JP2001104328A - トリムマスを用いた超音波トランスデユーサを同調するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高電力サンドイッチ型超音波トランスデユー
サを製造する方法であって、特に、接触面上でのトリミ
ング処理を必要とすることなく高電力サンドイッチ型超
音波トランスデユーサを同調する新規な方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明は高電力サンドイッチ型超音波ト
ランスデユーサを製造するための方法およびこれに付随
する装置であり、特に、接触面におけるトリミング処理
を必要とすることなく高電力サンドイッチ型超音波トラ
ンスデユーサを同調する新規な方法である。本発明によ
る方法は、サンドイッチ型超音波トランスデユーサを組
み立てる工程と、当該超音波トランスデユーサの共鳴周
波数を測定する工程と、複数のトリムマス（切取質量部
分）から一定のトリムマスを選択する工程とから成り、
超音波トランスデユーサを当該選択したトリムマスにト
リミング処理することにより、上記の測定した超音波ト
ランスデユーサの共鳴周波数を所望の共鳴周波数に変更
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に高電力サンド
イッチ型超音波トランスデユーサを製造するための装置
および方法に関し、特に、トリムマス（切取質量部分：
trim mass）を用いた高電力サンドイッチ型超音波トラ
ンスデユーサを同調する新規な方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願は１９９９年４月１５日に出願さ
れた米国特許出願第０９／２９２，１３４号、１９９８
年に６月２５日に出願された第０９／１０４，６１２
号、１９９８年６月２５日に出願された第０９／１０
４，７８９号、および１９９８年６月２５日に出願され
た第０９／１０４，６４８号に関連し、これらの全ての
出願は本発明と同一の譲受人に譲渡されており、これら
の全てが本明細書に参考文献として含まれる。

【０００３】中空コアおよび中実コアの両方を含む超音
波装置は多くの医療状態の安全かつ有効な処理に使用さ
れている。このような超音波装置、特に中実コアの超音
波装置は超音波周波数で外科手術エンドイフェクタに機
械的振動を伝達する形態のエネルギーにより組織を切断
および／または凝固するために使用できるので有利であ
る。超音波振動は、適当なエネルギーで組織に伝達され
て適当なエンドイフェクタを使用する場合に、組織を切
断、切開または焼灼するために使用できる。中実コア技
法を利用する超音波装置は超音波トランスデユーサから
導波管を介して外科手術エンドイフェクタに伝達できる
エネルギーの量の点で特に有利である。このような装置
は内視鏡または腹腔鏡処理のような最少の侵襲性の処理
における使用に特に適しており、この場合に、エンドイ
フェクタはトロカール内を通って外科手術部位に到達す
る。

【０００４】超音波振動は、例えば、装置のハンドピー
ス内の１個以上の圧電変換素子または磁気歪素子により
構成できるトランスデユーサを電気的に励起することに
より、外科手術エンドイフェクタ内において誘発でき
る。すなわち、トランスデユーサ部分により発生される
振動が当該トランスデユーサ部分から外科手術エンドイ
フェクタまで延在する超音波導波管を介して外科手術エ
ンドイフェクタに伝達される。

【０００５】サンドイッチ型の超音波トランスデユーサ
はランゲビン（Langevin）トランスデユーサとも呼ば
れ、高強度の超音波動作を発生することが周知であり確
立されている。発明者をP. Langevinとする１９２１年
に発行された英国特許第１４５，６９１号において、金
属板の間に配置されたサンドイッチ型の圧電変換材料が
高強度の超音波を発生することが記載されている。ま
た、共鳴周波数に同調して当該共鳴周波数の半波長を生
成するように構成されたボルト留めの堆積型トランスデ
ユーサを利用したサンドイッチ型トランスデユーサが英
国特許第８６８，７８４号に記載されている。

