专利名称：超声波振动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有振子的超声波振动装置，该振子具有 沿着振动方向交替排列的多个振动元件和多个电极部，多个同 极的电极部借助桥接部依次连结起来而进行电连接。
背景技术：
在日本特开平4 - 156983号公才艮、美国专利第6278218号 说明书或美国专利第5989275号说明书中公开了螺栓紧固朗之 万(Langevin)型振子。在螺栓紧固朗之万型振子中，压电元 件与电极板沿着纵向交替排列。电极板具有沿着纵向交替配置 的负电极板和正电才及板。同极的多个电极寿反借助桥接部依次连 结起来，而进行电连接。通过对负电极板和正电极板施加驱动 电压，对压电元件施加驱动电压而产生超声波振动，使整个振 子沿着纵向产生超声波振动。
当振子产生超声波振动时，桥接部也会沿着纵向产生超声 波振动。在此，当桥接部沿着纵向以外的方向产生超声波振动 时，桥接部容易变疲劳，有可能断裂。
发明内容
本发明是着眼于上述课题而做成的，其目的在于提供一种 防止桥接部断裂的超声波振动装置。
在本发明的一实施方式中，超声波振动装置具有振子，其 特征在于，上述振子具有至少2个振动元件、至少3个电极部 以及桥接部，该至少2个振动元件被施加驱动电压而产生超声 波振动，上述至少3个电极部包括沿着振动方向交替配置的至少2个第l电极部和至少l个第2电才及部，上述电才及部和上述振动 元件沿振动方向交替排列，通过对上述第l电极部和上述第2电 极部施加驱动电压来使上述振子沿着上述振动方向 一体地进行 超声波振动；上述桥接部使上述至少2个第l电极部中的2个第1 电极部相互连结而进行电连接；上述超声波振动装置还具有用 于抑制上述桥4妄部向上述振动方向以外的方向进行振动的防振 部。
在本实施方式中，利用防振部来抑制桥接部向振子的振动 方向以外的方向进行振动，由此可防止桥4妻部断裂。
在本发明最佳的一实施方式中，超声波振动装置的特征在 于，上述桥接部由柔软的挠性基板形成。
在本实施方式中，桥接部由柔软的挠性基板形成，由此可 防止桥接部发生断裂。
在本发明最佳的一实施方式中，超声波振动装置的特征在 于，其具有至少3个上述第1电极部、至少2个上述第2电极部、 以及用于将上述至少3个第l电极部依次连结起来的至少2个上 述桥接部，上述至少2个桥接部中的电压供给侧的规定桥接部 的疲劳强度小于比该桥接部更靠电压被供给侧的桥接部的疲劳 强度。
在本实施方式中，电压供给侧的桥接部的疲劳强度小于电 压被供给侧的桥接部的疲劳强度，由此使电压供给侧的桥接部 先于电压被供给侧的桥接部断裂。因此，在桥接部断裂的情况 下，使由振动元件、电极部以及桥接部形成的振动部的静电容 量发生较大的变化，系统的耦合可靠地丧失，并使系统可靠地 停止。因此，能够防止振子在不良的振动状态下继续振动。
图l是表示本发明的第l实施方式的超声波处理装置的立 体图。
图2是表示本发明的第l实施方式的振子的局部剖侧视图。 图3是表示本发明的第l实施方式的振动发生部的分解立 体图。
图4是表示本发明的第2实施方式的振子的侧视图。 图5是表示本发明的第3实施方式的振子的局部剖侧视图。 图6是表示本发明的第4实施方式的振子的局部剖侧视图。 图7是表示本发明的第5实施方式的振动发生部的剖视图。 图8是表示本发明的第6实施方式的电极构件的展开图。 图9是表示本发明的第7实施方式的振子的侧视图。
图ll是表示本发明的参考实施方式的电极构件的展开图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。 图l至图3表示本发明的第l实施方式。 参照图l,对超声波处理装置的概略结构进行说明。 超声波处理装置具有细长鞘(sheath)单元12。在鞘单元12 的基端侧连接有供操作者握持操作的把手单元14。在把手单元 14上配设有开闭自如的一对把手16。在把手单元14的基端侧连 接有振子单元18。在振子单元18内内置有产生超声波振动的振 子。电线22从振子单元18延伸出，且使电线22与装置主体连接。 借助电线2 2从装置主体向振子供给驱动电压，在振子中产生超 声波振动。在振子的顶端部连接有用于传递超声波振动的细长 探头24的基端部。将探头24贯穿于把手单元14以及鞘单元12
