[发明专利]超声波振子

说明书

本发明提供一种超声波振子(1)，其包括在厚度方向上层叠的、产生厚度方向的纵向振动的多个压电元件(51、52、53、54)，该多个压电元件(51、52、53、54)以从纵向振动的波腹侧向纵向振动的波节(N)侧去厚度依次变大的方式排列。

技术领域

本发明涉及超声波振子。

背景技术

以往，在外科治疗中，人们使用利用超声波振子产生的振动进行 处理的外科用器具(例如参考专利文献1)。外科用器具中安装的超声 波振子包括由在厚度方向上层叠的多个压电元件构成的层叠体，所述 超声波振子产生的纵向振动的波节位于该层叠体内。

专利文献1：日本特表2010-535089号公报

发明内容

超声波振子因为随振动而发热，所以其整体的温度在使用中逐渐 上升。因为超声波振子的谐振频率随温度而不同，所以当超声波振子 的谐振频率因温度上升而变化时，超声波振子的谐振频率相对于对该 超声波振子供给的驱动电压的频率的偏离变大，超声波振子的输出(振 动振幅)降低。为了持续维持高输出而需要增大驱动电压，这会导致 进一步的发热，或者超声波振子的驱动变得不稳定。由于专利文献1 中记载的超声波振子难以抑制发热，所以存在难以以高输出稳定地持 续驱动超声波振子的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制 发热、且以高输出稳定地持续驱动的超声波振子。

为了实现上述目的，本发明提出了以下技术方案。

本发明提供一种超声波振子，其包括：在厚度方向上层叠的、产 生所述厚度方向的纵向振动的多个压电元件，该多个压电元件以从所 述纵向振动的波腹(也称为“振动腹”)侧向所述纵向振动的波节(也 称为“振动节”)侧去厚度依次变大的方式排列。

根据本发明，通过在厚度方向上对层叠的多个压电元件施加电压 而使压电元件在厚度方向上振动，能够使多个压电元件整体产生厚度 方向的纵向振动。

在此情况下，多个压电元件以越靠近波节则越厚、越靠近波腹则 越薄的方式排列。当对多个压电元件施加相等大小的电压时，压电元 件越厚，则流过的电流量越少，压电元件越薄，则流过的电流量越多。 超声波振子中，波节侧的压电元件的位移量较小，因此需要的电流量 较小，波腹侧的压电元件的位移量较大，因此需要的电流量较大。

因此，通过在波节侧配置较厚的压电元件，能够防止输入过多的 电流，抑制波节处的发热。特别是，超声波振子中，波节处的发热量 较大。因此，通过抑制波节处的发热，能够有效地抑制超声波振子整 体的发热，以高输出稳定地持续驱动。并且，通过在波腹侧配置较薄 的压电元件，能够提高输出。而且，厚度不同的压电元件之间振动速 度不同。于是，通过使压电元件的厚度依次变薄或变厚，能够防止相 邻的压电元件之间的振动速度的差异引起振动的传递效率降低，从而 能够进一步提高输出。

在上述发明中，上述多个压电元件也可以按从最靠上述波腹侧的 压电元件向最靠上述波节侧的压电元件去厚度依次变大的方式排列。

在上述发明中，上述多个压电元件也可以按从上述波腹侧向上述 波节侧去压电常数依次变大的方式排列，并且也可以按从最靠上述波 腹侧的压电元件向最靠上述波节侧的压电元件去压电常数依次变大的 方式排列。

此外，在上述发明中，上述多个压电元件也可以按从上述波腹侧 向上述波节侧去杨氏模量依次变小的方式排列，并且也可以按最靠上 述波节侧的压电元件的杨氏模量比最靠上述波腹侧的压电元件的杨氏 模量小的方式排列。

通过采用上述结构，能够获得较好的抑制发热的效果，并且能够 进一步提高振动的产生效率和传递效率。

在上述发明中，上述多个压电元件产生的上述纵向振动，也可以 在该多个压电元件的上述厚度方向上的中途位置具有波腹，并且在上 述多个压电元件的上述厚度方向上的两侧具有波腹。