JP6648294B2

JP6648294B2 - 振動伝達体、超音波トランスデューサ構造体及び医療機器

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Publication number: JP6648294B2
Application number: JP2018544665A
Authority: JP
Inventors: 英人吉嶺
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Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2020-02-14
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Description

この発明は、超音波振動が伝達される振動伝達体、超音波トランスデューサ構造体及び医療機器に関する。

例えば特開２０１６−０２２１３６号公報には、超音波振動子に発生させた超音波振動の縦振動が中心軸に沿って伝達される超音波トランスデューサ構造体が開示されている。超音波トランスデューサ構造体の先端側ブロックとしての振動伝達体に縦振動が伝達されている状態では、振動伝達体には振動の腹及び節が形成されている。振動伝達体は中心軸に対して径方向外方に突出しハウジングに支持されるフランジ状の被支持部を有する。振動伝達体のうち、被支持部の振動の節となる位置は、被支持部の先端側に連続する部位と基端側に連続する部位との近傍で、中心軸に沿って力の総和が釣り合っている。すなわち、振動の節となる位置の振幅は中心軸に沿って０（ゼロ）であり、動かない。被支持部はハウジングに対して振動による変位を伝達しない方が好適であるため、振動の節又はその近傍となる位置の径方向外方に形成されている。

ここで、例えば特開２０１６−０２２１３６号公報の振動伝達体の被支持部の近傍では、被支持部に連続する基端側部分の方が被支持部に連続する先端側部分に比べて外径及び断面積が大きい。このため、中心軸から径方向に離れた被支持部近傍では、先端側部分の方が基端側部分に比べて剛性が低く変形し易い。上述したように、中心軸に沿った振動の節位置に連続する先端側部位と基端側部位との間の力の釣り合いは確保されるが、中心軸から径方向に離れた被支持部における応力分布は、被支持部の近傍では中心軸に沿って先端側部分と基端側部分とで差異が生じる。このため、振動伝達体に縦振動が伝達されている状態では、被支持部には応力分布の差異によるモーメントが発生し、被支持部が変位することになり得る。

この発明は、超音波振動子に発生させた超音波振動の縦振動が中心軸に沿って伝達されている際に被支持部が変位するのを防止可能な振動伝達体、超音波トランスデューサ構造体及び医療機器を提供することを目的とする。

この発明の一態様に係る、超音波振動子に発生させた超音波振動の縦振動が中心軸に沿って伝達される振動伝達体は、前記中心軸に沿って延出され、基端に前記超音波振動子が固定され、前記超音波振動の前記縦振動が入力される基端側延出部と、前記中心軸に沿って前記基端側延出部よりも先端側で、前記中心軸に沿って前記縦振動が伝達されている状態で前記中心軸上の振動の節の外周又はその近傍の外周にあり、前記中心軸に対して径方向外方に突出し、ハウジング又はトランスデューサケースに支持される被支持部と、前記中心軸に沿って前記被支持部よりも先端側に延出され、前記被支持部よりも小径の外径を有する先端側延出部と、前記被支持部と前記基端側延出部との間に形成された第１中継部と、前記被支持部と前記先端側延出部との間に形成され、前記被支持部に連続的に隣接する位置で、前記第１中継部のうち、前記被支持部に連続的に隣接する位置での外径に対して同じか、それよりも大きく、前記先端側延出部の前記外径よりも大きい外径を有し、前記縦振動が伝達されているときに前記第１中継部又は前記基端側延出部での振動の腹での最大振幅に対して前記先端側延出部の先端で出力される振幅を拡大するホーンを有する、第２中継部とを有する。

図１は第１実施形態及び第２実施形態に係る処置システムを示す概略図である。図２Ａは、第１実施形態に係る処置システムの処置具の超音波トランスデューサ構造体を示すとともに、超音波トランスデューサ構造体の駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときの概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。図２Ｂは、第１実施形態に係る処置システムの処置具の超音波トランスデューサ構造体を示すとともに、超音波トランスデューサ構造体の駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときに振動伝達体に負荷されている応力分布及び概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。図２Ｃは、図２Ａ及び図２Ｂ中の矢印２Ｃで示す方向から超音波トランスデューサ構造体を見た状態を示す概略図である。図３Ａは、第１実施形態に対する比較例の振動伝達体を示すとともに、図２Ａ及び図２Ｂで示すのと同じ駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときの概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。図３Ｂは、第１実施形態に対する比較例の振動伝達体を示すとともに、図２Ａ及び図２Ｂで示すのと同じ駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときに振動伝達体に負荷されている応力分布及び概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。図４Ａは、第１実施形態の変形例に係る処置システムの処置具の超音波トランスデューサ構造体を示すとともに、超音波トランスデューサ構造体の駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときの概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。図４Ｂは、第１実施形態の変形例に係る処置システムの処置具の超音波トランスデューサ構造体を示すとともに、超音波トランスデューサ構造体の駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときに振動伝達体に負荷されている応力分布及び概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。図５Ａは、第２実施形態に係る処置システムの処置具の超音波トランスデューサ構造体を示すとともに、超音波トランスデューサ構造体の駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときの概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。図５Ｂは、第２実施形態に係る処置システムの処置具の超音波トランスデューサ構造体を示すとともに、超音波トランスデューサ構造体の駆動ユニットに超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体に入力しているときに振動伝達体に負荷されている応力分布及び概略的な振動の腹、節、振幅を示す概略図である。

以下、図面を参照しながらこの発明を実施するための形態について説明する。
第１実施形態について、図１乃至図３Ｂを参照して説明する。

図１には、本実施形態の超音波トランスデューサ構造体２０が用いられる処置システム１を示す。図１に示すように、処置システム１は、超音波処置具（医療機器）２と、エネルギ制御装置３とを備える。超音波処置具２は、ユーザが保持可能なハウジング（ベースハウジング）５と、ハウジング５に取付けられるシャフト（硬質パイプ）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を有する。

