适于在磁场环境中使用的振动致动器以及医疗系统

摘要

本发明涉及适于在磁场环境中使用的振动致动器以及医疗系统。一种适于在磁场环境中使用的振动致动器。在与被驱动元件压力接触的振动元件中激励振动，以使被驱动元件和振动元件相对移动。振动元件包括弹性体和电机能量转换元件，弹性体的主要成分是电绝缘的、电介质的或半导电的。具有开放回路结构的第一电极设在电机能量转换元件的压电体的表面上，压电体经由该表面接合到弹性体。第二电极以经由压电体与第一电极相对的方式设在压电体上。导电路径电连接第一电极和第二电极中的至少一个。在第二电极中的每个相邻的第二电极之间形成间隙。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于在磁场环境中使用的振动致动器以及设有振动致动器的医疗系统，该振动致动器使振动元件和被驱动元件相互压力接触并且在振动元件中激励振动，由此使振动元件和被驱动元件相对于彼此移动。

背景技术

近年来，用于在通过使用磁共振成像诊断装置(在下文中称为“MRI诊断装置”)获取被检体(患者)的诊断图像的同时对该被检体执行医疗实践的医疗辅助机器人的研究和开发一直被积极地进行。此外，设有具有大开口的机架(gantry)或者在其中心具有大空间的机架的开放式MRI诊断装置已经得到广泛使用，并且医疗辅助机器人或医生对MRI诊断进行干预的可能性日益增大。

由MRI诊断装置产生的静态磁场具有大约1.5[T]至3.0[T]这么大的量级，并且是非常强的。此外，在MRI诊断装置中，为了以高精度确定在获取被检体的诊断图像时使用的三维位置信息，以非常高的精度控制磁场精度，并且产生在三个轴方向上随时间变化的梯度磁场。因此，当将导电材料用于在医疗辅助机器人和其他医疗器械中的任何一个中形成闭合回路的构件(该构件被带到MRI诊断装置的机架的附近或内部)时，需要防止可变磁场产生洛伦兹力并且防止导电材料不利地影响可变磁场。

作为在被以高精度控制的可变磁场环境中使用的致动器，已经提出了使用典型地由例如压电陶瓷形成的机电能量转换元件的振动致动器。不同于电磁电机，振动致动器使用在振动元件中激励的振动来摩擦地驱动被驱动元件。因此，振动致动器具有如下特征：它以高响应 性在低速区域中产生高的推力或扭矩，并且能够在不使用诸如齿轮或带之类的机械传输部件的情况下直接驱动被驱动元件。振动致动器还具有如下优点：在关机状态下，通过振动元件和被驱动元件之间的摩擦而产生保持力或保持扭矩，从而不需要使用诸如刹车之类的制动部件。

在一种类型的振动致动器中，通过将压电元件接合到由金属等制成的弹性体来形成振动元件，并且向压电元件施加相位不同的AC电压，由此按特定的振动模式在振动元件中激励振动。在这种振动致动器中，在弹性体的与被驱动元件接触的表面上产生椭圆运动，由此振动元件和被驱动元件相对于彼此旋转地或线性地移动。

作为振动致动器的示例，在日本专利公开No.2007-159211中公开了使用具有环形形状的振动元件的振动致动器，并且由具有高共振锐度的金属材料(例如，诸如不锈钢之类的钢材料)制成的弹性体被用在环形振动元件中。为了使压电元件产生诸如弯曲振动之类的挠曲振动，有必要在作为压电元件的组件的压电体(压电陶瓷)中产生电位差。由于这个原因，在日本专利公开No.2007-159211中，通过由诸如焊料之类的导电材料制成的导电接合部来将压电元件的GND(接地)部分和弹性体相互电连接，以使弹性体接地，由此通过使用弹性体的导电性来实现压电元件与GND电位的连接。

然而，在如日本专利公开No.2007-159211中所描述的包括通过使用具有高共振锐度的金属材料而形成的这种振动元件的振动致动器被安装在MRI诊断装置的机架内或附近的情况下，引起例如下面描述的三个问题。

首先，在MRI诊断装置的被以高精度控制的磁场中可能造成干扰。更具体地说，在由导电材料制成的构件包括具有环形形状而形成闭合回路的部分的情况下，通过由于穿过该闭合回路的磁通量的时间变化而产生的感应电动势，流过该闭合回路的可变电流产生新的可变磁场。因此，由导电材料制成的具有闭合回路部分的构件可能扰乱MRI诊断装置的磁场，MRI诊断装置的磁场对于空间坐标的编码是 必要的并且被以高精度控制。

第二，噪声可能被叠加在诊断图像上。更具体地说，在由导电材料制成的构件包括闭合回路部分的情况下，根据Maxwell-Ampere定律，由于穿过该闭合回路的所有磁通量的时间变化而产生感应电动势。这样产生的感应电动势由于流过闭合回路的可变电流而产生电磁波，并且这些电磁波可能作为电磁噪声而被叠加在各种信号上。因此，由导电材料制成的具有闭合回路部分的构件可能是MRI诊断装置和周围设备的噪声源。

第三，可能产生不必要的机械振动。更具体地说，在由导电材料制成的构件具有闭合回路部分的情况下，如果穿过闭合回路的磁通量在时间上变化，则上述感应电动势使在时间上变化的电流流过闭合回路部分。结果，假定电流矢量由I表示并且磁通量矢量由B表示，则在时间上变化的洛伦兹力在I×B的矢量乘积的方向上被施加于闭合回路，这可以引起不必要的机械振动。因此，存在由导电材料制成的具有闭合回路部分的构件不利地影响振动致动器和医疗辅助机器人的性能的可能性。

为了避免这些问题，设想将诸如工程陶瓷、工程塑料或复合材料(例如，FRP(纤维增强塑料)之类的非磁性电介质(绝缘)材料用于振动致动器的组成构件(包括被驱动元件和弹性体)。然而，例如，在弹性体是电介质的情况下，如日本专利公开No.2007-159211中所描述的，压电元件的GND部分不能经由弹性体接地。

发明内容

本发明提供了一种适于在磁场环境中使用的振动致动器以及设有振动致动器的医疗系统。

在本发明的第一方面，提供了一种振动致动器，在该振动致动器中使振动元件和被驱动元件相互压力接触，并且在振动元件中激励振动，由此使被驱动元件和振动元件相对于彼此移动，所述振动元件包括：弹性体，所述弹性体的主要成分包括电绝缘的、电介质的或半导 电的材料；和机电能量转换元件，所述机电能量转换元件接合到所述弹性体。所述机电能量转换元件包括：压电体；第一电极，所述第一电极设在所述压电体的表面上，所述压电体经由所述表面接合到所述弹性体，所述第一电极具有开放回路结构；至少两个第二电极，所述至少两个第二电极以经由所述压电体与所述第一电极相对的方式设置；和导电路径，所述导电路径将所述第一电极和所述至少两个第二电极中的至少一个第二电极电连接，其中，在所述至少两个第二电极之间形成间隙。

