(57)【要約】【課題】超音波内視鏡用音響レンズにおいて、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性が向上できるようにする。【解決手段】音響レンズ１００は、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなるベース材料１００Ａと、ベース材料１００Ａに分散された板状無機化合物粒子１００Ｂと、を含有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなるベース材料と、
前記ベース材料に分散された板状の無機化合物粒子と、
を含有する、超音波内視鏡用音響レンズ。
【請求項２】
前記無機化合物粒子は、
面方向における平均粒子径が１０ｎｍ以上３０μｍ以下である、
請求項１に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
【請求項３】
前記無機化合物粒子は、
厚さに対する面方向における平均粒子径の比であるアスペクト比が２以上２０００以下である、
請求項１または２に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
【請求項４】
前記無機化合物粒子は、
アルミナ、シリカ、ベーマイト、酸化セリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、および水酸化アルミニウムからなる群のうち少なくとも一種類以上が含まれる、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
【請求項５】
前記無機化合物粒子は、
レンズ表面に沿う方向に配向されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
【請求項６】
前記無機化合物粒子は、
前記レンズ表面に対する傾きが０°以上４５°以下である、
請求項５に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
【請求項７】
前記無機化合物粒子は、
前記ベース材料１００質量部に対して、１質量部以上１００質量部以下含有されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の超音波内視鏡用音響レンズ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波内視鏡用音響レンズを備える、
超音波内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用内視鏡として、超音波内視鏡装置が知られている。
超音波内視鏡装置は、被検体の画像を取得するため超音波振動子を備えている。超音波振動子の表面には超音波を集束するための音響レンズが配置されている。
音響レンズは、生体組織等の被検体に効率的に導入できるように、生体組織の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する必要がある。音響レンズの音響インピーダンスが生体組織の音響インピーダンスに近いと、生体組織と当接部における表面反射が抑制されるため、生体組織に効率的に超音波が伝播する。
例えば、特許文献１には、医療用の超音波診断装置用探触子に用いる音響レンズ用組成物が記載されている。この音響レンズ用組成物は、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドに、平均粒子径が０．１〜１．０μｍであるアルミナまたは酸化チタン粉末と、平均粒子径が０．１〜５０μｍで、かつ融点が８０°以上である熱可塑性樹脂粉末とが含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１１８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術には以下のような問題がある。
特許文献１に記載された音響レンズ用組成物は、低強度のベースポリマーに、音響インピーダンスを調整するための粒子が添加されている。
超音波内視鏡装置に用いる音響レンズは、挿入部の先端に配置して用いられる。このため、特に超音波振動子の表面に配置される音響レンズは、周囲の配置物と接触して摩擦負荷を受けることが多い。周囲の配置物としては、被検体以外にも、例えば、ピンセット等の医療器具のような硬質部材も存在する。
特許文献１に記載のような材料では、使用時に受ける外力の負荷によって、破損しやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性が向上することができる超音波内視鏡用音響レンズを提供することを目的とする。
本発明は、良好な超音波画像計測が可能になり、物理的な接触に対する耐久性が向上することができる超音波内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の超音波内視鏡用音響レンズは、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなるベース材料と、前記ベース材料に分散された板状の無機化合物粒子と、を含有する。
【０００７】
