(57)【要約】【課題】  駆動力を保持しながら共振周波数を調整可能な超音波振動子及び超音波処置具を提供する。【解決手段】  超音波振動子１は、２つの金属ブロック２と、金属ブロック２の間に配置され、交番電圧の付与によって圧電効果を生じ振動する駆動ユニット３と、金属ブロック２と駆動ユニット３の間に絶縁状態で配置され、ヤング率が変化する少なくとも１つの調整ユニット４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの金属ブロックと、
前記金属ブロックの間に配置され、交番電圧の付与によって圧電効果を生じ振動する駆動ユニットと、
前記金属ブロックと前記駆動ユニットの間に絶縁状態で配置され、ヤング率が変化する少なくとも１つの調整ユニットと、
を備える
ことを特徴とする超音波振動子。
【請求項２】
前記調整ユニットは、
一方の前記金属ブロックと前記駆動ユニットの間に配置される第１調整ユニットと、
他方の前記金属ブロックと前記駆動ユニットの間に配置される第２調整ユニットと、
を有する
請求項１に記載の超音波振動子。
【請求項３】
前記調整ユニットは、前記駆動ユニットに対して対称に配置される
請求項１又は２に記載の超音波振動子。
【請求項４】
前記駆動ユニットは、複数の積層された駆動用圧電素子と、それぞれの前記駆動用圧電素子に接合され、交番電圧を付与する交流電源に接続する駆動用電極を有し、
前記調整ユニットは、複数の積層された調整用圧電素子と、それぞれの前記調整用圧電素子に接合される調整用電極を有する
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項５】
前記調整用電極の少なくとも一部は、予め短絡されており、
短絡された一部の前記調整用電極を開放又は短絡された一部の前記調整用電極以外の電極を短絡することで前記調整ユニットのヤング率を変更する
請求項４に記載の超音波振動子。
【請求項６】
前記調整用電極は、すべて短絡されており、
短絡された前記調整用電極の一部を開放することで前記調整ユニットのヤング率を変更する
請求項４に記載の超音波振動子。
【請求項７】
前記調整用電極は、すべて開放されており、
開放された前記調整用電極の一部を短絡することで前記調整ユニットのヤング率を変更する
請求項４に記載の超音波振動子。
【請求項８】
前記複数の積層された調整用圧電素子のうち少なくとも一部は、厚みが異なる
請求項４乃至７のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項９】
前記金属ブロックは、６４チタン合金（６４Ｔｉ）、
前記駆動用圧電素子及び前記調整用圧電素子は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）からなる
請求項４乃至８のいずれか１つに記載の超音波振動子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の超音波振動子と、
前記超音波振動子で発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置する先端部と、
を具備する
ことを特徴とする超音波処置具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を励振する超音波振動子及び超音波処置具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から圧電効果を用いて駆動する圧電素子が超音波振動子等の様々な用途に用いられている。このような圧電素子は、寸法のわずかなバラツキ等によって共振周波数に変化が生じ、所望の値を得るべく調整を行う必要がある。【０００３】
例えば、圧電素子の駆動方向にある平面全面に電圧が印加される駆動電極が備えられ、駆動電極のうち一部の調整用電極を電気的に切断することで、共振周波数を調整する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５４６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、共振周波数は調整できるものの、その調整に伴い、圧電素子の駆動する領域も変化してしまうため、駆動用圧電素子の出力が変化してしまう。すなわち、所望の出力を得られなくなる可能性があった。【０００６】
本発明にかかる実施形態では、駆動力を保持しながら共振周波数を調整可能な超音波振動子及び超音波処置具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様に係る超音波振動子は、２つの金属ブロックと、前記金属ブロックの間に配置され、交番電圧の付与によって圧電効果を生じ振動する駆動ユニットと、前記金属ブロックと前記駆動ユニットの間に絶縁状態で配置され、ヤング率が変化する少なくとも１つの調整ユニットと、を備えることを特徴とする。【０００８】
