属製の補強体を備え、
前記超音波センサアレイの前記第２の電極板は、前記補強体に電気的に接続されている、カテーテル。

【請求項12】

基端部及び、先端部を含むイメージングガイドワイヤであって、
前記先端部に、コア部材と、そのコア部材の外周を覆うコイル体と、前記先端部の進行方向に超音波照射面を持つよう配置された超音波センサアレイと、を有し、
前記先端部から基端部にかけて、前記コア部材に沿って延在する複数の信号線と、
前記コア部材の少なくとも一部に沿って延在するポリマージャケットと、を有し、
前記超音波センサアレイは、夫々が第１の電極と第２の電極と超音波発振部とを有する複数の超音波素子を有し、
前記第２の電極は前記複数の超音波素子において共有され、第１の前記超音波発振部との接続領域と第２の前記超音波発振部との接続領域との間の位置において、前記第１と第２の超音波発振部が配置される側の表面から厚さ方向の少なくとも一部にわたって切断され、
前記複数の信号線と前記超音波センサアレイとが接続される、イメージングガイドワイヤ。

【請求項13】

請求項１２に記載のイメージングガイドワイヤであって、
前記イメージングガイドワイヤは、前記基端部に電極を有し、
前記超音波センサアレイは、前記複数の信号線を配設した連続したフレキシブル基板上に配置され、前記フレキシブル基板を介して前記電極に接続される、イメージングガイドワイヤ。

【請求項14】

請求項１２に記載のイメージングガイドワイヤであって、
前記イメージングガイドワイヤは、前記複数の信号線に接続されるリボン線を有し、
前記リボン線は、前記コア部材に沿って前記基端部まで延在される、イメージングガイドワイヤ。

【請求項15】

請求項１２に記載のイメージングガイドワイヤであって、
前記複数の信号線は、前記コア部材に巻きつけられ、前記コイル体が配置された場所において巻き付けピッチは密であり、前記コイル体の最基端側より前記基端部において巻き付けピッチが疎とされる、イメージングガイドワイヤ。

【請求項16】

請求項１２に記載のイメージングガイドワイヤであって、
前記複数の信号線は、前記コイル体が配置された場所では前記コア部材に巻き付けられ、前記基端部において前記コア部材に並設される、イメージングガイドワイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、超音波センサアレイ、イメージングガイドワイヤ、ガイドワイヤシステム、イメージングカテーテル、及びカテーテルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

心臓疾患の治療を行う手技において、手技を行う医師は、Ｘ線透視装置で冠動脈の造影を行いながら、血管の画像をもとに、ガイドワイヤを狭窄部や閉塞部（以下、「病変部」という。）に挿入していく。ガイドワイヤは、その後のバルーンカテーテルやステントを病変部まで持っていく為の一種のレールの役目をしており、ガイドワイヤが病変部を通過するか否かは、手技の成功率に大きく寄与する。

【0003】

ガイドワイヤを通過させるのが特に難しい慢性完全閉塞病変（以下、「ＣＴＯ」という、Ｃｈｒｏｎｉｃ Ｔｏｔａｌ Ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ）の場合は造影剤が病変である閉塞部を通過せず、閉塞部内及びその先の血管の画像も得ることができない。この場合医師は、手先の感覚を頼りに硬い石灰化部などを避け、血管の真腔内でガイドワイヤが通過しやすい通過ルートを探しながらガイドワイヤを挿入していく。そのため、閉塞部内へのガイドワイヤの挿入は、必然的に医師の経験に左右される。または、閉塞部及び周辺の血管の状況によっては、医師はガイドワイヤを閉塞部内を通過させるのではなく、血管壁内を通過するルートを選択することもある。

【0004】

ＣＴＯのような血管の情報が乏しい病変部の診断支援を行うガイドワイヤの例として、先端に超音波センサを取り付け、そのエコー情報から病変部の硬さや血流の情報をモニタリングしながら、病変部に挿入されるガイドワイヤが知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

【0005】

ガイドワイヤの進行方向の空間的な血管情報を確認する術として、血管内の前方画像を確認する方法は有効である。特許文献１及び特許文献２には、ガイドワイヤ先端に超音波センサ素子を取り付け、超音波エコーを用いて画像化を行う方法が記載されている。特許文献１及び特許文献２に記載されている、１の超音波センサ素子を用いて超音波の発信と超音波エコーの検出をする場合、超音波センサ素子は発信から受信の間に超音波センサ素子自身の振動が停止するまでの時間を必要とする。そのため超音波センサ素子は、発信から受信の切り替えに時間を要し、近距離での精細度の高い前方画像の取得を行うことが困難となる。

【0006】

また特許文献３には超音波センサを含む複数のセンシング要素を取り付けることが記載されている。かかる構成であれば、発信と受信に別のセンシング要素を用いることができ、センシング要素は、発信から受信の切り替えに時間を要しない。しかし、特許文献３に記載の構成には、ガイドワイヤの直径が細径であることに起因する、複数のセンシング要素の取り付けに関する課題が幾つか存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平８－１１２２８９号公報

【特許文献2】特開平３－２０５０４０号公報

【特許文献3】特表２０１８－５１６６２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

第１の課題は、受信信号遅延に関する。小さい断面積（開口幅）で精細度の高い画像を得るには、開口幅が小さく方位分解能が低下する欠点を補う為に、高周波（１０～５０ＭＨｚ）の超音波センサ素子を複数且つ高密度で配列された超音波センサアレイをガイドワイヤ先端に取り付ける必要がある。複数の個別の超音波センサ素子を用いて超音波センサアレイを構成する場合、個別の超音波センサ素子の配置の位置ずれを生じ、結果として個別の超音波センサ間での信号受信遅延を生じる。このような信号受信遅延は血管の画像の精細度を低下させるため、好ましくない。特許文献３にはガイドワイヤ先端に複数のセンシング要素を取り付けることが記載されているが、センシング要素の配置の位置ずれ及び位置ずれにより生じる信号受信遅延に関する具体的な解決手段は記載されていない。

【0009】

第２の課題は、機械的クロストークの発生に関する。送信側と受信側の超音波センサ素子を高密度で配置した超音波センサアレイにおいて、送信側の超音波センサ素子と受信側の超音波センサ素子との間で機械的振動が伝搬することよる機械的クロストークが発生する。このような機械的クロストークの発生は、血管の画像の精細度を低下させるため、好ましくない。特許文献３に、ガイドワイヤ先端に複数のセンシング要素を取り付けることが記載されているが、この機械的クロストークに関する具体的な解決手段は記載されていない。

【0010】

第３の課題は、信号の伝搬により生じる電気的クロストークに関する。特許文献３には、複数のセンシング要素に接続された複数の電気伝導体がガイドワイヤのシャフトに巻回されることが記載されている。しかし特許文献３に記載されている、比較的近い離間距離で並設した電気伝導体に信号を流した場合、信号を流した電気伝導体に流れる電流の変動が他の電気伝導体で電流の変化を生じさせる、電気的クロストークが発生する。このような電気的クロストークの発生は、他の電気伝導体に流れる信号の劣化として表れ、結果として血管の画像の精細度を低下させるため、好ましくない。

【0011】

一般に電気的クロストークの抑制には、同軸線やシールド線などが用いられる。一方で、ガイドワイヤの先端のシャフトは柔軟且つ細径であることが求められる。例えば同軸線のような太い信号線をガイドワイヤのシャフトに巻回して使用した場合、ガイドワイヤの横断面径が太くなるため血管の通過性が低下する。またガイドワイヤのシャフトに並設した場合、当該同軸線の存在によりガイドワイヤの横断面内での方向による剛性が異なってくるために、血管の湾曲に沿ってガイドワイヤが湾曲するための柔軟性が低下する。そのためガイドワイヤにおいて、その先端に配置した超音波センサアレイで取得した信号の伝搬に同軸線等の太い信号線を使用することは困難である。しかし特許文献３には電気的クロストークに関する具体的な解決手段は記載されていない。

【0012】

第４の課題は、信号線の終端部において生じる電気信号の反射に関する。信号線を伝搬してきた電気信号は信号線の終端部又は信号線のインピーダンスの変化が生じる箇所（例えば信号線の繋ぎ変えが行われる箇所）において反射を生じ、反射した信号により、当該信号線内での電気信号自体の電圧変動を歪める現象が発生する。このような反射による電圧変動の歪は、当該信号線に流れる信号の劣化として表れ、結果として血管の画像の精細度を低下させるため、好ましくない。特許文献３には、この電気信号の反射に関する具体的な解決手段は記載されていない。

【0013】

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

【0015】

（１）本明細書に開示される超音波センサアレイは、複数の超音波センサを備える医療用の超音波センサアレイであって、各前記超音波センサは、圧電素子と、前記圧電素子を挟むように配置された第１の電極板および第２の電極板と、を有し、前記第１の電極板は、前記複数の超音波センサのそれぞれに分離されており、前記第２の電極板は、一体の前記第２の電極板が、前記複数の超音波センサに共有されており、前記第２の電極板は、第１の前記圧電素子との接続領域と第２の前記圧電素子との接続領域との間の位置において、切断されず、又は各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の一部において切断されている。本超音波センサアレイによれば、１の超音波センサ母材を準備し、第１の電極板の側から圧電素子を切断し、第２の電極板を切断せず又は第２の電極板の厚さ方向の途中まで切断をすることで、前記複数の超音波センサは第２の電極板の厚さ方向に切断されない共有された部分が残るとの構造を有することになる。よって前記超音波センサアレイを構成する前記複数の超音波センサが配置される配置平面内において、位置ずれを抑制することができる。その結果、前記複数の超音波センサ間での位置ずれによる超音波信号の送受信タイミングのずれを抑制することができる。

【0016】

（２）上記超音波センサアレイにおいて、隣接する第１の超音波センサと第２の超音波センサの間において、前記第２の電極板は、前記第１の超音波センサの前記圧電素子との接続領域と前記第２の超音波センサの前記圧電素子との接続領域との間の位置において、各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の少なくとも一部にわたって切断されている。本超音波センサアレイによれば、第２の電極板における各圧電素子が配置される側の表面が切断されているため、ある１つの超音波センサの圧電素子の振動が第２の電極板を介して超音波センサの配列方向に伝わることを抑制することができる。その結果、隣接する他の超音波センサの圧電素子も振動する機械的クロストークが発生することを抑制することができる。

