JP2963714B2 - 超音波治療器 - Google Patents

超音波治療器

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JP2963714B2 JP2022241A JP2224190A JP2963714B2 JP 2963714 B2 JP2963714 B2 JP 2963714B2 JP 2022241 A JP2022241 A JP 2022241A JP 2224190 A JP2224190 A JP 2224190A JP 2963714 B2 JP2963714 B2 JP 2963714B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波振動を利用して治療を行う超音波治療
器に関する。
[従来の技術] 一般に超音波治療器は、超音波振動素子部、ホーン、
及び振動伝達部材を一体的に連結して構成された超音波
振動子と、この超音波振動子を全体的に覆うカバーとを
備え、このカバーは把持部を構成している。そして、超
音波振動素子部で発生する超音波振動をホーンで増幅し
て振動伝達部材に伝達するように構成されている。この
種の超音波治療器は超音波メス、歯石を取るための歯科
用超音波スケーラ、超音波砕石器などに広く利用されて
いる。
ところで、特公昭55−15270号、特公昭36−13996号公
報示されているように、超音波振動子の基準となる超音
波振動の節部となる部位において、カバーに対して超音
波振動子を支持すれば、超音波振動のエネルギーを無駄
に消費することなる超音波振動素子部の超音波振動が振
動伝達部材の先端部まで伝わることが良く知られてい
る。さらにこのような構造の超音波治療器では、把持部
となるカバーに超音波振動が伝わり難いため、術者が把
持したときに手に不快な超音波振動が伝わらず安全に手
術を行うことができる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の超音波治療器では、基準モード
での超音波振動における駆動しか設計上考慮にいれてい
ないため、基準振動モードのほかに基準振動モードの2
次、3次などの高調波振動モードでの超音波振動が基準
振動モードに重なって発生する。つまり、超音波振動子
においては設計上設定した基準振動モードにおける超音
波振動の上に重なって、2次、3次、4次、…、と基準
振動モードの高調波振動成分が存在している。この高調
波振動成分は、次数が高くなるにつれて振動の強度、す
なわち、基準振動モードの振動の振幅に対する高調波振
動の振幅の大きさは小さくなるが、高振幅駆動時や超音
波振動伝達部材が屈曲したタイプの超音波振動子の駆動
では、基準振動モードの超音波振動の60%から80%もの
強度を持つ2次、3次の高調波振動モードが発生するこ
とがある。
高調波振動モードでの超音波振動は、超音波治療器の
先端器での仕事にほとんど寄与しないが、従来の超音波
治療器では、多かれ少なかれ高調波振動モードでの振動
は必然的に発生している。よって、基準振動モードのほ
かに高調波振動モードで振動子を駆動させるために超音
波振動素子部に余剰の電力を供給しなければならず、効
率が低下するという問題がある。特に、高振幅で使用す
る超音波治療器や超音波伝達部材が途中で屈曲したタイ
プの超音波治療器では、高調波振動モードの振動が発生
し易く、正常な基準振動モードでの駆動を妨げるという
問題がある。
本発明は上記課題に着目してなされたのもで、その目
的は高調波振動モードの振動を極力減らし、基準振動モ
ードの超音波振動を効率よく取り出すことのできる超音
波治療器を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、本発明の超音波治療器
は、超音波振動素子部、ホーン、及び振動伝達部材から
なる超音波振動子と、この超音波振動子を覆って把持部
を構成するカバーとを備え、基準モードの超音波振動の
節部となる1つ以上の部位で前記超音波振動子を弾性体
により前記カバーに対して支持し、かつ、基準モードの
3次高調波振動の腹部となる1つ以上の部位においても
前記超音波振動子を前記カバーに対して弾性体で支持し
ている。
[作用] 本発明に係わる超音波治療器では、基準振動モードの
1つ以上の節部、及び3次高調波振動モードの1つ以上
の腹部を弾性体によってカバーに対して支持することに
よって、高調波振動成分の発生が抑制される。すなわ
