JP4547580B2 - Ultrasonic irradiation device - Google Patents

Ultrasonic irradiation device Download PDF

Info

Publication number
JP4547580B2
JP4547580B2 JP2005309203A JP2005309203A JP4547580B2 JP 4547580 B2 JP4547580 B2 JP 4547580B2 JP 2005309203 A JP2005309203 A JP 2005309203A JP 2005309203 A JP2005309203 A JP 2005309203A JP 4547580 B2 JP4547580 B2 JP 4547580B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
interdigital
input
ultrasonic irradiation
irradiation apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005309203A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007123967A (en
Inventor
耕司 戸田
Original Assignee
耕司 戸田
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 耕司 戸田 filed Critical 耕司 戸田
Priority to JP2005309203A priority Critical patent/JP4547580B2/en
Publication of JP2007123967A publication Critical patent/JP2007123967A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4547580B2 publication Critical patent/JP4547580B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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。
特開2001―309496号 特開2001―309494号
As a transducer for irradiating an elastic wave, a piezoelectric transducer in a thickness vibration mode in which the driving frequency depends on the thickness of the piezoelectric substrate is widely used. This type of transducer has a problem that the operating frequency is single and it is difficult to obliquely enter ultrasonic waves in liquid. When a piezoelectric substrate whose thickness is sufficiently thick compared to the wavelength is in contact with the liquid, the interdigital transducer provided on the piezoelectric substrate functions as a leaky wave transducer at the interface between the liquid and the solid. It is possible to irradiate ultrasonic waves into the liquid. However, the leaky surface acoustic wave propagating through the piezoelectric substrate has only one mode without velocity dispersion. Therefore, this transducer has a problem that it is limited to operation in a single frequency band, and the direction of ultrasonic wave irradiation is limited to be perpendicular to the piezoelectric substrate or at a certain angle. Therefore, in order to enable adjustment of the irradiation angle and operation in a plurality of frequency bands, ultrasonic devices capable of sweeping ultrasonic waves into a substance with a small and light device configuration have been disclosed one after another (Patent Document 1). And 2). However, since these devices do not take into account the depth of the substance, it is difficult to irradiate ultrasonic waves that efficiently reach the bottom of the substance. Furthermore, since these devices do not assume that the device itself moves on the surface of a material whose depth changes, it is difficult to continue driving at a frequency optimum for the depth of the material.
JP 2001-309596 A JP 2001-309494 A

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 claim 1 is an ultrasonic irradiation apparatus comprising a piezoelectric substrate, an input interdigital transducer, an output interdigital transducer, at least one other interdigital transducer and an amplifier, the input interdigital transducer The interdigital electrode and the output interdigital electrode are arranged side by side in the vicinity of the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate, and the interdigital electrode for irradiation is a periphery of the upper end surface of the piezoelectric substrate near the center. provided in part, to the input interdigital transducer, the frequency f i (i = 1, 2 , ..., n) each of the input electric signal E i with (i = 1, 2, ... , n) simultaneously By being applied, a series of elastic waves corresponding to the input electric signal E i is excited on the piezoelectric substrate, and the leakage components of the series of elastic waves are respectively irradiated into the material as longitudinal waves, A series of longitudinal waves reflected and reflected by the lower interface of the material One of out, is detected as delayed electric signal in interdigital transducer for the output, the delayed electric signal has one of said frequency f i, the one of the frequency f i, the Correlated to the distance between the lower interface of the material and the upper interface of the material, the delayed electrical signal is amplified by the amplifier and a portion of the amplified signal is again applied to the input interdigital electrode. Thus, a feedback-type delay line oscillator that is driven by the one of the frequencies f i is configured, and the remainder of the amplified signal is applied to the irradiation interdigital electrode, whereby the piezoelectric substrate is applied. The elastic wave is excited, and the leakage component of the elastic wave is irradiated into the material as a longitudinal wave, reflected by the lower boundary surface of the material, and then re-reflected by the upper boundary surface of the material. Chained The above problem is solved by providing an ultrasonic irradiation apparatus characterized in that reflection occurs.

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 claim 2 solves the above problem by providing a polymer film on the lower end surface of the piezoelectric substrate.

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 claim 4 solves the above-mentioned problem by a conductive shielding material being fixed between the input interdigital electrode and the output interdigital electrode of the piezoelectric substrate.

