JP2016508048A - イメージング装置用のトランスデューサアセンブリ - Google Patents

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Abstract

トランスデューサアセンブリが提供される。トランスデューサアセンブリはフレックス回路を含む。トランスデューサアセンブリは、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板をも含む。トランスデューサアセンブリは、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板を更に含む。第１基板及び第２基板の少なくとも一方がワイヤボンディング又はフリップチップを介してフレックス回路に結合される。

Description

本発明は、一般に超音波イメージングに関し、詳しくは、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）アセンブリに関する。
血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージングは介入性心臓学（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ）では、人体内の動脈等の血管を評価し、処置が必要かを判定し、介入を案内し、及び又は、その有効性を評価する診断ツールとして広く使用される。血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージングシステムは超音波エコーを使用して関心血管の断面イメージを形成する。一般に、ＩＶＵＳイメージングでは、ＩＶＵＳカテーテル上の、超音波信号（波）を放射し且つ超音波反射信号を受信するトランスデューサを使用する。放射された超音波信号（超音波パルスとして参照されることがある）は大抵の組織や血液を容易に通過するが、組織構造（血管壁の色々の層等の）、赤血球及びその他の関心特徴部に生じるインピーダンス変化によりその一部が反射される。患者のインターフェースモジュールでＩＶＵＳカテーテルに連結したＩＶＵＳイメージングシステムは、受信した超音波信号（超音波エコーとして参照されることがある）を処理して、ＩＶＵＳカテーテルを位置付けた場所の血管の断面イメージを生成する。
ＩＶＵＳカテーテルは、一般に１つ又は１つ以上のトランスデューサを使用して超音波信号を送信し且つ反射された超音波信号を受信する。しかしながら、トランスデューサアセンブリを提供する従来方法及び装置は限られ、しかも融通性に欠けたものであり得る。従って、トランスデューサアセンブリを提供する従来方法及び装置はその意図目的に対しては一般に適切なものではあるが、全ての様相において完全に満足できるものではなかった。
米国特許第５，２４３，９８８号 米国特許第５，５４６，９４８号 米国仮特許出願第６１／７４５，０９１号 米国仮特許出願第６１／７４５，２１２号 米国仮特許出願第６１／６４６，０８０号 米国仮特許出願第６１／６４６，０７４号 米国仮特許出願第６１／６４６，０６２号
従来問題を解消するイメージング装置用のトランスデューサアセンブリを提供することである。
超音波トランスデューサは、人体内における健康状態の評価を支援する血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージングで使用される。超音波トランスデューサは、集積回路（ＩＣ）装置をも含み得るトランスデューサアセンブリの一部として実装される。本発明は、従来のトランスデューサアセンブリでは不足しがちな融通性及び多用途性を改善する、種々形式のトランスデューサアセンブリを志向するものである。種々の例において、本発明のトランスデューサアセンブリのＩＣ装置である超音波トランスデューサは別個の基板上に実装され、フレックス回路、ワイヤボンド、フリップチップボンディング、あるいはハンダ付け又は溶接を介して電気的に相互連結される。
本発明の１様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、フレックス回路と、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板とを含み、前記第１及び第２基板の少なくとも一方がワイヤボンディングを介して前記フレックス回路に結合されるトランスデューサアセンブリが提供される。
本発明の他の様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、フレックス回路と、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板とを含み、前記第１及び第２基板の少なくとも一方がフリップチップを介して前記フレックス回路に結合されるトランスデューサアセンブリが提供される。
本発明の他の様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、支持基板と、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板とを含み、前記第１及び第２基板が各々前記支持基板に結合され、前記第１及び第２の基板がワイヤボンディングを介して電気的に相互連結されるトランスデューサアセンブリが提供される。
