JPH11501245A - 柔軟な基板を有する高分解能血管内超音波変換器装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明の超音波変換器装置は、その作製中、超音波変換器アレイ（８）と集積回路（６）が取り付けられるフレキシブル回路を備えている。フレキシブル回路は、フレキシブル基板がほぼ平坦な形をしている間に集積回路と変換器素子が取り付けられるフレキシブル基板（２）を備えている。フレキシブル回路はさらに、フレキシブル基板に蒸着された導電性線路を備えている。導電性線路は集積回路と変換器素子の間で電気信号を送る。組立後、フレキシブル回路は、たとえば、円筒形のような最終的な形に再成形される。

Description

【発明の詳細な説明】 柔軟な基板を有する高分解能血管内超音波変換器装置 発明の分野 この発明はプルーディアン（Proudian）らの米国特許第４，９１７，０９７号 に記載されている種類の管腔の画像を得るために管腔内に置かれた超音波画像形 成装置、より詳細に述べると、画像形成装置の変換器装置部分が血管の画像をつ くるために血管内に置けるようなスケールでその種の装置を作製する方法と超音 波画像形成装置に関する。 発明の背景 アメリカおよびその他の多くの国で心疾患は死亡と廃疾の筆頭の原因になって いる。特殊な種類の一つの心疾患はアテローム性動脈硬化症で、これには身体全 体の動脈の管壁と内腔の変性が関与している。科学的研究により、動脈壁の肥厚 と結果的に起こる内腔内への組織の浸食は脂肪物質が血管壁に蓄積するためであ ることが証明された。この脂肪物質は「プラーク」と呼ばれている。プラークが 蓄積し、内腔が狭くなると、血流が制限されるようになる。動脈が極端に狭くな るか、あるいは損傷を受けたプラーク部位（病巣）に凝血塊ができると、血流が 極端に低下するか完全に止まり、その結果その血管が支えている筋肉が損傷を受 けるかあるいは酸素の不足により壊死する。アテローム性動脈硬化症は人体のあ らゆるところで起こりうるが、心臓に酸素を供給する冠動脈が含まれると致命的 になる。心臓への血流が大幅に減ったり、遮断されると、心筋梗塞や「心臓発作 」が起きることが多い。十分な時間をかけて治療しないと、心臓発作は死に至る ことになる。 医師は、薬物から開胸式心臓「バイパス」手術までに及ぶ、冠動脈疾患を治療 するための広範な手段を頼りにしている。病巣を診断しカテーテルをベースにし た道具を用いて最小限の介入により治療することができる。すなわち、カテーテ ルをベースにした道具は鼠径部の大腿動脈を介して冠動脈に通す。たとえば、経 皮的冠動脈拡張術（ＰＴＣＡ）と呼ばれる治療法があり、この方法では先端に膨 張性のバルーンを付けたカテーテルを病巣に通し、膨らませる。基礎的病巣は期 待通りに、形を変えられ、内腔の直径は拡大し血流が増える。 最近、単に血管を通る血流を計るだけでなく、血管内の部位の形状や構造に対 する治療効果を観測し、冠動脈について知見を得るための新しい方法が開発され ている。この新しい方法は冠動脈内超音波（ＩＣＵＳ）または血管内超音波（Ｉ ＶＵＳ）と呼ばれ、内腔、動脈組織、および動脈の周りの組織について二または 三次元の画像を作るために外部画像装置に電子的に変換したエコー信号を提供す るカテーテルの端に取り付けられた非常に小さな変換器を用いる。これらの画像 はほぼリアルタイムで作られ、高品質の画像が周知のＸ線画像方法および装置に 送られる。血管や血管内を流れる血液の詳細な画像を得るために画像化技術が開 発されている。このような方法の１例は、オドンネル（O'Donnell）らの米国特 許第５，４５３，５７５号に記載されている流体画像化方法と装置で、その内容 は引用文献としてこの明細書にその全体が明確に示されている。他の画像化方法 と血管内超音波画像化技術も画像解像度の向上から利点が考えられる。 周知の血管内超音波変換器装置は変換器装置に配列されている変換器素子の密 度により、画像解像力が限定されている。周知の血管内変換器アレイ装置には円 筒状に配列した３２の変換器素子がある。このような変換器アレイ装置は血管内 から画像をつくる場合には満足な解像力が得られるが、変換器アレイにおける変 換器素子の密度を上げると画像解像力を改善することができる。 しかし、変換器アレイ素子のサイズを縮小すると変換器素子により放出された 超音波ビームの回折が大きくなり、その結果信号強度が低下する。たとえば、現 在使われている強誘電性コポリマー変換器素子各々の幅を半分にして、６４の変 換器素子を３２の変換器素子とほぼ同じサイズで円筒状に配列すると、６４素子 配列における個々の変換器素子が作る信号強度は血管の画像を得るために通常用 いているレベル以下に下がる。６４の変換器素子を円筒状に配列した血管内超音 波変換器装置において有用な信号を得るために強誘電性コポリマー変換器材料の 代わりにより有効な変換器材料（より低い「挿入損」を有する）を使用すること ができる。この種の材料にはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）やＰＺＴコンポジ ットがあり、これらは通常外部超音波装置で使われている。しかし、ＰＺＴとＰ ＺＴコンポジットはそれ自身の設計および製造上の制約がある。以下、これらの 制約について述べる。 周知の超音波変換器装置では、薄いにかわ層が強誘電性コポリマー変換器材料 を基板の導電体に結合している。強誘電性コポリマーとエポキシの相対的誘電定 数により、強誘電性コポリマー変換器材料は、厚さが１０〜１５μｍである強誘 電性コポリマーフィルムについてにかわ層の厚さが０．５〜２．０μｍである場 合に、実質的に信号ロスなしに導電体に効果的に容量結合される。これは実現可 能なにかわ層の厚さである。 しかし、ＰＺＴとＰＺＴコンポジットは比較的高い誘電定数を持っており、し たがって、極端に薄いにかわ層を用いた場合のみ（たとえば、１０〜１５μｍの 厚さのＰＺＴ変換器の場合に０．０１μｍ）変換器材料と導電体の間で、顕著な 信号ロスなしに容量結合することができる。この範囲のにかわ層の厚さは、現状 の技術では不可能である。 比較的低い音響インピーダンスを有する変換器裏張り材料により、ＰＺＴまた はＰＺＴコンポジットを含有する変換器装置の信号の質を改善できる。この種の 裏張り材料の利点はエバール（Eberle）らの米国特許第５，３６８，０３７号で 説明されており、その内容は引用文献としてこの明細書にその全体が明瞭に示さ れている。超音波装置と血液組織のインターフェースから生じるエコーを最小に することによりＰＺＴ変換器の音響性能を最大にするには整合層を選択すること も重要である。 個々の強誘電性コポリマー変換器は他の変換器と物理的に分離する必要はない 。しかし、ＰＺＴ変換器は、円筒状の変換器を容易に形成し、かつ、隣接素子間 の音響的クロストークを最小にするような変換器の望ましい性能を得るためには 、他の変換器と物理的に分離する必要がある。