WO2023190834A1

WO2023190834A1 - 超音波ユニット、回折膨潤テープ、及び超音波集束装置

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Publication number: WO2023190834A1
Application number: PCT/JP2023/013107
Authority: WO
Inventors: 典子鶴岡; 洋一芳賀; 隆志関
Original assignee: Tohoku University NUC
Current assignee: Tohoku University NUC
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: CN118947139A; US20250214110A1; JPWO2023190834A1

Abstract

本発明の超音波ユニットは、超音波を発生させる超音波発生面を有する圧電素子と、前記超音波発生面上に位置する、又は、前記超音波発生面から離間して位置する透過型回折部とを備える。

Description

超音波ユニット、回折膨潤テープ、及び超音波集束装置

　本発明は、超音波ユニット、回折膨潤テープ、及び超音波集束装置に関する。
　本願は、２０２２年３月３０日に日本に出願された特願２０２２－０５５６８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　例えば、特許文献１に開示されているように、超音波を発生させる平面形素子と超音波を通過させる音響レンズとを備えた集束式音波治療装置が知られている。このような集束式音波治療装置においては、平面形素子と皮膚面との間に音波透過ゲル及び音響レンズを介在させた状態で音波を発生させている。これにより、皮膚面から所望の深さに位置する治療部位に音波のエネルギを集束させることが可能である。

　音響レンズは、平面形素子に取り付けられる面とは反対側に位置する凹面部を有している。凹面部は、皮膚から治療部位までの焦点距離に応じた曲率に基づいて設計された球面を有する。凹面部の曲率を調整することで、焦点距離を調整することが可能である。

実用新案登録第３２１６１９２号公報

　しかしながら、上述の集束式音波治療装置の構成においては、凹面部を音響レンズに形成する必要がある。高精度の曲率を有する球面を凹面部に加工するには難易度が高く、加工コストを低減することが難しい。したがって、凹面部を有する音響レンズは、大量生産に適していないという問題がある。

　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、加工が容易な構造を有することで、加工コストを低減することができる超音波ユニット、回折膨潤テープ、及び超音波集束装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットは、超音波を発生させる超音波発生面を有する圧電素子と、前記超音波発生面上に位置する、又は、前記超音波発生面から離間して位置する透過型回折部と、を備える。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記透過型回折部は、前記超音波発生面上に位置し、前記透過型回折部は、前記圧電素子とは異なる部材であってもよい。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記透過型回折部を被覆するように前記超音波発生面上に設けられた膨潤体を備えてもよい。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記透過型回折部は、前記超音波発生面から離間して位置し、前記透過型回折部は、前記超音波発生面から離間して対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、少なくとも前記超音波発生面と前記第１面との間には、膨潤体が配置されており、前記膨潤体は、少なくとも前記透過型回折部を前記圧電素子に粘着させてもよい。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記膨潤体は、前記第１面及び前記第２面の両方を被覆するように前記透過型回折部を前記圧電素子に粘着させてもよい。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記膨潤体は、前記超音波発生面と前記第１面との間に位置し、前記透過型回折部を前記圧電素子に粘着させる第１膨潤体と、前記第２面に対して着脱可能な第２膨潤体と、を有してもよい。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記膨潤体は、前記超音波発生面に接触する接触面と、前記接触面とは反対側の面であって前記超音波ユニットの外部に露出する露出面とを有し、前記接触面から前記露出面に向かう方向において、前記第１面と前記接触面との間に位置する前記膨潤体は第１厚さを有し、前記第２面と前記露出面との間に位置する前記膨潤体は、第２厚さを有し、前記第１厚さ及び前記第２厚さの少なくとも一方を調整することで、前記露出面からの焦点までの焦点距離又は超音波の集束率を調整してもよい。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記膨潤体は、前記超音波発生面に接触する接触面と、前記接触面とは反対側の面であって前記超音波ユニットの外部に露出する露出面とを有し、前記透過型回折部は、スリットを有し、前記スリットの幅を調整することで、前記露出面からの焦点までの焦点距離又は超音波の集束率を調整してもよい。

　本発明の一態様に係る超音波ユニットにおいては、前記透過型回折部は、第１部材と、前記第１部材から離間し、前記第１部材を囲む第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、前記第１部材と前記第２部材とを連結する連結部とを有してもよい。

　本発明の一態様に係る回折膨潤テープは、上述した態様に係る超音波ユニットに用いられる。この回折膨潤テープは、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する透過型回折部と、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方を被覆し、圧電素子に粘着される膨潤体と、を備える。

　本発明の一態様に係る超音波集束装置は、超音波ユニットと、前記超音波ユニットに周波数信号を供給する信号発生部と、前記信号発生部に交流電圧を供給する交流電圧発生部と、を備え、前記超音波ユニットは、超音波を発生させる超音波発生面を有する圧電素子と、前記超音波発生面上に位置する、又は、前記超音波発生面から離間して位置する透過型回折部と、を備える。

　本発明の態様に係る超音波ユニット、回折膨潤テープ、及び超音波集束装置によれば、加工が容易な構造を有することで、加工コストを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る超音波集束装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。本発明の第１実施形態に係る超音波ユニットの構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニットに平行な方向から見た図である。本発明の第１実施形態に係る超音波ユニットの構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニットの厚さ方向から見た図である。本発明の第１実施形態に係る超音波ユニットを構成するＦＺＰ部材の変形例を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニットの厚さ方向から見た図である。本発明の第２実施形態に係る超音波ユニットの構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニットに平行な方向から見た図である。本発明の第３実施形態に係る超音波ユニットの構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニットに平行な方向から見た図である。本発明の第４実施形態に係る超音波ユニットの構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニットに平行な方向から見た図である。本発明の第５実施形態に係る超音波ユニットの構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニットに平行な方向から見た図である。本発明の第６実施形態に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープに平行な方向から見た図である。本発明の第６実施形態に係る回折ゲルテープの変形例を部分的に示す平面図である。本発明の第７実施形態の変形例に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープに平行な方向から見た図である。本発明の第７実施形態に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープの製造方法を説明するための図である。本発明の第７実施形態に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープの製造方法を説明するための図である。本発明の第７実施形態の変形例に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープの製造方法を説明するための図である。本発明の第７実施形態の変形例に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープの製造方法を説明するための図である。本発明の第７実施形態の変形例に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープの製造方法を説明するための図である。本発明の実施例に係る超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの条件を説明するための図である。本発明の実施例１に係る超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの解析モデルを説明するための図である。本発明の実施例１に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。本発明の実施例１に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。本発明の実施例１に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。比較例の超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの条件を説明するための図である。比較例の超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの解析モデルを説明するための図である。比較例の超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。比較例の超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。本発明の実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。本発明の実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。本発明の実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。本発明の実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図である。本発明の実施例３に関し、最大超音波強度に関する本発明と比較例とを比較した結果を示す図である。本発明の実施例４の条件を示す表である。本発明の実施例４において用いられる試験装置の構成を示す図である。本発明の実施例４に関し、比較例のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、試験装置を用いた比較例の実験結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、レンズ１のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、試験装置を用いたレンズ１の実験結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、レンズ２のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、試験装置を用いたレンズ２の実験結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、比較例のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、試験装置を用いた比較例の実験結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、レンズ３のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、試験装置を用いたレンズ３の実験結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、レンズ４のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、試験装置を用いたレンズ４の実験結果を示す図である。本発明の実施例４に関し、レンズ１～４のシミュレーション結果と実験結果とをまとめた表である。

　本発明の実施形態に係る超音波ユニット、回折膨潤テープ、及び超音波集束装置について図面を参照して説明する。
　実施形態の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。構成の重複する説明は省略する場合がある。図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率等は、必ずしも現実のものと同一とは限らない。

　実施形態の説明では、「第１」「第２」といった序数詞を用いる場合がある。この序数詞は、序数詞で記載された部材の個数を示していない。複数の部材の各々が別個の部材であることを示すために序数詞を用いる場合がある。

　実施形態の説明に参照される図面においては、３次元直交座標系に相当する３方向、すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が示されている（符号Ｘ、Ｙ、Ｚ）。Ｚ方向は、超音波ユニットの厚さ方向に対応しており、又は、ゲル部材の接触面から露出面に向かう方向に対応している。言い換えると、Ｚ方向は、圧電素子から発生する超音波が膨潤体に向けて伝搬する方向に対応している。Ｚ方向に対して垂直な２方向のうち、一方をＸ方向と称し、他方をＹ方向と称する。Ｘ方向及びＹ方向を、超音波ユニットに平行な方向、又は、回折ゲルテープに平行な方向、と称する場合がある。Ｚ方向に見て、超音波ユニットの中心から放射状に延びる方向を径方向と称する。Ｚ方向に見て、円形形状を有する超音波ユニットの円周方向を周方向と称する。

　ただし、文言「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、及び「Ｚ方向」は、超音波ユニットを構成する複数の部材の相互の位置関係、複数の部材の各々の形状や構造を説明するために用いる文言であり、超音波ユニットの姿勢を定義しない。超音波ユニットの使用状態によっては、超音波ユニットの姿勢は、自在に変わる。このような使用状態において、例えば、３方向のうち少なくとも一つの方向に対して超音波ユニットが反転したり、傾斜したりする場合がある。

　以下の実施形態においては、超音波ユニット、回折ゲルテープ、及び超音波集束装置を、例えば、経穴刺激装置に適用する場合について説明する。このような経穴刺激装置によれば、超音波集束の作用を利用することで、人体や動物等の生体の皮膚面から所望の深さに位置する治療部位（焦点）に対して、非侵襲的に（生体を傷つけずに）生体に刺激を与えることが可能である。これにより、このような超音波刺激によれば、針刺激と同じような効果が得られる。

＜第１実施形態＞
＜超音波集束装置の構造＞
　図１は、超音波集束装置２００の構成の一例を示す機能ブロック図である。
　超音波集束装置２００は、超音波ユニット１と、装置本体１００と、信号ケーブル１０３とを備える。装置本体１００は、交流電圧発生部１０１と、信号発生部１０２とを備える。超音波ユニット１は、信号ケーブル１０３を介して、装置本体１００の信号発生部１０２に電気的に接続されている。超音波ユニット１は、信号発生部１０２から受信した周波数信号に基づき、超音波を発生させる。

　超音波集束装置２００を使用する際には、不図示の電源ケーブルを介して、超音波集束装置２００が外部電源に接続される。外部電源は、例えば、電源コンセントに電力を供給する商用電源である。外部電源の電力は、例えば、ＡＣ１００Ｖ等の交流電力である。この場合、外部電源を利用した超音波集束装置２００を実現できる。

　なお、外部電源を利用する構造に代えて、超音波集束装置２００は、充電可能なバッテリを備えてもよい。この場合、外部電源と超音波集束装置２００とを接続する必要がなく、バッテリに充電された電力を利用する携帯用の超音波集束装置２００を実現できる。
　以下の説明では、外部電源を利用する超音波集束装置２００について説明する。

＜交流電圧発生部１０１＞
　交流電圧発生部１０１は、超音波集束装置２００に内蔵された配線を介して信号発生部１０２に接続されている。交流電圧発生部１０１は、信号発生部１０２に交流電圧を供給するように構成されている。交流電圧発生部１０１は、外部電源から超音波集束装置２００に供給された交流電力を昇圧するように構成された回路である。交流電圧発生部１０１は、例えば、トランスやインバータを備える。信号発生部１０２に交流電圧を供給可能であれば、交流電圧発生部１０１の回路構成は限定されず、公知の回路が用いられてもよい。交流電圧発生部１０１を、電力増幅器と称することもできる。

＜信号発生部１０２＞
　信号発生部１０２は、信号ケーブル１０３を介して超音波ユニット１に接続されている。信号発生部１０２は、超音波ユニット１に周波数信号を供給するように構成された回路である。周波数信号に関し、超音波ユニット１による効果を十分に得ることが可能であれば、周波数の数値、信号波形、電圧値等は、特に限定されない。

　周波数信号としては、例えば、後述するＦＺＰ部材２０の設計値に合わせた周波数を有する連続波が用いられる。このような連続波としては、例えば、正弦波、バースト波が用いられる。信号発生部１０２が超音波ユニット１に供給する周波数信号は、正弦波、バースト波に限定されず、他の波形を有する信号が用いられてもよい。例えば、超音波パルスの波形を有する信号が用いられてもよい。

　周波数信号である連続波を超音波ユニット１に供給可能であれば、信号発生部１０２の回路構成は限定されず、公知の回路が用いられてもよい。信号発生部１０２を、交流波形発生器と称することもできる。

