振动产生单元、振动体单元以及超声波处置器具的制作方法

本发明涉及一种具备通过被供给电力来产生超声波振动的元件单元(压电元件)的振动产生单元。另外，涉及一种具备该振动产生单元的振动体单元以及具备该振动体单元的超声波处置器具。

背景技术：

在专利文献1中公开了一种使用超声波振动来对生物体组织等处置对象进行处置的超声波处置器具。在该超声波处置器具中，设置有具备通过被供给电力来产生超声波振动的多个压电元件的元件单元。所产生的超声波振动通过振动传递构件(探头)被传递到设置于振动传递构件的前端部的处置部。包括压电元件的元件单元的前端抵接于前质量块(前端侧固定部)的基端。在前质量块中设置有被振子壳体支承的凸缘部和用于将超声波振动的振幅放大的变幅杆。在前质量块中，元件单元的前端抵接于凸缘部，在凸缘部的前端侧连接有变幅杆。

专利文献1：专利第4918565号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在如所述专利文献1那样的超声波处置器具中，元件单元(压电元件)的声阻抗与前质量块的声阻抗不同，在元件单元与前质量块的边界位置，针对朝向前端侧传递的超声波振动的声阻抗发生变化。另外，在元件单元和前质量块通过超声波振动而进行振动的状态下，超声波振动的振动波节位于被振子壳体支承的凸缘部或凸缘部的附近。因此，在元件单元的前端抵接于凸缘部的结构中，声阻抗发生变化的元件单元与前质量块的边界位置位于超声波振动的振动波节或振动波节的附近，从超声波振动的振动波腹到边界位置的距离变大。由于元件单元与前质量块的边界位置位于由超声波振动产生的应力变大的振动波节或振动波节的附近，因此超声波振动的振幅由于边界位置处的声阻抗的变化而发生变化(前质量块处的振幅比元件单元处的振幅大。)。

在此，元件单元的压电元件由于随时间劣化、热杀菌处理等而特性发生变化。由于压电元件的特性变化，因此元件单元的声阻抗也相对于制造时而发生变化，元件单元与前质量块的边界位置处的超声波振动的振幅的放大率(变幅比)发生变化。由于边界位置处的振幅的放大率发生变化，因此振动传递构件的处置部处的振动速度(振幅)发生变化。由于处置部处的振动速度发生变化，因此处置中的处置性能发生变化。

本发明是着眼于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低压电元件的特性变化对振动传递构件(处置部)处的振动速度造成的影响的振动产生单元。另外，提供一种具备该振动产生单元的振动体单元以及超声波处置器具。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的某个方式的振动产生单元具备：前质量块，其具备被收容壳体支承的凸缘部以及设置于比所述凸缘部靠基端侧的位置的组件部，该前质量块能够传递超声波振动；以及元件单元，其具备通过被供给电力来产生所述超声波振动的压电元件，该元件单元将前端抵接于所述组件部的基端，并且通过所述前质量块从所述基端侧向前端侧传递由所述压电元件产生的所述超声波振动，由此使所述前质量块在使基准振动波腹位于与所述组件部之间的边界位置或所述边界位置的附近的规定的频率区域内进行振动，该基准振动波腹是位于比所述凸缘部靠所述基端侧的位置的振动波腹中的一个振动波腹。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够降低压电元件的特性变化对振动传递构件(处置部)处的振动速度造成的影响的振动产生单元。另外，能够提供一种具备该振动产生单元的振动体单元以及超声波处置器具。

附图说明

图1是示出第一实施方式所涉及的超声波系统的概要图。

图2是概要性地示出第一实施方式所涉及的振子单元的结构的截面图。

图3是示出第一实施方式所涉及的振动产生单元的结构并且说明振动体单元在规定的频率范围内进行纵向振动的状态的概要图。

图4是示出第一变形例所涉及的振动产生单元的结构并且说明振动体单元在规定的频率范围内进行纵向振动的状态的概要图。

图5是示出第二变形例所涉及的振动产生单元的结构并且说明振动体单元在规定的频率范围内进行纵向振动的状态的概要图。

图6是示出第三变形例所涉及的振动产生单元的结构并且说明振动体单元在规定的频率范围内进行纵向振动的状态的概要图。

图7是示出第四变形例所涉及的振动产生单元的结构并且说明振动体单元在规定的频率范围内进行纵向振动的状态的概要图。

具体实施方式

(第一实施方式)

参照图1至图3来说明本发明的第一实施方式。

图1是示出本实施方式的超声波处置系统1的图。如图1所示，超声波处置系统1具备超声波处置器具2。超声波处置器具2具有长边轴c。在此，将与长边轴c平行的方向(沿长边轴c的方向)设为长边轴方向。另外，长边轴方向的一侧是前端侧(图1的箭头c1侧)，与前端侧相反的一侧是基端侧(图1的箭头c2侧)。

超声波处置器具2具备振子单元3、能够由手术操作者等保持的保持单元5、护套6、钳口(把持构件)7以及振动传递构件(前端侧振动传递构件)8。保持单元5具备：保持主体部11，其沿长边轴c延伸设置；固定手柄12，其从保持主体部11朝向与长边轴c交叉的某个方向延伸设置；以及可动手柄13，其以能够转动的方式安装于保持主体部11。可动手柄13相对于保持主体部11进行转动，由此可动手柄13相对于固定手柄12打开或关闭。在保持主体部11的前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能够以长边轴c为中心相对于保持主体部11进行旋转。另外，在保持主体部11安装有作为能量操作输入部的能量操作按钮16。

