JP2019130235A - 超音波振動子及び超音波内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】走査面が損傷しても自己修復により修理を不要とし、利便性の向上を図ることができる超音波振動子及び超音波内視鏡を提供する。【解決手段】超音波振動子１０は、入力した電気信号に応じて超音波をそれぞれ出射するとともに外部から入射した超音波を電気信号にそれぞれ変換する複数の圧電素子１１１と、超音波を送受信する走査面ＳＳの材料が自己修復性材料で構成された外表面とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、超音波振動子及び超音波内視鏡に関する。

従来、入力した電気信号に応じて超音波をそれぞれ出射するとともに外部から入射した超音波を電気信号にそれぞれ変換する複数の圧電素子を備えた超音波振動子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波振動子（超音波プローブ）では、当該超音波振動子の外表面のうち、超音波を送受信する走査面は、音響レンズで構成されている。ここで、当該音響レンズは、シリコーン樹脂（ゴム）等の柔軟な樹脂やエラストマーで構成されることが一般的である。

特開２０１７−０１２４３６号公報

しかしながら、シリコーン樹脂は、比較的に柔軟な材料である。このため、超音波振動子の外表面を構成する音響レンズ（走査面）は、強度が弱く、切り傷等の損傷を受け易い。そして、走査面が損傷を受けた状態で使用した場合には、当該損傷した部分に汚物が付着し易くなるとともに、適切な超音波画像を得ることもできない、という問題がある。一方、音響特性に影響を与えないで、走査面の損傷部分のみを修復することは困難である。このため、走査面が損傷を受けた場合には、超音波振動子そのものを交換することになり、修理に長い時間を要してしまう、という問題がある。
そこで、利便性の向上を図るために、走査面が損傷しても自己修復により修理を不要とする技術、あるいは、走査面が損傷した場合に容易に修理することができる技術が要望されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、利便性の向上を図ることができる超音波振動子及び超音波内視鏡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、本発明に係る超音波振動子は、入力した電気信号に応じて超音波をそれぞれ出射するとともに外部から入射した超音波を電気信号にそれぞれ変換する複数の圧電素子と、超音波を送受信する走査面の材料が自己修復性材料で構成された外表面と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子では、上記発明において、前記複数の圧電素子から出射された超音波を外部に放射するとともに、外部から入射した超音波を前記複数の圧電素子に伝達する音響レンズをさらに備え、前記音響レンズは、前記走査面を構成するとともに、自己修復性材料で構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子では、上記発明において、前記複数の圧電素子及び前記音響レンズを保持する保持部材をさらに備え、前記保持部材には、前記音響レンズに接触する接触部が設けられ、前記接触部は、自己修復性材料で構成され、前記音響レンズに接合することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子では、上記発明において、前記自己修復性材料は、ディールス・アルダー反応によってフラン−マレイミド間で架橋構造が形成される熱可塑性エラストマーを含み、前記架橋構造は、温度に応じて、架橋及び脱架橋を可逆的に進行することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子では、上記発明において、前記自己修復性材料は、ひも状の高分子が多数の輪分子を貫通した構造を有するポリロタキサンを含み、前記輪分子同士は、架橋及び脱架橋を可逆的に進行することを特徴とする。

また、本発明に係る超音波内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部を備え、当該挿入部の先端に超音波振動子が設けられた超音波内視鏡であって、前記超音波振動子は、上述した超音波振動子であることを特徴とする。