＜超音波ユニット１＞
　図２は、第１実施形態に係る超音波ユニット１の構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニット１に平行な方向から見た図である。図３Ａは、第１実施形態に係る超音波ユニット１の構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニット１の厚さ方向から見た図である。

　図２及び図３Ａに示すように、超音波ユニット１は、圧電素子１０と、ＦＺＰ（Ｆｒｅｓｎｅｌ　Ｚｏｎｅ　Ｐｌａｔｅ）部材２０と、ゲル部材３０とを備える。
　ＦＺＰ部材２０は、透過型回折部の一例である。
　ゲル部材３０は、膨潤体の一例である。

　超音波ユニット１の形状は、Ｚ方向に見て、円形形状である。なお、超音波ユニット１の形状は、円形以外の形状であってもよい。
　超音波ユニット１のＸ方向及びＹ方向における幅、すなわち、超音波ユニット１の直径は、例えば、約５ｍｍ～６ｍｍである。ただし、本実施形態は、超音波ユニット１の直径を限定しない。
　超音波ユニット１のＺ方向の長さ、すなわち、超音波ユニット１の厚さは、超音波ユニット１を構成するＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０の厚さに応じて超音波ユニット１の厚さを適宜変更可能である。

　図２及び図３Ａに示す例では、超音波ユニット１は、ゲル部材３０を備えるが、超音波ユニット１は、ゲル部材３０を備えなくてもよい。つまり、超音波ユニット１は、少なくとも、圧電素子１０とＦＺＰ部材２０とを備えていればよい。
　超音波ユニット１における圧電素子１０とＦＺＰ部材２０との位置関係に関し、図２に示す構造では、圧電素子１０とＦＺＰ部材２０とが離間しているが、圧電素子１０はＦＺＰ部材２０から離間していなくてもよい。言い換えると、ＦＺＰ部材２０は、圧電素子１０に接触するように圧電素子１０上に位置してもよい。また、図２及び図３Ａに示す例では、ＦＺＰ部材２０は、圧電素子１０とは異なる部材で構成されている。

＜圧電素子１０＞
　圧電素子１０は、圧電効果を利用した受動素子である。具体的に、圧電素子１０は、上部電極と、下部電極と、上部電極と下部電極との間に挟持された圧電体を備える。信号発生部１０２から圧電素子１０に供給される周波数信号の電圧は、上部電極及び下部電極に印加される。上部電極と下部電極との間に印加された周波数信号の電圧は、圧電体に付与され、圧電体が振動する。つまり、圧電素子１０は、圧電素子１０に付与された電圧信号を振動運動に変換するように構成されている。

　圧電体は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、ｌｅａｄ（Ｐｂ）　ｚｉｒｃｏｎａｔｅ　ｔｉｔａｎａｔｅ）等の強誘電性セラミックスを用いて形成されている。圧電体を構成する材料としては、ＰＺＴに限定されず、他の圧電素子材料が採用されてもよい。

　圧電素子１０の構造は、特に限定されない。圧電素子１０は、例えば、下部電極、上部電極、及び圧電体を支持する支持基板を備えてもよい。支持基板は、下部電極及び上部電極の各々に接続された配線パターンを有してもよい。この場合、支持基板に形成された配線パターンを介して、信号ケーブル１０３、下部電極、及び上部電極が接続される。
　図２及び図３Ａに示す例では、圧電素子１０は、Ｚ方向に見て超音波ユニット１と同様の形状を有するが、圧電素子１０の形状は特に限定されない。超音波ユニット１の製造コスト低減の点で、圧電素子１０は、従来から流通している市販品であることが好ましい。

　圧電素子１０は、超音波を発生させる超音波発生面１０Ｆを有する。超音波発生面１０Ｆは、例えば、圧電素子１０を構成する上部電極及び下部電極のうちの一方の表面である。なお、超音波発生面１０Ｆは、上部電極及び下部電極のうちの一方の表面でなくてもよい。圧電素子１０の振動を超音波発生面１０Ｆに伝達させ、超音波発生面１０Ｆが超音波を発生させることが可能であれば、圧電素子１０の構造における超音波発生面１０Ｆの位置は限定されない。例えば、Ｚ方向に見てリング状に形成された電極の内側に位置する部位に超音波発生面１０Ｆが形成されてもよい。

　本実施形態において、超音波発生面１０Ｆは、ゲル部材３０に接触する面であり、かつ、ゲル部材３０が剥離される面である。市販品である圧電素子１０の超音波発生面１０Ｆは、例えば、平面である。超音波発生面１０Ｆの構造や形状は特に限定されない。超音波発生面１０Ｆの表面は、超音波発生面１０Ｆとゲル部材３０との間の密着力と、超音波発生面１０Ｆからのゲル部材３０の剥離性とが考慮された凹凸面であってもよい。この場合、例えば、超音波発生面１０Ｆは、微細な凹凸が形成された凹凸面を有してもよい。言い換えると、超音波発生面１０Ｆは、ゲル部材３０に対する密着力や剥離性が考慮された表面粗さを有してもよい。

　なお、圧電素子１０の超音波発生面１０Ｆの形状は、平面に限定されず、曲面や凸凹などを有してもよい。また、圧電素子１０は、可撓性を有する圧電素子であってもよい。可撓性を有する圧電素子としては、例えば、可撓性フィルムを用いた構造を採用することが可能である。

＜ＦＺＰ部材２０＞
　ＦＺＰ部材２０は、スリット２５を有する平板部材である。
　ＦＺＰ部材２０は、音響レンズの一例である。
　本実施形態においては、ＦＺＰ部材２０は、内側ＦＺＰ部２１と、外側ＦＺＰ部２２とを有する。外側ＦＺＰ部２２は、内側ＦＺＰ部２１を囲むように位置している。内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２とは互いに離間している。内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２との間にスリット２５が形成されている。
　内側ＦＺＰ部２１は、第１部材の一例である。
　外側ＦＺＰ部２２は、第２部材の一例である。

　言い換えると、ＦＺＰ部材２０は、平板部材に形成された同心円状のスリットパターンＳＰを有する。具体的に、スリットパターンＳＰは、中心開口部Ｐ１と、周辺開口部Ｐ２とを有する。中心開口部Ｐ１の形状は、円形である。周辺開口部Ｐ２の形状は、環状形状である。周辺開口部Ｐ２は、中心開口部Ｐ１を囲むように位置している。中心開口部Ｐ１及び周辺開口部Ｐ２は、同心円状に位置している。ＦＺＰ部材２０は、同心円状のスリットパターンＳＰによって超音波の回折を生じさせる部材である。

　ＦＺＰ部材２０は、超音波の干渉を発生させることで回折現象（フレネル回折）を生じさせ、超音波の干渉縞を焦点に生じさせるレンズとしての機能を有する。このため、ＦＺＰ部材２０を、回折部材、回折レンズ、ＦＺＰレンズ、フレネルレンズ等と称することもできる。
　ＦＺＰ部材２０を用いる超音波ユニット１においては、超音波の周波数に依存して、焦点距離が調整することが可能である。
　言い換えると、超音波集束装置２００から圧電素子１０に供給される周波数信号や圧電素子１０から発生する超音波の周波数に応じて、ＦＺＰ部材２０の構成を調整することが可能である。

　以下の説明において、文言「焦点」とは、超音波が集束する位置である。言い換えると、焦点は、生体の皮膚からの深さ方向における治療部位に相当する。
　また、文言「焦点距離」は、超音波ユニット１におけるＺ方向の端部から焦点までの距離に相当する。言い換えると、文言「焦点距離」は、ゲル部材３０の露出面３０Ｓと焦点との間の距離、すなわち、生体の皮膚の表面と治療部位との間の距離に相当する。

　ＦＺＰ部材２０を構成する平板部材の材料としては、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ、Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ　Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）が用いられる。なお、ＦＺＰ部材２０の材料として、アクリル樹脂以外の材料が用いられてもよい。

　Ｚ方向におけるＦＺＰ部材２０の厚さとしては、ゲル部材３０を伝搬する超音波の波長にほぼ等しい値が適用される。波長λは、伝搬速度ｖを周波数ｆで除算することにより求められる（λ＝ｖ／ｆ）。本実施形態において使用されるゲル部材３０を伝搬する超音波の伝搬速度は、１１４１．５ｍ／ｓである。この場合、超音波の周波数が２ＭＨｚであれば、超音波の波長は５７０．７５μｍであり、ＦＺＰ部材２０の厚さは、約０．６ｍｍに設定される。超音波の周波数が３ＭＨｚであれば、超音波の波長は３８０．５μｍであり、ＦＺＰ部材２０の厚さは、約０．４ｍｍに設定される。

　ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆから離間して位置している。具体的に、ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆから離間して対向する第１ＦＺＰ面２０Ｆと、第１ＦＺＰ面２０Ｆとは反対側の第２ＦＺＰ面２０Ｓとを有する。
　第１ＦＺＰ面２０Ｆは、第１面の一例である。
　第２ＦＺＰ面２０Ｓは、第２面の一例である。

　ＦＺＰ部材２０のスリット２５は、圧電素子１０から発生した超音波を透過させる部位である。言い換えると、ＦＺＰ部材２０においてスリット２５が形成されていない部位は、超音波は透過しない。径方向におけるスリット２５の幅は、超音波ユニット１を使用する際の焦点距離又は超音波の集束率に応じて決定される。スリット２５の幅は、例えば、０．４ｍｍから１．０ｍｍの範囲内から選択される。ただし、本実施形態は、スリット２５の幅を限定しない。
　ＦＺＰ部材２０の母材となる平板部材にスリット２５を形成する方法は、例えば、レーザ加工、切削加工、エッチング等が採用される。目的とするスリット２５の幅を確保することが可能であれば、スリット２５の加工には高い精度は要求されない。

　図２に示す構造では、ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆから離間するように配置されているが、ＦＺＰ部材２０は超音波発生面１０Ｆから離間していなくてもよい。言い換えると、ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆに接触してもよい。つまり、ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆ上に位置してもよいし、超音波発生面１０Ｆから離間して位置してもよい。

＜ＦＺＰ部材２０の変形例１＞
　図３Ｂは、第１実施形態に係る超音波ユニット１Ａを構成するＦＺＰ部材２０の変形例を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニット１Ａの厚さ方向から見た図である。
　図３Ｂに示すＦＺＰ部材２０は、内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２との間に連結部が設けられている点で、図３Ａに示すＦＺＰ部材２０とは異なる。

　図３Ｂに示すように、ＦＺＰ部材２０は、内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２とを連結する連結部２３を有する。連結部２３は、例えば、径方向に沿って延在している。連結部２３は、径方向に傾斜する方向に延在してもよい。図３Ｂに示す例では、連結部２３の個数は４つであるが、連結部２３の個数は、１～３つでもよいし、５以上であってもよい。例えば、連結部２３の個数は、ＦＺＰ部材２０に求められる強度に応じて決定することができる。

　図３Ｂに示す例では、スリットパターンＳＰは、１つの中心開口部Ｐ１と、複数の周辺開口部Ｐ２とを有する。連結部２３の個数が４つであるため、周辺開口部Ｐ２の個数も４つである。４つの周辺開口部Ｐ２は、周方向に沿って並んでいる。４つの周辺開口部Ｐ２の各々は、湾曲した長孔である。この長孔は、周方向に沿って延在するよう曲がった形状を有する。４つの周辺開口部Ｐ２は、中心開口部Ｐ１を囲むように位置している。中心開口部Ｐ１及び４つの周辺開口部Ｐ２は、同心円状に位置している。
　互いに隣り合う２つの周辺開口部Ｐ２は、周方向において離間している。言い換えると、４つの周辺開口部Ｐ２は、連結部２３によって形成された離間部分を有する環状形状と称してもよい。

　内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２とが連結部２３によって連結されているため、内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２とを一体化させることができる。これにより、ＦＺＰ部材２０の強度を向上させることができる。さらに、連結部２３によって、内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２との間の距離、すなわち、スリット２５の幅を一定に維持することができる。

＜ＦＺＰ部材２０の変形例２＞
　図３Ａ及び図３Ｂに示す例において、ＦＺＰ部材２０が備えるスリットパターンＳＰは、同心円パターンであるが、スリットパターンＳＰは同心円パターンに限定されない。ＦＺＰ部材２０は、Ｘ方向、Ｙ方向、又はＸ方向に対して斜めに傾斜する斜め方向に、直線的に延在するスリットパターンＳＰを有してもよい。つまり、ＦＺＰ部材２０は、ラインアンドスペースパターンを有する回折格子を備えてもよい。さらに、ＦＺＰ部材２０が備えるスリットパターンＳＰとして、渦巻状のパターンが採用されてもよい。

＜ＦＺＰ部材２０の変形例３＞
　図３Ａ及び図３Ｂに示す例において、中心開口部Ｐ１の形状は、円形であったが、中心開口部Ｐ１の形状として他の形状が採用されてもよい。例えば、中心開口部Ｐ１が長孔形状を有してもよいし、楕円形状を有してもよい。
　一定のスリット幅が得られることが可能であれば、中心開口部Ｐ１の形状に応じて、１つ又は複数の周辺開口部Ｐ２により形成される環状形状を変更してもよい。

　また、ＦＺＰ部材２０は、超音波の回折干渉の作用を生じさせることが可能であれば、ホログラム素子、言い換えると、ホログラフィック回折格子を有してもよい。
　ＦＺＰ部材２０は、超音波のビームフォーミング、超音波のコリメーション、超音波のモデュレーションを行ってもよい。

＜複数のＦＺＰ部材からの選択＞
　スリット２５の幅が互いに異なる複数の種類のＦＺＰ部材、すなわち、Ｎ種類（Ｎは２以上の整数）のＦＺＰ部材を用意することも可能である。
　具体的に説明すると、まず、治療対象の種類、治療部位の種類、焦点距離の種類、又は超音波の集束率の種類に応じて設定された複数の種類のＦＺＰ部材の設計が行われる。種類のＦＺＰ部材の設計においては、スリット２５の幅を自由に選択し、各スリット２５に関する実験やシミュレーションを行うことで、治療対象の種類、治療部位の種類、焦点距離の種類、又は超音波の集束率の種類に応じたスリット２５の幅が決定される。
　言い換えると、スリット２５の幅を調整しながら実験やシミュレーションを行うことで、治療対象、治療部位、焦点距離、又は超音波の集束率に応じたスリット２５を決定することができる。

　上述した準備により、スリット２５の幅が異なる複数の種類のＦＺＰ部材が得られる。文言「スリット２５の幅が異なる」とは、複数の種類のＦＺＰ部材の各々において、スリット２５の幅が互いに異なっていることを意味する。
　なお、ＦＺＰ部材の設計においては、スリット２５の幅の決定だけでなく、スリットパターンＳＰを設計してもよい。互いに異なるスリットパターンＳＰが設計されてもよい。

　複数のＦＺＰ部材の中から適切なスリット２５を有するＦＺＰ部材を選択する方法は、次の通りである。
　ここで、「適切なスリット２５を有するＦＺＰ部材」とは、実際の治療に用いるＦＺＰ部材であって、超音波ユニット１を使用する使用者が目的とする治療対象、目的とする治療部位、目的とする焦点距離、又は目的とする超音波の集束率を考慮して選択するＦＺＰ部材である。

　使用者は、目的とする治療対象、目的とする焦点距離、又は目的とする超音波の集束率を決定する。次に、使用者は、目的とする治療対象、目的とする焦点距離、又は目的とする超音波の集束率に応じて、複数の種類のＦＺＰ部材の中から、適切なスリット２５を有するＦＺＰ部材を選択する。選択されたＦＺＰ部材は、超音波ユニット１に適用される。
　したがって、複数のＦＺＰ部材から適切なＦＺＰ部材を選択することで、超音波ユニット１における焦点距離又は超音波の集束率を調整することが可能となる。言い換えると、スリット２５の幅を調整することで、焦点距離又は超音波の集束率を調整することができる。

＜ゲル部材３０＞
　ゲル部材３０は、固体高分子と水等の溶媒とを含むゲル状態の部材である。言い換えると、ゲル部材３０は、弾性変形が可能な部材である。ゲル部材３０は、固体高分子が溶媒を吸収することで体積が増大した構造を有する。

　ゲル部材３０を構成する平板部材の材料としては、例えば、ウレタン樹脂が用いられる。ゲル部材３０の密度は、約９９８．６ｋｇ／ｍ^３である。なお、ゲル部材３０の材料として、ウレタン樹脂以外の材料が用いられてもよい。ゲル部材３０の材料は、生体の皮膚に対する親和性に優れた性質を有することが好ましい。

　ゲル部材３０の材料としては、硬化後において人肌の柔らかさと同様の柔らかさを有する超軟質ウレタン樹脂を用いることが好ましい。ゲル部材３０の硬化方法は、特に限定されない。２液混合型の材料を用いて、予め用意した型に材料を流すことで、硬化させてもよい。

　ゲル部材３０は、圧電素子１０から発生した超音波を超音波ユニット１の外部に向けて伝搬させることが可能である。このため、ゲル部材３０を、音波透過ゲルと称することもできる。
　ゲル部材３０は、超音波発生面１０Ｆに接触する接触面３０Ｆと、接触面３０Ｆとは反対側の面であって超音波ユニット１の外部に露出する露出面３０Ｓとを有する。

　ゲル部材３０は、ＦＺＰ部材２０の第１ＦＺＰ面２０Ｆ及び第２ＦＺＰ面２０Ｓの両方を被覆している。ゲル部材３０は、ＦＺＰ部材２０を被覆するように超音波発生面１０Ｆ上に設けられている。言い換えると、ＦＺＰ部材２０がゲル部材３０に埋め込まれている。これにより、ゲル部材３０は、ＦＺＰ部材２０と一体化している。
　すなわち、ゲル部材３０は、第１ＦＺＰ面２０Ｆと超音波発生面１０Ｆとの間に配置されており、かつ、第２ＦＺＰ面２０Ｓ上にも配置されている。さらに、ゲル部材３０は、スリット２５の内部にも配置されている。
　硬化されたゲル部材３０は、流体ではないため、ゲル部材３０の内部におけるＦＺＰ部材２０の位置は安定的に維持される。

　ゲル部材３０は、粘着性を有している。このため、ゲル部材３０を、粘着性ゲルと称することもできる。
　したがって、ゲル部材３０の接触面３０Ｆは、超音波発生面１０Ｆに対し、直接的かつ容易に貼り付けることが可能である。言い換えると、ゲル部材３０は、少なくともＦＺＰ部材２０を圧電素子１０に粘着されている。
　また、ゲル部材３０は、超音波発生面１０Ｆから容易に剥離することも可能である。言い換えると、ゲル部材３０及びＦＺＰ部材２０が一体化された一体物は、圧電素子１０に対して着脱可能であり、圧電素子１０を廃棄することなく、一体物のみを使い捨てることが可能である。

　本実施形態においては、超音波ユニット１は、経穴刺激装置に適用される。このため、ゲル部材３０は、生体の皮膚に貼り付けることが可能である。つまり、ゲル部材３０の露出面３０Ｓは、生体の皮膚に貼り付けられる貼り付け面となる。このため、ゲル部材３０を、ゲルパッドと称することもできる。

　このような構成を有するゲル部材３０においては、ゲル部材３０の厚さを調整することで、超音波の強度や焦点距離を調整することができる。さらに、後述するように、凹面部を有する音響レンズの場合よりも、効率的に超音波を集束させることが可能である。
　具体的に、Ｚ方向において、ゲル部材３０は、第１ＦＺＰ面２０Ｆと接触面３０Ｆとの間の距離に相当する第１厚さＴ１を有する。さらに、ゲル部材３０は、第２ＦＺＰ面２０Ｓと露出面３０Ｓとの間の距離に相当する第２厚さＴ２を有する。第１厚さＴ１及び第２厚さＴ２の少なくとも一方を調整することで、ゲル部材３０は、露出面３０Ｓから焦点までの焦点距離又は超音波の集束率を調整することが可能である。

＜複数のゲル部材からの選択＞
　厚さ条件が互いに異なる複数の種類のゲル部材、すなわち、Ｎ種類（Ｎは２以上の整数）のゲル部材を用意することも可能である。ここで、厚さ条件とは、第１厚さＴ１及び第２厚さＴ２を意味する。
　具体的に説明すると、まず、治療対象の種類、治療部位の種類、焦点距離の種類、又は超音波の集束率の種類に応じて設定された複数の種類のゲル部材の設計が行われる。種類のゲル部材の設計においては、第１厚さＴ１及び第２厚さＴ２の少なくとも一方を自由に選択し、すなわち、厚さ条件を自由に選択する。選択された条件においてゲル部材に関する実験やシミュレーションを行うことで、治療対象の種類、治療部位の種類、焦点距離の種類、又は超音波の集束率の種類に応じた厚さ条件が決定される。
　言い換えると、厚さ条件を調整しながら実験やシミュレーションを行うことで、治療対象、治療部位、焦点距離、又は超音波の集束率に応じた厚さ条件を決定することができる。

　上述した準備により、厚さ条件が異なる複数の種類のゲル部材が得られる。文言「厚さ条件が異なる」とは、複数の種類のゲル部材の各々において、厚さ条件が互いに異なっていることを意味する。より具体的に説明すると、例えば、２つのゲル部材において厚さ条件が異なるとは、２つのゲル部材において第１厚さＴ１及び第２厚さＴ２のうち少なくとも一方が異なっていることを意味する。言い換えると、２つのゲル部材において、第１厚さＴ１が互いに同じであり、第２厚さＴ２が互いに異なっている場合も、厚さ条件が異なると言える。

　複数のゲル部材の中から適切な厚さ条件を有するゲル部材を選択する方法は、次の通りである。
　ここで、「適切な厚さ条件を有するゲル部材」とは、実際の治療に用いるゲル部材であって、超音波ユニット１を使用する使用者が目的とする治療対象、目的とする治療部位、目的とする焦点距離、又は目的とする超音波の集束率を考慮して選択するゲル部材である。

　使用者は、目的とする治療対象、目的とする焦点距離、又は目的とする超音波の集束率を決定する。次に、使用者は、目的とする治療対象、目的とする焦点距離、又は目的とする超音波の集束率に応じて、複数の種類のゲル部材の中から、適切な厚さ条件を有するゲル部材を選択する。選択されたゲル部材は、超音波ユニット１に適用される。
　したがって、複数のゲル部材から適切なゲル部材を選択することで、超音波ユニット１における焦点距離又は超音波の集束率を調整することが可能となる。言い換えると、第１厚さＴ１及び第２厚さＴ２の少なくとも一方を調整することで、焦点距離又は超音波の集束率を調整することができる。

＜作用効果＞
　超音波集束装置２００を使用する使用者は、超音波ユニット１の外部に露出する露出面３０Ｓを生体の皮膚に接触させる。この状態で、超音波集束装置２００が駆動する。
　なお、超音波集束装置２００が駆動した状態で、露出面３０Ｓを生体の皮膚に接触させてもよい。

　超音波集束装置２００は、超音波ユニット１と、交流電圧発生部１０１と、信号発生部１０２と、信号ケーブル１０３とを備える。このため、超音波集束装置２００は、周波数信号を超音波ユニット１に供給することができる。超音波ユニット１が周波数信号を受信すると、圧電素子１０に周波数信号の電圧が印加され、圧電素子１０は、振動する。これによって、圧電素子１０は、超音波発生面１０Ｆから超音波を発生させることができる。

　超音波は、超音波発生面１０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間に位置するゲル部材３０に伝搬し、ＦＺＰ部材２０に到達する。超音波は、スリット２５を通り、露出面３０Ｓと第２ＦＺＰ面２０Ｓとの間に位置するゲル部材３０に伝搬する。超音波は、生体の皮膚に到達し、さらに、生体の皮膚面から離れた位置にある治療部位に到達する。一方、ＦＺＰ部材２０においてスリット２５が設けられていない部位では、超音波は、生体の皮膚に到達しない。

　ＦＺＰ部材２０のスリット２５を通過した超音波においては、超音波の干渉が発生する。したがって、ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆから発生した超音波の回折現象を生じさせ、超音波を治療部位である焦点に集束させる。つまり、ＦＺＰ部材２０は、超音波のエネルギを焦点に集束させることができる。これにより、ＦＺＰ部材２０は、治療部位に刺激を与えることができる。

　本実施形態に係る超音波ユニット１によれば、以下の優れた効果が得られる。
　ＦＺＰ部材２０を形成する際においては、高い精度を必要とせずにスリット２５を平板部材に形成することができる。このため、ＦＺＰ部材２０の形成工程が極めて単純である。言い換えると、従来の音響レンズを形成する際には、高精度の曲率を有する球面を凹面部に加工する必要があり、加工の難易度が高く、加工コストを低減することが難しかった。
　これに対し、超音波ユニット１によれば、音響レンズとして機能するＦＺＰ部材２０を容易に形成することができるので、ＦＺＰ部材２０を備える超音波ユニット１の加工コストを低減することができる。