护套6以从前端侧插入到旋转操作旋钮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。另外，钳口7以能够转动的方式安装于护套6的前端部。振动传递构件8从保持主体部11的内部穿过护套6的内部而朝向前端侧延伸设置。在本实施方式中，振动传递构件8的中心轴与长边轴c一致，振动传递构件8从基端到前端沿长边轴c延伸设置。在振动传递构件8的前端部设置有处置部17。振动传递构件8以处置部17从护套6的前端朝向前端侧突出的状态贯穿护套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进行打开动作或关闭动作，护套6的可动部(未图示)沿长边轴c移动，从而钳口7进行转动。通过钳口7进行转动，钳口7相对于振动传递构件8的处置部17进行打开动作或关闭动作。另外，护套6、钳口7以及振动传递构件8能够与旋转操作旋钮15一体地以长边轴c为中心相对于保持主体部11进行旋转。

图2是示出振子单元3的结构的图。如图1和图2所示，振子单元3具备形成振子单元3的外壳的振子壳体21。振子壳体21以从基端侧插入到保持主体部11的内部的状态连结于保持单元5。另外，在保持主体部11的内部，振子壳体21以能够与护套6分离的方式连结于护套6。线缆18的一端连接于振子壳体21。在超声波处置系统1中，线缆18的另一端以能够与能量源单元10分离的方式连接于能量源单元10。在此，能量源单元10例如是医疗用的电源装置(能量控制装置)，具备电源、转换电路(均未图示)等。另外，在能量源单元10中，控制电力的输出的控制部(未图示)由具备cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)或asic(applicationspecificintegratedcircuit：专用集成电路)的处理器形成，且设置有存储器等存储部(未图示)。

另外，关于振子单元3，在振子壳体21的内部设置有振动产生单元22。即，在本实施方式中，振子壳体21为在内部收容振动产生单元22的收容壳体。振动产生单元22安装于振子壳体21。振动产生单元22具备前质量块(前端侧固定部)23。在本实施方式中，前质量块23的中心轴与长边轴c一致，前质量块23从基端到前端沿长边轴c延伸设置。利用前质量块23的前端来形成振动产生单元22的前端。在保持主体部11的内部，前质量块23的前端以能够与振动传递构件8的基端分离的方式连接于振动传递构件8的基端。前质量块23连接于振动传递构件8，由此振动传递构件8连结于振动产生单元22的前端侧。此外，在振动产生单元22上连结有振动传递构件8的状态下，振动产生单元22能够与振动传递构件8一体地以长边轴c为中心相对于保持主体部11进行旋转。

关于振动产生单元22，在前质量块23的基端侧连接有柱状的螺栓部(元件安装部)25。在本实施方式中，螺栓部25的中心轴与长边轴c一致，螺栓部25从基端到前端沿长边轴c延伸设置。利用螺栓部25的基端来形成振动产生单元22的基端。前质量块23和螺栓部25例如由钛(ti)等能够传递超声波振动的材料形成。此外，在本实施方式中，前质量块23和螺栓部25是不同的构件，但前质量块23和螺栓部25也可以一体地形成。

另外，在螺栓部25上安装有元件单元26和后质量块(基端侧固定部)27。元件单元26和后质量块27形成为环状，螺栓部(元件安装部)25按元件单元26和后质量块27的顺序贯穿它们，由此将元件单元26和后质量块27安装于螺栓部25。因而，安装于螺栓部25的元件单元26和后质量块27配置在螺栓部25的外周侧。后质量块27例如由超硬铝(a2024)等能够传递超声波振动的材料形成。

元件单元26具有基端和前端，从基端到前端沿长边轴c延伸设置。后质量块27的前端抵接于元件单元26的基端，元件单元26的前端抵接于前质量块23的基端。因而，后质量块27从基端侧抵接于元件单元26，前质量块23从前端侧抵接于元件单元26。因此，元件单元26在与长边轴c平行(沿长边轴c)的长边轴方向上被夹在后质量块(基端侧固定部)27与前质量块(前端侧固定部)23之间。

元件单元26具备(在本实施方式中为四个)压电元件31a～31d、第一电极构件32以及第二电极构件33。在振动产生单元22的长边轴方向上，各个压电元件31a～31d被夹在第一电极构件32与第二电极构件33之间。电配线部35a的一端连接于第一电极构件32，电配线部35b的一端连接于第二电极构件33。电配线部35a、35b穿过线缆18的内部延伸设置，电配线部35a的另一端和电配线部35b的另一端与能量源单元10的电源、转换电路(均未图示)电连接。

另外，在保持单元5的内部设置有开关部(未图示)。开关部的开闭状态与利用能量操作按钮16进行的能量操作的输入相对应地被切换。开关部经由穿过振子单元3和线缆18的内部延伸设置的信号路径部(未图示)而与能量源单元10的控制部(未图示)电连接。控制部通过检测开关部的开闭状态来探测利用能量操作按钮16进行的能量操作的输入。通过探测能量操作的输入来从能量源单元10输出电力。通过从能量源单元10输出电力(交流电力)来对第一电极构件32与第二电极构件33之间施加电压。通过对第一电极构件32与第二电极构件33之间施加的电压来使电流(交流电流)流过夹在第一电极构件32与第二电极构件33之间的各个压电元件31a～31d，各个压电元件31a～31d将电流转换为超声波振动。即，在各个压电元件31a～31d中通过被供给电力来产生超声波振动。

压电元件31a～31d的声阻抗z比前质量块23和后质量块27的声阻抗z高。在此，声阻抗z是振动体单元20的同长边轴c垂直的截面积s与特性阻抗ζ的积。特性阻抗ζ是由形成部件的材料决定的物理性质值，每种材料(物质)具有固有的值。特性阻抗ζ是基于材料的密度ρ和声音在材料中的传播速度c(即，材料的密度ρ和杨氏模量e)决定的值。压电元件31a～31d例如由锆钛酸铅(pzt)等陶瓷形成，由与前质量块23和后质量块27相比特性阻抗ζ高的材料形成。因此，压电元件31a～31d的声阻抗z比前质量块23和后质量块27的声阻抗z高。

