JPWO2015072326A1 - 振動発生ユニット、振動体ユニット及び超音波処置装置 - Google Patents

振動発生ユニット、振動体ユニット及び超音波処置装置 Download PDF

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Abstract

振動発生ユニットは、超音波振動が先端方向から基端方向へ伝達される基端側振動伝達部を備える。超音波振動子より前記基端方向側に位置する腹位置の中で前記超音波振動子に最も近い腹位置を基準腹位置とした場合に、前記超音波振動の半波長の整数倍に等しい延設寸法だけ前記基準腹位置から前記基端方向へ離れた位置に、前記基端側振動伝達部の基端が位置する。前記振動発生ユニットは、前記基端側振動伝達部において前記基端方向へ伝達される前記超音波振動の振幅を拡大する振幅拡大部を備える。

Description

本発明は、超音波振動を用いて処置部が処置対象を処置する超音波処置装置において、処置に用いられる超音波振動を発生する振動発生ユニットに関する。また、処置部及び振動発生ユニットを備える振動体ユニット、及び、振動体ユニットを備える超音波処置装置に関する。
特許文献１には、処置部として手術チップが先端部に設けられる超音波処置装置が開示されている。この超音波処置装置には、電流を超音波振動に変換する圧電結晶（圧電素子）を備える振動発生ユニットが、設けられている。振動発生ユニットの先端方向側には、振動伝達ロッドが、延設されている。振動伝達ロッドの先端方向側に、手術チップが取付けられる。圧電結晶で発生した超音波振動は、振動伝達ロッドを通して基端方向から先端方向へ伝達される。そして、手術チップが、伝達された超音波振動を用いて、生体組織等の処置対象を処置する。振動伝達ロッド及び手術チップによって、振動発生ユニットの先端方向側に接続され、振動発生ユニットから超音波振動が伝達される先端側振動伝達部が形成される。また、振動発生ユニット、振動伝達ロッド及び手術チップによって、振動体ユニットが形成されている。
特開平７−１６２５４号公報
前記特許文献１に示すような超音波処置装置では、一般に、処置での使用後において、処置部が設けられる先端側振動伝達部（振動伝達ロッド及び手術チップ）が廃棄され、高価な圧電素子（圧電結晶）を含む振動発生ユニットが再利用される。ここで、先端側振動伝達部を形成する材料の種類が、先端側振動伝達部ごとに異なる場合がある。また、全ての先端側振動伝達部が６４チタンから形成される場合でも、アルミの含有率が先端側振動伝達部ごとに異なる場合もある。前述の観点から、先端振動伝達部ごとに、ヤング率のバラツキが発生してしまう。
先端側振動伝達部ごとにヤング率のバラツキが発生することにより、同一の振動発生ユニットが用いられる場合でも、振動発生ユニットに接続される先端側振動伝達部の変化に対応して振動体ユニット（振動発生ユニット、振動伝達ロッド及び手術チップ）の超音波振動による共振周波数が変化する。すなわち、先端側振動伝達部ごとのヤング率のバラツキが振動体ユニットの共振周波数に影響を与え、先端側振動伝達部ごとのヤング率のバラツキによって振動体ユニットの共振周波数にバラツキが発生してしまう。振動発生ユニットに接続される先端側振動伝達部の変化に対応して振動体ユニットの共振周波数が変化することにより、電源ユニットによる振動体ユニットの共振周波数の測定が複雑になり、電源ユニットから超音波振動に供給される電流が適切に制御されない等の不具合が発生する。これにより、超音波振動を用いた処置での処置性能が低下してしまう。
本発明は前記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、先端側振動伝達部ごとにヤング率のバラツキが発生する場合でも、振動体ユニットの共振周波数のバラツキが低減される振動発生ユニットを提供することにある。また、その振動発生ユニット及び先端側振動伝達部を備える振動体ユニット、及び、その振動体ユニットを備える超音波処置装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明のある態様は、先端部に処置部が設けられる先端側振動伝達部が先端方向側に接続され、前記先端側振動伝達部に伝達される超音波振動を発生する振動発生ユニットであって、電流が供給されることにより前記超音波振動を発生する超音波振動子と、前記超音波振動子が装着される振動子装着部と、前記振動子装着部の基端方向側に長手軸に沿って延設され、前記超音波振動子で発生した前記超音波振動が前記先端方向から前記基端方向へ伝達される基端側振動伝達部であって、前記超音波振動子より前記基端方向側に位置する前記超音波振動の腹位置の中で前記超音波振動子に最も近い腹位置を基準腹位置とした場合に、前記超音波振動の半波長の整数倍に等しい延設寸法だけ前記基準腹位置から前記基端方向へ離れた位置に、基端が位置する基端側振動伝達部と、前記長手軸に平行な軸平行方向について前記基端側振動伝達部の前記基端と前記基準腹位置との間に設けられ、前記基端側振動伝達部において前記基端方向へ伝達される前記超音波振動の振幅を拡大する振幅拡大部と、を備える。
本発明によれば、先端側振動伝達部ごとにヤング率のバラツキが発生する場合でも、振動体ユニットの共振周波数のバラツキが低減される振動発生ユニットを提供することができる。また、その振動発生ユニット及び先端側振動伝達部を備える振動体ユニット、及び、その振動体ユニットを備える超音波処置装置を提供することができる。
本発明の実施形態の参照となる振動状態の検証で用いられる試験振動体を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る超音波処置装置を示す概略図である。 第１の実施形態に係る振動子ユニットの構成を概略的に示す断面図である。 第１の実施形態に係る振動体ユニットを概略的に示す断面図である。 比較例に係る振動体ユニットを概略的に示す断面図である。 第１の実施形態の第１の変形例に係る振動体ユニットを概略的に示す断面図である。 第２の実施形態に係る振動体ユニットを概略的に示す断面図である。 比較例、第１の実施形態及び第２の実施形態での超音波プローブのヤング率と振動体ユニットの共振周波数との関係を示す概略図である。 第３の実施形態に係る振動子ユニット及び電源ユニットの構成を示す概略図である。 超音波振動の周波数と音響インピーダンスとの関係の一例を示す概略図である。 第１の実施形態乃至第３の実施形態のある変形例に係る振動発生ユニットを概略的に示す断面図である。 第１の実施形態乃至第３の実施形態の別のある変形例に係る振動体ユニットを概略的に示す断面図である。
（実施形態の参照となる振動状態の検証）
本発明の実施形態を説明する前に、後述の実施形態の参照となる振動状態の検証について、図１を参照して説明する。図１は、振動状態の検証に用いられる試験振動体１００を示す図である。振動状態の検証は、シミュレーション等によって行われ、試験振動体１００を用いてヤング率（Ｅ）と共振周波数（Ｆｒ）との関係が検証される。
