(57)【要約】【課題】振動を与えたときの減衰率がより小さい超音波伝達部材および医療器具を提供する。【解決手段】２８〜４２質量％のＣｏと、１５〜４０質量％のＮｉと、１０〜２７質量％のＣｒと、３〜１２質量％のＭｏとを含むＣｏ基合金で形成されている。Ｃｏ基合金は、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｌ、ＢおよびＣｕのうちの少なくとも１種を、１０質量％以下で含んでいてもよい。Ｃｏ基合金は、減衰率が１０−３より小さく、引張強度が１０００ＭＰａ以上であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２８〜４２質量％のＣｏと、１５〜４０質量％のＮｉと、１０〜２７質量％のＣｒと、３〜１２質量％のＭｏとを含むＣｏ基合金で形成されていることを特徴とする超音波伝達部材。
【請求項２】
前記Ｃｏ基合金は、減衰率が１０−３より小さいことを特徴とする請求項１記載の超音波伝達部材。
【請求項３】
前記Ｃｏ基合金は、４００℃〜７００℃の温度範囲で、３０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数範囲での減衰率が１０−３より小さいことを特徴とする請求項１記載の超音波伝達部材。
【請求項４】
前記Ｃｏ基合金は、引張強度が１０００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波伝達部材。
【請求項５】
前記Ｃｏ基合金は、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｌ、ＢおよびＣｕのうちの少なくとも１種を、１０質量％以下で含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波伝達部材。
【請求項６】
超音波ホーンであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波伝達部材。
【請求項７】
手術、検査または治療に用いられる医療器具であって、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超音波伝達部材を有することを特徴とする医療器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波伝達部材および医療器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野で使用される超音波スケーラーや超音波トロッカー、切断や溶接等で使用される超音波ホーンなどに利用される超音波伝達部材の素材として、減衰率が小さいアルミニウム合金、チタン合金、青銅や黄銅などの銅合金、鋼などが用いられている（例えば、非特許文献１参照）。また、これらの合金の他に、加工性、強度、耐蝕性に優れた金属ガラスも用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、本発明者等により、Ｃｏを主成分とするＣｏ基合金として、Ｃｏ：２８〜４２質量％、Ｃｒ：１０〜２７質量％、Ｍｏ：３〜１２質量％、Ｎｉ：１５〜４０質量％、Ｔｉ：０．１〜１質量％、Ｍｎ：１．５質量％以下、Ｆｅ：０．１〜２６質量％、Ｃ：０．１質量％以下及び不可避不純物を含むと共に、Ｎｂ：３質量％以下、Ｗ：５質量％以下、Ａｌ：０．５質量％以下、Ｚｒ：０．１質量％以下、Ｂ：０．０１質量％以下からなる群より選択される少なくとも１種を含んで成り、集合組織がＧｏｓｓ方位を主方位とするものが開発されている（例えば、特許文献２参照）。このＣｏ基合金は、結晶制御されており、機械的強度が高く、耐食性に優れている。
【０００４】
また、本発明者等により、Ｃｒ：２５〜３５質量％、Ｍｏ：３〜８質量％、Ｎ：０．０８〜０．８質量％、Ｓｉ：１質量％以下、Ｍｎ：１質量％以下を含み、残部がＣｏおよび不可避不純物から成り、等軸状の結晶粒組織を有するＣｏ基合金も開発されている（例えば、特許文献３参照）。このＣｏ基合金は、高強度、高延性、高剛性、高疲労強度を有しており、Ｎｉをほとんど含んでいないため、生体材料として好適に使用することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】杉本孝一、「防振合金の最近の進歩」、鉄と鋼、1974年、Vol.60、No.14、p.2203-2220
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７２６７４号公報
【特許文献２】特開２０１２−６２５３８号公報
【特許文献３】特許第５８４６５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アルミニウム合金、チタン合金、銅合金、鋼などの合金は、振動に対する減衰率として、１０−４やそれに近い値が得られている。また、特許文献１に記載の金属ガラスも、ある程度小さい減衰率を有していると考えられる。しかしながら、近年、振動の伝達効率がより高い材料が求められており、さらに小さい減衰率を有する材料の開発が期待されている。
【０００８】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、振動を与えたときの減衰率がより小さい超音波伝達部材および医療器具を提供することを目的とする。
【０００９】
なお、特許文献２および３に記載のＣｏ基合金は、減衰率が測定されていない。また、特許文献２にも特許文献３にも、これらのＣｏ基合金を超音波伝達部材の材料として使用することについては、記載も示唆もされていない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る超音波伝達部材は、２８〜４２質量％のＣｏと、１５〜４０質量％のＮｉと、１０〜２７質量％のＣｒと、３〜１２質量％のＭｏとを含むＣｏ基合金で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る超音波伝達部材は、材料であるＣｏ基合金の減衰率を１０−３より小さくすることができ、従来の超音波伝達部材の材料よりも、振動を与えたときの減衰率が小さく、振動の伝達効率が高い。Ｃｏ基合金は、使用の範囲内での減衰率が小さければよく、例えば、４００℃〜７００℃の温度範囲で、３０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数範囲での減衰率が１０−３より小さくなっていてもよい。
【００１２】
本発明に係る超音波伝達部材で、前記Ｃｏ基合金は、引張強度が１０００ＭＰａ以上であることが好ましい。この場合、高強度で減衰率が小さい材料を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る超音波伝達部材で、前記Ｃｏ基合金は、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｌ、ＢおよびＣｕのうちの少なくとも１種を、１０質量％以下で含んでいてもよい。この場合、これらの物質の配合量によって、減衰率をさらに小さくしたり、強度を高めたりすることができる。また、Ｃｏ基合金は、不可避不純物を含んでいてもよい。
【００１４】
本発明に係る超音波伝達部材は、超音波ホーン等、超音波を伝達するためのものであれば、いかなるものであってもよい。また、本発明に係る超音波伝達部材は、超音波スケーラーや超音波トロッカー等、手術、検査または治療に用いられる医療器具に利用されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動を与えたときの減衰率がより小さい超音波伝達部材および医療器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の超音波伝達部材の、圧下率および時効処理温度に対する対数減衰率の変化を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態の超音波伝達部材の、対数減衰率と引張強度との関係を示すグラフである（非特許文献１の図１に重ねて、書き直したもの）。
【図３】本発明の実施の形態の超音波伝達部材を利用した（ａ）超音波スケーラーの斜視図、（ｂ）超音波スケーラーの胴体部の拡大側面図である。
【図４】本発明の実施の形態の超音波伝達部材を利用した（ａ）超音波トロッカーの斜視図、（ｂ）超音波トロッカーの針部の拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図４は、本発明の実施の形態の超音波伝達部材を示している。
本発明の実施の形態の超音波伝達部材は、２８〜４２質量％のＣｏと、１５〜４０質量％のＮｉと、１０〜２７質量％のＣｒと、３〜１２質量％のＭｏとを含むＣｏ基合金で形成されている。Ｃｏ基合金は、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｌ、ＢおよびＣｕのうちの少なくとも１種を、１０質量％以下で含んでいてもよく、また、不可避不純物を含んでいてもよい。
【００１８】
本発明の実施の形態の超音波伝達部材は、材料であるＣｏ基合金の減衰率を１０−３より小さくすることができ、従来の超音波伝達部材の材料よりも、振動を与えたときの減衰率が小さく、振動の伝達効率が高い。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施の形態の超音波伝達部材について、減衰率の測定を行った。測定試料を、以下のようにして製造した。試料の原料組成を、Ｎｉが３１．８質量％、Ｃｒが２０．２質量％、Ｍｏが９．０質量％、Ｎｂが０．５質量％、Ｆｅが１．７質量％、Ｔｉが０．５質量％、残りがＣｏとした。これらの原料を用い、高周波真空溶解炉（high-frequency vacuum melting furnace）内で溶体化処理を行って、Ｃｏ基合金を製造した。次に、このＣｏ基合金に対して、圧下率５０％、７０％または８６％の冷間圧延を行い、さらに４００℃〜１１００℃で１時間の時効処理を行った。
【００２０】
こうして製造された試料について、減衰率の測定を行った。減衰率の測定は、室温で行い、３５００Ｈｚの周波数で行った。なお、比較のため、時効処理を行わない試料（No aging）も製造して測定を行った。圧下率および時効処理温度に対する減衰率の測定結果を、図１に示す。図１に示すように、いずれの圧下率でも、時効処理温度が６７３Ｋ（４００℃）〜８８３Ｋ（６１０℃）のときに減衰率が小さいことが確認された。このときの減衰率は、３×１０−４〜５×１０−４であった。また、圧下率が大きいほど、減衰率は小さくなっているが、圧下率に対する減衰率の変化は小さいことが確認された。
【００２１】
また、各試料の引張強度の測定も行った。その結果、各試料とも、引張強度が１０００ＭＰａ以上であった。また、最も引張強度が大きいものは、約２２００ＭＰａであった。この試料の対数減衰率と引張強度を、非特許文献１の図１に重ねて示したものを、図２に示す。図２に示すように、製造された試料（図２中の「ＣＮＣＭ合金  時効あり」）は、従来のものよりも減衰率が小さく、引張強度が大きいことがわかる。このように、本発明の実施の形態の超音波伝達部材は、高強度かつ減衰率が小さいことが確認された。
【００２２】
本発明の実施の形態の超音波伝達部材は、超音波ホーン等、超音波を伝達するためのものであれば、いかなるものであってもよい。本発明の実施の形態の超音波伝達部材は、例えば、図３に示す超音波スケーラー１の胴体部１ａや、図４に示す超音波トロッカー２の針部２ａなど、手術、検査または治療に用いられる医療器具に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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