JP2003334493A - Ultrasonic wave irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、物質中に多様な角
度で効率よく超音波を照射する超音波照射デバイスに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic wave irradiation device that efficiently irradiates a substance with ultrasonic waves at various angles.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液体中に超音波を照射するには、厚み振
動モードの矩形状圧電トランスデューサが広く用いられ
ている。このような従来型のトランスデューサでは、液
体中への超音波の照射角度を制御することが難しく、特
に斜め方向への照射が困難である。また、動作周波数が
単一で高周波駆動が難しいという問題を有する。一方、
圧電基板に設けられたすだれ状トランスデューサは、圧
電基板の厚さが波長に比べて十分に厚い場合には、圧電
基板が液体と接触するときに液体と固体との界面におい
て漏洩波トランスデューサとして機能する。このとき、
圧電基板を伝搬する漏洩弾性表面波は速度分散のない唯
一のモードしか存在しない。このようにして、従来の厚
み振動モードの圧電トランスデューサや漏洩波トランス
デューサは、単一周波数帯での動作に限定され、しか
も、超音波の照射方向が圧電基板に対しある一定の角度
に限定されるという問題を有している。2. Description of the Related Art A rectangular piezoelectric transducer in a thickness vibration mode is widely used for irradiating a liquid with ultrasonic waves. With such a conventional transducer, it is difficult to control the irradiation angle of ultrasonic waves into the liquid, and particularly it is difficult to perform irradiation in an oblique direction. In addition, there is a problem that it is difficult to drive at high frequency because the operating frequency is single. on the other hand,
The interdigital transducer provided on the piezoelectric substrate functions as a leaky wave transducer at the interface between the liquid and the solid when the piezoelectric substrate comes into contact with the liquid when the thickness of the piezoelectric substrate is sufficiently thick compared to the wavelength. . At this time,
Leaky surface acoustic waves propagating in a piezoelectric substrate have only one mode without velocity dispersion. As described above, the conventional thickness vibration mode piezoelectric transducer or leaky wave transducer is limited to the operation in a single frequency band, and the ultrasonic wave irradiation direction is limited to a certain angle with respect to the piezoelectric substrate. I have a problem.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、小型
軽量で、デバイス構成が簡単で、物質中に多様な角度で
超音波を照射でき、低消費電力駆動が可能で、耐環境性
にも優れる超音波照射デバイスを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to be compact and lightweight, to have a simple device configuration, to be able to irradiate a material with ultrasonic waves at various angles, to drive with low power consumption, and to have environmental resistance. Another object is to provide an excellent ultrasonic irradiation device.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
照射デバイスは、圧電基板と、櫛型電極AおよびBで成る
組み合わせ電極と、対向電極と、すだれ状トランスデュ
ーサおよび増幅器から成る超音波照射デバイスであっ
て、前記組み合わせ電極および前記すだれ状トランスデ
ューサは、前記圧電基板の上端面に設けられており、前
記対向電極は、前記圧電基板の下端面に設けられてい
て、前記対向電極の下端面には物質が接触しており、前
記櫛型電極Aと前記対向電極の間に電気信号が入力され
ることにより、前記物質中に縦波が照射されるととも
に、前記圧電基板にラム波が励振され、前記縦波は垂直
成分と非垂直成分から成り、前記ラム波は、前記すだれ
状トランスデューサによって遅延電気信号として検出さ
れ、前記遅延電気信号は、前記増幅器によって増幅され
て、再び前記櫛型電極Aと前記対向電極の間に入力され
る。An ultrasonic wave irradiation device according to claim 1 is an ultrasonic wave device including a piezoelectric substrate, a combination electrode composed of comb-shaped electrodes A and B, a counter electrode, a comb-shaped transducer and an amplifier. An irradiation device, wherein the combination electrode and the interdigital transducer are provided on an upper end surface of the piezoelectric substrate, the counter electrode is provided on a lower end surface of the piezoelectric substrate, and the counter electrode is provided below the counter electrode. A substance is in contact with the end face, and an electric signal is input between the comb-shaped electrode A and the counter electrode, so that longitudinal waves are radiated into the substance and Lamb waves are generated on the piezoelectric substrate. Excited, the longitudinal wave consists of a vertical component and a non-vertical component, the Lamb wave is detected as a delayed electrical signal by the interdigital transducer, and the delayed electrical signal is Is amplified by serial amplifier, is input again during the comb electrode A and the counter electrode.
【０００５】請求項２に記載の超音波照射デバイスは、
前記櫛型電極Aの電極指幅が前記櫛型電極Bの電極指幅よ
りも長い。The ultrasonic irradiation device according to claim 2 is
The electrode finger width of the comb-shaped electrode A is longer than the electrode finger width of the comb-shaped electrode B.
【０００６】請求項３に記載の超音波照射デバイスは、
前記圧電基板の厚さに対する前記組み合わせ電極の電極
周期長の割合が、前記圧電基板中を伝搬する縦波速度に
対する前記物質中を伝搬する縦波速度の割合の４倍以下
に設定されることにより、前記物質中に照射される前記
縦波の前記非垂直成分が抑圧される。The ultrasonic irradiation device according to claim 3 is
By setting the ratio of the electrode period length of the combination electrode to the thickness of the piezoelectric substrate to 4 times or less of the ratio of the longitudinal wave velocity propagating in the substance to the longitudinal wave velocity propagating in the piezoelectric substrate. , The non-vertical component of the longitudinal wave radiated into the substance is suppressed.
【０００７】請求項４に記載の超音波照射デバイスは、
前記櫛型電極Aの電極指の総面積が不変であるならば、
前記組み合わせ電極の電極対の数が多いほど、前記物質
中に照射される前記縦波の前記非垂直成分が抑圧され
る。The ultrasonic irradiation device according to claim 4 is
If the total area of the electrode fingers of the comb-shaped electrode A is unchanged,
The larger the number of electrode pairs of the combination electrode, the more the non-vertical component of the longitudinal wave with which the substance is irradiated is suppressed.
【０００８】請求項５に記載の超音波照射デバイスは、
前記櫛型電極Aにスキャニングシステムが接続された超
音波照射デバイスであって、前記スキャニングシステム
は、前記櫛型電極Aの電極指にそれぞれ対応するスイッ
チを成分とする少なくとも２つのグループから成り、前
記グループの中の１つとその次の１つは、前記グループ
の中の前記１つに含まれる最初のスイッチと前記次の１
つに含まれる最後のスイッチを除き互いに共通のスイッ
チを含み、前記櫛型電極Aと前記対向電極の間に前記グ
ループの各々を介して順次電気信号が入力されることに
より、スキャンされた超音波ビームとして前記縦波が前
記物質中に照射される。The ultrasonic irradiation device according to claim 5 is
An ultrasonic irradiation device in which a scanning system is connected to the comb-shaped electrode A, wherein the scanning system comprises at least two groups each having a switch corresponding to an electrode finger of the comb-shaped electrode A. One of the groups and the next one are the first switch and the next one included in the one of the groups.
Except for the last switch included in one of the two switches, which are common to each other, an electrical signal is sequentially input between the comb-shaped electrode A and the counter electrode through each of the groups, thereby scanning the ultrasonic waves. The longitudinal wave is irradiated into the substance as a beam.
【０００９】請求項６に記載の超音波照射デバイスは、
圧電基板、櫛型電極、対向電極、すだれ状トランスデュ
ーサおよび増幅器から成る超音波照射デバイスであっ
て、前記櫛型電極および前記すだれ状トランスデューサ
は、前記圧電基板の上端面に設けられており、前記対向
電極は前記圧電基板の下端面に設けられていて、前記対
向電極の下端面には物質が接触しており、前記櫛型電極
と前記対向電極の間に電気信号が入力されることによ
り、前記物質中に縦波が照射されるとともに、前記圧電
基板にラム波が励振され、前記縦波は垂直成分と非垂直
成分から成り、前記ラム波は、前記すだれ状トランスデ
ューサによって遅延電気信号として検出され、前記遅延
電気信号は、前記増幅器によって増幅されて、再び前記
櫛型電極と前記対向電極の間に入力される。The ultrasonic irradiation device according to claim 6 is
An ultrasonic irradiation device comprising a piezoelectric substrate, a comb-shaped electrode, a counter electrode, a comb-shaped transducer and an amplifier, wherein the comb-shaped electrode and the comb-shaped transducer are provided on an upper end surface of the piezoelectric substrate, The electrode is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate, the lower end surface of the counter electrode is in contact with a substance, and an electric signal is input between the comb-shaped electrode and the counter electrode, A longitudinal wave is radiated into a substance, and a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate, the longitudinal wave is composed of a vertical component and a non-vertical component, and the Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer. The delayed electric signal is amplified by the amplifier and input again between the comb-shaped electrode and the counter electrode.
【００１０】請求項７に記載の超音波照射デバイスは、
前記櫛型電極にスキャニングシステムが接続された超音
波照射デバイスであって、前記スキャニングシステム
は、前記櫛型電極の電極指にそれぞれ対応するスイッチ
を成分とする少なくとも２つのグループから成り、前記
グループの中の１つとその次の１つは、前記グループの
中の前記１つに含まれる最初のスイッチと前記次の１つ
に含まれる最後のスイッチを除き互いに共通のスイッチ
を含み、前記櫛型電極と前記対向電極の間に前記グルー
プの各々を介して順次電気信号が入力されることによ
り、スキャンされた超音波ビームとして前記縦波が前記
物質中に照射される。The ultrasonic irradiation device according to claim 7 is
An ultrasonic irradiation device in which a scanning system is connected to the comb-shaped electrode, wherein the scanning system comprises at least two groups each having a switch corresponding to an electrode finger of the comb-shaped electrode. One of the first and the second one includes switches common to each other except a first switch included in the one of the groups and a last switch included in the next one, and the comb electrode. An electrical signal is sequentially input between the counter electrode and the counter electrode through each of the groups, so that the longitudinal wave is emitted into the substance as a scanned ultrasonic beam.
