本發(fā)明涉及一種具備通過被供給電力來產(chǎn)生超聲波振動的元件單元(壓電元件)的振動產(chǎn)生單元。另外，涉及一種具備該振動產(chǎn)生單元的振動體單元以及具備該振動體單元的超聲波處置器具。

背景技術(shù)：

在專利文獻(xiàn)1中公開了一種使用超聲波振動來對生物體組織等處置對象進(jìn)行處置的超聲波處置器具。在該超聲波處置器具中，設(shè)置有具備通過被供給電力來產(chǎn)生超聲波振動的多個壓電元件的元件單元。所產(chǎn)生的超聲波振動通過振動傳遞構(gòu)件(探頭)被傳遞到設(shè)置于振動傳遞構(gòu)件的前端部的處置部。包括壓電元件的元件單元的前端抵接于前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定部)的基端。在前質(zhì)量塊中設(shè)置有被振子殼體支承的凸緣部和用于將超聲波振動的振幅放大的變幅桿。在前質(zhì)量塊中，元件單元的前端抵接于凸緣部，在凸緣部的前端側(cè)連接有變幅桿。

專利文獻(xiàn)1：專利第4918565號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在如所述專利文獻(xiàn)1那樣的超聲波處置器具中，元件單元(壓電元件)的聲阻抗與前質(zhì)量塊的聲阻抗不同，在元件單元與前質(zhì)量塊的邊界位置，針對朝向前端側(cè)傳遞的超聲波振動的聲阻抗發(fā)生變化。另外，在元件單元和前質(zhì)量塊通過超聲波振動而進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波節(jié)位于被振子殼體支承的凸緣部或凸緣部的附近。因此，在元件單元的前端抵接于凸緣部的結(jié)構(gòu)中，聲阻抗發(fā)生變化的元件單元與前質(zhì)量塊的邊界位置位于超聲波振動的振動波節(jié)或振動波節(jié)的附近，從超聲波振動的振動波腹到邊界位置的距離變大。由于元件單元與前質(zhì)量塊的邊界位置位于由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力變大的振動波節(jié)或振動波節(jié)的附近，因此超聲波振動的振幅由于邊界位置處的聲阻抗的變化而發(fā)生變化(前質(zhì)量塊處的振幅比元件單元處的振幅大。)。

在此，元件單元的壓電元件由于隨時間劣化、熱殺菌處理等而特性發(fā)生變化。由于壓電元件的特性變化，因此元件單元的聲阻抗也相對于制造時而發(fā)生變化，元件單元與前質(zhì)量塊的邊界位置處的超聲波振動的振幅的放大率(變幅比)發(fā)生變化。由于邊界位置處的振幅的放大率發(fā)生變化，因此振動傳遞構(gòu)件的處置部處的振動速度(振幅)發(fā)生變化。由于處置部處的振動速度發(fā)生變化，因此處置中的處置性能發(fā)生變化。

本發(fā)明是著眼于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠降低壓電元件的特性變化對振動傳遞構(gòu)件(處置部)處的振動速度造成的影響的振動產(chǎn)生單元。另外，提供一種具備該振動產(chǎn)生單元的振動體單元以及超聲波處置器具。

用于解決問題的方案

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的某個方式的振動產(chǎn)生單元具備：前質(zhì)量塊，其具備被收容殼體支承的凸緣部以及設(shè)置于比所述凸緣部靠基端側(cè)的位置的組件部，該前質(zhì)量塊能夠傳遞超聲波振動；以及元件單元，其具備通過被供給電力來產(chǎn)生所述超聲波振動的壓電元件，該元件單元將前端抵接于所述組件部的基端，并且通過所述前質(zhì)量塊從所述基端側(cè)向前端側(cè)傳遞由所述壓電元件產(chǎn)生的所述超聲波振動，由此使所述前質(zhì)量塊在使基準(zhǔn)振動波腹位于與所述組件部之間的邊界位置或所述邊界位置的附近的規(guī)定的頻率區(qū)域內(nèi)進(jìn)行振動，該基準(zhǔn)振動波腹是位于比所述凸緣部靠所述基端側(cè)的位置的振動波腹中的一個振動波腹。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠降低壓電元件的特性變化對振動傳遞構(gòu)件(處置部)處的振動速度造成的影響的振動產(chǎn)生單元。另外，能夠提供一種具備該振動產(chǎn)生單元的振動體單元以及超聲波處置器具。

附圖說明

圖1是示出第一實施方式所涉及的超聲波系統(tǒng)的概要圖。

圖2是概要性地示出第一實施方式所涉及的振子單元的結(jié)構(gòu)的截面圖。

圖3是示出第一實施方式所涉及的振動產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)并且說明振動體單元在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的概要圖。

圖4是示出第一變形例所涉及的振動產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)并且說明振動體單元在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的概要圖。

圖5是示出第二變形例所涉及的振動產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)并且說明振動體單元在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的概要圖。

圖6是示出第三變形例所涉及的振動產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)并且說明振動體單元在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的概要圖。

圖7是示出第四變形例所涉及的振動產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)并且說明振動體單元在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的概要圖。

具體實施方式

(第一實施方式)

參照圖1至圖3來說明本發(fā)明的第一實施方式。

圖1是示出本實施方式的超聲波處置系統(tǒng)1的圖。如圖1所示，超聲波處置系統(tǒng)1具備超聲波處置器具2。超聲波處置器具2具有長邊軸c。在此，將與長邊軸c平行的方向(沿長邊軸c的方向)設(shè)為長邊軸方向。另外，長邊軸方向的一側(cè)是前端側(cè)(圖1的箭頭c1側(cè))，與前端側(cè)相反的一側(cè)是基端側(cè)(圖1的箭頭c2側(cè))。

超聲波處置器具2具備振子單元3、能夠由手術(shù)操作者等保持的保持單元5、護(hù)套6、鉗口(把持構(gòu)件)7以及振動傳遞構(gòu)件(前端側(cè)振動傳遞構(gòu)件)8。保持單元5具備：保持主體部11，其沿長邊軸c延伸設(shè)置；固定手柄12，其從保持主體部11朝向與長邊軸c交叉的某個方向延伸設(shè)置；以及可動手柄13，其以能夠轉(zhuǎn)動的方式安裝于保持主體部11?？蓜邮直?3相對于保持主體部11進(jìn)行轉(zhuǎn)動，由此可動手柄13相對于固定手柄12打開或關(guān)閉。在保持主體部11的前端側(cè)連結(jié)有作為旋轉(zhuǎn)操作輸入部的旋轉(zhuǎn)操作旋鈕15。旋轉(zhuǎn)操作旋鈕15能夠以長邊軸c為中心相對于保持主體部11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，在保持主體部11安裝有作為能量操作輸入部的能量操作按鈕16。

護(hù)套6以從前端側(cè)插入到旋轉(zhuǎn)操作旋鈕15的內(nèi)部和保持主體部11的內(nèi)部的狀態(tài)連結(jié)于保持單元5。另外，鉗口7以能夠轉(zhuǎn)動的方式安裝于護(hù)套6的前端部。振動傳遞構(gòu)件8從保持主體部11的內(nèi)部穿過護(hù)套6的內(nèi)部而朝向前端側(cè)延伸設(shè)置。在本實施方式中，振動傳遞構(gòu)件8的中心軸與長邊軸c一致，振動傳遞構(gòu)件8從基端到前端沿長邊軸c延伸設(shè)置。在振動傳遞構(gòu)件8的前端部設(shè)置有處置部17。振動傳遞構(gòu)件8以處置部17從護(hù)套6的前端朝向前端側(cè)突出的狀態(tài)貫穿護(hù)套6。通過使作為開閉操作輸入部的可動手柄13相對于固定手柄12進(jìn)行打開動作或關(guān)閉動作，護(hù)套6的可動部(未圖示)沿長邊軸c移動，從而鉗口7進(jìn)行轉(zhuǎn)動。通過鉗口7進(jìn)行轉(zhuǎn)動，鉗口7相對于振動傳遞構(gòu)件8的處置部17進(jìn)行打開動作或關(guān)閉動作。另外，護(hù)套6、鉗口7以及振動傳遞構(gòu)件8能夠與旋轉(zhuǎn)操作旋鈕15一體地以長邊軸c為中心相對于保持主體部11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

圖2是示出振子單元3的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1和圖2所示，振子單元3具備形成振子單元3的外殼的振子殼體21。振子殼體21以從基端側(cè)插入到保持主體部11的內(nèi)部的狀態(tài)連結(jié)于保持單元5。另外，在保持主體部11的內(nèi)部，振子殼體21以能夠與護(hù)套6分離的方式連結(jié)于護(hù)套6。線纜18的一端連接于振子殼體21。在超聲波處置系統(tǒng)1中，線纜18的另一端以能夠與能量源單元10分離的方式連接于能量源單元10。在此，能量源單元10例如是醫(yī)療用的電源裝置(能量控制裝置)，具備電源、轉(zhuǎn)換電路(均未圖示)等。另外，在能量源單元10中，控制電力的輸出的控制部(未圖示)由具備cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)或asic(applicationspecificintegratedcircuit：專用集成電路)的處理器形成，且設(shè)置有存儲器等存儲部(未圖示)。

另外，關(guān)于振子單元3，在振子殼體21的內(nèi)部設(shè)置有振動產(chǎn)生單元22。即，在本實施方式中，振子殼體21為在內(nèi)部收容振動產(chǎn)生單元22的收容殼體。振動產(chǎn)生單元22安裝于振子殼體21。振動產(chǎn)生單元22具備前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定部)23。在本實施方式中，前質(zhì)量塊23的中心軸與長邊軸c一致，前質(zhì)量塊23從基端到前端沿長邊軸c延伸設(shè)置。利用前質(zhì)量塊23的前端來形成振動產(chǎn)生單元22的前端。在保持主體部11的內(nèi)部，前質(zhì)量塊23的前端以能夠與振動傳遞構(gòu)件8的基端分離的方式連接于振動傳遞構(gòu)件8的基端。前質(zhì)量塊23連接于振動傳遞構(gòu)件8，由此振動傳遞構(gòu)件8連結(jié)于振動產(chǎn)生單元22的前端側(cè)。此外，在振動產(chǎn)生單元22上連結(jié)有振動傳遞構(gòu)件8的狀態(tài)下，振動產(chǎn)生單元22能夠與振動傳遞構(gòu)件8一體地以長邊軸c為中心相對于保持主體部11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

關(guān)于振動產(chǎn)生單元22，在前質(zhì)量塊23的基端側(cè)連接有柱狀的螺栓部(元件安裝部)25。在本實施方式中，螺栓部25的中心軸與長邊軸c一致，螺栓部25從基端到前端沿長邊軸c延伸設(shè)置。利用螺栓部25的基端來形成振動產(chǎn)生單元22的基端。前質(zhì)量塊23和螺栓部25例如由鈦(ti)等能夠傳遞超聲波振動的材料形成。此外，在本實施方式中，前質(zhì)量塊23和螺栓部25是不同的構(gòu)件，但前質(zhì)量塊23和螺栓部25也可以一體地形成。

另外，在螺栓部25上安裝有元件單元26和后質(zhì)量塊(基端側(cè)固定部)27。元件單元26和后質(zhì)量塊27形成為環(huán)狀，螺栓部(元件安裝部)25按元件單元26和后質(zhì)量塊27的順序貫穿它們，由此將元件單元26和后質(zhì)量塊27安裝于螺栓部25。因而，安裝于螺栓部25的元件單元26和后質(zhì)量塊27配置在螺栓部25的外周側(cè)。后質(zhì)量塊27例如由超硬鋁(a2024)等能夠傳遞超聲波振動的材料形成。

元件單元26具有基端和前端，從基端到前端沿長邊軸c延伸設(shè)置。后質(zhì)量塊27的前端抵接于元件單元26的基端，元件單元26的前端抵接于前質(zhì)量塊23的基端。因而，后質(zhì)量塊27從基端側(cè)抵接于元件單元26，前質(zhì)量塊23從前端側(cè)抵接于元件單元26。因此，元件單元26在與長邊軸c平行(沿長邊軸c)的長邊軸方向上被夾在后質(zhì)量塊(基端側(cè)固定部)27與前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定部)23之間。

元件單元26具備(在本實施方式中為四個)壓電元件31a～31d、第一電極構(gòu)件32以及第二電極構(gòu)件33。在振動產(chǎn)生單元22的長邊軸方向上，各個壓電元件31a～31d被夾在第一電極構(gòu)件32與第二電極構(gòu)件33之間。電配線部35a的一端連接于第一電極構(gòu)件32，電配線部35b的一端連接于第二電極構(gòu)件33。電配線部35a、35b穿過線纜18的內(nèi)部延伸設(shè)置，電配線部35a的另一端和電配線部35b的另一端與能量源單元10的電源、轉(zhuǎn)換電路(均未圖示)電連接。

