JP6800035B2 - 超音波振動子、超音波プローブ、及び超音波内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、超音波振動子、超音波プローブ、及び超音波内視鏡に関する。

観測対象である生体組織又は材料の特性を観測するために、超音波を用いることがある。具体的には、超音波振動子が、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーを受信し、超音波観測装置が、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、観測対象の超音波画像や特性に関する情報を取得する。

超音波振動子は、角柱状をなし、長手方向を揃えて所定のピッチ間隔に配列されている複数の圧電素子と、圧電素子の配列方向に沿って、隣接する圧電素子を連結する連結部と、圧電素子と連結部とを接合する音響部材と、を備える。圧電素子は、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。超音波振動子は、圧電素子となる板状の圧電材料と連結部とを接着剤である音響部材により接着し、ダイシングにより圧電材料を角柱状に切断して複数の圧電素子とすることにより形成される。

特開２０１４−９９７６０号公報

しかしながら、従来の超音波振動子では、音響部材の経年変化により圧電素子のピッチ間隔がずれる場合があった。また、従来の超音波振動子では、接着剤である音響部材が硬化する際に収縮し、収縮により生じた応力がダイシングする際に開放されて圧電素子のピッチ間隔がずれる場合があった。圧電素子のピッチ間隔がずれると、超音波を送受信するタイミングがずれ、超音波画像の画質が低下するため、圧電素子のピッチ間隔がずれることを防止した超音波振動子が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧電素子のピッチ間隔がずれることを防止した超音波振動子、超音波プローブ、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、本発明の一態様に係る超音波振動子は、角柱状をなし、長手方向が平行になるように所定のピッチ間隔に配列されており、超音波の送受信を行う複数の圧電素子と、前記圧電素子の配列方向に沿って、隣接する前記圧電素子を連結する連結部と、前記圧電素子と前記連結部とを接合する音響部材と、前記圧電素子が超音波の送受信を行う方向と交わらない位置において、前記連結部に固定されており、前記連結部より剛性が高い芯部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記連結部は、前記圧電素子が送信した超音波を吸収するバッキング材であることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記連結部は、前記圧電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音響整合層であることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記芯部材は、前記圧電素子の配列方向に沿って、前記連結部の内部に位置することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記芯部材は、前記圧電素子の配列方向に沿って、前記連結部の側面に位置することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記連結部は、前記圧電素子が超音波の送受信を行う面、又は前記圧電素子が超音波の送受信を行う面と反対側の面の全面を覆っていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記連結部は、前記圧電素子の前記長手方向の端部に位置することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記圧電素子は、前記圧電素子の配列方向に沿って湾曲するように配列されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記芯部材は、金属、合金、又は樹脂からなることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波振動子は、前記芯部材は、前記圧電素子の配列方向に沿って一連の形状をなすことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波プローブは、上記の超音波振動子を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、上記の超音波プローブが被検体内に挿入する挿入部の先端に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子のピッチ間隔がずれることを防止した超音波振動子、超音波プローブ、及び超音波内視鏡を実現することができる。

図１は、実施の形態１に係る超音波振動子を備える内視鏡システムを模式的に示す図である。 図２は、図１に示す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、実施の形態１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図４は、実施の形態１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図５は、変形例１−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図６は、変形例１−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図７は、変形例１−２に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図８は、変形例１−３に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図９は、変形例１−４に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図１０は、実施の形態２に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図１１は、実施の形態２に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図１２は、変形例２−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図１３は、変形例２−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図１４は、変形例２−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図１５は、実施の形態３に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図１６は、実施の形態３に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図１７は、変形例３−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図１８は、変形例３−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図１９は、変形例３−２に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図２０は、変形例３−３に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図２１は、変形例３−４に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図２２は、実施の形態４に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図２３は、実施の形態４に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図２４は、変形例４−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。 図２５は、変形例４−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。 図２６は、変形例４−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る超音波振動子、超音波プローブ、及び超音波内視鏡の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。以下の実施の形態においては、超音波内視鏡を例示して説明するが、本発明は複数の圧電素子を備える超音波振動子一般に適用することができる。

また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る超音波振動子を備え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、その先端部において、超音波観測装置３から受信し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、通常は撮像光学系及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）、又は呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管や、呼吸器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、ユニバーサルケーブル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、先端に配置される超音波振動子７と、超音波振動子７を保持する硬性部材２１１と、硬性部材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が形成されている。

超音波振動子７は、コンベックス振動子、リニア振動子及びラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡２が、超音波振動子７として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。超音波振動子７の構成については、後述する。

図２は、図１に示す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、硬性部材２１１は、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２１１ａと、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２１１ｂと、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２１１ｃと、を有する。

