WO2021029401A1 - 振動発生装置 - Google Patents

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    • H04R2460/13—Hearing devices using bone conduction transducers

Definitions

  • Patent Document 1 discloses a probe having an ultrasonic oscillator built in the vicinity of the tip.
  • the area of the tip portion in contact with the body is reduced in order to efficiently transmit the vibration energy of the ultrasonic oscillator to the body. Therefore, the treatment range is limited due to the narrow contact area of the probe.
  • the tip of the probe since the tip of the probe is hard, it comes into contact with a curved surface portion of the body by point contact, so that the efficiency of transmitting vibration energy from the probe to the portion is poor.
  • an object of the present invention is to more efficiently transmit vibration to a wide range of the body at one time.
  • the first sheet portion, the piezoelectric portion, and the second sheet portion integrally form a bendable band shape, and both ends thereof are 180 ° or more when formed into an arc shape. It is preferable to extend to the position of.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a configuration example of the piezoelectric device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an example in which the piezoelectric band in the second embodiment is curved.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the ultrasonic output device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the ultrasonic wave output device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the ultrasonic wave output device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a circuit or a function built in the watch body according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the ultrasonic wave output device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example in which the piezoelectric band of the ultrasonic wave output device according to the first embodiment is curved.
  • the connector portion 50 has two first and second cables 51 and 52, and a plug 53.
  • One end of the first cable 51 is electrically connected to the first electrode layer 22 of the piezoelectric band 10.
  • one end of the second cable 52 is electrically connected to the second electrode layer 23 of the piezoelectric band 10.
  • the other ends of the first and second cables 51 and 52 are electrically connected to the plug 53.
  • the plug 53 is electrically connected to the jack 3a and connected to the drive device 3.
  • the drive device 3 is a function generator.
  • the function generator is a general function generator such as a commercially available product.
  • the drive device 3 can output a drive signal (ultrasonic signal) at any frequency in the range of 15 kHz to 100 kHz.
  • the drive signal is a signal for driving the piezoelectric sheet portion 20 of the piezoelectric band 10.
  • the waveform of the drive signal is either a sine wave, a square wave, or a sawtooth wave, or a waveform obtained by mixing these waveforms.
  • the piezoelectric band 10 can propagate the vibration of the piezoelectric sheet portion 20 to the body through the air layers in the plurality of holes 12a of the cover sheet 12. As a result, the piezoelectric band 10 can widely and uniformly propagate the vibration of the piezoelectric sheet portion 20 to the body.
  • the piezoelectric sheet portion 101 has a structure in which the piezoelectric sheet main body is sandwiched between the first electrode layer and the second electrode layer.
  • the piezoelectric band 100 is formed with irregularities without creating a wasted space in which sound waves are not radiated by sewing, the vibration of the piezoelectric sheet portion 101 can be effectively propagated.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a circuit or function built in the watch body 210.
  • the drive control unit 215 is connected to the battery unit 214, supplies power to the piezoelectric band 202 to drive the piezoelectric band 202, and controls the drive with a drive signal.
  • the drive control unit 215 controls, for example, with a drive signal in response to an external operation performed on the display unit 212. Further, the drive control unit 215 can be controlled in response to a request from another communication terminal received via the communication unit 213.
  • the piezoelectric band constitutes, for example, a vibration generator.
  • the base sheet constitutes, for example, the first sheet portion.
  • the piezoelectric sheet portion constitutes, for example, a piezoelectric portion.
  • the cover sheet constitutes, for example, a second sheet portion.
  • the holes form, for example, a path in which an air layer is formed.
  • the drive control unit constitutes, for example, a drive means.
  • the holes 13a are formed in the entire cover sheet 13 without being formed at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric band 30. Can also be done.

Abstract

圧電帯（１０）は、シート形状で可撓性のあるベースシート（１１）と、ベースシート（１１）の一の面側に設けられシート形状で可撓性のある圧電シート部（２０）と、圧電シート部（２０）のベースシート（１１）がある側とは反対側の面側に当該圧電シート部（２０）に接して設けられシート形状で可撓性のあるカバーシート（１２）とを有し、圧電シート部（２０）は、駆動信号が入力されることで１５ｋＨｚ以上の周波数で振動し、カバーシート（１２）は、圧電シート部（２０）がある側の面と反対側の面とを貫通する孔（１２ａ）が複数設けられ、当該複数の孔（１２ａ）内の空気層を介して圧電シート部（２０）の振動を前記反対側の面側に伝播させる。

Description

振動発生装置
　本発明は、発生した振動を身体に伝達させて治療等する技術に関する。
　従来の超音波治療器は、超音波発振子に連結したプローブ又は超音波伝播媒体を身体に接触させて、身体への接触面を通して身体内部を振動させている（特許文献１、２参照）。これにより、従来の超音波治療器は、身体内部に熱を発生させて血行の改善を図っている。または、従来の超音波治療器は、超音波振動によって身体深部をマッサージして細胞を活性化させている。
特開２０１７－０６４２７３ 特開２００５－１８５８０２
　従来の超音波治療器では、治療する身体に接触させる部材として硬いプローブが用いられていた。例えば、特許文献１では、先端付近に超音波発振子を内蔵するプローブが開示されている。このプローブは、超音波発振子の振動エネルギーを身体に効率よく伝達させるために、身体に接触する先端部分の面積が小さくなっている。よって、プローブによる接触面積の狭さから治療範囲も限定的になっていた。また、プローブの先端は、硬いため、身体の曲面部分に点接触で接触してしまうことになるために、プローブから当該部分への振動エネルギーの伝達効率が悪かった。
　そこで、プローブの先端側又は身体側にゲル状の媒体を塗り、プローブの先端と身体との間にゲル状の媒体を介在させることで、振動エネルギーの伝達効率を高くすることも考えられる。しかし、ゲル状の媒体を塗るのは手間がかかり煩わしい。
　また、特許文献２には、超音波発生器に取り付けられた伝送線の先端を集束ミラーで覆って、超音波エネルギーを空気中で収束させる装置が開示されている。しかし、集束ミラーはかさばり扱いが難しい。さらに、超音波エネルギーを収束させる構造なので、身体の治療範囲も狭い。
　そこで、本発明の目的は、一度に身体の広範囲に振動をより効率よく伝達させることである。
　前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、シート形状で可撓性のある第１シート部と、前記第１シート部の一の面側に設けられシート形状で可撓性のある圧電部と、前記圧電部の前記第１シート部がある側とは反対側の面側に当該圧電部に接して設けられシート形状で可撓性のある第２シート部と、を有し、前記圧電部は、駆動信号が入力されることで１５ｋＨｚ以上の周波数で振動し、前記第２シート部は、前記圧電部がある側の面と反対側の面とを貫通する経路が複数設けられ、当該複数の経路によって形成された各空気層を介して前記圧電部の振動を前記反対側の面側に伝播させる振動発生装置である。
　本発明の第２の態様では、前記第１シート部、前記圧電部、及び前記第２シート部は、一体として湾曲可能な帯形状をなし、円弧形状にされたときに両端部が１８０°以上の位置まで延びることが好ましい。
　本発明の第３の態様では、前記圧電部と前記第２シート部とは、一体とされて縫製にて凹凸形状に形成されてシート形状をなしていることが好ましい。
　本発明の第４の態様では、前記第１シート部の前記圧電部がある側とは反対側の面側に前記駆動信号を出力する駆動手段が設けられていることが好ましい。
　本発明の第５の態様では、前記駆動手段は、駆動信号を継続して出力する時間、駆動信号の出力開始時刻、及び駆動信号の出力終了時刻の少なくとも何れかを基に、駆動信号を制御することが好ましい。
　本発明の前記第１の態様によれば、振動発生装置は、全体として可撓性があるため、身体の曲面部分に装着された際に当該曲面部分に沿って密着して圧電部の振動を身体に伝播させることができる。
　また、本発明の前記第１の態様によれば、振動発生装置は、圧電部がシート形状であるため、圧電部の振動を身体に効率よく伝播させることができる。
　また、本発明の前記第１の態様によれば、振動発生装置は、複数の経路によって形成された各空気層を介して圧電部の振動を伝播させることができる。
　また、本発明の前記第１の態様によれば、振動発生装置は、１５ｋＨｚ以上の周波数の圧電部の振動を伝播させることができる。
　本発明の前記第２の態様によれば、振動発生装置は、第１シート部、圧電部、及び第２シート部が円弧形状にされたときに両端部が１８０°以上の位置まで延びるので、身体の広い曲面部分に装着された際にも、当該曲面部分に沿って密着して圧電部の振動を身体に伝播させることができる。
　本発明の前記第３の態様によれば、振動発生装置は、圧電部と第２シート部とが一体とされて縫製にて凹凸形状に形成されてシート形状をなしている結果、効果的に圧電部の振動を伝播させることができる。
　また、本発明の前記第３の態様によれば、振動発生装置は、縫製によって凹凸形状が形成されるため、簡易に凹凸形状が形成される。
　本発明の前記第４の態様によれば、振動発生装置は、駆動手段を有することで、携帯されつつ駆動可能になる。
　本発明の前記第５の態様によれば、振動発生装置は、圧電部の駆動を時刻、時間に応じて制御できる。
図１は、第１の実施形態に係る超音波出力装置の構成例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る超音波出力装置の圧電帯を湾曲させた一例を示す斜視図である。 図３は、膝に圧電帯が装着されている一例を示す図である。 図４は、第１の比較例の圧電帯の構成例を示す図である。 図５は、第１の比較例の圧電帯が腕に巻き付けられた状態を示す断面図である。 図６は、第２の比較例の圧電帯の構成例を示す図である。 図７は、第２の実施形態における圧電装置の構成例を示す斜視図である。 図８は、第２の実施形態における圧電帯を湾曲させた一例を示す斜視図である。 図９は、第３の実施形態に係る超音波出力装置の構成例を示すである。 図１０は、第４の実施形態に係る超音波出力装置の構成例を示す図である。 図１１は、第５の実施形態に係る超音波出力装置の構成例を示す図である。 図１２は、第５の実施形態における時計本体部が内蔵する回路又は機能の構成例を示す図である。
　本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施形態）
　第１の実施形態では、超音波出力装置を挙げている。
　図１は、第１の実施形態に係る超音波出力装置１の構成例を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る超音波出力装置の圧電帯を湾曲させた一例を示す斜視図である。
　図１に示すように、超音波出力装置１は、圧電装置２、及び駆動装置３を有している。圧電装置２は、圧電帯１０、及びコネクタ部５０を有している。圧電帯１０は、シート状であり、全体として長方形状（例えば帯形状）を有している。圧電帯１０は、ベースシート１１、圧電シート部２０、及びカバーシート１２が積層されて形成されている。
　ベースシート１１は、例えば、可撓性がある材料で形成されている。ベースシート１１は、湾曲されて円弧形状になったときに長辺方向の両端部が１８０°以上の位置まで延びるようになっている。ベースシート１１上に圧電シート部２０が設けられている。
　圧電シート部２０は、圧電シート本体２１、第１電極層２２、及び第２電極層２３を有している。圧電シート部２０において、圧電シート本体２１が第１電極層２２と第２電極層２３とに挟まれている構造になっている。
　圧電シート本体２１は、シート形状又はフィルム形状をなしたシート部材又はフィルム部材である。圧電シート本体２１は、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン樹脂）等のような屈曲可能な高分子圧電フィルムである。第１電極層２２及び第２電極層２３は、例えば、圧電シート本体２１の両面にアルミ蒸着などの方法で形成されている。これによって、圧電シート部２０は、全体としても、シート形状又はフィルム形状をなしている。ここで、第１電極層２２及び第２電極層２３には、外周端にコネクタ部５０が電気的に接続されている。コネクタ部５０は、例えば、導電性接着剤などで第１電極層２２及び第２電極層２３に電気的に接続されている。
　ここで、超音波振動子は、セラミック基板の両面に電極を形成した剛性のあるセラミック圧電板と、高分子圧電フィルムの両面に電極を形成した屈曲性のある圧電シートとに大きく分類される。例えば、粉末状のセラミックなどを湾曲性のある物質に均一に練り込んだフィルムもあり、その両面に電極層を形成したフィルムも、本実施形態における圧電シート部２０に含まれる。このような構成を有する圧電シート部２０上にカバーシート１２が設けられている。
　カバーシート１２は、例えば、通気性及び可撓性のある材料で形成されている。通気性及び可撓性のある材料は、例えば、布である。カバーシート１２には、表裏面を貫通する所定形状の孔１２ａが複数形成されている。複数の孔１２ａの形状は、例えば、円形である。
　以上のような構成を有する圧電帯１０は、図２に示すように、圧電帯１０は、可撓性が高いため、湾曲させて円弧形状にしたときに長辺方向の両端部が１８０°以上の位置まで延びる。また、圧電帯１０は、ベースシート１１と圧電シート部２０とカバーシート１２との一体性が保てるように、ベースシート１１と圧電シート部２０とカバーシート１２とをピンチ４などで一体にして固定されている。
　コネクタ部５０は、２本の第１及び第２ケーブル５１，５２、並びにプラグ５３を有している。第１ケーブル５１は、一端が圧電帯１０の第１電極層２２に電気的に接続されている。また、第２ケーブル５２は、一端が圧電帯１０の第２電極層２３に電気的に接続されている。第１及び第２ケーブル５１，５２の他端は、プラグ５３に電気的に接続されている。
　プラグ５３は、ジャック３ａに電気的に接続されて駆動装置３に接続されている。例えば、駆動装置３は、ファンクションジェネレーターである。ファンクションジェネレーターは、市販品等の一般的なファンクションジェネレーターである。駆動装置３は、１５ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲の何れかの周波数で駆動信号（超音波信号）を出力することができる。ここで、駆動信号は、圧電帯１０の圧電シート部２０を駆動するための信号である。例えば、駆動信号の波形は、サイン波、矩形波、又は鋸波のいずれか、又はそれら波形を混合した波形である。
（動作、作用等）
　次に、第１の実施形態に係る超音波出力装置１の動作、及びその作用等の一例について説明する。本例では、超音波出力装置１を人の治療用に用いる場合を説明する。さらに、本例では、人の膝の治療用に用いる場合を説明する。
　図３は、膝に圧電帯１０が装着されている一例を示す図である。
　図３に示すように、圧電帯１０は、カバーシート１２が身体１０００の肌側になるように、膝１００１に巻き付けられる。圧電帯１０は、全体として可撓性があるため、膝１００１に密着し膝１００１の外周に沿って巻き付けられる。このとき、ベースシート１１が、湾曲されて円弧形状にされたときに長辺方向の両端部が１８０°以上の位置まで延びる結果、圧電帯１０全体としても、湾曲させて円弧形状にしたときに長辺方向の両端部が１８０°以上の位置まで延びるようになる。
　これにより、圧電帯１０は、膝１００１に密着しつつ膝１００１の外周に沿って巻き付けられる。そして、圧電帯１０が確実に膝１００１に固定されるよう、圧電帯１０は、その上から固定手段７１によって膝１００１に対し固定される。固定手段７１は、例えば、大き目の輪ゴム、面ファスナーである。これにより、圧電帯１０は、さらに膝１００１への密着度が増す。
　その後、駆動装置３のジャック３ａに圧電装置２のプラグ５３を接続する。その後、駆動装置３が操作されて、１５ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲の何れかの周波数の駆動信号（超音波信号）が駆動装置３から圧電装置２の圧電シート部２０に出力される。
　これにより、圧電シート部２０は、駆動装置３からの駆動信号に応じた１５ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲の何れかの周波数で振動する。そして、その振動は、カバーシート１２に設けられた複数の孔１２ａ内の空気層を介して膝１００１に超音波として伝達される。このとき、カバーシート１２が身体と圧電シート部２０とのスペーサーの役目を果たし、身体と圧電シート部２０との距離が最短に保たれつつ、カバーシート１２に設けられた複数の孔１２ａ内の空気層を介して圧電シート部２０の振動が近距離で膝１００１に超音波として伝達される。このようにして、超音波出力装置１が人の治療用に用いられる。
　また、超音波出力装置１を人が装着し圧電帯を駆動しながら、その人が音楽を聴くと、聴いている音楽の音質が改善されるという音質改善効果も得られた。このような結果について、出願人は、孔１２ａ内の空気層を介して身体に伝達された超音波が、圧電帯１０の装着部位に限らず身体全体に何かしらの影響をもたらし、聞いている音の音質の改善に作用したと考えている。
（第１の比較例）
　次に、本実施形態と比較するための第１の比較例の圧電帯を説明する。
　図４は、第１の比較例の圧電帯５００の構成例を示す図である。
　図４に示すように、第１の比較例では、圧電帯５００は、ベースシート５０１、セラミック製の複数の圧電板５０２、及びカバーシート５０３が積層されて構成されている。複数の圧電板５０２は、従来からあるセラミック製の圧電板である。また、複数の圧電板５０２はそれぞれ、ベースシート５０１に貼り付けられている。また、カバーシート５０３は、複数の網目を有するメッシュ素材である。
　図５は、この第１の比較例の圧電帯５００が人の腕１００２に巻き付けられた状態を示す断面図である。
　図５に示すように、圧電板５０２の剛性が高いために、圧電板５０２と腕１００２とはカバーシート５０３を介して点５０４でほぼ点接触になる。ここで、圧電板５０２の振動が腕１００２にダイレクトに伝わるため、圧電板５０２の振動は腕１００２にそのまま機械的な振動として伝わる。一方、腕１００２に接触していない圧電板５０２における腕１００２から離れた部位５０２ａの振動は、音波として放射されて腕１００２に届く。しかし、その音波は、距離の２乗で減衰するため、非常に弱い状態で腕１００２に伝達されることになる。
　ここで、セラミック圧電板は、大きな面積に形成され難いため、耳元で聞く電話などに利用されている。また、セラミック圧電板は、剛性が高いため、振動を直接皮膚や骨に伝えることができ、耳や頭の周囲の骨を介して音信号を耳に届ける骨伝導スピーカーに使用されている。
　このようなセラミック圧電板からの伝達面積を広くするためには、セラミック圧電板を多数用いる必要がある。さらに、セラミック圧電板を多数用いる場合には、各セラミック圧電板をリード線で電気的に接続する必要がある。このように、セラミック圧電板からの伝達面積を広くしようとすると様々な手間がかかるため、セラミック圧電板を利用した機器、装置の使用用途は限定的になっている。
　第１の比較例のように複数のセラミック圧電板を利用した機器、装置を湾曲させて身体等に装着させて使用する場合、各セラミック圧電板が湾曲しないため、機器、装置全体としてみて装着面が連続した振動伝達面とはならない。すなわち、機器、装置に取り付けられた各セラミック圧電板が装着面に対して点接触になり、セラミック圧電板の振動は、接触面に飛び飛びの振動として伝達される。
　このようなことから、第１の比較例では、腕１００２には点接触する点５０４から伝播する強い機械的振動が支配的になり、音波として伝播する振動は非常に弱いので、機械的振動に打ち消されてしまう。
　また、この第１の比較例の圧電帯５００を用いて筋肉痛やテニス肘などの治療を行ってみた。しかし、圧電板５０２の振動を強くしても、治療効果は得られなかった。この第１の比較例の圧電帯５００を用いた治療結果から、前述の本実施形態のように身体に巻き付けた圧電帯１０から空気層を介して超音波を身体に伝達して行う治療と、第１の比較例のように身体に巻き付けた圧電帯５００の圧電板５０２から身体に振動を伝達させて行う治療とは全く異なることがわかる。このような結果について、出願人は、本発明の音質改善効果についても、本実施形態のようにカバーシート１２に設けられた複数の孔１２ａ内の空気層を介して圧電シート部２０の振動が超音波となって近距離で均一に広く身体に伝達して治療効果が得られたのと同じ作用で、超音波が音波として生体に作用して音質改善効果が発生したと考えている。
　また、第１の比較例の圧電板５０２よりも小さい圧電板（又は振動板）、例えば、数ｃｍ、数ｍｍ程度の圧電板を複数並べることで、圧電帯を湾曲しやすくすること考えられる。しかし、この場合でも、複数の圧電板を電気的に接続するためや圧電板同士の接触を防ぐために、複数の圧電板の間にある程度隙間を設ける必要がある。このようにすると、圧電帯を身体に被せたとき、圧電板が配置されていない隙間部分は振動しないので、圧電帯に無駄なスペースが存在することになる。また、圧電帯において振動したり振動しない部分があることは、治療効果や音質改善効果の低下につながる。
　また、複数の圧電板の間で接続インピーダンスが発生したり物理的定数が複数できたりするため、複数の圧電板すべてを同じように振動させることが難しくなり、結果的に、圧電帯全体で均一に振動させることが難しくなる。
　これに対して、第１の実施形態における圧電帯１０は、圧電シート部２０が単一のシート形状、シート部材からなるため、全面で振動が均一になる。また、出願人は、圧電シート部２０が単一のシート形状、シート部材であることが、治療効果や音質改善効果を発揮する重要な要件であることも確認している。
（第２の比較例）
　次に、本実施形態と比較するための第２の比較例の圧電帯を説明する。
　図６は、第２の比較例の圧電帯６００の構成例を示す図である。
　図６に示すように、第２の比較例では、圧電帯６００は、セラミック製の複数の圧電板６０１を有し、バンダナのように頭１００３に巻き付けられて使用されている。そして、第２の比較例では、圧電帯６００は、耳に装着されたヘッドホン６５０と同時に使用されている。このような構成によって、第２の比較例は、ヘッドホン６５０と圧電帯６００の圧電板６０１とを同時に駆動して、ヘッドホン６５０から耳で直接聴く音の耳殻信号に、圧電帯６００の圧電板６０１からの信号をミックスさせている。ここで、圧電板６０１からの信号は、圧電板６０１の機械的な振動を頭蓋骨の骨伝導で耳殻に伝達される信号になる。このように、ヘッドホン６５０から耳で直接聴く音の耳殻信号に、圧電帯６００の圧電板６０１からの信号をミックスさせることで、音質が改善される。
　また、第２の比較例では、音源装置６６０からの音楽信号が、分離回路６６１が入力されて、分離回路６６１によって各アンプ６６２，６６３に分けられて、各ケーブル６６４，６６５を介して圧電帯６００及びヘッドホン６５０に入力される。
　この第２の比較例と前述の本実施形態とを比較すると、第２の比較例の圧電帯６００は、セラミック製の圧電板６０１を用いて構成されているのに対して、本実施形態における圧電帯１０は、湾曲可能な圧電シート部２０によって構成されている。第２の比較例と前述の本実施形態とでは、これら構成に違いがあるため、音質改善の原理が異なっている。
　例えば、第２の比較例の圧電帯６００を頭以外の身体に取り付けて音質改善の検証もしたが、音質が改善されるという結果を得ることもできなかった。一方、本実施形態における圧電帯１０を頭以外の身体に取り付けて音質改善の検証をしたところ、音質が改善されるという結果を得ることができた。このような結果についても、出願人は、本実施形態のようにカバーシート１２に設けられた複数の孔１２ａ内の空気層を介して圧電シート部２０の振動が超音波となって近距離で均一に広く身体に伝達されたことが治療効果として作用していると考えている。
　また、図６に示す構成からわかるように、第２の比較例と前述の本実施形態とでは、圧電帯を駆動させるためのシステムも異なっている。
（第３の比較例）
　次に、本実施形態と比較するための第３の比較例を説明する。
　第３の比較例は、音の出るポスター等に使用される圧電シートである。そして、この第３の比較例の圧電シートは、圧電シート本体の両面に電極が形成され、さらにその上が絶縁物でコーティングされて保護膜が形成されている。
　このような構成の圧電シートを身体の腕等に被せたときに、圧電シート本体と身体の間には保護膜が介在することになる。このような場合、圧電シート本体からの振動は、保護膜内で減衰してしまい、身体に伝達される振動が小さくなってしまう。そのため、第３の比較例でも、治療効果や音質改善効果は得られなかった。
　また、フィルム状の圧電シートは、剛性がないので、他の物体に接触すると、その振動が止まってしまう。これによって、圧電シートの振動は、他の物体に伝達されにくくなってしまう。このようなこともあるため、第３の比較例では、治療効果や音質改善効果は得られなかったと言える。そして、孔の開いたカバーシートがないために音波としても身体に振動が伝搬され難くなる。
（第１の実施形態における効果）
（１）圧電帯１０は、全体として可撓性があるため、身体の曲面部分に装着された際に当該曲面部分に沿って密着して圧電シート部２０の振動を身体に伝播させることができる。
（２）圧電帯１０は、圧電シート部２０がシート形状であるため、特に、単一のシート形状であるため、圧電シート部２０の振動を身体に効率よく伝播させることができる。
（３）圧電帯１０は、カバーシート１２の複数の孔１２ａ内の空気層を介して圧電シート部２０の振動を身体に伝播させることができる。これにより、圧電帯１０は、圧電シート部２０の振動を広く均一に身体に伝播させることができる。
（４）圧電帯１０は、１５ｋＨｚ以上の周波数の振動を身体に伝播させることができる。出願人は、様々な周波数で効果測定をしたが、１５ｋＨｚ以上の周波数の振動がより効果的であるという結果を得ている。
（５）圧電帯１０は、湾曲されて円弧形状されたときに、両端部が１８０°以上の位置まで延びるので、身体の広い曲面部分に装着された際にも、当該曲面部分に沿って密着して圧電シート部２０の振動を音波として身体に伝播させることができる。
（６）圧電帯１０は、圧電シート部２０が可撓性の部材で形成されていることで、その形状の自由度が高くなる。例えば、圧電帯１０は、治療部位の形状に合わせた形状に形成可能になるので、一度に治療できる範囲を広くでき治療効果を上げることができ、さらに、様々な治療部位への適用の許容度も高くなる。
（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、前述の第１の実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
　図７は、第２の実施形態における圧電装置２の構成例を示す斜視図である。
　図７に示すように、第２の実施形態では、圧電帯３０が、その長手方向の両端部に位置するように第１圧電帯部３０ａと第２圧電帯部３０ｂとに分かれている。具体的には、圧電シート部４０は、第１の実施形態と同様に、シート形状又はフィルム形状をなしており、圧電シート本体４１が第１電極層４２と第２電極層４３とに挟まれている構造になっている。また、第１電極層４２及び第２電極層４３の構成は第１の実施形態と同様であるが、圧電シート本体４１には、その長手方向の中央付近に圧電フィルムが形成されていない分離領域が形成されている。また、第１電極層４２及び第２電極層４３は、圧電シート本体４１の分離領域で、前記第１の実施形態と同様に、図示しない第１及び第２ケーブルに電気的に接続されている。さらに、第２の実施形態では、カバーシート１３に複数の孔１３ａが形成されているが、その複数の孔１３ａは、圧電帯３０の長手方向で両端部に分かれて形成されている。このような構成によって、圧電帯３０には、第１圧電帯部３０ａと第２圧電帯部３０ｂとが分かれて形成されている。
（動作、作用等）
　次に、第２の実施形態に係る超音波出力装置１の動作、及びその作用等の一例について説明する。本例では、超音波出力装置１を人の治療用に用いる場合を説明する。
　第２の実施形態では、圧電帯３０は、第１圧電帯部３０ａと第２圧電帯部３０ｂとが形成されている。そして、第１圧電帯部３０ａ及び第２圧電帯部３０ｂはそれぞれ、全体として可撓性があるため、湾曲させて円弧形状にしたときに長辺方向の両端部が１８０°以上の位置まで延びるようになる。
　図８は、第２の実施形態における圧電帯３０を湾曲させた一例を示す斜視図である。
　図８に示すように、第１圧電帯部３０ａ及び第２圧電帯部３０ｂはそれぞれ、湾曲されて円弧形状にされたときに長辺方向の両端部が１８０°以上の位置まで延びるようになる。
　ここで、例えば、テニス肘では肘の上下の骨付近に痛みが出る。このようなテニス肘の治療のために、第２の実施形態における圧電帯３０を肘の横から巻くと、圧電帯３０の第１圧電帯部３０ａ及び第２圧電帯部３０ｂのそれぞれの両端部が１８０°以上の位置まで延びる。これにより、第１圧電帯部３０ａが肘の上に確実に被さるようになり、第２圧電帯部３０ｂが肘の下に確実に被さるようになる。
　そして、第１圧電帯部３０ａ及び第２圧電帯部３０ｂは、駆動装置３によって駆動されると、１５ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲の何れかの周波数で振動する。そして、その振動は、超音波としてカバーシート３１に設けられた複数の孔３１ａ内の空気層を介して超音波として肘に伝達される。このようにして、超音波出力装置１が人の治療用に用いられる。
（第２の実施形態における効果）
（１）圧電帯３０の第１圧電帯部３０ａ及び第２圧電帯部３０ｂはそれぞれ、湾曲されて円弧形状されたときに、両端部が１８０°以上の位置まで延びるので、身体の広い曲面部分に装着された際にも、当該曲面部分に沿って密着して第１圧電帯部３０ａ及び第２圧電帯部３０ｂの振動を身体に伝播させることができる。
（第３の実施形態）
　次に、第３の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、前述の第１、第２の実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
　第３の実施形態も、超音波出力装置を挙げている。
　図９は、第３の実施形態に係る超音波出力装置１の構成例を示すである。
　図９に示すように、第３の実施形態における圧電帯１００は、第１の実施形態同様に、ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２が積層されて形成されている。しかし、第３の実施形態における圧電帯１０は、ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２を糸で縫い合わせて形成されている。
　ベースシート１１０は、布１１１上に厚みのあるフェルト１１２を貼り合わせた複合素材によって形成されている。例えば、布１１１は、しなやかで厚み方向への押圧に対して反発力のある生地の布である。
　圧電シート部１０１は、第１の実施形態と同様に、圧電シート本体が第１電極層と第２電極層とに挟まれている構造になっている。
　カバーシート１２０は、ネット状の素材によって形成されている。ネット状の素材は、例えば、オーディオのスピーカーに用いられるスピーカーネットである。
　第３の実施形態では、ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２が一体とされて、カバーシート１０２側が凹凸形状に形成されている。凹凸形状は、次のようにして形成されている。
　ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２を積層させた状態で、長手方向の両端部１００ａを糸で縫い、さらに、長辺方向に向かって梯子状に等間隔の部位１００ｂを糸で縫って、ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２が縫い合わされている。糸は、例えば絶縁性のある糸である。
　これにより、フェルト１１２は、縫い目の部位１１２ａが押しつぶされ、縫い目の部位１１２ａに隣接する部位１１２ｂが押しつぶされず形が維持される。その結果、ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２を積層させて得られる厚さが、縫合部では他の部分よりも薄くなる。そのため、ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２を積層させて得られる形状は、縫合部に隣接する部位の断面が略半円形状の凸部になる。これにより、カバーシート１０２側が全体として、凹凸形状になる。例えば、凸部の高さは、数ｍｍであり、例えば、１ｍｍ程度である。そのため、圧電帯１００のカバーシート１０２側の形状の目視による見た目は、ほぼ平らである。
　また、圧電シート部１０１には、縫合部を避けるようなパターンで電極を形成することもできる。これにより、圧電シート部１０１の電極を縫い糸が貫通してしまい電極が破損してしまうことを防止することができる。ただ、電極を糸が貫通しても、電極の縫い目で電気的なショートが起こらないことを確認できているので、パターン形成することなく電極に糸を通して縫製することもできる。この場合、電極が容易に形成される。
（動作、作用等）
　次に、第３の実施形態に係る超音波出力装置１の動作、及びその作用等の一例について説明する。
　第３の実施形態では、圧電帯１００は、カバーシート１０２側が凹凸形状に形成されている。これにより、圧電帯１００は、カバーシート１０２に設けられた複数の孔１０２ａ内の空気層を介して伝達面に伝播される超音波を増加させることができる。
　また、凹凸形状は、縫製によって簡易に形成される。さらに、縫製位置を調整するだけで、凹凸形状のパターンや凸部の高さが簡易に調整可能になる。その結果、圧電帯１００は、カバーシート１０２に設けられた複数の孔１０２ａ内の空気層を介して伝播される超音波の出力を簡易に調整できるようになる。よって、圧電帯１００は、カバーシート１０２に設けられた複数の孔１０２ａ内の空気層を介して所望の周波数の超音波出力が最大になるような調整も、簡易にできる。
　また、出願人は、孔１０２ａ内の空気層を介して伝播される超音波が最大となる凹凸形状の大きさやその形状があることも発見した。このようなことから、凹凸形状の凸部の高さをできるだけ低くしつつ、孔１０２ａ内の空気層を介して伝播される超音波が最大となるような凹凸形状にすることもできる。このようにすることで、圧電帯１００が身体に装着されて湾曲された際でも、凹凸形状が小さいためにその形状が維持されるので、孔１０２ａ内の空気層を介して伝播される超音波は、最大に維持されるようになる。
（第３の実施形態における効果）
（１）圧電帯１００は、圧電シート部１０１とカバーシート１０２とが一体とされて縫製にて凹凸形状に形成されてシート形状をなしている結果、効果的に圧電シート部１０１の振動を伝播させることができる。