【0017】

（３）上記超音波センサアレイにおいて、さらに、前記複数の超音波センサに囲まれた位置に配置され、前記第２の電極板を共有する非発振部を有し、前記第１の超音波センサと前記非発振部との間の位置において前記第２の電極板は切断されず又は厚さ方向の一部にわたって切断され、前記第１の超音波センサの前記圧電素子との接続領域と前記第２の超音波センサの前記圧電素子との接続領域との間の位置において、各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の全体にわたって切断されている構成としてもよい。本超音波センサアレイによれば、１つの超音波センサの圧電素子が振動しても、該振動は、他の超音波センサに直接的には伝搬されず非発振部に伝搬され、非発振部において減衰するため、該振動が他の超音波センサの圧電素子に伝わることを抑制することができ、その結果、他の超音波センサの圧電素子も振動する機械的クロストークが発生することを効果的に抑制することができる。

【0018】

（４）また、本明細書に開示されるガイドワイヤには、ガイドワイヤ本体と、前記ガイドワイヤ本体の先端部に配置された上記超音波センサアレイと、を備え、前記超音波センサアレイは、各前記超音波センサの超音波送受信面が前記ガイドワイヤ本体の挿入方向前方を向くように配置されている構成としてもよい。本ガイドワイヤによれば、比較的径が小さいガイドワイヤにおいて、ガイドワイヤ本体の先端部に前方視で超音波センサアレイが配置されているため、超音波センサアレイを血栓内に容易に潜入させることが可能であり、超音波センサアレイを用いた血栓内の精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0019】

（５）上記ガイドワイヤにおいて、前記ガイドワイヤ本体は、金属製のコアシャフトを備え、前記超音波センサアレイの前記第２の電極板は、前記コアシャフトに電気的に接続されている構成としてもよい。本ガイドワイヤによれば、コアシャフトを複数の超音波センサに電気的に接続された基準電位線として利用することができ、装置構成の簡素化を実現することができる。

【0020】

（６）上記ガイドワイヤにおいて、さらに、前記ガイドワイヤ本体の基端部に配置された電極端子部と、前記複数の超音波センサのそれぞれの前記第１の電極板と前記電極端子部との間で信号を伝送する信号伝送部と、を備え、前記信号伝送部は、前記複数の超音波センサのそれぞれについて個別に設けられた信号線であって、超音波の送信のために前記超音波センサに入力される送信電気信号を前記電極端子部から前記超音波センサへ伝送し、また受信された超音波に応じて前記超音波センサから出力される受信電気信号を前記超音波センサから前記電極端子部へ伝送する信号線を含む構成としてもよい。本ガイドワイヤによれば、各超音波センサについての信号伝送を制御するＩＣ等を用いることなく、電極端子部と超音波センサとの間の信号伝送を実現することができるため、ＩＣ等を用いることに伴う電圧値制限を回避することができ、該電圧値制限に起因して各超音波センサの探索深度が浅くなることを回避することができる。

【0021】

（７）上記ガイドワイヤにおいて、前記信号伝送部は、前記超音波センサアレイに接続される複数の信号線を並設し、一の前記超音波センサについて設けられた一の前記信号線（第１の信号線）と、他の前記超音波センサについて設けられた他の前記信号線（第２の信号線）と、の間に配置された定電圧配線を含む構成としてもよい。また該定電圧配線は、基準電位線に接続されてよい。このような構成により、前記第２の信号線に発生する電圧の変動の程度は、前記第１の信号線に流れる電流に起因して前記定電圧配線に生じる電圧の変動程度により決定されることになり、電気的クロストークを小さくすることができる。よって複数の信号線を並設しても、一の超音波センサについて設けられた第１の信号線と、他の超音波センサについて設けられた第２の信号線と、の間の電気的クロストークの発生を抑制することができ、超音波センサアレイを用いた血管の精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0022】

（８）また、本明細書に開示されるガイドワイヤシステムは、上記ガイドワイヤと、前記ガイドワイヤの前記電極端子部に電気的に接続される接続端子部を有し、前記信号の伝送を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、各前記超音波センサから出力される前記受信電気信号に基づき血管の状態を示す画像を表示部に表示させる表示制御部を備える構成としてもよい。本ガイドワイヤシステムによれば、超音波センサアレイを用いた血管の状態（例えば、血栓の状態）を示す精細度の高い画像の表示を実現することができる。

【0023】

（９）上記ガイドワイヤシステムにおいて、前記制御装置は、さらに、終端抵抗回路と、前記電極端子部および前記接続端子部を介して接続された各前記信号線から受信された前記受信電気信号の中から、１つの前記受信電気信号を順次選択して前記表示制御部に送る第１のスイッチ回路と、前記電極端子部および前記接続端子部を介して接続された各前記信号線から受信された前記受信電気信号の中から、前記第１のスイッチ回路により選択されなかった残りの各前記受信電気信号を選択して前記終端抵抗回路に送る第２のスイッチ回路と、を有する構成としてもよい。本ガイドワイヤシステムにおいて前記信号線の終端部での信号の反射の発生を抑制することにより、信号線の終端部での反射による信号の歪の発生を効果的に抑制することができ、超音波センサアレイを用いたより精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0024】

（１０）上記ガイドワイヤシステムにおいて、前記制御装置は、一の前記超音波センサについて設けられた一の前記信号線と、他の前記超音波センサについて設けられた他の前記信号線と、の間の電気的クロストーク量として予め設定された値に基づき、前記一の信号線により伝送される前記受信電気信号を補正する信号補正部を含む構成としてもよい。本ガイドワイヤシステムによれば、システムの構成及びシステム周辺環境の変動により信号線に生じる電気的クロストークの量を把握し前記受信電気信号の補正を行うことで、該電気的クロストークの影響を軽減することができ、超音波センサアレイを用いたより精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0025】

（１１）また、本明細書に開示されるカテーテルは、カテーテル本体と、前記カテーテル本体の先端部に配置された上記超音波センサアレイと、を備え、前記超音波センサアレイは、各前記超音波センサの超音波送受信面が前記カテーテル本体の挿入方向前方を向くように配置されている構成としてもよい。本カテーテルによれば、各超音波センサ間の信号受信遅延、機械的クロストーク、電気的クロストークにより画像の精細度の低下が発生することを抑制することができる。

【0026】

（１２）上記カテーテルにおいて、前記カテーテル本体は、金属製の補強体を備え、前記超音波センサアレイの前記第２の電極板は、前記補強体に電気的に接続されている構成としてもよい。本カテーテルによれば、補強体を複数の超音波センサに電気的に接続された基準電位線として利用することができ、装置構成の簡素化を実現することができる。

【0027】

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、超音波センサアレイ、超音波センサアレイを備えるガイドワイヤ（イメージングガイドワイヤ）またはカテーテル（イメージングカテーテル）、ガイドワイヤまたはカテーテルと制御装置とを備えるシステム（ガイドワイヤシステムまたはカテーテルシステム）、それらの製造方法等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1A】第１実施形態におけるガイドワイヤ１１０の構成を概略的に示す説明図

【図1B】第１実施形態におけるガイドワイヤ１１０の他の構成を概略的に示す説明図

【図1C】第１実施形態におけるガイドワイヤ１１０の他の構成を概略的に示す説明図

【図2】本実施形態における超音波センサアレイ３０の構成を概略的に示す説明図

【図3】本実施形態における超音波センサアレイ３０の構成を概略的に示す説明図

【図4】ＦＰＣ４０の構成を概略的に示す説明図

【図5】ガイドワイヤ１１０における各部の構成をより詳細に示す斜視図

【図6】ガイドワイヤ１１０における各部の構成をより詳細に示す斜視図

【図7】ガイドワイヤシステム１００の構成を概略的に示す説明図

【図8】制御装置１５０を構成するＰＩＭ１３０およびコンソール１４０の内部構成を概略的に示す説明図

【図9】ＰＩＭ１３０の動作の一例を示すタイミングチャート

【図10】コンソール１４０の制御部１４１の構成を示す説明図

【図11】ガイドワイヤシステム１００により血管の状態を示す画像を表示している様子を模式的に示す説明図

【図12】ガイドワイヤシステム１００により血管の状態を示す画像を表示している様子を模式的に示す説明図

【図13】ガイドワイヤシステム１００により血管の状態を示す画像を表示している様子を模式的に示す説明図

【図14】ガイドワイヤシステム１００により生成された血管の状態を示す画像の一例を示す説明図

【図15】ガイドワイヤシステム１００により生成された血管の状態を示す画像の一例を示す説明図

【図16】ガイドワイヤシステム１００により生成された血管の状態を示す３次元画像の一例を示す説明図

【図17】第１実施形態の変形例におけるＰＩＭ１３０の動作の一例を示すタイミングチャート

【図18】第２実施形態における超音波センサアレイ３０の構成を概略的に示す説明図

【図19】第３実施形態のガイドワイヤ１１０における超音波センサアレイ３０およびＦＰＣ４０の周辺部分の構成を概略的に示す説明図

【図20】第３実施形態の第１の変形例のガイドワイヤ１１０における超音波センサアレイ３０およびＦＰＣ４０の周辺部分の構成を概略的に示す説明図

【図21】第３実施形態の第２の変形例のガイドワイヤ１１０における超音波センサアレイ３０の構成を概略的に示す説明図

【図22】第４実施形態におけるカテーテル２００の構成を概略的に示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0029】

Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．ガイドワイヤ１１０の構成：
図１Ａは、第１実施形態におけるガイドワイヤ１１０の構成を概略的に示す説明図である。図１Ａには、ガイドワイヤ１１０の側断面（ＹＺ断面）の構成が示されている。図１Ａにおいて、Ｚ軸正方向側が、体内に挿入される先端側（遠位側）であり、Ｚ軸負方向側が、医師等の手技者によって操作される基端側（近位側）である。なお、図１Ａでは、ガイドワイヤ１１０が全体としてＺ軸方向に略平行な直線状となった状態を示しているが、ガイドワイヤ１１０は湾曲させることができる程度の柔軟性を有している。また、図１Ａでは、ガイドワイヤ１１０の一部分の図示を省略している。

【0030】

本実施形態のガイドワイヤ１１０は、超音波センサを用いて血管内に超音波を送信すると共に、血管内で反射して戻ってきた超音波（エコー）を受信し、送信から受信までの経過時間や受信信号の振幅等に基づき、血管の状態を可視化（画像化）する診断支援に用いられるイメージングガイドワイヤである。そのためガイドワイヤ１１０は、ガイドワイヤ本体１１２と、ガイドワイヤ本体１１２の先端部に配置された超音波センサアレイ３０とを備える。

