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WO2016051486A1 - Ultrasonic vibrator and ultrasonic medical apparatus - Google Patents

Ultrasonic vibrator and ultrasonic medical apparatus
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WO2016051486A1
WO2016051486A1PCT/JP2014/076015JP2014076015WWO2016051486A1WO 2016051486 A1WO2016051486 A1WO 2016051486A1JP 2014076015 WJP2014076015 WJP 2014076015WWO 2016051486 A1WO2016051486 A1WO 2016051486A1
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element unit
ultrasonic
ultrasonic transducer
metal block
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伊藤 寛
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オリンパス株式会社
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[Problem] To provide an ultrasonic vibrator capable of being formed compact while maintaining output, and an ultrasonic medical apparatus. [Solution] This ultrasonic vibrator (1) is provided with: a piezoelectric element unit (3) in which a plurality of piezoelectric elements (31) that produce a piezoelectric effect and vibrate by application of an alternating voltage are laminated; and a metal block (2) disposed in a vibration direction of the piezoelectric element unit (3). The plurality of piezoelectric elements (31) of the piezoelectric element unit (3) and the metal block (2) are bonded using a bonding material (4), and the metal block (2) is disposed only at one end side of the piezoelectric element unit (3).

Description

超音波振動子及び超音波医療装置Ultrasonic transducer and ultrasonic medical device
 本発明は、超音波を励振する超音波振動子及び超音波医療装置に関する。The present invention relates to an ultrasonic transducer and an ultrasonic medical device that excite ultrasonic waves.
 従来から圧電効果を用いて駆動する圧電素子が超音波振動子等の様々な用途に用いられている。例えば、このような圧電素子を金属ブロックの間に複数枚積層して金属ブロック同士をボルト締めするランジュバン振動子が開示されている(特許文献1参照)。Conventionally, piezoelectric elements that are driven using the piezoelectric effect have been used in various applications such as ultrasonic vibrators. For example, a Langevin vibrator is disclosed in which a plurality of such piezoelectric elements are stacked between metal blocks and the metal blocks are bolted together (see Patent Document 1).
特開2009-220014号公報JP 2009-22014 A
 近年、例えば医療分野等においては、超音波振動子の小型化が望まれている。特許文献1のように金属ブロックの間に圧電素子を積層するランジュバン振動子では、圧電素子の両側の金属ブロックをボルト締めするため、超音波振動子を小型化するためには圧電素子の積層枚数を少なくすればよい。しかしながら、圧電素子の積層枚数を少なくすれば出力が低下し、所望の出力を得られなくなる可能性があった。In recent years, for example, in the medical field, miniaturization of ultrasonic transducers is desired. In a Langevin vibrator in which piezoelectric elements are stacked between metal blocks as inPatent Document 1, the metal blocks on both sides of the piezoelectric elements are bolted, and in order to reduce the size of the ultrasonic vibrator, the number of stacked piezoelectric elements Should be reduced. However, if the number of stacked piezoelectric elements is reduced, the output is lowered, and a desired output may not be obtained.
 本発明にかかる実施形態では、出力を保持しながら小型に形成することが可能な超音波振動子及び超音波医療装置を提供することにある。An embodiment according to the present invention is to provide an ultrasonic transducer and an ultrasonic medical device that can be formed in a small size while maintaining an output.
 本発明のある態様に係る超音波振動子は、
 交番電圧の付与によって圧電効果を生じ振動する圧電素子を複数枚積層した圧電素子ユニットと、
 前記圧電素子ユニットの振動方向に配置される金属ブロックと、
を備え、
 前記圧電素子ユニットの複数枚の圧電素子間、および、前記金属ブロックは接合材で接合され、
 前記金属ブロックは、前記圧電素子に対して一端側にのみ配置される
ことを特徴とする。
An ultrasonic transducer according to an aspect of the present invention includes:
A piezoelectric element unit in which a plurality of piezoelectric elements that vibrate by generating a piezoelectric effect by applying an alternating voltage are laminated;
A metal block disposed in a vibration direction of the piezoelectric element unit;
With
Between the plurality of piezoelectric elements of the piezoelectric element unit, and the metal block are bonded with a bonding material,
The metal block is disposed only on one end side with respect to the piezoelectric element.
 本発明のある態様に係る超音波医療装置は、前記超音波振動子と、前記超音波振動子で発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置する先端処置部と、を具備することを特徴とする。An ultrasonic medical device according to an aspect of the present invention includes the ultrasonic transducer, and a distal treatment section that transmits ultrasonic vibration generated by the ultrasonic transducer and treats living tissue. And
 本発明にかかる実施形態によれば、出力を保持しながら小型に形成することが可能な超音波振動子及び超音波医療装置を提供することが可能となる。According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an ultrasonic transducer and an ultrasonic medical device that can be formed in a small size while maintaining an output.
