CN106456228B - 超声波探头及超声波处理器具 - Google Patents

超声波探头及超声波处理器具 Download PDF

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Abstract

肩关节用的超声波探头包括相对于探头主体部向与长度轴线交叉的第1交叉方向侧弯曲的弯曲延伸设置部。所述弯曲延伸设置部包括：第1弯曲外表面，其朝向所述第1交叉方向侧；第2弯曲外表面，其朝向与所述第1交叉方向相反的第2交叉方向侧；第3弯曲外表面，其朝向与所述第1交叉方向和所述第2交叉方向垂直的第1宽度方向侧；以及第4弯曲外表面，其朝向与所述第1宽度方向相反的第2宽度方向侧。形成于所述第2弯曲外表面的切削面的中继槽与形成于所述第3弯曲外表面的切削面的延伸设置槽和形成于所述第4弯曲外表面的切削面的延伸设置槽连续。

Description

超声波探头及超声波处理器具
技术领域
本发明涉及一种利用超声波振动切削例如硬骨组织和软骨组织的超声波探头。
背景技术
在专利文献1中公开了一种具备超声波探头(超声波变幅杆)的超声波处理装置。在该超声波处理装置中，在振动产生部(超声波振动机构)产生的超声波振动在超声波探头中从基端侧向顶端侧传递。在超声波探头的顶端部作为处理面形成有手术刀部。在手术刀部，超声波探头的外表面形成为凸凹状。在使手术刀部接触到处理对象的状态下，通过向手术刀部传递超声波振动来切削处理对象(例如骨头、其他的硬性组织)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－152098号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为处理，有时在利用内窥镜(硬性镜)进行观察的条件下在关节腔等狭窄的空间中切削骨头等硬性组织。在这种情况下，寻求在关节腔等狭窄的空间中也能够使超声波探头的处理面(切削面)适当地接触到骨头。此外，寻求在狭窄的空间中也以适当的强度切削骨头等硬性组织。在所述专利文献1的超声波探头的形状中，在狭窄的空间中对于硬性组织的接近性和狭窄的空间中的硬性组织的切削性会下降。
本发明即是为了解决所述课题而完成的，其目的在于提供一种在狭窄的空间中也易于使切削面接触到硬性组织、能够适当地切削硬性组织的超声波探头。
用于解决问题的方案
为了达到所述目的，本发明的一个技术方案的超声波探头用于肩关节，其为了利用超声波振动处理肩关节而传递所述超声波振动，该超声波探头包括：探头主体部，其沿着长度轴线延伸设置，用于从基端侧向顶端侧传递所述超声波振动；弯曲延伸设置部，其相对于所述探头主体部设于所述顶端侧，在将与所述长度轴线交叉的1个方向设为第1交叉方向的情况下，该弯曲延伸设置部以相对于所述探头主体部向第1交叉方向侧弯曲的状态延伸设置；第1弯曲外表面，其在所述弯曲延伸设置部朝向所述第1交叉方向侧；第2弯曲外表面，在将与所述第1交叉方向相反的方向设为第2交叉方向的情况下，该第2弯曲外表面在所述弯曲延伸设置部朝向第2交叉方向侧；第3弯曲外表面，在将与所述长度轴线交叉且与所述第1交叉方向和所述第2交叉方向垂直的两个方向设为第1宽度方向和第2宽度方向的情况下，该第3弯曲外表面在所述弯曲延伸设置部朝向第1宽度方向侧；第4弯曲外表面，其在所述弯曲延伸设置部朝向第2宽度方向侧；第1切削面，其是在所述第2弯曲外表面形成多个槽而成，并且用于切削处理对象，在来自所述第1宽度方向的投影和来自所述第2宽度方向的投影中，该第1切削面形成为中心位于比所述弯曲延伸设置部靠所述第1交叉方向侧的位置的圆弧状；第2切削面，其形成于所述第3弯曲外表面，并且用于切削所述处理对象，该第2切削面具备沿着所述弯曲延伸设置部的厚度方向延伸设置的第1延伸设置槽；第3切削面，其形成于所述第4弯曲外表面，并且用于切削所述处理对象，该第3切削面具备沿着所述弯曲延伸设置部的厚度方向延伸设置的第2延伸设置槽；以及中继槽，其延伸设置于所述第1切削面，并且其一端与第1延伸设置槽连续，其另一端与第2延伸设置槽连续。
发明的效果
采用本发明，能够提供一种在狭窄的空间中也易于使切削面接触到硬性组织、能够适当地切削硬性组织的超声波探头。
附图说明
图1是表示第1实施方式的超声波处理装置的概略图。
图2是从第1宽度方向侧观察第1实施方式的振动体单元的概略图。
图3是从第1宽度方向侧观察第1实施方式的超声波探头的顶端部的概略图。
图4是从第2交叉方向侧观察第1实施方式的超声波探头的顶端部的概略图。
图5是从第1宽度方向侧观察第1实施方式的第2弯曲延伸设置部的概略图。
图6是图5的VI－VI线剖视图。
图7是从肩关节的前方侧观察利用第1实施方式的超声波处理装置在肩关节切削骨头的状态的概略图。
图8是从肩关节的后方侧观察利用第1实施方式的超声波处理装置在肩关节切削骨头的状态的概略图。
图9是表示第1实施方式的超声波探头的弯曲延伸设置部的第1切削面接触到肩峰的下表面的状态的概略图。
图10是表示第1实施方式的超声波探头的弯曲延伸设置部的第1切削面在肩峰的下表面接触到与图9不同的位置的状态的概略图。
图11是表示第1实施方式的振动体单元以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下的、从顶端侧数第二个振动波腹和最顶端侧的振动波腹之间的、纵向振动的振幅和由超声波振动引起的应力的概略图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1～图11说明本发明的第1实施方式。图1是表示本实施方式的超声波处理***1的图。如图1所示，超声波处理***1具有超声波处理器具(手持件)2、能量控制装置3以及振子单元5。超声波处理器具2具有长度轴线C。在此，将与长度轴线C平行的方向设为长度轴线方向。长度轴线方向的一侧是顶端侧(图1的箭头C1侧)，与顶端侧相反的一侧是基端侧(图1的箭头C2侧)。
超声波处理器具2包括保持单元6、护套7以及超声波探头8。保持单元6包括供手术人员保持的保持外壳11和安装于保持外壳11且供手术人员操作的作为能量操作输入部的能量操作按钮12。在保持单元6的顶端侧连结有沿着长度轴线C延伸设置的中空的筒状构件即护套7。在该护套7的内部贯穿有超声波探头(振动传递构件)8。另外，超声波探头8的顶端部从护套7的顶端朝向顶端侧突出。
此外，在保持单元6的基端侧连结有具有振子壳13的振子单元5。在振子单元5上连接有线缆15的一端。线缆15的另一端连接于能量控制装置3。能量控制装置3包括：电源、用于将来自电源的电力转换为振动产生电力的转换电路、具有CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)或ASIC(application specific integrated circuit：专用集成电路)的处理器(控制部)、以及存储器等存储介质。在保持外壳11的内部设有开关(未图示)，该开关利用在能量操作按钮12中输入的能量操作而使开闭状态发生变化。开关经由穿过振子单元5和线缆15的内部延伸设置的信号路径与能量控制装置3的处理器电连接。此外，在超声波处理***1中，振动体单元20穿过保持外壳11的内部和振子壳13的内部延伸设置。
图2是表示振动体单元20的结构的图。如图2所示，振动体单元20包括：前述的超声波探头8、作为振动产生部的由多个压电元件构成的超声波振子21以及中继传递构件22。超声波振子21和中继传递构件22配置在振子壳13的内部，中继传递构件22被振子壳13支承。超声波振子21安装于中继传递构件22。在保持外壳11的内部，在中继传递构件22的顶端侧连接有超声波探头8。在中继传递构件22上设有与长度轴线C垂直的截面积随着朝向顶端侧而减少的截面积变化部23。截面积变化部(变幅杆部)23位于比超声波振子21靠顶端侧的位置。在超声波振子21上连接有电布线25A、25B的一端。电布线25A、25B穿过线缆15的内部延伸设置，其另一端连接于能量控制装置3。
利用在能量操作按钮12中输入的能量操作而使开关成为关闭状态，从而在能量控制装置3中，控制部控制转换电路，经由电布线25A、25B向超声波振子21供给振动产生电力(振动产生电流)。由此，利用超声波振子21产生超声波振动，产生的超声波振动经由中继传递构件22被传递到超声波探头8。此时，在中继传递构件22的截面积变化部23，超声波振动的振幅放大。
超声波探头8具备沿着长度轴线C延伸设置的探头主体部31。探头主体部31以长度轴线C为轴中心大致笔直地延伸设置。在探头主体部31的基端侧设有卡合连接部32。通过使卡合连接部32与设置于中继传递构件22的卡合槽(未图示)卡合(例如利用内螺纹和外螺纹之间的螺纹接合)，从而在中继传递构件22的顶端侧连接探头主体部31。通过将探头主体部31连接于中继传递构件22，从而使形成于探头主体部31的基端的抵接面33与中继传递构件22抵接。从中继传递构件22经由抵接面33向探头主体部31传递超声波振动。
通过向探头主体部31传递超声波振动，从而在探头主体部31(超声波探头8)中从基端侧向顶端侧传递超声波振动。在探头主体部31传递超声波振动的状态下，振动体单元20以包含规定的频率在内的规定的频率范围中的频率进行振动方向与长度轴线方向平行的纵向振动。此时，作为纵向振动的振动波腹之一的振动波腹(最基端振动波腹)A1位于振动体单元20的基端(中继传递构件22的基端)，作为纵向振动的振动波腹之一的振动波腹(最顶端振动波腹)A2位于振动体单元20的顶端(超声波探头8的顶端)。在此，振动波腹A1在纵向振动的振动波腹中位于最基端侧，振动波腹A2在纵向振动的振动波腹中位于最顶端侧。在一个实施例中，振动体单元20被设计为通过传递超声波振动而以47kHz(规定的频率)进行纵向振动的状态，实际上振动体单元20以46kHz以上且48kHz以下的频率范围(规定的频率范围)中的频率进行纵向振动。
超声波探头8在长度轴线方向上从顶端到基端(卡合连接部32的基端)具有全长L1。在一个实施例中，全长L1为183.4mm。此外，超声波探头8在长度轴线方向上从顶端到抵接面33(探头主体部31的基端)具有长度尺寸L2。在一个实施例中，长度尺寸L2优选为177.5mm。
在探头主体部31上设有变幅杆部(第1变幅杆部)35。在变幅杆部35中，与长度轴线C垂直的截面积随着朝向顶端侧而减少。变幅杆部(截面积减少部)35位于比抵接面33靠顶端侧的位置，探头主体部31在长度轴线方向上从抵接面33到变幅杆部35的基端(振动输入端)E1具有长度尺寸L3。在一个实施例中，长度尺寸L3优选为29mm。此外，变幅杆部(第1变幅杆部)35在长度轴线方向上从基端(振动输入端)E1到顶端(振动输出端)E2具有变幅杆长度尺寸(第1变幅杆长度尺寸)L4。在一个实施例中，变幅杆长度尺寸L4优选为20mm。
探头主体部31在长度轴线方向上从抵接面33到变幅杆部35的基端E1其外径保持大致恒定。因而，在探头主体部31中，在抵接面33和变幅杆部35的基端E1具有外径D1。在一个实施例中，外径D1优选为7mm。此外，在变幅杆部35中由于截面积随着朝向顶端侧而减少，因此，在变幅杆部35的顶端E2，探头主体部31具有比外径D1小的外径D2。即，在变幅杆部35中，探头主体部31的外径随着朝向顶端侧而从外径D1减少到外径D2。在一个实施例中，外径D2优选为3.8mm。
在振动体单元20以规定的频率范围(例如46kHz以上且48kHz以下)中的频率进行纵向振动的状态下，作为纵向振动的振动波节之一的振动波节N1位于变幅杆部35的基端E1或者基端E1的附近，纵向振动的任一个振动波腹均位于在长度轴线方向上自变幅杆部35远离的位置。因此，在截面积随着朝向顶端侧而减少的变幅杆部35中，纵向振动(超声波振动)的振幅放大。在一个实施例中，向变幅杆部35的基端E1传递振动波腹处的振幅为18μm的纵向振动，在变幅杆部35中纵向振动的振幅放大。另外，在振动体单元20以包含在规定的频率范围中的规定的频率(例如47kHz)进行纵向振动的状态下，振动波节N1位于变幅杆部35的基端E1。
在探头主体部31上设有变幅杆部(第2变幅杆部)36。在变幅杆部36中，与长度轴线C垂直的截面积随着朝向顶端侧而减少。变幅杆部(截面积减少部)36位于比变幅杆部(第1变幅杆部)35靠顶端侧的位置，探头主体部31在长度轴线方向上从抵接面33到变幅杆部36的基端(振动输入端)E3具有长度尺寸L5。在一个实施例中，长度尺寸L5优选为88.1mm。此外，变幅杆部(第2变幅杆部)36在长度轴线方向上从基端(振动输入端)E3到顶端(振动输出端)E4具有变幅杆长度尺寸(第2变幅杆长度尺寸)L6。在一个实施例中，变幅杆长度尺寸L6优选为14mm。
探头主体部31在长度轴线方向上从变幅杆部(第1变幅杆部)35的顶端E2到变幅杆部(第2变幅杆部)36的基端E3其外径保持大致恒定。因而，在探头主体部31中，在变幅杆部36的基端E3具有外径D2。即，在变幅杆部35的顶端E2和变幅杆部36的基端E3，探头主体部31的外径为外径D2，成为大致相同的大小。此外，由于在变幅杆部36中截面积随着朝向顶端侧而减少，因此，在变幅杆部36的顶端E4，探头主体部31具有比外径D2小的外径D3。即，在变幅杆部36中，探头主体部31的外径随着朝向顶端侧而从外径D2减少到外径D3。在一个实施例中，外径D3优选为2.7mm。
在振动体单元20以规定的频率范围(例如46kHz以上且48kHz以下)中的频率进行纵向振动的状态下，作为纵向振动的振动波节之一的振动波节N2位于变幅杆部36的基端E3或者基端E3的附近，纵向振动的任一个振动波腹均位于在长度轴线方向上自变幅杆部36远离的位置。因此，在截面积随着朝向顶端侧而减少的变幅杆部36中，纵向振动(超声波振动)的振幅被放大。另外，在振动体单元20以包含在规定的频率范围中的规定的频率(例如47kHz)进行纵向振动的状态下，振动波节N2位于变幅杆部36的基端E3。此外，在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，振动波节N2位于比振动波节N1靠顶端侧的位置。
在探头主体部31上设有截面积增加部37。在截面积增加部37中，与长度轴线C垂直的截面积随着朝向顶端侧而增加。截面积增加部37位于比变幅杆部(第2变幅杆部)36靠顶端侧的位置，探头主体部31在长度轴线方向上从抵接面33到截面积增加部37的顶端(振动输出端)E6具有长度尺寸L7。在一个实施例中，长度尺寸L7优选为116.7mm。此外，截面积增加部37在长度轴线方向上从基端(振动输入端)E5到顶端(振动输出端)E6具有延伸设置尺寸L8。由于延伸设置尺寸L8较小，因此，在截面积增加部37中从基端E5到顶端E6的距离变小。
探头主体部31在长度轴线方向上从变幅杆部(第2变幅杆部)36的顶端E4到截面积增加部37的基端E5其外径保持大致恒定。因而，在探头主体部31中，在截面积增加部37的基端E5具有外径D3。即，在变幅杆部36的顶端E4和截面积增加部27的基端E5，探头主体部31的外径为外径D3，成为大致相同的大小。此外，由于在截面积增加部37中截面积随着朝向顶端侧而增加，因此，在截面积增加部37的顶端E6，探头主体部31具有比外径D3大的外径D4。即，在截面积增加部37中，探头主体部31的外径随着朝向顶端侧而从外径D3增加到外径D4。在一个实施例中，外径D4与变幅杆部36的基端E3处的外径D2大致相同。在这种情况下，外径D4优选为3.8mm。
在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，作为纵向振动的振动波腹之一的振动波腹A3位于截面积增加部37。由于由超声波振动引起的应力为零的振动波腹A3位于截面积增加部37，因此，即使在截面积随着朝向顶端侧而增加的截面积增加部37中，纵向振动(超声波振动)的振幅也基本上不减少。另外，在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，振动波腹A3位于比振动波节N2靠顶端侧的位置，在本实施方式中，振动波腹A3在纵向振动的振动波腹中位于顶端侧数第2个。
探头主体部31具备借助弹性构件(未图示)支承于护套7的被支承部38。被支承部38位于比截面积增加部37靠顶端侧的位置。探头主体部31在长度轴线方向上从截面积增加部37的顶端E6到被支承部38的基端E7具有长度尺寸L9。在一个实施例中，长度尺寸L9优选为24.1mm。此外，被支承部38在长度轴线方向上从基端E7到顶端E8具有延伸设置尺寸L10。延伸设置尺寸L10较小，在一个实施例中，延伸设置尺寸L10为3mm。
探头主体部31在长度轴线方向上从截面积增加部37的顶端E6到被支承部38的基端E7其外径保持大致恒定。因而，在探头主体部31中，在被支承部38的基端E7具有外径D4。即，在截面积增加部37的顶端E6和被支承部38的基端E7，探头主体部31的外径为外径D4，成为大致相同的大小。在被支承部38的基端部，探头主体部31的外径从外径D4减少到外径D5。在一个实施例中，外径D5比外径D4小0.4mm左右。在被支承部38中，在长度轴线方向上的大部分范围内，探头主体部31的外径被保持为外径D5且大致恒定。而且，在被支承部38的顶端部，探头主体部31的外径从外径D5增加到外径D6。由此，探头主体部31在被支承部38的顶端E8具有外径D6。被支承部38的顶端E8处的外径D6与被支承部38的基端E7处的外径D4大致相同。因此，在被支承部38的基端E7和顶端E8，探头主体部31的与长度轴线C垂直的截面积大致相同。在一个实施例中，外径D6优选为3.8mm。
在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，作为纵向振动的振动波节之一的振动波节N3位于被支承部38。因此，探头主体部31(超声波探头8)即使在进行纵向振动的状态下，在被支承部38也借助弹性构件安装于护套7。此外，由于在纵向振动的振动波节N3处支承于护套7，因此，在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，防止超声波振动从被支承部38向护套7传递。在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，振动波节(最顶端振动波节)N3位于比振动波节N2靠顶端侧的位置，在纵向振动的振动波节中位于最顶端侧。此外，由于在被支承部38的基端E7和顶端E8中探头主体部31的与长度轴线C垂直的截面积大致相同，因此，在被支承部38中，纵向振动的振幅基本上不变。
此外，护套7的顶端位于比被支承部38的顶端E8靠顶端侧的位置。因而，在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，在振动波节中位于最顶端侧的振动波节N3位于护套7的内部。
图3和图4是表示超声波探头8的顶端部的结构的图。在此，将与长度轴线C交叉(大致垂直)的某一个方向设为第1交叉方向(在图2和图3上分别是箭头P1的方向)，将与第1交叉方向(第1垂直方向)相反的方向设为第2交叉方向(在图2和图3上分别是箭头P2的方向)。此外，将与长度轴线C交叉(大致垂直)且与第1交叉方向(第1垂直方向)和第2交叉方向(第2垂直方向)垂直(交叉)的两个方向上的一个方向设为第1宽度方向(在图4中是箭头B1的方向)。而且，将与第1宽度方向相反的方向设为第2宽度方向(在图4中是箭头B2的方向)。在此，图2和图3是从第1宽度方向侧观察超声波探头8的图，图4是从第2交叉方向侧观察超声波探头8的图。另外，在图3中用虚线S1和虚线S2表示的范围自护套7的顶端向顶端侧突出。
如图3和图4所示，探头主体部31延伸设置到比被支承部38靠顶端侧的位置。即，探头主体部31的顶端E9位于比被支承部38的顶端E8靠顶端侧的位置。其中，被支承部38的顶端E8和探头主体部31的顶端E9之间在长度轴线方向上的距离较小，在一个实施例中为1.2mm左右。
像前述那样，在探头主体部31中，在变幅杆部(第1变幅杆部)35和变幅杆部(第2变幅杆部)36中纵向振动的振幅放大，在截面积增加部37和被支承部38中纵向振动的振幅基本上不变。由于是前述那样的结构，因此，在一个实施例中，在向探头主体部31的基端(抵接面33)传递了振动波腹处的振幅为18μm的纵向振动的情况下，在探头主体部31的E6中成为振动波腹处的振幅为80μm的纵向振动。
锥形部(截面积减少部)41与探头主体部31的顶端侧连续。在锥形部(第3变幅杆部)41中，与长度轴线C垂直的截面积随着朝向顶端侧而减少。锥形部41的基端与探头主体部31的顶端E9连续。因而，探头主体部31的顶端E9成为探头主体部31和锥形部41之间的交界位置。超声波探头8在长度轴线方向上从顶端到锥形部41的基端(E9)具有长度尺寸L11。在一个实施例中，长度尺寸L11优选为32.5mm。
锥形部41具备朝向第1交叉方向侧的第1缩窄外表面51。在锥形部41中，在长度轴线方向上在基端(E9)和第1缩窄结束位置(第1距离减少结束位置)E10之间，从长度轴线C到第1缩窄外表面51的朝向第1交叉方向的距离(第1距离)δ随着从基端侧朝向顶端侧而减少。第1缩窄结束位置E10位于比锥形部41的基端(E9)靠顶端侧的位置。因此，锥形部41在长度轴线方向上在基端(E9)和第1缩窄结束位置E10之间具有第1缩窄尺寸(第1距离减少尺寸)L12。在一个实施例中，第1缩窄尺寸L12优选为18mm。在本实施方式中，锥形部41的基端(E9)成为第1缩窄外表面51的基端，第1缩窄结束位置E10成为第1缩窄外表面51的顶端。
此外，锥形部41具备朝向第2交叉方向侧的第2缩窄外表面52。在锥形部41中，在长度轴线方向上在基端(E9)和第2缩窄结束位置(第2距离减少结束位置)E11之间，从长度轴线C到第2缩窄外表面52的朝向第2交叉方向的距离(第2距离)δ'随着从基端侧朝向顶端侧而减少。第2缩窄结束位置E11位于比第1缩窄结束位置E10靠顶端侧的位置。因此，锥形部41在长度轴线方向上在基端(E9)和第2缩窄结束位置E11之间具有比第1缩窄尺寸L12大的第2缩窄尺寸(第2距离减少尺寸)L13。在一个实施例中，第2缩窄尺寸L13优选为21mm。在本实施方式中，锥形部41的基端(E9)成为第2缩窄外表面52的基端，第2缩窄结束位置E11成为第2缩窄外表面52的顶端。因此，在锥形部41中，第1缩窄外表面51的顶端(第1缩窄结束位置E10)与第2缩窄外表面52的顶端(第2缩窄结束位置E11)相比位于基端侧，第1缩窄外表面51的顶端(第1缩窄结束位置E10)在长度轴线方向上自第2缩窄外表面52的顶端远离。
由于是前述那样的结构，因此，在锥形部41中，在长度轴线方向上在基端(E9)和第2缩窄结束位置E11之间，超声波探头8在第1交叉方向和第2交叉方向上的厚度(尺寸)T随着朝向顶端侧而减少。因而，锥形部41的基端(E9)成为厚度减少开始位置，第2缩窄结束位置E11成为厚度减少结束位置。此外，在来自第1宽度方向(宽度方向的一侧)的投影中，作为第1缩窄外表面51相对于长度轴线方向的缩窄角(锐角)的第1缩窄角α1大于作为第2缩窄外表面52相对于长度轴线方向的缩窄角(锐角)的第2缩窄角α2，第1缩窄角α1与第2缩窄角α2不同。
此外，锥形部41具有朝向第1宽度方向的第3缩窄外表面53和朝向第2宽度方向的第4缩窄外表面54。在锥形部41中，在长度轴线方向上在宽度减少开始位置E12和宽度减少结束位置E13之间，从长度轴线C到第3缩窄外表面53的朝向第1宽度方向的距离和从长度轴线C到第4缩窄外表面54的朝向第2宽度方向的距离随着从基端侧朝向顶端侧而减少。因此，在锥形部41中，在长度轴线方向上在宽度减少开始位置E12和宽度减少结束位置E13之间，超声波探头8在第1宽度方向和第2宽度方向上的宽度(尺寸)W随着朝向顶端侧而减少。超声波探头8在长度轴线方向上从顶端到宽度减少开始位置E12具有长度尺寸L14。长度尺寸L14小于超声波探头8在长度轴线方向上从顶端到锥形部41的基端(E9)的长度尺寸L11。因而，宽度减少开始位置E12位于比锥形部41的基端(E9)靠顶端侧的位置。其中，锥形部41的基端(E9)和宽度减少开始位置E12之间在长度轴线方向上的距离较小。在一个实施例中，长度尺寸L14优选为32mm。而且，在该实施例中，锥形部41的基端(E9)和宽度减少开始位置E12之间在长度轴线方向上的距离为0.5mm左右。在本实施方式中，宽度减少开始位置E12成为第3缩窄外表面53和第4缩窄外表面54的基端，宽度减少结束位置E13成为第3缩窄外表面53和第4缩窄外表面54的顶端。
超声波探头8在长度轴线方向上从顶端到宽度减少结束位置E13具有长度尺寸L15。在本实施方式中，宽度减少结束位置E13位于比第2缩窄结束位置E11靠顶端侧的位置。而且，宽度减少结束位置E13成为锥形部41的顶端。其中，第2缩窄结束位置(第2缩窄外表面52的顶端)E11和宽度减少结束位置E13之间在长度轴线方向上的距离较小。在一个实施例中，长度尺寸L15优选为9mm。而且，在该实施例中，第2缩窄结束位置E11和宽度减少结束位置E13之间在长度轴线方向上的距离为2mm左右。
在长度轴线方向上在锥形部41的基端(E9)和第1缩窄结束位置E10之间，从长度轴线C到第1缩窄外表面51(超声波探头8的外周面)的朝向第1交叉方向(第1垂直方向)的距离(第1距离)δ减少到距离δ1。因而，在第1缩窄结束位置(第1缩窄外表面51的顶端)E10中，超声波探头8具有从长度轴线C到第1缩窄外表面51的朝向第1交叉方向的距离(第1距离)δ1。距离δ1小于探头主体部31的顶端E9处的外径D6的2分之1值。在一个实施例中，距离δ1为0.45mm以上且0.5mm以下。
