超声波振子和超声波处置器具制造技术

本发明专利技术提供能够一边保持驱动力一边调整共振频率的超声波振子和超声波处置器具。超声波振子(1)的特征在于，具有：两个金属块(2)；驱动单元(3)，其配置于金属块(2)之间，由于交变电压的施加而产生压电效应从而进行振动；以及至少一个调整单元(4)，其以绝缘状态配置于金属块(2)和驱动单元(3)之间，杨氏模量发生变化。

Ultrasonic vibrator and ultrasonic treatment apparatus

The present invention provides an ultrasonic vibrator and an ultrasonic treatment apparatus that can adjust the resonance frequency while maintaining the driving force. The ultrasonic oscillator (1) is characterized in that: with two metal blocks (2); a drive unit (3), which are arranged on the metal block (2), due to the applied AC voltage generated and vibration of the piezoelectric effect; and at least one adjusting unit (4), the state of insulation configured on the metal block (2) and a drive unit (3), the young's modulus changes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波振子和超声波处置器具
本专利技术涉及激励超声波的超声波振子和超声波处置器具。
技术介绍
以往利用压电效应进行驱动的压电元件用于超声波振子等的各种用途。这样的压电元件会因尺寸的细微的偏差等而使共振频率发生变化，因而为了能够获得期望的值需要进行调整。例如，公开了如下技术：具有在存在于压电元件的驱动方向上的整个平面上施加电压的驱动电极，通过电切断驱动电极中的一部分的调整用电极来调整共振频率(参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-254683号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在专利文献1的技术中，虽然能够调整共振频率，但由于压电元件所驱动的区域也随着该调整而发生变化，因此驱动用压电元件的输出发生变化。即，有可能无法获得期望的输出。在本专利技术的实施方式中，提供能够一边保持驱动力一边调整共振频率的超声波振子和超声波处置器具。用于解决课题的手段本专利技术的某个方式的超声波振子的特征在于，具有：两个金属块；驱动单元，其配置于所述金属块之间，由于交变电压的施加而产生压电效应从而进行振动；以及至少一个调整单元，其以绝缘状态配置于所述金属块和所述驱动单元之间，杨氏模量发生变化。本专利技术的某个方式的超声波处置器具的特征在于，具有：所述超声波振子；以及前端部，由所述超声波振子产生的超声波振动传递至该前端部而对活体组织进行处置。专利技术效果根据本专利技术的实施方式，能够提供能够一边保持驱动力一边调整共振频率的超声波振子和超声波处置器具。附图说明图1示出本实施方式的超声波振子的立体图。图2示出本实施方式的设计值下的超声波振子的概略图。图3示出本实施方式的设计值下的超声波振子的一个周期。图4示出本实施方式的比设计值长的超声波振子的概略图。图5示出本实施方式的比设计值长的超声波振子的一个周期。图6示出本实施方式的比设计值长的超声波振子的控制后的概略图。图7示出本实施方式的比设计值长的超声波振子的控制后的一个周期。图8示出本实施方式的比设计值短的超声波振子的概略图。图9示出本实施方式的比设计值短的超声波振子的一个周期。图10示出本实施方式的比设计值短的超声波振子的控制后的概略图。图11示出本实施方式的比设计值短的超声波振子的控制后的一个周期。图12示出将锆钛酸铅用于调整用压电元件的情况下的短路层数与共振频率的关系。图13示出将铌酸锂用于调整用压电元件的情况下的短路层数与共振频率的关系。图14示出将锆钛酸铅用于调整用压电元件的情况和将铌酸锂用于调整用压电元件的情况下的短路层数与频率变动比例的关系。图15示出第一调整用压电元件单元和第二调整用压电元件单元分别使用不同厚度的第一调整用压电元件和第二调整用压电元件形成的情况。图16示出另一实施方式的超声波振子。图17示出应用本实施方式的超声波振子的处置器具的一部分。图18示出本实施方式的超声波医疗装置的整体结构。图19示出本实施方式的超声波医疗装置的振子单元的整体的概略结构。图20示出本实施方式的超声波医疗装置的另一方式的超声波医疗装置的整体结构。具体实施方式下面，对本实施方式的超声波振子1进行说明。图1示出本实施方式的超声波振子1的立体图。如图1所示，本实施方式的超声波振子1具有：金属块2，其具有第一金属块21和第二金属块22；驱动用压电元件单元3，其在第一金属块21和第二金属块22之间层叠有多个驱动用压电元件31；第一调整用压电元件单元4，其在第一金属块2和驱动用压电元件单元3之间层叠有多个第一调整用压电元件41；以及第二调整用压电元件单元5，其在第二金属块22和驱动用压电元件单元3之间层叠有多个第二调整用压电元件51。