上述した一般的記載及び以下の詳細な説明は本来例示及び説明上のものであり、本発明の範囲を限定することなく、本発明の理解を提供しようとするものである。この点に関し、本明細書における追加的様相、特徴及び利益は以下の詳細な説明から当業者には明らかであろう。
従来問題を解消するイメージング装置用のトランスデューサアセンブリが提供される。
図１は、本発明の種々の様相に従う血管内超音波（ＩＶＵＳ）イメージングシステムの略図である。 図２は、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図３は、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図４は、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図５は、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図６は、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図７は、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図８Ａは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図８Ｂは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図８Ｃは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図８Ｄは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図９Ａは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図９Ｂは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図９Ｃは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図９Ｄは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの異なる実施態様の平面及び断面の種々の略図である。 図１０Ａは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの１実施態様における斜視図である。 図１０Ｂは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの１実施態様における斜視図である。 図１０Ｃは、本発明の種々の様相に従うトランスデューサアセンブリの１実施態様における斜視図である。 図１１は、トランスデューサアセンブリの更に他の実施態様における断面図である。
本発明の原理の理解を促進させる目的上、図示された実施態様を参照して且つ特定用語を使用して以下に説明するが、本発明をこれに限定しようとするものではない。ここに記載される装置、システム、方法の変更及び更なる改変、及びここに開示される原理の更なる応用は、本発明が関連する当業者が通常思いつくように十分に企図され且つ本発明に含まれるものとする。例えば、本発明によれば血管内イメージングに関して説明される超音波イメージングシステムが提供されるが、そのような記載はその用途に限定しようとするものではなく、そうしたイメージングシステムは人体全体を通してのイメージング用に利用され得るものであることを理解されたい。ある実施態様では、例示された超音波イメージングシステムは側視式血管内イメージングシステムであるが、本発明に従い形成されたトランスデューサを前方視式を含むその他方向に取り付け得るものである。イメージングシステムは小キャビティ内でのイメージングが要求される任意用途に対して等しく好適なものである。詳しくは、１つの実施態様に関して説明された特徴、コンポーネント及び又はステップを本発明の他の実施態様に関して説明された特徴、コンポーネント及び又はステップと組み合わせ得ることは十分に企図されたものである。しかしながら、簡潔化のためこれら多数の組み合わせは別個に反復記載されない。
今日、主に２つのタイプのカテーテル、即ち、ソリッドステート式及び回転式のカテーテルが一般に使用されている。ソリッドステート式カテーテルの一例では、カテーテルの円周方向周囲に配分し且つ電子マルチプレクサ回路に接続したトランスデューサ列（代表的には６４）を使用する。電子マルチプレクサ回路は、超音波信号を送信し且つ反射超音波信号を受けるトランスデューサをトランスデューサ列から選択する。ソリッドステート式カテーテルは、送受信用のトランスデューサ対のシーケンスを介するステッピングにより、移動パーツ無しで、機械的にスキャンされたトランスデューサ要素の効果を合成できる。回転機械的要素が無いことから、トランスデューサ列を血管の外傷の恐れを最小化させる状態下に血液及び血管組織と直接接触状態に配置可能であり、ソリッドステート式スキャナを簡単な電気ケーブル及び標準的な着脱式電気コネクタでイメージングシステムに直接ワイヤ接続できる。
