振動產生單元、振動體單元以及超聲波處置裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在處置部利用超聲波振動對處置對象進行處置的超聲波處置裝置中產生處置用的超聲波振動的振動產生單元。另外，涉及一種具備處置部和振動產生單元的振動體單元以及具備振動體單元的超聲波處置裝置。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中公開了一種在前端部設置手術刀片來作為處置部的超聲波處置裝置。在該超聲波處置裝置中設置有振動產生單元，該振動產生單元具備將電流轉換為超聲波振動的壓電晶體(壓電元件)O在振動產生單元的前端方向側延伸設置有振動傳遞桿。在振動傳遞桿的前端方向側安裝有手術刀片。由壓電晶體產生的超聲波振動從基端方向經過振動傳遞桿向前端方向傳遞。而且，手術刀片利用所傳遞的超聲波振動對生物體組織等處置對象進行處置。由振動傳遞桿和手術刀片來形成前端側振動傳遞部，該前端側振動傳遞部連接在振動產生單元的前端方向側，用于傳遞來自振動產生單元的超聲波振動。另外，由振動產生單元、振動傳遞桿以及手術刀片來形成振動體單元。
[0003]專利文獻I:日本特開平7-16254號公報
【發明內容】
[0004]發明要解決的問題
[0005]關于如所述專利文獻I所示的超聲波處置裝置，一般地，在處置中使用后，將設置有處置部的前端側振動傳遞部(振動傳遞桿和手術刀片)丟棄，對包括高價的壓電元件(壓電晶體)的振動產生單元進行再利用。在此，存在形成前端側振動傳遞部的材料的種類按每個前端側振動傳遞部各不相同的情況。另外，還存在以下情況:即使在所有前端側振動傳遞部均由64鈦合金形成的情況下，每個前端側振動傳遞部中的鋁的含有率也各不相同。基于上述觀點，每個前端振動傳遞部之間產生楊氏模量的偏差。
[0006]由于每個前端側振動傳遞部之間產生楊氏模量的偏差，因此即使在使用同一個振動產生單元的情況下，振動體單元(振動產生單元、振動傳遞桿以及手術刀片)的超聲波振動的諧振頻率也根據與振動產生單元連接的前端側振動傳遞部的變化而變化。即，每個前端側振動傳遞部之間的楊氏模量的偏差對振動體單元的諧振頻率造成影響，由于每個前端側振動傳遞部之間的楊氏模量的偏差而引起振動體單元的諧振頻率產生偏差。振動體單元的諧振頻率根據與振動產生單元連接的前端側振動傳遞部的變化而變化，由此由電源單元進行的振動體單元的諧振頻率的測定變得復雜，發生無法適當地控制從電源單元向超聲波振動供給的電流等故障。由此，使用超聲波振動進行的處置的處置性能降低。
[0007]本發明是著眼于上述問題而完成的，其目的在于提供一種即使在每個前端側振動傳遞部之間產生楊氏模量的偏差的情況下也能夠減少振動體單元的諧振頻率的偏差的振動產生單元。另外，本發明的目的在于提供一種具備該振動產生單元和前端側振動傳遞部的振動體單元以及具備該振動體單元的超聲波處置裝置。
[0008]用于解決問題的方案
[0009]為了實現上述目的，本發明的某個方式是一種振動產生單元，在該振動產生單元的前端方向側能夠連接前端側振動傳遞部，該振動產生單元產生向所述前端側振動傳遞部傳遞的超聲波振動，該前端側振動傳遞部在前端部設置有處置部，該振動產生單元具備:超聲波振子，其通過被供給電流來產生所述超聲波振動;振子安裝部，其用于安裝所述超聲波振子;基端側振動傳遞部，其在所述振子安裝部的基端方向側沿長邊軸延伸設置，將由所述超聲波振子產生的所述超聲波振動從所述前端方向向所述基端方向傳遞，在將位于比所述超聲波振子更靠所述基端方向側的位置處的所述超聲波振動的波腹位置中的、最靠近所述超聲波振子的波腹位置設為基準波腹位置的情況下，基端位于從所述基準波腹位置起向所述基端方向離開與所述超聲波振動的半波長的整數倍相等的延設長度的位置處；以及振幅放大部，其在與所述長邊軸平行的軸平行方向上設置于所述基端側振動傳遞部的所述基端與所述基準波腹位置之間，將在所述基端側振動傳遞部中向所述基端方向傳遞的所述超聲波振動的振幅放大。
[0010]發明的效果
[0011]根據本發明，能夠提供一種即使在每個前端側振動傳遞部之間產生楊氏模量的偏差的情況下，也能夠減少振動體單元的諧振頻率的偏差的振動產生單元。另外，能夠提供一種具備該振動產生單元和前端側振動傳遞部的振動體單元以及具備該振動體單元的超聲波處置裝置。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示在本發明的實施方式的作為參照的振動狀態的驗證中使用的試驗振動體的概要圖。
[0013]圖2是表示本發明的第一實施方式所涉及的超聲波處置裝置的概要圖。
[0014]圖3是概要性地表示第一實施方式所涉及的振子單元的結構的截面圖。
[0015]圖4是概要性地表示第一實施方式所涉及的振動體單元的截面圖。