上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、面方向における平均粒子径が１０ｎｍ以上３０μｍ以下であってもよい。
【０００８】
上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、厚さに対する面方向における平均粒子径の比であるアスペクト比が２以上２０００以下であってもよい。
【０００９】
上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、アルミナ、シリカ、ベーマイト、酸化セリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、および水酸化アルミニウムからなる群のうち少なくとも一種類以上が含まれてもよい。
【００１０】
上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、レンズ表面に沿う方向に配向されていてもよい。
【００１１】
上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、前記レンズ表面に対する傾きが０°以上４５°以下であってもよい。
【００１２】
上記超音波内視鏡用音響レンズにおいては、前記無機化合物粒子は、前記ベース材料１００質量部に対して、１質量部以上１００質量部以下含有されてもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様の超音波内視鏡装置は、上記超音波内視鏡用音響レンズを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の超音波内視鏡用音響レンズによれば、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性が向上することができる。
本発明の超音波内視鏡装置によれば、本発明の超音波内視鏡用音響レンズを備えるため、良好な超音波画像計測が可能になり、物理的な接触に対する耐久性が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズの一例を示す模式的な断面図である。
【図２】図１におけるＡ部の内部構成を示す模式的な斜視図である。
【図３】板状の無機化合物粒子の傾きの計測方法を説明する模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の超音波内視鏡装置の概略構成を示す模式的な正面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の超音波内視鏡装置の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の超音波内視鏡装置に用いることができる超音波内視鏡用音響レンズの変形例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１７】
［第１の実施形態］
以下では、本発明の第１の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズについて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズの一例を示す模式的な断面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１におけるＡ部の内部構成を示す模式的な斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の音響レンズ１００（超音波内視鏡用音響レンズ）は、ベース材料１００Ａと、板状無機化合物粒子１００Ｂとを含んで構成されている。
音響レンズ１００は、医療用の超音波内視鏡装置の超音波振動子に好適に用いられる。
音響レンズ１００は、超音波振動子を構成するために、超音波振動を発生する圧電素子１０２の表面において音響整合層１０１を介して固定されている。
音響整合層１０１は、被検体と圧電素子１０２とにおける音響インピーダンスの差を低減する層状部である。被検体の音響インピーダンスに応じて、音響整合層１０１の音響インピーダンスを適正に設定することにより、被検体による超音波の反射が低減される。
音響レンズ１００の断面形状は、圧電素子１０２で発生した超音波を被検体に向けて集束する適宜形状に形成される。図１に示す例では、音響整合層１０１と接合する音響レンズ１００の接合面１００ｂは平面とされている。音響レンズ１００のレンズ表面１００ａは、外側に凸の湾曲面とされている。レンズ表面１００ａは、一部に板状無機化合物粒子１００Ｂが露出している以外は、ベース材料１００Ａの表面によって構成されている。
【００１９】
ベース材料１００Ａは、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドからなる。ベース材料１００Ａに用いる、ジオルガノポリシロキサンまたはこれを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドの構成は、特に限定されない。ジオルガノポリシロキサンにおける有機基の構成、およびジオルガノポリシロキサンを主剤とするシリコーンゴムコンパウンドの構成としては、例えば、特開昭６２−１１８９７号公報に記載の構成はすべて用いることができる。
【００２０】
