JP6697962B2 - 超音波振動子および超音波内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を観測対象へ送信するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを受信して電気信号に変換する超音波振動子および超音波内視鏡に関する。

観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を利用することがある。具体的には、超音波観測装置が、超音波を送受信する超音波振動子から受信した超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の特性に関する情報を取得する。

超音波振動子は、電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して観測対象へ照射するとともに、観測対象で反射された超音波エコーを電気的なエコー信号に変換して出力する複数の素子と、圧電素子の音響インピーダンスと観測対象の音響インピーダンスとをマッチングさせる音響整合層とを備える。例えば、複数の素子を所定の方向に沿って並べて、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えることで、観測対象から超音波エコーを取得する。上述した素子としては、例えば圧電素子が挙げられる。

超音波振動子の種別として、コンベックス型、リニア型、ラジアル型等、超音波ビームの送受信方向が異なる複数のタイプが知られている。このうち、コンベックス型の超音波振動子は、複数の素子が曲面に沿って凸状に配列され、各々が超音波ビームを曲面の径方向外側に向けて出射する（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１が開示する超音波振動子は、平面上に複数の素子を、音響整合層に相当するシート状の弾性部材上に配列して、素子の弾性部材に連なる側と反対側の端部が近づくように湾曲させてなる。

実開昭５９−９７３号公報

ところで、従来の超音波振動子は、時間が経過すると音響整合層が変形して、素子間のピッチが変化するなどして自身の形状を維持できない場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、経時的な変形を抑制することができる超音波振動子およ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、超音波を送受信可能な第１の素子と、前記第１の素子に隣り合って設けられており、前記超音波を送受信可能な第２の素子と、前記第１の素子および前記第２の素子にそれぞれ積層されており、前記第１の素子および前記第２の素子の音響インピーダンスと観測対象の音響インピーダンスとを整合する少なくとも一つの音響整合層と、前記音響整合層に対して前記超音波の送信方向に設けられており、前記音響整合層を介して前記第１の素子および前記第２の素子との間を所定の間隔に保持するシート状の最外層と、前記超音波の送信方向に沿って延出し、前記第１の素子と前記第２の素子との間、および／または前記第１の素子に連なる前記音響整合層と、前記第２の素子に連なる前記音響整合層との間に入り込んだ歯部を有する形状保持部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る超音波振動子は、上記発明において、前記最外層は、前記第１の素子および前記第２の素子と対向する面が、前記第１の素子および前記第２の素子の端部のうち、少なくとも最外層側と反対側の端部同士が近づく方向に湾曲し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は、上記発明において、前記第１の素子および前記第２の素子は、グラウンド用電極が形成されており、前記形状保持部材は、導電性を有する材料を用いて形成されてなり、前記グラウンド用電極と前記形状保持部材とが電気的に接続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は、上記発明において、前記第１の素子および前記第２の素子は、角柱状をなし、グラウンド用電極が形成されており、前記第１の素子および前記第２の素子は、長手方向が揃っており、前記形状保持部材は、前記第１の素子および前記第２の素子の長手方向の両端部側にそれぞれ設けられ、少なくとも一方の前記形状保持部材が、導電性を有する材料を用いて形成されてなり、前記グラウンド用電極と電気的に接続されてい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た超音波内視鏡であって、超音波を送受信可能な第１の素子と、前記第１の素子に隣り合って設けられており、前記超音波を送受信可能な第２の素子と、前記第１の素子および前記第２の素子にそれぞれ積層されており、前記第１の素子および前記第２の素子の音響インピーダンスと観測対象の音響インピーダンスとを整合する少なくとも一つの音響整合層と、前記音響整合層に対して前記超音波の送信方向に設けられており、前記音響整合層を介して前記第１の素子および前記第２の素子との間を所定の間隔に保持するシート状の最外層と、前記超音波の送信方向に沿って延出し、前記第１の素子と前記第２の素子との間、および／または前記第１の素子に連なる前記音響整合層と、前記第２の素子に連なる前記音響整合層との間に入り込んだ歯部を複数有する形状保持部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、経時的な変形を抑制することができるという効果を奏する。

