JP2000342597A - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転構造がない汎用性の高いシンプルな構造
で、乾燥工程のないオートクレーブ滅菌しても、振動子
ケーシング内部に水滴が侵入することを確実に防止す
る。 【解決手段】 超音波振動子１には、振動子本体３内部
を構成する隔壁部材としてツナギ部材２６、仕切り部材
１４があり、また、パッキン３２、電極１３及び気密キ
ャップ４２に設けられたＯリング１７、４１のために水
分がトランスデューサ１０にある内腔１０ａに浸入する
ことはない。また、シール剤４３により、電極１３はシ
ール絶縁されているため、短絡することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波電流を振動
素子に供給して超音波振動を発生させる超音波振動子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】外科手術に用いる超音波手術装置は、一
般的に電源装置より高周波電流を振動素子に供給して超
音波振動を発生させるもの（振動子）に対して、いろい
ろなプローブを組付けることで、腹腔鏡下外科手術や開
腹手術で可能となる。

【０００３】このような手術装置は外科医が直接、手で
触って操作するため、滅菌されてなければならない。超
音波手術装置用の振動子も例外ではなく、オートクレー
ブ滅菌ができることが必須となる。

【０００４】このような振動子としては、例えばＵＳＰ
５３９５２４０や、特公平７−１０６２０６号公報、特
開平１０−１２７６５５号公報等に提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】オートクレーブ滅菌に
は、真空引き工程、滅菌工程、乾燥工程など時間、圧
力、温度などのパラメータの組合わせにより多種のオー
トクレーブ滅菌の方法がある。

【０００６】超音波振動子はこれらのすべてのオートク
レーブ滅菌方法について対応しているわけではない。通
常、オートクレーブのサイクルは真空引き、滅菌、乾燥
のサイクルであるが、手術中に誤って床に落とした場合
などは緊急でオートクレーブを行うことがある。

【０００７】このような場合には、時間短縮のため乾燥
工程を省略した、真空引き、滅菌、のサイクルとなる。
乾燥工程を省略すると、特公平７−１０６２０６号公報
に示す振動子のケーシング内部では、浸入した蒸気が抜
けきらず、水滴となって溜まることがある。そのままの
状態で超音波振動させると、ボルト締めランジュバン型
振動子（トランスデューサ）においては、ＰＺＴを挟む
電極間に水滴が付着するためにショート（短絡）し、超
音波の変換効率が低下することがあった。

【０００８】また、規模の小さい医療機関で簡易的にオ
ートクレーブ滅菌する場合には、乾燥工程のないオート
クレーブ滅菌だけのことがある。この場合にも振動子ケ
ーシング内部に水滴が溜まることがあり、その結果、ボ
ルト締めランジュバン型振動子（トランスデューサ）に
おいては、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）を挟む電極
間に水滴の付着ために短絡し、超音波振動の変換効率が
低下することがあった。

【０００９】ＵＳＰ５３９５２４１の発明は、磁歪型振
動子（トランスデューサ）であるため、内部を意図的に
オートクレーブ滅菌しても、問題ないが、洗浄性が悪
く、振動子の小型化という観点ではボルト締めランジュ
バン型振動子（トランスデューサ）のほうが、はるかに
有利である。

【００１０】また、特開平１０−１２７６５５号公報の
発明は、乾燥工程のないオートクレーブ滅菌をした場
合、蒸気が振動子内部に浸入しないため、超音波振動の
変換効率が低下することはない。しかしながら、回転摺
動部にＯリングを使用しているため、回転がスムーズに
出来ない不具合や、回転する電気的接続部分があるため
に、電気的な接触が不確実になる恐れがある。また、振
動子の内部構造が複雑になるため、重量が増加し、振動
子の外径が大きくなる不具合がある。振動子の汎用性と
いう観点では、振動子の構造はシンプルである方が良い
ことは勿論である。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、ボルト締めランジュバン型の超音波振動子（ト
ランスデューサ）において、回転構造がない汎用性の高
いシンプルな構造であり、乾燥工程のないオートクレー
ブ滅菌しても、振動子ケーシング内部に水滴が侵入する
ことを確実に防止するできる超音波振動子を提供するこ
とを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波振動子
は、駆動電流を振動に変換するトランスデューサと、基
部にフランジ状の固定部を形成した前記振動の振幅を拡
大するホーンと、前記トランスデューサを覆うカバー
と、フランジ状の前記固定部と前記カバーの間にパッキ
ンを配置して防水的に支持固定する支持固定部と、前記
駆動電流を供給する電源コードと、前記駆動電流を発生
させる外部の電源に対してコードを着脱するプラグとか
らなる超音波振動子において、前記カバー内部に、前記
トランスデューサを囲う第１室と前記コードをカバー内
に引込む第２室とを隔てる仕切り部材を設けて構成され
る。

