(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波振動の伝達性能が向上されている超音波プローブを提供する。【解決手段】超音波プローブ２８は、超音波振動を伝達する金属製の超音波プローブであって、超音波プローブの少なくとも一部分の金属組織が超音波振動の伝達方向への異方性を有する。金属組織が軸方向への異方性を有する場合には、超音波振動が軸方向に伝達されやすくなるため、超音波プローブ２８における超音波振動の伝達性能が向上され、超音波処置装置では、人体組織を凝固、切開する処置性能が向上される。【選択図】図２
2010184079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を伝達する金属製の超音波プローブであって、超音波プローブの少なくとも一部分の金属組織が超音波振動の伝達方向への異方性を有する、ことを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
請求項１の超音波プローブを具備することを特徴とする超音波処置装置。
【請求項３】
超音波振動を伝達する金属製の超音波プローブの製造方法であって、
超音波プローブを形成するための素材を準備する工程と、
前記素材の少なくとも一部分を超音波振動の伝達方向となる方向へと冷間鍛造により引き伸ばす工程と、
を具備することを特徴とする超音波プローブの製造方法。
【請求項４】
請求項３の超音波プローブの製造方法を具備することを特徴とする超音波処置装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動を伝達する金属製の超音波プローブ、当該超音波プローブを有する超音波処置装置、並びに、それらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されている超音波切開凝固装置等では、超音波プローブが用いられている。このような超音波プローブは、長尺で棒状をなし、基端側から先端側へと軸方向に超音波振動を伝達する。超音波プローブは、金属製の棒状ブランクを製品形状に切削加工することにより形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３８０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブランクの金属組織は等方性であり、切削加工後にも等方性のままである。等方性の金属組織については、金属組織の多数の結晶の方位方向がランダムとなっている。このため、超音波振動が軸方向以外にも伝達されやすくなっており、超音波プローブによる軸方向への超音波振動の伝達において、横方向への振動や異音が発生して、軸方向への超音波振動が減衰するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、超音波振動の伝達性能が向上されている超音波プローブ及び当該超音波プローブを有する超音波処置装置、並びに、それらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１実施態様では、超音波プローブは、超音波振動を伝達する金属製の超音波プローブであって、超音波プローブの少なくとも一部分の金属組織が超音波振動の伝達方向への異方性を有する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２実施態様では、超音波処置装置は、上記超音波プローブを具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３実施態様では、超音波プローブの製造方法は、超音波振動を伝達する金属製の超音波プローブの製造方法であって、超音波プローブを形成するための素材を準備する工程と、前記素材の少なくとも一部分を超音波振動の伝達方向となる方向へと冷間鍛造により引き伸ばす工程と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４実施態様では、超音波処置装置の製造方法は、上記超音波プローブの製造方法を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１実施態様の超音波プローブでは、金属組織が超音波振動の伝達方向への異方性を有するため、超音波振動が本来の伝達方向に伝達されやすくなっており、超音波振動の伝達性能が向上されている。
