[发明专利]超声波振动器件及超声波医疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备激励超声波振动的超声波振动器件及具备该超声波振动器件的超声波医疗装置。

背景技术

近年来，已知具备超声波振子的超声波医疗装置。作为超声波医疗装置，包括将生物体内的状态图像化的超声波诊断装置、在外科手术中进行凝固切割的超声刀等。在这些装置中，在根据电信号生成超声波振动的超声波振子中使用压电材料，使用以PZT(锆钛酸铅)为代表的压电陶瓷、压电单晶。另外，以低阻抗化、高功率化为目的，使用由多个压电材料层叠而成的构造。

作为将压电单晶层叠而成的超声波振子，已知有例如JP特开2001-102650号公报所公开的技术。该现有的振子是使用接合用金属材料将由ABO3型钙钛矿结构构成的单晶(1－x)Pb(B1，B2)O3－xPbTiO3(x＝0－0.55，且B1＝Mg、Zn、Ni、Sc、In、Yb、Lu，B2＝Nb、Ta)粘贴2张以上，进行加热接合之后，进行分极而得的层叠压电单晶元件。

在现有的振子中使用的单晶材料，由单轴性的材料在振子的层叠方向分极，所以层叠方向成为旋转对称轴，在与层叠方向垂直的方向、即振子的面内的变形相同，与方向无关。

但是，某些压电单晶材料，层叠方向不成为旋转对称轴，根据方向的不同而压电常数不同，应变方式有所不同。在将层叠方向不成为旋转对称轴的至少2张以上的压电单晶材料进行层叠、层叠方向的分极成分交替地反转的例如朗之万型振子中，将各压电元件的表面、背面交替地反转来进行层叠，所以存在不能够使与层叠方向垂直(正交)的面内方向的变形、即压电振子的面内方向的变形相对于全部方向在相邻的压电振子之间一致的问题。此外，以往的朗之万型振子，由于相邻的压电振子之间的面内方向的应变不一致，所以面内方向的变形受阻，其结果，影响到层叠方向的变形，对变形相对于相同的输入电压来讲变小的层间作用多余的应力而容易破裂，驱动时有可能损伤。

在此，本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种超声波振动器件及使用了该超声波振动器件的超声波医疗装置，该超声波振动器件尽可能减小压电振子的面内方向的变形的阻碍及相邻振子间的多余的应力，防止驱动时的损伤，且更有效地得到振子层叠方向的变形。

发明内容

为了解决课题的手段

本发明的一个方式的超声波振动器件，具有以使分极成分交替地反转的方式层叠的多个压电单晶板，使与来自夹装于所述多个压电单晶板的电极的电压施加方向正交的方向的应变变形最大的方向一致，将所述多个压电单晶板层叠。

另外，本发明的一个方式的超声波医疗装置，具备超声波振动器件，该超声波振动器件具有以使分极成分交替地反转的方式层叠的多个压电单晶板，使与来自夹装于所述多个压电单晶板的电极的电压施加方向正交的方向的应变变形最大的方向一致，将所述多个压电单晶板层叠。

根据以上所述的本发明，提供一种超声波振动器件及使用了该超声波振动器件的超声波医疗装置，该超声波振动器件尽可能减小压电振子的面内方向的变形的阻碍及相邻振子间的多余的应力，防止驱动时的损伤，且更有效地得到振子层叠方向的变形。

附图说明

图1是表示本发明的一个方式的超声波医疗装置的整体构成的剖视图。

图2是表示振子单元的整体的概要结构的图。

图3是表示超声波振子的构成的立体图。

图4是表示超声波振子的构成的局部剖视图。

图5是表示层叠振子的构成的剖视图。

图6是表示单晶晶片的立体图。

图7是从单晶晶片的抛光面侧观察的俯视图。

图8是表示压电单晶板的应变方式的图，(a)为电压施加方向，(b)表示垂直(正交)应变，(c)表示剪切应变。

图9是表示压电应变常数的基板上的面内方向依赖性的图。

图10是表示施加了垂直应变和剪切应变的压电应变常数的基板上的面内方向依赖性的图。

图11是表示层叠振子的晶片坐标系的相对关系的示意图。

图12是表示压电单晶板的第1例，表示其变形最大的方向的俯视图。

图13是表示压电单晶板的第2例，表示其变形最大的方向的俯视图。

图14是表示压电单晶板的第3例，表示其变形最大的方向的俯视图。

图15是表示设置了形成有第1标识部的电极的压电单晶板的一面的俯视图。

图16是表示设置了形成有第2标识部的电极的压电单晶板的另一面的俯视图。

具体实施方式