CN106102623A - 超声波探头及超声波处理器具 - Google Patents

超声波探头及超声波处理器具 Download PDF

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Abstract

在形成超声波探头的顶端的宽度尺寸减少部中，宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向减少，从而与长度轴线垂直的截面积自所述基端方向朝向所述顶端方向减少。在探头主体部与所述宽度尺寸减少部之间连续的中继部具有在自所述基端方向朝向所述顶端方向使宽度尺寸增加的同时使厚度尺寸减少的宽度尺寸增加部。在所述中继部中，与所述长度轴线垂直的截面积自所述基端方向朝向所述顶端方向不增加，而且，不以比所述宽度尺寸减少部大的减少率减少。

Description

超声波探头及超声波处理器具
技术领域
本发明涉及能够自基端方向向顶端方向传递超声波振动的超声波探头及具有该超声波探头的超声波处理器具。
背景技术
在专利文献1中公开了一种具有能够自基端方向向顶端方向传递超声波振动的超声波探头的超声波处理器具。在超声波探头上设有沿着长度轴线延伸设置的探头主体部。另外，在超声波探头的顶端部设有使用传递来的超声波振动对生物体组织等处理对象进行处理的顶端处理部。在顶端处理部设有板状部(刀片部)。利用板状部形成了超声波探头的顶端。另外，将与长度轴线垂直(交叉)且彼此相反的某两个方向设为宽度方向，将与长度轴线垂直且与宽度方向垂直的两个方向设为厚度方向。在板状部中，宽度方向上的宽度尺寸大于厚度方向上的厚度尺寸。在板状部中设有由朝向宽度方向的侧方边缘和朝向顶端方向的顶端边缘形成的边缘表面，在边缘表面上设有刃部。另外，在与长度轴线平行的长度方向上且在探头主体部与板状部之间连续有截面积减少部。在截面积减少部中，厚度方向上的厚度尺寸自基端方向朝向顶端方向减少，与长度轴线垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向减少。在超声波探头(处理部)因超声波振动而振动的状态下，通过使板状部的刃部与处理对象相接触，从而切开处理对象。在传递超声波振动的状态下，超声波探头进行振动方向与长度轴线平行的纵向振动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2010－522034号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述专利文献1的超声波探头中，在截面积减少部中，自基端方向朝向顶端方向，厚度方向上的厚度尺寸减少，并且与长度轴线垂直的截面积减少。因此，在自截面积减少部的顶端向顶端方向延伸设置的板状部中，在长度方向上的全长范围、在厚度方向上的厚度尺寸较小而且与长度轴线垂直的截面积较小。在超声波探头因超声波振动而进行振动方向与长度轴线平行的纵向振动的状态下，由于作用于板状部的厚度方向上的外力而产生振动方向与厚度方向平行的横向振动。在板状部中，在长度方向上的全长范围、与长度轴线垂直的截面积较小，从而在超声波探头因超声波振动而进行纵向振动的状态下，板状部在长度方向上的全长范围易于受到厚度方向上的外力的影响。因此，在超声波探头因超声波振动而进行纵向振动的状态下，在板状部中产生的横向振动的振幅较大，横向振动对纵向振动产生的影响变大。由于在超声波探头中横向振动对纵向振动的影响变大，因此超声波探头中的振动变得不稳定，超声波振动的传递性降低，并且超声波探头相对于超声波振动的强度降低。
本发明是着眼于上述问题而做成的，其目的在于提供一种即使在利用厚度方向上的厚度尺寸较小的板形状(刀片形状)形成了顶端的结构中、也确保了超声波振动中的振动的稳定性的超声波探头。而且，提供一种具有该超声波探头的超声波处理器具。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的某一技术方案是一种超声波探头，其具有长度轴线，其中，该超声波探头包括：探头主体部，其沿着所述长度轴线延伸设置，自基端方向向顶端方向传递超声波振动；宽度尺寸减少部，其设于比所述探头主体部靠顶端方向侧的位置，形成所述超声波探头的顶端，在将与所述长度轴线垂直且彼此相反的两个方向设为宽度方向、将与所述长度轴线垂直且与所述宽度方向垂直的两个方向设为厚度方向的情况下，在该宽度尺寸减少部的基端，所述宽度方向上的宽度尺寸大于所述厚度方向上的厚度尺寸，在该宽度尺寸减少部中，所述宽度尺寸自所述基端方向朝向所述顶端方向减少，从而与所述长度轴线垂直的截面积自所述基端方向朝向所述顶端方向减少；宽度尺寸增加部，在自所述基端方向朝向所述顶端方向使所述宽度方向上的所述宽度尺寸增加的同时，所述厚度方向上的所述厚度尺寸减少；以及中继部，其设有所述宽度尺寸增加部，并在与所述长度轴线平行的长度方向上且在所述探头主体部与所述宽度尺寸减少部之间连续，与所述长度轴线垂直的截面积自所述基端方向朝向所述顶端方向在一定的范围内维持均匀或减少，而且，自所述基端方向朝向所述顶端方向以比所述宽度尺寸减少部小的减少率减少。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种即使在利用厚度方向上的厚度尺寸较小的板状部(刀片部)形成了顶端的结构中、也确保了超声波振动中振动的稳定性的超声波探头。而且，能够提供一种具有该超声波探头的超声波处理器具。
