(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波撮像において超音波を送信又は受信するために用いられる振動子アレイのピーク温度を低減することができる複合圧電材料、及び、それを用いた超音波探触子等を提供する。【解決手段】複合圧電材料は、平面又は曲面に沿って配置された複数の圧電体と、複数の圧電体の間、及び／又は、複数の圧電体の外周部に配置され、少なくとも１つの方向に高い熱伝導率を有する異方性熱伝導体とを具備する。また、超音波探触子は、複合圧電材料を含む振動子アレイと、振動子アレイの第１の面に配置された音響整合層及び／又は音響レンズと、振動子アレイの第１の面に対向する第２の面に配置されたバッキング材とを具備する。【選択図】図３Ｂ
2008311700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面又は曲面に沿って配置された複数の圧電体と、
前記複数の圧電体の間、及び／又は、前記複数の圧電体の外周部に配置され、少なくとも１つの方向に高い熱伝導率を有する異方性熱伝導体と、
を具備する複合圧電材料。
【請求項２】
前記異方性熱伝導体が、前記複数の圧電体の間、及び、前記複数の圧電体の外周部に配置されている、請求項１記載の複合圧電材料。
【請求項３】
前記異方性熱伝導体が、繊維状材料と樹脂とを含む、請求項１又は２記載の複合圧電材料。
【請求項４】
前記繊維状材料の長手方向の熱伝導率が、前記樹脂の熱伝導率よりも高い、請求項３記載の複合圧電材料。
【請求項５】
前記繊維状材料の長手方向と前記平面又は曲面とが略平行となるように前記繊維状材料が配向されている、請求項３又は４記載の複合圧電材料。
【請求項６】
前記繊維状材料の長手方向と前記平面又は曲面とが略直交するように前記繊維状材料が配向されている、請求項３又は４記載の複合圧電材料。
【請求項７】
前記繊維状材料が、カーボンファイバ、カーボンナノチューブ、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タングステンカーバイト（ＷＣ）、窒化ボロン（ＢＮ）、及び、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の内から選択された１つを含む、請求項３〜６のいずれか１項記載の複合圧電材料。
【請求項８】
前記複数の圧電体の各々が、少なくとも１つの内部電極層を挟んで交互に積層された複数の圧電体層を含む、請求項１〜７のいずれか１項記載の複合圧電材料。
【請求項９】
超音波を送信又は受信するために用いられる超音波探触子であって、
請求項１〜８のいずれか１項記載の複合圧電材料を含む振動子アレイと、
前記振動子アレイの第１の面に配置された音響整合層及び／又は音響レンズと、
前記振動子アレイの第１の面に対向する第２の面に配置されたバッキング材と、
を具備する超音波探触子。
【請求項１０】
前記バッキング材の熱伝導率が、前記音響整合層又は前記音響レンズの熱伝導率の１０倍以上である、請求項９記載の超音波探触子。
【請求項１１】
前記振動子アレイの第１の面に配置された前記音響整合層及び前記音響レンズの熱抵抗が、前記振動子アレイの第２の面に配置された前記バッキング材の熱抵抗よりも大きい、請求項９又は１０記載の超音波探触子。
【請求項１２】
可撓性を有する材料によって形成され、被検体の体腔内に挿入して使用される挿入部を有する超音波内視鏡であって、
請求項１〜７のいずれか１項記載の複合圧電材料を含む振動子アレイと、
前記振動子アレイの第１の面に配置された音響整合層及び／又は音響レンズと、
前記振動子アレイの第１の面に対向する第２の面に配置されたバッキング材と、
被検体の体腔内を照明する照明手段と、
被検体の体腔内を光学的に撮像する撮像手段と、
を前記挿入部において具備する超音波内視鏡。
【請求項１３】
前記バッキング材の熱伝導率が、前記音響整合層又は前記音響レンズの熱伝導率の１０倍以上である、請求項１２記載の超音波内視鏡。
【請求項１４】
前記振動子アレイの第１の面に配置された前記音響整合層及び前記音響レンズの熱抵抗が、前記振動子アレイの第２の面に配置された前記バッキング材の熱抵抗よりも大きい、請求項１２又は１３記載の超音波内視鏡。
【請求項１５】
請求項９〜１１のいずれか１項記載の超音波探触子と、
前記振動子アレイに複数の駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
前記振動子アレイから出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像データを生成する信号処理手段と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれか１項記載の超音波内視鏡と、
前記振動子アレイに複数の駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
前記振動子アレイから出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像データを生成する信号処理手段と、
を具備する超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を送信又は受信する超音波トランスデューサアレイにおいて用いられる複合圧電材料に関する。また、本発明は、そのような超音波トランスデューサアレイを備え、被検体について体腔外走査又は体腔内走査を行う際に用いられる超音波探触子、及び、被検体の体腔内に挿入して用いられる超音波内視鏡に関する。さらに、本発明は、そのような超音波探触子又は超音波内視鏡と本体装置とによって構成される超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、被検体の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、Ｘ線写真やＲＩ（radio isotope）シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
【０００３】
超音波撮像とは、音響インピーダンスが異なる領域の境界（例えば、構造物の境界）において超音波が反射される性質を利用する画像生成技術である。通常、超音波診断装置（又は、超音波撮像装置、超音波観測装置とも呼ばれる）には、被検体に接触させて用いられる超音波探触子や、被検体の体腔内に挿入して用いられる超音波探触子が備えられている。あるいは、被検体内を光学的に観察する内視鏡と超音波トランスデューサアレイとを組み合わせた超音波内視鏡も使用されている。
【０００４】
そのような超音波探触子や超音波内視鏡を用いて、人体等の被検体に向けて超音波ビームを送信し、被検体において生じた超音波エコーを受信することにより、超音波画像情報が取得される。この超音波画像情報に基づいて、被検体内に存在する構造物（例えば、内臓や病変組織等）の超音波画像が、超音波診断装置の表示部に表示される。
【０００５】
超音波探触子においては、超音波を送信及び受信する超音波トランスデューサとして、圧電効果を発現する材料（圧電体）の両面に電極を形成した振動子（圧電振動子）が、一般的に用いられている。圧電体としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電材料等が用いられる。
【０００６】
