(57)【要約】  超音波伝達ユニットの先端側伝達部材は、腹位置及び節位置とは異なる中途位置に位置する先端側当接部と、前記先端側当接部から前記基端方向に向かって突出した状態で設けられる凸部と、を備える。基端側伝達部材は、前記先端側当接部と当接する基端側当接部と、前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹んだ状態で設けられ、前記凸部が係合する凹部と、を備える。前記凸部の突出端部と前記凹部の底部との間の間寸法は、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する状態に、設定される。
2014065177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達する状態において、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットであって、
超音波振動を発生する振動発生部と、
前記振動発生部が取付けられ、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材と、
前記基端側伝達部材の前記先端方向側に取付けられ、前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材と、
を具備し、
前記先端側伝達部材は、
前記超音波振動の腹位置及び節位置とは異なる中途位置に位置する先端側当接部と、
前記先端側当接部から前記基端方向に向かって突出した状態で設けられる凸部であって、前記先端側伝達部材の基端に位置し、前記先端側当接部から前記基端方向へ突出寸法だけ離れて位置する突出端部を備える凸部と、
を備え、
前記基端側伝達部材は、
前記基端側伝達部材の先端に設けられ、前記先端側当接部と当接する基端側当接部と、
前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹んだ状態で設けられ、前記凸部が係合する凹部であって、前記基端側当接部から前記突出寸法以上で、かつ、前記基端側伝達部材のヤング率に対応した大きさに設定される凹み寸法だけ前記基端方向に離れて位置し、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する状態に、前記長手軸に平行な方向についての前記凸部の前記突出端部との間の間寸法の大きさが設定される底部を備える凹部と、
を備える、
超音波伝達ユニット。
【請求項２】
前記凸部の前記突出端部、前記凹部の前記底部、又は、前記突出端部と前記底部との間に、前記超音波振動の前記腹位置の１つである基準腹位置が位置する、請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項３】
前記基準腹位置は、前記超音波振動の前記腹位置の中で前記中途位置に最も近い近設腹位置である、請求項２の超音波伝達ユニット。
【請求項４】
前記基端側伝達部材は、前記超音波振動の振幅を拡大するホーンを備える、請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項５】
前記凸部は、雄ネジ部を備え、
前記凹部は、前記雄ネジ部に螺合することにより、前記凸部を前記凹部に係合させる雌ネジ部を備える、
請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項６】
長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達する状態において、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットの製造方法であって、
超音波振動を発生する振動発生部を形成することと、
前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材を形成することと、
前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材を形成することと、
前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることと、
前記基端側伝達部材の前記先端方向側に、前記先端側伝達部材を取付けることと、
を具備し、
前記先端側伝達部材を形成することは、
前記先端側伝達部材となる先端側準備体において、前記超音波振動の腹位置及び節位置とは異なる中途位置に、先端側当接部を形成することと、
前記先端側準備体において、前記先端側当接部から前記基端方向に向かって突出する凸部を形成することであって、前記先端側伝達部材の基端で、かつ、前記先端側当接部から前記基端方向へ突出寸法だけ離れて突出端部が位置する状態に、前記凸部を形成することと、
を備え、
前記基端側伝達部材を形成することは、
前記基端側伝達部材となる基端側準備体を形成し、前記基端側準備体の先端に基端側当接部を形成することと、
前記基端側準備体を含む仮振動ユニットが前記超音波振動によって振動する測定共振周波数を測定することと、
測定された前記測定共振周波数に基づいて、前記基端側準備体のヤング率を決定することと、
前記基端側準備体の前記ヤング率に基づいて、前記突出寸法以上の大きさとなる凹部の凹み寸法を決定することと、
前記基端側当接部から前記基端方向へ前記凹み寸法だけ離れて底部が位置する状態に、前記凹部を前記基端側準備体に形成することと、
を備え、
前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材を取付けることは、
前記凸部を前記凹部に係合させ、前記基端側当接部に前記先端側当接部を当接させることと、
前記基端側当接部から前記基端方向へ前記凹み寸法だけ離れて前記底部が位置する前記凹部に前記凸部を係合させることにより、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する状態に、前記長手軸に平行な方向についての前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間の間寸法を設定することと、
を備える、製造方法。
【請求項７】
前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材を取付けることは、前記凸部の前記突出端部、前記凹部の前記底部、又は、前記突出端部と前記底部との間に、前記超音波振動の前記腹位置の１つである基準腹位置を位置させることを備える、請求項６の製造方法。
【請求項８】
前記仮振動ユニットの前記測定共振周波数を測定することは、
前記基端側準備体に前記振動発生部を取付けることにより、前記仮振動ユニットを形成することと、
前記振動発生部によって前記超音波振動を発生させることと、
を備える請求項６の製造方法。
【請求項９】
前記仮振動ユニットの前記測定共振周波数を測定することは、
前記基端側準備体において、前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹む仮凹部を形成することであって、前記基端側当接部から前記基端方向へ前記凹部の前記凹み寸法より小さい仮凹み寸法だけ離れて仮底部が位置する状態に、前記仮凹部を形成することと、
前記仮凹部を介して前記振動発生部とは別体の振動発生体を前記基端側準備体に取付け、前記仮振動ユニットを形成することと、
前記振動発生体によって前記超音波振動を発生させることと、
を備え、
前記凹部を形成することは、前記基端側準備体の前記ヤング率に基づいて、前記仮凹部を変形することを備える、請求項６の製造方法。
【請求項１０】
前記仮凹部を形成することは、前記仮凹み寸法が前記凸部の前記突出寸法より小さくなる状態に、前記仮凹部を形成することを備える、請求項９の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達可能な超音波伝達ユニットに関する。また、超音波伝達ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２には、超音波伝達ユニットを備える超音波処置装置が開示されている。それぞれの超音波伝達ユニットには、超音波振動を発生する超音波振動子等の振動発生部と、振動発生部が取付けられる基端側伝達部材と、基端側伝達部材に取付けられる先端側伝達部材（超音波プローブ）と、が設けられている。振動発生部で発生した超音波振動は、振動発生部から基端側伝達部材に伝達され、基端側伝達部材から先端側伝達部材に伝達される。すなわち、基端方向から先端方向に超音波振動が伝達される。基端側伝達部材には、超音波振動の振幅を拡大するホーンが設けられている。また、基端側伝達部材には、先端から基端方向に向かって雌ネジ部が形成されている。そして、先端側伝達部材には、基端から先端方向に向かって雄ネジ部が形成されている。雌ネジ部に雄ネジ部が螺合することにより、基端側伝達部材に先端側伝達部材が取付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３/２２５３３２号明細書
【特許文献２】米国第５３９１１４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波伝達ユニットは超音波処置を行う超音波処置装置等で用いられるため、超音波振動の共振周波数等の振動特性について、製造される超音波伝達ユニットごとのバラツキが抑制される必要がある。すなわち、それぞれの超音波伝達ユニットにおいて、他の超音波伝達ユニットと振動特性が均一になる必要がある。超音波振動の共振周波数は、ホーンが設けられる基端側伝達部材のヤング率の変化に対応して、変化する。基端側伝達部材のヤング率は、基端側伝達部材を形成する材料の種類によって、変化する。また、材料の種類が同一の場合でも、使用されるロットの違いによって基端側伝達部材のヤング率が異なる場合がある。例えば、６４チタンから基端側伝達部材が形成される場合には、ロットの違いによってアルミの含有率、α相チタンに対するβ相チタンの比率等が変化し、基端側伝達部材のヤング率が変化する。前述の観点から、全ての基端側伝達部材について、ヤング率を均一に形成することは、行い難い。このため、前記特許文献１及び前記特許文献２の超音波処置装置では、超音波振動の共振周波数について、製造される超音波伝達ユニットごとにバラツキが生じてしまう。【０００５】
基端側伝達部材のヤング率に対応させて基端側伝達部材の外観形状を変化させることにより、それぞれの超音波伝達ユニットにおいて、他の超音波伝達ユニットと共振周波数を均一にすることも考えられる。しかし、基端側伝達部材の外観形状を変更することにより、超音波振動を発生する振動発生部の設計、先端側伝達部材の外観形状等の変更も必要となる。このため、超音波伝達ユニットの製造においてコスト及び手間が掛かってしまう。【０００６】
本発明は前記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、容易に製造可能であり、超音波振動の共振周波数について製品ごとのバラツキが抑制される超音波伝達ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明のある態様は、長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達する状態において、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットであって、超音波振動を発生する振動発生部と、前記振動発生部が取付けられ、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材と、前記基端側伝達部材の前記先端方向側に取付けられ、前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材と、を備え、前記先端側伝達部材は、前記超音波振動の腹位置及び節位置とは異なる中途位置に位置する先端側当接部と、前記先端側当接部から前記基端方向に向かって突出した状態で設けられる凸部であって、前記先端側伝達部材の基端に位置し、前記先端側当接部から前記基端方向へ突出寸法だけ離れて位置する突出端部を備える凸部と、を備え、前記基端側伝達部材は、前記基端側伝達部材の先端に設けられ、前記先端側当接部と当接する基端側当接部と、前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹んだ状態で設けられ、前記凸部が係合する凹部であって、前記基端側当接部から前記突出寸法以上で、かつ、前記基端側伝達部材のヤング率に対応した大きさに設定される凹み寸法だけ前記基端方向に離れて位置し、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する状態に、前記長手軸に平行な方向についての前記凸部の前記突出端部との間の間寸法の大きさが設定される底部を備える凹部と、を備える。【０００８】
本発明の別のある態様は、長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達する状態において、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットの製造方法であって、超音波振動を発生する振動発生部を形成することと、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材を形成することと、前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材を形成することと、前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることと、前記基端側伝達部材の前記先端方向側に、前記先端側伝達部材を取付けることと、を備え、前記先端側伝達部材を形成することは、前記先端側伝達部材となる先端側準備体において、前記超音波振動の腹位置及び節位置とは異なる中途位置に、先端側当接部を形成することと、前記先端側準備体において、前記先端側当接部から前記基端方向に向かって突出する凸部を形成することであって、前記先端側伝達部材の基端で、かつ、前記先端側当接部から前記基端方向へ突出寸法だけ離れて突出端部が位置する状態に、前記凸部を形成することと、を備え、前記基端側伝達部材を形成することは、前記基端側伝達部材となる基端側準備体を形成し、前記基端側準備体の先端に基端側当接を形成することと、前記基端側準備体を含む仮振動ユニットが前記超音波振動によって振動する測定共振周波数を測定することと、測定された前記測定共振周波数に基づいて、前記基端側準備体のヤング率を決定することと、前記基端側準備体の前記ヤング率に基づいて、前記突出寸法以上の大きさとなる凹部の凹み寸法を決定することと、前記基端側当接部から前記基端方向へ前記凹み寸法だけ離れて底部が位置する状態に、前記凹部を前記基端側準備体に形成することと、を備え、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材を取付けることは、前記凸部を前記凹部に係合させ、前記基端側当接部に前記先端側当接部を当接させることと、前記基端側当接部から前記基端方向へ前記凹み寸法だけ離れて前記底部が位置する前記凹部に前記凸部を係合させることにより、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する状態に、前記長手軸に平行な方向についての前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間の間寸法を設定することと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、容易に製造可能であり、超音波振動の共振周波数について製品ごとのバラツキが抑制される超音波伝達ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波処置装置を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る振動子ケースの内部構成を概略的に示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る超音波伝達ユニットの構成を示す概略図である。
【図４】第１の実施形態に係る超音波伝達ユニットの構成を部材ごとに分解した状態で示す概略図である。
【図５】第１の実施形態に係る超音波伝達ユニットの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る先端側伝達部材を形成する方法を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る先端伝達部材となる先端側準備体を示す概略図である。
【図８】第１の実施形態に係る基端側伝達部材を形成する方法を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施形態に係る基端側伝達部材を形成する方法を説明する概略図である。
【図１０Ａ】第１の実施形態のある実施例に係る仮振動ユニットを示す概略図である。
【図１０Ｂ】第１の実施形態の別のある実施例に係る仮振動ユニットを示す概略図である。
【図１１】第１の実施形態に係る超音波伝達ユニットが所定の共振周波数で振動する状態での、基端側準備体のヤング率と凹部の凹み寸法との関係を示す概略図である。
【図１２】第１の実施形態に係る基端側伝達部材に先端側伝達部材を取付ける方法を示すフローチャートである。
【図１３】第１の変形例に係る超音波伝達ユニットの構成を示す概略図である。
【図１４】第２の変形例に係る超音波伝達ユニットの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）  
本発明の第１の実施形態について図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、本実施形態の超音波処置装置１を示す図である。図１に示すように、超音波処置装置１は、長手軸Ｃを有する。ここで、長手軸Ｃに平行な２方向の一方を先端方向（図１の矢印Ｃ１の方向）とし、先端方向と反対方向を基端方向（図１の矢印Ｃ２の方向）とする。超音波処置装置１は、振動子ケース２と、振動子ケース２の内部から先端方向に向かって長手軸Ｃに沿って延設される超音波伝達ユニット３と、を備える。
【００１２】
振動子ケース２の基端には、ケーブル５の一端が接続されている。ケーブル５の他端は、電源ユニット６に接続されている。電源ユニット６は、電流供給部７と、入力部９とを備える。
【００１３】
