JP6157795B2 - 超音波振動子および超音波プローブ - Google Patents
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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10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模式的に示す平面図である。図10は、図3に示す矢視B方向に応じた平面図である。上述した実施の形態1では、連結部76が、第2音響整合層73と同じ材料を用いて形成されるものとして説明したが、本変形例では、連結部の材料として導電性材料を用いる。本変形例にかかる超音波振動子7aは、上述した超音波振動子7の連結部76に代えて、連結部77を有する。
図11は、本発明の実施の形態2に係る超音波振動子の構成を模式的に示す斜視図である。図12は、図11に示す矢視C方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。図13は、図11に示す矢視D方向からみた超音波振動子の構成を模式的に示す平面図である。上述した実施の形態1では、連結部76が、第2音響整合層73と同じ材料を用いて形成されるものとして説明したが、本実施の形態2では、バッキング材75aと同じ材料を用いて連結部を形成する。
上述した実施の形態1,2では、1Dアレイの超音波振動子を作製するものとして説明したが、本実施の形態3では、2Dアレイの超音波振動子の作製方法について説明する。本実施の形態3に係る超音波振動子は、上述した複数の圧電素子71、複数の第1音響整合層72、および複数の第2音響整合層73が、マトリクス状に設けられ、圧電素子71の第1音響整合層72と接する側と反対側にバッキング材75が設けられ、連結部79によって隣接する第2音響整合層73同士が連結されるものとして説明する(例えば、図18を参照)。本実施の形態3では、圧電素子71、第1音響整合層72および第2音響整合層73により超音波エレメントを構成する。
上述した実施の形態3では、連結部が、第1音響整合層、第2音響整合層、音響レンズまたはバッキング材を構成する材料を用いて形成されているものとして説明したが、本変形例1では、連結部が、導電性材料を用いて形成されているものとして説明する。本変形例1に係る超音波振動子は、上述した複数の圧電素子71、複数の第1音響整合層72、および複数の第2音響整合層73が、マトリクス状に設けられ、複数の第2音響整合層73上に音響レンズが設けられ、圧電素子71の第1音響整合層72と接する側と反対側にバッキング材が設けられ、連結部80によって隣接する圧電素子71のグラウンド電極71b同士が連結されるものとして説明する(例えば、図20を参照)。連結部80は、銀ペーストなどの導電性のペーストを混合した導電性材料、または金属材料を用いて形成される。
図21は、本発明の実施の形態3の変形例2に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態3では、連結部79が、圧電素子71の配列方向のうちの一方の方向に配列する圧電素子71に応じた第2音響整合層73を一括して保持するものとして説明したが、連結対象の第2音響整合層73のみを保持する連結部を複数設けたものであってもよい。本変形例2では、図21に示すように、マトリクス状に設けられている複数の第2音響整合層73(圧電素子71)のうち、連結対象の第2音響整合層73(本変形例2では、四つの第2音響整合層73)の角部を保持するように、連結部81がマトリクス状に設けられている。本変形例2によれば、連結部81の配設面積が、連結部79と比して小さいため、連結部による超音波の伝搬の影響を少なくし、一層広範囲に超音波を出射、または受信することができる。なお、本変形例2では、連結部81の外縁のなす形状が矩形をなす(図21参照)ものとして説明したが、円や楕円、十文字など、矩形以外の形状をなすものであってもよい。
図22は、本発明の実施の形態3の変形例3に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態3では、複数の圧電素子71がマトリクス状に配置され、外縁のなす形状(上面視における外縁のなす形状)が略矩形であって、その主面に第1音響整合層72、第2音響整合層73が順に積層された超音波振動子を例に説明したが、複数の圧電素子71の外縁のなす形状が円や楕円をなすものであってもよい。本変形例3では、複数の圧電素子71の外縁のなす形状が、円をなすものとして説明する。本変形例3では、第1音響整合層を介して圧電素子に積層される第2音響整合層73aが、円をなす主面を径方向に八等分してなる形状をなし、該円の中心部に当該複数の第2音響整合層73aを保持する連結部82が設けられる。本変形例3によれば、連結部82が、隣接する第2音響整合層73aを一括して保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第2音響整合層73aのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
図23は、本発明の実施の形態3の変形例4に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態3の変形例3では、複数の圧電素子71の外縁のなす形状が円や楕円をなすものとして説明したが、複数の圧電素子71の外縁のなす形状が中空円環状をなすものであってもよい。本変形例4では、第1音響整合層を介して圧電素子に積層される第2音響整合層73bが、外縁が円をなす主面を八等分してなる形状をなし、隣接する第2音響整合層73bを保持する複数の連結部83が設けられている。本変形例4によれば、複数の連結部83が、隣接する第2音響整合層73bをそれぞれ保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第2音響整合層73bのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
図24は、本発明の実施の形態3の変形例5に係る超音波振動子の要部の構成を模式的に示す上面図である。上述した実施の形態3の変形例3では、複数の圧電素子71の外縁のなす形状が円や楕円をなし、円をなす主面を径方向に八等分に分割したものとして説明したが、さらに周方向に沿って分割したものであってもよい。本変形例5では、第1音響整合層を介して圧電素子に積層される第2音響整合層73cが、周方向および径方向にそれぞれ分割されてなる形状をなしている。本変形例5に係る連結部84は、複数の第2音響整合層73cの外縁のなす円の中心から、径方向に放射状に延びて、隣接する第2音響整合層73cを保持する。本変形例5によれば、連結部84が、隣接する第2音響整合層73cをそれぞれ保持することで、湾曲させた場合であっても、隣接する第2音響整合層73cのピッチを分割時のピッチに維持することができる。
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
7,7a,7b 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
70,70a 超音波エレメント
71 圧電素子
72 第1音響整合層
73,73a,73b,73c 第2音響整合層
74 音響レンズ
75,75a バッキング材
76,77,78,79,80,81,82,83,84 連結部
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
Claims (10)
- 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エコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子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一または複数の音響整合層を少なくとも有する複数の超音波エレメントと、
前記音響整合層の表面を通過する面に対して前記素子側と反対側に突出し、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、
を備えたことを特徴とする超音波振動子。 - 前記複数の超音波エレメントが、配列方向に沿って湾曲した形状をなすことを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。
- 前記素子には、グラウンド接地用のグラウンド電極が設けられ、
前記連結部は、導電性材料を用いて形成され、前記グラウンド電極と電気的に接続することを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 - 前記連結部は、前記音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。
- 前記超音波エレメントは、複数の音響整合層を有し、
前記連結部は、連結先の音響整合層と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 - 前記素子の動作によって生じる超音波振動を減衰させるバッキング材をさらに備え、
前記連結部は、前記バッキング材と同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 - 前記音響整合層を通過した前記超音波を外部に出射する音響レンズをさらに備え、
前記連結部は、前記音響レンズと同じ材料を用いて形成されることを特徴とする請求項1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8に記載の超音波プローブ。
- 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エコー信号に変換する素子、および前記素子に積層され、前記素子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一または複数の音響整合層を少なくとも有し、前記超音波を走査する方向に沿うように配列されている複数の超音波エレメントと、
前記音響整合層における前記素子の長手方向の両端に設けられ、前記複数の超音波エレメントのうち、隣接する前記超音波エレメント同士を連結する連結部と、
を備えたことを特徴とする超音波振動子。
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