日工の技術雑誌

超音波テクノ 2017年7-8月号
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U1707-08

超音波テクノ 2017年7-8月号

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■特集:進化する超音波治療技術の最前線1
○HIFU用振動子を直接駆動する送信回路
/東京大学/竹内 秀樹
HIFUは、体を切り開くことなく、生体内のごく小さな領域を加熱・焼灼する治療装置である。高電力を伝送するケーブルを無くすことで電力伝送効率を向上させた。

○集束超音波照射による生体組織の温度上昇時の血流による温度低下
/神奈川大学/土屋 健伸・遠藤 信行
生体へ強力な超音波を照射すると音響エネルギーの吸収減衰によって発熱する。生体内の温度上昇を正確に推定する為に、本稿では、集束超音波照射による生体内の温度上昇における血液の潅流の影響をFDTD-HCE法で調べた。

○膵臓癌細胞のアポトーシス誘導に関する基礎研究
/桐蔭横浜大学/佐藤 貴亮・西村 裕之・萩原 啓実・吉田 薫・竹内 真一
当研究室では、超音波が非侵襲的で体内透過性に優れ、超音波エネルギーを集束させることが治療手段にもなるので、超音波を用いた癌治療法に着目してきた。従来の技術で摘出手術が行えない膵臓癌に対する追加療法として、低侵襲な超音波を利用した治療が有効であると考え研究を重ねている。本稿でその概要について解説する。

○低出力パルス超音波によるMC3T3-E1前骨芽細胞様細胞の遺伝子応答
/富山大学/田渕 圭章・近藤 隆
骨折治療に用いられている低出力パルス超音波(LIPUS)を骨芽細胞に照射し、遺伝子発現プロファイルを調べた。さらに、バイオインフォマティクス解析によりLIPUSに応答する遺伝子と遺伝子ネットワークを明らかにした。

○低出力超音波(LIPUS)を用いた間葉系幹細胞の分化制御と細胞応答修飾メカニズム
/鹿児島大学/楠山 譲二
LIPUS(低出力超音波)によるメカニカルストレスを応用することで、様々な細胞応答を制御できることが分かってきた。本稿ではLIPUSによる間葉系幹細胞の骨/脂肪分化の調節メカニズムと最新の知見について概説する。

○ソノポレーションを用いた膀胱内注入療法の開発
/北海道大学/佐々木 東・工藤 信樹・中山 翔太・滝口 満喜
膀胱癌を模した三次元培養を用い、超音波とマイクロバブルによるドラッグデリバリーの空間的時間的な効果を検証した。

○低侵襲的な超音波がん温熱免疫療法の開発に向けた基礎的検討
/帝京大学/鈴木 亮・小俣 大樹・Johan Unga・丸山 一雄
微小気泡を利用した超音波温熱療法と樹状細胞免疫療法を併用したところ、抗腫瘍効果の増強が認められた。このことから、これらの併用療法である超音波がん温熱免疫療法が、がん治療における新たな治療戦略になるものと期待される。

■特集:光と超音波を使用した検査・計測
○電磁超音波を用いた接着系アンカーの健全性評価
/東京工業大学/長谷部 和彦・水野 洋輔・中村 健太郎
電磁超音波振動子(EMAT)を用いてボルトに縦振動を励振し、その振動をEMATで観測することで、非接触で接着系アンカーの健全性を評価する手法を提案する。本手法は精密な位置合わせや接触が不要であるため実用性に優れる。接着剤量の増加に伴って共振周波数は増加、Q値は変化しないこと、および、接着剤の劣化に伴って共振周波数、Q値はともに低下することを明らかにした。

○空中超音波共振法を用いた片面非接触厚さ計測
/ジャパンプローブ(株)/田中 雄介
空中超音波による共振法で試験体の厚さを非接触で計測した。高感度の空中超音波探触子で試験体に超音波を送信し、共振が発生した時の受信信号の周波数から試験体の厚さを計算した。共振は探触子と試験体との距離を変えた時に変化した。溝がある試験体を計測すると超音波の入射面と平行な部分ごとに共振が発生し、複数の厚さが計測された。

○近接場光顕微鏡の構築と超音波振動の検出
/長岡技術科学大学/松谷 巌・石橋 隆幸・井原 郁夫
超音波計測における空間分解能の向上を目的として、近接場光顕微鏡を利用した超音波振動の計測を試みた。既存の原子間力顕微鏡を改造して近接場光顕微鏡を構築し、超音波振動の検出を行った。得られた信号はノイズ成分が多いが、超音波振動の検出に成功した。

○非接触3要素検出レーザー超音波干渉計
/Bossa Nova Technologies/Mickael Messaoudi・Bruno Pouet/訳:タレスジャパン(株)/小林 忍・近藤 一彦
当社では、超音波領域において、3つの要素を同時測定するレーザーを用いた干渉計を開発した。新製品のTEMPO3Dはコンパクト、3要素検出、2波混合干渉計で、プローブレーザー1台と、単一の集光レンズで同時に面外、面内で直交する2方向の表面変位を同時検出できる装置となっている。すべてのタイプの超音波が検出可能で、例えば超音波が検出表面に対して0°で広がる場合、面内要素検出により、せん断波(S波)が効率よく検出できる。しかし、非接触でのせん断波検出の場合、0°方向でのせん断波を効率よく発生できなければならない。本稿では、3要素検出干渉計の紹介と同時に、0°方向のせん断波のより有効な発生方法について解説する。干渉計の特徴及び波の発生についての結果も合わせて紹介する。

○超音波減衰法による高濃度不透明懸濁液の粒度分布測定
/(株)日本レーザー/谷口 透
近年、化学や材料系メーカーでは、そのプロセスの制御と最適化からインライン粒子径測定の重要度が増大している。現在、粒度分布測定は、レーザー回折、篩い、沈降法などの測定方法が一般的であるが、本稿では、ドイツSympatec社製のインライン粒度分布測定装置OPUSによる超音波減衰方式でのインライン粒度分布測定の原理とその有用性について紹介する。

○レーザー超音波を用いた薄膜
/名古屋大学/荒井 政大
本稿では、レーザー超音波によって2種の材料間における界面剥離が進展する際の層間破壊靭性値を求めるための手法について述べる。

■特集:超音波と可視化〜目で見る超音波〜2
○超音波の光学的可視化
/関西大学/山本 健
超音波を光学的に可視化する代表的な手法であるシュリーレン法、フレネル法及び光弾性法に関して、原理を含む光学系と可視化像を説明し、その有用性を示す。また、ソノルミネッセンス法も紹介する。

○炭素繊維強化樹脂中を伝搬する超音波の可視化計測とシミュレーション
/愛媛大学/中畑 和之・黄木 景二/群馬大学/斎藤 隆泰
炭素繊維強化樹脂(CFRP)は材料異方性を示すことから、超音波探傷を行う場合には超音波の伝搬速度が方向によって異なる。本稿では、CFRP中を伝搬する超音波の特性を把握するために、レーザースキャンによる波動場の可視化を実施した事例を紹介する。また、得られた可視化結果からCFRPの弾性定数を算出し、この定数を用いてCFRPの数値モデルを作成し、超音波伝搬シミュレーションを行った。

○光弾性法を用いた超音波可視化
/東北大学/三原 毅
近年注目が集まるフェーズドアレイでは、多数の素子から成るアレイが、使用に伴い経年損傷することへの対策が検討されている。定量性を高め探触子の性能評価手法として極めて有用であり、最も利用価値の高い実験的計測手法の一つと考えられている、光弾性可視化システムについて述べる。

○レーザー超音波可視化検査装置の開発
/つくばテクノロジー(株)/齊藤 典生・高坪 純治・王 波・劉 小軍・鈴木 修一
我々はレーザー光を対象物に高速スキャンし、そこから発生する熱歪超音波により、欠陥を可視化して検査できる、世界初のレーザー超音波可視化検査装置を開発した。本稿で、その開発と適用事例について紹介する。

■解説
〔超音波デバイス〕
○SAWフィルタを用いたインバータにおけるゲート駆動信号多重化の動作検証
/首都大学東京/五箇 繁善・和田 圭二/山梨大学/垣尾 省司
次世代インバータ回路に適したゲート駆動回路として、弾性表面波(SAW)フィルタを用いたゲート駆動信号多重化の動作検証を行った。絶縁性能および遅延時間の揃ったSAWフィルタを設計し、単相3レベルインバータシステムを構築し各種特性を評価した。

○圧電高分子キャビテーション検出センサによるエマルション生成マイクロ流路デバイスの評価
/岡山大学/神田 岳文
金属製マイクロ流路プレートに対して水相・油相を供給し超音波振動を印加することにより、エマルションを生成することができる。この時の流路内の状態を、流路内に配置した圧電高分子を用いたキャビテーション検出センサを用いて評価した結果を紹介する。

〔強力超音波の応用〕
○超音波によって花を振動させる人工授粉システム
/東京大学/星 貴之/エスペックミック(株)/中村 謙治/京都大学/清水 浩
イチゴやトマトなどの授粉を行うため、超音波振動子を応用した非接触の人工授粉装置の開発に取り組んでおり、その概要について紹介する。

○マイクロ超音波モータの予圧機構に関する研究
/豊橋技術科学大学/真下 智昭
マイクロ超音波モータの小型化と高出力化を実現するために、ステータとロータの間にマイクロコイルで予圧を与える機構を提案し、実験で10マイクロNm以上のトルクを達成することに成功したので報告する。

■連載
○圧電振動子を用いた超音波プローブの設計入門 第5回
超音波プローブによる受信波形のシミュレーション
/桐蔭横浜大学/竹内 真一

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