超聲波振子的製造方法和超聲波振子與流程

2023-06-02 18:50:06 2

本發明涉及超聲波振子的製造方法和超聲波振子。

背景技術：

以往，在活體組織的切開等處置中使用超聲波治療裝置(例如，參照專利文獻1)。另外，作為搭載於治療用超聲波裝置中的超聲波振子的一種，已知有高輸出的螺栓緊固朗之萬型(blt)振子(例如，參照專利文獻2)。

超聲波振子隨著振動而發熱，從而使得內置有超聲波振子的機頭的溫度上升。因此，提出了如下的超聲波治療裝置：該超聲波治療裝置為了將機頭的表面溫度保持為操作者徒手能夠把持的溫度而在機頭的握柄部分設置有散熱片那樣的空冷結構(例如，參照專利文獻3)。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第4642935號公報

專利文獻2：日本特開昭61-18299號公報

專利文獻3：日本特開2001-321388號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

然而，專利文獻3的空冷結構的散熱量不充分，難以充分抑制超聲波振子的溫度上升。例如，在骨或軟骨等硬組織或鈣化的組織的處置中，需要非常高的輸出，從而需要增大對超聲波振子的電力投入量。在這樣的情況下，超聲波振子的發熱量會變得非常大而使發熱量高於空冷結構的散熱量，從而使得超聲波振子的溫度上升。

由於超聲波振子的諧振頻率取決於溫度，因此當因溫度上升而導致超聲波振子的諧振頻率變化時，超聲波振子的諧振頻率相對於供給至超聲波振子的驅動電力的頻率的偏差變大，超聲波振子的輸出(振動振幅)降低。為了持續維持高輸出必須進一步增大電力投入量，這會導致進一步的發熱或者使得超聲波振子的驅動變得不穩定。這樣，在專利文獻3中，具有難以以較高的輸出穩定地持續驅動超聲波振子的問題。

本發明就是鑑於上述的情況而完成的，其目的在於提供能夠抑制伴隨振動而發生的溫升，能夠以較高的輸出穩定地持續驅動的超聲波振子的製造方法和超聲波振子。

用於解決課題的手段

為了實現上述目的，本發明提供以下的手段。

本發明的第一方式是一種超聲波振子的製造方法，所述超聲波振子從末端側向基端側沿長度方向依次具有喇叭、在所述長度方向上層疊有多個壓電元件的層疊體以及後質量塊，該超聲波振子產生所述長度方向的縱向振動，且該超聲波振子的製造方法包含如下步驟：排列確定步驟，根據各所述壓電元件所具有的機械品質因數來確定所述層疊體中的所述多個壓電元件的排列；以及組裝步驟，將所述層疊體、所述喇叭以及所述後質量塊組裝成一體，其中所述層疊體根據在該排列確定步驟中確定的排列而排列有所述多個壓電元件，在所述排列確定步驟中，以使得在所述長度方向上相鄰的壓電元件之間的機械品質因數的差在所述多個壓電元件的機械品質因數的平均值的5％以內的方式確定所述多個壓電元件的排列。

根據本發明的第一方式，在組裝步驟中，能夠以使得具有壓電元件的層疊結構的層疊體被喇叭和後質量塊從兩側夾住的方式將層疊體、喇叭以及後質量塊組裝成一體，從而製造出超聲波振子。

在這種情況下，在排列確定步驟中，以使得相鄰的壓電元件之間的機械品質因數的差最大為平均值的5％的方式確定壓電元件的排列。這樣，通過以使得具有相同或近似的機械品質因數的壓電元件彼此相鄰的方式排列壓電元件，由此使得壓電元件之間的振動的傳遞效率提高而抑制了振動向熱的轉換，從而抑制了超聲波振子的發熱。由此，能夠抑制伴隨振動而發生的超聲波振子的溫升，從而能夠以較高的輸出穩定地持續驅動超聲波振子。

在上述第一方式中，也可以是，所述超聲波振子的製造方法包括根據機械品質因數來選擇所述多個壓電元件的壓電元件選擇步驟，在該壓電元件選擇步驟中，以使得所述多個壓電元件的機械品質因數的偏差相對於所述多個壓電元件的機械品質因數的平均值在±2.5％以內的方式選擇所述多個壓電元件，在所述排列確定步驟中，確定在所述壓電元件選擇步驟中選擇出的所述多個壓電元件的排列。

這樣，由於相鄰的壓電元件之間的機械品質因數的差必定在5％以內，因此在排列確定步驟中可以隨機地確定壓電元件的排列。

在上述第一方式中，也可以是，在所述排列確定步驟中，以使得從所述喇叭側向著所述後質量塊側而機械品質因數依次變小的方式確定所述多個壓電元件中的所述喇叭側的至少一部分所述壓電元件的排列。

這樣，由於在接近喇叭的一側配置具有較大的機械品質因數的壓電元件，因此在層疊體中產生的縱向振動會被高效地傳遞給喇叭。由此，能夠提高輸入輸出效率(縱向振動相對於供給電力量的振幅)，從而降低了超聲波振子的驅動所需的電力。另外，由於喇叭和與該喇叭相鄰的壓電元件之間的機械品質因數的差較小，因此能夠抑制喇叭和壓電元件的邊界處的發熱，從而進一步抑制超聲波振子的發熱。

在上述第一方式中，也可以是，所述超聲波振子是半波長諧振型，在所述排列確定步驟中，以使得從位於最靠所述喇叭側的位置上的所述壓電元件向著最靠所述後質量塊側的位置上的所述壓電元件而機械品質因數依次變小的方式確定所述多個壓電元件的排列。

這樣，能夠進一步抑制超聲波振子的發熱並且能夠獲得更高的輸入輸出效率。

在上述第一方式中，也可以是，所述超聲波振子是一波長諧振型，在所述排列確定步驟中，以使得從位於最靠所述喇叭側的位置上的所述壓電元件向著所述縱向振動的波節處的所述壓電元件而機械品質因數依次變小，並且從位於所述縱向振動的波節處的所述壓電元件向著最靠所述後質量塊側的位置上的所述壓電元件而機械品質因數依次變大的方式確定所述多個壓電元件的排列。

這樣，能夠進一步抑制超聲波振子的發熱並且能夠獲得更高的輸入輸出效率。

在上述第一方式中，也可以是，所述超聲波振子是一波長諧振型，在所述排列確定步驟中，以使得從位於最靠所述喇叭側的位置上的所述壓電元件向著所述縱向振動的波腹處的所述壓電元件而機械品質因數依次變大，並且從位於所述縱向振動的波腹處的所述壓電元件向著最靠所述後質量塊側的位置上的所述壓電元件而機械品質因數依次變小的方式確定所述多個壓電元件的排列。

這樣，能夠更為抑制超聲波振子的發熱。

本發明的第二方式是一種超聲波振子，該超聲波振子從末端側向基端側沿長度方向依次具有喇叭、在所述長度方向上層疊有多個壓電元件的層疊體以及後質量塊，所述多個壓電元件排列為使得在所述長度方向上相鄰的壓電元件之間的機械品質因數的差在所述多個壓電元件的機械品質因數的平均值的5％以內。

在上述第二方式中，也可以是，所述多個壓電元件的機械品質因數的偏差相對於所述多個壓電元件的機械品質因數的平均值在±2.5％以內。

在上述第二方式中，所述多個壓電元件也可以被排列為使得從位於最靠所述喇叭側的位置上的所述壓電元件向著所述長度方向上的縱向振動的波腹處的所述壓電元件而機械品質因數依次變小。

在上述第二方式中，也可以是，所述超聲波振子是半波長諧振型，所述多個壓電元件被排列為使得從位於最靠所述喇叭側的位置上的所述壓電元件向著最靠所述後質量塊側的位置上的所述壓電元件而機械品質因數依次變小。

在上述第二方式中，也可以是，所述超聲波振子是一波長諧振型，所述多個壓電元件被排列為使得從位於最靠所述喇叭側的位置上的所述壓電元件向著所述縱向振動的波腹處的所述壓電元件而機械品質因數依次變小，並且從位於所述縱向振動的波腹處的所述壓電元件向著最靠所述後質量塊側的位置上的所述壓電元件而機械品質因數依次變大。

在上述第二方式中可以是，所述超聲波振子是一波長諧振型，所述多個壓電元件被排列為使得從位於最靠所述喇叭側的位置上的所述壓電元件向著所述長度方向上的縱向振動的波腹處的所述壓電元件而機械品質因數依次變大，並且從位於所述縱向振動的波腹處的所述壓電元件向著最靠所述後質量塊側的位置上的所述壓電元件而機械品質因數依次變小。

發明效果

根據本發明可獲得如下效果：能夠抑制伴隨振動而發生的溫升，能夠以較高的輸出穩定地持續驅動超聲波振子。

附圖說明

圖1是示出本發明的第一實施方式的超聲波振子的整體結構的長度軸方向的剖視圖。

圖2是示出圖1的超聲波振子的整體結構的概略圖。

圖3是示出圖1的超聲波振子的層疊體的機械損失係數的分布的曲線圖。

圖4是示出圖1的超聲波振子的製造方法的流程圖。

圖5是示出本發明的第二實施方式的超聲波振子的整體結構的概略圖。

圖6是示出圖5的超聲波振子的層疊體的機械損失係數的分布的曲線圖。

圖7是示出本發明的第三實施方式的超聲波振子的整體結構的概略圖。

圖8是示出圖7的超聲波振子的層疊體的機械損失係數的分布的曲線圖。

圖9是示出本發明的第四實施方式的超聲波振子的整體結構的概略圖。

圖10是示出圖9的超聲波振子的層疊體的機械損失係數的分布的曲線圖。

圖11是示出層疊體的機械損失係數的分布與超聲波振子的溫升量的關係的曲線圖。

具體實施方式

(第一實施方式)

根據圖1至圖4對本發明的第一實施方式的超聲波振子10及其製造方法進行說明。

如圖1所示，本實施方式的超聲波振子10是螺栓緊固朗之萬型(blt)振子，並且從末端側朝向基端側沿長度軸a依次具有喇叭1、層疊有多個壓電元件2的層疊體3以及後質量塊4。

喇叭1是沿長度軸a延伸的柱狀，具有與長度軸a垂直的橫截面的面積隨著從基端向末端而越來越小的形狀。喇叭1由鈦合金那樣的具有較高強度的金屬形成。在喇叭1的基端面上的大致中心位置處設置有沿長度軸a延伸的柱狀的螺栓5。

壓電元件2是由pzt(鋯鈦酸鉛)那樣的壓電材料構成的環狀的板狀部件。層疊體3具有如下層疊結構：以使得各壓電元件2在長度軸a方向上被2個電極6a、6b夾住的方式而在長度軸a方向上交替層疊壓電元件2和電極6a或6b。電極在長度軸a方向上交替構成正電極6a和負電極6b，在向電極6a、6b供給交變電力時，各壓電元件2在長度軸a方向上進行伸縮振動。在層疊體3與喇叭1之間和層疊體3與後質量塊4之間夾著未圖示的絕緣體，層疊體3與喇叭1和後質量塊4電絕緣。另外，在層疊體3上形成有供螺栓5插入的螺栓孔3a，該螺栓孔3a沿長度軸a從末端貫穿形成到基端。

後質量塊4是由鋁那樣的金屬材料形成的柱狀的部件。與螺栓5緊固的螺紋孔4a沿長度軸a形成在後質量塊4的末端面上。

通過將螺栓5插入到層疊體3的螺栓孔3a內，將後質量塊4緊固於從層疊體3的基端面突出的螺栓5的基端部，從而使得層疊體3被喇叭1和後質量塊4從兩側牢固地鎖緊。

超聲波振子10是半波長諧振型。即，超聲波振子10在長度軸a方向上的尺寸被設計為超聲波振子10的諧振頻率的波長的一半。由此，如圖2所示，超聲波振子10在諧振頻率的交變電力被供給到電極6a、6b時進行半波長諧振。在半波長諧振中，2個波腹出現在喇叭1的前端和後質量塊的基端，1個波節n出現在喇叭1與層疊體2的邊界處。

另外，超聲波振子10也可以不是半波長諧振型，而是具有與諧振頻率的波長相同的長度軸a方向上的尺寸的一波長諧振型。

並且，如圖3所示，在層疊體3中，所有的壓電元件2具有彼此相同或近似的機械品質因數qm(下面，簡稱為「qm」)。具體而言，各壓電元件2的qm在所有的壓電元件2的qm的平均值m(qm)±2.5％以內。因此，在長度軸a方向上相鄰的2個壓電元件2之間的qm之差最大為平均值m(qm)的5％。在圖3中，各數據點對應於各壓電元件2。

接下來，對超聲波振子10的製造方法進行說明。

如圖4所示，本實施方式的超聲波振子10的製造方法包括如下步驟：壓電元件選擇步驟s1，根據qm來選擇壓電元件2；排列確定步驟s2，確定壓電元件2在層疊體3中的排列；以及組裝步驟s3，將層疊體3、喇叭1以及後質量塊4組裝成一體。

從製造公司購買的壓電元件2的qm存在數百左右的偏差。在壓電元件選擇步驟s1中，首先，測定壓電元件2的qm。在qm的測定中使用公知的任意方法。例如，通過阻抗分析器或頻率測量器等來測定諧振頻率fs和表示該諧振頻率的峰值波形的半值寬度(f2-f1)，並根據qm＝fs/(f2-f1)的關係式計算出qm。接下來，選擇層疊體3所需數量(在本例中是6個)個具有相同或近似的qm的壓電元件2。具體而言，以使6個壓電元件2的qm的偏差相對於該6個壓電元件2的qm的平均值m(qm)在±2.5％以內的方式選擇6個壓電元件2。

接下來，在排列確定步驟s2中，隨機地確定在壓電元件選擇步驟s1中選擇出的6個壓電元件2的排列。

接下來，在組裝步驟s3中，以使6個壓電元件2按照在排列確定步驟s2中確定的隨機排列而進行排列的方式交替層疊6個壓電元件2和電極6a、6b從而形成層疊體3。接下來，將喇叭1的螺栓5插入到所形成的層疊體3的螺栓孔3a內，將後質量塊4緊固於從層疊體3突出的螺栓5的末端部從而對層疊體3在長度軸a方向上壓縮。由此，製造出超聲波振子10。

接下來，對這樣構成的超聲波振子10的作用進行說明。

為了通過本實施方式的超聲波振子10產生超聲波振動，需要從電源(省略圖示)將具有超聲波振子10的諧振頻率或該諧振頻率附近的頻率的交變電力經由電纜(省略圖示)供給到電極6a、6b。由此，各個壓電元件2在長度軸a方向上進行伸縮振動從而使層疊體3產生縱向振動。在層疊體3中產生的縱向振動被傳遞給喇叭1，使得喇叭1的末端在長度軸a方向上進行高頻振動。

這裡，對壓電元件2的qm與層疊體3中的振動傳遞的關係進行說明。

機械品質因數qm是表示進行伸縮振動時在壓電元件2中產生的彈性損失的係數，是機械損失係數的倒數。機械品質因數qm越高，則彈性損失越小，越難以使振動衰減，發熱越少。因此，作為超聲波振子10用的壓電元件2，例如使用具有1000以上的較高的qm的壓電元件。

由於同一個壓電元件內是均質的，因此振動在同一個壓電元件內的傳遞效率較高，振動幾乎不衰減地傳遞。因此，假如在層疊體3由單一的均質的壓電元件構成的情況下，層疊體3整體同步地進行縱向振動，層疊體3的發熱較少。

實際的層疊體3具有多個壓電元件2的層疊結構，壓電元件2的性質在壓電元件2與其他壓電元件2之間不連續地變化。這樣，在性質不連續地變化的壓電元件2彼此的邊界處，縱向振動的一部分被反射等而損失，因此從壓電元件2向相鄰的其他壓電元件2的振動的傳遞效率降低。另外，隨著振動的損失而產生熱。即，因在壓電元件2的邊界處被反射的振動與其它振動作用而產生成為發熱的原因的諧波。另外，在相鄰的2個壓電元件2的qm存在差的情況下，因在一個壓電元件2的伸縮舉動和另一個壓電元件2的伸縮舉動上產生偏差而使得在2個壓電元件2的邊界處發生滑動運動，從而產生摩擦熱。

根據本實施方式的超聲波振子10，由於將具有大致相等的qm的壓電元件2用於層疊體3，因此層疊體3的qm大致均勻。因此，由多個壓電元件2構成的層疊體3表現出與由單一的壓電元件構成的層疊體類似的舉動，在層疊體3中縱向振動以較高的效率傳遞而不會衰減，並且抑制了層疊體3的發熱。由此，具有如下優點：即使為了增大超聲波振子10的輸出(喇叭1的末端的振幅)而增大供給到電極6a、6b的交變電力，超聲波振子10也能夠穩定地持續發揮較高的輸出而不會溫度上升。

尤其在構成超聲波振子10的部件中，發熱量最大的是層疊體3。因此，具有如下優點：通過抑制層疊體3的發熱而能夠有效地抑制超聲波振子10整體的溫升。另外，具有如下優點：與以往的blt振子的製造方法相比僅變更壓電元件2的選擇，即可製造出發熱量較少的超聲波振子10。

(第二實施方式)

根據圖5和圖6對本發明的第二實施方式的超聲波振子20及其製造方法進行說明。

本實施方式的超聲波振子20與第一實施方式的超聲波振子10的不同之處在於層疊體31中的壓電元件2的排列。因此，在本實施方式中，主要對層疊體31進行說明，對與第一實施方式共同的結構標註相同的標號而省略對其說明。

如圖5所示，本實施方式的超聲波振子20與超聲波振子10同樣地是半波長諧振型。

如圖6所示，在層疊體31中，壓電元件2排列為使得qm隨著從喇叭1側向後質量塊4側而依次變小。因此，位於最靠喇叭1側的位置上的壓電元件2的qm最大，位於最靠後質量塊4側的位置上的壓電元件2的qm最小。並且，在長度軸a方向上相鄰的壓電元件2之間的qm的差在6個壓電元件2的qm的平均值m(qm)的5％以內。

接下來，對超聲波振子20的製造方法進行說明。

本實施方式的超聲波振子20的製造方法包括壓電元件選擇步驟、排列確定步驟以及組裝步驟。

在壓電元件選擇步驟中，與在第一實施方式中說明的壓電元件選擇步驟s1同樣地測定壓電元件2的qm。接下來，以使得6個壓電元件2的qm的偏差相對於該6個壓電元件2的qm的平均值m(qm)在±15％以內並且使得將qm按大小順序排列時相鄰的qm之間的差在平均值m(qm)的5％以內的方式選擇6個壓電元件2。

接下來，在排列確定步驟中，以使得從位於最靠喇叭1側的位置上的壓電元件2向著最靠後質量塊4側的位置上的壓電元件2而qm依次變小的方式確定在選擇步驟中選擇出的6個壓電元件2的排列。

接下來，在組裝步驟中，以使得6個壓電元件2按照在排列確定步驟中確定的排列進行排列的方式交替層疊6個壓電元件2和電極6a、6b而形成層疊體3。接下來，以使得具有最大的qm的壓電元件2被配置於喇叭1側，而具有最小的qm的壓電元件2被配置於後質量塊4側的方式將喇叭1、層疊體3以及後質量塊4組裝成一體。

根據本實施方式的超聲波振子20，除了第一實施方式的效果之外還獲得了以下效果。

如上所述，壓電元件2的qm存在個體誤差，因而從製造公司購買的壓電元件2的qm存在偏差。像第一實施方式那樣在僅篩選出具有大致相等的qm的壓電元件2來使用的情況下，無法將購買的壓電元件2中的一部分用於製造。根據本實施方式，具有如下優點：通過組合使用具有不同的qm的壓電元件2，能夠有效地將購買的壓電元件2用於製造。

另外，通過在接近喇叭1的一側配置具有較大的qm的壓電元件2，由此使得在層疊體3中產生的縱向振動被高效地傳遞給喇叭1。由此，提高了超聲波振子20的輸入輸出效率(喇叭1相對於供給到電極6a、6b的交變電力的振動振幅)，從而具有能夠降低供給到電極6a、6b的交變電力並且獲得較大的輸出的優點。

並且，喇叭1具有比壓電元件2的qm大的qm，在喇叭1與壓電元件2的邊界處也會產生因qm的差而引起的振動的損失和發熱。因此，通過將具有最大的qm的壓電元件2配置在喇叭1的旁邊而使喇叭1的qm與壓電元件2的qm之差為最小，由此具有能夠提高從層疊體3向喇叭1的振動傳遞效率，進一步抑制發熱的優點。

(第三實施方式)

根據圖7和圖8對本發明的第三實施方式的超聲波振子30及其製造方法進行說明。

本實施方式的超聲波振子30與第一實施方式的超聲波振子10的不同之處在於層疊體32中的壓電元件2的排列。因此，在本實施方式中，主要對層疊體32進行說明，對與第一實施方式共同的結構標註相同的標號而省略對其說明。

如圖7所示，本實施方式的超聲波振子30與第一和第二實施方式的超聲波振子10、20相比全長不同，是一波長諧振型。即，超聲波振子30在長度軸a方向上的尺寸被設計為與超聲波振子30的諧振頻率的波長相同。由此，如圖7所示，超聲波振子30在諧振頻率的交變電力被供給到電極6a、6b時進行一波長諧振。在一波長諧振中，出現3個波腹，2個波節n1、n2出現在喇叭1的長度方向上的中途位置和層疊體3的長度方向上的中途位置。

在本實施方式例中，層疊體32具有8個壓電元件2。如圖8所示，在層疊體32中，壓電元件2排列為：使得從位於最靠喇叭1側的位置上的壓電元件2向著波節n2處的壓電元件2而qm依次變小並且從位于波節n2處的壓電元件2向著最靠後質量塊4側的位置上的壓電元件2而qm依次變大。此時，優選具有最大的qm的壓電元件2位於最靠喇叭1側的位置上。並且，在長度軸a方向上相鄰的壓電元件2之間的qm的差在8個壓電元件2的qm的平均值m(qm)的5％以內。

接下來，對超聲波振子30的製造方法進行說明。

本實施方式的超聲波振子30的製造方法包括壓電元件選擇步驟、排列確定步驟以及組裝步驟。

在壓電元件選擇步驟中，與在第一實施方式中說明的壓電元件選擇步驟s1同樣地測定壓電元件2的qm。接下來，以使得8個壓電元件2的qm的偏差相對於該8個壓電元件2的qm的平均值m(qm)在±7.5％以內並且各壓電元件2的qm與其他至少1個壓電元件2的qm的差在平均值m(qm)的5％以內的方式選擇8個壓電元件2。

接下來，在排列確定步驟中，以使得在波節n2處qm最小，從波節n2向喇叭1側和後質量塊4側而qm依次變大的方式確定在選擇步驟中選擇出的8個壓電元件2的排列。

接下來，在組裝步驟中，以使得8個壓電元件2按照在排列確定步驟中確定的排列進行排列的方式交替層疊8個壓電元件2和電極6a、6b而形成層疊體3。接下來，將所形成的層疊體3、喇叭1以及後質量塊4組裝成一體。

根據本實施方式的超聲波振子30，除了第一實施方式的效果之外還獲得了以下效果。

根據本實施方式，與第二實施方式同樣地具有如下優點：通過組合使用具有不同的qm的壓電元件2而能夠有效地將購買的壓電元件2用於製造。

另外，通過在接近喇叭1的一側配置具有較大的qm的壓電元件2，由此提高了超聲波振子30的輸入輸出效率(喇叭1相對於被供給到電極6a、6b的交變電力的振動振幅)，具有能夠降低供給到電極6a、6b的交變電力並且獲得較大的輸出的優點。

並且，通過在層疊體3中的縱向振動的振幅為0的波節n2處配置具有最小的位置qm的壓電元件2，並且在振幅越大的位置上配置qm越大的壓電元件2，由此提高了縱向振動的傳遞效率，具有能夠進一步降低層疊體3的發熱的優點。

(第四實施方式)

根據圖9和圖10對本發明的第四實施方式的超聲波振子40及其製造方法進行說明。

本實施方式的超聲波振子40與第三實施方式的超聲波振子30的不同之處在於層疊體33中的壓電元件2的排列。因此，在本實施方式中，主要對層疊體33進行說明，對與第三實施方式共同的結構標註相同的標號而省略對其說明。

如圖9所示，本實施方式的超聲波振子40與超聲波振子30同樣地是一波長諧振型，層疊體33具有8個壓電元件2。

如圖10所示，在層疊體33中，壓電元件2被排列為使得從位於最靠喇叭1側的位置上的壓電元件2向著波節n2處的壓電元件2而qm依次變大並且從位于波節2處的壓電元件2向著最靠後質量塊4側的位置上的壓電元件2而qm依次變小。並且，在長度軸a方向上相鄰的壓電元件2之間的qm的差在8個壓電元件2的qm的平均值m(qm)的5％以內。

接下來，對超聲波振子40的製造方法進行說明。

本實施方式的超聲波振子40的製造方法包括壓電元件選擇步驟、排列確定步驟以及組裝步驟。

本實施方式的壓電元件選擇步驟與在第三實施方式中說明的壓電元件選擇步驟相同。

接下來，在排列確定步驟中，以使得在波節n2處qm最大，從波節n2向喇叭1側和後質量塊4側而qm依次變小的方式確定在選擇步驟中選擇出的8個壓電元件2的排列。

接下來，在組裝步驟中，以使得8個壓電元件2按照在排列確定步驟中確定的排列進行排列的方式交替層疊8個壓電元件2和電極6a、6b而形成層疊體3。接下來，將所形成的層疊體3、喇叭1以及後質量塊4組裝成一體。

根據本實施方式的超聲波振子40，除了第一實施方式的效果之外還獲得了以下效果。

根據本實施方式，與第二實施方式同樣地具有如下優點：通過組合使用具有不同的qm的壓電元件2，能夠有效地將購買的壓電元件2用於製造。

接下來，對上述的層疊體3、31、32、33中的qm的分布與超聲波振子10、20、30、40的發熱量之間的關係進行說明。

圖11是示出測定對第一至第四實施方式的超聲波振子10、20、30、40供給相等電力量的交變電力而使其進行半波長諧振或一波長諧振時的溫升的結果的曲線圖。作為比較例，還測定了使用隨意選擇的壓電元件製造出的超聲波振子的溫升。

如圖11所示，確認到本實施方式的超聲波振子10、20、30、40的溫升量與比較例相比減小效果優秀。尤其是超聲波振子20、30的溫升量較小，從而確認到通過將具有較大的qm的壓電元件2配置在喇叭1側而能夠有效地抑制超聲波振子20、30的發熱。另外，還確認到超聲波振子20的溫升量與比較例相比低了4℃，即使將供給到超聲波振子20的交變電力增加11w(14％)，也能夠將溫升抑制為與比較例同等程度。

標號說明

10、20、30、40：超聲波振子；1：喇叭；2：壓電元件；3、31、32、33：層疊體；4：後質量塊；5：螺栓；6a、6b：電極；s1：壓電元件選擇步驟；s2：排列確定步驟；s3：組裝步驟。