CN106999222B - 振动传递单元和超声波处置器具 - Google Patents

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Abstract

振动传递单元的延伸设置部能够从基端侧向顶端侧传递超声波振动，在所述延伸设置部中，在比第1结构部靠所述顶端侧的位置设有第2结构部。在所述延伸设置部设于第1结构部和第2结构部之间的第3结构部具有比所述第1截面积大且比所述第2截面积小的第3截面积，通过使所述延伸设置部以预定的频率范围中的任一个频率进行振动，从而振动波腹之一位于所述第3结构部。

Description

振动传递单元和超声波处置器具
技术领域
本发明涉及能够传递超声波振动的振动传递单元和具有该振动传递单元的超声波处置器具。
背景技术
在专利文献1中公开了一种超声波处置器具，其具有被设计为通过从基端侧向顶端侧传递超声波振动而以基准共振频率振动的状态的振动传递单元。在该振动传递单元设有朝向顶端侧而与长度轴线垂直的截面积减少的多个截面积减少部，在振动传递单元以基准共振频率振动的状态下，在与长度轴线平行的方向上，任一个振动波腹均位于自各个截面减少部分离的位置。因此，在多个截面积减少部中，分别作用有由振动引起的应力，振动的振幅被放大。此外，在振动传递单元中，在与长度轴线平行的方向上的两个截面积减少部之间设有朝向顶端侧而与长度轴线垂直的截面积增加的截面积增加部。在振动传递单元以基准共振频率振动的状态下，1个振动波腹位于截面积增加部。由于存在由振动引起的应力为零的振动波腹，因此，即使在截面积增加的截面积增加部振动的振幅也不会减少。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：欧州专利第2074955号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在所述专利文献1那样的振动传递单元中，每个部件的材料的物性(特别是杨氏模量)的偏差、或者与处置部的温度相对应地振动的状态下的共振频率发生变化，振动传递单元并不一定以基准共振频率振动。由于共振频率产生偏差，因此在振动传递单元振动的状态下振动波腹的位置也有时自截面积增加部偏移。由于振动波腹自截面积增加部分离，因此在截面积增加部作用有由振动引起的应力，振动的振幅减少。此外，同与长度轴线的平行的方向上振动波腹距截面积增加部的距离(偏移长度)相对应，在截面积增加部应力的大小发生变化，振动的振幅的转换比(减少率)发生变化。即，由于振动传递单元的共振频率产生偏差，因此截面积增加部中的振动的振幅的转换比(减少率)产生偏差，从截面积增加部传递到处置部的振动的振幅也会产生偏差。
本发明即是着眼于所述问题而完成的，其目的在于提供即使振动的状态下的共振频率产生了偏差的情况下也可以减少经由截面积增加部传递来的振动的振幅的偏差的振动传递单元和超声波处置器具。
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振动传递单元包括：延伸设置部，其沿长度轴线延伸设置，该延伸设置部能够从基端侧向顶端侧传递超声波振动；第1结构部，其设于所述延伸设置部，该第1结构部在与所述长度轴线垂直的截面中具有第1截面积；第2结构部，其在所述延伸设置部中设于比所述第1结构部靠所述顶端侧的位置，该第2结构部在与所述长度轴线垂直的截面中具有比所述第1截面积大的第2截面积；以及第3结构部，其在所述延伸设置部设于所述第1结构部和所述第2结构部之间，并且在与所述长度轴线垂直的截面中具有比所述第1截面积大且比所述第2截面积小的第3截面积，通过利用所述超声波振动使所述延伸设置部以预定的频率范围中的任一个频率进行振动，从而作为振动波腹之一的基准振动波腹位于该第3结构部。
发明的效果
根据本发明，能够提供即使在振动的状态下的共振频率产生了偏差的情况下也可以减少经由截面积增加部传递来的振动的振幅的偏差的振动传递单元和超声波处置器具。
附图说明
图1是表示第1实施方式的超声波***的概略图。
图2是概略地表示第1实施方式的振子单元的剖视图。
图3是表示第1实施方式的振动传递单元和超声波振子的结构以及振动传递单元以基准共振频率进行纵向振动的状态下的沿长度轴线的方向上的位置与纵向振动的振幅之间的关系的概略图。
图4是说明第1实施方式的振动传递单元以预定的频率范围中的某个频率进行振动的状态下的基准振动波腹在与长度轴线平行的方向上的位置的变化的概略图。
图5是表示第1变形例的振动传递单元的第3结构部和其附近的结构的概略图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1～图4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置***1的图。如图1所示，超声波处置***1具备超声波处置器具2。超声波处置器具2具有长度轴线C。在此，与长度轴线C平行的方向(长度轴线方向)的一侧是顶端侧(图1的箭头C1侧)，与顶端侧相反侧是基端侧(图1的箭头C2侧)。
超声波处置器具2包括振子单元3、能够由手术操作者等保持的保持单元5、护套6、钳构件(把持构件)7以及顶端侧传递构件(探头)8。保持单元5包括沿长度轴线C延伸设置的保持主体部11、从保持主体部11朝向与长度轴线C交叉的某一个方向延伸设置的固定手柄12、以及以能够转动的方式安装于保持主体部11的可动手柄13。通过使可动手柄13相对于保持主体部11转动，从而可动手柄13相对于固定手柄12打开或者闭合。在保持主体部11的顶端侧连结有作为旋转操作输入部的旋转操作旋钮15。旋转操作旋钮15能够相对于保持主体部11以长度轴线C为中心地旋转。此外，在保持主体部11上安装有作为能量操作输入部的能量操作按钮16。