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。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、図２に示すＡ−Ａ線に応じた部分断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成の一部を模式的に示す斜視図である。 図５は、図４の矢視Ｂ方向の平面図である。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す部分断面図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成の一部を模式的に示す斜視図である。 図８は、図７は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成を説明する模式図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成の一部を模式的に示す斜視図である。 図１１は、図１０の矢視Ｃ方向の平面図である。

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）
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。

超音波内視鏡２は、その先端部に設けられた超音波振動子によって、超音波観測装置３から送信され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２は、通常は撮像光学系およ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）、または呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器のいずれか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２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２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６に接続されている。

超音波内視鏡２は、図１に示すように、挿入部２１と、操作部２２と、ユニバーサルコード２３と、コネクタ２４とを備える。挿入部２１は、被検体内に挿入される部分である。この挿入部２１は、図１に示すように、先端側に設けられ、超音波振動子７を保持する硬性の先端部２１１と、先端部２１１の基端側に連結され湾曲可能とする湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端側に連結され可撓性を有する可撓管部２１３とを備える。ここで、挿入部２１の内部には、具体的な図示は省略したが、光源装置６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などが形成されている。

超音波振動子７は、複数の圧電素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる圧電素子を電子的に切り替えたり、各圧電素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるコンベックス型の超音波振動子である。超音波振動子７の構成については、後述する。

図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、先端部２１１は、超音波振動子７を保持する超音波振動子モジュール２１４と、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２１５ａ、および、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２１５ｂを有する内視鏡モジュール２１５と、を備える。内視鏡モジュール２１５には、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１５ｃが形成されている。処置具用挿通路は、処置具突出口２１５ｃに連なる端部近傍が、挿入部２１の長手軸に対して傾斜し、処置具が処置具突出口２１５ｃから長手軸に対して傾斜した方向に突出するように設けられている。ここでいう長手軸とは、挿入部２１の長手方向に沿った軸である。湾曲部２１２や可撓管部２１３では各位置によって軸方向が変化するが、硬性の先端部２１１では、長手軸は、一定した直線をなす軸である。

操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等のユーザからの各種操作を受け付ける部分である。この操作部２２は、図１に示すように、湾曲部２１２を湾曲操作するための湾曲ノブ２２１と、各種操作を行うための複数の操作部材２２２とを備える。また、操作部２２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２２３が形成されている。

ユニバーサルコード２３は、操作部２２から延在し、各種信号を伝送する複数の信号ケーブル、および光源装置６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２４は、ユニバーサルコード２３の先端に設けられている。そして、コネクタ２４は、超音波ケーブル３１、ビデオケーブル４１、および光ファイバケーブル６１がそれぞれ接続される第１〜第３コネクタ部２４１〜２４３を備える。

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は、ビデオケーブル４１（図１）を介して超音波内視鏡２に電気的に接続し、ビデオケーブル４１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、内視鏡観察装置４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。

表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）、プロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などを用いて構成され、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。

光源装置６は、光ファイバケーブル６１（図１）を介して超音波内視鏡２に接続し、光ファイバケーブル６１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。

続いて、挿入部２１の先端に設けられた超音波振動子７の構成を図２〜５を参照して説明する。図３は、図２に示すＡ−Ａ線に応じた部分断面図である。本実施の形態１では、超音波振動子７が、図２に示すようなコンベックス型の超音波振動子であって、複数の圧電素子７１が一列に配列された一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。換言すれば、本実施の形態１に係る超音波振動子７では、複数の圧電素子７１が、当該超音波振動子７の曲面をなす外表面に沿って配置され、長手軸を含み、かつ該長手軸と平行な面上で超音波を送受信する。