【0031】

ガイドワイヤ本体１１２は、全体として細径の（例えば、直径０．２ｍｍ～０．５ｍｍ程度の）ワイヤ状の装置である。ガイドワイヤ本体１１２は、コアシャフト１０と、コイル体２２とを備える。またコイル体２２の外層に、ポリウレタン等のウレタン系樹脂、ポリアミド等のアミド系樹脂の群から選択される熱可塑性樹脂からなる樹脂被覆層(ポリマージャケット)１８を有し、また樹脂被覆層内に放射線不透過部材を有して良い(図１Ｂに示す他の構成参照)。なお、図１Ｂに示す構成では、樹脂被覆層１８がガイドワイヤ１１０の基端面を覆っているが、樹脂被覆層１８がガイドワイヤ１１０の基端面の少なくとも一部を覆っていなくてもよい。

【0032】

コアシャフト１０は、先端側が細径であり基端側が太径である棒状の部材である。より具体的には、コアシャフト１０は、円形断面の棒状の細径部１１と、細径部１１に対して基端側に位置し、細径部１１より径の大きい円形断面の棒状の太径部１３と、細径部１１と太径部１３との間に位置し、細径部１１との境界位置から太径部１３との境界位置に向けて径が徐々に大きくなるテーパ部１２とから構成されている。コアシャフト１０は、例えば、金属材料、より具体的には、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）、Ｎｉ－Ｔｉ合金等の超弾性合金、ピアノ線、ニッケル－クロム系合金、コバルト合金、タングステン等により構成されている。

【0033】

コイル体２２は、素線を螺旋状に巻回することにより中空円筒状に形成したコイル状の部材である。コイル体２２は、コアシャフト１０の先端部（本実施形態では、細径部１１およびテーパ部１２）の外周を取り囲むように配置されている。コイル体２２は、例えば、金属材料、より具体的には、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）、Ｎｉ－Ｔｉ合金等の超弾性合金、ピアノ線、ニッケル－クロム系合金、またはコバルト合金といった放射線透過性合金や、金、白金、タングステン、またはこれらの元素を含む合金（例えば、白金－ニッケル合金）といった放射線不透過性合金により構成されている。

【0034】

ガイドワイヤ本体１１２のコアシャフト１０の先端部には、バッキング材（背面負荷材）６０が設けられている。バッキング材６０は、超音波センサアレイ３０を機械的に支持すると共に、超音波センサアレイ３０から発せられた不要な超音波を吸収するための部材であり、例えば樹脂材料により構成されている。

【0035】

図２および図３は、本実施形態における超音波センサアレイ３０の構成を概略的に示す説明図である。図２には、超音波センサアレイ３０の平面（ＸＹ平面）の構成が示されており、図３のＡ欄には、図２のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における超音波センサアレイ３０の断面（ＸＺ断面）の構成が示されている。なお、図３のＢ欄には、後述する別構成の超音波センサアレイ３０Ｘの断面（ＸＺ断面）の構成が示されている。また図３のＣ欄には、従来の超音波センサアレイ３０Ｙの断面の構成が示されている。

【0036】

超音波センサアレイ３０は、送信電気信号に基づき超音波の送信を行い、血管内で反射して戻ってきた超音波（エコー）を受信して、受信電気信号を出力する超音波探触子（プローブ）である。超音波センサアレイ３０は、ガイドワイヤ本体１１２の先端部に実装するために、比較的小さいサイズ（例えば、幅および高さが０．５ｍｍ以下）とされている。

【0037】

図２および図３のＡ欄又はＢ欄に示すように、本実施形態における超音波センサアレイ３０，３０Ｘは、２次元に並べて配置された複数の超音波センサ３１，３１Ｘを備えている。より具体的には、超音波センサアレイ３０，３０Ｘは、Ｘ軸方向に３列、Ｙ軸方向に３列に並べられた合計９個の超音波センサ３１，３１Ｘを備えている。各超音波センサ３１，３１Ｘの超音波送受信面は、ガイドワイヤ本体１１２の挿入方向前方（図１Ａの状態ではＺ軸正方向）を向くように配置されている。すなわち、本実施形態のガイドワイヤ１１０は、前方視の画像化を実現可能である。

【0038】

各超音波センサ３１，３１Ｘは、超音波発振部である圧電素子３２，３２Ｘと、圧電素子３２，３２Ｘを挟むように配置された第１の電極板３３，３３Ｘおよび第２の電極板３４，３４Ｘとを有している。圧電素子３２，３２Ｘは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミックスや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子体により構成されている。また、第１の電極板３３，３３Ｘおよび第２の電極板３４，３４Ｘは、例えば銅等の導電性材料により構成されている。なお、超音波センサアレイ３０，３０Ｘを構成する各超音波センサ３１，３１Ｘの超音波送受信面側に、圧電素子３２，３２Ｘと生体との音響インピーダンスを整合するための音響整合層が設けられていてもよい。

【0039】

また超音波発振部としては、圧電素子３２のほか、ＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏ－ｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等のＭＥＭＳデバイスを用いても良い。

【0040】

本実施形態の超音波センサアレイ３０，３０Ｘでは、図３のＡ欄又はＢ欄に示すように、第１の電極板３３，３３Ｘは、複数の超音波センサ３１，３１Ｘのそれぞれに分離されている。すなわち、各超音波センサ３１，３１Ｘについて、独立した１つの第１の電極板３３，３３Ｘが設けられている。一方、第２の電極板３４，３４Ｘについては、一体の第２の電極板３４，３４Ｘが、各超音波センサ３１，３１Ｘに共有されている。すなわち、１つの第２の電極板３４，３４Ｘが、すべての超音波センサ３１，３１Ｘの第２の電極板３４，３４Ｘとして機能する。第２の電極板３４，３４Ｘは、金属製のコアシャフト１０に電気的に接続されており、第２の電極板３４，３４Ｘの電位は、所定の基準電位（本実施形態及び図面では、０Ｖ又はＧＮＤと表記）とされる。

【0041】

また、図３のＡ欄に示す超音波センサアレイ３０では、各超音波センサ３１に共有される第２の電極板３４は、ある圧電素子３２（第１の圧電素子）との接続領域と他の圧電素子３２（第２の圧電素子）との接続領域との間の位置において、各圧電素子３２が配置される側の表面３６（図３のＡ欄では上面）に、凹部３５が形成されている。すなわち、第２の電極板３４は、該位置において、該表面３６から厚さ方向（Ｚ軸方向）の一部にわたって切断されている。なお、図３のＡ欄に示す超音波センサアレイ３０におけるすべての上記位置において、そのような構成（第２の電極板３４が厚さ方向の一部にわたって切断されている構成）が採用されている。

【0042】

また、図１Ａに示すように、ガイドワイヤ１１０は、ガイドワイヤ本体１１２の基端部に配置された電極端子部７０と、超音波センサアレイ３０を構成する各超音波センサ３１の第１の電極板３３と電極端子部７０との間で信号を伝送するＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、フレキシブルプリント回路基板）４０とを備える。ＦＰＣ４０は、特許請求の範囲における信号伝送部に相当する。

【0043】

図４は、ＦＰＣ４０の構成を概略的に示す説明図である。図４には、ＦＰＣ４０の一部分の断面（ＸＹ断面）の構成が示されている。ＦＰＣ４０は、例えばポリイミド等の絶縁性材料により構成されたベース層上に、銅等の導電性材料により構成された配線層が配置され、配線層の上にベース層と同様の絶縁性材料により構成されたカバー層が配置された、柔軟性のある回路基板である。なお図４のＦＰＣ４０に替えて、ほぼ同様の構造になるリボン線を用いてもよい。

【0044】

図４に示すように、ＦＰＣ４０は、配線層において、ｎ本の信号線４１（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ・・・）を有する。なお、ｎは、超音波センサアレイ３０を構成する超音波センサ３１の個数であり、本実施形態ではｎ＝９である。各信号線４１は、超音波センサアレイ３０を構成する複数の超音波センサ３１のそれぞれについて個別に設けられたもの（すなわち、各超音波センサ３１についての専用信号線）であり、各超音波センサ３１の第１の電極板３３に電気的に接続されている。各信号線４１は、超音波の送信のために超音波センサ３１に入力される送信電気信号を電極端子部７０から超音波センサ３１へ伝送し、また受信された超音波に応じて超音波センサ３１から出力される受信電気信号を超音波センサ３１から電極端子部７０へ伝送する。また、ＦＰＣ４０は、配線層において、一の超音波センサ３１について設けられた一の信号線４１（例えば４１Ａ）と、他の超音波センサ３１について設けられた他の信号線４１（例えば４１Ｂ）と、の間に配置された定電圧配線４２を有する。定電圧配線４２の電位は、所定の基準電位（本実施形態及び図面では、０Ｖ又はＧＮＤと表記）とされる。

【0045】

定電圧配線４２は、超音波センサ３１の電極もしくは、ガイドワイヤ１１０のコアシャフト１０のテーパ部１２近傍で、コアシャフト１０に電気的に接続されるとともに、電極端子部７０もしくは制御装置内で、コアシャフト１０に電気的に接続される。このとき、図１Ｃに示す他の構成のように、先端側と基端側との２箇所で、例えば半田材１９によって定電圧配線４２をコアシャフト１０に電気的に接続することにより、先端側と基端側との電位差をなくすようにしてもよい。

【0046】

各超音波センサ３１において、ＦＰＣ４０の信号線４１を介して電極端子部７０に接続された第１の電極板３３と、コアシャフト１０に電気的に接続されることにより基準電位とされた第２の電極板３４とを介して、圧電素子３２に送信電気信号に応じた電圧が印加されると、圧電素子３２が伸縮することによって圧電素子３２から超音波が送信される。また、圧電素子３２に超音波（血管内からの反射波）が受信されると、圧電素子３２が伸縮することによって第１の電極板３３と第２の電極板３４との間に電圧が発生し、受信された超音波に応じた受信電気信号が電極端子部７０に向けて出力される。なお、比較的細径のガイドワイヤ１１０に実装するために比較的サイズが小さい超音波センサアレイ３０において、分解能を向上させるために、超音波センサ３１から送信される超音波の周波数は、例えば、１０ＭＨｚ以上であることが好ましく、２０ＭＨｚ以上であることがさらに好ましい。