図１に示すように、試験振動体１００は、延設軸Ｔに沿って延設されている。ここで、延設軸Ｔに平行な方向の一方を第１の延設方向（図１の矢印Ｔ１の方向）とし、第１の延設方向とは反対方向を第２の延設方向（図１の矢印Ｔ２の方向）とする。試験振動体１００では、第１の延設方向から第２の延設方向へ超音波振動が伝達される。また、試験振動体１００は、腹位置Ａ´１〜Ａ´６と、節位置Ｎ´１〜Ｎ´５と、を有する。すなわち、試験振動体１００は、超音波振動を伝達することにより、腹位置Ａ´１〜Ａ´６及び節位置Ｎ´１〜Ｎ´５を有する所定の振動状態で振動を行う。
試験振動体１００には、第１の延設方向から順に、第１の伝達領域１０１、第２の伝達領域１０２、第３の伝達領域１０３、第４の伝達領域１０４及び第５の伝達領域１０５が延設されている。第１の伝達領域１０１は、腹位置Ａ´１と腹位置Ａ´２との間に延設され、第２の伝達領域１０２は、腹位置Ａ´２と腹位置Ａ´３との間に延設され、第３の伝達領域１０３は、腹位置Ａ´３と腹位置Ａ´４との間に延設され、第４の伝達領域１０４は、腹位置Ａ´４と腹位置Ａ´５との間に延設され、第５の伝達領域１０５は、腹位置Ａ´５と腹位置Ａ´６との間に延設されている。
第３の伝達領域１０４は、断面積減少部１０６と、断面積減少部１０６から第１の延設方向へ向かって延設される第１の延設部１０７と、断面積減少部１０６から第２の延設方向へ向かって延設される第２の延設部１０８と、を備える。試験振動体１００が所定の振動状態で振動することにより、超音波振動による応力が作用する節位置Ｎ´３は、断面積減少部１０６に位置している。また、断面積減少部１０６によって、第２の延設部１０８の延設軸Ｔに垂直な断面積が、第１の延設部１０７に比べて小さくなる。超音波振動による応力が作用する位置で延設軸Ｔに垂直な断面積が減少することにより、断面積減少部１０６では、超音波振動の振幅が拡大される（増加する）。なお、第１の伝達領域１０１、第２の伝達領域１０２、及び、第３の伝達領域１０３の第１の延設部１０７では、延設軸Ｔに垂直な断面積がＳ１となる。また、第３の伝達領域１０３の第２の延設部１０８では、延設軸Ｔに垂直な断面積がＳ２となり、断面積Ｓ１より小さくなる。
また、第３の伝達領域１０３と第４の伝達領域１０４との間の腹位置Ａ´４には、断面積拡大部１０９が設けられている。すなわち、試験振動体１００が所定の振動状態で振動することにより、腹位置Ａ´３は、断面積拡大部１０９に位置する。断面積拡大部１０９によって、第４の伝達領域１０４の延設軸Ｔに垂直な断面積が、第３の伝達領域１０３の第２の延設部１０８に比べて大きくなる。ただし、断面積拡大部１０９に位置する腹位置Ａ´３では、超音波振動による応力がゼロとなる。超音波振動による応力が作用しないため、断面積拡大部１０９では、延設軸Ｔに垂直な断面積が拡大しても（変化しても）、超音波振動の振幅は減少しない（変化しない）。なお、第４の伝達領域１０４及び第５の伝達領域１０５での延設軸Ｔに垂直な断面積は、第１の伝達領域１０１及び第２の伝達領域１０２と同一で、Ｓ１となる。
振動状態の検証では、断面積減少部１０６での超音波振動の変成比（拡大率）を変化させて、ヤング率（Ｅ）と共振周波数（Ｆｒ）との関係を検証した。すなわち、第２の延設部１０８の延設軸Ｔに垂直な断面積Ｓ２に対する第１の延設部１０７の延設軸Ｔに垂直な断面積Ｓ１の比率を変化させて、検証が行った。そして、それぞれの変成比において、第４の伝達領域１０４でのヤング率（Ｅ）の変化に対する試験振動体１００の共振周波数（Ｆｒ）の変化を検証した。
前述の検証の結果、断面積減少部１０６での超音波振動の変成比が大きくなるほど、第４の伝達領域１０４のヤング率（Ｅ）の変化が試験振動体１００の共振周波数（Ｆｒ）に大きな影響を及ぼすことが実証された。すなわち、第４の伝達領域１０４での超音波振動の振幅が大きくなるほど、第４の伝達領域１０４のヤング率（Ｅ）の試験振動体１００の共振周波数（Ｆｒ）への影響が大きくなる。第５の伝達領域１０５のヤング率（Ｅ）を変化させた場合についても、第４の伝達領域１０４のヤング率（Ｅ）を変化させた場合と同様の結果が得られた。すなわち、第５の伝達領域１０５での超音波振動の振幅が大きくなるほど（すなわち、断面積減少部１０６での超音波振動の変成比が大きくなるほど）、第５の伝達領域１０５のヤング率（Ｅ）の試験振動体１００の共振周波数（Ｆｒ）への影響が大きくなった。以上より、超音波振動の振幅が大きくなる領域ほど、ヤング率（Ｅ）が共振周波数（Ｆｒ）へ及ぼす影響が大きくなることが、実証された。
また、振動状態の検証では、それぞれの変成比において、第３の伝達領域１０３でのヤング率（Ｅ）の変化に対する試験振動体１００の共振周波数（Ｆｒ）の変化も検証した。第３の伝達領域１０３は、延設軸Ｔに垂直な断面積Ｓ２が小さくなる第２の延設部１０８が設けられているため、第４の伝達領域１０４及び第５の伝達領域１０５に比べて、体積が小さくなる。このため、第３の伝達領域１０３でヤング率（Ｅ）を変化させた場合、第４の伝達領域１０４（第５の伝達領域１０５）でヤング率（Ｅ）を変化させた場合と比較して、ヤング率（Ｅ）と共振周波数（Ｆｒ）との関係が、異なる傾向を示した。
前述の検証では、第３の伝達領域１０３でヤング率（Ｅ）を変化させた場合と第４の伝達領域１０４でヤング率（Ｅ）を変化させた場合との間で、ヤング率（Ｅ）と共振周波数（Ｆｒ）との関係が示す傾向が異なる原因について、調査した。この結果、ヤング率（Ｅ）を変化させる領域の振幅に加えて、ヤング率（Ｅ）を変化させる領域の体積が、ヤング率（Ｅ）と共振周波数（Ｆｒ）との関係に影響を及ぼすことが実証された。実際に、第３の伝達領域１０３の体積（すなわち、第２の延設部１０８での延設軸Ｔに垂直な断面積Ｓ２）が、ヤング率（Ｅ）と共振周波数（Ｆｒ）との関係に影響を及ぼした。すなわち、体積が大きくなる領域ほど、ヤング率（Ｅ）が共振周波数（Ｆｒ）へ及ぼす影響が大きくなることが、実証された。
前述の検証の結果を参照として、以下、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図２乃至図５を参照して説明する。図２は、本実施形態の超音波処置装置１の構成を示す図である。図２に示すように、超音波処置装置１は、超音波処置具であるハンドピース（処置ユニット）２と、ハンドピース２に連結される振動子ユニット３と、を備える。超音波処置装置１は、ハンドピース２及び振動子ユニット３を通る長手軸Ｃを有する。ここで、長手軸Ｃに平行な方向の一方を先端方向（図２の矢印Ｃ１の方向）とし、先端方向とは反対方向を基端方向（図２の矢印Ｃ２の方向）とする。また、先端方向及び基端方向が長手軸Ｃに平行な軸平行方向となる。振動子ユニット３は、基端方向側からハンドピース２に連結される。ハンドピース２は、超音波振動を用いて生体組織等の処置対象を凝固と同時に切開する超音波凝固切開処置具である。
ハンドピース２は、保持ユニット５と、シース６と、先端側振動伝達部である超音波プローブ７と、ジョー８と、を備える。保持ユニット５は、長手軸Ｃに沿って延設される筒状ケース部１１と、筒状ケース部１１と一体に形成される固定ハンドル１２と、筒状ケース部１１に対して回動可能に取付けられる可動ハンドル１３と、を備える。筒状ケース部１１への取付け位置を中心として可動ハンドル１３が回動することにより、可動ハンドル１３が固定ハンドル１２に対して開動作又は閉動作を行う。また、保持ユニット５は、筒状ケース部１１の先端方向側に取付けられる回転操作ノブ１５を備える。回転操作ノブ１５は、筒状ケース部１１に対して長手軸Ｃを中心として回転可能である。また、固定ハンドル１２には、供給操作入力部である供給操作入力ボタン１６が取付けられている。
シース６は、長手軸Ｃに沿って延設されている。シース６が先端方向側から回転操作ノブ１５の内部及び筒状ケース部１１の内部に挿入されることにより、シース６が保持ユニット５に取付けられる。先端側振動伝達部である超音波プローブ７は、筒状ケース部１１の内部から先端方向へ向かって、長手軸Ｃに沿って延設されている。また、超音波プローブ７は、シース６に挿通されている。超音波プローブ７には、シース６の先端から先端方向へ向かって突出する処置部１７が、設けられている。
ジョー８は、シース６の先端部に回動可能に取付けられている。可動ハンドル１３は、筒状ケース部１１の内部でシース６の可動筒状部（図示しない）に接続されている。可動筒状部の先端は、ジョー８に接続されている。固定ハンドル１２に対して可動ハンドル１３を開閉することにより、可動筒状部が長手軸Ｃに沿って移動する。これにより、ジョー８が、シース６への取付け位置を中心として回動し、超音波プローブ７の処置部１７に対して開動作又は閉動作する。また、シース６、超音波プローブ７及びジョー８は、回転操作ノブ１５と一体に、筒状ケース部１１に対して長手軸Ｃを中心として、回転可能である。
振動子ユニット３の基端には、ケーブル１８の一端が接続されている。ケーブル１８の他端は、電源ユニット２０に接続されている。電源ユニット２０は、電流を出力する電流供給部２１と、電流供給部２１を制御する供給制御部２２と、を備える。電流供給部２１は、例えば電源及びアンプ回路（駆動回路）等から形成され、供給制御部２２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、及び、メモリ等の記憶部から形成されている。そして、電源ユニットは２０は、例えば電流供給部２１及び供給制御部２２を形成する部品、回路等を備える電源装置である。
図３は、振動子ユニット３の構成を示す図である。図３に示すように、振動子ユニットは、外側振動子ケース２５と、外側振動子ケース２５の内部に位置する内側振動子ケース２６と、を備える。外側振動子ケース２５及び内側振動子ケース２６は、長手軸Ｃに沿って延設され、基端方向側から保持ユニット５の筒状ケース部１１の内部に挿入されている。そして、外側振動子ケース２５及び内側振動子ケース２６は、筒状ケース部１１の内部でシース６に連結されている。
内側振動子ケース２６の内部には、超音波振動を発生する振動発生ユニット３０が設けられている。外側振動子ケース２５、内側振動子ケース２６及び振動発生ユニット３０によって、振動子ユニット３が形成されている。振動発生ユニット３０は、超音波振動子３１を備える。超音波振動子３１は、電流を超音波振動に変換する（本実施形態では４つの）圧電素子３２Ａ〜３２Ｄと、２つの電極部３３Ａ、３３Ｂと、を備える。
ここで、長手軸Ｃに垂直な断面において長手軸Ｃから離れる方向を外周方向（離軸方向）とし、外周方向とは反対方向を内周方向（向軸方向）とする。そして、外周方向及び周方向を径方向とする。内側振動子ケース２６には、径方向について内側振動子ケース２６を貫通する２つの貫通孔２７Ａ，２７Ｂが形成されている。また、径方向について外側振動子ケース２５と内側振動子ケース２６との間には、隙間部２８が形成されている。電極部３３Ａは、貫通孔２７Ａから隙間部２８に外周方向へ向かって突出する突出部３５Ａを備える。また、電極部３３Ｂは、貫通孔２７Ｂから隙間部２８に外周方向へ向かって突出する突出部３５Ｂを備える。
電極部３３Ａの突起部３５Ａには、電気配線３６Ａの一端が接続されている。また、電極部３３Ｂの突起部３５Ｂには、電気配線３６Ｂの一端が接続されている。電気配線３６Ａ，３６Ｂは、隙間部２８及びケーブル１８の内部を通って、延設されている。電気配線３６Ａ，３６Ｂの他端は、電源ユニット２０の電流供給部２１に接続されている。電流供給部２１から電気配線３６Ａ，３６Ｂを通して超音波振動子３１に電流が供給されることにより、超音波振動子３１で超音波振動が発生する。
振動発生ユニット３０は、超音波振動子３１が取付けられる柱状のホーン部材３７を備える。ホーン部材３７は、長手軸Ｃに沿って延設されている。ホーン部材３７は、超音波振動子３１が装着される振動子装着部３８を備える。また、ホーン部材３７には、振動子装着部３８より先端方向側に断面積変化部４１が形成されている。断面積変化部４１では、基端方向から先端方向に向かうにつれて、長手軸Ｃに垂直な断面積が減少する。ホーン部材３８の先端部には、雌ネジ部４２が形成されている。雌ネジ部４２は、断面積変化部４１より先端方向側に位置している。振動子装着部３８の基端部には、雄ネジ部４３が形成されている。また、振動発生ユニット３０は、振動装着部３８の基端方向側に長手軸Ｃに沿って延設される基端側振動伝達部である柱状の棒状部材４５を備える。
超音波プローブ７は、振動発生ユニット３０の先端方向側に接続される。超音波プローブ７は、筒状ケース部１１の内部で振動発生ユニット３０に接続される。超音波プローブ７が振動発生ユニット３０に接続されることにより、超音波振動によって振動する振動体ユニット１０が形成される。
図４は、振動体ユニット１０の構成を示す図である。図４に示すように、超音波プローブ７の基端部には、雄ネジ部４６が形成されている。雄ネジ部４６がホーン部材３７の雌ネジ部４２に螺合することにより、振動発生ユニット３０のホーン部材３７の先端方向側に、超音波プローブ７が接続される。棒状部材４５の先端部には、雌ネジ部４７が形成されている。振動子装着部３８の雄ネジ部４３が雌ネジ部４７と螺合することにより、ホーン部材３７の基端方向側に棒状部材４５が接続される。超音波振動子３１は、ホーン部材３７の断面積変化部４１と棒状部材４５との間に挟まれた状態で、振動子装着部３８に装着されている。なお、超音波プローブ７、ホーン部材３７及び棒状部材４５は、６４チタン等の超音波振動の伝達性が高い材料から形成されている。
保持ユニット５の供給操作入力ボタン１６で供給操作が入力されることにより、内側振動子ケース２６及びケーブル１８の内部を通って延設される電気信号経路を介して、操作信号が電源ユニット２０の供給制御部２２に伝達される。これにより、供給制御部２２は、電流供給部２１を制御し、電流供給部２１から超音波振動子３１に電流が供給される。そして、超音波振動子３１で超音波振動が発生する。
超音波振動子３１で発生した超音波振動は、ホーン部材３７を介して超音波プローブ７に伝達される。この際、ホーン部材３７の断面積変化部４１で、超音波振動の振幅が拡大される。超音波プローブ７では、基端方向から先端方向へ超音波振動が伝達される。そして、超音波プローブ７の先端部に設けられる処置部１７が、伝達された超音波振動を用いて生体組織等の処置対象を処置する。また、超音波振動子３１で発生した超音波振動は、棒状部材４５に伝達される。そして、棒状部材４５において、先端方向から基端方向へ超音波振動が伝達される。なお、超音波振動によっては、振動体ユニット１０は、振動方向及び伝達方向が長手軸Ｃに対して平行な縦振動を行う。
超音波プローブ７の処置部１７とジョー８との間で処置対象が把持された状態で振動体ユニット１０が振動することにより、処置部１７と処置対象との間に摩擦熱が発生する。発生した摩擦熱によって、処置対象が凝固と同時に切開される。
振動体ユニット１０は、腹位置（例えばＡ１〜Ａ３）及び節位置（例えばＮ１，Ｎ２）を有する共振周波数Ｆｒで振動する。この際、振動体ユニット１０の先端（超音波プローブ７の先端）は、超音波振動の腹位置Ａ１となる。また、振動体ユニット１０の基端（棒状部材４５の基端）は、超音波振動の腹位置Ａ３となる。腹位置Ａ１は、超音波振動の腹位置（例えばＡ１〜Ａ３）の中で最も先端方向側に位置する最先端腹位置である。また、腹位置Ａ３は、超音波振動の腹位置（例えばＡ１〜Ａ３）の中で最も基端方向側に位置する最基端腹位置である。共振周波数Ｆｒの振動では、ホーン部材３７の断面積変化部４１に、超音波振動の節位置Ｎ１が位置している。節位置Ｎ１は、超音波振動子３１より先端方向側に位置している。
共振周波数Ｆｒの振動では、ホーン部材３７の基端は、超音波振動の腹位置Ａ２となる。腹位置Ａ２は、超音波振動子３１より基端方向側に位置している。また、超音波振動子３１より基端方向側に位置する超音波振動の腹位置（例えばＡ２，Ａ３）の中で、超音波振動子３１に最も近い腹位置を基準腹位置とした場合、腹位置Ａ２が基準腹位置となる。本実施形態では、基端側伝達部である棒状部材４５の基端は、共振周波数Ｆｒでの超音波振動の半波長（半波長の１倍）に等しい延設寸法Ｌ１だけ腹位置（基準腹位置）Ａ２から基端方向へ離れた位置に、位置している。したがって、長手軸Ｃに平行な軸平行方向について、腹位置（最基端腹位置）Ａ３は、腹位置（基準腹位置）Ａ２から超音波振動の半波長に等しい延設寸法Ｌ１だけ離れている。
基端側振動伝達部である棒状部材４５には、長手軸Ｃに平行な軸平行方向について棒状部材４５の基端と腹位置（基準腹位置）Ａ２との間に、断面積減少部５１が設けられている。棒状部材４５では、断面積減少部５１から先端方向へ第１の伝達領域５２が延設され、断面積減少部５１から基端方向へ第２の伝達領域５３が延設されている。したがって、断面積減少部５１は、軸平行方向について第１の伝達領域５２と第２の伝達領域５３との間に位置している。断面積減少部５１によって、第２の伝達領域５３では、長手軸Ｃに垂直な棒状部材４５の断面積が、第１の伝達領域５２に比べて減少する。本実施形態では、断面積減少部５１は、共振周波数Ｆｒでの超音波振動の節位置Ｎ２に位置している。
超音波振動の腹位置（例えばＡ１〜Ａ３）とは異なる位置では超音波振動による応力が作用する。振動体ユニット１０では、超音波振動による応力が作用する位置で長手軸Ｃに垂直な断面積が減少することにより、超音波振動の振幅が増加する。このため、断面積減少部５１で棒状部材４５（振動体ユニット１０）の長手軸Ｃに垂直な断面積が減少することにより、先端方向から基端方向へ伝達される超音波振動の振幅が増加する。すなわち、断面積減少部５１は、棒状部材４５において基端方向へ伝達される超音波振動の振幅を拡大する振幅拡大部となる。
また、超音波振動の節位置（例えばＮ１，Ｎ２）では、節位置以外の位置に比べて、超音波振動による応力が大きくなる。超音波振動による応力が大きい節位置Ｎ２で棒状部材４５の長手軸Ｃに垂直な断面積が減少するため、断面積減少部５１での超音波振動の振幅の変成比（拡大率）が大きくなる。断面積減少部５１での超音波振動の振幅の変成比が大きくなることにより、第１の伝達領域５２での振幅に対する第２の伝達領域５３での振幅の比率が大きくなる。ここで、節位置Ｎ２は、腹位置（基準腹位置）Ａ２より基端方向側に位置する超音波振動の節位置（例えばＮ２）の中で、最も腹位置（基準腹位置）Ａ２に近い。
次に、超音波処置装置１の作用及び効果について説明する。超音波処置装置１を用いて生体組織等の処置対象を処置する際には、シース６、超音波プローブ７及びジョー８を体腔内に挿入する。そして、ジョー８と処置部１７との間に処置対象を位置させる。この状態で、可動ハンドル１３を固定ハンドル１２に対して閉動作させることにより、ジョー８が処置部１７に対して閉動作を行い、ジョー８と処置部１７との間で処置対象が把持される。処置対象を把持した状態において供給操作入力ボタン１６で供給操作が入力されることにより、電流供給部２１から超音波振動子３１に電流が供給される。そして、超音波振動子３１で超音波振動が発生し、超音波プローブ７において基端方向から先端方向へ超音波振動が伝達される。そして、処置部１７が、伝達された超音波振動を用いて処置を行い、前述のように処置対象が凝固と同時に切開される。この際、棒状部材４５において先端方向から基端方向へ、発生した超音波振動が伝達される。
処置が終了したら、処置部１７が設けられる超音波プローブ（先端側振動伝達部）７は廃棄され、高価な圧電素子３２Ａ〜３２Ｄを含む振動発生ユニット３０（振動子ユニット３）は再利用される。したがって、１回の処置ごとに超音波プローブ７が取替えられる。ここで、超音波プローブ７を形成する材料の種類が、超音波プローブ７ごとに異なる場合がある。また、全ての超音波プローブ７が６４チタンから形成される場合でも、アルミの含有率が超音波プローブ７ごとに異なる場合もある。このため、超音波プローブ７ごとに、ヤング率Ｅａのバラツキが発生してしまう。超音波プローブ７のヤング率Ｅａは、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒに影響を与える。このため、超音波プローブ７ごとにヤング率Ｅａのバラツキが発生することにより、振動発生ユニット３０に接続される超音波プローブ７の変化に対応して振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒが変化する。すなわち、超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキによって、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒにバラツキが発生してしまう。
ここで、比較例として、振動体ユニット１０´を図５に示す。図５に示すように、振動体ユニット１０´には、第１の実施形態の振動体ユニット１０と同様に、超音波プローブ７´、ホーン部材３７´及び超音波振動子３１´が設けられている。また、振動体ユニット１０´は、腹位置（例えばＡ１，Ａ２）及び節位置（例えばＮ１）を有する共振周波数Ｆｒで振動する。そして、超音波プローブ７´の先端に位置する腹位置Ａ１が、最先端腹位置となる。ただし、振動体ユニット１０´（振動発生ユニット３０´）には、第１の実施形態の振動体ユニット１０（振動発生ユニット３０）とは異なり、棒状部材（基端側振動伝達部）４５が設けられてなく、代わりにバックマス４５´が設けられている。超音波振動子３１´は、ホーン部材３７´の断面積変化部４１´とバックマス４５´との間に挟まれた状態で、振動子装着部３８´に装着されている。
長手軸Ｃに平行な軸平行方向についてバックマス４５´の基端は、ホーン部材３７´の基端と位置が一致している。したがって、ホーン部材３７´の基端が振動体ユニット１０´の基端（振動発生ユニット３０´の基端）となる。また、振動体ユニット１０´では、振動体ユニット１０´の基端に位置する腹位置Ａ２が最基端腹位置となり、１つの腹位置Ａ２のみが超音波振動子３１´より基端方向側に位置する。このため、振動体ユニット１０´（振動発生ユニット３０´）は、第１の実施形態の振動体ユニット１０（振動発生ユニット３０）と比較して、軸平行方向についての寸法が超音波振動の半波長だけ小さくなる。