本発明に係る超音波振動子及び超音波内視鏡によれば、利便性の向上を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態１に係る内視鏡システムを示す図である。 図２は、挿入部の先端を示す斜視図である。 図３は、超音波振動子を示す断面図である。 図４は、音響レンズを構成する自己修復性材料の特性を説明する図である。 図５は、本実施の形態２に係る音響レンズを構成する自己修復性材料の特性を説明する図である。 図６は、本実施の形態２に係る音響レンズを構成する自己修復性材料の特性を説明する図である。 図７は、本実施の形態３に係る超音波振動子を示す図である。 図８は、本実施の形態３に係る超音波振動子を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
〔内視鏡システムの概略構成〕
図１は、本実施の形態１に係る内視鏡システム１を示す図である。
内視鏡システム１は、超音波内視鏡を用いて人等の被検体内の超音波診断及び処置を行うシステムである。この内視鏡システム１は、図１に示すように、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、内視鏡観察装置４と、表示装置５とを備える。
超音波内視鏡２は、一部を被検体内に挿入可能とし、被検体内の体壁に向けて超音波パルス（音響パルス）を送信するとともに被検体にて反射された超音波エコーを受信してエコー信号を出力する機能、及び被検体内を撮像して画像信号を出力する機能を有する。
なお、超音波内視鏡２の詳細な構成については、後述する。

超音波観測装置３は、超音波ケーブル３１（図１）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、超音波ケーブル３１を介して超音波内視鏡２にパルス信号を出力するとともに超音波内視鏡２からエコー信号を入力する。そして、超音波観測装置３では、当該エコー信号に所定の処理を施して超音波画像を生成する。
内視鏡観察装置４には、超音波内視鏡２の後述する内視鏡用コネクタ９（図１）が着脱自在に接続される。この内視鏡観察装置４は、図１に示すように、ビデオプロセッサ４１と、光源装置４２とを備える。
ビデオプロセッサ４１は、内視鏡用コネクタ９を介して超音波内視鏡２からの画像信号を入力する。そして、ビデオプロセッサ４１は、当該画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。
光源装置４２は、内視鏡用コネクタ９を介して被検体内を照明する照明光を超音波内視鏡２に供給する。
表示装置５は、液晶、有機ＥＬ（Electro Luminescence）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、または、プロジェクタを用いて構成され、超音波観測装置３にて生成された超音波画像や、内視鏡観察装置４にて生成された内視鏡画像等を表示する。

〔超音波内視鏡の構成〕
次に、超音波内視鏡２の構成について説明する。
超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部６と、操作部７と、ユニバーサルコード８と、内視鏡用コネクタ９とを備える。
図２は、挿入部６の先端を示す斜視図である。
なお、以下では、挿入部６の構成を説明するにあたって、挿入部６の先端側（被検体内への挿入方向の先端側）を「先端側」とのみ記載し、挿入部６の基端側（挿入部６の先端から離間する側）を「基端側」とのみ記載する。
挿入部６は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部６は、図１または図２に示すように、先端側に設けられた超音波振動子１０と、超音波振動子１０の基端側に連結された硬性部材６１と、硬性部材６１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部６２と、湾曲部６２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管６３（図１）とを備える。
なお、挿入部６、操作部７、ユニバーサルコード８、及び内視鏡用コネクタ９の内部には、光源装置４２から供給された照明光を伝送するライトガイド（図示略）、上述したパルス信号やエコー信号を伝送する振動子ケーブル（図示略）、及び画像信号を伝送する信号ケーブル（図示略）が引き回されているとともに、流体を流通させるための管路（図示略）が設けられている。

ここで、硬性部材６１は、樹脂材料等から構成された硬質部材であり、挿入軸Ａｘ（図２）に沿って延在する略円柱形状を有する。なお、挿入軸Ａｘは、挿入部６の延在方向に沿う軸である。
この硬性部材６１において、先端側の外周面には、先端に向かうにしたがって当該硬性部材６１を先細形状とする傾斜面６１１が形成されている。
そして、硬性部材６１には、図２に示すように、基端から先端まで貫通した取付用孔（図示略）、基端から傾斜面６１１までそれぞれ貫通した照明用孔６１２、撮像用孔６１３、送気送水用孔６１４、及び処置具チャンネル６１５等が形成されている。
上述した取付用孔（図示略）は、超音波振動子１０が取り付けられる孔である。そして、当該取付用孔の内部には、上述した振動子ケーブル（図示略）が挿通されている。