【0047】

また、図１Ａに示すように、ガイドワイヤ１１０は、ハウジング５０を備える。ハウジング５０は、ガイドワイヤ１１０の先端部において、超音波センサアレイ３０およびＦＰＣ４０の一部を覆う略円筒状の部材であり、例えば金属により構成されている。本実施形態では、ハウジング５０は、コイル体２２の先端に、例えば溶接により接合されている。ハウジング５０は、超音波センサアレイ３０やＦＰＣ４０を保護すると共に、ガイドワイヤ１１０の先端チップとしても機能する。なお、ハウジング５０は、コイル体２２と一体の部材であってもよく、又は樹脂材料であっても良い。

【0048】

また、図１Ａに示すように、ガイドワイヤ１１０は、アウターシャフト８０を備える。アウターシャフト８０は、コイル体２２より基端側において、コアシャフト１０やＦＰＣ４０の周囲を覆う略円筒状の部材であり、例えば金属により構成されている。本実施形態では、アウターシャフト８０は、コイル体２２の基端に、例えば溶接により接合されている。アウターシャフト８０は、ＦＰＣ４０を保護すると共に、各電気信号のシールドとして機能する。なお、アウターシャフト８０は、コイル体２２と一体の部材であってもよい。

【0049】

図５および図６は、上述したガイドワイヤ１１０における各部の構成をより詳細に示す斜視図である。図５のＡ欄には、超音波センサアレイ３０を実装するＦＰＣ４０の構成が示されており、図５のＢ欄には、ＦＰＣ４０を覆うハウジング５０の構成が示されている。図５のＡ欄およびＢ欄に示すように、超音波センサアレイ３０が実装されたＦＰＣ４０は折り曲げられて、ハウジング５０内に収容される。

【0050】

また、図６のＡ欄およびＢ欄には、コアシャフト１０の周囲に配置されたＦＰＣ４０およびアウターシャフト８０の構成が示されている。図６のＡ欄およびＢ欄に示すように、ＦＰＣ４０は、コアシャフト１０の周囲に螺旋状に巻き付けられており、アウターシャフト８０はそのようなＦＰＣ４０の外側を覆っている。本実施形態では、ＦＰＣ４０がコアシャフト１０の周囲に螺旋状に巻き付けられているため、ＦＰＣ４０の存在に起因するコアシャフト１０の剛性増加量に指向性が生ずることを抑制することができ、ガイドワイヤ１１０の操作性の低下を抑制することができる。

【0051】

ＦＰＣ４０がコアシャフト１０の周囲を巻回される際、巻回ピッチはコアシャフト１０の先端側と基端側との間で、全体として均一ピッチ又は異なるピッチであっても良く、先端側においては均一ピッチで巻回し、途中からピッチが変化するのであっても良い。例えば全体として均一ピッチでＦＰＣ４０を巻回した場合、ガイドワイヤ１１０はＦＰＣ４０を巻回されたことに起因する場所ごとの剛性の変化は発生しない。一方、ＦＰＣ４０の巻回ピッチを場所ごとに変化させることにより、ガイドワイヤ１１０は長軸に沿った場所ごとに求められる剛性を実現することができる。またコイル体２２が配置されている場所においてはＦＰＣ４０は密に巻回されて配置し、基端側のコイル体２２が配置されていない場所ではＦＰＣ４０は疎に巻回され又は巻回されずにコアシャフト１０に並設することができる。コイル体２２が配置されている場所では、ガイドワイヤ１１０は血管の湾曲に沿って任意の方向に湾曲できる必要があり横断面内の方向による剛性増加量に指向性が生じないようにするために密に巻回される。ガイドワイヤ１１０のコイル体２２が配置されていない場所は冠動脈内に進入しないことから、当該場所において横断面内の方向による剛性増加量に指向性があったとしてもガイドワイヤ１１０の進行への影響が小さく、ＦＰＣ４０はコアシャフトに対し疎に巻回され又は巻回されずに並設されて良い。

【0052】

若しくは、コイル体２２が配置された中においては、ＦＰＣ４０はコアシャフト１０の周囲を巻回し、コイル体２２の基端側端部よりも基端側においてＦＰＣ４０はコアシャフト１０に沿って延在するのであっても良い。かかる構成により、コイル体２２が配置された範囲内では、ガイドワイヤ１１０の横断面内において、コアシャフト１０の中心から横断面内の任意の方向において大よそ均一な剛性及び柔軟性を得ることが可能となる。一方でコイル体２２よりも近位側では、ＦＰＣ４０の配置による横断面内の任意の方向での剛性及び柔軟性のばらつきの抑制よりも、ＦＰＣ４０内の信号の劣化を抑制することを優先するために、かかる構成とされて良い。

【0053】

また図６のＡ欄でコアシャフト１０を巻回するＦＰＣ４０の記載をしているが、リボン線を使用し規則正しく配列されることで同様の構造を得ることができる。若しくは、超音波センサアレイ３０に接続したＦＰＣ４０をコアシャフト１０の周囲に巻き付けられた後、コイル体２２が配置された中において、ＦＰＣ４０はリボン線に接続され変更されるのであっても良い。ＦＰＣ４０からリボン線への変更は、ガイドワイヤ１１０の長軸に沿った剛性の変化が少ない箇所で行うのが良い。

【0054】

また、図６のＣ欄には、ガイドワイヤ１１０の基端に設けられた電極端子部７０の構成が示されている。電極端子部７０の近傍においては、コアシャフト１０の外周に巻き付けられたＦＰＣ４０のカバー層（カバーレイフィルム）が除去され、配線層が露出している。このＦＰＣ４０の配線層が露出した部分の外側に、開口が形成された電極リング７２が配置され、該開口に充填された導電性ペーストにより、電極リング７２とＦＰＣ４０の配線層とが電気的に接続されている。なお、電極リング７２の先端側および基端側には、絶縁性樹脂９０が配置されている。

【0055】

なお、本実施形態の超音波センサアレイ３０の製造方法は、例えば以下の通りである。はじめに、圧電素子３２の材料（例えば、ＰＺＴ）により構成された板状の圧電体ウェハの第１の表面に第１の電極層（第１の電極板３３）を成膜すると共に、圧電体ウェハの第１の表面とは反対側の第２の表面に第２の電極層（第２の電極板３４）を成膜することで超音波センサの母材を形成する。次に、レーザを用いて超音波センサ母材の第１の電極層および圧電体ウェハを切断することにより、第１の電極層を複数の超音波センサ３１に対応する複数の第１の電極板３３に分割し、かつ、圧電体ウェハを複数の超音波センサ３１に対応する複数の圧電素子３２に分割する。このとき、図３のＡ欄を参照して上述したように、第２の電極板３４（第２の電極層）における各圧電素子３２が配置される側の表面３６に凹部３５が形成されるように、第２の電極板３４の表面も一緒に切断する。または図３のＢ欄を参照して上述したように、圧電体ウェハを複数の圧電素子に分割したところで、切断を終了する。このように、レーザを用いた加工を行うことにより、微小なサイズでありながら、複数の超音波センサ３１を備える超音波センサアレイ３０を作製することができる。なお、作製された超音波センサアレイ３０は、ＦＰＣ４０上の所定の位置に配置され、例えば導電性接着剤によりＦＰＣ４０に接合される。

【0056】

Ａ－２．ガイドワイヤシステム１００の構成：
次に、上述した構成のガイドワイヤ１１０を備えるガイドワイヤシステム１００の構成について説明する。図７は、ガイドワイヤシステム１００の構成を概略的に示す説明図である。ガイドワイヤシステム１００は、ガイドワイヤ１１０に加えて、ガイドワイヤ１１０における各信号の伝送を制御する制御装置１５０を備える。

【0057】

制御装置１５０は、コネクタ１２０と、ＰＩＭ（Ｐａｔｉｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍｏｄｕｌｅ）１３０と、コンソール１４０とを備える。コネクタ１２０とＰＩＭ１３０との間、およびＰＩＭ１３０とコンソール１４０との間は、ケーブル１２２，１２４を介して接続されている。コネクタ１２０は、ガイドワイヤ１１０の電極端子部７０に電気的に接続され、ガイドワイヤ１１０との間で各信号のやりとりを行う接続端子である。コネクタ１２０は、特許請求の範囲における接続端子部に相当する。またケーブル１２４は、無線接続にすることも可能である。

【0058】

図８は、制御装置１５０を構成するＰＩＭ１３０およびコンソール１４０の内部構成を概略的に示す説明図である。まず、ＰＩＭ１３０の構成について説明する。ＰＩＭ１３０は、主として、ガイドワイヤ１１０における超音波の送受信を制御する装置である。ＰＩＭ１３０は、コネクタ１２０と接続されたｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～ＬＩＮＥ（ｎ）と、ｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～ＬＩＮＥ（ｎ）と接続された３つのスイッチ回路（第１のスイッチ回路ＳＷ１、第２のスイッチ回路ＳＷ２、第３のスイッチ回路ＳＷ３）と、第３のスイッチ回路ＳＷ３と接続され、送信電気信号の送信のためのＴＸドライバ１３１と、第１のスイッチ回路ＳＷ１と接続され、受信電気信号の受信のための保護回路１３２およびプリアンプ（前置増幅器）１３３と、ｎ本の信号線Ｇ（１）～Ｇ（ｎ）を介して第２のスイッチ回路ＳＷ２と接続され、超音波の送信及び受信を行わない信号線のインピーダンス整合のための終端抵抗Ｒｇを有するｎ個の終端抵抗回路Ｘ（１）～Ｘ（ｎ）とを有する。なお、上述したように、ｎは、超音波センサアレイ３０を構成する超音波センサ３１の個数であり、本実施形態ではｎ＝９である。

【0059】

ｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～ＬＩＮＥ（ｎ）は、それぞれ、コネクタ１２０およびガイドワイヤ１１０の電極端子部７０を介して、ガイドワイヤ１１０のＦＰＣ４０に含まれるｎ本の信号線４１の１つと電気的に接続される。これにより、ｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～信号線ＬＩＮＥ（ｎ）は、それぞれ、超音波センサアレイ３０を構成するｎ個の超音波センサ３１の１つの第１の電極板３３に電気的に接続される。