回転式カテーテルの一例は、関心血管に挿通したシース内で旋回する可撓性の駆動シャフトの先端に位置付けた単一のトランスデューサを含む。このトランスデューサは、代表的には、超音波信号がカテーテルの軸に対して全体に直角を成して拡散するように配向される。代表的な回転式カテーテルでは、流体充填（例えば、塩水充填）されたシースが、旋回するトランスデューサ及び駆動シャフトから血管組織を保護しつつ、その間の、超音波信号のトランスデューサから組織内への自由拡散及びその戻りを許容する。駆動シャフトが回転する（例えば、毎秒３０回転）に際してトランスデューサは高電圧パルスで定期的に励起されて超音波のショートバーストを放出する。トランスデューサから超音波信号が放出され、駆動シャフトの回転軸に対して全体に直角を成す方向で、流体充填したシース及びシース壁を貫く。その後、種々の組織構造から反射して戻る超音波信号をこのトランスデューサが受けると、イメージングシステムが、トランスデューサが１回転する間に生じる数百のこれら超音波パルス／エコー捕捉シーケンスの１つのシーケンスから血管断面の二次元イメージを集成する。
図１は本発明の種々の様相に従う超音波イメージングシステム１００の略図である。ある実施態様では超音波イメージングシステム１００は血管内超音波イメージングシステム（ＩＶＵＳ）を含む。ＩＶＵＳイメージングシステム１００は、患者インターフェースモジュール（ＰＩＭ）１０４によりＩＶＵＳ制御システム１０６に連結したＩＶＵＳカテーテル１０２を含む。ＩＶＵＳ制御システム１０６は、ＩＶＵＳイメージ（ＩＶＵＳシステム１００により生成されたイメージ）を表示するモニター１０８に連結される。
ある実施態様ではＩＶＵＳカテーテル１０２は、Ｖｏｌｃａｎｏ社より入手可能なＲｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（登録商標）Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ＩＶＵＳ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃａｔｈｅｔｅｒ、及び又は、何れもここでの引用によりその全体を本明細書の一部とする米国特許第５，２４３，９８８号及び米国特許第５，５４６，９４８号に記載されるｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ＩＶＵＳ ｃａｔｈｅｔｅｒｓに類似のものであり得る。ＩＶＵＳカテーテル１０２は、血管（図示せず）のルーメンに挿入する形状及び構成を有する、細長の、可撓性のカテーテルシース１１０（近位端部分１１４及び遠位端部分１１６を有する）を含む。ＩＶＵＳカテーテル１０２の長手方向軸ＬＡは近位端部分１１４と、遠位端部分１１６との間を伸延する。ＩＶＵＳカテーテル１０２は、使用中に血管の曲線に適合し得るような可撓性を有し得る。この点、図１に例示する湾曲形態は例示目的上のものであってその他実施態様におけるＩＶＵＳカテーテル１０２の湾曲態様を限定しようとするものではない。一般に、ＩＶＵＳカテーテル１０２はその使用時に所望の直線又は弓状輪郭を取る構成を有し得る。
回転するイメージングコア１１２がシース１１０内を伸延する。イメージングコア１１２はシース１１０の近位端部分１１４内に配置した近位端部分１１８と、シース１１０の遠位端部分１１６内に配置した遠位端部分１２０とを有する。シース１１０の遠位端部分１１６と、イメージングコア１１２の遠位端部分１２０とはＩＶＵＳイメージングシステム１００の作動中は関心血管内に挿通される。ＩＶＵＳカテーテル１０２の有効長（例えば、患者の、特には関心血管中に挿通し得る部分の）は、任意の好適な長さであって良く、且つ、用途に応じて変更され得る。シース１１０の近位端部分１１４と、イメージングコア１１２の近位端部分１１８とはインターフェースモジュール１０４に連結される。近位端部分１１４、１１８には、インターフェースモジュール１０４に取り外し自在に連結したカテーテルハブ１２４が嵌装される。カテーテルハブ１２４は、ＩＶＵＳカテーテル１０２とインターフェースモジュール１０４との間を電気的及び機械的に連結する回転インターフェースを支援し且つ支持する。
イメージングコア１１２の遠位端部分１２０はトランスデューサアセンブリ１２２を含む。トランスデューサアセンブリ１２２は、血管のイメージを入手するために回転（モーターあるいはその他の回転デバイスを使用して）するように構成される。トランスデューサアセンブリ１２２は、血管、特には血管の狭窄を可視化する任意の好適なタイプのものとすることができる。例示実施態様ではトランスデューサアセンブリ１２２は圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（“ＰＭＵＴ”トランスデューサ）と、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の関連回路とを含む。ＩＶＵＳカテーテルで使用するＰＭＵＴの一例は、ここでの参照によりその全体を本明細書の一部とする、米国特許第６，６４１，５４０号に記載されるそれの如き高分子圧電膜を含み得る。ＰＭＵＴトランスデューサは、半径方向での最適分解能のために１００％以上の帯域幅と、アジマス及びスライス方向の最適分解能のための、球状集束された孔とを提供し得る。