本発明のある態様に係る超音波処置具は、前記超音波振動子と、前記超音波振動子で発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置する先端部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる実施形態によれば、駆動力を保持しながら共振周波数を調整可能な超音波振動子及び超音波処置具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の超音波振動子の斜視図を示す。
【図２】本実施形態の設計値での超音波振動子の概略図を示す。
【図３】本実施形態の設計値での超音波振動子の１周期を示す。
【図４】本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子の概略図を示す。
【図５】本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子の１周期を示す。
【図６】本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子の制御後の概略図を示す。
【図７】本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子の制御後の１周期を示す。
【図８】本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子の概略図を示す。
【図９】本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子の１周期を示す。
【図１０】本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子の制御後の概略図を示す。
【図１１】本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子の制御後の１周期を示す。
【図１２】調整用圧電素子にチタン酸ジルコン酸鉛を用いた場合の短絡層数と共振周波数の関係を示す。
【図１３】調整用圧電素子にニオブ酸リチウムを用いた場合の短絡層数と共振周波数の関係を示す。
【図１４】調整用圧電素子にチタン酸ジルコン酸鉛を用いた場合とニオブ酸リチウムを用いた場合の短絡層数と周波数変動割合の関係を示す。
【図１５】第１調整用圧電素子ユニット及び第２調整用圧電素子ユニットがそれぞれ異なる厚さの第１調整用圧電素子及び第２調整用圧電素子を用いて形成されている場合を示す。
【図１６】他の実施形態の超音波振動子を示す。
【図１７】本実施形態の超音波振動子を適用した処置具の一部を示す。
【図１８】本実施形態に係る超音波医療装置の全体構成を示す。
【図１９】本実施形態に係る超音波医療装置の振動子ユニットの全体の概略構成を示す。
【図２０】本実施形態に係る超音波医療装置の他の態様の超音波医療装置の全体構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施形態の超音波振動子１について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の超音波振動子１の斜視図を示す。
【００１３】
本実施形態の超音波振動子１は、図１に示すように、第１金属ブロック２１及び第２金属ブロック２２を有する金属ブロック２と、第１金属ブロック２１と第２金属ブロック２２の間で複数の駆動用圧電素子３１が積層される駆動用圧電素子ユニット３と、第１金属ブロック２と駆動用圧電素子ユニット３の間に複数の第１調整用圧電素子４１が積層される第１調整用圧電素子ユニット４及び第２金属ブロック２２と駆動用圧電素子ユニット３の間に複数の第２調整用圧電素子５１が積層される第２調整用圧電素子ユニット５と、を備える。
【００１４】
ここで、駆動用圧電素子ユニット３は駆動ユニットを構成し、第１調整用圧電素子ユニット４及び第２調整用圧電素子ユニット５は調整ユニットを構成する。
【００１５】
第１金属ブロック２１と第１調整用圧電素子ユニット４、第１調整用圧電素子ユニット４と駆動用圧電素子ユニット３、駆動用圧電素子ユニット３と第２調整用圧電素子ユニット５、第２調整用圧電素子ユニット５と第２金属ブロック２２は、接合材６によって、密着して接合される。また、駆動用圧電素子３１、第１調整用圧電素子４１、及び第２調整用圧電素子５１の各圧電素子同士も図示しない接合材によって、密着して接合される。
【００１６】