本実施形態の超音波振動子の斜視図を示す。The perspective view of the ultrasonic transducer | vibrator of this embodiment is shown.第1実施形態の超音波振動子を示す。The ultrasonic transducer | vibrator of 1st Embodiment is shown.第2実施形態の超音波振動子を示す。The ultrasonic transducer | vibrator of 2nd Embodiment is shown.第3実施形態の超音波振動子を示す。The ultrasonic transducer | vibrator of 3rd Embodiment is shown.本実施形態に係る超音波医療装置の全体構成を示す。1 shows an overall configuration of an ultrasonic medical apparatus according to the present embodiment.本実施形態に係る超音波医療装置の振動子ユニットの全体の概略構成を示す。1 shows an overall schematic configuration of a transducer unit of an ultrasonic medical apparatus according to the present embodiment.本実施形態に係る超音波医療装置の他の態様の超音波医療装置の全体構成を示す。The whole structure of the ultrasonic medical device of the other aspect of the ultrasonic medical device which concerns on this embodiment is shown.
 以下、本実施形態の超音波振動子1について説明する。Hereinafter, theultrasonic transducer 1 of the present embodiment will be described.
 図1は、第1実施形態の超音波振動子1の斜視図を示す。FIG. 1 is a perspective view of theultrasonic transducer 1 according to the first embodiment.
 第1実施形態の超音波振動子1は、図1に示すように、金属ブロック2と、複数の駆動用の圧電素子31が接合材4によって積層される圧電素子ユニット3と、金属ブロック2と圧電素子ユニット3に接合材4によって接合される緩衝部5と、を備える。As shown in FIG. 1, theultrasonic transducer 1 according to the first embodiment includes ametal block 2, apiezoelectric element unit 3 in which a plurality of drivingpiezoelectric elements 31 are laminated by abonding material 4, and ametal block 2. And abuffer portion 5 bonded to thepiezoelectric element unit 3 by thebonding material 4.
 金属ブロック2は、少なくとも、圧電素子ユニット3と共に振動して共振体の一部となる機能を有する。また、超音波振動作用対象への接続部、若しくは作用部として機能することもできる。本発明における金属ブロック2は、例えば、先端部21と、ホーン部22と、フランジ部23と、を有する。先端部21は、圧電素子ユニット3の振動が伝わり最も先端の位置が振動の腹となる部分である。フランジ部23は、接合材4によって緩衝層5に接合され振動の節となる部分である。ホーン部22は、圧電素子ユニット3の振動を増幅させる機能を持ち、先端部21とフランジ部23を連結する。例えば、金属ブロック2は、使用時に振動の節となるフランジ部23が別の部材に保持し固定される。そして、この金属ブロック2は、圧電素子ユニット3の振動(詳しくは縦振動)方向に配置され、且つ、圧電素子ユニット3に対して一端側にのみ配置されている。Themetal block 2 has at least a function of vibrating together with thepiezoelectric element unit 3 and becoming a part of a resonator. Moreover, it can also function as a connection part to an ultrasonic vibration action object, or an action part. Themetal block 2 in this invention has the front-end |tip part 21, thehorn part 22, and theflange part 23, for example. Thetip portion 21 is a portion where the vibration of thepiezoelectric element unit 3 is transmitted and the tip position is the antinode of vibration. Theflange portion 23 is a portion which is joined to thebuffer layer 5 by the joiningmaterial 4 and becomes a vibration node. Thehorn part 22 has a function of amplifying the vibration of thepiezoelectric element unit 3 and connects thetip part 21 and theflange part 23. For example, themetal block 2 has aflange portion 23 that becomes a node of vibration when in use and is held and fixed to another member. Themetal block 2 is disposed in the vibration (specifically, longitudinal vibration) direction of thepiezoelectric element unit 3 and is disposed only on one end side with respect to thepiezoelectric element unit 3.
 圧電素子ユニット3は、複数の駆動用の圧電素子31が接合材4によって互いに密着して接合される。各圧電素子には、図示しない電極が取り付けられる。各圧電素子に取り付けられる電極は、積層された順で交互に交流電源の2つの電極に対してそれぞれ接続される。圧電素子31の軸に垂直な方向の断面形状は、円形又は正方形、長方形等の矩形であってもよい。In thepiezoelectric element unit 3, a plurality of drivingpiezoelectric elements 31 are bonded to each other by a bondingmaterial 4. An electrode (not shown) is attached to each piezoelectric element. The electrodes attached to each piezoelectric element are connected to the two electrodes of the AC power supply alternately in the order of lamination. The cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis of thepiezoelectric element 31 may be a circle such as a circle, a square, or a rectangle.
 緩衝部5は、金属ブロック2と圧電素子ユニット3の間に配置され、接合時に金属ブロック2と圧電素子ユニット3の熱膨張係数の差に起因して発生する熱応力を緩和する。なお、金属ブロック2と圧電素子ユニット3の熱膨張係数の差が小さく圧電素子ユニット3の圧電素子31に損傷が生じない場合には、緩衝部5を設置しなくてもよい。Thebuffer portion 5 is disposed between themetal block 2 and thepiezoelectric element unit 3 and relieves thermal stress generated due to a difference in thermal expansion coefficient between themetal block 2 and thepiezoelectric element unit 3 at the time of joining. If the difference in thermal expansion coefficient between themetal block 2 and thepiezoelectric element unit 3 is small and thepiezoelectric element 31 of thepiezoelectric element unit 3 is not damaged, thebuffer portion 5 may not be installed.