所产生的超声波振动从元件单元26通过前质量块23从基端侧朝向前端侧传递。然后，超声波振动从前质量块23向振动传递构件8传递，在振动传递构件8中超声波振动朝向处置部17传递。处置部17使用被传递来的超声波振动对生物体组织等处置对象进行处置。即，由振动产生单元22和振动传递构件8形成通过超声波振动而进行振动的振动体单元20，振动体单元20从振动产生单元22的基端到振动传递构件8的前端延伸设置。在朝向处置部17传递超声波振动的状态下，振动体单元20进行振动方向与长边轴c(长边轴方向)平行的纵向振动。在本实施方式中，利用螺栓部25的基端(后质量块27的基端)来形成振动体单元20的基端，利用振动传递构件8的前端来形成振动体单元20的前端。即，由压电元件31a～31d产生的超声波振动通过前质量块23进行传递，由此包含前质量块23和元件单元26的振动体单元20进行振动(纵向振动。)。

在前质量块23上设置有被振子壳体(收容壳体)21支承的凸缘部(被支承部)36。振动产生单元22以利用振子壳体21的内周部支承凸缘部36的状态被安装于振子壳体21。另外，关于前质量块23，在凸缘部36的基端侧设置有组件部(隔离组件)37。组件部37具有基端和前端，从基端到前端沿长边轴c延伸设置。利用组件部37的基端来形成前质量块23的基端。在本实施方式中，组件部37从凸缘部36的基端沿长边轴c连续直到元件单元26的前端。因而，元件单元26的前端抵接于组件部37的基端。元件单元26与组件部37的抵接部分为元件单元26与组件部37(前质量块23)之间的边界位置b0。

另外，在前质量块23上形成有垂直于长边轴c的截面积随着趋向前端侧而减少的锥状的变幅杆(截面积减少部)38。在本实施方式中，变幅杆38连接于凸缘部36的前端侧。因此，在本实施方式中，在变幅杆38的基端(变幅杆振动输入端)形成有凸缘部36。因而，变幅杆38位于比元件单元26与组件部37之间的边界位置b0靠前端侧的位置。在由压电元件31a～31d产生的超声波振动通过前质量块23朝向前端侧传递的状态下，利用变幅杆38放大超声波振动的振幅。此外，在本实施方式中，振动产生单元22的前端位于比变幅杆38的前端(变幅杆振动输出端)靠前端侧的位置。

接着，对本实施方式的振动产生单元22、振动体单元20以及超声波处置器具2的作用和效果进行说明。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、钳口7以及振动传递构件8插入到腹腔等体腔内。然后，向钳口7与振动传递构件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，使可动手柄13相对于固定手柄12进行关闭动作，使钳口7相对于处置部17关闭，由此将处置对象把持在钳口7与处置部17之间。在把持有处置对象的状态下，用能量操作按钮16输入能量操作，由此从能量源单元10输出电力，所输出的电力被供给到振动产生单元22的压电元件31a～31d。由此，由压电元件31a～31d(元件单元26)产生超声波振动。然后，所产生的超声波振动通过前质量块23被传递到振动传递构件8，在振动传递构件8中朝向处置部17传递超声波振动。由此，由振动产生单元22和振动传递构件8形成的振动体单元20进行振动方向与长边轴c平行的纵向振动。通过在钳口7与处置部17之间把持有处置对象的状态下处置部17进行纵向振动，在处置部17与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切开该处置对象。

在进行处置期间，通过能量源单元10的控制部来调整向压电元件31～31d供给的电力的电流的频率、电流值、电压值等。另外，振动体单元20被设计为通过将由压电元件31a～31d产生的超声波振动经由前质量块23和振动传递构件8向处置部17传递而以基准谐振频率frref(例如47khz)进行振动的状态。关于振动体单元20，具备高价的压电元件31a～31d的振动产生单元22在使用后被进行热杀菌处理等而被再利用。另一方面，振动传递构件8在使用后被废弃。

在此，由钛形成的振动传递构件8和前质量块23在制造的过程中，每个部件在材料的物理性质(特别是杨氏模量e)上产生偏差。例如，每个振动传递构件8在材料的物理性质上产生偏差，由此在振动体单元20中，进行振动的状态下的谐振频率fr与连接于振动产生单元22的振动传递构件8的材料的物理性质相对应地发生变化。另外，进行振动的状态下的谐振频率fr与所使用的前质量块23的材料的物理性质相对应地发生变化。即，在振动体单元20中，振动的谐振频率fr与振动传递构件8和前质量块23的物理性质相对应地产生偏差，从而振动体单元20未必以基准谐振频率frref进行振动。因而，振动体单元20通过由压电元件31a～31d产生的超声波振动而在最小谐振频率frmin(例如46khz)以上且最大谐振频率frmax(例如48khz)以下的规定的频率区域δf内进行振动(纵向振动)。此外，基准谐振频率frref包含在规定的频率区域δf内。如上所述，决定由振动产生单元22和振动传递构件8形成的振动体单元20的尺寸等，以使该振动体单元20在包含基准谐振频率frref的规定的频率范围δf内进行振动，并且还调整向压电元件31a～31d供给的电流的频率等，使得振动体单元20在包含基准谐振频率frref的规定的频率范围δf内进行振动。