操作部２２は、挿入部２１の基端側に連結され、医師等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。

ユニバーサルケーブル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、及び光源装置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、ユニバーサルケーブル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、及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、液晶又は有機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３、図４を参照して説明する。図３は、実施の形態１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図４は、実施の形態１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。なお、図３は、超音波振動子７を図２の下方から見た平面図である。図４は、図２に対して上下が逆の側面図である。また、図３、図４は、超音波振動子７の一例を表す図であり、実際に配設される圧電素子７１の個数はこの限りではない。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ている。

超音波振動子７は、角柱状をなし、長手方向が平行になるように所定のピッチ間隔に配列されている複数の圧電素子７１と、圧電素子７１に対し、当該超音波振動子７の外表面側にそれぞれ設けられる複数の音響部材７２と、音響部材７２の圧電素子７１と接する側と反対側に設けられ、隣接する圧電素子７１及び音響部材７２同士を連結する連結部７３と、連結部７３の内部に固定されている芯部材７４と、を備える。以下、図２〜図４に示すように、圧電素子７１の長手方向をエレベーション方向Ｄｅとよび、圧電素子７１の配列方向を走査方向Ｄｓとよぶ。

圧電素子７１は、超音波の送受信を行う。具体的には、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には、例えば、音響部材７２と接する側と反対側の主面に不図示の信号入出力用電極が設けられているとともに、圧電素子７１の音響部材７２側の主面に不図示のグラウンド接地用のグラウンド電極が設けられている。各電極は、導電性を有する金属材料又は樹脂材料を用いて形成される。圧電素子７１は、走査方向Ｄｓに沿って湾曲するように配置されている。

圧電素子７１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミック材料、又はＰＭＮ−ＰＴ単結晶、ＰＭＮ−ＰＺＴ単結晶、ＰＺＮ−ＰＴ単結晶、ＰＩＮ−ＰＺＮ−ＰＴ単結晶もしくはリラクサー系材料を用いて形成される。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、インジウム又はスカンジウムのいずれかであり、Ｂ２はニオブ、タンタル又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、圧電素子７１に設けられる薄膜電極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。

音響部材７２は、圧電素子７１と連結部７３とを接合する。音響部材７２は、例えばエポキシ樹脂等の各種樹脂からなる接着剤である。また、音響部材７２は、超音波の少なくとも一部を透過する部材であればよく、樹脂、カーボン、セラミック、金属、紙、ガラス等からなる構成であってもよい。また、音響部材７２の形状は特に限定されず、液体を封入した薄い容器状、綿状、粒子状、シート状、ゲル状、多孔質、繊維を配列したもの等であってもよい。なお、音響部材７２が接着剤でない場合、音響部材７２の両面にそれぞれ接着剤が塗布され、圧電素子７１と連結部７３とが音響部材７２を挟んで接合される。音響部材７２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音響整合層としての機能を兼ね備えていてもよい。

連結部７３は、走査方向Ｄｓに沿って、圧電素子７１を連結する。連結部７３は、圧電素子７１が超音波の送受信を行う方向の全面を覆うように設けられている。連結部７３は、音響部材７２と同様に、音響整合層としての機能を兼ね備えていてもよい。連結部７３は、例えば音響部材７２と同じ材料を用いて形成されるが、音響部材７２と異なる樹脂から形成されていてもよい。なお、連結部７３は、音響部材７２と一体的に設けられるものであってもよい。

芯部材７４は、圧電素子７１が超音波の送受信を行う方向と交わらない位置に配置されている。芯部材７４は、走査方向Ｄｓに沿って、連結部７３の内部に固定されている。芯部材７４は、走査方向Ｄｓに沿って一連の形状をなす。芯部材７４は、連結部７３より剛性が高い部材からなる。具体的には、芯部材７４は、例えば銅、チタン、銀、タングステン等の金属又は合金からなる線状、板状、棒状の部材である。また、芯部材７４は、金属又は合金からなる細線が編み込まれた編込みワイヤ、金属又は合金からなる密巻きコイル、金属又は合金からなる複数のボールが互いに密着している数珠状のチェーンであってもよい。また、芯部材７４は、連結部７３よりも熱膨張係数が小さく、かつ芯部材７４が延伸する方向（走査方向Ｄｓ）の弾性が連結部７３よりも大きい樹脂からなる線状、板状、棒状の部材であってもよい。芯部材７４は、例えばインサート成形により連結部７３の内部に配置される。

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、音響部材７２及び連結部７３を介して観測対象に超音波を照射する。また、観測対象から反射された超音波は、音響部材７２及び連結部７３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、エコー信号として不図示の配線を介して超音波観測装置３に出力する。

