JP2015039689A - 超音波振動デバイス、超音波振動デバイスの製造方法および超音波医療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性を向上させると共に、ケース部材に干渉させることなく精度良く位置決め積層できるようにして、振動減衰による出力低下、摩耗粉発生、短絡不良などの不具合を防止した超音波振動デバイスの提供。【解決手段】 超音波振動デバイスは、複数の圧電体６１および複数の電極板６２，６３が積層された積層振動子４１と、２つの絶縁板４２，４３と、積層振動子４１および２つの絶縁板４２，４３を収容するケース本体５２と、ケース本体５２に締結され、積層振動子４１および２つの絶縁板４２，４３を加圧して固定する加圧部材５１と、ケース本体５２に形成され、積層振動子４１および２つの絶縁板４２，４３をケース本体５２内で多角柱形状に保持して位置決めし、加熱工程により溶融される複数の位置決め部材６６を設置するための複数の位置決め部５８，６０と、ケース本体５２の内周面に形成された金属薄膜６５と、を具備する。【選択図】図９

Description

本発明は、超音波振動を励振する超音波振動デバイス、この超音波振動デバイスの製造方法、超音波振動デバイスを備えた超音波医療装置に関する。

超音波振動を利用して、生体組織の凝固／切開処置を行なう超音波処置具では、ハンドピース内に超音波振動源として、ランジュバン型振動子を内蔵したものがある。

このような、ランジュバン型振動子は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されたランジュバン型振動子は、振動ブロック内に複数の圧電素子を積層収納し、圧電素子の汚れなどによる短絡を防ぐ技術が提案されている。

特開２００３−１９９１９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された圧電素子の形状は円板状に加工されている。そのため、圧電材料ウエハからチップ状の圧電素子を円板状に切り出すと、取り個数が少なくなるといった欠点がある。そのため、圧電素子は、矩形状に切り出して個数を多く取れるようにすることが好ましい。

このように矩形状に切り出された圧電単結晶チップを積層して、ランジュバン型振動子を組立てるとき、特許文献１の技術では、振動ブロック内に複数の圧電素子を積層すると、これら圧電素子の位置精度と積層精度は積層された圧電素子に接触する電極片のみで決定される。そのため、これら複数の圧電素子の正確な位置決めが非常に困難であり、更に組立における締結で振動体側面が振動ブロック内壁に接触する可能性がある。

即ち、特許文献１のような従来のように振動ブロック内に複数の圧電素子を積層する技術では、振動減衰による出力低下、摩耗粉発生、短絡不良などの不具合の発生が懸念される。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生産性を向上させると共に、ケース部材に干渉させることなく精度良く位置決め積層できるようにして、振動減衰による出力低下、摩耗粉発生、短絡不良などの不具合を防止した超音波振動デバイス、超音波振動デバイスの製造方法および超音波医療装置を提供できるようにすることである。

本発明における一態様の超音波振動デバイスは、外形が多角柱形状となるように表面多角形状の複数の圧電体および複数の電極板が積層された積層振動子と、前記積層振動子の両端に配設され、表面多角形状の２つの絶縁板と、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を収容するケース本体と、前記ケース本体の開口部に螺着して締結され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で加圧して固定する加圧部材と、前記ケース本体に形成され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で前記多角柱形状に保持して位置決めし、加熱工程により溶融される金属性の複数の位置決め部材を設置するための複数の位置決め部と、前記加熱工程時に前記複数の位置決め部材が溶融したときに濡れ拡がるように前記ケース本体の内周面に形成された金属薄膜と、を具備する。

また、本発明における一態様の超音波振動デバイスの製造方法は、外形が多角柱形状となるように表面多角形状の複数の圧電体および複数の電極板が積層された積層振動子と、前記積層振動子の両端に配設され、表面多角形状の２つの絶縁板と、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を収容するケース本体と、前記ケース本体の開口部に螺着して締結され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で加圧して固定する加圧部材と、前記ケース本体に形成され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で前記多角柱形状に保持して位置決めし、加熱工程により溶融される金属性の複数の位置決め部材を設置するための複数の位置決め部と、前記加熱工程時に前記複数の位置決め部材が溶融したときに濡れ拡がるように前記ケース本体の内周面に形成された金属薄膜と、を備えた超音波振動デバイスの製造方法であって、前記２つの絶縁板、前記複数の圧電体、および前記複数の電極板を前記ケース本体の内壁に接触しない位置に収容し、前記ケース本体の前記複数の位置決め部に、前記位置決め部材を配設して、前記２つの絶縁板、前記複数の圧電体および前記複数の電極板からなる積層体の前記積層体を前記ケース本体内で前記多角柱形状に保持した状態で位置決めし、前記加圧部材をケース本体に螺着して締結して、前記加圧部材と前記ケース本体の底部によって前記積層体を加圧して固定し、前記位置決め部材を加熱工程によって溶融させ、前記位置決め部材と前記積層体が接触しない状態にする。

さらに、本発明における一態様の超音波医療装置は、外形が多角柱形状となるように表面多角形状の複数の圧電体および複数の電極板が積層された積層振動子と、前記積層振動子の両端に配設され、表面多角形状の２つの絶縁板と、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を収容するケース本体と、前記ケース本体の開口部に螺着して締結され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で加圧して固定する加圧部材と、前記ケース本体に形成され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で前記多角柱形状に保持して位置決めし、加熱工程により溶融される金属性の複数の位置決め部材を設置するための複数の位置決め部と、前記加熱工程時に前記複数の位置決め部材が溶融したときに濡れ拡がるように前記ケース本体の内周面に形成された金属薄膜と、を備えた超音波振動デバイスと、前記超音波振動デバイスで発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置するプローブ先端部と、を具備する。

本発明によれば、生産性を向上させると共に、ケース部材に干渉させることなく精度良く位置決め積層できるようにして、振動減衰による出力低下、摩耗粉発生、短絡不良などの不具合を防止した超音波振動デバイス、超音波振動デバイスの製造方法および超音波医療装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る超音波医療装置の全体構成示す断面図 同、振動子ユニットの全体の概略構成を示す図 同、振動子ユニットの構成を示す斜視図 同、絶縁板、矩形圧電体および電極板からなる積層体の構成を示す分解斜視図 同、振動子ユニットの構成を示す分解斜視図 同、ケース本体の構成を示す斜視図 同、ケース本体の構成を示す断面図 同、超音波振動子を組立てる際の分解斜視図 同、超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図 同、超音波振動子を組立てる際における熱処理後の断面図 同、第１の変形例の超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図 同、第２の変形例の超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図 同、第３の変形例の超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図 本発明の第２の実施の形態に係る超音波振動子の構成を示し、組立てる際における熱処理前の断面図 同、超音波振動子の構成を示し、組立てる際における熱処理後の断面図

以下、図を用いて本発明について説明する。
なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態について、図面に基づいて、以下に説明する。
図１は、超音波医療装置の全体構成示す断面図、図２は振動子ユニットの全体の概略構成を示す図、図３は振動子ユニットの構成を示す斜視図、図４は絶縁板、矩形圧電体および電極板からなる積層体の構成を示す分解斜視図、図５は振動子ユニットの構成を示す分解斜視図、図６はケース本体の構成を示す斜視図、図７はケース本体の構成を示す断面図、図８は超音波振動子を組立てる際の分解斜視図、図９は超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図、図１０は超音波振動子を組立てる際における熱処理後の断面図、図１１は第１の変形例の超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図、図１２は第２の変形例の超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図、図１３は第３の変形例の超音波振動子を組立てる際における熱処理前の断面図である。

（超音波医療装置）
図１に示す、超音波医療装置１は、主に超音波振動を発生させる超音波デバイスとしての超音波振動子２を有する振動子ユニット３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４とが設けられている。

ハンドルユニット４は、操作部５と、長尺な外套管７からなる挿入シース部８と、先端処置部３０とを備える。挿入シース部８の基端部は、操作部５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３０は、挿入シース部８の先端に設けられている。ハンドルユニット４の操作部５は、操作部本体９と、固定ハンドル１０と、可動ハンドル１１と、回転ノブ１２とを有する。操作部本体９は、固定ハンドル１０と一体に形成されている。

操作部本体９と固定ハンドル１０との連結部には、背面側に可動ハンドル１１を挿通するスリット１３が形成されている。可動ハンドル１１の上部は、スリット１３を通して操作部本体９の内部に延出されている。スリット１３の下側の端部には、ハンドルストッパ１４が固定されている。

可動ハンドル１１は、ハンドル支軸１５を介して操作部本体９に回動可能に取り付けられている。そして、ハンドル支軸１５を中心として可動ハンドル１１が回動する動作に伴い、可動ハンドル１１が固定ハンドル１０に対して開閉操作されるようになっている。

可動ハンドル１１の上端部には、略Ｕ字状の連結アーム１６が設けられている。また、挿入シース部８は、外套管７と、この外套管７内に軸方向に移動可能に挿通された操作パイプ１７とを有する。外套管７の基端部には、先端側部分よりも大径な大径部１８が形成されている。この大径部１８の周囲に回転ノブ１２が装着されるようになっている。

操作パイプ１９の外周面には、リング状のスライダ２０が軸方向に沿って移動可能に設けられている。スライダ２０の後方には、コイルばね（弾性部材）２１を介して固定リング２２が配設されている。

さらに、操作パイプ１９の先端部には、把持部２３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２３は、プローブ６の先端部３１と共に超音波医療装置１の処置部を構成している。そして、操作パイプ１９が軸方向に移動する動作時に、把持部２３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１９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２３が支点ピンを中心に回動される。これにより、把持部２３がプローブ６の先端部３１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２３と、プローブ６の先端部３１との間で生体組織を把持することができる。

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２に供給し、超音波振動子２を振動させる。この超音波振動は、プローブ６の先端部３１まで伝達される。そして、この超音波振動を用いて把持部２３とプローブ６の先端部３１との間で把持されている生体組織の治療を行う。

（振動子ユニット）
ここで、振動子ユニット３について説明する。
振動子ユニット３は、図２に示すように、超音波振動子２と、この超音波振動子２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６とを一体的に組み付けたものである。

超音波振動子２は、振幅を増幅するホーン３２が連設されている。ホーン３２は、ジュラルミン、あるいは例えば６４Ｔｉなどのチタン合金によって形成されている。ホーン３２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、中途外周部に操作部本体９（図１参照）へ固定するための外向フランジ３３が形成されており、この外向フランジ３３の後方に基端円柱部３８を有している。

プローブ６は、例えば６４Ｔｉなどのチタン合金によって形成されたプローブ本体３４を有する。このプローブ本体３４の基端部側には、上述のホーン３２に連設された超音波振動子２が配設されている。このようにして、プローブ６と超音波振動子２とを一体化した振動子ユニット３が形成されている。

そして、超音波振動子２で発生した超音波振動は、ホーン３２で増幅されたのち、プローブ６の先端部３１側に伝達するようになっている。プローブ６の先端部３１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。

また、プローブ本体３４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間隔をあけて弾性部材でリング状に形成された２つのゴムライニング３５が取り付けられている。そして、これらのゴムライニング３５によって、プローブ本体３４の外周面と後述する操作パイプ１９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８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６は、操作パイプ１９の内部に挿入される。このとき、ゴムライニング３５によってプローブ本体３４の外周面と操作パイプ１９との接触を防止している。

なお、超音波振動子２は、超音波振動を発生させるための電力を供給する図示しない電源装置本体に電気ケーブル３６を介して電気的に接続される。この電気ケーブル３６内の配線を通じて外部機器の電源装置本体から電力を超音波振動子２に供給することによって、超音波振動子２が駆動される。

（超音波振動子）
ここで、本発明の積層型超音波振動デバイスとしての超音波振動子２について以下に説明する。
振動子ユニット３の超音波振動子２は、図３に示すように、ホーン３２後方の基端円柱部３８に連設されたケース部材５０内に、ここでは矩形状（四角柱形状）に積層された積層振動子４１が内蔵されている。

積層振動子４１は、図４に示すように、多角形、ここでは矩形状に形成された矩形圧電体６１が積層されている。この積層振動子４１は、両端側にセラミックスなどから多角形、ここでは矩形状に形成された絶縁板４２，４３が配設されており、２つの絶縁板４２，４３によって前後（紙面では上下、以下の説明において紙面における上下でも前後という場合がある）が挟まれている。

ところで、本実施の形態の矩形圧電体６１には、チタン酸ジリコン酸鉛（ＰＺＴ，Ｐｂ(Ｚｒｘ，Ｔｉ_１−ｘ)Ｏ３）、圧電単結晶のニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）などの圧電材料が使用される。チタン酸ジリコン酸鉛（ＰＺＴ）は、加工性がよく、高い生産性および高い電気機械変換効率を有し、圧電材料として優れた特性を持っているという利点がある。圧電単結晶のニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）は、高出力用途超音波振動子に適した高い機械的Ｑ値を有する非鉛圧電材料の１つであって、鉛を使用していないため、環境性に優れている。

積層振動子４１は、絶縁板４２、８つの矩形圧電体６１および絶縁板４３の間に銅などの金属から多角形、ここでは矩形状に形成された正電極層となる正電側電極板６２および負電極層となる負電側電極板６３が交互に介装されている。

積層振動子４１は、図５に示すように、絶縁板４２，４３、８つの矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の４つの角部と４辺が一致するように積層されて、全体が略四角柱形状にされる。即ち、各絶縁板４２，４３、各矩形圧電体６１および各電極板６２，６３は、それら表裏面の形状が略同一の矩形状となっている。なお、絶縁板４２，４３、各矩形圧電体６１および各電極板６２，６３は、表面形状が矩形状に限定されることなく、多角形として、全体が多角柱形状となって積層する構成としてもよい。

また、正電側電極板６２および負電側電極板６３は、それぞれの一側辺の略中央から電極としての導出部６２ａ，６３ａが延設されている。これら導出部６２ａ，６３ａは、正電側と負電側が離反した異なる方向に延設されるように積層され、図１および図２に示した、電気ケーブル３６内の正電側または負電側の配線と電気的に接続される。

ケース部材５０は、加圧部材としての略円柱形状の蓋体５１と、この蓋体５１が一端開口部に螺着されて締結される有底筒状体のケース本体５２と、を有して構成されている。これら蓋体５１およびケース本体５２は、ジュラルミン、あるいは例えば６４Ｔｉなどのチタン合金によって形成されている。

蓋体５１は、ケース本体５２への締め付け治具用の平面部５１ａが外周部の中心点対称の位置に形成されている。また、蓋体５１は、一端中央部にホーン３２の基端円柱部３８から延設される雄ネジ３８ａが螺着される雌ネジ穴５１ｂが形成されており、他端部にケース本体５２へ螺着するための雄ネジ部５１ｃを有している。

ケース本体５２は、開口部に蓋体５１の雄ネジ部５１ｃが螺合する雌ネジ部５２ａが形成され、外周部に開口としての２つの配線導出部５３が形成されている。配線導出部５３は、ケース本体５２の長手軸方向に形成されたスリットであり、ケース本体５２の側周部の対向位置に形成されている。即ち、配線導出部５３は、ケース本体５２の中心軸回りの点対称の位置に形成されている。

また、ケース本体５２は、図６および図７に示すように、底部５５に位置決め部の１つを構成する穴部５８が合計４つ穿設されている。これら４つの穴部５８は、ケース本体５２の内周面側に沿って略等間隔の位置に形成されている。

これら４つの穴部５８が接するケース本体５２の内周面には、位置決め部の１つを構成するＶ字状の溝部６０がケース本体５２の長手方向に沿って合計４つ形成されている。これら４つの溝部６０は、雌ネジ部５２ａの手前まで延設されている。そして、ケース本体５２の内面には、例えば金（Ａｕ）などの金属薄膜６５が形成されている。

以上のように構成された超音波振動子２は、積層振動子４１がケース本体５２に収容された後、ケース本体５２に蓋体５１が螺着して締結される。そして、超音波振動子２には、蓋体５１にホーン３２が螺着されて締結される。なお、超音波振動子２は、積層振動子４１を収容するケース部材５０の蓋体５１がフロントマスを構成し、ケース本体５２の底部５５がバックマスを構成している。

（超音波振動子の組立方法）
ここで、超音波振動子２の組立方法について以下に説明する。
先ず、ケース本体５２の内部には、底部５５に形成された４つの穴部５８（図６および図７参照）に、図８に示す、半田などから形成された位置決め部材である金属棒６６が挿入されて立設される。

このとき、各金属棒６６は、ケース本体５２の内周面に形成されたＶ字状の溝部６０（図９参照）に沿って一部が嵌まり込むように配設される。

そして、ケース本体５２内には、立設された４つの金属棒６６に、それぞれの角部近傍の一辺が当接するように、絶縁板４２，４３、矩形圧電体６１、各電極板６２，６３が積層されて収容される。このとき、各電極板６２，６３の導出部６２ａ，６３ａは、ケース本体５２に形成された配線導出部５３から導出するように配置される。

この状態から加圧部材である蓋体５１がケース本体５２に螺着により締結され、蓋体５１の雄ネジ部５１ｃの表面とケース本体５２の底部５５の表面によって積層振動子４１が絶縁板４２，４３と共に積層方向に加圧される。

このとき、絶縁板４２，４３、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３からなる積層体には、蓋体５１がケース本体５２の中心軸Ｏ回りに回転されて螺着締結されて加圧される際、図９に示すように、蓋体５１の回転方向Ｒに回転トルクが生じるが、４つの金属棒６６にそれぞれの角部近傍の一辺が当接して保持されるため、各角部および各辺が一致した四角柱形状が維持されるように固定される。即ち、蓋体５１とケース本体５２が締結されて、絶縁板４２，４３および積層振動子４１が動かないように一体的に組み立てられる。

さらに、蓋体５１と、加圧時に蓋体５１に接触する絶縁板４２の接触面に、例えばグリースなどの潤滑油を塗布するなどして、蓋体５１と絶縁板４２の回転方向の摩擦係数を低減させて、蓋体５１による回転トルクを低減させてもよい。

このように、内部に絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体が収容され、蓋体５１とケース本体５２が締結されたケース部材５０からなる超音波振動子２は、金属棒６６の融点以上の温度に加熱されて熱処理される。

この熱処理により、各金属棒６６が溶融して、図１０に示すように、溝部６０内およびケース本体５２の内表面に薄膜形成された金属薄膜６５に濡れ拡がり、温度低下に伴い凝固して固形化した金属片６６ａに変化する。この金属片６６ａは、濡れ性の高い金属薄膜６５によって、絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体に対して非接触の状態で濡れ拡がる。

即ち、内部に絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体が加圧部材である蓋体５１のケース本体５２へ締結固定された状態で，金属棒６６の融点以上の温度が加熱されると、半田などの金属棒６６が接触しているケース本体５２に薄膜形成された濡れ性の高い金（Ａｕ）の金属薄膜６５側に溶融して濡れ拡がり、積層体から離れて、温度低下により凝固して固形化する金属片６６ａとなる。

これにより、絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体は、ケース部材５０内において、金属片６６ａが接触していない状態となる。

こうして、蓋体５１とケース本体５２が締結されて、絶縁板４２，４３および積層振動子４１が４つの金属棒６６によって動かないようにケース部材５０内に一体的に組み立てられた後、熱処理されて超音波振動子２が完成する。

ところで、金属棒６６を溶融させる際、その加熱温度によって積層振動子４１の圧電特性を劣化させないことが必要となる。例えば、金属棒６６に一般的な半田を用いた場合、その際の溶融温度は、２００℃以上の温度が必要となる。そのため、矩形圧電体６１にチタン酸ジリコン酸鉛（ＰＺＴ，Ｐｂ(Ｚｒｘ，Ｔｉ_１−ｘ)Ｏ３）を用いると、キュリー点が十分高い温度ではなく、一般的な半田の溶融温度（２００℃以上）の加熱により積層振動子４１の圧電特性が劣化してしまう。

そこで、矩形圧電体６１にキュリー点が十分高いニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）を用いることで、一般的な半田の溶融温度（２００℃以上）下でも積層振動子４１の圧電特性を劣化させないことが可能となる。

一方、矩形圧電体６１としてチタン酸ジリコン酸鉛（ＰＺＴ，Ｐｂ(Ｚｒｘ，Ｔｉ_１−ｘ)Ｏ３）を用いた場合、圧電特性が劣化しないように金属棒６６を溶融温度が１００℃以下の低融点半田を使用すればよい。

以上の説明により、超音波振動子２は、チタン酸ジリコン酸鉛（ＰＺＴ）または、特に加工性の悪いニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの耐熱性を有した非鉛の単結晶材料を矩形状に切り出した複数の矩形圧電体６１を利用し、これら複数の矩形圧電体６１を各絶縁板４２，４３および各電極板６２，６３と共に積層した積層振動子４１をケース部材５０内に高い位置決め精度で組立てることができる。

そして、超音波振動子２は、ケース部材５０への積層振動子４１の封入および加圧保持を組立時に同時に行えるため生産性が向上し、積層振動子４１がケース部材５０に接触することなく干渉しないため振動減衰による出力低下、摩耗粉発生、短絡不良などの不具合を防止した高効率な構成とすることができる。

（変形例）
なお、本実施の形態のように、位置決め部材である金属棒６６により積層体を保持して組み立てる超音波振動子２は、以下に記載の構成としてもよい。

（第１の変形例）
本変形例では、ケース本体５２の底部５５に、ここでは図示しない、位置決め部としての上述の穴部５８を８つ形成し、これら８つの穴部５８のそれぞれに、図１１に示すように、半田などから形成された位置決め部材である金属棒６６を挿入して立設する構成となっている。なお、ケース本体５２の内周面には、位置決め部としてのＶ字状の溝部６０も合計８つ形成されており、これら溝部６０に沿って各金属棒６６の一部が嵌まり込むように配設される。

ここでは、８つの金属棒６６のうち、並設された２つの金属棒６６が絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体の角部近傍の２つの辺を当接して保持するため、各角部および各辺が一致した四角柱形状が維持されるように固定される。

これにより、上述の実施の形態では、絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体をケース本体５２内で４つの金属棒６６で位置決めし、回転方向への移動を規制しているが、本変形例では積層体をケース本体５２内で８つの金属棒６６によって、より位置合わせが行い易くなり、積層体の位置決めおよび回転方向への移動を規制した構成とすることができる。

（第２の変形例）
本変形例では、第１の変形例と同様に、ケース本体５２の底部５５に、ここでは図示しない、位置決め部としての穴部５８を８つ形成し、これら８つの穴部５８のそれぞれに、図１２に示すように、半田などから形成された位置決め部材である金属棒６６を挿入して立設する構成となっている。なお、ケース本体５２の内周面には、Ｖ字状の溝部６０に変えて、並設された２つの金属棒６６を両脇から保持する、ここでの位置決め部の１つとしての２つの突起部６７がそれぞれ形成されて、これら突起部６７によって形成される凹部内に２つの金属棒６６が嵌まり込むように配設される。即ち、突起部６７は、２つが対を成して、合計８つがケース本体５２の内周面から内径方向に突起形成されている。

このような構成としても、本変形例では、絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体をケース本体５２内で保持する８つの金属棒６６の保持力が向上され、積層体の位置決めおよび回転方向への移動を規制した構成とすることができる。

（第３の変形例）
本変形例では、第１の変形例および第２の変形例を組み合わせた構成として、ケース本体５２の底部５５に、ここでは図示しない、位置決め部としての穴部５８を８つ形成し、ケース本体５２の内周面に位置決め部としてのＶ字状の合計８つの溝部６０に加え、２つの金属棒６６を保持する２つが対となる合計８つの位置決め部としての突起部６７が形成されている。そして、２つの金属棒６６は、２つの溝部６０のそれぞれに一部が嵌まり込むように並設され、２つの突起部６７によって形成される凹部内に嵌まり込むように保持される。

このような構成としても、本変形例では、絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体をケース本体５２内で８つの金属棒６６によって、より位置合わせおよび保持力が向上され、積層体の位置決めおよび回転方向への移動を規制した構成とすることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。なお、第１の実施の形態にて記載した各構成要素に関し、同一構成のものについては同じ符号を用いて、それらの詳細な説明を省略する。
図１４は、超音波振動子の構成を示し、組立てる際における熱処理前の断面図、図１５は超音波振動子の構成を示し、組立てる際における熱処理後の断面図である。

本実施の形態の超音波振動子２は、図１４および図１５に示すように、ケース部材５０のケース本体５２の底部５５の中央部分に絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体に当接する凸部５５ａを形成した構成となっている。

即ち、ケース本体５２の金属棒６６を立設する穴部５８を形成する側に絶縁板４３と当接する平面部を有する凸部５５ａが設けられている。なお、この凸部５５ａは、円柱形状でも四角柱形状でもよい。

このような構成とすることで、ケース本体５２の開口部を上向きにした状態で金属棒６６が溶融した際、図面における下方向となるケース本体５２の後方の基端部分に溶融した金属棒６６が凸部５５ａの周囲に形成される凹部内に流れて回避される。そして、この溶融した金属棒６６は温度低下により凝固して固形化した金属片６６ａとなり、絶縁板４２，４３と、矩形圧電体６１および各電極板６２，６３の積層振動子４１からなる積層体に接触しない状態になる。このため、本実施の形態の超音波振動子２は、金属片６６ａと積層体との接触が防止され、良好な振動特性が得られる構成となる。

なお、この凸部５５ａは、略同一の形状として、加圧部材である蓋体５１側に設けてもよく、これにより振動子形状の対称性が向上し良好な振動特性が得られるようになる。

上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１…超音波医療装置
２…超音波振動子
３…振動子ユニット
４…ハンドルユニット
５…操作部
６…プローブ
７…外套管
８…挿入シース部
９…操作部本体
１０…固定ハンドル
１１…可動ハンドル
１２…回転ノブ
１３…スリット
１４…ハンドルストッパ
１５…ハンドル支軸
１６…連結アーム
１７…操作パイプ
１８…大径部
１９…操作パイプ
２０…スライダ
２２…固定リング
２３…把持部
３０…先端処置部
３１…先端部
３２…ホーン
３３…外向フランジ
３４…プローブ本体
３５…ゴムライニング
３６…電気ケーブル
３８…基端円柱部
３８ａ…雄ネジ
４１…積層振動子
４２，４３…絶縁板
５０…ケース部材
５１…蓋体
５１ａ…平面部
５１ｂ…雌ネジ穴
５１ｃ…雄ネジ部
５２…ケース本体
５２ａ…雌ネジ部
５３…配線導出部
５５…底部
５５ａ…凸部
５８…穴部
６０…溝部
６１…矩形圧電体
６２…正電側電極板
６３…負電側電極板
６５…金属薄膜
６６…金属棒
６６ａ…金属片
６７…突起部
Ｏ…中心軸
Ｒ…回転方向

Claims (8)

1. 外形が多角柱形状となるように表面多角形状の複数の圧電体および複数の電極板が積層された積層振動子と、
   前記積層振動子の両端に配設され、表面多角形状の２つの絶縁板と、
   前記積層振動子および前記２つの絶縁板を収容するケース本体と、
   前記ケース本体の開口部に螺着して締結され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で加圧して固定する加圧部材と、
   前記ケース本体に形成され、前記積層振動子および前記２つの絶縁板を前記ケース本体内で前記多角柱形状に保持して位置決めし、加熱工程により溶融される金属性の複数の位置決め部材を設置するための複数の位置決め部と、
   前記加熱工程時に前記複数の位置決め部材が溶融したときに濡れ拡がるように前記ケース本体の内周面に形成された金属薄膜と、
   を具備することを特徴とする超音波振動デバイス。
2. 前記複数の圧電体は、圧電単結晶から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動デバイス。
3. 前記位置決め部材は、所定の温度で溶融する金属棒であって、
   前記複数の位置決め部は、前記ケース本体の底部に形成され、前記金属棒がそれぞれ立設される穴部を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波振動デバイス。
4. 前記複数の位置決め部は、前記穴部が接する前記ケース本体の内周面に形成され、前記金属棒の一部が嵌まり込むように配設される溝部を含むことを特徴とする請求項３に記載の超音波振動デバイス。
5. 前記複数の位置決め部は、前記ケース本体の内周面から内径方向に突起形成され、前記金属棒を保持する突起部を含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の超音波振動デバイス。
6. 前記ケース本体の底部の中央部に前記積層振動子および前記２つの絶縁板からなる積層体の一端と当接する凸部を設けて、前記凸部の周囲に、前記加熱工程によって溶融する前記位置決め部材が回避される凹部を形成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波振動デバイスの製造方法であって、
   前記２つの絶縁板、前記複数の圧電体、および前記複数の電極板を前記ケース本体の内壁に接触しない位置に収容し、
   前記ケース本体の前記複数の位置決め部に、前記位置決め部材を配設して、前記２つの絶縁板、前記複数の圧電体および前記複数の電極板からなる積層体の前記積層体を前記ケース本体内で前記多角柱形状に保持した状態で位置決めし、
   前記加圧部材をケース本体に螺着して締結して、前記加圧部材と前記ケース本体の底部によって前記積層体を加圧して固定し、
   前記位置決め部材を加熱工程によって溶融させ、前記位置決め部材と前記積層体が接触しない状態にすることを特徴とする超音波振動デバイスの製造方法。
8. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波振動デバイスと、
   前記超音波振動デバイスで発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置するプローブ先端部と、
   を具備することを特徴とする超音波医療装置。

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