图3是说明振动体单元20在规定的频率范围δf内进行纵向振动的状态下的、振动产生单元22处的纵向振动(振动)的图。在图3中示出了以基准谐振频率frref进行纵向振动的状态、以最小谐振频率frmin进行纵向振动的状态以及以最大谐振频率frmax进行纵向振动的状态的曲线图。在这些曲线图中，横轴表示长边轴方向上的位置(x)，纵轴表示纵向振动的振幅(v)。在振动体单元20进行纵向振动的状态下，振动体单元20的前端和基端成为自由端。因此，超声波振动(纵向振动)的一个振动波腹位于振动体单元20的基端(振动产生单元22的基端)，超声波振动的一个振动波腹位于振动体单元20的前端(振动传递构件8的前端)。如图3所示，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行纵向振动的状态下，作为纵向振动的一个振动波腹的振动波腹a1(在图3中用a1ref、a1a、a1b表示)位于振动产生单元22的基端(螺栓部25的基端)。在本实施方式中，振动波腹a1为超声波振动的振动波腹中的、位于最靠基端侧的位置的最基端振动波腹。

在此，将位于与振动波腹a1相比向前端侧靠近超声波振动(纵向振动)的半波长(λ/2)的位置处的振动波腹设为振动波腹a2(在图3中用a2ref、a2a、a2b表示)，将位于与振动波腹a1相比向前端侧靠近超声波振动的一个波长(λ)的位置处的振动波腹设为振动波腹a3(在图3中用a3ref、a3a、a3b表示)。振动波腹a2在超声波振动(纵向振动)的振动波腹中位于第二靠近基端侧的位置，振动波腹a3在超声波振动的振动波腹中位于第三靠近基端侧的位置。另外，将位于与振动波腹a1相比向前端侧靠近超声波振动的四分之一波长(λ/4)的位置处的振动波节设为振动波节n1(在图3中用n1ref、n1a、n1b表示)，将位于与振动波腹a2相比向前端侧靠近超声波振动的四分之一波长(λ/4)的位置处的振动波节设为振动波节n2(在图3中用n2ref、n2a、n2b表示)。振动波节n1在超声波振动的振动波节中位于最靠近基端侧的位置，振动波节n2在超声波振动的振动波节中位于第二靠近基端侧的位置。

另外，将振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下的超声波振动(纵向振动)的波长λ设为基准波长λref。当谐振频率fr相对于基准谐振频率frref减少时，超声波振动(纵向振动)的波长λ相对于基准波长λref增加。因而，在规定的频率范围δf内的振动中，当振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动时，波长λ为最大波长λmax。另一方面，当谐振频率fr相对于基准谐振频率frref增加时，超声波振动(纵向振动)的波长λ相对于基准波长λref减少。因而，在规定的频率范围δf内的振动中，当振动体单元20以最大谐振频率frmax进行振动时，波长λ为最小波长λmin。

在振动体单元20以基准谐振频率frref进行振动的状态下，在长边轴方向上振动波节n2ref(n2)位于前质量块23的凸缘部36处。另外，在振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动的状态下，振动波节n2a相对于凸缘部36向前端侧稍微偏移，在振动体单元20以最大谐振频率frmax进行振动的状态下，振动波节n2b相对于凸缘部36向基端侧稍微偏移。但是，在振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动的状态和振动体单元20以最大谐振频率frmax进行振动的状态中的任一状态下，振动波节n2(n2a、n2b)相对于凸缘部36的偏移均是微小的。因而，在振动体单元20在最小谐振频率frmin以上且最大谐振频率frmax以下的规定的频率范围δf内进行振动的状态下，振幅为零的振动波节n2位于凸缘部36或凸缘部36的附近。因此，在振动体单元20在包含基准谐振频率frref的规定的频率范围δf内进行振动的状态下，凸缘部36处的超声波振动的振幅为零或凸缘部36几乎不进行振动。因而，振动产生单元22利用凸缘部36被稳固地安装于振子壳体21，并且有效地防止超声波振动从振动产生单元22通过凸缘部36向振子壳体21传递。

在振动体单元20以基准谐振频率frref进行振动的状态下，作为基准振动波腹的振动波腹a2ref(a2)在长边轴方向上位于元件单元26与前质量块23(组件部37)之间的边界位置b0。另外，在振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动的状态下，波长λ为最大波长λmax，因此振动波腹a2a相对于边界位置b0向前端侧稍微偏移，在振动体单元20以最大谐振频率frmax进行振动的状态下，波长λ为最小波长λmin，因此振动波腹a2b相对于凸缘部36向基端侧稍微偏移。但是，在振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动的状态和振动体单元20以最大谐振频率frmax进行振动的状态中的任一状态下，振动波腹a2(a2a、a2b)相对于边界位置b0的偏移均是微小的。因而，在振动体单元20在最小谐振频率frmin以上且最大谐振频率frmax以下的规定的频率范围δf内进行振动的状态下，由超声波振动产生的应力为零的振动波腹a2位于边界位置b0或边界位置b0的附近。

实际上，在振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动的状态下，从元件单元26与前质量块23(组件部37)之间的边界位置b0到振动波腹(基准振动波腹)a2a的朝向前端侧的距离l1a为规定的频率范围δf内的超声波振动的二十分之一波长(λ/20)以下。另外，在振动体单元20以最大谐振频率frmax进行振动的状态下，从元件单元26与前质量块23之间的边界位置b0到振动波腹(基准振动波腹)a2b的朝向基端侧的距离l1b为规定的频率范围δf内的超声波振动的二十分之一波长(λ/20)以下。因而，在包括前质量块23和元件单元26的振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，从边界位置b0到振动波腹a2的在长边轴方向上的距离(l1)为零或为超声波振动的二十分之一波长(λ/20)以下。

在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，位于前质量块23与元件单元26的边界位置b0或边界位置b0的附近的振动波腹(基准振动波腹)a2是位于比凸缘部36靠基端侧的位置的振动波腹(a1、a2)之一，在位于比凸缘部36靠基端侧的位置的振动波腹(a1、a2)中最靠近凸缘部36。另外，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，如上所述，位于与振动波腹a2相比向前端侧靠近超声波振动的四分之一波长(λ/4)的位置处的振动波节n2位于凸缘部36或凸缘部36的附近。因而，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，在长边轴方向上凸缘部36与边界位置b0之间的距离l2同超声波振动的四分之一波长相等或大致相等。另外，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，在长边轴方向上振动产生单元22的基端与边界位置b0之间的距离l3同超声波振动的半波长相等或大致相等。因而，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，在长边轴方向上振动产生单元22的基端与凸缘部36之间的距离l4同超声波振动的四分之三波长(3λ/4)相等或大致相等。

另外，在本实施方式中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，振动波腹a3ref(a3)位于振动产生单元22的前端。另外，在振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动的状态下，振动波腹a3a相对于振动产生单元22的前端向前端侧稍微偏移，在振动体单元20以最大谐振频率frmax进行振动的状态下，振动波腹a3b相对于振动产生单元22的前端向基端侧稍微偏移。但是，在振动体单元20以最小谐振频率frmin进行振动的状态和振动体单元20以最小谐振频率frmax进行振动的状态中的任一状态下，振动波腹a3(a3a、a3b)相对于振动产生单元22的前端的偏移均是微小的。因而，在振动体单元20在最小谐振频率frmin以上且最大谐振频率frmax以下的规定的频率范围δf内进行振动的状态下，振动波腹a3位于振动产生单元22的前端或振动产生单元22的前端的附近。

振动波腹a3位于与位于振动产生单元22的基端的振动波腹a1相比向前端侧靠近超声波振动的一个波长(λ)的位置处。因此，在包括前质量块23和元件单元26的振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动产生单元22在长边轴方向上的全长(前端与基端之间的距离)l5同超声波振动的一个波长相等或大致相等，大于超声波振动的四分之三波长。另外，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从前质量块23与元件单元26的边界位置b0到振动产生单元22的前端(前质量块23的前端)的在长边轴方向上的距离l6同超声波振动的半波长相等或大致相等。因而，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从位于边界位置b0或边界位置b0的附近的振动波腹(基准振动波腹)a2到前质量块23的前端的在长边轴方向上的距离同超声波振动的半波长相等或大致相等，大于超声波振动的四分之一波长。

另外，前质量块23的变幅杆38在长边轴方向上位于振动产生单元22的前端与边界位置b0之间，因此在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，变幅杆38位于振动波腹a2与振动波腹a3之间。因而，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，由超声波振动产生的应力为零的振动波腹(a1～a3)不位于变幅杆38，在变幅杆38中由超声波振动产生的应力发生作用。因此，在垂直于长边轴c的截面积随着趋向前端侧(超声波振动的传递方向)而减少的变幅杆38中，超声波振动的振幅被放大。设置变幅杆38的位置处的超声波振动的应力越大，表示相对于变幅杆38的基端(振动输入端)处的振幅的、变幅杆38的前端(振动输出端)处的振幅的放大率(变幅比)ε1越大。在本实施方式中，由超声波振动产生的应力变得极大的振动波节n2位于变幅杆38的基端(凸缘部36)的附近，因此变幅杆38中的放大率ε1变大。此外，通过使振动体单元20以不包含在规定的频率区域δf内的某个谐振频率fr进行振动，能够使应力为零的一个振动波腹位于变幅杆38。但是，在该情况下，与变幅杆38中的截面积的变化率(减少率)无关地，在变幅杆38中超声波振动的振幅不被放大，放大率ε1为作为最小值的1。

另外，压电元件31a～31d(元件单元26)由与前质量块23(组件部37)相比特性阻抗ζ高的材料形成，与前质量块23相比，该压电元件31a～31d(元件单元26)的声阻抗z高。因此，在元件单元26与组件部37之间的边界位置b0处，针对朝向前端侧传递的超声波振动的声阻抗z发生变化。当在如边界位置b0那样声阻抗z发生变化的位置处由超声波振动产生的应力发生作用的情况下，在声阻抗z发生变化的位置(物理性质和截面积s中的至少一方发生变化的位置)处超声波振动的振幅发生变化。在本实施方式中，在比边界位置b0靠前端侧(超声波振动的传递方向侧)的前质量块23处，相比于比边界位置b0靠基端侧的元件单元26而言声阻抗z低。因此，在边界位置b0处由超声波振动产生的应力发生作用的情况下，在边界位置b0处超声波振动的振幅被放大，组件部37处的振幅比元件单元26处的振幅大。另外，在边界位置b0处发挥作用的由超声波振动产生的应力越大，边界位置b0处的超声波振动的振幅的放大率(变幅比)ε2(即，组件部37中的超声波振动的振幅相对于元件单元26中的超声波振动的振幅的比率)越大。

在本实施方式中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，由超声波振动产生的应力为零的振动波腹(基准振动波腹)a2位于边界位置b0或边界位置b0的附近。因此，在元件单元26与组件部37之间的边界位置b0处，由超声波振动产生的应力为零或应力几乎不发挥作用。在边界位置b0处由超声波振动产生的应力为零或应力几乎不发挥作用的情况下，边界位置b0处的振幅的放大率ε2与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地变小而成为作为最小值的1或接近1的值。因而，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地，在边界位置b0处超声波振动的振幅几乎不发生变化(几乎不被放大)。

元件单元26的压电元件31a～31d随时间劣化，并且在进行处置使用之后被进行高压灭菌等热杀菌处理。因此，由于随时间劣化、热杀菌处理等导致压电元件31a～31d的特性发生变化。由于压电元件31a～31d的特性发生变化，因此在元件单元26中声阻抗z(声特性阻抗ζ)也相对于制造时而发生变化，元件单元26与组件部37(前质量块23)之间(即，边界位置b0处)的声阻抗z的变化率也发生变化。但是，在本实施方式中，如上所述那样，边界位置b0处的振幅的放大率ε2与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地变小而成为作为最小值的1或接近1的值。因此，即使在压电元件31a～31d的特性相对于制造时发生了变化的情况下，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，边界位置b0处的振幅的放大率ε2也相对于制造时几乎不发生变化。由于边界位置b0处的振幅的放大率ε2相对于制造时不发生变化，因此在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，前质量块23(组件部37)中的超声波振动的振幅也相对于制造时几乎不发生变化，振动传递构件8的处置部17处的振动速度(振幅)也相对于制造时几乎不发生变化。因而，在本实施方式中，能够降低压电元件31a～31d的特性变化对振动传递构件8(处置部17)处的振动速度造成的影响。因此，即使在由于随时间劣化、热处理等导致压电元件31a～31d的特性发生了变化的情况下，处置部17处的振动速度相对于制造时也不发生变化，从而能够以稳定的处置性能进行处置。

另外，如上所述，关于前质量块23，在制造过程中每个部件在材料的物理性质(特别是杨氏模量e)上产生偏差。因此，振动产生单元22中使用的前质量块23的每个部件的声阻抗z(声特性阻抗ζ)发生变化。因而，前质量块23与元件单元26的边界位置b0处的声阻抗z的变化率同振动产生单元22中使用的前质量块23相对应地发生变化。即，与前质量块23的物理性质相对应地，在每个振动产生单元22中，边界位置b0处的声阻抗z的变化率产生偏差。但是，在本实施方式中，如上所述那样，边界位置b0处的振幅的放大率ε2与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地变小而成为作为最小值的1或接近1的值。因此，即使在每个产品的边界位置b0处的声阻抗z的变化率产生偏差的情况下，每个产品的边界位置b0处的放大率ε2的偏差也变小，每个产品的处置部17处的振动速度的偏差也变小。即，在本实施方式中，前质量块23的物理性质对处置部17的振动速度造成的影响变小。由此，与前质量块23的物理性质(杨氏模量e等)无关地，在无论使用了哪一振动产生单元22的超声波处置器具2中均能够确保稳定的处置性能。

(变形例)

此外，在第一实施方式中在变幅杆38的基端(振动输入端)设置有凸缘部36，但并不限于此。例如，作为第一变形例，也可以如图4所示那样在变幅杆38的前端(振动输出端)设置被振子壳体21支承的凸缘部36。在图4中除了示出振动产生单元22的结构以外，还示出了振动体单元20以规定的频率范围δf内的基准谐振频率frref进行纵向振动的状态的曲线图。在该曲线图中，横轴表示在长边轴方向上的位置(x)，纵轴表示纵向振动的振幅(v)。

如图4所示，在本变形例中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波节n2也位于凸缘部36。而且，在振动体单元20在最小谐振频率frmin以上且最大谐振频率frmax以下的规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动波节n2位于凸缘部36或凸缘部36的附近。另外，在本变形例中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波腹a2也位于前质量块23(组件部37)与元件单元26之间的边界位置b0。而且，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动波腹a2位于边界位置b0或边界位置b0的附近。即，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，振动波腹a2位于边界位置b0，或者从边界位置b0到振动波腹a2的在长边轴方向上的距离为超声波振动的二十分之一波长(λ/20)以下。因而，在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从边界位置b0到凸缘部36的在长边轴方向上的距离l2也同超声波振动的四分之一波长相等或大致相等。

另外，在本变形例中，振动产生单元22的前端也位于比凸缘部36靠前端侧的位置。因此，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动产生单元22在长边轴方向上的全长(前端与基端之间的距离)l5大于超声波振动的四分之三波长。另外，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从前质量块23与元件单元26的边界位置b0到振动产生单元22的前端(前质量块23的前端)的在长边轴方向上的距离l6大于超声波振动的四分之一波长。

在本变形例中，沿长边轴方向在凸缘部36与边界位置b0之间，变幅杆38连接于凸缘部36的基端侧，组件部37连接于变幅杆38的基端侧。即，在边界位置b0与凸缘部36之间的距离l2的范围内配置有变幅杆38和组件部37。在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，由超声波振动产生的应力为零的振动波腹(a1～a3)也不位于变幅杆38，而在变幅杆38中由超声波振动产生的应力发生作用。因此，在变幅杆38中，超声波振动的振幅被放大。

根据如上所述那样的结构，在本变形例中，边界位置b0处的振幅的放大率ε2也与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地变小而成为作为最小值的1或接近1的值。因此，发挥与第一实施方式相同的作用和效果。

另外，作为第二变形例，也可以如图5所示那样在变幅杆38的前端(振动输出端)与基端(振动输入端)之间的中间位置处设置被振子壳体21支承的凸缘部36。在图5中除了示出振动产生单元22的结构以外，还示出了振动体单元20以规定的频率范围δf内的基准谐振频率frref进行纵向振动的状态的曲线图。在该曲线图中，横轴表示在长边轴方向上的位置(x)，纵轴表示纵向振动的振幅(v)。