【0060】

また、図８の右下欄に示すように、第３のスイッチ回路ＳＷ３は、ｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～信号線ＬＩＮＥ（ｎ）の内の１つを順次選択し、選択された信号線ＬＩＮＥを送信電気信号の送信のためのＴＸドライバ１３１に接続する。また、第１のスイッチ回路ＳＷ１は、ｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～信号線ＬＩＮＥ（ｎ）の内の別の１つを順次選択し、選択された信号線ＬＩＮＥを受信電気信号の受信のための保護回路１３２およびプリアンプ１３３に接続する。また、第２のスイッチ回路ＳＷ２は、ｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～信号線ＬＩＮＥ（ｎ）の内、第３のスイッチ回路ＳＷ３および第１のスイッチ回路ＳＷ１のいずれにも選択されなかった（ｎ－２）本の信号線ＬＩＮＥを選択し、選択された信号線ＬＩＮＥを、対応する信号線Ｇを介してインピーダンス整合のための終端抵抗回路Ｘに接続する。（ｎ－２）本の信号線ＬＩＮＥには、夫々の信号線に接続された超音波センサ３１からの受信電気信号又は第１のスイッチ回路ＳＷ１に接続された信号線ＬＩＮＥから（ｎ－２）本の信号線ＬＩＮＥに生じた信号の反射による電位変動が発生する。（ｎ－２）本の信号線ＬＩＮＥが終端抵抗回路Ｘに接続されることにより、（ｎ－２）本の信号線ＬＩＮＥに生じた電位変動に対して、該信号線内で反射としての更なる電位変動を生じることなく所定の基準電位(本実施形態及び図面では、０Ｖ又はＧＮＤと表記)に接続することができる。ＳＷ３、ＳＷ１は信号線を１本ずつ選択するスイッチ回路の例を説明したが、複数の信号線を同時に選択するスイッチ回路を用いても良い。

【0061】

図９は、ＰＩＭ１３０の動作の一例を示すタイミングチャートである。図９には、ＰＩＭ１３０によるガイドワイヤ１１０の制御の実行中において、ｎ本の信号線ＬＩＮＥ（１）～信号線ＬＩＮＥ（ｎ）の内、信号線ＬＩＮＥ（１）が超音波の送信に用いられ、信号線ＬＩＮＥ（２）が超音波の受信に用いられ、その他の信号線ＬＩＮＥ（３）～信号線ＬＩＮＥ（ｎ）が超音波の送信にも受信にも用いられない期間における、各信号の一例が示されている。

【0062】

コンソール１４０から出力されるＡＤＤ信号がＬレベルからＨレベルに切り替えられたタイミングで、各スイッチ回路ＳＷ１～ＳＷ３は信号線ＬＩＮＥを選択する。例えば、図９の例では、第３のスイッチ回路ＳＷ３が信号線ＬＩＮＥ（１）を選択し、第１のスイッチ回路ＳＷ１が信号線ＬＩＮＥ（２）を選択し、第２のスイッチ回路ＳＷ２が信号線ＬＩＮＥ（３）～ＬＩＮＥ（ｎ）を選択する。これにより、信号線ＬＩＮＥ（１）がＴＸドライバ１３１に接続され、信号線ＬＩＮＥ（２）が保護回路１３２およびプリアンプ１３３に接続され、信号線ＬＩＮＥ（３）～ＬＩＮＥ（ｎ）がそれぞれ対応する終端抵抗回路Ｘ（３）～Ｘ（ｎ）に接続される。なお、この時点で、ＲＥＳＥＴ信号はＨレベルになっており、終端抵抗回路Ｘ（３）～Ｘ（ｎ）に接続された信号線ＬＩＮＥ（３）～ＬＩＮＥ（ｎ）はＧＮＤに接続された状態となっている。また、この時点で、ＲＥＳＥＴ＿ＲＸ信号もＨレベルになっており、信号線ＬＩＮＥ（２）や保護回路１３２もＧＮＤに接続された状態となっている。

【0063】

コンソール１４０から出力されるＳＴＡＲＴ信号がＬレベルからＨレベルに切り替えられたタイミングで、ＴＸドライバ１３１から第３のスイッチ回路ＳＷ３に向けて送信電気信号ＴＸｓｉｇｎａｌが出力される。送信電気信号ＴＸｓｉｇｎａｌは、所定の周波数（例えば、２０ＭＨｚ）を有する所定の信号レベル（例えば、＋５０Ｖ／－５０Ｖ）のパルス波である。送信電気信号ＴＸｓｉｇｎａｌは、第３のスイッチ回路ＳＷ３を介して信号線ＬＩＮＥ（１）に入力される。その結果、超音波センサアレイ３０を構成する複数の超音波センサ３１の内、ＦＰＣ４０の信号線４１を介して信号線ＬＩＮＥ（１）に接続された超音波センサ３１が駆動され、超音波を送信する。このとき、上述したように、信号線ＬＩＮＥ（２）～ＬＩＮＥ（ｎ）はＧＮＤに接続されているため、信号線ＬＩＮＥ（１）に入力された送信電気信号ＴＸｓｉｇｎａｌに起因して、各信号線間で電気的クロストークが発生することが抑制される。すなわち、例えば図９のＡ１欄において、信号線ＬＩＮＥ（２）～ＬＩＮＥ（ｎ）に、破線で示す信号が発生することを抑制することができる。この結果、例えば保護回路１３２において、該電気的クロストークに起因して信号レベルがリミットまで振り切れる、という事態の発生を抑制することができ、またプリアンプ１３３において、該電気的クロストークに起因して高いレベルの信号が入力されて出力飽和し、復帰まで時間がかかる、という事態の発生を抑制することができる。

【0064】

超音波センサ３１から送信された超音波が血管内で反射された反射波（エコー）が受信される最も早いタイミングより前に、ＲＥＳＥＴ＿ＲＸ信号がＨレベルからＬレベルに切り替えられ、反射波の受信準備がなされる。例えば、最短で１ｍｍ先の対象からの反射波を受信する場合には、１ｍｍ×２（往復）の距離を生体内の音速（約１５００ｍ／ｓ）で除した約１．３μｓが経過する前に、反射波の受信準備のためのＲＥＳＥＴ＿ＲＸ信号の切り替えがなされる。超音波センサ３１により受信された反射波の信号は、ＦＰＣ４０の信号線４１、信号線ＬＩＮＥ（２）および第１のスイッチ回路ＳＷ１を経て、受信電気信号ＲＸｓｉｇｎａｌとして保護回路１３２に入力される。この受信電気信号ＲＸｓｉｇｎａｌは、保護回路１３２において所定の信号レベルに制限された受信電気信号ＲＸ０に変換されてプリアンプ１３３に入力され、プリアンプ１３３において増幅された受信電気信号ＲＸ１に変換され、コンソール１４０に向けて出力される。このとき、上述したように、信号線ＬＩＮＥ（３）～ＬＩＮＥ（ｎ）はＧＮＤに接続されているため、信号線ＬＩＮＥ（３）～ＬＩＮＥ（ｎ）が受信信号を伝送することに起因して各信号線間で電気的クロストークが発生することが抑制される。すなわち、例えば図９のＡ２欄において、信号線ＬＩＮＥ（３）～ＬＩＮＥ（ｎ）に、破線で示す信号が発生することを抑制することができる。この結果、例えばコンソール１４０に向けて出力される受信電気信号ＲＸ１の精度が向上する。

【0065】

超音波センサ３１から送信された超音波が血管内で反射された反射波（エコー）が受信される最も遅いタイミングより後に、ＲＥＳＥＴ＿ＲＸ信号がＬレベルからＨレベルに切り替えられ、次のシーケンスにおける超音波の送信準備がなされる。例えば、最長で１０ｍｍ先の対象からの反射波を受信する場合には、１０ｍｍ×２（往復）の距離を生体内の音速（約１５００ｍ／ｓ）で除した約１３μｓが経過した後に、次のシーケンスにおける超音波の送信準備のためのＲＥＳＥＴ＿ＲＸ信号の切り替えがなされる。以降、各スイッチ回路ＳＷ１～ＳＷ３における信号線ＬＩＮＥの選択が切り替えられながら、上述した処理と同様の処理が繰り返され、超音波センサアレイ３０を構成する各超音波センサ３１による超音波の送受信が実行される。

【0066】

次に、コンソール１４０の構成について説明する。コンソール１４０は、主として、上述したＰＩＭ１３０におけるシーケンス動作を制御すると共に、ＰＩＭ１３０から入力された受信電気信号ＲＸ１に基づき血管の状態を可視化（画像化）する処理を行うためのコンピュータである。図８に示すように、コンソール１４０は、制御部１４１と、シーケンス制御回路１４３と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１４４と、操作部１４５と、表示部１４６と、記憶部１４７とを備える。これらの各部は、バス１４８を介して互いに接続されている。

【0067】

コンソール１４０の表示部１４６は、例えば液晶ディスプレイ等により構成され、各種の画像や情報を表示する。また、操作部１４５は、例えばキーボードやマウス、ボタン、マイク等により構成され、管理者の操作や指示を受け付ける。なお、表示部１４６がタッチパネルを備えることにより、操作部１４５として機能するとしてもよい。また、記憶部１４７は、例えばＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等により構成され、各種のプログラムやデータを記憶したり、各種のプログラムを実行する際の作業領域やデータの一時的な記憶領域として利用されたりする。

【0068】

また、コンソール１４０のシーケンス制御回路１４３は、上述したＡＤＤ信号やＳＴＡＲＴ信号をＰＩＭ１３０に向けて出力する。また、Ａ／Ｄ変換器１４４は、コンソール１４０から出力されたアナログ信号である受信電気信号ＲＸ１をデジタル信号に変換する。

【0069】

また、コンソール１４０の制御部１４１は、例えばＣＰＵ等により構成され、記憶部１４７から読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、コンソール１４０の動作を制御する。例えば、制御部１４１は、図１０に示すように、信号補正部１６０、ＩＩＲフィルタ１６１、データ切り出し部１６２、整相加算部１６３、検波部１６５、ｌｏｇ圧縮部１６６、ダイナミックレンジ調整部１６７および画像プロット部１６８として機能する。制御部１４１は、特許請求の範囲における表示制御部に相当する。

【0070】

コンソール１４０の制御部１４１による画像化処理は、例えば以下の通りである。すなわち、Ａ／Ｄ変換器１４４から出力されるデジタル信号としての受信電気信号ＲＸ１に対して、信号補正部１６０が後述する補正処理を行い、ＩＩＲフィルタ１６１がフィルタリングを行い、データ切り出し部１６２が超音波センサアレイ３０の信号受信を行った超音波センサ３１からの信号からエコー信号を含むデータを切り出す。整相加算部１６３が、記憶部１４７から読み出された遅延時間データＤＤを用いて整相加算法（Ｄｅｌａｙ Ａｎｄ Ｓｕｍ，ＤＡＳ）による受信ビームフォーミング処理を行う。以降、検波部１６５が全波整流を行い、ｌｏｇ圧縮部１６６が圧縮増幅を行い、ダイナミックレンジ調整部１６７がダイナミックレンジを調整し、画像プロット部１６８が、表示部１４６に画像を表示するための画像信号（輝度信号）への変換を行う。制御部１４１は、この画像信号に基づき、表示部１４６に血管の状態を示す画像を表示させる。なお受信ビームフォーミング処理による画像の精細度を高める処理については、整相加算法に限定されず、他の受信ビームフォーミング処理を行っても良い。