超音波振動子７は、角柱状をなし、長手方向を揃えて並べられてなる複数の圧電素子７１と、圧電素子７１に対し、当該超音波振動子７の外表面側に設けられる複数の第１音響整合層７２と、第１音響整合層７２の圧電素子７１と接する側と反対側に設けられるシート状の第２音響整合層７３と、圧電素子７１の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられるバッキング材７４と、第２音響整合層７３の第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる音響レンズ７５と、第１音響整合層７２に立設されてなる壁部７６と、硬質性の樹脂を用いて形成され、壁部７６の一端側の開口を封止する蓋部７７と、隣り合う第１音響整合層７２の間に入り込んだ複数の歯部が設けられた櫛状をなす二つの形状保持部材７８とを有する。

圧電素子７１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７１は、柱状をなして延びている。圧電素子７１には、例えば、バッキング材７４側の主面に信号入出力用電極７１ａが設けられているとともに、圧電素子７１の第１音響整合層７２側の主面にグラウンド接地用のグラウンド用電極７１ｂが設けられている。各電極は、導電性を有する金属材料または樹脂材料を用いて形成される。ここでいう主面とは音響放射面および該音響放射面と対向する面のことをさし、主面と交差する面を側面という。なお、本実施の形態１において、ある圧電素子７１を第１の素子としたとき、この第１の素子に隣り合う圧電素子７１が、第２の素子となる。

第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、圧電素子７１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７１の音響インピーダンスと観測対象の音響インピーダンスとをマッチングさせる。第１音響整合層７２および第２音響整合層７３は、互いに異なる材料からなる。なお、本実施の形態１では、二つの音響整合層（第１音響整合層７２および第２音響整合層７３）を有するものとして説明するが、圧電素子７１と観測対象との特性により一層としてもよいし、三層以上としてもよい。

第１音響整合層７２は、圧電素子７１に応じて設けられ、柱状をなして延びている。すなわち、複数の第１音響整合層７２は、それぞれ第１の素子または第２の素子に連なって設けられている。第１音響整合層７２には、圧電素子７１のグラウンド用電極７１ｂと電気的に接続するグラウンド用電極７２ａが設けられている。グラウンド用電極７２ａは、圧電素子７１の音響インピーダンスよりも大きい導電性材料によって形成され、デマッチング層として機能する。圧電素子７１は、グラウンド用電極７２ａを介して外部に接地される。本実施の形態１では、圧電素子７１が、接着剤等により第１音響整合層７２に固定されているものとして説明する。

第２音響整合層７３は、例えば、複数の圧電素子７１の配列に沿って湾曲してなるシート状をなしている。換言すれば、第２音響整合層７３は、圧電素子７１と対向する面が湾曲している。なお、第１音響整合層７２と同様に、各圧電素子７１に応じて設けるようにしてもよい。

バッキング材７４は、圧電素子７１の動作によって生じる不要な超音波振動を減衰させる。バッキング材７４は、圧電素子７１と、第２音響整合層７２と、壁部７６と、蓋部７７とにより形成される中空空間に充填されている。バッキング材７４は、減衰率の大きい材料、例えば、アルミナやジルコニア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。

音響レンズ７５は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３、壁部７６および蓋部７７の外表面を被覆しており、超音波振動子７の外表面をなしている。音響レンズ７５は、シリコーン、ポリメチルペンテンや、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミドなどを用いて形成され、一方の面が凸状または凹状をなして超音波を絞る機能を有し、第２音響整合層７３を通過した超音波を外部に出射する、または外部からの超音波エコーを取り込む。音響レンズ７５については、任意に設けることができ、当該音響レンズ７５を有しない構成であってもよい。

本実施の形態１では、第２音響整合層７３が本発明の最外層に相当する。なお、音響整合層が三つ以上設けられる場合は最も外側（圧電素子７１側と反対側）のシート状の音響整合層が最外層となる。また、最も外側の音響整合層が圧電素子７１に応じて分割されている場合や、音響整合層が一層の場合は、音響レンズ７５が最外層となる。

形状保持部材７８は、圧電素子７１の端部のうち、複数の圧電素子７１の配列方向、および超音波の送受信方向と垂直な方向と交差する端部側に設けられている。形状保持部材７８は、硬質性を有する絶縁性材料を用いて形成される。