【００１３】本発明の超音波振動子では、前記仕切り部
材が前記カバー内部において、前記トランスデューサを
囲う第１室と前記コードをカバー内に引込む第２室とを
隔てることで、回転構造がない汎用性の高いシンプルな
構造で、乾燥工程のないオートクレーブ滅菌しても、振
動子ケーシング内部に水滴が侵入することを確実に防止
することを可能とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００１５】（第１の実施の形態）図１ないし図５は本
発明の第１の実施の形態に係り、図１は超音波振動子の
外観を示す外観図、図２は図１の振動子本体を分解・展
開した分解図、図３は図１の振動子本体のＡＢＣ断面を
示す断面図、図４は図２のトランスデューサに設けられ
る端子の構成を示す構成図、図５は図１の超音波振動子
の振動の分布と振動子本体の内部の位置関係を示す図で
ある。

【００１６】（構成）図１に示すように、本実施の形態
の超音波振動子１は、この超音波振動子１を超音波振動
させるための駆動電流を発生させる図示しないジェネレ
ータに接続するプラグ２と、プラグ２からの駆動電流を
振動子本体３に通電するコード４と、超音波振動子１を
洗浄する時にプラグ２内部に水分が侵入することを防ぐ
防水キャップ５とからなる。

【００１７】図２は図１の振動子本体３を分解した様子
を示し、図３は図１の振動子本体３のＡＢＣ断面を示
す。

【００１８】図２及び図３に示すように、振動子本体３
内部には、図示しないジェネレータからの駆動電流を超
音波振動に変換するトランスデューサ１０が設けられて
いる。このトランスデューサ１０には電線１１の被覆が
剥がされた一端が半田付されており、電線１１の被覆が
剥がされた他端は端子１２に対して半田付されている。

【００１９】ここで、図４を用いて端子１２付近の組立
て方法を示す。端子１２は板状の金属板を折り曲げた物
であり、電線１１を半田付した部分は絶縁のために熱収
縮チューブ１２ａが被されている。電線１１が半田付さ
れてない他端には端子穴１２ｂが加工してある。この端
子穴１２ｂに電極１３を挿通した後、さらに図２に示す
ように、仕切り部材１４に設けられた穴部１５に挿通さ
れ、電極１３のネジ部分にナット１６をねじ込む。これ
により、端子１２および電極１３は仕切り部材１４に対
して固定される。なお、電極１３には、図４に示すよう
に、気密を保つためのＯリング１７が設けられている。

【００２０】図２及び図３に示すように、コード４の被
覆を剥いで露出した電線２０は電極１３に半田付されて
おり、コード４の被覆端部は熱収縮チューブ２１の内部
の止めリング２２により固定され、コード４が振動子本
体３から不用意に抜けることを防いでいる。

【００２１】トランスデューサ１０を内部に組み込むケ
ーシング２３には、予め気密を保つためのＯリング２
４，０リング２５が組付いたツナギ部材２６が接着され
ている。トランスデューサ１０におけるフランジ２７に
対し、ネジ部２８側に、ゴム板２９を接着剤などで貼り
つけておく。

【００２２】トランスデューサ１０、ナット１６、仕切
り部材１４、電極１３、端子１２及び電線１１のこれら
の部組は、ケーシング２３の開放端のネジ部２８側から
ケーシング２３内部に挿入される。この時、ツナギ部材
２６に設けられた穴部３０に仕切り部材１４がはまり込
むようにする。尚、穴部３０には２面幅部分３１が加工
してあり、仕切り部材１４の２面幅部分３１とかみ合う
ことで、仕切り部材１４が不用意に回転することはな
い。

【００２３】さらに、気密を確保するパッキン３２を仕
切り部材１４とツナギ部材２６で挟み込み、仕切り部材
１４は図示されない治具を用いて気密確認用孔３３に引
っかけて２面幅部分３１内部に引込み、仕切り部材１４
のネジ部分をナット３４で締め上げる。ケーシング２３
にトランスデューサ１０を固定するために、振幅を拡大
するホーン部３５側からパッキン３６及びパッキンずれ
防止用のワッシャ３７を挿入し、固定部材３８をネジ部
２８にねじ込む。