板状無機化合物粒子１００Ｂは、ベース材料１００Ａに適宜量添加することにより、音響レンズ１００として必要な音響特性が得られる板状の無機化合物粒子が用いられる。板状無機化合物粒子１００Ｂは、ベース材料１００Ａ内に分散されている。
本明細書では、「板状」とは、一方向において特に扁平な形状を意味する。例えば、粒子の種々の直交３軸をとって、各軸方向における外形寸法を測定する際、最小寸法が得られる方向を「厚さ方向」と称する。「板状」とは、厚さ方向に直交する任意の２軸方向の平均外形寸法が「厚さ方向」の外形寸法よりも大きくなっている形状であると定義できる。
「板状」の粒子の「厚さ方向」における外形寸法は、「厚さ方向」に直交する方向において一定であってもよいし、一定でなくてもよい。「厚さ方向」の外形寸法の最大値を「厚さ」と称する。以下では、「厚さ方向」に直交する方向に拡がる表面を「板表面」、「厚さ方向」に直交する方向を「面方向」と称する。このとき、「板状」の形状とは、「厚さ」に比べて「面方向」における平均外形が大きい形状であるとも言える。
【００２１】
厚さ方向から見た板状無機化合物粒子１００Ｂの形状は、例えば、多角形状であってもよい。
【００２２】
板状無機化合物粒子１００Ｂの面方向における平均粒子径（面方向平均粒子径）は、１０ｎｍ以上３０μｍであってもよい。この場合、板状無機化合物粒子１００Ｂが物理的な衝撃に対する強度および音響特性がより良好になる。
ここで、面方向平均粒子径は、厚さ方向から見た外径をサンプル集団において平均した数値である。
厚さ方句から見た外径は、例えば、走査型電子顕微鏡を用いて厚さ方向から観察した外形において、面方向（厚さ方向に直交する方向）における最大幅で規定される。
【００２３】
面方向平均粒子径が１０ｎｍ未満であると、板状無機化合物粒子１００Ｂ同士が凝集し易くなるため、ベース材料１００Ａ内に分散させることが難しくなるおそれがある。板状無機化合物粒子１００Ｂ同士が凝集すると、ベース材料１００Ａ内で後述する配向状態を制御することも難しくなるおそれがある。
面方向平均粒子径が３０μｍを超えると、音波の減衰率が大きくなりすぎるため、減衰率の点で音響性能が低下してしまうおそれがある。
【００２４】
板状無機化合物粒子１００Ｂの厚さに対する面方向平均粒子径の比（面方向粒子径／厚さ）を板状無機化合物粒子１００Ｂの「アスペクト比」と定義する。
板状無機化合物粒子１００Ｂのアスペクト比は、２以上２０００以下であってもよい。  アスペクト比が２未満であると、扁平でない粒状体に近い板状体になっているため、音響レンズ１００の機械的強度があまり向上しないおそれがある。
アスペクト比が２０００を超えると、音響レンズ１００の形状に成形する際に、板状無機化合物粒子１００Ｂが割れやすくなるため、音響特性や機械的強度のバラツキが大きくなるおそれがある。
【００２５】
板状無機化合物粒子１００Ｂは、高密度が得られる材料で構成されることがより好ましい。この場合、少量でも音響レンズ１００の適正な音響特性を得られやすくなる。板状無機化合物粒子１００Ｂの含有量が少ないと、硬化前のベース材料１００Ａに混合した組成物の流動性が向上できる。このため、音響レンズ１００の成形性が向上する。この結果、成形時に成形型の形状を正確に転写できるため、音響レンズ１００における集束性などのレンズ特性が向上する。
さらに、高密度の物質は一般的に機械的強度も大きいため、音響レンズ１００の機械的強度を増大しやすい。
これらの観点から、板状無機化合物粒子１００Ｂは、例えば、アルミナ、シリカ、ベーマイト、酸化セリウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムからなる群のうち少なくとも一種類以上が含まれてもよい。
ここに例示された材料は、ベース材料１００Ａに比べて密度が大きく、かつ機械的強度が強い。このため、ベース材料１００Ａに添加することによって、音響レンズ１００の音響特性を適正に調整でき、かつ音響レンズ１００の機械的強度を向上することができる。
中でも、アルミナは、板状に形成することが容易であり、板状体の密度および機械的強度も優れているため特に好ましい。
【００２６】
音響レンズ１００における板状無機化合物粒子１００Ｂの含有量は、音響レンズ１００に必要な音響特性および機械的強度が得られる適宜の含有量が可能である。
例えば、音響レンズ１００における板状無機化合物粒子１００Ｂの含有量は、ベース材料１００Ａが１００質量部に対して、１質量部以上１００質量部以下であってもよい。
板状無機化合物粒子１００Ｂが１質量部未満であると、板状無機化合物粒子１００Ｂの添加量が少ないために、音響インピーダンスを適正に調整しづらくなったり、機械的強度があまり向上できなくなったりするおそれがある。
板状無機化合物粒子１００Ｂが１００質量部を超えると、成形性が低下するため、音響特性があまり向上できなくなるおそれがある。さらに、板状無機化合物粒子１００Ｂの添加量が多くなると音波の減衰率が増大するおそれがある。
【００２７】
このような構成の音響レンズ１００は、ベース材料１００Ａと板状無機化合物粒子１００Ｂとを混練し、例えば、プレス加工などによって音響レンズ１００の形状に成形、加硫することによって製造される。
板状無機化合物粒子１００Ｂは、板状の形状を有するため、板状無機化合物粒子１００Ｂは、成形工程において、成形型に沿って流動しやすい。このため、板状無機化合物粒子１００Ｂの姿勢は、面方向が流動方向に沿って配向しやすい。
例えば、図２（ａ）は、レンズ表面１００ａの近傍の内部構造の一例が模式的に示している。レンズ表面１００ａの曲率半径は、板状無機化合物粒子１００Ｂの面方向平均粒子径に比べると格段に大きいため、板状無機化合物粒子１００Ｂに対向するレンズ表面１００ａは、近似的には、レンズ表面１００ａの接平面と同一の平面と見なせる。
なお、図２（ａ）、（ｂ）では、板状無機化合物粒子１００Ｂの形状の一例として、厚さｔの矩形板状の形状が描かれている。しかし、板状無機化合物粒子１００Ｂは、矩形板状以外の板状の形状であってもよい。
【００２８】
図２（ａ）に模式的に示す例では、板状無機化合物粒子１００Ｂの姿勢は、レンズ表面１００ａに平行な姿勢を中心としてばらついている。これは、板状無機化合物粒子１００Ｂの面方向が流動方向と一致する状態が、最も抵抗が少なくなる状態だからである。
図２（ｂ）に模式的に示す例では、板状無機化合物粒子１００Ｂは、レンズ表面１００ａに平行に配向されている。これに近い配向状態は、成形工程においてロールプレスを含む場合に特に得られやすい。
【００２９】
音響レンズ１００における板状無機化合物粒子１００Ｂが、少なくともレンズ表面１００ａの近傍においてレンズ表面１００ａに略平行に配向していると、レンズ表面１００ａの法線方向に見たときの板状無機化合物粒子１００Ｂの配置密度が増える。このため、レンズ表面１００ａの法線を中心とした方向から作用する外力に対する、音響レンズ１００の機械的強度が向上する。
さらに、レンズ表面１００ａに沿う方向における剛性が増大するため、曲げ変形あるいはレンズ表面１００ａにおける摩擦力に対する耐久性が向上する。
【００３０】
音響レンズ１００の機械的強度、特にレンズ表面１００ａにおける損傷を低減するための機械的強度を向上するためには、板状無機化合物粒子１００Ｂは、レンズ表面１００ａに沿う方向に配向されていることがより好ましい。
レンズ表面１００ａに沿う方向に配向されている場合、板状無機化合物粒子１００Ｂのレンズ表面１００ａに対する傾きは、０°以上４５°以下であってもよい。レンズ表面１００ａに対する傾きが０°以上４５°以下になる板状無機化合物粒子１００Ｂの割合は４９％以上であることがより好ましい。
【００３１】
ただし、実物において多数の板状無機化合物粒子１００Ｂの正確な傾きを求めるのは難しいため、以下に述べる測定方法によって判定される。
まず、レンズ表面１００ａの法線を含み、互いに直交する第１断面および第２断面が露出する測定サンプルが製作される。この測定サンプルの切り口を電子顕微鏡で観察することにより、切り口における板状無機化合物粒子１００Ｂの傾斜角度が画像計測される。図３に示すように、特定の板状無機化合物粒子１００Ｂのレンズ表面１００ａに対する傾斜角度θ（ただし、θは０°以上９０°以下）は、板状無機化合物粒子１００Ｂに対向するレンズ表面１００ａ上の点Ｐを通る接平面Ｓに対して計測される。ただし、レンズ表面１００ａの湾曲が十分に小さい観察領域が選ばれている場合、測定基準となる接平面Ｓは観察領域ごとに１つの平面が用いられてもよい。
次に第１断面および第２断面における傾斜角度θの分布が求められる。例えば、第１断面における傾斜角度がθ１〜θ２となる割合がｘ％、第２断面おける傾斜角度がθ１〜θ２となる割合がｙ％であるとする。
ｘ／１００≧√（ｚ／１００）かつｙ／１００≧√（ｚ／１００）の場合に、板状無機化合物粒子１００Ｂのレンズ表面１００ａに対する傾きがθ１〜θ２にある割合がｚ％以上であると判定される。
例えば、第１断面および第２断面における傾斜角度が０°以上４５°以下となる割合が、それぞれ７０％以上の場合に、板状無機化合物粒子１００Ｂのレンズ表面１００ａに対する傾きが、０°以上４５°以下になる割合が４９％以上であると判定される。
【００３２】
次に、音響レンズ１００の作用について説明する。
音響レンズ１００は、ベース材料１００Ａに板状無機化合物粒子１００Ｂを含有しているため、板状無機化合物粒子１００Ｂの含有量を適正に設定することによって、超音波内視鏡装置の音響レンズとして好適な音響特性が得られる。
音響インピーダンスは媒質の密度×媒質内での音速で求まる。音響インピーダンスは、被検体に応じて適正な値に設定される必要がある。例えば、板状無機化合物粒子１００Ｂは、ベース材料１００Ａと、密度が異なるため、ベース材料１００Ａに対する含有量を変えることで、音響インピーダンスが調整される。板状無機化合物粒子１００Ｂの密度がベース材料１００Ａの密度よりも高い場合には、板状無機化合物粒子１００Ｂの含有量を増大させることによって、音響インピーダンスをベース材料１００Ａ単体の場合よりも増大させることができる。
さらに、板状無機化合物粒子１００Ｂは、同材料の球状粒子と比べると、板状であることにより、音波の屈折、散乱がより起こりくい。このため、減衰率がより低下しにくい。
【００３３】
音響レンズ１００は、板状無機化合物粒子１００Ｂを適宜量含有することによって、良好な機械的強度が得られる。
例えば、板状無機化合物粒子１００Ｂは、レンズ表面１００ａに沿う方向に配向されやすいため、レンズ表面１００ａに沿う方向の剛性が向上する。このため、レンズ表面１００ａに作用する摩擦などによるレンズ表面１００ａからの損傷が抑制される。