【0071】

なお、コンソール１４０の記憶部１４７には、ＦＰＣ４０の信号線４１間のクロストーク量として予め設定された値を示すクロストーク量データＣＤが記憶されている。信号補正部１６０は、Ａ／Ｄ変換器１４４から出力される受信電気信号ＲＸ１を、記憶部１４７から読み出されたクロストーク量データＣＤに基づき補正する。

【0072】

また記憶部１４７は、使用する超音波の周波数、超音波センサの数等、構成の異なる超音波センサアレイ毎のキャリブレーション情報を記憶して、複数の超音波センサアレイに対応可能とすることができる。なお記憶部１４７はその形態を問わず、装置内に固定されたＨＤＤや固体記憶媒体(ソリッドステートドライブ：ＳＳＤ）等の記憶媒体、または装置に対して取り外し可能な携帯型記憶媒体であっても良い。

【0073】

図１１～図１３は、本実施形態のガイドワイヤシステム１００により血管の状態を示す画像を表示している様子を模式的に示す説明図である。図１１～図１３には、ガイドワイヤ１１０が血管ＢＶ内に挿入された状態で超音波センサアレイ３０による超音波の送受信を行うことにより、表示部１４６に血管ＢＶの状態を示す画像が表示された様子が示されている。

【0074】

例えば図１１の例では、ガイドワイヤ１１０の先端に配置された超音波センサアレイ３０が、血管ＢＶに生じた血栓ＰＬ内に潜入し、表示部１４６に、血管ＢＶの血管壁ＶＷの状態や血栓ＰＬの状態（血栓ＰＬ内の空洞ＣＡの状態を含む）を示す画像が表示されている。このように、本実施形態のガイドワイヤ１１０はカテーテルと比較して細径であるため、超音波センサアレイ３０を血栓ＰＬ内に容易に潜入させることができ、血栓ＰＬ内の状態を把握することができる。また、本実施形態のガイドワイヤ１１０はカテーテルと比較して細径であるため、超音波センサアレイ３０を血栓ＰＬ内に潜入させ、さらに血栓ＰＬを通過させることができ、血栓ＰＬの先の状態を把握することができる。

【0075】

また、例えば図１２の例では、ガイドワイヤ１１０の先端に配置された超音波センサアレイ３０が、血管ＢＶに生じた血栓ＰＬにより狭窄状態となった真腔ＴＬに位置しており、表示部１４６に、血管ＢＶの血管壁ＶＷの状態や血栓ＰＬの状態を示す画像が表示されている。また、例えば図１３の例では、ガイドワイヤ１１０の先端に配置された超音波センサアレイ３０が、血管壁ＶＷの偽腔ＦＬ内に位置しており、表示部１４６に、血管ＢＶの血管壁ＶＷの状態や血栓ＰＬの状態を示す画像が表示されている。このように、本実施形態のガイドワイヤ１１０はカテーテルと比較して細径であるため、超音波センサアレイ３０が真腔ＴＬではなく偽腔ＦＬに入り込んだことを容易に把握することができ、その後のガイドワイヤ１１０の適切な操作に資する情報を得ることができる。

【0076】

図１４および図１５は、本実施形態のガイドワイヤシステム１００により生成された血管の状態を示す画像の一例を示す説明図である。図１４および図１５に示すように、本実施形態のガイドワイヤシステム１００によれば、血栓ＰＬの状態を含む血管の状態を精度良く示す画像を得ることができる。

【0077】

また、本実施形態では、超音波センサアレイ３０を構成する複数の超音波センサ３１が２次元配置されているため、ボリュームレンダリングを行うことにより、３次元画像を得ることもできる。図１６は、本実施形態のガイドワイヤシステム１００により生成された血管の状態を示す３次元画像の一例を示す説明図である。図１６には、血管の状態を示す２次元画像Ｉ２～Ｉ４に加えて、血管の状態を示す３次元画像Ｉ１が示されている。

【0078】

Ａ－３．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の超音波センサアレイ３０は、複数の超音波センサ３１を備える医療用の超音波センサアレイである。超音波センサアレイは、第１の電極板３３となる電極層と、第２の電極板３４となる電極層、その間に挟まれた圧電素子３２とからなる超音波センサの母材を準備し、第１の電極板３３となる電極層の側から圧電素子３２を切断し、第２の電極板３４となる電極層を切断せず又は当該電極層の厚さ方向の途中まで切断して形成される。

【0079】

従来行われている、ダイサーを用いて電極と圧電素子とからなる超音波センサ母材を切断して個別の超音波センサ３１Ｙに分離した後で、アレイ形状に複数の超音波センサ３１Ｙを共通基板３００上に並べる方法(図３Ｃ欄)では、超音波センサ３１Ｙのサイズが微細になってくると、複数の超音波センサ３１Ｙが配置されるＸ－Ｙ平面において規則正しく配列することが困難になる。

【0080】

図３のＡ欄は、第２電極板３４となる電極板を厚さ方向の途中まで切断して超音波センサアレイ３０を形成した例図を示す。各超音波センサ３１は、圧電素子３２と、圧電素子３２を挟むように配置された第１の電極板３３および第２の電極板３４とを有する。第１の電極板３３は、複数の超音波センサ３１のそれぞれに分離されている。第２の電極板３４は、一体の第２の電極板３４が、複数の超音波センサ３１に共有されている。第２の電極板３４は、１つの圧電素子３２（第１の圧電素子）との接続領域と他の１つの圧電素子３２（第２の圧電素子）との接続領域との間の位置において、各圧電素子３２が配置される側の表面３６から厚さ方向の少なくとも一部にわたって切断されている（図３のＡ欄参照）。かかる形成方法により、超音波センサアレイ３０を構成する複数の超音波センサ３１間で共有される第２の電極板３４の厚さ方向の少なくとも一部において切断されない部分が残る。その結果、複数の超音波センサ３１が配置されるＸ－Ｙ平面内での位置ずれを抑制することができ、信号受信遅延を抑制することが可能となる。

【0081】

図３のＢ欄の超音波センサアレイ３０Ｘでは、図３のＡ欄の超音波センサアレイ３０と異なり、第２の電極板３４Ｘにおける各圧電素子３２Ｘが配置される側の表面３６Ｘが切断されていない。かかる構成により、夫々の超音波センサ３１ＸのＸ－Ｙ平面内での配置位置のずれを抑制することができ、信号受信遅延を抑制することが可能となる。

【0082】

図３のＡ欄の超音波センサアレイ３０では、第２の電極板３４における各圧電素子３２が配置される側の表面３６が切断されている。そのため、超音波センサアレイ３０では、図３のＡ欄に矢印で示すように、ある１つの超音波センサ３１の圧電素子３２の振動が第２の電極板３４を介して超音波センサ３１の配列方向に伝わることを抑制することができ、その結果、複数の超音波センサ３１の配置平面Ｘ－Ｙ内での位置ずれが抑制されることによる信号受信遅延の抑制に加え、隣接する他の超音波センサ３１の圧電素子３２に生じる機械的クロストークの発生をさらに抑制することができる。

【0083】

また、本実施形態のガイドワイヤ１１０は、ガイドワイヤ本体１１２と、ガイドワイヤ本体１１２の先端部に配置された超音波センサアレイ３０とを備える。超音波センサアレイ３０は、各超音波センサ３１の超音波送受信面がガイドワイヤ本体１１２の挿入方向前方を向くように配置されている。このように、本実施形態のガイドワイヤ１１０は、比較的径が小さいガイドワイヤにおいて、ガイドワイヤ本体１１２の先端部に前方視で超音波センサアレイ３０が配置されているため、超音波センサアレイ３０を血栓ＰＬ内に容易に潜入させることが可能であり、超音波センサアレイを用いた血栓ＰＬ内の精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0084】

また、本実施形態のガイドワイヤ１１０において、ガイドワイヤ本体１１２は、金属製のコアシャフト１０を備え、超音波センサアレイ３０の第２の電極板３４は、コアシャフト１０に電気的に接続されている。そのため、本実施形態のガイドワイヤ１１０によれば、コアシャフト１０を複数の超音波センサ３１に電気的に接続された基準電位線（例えば、ＧＮＤ電位線)として利用することができ、装置構成の簡素化を実現することができる。

【0085】

また、本実施形態のガイドワイヤ１１０は、さらに、ガイドワイヤ本体１１２の基端部に配置された電極端子部７０と、複数の超音波センサ３１のそれぞれの第１の電極板３３と電極端子部７０との間で信号を伝送する信号伝送部としてのＦＰＣ４０とを備える。ＦＰＣ４０は、複数の超音波センサ３１のそれぞれについて個別に設けられた信号線４１を含む。各信号線４１は、超音波の送信のために超音波センサ３１に入力される送信電気信号を電極端子部７０から超音波センサ３１へ伝送し、また受信された超音波に応じて超音波センサ３１から出力される受信電気信号を超音波センサ３１から電極端子部７０へ伝送する。このように、本実施形態のガイドワイヤ１１０によれば、各超音波センサ３１についての信号伝送を制御するＩＣ等を用いることなく、電極端子部７０と超音波センサ３１との間の信号伝送を実現することができるため、ＩＣ等を用いることに伴う電圧値制限を回避することができ、該電圧値制限に起因して各超音波センサ３１の探索深度が浅くなることを回避することができる。

【0086】

また、本実施形態のガイドワイヤ１１０において、ＦＰＣ４０は、一の超音波センサ３１について設けられた一の信号線４１Ａと、他の超音波センサ３１について設けられた他の信号線４１Ｂと、の間に配置された定電圧配線４２を含む。そのため、本実施形態のガイドワイヤ１１０によれば、比較的径が小さく、また血管の湾曲に沿って湾曲可能な柔軟性を求められるために同軸ケーブルを用いることが困難である。また画像の取得を行う際に電気的クロストークによる信号劣化を生じた場合、画像の精細度の低下を招くこととなる。一の信号線４１Ａと他の信号線４１Ｂの間に定電圧配線４２を含む構成とすることで、複数の信号線４１を実装しても、一の超音波センサ３１について設けられた一の信号線４１Ａと、他の超音波センサ３１について設けられた他の信号線４１Ｂと、の間の電気的クロストークによる信号の劣化の発生を抑制することができ、超音波センサアレイを用いた血管のより精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0087】

