超声波振子、超声波内窥镜以及超声波振子的制造方法与流程

1.本发明涉及超声波振子、超声波内窥镜以及超声波振子的制造方法。


背景技术：

2.以往使用一种超声波内窥镜，其包括多个压电元件以圆筒状排列的径向型的超声波振子(例如参照专利文献1)。超声波振子通过使用切割锯等在声匹配层上的压电元件形成多个槽，从而设为多个压电元件排列的构造。压电元件所使用的pzt(锆钛酸铅)在用切割锯等切削时阻塞切割刀片，增大切割刀片的摩擦力。具有在用摩擦力较大的切割刀片继续切削压电元件时产生裂纹、破片这样的问题。
3.作为防止切削压电元件时的破片、裂纹的技术，提出了一种在压电元件的上侧和下侧形成了导电性的树脂层之后进行切削的技术(例如参照专利文献2)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特许第4590277号公报
7.专利文献2：日本特开2011－130477号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.但是，在专利文献2的技术中，需要在切削压电元件的前后研磨树脂层，形成电极，具有工序繁琐这样的问题。
10.本发明即是鉴于上述情况而完成的，其目的在于防止切削压电元件时的破片、裂纹，从而提供性能优异的超声波振子、超声波内窥镜及超声波振子的制造方法。
11.用于解决问题的方案
12.为了解决上述的问题并达到目的，本发明的超声波振子包括：声匹配层，其由片状的构件构成；压电元件，其在所述声匹配层上排列有多个；以及多个块体，其与所述压电元件的高程方向的至少一端相邻地配置，并包含研磨材料。
13.此外，根据上述发明，在本发明的超声波振子中，所述声匹配层弯曲成配置有所述压电体的一侧成为内侧的圆弧状。
14.此外，根据上述发明，在本发明的超声波振子中，所述块体自所述声匹配层的高度比所述压电元件自所述声匹配层的高度高。
15.此外，根据上述发明，在本发明的超声波振子中，所述块体的高度是在使所述声匹配层弯曲时相邻的所述块体不相互干扰的高度。
16.此外，根据上述发明，在本发明的超声波振子中，所述块体所包含的研磨材料是氧化铝、碳化硅或者氧化铝与碳化硅的混合物。
17.此外，本发明的超声波内窥镜包括上述所述的超声波振子。
18.此外，在本发明的超声波振子的制造方法中，该超声波振子包括：声匹配层，其由
片状的构件构成；压电元件，其在所述声匹配层上排列有多个；多个块体，其与所述压电元件的高程方向的至少一端相邻地配置，并包含研磨材料，其中，当对所述压电元件沿高程方向形成多个槽时，通过在切削所述压电元件之前切削所述块体、在切削所述压电元件之后切削所述块体、或者在切削所述压电元件的前后切削所述块体而形成各槽。
19.发明的效果
20.根据本发明，在切削压电元件时能够防止破片、裂纹，能够实现性能优异的超声波振子。
附图说明
21.图1是示意地表示包括实施方式的超声波振子的超声波内窥镜的图。
22.图2是图1所示的超声波内窥镜的插入部的前端的立体图。
23.图3是说明实施方式的超声波振子的制造的图。
24.图4是图3的构造体的侧视图。
25.图5是说明实施方式的超声波振子的制造的图。
26.图6是说明实施方式的变形例的超声波振子的制造的图。
27.图7是说明图6的超声波振子的压电元件的排列的图。
具体实施方式
28.以下，参照附图说明本发明的超声波内窥镜的实施方式。另外，本发明不被这些实施方式所限定。本发明通常能够应用于包括径向型的超声波振子的超声波内窥镜，但也能够应用于包括凸面型等的超声波振子的超声波内窥镜。
29.此外，在附图的记载中，对相同或对应的要素适当地标注相同的附图标记。此外，附图是示意性的，需要留意的是，存在各要素的尺寸的关系、各要素的比例等与现实不同的情况。也存在附图相互之间包含相互的尺寸的关系、比例不同的部分的情况。
30.(实施方式)
