體腔內超聲波探頭的製作方法
2023-08-09 01:52:11 2
專利名稱：體腔內超聲波探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種插入到被檢查者的體腔內掃進行掃描超聲波束的體腔內超聲波探頭。
背景技術：
體腔內超聲波探頭，是從人體的口及肛門等插入到人體內、從食道壁、腸壁等的內部進行觀察用的裝置。為此，對於沿腸管等的管狀臟器的複雜的形狀可自由彎曲的彎曲部如下所述進行了各種的改進。
首先，如在專利第2790253號公報(第1個以往技術)所公開的，是這樣的電子掃描式超聲波探測器，它具有將進行超聲波發送接收的振子配置成多個陣列狀的超聲波振子組，和在一端形成從上述超聲波振子組的各超聲波振子中取出信號的電極引出用導線、並對於上述超聲波振子組以振子長方向和規定的角度形成的、可撓性的印刷電路板。
上述印刷電路板，如在上述專利文獻的圖4(a)所示，配置了上述超聲波振子組的部分被形成為長方形，在連接到其長方形狀部分而設置的電極引出部分，使表面的電極圖案相對於上述超聲波振子組的長方向傾斜一定角度而形成，同時，印刷電路的外形也與圖案同樣傾斜一定角度而切開。在配設超聲波振子組的電路板部分，在其兩端部分別設置粘接部，另外，在形成電極圖案的電路板部分的一端設置粘接部。進而，將該印刷電路形成為圓筒狀，在對各自的粘接部用粘接劑粘接時，電極圖樣形成為螺旋狀，能構成為印刷電路板的對粘接部的間隙也形成為螺旋狀。根據這樣的構成，使印刷電路板不折斷而能夠彎曲。
另外，上述印刷電路板，如在上述專利文獻的圖8(a)中所示，將超聲波振子組分割成塊，按其各塊將印刷電路板的電極引出部分向θ、-θ、θ、-θ的方向引出。由此，在將超聲波振子組和印刷電路板形成為圓筒狀時，印刷電路板構成為網格狀。連接印刷電路板的導線的端部的處理，在編制完印刷電路板時，帶導線的焊臺部的位置不與其他的印刷電路板的焊臺部重合而稍微錯開。另外，在連接導線的端部，設置並固定用於粘接各個印刷電路板之間的粘接部。這樣地構成為網格，可以更加彎曲(不進行分割的1張)印刷電路板。
接著，如實開平5-13408號公報(第2個以往技術)所公開的那樣，在可彎曲的圓筒體的前端側具有超聲波傳感器，由Flexible Print Circuit(FPC)將從超聲波傳感器輸出的信號傳輸到末端側的電纜。FPC沿長方向設置有多個狹縫，在寬方向為圓形。由連接超聲波傳感器的GND的螺旋彈簧圍住其周圍。
但是，在上述第1個以往技術中，印刷電路板為1張的板狀，或者即使是上述以往技術的塊分割的例，也有粘接印刷電路板之間的工序，所以實質上印刷電路板為1張板狀。
這樣，由於印刷電路板為1張的板狀，在插入到被檢查者的體腔內時由於印刷電路板的剛性限制了體腔內探頭的可以彎曲的範圍，由於該彎曲的限制，就有不能沿複雜地彎曲的管狀臟器充分地彎曲上述體腔內探頭的情形，上述體腔內超聲波探頭的一部分接觸上述管狀臟器的壁部等，在具有給於被檢查者帶來痛苦的方面沒有給予考慮。
另外，在上述第2個以往技術中，FPC沿長方向設置有多個狹縫，雖然它們被螺旋彈簧7圍住，但由於佔據了很大的空間，所以成為對於直徑細化和多通道化及希望提高彎曲部的彎曲性的需要構成障礙的主要原因。
進而，超聲波裝置不僅對於診斷而且與治療用裝置兼用。例如照射強力超聲波燒灼癌細胞而進行治療。這樣在兼用該治療裝置等的電子機器和本發明的超聲波診斷裝置的時候，要求還要考慮從電子機器侵入到超聲波探頭的雜波對策。
發明內容
本發明是鑑於上述問題而開發的發明，其第1個目的在於提供一種在對應細直徑化及多通道化的同時、還提高彎曲部的彎曲性的超聲波探頭。
另外，本發明的第2個目的在於提供考慮到雜波對策的超聲波探頭。
另外，本發明的第3個目的在於提供在使用時超聲波探頭的配線在彎曲時不會呈破碎損壞，容易進行向體腔內的插入和退出。
上述第1目的，通過下述超聲波探頭達到，其特徵在於具有配置有多個通道(在接近的多個位置)而構成的超聲波發送接收用振子和撓性基板；其中，撓性基板，以與上述振子的長方向呈規定角度的方式印刷有向連接這些振子的各通道上的上述振子供給發送信號、同時從上述振子取出接收信號的信號線；在上述撓性基板上，至少形成2個以上分割上述多通道的通道單元，並分別地將通道單元單獨捲成螺旋狀。
另外，上述第2個目的由這樣的超聲波探頭達到在上述形成2個以上的撓性基板的各通道單元周圍，配置絕緣材料和第1屏蔽材料、或在表面蒸鍍金、銀、銅、黃銅、鋁等任意一種或組合的金屬粉末層的絕緣材料。另外，也可以由配置覆蓋在綑紮上述撓性基板的各通道單元的外周周圍的、單一的第2屏蔽材料達到這樣的目的。另外，進而通過使絕緣材料和第1屏蔽材料、或在表面蒸鍍金、銀、銅、黃銅、鋁等任意一種或組合的金屬粉末層的絕緣材料、配置在各通道單元的周圍，並且進一步在綑紮上述撓性基板的各通道單元的外周周圍，配置單一的第2屏蔽材料或保護材料或在表面蒸鍍金屬粉末層的保護材料可以達到更好的效果。
上述第3個目的，通過以包住上述形成2個以上的撓性基板的各個通道單元的狀態、設置覆蓋的保護材料或第2屏蔽材料的一方，不會使各通道單元零散。另外，通過使保護材料為可撓性材料，可改善操作性能，通過構成為具有硬質部和可彎曲部的結構，可使操作者容易握住而方便操作。
圖1是表示將本發明的超聲波探頭的撓性基板的一部分捲成螺旋狀的狀態的圖。
圖2是表示本發明的體腔內超聲波探頭的振子部、具有切口的撓性基板和電纜的連接部的圖。
圖3是表示容納撓性基板等的可撓體腔內探頭的彎曲狀態的圖。
圖4是表示作為容納撓性基板等的保護材料的柔性管和多個撓性基板的配置關係的圖。
圖5是表示從與振子的接觸部伸長的撓性基板的彎曲狀態的模式圖。
圖6是表示對於凸形超聲波探頭的本發明的適用例的圖。
圖7是表示對於經食道使用的超聲波探頭的本發明的適用例的圖。
圖8是表示對於腹腔用超聲波探頭的本發明的適用例的圖。
圖9是表示由以撓性基板為絕緣材料的樹脂制管覆蓋時的形式的圖。
圖10是表示撓性基板為2層基板時的形式的圖。
圖11是表示在各個撓性基板上覆蓋第1屏蔽材料的例的圖。
圖12是表示將圖11作為容納的保護材料的柔性管上插入第1屏蔽材料和撓性基板的圖，是表示第1和第2屏蔽材料構成電連接的例的圖。
具體實施例方式
以下，對本發明的實施例基於添加附圖進行詳細的說明。
首先，以稱為徑向形的體腔內超聲波探頭為例。圖2是表示徑向形的體腔內超聲波探頭的振子部、撓性基板和電纜的連接關係的圖。
分別在對應接近振子元件的多個發送接收位置(以下稱為通道)形成振子部1。撓性基板2，一端連接在振子元件的各個通道上，在另一端，以與發送接收信號線的電纜可連接的方式設置電纜連接部5。該撓性基板2，由振子部1的振子元件和電纜連接部5、可發送接收信號地布設信號圖案4，在信號圖案4之間進行了電絕緣。另外，撓性基板2不是由1張基板構成，是將全通道中的一部分通道模塊化的結構、在切口3部進行分割而形成。另外，如果把信號圖案4夾在中間而配置地線，能夠防止信號傳輸時交調失真，所以是理想的。
另外，分別分割的撓性基板的各部分2，分別被捲成螺旋狀並與振子部1呈角度θ。但是由於撓性基板是柔軟的，所以其角度不被嚴密地決定而有一定範圍。因而，上述切口以可以達到該角度θ的程度也可以大致是角度θ。
接著，圖1是表示將本發明的體腔內超聲波探頭的撓性基板捲成螺旋狀的狀態的圖。
振子部1如圖所示，被固定成圓形。該固定除粘接以外也可以是嵌入型框等。撓性基板2以基板間間隙g隔開地捲成螺旋狀。在這裡，間隙g由怎樣彎曲覆蓋撓性基板2的圓筒體來決定。在此，使用圖3說明其原理。圖3是用於計算間隙g的原理圖。假定將圓筒體彎曲成圓弧狀時的半徑為R，圓筒體的粗細為d，每一根撓性基板的寬為a(參照圖1)，則間隙g為(1)式。