另外，在保持單元5的內(nèi)部設(shè)置有開關(guān)部(未圖示)。開關(guān)部的開閉狀態(tài)與利用能量操作按鈕16進(jìn)行的能量操作的輸入相對應(yīng)地被切換。開關(guān)部經(jīng)由穿過振子單元3和線纜18的內(nèi)部延伸設(shè)置的信號路徑部(未圖示)而與能量源單元10的控制部(未圖示)電連接?？刂撇客ㄟ^檢測開關(guān)部的開閉狀態(tài)來探測利用能量操作按鈕16進(jìn)行的能量操作的輸入。通過探測能量操作的輸入來從能量源單元10輸出電力。通過從能量源單元10輸出電力(交流電力)來對第一電極構(gòu)件32與第二電極構(gòu)件33之間施加電壓。通過對第一電極構(gòu)件32與第二電極構(gòu)件33之間施加的電壓來使電流(交流電流)流過夾在第一電極構(gòu)件32與第二電極構(gòu)件33之間的各個壓電元件31a～31d，各個壓電元件31a～31d將電流轉(zhuǎn)換為超聲波振動。即，在各個壓電元件31a～31d中通過被供給電力來產(chǎn)生超聲波振動。

壓電元件31a～31d的聲阻抗z比前質(zhì)量塊23和后質(zhì)量塊27的聲阻抗z高。在此，聲阻抗z是振動體單元20的同長邊軸c垂直的截面積s與特性阻抗ζ的積。特性阻抗ζ是由形成部件的材料決定的物理性質(zhì)值，每種材料(物質(zhì))具有固有的值。特性阻抗ζ是基于材料的密度ρ和聲音在材料中的傳播速度c(即，材料的密度ρ和楊氏模量e)決定的值。壓電元件31a～31d例如由鋯鈦酸鉛(pzt)等陶瓷形成，由與前質(zhì)量塊23和后質(zhì)量塊27相比特性阻抗ζ高的材料形成。因此，壓電元件31a～31d的聲阻抗z比前質(zhì)量塊23和后質(zhì)量塊27的聲阻抗z高。

所產(chǎn)生的超聲波振動從元件單元26通過前質(zhì)量塊23從基端側(cè)朝向前端側(cè)傳遞。然后，超聲波振動從前質(zhì)量塊23向振動傳遞構(gòu)件8傳遞，在振動傳遞構(gòu)件8中超聲波振動朝向處置部17傳遞。處置部17使用被傳遞來的超聲波振動對生物體組織等處置對象進(jìn)行處置。即，由振動產(chǎn)生單元22和振動傳遞構(gòu)件8形成通過超聲波振動而進(jìn)行振動的振動體單元20，振動體單元20從振動產(chǎn)生單元22的基端到振動傳遞構(gòu)件8的前端延伸設(shè)置。在朝向處置部17傳遞超聲波振動的狀態(tài)下，振動體單元20進(jìn)行振動方向與長邊軸c(長邊軸方向)平行的縱向振動。在本實施方式中，利用螺栓部25的基端(后質(zhì)量塊27的基端)來形成振動體單元20的基端，利用振動傳遞構(gòu)件8的前端來形成振動體單元20的前端。即，由壓電元件31a～31d產(chǎn)生的超聲波振動通過前質(zhì)量塊23進(jìn)行傳遞，由此包含前質(zhì)量塊23和元件單元26的振動體單元20進(jìn)行振動(縱向振動。)。

在前質(zhì)量塊23上設(shè)置有被振子殼體(收容殼體)21支承的凸緣部(被支承部)36。振動產(chǎn)生單元22以利用振子殼體21的內(nèi)周部支承凸緣部36的狀態(tài)被安裝于振子殼體21。另外，關(guān)于前質(zhì)量塊23，在凸緣部36的基端側(cè)設(shè)置有組件部(隔離組件)37。組件部37具有基端和前端，從基端到前端沿長邊軸c延伸設(shè)置。利用組件部37的基端來形成前質(zhì)量塊23的基端。在本實施方式中，組件部37從凸緣部36的基端沿長邊軸c連續(xù)直到元件單元26的前端。因而，元件單元26的前端抵接于組件部37的基端。元件單元26與組件部37的抵接部分為元件單元26與組件部37(前質(zhì)量塊23)之間的邊界位置b0。

另外，在前質(zhì)量塊23上形成有垂直于長邊軸c的截面積隨著趨向前端側(cè)而減少的錐狀的變幅桿(截面積減少部)38。在本實施方式中，變幅桿38連接于凸緣部36的前端側(cè)。因此，在本實施方式中，在變幅桿38的基端(變幅桿振動輸入端)形成有凸緣部36。因而，變幅桿38位于比元件單元26與組件部37之間的邊界位置b0靠前端側(cè)的位置。在由壓電元件31a～31d產(chǎn)生的超聲波振動通過前質(zhì)量塊23朝向前端側(cè)傳遞的狀態(tài)下，利用變幅桿38放大超聲波振動的振幅。此外，在本實施方式中，振動產(chǎn)生單元22的前端位于比變幅桿38的前端(變幅桿振動輸出端)靠前端側(cè)的位置。

接著，對本實施方式的振動產(chǎn)生單元22、振動體單元20以及超聲波處置器具2的作用和效果進(jìn)行說明。在使用超聲波處置器具2進(jìn)行處置時，在保持著保持單元5的狀態(tài)下將護(hù)套6、鉗口7以及振動傳遞構(gòu)件8插入到腹腔等體腔內(nèi)。然后，向鉗口7與振動傳遞構(gòu)件8的處置部17之間配置生物體組織等處置對象。在該狀態(tài)下，使可動手柄13相對于固定手柄12進(jìn)行關(guān)閉動作，使鉗口7相對于處置部17關(guān)閉，由此將處置對象把持在鉗口7與處置部17之間。在把持有處置對象的狀態(tài)下，用能量操作按鈕16輸入能量操作，由此從能量源單元10輸出電力，所輸出的電力被供給到振動產(chǎn)生單元22的壓電元件31a～31d。由此，由壓電元件31a～31d(元件單元26)產(chǎn)生超聲波振動。然后，所產(chǎn)生的超聲波振動通過前質(zhì)量塊23被傳遞到振動傳遞構(gòu)件8，在振動傳遞構(gòu)件8中朝向處置部17傳遞超聲波振動。由此，由振動產(chǎn)生單元22和振動傳遞構(gòu)件8形成的振動體單元20進(jìn)行振動方向與長邊軸c平行的縱向振動。通過在鉗口7與處置部17之間把持有處置對象的狀態(tài)下處置部17進(jìn)行縱向振動，在處置部17與處置對象之間產(chǎn)生摩擦熱。利用摩擦熱在使處置對象凝固的同時切開該處置對象。