ハウジング５には、ハンドル８が回動可能に取付けられる。ハウジング５及びハンドル８は例えば電気絶縁性を有するプラスチック材で形成されている。ハンドル８がハウジング５に対して回動することにより、ハンドル８がハウジング５に対して開く又は閉じる。また、シャフト６には、ロッド状部材（振動伝達部材）１０が挿通される。ロッド状部材１０は、チタン合金等の振動伝達性の高い材料から形成される。ロッド状部材１０は、ハウジング５の内部からシャフト６の内部を通って、先端側へ向かって延設される。そして、ロッド状部材１０は、シャフト６の先端から先端側に突出するロッド突出部（処置部）１１を備える。また、シャフト６の先端部には、ジョー１２が回動可能に取付けられる。ジョー１２とハンドル８との間は、シャフト６の内部を通って延設される可動部材（図示しない）を介して連結される。ハンドル８をハウジング５に対して開く又は閉じることにより、可動部材が基端側又は先端側に移動する。これにより、ジョー１２がシャフト６に対して回動し、ジョー１２とロッド突出部１１との間が開く又は閉じる。本実施形態では、ロッド突出部１１及びジョー１２によってエンドエフェクタ７が形成される。そして、ジョー１２とロッド突出部１１との間で生体組織等の処置対象を把持することにより、処置対象を処置する。

なお、ある実施例では、ハウジング５に、回転操作部材である回転ノブ（図示しない）が取付けられる。回転ノブは、シャフト６の中心軸の軸回りにハウジング５に対して回転可能である。この場合、回転ノブを回転させることにより、シャフト６、エンドエフェクタ７及びロッド状部材１０は、シャフト６の中心軸の軸回りにハウジング５に対して一緒に回転する。また、ある実施例では、ジョー１２が設けられず、ロッド突出部１１のみからエンドエフェクタ７が形成される。この場合、前述のハンドル８及び可動部材は設けらない。また、この場合、ロッド突出部１１は、フック形状、ヘラ形状又はブレード形状等を有する。

超音波トランスデューサ構造体２０は、ハウジング５の内部において、ロッド状部材１０に基端側から接続される。本実施形態では、超音波トランスデューサ構造体２０は、電気絶縁性を有するトランスデューサハウジング（トランスデューサケース）１８の内部に収容され、トランスデューサハウジング１８に支持される。トランスデューサハウジング１８及び超音波トランスデューサ構造体２０は一体化された医療機器４０として取り扱われることが好適である。なお、医療機器４０には、ケーブル１３が含まれることが好適である。そして、トランスデューサハウジング１８をハウジング５に基端側から取付けることにより、超音波トランスデューサ構造体２０の先端がロッド状部材１０の基端に接続される。本実施形態では、超音波トランスデューサ構造体２０の先端が、直接的にロッド状部材１０の基端に接続される。また、本実施形態では、トランスデューサハウジング１８に、ケーブル１３の一端が接続される。ケーブル１３の他端は、エネルギ制御装置３に取外し可能に接続される。

なお、ある実施例では、トランスデューサハウジング１８が設けられない。この場合、超音波トランスデューサ構造体２０は、ハウジング５によって支持され、ケーブル１３の一端は、ハウジング５に接続される。また、前述の回転ノブが設けられる実施例では、回転ノブを回転させることにより、超音波トランスデューサ構造体２０は、シャフト６、エンドエフェクタ７及びロッド状部材１０と一緒に、シャフト６の中心軸の軸回りにハウジング５に対して回転する。

図２Ａ及び図２Ｂには、超音波トランスデューサ構造体２０を示す。図２Ｃには、図２Ａ及び図２Ｂ中の矢印２Ｃに示す方向から振動伝達体２２を見た状態を示す。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、超音波トランスデューサ構造体２０は、振動伝達体（先端側ブロック）２２と、超音波振動子３０と、押圧体（基端側ブロック）２３とを有する。超音波トランスデューサ構造体２０は、中心軸として中心軸Ｃを有するボルト（シャフト）２１を備える。ここで、中心軸Ｃに沿う方向の一方側が基端側（矢印Ｃ１側）と一致し、中心軸Ｃに沿う方向の他方側が先端側（矢印Ｃ２側）と一致する。ボルト２１は、基端から先端まで中心軸Ｃに沿って真直ぐに延設される。

図２Ａに示すように、超音波トランスデューサ構造体２０では、ボルト２１の先端部が、フロントマスとなる振動伝達体（先端側ブロック）２２に接続される。本実施形態では、振動伝達体２２は、ボルト２１と一体である。振動伝達体２２及びボルト２１は、例えばチタン合金、アルミニウム合金又はＳＵＳ等から形成される。振動伝達体２２及びボルト２１は、特にチタン合金から形成されることが好ましい。なお、振動伝達体２２は、ボルト２１と同一の材料から形成されてもよく、ボルト２１とは異なる材料から形成されてもよい。

超音波トランスデューサ構造体２０では、ボルト２１の基端部が、バックマスとなる押圧体（基端側ブロック）２３に接続される。本実施形態では、押圧体２３は、ボルト２１の外周を覆うリング状に形成される。ボルト２１の基端部の外周には、第１の係合部として雄ネジ部２７が形成される。また、押圧体２３の内周には、第１の係合部に係合する第２の係合部として、雌ネジ部２８が形成される。本実施形態では、雄ネジ部２７は、ボルト２１の基端から先端側に向かって延設され、雌ネジ部２８は、押圧体２３の基端から先端側に向かって延設される。雄ネジ部２７に雌ネジ部２８が係合する、すなわち螺合することにより、ボルト２１の外周に押圧体２３が締結される。したがって、本実施形態では、押圧体２３は、ボルト２１の外周に締結される締結部材である。

押圧体２３は、例えばチタン合金、アルミニウム合金又はＳＵＳ等から形成される。ここで、押圧体２３は、振動伝達体２２と同一の材料から形成されてもよく、振動伝達体２２とは異なる材料から形成されてもよい。

ボルト２１の外周には、超音波振動を発生させる駆動ユニットとして超音波振動子（圧電素子群）３０が取付けられる。超音波振動子３０は、中心軸Ｃに沿う方向について振動伝達体２２と押圧体２３との間で挟まれる。そして、超音波振動子３０は、押圧体２３によって先端側へ押圧される。超音波振動子３０は、本実施形態では複数個の圧電素子３１を備える。圧電素子３１は、例えばセラミックス等、ボルト２１とは剛性率等の材質（物性値）が異なる材料から形成される。圧電素子３１は、電気エネルギを振動に変換する。圧電素子３１のそれぞれは、リング状に形成され、ボルト２１は、圧電素子３１のそれぞれに挿通される。なお、圧電素子３１は、少なくとも１つ設けられていればよい。

