JP6157747B2 - 振動体ユニットおよび超音波プローブ - Google Patents
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Description
図4は、第1の実施例に係る超音波プローブユニットの一例を示す概略図である。図4の符号(1)は、フロントマス23の一部、素子ユニット31及びバックマス32から形成される振動発生部であり、この振動発生部よりも先端側に振動伝達部(2)が設けられ、振動伝達部(2)はホーン(3)を備える。振動伝達部(2)は、フロントマス23において振動発生部(1)を形成する部分以外の部分及び超音波プローブ8から形成される。また、本実施例では、振動発生ユニット22(フロントマス23)が振動子ケース21によって支持される位置が、長手軸方向について振動発生部(1)と振動伝達部(2)との境界となり、振動発生部(1)の先端(振動伝達部(2)の基端)となる。
この実施例は、以下のように変形することも可能である。例えば、周波数に対する振動発生部における振幅(振動速度)の変化の相関とは、周波数に対する振幅拡大率の変化の相関が逆の傾向になるホーンを、周波数に対する振動伝達部の先端での振動速度の相関の傾きが全体として平坦(ゼロ)に近づくように、1つまたは複数にわたって設けても良い。
前述した第1の実施例の変形例では(図12、図13参照)、振動発生ユニットのホーンの振動入力端の近傍に振動の節が生じる時、この振動節に隣り合う節が、超音波プローブのホーンの振動出力端の近傍に生じるようにした。これに代えて第2の実施例では、振動発生ユニットのホーン(例えば図12のホーン(2)´)の振動出力端の近傍に振動節を生じさせ、この振動節に隣り合う節を、振動伝達部材(超音波プローブ)のホーン(例えば図12のホーン(4)´)の振動入力端の近傍に生させるようにしてもよい。本実施例では、振動発生ユニットのホーンの先端(振動出力端)で、振動発生ユニット22(フロントマス23)が振動子ケース21によって支持される。
図15は、第3の実施例に係るホーンと振動節との関係の一例を示す図である。ホーンは一般に、振動入力端から振動出力端に向けて径が細くなる、テーパ状の構造を有する。そして、振動入力端と振動出力端との間に、振幅拡大率が最大となる点が存在する。この点を振幅拡大率最大点と称する。なお、振幅拡大率最大点を決定する際には、長手軸Cに平行な方向(長手軸方向)についてホーンの全ての位置のそれぞれについて、その位置から4分の1波長だけ基端側の位置での振動の振幅に対するその位置から4分の1波長だけ先端側の位置での振動の振幅の振幅拡大率を算出する。そして、ホーンにおいて算出された振幅拡大率が最大となる位置を、振幅拡大率最大点として決定する。
第1乃至第3の実施例ではテーパ状のホーンにより振幅を拡大するようにした。振幅拡大率は一般に、ホーンの最大断面積と最小断面積との比に比例する。よって大きい振幅拡大率を得ようとすればするほど先端部に至る直径が細くなり、強度の低下がもたらされる。そこで第4の実施例では、音響インピーダンス(音響特性インピーダンス)の異なる素材を振動節において接合することで振幅拡大作用を得るようにした。
Claims (8)
- 超音波処置具に適用される振動体ユニットであって、
周波数の増加に対して振幅が増加する正の相関、及び、前記周波数の増加に対して前記振幅が減少する負の相関のいずれかの相関を持って超音波振動を発生する振動発生部と、
基端及び先端を有し、基端側に前記振動発生部が取付けられるとともに、前記超音波振動を長手軸方向について先端側へ伝達する振動伝達部と、
前記振動伝達部に少なくとも1つ設けられ、前記長手軸方向に垂直な断面積が前記先端側に向かうにつれて減少する状態に形成される第1の振幅拡大部であって、前記超音波振動の第1の節が位置するとともに、前記超音波振動の振幅を前記超音波振動の伝達向きに第1の振幅拡大率で拡大し、前記周波数の増加に対して前記第1の振幅拡大率は前記相関と逆の相関を持って変化する第1の振幅拡大部と、
を具備する振動体ユニット。 - 前記振動伝達部に前記長手軸方向について前記第1の振幅拡大部とは異なる位置に設けられ、前記超音波振動の振幅を前記超音波振動の伝達向きに第2の振幅拡大率で拡大するとともに、前記第2の振幅拡大率は前記周波数の増加に対して負の相関を有する第2の振幅拡大部をさらに具備する、請求項1の振動体ユニット。
- 前記第2の振幅拡大部は、前記長手軸方向に垂直な断面積が前記先端側に向かうにつれて減少する状態に形成されるとともに、前記第1の振幅拡大部より前記先端側に位置し、
前記超音波振動は、前記第1の節よりも前記先端側に位置する第2の節を有し、
前記第2の節は、前記第2の振幅拡大部に位置する、
請求項2の振動体ユニット。 - 前記第1の節が前記第1の振幅拡大部の振動出力端に位置し、前記第2の節が前記第2の振幅拡大部の振動入力端に位置すべく、前記第1の振幅拡大部および前記第2の振幅拡大部が配置される、請求項3の振動体ユニット。
- 振動入力端と振動出力端との間における振幅拡大率が最大となる点を振幅拡大率最大点とした場合に、前記第1の節が前記第1の振幅拡大部の振幅拡大率最大点よりも前記先端側に位置し、前記第2の節が前記第2の振幅拡大部の振幅拡大率最大点よりも前記基端側に位置すべく、前記第1の振幅拡大部および前記第2の振幅拡大部が配置される、請求項3の振動体ユニット。
- 前記振動伝達部は、
前記振動発生部が取付けられ、前記振動発生部から前記超音波振動が伝達される伝達部材と、
基端が前記伝達部材の先端に取外し可能に接続され、前記振動伝達部の前記先端を形成するとともに、前記振動発生部から前記伝達部材を通して前記超音波振動が伝達される超音波プローブと、
を備える、請求項1の振動体ユニット。 - 前記第1の振幅拡大部は、前記伝達部材に設けられ、
前記超音波プローブは、前記超音波振動の振幅を前記超音波振動の伝達向きに第2の振幅拡大率で拡大するとともに、前記第2の振幅拡大率は前記周波数の増加に対して負の相関を有する第2の振幅拡大部を備える、
請求項6の振動体ユニット。 - 周波数の増加に対して振幅が増加する正の相関、及び、前記周波数の増加に対して前記振幅が減少する負の相関のいずれかの相関を持って超音波振動を発生する振動発生部を備える振動発生ユニットに分離可能に接続される超音波処置具に適用される超音波プローブであって、
先端及び基端を有し、前記振動発生ユニットから前記基端に伝達された前記超音波振動を長手軸方向について先端側へ伝達する振動伝達部材と、
前記振動伝達部材に設けられ、前記長手軸方向に垂直な断面積が前記先端側に向かうにつれて減少する状態に形成される振幅拡大部であって、前記超音波振動の第1の節が位置するとともに、前記超音波振動の振幅を前記超音波振動の伝達向きに振幅拡大率で拡大し、前記周波数の増加に対して前記振幅拡大率は前記相関と逆の相関を持って変化する振幅拡大部と、
を具備する超音波プローブ。
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