/日本工業出版(株)/

■特集:超音波モータおよびアクチュエータ
○超音波モータの概要と研究動向
/東京工業大学精密工学研究所/中村健太郎
超音波モータとアクチュエータについての特集に当たり、超音波モータの概要と研究動向について述べる。

○浮上式超音波アクチュエータの概要と研究動向
/東京工業大学精密工学研究所/中村健太郎
本稿では近距離音波浮揚現象を応用した非接触アクチュエータ・デバイスについてをいくつかの例を紹介する。

○π形超音波多自由度モータ
/山梨大学/石井孝明・井上涼太・清水毅
筆者らは、構造がシンプルなπ形超音波リニアモータに着目し、その構造を改良することで多自由度化を試みた。本稿では、球面を駆動することを想定し、駆動部分の積層型圧電アクチュエータを増やし、その配置を工夫することにより、多自由度の動作を実現できる新しいπ形超音波多自由度モータを提案する。

○レ型振動子を用いた超音波リニアモータ
/徳山工業高等専門学校/鈴木厚行/神奈川大学/辻野次郎丸
褥瘡(床ずれ)は体圧を分散させることで予防・軽減できる。本研究では体圧分散用のアクチュエータとしてレ型振動子を用いた超音波リニアモータを試作した。試作した超音波リニアモータの負荷特性を測定した結果、最大推力50.4N、最大速度320mm/sが得られた。

○超音波モータを用いた低音用スピーカの新しい展開
/芝浦工業大学/大賀壽郎/(株)ミックス/根岸廣和
/東京工科大学/大石邦夫/TOA(株)/前田和昭
圧電超音波モータの連続回転を用いた従来とは全く異なる構成のスピーカを紹介する。このスピーカは超音波モータの駆動力の大きさを利用し、低音領域で優れた性能を発揮する。ここでは動作原理、実用的な性能を得られる構成法を述べ、試作結果を示す。

○簡易装着可能な半円環型超音波モータ/芝浦工業大学/小池義和
筆者らは、簡易装着可能なMDOF USM モータを実現することを目的に、半円環形のステータを2つ用いてロー
タを挟みこむ構成で、双方向駆動可能、簡易装着可能なモータの検討を行った。簡易装着可能な観点から、定在波を利用した超音波モータを多自由度駆動に利用することを考えた。摩擦損失を与えるステータに、縦振動を励振させ、摩擦損失を低減させることが可能であると考え、検討を進めたので紹介する。

○細径パイプ屈曲振動伝送路形超音波モータ
/東北工業大学/田村英樹・高野剛浩/室蘭工業大学/青柳学
筆者らは、屈曲共振振動モードを二相駆動で回転モードとした角柱振動子を用いて、可撓性の細線振動伝送路に回転性の屈曲振動を伝え、線路先端の回転運動によってロータを廻す超音波モータに取り組んでいる。本稿では駆動源振動子から細線に効果的に振動を伝達させるための構造設計手法の概要を示し、これまでの試作による特性例を紹介する。

○超音波パワー循環型直交駆動法を用いたΠ型構造を有する
コイル状ステータ超音波モータの構造と特性
/桐蔭横浜大学/阿部峻靖・竹内真一/首都大学東京/守屋正
/マイクロソニック(株)/入江喬介・佐藤正和
筆者らは、CS-USM のトルク及び効率を向上させるために、超音波パワー循環型音響導波路の外側に振動子を取り付け、インピーダンスが不均一な音響導波路を用いず、直交駆動法を維持したΠ型構造を有するCS-USM を作製した。本稿ではΠ型構造を有するCS-USMの駆動原理および、性能について述べる。

○双正方板リンク形単相駆動型超音波モータ
/東北工業大学/田村英樹/高野剛浩/スミダ電機(株)/増田健太郎
超音波モータの新方式として、圧電セラミックスの横効果を最大限に生かす単一の面な呼吸振動モードを用い、単相駆動でありながら動作方向逆転に対しても均等な特性が得られるように考慮した構成について、FEM での基本設計並びに試作モータの諸特性を示す。

○圧電単結晶基板を用いた極低温用超音波モータ
/岡山大学大学院/神田岳文・山口大介
極低温環境で使用する超音波モータを実現するために、試作したモータを液体水素温度以下の環境で駆動する実験を行っている。単結晶圧電材料を用いた例と、モータを駆動するボルト締め振動子を構成する材料を検討した内容について紹介する。

○近距離場音波浮揚によるスッテピング搬送と運動制御
/室蘭工業大学大学院/青柳学/東北工業大学/田村英樹・高野剛浩
近接する振動板上での近距離場音波浮揚において、各振動板が発生する保持力の差により、物体をスッテプ状に非接触搬送できる。また、振動振幅が大きい振動板がより大きな保持力を発生するため、遥動する浮揚物体の位置・速度に合わせて制動力を与えて運動制御することを紹介する。

○外部からの超音波照射によるマイクロ流路内の化学反応
/(独)産業技術総合研究所/辻内亨
超音波を用いた微小空間での化学反応例としてルミノール水溶液からの音響化学発光を計測するとともに、投入パワー密度と溶存空気飽和度をパラメータとして一次元空間と三次元空間の反応効率を比較検討する。

○弾性波による微小液滴搬送を利用したバイオセンサ
/静岡大学/近藤淳
弾性波が伝搬する面上に液滴をのせると、液体中に縦波を放射して減衰する。このとき、弾性波の振幅が大きくなれば放射した縦波により液滴搬送が行える。液滴搬送面に計測機能を集積化することにより、デジタル式マイクロ流体システムが実現できる。本稿では、システム実現のための基本技術と2つの研究例について紹介する。

○ピエゾマイクロポンプ/高砂電気工業(株)/斎藤直樹

○メタルマイクロポンプ
/(株)菊池製作所　ものづくりメカトロ研究所/椛澤康成

○進行波型超音波モータにおける反転現象
/福井工業大学/中山智了・山下清隆
筆者らは、従来の研究の多くで剛体と仮定していたロータについて、変形および振動を考慮して解析を行い、この超音波モータの反転現象を解明した。本稿では超音波モータの基本的な駆動メカニズムとロータの弾性変形や振動によって発生する反転現象について解説する。

○極低温下で動作する超音波モータ/岡山大学大学院/神田岳文
筆者らは、液体窒素温度(77 K)以下、および液体ヘリウム温度(4.2 K)付近の極低温領域で圧電アクチュエータを駆動することを目標に研究を行っている。本稿では、このような環境で圧電アクチュエータ、特に超音波モータをはじめとする共振現象を利用するアクチュエータを実現する上での課題と、これに対する取り組みについて紹介する。

■解説
〔強力超音波の応用〕
○キャビテーションを用いた超音波加熱治療法
/東北大学大学院/吉澤晋・中村高太郎・佐々木博史・梅村晋一郎
本稿では、HIFU焦点を高速走査することでキャビテーション気泡を4ヶ所に発生させ、キャビテーション気泡による加熱増強効果を広い領域で利用することで高効率な加熱を行うHIFU照射方法について紹介する。

〔超音波計測〕
○水を発熱体とするカロリメトリ法による超音波パワー測定
/(独)産業技術総合研究所/内田武吉・菊池恒男
カロリメトリ法は、超音波の照射対象の温度上昇から、超音波パワーを算出する方法である。筆者らが試作したカロリメトリ用の精密超音波パワー測定システムと、カロリメトリ法と天秤法による超音波パワーの測定結果の比較に関して報告する。

〔医用超音波〕
○不均一媒質を透過した超音波音場の可視化と撹乱度の評価
/千葉工業大学/大野正弘
アガロースとガラスビーズを用いて液体/固体2成分系の不均一媒質の物理モデルを作製し、そこを透過する超音波の音場を小型ハイドロフォンを走査する方法で画像化した。不均一媒質により音場が撹乱される度合いを数値化する方法として、画像の自己相関関数とガウスビーム近似を提案した。

○クロスビームコントラストエコー法の検討
/同志社大学/渡邉公章・大西将馬・渡辺好章・秋山いわき
二つの異なる周波数を有する超音波ビームの交差領域に存在するマイクロバブルの非線形振動により発生する和音から、血流速度を測定する手法について基礎的な実験・検討を行った。測定により得られたドプラシフトを補正することにより血流速度を測定できることを確認した。

〔音響〕
○パラメトリックスピーカの変調回路/高井拓夫
安価なパラメトリックスピーカの旧周波数変調回路は、設計の誤りのためduty比が崩れ非効率な送波を行っていた。対策後、超音波音圧は3〜4dB向上した。尚、当周波数変調方式の超音波出力は空気中で単側帯振幅変調となる。

■会議報告
○ICU2013　超音波国際会議　参加・受賞報告
/同志社大学/畠中恵

■創刊25年 私の「思い出に残る研究」
○水浸高調波画像化と非破壊材料評価
/(有)超音波材料診断研究所/川嶋絋一郎

■製品ガイド
○超音波を使用した検査装置

※ご注意
・CD-Rでの販売となります。
・紙媒体からスキャンした画像データをpdf化しております、元の誌面に起因する汚れ、歪み、またスキャナの不調によるかたむき等はご容赦ください。