超音波振動子３０は、金属等の導電材料から形成される、複数が連結されたリング状の電極部材３２，３３を備える。電極部材３２には、電気配線３７の一端が接続される。また、電極部材３３には、電気配線３８の一端が接続される。なお、電極部材３２，３３の数は、圧電素子３１の数に対応して決定され、いずれの場合も、圧電素子３１のそれぞれが電極部材３２の対応する１つと電極部材３３の対応する１つとの間で挟まれる構成となる。

なお、図示しないが、超音波振動子３０の先端と振動伝達体２２の基端との間、超音波振動子３０の基端と押圧体２３の先端との間には、それぞれ絶縁体が配設されている。超音波振動子３０の内周とボルト２１の外周との間には、電気的に絶縁材料から形成される絶縁チューブ（図示しない）が設けられる。これにより、超音波振動子３０に供給された電気エネルギが、振動伝達体２２、押圧体２３及びボルト２１に供給されるのが防止される。このため、超音波振動子３０への印加電圧による電流が振動伝達体２２、ロッド状部材１０を通して患者に流れるのが防止されている。また、絶縁体により、他の機器からの信号がロッド状部材１０、振動伝達体２２を通して超音波振動子３０に入力されるのが防止されている。

前述のように超音波トランスデューサ構造体２０が形成されるため、本実施形態では、超音波トランスデューサ構造体２０は、ボルト締めランジュバン型振動子（Bolt-clamped Langevin-type Transducer）となる。振動伝達体２２は、超音波トランスデューサ構造体２０の先端を形成し、ロッド状部材１０に接続される。

エネルギ制御装置３は、エネルギ出力源１５、プロセッサ１６及び記憶媒体１７を備える。電気配線３７，３８は、ケーブル１３の内部を通って延設され、電気配線３７，３８のそれぞれの他端は、エネルギ出力源１５に接続される。エネルギ出力源１５は、バッテリー電源又は壁に固定されたレセプタクルアウトレットから得られる電力を超音波トランスデューサ構造体２０の超音波振動子３０に供給される電気エネルギに変換する変換回路等を備え、変換した電気エネルギを出力する。エネルギ出力源１５から出力された電気エネルギは、電気配線３７，３８を介して、超音波振動子３０に供給される。エネルギ出力源１５は、電気エネルギとして交流電力を超音波振動子３０へ出力する。

制御部であるプロセッサ１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含む集積回路から形成される。プロセッサ１６での処理は、プロセッサ１６又は記憶媒体１７に記憶されたプログラムに従って行われる。また、記憶媒体１７には、プロセッサ１６で用いられる処理プログラム、及び、プロセッサ１６での演算で用いられるパラメータ及びテーブル等が記憶される。プロセッサ１６は、エネルギ出力源１５から超音波振動子３０への電気エネルギの出力を制御する。本実施形態では、超音波トランスデューサ構造体２０はある周波数の例として４７ｋＨｚで共振するように設定されている。本実施形態では、プロセッサ１６は、エネルギ出力源１５からの電気エネルギの出力における周波数を、既定の周波数に調整する。ある実施例では、既定の周波数は、４７ｋＨｚである。

図１から図２Ｃに示すように、本実施形態では、振動伝達体２２は、中心軸Ｃに沿って基端側から先端側に向かって順に、第１振動部２４と、被支持部２５と、第２振動部２６とを有する。振動伝達体２２はロッド状のチタン合金材が切削されるなどして一体的に形成されていることが好適である。なお、被支持部２５の外径（中心軸Ｃから中心軸Ｃの径方向に沿って最も遠位の部位までの距離（半径）を２倍したもの）Ｄ０は後述する第１振動部２４の第１中継部５４の外径Ｄ１よりも大きく、第２振動部２６の第２中継部５６の外径Ｄ２よりも大きい。

第１振動部２４は中心軸Ｃに沿って基端側から先端側に向かって順に、基端側延出部５２と第１中継部５４とを有する。基端側延出部５２は中心軸Ｃに沿って延出され、基端に押圧体２３によって超音波振動子３０が固定され、超音波振動の縦振動が入力される。第１中継部５４は被支持部２５と基端側延出部５２との間に形成されている。第１中継部５４の先端は被支持部２５の基端面２５ａに連続している。第１中継部５４の先端と被支持部２５の基端面２５ａとの間は滑らかに連続する適宜の曲面で形成され、応力集中が防止される。

第２振動部２６は中心軸Ｃに沿って基端側から先端側に向かって順に、第２中継部５６と先端側延出部５８とを有する。第２中継部５６は被支持部２５と先端側延出部５８との間に形成されている。第２中継部５６の基端は被支持部２５の先端面２５ｂに連続している。第２中継部５６の基端と被支持部２５の先端面２５ｂとの間は滑らかに連続する適宜の曲面で形成され、応力集中が防止される。なお、先端側延出部５８の先端は、基端側延出部５２の基端に超音波振動の縦振動が入力されているときに振動伝達体２２のうちの最も振幅が大きい振動の腹Ａとなる。

そして、先端側延出部５８は、その先端に、ロッド突出部（処置部）１１を有する適宜のロッド状部材１０を中心軸Ｃに沿って先端側に接続可能な接続部５８ａを有する。ロッド突出部１１は、基端側延出部５２の基端に超音波振動の縦振動が入力されているときに振動の腹となる。

被支持部２５は、中心軸Ｃに対して径方向外方に突出し、トランスデューサハウジング１８に支持される。被支持部２５は中心軸Ｃに沿って基端側延出部５２よりも先端側で、中心軸Ｃに沿って縦振動が伝達されている状態で中心軸Ｃ上の振動の節Ｎの外周又はその近傍の外周にある。被支持部２５は、中心軸Ｃに対して径方向外方に突出する板状に形成されている。被支持部２５は、略円盤状に形成されていることが好適である。なお、被支持部２５は、その外縁に、ハウジング１８に対する中心軸Ｃの軸周りの回転を防止する回転規制部２５ｃを有する。そして、被支持部２５は、トランスデューサハウジング１８に支持されている。このため、被支持部２５は回転規制部２５ｃにより、トランスデューサハウジング１８に対して中心軸Ｃの軸周りに回転するのが規制されている。