本実施形態の超音波振動子１では、金属ブロック２、駆動用圧電素子３１、第１調整用圧電素子４１、及び第２調整用圧電素子５１の接合断面は、矩形とする。各圧電素子には、電極３２，３３，４２，５２が取り付けられる。ただし、駆動用圧電素子ユニット３の駆動用電極３２，３３は、分極方向が交互に反転するように積層された駆動用圧電素子３１をそれぞれ１つおきに接続する。例えば、第１駆動用電極３２は、第１調整用圧電素子ユニット４側から奇数番目の駆動用圧電素子３１に取り付けられ、第２駆動用電極３３は、第１調整用圧電素子ユニット４側から偶数番目の駆動用圧電素子３１に取り付けられる。そして、第１駆動用電極３２及び第２駆動用電極３３は、後述する交流電源の２つの電極に対してそれぞれ別々に接続される。
【００１７】
ここで、本実施形態の超音波振動子１の各材料について説明する。
【００１８】
金属ブロック２は、ジュラルミン等のアルミニウム合金、チタン合金、純チタン、ステンレス鋼、軟鋼、ニッケルクローム鋼、工具鋼、黄銅、モネルメタル等で構成される。
【００１９】
駆動用圧電素子３１、第１調整用圧電素子４１、及び第２調整用圧電素子５１には、キュリー点の高い単結晶のニオブ酸リチウムを用いることが好ましい。例えば、各圧電素子３１，４１，５１の厚み方向の電気機械結合係数が大きくなるように、３６度回転Ｙカットと呼ばれる結晶方位のニオブ酸リチウムウエハを用いることが好ましく、ニオブ酸リチウムと非鉛ハンダとの濡れ性、密着性がよくなるように、ニオブ酸リチウムウエハの表裏面にＴｉ／Ｐｔ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ等の下地金属が成膜された後、ダイシング等により矩形に切り出して作成される。
【００２０】
接合材６には、キュリー点より低い融点、好ましくはキュリー点の半分以下の融点を有する非鉛ハンダを用いる。しかしながら、ハンダを接合材料として用いて、ハンダの供給方法をハンダペレットとする場合、凹凸形状のある部分を気泡なく接合することは困難である。そのため、金属ブロック２及び各圧電素子３１，４１，５１の接合材を塗布する面は、それぞれ平面で構成することが好ましい。
【００２１】
図２は、本実施形態の設計値での超音波振動子１の概略図を示す。図３は、本実施形態の設計値での超音波振動子１の１周期を示す。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態の設計値での超音波振動子１は、駆動用圧電素子ユニット３の第１駆動用電極３２が交流電源６の一方の電極に接続され、第２駆動用電極３３が交流電源６の他方の電極に接続される。また、第１調整用電極４２のうち、あらかじめ定めた所定の数の電極を第１初期短絡電極４２ａとして短絡しておき、その他の電極は第１初期開放電極４２ｂとする。同様に、第２調整用電極５２のうち、あらかじめ定めた所定の数の電極を第２初期短絡電極５２ａとして短絡しておき、その他の電極は第２初期開放電極５２ｂとする。図３に示すように、本実施形態の設計値での超音波振動子１は、設計値の周期Ｔ０で振動する。なお、図３の横軸は時間、縦軸は点ＡのＸ方向の変位を示す。
【００２３】
まず、本実施形態の設計値よりも長くなってしまった超音波振動子１について説明する。
【００２４】
図４は、本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子１の概略図を示す。図５は、本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子１の１周期を示す。
【００２５】
図４に示すように、各部材の厚さ寸法のバラツキ等によって本実施形態の設計値よりも全長が長くなった例の超音波振動子１は、例えば、Ｘ方向に２Ｂ分長くなっているとする。この例の超音波振動子１は、共振周波数が低下し、図５に示すように、設計周期Ｔ０より長い第１周期Ｔ１で振動する。
【００２６】
図６は、本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子１の制御後の概略図を示す。図７は、本実施形態の設計値よりも長くなった超音波振動子１の制御後の１周期を示す。
【００２７】
図６に示すように、本実施形態の設計値よりも長くなった例の超音波振動子１において、第１調整用電極４２の第１初期短絡電極４２ａを開放し、第２調整用電極５２の第２初期短絡電極５２ａを開放する。すなわち、すべての第１調整用電極４２と第２調整用電極５２を開放する。
【００２８】
すると、短絡されていた第１初期短絡電極４２ａ及び第２初期短絡電極５２ａの開放によって、第１調整用圧電素子ユニット４及び第２調整用圧電素子ユニット５のヤング率が変化し、全体の共振周波数が調整される。この例の超音波振動子１は、共振周波数が上昇し、図７に示すように、第１周期Ｔ１よりも短い設計周期Ｔ０に近づく又は設計周期Ｔ０となる。
【００２９】
このように、各部材の厚さ寸法のバラツキ等によって本実施形態の設計値よりも全長が長くなった例の超音波振動子１は、短絡されていた第１初期短絡電極４２ａ及び第２初期短絡電極５２ａを開放することによって、共振周波数が上昇し、設計周期Ｔ０に近づける又は設計周期Ｔ０とすることが可能となる。
【００３０】
次に、本実施形態の設計値よりも短くなってしまった超音波振動子１について説明する。
【００３１】
図８は、本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子１の概略図を示す。図９は、本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子１の１周期を示す。
【００３２】
図８に示すように、各部材の厚さ寸法のバラツキ等によって本実施形態の設計値よりも全長が短くなった例の超音波振動子１は、例えば、Ｘ方向に２ｃ分短くなっているとする。この例の超音波振動子１は、共振周波数が低下し、図９に示すように、設計周期Ｔ０より短い第２周期Ｔ２で振動する。
【００３３】
図１０は、本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子１の制御後の概略図を示す。図１１は、本実施形態の設計値よりも短くなった超音波振動子１の制御後の１周期を示す。
【００３４】
図１０に示すように、本実施形態の設計値よりも短くなった例の超音波振動子１において、第１調整用電極４２の第１初期短絡電極４２ａを短絡し、第２調整用電極５２の第２極５２ａを短絡する。すなわち、すべての第１調整用電極４２を短絡し、すべての第２調整用電極５２を短絡する。
【００３５】
すると、開放されていた第１初期短絡電極４２ａ及び第２初期短絡電極５２ａの短絡によって、第１調整用圧電素子ユニット４及び第２調整用圧電素子ユニット５のヤング率が変化し、全体の共振周波数が調整される。この例の超音波振動子１は、共振周波数が下降し、図１１に示すように、第２周期Ｔ２よりも長い設計周期Ｔ０に近づく又は設計周期Ｔ０となる。
【００３６】
このように、各部材の厚さ寸法のバラツキ等によって本実施形態の設計値よりも全長が短くなった例の超音波振動子１は、開放されていた第１初期短絡電極４２ａ及び第２初期短絡電極５２ａを短絡することによって、共振周波数が下降し、設計周期Ｔ０に近づける又は設計周期Ｔ０とすることが可能となる。
【００３７】
次に、圧電素子の材料による性能の違いについて説明する。
【００３８】
図１２は、調整用圧電素子４１，５１にチタン酸ジルコン酸鉛を用いた場合の短絡層数と共振周波数の関係を示す。図１３は、調整用圧電素子にニオブ酸リチウムを用いた場合の短絡層数と共振周波数の関係を示す。図１４は、調整用圧電素子にチタン酸ジルコン酸鉛を用いた場合とニオブ酸リチウムを用いた場合の短絡層数と周波数変動割合の関係を示す。
【００３９】
図１２及び図１３に示すように、どちらの材料を用いた場合も短絡層の数を多くすると共振周波数が下降する。ただし、図１４に示すように、下降割合は、ニオブ酸リチウムを用いた場合の方がチタン酸ジルコン酸鉛を用いた場合よりも大きい。したがって、設計段階で調整用圧電素子４１，５１の調整幅を考慮し、調整幅が大きい場合にはニオブ酸リチウムを用い、調整幅が小さい場合にはチタン酸ジルコン酸鉛を用いることが好ましい。また、ニオブ酸リチウムの調整用圧電素子４１，５１及びチタン酸ジルコン酸鉛の調整用圧電素子４１，５１をそれぞれ積層し、状況に応じて使い分けてもよい。
【００４０】
次に、他の実施形態の超音波振動子１について説明する。
【００４１】
超音波振動子１は、図６に示したように、設計値の状態を第１調整用電極４２及び第２調整用電極５２が全て開放した状態とし、調整時に短絡していく形態としてもよい。また、超音波振動子１は、図１０に示したように、設計値の状態を第１調整用電極４２及び第２調整用電極５２が全て短絡した状態とし、調整時に開放していく形態としてもよい。すなわち、調整用圧電素子４１，５１の設計値の短絡及び開放状態は、設計者又は使用者が求める性能に応じて決定すればよい。
【００４２】
さらに、第１調整用圧電素子ユニット４及び第２調整用圧電素子ユニット５は、少なくともどちらか１つ用いればよい。また、第１調整用圧電素子４１及び第２調整用圧電素子５１の積層枚数は、設計者又は使用者が求める性能に応じて決定すればよい。
【００４３】
図１５は、第１調整用圧電素子ユニット４及び第２調整用圧電素子ユニット５がそれぞれ異なる厚さの第１調整用圧電素子４１及び第２調整用圧電素子５１を用いて形成されている場合を示す。
【００４４】
図１５に示すように、第１調整用圧電素子ユニット４及び第２調整用圧電素子ユニット５は、異なる厚さの第１調整用圧電素子４１及び第２調整用圧電素子５１で形成されてもよい。このように、異なる厚さで形成することで、短絡又は開放した際の周波数の変動幅を変更することができ、共振周波数に近づけるために細かい調整をすることが可能となる。