31.图1是示意地表示包括实施方式的超声波振子的超声波内窥镜的图。本实施方式的超声波内窥镜系统1是使用超声波内窥镜进行人等被检体内的超声波诊断的系统。如图1所示，该超声波内窥镜系统1包括超声波内窥镜2、超声波观测装置3、内窥镜观察装置4、显示装置5以及光源装置6。
32.超声波内窥镜2是在具有由透镜等构成的观察光学系统和摄像元件的内窥镜观察部组合超声波探头而成的，具有内窥镜观察功能和超声波观测功能。超声波内窥镜2是超声波观测与插入插入部的方向正交的方向的径向型的超声波内窥镜。
33.超声波内窥镜2在其前端具有超声波振子，该超声波振子将从超声波观测装置3发送来的电脉冲信号转换为超声波脉冲(声脉冲)并将其向被检体照射，并且将由被检体反射来的超声波回波转换为用电压变化表现的电回波信号并将其输出。超声波振子的结构见后述。
34.超声波内窥镜2具有用于向被检体照射照明光的照明部和用于接受来自被检体的反射光的摄像部。照明部具有将在光学拍摄时向被检体照射的照明光向超声波内窥镜2的前端引导的光导。该光导的前端到达超声波内窥镜2的向被检体插入的插入部的前端，而其
基端部连接于产生照明光的光源装置6。摄像部具有摄像光学系统和摄像元件，能够向被检体的消化道(食道、胃、十二指肠、大肠)或者呼吸器官(气管、支气管)插入，从而进行消化道、呼吸器官的拍摄。此外，超声波内窥镜2能够使用超声波拍摄其周围内脏器官(胰脏、胆嚢、胆管、胰管、淋巴结、纵隔内的内脏器官、血管等)。
35.超声波观测装置3经由超声波线缆31与超声波内窥镜2电连接，经由超声波线缆31向超声波内窥镜2输出脉冲信号并且从超声波内窥镜2输入回波信号。而且，超声波观测装置3对该回波信号实施预定的处理而生成超声波图像。
36.内窥镜观察装置4经由视频线缆41与超声波内窥镜2电连接，经由视频线缆41输入来自超声波内窥镜2的图像信号。而且，内窥镜观察装置4对该图像信号实施预定的处理而生成内窥镜图像。
37.显示装置5使用液晶或有机el(electro luminescence：电致发光)而构成，其用于显示由超声波观测装置3生成的超声波图像、由内窥镜观察装置4生成的内窥镜图像等。
38.光源装置6经由光导向超声波内窥镜2供给照明光。
39.如图1所示，超声波内窥镜2包括插入部21、操作部22、通用线缆23以及连接器24。另外，以下记载的“前端”意味着位于将插入部21向被检体内插入的方向的前端侧的端部。此外，以下记载的“基端”意味着位于与将插入部21向被检体内插入的方向的前端相反的一侧(操作部22侧)的端部。
40.插入部21是向被检体内插入的管状的部分。如图1所示，该插入部21包括位于插入部21的前端的超声波振子211、连结于超声波振子211的基端侧且能够弯曲的弯曲部212以及连结于弯曲部212的基端侧且具有挠性的挠性管部213。插入部21的前端的结构见后述。
41.超声波振子211向与插入部21的长度方向垂直的方向照射超声波。超声波振子211具有后述的多个压电元件，通过电子切换涉及收发的压电元件或者对各压电元件的收发施加延迟来进行电子扫描。超声波振子211通过根据脉冲信号的输入使压电元件进行振动而向被检体内照射超声波。此外，在由被检体反射来的超声波向压电元件传送时，利用传送来的超声波使压电元件进行振动，压电元件将该振动转换为电信号(回波信号)。该回波信号经由超声波线缆31等向超声波观测装置3发送。
42.操作部22连结于插入部21的基端侧，是接受来自医生等的各种操作的部分。如图1所示，该操作部22包括用于弯曲操作弯曲部212的弯曲旋钮221和用于进行各种操作的多个操作构件222。此外，在操作部22形成有用于向处置器具用贯穿路径贯穿处置器具的处置器具插入口223。
43.通用线缆23从操作部22延伸，是配设有用于传送各种信号的多个信号线缆和用于传送从光源装置6供给来的照明光的光纤等的线缆。