在進(jìn)行處置期間，通過能量源單元10的控制部來調(diào)整向壓電元件31～31d供給的電力的電流的頻率、電流值、電壓值等。另外，振動體單元20被設(shè)計為通過將由壓電元件31a～31d產(chǎn)生的超聲波振動經(jīng)由前質(zhì)量塊23和振動傳遞構(gòu)件8向處置部17傳遞而以基準(zhǔn)諧振頻率frref(例如47khz)進(jìn)行振動的狀態(tài)。關(guān)于振動體單元20，具備高價的壓電元件31a～31d的振動產(chǎn)生單元22在使用后被進(jìn)行熱殺菌處理等而被再利用。另一方面，振動傳遞構(gòu)件8在使用后被廢棄。

在此，由鈦形成的振動傳遞構(gòu)件8和前質(zhì)量塊23在制造的過程中，每個部件在材料的物理性質(zhì)(特別是楊氏模量e)上產(chǎn)生偏差。例如，每個振動傳遞構(gòu)件8在材料的物理性質(zhì)上產(chǎn)生偏差，由此在振動體單元20中，進(jìn)行振動的狀態(tài)下的諧振頻率fr與連接于振動產(chǎn)生單元22的振動傳遞構(gòu)件8的材料的物理性質(zhì)相對應(yīng)地發(fā)生變化。另外，進(jìn)行振動的狀態(tài)下的諧振頻率fr與所使用的前質(zhì)量塊23的材料的物理性質(zhì)相對應(yīng)地發(fā)生變化。即，在振動體單元20中，振動的諧振頻率fr與振動傳遞構(gòu)件8和前質(zhì)量塊23的物理性質(zhì)相對應(yīng)地產(chǎn)生偏差，從而振動體單元20未必以基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行振動。因而，振動體單元20通過由壓電元件31a～31d產(chǎn)生的超聲波振動而在最小諧振頻率frmin(例如46khz)以上且最大諧振頻率frmax(例如48khz)以下的規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動(縱向振動)。此外，基準(zhǔn)諧振頻率frref包含在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)。如上所述，決定由振動產(chǎn)生單元22和振動傳遞構(gòu)件8形成的振動體單元20的尺寸等，以使該振動體單元20在包含基準(zhǔn)諧振頻率frref的規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動，并且還調(diào)整向壓電元件31a～31d供給的電流的頻率等，使得振動體單元20在包含基準(zhǔn)諧振頻率frref的規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動。

圖3是說明振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)下的、振動產(chǎn)生單元22處的縱向振動(振動)的圖。在圖3中示出了以基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)、以最小諧振頻率frmin進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)以及以最大諧振頻率frmax進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的曲線圖。在這些曲線圖中，橫軸表示長邊軸方向上的位置(x)，縱軸表示縱向振動的振幅(v)。在振動體單元20進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)下，振動體單元20的前端和基端成為自由端。因此，超聲波振動(縱向振動)的一個振動波腹位于振動體單元20的基端(振動產(chǎn)生單元22的基端)，超聲波振動的一個振動波腹位于振動體單元20的前端(振動傳遞構(gòu)件8的前端)。如圖3所示，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)下，作為縱向振動的一個振動波腹的振動波腹a1(在圖3中用a1ref、a1a、a1b表示)位于振動產(chǎn)生單元22的基端(螺栓部25的基端)。在本實施方式中，振動波腹a1為超聲波振動的振動波腹中的、位于最靠基端側(cè)的位置的最基端振動波腹。

在此，將位于與振動波腹a1相比向前端側(cè)靠近超聲波振動(縱向振動)的半波長(λ/2)的位置處的振動波腹設(shè)為振動波腹a2(在圖3中用a2ref、a2a、a2b表示)，將位于與振動波腹a1相比向前端側(cè)靠近超聲波振動的一個波長(λ)的位置處的振動波腹設(shè)為振動波腹a3(在圖3中用a3ref、a3a、a3b表示)。振動波腹a2在超聲波振動(縱向振動)的振動波腹中位于第二靠近基端側(cè)的位置，振動波腹a3在超聲波振動的振動波腹中位于第三靠近基端側(cè)的位置。另外，將位于與振動波腹a1相比向前端側(cè)靠近超聲波振動的四分之一波長(λ/4)的位置處的振動波節(jié)設(shè)為振動波節(jié)n1(在圖3中用n1ref、n1a、n1b表示)，將位于與振動波腹a2相比向前端側(cè)靠近超聲波振動的四分之一波長(λ/4)的位置處的振動波節(jié)設(shè)為振動波節(jié)n2(在圖3中用n2ref、n2a、n2b表示)。振動波節(jié)n1在超聲波振動的振動波節(jié)中位于最靠近基端側(cè)的位置，振動波節(jié)n2在超聲波振動的振動波節(jié)中位于第二靠近基端側(cè)的位置。

另外，將振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下的超聲波振動(縱向振動)的波長λ設(shè)為基準(zhǔn)波長λref。當(dāng)諧振頻率fr相對于基準(zhǔn)諧振頻率frref減少時，超聲波振動(縱向振動)的波長λ相對于基準(zhǔn)波長λref增加。因而，在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的振動中，當(dāng)振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動時，波長λ為最大波長λmax。另一方面，當(dāng)諧振頻率fr相對于基準(zhǔn)諧振頻率frref增加時，超聲波振動(縱向振動)的波長λ相對于基準(zhǔn)波長λref減少。因而，在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的振動中，當(dāng)振動體單元20以最大諧振頻率frmax進(jìn)行振動時，波長λ為最小波長λmin。

在振動體單元20以基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，在長邊軸方向上振動波節(jié)n2ref(n2)位于前質(zhì)量塊23的凸緣部36處。另外，在振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波節(jié)n2a相對于凸緣部36向前端側(cè)稍微偏移，在振動體單元20以最大諧振頻率frmax進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波節(jié)n2b相對于凸緣部36向基端側(cè)稍微偏移。但是，在振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動的狀態(tài)和振動體單元20以最大諧振頻率frmax進(jìn)行振動的狀態(tài)中的任一狀態(tài)下，振動波節(jié)n2(n2a、n2b)相對于凸緣部36的偏移均是微小的。因而，在振動體單元20在最小諧振頻率frmin以上且最大諧振頻率frmax以下的規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振幅為零的振動波節(jié)n2位于凸緣部36或凸緣部36的附近。因此，在振動體單元20在包含基準(zhǔn)諧振頻率frref的規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，凸緣部36處的超聲波振動的振幅為零或凸緣部36幾乎不進(jìn)行振動。因而，振動產(chǎn)生單元22利用凸緣部36被穩(wěn)固地安裝于振子殼體21，并且有效地防止超聲波振動從振動產(chǎn)生單元22通過凸緣部36向振子殼體21傳遞。

在振動體單元20以基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，作為基準(zhǔn)振動波腹的振動波腹a2ref(a2)在長邊軸方向上位于元件單元26與前質(zhì)量塊23(組件部37)之間的邊界位置b0。另外，在振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動的狀態(tài)下，波長λ為最大波長λmax，因此振動波腹a2a相對于邊界位置b0向前端側(cè)稍微偏移，在振動體單元20以最大諧振頻率frmax進(jìn)行振動的狀態(tài)下，波長λ為最小波長λmin，因此振動波腹a2b相對于凸緣部36向基端側(cè)稍微偏移。但是，在振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動的狀態(tài)和振動體單元20以最大諧振頻率frmax進(jìn)行振動的狀態(tài)中的任一狀態(tài)下，振動波腹a2(a2a、a2b)相對于邊界位置b0的偏移均是微小的。因而，在振動體單元20在最小諧振頻率frmin以上且最大諧振頻率frmax以下的規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力為零的振動波腹a2位于邊界位置b0或邊界位置b0的附近。

實際上，在振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從元件單元26與前質(zhì)量塊23(組件部37)之間的邊界位置b0到振動波腹(基準(zhǔn)振動波腹)a2a的朝向前端側(cè)的距離l1a為規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的超聲波振動的二十分之一波長(λ/20)以下。另外，在振動體單元20以最大諧振頻率frmax進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從元件單元26與前質(zhì)量塊23之間的邊界位置b0到振動波腹(基準(zhǔn)振動波腹)a2b的朝向基端側(cè)的距離l1b為規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的超聲波振動的二十分之一波長(λ/20)以下。因而，在包括前質(zhì)量塊23和元件單元26的振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從邊界位置b0到振動波腹a2的在長邊軸方向上的距離(l1)為零或為超聲波振動的二十分之一波長(λ/20)以下。

在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，位于前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0或邊界位置b0的附近的振動波腹(基準(zhǔn)振動波腹)a2是位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1、a2)之一，在位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1、a2)中最靠近凸緣部36。另外，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，如上所述，位于與振動波腹a2相比向前端側(cè)靠近超聲波振動的四分之一波長(λ/4)的位置處的振動波節(jié)n2位于凸緣部36或凸緣部36的附近。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，在長邊軸方向上凸緣部36與邊界位置b0之間的距離l2同超聲波振動的四分之一波長相等或大致相等。另外，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，在長邊軸方向上振動產(chǎn)生單元22的基端與邊界位置b0之間的距離l3同超聲波振動的半波長相等或大致相等。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，在長邊軸方向上振動產(chǎn)生單元22的基端與凸緣部36之間的距離l4同超聲波振動的四分之三波長(3λ/4)相等或大致相等。

另外，在本實施方式中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a3ref(a3)位于振動產(chǎn)生單元22的前端。另外，在振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a3a相對于振動產(chǎn)生單元22的前端向前端側(cè)稍微偏移，在振動體單元20以最大諧振頻率frmax進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a3b相對于振動產(chǎn)生單元22的前端向基端側(cè)稍微偏移。但是，在振動體單元20以最小諧振頻率frmin進(jìn)行振動的狀態(tài)和振動體單元20以最小諧振頻率frmax進(jìn)行振動的狀態(tài)中的任一狀態(tài)下，振動波腹a3(a3a、a3b)相對于振動產(chǎn)生單元22的前端的偏移均是微小的。因而，在振動體單元20在最小諧振頻率frmin以上且最大諧振頻率frmax以下的規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a3位于振動產(chǎn)生單元22的前端或振動產(chǎn)生單元22的前端的附近。

振動波腹a3位于與位于振動產(chǎn)生單元22的基端的振動波腹a1相比向前端側(cè)靠近超聲波振動的一個波長(λ)的位置處。因此，在包括前質(zhì)量塊23和元件單元26的振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動產(chǎn)生單元22在長邊軸方向上的全長(前端與基端之間的距離)l5同超聲波振動的一個波長相等或大致相等，大于超聲波振動的四分之三波長。另外，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0到振動產(chǎn)生單元22的前端(前質(zhì)量塊23的前端)的在長邊軸方向上的距離l6同超聲波振動的半波長相等或大致相等。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從位于邊界位置b0或邊界位置b0的附近的振動波腹(基準(zhǔn)振動波腹)a2到前質(zhì)量塊23的前端的在長邊軸方向上的距離同超聲波振動的半波長相等或大致相等，大于超聲波振動的四分之一波長。

另外，前質(zhì)量塊23的變幅桿38在長邊軸方向上位于振動產(chǎn)生單元22的前端與邊界位置b0之間，因此在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，變幅桿38位于振動波腹a2與振動波腹a3之間。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力為零的振動波腹(a1～a3)不位于變幅桿38，在變幅桿38中由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生作用。因此，在垂直于長邊軸c的截面積隨著趨向前端側(cè)(超聲波振動的傳遞方向)而減少的變幅桿38中，超聲波振動的振幅被放大。設(shè)置變幅桿38的位置處的超聲波振動的應(yīng)力越大，表示相對于變幅桿38的基端(振動輸入端)處的振幅的、變幅桿38的前端(振動輸出端)處的振幅的放大率(變幅比)ε1越大。在本實施方式中，由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力變得極大的振動波節(jié)n2位于變幅桿38的基端(凸緣部36)的附近，因此變幅桿38中的放大率ε1變大。此外，通過使振動體單元20以不包含在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)的某個諧振頻率fr進(jìn)行振動，能夠使應(yīng)力為零的一個振動波腹位于變幅桿38。但是，在該情況下，與變幅桿38中的截面積的變化率(減少率)無關(guān)地，在變幅桿38中超聲波振動的振幅不被放大，放大率ε1為作為最小值的1。

另外，壓電元件31a～31d(元件單元26)由與前質(zhì)量塊23(組件部37)相比特性阻抗ζ高的材料形成，與前質(zhì)量塊23相比，該壓電元件31a～31d(元件單元26)的聲阻抗z高。因此，在元件單元26與組件部37之間的邊界位置b0處，針對朝向前端側(cè)傳遞的超聲波振動的聲阻抗z發(fā)生變化。當(dāng)在如邊界位置b0那樣聲阻抗z發(fā)生變化的位置處由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生作用的情況下，在聲阻抗z發(fā)生變化的位置(物理性質(zhì)和截面積s中的至少一方發(fā)生變化的位置)處超聲波振動的振幅發(fā)生變化。在本實施方式中，在比邊界位置b0靠前端側(cè)(超聲波振動的傳遞方向側(cè))的前質(zhì)量塊23處，相比于比邊界位置b0靠基端側(cè)的元件單元26而言聲阻抗z低。因此，在邊界位置b0處由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生作用的情況下，在邊界位置b0處超聲波振動的振幅被放大，組件部37處的振幅比元件單元26處的振幅大。另外，在邊界位置b0處發(fā)揮作用的由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力越大，邊界位置b0處的超聲波振動的振幅的放大率(變幅比)ε2(即，組件部37中的超聲波振動的振幅相對于元件單元26中的超聲波振動的振幅的比率)越大。

在本實施方式中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力為零的振動波腹(基準(zhǔn)振動波腹)a2位于邊界位置b0或邊界位置b0的附近。因此，在元件單元26與組件部37之間的邊界位置b0處，由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力為零或應(yīng)力幾乎不發(fā)揮作用。在邊界位置b0處由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力為零或應(yīng)力幾乎不發(fā)揮作用的情況下，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地變小而成為作為最小值的1或接近1的值。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地，在邊界位置b0處超聲波振動的振幅幾乎不發(fā)生變化(幾乎不被放大)。

元件單元26的壓電元件31a～31d隨時間劣化，并且在進(jìn)行處置使用之后被進(jìn)行高壓滅菌等熱殺菌處理。因此，由于隨時間劣化、熱殺菌處理等導(dǎo)致壓電元件31a～31d的特性發(fā)生變化。由于壓電元件31a～31d的特性發(fā)生變化，因此在元件單元26中聲阻抗z(聲特性阻抗ζ)也相對于制造時而發(fā)生變化，元件單元26與組件部37(前質(zhì)量塊23)之間(即，邊界位置b0處)的聲阻抗z的變化率也發(fā)生變化。但是，在本實施方式中，如上所述那樣，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地變小而成為作為最小值的1或接近1的值。因此，即使在壓電元件31a～31d的特性相對于制造時發(fā)生了變化的情況下，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2也相對于制造時幾乎不發(fā)生變化。由于邊界位置b0處的振幅的放大率ε2相對于制造時不發(fā)生變化，因此在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，前質(zhì)量塊23(組件部37)中的超聲波振動的振幅也相對于制造時幾乎不發(fā)生變化，振動傳遞構(gòu)件8的處置部17處的振動速度(振幅)也相對于制造時幾乎不發(fā)生變化。因而，在本實施方式中，能夠降低壓電元件31a～31d的特性變化對振動傳遞構(gòu)件8(處置部17)處的振動速度造成的影響。因此，即使在由于隨時間劣化、熱處理等導(dǎo)致壓電元件31a～31d的特性發(fā)生了變化的情況下，處置部17處的振動速度相對于制造時也不發(fā)生變化，從而能夠以穩(wěn)定的處置性能進(jìn)行處置。

另外，如上所述，關(guān)于前質(zhì)量塊23，在制造過程中每個部件在材料的物理性質(zhì)(特別是楊氏模量e)上產(chǎn)生偏差。因此，振動產(chǎn)生單元22中使用的前質(zhì)量塊23的每個部件的聲阻抗z(聲特性阻抗ζ)發(fā)生變化。因而，前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率同振動產(chǎn)生單元22中使用的前質(zhì)量塊23相對應(yīng)地發(fā)生變化。即，與前質(zhì)量塊23的物理性質(zhì)相對應(yīng)地，在每個振動產(chǎn)生單元22中，邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率產(chǎn)生偏差。但是，在本實施方式中，如上所述那樣，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地變小而成為作為最小值的1或接近1的值。因此，即使在每個產(chǎn)品的邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率產(chǎn)生偏差的情況下，每個產(chǎn)品的邊界位置b0處的放大率ε2的偏差也變小，每個產(chǎn)品的處置部17處的振動速度的偏差也變小。即，在本實施方式中，前質(zhì)量塊23的物理性質(zhì)對處置部17的振動速度造成的影響變小。由此，與前質(zhì)量塊23的物理性質(zhì)(楊氏模量e等)無關(guān)地，在無論使用了哪一振動產(chǎn)生單元22的超聲波處置器具2中均能夠確保穩(wěn)定的處置性能。

(變形例)

此外，在第一實施方式中在變幅桿38的基端(振動輸入端)設(shè)置有凸緣部36，但并不限于此。例如，作為第一變形例，也可以如圖4所示那樣在變幅桿38的前端(振動輸出端)設(shè)置被振子殼體21支承的凸緣部36。在圖4中除了示出振動產(chǎn)生單元22的結(jié)構(gòu)以外，還示出了振動體單元20以規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的曲線圖。在該曲線圖中，橫軸表示在長邊軸方向上的位置(x)，縱軸表示縱向振動的振幅(v)。

如圖4所示，在本變形例中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波節(jié)n2也位于凸緣部36。而且，在振動體單元20在最小諧振頻率frmin以上且最大諧振頻率frmax以下的規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波節(jié)n2位于凸緣部36或凸緣部36的附近。另外，在本變形例中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波腹a2也位于前質(zhì)量塊23(組件部37)與元件單元26之間的邊界位置b0。而且，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a2位于邊界位置b0或邊界位置b0的附近。即，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a2位于邊界位置b0，或者從邊界位置b0到振動波腹a2的在長邊軸方向上的距離為超聲波振動的二十分之一波長(λ/20)以下。因而，在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從邊界位置b0到凸緣部36的在長邊軸方向上的距離l2也同超聲波振動的四分之一波長相等或大致相等。

另外，在本變形例中，振動產(chǎn)生單元22的前端也位于比凸緣部36靠前端側(cè)的位置。因此，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動產(chǎn)生單元22在長邊軸方向上的全長(前端與基端之間的距離)l5大于超聲波振動的四分之三波長。另外，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0到振動產(chǎn)生單元22的前端(前質(zhì)量塊23的前端)的在長邊軸方向上的距離l6大于超聲波振動的四分之一波長。

在本變形例中，沿長邊軸方向在凸緣部36與邊界位置b0之間，變幅桿38連接于凸緣部36的基端側(cè)，組件部37連接于變幅桿38的基端側(cè)。即，在邊界位置b0與凸緣部36之間的距離l2的范圍內(nèi)配置有變幅桿38和組件部37。在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力為零的振動波腹(a1～a3)也不位于變幅桿38，而在變幅桿38中由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生作用。因此，在變幅桿38中，超聲波振動的振幅被放大。

根據(jù)如上所述那樣的結(jié)構(gòu)，在本變形例中，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2也與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地變小而成為作為最小值的1或接近1的值。因此，發(fā)揮與第一實施方式相同的作用和效果。

另外，作為第二變形例，也可以如圖5所示那樣在變幅桿38的前端(振動輸出端)與基端(振動輸入端)之間的中間位置處設(shè)置被振子殼體21支承的凸緣部36。在圖5中除了示出振動產(chǎn)生單元22的結(jié)構(gòu)以外，還示出了振動體單元20以規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的曲線圖。在該曲線圖中，橫軸表示在長邊軸方向上的位置(x)，縱軸表示縱向振動的振幅(v)。

如圖5所示，在本變形例中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波節(jié)n2也位于凸緣部36。而且，在振動體單元20在最小諧振頻率frmin以上且最大諧振頻率frmax以下的規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波節(jié)n2位于凸緣部36或凸緣部36的附近。另外，本變形例中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波腹a2也位于前質(zhì)量塊23(組件部37)與元件單元26之間的邊界位置b。而且，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a2位于邊界位置b0或邊界位置b0的附近。即，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a2位于邊界位置b0，或者從邊界位置b0到振動波腹a2的在長邊軸方向上的距離為超聲波振動的二十分之一波長(λ/20)以下。因而，在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從邊界位置b0到凸緣部36的在長邊軸方向上的距離l2也同超聲波振動的四分之一波長相等或大致相等。

另外，在本變形例中，振動產(chǎn)生單元22的前端也位于比凸緣部36(變幅桿38)靠前端側(cè)的位置。因此，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動產(chǎn)生單元22在長邊軸方向上的全長(前端與基端之間的距離)l5大于超聲波振動的四分之三波長。另外，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0到振動產(chǎn)生單元22的前端(前質(zhì)量塊23的前端)的在長邊軸方向上的距離l6大于超聲波振動的四分之一波長。

在本變形例中，沿長邊軸方向在凸緣部36與邊界位置b0之間，變幅桿38的一部分連接于凸緣部36的基端側(cè)，組件部37連接于變幅桿38的基端側(cè)。另外，在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力為零的振動波腹(a1～a3)也不位于變幅桿38，而在變幅桿38中由超聲波振動產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生作用。因此，在變幅桿38中，超聲波振動的振幅被放大。

根據(jù)如上所述那樣的結(jié)構(gòu)，在本變形例中，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2也與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地變小而成為作為最小值的1或接近1的值。因此，發(fā)揮與第一實施方式相同的作用和效果。

另外，在上述實施方式等中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，作為超聲波振動的振動波腹之一的振動波腹a3位于振動產(chǎn)生單元22的前端，但并不限于此。例如作為第三變形例，也可以如圖6所示那樣，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波腹a3位于比振動產(chǎn)生單元22的前端靠前端側(cè)的位置。在圖6中除了示出振動產(chǎn)生單元22的結(jié)構(gòu)以外，還示出了振動體單元20以規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的曲線圖。在該曲線圖中，橫軸表示在長邊軸方向上的位置(x)，縱軸表示縱向振動的振幅(v)。

如圖6所示，在本變形例中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波節(jié)n2也位于凸緣部36。而且，在振動體單元20在最小諧振頻率frmin以上且最大諧振頻率frmax以下的規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波節(jié)n2位于凸緣部36或凸緣部36的附近。另外，在本變形例中，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波腹a2也位于前質(zhì)量塊23(組件部37)與元件單元26之間的邊界位置b0。而且，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a2位于邊界位置b0或邊界位置b0的附近。即，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a2位于邊界位置b0，或者從邊界位置b0到振動波腹a2的在長邊軸方向上的距離為超聲波振動的二十分之一波長(λ/20)以下。因而，在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從邊界位置b0到凸緣部36的在長邊軸方向上的距離l2也同超聲波振動的四分之一波長相等或大致相等。

在本變形例中，與上述實施方式等不同，在振動體單元20無論以規(guī)定的頻率區(qū)域δf中的哪一諧振頻率fr進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a3均位于比振動產(chǎn)生單元22的前端靠前端側(cè)的位置。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0到振動產(chǎn)生單元22的前端(前質(zhì)量塊23的前端)的在長邊軸方向上的距離l6小于超聲波振動的半波長。但是，在本變形例中，振動產(chǎn)生單元22的前端也位于比凸緣部36(變幅桿38)靠前端側(cè)的位置。因此，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動產(chǎn)生單元22在長邊軸方向上的全長(前端與基端之間的距離)l5大于超聲波振動的四分之三波長。另外，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0到振動產(chǎn)生單元22的前端(前質(zhì)量塊23的前端)的在長邊軸方向上的距離l6大于超聲波振動的四分之一波長。

在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波腹a2也位于前質(zhì)量塊23與元件單元26之間的邊界位置b0或邊界位置b0的附近。因此，在本變形例中，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2也與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地變小而成為作為最小值的1或接近1的值。因而，發(fā)揮與第一實施方式相同的作用和效果。

另外，在本變形例中，在振動體單元20無論以規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)的哪一諧振頻率fr進(jìn)行振動的狀態(tài)下，包括振動波腹a3在內(nèi)的超聲波振動的振動波腹均不位于振動產(chǎn)生單元22的前端。因此，在振動產(chǎn)生單元22上沒有連接振動傳遞構(gòu)件8的狀態(tài)下(即，在振動產(chǎn)生單元22單體的情況下)，振動產(chǎn)生單元22在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)不進(jìn)行振動。由此，有效地防止振動產(chǎn)生單元22在未連接振動傳遞構(gòu)件8的狀態(tài)下進(jìn)行振動的誤動作。

另外，作為第四變形例，也可以如圖7所示那樣，在振動體單元20以基準(zhǔn)頻率frref進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波腹a3位于比振動產(chǎn)生單元22的前端靠基端側(cè)的位置。在圖7中，除了示出振動產(chǎn)生單元22的結(jié)構(gòu)以外，還示出了振動體單元20以規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)的基準(zhǔn)諧振頻率frref進(jìn)行縱向振動的狀態(tài)的曲線圖。在該曲線圖中，橫軸表示在長邊軸方向上的位置(x)，縱軸表示縱向振動的振幅(v)。