第２中継部５６は、縦振動が伝達されているときに第１中継部５４又は基端側延出部５２での振動の腹Ａでの最大振幅に対して先端側延出部５８の先端で出力される振幅を拡大するホーンとして用いられる。第２中継部５６は、中心軸Ｃに沿って基端側から先端側に向かって短い距離で断面積を徐々に小さくしている。第２中継部５６は振動の節Ｎの位置又はその近傍の外側に形成される被支持部２５の先端側に連続している。後述するが、振動伝達体２２に振動が伝達されている状態で、応力が最も高くなるのは振動の節Ｎ及びその近傍である。このため、振動伝達体２２のうち、被支持部２５の近傍で、最も応力が高くなる。したがって、第２中継部５６の変成比、すなわち、断面積の変化の度合いが先端側延出部５８の先端での振幅の拡大率に影響を与える。

ここで、第２中継部５６と被支持部２５の先端面２５ｂとの境界の、中心軸Ｃに直交する断面は、第１中継部５４と被支持部２５の基端面２５ａとの境界の、中心軸Ｃに直交する断面よりも大きな面積を有する。第２中継部５６は、被支持部２５に連続的に隣接する位置で、第１中継部５４のうち、被支持部２５に連続的に隣接する位置での外径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ２を有する。すなわち、第２中継部５６の最大外径Ｄ２により既定される第２中継部５６と被支持部２５の先端面２５ｂとの境界の方が、第１中継部５４の最大外径Ｄ１により既定される第１中継部５４と被支持部２５の基端面２５ａとの境界よりも、中心軸Ｃに対して径方向外方にある。このため、見かけ上、被支持部２５の先端面２５ｂのうち、中心軸Ｃから径方向に離れた位置で、基端面２５ａよりも先端面２５ｂを肉厚にして先端面２５ｂ側の剛性を大きくしている。なお、第２中継部５６はホーンとして形成されているため、被支持部２５から中心軸Ｃに沿って先端側に離されるにつれて最大外径Ｄ２よりも小径となる。

先端側延出部５８の適宜の位置の外径をＤ３（≦Ｄ２）とする。先端側延出部５８は中心軸Ｃに沿って第２中継部５６よりも先端側に延出されている。先端側延出部５８の基端の外径Ｄ３は、第２中継部５６の基端と被支持部２５の先端面２５ｂとの境界の外径Ｄ２よりも小径である。このため、第２中継部５６は、被支持部２５の先端面２５ｂに連続的に隣接する位置で、第１中継部５４のうち、被支持部２５の基端面２５ａに連続的に隣接する位置での外径Ｄ１よりも大きく、先端側延出部５８の外径Ｄ３よりも大きい外径Ｄ２を有する。なお、先端側延出部５８の基端の外径Ｄ３は、第２中継部５６の先端の外径Ｄ２に一致する。

ここでは、第２中継部５６の外周面は、図２Ａ中に破線で示す楕円Ｅの一部（１／４楕円）により曲面（アール）を形成している。ここでは、楕円Ｅは長軸が中心軸Ｃに直交する方向にあり、短軸が中心軸Ｃに平行な方向にある。このため、円の一部（１／４円）により曲面を形成するよりも、短い距離で外径Ｄ２を変化させることができる。すなわち、被支持部２５の先端側において、外径Ｄ２を短い距離で外径Ｄ３に一致させることができる。したがって、第２中継部５６の形状により、振幅拡大率を良好にすることができる。なお、第２中継部５６の外周面の曲面を形成する楕円Ｅの偏平率は後述する応力分布との関係で適宜に調整される。

ここで、図２Ａ中の上側図面は、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態を示す。図２Ａ中の上側図面中のドットの密度が高い部分は振幅の絶対値が小さく、密度が低くなるにつれて振幅の絶対値が大きくなっている。図２Ｂ中の上側図面は図２Ａ中の上側図面と同様に、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態を示す。図２Ｂ中の上側図面中のドットは、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態での振動伝達体２２の応力分布を示す。図２Ｂ中のドット密度が高い部分は応力の絶対値が大きく、密度が低くなるにつれて応力の絶対値が小さくなっている。

なお、振動伝達体２２の素材として用いられる上述したチタン合金は弾性域で用いられるため、応力と歪とは比例する。このため、図２Ｂ中の、応力分布を示すドットの密度は、振動が伝達されている状態で振動伝達体２２に生じている歪を示すものと同視できる。

図２Ａ及び図２Ｂ中の下側図面には、超音波トランスデューサ構造体２０の超音波振動子３０に超音波振動を発生させ、超音波振動の縦振動を振動伝達体２２に入力したときの、振動伝達体２２の中心軸Ｃに沿った各位置での振動の振幅及び、概略的な振動の腹Ａ及び節Ｎの位置を示す。図２Ａ及び図２Ｂ中の下側図面の振幅は模式的に描いたものであり、振動伝達体２２は中心軸Ｃに直交する方向に変位するのではなく、実際には中心軸Ｃに沿って変位する。このため、振動伝達体２２の振幅は中心軸Ｃに沿って変位する。そして、振動伝達体２２に振動が伝達されている状態では、振動の節Ｎとなる位置で振幅が最も小さく０（ゼロ）となり、応力及び歪が最も大きく、振動の腹Ａとなる位置で振幅が最も大きく、応力及び歪が最も小さく０（ゼロ）となる。

第１中継部５４及び第２中継部５６は、中心軸Ｃに対して対称又は略対称の形状を有する。このため、振動伝達体２２のうち、中心軸Ｃ上の振動の節Ｎとなる位置では、被支持部２５の基端側に連続する第１中継部５４の部位と先端側に連続する第２中継部５６の部位とで、中心軸Ｃに沿って互いに反対側に変位する。図２Ａ及び図２Ｂ中の上側図面に示す例では、被支持部２５の近傍では、第１中継部５４は振動伝達体２２の先端側方向Ｃ２に変位し、第２中継部５６は振動伝達体２２の基端側方向Ｃ１方向に変位する。このとき、被支持部２５の内側の振動の節Ｎとなる位置では、中心軸Ｃに沿って力の総和が釣り合っている。