44.连接器24设于通用线缆23的前端。而且，连接器24包括供超声波线缆31、视频线缆41以及光源装置6分别连接的第1～第3连接器部241～243。
45.图2是图1所示的超声波内窥镜的插入部的前端的立体图。如图2所示，在插入部21的前端配设有用于向被检体照射来自光源装置6的照明光的照明部2121、具有接受来自被检体的反射光的摄像元件的摄像部2122、兼作吸引口的钳子口2123以及未图示的送气送水喷嘴。
46.图3是说明实施方式的超声波振子的制造的图。图3所示的构造体a包括基板2111、
导通构件2112、电极2113、压电元件2114、块体2115以及声匹配层2116。
47.压电元件2114呈纵长状，与图3中图示的高程方向(压电元件2114的长度方向)(英文：elevation direction)平行地排列有多个。多个压电元件2114分别收发超声波。具体而言，各压电元件2114将电脉冲信号转换为声脉冲并将其向被检体照射，并且在将由被检体反射来的超声波回波转换为用电压变化表现的电回波信号之后将其输出。
48.基板2111与压电元件2114的高程方向的一端相邻地配置。在基板2111的上表面(同与声匹配层2116相对的面相反的那一侧的面)形成有电极2111a。
49.在压电元件2114的上表面(同与声匹配层2116相对的面相反的那一侧的面)形成有电极2113a，在压电元件2114的下表面(与声匹配层2116相对的面)形成有电极2113b。导通构件2112出于使电极2111a和电极2113a电导通的目的而配置于基板2111与压电元件2114的交界部的上表面。
50.块体2115与压电元件2114的高程方向的端部相邻地配置。在本实施方式中，块体2115b与压电元件2114的高程方向的端部(图3的纸面近侧的端部)接触地配置，块体2115a配置于基板2111的高程方向的端部(图3的纸面远侧的端部)。
51.块体2115是包含研磨材料的构造体，能够使用用树脂等粘接固定有研磨材料颗粒而成的材料。作为研磨材料，例示出金刚石、氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硼、碳化硼等，从硬度等的观点出发，能够较佳地使用氧化铝、碳化硅。此外，使用的研磨材料颗粒的大小能够使用1μm～30μm左右的尺寸。
52.在本实施方式中，块体2115a、2115b与压电元件2114的高程方向的两端相邻地配置，但块体2115只要配置于压电元件2114的高程方向上的至少一端即可。此外，在本实施方式中，块体2115a与压电元件2114的高程方向的一端之间隔着基板2111地相邻配置，但在不使用基板2111的超声波振子中，也可以将块体2115a与压电元件2114的高程方向的端部接触地配置。另外，在超声波振子的短小化的观点上，块体2115a、2115b优选与压电元件2114、基板2111接触地配置，但若相邻地配置，则并非必须接触。
53.声匹配层2116具有配置于与压电元件2114等接触的一侧的第1声匹配层2116a和配置于第1声匹配层2116a的与压电元件2114相对的面的相反侧的第2声匹配层2116b。在第1声匹配层2116a的与块体2115b和压电元件2114之间的交界部接触的部分形成有槽，在该槽设有由导电性材料制成的接地部2117。构造体a形成为在第2声匹配层2116b上隔着槽2118地配置有多个振子元件2119的构造，该振子元件2119具有基板2111、导通构件2112、电极2113、压电元件2114、块体2115以及第1声匹配层2116a。
54.图3所示的构造体a通过这样的方式来制造：当在形成有接地部2117的声匹配层2116上接合块体2115a、2115b以及设有电极2113的压电元件2114、设有电极2111a的基板2111并形成了导通构件2112之后，使用切割锯等形成槽2118。