在本變形例中，在振動體單元20無論以規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)的哪一振頻率fr進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動波腹a3均位于比振動產(chǎn)生單元22的前端靠基端側(cè)的位置。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0到振動產(chǎn)生單元22的前端(前質(zhì)量塊23的前端)的在長邊軸方向上的距離l6大于超聲波振動的半波長。在本變形例中，振動產(chǎn)生單元22的前端也位于比凸緣部36(變幅桿38)靠前端側(cè)的位置。因此，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，振動產(chǎn)生單元22在長邊軸方向上的全長(前端與基端之間的距離)l5大于超聲波振動的四分之三波長。另外，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0到振動產(chǎn)生單元22的前端(前質(zhì)量塊23的前端)的在長邊軸方向上的距離l6如上所述那樣大于超聲波振動的半波長，大于超聲波振動的四分之一波長。

在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，超聲波振動的振動波腹a2也位于前質(zhì)量塊23與元件單元26之間的邊界位置b0或邊界位置b0的附近。因此，在本變形例中，邊界位置b0處的振幅的放大率ε2也與邊界位置b0處的聲阻抗z的變化率無關(guān)地變小而成為作為最小值的1或接近1的值。因而，發(fā)揮與第一實施方式相同的作用和效果。

另外，在本變形例中，與第三變形例同樣地，在振動體單元20無論以規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)的哪一諧振頻率fr進(jìn)行振動的狀態(tài)下，包括振動波腹a3在內(nèi)的超聲波振動的振動波腹均不位于振動產(chǎn)生單元22的前端。因此，在振動產(chǎn)生單元22沒有連接振動傳遞構(gòu)件8的狀態(tài)下(即，在振動產(chǎn)生單元22單體的情況下)，振動產(chǎn)生單元22在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)不進(jìn)行振動。由此，有效地防止振動產(chǎn)生單元22在未連接振動傳遞構(gòu)件8的狀態(tài)下進(jìn)行振動的誤動作。

另外，關(guān)于壓電元件(31a～31d)的個數(shù)，并不限于上述實施方式等。即，在元件單元26中只要設(shè)置至少一個壓電元件(31a～31d)即可。

另外，在上述實施方式等中，從振動產(chǎn)生單元22的基端到邊界位置b0的距離l3同振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下的超聲波振動的半波長相等或大致相等，但并不限于此。例如，在某個變形例中，從振動產(chǎn)生單元22的基端到邊界位置b0的距離l3也可以同振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下的超聲波振動的一個波長相等或大致相等。在該情況下，在超聲波振動的振動波腹中從基端側(cè)起第三個振動波腹a3位于邊界位置b0或邊界位置b0的附近。而且，在超聲波振動的振動波節(jié)中從基端側(cè)起第三個振動波節(jié)(n3)位于凸緣部36或凸緣部36的附近。因而，在本變形例中，與上述實施方式等同樣地，從組件部37與元件單元26之間的邊界位置b0到凸緣部36的在長邊軸方向上的距離l3也同振動體單元20在規(guī)定的頻率區(qū)域δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下的四分之一波長相等或大致相等。而且，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，位于前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0或邊界位置b0的附近的振動波腹(基準(zhǔn)振動波腹)a3在位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1～a3)中最靠近凸緣部36。

另外，在上述實施方式等中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，在位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1、a2；a1～a3)中最靠近凸緣部36的振動波腹(a2；a3)位于前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0或邊界位置b0的附近，但并不限于此。例如，在某個變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，在超聲波振動的振動波節(jié)中從基端側(cè)起第三個振動波節(jié)(n3)位于凸緣部36或凸緣部36的附近，三個振動波腹(a1～a3)位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置。而且，在本變形例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍δf內(nèi)進(jìn)行振動的狀態(tài)下，在位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1～a3)中，第二靠近凸緣部36的振動波腹(a2)即基準(zhǔn)振動波腹位于前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0或邊界位置b0的附近。因而，在位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1～a3)中，最靠近凸緣部36的振動波腹(a3)位于從前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0分離的位置。在本變形例中，位于前質(zhì)量塊23與元件單元26的邊界位置b0或邊界位置b0的附近的振動波腹(基準(zhǔn)振動波腹)a2也是位于比凸緣部36靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1～a3)之一。

另外，在某個變形例中，在前質(zhì)量塊23中僅設(shè)置凸緣部36和組件部37，而沒有設(shè)置變幅桿38。在該情況下，在前質(zhì)量塊23中，超聲波振動的振幅未被放大。

另外，關(guān)于超聲波處置器具2，也可以是，向振動傳遞構(gòu)件8的處置部17傳遞超聲波振動，并且從能量源單元10向處置部17和鉗口7供給高頻電力，使處置部17和鉗口7作為高頻電力的電極來發(fā)揮功能。通過使處置部17和鉗口7作為電極發(fā)揮功能，高頻電流流過被把持在鉗口7與處置部17之間的處置對象，來使處置對象改性，從而促進(jìn)其凝固。在該情況下，通過螺栓部25、前質(zhì)量塊23以及振動傳遞構(gòu)件8向處置部17供給高頻電力，但前質(zhì)量塊23和螺栓部25相對于壓電元件(31a～31d)電絕緣，被供給到處置部17的高頻電力不會被供給到壓電元件(31a～31d)。但是，在該情況下，產(chǎn)生超聲波振動的電流(交流電流)也被供給到壓電元件(31a～31d)。

另外，也可以在超聲波處置器具2中不設(shè)置鉗口7。在該情況下，例如從護(hù)套6的前端突出的處置部17形成為鉤狀。在將處置對象掛在鉤上的狀態(tài)下，通過超聲波振動使處置部17進(jìn)行振動，由此切除處置對象。

在上述實施方式等中，振動產(chǎn)生單元(22)具備能夠傳遞超聲波振動的前質(zhì)量塊(23)，在前質(zhì)量塊(23)上設(shè)置有被收容殼體(21)支承的凸緣部(36)和設(shè)置在比凸緣部(36)靠基端側(cè)的位置的組件部(37)。在組件部(37)的基端抵接有元件單元(26)的前端，元件單元(36)具備通過被供給電力來產(chǎn)生超聲波振動的壓電元件(31a～31d)。由壓電元件(31a～31d)產(chǎn)生的超聲波振動通過前質(zhì)量塊(23)從基端側(cè)向前端側(cè)傳遞，由此包括前質(zhì)量塊(23)和元件單元(26)的振動體單元(20)在使基準(zhǔn)振動波腹(a2；a3)位于組件部(37)與元件單元(26)的邊界位置(b0)或邊界位置(b0)的附近的規(guī)定的頻率區(qū)域(δf)內(nèi)進(jìn)行振動，其中，上述基準(zhǔn)振動波腹(a2；a3)是位于比凸緣部(36)靠基端側(cè)的位置的振動波腹(a1、a2；a1～a3)之一。

以上，對本發(fā)明的實施方式等進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于所述實施方式等，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形，這是毋庸置疑的。