JPWO2016080242A1

JPWO2016080242A1 - 振動発生ユニット、振動体ユニット及び超音波処置具

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Publication number: JPWO2016080242A1
Application number: JP2016538139A
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Inventors: 英人吉嶺
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Abstract

振動発生ユニットのフロントマスは、支持されるフランジ部と、前記フランジ部より基端側に設けられるブロック部と、を備える。前記ブロック部の基端には、素子ユニットの先端が当接する。前記素子ユニットの圧電素子で発生した超音波振動が伝達されることにより、前記フランジ部より前記基端側に位置する振動腹の１つである基準振動腹が前記ブロック部と前記素子ユニットとの境界位置又は前記境界位置の近傍に位置する所定の周波数領域で、前記フロントマスは振動する。

Description

本発明は、電力が供給されることにより超音波振動を発生する素子ユニット（圧電素子）を備える振動発生ユニットに関する。また、その振動発生ユニット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具に関する。

特許文献１には、超音波振動を用いて生体組織等の処置対象を処置する超音波処置具が開示されている。この超音波処置具では、電力を供給されることにより超音波振動を発生する複数の圧電素子を備える素子ユニットが設けられている。発生した超音波振動は、振動伝達部材（プローブ）を通して、振動伝達部材の先端部に設けられる処置部に伝達される。圧電素子を含む素子ユニットの先端は、フロントマス（先端側固定部）の基端に当接している。フロントマスには、振動子ケースに支持されるフランジ部と、超音波振動の振幅を拡大するホーンとが設けられている。フロントマスでは、フランジ部に素子ユニットの先端が当接し、フランジ部の先端側にホーンが連続している。

特許第４９１８５６５号公報

前記特許文献１のような超音波処置具では、素子ユニット（圧電素子）は、フロントマスとは音響インピーダンスが異なり、素子ユニットとフロントマスとの境界位置で、先端側に向かって伝達される超音波振動に対する音響インピーダンスが変化する。また、超音波振動によって素子ユニット及びフロントマスが振動する状態では、振動子ケースに支持されるフランジ部又はフランジ部の近傍に超音波振動の振動節が位置する。このため、フランジ部に素子ユニットの先端が当接する構成では、音響インピーダンスが変化する素子ユニットとフロントマスとの境界位置は、超音波振動の振動節又は振動節の近傍に位置することになり、超音波振動の振動腹から境界位置までの距離が大きくなる。超音波振動による応力が大きくなる振動節又は振動節の近傍に素子ユニットとフロントマスとの境界位置が位置することにより、境界位置での音響インピーダンスの変化によって、超音波振動の振幅が変化する（フロントマスでの振幅が素子ユニットでの振幅に比べて大きくなる。）。

ここで、素子ユニットの圧電素子は、経時劣化、熱滅菌処理等によって特性が変化する。圧電素子の特性が変化することにより、素子ユニットの音響インピーダンスも製造時から変化し、素子ユニットとフロントマスとの境界位置での超音波振動の振幅の拡大率（変成比）が変化する。境界位置での振幅の拡大率が変化することにより、振動伝達部材の処置部においての振動速度（振幅）が変化する。処置部での振動速度が変化することにより、処置における処置性能が変化してしまう。

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、振動伝達部材（処置部）での振動速度への圧電素子の特性変化の影響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を備える振動体ユニット及び超音波処置具を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明のある態様の振動発生ユニットは、収容ケースによって支持されるフランジ部と、前記フランジ部より基端側に設けられるブロック部と、を備え、超音波振動を伝達可能なフロントマスと、電力が供給されることにより前記超音波振動を発生する圧電素子を備え、先端が前記ブロック部の基端に当接するとともに、前記圧電素子で発生した前記超音波振動を前記基端側から先端側へ前記フロントマスを通して伝達することにより、前記フランジ部より前記基端側に位置する振動腹の１つである基準振動腹が前記ブロック部との境界位置又は前記境界位置の近傍に位置する所定の周波数領域で前記フロントマスを振動させる素子ユニットと、を備える。

本発明によれば、振動伝達部材（処置部）での振動速度への圧電素子の特性変化の影響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を備える振動体ユニット及び超音波処置具を提供することができる。

第１の実施形態に係る超音波システム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発生ユニットの構成を示すとともに、振動体ユニットが所定の周波数範囲で縦振動する状態を説明する概略図である。第１の変形例に係る振動発生ユニットの構成を示すとともに、振動体ユニットが所定の周波数範囲で縦振動する状態を説明する概略図である。第２の変形例に係る振動発生ユニットの構成を示すとともに、振動体ユニットが所定の周波数範囲で縦振動する状態を説明する概略図である。第３の変形例に係る振動発生ユニットの構成を示すとともに、振動体ユニットが所定の周波数範囲で縦振動する状態を説明する概略図である。第４の変形例に係る振動発生ユニットの構成を示すとともに、振動体ユニットが所定の周波数範囲で縦振動する状態を説明する概略図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図３を参照して説明する。

図１は、本実施形態の超音波処置システム１を示す図である。図１に示すように、超音波処置システム１は、超音波処置具２を備える。超音波処置具２は、長手軸Ｃを有する。ここで、長手軸Ｃに平行な方向（長手軸Ｃに沿う方向）を長手軸方向とする。また、長手軸方向の一方側が先端側（図１の矢印Ｃ１側）であり、先端側とは反対側が基端側（図１の矢印Ｃ２側）である。

超音波処置具２は、振動子ユニット３と、術者等によって保持可能な保持ユニット５と、シース６と、ジョー（把持部材）７と、振動伝達部材（先端側振動伝達部材）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保持本体部１１と、長手軸Ｃに対して交差するある１つの方向へ向かって保持本体部１１から延設される固定ハンドル１２と、保持本体部１１に回動可能に取付けられる可動ハンドル１３と、を備える。可動ハンドル１３が保持本体部１１に対して回動することにより、可動ハンドル１３は固定ハンドル１２に対して開く又は閉じる。保持本体部１１の先端側には、回転操作入力部である回転操作ノブ１５が連結されている。回転操作ノブ１５は、保持本体部１１に対して長手軸Ｃを中心として回転可能である。また、保持本体部１１には、エネルギー操作入力部であるエネルギー操作ボタン１６が取付けられている。

シース６は、回転操作ノブ１５の内部及び保持本体部１１の内部に先端側から挿入された状態で、保持ユニット５に連結されている。また、ジョー７は、シース６の先端部に回動可能に取付けられている。振動伝達部材８は、保持本体部１１の内部からシース６の内部を通って先端側に向かって延設されている。本実施形態では、振動伝達部材８の中心軸が長手軸Ｃと一致し、振動伝達部材８は基端から先端まで長手軸Ｃに沿って延設されている。振動伝達部材８の先端部には、処置部１７が設けられている。振動伝達部材８は、処置部１７がシース６の先端から先端側へ向かって突出する状態で、シース６に挿通されている。開閉操作入力部である可動ハンドル１３を固定ハンドル１２に対して開動作又は閉動作させることにより、シース６の可動部（図示しない）が長手軸Ｃに沿って移動し、ジョー７が回動する。ジョー７が回動することにより、ジョー７が、振動伝達部材８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、ジョー７及び振動伝達部材８は、回転操作ノブ１５と一体に、保持本体部１１に対して長手軸Ｃを中心として回転可能である。