【００１１】請求項８に記載の超音波照射デバイスは、
前記圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、前記圧電セ
ラミック薄板の分極軸の方向がその厚さ方向と平行であ
る。The ultrasonic irradiation device according to claim 8 is
The piezoelectric substrate is a piezoelectric ceramic thin plate, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction.
【００１２】請求項９に記載の超音波照射デバイスは、
前記物質が液体または細胞質で成る。The ultrasonic irradiation device according to claim 9 is
The substance is liquid or cytoplasmic.
【００１３】請求項１０に記載の超音波照射デバイス
は、前記対向電極の下端面に高分子膜が塗布されてい
る。In the ultrasonic irradiation device of the tenth aspect, a polymer film is applied to the lower end surface of the counter electrode.
【００１４】請求項１１に記載の超音波照射デバイス
は、前記圧電基板の下端面に非圧電板が設けられてい
る。In the ultrasonic wave irradiation device according to the eleventh aspect, a non-piezoelectric plate is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の超音波照射デバイスは、
２つのタイプに大別される。第１のタイプの超音波照射
デバイスは、圧電基板と、櫛型電極AおよびBで成る組み
合わせ電極と、対向電極と、すだれ状トランスデューサ
および増幅器から成る簡単な構造を有する。組み合わせ
電極およびすだれ状トランスデューサは、圧電基板の上
端面に設けられており、対向電極は圧電基板の下端面に
設けられている。対向電極の下端面には、物質が接触し
ている。もしも、櫛型電極Aと対向電極との間に電気信
号が入力されると、圧電基板にラム波が励振されるのと
同時に、物質中に縦波が照射される。この縦波は圧電基
板の下端面に対し垂直な成分と、垂直でない成分から成
る。一方、ラム波はすだれ状トランスデューサによって
遅延電気信号として検出され、この遅延電気信号は増幅
器によって増幅されて、再び櫛型電極Aと対向電極の間
に入力される。このようにして、自励発振型の超音波照
射デバイスを形成することが可能になる。従って、回路
構成が簡単になり、デバイスの小型軽量化が促進され、
低電圧で低消費電力駆動が可能となる。なお、本発明の
第１のタイプの超音波照射デバイスでは、増幅器の代わ
りに信号発生器を備えた構造も可能である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ultrasonic irradiation device of the present invention comprises:
There are two types. The first type of ultrasonic irradiation device has a simple structure consisting of a piezoelectric substrate, a combination electrode composed of comb electrodes A and B, a counter electrode, a interdigital transducer and an amplifier. The combination electrode and the interdigital transducer are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate, and the counter electrode is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate. A substance is in contact with the lower end surface of the counter electrode. If an electric signal is input between the comb-shaped electrode A and the counter electrode, a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate and, at the same time, a longitudinal wave is irradiated into the substance. This longitudinal wave is composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate and a component not perpendicular to the lower end face. On the other hand, the Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer, the delayed electric signal is amplified by the amplifier, and is input again between the comb-shaped electrode A and the counter electrode. In this way, a self-oscillation type ultrasonic irradiation device can be formed. Therefore, the circuit configuration is simplified, the device is reduced in size and weight,
It becomes possible to drive with low power consumption at a low voltage. The ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention may have a structure including a signal generator instead of the amplifier.
【００１６】本発明の第１のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極Aの電極指幅が櫛型電極Bの電極指幅よ
りも長い構造を採用することにより、縦波を効率よく物
質中に照射することが可能となる。In the ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention, by adopting a structure in which the electrode finger width of the comb-shaped electrode A is longer than the electrode finger width of the comb-shaped electrode B, longitudinal waves can be efficiently generated. It is possible to irradiate inside.
【００１７】本発明の第１のタイプの超音波照射デバイ
スでは、圧電基板の厚さに対する組み合わせ電極の電極
周期長の割合を、圧電基板中を伝搬する縦波速度に対す
る物質中を伝搬する縦波速度の割合の４倍以下に設定す
ることにより、縦波の非垂直成分を抑圧することができ
る。In the ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention, the ratio of the electrode period length of the combination electrode to the thickness of the piezoelectric substrate is set to the longitudinal wave propagating in the substance with respect to the longitudinal wave velocity propagating in the piezoelectric substrate. The non-vertical component of the longitudinal wave can be suppressed by setting the velocity ratio to 4 times or less.
【００１８】本発明の第１のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極Aの電極指の総面積が不変であるなら
ば、組み合わせ電極の電極対の数が多いほど、縦波の非
垂直成分が抑圧される。In the ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention, if the total area of the electrode fingers of the comb-shaped electrode A is invariable, the larger the number of electrode pairs of the combination electrode, the more non-vertical the longitudinal wave is. The component is suppressed.
【００１９】本発明の第１のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極Aにスキャニングシステムが接続され
た構造が可能である。スキャニングシステムは、櫛型電
極Aの電極指にそれぞれ対応するスイッチから成る。こ
れらのスイッチは少なくとも２つのグループを形成す
る。グループの中の１つとその次の１つは、前者に含ま
れる最初のスイッチと後者に含まれる最後のスイッチを
除き互いに共通のスイッチを有する。もしも、櫛型電極
Aと対向電極の間にグループの各々を介して順次電気信
号が入力されると、物質中にグループの数の縦波が照射
される。これらの縦波は、全体としては、スキャンされ
た超音波ビームとして照射される。The ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention can have a structure in which the scanning system is connected to the comb-shaped electrode A. The scanning system is composed of switches corresponding to the electrode fingers of the comb-shaped electrode A, respectively. These switches form at least two groups. One and the next one in the group have switches in common with each other except the first switch included in the former and the last switch included in the latter. Hello comb electrodes
When an electric signal is sequentially input between A and the counter electrode via each of the groups, the substance is irradiated with the longitudinal waves of the number of groups. These longitudinal waves are emitted as a scanned ultrasonic beam as a whole.
【００２０】本発明の第２のタイプの超音波照射デバイ
スは、圧電基板、櫛型電極、対向電極、すだれ状トラン
スデューサおよび増幅器から成る簡単な構造を有する。
櫛型電極およびすだれ状トランスデューサは圧電基板の
上端面に設けられており、対向電極は圧電基板の下端面
に設けられている。対向電極の下端面には、物質が接触
している。もしも、櫛型電極と対向電極の間に電気信号
が入力されると、圧電基板にラム波が励振されるのと同
時に、物質中に縦波が照射される。この縦波は圧電基板
の下端面に対し垂直な成分と、垂直でない成分から成
る。一方、ラム波はすだれ状トランスデューサによって
遅延電気信号として検出され、この遅延電気信号は増幅
器を介して再び櫛型電極と対向電極の間に入力される。
このようにして、自励発振型の超音波照射デバイスを形
成することが可能になる。従って、回路構成が簡単にな
り、デバイスの小型軽量化が促進され、低電圧で低消費
電力駆動が可能となる。なお、本発明の第２のタイプの
超音波照射デバイスでは、増幅器の代わりに信号発生器
を備えた構造も可能である。The ultrasonic irradiation device of the second type of the present invention has a simple structure consisting of a piezoelectric substrate, a comb-shaped electrode, a counter electrode, an interdigital transducer and an amplifier.
The comb electrode and the interdigital transducer are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate, and the counter electrode is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate. A substance is in contact with the lower end surface of the counter electrode. If an electric signal is input between the comb-shaped electrode and the counter electrode, a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate and, at the same time, a longitudinal wave is irradiated into the substance. This longitudinal wave is composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate and a component not perpendicular to the lower end face. On the other hand, the Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer, and the delayed electric signal is input again between the comb-shaped electrode and the counter electrode via the amplifier.
In this way, a self-oscillation type ultrasonic irradiation device can be formed. Therefore, the circuit configuration is simplified, the device is reduced in size and weight, and driving with low voltage and low power consumption is possible. The ultrasonic irradiation device of the second type of the present invention may have a structure including a signal generator instead of the amplifier.
【００２１】本発明の第２のタイプの超音波照射デバイ
スでは、圧電基板の厚さに対する櫛型電極の電極周期長
の割合を、圧電基板中を伝搬する縦波速度に対する物質
中を伝搬する縦波速度の割合の４倍以下に設定すること
により、縦波の非垂直成分を抑圧することができる。In the second type of ultrasonic irradiation device of the present invention, the ratio of the electrode period length of the comb-shaped electrode to the thickness of the piezoelectric substrate is defined as the longitudinal wave velocity in the substance with respect to the longitudinal wave velocity propagating in the piezoelectric substrate. The non-vertical component of the longitudinal wave can be suppressed by setting the ratio to 4 times the wave velocity or less.
【００２２】本発明の第２のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極の電極指の総面積が不変であるなら
ば、櫛型電極の電極対の数が多いほど、縦波の非垂直成
分が抑圧される。In the ultrasonic irradiation device of the second type of the present invention, if the total area of the electrode fingers of the comb-shaped electrode is invariable, the larger the number of electrode pairs of the comb-shaped electrode, the more non-vertical the vertical wave. The component is suppressed.
【００２３】本発明の第２のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極にスキャニングシステムが接続された
構造が可能である。スキャニングシステムは、櫛型電極
の電極指にそれぞれ対応するスイッチから成る。これら
のスイッチは少なくとも２つのグループを形成する。グ
ループの中の１つとその次の１つは、前者に含まれる最
初のスイッチと後者に含まれる最後のスイッチを除き互
いに共通のスイッチを有する。もしも、櫛型電極と対向
電極の間にグループの各々を介して順次電気信号が入力
されると、物質中にグループの数の縦波が照射される。
これらの縦波は、全体としては、スキャンされた超音波
ビームとして照射される。The ultrasonic irradiation device of the second type of the present invention can have a structure in which a scanning system is connected to the comb electrodes. The scanning system includes switches corresponding to the electrode fingers of the comb-shaped electrode. These switches form at least two groups. One and the next one in the group have switches in common with each other except the first switch included in the former and the last switch included in the latter. If an electrical signal is sequentially input between the comb-shaped electrode and the counter electrode through each of the groups, the substance is irradiated with the longitudinal waves of the number of groups.