変換器素子を物理的に分離しない と、放出された信号はＰＺＴまたはＰＺＴコンポジット材料を含有する隣接変換 器素子に導通する傾向がある。 さらに、ＰＺＴとＰＺＴコンポジットは、強誘電性コポリマー変換器材料より 脆く、変換器素子を平坦なシートに加工し、内部超音波画像化に適した寸法の円 筒状に再成形することができない。 周知の超音波変換器プローブの集積回路を非平坦表面に取り付ける。（たとえ ば、プルーディアンの’０９７特許を参照）。非平坦表面で回路を作製すると、 集積回路を取り付ける工程、さらに、集積回路を伝送ケーブルと変換器アレイに 接続する伝送線に回路を接続する工程が複雑になる。 血管内画像化用高密度超音波変換器配列を設計・製作する場合のもう一つの制 約は、超音波変換器装置に取り付けられた集積回路と超音波変換器素子の間の相 互接続回路の密度である。現状の作製技術を用いると、接続点間の約０．００２ ”ピッチの相互接続密度を実現できる。しかし、周知の３２素子アレイ（たとえ ば、プルーディアン（Proudian）らの米国特許第４，９１７，０９７号に開示さ れたアレイ）と同じ構造とサイズ（すなわち、１．０ｍｍ）を有する円筒状配列 に６４の素子を配置するためには、相互接続回路の密度を上げねばならない。こ のためには、相互接続回路の間隔を約０．００１”ピッチに縮小しなければなら ないであろう。このような回路密度は、妥当なコストで製造するには、現状の技 術では限界に近い。 発明の要約 この発明の一般的な目的は、周知の血管内超音波画像化装置を含む超音波画像 化装置により得られる画質を改善することである。 この発明のもう一つの目的は、超音波変換器装置のユニットあたりの製造コス トを下げることである。 この発明のさらにもう一つの目的は、超音波変換器装置の製造歩留まりを上げ ることである。 関連した目的は、変換器配列装置のサイズを実質的に変えずに、変換器配列の 変換器素子の数を実質的に増やし、画像解像力を上げることである。 上述および他の目的は、柔軟な基板を組み込んでいる超音波変換器装置を作製 する新しい方法と装置において満たされている。この発明の超音波変換器装置は 、柔軟な基板を含む柔軟な回路、および柔軟な基板上に蒸着された導電性線路を 具備している。超音波変換器アレイと集積回路は、柔軟な基板がほぼ平坦な間で 超音波変換器装置の作製中に取り付けられる。組立後、導電性線路が集積回路と 変換器素子の間で電気信号が伝送される。 超音波変換器アレイは一群の超音波変換器素子を備えている。説明のための実 施態様では、変換器素子は円筒状に配列している。しかし、直線状、曲線状また はフェーズド・アレイ装置のような他の変換器配列装置も考えられる。 集積回路は超音波変換器装置の集積回路チップ内に収容されている。集積回路 はケーブルを介して画像化コンピュータに連結される。画像化コンピュータは集 積回路により超音波変換器アレイ素子に伝えられた超音波放出信号の伝送を制御 している。このコンピュータは、変換器アレイ素子が受信した超音波エコーに対 応する集積回路から伝えられた電気信号からも画像を作る。 超音波カテーテル装置を作製する上述の新法には、最終的には３次元の円筒状 装置となる、超音波変換器装置作製の初期段階にある２次元的な工程が残ってい る。さらに、この発明による超音波変換器装置を作製する方法と柔軟な回路は変 換器アレイにおける変換器素子を一つ一つ物理的に分けて構築することを容易に する。 図面の簡単な説明 添付したクレイムにはこの発明の特徴のある構成要素が記載されている。この 発明の目的と利点については、添付図面を用いて以下に詳細に説明する。 図１は柔軟な回路に取り付けられた集積回路と６４の超音波変換器アレイ素子 を組み込んだ超音波変換器装置の平坦部分の斜視図であり、 図２はケーブル取り付けパッドを備えた末端から見た組立て超音波変換器装置 の略斜視図であり、 図３は図２で説明した超音波変換器装置の集積回路部分において線３−３に沿 って切断した超音波変換器装置の断面図であり、 図４は図２で説明した超音波変換器装置の変換器部分において線４−４に沿っ て切断した超音波変換器装置の断面図であり、 図５は図２で説明した超音波変換器装置の全長にわたり、線５−５に沿って切 断した超音波変換器装置の縦断面図であり、 図５ａは図５に示す超音波変換器装置の変換器領域の外側の層の拡大図であり 、 図６は図５に示す超音波変換器装置の変換器領域を拡大した詳細図であり、 図６ａは変換器の断面を含む変換器領域の部分をさらに拡大した図であり、 図７はこの発明を具体化している円筒状超音波変換器装置を作製する工程をま とめたフローチャートであり、 図８は、平坦な部分的に組み立てられた変換器装置を再成形するために部分的 に組み立てらた超音波変換器装置を型内でほぼ円筒状の形に引き込み、その後、 図７の工程１１４−１２０に従って超音波カテーテル装置に仕上げる型を形成す るために使われたマンドレルの縦断面図を示す略図であり、 図９はこの発明を具体化している超音波変換器装置を備え、かつ、冠動脈を画 像化するためにこの装置を利用する仕方を示している超音波画像化システムの１ 例を説明している略図であり、 図１０はバルーンに近いカテーテル内に位置し、かつ、冠動脈内に挿入された 超音波プローブ装置内に組み込まれた超音波変換器装置を示している図１の冠動 脈部分の拡大・部分断面図である。 図面に基づく詳細説明 新超音波変換器装置が平坦な形で図示されている図１について説明する。この 平坦な形の装置が組み立てられて最終的には円筒形の装置になる。超音波変換器 装置はフレキシブル回路２を備えており、これに超音波変換器装置の他の部品が 取り付けられる。フレキシブル回路２はデュポン社製のKAPTONのような柔軟なポ リイミドフィルム層（基板）を具備するのが好ましい。しかし、フレキシブル回 路２のフィルム層にMYLAR（デュポン社の登録商標）のような、適当に柔軟で比 較的強い他の材料を含めてもよい。フレキシブル回路２は、この回路の表面のク ロム接着層にマイクロ電子回路を作製する際に用いられた周知のスパッターリン グ、メッキおよびエッチングの方法により、フレキシブル回路２の表面に蒸着さ れた可鍛性金属（金のような）から形成された金属相互接続回路をさらに備えて いる。 相互接続回路は、５個の集積回路チップ６から成る群とＰＺＴまたはＰＺＴコ ンポジットから作られた６４の変換器素子８から成る群の間、５個の集積回路チ ップの隣接チップ間、および５個の集積回路チップと超音波カテーテルをケーブ ルを介して画像信号処理装置（図示していない）に伝達結合するケーブルパッド １０の群の間のフレキシブル回路２の表面に蒸着された導電体線路を備えている 。このケーブルは、たとえば、らせん状に巻かれ、細いプラスチック・スリーブ に被覆されている、４３AWG絶縁マグネット・ワイヤを７本備えている。集積回 路チップ６とこれら７本のケーブルの接続およびそれらの機能についてはプルー ディアン（故人）らの米国特許第４，９１７，０９７号に説明されている。 金属回路の個々の導電体線路の幅「Ｗ」（０．