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)置有通過被供給電力來產(chǎn)生超聲波振動的多個壓電元件。所產(chǎn)生的超聲波振動通過波導管被傳遞到末端執(zhí)行器。作為基端側(cè)固定構(gòu)件的后質(zhì)量塊從基端方向側(cè)抵接于包括壓電元件的元件單元，作為前端側(cè)固定構(gòu)件的前質(zhì)量塊從前端方向側(cè)抵接于包括壓電元件的元件單元。即，元件單元(壓電元件)在長邊方向上被夾在后質(zhì)量塊與前質(zhì)量塊之間。

專利文獻1：國際公開2011/005467號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

關(guān)于如所述專利文獻1那樣的超聲波處置器具，在包括壓電元件(元件單元)、基端側(cè)固定構(gòu)件(后質(zhì)量塊)以及前端側(cè)固定構(gòu)件(前質(zhì)量塊)的振動產(chǎn)生單元的前端方向側(cè)連接有具備處置部的探頭(振動傳遞構(gòu)件)。在此，在由鈦材料等材料制造探頭(波導管)的過程中，材料的物理性質(zhì)(特別是楊氏模量)易于發(fā)生變動。因此，制造的每個探頭在材料的物理性質(zhì)上產(chǎn)生偏差。由于每個探頭在材料的物理性質(zhì)上產(chǎn)生偏差，因此在由振動產(chǎn)生單元和探頭形成的振動體單元中，通過超聲波振動而進行振動的狀態(tài)下的諧振頻率與探頭的材料的物理性質(zhì)相對應地發(fā)生變化。即，每個振動體單元(部件)在振動的諧振頻率上產(chǎn)生偏差。

另外，關(guān)于振動產(chǎn)生單元，在基端側(cè)固定構(gòu)件與元件單元(壓電元件)的邊界處和元件單元與前端側(cè)固定構(gòu)件的邊界處，材料的物理性質(zhì)(聲特性阻抗)發(fā)生變化。因此，在振動體單元通過超聲波振動而進行振動的狀態(tài)下，振動的振幅在基端側(cè)固定構(gòu)件與元件單元之間發(fā)生變化，并且振動的振幅在元件單元與前端側(cè)固定構(gòu)件之間發(fā)生變化。元件單元中的振幅相對于基端側(cè)固定構(gòu)件中的振幅的變幅比和前端側(cè)固定構(gòu)件中的振幅相對于元件單元中的振幅的變幅比與振動體單元的諧振頻率相對應地變化。因此，由于每個振動體單元(部件)在振動的諧振頻率上產(chǎn)生偏差，因此導致每個振動體單元(部件)在元件單元中的振幅相對于基端側(cè)固定構(gòu)件中的振幅的變幅比和前端側(cè)固定構(gòu)件中的振幅相對于元件單元中的振幅的變幅比上產(chǎn)生偏差。因此，探頭(即，比前端側(cè)固定構(gòu)件靠前端側(cè)的部位)中的振動的振幅按每個振動體單元(部件)產(chǎn)生偏差，處置性能與形成探頭的材料的物理性質(zhì)相對應地發(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即使在振動的諧振頻率按每個振動體單元產(chǎn)生偏差的情況下也能夠減少探頭(處置部)中的振幅的偏差的振動產(chǎn)生單元。另外，本發(fā)明的目的在于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

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的某個方式的振動產(chǎn)生單元具備：元件單元，其具備通過被供給電力來產(chǎn)生超聲波振動的壓電元件并且具有基端和前端，該元件單元從所述基端到所述前端沿長邊軸延伸設(shè)置；基端側(cè)固定構(gòu)件，其從基端方向側(cè)抵接于所述元件單元；以及前端側(cè)固定構(gòu)件，其從前端方向側(cè)抵接于所述元件單元，所述元件單元在平行于所述長邊軸的長邊方向上被夾在該前端側(cè)固定構(gòu)件與所述基端側(cè)固定構(gòu)件之間，并且該前端側(cè)固定構(gòu)件朝向所述前端方向側(cè)傳遞由所述元件單元產(chǎn)生的所述超聲波振動，該前端側(cè)固定構(gòu)件的聲阻抗比所述基端側(cè)固定構(gòu)件的聲阻抗大。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種即使在振動的諧振頻率按每個振動體單元產(chǎn)生偏差的情況下也能夠減少探頭(處置部)中的振幅的偏差的振動產(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處置系統(tǒng)的概要圖。

圖2是概要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)的概要圖。

圖4是說明第一實施方式所涉及的振動體單元在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)進行縱向振動的狀態(tài)下的、振動產(chǎn)生單元中的縱向振動的概要圖。

圖5是說明比較例所涉及的振動體單元在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)進行縱向振動的狀態(tài)下的、振動產(chǎn)生單元中的縱向振動的概要圖。

圖6是示出第一實施方式和比較例中諧振頻率在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)發(fā)生變化的情況下的第二距離比率與諧振頻率的關(guān)系的概要圖。

圖7是示出第一實施方式和比較例中的第二變幅比與第二距離比率的關(guān)系的概要圖。

圖8是示出第一實施方式中諧振頻率在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)發(fā)生變化的情況下的第一距離比率與諧振頻率的關(guān)系和比較例中諧振頻率在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)發(fā)生變化的情況下的比較距離比率與諧振頻率的關(guān)系的概要圖。

圖9是示出第一實施方式中的第一變幅比與第一距離比率的關(guān)系和比較例中的比較變幅比與比較距離比率的關(guān)系的概要圖。

圖10是示出第一變形例所涉及的振動產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)的概要圖。

圖11是示出第一變形例中的第一變幅比、物理性質(zhì)變幅要素以及截面積變幅要素與第一距離比率的關(guān)系的概要圖。

圖12是示出第二變形例所涉及的振動產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)的概要圖。

具體實施方式

(第一實施方式)

參照圖1至圖9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平行的兩個方向設(shè)為長邊方向。另外，長邊方向中的一個方向是前端方向(圖1的箭頭C1的方向)，與前端方向相反的方向是基端方向(圖1的箭頭C2的方向)。

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、護套6、鉗口(把持構(gòu)件)7以及探頭(前端側(cè)振動傳遞構(gòu)件)8。保持單元5具備：殼體主體部11，其沿長邊軸C延伸設(shè)置；固定手柄12，其從殼體主體部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)動的方式安裝于殼體主體部11?？蓜邮直?3相對于殼體主體部11進行轉(zhuǎn)動，由此可動手柄13相對于固定手柄12打開或關(guān)閉。在殼體主體部11的前端方向側(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為中心相對于殼體主體部11進行旋轉(zhuǎn)。另外，在殼體主體部11安裝有作為能量操作輸入部的能量操作按鈕16。

