JP6581209B2 - 超音波振動子ユニット、超音波プローブ、及び超音波振動子ユニットの製造方法 - Google Patents
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Description
〔内視鏡システムの概略構成〕
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、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。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を送信すると共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超音波内視鏡である。なお、内視鏡2の詳細な構成については、後述する。
内視鏡2は、図1に示すように、挿入部21と、操作部22と、ユニバーサルケーブル23と、コネクタ24とを備える。なお、以下に記載する「先端」は、挿入部21の先端側に位置する端部を意味する。また、以下に記載する「基端」は、挿入部21の先端から離間する側(操作部22側)に位置する端部を意味する。
図2は、超音波振動子ユニットの斜視図である。超音波振動子ユニット211は、図2に示すように、コンベックス型の超音波探触子である振動子部2110と、振動子部2110を収容するハウジング2111と、を備える。
図7は、変形例1−1に係る超音波振動子ユニットの振動子部の斜視図である。変形例1−1に係る超音波振動子ユニットの振動子部2110Aは、振動子部2110Aの圧電素子の両端側の側面に形成された基板支持部2115Aが設けられている。そして、各基板支持部2115Aには、外側に向かって突起している円柱状の凸部2115Aa(図7の裏面側の凸部2115Aaは不図示)が形成されている。同様に、不図示のハウジングの開口部の各凸部2115Aaと直交し、かつ各凸部2115Aaと対向している内壁面には、各凸部2115Aaをそれぞれ支持する支持部が形成されている。
図8は、実施の形態2に係る超音波振動子ユニットの振動子部をハウジングから取り外した状態を表す斜視図である。図8に示すように、超音波振動子ユニット211Bは、振動子部2110Bと、ハウジング2111Bと、を備える。振動子部2110Bの音響レンズ2113Bの圧電素子の両端側の側面には、円柱状の凸部2113Ba(図8の裏面側の凸部2113Baは不図示)が形成されている。ハウジング2111Bに形成され、振動子部2110Bを収容する開口部2111Baの各凸部2113Baと直交し、かつ各凸部2113Baと対向している内壁面2111Baaには、音響レンズ2113Bの各凸部2113Baとそれぞれ嵌合して支持する支持部2111Bab(図8の手前側の支持部2111Babは不図示)が形成されている。なお、音響レンズ2113Bは、シリコーン等の弾性部材からなるため、振動子部2110Bをハウジング2111Bに嵌合する際には、凸部2113Baが弾性変形する。そして、凸部2113Baと支持部2111Babとの位置が合うと、凸部2113Baが支持部2111Babに嵌まる。また、凸部2113Baと支持部2111Babとは、圧電素子の両端側の側面のいずれか一方の側面のみに形成されていてもよい。
図9は、変形例2−1に係る超音波振動子ユニットの振動子部をハウジングから取り外した状態を表す斜視図である。図9に示すように、超音波振動子ユニット211Cは、振動子部2110Cと、ハウジング2111Cと、を備える。ハウジング2111Cに形成され、振動子部2110Cを収容する開口部2111Caには、圧電素子の配列方向に沿って延在する一対の内壁面2111Caaに円柱状の凸部2111Cab(図9の手前側の凸部2111Cabは不図示)が形成されている。振動子部2110Cの超音波振動子の外表面に設けられた音響レンズ2113Cの圧電素子の両端側の側面には、ハウジング2111Cの各凸部2111Cabとそれぞれ嵌合して支持する支持部2113Cab(図9の裏面側の支持部2113Cabは不図示)が形成されている。なお、音響レンズ2113Cは、シリコーン等の弾性部材からなるため、振動子部2110Cをハウジング2111Cに嵌合する際には、凸部2111Cabに押圧された音響レンズ2113Cが弾性変形する。そして、凸部2111Cabと支持部2113Cabとの位置が合うと、凸部2111Cabが支持部2113Cabに嵌まる。また、凸部2111Cabと支持部2113Cabとは、圧電素子の両端側の側面のいずれか一方の側面のみに形成されていてもよい。
図10は、実施の形態3に係る超音波振動子ユニットの断面図である。図11は、図10の振動子部をハウジングから取り外した状態を表す斜視図である。図12は、図10のハウジングの拡大斜視図である。図10〜図12に示すように、超音波振動子ユニット211Dは、振動子部2110Dと、ハウジング2111Dと、を備える。振動子部2110Dは、アレイ状に配列された超音波振動子2116と反対側に突起している円筒形状の突起部2115Daが形成されている基板支持体2115Dを有する。基板支持体2115Dは、突起部2115Daと、突起部2115Daを支持する支持板2115Dbと、支持板2115Dbの両端に接続され、平板状をなしており、その主面で基板2114を支持する基板支持部2115Dcと、を有する。ハウジング2111Dに形成され、振動子部2110Dを収容する開口部2111Daには、突起部2115Daと嵌合する凹部2111Daaが形成されている。この超音波振動子ユニット211Dでは、突起部2115Daと凹部2111Daaとが嵌合することにより、振動子部2110Dとハウジング2111Dとの位置決めがなされる。従って、超音波振動子ユニット211Dは、ハウジングに対して振動子部が正確に位置決めされている超音波振動子ユニットである。
