超声波振动器件、超声波振动器件的制造方法以及超声波医疗装置的制造方法_2

文档序号:9600597阅读:来源:国知局
1所示的超声波医疗装置1主要设置有振子单元3和手柄单元4,该振子单元3具有作为产生超声波振动的超音波器件的超声波振子2,该手柄单元4使用该超声波振动来进行患部的治疗。
[0053]手柄单元4具有操作部5、由长条的外套管7构成的插入护套部8、以及前端处置部30。插入护套部8的基端部以能够在绕轴方向上旋转的方式安装于操作部5。前端处置部30设置于插入护套部8的前端。手柄单元4的操作部5具有操作部主体9、固定手柄10、可动手柄11、以及旋钮12。操作部主体9与固定手柄10形成为一体。
[0054]在操作部主体9与固定手柄10的连结部,在背面侧形成有供可动手柄11贯穿插入的缝13。可动手柄11的上部穿过缝13向操作部主体9的内部延伸。在缝13的下侧的端部固定有手柄挡件14。可动手柄11经由手柄支轴15以能够转动的方式安装于操作部主体9。而且,随着可动手柄11以手柄支轴15为中心进行转动的动作,可动手柄11相对于固定手柄10进行开闭操作。
[0055]在可动手柄11的上端部设置有大致U字状的连结臂16。此外,插入护套部8具有外套管7和操作管19,该操作管19以能够在轴向上移动的方式贯穿插入到该外套管7内。在外套管7的基端部形成有直径大于前端侧部分的大径部18。旋钮12安装在该大径部18的周围。
[0056]环状的滑块20以能够沿着轴向移动的方式设置在操作管19的外周面。固定环22经由螺旋弹簧(弹性部件)21配设在滑块20的后方。
[0057]此外,把持部23的基端部经由作用销以能够转动的方式连结于操作管19的前端部。该把持部23与探针6的前端部31—同构成超声波医疗装置1的处置部。而且,当操作管19进行在轴向上移动的动作时,把持部23经由作用销在前后方向上被按压或牵引操作。此时,在操作管19进行向近前侧移动操作的动作时,把持部23经由作用销以支点销为中心转动。由此,把持部23向接近探针6的前端部31的方向(闭合方向)转动。此时,能够在单开型的把持部23与探针6的前端部31之间把持生物体组织。
[0058]在像这样把持生物体组织的状态下,从超声波电源向超声波振子2提供电力,使超声波振子2振动。该超声波振动被传递到探针6的前端部31。而且,使用该超声波振动对在把持部23与探针6的前端部31之间把持的生物体组织进行治疗。
[0059](振子单元)
[0060]这里,对振子单元3进行说明。
[0061]如图2所示,振子单元3是将超声波振子2和探针6 —体地组装而成的,其中,该探针6是传递该超声波振子2所产生的超声波振动的棒状的振动传递部件。
[0062]超声波振子2连接设置有用于放大振幅的喇叭32。喇叭32由硬铝或者例如64Ti等钛合金形成。喇叭32形成为随着朝向前端侧而外径变细的圆锥形状,在中途外周部上形成有用于向操作部主体9(参照图1)固定的外向凸缘33,在该外向凸缘33的后方具有基端圆柱部38。
[0063]探针6具有由例如64Ti等钛合金形成的探针主体34。在该探针主体34的基端部侧配设有与上述的喇叭32连接设置的超声波振子2。这样,形成了使探针6与超声波振子2 一体化的振子单元3。
[0064]而且,由超声波振子2产生的超声波振动在被喇叭32放大之后传递到探针6的前端部31侧。探针6的前端部31形成有对生物体组织进行处置的后述的处置部。
[0065]此外,在探针主体34的外周面上,在位于轴向中途的振动的关节位置的几个部位上隔开间隔地安装有由弹性部件形成为环状的两个橡胶衬套35。而且,通过这些橡胶衬套35防止探针主体34的外周面与后述的操作管19的接触。
[0066]S卩,在组装插入护套部8时,作为振子一体型探针的探针6被插入到操作管19的内部。此时,通过橡胶衬套35防止探针主体34的外周面与操作管19接触。
[0067]另外,超声波振子2经由电缆36与未图示的电源装置主体电连接,该电源装置主体提供用于产生超声波振动的电流。通过该电缆36内的配线从外部设备的电源装置主体向超声波振子2提供电力,由此对超声波振子2进行驱动。
[0068](超声波振子)
[0069]这里,以下对作为本发明的层叠型超声波振动器件的超声波振子2进行说明。
[0070]如图3所示,振子单元3的超声波振子2在与喇叭32后方的基端圆柱部38连接设置的外壳部件50内,内设有在这里被层叠成矩形(四棱柱形状)的层叠振子41。
[0071]如图4所示,层叠振子41层叠有形成为多边形、这里为矩形的矩形压电体61。该层叠振子41在两端侧配设有由陶瓷等形成为多边形、这里为矩形的绝缘部件42、43,该层叠振子41的前后被两个绝缘部件42、43 (在纸面中为上下,在以下说明中,纸面中的上下有时也称作前后)夹持。
[0072]然而,本实施方式的矩形压电体61使用钛锆酸铅(PZT'PMZrx,!^ x)03)、压电单晶的铌酸锂单晶(LiNb03)等压电材料。钛锆酸铅(PZT)具有如下优点:加工性良好、具有高生产性以及高电气机械转换效率、作为压电材料具有优异的特性。压电单晶的铌酸锂单晶(LiNb03)是适于高输出用途超声波振子的具有较高的机械性Q值的非铅压电材料的一种,由于其不使用铅,因此有利于环境。
[0073]层叠振子41在绝缘部件42、8个矩形压电体61以及绝缘部件43之间交替地插装有由铜等金属形成为多边形、这里为矩形的作为正电极层的正电侧电极板62以及作为负电极层的负电侧电极板63。
[0074]如图5所示,层叠振子41以使绝缘部件42、43、8个矩形压电体61以及各电极板62,63的4个角部和4条边一致的方式层叠,整体上是大致四棱柱形状。即,各绝缘部件42、43、各矩形压电体61以及各电极板62、63的正面背面的形状是大致相同的矩形。另外,绝缘部件42、43、各矩形压电体61以及各电极板62、63的表面形状不限于矩形,也可以采用多边形且整体上层叠成多棱柱形状的结构。即,绝缘板42、43、矩形压电体61以及各电极板62、63只要分别是至少具有两个共同的角部的形状的多边形即可。
[0075]此外,正电侧电极板62和负电侧电极板63从各自的一侧边的大致中央延伸设置有作为电极的导出部62a、63a。这些导出部62a、63a以正电侧和负电侧向背离的不同方向延伸设置的方式层叠,如图1和图2所示,这些导出部62a、63a与电缆36内的正电侧或者负电侧的配线电连接。
[0076]外壳部件50构成为具有作为加压部件的大致圆柱形状的盖体51以及有底筒状体的外壳主体52,该盖体51与外壳主体52的一端开口部螺合而被紧固。这些盖体51和外壳主体52由硬铝或者例如64Ti等钛合金形成。
[0077]盖体51的紧固到外壳主体52上的紧固夹具用的平面部51a形成在外周部的中心点对称的位置。此外,盖体51在一端中央部形成有内螺纹孔5lb,该内螺纹孔51b与从喇叭32的基端圆柱部38延伸设置的外螺纹38a螺合,在另一端部具有用于螺合至外壳主体52的外螺纹部51c。
[0078]外壳主体52在开口部形成有供盖体51的外螺纹部51c螺合的内螺纹部52a,在外周部形成有作为开口的两个配线导出部53和两个定位部件插入部54。这些配线导出部53和定位部件插入部54是形成在外壳主体52的长度轴方向上的缝,共计4个形成于外壳主体52的侧周部。另外,配线导出部53和定位部件插入部54分别形成在外壳主体52的绕中心轴的点对称的位置上。
[0079]对于像上述那样构成的超声波振子2,在将层叠振子41收纳到外壳主体52之后,盖体51与外壳主体52螺合而被紧固。而且,在超声波振子2中,喇叭32与盖体51螺合而被紧固。另外,在超声波振子2中,收纳层叠振子41的外壳部件50的盖体51构成前质量,外壳主体52的底部55构成后质量。
[0080](超声波振子的组装方法)
[0081]这里,以下对超声波振子2的组装方法进行说明。
[0082]首先,如图6所示,在外壳主体52的内部层叠地收纳有绝缘部件42、43、矩形压电体61、各电极板62、63。此时,矩形压电体61和各电极板62、63收纳在不与外壳主体52的内壁(侧壁)接触的位置。即,与层叠振子41接触的只是绝缘部件42、43且维持与外壳主体52的侧壁非接触的状态,成为仅绝缘部件42、43与外壳主体52的底部55和盖体51接触的状态。而且,绝缘部件42、43所接触的面仅是层叠方向(层叠振子41的振动方向)的面。此外,各电极板62、63的导出部62a、63a被配置为从形成于外壳主体52的配线导出部53中导出。
[0083]接着,在形成于外壳主体52的定位部件插入部54中插入截面T字形状的两个定位部件100,该定位部件100在前端形成有V字槽101。而且,如图7所示,在位于层叠有绝缘部件42、43、矩形压电体61、各电极板62、63的层叠体的对角线上的背离的角部处抵靠有定位部件100的V字槽101,以良好的层叠精度定位于期望的位置。另外,定位部件100的高度方向的长度被设定为与层叠体的高度尺寸大致相同或者比层叠体的高度尺寸稍短,该层叠体层叠有绝缘部件42、43、矩形压电体61、各电极板62、63。
[0084]在该状态下,作为加压部件的盖体51通过螺合而紧固于外壳主体52,通过盖体51的外螺纹部51c的表面和外壳主体52的底部55的表面对层叠振子41与绝缘部件42、43一同进行加压。即,将盖体51与外壳主体52紧固,将绝缘部件42、43和层叠振子41以不移动的方式组装成一体。然后,两个定位部件100从定位部件插入部54退回而被移除。
[0085]这样,对于本实施方式的超声波振子2,在将盖体51与外壳主体52紧固时,定位部件100的V字槽101与由绝缘部件42、43、矩形压电体61和各电极板62、63构成的层叠体的角部抵靠,从而以维持绝缘部件42、43、矩形压电体61和各电极板62、63的各角部和各边一致的四棱柱形状的方式进行固定。
[0086]由此,层叠收纳在外壳主体52内的绝缘部件42、43、矩形压电体61以及
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