JP2018175582A - 超音波振動子、超音波内視鏡、及び超音波振動子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】先端が湾曲する超音波内視鏡に用いられるラジアル型の超音波振動子の湾曲させることができない部分の長さが短い超音波振動子を提供すること。【解決手段】超音波振動子は、挿入部の先端側に湾曲部を有する超音波内視鏡の先端に設けられて用いられるラジアル型の超音波振動子であって、所定のピッチ間隔で円周状に配列されており、超音波の送受波を行う複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれに設けられている複数の電極と、前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続されており、前記圧電素子の配列方向に直交する方向と少なくとも一部が交差して延びている複数の配線を有し、基端側から前記圧電素子の配列方向に直交する方向に交差するように斜めに延びている斜辺を有するように、前記複数の電極の基端側に固定されているフレキシブル基板と、を備える。【選択図】図２
Description
本発明は、超音波振動子、超音波内視鏡、及び超音波振動子の製造方法に関する。
従来、柔軟で細長い挿入部を人等の被検体内に挿入し、当該挿入部の先端に設けられた超音波振動子を用いて当該被検体内を観察する超音波内視鏡が知られている。さらに、超音波振動子として、所定のピッチ間隔で円周状に複数の圧電素子が配列されているラジアル型の超音波振動子が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
複数の圧電素子には、複数の電極がそれぞれ電気的に接続されている。また、電極の基端側には、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）が固定されており、複数の電極には、ＦＰＣにプリントされた複数の配線がそれぞれ電気的に接続されている。
また、超音波内視鏡には、硬質な部材からなり、被検体に挿入される挿入部の先端に配置されており、圧電素子を収容する先端硬質部と、先端硬質部の基端側に設けられており、挿入部の基端側に設けられた操作部に対する操作によって湾曲する湾曲部と、を備えるものがある。
超音波内視鏡は、観察時の操作性の向上や患者の負担を軽減するため、挿入部の先端の湾曲させることができない部分の長さが短いことが好ましい。超音波内視鏡において、先端硬質部は、硬質な部材からなるため、湾曲させることができない部分である。また、ラジアル型の超音波振動子において、圧電素子とともにＦＰＣが丸められることにより、円形の断面を有する挿入部の全周をＦＰＣが覆う部分があり、この部分では、ＦＰＣにより挿入部の湾曲動作が妨げられる。すなわち、ラジアル型の超音波振動子では、ＦＰＣにより湾曲させることができない部分の長さが長くなってしまうという課題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、先端が湾曲する超音波内視鏡に用いられるラジアル型の超音波振動子の湾曲させることができない部分の長さが短い超音波振動子、超音波内視鏡、及び超音波振動子の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波振動子は、挿入部の先端側に湾曲部を有する超音波内視鏡の先端に設けられて用いられるラジアル型の超音波振動子であって、所定のピッチ間隔で円周状に配列されており、超音波の送受波を行う複数の圧電素子と、前記複数の圧電素子のそれぞれに設けられている複数の電極と、前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続されており、前記圧電素子の配列方向に直交する方向と少なくとも一部が交差して延びている複数の配線を有し、基端側から前記圧電素子の配列方向に直交する方向に交差するように斜めに延びている斜辺を有するように、前記複数の電極の基端側に固定されているフレキシブル基板と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記複数の電極は、前記圧電素子の配列方向に交差して並べられており、前記複数の電極が並んでいる方向と前記圧電素子の配列方向に直交する方向とのなす角と、前記複数の電極が並んでいる方向と前記複数の配線が延びている方向とのなす角とが等しいことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記複数の配線にそれぞれ電気的に接続されている複数の引き出し線を備え、前記複数の引き出し線は、基端側でまとめられて配置されていることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記複数の引き出し線は、前記超音波内視鏡の先端に直交する面内において、円周状に配列された前記複数の圧電素子の中心と該複数の引き出し線とを結んだ領域が前記超音波内視鏡が湾曲する