 ここで、本実施形態の超音波振動子1の各材料について説明する。Here, each material of theultrasonic transducer 1 of the present embodiment will be described.
 金属ブロック2は、ジュラルミン等のアルミニウム合金、チタン合金、純チタン、ステンレス鋼、軟鋼、ニッケルクローム鋼、工具鋼、黄銅、モネルメタル等で構成される。Themetal block 2 is made of aluminum alloy such as duralumin, titanium alloy, pure titanium, stainless steel, mild steel, nickel chrome steel, tool steel, brass, monel metal and the like.
 圧電素子ユニット3の圧電素子31には、キュリー点の高い単結晶のニオブ酸リチウムを用いることが好ましい。例えば、各圧電素子31の厚み方向の電気機械結合係数が大きくなるように、36度回転Yカットと呼ばれる結晶方位のニオブ酸リチウムウエハを用いることが好ましく、ニオブ酸リチウムと非鉛ハンダとの濡れ性、密着性がよくなるように、ニオブ酸リチウムウエハの表裏面にTi/Pt、Cr/Ni/Au等の下地金属が成膜された後、ダイシング等により矩形に切り出して作成される。For thepiezoelectric element 31 of thepiezoelectric element unit 3, it is preferable to use single crystal lithium niobate having a high Curie point. For example, it is preferable to use a lithium niobate wafer having a crystal orientation called 36-degree rotated Y-cut so that the electromechanical coupling coefficient in the thickness direction of eachpiezoelectric element 31 is increased, and wetting between lithium niobate and non-lead solder In order to improve the property and adhesion, a base metal such as Ti / Pt or Cr / Ni / Au is formed on the front and back surfaces of the lithium niobate wafer and then cut into a rectangle by dicing or the like.
 従来の圧電素子には、チタン酸ジルコン酸鉛を用いることが一般的であった。しかしながら、近年、環境保護等の観点から鉛の使用を抑制することが促進されている。そこで、本実施形態の圧電素子31には、非鉛で圧電効果を発生するニオブ酸リチウムを使用する。Conventional piezoelectric elements typically use lead zirconate titanate. However, in recent years, suppression of the use of lead has been promoted from the viewpoint of environmental protection and the like. Therefore, lithium niobate that generates a piezoelectric effect with lead is used for thepiezoelectric element 31 of the present embodiment.
 しかしながら、ニオブ酸リチウムを用いた圧電素子31は、チタン酸ジルコン酸鉛を用いた圧電素子31と比較して、圧電定数が小さい。そのため、ニオブ酸リチウムを用いた圧電素子31がチタン酸ジルコン酸鉛を用いた圧電素子31と同等の出力を得るためには、圧電素子31の積層数を多くしなければならない。ここで、圧電素子31の積層数を多くすると、圧電素子ユニット3が大型化してしまい、超音波振動子1も大型化してしまう。However, thepiezoelectric element 31 using lithium niobate has a smaller piezoelectric constant than thepiezoelectric element 31 using lead zirconate titanate. Therefore, in order for thepiezoelectric element 31 using lithium niobate to obtain an output equivalent to thepiezoelectric element 31 using lead zirconate titanate, the number of stackedpiezoelectric elements 31 must be increased. Here, when the number of stackedpiezoelectric elements 31 is increased, thepiezoelectric element unit 3 is increased in size, and theultrasonic vibrator 1 is also increased in size.
 本実施形態では、この問題を解決するために、接合材4によって金属ブロック2と圧電素子ユニット3及び各圧電素子31をそれぞれ接合することとした。その結果、従来、圧電素子ユニット3の両端に配置していた金属ブロック2を1つに減らすことができ、非鉛の単結晶部材であるニオブ酸リチウムを使用したとしても、超音波振動子1を小型化することが可能となる。In this embodiment, in order to solve this problem, themetal block 2, thepiezoelectric element unit 3, and eachpiezoelectric element 31 are bonded to each other by thebonding material 4. As a result, the number ofmetal blocks 2 conventionally disposed at both ends of thepiezoelectric element unit 3 can be reduced to one, and even if lithium niobate, which is a lead-free single crystal member, is used, theultrasonic transducer 1 Can be miniaturized.
 接合材4には、キュリー点より低い融点、好ましくはキュリー点の半分以下の融点を有する金属材料である非鉛ハンダを用いる。しかしながら、ハンダを接合材料として用いて、ハンダの供給方法をハンダペレットとする場合、凹凸形状のある部分を気泡なく接合することは困難である。そのため、金属ブロック2及び各圧電素子31の接合材4を塗布する面は、それぞれ平面で構成することが好ましい。As thebonding material 4, a lead-free solder that is a metal material having a melting point lower than the Curie point, preferably less than half the Curie point is used. However, when solder is used as the bonding material and the solder supply method is solder pellets, it is difficult to bond the uneven portions without bubbles. Therefore, it is preferable that the surfaces on which themetal block 2 and thebonding material 4 of eachpiezoelectric element 31 are applied are flat surfaces.