００１インチ程度）は、フィル ムまたは他の柔軟な基板に蒸着した金属回路の代表的な幅に比べて比較的細い。 一方、個々の導電体線路の幅は通常の集積回路の伝送線路の幅に比べて比較的大 きい。チップ６と変換器素子８の間の導電体線路の層の厚さ「Ｔ」は２〜５μｍ が好ましい。導電体線路の厚さと幅をこのように選択すると、相対的な柔軟性と 復元力を維持しながら導電体線路の導電性を十分なものにすることができるので 、フレキシブル回路２を円筒状に成形する際に導電体線路が破損することがない 。 フレキシブル回路２の基板の厚さは１２．５〜２５．０μｍ程度であることが 好ましい。しかし、基板の厚さは一般には、最終的に組立られた変換器装置の曲 率半径に関連する。フレキシブル回路２の基板が薄く、基板材料が相対的に柔軟 であるために、集積回路チップ６と変換器素子８を取り付けて成形し、さらにフ レキシブル回路２の金属導電体に取り付け・成形後、フレキシブル回路２を円筒 形に巻き回すことが可能になる。したがって、たとえば、エバールらの米国特許 第５，３６８，０３７号に示された種々の実施態様のような、いろいろな基板柔 軟性を必要とする他の機器構成、設計、および用途において、基板の厚さは上記 範囲より大きい場合もあれば小さい場合もある。したがって、柔軟な基板の厚さ は、個々の変換器装置機器構成の柔軟性要件により数ミクロン（例えば、５）程 度から１００ミクロン以上（又は、それ以上）になることもある。 フレキシブル回路はスペースに制約がある血管に適応させるために、通常は非 常に小さな円筒形に成形する。このような場合、円筒形をした超音波変換器装置 の直径の範囲は通常０．５〜３．０ｍｍである。しかし、血管映像化用超音波カ テーテルの円筒直径は０．３〜５ｍｍ程度であることもある。さらに、フレキシ ブル回路２はより大きな円筒状変換器装置もしくはフレキシブル回路２に課され ている柔軟性要件がかなり緩和されている平坦な変換器装置を含む代わりの形状 を有する変換器装置にさえ組み込むことができる。この発明によるフレキシブル 回路２の生産者は、郵便番号０１８８７、マサチューセッツ州ウイルミントン（ Wilmington）、Concord Street ８０、のMetrigraphics Corp．である。 集積回路チップ６はプルーディアンらの米国特許第４，９１７，０９７号（こ れも文献としてこの明細書に引用されている）に記載の種類のチップが好ましく 、かつ、オドンネルらの米国特許第５，４５３，５７５号（文献としてこの明細 書に引用されている）に記載された集積回路の修正を含んでいる。しかし、集積 回路は比較的単純なものともっと複雑なものの両方がこの発明を具体化するフレ キシブル回路２に取り付けることができる。さらに、図１に示した集積回路装置 は説明のためのものであり、したがって、この発明は広範な設計の集積回路に組 み込むことができ、これらの装置はこの発明の範囲に入るものと考えられる。 最後に、説明のために示した図１のフレキシブル回路２は、先細りの先頭部分 １１を備えている。さらに後で説明するように、フレキシブル回路２のこの部分 はフレキシブル回路２と付属部品を円筒状に再成形する時に、テフロン（イー・ アイ・デュポン社の登録商標）の型へ入る先頭部分になる。その後、先頭部分１ １は再成形されたフレキシブル回路２から切り離される。 次に、再成形した状態の超音波変換器装置を示している図２について説明する 。この形は一般に、図１に示す部分的に組み立てた、平坦な超音波変換器装置を 後で説明する成形工程により円筒形に巻き回すことにより得られる。変換器素子 ８を含む超音波変換器装置の変換器部分１２は、側方監視円筒状変換器アレイ装 置において概して放射方向に超音波を伝送し・受信するために円筒形に成形され る。変換器素子が取り付けられている変換器部分１２は、サイド・ファイア型平 面アレイおよび前方監視平面または湾曲アレイのような代わりの視野と一致した 図２に示した円筒とは異なる代わりの形や方向にすることもできる。 超音波変換器装置の電子部分１４は特定の形状に制約されるわけではない。し かし、集積回路を支えているフレキシブル回路２のこの部分は図では、フレキシ ブル回路と集積回路の間の電気結合の結果として比較的平坦である。したがって 、５個の集積回路チップ６を担持しているフレキシブル回路２の部分は、円筒に 再成形（巻き回す）した時に５角形の断面を持っている。この発明の別の実施態 様では、４個の集積回路を有する再成形フレキシブル回路は長方形の断面を持っ ている。他の数の集積回路やそれに付随して得られる断面の形も考えられる。 図２は集積回路チップ６を支えているフレキシブル回路２の部分から延在して いるフレキシブル回路２上の１群のケーブルパッド１０も示している。超音波変 換器装置の中心にある内腔１６（変換器装置を取り付けたカテーテルを用いる間 にその中をガイドワイヤが通される）は、白金／イリジウムのような薄い放射線 不透過材料で作られた内腔管１８により形成されている。放射線不透過材料が、 超音波変換器装置の利用を含む医学的処置の間に体内の超音波変換器装置の位置 決めに役立つ。 図２に示した再成形された超音波変換器装置の集積回路チップ６とカプトン（ KAPTON）の管２０の間の空間と内腔管１８とカプトンの管２０の間の領域は、そ れぞれ封入エポキシ２２ａと２２ｂが満たされている。この発明を具体化する超 音波変換器装置を作製する間に封入エポキシを塗布する方法については、この種 の超音波変換器装置を作製する工程をまとめている図７を用いて後で説明する。 カプトンの管２０は、図２に示したほぼ円筒状の装置にフレキシブル回路２を形 成する間に集積回路６を支えるのに役立つ。この発明の超音波変換器装置の変換 器部分１２と電子部分１４の層についての説明は後で詳細に行う。 次に、図２で線３−３に沿って切断され、変換器部分１２の方を示す超音波変 換器装置の断面図である図３について説明する。電子部分の外側は５角形をして いる。環状輪郭２６は変換器部分１２の外側を表している。超音波変換器装置全 体はグラウンド層２８により電気的にシールドされている。グラウンド層２８は パリレーン（PARYLENE）（ユニオン・カーバイド社の登録商標）コーティング３ ２内に封入されている。 次に、図２で線４−４に沿って切断され、電子素子部分１４の方を見ている超 音波変換器装置の断面図である図４について説明する。電子部分１４を含む５角 形輪郭の５つのコーナーは、線４−４における断面図の背景に示されている。６ ４の変換器素子８の群は、超音波変換器装置の変換器部分１２のこの断面図の前 景に示されている。音響インピーダンスが比較的低い裏張り材料３０は内腔管１ ８と変換器素子８の間の空間、並びに６４の変換器素子８の隣接素子間の隙間を 満たしている。裏張り材料３０は変換器素子８により伝えられる超音波を高度に 減衰する能力を持っている。裏張り材料３０は変換器素子の十分な支えとなる。 裏張り材料３０は製造のニーズに合わせて十分短い時間で硬化しなければならな い。良好な裏張り材料として上記基準に合致する多数の材料が当業者には知られ ている。このような好ましい裏張り材料の１例は、超音波信号の高度な減衰と超 音波変換器装置に対し満足な支えを与えるエポキシ、硬化剤およびフェノール樹 脂マイクロバルーンの混合物である。 この発明によるフレキシブル回路を組み込んでいる超音波変換器装置について 一般的に説明するために、フレキシブル回路２による利点について具体的な実施 例を用いて説明することにする。フレキシブル回路２により、従来の超音波変換 器装置より優れた多数の利点が得られる。フレキシブル回路が平坦な状態にある 間に、フレキシブル回路２に蒸着されたグラウンド層２８は、相対的に敏感な集 積回路チップ６と変換器素子８に対し電気的シールドを与える。このフレキシブ ル回路２のカプトンの基板はＰＺＴ変換器素子８に対し音響的整合を与え、一方 、超音波変換器装置の外側のパリレーンのコーティング３２は音響整合の第２の 層と装置周りの最終シールになる。 フレキシブル回路２は容易に再成形できるために、フレキシブル回路２が平坦 な間の集積回路チップ６と変換器素子８の取り付け・形成および接続を容易にし 、さらには部品の取り付け・形成および接続後、フレキシブル回路２をその最終 状態に再成形することを容易にする。ＰＺＴと集積回路を結合して回路を完成す る間の取扱と位置決めを改善するために、フレキシブル回路２を枠内に保持する 。ＰＺＴまたはＰＺＴコンポジット変換器材料の１枚のシートをのこぎりや他の 切断方法により６４の独立した変換器素子に賽の目状に切る。変換器シートを賽 の目に切ると、フレキシブル回路２が平坦な状態にある間に、隣接変換器素子の 間に切り口が存在する。集積回路チップ６と変換器素子８を取り付け・形成しさ らに接続した後、フレキシブル回路２と取り付けた素子をテフロンの型に引き入 れて、フレキシブル回路２をその最終的な円筒形に再成形する（後でさらに説明 する）。 また、超音波変換器装置の集積回路と変換器素子は、フレキシブル回路２が平 坦状態の間に組み立てられるので、変換器装置を多段組立プロセスで並行して組 み立てるバッチ処理技術で作れる。部分的に組み立てた平坦な変換器装置を再成 形し、作製を完了する。 さらに、ケーブル・パッド１０の群においてカテーテル装置内にストレイン・ リリーフ（strain relief）を組み込むこともできる。ストレイン・リリーフに はケーブル・パッド１０におけるカテーテルの柔軟化をする作用を有し、このよ うな柔軟化により、患者体内における組立超音波カテーテルの耐久性と位置決め 能力が改善される。 フレキシブル回路２によって得られるもう一つの重要な利点は、集積回路チッ プ６と変換器素子８の間で接続回路をレイアウトするための表面積を比較的広く できることである。この発明の実施例において、変換器配列は６４の個々の変換 器素子を備えている。これは、プルーディアンの’０９７特許に記載された変換 器配列の変換器素子の数の２倍である。円筒状変換器配列の外周を大きくせずに 変換器素子の数を２倍にすると、変換器素子の密度は２倍になる。６４変換器素 子設計における電子部品の接続に、プルーディアンの’０９７特許に記載された 同じ回路レイアウトを用いると、集積回路チップ６と変換器素子８の間の接続回 路の密度を２倍にしなければならない。 しかし、フレキシブル回路２は、（１）変換器素子８に比較した変換器部分１ ２、および（２）集積回路チップ６に比較した電子部分１４が、比較的外側の円 周を占めている。比較的外側の円周からは、プルーディアンの’０９７特許で図 示された設計における接続回路をレイアウトする面積に比べて、６４の変換器素 子設計用接続回路をレイアウトする実質的に大き面積が得られる。その結果、た とえ集積回路チップ６と変換器素子８の間の導電体線路の数が２倍になっても、 プルーディアンの’０９７特許で開示されたほぼ同じ変換器装置直径を有す る先の設計に比べて、導電体線路の密度は約５０％増加するに過ぎない。 この発明のフレックス回路２によって得られるもう一つの利点は、集積回路チ ップ６の金属パッドをフレックス回路２の整合パッドに接続する、相互接続はん だバンプが、チップ３のより多くの表面に分散され、３２の変換器素子を有する 先の設計より半田バンプを少しだけ小さくしなければならないことである。 集積回路チップ６は周知の赤外線整列・加熱方法を用いてフレキシブル回路２ に結合するのが好ましい。しかし、フレキシブル回路２は半透明にすることもで きるので、集積回路チップ６が結合される表面とは反対のフレキシブル回路２の 側から、フレキシブル回路２の基板に蒸着した接続回路と集積回路チップ６の整 列状態を観測する安価な光学的方法を用いて整列させることもできる 次に、図２で説明したこの発明を具体化している超音波変換器装置の全長にわ たり線５−５に沿って切断した超音波変換器装置の断面図と部分拡大断面図であ る図５と図５ａについて説明する。厚さが約５〜２０μｍであるパリレーンのコ ーティング３２が、超音波変換器装置を完全に封入する。パリレーンのコーティ ング３２は音響整合層として作用し、超音波変換器装置の電子部品を保護する。 パリレーンのコーティング３２に隣接した次の層は、グラウンド層２８で、こ れは厚さは１〜２μｍであり、超音波変換器装置の敏感な回路を電気的に保護す る。次の層はフレキシブル回路２のカプトンの基板３３で厚さは約１３μｍであ る。厚さが約２〜５μｍの金属導電体線路３４が、クロム接着層を備えたカプト ンの基板３３に結合し、フレキシブル回路２を形成している。フレキシブル回路 ２の金属導電体線路３４は図５においてソリッド層として示されているが、金属 導電体線路３４は、マスキング法や選択メッキ法などの周知の金属層選択エッチ ング法を用いた蒸着金属のソリッド層（または複数の層）から作製されることを 当業者は認識している。導電性層の音響的影響を最小限に抑えるために変換器領 域における金属の厚さは０．１μｍ程度にある。プルーディアンの’０９７特許 で開示された種類のケーブル３５が、超音波変換器装置と処理装置の間に伝えら れた制御信号とデータ信号を運ぶケーブル・パッド１０に接続されている。 次に、半田バンプ３６のような１群の半田バンプが、集積回路チップ６の接点 をフレキシブル回路２の金属導電体線路３４に接続する。２つの部分のエポキシ ３８が集積回路チップ６をフレキシブル回路２に結合する。集積回路チップ６を 直径が約０．０３０”で、厚さが約２５μｍのカプトンの管２０に当接させる。 フレキシブル回路２の反対側の縁を部分的に作製された超音波変換器装置に対し 接合し円筒を形成する場合に、集積回路チップ６はカプトンの管２０により保持 される。 図５は集積回路間の隙間およびカプトンの管２０と内腔管１８の間のスペース を満たす封入エポキシ２２も示している。内腔管１８は直径が約０．０２４”、 厚さが約２５μｍである。超音波変換器装置の変換器部分１２の領域は、内腔管 １８に向かって変換器素子が放出した超音波を吸収して超音波変換器装置内で鳴 り響く音を抑制するために低い音響インピーダンスを有する裏張り材料３０によ り満たされている。この発明の超音波変換器装置の変換器部分１２については図 ６と図６ａを用いて後でより詳細に説明する。 次に、図６と図６ａ（変換器装置の変換器部分１２の構造について細部を追加 した図６の拡大部分）について説明する。変換器素子８は厚さが約９０μｍで、 周波数により幅が約４０μｍで長さが７００μｍであるＰＺＴまたはＰＺＴコン ポジット４０を備えている。各変換器素子は、厚さが約０．１μｍで、銀エポキ シ橋４４を介してグラウンド層２８に接続されたＣｒ／Ａｕグラウンド層４２を 備えている。各変換器素子は、厚さが約０．１μｍのＣｒ／Ａｕ電極層４６を備 えている。Ｃｒ／Ａｕ電極層４６はＰＺＴまたはＰＺＴコンポジット４０に直接 結合している。各変換器素子の電極層４６は、接点４８のようないくつかの接点 により対応する電極４７に電気的に接続されている。単一の変換器についていく つかの接点が、冗長性と信頼性を目的として使用され、かつ、電極４７と変換器 素子のＰＺＴコンポジット４０の間の一定厚さのスペーサとして作用する。電極 ４７のような各電極はフレキシブル回路２の金属導電体線路３４の一つに接続さ れる。電極４７の厚さは変換器素子８の音響的応答を高めるために金属導電体線 路３４の厚さより薄い。対応する導電体線路が変換器素子を集積回路チップ６の 一つのI／Oチャネルに連結する。厚さ約２〜５μｍの２つの部分のエポキシ５０ が、基板３３および金属層３４と２８を備え、かつ、音響整合層として作用する ように選択することもできるフレキシブル回路２と電極層４６の間の隙間を満た している。 最後に、図７の工程１１２と１１８と関連してされに後に説明するように、裏 張り材料３０は２つの別々の工程で塗布される。工程１１２では、裏張り材料の 円筒３０ａが直接内腔管１８で成形される。工程１１８の間に、残りの部分３０ ｂと３０ｃが注入され裏張り材料の部分を完成させる。さらに、封入エポキシ２ ２と裏張り材料３０の間のバリアが図では平坦面として示されており、このバリ アが、特に隣接変換器間の切り口を通して裏張り材料を注入して塗布されている ３０ｂと３０ｃの部分については正確ではないことに留意する必要がある。 次に、この発明を具体化する上記超音波変換器装置を作製する工程をまとめて いる図７について説明する。当業者はこれらの工程がこの発明の代わりの実施態 様において修正できることを認識するはずである。 工程１００では、カプトンの基板３３の表面にクロム／金（Ｃｒ／Ａｕ）のよ うな導電性材料の蒸着層によりフレキシブル回路２が形成される。まずクロムが 、通常５０−１０００オングストロームの厚さで、薄い接着層として蒸着され、 次いで通常２〜５μｍの厚さで、金の導電性層が蒸着される。周知のエッチング 技術を用いて、Ｃｒ／Ａｕ層の部分がカプトンの基板３３の表面から除去され、 フレキシブル回路２の金属導電体線路３４が形成される。Ｃｒ／Ａｕから作られ たグラウンド層２８も、フレキシブル回路２の他の表面に蒸着される。グラウン ド層２８は変換器の音響性能への効果を最小限に抑制するために通常薄く作られ ている。 導電体線路を形成する間に、フレキシブル回路上でＰＺＴ変換器導電性表面と 導電体線路の間に接点を作るために使われた金のバンプが、フレキシブル回路２ に形成される。前に述べたように、変換器領域においても、接着層用隔置絶縁器 にするためにＣｒ／Ａｕ層は通常薄く作られ、したがって、変換器の音響性能に 対する金属の効果は最小限に抑制される。これは、導電性線路と金のバンプを形 成した後第２次金属被覆を行うことにより実現できる。 フレキシブル回路２を作製する上記工程に関する別々の・独立した手順におい て、工程１０２では金属層４２と４６がＰＺＴまたはＰＺＴコンポジット４０に 蒸着され変換器シートを形成する。次に、工程１０４において、金属被覆された ＰＺＴまたはＰＺＴコンポジット４０が加圧下で２つの部分のエポキシ５０を用 いてフレキシブル回路２に結合され、一晩かけて硬化させる。結合中に働いた圧 力が２つの部分のエポキシ５０の厚さを、選択した金のバンプの厚さにより、約 ２〜５μｍの厚さに薄くする。２つの部分のエポキシ５０が非常に薄いので、変 換器素子８の音響的性能に大きな影響を与えることなく、金属被覆ＰＺＴまたは ＰＺＴコンポジットのフレキシブル回路２への優れた接着性が得られる。工程１ ０４において圧力が働いている間に、変換器素子８が形成される予定の変換器シ ートとフレキシブル回路２の間から、２つの部分のエポキシ５０の一部が押し出 される。２つの部分のエポキシ５０のその部分が、結合変換器シートの各端部に すみ肉を形成する（図６を参照）。２つの部分のエポキシ５０のすみ肉が、ＰＺ ＴまたはＰＺＴコンポジットを個々の変換器素子に切断する間に変換器素子８の 追加の支えとなる。追加の２つの部分のエポキシ５０がＰＺＴの周りに加えられ すみ肉をより均一にする。 ２つの部分のエポキシ５０が硬化後、ＰＺＴまたはＰＺＴコンポジット４０が ６４の不連続な変換器素子に分けられる前の、工程１０６で、銀エポキシ橋４４ のような銀エポキシ橋の第１の部分が形成される。銀エポキシ橋は、変換器素子 ８のグラウンド層（グラウンド層４２のような）をフレキシブル回路２の反対表 面のグラウンド層２８に導電性接続する。銀エポキシ橋４４のような銀エポキシ 橋は２つの別々の工程で形成される。工程１０６の間に、銀エポキシ橋各々の大 部分が、グラウンド層４２、すなわち、２つの部分のエポキシ５０とカプトンの 基板３３により変換器材料の側に形成されたすみ肉、のような変換器素子８のグ ラウンド層に銀エポキシを蒸着して形成される。銀エポキシ橋はフレキシブル回 路２のカプトンの基板３３に形成された通路を銀エポキシ材料で満たすことによ り作製工程の最後の段階で完成する。これらの通路はフレキシブル回路２の形成 中周知の「貫通孔」メッキ技術により形成されるが、比較的薄いフレキシブル回 路２材料の中のフラップを切断し、さらに作製されたフレキシブル回路と部品を 再成形している時に円筒の中心に向けて内側にフラップを曲げることにより簡単 に形成することもできる。その後、仕上がり装置にプロファイルを追加すること なく、円筒の内側の通路に導電性材料を加えることにより銀エポキシ橋４４は完 成する。 性能のよい素子を得、かつ、集積回路チップ６と変換器素子８を取り付けた後 、フレキシブル回路２の円筒への再成形を容易にするために、変換器素子８は工 程１０８の間に物理的に分離される。シリコン・ウエーファの切断に用いるよう な高精度・高速円板切断装置により賽の目状の切断を行う。フレキシブル回路を 円筒形に再成形する場合、切り口（すなわち、隣接変換器素子の間の間隔）を１ ５〜２５μｍにするのが望ましい。このような分離寸法は１０〜１５μｍの厚さ の高精度ののこぎり刃により実現できる。 ２つの部分のエポキシ５０が十分硬化した後、変換器材料を６４の不連続素子 に賽の目状に切りやすくするために、フレキシブル回路２を固定する。フレキシ ブル回路２を真空チャック（周知のように、半導体ウエーファのような非常に小 さい対象物を正確に賽の目状に切れるように設計されている）上に置いてフレッ クス回路２を固定する。これを変換器素子８の領域で５０〜２００μｍずつ上げ 、集積回路領域に影響を与えずに、変換器素子８の領域においてのこの刃をフレ ックス回路２に浸透できるようにする。鋸の高さは、切り口がＰＺＴまたはＰＺ Ｔコンポジット４０を貫通し、フレックス回路２のKAPTON基板３３内に数ミクロ ン食い込むように注意深く調節する。隣接変換器素子への超音波の伝達をさらに 減らすためには、隣接変換器素子の間の切り口をさらにフレックス回路２の内部 まで延ばす。得られる変換器素子のピッチ（幅）は５０μｍ程度である。別の実 施態様では、変換器素子を物理的に完全に分離するために、この切り口がフレッ クス回路２内まで完全に延びている。 一方、変換器素子の分離はレーザーを用いて行うこともできる。しかし、レー ザーを用いて変換器材料を賽の目状に切断する場合、レーザーエネルギーがＰＺ ＴまたはＰＺＴコンポジット４０を減極する欠点がある。分離されたＰＺＴ変換 器素子を分極化するのは困難であり、したがって、現在はのこぎり法が推奨され ている。 ＰＺＴまたはＰＺＴコンポジット４０が不連続な変換器素子に切断され、次い で切断時に発生したダストを浄化した後、工程１１０で集積回路チップ６は圧力 と熱を用いてはんだバンプ３６のようなはんだバンプを融かしてフレキシブル回 路２にフリップ・チップ結合する。集積回路チップ６は赤外線または可視光線整 列法により整列させ、したがって、集積回路チップ６のインジウムはんだバンプ がフレックス回路２のパッドと一直線に並ぶ。これらの整列法は当業者によく知 られている。部分的に組み立てられた超音波変換器装置は、この段階で、図２、 ３、４に示したほぼ円筒状の形に成形する準備ができている。 平坦なフレキシブル回路２（図１に示した）を内腔管１８の周りに円筒形に再 成形する前に、工程１１２で裏張り材料３０が型を用いて内腔管の周りに円筒形 に形成される。フレキシブル回路２を形成し次いで円筒に裏張り材料を埋め戻す より、内腔管１８に裏張り材料３０を予備形成する方が、内腔管１８の周りで組 み立てられた超音波変換器装置の変換器部分１２の同心性を保証し、かつ、この 発明を具体化する超音波変換器装置の裏張りの部分の正確な形成を容易にするの に役立つ。 工程１１４では、内腔管１８、裏張り材料３０、および部分的に組み立てられ たフレキシブル回路２が、非常に正確な寸法を持つテフロンの型に注意深く引き 入れられる。テフロンの型は精密加工したマンドレル（図８に示し、後で説明す る）によりテフロン管を熱収縮させて形成される。熱収縮性テフロン管を切り取 り、超音波変換器装置の作製終了後廃棄した。その結果、いくつかの超音波変換 器装置の作製が完了するまで同じ型を繰り返し使用したことによる型の変形は問 題ではなく、また、型の浄化は必要なかった。 テフロンの型は軟らかい導入部テーパがフレキシブル回路２の両側に整列でき るように組み込み、さらに、フレキシブル回路２が型に引かれる時に、第１と最 後の素子の間の隙間が調節される。変換器の領域では、型は直径方向について２ 〜３μｍの精度に保たれる。フレキシブル回路２の寸法は精密光学技術を用いて 形成されるので、寸法の再現性は１μｍ未満であり、第１と最後の素子（平坦な フレキシブル回路２の外側の縁にある）の間の隙間は再現性があり、隣接素子間 の切り口の幅に似ている。 工程１１４でフレキシブル回路２がテフロンの型に引き込まれる間に、カプト ンの管２０が集積回路６（カプトンの管２０外表面に載っている）と内腔管１８ （内側に）の間のテフロンの型に挿入される。カプトンの管２０は、集積回路６ に外側から放射状の力を加え、超音波変換器装置のフレキシブル回路２の電子部 分１４に５角形の断面を取らせる。集積回路６に作用したカプトンの管２０によ る外側からの放射状の力は、テフロンの型の円筒形内の５個所でテフロンの型に 抗してフレキシブル回路２を押させる。 超音波変換器装置の作製を完了するために、後で説明する工程の間に内腔１６ の充満を防ぐために、内腔管１８の中にテフロン・ビードが入れられる。型の中 では、部分的に組み立てられた超音波変換器装置には、その作製を完了するため に型の両方の開いた末端から触れることができる。 次に、工程１１６では、グラウンド層２８に不連続な変換器の各々のグラウン ド層（たとえば、グラウンド層４２）を接続する銀エポキシ橋（たとえば、橋４ ４）ができる。カプトンの基板３３の通路４５のような通路に銀エポキシを注入 することにより接続が完了する。フレキシブル回路２を円筒に再成形した後、通 路を満たせば橋ができる。しかし、別の作製方法では、フレキシブル回路２がま だ図１に示すような平坦な状態にある間に通路が満たされる。 内腔管１８も、超音波変換器装置の遠い方の末端でグラウンド層２８に接続さ れる。一方、内腔管１８とグラウンド層２８は、超音波変換器装置の近い方の末 端でケーブル３５の電気接地ワイヤに接続される。 変換器のグラウンド層４２をグラウンド面２８に接続し、銀エポキシ橋４４が 硬化した後、工程１１８で追加の裏張り材料３０を超音波変換器装置の遠い方の 末端に注入し、変換器素子の間の切り口と裏張り材料３０の予備形成部分と変換 器素子８の間の隙間を満たす。これにより裏張り材料３０の領域には空気間隙が ないことが保証される。何故なら、空気間隙は超音波変換器装置性能と装置の機 械的一体性を低下させるからである。 工程１２０で、工程１１８の間に加えた裏張り材料３０の部分が硬化した後、 集積回路チップ６を収容する末端において超音波変換器装置の電子部分１４に封 入エポキシ２２を注入する。 工程１２２では、封入エポキシ２２と裏張り材料３０が硬化した後、超音波変 換器装置を装置を型から押し外すかあるいはテフロンの型を注意深く切って型か ら取り外し、さらに超音波変換器装置から型を剥がす。テフロン・ビードは内腔 管１８から取り出す。はみ出したエポキシや裏張り材料は装置から取り除く。 次の工程１２４では、装置はパリレーンのコーティング３２で被覆される。パ リレーンのコーティング３２の厚さは通常５〜２０μｍである。パリレーンのコ ーティング３２は電子回路と超音波変換器装置の変換器を保護し、変換器素子８ の二次整合層となる。ケーブル３５の個々の導電体はケーブル・パッド１０に結 合される。 フレックス回路２を組み込む超音波変換器装置を作製する一つの方法について 説明したが、工程の順番は必ずしも重要ではないことに留意する必要がある。た とえば、変換器をフレキシブル回路２に結合した後、集積回路６をフレキシブル 回路２に取り付けることが推奨されているが、超音波変換器装置を組み立てる場 合のこのような順番は必須ではない。同様に、超音波変換器装置を作製する方法 として記載された他の工程の順番は、この発明の精神を外れることなく並べ直す ことができることを、当業者は認識しているはずである。 工程１１４の説明で先に触れたマンドレルの縦断面図である、図８について簡 単に説明する。マンドレルは、その上でテフロン管を熱収縮させ非常に正確な内 側寸法を有する型（ゴースト・アウトラインにより一般的に示した）にリフォー ムできる。その後、テフロンの型は工程１１４の間に、部分的に組み立てられた 超音波変換器装置の再成形に使われる。正確な寸法と許容範囲は図に示している が、これらの数値はこの発明を具体化する超音波変換器装置の特定のサイズと形 に関連しているので、図の数値に限定しているわけではない。 マンドレルと得られたテフロン型の内表面は一般に一定の特徴を示している。 第１に、マンドレルはフレックス回路が型に入る末端における最大直径から超音 波変換器装置の変換器部分に対応する型の部分における最小直径までテーパを組 み込んでいる。この第１の特徴はフレキシブル回路が型に入りやすくされている ことである。 第２に、工程１１４の間に集積回路部分が形成される領域において、型は一定 直径の領域を持っている。この直径は、平坦な一部分が組み立てられた変換器装 置が円筒状の変換器装置に再成形される時に、フレキシブル回路の両側の適切な 接合を保証するために、内表面の直径が円筒に正確に成形される型の変換器領域 の直径よりわずかながら大きい。集積回路領域における直径が大きいので、平坦 なフレキシブル回路が円筒に再成形される時に、集積回路チップ６によりつくら れた５角形断面のポイントを収容できる。 最後に、直径が異なる２つの部分から滑らかに遷移できるように、型の変換器 部分と集積回路の間に第２のテーパ領域を備えている。 この発明に関する前述の説明は主として、この発明を具体化する超音波変換器 装置を構成する構造、材料および工程に焦点をあてていた。次に、この発明を具 体化している超音波装置の代表的な環境と応用例を示す図９と図１０について説 明する。図９と１０を見ると、心臓７４の冠動脈７２における脂肪物質、すなわ ちプラーク７０の蓄積は、カテーテル装置７８を介して動脈に挿入されている一 定の状況において、しぼんだ状態にあるバルーン７６により治療を受けている。 図９で示しているように、カテーテル７８は、ガイドワイヤ８０、大動脈８２の ような大きな動脈の中を通すためのガイド・カテーテル７８ａおよびガイド・カ テーテル７８ａの内側に合っている小直径のカテーテル７８ｂを有する３つの部 分の集合体である。外科医が大動脈８２を介して冠動脈に導く大きな動脈内にガ イド・カテーテル７８ａとガイドワイヤ８０を通した後、比較的小さなカテーテ ル７８ｂが挿入される。プラーク７０により部分的に閉塞している冠動脈では、 最初ガイドワイヤ８０が、続いて先端にバルーン７６を備えたカテーテル７８ｂ を動脈に通す。 図１０に示すように、一旦バルーン７６が冠動脈７２に入ると、バルーン７６ に近いスリーブ８６の中に収容されたプローブ装置８４を備えた超音波画像化装 置が、外科医にビデオ・ディスプレイ８８でこの動脈の断面図を示す。この発明 の図示された実施態様では、変換器は２０ＭＨｚ超音波励起波形を発生する。し かし、当業者には他の適切な励起波形周波数も知られている。プローブ装置８４ 変換器は反射された超音波波形を受信し、超音波エコーをエコー波形に変換する 。反射超音波の指標である、プローブ装置８４からの増幅エコー波形は、マイク ロケーブル９０により患者の体外にある信号処理装置９２に転送される。カテー テル７８ｂは、カテーテルを膨張源９６、ガイドワイヤ内腔および信号処理装置 ９２に結合している通常構造の３方接合部９４で終わっている。膨張ポートとガ イドワイヤ・ポート９４ａと９４ｂは、それぞれ、通常のＰＴＣＡカテーテル構 造である。第３のポート９４ｃは電子コネクタ９８を介して信号処理装置９２と ビデオ・ディスプレイ８８と接続するためのケーブル９０に経路を与える。 この発明は、多種多様な超音波画像化カテーテル装置に組み込むことができる ことも留意する必要がある。たとえば、この発明は、バルーンを備えていない診 断カテーテルに取り付けられたプローブ装置に組み込まれている。さらに、プロ ーブ装置はプルーディアンらの米国特許第４，９１７，０９７号およびエバール （Eberle）らの米国特許第５，１６７，２３３号で教示された方法で取り付ける ことができ、それらの教示は、すべての点で、引用文献によりこの明細書にはっ きりと組み込まれている。これらは種々の形で取り付けられた機器構成のごくわ ずかな例である。カテーテル設計の当業者は他の機器構成についても知っている はずである。 さらに、この発明を具体化する好ましい超音波変換器装置は、血管の比較的小 さな断面内に合わせるためにはわずか１ｍｍから数ｍｍ程度である。しかし、こ の発明により超音波変換器装置の構造およびその製造方法は下部消化器系の検査 に使用する装置のような比較的大きな超音波装置に組み込むこともできる。 この発明を実施態様により説明した。しかし、この発明の範囲は、この発明の 説明および／またはここで説明した好ましい実施態様や代わりの実施態様の観点 からこの発明の範囲に入る超音波変換器装置やその装置の製造方法を修正したも のをすべて含める。添付したクレイムにより規定された発明の精神と範囲に含め られるすべての代替、修正および等価なものがすべてカバーされるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リズッティ、ガリー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、シン グル・スプリングス、ピー・オー・ボック ス 97 (72)発明者 キーペン、ホースト アメリカ合衆国、カリフォルニア州、ジョ ージタウン、ピー・オー・ボックス 793 (72)発明者 ホジコスティス、アンドレアス アメリカ合衆国、ワシントン州、エヴェレ ット、フォース・アベニュー・ウエスト 12102

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．管腔内からの画像を容易に得られる超音波変換器装置であって、 １群の超音波変換器素子を備えた超音波変換器アレイと、 集積回路と、 前記超音波変換器装置の作製中前記超音波変換器アレイと集積回路が取り付け られるフレキシブル回路から構成され、 前記フレキシブル回路が、 前記集積回路と変換器素子が取り付けられ再成形可能なプラットホームを得る ことができるフレキシブル基板と、 前記集積回路と前記変換器素子の間で電気信号を伝送する前記フレキシブル基 板に蒸着された導電性線路を含むことを特徴とする前記超音波変換器装置。 ２．前記超音波変換器アレイの形状がほぼ円筒であることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の超音波変換器装置。 ３．前記ほぼ円筒状の超音波変換器装置の直径が０．３〜５．０ｍｍであるこ とを特徴とする、血管内から血管の画像を得るのに適した寸法を有する請求の範 囲第２項に記載の超音波変換器装置。 ４．前記柔軟な回路の形状がほぼ円筒であり、前記円筒状超音波変換器装置の 中心軸に関して前記集積回路より比較的外側の位置を占めることを特徴とする請 求の範囲第２項に記載の超音波変換器装置。 ５．前記フレックス回路に蒸着された前記導電性線路が、前記超音波変換器装 置の変換器部分における前記超音波変換器装置の中心軸に関して、前記変換器素 子との関連で比較的外側の位置を占めることを特徴とする請求の範囲第２項に記 載の超音波変換器装置。 ６．前記フレックス回路に蒸着された前記導電性線路が、前記超音波変換器装 置の電気素子部分における前記超音波変換器装置の中心軸に関して、前記集積回 路との関連で比較的外側の位置を占めることを特徴とする請求の範囲第２項に記 載の超音波変換器装置。 ７．前記基板がポリイミドを含有することを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の変換器装置。 ８．前記基板の厚さがほぼ５〜１００ミクロンの範囲にあることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の変換器装置。 ９．前記導電性線路の層の厚さが２〜５ミクロンの範囲にあることを特徴とす る請求の範囲第１項に記載の変換器装置。 １０．前記超音波変換器素子がＰＺＴ材料よりなることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の超音波変換器装置。 １１．前記ＰＺＴ材料がＰＺＴコンポジットであることを特徴とする請求の範 囲第１０項に記載の超音波変換器装置。 １２．前記ＰＺＴ材料が前記集積回路の通信チャネルに連結された前記電極を 含有する導電性材料に直接結合されていることを特徴とする請求の範囲第１０項 に記載の超音波変換器装置。 １３．前記超音波変換器素子が少なくとも３２の変換器素子を含むことを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の超音波変換器装置。 １４．前記超音波変換器素子が少なくとも４８の変換器素子を含むことを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の超音波変換器装置。 １５．前記超音波変換器素子が少なくとも６４の変換器素子を含むことを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の超音波変換器装置。 １６．超音波変換器装置において、集積回路と変換器素子が取り付けられるフ レキシブル回路であって、 前記フレキシブル基板をほぼ平坦な形から非平坦な形に再成形する前に前記集 積回路と変換器素子が取り付けられる前記フレキシブル基板と、 前記フレキシブル基板がほぼ平坦な形をしている間に、前記集積回路と前記変 換器素子の間で電気信号を伝送するために、前記フレキシブル基板に蒸着された 導電性線路を備えた前記フレキシブル回路。 １７．フレキシブル回路、集積回路、および血管内から血管の画像を容易に得 るための１群の変換器素子を含む超音波変換器装置を作製する方法であって、 前記フレキシブル基板と前記フレキシブル基板に形成された１群の導電性線路 から成る前記フレキシブル回路を作製し、 前記フレキシブル回路に前記変換器素子の群を構築し、かつ、前記フレキシブ ル回路がほぼ平坦な形状をしている間に前記フレキシブル回路に前記集積回路を 取り付け、さらに １群の変換器素子を構築し、前記集積回路を取り付ける工程の後に前記柔軟な 回路を非平坦な形状に再成形する工程から成ることを特徴とする超音波変換器装 置の作製方法。 １８．前記変換器素子の１群がＰＺＴ材料よりなることを特徴とする請求の範 囲第１７項に記載の方法。 １９．前記柔軟な回路に１群の変換器素子を構築する工程が導電性材料を直接 前記ＰＺＴ材料に結合することを含むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記 載の方法。 ２０．前記ＰＺＴ材料に直接結合された前記導電性材料が、導電性線路の群を 介して前記集積回路に接続された１群の励起電極を形成することを特徴とする請 求の範囲第１９項に記載の方法。 ２１．前記導電性材料がさらに接地電極を含有することを特徴とする請求の範 囲第２０項に記載の方法。 ２２．前記フレキシブル回路に１群の変換器素子を構築する工程がＰＺＴ材料 の金属被覆シートを少なくとも３２の変換器素子に賽の目状に切断することを含 むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２３．前記フレキシブル回路に１群の変換器素子を構築する前記工程がＰＺＴ 材料の金属被覆シートを少なくとも４８の変換器素子に賽の目状に切断すること を含むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２４．前記フレキシブル回路に１群の変換器素子を構築する前記工程がＰＺＴ 材料の金属被覆シートを少なくとも６４の変換器素子に賽の目状に切断すること を含むことを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２５．前記再成形工程が前記フレキシブル回路をほぼ円筒状の形に成形するこ とから成ることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の方法。 ２６．前記フレキシブル回路が、前記再成形工程の後、前記超音波変換器装置 の中心軸に関して前記集積回路より比較的外側の位置を占めることを特徴とする 請求の範囲第２５項に記載の方法。 ２７．前記集積回路に連結された前記変換器素子用電極が、前記再成形工程の 後、前記超音波変換器装置の中心軸に関して前記変換器素子用前記接地電極より 比較的外側の位置を占めることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の方法。 ２８．血管系内の画像が得られるカテーテルの末端に取りつけられた超音波変 換器装置であって、 超音波信号を送受信する変換器アレイと、 前記変換器アレイにより超音波信号の送受信を制御する電子回路と、 前記変換器アレイ、前記電子回路、および前記電子回路と、前記変換器配列の 間で電気信号を運ぶ導電性経路を支えるフレキシブル基板と、 前記変換器アレイと前記電子回路が前記基板に取り付けられる前記フレキシブ ル基板の第１の機器構成と、 前記基板、変換器アレイと電子回路が前記カテーテルの末端に取り付けられる 前記フレキシブル基板の第２の機器構成から成ることを特徴とする前記超音波変 換器装置。 ２９．血管系内の画像が得られるカテーテルの末端に取りつけられた超音波変 換器装置であって、 ほぼ平坦な配置にあるフレキシブル基板に導電性経路を印刷し、 ほぼ平坦な配置にある前記フレキシブル基板に、超音波信号を送受信する変換 器アレイと前記変換器アレイにより超音波信号の送受信を制御する電子回路を取 り付け、 前記フレキシブル基板をほぼ環状の配置に曲げ、さらに 前記変換器アレイと電子回路を取り付けたほぼ環状の前記基板を前記カテーテ ルの末端に固定したことを特徴とする前記超音波変換器装置。