図２は、振動子ユニット３の構成を示す図である。図１及び図２に示すように、振動子ユニット３は、振動子ユニット３の外装を形成する振動子ケース２１を備える。振動子ケース２１は、基端側から保持本体部１１の内部に挿入された状態で、保持ユニット５に連結されている。また、保持本体部１１の内部では、シース６に振動子ケース２１が分離可能に連結されている。振動子ケース２１には、ケーブル１８の一端が接続されている。超音波処置システム１では、ケーブル１８の他端は、エネルギー源ユニット１０に分離可能に接続される。ここで、エネルギー源ユニット１０は、例えば医療用の電源装置（エネルギー制御装置）であり、電源、変換回路（いずれも図示しない）等を備える。また、エネルギー源ユニット１０では、電力の出力を制御する制御部（図示しない）がＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）を備えるプロセッサから形成され、メモリ等の記憶部（図示しない）が設けられている。

また、振動子ユニット３では、振動子ケース２１の内部に、振動発生ユニット２２が設けられている。すなわち、本実施形態では、振動子ケース２１は、内部に振動発生ユニット２２を収容する収容ケースとなる。振動発生ユニット２２は、振動子ケース２１に取付けられている。振動発生ユニット２２は、フロントマス（先端側固定部）２３を備える。本実施形態では、フロントマス２３の中心軸が長手軸Ｃと一致し、フロントマス２３は基端から先端まで長手軸Ｃに沿って延設されている。フロントマス２３の先端によって、振動発生ユニット２２の先端が形成されている。保持本体部１１の内部では、フロントマス２３の先端が振動伝達部材８の基端に分離可能に接続される。フロントマス２３が振動伝達部材８に接続されていることにより、振動発生ユニット２２の先端側に振動伝達部材８が連結される。なお、振動発生ユニット２２に振動伝達部材８が連結された状態では、振動発生ユニット２２は、振動伝達部材８と一体に、保持本体部１１に対して長手軸Ｃを中心として回転可能である。

振動発生ユニット２２では、フロントマス２３の基端側に柱状のボルト部（素子装着部）２５が接続されている。本実施形態では、ボルト部２５の中心軸が長手軸Ｃと一致し、ボルト部２５は基端から先端まで長手軸Ｃに沿って延設されている。ボルト部２５の基端によって、振動発生ユニット２２の基端が形成されている。フロントマス２３及びボルト部２５は、例えばチタン（Ｔｉ）等の超音波振動を伝達可能な材料から形成されている。なお、本実施形態では、フロントマス２３及びボルト部２５は、別部材であるが、フロントマス２３及びボルト部２５が一体に形成されてもよい。

また、ボルト部２５には、素子ユニット２６及びバックマス（基端側固定部）２７が装着される。素子ユニット２６及びバックマス２７はリング状に形成され、ボルト部（素子装着部）２５が素子ユニット２６及びバックマス２７の順に挿通されることにより、素子ユニット２６及びバックマス２７がボルト部２５に装着される。したがって、ボルト部２５に装着された素子ユニット２６及びバックマス２７は、ボルト部２５の外周側に配置される。バックマス２７は、例えば超ジュラルミン（Ａ２０２４）等の超音波振動を伝達可能な材料から形成される。

素子ユニット２６は、基端及び先端を有し、基端から先端まで長手軸Ｃに沿って延設されている。素子ユニット２６の基端には、バックマス２７の先端が当接し、素子ユニット２６の先端は、フロントマス２３の基端に当接している。したがって、バックマス２７は、基端側から素子ユニット２６に当接し、フロントマス２３は、先端側から素子ユニット２６に当接している。このため、素子ユニット２６は、長手軸Ｃに平行な（長手軸Ｃに沿う）長手軸方向についてバックマス（基端側固定部）２７とフロントマス（先端側固定部）２３との間で、挟まれている。

素子ユニット２６は、（本実施形態では４つの）圧電素子３１Ａ〜３１Ｄと、第１の電極部材３２と、第２の電極部材３３と、を備える。振動発生ユニット２２の長手軸方向について、それぞれの圧電素子３１Ａ〜３１Ｄは、第１の電極部材３２と第２の電極部材３３との間で挟まれている。第１の電極部材３２には、電気配線部３５Ａの一端が接続され、第２の電極部材３３には、電気配線部３５Ｂの一端が接続されている。電気配線部３５Ａ，３５Ｂは、ケーブル１８の内部を通って延設され、電気配線部３５Ａの他端及び電気配線部３５Ｂの他端は、エネルギー源ユニット１０の電源、変換回路（いずれも図示しない）に電気的に接続されている。

また、保持ユニット５の内部には、スイッチ部（図示しない）が設けられている。スイッチ部の開閉状態は、エネルギー操作ボタン１６でのエネルギー操作の入力に対応して、切替わる。スイッチ部は、振動子ユニット３及びケーブル１８の内部を通って延設される信号経路部（図示しない）を介して、エネルギー源ユニット１０の制御部（図示しない）に電気的に接続されている。制御部は、スイッチ部の開閉状態を検出することにより、エネルギー操作ボタン１６でのエネルギー操作の入力を検知する。エネルギー操作の入力が検知されることにより、エネルギー源ユニット１０から電力が出力される。エネルギー源ユニット１０から電力（交流電力）が出力されることにより、第１の電極部材３２と第２の電極部材３３との間に電圧が印加される。第１の電極部材３２と第２の電極部材３３との間に印加される電圧によって、第１の電極部材３２と第２の電極部材３３との間で挟まれるそれぞれの圧電素子３１Ａ〜３１Ｄに電流（交流電流）が流れ、それぞれの圧電素子３１Ａ〜３１Ｄは、電流を超音波振動に変換する。すなわち、それぞれの圧電素子３１Ａ〜３１Ｄでは、電力が供給されることにより、超音波振動が発生する。

圧電素子３１Ａ〜３１Ｄは、フロントマス２３及びバックマス２７より音響インピーダンスＺが高くなる。ここで、音響インピーダンスＺは、振動体ユニット２０の長手軸Ｃに垂直な断面積Ｓと特性インピーダンスζとの積である。特性インピーダンスζは、部品を形成する材料によって決まる物性値であり、材料（物質）ごとに固有の値を有する。特性インピーダンスζは、材料の密度ρ及び材料での音の伝播速度ｃ（すなわち、材料の密度ρ及びヤング率Ｅ）に基づいて決定される値である。圧電素子３１Ａ〜３１Ｄは、例えばチタン酸ジルコ酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックスから形成され、フロントマス２３及びバックマス２７より特性インピーダンスζが高い材料から形成される。このため、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄでは、フロントマス２３及びバックマス２７より音響インピーダンスＺが高くなる。