また、本実施形態のガイドワイヤシステム１００は、ガイドワイヤ１１０と、制御装置１５０とを備える。制御装置１５０は、ガイドワイヤ１１０の電極端子部７０に電気的に接続される接続端子部としてのコネクタ１２０を有し、信号の伝送を制御する。また、制御装置１５０（制御装置１５０を構成するコンソール１４０）は、各超音波センサ３１から出力される受信電気信号に基づき血管の状態を示す画像を表示部１４６に表示させる制御部１４１を備える。そのため、本実施形態のガイドワイヤシステム１００によれば、超音波センサアレイを用いた血管の状態（例えば、血栓ＰＬの状態）を示す精細度の高い画像の表示を実現することができる。

【0088】

また、本実施形態のガイドワイヤシステム１００において、制御装置１５０（制御装置１５０を構成するＰＩＭ１３０）は、終端抵抗回路Ｘと、第１のスイッチ回路ＳＷ１と、第２のスイッチ回路ＳＷ２とを有する。第１のスイッチ回路ＳＷ１は、電極端子部７０およびコネクタ１２０を介して接続された各信号線４１から受信された受信電気信号の中から、１つの受信電気信号を順次選択して制御部１４１に送る。第２のスイッチ回路ＳＷ２は、電極端子部７０およびコネクタ１２０を介して接続された各信号線４１から受信された受信電気信号の中から、第１のスイッチ回路ＳＷ１により選択されなかった各受信電気信号を選択して終端抵抗回路Ｘに送る。そのため、本実施形態のガイドワイヤシステム１００において、信号線４１の終端部での信号の反射の発生を抑制することにより、複数の信号線４１を実装しても、信号線４１の端部での信号反射による信号の劣化の発生を効果的に抑制することができ、超音波センサアレイを用いた精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0089】

また、本実施形態のガイドワイヤシステム１００において、コンソール１４０の制御部１４１は、信号補正部１６０を含む。信号補正部１６０は、一の超音波センサ３１について設けられた一の信号線４１Ａと、他の超音波センサ３１について設けられた他の信号線４１Ｂと、の間の電気的クロストーク量として予め設定された値に基づき、一の信号線４１により伝送される受信電気信号を補正する。そのため、本実施形態のガイドワイヤシステム１００によれば、信号線４１間の電気的クロストークの静的な発生量を把握し受信電気信号の補正を行うことで、該電気的クロストークの影響を軽減することができ、超音波センサアレイを用いた精細度の高い画像情報の取得を実現することができる。

【0090】

Ａ－４．第１実施形態の変形例：
図１７は、第１実施形態の変形例におけるＰＩＭ１３０の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１７に示す変形例では、図９に示す第１実施形態と比較して、ＲＥＳＥＴ＿ＲＸ信号がＨレベルからＬレベルに切り替えられるタイミングと同じタイミングで、ＲＥＳＥＴ信号もＨレベルからＬレベルに切り替えられる点が異なる。図１７に示す変形例では、送信を選択された信号線ＬＩＮＥ（図１７の例ではＬＩＮＥ（１））を第３のスイッチ回路ＳＷ３を介してＴＸドライバ１３１に接続され、受信を選択された信号線ＬＩＮＥ（ＬＩＮＥ（２））を第１のスイッチ回路ＳＷ１を介して保護回路１３２及びプリアンプ１３３に接続され、選択されていない信号線ＬＩＮＥ（ＬＩＮＥ（３）～ＬＩＮＥ（ｎ））を任意の終端抵抗Ｒｇに接続する形態であり、ＲＥＳＥＴ信号によりその制御を行う形態である。図１７に示す変形例のタイミングチャートに従った動作によっても、図９に示す第１実施形態と同様に、スイッチ回路ＳＷ１～ＳＷ３の切り替え動作により電気的クロストークの発生を抑制することができる。

【0091】

Ｂ．第２実施形態：
図１８は、第２実施形態における超音波センサアレイ３０Ａの構成を概略的に示す説明図である。以下では、第２実施形態の超音波センサアレイ３０Ａの構成の内、上述した第１実施形態の超音波センサアレイ３０と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0092】

図１８のＡ欄に示すように、第２実施形態の超音波センサアレイ３０Ａは、２次元に並べて配置された複数の（１０個の）超音波センサ３１Ａ（３１Ａ（１）～３１Ａ（１０））を備えている。複数の超音波センサ３１Ａは、平面視で環状に配置されている。すなわち、第２実施形態の超音波センサアレイ３０Ａは、アニュラ－型のアレイ構造を有する。

【0093】

また、超音波センサアレイ３０Ａは、複数の超音波センサ３１Ａに囲まれた位置に配置された非発振部３８を有する。非発振部３８は、超音波センサ３１Ａと同様に、圧電素子３２と、圧電素子３２を挟む第１の電極板３３および第２の電極板３４とを有する。非発振部３８の第２の電極板３４は、各超音波センサ３１Ａの第２の電極板３４と一体の部材である。すなわち、一体の第２の電極板が、各超音波センサ３１Ａおよび非発振部３８に共有されている。

【0094】

ここで、非発振部３８は、第１の電極板３３と第２の電極板３４とを導通する貫通ビア３９を有する。そのため、非発振部３８の第１の電極板３３は、常に第２の電極板３４と同電位（例えば、０Ｖ）となる。その結果、非発振部３８は、圧電素子３２の振動が抑制された状態となっている。また、各超音波センサ３１Ａおよび非発振部３８に共有される一体の第２の電極板３４は、１つの圧電素子３２（第１の圧電素子）との接続領域と他の１つの圧電素子３２（第２の圧電素子）との接続領域との間の位置において、各圧電素子３２が配置される側の表面から厚さ方向の全体にわたって切断されている。すなわち、図１８のＡ欄における各位置３７では、第２の電極板３４が厚さ方向の全体にわたって切断されている。

【0095】

このように、第２実施形態の超音波センサアレイ３０Ａは、複数の超音波センサ３１Ａに囲まれた位置に配置され、第２の電極板３４を共有する非発振部３８を有する。第２の電極板３４は、１つの圧電素子３２（第１の圧電素子）との接続領域と他の１つの圧電素子３２（第２の圧電素子）との接続領域との間の位置３７において、各圧電素子３２が配置される側の表面から厚さ方向の全体にわたって切断されている。そのため、図１８のＢ欄に示すように、１つの超音波センサ３１Ａ（超音波センサ３１Ａ（１））の圧電素子３２が振動しても、該振動は、他の超音波センサ３１Ａに直接的には伝搬されず非発振部３８に伝搬され、非発振部３８において減衰するため、該振動が他の超音波センサ３１Ａの圧電素子３２に伝わることを抑制することができ、その結果、他の超音波センサ３１Ａの圧電素子３２も振動する機械的クロストークが発生することを効果的に抑制することができる。

【0096】

Ｃ．第３実施形態：
図１９は、第３実施形態のガイドワイヤ１１０における超音波センサアレイ３０ＢおよびＦＰＣ４０Ｂの周辺部分の構成を概略的に示す説明図である。図１９のＡ欄には、ＦＰＣ４０Ｂが折り曲げ線Ｌ１で折り曲げられた状態における断面（ＹＺ断面）の構成が示されており、図１９のＢ欄には、ＦＰＣ４０Ｂを広げた状態における平面の構成が示されている。以下では、第３実施形態の超音波センサアレイ３０ＢおよびＦＰＣ４０Ｂの周辺部分の構成の内、上述した第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0097】

図１９のＡ欄およびＢ欄に示すように、第３実施形態のＦＰＣ４０Ｂ上には、超音波センサアレイ３０Ｂを構成する各超音波センサ３１ＢとＦＰＣ４０Ｂの各信号線４１とが接続される箇所において、インピーダンス整合を取るマッチング抵抗５２が設けられている。当該接続箇所においてはインピーダンスの変化を生じ、そのため信号の反射を生じる。かかる信号の反射による各信号線４１を流れる信号の劣化を抑止するために、マッチング抵抗５２が設けられる。より詳細には、ＦＰＣ４０Ｂがベース層４３と配線層４４とカバー層４５とから構成され、配線層４４における信号線４１および定電圧配線４２のそれぞれに接続する導電パッド４６が設けられ、信号線４１上に設けられた導電パッド４６と定電圧配線４２上に設けられた導電パッド４６とに跨がるようにマッチング抵抗５２が接続されている。

【0098】

このように、第３実施形態のガイドワイヤ１１０は、各超音波センサ３１Ｂと信号線４１との間のインピーダンス整合を取るマッチング抵抗５２を備える。そのため、各超音波センサ３１Ｂと信号線４１との接続点での信号反射の発生を抑制することができる。特に、比較的細径のガイドワイヤ１１０に実装するために比較的サイズが小さい超音波センサアレイ３０Ｂにおいて、分解能を向上させるために超音波センサ３１Ｂから送信される超音波の周波数を高くした場合には、上記信号反射による信号劣化の影響が大きくなるが、第３実施形態のガイドワイヤ１１０によれば、そのような信号反射の発生を抑制することができる。

【0099】

図２０は、第３実施形態の第１の変形例のガイドワイヤ１１０における超音波センサアレイ３０ＣおよびＦＰＣ４０Ｃの周辺部分の構成を概略的に示す説明図である。図２０に示す第３実施形態の第１の変形例では、図１９に示す第３実施形態におけるマッチング抵抗５２に代えて、ＦＰＣ４０Ｃの配線層４４そのもののシート抵抗によりマッチング抵抗５３を構成している。すなわち、ＦＰＣ４０Ｃの配線層４４に、信号線４１および定電圧配線４２とは別に、超音波センサアレイ３０Ｃを構成する各超音波センサ３１Ｃに接続される部分を追加的に設け、該部分をマッチング抵抗５３としている。第３実施形態の第１の変形例においても、各超音波センサ３１Ｃと信号線４１との間のインピーダンス整合を取るマッチング抵抗５３を備えるため、各超音波センサ３１Ｃと信号線４１との接続点での信号反射の発生を抑制することができる。

