(57)【要約】【課題】  耐熱性を備え、且つ非鉛の構成において、電極間の沿面放電を防ぐようにして電極間の短絡を防止した超音波振動デバイスの提供。【解決手段】  超音波振動デバイス２は、積層された複数の圧電単結晶板６１と、圧電単結晶板６１の表裏面積よりも小さな面積を有して複数の圧電単結晶板６１間に介装された複数の電極板６２，６３と、複数の電極板６２，６３の正電極同士または負電極同士を電気的に接続する通電部６５，６６と、圧電単結晶板６１の表裏面において、外周縁辺から中心Ｏに向かって所定の長さＬだけ電極板６２，６３が設けられていない平面領域６１ａと、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の圧電単結晶板と、
前記圧電単結晶板の表裏面積よりも小さな面積を有して前記複数の圧電単結晶板間に介装された複数の電極板と、
前記複数の電極板の正電極同士または負電極同士を電気的に接続する通電部と、
前記圧電単結晶板の表裏面において、外周縁辺から中心に向かって所定の長さだけ前記電極板が設けられていない平面領域と、
を備えていることを特徴とする超音波振動デバイス。
【請求項２】
前記平面領域の前記所定の長さが前記圧電単結晶板の厚さ以下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動デバイス。
【請求項３】
前記複数の圧電単結晶板の側面が断面円弧状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波振動デバイス。
【請求項４】
前記複数の圧電単結晶板の側面の断面角部を面取りしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波振動デバイス。
【請求項５】
前記複数の圧電単結晶板の側面が凹凸断面形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波振動デバイス。
【請求項６】
前記複数の圧電単結晶板と前記複数の電極板が積層する積層振動子の側周を絶縁性樹脂によりコーティングしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波振動デバイス。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の前記超音波振動デバイスの製造方法であって、
前記複数の圧電単結晶板と前記複数の電極板を積層して圧電単結晶板ブロックを成形した後、加工治具により積層振動子の寸法に合わせて、前記圧電単結晶板ブロックの外周部を一括研磨加工することを特徴とする超音波振動デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の前記超音波振動デバイスと、
前記超音波振動デバイスで発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置するプローブ先端部と、
を具備することを特徴とする超音波医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動を励振する超音波振動デバイス、この超音波振動デバイスの製造方法、超音波振動デバイスを備えた超音波医療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超音波医療装置には、例えば、腹腔鏡下外科手術において、止血／切開に用いられ、超音波振動による摩擦／発熱を利用した超音波処置具があり、この超音波処置具には超音波振動を発生させる超音波振動子が設けられている。
【０００３】
腹腔鏡下手術では、人体内で手術をおこなうことから、スペースが小さいため、そこで使用される機器は小型であるものが求められている。一方、止血／切開をおこなうためには、ハイパワーの超音波振動が必要とされる。そのため、小型の超音波振動子をハイパワーで駆動する際に発生する超音波振動子の温度上昇により、人体を火傷させてしまうなどの損傷を与えるという虞がある。また、プローブ先端内部に超音波振動子が収められることから、超音波振動子からの熱が逃げにくくなり、駆動時の振動特性を劣化させてしまうという問題も考えられる。
【０００４】
そこで、超音波振動子の材質を、従来から使用されてきたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に変えて駆動時の発熱が小さく、圧電特性の温度特性が良好な圧電単結晶へ変えた技術がある。例えば、特許文献１には、積層圧電超音波発生素子の振動子材質として、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の代替として、耐熱性を備えて非鉛である圧電単結晶を利用した積層圧電単結晶超音波発生素子が開示されている。この特許文献１の積層圧電単結晶超音波発生素子は、ペロブスカイト化合物から構成される圧電単結晶振動子が用いられている。
