(57)【要約】【課題】サンプルに対して超音波を照射する場合に音響強度を高められるようにする。【解決手段】ポット本体１８の外側側面２６は、環状に連なる複数の平面により構成されている。複数の平面には複数の振動子が配置されている。カバー本体３２によってマイクロチューブ３４が保持される。マイクロチューブ３４内のサンプル３８に対して、その周囲に配置された複数の振動子から超音波が照射される。ポット本体１８における複数の超音波伝搬部分がそれぞれ音響レンズとして機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを収容したサンプル容器と、
超音波伝搬媒体を収容した媒体槽を有し、前記媒体槽の内部に形成される超音波集中部に前記サンプルが位置するように前記サンプル容器を保持する構造体と、
前記超音波集中部を取り囲むように設けられ、前記超音波集中部に向けて超音波を照射する複数の超音波振動子と、
を含むことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記構造体は中心軸を有し、
前記超音波集中部は前記構造体の中心軸上にあり、
前記構造体の中心軸に前記サンプル容器の中心軸が一致するように前記サンプル容器が保持される、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記構造体の内面は、前記構造体の中心軸を取り囲む円筒面であり、
前記構造体の外面は、前記構造体の中心軸を取り囲む複数の平面を含み、
前記複数の平面の内の一部又は全部に前記複数の超音波振動子が設けられている、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記構造体は、前記複数の超音波振動子からの超音波が通過する複数の超音波伝搬部分を有し、
前記各超音波伝搬部分は、平面としての外面と、凹形湾曲面としての内面と、を含み、
前記各超音波伝搬部分が音響レンズ作用を発揮する、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、
前記複数の平面は奇数個の平面であり、
前記複数の超音波振動子は互いに正対しない位置関係で設けられている、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記複数の超音波振動子に対して複数の送信信号を供給する駆動回路を含み、
前記駆動回路は、前記各送信信号の生成に際して、反射波又は他の送信波を受波する期間を送信停止期間とする、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波照射装置に関し、特に、サンプルに対して超音波を照射する超音波照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いた各種の治療方法が提案されている。例えば、細胞内に遺伝子や薬剤を導入する方法として、ソノポレーション（sonoporation）という現象を利用した方法が知られている。ソノポレーションは、細胞の近くで、超音波によるキャビテーションが生じると、そのキャビテーションにより細胞膜において一過性の微小孔が生じる現象である。微小孔を通じて遺伝子や薬剤を細胞内に導入することが可能となる。また、超音波の照射により生体内で薬剤を活性化させることや超音波の照射により生体組織や遺伝子で生じる変化について研究が進められている。
【０００３】
超音波照射を用いた研究においては、サンプルに対して高い放射強度をもって再現性良く超音波を照射できる実験器具が必要となる。特許文献１には、シャーレ内の生物組織に対して超音波を照射する実験器具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２２３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、サンプルに対して十分な音響強度をもって超音波を照射できる超音波照射装置を提供することにある。あるいは、本発明の目的は、サンプルに対する超音波照射実験を簡便に行える安価で使い勝手のよい超音波照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る超音波照射装置は、サンプルを収容したサンプル容器と、超音波伝搬媒体を収容した媒体槽を有し、前記媒体槽の内部に形成される超音波集中部に前記サンプルが位置するように前記サンプル容器を保持する構造体と、前記超音波集中部を取り囲むように設けられ、前記超音波集中部に向けて超音波を照射する複数の超音波振動子と、を含むものである。
【０００７】
上記構成において、構造体は媒体槽を含み、その媒体槽の中に超音波集中部が設定される。超音波集中部は、複数の超音波振動子から放射された複数の超音波が集中する部分である。逆に言えば、超音波集中部が生じるように、その周囲に複数の超音波振動子が配置される。超音波集中部においては大きな音響強度が生じる。そこにサンプルが位置するように、構造体によってサンプル容器が保持される。上記構成によれば、サンプル付近に高い音響強度を有する音場を形成できる。
【０００８】
サンプルは、生物組織（例えば細胞）、遺伝子、薬剤、混合体、その他である。実施形態において、サンプルは、例えば、生物組織と薬剤の混合体である。サンプル容器は、起立したマイクロチューブ、液体を連続的に輸送可能な管、その他の部材により構成される。各超音波振動子にて形成される超音波の伝搬経路上に集束手段を設けるのが望ましい。
【０００９】
実施形態において、前記構造体は中心軸を有し、前記超音波集中部は前記構造体の中心軸上にあり、前記構造体の中心軸に前記サンプル容器の中心軸が一致するように前記サンプル容器が保持される。この構成によれば、サンプルを超音波集束部に位置決めることが容易となる。よって、再現性を良好にできる。
【００１０】
実施形態において、前記構造体の内面は、前記構造体の中心軸を取り囲む円筒面であり、前記構造体の外面は、前記構造体の中心軸を取り囲む複数の平面を含み、前記複数の平面の内の一部又は全部に前記複数の超音波振動子が設けられている。この構成によれば、各超音波振動子の配置に際し、その向きを自然に適正化することが可能となる。その結果、複数の超音波ビームの中心軸が超音波集中部において自然に交差する。
【００１１】
実施形態において、前記構造体は、前記複数の超音波振動子からの超音波が通過する複数の超音波伝搬部分を有し、前記各超音波伝搬部分は、平面としての外面と、凹形湾曲面としての内面と、を含み、前記各超音波伝搬部分が音響レンズ作用を発揮する。この構成によれば、各超音波ビームを内面湾曲方向に集束させることができるので、サンプル付近での音響強度をより高められる。構造体の中心軸の方向において各超音波ビームの集束作用が得られるようにしてもよい。
【００１２】
実施形態において、前記複数の平面は奇数個の平面であり、前記複数の超音波振動子は互いに正対しない位置関係で設けられている。超音波集束部を挟んで、一方側の超音波振動子と他方側の超音波振動子が正対している場合、相手方からの超音波の受波に起因して超音波振動子に過大な電流が流れ、超音波振動子又はそれに接続された回路が破損するおそれが生じる。上記構成によれば、そのような問題の発生を防止又は軽減できる。
【００１３】
実施形態において、前記複数の超音波振動子に対して複数の送信信号を供給する駆動回路を含み、前記駆動回路は、前記各送信信号の生成に際して、反射波又は他の送信波を受波する期間を送信停止期間とする。この構成によれば、各超音波振動子で自己の送信波の戻りつまり自己の反射波が受波される期間が送信停止期間となり、あるいは、各超音波振動子で他の超音波振動子の送信波が直接的に受波される期間が送信停止期間となる。よって、各超音波振動子又はそれに接続された回路の保護を図れる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、サンプルに対して照射する超音波の音響強度を高められる。あるいは、本発明によれば、サンプルに対する超音波照射実験を簡便に行える安価で使い勝手のよい超音波照射装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る超音波照射装置を示す斜視図である。
【図２】ポット本体の上面図である。
【図３】照射ポットのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】駆動回路を示すブロック図である。
【図５】間欠的送信を示す図である。
【図６】交互送信を示す図である。
【図７】第１変形例を示す図である。
【図８】第２変形例を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る超音波照射装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、第１実施形態に係る超音波照射装置１０が示されている。図示された超音波照射装置１０は研究用の実験器具であり、特に、サンプル３８へ超音波を照射する実験を行うための装置である。ここで、サンプル３８は、例えば、細胞と薬剤の混合体である。なお、生物組織を含む溶液、薬剤単体、その他の物質が照射対象つまりサンプル３８とされてもよい。超音波照射装置１０が実験以外の用途で使用されてもよい。
【００１８】
超音波照射装置１０は、図示された構成例において、マイクロチューブ３４、構造体１２及び振動子群３０により構成される。マイクロチューブ３４はサンプル容器である。マイクロチューブ３４に代えて、試験管、バイアル、その他の容器が用いられてもよい。マイクロチューブ３４の内部には、照射対象である液状のサンプル３８が入れられている。
【００１９】
構造体１２は、照射用ポット１４及びポットカバー１６により構成される。照射用ポット１４は、樹脂その他の部材により構成され、それはポット本体１８及びフランジ部２０により構成される。ポット本体１８とフランジ部２０は一体化されている。ポット本体１８の内部が媒体槽２１を構成しており、そこには音響伝搬媒体２２としての水が収容されている。水に代えて他の液体（例えば油）が収容されてもよい。
【００２０】
ポット本体１８の外側側面２６は、ポット本体１８の中心軸周りにおいて環状に連なる複数の平面（例えば平面２６Ａを参照）からなるものである。図示の構成例では、外側側面２６は７個の平面からなる。上方から見て、外側側面２６は正七角形を有している。ポット本体１８の内側側面２８は、ポット本体１８の中心軸を取り囲む円筒面である。ポット本体１８は、媒体槽２１の底である底面２９を有する。実施形態において、ポット本体１８における少なくとも超音波通過部分は、超音波を伝搬する材料により構成される。
【００２１】
外側側面２６には、振動子群３０を構成する複数の振動子（超音波振動子）が配置されている。各振動子は、電気信号を超音波に変換するものである。具体的には、外側側面２６を構成する７個の平面に対して７個の振動子（例えば振動子３０Ａを参照）が配置されている。各平面には、各振動子の前面が密着している。フランジ部２０は、ポット本体１８の上端部から水平方向に張り出た鍔状の部分である。フランジ部２０は、ポットカバー１６の台座として機能する。フランジ部２０は円形の上部開口２４を有する。上部開口２４は媒体槽２１の開口である。
【００２２】
ポットカバー１６は、円盤状のカバー本体３２を有する。カバー本体３２は、上記のように樹脂その他の部材により構成される。カバー本体３２を透明部材で構成すれば、カバー本体３２を介して、媒体槽２１やサンプル３８を外部から目視することが可能となる。カバー本体３２はチューブホルダとして機能する。カバー本体３２の中央部には開口が形成されており、その開口にマイクロチューブ３４が差し込まれている。マイクロチューブ３４はチューブ本体３６を有し、チューブ本体３６は、先細の下端部、中間部としての胴部、及び、上端部からなる。上端部にはリング４３が取り付けられており、そのリング４３には、連絡部４４を介して、キャップ４０が連結されている。キャップ４０は、チューブ本体３６の開口を封止するためのものである。通常、チューブ本体３６の下端部内にサンプル３８が収容される。
【００２３】
カバー本体３２は、ポット本体１８の中心軸に対してマイクロチューブ３４の中心軸が一致し、しかも媒体槽２１内の超音波集中部にサンプル３８が位置するように、マイクロチューブ３４の保持を行う。超音波集中部は、７個の超音波振動子により形成される７個の超音波ビームが交差する部分であり、音響強度が高められた局所的部分である。後述するように、各超音波ビームは、ポット本体１８の中心軸に直交する面内において絞り込まれた形態を有する。
【００２４】
外側側面２６を構成する平面の個数として７個以外の個数を採用してもよい。２つの超音波振動子の正対を避けるためには、その個数を奇数とするのが望ましく、例えば、３，５，７及び９の中から選択してもよい。いずれの場合でも、外側側面２６において、隣接する２つの平面が交差する角度は一定値となる。つまり、ｎを奇数として、正ｎ角形が構成される。
【００２５】
ちなみに、内側側面２８の直径は、例えば、５〜１５ｃｍの範囲内にあり、媒体槽２１の高さは、例えば、３〜１５ｃｍの範囲内にある。ポット本体１８における側周壁の厚みの最大値は、例えば、６〜１０ｍｍの範囲内にあり、その最小値は、例えば、２〜６ｍｍの範囲内にある。各振動子は単振動子であり、その直径は例えば３０ｍｍである。各振動子は、例えば、圧電材料としてのＰＺＴにより構成される。超音波の周波数は例えば１ＭＨｚである。もっとも、本願明細書に記載した各数値はいずれも例示である。
【００２６】
図２には、ポット本体１８の上面が示されている。なお、図１に示した構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
ポット本体１８の中央部が媒体槽２１内に設定された超音波集中部４４である。それはサンプルが位置する範囲に相当するものである。外側側面２６は、７個の平面２６Ａ〜２６Ｇにより構成され、それらに７個の振動子３０Ａ〜３０Ｇが取り付けられている。７個の平面２６Ａ〜２６Ｇの法線はいずれも超音波集中部４４の中心点に向いている。これにより、７個の振動子３０Ａ〜３０Ｇにより形成される７個の超音波ビームの中心軸は、超音波集中部４４の中心点で自然に交差する。なお、図２においては、図面簡略化のため、３つの超音波ビーム４２Ａ〜４２Ｃだけが図示されている。
【００２８】
ポット本体１８は、７個の振動子３０Ａ〜３０Ｇから照射された超音波が通過する７個の超音波伝搬部分４０A〜４０Gを含む。各超音波伝搬部分４０A〜４０Gの外面は平面２６Ａ〜２６Ｇであり、各超音波伝搬部分４０A〜４０Ｇの内面は凹形湾曲面２８Ａ〜２８Ｇである。各凹形湾曲面２８Ａ〜２８Ｇは内側側面２８の一部であり、つまり円筒面の一部である。ポット本体１８を構成する材料の音響インピーダンスは、音響伝搬媒体である水の音響インピーダンスよりも高く、当然ながら空気の音響インピーダンスよりも高い。それを前提として、各超音波伝搬部分４０A〜４０Ｇの形態から、各超音波伝搬部分４０A〜４０Ｇが音響レンズとして機能する。つまり、各超音波ビームが湾曲方向に絞り込まれることになる。なお、湾曲方向に直交する方向においては、超音波ビームの絞り込みは期待できないが、その方向についても超音波ビームの絞り込みを行うようにしてもよい。図２には、絞り込まれた３つの超音波ビーム４２A，４２B，４２Cが例示されている。
【００２９】
振動子３０Ａの中心軸（超音波ビーム４２Ａの中心軸）は、反対側にある２つの振動子３０Ｄ，３０Ｅの中間点（角）４６Ａを通過している。振動子３０Ｂの中心軸（超音波ビーム４２Ｂの中心軸）は、反対側にある２つの振動子３０Ｅ，３０Ｆの中間点（角）４６Ｂを通過している。他の振動子３０Ｃ〜３０Ｇの中心軸についても同様である。
【００３０】
このように、２つの振動子の正対関係が生じないように振動子群３０が配列されている。更に言えば、そのような正対関係が生じないように、奇数個の平面２６Ａ〜２６Ｇが設けられている。２つの振動子が完全に正対している場合、一方の振動子から出た超音波が送信中の他方の振動子で受波されることになり、その振動子又はそれに接続された回路が損傷するおそれが生じる。実施形態に係る構成によれば、そのような問題の発生を防止でき又は軽減できる。このような観点から見て、上記のｎとして大きな奇数を選択すると、上記問題が生じやすくなる。上記ｎとして小さな奇数を選択すると場合によって音響パワー不足となる可能性が高まる。製造面も考慮して、上記ｎとして、５又は７を選択するのが望ましい。
【００３１】
上記構成においては、ポット本体１８の側壁をそのまま複数の音響レンズとして機能させることが可能であり、部品点数を削減して、製造コストを低減できる。各振動子３０Ａ〜３０Ｇの前面と側壁との間に整合層を設けてもよく、各振動子３０Ａ〜３０Ｇの後側に反射層その他を設けてもよい。
【００３２】
図３は、超音波照射装置１０の垂直断面図である。その垂直断面図は、図２に示したＡ−Ａ線に相当するものである。同図において、マイクロチューブ３４はポットカバー１６により保持されている。マイクロチューブ３４の中心軸５０は、照射用ポット１４の中心軸に一致しており、それは超音波集束部の中心点４４ａを通過している。
【００３３】
図３には振動子３０Ｃが現れている。振動子３０Ｃにより超音波ビーム４２Ｃが形成される。その中心軸５２は、振動子３０Ｃの法線に一致し、それは中心点４４ａを通過している。垂直断面上、超音波ビーム４２Ｃは平行ビームとなっており、つまり超音波伝搬部分４０Ｃは音響レンズとして機能していない。通常、サンプル容器又はサンプルは細長い形態を有しており、そのような観点から見て、超音波ビームの絞り込みは水平方向についてだけ行えば一般に十分である。もっとも、垂直方向についても超音波ビームの絞り込みを行うようにしてもよい。
【００３４】
超音波集中部での音響強度をより高めるため、底壁５６の底面５８に振動子３０Ｈを上向きで設けるようにしてもよい。そこに複数の振動子を設けるようにしてもよい。通常、閉じた空間内へ超音波を放射した場合、その空間内に定在波が生じる。定在波によれば、振動の腹の位置においてより大きな音響強度を得られる。超音波の周波数の可変等によって腹の位置を動的に変化させ、音響強度を空間的に均一化させてもよい。
【００３５】
図４には、駆動回路６０が示されている。駆動回路６０は、送信器集合６２と制御部６４とからなるものである。送信器集合６２は、送信器Ａ〜Ｈにより構成されている。送信器集合６２は、振動子集合６１に接続されている。振動子集合６１は、上記振動子群３０とそれに付加された振動子Ｈとからなるものである。振動子群３０は環状に配列された７個の振動子Ａ〜Ｇからなるものである。送信器Ａ〜Ｈは振動子Ａ〜Ｈへ送信振動を供給する回路であり、それらの動作が制御部６４により制御される。単一の信号源を設け、そこで生成された元信号を分配することにより、振動子Ａ〜Ｈへ供給する複数の送信信号が並列的に生成されてもよい。連続波モードでは、各振動子Ａ〜Ｈに対して連続信号としての送信信号が供給される。パルスモードでは、各振動子Ａ〜Ｈに対してバーストパルス波としての送信信号が供給される。超音波の周波数、パルス繰り返し周期、デューティその他を自在に設定できるように構成するのが望ましい。
【００３６】
図５には、送受波制御の一例が示されている。横軸は時間軸である。（Ａ）にはある振動子から送波される超音波（送信波）６６が模式的に示されている。（Ｂ）には当該振動子で受波される反射波（受信波）７０が模式的に示されている。反射波７０は送信波６６の壁面反射により生じたものである。図示された制御例では、反射波７０の受信期間が送信停止期間６８とされている。仮に、その期間において送信を行うと、反射波７０の受波により、振動子又はそれに接続された回路に過大な電流が流れる可能性がある。図５に示す制御によれば、反射波の受信期間において、振動子及びそれに接続された回路が一時休止しているので、上記のような問題が生じることを回避できる。必要に応じて、複数の振動子の駆動に際しては、図５に示した間欠的送信を同期実行させるのが望ましい。もっとも、反射波の受波により問題が生じない場合には連続波の送信を行えばよい。
【００３７】
なお、２つの振動子間に正対関係が生じてしまう場合、あるいは、正対関係に近い関係が生じてしまう場合には、図６に示す送受信制御を適用してもよい。（Ａ）には第１振動子から送波される送信波７２が示されている。（Ｂ）には、第１振動子に対向する第２振動子から送波された送信波が第１振動子で受波される期間７４が示されている。このように、正対関係にある第１振動子及び第２振動子において互い違いの送信を行わせることにより、送波と受波とが同時期に生じることを回避することが可能となる。
【００３８】
図７には、振動子配置に関する変形例が示されている。ポット本体８０の形態は図１に示したものと同じである。ポット本体８０には、均等の角度間隔をもって複数の開口８２が形成されている。各開口８２は例えば円形の開口であり、その中には振動子８４が配置されている。振動子８４の前面には音響レンズ８８が設けられている。音響レンズ８８の前面（媒体槽側の面）は凹型球面である。音響レンズ８８と振動子８４との間には必要に応じて音響インピーダンス整合のための整合層が設けられる。音響レンズ８８の作用により、超音波ビーム９０は、その中心軸に直交する垂直方向及び水平方向の二方向に絞り込まれる。これにより、超音波ビーム９０がコーンビームとなっている。この構成によれば、ポット本体８０の内面形態にかかわらず、音響レンズ８８を設計することが可能となる。また、各振動子の配置が容易となる。
【００３９】
図８には、超音波照射装置の変形例が示されている。図示された超音波照射装置９２において、構造体９４は中空構造体であり、それは水平中心軸を有する。その水平中心軸を取り囲むように、円筒状の内面９６及び多面型の外面１０８が設けられている。それらの間が周壁を構成している。周壁の一方側に正７角形を有する側壁９４Ａが設けられ、周壁の他方側に正７角形を有する側壁９４Ｂが設けられている。側壁９４Ａ，９４Ｂは、チューブ１００を保持するホルダとして機能する。側壁９４Ａ，９４Ｂにおいてチューブ１００はシール部材１０２，１０４により保持されている。構造体９４の内部が媒体槽９８であり、そこには音響伝搬媒体としての水が充填されている。チューブ１００は、液体輸送管であり、具体的には、サンプルを輸送する配管である。サンプルを連続的に流しながら超音波照射を行ってもよいし、サンプルを断続的に移動させながら超音波照射を行ってもよい。
【００４０】
外面１０８は、環状に配列された７個の平面からなり、７個の平面には７個の振動子が設けられている。つまり、７個の振動子がチューブ１００を取り囲むように環状に配列されている。図８においては、その内で１つの振動子１１０が示されている。７個の振動子により７個の超音波ビームが形成される。７個の超音波ビームの中心軸はチューブ１００の中心軸を通過しており、これにより超音波集中部１０６が構成されている。構造体９４において、７個の超音波ビームが通過する７個の超音波伝搬部分はそれぞれ音響レンズとして機能する。７個の超音波ビームは、チューブ１００の中心軸に直交する平面内において、絞り込まれている。
【００４１】
以上のように、図８に示された構造体９４は、基本的に、図１に示した構造体１２と同じ機能を有している。もっとも、図１に示された構造体の中心軸は垂直軸であったが、図８に示された構造体９４の中心軸は水平軸であり、それらの向きは９０度異なっている。図８に示された構造体９４を９０度回転させて、チューブ１００が垂直方向に沿って伸長するようにしてもよい。
【００４２】
半円筒形構造体を採用することも考えられる。半円筒形構造体は、図８に示した構造体９４において、上側の半分を取り除いて、下側の半分を残したものに相当する。半円筒形構造体によって水平方向に伸びるチューブの両側が保持される。半円筒形構造体の外面に半円状（円弧状）に複数の振動子（望ましくは３つ以上）が配置される。複数の振動子の配置のために、半円筒形構造体の外面に振動子数と同数の平面を形成するのが望ましい。その場合、各平面はその法線がサンプルに向くように形成される。そのような態様においても、チューブ内のサンプルに対して超音波を集中させることが可能であり、また、正対する振動子ペアの成立を自然に避けることが可能である。
【００４３】
図８に示された超音波照射装置９２においても、サンプルを取り囲むように配置された複数の振動子からの超音波をサンプル付近に集中させて、そこにおいて音響強度を高めることが可能となる。図８に示す構造体９４を採用する場合、その上部にエア抜き構造又はエアポケットを形成するのが望ましい。また、チューブ１００及び構造体９４を透明部材で構成するのが望ましい。
【００４４】
図９には、第２実施形態に係る超音波照射装置が示されている。図示された超音波照射装置１１２は、構造体１１８を含み、構造体１１８は、照射用ポット１１４とポットカバー１１６とからなる。ポットカバー１１６によりマイクロチューブ１２０が保持されている。マイクロチューブ１２０の中心軸は照射用ポット１１４の中心軸に一致している。照射用ポット１１４は、それ全体として概ね半球状の形態を有し、その内部は媒体槽である。照射用ポット１１４の内面１２３は半球面であり、照射用ポット１１４の外面１２２は複数の平面の集合体であるポリゴンとして構成されている。外面１２２には振動子群１２４が配置されている。すなわち、複数の平面に対して複数の振動子が配置されている。各振動子により超音波ビーム１２６が形成される。それらの中心軸は、超音波集中部の中心点１２７（サンプル中心点）を通過している。