6中，并从鞘单元12的顶端部突出。另外，在鞘单元12的顶端部 配设有钳部件(jaw)26。通过对把手单元14的一对把手16进行 开闭操作，使钳部件26相对于探头24的顶端部进行开闭动作。 由探头24的顶端部和钳部件26把持生体组织，使探头24产生超 声波振动，由此能对生体组织进行处理。
参照图2以及图3，对振子20进行详细的说明。 在振子20的基端侧，形成有用于产生超声波振动的振动发 生部28。在振动发生部28中，使作为振动元件的厚圆板状的多 个压电元件30、与作为电极部的薄圆板状的多个电极板32a、 32b互相同轴地沿着作为超声波处理装置长度方向的纵向相互 交替排列。4吏作为多个电极板32a、 32b的负电才及板32a和正电 极板32b沿着纵向进行交替配置。利用桥接部34a、 34b将同极 的相邻两电极板32a、 32b连结起来而进行电连接。即，利用桥 接部34a、 34b将同极的多个电极板32a、 32b沿着纵向依次连 结起来。桥接部34a、 34b由自两电极板32a、 32b向径向外方 延伸的两端延伸部和用于将两延伸部连结起来的沿纵向延伸的 中间连接部形成。同极的多个桥接部34a、 34b依次沿着纵向沿 着圆周方向错开180。配置，负极和正极的多个桥接部34a、 34b 依次沿着纵向沿着圆周方向错开90。配置。引出部36a、 36b分 别从最基端的负电招j反32a、正电极板32b向基端侧延伸，使电 才及4反32a、 32b与引出吾卩36a、 36b进4亍电连4妄。在引出吾卩36a、 36b分别连接有电压电缆，使电压电缆向电线22导入。在本实 施方式中，同才及的电极4反32a、 32b、桥4妄部34a、 34b以及引 出部36a、 36b是通过对一体的电才及构件40a、 40b进行弯曲加 工而形成的。在纟展动发生部28的顶端侧配置有喇叭部42。喇叭 部42构成用于对超声波振动进行放大并传递的振动传递部29， 且呈大致圆柱状沿纵向延伸。在喇叭部42的基端部形成有法兰部43,在法兰部43的基端面上设置有向基端侧突出的螺栓。将 螺栓贯穿于电极板32a、 32b和压电元件30的中央开口中，在螺 栓的末端部螺紋连接有衬板44。通过将衬板44拧在螺栓上，由 喇叭部42的基端面和衬板44的顶端面将压电元件30和电极板 32a、 32b夹持。
在振子20的振动发生部28上外套有作为防振构件的管状 外套构件46。外套构件46具有绝缘性及较小的弹性，且形成向 径向内侧收缩的状态。并且，外插构件46覆盖桥接部34a、 34b， 且对桥接部34a、 34b施力口向径向内侧的负荷。在本实施方式中， 使用热收缩管作为外套构件4 6 。
在使振子2 0产生超声波振动的情况下，借助负极和正极的 电压电缆，对负电极构件40a、正电极构件40b施加驱动电压。 对负电极板32a与正电极板32b之间的各压电元件30施加驱动 电压，使各压电元件30产生超声波振动，且使整个振子20沿着 纵向产生超声波振动。因此，也使桥接部34a、 34b沿着纵向产 生超声波振动。在此，由外套构件46对桥接部34a、 34b施力口向 径向内侧的负荷，由外套构件46防止桥接部34a、 34b向纵向以 外的方向振动，这样抑制了桥接部34a、 34b向纵向以外的方向 振动。结果降低了桥接部34a、 34b的疲劳，从而能够防止桥接 部34a、 34b断裂。
另外，在本实施方式的振子20中，借助贯穿于压电元件30 和电极板32a、 32b的中央开口中的螺栓，使喇叭部42与村板44 进行电连接。即，使最基端的负电极板32a、村板44、螺栓以 及喇P八部42进^f于电连4妄。因此，4吏喇叭部42的基端部的法兰部 43起到作为电极部的负电极板的功能，由此可以省略与法兰部 43邻接的负电极板32a、和用于将该负电极板32a与相邻的负电 极板32a连结起来的桥接部34a。
8图4表示本发明的第2实施方式。
在本实施方式的振子20中，在桥4妻部34a、 34b与压电元件
埋入构件48具有绝缘性和弹性。在本实施方式中，埋入构件48 由硅酮橡胶形成。在使振子20产生超声波振动的情况下，埋入 构件48与桥4妻部34a 、 34b的向纵向以外的方向的振动产生干 涉，从而抑制了桥接部34a、 34b发生向纵向以外的方向的振动。 图5表示本发明的第3实施方式。
