特許 7488419 超音波発生装置及び超音波発生システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】超音波発生装置及び超音波発生システム

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/34 20060101AFI20240514BHJP

   H04R 17/00 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

H04R1/34 330B

H04R17/00 330L

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023517341

(86)(22)【出願日】2022-10-25

(86)【国際出願番号】 JP2022039607

(87)【国際公開番号】W WO2023074650

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2023-03-15

(31)【優先権主張番号】P 2021175394

(32)【優先日】2021-10-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000497

【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 諭

(72)【発明者】

【氏名】横山 広大

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 遼

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 伸介

(72)【発明者】

【氏名】笠島 崇

【審査官】冨澤 直樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０９０１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－００３５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６７７４６９７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｒ １／３４

Ｈ０４Ｒ １７／００

Ａ６１Ｂ ８／００－８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を発生する超音波発生源と、
前記超音波発生源から発生した超音波を集束する超音波集束部と、
前記超音波集束部によって集束された超音波を伝送する導波路と、を備え、
前記超音波集束部は、前記超音波発生源と対向して配置された第一反射面と、前記第一反射面と対向して配置された第二反射面とを有し、
前記第一反射面は、前記超音波発生源とは反対側に凸な湾曲面であり、前記超音波発生源から発生した超音波を前記第二反射面に向かって反射させ、前記第二反射面は、前記第一反射面とは反対側に凸な湾曲面であり、前記第一反射面にて反射された超音波を前記導波路に向かって反射して前記導波路の内部に導入し、
前記超音波発生源は、前記超音波発生源と前記第一反射面との対向方向に直交する径方向における前記第二反射面の周囲を囲う超音波発生装置であって、
前記超音波集束部は、前記超音波発生源と接着剤にて接着されており、
前記超音波発生源の外周縁を、前記超音波発生源から発生する超音波の進行方向に沿って前記第一反射面に投影した線を第一仮想線とし、前記第一仮想線上の点と前記第一反射面の焦点とを通る直線を第二仮想線とし、全ての前記第二仮想線と前記第二反射面との交点によって形成される線を第三仮想線としたとき、
前記接着剤は、前記超音波発生源よりも内周側において、前記第三仮想線よりも外周側の領域に設けられている、超音波発生装置。

【請求項2】

超音波を発生する超音波発生源と、
前記超音波発生源から発生した超音波を集束する超音波集束部と、
前記超音波集束部によって集束された超音波を伝送する導波路と、を備え、
前記超音波集束部は、前記超音波発生源と対向して配置された第一反射面と、前記第一反射面と対向して配置された第二反射面とを有し、
前記第一反射面は、前記超音波発生源とは反対側に凸な湾曲面であり、前記超音波発生源から発生した超音波を前記第二反射面に向かって反射し、前記第二反射面は、前記第一反射面とは反対側に凸な湾曲面であり、前記第一反射面にて反射された超音波を前記導波路に向かって反射して前記導波路の内部に導入し、
前記超音波発生源は、前記超音波発生源と前記第一反射面との対向方向に直交する径方向における前記第二反射面の周囲を囲う超音波発生装置であって、
前記超音波集束部は、前記超音波発生源と接着剤にて接着されており、
前記超音波発生源の外周縁を、前記超音波発生源から発生する超音波の進行方向に沿って前記第一反射面に投影した線を第一仮想線としたとき、
前記超音波集束部と前記超音波発生源とを接着する接着剤は、前記超音波発生源よりも外周側にも設けられ、かつ前記第一反射面において前記第一仮想線よりも内周側に設けられていない、超音波発生装置。

【請求項3】

前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着剤の貯留スペースが設けられ、
前記貯留スペースは、前記接着面に沿って拡がり、前記接着剤を貯留可能な大きさを有している、請求項１に記載の超音波発生装置。

【請求項4】

前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着面と交差する方向に延びた段差面が形成されている、請求項１に記載の超音波発生装置。

【請求項5】

前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着面と交差する方向に突出した壁が設けられている、請求項１に記載の超音波発生装置。

【請求項6】

前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着面と交差する方向に凹んだ溝が設けられている、請求項１に記載の超音波発生装置。

【請求項7】

前記溝は、全ての前記第二仮想線によって、前記第一仮想線と前記焦点との間に形成される仮想面よりも前記超音波発生源側に形成されている、請求項６に記載の超音波発生装置。

【請求項8】

前記超音波発生源の外周縁よりも外周側に、前記接着面と交差する方向に突出した壁が設けられている、請求項２に記載の超音波発生装置。

【請求項9】

前記超音波発生源の外周縁よりも外周側に、前記接着面と交差する方向に凹んだ溝が設けられている、請求項２に記載の超音波発生装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の超音波発生装置と、
前記超音波発生装置に電気信号を出力する電源装置と、を備えている超音波発生システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波発生装置及び超音波発生システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、診断や治療などの様々な用途で用いられる超音波発生装置が知られている。例えば下記特許文献１には、超音波を発生する超音波発生源と、超音波発生源で発生した超音波を集束する超音波集束部と、超音波集束部によって集束された超音波を伝送する導波路と、を備えた超音波発生装置が記載されている。超音波発生源で発生した超音波は、導波路の先端まで伝送される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２００６／０２８２４９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、上記のような超音波発生装置の超音波発生源は、超音波集束部に接着剤等で接合される。この場合、超音波発生源と超音波集束部との接着面に万遍なく接着剤を行き渡らせることが望ましい。しかしながら、接着剤が接着面からはみ出した場合、はみ出した接着剤によって、超音波の強度が低下してしまう虞がある。

【0005】

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、接着剤によって超音波の強度が低下することを抑制可能な超音波発生装置及び超音波発生システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明１の超音波発生装置は、超音波を発生する超音波発生源と、前記超音波発生源から発生した超音波を集束する超音波集束部と、前記超音波集束部によって集束された超音波を伝送する導波路と、を備え、前記超音波集束部は、前記超音波発生源と対向して配置された第一反射面と、前記第一反射面と対向して配置された第二反射面とを有し、前記第一反射面は、前記超音波発生源とは反対側に凸な湾曲面であり、前記超音波発生源から発生した超音波を前記第二反射面に向かって反射させ、前記第二反射面は、前記第一反射面とは反対側に凸な湾曲面であり、前記第一反射面にて反射された超音波を前記導波路に向かって反射して前記導波路の内部に導入し、前記超音波発生源は、前記超音波発生源と前記第一反射面との対向方向に直交する径方向における前記第二反射面の周囲を囲う超音波発生装置であって、前記超音波集束部は、前記超音波発生源と接着剤にて接着されており、前記超音波発生源の外周縁を、前記超音波発生源から発生する超音波の進行方向に沿って前記第一反射面に投影した線を第一仮想線とし、前記第一仮想線上の点と前記第一反射面の焦点とを通る直線を第二仮想線とし、全ての前記第二仮想線と前記第二反射面との交点によって形成される線を第三仮想線としたとき、前記接着剤は、前記超音波発生源よりも内周側において、前記第三仮想線よりも外周側の領域に設けられているものである。

【0007】

本発明２の超音波発生装置は、超音波を発生する超音波発生源と、前記超音波発生源から発生した超音波を集束する超音波集束部と、前記超音波集束部によって集束された超音波を伝送する導波路と、を備え、前記超音波集束部は、前記超音波発生源と対向して配置された第一反射面と、前記第一反射面と対向して配置された第二反射面とを有し、前記第一反射面は、前記超音波発生源とは反対側に凸な湾曲面であり、前記超音波発生源から発生した超音波を前記第二反射面に向かって反射し、前記第二反射面は、前記第一反射面とは反対側に凸な湾曲面であり、前記第一反射面にて反射された超音波を前記導波路に向かって反射して前記導波路の内部に導入し、前記超音波発生源は、前記超音波発生源と前記第一反射面との対向方向に直交する径方向における前記第二反射面の周囲を囲う超音波発生装置であって、前記超音波集束部は、前記超音波発生源と接着剤にて接着されており、前記超音波発生源の外周縁を、前記超音波発生源から発生する超音波の進行方向に沿って前記第一反射面に投影した線を第一仮想線としたとき、前記超音波集束部と前記超音波発生源とを接着する接着剤は、前記超音波発生源よりも外周側にも設けられ、かつ前記第一反射面において前記第一仮想線よりも内周側に設けられていないものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明１によれば、接着剤は、第二反射面のうち第三仮想線よりも内周側の領域（第二反射面のうち特に強い超音波が当たる領域）に設けられない。したがって、接着剤によって超音波の強度が低下することを抑制できる。

【0009】

本発明２によれば、接着剤は、第一反射面のうち第一仮想面よりも内周側の領域（第一反射面のうち特に強い超音波が当たる領域）に設けられない。したがって、接着剤によって超音波の強度が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】超音波発生装置の基本構成を説明する図であって、超音波発生源から発生した超音波が第一反射面に向かって直進するイメージを示す図

【図2】超音波発生装置の基本構成を説明する図であって、第一反射面にて反射された超音波が焦点に向かって集束するイメージを示す図

【図3】実施例１における超音波発生装置を示す概略断面図

【図4】下側から見た超音波発生装置を示す底面図

【図5】実施例２における超音波発生装置を示す概略断面図

【図6】実施例３における超音波発生装置を示す概略断面図

【図7】実施例４における超音波発生装置を示す概略断面図

【図8】実施例５における超音波発生システムの構成を示す図

【図9】他の実施例（３）における超音波発生装置を示す概略断面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の好ましい形態を以下に示す。

【0012】

本発明１の超音波発生装置において、前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着剤の貯留スペースが設けられ、前記貯留スペースは、前記接着面に沿って拡がり、前記接着剤を貯留可能な大きさを有しているものとしてもよい。このような構成によれば、超音波発生源の内周側にはみ出した接着剤は貯留スペースに貯留されるから、貯留スペースが設けられていない場合よりも第二反射面に接着剤を付着しにくくできる。

【0013】

また、本発明１の超音波発生装置において、前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着面と交差する方向に延びた段差面が形成されているものとしてもよい。このような構成によれば、超音波発生源の内周側にはみ出した接着剤は段差面に付着するから、段差面が設けられていない場合よりも第二反射面に接着剤を付着しにくくできる。

【0014】

また、本発明１の超音波発生装置において、前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着面と交差する方向に突出した壁が設けられているものとしてもよい。このような構成によれば、超音波発生源の内周縁からはみ出した接着剤は壁によって超音波発生源側に留まるから、壁が設けられていない場合よりも第二反射面に接着剤を付着しにくくできる。

【0015】

また、本発明１の超音波発生装置において、前記超音波発生源の内周縁と前記第二反射面の外周縁との間には、前記接着面と交差する方向に凹んだ溝が設けられているものとしてもよい。このような構成によれば、超音波発生源の内周縁からはみ出した接着剤は溝によって超音波発生源側に留まるから、溝が設けられていない場合よりも第二反射面に接着剤を付着しにくくできる。

【0016】

また、本発明１の超音波発生装置において、前記溝は、全ての前記第二仮想線によって、前記第一仮想線と前記焦点との間に形成される仮想面よりも前記超音波発生源側に形成されているものとしてもよい。このような構成によれば、溝は、第一反射面から焦点に集束する超音波の伝播領域に重ならない。したがって、溝は、第一反射面から焦点に集束する超音波の伝搬を妨げない。

【0017】

本発明２の超音波発生装置において、前記超音波発生源の外周縁よりも外周側に、前記接着面と交差する方向に突出した壁が設けられているものとしてもよい。このような構成によれば、超音波発生源の外周縁からはみ出した接着剤は壁によって超音波発生源側に留まるから、壁が設けられていない場合よりも第一反射面に接着剤を付着しにくくできる。

【0018】

本発明２の超音波発生装置において、前記超音波発生源の外周縁よりも外周側に、前記接着面と交差する方向に凹んだ溝が設けられているものとしてもよい。このような構成によれば、超音波発生源の外周縁からはみ出した接着剤は溝によって超音波発生源側に留まるから、溝が設けられていない場合よりも第一反射面に接着剤を付着しにくくできる。

【0019】

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した一実施例について、図１～図４を参照しつつ詳細に説明する。本実施例における超音波発生装置１０は、超音波診断装置、超音波治療装置、キャビテーション発生装置、などに用いられる。

【0020】

まず、超音波発生装置１０の基本構成について説明する。超音波発生装置１０は、図１に示すように、超音波発生源１１と、超音波集束部１２と、導波路１３と、を備えている。超音波発生源１１は、超音波を発生する。超音波集束部１２は、超音波発生源１１から発生した超音波を集束する。導波路１３は、超音波集束部１２によって集束された超音波を伝送する。導波路１３によって伝送された超音波は、対象物に照射される。対象物は特に限定されず、例えば生体内であってもよい。対象物に照射された超音波は、対象物で反射し、対象物の画像情報を乗せた超音波として導波路１３内に戻る。対象物の画像情報を乗せた超音波は、導波路１３及び超音波集束部１２を介して超音波発生源１１に戻る。画像情報を乗せた超音波に応じた電気信号は、信号送受信回路によって受信され、受信された信号に含まれる画像情報は、信号表示装置に表示される。なお、画像情報を含む超音波に基づいて画像表示を行う技術は、超音波診断装置などに用いられる公知技術を採用し得る。

【0021】

超音波発生源１１は、例えば、圧電素子である。超音波発生源１１は、所定の厚さ寸法を有する板状に形成されている。超音波発生源１１は、第一主面１４と、第一主面１４とは反対側の第二主面１５とを有している。第一主面１４及び第二主面１５には、図示しない電極が配置されている。

【0022】

超音波発生源１１は、電源装置５０から電気信号を与えられると超音波を発生する（図８参照）。超音波発生源１１から発生した超音波は、図１に示すように、矢印Ａ２方向に直進する平面波である。矢印Ａ２は、超音波発生源１１から発生した超音波の進行方向を示す。矢印Ａ２は、軸Ａ１と平行である。超音波発生源１１は、例えば、３０ｋＨｚ以上の周波数で超音波を発生させる。以下、各構成部材において、図１の矢印Ａ２が指し示す方向を上方、その反対方向を下方とする。

【0023】

超音波集束部１２は、中実の金属（例えばジェラルミン）によって形成されている。超音波集束部１２は、第一反射面１６及び第二反射面１７を備えている。第一反射面１６は、超音波発生源１１と対向して配置されている。第一反射面１６と超音波発生源１１との対向方向は、軸Ａ１の延び方向と平行である。第一反射面１６は、超音波集束部１２の外部から見ると、上側（超音波発生源１１とは反対側）に凸な放物面である。第一反射面１６は、超音波集束部１２の内部から見ると凹型である。第一反射面１６の中心部は、第一反射面１６の外周縁１６Ｂよりも上方に位置している。第一反射面１６は、軸Ａ１を回転軸として構成される回転放物面である。

【0024】

第二反射面１７は、第一反射面１６と対向して配置されている。第二反射面１７は、超音波集束部１２の外部から見ると、下側（第一反射面１６とは反対側）に凸な放物面である。第二反射面１７は、超音波集束部１２の内部から見ると凹型である。第二反射面１７の中心部は、第二反射面１７の外周縁１７Ｂよりも下方に位置している。第二反射面１７は、軸Ａ１を回転軸として構成される回転放物面である。

【0025】

導波路１３は、中実の柱状である。導波路１３は、第一反射面１６の中心部から軸Ａ１に沿って上方に延びている。導波路１３の軸Ａ１に直交する断面は、軸Ａ１を中心とする円形状である。導波路１３の軸Ａ１に直交する径寸法Ｂ１は、第二反射面１７の軸Ａ１に直交する径寸法Ｂ２よりも小さい。

【0026】

超音波発生源１１から発生した超音波は、図２に示すように、第一反射面１６で反射し、第一反射面１６の焦点Ｆｓに向かって集束する。焦点Ｆｓを通過した超音波は、第二反射面１７で反射し、第二反射面１７の焦点Ｆｓに向かって集束する。第二反射面１７の焦点Ｆｓは、第一反射面１６の焦点Ｆｓと一致している。第二反射面１７の単位面積あたりの超音波強度は、第一反射面１６の単位面積あたりの超音波強度よりも高い。第二反射面１７で反射し、焦点Ｆｓを通過した超音波は、平面波として導波路１３の内部に導入される。焦点Ｆｓは、軸Ａ１上に位置している。

【0027】

次に、超音波発生装置１０の詳細を説明する。超音波発生源１１は、図３及び図４に示すように、第二反射面１７の周囲を囲っている。超音波発生源１１は、軸Ａ１を中心とする円環状である。超音波発生源１１の内周縁１１Ａは、第二反射面１７の外周縁１７Ｂから、軸Ａ１と直交する径方向の外側に離間している。超音波発生源１１の外周縁１１Ｂは、第一反射面１６の外周縁１６Ｂよりも軸Ａ１と直交する径方向の内側に離間している。超音波発生源１１の内周縁１１Ａ及び外周縁１１Ｂは、第一主面１４の外周縁及び内周縁である。第一反射面１６の外周縁１６Ｂ及び第二反射面１７の外周縁１７Ｂは、軸Ａ１を中心とする同心の円形状である。第二反射面１７の面積は、第一反射面１６の面積よりも小さい。

【0028】

超音波集束部１２は、超音波発生源１１との接着面１８を有している。接着面１８は、第二反射面１７の外周縁１７Ｂから第一反射面１６の外周縁１６Ｂまで軸Ａ１に直交する径方向外側に広がっている。接着面１８は、軸Ａ１に直交する平坦面である。接着面１８は、軸Ａ１を中心として第二反射面１７の周囲を囲う円環状である。

【0029】

超音波集束部１２は、超音波発生源１１と接着剤２０にて接着されている。接着剤２０は、超音波を伝搬する性質を有している。接着剤２０は、超音波発生源１１の第一主面１４と超音波集束部１２の接着面１８との間に配置された接着層（図示せず）と、第一主面１４から外側にはみ出した余剰部２１とを備えている。接着層は薄く、第一主面１４の全体に広がっている。これによって、超音波集束部１２と超音波発生源１１とを強固に接着できる。接着層内には、できるだけ気泡を形成しないことが望ましいが、多少の気泡が含まれてもよい。余剰部２１は、接着層の外縁部における応力集中を防ぐ。これによって、接着層の外縁部から超音波発生源１１の剥離が生じることを抑制できる。

【0030】

超音波集束部１２は、接着剤２０の貯留スペースとして内側貯留スペース２３及び外側貯留スペース２４を備えている。内側貯留スペース２３及び外側貯留スペース２４は、接着面１８に沿って拡がっている。言い換えると、内側貯留スペース２３及び外側貯留スペース２４は、接着面１８の一部である。

【0031】

内側貯留スペース２３は、超音波発生源１１の内周側に設けられている。内側貯留スペース２３は、接着面１８のうち超音波発生源１１の内周縁１１Ａと第二反射面１７の外周縁１７Ｂとの間である。内側貯留スペース２３は、図４に示すように、軸Ａ１を中心とした円環状である。内側貯留スペース２３は、第二反射面１７の外周側を囲っている。内側貯留スペース２３の幅寸法（軸Ａ１に直交する方向の径寸法）Ｂ３は、全周にわたり一定である。内側貯留スペース２３は、接着剤２０の余剰部２１を貯留可能な大きさを有している。

【0032】

外側貯留スペース２４は、超音波発生源１１の外周側に設けられている。外側貯留スペース２４は、接着面１８のうち超音波発生源１１の外周縁１１Ｂと第一反射面１６の外周縁１６Ｂとの間である。外側貯留スペース２４は、図４に示すように、軸Ａ１を中心とした円環状である。外側貯留スペース２４は、超音波発生源１１の外周側を囲っている。外側貯留スペース２４の幅寸法（軸Ａ１に直交する方向の径寸法）Ｂ４は、全周にわたり一定である。外側貯留スペース２４は、接着剤２０の余剰部２１を貯留可能な大きさを有している。

【0033】

接着剤２０の余剰部２１は、内側貯留スペース２３に留まっている。これによって、接着剤２０の余剰部２１は、第二反射面１７の特定領域２６に設けられていない。第二反射面１７の特定領域２６は、第二反射面１７のうち特に強い超音波が当たる領域である。

【0034】

接着剤２０の余剰部２１は、外側貯留スペース２４に留まっている。これによって、接着剤２０の余剰部２１は、第一反射面１６の特定領域２７に設けられていない。第一反射面１６の特定領域２７は、第一反射面１６のうち特に強い超音波が当たる領域である。

【0035】

第二反射面１７の特定領域２６及び第一反射面１６の特定領域２７について、第一仮想線Ｌ１、第二仮想線Ｌ２及び第三仮想線Ｌ３を定義して説明する。第一仮想線Ｌ１は、第一反射面１６上の仮想線である。

【0036】

第一仮想線Ｌ１は、超音波発生源１１の外周縁１１Ｂを、超音波発生源１１から発生する超音波の進行方向に沿って第一反射面１６に投影した線である。第一仮想線Ｌ１は、超音波発生装置１０を下側から見ると、超音波発生源１１の外周縁１１Ｂと重なる。第一仮想線Ｌ１は、第一反射面１６において軸Ａ１を中心とした円形状をなしている。第一反射面１６の特定領域２７は、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側の領域である。

【0037】

第二仮想線Ｌ２は、第一仮想線Ｌ１上の点と第一反射面１６の焦点Ｆｓとを通る直線である。第二仮想線Ｌ２は、図３に示すように、第一仮想線Ｌ１から焦点Ｆｓへ向かって斜め下向きに延びている。

【0038】

第三仮想線Ｌ３は、第二反射面１７上の仮想線である。第三仮想線Ｌ３は、全ての第二仮想線Ｌ２と第二反射面１７との交点によって形成される。第三仮想線Ｌ３は、第二反射面１７において軸Ａ１を中心とした円形状をなしている。第三仮想線Ｌ３は、第二反射面１７の外周縁１７Ｂよりも内周側に位置している。第二反射面１７の特定領域２６は、第二反射面１７のうち第三仮想線Ｌ３の内側の領域である。

【0039】

次に、上記のように構成された実施例の作用および効果について説明する。実施例１の超音波発生装置１０は、超音波発生源１１と、超音波集束部１２と、導波路１３と、を備えている。超音波発生源１１は、超音波を発生する。超音波集束部１２は、超音波発生源１１から発生した超音波を集束する。導波路１３は、超音波集束部１２によって集束された超音波を伝送する。超音波集束部１２は、放物面状の第一反射面１６と、放物面状の第二反射面１７とを有している。第一反射面１６は、超音波発生源１１と対向して配置されている。第二反射面１７は、第一反射面１６と対向して配置されている。第一反射面１６は、超音波発生源１１から発生した超音波を第二反射面１７に向かって反射する。第二反射面１７は、第一反射面１６にて反射された超音波を導波路１３に向かって反射して導波路１３の内部に導入する。超音波発生源１１は、超音波発生源１１と第一反射面１６との対向方向に直交する径方向における第二反射面１７の周囲を囲う。超音波集束部１２は、超音波発生源１１と接着剤２０にて接着されている。超音波発生源１１の外周縁１１Ｂを、超音波発生源１１から発生する超音波の進行方向に沿って第一反射面１６に投影した線を第一仮想線Ｌ１とし、第一仮想線Ｌ１上の点と第一反射面１６の焦点Ｆｓとを通る直線を第二仮想線Ｌ２とし、全ての第二仮想線Ｌ２と第二反射面１７との交点によって形成される線を第三仮想線Ｌ３としたとき、接着剤２０は、超音波発生源１１よりも内周側において、第三仮想線Ｌ３よりも外周側の領域に設けられている。

【0040】

この構成によれば、接着剤２０は、第二反射面１７のうち第三仮想線Ｌ３よりも内周側の領域（第二反射面１７のうち特に強い超音波が当たる領域）に設けられない。したがって、接着剤２０によって超音波の強度が低下することを抑制できる。

【0041】

また、超音波集束部１２と超音波発生源１１とを接着する接着剤２０は、超音波発生源１１よりも外周側にも設けられている。接着剤２０は、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられていない。この構成によれば、接着剤２０は、第一反射面１６のうち特に強い超音波が当たる領域に設けられないから、接着剤２０によって超音波の強度が低下することを抑制できる。

