JP2016149706A - 集束超音波発生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振動子と振動板5とを含み、振動子が振動板5を振動させることで発生した超音波を振動板5から空間へ放射する超音波音源装置2と、振動板5から放射された超音波を反射して集束させる超音波反射部3と、を備える集束超音波発生装置1である。振動板5は、その端部に振動子が連結されることで縞モードを生じる凸端駆動縞モードたわみ振動板によって形成されている。超音波反射部3は、振動板5に対向すると共に振動板5が発生する縞モードにおける節線と平行に配置された反射板9が、縞モードの節線と直交する方向に複数配列させられて形成されている。反射板9は、それぞれの反射面9aの向きが予め設定された集束位置Fに向けて超音波を反射するように調整されている。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明に係る集束超音波発生装置の一実施形態の外観を模式的に示す要部斜視図であり、図2は、図1に示した集束超音波発生装置における超音波音源装置を示す斜視図である。なお、図1中に示すX軸は、集束超音波発生装置1の長さ方向(超音波反射方向)を示し、図1中に示すY軸は、集束超音波発生装置1の幅方向を示し、図1中に示すZ軸は、集束超音波発生装置1の高さ方向を示すものとする。
超音波音源装置2は、図2に示すように振動子4と振動板5とを含んで形成されており、振動子4が振動板5を振動させることによって発生した超音波を、振動板5から空間へと放射する。
超音波音源装置2では、図4(a)〜(c)に示すように、振動板5を縞状のモードで励振させる。図4(a)〜(c)は、縞状のモードで励振される振動板5を説明するための模式図であり、図4(a)は、振動板5を共振させたときの一方の位相(プラス(+)の位相という。)での状態を示し、図4(b)は、振動板5を共振させたときの図4(a)とは逆の位相(マイナス(−)の位相という。)での状態を示し、図4(c)は、振動板5を共振させたときの(+)及び(−)の位相での状態を同時に示す。
図5に示すように、後述する超音波反射部3がない場合の音圧分布は、振動板5の縞モード振動における腹および節に沿って放射された音波が、振動板5の垂直(Z軸)方向にほぼ一様に分布していることが分かった。また、縞モード振動の腹の位置で音圧が高くなり、節の位置で音圧が低くなることが分かった。そこで、本実施形態の集束超音波発生装置1では、振動板5に発生するたわみ振動の腹Bの位置に合わせて反射板9を配置することで、振動板5から放射された音波をより効率的に反射し、集束するようにしている。
超音波反射部3は、図1に示すように本実施形態では振動板5の一方の側、すなわち上側にて振動板5の上面に対向して配設されたもので、複数(図1では10個)の反射板9によって形成されている。これら複数の反射板9は、振動板5が発生する縞モードにおける節線、すなわち図3における節Aが形成するY軸に沿う直線と平行に配置されて、該節線(Y軸)と直交するX軸方向に並列配置されている。
図7でも、横軸、縦軸がそれぞれX軸、Z軸を示している。また、音圧は全ての結果の最大値で規格化したマップで示している。
また、反射板9の数を変えて、図7に結果を示した測定と同様にして測定を行ったところ、反射板9の数を増やすことにより、集束位置Fでの音圧が高くなることが分かった。
また、前記実施形態の集束超音波発生装置にあっては、空中超音波を連続波として放射しているが、間欠波としてもよく、高調波を重畳したひずみ波等として放射してもよい。
Claims (6)
- 振動子と振動板とを含み、前記振動子が前記振動板を振動させることで発生した超音波を前記振動板から空間へ放射する超音波音源装置と、前記振動板から放射された超音波を反射して集束させる超音波反射部と、を備え、
前記振動板は、その端部に前記振動子が連結されることで縞モードを生じる凸端駆動縞モードたわみ振動板と形成され、
前記超音波反射部は、前記振動板に対向すると共に該振動板が発生する縞モードにおける節線と平行に配置された反射板が、前記縞モードの節線と直交する方向に複数配列させられて形成され、
前記反射板は、それぞれの反射面の向きが予め設定された集束位置に向けて超音波を反射するように調整されていることを特徴とする集束超音波発生装置。 - 前記反射板は、前記縞モードの腹の位置に対応して配置されていることを特徴とする請求項1記載の集束超音波発生装置。
- 前記反射板は、それぞれの反射面の角度が可変に構成されていると共に、上下動可能に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の集束超音波発生装置。
- 前記反射板は、それぞれの反射面の向きが予め設定された線状の集束位置に向けて超音波を反射するように調整されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の集束超音波発生装置。
- 前記反射板は複数のグループに分けられ、
前記反射板の一のグループと他のグループとは互いに異なる集束位置に向けて超音波を反射するように調整されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の集束超音波発生装置。 - 前記反射板は、前記振動板を挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の集束超音波発生装置。
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