 図2は、第1実施形態の超音波振動子1を示す。図2(a)は超音波振動子1を示す図、図2(b)は超音波振動子1の振動の様子を示す図である。FIG. 2 shows theultrasonic transducer 1 of the first embodiment. FIG. 2A is a diagram illustrating theultrasonic transducer 1, and FIG. 2B is a diagram illustrating a vibration state of theultrasonic transducer 1.
 図2に示すように、第1実施形態の超音波振動子1では、圧電素子ユニット3が作動すると、振動が始まる。振動は、金属ブロック2のフランジ部23が振動の節となり、先端部21の最も先端の位置2a及び圧電素子ユニット3の金属ブロック2とは反対側の端部3aが振動の腹となる。As shown in FIG. 2, in theultrasonic transducer 1 according to the first embodiment, when thepiezoelectric element unit 3 operates, vibration starts. In the vibration, theflange portion 23 of themetal block 2 becomes a node of vibration, and theend portion 2a of thetip portion 21 and theend portion 3a of thepiezoelectric element unit 3 opposite to themetal block 2 become antinodes of vibration.
 このように、第1実施形態の超音波振動子1によれば、出力を保持しながら安定した振動をすると共に、小型に形成することが可能となる。As described above, according to theultrasonic transducer 1 of the first embodiment, it is possible to stably vibrate while maintaining the output and to form a small size.
 図3は、第2実施形態の超音波振動子1を示す。図3(a)は超音波振動子1を示す図、図3(b)は超音波振動子1の振動の様子を示す図である。FIG. 3 shows anultrasonic transducer 1 according to the second embodiment. FIG. 3A is a diagram illustrating theultrasonic transducer 1, and FIG. 3B is a diagram illustrating a vibration state of theultrasonic transducer 1.
 図3に示すように、第2実施形態の超音波振動子1では、金属ブロック2が、フランジ23の圧電素子ユニット3側に金属マス24を有する。圧電素子ユニット3が作動すると、振動が始まる。振動は、金属ブロック2のフランジ部23及び圧電素子ユニット3の一部が振動の節となり、先端部21の最も先端の位置2a、金属マス24と緩衝部5又は圧電素子31の接合部分、及び圧電素子ユニット3の金属ブロック2とは反対側の端部3aが振動の腹となる。As shown in FIG. 3, in theultrasonic transducer 1 of the second embodiment, themetal block 2 has ametal mass 24 on theflange 23 on thepiezoelectric element unit 3 side. When thepiezoelectric element unit 3 is activated, vibration starts. In the vibration, theflange portion 23 of themetal block 2 and a part of thepiezoelectric element unit 3 become a vibration node, theposition 2a of the mostdistal end portion 21, the joining portion of themetal mass 24 and thebuffer portion 5 or thepiezoelectric element 31, and Anend 3a of thepiezoelectric element unit 3 opposite to themetal block 2 is an antinode of vibration.
 このように、第2実施形態の超音波振動子1によれば、出力を保持しながら小型に形成することが可能となる。また、約1波長分の振動を形成することができ、安定して作動することが可能となる。As described above, according to theultrasonic transducer 1 of the second embodiment, it is possible to form a small size while maintaining the output. In addition, vibration for about one wavelength can be formed, and stable operation is possible.
 図4は、第3実施形態の超音波振動子1を示す。図4(a)は超音波振動子1を示す図、図4(b)は超音波振動子1の振動の様子を示す図である。FIG. 4 shows theultrasonic transducer 1 of the third embodiment. FIG. 4A is a diagram illustrating theultrasonic transducer 1, and FIG. 4B is a diagram illustrating a vibration state of theultrasonic transducer 1.
 図4に示すように、第3実施形態の超音波振動子1では、図3に示した第2実施形態で用いた金属マス24を用いず、圧電素子ユニット3の圧電素子31の数を増加する。圧電素子ユニット3が作動すると、振動が始まる。振動は、金属ブロック2のフランジ部23及び圧電素子ユニット3の一部が振動の節となり、先端部21の最も先端の位置2a、圧電素子ユニット3の一部、及び圧電素子ユニット3の金属ブロック2とは反対側の端部3aが振動の腹となる。As shown in FIG. 4, in theultrasonic transducer 1 of the third embodiment, the number ofpiezoelectric elements 31 of thepiezoelectric element unit 3 is increased without using themetal mass 24 used in the second embodiment shown in FIG. To do. When thepiezoelectric element unit 3 is activated, vibration starts. In the vibration, theflange portion 23 of themetal block 2 and a part of thepiezoelectric element unit 3 become nodes of vibration. Theend 3a opposite to 2 is a vibration antinode.
