JP4547580B2 - Ultrasonic irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、高周波で効率よく物質中に超音波を連続的に照射する超音波照射装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic irradiation apparatus that continuously and efficiently irradiates a substance with a high frequency at a high frequency.
弾性波を照射するトランスデューサとしては、駆動周波数が圧電基板の厚さに依存するような厚み振動モードの圧電トランスデューサが汎用されている。このタイプのトランスデューサは、動作周波数が単一で、液中超音波の斜め入射が難しいという問題を有する。圧電基板の厚さが波長に比べて十分に厚い圧電基板が液体と接触する場合には、圧電基板に設けられたすだれ状トランスデューサが、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の機能を果たし、液体中に超音波を照射することを可能にする。しかしながら、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。従って、この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、超音波の照射方向は圧電基板に垂直あるいはある一定の角度に限定されるという問題を有している。そこで、照射角度の調整を可能とし複数の周波数帯での動作を可能にするために、小型軽量なデバイス構成で物質中に超音波を掃引できる超音波デバイスが相次いで開示された(特許文献1および2参照)。しかしながら、これらのデバイスは、物質の深さを考慮に入れていないことから、物質の底部にまで効率よく到達する超音波を照射することが難しかった。さらに、これらのデバイスは、デバイス自身が、深さの変化する物質の表面を動くことを想定していなことから、物質の深さに最適な周波数での駆動を続けることが困難であった。
従来の超音波デバイスでは、物質中に超音波を照射する際、物質の底部にまで効率よく到達する超音波を照射することが難しく、また、デバイス自身が、深さの変化する物質の表面を動く場合、物質の深さに最適な周波数での駆動を続けることが困難であった。 In conventional ultrasonic devices, when irradiating ultrasonic waves into a substance, it is difficult to irradiate the ultrasonic waves that efficiently reach the bottom of the substance, and the device itself covers the surface of the substance whose depth changes. When moving, it was difficult to continue driving at the optimum frequency for the depth of the material.
請求項1に記載の発明は、圧電基板、入力用すだれ状電極、出力用すだれ状電極、その他の少なくとも1つの照射用すだれ状電極および増幅器から成る超音波照射装置であって、前記入力用すだれ状電極および前記出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の上端面の中央近傍に並んで設けられており、前記照射用すだれ状電極は、前記圧電基板の前記上端面のうち前記中央近傍の周辺部に設けられていて、前記入力用すだれ状電極に、周波数fi (i=1, 2,…, n)を有する各入力電気信号Ei (i=1, 2,…, n)が同時に印加されることにより、前記入力電気信号Eiに対応する一連の弾性波が前記圧電基板に励振され、前記一連の弾性波の漏洩成分は、それぞれ縦波として物質中に照射された後、前記物質の下方境界面によって反射され、反射された一連の縦波のうちの1つが、前記出力用すだれ状電極におい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周波数fiのうちの1つを有し、前記周波数fiのうちの前記1つは、前記物質の前記下方境界面と前記物質の上方境界面の間の距離に相関し、前記遅延電気信号は、前記増幅器によって増幅され、その増幅信号の一部が再び前記入力用すだれ状電極に印加されることにより、前記周波数fiのうちの前記1つで駆動する帰還型の遅延線発振器が構成され、前記照射用すだれ状電極に前記増幅信号の残部が印加されることにより、前記圧電基板に弾性波が励振され、前記弾性波の漏洩成分が、縦波として物質中に照射され、前記物質の前記下方境界面によって反射された後、前記物質の前記上方境界面によって再反射されることにより連鎖的な反射が起こることを特徴とする超音波照射装置を提供することにより、上記課題を解決する。
The invention described in
請求項2に記載の発明は、前記圧電基板の下端面に高分子膜が設けられていることにより、上記課題を解決する。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、前記圧電基板の前記入力用すだれ状電極および前記出力用すだれ状電極の間に穴が設けられているか又は遮蔽物質が固着されていることにより、上記課題を解決する。 According to a third aspect of the present invention, a hole is provided between the input interdigital electrode and the output interdigital electrode of the piezoelectric substrate, or a shielding substance is fixed, thereby solving the above problem. To do.
請求項4に記載の発明は、前記圧電基板の前記入力用すだれ状電極および前記出力用すだれ状電極の間に導電性遮蔽物質が固着されていることにより、上記課題を解決する。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、前記圧電基板が圧電性高分子薄膜で成るか又は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ことにより、上記課題を解決する。 According to a fifth aspect of the present invention, the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric polymer thin film or a piezoelectric ceramic thin plate, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to the thickness direction. Solve the problem.
請求項6に記載の発明は、前記入力用すだれ状電極および前記出力用すだれ状電極が正規型の電極パターン又は円弧状の電極パターンを有することにより、上記課題を解決する。 According to a sixth aspect of the present invention, the input interdigital electrode and the output interdigital electrode have a regular electrode pattern or an arc-shaped electrode pattern, thereby solving the above problem.
請求項7に記載の発明は、前記照射用すだれ状電極が正規型の電極パターン又は円弧状の電極パターンを有し、前記円弧状の電極パターンは、前記円弧状の電極パターンの開口が前記圧電基板の前記上端面の中心に向くように配置されていることにより、上記課題を解決する。 According to a seventh aspect of the present invention, the interdigital transducer for irradiation has a regular electrode pattern or an arc-shaped electrode pattern, and the arc-shaped electrode pattern has an opening of the arc-shaped electrode pattern in the piezoelectric pattern. The problem is solved by being arranged so as to face the center of the upper end surface of the substrate.
請求項8に記載の発明は、前記照射用すだれ状電極が正規型の電極パターン又は円弧状の電極パターンを有し、前記円弧状の電極パターンは、前記円弧状の電極パターンの開口が前記圧電基板の前記上端面の中心に背を向けるように配置されていることにより、上記課題を解決する。 According to an eighth aspect of the present invention, the interdigital transducer for irradiation has a regular electrode pattern or an arc-shaped electrode pattern, and the arc-shaped electrode pattern has an opening in the arc-shaped electrode pattern that is the piezoelectric pattern. The above-described problem is solved by arranging the back so as to face the center of the upper end surface of the substrate.
請求項9に記載の発明は、前記入力用すだれ状電極、前記出力用すだれ状電極および前記照射用すだれ状電極が正規型の電極パターンを有し、前記照射用すだれ状電極の電極指の長さは、前記入力用および出力用すだれ状電極の電極指の長さよりも長いことにより、上記課題を解決する。
The invention according to
請求項10に記載の発明は、前記入力用すだれ状電極、前記出力用すだれ状電極および前記照射用すだれ状電極が正規型の電極パターンを有し、前記照射用すだれ状電極の電極指の方向は、前記入力用および出力用すだれ状電極の電極指の方向に対して傾きを有することにより、上記課題を解決する。 The input interdigital electrode, the output interdigital electrode, and the irradiation interdigital electrode have a regular electrode pattern, and the direction of the electrode finger of the interdigital electrode for irradiation Solves the above problem by having an inclination with respect to the direction of the electrode fingers of the interdigital electrodes for input and output.
請求項11に記載の発明は、前記入力用すだれ状電極、前記出力用すだれ状電極および前記照射用すだれ状電極が、電極周期長が徐々に変化する分散型の電極パターンを有することにより、上記課題を解決する。
The invention described in
請求項12に記載の発明は、前記入力用すだれ状電極および前記出力用すだれ状電極が、前記入力用および出力用すだれ状電極それぞれにおける最大電極周期長に関与する一方の端の電極指が互いに接近するように配置されていることにより、上記課題を解決する。
The invention according to
請求項13に記載の発明は、前記増幅器と前記照射用すだれ状電極の間に変調器が接続された超音波照射装置であって、前記変調器に伝言信号が入力されるとともに、前記増幅信号の前記残部がキャリヤ信号として入力されることにより、前記キャリヤ信号の振幅が前記伝言信号に従って変調されてAM信号が発生し、前記照射用すだれ状電極には前記AM信号が印加される超音波照射装置を提供することにより、上記課題を解決する。
The invention according to
請求項14に記載の発明は、前記照射用すだれ状電極が少なくとも2つ備えられた超音波照射装置であって、少なくとも2つの前記照射用すだれ状電極は、前記圧電基板の前記上端面の中心に対し、点対称になるように配置されている超音波照射装置を提供することにより、上記課題を解決する。
The invention according to
本発明によれば、小型軽量なデバイス構成で物質の底部にまで効率よく到達する超音波を照射することが可能で、デバイス自身が、深さの変化する物質の表面を動く場合には、照射する超音波の照射角度や周波数を、物質の深さによって変化させることが可能なことから、物質の深さに最適な周波数での駆動を続けることが可能となる。それにより、物質の内部において連鎖的に超音波を反射させることが可能となり、従って、物質の内部を、常時、超音波エネルギーで満たされた状態にすることが可能となる。
本発明では、帰還型の遅延線発振器が構成されることにより、回路構成が簡単になり、低消費電力駆動が可能となるばかりでなく、温度変化などの環境の変化にも対応しうるデバイスを提供することが可能となる。
本発明によれば、皮膚を通して細胞質中に超音波を照射することも可能で、例えば頭部、顔面、歯茎などの部位への使用によりその効果を発揮する。また、水耕栽培への応用も可能で、植物の育成や発芽の促進などにも効果的である。また本発明によれば、物質中に音楽などを流すことも可能である。
According to the present invention, it is possible to irradiate ultrasonic waves that efficiently reach the bottom of a substance with a small and lightweight device configuration, and when the device itself moves on the surface of a substance having a varying depth, Since it is possible to change the irradiation angle and frequency of the ultrasonic wave depending on the depth of the substance, it is possible to continue driving at the optimum frequency for the depth of the substance. As a result, it is possible to reflect ultrasonic waves in a chain manner inside the substance, and therefore it is possible to keep the inside of the substance always filled with ultrasonic energy.
In the present invention, a feedback type delay line oscillator is configured to simplify the circuit configuration and enable low power consumption driving, as well as a device that can cope with environmental changes such as temperature changes. It becomes possible to provide.
According to the present invention, it is also possible to irradiate the cytoplasm with ultrasonic waves through the skin, and the effect is exhibited when used on the head, face, gums and other parts. In addition, it can be applied to hydroponics, and it is effective for growing plants and promoting germination. In addition, according to the present invention, music or the like can be passed through a substance.
本発明の超音波照射装置は、圧電基板、入力用すだれ状電極、出力用すだれ状電極、その他の少なくとも1つの照射用すだれ状電極および増幅器から成る簡単な構造を有する。 The ultrasonic irradiation apparatus of the present invention has a simple structure including a piezoelectric substrate, an interdigital transducer for input, an interdigital transducer for output, at least one other interdigital transducer for irradiation, and an amplifier.
図1は本発明の超音波照射装置の第1の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は圧電基板1、入力用すだれ状電極2、出力用すだれ状電極3、4つの照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)、増幅器4および高分子膜5から成る。高分子膜5は、図1には描かれていない。また、本実施例では4つの照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)が用いられているが、1つの照射用すだれ状電極(T1,T2,T3またはT4)のみの使用も可能である。入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3は、アルミニウム薄膜で成り、正規型の電極パターンを有し、圧電基板1の上端面の中央近傍に並んで設けられている。照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)は、アルミニウム薄膜で成り、正規型の電極パターンを有し、圧電基板1の上端面のうち中央近傍の周辺部に設けられている。照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)の電極指の長さは、入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3の電極指の長さよりも長い。照射用すだれ状電極(T1およびT3)の電極指の方向は、入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3の電極指の方向と直交しているが、照射用すだれ状電極(T2およびT4)の電極指の方向は、入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3の電極指の方向と平行である。このようにして、照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)は、圧電基板1の上端面の中心に対し、点対称になるように配置されている。なお、点対称にならないように配置することも、もちろん可能である。
FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. In this embodiment, a
図2は図1の超音波照射装置の断面図である。図2では照射用すだれ状電極(T1およびT3)と増幅器4は描かれていない。圧電基板1は、厚さ220μmの圧電セラミック薄板で成り、中央には穴が設けられている。本実施例では圧電基板1として圧電セラミック薄板が用いられているが、圧電性高分子薄膜を用いることも可能である。圧電基板1の下端面は、シリコンゴム製の高分子膜で覆われている。入力用すだれ状電極2、出力用すだれ状電極3および照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)は340μmの電極周期長を有する。このようにして、図1の超音波照射装置は小型軽量で簡単なデバイス構成を有する。
2 is a cross-sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. In FIG. 2, the interdigital transducers (T 1 and T 3 ) and the