照明用孔６１２の内部には、上述したライトガイド（図示略）の出射端側と、当該ライトガイドの出射端から出射された照明光を被検体内に照射する照明レンズ６１６（図２）とが配設されている。
撮像用孔６１３の内部には、被検体内に照射され、当該被検体内で反射された光（被写体像）を集光する対物光学系６１７（図２）、及び当該対物光学系６１７にて集光された被写体像を撮像する撮像素子（図示略）が配設されている。そして、当該撮像素子にて撮像された画像信号は、上述した信号ケーブル（図示略）を介して内視鏡観察装置４（ビデオプロセッサ４１）に伝送される。
本実施の形態１では、上述したように照明用孔６１２及び撮像用孔６１３は、傾斜面６１１に形成されている。このため、本実施の形態１に係る超音波内視鏡２は、挿入軸Ａｘに対して鋭角で交差する方向を観察する斜視タイプの内視鏡として構成されている。

送気送水用孔６１４は、上述した管路（図示略）の一部を構成し、撮像用孔６１３に向けて送気または送水し、対物光学系６１７の外面を洗浄するための孔である。
処置具チャンネル６１５は、挿入部６の内部に挿通された穿刺針等の処置具（図示略）を外部に突出させる通路である。

操作部７は、挿入部６の基端側に連結され、医師等から各種操作を受け付ける部分である。この操作部７は、図１に示すように、湾曲部６２を湾曲操作するための湾曲ノブ７１と、各種操作を行うための複数の操作部材７２とを備える。
また、操作部７には、湾曲部６２及び可撓管６３の内部に設けられたチューブ（図示略）を介して処置具チャンネル６１５に連通し、当該チューブに処置具（図示略）を挿通するための処置具挿入口７３（図１）が設けられている。

ユニバーサルコード８は、操作部７から延在し、上述したライトガイド（図示略）、上述した振動子ケーブル（図示略）、上述した信号ケーブル（図示略）、及び上述した管路（図示略）の一部を構成するチューブ（図示略）が配設されたコードである。
内視鏡用コネクタ９は、ユニバーサルコード８の端部に設けられている。そして、内視鏡用コネクタ９は、超音波ケーブル３１が接続されるとともに、内視鏡観察装置４に挿し込まれることでビデオプロセッサ４１及び光源装置４２に接続する。

〔超音波振動子の構成〕
次に、超音波振動子１０の構成について説明する。
図３は、超音波振動子１０を示す断面図である。具体的に、図３は、挿入軸Ａｘを含み、走査面ＳＳに直交する平面にて超音波振動子１０を切断した断面図である。
超音波振動子１０は、コンベックス型の超音波振動子であり、外部（図３中、上方側）に向けて凸となる円筒面状の走査面ＳＳを有する。なお、走査面ＳＳは、超音波振動子１０の外表面の一部を構成する。
なお、以下では、超音波振動子１０の構成を説明するにあたって、円筒面状の走査面ＳＳの周方向を「周方向」とのみ記載し、円筒面状の走査面ＳＳにおける円筒軸に沿う方向（図３中、紙面に直交する方向）を「幅方向」と記載する。
そして、超音波振動子１０は、走査面ＳＳの法線で構成される断面視扇状の超音波送受領域Ａｒ（図３）内で周方向に沿って超音波を走査（送受信）する。
この超音波振動子１０は、図３に示すように、振動部１１と、音響整合層１２と、音響レンズ１３と、バッキング材１４と、保持部材１５とを備える。

振動部１１は、図３に示すように、複数の圧電素子１１１で構成されている。
複数の圧電素子１１１は、幅方向に沿って直線状に延在する長尺状の直方体でそれぞれ構成され、図３に示すように、周方向に沿って規則的に配列されている。また、圧電素子１１１の外面には、具体的な図示は省略したが、一対の電極が形成されている。そして、圧電素子１１１は、上述した振動子ケーブル（図示略）及び一対の電極（図示略）を介して入力したパルス信号（本発明に係る電気信号に相当）を超音波パルスに変換して被検体に送信する。また、圧電素子１１１は、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（本発明に係る電気信号に相当）に変換し、上述した一対の電極（図示略）を介して上述した振動子ケーブル（図示略）に出力する。
すなわち、超音波送受領域Ａｒにおいて、周方向の一端の位置は、複数の圧電素子１１１のうち周方向の一端に位置する圧電素子１１１１（図３）の位置に相当する。また、周方向の他端の位置は、複数の圧電素子１１１のうち周方向の他端に位置する圧電素子１１１２（図３）の位置に相当する。

ここで、圧電素子１１１は、ＰＭＮ−ＰＴ単結晶、ＰＭＮ−ＰＺＴ単結晶、ＰＺＮ−ＰＴ単結晶、ＰＩＮ−ＰＺＮ−ＰＴ単結晶またはリラクサー系材料を用いて形成される。
なお、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チタン酸ジルコン酸鉛（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）Ｏ_３で表され、Ｂ１はマグネシウム、亜鉛、インジウムまたはスカンジウムのいずれかであり、Ｂ２はニオブ、タンタルまた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、上述した一対の電極（図示略）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。

音響整合層１２は、図３に示すように、周方向に沿って延在し、振動部１１に対して超音波振動子１０の外表面側（図３中、上方側）に積層されている。そして、音響整合層１２は、振動部１１（圧電素子１１１）と被検体との間で音（超音波）を効率よく透過させるために、当該振動部１１と被検体との間の音響インピーダンスをマッチングさせる。

音響レンズ１３は、図３に示すように、接着剤（図示略）による接着力や、レンズ材そのものを注型した際の密着力にて音響整合層１２に対して超音波振動子１０の外表面側に固定される。すなわち、音響レンズ１３において、図３中、上方側の面は、走査面ＳＳとなる。この走査面ＳＳは、周方向に沿って延在した断面視円弧形状を有するとともに、幅方向に沿って延在した断面視円弧形状を有し、外部に向けて突出した凸形状を有する。そして、音響レンズ１３は、振動部１１から送信され、音響整合層１２を介した超音波パルスを収束させる。また、音響レンズ１３は、被検体で反射された超音波エコーを音響整合層１２に伝達する。
ここで、音響レンズ１３の材料は、自己修復性材料にて構成されている。なお、当該自己修復性材料の詳細については、後述する。

バッキング材１４は、図３に示すように、音響整合層１２との間で振動部１１を挟むように設けられ、圧電素子１１１の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる部材である。このバッキング材１４は、減衰率の大きい材料、例えば、アルミナ、ジルコニア、タングステン等のフィラーを分散させたエポキシ樹脂や、上述したフィラーを分散したゴムを用いて形成される。

保持部材１５は、図３に示すように、保持部１５１と、取付部１５２とを備える。
保持部１５１は、振動部１１、音響整合層１２、音響レンズ１３、及びバッキング材１４が一体化されたユニットを保持する部分である。この保持部１５１には、図３に示すように、当該ユニットを保持しつつ、音響レンズ１３の走査面ＳＳを外部に露出させる凹部１５１１が形成されている。そして、凹部１５１１と当該ユニットとの隙間には、接着剤１６（図３）が充填される。
取付部１５２は、保持部１５１の基端に一体形成され、硬性部材６１における上述した取付用孔（図示略）に挿入され、当該硬性部材６１に取り付けられる部分である。この取付部１５２には、図３に示すように、基端から凹部１５１１まで貫通し、上述した振動子ケーブル（図示略）が挿通される挿通孔１５２１が形成されている。

〔音響レンズを構成する自己修復性材料について〕
次に、音響レンズ１３を構成する自己修復性材料について説明する。
図４は、音響レンズ１３を構成する自己修復性材料の特性を説明する図である。
本実施の形態１では、音響レンズ１３を構成する自己修復性材料として、図４に示すように、ディールス・アルダー（Diels-Alder）反応によってフランＦ−マレイミドＭ間で架橋構造ＣＬが形成される熱可塑性エラストマーＴＥを採用している。
ここで、当該熱可塑性エラストマーＴＥとしては、「1,1’-(methylenedi-1,4-phenylene)bismaleimide-furfuryl glycidyl ether-Jeffamine4000」を例示することができる。

熱可塑性エラストマーＴＥでは、架橋構造ＣＬは、温度に応じて、架橋（図４（ｂ））及び脱架橋（図４（ａ））を可逆的に進行する。
具体的に、音響レンズ１３の走査面ＳＳが損傷（切り傷等）した場合を想定する。
この場合には、当該損傷した位置では、架橋構造ＣＬは、脱架橋の状態となる。当該音響レンズ１３を例えば８０℃程度に加熱し、当該温度で放置すると、当該損傷により脱架橋の状態となった架橋構造ＣＬ以外の架橋構造ＣＬもレトロ・ディールス・アルダー（Retro-Diels-Alder）反応により、脱架橋の状態となる。このため、熱可塑性エラストマーＴＥ（フランＦ及びマレイミドＭ）は、流動性を示す。そして、当該音響レンズ１３の温度を２５℃程度まで徐々に冷却していくと、脱架橋の状態であったフランＦ及びマレイミドＭは、ディールス・アルダー反応により架橋の状態となる。その結果、当該損傷が修復されていく。

なお、本発明に係る熱可塑性エラストマーＴＥは、材料の配合量（例えば、フランＦの配合量）を変更することで、下記（１）〜（８）の条件を満足することが好ましい。
（１）一般的な内視鏡の洗浄、消毒、滅菌処理での耐性を有すること。
（２）音響インピーダンスが１．０〜２．０MRayl程度（１．０×１０^６〜２．０×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓ）程度）であること。
音響レンズ１３の音響インピーダンスは、生体（水）の音響インピーダンスと音響整合層１２の音響インピーダンスとの間の値、若しくは生体（水）と同じ値となることが理想である。そして、上記（２）の条件を満足すれば、音響レンズ１３と被検体（生体）との界面で超音波の反射を小さくすることができる。すなわち、超音波の伝搬効率を向上させることができる。

（３）縦波音速が９００〜１２００m/s程度であること。
音響レンズ１３では、生体（水）との縦波音速の差で屈折し、レンズ効果を得ることができる。そして、音響レンズ１３の形状を生体に接触させ易い凸形状にするためには、水の音速１５００m/sより遅い必要がある。このため、上記（３）の条件を満足することが好ましい。
（４）減衰率が１０dB/(cm・MHz)以下であること。
上記（４）の条件を満足すれば、音響レンズ１３を透過した時の超音波減衰を小さくすることができる。すなわち、超音波の伝搬効率を向上させることができる。
（５）金型での成形や、射出成形で所定の形状を作成することができること、また、その際の収縮率が１０%以下であること。
ここで、音響レンズ１３の焦点位置精度を高めるためには、曲面部分の曲率半径の精度が重要である。また、金型の形状を精密に転写するためには収縮率が小さい必要がある。そして、上記（５）の条件を満足すれば、音響レンズ１３の形状を精度良く作成することができる。

（６）硬度は、ShoreA＞５０であること。
上記（６）の条件を満足すれば、通常使用時に傷が付いたり引き裂かれたりされない程度の強度を実現することができる。
（７）厚み０．１５mm程度で４kV以上の絶縁性を有すること。
上記（７）の条件を満足すれば、電気的な安全性を確保することができる。
（８）生体適合性があること。
上記（８）の条件を満足すれば、人体に使用する際の安全性を確保することができる。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態１に係る超音波振動子１０では、音響レンズ１３は、当該超音波振動子１０の外表面のうち走査面ＳＳを構成するとともに、自己修復性材料で構成されている。
このため、例えば、処置具チャンネル６１５を介して突出した穿刺針等の処置具により、走査面ＳＳが損傷（切り傷等）した場合であっても、当該損傷を自己修復することができる。すなわち、当該損傷が自己修復されるため、走査面ＳＳに汚物が付着し易くなることがなく、適切な超音波画像を継続して得ることができる。また、超音波振動子１０そのものを交換する必要がなく、修理に長い時間を要してしまうこともない。
したがって、本実施の形態１に係る超音波振動子１０によれば、利便性の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態２では、音響レンズ１３を構成する自己修復性材料として、上述した実施の形態１で説明した材料とは異なる材料を用いた点が異なるのみである。

図５及び図６は、本実施の形態２に係る音響レンズ１３を構成する自己修復性材料の特性を説明する図である。
本実施の形態２では、音響レンズ１３を構成する自己修復性材料として、図５に示したポリロタキサン（超分子ポリマー）ＳＭを採用している。
ポリロタキサンＳＭは、ひも状の高分子ＳＭ１と、多数の輪分子ＳＭ２と、一対のストッパー分子ＳＭ３とを備える。
ひも状の高分子ＳＭ１は、例えば、ポリエチレングリコールで構成されている。
輪分子ＳＭ２は、例えば、シクロデキストリンで構成されている。そして、ひも状の高分子ＳＭ１は、多数の輪分子ＳＭ２を貫通する。
ストッパー分子ＳＭ３は、例えば、アダマンタンアミンで構成されている。そして、一対のストッパー分子ＳＭ３は、ひも状の高分子ＳＭ１の両端に設けられ、輪分子ＳＭ２がひも状の高分子ＳＭ１から脱落することを防止している。

そして、輪分子ＳＭ２は、ひも状の高分子ＳＭ１に沿って自由に移動することができるとともに、他のポリロタキサンＳＭの輪分子ＳＭ２との間で、架橋（図６（ａ））及び脱架橋（図６（ｂ））を可逆的に進行する。
具体的に、音響レンズ１３の走査面ＳＳが損傷（切り傷等）した場合を想定する。
この場合には、当該損傷した位置では、架橋の状態であった輪分子ＳＭ２同士は、脱架橋の状態となる。そして、当該損傷により分断されたポリロタキサンＳＭ同士が互いに接触していると、輪分子ＳＭ２がひも状の高分子ＳＭ１に沿って自由に移動することができるため、脱架橋の状態であった一方のポリロタキサンＳＭの輪分子ＳＭ２と他方のポリロタキサンＳＭの輪分子ＳＭ２とは、架橋の状態となる。その結果、当該損傷が修復されていく。

なお、本発明に係るポリロタキサンＳＭは、材料の配合量（例えば、輪分子ＳＭ２の配合量）を変更することで、上述した実施の形態１で説明した（１）〜（８）の条件を満足することが好ましい。

以上説明した本実施の形態２のように音響レンズ１３を構成する自己修復性材料としてポリロタキサンＳＭを採用した場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。

（実施の形態３）
次に、本実施の形態３について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図７及び図８は、本実施の形態３に係る超音波振動子１０Ａを示す図である。具体的に、図７及び図８は、図２に対応した図である。
本実施の形態３に係る超音波振動子１０Ａでは、上述した実施の形態１で説明した超音波振動子１０に対して、保持部材１５とは異なる材料で構成された保持部材１５Ａを採用した点が異なる。

具体的に、保持部材１５Ａは、音響レンズ１３と同様に、自己修復性材料である熱可塑性エラストマーＴＥで構成されている。なお、保持部材１５Ａは、熱可塑性エラストマーＴＥの材料の配合量（例えば、フランＦの配合量）を変更することで、音響レンズ１３よりも硬度を高く設定することが好ましい。また、保持部材１５Ａは、上述した実施の形態１で説明した保持部材１５と同様に、保持部１５１と、取付部１５２とを備える。
ここで、保持部１５１において、凹部１５１１の開口部分１５１２（図７）は、音響レンズ１３の外縁形状と略同一の形状を有する。当該開口部分１５１２は、本発明に係る接触部に相当する。そして、音響レンズ１３は、開口部分１５１２に嵌合された状態で、例えば８０℃程度に加熱され、さらに２５℃程度に冷却される。これにより、音響レンズ１３の外縁部分と開口部分１５１２とは、ディールス・アルダー反応によってフランＦ−マレイミドＭ間で架橋構造ＣＬが形成されることで、互いに接合される。なお、図７では、当該接合箇所を破線で示している。すなわち、本実施の形態３に係る音響レンズ１３は、音響整合層１２に対して固定されておらず、保持部材１５Ａに対して固定されている。

また、超音波振動子１０Ａの使用により、音響レンズ１３の走査面ＳＳが自己修復不能に損傷した場合には、図７の破線に沿って当該音響レンズ１３を剥ぎ取り（図８）、新たな音響レンズ１３を開口部分１５１２に嵌合する。そして、新たな音響レンズ１３は、上記同様に例えば８０℃程度に加熱され、さらに２５℃程度に冷却され、ディールス・アルダー反応によってフランＦ−マレイミドＭ間で架橋構造ＣＬが形成されることで、開口部分１５１２に対して接合される。

以上説明した本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
本実施の形態３に係る超音波振動子１０Ａでは、保持部材１５Ａは、自己修復性材料で構成され、音響レンズ１３に接合する。このため、走査面ＳＳが自己修復不能に損傷した場合であっても、音響レンズ１３のみを容易に交換することができる。

（その他の実施形態）
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態１〜３によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１〜３では、超音波振動子１０，１０Ａは、コンベックス型の超音波振動子で構成されていたが、これに限らず、ラジアル型の超音波振動子で構成しても構わない。
上述した実施の形態１〜３では、内視鏡システム１は、超音波画像を生成する機能、及び内視鏡画像を生成する機能の双方を有していたが、これに限らず、超音波画像を生成する機能のみを有する構成としても構わない。
上述した実施の形態１〜３において、内視鏡システム１は、医療分野に限らず、工業分野において、機械構造物等の被検体の内部を観察する内視鏡システムとしても構わない。
上述した実施の形態１〜３では、超音波内視鏡２は、挿入軸Ａｘに対して鋭角で交差する方向を観察する斜視タイプの内視鏡で構成されていたが、これに限らず、挿入軸Ａｘに対して直角に交差する方向を観察する側視タイプの内視鏡として構成しても構わない。

上述した実施の形態１〜３では、超音波振動子１０，１０Ａの外表面のうち、超音波を送受信する走査面ＳＳは、音響レンズ１３で構成されていたが、これに限らない。例えば、音響レンズ１３をシリコーン樹脂等で構成し、当該音響レンズ１３の外表面側の面に、走査面ＳＳを構成する上述した実施の形態１，２で説明した自己修復性材料からなる保護部（コーティング層）を設けても構わない。また、例えば、音響レンズ１３を省略し、音響整合層１２の外表面側の面に、走査面ＳＳを構成する上述した実施の形態１，２で説明した自己修復性材料からなる保護部（コーティング層）を設けても構わない。さらに、例えば、音響レンズ１３及び音響整合層１２を省略し、振動部１１の外表面側の面に、走査面ＳＳを構成する上述した実施の形態１，２で説明した自己修復性材料からなる保護部（コーティング層）を設けても構わない。
なお、音響レンズ１３をシリコーン樹脂等で構成し、当該音響レンズ１３の外表面側の面に当該保護部（コーティング層）を設けた場合には、当該保護部は、下記（９）〜（１１）の条件を満足することが好ましい。
（９）音響インピーダンスが１．０〜２．０MRayl程度（１．０×１０^６〜２．０×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓ）程度であること。
当該保護部の音響インピーダンスは、音響レンズ１３の音響インピーダンスと生体（水）の音響インピーダンスとの間の値、若しくは生体（水）と同じ値となることが理想である。そして、上記（９）の条件を満足すれば、音響レンズ１３〜保護部〜生体の界面での超音波の反射を小さくすることができる。すなわち、超音波の伝搬効率を向上させることができる。
（１０）厚みが均一であること。
上記（１０）の条件を満足すれば、音響レンズ１３の屈折効果を阻害しない。
（１１）減衰率が音響レンズ１３と合わせて１０dB/(cm・MHz)以下であること。
上記（１１）の上限を満足すれば、超音波伝搬を阻害しない。

