超聲波振子以及超聲波探頭的制作方法

本發(fā)明涉及一種向觀測(cè)對(duì)象射出超聲波并且接收由觀測(cè)對(duì)象反射回的超聲波回波并將該超聲波回波轉(zhuǎn)換為回波信號(hào)后將其輸出的超聲波振子以及超聲波探頭。

背景技術(shù)：

為了觀測(cè)作為觀測(cè)對(duì)象的生物體組織或材料的特性，有時(shí)應(yīng)用超聲波。具體地說(shuō)，超聲波振子向觀測(cè)對(duì)象發(fā)送超聲波，接收由該觀測(cè)對(duì)象反射回的超聲波回波，超聲波觀測(cè)裝置能夠通過(guò)對(duì)接收到的超聲波回波實(shí)施規(guī)定的信號(hào)處理來(lái)獲取關(guān)于觀測(cè)對(duì)象的特性的信息。

超聲波振子具備多個(gè)壓電元件，該多個(gè)壓電元件將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波脈沖(聲脈沖)并向觀測(cè)對(duì)象照射并且將由觀測(cè)對(duì)象反射回的超聲波回波轉(zhuǎn)換為以電壓變化表現(xiàn)的電回波信號(hào)后將其輸出。例如，將多個(gè)壓電元件沿著規(guī)定的方向排列，通過(guò)以電子的方式對(duì)與發(fā)送和接收有關(guān)的元件進(jìn)行切換或者對(duì)各超聲波振子的壓電體的發(fā)送和接收施加延遲，由此來(lái)從觀測(cè)對(duì)象獲取超聲波回波。將這樣沿著規(guī)定的一個(gè)方向發(fā)送超聲波來(lái)獲取由觀測(cè)對(duì)象反射回的超聲波回波的超聲波振子稱(chēng)為1d陣列的超聲波振子。

關(guān)于超聲波振子，除了上述的1d陣列的超聲波振子以外，還已知一種將多個(gè)壓電元件以矩陣狀配置并將彼此交叉的兩個(gè)方向設(shè)為掃描方向的2d陣列的超聲波振子(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。2d陣列的超聲波振子例如能夠獲取與1d陣列的超聲波振子的掃描方向正交的正視方向的超聲波回波。2d陣列的超聲波振子能夠沿著正視方向獲得多個(gè)超聲波圖像(剖面像)。因此，例如在內(nèi)窺鏡的前端部設(shè)置超聲波振子來(lái)觀察觀測(cè)對(duì)象內(nèi)，并且在確認(rèn)從該內(nèi)窺鏡的前端部突出來(lái)的穿刺針的位置時(shí)，即使使穿刺針的突出方向相對(duì)于掃描方向傾斜，也能夠從多個(gè)超聲波圖像中確認(rèn)穿刺針的傾斜方向。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2008-245705號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

然而，2d陣列的超聲波振子能夠沿著正視方向獲得多個(gè)剖面像，另一方面，需要多個(gè)壓電元件以矩陣狀設(shè)置并將線(xiàn)纜連接于各個(gè)壓電元件，因此存在與1d陣列的超聲波振子相比線(xiàn)纜個(gè)數(shù)增加且超聲波振子的構(gòu)造變得復(fù)雜化這樣的問(wèn)題。

本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于，提供一種能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得沿著正視方向的多個(gè)超聲波圖像的超聲波振子和超聲波探頭。

用于解決問(wèn)題的方案

為了解決上述問(wèn)題并達(dá)成目的，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，具備：多個(gè)壓電元件，該多個(gè)壓電元件與電信號(hào)的輸入相應(yīng)地射出超聲波并且將從外部入射來(lái)的超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及掩膜部，其設(shè)置于所述多個(gè)壓電元件與該超聲波振子中的所述超聲波的放射面之間，該掩膜部能夠掩蔽在同與所述超聲波的掃描方向平行的平面正交的正視方向上分割為多個(gè)區(qū)域所得到的分割區(qū)域中的任意的分割區(qū)域，在已掩蔽的分割區(qū)域中，使所述超聲波向與該超聲波的傳播方向不同的方向反射，在除了所述已掩蔽的分割區(qū)域以外的分割區(qū)域中，使所述超聲波在所述傳播方向上通過(guò)。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，所述多個(gè)壓電元件一維地排列。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，所述掩膜部具有：多個(gè)駐極體部，該多個(gè)駐極體部沿著所述正視方向排列且保持電極化來(lái)形成電場(chǎng)；多個(gè)中空部，該多個(gè)中空部形成與所述駐極體部的配置相應(yīng)的帶狀的中空空間；以及多個(gè)對(duì)電極，該多個(gè)對(duì)電極與所述駐極體部相向地設(shè)置且呈帶狀。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，所述掩膜部通過(guò)彎曲自如的呈片狀的第一片、與呈片狀的第二片疊層而成，所述第一片具有沿著所述正視方向排列且呈長(zhǎng)條狀的多個(gè)第一電極，所述第二片具有：多個(gè)突出部，該多個(gè)突出部從所述第二片的與所述第一片相向的表面突出；以及多個(gè)第二電極，該多個(gè)第二電極與所述第一電極相向地設(shè)置且呈長(zhǎng)條狀，其中，通過(guò)所述第一片和所述突出部形成中空空間。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，所述掩膜部還具備：第三片，其具有第三電極，該第三片疊層于所述第二片的與靠所述第一片側(cè)相反的一側(cè)的表面；以及第四片，其具有第二突出部，該第四片疊層于所述第三片的與靠所述第二片側(cè)相反的一側(cè)的表面，所述第二突出部形成在與形成于所述第二片的突出部偏移的位置處。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，所述掩膜部具有：多個(gè)混合部，該多個(gè)混合部是混合了體積通過(guò)熱會(huì)發(fā)生膨脹的材料而成的，沿著所述正視方向排列；以及多個(gè)電熱線(xiàn)，該多個(gè)電熱線(xiàn)通過(guò)各混合部并通過(guò)通電來(lái)進(jìn)行發(fā)熱。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，所述掩膜部具有多個(gè)中空部，該多個(gè)中空部沿著所述正視方向排列，能夠使能傳播超聲波的流體流通。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，還具備：聲匹配層，其使所述壓電元件與觀測(cè)對(duì)象之間的聲阻抗匹配；以及聲透鏡，其使通過(guò)了所述掩膜部的超聲波向外部射出，其中，以所述多個(gè)壓電元件、所述聲匹配層、所述掩膜部、所述聲透鏡的順序進(jìn)行疊層而得到所述超聲波振子。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波振子的特征在于，在上述發(fā)明中，還具備：聲匹配層，其使所述壓電元件與觀測(cè)對(duì)象之間的聲阻抗匹配；以及聲透鏡，其使通過(guò)了所述掩膜部的超聲波向外部射出，其中，以所述多個(gè)壓電元件、所述聲匹配層、所述聲透鏡的順序進(jìn)行疊層，所述掩膜部設(shè)置于所述聲透鏡。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波探頭的特征在于，在前端具備上述的發(fā)明所涉及的超聲波振子。