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 claim 9 is characterized in that the input interdigital electrodes, the output interdigital electrodes, and the irradiation interdigital electrodes have a regular electrode pattern, and the length of the electrode fingers of the interdigital electrodes for irradiation. This solves the above problem by being longer than the length of the electrode fingers of the input and output interdigital electrodes.

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 claim 11 is characterized in that the input interdigital electrode, the output interdigital electrode, and the irradiation interdigital electrode have a dispersive electrode pattern in which an electrode period length is gradually changed. Solve the problem.

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 claim 12 is characterized in that the input interdigital electrode and the output interdigital electrode are arranged such that the electrode fingers at one end involved in the maximum electrode period length in the input and output interdigital electrodes are The problem is solved by being arranged so as to approach each other.

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 claim 13 is an ultrasonic irradiation apparatus in which a modulator is connected between the amplifier and the interdigital transducer for irradiation, and a message signal is input to the modulator, and the amplified signal Is input as a carrier signal, the amplitude of the carrier signal is modulated in accordance with the message signal to generate an AM signal, and the AM signal is applied to the irradiation interdigital electrode. The above-described problem is solved by providing an apparatus.

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 claim 14 is an ultrasonic irradiation apparatus provided with at least two of the interdigital electrodes for irradiation, wherein at least two of the interdigital electrodes for irradiation are the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate. On the other hand, the said subject is solved by providing the ultrasonic irradiation apparatus arrange | positioned so that it may become point symmetrical.

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(T,T,TおよびT)、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(T,T,TおよびT)が用いられているが、1つの照射用すだれ状電極(T,T,TまたはT)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(T,T,TおよびT)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(T,T,TおよびT)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(TおよびT)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(TおよびT)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(T,T,TおよびT)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 piezoelectric substrate 1, an input interdigital electrode 2, an output interdigital electrode 3, four irradiation interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ), an amplifier 4 and a polymer film 5 are used. Consists of. The polymer film 5 is not drawn in FIG. In this embodiment, four interdigital electrodes for irradiation (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) are used, but one interdigital electrode for irradiation (T 1 , T 2 , T 3 or It is also possible to use only T 4 ). The input interdigital electrode 2 and the output interdigital electrode 3 are made of an aluminum thin film, have a regular electrode pattern, and are arranged in the vicinity of the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 1. The interdigital transducers (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) are made of an aluminum thin film, have a regular electrode pattern, and are provided on the upper end surface of the piezoelectric substrate 1 at the periphery near the center. ing. The length of the electrode fingers of the irradiation interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) is longer than the length of the electrode fingers of the input interdigital electrodes 2 and the output interdigital electrodes 3. The direction of the electrode fingers of the irradiation interdigital electrodes (T 1 and T 3 ) is orthogonal to the direction of the electrode fingers of the input interdigital electrodes 2 and the output interdigital electrodes 3, but the irradiation interdigital electrodes ( The direction of the electrode fingers of T 2 and T 4 ) is parallel to the direction of the electrode fingers of the input interdigital electrode 2 and the output interdigital electrode 3. In this way, the interdigital transducers (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) are arranged so as to be point-symmetric with respect to the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 1. Of course, it is possible to arrange them so as not to be point-symmetric.

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(TおよびT)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(T,T,TおよびT)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 amplifier 4 are not drawn. The piezoelectric substrate 1 is made of a piezoelectric ceramic thin plate having a thickness of 220 μm, and a hole is provided in the center. In this embodiment, a piezoelectric ceramic thin plate is used as the piezoelectric substrate 1, but a piezoelectric polymer thin film can also be used. The lower end surface of the piezoelectric substrate 1 is covered with a polymer film made of silicon rubber. The input interdigital electrode 2, the output interdigital electrode 3 and the irradiation interdigital electrode (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) have an electrode period length of 340 μm. In this way, the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 1 has a small, light and simple device configuration.

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 interdigital electrode 2 for input. By applying them simultaneously, a series of elastic waves corresponding to the input electric signal E i is excited on the piezoelectric substrate 1. At this time, the piezoelectric substrate 1 is formed of a piezoelectric ceramic thin plate, and the direction of the polarization axis thereof is parallel to the thickness direction, whereby elastic waves are efficiently excited in the piezoelectric substrate 1. Each elastic wave consists of a leakage component and a non-leakage component. The non-leakage component does not propagate to the output interdigital electrode 3 because the hole is provided between the input interdigital electrode 2 and the output interdigital electrode 3. That is, this hole plays a role of blocking the propagation of non-leakage components. Therefore, instead of providing a hole in the piezoelectric substrate 1, it is also effective to fix a conductive shielding material such as a conductive paint. Further, an epoxy resin or the like can be substituted for the conductive paint.

