(57)【要約】【課題】超音波振動子を効率良く駆動する。【解決手段】弾性体４と、該弾性体４に固定され、交番電圧が印加されて伸縮することにより弾性体４に屈曲振動を励起する駆動用圧電素子５と、弾性体４に固定された振動検出用圧電素子６とを備え、振動検出用圧電素子６が、弾性体４の屈曲振動の節をまたがない位置に配置されている超音波処置装置を提供する。【選択図】図２
2014079424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と、
該弾性体に固定され、交番電圧が印加されて伸縮することにより前記弾性体に屈曲振動を励起する駆動用圧電素子と、
前記弾性体に固定された振動検出用圧電素子とを備え、
前記振動検出用圧電素子が、前記弾性体の屈曲振動の節をまたがない位置に配置されている超音波処置装置。
【請求項２】
前記弾性体は、前記駆動用圧電素子が側面に固定される柱状部と、該柱状部と一体に形成された棒状のプローブ部とを有し、
前記振動検出用圧電素子が、前記プローブ部に配置されている請求項１に記載の超音波処置装置。
【請求項３】
複数の前記振動検出用圧電素子が、前記プローブ部の、前記節を長手方向に挟む複数の位置に配置されている請求項２に記載の超音波処置装置。
【請求項４】
前記弾性体は、前記駆動用圧電素子が側面に固定される柱状の柱状部と、該柱状部と一体に形成された棒状のプローブ部とを有し、
前記振動検出用圧電素子が、前記柱状部に配置されている請求項１に記載の超音波処置装置。
【請求項５】
前記弾性体が、側面に溝を有し、
前記振動検出用圧電素子が、前記溝の内部に配置され、
前記駆動用圧電素子が、前記溝を塞ぐように前記弾性体の側面に配置されている請求項４に記載の超音波処置装置。
【請求項６】
弾性体と、
該弾性体に固定され、交番電圧が印加されて伸縮することにより前記弾性体に縦振動を励起する駆動用圧電素子と、
前記弾性体に固定された振動検出用圧電素子とを備え、
前記振動検出用圧電素子が、前記弾性体の縦振動の節をまたぐ位置に配置されている超音波処置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波処置装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子と電極とを積層してなる超音波振動子を使用し、生体組織に超音波エネルギを作用させることにより生体組織を処置する超音波処置装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の超音波処置装置は、生体との接触によって振動面に負荷がかかった場合に、駆動装置側で駆動時の電流値と電圧値との位相差信号を検出し、検出された位相差信号に基づいて圧電素子の振動振幅が最大となるように圧電素子に印加する周波数をＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ）制御することにより、処置具に発生する振動量を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４７２７５９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、特許文献１に記載の超音波処置装置において、駆動時の電流値がノイズ成分を含んでいる可能性がある。駆動時の電流値にノイズ成分が含まれている場合、電流値が不安定になるため、電流値にノイズ成分が含まれていない場合と比較して位相差信号の検出時間が長くなり、圧電素子に印加する交番電圧の周波数制御が遅れてしまい、超音波振動子を効率良く駆動することができないという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、超音波振動子を効率良く駆動することができる超音波処置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、弾性体と、該弾性体に固定され、交番電圧が印加されて伸縮することにより前記弾性体に屈曲振動を励起する駆動用圧電素子と、前記弾性体に固定された振動検出用圧電素子とを備え、前記振動検出用圧電素子が、前記弾性体の屈曲振動の節をまたがない位置に配置されている超音波処置装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、駆動用圧電素子が印加された交番電圧にしたがって伸縮を繰り返すことにより、弾性体に屈曲振動が励起される。これにより、弾性体と駆動用圧電素子とからなる超音波振動子が振動して該超音波振動子に接触している生体組織を処置することができる。
この場合に、節以外の位置において弾性体に固定されている振動検出用圧電素子は屈曲振動している弾性体と共に歪み、圧電効果によってその歪みの量に応じた電圧を発生する。すなわち、振動検出用圧電素子の発生する電圧から、超音波振動子の振動が検出される。
【０００７】
ここで、節をまたがない位置に配置されている振動検出用圧電素子には略同一の方向に歪みが発生し、振動検出用圧電素子の内部で歪みが相殺されることがないので、超音波振動子の振動により振動検出用圧電素子に発生する歪みの量は最大となる。このようにして高い感度で正確に検出された超音波振動子の振動に基づいて駆動用圧電素子に印加する交番電圧の周波数を制御することにより、超音波振動子を効率良く駆動することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記弾性体は、前記駆動用圧電素子が側面に固定される柱状の柱状部と、該柱状部と一体に形成された棒状のプローブ部とを有し、前記振動検出用圧電素子が、前記プローブ部に配置されていてもよい。
このようにすることで、プローブ部を備える構成において、生体組織と接触するプローブ部の位置において検出された振動に基づいて駆動用圧電素子に印加する交番電圧の周波数を制御することにより、処置効率を向上することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、複数の前記振動検出用圧電素子が、前記プローブ部の、前記節を長手方向に挟む複数の位置に配置されていてもよい。
このようにすることで、振動による変位量が大きくなる複数の位置に振動検出用圧電素子を設けることにより、これら各位置における振動を適切に制御することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記弾性体は、前記駆動用圧電素子が側面に固定される柱状の柱状部と、該柱状部と一体に形成された棒状のプローブ部とを有し、前記振動検出用圧電素子が、前記柱状部に配置されていてもよい。
このようにすることで、超音波振動子の振動を柱状部において検出しても、駆動用圧電素子に印加する交番電圧の周波数を適切に制御することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記弾性体が、側面に溝を有し、前記振動検出用圧電素子が、前記溝の内部に配置され、前記駆動用圧電素子が、前記溝を塞ぐように前記弾性体の側面に配置されていてもよい。
このようにすることで、振動検出用圧電素子により駆動用圧電素子の寸法が制限されることがなく、弾性体に屈曲振動を効率的に励起することができる。
【００１２】
また、本発明は、弾性体と、該弾性体に固定され、交番電圧が印加されて伸縮することにより前記弾性体に縦振動を励起する駆動用圧電素子と、前記弾性体に固定された振動検出用圧電素子とを備え、前記振動検出用圧電素子が、前記弾性体の縦振動の節をまたぐ位置に配置されている超音波処置装置を提供する。
【００１３】
本発明によれば、節をまたいで配置されている振動検出用圧電素子には、節の両側において互いに反対方向に歪みが発生するので、超音波振動子の振動により振動検出用圧電素子に発生する歪みの量は最大となる。このようにして高い感度で正確に検出された超音波振動子の振動に基づいて駆動用圧電素子に印加する交番電圧の周波数を制御することにより、超音波振動子を安定して駆動することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、位相差信号に基づいて超音波振動子を駆動する交番電圧の周波数制御を効率よく行い、超音波振動子を安定して駆動することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波処置装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１の超音波処置装置が備える超音波処置具の（ａ）内部構成図および（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】図１の超音波振動子の屈曲振動を示す図である。
【図４】図２の超音波処置具の圧電素子用の電気配線を示す図である。
【図５】図１の駆動装置が備える制御回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る超音波処置装置が備える超音波処置具の（ａ）内部構成図および（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図７】図５の超音波振動子の屈曲振動を示す図である。
【図８】図６の超音波処置具の圧電素子用の電気配線を示す図である。
【図９】図５の超音波処置具が備える振動検出用圧電素子の配置の変形例を示す側面図である。
【図１０】図５の超音波処置具が備える振動検出用圧電素子の配置のもう１つの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る超音波処置装置が備える超音波処置具の（ａ）内部構成図および（ｂ）（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図である。
【図１２】図１１の超音波処置具の圧電素子用の電気配線を示す図である。
【図１３】図９の超音波処置具が備える振動検出用圧電素子の配置の変形例を示す側面図である。
【図１４】図９の超音波処置具が備える振動検出用圧電素子の配置のもう１つの変形例を示す側面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る超音波処置装置が備える超音波処置具の内部構成図および（ｂ）（ａ）のＥ−Ｅ線における断面図である。
【図１６】図１２の弾性体の縦振動を示す図である。
【図１７】図１５の超音波処置具の圧電素子用の電気配線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る超音波処置装置１００について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置１００は、図１に示されるように、超音波振動子２を有する超音波処置具１と、超音波振動子２に所定の周波数の交番電圧を供給してこれを駆動する駆動装置３とを備えている。
【００１７】
超音波処置具１は、図２（ａ），（ｂ）に示されるように、角柱状の弾性体４および板状の駆動用圧電素子５を有する超音波振動子２と、該超音波振動子２に固定された板状の振動検出用圧電素子６と、超音波振動子２を収容する硬性の外筒７とを備えている。
弾性体４は、ステンレス、チタン合金、アルミなどからなる。弾性体４の側面のうち少なくとも圧電素子５，６が接着される部分は、鏡面処理が施されている。
【００１８】
駆動用圧電素子５および振動検出用圧電素子６は、チタン酸ジルコン酸鉛のような弾性体からなり、エポキシ系の接着剤により弾性体４の側面に固定されている。また、各圧電素子５，６は、表面および裏面に電極処理が施されており、厚さ方向に分極している。
【００１９】
駆動用圧電素子５は、弾性体４の４つの側面に固定されている。ここで、４つの駆動用圧電素子５のうち３つは、弾性体４の側面の略全面を覆い、残りの１つは、弾性体４の側面の、後述する振動検出用圧電素子６が配置される領域を除く領域を覆っている。
【００２０】
また、弾性体４の対向する側面に固定されている２つの駆動用圧電素子５は、図中の矢印Ｐで示される分極方向が互いに同一となるように設けられている。これにより、対向する２つの駆動用圧電素子５に同一の周波数および位相を有する交番電圧が印加されたとき、一方の駆動用圧電素子５が収縮し、他方の駆動用圧電素子５が延伸することによって、駆動用圧電素子５に強固に接着された弾性体４を屈曲させる振動が励起されるようになっている。屈曲振動において、図３に示されるように、超音波振動子２の長手方向の途中位置に第１の節Ｎ１が存在し、超音波振動子２の基端に第２の節Ｎ２が存在する。
【００２１】
図４は、各圧電素子５，６用の電気配線図を示している。弾性体４の表面は、４つの駆動用圧電素子５および振動検出用圧電素子６の共通のＧＮＤになっている。同図において破線で示される圧電素子５，６用のＧＮＤ線５ｂ，６ｂは、弾性体４の表面の第２の節Ｎ２の位置またはその近傍に接続されている。駆動用圧電素子５用の４つの信号線５ａのうち２つは、対向配置されている２つの駆動用圧電素子５の駆動電極表面に接続され、他の２つは、残りの２つの駆動用圧電素子５のＧＮＤ電極表面に接続されている。振動検出用圧電素子６用の信号線６ａは、振動検出用圧電素子６の検出電極表面に接続されている。また、各信号線５ａ，６ａは、第１の節Ｎ１または第２の節Ｎ２の位置、あるいはその近傍に接続されている。信号線５ａおよびＧＮＤ線５ｂは、共通の内部コネクタ１１ａに接続され、該内部コネクタ１１ａはケーブル１１を介して駆動装置３に接続されている。また、信号線６ａおよびＧＮＤ線６ｂは、共通の内部コネクタ１２ａに接続され、該内部コネクタ１２ａはケーブル１２を介して駆動装置３に接続されている。なお、図４において、左図は、図２（ａ）のＡ−Ａ線における超音波振動子２および駆動用圧電素子５の断面図を示し、右図は、超音波振動子２および圧電素子５，６の側面図を示している。
【００２２】
振動検出用圧電素子６は、弾性体４の一の側面の、先端と第１の節Ｎ１との間の少なくとも一部の領域に、駆動用圧電素子５とは絶縁されて設けられている。振動検出用圧電素子６は、弾性体４の先端から第１の節Ｎ１までの長さ寸法と略同一の長さ寸法を有し、弾性体４の先端と第１の節Ｎ１との間の長手方向の全長にわたって設けられていることが好ましい。
【００２３】
弾性体４の第１の節Ｎ１よりも先端側の領域は、屈曲振動により歪みを発生する。振動検出用圧電素子６は、弾性体４と一体で歪むことにより、圧電効果により電圧を発生する。すなわち、振動検出用圧電素子６によって検出される電圧の振幅から、超音波振動子２の、振動検出用圧電素子６が配置されている位置における屈曲振動の振幅を検出することができる。
【００２４】
外筒７は、超音波振動子２の第１の節Ｎ１から基端までを収容している。外筒７は、超音波振動子２の各側面の第２の節Ｎ２に対応する位置にネジ穴７ａを有している。これらネジ穴７ａに締結されたネジ８により４方向から超音波振動子２が締め付けられることで、第２の節Ｎ２の位置において超音波振動子２が外筒７に対して固定されている。
【００２５】
超音波振動子２の外筒７から突出した先端側の一部は、生体組織と接触させられて該生体組織に超音波エネルギを作用させる処置部として機能する。超音波振動子２の先端側の一部および振動検出用圧電素子６の表面は、シリコーンなどからなる可撓性を有する防水シート９により被覆されている。
【００２６】
図中、符号１０は、接着剤を示している。第１の節Ｎ１に相当する位置に塗布された接着剤１０は、超音波振動子２の外面と外筒７の内周面との間に形成される環状の隙間を封止して体液などの侵入を防止しているとともに、超音波振動子２を第１の節Ｎ１の位置において外筒７に対して固定している。超音波処置具１の基端側に塗布された接着剤１０は、外筒７形成された、ケーブル１１，１２用の通し穴を塞いでいる。
【００２７】
駆動装置３は、超音波振動子２に供給する交番電圧の出力を表示する表示部３１と、交番電圧の出力を調整するダイヤル３２と、交番電圧の供給を開始および停止させるフットスイッチ３３とを備えている。
【００２８】
また、駆動装置３は、図５に示されるように、超音波振動子２を制御する制御回路３４を内部に備えている。制御回路３４において、発振回路３４１から所定の振幅および周波数の交番電圧が出力され、アンプ３４２による増幅後に、超音波振動子２の駆動用圧電素子５に印加される。振動検出用圧電素子６からの信号および発振回路３４１からの信号は、振幅・位相差検出回路３４３に入り、振動検出用圧電素子６からの信号の振幅値と位相差が出力される。振幅値信号は、振幅値比較回路３４４において振幅設定値と比較され、その差に応じて電圧振幅設定回路３４５に入力し、発振回路３４１電圧の振幅を制御する。位相差信号は、位相差比較回路３４６において位相差設定値と比較され、その差に応じて周波数設定回路３４７に入力し、発振回路３４１の周波数を制御する。制御回路３４は、この様なループを連続的に繰り返すことにより、超音波振動子２を最適な周波数および所定の振動振幅で安定して駆動する。
【００２９】
次に、このように構成された超音波処置装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置１００を用いて生体組織を処置するには、超音波振動子２の処置部を患部に接触させた状態で、フットスイッチ３３を踏み、駆動装置３から超音波振動子２への交番電圧の供給を開始する。
【００３０】
交番電圧が供給された駆動用圧電素子５が交番電圧に従って伸縮を繰り返すことにより、駆動用圧電素子５が固定されている弾性体４にも周期的な変形が生じ、超音波振動子２が屈曲振動する。これにより、処置部である超音波振動子２の先端側の一部が振動し、処置部と接触している患部に超音波エネルギを作用させて患部を処置することができる。
【００３１】
駆動装置３から超音波振動子２に供給される交番電圧の周波数は、制御回路３４により制御される。これにより、処置部の振動の振幅がその交番電圧の出力において最大に維持され、処置効率を最大化することができる。必要に応じて、駆動装置３のダイヤル３２を操作することにより、駆動装置３からの交番電圧の出力を変更し、処置部の振幅を調整してもよい。
【００３２】
この場合に、本実施形態によれば、振動検出用圧電素子６が、第１の節Ｎ１をまたがない位置において超音波振動子２に設けられている。このような位置に設けられた振動検出用圧電素子６の各位置に発生する歪みの方向は略同一となり、振動検出用圧電素子６の内部において互いに異なる方向の歪みが相殺し合うことがない。すなわち、振動検出用圧電素子６は、超音波振動子２の振動により発生する歪みの量が最大となる位置に設けられている。このようにして超音波振動子２の屈曲振動を処置部の位置において直接かつ高い感度で正確に検出し、検出された屈曲振動に基づいて駆動用圧電素子５に印加する交番電圧を制御することにより、交番電圧の周波数を適切に制御して超音波振動子２を効率良く駆動することができるという利点がある。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波処置装置について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置は、超音波振動子２０１の構成が第１の実施形態と主に異なる。したがって、本実施形態では主に、超音波振動子２０１の構成について説明し、その他の構成については第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施形態の超音波処置具１０１において、弾性体は、図６（ａ），（ｂ）に示されるように、角柱形状の柱状部４１と、柱状部４１の先端側に設けられた円柱状のプローブ部４２と、柱状部４１とプローブ部４２との間に設けられたホーン部４３とからなる。柱状部４１、プローブ部４２およびホーン部４３は、単一の部材として構成されている。
【００３５】
ホーン部４３は、柱状部４１の先端面からプローブ部４２の基端面に向かって漸次細くなる錐状である。後述するように柱状部４１に励起された屈曲振動は、柱状部４１からプローブ部４２に伝搬されるまでの間にホーン部４３において増幅されることにより、プローブ部４２に効率良く伝達されるようになっている。
【００３６】
駆動用圧電素子５は、第１の実施形態と同様にして柱状部４１の４つの側面に固定され、対向する２つの駆動用圧電素子５に同一の周波数および位相を有する交番電圧が印加されたとき柱状部４１に屈曲振動が励起されるようになっている。図７に示されるように、屈曲振動において、超音波振動子２０１には先端側から順に第１〜第５の節Ｎ１〜Ｎ５が存在する。ここで、プローブ部４２の先端、および、第１の節Ｎ１と第２の節Ｎ２との間の途中位置において変位が大きくなり、これらの位置が処置部として機能するようになっている。
【００３７】
振動検出用圧電素子６は、柱状部４１の一の側面の、先端と第４の節Ｎ４との間の少なくとも一部の領域に、駆動用圧電素子５とは絶縁されて設けられている。振動検出用圧電素子６は、柱状部４１の先端から第４の節Ｎ４までの長さと略同一の長手方向の寸法を有し、柱状部４１の先端と第４の節Ｎ４と間の長手方向の全長にわたって設けられていることが好ましい。
【００３８】
図８は、各圧電素子５，６の電気配線図を示している。本実施形態において、ホーン部４３の表面が、４つの駆動用圧電素子５および振動検出用圧電素子６の共通のＧＮＤになっている。各圧電素子５，６用のＧＮＤ線５ｂ，６ｂ（破線参照）は、ホーン部４３の表面の第３の節Ｎ３の位置またはその近傍に接続されている。信号線５ａ，６ａは、第１の実施形態と同様に接続されている。
【００３９】
次に、このように構成された超音波処置装置の作用について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置を用いて生体組織を処置するには、第１の実施形態と同様に、処置部であるプローブ部４２の先端または途中位置を患部に接触させた状態で、フットスイッチ３３を踏み、駆動装置３から超音波振動子２０１への交番電圧の供給を開始する。これにより、プローブ部４２の処置部と接触している患部を処置することができる。
【００４０】
駆動装置３から駆動用圧電素子５に供給される交番電圧の周波数は、振動検出用圧電素子６によって検出される電圧に基づいて、制御回路３４によって最適値に制御される。これにより、処置部の振動の振幅がその交番電圧の出力において略最大に維持され、処置効率を略最大化することができる。
この場合に、本実施形態によれば、振動検出用圧電素子６が、第４の節Ｎ４をまたがない位置において柱状部４１に設けられている。したがって、第１の実施形態と同様に、超音波振動子２０１を最適な状態で安定して駆動することができるという利点がある。
【００４１】
なお、本実施形態においては、振動検出用圧電素子６が柱状部４１の先端と第４の節Ｎ４との間に配置されていることとしたが、振動検出用圧電素子６の配置はこれに限定されるものではない。
すなわち、振動検出用圧電素子６は、図９に示されるように、柱状部４１の基端と第５の節Ｎ５との間に配置されていてもよい。この配置において、信号線６ａは、第５の節Ｎ５の位置またはその近傍において振動検出用圧電素子６に接続される。
【００４２】
また、振動検出用圧電素子６は、図１０（ａ），（ｂ）に示されるように、柱状部４１の第４の節Ｎ４と第５の節Ｎ５との間に配置されていてもよい。この配置において、信号線６ａは、第４の節Ｎ４または第５の節Ｎ５の位置、あるいはその近傍において振動検出用圧電素子６に接続される。また、この構成において、振動検出用圧電素子６は、柱状部４１の側面に形成された溝４１ａの内部に配置され、溝４１ａを塞ぐように駆動用圧電素子５が配置されてもよい。このようにすることで、振動検出用圧電素子６と同一の側面に配置される駆動用圧電素子５の寸法を小さくする必要がないので、弾性体に効率的に屈曲振動を励起することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る超音波処置装置について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置は、振動検出用圧電素子６の配置が第２の実施形態と主に異なる。したがって、本実施形態の説明において、振動検出用圧電素子６の構成について主に説明し、その他の構成については第１および第２の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の超音波処置具１０２において、振動検出用圧電素子６は、図１１（ａ），（ｂ）に示されるように、プローブ部４２の表面の第１の節Ｎ１と第２の節Ｎ２との間の少なくとも一部の領域に設けられている。振動検出用圧電素子６は、プローブ部４２の第１の節Ｎ１から第２の節Ｎ２までの長さ寸法と略同一の長さ寸法を有し、プローブ部４２の第１の節Ｎ１と第２の節Ｎ２との間の長手方向の全長にわたって設けられていることが好ましい。振動検出用圧電素子６は、シリコーンのような絶縁性および撥水性を有する材料からなる撥水層１３により被覆されている。
【００４５】
図１２は、各圧電素子５，６の電気配線図を示している。振動検出用圧電素子６用の信号線６ａが、第１の節Ｎ１の位置またはその近傍において振動検出用圧電素子６に接続されている以外は、第２の実施形態と同様の配線となっている。
【００４６】
次に、このように構成された超音波処置装置の作用について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置を用いて生体組織を処置するには、第１の実施形態と同様に、処置部であるプローブ部４２の先端または途中位置を患部に接触させた状態で、フットスイッチ３３を踏み、駆動装置３から超音波振動子２０２への交番電圧の供給を開始する。これにより、プローブ部４２の処置部と接触している患部を処置することができる。
【００４７】
駆動装置３から駆動用圧電素子５に供給される交番電圧の周波数は、振動検出用圧電素子６によって検出される電圧に基づいて、制御回路３４により最適値に制御される。これにより、一方の処置部であるプローブ部４２の途中位置の振動の振幅がその交番電圧の出力において最大に維持され、この処置部による処置効率を最大化することができる。
この場合に、本実施形態によれば、振動検出用圧電素子６が、節Ｎ１，Ｎ２をまたがない位置においてプローブ部４２に設けられている。したがって、第１の実施形態と同様に、超音波振動子２０２を最適な状態で安定して駆動することができるという利点がある。
【００４８】
なお、本実施形態においては、１つの振動検出用圧電素子６がプローブ部４２の第１の節Ｎ１と第２の節Ｎ２との間に配置されていることとしたが、振動検出用圧電素子６の配置はこれに限定されるものではなく、振動検出用圧電素子６が節Ｎ１，Ｎ２をまたがない位置に配置されていればよい。
【００４９】
すなわち、振動検出用圧電素子６は、図１３に示されるように、プローブ部４２の第２の節Ｎ２と基端との間に配置されていてもよく、図１４に示されるように、プローブ部４２の先端と第１の節Ｎ１との間に配置されていてもよい。このようにしても、超音波振動子２０２の屈曲振動を高感度で検出することができる。
図１３および図１４に示される構成において、振動検出用圧電素子６の追加に伴い、信号線６ａおよびＧＮＤ線６ｂも追加される。追加された信号線６ａおよびＧＮＤ線６ｂはそれぞれ、第１の節Ｎ１または第２の節Ｎ２の位置、もしくはその近傍において、追加された振動検出用圧電素子６に接続される。
【００５０】
図１３および図１４に示されるように、複数の振動検出用圧電素子６が設けられている場合、複数の振動検出用圧電素子６が受ける振動が圧電効果によって複数の電圧として変換され、駆動装置３に入力される。駆動装置３は、複数の処置部のうち１つをユーザが選択して入力する図示しない入力部を備える。駆動装置３が備える制御回路３４は、複数の振動検出用圧電素子６から入力される複数の電圧のうち、ユーザにより選択された処置部に対応する一の電圧に基づいて位相差制御を行い、最適な周波数および振幅になるように駆動用圧電素子５に供給する交番電圧の周波数を制御する。
このようにすることで、プローブ部４２が有する複数の処置部のうち所望の処置部による処置効率を向上することができるという利点がある。
【００５１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る超音波処置装置について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置は、超音波振動子２０３が縦振動する点、および、振動検出用圧電素子６の配置において第２の実施形態と主に異なる。したがって、本実施形態の説明において、超音波振動子２０３および振動検出用圧電素子６の構成について主に説明し、その他の構成については第１〜第３の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
本実施形態の超音波処置具１０３において、４つの駆動用圧電素子５は、図１５（ａ），（ｂ）に示されるように、矢印Ｐで示される分極方向が柱状部４１の半径方向内方を向くように、柱状部４１の側面に配置されている。これにより、４つの駆動用圧電素子５に同一の周波数および位相を有する交番電圧が印加されたとき、４つの駆動用圧電素子５の全てが同時に収縮または延伸し、柱状部４１に縦振動が励起されるようになっている。図１６に示されるように、縦振動において、節Ｎはホーン部４３の長手方向の途中位置に存在する。ここで、プローブ部４２の先端において変位が大きくなり、この位置が処置部として機能するようになっている。
振動検出用圧電素子６は、ホーン部４３の表面の、節Ｎをまたぐ位置に配置されている。
【００５３】
図１７は、各圧電素子５，６の電気配線図を示している。４つの駆動用圧電素子５用の信号線５ａは、各駆動用圧電素子５の駆動電極表面に接続されている。振動検出用圧電素子６用の信号線６ａは、振動検出用圧電素子６の節Ｎの位置またはその近傍に接続されている。２つのＧＮＤ線５ｂ，６ｂは、共通のＧＮＤであるホーン部４３の表面の、節Ｎの位置またはその近傍に接続されている。
【００５４】
次に、このように構成された超音波処置装置の作用について説明する。
本実施形態に係る超音波処置装置を用いて生体組織を処置するには、第１の実施形態と同様に、処置部であるプローブ部４２の先端を患部に接触させた状態で、フットスイッチ３３を踏み、駆動装置３から超音波振動子２０３への交番電圧の供給を開始する。これにより、プローブ部４２の処置部と接触している患部を処置することができる。
【００５５】
駆動装置３から駆動用圧電素子５に供給される交番電圧の周波数は、振動検出用圧電素子６によって検出される電圧に基づいて制御回路３４によって位相差制御されることにより、最適値に制御される。これにより、処置部の振動の振幅がその交番電圧の出力において略最大に維持され、処置効率を略最大化することができる。
【００５６】
この場合に、本実施形態によれば、振動検出用圧電素子６が、節Ｎをまたぐ位置においてホーン部４３に設けられている。このような位置に設けられた振動検出用圧電素子６に発生する歪みの方向は、節Ｎの先端側と基端側とで反対となる。すなわち、振動検出用圧電素子６は、ホーン部４３の振動により発生する歪みの量が最大となる位置に設けられている。このようにして超音波振動子２０３の縦振動をホーン部４３の位置において直接かつ高い感度で正確に検出し、検出された振動に基づいて駆動用圧電素子５に印加する交番電圧の周波数が制御され、超音波振動子２０３を最適な状態で安定して駆動することができるという利点がある。
【符号の説明】
【００５７】
１００  超音波処置装置
１，１０１，１０２，１０３  超音波処置具
２，２０１，２０２，２０３  超音波振動子
３  駆動装置（電圧供給部）
３１  表示部
３２  ダイヤル
３３  フットスイッチ
３４  制御回路（制御部）
４  弾性体
４１  柱状部
４１ａ  溝
４２  プローブ部
４３  ホーン部
５  駆動用圧電素子
６  振動検出用圧電素子
７  外筒
７ａ  ネジ穴
８  ネジ
９  防水シート
１０  接着剤
１１，１２  ケーブル
Ｎ，Ｎ１〜Ｎ５  節
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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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１７】
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