超音波トランスデューサの製造方法、および音響レンズ材
【課題】接着剤の膜厚を均一にして、且つ音響レンズが変形することを防ぎ、さらに生産効率がよく、生産管理が容易な超音波トランスデューサの製造方法、および音響レンズ材を提供する。
【解決手段】超音波トランスデューサアレイ３１を構成する、音響レンズ材３０以外の各部材からなる積層体４１と、音響レンズ３０となる曲面部４２、および把持部４４ａ、４４ｂを有する音響レンズ材４０を別々に作製する。音響レンズ材４０の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、可動クリップ４６ａ、４６ｂで把持部４４ａ、４４ｂを把持しながら、音響レンズ材４０を積層体４１に嵌着・接合する。
【解決手段】超音波トランスデューサアレイ３１を構成する、音響レンズ材３０以外の各部材からなる積層体４１と、音響レンズ３０となる曲面部４２、および把持部４４ａ、４４ｂを有する音響レンズ材４０を別々に作製する。音響レンズ材４０の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、可動クリップ４６ａ、４６ｂで把持部４４ａ、４４ｂを把持しながら、音響レンズ材４０を積層体４１に嵌着・接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響レンズを有する超音波トランスデューサの製造方法、および音響レンズ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波プローブを利用した医療診断が実用化されている。超音波プローブの先端には、超音波トランスデューサが配されている。超音波トランスデューサから被検体の被観察部位に超音波を照射し、被観察部位からのエコー信号を超音波トランスデューサで受信する。これにより出力される検出信号をプロセッサ装置で電気的に処理することによって、超音波画像が得られる。
【０００３】
また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能である。超音波断層画像を得る方法としては、超音波トランスデューサを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン走査方式や、複数の超音波トランスデューサをアレイ状に配列（以下、超音波トランスデューサアレイという）し、駆動する超音波トランスデューサを電子スイッチ等で選択的に切り替える電子スキャン走査方式が知られている。
【０００４】
超音波トランスデューサは、バッキング材、圧電体と電極からなる圧電素子、音響整合層、および音響レンズから構成される。超音波トランスデューサの製造手順は、例えば、圧電体の材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のウエハーとバッキング材とを接着剤で接着する。超音波トランスデューサアレイの場合は、ウエハー上に電極や音響整合層を積層した後、所望の配列となるように、音響整合層側からバッキング材に至るまでダイシング加工を施してウエハーを複数の圧電素子に分割する。これにより形成されたダイシング溝に充填材を充填し、最後に音響レンズを音響整合層上に接着剤で接着する。
【０００５】
音響レンズと音響整合層の接着に際して留意すべき点は、接着剤の膜厚を全体にわたって均一にすることである。接着剤の膜厚が不均一であると、超音波の送受信特性が場所によって変わるので、超音波画像の画質劣化を生む。
【０００６】
特許文献１では、接着剤の膜厚を均一にするため、余剰接着剤や気泡を流し込むための貫通孔を圧電素子、音響整合層に設け、貫通孔を介してポンプで余剰接着剤や気泡を外部に排出している。段落［００４４］、［００４５］、図４には、さらなる接着剤の膜厚の均一化をするため、音響レンズを上から厚み方向に押さえ付けて接着する態様が記載されている。
【０００７】
音響レンズは弾性を有する比較的柔らかい樹脂からなるため、特許文献１に記載の如く音響レンズを厚み方向に押さえ付けると容易に変形する。音響レンズが変形した状態で接着剤が硬化すると、音響レンズが変形したままの状態が保たれてしまい、所望の性能を満たすことができないという問題がある。
【０００８】
超音波トランスデューサの製造手順の他の例として、特許文献２、３が提案されている。特許文献２には、圧電素子を作製した後、音響レンズと充填材を同じ材料で一体形成する例が、特許文献３には、型押しで音響整合層と音響レンズを一体成形する例がそれぞれ開示されている。
【０００９】
特許文献２、３に記載の発明によれば、接着剤がいらないので、接着剤の膜厚を均一化する工夫をしなくてもよい。また、音響レンズを厚み方向に押さえ付けることもしなくてよいので、音響レンズが変形したまま取り付けられるという懸念もない。
【特許文献１】特開２０００−１３９９１６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０９０３号公報
【特許文献３】特開２０００−０３２５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２、３に記載の発明は、圧電素子を作製してから音響レンズ等を一体成形するので、音響レンズの作り置きができず、生産効率が悪いという問題がある。また、音響レンズを別で作製する場合と比べて、音響レンズとなる樹脂が硬化する際の収縮による厚み変化を制御することが困難であるため、製品の歩留りが悪いという問題もある。
【００１１】
接着剤の膜厚を均一にして、且つ音響レンズが変形することを防ぎ、さらに生産効率がよく、生産管理が容易な超音波トランスデューサの製造方法は現存しない。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、接着剤の膜厚を均一にして、且つ音響レンズが変形することを防ぎ、さらに生産効率がよく、生産管理が容易な超音波トランスデューサの製造方法、および音響レンズ材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の超音波トランスデューサの製造方法は、以下の第一、第二、第三工程を備えることを特徴とする。第一工程では、超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体を作製する。第二工程では、音響レンズとなるレンズ部、および把持部を有する音響レンズ材を作製する。第三工程では、音響レンズ材の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、把持部で音響レンズ材を把持しながら積層体に嵌着・接合する。
【００１４】
前記第二工程では、レンズ部、把持部の他に、積層体が嵌入される穴をレンズ部とで作る側面部を形成し、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が延出されるように音響レンズ材を作製する。
【００１５】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が横方に庇状に延出されるように音響レンズ材を作製する。
【００１６】
レンズ部および側面部の両方の縁から、把持部が横方に庇状に延出されている場合、前記第三工程では、レンズ部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、音響レンズ材と積層体との中心位置合せを行う。また、側面部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、レンズ部の曲率の微調整を行う。
【００１７】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が下方にスカート状に延出されるように音響レンズ材を作製する。この場合、前記第二工程では、把持部が積層体の被覆層を兼ねるように音響レンズ材を作製する。
