[发明专利]谐振换能器和包括谐振换能器的超声处置装置

说明书

技术领域

本发明涉及谐振换能器和包括该谐振换能器的超声处置装置，更具体地讲，本发明涉及能够获得高振动速度的谐振换能器和包括该谐振换能器的超声处置装置。

背景技术

近年来，在医疗领域，为了实现手术后的早日康复并且减少患者的负担，要求切口部分的尺寸最小化。作为达到这个目的的方法，内窥镜外科手术已经得到了有效实施。已经开发了各种外科手术工具用于内窥镜外科手术。这样也扩展了内窥镜外科手术的应用范围。在这种情况下，期望超声刀成为用于内窥镜外科手术的工具。

下述的专利文献1(日本专利申请公开No.2002-65689)公开了这样一种超声处置装置，其包括一种通过产生超声振动的压电元件来在处置部分中激发超声振动的超声处置装置、增加所产生的超声振动幅度的喇叭部分、以及用于传递振动的探针。

非专利文献1(Minoru Kurosawa和Takeshi Sasanuma的“Enhancement of Vibration Amplitude of Micro Ultrasonic Scalpel using PZT Film”，The Institute of Electronics，Technical Report of IEICE，US2009-109(213)31)提出了一种使用纵向振动(在几乎垂直于要切除的活体表面的方向上的振动)的微超声手术刀，旨在将该微超声手术刀用于内窥镜手术。该装置以d₃₁模式激发压电膜的纵向振动，并且能够结合传感器装置来检测振动速度。

发明内容

专利文献1中公开的超声处置装置使用了朗之万换能器，其被栓接至压电元件以获得高振动速度。该超声处置装置的振动速度不足以用于进行切口、血凝固等，因此该装置需要用来提高振动速度的喇叭部分。

然而，为了利用喇叭部分提高振动速度，需要相对于处置部分增加振动部分的尺寸。为此，当在内窥镜中使用超声处置装置时，由于振动部分的尺寸被限制为直径约为2mm到3mm，因此进一步减小了处置部分的尺寸。这带来了例如延长了处置时间的问题。非专利文献1公开了一种具有矩形形状而不具有任何喇叭部分的结构，以及具有变换比为3.5的喇叭部分的结构。根据该文献，具有矩形形状的振动部分的振动速度是2米/秒，而具有喇叭部分的结构中振动部分的振动速度是7米/秒。为了进行切口和血凝结，超声处置装置需要具有7米/秒的振动速度，因此变换比需为3.5或更高。这样将会使处置部分的宽度减小到小于1mm。此外，振动力拒按照变换比而不利的减小。

本发明是在考虑了上述情况下做出的，并且本发明的一个目的提供了一种能够获得高振动速度的谐振换能器和包括该谐振换能器的超声处置装置

为了达到上述目的，根据本发明，提供了一种谐振换能器，其包括振动板和压电元件，其中压电元件包括压电膜和上电极，其中，振动板的杨氏模量和压电膜的杨氏模量之间的差不超过振动板的杨氏模量的20％。

本发明中，振动板的杨氏模量和压电膜的杨氏模量之间的差优选地不超过振动板的杨氏模量的10％。

根据本发明，由于使得振动板的杨氏模量和压电膜的杨氏模量之间的差落入振动板的杨氏模量的20％的范围内，优选地落入10％的范围内，因此能够通过振动板和压电膜的谐振来提高振动速度。

本发明中，振动板优选地在相对于形成有压电元件的表面的水平方向上进行伸缩振动。

根据本发明，由于振动板在相对于形成有压电元件的表面的水平方向上进行伸缩振动，因此当谐振换能器被用做超声处置装置时，可以实施活体的切口动作以及利用血凝结的止血动作。

本发明中，振动板优选地由钛(Ti)和钛(Ti)合金之一形成。

根据本发明，由于钛或钛合金被用作振动板的材料，因此可以很容易地减小振动板的杨氏模量与形成在振动板上的压电膜的杨氏模量之间的差。另外，当谐振换能器例如被用于超声处置装置时，该装置能够被安全地用在体内。

本发明中，所述压电膜的厚度优选地不小于1μm并且不大于5μm。

根据本发明，将压电膜的厚度设置在上述范围内能够减小设备的尺寸。

本发明中，机械品质因数Qm优选地不小于2000。

本发明中，机械品质因数Qm优选地不小于4000。

根据本发明，将机械品质因数Qm设置在上述范围内能够抑制谐振换能器中的热量的产生，能够获得高振动速度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种包括上述谐振换能器的超声处置装置。