　凹面部を有する従来の音響レンズを備える超音波治療装置においては、ゲル部材だけでなく、音響レンズを圧電素子に貼り付けるための接着テープが必要であった。
　これに対し、超音波ユニット１によれば、粘着性を有するゲル部材３０を超音波発生面１０Ｆに貼り付けるだけで、超音波ユニット１を得ることができる。したがって、接着テープを用いて音響レンズを圧電素子に貼り付ける構造と比較して、超音波ユニット１を構成する部材の個数を削減することができる。このため、超音波ユニット１を容易に製造することができるので、ＦＺＰ部材２０を備える超音波ユニット１の加工コストを低減することができる。

　さらに、音響レンズと圧電素子との間に接着テープが配置されている構造では、音響レンズと接着テープとの間に界面が生じ、かつ、圧電素子と接着テープとの間に界面が生じている。すなわち、音響レンズと圧電素子との間には、２つの界面が生じる。このような従来の構成では、界面において、超音波の減衰が生じるため、超音波の減衰量を減らすことができない。
　これに対し、超音波ユニット１によれば、接着テープを用いることなく、粘着性を有するゲル部材３０が超音波発生面１０Ｆに貼り付けられた構成を有する。このため、従来の構成よりも、界面の数が少ないため超音波の減衰を抑制することができる。

　凹面部を有する従来の音響レンズを備える超音波治療装置においては、凹面部にゲル部材や樹脂部材を埋める場合がある。この場合、ゲルや樹脂部材を凹面部に埋め込む際に、凹面部内に空気が残留する恐れがある。凹面部内に空気が残留する場合、超音波が減衰するという問題がある。
　これに対し、ＦＺＰ部材２０を備える超音波ユニット１は、凹面部を用いない構造であるため、従来の超音波治療装置とは異なり、超音波ユニット１に空気が入り込みにくい。したがって、凹面部内に残留する空気に起因して超音波が減衰するという問題を解消することができる。

　従来の音響レンズを備える超音波治療装置においては、生体の皮膚上にゲルを塗布した状態で、音響レンズを皮膚に当てて治療を行っている。
　これに対し、ゲル部材３０を備える超音波ユニット１は、生体の皮膚上にゲルを塗布することなく、ゲル部材３０の露出面３０Ｓに皮膚を接触させ、超音波ユニット１を使用することができる。ゲル部材３０は、圧電素子１０から容易に剥離することが可能であるため、超音波ユニット１を用いた治療を終えた後に、皮膚に接触した使用済みのゲル部材３０を圧電素子１０から剥離し、廃棄することができる。新たなゲル部材３０を圧電素子１０に貼り付けることで、超音波ユニット１を使用することができる。ゲル部材３０の交換が容易であるため、衛生面に優れた超音波ユニット１を実現することができる。

　さらに、本実施形態の場合、皮膚にゲルを塗布する必要がないので、超音波ユニット１を使用した後に、皮膚に塗布されたゲルを拭き取る必要なく、皮膚を擦るようにゲルを除去する必要もない。治療対象者に不快感を与えることもない。

　圧電素子１０は、従来から使用されている市販品である。このため、超音波ユニット１に特別な機能や構造を有する圧電素子を用いる必要がない。ゲル部材３０及びＦＺＰ部材２０が一体化された一体物を従来の圧電素子に貼り付けるだけで、超音波ユニット１を実現することができる。このため、従来の音響レンズを用いる超音波治療装置において、従来の音響レンズに代えて、ゲル部材３０及びＦＺＰ部材２０を用いることで、超音波ユニット１と同様の効果を得ることができる。

＜他の実施形態＞
　次に、超音波ユニットの他の実施形態について説明する。
　以下に説明する実施形態においては、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。第１実施形態において説明した構成とは異なる構成を主に説明する。説明の省略に関し、例えば、経穴刺激装置として使用される超音波集束装置２００の駆動に関する説明は、省略されている。

　以下の実施形態で説明するＦＺＰ部材２０としては、図３Ａに示すような連結部２３を有しないＦＺＰ部材が用いられてもよいし、図３Ｂに示すような連結部２３を有するＦＺＰ部材が用いられてもよい。

＜第２実施形態＞
　図４は、第２実施形態に係る超音波ユニット３の構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニット３に平行な方向から見た図である。
　第２実施形態は、圧電素子の超音波発生面にＦＺＰ部材が接触している点で、第１実施形態とは異なる。さらに、第２実施形態においては、ゲル部材３０を用いない。

　図４に示すように、超音波ユニット３は、第１実施形態と同様に圧電素子１０及びＦＺＰ部材２０を有する。ＦＺＰ部材２０は、圧電素子１０の超音波発生面１０Ｆ上に位置する。ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆ上に位置する。言い換えると、超音波発生面１０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとが接触している。超音波発生面１０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間には、ゲル部材は配置されていない。ＦＺＰ部材２０は、圧電素子１０とは異なる部材である。

　超音波発生面１０Ｆに対してＦＺＰ部材２０を固定する構造は、特に限定されない。例えば、超音波発生面１０ＦとＦＺＰ部材２０との間に接着剤を配置し、超音波発生面１０ＦにＦＺＰ部材２０を固定してもよい。ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆから剥離させることが可能である。

　図４において、符号４０は、超音波ユニット３を使用する際に、生体の皮膚と圧電素子１０との間に配置する塗布ゲルである。塗布ゲル４０は、生体の皮膚に先に塗布されてもよいし、超音波発生面１０Ｆに塗布されてもよい。言い換えると、塗布ゲル４０は、超音波ユニット３の構成要素ではなく、超音波ユニット３を使用する際に用いられる材料である。以下の説明では、塗布ゲル４０を生体の皮膚に塗布する。

＜作用効果＞
　まず、塗布ゲル４０を生体の皮膚に塗布する。塗布ゲル４０を介して、超音波ユニット３が皮膚に配置される。これにより、図４に示すように塗布ゲル４０は、超音波発生面１０Ｆに接触する。塗布ゲル４０は、ＦＺＰ部材２０のスリット２５を埋めるように超音波発生面１０Ｆ及び第２ＦＺＰ面２０Ｓの全体を被覆する。この状態で、超音波集束装置２００が駆動する。

　圧電素子１０の超音波発生面１０Ｆから発生した超音波は、スリット２５を通り、塗布ゲル４０に伝搬する。超音波は、生体の皮膚に到達し、さらに、生体の皮膚面から離れた位置にある治療部位に到達する。一方、ＦＺＰ部材２０においてスリット２５が設けられていない部位では、超音波は、生体の皮膚に到達しない。

　本実施形態に係る超音波ユニット３によれば、上述した第１実施形態とは異なり、ＦＺＰ部材２０を用いないので、超音波ユニット３を構成する部材の個数を削減することができる。このため、超音波ユニット３を容易に製造することができる。

＜第３実施形態＞
　図５は、第３実施形態に係る超音波ユニット４の構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニット４に平行な方向から見た図である。
　第３実施形態は、圧電素子の超音波発生面にＦＺＰ部材が接触している点で、第１実施形態とは異なる。

　図５に示すように、超音波ユニット４は、第１実施形態と同様に圧電素子１０、ＦＺＰ部材２０、及びゲル部材３０を有する。ＦＺＰ部材２０は、圧電素子１０の超音波発生面１０Ｆ上に位置する。ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆ上に位置する。言い換えると、超音波発生面１０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとが接触している。ＦＺＰ部材２０は、圧電素子１０とは異なる部材である。

　ゲル部材３０は、ＦＺＰ部材２０のスリット２５を埋めるように超音波発生面１０Ｆ及び第２ＦＺＰ面２０Ｓの全体を被覆する。超音波発生面１０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間には、ゲル部材３０は配置されていない。言い換えると、ゲル部材３０の第１厚さＴ１は、ゼロである。ゲル部材３０の第２厚さＴ２は、ゲル部材３０の設計に応じて適宜変更できる。

＜作用効果＞
　まず、ゲル部材３０の露出面３０Ｓを生体の皮膚に接触させる。この状態で、超音波集束装置２００が駆動する。
　圧電素子１０の超音波発生面１０Ｆから発生した超音波は、スリット２５を通り、ゲル部材３０に伝搬する。超音波は、生体の皮膚に到達し、さらに、生体の皮膚面から離れた位置にある治療部位に到達する。一方、ＦＺＰ部材２０においてスリット２５が設けられていない部位では、超音波は、生体の皮膚に到達しない。

　本実施形態に係る超音波ユニット４によれば、上述した第１実施形態とは異なり、超音波発生面１０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間にゲル部材３０が配置されていないので、ゲル部材３０の構成を単純にすることができる。特に、ゲル部材３０の第１厚さＴ１を調整する必要がなくなる。第２厚さＴ２のみを調整するだけで、ゲル部材３０の厚さを調整することができる。したがって、ゲル部材３０の厚さの管理が容易である。

＜第４実施形態＞
　図６は、第４実施形態に係る超音波ユニット５の構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニット５に平行な方向から見た図である。
　第４実施形態は、ゲル部材３０の構造の点で、第１実施形態とは異なる。

　図６に示すように、超音波ユニット５は、第１実施形態と同様に圧電素子１０、ＦＺＰ部材２０、及びゲル部材３０を有する。ＦＺＰ部材２０は、超音波発生面１０Ｆから離間して位置している。

　ゲル部材３０は、ＦＺＰ部材２０のスリット２５を埋めるように超音波発生面１０Ｆ及び第１ＦＺＰ面２０Ｆを被覆する。第２ＦＺＰ面２０Ｓは、ゲル部材３０で覆われていない。すなわち、Ｚ方向において、第２ＦＺＰ面２０Ｓの位置とゲル部材３０の露出面３０Ｓの位置とが一致している。言い換えると、ゲル部材３０の第２厚さＴ２は、ゼロである。ゲル部材３０の第１厚さＴ１は、ゲル部材３０の設計に応じて適宜変更である。

　図６に示す塗布ゲル４０は、上述した第２実施形態と同じである。塗布ゲル４０は、生体の皮膚に先に塗布されてもよいし、露出面３０Ｓに塗布されてもよい。言い換えると、塗布ゲル４０は、超音波ユニット５の構成要素ではなく、超音波ユニット５を使用する際に用いられる材料である。以下の説明では、塗布ゲル４０を生体の皮膚に塗布する。

＜作用効果＞
　まず、塗布ゲル４０を生体の皮膚に塗布する。塗布ゲル４０を介して、超音波ユニット５が皮膚に配置される。これにより、図５に示すように塗布ゲル４０は、露出面３０Ｓの全体を被覆する。この状態で、超音波集束装置２００が駆動する。

　圧電素子１０の超音波発生面１０Ｆから発生した超音波は、超音波発生面１０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間に位置するゲル部材３０に伝搬し、ＦＺＰ部材２０に到達する。超音波は、ＦＺＰ部材２０に設けられたスリット２５を通り、塗布ゲル４０に伝搬する。超音波は、生体の皮膚に到達し、さらに、生体の皮膚面から離れた位置にある治療部位に到達する。一方、ＦＺＰ部材２０においてスリット２５が設けられていない部位では、超音波は、生体の皮膚に到達しない。

　本実施形態に係る超音波ユニット５によれば、上述した第１実施形態とは異なり、第２ＦＺＰ面２０Ｓ上にゲル部材３０が配置されていないので、ゲル部材３０の構成を単純にすることができる。特に、ゲル部材３０の第２厚さＴ２を調整する必要がなくなる。第１厚さＴ１のみを調整するだけで、ゲル部材３０の厚さを調整することができる。したがって、ゲル部材３０の厚さの管理が容易である。

＜第５実施形態＞
　図７は、第５実施形態に係る超音波ユニット６の構造を部分的に示す模式断面図であって、超音波ユニット６に平行な方向から見た図である。
　第５実施形態は、ゲル部材３０の構造の点で、第１実施形態とは異なる。

　図７に示すように、超音波ユニット６は、第１実施形態と同様に圧電素子１０、ＦＺＰ部材２０、及びゲル部材３０を有する。ゲル部材３０は、第１ゲル部材３０Ａと第２ゲル部材３０Ｂとを有する。
　第１ゲル部材３０Ａは、第１膨潤体の一例である。
　第２ゲル部材３０Ｂは、第２膨潤体の一例である。

　第１ゲル部材３０Ａは、超音波発生面１０Ｆと第２ＦＺＰ面２０Ｓとの間に位置する。第１ゲル部材３０Ａは、ＦＺＰ部材２０を圧電素子１０に粘着させる。第２ゲル部材３０Ｂは、第２ＦＺＰ面２０Ｓに対して着脱可能である。言い換えると、第２ゲル部材３０Ｂは、第１ゲル部材３０Ａに対して着脱可能である。第１ゲル部材３０Ａは、第１厚さＴ１を有する。第２ゲル部材３０Ｂは、第２厚さＴ２を有する。

　第１ゲル部材３０Ａ及び第２ゲル部材３０Ｂは、同一の材料で構成されている。言い換えると、第１ゲル部材３０Ａの屈折率及び第２ゲル部材３０Ｂの屈折率は互いに等しいことが好ましい。
　なお、超音波の伝搬の阻害の程度を十分に低減することが可能であれば、第１ゲル部材３０Ａと第２ゲル部材３０Ｂとは互いに異なる材料で構成されてもよい。

　図７の符号Ａ及び符号Ｂで示されている２箇所を結ぶ点線は、第１ゲル部材３０Ａと第２ゲル部材３０Ｂとの間の面である。図７は、第１ゲル部材３０Ａと第２ゲル部材３０Ｂとの間の界面が生じているように示している。この面は、第１ゲル部材３０Ａから第２ゲル部材３０Ｂが剥離される面（剥離面）である。この面において、第１ゲル部材３０Ａと第２ゲル部材３０Ｂとは密着しており、超音波の伝搬を阻害するような界面は形成されていないことが好ましい。

＜作用効果＞
　本実施形態に係る超音波ユニット６によれば、超音波ユニット６を用いた治療を終えた後に、圧電素子１０とＦＺＰ部材２０との間に配置された第１ゲル部材３０Ａを残留させつつ、皮膚に接触した使用済みの第２ゲル部材３０Ｂを圧電素子１０から剥離し、廃棄することができる。新たな第２ゲル部材３０Ｂを第１ゲル部材３０Ａに貼り付けることで、超音波ユニット６を使用することができる。第２ゲル部材３０Ｂの交換が容易であるため、衛生面に優れた超音波ユニット６を実現することができる。

＜第６実施形態＞
　図８Ａは、第６実施形態に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープに平行な方向から見た図である。
　本実施形態に係る回折ゲルテープ５０は、図５～図７に示す超音波ユニット４～６の各々を構成するＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０として用いることができる。
　回折ゲルテープ５０は、回折膨潤テープの一例である。

　図８に示すように、回折ゲルテープ５０は、ＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０を有する。ゲル部材３０は、ＦＺＰ部材２０の第１ＦＺＰ面２０Ｆ及び第２ＦＺＰ面２０Ｓの少なくとも一方を被覆する。
　本実施形態では、ゲル部材３０は、第１ＦＺＰ面２０Ｆを被覆しており、第２ＦＺＰ面２０Ｓを露出させている。なお、ゲル部材３０は、第２ＦＺＰ面２０Ｓを被覆してもよい。この場合、ゲル部材３０は、第２ＦＺＰ面２０Ｓを露出させる。

　回折ゲルテープ５０は、Ｙ方向に延在するテープであってもよい。この場合、回折ゲルテープ５０においては、Ｙ方向において複数のＦＺＰ部材２０が並んでいる。

　回折ゲルテープ５０には、複数のＦＺＰ部材２０を一つずつに分割するための複数の切り込みが形成されてもよい。この場合、複数の切り込みは、Ｙ方向に並んでいる。
　Ｙ方向に延在する回折ゲルテープ５０に複数の切り込みが予め形成されていることで、回折ゲルテープ５０を使用する使用者は、複数のＦＺＰ部材２０を一ずつに容易に分離することが可能である。
　なお、以下の説明では、Ｙ方向に延在する回折ゲルテープの一部の断面について説明する。後述する図９～図１１における説明も同様である。

　回折ゲルテープ５０は、主にゲル部材３０によって構成されているため、粘着性を有している。このため、回折ゲルテープ５０を、粘着性テープと称することもできる。また、回折ゲルテープ５０は、ゲル部材３０及びＦＺＰ部材２０が一体化された部材であるため、テープ一体物と称することもできる。このような回折ゲルテープ５０は、圧電素子１０の接触面３０Ｆに対し、直接的かつ容易に貼り付けることが可能である。

　回折ゲルテープ５０は、第１テープ面５０Ｆと、第１テープ面５０Ｆとは反対側の第２テープ面５０Ｓとを有する。本実施形態において、第１テープ面５０Ｆは、ゲル部材３０の接触面３０Ｆに対応する面である。第２テープ面５０Ｓは、ゲル部材３０の露出面３０Ｓに対応する面である。なお、第１テープ面５０Ｆは、露出面３０Ｓに対応してもよい。この場合、第２テープ面５０Ｓは、接触面３０Ｆに対応する。

　第１テープ面５０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間の距離は、第３厚さＴ３である。第３厚さＴ３は、上述した第１厚さＴ１又は第２厚さＴ２に対応する。第３厚さＴ３を調整することで、回折ゲルテープ５０は、超音波ユニットによって得られる焦点距離又は超音波の集束率を調整することが可能である。

　言い換えると、圧電素子１０に対して貼り付けられる回折ゲルテープ５０の面の位置は、限定されない。図５～図７に示す超音波ユニットの構成に応じて、回折ゲルテープ５０の第１テープ面５０Ｆを圧電素子１０に貼り付けてもよいし、回折ゲルテープ５０の第２テープ面５０Ｓを圧電素子１０に貼り付けてもよい。なお、図７に示す超音波ユニット６に回折ゲルテープ５０が適用された場合には、第２テープ面５０Ｓは、塗布ゲル４０が接触する面となる。

　本実施形態においては、回折ゲルテープ５０は、第１保護シート５１Ｆ及び第２保護シート５１Ｓを有する。第１保護シート５１Ｆは、第１テープ面５０Ｆを覆っている。第２保護シート５１Ｓは、第２テープ面５０Ｓを覆っている。
　第１保護シート５１Ｆ及び第２保護シート５１Ｓの各々は、ＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０の各々を保護する機能を有する。また、第１保護シート５１Ｆ及び第２保護シート５１Ｓの各々は、ＦＺＰ部材２０、ゲル部材３０、及び回折ゲルテープ５０を支持する支持基材として機能する。

＜作用効果＞
　本実施形態に係る回折ゲルテープ５０によれば、超音波ユニット４～６と同様の効果が得られる。さらに、回折ゲルテープ５０は、回折ゲルテープ５０を用いた治療を終えた後に、皮膚に接触した使用済みの回折ゲルテープ５０を圧電素子１０から剥離し、廃棄することができる。新たな回折ゲルテープ５０を圧電素子１０に貼り付けることで、超音波ユニットを繰り返し使用することができる。回折ゲルテープ５０の交換が容易であるため、衛生面に優れた超音波ユニットを実現することができる。

　第１保護シート５１Ｆ及び第２保護シート５１Ｓによって回折ゲルテープ５０の両面が覆われていることで、超音波ユニットの使用前において、ゲル部材３０に対する粉塵や埃の付着を防止することができる。

　また、第１保護シート５１Ｆ及び第２保護シート５１ＳによってＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０が保護されるので、ＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０に対する傷の発生を防止することができる。
　なお、図８Ａに示す例では、回折ゲルテープ５０の両面に第１保護シート５１Ｆ及び第２保護シート５１Ｓが貼られているが、回折ゲルテープ５０に一方の面のみに保護シートが貼られた構成が採用されてもよい。

＜回折ゲルテープ５０の変形例＞
　図８Ｂは、第６実施形態に係る回折ゲルテープの変形例を部分的に示す平面図である。
　回折ゲルテープ５０においては、第１保護シート５１Ｆ上に複数の回折ゲル部材５５が配置している。複数の回折ゲル部材５５の各々は、図３Ｂに示すＦＺＰ部材２０とゲル部材３０とを有する。複数の回折ゲル部材５５は、第１保護シート５１Ｆの延在方向、すなわち、Ｙ方向に沿って並んでいる。複数の回折ゲル部材５５の各々は、予め、個片化された状態で第１保護シート５１Ｆ上に配置されている。
　回折ゲル部材５５の断面構造は、例えば、図８Ａに示す構造が採用される。
　なお、複数の回折ゲル部材５５は、ゲル部材３０と同一の材料で形成された接続部５６によって繋がっていてもよい。

　超音波ユニットを使用する際には、使用者は、まず、回折ゲル部材５５を第１保護シート５１Ｆから剥がす。その後、使用者は、回折ゲル部材５５の一方の面を生体の皮膚に貼る。さらに、使用者は、回折ゲル部材５５の他方の面に圧電素子１０を貼る。圧電素子１０には、例えば、予め、信号ケーブル１０３が接続されている。これにより、超音波ユニットを実現することができる。
　なお、第１保護シート５１Ｆに代えて、第２保護シート５１Ｓ上に複数の回折ゲル部材５５が配置されてもよい。
　また、回折ゲル部材５５の一方の面に圧電素子１０を貼った後、回折ゲル部材５５の他方の面を生体の皮膚に貼ってもよい。

＜第７実施形態＞
　図９は、第７実施形態に係る回折ゲルテープの構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープに平行な方向から見た図である。
　第７実施形態においては、第６実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
　本実施形態に係る回折ゲルテープ６０は、図２及び図３Ｂに示す超音波ユニット１Ａを構成するＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０として用いることができる。
　回折ゲルテープ６０は、回折膨潤テープの一例である。

　図９に示すように、回折ゲルテープ６０は、第１実施形態において説明したＦＺＰ部材２０及びゲル部材３０を有する。回折ゲルテープ６０は、ゲル部材３０がＦＺＰ部材２０の第１ＦＺＰ面２０Ｆ及び第２ＦＺＰ面２０Ｓの両方を被覆する点で、上述した回折ゲルテープ５０とは異なる。回折ゲルテープ５０と同様の構成については、説明を省略する。

　回折ゲルテープ６０は、第１テープ面６０Ｆと、第１テープ面６０Ｆとは反対側の第２テープ面６０Ｓとを有する。本実施形態において、第１テープ面６０Ｆは、ゲル部材３０の接触面３０Ｆに対応する面である。つまり、第１テープ面６０Ｆは、超音波発生面１０Ｆに接触する面である。第２テープ面６０Ｓは、ゲル部材３０の露出面３０Ｓに対応する面である。
　第１保護シート５１Ｆは、第１テープ面６０Ｆを覆っている。第２保護シート５１Ｓは、第２テープ面６０Ｓを覆っている。

　第１テープ面６０Ｆと第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間の距離は、第１厚さＴ１である。第２テープ面６０Ｓと第２ＦＺＰ面２０Ｓとの間の距離は、第２厚さＴ２である。第１厚さＴ１及び第２厚さＴ２のいずれか一方を調整することで、回折ゲルテープ６０は、超音波ユニット１によって得られる焦点距離又は超音波の集束率を調整することが可能である。

＜回折ゲルテープ６０の変形例＞
　上述した図８Ｂに示した変形例に回折ゲルテープ６０が適用されてもよい。

＜回折ゲルテープ６０の製造方法＞
　図１０Ａ及び図１０Ｂは、上述した第７実施形態に係る回折ゲルテープ６０の構造を部分的に示す模式断面図であって、回折ゲルテープ６０の製造方法を説明するための図である。

　まず、図１０Ａに示すように、基台７０と枠７１とを準備する。基台７０は、基台面７０Ｆを有する。枠７１は、枠内面７１Ｎを有する。基台面７０Ｆ及び枠内面７１Ｎで囲まれた領域が回折ゲルテープ６０を成型するための型７２である。

　基台７０及び枠７１は、ゲル部材３０を構成するウレタン樹脂に対する剥離性や撥液性に優れた材料で構成されている。このような材料としては、樹脂材料や金属材料等の材料が用いられる。なお、基台面７０Ｆ及び枠内面７１Ｎがゲル部材３０の構成材料に対する剥離性や撥液性を有してもよい。

　基台７０の基台面７０Ｆ上に枠７１が配置された状態で、型７２の内部に、ＦＺＰ部材２０を配置する。基台面７０ＦからＦＺＰ部材２０の第２ＦＺＰ面２０Ｓまでの高さは、上述した第２厚さＴ２に対応する。この高さは、回折ゲルテープの製造方法においてのみ繰り返し使用される治具等によって設定されている。ＦＺＰ部材２０を構成する材料で形成されたスペーサが基台面７０ＦとＦＺＰ部材２０との間に配置されてもよい。

　この場合、スペーサは、回折ゲルテープ６０が延在するＹ方向に並ぶように配置されてもよい。例えば、回折ゲルテープ５０に形成された複数の切り込みの位置の近くにスペーサが形成されてもよい。スペーサは、ＦＺＰ部材２０から分離可能であってもよい。例えば、回折ゲルテープ６０に形成されている複数のＦＺＰ部材２０を一ずつに容易に分離する際に、スペーサは、ＦＺＰ部材２０から分離可能な形状や配置を有してもよい。

　次に、図１０Ｂに示すように、ゲル部材３０の材料となるウレタン樹脂を型７２の内部に流し込む。これにより、ウレタン樹脂材料は、ＦＺＰ部材２０の全体を覆い、かつ、スリット２５の内部を埋める。ゲル部材３０の接触面３０Ｆとなる液上面と、第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間の距離は、上述した第１厚さＴ１に対応する。その後、ウレタン樹脂材料を硬化させる。ウレタン樹脂材料を硬化させる方法は、特に限定されない。ウレタン樹脂材料の種類に応じた硬化方法が用いられる。その後、硬化後のウレタン樹脂材料の部材から、基台７０及び枠７１を取り外す。その後、第１保護シート５１Ｆを第１テープ面６０Ｆに貼る。さらに、第２保護シート５１Ｓを第２テープ面６０Ｓに貼る。これにより、図９に示す回折ゲルテープ６０が得られる。

＜作用効果＞
　本実施形態に係る回折ゲルテープ６０によれば、超音波ユニット１と同様の効果が得られる。さらに、回折ゲルテープ６０は、回折ゲルテープ６０を用いた治療を終えた後に、皮膚に接触した使用済みの回折ゲルテープ６０を圧電素子１０から剥離し、廃棄することができる。新たな回折ゲルテープ６０を圧電素子１０に貼り付けることで、超音波ユニット１を繰り返し使用することができる。回折ゲルテープ６０の交換が容易であるため、衛生面に優れた超音波ユニット１を実現することができる。

　なお、上述した回折ゲルテープ６０の製造方法においては、回折ゲルテープ６０の内部に気泡が混入することを抑制するために、内部圧力の調整が可能なチャンバを用いてもよい。この場合、チャンバ内の減圧雰囲気において回折ゲルテープ６０を製造することにより、気泡の混入が抑制された回折ゲルテープ６０を製造することができる。これにより、気泡の混入に起因する超音波の減衰を抑制することができる。

＜回折ゲルテープ６０の製造方法の変形例＞
　次に、図１１Ａ～図１１Ｃを参照し、回折ゲルテープ６０の製造方法の変形例を説明する。
　本変形例では、図１０Ａ及び図１０Ｂと同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。

　まず、図１１Ａに示すように、基台７０の基台面７０Ｆ上に枠７１が配置された状態で、型７２の内部に、ゲル部材３０の材料となる第１ウレタン樹脂３１を型７２の内部に流し込む。Ｚ方向における第１ウレタン樹脂３１の上面３１Ａの位置は、ゲル部材３０の第２厚さＴ２が得られるように設定される。言い換えると、上面３１Ａと基台面７０Ｆとの間の距離は、第２厚さＴ２に相当する。その後、第１ウレタン樹脂３１を硬化させる。

　次に、第１ウレタン樹脂３１の上面３１Ａ上にＦＺＰ部材２０を配置する。これにより、Ｚ方向における基台面７０ＦからＦＺＰ部材２０までの高さが決まる。本変形例では、ＦＺＰ部材２０の高さを設定するためのスペーサを省くことができる。上面３１Ａ上にＦＺＰ部材２０を配置する方法は限定されない。

　次に、図１１Ｃに示すように、ゲル部材３０の材料となる第２ウレタン樹脂３２を型７２の内部に流し込む。これにより、第２ウレタン樹脂３２は、ＦＺＰ部材２０の全体を覆い、かつ、スリット２５の内部を埋める。ゲル部材３０の接触面３０Ｆとなる第２ウレタン樹脂３２の液上面３２Ａと、第１ＦＺＰ面２０Ｆとの間の距離は、上述した第１厚さＴ１に対応する。その後、第２ウレタン樹脂３２を硬化させる。その後、硬化後の第１ウレタン樹脂３１及び第２ウレタン樹脂３２から、基台７０及び枠７１を取り外す。これにより、図９に示す回折ゲルテープ６０が得られる。
　本変形例によれば、Ｚ方向におけるＦＺＰ部材２０の位置を容易に設定することができる。

＜超音波ユニットの変形例＞
　上述した実施形態では、超音波集束装置２００が１つの超音波ユニットを駆動させる構造について説明した。複数の超音波ユニットが配列されている超音波ユニットアレイにおいて、上述した実施形態の超音波ユニットが適用されてもよい。

　超音波ユニットアレイとしては、例えば、一次元に複数の超音波ユニットを並べた一次元超音波ユニットアレイが挙げられる。具体的に、Ｘ方向又はＹ方向において、複数の超音波ユニットが並ぶ構成を採用することができる。

　超音波ユニットアレイとしては、例えば、二次元に複数の超音波ユニットを並べた二次元超音波ユニットアレイが挙げられる。具体的に、Ｘ方向及びＹ方向の両方向において、複数の超音波ユニットが並ぶ構成を採用することができる。例えば、平面シートに二次元超音波ユニットアレイが貼り付けられた構造では、平面アレイを実現することができる。また、変形可能又は伸縮可能なシートに二次元超音波ユニットアレイが貼り付けられた構造では、曲面アレイを実現することができる。
　上述したように、回折ゲルテープが圧電素子に貼り付けられた構成では、複数の超音波ユニットを二次元超音波ユニットアレイに容易に適用することができる。

＜超音波ユニット、回折ゲルテープ、及び超音波集束装置の適用例＞
　上述した実施形態では、超音波ユニット、回折ゲルテープ、及び超音波集束装置を経穴刺激装置に適用する場合について説明した。
　本発明は、治療部位を刺激する経穴刺激装置に限定されず、生体に対する治療、診断、手術等に用いられてもよい。
　例えば、上述した超音波ユニットと、超音波の反射波を検出する反射波センサとが組み合わされた測定ユニットを利用することで、医療に関する各種の診断装置や測定装置を実現することが可能である。以下、本発明が適用される例を列記する。

（１）超音波センサ
　超音波センサは、超音波ユニット及び反射波センサを有する測定ユニットを備える。超音波ユニットは、超音波を集束させる上述の機能だけでなく、反射波センサの機能を併せ持つように構成されてもよい。
　超音波センサは、体内における測定位置を変更可能なセンサとして用いることが可能である。例えば、センサは、生体の血管直上の体表に貼り付けられ、血管の挙動、血液の移動に関する各種情報を得ることができる。

（２）シート状の超音波プローブ
　シート状の超音波プローブは、超音波ユニット及び反射波センサを有する複数の測定ユニットを備える。例えば、シート状の超音波プローブは、超音波を集束させる上述の機能だけでなく反射波センサの機能を併せ持つように構成された複数の超音波ユニットが配列されたシートでもあってもよい。複数の超音波ユニットの配列は、１列に並ぶ１次元配列でもよいし、Ｘ方向及びＹ方向に並ぶ２次元配列でもよい。このような超音波プローブは、生体の体表に貼り付けられる。シート状の超音波プローブは、体表の形状に応じて変形可能であってもよい。シート状の超音波プローブは、超音波のビームフォーミング、超音波のコリメーション、超音波のモデュレーションのために、所定の方向に曲げることができる可撓性を有してもよい。このような超音波プローブは、例えば、首に貼ることで、生体の頸動脈、頸静脈の測定を行うことができる。さらに、超音波プローブは、鎖骨上の体表に貼ることで、下大静脈や下大動脈における血液に関する各種情報を得ることができる。

　さらに、このような超音波プローブは、肋骨の間を通し、生体の内部に配置し、心臓の形状や動きの測定に利用することが可能である。超音波プローブは、心臓に関する各種情報を得ることができる。さらに、超音波プローブによって得られた情報に基づき、心臓のイメージング等の画像処理を行うことも可能である。
　また、超音波プローブを首の表面に貼ることで、喉の動きの測定や、喉頭蓋を動かす筋肉の評価を行うことができる。

　次に、実施例を参照して本発明の効果を具体的に説明する。
　以下では、超音波ユニットを経穴刺激装置に適用した場合について説明する。この場合において、凹面部を有する従来の音響レンズを備えた超音波ユニットと本発明の超音波ユニットとの相違を説明する。

（実施例１）
　図１２Ａは、実施例１、２に係る超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの条件を説明するための図である。
　図１２Ｂは、実施例１に係る超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの解析モデルを説明するための図である。
　図１２Ｃは、実施例１に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、設計焦点距離（ｍｍ）と皮膚表面ＳＦからの焦点距離ＦＬ（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
　図１２Ｄは、実施例１に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、設計焦点距離（ｍｍ）と超音波強度（ｋＷ／ｍ^２）との関係を示すグラフである。
　図１２Ｅは、実施例１に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、皮膚表面ＳＦからの焦点距離ＦＬ（ｍｍ）と超音波強度（ｋＷ／ｍ^２）との関係を示すグラフである。

　実施例１におけるシミュレーションでは、図３Ａに示す超音波ユニット１が用いられている。
　符号Ｗは、シミュレーションにおける皮膚の一例として用いた水である。
　符号ＷＢは、開放界面を示している。
　符号ＳＦは、超音波ユニット１を構成するゲル部材３０の露出面３０Ｓに一致しており、皮膚表面を示している。皮膚表面ＳＦにおいて、露出面３０Ｓが水Ｗに接している。
　符号ＦＬは、焦点距離を示している。つまり、焦点距離ＦＬは、皮膚表面ＳＦから皮膚の内部に向かう距離を意味する。
　符号ＵＷは、超音波発生面１０Ｆから発生した超音波を示している。

　実施例１のシミュレーションにおいて、圧電素子１０から発生する超音波の周波数を３ＭＨｚに設定した。音圧は、２．８×１０^４Ｐａとした。ここで、音圧とは、圧電素子１０の超音波発生面に発生する圧力を意味する。ＦＺＰ部材２０は、アクリル樹脂を用いて形成した。ゲル部材３０は、人肌のゲル原液（登録商標）を用いて形成した。ゲル部材３０の密度は、約９９８．６ｋｇ／ｍ^３であり、ゲル部材３０における超音波の伝搬速度は、１１４１．５ｍ／ｓである。

　図１２Ｃ、図１２Ｄ、及び図１２Ｅの各々においては、圧電素子１０の直径が５ｍｍであるサンプルを１３個用意し、圧電素子１０の直径が６ｍｍであるサンプルを１３個用意し、シミュレーションを行った。これにより、体表である皮膚の表面から皮膚の内部に向けて伝搬する超音波の強度を解析した。

　設計焦点距離に関し、焦点距離ＦＬが３ｍｍ程度になるように、かつ、最も強い超音波強度が得られるように、設計焦点距離の調整を行った。ここで、設計焦点距離の調整においては、ＦＺＰ部材２０の厚さ、スリット２５の幅、及びゲル部材３０の厚さを調整した。
　超音波の周波数が３ＭＨｚであることから、ＦＺＰ部材２０の厚さを０．４ｍｍに設定した。スリット２５の幅については、０．４ｍｍから１．０ｍｍの範囲内で調整した。ゲル部材３０の厚さについては、０．４ｍｍから２．４ｍｍの範囲内で調整した。

　図１２Ｄ及び図１２Ｅでは、超音波強度が３０ｋＷ／ｍ^２である位置が太線で示されている。この強度は、超音波ユニットを備える経穴刺激装置によって集束超音波による経穴刺激を行った試験を行った際、実際に効果があると認められた超音波強度を意味している。具体的に、焦点位置において、超音波強度が３０ｋＷ／ｍ^２であることを意味している。
　なお、後述する比較例、実施例２、及び実施例３を説明する図面において太線が示す３０ｋＷ／ｍ^２の超音波強度の意味は、図１２Ｄ及び図１２Ｅと同様である。