【０００６】複合型またはサンドイッチ型の高強度超音
波トランスデユーサは一般に前方ベル（fore-bell）お
よび端部ベル（end-bell）または前方マス部材および後
方マス部材（mass member）または第１共振器および第
２共振器を備えており、これらの間には、圧電変換素子
が張力による影響を受けやすいために、環状の圧電変換
素子と電極が交互に堆積されている。たいていのこのよ
うな高強度トランスデユーサはプレストレス（pre-stre
ssed）型である。すなわち、これらは堆積層を軸方向に
貫通して圧電トランスデユーサが耐えられる圧縮力の約
半分の静的バイアス力を加える圧縮ボルトを使用してい
る。このようなトランスデユーサの動作時には、これら
は常に圧縮状態に保たれて、この圧力は公称ゼロの最小
の圧力から材料の最大圧縮強度以下の最大ピーク値まで
変動する。

【０００７】さらに、従来技術の別の実施形態は前方ベ
ルおよび端部ベルの両方にネジ係合して圧縮力をトラン
スデユーサの堆積層に加えるスタッド部材を利用してい
る。このようなネジ付きのスタッド部材も伝達構成部品
をトランスデユーサ組立体に着脱するために従来技術に
おいて周知である。例えば、米国特許第５，３２４，２
９９号および同第５，７４６，７５６号を参照された
い。このようなボルトおよびスタッドはサンドイッチ型
トランスデユーサまたは任意の取付式音響組立体におけ
る構成要素間の音響的連結を維持するために利用されて
いる。このような連結技法は組立体の同調性を維持する
ために重要であり、これにより、組立体が共鳴状態で駆
動できるようになる。

【０００８】サンドイッチ型トランスデユーサは比較的
高いＱ値の装置であり、動作中に共鳴状態で駆動され、
当該技術分野において既知のフィードバック制御技法に
より比較的狭い周波数範囲内に維持される。例えば、サ
ンドイッチ型トランスデユーサを組み込んで制御するシ
ステムを記載している米国特許第５，６３０，４２０号
および同第５，０２６，３８７号を参照されたい。

【０００９】しかしながら、このような装置が動作する
高いＱ特性のために、サンドイッチ型トランスデユーサ
を製造することが困難である。製造プロセス中において
少なくとも１回各トランスデユーサを個々に同調するの
が一般的である。最近の製造プロセスにおいて現在利用
できる厳しい許容度を伴っても、サンドイッチ型トラン
スデユーサの設計者にとって「積み重ね（stack-up）」
の問題が困難になっている。すなわち、この「積み重
ね」の問題は多数個の部品を組み合わせることによる通
常的な変化として現れ、各部品が設計の許容度を有して
いても、各部品による変化が集合して相当な変化にな
る。このような個々の部品の変化は、例えば、材料の異
なるロットにおける材料特性における変化、組み立ての
変化、および寸法の変化等により生じる。

【００１０】現在において、サンドイッチ型トランスデ
ユーサはその任意の共鳴周波数に対応して望まれる長さ
よりも長く構成されることが当該技術分野において知ら
れている。すなわち、組み立て中において、サンドイッ
チ型トランスデユーサはその共鳴周波数について試験さ
れた後に、その組立体がさらに短くトリミングされて所
望の同調範囲内に調整される。このトリミング処理は取
付面において行われる場合が多く、この取付面にはエン
ドイフェクタのような別の音響組立体が取り付けられ
る。この取付面における面仕上げ品質は能率的な音響組
立体にとって重要なパラメータであり、このようなトリ
ミング処理が相当な製造上の問題を加えてコストを高め
ていることが知られている。例えば、米国特許第５，７
９８，５９９号はトランスデユーサが隣接する部材間に
おいて密接な面接触を必要としていて、その密接さは１
インチ当たり２個のニュートンリング以内の平坦さの面
仕上げを必要とすると述べている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】それゆえ、許容可能な
滑らかさまでに既に製造された接触面におけるトリミン
グ処理を必要としないトランスデユーサの同調方法が必
要である。また、個々の音響組立体の周波数共鳴におけ
る変化に対処できる音響的組立方法が必要である。加え
て、例えば、許容度における「積み重ね」の問題による
同調のための付加的な長さを含まない共鳴に必要な所望
の長さにサンドイッチ型トランスデユーサ構成部品を設
計できればさらに有利である。また、既存の共鳴周波数
から所望の共鳴周波数に高いＱ値の共鳴装置を同調でき
る製造中に音響組立体を同調する方法が提供できれば有
利である。本発明は以下のようにしてこれらの必要性に
対処しこれらを解決した。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は高電力サンドイ
ッチ型超音波トランスデユーサを製造するための方法お
よびこれに伴う装置であり、特に、接触面におけるトリ
ミング処理を必要としない高電力サンドイッチ型超音波
トランスデユーサを同調する新規な方法である。