These longitudinal waves are emitted as a scanned ultrasonic beam as a whole.
【００２４】本発明の超音波照射デバイスでは、圧電基
板が圧電セラミック薄板で成り、圧電セラミック薄板の
分極軸の方向がその厚さ方向と平行であるような構造を
採用することにより、縦波を効率よく物質中に照射する
ことが可能となる。In the ultrasonic wave irradiation device of the present invention, the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic thin plate, and a structure in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction thereof is used to generate longitudinal waves. It is possible to efficiently irradiate the substance.
【００２５】本発明の超音波照射デバイスでは、物質が
液体や細胞質で成る構造が可能である。つまり、本発明
の超音波照射デバイスを用いれば、液体や細胞質中に効
率よく縦波を照射することができる。また、細胞質を覆
う皮膚上に軟膏を塗布することにより、その軟膏中の有
効成分を効率よく細胞質の中に浸透させることができ
る。このようにして、本発明の超音波照射デバイスは注
射器としての機能を果たすことが可能である。The ultrasonic irradiation device of the present invention may have a structure in which the substance is liquid or cytoplasm. That is, by using the ultrasonic irradiation device of the present invention, it is possible to efficiently irradiate a liquid or cytoplasm with longitudinal waves. Moreover, by applying the ointment on the skin covering the cytoplasm, the active ingredient in the ointment can be efficiently permeated into the cytoplasm. In this way, the ultrasonic irradiation device of the present invention can function as a syringe.
【００２６】本発明の超音波照射デバイスでは、対向電
極の下端面にシリコンゴム等の高分子膜が塗布された構
造が可能である。このような構造では、高分子膜を塗布
しない構造に比べて、縦波をさらに効率よく物質中に照
射することが可能となる。The ultrasonic irradiation device of the present invention may have a structure in which a polymer film such as silicon rubber is applied to the lower end surface of the counter electrode. With such a structure, it becomes possible to more efficiently irradiate the substance with longitudinal waves as compared with the structure in which the polymer film is not applied.
【００２７】本発明の超音波照射デバイスでは、圧電基
板の下端面に非圧電板が設けられた構造が可能である。
非圧電板の材質としては、それを伝搬する超音波の位相
速度が圧電基板を伝搬する超音波の位相速度よりも大き
いことを必要とする。このような非圧電板を採用するこ
とにより、ラム波の物質中への漏洩を防ぐことができ
る。The ultrasonic wave irradiation device of the present invention may have a structure in which a non-piezoelectric plate is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate.
As a material of the non-piezoelectric plate, it is necessary that the phase velocity of the ultrasonic wave propagating through the non-piezoelectric plate is higher than the phase velocity of the ultrasonic wave propagating through the piezoelectric substrate. By adopting such a non-piezoelectric plate, it is possible to prevent the Lamb wave from leaking into the substance.
【００２８】[0028]
【実施例】図１は本発明の超音波照射デバイスの第１の
実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板１、組
み合わせ電極２、対向電極３、シリコンゴム４、すだれ
状トランスデューサ５、ガラス板６、増幅器７およびス
イッチ８から成る。圧電基板１は厚さ500μｍの圧電セ
ラミック薄板で成り、その分極軸の方向が厚さ方向と平
行である構造が採用されている。組み合わせ電極２およ
びすだれ状トランスデューサ５は、ともにアルミニウム
薄膜で成り、圧電基板１の上端面に設けられている。す
だれ状トランスデューサ５は900μmの電極周期長を有す
る。対向電極３はアルミニウム薄膜で成り、圧電基板１
の下端面の一部に設けられている。圧電基板１の下端面
の残部にはガラス板６が設けられている。また、ガラス
板６を伝搬する超音波の位相速度は圧電基板１を伝搬す
る超音波の位相速度よりも大きい。シリコンゴム４は対
向電極３の下端面に設けられている。このようにして、
図１の超音波照射デバイスは、小型軽量でしかも構造が
簡単である。1 is a sectional view showing a first embodiment of an ultrasonic irradiation device of the present invention. This embodiment comprises a piezoelectric substrate 1, a combination electrode 2, a counter electrode 3, a silicon rubber 4, a interdigital transducer 5, a glass plate 6, an amplifier 7 and a switch 8. The piezoelectric substrate 1 is made of a piezoelectric ceramic thin plate having a thickness of 500 μm, and has a structure in which the polarization axis direction is parallel to the thickness direction. The combination electrode 2 and the interdigital transducer 5 are both made of an aluminum thin film and are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate 1. The interdigital transducer 5 has an electrode period length of 900 μm. The counter electrode 3 is made of an aluminum thin film, and the piezoelectric substrate 1
Is provided on a part of the lower end surface of the. A glass plate 6 is provided on the remainder of the lower end surface of the piezoelectric substrate 1. The phase velocity of the ultrasonic wave propagating through the glass plate 6 is higher than the phase velocity of the ultrasonic wave propagating through the piezoelectric substrate 1. The silicone rubber 4 is provided on the lower end surface of the counter electrode 3. In this way
The ultrasonic irradiation device of FIG. 1 is small and lightweight and has a simple structure.
【００２９】図２は組み合わせ電極２の平面図である。
組み合わせ電極２は５つの電極対を有し、５mmの電極重
複幅（L）と、900μｍの電極周期長（P）を有する。す
だれ状トランスデューサ５の電極周期長は、組み合わせ
電極２の電極周期長（P）と等しい。組み合わせ電極２
は櫛型電極２Aおよび２Bから成る。櫛型電極２Aは180μ
mの電極指幅（WA）を有し、櫛型電極２Bは48μmの電極
指幅（WB）を有する。図１では、増幅器７は櫛型電極２
Aとすだれ状トランスデューサ５の間に接続されてい
る。また、スイッチ８により、櫛型電極２Bが接地され
た状態またはされない状態になる。FIG. 2 is a plan view of the combination electrode 2.
The combination electrode 2 has five electrode pairs, and has an electrode overlap width (L) of 5 mm and an electrode period length (P) of 900 μm. The electrode cycle length of the interdigital transducer 5 is equal to the electrode cycle length (P) of the combination electrode 2. Combination electrode 2
Consists of comb electrodes 2A and 2B. The comb electrode 2A is 180μ
The comb electrode 2B has an electrode finger width (W A ) of m, and the comb electrode 2B has an electrode finger width (W B ) of 48 μm. In FIG. 1, the amplifier 7 is a comb electrode 2
It is connected between A and the interdigital transducer 5. Further, the switch 8 brings the comb-shaped electrode 2B into a grounded state or a non-grounded state.
【００３０】図１の超音波照射デバイスにおいて、電気
信号が櫛型電極２Aと対向電極３の間に印加されると、
シリコンゴム４を介して物質中に縦波が照射されるのと
同時に、圧電基板１にラム波が励振される。ラム波は圧
電基板１の板面に沿った方向に伝搬される。このとき、
ガラス板６を採用することにより、ラム波の物質中への
漏洩を防ぐことができる。これは、ガラス板６を伝搬す
る超音波の位相速度が圧電基板１を伝搬する超音波の位
相速度よりも大きいことに因る。ラム波はすだれ状トラ
ンスデューサ５で遅延電気信号として検出され、この遅
延電気信号は増幅器７によって増幅されて、再び櫛型電
極２Aと対向電極３の間に入力電気信号として入力され
る。つまり、組み合わせ電極２、すだれ状トランスデュ
ーサ５および増幅器７は遅延線発振器を構成する。この
ようにして、自励発振型の超音波照射デバイスを形成す
ることが可能になる。従って、回路構成が簡単になり、
デバイスの小型軽量化が促進され、低電圧で低消費電力
駆動が可能となる。In the ultrasonic irradiation device of FIG. 1, when an electric signal is applied between the comb-shaped electrode 2A and the counter electrode 3,
At the same time that a longitudinal wave is radiated into the substance through the silicon rubber 4, a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate 1. The Lamb wave propagates in the direction along the plate surface of the piezoelectric substrate 1. At this time,
By adopting the glass plate 6, it is possible to prevent the Lamb wave from leaking into the substance. This is because the phase velocity of ultrasonic waves propagating through the glass plate 6 is higher than the phase velocity of ultrasonic waves propagating through the piezoelectric substrate 1. The Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer 5, the delayed electric signal is amplified by the amplifier 7, and is input again as an input electric signal between the comb-shaped electrode 2A and the counter electrode 3. That is, the combination electrode 2, the interdigital transducer 5, and the amplifier 7 form a delay line oscillator. In this way, a self-oscillation type ultrasonic irradiation device can be formed. Therefore, the circuit configuration becomes simple,
The miniaturization and weight reduction of the device will be promoted, and the low voltage driving with low power consumption becomes possible.
【００３１】一方、シリコンゴム４を介して物質中に照
射された縦波は圧電基板１の下端面に対し垂直な成分
と、垂直でない成分から成る。このとき、もしもその物
質が水の場合には、水中の縦波速度（VW）はほぼ1,500
m/sである。また、圧電基板１中の縦波速度（V）は4,50
0 m/sであることから、V値に対するVW値の割合、つまり
VW/Vはほぼ0.333となる。一方、圧電基板１の厚さ（T）
に対する組み合わせ電極２の電極周期長（P）の割合、
つまりP/Tは1.8となり、この値は0.333の４倍よりも大
きい。このような関係、すなわちP/T ≧ 4VW /Vという
条件のもとでは、垂直成分および非垂直成分から成る縦
波が効率よく水中に照射される。つまり、このような条
件が多方向への照射を可能にすることを意味する。ま
た、櫛型電極２Bが接地された状態にあるかどうかとい
うことも、縦波の非垂直成分の強度に影響を及ぼす。す
なわち、櫛型電極２Bが接地された状態にある場合に
は、非垂直成分の強度が大きい。On the other hand, the longitudinal wave applied to the material through the silicon rubber 4 is composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 and a component not perpendicular to it. At this time, if the substance is water, the longitudinal wave velocity (V W ) in water is approximately 1,500.
m / s. The longitudinal wave velocity (V) in the piezoelectric substrate 1 is 4,50.
