JP6064098B1 - 超音波振動子および超音波プローブ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る内視鏡システムを模式的に示す図である。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、光源装置6とを備える。
図17は、本発明の実施の形態1の変形例に係る超音波振動子の構成を説明する図であって、対向電極743に電荷が印加されていない状態を示す図である。本変形例では、上述した実施の形態1にかかる中空部742に複数の凸部742aを設けた。図17に示すように、本変形例にかかるマスク部74の中空部742には、エレクトレット部741と対向する底面から略直交する方向に突出する凸部742aが設けられている。凸部742aは、底面に対して進退自体に設けられ、最も突出した状態では、エレクトレット部741の表面に当接している。エレクトレット部741は、対向電極743に電荷が印加されていない場合には、凸部742aによって支持された状態となっている。
図19は、本発明の実施の形態2に係る超音波振動子の要部の構成を示す模式図である。上述した実施の形態1では、マスク部74としてエレクトレットを用いるものとして説明したが、本実施の形態2では、マスク部77として、静電容量型超音波トランスデューサ(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer:C−MUT)を用いる。
図22は、本発明の実施の形態2の変形例に係る超音波振動子の要部の構成を説明する図であって、電極の間に直流電圧が印加されていない状態を示す図である。上述した実施の形態2では、第1電極771aおよび第2電極772cの間に直流電圧が印加されていない状態であっても、第1シート771と突出部772bとが接触した状態にあるため、該突出部772bを介して超音波が通過してしまう場合があった。本変形例では、上述した第1シート771および第2シート772に対して、第3シート774および第4シート775を積層し、突出部772bを介して超音波が通過することを防止する。
図23は、本発明の実施の形態3に係る超音波振動子の要部の構成を示す模式図である。図24,25は、本実施の形態3に係る超音波振動子における超音波の伝搬を説明する図である。本実施の形態3では、超音波の伝搬経路上に発泡体を介在させることにより超音波の通過を遮断する。本実施の形態3では、音響レンズ78にマスク部が設けられているものとして説明する。
図26は、本発明の実施の形態4に係る超音波振動子の要部の構成を示す模式図である。図27は、本実施の形態4に係る超音波振動子における超音波の伝搬を説明する図である。本実施の形態4では、超音波の伝搬経路上に流体が通る空間を設けることで、超音波の通過と遮断とを可逆的に行う音響レンズ79を有する構造とした。
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 光源装置
7 超音波振動子
21 挿入部
22 操作部
23 ユニバーサルケーブル
24 コネクタ
31 超音波ケーブル
41 ビデオケーブル
61 光ファイバケーブル
71 圧電素子
72 第1音響整合層
73 第2音響整合層
74,77 マスク部
75,78,79 音響レンズ
76 バッキング材
100 穿刺針
211 硬性部材
212 湾曲部
213 可撓管部
221 湾曲ノブ
222 操作部材
223 処置具挿入口
241 第1コネクタ部
242 第2コネクタ部
243 第3コネクタ部
740 本体部
741 エレクトレット部
742 中空部
742a 凸部
743 対向電極
771 第1シート
771a 第1電極
772 第2シート
772b,775b 突出部
772c 第2電極
773,776,792 中空部
774 第3シート
774a 第3電極
775 第4シート
775c 第4電極
781,791 レンズ本体
782 混合部
783 電熱線
Claims (13)
- 被検体に超音波を照射するとともに、該被検体で反射された超音波エコーを受信する超音波振動子であって、
電気信号の入力に応じて超音波を出射するとともに、外部から入射した超音波を電気信号に変換する複数の圧電素子と、
前記複数の圧電素子と当該超音波振動子における前記超音波の放射面との間に設けられ、前記超音波による走査方向に平行な平面と直交するエレベーション方向を複数の領域に分割してなる分割領域のうち任意の分割領域をマスク可能であり、マスクした分割領域において、前記超音波を、該超音波の伝搬方向と異なる方向に反射し、前記マスクした分割領域以外の分割領域において、前記超音波を前記伝搬方向に通過させるマスク部と、
を備えたことを特徴とする超音波振動子。 - 前記複数の圧電素子は、一次元的に配列されたことを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。
- 前記マスク部は、
前記エレベーション方向に沿って配列され、電気分極を保持して電界を形成する複数のエレクトレット部と、
前記エレクトレット部の配置に応じた帯状の中空空間を形成する複数の中空部と、
前記エレクトレット部と対向して設けられ、帯状をなす複数の対向電極と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 - 前記マスク部は、
屈曲自在なシート状をなす第1シートと、シート状をなす第2シートとが積層されてなり、
前記第1シートは、
前記エレベーション方向に沿って配列され、短冊状をなす複数の第1電極
を有し、
前記第2シートは、
前記第1シートと対向する表面から突出する複数の突出部と、
前記第1電極と対向して設けられ、短冊状をなす複数の第2電極と、
を有し、
前記第1シートおよび前記突出部により中空空間が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 - 前記マスク部は、
第3電極を有し、前記第2シートの前記第1シート側と反対側の表面に積層される第3シートと、
前記第2シートに形成された突出部とオフセットした位置に形成された第2の突出部を有し、前記第3シートの前記第2シート側と反対側の表面に積層される第4シートと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の超音波振動子。 - 前記マスク部は、
熱により体積が膨張する材料が混合されてなり、前記エレベーション方向に沿って配列された複数の混合部と、
各混合部を通過し、通電により発熱する複数の電熱線と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 - 前記マスク部は、
超音波を伝搬可能な流体が流通可能であり、前記エレベーション方向に沿って配列された複数の中空部、
を有することを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 - 前記圧電素子と観測対象との間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、
前記マスク部を通過した超音波を外部に出射する音響レンズと、
をさらに備え、
前記複数の圧電素子、前記音響整合層、前記マスク部、前記音響レンズの順に積層されてなる
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波振動子。 - 前記圧電素子と観測対象との間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、
前記マスク部を通過した超音波を外部に出射する音響レンズと、
をさらに備え、
前記複数の圧電素子、前記音響整合層、前記マスク部、前記音響レンズの順に積層されてなる
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波振動子。 - 前記圧電素子と観測対象との間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、
前記マスク部を通過した超音波を外部に出射する音響レンズと、
をさらに備え、
前記複数の圧電素子、前記音響整合層、前記音響レンズの順に積層され、
前記マスク部は、前記音響レンズに設けられる
ことを特徴とする請求項6に記載の超音波振動子。 - 前記圧電素子と観測対象との間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、
前記マスク部を通過した超音波を外部に出射する音響レンズと、
をさらに備え、
前記複数の圧電素子、前記音響整合層、前記音響レンズの順に積層され、
前記マスク部は、前記音響レンズに設けられる
ことを特徴とする請求項7に記載の超音波振動子。 - 請求項1に記載の超音波振動子を先端に備えたことを特徴とする超音波プローブ。
- 前記超音波振動子を先端に有し、被検体内に挿入される挿入部を備えた超音波内視鏡であることを特徴とする請求項12に記載の超音波プローブ。
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