[0016]圖5是概要性地表示比較例所涉及的振動體單元的截面圖。
[0017]圖6是概要性地表示第一實施方式的第一變形例所涉及的振動體單元的截面圖。
[0018]圖7是概要性地表示第二實施方式所涉及的振動體單元的截面圖。
[0019]圖8是表不比較例、第一實施方式以及第二實施方式中的超聲波探頭的楊氏模量與振動體單元的諧振頻率的關系的概要圖。
[0020]圖9是表示第三實施方式所涉及的振子單元以及電源單元的結構的概要圖。
[0021]圖10是表示超聲波振動的頻率與聲阻抗的關系的一例的概要圖。
[0022]圖11是概要性地表示第一實施方式至第三實施方式的某個變形例所涉及的振動產生單元的截面圖。
[0023]圖12是概要性地表示第一實施方式至第三實施方式的其它變形例所涉及的振動體單元的截面圖。
【具體實施方式】
[0024](實施方式的作為參照的振動狀態的驗證)
[0025]在說明本發明的實施方式之前，參照圖1來說明后述的實施方式的作為參照的振動狀態的驗證。圖1是表示在振動狀態的驗證中使用的試驗振動體100的圖。通過模擬等來進行振動狀態的驗證，使用試驗振動體100來驗證楊氏模量(E)與諧振頻率(Fr)的關系。
[0026]如圖1所示，試驗振動體100沿延設軸T延伸設置。在此，將與延設軸T平行的方向中的一個方向設為第一延設方向(圖1的箭頭Tl的方向)，將與第一延設方向相反的方向設為第二延設方向(圖1的箭頭T2的方向)。在試驗振動體100中，從第一延設方向向第二延設方向傳遞超聲波振動。另外，試驗振動體100具有波腹位置Y I?Y 6和波節位置Y I?Y5。即，試驗振動體100通過傳遞超聲波振動來以具有波腹位置Y I?Y 6和波節位置Y I?Y 5的規定的振動狀態進行振動。
[0027]在試驗振動體100中，從第一延設方向起依次延伸設置有第一傳遞區域101、第二傳遞區域102、第三傳遞區域103、第四傳遞區域104以及第五傳遞區域105。第一傳遞區域101在波腹位置A' I與波腹位置A' 2之間延伸設置，第二傳遞區域102在波腹位置A' 2與波腹位置A'3之間延伸設置，第三傳遞區域103在波腹位置A'3與波腹位置AM之間延伸設置，第四傳遞區域104在波腹位置A' 4與波腹位置A' 5之間延伸設置，第五傳遞區域105在波腹位置A7 5與波腹位置A' 6之間延伸設置。
[0028]第三傳遞區域104具備:截面積減少部106;第一延設部107，其從截面積減少部106起朝向第一延設方向延伸設置；以及第二延設部108，其從截面積減少部106起朝向第二延設方向延伸設置。通過使試驗振動體100以規定的振動狀態進行振動，來使由超聲波振動產生的應力所作用的波節位置Y 3位于截面積減少部106。另外，通過截面積減少部106使第二延設部108的垂直于延設軸T的截面積比第一延設部107的垂直于延設軸T的截面積小。通過使垂直于延設軸T的截面積在由超聲波振動產生的應力所作用的位置處減少，來利用截面積減少部106將超聲波振動的振幅放大(增加)。此外，在第一傳遞區域101、第二傳遞區域102、以及第三傳遞區域103的第一延設部107中，垂直于延設軸T的截面積為SI。另外，在第三傳遞區域103的第二延設部108中，垂直于延設軸T的截面積為S2，該截面積S2小于截面積Sl0
[0029]另外，在第三傳遞區域103與第四傳遞區域104之間的波腹位置AM處設置有截面積放大部109。即，通過使試驗振動體100以規定的振動狀態進行振動，來使波腹位置Y 3位于截面積放大部109。通過截面積放大部109使第四傳遞區域104的垂直于延設軸T的截面積比第三傳遞區域103的第二延設部108的垂直于延設軸T的截面積大。其中，在位于截面積放大部109的波腹位置A7 3處，由超聲波振動產生的應力為零。由超聲波振動產生的應力不發揮作用，因此在截面積放大部109中，即使垂直于延設軸T的截面積擴大(變化)，超聲波振動的振幅也不會減少(不變化)。此外，第四傳遞區域104和第五傳遞區域105中的垂直于延設軸T的截面積與第一傳遞區域101和第二傳遞區域102中的垂直于延設軸T的截面積同為SI。
[0030]在振動狀態的驗證中，使截面積減少部106中的超聲波振動的變換比(放大率)發生變化來驗證楊氏模量(E)與諧振頻率(Fr)的關系。即，使第一延設部107的垂直于延設軸T的截面積SI相對于第二延設部108的垂直于延設軸T的截面積S2的比率發生變化來進行驗證。而且，在各個變換比下驗證了針對第四傳遞區域104中的楊氏模量(E)的變化的試驗振動體100的諧振頻率(Fr)的變化。
[0031]進行驗證得到的結果是，證實了截面積減少部106中的超聲波振動的變換比越大，則第四傳遞區域104的楊氏模量(E)的變化對試驗振動體100的諧振頻率(Fr)造成的影響越大。即，第四傳遞區域104中的超聲波振