Since it is 0 m / s, the ratio of V W value to V value, that is,
V W / V is about 0.333. On the other hand, the thickness of the piezoelectric substrate 1 (T)
The ratio of the electrode period length (P) of the combination electrode 2 to
So P / T is 1.8, which is more than 4 times 0.333. Under such a relationship, that is, under the condition of P / T ≥ 4V W / V, longitudinal waves composed of vertical components and non-vertical components are efficiently irradiated into water. That is, such conditions mean that irradiation in multiple directions is possible. Whether or not the comb-shaped electrode 2B is grounded also affects the intensity of the non-vertical component of the longitudinal wave. That is, when the comb-shaped electrode 2B is grounded, the intensity of the non-vertical component is large.
【００３２】垂直成分および非垂直成分から成る縦波は
細胞質中にも効率よく照射される。この場合、もしも皮
膚の上に軟膏などが塗布されていれば、その軟膏中の有
効成分を効率よく細胞質の中に浸透させることが可能で
ある。この場合、図１の超音波照射デバイスは注射器と
しての機能を果たす。A longitudinal wave composed of a vertical component and a non-vertical component is also efficiently irradiated into the cytoplasm. In this case, if an ointment or the like is applied on the skin, the active ingredient in the ointment can be efficiently permeated into the cytoplasm. In this case, the ultrasonic irradiation device of FIG. 1 functions as a syringe.
【００３３】図３は本発明の超音波照射デバイスの第２
の実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板１、
組み合わせ電極２、対向電極３、スイッチ８および信号
発生器９から成る。図３の超音波照射デバイスを用いて
物質中に超音波を照射する場合には、対向電極３の下端
面をその物質と接触させておく必要がある。FIG. 3 shows a second ultrasonic irradiation device according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the Example of. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1,
It is composed of a combination electrode 2, a counter electrode 3, a switch 8 and a signal generator 9. When irradiating ultrasonic waves into a substance using the ultrasonic wave irradiation device of FIG. 3, the lower end surface of the counter electrode 3 needs to be in contact with the substance.
【００３４】図３の超音波照射デバイスにおいて、信号
発生器９からの電気信号が櫛型電極２Aと対向電極３の
間に印加されると、対向電極３の下端面を介して物質中
に縦波が照射される。この縦波は圧電基板１の下端面に
対し垂直な成分と、垂直でない成分から成る。櫛型電極
２Bが接地された状態にあるかどうかということは、縦
波の非垂直成分の強度に影響を及ぼす。もしも櫛型電極
２Bが接地された状態にある場合には、非垂直成分の強
度が大きい。In the ultrasonic irradiation device of FIG. 3, when an electric signal from the signal generator 9 is applied between the comb-shaped electrode 2A and the counter electrode 3, it is vertically introduced into the substance through the lower end surface of the counter electrode 3. Waves are emitted. The longitudinal wave has a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 and a component not perpendicular to the lower end surface. Whether or not the comb-shaped electrode 2B is grounded affects the strength of the non-vertical component of the longitudinal wave. If the comb-shaped electrode 2B is grounded, the intensity of the non-vertical component is large.
【００３５】図４は本発明の超音波照射デバイスの第３
の実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板１、
対向電極３、シリコンゴム４、ガラス板６、増幅器７、
スイッチ８、スキャニングシステム１０、組み合わせ電
極１１およびすだれ状トランスデューサ１２から成る。
すだれ状トランスデューサ１２は225μmの電極周期長を
有する。FIG. 4 shows a third ultrasonic irradiation device according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the Example of. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1,
Counter electrode 3, silicon rubber 4, glass plate 6, amplifier 7,
It consists of a switch 8, a scanning system 10, a combination electrode 11 and an interdigital transducer 12.
The interdigital transducer 12 has an electrode period length of 225 μm.
【００３６】図５は組み合わせ電極１１の部分平面図で
ある。組み合わせ電極１１は櫛型電極１１Aおよび１１B
から成る。図５にはスキャニングシステム１０も描かれ
ている。スキャニングシステム１０は、櫛型電極１１A
と、増幅器７の間に備えられている。組み合わせ電極１
１は20個の電極対を有し、５mmの電極重複幅（L）と、2
25μｍの電極周期長（P）を有する。すだれ状トランス
デューサ１２の電極周期長は、組み合わせ電極１１の電
極周期長（P）と等しい。櫛型電極１１Aは45μmの電極
指幅（WA）を有し、櫛型電極１１Bは12μmの電極指幅
（WB）を有する。図４の超音波照射デバイスでは、スキ
ャニングシステム１０は20個のスイッチを有し、それら
のスイッチは櫛型電極１１Aの電極指とそれぞれ対応し
ている。20個のスイッチは17個のグループを作り、各グ
ループには4個のスイッチが所属している。つまり、１
つのグループとその次のグループは、前者の最初のスイ
ッチと後者の最後のスイッチを除き、３つのスイッチを
共有している。たとえば、第２グループと第３グループ
は、第２グループの最初のスイッチと第３グループの最
後のスイッチを除き、３つのスイッチを共有している。FIG. 5 is a partial plan view of the combination electrode 11. The combination electrode 11 is comb-shaped electrodes 11A and 11B.
Consists of. The scanning system 10 is also depicted in FIG. The scanning system 10 has a comb-shaped electrode 11A.
, And between the amplifier 7. Combination electrode 1
1 has 20 electrode pairs, 5mm electrode overlap width (L), 2
It has an electrode period length (P) of 25 μm. The electrode period length of the interdigital transducer 12 is equal to the electrode period length (P) of the combination electrode 11. The comb electrode 11A has an electrode finger width (W A ) of 45 μm, and the comb electrode 11B has an electrode finger width (W B ) of 12 μm. In the ultrasonic irradiation device of FIG. 4, the scanning system 10 has 20 switches, and these switches correspond to the electrode fingers of the comb-shaped electrode 11A, respectively. 20 switches make up 17 groups, and 4 switches belong to each group. That is, 1
One group and the next group share three switches except the former first switch and the latter last switch. For example, the second group and the third group share three switches except the first switch of the second group and the last switch of the third group.
【００３７】図４の超音波照射デバイスにおいて、スキ
ャニングシステム１０の17個のグループを介して電気信
号が櫛型電極１１Aと、対向電極３の間に順次に印加さ
れると、シリコンゴム４を介して物質中に17個の縦波が
照射されるのと同時に、圧電基板１にラム波が励振され
る。ラム波は圧電基板１の板面に沿った方向に伝搬さ
れ、すだれ状トランスデューサ１２で遅延電気信号とし
て検出される。この遅延電気信号は増幅器７によって増
幅されて、再び櫛型電極１１Aと対向電極３の間に入力
電気信号として入力される。つまり、組み合わせ電極１
１、すだれ状トランスデューサ１２および増幅器７は遅
延線発振器を構成する。このようにして、自励発振型の
超音波照射デバイスを形成することが可能になる。従っ
て、回路構成が簡単になり、デバイスの小型軽量化が促
進され、低電圧で低消費電力駆動が可能となる。In the ultrasonic irradiation device of FIG. 4, when electric signals are sequentially applied between the comb-shaped electrode 11A and the counter electrode 3 through 17 groups of the scanning system 10, the electric signals are transmitted through the silicon rubber 4. At the same time that 17 longitudinal waves are radiated into the substance, Lamb waves are excited on the piezoelectric substrate 1. The Lamb wave is propagated in the direction along the plate surface of the piezoelectric substrate 1 and detected by the interdigital transducer 12 as a delayed electric signal. The delayed electric signal is amplified by the amplifier 7 and is input again as an input electric signal between the comb-shaped electrode 11A and the counter electrode 3. That is, the combination electrode 1
1, the interdigital transducer 12 and the amplifier 7 constitute a delay line oscillator. In this way, a self-oscillation type ultrasonic irradiation device can be formed. Therefore, the circuit configuration is simplified, the device is reduced in size and weight, and driving with low voltage and low power consumption is possible.
【００３８】一方、シリコンゴム４を介して物質中に照
射された17個の縦波は、圧電基板１の下端面に対し垂直
な成分と、垂直でない成分から成る。これらの縦波は、
全体としては、スキャンされた超音波ビームとして物質
中に照射される。もしもその物質が水の場合には、VW/V
は、前述した通りほぼ0.333となる。一方、P/Tは225/50
0、つまり0.45となり、この値は0.333の４倍よりも小さ
い。このような関係、すなわちP/T < 4VW /Vという条件
のもとでは各縦波の非垂直成分が抑圧される。従って、
圧電基板１の下端面に対し垂直な成分で成る超音波ビー
ムが、シリコンゴム４を介して効率よく水中に照射され
る。On the other hand, the 17 longitudinal waves applied to the material through the silicone rubber 4 are composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 and a component not perpendicular to it. These longitudinal waves
As a whole, the material is irradiated with a scanned ultrasonic beam. If the substance is water, V W / V
Is approximately 0.333 as described above. On the other hand, P / T is 225/50
It is 0, or 0.45, which is less than four times 0.333. Under such a relationship, that is, P / T <4V W / V, the non-vertical component of each longitudinal wave is suppressed. Therefore,
An ultrasonic beam composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 is efficiently irradiated into water via the silicon rubber 4.
【００３９】図６は本発明の超音波照射デバイスの第４
の実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板１、
組み合わせ電極２、対向電極３、シリコンゴム４、スイ
ッチ８、信号発生器９、スキャニングシステム１０およ
び組み合わせ電極１１から成る。FIG. 6 shows a fourth ultrasonic wave irradiation device according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the Example of. In this embodiment, the piezoelectric substrate 1,
It comprises a combination electrode 2, a counter electrode 3, a silicone rubber 4, a switch 8, a signal generator 9, a scanning system 10 and a combination electrode 11.