図２は、振動子ケース２の内部構成を示す図である。図３及び図４は、超音波伝達ユニット３の構成を示す図である。図２乃至図４に示すように、超音波伝達ユニット３には、電流を超音波振動に変換する複数の圧電素子１１Ａ〜１１Ｃを備える振動発生部である超音波振動子１２が設けられている。超音波振動子１２は、振動子ケース２の内部に設けられている。超音波振動子１２には、電気配線１３Ａ，１３Ｂの一端が接続されている。電気配線１３Ａ，１３Ｂは、ケーブル５の内部を通って、他端が電源ユニット６の電流供給部７に接続されている。電流供給部７から電気配線１３Ａ，１３Ｂを介して超音波振動子１２に電流を供給することにより、超音波振動子１２で超音波振動が発生する。
【００１４】
超音波伝達ユニット３は、超音波振動子１２から超音波振動が伝達される基端側伝達部材１５を備える。基端側伝達部材１５は、超音波振動子１２が装着される棒状部１６と、棒状部１６の先端方向側に連続するホーン１７と、を備える。棒状部１６には、圧電素子１１Ａ〜１１Ｃ等によって構成される超音波振動子１２が挿通される。そして、挿通された超音波振動子１２は、棒状部１６に固定される。これにより、基端側伝達部材１５に超音波振動子１２が取付けられる。また、ホーン１７は、振動子ケース２に取付けられている。ホーン１７により、超音波振動の振幅が拡大される。
【００１５】
超音波伝達ユニット３は、基端側伝達部材１５から超音波振動が伝達される先端側伝達部材２１を備える。先端側伝達部材２１は、例えば超音波プローブである。先端側伝達部材２１は、基端側伝達部材１５の先端方向側に取付けられる。超音波振動子１２で発生した超音波振動は、先端側伝達部材２１の先端まで、基端方向から先端方向へ伝達される。なお、超音波振動は、振動方向及び伝達方向が長手軸Ｃに対して平行な縦振動である。
【００１６】
超音波伝達ユニット３は、超音波振動の腹位置（例えばＡ１〜Ａ３）及び節位置（例えばＮ１，Ｎ２）を有する。超音波伝達ユニット３の基端（超音波振動子１２の基端）には、腹位置Ａ１が位置している。また、超音波伝達ユニット３の先端（先端側伝達部材２１の先端）には、腹位置Ａ３が位置している。したがって、長手軸Ｃに平行な方向についての超音波伝達ユニット３の寸法は、超音波振動の半波長の整数倍に等しい寸法となる。これにより、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達する状態において、超音波伝達ユニット３は、所定の共振周波数ｆ０で振動する
先端側伝達部材２１は、先端側部材本体２２と、先端側部材本体２２の基端に設けられる先端側当接部２３と、を備える。先端側当接部２３は、長手軸Ｃに垂直な平面状に、形成されている。また、先端側当接部２３は、先端側伝達部材２１と基端側伝達部材１５とが接続された状態において、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）及び節位置（Ｎ１，Ｎ２）とは異なる中途位置Ｍに、位置している。
【００１７】
また、先端側伝達部材２１は、先端側当接部２３から基端方向に向かって突出する凸部２５を備える。凸部２５は、先端側伝達部材２１の基端に位置する突出端部２７を備える。突出端部２７は、先端側当接部２３から基端方向へ突出寸法Ｌだけ離れて位置している。凸部２５の外周部には、雄ネジ部２８が設けられている。
【００１８】
基端側伝達部材１５は、基端側部材本体３１と、先端側当接部２３と当接する基端側当接部３２と、を備える。基端側当接部３２は、基端側伝達部材１５の先端（基端側部材本体３１の先端）に設けられ、長手軸Ｃに垂直な平面状に形成されている。また、基端側当接部３２は、先端側伝達部材２１と基端側伝達部材１５とが接続された状態において、先端側当接部２３と当接しているため、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）及び節位置（Ｎ１，Ｎ２）とは異なる中途位置Ｍに、位置している。基端側当接部３２及び先端側当接部２３を介して、基端側伝達部材１５から先端側伝達部材２１に超音波振動が伝達される。
【００１９】
基端側伝達部材１５は、基端側当接部３２から基端方向に向かって凹む凹部３３を備える。凹部３３は、側部３５と、底部３６と、を備える。凹部３３の側部３５に、雌ネジ部３７が形成されている。凸部２５の雄ネジ部２８が雌ネジ部３７と螺合することにより、凸部２５が凹部３３と係合する。これにより、基端側伝達部材１５に先端側伝達部材２１が取付けられる。
【００２０】
凹部３３の底部３６は、基端側当接部３２から凸部２５の突出寸法Ｌ以上の凹み寸法Ｔだけ基端方向に離れて、位置している。凹み寸法Ｔは、基端側伝達部材１５のヤング率Ｅに対応した大きさに設定されている。前述のように凸部２５の突出寸法Ｌ及び凹部３３の凹み寸法Ｔが設定されることにより、長手軸Ｃに平行な方向について凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法（空間寸法）Ｄが規定される。超音波伝達ユニット３が所定の共振周波数ｆ０で振動する状態に、間寸法Ｄの大きさが設定されている。間寸法Ｄがゼロでない場合、凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間に空洞部（空間部）３９が形成される。
【００２１】
凸部２５の突出端部２７、凹部３３の底部３６、又は、突出端部２７と底部３６との間（すなわち空洞部３９）に、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）の１つである基準腹位置Ａ２が、位置している。すなわち、基準腹位置Ａ２は、基端側当接部３２より基端方向側に位置している。基準腹位置Ａ２は、腹位置（Ａ１〜Ａ３）の中で中途位置Ｍに最も近い近設腹位置である。
【００２２】
次に、超音波伝達ユニット３の製造方法について説明する。図５は、超音波伝達ユニット３の製造方法を説明する図である。図５に示すように、超音波伝達ユニット３の製造においては、振動発生部である超音波振動子１２が形成される（ステップＳ１０１）。また、超音波振動子１２の形成と並行して、基端側伝達部材１５が形成され（ステップＳ１０２）、先端側伝達部材（超音波プローブ）２１が形成される（ステップＳ１０３）。そして、基端側伝達部材１５の棒状部１６に超音波振動子１２が取付けられる（ステップＳ１０４）。そして、基端側伝達部材１５の先端方向側に、先端側伝達部材２１が取付けられる（ステップＳ１０５）。これにより、超音波伝達ユニット３が製造される。
【００２３】
図６は、先端側伝達部材２１を形成する方法を説明する図である。図７は、先端伝達部材２１となる先端側準備体２１´を示す図である。図６及び図７に示すように、先端側伝達部材２１は、柱状の先端側準備体２１´から形成される。本実施形態では、先端側準備体２１´は、６４チタンから形成されている。先端側伝達部材２１の形成においては、先端側準備体２１´に先端側当接部２３を形成する（ステップＳ１１１）。先端側当接部２３は、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）及び節位置（Ｎ１，Ｎ２）とは異なる中途位置Ｍに、形成される。すなわち、図３に示すように、基端側伝達部材２１と基端側伝達部材１５とが接続された状態において、先端側当接部２３が超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）及び節位置（Ｎ１，Ｎ２）とは異なる位置（中途位置Ｍ）となるように形成される。  そして、先端側準備体２１´に、凸部２５を形成する（ステップＳ１１２）。この際、凸部２５の外周部に、雄ネジ部２８が形成される。凸部２５は、先端側当接部２３から基端方向に向かって突出する状態に、形成される。凸部２５を形成することにより、凸部２５の突出端部２７が先端側伝達部材２１の基端となる。凸部２５は、先端側当接部２３から基端方向へ突出寸法Ｌだけ離れて突出端部２７が位置する状態に、形成される。凸部２５の突出寸法Ｌは、形成される全ての先端側伝達部材２１において同一の大きさＬ０に、設定される。なお、先端側準備体２１´への先端側当接部２３及び凸部２５形成は、例えば切削加工によって、行われる。
【００２４】
図８及び図９は、基端側伝達部材１５を形成する方法を説明する図である。図８及び図９に示すように、基端側伝達部材１５は基端側準備体１５´ａ，１５´ｂから形成される。そして、基端側準備体１５´ａは柱状のロッド部材１５´´ａから形成され、基端側準備体１５´ｂは柱状のロッド部材１５´´ｂから形成される。全てのロッド部材１５´´ａは、ロット（lot）Ａから形成され、全てのロッド部材１５´´ｂは、ロットＡとは異なるロットＢから形成されている。本実施形態では、ロッド部材１５´´ａ及びロッド部材１５´´ｂは、６４チタンから形成されている。すなわち、ロットＡのロッド部材１５´´ａとロットＢのロッド部材１５´´ｂは、同一の種類の材料から形成されている。
【００２５】
しかし、ロットＡとロットＢとでは、６４チタンにおけるアルミの含有率、α相チタンに対するβ相チタンの比率等が異なる。材料の種類が同一の６４チタンであっても、アルミの含有率、α相チタンに対するβ相チタンの比率等に対応して、ヤング率Ｅは変化する。したがって、ロットＡから形成されるロッド部材１５´´ａとロットＢから形成されるロッド部材１５´´ｂとでは、ヤング率Ｅが異なる。なお、以下の説明では、ロットＡからの基端側伝達部材１５の形成について説明するが、ロットＢからの基端側伝達部材１５の形成についても、同様である。
【００２６】
基端側伝達部材１５の形成においては、ロットＡ（Ｂ）から複数のロッド部材１５´´ａ（１５´´ｂ）を形成する（ステップＳ１２１）。そして、ロッド部材１５´´ａ（１５´´ｂ）を加工して、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）が形成される（ステップＳ１２２）。この際、基端側伝達部材１５の棒状部１６及びホーン１７が形成される。また、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）の先端に、基端側当接部３２が形成される。
【００２７】
全ての基端側準備体１５´ａにおいて、外観形状は同一に形成される。また、基端側準備体１５´ａの外観形状は、基端側準備体１５´ｂの外観形状と同一に、形成される。したがって、全ての基端側伝達部材１５において、外観形状が同一となる。なお、基端側伝達部材１５（基端側準備体１５´ａ，１５´ｂ）の外観形状とは外部から基端側伝達部材１５を視た形状を意味し、凹部３３の形状は基端側伝達部材１５の外観形状に含まれない。また、棒状部１６及びホーン１７の形成は、例えば切削加工によって、行われる。
【００２８】
なお、ステップＳ１２２では、全てのロッド部材１５´´ａ（１５´´ｂ）が基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）に変形されてもよく、複数のロッド部材１５´´ａ（１５´´ｂ）から１つを選択し、選択されたロッド部材１５´´ａ（１５´´ｂ）のみが基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）に変形されてもよい。
【００２９】
そして、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）を含む仮振動ユニット４０を形成し、仮振動ユニット４０が超音波振動によって振動する周波数である測定共振周波数ｆを測定する（ステップＳ１２３）。図１０Ａは、ある実施例に係る仮振動ユニット４０を示す図である。本実施例の仮振動ユニット４０は、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）の棒状部１６に振動発生部である超音波振動子１２を取付けることにより、形成される。そして、超音波振動子１２によって、超音波振動を発生させる。仮振動ユニット４０の測定共振周波数ｆの測定は、超音波振動子１２によって発生する超音波振動を用いて行われる。
【００３０】
図１０Ｂは、別のある実施例に係る仮振動ユニット４０を示す図である。本実施例では、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）において、仮凹部３３´が形成されている。仮凹部３３´は、基端側当接部３２から基端方向に向かって凹む状態に、形成される。仮凹部３３´ａは、仮側部３５´と、仮底部３６´と、を備える。仮凹部３３´の仮底部３６´は、基端側当接部３２から基端方向へ、凹部３３の凹み寸法Ｔより小さい仮凹み寸法Ｔ´だけ離れて、位置している。なお、仮凹み部３３´の仮凹み寸法Ｔ´は、凸部２５の突出寸法Ｌより小さくてもよい。また、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）への仮凹部３３´形成は、例えば切削加工によって、行われる。
【００３１】
そして、仮凹部３３´を介して、振動発生体４１を基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）取付ける。振動発生体４１は雄ネジ部４２を備え、雄ネジ部４２が仮凹部３３´の仮側部３５´に設けられる雌ネジ部４３と螺合することにより、振動発生体４１が基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）に取付けられる。振動発生体４１が基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）に取付けられることにより、仮振動ユニット４０が形成される。ここで、振動発生体４１は、超音波振動子（振動発生部）１２とは別体であり、圧電素子４５Ａ〜４５Ｃを備える。本実施例では、振動発生体４１（圧電素子４５Ａ〜４５Ｃ）によって、超音波振動を発生させる。仮振動ユニット４０の測定共振周波数ｆの測定は、振動発生体４１によって発生する超音波振動を用いて行われる。
【００３２】
そして、測定された仮振動ユニット４０の測定共振周波数ｆに基づいて、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅを決定する（ステップＳ１２４）。前述のように、アルミの含有率、α相チタンに対するβ相チタンの比率等に対応して、ヤング率Ｅは変化するため、ロットＡのロッド部材１５´´ａとロットＢのロッド部材１５´´ｂとでは、ヤング率Ｅが異なる。したがって、ロッド部材１５´´ａから形成される基端側準備体１５´ａとロッド部材１５´´ｂから形成される基端側準備体１５´ｂとでは、ヤング率Ｅが異なる。
【００３３】
前述のように、基端側準備体１５´ａの外観形状は基端側準備体１５´ｂの外観形状と同一に形成される。このため、仮振動ユニット４０の測定共振周波数ｆは、仮振動ユニット４０に含まれる基端側準備体（１５´ａ，１５´ｂ）のヤング率Ｅに対応して変化する。基端側準備体１５´ａと基端側準備体１５´ｂとではヤング率Ｅが異なるため、ステップＳ１２３において、基端側準備体１５´ａが含まれる仮振動ユニット４０では測定共振周波数ｆはｆａとなり、基端側準備体１５´ｂが含まれる仮振動ユニット４０では測定共振周波数ｆはｆｂとなる。そして、ステップＳ１２４において、測定共振周波数ｆの値ｆａに基づいて基端側準備体１５´ａのヤング率ＥがＥａと決定され、測定共振周波数ｆの値ｆｂに基づいて基端側準備体１５´ｂのヤング率ＥがＥｂと決定される。
【００３４】
なお、ステップＳ１２３及びステップＳ１２４では、複数の基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）から１つを選択し、選択された基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のみについて測定共振周波数ｆの測定、及び、ヤング率Ｅの決定が行われればよい。この場合、選択された基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅの値Ｅａ（Ｅｂ）が、全ての基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅとして決定される。また、全ての基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）について、測定共振周波数ｆの測定、及び、ヤング率Ｅの決定が行われてもよい。
【００３５】
そして、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅに基づいて、凹部３３の凹み寸法Ｔが決定される（ステップＳ１２５）。凹部３３の凹み寸法Ｔは、凸部２５の突出寸法Ｌ以上の大きさとなる範囲で、決定される。また、凹部３３の凹み寸法Ｔは、超音波伝達ユニット３が所定の周波数ｆ０で振動する状態に、決定される。
【００３６】
図１１は、超音波伝達ユニット３が所定の周波数ｆ０で振動する状態での、基端側準備体１５´ａ，１５´ｂ（基端側伝達部材１５）のヤング率Ｅと凹部３３の凹み寸法Ｔとの関係を示す図である。図１１において、基端側伝達部材１５の材料の種類が６４チタンの場合は実線で示され、基端側伝達部材１５の材料の種類がジュラルミンの場合は破線でしめされている。図１１に示すヤング率Ｅと凹み寸法Ｔとの関係は、予め認識されている。
【００３７】
超音波伝達ユニット３の超音波振動の共振周波数は、基端側伝達部材１５のヤング率Ｅに加え、長手軸Ｃに平行な方向についての凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法Ｄの大きさの影響を受ける。前述のように、基端側準備体１５´ａから形成される基端側伝達部材１５と基端側準備体１５´ｂから形成される基端側伝達部材１５とでは、ヤング率Ｅは異なる。このため、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅ（仮振動ユニット４０の測定共振周波数ｆ）に対応させて凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法Ｄの大きさを調整することにより、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅに関係なく、超音波伝達ユニット３が所定の共振周波数ｆ０で振動する状態になる。前述のように、凸部２５の突出寸法Ｌは、全ての先端側伝達部材２１において、同一の大きさＬ０となる。したがって、凹部３３の凹み寸法Ｔを調整することにより、凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法Ｄが調整され、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅに関係なく、全ての超音波伝達ユニット３が所定の共振周波数ｆ０で振動する状態になる。
【００３８】
本実施形態では、基端側準備体１５´ａ，１５´ｂは６４チタンから形成されるため、図１１の実線で示す関係に基づいて、凹部３３の凹み寸法Ｔが決定される。ヤング率ＥがＥａとなる基端側準備体１５´ａでは、凹み寸法ＴはＴａに決定される。また、ヤング率ＥがＥｂとなる基端側準備体１５´ｂでは、凹み寸法ＴはＴｂに決定される。これにより、ヤング率ＥがＥａとなる基端側準備体１５´ａから基端側伝達部材１５が形成される場合、及び、ヤング率ＥがＥｂとなる基端側準備体１５´ｂから基端側伝達部材１５が形成される場合いずれにおいても、超音波伝達ユニット３が所定の周波数ｆ０で振動する状態に、凹み寸法Ｔが決定される。
【００３９】
そして、基端側当接部３２から基端方向へ凹み寸法Ｔだけ離れて底部３６が位置する状態に、凹部３３を基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）に形成する（ステップＳ１２６）。凹部３３が形成されることにより、基端側伝達部材１５が形成される。また、凹部３３の形成において、凹部３３の側部３５に雌ネジ部３７が形成される。図１０Ａに示す実施例では、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）に仮凹部３３´は設けられていない。したがって、長手軸Ｃから外周端まで平面状に形成される基端側当接部３２に、基端方向へ向かって凹む凹部３３が形成される。
【００４０】
また、図１０Ｂに示す実施例では、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）に仮凹部３３´が形成されている。したがって、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅに基づいて仮凹部３３´を変形することにより、凹部が形成される。前述のように、仮凹部３３´の仮凹み寸法Ｔ´は、凹部３３の凹み寸法Ｔより小さい。基端側準備体（１５´ａ，１５´ｂ）の材料の種類が６４チタンの場合、基端側準備体（１５´ａ，１５´ｂ）のヤング率Ｅ及び凹部３３の凹み寸法Ｔは、図１１の実線の範囲でばらつく。したがって、仮凹み寸法Ｔ´は、バラツキの範囲内における凹み寸法Ｔの最小値Ｔｍｉｎより小さくなる。ヤング率Ｅ及び凹み寸法Ｔのバラツキの範囲は、予め認識されている。仮凹部３３´の仮凹み寸法Ｔ´が凹部３３の凹み寸法Ｔより小さいため、仮凹み部３３´を凹み部３３に変形可能である。
【００４１】
なお、本実施形態では、基端側伝達部材１５の材料の種類が６４チタンの場合について説明したが、基端側伝達部材１５の材料の種類がジュラルミンの場合は、図１１の破線で示す関係に基づいて、凹部３３の凹み寸法Ｔが決定される。そして、決定された凹み寸法Ｔの凹部３３が形成される。
【００４２】
また、ステップＳ１２４において選択された１つの基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅの値Ｅａ（Ｅｂ）が全ての基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）のヤング率Ｅとして決定された場合は、ステップＳ１２５及びステップＳ１２６では、全ての基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）において、凹部３３の凹み寸法Ｔが同一の大きさＴａ（Ｔｂ）となる。一方、ステップＳ１２４において全ての基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）についてヤング率Ｅの決定が行われた場合は、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）ごとにヤング率Ｅの値に微差が生じる。したがって、基端側準備体１５´ａ（１５´ｂ）ごとのヤング率Ｅの値の微差に対応させて、基端側準備体１５´ａごとに凹部３３の凹み寸法Ｔも調整される。
【００４３】
図１２は、基端側伝達部材１５に先端側伝達部材２１を取付ける方法を示す図である。図１２に示すように、基端側伝達部材１５への先端側伝達部材２１の取付けにおいては、雄ネジ部２８と雌ネジ部３７とを螺合し、凸部２５を凹部３３に係合させる（ステップＳ１３１）。凸部２５が凹部３３に係合することにより、基端側伝達部材１５の基端側当接部３２に先端側伝達部材２１の先端側当接部２３が当接する（ステップＳ１３２）。これにより、基端側伝達部材１５から先端側伝達部材２１に超音波振動が伝達可能になる。先端側当接部２３は、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）及び節位置（Ｎ１，Ｎ２）とは異なる中途位置Ｍで、基端側当接部３２と当接する。
【００４４】
また、凸部２５が係合する凹部３３では底部３６が基端側当接部３２から基端方向へ凹み寸法Ｔだけ離れて位置し、凹部３３の凹み寸法ＴはステップＳ１２５で前述のように調整されている。このため、凸部２５を凹部３３に係合させることにより、長手軸Ｃに平行な方向についての凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法Ｄが設定される（ステップＳ１３３）。間寸法Ｄの大きさは、超音波伝達ユニット３が所定の共振周波数ｆ０で振動する状態に設定される。
【００４５】
また、凸部２５を凹部３３に係合させることにより、凸部２５の突出端部２７、凹部３３の底部３６、又は、突出端部２７と底部３６との間（すなわち空洞部３９）に、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）の１つである基準腹位置Ａ２を、位置させる（ステップＳ１３４）。すなわち、基準腹位置Ａ２を、基端側当接部３２より基端方向側に位置させる。
【００４６】
前述のように超音波伝達ユニット３が製造されるため、超音波伝達ユニット３ごとに異なる基端側伝達部材１５のヤング率Ｅの大きさに対応させて、凹部３３の凹み寸法Ｔを調整可能である。全ての先端側伝達部材２１で凸部２５の突出寸法Ｌは同一の大きさＬ０となるため、基端側伝達部材１５の凹部３３の凹み寸法Ｔが調整されることにより、長手軸Ｃに平行な方向についての凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間寸法Ｄが調整される。超音波伝達ユニット３の超音波振動の共振周波数に影響を与える間寸法Ｄの大きさが基端側伝達部材１５のヤング率Ｅに対応して調整されるため、基端側伝達部材１５ごとのヤング率Ｅが異なる場合でも、所定の共振周波数ｆ０で振動する状態に全ての超音波伝達ユニット３を設定可能となる。これにより、超音波振動の共振周波数について、製造される超音波伝達ユニット３（製品）ごとのバラツキを、有効に抑制することができる。
【００４７】
また、超音波伝達ユニット３では、基端側伝達部材１５のヤング率Ｅの大きさに対応して、凹部３３の凹み寸法Ｔの大きさを基端側伝達部材１５ごとに調整している。すなわち、基端側伝達部材１５のヤング率Ｅの大きさに対応して、外観形状を基端側伝達部材１５ごとに変更しているわけではない。このため、超音波伝達ユニット３の製造において、コスト及び手間が削減される。したがって、基端側伝達部材１５ごとにヤング率Ｅの大きさが異なる場合でも、容易に超音波伝達ユニット３を製造することができる。
【００４８】
次に、超音波伝達ユニット３の作用について説明する。超音波伝達ユニット３を用いて生体組織等の処置対象の処置を行う際には、入力部９での操作により、電流供給部７から電気配線１３Ａ，１３Ｂを介して超音波振動子１２に電流を供給する。これにより、超音波振動子１２で超音波振動が発生し、基端側伝達部材１５を通って超音波プローブである先端側伝達部材２１に超音波振動が伝達される。基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達する状態において、超音波伝達ユニット３は所定の共振周波数ｆ０で振動する。超音波伝達ユニット３を振動させた状態で、先端側伝達部材２１の先端部が処置対象の処置を行う。
【００４９】
ここで、間寸法Ｄがゼロでない場合、凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間に空洞部３９が形成される。空洞部３９を通る長手軸Ｃに垂直な超音波伝達ユニット３の断面形状は、筒状（中空）である。これに対し、空洞部３９以外の部分を通る長手軸Ｃに垂直な超音波伝達ユニット３の断面形状は、柱状（中肉）である。すなわち、空洞部３９が設けられることにより、凹部３３の底部３６で長手軸Ｃに垂直な超音波伝達ユニット３の断面形状が柱状から筒状に大きく変化し、凸部２５の突出端部２７で長手軸Ｃに垂直な超音波伝達ユニット３の断面形状が筒状から柱状に大きく変化する。超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な超音波伝達ユニット３の断面形状が大きく変化する位置では、超音波振動が長手軸Ｃに垂直な方向への応力の影響を受け易い。応力の影響を受けることにより、超音波振動の振動モードが変化し、超音波伝達ユニット３の先端（先端側伝達部材２１の先端部）まで超音波振動が適切に伝達されない可能性がある。
【００５０】