这里，驱动用压电元件单元3构成驱动单元，第一调整用压电元件单元4和第二调整用压电元件单元5构成调整单元。第一金属块21与第一调整用压电元件单元4、第一调整用压电元件单元4与驱动用压电元件单元3、驱动用压电元件单元3与第二调整用压电元件单元5、以及第二调整用压电元件单元5与第二金属块22通过接合材料6而紧密地接合。并且，驱动用压电元件31、第一调整用压电元件41、以及第二调整用压电元件51的各压电元件彼此也通过未图示的接合材料而紧密地接合。在本实施方式的超声波振子1中，金属块2、驱动用压电元件31、第一调整用压电元件41、以及第二调整用压电元件51的接合截面为矩形。在各压电元件上安装有电极32、33、42、52。但是，驱动用压电元件单元3的驱动用电极32、33分别间隔一个地连接层叠为极化方向交替反转的驱动用压电元件31。例如，第一驱动用电极32安装于从第一调整用压电元件单元4侧起第奇数个的驱动用压电元件31，第二驱动用电极33安装于从第一调整用压电元件单元4侧起第偶数个的驱动用压电元件31。而且，第一驱动用电极32和第二驱动用电极33分别独立地与后述的交流电源的两个电极连接。这里，对本实施方式的超声波振子1的各材料进行说明。金属块2由硬铝等铝合金、钛合金、纯钛、不锈钢、软钢、镍铬钢、工具钢、黄铜、蒙乃尔合金等构成。驱动用压电元件31、第一调整用压电元件41、以及第二调整用压电元件51优选使用居里点高的单晶铌酸锂。例如，优选使用被称作36度旋转Y切的结晶方位的铌酸锂晶片，使得各压电元件31、41、51的厚度方向的机电耦合系数大，在铌酸锂晶片的正面和背面上成膜有Ti/Pt、Cr/Ni/Au等基底金属之后，通过切割等切成矩形而制成，使得铌酸锂与非铅焊料的润湿性、粘附性良好。接合材料6使用具有比居里点低的融点优选居里点的一半以下的融点的非铅焊料。然而，在使用焊料作为接合材料，将焊料的供给方法采用焊料颗粒(pellet)的情况下，很难对有凹凸形状的部分进行接合而没有气泡。因此，优选金属块2和各压电元件31、41、51的涂覆了接合材料的面分别由平面构成。图2示出本实施方式的设计值下的超声波振子1的概略图。图3示出本实施方式的设计值下的超声波振子1的一个周期。如图2所示，关于本实施方式的设计值下的超声波振子1，驱动用压电元件单元3的第一驱动用电极32与交流电源6的一方的电极连接，第二驱动用电极33与交流电源6的另一方的电极连接。并且，将第一调整用电极42中的预先确定的规定数量的电极短路作为第一初始短路电极42a，其他电极作为第一初始开放电极42b。同样地，将第二调整用电极52中的预先确定的规定数量的电极短路作为第二初始短路电极52a，其他电极作为第二初始开放电极52b。如图3所示，本实施方式的设计值下的超声波振子1以设计值的周期T0进行振动。另外，图3的横轴表示时间，纵轴表示点A的X方向的位移。首先，对本实施方式的比设计值长的超声波振子1进行说明。图4示出本实施方式的比设计值长的超声波振子1的概略图。图5示出本实施方式的比设计值长的超声波振子1的一个周期。如图4所示，本实施方式的因各部件的厚度尺寸的偏差等而导致全长比设计值长的例子的超声波振子1例如在X方向上长出2B的量。该例子的超声波振子1共振频率降低，像图5所示那样以比设计周期T0长的第一周期T1进行振动。图6示出本实施方式的比设计值长的超声波振子1的控制后的概略图。图7示出本实施方式的比设计值长的超声波振子1的控制后的一个周期。如图6所示，在本实施方式的比设计值长的例子的超声波振子1中，开放第一调整用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波振子，其特征在于，该超声波振子具有：两个金属块；驱动单元，其配置于所述金属块之间，由于交变电压的施加而产生压电效应从而进行振动；以及至少一个调整单元，其以绝缘状态配置于所述金属块和所述驱动单元之间，杨氏模量发生变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声波振子，其特征在于，该超声波振子具有：两个金属块；驱动单元，其配置于所述金属块之间，由于交变电压的施加而产生压电效应从而进行振动；以及至少一个调整单元，其以绝缘状态配置于所述金属块和所述驱动单元之间，杨氏模量发生变化。2.根据权利要求1所述的超声波振子，其中，所述调整单元具有：第一调整单元，其配置于一方的所述金属块和所述驱动单元之间；以及第二调整单元，其配置于另一方的所述金属块和所述驱动单元之间。3.根据权利要求1或2所述的超声波振子，其中，所述调整单元关于所述驱动单元对称配置。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的超声波振子，其中，所述驱动单元具有多个层叠的驱动用压电元件、以及与各个所述驱动用压电元件接合且与施加交变电压的交流电源连接的驱动用电极，所述调整单元具有多个层叠的调整用压电元件、以及与各个所述调整用压电元件接合的调整用电极。5.根据权利要求4所述的超声波振子，其中，所述调整用电极的至少一部分预先被短路，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井长英，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP