振動(dòng)產(chǎn)生單元、振動(dòng)體單元以及超聲波處置裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在處置部利用超聲波振動(dòng)對(duì)處置對(duì)象進(jìn)行處置的超聲波處置裝置中產(chǎn)生處置用的超聲波振動(dòng)的振動(dòng)產(chǎn)生單元。另外，涉及一種具備處置部和振動(dòng)產(chǎn)生單元的振動(dòng)體單元以及具備振動(dòng)體單元的超聲波處置裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了一種在前端部設(shè)置手術(shù)刀片來(lái)作為處置部的超聲波處置裝置。在該超聲波處置裝置中設(shè)置有振動(dòng)產(chǎn)生單元，該振動(dòng)產(chǎn)生單元具備將電流轉(zhuǎn)換為超聲波振動(dòng)的壓電晶體(壓電元件)O在振動(dòng)產(chǎn)生單元的前端方向側(cè)延伸設(shè)置有振動(dòng)傳遞桿。在振動(dòng)傳遞桿的前端方向側(cè)安裝有手術(shù)刀片。由壓電晶體產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)從基端方向經(jīng)過(guò)振動(dòng)傳遞桿向前端方向傳遞。而且，手術(shù)刀片利用所傳遞的超聲波振動(dòng)對(duì)生物體組織等處置對(duì)象進(jìn)行處置。由振動(dòng)傳遞桿和手術(shù)刀片來(lái)形成前端側(cè)振動(dòng)傳遞部，該前端側(cè)振動(dòng)傳遞部連接在振動(dòng)產(chǎn)生單元的前端方向側(cè)，用于傳遞來(lái)自振動(dòng)產(chǎn)生單元的超聲波振動(dòng)。另外，由振動(dòng)產(chǎn)生單元、振動(dòng)傳遞桿以及手術(shù)刀片來(lái)形成振動(dòng)體單元。
[0003]專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)平7-16254號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0005]關(guān)于如所述專利文獻(xiàn)I所示的超聲波處置裝置，一般地，在處置中使用后，將設(shè)置有處置部的前端側(cè)振動(dòng)傳遞部(振動(dòng)傳遞桿和手術(shù)刀片)丟棄，對(duì)包括高價(jià)的壓電元件(壓電晶體)的振動(dòng)產(chǎn)生單元進(jìn)行再利用。在此，存在形成前端側(cè)振動(dòng)傳遞部的材料的種類按每個(gè)前端側(cè)振動(dòng)傳遞部各不相同的情況。另外，還存在以下情況:即使在所有前端側(cè)振動(dòng)傳遞部均由64鈦合金形成的情況下，每個(gè)前端側(cè)振動(dòng)傳遞部中的鋁的含有率也各不相同?；谏鲜鲇^點(diǎn)，每個(gè)前端振動(dòng)傳遞部之間產(chǎn)生楊氏模量的偏差。
[0006]由于每個(gè)前端側(cè)振動(dòng)傳遞部之間產(chǎn)生楊氏模量的偏差，因此即使在使用同一個(gè)振動(dòng)產(chǎn)生單元的情況下，振動(dòng)體單元(振動(dòng)產(chǎn)生單元、振動(dòng)傳遞桿以及手術(shù)刀片)的超聲波振動(dòng)的諧振頻率也根據(jù)與振動(dòng)產(chǎn)生單元連接的前端側(cè)振動(dòng)傳遞部的變化而變化。即，每個(gè)前端側(cè)振動(dòng)傳遞部之間的楊氏模量的偏差對(duì)振動(dòng)體單元的諧振頻率造成影響，由于每個(gè)前端側(cè)振動(dòng)傳遞部之間的楊氏模量的偏差而引起振動(dòng)體單元的諧振頻率產(chǎn)生偏差。振動(dòng)體單元的諧振頻率根據(jù)與振動(dòng)產(chǎn)生單元連接的前端側(cè)振動(dòng)傳遞部的變化而變化，由此由電源單元進(jìn)行的振動(dòng)體單元的諧振頻率的測(cè)定變得復(fù)雜，發(fā)生無(wú)法適當(dāng)?shù)乜刂茝碾娫磫卧虺暡ㄕ駝?dòng)供給的電流等故障。由此，使用超聲波振動(dòng)進(jìn)行的處置的處置性能降低。
[0007]本發(fā)明是著眼于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種即使在每個(gè)前端側(cè)振動(dòng)傳遞部之間產(chǎn)生楊氏模量的偏差的情況下也能夠減少振動(dòng)體單元的諧振頻率的偏差的振動(dòng)產(chǎn)生單元。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種具備該振動(dòng)產(chǎn)生單元和前端側(cè)振動(dòng)傳遞部的振動(dòng)體單元以及具備該振動(dòng)體單元的超聲波處置裝置。
[0008]用于解決問(wèn)題的方案
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的某個(gè)方式是一種振動(dòng)產(chǎn)生單元，在該振動(dòng)產(chǎn)生單元的前端方向側(cè)能夠連接前端側(cè)振動(dòng)傳遞部，該振動(dòng)產(chǎn)生單元產(chǎn)生向所述前端側(cè)振動(dòng)傳遞部傳遞的超聲波振動(dòng)，該前端側(cè)振動(dòng)傳遞部在前端部設(shè)置有處置部，該振動(dòng)產(chǎn)生單元具備:超聲波振子，其通過(guò)被供給電流來(lái)產(chǎn)生所述超聲波振動(dòng);振子安裝部，其用于安裝所述超聲波振子;基端側(cè)振動(dòng)傳遞部，其在所述振子安裝部的基端方向側(cè)沿長(zhǎng)邊軸延伸設(shè)置，將由所述超聲波振子產(chǎn)生的所述超聲波振動(dòng)從所述前端方向向所述基端方向傳遞，在將位于比所述超聲波振子更靠所述基端方向側(cè)的位置處的所述超聲波振動(dòng)的波腹位置中的、最靠近所述超聲波振子的波腹位置設(shè)為基準(zhǔn)波腹位置的情況下，基端位于從所述基準(zhǔn)波腹位置起向所述基端方向離開(kāi)與所述超聲波振動(dòng)的半波長(zhǎng)的整數(shù)倍相等的延設(shè)長(zhǎng)度的位置處；以及振幅放大部，其在與所述長(zhǎng)邊軸平行的軸平行方向上設(shè)置于所述基端側(cè)振動(dòng)傳遞部的所述基端與所述基準(zhǔn)波腹位置之間，將在所述基端側(cè)振動(dòng)傳遞部中向所述基端方向傳遞的所述超聲波振動(dòng)的振幅放大。
[0010]發(fā)明的效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使在每個(gè)前端側(cè)振動(dòng)傳遞部之間產(chǎn)生楊氏模量的偏差的情況下，也能夠減少振動(dòng)體單元的諧振頻率的偏差的振動(dòng)產(chǎn)生單元。另外，能夠提供一種具備該振動(dòng)產(chǎn)生單元和前端側(cè)振動(dòng)傳遞部的振動(dòng)體單元以及具備該振動(dòng)體單元的超聲波處置裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的作為參照的振動(dòng)狀態(tài)的驗(yàn)證中使用的試驗(yàn)振動(dòng)體的概要圖。
[0013]圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的超聲波處置裝置的概要圖。
[0014]圖3是概要性地表示第一實(shí)施方式所涉及的振子單元的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0015]圖4是概要性地表示第一實(shí)施方式所涉及的振動(dòng)體單元的截面圖。
[0016]圖5是概要性地表示比較例所涉及的振動(dòng)體單元的截面圖。
[0017]圖6是概要性地表示第一實(shí)施方式的第一變形例所涉及的振動(dòng)體單元的截面圖。
[0018]圖7是概要性地表示第二實(shí)施方式所涉及的振動(dòng)體單元的截面圖。
[0019]圖8是表不比較例、第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式中的超聲波探頭的楊氏模量與振動(dòng)體單元的諧振頻率的關(guān)系的概要圖。
[0020]圖9是表示第三實(shí)施方式所涉及的振子單元以及電源單元的結(jié)構(gòu)的概要圖。
[0021]圖10是表示超聲波振動(dòng)的頻率與聲阻抗的關(guān)系的一例的概要圖。
[0022]圖11是概要性地表示第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式的某個(gè)變形例所涉及的振動(dòng)產(chǎn)生單元的截面圖。
[0023]圖12是概要性地表示第一實(shí)施方式至第三實(shí)施方式的其它變形例所涉及的振動(dòng)體單元的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024](實(shí)施方式的作為參照的振動(dòng)狀態(tài)的驗(yàn)證)
[0025]在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式之前，參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明后述的實(shí)施方式的作為參照的振動(dòng)狀態(tài)的驗(yàn)證。圖1是表示在振動(dòng)狀態(tài)的驗(yàn)證中使用的試驗(yàn)振動(dòng)體100的圖。通過(guò)模擬等來(lái)進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)的驗(yàn)證，使用試驗(yàn)振動(dòng)體100來(lái)驗(yàn)證楊氏模量(E)與諧振頻率(Fr)的關(guān)系。
[0026]如圖1所示，試驗(yàn)振動(dòng)體100沿延設(shè)軸T延伸設(shè)置。在此，將與延設(shè)軸T平行的方向中的一個(gè)方向設(shè)為第一延設(shè)方向(圖1的箭頭Tl的方向)，將與第一延設(shè)方向相反的方向設(shè)為第二延設(shè)方向(圖1的箭頭T2的方向)。在試驗(yàn)振動(dòng)體100中，從第一延設(shè)方向向第二延設(shè)方向傳遞超聲波振動(dòng)。另外，試驗(yàn)振動(dòng)體100具有波腹位置Y I?Y 6和波節(jié)位置Y I?Y5。即，試驗(yàn)振動(dòng)體100通過(guò)傳遞超聲波振動(dòng)來(lái)以具有波腹位置Y I?Y 6和波節(jié)位置Y I?Y 5的規(guī)定的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行振動(dòng)。
[0027]在試驗(yàn)振動(dòng)體100中，從第一延設(shè)方向起依次延伸設(shè)置有第一傳遞區(qū)域101、第二傳遞區(qū)域102、第三傳遞區(qū)域103、第四傳遞區(qū)域104以及第五傳遞區(qū)域105。第一傳遞區(qū)域101在波腹位置A' I與波腹位置A' 2之間延伸設(shè)置，第二傳遞區(qū)域102在波腹位置A' 2與波腹位置A'3之間延伸設(shè)置，第三傳遞區(qū)域103在波腹位置A'3與波腹位置AM之間延伸設(shè)置，第四傳遞區(qū)域104在波腹位置A' 4與波腹位置A' 5之間延伸設(shè)置，第五傳遞區(qū)域105在波腹位置A7 5與波腹位置A' 6之間延伸設(shè)置。
[0028]第三傳遞區(qū)域104具備:截面積減少部106;第一延設(shè)部107，其從截面積減少部106起朝向第一延設(shè)方向延伸設(shè)置；以及第二延設(shè)部108，其從截面積減少部106起朝向第二延設(shè)方向延伸設(shè)置。通過(guò)使試驗(yàn)振動(dòng)體100以規(guī)定的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行振動(dòng)，來(lái)使由超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力所作用的波節(jié)位置Y 3位于截面積減少部106。另外，通過(guò)截面積減少部106使第二延設(shè)部108的垂直于延設(shè)軸T的截面積比第一延設(shè)部107的垂直于延設(shè)軸T的截面積小。通過(guò)使垂直于延設(shè)軸T的截面積在由超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力所作用的位置處減少，來(lái)利用截面積減少部106將超聲波振動(dòng)的振幅放大(增加)。此外，在第一傳遞區(qū)域101、第二傳遞區(qū)域102、以及第三傳遞區(qū)域103的第一延設(shè)部107中，垂直于延設(shè)軸T的截面積為SI。另外，在第三傳遞區(qū)域103的第二延設(shè)部108中，垂直于延設(shè)軸T的截面積為S2，該截面積S2小于截面積Sl0
[0029]另外，在第三傳遞區(qū)域103與第四傳遞區(qū)域104之間的波腹位置AM處設(shè)置有截面積放大部109。即，通過(guò)使試驗(yàn)振動(dòng)體100以規(guī)定的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行振動(dòng)，來(lái)使波腹位置Y 3位于截面積放大部109。通過(guò)截面積放大部109使第四傳遞區(qū)域104的垂直于延設(shè)軸T的截面積比第三傳遞區(qū)域103的第二延設(shè)部108的垂直于延設(shè)軸T的截面積大。其中，在位于截面積放大部109的波腹位置A7 3處，由超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力為零。由超聲波振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力不發(fā)揮作用，因此在截面積放大部109中，即使垂直于延設(shè)軸T的截面積擴(kuò)大(變化)，超聲波振動(dòng)的振幅也不會(huì)減少(不變化)。此外，第四傳遞區(qū)域104和第五傳遞區(qū)域105中的垂直于延設(shè)軸T的截面積與第一傳遞區(qū)域101和第二傳遞區(qū)域102中的垂直于延設(shè)軸T的截面積同為SI。
[0030]在振動(dòng)狀態(tài)的驗(yàn)證中，使截面積減少部106中的超聲波振動(dòng)的變換比(放大率)發(fā)生變化來(lái)驗(yàn)證楊氏模量(E)與諧振頻率(Fr)的關(guān)系。即，使第一延設(shè)部107的垂直于延設(shè)軸T的截面積SI相對(duì)于第二延設(shè)部108的垂直于延設(shè)軸T的截面積S2的比率發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。而且，在各個(gè)變換比下驗(yàn)證了針對(duì)第四傳遞區(qū)域104中的楊氏模量(E)的變化的試驗(yàn)振動(dòng)體100的諧振頻率(Fr)的變化。
[0031]進(jìn)行驗(yàn)證得到的結(jié)果是，證實(shí)了截面積減少部106中的超聲波振動(dòng)的變換比越大，則第四傳遞區(qū)域104的楊氏模量(E)的變化對(duì)試驗(yàn)振動(dòng)體100的諧振頻率(Fr)造成的影響越大。即，第四傳遞區(qū)域104中的超聲波振