在振子单元18中，将振子20收容于作为收容部的外壳50 内，且将振子20的振动发生部28配置于密封的内部空间52内。 在外壳50与桥接部34a、 34b之间夹设有作为防振构件的夹设构 件54。夹设构件54具有绝缘性和弹性，且被压缩于外壳50与桥 4妻部34a、 34b之间，并^j"桥4妻部34a、 34b施力口向4至向内侧的 负荷。在本实施方式中，使用橡胶板作为夹设构件54。在使振 子20产生超声波振动的情况下，由夹设构件54向桥接部34a、 34b施加向径向内侧的负荷，由夹设构件54防止桥4^部34a、 34b向纵向以外的方向振动，而且夹i殳构件54与桥接部34a、 34b向纵向以外的方向的振动产生干涉，因而能抑制桥接部 34a、 34b向纵向以外的方向振动。
图6表示本发明的第4实施方式。
在本实施方式中，在配置有振动发生部28的内部空间52内 填充作为防振溶液的填充液56。填充液56具有绝缘性和较高的 粘性。在本实施方式中，使用硅油(silicone oil)作为填充液56。 在使振子20产生超声波振动的情况下，填充液56与桥接部34a、 34b向纵向以外的方向的振动产生干涉，乂人而抑制桥4妻部34a、 34b向纵向以外的方向振动。另外，在内部空间52未填充有填 充液56的情况下，当对超声波处理装置实施使用了高温高压水蒸气的高压蒸汽(autoclave)灭菌时等，水蒸气有可能进入到外 壳50的内部空间52内，使水滴附着到振动发生部28的表面上， 而使振动发生部28的静电容量发生变化，使振子20的振动特性 发生变化。在本实施方式中，在内部空间52内填充了绝缘性的 填充液56，因而可防止水蒸气进入到内部空间52中，从而防止 振子20的振动特性发生变化。
图7表示本发明的第5实施方式。
在本实施方式中，电极构件40a、 40b由柔软的挠性基板形 成。在本实施方式中，挠性基板形成为将层压板(laminate)层 60夹在一对导电层58之间这样的三层构造，导电层58由铜箔形 成，层压板层60由聚酰亚胺薄膜形成。这样，桥接部34a、 34b 由柔软的挠性基板形成，因而即使在桥接部34a、 34b产生向纵 向以外的方向的振动的情况下，也难以4吏桥4妄部34a、 34b变疲 劳，从而可防止桥4妻部34a、 34b断裂。
图8表示本发明的第6实施方式。
在本实施方式中，在至少一电才及构件40a、 40b例如负电极 构件40a中，在多个桥接部34a中的最靠近电压供给侧即基端侧 的桥接部34a内形成有作为孔部的狭缝62。因此，4吏该桥接部 34a的疲劳强度小于比该桥接部34a更靠电压被供给侧即顶端 侧的桥接部34a的疲劳强度。在各桥接部34a的疲劳强度相互相 等的情况下，当使振子20产生超声波振动时，有可能使电压被 供给侧的桥接部34a先产生断裂。若电压被供给侧的桥接部34a 产生了断裂时，有可能使振子20的静电容量的变化变小，而保 持系统的耦合，使振子20在不良的振动状态下继续进行振动。 在本实施方式中，使多个桥接部34a、 34b中的最靠近电压供给 侧的桥接部34a 、 34b的疲劳强度小于比该桥接部34a更靠近电 压被供给侧的桥接部34a、 34b的疲劳强度，因而当振子20产生超声波振动时，使该桥接部34a、 34b最先产生断裂，而使振子 20的静电容量发生较大的变化，系统的耦合可靠地丧失，使系 统可靠地停止。因此，可防止振子20在不良的振动状态下继续 振动。
另外，也可以在引出部36a、 36b上形成狭缝62。 图9表示本发明的第7实施方式。
在本实施方式中，使用了电压被供给侧的顶端侧电极构件 64a、 64b和电压供给侧的基端侧电极构件66a、 66b作为电极 构件40a、 40b。将顶端侧电极构件64a、 64b的最基端的电极 板68a、 68b与基端侧电极构件66a、 66b的最顶端的电极板70a、 70b相互叠合在相邻的两压电元件30之间，且使两者进行电连 接。在此，使形成基端侧电极构件66a、 66b的材料的疲劳强度 小于形成顶端侧电极构、件64a、 64b的材料的疲劳强度。在本实 施方式中，基端侧电极构件66a、 66b由磷青铜、锌白铜等形成， 顶端侧电^ l构件64a、 64b由^t皮铜、i^铜等形成。与第7实施方 式同样，当振子20产生超声波振动时，电压供给侧的基端侧电 极构件66a、 66b的桥接部34a、 34b会最先产生断裂，这样可 防止振子20在不良的振动状态下继续振动。