図13は、変形例3−1に係る超音波振動子ユニットの断面図である。図14は、図13の振動子部をハウジングから取り外した状態を表す斜視図である。図15は、図13のハウジングの拡大斜視図である。図13〜図15に示すように、超音波振動子ユニット211Eは、振動子部2110Eと、ハウジング2111Eと、を備える。ハウジング2111Eに形成され、振動子部2110Eを収容する開口部2111Eaには、アレイ状に配列された超音波振動子2116の方向に向かって突起している円筒形状の突起部2111Eaaが形成されている。振動子部2110Eは、突起部2111Eaaと嵌合する凹部2115Eaが形成されている基板支持体2115Eを有する。基板支持体2115Eは、凹部2115Eaと、凹部2115Eaを支持する支持板2115Ebと、支持板2115Ebの両端に接続され、平板状をなしており、その主面で基板2114を支持する基板支持部2115Ecと、を有する。この超音波振動子ユニット211Eでは、突起部2111Eaaと凹部2115Eaとが嵌合することにより、振動子部2110Eとハウジング2111Eとの位置決めがなされる。従って、超音波振動子ユニット211Eは、ハウジングに対して振動子部が正確に位置決めされている超音波振動子ユニットである。
2 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
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
211、211B、211C、211D、211E 超音波振動子ユニット
212 硬性部材
213 湾曲部
214 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
2110、2110A、2110B、2110C、2110D、2110E 振動子部
2111、2111B、2111C、2111D、2111E ハウジング
2111a、2111Ba、2111Ca、2111Da、2111Ea 開口部
2111aa、2111Baa、2111Caa 内壁面
2111ab、2111Bab、2113Cab 支持部
2111Daa、2115Ea 凹部
2111Eaa、2115Da 突起部
2112 信号ケーブル
2113、2113B、2113C 音響レンズ
2114 基板
2114a 孔
2115、2115A、2115Dc、2115Ec 基板支持部
2115a、2115Aa、2113Ba、2111Cab 凸部
2115D、2115E 基板支持体
2115Db、2115Eb 支持板
2116 超音波振動子
2117 サイドボード
2117a 切欠部
D 配列方向
S1、S2 隙間
Claims (10)
- 複数の圧電素子が円弧状かつアレイ状に配列されている超音波振動子を有する振動子部と、
前記振動子部を前記圧電素子の配列方向に沿って回転可能に収容するハウジングと、
円弧状に配列された前記圧電素子の曲率中心に配置されており、前記振動子部と前記ハウジングとを位置決めした状態で固定する固定部と、
を備えることを特徴とする超音波振動子ユニット。 - 前記固定部は、
前記振動子部に設けられており、前記圧電素子の両端側の側面の少なくともいずれか一方の面に形成されており、前記配列方向と直交する方向に突起している円柱状の凸部と、
前記ハウジングに設けられており、前記凸部を支持する支持部と、
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ユニット。 - 前記振動子部に設けられており、前記圧電素子の両端側の側面の少なくともいずれか一方の面に形成されており、前記配列方向と直交する方向に突起している円柱状の凸部を支持する支持部と、
前記ハウジングに設けられている前記凸部と、
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ユニット。 - 前記支持部は、前記ハウジングに形成され、前記振動子部を収容する開口部の内壁面のうち、前記凸部と直交し、かつ前記凸部と対向する内壁面に形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の超音波振動子ユニット。
- 前記凸部は、前記ハウジングに形成され、前記振動子部を収容する開口部の内壁面のうち、前記圧電素子の前記配列方向に沿って延在する一対の内壁面の少なくともいずれか一方の面に形成されており、
前記支持部は、前記振動子部の前記圧電素子の両端側の側面のうち、前記凸部と対向する面に形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の超音波振動子ユニット。 - 前記凸部は、前記超音波振動子の外表面に設けられた音響レンズの前記圧電素子の両端側の側面の少なくともいずれか一方の面に形成されており、
前記支持部は、前記ハウジングに形成され、前記振動子部を収容する開口部の内壁面のうち、前記凸部と直交し、かつ前記凸部と対向する内壁面に形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の超音波振動子ユニット。 - 前記凸部は、前記ハウジングに形成され、前記振動子部を収容する開口部の内壁面のうち、前記圧電素子の前記配列方向に沿って延在する一対の内壁面の少なくともいずれか一方の面に形成されており、
前記支持部は、前記超音波振動子の外表面に設けられた音響レンズの前記圧電素子の両端側の側面のうち、前記凸部と対向する面に形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の超音波振動子ユニット。 - 請求項1に記載の超音波振動子ユニットを備えることを特徴とする超音波プローブ。
- 複数の圧電素子が円弧状かつアレイ状に配列されている超音波振動子を含む振動子部と、前記振動子部を収容するハウジングとのいずれか一方に形成され、円弧状に配列された前記圧電素子の曲率中心に配置されており、かつ前記圧電素子の配列方向と直交する方向に突起している円柱状の凸部を、前記振動子部と前記ハウジングとの他方に形成され、前記凸部を支持する支持部に、回転可能に支持させる支持ステップと、
前記ハウジングに対して前記振動子部を回転させて位置決めする位置決めステップと、
前記振動子部と前記ハウジングとを位置決めした状態で固定する固定ステップと、
を含むことを特徴とする超音波振動子ユニットの製造方法。 - 前記凸部は、前記振動子部の前記圧電素子の両端側の側面の少なくともいずれか一方の面に形成されており、
前記支持部は、前記ハウジングに形成され、前記振動子部を収容する開口部の内壁面のうち、前記凸部と直交し、かつ前記凸部と対向する内壁面に形成されていることを特徴とする請求項9に記載の超音波振動子ユニットの製造方法。
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