護套6以從前端方向側(cè)插入到旋轉(zhuǎn)操作旋鈕15的內(nèi)部和殼體主體部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)動的方式安裝于護套6的前端部。探頭8從殼體主體部11的內(nèi)部穿過護套6的內(nèi)部而朝向前端方向側(cè)延伸設(shè)置。在本實施方式中，探頭8的中心軸與長邊軸C一致，探頭8從基端到前端沿長邊軸C延設(shè)設(shè)置。在探頭8的前端部設(shè)置有處置部17。探頭8以處置部17從護套6的前端朝向前端方向側(cè)突出的狀態(tài)貫穿護套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進行打開動作或關(guān)閉動作，護套6的可動部(未圖示)沿長邊軸C移動，從而鉗口7進行轉(zhuǎn)動。通過鉗口7進行轉(zhuǎn)動，鉗口7相對于探頭8的處置部17進行打開動作或關(guān)閉動作。另外，護套6、鉗口7以及探頭8能夠與旋轉(zhuǎn)操作旋鈕15一起以長邊軸C為中心相對于殼體主體部11進行旋轉(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以從基端方向側(cè)插入到殼體主體部11的內(nèi)部的狀態(tài)連結(jié)于保持單元5。另外，在殼體主體部11的內(nèi)部，振子殼體21以能夠與護套6分離的方式連結(jié)于護套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)療用的能量控制裝置，具備電源、交流轉(zhuǎn)換電路(均未圖示)等。另外，能量源單元10具備控制電力的輸出的控制部(未圖示)。控制部具備包括CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或ASIC(application specific integrated circuit：專用集成電路)的處理器以及存儲器等存儲部(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(超聲波換能器)22。振動產(chǎn)生單元22被振子殼體21支承。振動產(chǎn)生單元22具備棒狀構(gòu)件(基端側(cè)振動傳遞構(gòu)件)23。在本實施方式中，棒狀構(gòu)件23的中心軸與長邊軸C一致，棒狀構(gòu)件23從基端到前端沿長邊軸C延伸設(shè)置。在殼體主體部11的內(nèi)部，棒狀構(gòu)件23的前端以能夠與探頭8的基端分離的方式連接于探頭8的基端。通過將棒狀構(gòu)件23連接于探頭8，來將探頭8連結(jié)于振動產(chǎn)生單元22的前端方向側(cè)。此外，在探頭8連結(jié)于振動產(chǎn)生單元22的狀態(tài)下，振動產(chǎn)生單元22能夠與探頭8一起以長邊軸C為中心相對于殼體主體部11進行旋轉(zhuǎn)。

在棒狀構(gòu)件23中形成有垂直于長邊軸C的截面積隨著趨向前端方向而減少的錐狀的變幅桿(截面積減少部)25。另外，在棒狀構(gòu)件23中，在比變幅桿25靠基端方向側(cè)的位置設(shè)置有元件安裝部26。在振動產(chǎn)生單元22中，對元件安裝部26安裝元件單元31、作為基端側(cè)固定構(gòu)件的后質(zhì)量塊32以及作為前端側(cè)固定構(gòu)件的前質(zhì)量塊33。元件單元31、后質(zhì)量塊32以及前質(zhì)量塊33形成為環(huán)狀，元件安裝部26按前質(zhì)量塊33、元件單元31以及后質(zhì)量塊32的順序貫穿這些構(gòu)件，由此將元件單元31、后質(zhì)量塊32以及前質(zhì)量塊33安裝于元件安裝部26。

元件單元31具有基端和前端，從基端到前端沿長邊軸C延伸設(shè)置。在本實施方式中，元件單元31以與長邊軸C同軸的方式設(shè)置。在元件單元31的基端抵接有后質(zhì)量塊32，在元件單元31的前端抵接有前質(zhì)量塊33。即，后質(zhì)量塊32從基端方向側(cè)抵接于元件單元31，前質(zhì)量塊33從前端方向側(cè)抵接于元件單元31。因此，元件單元31在平行于長邊軸C的長邊方向上被夾在后質(zhì)量塊(基端側(cè)固定構(gòu)件)32與前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定構(gòu)件)33之間。

圖3是示出振動產(chǎn)生單元22的結(jié)構(gòu)的圖。如圖2和圖3所示，元件單元31具備多個(在本實施方式中為6個)壓電元件35A～35F、第一電極構(gòu)件36以及第二電極構(gòu)件37。在振動產(chǎn)生單元22的長邊方向上，各個壓電元件35A～35F被夾在第一電極構(gòu)件36與第二電極構(gòu)件37之間。電配線部38A的一端連接于第一電極構(gòu)件36，電配線部38B的一端連接于第二電極構(gòu)件37。電配線部38A、38B穿過線纜18的內(nèi)部地延伸設(shè)置，電配線部38A的另一端和電配線部38B的另一端電連接于能量源單元10的交流轉(zhuǎn)換電路(未圖示)。

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)與用能量操作按鈕16進行的能量操作的輸入相對應地被切換。開關(guān)部經(jīng)由穿過振子單元3和線纜18的內(nèi)部地延伸設(shè)置的信號路徑部(未圖示)而電連接于能量源單元10的控制部(未圖示)?？刂撇客ㄟ^對開關(guān)部的開閉狀態(tài)進行檢測來對用能量操作按鈕16進行的能量操作的輸入進行探測?；谔綔y出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36與第二電極構(gòu)件37之間施加電壓。通過對第一電極構(gòu)件36與第二電極構(gòu)件37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36與第二電極構(gòu)件37之間的各個壓電元件35A～35F，各個壓電元件35A～35F將電流轉(zhuǎn)換為超聲波振動。即，各個壓電元件35A～35F通過被供給電力(電能)來產(chǎn)生超聲波振動。

所產(chǎn)生的超聲波振動從元件單元31通過前質(zhì)量塊33朝向前端方向側(cè)傳遞。然后，超聲波振動從前質(zhì)量塊33通過棒狀構(gòu)件23向探頭8傳遞。此時，在變幅桿25中，振動的振幅被擴大。然后，在探頭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行處置。由振動產(chǎn)生單元22和探頭8形成振動體單元20，該振動體單元20在超聲波振動朝向處置部17傳遞的狀態(tài)下通過超聲波振動而進行振動。在超聲波振動朝向處置部17傳遞的狀態(tài)下，振動體單元20進行振動方向與長邊軸C(長邊方向)平行的縱向振動。在本實施方式中，振動體單元20的基端由后質(zhì)量塊32的基端(棒狀構(gòu)件23的基端)形成，振動體單元20的前端由探頭8的前端形成。