附图说明
图1是表示第1实施方式的超声波处理系统的概略图。
图2是概略表示第1实施方式的振子单元的结构的剖视图。
图3是利用与厚度方向垂直的截面概略表示第1实施方式的超声波探头的顶端部的结构的剖视图。
图4是利用与宽度方向垂直的截面概略表示第1实施方式的超声波探头的顶端部的结构的剖视图。
图5是表示第1实施方式的超声波探头的顶端部中的、相对于长度方向上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线垂直的截面积的变化的概略图。
图6是利用与厚度方向垂直的截面概略表示比较例的超声波探头的顶端部的结构的剖视图。
图7是利用与宽度方向垂直的截面概略表示比较例的超声波探头的顶端部的结构的剖视图。
图8是表示比较例的超声波探头的顶端部中的、相对于长度方向上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线垂直的截面积的变化的概略图。
图9是说明比较例的超声波探头的传递超声波振动时的振动状态的概略图。
图10是说明第1实施方式的超声波探头的传递超声波振动时的振动状态的概略图。
图11是利用与宽度方向垂直的截面概略表示第1变形例的超声波探头的顶端部的结构的剖视图。
图12是表示第1变形例的超声波探头的顶端部中的、相对于长度方向上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线垂直的截面积的变化的概略图。
图13是利用与厚度方向垂直的截面概略表示第2变形例的超声波探头的顶端部的结构的剖视图。
图14是利用与宽度方向垂直的截面概略表示第2变形例的超声波探头的顶端部的结构的剖视图。
图15是表示第2变形例的超声波探头的顶端部中的、相对于长度方向上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线垂直的截面积的变化的概略图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1～图10说明本发明的第1实施方式。
图1是表示本实施方式的超声波处理系统(超声波处理装置)1的图。如图1所示，超声波处理系统1具有超声波处理器具2。超声波处理器具2具有笔直的长度轴线C。与长度轴线C平行的方向的一个方向是顶端方向(图1的箭头C1的方向)，与顶端方向相反的方向是基端方向(图1的箭头C2的方向)。另外，将与长度轴线C平行的(沿着长度轴线C的)两个方向(顶端方向和基端方向)设为长度方向。
超声波处理器具2包括振子单元3、保持单元5、护套6以及超声波探头7。保持单元5具有沿着长度轴线C延伸设置的筒状壳体部11。在筒状壳体部11上安装有作为能量操作输入部的能量操作输入按钮12。
振子单元3具有振子壳体13。通过振子壳体13自基端方向侧向筒状壳体部11的内部插入，从而振子单元3连结于保持单元5。在振子壳体13的基端部连接有线缆15的一端。线缆15的另一端连接于能量源单元10。能量源单元10包括超声波能量源(超声波电力源)16和能量控制部18。能量源单元10例如是能量生成器(电力生成器)，超声波能量源16例如是设于能量生成器的电源。
能量控制部18例如设于能量生成器，由包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或ASIC(application specific integrated circuit：专用集成电路)的处理器形成。在筒状壳体部11的内部设有开关部(未图示)。能量控制部18经由通过振子壳体13和线缆15的内部延伸设置的信号路径(未图示)电连接于开关部。通过在能量操作输入按钮12中的能量操作的输入，而关闭开关部，操作信号经由信号路径向能量控制部18传递。根据传递来的操作信号，能量控制部18控制来自超声波能量源16的超声波产生能量(超声波产生电力)的输出状态。
图2是表示振子单元3的结构的图。如图2所示，振子单元3包括上述振子壳体13和设于振子壳体13的内部的作为振动产生部的超声波振子21。超声波振子21包括用于将电流(交流电流)转换为超声波振动的多个(在本实施方式中为4个)压电元件22A～压电元件22D。因此，通过向超声波振子21传递超声波产生能量(超声波产生电力)，从而在超声波振子21中产生超声波振动。
另外，在振子壳体13的内部设有沿着长度轴线C延伸设置的变幅杆构件23。变幅杆构件23具有振子安装部25。在振子安装部25上安装有压电元件22A～压电元件22D等形成超声波振子21的构件。另外，在变幅杆构件23上形成有截面积变化部26。在截面积变化部26中，随着朝向顶端方向去而与长度轴线C垂直的截面积变小。利用截面积变化部26，将超声波振动的振幅放大。在变幅杆构件23的顶端部设有内螺纹部27。