【００１８】
前記第三工程の後、把持部を切断する第四工程を備えることが好ましい。
【００１９】
本発明の音響レンズ材は、音響レンズとなるレンズ部と把持部とを備えることを特徴とする。把持部は、超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体に嵌着・接合する際に把持される。
【００２０】
積層体が嵌入される穴を前記レンズ部とで作る側面部を備えることが好ましい。前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から延出されている。
【００２１】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から横方に庇状に延出されている。
【００２２】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から下方にスカート状に延出されている。前記把持部は、積層体の被覆層を兼ねることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、音響レンズ材に把持部を設け、音響レンズ材の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、把持部で音響レンズ材を把持しながら積層体に嵌着・接合するので、接着剤の膜厚を均一にすることができ、且つ音響レンズが変形することを防ぐことができる。さらに作り置きが可能であるため生産効率がよく、生産管理が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１において、超音波内視鏡２は、周知の如く、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部１０と、挿入部１０の先端部分に連設され、固体撮像素子２４や超音波トランスデューサアレイ２７（ともに図２および図３参照）等が内蔵された先端部１１と、先端部１１の後方に配置され、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１２と、挿入部１０の基端部分に連設された操作部１３と、プロセッサ装置および光源装置（ともに図示せず）に接続されるコネクタ（図示せず）と操作部１３間を繋ぐユニバーサルコード１４とを有する。
【００２５】
操作部１３には、湾曲部１２を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブ１５や、先端部１１からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタン１６等が設けられている。また、操作部１３の挿入部１０側には、鉗子や穿刺針、高周波メス等の処置具が挿通される鉗子口１７が設けられている。
【００２６】
図２および図３において、先端部１１には、内視鏡光学画像取得部２０、および超音波断層画像取得部２１が設けられている。内視鏡光学画像取得部２０は、観察窓２２、対物レンズ２３、固体撮像素子２４、照明窓２５、および配線ケーブル２６等から構成される。
【００２７】
観察窓２２は、先端部１１の斜め上方に向けて取り付けられている。観察窓２２から入射した被観察部位の像光は、対物レンズ２３で固体撮像素子２４の撮像面に結像される。固体撮像素子２４は、観察窓２２、対物レンズ２３を透過して撮像面に結像された被観察部位の像光を光電変換して、撮像信号を出力する。固体撮像素子２４で出力された撮像信号は、挿入部１０から操作部１３まで延設された配線ケーブル２６を経由して、ユニバーサルコード１４によりプロセッサ装置に伝送される。プロセッサ装置は、伝送された撮像信号に対して、各種信号処理、および画像処理を施し、内視鏡光学画像としてモニタ（図示せず）に表示する。
【００２８】
照明窓２５は、観察窓２２を挟んで両側に設けられている。照明窓２５には、ライトガイド（図示せず）の出射端が接続されている。ライトガイドは、挿入部１０から操作部１３まで延設され、その入射端は、ユニバーサルコード１４を介して接続された光源装置の光源に接続されている。光源で発せられた照明光は、ライトガイドを伝って照明窓２５から被観察部位に照射される。
【００２９】
超音波断層画像取得部２１は、超音波トランスデューサアレイ２７を備えている。超音波トランスデューサアレイ２７は、断面凸円弧状に形成されたバッキング材２８上に設けられている。バッキング材２８は、硬質ゴム等の剛性を有する材料からなり、超音波減衰材（フェライト、セラミックス等）が必要に応じて添加されている。
【００３０】
超音波トランスデューサアレイ２７上には、エポキシ樹脂等からなり、被検体である人体との間の音響インピーダンスを緩和するための音響整合層２９が設けられている。
【００３１】
音響整合層２９上には、超音波トランスデューサアレイ２７から発せられる超音波を被観察部位に向けて収束させる音響レンズ３０が取り付けられている。音響レンズ３０は、例えば、シリコン系樹脂（ミラブル型シリコンゴム（ＨＴＶゴム）、液状シリコンゴム（ＲＴＶゴム）等）、ブタジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等からなる。人体と超音波トランスデューサ３１（音響整合層２９）の間の音響インピーダンス整合をとり、超音波の透過率を高めるため、音響レンズ３０には、必要に応じて酸化チタンやアルミナ、シリカ等の粉末が混合される。
【００３２】
超音波トランスデューサアレイ２７は、複数の超音波トランスデューサ３１が、一例として一次元アレイ状に所定のピッチで配列されてなる。超音波トランスデューサアレイ２７は、バッキング材２８の底面と平行な方向（ＡＺ（アジマス）方向）よりも、ＡＺ方向と直交する超音波トランスデューサアレイ３１の長手方向（ＥＬ（エレベーション）方向）の長さのほうが短く、後端側が張り出すように傾斜して配置される。超音波トランスデューサ３１は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電体厚膜の両面に電極を形成した構成を有する。一方の電極は、超音波トランスデューサ３１の全てに共通の電極、他方の電極は、超音波トランスデューサ３１毎に独立した個別の電極となっている。
【００３３】
両電極に電圧が印加されると、圧電体が振動して超音波を発生し、これにより被検体の被観察部位に超音波が照射される。そして、複数の超音波トランスデューサ３１をマルチプレクサ等の電子スイッチで順次駆動させることで、超音波トランスデューサアレイ２７が配された曲面に沿った、曲面の曲率中心から数１０ｍｍ程度の範囲で、超音波が走査される。また、被観察部位からのエコー信号を受信すると、圧電体が振動して電圧を発生し、この電圧が検出信号として出力される。なお、図示は省略するが、超音波トランスデューサ３１同士の隙間には、エポキシ樹脂等の充填材が充填されている。
【００３４】
バッキング材２８の裏面には、基板３２を介して、フレキシブル配線基板３３が取り付けられている。フレキシブル配線基板３３には、超音波トランスデューサ３１を構成する個別電極に繋げられる配線３４が設けられている。
【００３５】
配線３４は、配線ケーブル２６やライトガイドと同様に、挿入部１０から操作部１３まで延設され、ユニバーサルコード１４を介してプロセッサ装置に接続されている。この配線３４を介して、プロセッサ装置から超音波トランスデューサ３１を駆動させて超音波を発するための駆動制御信号が伝送され、また、エコー信号の受信により超音波トランスデューサ３１から出力された検出信号がプロセッサ装置に伝送される。プロセッサ装置は、伝送された検出信号に対して、各種信号処理、および画像処理を施し、超音波断層画像としてモニタに表示する。なお、図３では、煩雑を避けるために、超音波断層画像取得部２１の各部のハッチングを省略している。
【００３６】
内視鏡光学画像取得部２０と超音波断層画像取得部２１との間には、鉗子出口３５が設けられている。鉗子出口３５には、鉗子口１７から挿入部１０を貫通して設けられた鉗子チャネル３６が連通している。鉗子出口３５から処置具の先端が突出される。
【００３７】
超音波内視鏡２で体腔内を観察する際には、まず、挿入部１０を体腔内に挿入し、内視鏡光学画像取得部２０で取得された内視鏡光学画像をモニタで観察しながら、被観察部位を探索する。
【００３８】
被観察部位に先端部１１が到達し、超音波断層画像を取得する指示がなされると、配線３４を介して、プロセッサ装置からの駆動制御信号が超音波トランスデューサ３１に入力される。駆動制御信号が入力されると、超音波トランスデューサ３１の両電極に規定の電圧が印加される。そして、超音波トランスデューサ３１の圧電体が励振され、音響レンズ３０を介して、被観察部位に超音波が発せられる。
【００３９】
超音波の照射後、被観察部位からのエコー信号が超音波トランスデューサ３１で受信される。この超音波の照射、およびエコー信号の受信は、駆動する超音波トランスデューサ３１をマルチプレクサ等の電子スイッチによりずらしながら繰り返し行われる。これにより、被観察部位に超音波が走査される。プロセッサ装置では、エコー信号を受信して超音波トランスデューサ３１から出力された検出信号を元に、超音波断層画像が生成される。生成された超音波断層画像は、モニタに表示される。
【００４０】
以下、図４〜図９を参照して、超音波断層画像取得部２１の製造方法を詳述する。超音波断層画像取得部２１の製造にあたっては、図４に示すように、音響レンズ材４０と、音響レンズ３０以外の部材が組み立てられた積層体４１とを別々に作製する（図９のＳ（ステップ）１０）。
【００４１】
音響レンズ材４０は、曲面部（レンズ部に相当）４２と側面部４３ａ、４３ｂと把持部４４ａ、４４ｂとを一体成形してなる。曲面部４２は、最終的には音響レンズ３０の機能を担うため、その表面は超音波を被観察部位に向けて収束させる所定の曲率をＥＬ方向にもつ。側面部４３ａ、４３ｂは、曲面部４２の縁から垂直に下方に延設されている。曲面部４２は、ＥＬ方向の中央部が膨らみ、側面部４３ａ、４３ｂ側になるに連れて厚みが漸減する断面樽状に曲率がつけられている。曲面部４２と側面部４３ａ、４３ｂが作る空間内は、積層体４１の外形に倣う内形を有し、積層体４１が嵌入される穴４５となっている。
【００４２】
把持部４４ａ、４４ｂは、曲面部４２の下部から、ＡＺ方向に略沿って所定の長さ分延出している。把持部４４ａ、４４ｂは、音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合させるときに、可動クリップ４６ａ、４６ｂで掴まれる。
【００４３】
音響レンズ材４０は、例えば、上記各部の凹形状をもつ型と穴４５の凸形状をもつ型とを合せ、これに溶融樹脂を流し込んで硬化させることで作製される。
【００４４】
積層体４１は、前述の超音波トランスデューサアレイ２７（超音波トランスデューサ３１）、バッキング材２８、音響整合層２９、基板３２、およびフレキシブル配線基板３３で構成される。音響整合層２９は、積層体４１の最上層にある。このため、音響整合層２９は、音響レンズ材４０の穴４５に積層体４１が嵌入されたときに、穴４５の内面と接着剤５１（図５参照）を介して接する。積層体４１の作製過程は周知であるため、説明を省略する。
【００４５】
図５において、音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合させる際には、積層体４１を水平面である土台５０に載置し、エポキシ樹脂系等の接着剤５１を音響整合層２９の表面に満遍なく塗布する（図９のＳ１１）。
【００４６】
接着剤５１の塗布後、図６（図４も参照）において、音響レンズ材４０の把持部４４ａ、４４ｂを可動クリップ４６ａ、４６ｂでそれぞれ掴み、可動クリップ４６ａ、４６ｂを昇降機５２で土台５０に向けて鉛直に降ろす（図９のＳ１２）。
【００４７】
このとき、可動クリップ４６ａ、４６ｂは、把持部４４ａ、４４ｂの延出方向が、土台５０の水平面と平行となるように、また、延出方向に若干の引っ張り力を与えつつ把持部４４ａ、４４ｂを把持する。
【００４８】
音響レンズ材４０の曲面部４２と積層体４１の中心は、可動クリップ４６ａ、４６ｂと土台５０によって予め精度よく位置決めされている。可動クリップ４６ａ、４６ｂの降下中に、土台５０の水平面と把持部４４ａ、４４ｂの平行関係、並びに音響レンズ材４０の曲面部４２と積層体４１の中心の位置関係が崩れないよう、昇降機５２は、可動クリップ４６ａ、４６ｂの単位時間あたりの降下量が同一となるように駆動される。
【００４９】
図７において、可動クリップ４６ａ、４６ｂを降ろしていき、音響レンズ材４０の穴４５に積層体４１を嵌入させる（図９のＳ１３）。昇降機５２は、穴４５に積層体４１が完全に嵌入してからも、可動クリップ４６ａ、４６ｂを所定量降下させ続ける。可動クリップ４６ａ、４６ｂの降下量は、音響レンズ材４０の穴４５の内面と接着剤５１が十分に馴染み、接着剤５１の膜厚が全体にわたって均一となる量で、且つ把持部４４ａ、４４ｂの強度が鉛直下向きの力に耐えられる（把持部４４ａ、４４ｂが折損しない）量に調整される。音響レンズ材４０の自重で接着剤５１の膜厚が全体にわたって均一となるならば、可動クリップ４６ａ、４６ｂの降下量はゼロでも構わない。
【００５０】
その後、必要に応じて熱処理等を行って、接着剤５１を硬化させ、把持部４４ａ、４４ｂから可動クリップ４６ａ、４６ｂを外す。こうして、音響レンズ材４０と積層体４１とを嵌着・接合する（図９のＳ１４）。
【００５１】
接着剤５１の硬化後、図８に示すように、把持部４４ａ、４４ｂの付け根をダイシングカッター等の切削機５３で切断する（図９のＳ１５）。以上の如く製造された超音波断層画像取得部２１を、配線３４を挿入部１０内に引き回す等しながら先端部１１に取り付ける。
【００５２】
以上説明したように、把持部４４ａ、４４ｂを音響レンズ材４０に形成し、把持部４４ａ、４４ｂを把持しながら音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合するので、把持部４４ａ、４４ｂに引っ張り力や押し下げ力は掛かるが、曲面部４２には殆ど力は加わらない。従って、音響レンズを厚み方向に押さえ付ける従来の方法と比べて、音響レンズ３０（曲面部４２）が変形する懸念が少ない。また、比較的弱い力で接着剤５１の膜厚を全体にわたって均一にすることができる。
【００５３】
接着剤の膜厚が均一化され、音響レンズが変形することが防止されるので、超音波断層画像の画質劣化が発生することはない。
【００５４】
音響レンズ材４０は、積層体４１とは別に作製されるので、作り置きが可能で、比較的簡単に厚み等の形状制御も可能である。音響レンズと他の部材を一体成形する従来の方法と比べて、生産効率、生産管理の点で有利である。
【００５５】
把持部４４ａ、４４ｂを曲面部４２の下部から延出させ、これを引っ張りながら音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合するので、曲面部４２には力が加わらない。このため、曲面部４２と積層体４１の中心の位置関係がずれ難くなる。
【００５６】
上記実施形態では、把持部４４ａ、４４ｂを曲面部４２の下部から延出させた例を挙げたが、把持部の形成箇所はこれに限らない。図１０に示す音響レンズ材６０のように、把持部４４ａ、４４ｂの代わりに、側面部４３ａ、４３ｂの下部に庇状の把持部４４ｃ、４４ｄを設けてもよい。この場合は把持部４４ｃ、４４ｄを引っ張ると、僅かではあるが曲面部４２に力が加わる。これを利用して、曲面部４２を所望の形状に歪ませ、曲面部４２の曲率の微調整をすることが可能となる。
【００５７】
また、図１１に示す音響レンズ材６５のように、把持部４４ａ〜４４ｄを全て設けてもよい。この場合、最初に把持部４４ａ、４４ｂを把持して曲面部４２と積層体４１の中心の位置合せを行った後、把持部４４ｃ、４４ｄを把持して曲面部４２の曲率の微調整をする。音響レンズ材４０、６０の両者の利点を活かすことができる。
【００５８】
上記実施形態では、ＡＺ方向、またはＡＺ方向に直交するＥＬ方向に略沿って把持部を庇状に延出させているが、これに限らない。図１２、図１３にそれぞれ示す音響レンズ材７０、７５を用いても可である。
【００５９】
図１２において、音響レンズ材７０は、側面部４３ａ、４３ｂの下部から下方にスカート状に延出した把持部４４ｅ、４４ｆを有する。一対の可動クリップ（図示せず）で把持部４４ｅ、４４ｆをそれぞれ把持し、下方に引っ張ることで穴４５に積層体４１を嵌入する。このため、把持部４４ｅ、４４ｆの裏面には、可動クリップが積層体４１にぶつからないよう、可動クリップを逃がすための凹部（図示せず）が形成されている。
【００６０】
把持部４４ｅ、４４ｆは、上記実施形態とは異なり、積層体４１に嵌着・接合後も切断されずに残される。把持部４４ｅ、４４ｆは、積層体４１の側面を覆って保護する被覆層として機能する。
【００６１】
図１３の音響レンズ材７５は、側面部４３ａ、４３ｂだけでなく、曲面部４２の下部からも下方に延出させ、箱型の把持部４４ｇとしている。把持部４４ｇも把持部４４ｅ、４４ｆと同様に、積層体４１に嵌着・接合後も残され、被覆層として機能する。音響レンズ材７０、７５によれば、音響レンズと被覆層の機能を兼ねるので、部品点数を削減することができる。また、把持部を切断する工程を省くことができる。
【００６２】
なお、把持部４４ｅ、４４ｆに代えて、曲面部の下部から下方にスカート状に延出させた把持部のみを設けてもよい。また、上記で例示した庇状、スカート状の把持部のいずれか一方のみを有する音響レンズ材ではなく、これらを複合して設けた音響レンズ材を用いてもよい。
【００６３】
音響レンズ材の位置は変えずに、音響レンズ材に対して積層体を移動させる、あるいは両者を移動させて、音響レンズ材と積層体を嵌着・接合してもよい。また、曲面部や側面部とは別に把持部を形成しておき、接着や溶着等で後付けしてもよい。
【００６４】
上記実施形態では、いわゆるコンベックス電子走査方式の超音波トランスデューサアレイを例示したが、超音波トランスデューサを挿入部の軸方向に対して厚みが不均一になるように形成した、プラノコンケーブ（平凹）電子走査方式や、超音波トランスデューサを平面上に配置したリニア電子走査方式等、音響レンズを有するものであれば、他の方式の超音波トランスデューサにも適用することが可能である。
【００６５】
上記実施形態では、内視鏡光学画像取得部と超音波断層画像取得部を一体化した、体内式の超音波内視鏡を例示したが、電子内視鏡の鉗子チャンネルに挿通される超音波プローブや、体外式の超音波プローブに対して適用してもよい。
【００６６】
上記実施形態では、患者を被検体とする医療用の超音波内視鏡を例示したが、配管等を被検体とする工業用のものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】超音波内視鏡の構成を示す外観図である。
【図２】超音波内視鏡の先端部付近を示す拡大平面図である。
【図３】超音波内視鏡の先端部付近を示す拡大断面図である。
【図４】音響レンズ材と積層体の構成を示す斜視図である。
【図５】積層体を土台に載置した状態を示す図である。
【図６】可動クリップで把持部を把持し、積層体に向けて降ろしている状態を示す図である。
【図７】音響レンズ材と積層体を嵌着・接合した状態を示す図である。
【図８】把持部を切断している状態を示す図である。
【図９】超音波断層画像取得部の製造手順を示すフローチャートである。
【図１０】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【図１１】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【図１２】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【図１３】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
２ 超音波内視鏡
２１ 超音波断層画像取得部
２７ 超音波トランスデューサアレイ
２９ 音響整合層
３０ 音響レンズ
３１ 超音波トランスデューサ
４０、６０、６５、７０、７５ 音響レンズ材
４１ 積層体
４２ 曲面部
４３ａ、４３ｂ 側面部
４４ａ〜４４ｇ 把持部
４５ 穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響レンズを有する超音波トランスデューサの製造方法、および音響レンズ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波プローブを利用した医療診断が実用化されている。超音波プローブの先端には、超音波トランスデューサが配されている。超音波トランスデューサから被検体の被観察部位に超音波を照射し、被観察部位からのエコー信号を超音波トランスデューサで受信する。これにより出力される検出信号をプロセッサ装置で電気的に処理することによって、超音波画像が得られる。
【０００３】
また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能である。超音波断層画像を得る方法としては、超音波トランスデューサを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン走査方式や、複数の超音波トランスデューサをアレイ状に配列（以下、超音波トランスデューサアレイという）し、駆動する超音波トランスデューサを電子スイッチ等で選択的に切り替える電子スキャン走査方式が知られている。
【０００４】
超音波トランスデューサは、バッキング材、圧電体と電極からなる圧電素子、音響整合層、および音響レンズから構成される。超音波トランスデューサの製造手順は、例えば、圧電体の材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のウエハーとバッキング材とを接着剤で接着する。超音波トランスデューサアレイの場合は、ウエハー上に電極や音響整合層を積層した後、所望の配列となるように、音響整合層側からバッキング材に至るまでダイシング加工を施してウエハーを複数の圧電素子に分割する。これにより形成されたダイシング溝に充填材を充填し、最後に音響レンズを音響整合層上に接着剤で接着する。
【０００５】
音響レンズと音響整合層の接着に際して留意すべき点は、接着剤の膜厚を全体にわたって均一にすることである。接着剤の膜厚が不均一であると、超音波の送受信特性が場所によって変わるので、超音波画像の画質劣化を生む。
【０００６】
特許文献１では、接着剤の膜厚を均一にするため、余剰接着剤や気泡を流し込むための貫通孔を圧電素子、音響整合層に設け、貫通孔を介してポンプで余剰接着剤や気泡を外部に排出している。段落［００４４］、［００４５］、図４には、さらなる接着剤の膜厚の均一化をするため、音響レンズを上から厚み方向に押さえ付けて接着する態様が記載されている。
【０００７】
音響レンズは弾性を有する比較的柔らかい樹脂からなるため、特許文献１に記載の如く音響レンズを厚み方向に押さえ付けると容易に変形する。音響レンズが変形した状態で接着剤が硬化すると、音響レンズが変形したままの状態が保たれてしまい、所望の性能を満たすことができないという問題がある。
【０００８】
超音波トランスデューサの製造手順の他の例として、特許文献２、３が提案されている。特許文献２には、圧電素子を作製した後、音響レンズと充填材を同じ材料で一体形成する例が、特許文献３には、型押しで音響整合層と音響レンズを一体成形する例がそれぞれ開示されている。
【０００９】
特許文献２、３に記載の発明によれば、接着剤がいらないので、接着剤の膜厚を均一化する工夫をしなくてもよい。また、音響レンズを厚み方向に押さえ付けることもしなくてよいので、音響レンズが変形したまま取り付けられるという懸念もない。