在本发明的第二方面，提供了一种医疗系统，该医疗系统包括：对被检体执行诊断或手术的关节型机器人，所述关节型机器人具有多个关节；和振动致动器，在所述振动致动器中使振动元件和被驱动元件相互压力接触，并且在振动元件中激励振动，由此使被驱动元件和振动元件相对于彼此移动，所述振动致动器被组装到每个关节中以使得所述关节能够执行旋转移动，所述振动元件包括：弹性体，所述弹性体的主要成分包括电绝缘的、电介质的或半导电的材料；和机电能量转换元件，所述机电能量转换元件接合到所述弹性体，所述机电能量转换元件包括：压电体；第一电极，所述第一电极设在所述压电体的表面上，所述压电体经由所述表面接合到所述弹性体，所述第一电极具有开放回路结构；至少两个第二电极，所述至少两个第二电极以经由所述压电体与所述第一电极相对的方式设置；和导电路径，所述导电路径将所述第一电极和所述至少两个第二电极中的至少一个第二电极电连接，其中，在所述至少两个第二电极之间形成间隙。

根据本发明，作为振动致动器的组件的电机能量转换元件的电极被形成为具有开放回路结构，此外，与电机能量转换元件接合的弹性体由电绝缘的、电介质的或半导电的材料形成。这使得可以实现适合于可变磁场环境的振动致动器。例如，即使当设有振动致动器的操纵器被安装在MRI诊断装置的机架附近或内部时，也可以减小噪声和振动对MRI诊断装置和周围设备的不利影响。

通过(参照附图)对示例性实施例的以下描述，本发明的其他特 征将变得清楚。

附图说明

图1A是根据本发明的实施例的振动致动器的示意性截面图。

图1B是振动致动器的在图1A中被虚线包围的区域C的部分放大图。

图1C是作为振动致动器的组件的弹性体的透视图。

图2A是图1A中所示的振动致动器的构造的第一示例的后侧结构的平面图。

图2B是压电元件的构造的第一示例的前侧结构的平面图。

图2C是压电元件的构造的第二示例的后侧结构的平面图。

图2D是压电元件的构造的第二示例的前侧结构的平面图。

图3A是压电元件的构造的第三示例的后侧结构的平面图。

图3B是压电元件的构造的第三示例的前侧结构的平面图。

图4A是示出了向振动致动器中所包括的压电元件施加的AC电压的示例的图。

图4B是示出了向压电元件施加的AC电压的另一个示例的图。

图4C是示出了向压电元件施加的AC电压的又一个示例的图。

图4D是示出了在压电元件的电极之间产生的电位差的示例的图。

图5A是压电元件的第一电极结构的部分截面图。

图5B是图5A中的区域F的构造的示例的放大图。

图5C是图5A中的区域F的构造的另一个示例的放大图。

图6是压电元件的第二电极结构的部分截面图。

图7是压电元件的第三电极结构的部分截面图。

图8是压电元件的第四电极结构的部分截面图。

图9A是压电元件的第五电极结构的部分截面图。

图9B是压电元件的第五电极结构的变型的部分截面图。

图10A是压电元件的第六电极结构的部分截面图。

图10B是压电元件的第六电极结构的变型的部分截面图。

图11A是设有包括振动致动器的操纵器的MRI诊断装置的示意性透视图。

图11B是操纵器的示意性透视图。

具体实施方式

现在将在下面参照示出本发明的实施例的附图来详细描述本发明。

图1A是根据本发明的实施例的振动致动器1的示意性截面图。图1B是在图1A中被虚线包围的区域C的放大截面图。图1C是作为振动致动器1的组件的弹性体2的透视图。关于振动致动器1的构造，为了方便起见，如图1A中所示的那样定义相互正交的x方向、y方向和z方向。

振动致动器1包括弹性体2、被驱动元件3、防振橡胶4、旋转停止构件5、壳体6、支撑构件7、凸缘8、输出轴9、预负荷构件10、按压构件11、螺旋弹簧12、滚动轴承13M和13N、紧固构件14、非纺织织物16以及压电元件30。

两个滚动轴承13M和13N每个均包括内环13a、外环13b和球体13c，球体13c被保持在相互压力接触的内环13a和外环13b之间。外环13b被装配在具有中空筒状的壳体6的内周中，而内环13a被装配在输出轴9上。输出轴9靠近滚动轴承13N的位置处具有形成在其上的外螺纹，并且该外螺纹被拧到在预负荷构件10的内孔中形成的内螺纹中，由此形成螺纹啮合部分S2。预负荷构件10施加预负荷，使得滚动轴承13M和13N的内环13a在z方向上朝着彼此被带动。因此，这两个滚动轴承13M和13N的球体13c的滚动使得壳体6和输出轴9能够围绕由一点链线所指示的旋转轴无松动地相对于彼此平滑地移动。在本实施例中，假定支撑构件7(或壳体6)被固定到未示出的支撑构件，并且输出轴9相对于壳体6旋转地移动。

凸缘8通过诸如螺钉或螺栓之类的紧固构件14固定到输出轴9的一端。具有环形形状的防振橡胶4贴附到凸缘8，并且被使得与被 装配在输出轴9上的具有环形盘形状的被驱动元件3摩擦接触。防振橡胶4具有大的摩擦系数，这使得被驱动元件3和凸缘8能够在无滑动的情况下经由防振橡胶4一致地旋转，此外，防振橡胶4可以抑制来自被驱动元件3的振动不必要地传输到凸缘8。

由具有环形形状的弹性体2和具有环形形状的压电元件30形成的振动元件以围绕壳体6的方式布置。旋转停止构件5被固定在壳体6的外周上，并且从旋转停止构件5的外周面在径向方向上突出的突缘5a被插在形成于弹性体2中的沟槽2a中，由此弹性体2被限制为在圆周方向上旋转。

作为电机能量转换元件的压电元件30通过粘合剂接合到弹性体2的后表面2b，并且振动元件由弹性体2和压电元件30形成。具有用于将电压供应到压电元件30的布线的柔性电路板15通过粘合剂贴附到压电元件30。

具有环形形状的按压构件11由具有环形形状的支撑构件7支撑，其中按压构件11用于在z方向上将振动元件压向被驱动元件3从而使弹性体2和被驱动元件3相互压力接触，支撑构件7被布置在壳体6的外周面上。支撑构件7具有形成在其内周面上的内螺纹，并且该内螺纹被拧到形成在壳体6的外周面上的外螺纹中，由此形成螺纹啮合部分S1，由此支撑构件7被定位在z方向上并且被固定到壳体6。