このため、超音波伝達ユニット３では、凸部２５の突出端部２７、凹部３３の底部３６、又は、突出端部２７と底部３６との間（すなわち空洞部３９）に、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）の１つである基準腹位置Ａ２が、位置している。これにより、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な超音波伝達ユニット３の断面形状が大きく変化する凸部２５の突出端部２７及び凹部３３の底部３６が、基準腹位置Ａ２の近傍に位置する。基準腹位置Ａ２を含む超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）では、振幅は最大となるが、長手軸Ｃに垂直な方向への応力はゼロとなる。したがって、基準腹位置Ａ２の近傍に位置する凸部２５の突出端部２７及び凹部３３の底部３６では、長手軸Ｃに垂直な方向への応力は小さい。このため、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な超音波伝達ユニット３の断面形状が大きく変化する凸部２５の突出端部２７及び凹部３３の底部３６において、超音波振動が、長手軸Ｃに垂直な方向への応力の影響をほとんど受けない。したがって、空洞部３９を設けた場合でも、超音波振動の振動モードの変化が抑制され、超音波伝達ユニット３の先端（先端側伝達部材２１の先端部）まで超音波振動を適切に伝達することができる。
【００５１】
（変形例）  
なお、第１の実施形態では、凸部２５の突出端部２７、凹部３３の底部３６、又は、突出端部２７と底部３６との間（すなわち空洞部３９）に位置する基準腹位置Ａ２は、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３）の中で中途位置Ｍに最も近い近設腹位置であるが、これに限るものではない。例えば、第１の変形例として図１３に示すように、凸部２５の突出端部２７、凹部３３の底部３６、又は、突出端部２７と底部３６との間（すなわち空洞部３９）に位置する基準腹位置Ａ２が、近設腹位置Ａ４とは異なってもよい。すなわち、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ４）の中で中途位置Ｍに最も近い近設腹位置Ａ４より基端方向側に、基準腹位置Ａ２が位置している。
【００５２】
本変形例では、凸部２５との突出端部２７が、近設腹位置Ａ４より基端方向側に位置している。そして、凹部３３の底部３６が、近設腹位置Ａ４より基端方向側に位置している。本変形例でも、凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法Ｄは、超音波伝達ユニット３が所定の周波数ｆ０で振動する状態に、調整されている。
【００５３】
また、第１の実施形態では、凸部２５の雄ネジ部２８が雌ネジ部３７と螺合することにより、凸部２５が凹部３３と係合するが、これに限るものではない。例えば、第２の変形例として図１４に示すように、接合剤５１によって凸部２５の外周部と凹部３３の側部３５とを接合してもよい。凸部２５の外周部と凹部３３の側部３５とが接合することにより、凸部２５が凹部３３に係合する。
【００５４】
本変形例でも、基端側当接部３２に先端側当接部２３が当接している。また、凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法Ｄは、超音波伝達ユニット３が所定の周波数ｆ０で振動する状態に、調整されている。
【００５５】
前述の変形例より、先端側伝達部材２１は、超音波振動の腹位置（Ａ１〜Ａ３；Ａ１〜Ａ４）及び節位置（Ｎ１，Ｎ２）とは異なる中途位置Ｍに位置する先端側当接部２３と、先端側当接部２３から基端方向に向かって突出した状態で設けられる凸部２５と、を備えればよい。そして、凸部２５の突出端部２７が、先端側伝達部材２１の基端に位置し、先端側当接部２３から基端方向へ突出寸法Ｌ（Ｌ０）だけ離れて位置すればよい。また、基端側伝達部材１５は、基端側伝達部材１５の先端に設けられ、先端側当接部２３と当接する基端側当接部３２と、基端側当接部３２から基端方向に向かって凹んだ状態で設けられ、凸部２５が係合する凹部３３と、を備えればよい。そして、凹部３３の底部３６は、突出寸法Ｌ以上で、かつ、基端側伝達部材１５のヤング率Ｅに対応した大きさに設定される凹み寸法Ｔだけ、基端側当接部３２から基端方向に離れて位置すればよい。これにより、超音波伝達ユニット３が所定の共振周波数ｆ０で振動する状態に、長手軸Ｃに平行な方向についての凸部２５の突出端部２７と凹部３３の底部３６との間の間寸法Ｄの大きさが設定される。
【００５６】
以上、本発明の実施形態及び変形理恵について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。
【図１】
2014065177.tif 000003
【図２】
2014065177.tif 000004
【図３】
2014065177.tif 000005
【図４】
2014065177.tif 000006
【図５】
2014065177.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014065177.tif 000009
【図８】
2014065177.tif 000010
【図９】
2014065177.tif 000011
【図１０Ａ】
2014065177.tif 000012
【図１０Ｂ】
2014065177.tif 000013
【図１１】
2014065177.tif 000014
【図１２】
2014065177.tif 000015
【図１３】
2014065177.tif 000016
【図１４】
2014065177.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月30日(2014.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットであって、
前記超音波振動を発生する振動発生部と、
前記振動発生部が取付けられ、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材であって、前記基端側伝達部材の先端を形成する基端側当接部を備える基端側伝達部材と、
前記基端側伝達部材の先端方向側に接続され、前記振動発生部から前記基端側伝達部材に伝達された前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材であって、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続された状態において前記基端側伝達部材の前記基端側当接部が当接する先端側当接部を備える先端側伝達部材と、
前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出する凸部であって、前記先端側当接部から前記基端方向へ所定の突出寸法だけ離れて位置する突出端部を備える凸部と、
前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹み、前記基端側当接部から前記基端方向へ前記所定の突出寸法以上の所定の凹み寸法だけ離れて凹んだ底部を備える凹部であって、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続されて前記凹部が前記凸部と係合することにより、前記基端側伝達部材の内部において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に空間を有する空洞部を形成し、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する状態において、前記凸部の前記突出端部から前記凹部の前記底部までに渡る範囲内に前記超音波振動の腹位置が位置する、凹部と、
を具備する、超音波伝達ユニット。
【請求項２】
前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する前記状態において、前記基端側当接部及び前記先端側当接部は、前記超音波振動の腹位置及び節位置とは異なる位置に位置し、
前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する前記状態において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に位置する腹位置である基準腹位置は、前記超音波振動の前記腹位置の中で前記基端側当接部及び前記先端側当接部に最も近い近設腹位置である、
請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項３】
前記基端側伝達部材は、前記超音波振動の振幅を拡大するホーンを備える、請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項４】
前記凸部は、雄ネジ部を備え、
前記凹部は、前記雄ネジ部に螺合することにより、前記凸部を前記凹部に係合させる雌ネジ部を備える、
請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項５】
長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットの製造方法であって、
前記超音波振動を発生する振動発生部を形成することと、
前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材を形成し、基端側当接部によって前記基端側伝達部材の先端を形成することと、
前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることと、
前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材を形成することと、
前記基端側伝達部材の先端方向側に、前記先端側伝達部材を接続し、前記基端側伝達部材の前記基端側当接部を前記先端側伝達部材の先端側当接部 に当接させることと、
前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出する凸部を形成し、前記先端側当接部から所定の突出寸法だけ前記基端方向へ離れている前記凸部の突出端部によって、前記先端側伝達部材の基端を形成することと、
前記基端側伝達部材において前記基端側当接部から前記基端方向へ向かって凹む凹部を形成し、前記基端側当接部から前記所定の突出寸法以上の所定の凹み寸法だけ前記基端方向へ離して前記凹部の底部を形成することと、
前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続されて、前記凹部が前記凸部と係合することにより、前記基端側伝達部材の内部において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に空間を有する空洞部を形成することと、
前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する際の前記超音波振動の腹位置が、前記凸部の前記突出端部から前記凹部の前記底部までに渡る範囲内に位置するように、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材を接続することと、
を具備する製造方法。
【請求項６】
前記基端側伝達部材において前記凹部を形成することは、
前記基端側伝達部材を含む仮振動ユニットが前記超音波振動によって振動する際の共振周波数である測定共振周波数を測定することと、
測定された前記測定共振周波数に基づいて、前記基端側伝達部材のヤング率を決定することと、
前記基端側伝達部材の前記ヤング率に基づいて、前記凹部の前記所定の凹み寸法を決定することと、
を備える、請求項５の製造方法。
【請求項７】
前記仮振動ユニットの前記測定共振周波数を測定することは、
前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることにより、前記仮振動ユニットを形成することと、
前記振動発生部によって前記超音波振動を発生させることと、
を備える請求項６の製造方法。
【請求項８】
前記仮振動ユニットの前記測定共振周波数を測定することは、
前記基端側伝達部材において、前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹む仮凹部を形成し、前記基端側当接部から前記基端方向へ前記凹部の前記所定の凹み寸法より小さい仮凹み寸法だけ離して、前記仮凹部の仮底部を位置させることと、
前記仮凹部を介して前記振動発生部とは別体の振動発生体を前記基端側伝達部材に取付け、前記仮振動ユニットを形成することと、
前記振動発生体によって前記超音波振動を発生させることと、
を備え、
前記基端側伝達部材において前記凹部を形成することは、前記基端側伝達部材の前記ヤング率に基づいて、前記仮凹部を変形することを備える、請求項６の製造方法。
【請求項９】
前記仮凹部を形成することは、前記仮凹み寸法が前記凸部の前記所定の突出寸法より小さくなる状態に、前記仮凹部を形成することを備える、請求項８の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明のある態様は、長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットであって、前記超音波振動を発生する振動発生部と、前記振動発生部が取付けられ、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材であって、前記基端側伝達部材の先端を形成する基端側当接部を備える基端側伝達部材と、前記基端側伝達部材の先端方向側に接続され、前記振動発生部から前記基端側伝達部材に伝達された前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材であって、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続された状態において前記基端側伝達部材の前記基端側当接部が当接する先端側当接部を備える先端側伝達部材と、前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出する凸部であって、前記先端側当接部から前記基端方向へ所定の突出寸法だけ離れて位置する突出端部を備える凸部と、前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹み、前記基端側当接部から前記基端方向へ前記所定の突出寸法以上の所定の凹み寸法だけ離れて凹んだ底部を備える凹部であって、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続されて前記凹部が前記凸部と係合することにより、前記基端側伝達部材の内部において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に空間を有する空洞部を形成し、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する状態において、前記凸部の前記突出端部から前記凹部の前記底部までに渡る範囲内に前記超音波振動の腹位置が位置する、凹部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の別のある態様は、長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットの製造方法であって、前記超音波振動を発生する振動発生部を形成することと、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材を形成し、基端側当接部によって前記基端側伝達部材の先端を形成することと、前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることと、  前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材を形成することと、  前記基端側伝達部材の先端方向側に、前記先端側伝達部材を接続し、前記基端側伝達部材の前記基端側当接部を前記先端側伝達部材の先端側当接部 に当接させることと、前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出する凸部を形成し、前記先端側当接部から所定の突出寸法だけ前記基端方向へ離れている前記凸部の突出端部によって、前記先端側伝達部材の基端を形成することと、前記基端側伝達部材において前記基端側当接部から前記基端方向へ向かって凹む凹部を形成し、前記基端側当接部から前記所定の突出寸法以上の所定の凹み寸法だけ前記基端方向へ離して前記凹部の底部を形成することと、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続されて、前記凹部が前記凸部と係合することにより、前記基端側伝達部材の内部において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に空間を有する空洞部を形成することと、前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する際の前記超音波振動の腹位置が、前記凸部の前記突出端部から前記凹部の前記底部までに渡る範囲内に位置するように、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材を接続することと、を備える。
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月6日(2014.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットであって、
前記超音波振動を発生する振動発生部と、
前記振動発生部が取付けられ、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材であって、前記基端側伝達部材の先端を形成する基端側当接部を備える基端側伝達部材と、
前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される前記基端側伝達部材に接続され、前記基端側伝達部材に接続された状態において前記基端側伝達部材の前記基端側当接部と当接する先端側当接部を備える先端側伝達部材と、
前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出し、前記先端側当接部から所定の突出寸法だけ離れる突出端部を有する凸部と、
前記基端側伝達部材において前記基端側当接部から前記基端方向へ向かって凹み、前記基端側当接部から前記所定の突出寸法以上の凹み寸法だけ離れる底部を有するとともに、前記基端側伝達部材のヤング率と前記凹み寸法との関係から前記基端側伝達部材の前記ヤング率に基づいて前記凹み寸法が設定されることにより、前記超音波伝達ユニットが前記超音波振動を伝達する状態において、前記凸部の前記突出端部と前記底部との間の空洞部が形成される範囲に前記超音波振動の腹位置が位置する前記所定の共振周波数で前記基端側伝達部材及び前記先端側伝達部材を振動させる凹部と、
を具備する、超音波伝達ユニット。
【請求項２】
前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する前記状態において、前記基端側当接部及び前記先端側当接部は、前記超音波振動の腹位置及び節位置とは異なる位置に位置し、
前記超音波伝達ユニットが前記所定の共振周波数で振動する前記状態において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に位置する腹位置である基準腹位置は、前記超音波振動の前記腹位置の中で前記基端側当接部及び前記先端側当接部に最も近い近設腹位置である、
請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項３】
前記基端側伝達部材は、前記超音波振動の振幅を拡大するホーンを備える、請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項４】
前記凸部は、雄ネジ部を備え、
前記凹部は、前記雄ネジ部に螺合することにより、前記凸部を前記凹部に係合させる雌ネジ部を備える、
請求項１の超音波伝達ユニット。
【請求項５】
長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットの製造方法であって、
前記超音波振動を発生する振動発生部を形成することと、
前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材を形成し、基端側当接部によって前記基端側伝達部材の先端を形成することと、
前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることと、
前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材を形成することと、
前記基端側伝達部材の先端方向側に、前記先端側伝達部材を接続し、前記基端側伝達部材の前記基端側当接部を前記先端側伝達部材の先端側当接部に当接させることと、
前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出する凸部を形成し、前記先端側当接部から所定の突出寸法だけ前記基端方向へ離れている前記凸部の突出端部によって、前記先端側伝達部材の基端を形成することと、
前記基端側伝達部材において前記基端側当接部から前記基端方向へ向かって凹む凹部を形成することであって、前記基端側当接部から前記凹部の底部までの前記所定の突出寸法以上の大きさとなる凹み寸法を、前記基端側伝達部材のヤング率と前記凹み寸法との関係から前記基端側伝達部材の前記ヤング率に基づいて設定し、前記基端側当接部から前記底部までが設定された前記凹み寸法となる前記凹部を形成することと、
前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続されて、前記凹部が前記凸部と係合することにより、前記基端側伝達部材の内部において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に空間を有する空洞部を形成することと、
前記凹み寸法が設定された前記基端側伝達部材と前記先端側伝達部材を接続し、前記超音波伝達ユニットが前記超音波振動を伝達する状態において、前記凸部の前記突出端部と前記底部との間の前記空洞部が形成される範囲に前記超音波振動の腹位置が位置する前記所定の共振周波数で、前記基端側伝達部材及び前記先端側伝達部材を振動可能にすることと、
を具備する製造方法。
【請求項６】
前記基端側伝達部材において前記凹部を形成することは、
前記基端側伝達部材を含む仮振動ユニットが前記超音波振動によって振動する際の共振周波数である測定共振周波数を測定することと、
測定された前記測定共振周波数に基づいて、前記基端側伝達部材の前記ヤング率を決定することと、
を備える、請求項５の製造方法。
【請求項７】
前記仮振動ユニットの前記測定共振周波数を測定することは、
前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることにより、前記仮振動ユニットを形成することと、
前記振動発生部によって前記超音波振動を発生させることと、
を備える請求項６の製造方法。
【請求項８】
前記仮振動ユニットの前記測定共振周波数を測定することは、
前記基端側伝達部材において、前記基端側当接部から前記基端方向に向かって凹む仮凹部を形成し、前記基端側当接部から前記基端方向へ前記凹部の前記凹み寸法より小さい仮凹み寸法だけ離して、前記仮凹部の仮底部を位置させることと、
前記仮凹部を介して前記振動発生部とは別体の振動発生体を前記基端側伝達部材に取付け、前記仮振動ユニットを形成することと、
前記振動発生体によって前記超音波振動を発生させることと、
を備え、
前記基端側伝達部材において前記凹部を形成することは、前記基端側伝達部材の前記ヤング率に基づいて、前記仮凹部を変形することを備える、請求項６の製造方法。
【請求項９】
前記仮凹部を形成することは、前記仮凹み寸法が前記凸部の前記所定の突出寸法より小さくなる状態に、前記仮凹部を形成することを備える、請求項８の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明のある態様は、長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットであって、前記超音波振動を発生する振動発生部と、前記振動発生部が取付けられ、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材であって、前記基端側伝達部材の先端を形成する基端側当接部を備える基端側伝達部材と、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される前記基端側伝達部材に接続され、前記基端側伝達部材に接続された状態において前記基端側伝達部材の前記基端側当接部と当接する先端側当接部を備える先端側伝達部材と、前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出し、前記先端側当接部から所定の突出寸法だけ離れる突出端部を有する凸部と、前記基端側伝達部材において前記基端側当接部から前記基端方向へ向かって凹み、前記基端側当接部から前記所定の突出寸法以上の凹み寸法だけ離れる底部を有するとともに、前記基端側伝達部材のヤング率と前記凹み寸法との関係から前記基端側伝達部材の前記ヤング率に基づいて前記凹み寸法が設定されることにより、前記超音波伝達ユニットが前記超音波振動を伝達する状態において、前記凸部の前記突出端部と前記底部との間の空洞部が形成される範囲に前記超音波振動の腹位置が位置する前記所定の共振周波数で前記基端側伝達部材及び前記先端側伝達部材を振動させる凹部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の別のある態様は、長手軸に沿って延設され、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達することにより、所定の共振周波数で振動する超音波伝達ユニットの製造方法であって、前記超音波振動を発生する振動発生部を形成することと、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される基端側伝達部材を形成し、基端側当接部によって前記基端側伝達部材の先端を形成することと、  前記基端側伝達部材に前記振動発生部を取付けることと、前記基端側伝達部材から前記超音波振動が伝達される先端側伝達部材を形成することと、前記基端側伝達部材の先端方向側に、前記先端側伝達部材を接続し、前記基端側伝達部材の前記基端側当接部を前記先端側伝達部材の先端側当接部 に当接させることと、前記先端側伝達部材において前記先端側当接部から前記基端方向へ向かって突出する凸部を形成し、前記先端側当接部から所定の突出寸法だけ前記基端方向へ離れている前記凸部の突出端部によって、前記先端側伝達部材の基端を形成することと、前記基端側伝達部材において前記基端側当接部から前記基端方向へ向かって凹む凹部を形成することであって、前記基端側当接部から前記凹部の底部までの前記所定の突出寸法以上の大きさとなる凹み寸法を、前記基端側伝達部材のヤング率と前記凹み寸法との関係から前記基端側伝達部材の前記ヤング率に基づいて設定し、前記基端側当接部から前記底部までが設定された前記凹み寸法となる前記凹部を形成することと、前記基端側伝達部材に前記先端側伝達部材が接続されて、前記凹部が前記凸部と係合することにより、前記基端側伝達部材の内部において前記凸部の前記突出端部と前記凹部の前記底部との間に空間を有する空洞部を形成することと、前記凹み寸法が設定された前記基端側伝達部材と前記先端側伝達部材を接続し、前記超音波伝達ユニットが前記超音波振動を伝達する状態において、前記凸部の前記突出端部と前記底部との間の前記空洞部が形成される範囲に前記超音波振動の腹位置が位置する前記所定の共振周波数で、前記基端側伝達部材及び前記先端側伝達部材を振動可能にすることと、を備える。
【国際調査報告】
2014065177.tif 000018
2014065177.tif 000019
2014065177.tif 000020
2014065177.tif 000021