JP5749472B2 - Ultrasonic transducer and medical ultrasonic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、超音波振動子および医療用超音波機器に関する。   The present invention relates to an ultrasonic transducer and a medical ultrasonic device.

従来、例えば、医療用超音波機器に用いられる超音波振動子において、磁歪特性が大きい磁性体材料に交流磁界を印加することによって超音波振動を発生させる磁歪振動子を用いたものが知られている。
磁歪振動子の振動振幅は数μmから数十μmにすぎないため、ホーンと呼ばれる構造体を磁歪振動子に接合し、ホーンを介して振動増幅を数百μm程度に増幅してから、ホーンの先端等の振動出力部での振動を用いることが多い。
振動出力部やホーンは、磁歪特性を有する材料からならなくてもよいが、大きな繰り返し応力が作用するため、金属疲労を起こしやすい。このため、振動出力部やホーンの材質としては、強度に優れるチタン合金などが使用されている。また、強度に優れるアモルファス合金(非晶質合金)を用いることも知られている。
例えば、特許文献1には、このような超音波振動子を用いた医療用超音波機器として、超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振動が伝達されるホーンと、を含み、前記ホーンの先端部にて組織の破砕等を行う超音波手術器において、前記超音波振動子は、ボルト挿通孔が形成された円筒状の磁歪材料から成る磁歪素子と、前記磁歪素子の前記ボルト挿通孔に挿通するボルトと、前記ボルトの両端にそれぞれ係合して、前記磁歪素子を両側から挟む一対の金属ブロックと、前記円筒状磁歪素子に巻回されたコイルと、を含み、前記超音波振動子には前記ボルト軸方向に沿って貫通孔が形成されたことを特徴とする超音波手術器が記載されている。
特許文献1には、磁歪材料として、Ni−Cu−Coフェライトや、Tb−Dy−Fe合金や、鉄系アモルファス合金の例が記載されている。
また、特許文献2には、先端と基端を有している超音波振動子であって、電気エネルギーを超音波振動に変換する受動素子と、前記受動素子に電力を供給する為の電極と、前記受動素子より先端側にあり前記超音波振動を増幅するホーン本体部と、前記受動素子より基端側にあり前記受動素子を裏打ちする裏打部と、そして、前記ホーン本体部と連結された一端部及び前記裏打部と連結された他端部を有しており、前記ホーン本体部と前記裏打部との間に前記受動素子を挟んだ状態で前記ホーン本体部と前記裏打部とを連結するホーン連結部と、を備えており、前記ホーン本体部,前記ホーン連結部,そして前記裏打部の少なくとも1つが金属ガラスにより形成されている、ことを特徴とする超音波振動子が記載されている。
以上に述べたように、従来の超音波振動子は、振動発生部と、振幅増幅部(ホーン)あるいは振動出力部を含む振幅増幅部とが、別々の材質からなる部品として設けられ、これらの部品を組み立てて構成したものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an ultrasonic vibrator used in a medical ultrasonic device is known which uses a magnetostrictive vibrator that generates an ultrasonic vibration by applying an alternating magnetic field to a magnetic material having a large magnetostriction characteristic. Yes.
Since the vibration amplitude of the magnetostrictive vibrator is only several μm to several tens of μm, a structure called a horn is joined to the magnetostrictive vibrator, and the vibration amplification is amplified to about several hundred μm through the horn. In many cases, vibration at a vibration output unit such as a tip is used.
The vibration output portion and the horn do not have to be made of a material having magnetostrictive characteristics, but are liable to cause metal fatigue because a large repetitive stress acts. For this reason, a titanium alloy having excellent strength is used as a material for the vibration output section and the horn. It is also known to use an amorphous alloy having excellent strength (amorphous alloy).
For example, Patent Literature 1 includes, as medical ultrasonic equipment using such an ultrasonic transducer, an ultrasonic transducer that generates ultrasonic vibrations, and a horn that transmits the ultrasonic vibrations. In the ultrasonic surgical instrument that performs tissue disruption or the like at the tip of the horn, the ultrasonic transducer includes a magnetostrictive element made of a cylindrical magnetostrictive material in which a bolt insertion hole is formed, and the magnetostrictive element. A bolt inserted into a bolt insertion hole, a pair of metal blocks that engage with both ends of the bolt, and sandwich the magnetostrictive element from both sides, and a coil wound around the cylindrical magnetostrictive element, An ultrasonic surgical instrument is described in which a through hole is formed in the ultrasonic vibrator along the bolt axis direction.
Patent Document 1 describes examples of Ni—Cu—Co ferrite, Tb—Dy—Fe alloy, and iron-based amorphous alloy as magnetostrictive materials.
Patent Document 2 discloses an ultrasonic transducer having a distal end and a proximal end, a passive element that converts electrical energy into ultrasonic vibration, and an electrode for supplying power to the passive element. A horn main body for amplifying the ultrasonic vibration located on the distal end side of the passive element, a backing portion for lining the passive element on a proximal side of the passive element, and connected to the horn main body section. It has one end part and the other end part connected with the backing part, and connects the horn body part and the backing part with the passive element sandwiched between the horn body part and the backing part. A horn connecting portion, and at least one of the horn main body portion, the horn connecting portion, and the backing portion is formed of a metal glass. Yes.
As described above, in the conventional ultrasonic transducer, the vibration generating unit and the amplitude amplifying unit including the amplitude amplifying unit (horn) or the vibration output unit are provided as parts made of different materials. What assembled and comprised components is known.

特開平5−7595号公報JP-A-5-7595 特開2009−183934号公報JP 2009-183934 A

しかしながら、上記のような従来の超音波振動子および医療用超音波機器には以下のような問題があった。
特許文献1、2に記載の技術では、磁歪素子からなる振動発生部と、超音波振動を増幅して振動出力部である先端に超音波振動を伝達するホーンとを接合しているため、これらの部材との接合工程が必要となる。また、接合工程での接合不良を起こすと、発生した超音波振動の伝達効率が悪くなり、振動出力部において所望の超音波振動が得られなくなるという問題がある。
また、ホーンと振動出力部とを別部材で構成し、ホーンと振動出力部とを接合する場合も同様の問題がある。
However, the conventional ultrasonic transducers and medical ultrasonic devices as described above have the following problems.
In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, since a vibration generating unit composed of a magnetostrictive element and a horn that amplifies ultrasonic vibration and transmits ultrasonic vibration to a tip that is a vibration output unit are joined. The joining process with this member is required. In addition, if a bonding failure occurs in the bonding process, there is a problem that the transmission efficiency of the generated ultrasonic vibration is deteriorated and a desired ultrasonic vibration cannot be obtained at the vibration output unit.
In addition, the same problem occurs when the horn and the vibration output unit are configured as separate members and the horn and the vibration output unit are joined.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、製造工程を簡素化するとともに振動の伝達効率の不良を抑制することができ、生産性を向上することができる超音波振動子および医療用超音波機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an ultrasonic transducer capable of simplifying the manufacturing process and suppressing a defect in vibration transmission efficiency and improving productivity. And it aims at providing a medical ultrasonic device.

上記の課題を解決するために、本発明の超音波振動子は、交流磁界の印加によって超音波振動が発生する振動発生部と、該振動発生部で発生した前記超音波振動を出力する振動出力部と、前記振動発生部と前記振動出力部との間に形成され前記超音波振動の伝達路の大きさを変化させることにより前記超音波振動を増幅する振動増幅部と、を有し、温度幅20K以上のガラス遷移領域を有するとともに磁歪特性を有する非晶質合金によって一体成形された振動子本体と、該振動子本体の前記振動発生部に前記交流磁界を印加する交流磁界印加部と、を備える構成とする。 In order to solve the above-described problems, an ultrasonic transducer according to the present invention includes a vibration generating unit that generates ultrasonic vibrations by applying an alternating magnetic field, and a vibration output that outputs the ultrasonic vibrations generated by the vibration generating unit. And a vibration amplification unit that is formed between the vibration generation unit and the vibration output unit and that amplifies the ultrasonic vibration by changing a size of a transmission path of the ultrasonic vibration, and a temperature. A vibrator body integrally formed of an amorphous alloy having a glass transition region with a width of 20K or more and having magnetostrictive characteristics; an AC magnetic field application section that applies the AC magnetic field to the vibration generating section of the vibrator body; It is set as the structure provided with.

また、本発明では、前記振動増幅部は、テーパ面により前記伝達路の大きさが変化していることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the size of the transmission path of the vibration amplification unit is changed by a tapered surface .

また、本発明では、前記振動子本体および前記交流磁界印加部の少なくともいずれかを覆う絶縁体部が設けられたことが好ましい。   In the present invention, it is preferable that an insulator portion is provided to cover at least one of the vibrator main body and the AC magnetic field application portion.

また、本発明では、前記絶縁体部は、生体適合性を有する材料からなることが好ましい。   In the present invention, the insulator part is preferably made of a biocompatible material.

また、本発明では、前記振動子本体の前記振動出力部は、生体適合性を有する材料からなる絶縁体部で覆われたことが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the vibration output portion of the vibrator main body is covered with an insulator portion made of a biocompatible material.

本発明の医療用超音波機器は、本発明の超音波振動子を備える構成とする。   The medical ultrasonic device of the present invention is configured to include the ultrasonic transducer of the present invention.

本発明の超音波振動子および医療用超音波機器によれば、振動子本体を温度幅20K以上のガラス遷移領域を有するとともに磁歪特性を有する非晶質合金によって一体成形するため、製造工程を簡素化するとともに振動の伝達効率の不良を抑制することができ、生産性を向上することができるという効果を奏する。   According to the ultrasonic transducer and medical ultrasonic device of the present invention, the transducer main body is integrally formed of an amorphous alloy having a glass transition region having a temperature range of 20 K or more and having magnetostrictive characteristics, so that the manufacturing process is simplified. As a result, it is possible to suppress defects in vibration transmission efficiency and to improve productivity.