そのような振動子の電極に電圧を印加すると、圧電効果により圧電体が伸縮して超音波が発生する。そこで、複数の振動子を１次元又は２次元状に配列し、それらの振動子を順次駆動することにより、所望の方向に送信される超音波ビームを形成することができる。また、振動子は、伝播する超音波を受信することによって伸縮して電気信号を発生する。この電気信号は、超音波の受信信号として用いられる。
【０００７】
超音波を送信する際には、大きなエネルギーを有する駆動信号が超音波トランスデューサに供給されるが、駆動信号のエネルギーの全てが音響エネルギーに変換される訳ではなく、かなりのエネルギーが熱となってしまうので、超音波探触子の使用中にその温度が上昇するという問題が生じている。しかしながら、医療用の超音波探触子は人体等の生体に直接接触させて用いられるので、低温火傷防止等の安全上の理由から、超音波探触子の表面温度を、２３℃の空気中に放置したときに５０℃以下、かつ、人体に接触した状態で４３℃以下にすることが要請されている。
【０００８】
関連する技術として、特許文献１には、振動子表面の温度上昇を抑制した超音波探触子が開示されている。この超音波探触子は、両主面に電極が形成された超音波発生用の圧電振動子と、該圧電振動子の一方の主面側に形成された音響整合層と、該圧電振動子の他方の主面側に取着されたバッキング材と、前記バッキング材を保持する金属製の放熱用基台と、該放熱用基台と前記圧電振動子の一方の主面の電極とを接続する熱伝導薄膜とからなる探触子本体を備えており、前記放熱用基台に熱伝導材を接続して該熱伝導材を前記探触子本体が収納されるケースから外部に導出したことを特徴とする。
【０００９】
特許文献２には、凸状曲面を有するバッキング部材において複数のチャンネルの圧電素子から背面側に向かう超音波を十分に減衰することが可能で、かつ、優れた放熱性を有し、発熱の集中を緩和することが可能なコンベックス型超音波プローブが開示されている。この超音波プローブは、（ｉ）所望のスペースを空けて配列され、圧電素子及び該圧電素子上に形成される音響整合層を有する複数のチャンネルと、（ii）凸状曲面を有し、熱伝導率が７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の支持体と、該支持体の凸状曲面に接着されると共に、各チャンネルの圧電素子が載置され、前記チャンネルのスペースに対応する箇所に溝が形成され、全体の厚さが一様なシート状の音響吸収層とを含むバッキング材と、（iii）各チャンネルの音響整合層上に形成される音響レンズとを具備し、前記音響吸収層の厚さをｔ１、前記圧電素子の厚さをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２＝６〜２０の関係を満たすことを特徴とする。
【００１０】
特許文献３には、圧電素子で発生する熱を効率的に放熱することのできる超音波探触子が開示されている。この超音波探触子は、圧電素子と、前記圧電素子の背面側に設けられた背面負荷材と、前記圧電素子と前記背面負荷材との間に設けられ、前記背面負荷材よりも熱伝導率が高い熱伝導材と、前記背面負荷材の周辺に設けられた放熱材とを備え、かつ、前記熱伝導材と前記放熱材とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
特許文献４には、内部の発熱体から体表に伝わる熱の量を低減する超音波探触子が開示されている。この超音波探触子は、圧電振動子と、該圧電振動子を覆う単層又は複数層の音響整合層とを含み、前記音響整合層の少なくとも１つの層の一方を低熱伝導性音響整合層としたことを特徴とする。
【００１２】
ところで、超音波探触子を用いて超音波を送信する際の温度上昇の要因としては、主に、次の３つが考えられる。
（１）駆動信号が供給されて伸縮する振動子自身の振動エネルギーが、振動子内部で熱に変換される（自己発熱）。
（２）振動子によって発生された超音波が、バッキング材に吸収されて熱に変換される。
（３）振動子によって発生された超音波が、音響整合層又は音響レンズの界面において多重反射されて、最終的に熱に変換される。
【００１３】
以上の要因の内で最も重大なのは、（１）の要因である。しかしながら、特許文献１〜３においては、振動子において発生した熱を、振動子とバッキング材との間の界面のみを介して放出させるので、放熱効率が良くない。即ち、振動子を構成するＰＺＴ等の圧電セラミックは熱伝導性が悪く、複数の振動子間に充填されているエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又は、ウレタン樹脂等も熱伝導性が悪いので、十分な放熱が期待できない。そのため、特に、振動子アレイの中央部における放熱が不十分となり、中央部における温度が他の部分よりも高くなる温度分布ができて、ピーク温度が高くなるという問題があった。また、特許文献４においては、少なくとも１つの音響整合層を低熱伝導性音響整合層としているが、振動子において発生した熱を効率的に外部に逃がさなければ、振動子の温度上昇は避けられない。
【特許文献１】特開平５−２４４６９０号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】特開２００７−７２６２号公報（第１−２頁、図１）
【特許文献３】特許第３４２０９５４号公報（第１頁、第１、３、５図）
【特許文献４】特開平１０−７５９５３号公報（第１−２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波撮像において超音波を送信又は受信するために用いられる振動子アレイのピーク温度を低減することができる複合圧電材料を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような複合圧電材料を用いた超音波探触子、超音波内視鏡、及び、超音波診断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】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る複合圧電材料は、平面又は曲面に沿って配置された複数の圧電体と、複数の圧電体の間、及び／又は、複数の圧電体の外周部に配置され、少なくとも１つの方向に高い熱伝導率を有する異方性熱伝導体とを具備する。
【００１６】
また、本発明の１つの観点に係る超音波探触子は、超音波を送信又は受信するために用いられる超音波探触子であって、本発明に係る複合圧電材料を含む振動子アレイと、振動子アレイの第１の面に配置された音響整合層及び／又は音響レンズと、振動子アレイの第１の面に対向する第２の面に配置されたバッキング材とを具備する。
【００１７】
さらに、本発明の１つの観点に係る超音波内視鏡は、可撓性を有する材料によって形成され、被検体の体腔内に挿入して使用される挿入部を有する超音波内視鏡であって、本発明に係る複合圧電材料を含む振動子アレイと、振動子アレイの第１の面に配置された音響整合層及び／又は音響レンズと、振動子アレイの第１の面に対向する第２の面に配置されたバッキング材と、被検体の体腔内を照明する照明手段と、被検体の体腔内を光学的に撮像する撮像手段とを挿入部において具備する。
【００１８】
加えて、本発明の１つの観点に係る超音波診断装置は、本発明に係る超音波探触子又は超音波内視鏡と、振動子アレイに複数の駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、振動子アレイから出力される複数の受信信号を処理することにより、超音波画像を表す画像データを生成する信号処理手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の圧電体の間に少なくとも１つの方向に高い熱伝導率を有する異方性熱伝導体を配置することにより、圧電振動子において発生した熱を上記少なくとも１つの方向に速やかに逃がすことができるので、超音波撮像において超音波を送信又は受信するために用いられる振動子アレイのピーク温度を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の内部構造を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す超音波探触子の内部構造をＹＺ平面と平行な面で切断したときの断面図である。この超音波探触子は、被検体に当接して体腔外走査を行う際に、又は、被検体の体腔内に挿入して体腔内走査を行う際に用いられる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、この超音波探触子は、バッキング材１と、バッキング材１上に配置された複数の超音波トランスデューサ（圧電振動子）２と、それらの圧電振動子２間に配置された異方性熱伝導体３と、圧電振動子２上に設けられた１つ又は複数の音響整合層（図１及び図２においては、２つの音響整合層４ａ及び４ｂを示す）と、必要に応じて音響整合層上に設けられる音響レンズ５と、バッキング材１の両側面及び底面に固定された２枚のフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）６と、バッキング材１、圧電振動子２、音響整合層４ａ及び４ｂの側面にＦＰＣ６を介して形成された絶縁樹脂７と、ＦＰＣ６に接続された電気配線８とを有している。図１においては、圧電振動子２の配列を示すために、ＦＰＣ６〜電気配線８を省略し、音響レンズ５の一部をカットして示している。本実施形態においては、Ｘ軸方向に並べられた複数の圧電振動子２が、１次元振動子アレイを構成している。
【００２２】
図２に示すように、圧電振動子２は、バッキング材１上に形成された個別電極２ａと、個別電極２ａ上に形成されたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電体２ｂと、圧電体２ｂ上に形成された共通電極２ｃとを含んでいる。通常、共通電極２ｃは、接地電位（ＧＮＤ）に共通接続される。圧電振動子２の個別電極２ａは、バッキング材１の両側面及び底面に固定された２枚のＦＰＣ６に形成されたプリント配線を介して、電気配線８に接続される。圧電体２ｂの幅（Ｘ軸方向）は１００μｍであり、長さ（Ｙ軸方向）は５０００μｍであり、厚さ（Ｚ軸方向）は３００μｍである。なお、圧電体２ｂの分極方向はＺ軸方向である。
【００２３】
ここで、Ｘ軸方向に並べられた複数の圧電体２ｂと、それらの圧電体２ｂの間に配置された異方性熱伝導体３とが、複合圧電材料を構成する。さらに、本実施形態及びその他の実施形態において、異方性熱伝導体３を複数の圧電体２ｂの外周部にも配置するようにしても良い。また、バッキング材１及び圧電振動子２の側面に、ＦＰＣ６及び絶縁樹脂７を介して、少なくとも１つの放熱板（図２においては、２つの放熱板９を示す）を設けるようにしても良い。その場合に、放熱板９は、超音波探触子を超音波診断装置本体に接続するためのケーブルに設けられた導電体のシールド層に接続されても良い。放熱板９の材料としては、熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）等の金属が用いられる。また、絶縁樹脂７としては、熱伝導率の高い樹脂を用いることが望ましい。圧電振動子２の中央部において発生した熱は、異方性熱伝導体３を介して側面方向（Ｙ軸方向）に移動し、絶縁樹脂７を介して放熱板９に伝達する。
【００２４】
バッキング材１は、例えば、フェライト粉や金属粉やＰＺＴ粉入りのエポキシ樹脂や、フェライト粉入りのゴムのように、音響減衰の大きい材料によって形成されており、複数の圧電振動子２から発生する不要な超音波の減衰を早める。なお、コンベックスアレイプローブの場合には、上面に凸型の形状を有するバッキング材１が用いられる。
【００２５】
複数の圧電振動子２は、超音波診断装置本体からそれぞれ供給される複数の駆動信号に基づいて超音波を発生する。また、複数の圧電振動子２は、被検体から伝播する超音波エコーを受信することにより、複数の電気信号をそれぞれ発生する。これらの電気信号は超音波診断装置本体に出力され、超音波エコーの受信信号として処理される。
【００２６】
圧電振動子２の前面に形成された音響整合層４ａ及び４ｂは、例えば、超音波を伝播し易いパイレックス（登録商標）ガラスや金属粉入りエポキシ樹脂等によって形成されており、生体である被検体と圧電振動子２との間の音響インピーダンスのマッチングを図っている。これにより、圧電振動子２から送信される超音波が効率良く被検体中に伝播する。
【００２７】
音響レンズ５は、例えば、シリコーンゴムによって形成されており、超音波トランスデューサアレイ１２から送信され、音響整合層４ａ及び４ｂを伝播した超音波ビームを、被検体内の所定の深度において集束させる。
【００２８】
図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図であり、図３Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の斜視図である。本実施形態においては、振動子アレイの温度分布を平坦化してピーク温度を低減するために、図３Ａに示すように、振動子アレイを構成する複数の圧電体２ｂの間に異方性熱伝導体３が配置される。
【００２９】
図３Ｂに示すように、異方性熱伝導体３は、長手方向が圧電振動子の超音波送受信面に対して略平行となるように並べられた複数の熱伝導部材３ａと、それらの熱伝導部材３ａの間に充填された樹脂３ｂとを含んでいる。なお、樹脂３ｂは一般に透明ではないが、図３Ａ及び図３Ｂ等においては、樹脂３ｂを透視して熱伝導部材３ａの状態を示している。熱伝導部材３ａは、１つの方向における熱伝導性を高めるために繊維状又は棒状の形状を有していても良いし、２つの方向における熱伝導性を高めるために面状の形状を有していても良い。熱伝導部材３ａの長手方向は、必ずしも圧電振動子の超音波送受信面と平行である必要はないが、振動子アレイの温度分布を平坦化するためには、熱伝導部材３ａと超音波送受信面との為す角が３０°以下であることが望ましい。
【００３０】
熱伝導部材３ａの主材料としては、熱伝導率の良い無機材料が適しており、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タングステンカーバイト（ＷＣ）、窒化ボロン（ＢＮ）、又は、アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）、カーボンファイバ、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
【００３１】
これらの材料の内で、セラミックである窒化アルミニウム及びアルミナ以外の材料は導電性を有しているので、その表面に絶縁材料の膜を形成することが望ましい。この膜は、主材料の表面に、絶縁樹脂を電着塗装したり、絶縁樹脂を塗布して硬化させたり、酸化シリコン（Ｓｉ０２）等の絶縁材料を用いてスパッタ等により気相成膜することによって形成することができる。
【００３２】