例えば、レンズ表面１００ａの法線方向から作用する外力が、板状無機化合物粒子１００Ｂの板面に向かって加わるため、レンズ表面１００ａの法線方向から作用する外力に対する機械的強度が向上する。例えば、レンズ表面１００ａの法線方向から作用する物理的な衝撃など対する耐性が向上する。
【００３４】
以上、説明したように、本実施形態の音響レンズ１００によれば、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性が向上することができる。
【００３５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態の超音波内視鏡用音響レンズおよび超音波内視鏡装置について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態の超音波内視鏡装置の概略構成を示す模式的な正面図である。図５は、本発明の第２の実施形態の超音波内視鏡装置の主要部の構成を示す模式的な断面図である。
【００３６】
図４に示すように、本実施形態の超音波内視鏡１（超音波内視鏡装置）は、体内に挿入される細長の挿入部２と、挿入部２の基端に接続された操作部３と、操作部３から延出するユニバーサルコード４とを備える。
挿入部２は、その先端から、先端硬質部５、湾曲自在な湾曲部６、および細径でかつ長尺で可撓性を有する可撓管部７がこの順に接続されて構成される。
【００３７】
図５に示すように、先端硬質部５は、円筒状部材３０、および複数の超音波振動子１０を備える。
円筒状部材３０は、環状の鍔３１と、鍔３１の中央の縁から図示略の可撓管部７の方向（図示の上から下に向かう方向）に延びる円筒状部３２とを備える。
円筒状部材３０の円筒状部３２の内部には、同軸ケーブル４０が挿通されている。
【００３８】
超音波振動子１０は、超音波を被検体に放射する装置部分である。超音波振動子１０は、円筒状部材３０の周面に沿って周方向に複数配列されている。
各超音波振動子１０は、それぞれ、圧電素子１１、バッキング材１２、音響整合層１３、音響レンズ１４、および図示略の電極を備える。
【００３９】
圧電素子１１は、図示略の電極によって電圧が印加されることで、超音波振動を発生する。本実施形態における圧電素子１１は、平板状に形成されている。圧電素子１１の一方の板面１１ａは、円筒状部材３０の径方向において円筒状部３２と対向する位置に配置されている。
【００４０】
バッキング材１２は、圧電素子１１で発生する超音波振動のうち板面１１ａから径方向内側に向かう振動を吸収するための部材である。バッキング材１２は、円筒状部３２と圧電素子１１との間に充填されている。
バッキング材１２の材質としては、適宜の振動吸収特性を有する樹脂材料が用いられる。
バッキング材１２は、軸方向においては、円筒状部３２を内部に挿通する環状部材３３、３４に挟まれている。
環状部材３３は、鍔３１と隣接し、圧電素子１１から先端硬質部５の先端方向に延出する基板５０に接するように取り付けられている。
環状部材３４は、圧電素子１１よりも可撓管部７（図示略）寄りの位置で後述する音響整合層１３に接するように取り付けられている。
【００４１】
音響整合層１３は、被検体と圧電素子１１とにおける音響インピーダンスの差を低減する層状部である。被検体の音響インピーダンスに応じて、音響整合層１３の音響インピーダンスを適正に設定することにより、被検体による超音波の反射が低減される。
音響整合層１３は、少なくとも圧電素子１１において板面１１ａと反対側の板面１１ｂを覆うように設けられている。このため、音響整合層１３を介して、板面１１ｂから径方向外側に放射される超音波が被検体に効率的に導入される。
音響整合層１３は、単層で構成されてもよいし、複数層で構成されてもよい。
【００４２】
音響レンズ１４は、圧電素子１１で発生し、音響整合層１３を通して径方向外側に伝搬する超音波を集束して外部に放射する。音響レンズ１４は、超音波を集束させるための適宜形状に成形されている。音響レンズ１４は。音響整合層１３を径方向外側から覆うように設けられている。
音響レンズ１４は、音響整合層１３に積層され、圧電素子１１で発生した超音波を集束して、レンズ表面１４ａから放射する点を除けば、上記第１の実施形態の音響レンズ１００と同様の構成を備える。
【００４３】
円筒状部材３０の鍔３１において、環状部材３３と反対方向の面３１ａには、多数の電極パッド５１が設けられている。
電極パッド５１には、同軸ケーブル４０から延びる配線４１が結線されている。電極パッド５１と、基板５０上に設けられた電極層５２とは、ワイヤー５３で結線されている。電極パッド５１とワイヤー５３とは半田５４によって接合されている。電極層５２とワイヤー５３とは半田５５で接合されている。
電極パッド５１と配線４１との結線部の全体は、例えば同軸ケーブル４０に負荷がかかることによって配線４１が電極パッド５１から外れることを防ぐために、ポッティング樹脂５６で被覆されている。
先端硬質部５の先端には、電極パッド５１と配線４１との結線部を塞ぐように、先端構造部材６０が設けられている。また、先端硬質部５は、接続部材７０を介して湾曲部６に接続される。
【００４４】
本実施形態の音響レンズ１４を備える超音波振動子１０は、例えば以下のようにして製造される。
板面１１ａ、１１ｂにそれぞれ電極（図示せず）を設けた圧電素子１１と、予め成形された音響整合層１３とが接合される。この後、圧電素子１１に、面方向に延びるように基板５０が取り付けられる。さらに、環状部材３３、３４が所定の位置にそれぞれ配置される。
この後、環状部材３３、３４によって囲われた圧電素子１１と円筒状部材３０との間に、バッキング材１２を形成するための樹脂組成物が流し入れられる。この樹脂組成物が硬化すると、バッキング材１２が形成される。
この後、音響整合層１３における圧電素子１１と反対方向の面１３ａに、音響レンズ１４が形成される。音響レンズ１４は、板状無機化合物粒子１００Ｂの配向状態を揃えない場合と、配向状態をレンズ表面に沿って揃える場合とに応じて、例えば、以下のようにして形成される。
配向状態を揃えない場合、音響整合層１３の周りに音響レンズ１４の成形型が配置される。成形型には音響レンズ１４を形成するための樹脂組成物が流し込まれる。この樹脂組成物が硬化する前に、圧電素子１１に取り付けられた音響整合層１３とこの樹脂組成物とが接触した状態で加熱硬化が行われる。これにより、音響整合層１３に音響レンズ１４が接合される。
配向状態をレンズ表面に沿って揃える場合、音響レンズ１４を形成するための樹脂組成物は、ロールで延伸させながらシート状に形成される。さらに延伸されたシートは加熱硬化される。これにより、板状無機化合物粒子１００Ｂがシートの面方向に配向される。このシートは、例えば、音響レンズ１４を形成するレンズ形状の型を用いた打ち抜き加工などによって成形される。このようにして製造された音響レンズ１４は、音響整合層１３と音響レンズ１４とのそれぞれの音響インピーダンスの間の値に調整された接着剤によって、互いに接着される。
このようにして、超音波振動子１０が製造される。
【００４５】
本実施形態の音響レンズ１４は、上記第１の実施形態の音響レンズ１００と同様の構成を備えるため、音響レンズ１００と同様の作用を備える。このため、音響レンズ１４によれば、良好な音響特性を有するとともに、物理的な接触に対する耐久性が向上される。
本実施形態の超音波内視鏡１によれば、超音波振動子１０において音響レンズ１４を備えるため、良好な超音波画像計測が可能になり、物理的な接触に対する耐久性が向上される。
【００４６】
［変形例］
次に、上記第２の実施形態の変形例の超音波内視鏡用音響レンズについて説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態の超音波内視鏡装置に用いることができる超音波内視鏡用音響レンズの変形例を示す模式的な断面図である。
【００４７】
図６に示す超音波振動子１０Ａは、上記第２の実施形態における超音波振動子１０の変形例である。超音波振動子１０Ａは、上記第２の実施形態の超音波内視鏡１において、超音波振動子１０に代えて用いることができる。
超音波振動子１０Ａは、超音波振動子１０の圧電素子１１、バッキング材１２、音響整合層１３、および音響レンズ１４に代えて、圧電素子２１、バッキング材２２、音響整合層２３、および本変形例の音響レンズ２４（超音波内視鏡用音響レンズ）を備える。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４８】
圧電素子２１は円板状である。圧電素子２１の両側の面２１ａ、２１ｂには、圧電素子２１に電圧を印加するための電極（図示略）が設けられている。この図示略の電極には、同軸ケーブル４０から延びる配線４１が結線されている。
【００４９】
バッキング材２２は、同軸ケーブル４０の先端および各配線４１を内蔵した状態で、圧電素子２１の一方の面２１ａと、圧電素子２１の側面とを覆うように設けられている。
バッキング材２２の材質としては、上記第２の実施形態のバッキング材１２と同様の材質が採用できる。
【００５０】
音響整合層２３は、圧電素子２１より大径の円板からなる。音響整合層２３は、圧電素子２１の他方の面２１ｂに当接して設けられている。圧電素子２１と当接する音響整合層２３の表面の外周部には、音響整合層２３の外径と同径の円筒部材３５が立設されている。円筒部材３５の内周面は、バッキング材２２の側面と密着している。
音響整合層２３の材質としては、上記第２の実施形態の音響整合層２３と同様の材質が採用できる。
【００５１】
音響レンズ２４は、圧電素子２１および音響整合層２３が円板状であることに対応して、平面視において円形のレンズ領域を備える。ただし、音響レンズ２４は、音響整合層２３の側面および円筒部材３５の側面一部を覆うキャップ状に形成されている。
音響レンズ２４は、て、レンズ表面２４ａを含む全体形状が異なる以外は、上記第２の実施形態の音響レンズ１４と同様に構成される。
【００５２】
超音波振動子１０Ａを製造するには、まず、圧電素子２１の面２１ｂに音響整合層２３が接合される。この後、音響整合層２３と、音響整合層２３の外周部に立設された円筒部材３５とで囲まれる空間に、バッキング材２２を形成するための樹脂組成物が流し入れられ、この樹脂組成物が硬化されることで。バッキング材２２が成形される。
この後、音響整合層２３、円筒部材３５の外表面を覆うように、音響レンズ２４を形成されることで、超音波振動子１０Ａが製造される。
【００５３】
本変形例の音響レンズ２４は、上記第２の実施形態の音響レンズ１４と形状が異なるのみであるため、上記第２の実施形態と同様の作用を備える。
【００５４】
なお、上記各実施形態および変形例の説明では、超音波内視鏡用音響レンズが超音波内視鏡装置に用いられた場合の例で説明したが、超音波内視鏡用音響レンズは、超音波計測を行う種々の医療機器または医療機器以外の機器に使用されてもよい。