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 piezoelectric substrate 1 is irradiated as a longitudinal wave into the substance, for example, into the cytoplasm in contact with the polymer film 5. At this time, by using the polymer film 5, longitudinal waves can be irradiated into the cytoplasm with high efficiency. A series of longitudinal waves irradiated into the cytoplasm is reflected by a lower boundary surface of the cytoplasm, for example, a boundary surface between the cytoplasm and bone, teeth, air, or the like. Since these series of longitudinal waves have irradiation angles corresponding to the frequencies f i (i = 1, 2,..., N), they are reflected according to the irradiation angles even when reflected at the lower boundary surface. Will have corners. The longitudinal wave path in the cytoplasm is indicated by, for example, three arrows in FIG. From Figure 3, in one of the output interdigital transducer 3 of the reflected longitudinal wave, it can be seen that are detected as delayed electric signal having one of frequencies f i.

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(T,T,TおよびT)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 interdigital electrode 3 is amplified via the amplifier 4. A part of the amplified signal is input to the interdigital transducer 2 again. In this manner, the input interdigital transducer 2, the output interdigital electrode 3 and the amplifier 4, the delay line oscillator feedback type driven by one consists of the frequency f i. Such a configuration of the delay line oscillator not only promotes reduction in size and weight of the device, but also realizes a device that can be driven with low power consumption and can cope with environmental changes such as temperature changes. On the other hand, the remainder of the amplified signal is input to the irradiation interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ), and four elastic waves are excited on the piezoelectric substrate 1. Each elastic wave consists of a leakage component and a non-leakage component.

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(T,T,TおよびT)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 interdigital electrode 2 are reflected respectively at the lower boundary surface of the material, as shown in FIG. 3, and one of the reflected series of longitudinal waves is The output interdigital electrode 3 detects the delayed electric signal. At this time, the longitudinal wave detected as the delayed electrical signal in the output interdigital electrode 3 has a reflection angle that correlates with the distance between the lower boundary surface and the upper boundary surface of the substance. 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, three arrows in FIG. From FIG. 5, it can be seen that even if the distance between the lower boundary surface and the upper boundary surface changes, one reflected longitudinal wave is always detected as a delayed electric signal at the output interdigital electrode 3. In other words, regardless of the depth of the material, longitudinal waves corresponding to one is always detected at the output interdigital transducer 3 of the frequency f i. Thus, according to the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 1, it becomes possible to change the drive frequency and the irradiation angle of a longitudinal wave according to the depth of a substance. Therefore, even when the ultrasonic irradiation device itself moves on the surface of the substance, even when the depth of the substance changes as it moves, for example, when it moves over the skin where the thickness of the cytoplasm changes as it moves, it is always optimal. It is possible to drive at a different frequency.

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(T,T,TおよびT)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(T,T,TおよびT)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(T,T,TおよびT)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 interdigital electrodes 2 and the output interdigital electrodes 3. In this way, the interdigital transducers (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) are arranged so as to be point-symmetric with respect to the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 1. Of course, it is possible to arrange them so as not to be point-symmetric.

図6の超音波照射装置では、照射用すだれ状電極(T,T,TおよびT)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(T,T,TおよびT)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 interdigital electrode 2. It is different from the irradiation direction of a series of longitudinal waves to be irradiated. On the other hand, in FIG. 1, the irradiation directions of four longitudinal waves corresponding to the interdigital electrodes for irradiation (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) are a series of vertical beams irradiated from the interdigital electrodes 2 for input. The direction of wave irradiation is not necessarily different. In this way, in the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 6, the delayed electrical signal with less noise is detected at the output interdigital electrode 3 as compared with FIG. 1.

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(T,T,TおよびT)の代わりに照射用すだれ状電極(T,T,TおよびT)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(T,T,TおよびT)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 modulator 6 is newly provided, and an input interdigital electrode 7 and an output interdigital electrode 8 are provided in place of the input interdigital electrode 2 and the output interdigital electrode 3, respectively. And an interdigital transducer (T 5 , T 6 , T 7 and T 8 ) is provided in place of the interdigital transducer (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ). The structure is the same as that shown in FIG. The interdigital electrode 7 for input, the interdigital electrode 8 for output, and the interdigital electrode for irradiation (T 5 , T 6 , T 7 and T 8 ) have a regular electrode pattern and dispersion in which the electrode period length gradually changes. Each has a composite type pattern having both properties of the type electrode pattern, and its electrode period length is 285 to 380 μm. In the distributed electrode pattern, the distance between the two electrode fingers gradually changes, and the distance between the electrode finger on one end and the adjacent electrode finger becomes the maximum. Of course, the electrode fingers are involved in the maximum electrode period length, but the input interdigital electrode 7 and the output interdigital electrode 8 are the maximum electrodes in the input interdigital electrode 7 and the output interdigital electrode 8, respectively. The electrode fingers at one end involved in the cycle length are arranged so as to approach each other.

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 interdigital electrodes 7 by adopting a distributed electrode pattern. The frequency band of the input electric signal supplied to the input interdigital electrode 7 is considerably wider than that of the input electric signal supplied to the input interdigital electrode 2, and accordingly, the longitudinal wave irradiated from the input interdigital electrode 7 The irradiation angle is also considerably wider than the irradiation angle of the longitudinal wave irradiated from the interdigital transducer 2 for input.

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 interdigital electrode 8 as a delayed electrical signal, as in FIG. However, the irradiation angle of the longitudinal wave is considerably wide as compared with FIG. That is, by adopting a dispersive electrode pattern, it is possible to irradiate a longitudinal wave having an irradiation angle over a wide range from the interdigital electrode 7 for input, as well as the interdigital electrode 7 for input and the output electrode. By arranging the interdigital electrodes 8 so that the electrode fingers at one end involved in the maximum electrode cycle length in each approach each other, it is possible to increase the longitudinal waves that can be detected in the output interdigital electrodes 8. Become.

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(T,T,TおよびT)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 interdigital electrode 8 is amplified via the amplifier 4. A part of the amplified signal is input again to the interdigital electrode 7 for input. In this way, the input interdigital electrode 7, the output interdigital electrode 8, and the amplifier 4 constitute a feedback type delay line oscillator. On the other hand, the remainder of the amplified signal is input to the modulator 6 as a carrier signal. At this time, when a message signal that can be heard by human ears is input to the modulator 6, the amplitude of the carrier signal is modulated in accordance with the message signal, and as a result, an AM signal is generated. In this way, when the AM signal is applied to the interdigital transducers (T 5 , T 6 , T 7 and T 8 ), four elastic waves are efficiently excited on the piezoelectric substrate 1. The leakage component of each elastic wave is irradiated into the material as a longitudinal wave, reflected by the lower boundary surface of the material, and then re-reflected by the upper boundary surface of the material. In this way, chain reflection occurs. Therefore, according to the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 7, it becomes possible to effectively transmit a message signal such as music to a substance, for example, a liquid in which a plant is growing.

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(T,T,TおよびT)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(T,T,TおよびT)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(T,T,TおよびT)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 interdigital electrodes 7 and the output interdigital electrodes 8. With a slope. In this way, the irradiation interdigital electrodes (T 5 , T 6 , T 7 and T 8 ) are arranged so as to be point-symmetric with respect to the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 1. Of course, it is possible to arrange them so as not to be point-symmetric. In this manner, in the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 9, the delayed electrical signal with less noise is detected at the output interdigital electrode 3 as compared with FIG. 7.

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(T,T,TおよびT)の代わりに照射用すだれ状電極(T,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(T,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(T,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(T,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 piezoelectric substrate 9 is used instead of the piezoelectric substrate 1, and the input interdigital electrode 10 and the output interdigital electrode 11 instead of the input interdigital electrode 2 and the output interdigital electrode 3. Are provided, and instead of the irradiation interdigital electrodes (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ), the irradiation interdigital electrodes (T 9 , T 10 , T 11 and T 12 ) are provided, respectively. Except for the above, it has the same structure as FIG. A conductive shielding material 12 made of conductive paint is fixed to the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 9. Input interdigital transducer 10, the output interdigital transducer 11 and the irradiation IDT (T 9, T 10, T 11 and T 12) is made of an aluminum thin film, it has an arc-shaped electrode pattern. This arc-shaped electrode pattern has an opening angle of 90 ° and an electrode cycle length of 340 μm. The interdigital electrodes (T 9 , T 10 , T 11 and T 12 ) for irradiation are arranged so that the opening of the arc-shaped electrode pattern faces the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 9. In this way, the interdigital transducers (T 9 , T 10 , T 11 and T 12 ) are arranged so as to be point-symmetric with respect to the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 9. Of course, it is possible to arrange them so as not to be point-symmetric.

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(T,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(T,T,TおよびT)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 piezoelectric substrate 9 by supplying the input electrical signal E i having the frequency f i to the interdigital electrode 10 for input. It plays the role of blocking the propagation of non-leakage components of these elastic waves. The ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 10 has an input interdigital transducer of FIG. 1 in which the irradiation direction of longitudinal waves irradiated from the interdigital transducer 10 and the interdigital transducers (T 9 , T 10 , T 11 and T 12 ). The same function as in FIG. 1 is achieved except that the irradiation direction of the longitudinal wave irradiated from the electrode 2 and the interdigital transducers (T 1 , T 2 , T 3 and T 4 ) is different.

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(T,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(T,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(T,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(T,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 piezoelectric substrate 9. In this way, the interdigital transducers (T 9 , T 10 , T 11 and T 12 ) are arranged so as to be point-symmetric with respect to the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate 9. Of course, it is possible to arrange them so as not to be point-symmetric. The ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 11 is the same as that of FIG. 10 except that the irradiation direction of longitudinal waves emitted from the interdigital electrodes (T 9 , T 10 , T 11, and T 12 ) is different from that of FIG. Performs similar functions.

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(T,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(T,T,TおよびT)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 interdigital electrode 10 and the output interdigital electrode 11, an input interdigital electrode 13 and an output interdigital electrode 14 are provided, and an irradiation interdigital electrode (T 9 , T 10 , T 11, and T 12 ) have the same structure as that shown in FIG. 10 except that an interdigital transducer for irradiation (T 13 , T 14, and T 15 ) is provided. The interdigital electrode 13 for input, the interdigital electrode 14 for output, and the interdigital electrode for irradiation (T 13 , T 14 and T 15 ) are arc-shaped electrode patterns having an opening angle of 120 ° and electrodes of 285 to 380 μm. Each has a composite pattern having both properties of a dispersive electrode pattern having a periodic length. In the distributed electrode pattern, the distance between the two electrode fingers gradually changes, and the distance between the electrode finger on one end and the adjacent electrode finger becomes the maximum. Of course, the electrode fingers are involved in the maximum electrode cycle length. The input interdigital electrodes 13 and the output interdigital electrodes 14 are the maximum electrodes in the input interdigital electrodes 13 and the output interdigital electrodes 14, respectively. The electrode fingers at one end involved in the cycle length are arranged so as to approach each other. The ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 12 has an input interdigital electrode 7 shown in FIG. 7 in which the irradiation direction of longitudinal waves emitted from the input interdigital electrode 13 and the interdigital irradiation electrodes (T 13 , T 14 and T 15 ). The same function as that of FIG. 7 is achieved except that the irradiation direction of the longitudinal wave irradiated from the interdigital electrodes (T 5 , T 6 , T 7 and T 8 ) is different.

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 interdigital electrode 7 and an output interdigital electrode 8 are provided in place of the input interdigital electrode 13 and the output interdigital electrode 14. Have The ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 13 performs the same function as FIG. 12 except that the irradiation direction of the longitudinal wave irradiated from the interdigital transducer 7 is the same as that of FIG.

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The top view when the 1st Example of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention is seen from the upper part 図1の超音波照射装置の断面図1 is a cross-sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 図1の超音波照射装置の部分断面図Partial sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 図1の超音波照射装置のもう1つの部分断面図Another partial cross-sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 図1の超音波照射装置のさらにもう1つの部分断面図Still another partial cross-sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 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The top view when the 2nd Example of the ultrasonic irradiation apparatus of this invention is seen from upper direction 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The top view when the 3rd example of the ultrasonic irradiation device of the present invention is seen from the upper part 図7の超音波照射装置の部分断面図Partial sectional view of the ultrasonic irradiation apparatus of FIG. 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The top view when the 4th example of the ultrasonic irradiation device of the present invention is seen from the upper part 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The top view when the 5th example of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention is seen from the upper part 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The top view when the 6th example of the ultrasonic irradiation device of the present invention is seen from the upper part 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The top view when the 7th Example of the ultrasonic irradiation apparatus of this invention is seen from upper direction 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The top view when the 8th example of the ultrasonic irradiation apparatus of the present invention is seen from the upper part

符号の説明Explanation of symbols

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
T,T,T,T 照射用すだれ状電極
T,T,T,T 照射用すだれ状電極
T,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 SYMBOLS 1 Piezoelectric substrate 2 Input interdigital electrode 3 Output interdigital electrode 4 Amplifier 5 Polymer film 6 Modulator 7 Input interdigital electrode 8 Output interdigital electrode 9 Piezoelectric substrate 10 Input interdigital electrode
11 Interdigital electrode for output 12 Conductive shielding material 13 Interdigital electrode for input 14 Interdigital electrode for output
T 1, T 2, T 3 , T 4 irradiated IDT
T 5, T 6, T 7 , T 8 irradiated IDT
T 9, T 10, T 11 , T 12 irradiated IDT
Interdigital electrode for T 13 , T 14 , T 15 irradiation

Claims (14)

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。 An ultrasonic irradiation apparatus comprising a piezoelectric substrate, an input interdigital electrode, an output interdigital electrode, at least one other interdigital electrode and an amplifier, wherein the input interdigital electrode and the output interdigital electrode Are arranged side by side in the vicinity of the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate, and the interdigital electrodes for irradiation are provided in the periphery of the upper end surface of the piezoelectric substrate in the vicinity of the center. Each input electric signal E i (i = 1, 2,..., N) having a frequency f i (i = 1, 2,..., N) is simultaneously applied to the interdigital electrodes, thereby the input electric signal. A series of elastic waves corresponding to the signal E i is excited on the piezoelectric substrate, and the leakage components of the series of elastic waves are each reflected as a longitudinal wave in the substance and then reflected by the lower boundary surface of the substance, One of the reflected series of longitudinal waves is Detected in use interdigital transducer as a delayed electric signal, said delayed electric signal has one of said frequency f i, said one of said frequency f i is said lower boundary surface of the material Correlated to the distance between the upper boundary surfaces of the substance, the delayed electrical signal is amplified by the amplifier, and a part of the amplified signal is again applied to the interdigital electrode for input, so that the frequency f A feedback type delay line oscillator driven by the one of i is configured, and by applying the remainder of the amplified signal to the irradiation interdigital electrode, an elastic wave is excited in the piezoelectric substrate, The leakage component of the elastic wave is irradiated into the material as a longitudinal wave, reflected by the lower boundary surface of the material, and then re-reflected by the upper boundary surface of the material, thereby causing chained reflection. Features An ultrasonic irradiation device. 前記圧電基板の下端面に高分子膜が設けられている請求項1に記載の超音波照射装置。 The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein a polymer film is provided on a lower end surface of the piezoelectric substrate. 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請求項1または2に記載の超音波照射装置。 The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein a hole is provided between the input interdigital electrode and the output interdigital electrode of the piezoelectric substrate, or a shielding substance is fixed. 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請求項1または2に記載の超音波照射装置。 The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein a conductive shielding material is fixed between the input interdigital electrode and the output interdigital electrode of the piezoelectric substrate. 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請求項1,2,3または4に記載の超音波照射装置。 The super substrate according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the piezoelectric substrate is made of a piezoelectric polymer thin film or a piezoelectric ceramic thin plate, and a direction of a polarization axis of the piezoelectric ceramic thin plate is parallel to a thickness direction thereof. Sonic irradiation device. 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請求項1に記載の超音波照射装置。 The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein the input interdigital electrode and the output interdigital electrode have a regular electrode pattern or an arc-shaped electrode pattern. 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請求項1に記載の超音波照射装置。 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 facing the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, arranged as described above. 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請求項1に記載の超音波照射装置。 The irradiation interdigital electrode 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 back of the center of the upper end surface of the piezoelectric substrate. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic irradiation apparatus is disposed so as to face. 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請求項1に記載の超音波照射装置。 The input interdigital electrode, the output interdigital electrode, and the irradiation interdigital electrode have regular electrode patterns, and the length of the electrode finger of the irradiation interdigital electrode is the input and output The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic irradiation apparatus is longer than the length of the electrode finger of the interdigital electrode. 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請求項1に記載の超音波照射装置。 The interdigital electrodes for input, the interdigital electrodes for output, and the interdigital electrodes for irradiation have regular electrode patterns, and the direction of the electrode fingers of the interdigital electrodes for irradiation is the interdigital for input and output The ultrasonic irradiation apparatus of Claim 1 which has inclination with respect to the direction of the electrode finger of a electrode. 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は、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請求項1に記載の超音波照射装置。 2. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein the input interdigital electrode, the output interdigital electrode, and the irradiation interdigital electrode have a dispersive electrode pattern in which an electrode cycle length gradually changes. 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請求項11に記載の超音波照射装置。 The interdigital electrodes for input and the interdigital electrodes for output are arranged such that electrode fingers at one end involved in the maximum electrode period length in the input and output interdigital electrodes approach each other. Item 12. The ultrasonic irradiation apparatus according to Item 11. 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信号が印加される請求項1に記載の超音波照射装置。 An ultrasonic irradiation apparatus in which a modulator is connected between the amplifier and the interdigital transducer for irradiation, and a message signal is input to the modulator and the remaining portion of the amplified signal is input as a carrier signal. 2. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein the amplitude of the carrier signal is modulated according to the message signal to generate an AM signal, and the AM signal is applied to the irradiation interdigital electrode. 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請求項1に記載の超音波照射装置。
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.
JP2005309203A 2005-10-25 2005-10-25 Ultrasonic irradiation device Expired - Fee Related JP4547580B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005309203A JP4547580B2 (en) 2005-10-25 2005-10-25 Ultrasonic irradiation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005309203A JP4547580B2 (en) 2005-10-25 2005-10-25 Ultrasonic irradiation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007123967A JP2007123967A (en) 2007-05-17
JP4547580B2 true JP4547580B2 (en) 2010-09-22

Family

ID=38147364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005309203A Expired - Fee Related JP4547580B2 (en) 2005-10-25 2005-10-25 Ultrasonic irradiation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4547580B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5541946B2 (en) * 2010-02-26 2014-07-09 オリンパス株式会社 Ultrasonic therapy device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001309496A (en) * 2000-04-21 2001-11-02 Koji Toda Ultrasonic wave irradiation device
JP2001309494A (en) * 2000-04-21 2001-11-02 Koji Toda Ultrasonic signal irradiating device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001309496A (en) * 2000-04-21 2001-11-02 Koji Toda Ultrasonic wave irradiation device
JP2001309494A (en) * 2000-04-21 2001-11-02 Koji Toda Ultrasonic signal irradiating device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007123967A (en) 2007-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100904812B1 (en) An apparatus for noninvasively applying an ultrasound excitation signal
ES2527092T3 (en) Megasonic processing apparatus with frequency scanning of thick mode transducers
JP4769423B2 (en) Liquid stirring device
JP5054093B2 (en) Sonic mode control in tissue healing applications
JP2012130920A (en) Concentration and dispersion of small particles in small volume of fluid caused by using acoustic energy
US10933451B2 (en) Ultrasonic fluid clearing systems
DE60239821D1 (en) RADIAL POWER MEGA SONIC CONVERTER
US7262542B2 (en) Ultrasound radiation device into a material
RU2332266C1 (en) Ultrasonic vibration system
JP4547580B2 (en) Ultrasonic irradiation device
JP4324653B2 (en) Ultrasonic cleaning equipment
JP4523328B2 (en) Ultrasonic probe
WO2021108281A3 (en) Energy confinement in acoustic wave devices
JP2006093636A (en) Method and device for bonding semiconductor chip
JP2003333694A (en) Ultrasonic probe
JP2013519328A (en) Ultrasonic probe using back acoustic matching layer
JP2019153638A (en) Ultrasonic cleaning apparatus, cleaning method and oscillator
WO2014174730A1 (en) Ultrasound generation device
JP4045586B2 (en) Ultrasonic irradiation device
JP3309749B2 (en) Ultrasonic cleaning equipment
JP4356100B2 (en) Ultrasonic irradiation device
JP5605567B2 (en) Array type ultrasonic transmitter
JPH07322395A (en) Microphone in liquid to irradiate it with ultrasonic wave
JP4356101B2 (en) Ultrasonic signal irradiation device
JP2972857B2 (en) Flexural vibration transducer array

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080123

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100525

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees