超音波

超音波（ちょうおんぱ、英語: ultrasound または ultrasonic）とは人間の耳には聞こえない高い振動数をもつ弾性振動波（音波）である。超音波は可聴域の音と物理的特徴は変わらず、人が聴くことができないというだけである。広義の意味では、人が聞くこと以外の目的で利用される音を意味し、人間に聞こえるかどうかは問わない。超音波はさまざまな分野で利用されている。

周波数による超音波の分類。画像上、緑の範囲内。

周波数範囲

超音波の周波数の下限に関する定義はいくつかあるが、1つは20kHz以上の音波とするものであり、例えば広辞苑では『超音波は振動数が毎秒2万ヘルツ以上で定常音として耳に感じない音』と定義されている。 なお、「人間が聞き取れない」周波数ではあるが、発声に関しては20kHzを超える音成分を発することができる人もいる。

一方、超音波の周波数の上限は特に規定されていないが、2007年現在の科学技術では数GHzまでの超音波が発生できるため、このあたりが実質的な上限といえるかもしれない。但し、周波数を高めても伝搬媒体とのインピーダンスが整合していなければキャビテーションが発生して伝搬できないので実用上の上限になる。逆にこの現象を利用して超音波洗浄機等に応用される。

用途

超音波検査

胎児の超音波スキャン

超音波は指向性が高くうまく使えば高分解能な探知に使える。また音圧を比較的容易に上げられるため静かなドリル・金属やプラスチックの加工にも用いられる。以下にさまざまな用途を挙げる。

情報的な利用

• 距離計（自動車周辺の障害物検出、超音波式車両感知器、積雪計など）
• 漏洩検査（ガス・水道などの配管のリークセンサ）
• 超音波厚さ計
• 超音波ボルト軸力計
• 非破壊検査装置（超音波探傷検査、レーザー超音波計測）
• 超音波検査（医療）

• 胎児超音波検査
• 腹部超音波検査
• 心臓超音波検査
• 頸部超音波検査
• 頸部血管超音波検査
• 乳房超音波検査
• 血管超音波検査
• 経膣超音波検査
• 運動器超音波検査
• 超音波内視鏡
• 気管支腔内超音波断層法

• ソナー（魚群探知機）
• 測深機（環境測定など）
• 超音波流速計
• 超音波式風速計
• 超音波映像装置（遠隔操作無人探査機ほか）
• 建築物の破壊音探知
• リモコンなどの通信
• 水中電話

動力的な利用

• 超音波洗浄機（メガネの洗浄など。超音波振動エネルギーにより洗浄）
• 超音波加工機（超音波カッター、ドリルのほか、金属やプラスチックの溶接・研磨など。超音波振動エネルギーを利用）
• 超音波モータ（小型化しやすいため、カメラ用レンズのAFやズームの制御や腕時計などに使われている）
• 高密度焦点式超音波治療法（集中超音波による前立腺癌・胆石・脳血栓の破壊・除去）
• 超音波骨折治療法
• 超音波スケーラー（歯石の除去）
• 超音波歯ブラシ
• 超音波加湿器
• 超音波霧化機（ネブライザなど）
• 超音波霧化分離装置（廃液の浄化や、薬液の分離・濃縮、エタノールや温泉成分の濃縮）
• 超音波アイロン
• 超音波ミシン
• 乳化凝固装置

その他の利用

• 特殊なスピーカー
• 骨伝導スピーカー
• 酒の熟成器
• 超音波治療（骨折治療など）

公正取引委員会は、超音波による「ダニ撃退」および「蚊よけ」をうたう商品について、効果が認められないとして排除命令を出した事がある。

超音波を利用する動物

コウモリは超音波を利用して暗闇を移動する。

幾種かの動物（コウモリ、イルカなど）も生活に超音波を利用している。

コウモリは口から超音波を発し、反響定位を利用して、自分の位置やエサ（虫）の位置を知る。探知範囲は数十ｃｍから十数ｍまで変化すると言われている。

イルカは鼻腔で発した音波を頭部のメロンという脂肪組織で屈折・収束させ、指向性の高い音波の発信を行い、反響定位から自分の位置を知ったり、仲間との会話を行うと言われている。