另外，將元件單元31的在長邊方向上的前端與基端之間的中央位置設(shè)為元件中央位置M。在本實施方式中，壓電元件35A～35F在長邊方向上以元件中央位置M為中心對稱地配置。因此，在元件單元31中，3個壓電元件35A～35C配置在比元件中央位置M靠前端方向側(cè)的位置，3個壓電元件35D～35F配置在比元件中央位置M靠基端方向側(cè)的位置。另外，壓電元件35A～35F以元件中央位置M為中心對稱地配置，因此從元件中央位置M到元件單元31的前端的尺寸(第一單元尺寸)d1與從元件中央位置M到元件單元31的基端的尺寸(第二單元尺寸)d2相等(大致相等)。

將元件單元31的垂直于長邊軸C(超聲波振動的傳遞方向)的截面積(元件截面積)設(shè)為S0。另外，將前質(zhì)量塊33的垂直于長邊軸C(超聲波振動的傳遞方向)的截面積(第一構(gòu)件截面積)設(shè)為S1，將后質(zhì)量塊32的垂直于長邊軸C(超聲波振動的傳遞方向)的截面積(第二構(gòu)件截面積)設(shè)為S2。在本實施方式中，元件單元31的截面積S0與前質(zhì)量塊33的截面積S1相等(大致相等)，并且元件單元31的截面積S0與后質(zhì)量塊32的截面積S2相等(大致相等)。因而，在本實施方式中，前質(zhì)量塊33的截面積(第一構(gòu)件截面積)S1與后質(zhì)量塊32的截面積(第二構(gòu)件截面積)S2相等(大致相等)。

另外，在本實施方式中，從元件單元31的元件中央位置M到前質(zhì)量塊33的前端的尺寸(第一安裝尺寸)L1比從元件中央位置M到后質(zhì)量塊32的基端的尺寸(第二安裝尺寸)L2小。如上所述，從元件中央位置M到元件單元31的前端的尺寸d1與從元件中央位置M到元件單元31的基端的尺寸d2相等(大致相等)。因此，前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定構(gòu)件)33的在長邊方向上的尺寸(第一構(gòu)件尺寸)l1比后質(zhì)量塊(基端側(cè)固定構(gòu)件)32的在長邊方向上的尺寸(第二構(gòu)件尺寸)l2小。

形成壓電元件35A～35F(元件單元31)的材料具有聲特性阻抗(元件聲特性阻抗)ζ0。另外，形成前質(zhì)量塊33的材料具有聲特性阻抗(第一構(gòu)件聲特性阻抗)ζ1，形成后質(zhì)量塊32的材料具有聲特性阻抗(第二構(gòu)件聲特性阻抗)ζ2。在此，形成部件的材料(物質(zhì))的聲特性阻抗ζ是根據(jù)材料的密度ρ和聲音在材料中的傳播速度c決定的值，使用材料的密度ρ和楊氏模量E如式(1)那樣定義聲特性阻抗ζ。

[式1]

因而，聲特性阻抗(特性阻抗)ζ是由形成部件的材料決定的物理性質(zhì)值，聲特性阻抗(特性阻抗)ζ按每種材料(物質(zhì))具有固有的值。壓電元件33A～35F(元件單元31)的聲特性阻抗ζ0比前質(zhì)量塊33的聲特性阻抗ζ1和后質(zhì)量塊32的聲特性阻抗ζ2大。另外，在本實施方式中，形成前質(zhì)量塊33的材料的聲特性阻抗ζ1比形成后質(zhì)量塊32的材料的聲特性阻抗ζ2大。因而，與形成后質(zhì)量塊32的材料的密度ρ和聲音的傳播速度c相比，形成前質(zhì)量塊33的材料的密度ρ和聲音的傳播速度c中的至少一方大。在此，作為形成后質(zhì)量塊32的材料，例如存在超硬鋁(A7075；密度ρ為2.8×103kg/m3，聲音的傳播速度c為5100m/s，聲特性阻抗ζ為1.4×107Pa·s/m)。另外，作為形成前質(zhì)量塊33的材料，例如存在64鈦合金(Ti-6Al-4V；密度ρ為4.4×103kg/m3，聲音的傳播速度c為4900m/s，聲特性阻抗ζ為2.2×107Pa·s/m)、作為不銹鋼的一種的SUS420F(密度ρ為7.8×103kg/m3，聲音的傳播速度c為5300m/s，聲特性阻抗ζ為4.1×107Pa·s/m)、以及鋯鈦酸鉛(PZT；密度ρ為7.8×103kg/m3，聲音的傳播速度c為2900m/s，聲特性阻抗ζ為2.3×107Pa·s/m)。另外，在前質(zhì)量塊33由SUS420F形成的情況下，后質(zhì)量塊32也可以由64鈦合金或鋯鈦酸鉛形成。

將元件單元31(壓電元件35A～35F)的垂直于超聲波振動的傳遞方向(長邊軸C)的截面中的聲阻抗(元件聲阻抗)設(shè)為Z0。另外，將前質(zhì)量塊33的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗(第一構(gòu)件聲阻抗)設(shè)為Z1，將后質(zhì)量塊32的垂直于超聲波的傳遞方向的截面中的聲阻抗(第二構(gòu)件聲阻抗)設(shè)為Z2。在此，使用作為物理性質(zhì)值的聲特性阻抗ζ和部件的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面積S來如式(2)那樣定義垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗Z。

[式2]

Z＝ζ×S (2)

針對元件單元31、后質(zhì)量塊32以及前質(zhì)量塊33如上所述那樣設(shè)定聲特性阻抗ζ和截面積S，因此元件單元31(各個壓電元件35A～35F)的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗Z0比前質(zhì)量塊33的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗Z1和后質(zhì)量塊32的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗Z2大。另外，在本實施方式中，前質(zhì)量塊33的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗Z1比后質(zhì)量塊32的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗Z2大。此外，聲特性阻抗ζ與每單位面積(單位截面積)的聲阻抗Z的值一致。

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的作用和效果進行說明。在使用超聲波處置器具2進行處置時，在保持著保持單元5的狀態(tài)下將護套6、鉗口7以及探頭8插入到體內(nèi)。然后，向鉗口7與探頭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，將輸出的電力供給到振動產(chǎn)生單元22的壓電元件35A～35F。由此，由壓電元件35A～35F(元件單元31)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33和棒狀構(gòu)件23被傳遞到探頭8，在探頭8中超聲波振動朝向處置部17傳遞。由此，由振動產(chǎn)生單元22和探頭8形成的振動體單元20進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)下使處置部17進行縱向振動，來使處置部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將該處置對象切開。