上述した実施の形態１〜３では、本発明に係る自己修復性材料として、熱可塑性エラストマーＴＥやポリロタキサンＳＭを採用していたが、これに限らず、自己修復性材料であれば、その他の材料（例えば、熱可逆性を有する樹脂、接着剤、蝋等）を採用しても構わない。
上述した実施の形態３では、保持部材１５Ａを熱可塑性エラストマーＴＥで構成していたが、これに限らず、上述した実施の形態２と同様に、ポリロタキサンＳＭで構成しても構わない。また、開口部分１５１２のみを熱可塑性エラストマーＴＥやポリロタキサンＳＭで構成しても構わない。

１ 内視鏡システム
２ 超音波内視鏡
３ 超音波観測装置
４ 内視鏡観察装置
５ 表示装置
６ 挿入部
７ 操作部
８ ユニバーサルコード
９ 内視鏡用コネクタ
１０，１０Ａ 超音波振動子
１１ 振動部
１２ 音響整合層
１３ 音響レンズ
１４ バッキング材
１５，１５Ａ 保持部材
３１ 超音波ケーブル
４１ ビデオプロセッサ
４２ 光源装置
６１ 硬性部材
６２ 湾曲部
６３ 可撓管
７１ 湾曲ノブ
７２ 操作部材
７３ 処置具挿入口
１１１，１１１１，１１１２ 圧電素子
１５１ 保持部
１５２ 取付部
６１１ 傾斜面
６１２ 照明用孔
６１３ 撮像用孔
６１４ 送気送水用孔
６１５ 処置具チャンネル
６１６ 照明レンズ
６１７ 対物光学系
１５１１ 凹部
１５１２ 開口部分
１５２１ 挿通孔
Ａｘ 挿入軸
ＣＬ 架橋構造
Ｆ フラン
Ｍ マレイミド
ＳＭ ポリロタキサン
ＳＭ１ ひも状の高分子
ＳＭ２ 輪分子
ＳＭ３ ストッパー分子
ＳＳ 走査面
ＴＥ 熱可塑性エラストマー

Claims (6)

1. 入力した電気信号に応じて超音波をそれぞれ出射するとともに外部から入射した超音波を電気信号にそれぞれ変換する複数の圧電素子と、
   超音波を送受信する走査面の材料が自己修復性材料で構成された外表面と、
   を備えることを特徴とする超音波振動子。
2. 前記複数の圧電素子から出射された超音波を外部に放射するとともに、外部から入射した超音波を前記複数の圧電素子に伝達する音響レンズをさらに備え、
   前記音響レンズは、
   前記走査面を構成するとともに、自己修復性材料で構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
3. 前記複数の圧電素子及び前記音響レンズを保持する保持部材をさらに備え、
   前記保持部材には、
   前記音響レンズに接触する接触部が設けられ、
   前記接触部は、
   自己修復性材料で構成され、前記音響レンズに接合する
   ことを特徴とする請求項２に記載の超音波振動子。
4. 前記自己修復性材料は、
   ディールス・アルダー反応によってフラン−マレイミド間で架橋構造が形成される熱可塑性エラストマーを含み、
   前記架橋構造は、
   温度に応じて、架橋及び脱架橋を可逆的に進行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
5. 前記自己修復性材料は、
   ひも状の高分子が多数の輪分子を貫通した構造を有するポリロタキサンを含み、
   前記輪分子同士は、
   架橋及び脱架橋を可逆的に進行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
6. 被検体内に挿入される挿入部を備え、当該挿入部の先端に超音波振動子が設けられた超音波内視鏡であって、
   前記超音波振動子は、
   請求項１に記載の超音波振動子である
   ことを特徴とする超音波内視鏡。

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