另外，本發(fā)明所涉及的超聲波探頭的特征在于，在上述發(fā)明中，該超聲波探頭是具備被插入到被檢體內(nèi)的插入部的超聲波內(nèi)窺鏡，該插入部在前端具有所述超聲波振子。

發(fā)明的效果

通過(guò)本發(fā)明，起到能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得沿著正視方向的多個(gè)超聲波圖像的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的圖。

圖2是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波內(nèi)窺鏡的插入部的前端結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖3是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖4是示意性地示出從圖3所示的向視a方向觀察到的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖5是示意性地示出從圖3所示的向視b方向觀察到的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖6是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。

圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖8是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。

圖9是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。

圖10是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波內(nèi)窺鏡的插入部的前端結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖11是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的掃描范圍與穿刺針之間的位置關(guān)系的圖。

圖12是示意性地示出通過(guò)圖11所示的超聲波振子的掃描得到的超聲波圖像的圖。

圖13是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的掃描范圍與穿刺針之間的位置關(guān)系的圖。

圖14是示意性地示出通過(guò)圖13所示的超聲波振子的掃描得到的超聲波圖像的圖。

圖15是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的掃描范圍與穿刺針之間的位置關(guān)系的圖。

圖16是示意性地示出通過(guò)圖15所示的超聲波振子的掃描得到的超聲波圖像的圖。

圖17是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的圖。

圖18是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的圖。

圖19是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖20是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。

圖21是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。

圖22是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖。

圖23是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖24是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。

圖25是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。

圖26是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖27是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式(以下稱(chēng)為實(shí)施方式)。此外，并不是要利用以下所說(shuō)明的實(shí)施方式來(lái)限定本發(fā)明。并且，在附圖的記載中，對(duì)相同的部分標(biāo)注相同的標(biāo)記。

(實(shí)施方式1)

圖1是示意性地示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的圖。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1是使用超聲波內(nèi)窺鏡來(lái)進(jìn)行人等被檢體內(nèi)的超聲波診斷的系統(tǒng)。如圖1所示，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)1具備超聲波內(nèi)窺鏡2、超聲波觀測(cè)裝置3、內(nèi)窺鏡觀察裝置4、顯示裝置5以及光源裝置6。

超聲波內(nèi)窺鏡2在其前端部具有超聲波振子，該超聲波振子將從超聲波觀測(cè)裝置3接收到的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波脈沖(聲脈沖)并向被檢體照射，并且將由被檢體反射回的超聲波回波轉(zhuǎn)換為以電壓變化表現(xiàn)的電回波信號(hào)后輸出。關(guān)于超聲波振子的結(jié)構(gòu)，后面記述。

超聲波內(nèi)窺鏡2通常具有攝像光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件，超聲波內(nèi)窺鏡2能夠被插入到被檢體的消化管(食道、胃、十二指腸、大腸)或呼吸器官(氣管、支氣管)來(lái)對(duì)消化管、呼吸器官進(jìn)行拍攝。另外，能夠使用超聲波來(lái)對(duì)這些器官的周?chē)K器(胰臟、膽囊、膽管、膽道、淋巴結(jié)、縱膈臟器、血管等)進(jìn)行拍攝。另外，超聲波內(nèi)窺鏡2具有對(duì)在光學(xué)攝像時(shí)向被檢體照射的照明光進(jìn)行引導(dǎo)的光導(dǎo)件。該光導(dǎo)件的前端部到達(dá)超聲波內(nèi)窺鏡2的向被檢體插入的插入部的前端，另一方面，該光導(dǎo)件的基端部與產(chǎn)生照明光的光源裝置6連接。

如圖1所示，超聲波內(nèi)窺鏡2具備插入部21、操作部22、通用線(xiàn)纜23以及連接器24。插入部21是被插入到被檢體內(nèi)的部分。如圖1所示，該插入部21具備：超聲波振子7，其設(shè)置于前端側(cè)；硬性構(gòu)件211，其與超聲波振子7的基端側(cè)連結(jié)；彎曲部212，其與硬性構(gòu)件211的基端側(cè)連結(jié)并能夠彎曲；以及可撓管部213，其與彎曲部212的基端側(cè)連結(jié)并具有可撓性。在此，雖然省略了具體的圖示，但是在插入部21的內(nèi)部形成有處置器具用貫穿路，該處置器具用貫穿路引導(dǎo)用于傳播從光源裝置6供給的照明光的光導(dǎo)件、用于傳播各種信號(hào)的多個(gè)信號(hào)線(xiàn)纜并且用于使它們貫穿處置器具。

超聲波振子7可以是凸起型振子、線(xiàn)性振子以及徑向型振子中的任一個(gè)。在本實(shí)施方式1中，設(shè)超聲波內(nèi)窺鏡2為如下結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明：將多個(gè)壓電元件陣列狀地設(shè)置來(lái)作為超聲波振子7，以電子的方式對(duì)與發(fā)送和接收有關(guān)的壓電元件進(jìn)行切換、或者對(duì)各壓電元件的發(fā)送和接收施加延遲，來(lái)使超聲波振子7以電子的方式進(jìn)行掃描，但是也可以使超聲波振子7以機(jī)械的方式進(jìn)行掃描。關(guān)于超聲波振子7的結(jié)構(gòu)，后面記述。

圖2是示意性地示出本實(shí)施方式1所涉及的超聲波內(nèi)窺鏡的插入部的前端結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖2所示，在硬性構(gòu)件211上具有：照明鏡頭211a，其對(duì)照明光進(jìn)行集光并向外部射出；物鏡211b，其形成攝像光學(xué)系統(tǒng)的一部分，用于將來(lái)自外部的光取入；以及處置器具突出口211c，其與在插入部21內(nèi)形成的處置器具用貫穿路連通并使處置器具從插入部21的前端突出。

操作部22是與插入部21的基端側(cè)連結(jié)且接受由醫(yī)生等進(jìn)行的各種操作的部分。如圖1所示，該操作部22具備用于對(duì)彎曲部212進(jìn)行彎曲操作的彎曲旋鈕221、以及用于進(jìn)行各種操作的多個(gè)操作構(gòu)件222。另外，在操作部22形成有處置器具插入口223，該處置器具插入口223與處置器具用貫穿路連通，用于使處置器具貫穿于該處置器具用貫穿路。

通用線(xiàn)纜23是從操作部22延伸的、用于傳播各種信號(hào)的多個(gè)信號(hào)線(xiàn)纜和配設(shè)有用于傳播從光源裝置6供給的照明光的光纖等的線(xiàn)纜。

連接器24設(shè)置于通用線(xiàn)纜23的前端。而且，連接器24具備第一連接器241～第三連接器部243，該第一連接器241～第三連接器部243分別連接超聲波線(xiàn)纜31、視頻線(xiàn)纜41以及光纖線(xiàn)纜61。

超聲波觀測(cè)裝置3經(jīng)由超聲波線(xiàn)纜31(圖1)而與超聲波內(nèi)窺鏡2電連接，該超聲波觀測(cè)裝置3經(jīng)由超聲波線(xiàn)纜31而向超聲波內(nèi)窺鏡2輸出脈沖信號(hào)并且被從超聲波內(nèi)窺鏡2輸入回波信號(hào)。而且，超聲波觀測(cè)裝置3對(duì)該回波信號(hào)實(shí)施規(guī)定的處理來(lái)生成超聲波圖像。

內(nèi)窺鏡觀察裝置4經(jīng)由視頻線(xiàn)纜41(圖1)而與超聲波內(nèi)窺鏡2電連接，經(jīng)由視頻線(xiàn)纜41而被從超聲波內(nèi)窺鏡2輸入圖像信號(hào)。而且，內(nèi)窺鏡觀察裝置4對(duì)該圖像信號(hào)實(shí)施規(guī)定的處理來(lái)生成內(nèi)窺鏡圖像。

顯示裝置5使用液晶或有機(jī)el(electroluminescence：電致發(fā)光)等構(gòu)成，顯示由超聲波觀測(cè)裝置3生成的超聲波圖像、由內(nèi)窺鏡觀察裝置4生成的內(nèi)窺鏡圖像等。

光源裝置6經(jīng)由光纖線(xiàn)纜61(圖1)而與超聲波內(nèi)窺鏡2連接，經(jīng)由光纖線(xiàn)纜61而向超聲波內(nèi)窺鏡2供給對(duì)被檢體內(nèi)進(jìn)行照明的照明光。

接著，參照?qǐng)D2～圖6來(lái)說(shuō)明設(shè)置于插入部21的前端的超聲波振子7的結(jié)構(gòu)。圖3是示意性地示出本實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖4是示意性地示出從圖3所示的向視a方向觀察到的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5是示意性地示出從圖3所示的向視b方向觀察到的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖6是示意性地示出本實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。此外，在圖3、圖4中，圖示出排列六個(gè)壓電元件71而成的結(jié)構(gòu)，但是圖3、圖4是為了便于說(shuō)明而將超聲波振子7的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化的圖，實(shí)際配設(shè)的個(gè)數(shù)不限于此。在本實(shí)施方式1中，設(shè)超聲波振子7是如圖2所示那樣的凸起型的、多個(gè)壓電元件71排列成一列所得到的一維陣列(1d陣列)的超聲波振子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。換言之，在本實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子7中，多個(gè)壓電元件71沿著該超聲波振子7的形成曲面的外表面配置。

超聲波振子7形成棱柱狀，具有以使長(zhǎng)邊方向一致的方式排列而成的多個(gè)壓電元件71、針對(duì)壓電元件71的分別設(shè)置于該超聲波振子7的外表面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)第一聲匹配層72、設(shè)置于第一聲匹配層72的同與壓電元件71相接的一側(cè)相反的一側(cè)的第二聲匹配層73、設(shè)置于第二聲匹配層73的同與第一聲匹配層72相接的一側(cè)相反的一側(cè)的掩膜部74、設(shè)置于掩膜部74的同與第二聲匹配層73相接的一側(cè)相反的一側(cè)的聲透鏡75、以及設(shè)置于壓電元件71的同與第一聲匹配層72相接的一側(cè)相反的一側(cè)的支承構(gòu)件76。此外，在本實(shí)施方式1中，形成為如下結(jié)構(gòu)：對(duì)每個(gè)壓電元件71設(shè)置第一聲匹配層72，并且第二聲匹配層73、掩膜部74、聲透鏡75以及支承構(gòu)件76將多個(gè)壓電元件71和第一聲匹配層72統(tǒng)一覆蓋。超聲波振子7既可以以一個(gè)壓電元件71為輸出單位，也可以以多個(gè)壓電元件71為輸出單位。以下，如圖2所示，將壓電元件71的長(zhǎng)邊方向稱(chēng)為正視方向de，將壓電元件71的排列方向稱(chēng)為掃描方向ds。另外，壓電元件71、第一聲匹配層72以及第二聲匹配層73構(gòu)成壓電元件單元700。

壓電元件71將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波脈沖(聲脈沖)并向被檢體照射，并且將由被檢體反射回的超聲波回波轉(zhuǎn)換為以電壓變化表現(xiàn)的電回波信號(hào)后輸出。在壓電元件71中，在靠支承構(gòu)件76側(cè)的主表面設(shè)置有信號(hào)輸入輸出用電極，并且在壓電元件71的靠第一聲匹配層72側(cè)的主表面設(shè)置有接地用的電極。各電極是使用具有導(dǎo)電性的金屬材料或樹(shù)脂材料形成的。

壓電元件71是使用pzt陶瓷材料、pmn-pt單晶體、pmn-pzt單晶體、pzn-pt單晶體、pin-pzn-pt單晶體或弛豫類(lèi)材料形成的。pmn-pt單晶體是鈮鎂酸鉛和鈦酸鉛的固溶體的簡(jiǎn)稱(chēng)。pmn-pzt單晶體是鈮鎂酸鉛和鋯鈦酸鉛的固溶體的簡(jiǎn)稱(chēng)。pzn-pt單晶體是鋅鈮酸鉛和鈦酸鉛的固溶體的簡(jiǎn)稱(chēng)。pin-pzn-pt單晶體是鈮銦酸鉛、鋅鈮酸鉛以及鈦酸鉛的固溶體的簡(jiǎn)稱(chēng)。弛豫類(lèi)材料是以使壓電常數(shù)、介電常數(shù)增加為目的、將作為弛豫材料的鉛基復(fù)合鈣鈦礦添加到鋯鈦酸鉛(pzt)所得到的三組分類(lèi)壓電材料的統(tǒng)稱(chēng)。用pb(b1、b2)o3表示鉛基復(fù)合鈣鈦礦，b1是鎂、鋅、銦以及鈧中的任一個(gè)，b2是鈮、鉭以及鎢中的任一個(gè)。這些材料具有優(yōu)良的壓電效應(yīng)。因此，即使小型化也能夠使電阻抗的值變低，從與設(shè)置于壓電元件71的薄膜電極之間的阻抗匹配的觀點(diǎn)來(lái)看是優(yōu)選的。

第一聲匹配層72和第二聲匹配層73使壓電元件71與觀測(cè)對(duì)象之間的聲阻抗進(jìn)行匹配以使聲(超聲波)在壓電元件71與觀測(cè)對(duì)象之間高效率地透過(guò)。第一聲匹配層72和第二聲匹配層73由互不相同的材料形成。此外，在本實(shí)施方式1中，設(shè)為具有兩個(gè)聲匹配層(第一聲匹配層72和第二聲匹配層73)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但是根據(jù)壓電元件71與觀測(cè)對(duì)象的特性，既可以設(shè)為一層，也可以設(shè)為三層以上。另外，關(guān)于聲匹配層，如果已經(jīng)取得了與觀測(cè)對(duì)象之間的聲阻抗的匹配，則也可以是不具有該聲匹配層的超聲波振子。

掩膜部74通過(guò)將壓電元件71的正視方向de的一部分掩蔽來(lái)限制超聲波振子7中的正視方向de的超聲波的通過(guò)。換言之，掩膜部74能夠掩蔽在正視方向de上分割為多個(gè)區(qū)域所得到的分割區(qū)域中的任意的分割區(qū)域，在已掩蔽的分割區(qū)域中，使超聲波向與該超聲波的傳播方向不同的方向反射，在除了已被掩膜的分割區(qū)域以外的分割區(qū)域中，使超聲波在傳播方向上通過(guò)。

圖7是示出本實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖，是對(duì)掩膜部74的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。掩膜部74具備使用能夠使超聲波通過(guò)的材料形成的片狀的主體部740，掩膜部74設(shè)置在第二聲匹配層73與聲透鏡75之間。主體部740具有：三個(gè)駐極體部741，該三個(gè)駐極體部741設(shè)置于一個(gè)表面并呈長(zhǎng)條狀，保持電極化來(lái)形成電場(chǎng)；三個(gè)中空部742，該三個(gè)中空部742形成與駐極體部741的配置相應(yīng)的帶狀的中空空間，三個(gè)對(duì)電極743，該三個(gè)對(duì)電極743在另一個(gè)表面與駐極體部741相向地設(shè)置且呈帶狀。設(shè)為在中空部742中填充有氣體(空氣)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

駐極體部741使用特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))等氟樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate：pet)形成并呈長(zhǎng)條狀、通過(guò)保持電極化來(lái)形成電場(chǎng)的駐極體(electret)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施方式1中，設(shè)為靠中空部742側(cè)(靠對(duì)電極743側(cè))帶正電來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

對(duì)電極743在未圖示的控制部的控制下在被施加電荷與不被施加電荷之間進(jìn)行切換。對(duì)電極743例如當(dāng)被施加電荷時(shí)帶負(fù)電。對(duì)電極743是使用至少能夠使超聲波通過(guò)的材料形成的。

當(dāng)向三個(gè)對(duì)電極743中的任一個(gè)對(duì)電極743施加電荷時(shí)，掩膜部74能夠通過(guò)使超聲波的行進(jìn)方向上所存在的中空空間消失來(lái)使超聲波通過(guò)。具體地說(shuō)，在由駐極體部741、中空部742以及對(duì)電極743構(gòu)成的三個(gè)掩膜構(gòu)造在超聲波振子7中沿著正視方向de排列的情況下，掩膜部74沿著正視方向de將進(jìn)行掩蔽的區(qū)域分割為三個(gè)區(qū)域(分割區(qū)域e1～e3)。因此，超聲波振子7使正視方向de的一部分的區(qū)域被掩蔽的超聲波射出。在三個(gè)分割區(qū)域e1～e3中，當(dāng)向任一分割區(qū)域的對(duì)電極743施加電荷時(shí)，駐極體部741進(jìn)入中空部742內(nèi)而與底面接觸，超聲波能夠在與該對(duì)電極743相應(yīng)的分割區(qū)域中通過(guò)。例如，當(dāng)對(duì)分割區(qū)域e1的對(duì)電極743施加電荷時(shí)，只從分割區(qū)域e1射出超聲波。

在此，參照?qǐng)D8、圖9來(lái)對(duì)超聲波振子7中的利用掩膜部74進(jìn)行的掩膜處理進(jìn)行說(shuō)明。圖8是說(shuō)明本實(shí)施方式1所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖，是示出沒(méi)有向?qū)﹄姌O743施加電荷的狀態(tài)的圖。圖9是說(shuō)明本實(shí)施方式1所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖，是示出向?qū)﹄姌O743施加電荷的狀態(tài)的圖。

如圖8所示，在沒(méi)有向?qū)﹄姌O743施加電荷的情況下，氣體通過(guò)中空部742夾在駐極體部741與對(duì)電極743之間，因此掩膜部74切斷超聲波的通過(guò)(圖8的虛線(xiàn)箭頭)。此時(shí)，超聲波由于中空部742(氣體)而朝向與超聲波的傳播方向不同的方向反射。

如圖9所示，在向?qū)﹄姌O743施加電荷的情況下，駐極體部741被向帶負(fù)電的對(duì)電極743側(cè)吸引而進(jìn)入中空部742的內(nèi)部并與中空部742的底部接觸，因此掩膜部74使超聲波通過(guò)(圖9的虛線(xiàn)箭頭)。

這樣，通過(guò)向?qū)﹄姌O743的電荷的施加來(lái)通過(guò)掩膜部74控制超聲波的通過(guò)。如果控制向分割區(qū)域e1～e3的電荷的施加，則能夠使超聲波從期望的區(qū)域射出。另外，相反地，通過(guò)電荷的施加，還能夠控制超聲波回波的接收區(qū)域。

返回圖3～圖6，聲透鏡75是使用硅、聚甲基戊烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚醚酰亞胺等形成的，聲透鏡75的一個(gè)面呈凸?fàn)罨虬紶疃哂屑谐暡ǖ墓δ?，使通過(guò)了掩膜部74的超聲波向外部射出或者將來(lái)自外部的超聲波回波取入。聲透鏡75也同樣，能夠任意設(shè)置，也可以是不具有該聲透鏡75的結(jié)構(gòu)。

支承構(gòu)件76使由于壓電元件71的動(dòng)作而產(chǎn)生的不需要的超聲波振動(dòng)衰減。支承構(gòu)件76是使用分散有衰減率大的材料例如氧化鋁、氧化鋯等填料的環(huán)氧樹(shù)脂、分散有上述的填料的橡膠來(lái)形成的。

關(guān)于具有以上結(jié)構(gòu)的超聲波振子7，壓電元件71通過(guò)脈沖信號(hào)的輸入而發(fā)生振動(dòng)，由此經(jīng)由第一聲匹配層72、第二聲匹配層73、掩膜部74以及聲透鏡75而向觀測(cè)對(duì)象照射超聲波。此時(shí)，在壓電元件71的與配設(shè)有第一聲匹配層72、第二聲匹配層73、掩膜部74以及聲透鏡75的一側(cè)相反的一側(cè)，壓電元件71的振動(dòng)通過(guò)支承構(gòu)件76發(fā)生衰減而使得壓電元件71的振動(dòng)不會(huì)被傳遞。另外，從觀測(cè)對(duì)象反射回的超聲波經(jīng)由聲透鏡75、掩膜部74、第二聲匹配層73以及第一聲匹配層72而向壓電元件71傳遞。壓電元件71通過(guò)傳遞來(lái)的超聲波而發(fā)生振動(dòng)，壓電元件71將該振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電回波信號(hào)，將該電回波信號(hào)作為回波信號(hào)，經(jīng)由未圖示的配線(xiàn)而向超聲波觀測(cè)裝置3輸出。

接著，對(duì)使用上述的超聲波振子7來(lái)檢測(cè)穿刺針的突出方向的方法進(jìn)行說(shuō)明。圖10是示意性地示出本實(shí)施方式1所涉及的超聲波內(nèi)窺鏡的插入部的前端結(jié)構(gòu)的立體圖。在使用作為處置器具的穿刺針100時(shí)，將穿刺針100從處置器具插入口223(參照?qǐng)D1)插入到插入部21，使穿刺針100的前端從處置器具突出口211c突出。由此，穿刺針100的前端位于超聲波振子7的掃描區(qū)域內(nèi)，能夠一邊通過(guò)超聲波圖像來(lái)確認(rèn)穿刺針100是否突出一邊使穿刺針100向關(guān)心部位穿刺。

然而，超聲波圖像是與掃描方向ds平行的剖面像，無(wú)法把握正視方向de上的穿刺針100的位置。雖然能夠通過(guò)超聲波圖像來(lái)確認(rèn)穿刺針100在掃描方向ds上的突出位置，但是無(wú)法確認(rèn)穿刺針100在正視方向de上的彎曲。

以下，對(duì)本實(shí)施方式1所涉及的檢測(cè)穿刺針100在超聲波振子7中的正視方向上的位置的檢測(cè)方法進(jìn)行說(shuō)明。圖11是說(shuō)明本實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的掃描范圍與穿刺針之間的位置關(guān)系的圖。在圖11中，向分割區(qū)域e1中的對(duì)電極743施加電荷，利用通過(guò)了該分割區(qū)域e1的超聲波來(lái)進(jìn)行掃描區(qū)域r1中的掃描。在圖11中，沒(méi)有向分割區(qū)域e2、e3的對(duì)電極743施加電荷，因此超聲波被各中空部742反射而不會(huì)到達(dá)聲透鏡75。在該情況下，在正視方向de的中央部進(jìn)行超聲波掃描。因此，如圖11所示，在穿刺針100的長(zhǎng)邊方向相對(duì)于與掃描方向ds平行的平面彎曲的情況下，穿刺針100的前端脫離掃描區(qū)域r1。

圖12是示意性地示出通過(guò)圖11所示的超聲波振子的掃描得到的超聲波圖像的圖。圖12所示的超聲波圖像w1是通過(guò)圖11所示的超聲波掃描得到的圖像，如上所述，是示出穿刺針100的前端側(cè)脫離了掃描區(qū)域r1的情況的圖像。如圖12所示，在穿刺針100的前端脫離了掃描區(qū)域r1的情況下，在超聲波圖像w1中存在掃描區(qū)域r1內(nèi)所存在的穿刺針100的像(針像200)。

圖13是說(shuō)明本實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的掃描范圍與穿刺針之間的位置關(guān)系的圖。此外，設(shè)為穿刺針100相對(duì)于超聲波振子7的彎曲方式與圖11相同來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。在圖13中，向分割區(qū)域e2中的對(duì)電極743施加電荷，利用通過(guò)了該分割區(qū)域e2的超聲波來(lái)進(jìn)行掃描區(qū)域r2中的掃描。在圖13中，沒(méi)有向分割區(qū)域e1、e3的對(duì)電極743施加電荷，因此超聲波被各中空部742反射而不會(huì)到達(dá)聲透鏡75。在該情況下，在正視方向de的一端部進(jìn)行超聲波掃描。因此，如圖13所示，在穿刺針100的長(zhǎng)邊方向相對(duì)于與掃描方向ds平行的平面彎曲的情況下，只有穿刺針100的前端位于掃描區(qū)域r2內(nèi)。

圖14是示意性地示出通過(guò)圖13所示的超聲波振子的掃描得到的超聲波圖像的圖。圖14所示的超聲波圖像w2是通過(guò)圖13所示的超聲波掃描得到的圖像，如上所述，是示出只有穿刺針100的前端位于掃描區(qū)域r2內(nèi)的情況的圖像。如圖14所示，在只有穿刺針100的前端位于掃描區(qū)域r2內(nèi)的情況下，在超聲波圖像w2中存在掃描區(qū)域r2內(nèi)所存在的穿刺針100的像(針像201)。

圖15是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的超聲波振子的掃描范圍與穿刺針之間的位置關(guān)系的圖。此外，設(shè)為穿刺針100相對(duì)于超聲波振子7的彎曲方式與圖11相同來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。在圖15中，向分割區(qū)域e3中的對(duì)電極743施加電荷，利用通過(guò)了該分割區(qū)域e3的超聲波來(lái)進(jìn)行掃描區(qū)域r3中的掃描。在圖15中，沒(méi)有向分割區(qū)域e1、e2的對(duì)電極743施加電荷，因此超聲波被各中空部742反射而不會(huì)到達(dá)聲透鏡75。在該情況下，在正視方向de的另一個(gè)端部進(jìn)行超聲波掃描。因此，如圖15所示，在穿刺針100的長(zhǎng)邊方向相對(duì)于與掃描方向ds平行的平面彎曲的情況下，穿刺針100位于掃描區(qū)域r3的外部。

圖16是示意性地示出通過(guò)圖15所示的超聲波振子的掃描得到的超聲波圖像的圖。圖16所示的超聲波圖像w3是通過(guò)圖15所示的超聲波掃描得到的圖像，如上所述，是示出穿刺針100位于掃描區(qū)域r3的外部的情況的圖像。在穿刺針100位于掃描區(qū)域r3的外部的情況下，如圖16所示，在超聲波圖像w3中，作為掃描區(qū)域r3的像，不存在穿刺針100的像。

如上所述，通過(guò)調(diào)整向分割區(qū)域e1～e3的對(duì)電極743的電荷的施加，能夠獲得與分割區(qū)域e1～e3對(duì)應(yīng)的掃描區(qū)域r1～r3的超聲波圖像。掃描區(qū)域r1～r3的各超聲波圖像是與在正視方向de上進(jìn)行分割所得到的區(qū)域?qū)?yīng)的圖像。因此，如上所述，即使在穿刺針100相對(duì)于與掃描方向ds平行的平面彎曲的情況下，也能夠通過(guò)確認(rèn)掃描區(qū)域r1～r3的各超聲波圖像來(lái)檢測(cè)穿刺針100的突出方向。通過(guò)準(zhǔn)確地檢測(cè)穿刺針100的突出方向，能夠更加可靠地進(jìn)行向關(guān)心部位的穿刺。此外，也可以，任意選擇兩個(gè)分割區(qū)域，獲取在正視方向de上進(jìn)行分割而得到的兩個(gè)掃描區(qū)域的超聲波圖像來(lái)進(jìn)行穿刺針的檢測(cè)等。

與此相對(duì)，利用以往的1d陣列的超聲波振子會(huì)得到包含全部掃描區(qū)域r1～r3的超聲波圖像，因此在穿刺針100的突出方向相對(duì)于與掃描方向ds平行的平面彎曲的情況下難以判斷穿刺針100的彎曲方向。

根據(jù)以上所說(shuō)明的本實(shí)施方式1，在超聲波振子7中，在第二聲匹配層73與聲透鏡75之間設(shè)置有掩膜部74，該掩膜部74能夠通過(guò)電荷的施加來(lái)選擇性地控制超聲波能否通過(guò)在正視方向de上進(jìn)行分割而得到的區(qū)域，因此能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得沿著正視方向de的多個(gè)超聲波圖像。根據(jù)本實(shí)施方式1，與2d陣列的超聲波振子相比，能夠抑制配線(xiàn)個(gè)數(shù)的增加并能夠獲取正視方向的超聲波圖像。抑制配線(xiàn)個(gè)數(shù)，因此與2d陣列的超聲波振子相比能夠小型化。

