JPH06261908A - 超音波送波器およびこの送波器を備えた結石破砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高電界駆動でも出力音圧が飽和せず、高電界値
に対する出力音圧の線形性を保持し、大きな出力エネル
ギを放射でき、成形加工が容易な超音波送波器およびこ
の送波器を備えた結石破砕装置を提供することを目的と
する。 【構成】この超音波送波器は、整列配置された複数個の
圧電振動子２８と、各圧電振動子２８に高電圧パルスを
印加する高電圧パルス発生回路２９とを備え、各圧電振
動子２８に高電圧パルスを印加させて超音波を発生させ
る超音波送波器１８において、前記圧電振動子２８は、
その開口幅ｄ（ｍ）を駆動周波数ｆ（Ｈｚ）によりｄ・
ｆ≦１０⁴ （Ｈｚ・ｍ）となるように制限するとともに
上記開口の形状および面積が互いにほぼ等しい平板振動
子で構成し、前記各圧電振動子２８から放射される超音
波を所要の局所領域に集束させる超音波放射ビーム集束
手段３３を備えたものである。また、結石破砕装置は、
上述した超音波送波器をアプリケータ内に内蔵させたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の圧電振動子に高
電圧パルスを印加させて強力な超音波を発生させる超音
波送波器およびこの送波器を備えた結石破砕装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】強力な超音波を衝撃波として利用する治
療装置の１つに、結石破砕装置がある。この結石破砕装
置は体外から衝撃波を照射し、腎石や胆石を微細に砕き
自然排出させて治療するもので、注目されている。結石
破砕装置には衝撃波発生器として強力超音波を発生させ
る超音波送波器が用いられる。

【０００３】超音波送波器には、一般に圧電素子に電極
を備えた圧電振動子が用いられ、この圧電振動子の駆動
により超音波を放射させている。圧電振動子の中には、
その共振周波数が１００ＫＨｚを超えるものがある。共
振周波数が１００ＫＨｚを超える圧電振動子は、圧電素
子の両面に電極が設けられた圧電セラミック振動子の厚
み縦振動モードが利用される。圧電振動子を備えた超音
波送波器は圧電素子両面の電極に高電圧パルスを印加す
ることで超音波パルスを発生させるようになっている。

【０００４】超音波送波器から被検体の患部に照射され
る衝撃波や超音波は、被検体の正常な生体組織へのダメ
ージを低減させるために、患部のみに集中照射させる超
音波放射ビーム集束手段を設けている。この集束手段に
より患部周囲の正常な生体組織への不要な照射を避ける
ようになっている。超音波放射ビーム集束手段は一般に
は圧電素子を凹面に形成することにより構成される。

【０００５】超音波送波器から放射される超音波の集束
効果による音波圧力の増大と伝搬過程での非線形現象に
より衝撃波が形成される。形成される衝撃波が焦点領域
で高い音波圧力を有するように、圧電素子に電気機械変
換効率の大きな圧電材料を用い、高電圧パルスを印加し
て圧電素子から放射される超音波の振幅を大きくした
り、圧電素子の面積を大きくして焦点位置での超音波の
エネルギ密度を大きくしたりしている。

【０００６】圧電素子両面に電極を備えた圧電振動子に
電圧を印加すると圧電振動子が電界の極性と大きさに応
じて厚みを増減させる変形が生じる。この圧電振動子の
伸縮作用、ひいては振動子表面のピストン運動により、
伝搬媒体に弾性波（超音波）が放射される。

【０００７】圧電振動子の弾性変形は、その共振周波数
で最大となるため、共振周波数近傍で圧電振動子を駆動
させると効率がよい。圧電振動子の弾性変形量、すなわ
ち、水中（伝搬媒体）に放射される超音波の振幅は電界
に比例するが、その線形性には限界がある。圧電振動子
の弾性変形量がある値を超えると、超音波振幅は飽和傾
向を示し、遂には超音波振動子が弾性限界を超えて破壊
する。

【０００８】超音波振動子の破壊は、圧電素子材料の厚
さ方向（厚み縦振動モード）の弾性限界によるものであ
る。超音波振動子の線形性の制限値は、圧電素子材料に
より異なる。例えば東芝セラミックス株式会社製の圧電
素子材料（以下、Ｔ−９６材という。）への静的な電圧
印加条件では２ＫＶ／mmの電界値で飽和傾向が表われ
る。電界に対する超音波の出力振幅の大きな材料は、一
般に飽和電界が小さくなる傾向がある。

【０００９】また、超音波送波器から放射される超音波
を被検体の患部に集束させるために、凹面形状の圧電素
子を備えた圧電振動子が用いられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】超音波送波器に凹面形
状の圧電素子を備えた圧電振動子を採用すると、圧電振
動子に大電圧を印加したときに、表面変位が小さな電界
値で飽和傾向が表われる。一例として、Ｔ−９６材で
は、曲率半径１８０mmの凹面形状の圧電振動子は、１Ｋ
Ｖ／mmに満たない電界で飽和傾向を示し、以後、電圧を
増加しても超音波振幅が増加しなくなる。凹面形状の圧
電振動子では、表面が平行変位する圧電素子の変形にお
いて、凹面形状は面方向にも変形量を束縛する応力が働
くためである。凹面形状の圧電振動子では低い電界で出
力音圧が飽和してしまい、高電圧駆動時に入力エネルギ
に対する出力エネルギのエネルギ変換効率が悪化する。

【００１１】また、圧電振動子に高電圧パルスを印加し
て被検体の局部領域に衝撃波を放射する結石破砕装置に
おいて、衝撃波である超音波を局部領域に集束させるた
めに、凹面形状の圧電振動子を用いると、駆動パルス電
界が０．５ＫＶ／mmを超える領域では、印加電圧である
駆動電界に対する出力音圧振幅の線形性が保たれず、低
い電界（印加電圧）で飽和してしまう。超音波の出力音
圧が飽和すると、入力エネルギを大きくしても大きな出
力エネルギを受けることができない。

【００１２】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、高電界駆動でも出力音圧が飽和せず、高電界値
に対する出力音圧の線形性を保持し、大きな出力エネル
ギを放射でき、成形加工が容易な超音波送波器およびこ
の送波器を備えた結石破砕装置を提供することを目的と
する。

【００１３】本発明の他の目的は、印加電圧が高電界値
まで出力音圧（出力エネルギ）の線形性を保持し、高電
界駆動時の入力エネルギに対する出力エネルギのエネル
ギ変換効率を改善し、大きな出力エネルギを放射可能な
超音波送波器およびこの送波器を備えた結石破砕装置を
提供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波送波
器は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載
したように、整列配置された複数個の圧電振動子と、各
圧電振動子に高電圧パルスを印加する高電圧パルス発生
回路とを備え、各圧電振動子に高電圧パルスを印加させ
て超音波を発生させる超音波送波器において、前記圧電
振動子は、その開口幅ｄ（ｍ）を駆動周波数ｆ（Ｈｚ）
により、ｄ・ｆ≦１０⁴ （Ｈｚ・ｍ）となるように、制
限するとともに上記開口の形状および面積が互いにほぼ
等しい平板振動子で構成し、前記各圧電振動子から放射
される超音波を所要の局所領域に集束させる超音波放射
ビーム集束手段を備えたものである。

【００１５】また、本発明に係る送波器を備えた結石破
砕装置は、上述した課題を解決するために、請求項２に
記載したように、強力超音波を発生させる超音波送波器
と超音波による位置合せリアルタイムモニタリングを行
なう超音波イメージング用超音波プローブとを内蔵した
アプリケータを有し、上記超音波発生器は、整列配置さ
れた複数個の圧電振動子と各圧電振動子に高電圧パルス
を印加する高電圧パルス発生回路とを備えた結石破砕装
置において、前記圧電振動子は、この開口幅ｄ（ｍ）を
駆動周波数ｆ（Ｈｚ）により、ｄ・ｆ≦１０⁴ （Ｈｚ・
ｍ）となるように、制限するとともに上記開口の形状お
よび面積が互いにほぼ等しい平板振動子で構成し、前記
各圧電振動子から放射される超音波を所要の局所領域に
集束させる超音波放射ビーム集束手段を備えたものであ
る。

【００１６】

【作用】本発明に係る超音波送波器およびこの送波器を
備えた結石破砕装置においては、整列配置される複数個
の圧電振動子に駆動周波数ｆ（Ｈｚ）と開口面積ｄ
² （ｍ² ）および形状をｄ・ｆ≦１０⁴ （Ｈｚ・ｍ）と
なるように、規定した平板振動子を採用することによ
り、出力音圧を高電界駆動時まで線形性を保持し、音響
出力が飽和する印加電界値を大きくし、高電界駆動でも
音響出力（出力音圧）が飽和せず、大きな出力エネルギ
を放射させることができる。

【００１７】また、圧電振動子を平板振動子とすること
で成形加工を容易にし、生産性を向上させることができ
る。さらに、平板振動子で構成した複数個の圧電振動子
を所定の局所領域に向けて周方向に整列配置して複数列
のリング状アレイを構成し、各圧電振動子に印加される
高電圧パルスの駆動タイミングを駆動タイミング制御装
置で調節制御することで、凹面形状の圧電振動子を採用
したものと同等な超音波放射ビームの集束効果を有し、
凹面形状の圧電振動子に較べ、音響出力が飽和する印加
電界を各段に大きくすることができ、高電界駆動でも音
響出力（出力音圧）が飽和せず、大きな出力エネルギを
放射できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。

【００１９】図１および図２は本発明に係る超音波送波
器を備えた結石破砕装置の一例を示す側面図および正面
図である。この結石破砕装置１０は、被検体を載置する
治療寝台１１と、上方アプローチ方式のアプリケータ１
２と、このアプリケータ１２を保持するアプリケータ保
持装置１３とを組み合せて構成される。

【００２０】治療寝台１１は寝台天板１４を上下・左右
・前後に移動自在に設け、寝台天板１４をオペレータの
操作し易い位置に調節できるようになっている。また、
アプリケータ保持装置１３は治療寝台１４に進退可能に
保持させるサポート柱１５とこのサポート柱１５に昇降
自在に片持梁状に支持された保持アーム１６とを有す
る。保持アーム１６は支軸廻りに回動自在に支持される
一方、自由端側が２股に分岐され、２股の分岐アーム部
１６ａ，１６ｂにアプリケータ１２の耳軸が回動自在に
支持される。このため、アプリケータ１２は動かしたい
方向に図示しないジョイスティックを傾ければ、上下・
前後・左右に動かすことができる。

【００２１】また、アプリケータ１２は、強力超音波を
発生させる超音波送波器１８と、超音波による位置合せ
リアルタイムモニタリングを行なう超音波イメージング
用超音波プローブ１９を、図３および図４に示すように
内蔵する一方、アプリケータ１２は被検体２０にウォー
タバック２１を介して密着せしめられるようになってい
る。アプリケータ１２は、治療中にウォータバック２１
と被検体２０との接触による不快感を無くすために、ア
プリケータ１２内の媒体としての水を適温に保持してい
る。

【００２２】アプリケータ１２に内蔵される超音波送波
器１８は、図５および図６に示すように構成され、椀状
のベース２５を有する。このベース２５は、中央部に超
音波イメージング用の超音波プローブ１９が配置される
ガイド孔２６が設けられる。ベース２５の内面は球殻あ
るいは球面の一部を形成するように凹設されており、ベ
ース２５の内面に多数の圧電振動子２８が同心円状に整
列配置され、リング状アレイが構成される。各圧電振動
子２８に駆動電圧源としての高電圧パルス発生回路２９
で発生した高電圧パルスが駆動タイミング制御回路３０
でタイミング調整されて印加されるようになっている。
各圧電振動子２８は成形加工が容易な例えば台形の平板
振動子で構成され、各圧電振動子２８の開口である超音
波放射面の形状および面積が相互にほぼ等しくされる。
各圧電振動子２８の超音波放射面は、所定の局所領域で
ある球殻（球面の中心Ｏ）を向くようにセットされる。
各圧電振動子２８はベース２５の内面に周方向に沿って
リング状に例えば３列配列され、リング状の圧電振動子
アレイが構成される。

【００２３】各圧電振動子２８は周辺部のみがベース２
５のシートに固着される一方、各圧電振動子２８の背側
に空気層３１が形成され、圧電振動子２８の背側の大部
分は空気層３１に接している。

【００２４】また、超音波送波器１８の表面は媒体であ
る水に接するために、圧電振動子２８は隣接する圧電振
動子２８との間に絶縁性で耐水性の樹脂材料３２が埋設
され、液密性を保持している。

【００２５】超音波送波器１８はベース２５の曲率半径
Ｒの球面に沿って多数の圧電振動子２８を湾曲状に周方
向にリング状に配列することで、各圧電振動子２８から
放射される超音波を所要の局所領域である被検体２０の
患部（焦点位置Ｏ）に集束させる超音波放射ビーム集束
手段３３を構成している。また、各圧電振動子２８から
放射される超音波の焦点位置Ｏを電気的に制御できるよ
うに、超音波送波器１８は各超音波振動子２９の駆動タ
イミングを制御する駆動タイミング制御回路３０を備
え、この制御回路３０でも超音波放射ビーム集束手段の
一部を構成している。

【００２６】駆動タイミング制御回路３０で各圧電振動
子２８から放射される超音波の焦点位置Ｏを電気的に３
次元制御できると、被検体２０の患部（結石）への位置
合せや、呼吸作用等による患部（結石）の移動を追尾す
ることが可能になり、治療効率が向上する。このために
は、リング状圧電振動子アレイを複数列用意し、各圧電
振動子２８の駆動タイミングを制御するフェーズドアレ
イ法が知られており、図５に示す超音波送波器１８で
は、フェーズドアレイ法を採用した駆動タイミング制御
回路３０により各圧電振動子２８の駆動タイミングを制
御して３次元の焦点位置制御を可能にしている。

【００２７】この場合、超音波送波器１８は隣接する圧
電振動子２８間に位相のずれた高電圧パルスが印加され
ることになり、隣接圧電振動子２８間の絶縁対策が必要
となる。この超音波送波器１８では、台形の圧電振動子
２８の外周側を削り、隣接する圧電振動子２８間の最短
間隔を必要以上の幅とし、間隙に高絶縁性の耐水樹脂材
料３２を埋設し、圧電振動子２８の信号電極側に、絶縁
樹脂の壁を設けている（特願平４−２１３１２６号参
照）。図５の超音波送波器１８は、フェーズドアレイ制
御用に隣接圧電振動子２８間に間隙を設けた状態を示し
ている。

【００２８】また、図５および図６に示される超音波送
波器１８は、台形の平板振動子である多数の圧電振動子
２８を立体角θを有し、その頂点Ｏを中心とする曲率半
径Ｒの球殻（球面）の一部に沿うようにリング状に配列
したもので、各圧電振動子２８から放射される超音波の
集束角度である立体角θは、７０°〜８０°程度にされ
る。超音波の集束角度が７０°〜８０°程度に調整され
ると、被検体への超音波入射時に痛みを感ぜず、無麻痺
で治療を行なうことができる。

【００２９】次に圧電振動子２８の開口（超音波放射
面）の形状や面積の決め方について説明する。

【００３０】超音波送波器１８は圧電振動子２８から放
射される強力超音波を超音波放射ビーム集束手段３３で
集束して結石の破砕に要求される音響エネルギ（衝撃
波）を得るようになっているが、この結石破砕に要求さ
れる音響エネルギを得るのに必要な圧電振動子２８の総
面積から、球殻（球面）の形状を図７（Ａ）および
（Ｂ）に示すように決定し、球殻（球面）の一部を仮想
する。

【００３１】続いて、図７（Ａ）および（Ｂ）で仮想し
た球殻に近い形に成るように平板振動子である複数個の
圧電振動子２８を細密リングアレイ状に配列するが、各
圧電振動子２８の開口幅（超音波放射面の幅）ｄは、そ
の駆動周波数ｆに対して、次式（１）のように制限する
と、超音波の焦点位置でのエネルギ密度の損失が９０％
以内に抑えられ、かつ焦点位置を水平方向に移動させた
時のエネルギ密度損失も実用範囲に抑えられることが実
験的に確認できた。

【００３２】

【数１】 ｄ・ｆ＜１０⁴ （Ｈｚ・ｍ） ……（１） 駆動周波数ｆを例えば２５０ＫＨｚとすると、圧電振動
子２８の開口幅ｄが４０mm以下であれば（１）式は満足
される。今、超音波送波器１８の仮想球殻の曲率半径Ｒ
を２６０mm、外径Ｄ₀ を３３０mm、内径Ｄ_i を１４０mm
とすると、超音波送波器１８の径方向分割数は、図８
（Ａ）および（Ｂ）に示すように３分割となり、径方向
の幅を等しくした３リングアレイａ，ｂ，ｃを仮想され
る。駆動周波数ｆは５００ＫＨｚ以下であることが好ま
しい。

【００３３】次に、図８（Ａ）および（Ｂ）で径方向に
分割された各リングアレイａ，ｂ，ｃを周方向に等角度
で整数個に分割する。各リングアレイａ，ｂ，ｃの中心
円弧長さが４０mm以下で偶数分割を想定すると、内周リ
ングアレイａは１４分割、中央リングアレイｂは２０分
割、外周リングアレイｃは２６分割となる。分割された
圧電振動子２８は、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すよう
に台形に近い形となり、この形に外形加工された平板振
動子が配列される。図５および図６では加工コストや加
工の容易性を考慮して分割形状を台形に加工した例を示
している。この台形上の平板振動子を圧電振動子２８に
採用することど生産性を向上できる。

【００３４】図９（Ａ）および（Ｂ）の超音波送波器１
８において、放射される超音波が集束される焦点位置Ｏ
を３次元制御するには、駆動タイミング制御回路３０で
全圧電振動子２８の駆動タイミングを個別に制御できる
ことが望ましいが、焦点距離が中心軸上を移動する制御
のみの場合には、周方向に配列された各圧電振動子２８
のリングアレイａ，ｂ，ｃは、各リング毎に同一の駆動
タイミング条件でよいため、全圧電振動子２８を個別に
制御する駆動タイミング制御回路３０は必ずしも必要で
はなく、図８（Ａ）および（Ｂ）の場合では３つの各リ
ングアレイの駆動タイミングを各リング毎に個別に制御
すればよい。

【００３５】また、呼吸作用による被検体２０の結石
（患部）の移動は一直線上の往復運動であるが、この移
動を自動追尾する焦点位置の制御は、超音波放射方向に
垂直な１次元の移動と、距離方向の移動を組み合せれば
よい。

【００３６】垂直な１次元移動を図９（Ｂ）に示す矢印
Ｙの方向とすると、焦点位置移動ラインに対して線対称
にある圧電振動子２８と同じ駆動タイミングでよいた
め、遅延制御する圧電振動子２８の数は全振動子数の半
分でよい。このため各リングのアレイａ，ｂ，ｃの周方
向の分割数を偶数にし、Ｙラインに対して線対称に圧電
振動子２８を配置している。この場合、結石の移動方向
に合せて超音波送波器１８を回転できるようにする必要
がある。

【００３７】さらに、超音波送波器１８の圧電振動子２
８が台形の場合、長辺側（外径側）の開口幅がｄを超え
ることもあるが、圧電振動子２８の超音波放射面の面積
がｄ² 以下であれば、問題ない。この圧電振動子２８
は、予め超音波放射面（開口）側に音響マッチング層を
形成し、圧電振動子２８の電極にリード線を接続した後
に、仮想球殻に沿うようにベース２５内に配置される。

【００３８】本発明による平板振動子を圧電振動子２８
として配設した超音波送波器１８と、仮想球殻の形に凹
面加工した圧電振動子の従来の超音波送波器とを比較し
た電界出力音圧特性を図１０に示す。

【００３９】圧電振動子２８に採用される圧電素子材料
にＴ−９６材を用いた。本発明の超音波送波器１８のよ
うに、平板状で台形の圧電振動子２８を採用すると、平
板による集束損失と台形にした面積損失で同一電界印加
時の出力音圧特性は、実線Ｅで示すように、凹面形状の
圧電振動子を採用した破線Ｆで示す出力音圧特性に較
べ、印加電界が１ＫＶ／mm以下では９０％程度と落ちる
が、凹面形状の圧電振動子では１ＫＶ／mmを超えると、
逆転し、１ＫＶ／mm以上の印加電界値領域では平板の圧
電振動子２８を採用した超音波送波器１８の方が出力音
圧を大きくできる。圧電定数（開口幅）ｄの大きな材料
ではより低い電界値で逆転現象が生じた。

【００４０】ところで、個々の圧電振動子２８は、図１
１の（Ａ）に示すようにセラミック製圧電素子３５の両
面に電極３６ａ，３６ｂを備えたものである。

【００４１】圧電振動子２８は電気的には容量負荷で、
その静電容量をＣ、印加電圧をＶとすると入力エネルギ
は

【数２】ＣＶ² ／２ ……（２） で表わされる。

【００４２】印加電圧Ｖに対する出力音圧が線形範囲な
らば、印加電圧Ｖは高い程よいが、パワー半導体素子か
らなる高電圧パルス発生回路２９では現在の技術水準で
は数ＫＶのパルス電圧が限度である。高電圧パルス発生
回路２９から０．５ＫＶ／mm以上のパルス電界が印加さ
れる。

【００４３】駆動周波数ｆが例えば２５０ＫＨｚの超音
波送波器１８を考慮すると、圧電素子３５の厚さは約８
mmであり、２ＫＶ／mmの電界まで線形性であれば１６Ｋ
Ｖまで高電圧を印加できるが、この電圧値は上記高電圧
パルス発生回路２９の能力を超えた値である。一方、安
全性を考慮すると電圧は低減したい。

【００４４】出力エネルギが駆動電圧源としての高電圧
パルス発生回路２９の電圧で制限される場合や、低電圧
化を図る場合、圧電振動子２８として図１１（Ｂ）およ
び（Ｃ）に示すように積層圧電振動子２８Ａ，２８Ｂを
採用することが望ましい。

【００４５】圧電振動子２８を図１１（Ａ）に示すよう
に単層構造としても、また図１１（Ｂ）および（Ｃ）に
示すように積層構造としても、振動子全体の厚さｔは等
しくなるようにセットされる。積層構造の圧電振動子２
８Ａ，２８Ｂでは、圧電素子３５の両面に電極３６ａ，
３６ｂを有する同じ厚さの振動子エレメント３７ａ，３
７ｂ（３７ｃ）を複数個積層し、電気的に並列に接続し
て構成される。

【００４６】各圧電振動子２８Ａ，２８Ｂは、電圧印加
時に各振動子エレメント３７ａ，３７ｂ（３７ｃ）が同
じ方向に変形するように矢印で示す分極方向を定める。
圧電振動子２８，２８Ａ，２８Ｂの厚さｔを同じくする
ことで、各圧電振動子２８，２８Ａ，２８Ｂの共振周波
数を等しくできる。

【００４７】積層構造の圧電振動子２８Ａ，２８Ｂは、
単層構造の圧電振動子２８の静電容量に対して静電容量
が積層数の２乗倍になり、図１１（Ｂ）の２層では４
倍、図１１（Ｃ）の３層では９倍になる。したがって、
同じ電圧で駆動すると、２層構造の圧電振動子２８Ａで
は単層の圧電振動子２８の４倍、３層構造の圧電振動子
２８Ｂでは９倍の入力エネルギとなり、出力音圧が線形
範囲にあれば、出力エネルギも入力エネルギに比例する
こととなる。

【００４８】積層構造の圧電振動子２８Ａ，２８Ｂで
は、１層当りの印加電圧は単層構造の圧電振動子２８に
較べ、積層数倍になっており、図１１（Ｂ）に示すよう
に２層の場合、図１１（Ａ）の単層の圧電振動子２８を
２倍の電圧で駆動したことと等価となる。したがって、
積層圧電振動子２８Ａ，２８Ｂを用いると積層数分の１
の印加電圧で同一入力エネルギとすることができ、低電
圧化を図ることができる。

【００４９】また、圧電振動子２８側における印加電圧
の制限値は、出力音圧の飽和以外にも絶縁破壊や応力破
壊が存在する。絶縁破壊は音圧飽和電圧より充分に高い
ので問題ないが、圧電振動子２８が変形するときに振動
子内部に発生する応力により振動子内部にクラックが発
生し破壊することがある。

【００５０】例えばＴ−９６材で作られた振動子単体は
空気中でその共振周波数に対応する波長の正弦波１波の
パルス駆動でその振幅が２ＫＶ／mmの電界を超えたとき
に厚さを２分するよう破壊した。一般的な圧電セラミッ
クの引張強度は３００〜５００kgｆ／cm² 程度であるの
で、高電圧パルス駆動３００kgｆ／cm² 程度の引張応力
が発生したことを意味している。水中で駆動したり、音
響マッチング層を設けた構造にすることで内部応力は低
減するが、積層圧電振動子２８Ａ，２８Ｂの場合、接合
面の強度が問題となり、接合力が入力エネルギを制限す
るようでは積層圧電振動子２８Ａ，２８Ｂにする意味が
なくなる。

【００５１】積層圧電振動子を作成するには積層型圧電
アクチュエータの製造方法として知られる一体焼成法
や、有機系接着剤で接着する方法がある。

【００５２】一体焼成法は、焼成する前の圧電素子粉末
をバインダで固めた状態の接合面に電極として白金や銀
−パラジウム等の金属粉末をペースト状にしたものを印
刷して積層する。この状態でセラミックを焼成して内部
電極を有する一体の積層構造の圧電振動子２８Ａ，２８
Ｂを形成する。

【００５３】積層構造の圧電振動子２８Ａ，２８Ｂの接
合面の接合力を強化するために内部電極ペーストに圧電
セラミックと同じ材料の粉末を混合することが行なわれ
るが、接合面の引張強度は１００kgｆ／cm² 程度であ
る。一体焼成法や接着剤による積層振動子の引張強度は
低下するが、超音波送波器１８としたときの構造で入出
力が線形性を保つ最大電圧印加時に発生する内部応力よ
り大きければ問題ない。さらに接合面の接合強度を必要
とするような場合、活性金属法と呼ばれるろう付け法等
が圧電素子である圧電セラミックを強固に接合でき、し
かも、ろう付けは内部電極として活用でき、効果的な接
合手段である。

【００５４】また、内部応力を低減する方法としては、
特願平４−１４０８６号で提案した超音波送波器構造の
ように圧電振動子２８裏面に厚さが波長の１／２程度の
剛性な物体を形成することが効果的である。圧電振動子
２８の配置固定において、図５では振動子裏面に空間層
３１を設けたが、ここに樹脂等を充填することでも内部
応力を低減できる。

【００５５】図１２は超音波放射面側に音響マッチング
層３８を形成した２層構造の積層圧電振動子２８Ａを示
す斜視図であり、この積層圧電振動子２８Ａにリート線
を接続する方法を図１３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）およ
び（Ｄ）に示す。

【００５６】この積層圧電振動子２８Ａにおいて、信号
線（リード線）を引き出す内部電極４０は片方の振動子
エレメント３７ｂの一部を切り欠いて、この切欠部３９
に内部電極４０を露出させて耐圧ケーブル４１を半田付
け等で接着する。

【００５７】次に、振動子エレメント３７ｂの切欠部３
９を絶縁性樹脂材料でモールドし、耐圧ケーブル４１の
接着部を補強する。

【００５８】また、積層圧電振動子２８Ａの両表面には
アース側電極４３，４３が形成され、このアース側電極
４３同士は耐圧ケーブル４４で短絡させる。アース側電
極４３は、フェーズドアレイ制御する場合にも、各圧電
振動子２８Ａに共通に接続して駆動電源回路としての高
電圧パルス発生回路２９に接続すれば高いので、各圧電
振動子２８Ａを超音波送波器１８の球殻状ペースト２５
内に配置後に、隣接する圧電振動子２８Ａ間でアース接
続し、数ヶ所の圧電振動子２８Ａからアースリードを引
き出すことにより、リード線の接続が完了する。

【００５９】図１４は超音波送波器１８Ａの第２実施例
を示すものである。

【００６０】この実施例に示された超音波送波器１８Ａ
は、各圧電振動子２８を平面に近い状態に配列した場合
を示す。正面図は図９（Ａ）および（Ｂ）と同様である
が台形状の平板振動子を平面に沿って焦点Ｐに向けた配
設する。図５および図６に示す超音波送波器１８に較べ
遅延時間は大きな値となるが、超音波送波器１８Ａ全体
を薄くすることができるメリットがある。

【００６１】図１５は超音波送波器５０の第３実施例を
示すものである。

【００６２】この実施例に示された超音波送波器５０は
送波器ケース５１内に、強力超音波を発生させる圧電振
動子５２，５３を円弧状に多層例えば２層配設し、圧電
振動子５２，５３間に音響伝搬媒体５４を介装したもの
である。前方の圧電振動子５３の超音波放射面側に音響
マッチング層５５，５６が設けられる。音響マッチング
層５５，５６は積層状に重ねられる一方、背側の圧電振
動子５３の裏側に空気層５７が形成される。

【００６３】また、圧電振動子５２はセラミック製圧電
素子５８の両面に電極５９ａ，５９ｂが設けられ、各電
極５９ａ，５９ｂに駆動電圧を供給するためのリード線
６０ａ，６０ｂが接続される。圧電素子５８の電極５９
ｂ側（超音波放射面側）には、音響伝搬媒体５４を介し
て前方の圧電振動子５３が設けられる。

【００６４】この圧電振動子５３も、圧電素子６１の両
面に、電極６２ａ，６２ｂが設けられ、これらの各電極
６２ａ，６２ｂに駆動電圧を供給するためのリード線６
３ａ，６３ｂが接続される。圧電素子６１の電極６２ｂ
側（超音波放射面側）に設けられた音響マッチング層５
５，５６は伝搬媒体である水との音響整合をとるために
設けられている。圧電素子５８および６１の厚さは、放
射する超音波の波長の約２分１で等しい厚さとなってい
る。圧電素子５８の電極５９ａ側は空気と接している。

【００６５】圧電振動子５２に供給される駆動電圧パル
ス圧電振動子５２に供給される駆動電圧パルスに対し
て、音響伝搬媒体５４および圧電素子６１を超音波が伝
搬するのに要する時間分遅れて供給される構成となって
いる。

【００６６】圧電振動子５２の駆動に対する圧電振動子
５３駆動の遅延時間Δｔは、

【数３】 で表わされる。

【００６７】したがって、圧電振動子５２で発生する超
音波（衝撃波）と圧電振動子５２で発生する超音波の少
なくとも第１波の位相は圧電振動子５３の電極面６２ｂ
を出た時点では一致させることができる。このため従来
の圧電素子が単層の場合に較べて送波される出力音圧を
大幅に増大することができる。

【００６８】図１５に示すように、圧電振動子５２，５
３を直列に配列すると個々の圧電振動子としての音響的
な特性は、従来の圧電振動子が単体の場合に比較して劣
化する。このため圧電振動子５２，５３を２層構成にし
ても送波される出力音圧は単純に２倍とはならない。し
かし、圧電振動子５２，５３のの超音波伝搬媒体５４の
音響インピーダンスを、圧電振動子の音響インピーダン
スの２分の１近辺に近付けることで、２つの圧電振動子
５２，５３から発生する超音波を効率的に合成すること
ができる。

【００６９】これは、圧電振動子５２から見た場合、従
来の単層の圧電素子に比較して超音波放射面側に音響伝
搬媒体５４および圧電振動子５３が余分に存在するた
め、第１波のみを考えた場合でも音響伝搬媒体５４や圧
電振動子５３の層を通過する際に種々（反射、減衰等）
の損失を受ける。

【００７０】圧電振動子５３を考えた場合では、従来の
単層の圧電振動子に比較して裏側（超音波放射面側と反
対側）が空気層ではなく超音波伝搬媒体５４であるた
め、この方向への超音波放射も生じ、本来の超音波放射
方向への超音波放射量が減少する。超音波伝搬媒体５４
の音響インピーダンスを大きくし圧電振動子のそれに近
付けると、圧電振動子５２による超音波の音圧は増加す
るが圧電振動子５３による音圧は低下する。

【００７１】逆に超音波伝搬媒体５４の音響インピーダ
ンスを小さくしていくと、圧電振動子５２による音圧は
低下し、圧電振動子５３による音圧は増大する。圧電振
動子５２，５３間の音響伝搬媒体５４の音響インピーダ
ンスに対する衝撃波の音圧の関係は、種々の条件により
多少の違いはあるが、ほぼ図１６に示すようになってお
り、図１５では、積層した圧電振動子５２，５３間の超
音波伝搬媒体５４の層の音響インピーダンスを、損失が
大きくならないよう圧電振動子５２，５３の音響インピ
ーダンスの１／１０の９／１０までの値に設定される。

【００７２】圧電振動子を用いた超音波送波器５０では
衝撃波源として、圧電振動子５２，５３の破壊を防ぎ、
衝撃波音圧を向上させるには、１波目の密波のみを大き
く放射し、それ以降に続く音圧振幅を抑えることが望ま
しい。この超音波送波器５０では超音波伝搬媒体５４の
厚みを、超音波の第２波目以降の音圧振幅を抑える目的
で、ほぼ超音波波長の１／２の整数倍となっており、超
音波伝搬媒体５４の厚みを０とした場合、すなわち圧電
振動子５２，５３を直接積層した場合にも最もこの効果
が顕著になる。

【００７３】図１５に示す超音波送波器５０では、積層
したそれぞれの圧電振動子５２，５３を電気的に絶縁す
る目的を含め超音波伝搬媒体５４の厚みを発生する超音
波の波長の１／２とすることで、第２波目以降の超音波
の振幅を抑えている。

【００７４】図１７の（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は図
１５に示される超音波送波器５０の各圧電振動子５２，
５３に駆動電圧パルスを印加するための駆動電圧源の構
成を示している。

【００７５】図１７（Ａ）は最も基本的な駆動電圧源６
５，６６の構成を示す。駆動電圧源６５，６６は、圧電
振動子５２，５３の各電極５９ａ，５９ｂ；６２ａ，６
２ｂに個別に接続した独立構成とし、圧電振動子５２を
駆動する駆動電圧源６５は圧電振動子５３を駆動する駆
動電圧源６６に対して前述した遅延時間を与えて駆動さ
れる。

【００７６】図１７（Ｂ）では圧電振動子５２，５３を
駆動するための駆動電圧源６７は共通となっており、圧
電振動子５３側の伝送ラインには遅延時間を与えるため
の遅延回路６８が設けられる。

【００７７】図１７（Ｃ）は、図１７（Ｂ）で示すもの
と同様に駆動電圧源６９は共通となっているが、駆動す
る圧電振動子５２，５３を選択するためのスイッチ７０
が設けられている。このスイッチ７０を前述の遅延時間
で切り換えて圧電振動子５２，５３を駆動する。図１７
（Ｃ）に示す場合、遅延時間（圧電振動子５３から圧電
振動子５２に切り換えるまでの時間）が駆動電圧波形の
少なくとも１波長以上必要となるため、超音波伝搬媒体
５４の厚みは超音波の波長の（１／２）×Ｎ（Ｎは２以
上）分必要となる。

【００７８】次に、超音波送波器の作用を説明する。

【００７９】体外から衝撃波を照射し腎石や胆石を微細
に砕き自然排出させて治療する結石破砕装置には、超音
波送波器５０が備えられる。この超音波送波器５０にお
いて、圧電振動子の共振周波数が１００ＫＨｚを超える
ような圧電振動子は圧電素子の両面に電極の設けられた
圧電セラミック振動子の厚み縦振動モードか利用され
る。

【００８０】この圧電振動子で構成される超音波送波器
５０の構造は、音響放射面には伝搬媒体との音響整合を
図るためにλ／４音響整合層が設けられ、この裏面は空
気負荷状態に支持される。圧電振動子両面の電極に駆動
パルス電圧を印加することで、超音波を放射する。放射
される超音波の出力は、圧電振動子の材質、音響整合層
等の超音波送波器としての構造等で異なるが、駆動電圧
の大きさにも依存する。すなわち、超音波出力は駆動電
圧の大きさで制御できることである。

【００８１】これら超音波送波器５０は、駆動系を含め
たシステムとして最大出力が大きいことが望ましく、特
に大きな焦点音圧の必要な結石破砕装置での要求は高
い。

【００８２】結石破砕装置の超音波送波器５０は、球殻
状に形成した凹面の多層の圧電振動子５２，５３で構成
され、超音波の伝搬媒質を通して焦点への集束効果と、
伝搬過程での非線形現象により大きな圧力を有する衝撃
波が形成される。したがって、焦点での衝撃波音圧を大
きくするには圧電振動子５２，５３の面積を大きくする
ことが１つの方法であるが、衝撃波発生源の体積が大き
くなり重量も増加する。

【００８３】衝撃波発生源はその位置を制御固定するマ
ニピュレータ手段からは小形軽量が望まれており、圧電
振動子５２，５３から放射される超音波の単位面積当り
の放射音圧を向上することが課題となっている。放射音
圧を大きくするには先に述べたように駆動電圧を大きく
することが１つの手段であるが、駆動電源によっては制
御圧電素子５８，６１の耐電圧から駆動電圧が制限され
る場合がある。

【００８４】圧電振動子５２，５３が超音波を放射する
現象は、高電圧パルスが印加されると圧電素子５８，６
１の分極方向と印加電圧の極性が同相の時は圧電素子５
８，６１は厚さ方向に延び、それによって粗密波の密波
が放射される。圧電素子５８，６１の分極方向と印加電
圧の極性が逆相のときは圧電素子５８，６１は縮み粗波
が放射されることになる。圧電素子５８，６１の厚さで
決まる共振周波数成分を含むパルス電圧で駆動すると圧
電素子５８，６１は共振し、表面変位は共振周期で徐々
に大きくなるが、やがて減衰してゆく。変位最大点は圧
電素子５８，６１の共振特性で異なるが、駆動パルスよ
りも遅れる。

【００８５】この共振特性を利用する場合、駆動パルス
の周波数は圧電素子５８，６１の共振周波数に合せると
効果的である。圧電素子５８，６１の表面が伸び縮みす
るときには、その反作用として素子内部にも応力が発生
し、その大きさは表面変位に比例する。圧電セラミック
の引張強度は一般に３００kgｆ／cm² 程度で放射音圧を
大きくする駆動条件によっては素子内部の引張応力がこ
の値を超え、素子内部にクラックが発生し、破壊に至
る。

【００８６】結石破砕装置の場合、超音波送波器５０か
ら放射された音圧の大きな超音波は伝搬媒体である水の
非線形現象により伝搬中に波面が立ち上がり衝撃波に変
化する。素子破壊を防ぎ、衝撃波音圧を向上させるに
は、１波目の密波のみを大きく放射し、それ以降に続く
音圧振幅を抑えることが望ましい。

【００８７】結石破砕装置の衝撃波源として焦点領域の
衝撃波音圧を大きくする要望に対して、衝撃波に変換さ
れる超音波パルスは１波目の密波のみで、共振現象でそ
の後ろに続く密度は振幅が大きくても衝撃波には関与し
ない。圧電素子５８，６１に印加する駆動電界を大きく
して、放射超音波振幅を大きくすることはできるが、圧
電素子５８，６１の耐電圧から制約を受ける。また、圧
電素子５８，６１の超音波放射面積を大きくすることは
前述したように衝撃波源の重量増加や取扱いが大変にな
ることから問題がある。この超音波送波器５０では圧電
素子５８，６１の駆動電圧は従来のままで、衝撃波源の
大型化に繋る圧電素子５８，６１の見掛け上の超音波放
射面積を変えることなく、焦点領域の衝撃波音圧を大き
くすることにある。

【００８８】この超音波送波器において、衝撃波の発生
源となる圧電振動子５２，５３を積層して音響的に直列
状態にし、積層した各々の圧電素子５８，６１に、各々
の圧電素子５８，６１から発生する超音波が最も表面に
近い圧電素子を通過した時点で、それぞれ第１波の空間
的な位相が一致するように、電気遅延を与えて電圧を印
加できる圧電振動子５２，５３の駆動源を備えること
で、積層した各々の圧電振動子５２，５３から発生する
超音波の少なくとも第１波目を合成する。

【００８９】この超音波送波器５０では、超音波を発生
する圧電振動子を多層、例えば２層構成としたため、実
質的に圧電振動子５２，５３の有効面積を従来の２倍に
して、超音波送波器５０の超音波送波器の面積は従来と
同じくすることができ、衝撃波源自体の体積や容積は従
来の場合に較べて大きく増大することはない。また積層
する圧電振動子５２，５３の間に超音波伝搬媒体５４を
介在させることで、発生させる衝撃波の主周波数は各々
の圧電素子５８，６１の厚みで決まる周波数とすること
ができるため、各々の圧電素子５８，６１の厚みは従来
と同様にすることができ、従来と同様の耐電圧を得るこ
とができる。

【００９０】さらに、積層したそれぞれの圧電振動子５
２，５３から発生する超音波の少なくとも第１波の空間
的位相を揃えるように駆動タイミングをとって圧電振動
子５２，５３を駆動するため、超音波送波器５０から発
生する衝撃波はそれぞれの圧電振動子５２．５３から発
生した超音波の合成波となり、衝撃波の少なくとも第１
波目の音圧は従来に比較して増大させることができる。

【００９１】図１８は超音波送波器の第４実施例を示す
ものである。

【００９２】この実施例に示された超音波送波器５０Ａ
は、図１５に示す超音波送波器５０の基本的な構成とほ
ぼ等しいが、圧電振動子７２，７３の分極方向を図１５
に示す圧電振動子５２，５３と逆にした点を実質的に異
にする。各圧電振動子７２，７３のそれぞれの接地側電
極は超音波伝搬媒体５４側に向けられる。超音波伝搬媒
体５４は導電体で構成され、圧電素子７４および７５の
接地側電極と超音波伝搬媒体５４は接続されるか、また
は超音波伝搬媒体５４が圧電素子７４および７５の接地
側電極を兼ねる構成をとる。圧電素子７４および７５の
接地側リードは超音波伝搬媒体５４から取り出される。
圧電振動子７３に印加される駆動電圧パルスは圧電振動
子７２に印加される駆動電圧パルスに対して第１の実施
例と同様の遅延時間が与えられ、かつ、駆動電圧パルス
の電気極性が逆転した波形となる。 この超音波送波器
５０Ａにおいても、衝撃波を発生する圧電振動子７２，
７３を多層、例えば２層構造としたことで、衝撃波源自
体の体積や容積も従来の場合に較べてほぼ同等で、かつ
従来と同様の耐電圧を確保したまま衝撃波の音圧を従来
に比較して増大させることができる。

【００９３】また、図１５および図１８に示す超音波送
波器５０，５０Ａは、積層した圧電振動子７２，７３の
間に超音波伝搬媒体５４を介在させ、その超音波伝搬媒
体５４の層の音響インピーダンスを圧電素子の音響イン
ピーダンスの１／１０〜９／１０までの値とし、さら
に、積層した圧電振動子の間の超音波伝搬媒体５４の厚
みを、発生させる超音波の波長の約（１×２）×ｎ（ｎ
は整数）の厚みとしたので、圧電体に生じる内部応力を
低減させ、かつ発生させる衝撃波を効率的に増大させる
ことができる。

【００９４】

【発明の効果】以上に述べたように本発明に係る超音波
送波器およびこの送波器を備えた結石破砕装置において
は、整列配置される複数個の圧電振動子は、その開口幅
ｄ（ｍ）を駆動周波数ｆ（Ｈｚ）により、ｄ・ｆ≦１０
⁴ （Ｈｚ・ｍ）となるように制限するとともに、開口面
積および形状を規定した平板振動子を採用することによ
り、出力音圧を高電界駆動時まで線形性を保持し、音響
出力が飽和する印加電界値を大きくとることができ、高
電界駆動でも音響出力（出力音圧）が飽和せず、大きな
出力エネルギを放射させることができる。

【００９５】また、圧電振動子を平板振動子とすること
で成形加工を容易にし、生産性を向上させることができ
る。さらに、平板振動子で構成した複数個の圧電振動子
を所定の局所領域に向けて周方向に整列配置して複数列
のリング状アレイを構成し、各圧電振動子に印加される
高電圧パルスの駆動タイミングを駆動タイミング制御回
路で調節制御することで、凹面形状の圧電振動子を採用
したものと同等な超音波放射ビームの集束効果を有し、
凹面形状の圧電振動子に較べ、音響出力が飽和する印加
電界を各段に大きくすることができ、高電界駆動でも音
響出力（出力音圧）が飽和せず、大きな出力エネルギを
放射できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波送波器を備えた結石破砕装
置の一実施例を示す側面図。

【図２】図１に示された結石破砕装置の正面図。

【図３】図１の結石破砕装置に備えられるアプリケータ
を示す図。

【図４】アプリケータに内蔵される超音波送波器と超音
波プローブとの配置関係を示す原理図。

【図５】本発明に係る超音波送波器の一実施例を示す上
半図。

【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図。

【図７】（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る超音波送波
器に要求される音響エネルギを得るに必要な圧電振動子
の総面積から球殻の形状を決定する考え方を示す側断面
図および平面図。

【図８】（Ａ）および（Ｂ）は図７（Ａ）および（Ｂ）
で決定された仮想球殻から径方向の分割数を決定する考
え方を示す側断面図および平面図。

【図９】（Ａ）および（Ｂ）は図７および図８から求め
られる超音波送波器の構成例を示す側断面図および平面
図。

【図１０】本発明に係る超音波送波器に印加される電界
と出力音圧の関係を従来の超音波送波器と比較して示す
図。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は単層構造、２
層構造および３層構造の圧電振動子をそれぞれ例示する
原理図。

【図１２】２層構造の圧電振動子を例示する斜視図。

【図１３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は２層
構造の圧電振動子の正面（平面）、左側面、前方側面、
右側側面をそれぞれ示す図。

【図１４】本発明に係る超音波送波器の第２実施例を示
す図。

【図１５】超音波送波器の第３実施例を示す図。

【図１６】圧電振動子間の音響伝搬媒体の音響インピー
ダンスに対する衝撃波の音圧の関係を示す図。

【図１７】（Ａ），（Ｂ）および（Ｃ）は２層構造の圧
電振動子に供給される高電圧パルスの駆動電圧源（高電
圧パルス発生回路）を示す図。

【図１８】超音波送波器の第４実施例を示す図。

【符号の説明】

１０ 結石破砕装置 １１ 治療寝台 １２ アプリケータ １３ アプリケータ保持装置 １８ 超音波送波器 １９ 超音波プローブ ２０ 被検体 ２１ ウォータバッグ ２５ ベース ２６ ガイド孔 ２８ 圧電振動子 ２９ 高電圧パルス発生回路 ３０ 駆動タイミング制御回路（超音波放射ビーム集束
手段） ３１ 空気層 ３２ 樹脂材料 ３３ 超音波放射ビーム集束手段 ３５ 圧電素子 ３６ａ，３６ｂ 電極 ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ 振動子エレメント ３８ 音響マッチング層 ５０，５０Ａ 超音波送波器 ５１ 送波器ケース ５２，５３，７２，７３ 圧電振動子 ５４ 音響伝搬媒体 ５５，５６ 音響マッチング層 ５７ 空気層 ５８，６１，７３，７４ 圧電素子 ５９ａ，５９ｂ，６２ａ，６２ｂ 電極 ６５，６６，６７，６９ 駆動電圧源 ６８ 遅延回路 ７０ スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 整列配置された複数個の圧電振動子と、
   各圧電振動子に高電圧パルスを印加する高電圧パルス発
   生回路とを備え、各圧電振動子に高電圧パルスを印加さ
   せて超音波を発生させる超音波送波器において、前記圧
   電振動子は、その開口幅ｄ（ｍ）を駆動周波数ｆ（Ｈ
   ｚ）により、ｄ・ｆ≦１０⁴ （Ｈｚ・ｍ）となるように
   制限するとともに上記開口の形状および面積が互いにほ
   ぼ等しい平板振動子で構成し、前記各圧電振動子から放
   射される超音波を所要の局所領域に集束させる超音波放
   射ビーム集束手段を備えたことを特徴とする超音波送波
   器。
2. 【請求項２】 強力超音波を発生させる超音波送波器と
   超音波による位置合せリアルタイムモニタリングを行な
   う超音波イメージング用超音波プローブとを内蔵したア
   プリケータを有し、上記超音波発生器は、整列配置され
   た複数個の圧電振動子と各圧電振動子に高電圧パルスを
   印加する高電圧パルス発生回路とを備えた結石破砕装置
   において、前記圧電振動子は、この開口幅ｄ（ｍ）を駆
   動周波数ｆ（Ｈｚ）により、ｄ・ｆ≦１０⁴ （Ｈｚ・
   ｍ）となるように制限するとともに上記開口の形状およ
   び面積が互いにほぼ等しい平板振動子で構成し、前記各
   圧電振動子から放射される超音波を所要の局所領域に集
   束させる超音波放射ビーム集束手段を備えたことを特徴
   とする送波器を備えた結石破砕装置。