（２）圧電帯１００は、縫製によって簡易に凹凸形状が形成される。そして、圧電帯１００は、縫製によって簡易に凹凸形状が形成されるため、超音波による効果が最大となるような凹凸形状が容易に形成される。
（３）圧電帯１００は、縫製によって音波が放射しない無駄なスペースが作られることなく凸凹が形成されるので、効果的に圧電シート部１０１の振動を伝播させることができる。
（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、前述の第１～第３の実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
　第４の実施形態も、超音波出力装置を挙げている。
　図１０は、第４の実施形態に係る超音波出力装置１の構成例を示す図である。
　図１０に示すように、駆動装置１５１が、携帯可能になるように小型軽量化された装置である。駆動装置１５１は、ファンクションジェネレーターの機能の一部を有している。これにより、駆動装置１５１は、機能が少なく省電力で駆動されるようになるため、小型の電池やバッテリで駆動可能になる。電池やバッテリは、例えば、一本のリチウムイオン電池や一枚のコイン電池である。また、第４の実施形態では、駆動装置１５１側のジャック１５１ａとプラグ５３の抜き差しで、圧電帯１０と駆動装置１５１との電気的接続がオン及びオフされる。一方、圧電帯１０は、１Ｖの電圧でも１５ｋＨｚ以上の入力があれば十分な超音波を発生できるように構成されている。
（動作、作用等）
　次に、第４の実施形態に係る超音波出力装置１の動作、及びその作用等の一例について説明する。
　第４の実施形態では、シャツ１１００などの衣服に圧電帯１０が取り付けられている。例えば、圧電帯１０が衣服に縫い付けられている。この第４の実施形態では、駆動装置１５１が、小型軽量化されているため、使用者は、このように圧電帯１０をシャツに付けたままで超音波出力装置１を携帯することができる。
（第５の実施形態）
　次に、第５の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、前述の第１～第４の実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
　第５の実施形態は、超音波出力装置を挙げている。第５の実施形態に係る超音波出力装置は、時計型の超音波出力装置である。
　図１１は、第５の実施形態に係る超音波出力装置２００の構成例を示す図である。
　図１１に示すように、超音波出力装置２００は、腕時計と一体とされている。超音波出力装置２００は、腕時計部２０１、及び圧電帯２０２を有している。腕時計部２０１は、時計本体部２１０、及びベルト部２２０を有している。
　図１２は、時計本体部２１０が内蔵する回路または機能の構成例を示す図である。
　図１２に示すように、時計本体部２１０は、時計機能部２１１、表示部２１２、通信部２１３、電池部２１４、及び駆動制御部２１５を有している。
　時計機能部２１１は、時計、アラーム、タイマー等を含めた各種の時計機能を有している。表示部２１２は、時計等の情報を表示する。表示部２１２は、タッチパネルになっており、外部からの操作も可能になっている。通信部２１３は、時計本体部２１０がスマートフォン等の他の携帯端末と通信を行うための部位である。時計本体部２１０は、通信部２１３によって他の通信端末と通信を行い、当該他の通信端末と連動することができる。電池部２１４は、圧電帯２０２を駆動するための電源となる。電池部２１４は、例えば、リチウムイオン電池である。駆動制御部２１５は、電池部２１４に接続されており、圧電帯２０２に電源供給して圧電帯２０２を駆動しつつ、その駆動を駆動信号で制御する。駆動制御部２１５は、例えば、表示部２１２になされた外部操作に応じて、駆動信号で制御する。また、駆動制御部２１５は、通信部２１３を介して受信した他の通信端末からの要求に応じて制御可能とされている。
　ベルト部２２０は、長尺であり、表面側の中央付近に時計本体部２１０が設けられている。ベルト部２２０が、一般の時計等のベルトと同様に、一端側に美錠２２１が設けられており、他端側に小穴２２２が複数形成されている。このベルト部２２０の裏面に圧電帯２０２が設けられている。また、ベルト部２２０には、時計本体部２１０の近くに時計側接続部２２３が設けられている。
　時計側接続部２２３は、時計本体部２１０の駆動制御部２１５と電気的に接続されている。時計側接続部２２３には、後述の圧電帯２０２の圧電帯側接続部が着脱可能に接続される。
　圧電帯２０２は、シート状であり、全体として長方形状を有している。例えば、圧電帯の長辺方向の長さは、５ｃｍ～２０ｃｍであり、圧電帯２０２の短辺方向の幅は、２ｃｍ～１０ｃｍである。圧電帯２０２は、前述の第１の実施形態と同様に、ベースシート、圧電シート部、及びカバーシートが積層されて形成されている。圧電帯２０２は、ベルト部２２０の裏面の中央付近に当該ベルト部２２０に沿って設けられている。
　圧電帯２０２は、着脱可能手段となるスナップ２３０によってベルト部２２０に着脱可能に取り付けられている。本例では、ベルト部２２０の両側に、時計本体部２１０を挟むようにして、それぞれ２個のスナップ雄部２３１が設けられている。これに対応して、圧電帯２０２に、スナップ雄部２３１の位置に対応するように４個のスナップ雌部２３２が設けられている。このようなスナップ２３０によって、圧電帯２０２はベルト部２２０に着脱可能に取り付けられている。なお、スナップ２３０の数は、４個以外とされることもできる。
　また、圧電帯２０２は、図示しない圧電帯側接続部を有している。圧電帯側接続部は、圧電帯２０２の第１電極層、及び第２電極層と電気的に接続されている。圧電帯側接続部は、ベルト部２２０に設けられている時計側接続部２２３に対して着脱可能とされている。時計側接続部２２３に圧電帯側接続部が装着された状態で、電池部２１４から圧電帯の第１電極層、及び第２電極層に電源が供給される。
（動作、作用等）
　次に、第５の実施形態に係る超音波出力装置２００の動作、及びその作用等の一例について説明する。
　先ず、超音波出力装置２００のユーザは、スナップ２３０を利用して、ベルト部２２０に圧電帯２０２を取り付ける。スナップ２３０なので、ユーザは、ベルト部２２０に圧電帯２０２を簡易に取り付けることができる。その後、ユーザは、ベルト部２２０の時計側接続部２２３に圧電帯２０２圧電帯側接続部を接続する。これによって、圧電帯２０２は電源が供給可能とされるとともに駆動可能になる。
　このように、圧電帯２０２がベルト部２２０、すなわち、腕時計部２０１に着脱自在にされていることで、ユーザは、圧電帯２０２をベルト部２２０から外しておくことで、普段は、超音波出力装置１を時計として使える。そして、ユーザは、必要なときだけ圧電帯２０２を装着して超音波出力装置として使うことができる。