【００１３】本発明の方法においては、トリムマス（切
取質量部分）が超音波組立体を同調するために当該超音
波組立体の構成部分として備えられている。このトリム
マスは音響振動の波腹領域に配置されているのが好まし
い。その後、このトリムマスのトリミングが製造プロセ
ス中に行われて、音響組立体がその組み合わされた共鳴
周波数から所望の共鳴周波数を生じるようになる。本発
明の実施形態の一例において、上記のトリムマスは超音
波組立体上に配置された環状の領域部分であって、当該
組立体の長手軸から半径方向に延出している。

【００１４】本発明に従う方法は、サンドイッチ型超音
波トランスデユーサを組み立てる工程と、この超音波ト
ランスデユーサの共鳴周波数を測定する工程と、複数の
トリムマスから一定のトリムマスを選択する工程とを含
み、この超音波トランスデユーサを選択したトリムマス
にトリミングすることにより、当該超音波トランスデユ
ーサの測定した共鳴周波数が所望の共鳴周波数に変化す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の新規な特徴を特に特許請
求の範囲に記載するが、本発明の構成および動作方法、
ならびに、そのさらに別の目的および利点は以下の図面
に基づく説明を参照することにより最良に理解できる。

【００１６】図１は本発明による超音波信号発生装置１
５、およびサンドイッチ型超音波トランスデユーサ８２
およびハウジング２０を備えている超音波外科手術装置
１０を示している図である。このトランスデユーサ８２
は「ランゲビン・スタック（Langevin stack）」として
知られており、一般に変換部分９０、端部ベル９２、お
よび前方ベル９４を備えている。好ましくは、このトラ
ンスデユーサ８２は後に詳述するように１／２のシステ
ム波長（ｎλ／２）の整数個分の長さである。音響組立
体８０がこのトランスデユーサ８２、取付部材３６、速
度変換器６４、トリムマス（切取質量部分）１２５、お
よび前方ベル９４の先端部９５を備えている。

【００１７】音響組立体８０のトランスデユーサ８２は
発生装置１５からの電気的信号を機械的エネルギーに変
換し、このエネルギーが超音波トランスデユーサ８２お
よび取り付けられた任意のエンドイフェクタの超音波波
長における長手方向の振動動作を生じる。音響組立体８
０が励起すると、当該音響組立体８０の中に振動動作定
常波が発生する。この音響組立体８０に沿う任意点にお
ける振動動作の振幅はこの振動動作を測定する音響組立
体８０に沿う位置によって決まる。この振動動作の定常
波における最小またはゼロ交差領域を一般に節（node）
（すなわち、動作が通常最小である）として呼ばれ、定
常波における最大またはピークの絶対値領域を一般に波
腹部（anti-node）と言う。これらの波腹部とこれに最
も近い節との間の距離は１／４波長（λ／４）である。

