(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波透過性を有し可撓性及び／又は伸縮性を備える生体接触シート状体と、生体接触面から離間した前記生体接触シート状体の一面に平面状に配列した複数の超音波振動子とからなる超音波照射子に、前記超音波振動子の背面に位置するエアバック層または音響吸収体層を設けてなる超音波照射装置。
【請求項２】
前記複数の超音波振動子は、前記生体接触シート状体側の電極を可撓性の導電シートにより相互に接続して接地電位とし、背面側電極を導電可能に相互に接続して駆動電位とすることを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項３】
前記生体接触シート状体は、可撓性及び／又は伸縮性を備える網状体であり、前記複数の超音波振動子は、前記網状体の網目に装着して平面状に配列したことを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項４】
前記複数の超音波振動子は、可撓性を有するシート状圧電体の一方の表面に設けられた複数の駆動電極と、他方の表面に設けられた対向電極とにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項５】
前記超音波照射子は、前記生体接触シート状体の生体接触面に着脱可能な軟質体層を備え、該軟質体層は加熱または冷却して前記生体接触シート状体に装着することを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項６】
前記生体接触シート状体は、超音波透過性を有する流動体を内蔵する可撓性の平面状袋状体であり、該袋状体は内蔵する前記流動体の体積を周期的に変動させるポンプと流動体の給排導管とを備えることを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項７】
前記超音波照射子は、屈曲変形したときに各超音波振動子の超音波照射エリアの音場が所定の相対強度比になるように、前記複数の超音波振動子の出力配分を調整するインピーダンス調整手段を、各超音波振動子と並列に、または所定数を単位とする各超音波振動子群と並列に備えることを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項８】
前記超音波照射子は、屈曲変形したときに各超音波振動子の超音波照射エリアの音場が所定の相対強度比になるように調整する各超音波振動子にほぼ共振する調整用インダクタンスを、各超音波振動子毎に直列に、または所定数を単位とする各超音波振動子群毎に直列に備えることを特徴とする請求項１記載の超音波照射装置。
【請求項９】
背面が剛性を有し生体接触面が可撓性を有し超音波透過性の平面状袋状体からなり超音波透過性の流動体を内蔵する生体接触シート状体と、表面に平面状に配列した複数の超音波振動子を設けたシート状体とからなる超音波照射子において、前記超音波振動子のシート状体は前記袋状体の内部に生体接触面側に流動体層を存して配置されるとともに前記剛性を有する背面に対して平行移動または傾動可能とされ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
本発明は、生体等の被照射体の広い面積に超音波を照射する装置に関するものである。
背景技術
本発明者は、先に、特定の周波数の超音波を生体に照射することにより生体内の脂肪を分解することができることを見出した。本発明者は、脂肪分解のための超音波照射装置について特許出願している（国際公開公報ＷＯ９９／３９６７７参照）。
前記用途では、生体に超音波を照射することが必要であるが、生体は腹部、大腿部、臀部、顎部等のように複雑な凹凸からなる広い三次元的曲面を有するので、その表面に均一に超音波を照射することが難しい。
そこで、前記国際公開公報には、
（１）浴槽の側壁に超音波振動子を装着し、浴槽内の生体に、浴槽内の湯を介して超音波を照射する装置、
（２）上方が開放された水槽の底部に超音波振動子を装着し、上方の開放部で水槽内の水に接触する生体に、水槽内の水を介して超音波を照射する装置、
（３）シャワーヘッド内に超音波振動子を装着し、シャワーヘッドに流通される水または温水を介して生体に超音波を照射する装置等が開示されている。
また、従来、美容、血液循環促進、肩凝り腰痛治療等のために、生体に超音波を照射することが行われており、そのための超音波照射装置が知られている。これ等超音波照射装置は、直径約２０〜５０ｍｍの単一の超音波振動子を備え、音響出力部を体表に沿って走査することにより、必要な範囲に超音波を照射するものである。
前記従来の超音波照射装置は、生体に沿って走査するので、浴槽、水槽、シャワー等の大型の装置を必要とせず、三次元的曲面を有する生体に容易に超音波を照射することができる。しかし、前記装置は、単一の超音波振動子を手動で走査するため、走査する面積が広くなると、単位面積当たりに必要とされる照射量（照射強度×照射積算時間）を得るために長時間を要し、医師等の操作者の負担が大きくなる。
前記国際公開公報には、単一の超音波振動子の前面に音響レンズを備え、水、ゼリー等の超音波伝達媒体を収容する袋状体を介して生体に超音波を照射する装置も開示されている。このような装置によれば、前記袋状体を介して生体に密着することができると共に、前記音響レンズの作用により単一の超音波振動子で照射可能な範囲が広がるので、効率よく走査することができる。
しかしながら、走査する面積が広くなったときに、単位面積当たりに必要とされる照射量を得るために長時間を要し、操作者の負担が大きい点では、前記従来の超音波照射装置と同じである。
また、前記超音波伝達媒体を収容する袋状体を介して超音波を照射する装置では、照射範囲を広くするためには音響レンズと前記袋状体の生体に接する超音波出力窓部分との距離が長くなり、水量が増す。このため、水の重量が生体にかかると共に、水の重量を支える調整が難しい。さらに、前記超音波伝達媒体を収容する袋状体を介して超音波を照射する装置では、照射方向がほぼ垂直でないと、前記袋状体の超音波出力窓が重力により大きく変形して円滑に走査することが難しくなるので、照射姿勢が制限される。
発明の開示
本発明は、かかる事情に鑑み、三次元的曲面を有する被照射体の広い範囲に容易に超音波を照射することができる装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の超音波照射装置は、複数の超音波振動子を平面状に配列し、少なくとも一部の超音波振動子の位置を相互に三次元的に変更自在に設けられた超音波照射子を備えることを特徴とする。尚、本明細書では前記「三次元的に変更自在」とは、二次元的にも変更自在である意味を含むものとする。
本発明の超音波照射装置によれば、複数の超音波振動子が平面状に配列されているので、単一の超音波振動子を備える超音波照射装置に比較して、被照射体に一度に超音波を照射できる範囲が格段に広くなる。従って、被照射体の広い範囲に超音波を照射する際に、操作者の負担を軽減することができる。
また、本発明の超音波照射装置によれば、平面状に配列された複数の超音波振動子のうち、少なくとも一部の超音波振動子の位置が、相互に三次元的に変更自在とされている。従って、前記超音波振動子を生体のような三次元的曲面を有する被照射体の表面に沿って配置することができ、前記被照射体に均一に超音波を照射することができる。
本発明の超音波照射装置において、前記複数の超音波振動子の位置を相互に三次元的に変更自在とするために、前記超音波照射子は、複数の超音波振動子が可撓性及び／または伸縮性シート状体の表面に装着されていることを特徴とする。前記可撓性及び／または伸縮性シート状体として、例えば、各種ゴム製シート状体、発泡ブチレン、発泡シリコーンのようなスポンジ状ゴム（フォームラバー）製シート状体、織布、繊維状不織布等を用いることができる。
前記シート状体は、前記超音波振動子の位置を相互に三次元的に変更自在とするために、伸縮性を備えることが好ましいが、可撓性のみを備えるものであってもよい。前記シート状体が可撓性のみを備えるものである場合、該シート状体は一方向には良好な可撓性を示すが、一方向に変形せしめたときに、前記方向に交差する方向には変形しにくい。
そこで、前記シート状体は、複数の線状溝部を備え、該線状溝部の離間により変形自在にされていることが好ましい。このようにすることにより、前記シート状体は、前記線状溝部に沿う方向に変形したときに、該線状溝部の離間により該線状溝部と交差する方向にも変形することができ、前記超音波振動子の位置を相互に三次元的に変更自在とすることができる。前記線状溝部の形状、幅は自由とできる。
前記線状溝部は、前記シート状体の一方の表面から他方の表面に向かって形成されていればよく、他方の表面まで貫通していなくても、貫通していてもよい。
また、本発明の超音波照射装置において、前記複数の超音波振動子の位置を相互に三次元的に変更自在とするために、前記超音波照射子は、複数の超音波振動子が可撓性及び／または伸縮性網状体に装着されていることを特徴とする。前記可撓性網状体は、紐と、バンドと、スプリングと、鎖と、相互に回転可能に連接されたロッドとからなる群から選択される少なくとも１種の材料により構成されているものを用いることができる。
また、本発明の超音波照射装置において、前記複数の超音波振動子の位置を相互に三次元的に変形自在とするために、前記超音波照射子は、複数の超音波振動子が、シート状の可撓性圧電体の一方の表面に設けられた駆動電極と、他方の表面に設けられた対向電極とにより形成されていることを特徴とする。前記シート状の可撓性圧電体としては、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の有機圧電体や、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ３）Ｏ３）等のセラミックスからなる圧電材の微粒子を混練したプラスチックをシート状に成形したもの等を用いることができる。
前記可撓性圧電体は、一方向には良好な可撓性を示すが、一方向に変形せしめたときに、前記方向に交差する方向には変形しにくい。そこで、前記可撓性有機圧電体は、複数の線状溝部を備え、該線状溝部の離間により変形自在にされていることが好ましい。このようにすることにより、前記可撓性圧電体は、前記線状溝部に沿う方向に変形したときに、該線状溝部の離間により該線状溝部と交差する方向にも変形することができ、前記超音波振動子の位置を相互に三次元的に変更自在とすることができる。前記線状溝部の形状、幅は自由とできる。
前記直線状溝部は、前記可撓性圧電体の一方の表面から他方の表面に向かって形成されていればよく、他方の表面まで貫通していなくても、貫通していてもよい。
前記いずれかの超音波照射子は、被照射体との間に、該被照射体に超音波を伝達する超音波伝達媒体である軟質体層または流動体層を備えることが好ましい。このようにすることにより、前記超音波照射子は、補遺的な機能、例えば温度の任意設定等を、前記軟質体層、流動体層に持たせることができる。
複数の超音波振動子が平面状に配列された超音波照射子または前記いずれかの超音波照射子が、超音波伝達媒体である流動体を内蔵する可撓性の平面状袋状体の表面に装着されていることが好ましい。このようにすると、前記超音波照射子と平面状袋状体とが一体となり、取り扱いが簡易になる。
前記袋状体は、それ自体可撓性であると共に前記流動体を内蔵することにより形状が変化できるようにされているが、さらに外部と内部とを連通する導管と、該導管を介して内蔵する流動体を出入して該袋状体に内蔵される該流動体の体積を経時的に変動させるポンプとを備えることができる。このようにすることにより、前記袋状体の形状を積極的に変化させることができる。
また、前記袋状体では、超音波出力面が垂直に生体等に適用されると、重力等の作用により、前記流動体が前記袋状体の下部に集中し、ふくれて出力面の偏りや、生体との接触不良を発生する。そこで、前記袋状体は、該袋状体の内部で上面側と下面側とを接続し、上面側と下面側との少なくとも最大間隔を所定の範囲に保持する接続部材を備えることが好ましい。
また、本発明の超音波照射装置は、三次元的曲面を有する被照射体に照射された超音波が該被照射体内で主として隣接する超音波振動子の音場が重なり、その干渉で生じる局所的強弱と、超音波振動子の配列に起因する空間音場の分布不整とを平均化するために、複数の超音波振動子が平面上に配列された超音波照射子または前記いずれかの超音波照射子が、超音波伝達媒体である流動体を内蔵する少なくとも一面が可撓性の平面状袋状体の内部に配設されていてもよい。可撓性の平面状袋状体は、勿論伸縮性を併せ有することができる。このとき、本発明の超音波照射装置は、前記超音波照射子が前記少なくとも一面が可撓性の平面状袋状体の平面状部に沿って移動自在に設けられているか、及び／または前記少なくとも一面が可撓性の平面状袋状体の平面状部に対して傾動自在に設けられていることが好ましい。前記超音波照射子は、前記のように移動自在及び／または傾動自在に設けられていることにより、該超音波照射子に装着されている超音波振動子の被照射体に対する位置が相対的に変化する。従って、該超音波振動子から被照射体に照射された超音波が、被照射体内において重なり合うことによる音場の不均一性と、超音波振動子の配列に起因する不整とを空間的に平均化することができる。
前記少なくとも一面が可撓性の平面状袋状体は、超音波出力面に対向する背面が剛性である方が取扱容易であり、また、超音波照射子の移動または傾動の基準体とすることができる。前記少なくとも一面が可撓性の平面状袋状体は、背面に互いに平行に設けられた複数の直線状溝部を備え、該直線状溝部に交差する方向に、変形自在とされていることができる。このようにすることにより、前記平面状袋状体は、前記直線状溝部と交差する方向に変形することができ、該直線状窓部に沿う方向の被照射体の曲面に対しては、超音波出力窓部となる可撓性を備える面が変形して対応する。かくして、前記少なくとも一面が可撓性の平面状袋状体は、三次元的に被照射体に接触することができる。この場合、可撓性の平面状袋状体は、超音波出力窓部となる可撓性を備える面の変形が少量となり、流動体の厚さを小とし、軽量となる。
また、本発明の超音波照射装置において、前記超音波伝達媒体である軟質体または流動体は、保温性または保冷性であることが好ましい。本発明の超音波照射装置は、前記軟質体または流動体が保温性または保冷性であることにより、該軟質体または流動体を、別途予め加熱または冷却して、被照射体に対する超音波照射の効果を向上させることができる。また、前記被照射体がヒトである場合には、前記軟質体または流動体を加熱または冷却することにより、被照射者の触感を改善することができる。
また、本発明の超音波照射装置は、前記いずれかの超音波照射子を、被照射体に装着するための帯状装着体を備えていることを特徴とする。本発明の超音波照射装置は、前記帯状装着体を備えることにより、前記超音波照射子を前記被照射体に装着して保持することができ、操作者の負担を著しく低減することができる。
このとき、前記超音波照射子は、被照射体に照射された超音波が該被照射体内で、隣接する超音波振動子の干渉による局所的音場の強弱や、超音波振動子の配列に起因する空間的音場不整を平均化するために、前記帯状装着体の長さ方向及び／または幅方向に沿って往復動自在に設けられていることが好ましい。
また、本発明の超音波照射装置において、前記超音波照射子は、各超音波振動子が相互に三次元的に変形されたときに、各超音波振動子の音場の重複部での干渉に起因する強弱の空間分布が固定しないで平均化するように、前記複数の超音波振動子を少なくとも２以上の駆動系統により互いに異なる条件で駆動する駆動手段を備えることを特徴とする。