振動体ユニット１０´では、振動発生ユニット３０´の軸平行方向についての寸法が小さくなるため、振動発生ユニット３０´のヤング率Ｅｂの振動体ユニット１０´の共振周波数Ｆｒへの影響は小さくなる。このため、超音波プローブ７´ごとのヤング率Ｅａのバラツキが、振動体ユニット１０´の共振周波数Ｆｒへ大きな影響を及ぼす。
そこで、本実施形態では、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響を低減させるために、棒状部材（基端側振動伝達部）４５が設けられている。棒状部材４５を設けることにより、棒状部材４５のヤング率Ｅｃが振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへ影響を及ぼす。すなわち、棒状部材４５が設けられない場合（図５の比較例）に比べて軸平行方向についての寸法が超音波振動の半波長だけ大きくなることにより、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの振動発生ユニット３０のヤング率Ｅｂの影響が大きくなる。したがって、図５の比較例に比べて、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響が小さくなる。
また、基端側振動伝達部である棒状部材４５では、断面積減少部５１で、先端方向から基端方向へ伝達される超音波振動の振幅が拡大される。このため、断面積減少部５１の基端方向側に延設される第２の伝達領域５３では、超音波振動の振幅が大きくなる。前述の振動状態の検証の結果から、超音波振動の振幅が大きくなる領域ほど、ヤング率（Ｅ）が共振周波数（Ｆｒ）へ及ぼす影響が大きくなる。棒状部材４５に超音波振動の振幅の大きい第２の伝達領域５３が設けられることにより、棒状部材４５のヤング率Ｅｃが振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへ及ぼす影響が大きくなり、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの振動発生ユニット３０のヤング率Ｅｂの影響がさらに大きくなる。したがって、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響がさらに小さくなる。これにより、先端側振動伝達部である超音波プローブ７ごとにヤング率Ｅａのバラツキが発生する場合でも、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒのバラツキを低減することができる。
また、断面積減少部５１に位置する節位置Ｎ２を含む超音波振動の節位置（例えばＮ１，Ｎ２）では、節位置以外の位置に比べて、超音波振動による応力が大きくなる。超音波振動の応力が大きくなる節位置Ｎ２に断面積減少部５１が設けられるため、断面積減少部５１での超音波振動の振幅の変成比（拡大率）が大きくなる。断面積減少部５１での超音波振動の振幅の変成比が大きくなることにより、第２の伝達領域５３での振幅が大きくなる。これにより、棒状部材４５のヤング率Ｅｃが振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへ及ぼす影響がさらに大きくなり、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響がさらに小さくなる。これにより、先端側振動伝達部である超音波プローブ７ごとにヤング率Ｅａのバラツキが発生する場合でも、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒのバラツキをさらに有効に低減することができる。
（第１の実施形態の変形例）
なお、第１の実施形態では、腹位置（基準腹位置）Ａ２から超音波振動の半波長だけ基端方向へ離れた位置に、棒状部材４５の基端（振動体ユニット１０の基端）が位置するが、これに限るものではない。例えば、第１の実施形態の第１の変形例として図６に示すように、腹位置（基準腹位置）Ａ２から共振周波数Ｆｒでの超音波振動の一波長（半波長の２倍）に等しい延設寸法Ｌ２だけ基端方向へ離れた位置に、棒状部材４５の基端（振動体ユニット１０の基端）が位置してもよい。本変形例の振動体ユニット１０は、腹位置（例えばＡ１〜Ａ４）及び節位置（例えばＮ１〜Ｎ３）を有する共振周波数Ｆｒで振動する。
超音波プローブ７の先端に位置する腹位置Ａ１が最先端腹位置となり、棒状部材４５の基端に位置する腹位置Ａ４が最基端腹位置となる。また、腹位置（基準腹位置）Ａ２は、ホーン部材３７の基端に位置し、超音波振動子３１より基端方向側に位置する超音波振動の腹位置（例えばＡ２〜Ａ４）の中で、超音波振動子３１に最も近い腹位置である。したがって、本変形例では、長手軸Ｃに平行な軸平行方向についての棒状部材４５（振動体ユニット１０）の寸法が、第１の実施形態に比べて半波長だけ大きくなる。
また、本変形例でも、腹位置Ａ２と腹位置Ａ３との間の節位置Ｎ２に、振幅拡大部である断面積減少部５１が設けられている。本変形例では、第２の伝達領域５３は、腹位置Ａ３を通って腹位置（最基端腹位置）Ａ４まで基端方向へ延設されている。本変形例では、節位置Ｎ２は、腹位置（基準腹位置）Ａ２より基端方向側に位置する超音波振動の節位置（例えばＮ２，Ｎ３）の中で、最も腹位置（基準腹位置）Ａ２に近い。前述のような構成にすることにより、軸平行方向についての第２の伝達領域５３の寸法が、第１の実施形態に比べて半波長だけ大きくなる。
軸平行方向についての第２の伝達領域５３の寸法が大きくなることにより、超音波振動の振幅が大きい第２の伝達領域５３の体積が大きくなる。前述の振動状態の検証結果から、体積が大きくなる領域ほど、ヤング率（Ｅ）が共振周波数（Ｆｒ）へ及ぼす影響が大きくなる。棒状部材４５において第２の伝達領域５３の体積が大きくなることにより、第１の実施形態と比較して、棒状部材４５のヤング率Ｅｃが振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへ及ぼす影響が大きくなり、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの振動発生ユニット３０のヤング率Ｅｂの影響がさらに大きくなる。したがって、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響がさらに小さくなる。これにより、先端側振動伝達部である超音波プローブ７ごとにヤング率Ｅａのバラツキが発生する場合でも、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒのバラツキをさらに有効に低減することができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態の構成を次の通り変形したものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図７は、第２の実施形態に係る振動体ユニット１０の構成を示す図である。図７に示すように、本実施形態の振動体ユニット１０は、腹位置（例えばＡ１〜Ａ４）及び節位置（例えばＮ１〜Ｎ３）を有する共振周波数Ｆｒで振動する。超音波プローブ７の先端に位置する腹位置Ａ１が最先端腹位置となり、棒状部材４５の基端に位置する腹位置Ａ４が最基端腹位置となる。また、腹位置（基準腹位置）Ａ２は、ホーン部材３７の基端に位置し、超音波振動子３１より基端方向側に位置する超音波振動の腹位置（例えばＡ２〜Ａ４）の中で、超音波振動子３１に最も近い腹位置である。したがって、本実施形態例では、長手軸Ｃに平行な軸平行方向についての棒状部材４５（振動体ユニット１０）の寸法が、第１の実施形態に比べて半波長だけ大きくなる。
また、本実施形態でも、腹位置Ａ２と腹位置Ａ３との間の節位置Ｎ２に、振幅拡大部である断面積減少部５１が設けられている。節位置Ｎ２は、腹位置（基準腹位置）Ａ２より基端方向側に位置する超音波振動の節位置（例えばＮ２，Ｎ３）の中で、最も腹位置（基準腹位置）Ａ２に近い。
そして、本実施形態では、第２の伝達領域５３の基端方向側に、第１の延設領域５５が連続している。したがって、第１の延設領域５５は、振幅拡大部である断面積減少部５１より基端方向側に位置している。第２の伝達領域５３及び第１の延設領域５５は、節位置Ｎ２と腹位置Ａ３との間に延設されている。また、棒状部材４５には、第１の延設領域５５より基端方向側に、第２の延設領域５６が設けられている。第２の延設領域５６は、腹位置Ａ３から基端方向へ向かって延設されている。そして、棒状部材４５の基端（振動体ユニット１０の基端）に位置する腹位置（最基端腹位置）Ａ４まで、第２の延設領域５６が延設されている。
長手軸Ｃに平行な軸平行について第１の延設領域５５と第２の延設領域５６との間には、断面積拡大部５７が設けられている。断面積拡大部５７によって、第２の延設領域５６での長手軸Ｃに垂直な棒状部材４５の断面積が、第１の延設領域５５に比べて拡大される。これにより、第２の延設領域５６は、体積が大きくなる。共振周波数Ｆｒの振動では、腹位置（断面変化腹位置）Ａ３は、断面積拡大部５７に位置している。腹位置（断面積変化腹位置）Ａ３は、軸平行方向について振幅拡大部である断面積減少部５１と棒状部材４５の基端との間に位置する超音波振動の腹位置の１つである。また、腹位置（断面変化腹位置）Ａ３は、断面積減少部５１より基端方向側に位置する超音波振動の腹位置（例えばＡ３，Ａ４）の中で最も断面積減少部（振幅拡大部）５１に近い。
断面積拡大部５７が位置する腹位置Ａ３を含む超音波振動の腹位置（例えばＡ１〜Ａ４）では、超音波振動による応力がゼロとなる。超音波振動による応力が作用しないため、断面積拡大部５７では、長手軸Ｃに垂直な断面積が拡大しても（変化しても）、超音波振動の振幅は減少しない（変化しない）。したがって、超音波振動は、振幅が減少することなく、第１の延設領域５５から第２の延設領域５６へ伝達される。すなわち、断面積減少部５１によって拡大された振幅が保たれた状態で、第２の延設領域５６に超音波振動が伝達される。このため、第２の延設領域５６では、超音波振動の振幅が大きくなる。
本実施形態では、振幅が大きく、かつ、長手軸Ｃに垂直な断面積（すなわち、体積）が大きい第２の延設領域５６が、棒状部材４５において超音波振動の半波長に渡って延設されている。前述の振動状態の検証結果から、超音波振動の振幅が大きくなる領域ほど、ヤング率（Ｅ）が共振周波数（Ｆｒ）へ及ぼす影響が大きくなり、体積が大きくなる領域ほど、ヤング率（Ｅ）が共振周波数（Ｆｒ）へ及ぼす影響が大きくなる。棒状部材４５に振幅が大きく、かつ、体積が大きい第２の延設領域５６を設けることにより、第１の実施形態と比較して、棒状部材４５のヤング率Ｅｃが振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへ及ぼす影響が大きくなり、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの振動発生ユニット３０のヤング率Ｅｂの影響がさらに大きくなる。したがって、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響がさらに小さくなる。これにより、先端側振動伝達部である超音波プローブ７ごとにヤング率Ｅａのバラツキが発生する場合でも、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒのバラツキをさらに有効に低減することができる。
また、断面積拡大部５５に位置する腹位置（断面変化腹位置）Ａ３は、断面積減少部５１より基端方向側に位置する超音波振動の腹位置（例えばＡ３，Ａ４）の中で最も断面積減少部（振幅拡大部）５１に近い。前述のような構成にすることにより、軸平行方向についての第２の延設領域５６の寸法が大きくなり、第２の延設領域５６の体積をさらに大きくすることができる。
（比較例、第１の実施形態及び第２の実施形態の比較）
図８は、比較例、第１の実施形態及び第２の実施形態での超音波プローブ７（７´）のヤング率Ｅａと振動体ユニット１０（１０´）の共振周波数Ｆｒとの関係を示す図である。図８に示すように、振動発生ユニット３０（３０´）に接続される超音波プローブ７（７´）のヤング率Ｅａは、最大値Ｅａｍａｘと最小値Ｅａｍｉｎとの間で、バラツキが発生する。比較例では、振動体ユニット１０´の共振周波数Ｆｒは、最大値Ｆｒ１ｍａｘと最小値Ｆｒ１ｍｉｎとの間で、バラツキが発生する。これに対し、第１の実施形態では、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒは、最大値Ｆｒ２ｍａｘと最小値Ｆｒ２ｍｉｎとの間でバラツキが発生し、比較例に比べて振動体ユニット１０（１０´）の共振周波数Ｆｒのバラツキが、小さくさる。さらに、第２の実施形態では、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒは、最大値Ｆｒ３ｍａｘと最小値Ｆｒ３ｍｉｎとの間でバラツキが発生し、第１の実施形態に比べて振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒのバラツキが、さらに小さくさる。
なお、図８では、超音波プローブ７（７´）のヤング率Ｅａを横軸に示し、振動体ユニット１０（１０´）の共振周波数Ｆｒを縦軸に示している。このため、第１の実施形態では、比較例に比べて、直線の傾きが小さくなる。そして、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、直線の傾きが小さくなる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態の構成を次の通り変形したものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図９は、本実施形態の振動子ユニット３及び電源ユニット２０の構成を示す図である。図９に示すように、本実施形態では、振動発生ユニット３０に、記憶部であるメモリ６１が設けられている。メモリ６１には、振動発生ユニット３０の超音波振動による振動特性が記憶されている。例えば、振動発生ユニット３０のヤング率Ｅｂに関する情報、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒの標準値等が、メモリ６１に記憶されている。
ホーン部材３７、超音波振動子３１及び棒状部材４５から形成される振動発生ユニット３０では、超音波プローブ７と同様の理由により、振動発生ユニット３０ごとにヤング率Ｅｂのバラツキが発生する。振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響が小さい場合でも、振動発生ユニット３０ごとにヤング率Ｅｂのバラツキが発生することにより、振動周波数Ｆｒにバラツキが発生する。このため、電源ユニット２０の供給制御部２２による振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒの測定が複雑化してしまう。
図１０は、超音波振動の周波数ｆと音響インピーダンスＺとの関係を示す図である。音響インピーダンスＺは、振動体ユニット１０の振動状態に対応して変化する。このため、図１０に示すように、超音波振動の周波数ｆが変化することにより、音響インピーダンスＺは変化する。また、超音波振動の周波数ｆと音響インピーダンスＺとの関係は、振動発生ユニット３０のヤング率Ｅｂの変化に対応して変化する。例えば、ある振動発生ユニット３０（ヤング率Ｅｂ１の振動発生ユニット３０）が振動体ユニット１０に用いられた場合は、超音波振動の周波数ｆと音響インピーダンスＺとの関係は、図１０の実線で示すように変化する。また、別のある振動発生ユニット３０（ヤング率Ｅｂ２の振動発生ユニット３０）が振動体ユニット１０に用いられた場合は、超音波振動の周波数ｆと音響インピーダンスＺとの関係は、図１０の点線で示すように変化する。
処置において、供給制御部２２は、ＰＬＬ（Phase Lock Loop）制御によって、電流供給部２１から超音波振動子３１へ供給される電流を制御し、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒを測定している。すなわち、超音波振動の所定の周波数領域（例えばΔｆ１，Δｆ２）において音響インピーダンスＺが最小となる周波数ｆを、共振周波数Ｆｒとして検出する。例えば、ヤング率Ｅｂ１の振動発生ユニット３０が振動体ユニット１０に用いられた場合は、周波数ｆ１を共振周波数Ｆｒとして検出する。また、ヤング率Ｅｂ２の振動発生ユニット３０が振動体ユニット１０に用いられた場合は、周波数ｆ２を共振周波数Ｆｒとして検出する。
メモリ６１は、電気信号線６２を介して、供給制御部２２に接続されている。供給制御部２２は、メモリ６１に記憶された振動発生ユニット３０の振動特性に基づいて、電流供給部２１からの電流の供給状態を制御している。また、供給制御部２２は、振動発生ユニット３０の振動特性に基づいて、振動発生ユニット３０に超音波プローブ７が接続された振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒを測定する。振動発生ユニット３０の振動特性に基づいて振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒが測定されるため、供給制御部２２は、共振周波数Ｆｒの近傍の所定の周波数領域（例えばΔｆ１，Δｆ２）でのみ共振周波数Ｆｒの測定を行い、共振周波数Ｆｒから大きく外れた周波数領域では、測定を行わない。このため、電源ユニット２０の供給制御部２２によって振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒの測定が、適切かつ容易に行われ、電源ユニット２０の電流供給部２１から超音波振動子３１に電流が適切に供給される。したがって、超音波振動を用いた処置での処置性能を有効に確保することができる。
（その他の変形例）
なお、前述の実施形態及び変形例では、振動発生ユニット３０に超音波振動子３１が１つのみ設けられているが、これに限るものではない。例えば、前述の実施形態のある変形例として図１１に示すように、複数（本変形例では２つ）の超音波振動子３１Ａ，３１Ｂが振動発生ユニット３０に設けられてもよい。超音波振動子３１Ａ，３１Ｂは、長手軸Ｃに平行な軸平行方向について、互いに対して離れて位置している。本変形例では、腹位置Ａ３が、最基端腹位置となる。また、超音波振動子３１Ｂが、超音波振動（例えば３１Ａ，３１Ｂ）の中で最も基端方向側に位置する最基端振動子となる。腹位置Ａ２は、超音波振動子（最基端振動子）３１Ｂより基端方向側に位置している。そして、腹位置（基準腹位置）Ａ２が、超音波振動子（最基端振動子）３１Ｂより基端方向側に位置する超音波振動の腹位置（例えばＡ２，Ａ３）の中で超音波振動子３１Ｂに最も近い腹位置となる。
また、棒状部材４５の基端（振動体ユニット１０の基端）は、腹位置（基準腹位置）Ａ２から基端方向へ共振周波数Ｆｒでの超音波振動の半波長に等しい延設寸法Ｌ３だけ離れて、位置している。そして、軸平行方向について棒状部材４５の基端（腹位置Ａ３）と腹位置（基準腹位置）Ａ２との間に、振幅拡大部である断面積減少部５１が設けられている。本変形例では、第１の実施形態と同様に、共振周波数Ｆｒでの超音波振動の節位置Ｎ２は、断面積減少部５１に位置している。
また、前述の実施形態及び変形例では、振動体ユニット１０の処置部１７は、超音波凝固切開に用いられるが、これに限るものではない。例えば、前述の実施形態の別のある変形例として図１２に示すように、振動体ユニット１０に長手軸Ｃに沿って経路部６５が形成されてもよい。経路部６５が形成されるため、振動体ユニット１０は中空の筒状に形成される。本変形例では、振動体ユニット１０の先端面６６が、処置部として用いられる。超音波プローブ７の先端部に生理食塩水等の液体が送液された状態で、振動体ユニット１０が振動することにより、先端面６６の近傍でキャビテーションが発生する。発生したキャビテーションを用いて、生体組織等の処置対象が破砕及び乳化される。そして、破砕及び乳化された処置対象は、経路部６５を通して吸引回収される。前述のようにして、本変形例では、振動体ユニット１０は超音波吸引処置に用いられる。本変形例でも、前述の実施形態及び変形例と同様にして、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７ごとのヤング率Ｅａのバラツキの影響が、低減される。
また、前述の実施形態及び変形例では、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの超音波プローブ７のヤング率Ｅａの影響について説明したが、超音波プローブ７のボアソン比、密度等のヤング率Ｅａ以外の物性も、振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへ影響を与える。前述の実施形態及び変形例では、振動発生ユニット３０に棒状部材（基端側振動伝達部）４５及び断面積減少部（振幅拡大部）５１を設けることにより、超音波プローブ７のヤング率Ｅａに加えてボアソン比、密度等の振動体ユニット１０の共振周波数Ｆｒへの影響が低減される。
前述の実施形態及び変形例から、基準腹位置（Ａ２）から超音波振動の半波長の整数倍に等しい延設寸法（Ｌ１；Ｌ２）だけ基端方向へ離れた位置に、基端側振動伝達部（４５）の基端が位置していればよい。ここで、基準腹位置（Ａ２）は、超音波振動子（３１）より基端方向側に位置する腹位置（Ａ２，Ａ３；Ａ２〜Ａ４）の中で最も超音波振動子（３１；３１Ｂ）に近い腹位置である。そして、軸平行方向について基端側振動伝達部（４５）の基端と基準腹位置（Ａ２）との間に、基端方向へ伝達される超音波振動の振幅を拡大する振幅拡大部（５１）が設けられていればよい。
以上、本発明の実施形態等について説明したが、本発明は前述の実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。
前記目的を達成するために、本発明のある態様は、先端部に生体組織を処置する処置部が設けられる先端側振動伝達部が先端方向側に接続され、前記先端側振動伝達部に伝達される超音波振動を発生する振動発生ユニットであって、前記先端側振動伝達部が接続される接続部と、前記超音波振動を発生する圧電素子を備える超音波振動子と、前記超音波振動子が装着される振動子装着部と、前記振動子装着部に装着された前記圧電素子の中で最も基端側に位置する圧電素子から基端方向側に長手軸に沿って延設され、前記超音波振動子で発生した前記超音波振動が先端方向から基端方向へ伝達される基端側振動伝達部であって、前記超音波振動子より前記基端方向側に位置する前記超音波振動の腹位置の中で前記超音波振動子に最も近い腹位置を基準腹位置とした場合に、前記超音波振動の半波長の整数倍に等しい延設寸法だけ前記基準腹位置から前記基端方向へ離れた位置に、基端が位置する基端側振動伝達部と、前記長手軸に平行な軸平行方向について前記基端側振動伝達部の前記基端と前記基準腹位置との間に設けられ、前記基端側振動伝達部において前記基端方向へ伝達される前記超音波振動の振幅を拡大する振幅拡大部と、を備える。
前記目的を達成するために、本発明のある態様は、先端部に生体組織を処置する処置部が設けられる先端側振動伝達部が先端方向側に接続され、前記先端側振動伝達部に伝達される超音波振動を発生する振動発生ユニットであって、前記先端側振動伝達部が接続される接続部と、前記超音波振動を発生する圧電素子を備える超音波振動子と、前記超音波振動子が装着される振動子装着部と、前記超音波振動子の基端から長手軸に沿って基端方向へ延設される基端側振動伝達部であって、前記超音波振動子より基端方向側に位置する前記超音波振動の腹位置の中で前記超音波振動子に最も近い腹位置を基準腹位置とした場合に、前記超音波振動の半波長の整数倍に等しい延設寸法だけ前記基準腹位置から前記基端方向へ離れた位置に、前記基端側振動伝達部の基端が位置する基端側振動伝達部と、前記長手軸に平行な軸平行方向について前記基端側振動伝達部の前記基端と前記基準腹位置との間に設けられ、前記基端側振動伝達部において前記基端方向へ伝達される前記超音波振動の振幅を拡大する振幅拡大部であって、前記基準腹位置より前記基端方向側に位置する前記超音波振動の節位置の中で最も前記基準腹位置に近い節位置に位置する振幅拡大部と、を備える。

Claims (9)

  1. 先端部に処置部が設けられる先端側振動伝達部が先端方向側に接続され、前記先端側振動伝達部に伝達される超音波振動を発生する振動発生ユニットであって、
    電流が供給されることにより前記超音波振動を発生する超音波振動子と、
    前記超音波振動子が装着される振動子装着部と、
    前記振動子装着部の基端方向側に長手軸に沿って延設され、前記超音波振動子で発生した前記超音波振動が前記先端方向から前記基端方向へ伝達される基端側振動伝達部であって、前記超音波振動子より前記基端方向側に位置する前記超音波振動の腹位置の中で前記超音波振動子に最も近い腹位置を基準腹位置とした場合に、前記超音波振動の半波長の整数倍に等しい延設寸法だけ前記基準腹位置から前記基端方向へ離れた位置に、基端が位置する基端側振動伝達部と、
    前記長手軸に平行な軸平行方向について前記基端側振動伝達部の前記基端と前記基準腹位置との間に設けられ、前記基端側振動伝達部において前記基端方向へ伝達される前記超音波振動の振幅を拡大する振幅拡大部と、
    を具備する振動発生ユニット。
  2. 前記基端側振動伝達部は、前記振幅拡大部から前記先端方向へ延設される第１の伝達領域と、前記振幅拡大部から前記基端方向へ延設される第２の伝達領域と、を備え、
    前記振幅拡大部は、前記軸平行方向について前記第１の伝達領域と前記第２の伝達領域との間に設けられ、前記第２の伝達領域での前記長手軸に垂直な前記基端側振動伝達部の断面積を前記第１の伝達領域に比べて減少させる断面積減少部であって、前記超音波振動の腹位置とは異なる位置に位置する断面積減少部を備える、
    請求項１の振動発生ユニット。
  3. 前記断面積減少部は、前記基準腹位置より前記基端方向側に位置する前記超音波振動の節位置の中で最も前記基準腹位置に近い節位置に位置している、請求項２の振動発生ユニット。
  4. 前記基端側振動伝達部は、
    前記振幅拡大部より前記基端方向側に設けられる第１の延設領域と、
    前記第１の延設領域より前記基端方向側に設けられる第２の延設領域と、
    前記軸平行方向について前記第１の延設領域と前記第２の延設領域との間に設けられ、前記第２の延設領域での前記長手軸に垂直な前記基端側振動伝達部の断面積を前記第１の延設領域に比べて拡大させる断面積拡大部であって、前記軸平行方向について前記振幅拡大部と前記基端側振動伝達部の前記基端との間に位置する前記超音波振動の前記腹位置の１つである断面変化腹位置に位置する断面積拡大部と、
    を備える、請求項１の振動発生ユニット。
  5. 前記断面変化腹位置は、前記振幅拡大部より前記基端方向側に位置する前記超音波振動の腹位置の中で最も前記振幅拡大部に近い、請求項４の振動発生ユニット。
  6. 前記超音波振動子は、前記軸平行方向について互いに対して離れて位置する複数の超音波振動子であり、
    前記超音波振動子の中で最も前記基端方向側に位置する超音波振動子を最基端振動子とした場合に、前記基準腹位置は、前記最基端振動子より前記基端方向側に位置する前記超音波振動の腹位置の中で前記最基端振動子に最も近い腹位置である、
    請求項１の振動発生ユニット。
  7. 請求項１の振動発生ユニットと、
    前記振動発生ユニットの前記先端方向側に前記長手軸に沿って延設され、前記超音波振動を前記基端方向から前記先端方向へ伝達する前記先端側振動伝達部であって、前記超音波振動が伝達される前記処置部を前記先端部に備える前記先端側振動伝達部と、
    を具備する振動体ユニット。
  8. 請求項７の振動体ユニットと、
    前記超音波振動子に前記電流を供給する電流供給部を備える電源ユニットと、
    を具備する超音波処置装置。
  9. 前記振動発生ユニットは、前記振動発生ユニットの前記超音波振動による振動特性を記憶した記憶部を備え、
    前記電源ユニットは、前記記憶部に記憶された前記振動発生ユニットの前記振動特性に基づいて前記電流供給部からの前記電流の供給状態を制御し、前記振動発生ユニットの前記振動特性に基づいて前記振動発生ユニットに前記先端側振動伝達部が接続された前記振動体ユニットの共振周波数を測定する供給制御部を備える、
    請求項８の超音波処置装置。
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