护套6以从顶端侧***到旋转操作旋钮15的内部和保持主体部11的内部的状态连结于保持单元5。此外，钳构件7以能够转动的方式安装在护套6的顶端部。顶端侧传递构件8从保持主体部11的内部穿过护套6的内部朝向顶端侧延伸设置。在本实施方式中，顶端侧传递构件8的中心轴线与长度轴线C一致，顶端侧传递构件8沿长度轴线C延伸设置。在顶端侧传递构件8的顶端部设有处置部17。顶端侧传递构件8以处置部17从护套6的顶端朝向顶端侧突出的状态贯穿于护套6。通过使作为开闭操作输入部的可动手柄13相对于固定手柄12进行打开动作或者闭合动作，从而护套6的可动部(未图示)沿长度轴线C移动，钳构件7转动。通过钳构件7转动，从而钳构件7相对于顶端侧传递构件8的处置部17进行打开动作或者闭合动作。此外，护套6、钳构件7以及顶端侧传递构件8能够与旋转操作旋钮15一体地相对于保持主体部11以长度轴线C为中心地旋转。
图2是表示振子单元3的结构的图。如图1和图2所示，振子单元3具有形成振子单元3的外壳的振子壳21。振子壳21以从基端侧***到保持主体部11的内部的状态连结于保持单元5。此外，在保持主体部11的内部，振子壳21以能够分离的方式连结于护套6。在振子壳21上连接有线缆18的一端。在超声波处置***1中，线缆18的另一端以能够分离的方式连接于能量源单元10。在此，能量源单元10例如是医疗用的能量控制装置，其具有电源和用于将来自电源的电力转换为产生超声波振动的电力的转换电路。此外，在能量源单元10中设有具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)或者ASIC(application specificintegrated circuit：专用集成电路)等的处理器和存储器等存储部(未图示)。
在振子壳21的内部沿长度轴线C延伸设置有基端侧传递构件(变幅杆构件)22。基端侧传递构件22安装于振子壳21，在基端侧传递构件22安装有作为振动产生部的超声波振子23。超声波振子23具有用于将电流转换为超声波振动的压电元件25。在超声波振子23上连接有电布线26A、26B的一端。电布线26A、26B穿过线缆18的内部延伸设置，其另一端连接于能量源单元10。此外，在保持单元5的内部设有开关(未图示)，与利用能量操作按钮16输入能量操作相对应地切换开关的开闭状态。开关借助电信号线(未图示)与能量源单元10相连接。
能量源单元10的处理器通过检测开关的开闭状态来检测由能量操作按钮16输入的能量操作。通过检测能量操作的输入，从而从能量源单元10输出产生超声波振动的电力。从能量源单元10输出来的电力(振动产生电能)经由电布线26A、26B被供给到超声波振子23。由此，在超声波振子23中产生超声波振动。
在基端侧传递构件22的顶端形成有内螺纹部27，在顶端侧传递构件28的基端形成有外螺纹部28。通过将外螺纹部28螺纹接合于内螺纹部27，从而顶端侧传递构件8与基端侧传递构件22的顶端侧相连接。顶端侧传递构件8在保持主体部11的内部与基端侧传递构件22相连接。通过使顶端侧传递构件8与基端侧传递构件22相连接，从而形成振动传递单元20。在超声波振子23中产生的超声波振动被传递到振动传递单元20。
图3是表示振动传递单元20和超声波振子23的结构的图。如图3所示，在振动传递单元20中，延伸设置部31沿长度轴线C延伸设置。传递到振动传递单元20的超声波振动在延伸设置部31中从基端侧向顶端侧传递。而且，超声波振动被传递到顶端侧传递构件8的处置部17，处置部17利用传递来的超声波振动对生物体组织等处置对象进行处置。另外，基端侧传递构件22和顶端侧传递构件8由64钛、硬铝等振动传递性较高的材料形成。
在振动传递单元20(延伸设置部31)中，在基端侧传递构件22设有截面积减少部(变幅杆截面积减少部)32。在截面积减少部32，朝向顶端侧而与长度轴线C垂直的截面积减少。在本实施方式中，截面积减少部32形成为锥形状。
此外，在振动传递单元20(延伸设置部31)中，在顶端侧传递构件8设有第1结构部35和第2结构部36。第2结构部36位于比第1结构部35靠顶端侧的位置。第1结构部35在与长度轴线C垂直的截面中具有第1截面积S1(未图示)。第2结构部36在与长度轴线C垂直的截面中具有第2截面积S2(未图示)。第2结构部36的第2截面积S2大于第1结构部35的第1截面积S1。
此外，在振动传递单元20的延伸设置部31中，在与长度轴线C平行的方向(沿着长度轴线C的方向)上的第1结构部35和第2结构部36之间延伸设置有第3结构部37。第3结构部37在与长度轴线C垂直的截面中具有第3截面积S3(未图示)。第3结构部37的第3截面积S3大于第1结构部35的第1截面积S1，且小于第2结构部36的第2截面积S2。因而，在第1结构部35和第3结构部37之间形成有使与长度轴线C垂直的截面积朝向顶端侧从第1截面积S1增加到第3截面积S3的截面积增加部(基端侧截面积增加部)41，在第3结构部37和第2结构部36之间形成有使与长度轴线C垂直的截面积朝向顶端侧从第3截面积S3增加到第2截面积S2的截面积增加部(顶端侧截面积增加部)42。在本实施方式中，截面积增加部41、42形成为阶梯状。另外，优选的是，第3截面积S3与第1截面积S1和第2截面积S2的平均值相同。即，优选的是，以下的式(1)成立。