樹脂３ｂとしては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、又は、アクリル樹脂等を用いることができる。さらに、熱伝導率を向上させるために、樹脂３ｂ中に、ダイアモンド、黒鉛、金属、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タングステンカーバイト（ＷＣ）、窒化ボロン（ＢＮ）、又は、アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）等の粒子を添加して混合しても良い。
【００３３】
以下においては、熱伝導部材３ａとしてカーボンファイバを用い、樹脂３ｂとしてエポキシ樹脂を用いる場合について説明する。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明の第１の実施形態において用いられる複合圧電材料においては、熱伝導部材３ａとしてのカーボンファイバが、圧電体２ｂの配列方向（Ｘ軸方向）に対して略平行となるように並べられている。これにより、振動子アレイにおける温度分布が平坦化される。熱伝導部材３ａの長手方向は、必ずしもＸ軸方向と平行である必要はないが、振動子アレイの温度分布を平坦化するためには、熱伝導部材３ａとＸ軸方向との為す角が３０°以下であることが望ましい。
【００３４】
各々のカーボンファイバの直径は、約１０μｍである。複数のカーボンファイバの隙間にエポキシ樹脂を流し込んで硬化させることにより、樹脂３ｂが形成される。異方性熱伝導体３におけるカーボンファイバの体積分率は、２０％〜７８％が好ましく、本実施形態においては５０％となっている。
【００３５】
カーボンファイバの熱伝導率は、約８００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、エポキシ樹脂の熱伝導率は、約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。従って、異方性熱伝導体３の熱伝導率は、カーボンファイバの長手方向について約４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）となり、カーボンファイバの長手方向と直交する方向について約０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）となるので、従来のエポキシ樹脂のみの場合の約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較して大幅に向上する。第１の実施形態においては、特に、圧電振動子の配列方向（Ｘ軸方向）における熱伝導率の向上が著しい。
【００３６】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。この測定は、温度２３℃の空気中において、音響レンズの表面温度を測定することによって行われた。なお、表面温度測定に用いられる超音波探触子においては、図２に示す放熱板９は設けられていない。図４の（ａ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＸ軸方向の温度分布を示しており、図４の（ｂ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＹ軸方向の温度分布を示している。
【００３７】
図４の（ａ）及び（ｂ）において、破線は、従来の超音波探触子の表面温度測定結果を示しており、実線は、第１の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を示している。従来の超音波探触子におけるピーク温度Ｔ１は３９℃であったのに対し、第１の実施形態に係る超音波探触子におけるピーク温度Ｔ２は３０℃となり、複数の圧電体間に異方性熱伝導体を配置することによってピーク温度が低減されたことが分る。また、図２に示す放熱板９を設けることによって、超音波探触子の表面温度をさらに低減することが可能である。
【００３８】
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、圧電振動子を積層構造としており、その他の点に関しては第１の実施形態と同一である。
図５は、本発明の第１の実施形態とその変形例とにおける圧電振動子の構造を比較して示す図である。図５の（ａ）に示す第１の実施形態においては、圧電振動子が、個別電極２ａと、個別電極２ａ上に形成された圧電体２ｂと、圧電体２ｂ上に形成された共通電極２ｃとを含んでいる。
【００３９】
一方、図５の（ｂ）に示す第１の実施形態の変形例においては、圧電振動子が、ＰＺＴ等によって形成されている複数の圧電体層２ｄと、下部電極層２ｅと、複数の圧電体層２ｄの間に交互に挿入された内部電極層２ｆ及び２ｇと、上部電極層２ｈと、絶縁膜２ｉと、側面電極２ｊ及び２ｋとを含んでいる。
【００４０】
ここで、下部電極層２ｅは、図中右側の側面電極２ｋに接続されていると共に、図中左側の側面電極２ｊから絶縁されている。上部電極層２ｈは、側面電極２ｊに接続されていると共に、側面電極２ｋから絶縁されている。また、内部電極層２ｆは、側面電極２ｊに接続されていると共に、絶縁膜２ｉによって側面電極２ｋから絶縁されている。一方、内部電極層２ｇは、側面電極２ｋに接続されていると共に、絶縁膜２ｉによって側面電極２ｊから絶縁されている。超音波トランスデューサの複数の電極をこのように形成することにより、３層の圧電体層２ｄに電界を印加するための３組の電極が並列に接続される。なお、圧電体層の層数は、３層に限られず、２層又は４層以上としても良い。
【００４１】
このような積層型の圧電振動子においては、対向する電極の面積が単層の素子よりも増加するので、電気的インピーダンスが低下する。従って、同じサイズの単層の圧電振動子と比較して、印加される電圧に対して効率良く動作する。具体的には、圧電体層をＮ層とすると、圧電体層の数は単層の圧電振動子のＮ倍となり、各圧電体層の厚さは単層の圧電振動子の１／Ｎ倍となるので、圧電振動子の電気インピーダンスは１／Ｎ２倍となる。従って、圧電体層の積層数を増減させることにより、圧電振動子の電気的インピーダンスを調整できるので、駆動回路又はプリアンプとの電気的インピーダンスマッチングを図り易くなり、感度を向上させることができる。一方、圧電振動子を積層型とすることにより静電容量が増加するので、各圧電振動子からの発熱量は増加してしまう。
【００４２】
図６は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。この測定は、温度２３℃の空気中において、音響レンズの表面温度を測定することによって行われた。図６の（ａ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＸ軸方向の温度分布を示しており、図６の（ｂ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＹ軸方向の温度分布を示している。
【００４３】
図６の（ａ）及び（ｂ）において、破線は、従来の超音波探触子の表面温度測定結果を示しており、実線は、第１の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を示している。従来の超音波探触子におけるピーク温度Ｔ３は７７℃であったのに対し、第１の実施形態の変形例に係る超音波探触子におけるピーク温度Ｔ４は４６℃となった。第１の実施形態の変形例によれば、積層型の圧電振動子からの発熱量が増加した場合においても、複数の圧電体間に異方性熱伝導体を配置することによって、振動子アレイにおける温度分布を平坦化することができるので、振動子アレイのピーク温度の上昇を抑制することが可能となる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、熱伝導部材の方向が第１の実施形態と異なっており、その他の点に関しては第１の実施形態と同一である。
図７Ａは、本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図であり、図７Ｂは、本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の斜視図である。
【００４５】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本発明の第２の実施形態において用いられる複合圧電材料においては、熱伝導部材３ａとしてのカーボンファイバが、圧電体２ｂの長手方向（Ｙ軸方向）に対して略平行となるように並べられている。これにより、振動子アレイにおける温度分布が平坦化される。熱伝導部材３ａの長手方向は、必ずしもＹ軸方向と平行である必要はないが、振動子アレイの温度分布を平坦化するためには、熱伝導部材３ａとＹ軸方向との為す角が３０°以下であることが望ましい。
【００４６】
各々のカーボンファイバの直径は、約１０μｍである。複数のカーボンファイバの隙間にエポキシ樹脂を流し込んで硬化させることにより、樹脂３ｂが形成される。異方性熱伝導体３におけるカーボンファイバの体積分率は、２０％〜７８％が好ましく、本実施形態においては５０％となっている。第２の実施形態においては、特に、圧電振動子の長手方向（Ｙ軸方向）における熱伝導率の向上が著しい。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態においては、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並べられた複数の圧電振動子が２次元振動子アレイを構成しており、図１及び図２に示す音響レンズ５は形成されていない。
図８Ａは、本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図であり、図８Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の側面図である。ここで、圧電体２ｂの一辺（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）は２５０μｍであり、圧電体２ｂの厚さ（Ｚ軸方向）は６００μｍである。なお、圧電体２ｂの分極方向はＺ軸方向である。
【００４８】
振動子アレイを構成する複数の圧電体２ｂの間に配置される異方性熱伝導体は、長手方向がＹ軸方向に対して略平行となるように複数の列に並べられた複数の第１の熱伝導部材３ｃと、第１の熱伝導部材３ｃの複数の列の間において、Ｘ軸方向に対して略平行となるように並べられた複数の第２の熱伝導部材３ｄと、熱伝導部材３ｃ及び３ｄの間に充填された樹脂３ｅとを含んでいる。熱伝導部材３ｃ及び３ｄの各々は、１つの方向における熱伝導性を高めるために繊維状又は棒状の形状を有している。熱伝導部材３ｃ及び３ｄの長手方向は、必ずしもＹ軸方向及びＸ軸方向と平行である必要はないが、振動子アレイの温度分布を平坦化するためには、熱伝導部材３ｃ及び３ｄとＹ軸方向及びＸ軸方向との為す角が、それぞれ３０°以下であることが望ましい。
【００４９】
また、図９に示すように、第１の熱伝導部材３ｃと第２の熱伝導部材３ｄとを交互に重ねて配置しても良い。その場合には、第２の熱伝導部材３ｄの長さを比較的長くすることができる。このような構造を作製する場合には、予め第１の熱伝導部材３ｃと第２の熱伝導部材３ｄとを編み合わせておき、それを複数の圧電体２ｂ間の空隙に挿入する。
【００５０】
熱伝導部材３ｃ及び３ｄの材料は、第１の実施形態における熱伝導部材３ａの材料と同じであり、樹脂３ｅの材料は、第１の実施形態における樹脂３ｂの材料と同じである。以下においては、熱伝導部材３ｃ及び３ｄとしてカーボンファイバを用い、樹脂３ｅとしてエポキシ樹脂を用いる場合について説明する。各々のカーボンファイバの直径は、約１０μｍである。複数のカーボンファイバの隙間にエポキシ樹脂を流し込んで硬化させることにより、樹脂３ｅが形成される。異方性熱伝導体３におけるカーボンファイバの体積分率は、２０％〜７８％が好ましく、本実施形態においては４０％となっている。
【００５１】
カーボンファイバの熱伝導率は、約８００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、エポキシ樹脂の熱伝導率は、約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。従って、異方性熱伝導体の熱伝導率は、カーボンファイバの長手方向について約３２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）となり、カーボンファイバの長手方向と直交する方向について約０．３３Ｗ／（ｍ・Ｋ）となるので、従来のエポキシ樹脂のみの場合の約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較して大幅に向上する。第３の実施形態においては、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方における熱伝導率の向上が著しい。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、図５に示すのと同様に圧電振動子を積層構造としており、その他の点に関しては第３の実施形態と同一である。
【００５３】
図１０は、本発明の第３の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。この測定は、温度２３℃の空気中において、音響整合層の表面温度を測定することによって行われた。図１０の（ａ）は、音響整合層の表面におけるピーク温度のポイントを通るＸ軸方向の温度分布を示しており、図１０の（ｂ）は、音響整合層の表面におけるピーク温度のポイントを通るＹ軸方向の温度分布を示している。
【００５４】
図１０の（ａ）及び（ｂ）において、破線は、従来の超音波探触子の表面温度測定結果を示しており、実線は、第３の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を示している。従来の超音波探触子におけるピーク温度Ｔ５は７０℃であったのに対し、第３の実施形態の変形例に係る超音波探触子におけるピーク温度Ｔ６は４２℃となった。第３の実施形態の変形例によれば、積層型の圧電振動子からの発熱量が増加した場合においても、複数の圧電体間に異方性熱伝導体を配置することによって、振動子アレイにおける温度分布を平坦化することができるので、振動子アレイのピーク温度の上昇を抑制することが可能となる。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態においては、熱伝導部材の方向が第１の実施形態と異なっており、その他の点に関しては第１の実施形態と同一である。
図１１Ａは、本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図であり、図１１Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の斜視図である。本実施形態においては、圧電振動子において発生する熱を速やかにバッキング材１（図１及び図２）に放出してピーク温度を低減するために、図１１Ａに示すように、振動子アレイを構成する複数の圧電体２ｂの間に異方性熱伝導体３が配置される。
【００５６】
異方性熱伝導体３は、図１１Ｂに示すように、長手方向が圧電振動子の振動方向（Ｚ軸方向）に対して略平行となるように並べられた複数の熱伝導部材３ａと、それらの熱伝導部材３ａの間に充填された樹脂３ｂとを含んでいる。熱伝導部材３ａは、１つの方向における熱伝導性を高めるために繊維状又は棒状の形状を有している。熱伝導部材３ａの長手方向は、必ずしもＺ軸方向と平行である必要はないが、圧電振動子において発生する熱をバッキング材に放熱するためには、熱伝導部材３ａとＺ軸方向との為す角が３０°以下であることが望ましい。
【００５７】
以下においては、熱伝導部材３ａとしてカーボンファイバを用い、樹脂３ｂとしてエポキシ樹脂を用いる場合について説明する。各々のカーボンファイバの直径は、約１０μｍである。複数のカーボンファイバの隙間にエポキシ樹脂を流し込んで硬化させることにより、樹脂３ｂが形成される。異方性熱伝導体３におけるカーボンファイバの体積分率は、２０％〜７８％が好ましく、本実施形態においては５０％となっている。
【００５８】
カーボンファイバの熱伝導率は、約８００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、エポキシ樹脂の熱伝導率は、約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。従って、異方性熱伝導体３の熱伝導率は、カーボンファイバの長手方向について約４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）となり、カーボンファイバの長手方向と直交する方向について約０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）となるので、従来のエポキシ樹脂のみの場合の約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較して大幅に向上する。第４の実施形態においては、特に、圧電振動子の振動方向（Ｚ軸方向）における熱伝導率の向上が著しい。
【００５９】
図１２は、本発明の第４の実施形態における各部の材質等を示す図である。図１及び図２に示すバッキング材１としては、塩素系ポリエチレンゴム中に、重量分率８０ｗｔ％の酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を混入したものが用いられる。バッキング材１の熱伝導率は約１．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは５ｍｍである。音響整合層（下層）４ａとしては、エポキシ樹脂中に、重量分率７５ｗｔ％のジルコニア（ＺｒＯ２）を混入したものが用いられる。音響整合層（下層）４ａの熱伝導率は約０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは０．１ｍｍである。音響整合層（上層）４ｂとしては、エポキシ樹脂が用いられる。音響整合層（上層）４ｂの熱伝導率は約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは０．１ｍｍである。音響レンズ５としては、シリコーンゴムが用いられる。音響レンズ５の熱伝導率は約０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは０．３ｍｍである。
【００６０】
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。この測定は、温度２３℃の空気中において、音響レンズの表面温度を測定することによって行われた。図１３の（ａ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＸ軸方向の温度分布を示しており、図１３の（ｂ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＹ軸方向の温度分布を示している。
【００６１】
図１３の（ａ）及び（ｂ）において、破線は、従来の超音波探触子の表面温度測定結果を示しており、実線は、第４の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を示している。従来の超音波探触子におけるピーク温度Ｔ７は３９℃であったのに対し、第４の実施形態に係る超音波探触子におけるピーク温度Ｔ８は３４℃となり、複数の圧電体間に異方性熱伝導体を配置することによってピーク温度が低減されたことが分る。
【００６２】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態においては、図１及び図２に示すバッキング材１として、音響整合層４ａ及び４ｂや音響レンズ５よりも熱伝導率が高い材料を用いている。その他の点に関しては第４の実施形態と同一である。
【００６３】
図１４は、本発明の第５の実施形態における各部の材質等を示す図である。図１及び図２に示すバッキング材１としては、エポキシ・ウレタン混合ゴム中に、重量分率９０ｗｔ％のタングステンカーバイト（ＷＣ）を混入したものが用いられる。バッキング材１の熱伝導率は約５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは５ｍｍである。音響整合層（下層）４ａとしては、エポキシ樹脂中に、重量分率７５ｗｔ％のジルコニア（ＺｒＯ２）を混入したものが用いられる。音響整合層（下層）４ａの熱伝導率は約０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは０．１ｍｍである。音響整合層（上層）４ｂとしては、エポキシ樹脂が用いられる。音響整合層（上層）４ｂの熱伝導率は約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは０．１ｍｍである。音響レンズ５としては、シリコーンゴムが用いられる。音響レンズ５の熱伝導率は約０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、厚さは０．３ｍｍである。これにより、振動子アレイの前面に配置された音響整合層４ａ及び４ｂ及び音響レンズ５の熱抵抗が、振動子アレイの背面に配置されたバッキング材１の熱抵抗よりも大きくなっている。
【００６４】
図１５は、本発明の第５の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。この測定は、温度２３℃の空気中において、音響レンズの表面温度を測定することによって行われた。図１５の（ａ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＸ軸方向の温度分布を示しており、図１５の（ｂ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＹ軸方向の温度分布を示している。
【００６５】
図１５の（ａ）及び（ｂ）において、破線は、従来の超音波探触子の表面温度測定結果を示しており、実線は、第５の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を示している。従来の超音波探触子におけるピーク温度Ｔ９は３９℃であったのに対し、第５の実施形態に係る超音波探触子におけるピーク温度Ｔ１０は２８℃と大きく低減された。
【００６６】
次に、本発明の第５の実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、図５に示すように、圧電振動子を積層構造としており、その他の点に関しては第５の実施形態と同一である。
【００６７】
図１６は、本発明の第５の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。この測定は、温度２３℃の空気中において、音響レンズの表面温度を測定することによって行われた。図１６の（ａ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＸ軸方向の温度分布を示しており、図１６の（ｂ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＹ軸方向の温度分布を示している。
【００６８】
図１６の（ａ）及び（ｂ）において、破線は、従来の超音波探触子の表面温度測定結果を示しており、実線は、第５の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を示している。従来の超音波探触子におけるピーク温度Ｔ１１は７７℃であったのに対し、第５の実施形態の変形例に係る超音波探触子におけるピーク温度Ｔ１２は３８℃となった。第５の実施形態の変形例によれば、積層型の圧電振動子からの発熱量が増加した場合においても、複数の圧電体間に異方性熱伝導体を配置することによって、圧電振動子において発生した熱を速やかにバッキング材に放出することができるので、振動子アレイのピーク温度の上昇を抑制することが可能となる。
【００６９】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態においては、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並べられた複数の圧電振動子が２次元振動子アレイを構成している。
図１７Ａは、本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図であり、図１７Ｂは、本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の側面図である。ここで、圧電体２ｂの一辺（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）は２５０μｍであり、圧電体２ｂの厚さ（Ｚ軸方向）は６００μｍである。なお、圧電体２ｂの分極方向はＺ軸方向である。その他の点に関しては、第５の実施形態と同一である。
【００７０】
振動子アレイを構成する複数の圧電体２ｂの間に配置される異方性熱伝導体は、圧電振動子の振動方向（Ｚ軸方向）に対して略平行となるように並べられた複数の熱伝導部材３ａと、熱伝導部材３ａの間に充填された樹脂３ｂとを含んでいる。熱伝導部材３ａは、１つの方向における熱伝導性を高めるために繊維状又は棒状の形状を有している。
【００７１】
以下においては、熱伝導部材３ａとしてカーボンファイバを用い、樹脂３ｂとしてエポキシ樹脂を用いる場合について説明する。各々のカーボンファイバの直径は、約１０μｍである。複数のカーボンファイバの隙間にエポキシ樹脂を流し込んで硬化させることにより、樹脂３ｂが形成される。異方性熱伝導体３におけるカーボンファイバの体積分率は、２０％〜７８％が好ましく、本実施形態においては４０％となっている。
【００７２】
カーボンファイバの熱伝導率は、約８００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、エポキシ樹脂の熱伝導率は、約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。従って、異方性熱伝導体の熱伝導率は、カーボンファイバの長手方向について約３２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）となり、カーボンファイバの長手方向と直交する方向について約０．３３Ｗ／（ｍ・Ｋ）となるので、従来のエポキシ樹脂のみの場合の約０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と比較して大幅に向上する。第６の実施形態においては、Ｚ軸方向における熱伝導率の向上が著しい。
【００７３】
次に、本発明の第６の実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、図５に示すのと同様に圧電振動子を積層構造としており、その他の点に関しては第６の実施形態と同一である。
図１８は、本発明の第６の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。この測定は、温度２３℃の空気中において、音響レンズの表面温度を測定することによって行われた。図１８の（ａ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＸ軸方向の温度分布を示しており、図１８の（ｂ）は、音響レンズの表面におけるピーク温度のポイントを通るＹ軸方向の温度分布を示している。
【００７４】
図１８の（ａ）及び（ｂ）において、破線は、従来の超音波探触子の表面温度測定結果を示しており、実線は、第６の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を示している。従来の超音波探触子におけるピーク温度Ｔ１３は７０℃であったのに対し、第６の実施形態の変形例に係る超音波探触子におけるピーク温度Ｔ１４は３３℃となった。第６の実施形態の変形例によれば、積層型の圧電振動子からの発熱量が増加した場合においても、複数の圧電体間に異方性熱伝導体を配置することによって、圧電振動子において発生した熱を速やかにバッキング材に放出することができるので、振動子アレイのピーク温度の上昇を抑制することが可能となる。
【００７５】
次に、本発明の一実施形態に係る超音波内視鏡について、図１９及び図２０を参照しながら説明する。超音波内視鏡とは、被検体の体腔内を光学的に観察する内視鏡検査装置の挿入部の先端に、超音波トランスデューサ部を設けた装置である。
図１９は、本発明の一実施形態に係る超音波内視鏡の外観を示す模式図である。図１９に示すように、超音波内視鏡１００は、挿入部１０１と、操作部１０２と、接続コード１０３と、ユニバーサルコード１０４とを含んでいる。超音波内視鏡１００の挿入部１０１は、被検体の体内に挿入することができるように、可撓性を有する材料によって形成された細長い管となっている。挿入部１０１の先端部分には、超音波トランスデューサ部１１０が設けられている。操作部１０２は、挿入部１０１の基端に設けられており、接続コード１０３を介して超音波診断装置本体に接続されていると共に、ユニバーサルコード１０４を介して光源装置に接続される。操作部１０２には、挿入部１０１に処置具等を挿入するための処置具挿入口１０５が設けられている。
【００７６】
図２０は、図１９に示す挿入部の先端部分を拡大して示す図である。図２０の（ａ）は、挿入部１０１の先端部分の上面を示す平面図であり、図２０の（ｂ）は、挿入部１０１の先端部分の側面を示す側面断面図である。なお、図２０の（ａ）において、図２０の（ｂ）に示す音響整合層１２４は省略されている。
【００７７】
図２０に示すように、挿入部の先端部分には、超音波トランスデューサ部１１０と、観察窓１１１と、照明窓１１２と、処置具挿通口１１３と、ノズル孔１１４とが設けられている。処置具挿通口１１３には穿刺針１１５が配置されている。図２０の（ａ）において、観察窓１１１には、対物レンズが装着されており、この対物レンズの結像位置には、イメージガイドの入力端又はＣＣＤカメラ等の固体撮像素子が配置されている。これらは、観察光学系を構成する。また、照明窓１１２には、光源装置からライトガイドを介して供給される照明光を出射させるための照明用レンズが装着されている。これらは、照明光学系を構成する。
【００７８】
処置具挿通口１１３は、図１９に示す操作部１０２に設けられた処置具挿入口１０５から挿入される処置具等を導出させる孔である。この孔から穿刺針１１５や鉗子等の処置具を突出させ、操作部１０２においてこれを操作することにより、被検体の体腔内において種々の処置が行われる。ノズル孔１１４は、観察窓１１１及び観察窓１１２を洗浄するための液体（水等）を噴射するために設けられている。
【００７９】
超音波トランスデューサ部１１０は、コンベックス型の多列振動子アレイ１２０を含んでおり、振動子アレイ１２０は、湾曲した面上に５列に配置された複数の超音波トランスデューサ（圧電振動子）１２１〜１２３を有している。図２０の（ｂ）に示すように、振動子アレイ１２０の前面には、音響整合層１２４が配置されている。音響整合層１２４上には、必要に応じて音響レンズが配置される。また、振動子アレイ１２０の背面には、バッキング材１２５が配置されている。
【００８０】
図２０には、振動子アレイ１２０として、コンベックス型の多列アレイが示されているが、円筒形の面上に複数の超音波トランスデューサを配置したラジアル型の超音波トランスデューサ部や、球面上に複数の超音波トランスデューサを配置した超音波トランスデューサ部を用いても良い。本実施形態においては、本発明の第１の実施形態〜第６の実施形態の変形例に係る超音波探触子と同様に、振動子アレイ１２０を構成する複数の圧電体の間に異方性熱伝導体が配置された複合圧電材料が用いられる。
【００８１】
図２１は、本発明の各実施形態に係る超音波探触子又は超音波内視鏡と超音波診断装置本体とによって構成される超音波診断装置を示す図である。ここでは、例として、超音波探触子を用いる超音波診断装置について説明する。
図２１に示すように、超音波探触子１０は、電気ケーブル２１及びコネクタ２２を介して超音波診断装置本体２０に電気的に接続される。電気ケーブル２１は、超音波診断装置本体２０において生成される複数の駆動信号をそれぞれの超音波トランスデューサに伝送すると共に、それぞれの超音波トランスデューサから出力される複数の受信信号を超音波診断装置本体２０に伝送する。
【００８２】
超音波診断装置本体２０は、超音波診断装置全体の動作を制御する制御部２３と、駆動信号生成部２４と、送受信切換部２５と、受信信号処理部２６と、画像生成部２７と、表示部２８とを含んでいる。駆動信号生成部２４は、例えば、複数の駆動回路（パルサー等）を含み、複数の超音波トランスデューサをそれぞれ駆動するために用いられる複数の駆動信号を生成する。送受信切換部２５は、超音波探触子１０への駆動信号の出力と、超音波探触子１０からの受信信号の入力とを切り換える。
【００８３】
受信信号処理部２６は、例えば、複数のプリアンプと、複数のＡ／Ｄ変換器と、ディジタル信号処理回路又はＣＰＵとを含み、複数の超音波トランスデューサから出力される受信信号について、増幅、整相加算、検波等の所定の信号処理を施す。画像生成部２７は、所定の信号処理が施された受信信号に基づいて、超音波画像を表す画像データを生成する。表示部２８は、そのようにして生成された画像データに基づいて、超音波画像を表示する。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、被検体について体腔外走査又は体腔内走査を行う際に用いられる超音波探触子、被検体の体腔内に挿入して用いられる超音波内視鏡、及び、それらを用いた超音波診断装置において利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の内部構造を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す超音波探触子の内部構造をＹＺ平面と平行な面で切断したときの断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態とその変形例とにおける圧電振動子の構造を比較して示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の斜視図である。
【図８Ａ】本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図である。
【図８Ｂ】本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の側面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。
【図１１Ａ】本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における各部の材質等を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態における各部の材質等を示す図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。
【図１７Ａ】本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の平面図である。
【図１７Ｂ】本発明の第６の実施形態に係る超音波探触子における複合圧電材料の側面図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態の変形例に係る超音波探触子の表面温度測定結果を従来と比較して示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る超音波内視鏡の外観を示す模式図である。
【図２０】図１９に示す挿入部の先端部分を拡大して示す図である。
【図２１】本発明の各実施形態に係る超音波探触子又は超音波内視鏡と超音波診断装置本体とによって構成される超音波診断装置を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  バッキング材
２  超音波トランスデューサ（圧電振動子）
２ａ  個別電極
２ｂ  圧電体
２ｃ  共通電極
２ｄ  圧電体層
２ｅ  下部電極層
２ｆ、２ｇ  内部電極層
２ｈ  上部電極層
２ｉ  絶縁膜
２ｊ、２ｋ  側面電極
３  異方性熱伝導体
３ａ  熱伝導部材
３ｂ  樹脂
３ｃ  第１の熱伝導部材
３ｄ  第２の熱伝導部材
４ａ、４ｂ  音響整合層
５  音響レンズ
６  ＦＰＣ
７  絶縁樹脂
８  電気配線
９  放熱板
１０  超音波探触子
２０  超音波診断装置本体
２１  電気ケーブル
２２  コネクタ
２３  制御部
２４  駆動信号生成部
２５  送受信切換部
２６  受信信号処理部
２７  画像生成部
２８  表示部
１００  超音波内視鏡
１０１  挿入部
１０２  操作部
１０３  接続コード
１０４  ユニバーサルコード
１０５  処置具挿入口
１１０  超音波トランスデューサ部
１１１  観察窓
１１２  照明窓
１１３  処理部挿通口
１１４  ノズル孔
１１５  穿刺針
１２０  振動子アレイ
１２１〜１２３  超音波トランスデューサ（圧電振動子）
１２４  音響整合層
１２５  バッキング材
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１７Ｂ】
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