【０００５】
特許文献１では、ＡＢＯ３型ペロブスカイト構造から構成される単結晶を金属材料を用いて２枚以上張り合わせ、加熱して接着した後で、分極した積層圧電単結晶超音波発生素子の技術が開示されている。さらに、特許文献１では、２枚以上のＡＢＯ３型ペロブスカイト構造から構成される単結晶を金属材料を介して張り合わせたことにより、電気機械結合係数を、その単結晶単体の電気機械結合係数よりも大きな値にした積層圧電単結晶超音波発生素子も開示されている。そして、特許文献１では、積層圧電超音波発生素子を超音波プローブに用いる技術も開示されている。
【０００６】
この特許文献１の技術においては、例えば、矩形の圧電単結晶素子に金属電極を焼成した後、２枚以上の金属電極つき圧電単結晶素子を貼り合わせて熱処理をおこなうことによって接合させ、積層圧電超音波素子を製作している。この方法により、基本的な構造は、変えず、従来のＰＺＴによる積層圧電超音波発生素子と比較して接合強度および電気機械結合係数を向上させることができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１０２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、圧電単結晶素子は、従来から積層圧電超音波発生素子の振動子として使用されてきたＰＺＴと比較してインピーダンスが高いため、高出力駆動時には高い電圧が必要となり、電極間の沿面放電が発生して短絡する可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、耐熱性を備え、且つ非鉛の構成において、電極間の沿面放電を防ぐようにして電極間の短絡を防止した超音波振動デバイス、この超音波振動デバイスの製造方法、超音波振動デバイスを備えた超音波医療装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における一態様の超音波振動デバイスは、積層された複数の圧電単結晶板と、前記圧電単結晶板の表裏面積よりも小さな面積を有して前記複数の圧電単結晶板間に介装された複数の電極板と、前記複数の電極板正電極同士または負電極同士を電気的に接続する通電部と、前記圧電単結晶板の表裏面の縁辺から中心に向かって所定の長さだけ前記電極板が設けられていない平面領域と、を備えている。
【００１１】
また、本発明における一態様の超音波振動デバイスの製造方法は、積層された複数の圧電単結晶板と、前記圧電単結晶板の表裏面積よりも小さな面積を有して前記複数の圧電単結晶板間に介装された複数の電極板と、前記複数の電極板正電極同士または負電極同士を電気的に接続する通電部と、前記圧電単結晶板の表裏面の縁辺から中心に向かって所定の長さだけ前記電極板が設けられていない平面領域と、を備えた超音波振動デバイスの製造方法であって、前記複数の圧電単結晶板と前記複数の電極板を積層して圧電単結晶板ブロックを成形した後、加工治具により積層振動子の寸法に合わせて、前記圧電単結晶板ブロックの外周部を一括研磨加工する。
【００１２】
さらに、本発明における一態様の超音波医療装置は、積層された複数の圧電単結晶板と、前記圧電単結晶板の表裏面積よりも小さな面積を有して前記複数の圧電単結晶板間に介装された複数の電極板と、前記複数の電極板正電極同士または負電極同士を電気的に接続する通電部と、前記圧電単結晶板の表裏面において、外周縁辺から中心に向かって所定の長さだけ前記電極板が設けられていない平面領域と、を備える超音波振動デバイスと、前記超音波振動デバイスで発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置するプローブ先端部と、を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐熱性を備え、且つ非鉛の構成において、電極間の沿面放電を防ぐようにして電極間の短絡を防止した超音波振動デバイス、この超音波振動デバイスの製造方法、超音波振動デバイスを備えた超音波医療装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一態様の超音波医療装置の全体構成を示す断面図
【図２】同、振動子ユニットの全体の概略構成を示す図
【図３】同、他の態様の超音波医療装置の全体構成を示す断面図