 このように、第3実施形態の超音波振動子1によれば、出力をより強くすることができると共に、小型に形成することができ、さらに安定して作動することが可能となる。As described above, according to theultrasonic transducer 1 of the third embodiment, the output can be further increased, the device can be formed in a small size, and can be operated more stably.
 図5は、本実施形態に係る超音波医療装置の全体構成を示す。図6は、本実施形態に係る超音波医療装置の振動子ユニットの全体の概略構成を示す。FIG. 5 shows an overall configuration of the ultrasonic medical apparatus according to the present embodiment. FIG. 6 shows an overall schematic configuration of the transducer unit of the ultrasonic medical apparatus according to the present embodiment.
 図5に示す、超音波医療装置110は、主に超音波振動を発生させる超音波振動子1を有する振動子ユニット113と、その超音波振動を用いて患部の治療を行うハンドルユニット114とが設けられている。An ultrasonicmedical device 110 shown in FIG. 5 includes avibrator unit 113 having anultrasonic vibrator 1 that mainly generates ultrasonic vibrations, and ahandle unit 114 that treats the affected area using the ultrasonic vibrations. Is provided.
 ハンドルユニット114は、操作部115と、長尺な外套管117からなる挿入シース部118と、先端処置部140とを備える。挿入シース部118の基端部は、操作部115に軸回り方向に回転可能に取り付けられている。先端処置部140は、挿入シース部118の先端に設けられている。ハンドルユニット114の操作部115は、操作部本体119と、固定ハンドル120と、可動ハンドル121と、回転ノブ122とを有する。操作部本体119は、固定ハンドル120と一体に形成されている。Thehandle unit 114 includes anoperation unit 115, aninsertion sheath unit 118 including along mantle tube 117, and adistal treatment unit 140. A proximal end portion of theinsertion sheath portion 118 is attached to theoperation portion 115 so as to be rotatable about the axis. Thedistal treatment section 140 is provided at the distal end of theinsertion sheath section 118. Theoperation unit 115 of thehandle unit 114 includes an operation unitmain body 119, a fixedhandle 120, amovable handle 121, and arotary knob 122. The operation unitmain body 119 is formed integrally with the fixedhandle 120.
 操作部本体119と固定ハンドル120との連結部には、背面側に可動ハンドル121を挿通するスリット123が形成されている。可動ハンドル121の上部は、スリット123を通して操作部本体119の内部に延出されている。スリット123の下側の端部には、ハンドルストッパ124が固定されている。可動ハンドル121は、ハンドル支軸125を介して操作部本体119に回動可能に取り付けられている。そして、ハンドル支軸125を中心として可動ハンドル121が回動する動作に伴い、可動ハンドル121が固定ハンドル120に対して開閉操作されるようになっている。Aslit 123 through which themovable handle 121 is inserted is formed on the back side of the connecting portion between the operation unitmain body 119 and the fixedhandle 120. The upper portion of themovable handle 121 extends into the operation unitmain body 119 through theslit 123. Ahandle stopper 124 is fixed to the lower end of theslit 123. Themovable handle 121 is rotatably attached to the operation unitmain body 119 via ahandle support shaft 125. Themovable handle 121 is opened and closed with respect to the fixedhandle 120 as themovable handle 121 rotates around thehandle support shaft 125.
 可動ハンドル121の上端部には、略U字状の連結アーム126が設けられている。また、挿入シース部118は、外套管117と、この外套管117内に軸方向に移動可能に挿通された操作パイプ127とを有する。外套管117の基端部には、先端側部分よりも大径な大径部128が形成されている。この大径部128の周囲に回転ノブ22が装着されるようになっている。A substantially U-shaped connectingarm 126 is provided at the upper end of themovable handle 121. Theinsertion sheath portion 118 includes amantle tube 117 and anoperation pipe 127 that is inserted into themantle tube 117 so as to be movable in the axial direction. A large-diameter portion 128 having a diameter larger than that of the distal end portion is formed at the proximal end portion of theouter tube 117. Therotary knob 22 is mounted around thelarge diameter portion 128.
 操作パイプ127の外周面には、リング状のスライダ130が軸方向に沿って移動可能に設けられている。スライダ130の後方には、コイルばね(弾性部材)131を介して固定リング132が配設されている。A ring-shapedslider 130 is provided on the outer peripheral surface of theoperation pipe 127 so as to be movable along the axial direction. A fixingring 132 is disposed behind theslider 130 via a coil spring (elastic member) 131.
 さらに、操作パイプ127の先端部には、把持部133の基端部が作用ピンを介して回動可能に連結されている。この把持部133は、プローブ116の先端部141と共に超音波医療装置110の処置部を構成している。そして、操作パイプ127が軸方向に移動する動作時に、把持部133は、作用ピンを介して前後方向に押し引き操作される。このとき、操作パイプ127が手元側に移動操作される動作時には作用ピンを介して把持部133が支点ピンを中心に反時計回り方向に回動される。これにより、把持部133がプローブ116の先端部141に接近する方向(閉方向)に回動する。このとき、片開き型の把持部133と、プローブ116の先端部141との間で生体組織を把持することができる。Furthermore, the proximal end portion of thegripping portion 133 is rotatably connected to the distal end portion of theoperation pipe 127 via an action pin. Thisgrasping part 133 constitutes a treatment part of the ultrasonicmedical device 110 together with thedistal end part 141 of theprobe 116. When theoperation pipe 127 moves in the axial direction, thegripper 133 is pushed and pulled in the front-rear direction via the action pin. At this time, when theoperation pipe 127 is moved to the proximal side, thegripper 133 is rotated counterclockwise about the fulcrum pin via the action pin. As a result, thegripper 133 rotates in a direction (closed direction) approaching thedistal end portion 141 of theprobe 116. At this time, the living tissue can be grasped between the single-openingtype grasping portion 133 and thetip portion 141 of theprobe 116.
 このように生体組織を把持した状態で、超音波電源から電力を超音波振動子1に供給し、超音波振動子1を振動させる。この超音波振動は、プローブ116の先端部141まで伝達される。そして、この超音波振動を用いて把持部133とプローブ116の先端部141との間で把持されている生体組織の治療を行う。In such a state where the living tissue is gripped, electric power is supplied from the ultrasonic power source to theultrasonic vibrator 1 to vibrate theultrasonic vibrator 1. This ultrasonic vibration is transmitted to thetip portion 141 of theprobe 116. The ultrasonic tissue is used to treat the living tissue held between the holdingpart 133 and thetip part 141 of theprobe 116.
 振動子ユニット113は、図6に示すように、超音波振動子1と、この超音波振動子1で発生した超音波振動を伝達する棒状の振動伝達部材であるプローブ116とを一体的に組み付けたものである。As shown in FIG. 6, thetransducer unit 113 integrally assembles theultrasonic transducer 1 and aprobe 116 that is a rod-shaped vibration transmitting member that transmits ultrasonic vibration generated by theultrasonic transducer 1. It is a thing.
 超音波振動子1は、超音波振動子の振幅を増幅するホーン142が連設されている。ホーン142は、ジュラルミン、ステンレス鋼、または例えば64Ti(Ti-6Al-4V)などのチタン合金によって形成されている。ホーン142は、先端側に向かうに従って外径が細くなる円錐形状に形成されており、基端外周部に外向フランジが形成されている。なお、ここでホーン142の形状は円錐形状に限るものではなく、先端側に向かうに従って外径が指数関数的に細くなる指数形状や、先端側に向かうに従って段階的に細くなるステップ形状などであってもよい。Theultrasonic vibrator 1 is provided with ahorn 142 that amplifies the amplitude of the ultrasonic vibrator. Thehorn 142 is made of duralumin, stainless steel, or a titanium alloy such as 64Ti (Ti-6Al-4V). Thehorn 142 is formed in a conical shape whose outer diameter becomes narrower toward the distal end side, and an outward flange is formed on the base end outer peripheral portion. Here, the shape of thehorn 142 is not limited to the conical shape, but may be an exponential shape in which the outer diameter decreases exponentially toward the tip side, or a step shape that gradually decreases toward the tip side. May be.
 プローブ116は、例えば64Ti(Ti-6Al-4V)などのチタン合金によって形成されたプローブ本体144を有する。このプローブ本体116の基端部側には、上述のホーン142に連設された超音波振動子1が配設されている。このようにして、プローブ116と超音波振動子1とを一体化した振動子ユニット113が形成されている。なお、プローブ116は、プローブ本体144とホーン142とが螺着されており、プローブ本体144とホーン142が接合される。Theprobe 116 has a probemain body 144 formed of a titanium alloy such as 64Ti (Ti-6Al-4V). On the proximal end side of the probemain body 116, theultrasonic transducer 1 connected to thehorn 142 is disposed. In this way, atransducer unit 113 in which theprobe 116 and theultrasonic transducer 1 are integrated is formed. In theprobe 116, the probemain body 144 and thehorn 142 are screwed together, and the probemain body 144 and thehorn 142 are joined.
 そして、超音波振動子1で発生した超音波振動は、ホーン142で増幅されたのち、プローブ116の先端部141側に伝達するようになっている。プローブ116の先端部141には、生体組織を処置する後述する処置部が形成されている。The ultrasonic vibration generated by theultrasonic vibrator 1 is amplified by thehorn 142 and then transmitted to thetip portion 141 side of theprobe 116. Thedistal end portion 141 of theprobe 116 is formed with a treatment portion to be described later for treating a living tissue.
 また、プローブ本体144の外周面には、軸方向の途中にある振動の節位置の数箇所に弾性部材でリング状に形成された間隔をあけて2つのゴムライニング145が取り付けられている。そして、これらのゴムライニング145によって、プローブ本体144の外周面と後述する操作パイプ127との接触を防止するようになっている。つまり、挿入シース部18の組み立て時に、振動子一体型プローブとしてのプローブ116は、操作パイプ127の内部に挿入される。このとき、ゴムライニング145によってプローブ本体144の外周面と操作パイプ127との接触を防止している。Also, tworubber linings 145 are attached to the outer peripheral surface of the probemain body 144 at intervals of vibration nodes located in the middle of the axial direction at intervals formed in a ring shape with an elastic member. Theserubber linings 145 prevent contact between the outer peripheral surface of the probemain body 144 and anoperation pipe 127 described later. That is, when assembling the insertion sheath portion 18, theprobe 116 as a transducer-integrated probe is inserted into theoperation pipe 127. At this time, therubber lining 145 prevents contact between the outer peripheral surface of the probemain body 144 and theoperation pipe 127.
 また、超音波振動子1は、超音波振動を発生させるための電流を供給する図示しない電源装置本体に電気ケーブル146を介して電気的に接続される。この電気ケーブル146内の配線を通じて電源装置本体から電力を超音波振動子1に供給することによって、超音波振動子1が駆動される。なお、振動子ユニット113は、超音波振動を発生させる超音波振動子1、発生した超音波振動を増幅させるホーン142および増幅された超音波振動を伝達するプローブ116を備えている。Also, theultrasonic vibrator 1 is electrically connected via anelectric cable 146 to a power supply device main body (not shown) that supplies a current for generating ultrasonic vibration. Theultrasonic transducer 1 is driven by supplying power from the power supply device main body to theultrasonic transducer 1 through the wiring in theelectric cable 146. Thevibrator unit 113 includes anultrasonic vibrator 1 that generates ultrasonic vibrations, ahorn 142 that amplifies the generated ultrasonic vibrations, and aprobe 116 that transmits the amplified ultrasonic vibrations.
 図7は、本実施形態に係る超音波医療装置の他の態様の超音波医療装置の全体構成を示す。FIG. 7 shows an overall configuration of an ultrasonic medical apparatus according to another aspect of the ultrasonic medical apparatus according to the present embodiment.
 超音波振動子1と振動子ユニット113は、必ずしも図5に示したように操作部本体119内に収納されている必要はなく、例えば、図7に示すように操作パイプ127内に収納されていてもよい。この図7の超音波医療装置110において、超音波振動子1の折れ止162から操作部本体119の基部に配設されたコネクタ148までの間にある電気ケーブル146は金属パイプ147の中に挿通されて収納されている。ここで、コネクタ148は、必須ではなく、電気ケーブル146を操作部本体119内部まで延長し、直接超音波振動子1の折れ止162に接続する構成であってもよい。超音波医療装置110は、図5のような構成により、操作部本体119内を、より省スペース化を向上することができる。なお、図7の超音波医療装置110としての機能は、図5と同様であるので詳細な説明は省略する。Theultrasonic transducer 1 and thetransducer unit 113 do not necessarily have to be stored in the operation unitmain body 119 as shown in FIG. 5, for example, are stored in theoperation pipe 127 as shown in FIG. May be. In the ultrasonicmedical device 110 of FIG. 7, theelectric cable 146 between the bendingstop 162 of theultrasonic transducer 1 and theconnector 148 disposed at the base of the operation unitmain body 119 is inserted into the metal pipe 147. Has been stored. Here, theconnector 148 is not indispensable, and theelectric cable 146 may be extended to the inside of the operation unitmain body 119 and connected directly to thefolding stop 162 of theultrasonic transducer 1. The ultrasonicmedical device 110 can improve the space saving in the operation unitmain body 119 with the configuration shown in FIG. Note that the functions of the ultrasonicmedical device 110 in FIG. 7 are the same as those in FIG.
 以上、本実施態様に係る超音波振動子1は、交番電圧の付与によって圧電効果を生じ振動する圧電素子31を複数枚積層した圧電素子ユニット3と、圧電素子ユニット3の振動方向に配置される金属ブロック2と、を備え、圧電素子ユニット3の複数枚の圧電素子31間、および、金属ブロック2は接合材で接合され、金属ブロック2は、圧電素子31に対して一端側にのみ配置されるので、出力を保持しながら小型に形成することが可能となる。As described above, theultrasonic transducer 1 according to this embodiment is arranged in the vibration direction of thepiezoelectric element unit 3 in which a plurality ofpiezoelectric elements 31 that vibrate by generating a piezoelectric effect by applying an alternating voltage are laminated, and thepiezoelectric element unit 3. Ametal block 2, and between the plurality ofpiezoelectric elements 31 of thepiezoelectric element unit 3, and themetal block 2 is bonded with a bonding material, and themetal block 2 is disposed only on one end side with respect to thepiezoelectric element 31. Therefore, it is possible to form a small size while maintaining the output.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、金属ブロック2は、圧電素子ユニット3側にフランジ部23を有し、フランジ部23は、圧電素子ユニット3の作動による振動の際に節の部分となるので、フランジ部23を把持しても安定した振動をすることが可能となる。In theultrasonic transducer 1 according to this embodiment, themetal block 2 has aflange portion 23 on thepiezoelectric element unit 3 side. Therefore, even if theflange portion 23 is gripped, stable vibration can be achieved.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、金属ブロック2の先端部21の最も先端の位置2aと圧電素子ユニット3の金属ブロック2とは反対側の端部3aは、圧電素子ユニット3の作動による振動の際に腹の部分となるので、安定した振動をすることが可能となる。Further, in theultrasonic transducer 1 according to the present embodiment, theposition 2 a of the mostdistal end portion 21 of themetal block 2 and theend portion 3 a of thepiezoelectric element unit 3 opposite to themetal block 2 are arranged on thepiezoelectric element unit 3. When the vibration is caused by the operation, the abdomen is formed, so that stable vibration can be achieved.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、圧電素子ユニット3の少なくとも一部は、圧電素子ユニット3の作動による振動の際に節の部分となるので、安定した振動をすることが可能となる。Further, in theultrasonic transducer 1 according to the present embodiment, at least a part of thepiezoelectric element unit 3 becomes a node portion when thepiezoelectric element unit 3 is vibrated by the operation of thepiezoelectric element unit 3, and thus can stably vibrate. It becomes.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、圧電素子ユニット3の少なくとも一部は、圧電素子ユニット3の作動による振動の際に腹の部分となるので、安定した振動をすることが可能となる。Further, in theultrasonic transducer 1 according to the present embodiment, at least a part of thepiezoelectric element unit 3 becomes a belly part when vibrating due to the operation of thepiezoelectric element unit 3, so that stable vibration is possible. It becomes.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、圧電素子31は、非鉛の単結晶材料からなるので、鉛の使用を抑制することが可能となる。Moreover, in theultrasonic transducer 1 according to the present embodiment, thepiezoelectric element 31 is made of a non-lead single crystal material, so that the use of lead can be suppressed.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、圧電素子31は、ニオブ酸リチウム(LiNb03)からなるので、鉛の使用を抑制することが可能となる。Moreover, in theultrasonic transducer 1 according to the present embodiment, thepiezoelectric element 31 is made of lithium niobate (LiNb03), so that the use of lead can be suppressed.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、接合部4は、非鉛ハンダからなるので、鉛の使用を抑制することが可能となる。Moreover, in theultrasonic transducer 1 according to this embodiment, since thejoint portion 4 is made of non-lead solder, it is possible to suppress the use of lead.
 また、本実施態様に係る超音波振動子1では、金属ブロック2と圧電素子ユニット3の間に熱応力を緩和する緩衝部5を備えるので、金属ブロック2と圧電素子ユニット3の熱膨張係数の差に起因して発生する熱応力を緩和することが可能となる。Moreover, since theultrasonic transducer 1 according to this embodiment includes thebuffer portion 5 that relieves thermal stress between themetal block 2 and thepiezoelectric element unit 3, the thermal expansion coefficient of themetal block 2 and thepiezoelectric element unit 3 is reduced. It becomes possible to relieve the thermal stress generated due to the difference.
 さらに、本実施形態の超音波医療装置100によれば、前記超音波振動子1と、超音波振動子1で発生した超音波振動が伝達され生体組織を処置する先端処置部と、を具備するので、共振周波数を調整可能な超音波処置具10とすることが可能となる。Furthermore, according to the ultrasonic medical device 100 of the present embodiment, theultrasonic vibrator 1 and the distal treatment section that transmits the ultrasonic vibration generated by theultrasonic vibrator 1 and treats the living tissue are provided. Therefore, the ultrasonic treatment instrument 10 capable of adjusting the resonance frequency can be obtained.
 なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。Note that the present invention is not limited to this embodiment. That is, in the description of the embodiments, many specific details are included for illustration, but those skilled in the art can add various variations and modifications to these details without departing from the scope of the present invention. It will be understood that this is not exceeded. Accordingly, the exemplary embodiments of the present invention have been described without loss of generality or limitation to the claimed invention.
1…超音波振動子
2…金属ブロック
3…圧電素子ユニット
31…圧電素子
4…接合部
DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 ...Ultrasonic vibrator 2 ...Metal block 3 ...Piezoelectric element unit 31 ...Piezoelectric element 4 ... Joint part

Claims (9)

  1.  交番電圧の付与によって圧電効果を生じ振動する圧電素子を複数枚積層した圧電素子ユニットと、
     前記圧電素子ユニットの振動方向に配置される金属ブロックと、
    を備え、
     前記圧電素子ユニットの複数枚の圧電素子間、および、前記金属ブロックは接合材で接合され、
     前記金属ブロックは、前記圧電素子に対して一端側にのみ配置される
    ことを特徴とする超音波振動子。
    A piezoelectric element unit in which a plurality of piezoelectric elements that vibrate by generating a piezoelectric effect by applying an alternating voltage are laminated;
    A metal block disposed in a vibration direction of the piezoelectric element unit;
    With
    Between the plurality of piezoelectric elements of the piezoelectric element unit, and the metal block are bonded with a bonding material,
    The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the metal block is disposed only on one end side with respect to the piezoelectric element.
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