按压构件11设有按在圆周上等距的间隔在z方向上延伸的多个突出部分11b，每个突出部分11b具有棒形状。此外，支撑构件7形成有孔7b，突出部分11b分别被插入在孔7b中。突出部分11b和孔7b充当用于在z方向上引导按压构件11的引导装置。螺旋弹簧12分别被插在所述多个突出部分11b上，并且可以通过调整支撑构件7在z方向上的位置来调整每个螺旋弹簧12的压缩长度，由此可以调整弹性体2施加到被驱动元件3的推力。作为缓冲构件的非纺织织物16被设置在按压构件11和柔性电路板15之间。

尽管在本示例中，螺旋弹簧12被用作将弹性体2压向被驱动元件3的部件，但是这不是限制性的，而是可以使用具有弹簧性质的各种 组件中的任何一种，诸如盘形弹簧、波形垫圈、弹簧垫圈和片簧。

接着，将描述用于振动致动器1的组件的材料。作为形成弹性体2的主要成分的材料，可以提及的不是诸如金属之类的导体，而是电绝缘的、电介质的或半导电的材料，诸如高韧性陶瓷、工程塑料和半导体。在本实施例的描述中，构件A的主要成分是指形成构成构件A的物质中的一半或更多的材料，并且不需要是单一物质。因此，弹性体2的主要成分是电绝缘的、电介质的或半导电的材料的限定意在表示只需要构成弹性体2的物质的一半或更多是一种或多种电绝缘的、电介质的或半导电的材料。此外，弹性体2由电绝缘的、电介质的或半导电的材料形成的描述的含义包括弹性体2包含作为杂质的其他物质的情况。

作为高韧性陶瓷的示例，可以提及部分稳定氧化锆(PSZ)。作为工程塑料的示例，可以提及纤维增强塑料(FRP)，诸如含有大约30％重量的碳纤维的聚醚-醚-酮(PEEK-CF 30)。作为半导体的示例，可以提及碳化硅(SiC)。

此外，在弹性体2由电绝缘的、电介质的或半导电的材料形成的情况下，更加难以使用弹性体2来执行接地(到柔性电路板15的电极的导电)，因此本发明的有益效果被更明显地表现。这里，弹性体2由电绝缘的、电介质的或半导电的材料形成的描述的含义包括弹性体2包含作为杂质的其他物质的情况。

期望的是：被驱动元件3在与弹性体2摩擦滑动时具有稳定的滑动特性和耐磨特性。对于被驱动元件3，使用诸如矾土(氧化铝)和氮化硅(Si₃N₄)之类的工程陶瓷、诸如上述PEEK-CF>

对于防振橡胶4，使用例如丁基橡胶。作为非纺织织物16，可以使用由诸如羊毛毡之类的毡或玻璃棉形成的非纺织织物。通过使用铜箔在聚酰亚胺(PI)胶片基上形成电路来制作柔性电路板15，并且期 望的是：该电路的暴露部分经受电镀处理(例如，镀金)以便抑制氧化。作为螺旋弹簧12，可以使用由一般的弹簧钢材形成的螺旋弹簧，并且也可以使用由部分稳定氧化锆或诸如氮化硅之类的工程陶瓷形成的螺旋弹簧。尽管选自金属、树脂、陶瓷等的材料根据需要被用于其他组件中的每个，但是在使用金属时，期望的是将该组件设计为使得不形成闭合导电回路。

接着，将描述压电元件30的构造例。压电元件30具有其中电极被形成在压电体的一对相对表面(例如，前表面和后表面)上的结构，并且在本说明书中，假定压电体由压电陶瓷制成。然而，压电体不限于由压电陶瓷制成的压电体。

图2A和2B是各自示出了压电元件30的构造的第一个示例的平面图，图2C和2D是各自示出了压电元件30的构造的第二个示例的平面图。图3A和3B是各自示出了压电元件30的构造的第三个示例的平面图。在压电元件30的构造的第三个示例中，平面外变形模式的振动被激励用于在弹性体2的圆周方向上形成与7个波长(7λ)对应的正弦波状的波。图4A至4C是各自示出了向图2A至3B中所示的压电元件施加的AC电压的示例的图，并且图4D是示出了在压电元件的电极之间产生的电位差的示例的图。

首先，将给出根据图2A和2B中所示的构造的第一个示例(在下文中称为“第一个构造例”)的压电元件(用标号30A表示)的描述。压电元件30A具有其中电极分别被形成在具有环形板形状的压电陶瓷的前表面和后表面上的结构。作为压电陶瓷，使用锆钛酸铅(PZT)等。在压电元件30A中，压电陶瓷的后表面形成有电极31(第一电极)和31A(第三电极)，在电极31和电极31A之间设有间隙39，并且压电陶瓷的前表面形成有电极32、33、34、35、36和37(第二电极)，在这些电极中的相邻电极之间设有间隙55。这些电极31、31A、32、33、34、35、36和37是金属薄膜，并且可以通过使用如下已知的技术来形成，诸如在压电陶瓷上气相沉积或印刷诸如银(Ag)或镍(Ni)之类的金属的技术。

所示的压电陶瓷30A的电极31具有含间隙39(电极31的相对的末端以及电极31A的相对的末端之间的间隙)的开放回路结构。此外，如在下文中参照图2C所描述的，电极31A可以被集成到电极31中以提供一个间隙39，使得形成C形的开放回路结构。在本实施例中，构件A具有开放回路结构的措辞是指构件A不具有环形结构。此外，这种情况下的环形结构不限于具有环形形状的结构，而是它可以具有任何形状，只要它是如下的结构即可：在该结构中，在形状中从起始点起在一个方向上的移动最后再次通过起始点。

电极32、33、34、35、36和37以彼此分离的方式形成，在它们之间有作为间隔的间隙55。电极32和33各自具有与半波长(λ/2)对应的弧长，在该弧长中包括间隙55，并且电极34、35、36和37各自具有与四分之一波长(λ/4)对应的弧长，在该弧长中包括间隙55。压电元件30A的压电陶瓷的分别与电极32、34和36对应的部分各自在z方向的正方向(从电极32、34和36朝向电极31的方向)上被极化。此外，压电元件30A的压电陶瓷的分别与电极33、35和37对应的部分各自在z方向的负方向(从电极31朝向电极33、35和37的方向)上被极化。

压电元件30A在三个位置处形成有通孔38，通孔38延伸通过压电陶瓷以便使在压电陶瓷的前表面和后表面上形成的电极电连接。优选的是：通孔38设在压电陶瓷30A的内径侧，在此处应变(strain)相对较小，并且例如，通孔38被形成在中心圆D的内部，该中心圆D作为具有压电元件30A的内径和外径的相应圆之间的中心线而延伸。然而，通孔38可以被形成在中心圆D的外部。