発生した超音波振動は、素子ユニット２６からフロントマス２３を通して基端側から先端側へ向かって伝達される。そして、超音波振動は、フロントマス２３から振動伝達部材８に伝達され、振動伝達部材８において処置部１７に向かって超音波振動が伝達される。処置部１７は、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。すなわち、振動発生ユニット２２及び振動伝達部材８によって、超音波振動によって振動する振動体ユニット２０が形成され、振動体ユニット２０は、振動発生ユニット２２の基端から振動伝達部材８の先端まで延設される。超音波振動が処置部１７に向かって伝達される状態では、振動体ユニット２０は振動方向が長手軸Ｃ（長手軸方向）に平行な縦振動を行う。本実施形態では、ボルト部２５の基端（バックマス２７の基端）によって、振動体ユニット２０の基端が形成され、振動伝達部材８の先端によって、振動体ユニット２０の先端が形成されている。すなわち、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄで発生した超音波振動がフロントマス２３を通して伝達されることにより、フロントマス２３及び素子ユニット２６を含む振動体ユニット２０が振動する（縦振動する。）。

フロントマス２３には、振動子ケース（収容ケース）２１に支持されるフランジ部（被支持部）３６が設けられている。振動発生ユニット２２は、振動子ケース２１の内周部によってフランジ部３６が支持された状態で、振動子ケース２１に取付けられている。また、フロントマス２３では、フランジ部３６の基端側にブロック部（スペーサブロック）３７が設けられている。ブロック部３７は、基端及び先端を有し、基端から先端まで長手軸Ｃに沿って延設されている。ブロック部３７の基端によって、フロントマス２３の基端が形成されている。本実施形態では、ブロック部３７は、フランジ部３６の基端から素子ユニット２６の先端まで、長手軸Ｃに沿って連続している。したがって、素子ユニット２６の先端は、ブロック部３７の基端に当接している。素子ユニット２６とブロック部３７との当接部分が、素子ユニット２６とブロック部３７（フロントマス２３）との間の境界位置Ｂ０となる。

また、フロントマス２３には、長手軸Ｃに垂直な断面積が先端側へ向かうにつれて減少するテーパ状のホーン（断面積減少部）３８が形成されている。本実施形態では、ホーン３８は、フランジ部３６の先端側に連続している。このため、本実施形態では、ホーン３８の基端（ホーン振動入力端）に、フランジ部３６が形成されている。したがって、ホーン３８は、素子ユニット２６とブロック部３７との間の境界位置Ｂ０より先端側に位置している。圧電素子３１Ａ〜３１Ｄで発生した超音波振動がフロントマス２３を通して先端側へ向かって伝達される状態では、ホーン３８によって超音波振動の振幅が拡大される。なお、本実施形態では、振動発生ユニット２２の先端は、ホーン３８の先端（ホーン振動出力端）より、先端側に位置している。

次に、本実施形態の振動発生ユニット２２、振動体ユニット２０及び超音波処置具２の作用及び効果について説明する。超音波処置具２を用いて処置を行う際には、保持ユニット５を保持した状態で、シース６、ジョー７及び振動伝達部材８を腹腔等の体腔内に挿入する。そして、ジョー７と振動伝達部材８の処置部１７との間に、生体組織等の処置対象を配置する。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、ジョー７を処置部１７に対して閉じることにより、ジョー７と処置部１７との間で処置対象を把持する。処置対象が把持された状態で、エネルギー操作ボタン１６でエネルギー操作が入力されることにより、エネルギー源ユニット１０から電力が出力され、出力された電力が振動発生ユニット２２の圧電素子３１Ａ〜３１Ｄに供給される。これにより、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄ（素子ユニット２６）で、超音波振動が発生する。そして、発生した超音波振動が、フロントマス２３を通して振動伝達部材８に伝達され、振動伝達部材８において処置部１７に向かって超音波振動が伝達される。これにより、振動発生ユニット２２及び振動伝達部材８から形成される振動体ユニット２０が、振動方向が長手軸Ｃに対して平行な縦振動を行う。ジョー７と処置部１７との間で処置対象が把持された状態で処置部１７が縦振動することにより、処置部１７と処置対象との間で摩擦熱が発生する。摩擦熱によって、処置対象が凝固されると同時に切開される。

処置においては、エネルギー源ユニット１０の制御部によって、圧電素子３１〜３１Ｄに供給される電力の電流の周波数、電流値、電圧値等が調整される。また、振動体ユニット２０は、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄで発生する超音波振動をフロントマス２３及び振動伝達部材８を通して処置部１７に伝達することによって基準共振周波数Ｆｒｒｅｆ（例えば４７ｋＨｚ）で振動する状態に、設計されている。振動体ユニット２０では、高価な圧電素子３１Ａ〜３１Ｄを備える振動発生ユニット２２は、使用後に熱滅菌処理等が行われ再利用される。一方、振動伝達部材８は、使用後に廃棄される。

ここで、チタンから形成される振動伝達部材８及びフロントマス２３は、製造する過程において、部品ごとに材料の物性（特にヤング率Ｅ）にばらつきが生じてしまう。例えば、振動伝達部材８ごとに材料の物性にばらつきが生じることにより、振動体ユニット２０では、振動発生ユニット２２に接続される振動伝達部材８の材料の物性に対応して、振動する状態での共振周波数Ｆｒが変化する。また、用いられるフロントマス２３の材料の物性に対応して、振動する状態での共振周波数Ｆｒが変化する。すなわち、振動体ユニット２０は、振動伝達部材８及びフロントマス２３の物性に対応して振動の共振周波数Ｆｒにばらつきが生じ、必ずしも基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで振動するわけではない。したがって、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄで発生する超音波振動によって、振動体ユニット２０は、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎ（例えば４６ｋＨｚ）以上で最大共振周波数Ｆｒｍａｘ（例えば４８ｋＨｚ）以下の所定の周波数領域Δｆで、振動する（縦振動する）。なお、基準共振周波数Ｆｒｒｅｆは、所定の周波数領域Δｆに含まれる。前述のように、振動発生ユニット２２及び振動伝達部材８から形成される振動体ユニット２０は、基準共振周波数Ｆｒｒｅｆを含む所定の周波数範囲Δｆで振動するように、寸法等が決定されるとともに、振動体ユニット２０が基準共振周波数Ｆｒｒｅｆを含む所定の周波数範囲Δｆで振動するように、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄに供給される電流の周波数等も調整される。

図３は、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆで縦振動している状態での、振動発生ユニット２２での縦振動（振動）を説明する図である。図３では、基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで縦振動する状態、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで縦振動する状態、及び、最大共振周波数Ｆｒｍａｘで縦振動する状態のグラフを示している。これらのグラフでは、横軸に長手軸方向についての位置（Ｘ）、縦軸に縦振動の振幅（Ｖ）を示している。振動体ユニット２０が縦振動している状態では、振動体ユニット２０の先端及び基端は、自由端となる。このため、超音波振動（縦振動）の振動腹の１つは振動体ユニット２０の基端（振動発生ユニット２２の基端）に位置し、超音波振動の振動腹の１つは振動体ユニット２０の先端（振動伝達部材８の先端）に位置する。図３に示すように、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が縦振動する状態では、縦振動の振動腹の１つである振動腹Ａ１（図３では、Ａ１ｒｅｆ、Ａ１ａ、Ａ１ｂで示す）が、振動発生ユニット２２の基端（ボルト部２５の基端）に位置している。本実施形態では、振動腹Ａ１が、超音波振動の振動腹の中で最も基端側に位置する最基端振動腹となる。

ここで、振動腹Ａ１に対して超音波振動（縦振動）の半波長（λ／２）だけ先端側に位置する振動腹を振動腹Ａ２（図３では、Ａ２ｒｅｆ、Ａ２ａ、Ａ２ｂで示す）とし、振動腹Ａ１に対して超音波振動の１波長（λ）だけ先端側に位置する振動腹を振動腹Ａ３（図３では、Ａ３ｒｅｆ、Ａ３ａ、Ａ３ｂで示す）とする。振動腹Ａ２は、超音波振動（縦振動）の振動腹の中で二番目に基端側に位置し、振動腹Ａ３は、超音波振動の振動腹の中で三番目に基端側に位置している。また、振動腹Ａ１に対して超音波振動の４分の１波長（λ／４）だけ先端側に位置する振動節を振動節Ｎ１（図３では、Ｎ１ｒｅｆ、Ｎ１ａ、Ｎ１ｂで示す）とし、振動腹Ａ２に対して超音波振動の４分の１波長（λ／４）だけ先端側に位置する振動節を振動節Ｎ２（図３では、Ｎ２ｒｅｆ、Ｎ２ａ、Ｎ２ｂで示す）とする。振動節Ｎ１は、超音波振動の振動節の中で最も基端側に位置し、振動節Ｎ２は、超音波振動の振動節の中で二番目に基端側に位置している。

また、振動体ユニット２０が基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動する状態での超音波振動（縦振動）の波長λを基準波長λｒｅｆとする。基準共振周波数Ｆｒｒｅｆから共振周波数Ｆｒが減少すると、超音波振動（縦振動）の波長λは基準波長λｒｅｆから増加する。したがって、所定の周波数範囲Δｆでの振動においては、振動体ユニット２０が最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動する際に、波長λが最大波長λｍａｘとなる。一方、基準共振周波数Ｆｒｒｅｆから共振周波数Ｆｒが増加すると、超音波振動（縦振動）の波長λは基準波長λｒｅｆから減少する。したがって、所定の周波数範囲Δｆでの振動においては、振動体ユニット２０が最大共振周波数Ｆｒｍａｘで振動する際に、波長λが最小波長λｍｉｎとなる。

基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、長手軸方向についてフロントマス２３のフランジ部３６に、振動節Ｎ２ｒｅｆ（Ｎ２）が位置している。また、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動節Ｎ２ａはフランジ部３６から僅かに先端側にずれ、最大共振周波数Ｆｒｍａｘで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動節Ｎ２ｂはフランジ部３６から僅かに基端側にずれる。ただし、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動体ユニット２０が振動する状態及び最大共振周波数Ｆｒｍａｘで振動体ユニット２０が振動する状態のいずれにおいても、振動節Ｎ２（Ｎ２ａ、Ｎ２ｂ）のフランジ部３６からのずれは、微小である。したがって、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎ以上で最大共振周波数Ｆｒｍａｘ以下の所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振幅がゼロになる振動節Ｎ２が、フランジ部３６又はフランジ部３６の近傍に位置する。このため、基準共振周波数Ｆｒｒｅｆを含む所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フランジ部３６での超音波振動の振幅がゼロになる、又は、フランジ部３６がほとんど振動しない。したがって、振動発生ユニット２２がフランジ部３６で振動子ケース２１に強固に取付けられるとともに、振動発生ユニット２２からフランジ部３６を通しての振動子ケース２１への超音波振動の伝達が有効に防止される。

基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、長手軸方向について素子ユニット２６とフロントマス２３（ブロック部３７）との間の境界位置Ｂ０に、基準振動腹である振動腹Ａ２ｒｅｆ（Ａ２）が位置している。また、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動体ユニット２０が振動する状態では、波長λが最大波長λｍａｘになるため、振動腹Ａ２ａは境界位置Ｂ０から僅かに先端側にずれ、最大共振周波数Ｆｒｍａｘで振動体ユニット２０が振動する状態では、波長λが最小波長λｍｉｎになるため、振動腹Ａ２ｂはフランジ部３６から僅かに基端側にずれる。ただし、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動体ユニット２０が振動する状態及び最大共振周波数Ｆｒｍａｘで振動体ユニット２０が振動する状態のいずれにおいても、振動腹Ａ２（Ａ２ａ、Ａ２ｂ）の境界位置Ｂ０からのずれは、微小である。したがって、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎ以上で最大共振周波数Ｆｒｍａｘ以下の所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、超音波振動による応力がゼロになる振動腹Ａ２が、境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する。

実際に、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動体ユニット２０が振動する状態では、素子ユニット２６とフロントマス２３（ブロック部３７）との間の境界位置Ｂ０から振動腹（基準振動腹）Ａ２ａまでの先端側への距離Ｌ１ａは、所定の周波数範囲Δｆでの超音波振動の２０分の１波長（λ／２０）以下となる。また、最大共振周波数Ｆｒｍａｘで振動体ユニット２０が振動する状態では、素子ユニット２６とフロントマス２３との間の境界位置Ｂ０から振動腹（基準振動腹）Ａ２ｂまでの基端側への距離Ｌ１ｂは、所定の周波数
範囲Δｆでの超音波振動の２０分の１波長（λ／２０）以下となる。したがって、フロントマス２３及び素子ユニット２６を含む振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆで振動する状態では、境界位置Ｂ０から振動腹Ａ２までの長手軸方向についての距離（Ｌ１）がゼロ又は超音波振動の２０分の１波長（λ／２０）以下になる。

所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６との境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する振動腹（基準振動腹）Ａ２は、フランジ部３６より基端側に位置する振動腹（Ａ１，Ａ２）の１つであり、フランジ部３６より基端側に位置する振動腹（Ａ１，Ａ２）の中で最もフランジ部３６に近い。また、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、前述のように、振動腹Ａ２に対して超音波振動の４分の１波長（λ／４）だけ先端側に位置する振動節Ｎ２が、フランジ部３６又はフランジ部３６の近傍に位置する。したがって、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、長手軸方向についてフランジ部３６と境界位置Ｂ０との間の距離Ｌ２は、超音波振動の４分の１波長と同一又は略同一となる。また、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、長手軸方向について振動発生ユニット２２の基端と境界位置Ｂ０との間の距離Ｌ３は、超音波振動の半波長と同一又は略同一となる。したがって、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、長手軸方向について振動発生ユニット２２の基端とフランジ部３６との間の距離Ｌ４は、超音波振動の４分の３波長（３λ／４）と同一又は略同一となる。