【００４５】
図１６は、他の実施形態の超音波振動子１を示す。
【００４６】
本実施形態の第１調整用圧電素子ユニット４及び第２調整用圧電素子ユニット５は、他の形態の超音波振動子１にも適用可能である。例えば、図１６に示すように、ボルト７で締め込むランジュバン振動子１等に適用することができる。超音波振動子１の軸方向の断面形状は、円形又は正方形、長方形等の矩形であってもよい。
【００４７】
図１７は、本実施形態の超音波振動子１を適用した処置具１０の一部を示す。図１７（ａ）は処置具を示す図、図１７（ｂ）は処置具の振動の様子を示す図である。
【００４８】
図１７に示すように、本実施形態の処置具１０は、超音波振動子１の一方の金属ブロック２に取り付けられるホーン部１１と、ホーン部１１に形成されるフランジ部１２と、ホーン部１１の先端に取り付けられる先端部１３と、を備える。
【００４９】
処置具１０は、超音波振動子１の振動が伝達されて振動し、節と腹が形成される。例えば、設計時には、図１７に示すように、超音波振動子１の中心を節、金属ブロック２の先端２ａを腹、フランジ部１２を節、先端部１３の最も先端を腹に設定することが好ましい。しかしながら、実際に完成した製品は、各部材の厚さ寸法のバラツキ等によって振動の節と腹がずれてしまう可能性がある。そこで、本実施形態の超音波振動子１を用いれば、振動の節と腹のずれを調整することが可能となる。なお、ホーン部１１、フランジ部１２、及び先端部１３は、振動の節と腹の位置、すなわち周期が重なれば長さを変更してもよい。
【００５０】
図１８は、本実施形態に係る超音波医療装置の全体構成を示す。図１９は、本実施形態に係る超音波医療装置の振動子ユニットの全体の概略構成を示す。
【００５１】
図１８に示す、超音波医療装置１００は、主に超音波振動を発生させる超音波振動子１を有する振動子ユニット１１３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１１４とが設けられている。
【００５２】
ハンドルユニット１１４は、操作部１１５と、長尺な外套管１１７からなる挿入シース部１１８と、先端処置部１４０とを備える。挿入シース部１１８の基端部は、操作部１１５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１４０は、挿入シース部１１８の先端に設けられている。ハンドルユニット１１４の操作部１１５は、操作部本体１１９と、固定ハンドル１２０と、可動ハンドル１２１と、回転ノブ１２２とを有する。操作部本体１１９は、固定ハンドル１２０と一体に形成されている。
【００５３】
操作部本体１１９と固定ハンドル１２０との連結部には、背面側に可動ハンドル１２１を挿通するスリット１２３が形成されている。可動ハンドル１２１の上部は、スリット１２３を通して操作部本体１１９の内部に延出されている。スリット１２３の下側の端部には、ハンドルストッパ１２４が固定されている。可動ハンドル１２１は、ハンドル支軸１２５を介して操作部本体１１９に回動可能に取り付けられている。そして、ハンドル支軸１２５を中心として可動ハンドル１２１が回動する動作に伴い、可動ハンドル１２１が固定ハンドル１２０に対して開閉操作されるようになっている。
【００５４】
可動ハンドル１２１の上端部には、略Ｕ字状の連結アーム１２６が設けられている。また、挿入シース部１１８は、外套管１１７と、この外套管１１７内に軸方向に移動可能に挿通された操作パイプ１２７とを有する。外套管１１７の基端部には、先端側部分よりも大径な大径部１２８が形成されている。この大径部１２８の周囲に回転ノブ２２が装着されるようになっている。
【００５５】
操作パイプ１２７の外周面には、リング状のスライダ１３０が軸方向に沿って移動可能に設けられている。スライダ１３０の後方には、コイルばね（弾性部材）１３１を介して固定リング１３２が配設されている。
【００５６】
さらに、操作パイプ１２７の先端部には、把持部１３３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１３３は、プローブ１６の先端部１４１と共に超音波医療装置１１０の処置部を構成している。そして、操作パイプ１２７が軸方向に移動する動作時に、把持部１３３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１２７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１３３が支点ピンを中心に反時計回り方向に回動される。これにより、把持部１３３がプローブ１１６の先端部１４１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１３３と、プローブ１１６の先端部１４１との間で生体組織を把持することができる。
【００５７】
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１に供給し、超音波振動子１を振動させる。この超音波振動は、プローブ１１６の先端部１４１まで伝達される。そして、この超音波振動を用いて把持部１３３とプローブ１１６の先端部１４１との間で把持されている生体組織の治療を行う。
【００５８】
振動子ユニット１１３は、図１９に示すように、超音波振動子１と、この超音波振動子１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１１６とを一体的に組み付けたものである。
【００５９】
超音波振動子１は、超音波振動子の振幅を増幅するホーン１４２が連設されている。ホーン１４２は、ジュラルミン、ステンレス鋼、または例えば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１４２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１４３が形成されている。なお、ここでホーン１４２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。
【００６０】
プローブ１１６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１４４を有する。このプローブ本体１４４の基端部側には、上述のホーン１４２に連設された超音波振動子１が配設されている。このようにして、プローブ１１６と超音波振動子１とを一体化した振動子ユニット１１３が形成されている。なお、プローブ１１６は、プローブ本体１４４とホーン１４２とが螺着されており、プローブ本体１４４とホーン１４２が接合される。
【００６１】
そして、超音波振動子１で発生した超音波振動は、ホーン１４２で増幅されたのち、プローブ１１６の先端部１４１側に伝達するようになっている。プローブ１１６の先端部１４１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。
【００６２】
また、プローブ本体１４４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１４５が取り付けられている。そして、これらのゴムライニング１４５によって、プローブ本体１４４の外周面と後述する操作パイプ１２７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１８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１１６は、操作パイプ１２７の内部に挿入される。このとき、ゴムライニング１４５によってプローブ本体１４４の外周面と操作パイプ１２７との接触を防止している。
【００６３】
また、超音波振動子１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１４６を介して電気的に接続される。この電気ケーブル１４６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１に供給することによって、超音波振動子１が駆動される。なお、振動子ユニット１１３は、超音波振動を発生させる超音波振動子１、発生した超音波振動を増幅させるホーン４２および増幅された超音波振動を伝達するプローブ１１６を備えている。
【００６４】
図２０は、本実施形態に係る超音波医療装置の他の態様の超音波医療装置の全体構成を示す。
【００６５】
超音波振動子１と振動子ユニット１１３は、必ずしも図１８に示したように操作部本体１１９内に収納されている必要はなく、例えば、図２０に示すように操作パイプ１２７内に収納されていてもよい。この図２０の超音波医療装置１１０において、超音波振動子１の折れ止１６２から操作部本体１１９の基部に配設されたコネクタ１４８までの間にある電気ケーブル１４６は金属パイプ１４７の中に挿通されて収納されている。ここで、コネクタ１４８は、必須ではなく、電気ケーブル１４６を操作部本体１１９内部まで延長し、直接超音波振動子１の折れ止１６２に接続する構成であってもよい。超音波医療装置１１０は、図２０のような構成により、操作部本体１１９内を、より省スペース化を向上することができる。なお、図２０の超音波医療装置１１０としての機能は、図１８と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００６６】
このように、本実施態様に係る超音波振動子１は、２つの金属ブロック２と、金属ブロック２の間に配置され、交番電圧の付与によって圧電効果を生じ振動する駆動用圧電素子ユニット３と、金属ブロック２と駆動用圧電素子ユニット３の間に絶縁状態で配置され、ヤング率が変化する少なくとも１つの調整用圧電素子ユニット４，５と、を備えるので、駆動力を保持しながら共振周波数を調整することが可能となる。
【００６７】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、調整用圧電素子ユニット４，５は、一方の金属ブロック２と駆動用圧電素子ユニット３の間に配置される第１調整用圧電素子ユニット４と、他方の金属ブロック２と駆動用圧電素子ユニット３の間に配置される第２調整用圧電素子ユニット５と、を有するので、的確に共振周波数を調整することが可能となる。
【００６８】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、調整用圧電素子ユニット４，５は、駆動用圧電素子ユニット３に対して対称に配置されるので、より的確に共振周波数を調整することが可能となる。
【００６９】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、駆動用圧電素子ユニット３は、複数の積層された駆動用圧電素子３１と、それぞれの駆動用圧電素子３１に接合され、交番電圧を付与する交流電源に接続する駆動用電極３２，３３を有し、調整用圧電素子ユニット４は、複数の積層された調整用圧電素子４１，５１と、それぞれの調整用圧電素子４１，５１に接合される調整用電極４２，５２を有するので、より高精度に共振周波数を調整することが可能となる。
【００７０】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、調整用電極４２，５２の少なくとも一部は、予め短絡されており、短絡された一部の調整用電極４２，５２を開放又は短絡された一部の調整用電極４２，５２以外の電極を短絡することで調整用圧電素子ユニット４，５のヤング率を変更するので、バランス良く共振周波数を調整することが可能となる。
【００７１】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、調整用電極４２，５２は、すべて短絡されており、短絡された調整用電極４２，５２の一部を開放することで調整用圧電素子ユニット４，５のヤング率を変更するので、高精度に共振周波数を高周波化することが可能となる。
【００７２】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、調整用電極４２，５２は、すべて開放されており、開放された調整用電極４２，５２の一部を短絡することで調整用圧電素子ユニット４，５のヤング率を変更するので、高精度に共振周波数を低周波化することが可能となる。
【００７３】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、複数の積層された調整用圧電素子４１，５１のうち少なくとも一部は、厚みが異なるので、より高精度に共振周波数を調整することが可能となる。
【００７４】
また、本実施態様に係る超音波振動子１では、金属ブロック２は、６４チタン合金（６４Ｔｉ）、駆動用圧電素子３１及び調整用圧電素子４１，５１は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）からなるので、共振周波数の調整幅を大きくすることが可能となる。
【００７５】
さらに、本実施形態の超音波処置具１０によれば、前記超音波振動子１と、超音波振動子１で発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置する先端部１３と、を具備するので、駆動力を保持しながら共振周波数を調整可能な超音波処置具１０とすることが可能となる。
【００７６】
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。
【符号の説明】
【００７７】
１…超音波振動子
２…金属ブロック
３…駆動用圧電素子ユニット（駆動ユニット）
３１…駆動用圧電素子
３２…第１駆動用電極
３３…第２駆動用電極
４…第１調整用圧電素子ユニット（調整ユニット、第１調整ユニット）
４１…第１調整用圧電素子（調整用圧電素子）
４２…第１調整用電極（調整用電極）
５…第２調整用圧電素子ユニット（調整ユニット、第２調整ユニット）
５１…第２調整用圧電素子（調整用圧電素子）
５２…第２調整用電極（調整用電極）
６…接合部
【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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【国際調査報告】
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