方向と交わらないように配置されていることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、上記の超音波振動子と、硬質な部材からなり、被検体に挿入される挿入部の先端に配置されている先端硬質部と、先端硬質部の基端側に設けられており、挿入部の基端側に設けられた操作部に対する操作によって湾曲する湾曲部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る超音波振動子の製造方法は、板状の圧電材料の上に導電性を有する電極部材を積層し、前記電極部材のそれぞれに設けられており、前記圧電材料の一辺に対して交差して延びている複数の配線を有し、基端側から前記一辺に交差するように斜めに延びている斜辺を有するように、基板部材を前記電極部材の基端側に固定する固定工程と、前記配線が延びている方向と、前記圧電材料の前記一辺と異なる他辺が平行となるように、前記基板部材の少なくとも一部を折り返す折返し工程と、前記基板部材が折り返された状態で、前記圧電材料、前記電極部材、及び前記基板部材を切断する切断工程と、前記基板部材が切断されてなるフレキシブル基板を折り返された状態から折り返される前の位置に戻し、前記圧電材料が切断されてなる複数の圧電素子、前記電極部材が切断されてなる複数の電極、及び前記フレキシブル基板を円周状に配置にする配置工程と、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、先端が湾曲する超音波内視鏡に用いられるラジアル型の超音波振動子の湾曲させることができない部分の長さが短い超音波振動子、超音波内視鏡、及び超音波振動子の製造方法を実現することができる。
以下に、図面を参照して本発明に係る超音波振動子、超音波内視鏡、及び超音波振動子の製造方法の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、ラジアル型の超音波振動子、超音波内視鏡、及び超音波振動子の製造方法一般に適用することができる。
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波振動子を備える超音波内視鏡を示す模式図である。超音波内視鏡１は、その先端部において、超音波観測装置から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波振動子を備える超音波内視鏡を示す模式図である。超音波内視鏡１は、その先端部において、超音波観測装置から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。
超音波内視鏡１は、通常は撮像光学系及び撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、又は呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡１は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡１の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続される。
超音波内視鏡１は、図１に示すように、挿入部１１と、操作部１２と、ユニバーサルケーブル１３と、コネクタ１４と、を備える。
挿入部１１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部１１は、図１に示すように、先端に配置される超音波振動子２と、超音波振動子２の一部を収容する先端硬質部１１１と、先端硬質部１１１の基端側に設けられており、操作部１２に対する操作によって湾曲する湾曲部１１２と、湾曲部１１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部１１３と、を有する。ここで、挿入部１１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置から供給された照明光を伝送するライトガイド、各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが引き回されているとともに、処置具を挿通するための処置具用挿通路が形成されている。
操作部１２は、挿入部１１の基端側に設けられており、医師等からの各種操作を受け付ける部分である。この操作部１２は、図１に示すように、湾曲部１１２を湾曲する操作を受け付ける湾曲ノブ１２１と、各種操作を行うための複数の操作部材１２２と、を有する。また、操作部１２には、処置具用挿通路に連通し、当該処置具用挿通路に処置具を挿通するための処置具挿入口１２３が形成されている。
ユニバーサルケーブル１３は、操作部１２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、及び光源装置から供給された照明光を伝送する光ファイバ等が配設されたケーブルである。
