JPH0299045A - 超音波振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波振動で前立腺切除、結石破壊等の処
置を行なう超音波治療装置用の超音波振動子に関する。

〔従来の技術〕

従来より、経尿道的な前立腺の切除術には、患部組織を
高周波電流で焼灼して切除することが行われていた。し
かし、こうした切除は焼灼した生体組織が変性乳化する
ためには、切除範囲の判別が困難で正常組織まで切除し
てしまう危険性がある。

そこで、最近では超音波治療装置の超音波振動で前立腺
切除、結石破壊等の治療さらに白内障の患部吸引・外科
手術用組織吸引等が行われている。

この超音波治療装置は、たとえば米国特許第３９９０４
５２号明細書に記載しであるように、超音波振動子と超
ｎ波振動を伝達して治療を行なう振動伝達部材とから構
成されている。そして、前記超音波振動子は、第５図に
示すように構成されている。すなわち、１・・・は電極
で、２・・・は圧電素子である。これら電極１と圧電素
子２とは交互、に積層されており、この積層部材３の前
部には前部金属ブロックとしてのホーン４が、後部には
後部金属ブロックとしてのバックマス５が設置されてい
る。そして、ホーン４とバックマス５とによって前記積
層部材３を挟持しており、これらはボルト６とナツト７
とによって強固に固定することにより、ランジュバン型
振動子が構成されている。

さらに、前記ホーン４の先端部には棒状体よりなる振動
伝達部材としてのプローブ８が連結されている。

このように構成された超音波振動子は駆動周波数から決
定される１／２波長の長さで決定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述のように構成された超音波治療装置用の
超音波振動子は、素子径が数Ｕ〜三十数順の圧電素子が
利用され、二十数ｋ　Ｈｚ付近の共振周波数を用いて駆
動している。このように二十数ｋ　Ｈｚで駆動を行なっ
ている場合は、圧電素子径よりも駆動周波数と音響特性
から決定される波長（以下、波長という）の１／２、つ
まり振動子長の方が長い。

しかし、最近では種々の成分の結石を破砕したり、種々
の組織（臓器）を吸引したり、また振動減衰の防止から
使用する駆動周波数範囲が広がり、より高い周波数での
駆動が行われるようになってきた。このような場合、圧
電素子径に比べて波長の１／２、つまり振動子の方が短
くなることがある。

一般に超音波治療装置は、長袖方向の振動である縦振動
を利用しているため、この比が逆転したことで超音波振
動子に縦振動と横振動が合成され、乱れ振動が生じ、駆
動不能になることがある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、超音波振動を高い周波数で駆動し
ても乱れ振動の発生のない安定した駆動を行なう超音波
振動子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕この発明は、前
記目的を達成するために、電極と圧電素子とを積層した
積層部材を前部金属ブロックと後部金属ブロックとによ
ってその積層方向から挟持して振動子構成部材を構成し
、この部材の任意の位置に、１／２波長の整数倍の長さ
を持った補助部材を設け、この補助部材と前記振動子構
成部材とをボルトとナツトで固定したことにある。

そして、圧電素子の径より１７２波長が短い場合でも、
前記補助部材によって圧電素子径よりも振動子長が長く
なり、乱れ振動を防止する。

〔実施例〕

以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は第１の実施例を示すもので、超音波処置装置用
の超音波振動子の構造および波形を示すものである。第
１図中、１１・・・は電極で、１２・・・は圧電素子で
ある。電極１１．と圧電索子１２は交互に積層され、積
層部材１３が構成されている。この積層部材１３の前部
には１／２λ（波長）の長さで構成された前部金属ブロ
ックとしてのホーン１４が設けられている。さらに、前
記積層部材１３と後部金属ブロックとしてのバックマス
１５との間には１／２λ（波長）の長さで構成された補
助部材１６が介在されている。そして、前記積層部材１
３とホーン１４およびバックマス１５とからなる振動子
構成部材１７を構成し、この振動子構成部材１７と前記
補助部材１６とはボルト１８とナツト１９とによって強
固に固定され、ランジュバン型振動子が構成されている
。このとき、振動子は１λ波長の長さに構成されるよう
に積層部材１３、バックマス５およびボルト１８および
ナツト１９の長さが設定されている。