本発明の第1の実施形態の超音波振動子の概略構成を示す模式的な左側面図および正面図である。1A and 1B are a schematic left side view and a front view showing a schematic configuration of an ultrasonic transducer according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態の第1変形例の超音波振動子の主要部の構成を示す模式的な左側面図および正面図である。It is the typical left view and front view which show the structure of the principal part of the ultrasonic transducer | vibrator of the 1st modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第2変形例の超音波振動子の主要部の構成を示す模式的な左側面図および正面図である。It is the typical left view and front view which show the structure of the principal part of the ultrasonic transducer | vibrator of the 2nd modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第3変形例の超音波振動子の主要部の構成を示す模式的な正面図である。It is a typical front view which shows the structure of the principal part of the ultrasonic transducer | vibrator of the 3rd modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第4変形例の超音波振動子の概略構成を示す模式的な左側面図および正面図である。FIG. 10 is a schematic left side view and front view showing a schematic configuration of an ultrasonic transducer of a fourth modification of the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の超音波振動子の概略構成を示す模式的な左側面図およびそのA−A断面図である。It is the typical left view which shows schematic structure of the ultrasonic transducer | vibrator of the 2nd Embodiment of this invention, and its AA sectional drawing. 本発明の第3の実施形態の医療用超音波機器の概略構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the medical ultrasonic device of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の変形例(第5変形例)の医療用超音波機器の概略構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the medical ultrasonic device of the modification (5th modification) of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の医療用超音波機器の概略構成を示す模式的な左側面図および正面図である。It is the typical left view and front view which show schematic structure of the medical ultrasonic device of the 4th Embodiment of this invention.

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る超音波振動子について説明する。
図1(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の超音波振動子の概略構成を示す模式的な左側面図および正面図である。
[First Embodiment]
An ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention will be described.
1A and 1B are a schematic left side view and a front view showing a schematic configuration of the ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態の超音波振動子1の概略構成は、図1(a)、(b)に示すように、円断面を有する棒状の振動子本体2と、振動子本体2の一方の端部(以下、基端部と称する場合がある)に振動子本体2の軸方向に沿って交流磁界を印加するコイル3(交流磁界印加部)とを備える。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the schematic configuration of the ultrasonic transducer 1 of the present embodiment includes a rod-shaped transducer body 2 having a circular cross section and one end portion of the transducer body 2 ( Hereinafter, the coil 3 (alternating magnetic field application unit) that applies an alternating magnetic field along the axial direction of the vibrator body 2 is provided in the base end part.

振動子本体2の形状は、一方の端部から他方の端部(以下、先端部と称する場合がある)に向かって、中実円柱状の振動発生部2Aと、振動発生部2Aの外径が漸次縮径する円錐台状の振動増幅部2Bと、振動増幅部2Bの先端部側の円径と同径の円断面を有する中実円柱状の振動出力部2Cとが、それぞれ同軸となるように順次隣接されている。
すなわち、振動子本体2は、基端側の円状の基端面2aが形成され、先端側に基端面2aに比べて小径の円状の先端面2eが形成された棒状部材である。振動子本体2の側面は、振動発生部2A、振動増幅部2B、振動出力部2Cの各部位に対応して、相対的に大径の円筒面からなる基端部側面2b、先端側に向かって縮径する円錐面からなるテーパ面2c、相対的に小径の円筒面からなる先端部側面2dから構成されている。
このような形状の振動子本体2は、温度幅20K以上のガラス遷移領域を有するとともに磁歪特性を有する非晶質合金によって一体成形されている。このため、振動子本体2は、同材質の連続体からなる。このため、振動発生部2A、振動増幅部2B、振動出力部2Cの境界には界面は存在しない。
The shape of the vibrator main body 2 is such that a solid cylindrical vibration generator 2A and an outer diameter of the vibration generator 2A are directed from one end to the other end (hereinafter sometimes referred to as a tip). Are concentric with the truncated cone-shaped vibration amplifying portion 2B and the solid cylindrical vibration output portion 2C having a circular cross section having the same diameter as the circular diameter on the tip end side of the vibration amplifying portion 2B. Are sequentially adjacent.
That is, the vibrator body 2 is a rod-like member having a base end side circular base end surface 2a and a tip end side having a circular tip end surface 2e having a smaller diameter than the base end surface 2a. The side surface of the vibrator body 2 faces the proximal end side surface 2b formed of a relatively large-diameter cylindrical surface and the distal end side corresponding to the vibration generation unit 2A, vibration amplification unit 2B, and vibration output unit 2C. The tapered surface 2c is composed of a conical surface that is reduced in diameter, and the tip side surface 2d is composed of a relatively small-diameter cylindrical surface.
The vibrator body 2 having such a shape is integrally formed of an amorphous alloy having a glass transition region having a temperature range of 20 K or more and having magnetostrictive characteristics. For this reason, the vibrator body 2 is made of a continuous body of the same material. For this reason, there is no interface at the boundary between the vibration generating unit 2A, the vibration amplifying unit 2B, and the vibration output unit 2C.

温度幅20K以上のガラス遷移領域を有する非晶質合金は、金属ガラスとも呼ばれており、複数の金属元素からなる金属原料の溶湯を、臨界冷却速度以上でガラス遷移温度以下になるまで急速冷却することにより形成される。
このような金属ガラスの成形は、製品形状に応じたキャビティを有する金型を熱伝導性の良好な金型材料、例えば、SKD11、超硬合金(WC)、無酸素銅、ベリリウム銅、アルミ合金(A7075)、亜鉛合金(ZAS)、炭素鋼、SUS410などによって形成し、金属原料の溶湯をキャビティ導入して、金型に放熱させることで、成形することが可能である。具体的な成形方法としては、射出成形法、遠心鋳造法、ガラス遷移領域まで冷却した溶湯を熱間鍛造する方法などを採用することができる。
金属ガラスは、結晶化を起こさずに固化成形が可能であって、成形性(キャビティ形状転写性)に優れるため、振動子本体2が複雑な形状であっても種々の形状を一体に設けることが可能となる。
An amorphous alloy having a glass transition region having a temperature range of 20 K or more is also called a metal glass, and rapidly cools a molten metal material composed of a plurality of metal elements until the glass transition temperature is exceeded by a critical cooling rate or more. It is formed by doing.
Such metal glass is formed by using a mold having a cavity corresponding to the product shape as a mold material having good thermal conductivity, for example, SKD11, cemented carbide (WC), oxygen-free copper, beryllium copper, aluminum alloy. (A7075), zinc alloy (ZAS), carbon steel, SUS410, etc., and can be molded by introducing a molten metal raw material into a cavity and dissipating heat to the mold. As a specific molding method, an injection molding method, a centrifugal casting method, a method of hot forging a molten metal cooled to a glass transition region, or the like can be employed.
Metallic glass can be solidified and formed without causing crystallization, and has excellent formability (cavity shape transferability). Therefore, even if the vibrator body 2 has a complicated shape, various shapes can be provided integrally. Is possible.

金属ガラスの種類としては、ジルコニウム(Zr)基合金、鉄(Fe)基合金、チタン(Ti)基合金、マグネシウム(Mg)基合金などが挙げられる。本実施形態に用いる材料は、これらのうち必要に応じた磁歪特性を有する適宜の材料を採用する。例えば、強磁性体であれば磁歪特性を有するため、採用することが可能である。
ただし、材料の磁歪特性が大きいほど、印加する交流磁界の大きさを低減できるため好ましい。磁歪特性は、磁気飽和状態における材料の磁化方向の歪みで定義される飽和磁歪λsの大きさ|λs|によって評価することができる。振動子本体2の材料の磁歪特性は、|λs|≧5×10−6であることが好ましく、|λs|≧40×10−6であることがより好ましい。
例えば、|λs|≧40×10−6の金属ガラスの例としては、特許第3756336号公報に、以下の組成比(添字は原子%を表す)のものが例示されている。すなわち、Fe67CoSm20(λs=48.0×10−6)、Fe67CoNbSm20(λs=47.0×10−6)、Fe67CoMoSm20(λs=43.0×10−6)、Fe67Co10Sm20(λs=40.0×10−6)、Fe60Co17Sm20(λs=47.0×10−6)、Fe60Co17Tb20(λs=51.0×10−6)、Fe68.5Co10Sm1.520(λs=58.0×10−6)、Fe68.5Co10Tb1.520(λs=56.0×10−6)、Fe68.5Co10Dy1.520(λs=50.0×10−6)、Fe48.5Co30Sm1.520(λs=44.0×10−6)などの金属ガラスが挙げられている。これらは、いずれも振動子本体2の材質として好適である。
また、これらの金属ガラスは、非晶質合金であるため引張強さが2600MPa以上であることも記載されている。またこれらに限らず、金属ガラスの引張強さは、1700MPa以上のものは容易に得られる。
このような引張強さは、高強度合金として知られるチタン合金、例えば、64チタン合金の引張強さ980MPaと比較しても格段に高強度である。
このため、これらの金属ガラスはいずれも本実施形態の振動子本体2の材料として好適である。
Examples of the type of metallic glass include zirconium (Zr) based alloys, iron (Fe) based alloys, titanium (Ti) based alloys, magnesium (Mg) based alloys, and the like. As materials used in the present embodiment, an appropriate material having magnetostriction characteristics as required is adopted. For example, a ferromagnetic material can be employed because it has magnetostriction characteristics.
However, the larger the magnetostrictive characteristics of the material, the more preferable it is because the magnitude of the applied AC magnetic field can be reduced. The magnetostriction characteristic can be evaluated by the magnitude | λs | of the saturation magnetostriction λs defined by the strain in the magnetization direction of the material in the magnetic saturation state. The magnetostriction characteristic of the material of the vibrator body 2 is preferably | λs | ≧ 5 × 10 −6 , and more preferably | λs | ≧ 40 × 10 −6 .
For example, as an example of metallic glass of | λs | ≧ 40 × 10 −6 , the following composition ratio (subscript indicates atomic%) is exemplified in Japanese Patent No. 3756336. That is, Fe 67 Co 8 W 2 Sm 3 B 20 (λs = 48.0 × 10 −6 ), Fe 67 Co 8 Nb 2 Sm 3 B 20 (λs = 47.0 × 10 −6 ), Fe 67 Co 8 Mo 2 Sm 3 B 20 (λs = 43.0 × 10 −6 ), Fe 67 Co 10 Sm 3 B 20 (λs = 40.0 × 10 −6 ), Fe 60 Co 17 Sm 3 B 20 (λs = 47) .0 × 10 −6 ), Fe 60 Co 17 Tb 3 B 20 (λs = 51.0 × 10 −6 ), Fe 68.5 Co 10 Sm 1.5 B 20 (λs = 58.0 × 10 −6) ), Fe 68.5 Co 10 Tb 1.5 B 20 (λs = 56.0 × 10 −6 ), Fe 68.5 Co 10 Dy 1.5 B 20 (λs = 50.0 × 10 −6 ), Fe 48.5 Co 30 Sm 1.5 B 20 (λs = Metal glass such as 44.0 × 10 −6 ) is mentioned. These are all suitable as the material of the vibrator body 2.
Moreover, since these metallic glasses are amorphous alloys, it is described that the tensile strength is 2600 MPa or more. In addition, the tensile strength of the metallic glass is not limited to these, and those having a tensile strength of 1700 MPa or more can be easily obtained.
Such tensile strength is significantly higher than that of a titanium alloy known as a high-strength alloy, for example, a tensile strength of 980 MPa of a 64 titanium alloy.
For this reason, any of these metallic glasses is suitable as a material for the vibrator body 2 of the present embodiment.

振動発生部2Aは、基端部側面2bの外周側にコイル3が配置され、コイル3によって磁界の向きが超音波領域の周波数で交替する交流磁界を印加することで、交流磁界の周波数に応じた超音波振動を発生させる部位である。   The vibration generator 2A has a coil 3 arranged on the outer peripheral side of the base end side surface 2b, and applies an alternating magnetic field in which the direction of the magnetic field alternates with the frequency of the ultrasonic region by the coil 3, thereby depending on the frequency of the alternating magnetic field. This is a part that generates ultrasonic vibration.

振動増幅部2Bは、振動発生部2Aの基端面2aと反対側の端部に一体成形されており、外径が先端側に向かって縮径されているため、振動発生部2Aにおいて発生した超音波振動の伝達路が軸方向の先端側に向かって縮小する形状を有している。このため、振動増幅部2Bは、振動発生部2Aと振動出力部2Cとの間に、超音波振動の伝達路の大きさを変化させることにより超音波振動を増幅する構造を形成している。   The vibration amplifying part 2B is integrally formed at the end opposite to the base end face 2a of the vibration generating part 2A, and the outer diameter is reduced toward the distal end side. The transmission path of the sonic vibration has a shape that decreases toward the tip side in the axial direction. Therefore, the vibration amplifying unit 2B forms a structure for amplifying the ultrasonic vibration by changing the size of the transmission path of the ultrasonic vibration between the vibration generating unit 2A and the vibration output unit 2C.

振動出力部2Cは、振動発生部2Aで発生し、振動増幅部2Bで増幅された超音波振動を外部に伝達する部位であり、用途に応じて適宜の形状を採用することができる。
本実施形態では、振動出力を、基端面2aおよび先端部側面2dの少なくともいずれかを介して、被加振体に伝達することができる。
振動出力が大きくなるのは、振動の腹の部分であるため、振動出力部2Cの形状は、振動伝達に用いる部位が振動の腹となるように設定する。例えば、主として先端面2eを振動出力に用いるには、先端面2eが振動の腹となるように、振動出力部2Cの長さを設定する。また、主として先端部側面2dを振動出力に用いるには、被加振体と当接する部分に十分な個数の振動の腹が形成されるように、先端部側面2dの長さを設定する。
The vibration output unit 2C is a part that transmits the ultrasonic vibration generated by the vibration generation unit 2A and amplified by the vibration amplification unit 2B to the outside, and can adopt an appropriate shape according to the application.
In the present embodiment, the vibration output can be transmitted to the vibrating body via at least one of the base end face 2a and the tip end side face 2d.
Since the vibration output becomes large at the antinode portion of the vibration, the shape of the vibration output portion 2C is set so that the portion used for vibration transmission becomes the antinode of vibration. For example, in order to mainly use the tip surface 2e for vibration output, the length of the vibration output portion 2C is set so that the tip surface 2e becomes an antinode of vibration. Further, in order to mainly use the tip side surface 2d for vibration output, the length of the tip side surface 2d is set so that a sufficient number of vibration antinodes are formed in the portion in contact with the body to be excited.

コイル3は、本実施形態では、基端部側面2bにおける軸方向の中間部において、基端部側面2bに絶縁された状態で巻き回された円筒コイルからなり、不図示の交流電源に接続可能に設けられている。
コイル3に印加する交流磁界の周波数は、超音波の周波数領域であれば、超音波振動子1の用途に応じて適宜設定することができる。
なお、図1(b)では、コイル3が基端部側面2bに密着するように描かれているが、コイル3は、振動発生部2Aの内部に交流磁界を印加できればよい。このため、振動増幅部2Bに対して相対位置が固定されていれば、基端部側面2bから離間して配置することも可能である。
また、図1(b)は模式図のため、コイル3の巻き数が約3.5巻きの場合の例が描かれているが、コイル3の巻き数や、軸方向の配置位置は、印加すべき磁界の大きさや磁界の印加範囲等を考慮して適宜設定することができる。
In the present embodiment, the coil 3 is formed of a cylindrical coil wound in an insulated state on the base end side surface 2b at the axial intermediate portion of the base end side surface 2b, and can be connected to an AC power source (not shown). Is provided.
The frequency of the alternating magnetic field applied to the coil 3 can be appropriately set according to the application of the ultrasonic transducer 1 as long as it is in the ultrasonic frequency region.
In FIG. 1B, the coil 3 is drawn so as to be in close contact with the base end side surface 2b. However, the coil 3 only needs to be able to apply an alternating magnetic field inside the vibration generating unit 2A. For this reason, if the relative position is fixed with respect to the vibration amplification part 2B, it is also possible to arrange | position away from the base end part side surface 2b.
In addition, FIG. 1B is a schematic diagram, and an example in which the number of turns of the coil 3 is about 3.5 is shown. However, the number of turns of the coil 3 and the arrangement position in the axial direction are applied. It can be appropriately set in consideration of the magnitude of the magnetic field to be applied, the application range of the magnetic field, and the like.

次に、超音波振動子1の動作について説明する。
不図示の交流電源によって、適宜周波数設定された交流電流をコイル3に流すと、コイル3によって交流磁界が発生し、コイル3の内側に、コイル3の中心軸方向に沿って、軸方向に磁界ベクトルが振動する交流磁界が発生する(図1の矢印参照)。
振動発生部2Aは、交流磁界によって磁化され、各磁区には交流磁界の磁界ベクトルに応じて磁気歪みが発生する。振動発生部2Aには軸方向に沿う磁界ベクトルが発生するため、磁気歪みは交流磁界の周波数に同期し軸方向に沿って進む超音波振動を形成する。
このため、振動発生部2Aに発生した超音波振動は、軸方向に沿って振動増幅部2Bに伝播する。このとき、振動発生部2Aと振動増幅部2Bとの間には、界面や隙間がないため、超音波振動が効率的に伝播する。
Next, the operation of the ultrasonic transducer 1 will be described.
When an AC current having an appropriate frequency set is passed through the coil 3 by an AC power source (not shown), an AC magnetic field is generated by the coil 3, and a magnetic field is generated in the axial direction along the central axis direction of the coil 3 inside the coil 3. An alternating magnetic field in which the vector vibrates is generated (see the arrow in FIG. 1).
The vibration generating unit 2A is magnetized by an alternating magnetic field, and magnetostriction is generated in each magnetic domain according to the magnetic field vector of the alternating magnetic field. Since the magnetic field vector along the axial direction is generated in the vibration generating unit 2A, the magnetostriction forms ultrasonic vibration that advances along the axial direction in synchronization with the frequency of the alternating magnetic field.
For this reason, the ultrasonic vibration generated in the vibration generating unit 2A propagates to the vibration amplifying unit 2B along the axial direction. At this time, since there is no interface or gap between the vibration generating unit 2A and the vibration amplifying unit 2B, ultrasonic vibration propagates efficiently.

振動増幅部2Bに伝播した超音波振動は、振動増幅部2Bが先端側に向かって縮径しているため、先端側に向かって振幅が増幅されつつ伝播する。
この超音波振動は、振動増幅部2Bの先端に達すると、振動出力部2Cに伝播する。このとき、振動増幅部2Bと振動出力部2Cとの間には、界面や隙間がないため、超音波振動が効率的に伝播する。
The ultrasonic vibration propagated to the vibration amplification unit 2B propagates while the amplitude is amplified toward the distal end side because the vibration amplification unit 2B has a diameter reduced toward the distal end side.
When the ultrasonic vibration reaches the tip of the vibration amplification unit 2B, it propagates to the vibration output unit 2C. At this time, since there is no interface or gap between the vibration amplification unit 2B and the vibration output unit 2C, ultrasonic vibration propagates efficiently.

振動出力部2Cに伝播した超音波振動は、先端面2eで内部反射されて振動出力部2C内を往復し、振動出力部2Cに定在波を形成する。
この結果、振動出力部2Cを被加振体に接触させれば、接触部から超音波振動が被加振体に伝播する。
例えば、超音波振動子1を医療用超音波機器である超音波処置具として用いる場合、先端面2eや先端部側面2dを被加振体である患部等に当接して、患部の組織や結石等を破砕したり、切断したりすることができる。
また、超音波振動子1を医療用超音波機器である超音波プローブとして用いる場合、振動出力部2Cの先端面2eを被加振体である被検体に接触させて超音波振動を被検体内に伝播させる振動源として用いることができる。
The ultrasonic vibration propagated to the vibration output unit 2C is internally reflected by the tip surface 2e and reciprocates in the vibration output unit 2C, thereby forming a standing wave in the vibration output unit 2C.
As a result, if the vibration output portion 2C is brought into contact with the shaker, ultrasonic vibration propagates from the contact portion to the shaker.
For example, when the ultrasonic transducer 1 is used as an ultrasonic treatment instrument that is a medical ultrasonic device, the distal end surface 2e and the distal end portion side surface 2d are brought into contact with an affected area that is a vibration body, and the tissue or calculus in the affected area. Etc. can be crushed or cut.
When the ultrasonic transducer 1 is used as an ultrasonic probe that is a medical ultrasonic device, the tip surface 2e of the vibration output unit 2C is brought into contact with a subject that is a vibrating body, and ultrasonic vibration is generated in the subject. It can be used as a vibration source to be propagated to.