g＝a·d/R……(1)下面說明此式的導出過程。在將彎曲部彎曲θ°時，圖3中最大彎曲時的內側的彎曲部的圓弧CD的長度是2πRθ/360，外側的彎曲部的圓弧AB的長度為2π(R+d)θ/360。從而，內側和外側的圓弧的長度的差為2πdθ/360。這樣，成為彎曲部處的螺旋狀的部分的數(圈數)n，是對作為最大彎曲時的內側的彎曲部的圓弧的長度的2πRθ/360、用撓性基板的寬a除的數，為2πRθ/360a。間隙g是對內側和外側的彎曲部的圓弧的長度的差、用撓性基板的圈數除而得到的數，所以為g＝ad/R。另外，在這裡撓性基板的寬a和間隙g的關係是a≥g。
這樣，將決定了間隙g的撓性基板2，根據該分割數在由合成樹脂或合成橡膠等構成的、稱為柔性管的圓筒體上，配置成如圖4所示的截面圖那樣。圖4是表示容納撓性基板等的柔性管和多個撓性基板的配置關係的圖。圖4(a)表示2分割撓性基板並將每一個捲成螺旋狀的例，圖4(b)表示3分割的例，圖4(c)表示4分割的例，圖4(d)表示5分割的例。6分割以上為最密配置。
接著，說明撓性基板是怎樣彎曲的。圖5是表示從撓性基板的引出點(與元件的結合點)到彎曲部的狀態的圖。撓性基板在不需要彎曲的狀態如圖5(a)那樣收縮。並且由於在需要彎曲時，為如圖5(b)那樣伸開的構造，所以能夠為如圖5(c)那樣彎曲。
另外，在體腔內超聲波探頭中，除了徑向形以外，由於還有凸形、經食道用、腹腔用，所以還要舉這些的適用例。
圖6是表示對於凸式超聲波探頭的本發明的適用例的圖，圖7是表示對於經食道使用的超聲波探頭的本發明的適用例的圖，圖8是表示對於腹腔使用的超聲波探頭的本發明的適用例的圖。徑向形是對於在管狀臟器的內面、在截面方向有視界的形式，凸式是有內壁矩形視界的形式。經食道用的多數，如圖所示，例如有圓形視界或多角視界。另外，腹腔用的雖然是與凸式相同的矩形視界，但其不是沿管狀臟器插入到被檢驗者體中的形式，是在被檢查體的體表打開孔而插入的形式，並且操作者握住的部分用柔性管則不便操作，所以為硬質部12。
另外，撓性基板如圖9(a)所示，為了對應彎曲應力，也可以將各個撓性基板用樹脂制管13覆蓋。用樹脂制管13覆蓋的圓筒體的截面圖如圖9(b)那樣配置。在圖9(b)中舉了5分割的例子。
另外，撓性基板如圖10所示，由2層印刷電路板構成，在一側的1層上配置信號線，在另一側的1層上1層整面地配置GND層14。由此，在信號線的層上，由於能夠集成線號線的圖案，所以對多通道化有效，同時，對消除交調失真也有效。配置2層撓性基板的圓筒體的截面圖，被配置為圖10(b)那樣。在圖10(b)中例舉了5分割的例子。
根據上述說明的實施例，解除了撓性基板(印刷電路板)為1張板狀的、可彎曲範圍的限制，在能夠適當確保彎曲的程度的同時，由於不配置螺旋彈簧，所以能夠對應更為細直徑化和多通道化。
另外，撓性基板的分割，可以均等地分割通道，也可以做不均等的分割。
另外，由於將間隙設定為適當的值，所以也難於發生在撓性基板內的信號線的斷線。
另外，撓性基板被樹脂制管覆蓋，或者撓性基板由2層以上的多層圖案形成等各實施例的組合，當然也適用於本發明。
下面，對屏蔽對策的實施例進行說明。
圖11和圖12是表示對FPC用屏蔽材料覆蓋的結構的例子的圖。
首先，如圖11所示，將振子部1形成為圓筒狀，進一步將實行切口而分離的FPC的各部2加工成螺旋狀。FPC2的各部分，用作為絕緣材料的樹脂性管13相互絕緣。在樹脂性管13的外側，包上導電帶等第1屏蔽材料20。對於該屏蔽材料，使用彎曲性好、屏蔽效果高的導電性的螺旋彈簧鋼帶套管或橫管等。