优选的是：每个通孔38被形成为尽可能地小，并且特别地，当通过机械处理形成通孔38时，如果压电陶瓷具有大约0.5mm的厚度，则期望的是通孔38的直径不大于1mm(例如，0.5mm的直径)。

三个通孔38中的一个被提供用于连接电极37与电极31A，并且其他两个被提供用于连接电极34、36与电极31。如在下文中参照图5A至5C所描述的，电极31与电极34和36的电连接是使用填充在 与它们相关联的通孔38中的导体112来实现的，在图5A至5C中，电极31被公共电极109取代，并且电极34和36各自被非驱动电极110取代。类似地，电极37与电极31A的电连接也是使用填充在与它们相关联的通孔38中的导体112来实现的。注意，通过相对于压电陶瓷的外形以高精度将每个通孔38形成为筒状的孔，可以使用通孔38作为用于相对地定位设在压电陶瓷的前表面和后表面上的电极、间隙55和间隙39的部件。

例如，与电极31连接的电极34和36中的一个以及与电极31A连接的电极37被设定为DC基准电位或GND电位。然后，图4A中所示的A相AC电压17被施加到电极32，比A相AC电压17的相位延迟π/2rad的B相AC电压18被施加到电极33。结果，在弹性体2上产生行波，而在弹性体2的与每个行波的波前对应的部分(与被驱动元件3接触的表面部分)处引起椭圆运动，由此可以摩擦地驱动被驱动元件3旋转。此外，通过向电极33施加A相AC电压17并且向电极32施加B相AC电压18，可以使被驱动元件3的旋转方向反向。

电极35被用作用于检测振动的电极。通过获取电极31和电极35之间的与振动元件的应变的大小成比例地产生的电位差作为与电极31连接的电极34和36之一和电极35之间的电位差，可以检测振动元件的振动状态。

接着，将给出根据图2C和2D中所示的构造的第二个示例(在下文中称为“第二个构造例”)的压电元件(用标号30B表示)的描述。根据第二个构造例的压电元件30B与根据第一个构造例的上述压电元件30A的不同之处在于电极图案和极化方向，因此仅给出这些要点的描述，并且省略与压电元件30A的描述重复的描述。

在压电元件30B中，压电陶瓷的后表面设有一个间隙39，由此形成具有C形的开放回路结构的电极31(第一电极)。此外，压电陶瓷的前表面形成有电极41、42、43、44、45、46、47和48(第二电极)，在这些电极之间有间隙55。电极41至48各自具有与四分之一波长(λ/4)对应的弧长，在该弧长中包括间隙55。压电元件30B的压电 陶瓷的分别与电极41至48对应的部分在z方向的正方向上被极化，但是可以在z方向的负方向上被极化。

在作为具有压电元件30B的内径和外径的相应圆之间的中心线而延伸的中心圆D内部，电极45和48各自形成有通孔38。如在下文中参照图5A至5C所描述的，电极31与电极45和48的电连接是使用填充在通孔38中的导体112来实现的，在图5A至5C中，电极31被公共电极109取代，电极34和36中的一个被非驱动电极110取代。在压电元件30B中，电极31被用作公共电极，图4B中所示的A(+)相AC电压19被施加到电极41，并且比A(+)相AC电压19的相位延迟π/2rad的B(+)相AC电压20被施加到电极42。此外，比B(+)相AC电压20的相位延迟π/2rad的A(-)相AC电压21被施加到电极43，比A(-)相AC电压21的相位延迟π/2rad的B(-)相AC电压22被施加到电极44。结果，在弹性体2上产生行波，而在弹性体2的与每个波的波前对应的部分(与被驱动元件3接触的表面部分)处引起椭圆运动，由此可以摩擦地驱动被驱动元件3旋转。此外，通过交换被施加A(+)相AC电压19的电极和被施加A(-)相AC电压21的电极，可以使被驱动元件3的旋转方向反向。

电极46和47被用作用于检测振动的电极。通过获取电极31与电极46、47中的每个之间的与振动元件的应变的量级成比例地产生的电位差作为与电极31连接的电极45和48之一与电极46和47中的每个之间的电位差，可以检测振动元件的振动状态。电极46和47在空间上相互移位四分之一波长(λ/4)，因此通过将电极31连接到DC基准电位或GND电位，可以获取两个电极46和47中的每个与电极31之间的电位差，由此可以获得振动元件的更详细的振动信息。

在压电元件30B中，压电陶瓷在与电极41至48对应的所有部分中都在相同方向上被极化。然而，这不是限制性的，而是极化方向可以在与电极41、42、45、46对应的区域和与电极43、44、47、48对应的部分之间反向。在这种情况下，图4A中所示的A相AC电压17被施加到电极41和43，图4A中所示的B相AC电压18被施加到电 极42和44，由此可以产生类似的行波。此外，在压电元件30B中，优选的是将与作为公共电极的电极31连接的电极45和48之一连接到未示出的电压产生部件的GND端子。这使得可以使电极31的电位稳定，并且提高来自用于振动检测的电极46和47的信号的精度。此外，即使在弹性体2由略微导电的材料形成的情况下，也可以抑制在弹性体2和与弹性体2接触的部分处产生与GND电位的电位差。

接着，将给出根据图3A和3B中所示的构造的第三个示例(在下文中称为“第三个构造例”)的压电元件(用标号30C表示)的描述。压电元件30C具有如下结构：在该结构中，压电陶瓷的具有弧形形状的后表面形成有作为公共电极的电极31(第一电极)，并且压电陶瓷的前表面形成有其间具有间隙55的电极41、42、43和44以及电极49、50和51(第二电极)。电极41至44和50各自具有与四分之一波长(λ/4)对应的弧长，在该弧长中包括间隙55。电极49和51各自具有与八分之一波长(λ/8)对应的弧长，在该弧长中包括间隙55。

压电元件30C的压电陶瓷的分别与电极41至44和49至51对应的部分在z方向的正方向上被极化，但是可以在z方向的负方向上被极化。在作为具有压电元件30C的内径和外径的相应圆之间的中心线而延伸的中心圆D内部，电极49和51各自形成有的通孔38。电极31与电极49和51使用通孔38相互电连接，并且连接到GND电位。向压电元件30C施加AC电压的方法与压电元件30B中所使用的方法相同，因此省略对其的描述。