【実施例】
【００５５】
以下では、上記各実施形態および変形例の超音波内視鏡用音響レンズを製造するための材料に関する実施例１〜１５について、比較例１、２とともに説明する。
各実施例は、音響レンズ１００、１４、２４を形成するための材料で成形された供試サンプルからなる。各比較例は、比較例の音響レンズを形成するための材料で成形された供試サンプルからなる。
各供試サンプルの形状は、いずれも縦×横×厚さが、４０ｍｍ×４０ｍｍ×０．４ｍｍの矩形板とされた。
各供試サンプルのベース材料は、いずれも同種のジオルガノポリシロキサンが用いられた。
下記［表１］に、実施例１〜１５、比較例１、２の供試サンプルに用いられた無機化合物粒子の特性および評価結果を示す。
【００５６】
【表１】
2018102384.tif 000003
【００５７】
［表１］に示すように、実施例１〜１５の各供試サンプルでは、無機化合物粒子として、板状アルミナが用いられた。ただし、その添加量、面方向平均粒子径、およびアスペクト比がそれぞれ異なる。
【００５８】
［実施例１］
実施例１の供試サンプルでは、無機化合物粒子として、面方向平均粒子径１０００ｎｍ±１００ｎｍ、アスペクト比１００±１０の板状アルミナが用いられた。
なお、［表１］では、簡単のため、それぞれ、「１０００ｎｍ」、「１００」と記載している。同様に［表１］における他の実施例の面方向平均粒子径、アスペクト比は、表中の値をそれぞれ、Ｘ，Ｙとすると、面方向平均粒子径は、Ｘ±０．１Ｘ、アスペクト比は、Ｙ±０．１Ｙである。
実施例１における板状アルミナの添加量は、ベース材料１００質量部に対して、０．５質量部とされた。
実施例１の供試サンプルは、以下のようにして製造された。ベース材料と無機化合物粒子とを混練して硬化前の樹脂組成物が形成された。この後、加熱された３本構成の圧延ロールによって、板状アルミナの配向状態が揃うようにロールプレス成形された。これにより、樹脂組成物が厚さ０．４ｍｍのシート形状に成形されるとともに、硬化された。この後、成形品が、平面視４０ｍｍ×４０ｍｍに切断されることにより、実施例１の供試サンプルが得られた。
この製造方法は、後述する実施例２〜１３にも用いられた。
【００５９】
［実施例２〜５］
実施例２〜５の供試サンプルは、実施例１の供試サンプルと板状アルミナの添加量が異なる。実施例２〜５における板状アルミナの添加量は、それぞれ５質量部、３０質量部、９０質量部、１５０質量部とされた。
【００６０】
［実施例６〜９］
実施例６では、実施例１における板状アルミナに代えて、５ｎｍ±０．５ｎｍ未満（［表１］では、「５ｎｍ」と記載）、アスペクト比１００±１０未満の板状アルミナが用いられた。実施例６における板状アルミナの添加量は、ベース材料１００質量部に対して、３０質量部とされた。
実施例７〜９の供試サンプルに用いられた板状アルミナは、実施例６の供試サンプルの板状アルミナと面方向平均粒子径が異なる。実施例７〜９における板状アルミナの面方向平均粒子径は、それぞれ２０ｎｍ±２ｎｍ（［表１］では、「２０ｎｍ」と記載）、２００００ｎｍ±２０００ｎｍ（［表１］では、「２００００ｎｍ」と記載）、５００００ｎｍ±５０００ｎｍ（［表１］では、「５００００ｎｍ」と記載）とされた。
【００６１】
［実施例１０〜１３］
実施例１０〜１３の供試サンプルに用いられた板状アルミナは、実施例３の供試サンプルの板状アルミナとアスペクト比が異なる。実施例１０〜１３における板状アルミナのアスペクト比は、それぞれ１±０．１（［表１］では、「１」と記載）、５±０．５（［表１］では、「５」と記載）、１５００±１５０（［表１］では、「１５００」と記載）、３０００±３００（［表１］では、「３０００」と記載）とされた。
【００６２】
［実施例１４、１５］
実施例１４、１５の供試サンプルは、板状無機化合物粒子１００Ｂの構成および添加量は、実施例３と同様であるが、供試サンプルの製造方法が異なる。
実施例１４、１５の供試サンプルは、実施例３と同様の樹脂組成物が、上述の配列状態を揃えない場合のようにして、板状アルミナの配向状態がばらつくように成形された。
実施例１４、１５の各供試サンプルとしては、いくつか成形された供試サンプルのうちから、配向の傾きの大きさが異なる２つのサンプルが選択された。
【００６３】
［比較例１、２］
比較例１の供試サンプルは、ベース材料のみからなる。比較例１の供試サンプルは、上記実施例１において板状アルミナの添加量が０質量部とされた場合に相当する。
比較例２の供試サンプルは、上記実施例１の板状アルミナに代えて、無機化合物粒子として、平均粒子径約５００ｎｍ±５０ｎｍの粗粒アルミナが用いられた。なお、［表１］では、簡単のため、平均粒子径を「面方向平均粒子径」欄に記載している。
粗粒アルミナの平均粒子径は、面方向平均粒子径と同様の測定装置によって測定された。
比較例１、２の供試サンプルは、樹脂組成物が異なる以外は、上記実施例１と同様にして製造された。
【００６４】
［評価方法］
供試サンプルの評価としては、板状無機化合物粒子の傾き評価（実施例１〜１５のみ）、ピンホール耐性評価、音響インピーダンス（［表１］では、「音響ＩＭＰ」と記載）評価、および総合評価が行われた。
【００６５】
傾き評価では、上記第１の実施形態に記載のように、第１断面および第２断面が形成され、各断面の電子顕微鏡画像による傾斜角度分布の値から傾きが推定された。
［表１］に記載の傾きの各数値は、上述の第１の実施形態に説明した第１断面および第２断面における傾斜角度の分布から、幅５°の階級（Ｚ°以上、Ｚ°＋５°未満）ごとの割合を、それぞれβ１（Ｚ）、β２（Ｚ）として求め、β１（Ｚ）×β２（Ｚ）が最大となった階級の代表値Ｚが記載されている。
【００６６】
ピンホール耐性評価では、各供試サンプルの上部から試験用錘を自由落下させるピンホール試験が行われた。試験用錘は、先端半径が０．７５ｍｍ、質量５０ｇの鉄製錘が用いられた。試験用錘は、高さ９０ｍｍの位置から供試サンプルに向けて自由落下された。
評価は、試験後の供試サンプルの状態を目視観察し、「非常に良好」（ｖｅｒｙ  ｇｏｏｄ、［表１］では「◎」）、「良好」（ｇｏｏｄ、［表１］では「○」）、「可」（ｆａｉｒ、［表１］では「△」）、「不良」（ｎｏ  ｇｏｏｄ、［表１］では「×」）の４段階で判定された。
孔があかず、かつ、へこみおよび亀裂が生じなかった場合、「非常に良好」と判定された。孔はあいていないがへこみを生じていた場合、「良好」と判定された。孔はあいていないが表面に亀裂が入っている場合、「可」と判定された。孔があいた場合、「不良」と判定された。
【００６７】
音響インピーダンスは、供試サンプルの密度、音速を測定して算出された。
音響インピーダンス評価は、「非常に良好」（ｖｅｒｙ  ｇｏｏｄ、［表１］では「◎」）、「良好」（ｇｏｏｄ、［表１］では「○」）、「可」（ｆａｉｒ、［表１］では「△」）、「不良」（ｎｏ  ｇｏｏｄ、［表１］では「×」）の４段階で判定された。評価は、人体の音響インピーダンスである１．４に近いほど良好であると評価された。
具体的には、音響インピーダンスが１．２以上１．６以下の場合、「非常に良好」と判定された。音響インピーダンスが１．０以上１．２未満または１．６を超え１．８以下の場合、「良好」と判定された。音響インピーダンスが０．８以上１．０未満または１．８を超え２．０以下の場合、「可」と判定された。音響インピーダンスが０．８未満または２．０を超えた場合、「不良」と判定された。
【００６８】
総合評価は、ピンホール耐性評価と音響インピーダンス評価との組み合わせで行われた。以下では、それぞれの評価結果を（ピンホール耐性評価，音響インピーダンス評価）の順に符号を並べて表す。
（◎，◎）、（◎，○）、（○，◎）の場合、総合評価は「非常に良好」（ｖｅｒｙ  ｇｏｏｄ、［表１］では「◎」）と判定された。
（○，○）、（○，△）、（△，○）の場合、総合評価は「良好」（ｇｏｏｄ、［表１］では「○」）と判定された。
（△，△）、（△，×）、（×，△）、（×，×）の場合、総合評価は「不可」（ｎｏ  ｇｏｏｄ、［表１］では「×」）と判定された。
【００６９】
［評価結果］
［表１］に示すように、板状無機化合物粒子の傾きは、実施例１〜１３では、「０°」となり、実施例１４、１５では、それぞれ「３０°」、「６０°」であった。
ピンホール耐性評価は、実施例２〜４、８が「非常に良好」、実施例５、７、１１、１２、１４が「良好」、実施例１、６、９、１０、１３、１５、比較例２が「可」、比較例１が「不良」と判定された。
比較例１では、無機化合物粒子が添加されていないため、強度が不十分となり、孔があいてしまったと考えられる。これに対して、無機化合物粒子が添加された場合、いずれも供試サンプルの機械的強度が向上したため、ピンホール耐性が向上したと考えられる。
ただし、向上の度合いは、無機化合物粒子の条件によって異なっていた。例えば、無機化合物粒子が板状でない場合（比較例２）、添加量が少ない場合（実施例１）、面方向平均粒子径が過小または過大の場合（実施例６、９）、アスペクト比が過小または過大な場合（実施例１１、１３）には、「可」であった。実施例３、１４、１５から分かるように、板状無機化合物粒子の傾きが０°に近い方が、ピンホール耐性はより良好であった。
【００７０】
音響インピーダンス評価は、実施例３が「非常に良好」、実施例５、比較例１、２が「可」、実施例３、５を除く実施例が「良好」と判定された。
以上の結果から、総合評価においては、実施例２、３、４、８が「非常に良好」、その他の実施例が「良好」、比較例１、２が「不良」と判定された。
【００７１】
以上、本発明の好ましい各実施形態、変形例、各実施例を説明したが、本発明はこれらの各実施形態、変形例、各実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００７２】
１  超音波内視鏡（超音波内視鏡装置）
２  挿入部
５  先端硬質部
１０、１０Ａ  超音波振動子
１１、２１、１０２  圧電素子
１３、２３、１０１  音響整合層
１４、２４、１００  音響レンズ（超音波内視鏡用音響レンズ）
１４ａ、２４ａ、１００ａ  レンズ表面
１００Ａ  ベース材料
１００Ｂ  板状無機化合物粒子（板状の無機化合物粒子）
【図１】
2018102384.tif 000004
【図２】
2018102384.tif 000005
【図３】
2018102384.tif 000006
【図４】
2018102384.tif 000007
【図５】
2018102384.tif 000008
【図６】
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