【００１８】端部ベル９２の先端部は変換部分９０の基
端部に接続しており、前方ベル９４の基端部は変換部分
９０の先端部に接続している。これらの端部ベル９２お
よび前方ベル９４はチタン、アルミニウム、ステンレス
スチールまたは他の任意の適当な材料により作成されて
いるのが好ましい。これらの前方ベル９４および端部ベ
ル９２は変換部分９０の厚さ、端部ベル９２および前方
ベル９４に用いた材料の密度および弾性率、およびトラ
ンスデユーサ８２の共鳴周波数を含む多数の変数により
決められた一定の長さを有している。この前方ベル９４
は単一の１／２λの部分を完成していてもよく、あるい
は、多数個の１／２λの部分を含んでいてもよい。前方
ベル９４および速度変換器６４は一体であるのが好まし
いが、波腹部近傍に配置されたトリムマス１２５により
分離されていてもよい。なお、図１および図２に示すよ
うに、前方ベル９４、速度変換器６４、およびトリムマ
ス１２５が単一の構成要素として備えられている。前方
ベル９４はその基端部からその先端部にかけて内側にテ
ーパ−状になっていて、速度変換器６４において示すよ
うに超音波振動の振幅を増幅できるようにしてもよく、
また、前方ベル９４が全く増幅作用を有さなくてもよ
い。

【００１９】図２において、トランスデユーサ８２の変
換部分９０は交互の正電極９６および負電極９８から成
る圧電変換部分により構成されているのが好ましく、圧
電変換素子１００がこれらの電極９６および９８の間に
交互に挟まれている。これらの圧電変換素子１００は、
例えば、鉛ジルコニウム塩−チタン酸塩、鉛メタ−ニオ
ブ酸塩、鉛チタン酸塩、または他の圧電変換性の結晶材
料のような任意の適当な材料により作成できる。これら
の正電極９６、負電極９８、および圧電変換素子１００
はそれぞれ中心部を貫通する穴を有している。また、正
電極９６および負電極９８はそれぞれワイヤ１０２およ
び１０４により電気的に連結している。これらのワイヤ
１０２および１０４はケーブル２５内に包容されてい
て、超音波外科手術装置１０の発生装置１５に電気的に
接続している。

【００２０】さらに、図２は本発明による超音波トラン
スデユーサ８２およびハウジング２０を含むハンドピー
ス組立体７０を示している図である。このハンドピース
組立体７０はケーブル２５、ハウジング２０、音響組立
体８０、およびスタッド５０を含む。さらに、ハウジン
グ２０は基端部２２、先端部２４、ノーズコーン３４、
穴１１０、およびＯ−リング２１，２３および３２を含
む。音響組立体８０は上記のトランスデユーサ８２、音
響アイソレータを含む補助構成部品、電極組立体３０、
ボルト１０６、正電極９６、負電極９８、およびインシ
ュレータ２８を含む。

【００２１】図１および図２において、ワイヤ１０２お
よび１０４は発生装置１５からの電気的信号を電極９６
および９８に伝達する。さらに、圧電変換素子１００が
フットスイッチ１１８に応じて発生装置１５から供給さ
れた電気的信号により励起されて超音波トランスデユー
サ８２内に音響定常波を生じる。すなわち、この電気的
信号が圧電変換素子１００を反復した微小変位の形態で
移動させて、当該材料内における圧縮力に変化が生じ
る。この結果、この反復した微小変位が圧電変換素子１
００を電圧勾配の軸に沿って連続的に膨張および収縮さ
せて、超音波エネルギーの長手方向の波を生じる。この
超音波エネルギーが音響組立体８０の中を通ってエンド
イフェクタ（図示せず）まで伝達される。

【００２２】音響組立体８０がエネルギーを供給するた
めには、当該音響組立体８０における全ての構成部品を
音響的に連結する必要がある。さらに、トランスデユー
サ８２の先端部はスタッド５０のようなネジ接続により
超音波エンドイフェクタの基端部に音響的に連結でき
る。

【００２３】各圧電変換素子１００はボルト１０６によ
り端部ベル９２および前方ベル９４の間に圧縮状態で従
来的に保持されている。このボルト１０６は頭部、軸
部、およびネジ付きの先端部を有しているのが好まし
い。このボルト１０６は端部ベル９２、電極９６および
９８、および圧電変換素子１００の各穴を通して端部ベ
ル９２の基端部から挿入される。さらに、このボルト１
０６のネジ付きの先端部が前方ベル９４の基端部におけ
るネジ付きの穴の中にネジ込まれる。

【００２４】音響組立体８０の構成部品は音響的に同調
されているのが好ましく、あらゆる組立体の長さが１／
２波長の整数倍（ｎλ／２）となっていて、この場合の
λは所定のあるいは音響組立体８０の動作する長手方向
の振動駆動周波数ｆ_d の波長であり、ｎは任意の正の整
数である。なお、この音響組立体８０は音響素子の任意
の適当な配列構成を組み込むことができると考えられ
る。

【００２５】次に、図２および図３において、ネジ付き
の穴１０７が図２に示すボルト１０６の先端側のネジ付
き部分に対応している。また、凹部１０８は音響アイソ
レータ２６に対応して音響組立体８０をトランスデユー
サハウジング２０の中に支持する。トリミング処理前の
トリムマス１２５の初期的な外径は図１において理解で
きるようにトランスデユーサハウジング２０の先端部２
４の穴１１０の中に嵌合する大きさである。

【００２６】図４はトリムマス１２５と、当該トリムマ
ス１２５をトリミング処理する前の超音波トランスデユ
ーサの共鳴特性のグラフ１２６を示している図である。
すなわち、グラフ１２６は音響組立体８０の初期的な共
鳴周波数を示している。このグラフ１２６において、横
軸は周波数（ヘルツ（Ｈｚ））であり、縦軸はストロー
ク（工程）とも呼ばれることがある超音波トランスデユ
ーサ８２のエクスカーション（Ａ）の振幅である。この
図から、トリムマス１２５がその元の直径からトリミン
グされていない場合に、最大の振幅が５４，６００ヘル
ツにおいて生じることが分かる。好ましくは、トリムマ
ス１２５は同調範囲の効率を最大にするために振動の波
腹部に配置されている。当該技術分野において知られる
ように、振動の波腹部における直径の変更は速度を著し
く変換することなく行うことができる。例えば、米国特
許第５，７４６，７５６号および同第５，８７９，３６
４号は波腹部の周りの速度変換器の効率および速度変換
に対する寸法変化について記載している。

【００２７】図５はトリムマス１２５の一部分を除去し
た後の本発明によるトリムマスと、トリミング処理後の
超音波トランスデユーサ８２の共鳴特性のグラフ１３０
を示している図である。トリミング処理されたトリムマ
ス１２５の部分がトリミング処理された材料部分１３５
として点線で示されている。つまり、グラフ１３０は音
響組立体８０のトリミング処理された共鳴周波数を示し
ている。この図において、トリムマス１２５の元の直径
の部分から点線で示した部分１３５をトリミングした後
に最大振幅が５５，５００ヘルツにおいて生じることが
分かる。

【００２８】本発明は共鳴式超音波組立体の類似体とし
てスプリング−質量の組み合わせを用いた単純な共振器
モデルとして考えることができる。すなわち、共鳴周波
数を変更する振動の波腹部近傍に配置された一定の質量
の能力はスプリングの端部に吊るされた一定の質量をそ
の類似体として考えることができる。つまり、この質量
が変位したり放出されると、このスプリング−質量のシ
ステムは一定の共鳴周波数で振動する。この場合に、質
量が増加すると、共鳴周波数は減少する。また、質量が
減少すると、共鳴周波数は増大する。

【００２９】上記のようなスプリング−質量の類似体を
トリミング処理したトリムマス１２５として用いること
により、音響組立体８０の全体の共鳴周波数が増大し
て、製造条件の変動に対応して補正するのに使用可能な
範囲内で測定した共鳴周波数から所望の共鳴周波数に変
更できる。トリムマス１２５をトリミングする量は経験
的な関係に基づいて連続的に推定できるが、製造の簡便
さのために、トリムマス１２５のトリミング量を決定し
て音響組立体８０を所望の共鳴周波数範囲にするための
テーブルを使用することができる。

【００３０】なお、上記の質量部分を音響組立体８０に
付加して、当該組立体の共鳴周波数を計測した共鳴周波
数から所望の共鳴周波数に減少できることも考えられ
る。このことは、例えば、溶接、締り嵌め、または接着
等の当該技術分野において既知の手段により行うことが
できる。

【００３１】表１は本発明の実施形態におけるトリムマ
ス１２５から材料を除去することにより周波数領域が同
調できる一例を示されている。測定したトランスデユー
サ８２の周波数領域が１列目に示されている。この表か
ら、トランスデユーサ８２は５５，５００ヘルツの共鳴
周波数を有し得ると考えられる。このようにして表１の
１列目に開示する周波数領域の一つの中に組み立て後の
測定した共鳴周波数があれば、表１の２列目に従ってト
リムマス１２５をトリミングすることが許容可能な周波
数に対応してその設計限界内にトランスデユーサを維持
するために必要である。トランスデユーサ８２の測定し
た共鳴周波数が所望の周波数５５，５００Ｈｚ以下にず
れている場合は、表１の２列目から適当なトリムマス１
２５の最終の直径を選択してそのずれを補正することに
よりトランスデユーサ８２を所望の共鳴周波数内にする
ことができる。 表１ トリムマス１２５のトリミング量 ０．７００インチの直径で 機械加工して形成する ０．１インチの厚さのトリム トリムマスの直径マス１２５の測定した周波数 ５４５５０−５４６４９ ０．２９９ ５４６５０−５４７４９ ０．３７０ ５４７５０−５４８４９ ０．４２８ ５４８５０−５４９４９ ０．４７８ ５４９５０−５５０４９ ０．５２４ ５５０５０−５５１４９ ０．５６５ ５５１５０−５５２４９ ０．６０４ ５５２５０−５５３４９ ０．６４０ ５５３５０−５５４４９ ０．６７４

【００３２】本発明の別の実施形態において、単一の直
径であるが厚さを変えられるトリムマス１２５が使用で
きる。例えば、トリムマス１２５が０．７インチの直
径、および０．３インチの厚さで、波腹部にその中心を
配置することができる。この場合に、０．７インチの直
径を維持しながら、トリムマス１２５のトリミング処理
を０．３インチの厚さ部分からトリミング処理すること
により行うことができる。さらに、トリムマス１２５の
厚さおよび直径の組み合わせを同調に用いて超音波トラ
ンスデユーサ８２を所望の周波数にすることも可能であ
ると考えられる。

【００３３】本発明のさらに別の実施形態において、上
記トリムマス１２５を異なる質量の複数のワッシャとす
ることができる。すなわち、音響組立体８０の共鳴周波
数を測定して、一定の切取質量を有するワッシャを当該
音響組立体８０に音響的に連結して同調することができ
る。この場合に、トリムマス１２５は音響組立体８０の
構成部品に一体であってもよく、あるいは、溶接、接
着、圧力嵌め等の手段により音響的に音響組立体８０に
連結して同調処理を行うことができる。

【００３４】付加されたトリムマス１２５の音響組立体
８０の周波数を変更する能力は音響的振動の波腹部から
のトリムマス１２５のずれにより変化する。トリムマス
１２５が振動の節において付加されている場合は、共鳴
周波数におけるその影響は当該節の近傍にトリムマス１
２５が加える剛性が主要因となる。このスプリング−質
量類似体において、節部における付加されたトリムマス
１２５はばね定数を増大する類似体と考えることができ
る。あるいは、同一のトリムマス１２５が振動の波腹部
に配置されている場合は、共鳴周波数におけるその影響
はこのスプリング−質量類似体における増加した質量に
よるものと考えることができる。また、波腹部の周り
（λ／４）以内におけるトリムマス１２５の正確な位置
の影響は波腹部近傍における質量の増減に比してほとん
ど目立たないが、限界の周波数領域内に同調するのに十
分な作用を有している。このことは波腹部において最も
正確な作用効果（周波数を変更する質量の影響）による
ためであり、この作用効果は波腹部からのずれに従って
コサイン関数として減少する。

【００３５】図６は本発明による超音波トランスデユー
サ８２の組立体またはその同調方法のフローチャートで
ある。音響組立体８０は共鳴周波数ｆ_d 、および有効音
響長（ｎλ／２）を有するように構成できる。しかしな
がら、構成部品の各材料の特性における許容度の「積み
重ね」の変化、あるいは組立体の他の態様により、音響
組立体８０が上記の表１に示したようにその設計された
共鳴周波数からずれる可能性がある。組み立てプロセス
中において、トランスデユーサまたは音響組立体８０の
全体がその共鳴周波数について測定可能である。そこ
で、所望の共鳴周波数からのずれはトリムマス１２５の
トリミング処理のための最終直径の表１から適当に選択
することにより補正することができる。

【００３６】図６のフローチャートは前方ベルを選択す
る工程２１９、端部ベルを選択する工程２２０、少なく
とも１個の圧電変換素子を選択する工程２２１、ボルト
を選択する工程２２２、補助部品を選択する工程２２
３、トランスデユーサをサンドイッチ構造に組み立てる
工程２２４、組立体の共鳴周波数を測定する工程２２
５、適当な共鳴周波数領域を決定する工程２２６乃至工
程２３０、測定した周波数領域に従う複数の最終的なト
リムマスを選択する工程２３２乃至工程２３６、トリム
マス１２５をトリミング処理する工程２３７、および共
鳴周波数を再測定することにより適正な補正が行われた
かを検査する工程２４２を含む。さらに、許容可能な共
鳴周波数領域から外れた組立体は工程２３１に示すよう
に処理システムから排除される。

【００３７】以上、本発明の好ましい実施形態を図示し
かつ説明したが、当該技術分野の熟練者であれば上記の
各実施形態は例示的なものに過ぎないことが明らかに理
解できる。すなわち、当該技術分野の熟練者において
は、本発明から逸脱することなく多くの変形、変更また
は置換を行うことが本明細書における開示に基づいて可
能になる。従って、本発明の範囲および趣旨を特許請求
の範囲およびその実施態様においてのみ定めることとす
る。

【００３８】本発明の実施態様は以下の通りである。 （１）前記トリムマスが前記超音波トランスデユーサの
前方ベル内に配置されている請求項１に記載の方法。 （２）前記トリムマスが前記超音波トランスデユーサの
端部ベル内に配置されている請求項１に記載の方法。 （３）前記トリムマスが前記超音波トランスデユーサの
速度変換器内に配置されている請求項１に記載の方法。 （４）請求項３に記載の方法に従って製造した超音波ト
ランスデユーサ。 （５）前記超音波組立体が環状領域から成り、当該環状
領域が前記超音波組立体の長手軸から半径方向に延出し
ている請求項６に記載の方法。

【００３９】

【発明の効果】従って、本発明によれば、接触面上のト
リミング処理を必要とすることなく高電力サンドイッチ
型の超音波トランスデユーサを同調する新規な方法が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波信号発生装置の概略図およ
びサンドイッチ型超音波トランスデユーサおよびハウジ
ングの平断面図である。

【図２】本発明によるサンドイッチ型超音波トランスデ
ユーサおよびハウジングの構成部品の分解斜視図であ
る。

【図３】図２の超音波トランスデユーサにおける前方ベ
ル部分の端面図であり、本発明によるトリムマスの初期
的な直径を示している図である。

【図４】本発明によるトリムマスおよび当該トリムマス
のトリミング処理前の超音波トランスデユーサの共鳴特
性のグラフを示している図である。

【図５】本発明によるトリミング処理したトリムマスお
よび当該トリムマスの部分のトリミング処理後の超音波
トランスデユーサの共鳴特性のグラフを示している図で
ある。

【図６】本発明による超音波トランスデユーサ組立体お
よび同調方法の一実施形態のフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 超音波外科手術装置 １５ 超音波信号発生装置 ２０ ハウジング ８０ 音響組立体 ８２ サンドイッチ型超音波トランスデユーサ １２５ トリムマス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 17/00 ３３２ Ｈ０４Ｒ 31/00 ３３０ 31/00 ３３０ Ａ６１Ｂ 17/36 ３３０

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波組立体を同調する方法において、 （ａ）トリムマス（切取質量部分）を有するサンドイッ
   チ型超音波トランスデユーサを組み立てる工程と、 （ｂ）前記超音波トランスデユーサの共鳴周波数を測定
   する工程と、 （ｃ）前記超音波トランスデユーサのトリムマスを変化
   して、前記測定した超音波トランスデユーサの共鳴周波
   数を第２の共鳴周波数に変更する工程とから成る方法。
2. 【請求項２】 超音波トランスデユーサ組立体を同調す
   る方法において、 （ａ）複数のトリムマスから一定のトリムマスを選択す
   る工程と、 （ｂ）前記選択したトリムマスにより超音波トランスデ
   ユーサを変更することにより、前記複数のトリムマスに
   おける一定のトリムマスを選択する前の超音波トランス
   デユーサの共鳴周波数を当該超音波トランスデユーサの
   変更後において第２の共鳴周波数に同調する工程とから
   成る方法。
3. 【請求項３】 超音波トランスデユーサを製造するため
   の方法において、 （ａ）トリムマス（切取質量部分）を含むサンドイッチ
   型超音波トランスデユ ーサを組み立てる工程と、（ｂ）前記超音波トランスデ
   ユーサの共鳴周波数を測定する工程と、 （ｃ）前記超音波トランスデユーサのトリムマスを変化
   して、前記測定した超音波トランスデユーサの共鳴周波
   数を第２の共鳴周波数に変更する工程とから成る方法。
4. 【請求項４】 超音波組立体を同調する方法において、 （ａ）トリム（切取）領域を有するサンドイッチ型超音
   波トランスデユーサを組み立てる工程と、 （ｂ）前記超音波トランスデユーサの共鳴周波数を測定
   する工程と、 （ｃ）前記トリム領域を構成する複数のトリム（切取）
   幅から一定のトリム幅を選択する工程と、 （ｄ）前記超音波トランスデユーサのトリム領域をトリ
   ミングして前記一定のトリム幅にすることにより、前記
   複数のトリム幅における一定のトリム幅を選択する前の
   超音波トランスデユーサの共鳴周波数を当該超音波トラ
   ンスデユーサのトリミング後において第２の共鳴周波数
   に同調する工程とから成る方法。
5. 【請求項５】 一定の振動の共鳴駆動周波数を有する超
   音波トランスデユーサ組立体において、 第１の面および第２の面を有する少なくとも１個の圧電
   変換素子と、 前記少なくとも１個の圧電変換素子の第１の面の近傍に
   配置された端部質量部分と、 前記少なくとも１個の圧電変換素子の第２の面の近傍に
   配置された第１の直径を有する前方質量部分とから成
   り、当該前方質量部分が、 前記前方質量部分を音響導波管に連結するように構成さ
   れた取付面と、 前記第１の直径よりも大きな第２の直径を有していて、
   前記前方質量部分の音響振動の波腹部から１／８λ以内
   に配置されている環状領域とから成り、当該環状領域の
   少なくとも一部分を除去することにより、前記超音波ト
   ランスデユーサ組立体の共鳴周波数が増大する超音波ト
   ランスデユーサ組立体。
6. 【請求項６】 超音波組立体を同調する方法において、 前記超音波組立体内の構成要素の質量を選択的に減少し
   て当該超音波組立体の共鳴周波数を変更する工程から成
   る方法。
7. 【請求項７】 超音波組立体を同調する方法において、 （ａ）質量要素を含むサンドイッチ型超音波トランスデ
   ユーサを組み立てる工程から成り、当該質量要素が直径
   Ｄ₁ を有していて、前記超音波トランスデユーサの長手
   軸から半径方向に延出しており、さらに、 （ｂ）前記超音波トランスデユーサ組立体の共鳴周波数
   を測定する工程と、 （ｃ）前記質量要素の直径Ｄ₁ を新しい直径Ｄ₂ に減少
   することにより、当該減少した直径Ｄ₂ が前記超音波ト
   ランスデユーサの共鳴周波数を第２の共鳴周波数に変更
   する工程から成る方法。