CN103547380B - 超声波产生装置及其制造方法、超声波处理装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

超声波产生装置的制造方法包括以下步骤：针对多个现有压电元件分别根据厚度方向的第1机电耦合系数以及径向的第2机电耦合系数算出性能值；以及针对各个临时状态，根据通过供给上述预定电流值的上述电流而产生的上述超声波振动的临时振幅相对于上述目标状态下的上述目标振幅的偏差来算出临时影响值。上述超声波产生装置的上述制造方法还包括以下步骤：从上述现有压电元件中选择安装于各个上述元件安装部的上述安装压电元件，以成为全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内的状态。

Description

超声波产生装置及其制造方法、超声波处理装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及通过供给电流而产生超声波振动的超声波产生装置以及使用超声波产生装置的超声波处理装置。另外，涉及一种超声波产生装置的制造方法以及超声波处理装置的制造方法。
背景技术
在专利文献1中公开了一种超声波手术装置，该超声波手术装置包括：超声波产生装置（超声波振子单元），其具备利用多个压电元件构成的超声波振子；以及探头，其与超声波振子单元连接，传递利用超声波振子产生的超声波振动，并且利用形成于顶端部的处理部处理生物体组织。该超声波手术装置通过从电源单元向超声波振子供给预定的恒定电流而使探头（处理部）以恒定的振幅进行超声波振动。即，超声波振子通过恒定电流控制被驱动，将探头（处理部）处的超声波振动的振幅保持为恒定。
专利文献
专利文献1:日本特开2010－000336号公报
在上述专利文献1所示的超声波产生装置中，所产生的超声波振动的振幅与供给的电流的电流值成比例。电流值与超声波振动的振幅之间的比例常数至少根据各自的压电元件的厚度方向的第1机电耦合系数（firstelectromechanical coupling factor）以及径向的第2机电耦合系数（secondelectromechanical coupling factor）而变化。在此，在制造各个压电元件时，无法将厚度方向的第1机电耦合系数以及径向的第2机电耦合系数设定为所希望的值。因此，在制造出的压电元件中，厚度方向的第1机电耦合系数以及径向的第2机电耦合系数在每个压电元件中都不同。
由此，电流值与超声波振动的振幅之间的比例常数在每个超声波产生装置中都不同。因此，在从电源单元供给规定电流值的电流的情况下，每个超声波产生装置所产生的超声波振动的振幅存在差异。在具备使用由超声波产生装置产生的超声波振动进行超声波处理的处理部的医疗器械等超声波处理装置中，超声波振动的振幅对处理性能的影响较大。因此，由于每个超声波产生装置产生的超声波振动的振幅有所差异，从而导致超声波处理装置的处理性能因所使用的超声波产生装置不同而产生差异。
发明内容
发明要解决的问题
本发明着眼于上述课题而完成，其目的在于提供一种能够使所产生的超声波振动的振幅稳定的超声波产生装置以及该超声波产生装置的制造方法。另外，本发明的目的还在于提供使用该超声波产生装置的超声波处理装置以及该超声波处理装置的制造方法。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的一方案的超声波产生装置的制造方法包括以下步骤：针对多个现有压电元件分别算出基于厚度方向的第1机电耦合系数以及径向的第2机电耦合系数的性能值；设定目标状态，在该目标状态下，通过在上述超声波振动的传递方向上配置于彼此不同的位置的多个元件安装部分别安装上述性能值成为基准值的对应的基准压电元件，并且，通过供给预定电流值的电流而产生目标振幅的超声波振动；自上述目标状态，仅在一个上述元件安装部安装上述性能值与上述基准值不同的临时压电元件来代替上述基准压电元件，关于针对每一个用于安装上述临时压电元件的上述元件安装部以及每一个上述临时压电元件的上述性能值设定的各个临时状态，根据通过供给上述预定电流值的上述电流而产生的上述超声波振动的临时振幅相对于上述目标状态下的上述目标振幅的偏差来算出临时影响值；在将安装上述性能值与实际安装的安装压电元件的上述性能值相同的上述临时压电元件的上述临时状态下的上述临时影响值设为各个上述元件安装部的实质影响值的情况下，从上述现有压电元件中选择安装于各个上述元件安装部的上述安装压电元件，以成为在全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内的状态；以上述厚度方向平行于上述超声波振动的上述传递方向并且上述径向垂直于上述超声波振动的上述传递方向的状态，将所选择的上述安装压电元件安装于各个上述元件安装部。
另外，本发明的另一方案的超声波产生装置具备：多个元件安装部，其在上述超声波振动的传递方向上配置于彼此不同的位置；多个安装压电元件，其分别具有基于厚度方向的第1机电耦合系数以及径向的第2机电耦合系数的性能值，该多个安装压电元件以上述厚度方向平行于上述超声波振动的上述传递方向并且上述径向垂直于上述超声波振动的上述传递方向的状态分别安装于对应的上述元件安装部，对于各个上述安装压电元件，设定目标状态，在该目标状态下，通过在各个上述元件安装部安装上述性能值为基准值的对应的基准压电元件，并且供给预定电流值的电流而产生目标振幅的超声波振动，自上述目标状态，仅在一个上述元件安装部安装上述性能值与上述基准值不同的临时压电元件来代替上述基准压电元件，关于针对每一个用于安装上述临时压电元件的上述元件安装部以及上述临时压电元件的上述性能值设定的各个临时状态，根据通过供给上述预定电流值的上述电流而产生的上述超声波振动的临时振幅相对于上述目标状态下的上述目标振幅的偏差来算出临时影响值，并且，在将安装上述性能值与上述安装压电元件的上述性能值相同的上述临时压电元件的、上述临时状态下的上述临时影响值设为各个上述元件安装部的实质影响值的情况下，从现有压电元件中选择多个上述安装压电元件，以成为全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内的状态。
发明的效果
根据本发明，能够提供在与所组合的电源单元的初始设定无关并且不使电源单元的结构复杂化的情况下能够使所产生的超声波振动的振幅稳定的超声波产生装置以及该超声波产生装置的制造方法。另外，能够提供使用该超声波产生装置的超声波处理装置以及该超声波处理装置的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的超声波处理装置的概略图。
图2是简要表示第1实施方式的超声波处理装置的超声波换能器、护套以及探头的结构的剖视图。
图3是简要表示第1实施方式的超声波产生装置的立体图。
图4是简要表示将第1实施方式的超声波产生装置分解为各个部件后的状态的立体图。
图5是表示第1实施方式的超声波产生装置的概略图。
图6是表示在制造第1实施方式的超声波产生装置时使用的超声波调整装置的概略图。
图7是表示第1实施方式的超声波产生装置的制造方法的流程图。
图8是表示第1实施方式的超声波产生装置的各个元件安装部的目标状态、第1临时状态以及第2临时状态概略图。
图9是表示第1实施方式的超声波产生装置的各个临时状态下的临时影响值的概略图。
图10是表示第1实施方式的第1变形例的超声波产生装置的概略图。
图11是表示第1实施方式的第2变形例的超声波产生装置的概略图。
图12是表示第1实施方式的第3变形例的超声波产生装置的概略图。
图13是表示第1实施方式的第4变形例的超声波产生装置的概略图。
图14是简要表示第1实施方式的第5变形例的超声波处理装置的手柄单元的内部结构的剖视图。
具体实施方式
（第1实施方式）
参照图1～图9对本发明的第1实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的超声波处理装置1的图。如图1所示，超声波处理装置1包括超声波换能器2、从基端方向侧连结超声波换能器2的手柄单元3、以及从顶端方向侧连结于手柄单元3的处理单元5。在超声波换能器2连接有电缆6的一端。电缆6的另一端连接于电源单元7。
手柄单元3包括筒状壳体11、与筒状壳体11形成为一体的固定手柄12、以及能够相对于固定手柄12开闭的可动手柄13。在筒状壳体11的顶端方向侧设置有旋转操作旋钮15。旋转操作旋钮15以能够绕长度方向轴线C旋转的方式安装于筒状壳体11。
超声波换能器2从基端方向侧插入到手柄单元3的内部，并连结于手柄单元3的筒状壳体11。另外，处理单元5具备从手柄单元3的内部朝向顶端方向沿着长度方向轴线C延伸配置的护套17。护套17的顶端位于比旋转操作旋钮15靠顶端方向侧的位置。即，护套17设置为从旋转操作旋钮15向顶端方向突出的状态。
处理单元5具备贯穿于护套17的探头19。探头19经由支承部件（未图示）由护套17支承。探头19的顶端位于比护套17的顶端靠顶端方向侧的位置。即，探头19设置为从护套17的顶端向顶端方向突出的状态。护套17以及探头19插入到手柄单元3的内部。进而，在手柄单元3的内部，护套17连结于手柄单元3的旋转操作旋钮15。另外，在手柄单元3的内部，护套17以及探头19连结于超声波换能器2。
在护套17的顶端部连结有钳部件21。钳部件21能够以与护套17连结的连结部作为中心相对于护套17转动。通过钳部件21相对于护套17转动，钳部件21相对于探头19的顶端部进行开闭动作。通过钳部件21进行开闭动作，能够在探头19的顶端部与钳部件21之间把持生物体组织。另外，护套17、探头19以及钳部件21能够与旋转操作旋钮15一体地相对于筒状壳体11绕长度方向轴线C旋转。
图2是表示超声波换能器2、护套17以及探头19的结构的图。如图2所示，超声波换能器2包括振子壳体23以及设置于振子壳体23的内部的超声波产生装置25。通过护套17的基端部装配于振子壳体23，连结振子壳体23与护套17之间。另外，超声波产生装置25连结于探头19。
图3～图5是表示超声波产生装置25的结构的图。如图3～图5所示，超声波产生装置25包括通过供给电流而产生超声波振动的超声波振子（ultrasonicoscillator）26以及设置在超声波振子26的顶端方向侧的变幅器27。利用变幅器27放大超声波振动的振幅。如图2所示，在变幅器27的顶端部形成有内螺纹部28。另外，在探头19的基端部形成有外螺纹部29。通过外螺纹部29螺合于内螺纹部28，连结超声波产生装置25与探头19之间。
在探头19连结于超声波产生装置25的变幅器27的状态下，利用超声波振子26产生的超声波振动经由变幅器27、探头19传递至探头19的顶端。即，从探头19的基端向顶端沿着长度方向轴线C传递超声波振动。此时，探头19的顶端以及超声波产生装置25的基端成为超声波振动的波腹位置。另外，超声波振动是超声波振动的传递方向与振动方向一致的纵向振动，超声波振动的传递方向以及振动方向平行于长度方向轴线C。
通过在探头19的顶端部与钳部件21之间把持血管等生物体组织的状态下，探头19进行超声波振动，从而在探头19的顶端部与生物体组织之间产生摩擦热。利用所产生的摩擦热在探头19的顶端部与钳部件21之间进行生物体组织的凝固切开（cutting and coagulation）。如上所述，探头19的顶端部形成为利用超声波产生装置25产生的超声波振动进行传递且使用传递后的超声波振动进行处理的处理部22。
如图3～图5所示，在超声波产生装置25中、且是在变幅器27的基端方向侧，沿着长度方向轴线C设置有柱状部31。柱状部31与变幅器27设为一体，或者设为连结于变幅器27的基端方向侧的状态。
超声波产生装置25的超声波振子26具备多个（在本实施方式中为六个）环状的压电元件（安装压电元件）33A～33F。利用压电元件33A～33F将所供给的电流转换为超声波振动。在柱状部31形成有与压电元件33A～33F相同数量的元件安装部35A～35F。元件安装部35A～35F配置为在超声波振动的传递方向上彼此不同的位置。各个压电元件33A～33F安装于对应的元件安装部35A～35F。例如，压电元件33A安装于元件安装部35A。各个压电元件33A～33F以厚度方向平行于超声波振动的传递方向、并且径向垂直于超声波振动的传递方向的状态安装。
另外，在柱状部31安装有第1电极37以及第2电极38。第1电极37包括：环部41A，其位于压电元件33A的顶端方向侧；环部41B，其位于压电元件33B与压电元件33C之间；环部41C，其位于压电元件33D与压电元件33E之间；以及环部41D，其位于压电元件33F的基端方向侧。另外，第1电极37包括：连接部42A，其将环部41A与环部41B之间电连接；连接部42B，其将环部41B与环部41C之间电连接；以及连接部42C，其将环部41C与环部41D之间电连接。在第1电极37连接有电信号线43的一端。电信号线43的另一端穿过电缆6的内部连接于电源单元7。
第2电极38包括：环部45A，其位于压电元件33A与压电元件33B之间；环部45B，其位于压电元件33C与压电元件33D之间；以及环部45C，其位于压电元件33E与压电元件33F之间。另外，第2电极38包括：连接部46A，其将环部45A与环部45B之间电连接；以及连接部46B，其将环部45B与环部45C之间电连接。在第2电极38连接有电信号线47的一端。电信号线47的另一端穿过电缆6的内部连接于电源单元7。
如图1所示，在手柄单元3的固定手柄12设置有按钮部49。按钮部49经由电信号线（未图示）等与电源单元7电连接。通过按压按钮部49，电信号被输入至电源单元7。由此，从电源单元7经由电信号线43、47、第1电极37以及第2电极38向压电元件33A～33F供给预定电流值的电流。此时，在各个压电元件33A～33F中，所供给的电流被转换为超声波振动。由此，利用超声波振子26产生超声波振动。
在产生了超声波振动时，超声波产生装置25的基端（柱状部31的基端）以及超声波产生装置25的顶端（变幅器27的顶端）成为超声波振动的波腹位置。进而，沿着长度方向轴线C（超声波振动的传递方向）的超声波产生装置25的尺寸与超声波振动的半波长相等。另外，在元件安装部35A～35F中，元件安装部35A在超声波振动的传递方向上与超声波振动的波节位置相距的距离最小（接近）。进而，在元件安装部35A～35F中，元件安装部35F在超声波振动的传递方向上与超声波振动的波节位置相距的距离变为最大（远离）。
如图3～图5所示，在柱状部31安装有绝缘环51A、51B。绝缘环51A位于第1电极37的环部41A的顶端方向侧。绝缘环51B位于第1电极37的环部41D的基端方向侧。通过设置绝缘环51A而成为从电源单元7供给的电流不会向比绝缘环51A靠顶端方向侧的位置传递的状态。另外，通过设置绝缘环51B而成为从电源单元7供给的电流不会向比绝缘环51B靠基端方向侧的位置传递的状态。
另外，在柱状部31安装有后块53。后块53位于绝缘环51B的基端方向侧。利用后块53向顶端方向按压压电元件33A～33F、第1电极37、第2电极38以及绝缘环51A、51B。由此，压电元件33A～33F、第1电极37、第2电极38以及绝缘环51A、51B被夹持在变幅器27与后块53之间。因此，压电元件33A～33F、第1电极37、第2电极38以及绝缘环51A、51B以牢固地固定于变幅器27与后块53之间的状态安装于柱状部31。
接下来，对超声波产生装置25以及超声波处理装置1的制造方法进行说明。图6是表示在制造超声波产生装置25时使用的超声波调整装置60的图。通过使用超声波调整装置60来调整利用超声波产生装置25产生的超声波振动的振幅。如图6所示，超声波调整装置60包括上述压电元件33A～33F和分别安装于对应的压电元件33A～33F的元件安装部35A～35F。另外，超声波调整装置60具备在制造时现有的压电元件、即多个（在本实施方式中为50个）现有压电元件P1～P50。安装于对应的元件安装部35A～35F的各个压电元件（安装压电元件）33A～33F从现有压电元件P1～P50的中选择。
各个现有压电元件P1～P50分别具有厚度方向的第1机电耦合系数（firstelectromechanical coupling factor）Kt和径向的第2机电耦合系数（secondelectromechanical coupling factor）Kp。在此，第1机电耦合系数Kt是表示向各个现有压电元件P1～P50供给电流时的、电气能量与厚度方向上的振动能量之间的关系的系数。另外，第2机电耦合系数Kp是表示向各个现有压电元件P1～P50供给电流时的、电气能量与径向上的振动能量之间的关系的系数。
从现有压电元件P1～P50中选择的各个压电元件33A～33F以厚度方向平行于超声波振动的传递方向、并且径向垂直于超声波振动的传递方向的状态安装。因此，所供给的电流的电流值与超声波振动的振幅之间的比例常数根据各个压电元件33A～33F的第1机电耦合系数Kt以及第2机电耦合系数Kp的值而变化。即，供给预定电流值的电流时的超声波振动的振幅根据各个压电元件33A～33F的第1机电耦合系数Kt以及第2机电耦合系数Kp的值而变化。
如图6所示，超声波调整装置60具备计算机等的计算单元61。计算单元61包括输入部62、性能值算出部63以及记录部65。图7是表示超声波产生装置25的制造方法的图。如图7所示，在制造超声波产生装置25时，利用性能值算出部63算出各个现有压电元件P1～P50的性能值（步骤S101）。此时，对于各个现有压电元件P1～P50，算出基于第1机电耦合系数Kt以及第2机电耦合系数Kp的性能值。在本实施方式中，对于各个现有压电元件P1～P50，根据第1机电耦合系数Kt以及第2机电耦合系数Kp算出性能值Kt／Kp。另外，作为变形例，也可以对各个现有压电元件P1～P50算出性能值｜Kt－Kp｜、｜Kt＋Kp｜、Kt×Kp。
在制造各个现有压电元件P1～P50时，无法将厚度方向的第1机电耦合系数Kt以及径向的第2机电耦合系数Kp设定为所希望的值。因此，厚度方向的第1机电耦合系数Kt以及径向的第2机电耦合系数Kp在每个现有压电元件P1～P50中都不同。因此，在现有压电元件P1～P50中，性能值Kt／Kp都不同。
此外，利用输入部62输入各个现有压电元件P1～P50的第1机电耦合系数Kt以及第2机电耦合系数Kp。另外，作为变形例，也可以将各个现有压电元件P1～P50的第1机电耦合系数Kt以及第2机电耦合系数Kp记录于记录部65。
如图6所示，计算单元61具备压电元件分类部67。如图7所示，利用压电元件分类部67根据性能值Kt／Kp对各个现有压电元件P1～P50进行分类（步骤S102）。例如，性能值Kt／Kp为0.7875以上且小于0.7925的既存压电元件（例如P3、P33）被分成性能值Kt／Kp为0.79的种类。另外，性能值Kt／Kp为0.7925以上且小于0.7975的现有压电元件（例如P10、P41）被分成性能值Kt／Kp为0.795的种类。如上所述，根据性能值Kt／Kp将现有压电元件P1～P50分成几个种类。
属于各个种类的现有压电元件（P1～P50）的数量记录于记录部65。例如，在现有压电元件P3、P33的性能值Kt／Kp为0.7875以上且小于0.7925的情况下，属于性能值Kt／Kp为0.79的种类的现有压电元件（P1～P50）的数量为两个。
如图6所示，计算单元61具备目标状态设定部68。如图7所示，利用目标状态设定部68设定在供给预定电流值的电流时产生目标振幅的超声波振动的目标状态（步骤S103）。
图8是示出目标状态、第1临时状态以及第2临时状态（目标状态、第1临时状态以及第2临时状态的详细内容之后叙述）下的、各个元件安装部35A～35F的图。如图8所示，在目标状态下，在各个元件安装部35A～35F安装有性能值Kt／Kp成为基准值的对应的基准压电元件81A～81F。在本实施方式中，基准压电元件81A～81F的性能值Kt／Kp为基准值0.8。通过在各个元件安装部35A～35F安装性能值Kt／Kp为基准值0.8的对应的基准压电元件81A～81F，从而在供给预定电流值的电流时，利用超声波产生装置25产生目标振幅的超声波振动。在此，在目标状态下安装于各个元件安装部35A～35F的对应的基准压电元件81A～81F的性能值Kt／Kp（基准值）记录于记录部65。
此外，在本实施方式中，全部基准压电元件81A～81F的性能值Kt／Kp（基准值）为0.8，但并不限于此。实际上，利用超声波产生装置25产生的超声波振动的目标振幅根据超声波处理装置1的种类、用途等而不同。作为变形例，也可以是基准压电元件81A～81C的性能值Kt／Kp（基准值）为0.7，基准压电元件81D～81F的性能值Kt／Kp（基准值）为0.8。即，只要在目标状态下，在各个元件安装部35A～35F安装性能值Kt／Kp成为基准值的对应的基准压电元件81A～81F，并且通过供给预定电流值的电流而产生目标振幅的超声波振动即可。
另外，即使在目标振幅相同的情况下，各个基准压电元件81A～81F的基准值也随着从电源单元7供给的预定电流值变化而变化。即，在本实施方式中，所设定的目标状态与所选择的电源单元7的性能相应地变化。
在此，可以认为通过将安装于各个元件安装部35A～35F的对应的压电元件（安装压电元件）33A～33F的性能值Kt／Kp设为基准值（0.8），从而产生目标振幅的超声波振动。但是，在制造各个现有压电元件P1～P50时，无法将厚度方向的第1机电耦合系数Kt以及径向的第2机电耦合系数Kp设定为所希望的值。因此，在属于各个种类的现有压电元件（P1～P50）的数量的影响下，不限于在各个元件安装部35A～35F安装性能值Kt／Kp为基准值（0.8）的压电元件（安装压电元件）33A～33F。例如，在属于性能值Kt／Kp为0.8的种类的现有压电元件（P1～P50）的数量为五个以下的情况下，利用至少一个元件安装部（例如35A、35B）安装与性能值Kt／Kp为基准值（0.8）的压电元件不同的压电元件（33A、33B）。在该情况下，利用超声波产生装置25产生的超声波振动的振幅与目标振幅不同。
因此，在制造超声波产生装置25时，需要进行以下处理。通过进行以下处理，在所制造的各个超声波产生装置25中，所产生的超声波振动的振幅相对于目标振幅的差异变小。如图6所示，计算单元61具备临时影响值算出部69。如图7所示，利用临时影响值算出部69算出各个临时状态的临时影响值（步骤S104）。
在图8中作为临时状态的一例而示出第1临时状态以及第2临时状态。如图8所示，在第1临时状态下，自目标状态，仅在元件安装部35A安装有与性能值Kt／Kp为基准值（0.8）的压电元件不同的临时压电元件81′A来代替基准压电元件81A。临时压电元件81′A的性能值Kt／Kp为0.79。另外，在元件安装部35A以外的各个元件安装部35B～35F安装有性能值Kt／Kp成为基准值（0.8）的基准压电元件81B～81F。
另外，在与第1临时状态不同的第2临时状态下，自目标状态，仅在元件安装部35C安装有与性能值Kt／Kp为基准值（0.8）的压电元件不同的临时压电元件81′C来代替基准压电元件81C。临时压电元件81′C的性能值Kt／Kp为0.81。另外，在元件安装部35C以外的各个元件安装部35A、35B、35D～35F安装有性能值Kt／Kp成为基准值（0.8）的基准压电元件81A、81B、81D～81F。
如上所述，在各个临时状态下，自目标状态，仅在一个元件安装部（例如35A、35C）安装与性能值Kt／Kp为基准值（0.8）的压电元件不同的临时压电元件（例如81′A、81′C）来代替基准压电元件（81A、81C）。因此，在各个临时状态下，通过供给预定电流值的电流而产生与目标振幅不同的临时振幅的超声波振动。另外，各个临时状态根据每个用于安装临时压电元件的元件安装部35A～35F被设定，并且根据每个临时压电元件的性能值Kt／Kp被设定。
临时影响值算出部69针对各个临时状态算出临时影响值（步骤S104）。在各个临时状态下，根据通过供给预定电流值的电流而产生的超声波振动的临时振幅相对于目标状态下的目标振幅的偏差算出临时影响值。在此，例如将在第1临时状态下产生的超声波振动的临时振幅设为A1，将目标状态下的目标振幅设为A0，将第1临时状态下的临时影响值设为E1（%）。第1临时状态下的临时影响值为
[式1]
E 1 = A 1 - A 0 A 0 · 100 - - - ( 1 ) .
另外，将在第1临时状态以外的各个临时状态下产生的超声波振动的临时振幅设为Ak（k＝2，3，4，…）。第1临时状态以外的各个临时状态下的临时影响值Ek通过在式（1）中代入Ak来代替代入A1而计算出。
图9是表示汇集了各个临时状态下的临时影响值的表格的图。在第1临时状态下，自目标状态起，仅在元件安装部35A安装性能值Kt／Kp为0.79的临时压电元件81′A来代替基准压电元件81A。因此，如图9所示，第1临时状态下的临时影响值成为－0.514（%）。另外，在第2临时状态下，自目标状态起，仅在元件安装部35C安装性能值Kt／Kp为0.81的临时压电元件81′C来代替基准压电元件81C。因此，如图9所示，第2临时状态下的临时影响值成为0.447（%）。
另外，如图9所示，与元件安装部35C相比，在元件安装部35A安装临时压电元件的情况下，针对临时压电元件的性能值Kt／Kp自基准值变化的临时影响值的变化增大。例如，相对于在性能值Kt／Kp为0.78的临时压电元件安装于元件安装部35A的临时状态下临时影响值为－1.028（%），在性能值Kt／Kp为0.78的临时压电元件安装于元件安装部35C的临时状态下，临时影响值为－0.894（%）。在此，与元件安装部35C相比，元件安装部35A在超声波振动的传递方向上与超声波振动的波节位置相距的距离较小。即，在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到各个元件安装部35A～35F的距离越小，临时影响值的变化越大。
实际上，在超声波振动的传递方向从超声波振动的波节位置到各个元件安装部35A～35F的距离越小，所安装的压电元件33A～33F的性能值的变化对超声波振动的振幅带来的影响越大。
如图6所示，计算单元61具备压电元件选择部71。如图7所示，利用压电元件选择部71从现有压电元件P1～P50中选择安装于各个元件安装部35A～35F的压电元件（安装压电元件）33A～33F（步骤S105）。在从现有压电元件P1～P50中选择压电元件（安装压电元件）33A～33F时，将安装性能值Kt／Kp与实际安装的压电元件33A～33F相同的临时压电元件的临时状态下的临时影响值设为各个元件安装部35A～35F的实质影响值。例如，在性能值Kt／Kp为0.79的压电元件（安装压电元件）33A安装于元件安装部35A的情况下，第1临时状态（参照图8）下的临时影响值－0.514（%）成为元件安装部35A的实质影响值。另外，在性能值Kt／Kp为0.81的压电元件（安装压电元件）33C安装于元件安装部35C的情况下，第2临时状态（参照图8）下的临时影响值0.447（%）成为元件安装部35C的实质影响值。
如上求得各个元件安装部35A～35F的实质影响值。压电元件选择部71选择安装于各个元件安装部35A～35F的压电元件33A～33F，以成为全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计相对于目标振幅处于规定的范围内的状态。
例如，为了成为全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计处于－2%～＋2%的范围的状态，选择安装于各个元件安装部35A～35F的压电元件33A～33F。通过将全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计设为－2%～＋2%的范围，供给预定电流值的电流时的超声波振动的实际振幅相对于目标振幅的差异不会增大。因此，在制造出的各个超声波产生装置25中产生的超声波振动的振幅稳定。因此，在使用各个超声波产生装置25的超声波处理装置1中有效地防止了处理性能的差异。
在此，性能值Kt／Kp为0.84的压电元件33A、33B、性能值Kt／Kp为0.8的压电元件33C、性能值kt／Kp为0.765的压电元件33D、33E、33F被压电元件选择部71选择。在该情况下，元件安装部35A的实质影响值为2.056（%），元件安装部35B的实质影响值为1.922（%），元件安装部35C的实质影响值为0（%），元件安装部35D的实质影响值为－1.448（%），元件安装部35E的实质影响值为－1.331（%），元件安装部35F的实质影响值为－1.214（%）。因此，全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计为
[式2]
2.056+1.922+0-1.448-1.331-1.214＝-0.015(％)   (2)。
由于全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计为－0.015（%），因此在供给了预定电流值时，产生相对于目标振幅几乎没有差异的实际振幅的超声波振动。
另外，所设定的目标状态根据所选择的电源单元7的性能相应地变化。进而，根据所设定的目标状态算出各个元件安装部35A～35F的实质影响值，根据全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计选择压电元件33A～33F。因此，与供给至超声波产生装置25的电流的预定电流值等电源单元7的性能相应地选择各个压电元件（安装压电元件）33A～33F，设定超声波产生装置25的性能。即，并不是与超声波产生装置25的性能相应地设定电源单元7的性能以及处理部22的性能。因此，不需要在电源单元7设置与超声波产生装置25的性能对应地调整供给至超声波产生装置25的电流的电流值的控制系统。另外，也不需要选择初始设定为与超声波产生装置25的性能相适合的状态的电源单元7以及处理部22。
另外，在利用压电元件分类部67根据性能值Kt／Kp划分种类的现有压电元件P1～P50中，压电元件选择部71从现有个数较多的种类中优先选择现有压电元件作为压电元件（安装压电元件）33A～33F。例如，全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计相对于目标振幅处于规定范围内的压电元件33A～33F的选择组合设为存在多组。另外，在现有压电元件P1～P50中，性能值Kt／Kp为0.76的种类（例如P20～P29）比其他种类的现有个数多。在该情况下，在所安装的压电元件33A～33F中，从多个组合中选择性能值Kt／Kp为0.76的种类较多的组合。即，以全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计相对于目标振幅处于规定范围内作为条件，在根据性能值Kt／Kp划分种类的现有压电元件P1～P50中，从现有个数较多的种类中优先选择作为压电元件33A～33F。由此，从对于各个种类现有个数都不同的现有压电元件P1～P50中高效地选择压电元件（安装压电元件）33A～33F。
如图7所示，在制造超声波产生装置25时，在进行步骤S101～105的同时清洗柱状部31、后块53等部件（步骤S106）。通过清洗部件，防止因受到污染等原因导致超声波产生装置25以及超声波处理装置1的性能恶化。另外，通过进行弯曲加工而形成第1电极37以及第2电极38（步骤S107）。但是，作为变形例，在第1电极37没有设置连接部42A～42C，可以考虑电信号线（未图示）连接于各个环部41A～41D的结构。在该情况下，在第1电极37的形成中不使用弯曲加工。相同地，在第2电极38没有设置连接部46A、46B，可以考虑电信号线（未图示）连接于各个环部45A～45C的结构。在该情况下，在第2电极38的形成中不使用弯曲加工。
进而，在各个部件之间涂覆粘合材料（步骤S108）。进而，将在步骤S105中选择的压电元件33A～33F等部件安装于柱状部31（步骤109）。此时，各个压电元件33A～33F安装于对应的元件安装部35A～35F。另外，各个压电元件33A～33F被以厚度方向平行于超声波振动的传递方向并且径向垂直于超声波振动的传递方向的状态安装。进而，安装后块53（步骤S110）。利用后块53向顶端方向按压压电元件33A～33F等部件。由此，压电元件33A～33F等被以牢固地固定在变幅器27与后块53之间的状态安装。进而，使在步骤S108中涂覆的粘合材料固化（步骤S111），使各个部件之间牢固地粘合起来。此外，粘合也可以仅在变幅器27与后块53之间进行，仅防止完成后发生的松弛。
如上通过步骤S101～S111制造超声波产生装置25。另外，在制造超声波处理装置1时，将电源单元7经由电信号线43、47等电连接于压电元件33A～33F。进而，将探头19连结于超声波产生装置25的变幅器27。由此，传递利用超声波产生装置25产生的上述超声波振动，形成使用传递来的超声波振动进行处理的处理部22。
因此，在上述结构的超声波产生装置25以及超声波产生装置25的制造方法中发挥以下效果。即，在制造超声波产生装置25时，使用各个临时状态下的临时影响值求得各个元件安装部35A～35F的实质影响值。进而，压电元件选择部71选择安装于各个元件安装部35A～35F的压电元件33A～33F，以成为全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计相对于目标振幅处于规定范围内（例如－2%～＋2%）的状态。通过使全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计相对于目标振幅处于规定范围内，从而供给预定电流值的电流时的超声波振动的实际振幅相对于目标振幅的差异不会增大。因此，使在制造出的各个超声波产生装置25中产生的超声波振动的振幅稳定。即，能够减少在各个超声波产生装置25中产生的超声波振动的振幅的差异。因此，能够有效地防止在使用各个超声波产生装置25的超声波处理装置1中产生处理性能的差异。
另外，在制造超声波产生装置25时设定的目标状态根据所选择的电源单元7的性能而变化。进而，根据所设定的目标状态算出各个元件安装部35A～35F的实质影响值，根据全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计来选择压电元件33A～33F。因此，与供给至超声波产生装置25的电流的预定电流值等电源单元7的性能相应地选择各个压电元件（安装压电元件）33A～33F，设定超声波产生装置25的性能。即，并不是与超声波产生装置25的性能相应地设定电源单元7的性能以及处理部22的性能。因此，不需要在电源单元7设置与超声波产生装置25的性能相应地调整供给至超声波产生装置25的电流的电流值的控制系统。另外，也不需要选择初始设定为与超声波产生装置25的性能相适合的状态的电源单元7以及处理部22。因此，能够在与所组合的电源单元7以及处理部22的初始设定无关并且不使电源单元7的结构复杂化的情况下，使所产生的超声波振动的振幅稳定。
另外，在制造超声波产生装置25时，在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到各个元件安装部35A～35F的距离越小，计算出的临时影响值的变化相对于性能值Kt／Kp从基准值（0.8）发生的变化越大。实际上，在超声波振动的传递方向从超声波振动的波节位置到各个元件安装部35A～35F的距离越小，所安装的压电元件33A～33F的性能值的变化对超声波振动的振幅带来的影响越大。因此，能够提高计算出的临时影响值的精度。
并且，在制造超声波产生装置25时，以全部元件安装部35A～35F的实质影响值的合计相对于目标振幅处于规定范围内作为条件，在根据性能值Kt／Kp划分种类的现有压电元件P1～P50中，从现有个数较多的种类中优先选择现有压电元件作为压电元件33A～33F。由此，能够从现有个数在每个种类中都不同的现有压电元件P1～P50中高效地选择压电元件（安装压电元件）33A～33F。
（第1实施方式的变形例）
此外，在第1实施方式中，超声波产生装置25的基端（柱状部31的基端）以及超声波产生装置25的顶端（变幅器27的顶端）成为超声波振动的波腹位置，但并不限于此。例如，作为第1变形例，如图10所示，超声波产生装置25的顶端（变幅器27的顶端）也可以不是超声波振动的波腹位置。但是，在本变形例中，超声波产生装置25的基端（柱状部31的基端）以及探头19的顶端也成为超声波振动的波腹位置。
另外，在第1实施方式中，在超声波振动的传递方向上，超声波产生装置25的尺寸与超声波振动的半波长相等，但并不限于此。另外，超声波振动的传递方向上的各个元件安装部35A～35F的位置不限于第1实施方式的位置。例如，作为第2变形例，如图11所示，在超声波振动的传递方向上，超声波产生装置25的尺寸也可以与超声波振动的1波长相等。在本变形例中，代替元件安装部35A～35F而设置元件安装部82A～82F。进而，安装与各个元件安装部82A～82F对应的压电元件33A～33F。
在本变形例中，在元件安装部82A与变幅器27之间形成有直径比柱状部31大的柱状部83。各个压电元件33A～33F以固定于后块53与柱状部83之间的状态安装。
另外，即使在本变形例中，由临时影响值算出部69算出各个临时影响值，也成为在超声波振动的传递方向上从超声波振动的节位置到各个元件安装部82A～82F的距离越小、与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化越大的状态。例如，在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到元件安装部82B、82E的距离与在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到第1实施方式的元件安装部35A的距离大致一致。因此，元件安装部82B、82E中的、与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化与元件安装部35A中的、与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化（参照图9）具有大致相同的特性。
另外，例如，作为第3变形例，如图12所示，在超声波振动的传递方向上，超声波产生装置25的尺寸与超声波振动的1个波长相等，也可以代替元件安装部35A～35F而设置元件安装部85A～85F。在本变形例中，在元件安装部85B与元件安装部85C之间安装有筒状部件86。各个压电元件33A～33F以及筒状部件86以固定于后块53与变幅器27之间的状态安装。
另外，即使在本变形例中，由临时影响值算出部69算出各个临时影响值，也成为在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到各个元件安装部85A～85F的距离越小、与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化越大的状态。例如，在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到元件安装部85A、85C、85F的距离与在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到第1实施方式的元件安装部35A的距离大致一致。因此，元件安装部85A、85C、85F中的与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化与元件安装部35A中的与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化（参照图9）具有大致相同的特性。
另外，例如，作为第4变形例，如图13所示，在超声波振动的传递方向上，也可以是超声波产生装置25的尺寸与超声波振动的1.5个波长相等。在本变形例中，代替元件安装部35A～35F而设置有八个元件安装部91A～91H。进而，在各个元件安装部91A～91H安装对应的压电元件（安装压电元件）33A～33H。在本变形例中，在元件安装部91A与变幅器27之间形成有直径比柱状部31大的柱状部92。另外，在元件安装部91D与元件安装部91E之间安装有筒状部件93。各个压电元件33A～33H以及筒状部件93被以固定于后块53与柱状部92之间的状态安装。
另外，即使在本变形例中，也在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到各个元件安装部91A～91H的距离越小，与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化越大的状态下，由临时影响值算出部69算出各个临时影响值。例如，在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到元件安装部91A、91D、91E、91H的距离与在超声波振动的传递方向上从超声波振动的波节位置到第1实施方式的元件安装部35A的距离大致一致。因此，元件安装部91A、91D、91E、91H中的与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化与元件安装部35A中的与性能值Kt／Kp从基准值发生的变化对应的临时影响值的变化（参照图9）具有大致相同的特性。
另外，在第1实施方式的超声波处理装置1中，虽然超声波产生装置25设置于振子壳体23的内部，但并不限于此。例如，作为第5变形例，如图14所示，也可以不设置振子壳体23。在本变形例中，在手柄单元3的筒状壳体11的内部设置有超声波产生装置25。另外，在筒状壳体11连接有电缆6的一端。一端连接于超声波产生装置25的电信号线43、47的另一端穿过筒状壳体11的内部、电缆6的内部连接于电源单元7。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，当然能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变形。
以下，本发明的其他技术特征如下所述。
记
（附记项1）
一种超声波调整装置，包括：
多个元件安装部，其在上述超声波振动的传递方向上配置于彼此不同的位置；
现有压电元件，其包含多个以厚度方向平行于上述超声波振动的上述传递方向并且径向垂直于上述超声波振动的上述传递方向的状态分别安装于对应的上述元件安装部的安装压电元件；
性能值算出部，其针对各个上述现有压电元件根据上述厚度方向的第1机电耦合系数以及上述径向的第2机电耦合系数算出性能值；
目标状态设定部，其用于设定目标状态，在该目标状态下，通过上述性能值成为基准值的对应的基准压电元件安装于各个上述元件安装部，并且供给预定电流值的电流而产生目标振幅的上述超声波振动；
临时影响值算出部，其自上述目标状态，仅在一个上述元件安装部安装上述性能值与上述基准值不同的临时压电元件来代替上述基准压电元件，针对每个用于安装上述临时压电元件的上述元件安装部，并且针对每个上述临时压电元件的上述性能值设定的各个临时状态，根据通过供给上述预定电流值的上述电流而产生的上述超声波振动的临时振幅相对于上述目标状态下的上述目标振幅的偏差来算出临时影响值；以及
压电元件选择部，其在安装上述性能值与实际安装的上述安装压电元件的上述性能值相同的上述临时压电元件的上述临时状态下的上述临时影响值设为各个上述元件安装部的实质影响值的情况时，从上述现有压电元件中选择安装于各个上述元件安装部的上述安装压电元件，以成为全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内的状态。
（附记项2）
根据附记项1的超声波调整装置，由上述临时影响值算出部算出上述临时影响值，成为在上述超声波振动的上述传递方向上从上述超声波振动的波节位置到各个上述元件安装部的距离越小、与上述性能值从上述基准值发生的变化对应的上述临时影响值的变化越大的状态。
（附记项3）
根据附记项1的超声波调整装置，以全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内作为条件，上述压电元件选择部优先从根据上述性能值划分种类的上述现有压电元件中的现有个数较多的上述种类中选择现有压电元件作为上述安装压电元件。
（附记项4）
一种超声波产生装置的制造方法，该超声波产生装置通过将多个压电元件分别安装于规定的安装位置而形成，该方法包括：
针对各个上述压电元件根据厚度方向的机电耦合系数以及扩张方向的机电耦合系数算出性能值；
针对每个上述性能值算出上述压电元件在各上述安装位置对目标振幅的影响值；以及
以上述影响值之和处于规定范围内的方式选定并安装上述压电元件。

Claims (6)

1.一种超声波产生装置的制造方法，包括以下步骤：
针对多个现有压电元件分别算出基于厚度方向的第1机电耦合系数以及径向的第2机电耦合系数的性能值；
设定目标状态，在该目标状态下，通过在超声波振动的传递方向上配置于彼此不同的位置的多个元件安装部分别安装上述性能值成为基准值的对应的基准压电元件，并且通过供给预定电流值的电流而产生目标振幅的超声波振动；
自上述目标状态，仅在一个上述元件安装部安装上述性能值与上述基准值不同的临时压电元件来代替上述基准压电元件，关于针对每一个用于安装上述临时压电元件的上述元件安装部以及上述临时压电元件的上述性能值设定的各个临时状态，根据通过供给上述预定电流值的上述电流而产生的上述超声波振动的临时振幅相对于上述目标状态下的上述目标振幅的偏差来算出临时影响值；
在将安装上述性能值与实际安装的安装压电元件的上述性能值相同的上述临时压电元件的上述临时状态下的上述临时影响值设为各个上述元件安装部的实质影响值的情况下，从上述现有压电元件中选择安装于各个上述元件安装部的上述安装压电元件，以成为全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内的状态；以及
以上述厚度方向平行于上述超声波振动的上述传递方向并且上述径向垂直于上述超声波振动的上述传递方向的状态，将所选择的上述安装压电元件安装于各个上述元件安装部。
2.根据权利要求1所述的超声波产生装置的制造方法，其中，
针对各个上述临时状态算出上述临时影响值包括以下步骤：
算出上述临时影响值，成为在上述超声波振动的上述传递方向上从上述超声波振动的波节位置到各个上述元件安装部的距离越小、相对于上述性能值从上述基准值发生的变化的、上述临时影响值的变化越大的状态。
3.根据权利要求1所述的超声波产生装置的制造方法，其中，
选择安装于各个上述元件安装部的上述安装压电元件的步骤包括以下步骤：
以全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内为条件，在根据上述性能值划分种类的上述现有压电元件中从现有个数较多的上述种类中选择作为上述安装压电元件。
4.一种超声波处理装置的制造方法，其中，
该制造方法包括以下步骤：
利用权利要求1所述的制造方法形成上述超声波产生装置；
使将上述预定电流值的上述电流供给至上述超声波产生装置的电源单元与上述安装压电元件电连接；以及
形成被传递利用上述超声波产生装置产生的上述超声波振动并使用传递来的上述超声波振动进行处理的处理部。
5.一种超声波产生装置，其包括：
多个元件安装部，其在超声波振动的传递方向上配置于彼此不同的位置；以及
多个安装压电元件，其分别具有基于厚度方向的第1机电耦合系数以及径向的第2机电耦合系数的性能值，该多个安装压电元件以上述厚度方向平行于上述超声波振动的上述传递方向并且上述径向垂直于上述超声波振动的上述传递方向的状态分别安装于对应的上述元件安装部；
对于各个上述安装压电元件，
设定目标状态，在该目标状态下，通过在各个上述元件安装部安装上述性能值成为基准值的对应的基准压电元件，并且通过供给预定电流值的电流而产生目标振幅的超声波振动，
自上述目标状态，仅在一个上述元件安装部安装上述性能值与上述基准值不同的临时压电元件来代替上述基准压电元件，关于针对每一个用于安装上述临时压电元件的上述元件安装部以及上述临时压电元件的上述性能值设定的各个临时状态，根据通过供给上述预定电流值的上述电流而产生的上述超声波振动的临时振幅相对于上述目标状态下的上述目标振幅的偏差来算出临时影响值，并且，
在将安装上述性能值与上述安装压电元件的上述性能值相同的上述临时压电元件的上述临时状态下的上述临时影响值设为各个上述元件安装部的实质影响值的情况下，
从现有压电元件中选择各个上述安装压电元件，以成为全部上述元件安装部的上述实质影响值的合计相对于上述目标振幅处于规定范围内的状态。
6.一种超声波处理装置，其包括：
权利要求5所述的超声波产生装置；
电源单元，其向上述超声波产生装置供给上述预定电流值的上述电流；以及
处理部，其被传递利用上述超声波产生装置产生的上述超声波振动并使用传递来的上述超声波振动进行处理。
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