【００２４】外部との気密は予め固定部材３８に組付け
られたＯリング３９およびＯリング４０とパッキン３６
により確保される。気密検査の際には、気密確認用孔３
３に気密確認用のコネクタを組付け、水中で圧縮空気を
送気し、気泡の有無で確認する。検査終了後、気密保持
のためＯリング４１を装着した気密キャップ４２をねじ
込む。その後、短絡防止のために、ナット１６、電極１
３をシール剤４３により完全に密封する。

【００２５】内キャップ５１、外キャップ５２、Ｏリン
グ５３はコード４をあらかじめ通しており、Ｏリング５
４を組付けた内キャップ５１をツナギ部材２６にネジ止
めし、さらに外キャップ５２をツナギ部材２６の外周部
へ組付ける。コード４の断線防止のためオレドメ防止部
材５５を内キャップ５１にねじ込むことで、振動子本体
３は完成する。Ｏリング２５及びＯリング５４は内キャ
ップ５１とツナギ部材２６の隙間に水分が浸入すること
を防止し、そして、Ｏリング５３は、コード４と内キャ
ップ５１の隙間から水分が浸入することを防止する。

【００２６】図５は振動の分布６３と振動子本体３の内
部の位置関係を示す。振動の節６４はフランジ２７に位
置しており、振動の腹６６はホーン部３５の先端に、振
動の腹６５はトランスデューサ１０の後端に位置する。
各振動の腹は節６４の１／４波長の位置である。

【００２７】（作用）手術にて超音波振動子１を超音波
凝固切開具の振動子として使用した後、超音波振動子１
の単体に分解し、プラグ２に防水キャップ５をして体液
などの汚れを洗浄する。洗浄完了後、オートクレーブ滅
菌装置に投入する。

【００２８】オートクレーブ装置内部では、滅菌前工程
として、滅菌庫内の空気を引いて陰圧をかける。次に滅
菌工程として高圧蒸気を注入する。これにより振動子は
滅菌される。通常は滅菌工程後に乾燥工程を経て滅菌装
置より取り出されるが、手術中、急きょ滅菌が必要にな
った場合には、一連の工程の内、乾燥工程を省略するこ
とがある。

【００２９】乾燥工程を省略した場合には、コード４の
外皮及びプラグ２から、コード４内部を経由して、振動
子本体３の内部に浸入した蒸気による水分が完全には抜
けない。

【００３０】しかしながら、振動子本体３内部を構成す
る隔壁部材としてツナギ部材２６、仕切り部材１４があ
り、また、パッキン３２、電極１３及び気密キャップ４
２に設けられたＯリング１７、４１によって水分がトラ
ンスデューサ１０にある内腔１０ａ（図３参照）に浸入
することはない。また、シール剤４３により、電極１３
はシール絶縁されているため、短絡することはない。

【００３１】（効果）このように本実施の形態では、手
術中に急きょ行なう、乾燥工程を省略したオートクレー
ブ滅菌や、乾燥工程のないオートクレーブ装置しか持っ
ていない病院でオートクレーブ滅菌を行ったとしても、
トランスデューサ１０にある内腔１０ａ内部に水分が浸
入することがないため、振動子の発振異常などがなく、
通常通り手術に使用でき、手術時間の延長などを避ける
ことができる。

【００３２】（第２の実施の形態）図６は本発明の第２
の実施の形態に係る振動子本体の軸方向の断面を示す断
面図である。

【００３３】第２の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００３４】（構成）本実施の形態の振動子本体３にお
いては、図６に示すように、第１の実施の形態における
外キャップ８を、電気メス接続コードを接続するための
端子部７２が設けらた外キャップ７１に変更している。
端子部７２は外キャップ７１に対してネジ込み固定され
ており、Ｏリング７３、７４により、水密が保たれてい
る。端子部７２の内部端は電線７５の一端が半田付けさ
れており、他端が１３に半田付けされている。その他の
構成は第１の実施の形態と同じである。

【００３５】（作用）本実施の形態では、超音波凝固切
開具を使用時に、電気メスを使用する際には、端子部７
２に電気メス接続コードを接続することで、電気メスと
して使用することもできる。その他の作用は第１の実施
の形態と同じである。

【００３６】（効果）このように本実施の形態によれ
ば、第１の実施の形態の効果に加えて、術中、電気メス
を使用する際には、特に内視鏡下外科手術の際には電気
メス用のプローブに代えることなく、本振動子の端子部
７２に接続コードを接続するだけでよいため、手術中の
機器の交換がなくなるため、術者の手を煩わすことなく
手術できる。

【００３７】（第３の実施の形態）図７ないし図１０は
本発明の第３の実施の形態に係わり、図７は振動子本体
の先端側外観を示す外観図、図８は図７の振動子本体の
基端側外観を示す外観図、図９は図７の振動子本体を分
解・展開した分解図、図１０は図７の振動子本体の軸方
向の断面を示す断面図である。

【００３８】第３の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００３９】（構成）本実施の形態の振動子本体３で
は、図７に示すように、トランスデューサ１０の振動振
幅を拡大するホーン部３５には、振動子本体３の軸方向
中心に沿って貫通穴８１が設けれらている。そして、図
８に示すように、ホーン部３５の部材がトランスデュー
サ１０の後端に至るパイプ状の部材８２と同一部品とし
て構成されており、貫通穴８１は振動子本体３の後端に
あるパイプ状の吸引口金９９の貫通穴である吸引管路９
８と同一軸の管路になっている。

【００４０】以下、本実施の形態の振動子本体３の構成
を図９及び図１０を用いて説明する。

【００４１】第１の実施の形態にて示した仕切り部材１
４に代わる本実施の形態の仕切り部材９０の中心にはＯ
リング９１が組付いた貫通穴９２が設けられており、貫
通穴９２にパイプ状の部材８２が挿入されている。

【００４２】この状態でケーシング２３内部に実施例１
と同様にナット１６、電極１３、トランスデューサ１
０、仕切り部材９０を挿入しナット３４にて固定する。
第１の実施の形態における内キャップ５１に代わる、本
実施の形態の内キャップ９３を、図示しないネジでツナ
ギ部材２６に固定し、Ｏリング９４を組付けたパイプ管
路９５のあるパイプ９６を内キャップ９３にネジ込み、
仕切り部材９０の貫通穴９２に挿入固定する。Ｏリング
９７を組付けた吸引管路９８のある吸引口金９９は、第
１の実施の形態における外キャップ５２に代わる本実施
の形態の外キャップ１００にネジ込み固定されており、
外キャップ１００をツナギ部材２６に固定する。コード
４およびオレドメ防止部材５５は、外キャップ１００に
対して偏心した位置でネジ込み固定されている。その他
の構成は第１の実施の形態と同じである。

【００４３】（作用）第１の実施の形態の作用に加え
て、本実施の形態の振動子本体３には貫通穴が設けられ
ているため、吸引口金９９に図示しない吸引チューブを
接続し、外部の吸引装置と組合わせることで、ホーン部
３５に取り付けた図示しない穴付プローブの先端から吸
引した液体は貫通穴８１からパイプ９６，吸引管路９８
を経由して吸引チューブに至り、外へ排出できる。ま
た、吸引口金９９に送水用チューブを取り付けた場合に
は、生理食塩水が吸引管路９８からパイプ９６，貫通穴
８１、穴付プローブ先端（図示しない）へと至り、術野
に生理食塩水などを送水できる。

【００４４】（効果）このように本実施の形態によれ
ば、超音波吸引装置の振動子ユニットとして使用しても
第１の実施の形態の効果が得られる。超音波吸引装置は
生体組織を乳化吸引でき、組織選択性の機能により、脈
管類を残して、周辺組織を吸引できるため、手術時間を
短縮できる。術野に必要に応じて生理食塩水などを散布
できるため、手術が滞ることなく進められる。

【００４５】［付記］ （付記項１） 駆動電流を振動に変換するトランスデュ
ーサと、基部にフランジ状の固定部を形成した前記振動
の振幅を拡大するホーンと、前記トランスデューサを覆
うカバーと、フランジ状の前記固定部と前記カバーの間
にパッキンを配置して防水的に支持固定する支持固定部
と、前記駆動電流を供給する電源コードと、前記駆動電
流を発生させる外部の電源に対してコードを着脱するプ
ラグとからなる超音波振動子において、前記カバー内部
に、前記トランスデューサを囲う第１室と前記コードを
カバー内に引込む第２室とを隔てる仕切り部材を設けた
ことを特徴とする超音波振動子。

【００４６】（付記項２） 前記仕切り部材は、前記ホ
ーンのフランジ状の前記固定部に存在する振動の節部か
ら１／４波長以上離れた位置に設けたことを特徴とする
付記項１に記載の超音波振動子。

【００４７】（付記項３） 前記仕切り部材は、前記第
１室と前記第２室と通ずる空間を閉鎖をする閉鎖部材
と、前記閉鎖部材を保持する保持端面とからなることを
特徴とする付記項２に記載の超音波振動子。

【００４８】（付記項４） 前記閉鎖部材と前記保持端
面の間に、前記第１室と前記第２室との気密確保する気
密保持手段を設けたことを特徴とする付記項３に記載の
超音波振動子。