接著，如圖12所示，將按圖11裝配的一套FPC，通過覆蓋電纜的外側的第2屏蔽材料21，收納在作為保護材料的柔性管8中。第2屏蔽材料21使用與第1屏蔽材料20同樣的材料，但也可以使用由同軸電纜等構成的編織屏蔽等，由於第1屏蔽材料20和第2屏蔽材料21都是導電材料，所以通過為兩者接觸的配置而構成通電連接。通過連接第1屏蔽材料20和第2屏蔽材料21，是更加提高屏蔽性的結構。
另外，不使用上述第1屏蔽材料，也可以在作為保護螺旋狀撓性基板的絕緣材料的樹脂制管表面蒸鍍金、銀、銅、黃銅、鋁等的金屬粉末。
不通過上述絕緣材料或第1屏蔽材料20，僅以第2屏蔽材料21、保護材料、或者也能夠將其雙方僅配置在將把上述撓性基板捲成螺旋狀的該各部綑紮起來的外周。這時如果將該保護材料作為絕緣材料、在其表面蒸鍍金、銀、銅、黃銅、鋁等的金屬粉末，可以得到與第2屏蔽材料21相同的功能。
另外，省略了詳細的說明，但當然能夠適用於包含在圖6說明的凸式超聲波探頭、及在圖7中的上述超聲波探頭的全部體腔內超聲波探頭。
這樣，在超聲波探頭中，在從振子引出信號時，通過具有對螺旋狀撓性基板使用帶有屏蔽效果的材料而施以屏蔽的結構，在與其他的電子儀器或醫療儀器同時使用時，由於能夠屏蔽對超聲波圖像給予影響的這些裝置產生的電磁波雜波，所以可以提供清晰的超聲波圖像。
權利要求
1.一種超聲波探頭，其特徵在於具有分別與接近的多個發送接收位置對應的超聲波發送接收用振子、和撓性基板；其中，所述撓性基板，是將分別與該多個發送接收位置對應、對其供給發送信號並從這裡取出接收信號的信號線、以與該超聲波發送接收用振子的長方向呈規定角度的方式而設置1層或2層式；所述撓性基板，在大致所述規定的角度方向上，具有按各所述位置將信號線分離的切口部，將在該切口部實行分離的所述撓性基板的各部，分別捲成螺旋狀。
2.按照權利要求1所述的超聲波探頭，其特徵在於在所述撓性基板的、捲成螺旋狀的該各部的周圍設置部件。
3.按照權利要求2所述的超聲波探頭，其特徵在於所述部件，是分別覆蓋所述撓性基板的各部周圍的絕緣材料和第1屏蔽材料，或者是同樣地在覆蓋所述各部周圍的表面蒸鍍金屬粉末層的絕緣材料。
4.按照權利要求2所述的超聲波探頭，其特徵在於所述部件，是覆蓋在綑紮所述撓性基板各部的外周周圍的單一的第2屏蔽材料、或保護材料、或在表面蒸鍍金屬粉末層的保護材料。
5.按照權利要求3所述的超聲波探頭，其特徵在於在所述部件中，進一步包括覆蓋在綑紮所述撓性基板的各部的外周周圍的單一的第2屏蔽材料、或保護材料、或在表面蒸鍍金屬粉末層的保護材料。
6.按照權利要求4所述的超聲波探頭，其特徵在於所述保護材料是柔性管。
7.按照權利要求4或5所述的超聲波探頭，其特徵在於所述保護材料，是覆蓋在綑紮所述撓性基板的各部的外周周圍的材料，其具有硬質部和可彎曲部。
8.按照權利要求3所述的超聲波探頭，其特徵在於在所述部件中，進一步包括覆蓋在綑紮所述撓性基板的各部的外周周圍的、單一的第2屏蔽材料和設置在該第2屏蔽材料的內部或外部的保護材料，或在表面蒸鍍金屬粉末層的保護材料。
9.按照權利要求2所述的超聲波探頭，其特徵在於在該2層式的撓性基板的1層上配置信號線，在另外1層上配置接地線。
全文摘要
本發明提供一種可對應細直徑化及多通道化、並且可提高彎曲部的彎曲性的體腔內超聲波探頭，其具有多通道配置的、發送接收超聲波的振子部(1)、和撓性基板(2)，該撓性基板(2)，印刷有與振子部(1)的各通道連接、向振子部(1)供給發送信號並從振子部(1)取出接收信號的信號線，撓性基板(2)，至少形成2個以上分割上述多個通道的通道單元，並將各個通道單元捲成螺旋狀。
文檔編號G01N29/24GK1646065SQ0380834
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月3日 優先權日2002年4月17日
發明者八木朋之, 伊藤卓史, 泉美喜雄 申請人:株式會社日立醫藥