【図４】同、超音波振動子の構成を示す斜視図
【図５】同、超音波振動子の構成を示す側面図
【図６】同、積層振動子の構成を示す斜視図
【図７】同、積層振動子の構成を示す側面図
【図８】同、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図
【図９】同、圧電単結晶板と電極板の構成を示す平面図
【図１０】同、変形例の積層振動子の構成を示す断面図
【図１１】同、変形例の積層振動子の構成を示す斜視図
【図１２】同、圧電単結晶板と電極板の構成を示す断面図
【図１３】同、圧電単結晶板の厚さと電極板が設けられていない平面領域の長さの割合に対する静電容量の変化を示すグラフ
【図１４】同、変形例の積層振動子の構成を示す斜視図
【図１５】同、変形例の積層振動子の構成を示す断面図
【図１６】同、変形例の積層振動子の構成を示す断面図
【図１７】同、変形例の積層振動子の構成を示す断面図
【図１８】同、絶縁コーティングされた積層振動子の構成を示す斜視図
【図１９】同、絶縁コーティングされた積層振動子の構成を示す断面図
【図２０】同、圧電単結晶板ブロックを示す断面図
【図２１】同、圧電単結晶板ブロックを研磨加工する加工治具を示す斜視図
【図２２】同、加工された積層振動子を示す断面図
【図２３】同、絶縁コーティングされた積層振動子を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を用いて本発明について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１６】
図１は、超音波医療装置の全体構成を示す断面図、図２は振動子ユニットの全体の概略構成を示す図、図３は他の態様の超音波医療装置の全体構成を示す断面図、図４は超音波振動子の構成を示す斜視図、図５は超音波振動子の構成を示す側面図、図６は積層振動子の構成を示す斜視図、図７は積層振動子の構成を示す側面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図、図９は圧電単結晶板と電極板の構成を示す平面図、図１０は変形例の積層振動子の構成を示す断面図、図１１は変形例の積層振動子の構成を示す斜視図、図１２は圧電単結晶板と電極板の構成を示す断面図、図１３は圧電単結晶板の厚さと電極板が設けられていない平面領域の長さの割合に対する静電容量の変化を示すグラフ、図１４は変形例の積層振動子の構成を示す斜視図、図１５〜図１７は変形例の積層振動子の構成を示す断面図、図１８は絶縁コーティングされた積層振動子の構成を示す斜視図、図１９は絶縁コーティングされた積層振動子の構成を示す断面図、図２０は圧電単結晶板ブロックを示す断面図、図２１は圧電単結晶板ブロックを研磨加工する加工治具を示す斜視図、図２２は加工された積層振動子を示す断面図、図２３は絶縁コーティングされた積層振動子を示す断面図である。
【００１７】
（超音波医療装置）
図１に示す、超音波医療装置１は、主に超音波振動を発生させる超音波振動子２を有する振動子ユニット３と、その超音波振動を用いて患部の治療を行うハンドルユニット４とが設けられている。
【００１８】
ハンドルユニット４は、操作部５と、長尺な外套管７からなる挿入シース部８と、先端処置部３０とを備える。挿入シース部８の基端部は、操作部５に軸回り方向に回転可能に取り付けられている。先端処置部３０は、挿入シース部８の先端に設けられている。ハンドルユニット４の操作部５は、操作部本体９と、固定ハンドル１０と、可動ハンドル１１と、回転ノブ１２とを有する。操作部本体９は、固定ハンドル１０と一体に形成されている。
【００１９】
操作部本体９と固定ハンドル１０との連結部には、背面側に可動ハンドル１１を挿通するスリット１３が形成されている。可動ハンドル１１の上部は、スリット１３を通して操作部本体９の内部に延出されている。スリット１３の下側の端部には、ハンドルストッパ１４が固定されている。可動ハンドル１１は、ハンドル支軸１５を介して操作部本体９に回動可能に取り付けられている。そして、ハンドル支軸１５を中心として可動ハンドル１１が回動する動作に伴い、可動ハンドル１１が固定ハンドル１０に対して開閉操作されるようになっている。
【００２０】
可動ハンドル１１の上端部には、略Ｕ字状の連結アーム１６が設けられている。また、挿入シース部８は、外套管７と、この外套管７内に軸方向に移動可能に挿通された操作パイプ１７とを有する。外套管７の基端部には、先端側部分よりも大径な大径部１８が形成されている。この大径部１８の周囲に回転ノブ１２が装着されるようになっている。
【００２１】
操作パイプ１９の外周面には、リング状のスライダ２０が軸方向に沿って移動可能に設けられている。スライダ２０の後方には、コイルばね（弾性部材）２１を介して固定リング２２が配設されている。
【００２２】
さらに、操作パイプ１９の先端部には、把持部２３の基端部が作用ピンを介して回動可能に連結されている。この把持部２３は、プローブ６の先端部３１と共に超音波医療装置１の処置部を構成している。そして、操作パイプ１９が軸方向に移動する動作時に、把持部２３は、作用ピンを介して前後方向に押し引き操作される。このとき、操作パイプ１９が手元側に移動操作される動作時には作用ピンを介して把持部２３が支点ピンを中心に時計回り方向に回動される。これにより、把持部２３がプローブ６の先端部３１に接近する方向（閉方向）に回動する。このとき、片開き型の把持部２３と、プローブ６の先端部３１との間で生体組織を把持することができる。
【００２３】
このように生体組織を把持した状態で、超音波電源から電力を超音波振動子２に供給し、超音波振動子２を振動させる。この超音波振動は、プローブ６の先端部３１まで伝達される。そして、この超音波振動を用いて把持部２３とプローブ６の先端部３１との間で把持されている生体組織の治療を行う。
【００２４】
（振動子ユニット）
ここで、振動子ユニット３について説明する。  
振動子ユニット３は、図２に示すように、超音波振動子２と、この超音波振動子２で発生した超音波振動を伝達する棒状の振動伝達部材であるプローブ６とを一体的に組み付けたものである。
【００２５】
超音波振動子２は、超音波振動子の振幅を増幅するホーン３２が連設されている。ホーン３２は、ジュラルミン、あるいは例えば６４Ｔｉ（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）などのチタン合金によって形成されている。ホーン３２は、先端側に向かうに従って外径が細くなる円錐形状に形成されており、基端外周部に外向フランジ３３が形成されている。なお、ここでホーン３２の形状は円錐形状に限るものではなく、先端側に向かうに従って外径が指数関数的に細くなる指数形状や、先端側に向かうに従って段階的に細くなるステップ形状などであってもよい。
【００２６】
プローブ６は、例えば６４Ｔｉ（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）などのチタン合金によって形成されたプローブ本体３４を有する。このプローブ本体３４の基端部側には、上述のホーン３２に連設された超音波振動子２が配設されている。このようにして、プローブ６と超音波振動子２とを一体化した振動子ユニット３が形成されている。なお、プローブ６は、プローブ本体３４とホーン３２とが螺着されており、プローブ本体３４とホーン３２が接合される。
【００２７】
そして、超音波振動子２で発生した超音波振動は、ホーン３２で増幅されたのち、プローブ６の先端部３１側に伝達するようになっている。プローブ６の先端部３１には、生体組織を処置する後述する処置部が形成されている。
【００２８】
また、プローブ本体３４の外周面には、軸方向の途中にある振動の節位置の数箇所に弾性部材でリング状に形成された間隔をあけて２つのゴムライニング３５が取り付けられている。そして、これらのゴムライニング３５によって、プローブ本体３４の外周面と後述する操作パイプ１９との接触を防止するようになっている。つまり、挿入シース部８の組み立て時に、振動子一体型プローブとしてのプローブ６は、操作パイプ１９の内部に挿入される。このとき、ゴムライニング３５によってプローブ本体３４の外周面と操作パイプ１９との接触を防止している。
【００２９】
また、超音波振動子２は、超音波振動を発生させるための電流を供給する図示しない電源装置本体に電気ケーブル３６を介して電気的に接続される。この電気ケーブル３６内の配線を通じて電源装置本体から電力を超音波振動子２に供給することによって、超音波振動子２が駆動される。なお、振動子ユニット３は、超音波振動を発生させる超音波振動子２、発生した超音波振動を増幅させるホーン３２および増幅された超音波振動を伝達するプローブ６を備えている。
【００３０】
なお、超音波振動子２と振動子ユニット３は、必ずしも図１に示したように操作部本体９内に収納されている必要はなく、例えば、図３に示すように操作パイプ１９内に収納されていてもよい。この図３の超音波医療装置１において、超音波振動子２の折れ止５２から操作部本体９の基部に配設されたコネクタ３８までの間にある電気ケーブル３６は金属パイプ３７の中に挿通されて収納されている。ここで、コネクタ３８は、必須ではなく、電気ケーブル３６を操作部本体９内部まで延長し、直接超音波振動子２の折れ止５２に接続する構成であってもよい。超音波医療装置１は、図３のような構成により、操作部本体９内を、より省スペース化を向上することができる。なお、図３の超音波医療装置１としての機能は、図１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００３１】
（超音波振動子）
ここで、本発明の超音波振動デバイスとしての超音波振動子２について以下に説明する。  
振動子ユニット３の超音波振動子２は、図４および図５に示すように、先端から順に振動伝達部材の１つであるプローブ本体３４に螺着などされて接続されたホーン３２と、このホーン３２の後方に連設された積層振動子４１と、ホーン３２の基端から電気ケーブル３６まで積層振動子４１を覆うカバー体５１と、を有して構成されている。なお、積層振動子４１を覆うカバー体５１は、基端部分に２つの電極片４７，４８と電気的に接続された電気ケーブル３６の配線３６ａ，３６ｂを覆う折れ止５２を有している。
【００３２】
積層振動子４１は、円板状の絶縁板４２，４３が前後に配設され、前方側が絶縁版４２を介してホーン３２と一体形成された円柱状の金属ブロック体としてのフロントマス３９に接合され、後方側が絶縁板４３を介して円柱状の金属ブロック体としてのバックマス４４に接合されている。なお、フロントマス３９およびバックマス４４は、ジェラルミン、あるいは、例えば、６４Ｔｉ（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）などのチタン合金によって形成されている。
【００３３】
積層振動子４１は、図６〜図８に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの耐熱性を有した非鉛の単結晶材料から形成された、複数、ここでは３つの圧電単結晶板６１が積層されている。これらの圧電単結晶板６１の間には、例えば、金などの金属膜が蒸着などによって形成された円板状の電極板（層）６２，６３が交互に介装されている。なお、電極板（層）６２，６３は、圧電単結晶板６１の表裏面へ金属膜を蒸着する構成に限定されることなく、金属箔、金属板などとしてもよい。
【００３４】
これら電極板６２，６３は、圧電単結晶板６１の表面積に対して、所定の範囲だけ小さい面積を有している。また、各電極板６２，６３は、その中心が圧電単結晶板６１の中心と一致するように設けられている。つまり、圧電単結晶板６１は、表裏面に外周縁辺から中心に向かって所定の長さ（幅）だけ各電極板６２，６３が設けられていない平面領域６１ａを有している。
【００３５】
詳述すると、図９に示すように、圧電単結晶板６１は、中心Ｏから半径ｒ１を有している。この圧電単結晶板６１の表裏面に設けられる各電極板６２，６３は、圧電単結晶板６１の半径ｒ１よりも所定の長さ短い共通の中心Ｏから半径ｒ２（ｒ１＞ｒ２）の範囲に設けられている。つまり、圧電単結晶板６１は、その半径ｒ１と各電極板６２，６３の半径ｒ２との差（ｒ１−ｒ２）の長さだけ表裏面の外周縁辺部に各電極板６２，６３が設けられていない平面領域６１ａを有している。
【００３６】
このように積層振動子４１は、各圧電単結晶板６１の外周部分の表裏両面に各電極板６２，６３が設けられていない平面領域６１ａを有すると共に、各圧電単結晶板６１の外周面６１ｂによって各電極板６２，６３間に所定の沿面距離を確保することで、高出力駆動時（高電圧）に各電極板６２，６３間での沿面放電による短絡を防止することができる。
【００３７】
また、各電極板６２，６３には、通電部として断面略コの字状の金属部品である２つの電極片６５，６６の端部が半田、導電性接着剤などによって電気的に接合されている。これら２つの電極片６５，６６は、ここでは積層振動子４１の側周部において、互いが短絡しないように略対称となる位置に配設されている。そして、２つの電極片６５，６６は、正電極同士および負電極同士が導通するよう積層振動子４１の前後方向に対して一方の電極板６２同士と他方の電極板６３同士とをそれぞれ接続している。
なお、ここで、各電極板６２と電極片６５は一体で形成された金属部品であっても構わない。同様に、各電極板６３と電極片６６も一体で形成された金属部品であっても構わない。
【００３８】
つまり、電極板６２または電極板６３によって正電極または負電極が区分けされ、２つの電極片６５，６６が積層振動子４１の各電極板６２，６３による正電極部同士または負電極部同士を電気的に接続する。なお、これら２つの電極片４７，４８は、電気ケーブル３６の配線３６ａ，３６ｂと半田や導電性接着剤により溶着接合されて電気的に接続されている（図４および図５参照）。