トランスデューサアセンブリ１２２は、ＰＭＵＴトランスデューサ及びその内部に配置した関連する回路を有するハウジングをも含み、このハウジングは、ＰＭＵＴトランスデューサにより生成された超音波信号がそこを通して送られる開口部を有する。更に他の実施態様ではトランスデューサアセンブリ１２２は、超音波トランスデューサ列（例えば、ある実施態様では１６、３２、６４又は１２８の要素を持つ列が使用される）を含む。
シース１１０内におけるイメージングコア１１２の回転は、ユーザーが操作可能なユーザーインターフェースコントロールを提供するインターフェースモジュール１０４により制御される。インターフェースモジュール１０４は、イメージングコア１１２を介して受信した情報を受け、分析し、及び又は表示できる。任意の好適な機能、制御、情報処理及び分析、そして表示をインターフェースモジュール１０４に組み込み可能である。１例では、インターフェースモジュール１０４は、イメージングコア１１２が検出した超音波信号（エコー）に相当するデータを受け、それを制御システム１０６に転送する。１例ではインターフェースモジュール１０４は、制御システム１０６に転送前のエコーデータの前処理を実行する。インターフェースモジュール１０４は、エコーデータの増幅、フィルタリング、及び又は、集計を実行し得る。インターフェースモジュール１０４は、トランスデューサアセンブリ１２２内の回路を含むカテーテル１０２の作動を支持する高低の各直流（ＤＣ）電圧をも供給できる。
ある実施態様では、ＩＶＵＳイメージングシステム１００に関連するワイヤが制御システム１０６からインターフェースモジュール１０４に伸延され、かくして制御システム１０６からの信号がインターフェースモジュール１０４に、及び又はその逆に通信され得る。ある実施態様では、制御システム１０６はインターフェースモジュール１０４と無線通信する。同様に、ある実施態様ではＩＶＵＳイメージングシステム１００に関連するワイヤが制御システム１０６からモニター１０８に伸延され、かくして制御システム１０６からの信号がモニター１０８に、及び又はその逆に通信され得る。ある実施態様では制御システム１０６はモニター１０８と無線通信する。
上述したように、トランスデューサアセンブリ１２２はミニチュア超音波トランスデューサ及び関連する電子化回路を含む。前記トランスデューサ及び回路は別個に形成され、その後、トランスデューサアセンブリ１２２の一部として電気的に相互連結され得る。本発明の種々の様相に従う、トランスデューサアセンブリ１２２の幾つかの異なる実施態様の詳細を以下に説明する。
図２には本発明のトランスデューサアセンブリ１２２Ａの１実施態様の簡略化された平面図が示される。トランスデューサアセンブリ１２２Ａはマイクロコンポーネント２００及びマイクロコンポーネント２０１を含む。例示実施態様ではマイクロコンポーネント２００及び２０１はマイクロ基板を含み、今後そのようなものとして参照され得る。これらのマイクロ基板はミニチュアディメンションの厚さ、例えば、約７５μ（μｍ）〜約６００μｍの範囲の厚さを有し得る。他の実施態様では前記マイクロコンポーネント２００、２０１はマイクロ電子装置の成長又は配置用に好適なダイあるいはその他のミニチュア装置を含み得る。
マイクロ基板２００上に超音波トランスデューサ２１０が形成される。超音波トランスデューサ２１０は小サイズであり且つ高い分解能を実現するため、血管内イメージング用に好適である。ある実施態様では超音波トランスデューサ２１０は数十又は数百ミクロンのオーダーのサイズを有し、約１メガヘルツ（ＭＨｚ）〜約１３５ＭＨｚの間の周波数範囲で作動し得、少なくとも１０ミリ（ｍｍ）の深さの侵入を提供しつつ、５０サブミクロンの分解能を提供できる。更には超音波トランスデューサ２１０は、開発者が目標集束エリアをトランスデューサ孔の偏向（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）深さに基づいて画定し、それにより、血管形態学を定義する上で有益な、表面特徴を越えるイメージを生成させ得るような様式下においても形状付けされる。図示実施態様では超音波トランスデューサ２１０は圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）である。他の実施態様では超音波トランスデューサ２１０は別形式のトランスデューサを含み得る。超音波トランスデューサ２１０の追加的詳細は、何れもＤｙｌａｎ Ｖａｎ Ｈｏｖｅｎにより１２月２１日付で提出され、ここでの参照によりその内容全体を本明細書の一部とする、“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｌｍ ｆｏｒ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ”と題する、アトーニードケット番号４４７５５．１０６０の米国仮特許出願第６１／７４５，０９１号及び、“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ”と題する、アトーニードケット番号４４７５５．１０６１の米国仮特許出願第６１／７４５，２１２号に記載される。トランスデューサ２１０はマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置であることから、基板２００もＭＥＭＳ基板と称し得る。