【００４５】
照射用ポット１１４において、各振動子の前側の超音波伝搬部分が音響レンズとして機能する。超音波の集束性を高めるためには、水の音響インピーダンスよりも、より高い音響インピーダンスを有する材料で、照射用ポット１１４を構成すればよい。図７に示した構造を採用してもよい。第２実施形態に係る構成によれば、半球状に並ぶ多数の振動子からの超音波を超音波集中部に集中させることができるので、そこにおいて、より高い音響強度を得ることが可能となる。第２実施形態においても、２つの振動子の正対関係が生じておらず、各振動子において他の振動子からの送信波を受波が回避又は軽減されている。
【００４６】
以上説明した各実施形態においては、サンプル容器が構造体に固定されていたが、構造体に対してサンプル容器を運動させるようにしてもよい。また、サンプルの量に応じて、サンプル容器の高さを調整できるようにしてもよい。単振動子に代えて振動素子アレイを配置し、超音波ビームを電子的に集束させてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  超音波照射装置、１２  構造体、１４  照射ポット、１６  ポットカバー、１８  ポット本体、２１  媒体槽、２６  外側側面、２８  内側側面、３０  振動子群、３２  カバー本体、３４  マイクロチューブ、４０Ａ〜４０Ｇ  超音波伝搬部分。
【図１】
2019154404.tif 000003
【図２】
2019154404.tif 000004
【図３】
2019154404.tif 000005
【図４】
2019154404.tif 000006
【図５】
2019154404.tif 000007
【図６】
2019154404.tif 000008
【図７】
2019154404.tif 000009
【図８】
2019154404.tif 000010
【図９】
2019154404.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月5日(2019.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを収容したサンプル容器と、
超音波伝搬媒体を収容した媒体槽を有し、前記媒体槽の内部に形成される超音波集中部に前記サンプルが位置するように前記サンプル容器を保持する構造体と、
前記超音波集中部を取り囲むように設けられ、前記超音波集中部に向けて超音波を照射する複数の超音波振動子と、
前記複数の超音波振動子に対して複数の送信信号を供給する駆動回路であって、前記各送信信号の生成に際して、反射波又は他の送信波を受波する期間を送信停止期間とする駆動回路と、
を含むことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記構造体は中心軸を有し、
前記超音波集中部は前記構造体の中心軸上にあり、
前記構造体の中心軸に前記サンプル容器の中心軸が一致するように前記サンプル容器が保持される、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記構造体の内面は、前記構造体の中心軸を取り囲む円筒面であり、
前記構造体の外面は、前記構造体の中心軸を取り囲む複数の平面を含み、
前記複数の平面の内の一部又は全部に前記複数の超音波振動子が設けられている、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記構造体は、前記複数の超音波振動子からの超音波が通過する複数の超音波伝搬部分を有し、
前記各超音波伝搬部分は、平面としての外面と、凹形湾曲面としての内面と、を含み、
前記各超音波伝搬部分が音響レンズ作用を発揮する、
ことを特徴とする超音波照射装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、
前記複数の平面は奇数個の平面であり、
前記複数の超音波振動子は互いに正対しない位置関係で設けられている、
ことを特徴とする超音波照射装置。