如图2所示，在超声波探头7的基端部设有外螺纹部28。通过外螺纹部28螺纹结合于内螺纹部27，从而超声波探头7连接于变幅杆构件23的顶端方向侧。超声波探头7沿着长度轴线C延伸设置。变幅杆构件23在筒状壳体部11的内部连接于超声波探头7。另外，作为振动产生部的超声波振子21位于比超声波探头7靠基端方向侧的位置。
如图1所示，护套6通过自顶端方向侧向筒状壳体部11的内部插入而连结于保持单元5。而且，在筒状壳体部11的内部，护套6连结于振子壳体13。另外，超声波探头7贯穿于护套6。因此，超声波探头7的顶端部自护套6的顶端朝向顶端方向突出。
如图2所示，在超声波振子21上连接有电布线29A、29B的一端。电布线29A、29B穿过线缆15的内部而使其另一端连接于能量源单元10的超声波能量源16。通过自超声波能量源16经由电布线29A、29B向超声波振子21供给超声波产生电力，从而在超声波振子21中产生超声波振动。然后，产生的超声波振动自超声波振子21经由变幅杆构件23向超声波探头7传递。利用变幅杆构件23和超声波探头7，形成了将在超声波振子21中产生的超声波振动自基端方向向顶端方向传递的振动传递单元20。
振动传递单元20通过传递在超声波振子21中产生的超声波振动，从而以在处理时使用的既定的振动模式(振动状态)进行振动。在既定的振动模式中，振动传递单元20进行振动方向与长度轴线C(长度方向)平行的纵向振动。而且，在既定的振动模式中，振动传递单元20的顶端(超声波探头7的顶端)和振动传递单元20的基端(变幅杆构件23的基端)成为纵向振动的波腹位置。在此，位于振动传递单元20的顶端的波腹位置(最顶端波腹位置)A1在纵向振动的波腹位置中位于最顶端方向侧的位置，位于振动传递单元20的基端的波腹位置(最基端波腹位置)A2在纵向振动的波腹位置中位于最基端方向侧的位置。另外，在既定的振动模式中，振动传递单元20的顶端与振动传递单元20的基端之间的纵向振动的波腹位置的数量和纵向振动的波节位置的数量是确定的，在振动传递单元20的顶端与振动传递单元20的基端之间存在有至少一个纵向振动的波节位置。能量控制部18通过调整向超声波振子21供给的电流(交流电流)的频率，从而调整振动传递单元20的共振频率，在既定的振动模式中使振动传递单元20进行纵向振动。另外，既定的振动模式(即，纵向振动的波节位置和波腹位置的数量)与所使用的振动传递单元20的长度方向上的尺寸、在处理中使用的纵向振动的共振频率等相对应进行确定。
图3和图4是表示超声波探头7的顶端部的图。在此，将与长度轴线C垂直(交叉)且彼此相反的某两个方向设为宽度方向。宽度方向的一个方向成为作为第1垂直方向的第1宽度方向(图3的箭头B1的方向)，与第1宽度方向相反的方向成为作为第2垂直方向的第2宽度方向(图3的箭头B2的方向)。另外，将与长度轴线C垂直并且与宽度方向垂直的两个方向设为厚度方向。厚度方向的一个方向成为作为第3垂直方向的第1厚度方向(图4的箭头T1的方向)，与第1厚度方向相反的方向成为作为第4垂直方向的第2厚度方向(图4的箭头T2的方向)。在图3中示出了与厚度方向垂直的截面，在图4中示出了与宽度方向垂直的截面。
如图3和图4所示，超声波探头7具有沿着长度轴线C延伸设置的探头主体部31。传递到超声波探头7的超声波振动在探头主体部31中自基端方向向顶端方向传递。超声波处理器具2的长度轴线C成为包括探头主体部31的超声波探头7的中心轴线。因而，超声波探头7具有成为探头主体部31的中心轴线的长度轴线C。在超声波探头7中，在比探头主体部31靠顶端方向侧的位置设有顶端处理部32。顶端处理部32使用经由探头主体部31传递来的超声波振动对生物体组织等处理对象进行处理。利用顶端处理部32形成了超声波探头7(振动传递单元20)的顶端。超声波探头7在顶端处理部32自护套6的顶端向顶端方向突出的状态下贯穿于护套6。
如上所述，在既定的振动模式中，纵向振动的波腹位置A1位于顶端。另外，定义了在既定的振动模式中的纵向振动的波节位置中位于最顶端侧的波节位置(最顶端波节位置)N1。在既定的振动模式中，波节位置N1位于比顶端处理部32靠基端方向侧的位置，且位于探头主体部31。因而，纵向振动的波节位置N1位于护套6的内部。另外，在位于比探头主体部31靠顶端方向侧的位置的顶端处理部32设有板状部(刀片部)33。图5是表示超声波探头7的顶端部中的、相对于长度方向上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线垂直的截面积的变化的图。在图5中，用实线表示探头主体部31的顶端部和与探头主体部31的顶端侧连续的顶端处理部32处的沿着长度轴线C的、截面积的变化，用虚线表示宽度尺寸的变化，用一点划线表示厚度尺寸的变化。
如图3～图5所示，板状部33具有自基端方向(图3和图4的箭头C2的方向)朝向顶端方向(图3和图4的箭头C1的方向)在宽度方向上的尺寸即宽度尺寸减少的宽度尺寸减少部35。由于宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向减少，因此在宽度尺寸减少部35中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向减少。利用宽度尺寸减少部35形成了超声波探头7的顶端。