マイクロ基板２０１は、トランスデューサ２１０を制御し且つトランスデューサ２１０と相互作用するためのマイクロ電子回路を含む。例示実施態様ではそうしたマイクロ電子回路は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）２２０にして、マイクロ基板２０１がこのＡＳＩＣ２２０用の基板として作用する特定用途向け集積回路として実装される。ＡＳＩＣ２２０は、導伝性パッド２３０を介してマイクロ基板２０１に電気的に連結され得る。他の実施態様ではマイクロ基板２０１それ自体が集積回路（ＩＣ）チップであり得る。
図２の実施態様では、トランスデューサ２１０を含む基板２００はＡＳＩＣ２２０を含む基板２０１にワイヤボンディングを介して電気的及び機械的に連結される。詳しくは、ワイヤボンド（又はボンドワイヤ）２２５の対向する遠位端は、基板２００上のボンディングパッド２３０及び基板２０１上のボンディングパッド２３１に装着される。ある実施態様ではボンディングパッド２３０、２３１は約６０μｍ×６０μｍより小さい。ワイヤボンド２２５は導電性を有し、トランスデューサ２１０及びＡＳＩＣ２２０との間に電気的連通を確立させ得る。換言すれば、ＡＳＩＣ２２０は、トランスデューサ２１０を制御し且つトランスデューサ２１０と相互作用するべく、トランスデューサ２１０に電気信号を送信し得、及び又はトランスデューサ２１０から電気信号を受信し得る。ワイヤボンド２２５は多少の可撓性を有し、基板２００及び２０１を相対的にある程度、移動、回転、あるいはシフトさせ得る。ある実施態様ではボンディングループは高さが約３００μｍより小さい。ある実施態様ではワイヤボンディングは、トランスデューサ２１０又はＡＳＩＣ２２０を過熱させないよう７０℃未満の温度で実施される。
図３Ａ〜図３Ｂは本発明の他の実施態様におけるトランスデューサアセンブリ１２２Ｂの平面及び断面の簡略化した各図である。図３Ａ〜図３Ｂに示す実施態様でのトランスデューサアセンブリ１２２Ｂは図２に示す実施態様でのトランスデューサアセンブリ１２２Ａと類似のものである。従って、一貫性及び明瞭性のため、これら２つの実施態様における類似のコンポーネントには同じ番号が付記される。
詳しくは、トランスデューサアセンブリ１２２Ｂもまた、ワイヤボンド２２５を介して基板２０１（ＡＳＩＣ２２０を有する）に固定した基板２００（トランスデューサ２１０を有する）を含む。しかしながら、支持基板２４０（支持用裏当てコンポーネントとも称する）は基板２００及び２０１に装着される。図３Ｂに示すように、支持基板２４０は基板２００、２０１の底側部を支持する。言い換えると、基板２０１、２００は支持基板２４０を覆って又はその上に配置される。支持基板２４０は、その上に配置される基板２００及び２０１に対する機械的強度及び支持を提供する。
ある実施態様では、支持基板２４０にはトランスデューサ２１０を露出させる開口部あるいは孔が形成され得る。例えば、図４Ｂにはトランスデューサアセンブリ１２２Ｂの底面図が例示され、開口部２６０（又は孔）が、支持基板２４０の後方側でトランスデューサ２１０の背後に形成されている。図４Ｂに並べて図４Ａも示され、図４Ａには、トランスデューサ２１０に関する開口部２６０の位置的は位置を例示する、トランスデューサアセンブリ１２２Ｂの簡略化された平面図が示される。ある実施態様では支持基板２４０は開口部又は孔を形成しない連続片である。
図５は本発明のトランスデューサアセンブリ１２２Ｃの別態様における簡略化された断面図である。図５のトランスデューサアセンブリ１２２Ｃと、図２に示すトランスデューサアセンブリ１２２Ａとの類似性から、これら２つの実施態様における類似のコンポーネントには同じ番号が付記される。
詳しくは、トランスデューサアセンブリ１２２Ｃは、フリップチップボンディングを介して基板２０１（簡略化上図５には示されないＡＳＩＣ２２０を有する）に結合した基板２００（簡略化上図５には示されないトランスデューサ２１０を有する）をも含む。基板２００の導伝性のボンディングパッド２７０は、基板２０１の導伝性ボンディングパッド２７１に結合される。ボンディングパッド２７０、２７１を介して、基板２００上のトランスデューサと、基板２０１上のＡＳＩＣとの間に電気的連通が確立され得る。結合されたボンディングパッド２７０、２７１は基板２００、２０１を機械的にも相互に保持する。
図６には、本発明のトランスデューサアセンブリ１２２Ｄの別態様における簡略化された断面図が示される。図６のトランスデューサアセンブリ１２２Ｄと、図２に示すトランスデューサアセンブリ１２２Ａとの類似性から、これら２つの実施態様における類似のコンポーネントには同じ番号が付記される。
詳しくは、トランスデューサアセンブリ１２２Ｄは、基板２００（簡略化上図６には示されないトランスデューサ２１０を有する）のみならず、基板２０１（簡略化上図６には示されないＡＳＩＣ２２０を有する）を含む。基板２００は導伝性のボンディングパッド２８０を含み、基板２０１は導伝性のボンディングパッド２８１、２８２を含む。これらのボンディングパッド２８０〜２８２を介して、基板２００、２０１はフリップチップボンディングを介してフレックス回路３００に結合される。詳しくは、フレックス回路３００は、ボンディングパッド２８０〜２８２を夫々そこに結合する導伝性のボンディングパッド３１０〜３１２を含む。フレックス回路３００は、可撓性を有し且つ所望形状に一致するように曲げあるいは“撓ませ”得る。フレックス回路３００はそれ自体、マイクロ電子コンポーネント及び、関連するバイアス及びメタルライン（簡略化のために図示されない）等の電気的ルーチングを含み得る。フレックス回路３００を介して、基板２００上のトランスデューサと、基板２０１上のＡＳＩＣとの間に電気的連通が確立され得る。
図７には、本発明のトランスデューサアセンブリ１２２Ｅの別態様における簡略化された断面図が示される。図７のトランスデューサアセンブリ１２２Ｅと、図２に示すトランスデューサアセンブリ１２２Ａとの類似性から、これら２つの実施態様における類似のコンポーネントには同じ番号が付記される。
詳しくは、トランスデューサアセンブリ１２２Ｅは、基板２００（簡略化上図７には示されないトランスデューサ２１０を有する）のみならず、基板２０１（簡略化上図７には示されないＡＳＩＣ２２０を有する）を含む。基板２００は導伝性のボンディングパッド３２０を含み、基板２０１は導伝性のボンディングパッド３２１、３２２を含む。これらのボンディングパッド３２０〜３２２を介して、基板２００、２０１はフレックス回路３００に結合される。詳しくは、フレックス回路３００は、ボンディングパッド３２０〜３２２を夫々そこに結合する導伝性のボンディングパッド３３０〜３３２を含む。図示実施態様では基板２００はワイヤボンド３４０（又はボンドワイヤ）を介してフレックス回路３００のボンディングパッド３３０に結合され、基板２０１はフリップチップテクノロジーを介してフレックス回路３００のボンディングパッド３３１〜３３２に結合される。ある別態様では基板２００はフリップチップを介してフレックス回路３００に結合され得、基板２０１はワイヤボンディングを介してフレックス回路３００に結合され得る。更に他の実施態様では基板２００及び基板２０１は共にワイヤボンディングを介してフレックス回路３００に結合され得る。
ここでもフレックス回路３００は可撓性を有し且つ、所望形状に一致させるよう曲げあるいは“撓ませ”得る。フレックス回路３００はそれ自体、マイクロ電子コンポーネント及び、関連するバイアス及びメタルライン（簡略化のために図示されない）等の電気的ルーチングを含み得る。フレックス回路３００を介して、基板２００上のトランスデューサと、基板２０１上のＡＳＩＣとの間に電気的連通が確立され得る。
図８Ａ〜図８Ｄ及び図９Ａ〜図９Ｄには、その幾つかが図１〜図７を参照して先に説明したそれらと類似のものであり得るトランスデューサアセンブリの種々の実施態様の簡略化された断面図が例示される。図８Ａ〜図８Ｄ及び図９Ａ〜図９Ｄに例示されるトランスデューサアセンブリと、図１〜７に示すトランスデューサアセンブリとの類似性から、一貫性及び明瞭化のために類似のコンポーネントには同じ番号が付記される。
図８Ａに示す実施態様では基板２００及び２０１はワイヤボンディングを介して相互に連結される。図８Ｂに示す実施態様では基板２００及び２０１はワイヤボンディングを介して相互に連結され、基板２０１はフリップチップを介してフレックス回路３００にも連結される。図８Ｃに示す実施態様では基板２００はワイヤボンディングを介してフレックス回路３００に連結され、基板２０１はフリップチップを介してフレックス回路に連結される。フレックス回路３００は本実施態様では基板２００への支持を提供しない。図８Ｄに示す実施態様では基板２００はワイヤボンディングを介してフレックス回路３００に連結され、基板２０１はフリップチップを介してフレックス回路に連結される。フレックス回路３００は本実施態様では基板２００への支持を提供する。
図９Ａに示す実施態様では基板２００及び２０１はフリップチップを介して相互に連結される。図９Ｂに示す実施態様では基板２００及び２０１はフリップチップを介して何れもフレックス回路３００に連結される。図９Ｃに示す実施態様では基板２００及び２０１はワイヤボンディングを介して相互に連結され、両基板は支持基板２４０により支持される。本実施態様では支持基板２４０は貫通孔を有さない。図９Ｄに示す実施態様では基板２００及び２０１はワイヤボンディングを介して相互に連結され、両基板は支持基板２４０により支持される。本実施例では支持基板２４０は貫通孔を有する。
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃには、本発明の種々の様相に従う別態様におけるトランスデューサアセンブリ１２２Ｆの異なる角度から見た斜視図が例示される。図１０Ａ〜図１０Ｃに示すトランスデューサアセンブリ１２２Ｆと、図２に示すトランスデューサアセンブリ１２２Ａとの類似性から、類似のコンポーネントには同じ番号が付記される。
詳しくは、トランスデューサアセンブリ１２２Ｆは、基板２１０のみならず基板２０１（簡略化上図７には示されないＡＳＩＣ２２０を有する）を含む。基板２００、２０１はワイヤボンディング、即ちワイヤボンド２２５を介して電気的に相互連結される。図１０Ｂ及び図１０Ｃに示されるように、バック側にトランスデューサ２１０を露出させる孔又は開口部３５０も形成される。前記孔又は開口部３５０はウェルとも称し得る。
図１１には、トランスデューサアセンブリの他の実施態様にして、トランスデューサを有する基板が、ＡＳＩＣを有する基板に関してある角度で位置決めされ得る実施態様を示す、イメージングコア４００の実施態様の簡略化された断面図が例示される。トランスデューサを有する基板は今後ＭＥＭＳ４３８として参照され、ＡＳＩＣを有する基板は今後ＡＳＩＣとして参照される。
図１１に示されるように、イメージングコア４００は、その上部に形成されたトランスデューサ４４２を有するＭＥＭＳ４３８と、ＭＥＭＳ４３８に電気的に連結されたＡＳＩＣ４４４とを含む。しかしながら、図１１の例示的構成において、ＡＳＩＣ４４４及びＭＥＭＳ４３８の各コンポーネントは相互にワイヤボンド結合され、トランスデューサハウジング４１６に取り付けられ、エポキシ４４８あるいはその他ボンディング材により然るべく固定されてＡＳＩＣ／ＭＥＭＳハイブリッドアセンブリ４４６を形成する。本実施態様ではケーブル４３４のリードがＡＳＩＣ４４４にハンダ付けされあるいはそうでなければ直接的に電気的連結される。
ワイヤボンディング法における１つの利益は、トランスデューサを担持するＭＥＭＳコンポーネントをハウジング４１６及びイメージングコア４００の長手方向軸に関して斜角取り付けし得、かくして、超音波ビーム４３０がイメージングコアの中心長手方向軸の垂線に関して斜角下に拡散することである。この傾斜角度は、トランスデューサとカテーテルシース４１２との間の空間内で反響し得るシースエコーの減少に役立ち、且つ、ここに参照することによりその全体を本明細書の一部とする、何れも２０１２年５月１１日付で提出された、“ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＩＭＡＧＩＮＧ ＡＮＤ ＢＬＯＯＤ ＦＬＯＷ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ”（アトーニードケット第４４７５５．８１７／０１−０１４５−ＵＳ）と題する米国仮特許出願番号第６１／６４６，０８０号及び、“ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＣＡＴＨＥＴＥＲ ＦＯＲ ＩＭＡＧＩＮＧ ＡＮＤ ＢＬＯＯＤ ＦＬＯＷ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ”（アトーニードケット第４４７５５．９６１）と題する米国仮特許出願番号第６１／６４６，０７４号、“Ｃｉｒｃｕｉｔ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｆｏｒ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ （ＩＶＵＳ）Ｄｅｖｉｃｅｓ”（アトーニードケット第４４７５５．８３８）と題する米国仮特許出願番号第６１／６４６，０６２号に記載される如き、ドップラーカラーフローイメージングをも容易化する。
本発明の１様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板とを含み、前記第１基板及び第２基板がワイヤボンディングを介して相互に結合されたトランスデューサアセンブリが提供される。
ある実施態様ではワイヤボンディングは７０℃以下の温度で実施される。ある実施態様ではボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい。
ある実施態様ではボンディングループの高さは３００μｍあるいはそれより小さい。
本発明の１様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、フレックス回路と、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板と、を含み、前記第１基板及び第２基板の少なくとも一方がワイヤボンディングを介して前記フレックス回路に結合されるトランスデューサアセンブリが提供される。
ある実施態様ではワイヤボンディングは７０℃以下の温度で実施される。
ある実施態様ではボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい。
ある実施態様ではボンディングループの高さは３００μｍあるいはそれより小さい。
本発明の１様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、支持基板と、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板と、を含み、前記第１基板及び第２基板が各々前記支持基板に結合され、前記第１基板及び第２基板がワイヤボンディングを介して電気的に相互連結されるトランスデューサアセンブリが提供される。
ある実施態様ではワイヤボンディングは７０℃以下の温度で実施される。
ある実施態様ではボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい。
ある実施態様ではボンディングループの高さは３００μｍあるいはそれより小さい。
本発明の１様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板と、を含み、前記第１基板及び第２基板が半田付け又は溶接を介して相互連結されるトランスデューサアセンブリが提供される。