【００１１】
本発明の第２実施態様の超音波処置装置では、超音波プローブにおいて超音波振動の伝達性能が向上されているため、超音波処置装置の処置性能が向上されている。
【００１２】
本発明の第３実施態様の超音波プローブの製造方法は、第１実施態様の超音波プローブを製造するのに好適なものとなっている。
【００１３】
本発明の第４実施態様の超音波処置装置の製造方法は、第２実施態様の超音波処置装置を製造するのに好適なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の超音波処置装置を示す側面図。
【図２】本発明の一実施形態の超音波プローブを示す上面図。
【図３】ブランクの金属組織状態を示す模式図。
【図４】本発明の一実施形態の超音波プローブの金属組織状態を示す模式図。
【図５】本発明の一実施形態の超音波プローブと従来の超音波プローブとの減衰特性についての実験結果を示す図。
【図６】本発明の一実施形態の超音波プローブと従来の超音波プローブとの周波数変化についての実験結果を示す図。
【図７Ａ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法に用いる冷間ロータリースエージング装置を示す正面図。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法に用いる冷間ロータリースエージング装置の金型構成を示す縦断面図。
【図８】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の準備工程を示す側面図。
【図９Ａ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の加熱工程を示す側面図。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の加熱工程を示す横断面図。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の引伸工程を示す部分縦断面側面図。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の引伸工程を示す横断面図。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の多角柱成形工程を示す側面図。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の多角柱成形工程を示す横断面図。
【図１２】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法のベンディング成形工程を示す側面図。
【図１３】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の連結部形成工程を示す側面図。
【図１４】本発明の一実施形態の超音波プローブの製造方法の溝成形工程を示す部分縦断面側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１乃至図６を参照して、本実施形態の超音波処置装置について説明する。
【００１７】
図１を参照し、超音波処置装置の概略構成について説明する。
【００１８】
超音波処置装置では、シースユニット２０、ハンドルユニット２２、振動子ユニット２４が先端側から基端側へと連設されている。振動子ユニット２４には、超音波振動を発生する超音波振動子２６が内蔵されている。超音波振動子２６の先端部には、超音波プローブ２８の基端部がねじ締結により連結されている。超音波プローブ２８は、長尺な棒状をなし、基端側から先端側へとハンドルユニット２２及びシースユニット２０に挿通されている。シースユニット２０では、体内へと挿入される長尺なシース３０に超音波プローブ２８が挿通されている。さらに、超音波プローブ２８において、超音波振動の節位置となる位置に環状のゴムライニングが外挿されており、シース３０の内面によってゴムライニングが支持されることで、シース３０に対して超音波プローブ２８が保持されている。シース３０の先端開口から超音波プローブ２８の先端部が突出されており、超音波プローブ２８の先端部には生体組織を処置する処置部３２が形成されている。シース３０の先端部にはジョー３４が配設されており、ハンドルユニット２２の一対のハンドル３１を開閉操作することにより、超音波プローブ２８の処置部３２に対してジョー３４が開閉作動される。超音波プローブ２８の処置部３２とジョー３４とによって生体組織を把持し、超音波振動子２６によって発生された超音波振動を超音波プローブ２８の基端部から先端部へと軸方向に伝達して、処置部３２を超音波振動させることで、生体組織に凝固、切開等の処置を行うことが可能である。