如图5所示，在本变形例中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波节n2也位于凸缘部36。而且，在振动体单元20在最小谐振频率frmin以上且最大谐振频率frmax以下的规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动波节n2位于凸缘部36或凸缘部36的附近。另外，本变形例中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波腹a2也位于前质量块23(组件部37)与元件单元26之间的边界位置b。而且，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动波腹a2位于边界位置b0或边界位置b0的附近。即，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，振动波腹a2位于边界位置b0，或者从边界位置b0到振动波腹a2的在长边轴方向上的距离为超声波振动的二十分之一波长(λ/20)以下。因而，在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从边界位置b0到凸缘部36的在长边轴方向上的距离l2也同超声波振动的四分之一波长相等或大致相等。

另外，在本变形例中，振动产生单元22的前端也位于比凸缘部36(变幅杆38)靠前端侧的位置。因此，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动产生单元22在长边轴方向上的全长(前端与基端之间的距离)l5大于超声波振动的四分之三波长。另外，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从前质量块23与元件单元26的边界位置b0到振动产生单元22的前端(前质量块23的前端)的在长边轴方向上的距离l6大于超声波振动的四分之一波长。

在本变形例中，沿长边轴方向在凸缘部36与边界位置b0之间，变幅杆38的一部分连接于凸缘部36的基端侧，组件部37连接于变幅杆38的基端侧。另外，在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，由超声波振动产生的应力为零的振动波腹(a1～a3)也不位于变幅杆38，而在变幅杆38中由超声波振动产生的应力发生作用。因此，在变幅杆38中，超声波振动的振幅被放大。

根据如上所述那样的结构，在本变形例中，边界位置b0处的振幅的放大率ε2也与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地变小而成为作为最小值的1或接近1的值。因此，发挥与第一实施方式相同的作用和效果。

另外，在上述实施方式等中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，作为超声波振动的振动波腹之一的振动波腹a3位于振动产生单元22的前端，但并不限于此。例如作为第三变形例，也可以如图6所示那样，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波腹a3位于比振动产生单元22的前端靠前端侧的位置。在图6中除了示出振动产生单元22的结构以外，还示出了振动体单元20以规定的频率范围δf内的基准谐振频率frref进行纵向振动的状态的曲线图。在该曲线图中，横轴表示在长边轴方向上的位置(x)，纵轴表示纵向振动的振幅(v)。

如图6所示，在本变形例中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波节n2也位于凸缘部36。而且，在振动体单元20在最小谐振频率frmin以上且最大谐振频率frmax以下的规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动波节n2位于凸缘部36或凸缘部36的附近。另外，在本变形例中，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波腹a2也位于前质量块23(组件部37)与元件单元26之间的边界位置b0。而且，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动波腹a2位于边界位置b0或边界位置b0的附近。即，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，振动波腹a2位于边界位置b0，或者从边界位置b0到振动波腹a2的在长边轴方向上的距离为超声波振动的二十分之一波长(λ/20)以下。因而，在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从边界位置b0到凸缘部36的在长边轴方向上的距离l2也同超声波振动的四分之一波长相等或大致相等。

在本变形例中，与上述实施方式等不同，在振动体单元20无论以规定的频率区域δf中的哪一谐振频率fr进行振动的状态下，振动波腹a3均位于比振动产生单元22的前端靠前端侧的位置。因而，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从前质量块23与元件单元26的边界位置b0到振动产生单元22的前端(前质量块23的前端)的在长边轴方向上的距离l6小于超声波振动的半波长。但是，在本变形例中，振动产生单元22的前端也位于比凸缘部36(变幅杆38)靠前端侧的位置。因此，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动产生单元22在长边轴方向上的全长(前端与基端之间的距离)l5大于超声波振动的四分之三波长。另外，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从前质量块23与元件单元26的边界位置b0到振动产生单元22的前端(前质量块23的前端)的在长边轴方向上的距离l6大于超声波振动的四分之一波长。

在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，超声波振动的振动波腹a2也位于前质量块23与元件单元26之间的边界位置b0或边界位置b0的附近。因此，在本变形例中，边界位置b0处的振幅的放大率ε2也与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地变小而成为作为最小值的1或接近1的值。因而，发挥与第一实施方式相同的作用和效果。

另外，在本变形例中，在振动体单元20无论以规定的频率区域δf内的哪一谐振频率fr进行振动的状态下，包括振动波腹a3在内的超声波振动的振动波腹均不位于振动产生单元22的前端。因此，在振动产生单元22上没有连接振动传递构件8的状态下(即，在振动产生单元22单体的情况下)，振动产生单元22在规定的频率区域δf内不进行振动。由此，有效地防止振动产生单元22在未连接振动传递构件8的状态下进行振动的误动作。

另外，作为第四变形例，也可以如图7所示那样，在振动体单元20以基准频率frref进行振动的状态下，超声波振动的振动波腹a3位于比振动产生单元22的前端靠基端侧的位置。在图7中，除了示出振动产生单元22的结构以外，还示出了振动体单元20以规定的频率范围δf内的基准谐振频率frref进行纵向振动的状态的曲线图。在该曲线图中，横轴表示在长边轴方向上的位置(x)，纵轴表示纵向振动的振幅(v)。

在本变形例中，在振动体单元20无论以规定的频率区域δf内的哪一振频率fr进行振动的状态下，振动波腹a3均位于比振动产生单元22的前端靠基端侧的位置。因而，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从前质量块23与元件单元26的边界位置b0到振动产生单元22的前端(前质量块23的前端)的在长边轴方向上的距离l6大于超声波振动的半波长。在本变形例中，振动产生单元22的前端也位于比凸缘部36(变幅杆38)靠前端侧的位置。因此，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，振动产生单元22在长边轴方向上的全长(前端与基端之间的距离)l5大于超声波振动的四分之三波长。另外，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，从前质量块23与元件单元26的边界位置b0到振动产生单元22的前端(前质量块23的前端)的在长边轴方向上的距离l6如上所述那样大于超声波振动的半波长，大于超声波振动的四分之一波长。

在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下，超声波振动的振动波腹a2也位于前质量块23与元件单元26之间的边界位置b0或边界位置b0的附近。因此，在本变形例中，边界位置b0处的振幅的放大率ε2也与边界位置b0处的声阻抗z的变化率无关地变小而成为作为最小值的1或接近1的值。因而，发挥与第一实施方式相同的作用和效果。

另外，在本变形例中，与第三变形例同样地，在振动体单元20无论以规定的频率区域δf内的哪一谐振频率fr进行振动的状态下，包括振动波腹a3在内的超声波振动的振动波腹均不位于振动产生单元22的前端。因此，在振动产生单元22没有连接振动传递构件8的状态下(即，在振动产生单元22单体的情况下)，振动产生单元22在规定的频率区域δf内不进行振动。由此，有效地防止振动产生单元22在未连接振动传递构件8的状态下进行振动的误动作。

另外，关于压电元件(31a～31d)的个数，并不限于上述实施方式等。即，在元件单元26中只要设置至少一个压电元件(31a～31d)即可。

另外，在上述实施方式等中，从振动产生单元22的基端到边界位置b0的距离l3同振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下的超声波振动的半波长相等或大致相等，但并不限于此。例如，在某个变形例中，从振动产生单元22的基端到边界位置b0的距离l3也可以同振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下的超声波振动的一个波长相等或大致相等。在该情况下，在超声波振动的振动波腹中从基端侧起第三个振动波腹a3位于边界位置b0或边界位置b0的附近。而且，在超声波振动的振动波节中从基端侧起第三个振动波节(n3)位于凸缘部36或凸缘部36的附近。因而，在本变形例中，与上述实施方式等同样地，从组件部37与元件单元26之间的边界位置b0到凸缘部36的在长边轴方向上的距离l3也同振动体单元20在规定的频率区域δf内进行振动的状态下的四分之一波长相等或大致相等。而且，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，位于前质量块23与元件单元26的边界位置b0或边界位置b0的附近的振动波腹(基准振动波腹)a3在位于比凸缘部36靠基端侧的位置的振动波腹(a1～a3)中最靠近凸缘部36。

另外，在上述实施方式等中，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，在位于比凸缘部36靠基端侧的位置的振动波腹(a1、a2；a1～a3)中最靠近凸缘部36的振动波腹(a2；a3)位于前质量块23与元件单元26的边界位置b0或边界位置b0的附近，但并不限于此。例如，在某个变形例中，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，在超声波振动的振动波节中从基端侧起第三个振动波节(n3)位于凸缘部36或凸缘部36的附近，三个振动波腹(a1～a3)位于比凸缘部36靠基端侧的位置。而且，在本变形例中，在振动体单元20在规定的频率范围δf内进行振动的状态下，在位于比凸缘部36靠基端侧的位置的振动波腹(a1～a3)中，第二靠近凸缘部36的振动波腹(a2)即基准振动波腹位于前质量块23与元件单元26的边界位置b0或边界位置b0的附近。因而，在位于比凸缘部36靠基端侧的位置的振动波腹(a1～a3)中，最靠近凸缘部36的振动波腹(a3)位于从前质量块23与元件单元26的边界位置b0分离的位置。在本变形例中，位于前质量块23与元件单元26的边界位置b0或边界位置b0的附近的振动波腹(基准振动波腹)a2也是位于比凸缘部36靠基端侧的位置的振动波腹(a1～a3)之一。

另外，在某个变形例中，在前质量块23中仅设置凸缘部36和组件部37，而没有设置变幅杆38。在该情况下，在前质量块23中，超声波振动的振幅未被放大。

另外，关于超声波处置器具2，也可以是，向振动传递构件8的处置部17传递超声波振动，并且从能量源单元10向处置部17和钳口7供给高频电力，使处置部17和钳口7作为高频电力的电极来发挥功能。通过使处置部17和钳口7作为电极发挥功能，高频电流流过被把持在钳口7与处置部17之间的处置对象，来使处置对象改性，从而促进其凝固。在该情况下，通过螺栓部25、前质量块23以及振动传递构件8向处置部17供给高频电力，但前质量块23和螺栓部25相对于压电元件(31a～31d)电绝缘，被供给到处置部17的高频电力不会被供给到压电元件(31a～31d)。但是，在该情况下，产生超声波振动的电流(交流电流)也被供给到压电元件(31a～31d)。

另外，也可以在超声波处置器具2中不设置钳口7。在该情况下，例如从护套6的前端突出的处置部17形成为钩状。在将处置对象挂在钩上的状态下，通过超声波振动使处置部17进行振动，由此切除处置对象。

在上述实施方式等中，振动产生单元(22)具备能够传递超声波振动的前质量块(23)，在前质量块(23)上设置有被收容壳体(21)支承的凸缘部(36)和设置在比凸缘部(36)靠基端侧的位置的组件部(37)。在组件部(37)的基端抵接有元件单元(26)的前端，元件单元(36)具备通过被供给电力来产生超声波振动的压电元件(31a～31d)。由压电元件(31a～31d)产生的超声波振动通过前质量块(23)从基端侧向前端侧传递，由此包括前质量块(23)和元件单元(26)的振动体单元(20)在使基准振动波腹(a2；a3)位于组件部(37)与元件单元(26)的边界位置(b0)或边界位置(b0)的附近的规定的频率区域(δf)内进行振动，其中，上述基准振动波腹(a2；a3)是位于比凸缘部(36)靠基端侧的位置的振动波腹(a1、a2；a1～a3)之一。

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所述实施方式等，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形，这是毋庸置疑的。