另外，在上述的實(shí)施方式1中，如果在只對(duì)正視方向de的中央部(掃描區(qū)域r1)進(jìn)行掃描的情況下將對(duì)超聲波振子7施加的頻率(脈沖信號(hào)的脈沖間隔)設(shè)為高頻且在對(duì)正視方向de的整體(掃描區(qū)域r1～r3)進(jìn)行掃描的情況下將對(duì)超聲波振子7施加的頻率設(shè)為低頻，則能夠提高近點(diǎn)的分割能力并且能夠獲取連遠(yuǎn)點(diǎn)的像都描繪出來(lái)的超聲波圖像。

另外，根據(jù)上述的實(shí)施方式1，駐極體部741使用特氟龍(注冊(cè)商標(biāo))等氟樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯形成，因此能夠比較低廉地制造駐極體部741，并且駐極體部741彎曲自如，因此例如即使如凸起型的超聲波振子那樣需要沿著曲面配設(shè)駐極體部741的情況下，也能夠使駐極體部741變形為沿著該曲面的形狀來(lái)制作掩膜部74。

此外，通過(guò)上述的實(shí)施方式1，以1d陣列為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是即使在與超聲波振子的掃描方向(1d陣列上的壓電元件的排列方向)大致正交的方向(正視方向)上排列多個(gè)壓電元件(振蕩部)的1.25d陣列、1.5d陣列、1.75d陣列等，也能夠進(jìn)行應(yīng)用。此外，在本實(shí)施方式1中，將在正視方向de上分割且獲取掃描方向ds上的一個(gè)超聲波圖像這樣的1.25d、1.5d以及1.75d包括在一維地排列多個(gè)壓電元件的結(jié)構(gòu)之內(nèi)。

(實(shí)施方式1的變形例)

圖17是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的圖，是示出沒(méi)有向?qū)﹄姌O743施加電荷的狀態(tài)的圖。在本變形例中，在上述的實(shí)施方式1所涉及的中空部742上設(shè)置有多個(gè)凸部742a。如圖17所示，在本變形例所涉及的掩膜部74的中空部742上設(shè)置有凸部742a，該凸部742a向同與駐極體部741相向的底面大致正交的方向突出。凸部742a相對(duì)于底面進(jìn)退自如地設(shè)置，在最突出的狀態(tài)下與駐極體部741的表面抵接。在沒(méi)有向?qū)﹄姌O743施加電荷的情況下，駐極體部741成為被凸部742a支持的狀態(tài)。

圖18是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例所涉及的超聲波振子的結(jié)構(gòu)的圖，是示出向?qū)﹄姌O743施加電荷的狀態(tài)的圖。在向?qū)﹄姌O743施加電荷的情況下，如圖18所示，駐極體部741被向帶負(fù)電的對(duì)電極743側(cè)吸引而進(jìn)入中空部742的內(nèi)部并與中空部742的底部接觸，因此掩膜部74使超聲波通過(guò)。此時(shí)，凸部742a埋沒(méi)于底面而從該底面退避，因此不妨礙中空部742的底面與駐極體部741之間的接觸。

根據(jù)本變形例，設(shè)為在中空部742中設(shè)置凸部742a，因此在沒(méi)有向?qū)﹄姌O743施加電荷的狀態(tài)下，能夠通過(guò)凸部742a支持駐極體部741來(lái)使得駐極體部741與中空部742之間的中空空間的形成更加可靠。駐極體部741需要某種程度的彎曲性，但是通過(guò)設(shè)置凸部742a，即使在駐極體部741由于自重而向中空部742側(cè)彎曲的情況下也能夠利用凸部742a來(lái)抑制駐極體部741與中空部742的底面之間的接觸，并且能夠通過(guò)中空部742更加可靠地進(jìn)行超聲波的切斷。

(實(shí)施方式2)

圖19是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。在上述的實(shí)施方式1中，作為掩膜部74，使用駐極體來(lái)進(jìn)行了說(shuō)明，但是在本實(shí)施方式2中，作為掩膜部77，使用靜電電容型超聲波轉(zhuǎn)換器(capacitivemicromachinedultrasonictransducer：c-mut)。

掩膜部77使用能夠使超聲波通過(guò)的材料形成并呈片狀，設(shè)置在第二聲匹配層73與聲透鏡75之間。掩膜部77是由彎曲自如的呈片狀的第一片771與呈片狀的第二片772疊層而成。第一片771和第二片772例如使用硅膜等形成。第一片771具有呈長(zhǎng)條狀的三個(gè)第一電極771a。另一方面，第二片772具有從與第一片771相向的表面772a突出的多個(gè)突出部772b(參照?qǐng)D20)以及與第一電極771a相向地設(shè)置且呈長(zhǎng)條狀的三個(gè)第二電極772c。在掩膜部77中形成通過(guò)第一片771被突出部772b支持而形成帶狀的中空空間的多個(gè)中空部773。設(shè)為在中空部773中填充有氣體(空氣)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

具有以上結(jié)構(gòu)的掩膜部77形成在兩層電極之間具有空洞(中空空間)的靜電電容型超聲波轉(zhuǎn)換器(c-mut)的結(jié)構(gòu)。換言之，掩膜部77在三對(duì)第一電極771a和第二電極772c之間分別形成有一個(gè)或多個(gè)中空部773。在掩膜部77中，通過(guò)未圖示的電路來(lái)將第一電極771a和第二電極772c分別連接，當(dāng)在該第一電極771a和第二電極772c之間施加直流電壓時(shí)，在第一電極771a與第二電極772c之間作用靜電電力，第一片771(第一電極771a)被向第二片772(第二電極772c)側(cè)吸引。

通過(guò)向三對(duì)第一電極771a和第二電極772c中的任一對(duì)施加直流電壓來(lái)將超聲波的行進(jìn)方向上所存在的中空空間掩埋而使之成為彎折狀態(tài)，由此掩膜部77能夠使超聲波通過(guò)。具體地說(shuō)，在由第一電極771a、第二電極772c以及中空部773構(gòu)成的三個(gè)掩膜構(gòu)造在超聲波振子7中沿著正視方向de排列的情況下，掩膜部77沿著正視方向de將進(jìn)行掩蔽的區(qū)域分割成三個(gè)區(qū)域(分割區(qū)域e11～e13)。在三個(gè)分割區(qū)域e11～e13中，當(dāng)向任一分割區(qū)域的第一電極771a與第二電極772c之間施加直流電壓時(shí)，第一片711以將中空部773掩埋的方式與第二片772的表面772a接觸而能夠使超聲波在該分割區(qū)域中通過(guò)。例如，當(dāng)向分割區(qū)域e11的第一電極771a與第二電極772c之間施加直流電壓時(shí)，只從分割區(qū)域e11射出超聲波。

在此，參照?qǐng)D20、圖21來(lái)對(duì)由超聲波振子7中的掩膜部77進(jìn)行的掩膜處理進(jìn)行說(shuō)明。圖20是說(shuō)明本實(shí)施方式2所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖，是示出在第一電極771a與第二電極772c之間沒(méi)有施加直流電壓的狀態(tài)的圖。圖21是說(shuō)明本實(shí)施方式2所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖，是示出在第一電極771a與第二電極772c之間施加有直流電壓的狀態(tài)的圖。圖20、圖21是將圖19所示的區(qū)域q放大得到的圖。

如圖20所示，在第一電極771a與第二電極772c之間沒(méi)有施加直流電壓的情況下，掩膜部77利用中空部773來(lái)在第一片771與第二片772之間切斷超聲波的通過(guò)(圖20的虛線(xiàn)向視)。

如圖21所示，在第一電極771a與第二電極772c之間施加有直流電壓的情況下，在第一電極771a與第二電極772c之間作用靜電電力而第一片771進(jìn)入中空部773的內(nèi)部并與第二片772的表面772a接觸，因此掩膜部77使超聲波通過(guò)(圖21的虛線(xiàn)向視)。

這樣，通過(guò)向第一電極771a與第二電極772c之間的直流電壓的施加來(lái)通過(guò)掩膜部77控制超聲波的通過(guò)。如果控制向分割區(qū)域e11～e13的直流電壓的施加，則能夠使超聲波從期望的區(qū)域射出。另外，相反地，通過(guò)電荷的施加，也能夠控制超聲波回波的接收區(qū)域。

根據(jù)以上所說(shuō)明的本實(shí)施方式2，在超聲波振子7中，在第二聲匹配層73和聲透鏡75之間設(shè)置有能夠通過(guò)電荷的施加來(lái)選擇性地控制超聲波能否在對(duì)正視方向de上進(jìn)行分割而得到的區(qū)域中通過(guò)的掩膜部77，因此與上述的實(shí)施方式1同樣地能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得沿著正視方向de的多個(gè)超聲波圖像。

另外，通過(guò)本實(shí)施方式2，設(shè)為在掩膜部77中使用兩層電極之間具有空洞的靜電電容型超聲波轉(zhuǎn)換器(c-mut)的結(jié)構(gòu)，因此能夠高速地對(duì)超聲波的通過(guò)或通過(guò)的切斷進(jìn)行控制。

(實(shí)施方式2的變形例)

圖22是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖，是示出電極之間沒(méi)有施加直流電壓的狀態(tài)的圖。在上述的實(shí)施方式2中，有時(shí)即使在第一電極771a和第二電極772c之間沒(méi)有施加直流電壓的狀態(tài)下，也處于第一片771與突出部772b接觸的狀態(tài)，因此導(dǎo)致超聲波經(jīng)由該突出部772b而通過(guò)。在本變形例中，對(duì)上述的第一片771和第二片772疊層第三片774和第四片775，防止超聲波經(jīng)由突出部772b而通過(guò)。

具體地說(shuō)，如圖22所示，以第一片771、第二片772、第三片774、第四片775的順序進(jìn)行疊層。第三片774和第四片775例如是使用硅膜等形成的。第三片774具有呈長(zhǎng)條狀的三個(gè)第三電極774a。另一方面，第四片775具有從與第三片774相向的表面775a突出的多個(gè)突出部775b、以及與第三電極774a相向地設(shè)置并呈長(zhǎng)條狀的三個(gè)第四電極775c。在本變形例所涉及的掩膜部中，形成多個(gè)中空部776，該中空部776是通過(guò)第三片774被突出部775b支持而形成的帶狀的中空空間。

在本變形例中，在將第一片771、第二片772、第三片774、第四片775進(jìn)行疊層時(shí)，突出部775b設(shè)置于在超聲波的傳播方向上不與突出部772b重疊的位置處。換言之，在從與超聲波的傳播方向正交的方向觀察時(shí)，突出部772b、775b互不相同地配置。由此，例如，如圖22所示，在超聲波從第四片775入射的情況下，通過(guò)了突出部775b的超聲波的向掩膜部77外的通過(guò)被中空部773切斷，且超聲波的通過(guò)被中空部776切斷，因此超聲波不會(huì)到達(dá)突出部772b。另外，通過(guò)向各電極間分別施加直流電壓，能夠使超聲波通過(guò)到掩膜部77的外部。

(實(shí)施方式3)

圖23是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖24、圖25是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。在本實(shí)施方式3中，通過(guò)使發(fā)泡體夾雜在超聲波的傳播路徑上來(lái)切斷超聲波的通過(guò)。在本實(shí)施方式3中，設(shè)為對(duì)聲透鏡78設(shè)置掩膜部來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

聲透鏡78是使用硅、聚甲基戊烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚醚酰亞胺等形成的，聲透鏡78包括一個(gè)面呈凸?fàn)罨虬紶疃哂屑谐暡ǖ墓δ艿溺R頭主體781。在鏡頭主體781設(shè)置有混合了體積通過(guò)熱會(huì)發(fā)生膨脹的材料f而成的三個(gè)混合部782。在鏡頭主體781中，對(duì)每個(gè)混合部782設(shè)置貫通混合部782且與未圖示的電路連接的電熱線(xiàn)783。材料f可逆地發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)加熱而發(fā)生膨脹，當(dāng)加熱停止時(shí)收縮。在本實(shí)施方式3中，掩膜部包括電熱線(xiàn)783和包含材料f的混合部782。本實(shí)施方式3所涉及的掩膜部設(shè)置在壓電元件71與超聲波的放射面(聲透鏡78的表面)之間。

如圖24所示，在沒(méi)有向電熱線(xiàn)783施加交流電壓的情況下，利用具有以上結(jié)構(gòu)的聲透鏡78來(lái)使超聲波從材料f中通過(guò)。另一方面，當(dāng)向電熱線(xiàn)783施加交流電壓(通電)時(shí)進(jìn)行發(fā)熱，將產(chǎn)生的熱傳向材料f。如圖25所示，當(dāng)將熱傳向材料f時(shí)，材料f發(fā)生膨脹來(lái)切斷超聲波的通過(guò)。具體地說(shuō)，在將與包含材料f的混合部782相應(yīng)的掩膜構(gòu)造在超聲波振子7中沿著正視方向de排列的情況下，聲透鏡78(掩膜部)沿著正視方向de將進(jìn)行掩蔽的區(qū)域分割為三個(gè)區(qū)域(分割區(qū)域e21～e23)。在三個(gè)分割區(qū)域e21～e23中，當(dāng)向任一分割區(qū)域的電熱線(xiàn)783施加交流電壓時(shí)，該區(qū)域的混合部782的內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，超聲波的通過(guò)被切斷。例如，當(dāng)向與分割區(qū)域e22、23相應(yīng)的電熱線(xiàn)783施加交流電壓時(shí)，只從分割區(qū)域e21射出超聲波。此外，優(yōu)選為，在各混合部782間通過(guò)隔熱件等來(lái)防止向相鄰的混合部782傳遞熱。

根據(jù)以上所說(shuō)明的本實(shí)施方式3，在超聲波振子7中，在聲透鏡78的內(nèi)部設(shè)置三個(gè)混合部782，各混合部782收容有通過(guò)熱會(huì)發(fā)生膨脹的材料f，利用通過(guò)各混合部782的電熱線(xiàn)783來(lái)控制對(duì)材料f的加熱，由此能夠選擇從分割區(qū)域e21～e23射出的超聲波，因此與上述的實(shí)施方式1同樣地能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得沿著正視方向de的多個(gè)超聲波圖像。

另外，通過(guò)本實(shí)施方式3，在聲透鏡78的規(guī)定的區(qū)域構(gòu)成為，混合通過(guò)熱會(huì)發(fā)生膨脹的材料f且只設(shè)置電熱線(xiàn)783，因此不需要上述的中空部742等的形成等，能夠簡(jiǎn)單地制作出來(lái)。

(實(shí)施方式4)

圖26是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的超聲波振子的主要部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖27是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的超聲波在超聲波振子中的傳播的圖。根據(jù)本實(shí)施方式4，設(shè)為具有以下的聲透鏡79的構(gòu)造，該聲透鏡79通過(guò)在超聲波的傳播路徑上設(shè)置供流體通過(guò)的空間來(lái)使超聲波的通過(guò)與切斷可逆地進(jìn)行。

聲透鏡79是使用硅、聚甲基戊烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚醚酰亞胺等形成的，聲透鏡79包括一個(gè)面呈凸?fàn)罨虬紶疃哂屑谐暡ǖ墓δ艿溺R頭主體791。對(duì)鏡頭主體791設(shè)置有形成互相平行地延伸的帶狀的中空空間的三個(gè)中空部792。在中空部792中，經(jīng)由泵和電磁閥793而例如能夠使水等能夠傳播超聲波的流體流通。在本實(shí)施方式4中，由中空部792和貫穿中空部792的流體構(gòu)成掩膜部。本實(shí)施方式4所涉及的掩膜部設(shè)置在壓電元件71與超聲波的放射面(聲透鏡79的表面)之間。

如圖27所示，在具有以上結(jié)構(gòu)的聲透鏡79中，在中空部792中沒(méi)有流體流通的情況下，切斷超聲波的通過(guò)。另一方面，當(dāng)使流體在中空部792中流通時(shí)，超聲波從流體中通過(guò)后從聲透鏡79向外部射出。具體地說(shuō)，當(dāng)將與中空部792相應(yīng)的掩膜構(gòu)造在超聲波振子7中沿著正視方向de排列的情況下，在聲透鏡79(掩膜部)中沿著正視方向de將進(jìn)行掩蔽的區(qū)域分割為三個(gè)區(qū)域(分割區(qū)域e31～e33)。在三個(gè)分割區(qū)域e31～e33中，當(dāng)使流體在任一分割區(qū)域的中空部792中流通時(shí)，在該區(qū)域的中空部792中流通的流體使超聲波通過(guò)。例如，當(dāng)使流體只在與分割區(qū)域e31相應(yīng)的中空部792中流通時(shí)，只從分割區(qū)域e31射出超聲波。

根據(jù)以上所說(shuō)明的本實(shí)施方式4，在超聲波振子7中，聲透鏡79的內(nèi)部設(shè)置有能夠供水等能夠傳播超聲波的流體流通的三個(gè)中空部792，能夠通過(guò)控制在中空部792中流通的流體來(lái)選擇從分割區(qū)域e31～e33的射出的超聲波，因此與上述的實(shí)施方式1同樣地能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得沿著正視方向de的多個(gè)超聲波圖像。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式4，使流體在聲透鏡79的內(nèi)部流通，因此例如通過(guò)該流體將在超聲波振子7、特別是聲透鏡79中產(chǎn)生的熱吸收來(lái)起到抑制從聲透鏡79放熱的效果。

此外，在上述的實(shí)施方式3、4中，設(shè)為在掩膜部設(shè)置聲透鏡來(lái)進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以如實(shí)施方式1、2那樣，將上述的掩膜部設(shè)置于與聲透鏡不同的片，例如配置在第二聲匹配層與聲透鏡之間。

目前為止，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是不應(yīng)該將本發(fā)明僅限定于上述的實(shí)施方式和變形例。本發(fā)明不限定于以上所說(shuō)明的實(shí)施方式和變形例，在不脫離權(quán)利要求所記載的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，能夠包含各種實(shí)施方式。另外，還可以對(duì)實(shí)施方式和變形例的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。

另外，在上述的實(shí)施方式1～4和變形例中，設(shè)為將分割區(qū)域沿著正視方向分割為三個(gè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行了說(shuō)明，各分割區(qū)域既可以被均等地分割，也可以中央部大于兩端部，還可以互不相同。另外，分割區(qū)域不限于三個(gè)，既可以是分割為兩個(gè)，也可以是分割為四個(gè)以上。

另外，作為超聲波探頭，也可以應(yīng)用沒(méi)有光學(xué)系統(tǒng)的細(xì)徑的超聲波微型探頭。超聲波微型探頭通常在被插入到膽道、膽管、胰管、氣管、支氣管、尿道、尿管中來(lái)觀察其周?chē)K器(胰臟、肺、前列腺、膀胱、淋巴結(jié)等)時(shí)使用。

另外，作為超聲波探頭，也可以應(yīng)用從被檢體的體表照射超聲波的體外式超聲波探頭。體外式超聲波探頭通常在觀察腹部臟器(肝臟、膽囊、膀胱)、乳房(特別是乳腺)、甲狀腺時(shí)使用。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

如以上那樣，本發(fā)明所涉及的超聲波振子和超聲波探頭對(duì)于利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)獲得沿著正視方向的多個(gè)超聲波圖像來(lái)說(shuō)是有用的。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：內(nèi)窺鏡系統(tǒng)；2：超聲波內(nèi)窺鏡；3：超聲波觀測(cè)裝置；4：內(nèi)窺鏡觀察裝置；5：顯示裝置；6：光源裝置；7：超聲波振子；21：插入部；22：操作部；23：通用線(xiàn)纜；24：連接器；31：超聲波線(xiàn)纜；41：視頻線(xiàn)纜；61：光纖線(xiàn)纜；71：壓電元件；72：第一聲匹配層；73：第二聲匹配層；74、77：掩膜部；75、78、79：聲透鏡；76：支承構(gòu)件；100：穿刺針；211：硬性構(gòu)件；212：彎曲部；213：可撓管部；221：彎曲旋鈕；222：操作構(gòu)件；223：處置器具插入口；241：第一連接器部；242：第二連接器部；243：第三連接器部；740：主體部；741：駐極體部；742：中空部；742a：凸部；743：對(duì)電極；771：第一片；771a：第一電極；772：第二片；772b、775b：突出部；772c：第二電極；773、776、792：中空部；774：第三片；774a：第三電極；775：第四片；775c：第四電極；781、791：鏡頭主體；782：混合部；783：電熱線(xiàn)。