【００３９】
なお、積層振動子４１は、図１０に示すように、各圧電単結晶板６１および各電極板６２，６３の側周面と、各電極片６５，６６と、の間に絶縁材６７を充填することで、各電極片６５，６６から各電極板６２，６３への放電も防止することができる。また、このように絶縁材６７を設けることで、各電極片６５，６６に変えて、一方の電極板６２同士と他方の電極板６３同士とをそれぞれ電気的に接続する導電性接着剤を絶縁材６７の表面に形成する配線構成としてもよい。
【００４０】
さらに、積層振動子４１は、図１１に示すように、各電極板６２，６３への放電防止のため、各電極片６５，６６に変えて、絶縁体の外皮に被覆された２つのケーブル６８，６９によって、各電極板６２，６３による正電極部同士または負電極部同士を電気的に接続する構成としてもよい。なお、各ケーブル６８，６９の心線は、各電極板６２，６３に半田、導電性接着剤などのろう接部６８ａ，６９ａにより電気的に接続される。
【００４１】
ところで、圧電単結晶板６１の表裏面の外周縁辺部に各電極板６２，６３が設けられていない平面領域６１ａを含んだ圧電単結晶板６１の外周部分に関して、図１２に示すように、圧電単結晶板６１の板厚（厚さ）をｄとし、圧電単結晶板６１を挟む一対の電極板６２，６３のそれぞれの端部から積層方向に対して直交する方向の圧電単結晶板６１の厚さｄと同じ距離をとったときに形成される、各辺の長さｄを有する図中破線で示す正方形の内部に圧電単結晶板６１の平面領域６１ａを含む外周端部分が収まるようになっている。即ち、圧電単結晶板６１の平面領域６１ａの長さＬは、圧電単結晶板６１の板厚の長さｄ以下（Ｌ≦ｄ）となっている。
【００４２】
これは、図１３のグラフに示すように、圧電単結晶板６１は、その厚さｄに対して平面領域６１ａの長さＬの割合が１００％までは、各電極板６２，６３が設けられていない外周部分も各電極板６２，６３が設けられた部分と同様に有効な振動を励起させることができる。即ち、図１３のグラフに示すように、圧電単結晶板６１は、その厚さｄに対して平面領域６１ａの長さＬの割合が１００％を越えると、静電容量の増加が飽和する。
【００４３】
したがって、圧電単結晶板６１は、その厚さｄに対する平面領域６１ａの長さＬの割合が１００％になるまでは、各電極板６２，６３が設けられていない外周部分すべてが誘電体として働いている。しかし、圧電単結晶板６１は、沿面距離を伸ばすために、平面領域６１ａの長Ｌさを伸ばしても、厚さｄに対して１００％よりも先の部分が誘電体として働いていないということになる。換言すると、誘電体として働いていない圧電単結晶板６１の外周部分は、振動子としても働いていない不要な部分ということになり、さらに振動子としての性能を阻害する（負荷となる）ため、厚さｄに対して１００％以下の長さとすることが最良となる。
【００４４】
これにより、積層振動子４１は、圧電単結晶板６１の厚さｄを１辺として形成される正方形部分内に各電極板６２，６３が設けられていない外周部分を収めることで、この外周部分も各電極板６２，６３がある部分と同様に有効な振動を励起し、外周部分が負荷となることによる不要振動の発生が起こらないようにすることができる。なお、圧電単結晶板６１は、平面領域６１ａの長Ｌさを厚さｄに近づけることで、各電極板６２，６３間の沿面距離がより長くとれるため、高出力駆動時（高電圧）に沿面放電を防ぐことが可能となる。
【００４５】
以上の説明から、本実施の形態の積層振動子４１は、耐熱性を備え、且つ非鉛の圧電単結晶板６１を用いて、高い電圧が印加される各電極板６２，６３間の沿面距離を確保することで、各電極板６２，６３間の沿面放電を防ぐようにして短絡を防止している。
【００４６】
また、圧電単結晶板６１は、図１４および図１５に示すように、圧電単結晶板６１の外周部分を断面円弧状（Ｒ形状）とした外周面６１ｂとして、各電極板６２，６３間の沿面距離がさらに長くなるようにしてもよい。さらに、圧電単結晶板６１の外周部分の断面形状は、例えば、図１６に示すように角部を面取りした外周面６１ｂとしてもよいし、図１７に示すように複数の凹凸を形成した外周面６１ｂとしてもよい。
【００４７】
なお、これら圧電単結晶板６１の構成でも、上述したように、圧電単結晶板６１の平面領域６１ａの長さＬを圧電単結晶板６１の板厚の長さｄ以下（Ｌ≦ｄ）として、各辺の長さｄを有する正方形の内部に圧電単結晶板６１の外周端部分が収まるようになっている。
【００４８】
これらの構成により、圧電単結晶板６１の外周部の形状を断面円弧形状または面取りした場合、圧電単結晶板６１の外周端部に直角の角部がなくなることによって機械的強度の向上が期待できる。また、圧電単結晶板６１の外周部に複数の凸形状を形成した場合、各電極板６２，６３間の沿面距離を可能な限り延ばすことが可能となる。
【００４９】
また、図１８および図１９に示すように、圧電単結晶板６１および各電極板６２，６３を積層することにより構成された積層振動子４１の外周部分を絶縁性の高い樹脂コーティング７１によって覆ってもよい。
【００５０】
ここでのコーティングに使用される樹脂は、絶縁性が高く誘電率が低いものが望ましい。例えば、パリレン（登録商標：パラキシリレン系ポリマー）などは、エポキシ樹脂と比較して、誘電率が半分程度であり、コーティング装置を使用して蒸着（常温環境下）によりコーティングが可能である（耐電圧：約５０００Ｖ/２５ｕｍ、耐熱：４５０℃程度）。そのため、積層振動子４１を作製する際は、圧電単結晶板６１および各電極板６２，６３を積層して各電極片６５，６６を接続した後、積層振動子４１の外周部に蒸着によってパリレンをコーティング処理する。
【００５１】
この構成によれば、積層振動子４１は、各電極板６２，６３および各電極片６５，６６の絶縁性が向上するとともに、圧電単結晶板６１の外周部分の凹凸に樹脂コーティング７１が埋まり保護されるため機械的強度も増すという利点がある。
【００５２】
ところで、積層振動子４１を製作する工程は、圧電単結晶板６１および各電極板６２，６３をすべて積層した後、所定の寸法に合わせて圧電単結晶板６１の外周面６１ｂおよびこの外周部分に平面領域６１ａが形成されるように各電極６２，６３の不要な部分を一括で研磨加工するようにしてもよい。
【００５３】
具体的には、図２０に示すように、圧電単結晶板６１および各電極板６２，６３を積層した圧電単結晶板ブロック７５を作っておく。そして、図２１に示すように、圧電単結晶板ブロック７５における積層された圧電単結晶板６１および各電極板６２，６３を積層振動子４１の形状寸法に合わせた加工治具８０を回転させて圧電単結晶板ブロック７５の外周部を一括研磨加工する。
【００５４】
このとき、加工治具８０および圧電単結晶板ブロック７５の回転軸は、固定されており、加工治具８０の加工刃８１が軸８２周りに高速回転され、圧電単結晶板ブロック７５が加工治具８０よりも低速回転される。そして、図２２に示すように、圧電単結晶板６１および各電極板６２，６３が所定の寸法に研磨加工された積層振動子４１は、ここでは図示しない各電極片６５，６６が取り付けられ、図２３に示すように、樹脂コーティング７１される。
【００５５】
このように予め圧電単結晶板ブロック７５を成形しておき、加工治具８０により積層振動子４１の寸法に合わせて外周部を一括で研磨加工することにより、加工工数を減らすことが可能となるため、低コスト化が図れる。
【００５６】
上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
【００５７】
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
【符号の説明】
【００５８】
１…超音波医療装置
２…超音波振動子
３…振動子ユニット
４…ハンドルユニット
５…操作部
６…プローブ
７…外套管
８…挿入シース部
９…操作部本体
１０…固定ハンドル
１１…可動ハンドル
１２…回転ノブ
１３…スリット
１４…ハンドルストッパ
１５…ハンドル支軸
１６…連結アーム
１７…操作パイプ
１８…大径部
１９…操作パイプ
２０…スライダ
２２…固定リング
２３…把持部
３０…先端処置部
３１…先端部
３２…ホーン
３３…外向フランジ
３４…プローブ本体
３５…ゴムライニング
３６…電気ケーブル
３６ａ，３６ｂ…配線
３７…金属パイプ
３８…コネクタ
３９…フロントマス
４１…積層振動子
４２，４３…絶縁板
４４…バックマス
４７，４８…電極片
５１…カバー体
５２…折れ止
６１…圧電単結晶板
６１ａ…平面領域
６１ｂ…外周面
６２，６３…電極板
６５，６６…電極片
６７…絶縁材
６８，６９…ケーブル
６８ａ，６９ａ…ろう接部
７１…樹脂コーティング
７５…圧電単結晶板ブロック
【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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【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２２】
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【図２３】
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