実施の形態１によれば、連結部７３の内部に連結部７３より剛性の高い芯部材７４が配置されているため、音響部材７２の経年劣化によるピッチずれを防止することができる。

また、超音波振動子７は、内部に芯部材７４が配置された連結部７３上に、音響部材７２により圧電素子７１となる板状の圧電材料を接着し、ダイシングにより圧電材料及び音響部材７２を切断した後、全体を湾曲させることにより製造することができる。ここで、接着剤である音響部材７２、又は例えばシート状である音響部材７２の両面に塗布された接着剤が硬化する際に収縮し、収縮により生じた応力がダイシングする際に開放されて圧電素子７１のピッチ間隔がずれる場合があった。しかしながら、実施の形態１によれば、ダイシング時に連結部７３の内部に連結部７３より剛性の高い芯部材７４が配置されているため、ダイシング時に接着剤からの応力により圧電素子７１のピッチがずれることを防止することができる。

また、実施の形態１によれば、芯部材７４が、圧電素子７１が超音波の送受信を行う方向と交わらない位置に配置されているため、芯部材７４により圧電素子７１のピッチずれを防止するとともに、芯部材７４が超音波画像に影響を与えることを防止している。

なお、超音波振動子７は、連結部７３とは別に、１つ又は複数の音響整合層を備えていてもよい。また、超音波振動子７は、一方の面が凸状又は凹状をなして超音波を絞る機能を有し、圧電素子７１からの超音波を外部に出射する、又は外部からの超音波エコーを取り込む音響レンズを備えていてもよい。音響レンズは、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る。また、超音波振動子７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を備えていてもよい。バッキング材は、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。

（変形例１−１）
図５は、変形例１−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図６は、変形例１−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図５、図６に示すように、超音波振動子７は、圧電素子７１が平面状に配列されているリニア型の超音波振動子であってもよい。

（変形例１−２）
図７は、変形例１−２に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図７に示すように、超音波振動子７において、圧電素子７１の外表面側と反対側に連結部７３が配置されていてもよい。連結部７３は、圧電素子７１が超音波の送受信を行う方向と反対側の全面を覆うように設けられている。この構成において、連結部７３は、圧電素子７１が送信した超音波を吸収するバッキング材としての機能を兼ね備えていてもよい。

（変形例１−３）
図８は、変形例１−３に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図８に示すように、超音波振動子７ａにおいて、芯部材７４ａは、圧電素子７１の配列方向の中央や端部に選択的に配置されていてもよい。

（変形例１−４）
図９は、変形例１−４に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図９に示すように、超音波振動子７ａにおいて、圧電素子７１の外表面側と反対側に連結部７３が配置されており、かつ芯部材７４ａが圧電素子７１の配列方向の中央や端部に選択的に配置されていてもよい。

（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図１１は、実施の形態２に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図１０、図１１に示すように、超音波振動子７Ａにおいて、連結部７３Ａは、圧電素子７１の長手方向の端部に位置する。圧電素子７１は、圧電素子７１の配列方向に沿って湾曲するように配置されている。また、音響部材７２と連結部７３Ａとの間には、圧電素子７１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音響整合層７５Ａが配置されている。この構成では、連結部７３Ａが、圧電素子７１が超音波の送受信を行う方向と交わらない位置に配置されていることにより、連結部７３Ａにより超音波が減衰することを防止することができる。

（変形例２−１）
図１２は、変形例２−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図１３、図１４は、変形例２−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図１４は、図１２又は図１３を右側又は左側から見た側面図である。図１２〜図１４に示すように、超音波振動子７Ａにおいて、連結部７３Ａが圧電素子７１の長手方向の端部に位置し、かつ圧電素子７１が平面状に配列されている。

（実施の形態３）
図１５は、実施の形態３に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図１６は、実施の形態３に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図１５、図１６に示すように、超音波振動子７Ｂにおいて、芯部材７４Ｂは、圧電素子７１の配列方向に沿って、連結部７３の側面に設けられている。連結部７３は、接着剤による接着や金属部材をかしめることにより連結部７３の側面に固定されている。圧電素子７１は、圧電素子７１の配列方向に沿って湾曲するように配置されている。

（変形例３−１）
図１７は、変形例３−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図１８は、変形例３−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図１７、図１８に示すように、超音波振動子７Ｂは、圧電素子７１が平面状に配列されているリニア型の超音波振動子であってもよい。

（変形例３−２）
図１９は、変形例３−２に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図１９に示すように、超音波振動子７Ｂにおいて、圧電素子７１の外表面側と反対側に連結部７３が配置されていてもよい。

（変形例３−３）
図２０は、変形例３−３に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図２０に示すように、超音波振動子７Ｂａにおいて、芯部材７４Ｂａは、圧電素子７１の配列方向の中央や端部に選択的に配置されていてもよい。

（変形例３−４）
図２１は、変形例３−４に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図２１に示すように、超音波振動子７Ｂａにおいて、圧電素子７１の外表面側と反対側に連結部７３が配置されており、かつ芯部材７４Ｂａが圧電素子７１の配列方向の中央や端部に選択的に配置されていてもよい。なお、超音波振動子７Ｂａは、連結部７３上に音響部材７２により圧電素子７１となる板状の圧電材料を貼り付け、全体を湾曲させた後に芯部材７４Ｂａを連結部７３の側面に貼り付けた後、ダイシングにより圧電材料及び音響部材７２を角柱状に切断して、圧電素子７１を形成してもよい。この場合、圧電材料は、例えばＰＶＤＦ（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）等の湾曲可能な軟性の材料からなる。また、超音波振動子７Ｂａは、半円形状の連結部７３上に音響部材７２により圧電素子７１となる半円形状の圧電材料を貼り付け、半円形状の芯部材７４Ｂａを連結部７３の側面に貼り付けた後、ダイシングにより圧電材料及び音響部材７２を角柱状に切断して、圧電素子７１を形成してもよい。

（実施の形態４）
図２２は、実施の形態４に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図２３は、実施の形態４に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図２２、図２３に示すように、超音波振動子７Ｃにおいて、連結部７３Ａは、圧電素子７１の長手方向の端部に位置し、かつ芯部材７４Ｂが圧電素子７１の配列方向に沿って、連結部７３Ａの側面に固定されている。圧電素子７１は、圧電素子７１の配列方向に沿って湾曲するように配置されている。また、音響部材７２と連結部７３Ａとの間には、音響整合層７５Ａが配置されている。

（変形例４−１）
図２４は、変形例４−１に係る超音波振動子の構成を表す平面図である。図２５、図２６は、変形例４−１に係る超音波振動子の構成を表す側面図である。図２６は、図２４又は図２５を右側又は左側から見た側面図である。図２４〜図２６に示すように、超音波振動子７Ｃにおいて、連結部７３Ａが圧電素子７１の長手方向の端部に位置し、かつ圧電素子７１が平面状に配列されている。

なお、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は、被検体の体表から超音波を照射する体外式の超音波プローブに適用してもよい。体外式の超音波プローブは、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。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

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、７ａ、７Ａ、７Ｂ、７Ｂａ、７Ｃ 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 音響部材
７３、７３Ａ 連結部
７４、７４ａ、７４Ｂ、７４Ｂａ 芯部材
７５Ａ 音響整合層
２１１ 硬性部材
２１１ａ 照明レンズ
２１１ｂ 対物レンズ
２１１ｃ 処置具突出口
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 (12)

1. 角柱状をなし、長手方向が平行になるように所定のピッチ間隔に配列されており、超音波の送受信を行う複数の圧電素子と、
   前記圧電素子の配列方向に沿って、隣接する前記圧電素子を連結する連結部材と、
   前記圧電素子と前記連結部材とを接合する音響部材と、
   前記圧電素子が超音波の送受信を行う方向と交わらない位置において、前記連結部材とは異なる材料により形成され、前記連結部材に固定されており、前記連結部材より剛性が高い芯部材と、
   を備え、
   前記芯部材は、前記連結部材に内包されていることを特徴とする超音波振動子。
2. 前記連結部材は、前記圧電素子が送信した超音波を吸収するバッキング材であることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
3. 前記連結部材は、前記圧電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音響整合層であることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
4. 前記芯部材は、前記圧電素子の配列方向に沿って設けら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。
5. 前記連結部材は、前記圧電素子が超音波の送受信を行う面、又は前記圧電素子が超音波の送受信を行う面と反対側の面の全面を覆っ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。
6. 前記連結部材は、前記圧電素子の前記長手方向の端部に位置することを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
7. 前記圧電素子は、前記圧電素子の配列方向に沿って湾曲するように配列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。
8. 前記芯部材は、金属、合金、又は樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動子。
9. 前記芯部材は、前記圧電素子の配列方向に沿って一連の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。
10. 請求項１に記載の超音波振動子を備えることを特徴とする超音波プローブ。
11. 請求項１０に記載の超音波プローブが被検体内に挿入する挿入部の先端に配置されていることを特徴とする超音波内視鏡。
12. 角柱状をなし、長手方向が平行になるように所定のピッチ間隔に配列されており、超音波の送受信を行う複数の圧電素子と、
    前記圧電素子の配列方向に沿って、隣接する前記圧電素子を連結する連結部材と、
    前記圧電素子と前記連結部材とを接合する音響部材と、
    前記圧電素子が超音波の送受信を行う方向と交わらない位置において、前記連結部材とは異なる材料により形成され、前記連結部材に固定されており、前記連結部材より剛性が高い芯部材と、
    を備え、
    前記芯部材は、前記連結部材の側面に位置することを特徴とする超音波振動子。