（評価結果）
　図１２Ｃ、図１２Ｄ、及び図１２Ｅに示す結果から、次の点が明らかとなった。
（Ａ１）設計焦点距離を調整することで、皮膚表面ＳＦからの焦点距離ＦＬを調整できることが明らかとなった。
（Ａ２）実施例１では、焦点距離ＦＬが３ｍｍ程度になるようにかつ最も強い超音波強度が得られるように設計焦点距離の調整を行っているが、設計焦点距離の調整により、焦点距離ＦＬを３ｍｍ以上に設定することが可能であることが明らかとなった。
（Ａ３）設計焦点距離を調整することで、すなわち、焦点距離ＦＬが３ｍｍ程度の場合において、経穴刺激の効果が認められる３０ｋＷ／ｍ^２を超えるような超音波強度が得られることが明らかとなった。

（比較例）
　図１３Ａは、比較例の超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの条件を説明するための図である。
　図１３Ｂは、比較例の超音波ユニットを模式的に示す断面図であって、シミュレーションの解析モデルを説明するための図である。
　図１３Ｃは、比較例の超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、焦点距離ＦＬ（ｍｍ）と音響レンズの曲率半径（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
　図１３Ｄは、比較例の超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、焦点距離ＦＬ（ｍｍ）と超音波強度（ｋＷ／ｍ^２）との関係を示すグラフである。

　比較例におけるシミュレーションでは、凹面部を有する音響レンズを備える超音波ユニット５０１が用いられている。
　超音波ユニット５０１は、超音波発生面５１０Ｆを有する圧電素子５１０と、凹面部５２１を有する音響レンズ５２０と、凹面部５２１の表面に設けられたゲル部材５３０と、超音波発生面５１０Ｆに音響レンズ５２０を接着する貼り付けテープ５４０とを備える。
　ゲル部材５３０は、シミュレーションにおける皮膚の一例として用いた水Ｗに接する露出面５３０Ｓを有する。露出面５３０Ｓは、皮膚表面ＳＦに一致している。

　圧電素子５１０は、超音波ユニット１を構成する圧電素子１０と同じ構成を有する。
　焦点距離ＦＬは、皮膚表面ＳＦから皮膚の内部に向かう距離である。超音波ＵＷは、超音波発生面５１０Ｆから発生している。音響レンズ５２０の縁部５２０Ｅと皮膚表面ＳＦとの間の距離は、１ｍｍに設定されている。音響レンズ５２０は、曲率半径Ｒ（ｍｍ）を有する。比較例においては、曲率半径Ｒを３～１９の範囲内で調整した。

　比較例のシミュレーションにおいて、圧電素子５１０から発生する超音波の周波数を２ＭＨｚ又は３ＭＨｚに設定した。音圧は、１．０×１０^５Ｐａとした。ここで、音圧とは、圧電素子５１０の超音波発生面に発生する圧力を意味する。音響レンズ５２０は、アクリル樹脂を用いて形成した。ゲル部材５３０の材料は、ゲル部材３０と同じである。

　図１３Ｃ及び図１３Ｄの各々においては、合計２６個のサンプルを用意し、シミュレーションを行った。これにより、体表である皮膚の表面から皮膚の内部に向けて伝搬する超音波の強度を解析した。具体的に、超音波の周波数が２ＭＨｚに設定されているとともに圧電素子１０の直径が５ｍｍであるサンプルを４個用意した（「○　２　ＭＨｚ　５ｍｍ」）。超音波の周波数が３ＭＨｚに設定されているとともに圧電素子１０の直径が５ｍｍであるサンプルを８個用意した（「□　３　ＭＨｚ　５ｍｍ」）。超音波の周波数が２ＭＨｚに設定されているとともに圧電素子１０の直径が６ｍｍであるサンプルを６個用意した（「◇　２　ＭＨｚ　６ｍｍ」）。超音波の周波数が３ＭＨｚに設定されているとともに圧電素子１０の直径が６ｍｍであるサンプルを８個用意した（「△　３　ＭＨｚ　６ｍｍ」）。

（評価結果）
　図１３Ｃ及び図１３Ｄに示す結果から、次の点が明らかとなった。
（Ｂ１）比較例では、音響レンズ５２０の曲率半径Ｒの調整により、焦点距離ＦＬを調整している。曲率半径Ｒを小さくすることで焦点距離ＦＬが小さくなり、曲率半径Ｒを大きくすることで焦点距離ＦＬが大きくなることが明らかとなった。
（Ｂ２）焦点距離ＦＬを大きくすることで、超音波強度が低くなることが明らかとなった。
（Ｂ３）周波数が小さいと、超音波強度が低くなることが明らかとなった。
（Ｂ４）焦点距離ＦＬを小さくすれば超音波強度が高くなるが、３０ｋＷ／ｍ^２を超えるような超音波強度が得られないことが明らかとなった。つまり、経穴刺激の効果が得られないことが分かった。

（実施例２）
　図１２Ａに示すように、実施例２に係る超音波ユニット１を構成するゲル部材３０は、第１厚さＴ１を有する第１ゲル領域３５と、第２厚さＴ２を有する第２ゲル領域３６とを有する。第１ゲル領域３５は、第１ＦＺＰ面２０Ｆと超音波発生面１０Ｆとの間に位置する。第２ゲル領域３６は、第２ＦＺＰ面２０Ｓと皮膚表面ＳＦ（露出面３０Ｓ）との間に位置する。
　実施例２においては、第１厚さＴ１及び第２厚さＴ２の各々の場合における焦点距離又は超音波強度を解析した。実施例２のシミュレーションの条件は、上述した実施例１と同様である。圧電素子１０の直径が５ｍｍである場合と、圧電素子１０の直径が６ｍｍである場合とについて、シミュレーションを行った。

　図１４Ａは、実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、焦点距離ＦＬ（ｍｍ）と第２ゲル領域３６の第２厚さＴ２（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
　図１４Ｂは、実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、焦点距離ＦＬ（ｍｍ）と第１ゲル領域３５の第１厚さＴ１（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
　図１４Ｃは、実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、第２ゲル領域３６の第２厚さＴ２（ｍｍ）と超音波強度（ｋＷ／ｍ^２）との関係を示すグラフである。
　図１４Ｄは、実施例２に係る超音波ユニットのシミュレーションの結果を示す図であって、第１ゲル領域３５の第１厚さＴ１（ｍｍ）と超音波強度（ｋＷ／ｍ^２）との関係を示すグラフである。

　図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、及び図１４Ｄの各々において、記号「Ｄ５ｍｍ」は、圧電素子１０の直径が５ｍｍである場合を示している。記号「Ｄ６ｍｍ」は、圧電素子１０の直径が６ｍｍである場合を示している。記号「ｔ０．０ｍｍ」は、ゲル領域の厚さが０．０ｍｍである場合を示している。記号「ｔ０．４ｍｍ」は、ゲル領域の厚さが０．４ｍｍである場合を示している。記号「ｔ０．８ｍｍ」は、ゲル領域の厚さが０．８ｍｍである場合を示している。記号「ｔ１．２ｍｍ」は、ゲル領域の厚さが１．２ｍｍである場合を示している。

（評価結果）
　図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、及び図１４Ｄに示す結果から、次の点が明らかとなった。
（Ｃ１）第２厚さＴ２の調整により、焦点距離ＦＬを調整できることが明らかとなった。特に、第２厚さＴ２を大きくすることで、焦点距離ＦＬを小さくできることが明らかとなった。
（Ｃ２）第１厚さＴ１の調整によって焦点距離ＦＬの変化は見られるが、第１厚さＴ１の調整は焦点距離ＦＬに大きく影響しないことが明らかとなった。
（Ｃ３）ＦＺＰ部材２０を備えるゲル部材３０の厚さを単に調整するだけではなく、第１ゲル領域３５及び第２ゲル領域３６の厚さを調整することで、焦点距離ＦＬを調整できることが明らかとなった。
（Ｃ４）第２厚さＴ２の調整により、超音波強度を調整できることが明らかとなった。言い換えると、超音波の集束率を調整できることが明らかとなった。特に、第２厚さＴ２を大きくすることで、超音波強度を大きくできることが明らかとなった。
（Ｃ５）第１厚さＴ１の調整により、超音波強度を調整できることが明らかとなった。言い換えると、超音波の集束率を調整できることが明らかとなった。特に、第１厚さＴ１を大きくすることで、超音波強度を大きくできることが明らかとなった。
（Ｃ６）経穴刺激の効果が認められる３０ｋＷ／ｍ^２を超えるような超音波強度を得るには、第１ゲル領域３５及び第２ゲル領域３６の厚さを調整することが有効であることが明らかとなった。

（実施例３）
　図１５は、条件１～４における最大超音波強度について、実施例１と比較例とを比較した結果を示す図である。条件１においては、圧電素子１０の直径が５ｍｍであり、焦点距離ＦＬが３ｍｍである。条件２においては、圧電素子１０の直径が５ｍｍであり、焦点距離ＦＬが５ｍｍである。条件３においては、圧電素子１０の直径が６ｍｍであり、焦点距離ＦＬが３ｍｍである。条件４においては、圧電素子１０の直径が６ｍｍであり、焦点距離ＦＬが５ｍｍである。

（評価結果）
　図１５に示す結果から、次の点が明らかとなった。
（Ｄ１）条件１～４の各々において、実施例１は、比較例よりも高い最大超音波強度が得られることが明らかとなった。特に、条件１、３、４においては、実施例１は、経穴刺激の効果が認められる３０ｋＷ／ｍ^２以上の高い超音波強度が得られることが明らかとなった。
（Ｄ２）比較例では、３０ｋＷ／ｍ^２を超えるような超音波強度が得られないことが明らかとなった。

（実施例４）
　図１６～図３０を参照し、実施例４を説明する。
　図１７は、実施例４において用いられる試験装置の構成を示す図である。
　図１８～図３０は、シミュレーション結果と、試験装置８０を用いた実験結果とを示している。以下の説明では、試験装置８０を用いた実験結果を単に「実験結果」と称する場合がある。

　上述した実施例１～３によって得られたシミュレーション結果に基づき、実施例４においては本発明の効果をさらに検証した。ここでは、４つのレンズに関する実施例と、レンズ（ＦＺＰ部材）を用いない比較例について、シミュレーションを行った。さらに、超音波ユニットを構成するＦＺＰ部材及びゲル部材を実際に製作した。製作された４つのレンズの各々は、上述の実施形態で説明したＦＺＰ部材とゲル部材との一体物である。以下の説明で、４つのレンズをレンズ１～４と称する。

　図１６は、レンズ１～４（ｌｅｎｓ１～４）の条件を示す表である。
　「ＰＺＴ　ｄｉａｍｅｔｅｒ」は、圧電素子１０の直径を意味する。
　「ＦＺＰ　ｌｅｎｓ　ｓｉｚｅ」に記載のＲ１～Ｒ４は、図３Ｂに示すＦＺＰ部材２０のＲ１～Ｒ４に相当する。
　符号Ｒ１は、径方向において、超音波ユニット１Ａの中心Ｏから内側ＦＺＰ部２１の内縁までの距離、すなわち、内側ＦＺＰ部２１の内径である。
　符号Ｒ２は、径方向において、超音波ユニット１Ａの中心Ｏから内側ＦＺＰ部２１の外縁までの距離、すなわち、内側ＦＺＰ部２１の外径である。
　符号Ｒ３は、径方向において、超音波ユニット１Ａの中心Ｏから外側ＦＺＰ部２２の内縁までの距離、すなわち、外側ＦＺＰ部２２の内径である。
　符号Ｒ４は、径方向において、超音波ユニット１Ａの中心Ｏから外側ＦＺＰ部２２の外縁までの距離、すなわち、外側ＦＺＰ部２２の外径である。言い換えると、符号Ｒ４は、径方向において、超音波ユニット１Ａの中心ＯからＦＺＰ部材２０の外周縁までの距離であり、すなわち、ＦＺＰ部材２０の直径である。

　「Ｇｅｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ」は、図１２Ａに示すゲル部材３０の厚さを意味する。「ｔ１」は、第１厚さＴ１に対応しており、第１ゲル領域３５の厚さである。「ｔ２」は、第２厚さＴ２に対応しており、第２ゲル領域３６の厚さである。
　レンズ１～４は、「ＰＺＴ　ｄｉａｍｅｔｅｒ」、「ＦＺＰ　ｌｅｎｓ　ｓｉｚｅ」、及び「Ｇｅｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ」の点で、互いに異なっている。
　試験装置８０を用いた実験に用いたレンズ１～４は、連結部２３が用いられている点で、シミュレーションとは異なる。具体的に、試験装置８０を用いた実験に用いたレンズ１～４においては、図３Ｂに示すように連結部２３によって内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２とが連結されている。これに対し、シミュレーションに用いられたレンズ１～４の各々においては、連結部２３によって内側ＦＺＰ部２１と外側ＦＺＰ部２２とが連結されていない構造が適用されている。