【００４０】図６の超音波照射デバイスにおいて、スキ
ャニングシステム１０の17個のグループを介して信号発
生器９からの電気信号が櫛型電極１１Aと、対向電極３
の間に順次に印加されると、シリコンゴム４を介して物
質中に17個の縦波が照射される。17個の縦波は、圧電基
板１の下端面に対し垂直な成分と、垂直でない成分から
成る。これらの縦波は、全体としては、スキャンされた
超音波ビームとして物質中に照射される。In the ultrasonic irradiation device of FIG. 6, the electric signal from the signal generator 9 is transmitted through the 17 groups of the scanning system 10 to the comb-shaped electrode 11A and the counter electrode 3.
When applied sequentially during the period, 17 longitudinal waves are irradiated into the substance through the silicon rubber 4. The 17 longitudinal waves consist of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 and a component not perpendicular to it. These longitudinal waves as a whole are irradiated into the material as a scanned ultrasonic beam.
【００４１】図７は、図１の超音波照射デバイスから水
中へ照射された縦波の照射角度と、相対振幅との関係を
示す特性図である。但し、櫛型電極２Bが接地されてい
ないときの特性図である。図７から、縦波の垂直成分の
他に、45°と45°の非垂直成分が存在することがわか
る。このことは、垂直成分および非垂直成分から成る縦
波が、たとえば皮膚を通して細胞質中に効率よく照射さ
れることを意味する。FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the irradiation angle and the relative amplitude of the longitudinal wave irradiated into the water from the ultrasonic wave irradiation device of FIG. However, it is a characteristic diagram when the comb-shaped electrode 2B is not grounded. From FIG. 7, it can be seen that in addition to the vertical component of the longitudinal wave, there are non-vertical components of 45 ° and 45 °. This means that longitudinal waves consisting of vertical and non-vertical components are efficiently irradiated into the cytoplasm, for example through the skin.
【００４２】図８は、図１の超音波照射デバイスから水
中へ照射された縦波の照射角度と、相対振幅との関係を
示す特性図である。但し、櫛型電極２Bが接地されてい
るときの特性図である。図８から、縦波の垂直成分の他
に、45°と45°の非垂直成分が存在し、しかもそれらの
非垂直成分が図７の場合よりも大きいことがわかる。こ
のことは、垂直成分および非垂直成分から成る縦波が物
質中に効率よく照射されることを意味するとともに、櫛
型電極２Bの電気的な状態が非垂直成分の存在を左右す
るということを示唆する。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the relative amplitude and the irradiation angle of the longitudinal wave irradiated into water from the ultrasonic wave irradiation device of FIG. However, it is a characteristic diagram when the comb-shaped electrode 2B is grounded. It can be seen from FIG. 8 that there are non-vertical components of 45 ° and 45 ° in addition to the vertical component of the longitudinal wave, and these non-vertical components are larger than in the case of FIG. 7. This means that a substance is efficiently irradiated with a longitudinal wave composed of a vertical component and a non-vertical component, and that the electrical state of the comb electrode 2B influences the existence of the non-vertical component. Suggest.
【００４３】図９は、図４の超音波照射デバイスから水
中へ照射された縦波の照射角度と、相対振幅との関係を
示す特性図である。図９では、縦波の非垂直成分がかな
り抑圧されていることがわかる。このことは、組み合わ
せ電極１１が組み合わせ電極２に比べて、縦波の非垂直
成分の抑圧効果に優れていることを示す。このようにし
て、組み合わせ電極１１を採用すれば、ほぼ垂直成分か
ら成る超音波ビームをたとえば皮膚を通して細胞質中に
効率よく照射することができる。FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the relative amplitude and the irradiation angle of the longitudinal wave irradiated into the water from the ultrasonic wave irradiation device of FIG. In FIG. 9, it can be seen that the non-vertical component of the longitudinal wave is considerably suppressed. This indicates that the combination electrode 11 is superior to the combination electrode 2 in the effect of suppressing the non-vertical component of the longitudinal wave. In this way, if the combination electrode 11 is adopted, it is possible to efficiently irradiate the cytoplasm with an ultrasonic beam composed of substantially vertical components, for example, through the skin.
【００４４】図１０は組み合わせ電極１１の電極指交叉
領域を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing an electrode finger crossing region of the combination electrode 11.
【００４５】図１１は組み合わせ電極１３の電極指交叉
領域を示す平面図である。組み合わせ電極１３は櫛型電
極１３Aおよび１３Bから成る。組み合わせ電極１３は１
５個の電極対を有し、５mmの電極重複幅（L）と、300μ
ｍの電極周期長（P）を有する。櫛型電極１３Aは60μm
の電極指幅（WA）を有し、櫛型電極１３Bは15μmの電極
指幅（WB）を有する。組み合わせ電極１３の電極指交叉
領域の大きさは、組み合わせ電極１１の電極指交叉領域
の大きさと同じである。また、櫛型電極１３Aの電極指
の総面積は、櫛型電極１１Aの電極指の総面積と等し
い。FIG. 11 is a plan view showing an electrode finger crossing region of the combination electrode 13. The combination electrode 13 comprises comb electrodes 13A and 13B. Combination electrode 13 is 1
5 electrode pairs, 5mm electrode overlap width (L), 300μ
It has an electrode period length (P) of m. The comb electrode 13A is 60 μm
Electrode width (W A ) and the comb-shaped electrode 13B has an electrode finger width (W B ) of 15 μm. The size of the electrode finger crossing area of the combination electrode 13 is the same as the size of the electrode finger crossing area of the combination electrode 11. The total area of the electrode fingers of the comb-shaped electrode 13A is equal to the total area of the electrode fingers of the comb-shaped electrode 11A.
【００４６】図１０と図１１を比較すると、組み合わせ
電極１１と組み合わせ電極１３が次のような点で異なる
ことがわかる。第１に電極対の数、第２に電極指幅（WA
およびWB）、そして第３に電極周期長（P）である。組
み合わせ電極１１の電極対の数は組み合わせ電極１３の
4/3であり、組み合わせ電極１１の電極周期長（P）は組
み合わせ電極１３の3/4であり、櫛型電極１１Aの電極指
幅（WA）は櫛型電極１３Aの3/4である。実際に、組み合
わせ電極１３を採用した場合に比べて、組み合わせ電極
１１を採用した場合の方が、垂直成分の指向性に優れた
縦波を照射できることが確認されている。このことは、
入力用電極の電極指の総面積が不変であるならば、その
入力用電極の電極対の数が多いほど、物質中に照射され
る縦波の非垂直成分が抑圧されることを意味する。すな
わち、入力用電極の電極指の総面積が不変であるなら
ば、その入力用電極の電極対の数が縦波の指向性に影響
を及ぼす。Comparing FIG. 10 and FIG. 11, it can be seen that the combination electrode 11 and the combination electrode 13 are different in the following points. First, the number of electrode pairs, and second, the electrode finger width (W A
And W B ), and thirdly the electrode period length (P). The number of electrode pairs of the combination electrode 11 is the same as that of the combination electrode 13.
4/3, the electrode period length (P) of the combination electrode 11 is 3/4 of the combination electrode 13, and the electrode finger width (W A ) of the comb electrode 11A is 3/4 of the comb electrode 13A. . In fact, it has been confirmed that, when the combination electrode 11 is adopted, the longitudinal wave, which is superior in the directivity of the vertical component, can be emitted as compared with the case where the combination electrode 13 is adopted. This is
If the total area of the electrode fingers of the input electrode is invariable, it means that the larger the number of electrode pairs of the input electrode, the more the non-vertical component of the longitudinal wave irradiated in the substance is suppressed. That is, if the total area of the electrode fingers of the input electrode does not change, the number of electrode pairs of the input electrode affects the directivity of the longitudinal wave.
【００４７】図１２は、本発明の超音波照射デバイスの
第５の実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板
１、対向電極３、シリコンゴム４、すだれ状トランスデ
ューサ５、ガラス板６、増幅器７および櫛型電極１４か
ら成る。FIG. 12 is a sectional view showing a fifth embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention. This embodiment comprises a piezoelectric substrate 1, a counter electrode 3, a silicon rubber 4, a interdigital transducer 5, a glass plate 6, an amplifier 7 and a comb-shaped electrode 14.
【００４８】図１３は櫛型電極１４の平面図である。櫛
型電極１４は10本の電極指を有し、５mmの電極重複幅
（L）と、700μmの電極指幅（W）と、900μｍの電極周
期長（P）を有する。すだれ状トランスデューサ５の電
極周期長は、櫛型電極１４の電極周期長（P）と等し
い。FIG. 13 is a plan view of the comb electrode 14. The comb-shaped electrode 14 has ten electrode fingers, and has an electrode overlapping width (L) of 5 mm, an electrode finger width (W) of 700 μm, and an electrode period length (P) of 900 μm. The electrode cycle length of the interdigital transducer 5 is equal to the electrode cycle length (P) of the comb-shaped electrode 14.
【００４９】図１２の超音波照射デバイスにおいて、電
気信号が櫛型電極１４と対向電極３の間に印加される
と、シリコンゴム４を介して物質中に縦波が照射される
のと同時に、圧電基板１にラム波が励振される。ラム波
は圧電基板１の板面に沿った方向に伝搬され、すだれ状
トランスデューサ５で遅延電気信号として検出される。
この遅延電気信号は増幅器７によって増幅されて、再び
櫛型電極１４と対向電極３の間に入力電気信号として入
力される。つまり、櫛型電極１４、すだれ状トランスデ
ューサ５および増幅器７は遅延線発振器を構成する。In the ultrasonic irradiation device shown in FIG. 12, when an electric signal is applied between the comb-shaped electrode 14 and the counter electrode 3, longitudinal waves are radiated into the substance through the silicon rubber 4 and at the same time. A Lamb wave is excited on the piezoelectric substrate 1. The Lamb wave propagates in the direction along the plate surface of the piezoelectric substrate 1 and is detected by the interdigital transducer 5 as a delayed electric signal.
The delayed electric signal is amplified by the amplifier 7 and is input again as an input electric signal between the comb-shaped electrode 14 and the counter electrode 3. That is, the comb electrode 14, the interdigital transducer 5, and the amplifier 7 form a delay line oscillator.
【００５０】一方、シリコンゴム４を介して物質中に照
射された縦波は、圧電基板１の下端面に対し垂直な成分
と、垂直でない成分から成る。このとき、もしもその物
質が水の場合には、P/T ≧ 4VW /Vという条件が満たさ
れることから、多方向への縦波照射が可能になる。On the other hand, the longitudinal wave applied to the material through the silicon rubber 4 is composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 and a component not perpendicular to it. At this time, if the substance is water, the condition of P / T ≥ 4V W / V is satisfied, so that longitudinal wave irradiation in multiple directions becomes possible.
【００５１】図１４は本発明の超音波照射デバイスの第
６の実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板
１、対向電極３、シリコンゴム４、信号発生器９および
櫛型電極１４から成る。FIG. 14 is a sectional view showing a sixth embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention. This embodiment comprises a piezoelectric substrate 1, a counter electrode 3, a silicon rubber 4, a signal generator 9 and a comb-shaped electrode 14.
【００５２】図１４の超音波照射デバイスにおいて、信
号発生器９からの電気信号が櫛型電極１４と対向電極３
の間に印加されると、シリコンゴム４を介して物質中に
縦波が照射される。このとき、もしもその物質が水の場
合には、P/T ≧ 4VW /Vという条件が満たされることか
ら、多方向への縦波照射が可能になる。In the ultrasonic irradiation device of FIG. 14, the electric signal from the signal generator 9 is applied to the comb-shaped electrode 14 and the counter electrode 3.
When it is applied during the period, longitudinal waves are radiated into the substance through the silicon rubber 4. At this time, if the substance is water, the condition of P / T ≥ 4V W / V is satisfied, so that longitudinal wave irradiation in multiple directions becomes possible.
【００５３】図１５は、本発明の超音波照射デバイスの
第７の実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板
１、対向電極３、シリコンゴム４、ガラス板６、増幅器
７、すだれ状トランスデューサ１２、スキャニングシス
テム１５および櫛型電極１６から成る。FIG. 15 is a sectional view showing a seventh embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention. This embodiment comprises a piezoelectric substrate 1, a counter electrode 3, a silicon rubber 4, a glass plate 6, an amplifier 7, a interdigital transducer 12, a scanning system 15 and a comb electrode 16.
【００５４】図１６は櫛型電極１６の部分平面図であ
る。図１６にはスキャニングシステム１５も描かれてい
る。櫛型電極１６は40本の電極指を有し、５mmの電極重
複幅（L）と、175μmの電極指幅（W）と、225μｍの電
極周期長（P）を有する。すだれ状トランスデューサ１
２の電極周期長は、櫛型電極１６の電極周期長（P）と
等しい。図１６の超音波照射デバイスでは、スキャニン
グシステム１５は40個のスイッチを有し、それらのスイ
ッチは櫛型電極１６の電極指とそれぞれ対応している。
40個のスイッチは35個のグループを作り、各グループに
は6個のスイッチが所属している。つまり、１つのグル
ープとその次のグループは、前者の最初のスイッチと後
者の最後のスイッチを除き、５つのスイッチを共有して
いる。たとえば、第３グループと第４グループは、第３
グループの最初のスイッチと第４グループの最後のスイ
ッチを除き、５つのスイッチを共有しているFIG. 16 is a partial plan view of the comb electrode 16. The scanning system 15 is also depicted in FIG. The comb electrode 16 has 40 electrode fingers, and has an electrode overlap width (L) of 5 mm, an electrode finger width (W) of 175 μm, and an electrode period length (P) of 225 μm. Interdigital transducer 1
The electrode period length of 2 is equal to the electrode period length (P) of the comb-shaped electrode 16. In the ultrasonic irradiation device of FIG. 16, the scanning system 15 has 40 switches, and these switches correspond to the electrode fingers of the comb-shaped electrode 16, respectively.
40 switches make up 35 groups, and 6 switches belong to each group. That is, one group and the next group share five switches except the former first switch and the latter last switch. For example, the third group and the fourth group are the third
Shares five switches except the first switch in the group and the last switch in the fourth group
【００５５】図１５の超音波照射デバイスにおいて、ス
キャニングシステム１５の35個のクループを介して電気
信号が櫛型電極１６と、対向電極３の間に順次に印加さ
れると、シリコンゴム４を介して物質中に35個の縦波が
照射されるのと同時に、圧電基板１にラム波が励振され
る。ラム波は圧電基板１の板面に沿った方向に伝搬さ
れ、すだれ状トランスデューサ１２で遅延電気信号とし
て検出される。この遅延電気信号は増幅器７によって増
幅されて、再び櫛型電極１６と対向電極３の間に入力電
気信号として入力される。つまり、櫛型電極１６、すだ
れ状トランスデューサ１２および増幅器７は遅延線発振
器を構成する。In the ultrasonic irradiation device of FIG. 15, when electric signals are sequentially applied between the comb-shaped electrode 16 and the counter electrode 3 through the 35 groups of the scanning system 15, the silicon rubber 4 is passed through. At the same time that 35 longitudinal waves are radiated into the substance, a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate 1. The Lamb wave is propagated in the direction along the plate surface of the piezoelectric substrate 1 and detected by the interdigital transducer 12 as a delayed electric signal. The delayed electric signal is amplified by the amplifier 7 and is input again as an input electric signal between the comb-shaped electrode 16 and the counter electrode 3. That is, the comb electrode 16, the interdigital transducer 12, and the amplifier 7 form a delay line oscillator.
【００５６】一方、シリコンゴム４を介して物質中に照
射された縦波は、圧電基板１の下端面に対し垂直な成分
と、垂直でない成分から成る。このとき、もしもその物
質が水の場合には、P/T < 4VW /Vという条件が満たされ
ることから、圧電基板１の下端面に対し垂直な方向への
超音波ビームの照射が可能になる。On the other hand, the longitudinal wave applied to the substance through the silicon rubber 4 is composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1 and a component not perpendicular to it. At this time, if the substance is water, the condition of P / T <4V W / V is satisfied, so that it is possible to irradiate the ultrasonic beam in a direction perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1. Become.
【００５７】図１７は、本発明の超音波照射デバイスの
第８の実施例を示す断面図である。本実施例は圧電基板
１、対向電極３、シリコンゴム４、信号発生器９、スキ
ャニングシステム１５および櫛型電極１６から成る。FIG. 17 is a sectional view showing the eighth embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention. This embodiment comprises a piezoelectric substrate 1, a counter electrode 3, a silicon rubber 4, a signal generator 9, a scanning system 15 and a comb electrode 16.
【００５８】図１７の超音波照射デバイスにおいて、ス
キャニングシステム１５の35個のクループを介して信号
発生器９からの電気信号が櫛型電極１６と、対向電極３
の間に順次に印加されると、シリコンゴム４を介して物
質中に35個の縦波が照射される。これらの縦波は、全体
としては、スキャンされた超音波ビームとして物質中に
照射される。もしもその物質が水の場合には、P/T < 4V
W /Vという条件が満たされることから、圧電基板１の下
端面に対し垂直な方向への超音波ビームの照射が可能に
なる。In the ultrasonic irradiation device of FIG. 17, the electric signal from the signal generator 9 is transmitted through the 35 groups of the scanning system 15 to the comb-shaped electrode 16 and the counter electrode 3.
When applied sequentially during the period, 35 longitudinal waves are radiated into the substance through the silicone rubber 4. These longitudinal waves as a whole are irradiated into the material as a scanned ultrasonic beam. If the substance is water, P / T <4V
Since the condition of W / V is satisfied, it is possible to irradiate the ultrasonic beam in a direction perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate 1.
【００５９】[0059]
【発明の効果】本発明の第１のタイプの超音波照射デバ
イスは、圧電基板と、櫛型電極AおよびBで成る組み合わ
せ電極と、対向電極と、すだれ状トランスデューサおよ
び増幅器から成る。組み合わせ電極およびすだれ状トラ
ンスデューサは、圧電基板の上端面に設けられており、
対向電極は圧電基板の下端面に設けられている。もし
も、櫛型電極Aと対向電極との間に電気信号が入力され
ると、圧電基板にラム波が励振されるのと同時に、対向
電極の下端面と接触する物質中に縦波が照射される。こ
の縦波は圧電基板の下端面に対し垂直な成分と、垂直で
ない成分から成る。一方、ラム波はすだれ状トランスデ
ューサによって遅延電気信号として検出され、この遅延
電気信号は増幅器を介して再び櫛型電極Aと対向電極の
間に入力される。このようにして、自励発振型の超音波
照射デバイスを形成することが可能になる。従って、回
路構成が簡単になり、デバイスの小型軽量化が促進さ
れ、低電圧で低消費電力駆動が可能となる。The ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention comprises a piezoelectric substrate, a combination electrode composed of comb-shaped electrodes A and B, a counter electrode, an interdigital transducer and an amplifier. The combination electrode and the interdigital transducer are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate,
The counter electrode is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate. If an electric signal is input between the comb-shaped electrode A and the counter electrode, a Lamb wave is excited on the piezoelectric substrate and, at the same time, a longitudinal wave is radiated into the substance in contact with the lower end surface of the counter electrode. It This longitudinal wave is composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate and a component not perpendicular to the lower end face. On the other hand, the Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer, and the delayed electric signal is input again between the comb-shaped electrode A and the counter electrode via the amplifier. In this way, a self-oscillation type ultrasonic irradiation device can be formed. Therefore, the circuit configuration is simplified, the device is reduced in size and weight, and driving with low voltage and low power consumption is possible.
【００６０】本発明の第１のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極Aの電極指幅が櫛型電極Bの電極指幅よ
りも長い構造を採用することにより、縦波を効率よく物
質中に照射することが可能となる。また、圧電基板の厚
さに対する組み合わせ電極の電極周期長の割合を、圧電
基板中を伝搬する縦波速度に対する物質中を伝搬する縦
波速度の割合の４倍以下に設定することにより、縦波の
非垂直成分を抑圧することができる。さらに、櫛型電極
Aの電極指の総面積が不変であるならば、組み合わせ電
極の電極対の数が多いほど、縦波の非垂直成分が抑圧さ
れる。In the ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention, by adopting a structure in which the electrode finger width of the comb-shaped electrode A is longer than the electrode finger width of the comb-shaped electrode B, longitudinal waves can be efficiently generated. It is possible to irradiate inside. Further, by setting the ratio of the electrode period length of the combination electrode to the thickness of the piezoelectric substrate to 4 times or less than the ratio of the longitudinal wave velocity propagating in the substance to the longitudinal wave velocity propagating in the piezoelectric substrate, The non-vertical component of can be suppressed. Furthermore, comb-shaped electrodes
If the total area of the electrode fingers of A is unchanged, the larger the number of electrode pairs of the combination electrode, the more the non-vertical component of the longitudinal wave is suppressed.
【００６１】本発明の第１のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極Aにスキャニングシステムが接続され
た構造が可能である。スキャニングシステムは、櫛型電
極Aの電極指にそれぞれ対応するスイッチから成る。こ
れらのスイッチは少なくとも２つのグループを形成す
る。グループの中の１つとその次の１つは、前者に含ま
れる最初のスイッチと後者に含まれる最後のスイッチを
除き互いに共通のスイッチを有する。もしも、櫛型電極
Aと対向電極の間にグループの各々を介して順次電気信
号が入力されると、物質中にグループの数の縦波が照射
される。これらの縦波は、全体としては、スキャンされ
た超音波ビームとして照射される。The ultrasonic irradiation device of the first type of the present invention can have a structure in which the scanning system is connected to the comb-shaped electrode A. The scanning system is composed of switches corresponding to the electrode fingers of the comb-shaped electrode A, respectively. These switches form at least two groups. One and the next one in the group have switches in common with each other except the first switch included in the former and the last switch included in the latter. Hello comb electrodes
When an electric signal is sequentially input between A and the counter electrode via each of the groups, the substance is irradiated with the longitudinal waves of the number of groups. These longitudinal waves are emitted as a scanned ultrasonic beam as a whole.
【００６２】本発明の第２のタイプの超音波照射デバイ
スは、圧電基板、櫛型電極、対向電極、すだれ状トラン
スデューサおよび増幅器から成る。櫛型電極およびすだ
れ状トランスデューサは圧電基板の上端面に設けられて
おり、対向電極は圧電基板の下端面に設けられている。
もしも、櫛型電極と対向電極の間に電気信号が入力され
ると、圧電基板にラム波が励振されるのと同時に、対向
電極の下端面と接触する物質中に縦波が照射される。こ
の縦波は圧電基板の下端面に対し垂直な成分と、垂直で
ない成分から成る。一方、ラム波はすだれ状トランスデ
ューサによって遅延電気信号として検出され、この遅延
電気信号は増幅器を介して再び櫛型電極と対向電極の間
に入力される。このようにして、自励発振型の超音波照
射デバイスを形成することが可能になる。従って、回路
構成が簡単になり、デバイスの小型軽量化が促進され、
低電圧で低消費電力駆動が可能となる。The ultrasonic irradiation device of the second type of the present invention comprises a piezoelectric substrate, comb electrodes, counter electrodes, interdigital transducers and amplifiers. The comb electrode and the interdigital transducer are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate, and the counter electrode is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate.
If an electric signal is input between the comb-shaped electrode and the counter electrode, a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate, and at the same time, a longitudinal wave is irradiated into the substance that contacts the lower end surface of the counter electrode. This longitudinal wave is composed of a component perpendicular to the lower end surface of the piezoelectric substrate and a component not perpendicular to the lower end face. On the other hand, the Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer, and the delayed electric signal is input again between the comb-shaped electrode and the counter electrode via the amplifier. In this way, a self-oscillation type ultrasonic irradiation device can be formed. Therefore, the circuit configuration is simplified, the device is reduced in size and weight,
It becomes possible to drive with low power consumption at a low voltage.
【００６３】本発明の第２のタイプの超音波照射デバイ
スでは、圧電基板の厚さに対する櫛型電極の電極周期長
の割合を、圧電基板中を伝搬する縦波速度に対する物質
中を伝搬する縦波速度の割合の４倍以下に設定すること
により、縦波の非垂直成分を抑圧することができる。ま
た、櫛型電極の電極指の総面積が不変であるならば、櫛
型電極の電極対の数が多いほど、縦波の非垂直成分が抑
圧される。In the ultrasonic irradiation device of the second type of the present invention, the ratio of the electrode period length of the comb-shaped electrode to the thickness of the piezoelectric substrate is defined by the longitudinal wave velocity in the substance with respect to the longitudinal wave velocity propagating in the piezoelectric substrate. The non-vertical component of the longitudinal wave can be suppressed by setting the ratio to 4 times the wave velocity or less. If the total area of the electrode fingers of the comb-shaped electrode is invariable, the larger the number of electrode pairs of the comb-shaped electrode, the more the non-vertical component of the longitudinal wave is suppressed.
【００６４】本発明の第２のタイプの超音波照射デバイ
スでは、櫛型電極にスキャニングシステムが接続された
構造が可能である。スキャニングシステムは、櫛型電極
の電極指にそれぞれ対応するスイッチから成る。これら
のスイッチは少なくとも２つのグループを形成する。グ
ループの中の１つとその次の１つは、前者に含まれる最
初のスイッチと後者に含まれる最後のスイッチを除き互
いに共通のスイッチを有する。もしも、櫛型電極と対向
電極の間にグループの各々を介して順次電気信号が入力
されると、物質中にグループの数の縦波が照射される。
これらの縦波は、全体としては、スキャンされた超音波
ビームとして照射される。The ultrasonic irradiation device of the second type of the present invention can have a structure in which the scanning system is connected to the comb electrodes. The scanning system includes switches corresponding to the electrode fingers of the comb-shaped electrode. These switches form at least two groups. One and the next one in the group have switches in common with each other except the first switch included in the former and the last switch included in the latter. If an electrical signal is sequentially input between the comb-shaped electrode and the counter electrode through each of the groups, the substance is irradiated with the longitudinal waves of the number of groups.
These longitudinal waves are emitted as a scanned ultrasonic beam as a whole.
【００６５】本発明の超音波照射デバイスでは、圧電基
板が圧電セラミック薄板で成り、圧電セラミック薄板の
分極軸の方向がその厚さ方向と平行であるような構造を
採用することにより、縦波を効率よく物質中に照射する
ことが可能となる。また、液体や細胞質中に縦波を照射
することも可能である。すなわち、細胞質を覆う皮膚上
に軟膏を塗布することにより、その軟膏中の有効成分を
効率よく細胞質の中に浸透させることができる。このよ
うにして、本発明の超音波照射デバイスは注射器として
の機能を果たすことが可能である。さらに、対向電極の
下端面にシリコンゴム等の高分子膜が塗布された構造を
採用すれば、縦波をさらに効率よく物質中に照射するこ
とが可能となる。In the ultrasonic wave irradiation device of the present invention, the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric ceramic thin plate, and a structure in which the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction thereof is used to generate longitudinal waves. It is possible to efficiently irradiate the substance. It is also possible to irradiate the liquid or the cytoplasm with longitudinal waves. That is, by applying the ointment on the skin covering the cytoplasm, the active ingredient in the ointment can be efficiently permeated into the cytoplasm. In this way, the ultrasonic irradiation device of the present invention can function as a syringe. Furthermore, if a structure in which a polymer film such as silicon rubber is applied to the lower end surface of the counter electrode is adopted, it becomes possible to irradiate the substance with longitudinal waves more efficiently.
【００６６】本発明の超音波照射デバイスでは、圧電基
板の下端面の一部に対向電極が設けられているが、残部
に非圧電板を設けることができる。非圧電板の材質とし
ては、それを伝搬する超音波の位相速度が圧電基板を伝
搬する超音波の位相速度よりも大きいことを必要とす
る。このような非圧電板を採用することにより、ラム波
の物質中への漏洩を防ぐことができる。なお、本発明の
超音波照射デバイスでは、増幅器の代わりに信号発生器
を備えた構造も可能である。In the ultrasonic wave irradiation device of the present invention, the counter electrode is provided on a part of the lower end surface of the piezoelectric substrate, but a non-piezoelectric plate can be provided on the rest. As a material of the non-piezoelectric plate, it is necessary that the phase velocity of the ultrasonic wave propagating through the non-piezoelectric plate is higher than the phase velocity of the ultrasonic wave propagating through the piezoelectric substrate. By adopting such a non-piezoelectric plate, it is possible to prevent the Lamb wave from leaking into the substance. The ultrasonic irradiation device of the present invention may have a structure including a signal generator instead of the amplifier.
【図１】本発明の超音波照射デバイスの第１の実施例を
示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an ultrasonic irradiation device of the present invention.
【図２】組み合わせ電極２の平面図。FIG. 2 is a plan view of a combination electrode 2.
【図３】本発明の超音波照射デバイスの第２の実施例を
示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention.
【図４】本発明の超音波照射デバイスの第３の実施例を
示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention.
【図５】組み合わせ電極１１の部分平面図。FIG. 5 is a partial plan view of a combination electrode 11.
【図６】本発明の超音波照射デバイスの第４の実施例を
示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention.
【図７】図１の超音波照射デバイスから水中へ照射され
た縦波の照射角度と、相対振幅との関係を示す特性図。7 is a characteristic diagram showing the relationship between the irradiation angle and the relative amplitude of a longitudinal wave irradiated into water from the ultrasonic irradiation device of FIG.
【図８】図１の超音波照射デバイスから水中へ照射され
た縦波の照射角度と、相対振幅との関係を示す特性図。8 is a characteristic diagram showing a relationship between an irradiation angle of a longitudinal wave irradiated into water from the ultrasonic irradiation device of FIG. 1 and a relative amplitude.
【図９】図４の超音波照射デバイスから水中へ照射され
た縦波の照射角度と、相対振幅との関係を示す特性図。9 is a characteristic diagram showing a relationship between an irradiation angle of a longitudinal wave irradiated into water from the ultrasonic irradiation device of FIG. 4 and a relative amplitude.
【図１０】組み合わせ電極１１の電極指交叉領域を示す
平面図。10 is a plan view showing an electrode finger crossing region of the combination electrode 11. FIG.
【図１１】組み合わせ電極１３の電極指交叉領域を示す
平面図。11 is a plan view showing an electrode finger crossing region of the combination electrode 13. FIG.
【図１２】本発明の超音波照射デバイスの第５の実施例
を示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing a fifth embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention.
【図１３】櫛型電極１４の平面図。FIG. 13 is a plan view of a comb electrode 14.
【図１４】本発明の超音波照射デバイスの第６の実施例
を示す断面図。FIG. 14 is a sectional view showing a sixth embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention.
【図１５】本発明の超音波照射デバイスの第７の実施例
を示す断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a seventh embodiment of the ultrasonic irradiation device of the present invention.
【図１６】櫛型電極１６の部分平面図。16 is a partial plan view of the comb-shaped electrode 16. FIG.
【図１７】本発明の超音波照射デバイスの第８の実施例
を示す断面図。FIG. 17 is a sectional view showing an eighth embodiment of the ultrasonic irradiation device of the invention.
１ 圧電基板 ２ 組み合わせ電極 ３ 対向電極 ４ シリコンゴム４ ５ すだれ状トランスデューサ ６ ガラス板 ７ 増幅器 ８ スイッチ ９ 信号発生器 １０ スキャニングシステム １１ 組み合わせ電極 １２ すだれ状トランスデューサ １３ 組み合わせ電極 １４ 櫛型電極 １５ スキャニングシステム １６ 櫛型電極 ２A，２B 櫛型電極 １１A，１１B 櫛型電極 １３A，１３B 櫛型電極 1 Piezoelectric substrate 2 combination electrodes 3 Counter electrode 4 Silicon rubber 4 5 Interdigital transducer 6 glass plates 7 amplifier 8 switches 9 Signal generator 10 scanning system 11 Combination electrodes 12 Interdigital transducer 13 Combination electrodes 14 Comb type electrode 15 scanning system 16 comb electrodes 2A, 2B comb electrodes 11A, 11B comb-shaped electrodes 13A, 13B comb-shaped electrodes
Claims (11)
み合わせ電極と、対向電極と、すだれ状トランスデュー
サおよび増幅器から成る超音波照射デバイスであって、
前記組み合わせ電極および前記すだれ状トランスデュー
サは、前記圧電基板の上端面に設けられており、前記対
向電極は、前記圧電基板の下端面に設けられていて、前
記対向電極の下端面には物質が接触しており、前記櫛型
電極Aと前記対向電極の間に電気信号が入力されること
により、前記物質中に縦波が照射されるとともに、前記
圧電基板にラム波が励振され、前記縦波は垂直成分と非
垂直成分から成り、前記ラム波は、前記すだれ状トラン
スデューサによって遅延電気信号として検出され、前記
遅延電気信号は、前記増幅器によって増幅されて、再び
前記櫛型電極Aと前記対向電極の間に入力される超音波
照射デバイス。1. An ultrasonic irradiation device comprising a piezoelectric substrate, a combination electrode composed of comb-shaped electrodes A and B, a counter electrode, a comb-shaped transducer and an amplifier,
The combination electrode and the interdigital transducer are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate, the counter electrode is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate, and a substance contacts the lower end surface of the counter electrode. And, by inputting an electric signal between the comb-shaped electrode A and the counter electrode, a longitudinal wave is radiated into the substance, and a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate. Is composed of a vertical component and a non-vertical component, the Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer, the delayed electric signal is amplified by the amplifier, and the comb-shaped electrode A and the counter electrode are again formed. Ultrasonic irradiation device input between.
電極Bの電極指幅よりも長い請求項１に記載の超音波照
射デバイス。2. The ultrasonic irradiation device according to claim 1, wherein the electrode finger width of the comb-shaped electrode A is longer than the electrode finger width of the comb-shaped electrode B.
わせ電極の電極周期長の割合が、前記圧電基板中を伝搬
する縦波速度に対する前記物質中を伝搬する縦波速度の
割合の４倍以下に設定されることにより、前記物質中に
照射される前記縦波の前記非垂直成分が抑圧される請求
項１または２に記載の超音波照射デバイス。3. The ratio of the electrode period length of the combination electrode to the thickness of the piezoelectric substrate is 4 times or less than the ratio of the longitudinal wave velocity propagating in the substance to the longitudinal wave velocity propagating in the piezoelectric substrate. The ultrasonic irradiation device according to claim 1 or 2, wherein the non-vertical component of the longitudinal wave irradiated into the substance is suppressed by being set.
であるならば、前記組み合わせ電極の電極対の数が多い
ほど、前記物質中に照射される前記縦波の前記非垂直成
分が抑圧される請求項１，２または３に記載の超音波照
射デバイス。4. If the total area of the electrode fingers of the comb-shaped electrode A is invariable, the larger the number of electrode pairs of the combination electrode, the more the non-vertical component of the longitudinal wave irradiated into the substance. The ultrasonic irradiation device according to claim 1, wherein the ultrasonic irradiation device is suppressed.
が接続された超音波照射デバイスであって、前記スキャ
ニングシステムは、前記櫛型電極Aの電極指にそれぞれ
対応するスイッチを成分とする少なくとも２つのグルー
プから成り、前記グループの中の１つとその次の１つ
は、前記グループの中の前記１つに含まれる最初のスイ
ッチと前記次の１つに含まれる最後のスイッチを除き互
いに共通のスイッチを含み、前記櫛型電極Aと前記対向
電極の間に前記グループの各々を介して順次電気信号が
入力されることにより、スキャンされた超音波ビームと
して前記縦波が前記物質中に照射される請求項１，２，
３または４に記載の超音波照射デバイス。5. An ultrasonic irradiation device in which a scanning system is connected to the comb-shaped electrode A, wherein the scanning system has at least two switches each having a switch corresponding to an electrode finger of the comb-shaped electrode A. A group of switches, one and the next one of which are common to each other except the first switch of the one of the groups and the last switch of the next one of the groups. By including electric signals sequentially between the comb-shaped electrode A and the counter electrode through each of the groups, the longitudinal wave is irradiated into the substance as a scanned ultrasonic beam. Claims 1, 2,
The ultrasonic irradiation device according to 3 or 4.
状トランスデューサおよび増幅器から成る超音波照射デ
バイスであって、前記櫛型電極および前記すだれ状トラ
ンスデューサは、前記圧電基板の上端面に設けられてお
り、前記対向電極は前記圧電基板の下端面に設けられて
いて、前記対向電極の下端面には物質が接触しており、
前記櫛型電極と前記対向電極の間に電気信号が入力され
ることにより、前記物質中に縦波が照射されるととも
に、前記圧電基板にラム波が励振され、前記縦波は垂直
成分と非垂直成分から成り、前記ラム波は、前記すだれ
状トランスデューサによって遅延電気信号として検出さ
れ、前記遅延電気信号は、前記増幅器によって増幅され
て、再び前記櫛型電極と前記対向電極の間に入力される
超音波照射デバイス。6. An ultrasonic irradiation device comprising a piezoelectric substrate, a comb-shaped electrode, a counter electrode, a interdigital transducer and an amplifier, wherein the interdigital electrode and the interdigital transducer are provided on an upper end surface of the piezoelectric substrate. The counter electrode is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate, a substance is in contact with the lower end surface of the counter electrode,
By inputting an electric signal between the comb-shaped electrode and the counter electrode, a longitudinal wave is radiated into the substance, and a Lamb wave is excited in the piezoelectric substrate. The Lamb wave is composed of a vertical component, and the Lamb wave is detected as a delayed electric signal by the interdigital transducer, and the delayed electric signal is amplified by the amplifier and input again between the comb-shaped electrode and the counter electrode. Ultrasonic irradiation device.
接続された超音波照射デバイスであって、前記スキャニ
ングシステムは、前記櫛型電極の電極指にそれぞれ対応
するスイッチを成分とする少なくとも２つのグループか
ら成り、前記グループの中の１つとその次の１つは、前
記グループの中の前記１つに含まれる最初のスイッチと
前記次の１つに含まれる最後のスイッチを除き互いに共
通のスイッチを含み、前記櫛型電極と前記対向電極の間
に前記グループの各々を介して順次電気信号が入力され
ることにより、スキャンされた超音波ビームとして前記
縦波が前記物質中に照射される請求項６に記載の超音波
照射デバイス。7. An ultrasonic wave irradiation device in which a scanning system is connected to the comb-shaped electrode, wherein the scanning system includes at least two groups each including a switch corresponding to an electrode finger of the comb-shaped electrode. And one of the groups and the next one of the groups include switches common to each other except a first switch included in the one of the groups and a last switch included in the next one of the groups. 7. The longitudinal wave is irradiated into the substance as a scanned ultrasonic beam by sequentially inputting an electric signal between the comb-shaped electrode and the counter electrode through each of the groups. The ultrasonic irradiation device according to 1.
り、前記圧電セラミック薄板の分極軸の方向がその厚さ
方向と平行である請求項１，２，３，４，５，６または
７に記載の超音波照射デバイス。8. The piezoelectric substrate according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the piezoelectric substrate is a piezoelectric ceramic thin plate, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction thereof. Ultrasonic irradiation device.
項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波
照射デバイス。9. The ultrasonic irradiation device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, wherein the substance is liquid or cytoplasm.
布された請求項１，２，３，４，５，６，７，８または
９に記載の超音波照射デバイス。10. The ultrasonic irradiation device according to claim 1, wherein a polymer film is applied to a lower end surface of the counter electrode.
けられている請求項１，２，３，４，５，６，７，８，
９または１０に記載の超音波照射デバイス。11. The non-piezoelectric plate is provided on the lower end surface of the piezoelectric substrate, as claimed in claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
The ultrasonic irradiation device according to 9 or 10.
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