　ユーザは、超音波出力装置２００を装着する際には、ベルト部２２０を手首に巻き付けて、ベルト部２２０の美錠２２１と小穴２２２でベルト部２２０の長さを調整し、ベルト部２２０を手首に固定する。このとき、圧電帯２０２の長さが５ｃｍ～２０ｃｍであるため、圧電帯２０２は、ユーザの手首の周囲を過不足なく囲む状態になる。圧電帯２０２の長さが５ｃｍ～２０ｃｍであることで、例えば、子供、痩せている大人、太っている大人であっても、圧電帯２０２は、そのようなユーザの手首の周囲を過不足なく囲むことができる。また、圧電帯２０２の短辺方向の幅が２ｃｍ～１０ｃｍであるため、ユーザは、ベルト部２２０の裏に取り付けられている圧電帯２０２に違和感を感じることもない。このようにして、圧電帯２０２は、ユーザの手首に密着した状態になる。
　それから、ユーザは、時計本体部２１０を操作したり、時計本体部２１０と通信可能になっている他の通信装置であるスマートフォンを操作したりして、駆動制御部２１５を介して圧電帯２０２を駆動させる。また、ユーザは、時計本体部２１０のアラーム機能を使って、予め設定した時刻に圧電帯２０２を駆動させたり、駆動している圧電帯２０２を予め設定した時刻に停止させたりすることができる。また、ユーザは、時計本体部２１０のタイマー機能を使って、予め設定した時間だけ圧電帯２０２を駆動させることもできる。
　これにより、ユーザは、例えば、テレビを視聴する時間帯に合わせて、圧電帯２０２を駆動させることができる。すなわち、ユーザは、視聴番組の開始時刻に圧電帯２０２を駆動させ、視聴番組の終了時刻に圧電帯２０２の駆動を止めるようなこともできる。また、超音波出力装置２００は、このように駆動時間を自動的に制御できるため、消費電力を低減できる。
（第５の実施形態における効果）
（１）超音波出力装置２００は、駆動制御部２１５を有することで、携帯されつつ駆動可能になる。
（２）超音波出力装置２００は、時刻、時間を基に圧電帯２０２の駆動を制御できる。
（３）超音波出力装置２００は、手首に装着した圧電帯２０２からの超音波を身体に伝播させているので、その装着者がコードレスイヤホンやヘッドホンで視聴している音の音質を改善できる。また、出願人は、身体の様々な部位に圧電帯を装着する実験をしたが、圧電帯を手首に装着するともっとも音質改善効果が高くなるという実験結果を得ている。第５の実施形態は、このような実験を基に構成した例である。
　なお、前記の実施形態の説明において、圧電帯は、例えば、振動発生装置を構成している。また、ベースシートは、例えば、第１シート部を構成している。また、圧電シート部は、例えば、圧電部を構成している。また、カバーシートは、例えば、第２シート部を構成している。また、孔は、例えば、空気層が形成された経路を構成している。また、駆動制御部は、例えば、駆動手段を構成している。
（本実施形態の変形例等）
　前記の実施形態の他の例として、圧電帯は、可撓性がある限り、前述した材料以外でも構成されることができる。また、圧電帯の形状も、前述した形状以外の形状で形成されることができる。
　また、前記の実施形態の他の例として、カバーシートに形成される空気層を形成する経路は、カバーシートの表裏面を貫通する経路であれば、孔以外の形状とされることもできる。
　また、前記の実施形態の他の例として、圧電帯は、２０ｋＨｚ以上の周波数で振動するように駆動制御されることもできる。例えば、２０ｋＨｚ未満の振動数だと、年齢が若い人にとっては耳障りになる場合がある。これに対して、２０ｋＨｚ以上の周波数で振動することで、その振動数が人間の可聴帯域外になるので、治療者は、治療中にその音が気にならなくなる。
　また、前記の第１の実施形態の他の例として、カバーシート１２は、メッシュ状の布（ある程度の厚さのある布でも良い）とされることもでき、その場合、複数の孔１２ａは網目になる。
　また、前記の第２の実施形態の他の例として、カバーシート１３には、孔１３ａが圧電帯３０の長手方向で両端部に分かれて形成されることなく、当該カバーシート１３の全体に形成されることもできる。
　また、前記の第３の実施形態の他の例として、ベースシート１１０は、布１１１上に厚みのあるフェルト１１２を貼り合わせた複合素材でなく、単一素材とされることもできる。この場合、例えば、カバーシート側にしわを作りながら縫製することで、凹凸形状がカバーシート側に形成される。
　また、前記の第３の実施形態の他の例として、ベースシート１１０、圧電シート部１０１、及びカバーシート１０２は、積層された状態で梯子状に縫う等、一定パターンで縫われているが、ランダムに縫われることもできる。このような場合でも、凹凸形状がベースシート１１０側に形成される。
　また、前記の第４の実施形態の他の例として、超音波出力装置１は、圧電帯１０と駆動装置１５１とが、ジャック、プラグを介在させることなく、電気的に接続されることもできる。この場合、例えば、駆動装置１５１は、駆動をオン及びオフするスイッチを有する。
　また、前記の第４の実施形態の他の例として、シャツ１１００自体が圧電帯とされることもできる。すなわち、第１～第５の本実施形態における圧電帯は、効果を発揮できる限り、形状が限定されない。
　また、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
産業上の利用の可能性
　屈曲性があり、薄く広い面積から超音波を出力する圧電帯は、ウエラブルな利用ができるので、医療施設などの業務用だけでなく家庭での手軽な利用が見込める。また、オーディオ分野では、音場と音質を向上させる装置、テレビの視聴では音を明瞭にする装置として利用できる。
　１　超音波出力装置，２　圧電装置、１０，３０，１００　圧電帯、１１，１１０　ベースシート、２０，４０，１０１　圧電シート部、１２，３１，１０２　カバーシート、１２ａ，３１ａ　孔、２１５　駆動制御部

 
 

Claims (5)

  1. 　シート形状で可撓性のある第１シート部と、
    　前記第１シート部の一の面側に設けられシート形状で可撓性のある圧電部と、
    　前記圧電部の前記第１シート部がある側とは反対側の面側に当該圧電部に接して設けられシート形状で可撓性のある第２シート部と、を有し、
    　前記圧電部は、駆動信号が入力されることで１５ｋＨｚ以上の周波数で振動し、
    　前記第２シート部は、前記圧電部がある側の面と反対側の面とを貫通する経路が複数設けられ、当該複数の経路によって形成された各空気層を介して前記圧電部の振動を前記反対側の面側に伝播させる振動発生装置。
  2. 　前記第１シート部、前記圧電部、及び前記第２シート部は、一体として湾曲可能な帯形状をなし、円弧形状にされたときに両端部が１８０°以上の位置まで延びる請求項１に記載の振動発生装置。
  3. 　前記圧電部と前記第２シート部とは、一体とされて縫製にて凹凸形状に形成されてシート形状をなしている請求項１又は２に記載の振動発生装置。
  4. 　前記第１シート部の前記圧電部がある側とは反対側の面側に前記駆動信号を出力する駆動手段が設けられている請求項１乃至３の何れか１項に記載の振動発生装置。
  5. 　前記駆動手段は、駆動信号を継続して出力する時間、駆動信号の出力開始時刻、及び駆動信号の出力終了時刻の少なくとも何れかを基に、駆動信号を制御する請求項４に記載の振動発生装置。

     
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