図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成の一部を模式的に示す斜視図である。図５は、図４の矢視Ｂ方向の平面図である。形状保持部材７８は、複数の第１音響整合層７２の配列に沿って湾曲してなる本体部７８ａと、隣り合う第１音響整合層７２の間それぞれに入り込んだ複数の歯部７８ｂとを有する。すなわち、本実施の形態１では、各歯部７８ｂが、第１の素子に連なる第１音響整合層７２と、第２の素子に連なる第１音響整合層７２との間に入り込んでいる。なお、本実施の形態１では、本体部７８ａと第１音響整合層７２とは接触しないものとして説明するが、本体部７８ａと第１音響整合層７２とを接触させてもよい。

各歯部７８ｂは、隣り合う第１音響整合層７２同士が形成する空隙に嵌っていてもよいし、隣り合う第１音響整合層７２の間に隙間なく収容されるようにしてもよいし、隣り合う第１音響整合層７２の間で若干の空隙をもって収容されるようにしてもよい。

以上の構成を有する超音波振動子７は、パルス信号の入力によって圧電素子７１が振動することで、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７５を介して観測対象に超音波を照射する。この際、圧電素子７１において、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３および音響レンズ７５の配設側と反対側は、バッキング材７４により、圧電素子７１からの不要振動を減衰させている。また、観測対象から反射された超音波は、音響レンズ７５、第２音響整合層７３および第１音響整合層７２を介して圧電素子７１に伝えられる。伝達された超音波により圧電素子７１が振動し、圧電素子７１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３に出力する。

図３に示すように、超音波振動子モジュール２１４は、上述した超音波振動子７を収容可能な収容穴２１４ｂが形成されているハウジング２１４ａを有する。超音波振動子モジュール２１４は、超音波振動子７と、当該超音波振動子７（超音波振動子モジュール２１４）と超音波観測装置３とを電気的に接続する経路の一部をなすケーブルとの間の電気的な接続を中継する中継基板（図示せず）を備える。中継基板は、信号入出力用電極７１ａや、グラウンド用電極７２ａを介してグラウンド用電極７１ｂと電気的に接続している。

以上説明した本実施の形態１によれば、隣り合う第１音響整合層７２の間に、形状保持部材７８の歯部７８ｂを入れ込んで、隣り合う第１音響整合層７２のピッチを維持するようにしたので、経年劣化により第１音響整合層７２や他の構成要素が変形した場合であっても、超音波振動子７の経時的な変形を抑制することができる。

また、本実施の形態１によれば、形状保持部材７８によって第１音響整合層７２が変形した場合でも第１音響整合層７２の配置のずれを抑制できるため、例えば、第１音響整合層７２の配置のずれによって、隣り合う圧電素子７１の第１音響整合層７２に連なる側と反対側の端部が互いに近づく方向に傾いて接触することを抑制できる。これにより、圧電素子７１同士の接触によりショートすることを抑制することが可能となる。

（実施の形態１の変形例１）
図６は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す部分断面図である。図７は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成の一部を模式的に示す斜視図である。本変形例１は、上述した超音波振動子７の形状保持部材７８に代えて、導電性を有する形状保持部材７８Ａを有する。

形状保持部材７８Ａは、圧電素子７１の端部のうち、複数の圧電素子７１の配列方向、および超音波の送受信方向と垂直な方向と交差する端部側に設けられている。形状保持部材７８Ａは、硬質性を有する導電性材料を用いて形成される。

形状保持部材７８Ａは、複数の第１音響整合層７２の配列に沿って湾曲してなる本体部７８ｃと、隣り合う第１音響整合層７２の間に入り込んでいる複数の歯部７８ｄとを有する。本変形例１では、本体部７８ｃと第１音響整合層７２とは接触している。具体的には、本体部７８ｃは、第１音響整合層７２の表面の一部であって、グラウンド用電極７２ａを含む表面の一部に接触している。このため、中継基板と形状保持部材７８Ａとを電気的に接続することによって、中継基板とグラウンド用電極７１ｂとを電気的に接続することができる。

本変形例１によれば、導電性を有する形状保持部材７８Ａの本体部７８ｃを、第１音響整合層７２のグラウンド用電極７２ａに接触させるようにしたので、形状保持部材７８Ａを介して中継基板とグラウンド用電極７１ｂとを電気的に接続することができる。これにより、各第１音響整合層７２のグラウンド用電極７２ａと、中継基板とを直接接続することなく、簡易に中継基板とグラウンド用電極７１ｂとを電気的に接続することができる。

なお、本変形例１において、少なくとも本体部７８ｃが導電性を有していれば、上述した効果を得ることができる。すなわち、形状保持部材７８Ａにおいて、複数の歯部７８ｄを絶縁性の材料によって形成するようにしてもよい。

また、本変形例１において、一方の形状保持部材７８Ａを導電性材料により形成し、他方の形状保持部材７８Ａを絶縁性の材料により形成するようにしてもよい。この場合、導電性の形状保持部材７８Ａと中継基板とを接続する。

（実施の形態１の変形例２）
図８は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成の一部を模式的に示す斜視図である。本変形例２は、上述した形状保持部材７８を、隣り合う圧電素子７１の間に入れ込むことにより、上述した超音波振動子を形成する。すなわち、本変形例２では、各歯部７８ｂが、第１の素子である圧電素子７１と、第２の素子である圧電素子７１との間に入り込んでいる。この際、圧電素子７１が送受信する超音波を効率的に行ううえで、形状保持部材７８は、圧電素子７１の一部であり、超音波の送受信方向においてグラウンド用電極７２ａを通過する領域（デマッチング層）に対応する部分に設けられていることが好ましい。

ここで、本変形例２に係る超音波振動子を製造する製造方法について説明する。超音波振動子を製造する際には、まず、圧電素子７１に第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を積層する。この際、圧電素子７１におけるグラウンド用電極７１ｂと、第１音響整合層７２におけるグラウンド用電極７２ａとが接触する。

圧電素子７１、第１音響整合層７２および第２音響整合層７３を積層した後、隣り合う圧電素子７１の間に歯部７８ｂを入れ込んで、第２音響整合層７３を湾曲させる。

その後、第１音響整合層７２に壁部７６を立設し、壁部７６を堰としてバッキング材７４を注型し、硬化させる。その後、バッキング材７４上に、例えばエポキシ樹脂を用いて蓋部７７を形成する。なお、図３では壁部７６が二面のみであるものを図示しているが、配列した圧電素子７１の端部側にも形成して枠としてもよい。

その後は、第１音響整合層７２、第２音響整合層７３、壁部７６および蓋部７７の外周に音響レンズ７５を取り付ける。これにより、図３に示す超音波振動子７が作製される。

本変形例２によれば、隣り合う圧電素子７１の間に歯部７８ｂを入れ込むようにしたので、経年劣化により第１音響整合層７２や他の構成要素が変形した場合であっても、圧電素子７１同士の接触によるショートを抑制することができる。

また、本変形例２において、隣り合う圧電素子７１の間に歯部７８ｂを入れ込んだ状態で超音波振動子を作製するようにすれば、製造時に隣り合う圧電素子７１同士が接触して損傷することを抑制することができる。

なお、本変形例２と、上述した実施の形態１とを組み合わせて、隣り合う圧電素子７１の間、および隣り合う第１音響整合層７２の間にそれぞれ形状保持部材７８を設けるようにしてもよい。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成を模式的に示す斜視図である。本実施の形態２は、上述した先端部２１１に代えて先端部２１１Ａを備えており、超音波振動子がラジアル型である。