また、本実施形態では、基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動発生ユニット２２の先端に、振動腹Ａ３ｒｅｆ（Ａ３）が位置する。また、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動腹Ａ３ａは振動発生ユニット２２の先端から僅かに先端側にずれ、最大共振周波数Ｆｒｍａｘで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動腹Ａ３ｂは振動発生ユニット２２の先端から僅かに基端側にずれる。ただし、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎで振動体ユニット２０が振動する状態及び最小共振周波数Ｆｒｍａｘで振動体ユニット２０が振動する状態のいずれにおいても、振動腹Ａ３（Ａ３ａ、Ａ３ｂ）の振動発生ユニット２２の先端からのずれは、微小である。したがって、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎ以上で最大共振周波数Ｆｒｍａｘ以下の所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動腹Ａ３が、振動発生ユニット２２の先端又は振動発生ユニット２２の先端の近傍に位置する。

振動腹Ａ３は、振動発生ユニット２２の基端に位置する振動腹Ａ１に対して超音波振動の１波長（λ）だけ先端側に位置する。このため、所定の周波数領域Δｆでフロントマス２３及び素子ユニット２６を含む振動体ユニット２０が振動する状態では、振動発生ユニット２２の長手軸方向についての全長（先端と基端との間の距離）Ｌ５は、超音波振動の１波長と同一又は略同一となり、超音波振動の４分の３波長より大きくなる。また、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６の境界位置Ｂ０から振動発生ユニット２２の先端（フロントマス２３の先端）までの長手軸方向についての距離Ｌ６が、超音波振動の半波長と同一又は略同一となる。したがって、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態では、境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する振動腹（基準振動腹）Ａ２からフロントマス２３の先端までの長手軸方向についての距離は、超音波振動の半波長と同一又は略同一となり、超音波振動の４分の１波長より大きくなる。

また、フロントマス２３のホーン３８は、長手軸方向について振動発生ユニット２２の先端と境界位置Ｂ０との間に位置するため、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態では、ホーン３８は、振動腹Ａ２と振動腹Ａ３との間に位置する。したがって、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態では、超音波振動による応力がゼロになる振動腹（Ａ１〜Ａ３）はホーン３８に位置せず、ホーン３８では超音波振動による応力が作用する。このため、先端側（超音波振動の伝達方向）へ向かって長手軸Ｃに垂直な断面積が減少するホーン３８では、超音波振動の振幅が拡大される。ホーン３８の基端（振動入力端）での振幅に対するホーン３８の先端（振動出力端）での振幅を示す拡大率（変成比）ε１は、ホーン３８が設けられる位置での超音波振動の応力が大きくなるほど、大きくなる。本実施形態では、超音波振動による応力が極大になる振動節Ｎ２がホーン３８の基端（フランジ部３６）の近傍に位置するため、ホーン３８での拡大率ε１は、大きくなる。なお、所定の周波数領域Δｆに含まれないある共振周波数Ｆｒで振動体ユニット２０を振動さることにより、応力がゼロになる振動腹の１つをホーン３８に位置させることは可能である。ただし、この場合、ホーン３８での断面積の変化率（減少率）に関係なく、ホーン３８で超音波振動の振幅は拡大されず、拡大率ε１は最小値である１になる。

また、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄ（素子ユニット２６）は、フロントマス２３（ブロック部３７）に比べて特性インピーダンスζが高い材料から形成され、フロントマス２３に比べて音響インピーダンスＺが高くなる。このため、素子ユニット２６とブロック部３７との間の境界位置Ｂ０では、先端側へ向かって伝達される超音波振動に対する音響インピーダンスＺが変化する。境界位置Ｂ０のように音響インピーダンスＺが変化する位置において超音波振動による応力が作用する場合、音響インピーダンスＺが変化する位置（物性及び断面積Ｓの少なくとも一方が変化する位置）で超音波振動の振幅が変化する。本実施形態では、境界位置Ｂ０より先端側（超音波振動の伝達方向側）のフロントマス２３で境界位置Ｂ０より基端側の素子ユニット２６に比べて、音響インピーダンスＺが低くなる。このため、境界位置Ｂ０で超音波振動による応力が作用する場合は、境界位置Ｂ０において超音波振動の振幅が拡大され、ブロック部３７での振幅が素子ユニット２６での振幅に比べて大きくなる。また、境界位置Ｂ０での超音波振動の振幅の拡大率（変成比）ε２（すなわち、素子ユニット２６での超音波振動の振幅に対するブロック部３７での超音波振動の振幅の比率）は、境界位置Ｂ０で作用する超音波振動による応力が大きくなるほど、大きくなる。

本実施形態では、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態において、超音波振動による応力がゼロとなる振動腹（基準振動腹）Ａ２が、境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する。このため、素子ユニット２６とブロック部３７との間の境界位置Ｂ０では、超音波振動による応力がゼロになる、又は、応力がほとんど作用しない。境界位置Ｂ０において超音波振動による応力がゼロになる、又は、応力がほとんど作用しない場合、境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率に関係なく、境界位置Ｂ０での振幅の拡大率ε２は、小さくなり、最小値である１又は１に近い値となる。したがって、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態では、境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率に関係なく、境界位置Ｂ０において超音波振動の振幅がほとんど変化しない（ほとんど拡大されない）。

素子ユニット２６の圧電素子３１Ａ〜３１Ｄは、経時的に劣化するとともに、処置での使用後にはオートクレーブ滅菌等の熱滅菌処理が行われる。このため、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄは、経時劣化、熱滅菌処理等によって特性が変化する。圧電素子３１Ａ〜３１Ｄの特性が変化することにより、素子ユニット２６において音響インピーダンスＺ（音響特性インピーダンスζ）も製造時から変化し、素子ユニット２６とブロック部３７（フロントマス２３）との間（すなわち、境界位置Ｂ０）での音響インピーダンスＺの変化率も変化する。ただし、本実施形態では前述のように、境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率に関係なく、境界位置Ｂ０での振幅の拡大率ε２は、小さくなり、最小値である１又は１に近い値となる。このため、圧電素子３１Ａ〜３１Ｄの特性が製造時から変化した場合でも、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態において、境界位置Ｂ０での振幅の拡大率ε２は、製造時からほとんど変化しない。境界位置Ｂ０での振幅の拡大率ε２が製造時から変化しないことにより、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態では、フロントマス２３（ブロック部３７）での超音波振動の振幅も製造時からほとんど変化せず、振動伝達部材８の処置部１７においての振動速度（振幅）も製造時からほとんど変化しない。したがって、本実施形態では、振動伝達部材８（処置部１７）での振動速度への圧電素子３１Ａ〜３１Ｄの特性変化の影響が低減される。このため、経時劣化、熱処理等によって圧電素子３１Ａ〜３１Ｄの特性が変化した場合でも、処置部１７での振動速度を製造時から変化させることなく、安定した処置性能で処置を行うことができる。

また、前述のように、フロントマス２３は、製造する過程において、部品ごとに材料の物性（特にヤング率Ｅ）にばらつきが生じてしまう。このため、振動発生ユニット２２に用いられるフロントマス２３は、部品ごとに音響インピーダンスＺ（音響特性インピーダンスζ）が変化する。したがって、振動発生ユニット２２に用いられるフロントマス２３に対応して、フロントマス２３と素子ユニット２６との境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率が変化する。すなわち、フロントマス２３の物性に対応し、振動発生ユニット２２ごとに、境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率がばらつく。ただし、本実施形態では前述のように、境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率に関係なく、境界位置Ｂ０での振幅の拡大率ε２は、小さくなり、最小値である１又は１に近い値となる。このため、製品ごとに境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率がばらつく場合でも、製品ごとの境界位置Ｂ０での拡大率ε２のばらつきは小さくなり、製品ごとの処置部１７での振動速度のばらつきも小さくなる。すなわち、本実施形態では、処置部１７の振動速度へのフロントマス２３の物性の影響が小さくなる。これにより、フロントマス２３の物性（ヤング率Ｅ等）に関係なく、いずれの振動発生ユニット２２を用いた超音波処置具２においても、安定した処置性能を確保することができる。

（変形例）
なお、第１の実施形態ではホーン３８の基端（振動入力端）にフランジ部３６が設けられているが、これに限るものではない。例えば、第１の変形例として図４に示すように、ホーン３８の先端（振動出力端）に振動子ケース２１に支持されるフランジ部３６が設けられてもよい。図４では、振動発生ユニット２２の構成に加えて、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆ内の基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで縦振動する状態のグラフを示している。このグラフでは、横軸に長手軸方向についての位置（Ｘ）、縦軸に縦振動の振幅（Ｖ）を示している。

図４に示すように、本変形例でも、振動体ユニット２０が基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動する状態において、フランジ部３６に超音波振動の振動節Ｎ２が位置する。そして、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎ以上で最大共振周波数Ｆｒｍａｘ以下の所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動節Ｎ２はフランジ部３６又はフランジ部３６の近傍に位置する。また、本変形例でも、振動体ユニット２０が基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動する状態において、フロントマス２３（ブロック部３７）と素子ユニット２６との間の境界位置Ｂ０に超音波振動の振動腹Ａ２が位置する。そして、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動腹Ａ２は境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する。すなわち、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆで振動する状態では、振動腹Ａ２が境界位置Ｂ０に位置する、又は、境界位置Ｂ０から振動腹Ａ２までの長手軸方向についての距離が超音波振動の２０分の１波長（λ／２０）以下になる。したがって、本変形例でも、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、境界位置Ｂ０からフランジ部３６までの長手軸方向についての距離Ｌ２は、超音波振動の４分の１波長と同一又は略同一となる。

また、本変形例でも、振動発生ユニット２２の先端は、フランジ部３６より先端側に位置している。このため、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動発生ユニット２２の長手軸方向についての全長（先端と基端との間の距離）Ｌ５は、超音波振動の４分の３波長より大きくなる。また、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６の境界位置Ｂ０から振動発生ユニット２２の先端（フロントマス２３の先端）までの長手軸方向についての距離Ｌ６は、超音波振動の４分の１波長より大きくなる。

本変形例では、長手軸方向についてフランジ部３６と境界位置Ｂ０との間において、フランジ部３６の基端側にホーン３８が連続し、ホーン３８の基端側にブロック部３７が連続している。すなわち、境界位置Ｂ０とフランジ部３６との間の距離Ｌ２の範囲に、ホーン３８及びブロック部３７が配置されている。本変形例でも、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態では、超音波振動による応力がゼロになる振動腹（Ａ１〜Ａ３）はホーン３８に位置せず、ホーン３８では超音波振動による応力が作用する。このため、ホーン３８では、超音波振動の振幅が拡大される。

前述のような構成にすることにより、本変形例でも、境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率に関係なく、境界位置Ｂ０での振幅の拡大率ε２は、小さくなり、最小値である１又は１に近い値となる。このため、第１の実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

また、第２の変形例として図５に示すように、ホーン３８の先端（振動出力端）と基端（振動入力端）との間の中間位置に振動子ケース２１に支持されるフランジ部３６が設けられてもよい。図５では、振動発生ユニット２２の構成に加えて、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆ内の基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで縦振動する状態のグラフを示している。このグラフでは、横軸に長手軸方向についての位置（Ｘ）、縦軸に縦振動の振幅（Ｖ）を示している。

図５に示すように、本変形例でも、振動体ユニット２０が基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動する状態において、フランジ部３６に超音波振動の振動節Ｎ２が位置する。そして、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎ以上で最大共振周波数Ｆｒｍａｘ以下の所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動節Ｎ２はフランジ部３６又はフランジ部３６の近傍に位置する。また、本変形例でも、振動体ユニット２０が基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動する状態において、フロントマス２３（ブロック部３７）と素子ユニット２６との間の境界位置Ｂに超音波振動の振動腹Ａ２が位置する。そして、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動腹Ａ２は境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する。すなわち、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆで振動する状態では、振動腹Ａ２が境界位置Ｂ０に位置する、又は、境界位置Ｂ０から振動腹Ａ２までの長手軸方向についての距離が超音波振動の２０分の１波長（λ／２０）以下になる。したがって、本変形例でも、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、境界位置Ｂ０からフランジ部３６までの長手軸方向についての距離Ｌ２は、超音波振動の４分の１波長と同一又は略同一となる。

また、本変形例でも、振動発生ユニット２２の先端は、フランジ部３６（ホーン３８）より先端側に位置している。このため、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０
が振動する状態では、振動発生ユニット２２の長手軸方向についての全長（先端と基端との間の距離）Ｌ５は、超音波振動の４分の３波長より大きくなる。また、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６の境界位置Ｂ０から振動発生ユニット２２の先端（フロントマス２３の先端）までの長手軸方向についての距離Ｌ６は、超音波振動の４分の１波長より大きくなる。

本変形例では、長手軸方向についてフランジ部３６と境界位置Ｂ０との間において、フランジ部３６の基端側にホーン３８の一部が連続し、ホーン３８の基端側にブロック部３７が連続している。また、本変形例でも、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態では、超音波振動による応力がゼロになる振動腹（Ａ１〜Ａ３）はホーン３８に位置せず、ホーン３８では超音波振動による応力が作用する。このため、ホーン３８では、超音波振動の振幅が拡大される。

また、前述の実施形態等では基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動体ユニット２０が振動する状態において超音波振動の振動腹の１つである振動腹Ａ３が振動発生ユニット２２の先端に位置するが、これに限るものではない。例えば第３の変形例として図６に示すように、基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動体ユニット２０が振動する状態において、超音波振動の振動腹Ａ３が振動発生ユニット２２の先端より先端側に位置してもよい。図６では、振動発生ユニット２２の構成に加えて、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆ内の基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで縦振動する状態のグラフを示している。このグラフでは、横軸に長手軸方向についての位置（Ｘ）、縦軸に縦振動の振幅（Ｖ）を示している。

図６に示すように、本変形例でも、振動体ユニット２０が基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動する状態において、フランジ部３６に超音波振動の振動節Ｎ２が位置する。そして、最小共振周波数Ｆｒｍｉｎ以上で最大共振周波数Ｆｒｍａｘ以下の所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動節Ｎ２はフランジ部３６又はフランジ部３６の近傍に位置する。また、本変形例でも、振動体ユニット２０が基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動する状態において、フロントマス２３（ブロック部３７）と素子ユニット２６との間の境界位置Ｂ０に超音波振動の振動腹Ａ２が位置する。そして、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動腹Ａ２は境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する。すなわち、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆで振動する状態では、振動腹Ａ２が境界位置Ｂ０に位置する、又は、境界位置Ｂ０から振動腹Ａ２までの長手軸方向についての距離が超音波振動の２０分の１波長（λ／２０）以下になる。したがって、本変形例でも、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、境界位置Ｂ０からフランジ部３６までの長手軸方向についての距離Ｌ２は、超音波振動の４分の１波長と同一又は略同一となる。

本変形例では、前述の実施形態等とは異なり、所定の周波数領域Δｆのいずれの共振周波数Ｆｒで振動体ユニット２０が振動する状態においても、振動腹Ａ３は、振動発生ユニット２２の先端より先端側に位置している。したがって、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６の境界位置Ｂ０から振動発生ユニット２２の先端（フロントマス２３の先端）までの長手軸方向についての距離Ｌ６は、超音波振動の半波長より小さくなる。ただし、本変形例でも、振動発生ユニット２２の先端は、フランジ部３６（ホーン３８）より先端側に位置している。このため、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動発生ユニット２２の長手軸方向についての全長（先端と基端との間の距離）Ｌ５は、超音波振動の４分の３波長より大きくなる。また、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６の境界位置Ｂ０から振動発生ユニット２２の先端（フロントマス２３の先端）までの長手軸方向についての距離Ｌ６は、超音波振動の４分の１波長より大きくなる。

本変形例でも、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態においてフロントマス２３と素子ユニット２６との間の境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に超音波振動の振動腹Ａ２が位置する。このため、本変形例でも、境界位置Ｂ０での音響インピーダンスＺの変化率に関係なく、境界位置Ｂ０での振幅の拡大率ε２は、小さくなり、最小値である１又は１に近い値となる。したがって、第１の実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

また、本変形例では、所定の周波数領域Δｆのいずれの共振周波数Ｆｒで振動体ユニット２０が振動する状態においても、振動腹Ａ３を含む超音波振動の振動腹は、振動発生ユニット２２の先端に位置しない。このため、振動発生ユニット２２に振動伝達部材８が接続されていない状態（すなわち、振動発生ユニット２２単体では）、振動発生ユニット２２は所定の周波数領域Δｆで振動しない。これにより、振動伝達部材８が接続されていない状態で振動発生ユニット２２が振動する誤作動が、有効に防止される。

また、第４の変形例として図７に示すように、基準周波数Ｆｒｒｅｆで振動体ユニット２０が振動する状態において、超音波振動の振動腹Ａ３が振動発生ユニット２２の先端より基端側に位置してもよい。図７では、振動発生ユニット２２の構成に加えて、振動体ユニット２０が所定の周波数範囲Δｆ内の基準共振周波数Ｆｒｒｅｆで縦振動する状態のグラフを示している。このグラフでは、横軸に長手軸方向についての位置（Ｘ）、縦軸に縦振動の振幅（Ｖ）を示している。

本変形例では、所定の周波数領域Δｆのいずれの共振周波数Ｆｒで振動体ユニット２０が振動する状態においても、振動腹Ａ３は、振動発生ユニット２２の先端より基端側に位置している。したがって、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６の境界位置Ｂ０から振動発生ユニット２２の先端（フロントマス２３の先端）までの長手軸方向についての距離Ｌ６は、超音波振動の半波長より大きくなる。本変形例でも、振動発生ユニット２２の先端は、フランジ部３６（ホーン３８）より先端側に位置している。このため、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、振動発生ユニット２２の長手軸方向についての全長（先端と基端との間の距離）Ｌ５は、超音波振動の４分の３波長より大きくなる。また、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６の境界位置Ｂ０から振動発生ユニット２２の先端（フロントマス２３の先端）までの長手軸方向についての距離Ｌ６は、前述のように超音波振動の半波長より大きく、超音波振動の４分の１波長より大きくなる。

また、本変形例でも第３の変形例と同様に、所定の周波数領域Δｆのいずれの共振周波数Ｆｒで振動体ユニット２０が振動する状態においても、振動腹Ａ３を含む超音波振動の振動腹は、振動発生ユニット２２の先端に位置しない。このため、振動発生ユニット２２に振動伝達部材８が接続されていない状態（すなわち、振動発生ユニット２２単体では）、振動発生ユニット２２は所定の周波数領域Δｆで振動しない。これにより、振動伝達部材８が接続されていない状態で振動発生ユニット２２が振動する誤作動が、有効に防止される。

また、圧電素子（３１Ａ〜３１Ｄ）の数は、前述の実施形態等に限るものではない。すなわち、素子ユニット２６には、少なくとも１つの圧電素子（３１Ａ〜３１Ｄ）が設けられていればよい。

また、前述の実施形態等では、振動発生ユニット２２の基端から境界位置Ｂ０までの距離Ｌ３は、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態での超音波振動の半波長と同一又は略同一であるが、これに限るものではない。例えば、ある変形例では、振動発生ユニット２２の基端から境界位置Ｂ０までの距離Ｌ３は、所定の周波数領域Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態での超音波振動の一波長と同一又は略同一であってもよい。この場合、超音波振動の振動腹の中で基端側から３番目の振動腹Ａ３が、境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する。そして、超音波振動の振動節の中で基端側から３番目の振動節（Ｎ３）が、フランジ部３６又はフランジ部３６の近傍に位置する。したがって、本変形例でも、前述の実施形態等と同様に、ブロック部３７と素子ユニット２６との間の境界位置Ｂ０からフランジ部３６までの長手軸方向についての距離Ｌ３は、振動体ユニット２０が所定の周波数領域Δｆで振動する状態での４分の１波長と同一又は略同一となる。そして、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フロントマス２３と素子ユニット２６との境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する振動腹（基準振動腹）Ａ３は、フランジ部３６より基端側に位置する振動腹（Ａ１〜Ａ３）の中で最もフランジ部３６に近い。

また、前述の実施形態等では、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態では、フランジ部３６より基端側に位置する振動腹（Ａ１，Ａ２；Ａ１〜Ａ３）の中で最もフランジ部３６に近い振動腹（Ａ２；Ａ３）が、フロントマス２３と素子ユニット２６との境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置するが、これに限るものではない。例えば、ある変形例では、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態において、超音波振動の振動節の中で基端側から３番目の振動節（Ｎ３）が、フランジ部３６又はフランジ部３６の近傍に位置し、フランジ部３６より基端側に３つの振動腹（Ａ１〜Ａ３）が位置する。そして、本変形例では、所定の周波数範囲Δｆで振動体ユニット２０が振動する状態において、フランジ部３６より基端側に位置する振動腹（Ａ１〜Ａ３）の中で２番目にフランジ部３６に近い振動腹（Ａ２）である基準振動腹が、フロントマス２３と素子ユニット２６との境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する。したがって、フランジ部３６より基端側に位置する振動腹（Ａ１〜Ａ３）の中で最もフランジ部３６に近い振動腹（Ａ３）は、フロントマス２３と素子ユニット２６との境界位置Ｂ０から離間して位置している。本変形例でも、フロントマス２３と素子ユニット２６との境界位置Ｂ０又は境界位置Ｂ０の近傍に位置する振動腹（基準振動腹）Ａ２は、フランジ部３６より基端側に位置する振動腹（Ａ１〜Ａ３）の１つである。

また、ある変形例では、フロントマス２３にフランジ部３６及びブロック部３７のみが設けられ、ホーン３８が設けられていない。この場合、フロントマス２３において、超音波振動の振幅は拡大されない。

また、超音波処置具２では、振動伝達部材８の処置部１７に超音波振動が伝達されるとともに、処置部１７及びジョー７に高周波電力がエネルギー源ユニット１０から供給され、処置部１７及びジョー７を高周波電力の電極として機能させてもよい。処置部１７及びジョー７が電極として機能することにより、ジョー７と処置部１７との間で把持された処置対象に高周波電流が流れ、処置対象が変性され、凝固が促進される。この場合、ボルト部２５、フロントマス２３及び振動伝達部材８を通して、処置部１７に高周波電力が供給されるが、フロントマス２３及びボルト部２５は圧電素子（３１Ａ〜３１Ｄ）から電気的に絶縁され、処置部１７に供給される高周波電力は、圧電素子（３１Ａ〜３１Ｄ）に供給されない。ただし、この場合も、超音波振動を発生させる電流（交流電流）は、圧電素子（３１Ａ〜３１Ｄ）に供給される。

また、超音波処置具２には、ジョー７が設けられなくてもよい。この場合、例えば、シース６の先端から突出する処置部１７がフック状に形成される。フックに処置対象を引掛けた状態で、超音波振動によって処置部１７を振動させることにより、処置対象が切除される。

前述の実施形態等では、振動発生ユニット（２２）は、超音波振動を伝達可能なフロントマス（２３）を備え、フロントマス（２３）に、収容ケース（２１）によって支持されるフランジ部（３６）と、フランジ部（３６）より基端側に設けられるブロック部（３７）と、が設けられている。ブロック部（３７）の基端には、素子ユニット（２６）の先端が当接し、素子ユニット（３６）は、電力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（３１Ａ〜３１Ｄ）を備える。圧電素子（３１Ａ〜３１Ｄ）で発生した超音波振動が基端側から先端側へフロントマス（２３）を通して伝達されることにより、フランジ部（３６）より基端側に位置する振動腹（Ａ１，Ａ２；Ａ１〜Ａ３）の１つである基準振動腹（Ａ２；Ａ３）がブロック部（３７）と素子ユニット（２６）との境界位置（Ｂ０）又は境界位置（Ｂ０）の近傍に位置する所定の周波数領域（Δｆ）でフロントマス（２３）及び素子ユニット（２６）を含む振動体ユニット（２０）が振動する。

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、本発明のある態様の振動発生ユニットは、収容ケースによって支持されるフランジ部と、前記フランジ部より基端側に設けられるブロック部と、を備え、超音波振動を伝達可能なフロントマスと、電力が供給されることにより前記超音波振動を発生する圧電素子を備え、先端が前記ブロック部の基端に当接するとともに、前記圧電素子で発生した前記超音波振動を前記基端側から先端側へ前記フロントマスを通して伝達することにより、振動節の１つが前記フランジ部又は前記フランジ部の近傍に位置し、かつ、前記フランジ部より前記基端側に位置する振動腹の１つである基準振動腹が前記ブロック部との境界位置又は前記境界位置の近傍に位置する所定の周波数領域で前記フロントマスを振動させる素子ユニットと、を備える。

前記目的を達成するために、本発明のある態様の振動発生ユニットは、収容ケースによって支持されるフランジ部と、前記フランジ部より基端側に設けられるブロック部と、を備え、超音波振動を伝達可能なフロントマスと、先端が前記ブロック部の基端に当接し、電力が供給されることにより前記超音波振動を発生する圧電素子と、を備え、前記圧電素子で発生した前記超音波振動が前記基端側から先端側へ前記フロントマスを通して伝達されることにより、振動節の１つが前記フランジ部又は前記フランジ部の近傍に位置し、かつ、前記フランジ部より前記基端側に位置する振動腹の１つである基準振動腹が前記ブロック部と前記圧電素子との当接位置又は前記当接位置の近傍に位置する所定の周波数領域で前記フロントマスが振動する。

Claims

収容ケースによって支持されるフランジ部と、前記フランジ部より基端側に設けられるブロック部と、を備え、超音波振動を伝達可能なフロントマスと、
電力が供給されることにより前記超音波振動を発生する圧電素子を備え、先端が前記ブロック部の基端に当接するとともに、前記圧電素子で発生した前記超音波振動を前記基端側から先端側へ前記フロントマスを通して伝達することにより、前記フランジ部より前記基端側に位置する振動腹の１つである基準振動腹が前記ブロック部との境界位置又は前記境界位置の近傍に位置する所定の周波数領域で前記フロントマスを振動させる素子ユニットと、
を具備する振動発生ユニット。
前記超音波振動によって前記所定の周波数領域で前記フロントマス及び前記素子ユニットが振動する状態では、前記境界位置から前記基準振動腹までの長手軸方向についての距離がゼロ又は前記超音波振動の２０分の１波長以下になる、請求項１の振動発生ユニット。
前記フロントマスは、前記ブロック部と前記素子ユニットとの前記境界位置より前記先端側に設けられ、前記先端側へ向かって伝達される前記超音波振動の振幅を拡大するホーンを備える、請求項１の振動発生ユニット。
前記フロントマスの先端は、前記振動発生ユニットの先端を形成し、
前記超音波振動によって前記所定の周波数領域で前記フロントマス及び前記素子ユニットが振動する状態では、前記基準振動腹から前記フロントマスの前記先端までの長手軸方向についての距離が前記超音波振動の４分の１波長より大きくなる、
請求項１の振動発生ユニット。
前記超音波振動によって前記所定の周波数領域で前記フロントマス及び前記素子ユニットが振動する状態では、前記振動発生ユニットの長手軸方向についての全長は、前記超音波振動の４分の３波長より大きくなる、請求項１の振動発生ユニット。
請求項１の振動発生ユニットと、
先端部に処置部を備え、前記フロントマスの先端に基端が接続されるとともに、前記素子ユニットで発生した前記超音波振動が前記フロントマスを通して伝達され、前記振動発生ユニットから伝達された前記超音波振動を前記処置部に向かって伝達する振動伝達部材と、
を具備する振動体ユニット。
請求項６の振動体ユニットと、
前記フランジ部を支持する状態で前記振動発生ユニットが取付けられる前記収容ケースと、
内部から前記振動伝達部材が前記先端側に向かって延設され、保持可能な保持ユニットと、
を具備する超音波処置具。