【特許文献１】特開２０００−１３９９１６号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０９０３号公報
【特許文献３】特開２０００−０３２５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２、３に記載の発明は、圧電素子を作製してから音響レンズ等を一体成形するので、音響レンズの作り置きができず、生産効率が悪いという問題がある。また、音響レンズを別で作製する場合と比べて、音響レンズとなる樹脂が硬化する際の収縮による厚み変化を制御することが困難であるため、製品の歩留りが悪いという問題もある。
【００１１】
接着剤の膜厚を均一にして、且つ音響レンズが変形することを防ぎ、さらに生産効率がよく、生産管理が容易な超音波トランスデューサの製造方法は現存しない。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、接着剤の膜厚を均一にして、且つ音響レンズが変形することを防ぎ、さらに生産効率がよく、生産管理が容易な超音波トランスデューサの製造方法、および音響レンズ材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の超音波トランスデューサの製造方法は、以下の第一、第二、第三工程を備えることを特徴とする。第一工程では、超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体を作製する。第二工程では、音響レンズとなるレンズ部、および把持部を有する音響レンズ材を作製する。第三工程では、音響レンズ材の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、把持部で音響レンズ材を把持しながら積層体に嵌着・接合する。
【００１４】
前記第二工程では、レンズ部、把持部の他に、積層体が嵌入される穴をレンズ部とで作る側面部を形成し、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が延出されるように音響レンズ材を作製する。
【００１５】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が横方に庇状に延出されるように音響レンズ材を作製する。
【００１６】
レンズ部および側面部の両方の縁から、把持部が横方に庇状に延出されている場合、前記第三工程では、レンズ部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、音響レンズ材と積層体との中心位置合せを行う。また、側面部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、レンズ部の曲率の微調整を行う。
【００１７】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が下方にスカート状に延出されるように音響レンズ材を作製する。この場合、前記第二工程では、把持部が積層体の被覆層を兼ねるように音響レンズ材を作製する。
【００１８】
前記第三工程の後、把持部を切断する第四工程を備えることが好ましい。
【００１９】
本発明の音響レンズ材は、音響レンズとなるレンズ部と把持部とを備えることを特徴とする。把持部は、超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体に嵌着・接合する際に把持される。
【００２０】
積層体が嵌入される穴を前記レンズ部とで作る側面部を備えることが好ましい。前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から延出されている。
【００２１】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から横方に庇状に延出されている。
【００２２】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から下方にスカート状に延出されている。前記把持部は、積層体の被覆層を兼ねることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、音響レンズ材に把持部を設け、音響レンズ材の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、把持部で音響レンズ材を把持しながら積層体に嵌着・接合するので、接着剤の膜厚を均一にすることができ、且つ音響レンズが変形することを防ぐことができる。さらに作り置きが可能であるため生産効率がよく、生産管理が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１において、超音波内視鏡２は、周知の如く、患者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部１０と、挿入部１０の先端部分に連設され、固体撮像素子２４や超音波トランスデューサアレイ２７（ともに図２および図３参照）等が内蔵された先端部１１と、先端部１１の後方に配置され、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１２と、挿入部１０の基端部分に連設された操作部１３と、プロセッサ装置および光源装置（ともに図示せず）に接続されるコネクタ（図示せず）と操作部１３間を繋ぐユニバーサルコード１４とを有する。
【００２５】
操作部１３には、湾曲部１２を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブ１５や、先端部１１からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタン１６等が設けられている。また、操作部１３の挿入部１０側には、鉗子や穿刺針、高周波メス等の処置具が挿通される鉗子口１７が設けられている。
【００２６】
図２および図３において、先端部１１には、内視鏡光学画像取得部２０、および超音波断層画像取得部２１が設けられている。内視鏡光学画像取得部２０は、観察窓２２、対物レンズ２３、固体撮像素子２４、照明窓２５、および配線ケーブル２６等から構成される。
【００２７】
観察窓２２は、先端部１１の斜め上方に向けて取り付けられている。観察窓２２から入射した被観察部位の像光は、対物レンズ２３で固体撮像素子２４の撮像面に結像される。固体撮像素子２４は、観察窓２２、対物レンズ２３を透過して撮像面に結像された被観察部位の像光を光電変換して、撮像信号を出力する。固体撮像素子２４で出力された撮像信号は、挿入部１０から操作部１３まで延設された配線ケーブル２６を経由して、ユニバーサルコード１４によりプロセッサ装置に伝送される。プロセッサ装置は、伝送された撮像信号に対して、各種信号処理、および画像処理を施し、内視鏡光学画像としてモニタ（図示せず）に表示する。
【００２８】
照明窓２５は、観察窓２２を挟んで両側に設けられている。照明窓２５には、ライトガイド（図示せず）の出射端が接続されている。ライトガイドは、挿入部１０から操作部１３まで延設され、その入射端は、ユニバーサルコード１４を介して接続された光源装置の光源に接続されている。光源で発せられた照明光は、ライトガイドを伝って照明窓２５から被観察部位に照射される。
【００２９】
超音波断層画像取得部２１は、超音波トランスデューサアレイ２７を備えている。超音波トランスデューサアレイ２７は、断面凸円弧状に形成されたバッキング材２８上に設けられている。バッキング材２８は、硬質ゴム等の剛性を有する材料からなり、超音波減衰材（フェライト、セラミックス等）が必要に応じて添加されている。
【００３０】
超音波トランスデューサアレイ２７上には、エポキシ樹脂等からなり、被検体である人体との間の音響インピーダンスを緩和するための音響整合層２９が設けられている。
【００３１】
音響整合層２９上には、超音波トランスデューサアレイ２７から発せられる超音波を被観察部位に向けて収束させる音響レンズ３０が取り付けられている。音響レンズ３０は、例えば、シリコン系樹脂（ミラブル型シリコンゴム（ＨＴＶゴム）、液状シリコンゴム（ＲＴＶゴム）等）、ブタジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等からなる。人体と超音波トランスデューサ３１（音響整合層２９）の間の音響インピーダンス整合をとり、超音波の透過率を高めるため、音響レンズ３０には、必要に応じて酸化チタンやアルミナ、シリカ等の粉末が混合される。
【００３２】
超音波トランスデューサアレイ２７は、複数の超音波トランスデューサ３１が、一例として一次元アレイ状に所定のピッチで配列されてなる。超音波トランスデューサアレイ２７は、バッキング材２８の底面と平行な方向（ＡＺ（アジマス）方向）よりも、ＡＺ方向と直交する超音波トランスデューサアレイ３１の長手方向（ＥＬ（エレベーション）方向）の長さのほうが短く、後端側が張り出すように傾斜して配置される。超音波トランスデューサ３１は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電体厚膜の両面に電極を形成した構成を有する。一方の電極は、超音波トランスデューサ３１の全てに共通の電極、他方の電極は、超音波トランスデューサ３１毎に独立した個別の電極となっている。
【００３３】
両電極に電圧が印加されると、圧電体が振動して超音波を発生し、これにより被検体の被観察部位に超音波が照射される。そして、複数の超音波トランスデューサ３１をマルチプレクサ等の電子スイッチで順次駆動させることで、超音波トランスデューサアレイ２７が配された曲面に沿った、曲面の曲率中心から数１０ｍｍ程度の範囲で、超音波が走査される。また、被観察部位からのエコー信号を受信すると、圧電体が振動して電圧を発生し、この電圧が検出信号として出力される。なお、図示は省略するが、超音波トランスデューサ３１同士の隙間には、エポキシ樹脂等の充填材が充填されている。
【００３４】
バッキング材２８の裏面には、基板３２を介して、フレキシブル配線基板３３が取り付けられている。フレキシブル配線基板３３には、超音波トランスデューサ３１を構成する個別電極に繋げられる配線３４が設けられている。
【００３５】
配線３４は、配線ケーブル２６やライトガイドと同様に、挿入部１０から操作部１３まで延設され、ユニバーサルコード１４を介してプロセッサ装置に接続されている。この配線３４を介して、プロセッサ装置から超音波トランスデューサ３１を駆動させて超音波を発するための駆動制御信号が伝送され、また、エコー信号の受信により超音波トランスデューサ３１から出力された検出信号がプロセッサ装置に伝送される。プロセッサ装置は、伝送された検出信号に対して、各種信号処理、および画像処理を施し、超音波断層画像としてモニタに表示する。なお、図３では、煩雑を避けるために、超音波断層画像取得部２１の各部のハッチングを省略している。
【００３６】
内視鏡光学画像取得部２０と超音波断層画像取得部２１との間には、鉗子出口３５が設けられている。鉗子出口３５には、鉗子口１７から挿入部１０を貫通して設けられた鉗子チャネル３６が連通している。鉗子出口３５から処置具の先端が突出される。
【００３７】
超音波内視鏡２で体腔内を観察する際には、まず、挿入部１０を体腔内に挿入し、内視鏡光学画像取得部２０で取得された内視鏡光学画像をモニタで観察しながら、被観察部位を探索する。
【００３８】
被観察部位に先端部１１が到達し、超音波断層画像を取得する指示がなされると、配線３４を介して、プロセッサ装置からの駆動制御信号が超音波トランスデューサ３１に入力される。駆動制御信号が入力されると、超音波トランスデューサ３１の両電極に規定の電圧が印加される。そして、超音波トランスデューサ３１の圧電体が励振され、音響レンズ３０を介して、被観察部位に超音波が発せられる。
【００３９】
超音波の照射後、被観察部位からのエコー信号が超音波トランスデューサ３１で受信される。この超音波の照射、およびエコー信号の受信は、駆動する超音波トランスデューサ３１をマルチプレクサ等の電子スイッチによりずらしながら繰り返し行われる。これにより、被観察部位に超音波が走査される。プロセッサ装置では、エコー信号を受信して超音波トランスデューサ３１から出力された検出信号を元に、超音波断層画像が生成される。生成された超音波断層画像は、モニタに表示される。
【００４０】
以下、図４〜図９を参照して、超音波断層画像取得部２１の製造方法を詳述する。超音波断層画像取得部２１の製造にあたっては、図４に示すように、音響レンズ材４０と、音響レンズ３０以外の部材が組み立てられた積層体４１とを別々に作製する（図９のＳ（ステップ）１０）。
【００４１】
音響レンズ材４０は、曲面部（レンズ部に相当）４２と側面部４３ａ、４３ｂと把持部４４ａ、４４ｂとを一体成形してなる。曲面部４２は、最終的には音響レンズ３０の機能を担うため、その表面は超音波を被観察部位に向けて収束させる所定の曲率をＥＬ方向にもつ。側面部４３ａ、４３ｂは、曲面部４２の縁から垂直に下方に延設されている。曲面部４２は、ＥＬ方向の中央部が膨らみ、側面部４３ａ、４３ｂ側になるに連れて厚みが漸減する断面樽状に曲率がつけられている。曲面部４２と側面部４３ａ、４３ｂが作る空間内は、積層体４１の外形に倣う内形を有し、積層体４１が嵌入される穴４５となっている。
【００４２】
把持部４４ａ、４４ｂは、曲面部４２の下部から、ＡＺ方向に略沿って所定の長さ分延出している。把持部４４ａ、４４ｂは、音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合させるときに、可動クリップ４６ａ、４６ｂで掴まれる。
【００４３】
音響レンズ材４０は、例えば、上記各部の凹形状をもつ型と穴４５の凸形状をもつ型とを合せ、これに溶融樹脂を流し込んで硬化させることで作製される。
【００４４】
積層体４１は、前述の超音波トランスデューサアレイ２７（超音波トランスデューサ３１）、バッキング材２８、音響整合層２９、基板３２、およびフレキシブル配線基板３３で構成される。音響整合層２９は、積層体４１の最上層にある。このため、音響整合層２９は、音響レンズ材４０の穴４５に積層体４１が嵌入されたときに、穴４５の内面と接着剤５１（図５参照）を介して接する。積層体４１の作製過程は周知であるため、説明を省略する。
【００４５】
図５において、音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合させる際には、積層体４１を水平面である土台５０に載置し、エポキシ樹脂系等の接着剤５１を音響整合層２９の表面に満遍なく塗布する（図９のＳ１１）。
【００４６】
接着剤５１の塗布後、図６（図４も参照）において、音響レンズ材４０の把持部４４ａ、４４ｂを可動クリップ４６ａ、４６ｂでそれぞれ掴み、可動クリップ４６ａ、４６ｂを昇降機５２で土台５０に向けて鉛直に降ろす（図９のＳ１２）。
【００４７】
このとき、可動クリップ４６ａ、４６ｂは、把持部４４ａ、４４ｂの延出方向が、土台５０の水平面と平行となるように、また、延出方向に若干の引っ張り力を与えつつ把持部４４ａ、４４ｂを把持する。
【００４８】
音響レンズ材４０の曲面部４２と積層体４１の中心は、可動クリップ４６ａ、４６ｂと土台５０によって予め精度よく位置決めされている。可動クリップ４６ａ、４６ｂの降下中に、土台５０の水平面と把持部４４ａ、４４ｂの平行関係、並びに音響レンズ材４０の曲面部４２と積層体４１の中心の位置関係が崩れないよう、昇降機５２は、可動クリップ４６ａ、４６ｂの単位時間あたりの降下量が同一となるように駆動される。
【００４９】