ち、基準振動モードの節部は、物理的に必ず2次、4
次、…、の偶数次の高調波振動モードの腹部と一致して
いるが、基準振動モードの節部を支持している1つ以上
の弾性体によって同時に偶数次の高調波振動モードの腹
を支持することになるので、振動の振幅が最大である腹
部の変位が弾性体によって抑制されるために偶数次高調
波振動モードの強度は小さくなる。
さらに、3次高調波振動モードの腹部となる部位も弾
性体によって支持されるために、上記と同じ理由によっ
て、3次高調波振動モードの強度が抑制される。3次高
調波振動モードの腹部は、基準振動モードの節部と腹部
の間の部位にあり、この基準振動モードの変位が存在し
ている部位を弾性体によって押さえるが、3次高調波振
動モードに比べ基準振動モードの強度は大きく、さらに
弾性体により支持するため基準振動モードの超音波振動
を大きく減衰させることはない。
以上によって偶数次、及び3次高調波振動モードの強
度が抑制される。また、5次以上の奇数次の高調波振動
モードの強度は小さいので、その存在が基準振動モード
の超音波振動の妨げにはならない。
[実施例] 以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
第1図には本発明に係わる超音波治療器の第1実施例
が示されている。この超音波治療器1は、超音波振動素
子部10とホーン7と振動伝達部材3とからなる超音波振
動子2を備え、超音波振動子2は、把持部としての本体
カバー4の内部に設置されている。超音波振動素子部10
は、複数の圧電素子5と、これらの圧電素子5の間に複
数の電極6を配置して重ね合わせ、振動増幅作用を有す
るホーン7と金属ブロック8で両側から挟み込むことに
より形成されている。圧電素子5、電極6、ホーン7、
および金属ブロック8の軸中心部には、通孔12を有する
ボルト13が挿通されている。そして、このボルト13の前
端は、ホーン7に螺着され、後端にはナット14が螺着さ
れていて、ホーン7と金属ブロック8との間で圧電素子
5と電極6が強固に締結されている。
上記ボルト13の後端部には筒状部15が一体に形成され
ている。この筒状部15の端部は、本体カバー4の後壁に
形成されたねじ孔を通して外部に突出している。このね
じ孔には吸引口体16が螺着され、吸引口体16と筒状部15
との間には、この隙間を液密にシールするOリング17が
配設されている。また、吸引口体16の後端部には図示し
ない吸引チューブが接続される。
上記超音波振動素子部10の電極6には、圧電素子5に
高周波電圧を印加するための電源コード20が接続されて
いる。この電源コード20は折止め22を有し、折止め24は
吸引口体16と同様に本体カバー4の後壁に螺着されてい
る。
このように構成された超音波振動子2は、本体カバー
4とホーン7との間をシールするためのOリング25を備
えたシールリング24と固定具26により本体カバー4に保
持固定されている。
一方、本体カバー4の前端には、先端カバー29が装着
され、先端カバー29の内部には、超音波振動子2の振動
伝達部材3が挿通されている。そして、振動伝達部材3
と先端カバー29との間の空間30には潅流液が送水され
る。そのため、先端カバー29の中間部分には図示しない
送水チューブを装着するための口金32が設けられてい
る。口金32が取付けられた部位よりやや基端側には第1
のOリング34が配設されている。
更に、本発明の第1実施例では、第1図に示すように
ホーン7の周面に第2のOリング36を装着し、本体カバ
ー4とホーン7とを弾性的に接触させている。
上記超音波治療器1では、超音波振動を発生されるた
めの超音波振動素子部10において発生した軸方向の超音
波振動は、ホーン7によって超音波振動の振幅が拡大さ
れ、拡大された超音波振動は超音波伝達部材3に伝達さ
れる。そして、超音波伝達部材3の先端により、図示し
ない患部組織のカッティング、乳化、あるいは、結石の
破砕等の作業を行うことができる。
この超音波振動子2の超音波振動の形態は、第1図下
段のグラフに示されている。すなわち、基準振動モー
ド、波長が基準振動モードの半分の2次高調波振動モー
ド、3分の1の3次高調波振動モード、…、のように高
調波振動モードが無限に重なった振動形態を持ってい
る。従って、第1図に示すように本発明の超音波治療器
では、複数のOリング25が装着されたシールリング24
と、第1のOリング34によって超音波振動子2が基準振