电极50被用作用于检测振动的电极。通过获取电极31与电极50之间的与振动元件的应变的量级成比例地产生的电位差作为与电极31连接的电极49和51之一与电极50之间的电位差，可以检测振动元件的振动状态。在压电元件30C中，用于驱动的电极41至44的部分的总面积是压电元件30B中用于驱动的电极41至44的总面积的六分之一。因此，优选的是：根据需要，将A(+)相AC电压19、B(+)相AC电压20、A(-)相AC电压21和B(-)相AC电压22的电位幅度设定为更大的值。此外，可以通过将多个压电元件30C接合到弹性体 2来形成振动元件。此外，在压电陶瓷中，极化方向可以在与电极41和42对应的部分和与电极43和44对应的部分之间反向。在这种情况下，A相AC电压17被施加到电极41和43，并且B相AC电压18被施加到电极42和44，由此可以产生类似的行波。

在以上对压电元件30A的描述中，图4A中所示的A相AC电压17被施加到电极32，而B相AC电压18被施加到电极33，并且电极31、31A、34、36和37连接到GND电位(或DC基准电位)。然而，这不是限制性的，而是AC电压可以作为驱动电压被施加到电极31、31A、34、36和37。

此外，压电元件30A可以由图4C中所示的A相AC电压23、比A相AC电压的相位延迟πrad的B相AC电压24以及比A相AC电压的相位提前π/2rad的C相AC电压25驱动。在这种情况下，A相AC电压23可以被施加到电极32，B相AC电压24可以被施加到电极33，并且C相AC电压25可以被施加到电极34、36和37。在这种情况下，与电极34、36和37电连接的电极31和31A用作电极32和33的公共电极，而且还用作用于施加C相AC电压25的驱动电极。在该方法中，电极31和32之间的电位差由图4D中所示的A-C相AC电压26指示，并且在电极31和33之间给出的电位差由图4D中所示的B-C相AC电压27指示。因此，通过将A-C相AC电压26和B-C相AC电压27之间的相位差设定为π/2rad，可以在弹性体上产生行波。

当如图4D中所示，A相AC电压23、B相AC电压24和C相AC电压25的中心电位和幅度相等时，A-C相AC电压26和B-C相AC电压27的幅度在理论上等于A相AC电压23的幅度的2^1/2倍。这使得即使当输入电压有限时也可以增大跨压电元件30A产生的电位差，由此在不增大输入电压的情况下增大振动幅度。设定使A-C相AC电压26和B-C相AC电压27之间的相位差等于90度的正弦波的方法不限于此，而是可以使用将A相AC电压23、B相AC电压24和C相AC电压25设定为期望波形(每个期望波形通过在彼此之上 叠加多个频率分量而形成)的方法。

此外，尽管在压电元件30B和30C中，电极31经由电极45和48连接到GND电位，但是这不是限制性的，而是电极31可以经由电极45和48连接到在时间上不变化的DC基准电位。此外，电极31可以连接到除了这些之外的具有期望波形的AC电位，并且在这种情况下，电极31充当电极41和43以及电极42和44的公共电极。

每个通孔38的形状不一定要求截面是圆形的，而是通孔38只需要形成在电极31和与其相对(在压电元件的相对表面上)的电极之间连通的导电路径。例如，可以通过在压电元件30A至30C中的每个的侧表面(内周面或外周面)中形成按截面切割成U形、V形或矩形形状的沟槽并且在沟槽固定导体来形成导电路径。

接着，将参照图5A至10B来描述压电元件30A至30C中的电极结构。注意，在参照图5A至10B给出的描述中，压电元件30A至30C统称为压电元件30。因此，设在压电元件30A至30C中的压电陶瓷的后表面上的电极(图2A、2C和3A中所示的电极)在下面的描述中被称为“公共电极”。此外，设在压电陶瓷的前表面上的电极(图2B、2D和3B中所示的电极)在下面的描述中被称为“非驱动电极”和“驱动电极”。

图5A是压电元件30的第一电极结构的部分截面图。在压电元件30的第一电极结构中，电极被形成在由压电陶瓷等形成的压电体30p的前表面和后表面上。在压电元件30中，压电体30p经由其接合到图5A至5C中未示出的弹性体2的表面(后表面)设有公共电极109，压电体30p经由其接合到图5A至5C中未示出的柔性电路板15的表面(前表面)设有非驱动电极110和驱动电极111。

公共电极109对应于压电元件30A至30C中所包括的电极31。非驱动电极110对应于压电元件30A至30C中所包括的电极34、36、37、45、48、49和51，并且被用于将公共电极109连接到GND电位。驱动电极111对应于压电元件30A至30C中所包括的电极32、33、35、41、42、43、44、46、47和50，并且各自被用作用于激励或振动 检测的电极。公共电极109、非驱动电极110和驱动电极111、以及压电元件30A至30C中所包括的电极之间的上述关系类似地适用于参照图6至10B描述的电极结构。

公共电极109是在圆周方向上均匀地形成的金属膜，但是公共电极109在圆周方向上的部分被切掉以形成间隙141。间隙141是与在圆周方向上划分图2C中所示的电极31的间隙39对应的绝缘部分。间隙141可以通过在形成公共电极109时提前掩盖预定区域而形成，或者可以通过在将公共电极109形成为回路形状之后通过诸如研磨之类的机械加工除去公共电极109的部分而形成。

期望的是：间隙141的一个末端H在相对于一个驱动电极111的末端J在x方向的正方向上移位的位置处，并且间隙141的另一个末端I在相对于驱动电极111的末端K在x方向的负方向上移位的位置处，末端K在x方向上与末端J相对。也就是说，期望的是：在间隙141的宽度Wc和间隙55的宽度We之间，“Wc≤We”的关系成立，并且当在z方向上看时，整个间隙141在间隙55内。

间隙141是对于在压电元件30中形成电场没有贡献的部分。因此，间隙141设在在z方向上与间隙55相对的位置处，并且使得间隙141的宽度Wc被形成为比间隙55的宽度We窄，由此可以减小由于间隙141导致的电场分布的变化，并且使激励性能的劣化最小化。

通孔38被形成在以便连接公共电极109和非驱动电极110的一个位置处。通孔38的内部被填充诸如含有银(Ag)的膏状材料之类的导体112，并且公共电极109和非驱动电极110被导体112电连接。期望的是：导体112被填充为使得导体112在z方向的正方向上不上升高于公共电极109，以便防止在将压电元件30接合到弹性体2时在压电元件30中引起裂缝等。

非驱动电极110经由柔性电路板15连接到GND电位，由此公共电极109经由填充在通孔38中的导体112而连接到GND电位。因此，即使当因为弹性体2由例如绝缘体、半导体以及通过使绝缘体或半导体含有导电材料而形成的复合材料中的一个形成，所以弹性体2具有 高电阻并且不充当导体时，也可以容易地将公共电极109连接到GND电位。

为了防止露出的导体112脱落或经历类似的不便，在公共电极109和非驱动电极110由导体112电连接之后，期望的是经由其上设有公共电极109的表面迅速地将压电元件30接合到弹性体2或者用聚酰亚胺片材等覆盖其上设有公共电极109的表面。此外，期望的是经由其上设有非驱动电极110的表面迅速地将压电元件30接合到柔性电路板15。这也适用于在下文中参照图6至10B描述的电极结构。

在图5A中所示的电极结构中，在压电元件30被形成为回路的情况下，公共电极109可以通过在其中提供间隙141而被形成为开放回路结构。这使得可以防止由于在公共电极109中流动的循环电流而产生磁场，因此，即使当振动致动器被安装在可变磁场环境内时，也可以防止可变磁场环境被不利地影响。也就是说，当振动致动器被用在可变磁场环境中时，可以提高振动致动器的可靠性。该有益效果可以通过在下文中参照图6至10B描述的具有类似间隙的电极结构类似地获得。

通过组合地使用间隙141和通孔38，可以参照通孔38相对地定位间隙141和间隙55，并且例如，通过以高精度将通孔38形成为圆形形状，可以更精确地定位间隙141和间隙55。更具体地说，如在图2A中所示的构造中，在形成通孔38之后，参照通孔38形成公共电极109，并且类似地，非驱动电极110和驱动电极111被形成为使得参照通孔38布置间隙55。

间隙141的位置和宽度不限于图5A至5C中所示的形式。也就是说，即使当在从z方向看时间隙141和间隙55部分重叠或者根本不重叠的形式被利用时，或者即使当间隙141的宽度Wc和间隙55的宽度We具有“Wc>We”的关系时，对通孔38的功能也没有影响。

使用通孔38作为用于电连接公共电极109和每个非驱动电极110的导电路径的构造不限于其中导体112整个被填充在通孔38内部的构造。图5B和5C对应于图5A中的区域F的放大图，并且各自示出了 其中通孔38可以被用作导电路径的另一构造。

图5B示出了其中导体112仅被形成在通孔38的内壁上以电连接公共电极109和非驱动电极110的构造。在这种情况下，具有管形状的导体112可以是中空的或者可以被诸如粘合剂之类的树脂填充，树脂是电介质(绝缘)材料的示例。

图5C示出了如下构造：在该构造中，由导电棒或导电线棒制成的固态导体114被插在通孔38中，并且公共电极109和非驱动电极110使用固态导体114相互电连接。在这种情况下，期望的是：通过在固态导体114和通孔38的内壁之间用诸如粘合剂之类的树脂、银膏或类似材料进行填充来固定固态导体114，而不管该材料是导电的还是不导电的。例如，在压电体30p中形成通孔38之后形成公共电极109，并然后从与其上形成有公共电极109的表面相对的表面将固态导体114插入并固定在通孔38中。此后，通过形成非驱动电极110，可以实现图5C中所示的结构。

图6是压电元件30的第二电极结构的部分截面图。图6中所示的电极结构与图5A中所示的电极结构的不同之处在于：针对公共电极109形成了两个通孔38，每个通孔38被导体112填充，由此将公共电极109电连接到两个非驱动电极110。图6中所示的电极结构与图5A中所示的电极结构在其他方面相同，因此以下将仅给出对不同点的描述。

两个非驱动电极110各自形成有通孔38，并且每个通孔38的内部被导体112填充。因此，公共电极109和两个非驱动电极110经由填充在通孔38中的导体112相互电连接。结果，即使在压电元件30接合到弹性体2并且公共电极109被覆盖之后，也可以通过直接向两个非驱动电极110施加测试仪探头来容易地查验公共电极109和两个非驱动电极110之间的导电，并且检查它们之间的电阻。此外，即使在公共电极109和非驱动电极110之间的导电查验之后在两个导体112之一中发生导电故障，也可以使用另一个导体112来维持公共电极109经由非驱动电极110电连接到GND电位。这使得可以提高压 电元件30(振动元件)的可靠性。该有益效果可以在下文中参照图9A、9B、10A和10B描述的电极结构中类似地获得。此外，当在振动元件中激励振动以驱动被驱动元件3时，大的圆形电流不流过闭合回路，因此，即使当压电元件30被设置在可变磁场环境内时，也可以减小诸如噪声之类的对可变磁场环境的不利影响。

注意，被导体112填充并且电连接公共电极109和非驱动电极110的通孔38只需要被形成在两个或更多个位置处，并且通孔38的数量不限于两个。此外，尽管图6示出了其中两个驱动电极111设在各自形成有通孔38的非驱动电极110之间的形式，但是驱动电极111的数量不受限制，并且此外，各自形成有通孔38的非驱动电极110可以在其间有间隙55的情况下彼此相邻地布置。显而易见的是，可以通过图6中所示的压电元件30的第二电极结构来获得与参照图5A描述的第一电极结构所提供的有益效果相同的有益效果。

图7是压电元件30的第三电极结构的部分截面图。图7中所示的电极结构与图5A中所示的电极结构的不同之处在于设在公共电极109中的间隙141的构造被改变为使得电极171设在两个间隙172和173之间，但是在其他方面保持相同。因此，将仅给出对不同点的以下描述。

公共电极109沿着环形压电体30p的除间隙172和173以及电极171之外的整个圆周形成。间隙172和173可以通过使用与用于形成上述间隙141的方法相同的方法来形成，并且电极171可以与公共电极109同时形成。换句话说，电极171是在公共电极109被间隙172和173划分之后留在间隙172和173之间的电极部分。

期望的是：间隙172的朝向公共电极109的末端H在相对于一个驱动电极111的末端J在x方向的正方向上移位的位置处，并且间隙173的朝向公共电极109的末端I在相对于另一个驱动电极111的末端K在x方向的负方向上移位的位置处，末端K与末端J相对。也就是说，期望的是：在包括间隙172和173以及电极171的区域的宽度Wc与间隙55的宽度We之间，关系“Wc≤We”成立，并且当在z 方向上看时，包括间隙172和173以及电极171的区域在间隙55内。

显而易见的是，图7中所示的电极构造提供了与图5A中所示的电极构造所提供的有益效果相同的有益效果。此外，通过提供两个间隙172和173，可以容易地执行用于确定公共电极109是否形成开放回路的查验。更具体地说，期望的是包括两个间隙172和173以及电极171的区域的宽度Wc小于间隙55的宽度We，因此随着宽度We变小，间隙172和173的宽度缩小。这里，存在这样的担心：取决于两个间隙172和173的形成精度，公共电极109的相对的末端可能经由电极171连接以形成闭合回路。然而，通过直接向公共电极109和电极171施加测试仪探头，可以容易地查验公共电极109是否形成开放回路(导电回路是否肯定被电断开)。