【００４９】（付記項５） 前記仕切り部材に、前記電
源コードからの駆動電流を前記第２室から前記第１室へ
供給する電気的接続部を設けたことを特徴とする付記項
４に記載の超音波振動子。

【００５０】（付記項６） 前記電気的接続部と前記仕
切り部材の間で気密を確保する気密保持手段を設けたこ
とを特徴とする付記項５に記載の超音波振動子。

【００５１】（付記項７） 前記仕切り部材に気密確認
用の確認孔を設けたことを特徴とする付記項６に記載の
超音波振動子。

【００５２】（付記項８） 前記気密確認用の確認孔を
閉鎖する閉鎖手段を着脱自在に設けたことを特徴とする
付記項７に記載の超音波振動子。

【００５３】（付記項９） 前記トランスデューサの中
心軸を貫く第１の管路と、前記閉鎖部材を貫く第２の管
路とが同一軸上に配置されたことを特徴とする付記項３
または４に記載の超音波振動子。

【００５４】（付記項１０） 前記仕切り部材に、前記
電源コードからの駆動電流を前記第２室から前記第１室
へ供給する電気的接続部を設けたことを特徴とする付記
項９に記載の超音波振動子。

【００５５】（付記項１１） 前記第２の管路は、前記
第２室を貫く筒状部材と、前記閉鎖手段を貫く接続孔と
からなり、前記第１の管路と前記筒状部材とが前記接続
孔の内部で同一軸に接続されたことを特徴とする付記項
１０に記載の超音波振動子。

【００５６】（付記項１２） 前記接続孔の円筒内面と
前記第１の管路の円筒外面、および前記筒状部材の円筒
外面の間に気密を確保するための気密保持手段を配置し
たことを特徴とする付記項１１に記載の超音波振動子。

【００５７】（付記項１３） 前記第２室内へ、超音波
駆動用の電流以外の高周波電流を通電させるための第２
の電流コードを引き込み、前記電気的接続部に接続した
ことを特徴とする付記項５に記載の超音波振動子。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波振動
子によれば、仕切り部材がカバー内部において、トラン
スデューサを囲う第１室とコードをカバー内に引込む第
２室とを隔てるので、回転構造がない汎用性の高いシン
プルな構造で、乾燥工程のないオートクレーブ滅菌して
も、振動子ケーシング内部に水滴が侵入することを確実
に防止することできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波振動子
の外観を示す外観図

【図２】図１の振動子本体を分解・展開した分解図

【図３】図１の振動子本体のＡＢＣ断面を示す断面図

【図４】図２のトランスデューサに設けられる端子の構
成を示す構成図

【図５】図１の超音波振動子の振動の分布と振動子本体
の内部の位置関係を示す図

【図６】第２の実施の形態に係る振動子本体の軸方向の
断面を示す断面図

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る振動子本体の
先端側外観を示す外観図

【図８】図７の振動子本体の基端側外観を示す外観図

【図９】図７の振動子本体を分解・展開した分解図

【図１０】図７の振動子本体の軸方向の断面を示す断面

【符号の説明】

１…超音波振動子 ２…プラグ ３…振動子本体 ４…コード ５…防水キャップ １０…トランスデューサ １１、２０…電線 １２…端子 １２ａ、２１…熱収縮チューブ １２ｂ…端子穴 １３…電極 １４…仕切り部材 １５…穴部 １６、３４…ナット １７、２４、２５、３９、４０、４１、５３、５４…Ｏ
リング ２２…止めリング ２３…ケーシング ２６…ツナギ部材 ２７…フランジ ２８…ネジ部 ２９…ゴム板 ３０…穴部 ３１…２面幅部分 ３２、３６…パッキン ３３…気密確認用孔 ３５…ホーン部 ３７…ワッシャ ３８…固定部材 ４２…気密キャップ ４３…シール剤 ５１…内キャップ ５２…外キャップ ５５…オレドメ防止部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動電流を振動に変換するトランスデュ
   ーサと、 基部にフランジ状の固定部を形成した前記振動の振幅を
   拡大するホーンと、 前記トランスデューサを覆うカバーと、 フランジ状の前記固定部と前記カバーの間にパッキンを
   配置して防水的に支持固定する支持固定部と、 前記駆動電流を供給する電源コードと、 前記駆動電流を発生させる外部の電源に対してコードを
   着脱するプラグとからなる超音波振動子において、 前記カバー内部に、前記トランスデューサを囲う第１室
   と前記コードをカバー内に引込む第２室とを隔てる仕切
   り部材を設けたことを特徴とする超音波振動子。