図９に示すように、先端部２１１Ａは、超音波振動子８を有する超音波振動子モジュール２１６と、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２１７ａ、および、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２１７ｂを有する内視鏡モジュール２１７と、を備える。内視鏡モジュール２１７には、挿入部２１内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部２１の先端から処置具を突出させる処置具突出口２１７ｃが形成されている。処置具用挿通路は、処置具突出口２１７ｃに連なる端部近傍が、挿入部２１の長手軸に対して傾斜し、処置具が処置具突出口２１７ｃから長手軸に対して傾斜した方向に突出するように設けられている。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波振動子モジュールにおける要部の構成を示す模式図であって、圧電素子、第１音響整合層および形状保持部材の構成の一部を模式的に示す斜視図である。図１１は、図１０の矢視Ｃ方向の平面図であって、圧電素子、第１音響整合層、第２音響整合層、音響レンズおよび形状保持部材の構成を説明する図である。超音波振動子８は、上述した複数の圧電素子７１が周方向に配列され、送受信にかかわる圧電素子７１を電子的に切り替えたり、各圧電素子７１の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させる。

具体的に、超音波振動子８は、角柱状をなし、長手方向を揃えて周方向に沿って並べられてなる複数の圧電素子７１と、圧電素子７１に対し、当該超音波振動子８の外表面側に設けられる複数の第１音響整合層７２と、第１音響整合層７２の圧電素子７１と接する側と反対側に設けられるＣ字状または管状の第２音響整合層７３Ａと、第２音響整合層７３Ａの第１音響整合層７２と接する側と反対側に設けられる音響レンズ７５Ａと、二つの形状保持部材７９とを有する。また、圧電素子７１の第１音響整合層７３Ａと接する側と反対側、例えば、二つの形状保持部材７９の間には、バッキング材が設けられている。

形状保持部材７９は、平板状をなす本体部７９ａと、本体部７９ａの外周に沿って設けられ、隣り合う第１音響整合層７２の間に入り込んだ複数の歯部７９とを有する。形状保持部材７９は、各歯部７９ｂの先端を通過する軌跡が、円をなしている。歯部７９ｂは、先細な先端形状をなすものとして説明するが、当該形状保持部材７９の中心から同一の幅で延出するものであってもよい。

以上説明した本実施の形態２によれば、隣り合う第１音響整合層７２の間に、形状保持部材７９の歯部７９ｂを入れ込んで、隣り合う第１音響整合層７２のピッチを維持するようにしたので、経年劣化により第１音響整合層７２や他の構成要素が変形した場合であっても、超音波振動子７の経時的な変形を抑制することができる。

また、本実施の形態２によれば、形状保持部材７９によって第１音響整合層７２が変形した場合でも第１音響整合層７２の配置のずれを抑制できるため、例えば、第１音響整合層７２の配置ずれによって、隣り合う圧電素子７１の第１音響整合層７２に連なる側と反対側の端部が互いに近づく方向に傾いて接触することを抑制できる。これにより、圧電素子７１同士の接触によりショートすることを抑制することが可能となる。

なお、本実施の形態２において、上述した実施の形態１の変形例１のように、少なくとも一方の形状保持部材７９を導電性材料により形成して、グラウンド用電極７２ａに接触させて、中継基板とグラウンド用電極７１ｂとを電気的に接続するようにしてもよい。この場合、グラウンド用電極７２ａとの接触を確実に行うため、歯部７９ｂを間欠的に設けて、該歯部７９ｂ間に平面部を有していることが好ましい。

また、本実施の形態２において、上述した実施の形態１の変形例２のように、形状保持部材７９の歯部７９ｂを圧電素子７１の間に入り込ませるようにしてもよい。

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および変形例によってのみ限定されるべきものではない。本発明は、以上説明した実施の形態および変形例には限定されず、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。また、実施の形態および変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。

また、上述した実施の形態１，２では、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ものとして圧電素子を例に挙げて説明したが、これに限らず、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を利用して製造した素子、例えばＣ−ＭＵＴ（Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers）やＰ−ＭＵＴ（Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers）であってもよい。

また、超音波内視鏡として、光学系がなく、振動子を機械的に回転させて走査する細径の超音波プローブに適用してもよい。超音波プローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。

また、超音波振動子は、上述したようにコンベックス型の超音波振動子でもラジアル型の超音波振動子でも構わないし、リニア型の超音波振動子でも構わない。超音波振動子がリニア型の超音波振動子である場合、その走査領域は矩形（長方形、正方形）をなし、超音波振動子がラジアル型やコンベックス型である場合、その走査領域は扇形や円環状をなす。また、超音波内視鏡は、超音波振動子をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。

また、超音波内視鏡として一例を記載したが、本発明の超音波振動子モジュールは、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブに適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に用いられる。

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 光源装置
７，８ 超音波振動子
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルコード
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
７３，７３Ａ 第２音響整合層
７４ バッキング材
７５，７５Ａ 音響レンズ
７６ 壁部
７７ 蓋部
７８，７８Ａ，７９ 形状保持部材
７８ａ，７８ｃ，７９ａ 本体部
７８ｂ，７８ｄ，７９ｂ 歯部
２１１，２１１Ａ 先端部
２１２ 湾曲部
２１３ 可撓管部
２１４，２１６ 超音波振動子モジュール
２１４ａ ハウジング
２１４ｂ 収容穴
２１５，２１７ 内視鏡モジュール
２２１ 湾曲ノブ
２２２ 操作部材
２２３ 処置具挿入口

Claims (5)

1. 超音波を送受信可能な第１の素子と、
   前記第１の素子に隣り合って設けられており、前記超音波を送受信可能な第２の素子と、
   前記第１の素子および前記第２の素子にそれぞれ積層されており、前記第１の素子および前記第２の素子の音響インピーダンスと観測対象の音響インピーダンスとを整合する少なくとも一つの音響整合層と、
   前記音響整合層に対して前記超音波の送信方向に設けられており、前記音響整合層を介して前記第１の素子および前記第２の素子との間を所定の間隔に保持するシート状の最外層と、
   前記超音波の送信方向に沿って延出し、前記第１の素子と前記第２の素子との間、および／または前記第１の素子に連なる前記音響整合層と、前記第２の素子に連なる前記音響整合層との間に入り込んだ歯部を有する形状保持部材と、
   を備え、
   前記第１の素子および前記第２の素子は、グラウンド用電極が形成されており、
   前記形状保持部材は、導電性を有する材料を用いて形成されてなり、
   前記グラウンド用電極と前記形状保持部材とが電気的に接続されている
   ことを特徴とする超音波振動子。
2. 前記最外層は、前記第１の素子および前記第２の素子と対向する面が、前記第１の素子および前記第２の素子の端部のうち、少なくとも最外層側と反対側の端部同士が近づく方向に湾曲している
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
3. 前記第１の素子および前記第２の素子は、それぞれ角柱状をなし、
   前記第１の素子および前記第２の素子の長手方向を互いに揃えて配列される
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
4. 前記形状保持部材は、前記第１の素子および前記第２の素子の長手方向の両端部側にそれぞれ設けられ、
   少なくとも一方の前記形状保持部材が、導電性を有する材料を用いて形成されてなり、前記グラウンド用電極と電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動子。
5. 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って、
   前記挿入部の先端側において、
   超音波を送受信可能な第１の素子と、
   前記第１の素子に隣り合って設けられており、前記超音波を送受信可能な第２の素子と、
   前記第１の素子および前記第２の素子にそれぞれ積層されており、前記第１の素子および前記第２の素子の音響インピーダンスと観測対象の音響インピーダンスとを整合する少なくとも一つの音響整合層と、
   前記音響整合層に対して前記超音波の送信方向に設けられており、前記音響整合層を介して前記第１の素子および前記第２の素子との間を所定の間隔に保持するシート状の最外層と、
   前記超音波の送信方向に沿って延出し、前記第１の素子と前記第２の素子との間、および／または前記第１の素子に連なる前記音響整合層と、前記第２の素子に連なる前記音響整合層との間に入り込んだ歯部を複数有する形状保持部材と、
   を備え、
   前記第１の素子および前記第２の素子は、グラウンド用電極が形成されており、
   前記形状保持部材は、導電性を有する材料を用いて形成されてなり、
   前記グラウンド用電極と前記形状保持部材とが電気的に接続されていることを特徴とする超音波内視鏡。

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