なお、２０は振動伝達部材としてのプローブであり、前
記ホーン１４の先端部にねじ込み固定されている。

ここで、前記圧電素子１２はジルコン酸チタン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）と呼ばれるセラミック素子で形成されており、ホ
ーン１４、バックマス１５、補助部材１６およびボルト
１８とナツト１９は音響特性が優れ、かつ高振幅に耐え
られる金属が望まれ、たとえばチタン合金、ステンレス
、銅、ジュラルミン等で形成されている。

このように構成された超音波振動子の電極１１・・・に
高周波電圧を印加すると、圧電素子１２・・・が圧電現
象により微少の歪が発生する。この超音波振動はホーン
１４によって増幅されてブローブ２０に伝達され、この
超音波振動によって組織の吸引、結石の破砕等の治療を
行なうことができる。

このとき、圧電素子１２の径よりも１／２λ（波長）が
短い場合、１／２λ（波長）の長さを持った補助部材１
６によって見掛は上、圧電素子１２の径よりも振動子長
が長くなり、乱れ振動の発生がない安定した駆動を行な
うことができる。

第２図は第２の実施例を示すもので、積層部材１３の後
部に１／２λ（波長）の長さに構成された補助部材１６
とバックマス１５とを一体に形成した一体化補助部材２
１を設けたものである。このような構成によれば、第１
の実施例と同様の作用効果が得られるとともに、補助部
材１６とバックマス１５との接合面がなく、振動の伝達
ロスによる発熱を防止でき、また組立作業性が向上する
。

第３図は第３の実施例を示すもので、電極１１・・・と
圧電素子１２・・・とからなる積層部材１３の一部に１
／２λ（波長）の長さに構成された補助部材１６を介在
させたものである。すなわち、最も後端側の１つの電極
１１ａと１つの圧電索子１２ａとからなる積層部材１３
ａを分離し、これを前記補助部材１６とバックマス１５
との間に介在させたものである。このような構成によれ
ば、第１の実施例と同様の作用効果が得られる上、電極
１１ａと圧電素子１２ａとからなる積層部材１３ａに高
周波電圧を印加することで、振動子に発生する歪を大き
くすることができる。したがって、超音波振動の大きさ
、つまり先端振幅を増大させることができ、効率の良い
治療ができる。また、図示しないが、前記補助部材１６
とホーン１４との間にある超音波振動の節部に、圧電素
子と電極とを交互に積層した積層部材を追加してもよい
。

第４図は第４の実施例を示すもので、積層部材１３とホ
ーン１４との間に１／２λ（波長）の長さに構成された
補助部材１６を介在させたものである。このように構成
することによって、第１の実施例と同様の作用効果が得
られ、また前記補助部材１６をホーン１４と一体に形成
することによって第２の実施例と同様の作用効果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、振動子構成部
材の任意の位置に、１／２λ（波長）の整数倍の長さを
持った補助部材を設けることによって、圧電素子の径よ
り、１／２λ（波長）が短い場合でも、圧電素子径より
も振動子長を長くすることができ、乱れ振動の発生を防
止して安定した駆動ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す超音波振動子の
縦断側面図および波形図、第２図はこの発明の第２の実
施例を示す超音波振動子の縦断側面図および波形図、第
３図はこの発明の第３の実施例を示す超音波振動子の縦
断側面図および波形図、第４図はこの発明の第４の実施
例を示す超音波振動子の縦断側面図および波形図、第５
図は従来の超音波振動子の縦断側面図である。 １１・・・電極、１２・・・圧電素子、１３・・・積層
部材、１４・・・ホーン（前部金属ブロック）、１５・
・・バックマス（後部金属ブロック）、１６・・・補助
部材、１７・・・振動子構成部材、１８・・・ボルト、
１９・・・ナラ　　ト　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極と圧電素子とを積層した少なくとも１組以上の積層
   部材を、その積層方向から前部金属ブロックと後部金属
   ブロックとによって挟持して振動子構成部材を構成し、
   この振動子構成部材の任意の位置に、１／２波長の整数
   倍の長さを持った補助部材を設け、この補助部材と前記
   振動子構成部材とをボルトとナットで固定したことを特
   徴とする超音波振動子。