図1の超音波照射装置において、周波数fi (i=1, 2,…, n)を有する各入力電気信号Ei (i=1, 2,…, n)が入力用すだれ状電極2に同時に印加されることにより、入力電気信号Eiに対応する一連の弾性波が圧電基板1に励振される。このとき、圧電基板1が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ことにより、圧電基板1に弾性波が効率よく励振される。各弾性波は、漏洩成分および非漏洩成分から成る。非漏洩成分は、入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3の間に穴が設けられていることにより、出力用すだれ状電極3に伝搬することはない。つまり、この穴が非漏洩成分の伝搬を遮断する役割を演ずる。従って、圧電基板1に穴を設ける代わりに、導電ペイントなどの導電性遮蔽物質を固着させることも有効である。また、導電ペイントの代わりにエポキシ樹脂などで代用することも可能である。
In the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 1, each input electric signal E i (i = 1, 2,..., N) having a frequency f i (i = 1, 2,..., N) is applied to the
図3は図1の超音波照射装置の部分断面図である。圧電基板1に励振された一連の弾性波の漏洩成分は、それぞれ縦波として物質中に、例えば、高分子膜5と接触する細胞質中に照射される。このとき高分子膜5を使用することにより、高効率で縦波を細胞質中に照射することが可能になる。細胞質中に照射された一連の縦波は、細胞質の下方境界面、例えば細胞質と骨、歯、空気などとの境界面によって反射される。これら一連の縦波が、周波数fi (i=1, 2,…, n)に対応する照射角をそれぞれ有することから、下方境界面で反射される際にもそれらの照射角に応じた反射角を有することとなる。細胞質中の縦波の経路は、例えば図3における3つの矢印で示される。図3から、反射された縦波の1つが出力用すだれ状電極3において、周波数fiのうちの1つを有する遅延電気信号として検出されることが判る。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. A leakage component of a series of elastic waves excited on the
図1の超音波照射装置では、出力用すだれ状電極3で検出された遅延電気信号は、増幅器4を介して増幅される。その増幅信号の一部は再び入力用すだれ状電極2に入力される。このようにして、入力用すだれ状電極2、出力用すだれ状電極3および増幅器4によって、周波数fiのうちの1つで駆動する帰還型の遅延線発振器が構成される。このような遅延線発振器の構成は、デバイスの小型軽量化を促進するばかりでなく、低消費電力駆動を可能とし、温度変化などの環境の変化にも対応しうるデバイスを実現する。一方、増幅信号の残部は照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)に入力され、4つの弾性波が圧電基板1に励振される。各弾性波は、漏洩成分および非漏洩成分から成る。
In the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 1, the delayed electrical signal detected by the output
図4は図1の超音波照射装置のもう1つの部分断面図である。照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)に対応する4つの弾性波の漏洩成分は、それぞれ縦波として物質中に照射され、物質の下方境界面で反射された後、物質の上方境界面によって再反射される。このようにして、連鎖的な反射が起こる。このような連鎖的な反射は、物質中を超音波エネルギーが満たされた状態にすることを可能にする。 FIG. 4 is another partial cross-sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. The leakage components of the four elastic waves corresponding to the interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3, and T 4 ) are irradiated into the material as longitudinal waves and reflected on the lower boundary surface of the material. , Re-reflected by the upper boundary surface of the material. In this way, chain reflection occurs. Such chain reflection makes it possible to fill the substance with ultrasonic energy.
図5は図1の超音波照射装置のさらにもう1つの部分断面図である。上記で述べたように、入力用すだれ状電極2からの一連の縦波は、図3に示すように、物質の下方境界面でそれぞれ反射され、反射された一連の縦波のうちの1つが出力用すだれ状電極3において遅延電気信号として検出される。このとき、出力用すだれ状電極3において遅延電気信号として検出された縦波は、物質の下方境界面と上方境界面の間の距離に相関する反射角を有する。下方境界面と上方境界面の間の距離が変化した場合の縦波の経路は、例えば図5における3つの矢印で示される。図5から、下方境界面と上方境界面の間の距離がたとえ変化しても、1つの反射された縦波が遅延電気信号として必ず出力用すだれ状電極3において検出されることが判る。つまり、物質の深さにかかわらず、周波数fiのうちの1つに対応する縦波が必ず出力用すだれ状電極3において検出される。このようにして、図1の超音波照射装置によれば、物質の深さに応じて駆動周波数や縦波の照射角を変化させることが可能となる。従って、超音波照射装置自身が物質の表面を動く場合で、動くにつれてその物質の深さが変化する場合でも、たとえば、動くにつれて細胞質の厚さが変化する皮膚の上を動く場合でも、常に最適な周波数で駆動することが可能となる。
FIG. 5 is still another partial sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. As described above, a series of longitudinal waves from the input
このようにして図1の超音波照射装置によれば、細胞質の厚さにかかわらず、細胞質中に効率よく縦波を照射することが可能である。従って、図1の超音波照射装置は、身体のマッサージ、例えば頭部、顔面、歯茎などの部位のマッサージや血行促進にも効果的であり、また、水耕栽培への応用も可能で、植物の育成や発芽の促進などにも効果的である。 Thus, according to the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 1, it is possible to efficiently irradiate longitudinal waves into the cytoplasm regardless of the thickness of the cytoplasm. Therefore, the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 1 is effective for body massage, for example, massage of the head, face, gums and other parts and blood circulation promotion, and can also be applied to hydroponics. It is also effective for nurturing and promoting germination.