本発明の超音波照射装置は、前記超音波照射子が前記駆動手段を備え、前記複数の超音波振動子が互いに異なる条件で駆動されるようにすることにより、各超音波振動子から照射される超音波は、被照射体内で重なる位置が常に変化することとなる。この結果、本発明の超音波照射装置では、被照射体内における超音波の照射量が平均化され、被照射体内の特定の部分のみが超音波の照射量が過大または過小になることを防止することができる。
また、本発明の超音波照射装置において、前記超音波照射子は、各超音波振動子が相互に三次元的に変形されたときに、各超音波振動子の音場が所定の強度比になるように、前記複数の超音波振動子の出力配分を調整するインピーダンス調整手段を、各超音波振動子と並列に、または所定数を単位とする超音波振動子と並列に備えることが好ましい。本発明の超音波照射装置は、前記インピーダンス調整手段を備えることにより、各超音波振動子の出力配分を調整して、被照射体内の超音波の照射分布を特定の配分としたり、均一化したりすることができる。
また、本発明の超音波照射装置において、前記超音波照射子は、各超音波振動子が相互に三次元的に変形されたときに、各超音波振動子の音場が所定の強度比になるように調整する各超音波振動子にほぼ共振する調整用インダクタンスを、各超音波振動子毎に直列に、または所定数を単位とする超音波振動子に直列に備えるようにしてもよい。本発明の超音波照射装置は、前記調整用インダクタンスを備えることによっても、各超音波振動子の出力配分を調整して、被照射体内の超音波の照射分布を特定の配分としたり、均一化したりすることができる。
また、本発明の超音波照射装置は、剛性のシート状体の表面に複数の超音波振動子を平面状に配列して装着している超音波照射子が、超音波伝達媒体である流動体を内蔵する少なくとも一面が可撓性の平面状袋状体の内部に配設されていることを特徴とする。このような超音波照射装置によれば、前記平面状袋状体の可撓性を備える面を介して生体等の三次元的曲面を有する被照射体に接触することができる。従って、前記平面状袋状体の内部に配設されている超音波照射子が、複数の超音波振動子が剛性のシート状体の表面に装着されているものであっても、前記三次元的曲面を有する被照射体の広い範囲に容易に超音波を照射することができる。
発明を実施するための最良の形態
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態の超音波照射装置について説明する。
本実施形態の超音波照射装置は、主として脂肪分解等のために生体に超音波を照射するために用いられる装置であって、他の目的、例えば血流の増加、経皮的薬剤の浸透等にも用いることができる。本実施形態の超音波照射装置は、図１に示すように、複数の超音波振動子１ａ，１ｂがシート状体２の一方の表面に装着されて、超音波照射子３ａを構成している。尚、超音波振動子１ａ，１ｂは、シート状体２が透音性の場合には、シート状体２の表裏両面に適宜配列することができる。
超音波振動子１ａ，１ｂは、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ３）Ｏ３）等のセラミックスからなる圧電素子の一方の面に駆動電極を設け、他方の面に対向電極を設けたものを用いることができる。超音波振動子１ａ，１ｂは、前記駆動電極と対向電極との間に所定周波数の駆動電圧を印加することにより、超音波を出力することができる。超音波振動子１ａ，１ｂは、前記駆動電極と対向電極とを備える２つの圧電素子が、互いに駆動電極側で接着されていてもよい。本実施形態では、超音波振動子１ａ，１ｂは、導線４ａ，４ｂを介してそれぞれ異なる駆動系に接続され、例えば、相互に逆のタイミングでＯＮ／ＯＦＦされるようにできる。勿論、超音波振動子１ａの系統と、超音波振動子１ｂの系統とを分離せず、全て同一駆動条件で駆動することもできる。
シート状体２は、可撓性及び／または伸縮性を備えている材料からなることが好ましく、各種ゴム製シート状体、発泡ブチレン、発泡シリコーンのようなスポンジ状ゴム（フォームラバー）製シート状体、織布、繊維状不織布等を用いることができる。シート状体２は、可撓性及び／または伸縮性を備えていることにより、生体の腹部、大腿部、臀部、顎部等の三次元的曲面に沿って超音波振動子１ａ，１ｂを構成する超音波振動子個々の位置は相互に変更されることができる。超音波振動子１ａ，１ｂは、通常、前記対向電極を接地電極として、該接地電極側で生体に接触するように、シート状体２に装着される。
超音波照射子３ａは、さらに、周縁部に１対の面ファスナー（例えば、クラレ社製マジックテープ（登録商標））５ａ，５ｂからなる接続部材５を備え、複数の超音波照射子３ａが接続部材５を介して接続できるようにされている。
超音波照射子３ａにおいて、超音波振動子１ａ，１ｂのシート状体２側には、含気泡材または空気層等のエアバック層を設け、超音波振動子１ａ，１ｂのシート状体２側からの超音波の放射を空気により反射するようにすることが好ましい。このようにすると、全超音波エネルギーは、各超音波振動子１ａ，１ｂについてシート状体２と反対の側に出力され、出力面を形成する。この場合、超音波振動子１ａ，１ｂの共振周波数特性が鋭く狭帯域になるが、超音波振動子１ａ，１ｂが連続波（ＣＷ）を放射する限りは狭帯域で十分である。
但し、超音波振動子１ａ，１ｂがパルス波を放射する場合は、前記エアバック層に替えて、少なくとも超音波振動子１ａ，１ｂのシート状体２側に、金属粉末を混入したゴム等の音響吸収体層を設け、周波数特性を広帯域とする必要がある。前記エアバック層または音響吸収体層は、超音波振動子１ａ，１ｂのシート状体２側に積層して設けてもよく、シート状体２自体に前記エアバック層または音響吸収体層としての機能を付与してもよい。また、超音波照射子３ａにおいて、超音波振動子１ａ，１ｂの生体側には、生体との音響インピーダンス整合層、絶縁層、接地電極層等を積層して設けてもよい。
また、超音波振動子１ａ，１ｂのシート状体２側に、前記駆動電極に積層して、または離間して重ねられて、さらに、絶縁層、導電層を設けることが好ましい。このようにすると、前記導電層を接地電位とすることにより、生体への漏洩電流や不要の外部電磁輻射を防止することができる。前記導電層は、シート状体２に導電性を付与する処理を施したり、シート状体２にアルミ繊維布を積層して設けることもできる。
また、シート状体２が各種硬度の高いゴム製シート状体からなるときには、可撓性のみを備え、伸縮性を備えないことがある。このような場合には、図１に仮想線で示すようにシート状体２の表面に複数の線状溝部２ａを形成することが好ましい。シート状体２は、前記線状溝部２ａを形成することにより、線状溝部２ａに沿う方向に変形したときに、線状溝部２ａの上端縁が離間して開口部が舟形に変形することにより、線状溝部２ａに交差する方向にも容易に変形することができるようになる。
前記線状溝部２ａは、シート状体２に装着されている超音波振動子１ａ，１ｂの間隙に設けられていればよく、直線状に限定されない。また、線状溝部２ａは、相互に平行である必要もない。また、線幅にも自由にできる。線状溝部２ａは、シート状体の一方の表面から他方の表面に向かって形成されていればよく、他方の表面まで貫通していなくても、貫通していてもよい。
次に、図１、図２を参照して、本実施形態の超音波照射装置の使用方法について説明する。
図２に示す超音波照射子３ａは、図１のＩＩ−ＩＩ線断面に相当し、腹部、大腿部、臀部、顎部等の生体６の三次元的曲面に沿って、超音波振動子１ａ，１ｂが配置されている。このとき、超音波照射子３ａは、１対の面ファスナー５ａ，５ｂからなる接続部材５を介して、隣接する超音波照射子３ａと接続されており、生体６との間には超音波伝達媒体である流動体層７が形成されている。