【0100】

図２１は、第３実施形態の第２の変形例のガイドワイヤ１１０における超音波センサアレイ３０Ｄの構成を概略的に示す説明図である。図２１に示す第３実施形態の第２の変形例では、図１９に示す第３実施形態におけるマッチング抵抗５２に代えて、超音波センサアレイ３０Ｄを構成する各超音波センサ３１Ｄに、第１の電極板３３Ｄと第２の電極板３４Ｄとを接続するマッチング抵抗５４を設けている。このようなマッチング抵抗５４は、例えば、レーザによって圧電素子３２Ｄの壁面を溶融させることにより形成してもよいし、蒸着やエピタキシャル成長により抵抗素子を成膜することにより形成してもよい。第３実施形態の第２の変形例においても、各超音波センサ３１Ｄと信号線４１との間のインピーダンス整合を取るマッチング抵抗５４を備えるため、各超音波センサ３１Ｄと信号線４１との接続点での信号反射の発生を抑制することができる。

【0101】

Ｄ．第４実施形態：
図２２は、第４実施形態におけるカテーテル２００の構成を概略的に示す説明図である。第４実施形態は、第１実施形態の超音波センサアレイ３０を、ガイドワイヤ１１０ではなくカテーテル２００に実装した実施形態である。

【0102】

図２２に示すように、カテーテル２００は、カテーテル本体２１０と、カテーテル本体２１０の先端部に配置された超音波センサアレイ３０Ｅとを備える。カテーテル本体２１０に実装される超音波センサアレイ３０Ｅの構成は、第１実施形態においてガイドワイヤ１１０に実装される超音波センサアレイ３０の構成と同様である。また、超音波センサアレイ３０Ｅは、各超音波センサ３１の超音波送受信面がカテーテル本体２１０の挿入方向前方を向くように配置されている。なお、本実施形態のカテーテル２００は、信号線２４０を介して超音波センサアレイ３０Ｅと接続されたＩＣ２５０を備えており、ＩＣ２５０によって超音波センサアレイ３０Ｅにおける超音波の送受信が制御される。第４実施形態のカテーテル２００が備える超音波センサアレイ３０Ｅは、第１実施形態の超音波センサアレイ３０と同様の構成であるため、各超音波センサ３１間の機械的クロストークが発生することを抑制することができる。

【0103】

なお、カテーテル本体２１０が図示しない金属製の補強体を備え、超音波センサアレイ３０Ｅの第２の電極板３４が補強体に電気的に接続されている構成としてもよい。このような構成を採用すれば、補強体を複数の超音波センサ３１に電気的に接続された基準電位線（例えば、ＧＮＤ電位線)として利用することができ、装置構成の簡素化を実現することができる。

【0104】

Ｅ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

【0105】

上記実施形態における超音波センサアレイ３０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記第１実施形態では、超音波センサアレイ３０におけるある圧電素子３２との接続領域と他の圧電素子３２との接続領域との間のすべての位置において、第２の電極板３４が厚さ方向の一部にわたって切断されている構成が採用されているが、超音波センサアレイ３０における上記位置の一部のみにおいて、そのような構成（第２の電極板３４が厚さ方向の一部にわたって切断されている構成）が採用されるとしてもよい。

【0106】

また、上記第１実施形態では、超音波センサアレイ３０を構成する複数の超音波センサ３１に共有される第２の電極板３４は、ある圧電素子３２との接続領域と他の圧電素子３２との接続領域との間の位置において、各圧電素子３２が配置される側の表面３６から厚さ方向の一部にわたって切断されているが、第２の電極板３４は、該第２の電極板３４が複数の超音波センサ３１に共有される限りにおいて、該位置において該表面３６から厚さ方向の全部にわたって切断されていてもよい。

【0107】

また、上記実施形態では、１つの第２の電極板３４が、超音波センサアレイ３０を構成するすべての超音波センサ３１に共有されているが、１つの第２の電極板３４が、超音波センサアレイ３０を構成する一部の超音波センサ３１のみ（ただし、複数の超音波センサ３１）に共有されているとしてもよい。この場合には、超音波センサアレイ３０を構成する他の一部の超音波センサ３１用に、別の第２の電極板３４が設けられればよい。

【0108】

また、上記実施形態において、超音波センサアレイ３０を構成する超音波センサ３１の個数や配置は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、超音波センサアレイ３０を構成する複数の超音波センサ３１が２次元に並べて配置されているが、複数の超音波センサ３１が１次元に（１列に）並べて配置されていてもよい。また、上記実施形態では、超音波センサアレイ３０を構成する各超音波センサ３１の超音波送受信面がガイドワイヤ本体１１２（またはカテーテル本体２１０）の挿入方向前方を向くように配置されているが、各超音波センサ３１の超音波送受信面が他の方向（例えば、ガイドワイヤ本体１１２またはカテーテル本体２１０の径方向）を向くように配置されていてもよい。また、上記実施形態では、超音波センサアレイ３０の第２の電極板３４がコアシャフト１０や補強体に電気的に接続されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。

【0109】

また、上記実施形態におけるガイドワイヤ１１０やカテーテル２００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ガイドワイヤ１１０のコアシャフト１０が、細径部１１とテーパ部１２と太径部１３とから構成されているが、コアシャフト１０は、これら３つの部分の内の少なくとも１つを有さないとしてもよいし、該３つの部分の他に他の部分を有するとしてもよい。また、コアシャフト１０の一部分と他の一部分との構成材料が互いに異なっていてもよい。また、上記実施形態において、ガイドワイヤ１１０またはカテーテル２００の構成の一部が省略されてもよい。例えば、上記実施形態では、ガイドワイヤ１１０がアウターシャフト８０を備えるが、ガイドワイヤ１１０がアウターシャフト８０を備えなくてもよい。

【0110】

また、上記実施形態において、制御装置１５０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態において、ＰＩＭ１３０に含まれる構成が、ＰＩＭ１３０ではなくコンソール１４０に含まれるとしてもよいし、反対に、コンソール１４０に含まれる構成が、コンソール１４０ではなくＰＩＭ１３０に含まれるとしてもよい。また、ＰＩＭ１３０またはコンソール１４０に含まれる構成の一部が省略されてもよい。また、制御装置１５０は、ＰＩＭ１３０とコンソール１４０とに分けられることなく、１つの装置であるとしてもよいし、ＰＩＭ１３０およびコンソール１４０以外の装置を備えていてもよい。また、上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されている構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、反対に、ソフトウェアによって実現されている構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。また、上記実施形態における超音波センサアレイ３０の駆動制御方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。

【0111】

また、上記実施形態における超音波センサアレイ３０の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。

【符号の説明】

【0112】

１０：コアシャフト １１：細径部 １２：テーパ部 １３：太径部 １８：樹脂被覆層 １９：半田材 ２２：コイル体 ３０：超音波センサアレイ ３１：超音波センサ ３２：圧電素子 ３３：第１の電極板 ３４：第２の電極板 ３５：凹部 ３６：表面 ３７：位置 ３８：非発振部 ３９：貫通ビア ４０：ＦＰＣ ４１：信号線 ４２：定電圧配線 ４３：ベース層 ４４：配線層 ４５：カバー層 ４６：導電パッド ５０：ハウジング ５２：マッチング抵抗 ５３：マッチング抵抗 ５４：マッチング抵抗 ６０：バッキング材 ７０：電極端子部 ７２：電極リング ８０：アウターシャフト ９０：絶縁性樹脂 １００：ガイドワイヤシステム １１０：ガイドワイヤ １１２：ガイドワイヤ本体 １２０：コネクタ １２２，１２４：ケーブル １３０：ＰＩＭ １３１：ＴＸドライバ １３２：保護回路 １３３：プリアンプ １４０：コンソール １４１：制御部 １４３：シーケンス制御回路 １４４：Ａ／Ｄ変換器 １４５：操作部 １４６：表示部 １４７：記憶部 １４８：バス １５０：制御装置 １６０：信号補正部 １６１：ＩＩＲフィルタ １６２：データ切り出し部 １６３：整相加算部 １６５：検波部 １６６：ｌｏｇ圧縮部 １６７：ダイナミックレンジ調整部 １６８：画像プロット部 ２００：カテーテル ２１０：カテーテル本体 ２４０：信号線

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【手続補正書】

【提出日】2023-02-15

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の超音波センサを備える医療用の超音波センサアレイであって、
各前記超音波センサは、圧電素子と、前記圧電素子を挟むように配置された第１の電極板および第２の電極板と、を有し、
前記第１の電極板は、前記複数の超音波センサのそれぞれに分離されており、
前記第２の電極板は、一体の前記第２の電極板が、前記複数の超音波センサに共有され、
前記第１の電極板の前記圧電素子とは反対側に、分離された複数の第１の電極板に跨る音響整合層が設けられており、
前記第２の電極板は、第１の前記圧電素子との接続領域と第２の前記圧電素子との接続領域との間の位置において、各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の少なくとも一部にわたって切断されている、超音波センサアレイ。

【請求項2】

請求項１に記載の超音波センサアレイであって、さらに、
前記複数の超音波センサに囲まれた位置に配置され、前記第２の電極板を共有する非発振部を有し、
前記第２の電極板は、第１の前記圧電素子との接続領域と第２の前記圧電素子との接続領域との間の位置において、各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の全体にわたって切断されている、超音波センサアレイ。

【請求項3】

複数の超音波センサを備える医療用の超音波センサアレイであって、
各前記超音波センサは、圧電素子と、前記圧電素子を挟むように配置された第１の電極板および第２の電極板と、を有し、
前記第１の電極板は、前記複数の超音波センサのそれぞれに分離されており、
前記第２の電極板は、一体の前記第２の電極板が、前記複数の超音波センサに共有されており、
前記第２の電極板は、第１の前記圧電素子との接続領域と第２の前記圧電素子との接続領域との間の位置において、各前記圧電素子が配置される側の表面から厚さ方向の全体にわたって切断されている部分がある、超音波センサアレイ。

【請求項4】

請求項３に記載の超音波センサアレイであって、さらに、
前記複数の超音波センサに囲まれた位置に配置され、前記第２の電極板を共有する非発振部を有する、超音波センサアレイ。

【請求項5】

カテーテルであって、
カテーテル本体と、
前記カテーテル本体の先端部に配置された請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の超音波センサアレイと、
を備え、
前記超音波センサアレイは、各前記超音波センサの超音波送受信面が前記カテーテル本体の挿入方向前方を向くように配置されている、カテーテル。

【請求項6】

請求項５に記載のカテーテルであって、
前記カテーテル本体は、金属製の補強体を備え、
前記超音波センサアレイの前記第２の電極板は、前記補強体に電気的に接続されている、カテーテル。