コネクタ１４は、ユニバーサルケーブル１３の先端に設けられている。そして、コネクタ１４は、各種ケーブルを介して、超音波観測装置、内視鏡観測装置、及び光源装置に接続される。
超音波振動子２は、ラジアル型の超音波振動子である。超音波振動子２として複数の圧電素子を円周状のアレイ状に設け、超音波内視鏡１により、超音波の送受波にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の超音波の送受波に遅延をかけたりすることで、電子的に走査される。
図２は、図１に示す超音波内視鏡の挿入部の先端の一部切欠き図である。図３は、図２を矢印Ａの方向から見た図である。図２、図３に示すように、超音波振動子２は、所定のピッチ間隔で円周状に配列されており、超音波の送受波を行う複数の圧電素子２１と、複数の圧電素子２１のそれぞれに設けられている複数の電極２２と、複数の配線２３ａがプリントされており、複数の電極２２の基端側に固定されているフレキシブル基板としてのＦＰＣ２３と、複数の配線２３ａにそれぞれ電気的に接続されている引き出し線２４と、を備える。
圧電素子２１は、先端硬質部１１１の内部に収容されており、先端硬質部１１１の外周に設けられた音響レンズ１１１ａを介して超音波の送受波を行う。先端硬質部１１１を含む部分Ｂ１は、挿入部１１の先端において、湾曲させることができない部分である。圧電素子２１は、配列方向が挿入部１１の延伸する方向に直交するように配置されている。圧電素子２１は、電気的なパルス信号を音響パルスに変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する。
圧電素子２１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミック材料、又はＰＭＮ−ＰＴ単結晶、ＰＭＮ−ＰＺＴ単結晶、ＰＺＮ−ＰＴ単結晶、ＰＩＮ−ＰＺＮ−ＰＴ単結晶もしくはリラクサー系材料を用いて形成される。ＰＭＮ−ＰＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＭＮ−ＰＺＴ単結晶は、マグネシウム・ニオブ酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＺＮ−ＰＴ単結晶は、亜鉛・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体の略称である。ＰＩＮ−ＰＺＮ−ＰＴ単結晶は、インジウム・ニオブ酸鉛、亜鉛・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛の固溶体の略称である。リラクサー系材料は、圧電定数や誘電率を増加させる目的でリラクサー材料である鉛系複合ペロブスカイトをＰＺＴに添加した三成分系圧電材料の総称である。鉛系複合ペロブスカイトは、Ｐｂ（Ｂ１、Ｂ２）Ｏ３で表され、Ｂ１はマグネシウム、亜鉛、インジウム又はスカンジウムのいずれかであり、Ｂ２はニオブ、タンタル又はタングステンのいずれかである。これらの材料は、優れた圧電効果を有している。このため、小型化しても電気的なインピーダンスの値を低くすることができ、圧電素子２１に設けられる薄膜電極との間のインピーダンスマッチングの観点から好ましい。
各圧電素子２１の内周には、それぞれ電極２２が１つずつ電気的に接続されている。なお、図２以降の各図では、圧電素子２１の内部の構成を説明するために、外側の圧電素子２１を破線で図示している。また、各圧電素子２１の外周には、不図示のグラウンド接地用のグラウンド電極がそれぞれ設けられている。
図４は、図２を円周状に配置する前の状態を表す図である。図４に示す平面状の超音波振動子２を圧電素子２１が外側に配置されるように円周状に丸めることにより、図２及び図３に示すラジアル型の超音波振動子２となる。複数の電極２２は、圧電素子２１の配列方向Ｄ１に交差する方向Ｄ２に沿って並べられている。電極２２及びグラウンド電極は、導電性を有する金属又は樹脂を用いて形成される。
ＦＰＣ２３は、電極２２と配線２３ａとが半田付けされることにより、電極２２の基端側に固定されている。ＦＰＣ２３は、例えば薄膜状の樹脂からなり、可撓性を有する。ＦＰＣ２３は、基端側（図４の下方）から圧電素子２１の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３ｂを有する。その結果、図２及び図３に示すように、ＦＰＣ２３が先端硬質部１１１から突出している部分において、ＦＰＣ２３が円形の断面を有する挿入部１１の一部しか覆っていないため、この部分は十分可撓性を有する。従って、挿入部１１の先端において、湾曲させることができる部分は、部分Ｂ２である。
図４に戻り、複数の配線２３ａは、複数の電極２２にそれぞれ電気的に接続されており、圧電素子２１の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている。より具体的には、複数の電極２２が並んでいる方向Ｄ２と圧電素子２１の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３とのなす角θ１と、複数の電極２２が並んでいる方向Ｄ２と配線２３ａが延びている方向Ｄ４とのなす角θ２とが等しくなるように配置されている。配線２３ａは、例えば銅や銅箔からなり、ＦＰＣ２３にプリントされている。
引き出し線２４は、金属等からなる導線と、導線の外周に形成されたゴム等の絶縁体からなる被覆とを有する。図３に示すように、引き出し線２４は、基端側でまとめられて配置されている。引き出し線２４は、超音波内視鏡１の先端に直交する面内において、円周状に配列された圧電素子２１の中心と各引き出し線２４とを結んだ領域が超音波内視鏡１が湾曲する方向と交わらないように配置されている。
以上の構成を有する超音波振動子２は、パルス信号の入力によって圧電素子２１が振動することで、音響レンズ１１１ａを介して観測対象に超音波を照射する。また、観測対象から反射された超音波は、音響レンズ１１１ａを介して圧電素子２１に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子２１が振動し、圧電素子２１が該振動を電気的なエコー信号に変換して、エコー信号として超音波観測装置に出力する。
図５は、図２に示す超音波振動子の製造工程を表すフローチャートである。図６は、図５に示す固定工程を説明するための図である。図６に示すように、まず、板状の圧電材料３１の上に導電性を有する電極部材３２を積層し、電極部材３２にそれぞれ電気的に接続されており、圧電材料３１の長辺３１ａに対して交差する方向Ｄ４に沿って延びている複数の配線２３ａを有し、基端側から長辺３１ａに交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３ｂを有するように、基板部材３３を電極部材３２の基端側に固定する（ステップＳ１：固定工程）。具体的には、電極部材３２と配線２３ａとを半田付けすることにより、基板部材３３を電極部材３２の基端側に固定する。
図７は、図５に示す折返し工程を説明するための図である。図７に示すように、配線２３ａが延びている方向Ｄ５と、圧電材料３１の短辺３１ｂとが平行となるように、基板部材３３を折り返す（ステップＳ２：折返し工程）。
図８は、図５に示す切断工程を説明するための図である。図８に示すように、基板部材３３が折り返された状態で、圧電材料３１、電極部材３２、及び基板部材３３を切断する（ステップＳ３：切断工程）。
図９は、切断された圧電素子の断面を表す図である。図９は、図８のＣ−Ｃ線に対応する段面図であるが、図９にはＦＰＣ２３を記載していない。図９に示すように、圧電素子２１の裏面には、樹脂等からなる連結部材２５が配置されており、隣り合う圧電素子２１を連結している。連結部材２５は、圧電素子２１と観測対象との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、圧電素子２１と観測対象との音響インピーダンスをマッチングさせる音響整合層としての機能を兼ね備えていてもよい。
その後、基板部材３３が切断されてなるＦＰＣ２３を折り返された状態から折り返される前の位置に戻し、図４に図示する状態にする。さらに、圧電材料３１が切断されてなる複数の圧電素子２１、電極部材３２が切断されてなる複数の電極２２、及びＦＰＣ２３を、圧電素子２１が外側に配置されるように円周状に配置にする（ステップＳ４：配置工程）。その結果、図２及び図３に示すラジアル型の超音波振動子２が製造される。
実施の形態によれば、図２及び図３に示すように、ＦＰＣ２３が斜辺２３ｂを有し、ＦＰＣ２３が先端硬質部１１１から突出している部分も可撓性を有するため、ＦＰＣ２３により湾曲させることができない部分が長くなることがない。従って、超音波振動子２は、湾曲させることができない部分の長さが短い。
なお、より湾曲しやすくするため、ＦＰＣ２３の基端側にスリット、逃げ溝、蛇腹等の構造を設けてもよい。
また、実施の形態によれば、引き出し線２４が、基端側でまとめられて配置されているため、引き出し線２４の取り回しが容易である。さらに、引き出し線２４が、超音波内視鏡１の先端に直交する面内において、円周状に配列された圧電素子２１の中心と各引き出し線２４とを結んだ領域が超音波内視鏡１が湾曲する方向と交わらないように配置されているため、まとめられた引き出し線２４が湾曲動作を妨げることが防止されている。
（変形例１）
図１０は、変形例１に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１０に示すように、超音波振動子２Ａは、圧電素子２１と、電極２２Ａと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２３Ａａ、及び全体が一枚に繋がっており、基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ａｂを有するＦＰＣ２３Ａと、引き出し線２４と、を備える。
図１０は、変形例１に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１０に示すように、超音波振動子２Ａは、圧電素子２１と、電極２２Ａと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２３Ａａ、及び全体が一枚に繋がっており、基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ａｂを有するＦＰＣ２３Ａと、引き出し線２４と、を備える。
変形例１によれば、ＦＰＣ２３Ａが斜辺２３Ａｂを有するため、ＦＰＣ２３Ａが先端硬質部１１１から突出している部分も可撓性を有するため、湾曲させることができない部分の長さが短い。さらに、ＦＰＣ２３Ａの全体が一枚に繋がっていることにより、ＦＰＣが複数枚に分かれている場合よりも製造工程を簡易にすることができる。
（変形例２）
図１１は、変形例２に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１１に示すように、超音波振動子２Ｂは、圧電素子２１と、電極２２Ｂと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２３Ｂａ、及び並べて配置されている基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｂｂを有する同じ形状の２枚のＦＰＣ２３Ｂと、引き出し線２４と、を備える。
図１１は、変形例２に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１１に示すように、超音波振動子２Ｂは、圧電素子２１と、電極２２Ｂと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２３Ｂａ、及び並べて配置されている基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｂｂを有する同じ形状の２枚のＦＰＣ２３Ｂと、引き出し線２４と、を備える。
変形例２によれば、２枚のＦＰＣ２３Ｂが斜辺２３Ｂｂを有するため、２枚のＦＰＣ２３Ｂがそれぞれ先端硬質部１１１から突出している部分も可撓性を有するため、湾曲させることができない部分の長さが短い。さらに、２枚のＦＰＣ２３Ｂの形状が同一であるため、異なる形状のＦＰＣを複数用意する場合よりも部品点数を少なくすることができる。
また、変形例２においても、引き出し線２４は、超音波内視鏡１の先端に直交する面内において、円周状に配列された圧電素子２１の中心と各引き出し線２４とを結んだ領域が超音波内視鏡１が湾曲する方向と交わらないように配置されていることが好ましい。具体的には、円周状に配列された圧電素子２１の中心に対してまとめられた引き出し線２４が延びている２方向と、挿入部１１が湾曲する方向とが、４５°ずれるように、引き出し線２４を配置すればよい。このとき、まとめられた引き出し線２４が湾曲動作を妨げることが防止される。
（変形例３）
図１２は、変形例３に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１２に示すように、超音波振動子２Ｃは、圧電素子２１と、圧電素子２１の対角線上に配置された電極２２Ｃと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２４Ｃａ、及び全体が一枚に繋がっており、基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｃｂを有するＦＰＣ２３Ｃと、引き出し線２４と、を備える。
図１２は、変形例３に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１２に示すように、超音波振動子２Ｃは、圧電素子２１と、圧電素子２１の対角線上に配置された電極２２Ｃと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２４Ｃａ、及び全体が一枚に繋がっており、基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｃｂを有するＦＰＣ２３Ｃと、引き出し線２４と、を備える。
変形例３によれば、ＦＰＣ２３Ｃが斜辺２３Ｃｂを有するため、ＦＰＣ２３Ｃが先端硬質部１１１から突出している部分も可撓性を有するため、湾曲させることができない部分の長さが短い。さらに、ＦＰＣ２３Ｃの全体が一枚に繋がっていることにより、ＦＰＣが複数枚に分かれている場合よりも製造工程を簡易にすることができる。
（変形例４）
図１３は、変形例４に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１３に示すように、超音波振動子２Ｄは、圧電素子２１と、電極２２Ｄと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２４Ｄａ、及び４枚の基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｄｂを有するＦＰＣ２３Ｄと、引き出し線２４と、を備える。
図１３は、変形例４に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１３に示すように、超音波振動子２Ｄは、圧電素子２１と、電極２２Ｄと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２４Ｄａ、及び４枚の基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｄｂを有するＦＰＣ２３Ｄと、引き出し線２４と、を備える。
変形例４によれば、４枚のＦＰＣ２３Ｂが斜辺２３Ｄｂを有するため、４枚のＦＰＣ２３Ｂがそれぞれ先端硬質部１１１から突出している部分も可撓性を有するため、湾曲させることができない部分の長さが短い。
また、変形例４においても、変形例２と同様に、円周状に配列された圧電素子２１の中心に対してまとめられた引き出し線２４が延びている４方向と、挿入部１１が湾曲する方向とが、４５°ずれるように、引き出し線２４を配置されていることが好ましい。なお、挿入部１１が湾曲する方向は、例えば１方向、２方向、４方向のものがある。挿入部１１が湾曲する方向が４方向であっても、まとめられた引き出し線２４が延びている４方向と、挿入部１１が湾曲する４方向とを、それぞれ４５°ずつずらすことにより、どの方向の湾曲操作も妨げないようにすることができる。
（変形例５）
図１４は、変形例５に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１４に示すように、超音波振動子２Ｅは、圧電素子２１と、電極２２Ｅと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２４Ｅａ、及び４枚の基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｅｂを有するＦＰＣ２３Ｅと、引き出し線２４と、を備える。
図１４は、変形例５に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１４に示すように、超音波振動子２Ｅは、圧電素子２１と、電極２２Ｅと、方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びている配線２４Ｅａ、及び４枚の基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｅｂを有するＦＰＣ２３Ｅと、引き出し線２４と、を備える。
変形例５によれば、４枚のＦＰＣ２３Ｂが斜辺２３Ｅｂを有するため、４枚のＦＰＣ２３Ｂがそれぞれ先端硬質部１１１から突出している部分も可撓性を有するため、湾曲させることができない部分の長さが短い。
また、変形例５においても、変形例２と同様に、円周状に配列された圧電素子２１の中心に対してまとめられた引き出し線２４が延びている４方向と、挿入部１１が湾曲する方向とが、４５°ずれるように、引き出し線２４を配置されていることが好ましい。
（変形例６）
図１５は、変形例６に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１５に示すように、超音波振動子２Ｆは、圧電素子２１と、電極２２Ｆと、一部が方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びており、他の部分が圧電素子２１の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３に沿って延びている配線２４Ｆａ、及び基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｆｂを有するＦＰＣ２３Ｆと、引き出し線２４と、を備える。
図１５は、変形例６に係る超音波振動子を円周状に配置する前の状態を表す図である。図１５に示すように、超音波振動子２Ｆは、圧電素子２１と、電極２２Ｆと、一部が方向Ｄ３と交差する方向Ｄ４に沿って延びており、他の部分が圧電素子２１の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３に沿って延びている配線２４Ｆａ、及び基端側から方向Ｄ３に交差する方向Ｄ４に沿って斜めに延びている斜辺２３Ｆｂを有するＦＰＣ２３Ｆと、引き出し線２４と、を備える。
変形例６によれば、４枚のＦＰＣ２３Ｂが斜辺２３Ｆｂを有するため、４枚のＦＰＣ２３Ｂがそれぞれ先端硬質部１１１から突出している部分も可撓性を有するため、湾曲させることができない部分の長さが短い。このように、配線の一部が圧電素子の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ３に沿って配置されていてもよい。また、電極は、圧電素子の配列方向Ｄ１に沿った方向Ｄ２に沿って並べられていてもよい。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１ 超音波内視鏡
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ 超音波振動子
１１ 挿入部
１２ 操作部
１３ ユニバーサルケーブル
１４ コネクタ
１１１ 先端硬質部
１１１ａ 音響レンズ
１１２ 湾曲部
１１３ 可撓管部
１２１ 湾曲ノブ
１２２ 操作部材
１２３ 処置具挿入口
２１ 圧電素子
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ 電極
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ、２３Ｅ、２３Ｆ ＦＰＣ
２３ａ、２３Ａａ、２３Ｂａ、２４Ｃａ、２４Ｄａ、２４Ｅａ、２４Ｆａ 配線
２３ｂ、２３Ａｂ、２３Ｂｂ、２４Ｃｂ、２４Ｄｂ、２４Ｅｂ、２４Ｆｂ 斜辺
２４ 引き出し線
２５ 連結部材
３１ 圧電材料
３１ａ 長辺
３１ｂ 短辺
３２ 電極部材
３３ 基板部材
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ 超音波振動子
１１ 挿入部
１２ 操作部
１３ ユニバーサルケーブル
１４ コネクタ
１１１ 先端硬質部
１１１ａ 音響レンズ
１１２ 湾曲部
１１３ 可撓管部
１２１ 湾曲ノブ
１２２ 操作部材
１２３ 処置具挿入口
２１ 圧電素子
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ 電極
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ、２３Ｅ、２３Ｆ ＦＰＣ
２３ａ、２３Ａａ、２３Ｂａ、２４Ｃａ、２４Ｄａ、２４Ｅａ、２４Ｆａ 配線
２３ｂ、２３Ａｂ、２３Ｂｂ、２４Ｃｂ、２４Ｄｂ、２４Ｅｂ、２４Ｆｂ 斜辺
２４ 引き出し線
２５ 連結部材
３１ 圧電材料
３１ａ 長辺
３１ｂ 短辺
３２ 電極部材
３３ 基板部材
Claims (6)
- 挿入部の先端側に湾曲部を有する超音波内視鏡の先端に設けられて用いられるラジアル型の超音波振動子であって、
所定のピッチ間隔で円周状に配列されており、超音波の送受波を行う複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子のそれぞれに設けられている複数の電極と、
前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続されており、前記圧電素子の配列方向に直交する方向と少なくとも一部が交差して延びている複数の配線を有し、基端側から前記圧電素子の配列方向に直交する方向に交差するように斜めに延びている斜辺を有するように、前記複数の電極の基端側に固定されているフレキシブル基板と、
を備えることを特徴とする超音波振動子。 - 前記複数の電極は、前記圧電素子の配列方向に交差して並べられており、
前記複数の電極が並んでいる方向と前記圧電素子の配列方向に直交する方向とのなす角と、前記複数の電極が並んでいる方向と前記複数の配線が延びている方向とのなす角とが等しいことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。 - 前記複数の配線にそれぞれ電気的に接続されている複数の引き出し線を備え、
前記複数の引き出し線は、基端側でまとめられて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波振動子。 - 前記複数の引き出し線は、前記超音波内視鏡の先端に直交する面内において、円周状に配列された前記複数の圧電素子の中心と該複数の引き出し線とを結んだ領域が前記超音波内視鏡が湾曲する方向と交わらないように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子。
- 請求項１〜４のいずれか１つに記載の超音波振動子と、
硬質な部材からなり、被検体に挿入される挿入部の先端に配置されている先端硬質部と、
先端硬質部の基端側に設けられており、挿入部の基端側に設けられた操作部に対する操作によって湾曲する湾曲部と、
を備えることを特徴とする超音波内視鏡。 - 板状の圧電材料の上に導電性を有する電極部材を積層し、前記電極部材のそれぞれに設けられており、前記圧電材料の一辺に対して交差して延びている複数の配線を有し、基端側から前記一辺に交差するように斜めに延びている斜辺を有するように、基板部材を前記電極部材の基端側に固定する固定工程と、
前記配線が延びている方向と、前記圧電材料の前記一辺と異なる他辺が平行となるように、前記基板部材の少なくとも一部を折り返す折返し工程と、
前記基板部材が折り返された状態で、前記圧電材料、前記電極部材、及び前記基板部材を切断する切断工程と、
前記基板部材が切断されてなるフレキシブル基板を折り返された状態から折り返される前の位置に戻し、前記圧電材料が切断されてなる複数の圧電素子、前記電極部材が切断されてなる複数の電極、及び前記フレキシブル基板を円周状に配置にする配置工程と、
を含むことを特徴とする超音波振動子の製造方法。
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