＜シミュレーション結果＞
　図１８、図２０、図２２、図２４、図２６、及び図２８の各々は、以下のシミュレーションの結果を示している。
・図１８：レンズ（ＦＺＰ部材）を用いずに直径６ｍｍの圧電素子のみを用いた比較例のシミュレーション結果
・図２０：レンズ１のシミュレーション結果
・図２２：レンズ２のシミュレーション結果
・図２４：レンズ（ＦＺＰ部材）を用いずに直径５ｍｍの圧電素子のみを用いた比較例のシミュレーション結果
・図２６：レンズ３のシミュレーション結果
・図２８：レンズ４のシミュレーション結果

　上記の図の各々において、横軸は、体表の表面における位置（ｍｍ）を示す。縦軸は、体表からの深さ（ｍｍ）を示す。ここで、「体表」とは、生体の皮膚の表面に相当する。シミュレーションにおいては、皮膚に近い水の物性値が用いられている。
　このシミュレーション結果においては、０～１．８ｋＷ／ｍ^２の超音波強度の分布が得られている。シミュレーション結果の各々において、符号Ｓ０は、超音波強度が０～０．１８ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ１は、超音波強度が０．１８～０．３６ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ２は、超音波強度が０．３６～０．５４ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ３は、超音波強度が０．５４～０．７２ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ４は、超音波強度が０．７２～０．９０ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ５は、超音波強度が０．９０～１．０８ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ６は、超音波強度が１．０８～１．２６ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ７は、超音波強度が１．２６～１．４４ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ８は、超音波強度が１．４４～１．６２ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。符号Ｓ９は、超音波強度が１．６２～１．８０ｋＷ／ｍ^２であった領域を示す。また、超音波強度が連続して増加している複数の領域が楕円形状を描くように集中している部分については、例えば、「Ｓ３～Ｓ９」というように複数の領域をまとめて表記する場合がある。

＜試験装置８０＞
　図１７に示すように、試験装置８０は、コンピュータ８１と、ディスプレイ８２と、オシロスコープ８３と、可動ステージ８４と、超音波発生部８５と、ハイドロホン８６と、デバイス８７と、水槽８８とを有する。

　コンピュータ８１は、試験装置８０を統括的に制御する制御部と、レンズ１～４の条件及び試験結果等を記憶する記憶部とを有する。ディスプレイ８２は、レンズ１～４の条件及び試験結果等を表示する。ディスプレイ８２は、コンピュータ８１に接続されている。オシロスコープ８３は、ハイドロホン８６に接続されており、ハイドロホン８６で検出された信号データを取得する。オシロスコープ８３は、コンピュータ８１に接続されている。可動ステージ８４は、コンピュータ８１による制御によって、ハイドロホン８６を水平方向に移動させることが可能である。超音波発生部８５は、例えば、サイン波や矩形波などの電気信号を発生する関数発生器と、増幅器とを有する。超音波発生部８５は、例えば、図１に示す装置本体１００に相当する。ハイドロホン８６は、例えば、水中の超音波の音場を測定するセンサである。デバイス８７は、取り換え可能であり、超音波発生部８５に接続されている。デバイス８７の種類は、レンズ１～４に応じて、４つである。４つのデバイス８７の各々は、レンズ１～４から選択される一つのレンズと圧電素子とによって構成されている。デバイス８７は、超音波ユニットに相当する。水槽８８には、水が入っている。水槽８８の水中においては、デバイス８７とハイドロホン８６とが対向するように配置されている。

　このような試験装置８０においては、可動ステージ８４の駆動により、ハイドロホン８６を０．５ｍｍずつ水平方向に移動させながら、移動後の位置における超音波強度を測定した。

＜試験装置８０を用いた実験結果＞
　図１９、図２１、図２３、図２５、図２７、及び図２９の各々は、試験装置８０を用いた以下の実験結果を示している。
・図１９：レンズ（ＦＺＰ部材）を用いずに直径６ｍｍの圧電素子のみを用いた比較例の実験結果
・図２１：レンズ１の実験結果
・図２３：レンズ２の実験結果
・図２５：レンズ（ＦＺＰ部材）を用いずに直径５ｍｍの圧電素子のみを用いた比較例の実験結果
・図２７：レンズ３の実験結果
・図２９：レンズ４の実験結果

　上記の図の各々において、横軸は、体表の表面における位置（ｍｍ）を示す。縦軸は、体表からの深さ（ｍｍ）を示す。ここで、「体表」とは、生体の皮膚の表面に相当する。試験装置８０においては、水が用いられている。水を用いる理由は、水の物性値が皮膚に近いためである。「体表」は、デバイス８７と水との界面に相当する。言い換えると、レンズと水との界面に相当する。
　この実験結果においては、測定された複数の測定値の各々は、正規化されている。つまり、超音波強度を示す複数の測定値のなかから最大値を抽出し、複数の測定値の各々を最大値で割ることによって複数の算出値を得ている。このため、正規化された算出値は、０～１．０の範囲内にある。図１９、図２１、図２３、図２５、図２７、及び図２９の各々において、符号Ｖ１は、算出値が０～０．２であった部分を示す。符号Ｖ２は、算出値が０．２～０．４であった部分を示す。符号Ｖ３は、算出値が０．４～０．６であった部分を示す。符号Ｖ４は、算出値が０．６～０．８であった部分を示す。符号Ｖ５は、算出値が０．８～１．０であった部分を示す。

＜まとめ＞
　図３０は、実施例４に関し、レンズ１～４のシミュレーション結果（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）と実験結果（Ｍｅａｓｕｒｅｄ）とをまとめた表である。
　図３０においては、焦点深度（Ｆｏｃｕｓ　ｄｅｐｔｈ）、焦点面積（Ａｒｅａ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｆｏｃａｌ　ｐｏｉｎｔ）、及び集束率（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ｒａｔｅ）を示している。ここで、焦点面積は、最大強度の５０％以上の強度が照射される範囲を意味する。集束率（ｄＢ）は、ＦＺＰ部材を装着しない比較例の最大強度に対し、レンズ１～４の各々の最大強度と比較した値である。

（評価結果）
　図１８～図３０に示す結果から、次の点が明らかとなった。
（Ｅ１）比較例では、超音波強度が体表からの深さ全体で分散している。このため、目的とする深さに対して高い強度で超音波を集束させることができないことが明らかとなった。
（Ｅ２）レンズ１～４の各々においては、高い強度で超音波が集束する分布を得ることができた。したがって、レンズ１～４の各々においては、想定通り焦点を作れることが確認された。
（Ｅ３）実施例４では、図３Ｂに示すＦＺＰ部材を用いている。このＦＺＰ部材は、４つの連結部２３を有する。４つの連結部２３の有無に関わらず、シミュレーション結果に近い実験結果を得られることが明らかとなった。
（Ｅ４）レンズ１の焦点深度に関し、シミュレーション結果と実験結果とは略同じ結果が得られることが明らかとなった。つまり、目標値３．０ｍｍを実現することができる。
（Ｅ５）レンズ１の集束率に関し、実験結果が約３．０ｄＢであり、高い集束率が得られ、実験結果をシミュレーション結果に近づけられることが明らかとなった。
（Ｅ６）レンズ２の焦点面積に関し、シミュレーション結果及び実験結果の両方において小さくすることができる。
（Ｅ７）レンズ１、２の各々の直径は６．０ｍｍであり、レンズ３、４の各々の直径は５．０ｍｍである。つまり、レンズ３、４は、レンズ１、２よりも小さい。このような大きさの違いに起因して、レンズ３、４における集束特性の調整が難しいことが明らかとなった。

　１、１Ａ、３、４、５、６　超音波ユニット、１０　圧電素子、１０Ｆ　超音波発生面、２０　ＦＺＰ部材（透過型回折部）、２０Ｆ　第１ＦＺＰ面（第１面）、２０Ｓ　第２ＦＺＰ面（第２面）、２１　内側ＦＺＰ部、２２　外側ＦＺＰ部、２３　連結部、２５　スリット、３０　ゲル部材、３０Ａ　第１ゲル部材、３０Ｂ　第２ゲル部材、３０Ｆ　接触面、３０Ｓ　露出面、３１　第１ウレタン樹脂、３１Ａ　上面、３２　第２ウレタン樹脂、３２Ａ　液上面、３５　第１ゲル領域、３６　第２ゲル領域、４０　塗布ゲル、５０、６０　回折ゲルテープ（回折膨潤テープ）、５０Ｆ、６０Ｆ　第１テープ面、５０Ｓ、６０Ｓ　第２テープ面、５１Ｆ　第１保護シート、５１Ｓ　第２保護シート、５５　回折ゲル部材、７０　基台、７０Ｆ　基台面、７１　枠、７１Ｎ　枠内面、７２　型、８０　試験装置、８１　コンピュータ、８２　ディスプレイ、８３　オシロスコープ、８４　可動ステージ、８５　超音波発生部、８６　ハイドロホン、８７　デバイス、８８　水槽、１００　装置本体、１０１　交流電圧発生部、１０２　信号発生部、１０３　信号ケーブル、２００　超音波集束装置、Ｐ１　中心開口部、Ｐ２　周辺開口部、ＳＰ　スリットパターン

Claims

　超音波を発生させる超音波発生面を有する圧電素子と、
　前記超音波発生面上に位置する、又は、前記超音波発生面から離間して位置する透過型回折部と、
　を備える、
　超音波ユニット。
　前記透過型回折部は、前記超音波発生面上に位置し、
　前記透過型回折部は、前記圧電素子とは異なる部材である、
　請求項１に記載の超音波ユニット。
　前記透過型回折部を被覆するように前記超音波発生面上に設けられた膨潤体を備える、
　請求項１又は請求項２に記載の超音波ユニット。
　前記透過型回折部は、前記超音波発生面から離間して位置し、
　前記透過型回折部は、前記超音波発生面から離間して対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、
　少なくとも前記超音波発生面と前記第１面との間には、膨潤体が配置されており、
　前記膨潤体は、少なくとも前記透過型回折部を前記圧電素子に粘着させる、
　請求項１に記載の超音波ユニット。
　前記膨潤体は、前記第１面及び前記第２面の両方を被覆するように前記透過型回折部を前記圧電素子に粘着させる、
　請求項４に記載の超音波ユニット。
　前記膨潤体は、
　前記超音波発生面と前記第１面との間に位置し、前記透過型回折部を前記圧電素子に粘着させる第１膨潤体と、
　前記第２面に対して着脱可能な第２膨潤体と、
　を有する、
　請求項４に記載の超音波ユニット。
　前記膨潤体は、前記超音波発生面に接触する接触面と、前記接触面とは反対側の面であって前記超音波ユニットの外部に露出する露出面とを有し、
　前記接触面から前記露出面に向かう方向において、前記第１面と前記接触面との間に位置する前記膨潤体は第１厚さを有し、前記第２面と前記露出面との間に位置する前記膨潤体は、第２厚さを有し、
　前記第１厚さ及び前記第２厚さの少なくとも一方を調整することで、前記露出面からの焦点までの焦点距離又は超音波の集束率を調整する、
　請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の超音波ユニット。
　前記膨潤体は、前記超音波発生面に接触する接触面と、前記接触面とは反対側の面であって前記超音波ユニットの外部に露出する露出面とを有し、
　前記透過型回折部は、スリットを有し、
　前記スリットの幅を調整することで、前記露出面からの焦点までの焦点距離又は超音波の集束率を調整する、
　請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の超音波ユニット。
　前記透過型回折部は、
　第１部材と、
　前記第１部材から離間し、前記第１部材を囲む第２部材と、
　前記第１部材と前記第２部材との間に位置し、前記第１部材と前記第２部材とを連結する連結部とを有する、
　請求項１に記載の超音波ユニット。
　請求項１に記載の超音波ユニットに用いられる回折膨潤テープであって、
　第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する透過型回折部と、
　前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方を被覆し、圧電素子に粘着される膨潤体と、
　を備える、
　回折膨潤テープ。
　超音波ユニットと、
　前記超音波ユニットに周波数信号を供給する信号発生部と、
　前記信号発生部に交流電圧を供給する交流電圧発生部と、
　を備え、
　前記超音波ユニットは、
　超音波を発生させる超音波発生面を有する圧電素子と、
　前記超音波発生面上に位置する、又は、前記超音波発生面から離間して位置する透過型回折部と、
　を備える、
　超音波集束装置。