在间隙172和173之间形成的电极171的电位是不稳定的，因此从安全(诸如避免突然放电)的观点来讲，期望的是：用弹性体2覆盖电极171的整个表面，或者通过不使用通孔38的方法将电极171连接到GND电位。作为不使用通孔38的方法的示例，在电极171和弹性体2之间设置薄片金属，并且将该薄片金属连接到GND电位。此外，可以使用以局部化的方式在弹性体2上提供可以电连接到电极171的导电路径的方法。

在确认公共电极109形成开放回路之后，可以通过让在公共电极109和电极171之间肯定绝缘的间隙172和173中的一个保持原样并且用例如膏状导电材料涂敷另一个来将这两个间隙变为一个间隙。这使得可以消除电极171的电位变得不稳定的情况。该方法可以适用于在下文中参照图9A和9B描述的构造。

图8是压电元件30的第四电极结构的部分截面图。图8中所示的电极结构与图5A中所示的电极结构的不同之处在于：首先，图5A至5C中所示的在公共电极109中形成的间隙141的构造被改变为使得电极181设在作为绝缘部分的两个间隙182和183之间；第二，设在两个间隙182和183之间的电极181通过填充在通孔38中的导体112而电连接到非驱动电极110。图8中所示的电极结构在其他方面与图 5A中所示的电极结构相同，因此将仅给出对不同点的以下描述。

公共电极109沿着环形压电体30p的除了间隙182和183以及电极181之外的整个圆周形成。间隙182和183可以通过与参照图5A至5C描述的用于形成间隙141的方法相同的方法来形成，并且电极181可以与公共电极109同时形成。期望的是，一个间隙182的末端H在相对于在z方向上与其相对的一个驱动电极111的末端J在x方向的正方向上移位的位置处，并且另一个间隙183的朝向公共电极109的末端I在相对于在z方向上与其相对的另一个驱动电极111的末端K在x方向的负方向上移位的位置处，末端K与末端J相对。此外，期望的是：间隙182和183以及电极181设在如下区域中，该区域在z方向上与其中形成有对用于激励的电场形成没有贡献的非驱动电极110和间隙55的区域相对。

其中电极181设在两个间隙182和183之间的构造具有与参照图7描述的其中电极171设在两个间隙172和173的构造相同的功能。因此，图8中所示的第四电极结构也提供与图7中所示的第三电极结构所提供的有益效果相同的有益效果。此外，在图8中出现的电极181电连接到非驱动电极110，并且被维持在GND电位，因此可以除去电位不稳定的电极。在电位不稳定的电极中，通过由于由压电元件30的内应力变化引起的电位变化而导致的逆压电效应，表观的刚性(apparent rigidity)改变。刚性的部分变化使得用于形成在振动元件上产生的行波的两种振动模式之间的共振频率有所不同，这降低了振动致动器的性能，因此通过将电极181维持在GND电位，可以避免该问题。相对于宽度比电极171大的电极181，可以更显著地获得该效果。

图9A是压电元件30的第五电极结构的部分截面图。图9A中所示的电极结构具有通过组合图6中所示的电极结构和图7中所示的电极结构而形成的结构。也就是说，图9A中所示的电极结构与图5A中所示的电极结构的不同之处在于在公共电极109中形成的间隙141的构造被改变为使得电极171设在两个间隙172和173之间。此外，图 9A中所示的电极结构与图5A中所示的电极结构的不同之处在于：针对公共电极109设置各自被导体112填充的两个通孔38，并且公共电极109和两个非驱动电极110经由导体112相互电连接。

已经描述了这些不同点，因此省略对其的描述。此外，显而易见的是，图9A中所示的电极结构既提供图6中所示的电极结构所提供的有益效果，又提供图7中所示的电极结构所提供的有益效果。

图9A中所示的电极结构可以变换为图9B中所示的电极结构。更具体地说，包括间隙172和173以及电极171的区域可以设在在z方向上与非驱动电极110相对的位置处，并且非驱动电极110可以经由填充在通孔38中的导体112而电连接到公共电极109。

在这种情况下，只需要间隙172和173以及电极171形成在在z方向上与由非驱动电极110的宽度Wg和间隙55的宽度We之和(＝We+Wg)指示的区域相对的范围中。换句话说，包括间隙172和173以及电极171的区域被布置为避免与用于激励或振动检测的驱动电极111相对的位置。这使得可以提高在形成间隙172和173时所需的尺寸精度的容忍度，并且此外，可以使得由于对用于驱动的电场形成没有贡献的包括间隙172和173以及电极171的区域引起的激励性能的劣化最小化。

图10A是压电元件30的第六电极结构的部分截面图。图10A中所示的电极结构具有通过组合图6中所示的电极结构和图8中所示的电极结构而形成的结构，并且与图5A中所示的电极结构的不同之处在于以下三点。首先，各自被导体112填充的三个通孔38设在公共电极109中，并且公共电极109通过通孔38中的导体112电连接到三个非驱动电极110。第二，在公共电极109中形成的间隙141的构造被改变为使得电极181设在两个间隙182和183之间。第三，电极181经由填充在通孔38中的导体112电连接到非驱动电极110。

已经描述了这些不同点，因此省略对其的描述。此外，显而易见的是，图10A中所示的电极结构既提供图6中所示的电极结构所提供的有益效果，又提供图8中所示的电极结构所提供的有益效果。此外， 通过提供由各自被导体112填充的三个通孔38形成的导电路径，可以既执行导电路径的导电查验，又执行公共电极109的回路的断开查验。

图10A中所示的电极结构可以变换为图10B中所示的电极结构。更具体地说，一个非驱动电极110变为两个非驱动电极180，每个非驱动电极180均具有更窄的宽度并且相互电独立。此外，两个非驱动电极180中的一个通过填充在与其相关联的通孔38中的导体112而电连接到公共电极109，并且另一个通过填充在与其相关联的通孔38中的导体112而电连接到电极181。在这样做时，间隙182的宽度和间隙183的宽度被改变为使得间隙182的末端H在相对于图10B中的驱动电极111的末端J在x方向的正方向上移位的位置处。

在图10B中所示的电极结构中，不仅可以获得与图10A中所示的电极结构所提供的有益效果相同的有益效果，而且与图10A中所示的电极结构相比，还可以减小对电场形成没有贡献的区域。因此，可以增大被分配给用于激励或振动检测的电极的区域的面积，由此提高驱动性能和控制性能。

接着，将给出设有上述振动致动器1的医疗系统的描述。在该医疗系统中，设有振动致动器1的医疗操纵器被应用于使用磁场空间来执行诊断、测量和医疗治疗的MRI诊断装置。

图11A是设有操纵器80的MRI诊断装置70的示意性透视图。图11B是操纵器80的示意性透视图。作为MRI诊断装置70，图11示出了其中两个超导磁体被组合为双圈形状以形成磁场产生单元的开放式MRI诊断装置。MRI诊断装置70包括中空筒形磁体71a和71b、患者躺在上面的治疗台72以及其上设置有操纵器80的操纵器台74。在MRI诊断装置70中，作为关节型机器人的操纵器80被设置在中空筒形磁体71a和71b之间，并且可以在获取被检体的图像信息的同时使用操纵器80来执行医疗治疗。

操纵器80具有四轴垂直关节型臂结构，在该结构中，第一臂83、第二臂84、第三臂85和第四臂86经由第一关节91、第二关节92、第三关节93和第四关节94连接，每个关节具有一个旋转自由度。第 一关节91被安装在底座82上。

振动致动器81a被组装到第一关节91，振动致动器81b和81c被组装到第二关节92，振动致动器81d和81e被组装到第三关节93，振动致动器81f和81g被组装到第四关节94。参照图1A至1C描述的振动致动器1用作这些振动致动器81a至81g中的每一个，并且参照图5A至10B描述的压电元件30被用在振动致动器81a至81g中的每一个中。振动致动器81a至81g驱动与其相关联的关节，由此使得每个关节能够执行旋转移动。

执行期望的医疗治疗操作(诸如穿刺、烧灼和保持)的末端执行器87附连到第四臂86的极端(extremity)。末端执行器87的示例包括医疗刀、钳子、针、探头和诊断器械，但是不受特别限制，并且医疗治疗不仅包括诸如手术之类的治疗，还包括诊断。

振动致动器81a至81g各自包括参照图1A至1C描述的支撑构件7和凸缘8。振动致动器81a的支撑构件7被固定到底座82，振动致动器81a的凸缘8被固定到第一臂83，由此振动致动器81a向第一臂83施加旋转扭矩，以用于使第一臂83围绕第一关节913的旋转轴旋转。振动致动器81b和81c的支撑构件7都被固定到第一臂83，它们的凸缘8都被固定到第二臂84，由此振动致动器81b和81c向第二臂84施加旋转扭矩，以用于使第二臂84围绕第二关节92的旋转轴旋转。振动致动器81d和81e的支撑构件7都被固定到第二臂84，它们的凸缘8都被固定到第三臂85，由此振动致动器81d和81e向第三臂85施加旋转扭矩，以用于使第三臂85围绕第三关节93的旋转轴旋转。振动致动器81f和81g的支撑构件7都被固定到第三臂85，它们的凸缘8都被固定到第四臂86，由此振动致动器81f和81g向第四臂86施加旋转扭矩，以用于使第四臂86围绕第四关节94的旋转轴旋转。

如上所述，通过在每个关节中布置振动致动器，可以省略诸如齿轮和带之类的动力传输机构，由此可以提高操纵器80的响应性。此外，通过在关节中布置多个振动致动器，可以获得大的旋转扭矩和大的保持扭矩。注意，在可以通过一个振动致动器获得足够的旋转扭矩和足 够的保持扭矩的情况下，不必要使用多个振动致动器来构造关节。

期望的是：除了柔性电路板15的用于向压电元件30施加电压的布线的材料以及压电元件30的电极的材料之外，作为操纵器80的组件的振动致动器81a至81g针对所有组成构件都使用非磁性材料。由于这个原因，底座82、第一臂83、第二臂84、第三臂85和第四臂86由非磁性材料形成。

此外，优选的是，振动致动器81a至81g的组成构件被构造为使得它们都不具有闭合回路。例如，如果金属材料被用于环形的被驱动元件3，则不可避免地形成闭合回路，但是可以通过针对被驱动元件3使用诸如树脂或陶瓷之类的电介质来实现不具有闭合回路的构造。此外，如参照图5A至10B所描述的，振动致动器81a至81g中的每一个中使用的压电元件30的电极结构是开放回路结构。因此，即使当操纵器80被安装在MRI诊断装置70的中空筒状磁体71a和71b附近时，也可以使操纵器80对MRI诊断装置70的磁场的影响最小化。这使得可以减少由MRI诊断装置70获取的图像的伪像和噪声。

当操纵器80被布置在MRI诊断装置70内时，MRI诊断装置70产生的可变磁场可以穿过振动致动器81a至81g的各个平面(图1A至1C中所示的X-Y平面)。然而，因为在振动致动器81a至81g的环形压电元件30中未形成导电闭合回路，所以可以降低由于感应电动势的生成而产生的磁场扰乱MRI诊断装置的以高精度控制的磁场的风险。此外，当可变磁场穿过闭合回路时，产生由穿过闭合回路的所有磁通量的时间变化引起的电磁波，但是通过避免在电极结构中形成闭合回路，可以抑制这种电磁波的产生，并且降低对MRI诊断装置70和周围设备有影响的噪声。此外，当可变磁场穿过闭合回路时，由于穿过闭合回路的所有磁通量的时间变化而产生的洛伦兹力在其附近引起机械振动，但是通过避免在电极结构中形成闭合回路，可以减少这种机械振动在操纵器80中产生。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是要理解本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的 解释，以便涵盖所有这种修改以及等同的结构和功能。

例如，在上述实施例中，在压电元件30的后表面上的公共电极109经由通孔38电连接到前表面上的电极的情况下，公共电极109连接到GND电位。然而，这不是限制性的，而是公共电极109可以连接到DC基准电位，或者可以连接到图4中所示的C相AC电压25或者具有期望波形的任何其他的驱动电压。此外，在压电元件30中，通过将非驱动电极110和180连接到GND电位并且使用例如阻抗分析仪测量驱动电极111的电容和导纳(admittance)，可以间接地查验公共电极109和非驱动电极110之间的导电。

此外，尽管在上述实施例中，作为MRI诊断装置70，已经描述了其中操纵器80被安装在开放式的并且还具有双圈形状的装置内的示例，但是这不是限制性的，MRI诊断装置可以具有任何其他的结构。例如，可以应用操纵器80的MRI诊断装置可以是具有汉堡包状形状的开放式的或隧道式的。此外，尽管在上述实施例中，作为操纵器80，以举例的方式描述了具有四轴垂直关节型结构的操纵器，但是这不是限制性的，操纵器可以是水平关节型或平行连接机构型，并且旋转自由度、振动致动器被安装的地方以及振动致动器的数量均不是受限制的。

此外，尽管在操纵器80中，旋转驱动型的振动致动器1作为振动致动器被直接设置在每个关节中，但是直接驱动型、平面内驱动型或球状驱动型的设备可以被使用。此外，可以通过使用动力传输机构来向关节施加驱动扭矩。此外，操纵器80的驱动源中的全部或部分可以设在底座82内，并且可以经由动力传输机构来向每个关节施加扭矩。这使得可以减少操纵器80的可移动部分的重量，并且提高响应性。

本申请要求2015年6月5日提交的日本专利申请No.2005-114697的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。