【式1】
此外，第3结构部37在与长度轴线C平行的方向上具有延伸设置尺寸L1。在本实施方式中，第3结构部37的基端与第1结构部35的顶端E1连续，第3结构部37的顶端与第2结构部36的基端E2连续。
此外，振动传递单元20(延伸设置部31)的顶端侧传递构件8具有截面积减少部(基端侧截面积减少部)45。截面积减少部(第1截面积减少部)45位于比第1结构部35靠基端侧的位置。在振动传递单元20的延伸设置部31中，在与长度轴线C平行的方向上的截面积减少部32和截面积减少部45之间延伸设置有中继部(基端侧中继部)46。中继部(第1中继部)46在与长度轴线C垂直的截面中具有截面积(中继部截面积)S4(未图示)。中继部46的截面积S4大于第1结构部35的第1截面积S1。因而，在截面积减少部45，与长度轴线C垂直的截面积朝向顶端侧从截面积S4减少到第1截面积S1。另外，在本实施方式中，截面积减少部45形成为阶梯状。
此外，振动传递单元20(延伸设置部31)的顶端侧传递构件8具有截面积减少部(顶端侧截面积减少部)47。截面积减少部(第2截面积减少部)47位于比第2结构部36靠顶端侧的位置。在振动传递单元20的延伸设置部31中，在与长度轴线C平行的方向上的截面积减少部47和处置部17之间延伸设置有中继部(顶端侧中继部)48。中继部(第2中继部)48在与长度轴线C垂直的截面中具有截面积(中继部截面积)S5(未图示)。中继部48的截面积S5小于第2结构部36的第2截面积S2。因而，在截面积减少部47，与长度轴线C垂直的截面积朝向顶端侧从第2截面积S2减少到截面积S5。另外，在本实施方式中，截面积减少部47形成为阶梯状。
另外，在第1结构部～第3结构部35、36、37及中继部46、48的与长度轴线C垂直的截面是圆形状的情况下，长度轴线C穿过第1结构部35的第1截面积S1、第2结构部36的第2截面积S2、第3结构部37的第3截面积S3、中继部46的截面积S4以及中继部48的截面积S5的各个中心。
接着，说明本实施方式的振动传递单元20和超声波处置器具2的作用和效果。在使用超声波处置器具2进行处置时，在保持着保持单元5的状态下将护套6、钳构件7以及顶端侧传递构件8向体内***。而且，在钳构件7和顶端侧传递构件8的处置部17之间配置生物体组织等处置对象。在该状态下，通过使可动手柄13相对于固定手柄12进行闭合动作，使钳构件7相对于处置部17闭合，从而在钳构件7和处置部17之间把持处置对象。在把持着处置对象的状态下，通过利用能量操作按钮16输入能量操作，从而从能量源单元10向超声波振子23供给产生超声波振动的电力(电能)。由此，在超声波振子23(压电元件25)中产生超声波振动。而且，产生的超声波振动在振动传递单元20中从基端侧向顶端侧地朝向处置部17传递。由此，在本实施方式中，振动传递单元20进行振动方向与长度轴线C平行的纵向振动。通过在钳构件7和处置部17之间在把持着处置对象的状态下处置部17进行纵向振动，从而在处置部17和处置对象之间产生摩擦热。利用摩擦热在使处置对象凝固的同时对处置对象进行切开。
振动传递单元20设计为通过将在超声波振子23中产生的超声波振动从基端侧向顶端侧传递而以基准共振频率Frref(例如47kHz)进行振动(纵向振动)的状态。在此，形成振动传递单元20的基端侧传递构件22和顶端侧传递构件8在制造的过程中，每个部件的材料的物性(特别是杨氏模量E)会产生偏差。例如，由于制造的每个顶端侧传递构件8的材料的物性产生偏差，因此在振动传递单元20中，振动的状态下的共振频率Fr与连接于基端侧传递构件22的顶端侧传递构件8的材料的物性相对应地发生变化。此外，由于在处置部17的处置过程中产生热，因此若处置部17的温度升高，则振动传递单元20的共振频率Fr也发生变化。
即，对于振动传递单元20，与所形成的材料的物性和处置部17中的发热状态相对应地，利用超声波振动进行振动的状态下的共振频率Fr产生偏差，该振动传递单元20并不一定以基准共振频率Frref进行振动。因而，基于在超声波振子23中产生的超声波振动，振动传递单元20以最小共振频率Frmin(例如46kHz)～最大共振频率Frmax(例如48kHz)的预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动(纵向振动)。另外，基准共振频率Frref包含在预定的频率范围Δf内。像前述那样，振动传递单元20的尺寸等被决定为通过传递在超声波振子23中产生的超声波振动而以包含基准共振频率Frref的预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态。而且，向超声波振子23(压电元件25)供给的电流(交流电流)的频率等也被调整为使振动传递单元20以包含基准共振频率Frref的预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态。
在图3中示出了表示振动传递单元20作为频率范围Δf中的任一个频率以基准共振频率Frref进行纵向振动的状态下的、沿着长度轴线C的方向上的位置和纵向振动的振幅之间的关系的图表。在该图表中，横轴表示沿着长度轴线C的方向上的位置(X)，纵轴表示纵向振动的振幅(V)。在振动传递单元20进行纵向振动的状态下，振动传递单元20的顶端和基端成为自由端。因此，振动(纵向振动)的振动波腹之一位于振动传递单元20的基端(基端侧传递构件22的基端)，超声波振动的振动波腹之一位于振动传递单元20的顶端(顶端侧传递构件8的顶端)。如图3所示，在振动传递单元20以基准共振频率Frref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A1(在图3中用A1ref表示)位于振动传递单元20的基端，作为纵向振动的振动波腹之一的振动波腹A4(在图3中用A4ref表示)位于振动传递单元20的顶端。在本实施方式中，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A4在纵向振动的振动波腹中位于最顶端侧。
在振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态下，作为纵向振动的振动波节之一的振动波节N1(图3中用N1ref表示)位于截面积减少部32的基端(输入端)。而且，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf(Frmin～Frmax)中的任一个频率进行纵向振动的状态下，振动波节N1位于截面积减少部32的基端或者其附近。因此，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行纵向振动的状态下，纵向振动的任一个振动波腹A1～A4均在与长度轴线C的平行的方向上位于自截面积减少部32离开的位置。由于在截面积减少部32不存在由振动引起的应力为零的振动波腹A1～A4，因此，在朝向顶端侧而与长度轴线C垂直的截面积减少的截面积减少部32中作用有由振动引起的应力。因而，利用截面积减少部32纵向振动的振幅被放大。
在振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态下，作为纵向振动的振动波腹之一的振动波腹A2(在图3中用A2ref表示)位于基端侧传递构件22和顶端侧传递构件8之间的连接位置(基端侧传递构件22的顶端)。而且，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf(Frmin～Frmax)中的任一个频率进行纵向振动的状态下，振动波腹A2位于基端侧传递构件22和顶端侧传递构件8之间的连接位置或者其附近。
此外，在振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态下，作为纵向振动的振动波节之一的振动波节N2(在图3中用N2ref表示)位于截面积减少部45。而且，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf(Frmin～Frmax)中的任一个频率进行纵向振动的状态下，振动波节N2位于截面积减少部45或者其附近。因此，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行纵向振动的状态下，纵向振动的任一个振动波腹A1～A4均在与长度轴线C平行的方向上位于自截面积减少部45离开的位置。在本实施方式中，振动波节N2是位于距振动波节N1向顶端侧离开纵向振动的半波长λ/2的位置的振动波节。由于在截面积减少部45不存在由振动引起的应力为零的振动波腹A1～A4，因此，在朝向顶端侧而与长度轴线C垂直的截面积减少的截面积减少部45作用有由振动引起的应力。因而，利用截面积减少部45，纵向振动的振幅被放大。特别是由于由振动引起的应力变得极大的振动波节N2位于截面积减少部45或者其附近，因此，截面积减少部45中的振幅的放大率变大，转换比远离1。
此外，在振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态下，作为纵向振动的振动波节之一的振动波节N3(在图3中用N3ref表示)位于面积减少部47。而且，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf(Frmin～Frmax)中的任一个频率进行纵向振动的状态下，振动波节N3位于截面积减少部47或者其附近。因此，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行纵向振动的状态下，纵向振动的任一个振动波腹A1～A4均在与长度轴线C平行的方向上位于自截面积减少部47离开的位置。在本实施方式中，振动波节N3是位于距振动波节N2向顶端侧离开纵向振动的半波长λ/2的位置的振动波节。由于在截面积减少部47不存在由振动引起的应力为零的振动波腹A1～A4，因此，在朝向顶端侧而与长度轴线C垂直的截面积减少的截面积减少部47作用有由振动引起的应力。因而，利用截面积减少部47纵向振动的振幅被放大。特别是由于由振动引起的应力变得极大的振动波节N3位于截面积减少部47或者其附近，因此，截面积减少部47中的振幅的放大率变大，转换比远离1。
此外，在振动传递单元20(延伸设置部31)以包含基准共振频率Fr的预定的频率范围Δf(Frmin～Frmax)中的任一个频率进行振动的状态下，作为振动波腹之一的基准振动波腹A3(图3中用A3ref表示)位于第3结构部37。在本实施方式中，振动波节N2成为位于距基准振动波腹A3向基端侧离开纵向振动的4分之1波长λ/4(图3中用λref/4表示)的位置的振动波节，振动波节N3成为位于距基准振动波腹A3向顶端侧离开纵向振动的4分之1波长λ/4的位置的振动波节。
图4是说明振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下的基准振动波腹A3在与长度轴线C平行的方向上的位置变化的图。在图4中表示了振动传递单元20分别以基准共振频率Frref、最小共振频率Frmin以及最大共振频率Frmax进行振动的状态下的、基准振动波腹A3在与长度轴线C平行的方向上的位置(X)。如图4所示，在振动传递单元20(延伸设置部31)以基准共振频率Frref进行振动的状态下，基准振动波腹A3ref在第3结构部37中位于顶端和基端的大致中间位置。
在共振频率Fr从基准共振频率Frref成为比基准共振频率Frref小的某个频率时，纵向振动的波长λ变大。因而，通过使共振频率Fr自基准共振频率Frref变小，从而与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，基准振动波腹A3位于顶端侧。而且，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf的最小共振频率Frmin进行振动的状态下，基准振动波腹A3a位于最顶端侧。但是，即使在振动传递单元20以最小共振频率Frmin进行振动的状态下，基准振动波腹A3a的位置也在与长度轴线C平行的方向上与第3结构部37的顶端(第2结构部36的基端E2)一致、或者位于比第3结构部37的顶端靠基端侧的位置。
另一方面，在共振频率Fr从基准共振频率Frref成为比基准共振频率Frref大的某个频率时，纵向振动的波长λ变小。因而，通过使共振频率Fr自基准共振频率Frref变大，从而与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，基准振动波腹A3位于基端侧。而且，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf的最大共振频率Frmax进行振动的状态下，基准振动波腹A3b位于最基端侧。但是，即使在振动传递单元20以最大共振频率Frmax进行振动的状态下，基准振动波腹A3b的位置也在与长度轴线C平行的方向上与第3结构部37的基端(第1结构部35的顶端E1)一致、或者位于比第3结构部37的基端靠顶端侧的位置。
因而，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，基准振动波腹A3位于第3结构部37(在本实施方式中是在与长度轴线C平行的方向上从第1结构部35的顶端E1到第2结构部36的基端E2的范围)。因此，振动传递单元20的共振频率Fr变为预定的频率范围Δf中的任一个频率时的、基准振动波腹A3在与长度轴线C平行的方向上的变动幅度即基准变动幅度ΔY成为小于等于第3结构部37在与长度轴线C平行的方向上的延伸设置尺寸L1的大小。在此，预定的频率范围Δf中的任一个频率下的基准振动波腹A3的基准变动幅度ΔY是最小共振频率Frmin下的基准振动波腹A3a的位置与最大共振频率Frmax下的基准振动波腹A3b的位置之间的与长度轴线C平行的方向上的距离。在一个实施例中，振动传递单元20以基准共振频率Frref为47kHz的46kHz～48kHz的预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动。在这种情况下，以预定的频率范围Δf中的某个频率进行振动时的基准振动波腹A3的基准变动幅度ΔY为大致2mm，第3结构部37的延伸设置尺寸L1为2mm以上。此外，在另一个实施例中，振动传递单元20以基准共振频率Frref为47kHz的46.5kHz～47.5kHz的预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动。在这种情况下，以预定的频率范围Δf中的某个频率进行振动时的基准振动波腹A3的基准变动幅度ΔY为大致1mm，第3结构部37的延伸设置尺寸L1为1mm以上。
由于像前述那样基准振动波腹A3的位置与共振频率Fr相对应地变化，因此，在本实施方式中，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变小时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，基准振动波腹A3自截面积增加部(基端侧截面积增加部)41离开。因此，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变小时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，截面积增加部41中的由振动引起的应力变大，截面积增加部41中的振动的振幅的减少率变大，转换比远离1。但是，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变小时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，基准振动波腹A3靠近截面积增加部(顶端侧截面积增加部)42。因此，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变小时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，截面积增加部42中的由振动引起的应力变小，截面积增加部42中的振动的振幅的减少率变小，转换比接近1。
像前述那样，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变小时，截面积增加部41中的振动的振幅的减少率(变化量)变大，但截面积增加部42中的振动的振幅的减少率(变化量)变小。因此，即使共振频率Fr自基准共振频率Frref变小，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，第2结构部36(截面积增加部42的顶端侧)中的纵向振动的振幅相对于第1结构部35(截面积增加部41的基端侧)中的纵向振动的振幅的转换比(减少率)也基本上不变或者变化较小。
此外，在本实施方式中，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变大时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，基准振动波腹A3靠近截面积增加部(基端侧截面积增加部)41。因此，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变大时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，截面积增加部41中的由振动引起的应力变小，截面积增加部41中的振动的振幅的减少率变小，转换比接近1。但是，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变大时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，基准振动波腹A3自截面积增加部(顶端侧截面积增加部)42离开。因此，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变大时，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，截面积增加部42中的由振动引起的应力变大，截面积增加部42中的振动的振幅的减少率变大。转换比远离1。
像前述那样，在共振频率Fr自基准共振频率Frref变大时，截面积增加部41中的振动的振幅的减少率(变化量)变小，但截面积增加部42中的振动的振幅的减少率(变化量)变大。因此，即使共振频率Fr自基准共振频率Frref变大，与振动传递单元20以基准共振频率Frref进行振动的状态相比，第2结构部36(截面积增加部42的顶端侧)中的纵向振动的振幅相对于第1结构部35(截面积增加部41的基端侧)中的纵向振动的振幅的转换比(减少率)也基本上不变或者变化较小。
因而，在本实施方式的振动传递单元20中，即使在最小共振频率Frmin～最大共振频率Frmax的预定的频率范围Δf中的任一个频率中共振频率Fr产生偏差，第2结构部36(截面积增加部42的顶端侧)中的纵向振动的振幅相对于第1结构部35(截面积增加部41的基端侧)中的纵向振动的振幅的转换比(减少率)也基本上不变或者偏差较小。即，即使共振频率Fr产生偏差，也能够减少直到超声波振动从振动传递单元20的第1结构部35经由截面积增加部41、第3结构部37以及截面积增加部42传递到第2结构部36的过程中的振动的振幅的转换比(减少率)的偏差。由此，能够减少经由截面积增加部41、42传递来的超声波振动在处置部17(比截面积增加部42靠顶端侧的部位)中的振幅的偏差。通过减少处置部17中的振幅的偏差，从而能够在处置部17稳定地利用超声波振动进行处置。
此外，通过使第3结构部37的第3截面积S3与第1结构部35的第1截面积S1和第2结构部36的第2截面积S2的平均值相同，从而能够进一步减少直到超声波振动从第1结构部35经由截面积增加部41、第3结构部37以及截面积增加部42传递到第2结构部36的过程中的振动的振幅的转换比(减少率)的偏差。因而，能够进一步减少经由截面积增加部41、42传递来的超声波振动在处置部17(比截面积增加部42靠顶端侧的部位)中的振幅的偏差。
如图3和图4所示，在振动传递单元20(延伸设置部31)以预定的频率范围Δf(最小共振频率Frmin～最大共振频率Frmax)中的任一个频率进行振动的状态下，位于距基准振动波腹A3向基端侧离开4分之1波长λ/4(在图3中用λref/4表示)的位置的振动波节N2位于比第1结构部35的顶端E1(在本实施方式中是第3结构部37的基端)靠基端侧的位置。而且，在振动传递单元20(延伸设置部31)以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，位于距基准振动波腹A3向顶端侧离开4分之1波长λ/4(在图3中用λref/4表示)的位置的振动波节N3位于比第2结构部36的基端E2(在本实施方式中是第3结构部37的顶端)靠顶端侧的位置。因此，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，纵向振动的半波长λ/2大于第3结构部37在与长度轴线C平行的方向上的延伸设置尺寸L1。而且，由振动引起的应力变得极大的纵向振动的任一个振动波节(N1～N3)也在与长度轴线C平行的方向上位于自第3结构部37离开的位置。
此外，在本实施方式中，在振动传递单元20(延伸设置部31)以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，纵向振动的4分之1波长λ/4大于第3结构部37在与长度轴线C平行的方向上的延伸设置尺寸L1。而且，在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，距基准振动波腹A3向基端侧离开16分之1波长λ/16(在图3中用λref/16表示)的位置Q1(在图3中用Q1ref表示)位于比第1结构部35的顶端E1(在本实施方式中是第3结构部37的基端)靠基端侧的位置。因此，在振动传递单元20(延伸设置部31)以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，从由振动引起的应力为零的基准振动波腹A3到截面积增加部41(第1结构部35的顶端E1)的距离为零或者较小。因而，在截面积增加部41中，由振动引起的应力为零或者较小，振动的振幅基本上不减少。
此外，在振动传递单元20(延伸设置部31)以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，距基准振动波腹A3向顶端侧离开16分之1波长λ/16(在图3中用λref/16表示)的位置Q2(图3中用Q2ref表示)位于比第2结构部36的基端E2(在本实施方式中是第3结构部37的顶端)靠顶端侧的位置。因此，在振动传递单元20(延伸设置部31)以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，从由振动引起的应力为零的基准振动波腹A3到截面积增加部42(第2结构部36的基端E2)的距离为零或者较小。因而，在截面积增加部42中，由振动引起的应力为零或者较小，振动的振幅基本上不减少。
因而，在本实施方式中，在截面积减少部32、45中被放大的纵向振动的振幅在截面积增加部41、42中基本上不减少。而且，在截面积减少部47中纵向振动的振幅进一步放大，超声波振动向处置部17传递。因此，能够在处置部17中实现适合处置的大小的纵向振动的振幅，能够提升处置性能。
此外，在本实施方式中，在与长度轴线C平行的方向上的截面积减少部45和截面积减少部47之间设有在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下基本上使纵向振动的振幅不减少的截面积增加部41、42。因此，不使比截面积减少部(基端侧截面积减少部)45靠基端侧的部位为大径(不***)就能够适当地放大纵向振动的振幅。通过使比截面积减少部45靠基端侧的部位不变为大径，能够在与长度轴线C的平行方向上将超声波处置器具2的向体内***的部位(护套6和顶端侧传递构件8)全长形成为小径(较细)。通过使超声波处置器具2的向体内***的部位变为小径，在处置过程中钳构件7和处置部17的向体内***的***性上升。
(变形例)
另外，在第1实施方式中，第1结构部35和第3结构部37之间的截面积增加部41及第3结构部37和第2结构部36之间的截面积增加部42形成为阶梯状，但并不限定于此。例如，也可以是，作为第1变形例如图5所示，截面积增加部41、42分别形成为随着朝向顶端侧与长度轴线C垂直的截面积逐渐增加的锥形状。在本变形例中，在第1结构部35的顶端E1和第3结构部37的基端之间沿长度轴线C延伸设置有截面积增加部41，在第3结构部37的顶端和第2结构部36的基端E2之间沿长度轴线C延伸设置有截面积增加部42。因而，第3结构部37的基端与截面积增加部41的顶端连续，第3结构部37的顶端与截面积增加部42的基端连续。
在本变形例中，也是在振动传递单元20(延伸设置部31)以预定的频率范围Δf(最小共振频率Frmin～最大共振频率Frmax)中的任一个频率进行振动的状态下，作为振动波腹之一的基准振动波腹A3位于第3结构部37。即，基准振动波腹A3位于从第3结构部37的基端(截面积增加部41的顶端)到第3结构部37的顶端(截面积增加部42的基端)的范围内。因而，在本变形例中，也是振动传递单元20的共振频率Fr以预定的频率范围Δf中的任一个频率变化时的、基准振动波腹A3在与长度轴线C平行的方向上的变动幅度即基准变动幅度ΔY成为小于等于第3结构部37在与长度轴线C平行的方向上的延伸设置尺寸L1的大小。另外，延伸设置尺寸L1是从第3结构部37的基端(截面积增加部41的顶端)到第3结构部37的顶端(截面积增加部42的基端)的尺寸，不包含截面积增加部41(呈锥形状延伸设置的部分)和截面积增加部42(呈锥形状延伸设置的部分)的尺寸。
此外，在本变形例中，也是在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，任一个振动波节N1～N3均在与长度轴线C平行的方向上位于自第3结构部37离开的位置。而且，在本变形例中，也是在振动传递单元20以预定的频率范围Δf中的任一个频率进行振动的状态下，距基准振动波腹A3向基端侧离开16分之1波长λ/16的位置Q1位于比第1结构部35的顶端E1靠基端侧的位置，距基准振动波腹A3向顶端侧离开16分之1波长λ/16的位置Q2位于比第2结构部36的基端E2靠顶端侧的位置。因此，在本变形例中，也是截面积增加部41、42分别距基准振动波腹A3的距离为零或者较小。因而，在各个截面积增加部41、42中，由振动引起的应力为零或者较小，振动的振幅基本上不减少。
此外，在前述的实施方式等中，在振动传递单元20设有截面积减少部32、45、47，但并不限定于此。例如，在一个变形例中，没有设置截面积减少部45和中继部(基端侧中继部)46，第1结构部35在与长度轴线C平行的方向上的截面积减少部32和截面积增加部41之间连续。在本变形例中，也是第1结构部35在与长度轴线C垂直的截面中具有第1截面积S1。因此，在本变形例中，在基端侧传递构件22的截面积减少部32，与长度轴线C垂直的截面积朝向顶端侧减少到第1截面积S1。
此外，在一个变形例中，除了向处置部17传递超声波振动之外，还向处置部17和钳构件7供给高频电力(高频电能)。由此，高频电流经由在处置部17和钳构件7之间把持的处置对象流入。通过流入高频电流，从而使处置对象改性，能够促进凝固。
此外，在一个变形例中，也可以不设置钳构件7。在这种情况下，设于振动传递单元20的顶端部的处置部17形成为钩状、刮板状等。例如，在处置部17形成为钩状的情况下，通过在将钩勾挂于处置对象的状态下利用超声波振动使振动传递单元20纵向振动，从而切除处置对象。此时，也可以同时向处置部17供给高频电力，向处置对象流入高频电流。
在前述的实施方式等中，在振动传递单元(20)中，延伸设置部(31)沿长度轴线(C)延伸设置，能够从基端侧(C1)向顶端侧(C2)传递超声波振动。延伸设置部(31)包括：第1结构部(35)，其在与长度轴线(C)垂直的截面中具有第1截面积(S1)；以及第2结构部(36)，其设于比第1结构部(35)靠顶端侧的位置，该第2结构部(36)在与长度轴线(C)垂直的截面中具有比第1截面积(S1)大的第2截面积(S2)。而且，在延伸设置部(31)中的第1结构部(35)和第2结构部(36)之间设有第3结构部(37)，该第3结构部(37)在与长度轴线(C)垂直的截面中具有比第1截面积(S1)大且比第2截面积(S2)小的第3截面积(S3)，通过利用超声波振动使延伸设置部(31)以预定的频率范围(Δf)中的任一个频率进行振动，从而作为振动波腹之一的基准振动波腹(A3)位于该第3结构部(37)。
以上，说明了本发明的实施方式等，但本发明并不限定于前述的实施方式等，能够在不脱离本发明的主旨的范围进行各种变形是不言而喻的。

Claims (7)

1.一种振动传递单元，其中，该振动传递单元包括：
延伸设置部，其沿长度轴线延伸设置，该延伸设置部能够从基端侧向顶端侧传递超声波振动；
第1结构部，其设于所述延伸设置部，该第1结构部在与所述长度轴线垂直的截面中具有第1截面积；
第2结构部，其在所述延伸设置部中设于比所述第1结构部靠所述顶端侧的位置，该第2结构部在与所述长度轴线垂直的截面中具有比所述第1截面积大的第2截面积；以及
第3结构部，其在所述延伸设置部设于所述第1结构部和所述第2结构部之间，并且在与所述长度轴线垂直的截面中具有比所述第1截面积大且比所述第2截面积小的第3截面积，通过利用所述超声波振动使所述延伸设置部以预定的频率范围中的任一个频率进行振动，从而作为振动波腹之一的基准振动波腹位于该第3结构部，且该第3结构部具有预定的区域，在该预定的区域中，所述第3结构部的所述第3截面积在与长度方向平行的方向上恒定，
所述延伸设置部具有截面积减少部，该截面积减少部设于比所述第1结构部靠所述基端侧的位置，该截面积减少部使与所述长度轴线垂直的截面积朝向所述顶端侧而减少到所述第1结构部的所述第1截面积，
在所述延伸设置部以所述预定的频率范围中的任一个频率进行振动的状态下，任一个所述振动波腹均在与所述长度轴线平行的方向上位于自所述截面积减少部离开的位置。
2.根据权利要求1所述的振动传递单元，其中，
在所述延伸设置部以所述预定的频率范围中的任一个频率进行振动的状态下，振动的半波长大于所述第3结构部在与所述长度轴线平行的方向上的延伸设置尺寸。
3.根据权利要求2所述的振动传递单元，其中，
在所述延伸设置部以所述预定的频率范围中的任一个频率进行振动的状态下，位于距所述基准振动波腹向所述基端侧离开所述振动的4分之1波长的位置的振动波节位于比所述第1结构部的顶端靠所述基端侧的位置，并且位于距所述基准振动波腹向所述顶端侧离开所述振动的4分之1波长的位置的振动波节位于比所述第2结构部的基端靠所述顶端侧的位置。
4.根据权利要求1所述的振动传递单元，其中，
共振频率变为所述预定的频率范围中的任一个频率时的所述基准振动波腹在与所述长度轴线平行的方向上的变动幅度即基准变动幅度小于等于所述第3结构部在与所述长度轴线平行的方向上的延伸设置尺寸。
5.根据权利要求1所述的振动传递单元，其中，
所述第1结构部的所述第1截面积和所述第2结构部的所述第2截面积这两者的平均值与所述第3结构部的所述第3截面积相同。
6.根据权利要求1所述的振动传递单元，其中，
所述延伸设置部具有截面积减少部，该截面积减少部设于比所述第2结构部靠所述顶端侧的位置，该截面积减少部使与所述长度轴线垂直的截面积自所述第2结构部的所述第2截面积朝向所述顶端侧减少，
在所述延伸设置部以预定的所述频率范围中的任一个频率进行振动的状态下，任一个所述振动波腹均在与所述长度轴线平行的方向上位于自所述截面积减少部离开的位置。
7.一种超声波处置器具，其中，该超声波处置器具具备：
权利要求1所述的振动传递单元；
振动产生部，其用于产生向所述振动传递单元传递的所述超声波振动；以及
处置部，其设于所述振动传递单元，利用传递来的所述超声波振动进行处置。
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