図２Ｂの上側図面に示すように、第２中継部５６のうち、被支持部２５の先端面２５ｂとの境界の外径Ｄ２を、第１中継部５４のうち、被支持部２５の基端面２５ａとの境界の外径Ｄ１よりも大きくしている。すなわち、被支持部２５は第２中継部５６と協働して、中心軸Ｃから中心軸Ｃに直交する径方向に、第１中継部５４と被支持部２５の基端面２５ａとの境界の外径Ｄ１よりも離れた位置での先端面２５ｂ側の厚さ（中心軸Ｃに平行な厚さ）を基端面２５ａ側の厚さよりも厚くしている。このため、被支持部２５のうち、先端面２５ｂに連続する部位の剛性は、基端面２５ａに連続する部位よりも大きい。

図２Ｂ中の振動の節Ｎの近傍では、中心軸Ｃに沿って互いに反対方向に応力が負荷される。このとき、被支持部２５の内側の振動の節Ｎとなる位置では、中心軸Ｃに沿って応力の総和が釣り合っている。図２Ｂ中の被支持部２５の応力分布は、中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５及びその近傍で、中心軸Ｃに沿って被支持部２５の先端側と、基端側とで略同一である。本実施形態に係る振動伝達体２２の第１中継部５４及び第２中継部５６の形状は、超音波振動の縦振動が振動伝達体２２に入力されている状態で、被支持部２５の基端側に連続する第１中継部５４にかかる応力分布と先端側に連続する第２中継部５６にかかる応力分布とを、中心軸Ｃから径方向に離れた位置で、中心軸Ｃに沿って被支持部２５に対して釣り合わせている。すなわち、中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５の基端面２５ａ及び先端面２５ｂの近傍でのモーメントは、重ね合わせの原理により、互いに打ち消し合う。したがって、図２Ｂ中の上側図面の被支持部２５の応力分布は、中心軸Ｃから径方向に離れた位置で、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位したときの負荷に対抗することができていることを示している。このため、本実施形態に係る振動伝達体２２の第１中継部５４、被支持部２５及び第２中継部５６は、被支持部２５でのモーメントの発生を抑制する形状を有する。

なお、被支持部２５の先端面２５ｂと第２中継部５６の基端との境界近傍の剛性は、被支持部２５の先端面２５ａと第１中継部５４の先端との境界近傍の剛性よりも大きくしている。このため、図２Ａ及び図２Ｂの上側図面に示す例とは反対に、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も先端側に変位したときの負荷に対しても、被支持部２５が中心軸Ｃに沿って先端側に移動しようとする、被支持部２５でのモーメントの発生が抑制される。

このように、本実施形態に係る振動伝達体２２の第１中継部５４、被支持部２５及び第２中継部５６は超音波振動の縦振動が振動伝達体２２に入力されている状態において、被支持部２５でのモーメントの発生を抑制する形状を有する。このため、第１中継部５４及び第２中継部５６は、超音波振動の縦振動が振動伝達体２２に入力されている状態で、第１中継部５４の変位分布と第２中継部５６の変位分布とを中心軸Ｃに沿った位置だけでなく、中心軸Ｃから離れた被支持部２５でも、被支持部２５の先端側と基端側とで釣り合わせる。このように、第１中継部５４にかかる変位分布と第２中継部５６にかかる変位分布とを中心軸Ｃに沿った位置だけでなく中心軸Ｃから離れた位置で釣り合わせることにより、第１中継部５４及び第２中継部５６は、被支持部２５と協働して、被支持部２５での変位を抑制している。

なお、図３Ａ及び図３Ｂには、第１実施形態の比較例として、図２Ａ及び図２Ｂとは異なる形状の振動伝達体２２ａの例を示す。図３Ａ中の上側図面は、振動伝達体２２ａの第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態を示す。図３Ａ中の上側図面中のドットの密度が高い部分は振幅の絶対値が小さく、密度が低くなるにつれて振幅の絶対値が大きくなっている。図３Ｂ中の上側図面中のドットは、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態での振動伝達体２２ａの応力分布を示す。図３Ｂ中のドット密度が高い部分は応力の絶対値が大きく、密度が低くなるにつれて応力の絶対値が小さくなっている。

図３Ａ及び図３Ｂ中の上側図面の振動伝達体２２ａは、図２Ａ及び図２Ｂの上側図面に示す振動伝達体２２と比較して、被支持部２５の先端面２５ｂ近傍の形状が異なっている。図３Ａ及び図３Ｂ中の下側図面には、第１実施形態の超音波振動子３０の超音波振動の縦振動と同じ縦振動が振動伝達体２２ａに入力されているときの、振動伝達体２２ａの中心軸Ｃに沿った各位置での概略的な振動の腹Ａ及び節Ｎの位置を示す。図３Ａ及び図３Ｂ中の下側図面の振幅は模式的に描いたものであり、実際には中心軸Ｃに沿って振動するため、振幅は中心軸Ｃに沿って変位する。そして、振動伝達体２２ａに振動が伝達されている状態では、振動の節Ｎとなる位置で振幅が最も小さく、応力及び歪が最も大きく、振動の腹Ａとなる位置で振幅が最も大きく、応力及び歪が最も小さくなる。

上述したように、本実施形態では、振動伝達体２２に振動が伝達されている状態では、図２Ｂの上側図面に示すように、応力（歪）が分布する。比較例では、図３Ｂの上側図面に示すように、振動伝達体２２ａの先端の振動の腹Ａの位置での振幅により、第２振動部２６の基端が被支持部２５の先端面２５ｂよりも基端側に移動しようとする負荷がかけられると、被支持部２５が先端側に倒されることが認識される。このため、図３Ａ及び図３Ｂ中の被支持部２５は、振動伝達体２２ａへの振動の入力により変位する。

本実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂ中の上側図面に示すように、被支持部２５の先端面２５ｂ側のうち、中心軸Ｃに対して離れた位置を基端面２５ａよりも中心軸Ｃに沿って厚く形成している。このため、被支持部２５での中心軸Ｃに対して径方向に離れた位置での先端側部位の剛性を調整し、すなわち、中心軸Ｃに対して径方向に離れた位置での先端側部位及び基端側部位の応力分布が、被支持部２５に対して釣り合う（打ち消し合う）状態に調整されている。したがって、第２振動部２６の基端は被支持部２５の先端面２５ｂよりも基端側に移動しようとする負荷に対して対抗することができる。本実施形態に係る振動伝達体２２の被支持部２５の近傍を上述したように形成することにより、振動を伝達している状態で、振動伝達体２２の被支持部２５では、中心軸Ｃに沿った位置だけでなく、中心軸Ｃから径方向に離れた位置でのモーメントの発生、すなわち変位の発生を抑制する。

