JP6234641B1 - 超音波トランスデューサ及び超音波トランスデューサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の実施形態について、図1乃至図4を参照して説明する。図1は、本実施形態の超音波トランスデューサ20が用いられる処置システム1を示す図である。図1に示すように、処置システム1は、超音波処置具2と、エネルギー制御装置3と、を備える。超音波処置具2は、保持可能なハウジング5と、ハウジング5に取付けられるシャフト6と、を備える。シャフト6は、略真直ぐに延設される。ここで、超音波処置具2では、シャフト6に対してハウジング5が位置する側を基端側(矢印C1側)とし、基端側とは反対側を先端側(矢印C2側)とする。このため、シャフト6は、先端側からハウジング5に取付けられる。また、超音波処置具2では、シャフト6に対して先端側の部位に、エンドエフェクタ7が設けられる。
なお、図5に一例が示される第1の変形例では、非接触部41の長手軸Cに沿う方向についての寸法L1の大きさを調整することにより、振動節N1A,N1Bの相対位置を調整する。寸法L1が変化することにより、基端側ブロック23の形状及び剛性(質量)が変化する。ここで、外側振動系及び内側振動系のそれぞれでの振動状態は、基端側ブロック23の形状が変化することより、変化する。このため、寸法L1は、外側振動系及び内側振動系のそれぞれでの振動に影響を与え、寸法L1を調整することにより、外側振動系及び内側振動系のそれぞれでの振動状態が調整される。この際、駆動ユニット30(外側振動系)に発生する第1の振動節N1A及びボルト21(内側振動系)に発生する第2の振動節N1Bの長手軸Cに沿う方向についての互いに対する相対的なずれが抑制される状態に、寸法L1が調整され、基端側ブロック23の形状が調整される。したがって、本変形例では、寸法L1を含む基端側ブロック23の形状に起因して、振動節N1A,N1Bの互いに対するずれが抑制される。
Claims (12)
- 基端及び先端を有し、基端から先端まで長手軸に沿って延設されるボルトと、
前記ボルトの先端部が接続される先端側ブロックと、
前記ボルトの基端部が接続される基端側ブロックと、
電気エネルギーが供給されることにより超音波振動を発生する圧電素子を備えるとともに、前記長手軸に沿う方向について前記先端側ブロックと前記基端側ブロックとの間で挟まれる状態で前記ボルトの外周に取付けられる駆動ユニットであって、前記圧電素子で発生した前記超音波振動を伝達することにより、前記駆動ユニットに発生する第1の振動節及び前記ボルトに発生する第2の振動節の前記長手軸に沿う前記方向についての互いに対するずれが抑制される状態で、前記ボルト、前記先端側ブロック及び前記基端側ブロックと一緒に振動する駆動ユニットと、
を具備する超音波トランスデューサ。 - 前記先端側ブロック及び前記基端側ブロックの形状は、前記第1の振動節が発生する外側振動系での振動及び前記第2の振動節が発生する内側振動系での振動に影響を与え、
前記超音波トランスデューサが振動する状態では、前記先端側ブロックの前記形状及び前記基端側ブロックの前記形状の少なくとも一方に起因して、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う方向についての互いに対するずれが抑制される、
請求項1の超音波トランスデューサ。 - 前記ボルトは、前記外周に第1の係合部を備え、
前記先端側ブロック及び前記基端側ブロックの一方は、前記第1の係合部と係合する第2の係合部を備えるとともに、前記第2の係合部が前記第1の係合部に係合することにより、前記ボルトの前記外周に締結される締結部材であり、
前記締結部材の形状は、前記外側振動系での前記振動及び前記内側振動系での前記振動に影響を与え、
前記超音波トランスデューサが振動する状態では、前記締結部材の前記形状に起因して、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う方向についての互いに対するずれが抑制される、
請求項2の超音波トランスデューサ。 - 前記締結部材は、前記第2の係合部とは異なる部位に設けられ、前記ボルトの前記外周との間に隙間を有する非接触部を備え、
前記長手軸から前記非接触部までの径方向についての距離及び前記非接触部の前記長手軸に沿う前記方向についての寸法は、前記外側振動系での前記振動及び前記内側振動系での前記振動に影響を与え、
前記超音波トランスデューサが振動する状態では、前記非接触部までの前記距離及び前記非接触部の前記寸法の少なくとも一方に起因して、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う方向についての互いに対するずれが抑制される、
請求項3の超音波トランスデューサ。 - 前記締結部材は、前記長手軸に垂直な断面において外周によって囲まれる範囲が第1の面積になる第1の延設領域と、前記長手軸に沿う前記方向について前記第1の延設領域とは異なる部位に延設され、前記長手軸に垂直な前記断面において前記外周によって囲まれる範囲が前記第1の面積より小さい第2の面積になる第2の延設領域と、を備え、
前記第2の延設領域での前記第2の面積及び前記第2の延設領域の前記長手軸に沿う前記方向についての寸法は、前記外側振動系での前記振動及び前記内側振動系での前記振動に影響を与え、
前記超音波トランスデューサが振動する状態では、前記第2の延設領域での前記第2の面積及び前記第2の延設領域の前記寸法の少なくとも一方に起因して、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う方向についての互いに対するずれが抑制される、
請求項3の超音波トランスデューサ。 - 前記ボルトの形状は、前記第1の振動節が発生する外側振動系での振動及び前記第2の振動節が発生する内側振動系での振動に影響を与え、
前記超音波トランスデューサが振動する状態では、前記ボルトの前記形状に起因して、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う方向についての互いに対するずれが抑制される、
請求項1の超音波トランスデューサ。 - 前記ボルトの外径は、前記外側振動系での前記振動及び前記内側振動系での前記振動に影響を与え、
前記超音波トランスデューサが振動する状態では、前記ボルトの前記外径に起因して、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う方向についての互いに対するずれが抑制される、
請求項6の超音波トランスデューサ。 - 前記先端側ブロック及び前記基端側ブロックの材質は、前記第1の振動節が発生する外側振動系での振動及び前記第2の振動節が発生する内側振動系での振動に影響を与え、
前記超音波トランスデューサが振動する状態では、前記先端側ブロックの前記材質及び前記基端側ブロックの前記材質の少なくとも一方に起因して、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う方向についての互いに対するずれが抑制される、
請求項1の超音波トランスデューサ。 - 基端から先端まで長手軸に沿って延設されるボルトの外周に、圧電素子を備える駆動ユニットを取付けることと、
前記長手軸に沿う方向について前記ボルトの先端部が接続される先端側ブロックと前記ボルトの基端部が接続される基端側ブロックとの間で、前記駆動ユニットを挟むことと、
前記圧電素子への電気エネルギーの供給によって前記圧電素子で超音波振動を発生させ、発生した前記超音波振動によって前記ボルト、前記先端側ブロック、前記基端側ブロック及び前記駆動ユニットを一緒に振動させることと、
前記ボルト、前記先端側ブロック、前記基端側ブロック及び前記駆動ユニットが一緒に振動している状態において、前記駆動ユニットに発生する第1の振動節及び前記ボルトに発生する第2の振動節の前記長手軸に沿う前記方向についての相対位置を検出することと、
前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記相対位置の検出結果に基づいて、前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記長手軸に沿う前記方向についての互いに対するずれが抑制される状態に、前記第1の振動節が発生する外側振動系での振動状態及び前記第2の振動節が発生する内側振動系での振動状態を調整することと、
を具備する超音波トランスデューサの製造方法。 - 前記外側振動系及び前記内側振動系のそれぞれでの前記振動状態を調整することは、
前記先端側ブロック、前記基端側ブロック及び前記ボルトの少なくとも一つの形状を調整すること、及び
前記先端側ブロック及び前記基端側ブロックの少なくとも一方の材質を調整すること、
の少なくとも一方を備える、請求項9の製造方法。 - 前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記相対位置を検出することは、前記圧電素子に供給される前記電気エネルギーに関する出力電流及び出力電圧を検出し、前記出力電流と前記出力電圧との間の位相差に基づいて前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記相対位置を検出することを備える、請求項9の製造方法。
- 前記出力電流と前記出力電圧との間の前記位相差に基づいて前記第1の振動節及び前記第2の振動節の前記相対位置を検出することは、前記圧電素子への前記電気エネルギーの供給の開始より後において前記位相差の正負が反転し、かつ、前記位相差の前記正負が反転した後において前記位相差の前記正負が変化することなく前記位相差の絶対値が所定の閾値より大きくなったことに基づいて、前記第1の振動節及び前記第2の振動節が前記長手軸に沿う前記方向について互いに対してずれていると判断することを備える、請求項11の製造方法。
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