在宽度尺寸减少部35的基端，超声波探头7(宽度尺寸减少部35)的宽度方向上的宽度尺寸大于超声波探头7(宽度尺寸减少部35)的在厚度方向上的尺寸即厚度尺寸。在宽度尺寸减少部35的基端，超声波探头7的宽度尺寸变得极大，宽度尺寸减少部35的基端处的宽度尺寸成为极大宽度尺寸W0。另外，在本实施方式中，厚度尺寸在长度方向上在宽度尺寸减少部35的全长范围保持均匀(大致一定)。另外，在尺寸为均匀的情况下，除了尺寸在长度方向上的全长范围为相同的情况以外，也包括虽然尺寸因设计及制造中的误差而沿着长度方向发生变化、但是由于变化量微小而在长度方向上的全长范围视为尺寸相同的情况。例如，如果作为超声波特性特别是没有问题的变化量在±0.1mm的范围内，则在长度方向上的全长范围视为尺寸相同。
在顶端处理部32中，在宽度尺寸减少部35的基端方向侧连续有中继部36。中继部36在与长度轴线C平行的长度方向上在探头主体部31与宽度尺寸减少部35之间连续。中继部36包括与宽度尺寸减少部35的基端方向侧连续的尺寸均匀部37和在长度方向上在探头主体部31与尺寸均匀部37之间连续的宽度尺寸增加部38。尺寸均匀部37形成了板状部33的一部分。在尺寸均匀部37中，自基端方向朝向顶端方向，超声波探头7的宽度方向上的宽度尺寸和厚度方向上的厚度尺寸未发生变化，宽度尺寸和厚度尺寸在长度方向上在尺寸均匀部37的全长范围保持均匀(大致一定)。因此，在尺寸均匀部37中，与长度轴线C垂直的截面积在长度方向上的全长范围为均匀。
另外，在截面积为均匀的情况下，除了截面积在长度方向上的全长范围为相同的情况以外，也包括虽然截面积因设计及制造中的误差而沿着长度方向发生变化、但是由于变化量微小而在长度方向上的全长范围视为截面积相同的情况。例如，如果作为超声波特性特别是没有问题的变化量在±0.1mm2的范围内，则在长度方向上的全长范围视为截面积相同。
尺寸均匀部37处的超声波探头7的宽度尺寸与宽度尺寸减少部35的基端处的宽度尺寸即极大宽度尺寸W0一致。另外，尺寸均匀部37处的超声波探头7的厚度尺寸与宽度尺寸减少部35的厚度尺寸一致。因此，在尺寸均匀部37中，宽度方向上的宽度尺寸大于厚度方向上的厚度尺寸。在由尺寸均匀部37和宽度尺寸减少部35形成的板状部(刀片部)33中，在厚度方向上厚度尺寸保持均匀(一定)，且在厚度方向上的厚度尺寸较小。另外，限定穿过长度轴线C(超声波探头7的中心轴线)并且与宽度方向垂直的基准面P0。在包括宽度尺寸减少部35的板状部33中，在长度方向上的全长范围以基准面P0为中央面(相对于基准面P0)面对称。
在宽度尺寸增加部38中，宽度方向上的宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向增加。另外，在宽度尺寸增加部38中，厚度方向上的厚度尺寸自基端方向朝向顶端方向减少。宽度尺寸增加部38的顶端处的厚度方向上的厚度尺寸与板状部33(宽度尺寸减少部35和尺寸均匀部37)处的厚度尺寸一致。另外，宽度尺寸增加部38的顶端处的宽度方向上的宽度尺寸与宽度尺寸减少部35的基端处的宽度尺寸即极大宽度尺寸W0一致。因而，在宽度尺寸增加部38中，宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向增加至极大宽度尺寸W0。但是，在宽度尺寸增加部38中，虽然如上所述宽度尺寸和厚度尺寸沿着长度方向发生变化，但是与长度轴线C垂直的截面积在长度方向上的全长范围为均匀。即，在宽度尺寸增加部38中，在与长度轴线C垂直的截面积在长度方向上的全长范围为均匀的状态下，宽度尺寸和厚度尺寸发生变化。
由于尺寸均匀部37和宽度尺寸增加部38是如上所述的结构，因此在由尺寸均匀部37和宽度尺寸增加部38形成的中继部36中，宽度方向上的宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向增加或者在一定的范围维持均匀，未减少。另外，在本实施方式的中继部36中，与长度轴线C垂直的截面积在长度方向上的全长范围成为均匀。因而，在中继部36中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向在一定的范围维持均匀，即，自基端方向朝向顶端方向未增加，而且自基端方向朝向顶端方向未减少。因此，在宽度尺寸减少部35的基端方向侧的部位，厚度方向上的厚度尺寸较小，但是与长度轴线C垂直的截面积并不是较小的值。
另外，将宽度尺寸减少部35的长度方向上的尺寸设为第1长度尺寸L1，将中继部36的长度方向上的尺寸设为第2长度尺寸L2。第1长度尺寸L1大于第2长度尺寸L2。由于宽度尺寸减少部35的第1长度尺寸L1较大，因此在宽度尺寸减少部35中，宽度方向上的宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向以较小的减少率(缓慢)减少。因而，在宽度尺寸减少部35中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向以较小的减少率(缓慢)减少，自基端方向朝向顶端方向未急剧(以较大的减少率)减少。