以上説明したように、第１実施形態によれば、振動伝達体２２の被支持部２５の先端側及び基端側の第１中継部５４及び第２中継部５６は、中心軸Ｃに沿った方向に力が釣り合う形状に形成している。また、振動伝達体２２の中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５でのモーメントが被支持部２５の先端側及び基端側で中心軸Ｃに沿って釣り合う形状に形成している。このため、振動伝達体２２に振動が伝達されている状態で、振動伝達体２２は、被支持部２５が意図せず変位するのを抑制することができる。したがって、超音波振動子３０に発生させた超音波振動の縦振動が中心軸Ｃに沿って伝達される際に被支持部２５に変位が生じるのを防止可能な振動伝達体２２、超音波トランスデューサ構造体２０及び医療機器４０を提供することができる。このため、例えば被支持部２５を支持するハウジング１８を通して超音波処置具２のハウジング５を把持して使用するユーザに対し、被支持部２５に対する変位の発生による不快感を与えるのを防止することができる。また、被支持部２５に対して変位の発生を抑制することで、被支持部２５が発熱するのを防止することができる。

また、ある実施例では、超音波振動子３０に供給される電気エネルギとは異なる電気エネルギが、エネルギ出力源１５から出力される。例えば、超音波振動子３０に供給される電気エネルギとは異なる電気エネルギが、ロッド突出部１１及びジョー１２のそれぞれに供給される。これにより、ジョー１２とロッド突出部１１との間で把持される処置対象に高周波電流が流れる。

図４Ａ及び図４Ｂの上側図面には、超音波トランスデューサ構造体２０の変形例を示す。ここでは、第１中継部５４は第２中継部５６と同様に、第１振動部２４での振動の腹Ａでの最大振幅に対して第２振動部２６の先端側延出部５８の先端で出力される振幅を拡大するホーンとして用いられる。このように、第１中継部５４にホーンを形成することによっても、第２振動部２６の先端の振動の腹Ａの位置での振幅を、第１振動部２４の振動の腹Ａの位置での振幅よりも大きくすることができる。

図４Ａ中の上側図面は、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態を示す。図４Ａ中の上側図面中のドットの密度が高い部分は振幅の絶対値が小さく、密度が低くなるにつれて振幅の絶対値が大きくなっている。図４Ｂ中の上側図面は図４Ａ中の上側図面と同様に、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態を示す。図４Ｂ中の上側図面中のドットは、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態での振動伝達体２２の応力分布を示す。図４Ｂ中のドット密度が高い部分は応力の絶対値が大きく、密度が低くなるにつれて応力の絶対値が小さくなっている。

第１中継部５４は、振動の腹Ａの位置で振幅を拡大するホーンとして形成されている。第１中継部５４は、被支持部２５の基端側に連続的にホーンを形成している。超音波振動子３０から超音波振動が伝達されている状態で、第１中継部５４の基端の位置から被支持部２５に近づくにつれて、すなわち振動の節Ｎの位置に近づくにつれて、中心軸Ｃに沿う変位が小さくなる。このため、第１中継部５４の基端の位置から被支持部２５に近づくにつれて音速は見かけ上、遅くなる。第１中継部５４はホーンとして形成され、第１中継部５４の音速の絶対値は、振動の腹Ａの位置に対して基端側に対称の位置の音速の絶対値よりも大きい。ここで、中心軸Ｃに沿って被支持部２５の基端側の振動の腹Ａの位置から被支持部２５の振動の節Ｎの位置までの音速は一定である。第１中継部５４の基端の位置から被支持部２５に近づくにつれて音速が遅くなるので、第１中継部５４の基端の位置から被支持部２５までの中心軸Ｃに沿った距離を短くして、中心軸Ｃに沿って被支持部２５の基端側の振動の腹Ａの位置から被支持部２５の振動の節Ｎの位置までの音速を一定にしている。

このため、第１中継部５４をホーンとして形成することによって、振動伝達体２２の先端での出力振幅を拡大しつつ、トランスデューサハウジング１８に配設される部位の長さを短くすることができる。すなわち、第１中継部５４と基端側延出部５２とを合わせた長さは、第１中継部５４にホーンが存在しない場合に比べて短くなる。

なお、第２中継部５６がホーンとして形成されると、被支持部２５すなわち振動の節Ｎの位置から第２振動部２６の先端の振動の腹Ａの位置に向かって音速が上昇する。このため、被支持部２５と第２振動部２６の先端までの距離は、音速に合わせて長くすることが好適である。

図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、振動伝達体２２の先端側延出部５８の先端の振動の腹Ａの位置での振幅により、第２振動部２６の基端には被支持部２５の先端面２５ｂよりも基端側に移動しようとする負荷がかけられる。被支持部２５の内側の振動の節Ｎとなる位置では、中心軸Ｃに沿って力の総和が釣り合っている。

図４Ｂ中の被支持部２５の応力分布は、中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５及びその近傍で、中心軸Ｃに沿って被支持部２５の先端側と、基端側とで略同一である。本実施形態に係る振動伝達体２２の第１中継部５４及び第２中継部５６の形状は、超音波振動の縦振動が振動伝達体２２に入力されている状態で、被支持部２５の基端側に連続する第１中継部５４にかかる応力分布と先端側に連続する第２中継部５６にかかる応力分布とを、中心軸Ｃから径方向に離れた位置で、中心軸Ｃに沿って被支持部２５に対して釣り合わせている。すなわち、中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５の基端面２５ａ及び先端面２５ｂの近傍でのモーメントは、重ね合わせの原理により、互いに打ち消し合う。したがって、図４Ｂ中の上側図面の被支持部２５の応力分布は、中心軸Ｃから径方向に離れた位置で、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位したときの負荷に対抗することができていることを示している。このため、本変形例に係る振動伝達体２２の第１中継部５４、被支持部２５及び第２中継部５６は、被支持部２５でのモーメントの発生を抑制する形状を有する。

なお、被支持部２５の先端面２５ｂと第２中継部５６の基端との境界近傍の剛性は、被支持部２５の先端面２５ａと第１中継部５４の先端との境界近傍の剛性よりも大きくしている。このため、図４Ａ及び図４Ｂの上側図面に示す例とは反対に、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も先端側に変位したときの負荷に対しても、被支持部２５が中心軸Ｃに沿って先端側に移動しようとする、被支持部２５でのモーメントの発生が抑制される。