流動体層７は、超音波振動子１ａ，１ｂと生体６との間の空気を排除して両者の音響結合を良くするための音響結合剤として作用する。流動体層７としては、ゼリー等が用いられる。
本実施形態の超音波照射装置によりヒトに超音波を照射する場合には、超音波照射子３ａは、毎回水洗して消毒する等の処理が必要とされる。そこで、流動体層７にゼリーを用いるときには該ゼリーを水溶性とすることが好ましい。また、シート状体２は、耐水性、耐消毒薬性を備えていることが好ましい。
尚、本実施形態の超音波照射装置では、流動体層７に替えて、寒天状のゲル材のような軟質体層を介在することもでき、さらに透音性を備えるシート状体２と同一材料または他の材料を介在することもできる。前記寒天状のゲル材としては、例えば、大量の水分を含んだ吸水性ポリマー等を挙げることができ、透音性を備えるシート状体２としては気泡を含まないゴム等を挙げることができる。
また、流動体層７やそれに替わる材料は、保温性体または保冷性体であることが好ましく、別途予め加熱または冷却して用いることにより、生体６に対する超音波照射の効果を向上させることができる。また、ヒトに超音波を照射する場合には、流動体層７やそれに替わる材料を加熱または冷却して用いることにより、被照射者の触感を改善することができる。
本実施形態の超音波照射装置では、例えば５００ｋＨｚ、１１０ｍＷ／ｃｍ２の超音波を放射することにより、生体６内の脂肪分解を行う。このとき、超音波振動子１ａ，１ｂから照射される超音波の音場が生体６内で重なり合うと、相互干渉のため圧力振幅が加算される部分と減算される部分とが生じ、圧力振幅が重なる部分では、超音波の照射量が過大または過小になることがある。
超音波の照射量が過大になると、その部分が発熱したり、組織が破壊されたりする。そこで、生体に対する超音波の照射量の基準として、アメリカ合衆国食品医薬品局（ＦＤＡ）により、サーマルインデックス（ＴＩＳ）、メカニカルインデックス（ＭＩ）が定められている。ＦＤＡの基準によれば、生体に対する超音波の照射量の安全域は、ＴＩＳ＝２、ＭＩ＝０．３とされている。
ここに、ＴＩＳはサーマルインデックスの軟組織向け数値であって、ＴＩＳ＝２とは、超音波の連続照射により軟組織の温度が２℃上昇することを示し、生体の温度が３６℃であれば３８℃になることを意味し、風邪でも遭遇する温度で極めて安全である。
また、メカニカルインデックスは、キャビテーションにより組織が破壊される度合いを示す。ＭＩ＝０．３は、如何なる哺乳類にも安全なレベルである。
本実施形態の超音波照射装置で、生体６内の脂肪分解のために、前述のように５００ｋＨｚ、１１０ｍＷ／ｃｍ２の超音波を放射するときには、超音波の重なり合いによって８００ｍＷ／ｃｍ２になったとしても、ＴＩＳ＝２以下、ＭＩ＝０．３以下であり、全く安全な範囲である。通常、２つの超音波振動子の重なりでは、２倍、即ち２２０ｍＷ／ｃｍ２以上になることはない。しかし、他の用途では、超音波振動子１ａ，１ｂの音場の重なり合いを無視できない場合がある。
そこで、本実施形態の超音波照射装置では、まず図１に示すように、それぞれ異なる駆動系により駆動される超音波振動子１ａ，１ｂを市松状に配置している。この結果、超音波振動子１ａ，１ｂは、それぞれ、超音波振動子１ａの系統が形成する菱形の中央に超音波振動子１ｂが配置され、超音波振動子１ｂの系統が形成する菱形の中央に超音波振動子１ａが配置されるようになり、超音波振動子１ａ，１ｂの音場が不必要に重ならないようすることができる。
また、本実施形態の超音波照射装置では、それぞれ異なる駆動系に接続されている導線４ａ，４ｂを介して、例えば、超音波振動子１ａ，１ｂを相互に逆のタイミングでＯＮ／ＯＦＦして駆動するようにできる。この結果、超音波振動子１ａ，１ｂの音場の重なり合いが生じることは全くない。
尚、本実施形態では超音波振動子１ａ，１ｂの音場の重なり合いにより超音波の照射量が過大になったり、過小になったりすることを防止するために、超音波振動子１ａ，１ｂを相互に逆のタイミングでＯＮ／ＯＦＦして駆動する例を示したが、超音波振動子１ａ，１ｂのいずれか一方を常時固定駆動とし、他方を移相回路経由で駆動してその位相を常時変化させるようにしてもよく、他方の周波数を常時僅かに変化させるようにしてもよい。このようにすると、干渉により圧力振幅が加算される部分と減算される部分とが、生体６内で常に移動することとなり、超音波が照射される範囲内で超音波の照射量が平均化される。従って、超音波の照射量が過大になったり、過小になったりすることを防止することができる。また、照射目的に応じて、照射出力面の出力強度（ｍＷ／ｃｍ２）分布を均一化したり、周辺を弱くして、中央部を強くする台地状または山形状とすることができる。
また、前述のように、超音波振動子１ａ，１ｂの駆動方法を変える方法に替えて、各超音波振動子１ａ，１ｂの出力配分を調整するようにしてもよい。
各超音波振動子１ａ，１ｂの出力配分を調整する方法としては、個々の超音波振動子１ａ，１ｂまたは単位となる複数の超音波振動子１ａ，１ｂを直列または並列に接続したものと並列にインピーダンス変換トランスを接続し、その２次側に超音波振動子１ａ，１ｂを、１次側に駆動電源を接続する。前記インピーダンス変換トランスを用いるときには、１次側と２次側との巻線比率を変えたり、磁心の挿入度等で結合度を変えることにより、個々の超音波振動子１ａ，１ｂまたは単位となる複数の超音波振動子１ａ，１ｂを直列または並列に接続したものの出力配分を任意の比とすることができる。
或いは、個々の超音波振動子１ａ，１ｂにほぼ共振するインダクタンスを、個々の超音波振動子１ａ，１ｂと直列に接続するか、または単位となる複数の超音波振動子１ａ，１ｂを直列または並列に接続したものにほぼ共振するインダクタンスを、単位となる複数の超音波振動子１ａ，１ｂと直列に接続することによっても、個々の超音波振動子１ａ，１ｂまたは単位となる複数の超音波振動子１ａ，１ｂを直列または並列に接続したものの出力配分を調整することができる。また、前記インダクタンスを設けることにより、無効電力を低減するとの効果も得ることができる。前記インダクタンスは、前記インピーダンス変換トランスに比較して小型であり、個々の超音波振動子１ａ，１ｂまたは単位となる複数の超音波振動子１ａ，１ｂを直列または並列に接続したものに搭載することが可能である。
尚、超音波振動子１ａ，１ｂの配列は、図１に示す市松状の配列に限定されるものではなく、六方最密状等、任意の配列とすることができる。また、超音波振動子１ａ，１ｂの形状は、図１に示す円形のものに限定されるものではなく、四角形、矩形その他、自由とされる。
次に、図３を参照して、本実施形態の超音波照射装置の他の使用方法について説明する。
図３に示す方法では、超音波照射子３ａは、シート状体２の超音波振動子１ａ，１ｂと反対側の表面で、流動体層７を介して生体６に接触するようにされている。このようにするときには、超音波振動子１ａ，１ｂから照射される超音波は、シート状体２から出力され、流動体層７を介して生体６に伝達される。従って、シート状体２は、透音性である必要があり、気泡、気体、金属粉末のような超音波の反射体や超音波の吸収体を含まない材料、例えば、天然ゴム、合成ゴム、シリコンゴム等の各種ゴム製シート状体等により構成される。前記超音波の反射体や超音波の吸収体を含む材料、例えば、発泡ゴム、発泡プラスチック、織布、繊維状不織布等は、この場合、シート状体２として不適当である。
また、超音波振動子１ａ，１ｂのシート状体２と反対側には、エアバック層８、電磁遮蔽層９を設け、超音波振動子１ａ，１ｂ、エアバック層８、電磁遮蔽層９を被覆する保護履１０を設けることが好ましい。保護層１０は、周縁部でシート状体２に接続されて袋状とされている。そして、保護層１０は、シート状体２との間の袋状部に超音波振動子１ａ，１ｂ、エアバック層８、電磁遮蔽層９を収容する。この場合、超音波照射子３ａを接続する接続部材５（１対の面ファスナー５ａ，５ｂ）は、保護層１０の周縁部に設けられる。
前記エアバック層８は、気泡を含む材料、例えば発泡ポリエチレン、発泡ゴム等よりなる可撓性シート状体が用いられる。また、電磁遮蔽層９は、金属箔、金属メッシュ、導電ゴム等よりなる可撓性シート状体が用いられる。図３に示す超音波照射装置では、複数の電磁遮蔽層９が互いに摺動自在に積層されて配置されている。
また、保護層１０としては、各種ゴム製シート状体、発泡ブチレン、発泡シリコーンのようなスポンジ状ゴム製シート状体、織布、繊維状不織布等を用いることができる。保護層１０は、消毒のためには防水性であることが望ましい。保護層１０の内部には、特に何も充填する必要はなく、空気が存在するだけでよい。尚、前記エアバック層８は、単に空気層であってもよく、保護層１０の内部に存在する空気をもってエアバック層８に代えることができる。
図３に示す超音波照射装置によれば、超音波照射子３ａは、シート状体２の超音波振動子１ａ，１ｂと反対側の表面で生体６に接するので、生体６の三次元的曲面に沿って円滑に摺動することができ、ヒトに超音波を照射する場合、被照射者の触感を改善することができる。また、超音波振動子１ａ，１ｂがシート状体２に対して生体６と反対側に配置されるので、シート状体２により超音波振動子１ａ，１ｂを保護するとの効果を得ることもできる。
次に、図４乃至図７を参照して、本発明の第２の実施形態の超音波照射装置について説明する。
本実施形態の超音波照射装置は、図４に示すように、複数の超音波振動子１ａ，１ｂが網状体１１に装着されて、平面状に配列された超音波照射子３ｂを構成している。網状体１１は、可撓性及び／または伸縮性を備えている材料からなることが好ましく、紐、バンド、スプリング、鎖、相互に回転可能に連接されたロッド等の少なくとも１種の材料が、結び目１２で締結されることにより形成されている。また、超音波振動子１ａ，１ｂは、網状体１１の網目に市松状に配置されて、網状体１１に接着されている。尚、超音波振動子１ａ，１ｂの配列は、市松状に限定されるものではない。
網状体１１を構成する前記紐としては、ナイロン等の合成樹脂製糸、ゴム線（ゴム糸）、プラスチック単繊維等を挙げることができる。また、網状体１１を構成する前記バンドとしては、プラスチック、ゴム、不織布、布、極薄の金属箔、スプリング、鎖等からなるものを挙げることができる。
前記網状体１１は、図５に示すように、２本の縦糸１３と、２本の横糸１４とからなるものであってもよい。縦糸１３と横糸１４とは、交点１５で相互に接着されていてもよい。この場合、超音波振動子１ａ，１ｂはその側面で縦糸１３と横糸１４とに接着されていてもよく、側面に図示しない環状溝部を形成し、該環状溝部に導入された縦糸１３と横糸１４とにより拘束されるようにしてもよい。
尚、図５では、縦糸１３と横糸１４との関係を明瞭にするために、縦糸１３を点線で、横糸１４を実線で示すと共に、縦糸１３と横糸１４との存在を示すために、縦糸１３と横糸１４とを超音波振動子１ａ，１ｂから離間して図示している。
また、超音波照射子３ｂは、図６に示すように、超音波振動子１ａ，１ｂが複数のバンド１６に装着された構成となっていてもよい。複数のバンド１６は、超音波振動子１ａ，１ｂが六方最密状に配置されるように、図示しない紐等により相互に結合されて網状体１１を形成している。
また、超音波照射子３ｂは、図７に示すように、超音波振動子１ａ，１ｂがそれぞれ２条の紐１７により結合された構成となっていてもよい。２条の紐１７は、超音波振動子１ａ，１ｂが六方最密状に配置されるように、図示しない紐等により相互に結合されて網状体１１を形成している。尚、超音波振動子１ａ，１ｂの配列は六方最密状に限定されるものではない。
この場合、超音波振動子１ａ，１ｂは側面に環状溝部１８を備え、環状溝部１８に導入された紐１７により拘束されている。また、２条の紐１７は、超音波振動子１ａ，１ａ間または超音波振動子１ｂ，１ｂ間に配設された中空管状スペーサ１９により結束されている。
尚、図７に示す超音波照射子３ｂでは、紐１７に替えて、細いバンド、細いスプリング等を用いることもできる。
図４乃至図７に示す超音波照射子３ｂは、超音波振動子１ａ，１ｂが網状体１１に装着されていることを除く他の構成は、超音波照射子３ａと同一とすることができる。
次に、図８乃至図１０を参照して、本発明の第３の実施形態の超音波照射装置について説明する。
本実施形態の超音波照射装置は、図８に示すように、シート状の可撓性圧電体２１の一方の面に形成された駆動電極２２と、他方の面に形成された対向電極２３とにより構成される複数の超音波振動子１ａ，１ｂが、平面状に配列されて、超音波照射子３ｃを構成している。超音波照射子３ｃでは、碁盤目状の配列の一列毎に、超音波振動子１ａと超音波振動子１ｂとが交互に配置されている。
可撓性圧電体２１は、ＰＶＤＦのような有機圧電体をシート状に成形したものや、ＰＺＴ等のセラミックスからなる圧電材の微粒子を混練したプラスチックを電場下でシート状に成形したもの等を用いることができる。前記駆動電極２２及び対向電極２３は、シート状の可撓性圧電体２１の表面に金属蒸着等の手段により形成することができる。
前記材料からなる可撓性圧電体２１は、一般に可撓性は備えているが、伸縮性に乏しい。そこで、可撓性圧電体２１は、その表面に複数の線状溝部２４を備えることが好ましい。図８の超音波照射子３ｃでは、線状溝部２４は、超音波振動子１ａ，１ｂの間隙に直線状に設けられ、複数の線状溝部２４が互いに平行に形成されている。また、線状溝部２４は、可撓性圧電体２１の一方の表面から他方の表面まで、可撓性圧電体２１を厚さ方向に貫通して形成されている。
超音波照射子３ｃは、可撓性圧電体２１が線状溝部２４を備えることにより、該線状溝部２４に沿う方向に変形したときに、該線状溝部２４の上端縁が離間して開口部が舟形に変形するので、該線状溝部２４に交差する方向にも容易に変形することができるようになる。この結果、超音波照射子３ｃに装着されている超音波振動子１ａ，１ｂの位置を相互に三次元的に変更自在とすることができる。
尚、線状溝部２４は、超音波振動子１ａ，１ｂの間隙に設けられていればよく、直線状には限定されず、相互に平行でなくてもよい。例えば、超音波振動子１ａ，１ｂが六方最密状に配列され、線状溝部２４は超音波振動子１ａ，１ｂの間を縫う波形曲線にする等、自由にできる。また、線状溝部２４は、可撓性圧電体２１の一方の表面から他方の表面に向かって形成されていればよく、貫通していなくてもよい。可撓性圧電体２１を貫通しない場合、線状溝部２４は、可撓性圧電体２１の一方の表面と他方の表面とに交互に設けられていてもよい。
また、図８では線状溝部２４は、可撓性圧電体２１の一方の表面から他方の表面まで貫通して形成されているため、可撓性圧電体２１を分割しないように、可撓性圧電体２１の端縁部に達せず、該端縁部には線状溝部２４が形成されていない部分がある。しかし、線状溝部２４が可撓性圧電体２１を貫通しない場合には、線状溝部２４は可撓性圧電体２１の一方の端縁部から対向する端縁部まで、可撓性圧電体２１を横断して設けられていてもよい。
図８に示す超音波照射子３ｃは、超音波振動子１ａ，１ｂが可撓性圧電体２１に形成されていることを除く他の構成は、超音波照射子３ａと同一とすることができる。
次に、図９及び図１０を参照して、本実施形態の超音波照射装置の使用方法について説明する。
図９に示す超音波照射子３ｃは図８のＩＸ−ＩＸ線断面に相当し、図１０に示す超音波照射子３ｃは図８のＸ−Ｘ線断面に相当する。尚、超音波振動子１ａ，１ｂは、図８に示すように実際には可撓性圧電体２１の両面に設けられた駆動電極２２と対向電極２３とにより構成されているが、図９及び図１０では、図１の可撓性シート状体２の表面に超音波振動子１ａ，１ｂが装着されている場合と同様に、可撓性圧電体２１の片面に超音波振動子１ａ，１ｂが設けられているように示している。
本実施形態の超音波照射装置では、超音波照射子３ｃは、まず可撓性圧電体２１自体の可撓性により、図９に示すように、線状溝部２４に沿う方向に変形することができる。また、超音波照射子３ｃは、前記変形と共に可撓性圧電体２１に備えられる線状溝部２４の開口部が離間して舟形に変形することにより、図１０に示すように、線状溝部２４に交差する方向に変形することができる。
この結果、超音波照射子３ｃは、図９及び図１０に示すように、三次元的に変形することができ、腹部、大腿部、臀部、顎部等の生体６の三次元的曲面に沿って超音波振動子１ａ，１ｂが配置される。このとき、生体６との間には超音波伝達媒体である流動体層７が形成されている。
そこで、超音波照射子３ｃは、図９及び図１０に示す状態で超音波を照射することにより、生体６内の脂肪分解等を行う。
超音波照射子３ｃは、可撓性圧電体２１の生体６と反対側に補強材層２５を備えていてもよい。補強材層２５は、気泡を含有する可撓性電気絶縁材により構成することができ、超音波を反射するエアバック層を兼用するようにしてもよい。
補強材層２５は、可撓性圧電体２１と反対側の表面に、さらに導電層を設けて該導電層を接地電位とすることにより、生体への漏洩電流や不要の外部電磁輻射を防止することができる。補強材層２５は、さらにその外側に可撓性伸縮性の発泡ゴム等の保護層を設けることができる。
超音波照射子３ｃは、さらに、可撓性圧電体２１の補強材層２５と反対側の表面と、生体６側の表面との間に、図示しない生体接触シートとなる保護層を備えていてもよい。前記生体接触シートは、生体６側に備えられるときには、超音波を透過させることができるように、可撓性及び／または伸縮性であって気泡を含まないゴム製シート状体のような透音性材料により構成する。また、前記生体接触シートは、超音波を透過させることができるように、少なくとも超音波振動子１ａ，１ｂに接する領域では、可撓性圧電体２１との間に空気を含まないように、エポキシ樹脂系接着剤等により接着されていることが好ましい。
前記各超音波照射子３ａ，３ｂ，３ｃにおいて、超音波振動子１ａ，１ｂは、図１、図４、図５に示すような市松状に配置されていてもよく、図６、図７に示すような六方最密状に配置されていてもよい。また、図８に示すような碁盤目状の配列において、超音波振動子１ａと超音波振動子１ｂとを一列毎に交互に配置するようにしてもよい。
超音波振動子１ａ，１ｂは、図６、図７に示すような六方最密状に配置することにより、超音波照射子を生体６の表面に沿って移動させたときに、移動方向に関わらず、超音波振動子１ａの軌跡と、超音波振動子１ｂの軌跡とが重なり合い、生体６において超音波が照射されない部分を無くすことができるので好ましい。
また、前記各図で、超音波振動子１ａ，１ｂは平面視円形に示されているが、円形に限らず、どのような形状に形成されていてもよい。図８に示す超音波照射子３ｃは、超音波振動子１ａ，１ｂを形成する駆動電極２２、対向電極２３が可撓性圧電体２１の表面に金属蒸着により設けられるので、超音波振動子１ａ，１ｂをどのような形状にも形成でき、平面視円形以外の形状とする場合に適している。
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第４の実施形態の超音波照射装置について説明する。
本実施形態の超音波照射装置は、図１１に示すように、超音波照射子３ａが、流動体層７を介して可撓性の平面状袋状体３１の表面に装着されている。平面状袋状体３１は、可撓性と共に伸縮性を備える柔軟な材料からなり、超音波伝達媒体である流動体３２を内蔵している。
本実施形態の超音波照射装置は、例えば、平面状袋状体３１の表面に流動体層７を介して生体６等の被照射体に接触せしめ、超音波照射子３ａにより平面状袋状体３１を介して被照射体に超音波を照射する。
このとき、本実施形態の超音波照射装置は、前記構成を備えているので、流動体３２を内蔵する平面上袋状体３１の厚さを変動し、超音波照射子３ａに装着されている超音波振動子１ａ，１ｂと被照射体との相対的な位置関係を変化することができる。従って、超音波振動子１ａ，１ｂから被照射体に照射された超音波が、被照射体内において重なり合う位置が変化し、特定の部分でのみ超音波の照射量が過大または過小になることを防止することができる。
また、平面状袋状体３１は、超音波照射子３ａから取り外して、電子レンジで加熱したり、冷蔵庫で冷却したりすることができる。
平面状袋状体３１は、それ自体可撓性であり、流動体３２を内蔵していることにより、その厚さや形状を変化させることができるが、さらに積極的に厚さや形状を変化させるために、側面に外部と内部とを連通する導管３３を備え、該導管３３は図示しないポンプに接続されていることが好ましい。このようにすると、前記ポンプにより導管３３を介して平面状袋状体３１に流動体３２を供給し、或いは平面状袋状体３１から流動体３２を排出することができ、平面状袋状体３１に内蔵されている流動体３２の体積を経時的に変化させて平面状袋状体３１厚さや形状を変化させることができる。尚、前記「経時的に変化させる」とは、任意の範囲の時間で、または不定期に変化させることを含み、正確に所定周期で変動させるものには限定されない。
また、平面状袋状体３１では、前記ポンプによる流動体３２の供給、排出や重力等の作用により、流動体３２が平面状袋状体３１内で部分的に偏りを生じ、或いは平面状袋状体３１内の流動体３２の体積が過度に増大して、超音波照射子３ａに装着されている超音波振動子１ａ，１ｂと、被照射体との距離が長くなることがある。さらに、超音波照射子３ａと平面状袋状体３１とが、生体６の垂直面等に適用されると、流動体３２は下方に偏り、下がふくれ、上がつぼまり、超音波照射子３ａがひどく傾斜したり、生体６の曲面に接触し難くなる。そこで、平面状袋状体３１は、その内部で上面側と下面側とを接続して、平面状袋状体３１の厚さを所定の範囲に保持する接続部材３４を備えている。
接続部材３４は、図１２に拡大して示すように、平面状袋状体３１の下面側内壁３１ａに装着された円筒部材３５と、平面状袋状体３１の上面側内壁３１ｂに装着され、円筒部材３５の内壁に沿って摺動自在の円筒部材３６とからなる。円筒部材３６は側面に爪部材３７を備え、紙面の上下面に円筒軸方向の広幅の切り欠きを有し、爪部材３７は円筒部材３６の弾性変形により上から円筒部材３５に挿入され、円筒部材３５の側壁に備えられた窓部３８で復元突出して係合して摺動する。そして、爪部材３７が窓部３８の上端縁３８ａに係止されることにより、平面状袋状体３１の厚さがそれ以上にならないように保持する。
また、本実施形態の超音波照射装置において、平面状袋状体３１に内蔵されている流動体３２は、保温性または保冷性の流動体とすることができる。流動体３２は、保温性または保冷性の流動体とし、平面状袋状体３１を取り外して電子レンジ等で流動体３２を加熱して用いたり、冷蔵庫等で流動体３２を冷却して用いることにより、高温または低温で照射できるので被照射体に対する超音波照射の効果を向上させることができる。また、被照射体がヒトである場合には、流動体３２を前記のように加熱または冷却して用いることにより、被照射者の触感を改善することができる。
保温性の流動体３２としては、例えば、水と、プロピレングリコールと、メチルセルロースとの混合物を用いることができる。また、保冷性の流動体３２としては、例えば、水と、吸水性ポリマーと、多価アルコールとの混合物を用いることができる。
尚、本実施形態の超音波照射装置は、図１１に示すように、超音波照射子３ａが、流動体層７を介して可撓性の平面状袋状体３１の表面に装着され、着脱自在とされているが、超音波照射子３ａを平面状袋状体３１の表面に一体的に設けるようにしてもよい。但し、この場合には、超音波照射子３ａに装着された超音波振動子１ａ，１ｂと、平面状袋状体３１との間に空気が介在しないようにする必要がある。
また、本実施形態の超音波照射装置では、図１２に示す円筒部材３５，３６からなる接続部材３４により、平面状袋状体３１の厚さを所定の範囲に保持するようにしているが、これに替えて、可撓性の細片（ストリップ）、紐状体等により平面状袋状体３１の内部の相対応する位置で上面側と下面側とを接続するようにしてもよい。
また、本実施形態の超音波照射装置では、超音波照射子３ａに替えて、図４乃至図７に示す超音波照射子３ｂまたは図８に示す超音波照射子３ｃを用いるようにしてもよい。
次に、図１３乃至図１９を参照して、本発明の第５の実施形態の超音波照射装置について説明する。
本実施形態の超音波照射装置は、図１３に示すように、超音波照射子３ａが、可撓性の平面状袋状体４１の内部に配設されている。平面状袋状体４１は、一方の面が剛性材料４２からなると共に、剛性材料４２に対向する他方の面が可撓性と共に伸縮性を備える柔軟材料４３からなり、柔軟材料４３により出力窓部が形成されている。また、平面状袋状体４１は、超音波伝達媒体である流動体４４を内蔵している。ここで、超音波照射子３ａは、図１３に矢示するように、柔軟材料４３からなる出力窓部にほぼ平行な剛性材料４２の平面状部４２ａに沿って移動自在または、平面状部４２ａに対して傾動自在に備えられている。
本実施形態の超音波照射装置は、平面状袋状体４１を柔軟材料４３からなる出力窓部側で流動体層７を介して生体６等の被照射体に接触せしめるが超音波照射子３ａにより少なくとも一面（本実施形態では柔軟材料４３）が可撓性の平面状袋状体４１を介して被照射体に超音波を照射する。平面状袋状体４１は、一方の面が剛性材料４２からなるので、剛性材料４２の側を保持することにより、取り扱いが容易になる。
このとき、本実施形態の超音波照射装置は、超音波照射子３ａが、剛性材料４２の平面状部４２ａに沿って移動自在または、平面状部４２ａに対して傾動自在に備えられているので、超音波照射子３ａに装着されている超音波振動子１ａ，１ｂと被照射体との相対的な位置関係が変化する。従って、超音波振動子１ａ，１ｂから被照射体に照射された超音波が、被照射体内において重なり合う位置が変化し、特定の部分でのみ超音波の照射量が過大または過小になることを防止することができる。
また、超音波照射子３ａが、剛性材料４２の平面状部４２ａに沿って移動自在または、平面状部４２ａに対して傾動自在に備えられていることにより、超音波振動子１ａ，１ｂの配列に起因する音場の不整が平均化される。従って、超音波照射子３ａの移動または揺動による変位の範囲は、超音波振動子１ａ，１ｂの配列間隔程度であることが好ましい。
また、本実施形態の超音波照射装置では、平面状袋状体４１が一方の面に柔軟材料４３を備えている。このような超音波照射装置によれば、柔軟材料４３を介して生体６等の三次元的曲面を有する被照射体に接触することができる。従って、平面状袋状体４１内部に配設されている超音波照射子は、複数の超音波振動子が剛性を備えるシート状体の表面に装着されているものであってもよい。
次に、超音波照射子３ａが、剛性材料４２の平面状部４２ａに沿って移動自在または、平面状部４２ａに対して傾動自在とする機構について説明する。
まず、超音波照射子３ａが剛性材料４２の平面状部４２ａに沿って移動自在に備えられている場合、超音波照射子３ａは、図１４に示すように、少なくとも３本の支持部材４５により剛性材料４２に移動自在に吊持されている。
ここで、１つの支持部材４５は、水密軸受４６を介して、平面状袋状体４１の外部に備えられた図示しないモータの回転軸に接続され、回転自在に設けられている。支持部材４５の先端には、円板４７が装着されており、円板４６の周縁部に垂直下方に突出して備えられたピン４８が、超音波照射子３ａに備えられた細長い窓部４９ａに挿入されている。窓部４９ａは、円板４７の直径に相当する長さを備えている。
このような機構によれば、支持部材４５ａの回転に従ってピン４８が窓部４９ａに係合して超音波照射子３ａを動かすので、超音波照射子３ａが剛性材料４２の平面状部４２ａに沿って移動自在とされる。
このとき、剛性材料４２に、超音波照射子３ａの縁部を窓部４９ａの延在する方向と直交する方向で支持するガイド部材５０を設けるようにしてもよい。ガイド部材５０を設けると、超音波照射子３ａはガイド部材５０により窓部４９ａの延在する方向の移動が規制され、窓部４９ａの延在する方向と直交する方向で往復動を行う。
また、図１５に示すように、超音波照射子３ａに細長い窓部４９ａに替えて、ピン４８が挿通される挿通孔４９ｂを設けるようにしてもよい。この場合には、支持部材４５ａの回転に従ってピン４８が挿通孔４９ｂに係合して超音波照射子３ａを動かすことにより、超音波照射子３ａは円板４７の円周に沿って円運動を行う。
次に、超音波照射子３ａが剛性材料４２の平面状部４２ａに対して傾動自在に備えられている場合を説明する。超音波照射子３ａは、図１６に示すように、側面のほぼ中央部で回動自在の支持部材５１より剛性材料４２の側壁に軸支されている。
ここで、剛性材料４２の側壁には、図示しない水密軸受を介して、平面状袋状体４１の外部に備えられた図示しないモータに接続された回転軸５２が備えられている。回転軸５２の先端には、円板５３が装着されており、円板５３の周縁部に垂直側方に突出して備えられたピン５４が、超音波照射子３ａの側面に備えられた細長いスリット部５５に挿入されている。スリット部５５は、円板５３の直径に相当する長さを備えている。
このような機構によれば、回転軸５２の回転に従ってピン５４がスリット部５５に係合して超音波照射子３ａを動かすので、超音波照射子３ａのスリット部５５が設けられている端部が、円板５３の直径に相当する長さで上下動する。このとき、超音波照射子３ａは回動自在の支持部材５１より剛性材料４２の側壁に軸支されているので、支持部材５１を支点として、剛性材料４２の平面状部４２ａに対して傾動自在とされる。
尚、超音波照射子３ａは、図１４乃至図１６の機構によらず、リニア・モーター、水力的ピストン、電磁移動ソレノイド、水力モーター等で駆動されて、剛性材料４２の平面状部４２ａに沿って移動自在または剛性材料４２の平面状部４２ａに対して傾動自在とされていてもよい。
また、超音波照射子３ａを剛性材料４２の平面状部４２ａに対して傾動自在とするときには、図１７に示すように、超音波照射子３ａを複数の超音波振動子１ａまたは超音波振動子１ｂ毎に細分された単位列に分割した超音波照射子３ｄとすることが好ましい。超音波照射子３ｄによれば、剛性材料４２の平面状部４２ａに対する傾動角を超音波照射子３ａの場合よりも大きくすることができ、超音波振動子１ａ，１ｂから被照射体に照射された超音波が、被照射体内において重なり合う位置の変化を大きくすることができる。
このときには、図１８に示すように、平面状袋状体４１の末端部に位置する超音波照射子３ｄに対して、図１６に示す機構と同一の機構を設け、該超音波照射子３ｄの端部を、他の超音波照射子３ｄの端部と連結部材５６により結合する。このようにすることにより、円板５３に設けられたピン５４がスリット部５５に係合している超音波照射子３ｄの傾動に合わせて、他の超音波照射子３ｄを一斉に剛性材料４２の平面状部４２ａに対して傾動させることができる。
尚、図１４乃至図１６、図１８では、超音波振動子１ａ，１ｂを省略して示している。
また、本実施形態の超音波照射装置では、平面状袋状体４１の生体６と反対側の面を、剛性材料４２に替えて、可撓性材料で構成することもできる。前記可撓性材料は、一方向には良好な可撓性を示すが、一方向に変形せしめたときに、前記変形に交差する方向には変形しにくい。
そこで、剛性材料４２に替えて、やや硬い可撓性材料を用いるときには、図１９に示すように、やや硬い可撓性材料５７を折り曲げて波状に成形し、折り曲げた部分を直線状溝部５８とする。このようにすることにより、平面状袋状体４１は、直線状溝部５８の開口部上端が離間変形することにより、直線状溝部５８に交差する方向にも変形することができる。直線状溝部５８方向の生体曲面への適合は、柔軟材料４３からなる出力窓部の変形により行われる。図１７の場合より、柔軟材料４３からなる出力窓部の変形範囲が少なくてすみ、流動体４４の厚さを小とでき、軽量となる。
この結果、平面状袋状体４１は三次元的に変形することができ、内部に配設されている超音波照射子３ａに装着された超音波振動子１ａ，１ｂを生体６の三次元的曲面に沿って配置することができる。
図１９に示す構成では、超音波照射子３ａは、超音波振動子１ａ，１ｂから被照射体に照射された超音波が被照射体内において重なり合う位置を変化させ、且つ超音波振動子１ａ，１ｂの配列による音場の不整を平均化させるために、矢示するように、柔軟材料４３が生体６に接する面に沿って移動自在とされていることが好ましい。このため、超音波照射子３ａの可撓性シート状体２に磁性体を混入するか、付設するかすると共に、直線状溝部５８の底部に磁石が付設されている。
本実施形態の超音波照射装置では、平面状袋状体４１に内蔵される流動体４４として、図１１に示す平面状袋状体３１に内蔵されている流動体３２と同一の保温性または保冷性の流動体を用いることができる。従って、本実施形態の超音波照射装置では、流動体４２を電子レンジ等で加熱して用いたり、冷蔵庫等で冷却して用いることにより、流動体３２の場合と同様に、被照射体に対する超音波照射の効果を向上させたり、被照射体がヒトである場合には被照射者の触感を改善することができる。
また、本実施形態の超音波照射装置では、超音波照射子３ａに替えて、図４乃至図７に示す超音波照射子３ｂまたは図８に示す超音波照射子３ｃを用いるようにしてもよい。
次に、図２０及び図２１を参照して、本発明の第６の実施形態の超音波照射装置について説明する。尚、図２０及び図２１では、超音波振動子１ａ，１ｂを省略して示している。
本実施形態の超音波照射装置は、図２０（ａ）または図２０（ｂ）に示すように、超音波照射子３ａが、帯状装着体６１を介して、腹部、大腿部等の生体６に装着自在に設けられている。帯状装着体６１は、図２０（ａ）に示すように、超音波照射子３ａの端部に接続されると共に、生体６に巻締められて、１対の面ファスナー６２ａ，６２ｂにより適宜の位置で緊縛できるようになっている。
また、帯状装着体６１は、図２０（ｂ）に示すように、超音波照射子３ａを被覆するようになっていてもよい。このとき、超音波照射子３ａは、帯状装着体６１に一体的に固定されていてもよく、１対の面ファスナー（図示せず）により帯状装着体６１に着脱自在に設けられていてもよい。また、超音波照射子３ａは、帯状装着体６１に固定される手段を全く備えず、単に帯状装着体６１との摩擦により帯状装着体６１に保持されていてもよい。
本実施形態の超音波照射装置は、超音波照射子３ａが帯状装着体６１を介して生体６に装着されるので、操作者の負担を著しく低減することができる。
また、超音波照射子３ａは図３示のように可撓性シート状体２の側で生体６に接触するようにされることが好ましい。また、超音波照射子３ａは、非出力側背面に保護層を設け、その表面にフッ素樹脂層等の摩擦係数の小さい材料を設け帯状装着体６１と滑動可能とすると共に、流動体層７を介して生体６に接触させ、生体６とも滑動可能とすることにより、帯状装着体６１と生体６との間に介在装着されたまま、生体６に沿って移動させることができる。
また、本実施形態の超音波照射装置は、帯状装着体６１との摩擦を避けて介在することなく生体６に装着されたまま、生体６に沿って移動自在とするために、図２１に示す構成を備えることが好ましい。
図２１に示す超音波照射装置は、帯状装着体６１に覆われることなく超音波照射子３ａの端部に接続されると共に、生体６に巻締められる帯状装着体６３と、図示しないモーターにより駆動されるプーリー６４により超音波照射子３ａに接続された糸６５を巻き取る巻き取り装置６６ａ，６６ｂを備えると共に、生体６に巻締められる帯状装着体６７ａ，６７ｂとからなる。各帯状装着体６３，６７ａ，６７ｂは、端部に図示しない１対の面ファスナーを備え、該面ファスナーにより、適宜の位置で生体６に緊縛できるようになっている。
図２１に示す超音波照射装置は、各帯状装着体６３，６７ａ，６７ｂにより、生体６に装着された状態で、巻き取り装置６６ａ，６６ｂを交互に駆動することにより、超音波照射装置３ａをゼリーを潤滑剤として生体６表面に沿って帯状装着体６３の長さ方向に沿って往復動することができる。
尚、図２１に示す超音波照射装置は、超音波照射装置３ａが帯状装着体６３の長さ方向に沿って往復動自在とされているが、帯状装着体６３の幅方向に沿って往復動自在とされていてもよい。
また、本実施形態の超音波照射装置において、帯状装着体６１，６３，６７ａ，６７ｂは、生体６に装着するために、可撓性で、汗等を吸収または透過できる材料からなることが好ましい。このような材料として、例えば、織布、不織布等からなるベルト、繊維の網等を挙げることができる。
また、本実施形態の超音波照射装置では、超音波照射子３ａに替えて、図４乃至図７に示す超音波照射子３ｂまたは図８に示す超音波照射子３ｃまたは図１３乃至図１９に示す少なくとも一面を可撓性とされた平面状袋状体４１を用いるようにしてもよい。
産業上の利用可能性
本発明は、生体内の脂肪を分解するためや血流増進、薬剤浸透のために生体に超音波を照射する用途等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施形態の超音波照射装置の一構成例を示す平面図である。
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面に対応して、第１の実施形態の超音波照射装置の一使用方法を示す説明図である。
図３は図１のＩＩ−ＩＩ線断面に対応して、第１の実施形態の超音波照射装置の他の使用方法を示す説明図である。
図４は本発明の第２の実施形態の超音波照射装置における第１の構成例を示す平面図である。
図５は本発明の第２の実施形態の超音波照射装置における第２の構成例を示す平面図である。
図６は本発明の第２の実施形態の超音波照射装置における第３の構成例を示す平面図である。
図７は本発明の第２の実施形態の超音波照射装置における第４の構成例を示す平面図である。
図８は本発明の第３の実施形態の超音波照射装置の一構成例を示す平面図である。
図９は図８のＩＸ−ＩＸ線断面に対応して、第３の実施形態の超音波照射装置の使用方法を示す説明図である。
図１０は図８のＸ−Ｘ線断面に対応して、第３の実施形態の超音波照射装置の使用方法を示す説明図である。
図１１は本発明の第４の実施形態の超音波照射装置の一構成例を示す説明的断面図である。
図１２は図１１の要部拡大断面図である。
図１３は本発明の第５の実施形態の超音波照射装置の一構成例を示す説明的断面図である。
図１４は図１３に示す超音波照射装置における超音波照射子の移動機構の一構成例を示す説明的断面図である。
図１５は図１３に示す超音波照射装置における超音波照射子の移動機構の他の構成例を示す説明的断面図である。
図１６は図１３に示す超音波照射装置における超音波照射子の傾動機構の一構成例を示す説明的断面図である。
図１７は本発明の第５の実施形態の超音波照射装置の他の構成例を示す説明的断面図である。
図１８は図１７に示す超音波照射装置における超音波照射子の傾動機構の一構成例を示す説明的断面図である。
図１９は本発明の第５の実施形態の超音波照射装置のさらに他の構成例を示す説明的断面図である。
図２０は本発明の第６の実施形態の超音波照射装置の一構成例を示す説明的断面図である。
図２１は本発明の第６の実施形態の超音波照射装置の他の構成例を示す説明的断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０（ａ）】
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【図２０（ｂ）】
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【図２１】
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