在长度轴线方向上在锥形部41的基端(E9)和第2缩窄结束位置E11之间，超声波探头8在第1交叉方向和第2交叉方向上的厚度(尺寸)T减少到厚度T1。因而，在第2缩窄结束位置(第2缩窄外表面52的顶端)E11中，超声波探头8在第1交叉方向(第1垂直方向)和第2交叉方向(第2垂直方向)上具有厚度T1。厚度T1小于探头主体部31的顶端E9处的外径D6。在一个实施例中，厚度T1优选为1.7mm。
在长度轴线方向上在宽度减少开始位置E12和宽度减少结束位置E13之间，超声波探头8在第1宽度方向和第2宽度方向上的宽度(尺寸)W减少到宽度尺寸W1。因而，在宽度减少结束位置(第3缩窄外表面53和第4缩窄外表面54的顶端)E13中，超声波探头8在第1宽度方向和第2宽度方向上具有宽度尺寸W1。宽度尺寸W1小于探头主体部31的顶端E9处的外径D6。在一个实施例中，宽度尺寸W1优选为2.8mm。
由于锥形部41像前述那样地构成，因此，在锥形部41中与长度轴线C垂直的截面积随着朝向顶端侧而减少。在振动体单元20以规定的频率范围(例如46kHz以上且48kHz以下)中的频率进行纵向振动的状态下，作为纵向振动的振动波节之一的振动波节(最顶端振动波节)N3位于被支承部38，位于锥形部41的基端(E9)的附近。而且，在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，纵向振动的任一个振动波腹均位于在长度轴线方向上自锥形部41远离的位置。因此，在截面积随着朝向顶端侧而减少的锥形部41中，纵向振动(超声波振动)的振幅放大。在一个实施例中，在向锥形部41的基端(E9)传递了振动波腹处的振幅为80μm的纵向振动的情况下，超声波探头8的顶端处的纵向振动的振幅为140μm以上且150μm以下。
此外，在本实施方式中，锥形部41的从基端(E9)到顶端(E13)在长度轴线方向上的锥形尺寸大于振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下的8分之1波长(λ/8)。即，振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下的8分之1波长(λ/8)小于锥形部41的从基端(E9)到顶端(E13)在长度轴线方向上的锥形尺寸。在一个实施例中，在振动体单元20以46kHz以上且48kHz以下(规定的频率范围)的频率进行纵向振动的状态下，从振动波节(最顶端振动波节)N3到振动波腹(最顶端振动波腹)A2的4分之1波长(λ/4)为34mm以上且35mm以下。相对于此，在该实施例中，锥形部41的从基端(E9)到顶端(E13)在长度轴线方向上的锥形尺寸为23.5mm左右，大于振动体单元20以46kHz以上且48kHz以下(规定的频率范围)的频率进行纵向振动的状态下的8分之1波长。此外，在锥形部41中，基端(E9)和第1缩窄结束位置E10之间在长度轴线方向上的第1缩窄尺寸L12也优选为18mm。因而，第1缩窄尺寸L12(即第1缩窄外表面51的长度轴线方向上的尺寸)也大于振动体单元20以46kHz以上且48kHz以下(规定的频率范围)的频率进行纵向振动的状态下的8分之1波长。另外，第1缩窄结束位置E10在锥形部41的外周面(缩窄外表面51～54)上位于缩窄结束的位置(例如E10、E11、E13)中的最基端侧的位置。
在超声波探头8中，在比锥形部41(和探头主体部31)靠顶端侧的位置设有弯曲延伸设置部40。弯曲延伸设置部40以相对于探头主体部31和锥形部41(即长度轴线C)向第1交叉方向侧弯曲的状态延伸设置。弯曲延伸设置部40具有朝向第1交叉方向侧(弯曲延伸设置部40弯曲的一侧)的第1弯曲外表面55和朝向第2交叉方向侧(与弯曲延伸设置部40弯曲的一侧相反侧)的第2弯曲外表面56。此外，弯曲延伸设置部40具有朝向第1宽度方向侧的第3弯曲外表面57和朝向第2宽度方向侧的第4弯曲外表面58。另外，通过从探头主体部31经由锥形部41向弯曲延伸设置部40传递超声波振动，从而弯曲延伸设置部40与探头主体部31和锥形部41一起以规定的频率范围中的频率进行纵向振动。
在来自第1宽度方向(宽度方向的一侧)的投影中，在弯曲延伸设置部40的第1弯曲外表面55中，比第1弯曲开始位置E14靠顶端侧的部位相对于长度轴线方向(探头主体部31)向第1交叉方向侧弯曲。此外，在来自第1宽度方向的投影中，在弯曲延伸设置部40的第2弯曲外表面56中，比第2弯曲开始位置E15靠顶端侧的部位相对于长度轴线方向向第1交叉方向侧弯曲。即，第1弯曲外表面55在第1弯曲开始位置E14开始相对于长度轴线C向第1交叉方向侧弯曲，第2弯曲外表面56在第2弯曲开始位置E15开始相对于长度轴线C向第1交叉方向侧弯曲。在本实施方式中，第1弯曲开始位置(第1弯曲外表面55的基端)E14位于比第2弯曲开始位置(第2弯曲外表面56的基端)E15靠顶端侧的位置，且第1弯曲开始位置(第1弯曲外表面55的基端)E14位于在长度轴线方向上自第2弯曲开始位置E15远离的位置。因此，弯曲延伸设置部40以第2弯曲开始位置E15为基端(弯曲基端)地朝向顶端侧延伸设置。
超声波探头8在长度轴线方向上从顶端到弯曲延伸设置部40的第1弯曲开始位置E14具有长度尺寸L16。长度尺寸L16小于从超声波探头8的顶端到宽度减少结束位置E13在长度轴线方向上的长度尺寸L15。因此，第1弯曲开始位置E14位于比宽度减少结束位置E13靠顶端侧的位置。在一个实施例中，长度尺寸L16为8.5mm。
此外，在超声波探头8中，第2弯曲开始位置(弯曲基端)E15位于比第1弯曲开始位置E14靠基端侧的位置，并且位于比宽度减少结束位置E13靠基端侧的位置。因而，在本实施方式中，弯曲延伸设置部40的基端(E15)位于比锥形部41的顶端(E13)靠基端侧的位置。因而，在本实施方式中，锥形部41的一部分由弯曲延伸设置部40的一部分形成。在此，在一个实施例中，第2弯曲开始位置(弯曲基端)E15和宽度减少结束位置E13之间在长度轴线方向上的尺寸为1mm左右，宽度减少结束位置E13和第1弯曲开始位置E14之间在长度轴线方向上的尺寸为0.5mm左右。
朝向第1交叉方向的第1轴平行外表面61在长度轴线方向上在第1缩窄外表面51和第1弯曲外表面55之间连续。第1轴平行外表面61在第1缩窄结束位置E10和第1弯曲开始位置E14之间与长度轴线C平行(大致平行)地延伸设置。因而，第1缩窄结束位置E10成为第1轴平行外表面61的基端，第1弯曲开始位置E14成为第1轴平行外表面61的顶端。而且，第1轴平行外表面61在长度轴线方向上具有延伸设置尺寸(第1延伸设置尺寸)L19。在第1轴平行外表面61中，从第1缩窄结束位置E10到第1弯曲开始位置E14，从长度轴线C朝向第1交叉方向的距离δ被保持为距离δ1且大致恒定。
此外，朝向第2交叉方向的第2轴平行外表面62在长度轴线方向上在第2缩窄外表面52和第2弯曲外表面56之间连续。第2轴平行外表面62在第2缩窄结束位置E11和第2弯曲开始位置E15之间与长度轴线C平行(大致平行)地延伸设置。因而，第2缩窄结束位置E11成为第2轴平行外表面62的基端，第2弯曲开始位置E15成为第2轴平行外表面62的顶端。而且，第2轴平行外表面62在长度轴线方向上具有延伸设置尺寸(第2延伸设置尺寸)L20。第1轴平行外表面61的延伸设置尺寸L19大于第2轴平行外表面62的延伸设置尺寸L20。在第2轴平行外表面62中，从第2缩窄结束位置E11到第2弯曲开始位置E15，从长度轴线C朝向第2交叉方向的距离δ'保持大致恒定。
由于是前述那样的结构，因此，在长度轴线方向上的第2缩窄结束位置E11和第2弯曲开始位置(弯曲延伸设置部40的基端)E15之间，超声波探头8在第1交叉方向和第2交叉方向上的厚度T被保持为厚度T1且大致恒定。此外，在长度轴线方向上的宽度减少结束位置E13和超声波探头8的顶端之间，超声波探头8在第1宽度方向和第2宽度方向上的宽度W被保持为宽度尺寸W1且大致恒定。
在此，限定了穿过长度轴线C且与第1交叉方向和第2交叉方向垂直(大致垂直)的基准面(第1基准面)Y1。在锥形部41的顶端部，从长度轴线C到第1轴平行外表面61(超声波探头8的外周面)的朝向第1交叉方向的距离(第1距离)δ1小于超声波探头8在第1交叉方向和第2交叉方向上的厚度T1的2分之1值。因此，在锥形部41中，超声波探头8以基准面Y1为中央面地非对称。而且，在锥形部41中，与长度轴线C垂直的截面中的截面重心自长度轴线C向第2交叉方向侧偏离。特别是，在第1缩窄结束位置E10和第2弯曲开始位置(弯曲基端)E15之间，截面重心相对于长度轴线C向第2交叉方向侧的偏离变大。此外，限定了穿过长度轴线C且与第1宽度方向和第2宽度方向垂直(大致垂直)的基准面(第2基准面)Y2。在锥形部41中，超声波探头8以基准面Y2为中央面地大致对称。
弯曲延伸设置部40具有第1弯曲延伸设置部42，该第1弯曲延伸设置部42从作为弯曲延伸设置部40的基端的第2弯曲开始位置E15朝向顶端侧延伸设置，相对于探头主体部31和锥形部41向第1交叉方向侧弯曲。在来自第1宽度方向(宽度方向的一侧)的投影中，在第1弯曲延伸设置部42的外周面的朝向第1交叉方向侧的部位，第1弯曲开始位置E14处的切线相对于长度轴线方向具有锐角θ1。此外，在来自第1宽度方向的投影中，在第1弯曲延伸设置部42的外周面的朝向第2交叉方向侧的部位，第2弯曲开始位置(弯曲基端)E15处的切线相对于长度轴线方向具有锐角θ2。锐角θ1和锐角θ2大于0°且小于等于10°。在一个实施例中，锐角θ1为5°，锐角θ2为5°。
在弯曲延伸设置部40中，第2弯曲延伸设置部45与第1弯曲延伸设置部42的顶端侧连续。第2弯曲延伸设置部45以相对于第1弯曲延伸设置部42向第1交叉方向侧弯曲的状态延伸设置。在来自第1宽度方向(宽度方向的一侧)的投影中，第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第1交叉方向侧的部位延伸设置为角R1的圆弧状。此外，在来自第1宽度方向的投影中，第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第2交叉方向侧的部位延伸设置为角R2的圆弧状。
角R1的圆弧和角R2的圆弧的中心O1位于比弯曲延伸设置部40(超声波探头8)靠第1交叉方向侧的位置。因此，在来自第1宽度方向(第2宽度方向)的投影中，在第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第1交叉方向侧的部位，与长度轴线方向所成的锐角随着朝向顶端侧而变大。同样，在来自第1宽度方向(第2宽度方向)的投影中，在第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第2交叉方向侧的部位，与长度轴线方向所成的锐角随着朝向顶端侧而变大。因而，在第2弯曲延伸设置部45中，与长度轴线方向所成的锐角随着朝向顶端侧而变大。
在第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第1交叉方向侧的部位，顶端处的切线相对于长度轴线方向具有锐角θ3。此外，在第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第2交叉方向侧的部位，顶端处的切线相对于长度轴线方向具有锐角θ4。即，在第1弯曲外表面55的顶端，弯曲延伸设置部40相对于长度轴线方向具有锐角θ3。而且，在第2弯曲外表面56的顶端，弯曲延伸设置部40相对于长度轴线方向具有锐角θ4。在一个实施例中，角R1为15mm，锐角θ3为15°。此外，与角R2相对应地限定锐角θ4。例如在角R2为16.5mm的情况下，锐角θ4为20°。在一个实施例中，在第2弯曲外表面56(第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第2交叉方向侧的部位)，顶端处的切线与长度轴线方向所成的锐角θ4为10°以上且30°以下，优选为20°以上且25°以下。
此外，在超声波探头8中将与延伸设置方向垂直(大致垂直)且与宽度方向垂直(大致垂直)的方向设为厚度方向。在弯曲延伸设置部40中，由于超声波探头8的延伸设置方向与长度轴线不平行，因此，在弯曲延伸设置部40中，厚度方向与第1交叉方向和第2交叉方向不平行。超声波探头8在厚度方向上的厚度尺寸T2在长度轴线方向上从第1弯曲开始位置E14到顶端保持大致恒定。即，在第1弯曲开始位置E14和超声波探头8的顶端之间，第1弯曲外表面55和第2弯曲外表面56之间的距离即厚度尺寸T2保持大致恒定。在一个实施例中，厚度尺寸T2为1.5mm。因而，将锐角θ1～θ4和角R1、R2决定为超声波探头8的厚度尺寸T2从第1弯曲开始位置E14到顶端大致恒定的状态。
此外，第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第1交叉方向侧的部位在顶端具有从长度轴线C朝向第1交叉方向的分开距离T3。在一个实施例中，分开距离T3优选为1.9mm。
第2弯曲延伸设置部45具有形成超声波探头8的顶端的顶端面46。在来自第1宽度方向(宽度方向的一侧)的投影中，第1弯曲外表面55(第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第1交叉方向侧的部位)和顶端面46之间形成为角R3的曲面状。此外，在来自第1宽度方向的投影中，第2弯曲外表面56(第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第2交叉方向侧的部位)和顶端面46之间形成为角R4的曲面状，此外，在来自第2交叉方向(交叉方向的一侧)的投影中，第3弯曲外表面57(第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第1宽度方向侧的部位)和顶端面46之间以及第4弯曲外表面58(第2弯曲延伸设置部45的外周面的朝向第2宽度方向侧的部位)和顶端面46之间形成为角R5的曲面状。
图5是从第1宽度方向侧观察第2弯曲延伸设置部45(弯曲延伸设置部40的顶端部)的图。而且，图6是图5的VI－VI线剖视图，表示与弯曲延伸设置部40的延伸设置方向垂直的截面。
如图3～图6所示，在第2弯曲延伸设置部45设有切削面(处理面)47～49。第1切削面47设于第2弯曲外表面56(弯曲延伸设置部40的外表面中的朝向第2交叉方向侧的部位)。而且，第2切削面48设于第3弯曲外表面57(弯曲延伸设置部40的外表面中的朝向第1宽度方向侧的部位)，第3切削面49设于第4弯曲外表面58(弯曲延伸设置部40的外表面中的朝向第2宽度方向侧的部位)。在切削面47～49中分别形成有后述的多个槽。此外，切削面47～49分别从弯曲延伸设置部40的顶端(顶端面46)朝向基端侧延伸设置。在第2弯曲延伸设置部45且是第2弯曲外表面56设有第1切削面47。因此，在来自第1宽度方向和所述第2宽度方向的各自的投影中，第1切削面47形成为中心(O1)位于比弯曲延伸设置部40靠第1交叉方向侧的位置的圆弧状。
第2弯曲延伸设置部45在第1切削面47和第1弯曲外表面55之间具有弯曲延伸设置部40的厚度方向上的厚度尺寸T6。第1切削面47和第1弯曲外表面55之间的厚度尺寸T6是与厚度尺寸T2大致相同的大小。此外，第2弯曲延伸设置部45在第2切削面48(第3弯曲外表面57)和第3切削面49(第4弯曲外表面58)之间具有第1宽度方向和第2宽度方向上的宽度尺寸W5。第2切削面48和第3切削面49之间的宽度尺寸W5是与宽度尺寸W1大致相同的大小。因此，在第1切削面47所延伸设置的范围(第2弯曲延伸设置部45)内，第1切削面47和第1弯曲外表面55之间在弯曲延伸设置部40的厚度方向上的厚度尺寸T6(T2)小于第3弯曲外表面57和第4弯曲外表面58之间在第1宽度方向和第2宽度方向上的宽度尺寸W5(W1)。
在第2切削面48上形成有多个(在本实施方式中是6个)延伸设置槽(第1延伸设置槽)63A～63F。延伸设置槽63A～63F分别与弯曲延伸设置部40的延伸设置方向大致垂直地延伸设置，在本实施方式中沿着弯曲延伸设置部40的厚度方向延伸设置。此外，延伸设置槽63A～63F在弯曲延伸设置部40的延伸设置方向上并列设置。延伸设置槽63A～63F分别在各自与在弯曲延伸设置部40的延伸设置方向上相邻设置的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个或两个)之间具有锐角γ1。即，延伸设置槽63A～63F的各自的延伸设置方向相对于相邻设置的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个或两个)的延伸设置方向错开锐角γ1。此外，限定延伸设置槽63A～63F中的位于最基端侧的最基端延伸设置槽63F。最基端延伸设置槽63F的延伸设置方向相对于基端侧具有钝角θ8。在一个实施例中，锐角γ1为3°，钝角θ8为95°。
由于像前述那样延伸设置有延伸设置槽(第1延伸设置槽)63A～63F，因此，在来自第1宽度方向的投影中，延伸设置槽63A～63F以与中心(O1)位于比弯曲延伸设置部40靠第1交叉方向侧的位置的圆弧状的第1切削面47正交的状态延伸设置在第2切削面48。因而，在本实施方式中，在来自第1宽度方向的投影中，延伸设置槽63A～63F分别与第1切削面47之间形成角度α3，角度α3为90°。而且，延伸设置槽63A～63F在第1切削面47的圆弧的中心(O1)交叉。延伸设置槽63A～63F各自具有宽度并且具有深度W3。在一个实施例中，宽度为0.5mm，并且深度W3为0.35mm。
在第3切削面49上形成有多个(在本实施方式中是6个)延伸设置槽(第2延伸设置槽)65A～65F。延伸设置槽(第2延伸设置槽)65A～65F分别以基准面Y2为中央面地与对应的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个)大致对称。因此，在来自第2宽度方向的投影中，延伸设置槽65A～65F以与中心位于比弯曲延伸设置部40靠第1交叉方向侧的位置的圆弧状的第1切削面47正交的状态延伸设置在第3切削面49。此外，与延伸设置槽63A～63F同样，与延伸设置槽65A～65F相关联地限定锐角γ1、钝角θ8、宽度以及深度W3。此外，第2弯曲延伸设置部45在第1宽度方向和第2宽度方向上从延伸设置槽63A～63F的各自的底部位置到对应的延伸设置槽(65A～65F的对应的1个)的底部位置具有宽度方向尺寸W4。在一个实施例中，宽度方向尺寸W4为2.1mm以上且2.15mm以下。
此外，在第1切削面47上形成有多个(在本实施方式中是6个)中继槽71A～71F。中继槽71A～71F分别与弯曲延伸设置部40的延伸设置方向大致垂直地延伸设置，在本实施方式中沿着弯曲延伸设置部40的宽度方向(第1宽度方向和第2宽度方向)延伸设置。中继槽71A～71F的各自的一端与对应的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个)连续，中继槽71A～71F的各自的另一端与对应的延伸设置槽(65A～65F的对应的1个)连续。中继槽71A～71F具有与延伸设置槽63A～63F、65A～65F相同的宽度并且具有深度T5。在一个实施例中，深度T5为0.3mm以上且0.35mm以下。此外，在从第2切削面48侧(宽度方向的一侧)观察时，中继槽71A～71F的各自的底面形成为角的圆弧状。
在第2弯曲延伸设置部45中，在与延伸设置方向垂直的截面中，第1弯曲外表面55(外表面的朝向第1交叉方向侧的部位)和第2切削面48之间以及第1弯曲外表面55和第3切削面49之间形成为角R6的曲面状。此外，在第2弯曲延伸设置部45中，在与延伸设置方向垂直的截面中，第1切削面47和第2切削面48之间以及第1切削面47和第3切削面49之间形成为角R7的曲面状。
角R6的曲面部分在长度轴线方向上形成在图3的范围S1内，角R7的曲面部分在长度轴线方向上形成在图3的范围S2内。即，角R6的曲面部分和角R7的曲面部分在长度轴线方向上从超声波探头8的顶端延伸设置到锥形部41，在超声波探头8中的自护套7的顶端突出的突出部分(露出部分)形成有角R6的曲面部分和角R7的曲面部分。因此，在锥形部41的一部分和弯曲延伸设置部40中，在与延伸设置方向垂直的截面中，外表面的朝向第1交叉方向侧的部位和外表面的朝向第1宽度方向侧的部位之间以及外表面的朝向第1交叉方向侧的部位和外表面的朝向第2宽度方向侧的部位之间形成为角R6的曲面状。而且，在锥形部41的一部分和弯曲延伸设置部40中，在与延伸设置方向垂直的截面中，外表面的朝向第2交叉方向侧的部位和外表面的朝向第1宽度方向侧的部位之间以及外表面的朝向第2交叉方向侧的部位和外表面的朝向第2宽度方向侧的部位之间形成为角R7的曲面状。
此外，在超声波探头8中，在与第2弯曲延伸设置部45的延伸设置方向垂直的截面中，中继槽71A～71F分别与对应的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个)之间以及中继槽71A～71F分别与对应的延伸设置槽(65A～65F的对应的1个)之间形成为角R8的曲面状。在一个实施例中，角R8为0.55mm。
接着，说明本实施方式的超声波探头8的作用和效果。图7和图8是表示利用超声波处理***1在肩关节100中切削骨头的状态的图。图7是从前方侧(胸侧)观察肩关节100的图，图8是从后方侧(脊背侧)观察肩关节100的图。如图7和图8所示，肩关节100是上腕骨101和肩甲骨102之间的关节。肩甲骨102具有肩峰103。在肩峰103上连结有锁骨105。肩甲下肌106、冈上肌107、冈下肌108以及小圆肌109从肩甲骨102起始。在肩峰103的下侧作为肩甲下肌106、冈上肌107、冈下肌108以及小圆肌109的腱形成有回旋肌腱板111。上腕骨101从回旋肌腱板111延伸设置。此外，在肩峰103的下表面112和回旋肌腱板111之间形成有腔113。
在本实施方式中，在关节腔等狭窄的空间中切削骨头等硬性组织时，使用超声波处理器具2。例如在肩峰103和回旋肌腱板111之间的腔113中进行切削时，向肩峰103和回旋肌腱板111之间的腔113中***硬性镜(关节镜)115的顶端部和超声波探头8的顶端部。硬性镜115和超声波探头8分别从人体外穿过前方侧的***部位、侧方侧的***部位以及后方侧的***部位中的任一处向腔113中***。其中，硬性镜115的***部位与超声波探头8的***部位不同。在图7和图8中，硬性镜115从前方侧的***部位向腔113***，超声波探头8从侧方侧的***部位向腔113***。然后，在利用硬性镜115进行观察的条件下在腔113中使超声波探头8的切削面47～49中的任一者与肩峰103的下表面112接触。通过在切削面47～49中的任一者与肩峰103的下表面112接触的状态下向切削面47～49传递超声波振动，从而在肩峰103的下表面112切削骨刺(骨头)。另外，在将第2弯曲延伸设置部45浸渍在液体(生理食盐水)中的状态下在肩峰103的下表面112切削骨刺。
图9和图10表示超声波探头8的第2弯曲延伸设置部45的第1切削面47与肩峰103的下表面112接触的状态的图。在图10中，在肩峰103的下表面112中的与图9不同的位置使第1切削面47接触。在此，在超声波探头8中，第1弯曲延伸设置部42相对于沿着长度轴线C延伸设置的探头主体部31向第1垂直方向侧弯曲，第2弯曲延伸设置部45相对于第1弯曲延伸设置部42进一步向第1垂直方向侧弯曲。而且，在第2弯曲延伸设置部45中，与长度轴线方向所成的锐角随着朝向顶端侧而变大，在第2弯曲延伸设置部45中且是第2弯曲外表面56设有第1切削面47。因此，在本实施方式中，在来自第1宽度方向的投影和来自所述第2宽度方向的投影中，第1切削面47形成为中心(O1)位于比弯曲延伸设置部40靠第1交叉方向侧的位置的圆弧形。肩峰103和回旋肌腱板111之间的腔113狭窄，肩峰103的下表面112形成为曲面状。通过像前述那样形成第1弯曲延伸设置部42和第2弯曲延伸设置部45，从而能够适当地使第1切削面47也与形成为曲面状的肩峰103的下表面112接触。
例如，在图9和图10中，由于肩峰103的下表面112中的与第1切削面47接触的位置互不相同，因此，第1切削面47相对于肩峰103的下表面112的接触角有所不同。在本实施方式中，由于像前述那样形成第1弯曲延伸设置部42和第2弯曲延伸设置部45，因此，即使第1切削面47相对于肩峰103的下表面112的接触角发生变化，也能够适当地使第1切削面47与肩峰103的下表面112接触。例如在图9和图10也是，第1切削面47适当地与肩峰103的下表面112接触。即，在肩峰103的下表面112的任何位置(即无论第1切削面47相对于肩峰103的下表面112的接触角是何角度)都能够适当地使第1切削面47与肩峰103的下表面112接触。
此外，在本实施方式中，第1切削面47设于弯曲延伸设置部40的第2弯曲外表面56，在第2弯曲外表面56(弯曲延伸设置部40的外周面的朝向第2交叉方向侧的部位)，顶端处的切线与长度轴线方向所成的锐角θ4为10°以上且30°以下(优选为20°以上且25°以下)。通过将锐角θ4设为10°以上且30°以下(特别是20°以上且25°以下)，从而第1切削面47成为与肩峰103的下表面112相对应的形状，在肩峰103的下表面112的任何位置都能够更加容易且适当地使第1切削面47与肩峰103的下表面112接触。
此外，在第1切削面47中，中继槽71A～71F与弯曲延伸设置部40的延伸设置方向(即，纵向振动的纵向方向)大致垂直地延伸设置。由于中继槽71A～71F与纵向振动的纵向方向大致垂直地延伸设置，因此，通过在使第1切削面47接触的状态下使第2弯曲延伸设置部45利用超声波振动进行纵向振动，从而适当地切削骨头(骨刺)。即，能够适当地切削较硬的骨头。
像前述那样，在本实施方式中，在肩峰103和回旋肌腱板111之间的腔113等关节腔、即狭窄的空间中，也易于使第1切削面47与硬性组织接触，能够利用第1切削面47适当地切削硬性组织。即，在狭窄的空间中，也能够确保对于硬性组织的接近性和硬性组织的切削性。
此外，在本实施方式中，也可以使第2切削面48或第3切削面49与肩峰103的下表面112接触而切削骨头。此外，在使第1切削面47与肩峰103的下表面112接触而切削骨头(骨刺)时，在由第1切削面47切削的部位的附近，由第2切削面48和第3切削面49切削骨头。通过由切削面48、49切削骨头，从而防止仅是由第1切削面47切削的部位凹陷，防止在肩峰103的下表面112形成台阶。
此外，第2切削面48的延伸设置槽63A～63F和第3切削面49的延伸设置槽65A～65F与超声波探头8的延伸设置方向(即纵向振动的振动方向)大致垂直(沿着弯曲延伸设置部40的厚度方向)地延伸设置。由于延伸设置槽(第1延伸设置槽)63A～63F与纵向振动的振动方向大致垂直地延伸设置，因此，在利用超声波振动由第2切削面48进行切削时，骨头的切削性上升。同样，由于延伸设置槽(第2延伸设置槽)65A～65F与纵向振动的振动方向大致垂直地延伸设置，因此，在利用超声波振动由第3切削面49进行切削时，骨头的切削性上升。
此外，在第2切削面48上以与圆弧状的第1切削面47正交的状态延伸设置有延伸设置槽(第1延伸设置槽)63A～63F，在第3切削面49上以与圆弧状的第1切削面47正交的状态延伸设置有延伸设置槽(第2延伸设置槽)65A～65F。因此，在利用2切削面48或者第3切削面49进行切削时，骨头的切削性上升。
此外，中继槽71A～71F各自与对应的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个)和对应的延伸设置槽(65A～65F的对应的1个)连续。因此，在利用切削面47～49切削骨头时，能够没有不均而均匀地切削骨头，切削性进一步上升。
此外，在本实施方式中，中继槽71A～71F各自与对应的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个)之间以及中继槽71A～71F各自与对应的延伸设置槽(65A～65F的对应的1个)之间形成为角R8的曲面状。因此，有效地防止在中继槽71A～71F各自与对应的延伸设置槽(63A～63F的对应的1个)之间以及中继槽71A～71F各自与对应的延伸设置槽(65A～65F的对应的1个)之间骨头未被切削而残留。
此外，在本实施方式中，第1缩窄外表面51的顶端(第1缩窄结束位置E10)与第2缩窄外表面52的顶端(第2缩窄结束位置E11)相比位于基端侧的位置，第1轴平行外表面61的延伸设置尺寸L19大于第2轴平行外表面62的延伸设置尺寸L20。因此，在使第1切削面47移动到能够与肩峰103的下表面112接触的位置时，弯曲延伸设置部40和锥形部41中的外表面的朝向第1交叉方向侧的部位(背面侧的部位)不易与除处理对象(肩峰103的下表面)之外的生物体组织等接触。因而，易于使第1切削面47移动到能够与肩峰103的下表面112接触的位置。
此外，在本实施方式中，第1弯曲外表面55的第1弯曲开始位置E14与第2弯曲外表面56的第2弯曲开始位置E15相比位于顶端侧的位置。因此，在使第1切削面47移动到能够与肩峰103的下表面112接触的位置时，弯曲延伸设置部40和锥形部41中的外表面的朝向第1交叉方向侧的部位(背面侧的部位)更加不易与除处理对象(肩峰103的下表面)之外的生物体组织等接触。因而，更加易于使第1切削面47移动到能够与肩峰103的下表面112接触的位置。
图11表示振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下的、从顶端侧数第二个振动波腹A3和最顶端侧的振动波腹A2之间的、纵向振动的振幅V和由超声波振动引起的应力σ。在图11中，横轴表示长度轴线方向上的位置，纵轴表示振幅V和应力σ。此外，在图11中，用实线表示纵向振动的振幅V的变化，用单点划线表示应力σ的变化。
如图11所示，在振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下，锥形部41位于比最顶端侧的振动波节N3靠顶端侧的位置，利用锥形部41放大纵向振动的振幅V。例如，利用锥形部41将振动波腹处的振幅为80μm的纵向振动放大为振动波腹处的振幅为140μm以上且150μm以下的纵向振动。此外，由超声波振动引起的应力σ在振动波节以及与超声波振动的传递方向垂直的截面积减少的部分变大，在振动波腹处变为零。因而，如图11所示，在振动波节N3和锥形部41的顶端(E13)之间应力σ变大。
在此，在本实施方式中，从锥形部41的基端(E9)到顶端(E13)在长度轴线方向上的尺寸大于振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下的8分之1波长(λ/8)。而且，在锥形部41中，基端(E9)和第1缩窄结束位置E10之间在长度轴线方向上的第1缩窄尺寸L12也大于振动体单元20以规定的频率范围中的频率进行纵向振动的状态下的8分之1波长。通过使从锥形部41的基端(E9)到顶端(E13)在长度轴线方向上的尺寸变大，从而能够在振动波节N3和锥形部41的顶端(E13)之间的全长范围内将由超声波振动引起的应力σ保持为大致均匀。即，有效地防止在振动波节N3和锥形部41的顶端(E13)之间应力局部地变大(即产生峰值)。例如，在一个实施例中，即使振动波腹处的振幅变大的(例如为80μm的)纵向振动向锥形部41的基端(E9)传递，在振动体单元20以规定的频率范围(例如46kHz以上且48kH以下)中的频率进行纵向振动的状态下，也在振动波节N3和锥形部41的顶端(E13)之间将应力σ大致均匀地保持为300Mpa左右。即，在本实施方式中，防止在振动波节N3和锥形部41的顶端(E13)之间(例如在锥形部41的顶端(E13))应力局部地变大到700Mpa左右。由于防止应力σ局部地变大，因此，能够有效地防止由超声波振动引起的超声波探头8破损。
此外，在本实施方式中，在锥形部41中，与长度轴线C垂直的截面中的截面重心自长度轴线C向第2垂直方向侧偏离。特别是，在第1缩窄结束位置E10和第2弯曲开始位置(弯曲基端)E15之间，截面重心相对于长度轴线C向第2交叉方向侧的偏离变大。因此，在本实施方式中，利用由锥形部41引起的重心向第2交叉方向侧的偏离抵消由弯曲延伸设置部40相对于长度轴线方向的弯曲引起的重心向第1交叉方向侧的偏离。由此，能够在超声波探头8将超声波振动向顶端侧传递的状态下减少产生除纵向振动之外的不正当振动(横向振动、扭转振动)。
在本实施方式中，在来自第1宽度方向(宽度方向的一侧)的投影中，第1弯曲外表面55和顶端面46之间形成为角R3的曲面状。此外，在来自第1宽度方向的投影中，第2弯曲外表面56和顶端面46之间形成为角R4的曲面状。而且，在来自第2交叉方向(交叉方向的一侧)的投影中，第3弯曲外表面57和顶端面46之间以及第4弯曲外表面58和顶端面46之间形成为角R5的曲面状。由此，在超声波探头8的顶端面46，与超声波探头8的延伸设置方向(即纵向振动的振动方向)垂直的表面(外表面)的比例变小。通过使与纵向振动的振动方向垂直的表面的比例变小，从而即使在将第2弯曲延伸设置部45浸渍在液体(生理食盐水)中的状态下使超声波探头8纵向振动，也能够减少在顶端面46的附近产生空化。通过减少产生空化，从而使处理过程中的手术人员的视觉识别性上升。
此外，在超声波探头8中的自护套7的顶端突出的突出部分(露出部分)，在与延伸设置方向垂直的截面中，外表面的朝向第1交叉方向侧的部位和外表面的朝向第1宽度方向侧的部位之间以及外表面的朝向第1交叉方向侧的部位和外表面的朝向第2宽度方向侧的部位之间为形成为角R6的曲面状。而且，在超声波探头8中的自护套7的顶端突出的突出部分(露出部分)，在与延伸设置方向垂直的截面中，外表面的朝向第2交叉方向侧的部位和外表面的朝向第1宽度方向侧的部位之间以及外表面的朝向第2交叉方向侧的部位和外表面的朝向第2宽度方向侧的部位之间形成为角R7的曲面状。因此，在锥形部41和弯曲延伸设置部40的外周面没有形成角。因而，即使超声波探头8中的自护套7的顶端突出的突出部分(露出部分)与除处理对象之外的生物体组织等接触，也能够有效地防止生物体组织的损伤。
(变形例)
在前述的实施方式等中，超声波探头(8)包括：探头主体部(31)，其沿着长度轴线(C)延伸设置，用于从基端侧向顶端侧传递超声波振动；以及弯曲延伸设置部(40)，其相对于探头主体部(31)设于顶端侧，在将与长度轴线(C)交叉的1个方向设为第1交叉方向(P1)的情况下，该弯曲延伸设置部(40)以相对于探头主体部向第1交叉方向侧弯曲的状态延伸设置。弯曲延伸设置部(40)包括：第1弯曲外表面(55)，其朝向第1交叉方向(P1)侧；第2弯曲外表面(56)，在将与第1交叉方向(P1)相反的方向设为第2交叉方向(P2)的情况下，该第2弯曲外表面(56)朝向第2交叉方向(P2)侧；第3弯曲外表面(57)，在将与长度轴线(C)交叉且与第1交叉方向(P1)和第2交叉方向(P2)垂直的两个方向设为第1宽度方向(B1)和第2宽度方向(B2)的情况下，该第3弯曲外表面(57)朝向第1宽度方向(B1)侧；以及第4弯曲外表面(58)，其朝向第2宽度方向(B2)侧。形成于第2弯曲外表面(56)的第1切削面(47)在来自第1宽度方向(B1)的投影和来自第2宽度方向(B2)的投影中形成为中心(O1)位于比弯曲延伸设置部(40)靠第1交叉方向(P1)侧的位置的圆弧状。在形成于第3弯曲外表面(57)的第2切削面(48)中，沿着弯曲延伸设置部(40)的厚度方向延伸设置有第1延伸设置槽(63A～63F)，在形成于第4弯曲外表面(58)的第3切削面(49)中，沿着弯曲延伸设置部(40)的厚度方向延伸设置有第2延伸设置槽(65A～65F)。延伸设置于第1切削面(48)的中继槽(71A～71F)的一端与第1延伸设置槽(63A～63F)连续，其另一端与第2延伸设置槽(65A～65F)连续。
以上，对本发明的实施方式等进行了说明，但本发明并不限定于前述的实施方式等，能够不脱离发明的主旨地进行各种变形是不言而喻的。

Claims (13)

1.一种超声波探头，其用于关节，为了利用超声波振动在关节腔内对处理对象进行处理而传递所述超声波振动，其中，
该超声波探头包括：
探头主体部，其沿着长度轴线延伸设置，用于从基端侧向顶端侧传递所述超声波振动；
弯曲延伸设置部，其相对于所述探头主体部设于所述顶端侧，在将与所述长度轴线交叉的1个方向设为第1交叉方向的情况下，该弯曲延伸设置部以相对于所述探头主体部向第1交叉方向侧弯曲的状态延伸设置；
第1弯曲外表面，其在所述弯曲延伸设置部朝向所述第1交叉方向侧；
第2弯曲外表面，在将与所述第1交叉方向相反的方向设为第2交叉方向的情况下，该第2弯曲外表面在所述弯曲延伸设置部朝向第2交叉方向侧；
第3弯曲外表面，在将与所述长度轴线交叉且与所述第1交叉方向和所述第2交叉方向垂直的两个方向设为第1宽度方向和第2宽度方向的情况下，该第3弯曲外表面在所述弯曲延伸设置部朝向第1宽度方向侧；
第4弯曲外表面，其在所述弯曲延伸设置部朝向第2宽度方向侧；
第1切削面，其是在所述第2弯曲外表面形成多个槽而成，并且用于切削所述处理对象，在来自所述第1宽度方向的投影和来自所述第2宽度方向的投影中，该第1切削面形成为中心位于比所述弯曲延伸设置部靠所述第1交叉方向侧的位置的圆弧状；
第2切削面，其形成于所述第3弯曲外表面，并且用于切削所述处理对象，该第2切削面具备沿着所述弯曲延伸设置部的厚度方向延伸设置的第1延伸设置槽；
第3切削面，其形成于所述第4弯曲外表面，并且用于切削所述处理对象，该第3切削面具备沿着所述弯曲延伸设置部的厚度方向延伸设置的第2延伸设置槽；以及
中继槽，其延伸设置于所述第1切削面，并且其一端与所述第1延伸设置槽连续，其另一端与所述第2延伸设置槽连续；
所述弯曲延伸设置部包括：
第1弯曲延伸设置部，其以相对于所述探头主体部向所述第1交叉方向侧弯曲的状态延伸设置；以及
第2弯曲延伸设置部，其与所述第1弯曲延伸设置部的所述顶端侧连续，并且以相对于所述第1弯曲延伸设置部向所述第1交叉方向侧弯曲的状态延伸设置，该第2弯曲延伸设置部与长度轴线方向所成的锐角随着朝向所述顶端侧而变大。
2.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述第1延伸设置槽在来自所述第1宽度方向的所述投影中与圆弧状的所述第1切削面正交，
所述第2延伸设置槽在来自所述第2宽度方向的所述投影中与圆弧状的述第1切削面正交。
3.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述第2弯曲外表面的顶端处的切线与长度轴线方向所成的锐角为20°以上且25°以下。
4.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述第1切削面、所述第2切削面以及所述第3切削面设置于所述第2弯曲延伸设置部。
5.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
在所述第1切削面所延伸设置的范围内，所述第1切削面和所述第1弯曲外表面之间在所述弯曲延伸设置部的厚度方向上的厚度尺寸小于所述第3弯曲外表面和所述第4弯曲外表面之间在所述第1宽度方向和所述第2宽度方向上的宽度尺寸。
6.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述第1弯曲外表面开始相对于所述长度轴线向所述第1交叉方向侧弯曲的第1弯曲开始位置与所述第2弯曲外表面开始相对于所述长度轴线向所述第2交叉方向侧弯曲的第2弯曲开始位置相比位于所述顶端侧。
7.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
所述探头主体部和所述弯曲延伸设置部在从所述探头主体部向所述弯曲延伸设置部传递所述超声波振动的状态下以规定的频率范围中的频率振动，
在所述探头主体部和所述弯曲延伸设置部以所述规定的频率范围中的频率振动的状态下，振动波节中的位于最靠所述顶端侧的最顶端振动波节与所述弯曲延伸设置部的基端相比位于所述基端侧。
8.根据权利要求7所述的超声波探头，其中，
该超声波探头还具备锥形部，该锥形部在长度轴线方向上设置于所述探头主体部和所述弯曲延伸设置部之间，并且与所述长度轴线垂直的截面积随着从所述基端侧朝向所述顶端侧而减少，在从所述探头主体部朝向所述弯曲延伸设置部传递所述超声波振动的状态下，该锥形部与所述探头主体部以及所述弯曲延伸设置部一起以所述规定的频率范围中的频率振动，
在所述探头主体部、所述弯曲延伸设置部以及所述锥形部以所述规定的频率范围中的频率振动的状态下，所述最顶端振动波节位于比所述锥形部的基端靠基端侧的位置，并且振动的8分之1波长小于从所述锥形部的所述基端到所述锥形部的顶端在所述长度轴线方向上的锥形尺寸。
9.根据权利要求1所述的超声波探头，其中，
该超声波探头还包括：
第1缩窄外表面，其朝向所述第1交叉方向侧，并且在长度轴线方向上设置于所述探头主体部和所述第1弯曲外表面之间，从所述长度轴线朝向所述第1交叉方向的第1距离随着从所述基端侧朝向所述顶端侧而减少；
第2缩窄外表面，其朝向所述第2交叉方向侧，并且在所述长度轴线方向上设置于所述探头主体部和所述第2弯曲外表面之间，从所述长度轴线朝向所述第2交叉方向的第2距离随着从所述基端侧朝向所述顶端侧而减少；
第1轴平行外表面，其朝向所述第1交叉方向侧，并且在所述长度轴线方向上在所述第1缩窄外表面和所述第1弯曲外表面之间连续，该第1轴平行外表面与所述长度轴线平行地延伸设置；以及
第2轴平行外表面，其朝向所述第2交叉方向侧，并且在所述长度轴线方向上在所述第2缩窄外表面和所述第2弯曲外表面之间连续，该第2轴平行外表面与所述长度轴线平行地延伸设置。
10.根据权利要求9所述的超声波探头，其中，
所述第1轴平行外表面在所述长度轴线方向上的第1延伸设置尺寸大于所述第2轴平行外表面在所述长度轴线方向上的第2延伸设置尺寸。
11.根据权利要求9所述的超声波探头，其中，
所述第1缩窄外表面相对于所述长度轴线方向的第1缩窄角大于所述第2缩窄外表面相对于所述长度轴线方向的第2缩窄角。
12.根据权利要求9所述的超声波探头，其中，
所述第1缩窄外表面的顶端与所述第2缩窄外表面的顶端相比位于所述基端侧。
13.一种超声波处理器具，其中，
该超声波处理器具包括：
权利要求1所述的超声波探头；
中空的筒状构件，其供所述超声波探头贯穿；以及
保持单元，其连结于所述筒状构件，并能够被保持。
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