このため、本変形例の振動伝達体２２の中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５でのモーメントが被支持部２５の先端側及び基端側で中心軸Ｃに沿って釣り合う形状に形成している。したがって、超音波振動子３０に発生させた超音波振動の縦振動が中心軸Ｃに沿って伝達される際に被支持部２５に変位が生じるのを防止可能な振動伝達体２２、超音波トランスデューサ構造体２０及び医療機器４０を提供することができる。このため、例えば被支持部２５を支持するハウジング１８を通して超音波処置具２のハウジング５を把持して使用するユーザに対し、被支持部２５に対する変位の発生による不快感を与えるのを防止することができる。

第２実施形態について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。この実施形態は上述した変形例を含む第１実施形態の変形例であって、第１実施形態で説明した部材と同一の部材又は同一の機能を有する部材には極力同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。

図５Ａ及び図５Ｂの上側図面には、超音波トランスデューサ構造体２０を示す。図５Ａ中の上側図面は、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態を示す。図５Ａ中の上側図面中のドットの密度が高い部分は振幅の絶対値が小さく、密度が低くなるにつれて振幅の絶対値が大きくなっている。図５Ｂ中の上側図面は図５Ａ中の上側図面と同様に、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態を示す。図５Ｂ中の上側図面中のドットは、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位した状態での振動伝達体２２の応力分布を示す。図５Ｂ中のドット密度が高い部分は応力の絶対値が大きく、密度が低くなるにつれて応力の絶対値が小さくなっている。

本実施形態では、被支持部２５に連続する第１中継部５４及び第２中継部５６が被支持部２５に対して対称又は略対称である例について説明する。

被支持部２５の基端面２５ａには、第１中継部５４の先端との境界が形成されている。被支持部２５の先端面２５ｂには、第２中継部５６の基端との境界が形成されている。被支持部２５の基端面２５ａと第１中継部５４の先端との境界の外径Ｄ１は、被支持部２５の先端面２５ｂと第２中継部５６の基端との境界の外径Ｄ２と同一又は略同一である。

また、第１中継部５４のうち、中心軸Ｃに沿って被支持部２５の基端面２５ａから基端側に向かって長さＬ１の範囲における部位の断面積変化の状態と、第２中継部５６のうち、被支持部２５の先端面２５ｂから先端側に向かって長さＬ２（＝Ｌ１）の範囲における部位の断面積変化の状態とは被支持部２５に対して対称又は略対称である。

ここで、第１中継部５４のうち、被支持部２５の基端面２５ａから基端側に長さＬ１までの領域を第１領域６４とする。第２中継部５６のうち、被支持部２５の先端面２５ｂから先端側に長さＬ２までの領域を第２領域６６とする。第２領域６６の先端側には、被支持部２５の基端側の第１中継部５４との剛性のバランスを調整する調整部６７が形成されている。調整部６７の先端側には、ホーン６７ａが形成されている。

図５Ａ及び図５Ｂ中の上側図面に示す例では、被支持部２５の近傍では、第１中継部５４の第１町域６４は振動伝達体２２の先端側方向Ｃ２方向に変位し、第２中継部５６の第２領域６６は振動伝達体２２の基端側方向Ｃ１方向に変位する。このとき、被支持部２５の内側の振動の節Ｎとなる位置では、中心軸Ｃに沿って力の総和が釣り合っている。

図５Ｂの上側図面に示すように、第２領域６６は、被支持部２５の先端側のある距離Ｌ２での外径Ｄ２を、第１領域６４のうち、被支持部２５から基端側に向かってある距離Ｌ１（＝Ｌ２）での外径Ｄ１と同じにしている。すなわち、被支持部２５は第１領域６４及び第２領域６６と協働して、中心軸Ｃから離れた位置での被支持部２５の基端面２５ａ及び先端面２５ｂに連続する部位の剛性を略同一に調整している。また、第２中継部５６は、上述した調整部６７により、第１中継部５４との剛性を略同一に調整している。

振動伝達体２２の先端側延出部５８の先端の振動の腹Ａの位置での振幅は、第１振動部２４の振動の腹Ａの位置での振幅よりも大きい。このため、第２振動部２６の基端には被支持部２５の先端面２５ｂよりも基端側に移動しようとする負荷がかけられる。図５Ｂ中の振動の節Ｎの近傍では、中心軸Ｃに沿って互いに反対方向に応力が負荷される。図５Ｂ中の応力分布は、中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５及びその近傍で、中心軸Ｃに沿って被支持部２５の先端側と、基端側とで略同一である。本実施形態に係る振動伝達体２２の第１中継部５４及び第２中継部５６の形状は、超音波振動の縦振動が振動伝達体２２に入力されている状態で、被支持部２５の基端側に連続する第１中継部５４にかかる応力分布と先端側に連続する第２中継部５６にかかる応力分布とを、中心軸Ｃから径方向に離れた位置で、中心軸Ｃに沿って被支持部２５に対して釣り合わせている。すなわち、中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５の基端面２５ａ及び先端面２５ｂの近傍でのモーメントは、重ね合わせの原理により、互いに打ち消し合う。したがって、図５Ｂ中の上側図面の被支持部２５の応力分布は、中心軸Ｃから径方向に離れた位置で、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も基端側に変位したときの負荷に対抗することができていることを示している。このため、本実施形態に係る振動伝達体２２の第１中継部５４、被支持部２５及び第２中継部５６は、被支持部２５でのモーメントの発生を抑制する形状を有する。

なお、被支持部２５の先端側の第２中継部５６の剛性は、調整部６７の存在により、被支持部２５の基端側の第１中継部５４の剛性と略同一に調整している。このため、図５Ａ及び図５Ｂに示す例とは反対に、第２振動部２６の先端側延出部５８の先端が中心軸Ｃに沿って最も先端側に変位したときの負荷に対しても、被支持部２５が中心軸Ｃに沿って先端側に移動しようとする、被支持部２５でのモーメントの発生が抑制される。

以上説明したように、第２実施形態によれば、振動伝達体２２の被支持部２５の先端側及び基端側の第１中継部５４及び第２中継部５６は、中心軸Ｃに沿った方向に力が釣り合う形状に形成している。また、振動伝達体２２の中心軸Ｃから径方向に離れた被支持部２５でのモーメントが被支持部２５の先端側及び基端側で中心軸Ｃに沿って釣り合う形状に形成している。このため、振動伝達体２２に振動が伝達されている状態で、振動伝達体２２は、被支持部２５が意図せず変位するのを抑制することができる。したがって、超音波振動子３０に発生させた超音波振動の縦振動が中心軸Ｃに沿って伝達される際に被支持部２５に変位が生じるのを防止可能な振動伝達体２２、超音波トランスデューサ構造体２０及び医療機器４０を提供することができる。このため、例えば被支持部２５を支持するハウジング１８を通して超音波処置具２のハウジング５を把持して使用するユーザに対し、被支持部２５に対する変位の発生による不快感を与えるのを防止することができる。また、被支持部２５に対して変位の発生を抑制することで、被支持部２５が発熱するのを防止することができる。

これまで、いくつかの実施形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。

Claims

中心軸に沿って延出され、基端に超音波振動子が固定され、前記超音波振動子が発生した超音波振動の縦振動が入力される基端側延出部と、
前記中心軸に沿って前記基端側延出部の先端側に設けられ、前記中心軸に沿って前記縦振動が伝達されている状態で前記中心軸上の振動の節の外周又はその近傍の外周にあり、前記中心軸に対して径方向外方に突出し、ハウジングに支持される被支持部と、
前記中心軸に沿って前記被支持部よりも先端側に延出され、前記基端側延出部に入力された前記超音波振動の前記縦振動が前記中心軸に沿って伝達され、前記被支持部よりも小径の外径を有する先端側延出部と、
前記被支持部と前記基端側延出部との間に形成された第１中継部と、
前記被支持部と前記先端側延出部との間に形成された第２中継部と、
を備え、
前記第２中継部は、前記被支持部に連続的に隣接する位置での外径が、前記第１中継部のうち、前記被支持部に連続的に隣接する位置での外径に対して同じか、それよりも大きく、かつ前記先端側延出部の前記外径よりも大きく形成され、前記縦振動が伝達されているときに前記第１中継部又は前記基端側延出部での振動の腹での最大振幅に対して前記先端側延出部の先端で出力される振幅を拡大するホーンを有する、
ことを特徴とする振動伝達体。
前記中心軸に直交する前記第２中継部と前記被支持部との境界の断面は、前記中心軸に直交する前記第１中継部と前記被支持部との境界の断面よりも大きな面積を有する、請求項１に記載の振動伝達体。
前記超音波振動の前記縦振動が前記振動伝達体に入力されている状態で、前記第１中継部及び前記第２中継部は、前記第１中継部にかかる応力分布と前記第２中継部にかかる応力分布とを前記中心軸から径方向に離れた位置で前記被支持部に対して釣り合わせ、前記中心軸から径方向に離れた位置での前記被支持部でのモーメントの発生による振動を抑制する形状を有する、請求項１に記載の振動伝達体。
前記超音波振動の前記縦振動が前記振動伝達体に入力されている状態で、前記第１中継部及び前記第２中継部は、前記中心軸から径方向に離れた位置で前記第１中継部の変位分布と前記第２中継部の変位分布とを前記中心軸に沿って前記被支持部に対して釣り合わせ、前記被支持部が前記中心軸に沿った方向に変位するのを抑制する形状を有する、請求項１に記載の振動伝達体。
前記第１中継部及び前記第２中継部は、前記中心軸に沿って前記被支持部に対称又は略対称で、前記超音波振動の前記縦振動が前記振動伝達体に入力されている状態で、前記中心軸から径方向に離れた前記被支持部でのモーメントの発生による振動を抑制するとともに、前記被支持部が前記中心軸に沿った方向に変位するのを抑制する形状を有する、請求項１に記載の振動伝達体。
前記第１中継部は、前記被支持部に連続し、前記縦振動が伝達されているときに前記第１中継部又は前記基端側延出部での振動の腹での最大振幅に対して前記先端側延出部の先端で出力される振幅を拡大するホーンを有する、請求項１に記載の振動伝達体。
前記第１中継部と前記基端側延出部とを合わせた長さは、前記第１中継部に前記ホーンが存在しない場合に比べて短くなる、請求項６に記載の振動伝達体。
前記先端側延出部は、その先端に、処置部を有する振動伝達部材を前記中心軸に沿って先端側に接続可能な接続部を有する、請求項１に記載の振動伝達体。
前記被支持部は、前記中心軸に対して径方向外方に突出する板状に形成されている、請求項１に記載の振動伝達体。
前記被支持部は、略円盤状に形成されている、請求項９に記載の振動伝達体。
請求項１に記載の振動伝達体と、
前記振動伝達体の基端に固定され、エネルギが供給されると前記縦振動を発生する超音波振動子と、
前記振動伝達体の基端との間に前記超音波振動子を挟み、前記超音波振動子を前記振動伝達体の基端に押圧する押圧体と
を有する、超音波トランスデューサ構造体。
請求項１１に記載の超音波トランスデューサ構造体と、
前記被支持部を支持し、前記超音波トランスデューサ構造体との間に電気絶縁性を有するハウジングと
を有する、医療機器。
中心軸に沿って延出され、基端に超音波振動子が固定され、前記超音波振動子が発生した超音波振動の縦振動が入力される基端側延出部と、
前記中心軸に沿って前記基端側延出部の先端側に設けられ、前記中心軸に沿って前記縦振動が伝達されている状態で前記中心軸上の振動の節の外周又はその近傍の外周にあり、前記中心軸に対して径方向外方に突出し、ハウジングに支持される被支持部と、
前記中心軸に沿って前記被支持部よりも先端側に延出され、前記基端側延出部に入力された前記超音波振動の前記縦振動が前記中心軸に沿って伝達され、前記被支持部よりも小径の外径を有する先端側延出部と、
前記被支持部と前記基端側延出部との間に形成された第１中継部と、
前記被支持部と前記先端側延出部との間に形成され、前記超音波振動の前記縦振動が入力されている状態で、前記中心軸から径方向に離れた位置で前記第１中継部にかかる応力分布を前記被支持部に対して前記中心軸に沿って対称にし、前記被支持部でのモーメントの発生を抑制して前記被支持部の振動を抑制する形状を有する第２中継部と
を有する振動伝達体。