図6は本発明の超音波照射装置の第2の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は、照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)の配置を除き、図1と同様な構造を有する。照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)の電極指の方向は、入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3の電極指の方向に対して傾きを有する。このようにして、照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)は、圧電基板1の上端面の中心に対し、点対称になるように配置されている。なお、点対称にならないように配置することも、もちろん可能である。
FIG. 6 is a plan view of the second embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. This embodiment has the same structure as that shown in FIG. 1 except for the arrangement of the interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) for irradiation. The direction of the electrode fingers of the irradiation interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) is inclined with respect to the direction of the electrode fingers of the input
図6の超音波照射装置では、照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)に対応する4つの縦波の照射方向は、どれもすべて、入力用すだれ状電極2から照射される一連の縦波の照射方向とは異なっている。一方、図1においては、照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)に対応する4つの縦波の照射方向は、入力用すだれ状電極2から照射される一連の縦波の照射方向と必ずしも異なっているわけではない。このようにして図6の超音波照射装置では、図1に比べ、ノイズの少ない遅延電気信号が出力用すだれ状電極3において検出される。
In the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 6, the irradiation directions of the four longitudinal waves corresponding to the irradiation interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) are all from the input
図7は本発明の超音波照射装置の第3の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は、変調器6が新たに設けられていること、入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3の代わりに入力用すだれ状電極7および出力用すだれ状電極8がそれぞれ設けられていること、照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)の代わりに照射用すだれ状電極(T5,T6,T7およびT8)がそれぞれ設けられていることを除き、図1と同様な構造を有する。入力用すだれ状電極7、出力用すだれ状電極8および照射用すだれ状電極(T5,T6,T7およびT8)は、正規型の電極パターンと、電極周期長が徐々に変化する分散型の電極パターンの両性質を併せ持つ複合型のパターンをそれぞれ有し、その電極周期長は285 〜 380μmである。分散型の電極パターンでは、2つの電極指の間の距離が徐々に変化してゆき、一方の端の電極指とその隣の電極指の間の距離が最大になるので、この一方の端の電極指が、当然、最大電極周期長に関与することとなるが、入力用すだれ状電極7および出力用すだれ状電極8は、入力用すだれ状電極7および出力用すだれ状電極8それぞれにおける最大電極周期長に関与するこの一方の端の電極指が互いに接近するように配置されている。
FIG. 7 is a plan view of the third embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. In this embodiment, a
図7の超音波照射装置では、分散型の電極パターンの採用により、広い周波数帯域の入力電気信号を入力用すだれ状電極7に供給することが可能となる。入力用すだれ状電極7に供給される入力電気信号の周波数帯域は、入力用すだれ状電極2に供給されるものに比べてかなり広く、従って、入力用すだれ状電極7から照射される縦波の照射角も、入力用すだれ状電極2から照射される縦波の照射角に比べかなり広範なものとなる。
In the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 7, it is possible to supply an input electrical signal in a wide frequency band to the
図8は図7の超音波照射装置の部分断面図である。下方境界面と上方境界面の間の距離が変化した場合の縦波の経路は、例えば図8における4つの矢印で示される。図8においても、図5と同様にして、1つの反射された縦波が遅延電気信号として必ず出力用すだれ状電極8において検出されることが判る。しかしながら、縦波の照射角は図5に比べかなり広範囲に亘っている。すなわち、分散型の電極パターンを採用することにより、広範囲に亘る照射角を有する縦波を入力用すだれ状電極7から照射することが可能となることに加え、入力用すだれ状電極7および出力用すだれ状電極8を、それぞれにおける最大電極周期長に関与する一方の端の電極指が互いに接近するように配置することにより、出力用すだれ状電極8において検出しうる縦波を増やすことが可能となる。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. The path of the longitudinal wave when the distance between the lower boundary surface and the upper boundary surface is changed is indicated by, for example, four arrows in FIG. 8 also shows that one reflected longitudinal wave is always detected at the output
図7の超音波照射装置では、出力用すだれ状電極8で検出された遅延電気信号は、増幅器4を介して増幅される。その増幅信号の一部は再び入力用すだれ状電極7に入力される。このようにして、入力用すだれ状電極7、出力用すだれ状電極8および増幅器4によって帰還型の遅延線発振器が構成される。一方、増幅信号の残部はキャリヤ信号として変調器6に入力される。このとき、人の耳に聞こえる伝言信号が変調器6に入力されると、キャリヤ信号の振幅がその伝言信号に従って変調されて、その結果、AM信号が発生する。このようにして、照射用すだれ状電極(T5,T6,T7およびT8)にそのAM信号が印加されると、圧電基板1に4つの弾性波が効率よく励振される。各弾性波の漏洩成分は縦波として物質中に照射され、物質の下方境界面で反射された後、物質の上方境界面によって再反射される。このようにして、連鎖的な反射が起こる。従って、図7の超音波照射装置によれば、たとえば音楽などの伝言信号を効果的に物質中、たとえば植物を育成中の液中などに伝達することが可能となる。
In the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 7, the delayed electrical signal detected by the output
図9は本発明の超音波照射装置の第4の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は、照射用すだれ状電極(T5,T6,T7およびT8)の配置を除き、図7と同様な構造を有する。図6と同様にして、照射用すだれ状電極(T5,T6,T7およびT8)の電極指の方向は、入力用すだれ状電極7および出力用すだれ状電極8の電極指の方向に対して傾きを有する。このようにして、照射用すだれ状電極(T5,T6,T7およびT8)は、圧電基板1の上端面の中心に対し、点対称になるように配置されている。なお、点対称にならないように配置することも、もちろん可能である。このようにして図9の超音波照射装置では、図7に比べ、ノイズの少ない遅延電気信号が出力用すだれ状電極3において検出される。
FIG. 9 is a plan view of the fourth embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. This embodiment has the same structure as that shown in FIG. 7 except for the arrangement of the interdigital electrodes (T 5 , T 6 , T 7 and T 8 ) for irradiation. In the same manner as in FIG. 6, the direction of the electrode fingers of the irradiation interdigital electrodes (T 5 , T 6 , T 7 and T 8 ) is the direction of the input
図10は本発明の超音波照射装置の第5の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は、圧電基板1の代わりに圧電基板9が使用されていること、入力用すだれ状電極2および出力用すだれ状電極3の代わりに入力用すだれ状電極10および出力用すだれ状電極11がそれぞれ設けられていること、照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)の代わりに照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)がそれぞれ設けられていることを除き、図1と同様な構造を有する。圧電基板9の上端面の中心には、導電ペイントで成る導電性遮蔽物質12が固着されている。入力用すだれ状電極10、出力用すだれ状電極11および照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)は、アルミニウム薄膜で成り、円弧状の電極パターンを有する。この円弧状の電極パターンは、90°の開口角を有し、340μmの電極周期長を有する。照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)は、円弧状の電極パターンの開口が圧電基板9の上端面の中心に向くように配置されている。このようにして、照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)は、圧電基板9の上端面の中心に対し、点対称になるように配置されている。なお、点対称にならないように配置することも、もちろん可能である。
FIG. 10 is a plan view of the fifth embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. In this embodiment, the
図10の超音波照射装置では、入力用すだれ状電極10に周波数fiの入力電気信号Eiを供給することにより圧電基板9に一連の弾性波が励振されるが、導電性遮蔽物質12は、これらの弾性波の非漏洩成分の伝搬を遮断する役割を演ずる。図10の超音波照射装置は、入力用すだれ状電極10および照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)から照射される縦波の照射方向が図1の入力用すだれ状電極2および照射用すだれ状電極(T1,T2,T3およびT4)から照射される縦波の照射方向とは異なることを除いて、図1と同様な機能を果たす。
In the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 10, a series of elastic waves are excited on the
図11は本発明の超音波照射装置の第6の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は、照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)の配置を除き、図10と同様な構造を有する。照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)は、円弧状の電極パターンの開口が圧電基板9の上端面の中心に背を向けるように配置されている。このようにして、照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)は、圧電基板9の上端面の中心に対し、点対称になるように配置されている。なお、点対称にならないように配置することも、もちろん可能である。図11の超音波照射装置は、照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)から照射される縦波の照射方向が図10とは異なることを除いて、図10と同様な機能を果たす。
FIG. 11 is a plan view of the sixth embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. This example has the same structure as that of FIG. 10 except for the arrangement of the interdigital electrodes (T 9 , T 10 , T 11, and T 12 ) for irradiation. The interdigital electrodes (T 9 , T 10 , T 11, and T 12 ) for irradiation are arranged such that the opening of the arc-shaped electrode pattern faces the center of the upper end surface of the
図12は本発明の超音波照射装置の第7の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は、入力用すだれ状電極10および出力用すだれ状電極11の代わりに入力用すだれ状電極13および出力用すだれ状電極14がそれぞれ設けられていること、照射用すだれ状電極(T9,T10,T11およびT12)の代わりに照射用すだれ状電極(T13,T14およびT15)が設けられていることを除き、図10と同様な構造を有する。入力用すだれ状電極13、出力用すだれ状電極14および照射用すだれ状電極(T13,T14およびT15)は、120°の開口角をする円弧状の電極パターンと、285 〜 380μmの電極周期長を有する分散型の電極パターンの両性質を併せ持つ複合型のパターンをそれぞれ有する。分散型の電極パターンでは、2つの電極指の間の距離が徐々に変化してゆき、一方の端の電極指とその隣の電極指の間の距離が最大になるので、この一方の端の電極指が、当然、最大電極周期長に関与することとなるが、入力用すだれ状電極13および出力用すだれ状電極14は、入力用すだれ状電極13および出力用すだれ状電極14それぞれにおける最大電極周期長に関与するこの一方の端の電極指が互いに接近するように配置されている。図12の超音波照射装置は、入力用すだれ状電極13および照射用すだれ状電極(T13,T14およびT15)から照射される縦波の照射方向が図7の入力用すだれ状電極7および照射用すだれ状電極(T5,T6,T7およびT8)から照射される縦波の照射方向とは異なることを除いて、図7と同様な機能を果たす。
FIG. 12 is a plan view of the seventh embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. In this embodiment, instead of the input
図13は本発明の超音波照射装置の第8の実施例を上方から見たときの平面図である。本実施例は、入力用すだれ状電極13および出力用すだれ状電極14の代わりに入力用すだれ状電極7および出力用すだれ状電極8がそれぞれ設けられていることを除き、図12と同様な構造を有する。図13の超音波照射装置は、入力用すだれ状電極7から照射される縦波の照射方向が図7と同様であることを除いて、図12と同様な機能を果たす。
FIG. 13 is a plan view of the eighth embodiment of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention as viewed from above. This embodiment has the same structure as that shown in FIG. 12 except that an input
1 圧電基板
2 入力用すだれ状電極
3 出力用すだれ状電極
4 増幅器
5 高分子膜
6 変調器
7 入力用すだれ状電極
8 出力用すだれ状電極
9 圧電基板
10 入力用すだれ状電極
11 出力用すだれ状電極
12 導電性遮蔽物質
13 入力用すだれ状電極
14 出力用すだれ状電極
T1,T2,T3,T4 照射用すだれ状電極
T5,T6,T7,T8 照射用すだれ状電極
T9,T10,T11,T12 照射用すだれ状電極
T13,T14,T15 照射用すだれ状電極
DESCRIPTION OF
11 Interdigital electrode for
T 1, T 2, T 3 ,
T 5, T 6, T 7 ,
T 9, T 10, T 11 ,
Interdigital electrode for T 13 , T 14 , T 15 irradiation
Claims (14)
An ultrasonic irradiation apparatus provided with at least two interdigital electrodes for irradiation, wherein at least two interdigital electrodes for irradiation are point-symmetric with respect to the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1 arranged.
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