【００１９】
図２を参照し、超音波処置装置に用いられる超音波プローブ２８について説明する。
【００２０】
超音波プローブ２８の基端部には太径部３６が形成されている。太径部３６の基端部には、超音波振動子２６に連結される雄ねじを有する連結部３９が形成されている。太径部３６の先端側にはテーパ部３８が形成されている。テーパ部３８では、基端側から先端側へと外径が減少されており、超音波振動が増大して伝達される。テーパ部３８の先端側にはストレート部４０が形成されている。ストレート部４０は長尺な直線状であり、超音波振動を軸方向に伝達する。ストレート部４０では、超音波振動の節位置となる位置に、ゴムライニングが外挿されるライニング溝４２が全周にわたって形成されている。ストレート部４０の先端側にはベンディング部４４が形成されている。ベンディング部４４は、基端側から先端側へと、ストレート部４０の軸方向に直交する横方向に緩やかに湾曲している。
【００２１】
図３及び図４を参照し、超音波プローブ２８の金属組織について説明する。
【００２２】
超音波プローブ２８の材料としては、音響効果が高く、生体適合性を有し、ヤング率が低く破壊歪み及び破壊強度が高い金属材料が用いられ、好ましくはチタン材、特に好ましくはα＋βチタン合金が用いられる。本実施形態では、ＪＩＳ６０種のＡｌ６％、Ｖ４％、残部Ｔｉのチタン合金が用いられる。
【００２３】
金属組織は多数の結晶から形成されており、各結晶は結晶軸の方向を示す方位を有する。図３及び図４中、矢印は結晶Ｃの方位方向を示す。図３に示されるように、ブランクについては、多数の結晶Ｃの方位方向はランダムとなっており、金属組織は等方性を有することになる。一方、図４に示されるように、本実施形態の超音波プローブ２８では、ベンディング部４４、ストレート部４０、及び、テーパ部３８の先端部において、多数の結晶Ｃの方位方向は一定となっており、金属組織は異方性を有することになる。特に、結晶Ｃの方位方向は超音波プローブ２８の軸方向即ち超音波振動の伝達方向に一致しており、超音波プローブ２８の金属組織は超音波振動の伝達方向に異方性を有することになる。なお、金属組織が異方性を有するという場合には、金属組織の全結晶の内、全ての結晶について方位方向が一定となる必要はなく、異なる方位方向の結晶を含んでいてもよい。全結晶の内、５０％以上の結晶の方位方向が一定であれば金属組織は異方性を有するということができ、特に、６０％以上の結晶の方位方向が一定であることが好ましい。
【００２４】
金属組織が等方性であるか異方性であるかについては、様々な方法で判定が可能である。例えば、超音波プローブ２８から、軸方向に平行な試験面を有するような試験片を採取し、試験面をナイタール等の腐食液で腐食した後、顕微鏡を用いて試験面を直接観察することで、金属組織が等方性であるか異方性であるかを判断することが可能である。また、電子後方散乱パターン（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎ、以下ＥＢＳＰと称する）を用いることで、さらに容易かつ精密な判定が可能である。即ち、ＥＢＳＰでは、試験面への試験光の入射角に対する反射角のずれから、数十万乃至数百万の結晶の方位方向を自動検出することが可能である。本実施形態では、００１方向、０１１方向、１１１方向のいずれの方位方向であるかが検出されることになる。そして、各方位方向に対する結晶の個数の分布を算出し、結晶の個数が各方位方向に均等に分布していれば金属組織は等方性であると判断でき、１つの方位方向に偏って分布していれば金属組織は異方性であると判断できる。実際上は、マスター試料片についての検出結果と、超音波プローブ２８から採取された試験片の検出結果とを比較して、方位方向がどの程度一致しているかを定量的に評価し、等方性であるか異方性であるかをコンピュータにより自動判定するようにしている。
【００２５】
超音波プローブ２８において、金属組織が軸方向への異方性を有する場合には、超音波振動が軸方向に伝達されやすくなるため、超音波プローブ２８における超音波振動の伝達性能が向上される。従って、超音波処置装置では、人体組織を凝固、切開する処置性能が向上されることになる。
【００２６】
図５を参照し、実際の実験結果に基づく、超音波プローブの減衰特性について説明する。実験では、切削加工を用いて製造した等方性を有する従来の超音波プローブと、異方性を有する本実施形態の超音波プローブとについて、同一の超音波振動を基端の連結部に付与し、超音波振動を基端側から先端側へと伝達させ、先端部のベンディング部における振幅幅を約２１秒間測定した。図５は当該実験の結果を示している。図５に示されるように、等方性を有する従来の超音波プローブでは、ベンディング部における振幅幅は、時間が経過しても比較的大きい略８０．０［μｍ］と９０．０［μｍ］との間でばらついており、超音波振動が減衰され軸方向に伝達されにくくなっていることが理解される。一方、異方性を有する本実施形態の超音波プローブでは、ベンディング部の振幅幅は、時間が経過しても比較的小さい略１３．０［μｍ］で安定しており、超音波振動が減衰されず軸方向に伝達されやすくなっていることが理解される。
【００２７】
また、超音波プローブ２８において、金属組織が軸方向への異方性を有する場合には、等方性の場合と比較して、超音波プローブ２８の先端部の処置部３２における目標周波数に対する実際の周波数について、複数の超音波プローブ２８間のばらつきが減少する。
【００２８】
図６を参照し、実際の実験結果に基づく、複数の超音波プローブ間の目標周波数に対する実際の周波数のばらつきについて説明する。実験では、切削加工を用いて製造した等方性を有する従来の超音波プローブと、異方性を有する本実施形態の超音波プローブとについて、夫々１５本の超音波プローブを準備した。そして、超音波振動を基端の連結部に付与し、超音波振動を基端側から先端側へと伝達させ、太径部における周波数とベンディング部における周波数とを夫々測定した。図６は当該実験の結果を示している。図６に示されるように、等方性を有する従来の超音波プローブでは、目標周波数４７．０±１．５［ｋＨｚ］に対して、ベンディング部における最大周波数は４７．６［ｋＨｚ］、最小周波数は４７．２［ｋＨｚ］であり、ばらつきは０．４［ｋＨｚ］となっており、ばらつきが大きくなっていることが理解される。一方、異方性を有する本実施形態の超音波プローブでは、ベンディング部における最大周波数は４６．５［ｋＨｚ］、最小周波数は４６．３［ｋＨｚ］であり、ばらつきは０．２［ｋＨｚ］となっており、ばらつきが小さくなっていることが理解される。
【００２９】
図７Ａ乃至図１４を参照して、本実施形態の超音波処置装置の製造方法を説明する。
【００３０】
本実施形態の超音波処置装置の製造方法は、超音波プローブ２８の製造方法を除いて、従来の製造方法と同様である。このため、超音波プローブ２８の製造方法のみについて詳細に説明する。
【００３１】
図７Ａ及び図７Ｂを参照して、超音波プローブ２８の製造方法の加熱工程及び引伸工程に用いる冷間ロータリースエージング装置について説明する。
【００３２】
冷間ロータリースエージング装置は、肉厚円筒状のヘッダ４６を有する。ヘッダ４６の中心孔は、金属製の円柱状のブランク６２が軸方向に挿通される挿通孔４８をなしている。ヘッダ４６の一端側には、ヘッダ４６の挿通孔４８に対して互いに対向して、一対の移動溝５０がヘッダ４６の挿通孔４８から外周面まで径方向に延設されている。各移動溝５０内には、減面成形金型５２、楔板５４、バッカー５６が径方向に内側から外側へと並設されている。減面成形金型５２の径方向内側部分の成形面７４について、軸方向に直交する横断面は凹円弧状をなしている。移動溝５０において、減面成形金型５２、楔板５４及びバッカー５６は径方向に移動可能であり、バッカー５６はヘッダ４６の外周面から径方向外向きに突出可能である。ヘッダ４６は、ヘッダ４６の中心軸を回転中心軸として回転可能に支持され、減面成形金型５２、楔板５４及びバッカー５６と共に回転駆動可能である。ヘッダ４６の径方向外側には、ヘッダ４６の中心軸と平行な中心軸を有する円柱状の多数のローラー５８がヘッダ４６の周方向に所定の間隔で並設されている。各ローラー５８は、同一の外径を有しており、アウターレース６０によってローラー５８の中心軸を中心として回転可能に支持され、ヘッダ４６の回転方向とは反対方向に回転駆動可能である。ヘッダ４６及びローラー５８を回転駆動することにより、減面成形金型５２、楔板５４及びバッカー５６は、ローラー５８とバッカー５６との衝突による径方向内向きへの移動と、遠心力による径方向外向きへの移動とを繰り返す。また、冷間ロータリースエージング装置には、ブランク６２をその軸方向に移動し、ヘッダ４６の挿通孔４８に対して挿抜する移動機構が配設されている。ヘッダ４６及びローラー５８を回転駆動した状態で、移動機構によってブランク６２をヘッダ４６の挿通孔４８に挿入していき、減面成形金型５２の成形面７４をブランク６２に繰り返し押圧することにより、ブランク６２の横断面積が減少され、ブランク６２が軸方向に引き伸ばされ、減面成形が行われる。また、冷間ロータリースエージング装置には、減面成形金型５２が所定の規制位置よりもさらに径方向内側に移動するのを規制するストッパ機構が配設されている。規制位置については径方向に対して任意に調節可能である。本実施形態では、規制位置として、ヘッダ４６の挿通孔４８に対してブランク６２を挿抜するための径方向外側の挿抜位置、ブランク６２を減面成形するための径方向内側の成形位置、ブランク６２と減面成形金型５２とを摩擦により加熱するための中間の接触位置が採用される。
【００３３】
図８乃至図１４を参照して、超音波プローブ２８の製造方法の各工程を詳細に説明する。
【００３４】
準備工程（図８）
超音波プローブ２８の素材として、金属製の円柱状のブランク６２を準備する。当該ブランク６２では、金属組織の多数の結晶の方位方向はランダムとなっており、金属組織は等方性を有する。本実施形態では、上述したＪＩＳ６０種のＡｌ６％、Ｖ４％、残部Ｔｉのチタン合金製のブランク６２が用いられる。ブランク６２の外径は最終製品である超音波プローブ２８の太径部３６の外径に等しくなるように設定され、ブランク６２の全長は最終製品である超音波プローブ２８の体積に基づいて設定される。例えば、ブランク６２の外径、全長は、８ｍｍ、１７０ｍｍに設定される。
【００３５】
なお、ブランク６２において、軸方向に直交する一方向を横方向、軸方向及び横方向に直交する方向を縦方向とする。
【００３６】
加熱工程（図９Ａ及び図９Ｂ）
減面成形金型５２とブランク６２との摩擦により、冷間ロータリースエージングによる減面成形を容易に行うことが可能な温度までブランク６２を加熱する。
【００３７】
即ち、冷間ロータリースエージング装置において、減面成形金型５２の規制位置を径方向外側の挿抜位置に調節した上で、ヘッダ４６及びローラー５８を回転駆動させる。例えば、ヘッダ４６の回転速度は１００ｒｐｍ、ローラー５８の回転速度は１０００ｒｐｍに設定される。続いて、ブランク６２の一端部をヘッダ４６の挿通孔４８へと挿入する。そして、減面成形金型５２の規制位置を径方向内向きに移動させて接触位置に調節し、減面成形金型５２をブランク６２に接触させつつ所定時間だけ回転させ、減面成形金型５２とブランク６２との間の摩擦熱により、冷間ロータリースエージングによる減面成形を容易に行うことが可能な所定の温度までブランク６２を加熱する。当該温度は、α＋βチタン合金のβ変態点である９２０℃よりも充分に小さな温度である。例えば、摩擦時間は１０秒、加熱温度は５００乃至６００℃に設定される。
【００３８】
引伸工程（図１０Ａ及び図１０Ｂ）
冷間ロータリースエージングによる減面成形により、ブランク６２の一端側部分を引き伸ばす。
【００３９】
即ち、ブランク６２の加熱の後、減面成形金型５２の規制位置をさらに径方向内向きに移動して成形位置に調節する。そして、ブランク６２をその軸方向に移動してヘッダ４６の挿通孔４８へと挿入していき、減面成形金型５２の成形面７４をブランク６２に繰り返し押圧させて、ブランク６２の一端側部分の横断面積を減少させ、当該部分を引き伸ばす。当該減面成形によって、超音波プローブ２８のベンディング部４４、ストレート部４０、テーパ部３８となるベンディング部準備部４４ｊ、ストレート部準備部４０ｊ、テーパ部準備部３８ｊを形成する。減面成形されないブランク６２の他端部については、超音波プローブ２８の太径部３６となる太径部準備部３６ｊをなす。減面率が大きい場合には、減面成形を複数回に分けて行う。減面成形の回数が少なく、各減面成形での減面率が大きくなる場合には、変形抵抗が大きくなり、ブランク６２にクラックが生じるおそれがある。一方、減面成形の回数が多くなると、成形後のブランク６２の表面粗さが増大して梨地肌状となり、好ましくない。減面成形の回数は以上の条件を考慮して適宜設定される。例えば、各減面成形での減面率を２０％、減面成形の回数を３回とし、ブランク６２の一端側部分の外径を８ｍｍから４ｍｍまで減少させ、ブランク６２の全長を１７０ｍｍから４５０ｍｍまで引き伸ばす。減面成形の終了後、減面成形金型５２の規制位置を径方向外向きに移動して挿抜位置に調節し、ブランク６２を軸方向に移動して、ヘッダ４６の挿通孔４８から抜去する。
【００４０】
冷間ロータリースエージングによる減面成形により、ブランク６２の一端側部分を軸方向に引き伸ばすことによって、当該部分の金属組織の結晶の方位方向がブランク６２の軸方向に揃えられ、金属組織が軸方向への異方性を有することになる。即ち、ベンディング部準備部４４ｊ、ストレート部準備部４０ｊ、テーパ部準備部３８ｊの先端部では、金属組織は軸方向への異方性を有することになる。
【００４１】
多角柱成形工程（図１１Ａ及び図１１Ｂ）
冷間プレスにより、ブランク６２のベンディング部準備部４４ｊを多角柱形状に成形する。本実施形態では、多角柱形状として八角柱形状を選択する。
【００４２】
即ち、冷間プレスでは一対の八角柱成形金型６４ｕ，６４ｄが用いられる。ここで、プレス時にブランク６２の軸方向となる方向を金型６４ｕ，６４ｄの軸方向とする。一対の八角柱成形金型６４ｕ，６４ｄの成形面７６ｕ，７６ｄについて、軸方向に直交する断面形状は、夫々、八角柱形状の一側方、他側方の三側面を形成するように、底辺が押圧方向側に配置される台形状をなしている。また、プレス成形時には、一対の八角柱成形金型６４ｕ，６４ｄについて、成形面７６ｕ，７６ｄの両側方部分間に隙間が形成されるようになっている。即ち、プレス成形時には、一対の八角柱成形金型６４ｕ，６４ｄの成形面７６ｕ，７６ｄによって八角柱形状の一側方、他側方の三側面が形成されると共に、成形面７６ｕ，７６ｄの側方部分間の隙間に余肉がばり６６として張り出すようになっている。このように余肉が隙間へと逃げるようになっているため、金型６４ｕ，６４ｄ内でベンディング部準備部４４ｊに過度の圧力が負荷されてクラックが生じることが防止されている。当該ばり６６を打抜等により適宜除去することにより、八角柱形状の残りの二側面を形成する。
【００４３】
多角柱成形工程においては、ベンディング部準備部４４ｊの金属組織の結晶の方位方向は変化されず、金属組織は軸方向への異方性を維持する。
【００４４】
ベンディング成形工程（図１２）
冷間プレスにより、ブランク６２のベンディング部準備部４４ｊを最終製品のベンディング部４４の曲率まで曲げ成形する。
【００４５】
即ち、冷間プレスでは一対のベンディング成形金型６８ｕ，６８ｄが用いられる。ここで、プレス時にブランク６２の縦方向となる方向、先端側及び基端側となる側を金型６８ｕ，６８ｄの縦方向、先端側及び基端側とする。一対のベンディング成形金型６８ｕ，６８ｄでは、上型６８ｕはベンディング部準備部４４ｊの先端部に点接触されて当該先端部を下型６８ｄに向かって押圧するようになっている。また、下型６８ｄの成形面７８ｄは、軸方向に沿って基端側から先端側へと上型６８ｕの押圧方向である横方向に傾斜する凸曲面をなしており、当該凸曲面について、縦方向に直交する断面形状は、最終製品のベンディング部４４の曲率と等しい曲率を有する。ブレス成形時には、上型６８ｕによってベンディング部準備部４４ｊの先端部が点接触されて下型６８ｄに向かって押圧され、ベンディング部準備部４４ｊの一側部が下型６８ｄの成形面７８ｄに押圧されて、ベンディング部準備部４４ｊが曲げ成形される。このように面接触ではなく点接触を用いることにより、打痕の発生や荷重の増大が防止される。
【００４６】
ベンディング成形工程においても、ベンディング部準備部４４ｊの金属組織の結晶の方位方向は変化されず、金属組織は軸方向への異方性を維持する。
【００４７】
連結部形成工程（図１３）
太径部準備部３６ｊの基端部を切削加工して雄ねじ等を形成し、超音波プローブ２８の連結部３９となる連結部準備部３９ｊを形成する。
【００４８】
溝成形工程（図１４）
冷間ロータリースエージングによる減面成形により、ストレート部準備部４０ｊに、ライニング溝４２となるライニング溝準備部４２ｊを形成する。
【００４９】
溝成形工程の詳細は前述した引伸工程と同様である。但し、冷間ロータリースエージングでは、ライニング溝成形用の減面成形金型７０が用いられる。ここで、成形時にブランク６２の軸方向、径方向、周方向となる方向を金型７０の軸方向、径方向、周方向とする。減面成形金型７０の成形面８０では、ライニング溝成形用の径方向内向きの突出部７２が周方向に延設されている。突出部７２の末端面について、軸方向に直交する断面形状は、最終製品のライニング溝４２の曲率に等しい曲率を有する凹円弧状をなしている。
【００５０】
溝成形工程では、ライニング溝準備部４２ｊにおいて、金属組織の軸方向への異方性がさらに向上されることになる。
【００５１】
応力除去工程
超音波プローブ２８の半製品をβ変態点以下の温度で焼鈍し、残留応力を除去する。例えば、自由な変形を確保するために天井からぶら下げる方法を採用し、アルゴンガス雰囲気中、７５０℃で１時間の焼鈍を行う。
【００５２】
表面仕上工程
酸洗い、ブラストショット等により、超音波プローブ２８の半製品の外表面に付着した酸化皮膜を除去する。
【００５３】
曲げ矯正工程
焼鈍工程によって超音波プローブ２８に曲げ変形が生じている場合には、曲げを矯正し、超音波プローブ２８の真直度を回復させる。
【００５４】
以下、本実施形態の超音波プローブ及びその製造方法の技術的意義について詳細に説明する。
【００５５】
従来のようにチタン材のブランクから切削加工により超音波プローブを製造する場合には、多量の切削屑が発生するため材料歩留まりが低下してしまい、また、チタン材は硬度が高く加工が困難であるため加工時間が増大して生産性が低下してしまう。これに対して、鍛造を利用して超音波プローブを製造する場合には、切削屑の発生による材料歩留まりの低下の問題は解決される。鍛造には大別して熱間鍛造と冷間鍛造とがあるが、上述したようにチタン材は硬度が高いため、冷間鍛造では成形が困難であり、チタン材の成形には一般に熱間鍛造が利用される。また、冷間鍛造によりブランクの金属組織に異方性が生じると、ブランクの加工性が低下し、特に冷間プレスによりブランクを正確に成形することが困難になるため、鍛造の後にさらに追加工を行う場合には、一般に、冷間鍛造を用いることは避けられる。要するに、チタン材の加工において、材料歩留まりの低下を防止するために、切削加工とは別の方法を用いようとする場合には、当業者であれば当然に熱間鍛造を選択するはずであり、特に鍛造の後に追加工を行う場合には、冷間鍛造を選択することは通常はないといってよい。ここで、熱間鍛造では、β変態点以上の温度で成形が行われるため、ブランクを軸方向に引き伸ばしても、引伸後の金属組織は等方性となる。切削加工でも、熱間鍛造でも、加工後の金属組織は等方性であり、熱間鍛造を用いて超音波プローブを製造したから金属組織が等方性になって超音波振動の伝達性能が低下するというわけではないから、金属組織の等方性、異方性に着目し、等方性であるから超音波振動の伝達性能が低下してしまうという課題を認識することは通常はありえないといってよい。これに対して、本実施形態は、冷間ロータリースエージングに用いる減面成形金型とブランクとの摩擦によりブランクを加熱することで、冷間鍛造におけるチタン材の成形の困難さを克服し、さらに、超音波プローブにおいて金属組織を異方性とする可能性に想到し、加えて、追加工の困難さを招来するために通常は避けられる金属組織の異方性をあえて最終製品である超音波プローブまで維持するという着想に至ることにより、初めてなされるものであり、この結果として、超音波振動の伝達性能が向上されるという予測できない効果を奏するものである。
【００５６】
上述した一実施形態では、チタン材製の超音波プローブについて説明したが、例えばステンレス製の超音波プローブについても、冷間鍛造を用いることにより金属組織を異方性とすることができ、金属組織が異方性となることで超音波振動の伝達性能が向上される。
【００５７】
また、上述した一実施形態では、冷間ロータリースエージングによる減面成形により、金属製のブランクを引き伸ばして金属組織を異方性としているが、へら絞り、前方押出等の他の冷間鍛造による引き伸ばしによっても金属組織を異方性とすることが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２８…超音波プローブ、６２…素材（ブランク）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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