【0042】

また、超音波発生源１１の内周縁１１Ａと第二反射面１７の外周縁１７Ｂとの間には、接着剤２０の内側貯留スペース２３が設けられている。内側貯留スペース２３は、接着面１８に沿って拡がり、接着剤２０を貯留可能な大きさを有している。この構成によれば、超音波発生源１１の内周側にはみ出した接着剤２０は、内側貯留スペース２３に貯留されるから、第二反射面１７に接着剤２０を付着しにくくできる。

【0043】

また、超音波発生源１１の外周縁１１Ｂと第一反射面１６の外周縁１６Ｂとの間には、接着剤２０の外側貯留スペース２４が設けられている。外側貯留スペース２４は、接着面１８に沿って拡がり、接着剤２０を貯留可能な大きさを有している。この構成によれば、超音波発生源１１の外周側にはみ出した接着剤２０は、外側貯留スペース２４に貯留されるから、第一反射面１６に接着剤２０を付着しにくくできる。

【0044】

＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２に係る超音波発生装置１０を図５によって説明する。本実施例の超音波発生装置１０は、超音波発生源１１の内周側及び外周側に内側段差面３１及び外側段差面３２を形成した点で、実施例１とは相違する。なお、実施例１と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0045】

本実施例に係る超音波発生装置は、実施例１と同様に、超音波を発生する超音波発生源１１と、超音波発生源１１から発生した超音波を集束する超音波集束部１２と、超音波集束部１２によって集束された超音波を伝送する導波路１３と、を備えている。また、接着剤２０の余剰部（図示せず）は、実施例１と同様、超音波発生源１１よりも内周側において、第三仮想線Ｌ３よりも外周側の領域に設けられ、超音波発生源１１よりも外周側では、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられていない。

【0046】

内側段差面３１は、超音波発生源１１の内周側に設けられている。内側段差面３１は、接着面１８の中央部に設けられている。内側段差面３１は、超音波発生源１１の内周縁１１Ａと第二反射面１７の外周縁１７Ｂとの間に設けられている。内側段差面３１は、接着面１８から接着面１８と直交方向の上側に延びている。内側段差面３１は、軸Ａ１を中心とした円筒状をなしている。内側段差面３１の上縁は、第二反射面１７の外周縁１７Ｂである。内側段差面３１の下縁は、超音波発生源１１の内周縁１１Ａである。

【0047】

外側段差面３２は、超音波発生源１１の外周側に設けられている。外側段差面３２は、接着面１８の外縁部に設けられている。外側段差面３２は、接着面１８から接着面１８と直交方向の上側に延びている。外側段差面３２は、軸Ａ１を中心とした円筒状をなしている。外側段差面３２の上縁は、第一反射面１６の外周縁１６Ｂよりも内側に位置している。外側段差面３２の上縁と第一反射面１６の外周縁１６Ｂとの間には、スペース３３が設けられている。スペース３３は、軸Ａ１に直交する平坦面を含んでいる。外側段差面３２の下縁は、超音波発生源１１の外周縁１１Ｂである。

【0048】

以上のように本実施例においては、超音波発生源１１の内周側及び外周側には、接着面１８と交差する方向に延びた内側段差面３１及び外側段差面３２が形成されている。この構成によれば、超音波発生源１１の内周側にはみ出した接着剤２０は、内側段差面３１に付着するから、第二反射面１７に接着剤２０を付着しにくくできる。一方、超音波発生源１１の外周側にはみ出した接着剤２０は、外側段差面３２に付着するから、第一反射面１６に接着剤２０を付着しにくくできる。

【0049】

これにより、接着剤２０は、実施例１と同様、超音波発生源１１よりも内周側では、第三仮想線Ｌ３よりも外周側の領域に設けられ、超音波発生源１１よりも外周側では、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられていない。したがって、接着剤２０によって超音波の強度が低下することを抑制できる。

【0050】

＜実施例３＞
次に、本発明を具体化した実施例３に係る超音波発生装置１０を図６によって説明する。本実施例の超音波発生装置１０は、超音波発生源１１の内周側及び外周側に内側壁４１及び外側壁４２を設けた点で、実施例１とは相違する。なお、実施例１と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0051】

本実施例に係る超音波発生装置は、実施例１と同様に、超音波を発生する超音波発生源１１と、超音波発生源１１から発生した超音波を集束する超音波集束部１２と、超音波集束部１２によって集束された超音波を伝送する導波路１３と、を備えている。また、接着剤２０の余剰部（図示せず）は、実施例１と同様、超音波発生源１１よりも内周側において、第三仮想線Ｌ３よりも外周側の領域に設けられ、超音波発生源１１よりも外周側では、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられていない。

【0052】

内側壁４１は、超音波発生源１１の内周側に設けられている。内側壁４１は、接着面１８の中央部に設けられている。内側壁４１は、接着面１８から接着面１８と直交方向の下側に突出している。内側壁４１は、超音波発生源１１の内周縁１１Ａと第二反射面１７の外周縁１７Ｂとの間に設けられている。内側壁４１は、軸Ａ１を中心とした円筒状をなしている。内側壁４１は、超音波発生源１１の内周縁１１Ａから内側に離間している。内側壁４１は、第二反射面１７の外周縁１７Ｂから外側に離間している。

【0053】

外側壁４２は、超音波発生源１１の外周側に設けられている。外側壁４２は、接着面１８の外縁部に設けられている。外側壁４２は、接着面１８から接着面１８と直交方向の下側に突出している。外側壁４２は、軸Ａ１を中心とした円筒状をなしている。外側壁４２は、超音波発生源１１の外周縁１１Ｂから外側に離間している。外側壁４２は、第一反射面１６の外周縁１６Ｂから内側に離間している。

【0054】

以上のように本実施例においては、超音波発生源１１の内周側及び外周側には、接着面１８と交差する方向に突出した内側壁４１及び外側壁４２が形成されている。この構成によれば、超音波発生源１１の内周側にはみ出した接着剤２０は、内側壁４１によって超音波発生源１１側に留まるから、第二反射面１７に接着剤２０を付着しにくくできる。一方、超音波発生源１１の外周側にはみ出した接着剤２０は、外側壁４２によって超音波発生源１１側に留まるから、第一反射面１６に接着剤２０を付着しにくくできる。

【0055】

これにより、接着剤２０は、実施例１と同様、超音波発生源１１よりも内周側では、第三仮想線Ｌ３よりも外周側の領域に設けられ、超音波発生源１１よりも外周側では、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられていない。したがって、接着剤２０によって超音波の強度が低下することを抑制できる。

【0056】

＜実施例４＞
次に、本発明を具体化した実施例４に係る超音波発生装置１０を図７によって説明する。本実施例の超音波発生装置１０は、超音波発生源１１の内周側及び外周側に内側溝５１及び外側溝５２を設けた点で、実施例１とは相違する。なお、実施例１と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0057】

本実施例に係る超音波発生装置１０は、実施例１と同様に、超音波を発生する超音波発生源１１と、超音波発生源１１から発生した超音波を集束する超音波集束部１２と、超音波集束部１２によって集束された超音波を伝送する導波路１３と、を備えている。また、接着剤２０の余剰部２１（図示せず）は、実施例１と同様、超音波発生源１１よりも内周側において、第三仮想線Ｌ３よりも外周側の領域に設けられ、超音波発生源１１よりも外周側では、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられていない。

【0058】

内側溝５１は、超音波発生源１１の内周側に設けられている。内側溝５１は、接着面１８の中央部に設けられている。内側溝５１は、接着面１８から接着面１８と直交方向の上側に凹んでいる。内側溝５１は、超音波発生源１１の内周縁１１Ａと第二反射面１７の外周縁１７Ｂとの間に設けられている。内側溝５１は、軸Ａ１を中心とした円環状をなしている。内側溝５１は、超音波発生源１１の内周縁１１Ａから内側に離間している。内側溝５１は、第二反射面１７の外周縁１７Ｂから外側に離間している。

【0059】

内側溝５１は、全ての第二仮想線Ｌ２によって、第一仮想線Ｌ１と焦点Ｆｓとの間に形成される仮想面５３よりも下側（超音波発生源１１側）に形成されている。仮想面５３は、軸Ａ１を中心とした直円錐の側面形状をなしている。接着面１８から仮想面５３までの軸Ａ１に平行な上下方向の寸法Ｈ１は、接着面１８の中心側から外周側へ向かって次第に大きくなっている。内側溝５１の軸Ａ１に平行な上下方向の寸法（深さ寸法）Ｈ２は、内側溝５１の位置における仮想面５３の上下方向の寸法Ｈ１よりも小さい。

【0060】

外側溝５２は、超音波発生源１１の外周側に設けられている。外側溝５２は、接着面１８の外縁部に設けられている。外側溝５２は、接着面１８から接着面１８と直交方向の上側に凹んでいる。外側溝５２は、軸Ａ１を中心とした円環状をなしている。外側溝５２は、超音波発生源１１の外周縁１１Ｂから外側に離間している。外側溝５２は、第一反射面１６の外周縁１６Ｂから内側に離間している。

【0061】

以上のように本実施例においては、実施例１と同様、超音波発生源１１の内周側及び外周側には、接着面１８と交差する方向に凹んだ内側溝５１及び外側溝５２が形成されている。この構成によれば、超音波発生源１１の内周側にはみ出した接着剤２０は、内側溝５１によって超音波発生源１１側に留まるから、第二反射面１７に接着剤２０を付着しにくくできる。一方、超音波発生源１１の外周側にはみ出した接着剤２０は、外側溝５２によって超音波発生源１１側に留まるから、第一反射面１６に接着剤２０を付着しにくくできる。

【0062】

これによって、接着剤２０は、実施例１と同様、超音波発生源１１よりも内周側では、第三仮想線Ｌ３よりも外周側の領域に設けられ、超音波発生源１１よりも外周側では、第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられていない。したがって、接着剤２０によって超音波の強度が低下することを抑制できる。

【0063】

内側溝５１は、全ての第二仮想線Ｌ２によって、第一仮想線Ｌ１と焦点Ｆｓとの間に形成される仮想面５３よりも超音波発生源１１側に形成されている。この構成によれば、内側溝５１は、第一反射面１６から焦点Ｆｓに集束する超音波の伝播領域に重ならない。したがって、内側溝５１は、第一反射面１６から焦点Ｆｓに集束する超音波の伝搬を妨げない。

【0064】

＜実施例５＞
次に、本発明を具体化した実施例５に係る超音波発生システムを図８によって説明する。上記実施例と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施例の超音波発生システムは、超音波発生装置１０と、電源装置１００とを備えている。電源装置１００は、超音波発生装置１０の電極に電気信号を出力し、超音波発生装置１０を駆動させる。

【0065】

電源装置１００は、信号発生器１０１と、電力増幅器１０２と、計測器１０３とを備えている。信号発生器１０１は、任意の振動信号を生成する。信号発生器１０１は、例えば周波数特性分析器（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ)を用いてもよい。電力増幅器１０２は、信号発生器１０１から出力された信号を増幅して、超音波発生装置１０に印加する。電力増幅器１０２は、例えば公知のＰｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒを用いてもよい。計測器１０３は、電力増幅器１０２で増幅された信号をモニタリングする。計測器１０３は、例えばオシロスコープを用いてもよい。電源装置１００は、増幅された信号を超音波発生装置１０に供給するとともに印加電圧をモニタリングする。

【0066】

なお、本実施例では超音波集束部１２が金属製であり導電性を有するため、電源装置１００は超音波集束部１２と接続されており、超音波集束部１２を経由して超音波発生源１１と電気的に接続されている。したがって、もし超音波集束部１２が絶縁体である場合は、電源装置１００と超音波発生源１１とを直接あるいは他の導電性部材を介して接続することが望ましい。

【0067】

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１において、超音波発生装置１０は、内側貯留スペース２３及び外側貯留スペース２４を備えている。これに限らず、超音波発生装置は、内側貯留スペース及び外側貯留スペースの何れか一方のみを備えてもよい。
（２）上記実施例２において、内側段差面３１及び外側段差面３２は接着面１８に直交している。これに限らず、段差面は接着面に対して傾斜していてもよい。
（３）上記実施例２の超音波発生装置１０は、内側段差面３１及び外側段差面３２を備えている。これに加えて、超音波発生装置１０は、図９に示すように、内側段差面３１の内周側にスペース６０を設けてもよい。スペース６０は、軸Ａ１に直交する平坦面によって形成してもよい。
（４）上記実施例において、接着剤２０の余剰部２１は、第一反射面１６の外周縁１６Ｂよりも上側に設けられても良いし、少量であれば第一反射面１６において第一仮想線Ｌ１よりも内周側に設けられても良い。
（５）上記実施例において第一反射面１６及び第二反射面１７は放物面である。これに限らず、第一反射面及び第二反射面の両方もしくは一方は、厳密な放物面でなくともよく、近似的に放物面とみなせる形状であればよい。言い換えると、第一反射面及び第二反射面の両方もしくは一方は、超音波発生源から発生した超音波が第一反射面および第二反射面を経由して導波路へと到達するように湾曲した面であればよい。第一反射面及び第二反射面は、多数の微小な平面で構成されていてもよい。
（６）上記実施例において超音波発生源１１は圧電セラミックスからなる圧電素子である。これに限らず、超音波発生源は、他の圧電材料を用いることができる。超音波発生源は、例えば圧電セラミックスからなる圧電積層体などであってもよい。
（７）上記実施例では、超音波発生源１１の内周側及び外周側に、内側貯留スペース２３及び外側貯留スペース２４、内側段差面３１及び外側段差面３２、内側壁４１及び外側壁４２、内側溝５１及び外側溝５２をそれぞれ設けている。これに限らず、例えば、超音波発生源の内周側に壁、外周側に溝を設ける等、超音波発生源の内周側及び外周側とで異なる形態のものを設けても良い。
（８）上記実施例では、導波路１３および超音波集束部１２はそれぞれ中実であるが、導波路及び超音波集束部は中実に限られず、例えば、内部に貫通孔や閉鎖空間が形成されていてもよい。

【符号の説明】

【0068】

Ｆｓ…焦点
Ｌ１…第一仮想線
Ｌ２…第二仮想線
Ｌ３…第三仮想線
１０…超音波発生装置
１１…超音波発生源
１１Ａ…超音波発生源の内周縁
１１Ｂ…超音波発生源の外周縁
１２…超音波集束部
１３…導波路
１６…第一反射面
１７…第二反射面
１７Ｂ…第二反射面の外周縁
１８…接着面
２０…接着剤
２３…内側貯留スペース（貯留スペース）
３１…内側段差面（段差面）
４１…内側壁（壁）
４２…外側壁（壁）
５１…内側溝（溝）
５２…外側溝（溝）
５３…仮想面
１００…電源装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】