超音波振動子1によれば、振動子本体2を金属ガラスによって一体成形するため、振動発生部、振動増幅部、振動出力部等を、別部材で構成して組み立てる従来の超音波振動子に比べて製造工程を簡素化することができる。
また、このように一体性形成された振動子本体2は、振動の伝播路に界面や隙間を有しないため、振動を効率よく伝達することができる。このため、エネルギー損失が少なく、良好な加振を行うことができる。
したがって、製造工程における振動効率や振動波形の不良を抑制することができ、生産性を向上することができる。
また、振動子本体2は金属ガラスによって一体成形されるため、振動発生部、振動増幅部、振動出力部等を、別部材で構成して組み立てる場合に比べて部品点数が減少し、組み立てのための接合部品、接合部材も不要となる。このため、低コスト化、小型化を図ることができる。また、金属ガラスは、結晶性合金に比べて引張強さが格段に高いため、振動出力部2Cや振動増幅部2Bの耐久性を向上することができる。
According to the ultrasonic transducer 1, since the transducer main body 2 is integrally formed of metal glass, a vibration generating unit, a vibration amplifying unit, a vibration output unit, and the like are formed as separate members and assembled. In comparison, the manufacturing process can be simplified.
In addition, the vibrator body 2 formed integrally in this way does not have an interface or a gap in the vibration propagation path, and therefore can efficiently transmit vibration. For this reason, there is little energy loss and it can perform favorable excitation.
Accordingly, vibration efficiency and vibration waveform defects in the manufacturing process can be suppressed, and productivity can be improved.
In addition, since the vibrator body 2 is integrally formed of metal glass, the number of parts is reduced compared to the case where the vibration generating part, the vibration amplifying part, the vibration output part, etc. are constructed by separate members and assembled. No joining parts or joining members are required. For this reason, cost reduction and size reduction can be achieved. Further, since the metallic glass has a markedly higher tensile strength than the crystalline alloy, the durability of the vibration output portion 2C and the vibration amplification portion 2B can be improved.

このような超音波振動子1は、種々の超音波加振装置として用いることができるが、小型化しやすく、高耐久性を有するため、生体内で用いる医療用超音波機器として特に好適に用いることができる。
また、振動子本体2が一体化されているため、超音波振動子1内での超音波振動によって、部材間の接合部で摩耗したり、摩耗粉が飛散したりすることを抑制できる。この点でも、生体内で用いる医療用超音波機器として特に好適に用いることができる。
Such an ultrasonic transducer 1 can be used as various types of ultrasonic vibration devices, but is particularly preferably used as a medical ultrasonic device used in a living body because it is easily miniaturized and has high durability. Can do.
Further, since the vibrator body 2 is integrated, it is possible to suppress wear at the joint between members or scattering of wear powder due to ultrasonic vibration in the ultrasonic vibrator 1. Also in this respect, it can be particularly suitably used as a medical ultrasonic device used in vivo.

[第1変形例]
次に、本実施形態の第1変形例について説明する。
図2(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の第1変形例の超音波振動子の主要部の構成を示す模式的な左側面図および正面図である。
[First Modification]
Next, a first modification of the present embodiment will be described.
FIGS. 2A and 2B are a schematic left side view and a front view showing the configuration of the main part of the ultrasonic transducer of the first modification of the first embodiment of the present invention.

本変形例の超音波振動子11は、図2(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の振動子本体2に代えて、振動子本体12を備える。振動子本体12は、上記第1の実施形態の振動子本体2における振動出力部2Cを断面形状が異なる振動出力部12Cに代えたものである。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the ultrasonic transducer 11 of this modification includes a transducer main body 12 instead of the transducer main body 2 of the first embodiment. The vibrator body 12 is obtained by replacing the vibration output section 2C in the vibrator body 2 of the first embodiment with a vibration output section 12C having a different cross-sectional shape.
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

振動出力部12Cの断面形状は、先端側から振動増幅部2Bの近傍までは、長径が振動出力部2Cの先端部側面2dの外径と等しい楕円からなる。このため、振動出力部12Cの先端には、振動出力部2Cの基端面2aに代えて楕円状の先端面12eが形成され、振動出力部2Cの先端部側面2dに代えて楕円柱状の先端部側面12dが形成されている。
また、振動出力部12Cの振動増幅部2Bの近傍の部分は、先端側から基端側に向かって先端部側面12dの楕円断面から振動増幅部2Bの先端の円断面に円滑に接続される可変断面からなる基端側接続部12fが形成されている。
The cross-sectional shape of the vibration output portion 12C is an ellipse whose major axis is equal to the outer diameter of the tip side surface 2d of the vibration output portion 2C from the tip side to the vicinity of the vibration amplification portion 2B. For this reason, an elliptical distal end surface 12e is formed at the distal end of the vibration output portion 12C instead of the base end surface 2a of the vibration output portion 2C, and an elliptical columnar distal end portion is substituted for the distal end side surface 2d of the vibration output portion 2C. A side surface 12d is formed.
Further, the portion in the vicinity of the vibration amplification unit 2B of the vibration output unit 12C is smoothly connected from the elliptical cross section of the distal end side surface 12d to the circular cross section at the distal end of the vibration amplification unit 2B from the distal end side toward the proximal end side. A proximal end side connection portion 12f having a cross section is formed.

このような超音波振動子11は、振動子本体12を、その外形状に対応するキャビティを有する金型を用いて、超音波振動子1と同様の金属ガラスにより一体成形して製造した後、コイル3を組み立てることによって製造することができる。   Such an ultrasonic vibrator 11 is manufactured by integrally forming the vibrator main body 12 with the same metallic glass as the ultrasonic vibrator 1 using a mold having a cavity corresponding to the outer shape thereof, It can be manufactured by assembling the coil 3.

超音波振動子11によれば、振動出力部12Cの形状が楕円断面を有する偏平な棒状であるため、先端部側面12dに曲率半径の小さい刃状部と曲率半径の大きな平坦部とが形成されている。そこで、加振の用途に応じて、先端部側面12dの曲率半径が異なる部位を被加振体に当接させるといった使い分けが可能となる。
例えば、超音波振動子11を医療用超音波処置具として用いた場合に、患部等を切断する場合には刃状部を当接させて振動出力を行い、患部等を破砕する場合には平坦部を当接させて振動出力を行うことができる。
According to the ultrasonic transducer 11, since the shape of the vibration output portion 12C is a flat rod shape having an elliptical cross section, a blade-like portion having a small curvature radius and a flat portion having a large curvature radius are formed on the side surface 12d of the tip portion. ing. Therefore, it is possible to selectively use a portion having a different curvature radius on the distal end side surface 12d in contact with the body to be excited in accordance with the purpose of excitation.
For example, when the ultrasonic transducer 11 is used as a medical ultrasonic treatment instrument, when cutting an affected part or the like, a blade-like part is brought into contact with the vibration output, and when the affected part or the like is crushed, it is flat. The vibration output can be performed by contacting the parts.

[第2変形例]
次に、本実施形態の第2変形例について説明する。
図3(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の第2変形例の超音波振動子の主要部の構成を示す模式的な左側面図および正面図である。
[Second Modification]
Next, a second modification of the present embodiment will be described.
FIGS. 3A and 3B are a schematic left side view and a front view showing the configuration of the main part of the ultrasonic transducer of the second modification of the first embodiment of the present invention.

本変形例の超音波振動子21は、図3(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の振動子本体2に代えて、振動子本体22を備える。振動子本体22は、上記第1の実施形態の振動子本体2における振動出力部2Cの先端に板状部22fを追加した形状を有する振動出力部22Cに代えたものである。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the ultrasonic transducer 21 of the present modification includes a transducer main body 22 instead of the transducer main body 2 of the first embodiment. The vibrator main body 22 is replaced with a vibration output portion 22C having a shape in which a plate-like portion 22f is added to the tip of the vibration output portion 2C in the vibrator main body 2 of the first embodiment.
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

振動出力部22Cの板状部22fは、先端部側面2dの外径より大きく基端部側面2bの外径より小さい外径を有する円板状の部位であり、先端部側面2dと同軸形成されている。このため、振動出力部22Cは、上記第1の実施形態の振動出力部2Cの基端面2aに代えて、板状部22fの外径と同じ円径を有する円状の先端面22eを備える。   The plate-like portion 22f of the vibration output portion 22C is a disc-shaped portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the distal end side surface 2d and smaller than the outer diameter of the proximal end side surface 2b, and is formed coaxially with the distal end portion side surface 2d. ing. Therefore, the vibration output portion 22C includes a circular distal end surface 22e having the same diameter as the outer diameter of the plate-like portion 22f, instead of the base end surface 2a of the vibration output portion 2C of the first embodiment.

このような超音波振動子21は、振動子本体22を、その外形状に対応するキャビティを有する金型を用いて、超音波振動子1と同様の金属ガラスにより一体成形して製造した後、コイル3を組み立てることによって製造することができる。   Such an ultrasonic vibrator 21 is manufactured by integrally forming the vibrator main body 22 with the same metallic glass as the ultrasonic vibrator 1 using a mold having a cavity corresponding to the outer shape thereof, It can be manufactured by assembling the coil 3.

超音波振動子21によれば、振動出力部12Cの先端部に、先端部側面2dよりも大きな外径を有する先端面22eが形成されているため、先端面22eを介して、先端部側面2dの外径に比べて広い範囲の被加振体に振動出力を行うことができる。
このため、例えば、超音波振動子21を医療用超音波処置具として用いた場合に、先端部側面2dの外径に比べて大きな患部等を、効率的に破砕することができる。
According to the ultrasonic transducer 21, the tip end surface 22e having an outer diameter larger than that of the tip end side surface 2d is formed at the tip end of the vibration output portion 12C. Therefore, the tip end side surface 2d is interposed via the tip end surface 22e. It is possible to output vibration to a body to be excited in a wider range than the outer diameter.
For this reason, for example, when the ultrasonic transducer 21 is used as a medical ultrasonic treatment instrument, it is possible to efficiently crush an affected area that is larger than the outer diameter of the distal end side surface 2d.

[第3変形例]
次に、本実施形態の第3変形例について説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態の第3変形例の超音波振動子の主要部の構成を示す模式的な正面図である。
[Third Modification]
Next, a third modification of the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic front view showing the configuration of the main part of the ultrasonic transducer of the third modification of the first embodiment of the present invention.

本変形例の超音波振動子31は、図4に示すように、上記第1の実施形態の振動子本体2に代えて、振動子本体32を備える。振動子本体32は、上記第1の実施形態の振動子本体2における振動出力部2CをV字状に屈曲させた形状を有する振動出力部32Cに代えたものである。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 4, the ultrasonic transducer 31 of this modification includes a transducer main body 32 instead of the transducer main body 2 of the first embodiment. The vibrator main body 32 is obtained by replacing the vibration output portion 2C in the vibrator main body 2 of the first embodiment with a vibration output portion 32C having a shape bent in a V shape.
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

振動出力部32Cは、振動増幅部2Bの先端から上記第1の実施形態の振動出力部2Cと同様な外径を有する円柱状の基端側軸部32a、屈曲軸部32bがこの順に延ばされている。
基端側軸部32aは、振動増幅部2Bおよび振動発生部2Aと同軸に延ばされた部位である。
屈曲軸部32bは、基端側軸部32aの先端側から、基端側軸部32aの延在方向に鋭角で傾斜しつつ先端側に延ばされた棒状の部位である。
このため、基端側軸部32a、屈曲軸部32bの外周部は、屈曲された円筒面からなる先端部側面32dが形成されている。
また、屈曲軸部32bの先端には、屈曲軸部32bの延在方向に直交する円状の平面からなる先端面32eが形成されている。
The vibration output portion 32C has a cylindrical base end side shaft portion 32a and a bent shaft portion 32b having the same outer diameter as the vibration output portion 2C of the first embodiment extending from the tip of the vibration amplification portion 2B in this order. Has been.
The proximal end side shaft portion 32a is a portion extending coaxially with the vibration amplifying portion 2B and the vibration generating portion 2A.
The bending shaft portion 32b is a rod-shaped portion that extends from the distal end side of the proximal end side shaft portion 32a toward the distal end side while being inclined at an acute angle in the extending direction of the proximal end side shaft portion 32a.
For this reason, the outer peripheral part of the base end side shaft part 32a and the bending shaft part 32b is formed with a tip end side surface 32d made of a bent cylindrical surface.
Further, a distal end surface 32e formed of a circular plane orthogonal to the extending direction of the bent shaft portion 32b is formed at the distal end of the bent shaft portion 32b.

このような超音波振動子31は、振動子本体32を、その外形状に対応するキャビティを有する金型を用いて、超音波振動子1と同様の金属ガラスにより一体成形して製造した後、コイル3を組み立てることによって製造することができる。   Such an ultrasonic transducer 31 is manufactured by integrally forming the transducer main body 32 with the same metallic glass as the ultrasonic transducer 1 using a mold having a cavity corresponding to the outer shape thereof, It can be manufactured by assembling the coil 3.

超音波振動子31によれば、基端側軸部32aの先端から斜め方向に屈曲軸部32bが延ばされている。このため、屈曲軸部32bの先端部側面32dを振動出力に用いる際に、屈曲軸部32bの延在方向と、振動発生部2Aおよび振動増幅部2Bの中心軸方向とが異なるため、被加振体の形状によっては、屈曲軸部32bの先端部側面32dを被加振体に当接させやすくなり、操作性が向上する。   According to the ultrasonic transducer 31, the bent shaft portion 32b extends in an oblique direction from the distal end of the proximal end side shaft portion 32a. For this reason, when the tip side surface 32d of the bent shaft portion 32b is used for vibration output, the extending direction of the bent shaft portion 32b and the central axis directions of the vibration generating portion 2A and the vibration amplifying portion 2B are different. Depending on the shape of the vibrating body, the side surface 32d of the distal end portion of the bending shaft portion 32b can be easily brought into contact with the vibrating body, and operability is improved.

なお、図4は、基端側軸部32aと屈曲軸部32bとがV字状に屈曲している場合の例を描いているが、基端側軸部32aと屈曲軸部32bとの間は円弧状に湾曲された形状としてもよい。   FIG. 4 illustrates an example in which the proximal end side shaft portion 32a and the bent shaft portion 32b are bent in a V shape, but between the proximal end side shaft portion 32a and the bent shaft portion 32b. May be curved in an arc shape.

[第4変形例]
本実施形態の第4変形例の超音波振動子について説明する。
図5(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の第4変形例の超音波振動子の概略構成を示す模式的な左側面図および正面図である。
[Fourth Modification]
An ultrasonic transducer according to a fourth modification of the present embodiment will be described.
FIGS. 5A and 5B are a schematic left side view and a front view showing a schematic configuration of an ultrasonic transducer according to a fourth modified example of the first embodiment of the present invention.

本変形例の超音波振動子41は、図5(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の振動子本体2に代えて、振動子本体42を備える。振動子本体42は、上記第1の実施形態の振動子本体2の振動出力部2Cを削除し、振動増幅部2Bの先端部に被加振体と当接して振動出力を行う振動出力部として円状の平面からなる振動出力面42eを形成したものである。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the ultrasonic transducer 41 of the present modification includes a transducer main body 42 instead of the transducer main body 2 of the first embodiment. The vibrator main body 42 is a vibration output section that deletes the vibration output section 2C of the vibrator main body 2 of the first embodiment and performs vibration output by coming into contact with the excited body at the tip of the vibration amplification section 2B. A vibration output surface 42e formed of a circular plane is formed.
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

このような超音波振動子41は、振動子本体42を、その外形状に対応するキャビティを有する金型を用いて、超音波振動子1と同様の金属ガラスにより一体成形して製造した後、コイル3を組み立てることによって製造することができる。   Such an ultrasonic transducer 41 is manufactured by integrally forming the transducer main body 42 with a metallic glass similar to that of the ultrasonic transducer 1 using a mold having a cavity corresponding to the outer shape thereof. It can be manufactured by assembling the coil 3.

超音波振動子41によれば、コイル3に交流磁界を印加することにより、振動増幅部2Bで増幅された超音波振動を振動出力面42eから被加振体に伝達することができる。
このため、先端部側面2d等によって線状または帯状の振動出力領域を必要としない場合に、超音波振動子1よりも小型の装置構成であっても、超音波振動子1の基端面2aを用いたのと同様な振動出力を行うことができる。
According to the ultrasonic transducer 41, by applying an alternating magnetic field to the coil 3, the ultrasonic vibration amplified by the vibration amplification unit 2B can be transmitted from the vibration output surface 42e to the excited body.
For this reason, even when the linear or belt-like vibration output region is not required due to the distal end side surface 2d or the like, the base end surface 2a of the ultrasonic transducer 1 is reduced even if the device configuration is smaller than the ultrasonic transducer 1. Vibration output similar to that used can be performed.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る超音波振動子について説明する。
図6(a)は、本発明の第2の実施形態の超音波振動子の概略構成を示す模式的な左側面図である。図6(b)は、図6(a)におけるA−A断面図である。
[Second Embodiment]
An ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6A is a schematic left side view showing a schematic configuration of the ultrasonic transducer according to the second embodiment of the present invention. FIG.6 (b) is AA sectional drawing in Fig.6 (a).

本実施形態の超音波振動子51は、図6(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の振動子本体2に代えて、振動子本体52を備える。振動子本体52は、上記第1の実施形態の振動子本体2と同様な外形を有し、内部にこれらの外形と同軸に設けられた中空管路52fが貫通されている筒状部材であり、超音波振動子1の振動発生部2A、振動増幅部2B、および振動出力部2Cに対応して、振動発生部52A、振動増幅部52B、および振動出力部52Cを備える。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the ultrasonic transducer 51 of the present embodiment includes a transducer main body 52 instead of the transducer main body 2 of the first embodiment. The vibrator main body 52 is a cylindrical member having the same outer shape as that of the vibrator main body 2 of the first embodiment and having a hollow pipe 52f provided coaxially with these outer shapes. Yes, a vibration generation unit 52A, a vibration amplification unit 52B, and a vibration output unit 52C are provided corresponding to the vibration generation unit 2A, the vibration amplification unit 2B, and the vibration output unit 2C of the ultrasonic transducer 1.
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

中空管路52fの断面形状は、特に限定されず、断面の大きさも変化していてもよいが、本実施形態では、先端部側面2dの外径よりも小径の一定径を有する円断面が振動子本体52の中心軸に沿って真直に延ばされた円孔で構成している。
このため、振動子本体52の先端および基端には、中空管路52fの開口を囲む円環状の先端面52eおよび基端面52aが形成されている。
The cross-sectional shape of the hollow duct 52f is not particularly limited, and the size of the cross-section may be changed, but in the present embodiment, a circular cross-section having a constant diameter smaller than the outer diameter of the distal end side surface 2d is formed. It is composed of a circular hole that extends straight along the central axis of the vibrator body 52.
Therefore, an annular distal end surface 52e and a proximal end surface 52a are formed at the distal end and the proximal end of the vibrator main body 52 so as to surround the opening of the hollow duct 52f.

このような超音波振動子51は、振動子本体52を、その外形状および内形状に対応するキャビティを有する金型を用いて、超音波振動子1と同様の金属ガラスにより一体成形して製造した後、コイル3を組み立てることによって製造することができる。
中空管路52fの形状は、例えば、金型に円柱状の中子を設けることで形成することができる。
Such an ultrasonic transducer 51 is manufactured by integrally molding the transducer main body 52 with the same metallic glass as the ultrasonic transducer 1 using a mold having cavities corresponding to the outer shape and the inner shape. After that, the coil 3 can be manufactured by assembling.
The shape of the hollow pipe line 52f can be formed, for example, by providing a cylindrical core in a mold.

超音波振動子51によれば、コイル3に交流磁界を印加することにより、振動発生部52Aで発生し、振動増幅部52Bで増幅された超音波振動を、振動出力部52Cの先端面52eおよび先端部側面2dの少なくともいずれかから振動出力し、これらに当接された被加振体に超音波振動を伝達することができる。
ただし、振動子本体52は中空管路52fを有するため、振動子本体2に比べて超音波振動を伝播する媒質量が減っているため、振動出力部52Cの振動出力は変化する。超音波振動子1と同様の振動出力を得る必要がある場合には、中空管路52fの大きさに基づいて交流磁界の振幅を適宜調整すればよい。
According to the ultrasonic transducer 51, by applying an alternating magnetic field to the coil 3, the ultrasonic vibration generated by the vibration generating unit 52A and amplified by the vibration amplifying unit 52B is converted into the tip surface 52e of the vibration output unit 52C and It is possible to output vibrations from at least one of the side surfaces 2d of the distal end portion and transmit ultrasonic vibrations to the vibrating body in contact therewith.
However, since the vibrator main body 52 has the hollow pipe line 52f, the amount of medium that propagates ultrasonic vibration is reduced as compared with the vibrator main body 2, so that the vibration output of the vibration output unit 52C changes. When it is necessary to obtain a vibration output similar to that of the ultrasonic vibrator 1, the amplitude of the AC magnetic field may be appropriately adjusted based on the size of the hollow pipe 52f.

また、超音波振動子51は、中空管路52fを有するため、超音波振動の振動出力中に、中空管路52fを通して流体や固形物を含む流動体を流通させることが可能となる。
例えば、超音波振動子51を医療用処置具として用いる場合、中空管路52fを吸引孔として用いることができる。すなわち、基端面52a側の中空管路52fに不図示の吸引器に接続されたチューブを接続することによって、振動出力部52Cの先端で振動出力を行った結果、破砕されたり、切断されたりした患部の組織等や体液等を、中空管路52fを通して基端側に吸い出し、患部の近傍から除去することができる。
また、例えば、超音波振動子51を超音波加工機として用いる場合、中空管路52fを例えば洗浄剤等の流体の流体注入孔として用いることができる。すなわち、基端面52a側の中空管路52fに不図示の注入器に接続されたチューブを接続することによって、適宜、先端面52eにおける中空管路52fの開口から、洗浄剤等を注入し、超音波振動に形成された加工粉等を加工面から洗い流すことができる。
Further, since the ultrasonic transducer 51 has the hollow pipe 52f, it is possible to circulate a fluid containing a fluid or solid matter through the hollow pipe 52f during vibration output of the ultrasonic vibration.
For example, when the ultrasonic transducer 51 is used as a medical treatment instrument, the hollow conduit 52f can be used as a suction hole. That is, as a result of performing vibration output at the tip of the vibration output portion 52C by connecting a tube connected to an aspirator (not shown) to the hollow conduit 52f on the base end surface 52a side, the tube may be crushed or cut. The tissue or body fluid of the affected part can be sucked out to the proximal end side through the hollow duct 52f and removed from the vicinity of the affected part.
Further, for example, when the ultrasonic vibrator 51 is used as an ultrasonic processing machine, the hollow conduit 52f can be used as a fluid injection hole for a fluid such as a cleaning agent. That is, by connecting a tube connected to a syringe (not shown) to the hollow pipe line 52f on the base end face 52a side, a cleaning agent or the like is appropriately injected from the opening of the hollow pipe line 52f on the distal end face 52e. The processing powder formed by ultrasonic vibration can be washed away from the processing surface.

[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る超音波振動子および医療用超音波機器について説明する。
図7は、本発明の第3の実施形態の医療用超音波機器の概略構成を示す模式的な断面図である。
[Third Embodiment]
The ultrasonic transducer | vibrator and medical ultrasonic device which concern on the 3rd Embodiment of this invention are demonstrated.
FIG. 7: is typical sectional drawing which shows schematic structure of the medical ultrasonic device of the 3rd Embodiment of this invention.

本実施形態の医療用超音波機器60は、図7に示すように、本実施形態の超音波振動子61と、超音波振動子61の動作を制御するコントローラ66とを備える
超音波振動子61は、上記第2の実施形態の超音波振動子51と同様の振動子本体52およびコイル3を備える構成に、さらにカバー64を追加したものである。
本実施形態では、振動子本体52の中空管路52fには、基端面52a側からチューブ67が挿入されている。
チューブ67は、医療用超音波機器60の一部を構成する不図示の吸引器に接続され、中空管路52fの内部の流体等を超音波振動子61の外部に吸引できるようになっている。
以下、上記第1および第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 7, the medical ultrasonic device 60 of the present embodiment includes the ultrasonic transducer 61 of the present embodiment and a controller 66 that controls the operation of the ultrasonic transducer 61. Is a configuration in which a cover 64 is further added to the configuration including the transducer main body 52 and the coil 3 similar to the ultrasonic transducer 51 of the second embodiment.
In the present embodiment, a tube 67 is inserted into the hollow conduit 52f of the vibrator main body 52 from the base end face 52a side.
The tube 67 is connected to an aspirator (not shown) that constitutes a part of the medical ultrasonic device 60, and can suck the fluid or the like inside the hollow conduit 52 f to the outside of the ultrasonic transducer 61. Yes.
Hereinafter, the points different from the first and second embodiments will be mainly described.

カバー64は、振動発生部52A、振動増幅部52Bの全体と、振動出力部52Cの基端側の一部を覆って、振動子本体52やコイル3に触れることなく把持したり保持したりするための筒状部材である。
カバー64の形状は、本実施形態では、コイル3の外径よりも内径が大きい円筒状のカバー側部64bを有し、カバー側部64bの一方の端部にカバー底部64aが形成され、他方の端部にカバー側部64bから縮径するテーパ状のテーパ部64cが設けられ、テーパ部64cの先端部に振動出力部52Cよりもわずかに内径が大きい先端開口部64dが設けられた有底筒状とされている。
また、カバー底部64aの中心には、中空管路52fの内径以上の内径を有し、チューブ67を貫通させる貫通孔64fが形成されている。
また、図7は模式図のため特に図示していないが、カバー64のカバー側部64bまたはカバー底部64aには、内部に収容されたコイル3の端部とコントローラ66との電気的な接続をとるための配線構造が適宜設けられている。
このような配線構造の例としては、例えば、コイル3の端部を外部に引き出すための配線引きだし孔や、コイル3の端部と電気的に接続されたコネクタなどを挙げることができる。
カバー64の材質は、特に限定されないが、本実施形態では、例えば電気絶縁性を有するポリカーボネートを採用している。このため、本実施形態のカバー64は、振動子本体52および交流磁界印加部を覆う絶縁体部を構成している。
The cover 64 covers the entirety of the vibration generating unit 52A and the vibration amplifying unit 52B and part of the base end side of the vibration output unit 52C, and is gripped and held without touching the vibrator main body 52 and the coil 3. It is a cylindrical member for this.
In this embodiment, the cover 64 has a cylindrical cover side part 64b having an inner diameter larger than the outer diameter of the coil 3, and a cover bottom part 64a is formed at one end of the cover side part 64b. A tapered portion 64c having a diameter reduced from the cover side portion 64b is provided at the end of the bottom portion, and a tip opening portion 64d having a slightly larger inner diameter than the vibration output portion 52C is provided at the tip portion of the taper portion 64c. It is cylindrical.
A through hole 64f having an inner diameter equal to or larger than the inner diameter of the hollow duct 52f and penetrating the tube 67 is formed at the center of the cover bottom 64a.
Although FIG. 7 is a schematic diagram and is not particularly shown, the cover side portion 64b or the cover bottom portion 64a of the cover 64 is electrically connected to the end portion of the coil 3 housed therein and the controller 66. The wiring structure for taking is suitably provided.
Examples of such a wiring structure include, for example, a wiring lead-out hole for pulling out the end portion of the coil 3 to the outside, a connector electrically connected to the end portion of the coil 3, and the like.
The material of the cover 64 is not particularly limited, but in the present embodiment, for example, polycarbonate having electrical insulation is employed. For this reason, the cover 64 of the present embodiment constitutes an insulator part that covers the vibrator main body 52 and the AC magnetic field application part.

このような構成のカバー64は、振動出力部52Cの先端側の一部が先端開口部64dから外部に延出されるとともに振動増幅部52Bおよび振動発生部52Aを内部に収容した状態で、基端面52aとカバー底部64aとを接合部65によって接合することによって組み立てられている。
接合部65としては、接着や螺合等の適宜の接合手段を採用することができるが、本実施形態では、電気絶縁性を有する接着剤によって接着している。このため、振動子本体52とカバー64とは電気的に絶縁されている。
また、チューブ67は、貫通孔64fを挿通して超音波振動子61の内部に挿入され、中空管路52fに連結されている。
このような構成により、カバー64と振動子本体52との相対的な位置関係は固定されている。
The cover 64 having such a configuration has a base end surface in a state in which a part of the distal end side of the vibration output section 52C extends to the outside from the distal end opening 64d and the vibration amplification section 52B and the vibration generation section 52A are accommodated therein. 52a and the cover bottom 64a are joined together by a joint 65.
As the joining portion 65, an appropriate joining means such as adhesion or screwing can be adopted. In this embodiment, the joining portion 65 is adhered by an adhesive having electrical insulation. For this reason, the vibrator main body 52 and the cover 64 are electrically insulated.
The tube 67 is inserted into the ultrasonic transducer 61 through the through hole 64f and connected to the hollow conduit 52f.
With such a configuration, the relative positional relationship between the cover 64 and the vibrator main body 52 is fixed.

コントローラ66は、超音波振動子61によって超音波振動を出力させるために、超音波振動の周波数に応じた交流電流をコイル3に供給するとともに、不図示の吸引器を駆動して中空管路52fから吸引を行う制御を行うものである。
コントローラ66からの電流の供給は、カバー64に設けられた不図示の配線構造を介してコイル3と電気的に接続された配線66aを通して行われる。
The controller 66 supplies an alternating current corresponding to the frequency of the ultrasonic vibration to the coil 3 in order to output the ultrasonic vibration by the ultrasonic vibrator 61, and drives a suction unit (not shown) to form a hollow pipe line. Control to perform suction from 52f is performed.
Supply of current from the controller 66 is performed through a wiring 66 a electrically connected to the coil 3 via a wiring structure (not shown) provided in the cover 64.

このような構成の超音波振動子61によれば、コントローラ66からコイル3に交流電流を供給することにより、上記第2の実施形態の超音波振動子51と同様にして、振動出力部52Cから振動出力を行うことができる。
その際、超音波振動子61は、カバー64によって外周部が覆われた構成を備えるため、カバー64を手によって把持したり、ロボットハンドや支持部材に保持したりした状態で振動出力を行うことができる。
また、このような超音波振動子61を備えた医療用超音波機器60によれば、超音波振動子61のカバー64を手で把持したり、ロボットハンドや支持部材に保持したりして、患部に振動出力部52Cを当接させ、患部の組織等を破砕したり、切断したりすることができる。
その際、コントローラ66によって、不図示の吸引器を駆動することにより、先端面52e側の中空管路52fの開口から、患部の組織等の破砕片、切断片、体液などを外部に吸引して除去することができる。
According to the ultrasonic transducer 61 having such a configuration, by supplying an alternating current from the controller 66 to the coil 3, from the vibration output unit 52C in the same manner as the ultrasonic transducer 51 of the second embodiment. Vibration output can be performed.
At this time, since the ultrasonic transducer 61 has a configuration in which the outer peripheral portion is covered with the cover 64, the ultrasonic transducer 61 performs vibration output in a state where the cover 64 is held by a hand or held by a robot hand or a support member. Can do.
Further, according to the medical ultrasonic device 60 provided with such an ultrasonic transducer 61, the cover 64 of the ultrasonic transducer 61 is gripped by hand, or held by a robot hand or a support member. The vibration output part 52C is brought into contact with the affected part, and the tissue or the like of the affected part can be crushed or cut.
At that time, the controller 66 drives an aspirator (not shown) to suck a fragmented piece, a cut piece, a body fluid, etc. of the affected tissue from the opening of the hollow duct 52f on the distal end surface 52e side. Can be removed.

[第5変形例]
次に、本実施形態の第5変形例の超音波振動子および医療用超音波機器について説明する。
図8は、本発明の第3の実施形態の変形例(第5変形例)の医療用超音波機器の概略構成を示す模式的な断面図である。
[Fifth Modification]
Next, an ultrasonic transducer and medical ultrasonic apparatus according to a fifth modification of the present embodiment will be described.
FIG. 8: is typical sectional drawing which shows schematic structure of the medical ultrasonic device of the modification (5th modification) of the 3rd Embodiment of this invention.

本変形例の医療用超音波機器70は、図8に示すように、上記第3の実施形態の医療用超音波機器60の超音波振動子61に代えて、本変形例の超音波振動子71を備える。
超音波振動子71は、上記第3の実施形態の超音波振動子61において、カバー64から延出された振動出力部52Cの外周面に絶縁体部74を設けたものである。
以下、上記第3の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 8, the medical ultrasonic device 70 of the present modified example is replaced with the ultrasonic transducer 61 of the medical ultrasonic device 60 of the third embodiment, and the ultrasonic transducer of the present modified example. 71 is provided.
The ultrasonic transducer 71 is the ultrasonic transducer 61 of the third embodiment in which an insulator 74 is provided on the outer peripheral surface of the vibration output unit 52 </ b> C extended from the cover 64.
Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the third embodiment.

絶縁体部74は、振動子本体52内に誘導された電流が被加振体に通電しないようにするために設けられたもので、本実施形態では、先端面52eとカバー64から延出された先端部側面2dとに設けられている。
絶縁体部74の材質としては、必要な電気絶縁性を有する材質であれば、特に限定されない。例えば、綿、紙、ゴム、ポリエステルやエポキシ樹脂などの合成樹脂等の有機材料を好適に採用することができる。また、石綿、ガラス繊維などの無機材料も好適に採用することができる。
ただし、振動出力を効率的に行うためには、硬質の絶縁体を先端面52eおよび先端部側面2dに密着して形成することが好ましい。
また、超音波振動子71の被加振体が、生体である場合には、絶縁体部74は生体適合性を備える材質を採用することが好ましい。ここで、生体適合性とは、生体と接触しても、細胞毒性(細胞死や増殖阻害)を示さず、アレルギー反応の発生を抑制することができる特性を意味する。
絶縁材料であって、このような生体適合性のある材料の例としては、酸化アルミニウムや酸化チタンなどの酸化物系セラミックス、窒化アルミニウムや窒化チタンなど窒化物系セラミックス、炭化アルミニウムや炭化チタンなどの炭化物系セラミックスなどの例を挙げることができる。
The insulator 74 is provided to prevent the current induced in the vibrator main body 52 from flowing through the vibrating body. In the present embodiment, the insulator 74 extends from the tip surface 52e and the cover 64. It is provided on the tip side surface 2d.
The material of the insulator 74 is not particularly limited as long as it has a necessary electrical insulation property. For example, organic materials such as cotton, paper, rubber, synthetic resin such as polyester and epoxy resin can be suitably used. In addition, inorganic materials such as asbestos and glass fiber can also be suitably used.
However, in order to efficiently perform vibration output, it is preferable to form a hard insulator in close contact with the distal end surface 52e and the distal end side surface 2d.
In addition, when the vibrating body of the ultrasonic transducer 71 is a living body, it is preferable that the insulator 74 is made of a material having biocompatibility. Here, the biocompatibility means a characteristic capable of suppressing the occurrence of allergic reaction without showing cytotoxicity (cell death or proliferation inhibition) even when in contact with a living body.
Examples of such biocompatible materials are insulating ceramics such as aluminum oxide and titanium oxide, nitride ceramics such as aluminum nitride and titanium nitride, aluminum carbide and titanium carbide, etc. Examples include carbide-based ceramics.

これらの絶縁体部74は、先端面52eおよび先端部側面2dの表面に適宜の表面処理によって形成してもよいし、先端面52eおよび先端部側面2dを覆う形状を形成してから、先端面52eおよび先端部側面2dの表面に接着剤等を介して接合してもよい。
本実施形態の絶縁体部74は、一例として、先端面52eおよび先端部側面2dの表面にイオンプレーティング法によって、生体適合性が高いため医療用機器に好適な窒化チタン膜を成膜した構成を採用している。
These insulators 74 may be formed on the surfaces of the tip surface 52e and the tip portion side surface 2d by an appropriate surface treatment, or after forming a shape covering the tip surface 52e and the tip portion side surface 2d, the tip surface You may join to the surface of 52e and the front-end | tip part side surface 2d via an adhesive agent.
As an example, the insulator portion 74 of the present embodiment has a configuration in which a titanium nitride film suitable for medical devices is formed on the surfaces of the distal end surface 52e and the distal end portion side surface 2d by ion plating because of high biocompatibility. Is adopted.

このような構成の超音波振動子71によれば、振動出力を行う先端面52eおよびカバー64から延出された先端部側面2dの表面に絶縁体部74が設けられているため、振動出力時に振動子本体52に発生した電流が、被加振体に通電されることを防止することができる。例えば、被加振体が生体組織である場合、通電量の大きさによっては、ジュール熱によって、振動出力部52Cとの接触部から離れた領域でも生体組織が焼灼されるおそれがあるが、本実施形態では、このような生体組織への影響が回避される。したがって、被加振体が生体である医療用超音波機器70に好適に用いることができる。   According to the ultrasonic transducer 71 having such a configuration, the insulator portion 74 is provided on the front end surface 52e that performs vibration output and the front end surface 2d that extends from the cover 64. It is possible to prevent the current generated in the vibrator body 52 from being supplied to the vibrating body. For example, when the vibrating body is a living tissue, depending on the magnitude of the energization amount, the living tissue may be cauterized in an area away from the contact portion with the vibration output unit 52C due to Joule heat. In the embodiment, such an influence on the living tissue is avoided. Therefore, it can be used suitably for the medical ultrasonic equipment 70 whose vibrating body is a living body.

また、本実施形態では、絶縁体部74に窒化チタン膜を採用しているため、振動子本体52の材質が、生体に有害な元素を含む場合であっても、被加振体である生体が被毒することを確実に防止することができる。
また、窒化チタンは、生体適合性が高いため、例えば、細胞毒性を示さず、アレルギー反応等が発生することを抑制することができる。
Further, in this embodiment, since the titanium nitride film is employed for the insulator portion 74, even if the material of the vibrator main body 52 includes an element harmful to the living body, Can be reliably prevented from being poisoned.
In addition, since titanium nitride has high biocompatibility, for example, it does not exhibit cytotoxicity and can suppress the occurrence of allergic reactions and the like.

[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る超音波振動子および医療用超音波機器について説明する。
図9(a)、(b)は、本発明の第4の実施形態の医療用超音波機器の概略構成を示す模式的な左側面図および正面図である。
[Fourth Embodiment]
The ultrasonic transducer | vibrator and medical ultrasonic device which concern on the 4th Embodiment of this invention are demonstrated.
FIGS. 9A and 9B are a schematic left side view and a front view showing a schematic configuration of a medical ultrasonic apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施形態の医療用超音波機器80は、図9(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態の第4変形例の超音波振動子41の振動出力面42eを覆うように絶縁体部84を接合した超音波振動子81と、上記第3の実施形態と同様にして超音波振動子81の動作を制御するコントローラ86とを備える
以下、上記第1の実施形態の第4変形例と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the medical ultrasonic device 80 of the present embodiment covers the vibration output surface 42e of the ultrasonic transducer 41 of the fourth modified example of the first embodiment. And the controller 86 for controlling the operation of the ultrasonic transducer 81 in the same manner as in the third embodiment. Hereinafter, the ultrasonic transducer 81 in the first embodiment will be described below. Description will be made centering on differences from the fourth modification.

絶縁体部84は、上記第1の実施形態の第4変形例の絶縁体部74と同様な材質および接合方法を採用することができる。本実施形態では、窒化チタンを採用している。
コントローラ86は、コントローラ66から吸引器を制御する機能を削除したものである。
The insulator portion 84 can employ the same material and bonding method as the insulator portion 74 of the fourth modified example of the first embodiment. In this embodiment, titanium nitride is employed.
The controller 86 is obtained by deleting the function of controlling the aspirator from the controller 66.

医療用超音波機器80によれば、振動出力部である振動出力面42eが絶縁体部84に覆われているため、上記第3の実施形態と同様に、被加振体である生体組織への通電が防止される。また、本実施形態では絶縁体部84として、生体適合性を有する酸化時短を採用しているため、生体組織と接触することによる悪影響が回避される。したがって、被加振体が生体である医療用超音波機器として好適に用いることができる。   According to the medical ultrasonic device 80, since the vibration output surface 42e that is the vibration output portion is covered with the insulator 84, the living tissue that is the body to be vibrated is applied, as in the third embodiment. Is prevented from being energized. Moreover, in this embodiment, since the oxidation time shortening which has biocompatibility is employ | adopted as the insulator part 84, the bad influence by contacting with a biological tissue is avoided. Therefore, it can be suitably used as a medical ultrasonic device in which the body to be excited is a living body.

なお、上記の第1の実施形態、その第1変形例、第3変形例、第2および第3の実施形態の説明では、振動出力部の軸方向に沿う断面形状が一定の場合の例で説明したが、断面形状の大きさや形状は徐変してもよい。例えば、先端側ほど断面積が細る形状や、先端の正面視の形状が円状であったり、先端部の正面視の形状が円弧状などであったりしてもよい。また、超音波振動を加える医療用処置具に用いられる形状は、一体成形可能である形状であれば、すべて採用することができる。   In the description of the first embodiment, the first modification, the third modification, and the second and third embodiments, an example in which the cross-sectional shape along the axial direction of the vibration output unit is constant. Although described, the size and shape of the cross-sectional shape may be gradually changed. For example, the shape in which the cross-sectional area is narrower toward the tip side, the shape in front view of the tip may be circular, or the shape in front view of the tip may be arcuate. In addition, any shape that can be integrally formed can be adopted as the shape used for the medical treatment instrument that applies ultrasonic vibration.

また、上記第2および第3の実施形態の説明では、中空管路52fが、振動出力部52Cの先端側に開口する場合の例で説明したが、中空管路52fは、先端部側面2d(カバー64を有する場合には、カバー64から延出された先端部側面2d)に開口する構成としてもよい。   In the description of the second and third embodiments, an example in which the hollow pipe 52f opens to the distal end side of the vibration output portion 52C has been described. It is good also as a structure opened to 2d (when it has the cover 64, it is the front-end | tip part side surface 2d extended from the cover 64).

また、上記第2および第3の実施形態では、カバー64が、コイル3、振動発生部52A、振動増幅部52B、および振動出力部52Cを覆う場合の例で説明したが、カバー64は、振動子本体52において適宜の外周部を覆う構成とすることができる。例えば、コイル3が巻き回された部分のみを覆う構成としてもよい。   In the second and third embodiments, the cover 64 covers the coil 3, the vibration generation unit 52A, the vibration amplification unit 52B, and the vibration output unit 52C. The child main body 52 can be configured to cover an appropriate outer peripheral portion. For example, it is good also as a structure which covers only the part around which the coil 3 was wound.

また、上記第3の実施形態の説明では、カバー64と振動子本体52とを接着剤等の接合部65で接合する場合の例で説明したが、接合部65は弾性材料や振動吸収材などを介して、振動子本体52の振動がカバー64に伝達しにくくなるように、柔構造で接合してもよい。この場合、カバー64を手で持つ場合など、振動が伝わりにくくなるため持ちやすくなる。また、振動子本体52の振動が、カバー64に伝達しにくくなるため、騒音の発生を抑制できる。さらに、振動出力部52Cに効率よく振動出力を行うことができる。   In the description of the third embodiment, an example in which the cover 64 and the vibrator main body 52 are joined by the joining portion 65 such as an adhesive has been described. However, the joining portion 65 may be an elastic material, a vibration absorbing material, or the like. In order to make it difficult for the vibration of the vibrator main body 52 to be transmitted to the cover 64 via the joint, a flexible structure may be used. In this case, when the cover 64 is held by hand, vibration is less likely to be transmitted and the cover 64 is easily held. Further, since the vibration of the vibrator main body 52 is difficult to be transmitted to the cover 64, the generation of noise can be suppressed. Further, it is possible to efficiently output vibration to the vibration output unit 52C.

また、上記第3の実施形態の説明では、カバー64をカバー底部64a側で振動子本体52と接合する場合の例で説明したが、カバー64の先端開口部64dを先端部側面2dに固定してもよい。この場合、先端部側面2dにおいて、超音波振動の節になる部分に固定することが好ましい。   In the description of the third embodiment, an example in which the cover 64 is joined to the vibrator main body 52 on the cover bottom 64a side is described. However, the tip opening 64d of the cover 64 is fixed to the tip side surface 2d. May be. In this case, it is preferable that the tip side surface 2d is fixed to a portion that becomes a node of ultrasonic vibration.

また、上記の第3の実施形態の第5変形例および第4の実施形態の説明では、絶縁体部74、84が、絶縁体であってかつ生体適合性を有する材料からなる場合の例で説明したが、被加振体が生体であっても振動出力部が電気絶縁性を備える必要がない場合には、これらの絶縁体部74、84に代えて、生体適合性を有する導体材料を設けた構成としてもよい。   In the description of the fifth modification and the fourth embodiment of the third embodiment described above, the insulator portions 74 and 84 are examples of cases where the insulator portions 74 and 84 are made of a material that is an insulator and has biocompatibility. As described above, when the vibration output body does not need to have electrical insulation even if the body to be excited is a living body, a conductor material having biocompatibility is used instead of these insulators 74 and 84. It is good also as a provided structure.

また、上記第3および第4の実施形態の説明では、超音波振動子61、71、81を医療用超音波機器60、70、80に用いた場合の例で説明したが、上記各実施形態および各変形例で説明した超音波振動子は、すべて、医療用超音波機器以外の超音波機器として用いることが可能である。このような超音波機器の例としては、例えば、超音波洗浄機、水中音響探信機、およびワイヤボンディング機などを挙げることができる。   In the description of the third and fourth embodiments, the ultrasonic transducers 61, 71, and 81 have been described as examples in the case where the medical ultrasonic devices 60, 70, and 80 are used. All of the ultrasonic transducers described in the modifications can be used as an ultrasonic device other than a medical ultrasonic device. Examples of such an ultrasonic device include, for example, an ultrasonic cleaning machine, an underwater acoustic detector, a wire bonding machine, and the like.

また、上記の各実施形態、各変形例で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記に説明したすべての超音波振動子は、いずれも医療用超音波機器や超音波機器の超音波振動子として用いることが可能である。
Moreover, all the components described in the above embodiments and modifications can be implemented by appropriately combining or deleting them within the scope of the technical idea of the present invention.
For example, all of the ultrasonic transducers described above can be used as ultrasonic transducers for medical ultrasonic devices and ultrasonic devices.

1、11、21、31、41、51、61、71 超音波振動子
2、12、22、32、42、52 振動子本体
2A、52A 振動発生部
2B、52B 振動増幅部
2C、12C、22C、32C、52C 振動出力部
2d、12d、32d 先端部側面
2e、12e、22e 先端面
3 コイル(交流磁界印加部)
22f 板状部
32e 先端面
42e 振動出力面
52e 先端面
52f 中空管路
60、70、80 医療用超音波機器
64 カバー(絶縁体部)
66、86 コントローラ
74、84 絶縁体部
84a 端面
1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71 Ultrasonic transducers 2, 12, 22, 32, 42, 52 Transducer bodies 2A, 52A Vibration generators 2B, 52B Vibration amplification units 2C, 12C, 22C , 32C, 52C Vibration output portions 2d, 12d, 32d Tip side surfaces 2e, 12e, 22e Tip surface 3 Coil (AC magnetic field applying portion)
22f Plate-like portion 32e Tip surface 42e Vibration output surface 52e Tip surface 52f Hollow ducts 60, 70, 80 Medical ultrasonic equipment 64 Cover (insulator)
66, 86 Controller 74, 84 Insulator part 84a End face

Claims (7)

交流磁界の印加によって超音波振動が発生する振動発生部と、該振動発生部で発生した前記超音波振動を出力する振動出力部と、前記振動発生部と前記振動出力部との間に形成され前記超音波振動の伝達路の大きさを変化させることにより前記超音波振動を増幅する振動増幅部と、を有し、温度幅20K以上のガラス遷移領域を有するとともに磁歪特性を有する非晶質合金によって一体成形された振動子本体と、
該振動子本体の前記振動発生部に前記交流磁界を印加する交流磁界印加部と、
を備える超音波振動子。
Formed between a vibration generating unit that generates ultrasonic vibration by application of an alternating magnetic field, a vibration output unit that outputs the ultrasonic vibration generated by the vibration generating unit, and the vibration generating unit and the vibration output unit. An amorphous alloy having a glass transition region having a temperature range of 20 K or more and having magnetostrictive characteristics, and a vibration amplifying unit that amplifies the ultrasonic vibration by changing a size of a transmission path of the ultrasonic vibration A vibrator body integrally formed by,
An AC magnetic field applying unit that applies the AC magnetic field to the vibration generating unit of the vibrator body;
An ultrasonic transducer comprising:
前記振動増幅部は、
テーパ面により前記伝達路の大きさが変化している
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。
The vibration amplification unit is
The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the size of the transmission path is changed by a tapered surface .
前記振動子本体および前記交流磁界印加部の少なくともいずれかを覆う絶縁体部が設けられた
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波振動子。
The ultrasonic transducer according to claim 1, further comprising an insulator that covers at least one of the transducer main body and the AC magnetic field application unit.
前記絶縁体部は、生体適合性を有する材料からなる
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波振動子。
The ultrasonic transducer according to claim 3, wherein the insulator portion is made of a biocompatible material.
前記振動子本体の前記振動出力部は、
生体適合性を有する材料からなる絶縁体部で覆われた
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超音波振動子。
The vibration output part of the vibrator body is
The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is covered with an insulator made of a biocompatible material.
前記振動子本体は、
前記振動出力部の近傍に開口を有する中空管路を内部に備える
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の超音波振動子。
The vibrator body is
The ultrasonic transducer according to claim 1, further comprising a hollow pipe having an opening in the vicinity of the vibration output unit.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の超音波振動子を備える医療用超音波機器。   A medical ultrasonic device comprising the ultrasonic transducer according to claim 1.
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