图IO至图12表示本发明的参考实施方式。
在本参考实施方式的电气绝缘构件中，在桥接部34a、 34b 和引出部36a、 36b实施了绝缘包皮(wrapping)68。在振子20 的振动发生部28中，将桥接部34a、 34b和引出部36a、 36b酉己 置于异性的电极板32a、 32b的附近，因而在桥接部34a、 34b 和引出部36a、36b上未实施绝缘包皮68，特别在振子20为小型， 且将驱动电压设为高电压以使振子20以高输出进行工作的情 况下，有可能使该桥接部34a、 34b、引出部36a、 36b与异性 的电极才反32a、 32b之间发生短路。在本实施方式中，在桥接部34a、 34b和引出部36a、 36b上施加了绝乡彖包皮68,由此可防 止桥接部34a、 34b、引出部36a、 36b与异性的电极板32a、 32b 之间发生短路，并能使振子20小型化、高输出化。
另外，也可以使用绝缘涂层替代绝缘包皮68。当使用绝缘 涂层时，装配前在对电极构件40a、 40b的电才及板32a、 32b进 行保护的状态下，使用喷涂器(spray)、毛笔等在桥接部34a、 34b和引出部36a、 36b上涂敷涂层。
权利要求
1.一种超声波振动装置，该超声波振动装置具有振子，其特征在于，上述振子具有至少2个振动元件、至少3个电极部以及桥接部，该至少2个振动元件被施加驱动电压而产生超声波振动；该至少3个电极部包括沿着振动方向交替配置的至少2个第1电极部和至少1个第2电极部，上述电极部和上述振动元件沿振动方向交替排列，通过对上述第1电极部和上述第2电极部施加驱动电压来使上述振子沿着上述振动方向一体地进行超声波振动；该桥接部将上述至少2个第1电极部中的2个第1电极部相互连结而进行电连接；上述超声波振动装置还具有用于抑制上述桥接部向上述振动方向以外的方向振动的防振部。
2. 根据权利要求l所述的超声波振动装置，其特征在于， 上述防振部具有覆盖了上述桥接部的至少 一部分的防振构件。
3. 根据权利要求l所述的超声波振动装置，其特征在于， 上述防振部具有设置于上述振动元件和上述电极部中的至少 一 方与上述桥接部之间的防振构件。
4. 根据权利要求l所述的超声波振动装置，其特征在于， 上述超声波振动装置还具有用于收容上述振子的收容部， 上述防振部具有设置于上述桥接部与上述收容部之间的防振构件。
5. 根据权利要求l所述的超声波振动装置，其特征在于， 上述超声波振动装置还具有用于收容上述振子的收容部，
6. 根据权利要求l所述的超声波振动装置，其特征在于， 上述桥接部由柔软的挠性基板形成。
7. 根据权利要求l所述的超声波振动装置，其特征在于，上述超声波振动装置具有至少3个上述第l电极部、至少2 个上述第2电极部、以及用于将上述至少3个第l电极部依次连 结起来的至少2个上述桥接部，劳强度小于比该桥接部更靠近电压被供给侧的桥接部的疲劳强 度。
8. 根据权利要求7所述的超声波振动装置，其特征在于， 上述电压供给侧的桥接部具有孔部。
9. 根据权利要求7所述的超声波振动装置，其特征在于， 使形成上述电压供给侧的桥接部的材料的疲劳强度小于形成上述电压被供给侧的桥接部的材料的疲劳强度。
全文摘要
本发明提供一种超声波振动装置，其具有振子(20)，其特征在于，振子(20)具有至少2个振动元件(30)，其被施加驱动电压而产生超声波振动；至少3个电极部(32a、32b)，且包括沿着振动方向交替配置的至少2个第1电极部(32a)和至少1个第2电极部(32b)，上述电极部(32a、32b)和振动元件(30)沿振动方向交替排列，通过对第1电极部(32a)和第2电极部(32b)施加驱动电压来使振子(20)沿着振动方向一体地产生超声波振动；以及桥接部(34a、34b)，其将至少2个第1电极部(32a)中的2个第1电极部(32a)相互连结起来并进行电连接；超声波振动装置还具有用于抑制桥接部(34a、34b)向振动方向以外的方向振动的防振部(46、48、54、56)。
文档编号B06B1/02GK101596521SQ20091000761
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月12日 优先权日2008年6月3日
发明者山田将志, 平井祐治, 腰越真知子 申请人:奥林巴斯医疗株式会社