図７において、可動クリップ４６ａ、４６ｂを降ろしていき、音響レンズ材４０の穴４５に積層体４１を嵌入させる（図９のＳ１３）。昇降機５２は、穴４５に積層体４１が完全に嵌入してからも、可動クリップ４６ａ、４６ｂを所定量降下させ続ける。可動クリップ４６ａ、４６ｂの降下量は、音響レンズ材４０の穴４５の内面と接着剤５１が十分に馴染み、接着剤５１の膜厚が全体にわたって均一となる量で、且つ把持部４４ａ、４４ｂの強度が鉛直下向きの力に耐えられる（把持部４４ａ、４４ｂが折損しない）量に調整される。音響レンズ材４０の自重で接着剤５１の膜厚が全体にわたって均一となるならば、可動クリップ４６ａ、４６ｂの降下量はゼロでも構わない。
【００５０】
その後、必要に応じて熱処理等を行って、接着剤５１を硬化させ、把持部４４ａ、４４ｂから可動クリップ４６ａ、４６ｂを外す。こうして、音響レンズ材４０と積層体４１とを嵌着・接合する（図９のＳ１４）。
【００５１】
接着剤５１の硬化後、図８に示すように、把持部４４ａ、４４ｂの付け根をダイシングカッター等の切削機５３で切断する（図９のＳ１５）。以上の如く製造された超音波断層画像取得部２１を、配線３４を挿入部１０内に引き回す等しながら先端部１１に取り付ける。
【００５２】
以上説明したように、把持部４４ａ、４４ｂを音響レンズ材４０に形成し、把持部４４ａ、４４ｂを把持しながら音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合するので、把持部４４ａ、４４ｂに引っ張り力や押し下げ力は掛かるが、曲面部４２には殆ど力は加わらない。従って、音響レンズを厚み方向に押さえ付ける従来の方法と比べて、音響レンズ３０（曲面部４２）が変形する懸念が少ない。また、比較的弱い力で接着剤５１の膜厚を全体にわたって均一にすることができる。
【００５３】
接着剤の膜厚が均一化され、音響レンズが変形することが防止されるので、超音波断層画像の画質劣化が発生することはない。
【００５４】
音響レンズ材４０は、積層体４１とは別に作製されるので、作り置きが可能で、比較的簡単に厚み等の形状制御も可能である。音響レンズと他の部材を一体成形する従来の方法と比べて、生産効率、生産管理の点で有利である。
【００５５】
把持部４４ａ、４４ｂを曲面部４２の下部から延出させ、これを引っ張りながら音響レンズ材４０と積層体４１を嵌着・接合するので、曲面部４２には力が加わらない。このため、曲面部４２と積層体４１の中心の位置関係がずれ難くなる。
【００５６】
上記実施形態では、把持部４４ａ、４４ｂを曲面部４２の下部から延出させた例を挙げたが、把持部の形成箇所はこれに限らない。図１０に示す音響レンズ材６０のように、把持部４４ａ、４４ｂの代わりに、側面部４３ａ、４３ｂの下部に庇状の把持部４４ｃ、４４ｄを設けてもよい。この場合は把持部４４ｃ、４４ｄを引っ張ると、僅かではあるが曲面部４２に力が加わる。これを利用して、曲面部４２を所望の形状に歪ませ、曲面部４２の曲率の微調整をすることが可能となる。
【００５７】
また、図１１に示す音響レンズ材６５のように、把持部４４ａ〜４４ｄを全て設けてもよい。この場合、最初に把持部４４ａ、４４ｂを把持して曲面部４２と積層体４１の中心の位置合せを行った後、把持部４４ｃ、４４ｄを把持して曲面部４２の曲率の微調整をする。音響レンズ材４０、６０の両者の利点を活かすことができる。
【００５８】
上記実施形態では、ＡＺ方向、またはＡＺ方向に直交するＥＬ方向に略沿って把持部を庇状に延出させているが、これに限らない。図１２、図１３にそれぞれ示す音響レンズ材７０、７５を用いても可である。
【００５９】
図１２において、音響レンズ材７０は、側面部４３ａ、４３ｂの下部から下方にスカート状に延出した把持部４４ｅ、４４ｆを有する。一対の可動クリップ（図示せず）で把持部４４ｅ、４４ｆをそれぞれ把持し、下方に引っ張ることで穴４５に積層体４１を嵌入する。このため、把持部４４ｅ、４４ｆの裏面には、可動クリップが積層体４１にぶつからないよう、可動クリップを逃がすための凹部（図示せず）が形成されている。
【００６０】
把持部４４ｅ、４４ｆは、上記実施形態とは異なり、積層体４１に嵌着・接合後も切断されずに残される。把持部４４ｅ、４４ｆは、積層体４１の側面を覆って保護する被覆層として機能する。
【００６１】
図１３の音響レンズ材７５は、側面部４３ａ、４３ｂだけでなく、曲面部４２の下部からも下方に延出させ、箱型の把持部４４ｇとしている。把持部４４ｇも把持部４４ｅ、４４ｆと同様に、積層体４１に嵌着・接合後も残され、被覆層として機能する。音響レンズ材７０、７５によれば、音響レンズと被覆層の機能を兼ねるので、部品点数を削減することができる。また、把持部を切断する工程を省くことができる。
【００６２】
なお、把持部４４ｅ、４４ｆに代えて、曲面部の下部から下方にスカート状に延出させた把持部のみを設けてもよい。また、上記で例示した庇状、スカート状の把持部のいずれか一方のみを有する音響レンズ材ではなく、これらを複合して設けた音響レンズ材を用いてもよい。
【００６３】
音響レンズ材の位置は変えずに、音響レンズ材に対して積層体を移動させる、あるいは両者を移動させて、音響レンズ材と積層体を嵌着・接合してもよい。また、曲面部や側面部とは別に把持部を形成しておき、接着や溶着等で後付けしてもよい。
【００６４】
上記実施形態では、いわゆるコンベックス電子走査方式の超音波トランスデューサアレイを例示したが、超音波トランスデューサを挿入部の軸方向に対して厚みが不均一になるように形成した、プラノコンケーブ（平凹）電子走査方式や、超音波トランスデューサを平面上に配置したリニア電子走査方式等、音響レンズを有するものであれば、他の方式の超音波トランスデューサにも適用することが可能である。
【００６５】
上記実施形態では、内視鏡光学画像取得部と超音波断層画像取得部を一体化した、体内式の超音波内視鏡を例示したが、電子内視鏡の鉗子チャンネルに挿通される超音波プローブや、体外式の超音波プローブに対して適用してもよい。
【００６６】
上記実施形態では、患者を被検体とする医療用の超音波内視鏡を例示したが、配管等を被検体とする工業用のものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】超音波内視鏡の構成を示す外観図である。
【図２】超音波内視鏡の先端部付近を示す拡大平面図である。
【図３】超音波内視鏡の先端部付近を示す拡大断面図である。
【図４】音響レンズ材と積層体の構成を示す斜視図である。
【図５】積層体を土台に載置した状態を示す図である。
【図６】可動クリップで把持部を把持し、積層体に向けて降ろしている状態を示す図である。
【図７】音響レンズ材と積層体を嵌着・接合した状態を示す図である。
【図８】把持部を切断している状態を示す図である。
【図９】超音波断層画像取得部の製造手順を示すフローチャートである。
【図１０】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【図１１】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【図１２】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【図１３】音響レンズ材の別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
２ 超音波内視鏡
２１ 超音波断層画像取得部
２７ 超音波トランスデューサアレイ
２９ 音響整合層
３０ 音響レンズ
３１ 超音波トランスデューサ
４０、６０、６５、７０、７５ 音響レンズ材
４１ 積層体
４２ 曲面部
４３ａ、４３ｂ 側面部
４４ａ〜４４ｇ 把持部
４５ 穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体を作製する第一工程と、
音響レンズとなるレンズ部、および把持部を有する音響レンズ材を作製する第二工程と、
音響レンズ材の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、把持部で音響レンズ材を把持しながら積層体に嵌着・接合する第三工程とを備えることを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項２】
前記第二工程では、レンズ部、把持部の他に、積層体が嵌入される穴をレンズ部とで作る側面部を形成し、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が延出されるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項３】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が横方に庇状に延出されるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項４】
レンズ部および側面部の両方の縁から、把持部が横方に庇状に延出されている場合、前記第三工程では、レンズ部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、音響レンズ材と積層体との中心位置合せを行い、
側面部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、レンズ部の曲率の微調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項５】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が下方にスカート状に延出されるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項６】
前記第二工程では、把持部が積層体の被覆層を兼ねるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項５に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項７】
前記第三工程の後、把持部を切断する第四工程を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項８】
音響レンズとなるレンズ部と、
超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体に嵌着・接合する際に把持される把持部とを備えることを特徴とする音響レンズ材。
【請求項９】
積層体が嵌入される穴を前記レンズ部とで作る側面部を備え、
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から延出されていることを特徴とする請求項８に記載の音響レンズ材。
【請求項１０】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、横方に庇状に延出されていることを特徴とする請求項９に記載の音響レンズ材。
【請求項１１】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、下方にスカート状に延出されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の音響レンズ材。
【請求項１２】
前記把持部は、積層体の被覆層を兼ねることを特徴とする請求項１１に記載の音響レンズ材。
【請求項１】
超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体を作製する第一工程と、
音響レンズとなるレンズ部、および把持部を有する音響レンズ材を作製する第二工程と、
音響レンズ材の厚み方向に直接押圧力を加えることなく、把持部で音響レンズ材を把持しながら積層体に嵌着・接合する第三工程とを備えることを特徴とする超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項２】
前記第二工程では、レンズ部、把持部の他に、積層体が嵌入される穴をレンズ部とで作る側面部を形成し、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が延出されるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項１に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項３】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が横方に庇状に延出されるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項２に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項４】
レンズ部および側面部の両方の縁から、把持部が横方に庇状に延出されている場合、前記第三工程では、レンズ部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、音響レンズ材と積層体との中心位置合せを行い、
側面部の縁から延出された把持部で音響レンズ材を把持して、レンズ部の曲率の微調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項５】
前記第二工程では、レンズ部または側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、把持部が下方にスカート状に延出されるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項６】
前記第二工程では、把持部が積層体の被覆層を兼ねるように音響レンズ材を作製することを特徴とする請求項５に記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項７】
前記第三工程の後、把持部を切断する第四工程を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波トランスデューサの製造方法。
【請求項８】
音響レンズとなるレンズ部と、
超音波トランスデューサを構成する、音響レンズを除く各部材からなる積層体に嵌着・接合する際に把持される把持部とを備えることを特徴とする音響レンズ材。
【請求項９】
積層体が嵌入される穴を前記レンズ部とで作る側面部を備え、
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から延出されていることを特徴とする請求項８に記載の音響レンズ材。
【請求項１０】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、横方に庇状に延出されていることを特徴とする請求項９に記載の音響レンズ材。
【請求項１１】
前記把持部は、前記レンズ部または前記側面部のうちの少なくともいずれかの縁から、下方にスカート状に延出されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の音響レンズ材。
【請求項１２】
前記把持部は、積層体の被覆層を兼ねることを特徴とする請求項１１に記載の音響レンズ材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−９８５５８（Ｐ２０１０−９８５５８Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８１８８（Ｐ２００８−２６８１８８）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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