另外，在既定的振动模式中，由于波节位置(最顶端波节位置)N1位于探头主体部31，因此波节位置N1位于比中继部36的基端靠基端方向侧的位置。如上所述，在宽度尺寸减少部35和中继部36中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向在一定的范围维持均匀或者减少，不会增加。另外，在探头主体部31中，在比波节位置N1靠顶端方向侧的部位，宽度尺寸、厚度尺寸以及与长度轴线C垂直的截面积沿着长度方向不发生变化。因此，在长度方向上，在波节位置(最顶端波节位置)N1与波腹位置(最顶端波腹位置)A1之间，超声波探头7的与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向以一定的大小维持均匀或者减少，不会增加。由于与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向未增加，因此在比波节位置N1靠顶端方向侧的部位，纵向振动的振幅不会减少。
宽度尺寸减少部35包括朝向第1厚度方向的第1外表面41和朝向第2厚度方向的第2外表面42。而且，在宽度尺寸减少部35中，在第1外表面41与第2外表面42之间连续有边缘表面43。在边缘表面43的至少一部分上形成有刃部(刀片)45。边缘表面43包括朝向第1宽度方向的第1侧方边缘46、朝向第2宽度方向的第2侧方边缘47以及朝向顶端方向的顶端边缘48。利用顶端边缘48形成了超声波探头7的顶端。
接着，说明本实施方式的超声波探头7和超声波处理器具2的作用及效果。在使用超声波处理系统1对生物体组织(血管)等处理对象进行处理时，将超声波探头7和护套6插入体腔内。然后，利用能量操作输入按钮12输入能量操作。由此，利用能量控制部18，自超声波能量源16输出超声波产生能量(超声波产生电力)。
通过向超声波振子21供给超声波产生能量(交流电流)，从而在超声波振子21中产生超声波振动。然后，产生的超声波振动经由变幅杆构件23向超声波探头7传递。然后，在超声波探头7(探头主体部31)中，超声波振动自基端方向向顶端方向传递至顶端处理部32，包括超声波探头7在内的振动传递单元20进行纵向振动。在顶端处理部32进行振动方向与长度轴线C平行的纵向振动的状态下，通过使设于宽度尺寸减少部35的边缘表面43的刃部45与处理对象相接触，从而切开处理对象。
另外，在处理中，也可以在超声波振动的同时向顶端处理部32传递高频电力(高频电流)。在该情况下，例如，在能量源单元10中设有与超声波能量源16相独立的能量源(电源等)，自能量源输出高频电力(高频能量)。然后，输出的高频电力经由与在线缆15的内部延伸设置的电布线29A、29B相独立的电布线(未图示)、变幅杆构件23以及超声波探头7向顶端处理部32供给。另外，自能量源向配置于体外的对电极板(未图示)供给高频电力。由此，高频电流在板状部33与体外的对电极板之间流动，高频电流向与宽度尺寸减少部35的刃部45相接触的处理对象流动。由此，在切开(切断)处理对象的同时进行凝固(密封)。
在此，将本实施方式的比较例的超声波探头7A表示在图6和图7中。图6表示与厚度方向(图7的箭头T′1的方向和箭头T′2的方向)垂直的截面，图7表示与宽度方向(图6的箭头B′1的方向和箭头B′2的方向)垂直的截面。另外，图8是表示超声波探头7A的顶端部处的、相对于长度方向(在图6和图7中为箭头C′1的方向和箭头C′2的方向)上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线C′垂直的截面积的变化的图。在图8中，用实线表示截面积的变化，用虚线表示宽度尺寸的变化，用一点划线表示厚度尺寸的变化。
在比较例的超声波探头7A中，与第1实施方式的超声波探头7相同地，在顶端处理部32A设有板状部(刀片部)33A，利用板状部33A形成了超声波探头7A的顶端。另外，在纵向振动的波节位置中位于最顶端方向侧的波节位置N′1位于探头主体部31A。但是，在比较例中，不同于第1实施方式，在长度方向上且在探头主体部31A与板状部33A之间连续有截面积减少部36A。在截面积减少部36A中，厚度方向上的厚度尺寸自基端方向朝向顶端方向急剧减少。另外，在截面积减少部36A中，宽度方向上的宽度尺寸沿着长度方向未发生变化，不会自基端方向朝向顶端方向增加。因而，在截面积减少部36A中，与长度轴线C′垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向急剧(以较大的减少率)减少。
另外，在与截面积减少部36A的顶端方向侧连续的板状部33A中，宽度尺寸和厚度尺寸自基端方向朝向顶端方向未增加，与长度轴线C′垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向未增加。因此，在板状部33A中，在长度方向上的全长范围，在厚度方向上的厚度尺寸较小，而且，与长度轴线C′垂直的截面积较小。因而，在比较例的板状部33A中，不存在本实施方式的设于板状部33的宽度尺寸减少部35和中继部36。
图9是说明传递超声波振动的状态下的超声波探头7A的振动状态的图。如图9所示，在超声波探头7A在既定的振动模式中因超声波振动而进行振动方向与长度轴线平行的纵向振动的状态下，由于作用于板状部33A的厚度方向(图9的箭头T′1的方向和箭头T′2的方向)上的外力(力矩)，产生了振动方向与厚度方向平行的横向振动。在板状部33A中，由于厚度尺寸和与长度轴线C′垂直的截面积在长度方向上的全长范围较小，在超声波探头7A因超声波振动而进行纵向振动的状态下，板状部33A在长度方向上的全长范围易于受到厚度方向上的外力的影响。因此，在超声波探头7A因超声波振动而进行纵向振动的状态下，在板状部33A中产生的横向振动的振幅较大，横向振动对纵向振动产生的影响变大。在超声波探头7A中，由于横向振动对纵向振动的影响变大，因此超声波探头7A中的振动变得不稳定。
与此相对，在本实施方式中，在长度方向上且在宽度尺寸减少部35与探头主体部31之间的中继部36中设有在厚度尺寸自基端方向朝向顶端方向减少的同时使宽度尺寸增加的宽度尺寸增加部38，在中继部36中，宽度方向上的宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向未减少。而且，在中继部36中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向未减少。因此，在宽度尺寸减少部35的基端方向侧的部位，虽然厚度方向上的厚度尺寸较小，但是与长度轴线C垂直的截面积并不是较小的值。即，在宽度尺寸减少部35中，厚度尺寸在长度方向上的全长范围较小，但是与长度轴线C垂直的截面积仅在顶端侧的部位较小。另外，在宽度尺寸减少部35中，与比较例的截面积减少部36A相比，自基端方向朝向顶端方向减少的与长度轴线C垂直的截面积的减少的程度变缓和。
图10是说明传递超声波振动的状态下的超声波探头7的振动状态的图。如上所述，在宽度尺寸减少部35的基端方向侧的部位，与长度轴线C垂直的截面积并不是较小的值，在宽度尺寸减少部35中，自基端方向朝向顶端方向减少的截面积的减少的程度比比较例的截面积减少部36A缓和。即，若本实施方式的探头主体部31与比较例的探头主体部31A是相同的大小、形状，则宽度尺寸减少部35的基端的截面积大于比较例的板状部33A的基端的截面积，在宽度尺寸减少部35的基端与顶端附近之间的范围内，和比较例的板状部33A的基端与顶端附近之间的范围相比，截面积较大。因此，如图10所示，在超声波探头7因超声波振动而进行纵向振动的状态下，宽度尺寸减少部35的基端方向侧的部位(板状部33的基端部)难以受到厚度方向上的外力(力矩)的影响。因此，在超声波探头7因超声波振动而进行纵向振动的状态下，在宽度尺寸减少部35(板状部33)中产生的横向振动的振幅并不是较大的值，横向振动对纵向振动产生的影响较小。
例如，在某一模拟中，在使图6～图9的比较例的超声波探头7A以既定的振动模式进行纵向振动时，横向振动的振幅相对于纵向振动的振幅成为8.5％左右，与此相对，在使本实施方式的超声波探头7以既定的振动模式进行纵向振动时，横向振动的振幅相对于纵向振动的振幅成为2％左右。另外，在某一实验中，在图6～图9的比较例的超声波探头7A的顶端处理部32A和本实施方式的超声波探头7的顶端处理部32分别以既定的振动模式进行纵向振动的状态下，自厚度方向的一个方向向外表面滴下水(液体)，检测所产生的雾量。具体地说，在使超声波探头7A的顶端处理部32A和超声波探头7的顶端处理部32进行纵向振动的状态下，将预定量的水(液体)滴到各个顶端处理部32A、32。然后，对附着于各个顶端处理部32A、32的外表面的水(液体)进行回收，测量水的回收量。然后，从滴下的水的预定量中减去回收量，从而推测出在各个顶端处理部32A、32中产生的雾量。在该情况下，所产生的雾量越多，上述横向振动的振幅越大。在借助于实验的验证中，在使图6～图9的比较例的超声波探头7A以既定的振动模式进行纵向振动时产生的雾量成为在使本实施方式的超声波探头7以既定的振动模式进行纵向振动时产生的雾量的2倍以上。
在超声波探头7中，由于横向振动对纵向振动的影响变小，因此确保了超声波探头7中的振动的稳定性。由此，在超声波探头7中确保了超声波振动的传递性，并且能够确保超声波探头7相对于超声波振动的强度。
另外，在本实施方式中，在包括宽度尺寸减少部35的板状部(刀片部)33中，厚度方向上的厚度尺寸在长度方向上的全长范围较小。因此，能够确保利用宽度尺寸减少部35的刃部45切开处理对象的处理等的处理性能。
另外，在本实施方式中，宽度尺寸减少部35的第1长度尺寸L1较大，在宽度尺寸减少部35中，宽度方向上的宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向以较小的减少率(缓慢)减少。因而，在宽度尺寸减少部35中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向以较小的减少率(缓慢)减少，自基端方向朝向顶端方向未急剧(以较大的减少率)减少。因此，宽度尺寸减少部35的基端方向侧的部位(板状部33的基端部)难以进一步受到厚度方向上的外力(力矩)的影响，能够在超声波探头7中使横向振动对纵向振动的影响进一步变小。
而且，在超声波探头7中，在长度方向上且在波节位置(最顶端波节位置)N1与波腹位置(最顶端波腹位置)A1之间，超声波探头7的与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向未增加。由于与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向未增加，因此在比波节位置N1靠顶端方向侧的部位，纵向振动的振幅不会减少。因此，板状部33以适合于处理的振幅进行纵向振动，能够提高处理性能。
(变形例)
另外，在第1实施方式中，在宽度尺寸减少部35中，厚度尺寸在长度方向上的全长范围保持均匀(大致一定)，但是并不限于此。例如，作为第1变形例如图11和图12所示，超声波探头7的厚度方向(图11的箭头T1的方向和箭头T2的方向)上的厚度尺寸自基端方向朝向顶端方向减少的厚度尺寸减少部51也可以设于宽度尺寸减少部35。另外，图11示出了与宽度方向垂直的截面。另外，图12是表示超声波探头7的顶端部处的、相对于长度方向上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线垂直的截面积的变化的图。在图12中，用实线表示截面积的变化，用虚线表示宽度尺寸的变化，用一点划线表示厚度尺寸的变化。
在本变形例的厚度尺寸减少部51中，自基端方向朝向顶端方向，宽度方向上的宽度尺寸减少，并且厚度尺寸减少。另外，在本变形例中，也与第1实施方式相同地，在包括厚度尺寸减少部51的宽度尺寸减少部35中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向减少。另外，在本变形例中，也与第1实施方式相同地，与长度轴线C垂直的截面积在长度方向上在中继部36的全长范围均匀。
另外，在第1实施方式中，在中继部36上设有尺寸均匀部37，但是并不限于此。例如，作为第2变形例如图13～图15所示，也可以不设置图3所示的尺寸均匀部(37)。另外，图13表示与厚度方向(图14的箭头T1的方向和箭头T2的方向)垂直的截面，图14表示与宽度方向(图13的箭头B1的方向和箭头B2的方向)垂直的截面。另外，图15是表示超声波探头7的顶端部处的、相对于长度方向(在图13和图14中为箭头C1的方向和箭头C2的方向)上的位置的变化的、宽度方向上的宽度尺寸的变化、厚度方向上的厚度尺寸的变化以及与长度轴线垂直的截面积的变化的图。在图15中，用实线表示截面积的变化，用虚线表示宽度尺寸的变化，用一点划线表示厚度尺寸的变化。
在本变形例中，在长度方向上且在宽度尺寸减少部35与探头主体部31之间连续的中继部36仅由宽度尺寸增加部38形成。因而，在宽度尺寸增加部38的顶端方向侧连续有宽度尺寸减少部35，在宽度尺寸增加部38的基端方向侧连续有探头主体部31。另外，由于中继部36仅由宽度尺寸增加部38形成，因此在长度方向上在中继部36的全长范围，自基端方向朝向顶端方向，宽度尺寸增加，并且厚度尺寸减少。另外，在本变形例中也与第1实施方式相同地，宽度尺寸减少部35的长度方向上的第1长度尺寸L1大于中继部36的长度方向上的第2长度尺寸L2。
另外，在本变形例中，在宽度尺寸增加部38(中继部36)中，厚度尺寸的减少率比宽度尺寸的增加率大。因此，在中继部36中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向减少。但是，在中继部36中，由于宽度尺寸自基端方向朝向顶端方向增加，因此中继部36处的与长度轴线C垂直的截面积的减少率小于宽度尺寸减少部35处的截面积的减少率。因而，在中继部36中，与长度轴线C垂直的截面积自基端方向朝向顶端方向以较小的减少率(缓慢)减少，不会急剧减少。另外，由于中继部36的第2长度尺寸L2较小，因此中继部36处的与长度轴线C垂直的截面积的减少量较小。即，中继部36的基端与中继部36的顶端之间的与长度轴线C垂直的截面积之差较小。
由于中继部36处的与长度轴线C垂直的截面积的减少量较小，因此在本变形例中也与第1实施方式相同地，在宽度尺寸减少部35的基端方向侧的部位，与长度轴线C垂直的截面积并不是较小的值。因此，在超声波探头7因超声波振动而进行纵向振动的状态下，宽度尺寸减少部35的基端方向侧的部位(板状部33的基端部)难以受到厚度方向上的外力(力矩)的影响。因而，与第1实施方式相同地，在超声波探头7因超声波振动而进行纵向振动的状态下，在宽度尺寸减少部35(板状部33)中产生的横向振动的振幅并不是较大的值，横向振动对纵向振动产生的影响变小。
上述实施方式等(除比较例以外)的超声波探头(7)包括沿着长度轴线(C)延伸设置、并自基端方向(C2)向顶端方向(C1)传递超声波振动的探头主体部(31)和设于比探头主体部(31)靠顶端方向(C1)侧的位置、并形成超声波探头(7)的顶端的宽度尺寸减少部(35)。在宽度尺寸减少部(35)的基端，宽度方向(B1、B2)上的宽度尺寸大于厚度方向(T1、T2)上的厚度尺寸。在宽度尺寸减少部(35)中，由于宽度尺寸自基端方向(C2)朝向顶端方向(C1)减少，因此与长度轴线(C)垂直的截面积自基端方向(C2)朝向顶端方向(C1)减少。在与长度轴线(C)平行的长度方向(C1、C2)上且在探头主体部(31)与宽度尺寸减少部(35)之间连续有中继部(36)。中继部(36)具有在宽度方向(B1、B2)上的宽度尺寸自基端方向(C2)朝向顶端方向(C1)增加的同时使厚度方向(T1、T2)上的厚度尺寸减少的宽度尺寸增加部(38)。在中继部(36)中，在任意部位，均是与长度轴线(C)垂直的截面积沿着长度方向(C1、C2)未发生变化，或者自基端方向(C2)朝向顶端方向(C1)以比宽度尺寸减少部(35)小的减少率减少。即，在中继部(36)中，与长度轴线(C)垂直的截面积自基端方向(C2)朝向顶端方向(C1)未增加，而且，自基端方向(C2)朝向顶端方向(C1)未以比宽度尺寸减少部(35)大的减少率减少。
以上，说明了本发明的实施方式等，但是本发明并不限于上述实施方式等，当然能够不脱离发明的主旨地进行各种变形。

Claims (9)

1.一种超声波探头，其具有长度轴线，其中，该超声波探头包括：
探头主体部，其沿着所述长度轴线延伸设置，自基端方向向顶端方向传递超声波振动；
宽度尺寸减少部，其设于比所述探头主体部靠顶端方向侧的位置，形成所述超声波探头的顶端，在将与所述长度轴线垂直且彼此相反的两个方向设为宽度方向、将与所述长度轴线垂直且与所述宽度方向垂直的两个方向设为厚度方向的情况下，在该宽度尺寸减少部的基端，所述宽度方向上的宽度尺寸大于所述厚度方向上的厚度尺寸，在该宽度尺寸减少部中，所述宽度尺寸自所述基端方向朝向所述顶端方向减少，从而与所述长度轴线垂直的截面积自所述基端方向朝向所述顶端方向减少；
宽度尺寸增加部，在自所述基端方向朝向所述顶端方向使所述宽度方向上的所述宽度尺寸增加的同时，所述厚度方向上的所述厚度尺寸减少；以及
中继部，其设有所述宽度尺寸增加部，并在与所述长度轴线平行的长度方向上且在所述探头主体部与所述宽度尺寸减少部之间连续，与所述长度轴线垂直的截面积自所述基端方向朝向所述顶端方向在一定的范围内维持均匀或减少，而且，自所述基端方向朝向所述顶端方向以比所述宽度尺寸减少部小的减少率减少。
2.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
在所述中继部中，自所述基端方向朝向所述顶端方向使所述宽度方向上的所述宽度尺寸在一定的范围维持均匀或增加，
在将所述宽度尺寸减少部的所述基端处在所述宽度方向上的所述宽度尺寸设为极大宽度尺寸的情况下，在所述宽度尺寸增加部中，所述宽度尺寸自所述基端方向朝向所述顶端方向增加至所述极大宽度尺寸。
3.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述宽度尺寸减少部具有自所述基端方向朝向所述顶端方向使所述厚度方向上的所述厚度尺寸减少的厚度尺寸减少部。
4.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述宽度尺寸减少部以通过所述长度轴线并且与所述宽度方向垂直的基准面为中央面在所述长度方向上的全长范围面对称。
5.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
在经由所述探头主体部传递所述超声波振动的状态下，在纵向振动的波腹位置中最靠所述顶端方向侧的最顶端波腹位置位于所述超声波探头的顶端，
在经由所述探头主体部传递所述超声波振动的所述状态下，在所述纵向振动的波节位置中最靠所述顶端方向侧的最顶端波节位置位于比所述中继部的基端靠基端方向侧的位置。
6.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述宽度尺寸减少部包括：朝向作为所述厚度方向的一个方向的第1厚度方向的第1外表面、朝向作为与所述第1厚度方向相反的方向的第2厚度方向的第2外表面以及在所述第1外表面与第2外表面之间连续的边缘表面，
所述边缘表面具有刃部。
7.根据权利要求6所述的超声波探头，其中，
所述边缘表面包括：朝向作为所述宽度方向的一个方向的第1宽度方向的第1侧方边缘、朝向作为与所述第1宽度方向相反的方向的第2宽度方向的第2侧方边缘以及朝向所述顶端方向、并形成所述超声波探头的所述顶端的顶端边缘。
8.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述宽度尺寸减少部在所述长度方向上的第1长度尺寸大于所述中继部在所述长度方向上的第2长度尺寸。
9.一种超声波处理器具，其中，该超声波处理器具包括：
权利要求1所述的超声波探头；以及
振动产生部，其通过被供给超声波产生电力，从而产生向所述超声波探头传递的所述超声波振动。
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