55.形成于压电元件2114的槽2118以一定间隔形成有多个。槽2118不形成于第2声匹配层2116b，而形成于第1声匹配层2116a、块体2115a、设有电极2111a的基板2111、导通构件2112、设有电极2113的压电元件2114以及块体2115b。
56.槽2118例如在从图3的纸面右远侧形成的情况下利用切割锯按照块体2115a、设有电极2111a的基板2111、设有电极2113的压电元件2114、块体2115b的顺序切削而形成。或者，在从图3的纸面左近侧形成的情况下利用切割锯按照块体2115b、设有电极2113的压电
元件2114、设有电极2111a的基板2111、块体2115a的顺序切削而形成。在本实施方式中，在切削压电元件2114的前后切削块体2115a、2115b。切割锯能够通过切削块体2115a、2115b来消除切割刀片的阻塞。其结果，能够减小切割刀片的摩擦力，因此，即使连续地形成槽2118，也能够防止压电元件2114产生破片、裂纹。另外，在本实施方式中，在切削压电元件2114的前后切削块体2115a、2115b，但在形成至少一个槽2118时，只要在切削压电元件2114之前切削块体2115或者在切削压电元件2114之后切削块体2115，就能够防止压电元件2114产生破片、裂纹。
57.构造体a通过将与高程方向平行的侧面f1和侧面f2相面对，做成图5所示的圆筒形状，在外周形成成为超声波收发部的声透镜(未图示)，在基板2111的电极2111a连接线缆(未图示)，从而能够制造超声波振子。
58.在上述的实施方式中，块体2115a、2115b自声匹配层2116的高度与压电元件2114自声匹配层2116的高度相同，但在使构造体a弯曲成圆筒形状时，存在相邻的压电元件2114的角部接触而产生破片、裂纹的情况。为了防止该状况，也可以使块体2115自声匹配层2116的高度比压电元件2114自声匹配层2116的高度高。图6是说明实施方式的变形例的超声波振子的制造的图。
59.在图6所示的构造体b中，块体2115a自声匹配层2116的高度比压电元件2114自声匹配层2116的高度高。图7是说明图6的超声波振子的压电元件的排列的图。
60.如图7所示，在弯曲成圆筒形状的超声波振子中，在弯曲时相邻的振子元件2119的端头部分在超声波振子的中心附近接近。在使构造体弯曲时，若相邻的压电元件2114的端头部分接触则会导致破片，但在本变形例中，由于使块体2115a的高度比压电元件的高度高，在相邻的压电元件2114接触之前块体2115a接触，因此能够防止相邻的压电元件2114相互间的接触。另外，块体2115a的高度是在使构造体弯曲而做成圆筒形状时相邻的块体2115a不相互干扰的高度。在本变形例中，仅使块体2115a比压电元件2114的高度高，但也可以是块体2115b的高度也比压电元件2114的高度高。或者，也可以使块体2115b的高度比压电元件2114的高度高，块体2115a的高度与压电元件2114的高度相同。
61.能够由本领域技术人员容易地导出进一步的效果、变形例。因而，本发明的更广泛的方案并不限定于像以上那样表示且记述的特定的详细及代表性的实施方式。因而，能够不脱离由附加的权利要求和其等同发明定义的总括的发明概念的精神或范围地进行各种各样的变更。
62.附图标记说明
63.1、超声波内窥镜系统；2、超声波内窥镜；3、超声波观测装置；4、内窥镜观察装置；5、显示装置；6、光源装置；21、插入部；22、操作部；23、通用线缆；24、连接器；31、超声波线缆；41、视频线缆；211、超声波振子；212、弯曲部；213、挠性管部；221、弯曲旋钮；222、操作构件；223、处置器具插入口；241～243、第1～第3连接器部；2111、基板；2112、导通构件；2113、电极；2114、压电元件；2115、块体；2116、声匹配层；2117、接地部；2118、槽；2121、照明部；2122、摄像部；2123、钳子口。