在進行處置期間，通過能量源單元10的控制部對向壓電元件35A～35F供給的電力調(diào)整電流的頻率、電流值、電壓值等。另外，振動體單元20被設(shè)計為通過由壓電元件35A～35F產(chǎn)生的超聲波振動而以規(guī)定的諧振頻率Frref(例如47kHz)進行振動的狀態(tài)。關(guān)于振動體單元20，具備高價的壓電元件35A～35F的振動產(chǎn)生單元22在使用后被進行殺菌處理等而被再利用。另一方面，探頭8在使用后被廢棄。在此，在由鈦材料等材料制造探頭8的過程中，材料的物理性質(zhì)(特別是楊氏模量)易于發(fā)生變動。因此，制造的每個探頭8在材料的物理性質(zhì)上產(chǎn)生偏差。每個探頭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的探頭8的材料的物理性質(zhì)相對應地發(fā)生變化。即，在振動體單元20中，振動的諧振頻率Fr與探頭8的物理性質(zhì)相對應地產(chǎn)生偏差，從而振動體單元20未必以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動。因而，振動體單元20通過由壓電元件35A～35F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)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動。此外，規(guī)定的諧振頻率Frref包含在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)。

圖4是說明振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行縱向振動的狀態(tài)下的、振動產(chǎn)生單元22中的縱向振動(振動)的圖。在圖4中示出了以規(guī)定的諧振頻率Frref進行縱向振動的狀態(tài)、以最小諧振頻率Frmin進行縱向振動的狀態(tài)以及以最大諧振頻率Frmax進行縱向振動的狀態(tài)的曲線圖。在這些曲線圖中，橫軸表示長邊方向上的位置(X)，縱軸表示縱向振動的振動狀態(tài)(V)。在振動體單元20進行縱向振動的狀態(tài)下，振動體單元20的前端和基端成為自由端。因此，縱向振動的一個波腹位置位于振動體單元20的基端(后質(zhì)量塊32的基端)，縱向振動的一個波腹位置位于振動體單元20的前端(探頭8的前端)。如圖4所示，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行縱向振動的狀態(tài)下，作為縱向振動的一個波腹位置的波腹位置A1(在圖4中用A1ref、A1a、A1b表示)位于后質(zhì)量塊32的基端。在本實施方式中，波腹位置A1是縱向振動的波腹位置中位于最靠基端方向側(cè)的最基端波腹位置。

在此，將位于相對于波腹位置A1靠近前端方向側(cè)縱向振動的四分之一波長(λ/4)處的波節(jié)位置設(shè)為波節(jié)位置N1，將位于相對于波腹位置A1靠近前端方向側(cè)縱向振動的二分之一波長(λ/2)處的波腹位置設(shè)為波腹位置A2。波節(jié)位置N1(在圖4中以N1ref、N1a、N1b表示)是縱向振動的波節(jié)位置中位于最靠基端方向側(cè)的最基端波節(jié)位置，波腹位置A2(在圖4中用A2ref、A2a、A2b表示)在縱向振動的波腹位置中位于第二靠近基端方向側(cè)的位置。在振動體單元20以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動的狀態(tài)下，波節(jié)位置N1ref位于長邊方向上的元件單元31的前端與基端之間的中央位置、即元件中央位置M處。另外，在振動體單元20以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動的狀態(tài)下，波腹位置A2ref位于前質(zhì)量塊33的前端。此外，將諧振頻率Fr為規(guī)定的基準頻率Frref的狀態(tài)下的縱向振動的波長λ設(shè)為基準波長λref。

當諧振頻率相對于規(guī)定的諧振頻率Frref減少時，縱向振動的波長λ相對于基準波長λref增加。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動期間，在諧振頻率Fr為最小諧振頻率Frmin時，波長λ成為最大波長λmax。因此，在諧振頻率Fr為最小諧振頻率Frmin的狀態(tài)下，波腹位置A1a位于后質(zhì)量塊32的基端，但波節(jié)位置N1a位于比元件中央位置M靠前端方向側(cè)的位置，波腹位置A2a位于比前質(zhì)量塊33的前端靠前端方向側(cè)的位置。但是，即使在諧振頻率Fr為最小諧振頻率Frmin的情況下，波節(jié)位置N1a也位于比前質(zhì)量塊33的基端靠基端方向側(cè)的位置，波節(jié)位置N1a也位于元件單元31在長邊方向上延伸設(shè)置的范圍內(nèi)。另一方面，當諧振頻率相對于規(guī)定的諧振頻率Frref增加時，縱向振動的波長λ相對于基準波長λref減少。因而，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動期間，在諧振頻率Fr為最大諧振頻率Frmax時，波長λ成為最小波長λmin。因此，在諧振頻率Fr為最大諧振頻率Frmax的狀態(tài)下，波腹位置A1b位于后質(zhì)量塊32的基端，但波節(jié)位置N1b位于比元件中央位置M靠基端方向側(cè)的位置，波腹位置A2a位于比前質(zhì)量塊33的前端靠基端方向側(cè)的位置。但是，即使在諧振頻率Fr為最大諧振頻率Frmax的情況下，波節(jié)位置N1b也位于比后質(zhì)量塊32的前端靠前端方向側(cè)的位置，波節(jié)位置N1b也位于元件單元31在長邊方向上延伸設(shè)置的范圍內(nèi)。

如上所述，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動的狀態(tài)下，波節(jié)位置N1(在圖4中用N1ref、N1a、N1b表示)位于相對于波腹位置A1靠近前端方向側(cè)縱向振動的四分之一波長(λ/4)的位置，波節(jié)位置N1位于元件單元31在長邊方向上延伸設(shè)置的范圍內(nèi)，其中，波腹位置A1位于后質(zhì)量塊32的基端。另外，在振動體單元在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動的狀態(tài)下，波腹位置A2(在圖4中用A2ref、A2a、A2b表示)位于相對于波腹位置A1靠近前端方向側(cè)縱向振動的二分之一波長(λ/2)的位置，波腹位置A2位于比元件單元31的前端(前質(zhì)量塊33的基端)靠前端方向側(cè)的位置，其中，波腹位置A1位于后質(zhì)量塊32的基端。因而，在以規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的任一諧振頻率Fr進行縱向振動期間，均是在縱向振動的波腹位置和波節(jié)位置中只有波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1在長邊方向上位于元件單元31的基端與前端之間。

另外，在本實施方式中，如上所述，形成前質(zhì)量塊33的材料的聲特性阻抗ζ1比形成后質(zhì)量塊32的材料的聲特性阻抗ζ2大，因此與后質(zhì)量塊32的垂直于超聲波振動的傳遞方向(長邊軸C)的截面中的聲阻抗Z相比，前質(zhì)量塊33的垂直于超聲波振動的傳遞方向(長邊軸C)的截面中的聲阻抗Z大。前質(zhì)量塊33的聲阻抗Z1比后質(zhì)量塊32的聲阻抗Z2大，由此在以規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的任一諧振頻率Fr進行縱向振動期間，均是波腹位置A2與波節(jié)位置N1之間的相當于縱向振動的四分之一波長的長度λ1/4(在圖4中用λ1ref/4、λ1max/4、λ1min/4表示)比波腹位置A1與波節(jié)位置N1之間的相當于縱向振動的四分之一波長的長度λ2/4(在圖4中用λ2ref/4、λ2max/4、λ2min/4表示)小。即，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動的狀態(tài)下，相當于從波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1起向前端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度(第一長度)λ1/4比相當于從波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1起向基端方向側(cè)的振動的四分之一波長的長度(第二長度)λ2/4小。在振動體單元20以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動的狀態(tài)下，相當于從波節(jié)位置N1起向前端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度(第一長度)λ1ref/4與從元件單元31的元件中央位置M到前質(zhì)量塊33的前端的尺寸(第一安裝尺寸)L1一致，相當于從波節(jié)位置N1起向基端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度(第二長度)λ2ref/4與從元件單元31的元件中央位置M到后質(zhì)量塊32的基端的尺寸(第二安裝尺寸)L2一致。

另外，在本實施方式中，如上所述，在元件單元31與前質(zhì)量塊33的邊界(第一邊界)B1處和元件單元31與后質(zhì)量塊32的邊界(第二邊界)B2處，形成部件的材料的聲特性阻抗ζ發(fā)生變化，垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面中的聲阻抗Z發(fā)生變化。因此，在振動體單元20通過超聲波振動而進行振動的狀態(tài)下，在后質(zhì)量塊32與元件單元31之間縱向振動的振幅發(fā)生變化，并且在元件單元31與前質(zhì)量塊33之間縱向振動的振幅發(fā)生變化。與元件單元31的聲阻抗(聲特性阻抗ζ)相比，前質(zhì)量塊33的聲阻抗Z(聲特性阻抗ζ)小，因此前質(zhì)量塊33中縱向振動的振幅相對于元件單元31中縱向振動的振幅擴大，前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定構(gòu)件)33中的振幅相對于元件單元31中的振幅的變幅比(第一變幅比)ε1大于1。另一方面，與后質(zhì)量塊32的聲阻抗(聲特性阻抗ζ)相比，元件單元31的聲阻抗Z(聲特性阻抗ζ)大，因此元件單元31中縱向振動的振幅相對于后質(zhì)量塊32中縱向振動的振幅縮小，元件單元31中的振幅相對于后質(zhì)量塊(基端側(cè)固定構(gòu)件)32中的振幅的變幅比(第二變幅比)ε2小于1。此外，優(yōu)選的是，通過在元件單元31與后質(zhì)量塊32的邊界(第二邊界)B2處縮小振幅且在元件單元31與前質(zhì)量塊33的邊界(第一邊界)B1處擴大振幅而使前質(zhì)量塊33中的縱向振動的振幅與后質(zhì)量塊32中的縱向振動的振幅相等。

在此，作為比較例，對圖5所示的振動產(chǎn)生單元22A進行說明。圖5示出了比較例所涉及的由振動產(chǎn)生單元22A和探頭8形成的振動體單元(20A)在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行縱向振動的狀態(tài)下的、振動產(chǎn)生單元22A中的縱向振動。圖5示出了以規(guī)定的諧振頻率Frref進行縱向振動的狀態(tài)、以最小諧振頻率Frmin進行縱向振動的狀態(tài)以及以最大諧振頻率Frmax進行縱向振動的狀態(tài)的曲線圖。在這些曲線圖中，橫軸表示長邊方向上的位置(X)，縱軸表示縱向振動的振動狀態(tài)(V)。如圖5所示，在比較例所涉及的振動產(chǎn)生單元22A中設(shè)置有與第一實施方式的振動產(chǎn)生單元22相同結(jié)構(gòu)的棒狀構(gòu)件23、元件單元31以及后質(zhì)量塊32。但是，在比較例中，代替第一實施方式的前質(zhì)量塊33而設(shè)置有前質(zhì)量塊33A。在比較例中，前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定構(gòu)件)33A在長邊方向上的尺寸l′1與后質(zhì)量塊32在長邊方向上的尺寸l2相等。因而，從元件單元31的元件中央位置M到前質(zhì)量塊33A的前端的尺寸L′1與從元件中央位置M到后質(zhì)量塊32的基端的尺寸L2相等。另外，在本比較例中，前質(zhì)量塊33A的材料的聲特性阻抗ζ和垂直于長邊軸C的截面積S與后質(zhì)量塊32的材料的聲特性阻抗和截面積相等。因而，前質(zhì)量塊33A的聲阻抗Z′1與后質(zhì)量塊32的聲阻抗Z2相等。

由于是上述那樣的結(jié)構(gòu)，因此在比較例中，在以規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的任一諧振頻率Fr進行縱向振動期間，均是波腹位置A2(在圖5中用A2ref、A2a、A2b表示)與波節(jié)位置N1(在圖5中用N1ref、N1a、N1b表示)之間的相當于縱向振動的四分之一波長的長度λ′1/4(在圖5中用λ′1ref/4、λ′1max/4、λ′1min/4表示)同波腹位置A1(在圖5中用A1ref、A1a、A1b表示)與波節(jié)位置N1之間的相當于縱向振動的四分之一波長的長度λ2/4(在圖5中用λ2ref/4、λ2max/4、λ2min/4表示)相等。即，在比較例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動的狀態(tài)下，相當于從波節(jié)位置N1起向前端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度λ′1/4與相當于從波節(jié)位置N1起向基端方向側(cè)的振動的四分之一波長的長度λ2/4相等。而且，在振動體單元20以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動的狀態(tài)下，相當于從波節(jié)位置N1ref起向前端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度λ′1ref/4與從元件單元31的元件中央位置M到前質(zhì)量塊33A的前端的尺寸L′1一致，相當于從波節(jié)位置N1ref起向基端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度λ2ref/4與從元件單元31的元件中央位置M到后質(zhì)量塊32的基端的尺寸L2一致。

在此，在第一實施方式中，將從波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1到元件單元31與前質(zhì)量塊33的邊界B1的距離Y1(在圖4中用Y1ref、Y1a、Y1b表示)相對于相當于從波節(jié)位置N1起向前端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度λ1/4的比率設(shè)為距離比率(第一距離比率)ξ1。另外，在比較例中，將從波節(jié)位置N1到元件單元31與前質(zhì)量塊33A的邊界B′1的距離Y′1(在圖5中用Y′1ref、Y′1a、Y′1b表示)相對于相當于從波節(jié)位置N1起向前端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度λ′1/4的比率設(shè)為距離比率(比較距離比率)ξ′1。而且，在比較例中，將前質(zhì)量塊(前端側(cè)固定構(gòu)件)33A中的振幅相對于元件單元31中的振幅的比率設(shè)為變幅比(比較變幅比)ε′1。而且，在第一實施方式和比較例中，將從波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1到元件單元31與后質(zhì)量塊32的邊界B2的距離Y2(在圖4和圖5中用Y2ref、Y2a、Y2b表示)相對于相當于從波節(jié)位置N1起向基端方向側(cè)的縱向振動的四分之一波長的長度λ2/4的比率設(shè)為距離比率(第二距離比率)ξ2。