ある実施態様ではボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい。
本発明の１様相によれば、トランスデューサアセンブリであって、支持基板と、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板と、を含み、前記第１基板及び第２基板が各々前記支持基板に結合され、前記第１基板及び第２基板が溶接又は半田付けを介して電気的に相互連結されるトランスデューサアセンブリが提供される。
ある実施態様ではボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
１００ 超音波イメージングシステム/ＩＶＵＳシステム/ＩＶＵＳイメージングシステム
１０２ ＩＶＵＳカテーテル/イメージングコア/カテーテル
１０４ インターフェースモジュール
１０６ ＩＶＵＳ制御システム/制御システム
１０８ モニター
１１０ カテーテルシース
１１２ イメージングコア
１１４ 近位端部分
１１６ 遠位端部分
１１８ 近位端部分
１２０ 遠位端部分
１２２ トランスデューサアセンブリ
１２２Ａ トランスデューサアセンブリ
１２２Ｂ トランスデューサアセンブリ
１２２Ｃ トランスデューサアセンブリ
１２２Ｄ トランスデューサアセンブリ
１２２Ｅ トランスデューサアセンブリ
１２２Ｆ トランスデューサアセンブリ
１２４ カテーテルハブ
２００ マイクロコンポーネント／超音波トランスデューサ
２０１ マイクロコンポーネント／マイクロ基板／基板
２１０ 超音波トランスデューサ／基板
２２５ ワイヤボンド
２３０ 導伝性パッド／ボンディングパッド
２４０ 支持基板
２６０ 開口部
２７０ ボンディングパッド
２７１ 導伝性ボンディングパッド
２８０〜２８２ ボンディングパッド
３００ フレックス回路
３１０〜３１２ ボンディングパッド
３２０〜３２２ ボンディングパッド
３３０〜３３２ ボンディングパッド
３４０ ワイヤボンド
３５０ 開口部
４００ イメージングコア
４１２ カテーテルシース
４１６ ハウジング
４３０ 超音波ビーム
４３４ ケーブル
４４２ トランスデューサ
４４６ ＡＳＩＣ／ＭＥＭＳハイブリッドアセンブリ
４４８ エポキシ

Claims (12)

  1. トランスデューサアセンブリであって、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、
    集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板と、
    を含み、
    前記第１基板及び第２基板がワイヤボンディングを介して相互に結合されるトランスデューサアセンブリ。
  2. 前記ワイヤボンディングが７０℃以下の温度で実施される請求項１に記載のトランスデューサアセンブリ。
  3. ボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい請求項１に記載のトランスデューサアセンブリ。
  4. ボンディングループの高さは３００μｍあるいはそれより小さい請求項１に記載のトランスデューサアセンブリ。
  5. トランスデューサアセンブリであって、
    フレックス回路と、
    圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、
    集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板と、
    を含み、
    前記第１基板及び第２基板の少なくとも一方がワイヤボンディングを介して前記フレックス回路に結合されるトランスデューサアセンブリ。
  6. 前記ワイヤボンディングが７０℃以下の温度で実施される請求項５に記載のトランスデューサアセンブリ。
  7. ボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい請求項５に記載のトランスデューサアセンブリ。
  8. ボンディングループの高さは３００μｍあるいはそれより小さい請求項５に記載のトランスデューサアセンブリ。
  9. トランスデューサアセンブリであって、
    支持基板と、
    圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）を含む第１基板と、
    集積回路（ＩＣ）装置を含む第２基板と、
    を含み、
    前記第１基板及び第２基板の各々が前記支持基板に結合され、前記第１基板及び第２基板がワイヤボンディングを介して相互に電気的に連結されるトランスデューサアセンブリ。
  10. 前記ワイヤボンディングが７０℃以下の温度で実施される請求項９に記載のトランスデューサアセンブリ。
  11. ボンディングパッドは６０μｍ×６０μｍより小さい請求項９に記載のトランスデューサアセンブリ。
  12. ボンディングループの高さは３００μｍあるいはそれより小さい請求項９に記載のトランスデューサアセンブリ。
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