動モードの2カ所の節部で本体カバー4及び先端カバー
29に支持されている。そのため、この支持部が振動の腹
部となっている2次、4次、…、のような偶数次の高調
波振動モードの変位は抑制され、これらの強度は相対的
に低くなる。
上述のように本発明の第1実施例では、ホーン7にあ
る3次高調波モードの腹部の位置に第2のOリング36を
配置し、先端カバー29とホーン7を弾性的に接触させて
いる。従って、第2のOリング36によって3次高調波モ
ードの変位が抑制され、3次高調波モードの振動の強度
は低くなる。ホーン7において第2のOリング36で抑え
られている位置は、基準振動モードにおいては腹部と、
節部との間で、完全に基準振動モードの変位は0ではな
く、基準振動モードでの振動の強度が大きいため、また
更に抑制は弾性体で行っているため、基準振動モードの
振動が大きく減衰されることはない。
このようにして、偶数次及び3次高調波モードの振動
は、基準振動モードに比べ抑制される。5次以上の高次
高調波モードの振動強度は本来小さいために、電気エネ
ルギーを無駄に消費するような問題はない。
以上の構成、作用によって、高調波振動モードの強度
の小さい、純粋に近い基準振動モードでの超音波振動の
発生が可能となり高調波振動モードの発生のために消費
していた電力が節約でき効率の良い超音波治療器とする
ことができる。またさらに、超音波振動素子部に供給さ
れる電力が小さいために電気的安全性が確保され易くな
るという効果もある。
第2図には、本発明の第2実施例が示されている。こ
の第2実施例における第1実施例と同一の部材には、同
一の符号を付して、その説明を省略する。
この第2実施例に係わる超音波治療器では、金属ブロ
ック8の中にある3次高調波モードの腹部の位置に本体
カバー4の内面から突起した弾性体のブロック部材40を
設け、金属ブロック8のこの位置での軸方向の動きを抑
制している。ただし、ブロック部材40は弾性体であるた
め、金属ブロック8の動きをまったく止めるものではな
い。
従って、第1実施例と同様に3次高調波の強度を抑制
する効果がある。
本発明は上記実施例に限定されることなく、様々に変
形して実施できることは当然のことである。
[発明の効果] 以上説明したように本発明に係わる超音波治療器で
は、高調波振動モードの強度の小さい純粋に近い基準モ
ードでの超音波振動の発生が可能となり、高調波振動モ
ードの発生のために消費していた電力が節約でき、超音
波治療の効率を向上させることができる。さらに、超音
波振動素子部に供給される電力が小さいために電気的安
全性が確保され易く、結果として経済性及び安全性を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例に係わる超音波治療器と
その振動波形を示す図、第2図は、本発明の第2実施例
に係わる超音波治療器とその振動波形を示す図である。 1……超音波治療器、2……超音波振動子、4……本体
カバー、7……ホーン、10……超音波振動素子部、29…
…先端カバー、25,34,36……Oリング(弾性体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−160523(JP,A) 特開 昭63−11147(JP,A) 特開 昭63−111853(JP,A) 特開 平3−155855(JP,A) 特開 平2−98345(JP,A) 特開 平2−41147(JP,A) 実開 平2−141425(JP,U) 特公 昭55−15270(JP,B2) 特公 昭36−13996(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 17/36 330 A61B 17/22 330

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波振動素子部、ホーン、及び振動伝達
    部材からなる超音波振動子と、この超音波振動子を覆っ
    て把持部を構成するカバーとを備えた超音波治療器にお
    いて、基準モードの超音波振動の節部となる1つ以上の
    部位、及び基準モードの3次高調波振動の腹部となる1
    つ以上の部位で、前記超音波振動子を弾性体により前記
    カバーに対して支持したことを特徴とする超音波治療
    器。
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