圖6示出了在第一實施方式和比較例中諧振頻率Fr在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)發(fā)生變化的情況下的第二距離比率ξ2與諧振頻率Fr的關(guān)系，圖7示出了第一實施方式和比較例中的第二變幅比ε2與第二距離比率ξ2的關(guān)系。圖6中的第二距離比率ξ2的變化和圖7中的第二變幅比ε2的變化在第一實施方式和比較例中是相同的。在圖6中，橫軸表示諧振頻率(Fr)，縱軸表示第二距離比率(ξ2)。在圖7中，橫軸表示第二距離比率(ξ2)，縱軸表示第二變幅比(ε2)。另外，圖8示出了第一實施方式中諧振頻率Fr在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)發(fā)生變化的情況下的第一距離比率ξ1與諧振頻率Fr的關(guān)系和比較例中諧振頻率Fr在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)發(fā)生變化的情況下的比較距離比率ξ′1與諧振頻率Fr的關(guān)系，圖9示出了第一實施方式中的第一變幅比ε1與第一距離比率ξ1的關(guān)系和比較例中的比較變幅比ε′1與比較距離比率ξ′1的關(guān)系。在圖8中，橫軸表示諧振頻率(Fr)，縱軸表示第一距離比率(ξ1)和比較距離比率(ξ′1)。而且，用實線表示第一距離比率ξ1的變化，用點劃線表示比較距離比率ξ′1的變化。另外，在圖9中，橫軸表示第一距離比率(ξ1)和比較距離比率(ξ′1)，縱軸表示第一變幅比(ε1)和比較變幅比(ε′1)。而且，用實線表示第一變幅比ε1的變化，用點劃線表示比較變幅比ε′1的變化。

如圖4至圖6所示，在第一實施方式和比較例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動時，隨著諧振頻率Fr增加而縱向振動的波長λ變小且第二距離比率ξ2變小。例如，在以最大諧振頻率Frmax進行振動時，第二距離比率ξ2為最小值4/9，在以最小諧振頻率Frmin進行振動時，第二距離比率ξ2為最大值4/7。而且，例如在以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動時，第二距離比率ξ2為1/2。在圖6中，用ξ2max表示第二距離比率ξ2的最大值，用ξ2min表示最小值。另外，如圖7所示，隨著第二距離比率ξ2變大，波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1遠離后質(zhì)量塊32與元件單元31的邊界B2且第二變幅比ε2接近1。由于第二變幅比ε2是小于1的值，因此隨著第二距離比率ξ2變大而第二變幅比ε2增加。

在此，即使諧振頻率Fr發(fā)生變化，縱向振動的波腹位置(最基端波腹位置)A1還是位于后質(zhì)量塊32的基端。因此，即使在諧振頻率Fr與連接的探頭8相對應地發(fā)生變化的情況下，第二距離比率ξ2的偏差也小。第二距離比率ξ2的偏差小，由此能夠使后質(zhì)量塊32與元件單元31的邊界B2處的第二變幅比ε2的偏差也小。

如圖4、圖5以及圖8所示，在第一實施方式和比較例中，在振動體單元20在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)進行振動時，隨著諧振頻率Fr增加而縱向振動的波長λ變小且第一距離比率ξ1和比較距離比率ξ′1變大。在此，即使諧振頻率Fr發(fā)生變化，縱向振動的波腹位置(最基端波腹位置)A1也位于后質(zhì)量塊32的基端，因此在后質(zhì)量塊32和前質(zhì)量塊33A中聲阻抗Z相同的比較例中，比較距離比率ξ′1的偏差比第二距離比率ξ2的偏差大。例如，在以最大諧振頻率Frmax進行振動時，比較距離比率ξ′1為最大值4/5，在以最小諧振頻率Frmin進行振動時，比較距離比率ξ′1為最小值1/3。另外，例如在以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動時，比較距離比率ξ′1為1/2。在圖8中，用ξ′1max表示比較距離比率ξ′1的最大值，用ξ′1min表示最小值。

另外，如圖9所示，隨著比較距離比率ξ′1變大，波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1遠離前質(zhì)量塊33A與元件單元31的邊界B′1且比較變幅比ε′1接近1。由于比較變幅比ε′1是大于1的值，因此隨著比較距離比率ξ′1變大而比較變幅比ε′1減小。在此，在比較例中，由于比較距離比率ξ′1的偏差大，因此前質(zhì)量塊33A與元件單元31的邊界B′1處的比較變幅比ε′1的偏差也大。因比較變幅比ε′1的偏差而引起探頭8(即，比前質(zhì)量塊33A靠前端側(cè)的部位)中的縱向振動的振幅的偏差也大。

因此，在本實施方式中，使前質(zhì)量塊33的聲阻抗Z1比后質(zhì)量塊32的聲阻抗Z2大，從而使結(jié)構(gòu)相對于比較例發(fā)生變化。在本實施方式中也是，隨著第一距離比率ξ1變大，波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1遠離前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1且第一變幅比ε1接近1。由于第一變幅比ε1是大于1的值，因此隨著第一距離比率ξ1變大而第一變幅比ε1減小。在此，在第一實施方式和比較例中，將前質(zhì)量塊(33；33A)的聲阻抗(Z1；Z′1)相對于元件單元31的聲阻抗Z0的比率設(shè)為阻抗比率η。在本實施方式中前質(zhì)量塊33的聲阻抗Z(聲特性阻抗ζ)比后質(zhì)量塊32的聲阻抗大，在比較例中前質(zhì)量塊33A的聲阻抗Z′1與后質(zhì)量塊32的聲阻抗Z2相等。因此，前質(zhì)量塊33的聲阻抗Z1比比較例中的前質(zhì)量塊33A的聲阻抗Z′1大，與比較例中的阻抗比率相比，第一實施方式中的阻抗比率η大。

另外，在本實施方式中將第一變幅比ε1的變化量相對于第一距離比率ξ1的變化量的比率設(shè)為變化量比率α，在比較例中將比較變幅比ε′1的變化量相對于比較距離比率ξ′1的變化量的比率設(shè)為變化量比率α。在圖9的第一變幅比ε1的變化和比較變幅比ε′1的變化的各變化中，變化量比率α表示斜率的絕對值。隨著阻抗比率η變大，即隨著前質(zhì)量塊(33；33A)的聲阻抗(Z1；Z′1)與元件單元31的聲阻抗Z0的差變小，變化量比率α變小。因而，本實施方式中的第一變幅比ε1的變化量相對于第一距離比率ξ1的變化量的變化量比率α1比比較例中的比較變幅比ε′1的變化量相對于比較距離比率ξ′1的變化量的變化量比率α′1小。實際上，在圖9中，第一變幅比ε1的變化的斜率(-α1)與比較變幅比ε′1的變化的斜率(-α′1)相比接近0。

如上所述，在本實施方式中，通過使前質(zhì)量塊33中的聲阻抗Z(聲特性阻抗ζ)比后質(zhì)量塊32中的聲阻抗Z(聲特性阻抗ζ)大，來使第一變幅比ε1的變化量相對于第一距離比率ξ1的變化量的變化量比率α1變小。因而，即使在由于諧振頻率Fr與連接的探頭8相對應地發(fā)生變化而第一距離比率ξ1產(chǎn)生偏差的情況下，也能夠使前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1處的第一變幅比ε1的偏差小。

另外，在本實施方式中，通過使前質(zhì)量塊33中的聲阻抗Z比后質(zhì)量塊32中的聲阻抗Z大，在以規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的任一諧振頻率Fr進行縱向振動期間，均使相當于波腹位置A2與波節(jié)位置N1之間的縱向振動的四分之一波長的長度λ1/4比相當于波腹位置A1與波節(jié)位置N1之間的縱向振動的四分之一波長的長度λ2/4小。因此，如圖8所示，在以規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的任一諧振頻率Fr進行縱向振動期間，本實施方式的第一距離變化率ξ1均比比較例的比較距離變化率ξ′1大。即，同比較例的比較距離變化率ξ′1與諧振頻率Fr在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的變化相對應地發(fā)生變化的區(qū)域相比，在第一距離變化率ξ1與諧振頻率Fr在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的變化相對應地發(fā)生變化的區(qū)域內(nèi)，距離變化率的值接近1(值變大)。例如在以最大諧振頻率Frmax進行振動時，第一距離比率ξ1為最大值9/10，在以最小諧振頻率Frmin進行振動時，第一距離比率ξ1為最小值1/2。另外，例如在以規(guī)定的諧振頻率Frref進行振動時，第一距離比率ξ1為2/3。在本實施方式中，通過使第一距離變化率ξ1與諧振頻率Fr在規(guī)定的頻率范圍Δf內(nèi)的變化相對應地發(fā)生變化的區(qū)域接近1，使第一距離比率ξ1的偏差比比較例的比較距離變化率ξ′1的偏差小。例如，比較例的比較距離比率ξ′1在1/3以上4/5以下的范圍內(nèi)產(chǎn)生偏差，與此相對地，本實施方式的第一距離比率ξ1在1/2以上9/10以下的范圍內(nèi)產(chǎn)生偏差。在本實施方式中，能夠通過第一距離比率ξ1的偏差變小來進一步減小前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1處的第一變幅比ε1的偏差。

如上所述，在本實施方式中，即使在諧振頻率Fr與連接的探頭8的物理性質(zhì)相對應地發(fā)生變化的情況下，前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1處的第一變幅比ε1的偏差和后質(zhì)量塊32與元件單元31的邊界B2處的第二變幅比ε2的偏差也小。由于第一變幅比ε1和第二變幅比ε2的偏差變小，因此探頭8(即，比前質(zhì)量塊33靠前端方向側(cè)的部位)中的縱向振動的振幅的偏差變小。由此，即使在諧振頻率Fr與連接的探頭8的物理性質(zhì)相對應地發(fā)生變化的情況下，也能夠在探頭8的處置部17中將縱向振動的振幅的偏差抑制得小，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，通過使前質(zhì)量塊33中的作為物理性質(zhì)值的聲特性阻抗ζ(聲音的傳播速度c和密度ρ中的至少一方)比后質(zhì)量塊32中的聲特性阻抗ζ(聲音的傳播速度c和密度ρ中的至少一方)大，來使前質(zhì)量塊33的聲阻抗Z1比后質(zhì)量塊32的聲阻抗Z大，但并不限于此。例如，作為第一變形例，也可以如圖10所示那樣使前質(zhì)量塊33的垂直于超聲波振動的傳遞方向(長邊軸C)的截面積S1比后質(zhì)量塊32的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面積S2大。在本變形例中，關(guān)于前質(zhì)量塊33和后質(zhì)量塊32，形成的材料相同，聲特性阻抗ζ(聲音的傳播速度c和密度ρ)相同。如第一實施方式的式(2)所示那樣，聲阻抗Z除了與聲特性阻抗ζ相對應地發(fā)生變化以外，還與垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面積S相對應地發(fā)生變化。因而，在本變形例中也是，前質(zhì)量塊33中的聲阻抗Z比后質(zhì)量塊32中的聲阻抗大。此外，元件單元31的垂直于長邊軸C的截面積S0與后質(zhì)量塊32的截面積S2相等。因此，前質(zhì)量塊33中垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面積S相對于元件單元31中垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面積擴大。

另外，在本變形例中也是，前質(zhì)量塊33的在長邊方向上的尺寸l1比后質(zhì)量塊32的在長邊方向上的尺寸l2小。因而，在本變形例中也是，從元件單元31的元件中央位置M到前質(zhì)量塊33的前端的尺寸(第一安裝尺寸)L1比從元件中央位置M到后質(zhì)量塊32的基端的尺寸(第二安裝尺寸)L2小。而且，在本變形例中也是，通過使前質(zhì)量塊33中的聲阻抗Z比后質(zhì)量塊32中的聲阻抗大來發(fā)揮在第一實施方式中已述的作用和效果。即，即使在諧振頻率Fr與連接的探頭8的物理性質(zhì)相對應地發(fā)生變化的情況下，前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1處的第一變幅比ε1的偏差和后質(zhì)量塊32與元件單元31的邊界B2處的第二變幅比ε2的偏差也小。

在此，與第一實施方式同樣地定義第一距離比率ξ1和振幅的第一變幅比ε1。另外，將用于表示前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1(元件單元31的前端)處的材料的物理性質(zhì)(聲特性阻抗ζ)的變化對振幅的影響的指標值設(shè)為物理性質(zhì)變幅要素εa1，將用于表示前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1處的截面積S的變化對振幅的影響的指標值設(shè)為截面積變幅要素εb1。基于物理性質(zhì)變幅要素εa1和截面積變幅要素εb1來決定第一變幅比ε1。圖11是示出第一變形例中的第一變幅比ε1、物理性質(zhì)變幅要素εa1以及截面積變幅要素εb1與第一距離比率ξ1的關(guān)系的圖。在圖11中，橫軸表示第一距離比率ξ1，縱軸表示第一變幅比ε1、物理性質(zhì)變幅要素εa1以及截面積變幅要素εb1。另外，在圖11中，用實線表示第一變幅比ε1的變化，用點劃線表示物理性質(zhì)變幅要素εa1的變化，用虛線表示截面積變幅要素εb1的變化。

如圖11所示，隨著第一距離比率ξ1變大，波節(jié)位置(基準波節(jié)位置)N1遠離前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1且第一變幅比ε1、物理性質(zhì)變幅要素εa1以及截面積變幅要素εb1接近1。在此，前質(zhì)量塊33中的聲特性阻抗ζ比元件單元31中的聲特性阻抗ζ小，因此在邊界B1處，聲特性阻抗ζ(材料的物理性質(zhì))變化為使縱向振動的振幅擴大的狀態(tài)。因而，物理性質(zhì)變幅要素εa1為大于1的值。因此，隨著第一距離比率ξ1變大，物理性質(zhì)變幅要素εa1減少。另一方面，前質(zhì)量塊33的截面積S比元件單元31的截面積S大，因此在邊界B1處，截面積S變化為使縱向振動的振幅縮小的狀態(tài)。因而，截面積變幅要素εb1為小于1的值。因此，隨著第一距離比率ξ1變大，截面積變幅要素εb1增加。

在本變形例中，在邊界B1處，物理性質(zhì)變幅要素εa1對振幅的影響比截面積變幅要素εb1對振幅的影響大。因而，在邊界B1處，縱向振動的振幅擴大，第一變幅比ε1變得大于1。因此，隨著第一距離比率ξ1變大，第一變幅比ε1減小。

在此，與第一實施方式同樣地定義第一變幅比ε1的變化量相對于第一距離比率ξ1的變化量的比率、即變化量比率α。變化量比率α在圖11的第一變幅比ε1的變化中表示斜率的絕對值。在本變形例中，前質(zhì)量塊33中的聲特性阻抗ζ比元件單元31中的聲特性阻抗小，與此相對，前質(zhì)量塊33的截面積S比元件單元31的截面積大。因此，在邊界B1處，隨著第一距離比率ξ1變大而減小的物理性質(zhì)變幅要素εa1和隨著第一距離比率ξ1變大而增加的截面積變幅要素εb1對振幅的變化施加影響。即，第一變幅比ε1受到圖11中的變化特性彼此相反的物理性質(zhì)變幅要素εa1和截面積變幅要素εb1的影響。因而，本變形例中的第一變幅比ε1的變化量相對于第一距離比率ξ1的變化量的變化量比率α變小。

如上所述，在本變形例中，通過使前質(zhì)量塊33中的聲阻抗Z(截面積S)比后質(zhì)量塊32中的聲阻抗Z(截面積S)大，來使第一變幅比ε1的變化量相對于第一距離比率ξ1的變化量的變化量比率α變小。因而，即使在諧振頻率Fr與連接的探頭8相對應地發(fā)生變化的情況下，也能夠減小前質(zhì)量塊33與元件單元31的邊界B1處的第一變幅比ε1的偏差。

另外，在第一實施方式中，對元件單元31設(shè)置了6個(偶數(shù))壓電元件35A～35F，但作為第二變形例，也可以如圖12所示那樣對元件單元31設(shè)置5個(奇數(shù))壓電元件35A～35E。在本變形例中，元件單元31的在長邊方向上的中央位置即元件中央位置M與壓電元件35C的在厚度方向上的中央位置一致。在本變形例中，壓電元件35A、35B位于比元件中央位置M靠前端方向側(cè)的位置，壓電元件35D、35E位于比元件中央位置M靠基端方向側(cè)的位置。

在本變形例中也是，前質(zhì)量塊33中的材料的聲特性阻抗ζ比后質(zhì)量塊32中的材料的聲特性阻抗ζ大，前質(zhì)量塊33中的聲阻抗Z比后質(zhì)量塊32中的聲阻抗Z大。另外，在本變形例中也是，前質(zhì)量塊33的在長邊方向上的尺寸l1比后質(zhì)量塊32的在長邊方向上的尺寸l2小。因而，在本變形例中也是，從元件單元31的元件中央位置M到前質(zhì)量塊33的前端的尺寸(第一安裝尺寸)L1比從元件中央位置M到后質(zhì)量塊32的基端的尺寸(第二安裝尺寸)L2小。

另外，也可以將第一實施方式和第一變形例進行組合，使前質(zhì)量塊33中的材料的聲特性阻抗ζ比后質(zhì)量塊32中的材料的聲特性阻抗ζ大，并且使前質(zhì)量塊33的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面積S比后質(zhì)量塊32的垂直于超聲波振動的傳遞方向的截面積S大。在該情況下也是，基于第一實施方式中的所述式(2)，前質(zhì)量塊33的聲阻抗Z比后質(zhì)量塊32的聲阻抗大。

另外，也可以，在超聲波處置器具2中，向探頭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(高頻電能)，來使處置部17和鉗口7作為高頻電力的電極而發(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，從而促進其凝固。在該情況下，高頻電力通過棒狀構(gòu)件23和探頭8向處置部17供給，但棒狀構(gòu)件23與壓電元件(35A～35F)之間電絕緣，向處置部17供給的高頻電力不會被供給到壓電元件(35A～35F)。但是，在該情況下，用于產(chǎn)生超聲波振動的電流(交流電流)也被供給到壓電元件(35A～35F)。

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，例如從護套6的前端突出的處置部17形成為鉤狀。在將處置對象掛于鉤的狀態(tài)下，通過超聲波振動來使處置部17進行振動，由此切除處置對象。

在上述實施方式等(除比較例以外)中，振動產(chǎn)生單元(22)具備元件單元(31)，元件單元(31)具備通過被供給電力來產(chǎn)生超聲波振動的壓電元件(35A～35F；35A～35E)。基端側(cè)固定構(gòu)件(32)從基端方向側(cè)抵接于元件單元(31)，并且前端側(cè)固定構(gòu)件(33)從前端方向側(cè)抵接于該元件單元(31)，元件單元(31)在長邊方向上被夾在基端側(cè)固定構(gòu)件(32)與前端側(cè)固定構(gòu)件(33)之間。由元件單元(31)產(chǎn)生的超聲波振動通過前端側(cè)固定構(gòu)件(33)朝向前端方向側(cè)傳遞。前端側(cè)固定構(gòu)件(33)的聲阻抗(Z)比基端側(cè)固定構(gòu)件(32)的聲阻抗大。

以上，對本發(fā)明的實施方式等進行了說明，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)能夠進行各種變形，這是不言而喻的。