日工の技術雑誌

超音波テクノ 2018年03-04月号
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U1803-04

超音波テクノ 2018年03-04月号

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■特集:超音波工学で威力を発揮するさまざまなバブル
○気泡キャビテーション信号の高時間分解能その場計測
/群馬大学/山越 芳樹・江田 廉
DDS、GDSなど将来の超音波治療技術の基本技術は強力超音波照射時に生じる気泡キャビテーションであるが、そのダイナミクスをマイクロ秒オーダーの高時間分解能でその場観察する新しい方法の概要と実験結果を示す。

○静的加圧がウルトラファインバブル(UFB)に与える影響
/(国研)産業技術総合研究所/辻内 亨・安井 久一・兼松 渉
静的加圧がウルトラファインバブル(UFB)の数密度と平均径に与える影響を明らかにする。

○ウルトラファインバブルの研究開発
/福岡大学/立花 克郎・渡邉 晶子
我々が開発した密閉型の小型容器と新しい高速撹拌精製法により無菌状態・少量・高濃度の医薬品ウルトラファインバブル(UFB)の生成が可能になった。このUFB(200〜500nm)はIn vitro血管流体ファントム内のモデル血管内腔で優れた超音波造影効果を示した。

○ウルトラファインバブル
/(国研)産業技術総合研究所/安井 久一
ウルトラファインバブル(UFB)の安定化機構について、UFBの表面に疎水性物質(不純物)が付着して安定化するという動的平衡説を中心に紹介した。また、それを支持すると思われる実験結果(TEM像)も紹介する。

○ウルトラファインバブル技術の細胞培養系への展開
/九州大学/松野 寿生・春藤 淳臣・田中 敬二/西日本高速道路(株)/福永 靖雄
生体との接触下で使用されるバイオマテリアルには高い安全性が要求される。本稿では、空気と水から調製したウルトラファインバブル水を用いた細胞培養用スキャホールドの新規改質技術について紹介する。

○ファインバブルの物理化学
/米子工業高等専門学校/氷室 昭三
発生時がナノサイズの気泡をウルトラファインバブルと呼ぶが、このような超微細気泡の研究はあまり進んでいない。本稿では、ファインバブルの物理化学的性質について紹介する。

○水中音響に対する分散気泡群の影響
/慶應義塾大学/安藤 景太
水中超音波の伝播特性は、水中に存在する分散気泡群の力学により著しく変化する。本稿では、分散気泡流中を伝播する音響波のモデリングを解説した後、気泡径分布を有する気泡群の力学を音響学的観点から考察する。

○生物とファインバブル
/高知工業高等専門学校/秦 隆志/滋賀県立大学/南川 久人/米子工業高等専門学校/氷室 昭三
ファインバブルは内包気体に対する高い溶解効果があるため、水を介して生物に大きな影響をもたらす。生物に対して効果的に影響を与えるファインバブルの特性や、その効果に関する事例を紹介する。

○マイクロバブル表面における分子膜の形成と超音波照射による脱離
/同志社大学/中田 真希子・小山 大介
血管投与型の薬物治療で、目的組織以外の正常な組織が副作用を受ける問題を解決する手法として、局所的な薬物投与を実現するドラッグデリバリシステム(DDS)が各種考案されている。本稿では、DDSへの応用を目的とした超音波によるマイクロバブルの崩壊に着目し、超音波照射下における周囲分子膜の挙動と、これがバブル振動および崩壊に与える影響について、これまで著者らのグループが行った実験結果を紹介する。

○気泡振動の物理モデル
/大分大学/栗原 央流
医療分野で超音波を利用した結石破砕やHIFUと呼ばれる収束超音波による腫瘍の非切開治療法が広く普及してきている。従来の治療法と比較して患者の負担が小さく、繰り返し治療が行える利点があるが、キャビテーションによる周辺組織の損傷などが問題となっている。本稿では、そうした問題の解決を期し、単一の球形気泡の力学を始めとして気泡間の力学的相互作用を考慮した複数の非球形気泡からなる力学系などに関して、これらがその現象の複雑さとは対照的に比較的シンプルな力学的枠組みによって記述可能であることを紹介する。

○ウルトラファインバブル溶解消滅の数値シミュレーション
/(国研)産業技術総合研究所/安井 久一・辻内 亨・兼松 渉
ウルトラファインバブルを含んだ水から、OHラジカルが検出されたという実験報告がある。本研究では、その原因を探るために、ウルトラファインバブルの溶解消滅の数値シミュレーションを行った。

○リピッドバブルと超音波セラノスティクス
/帝京大学/丸山 一雄・小俣 大樹・Unga Johan・鈴木 亮/鳥取大学/大崎 智弘・村端 悠介
本稿では、我々が取り組んでいる超音波セラノスティクスに対応するバブル製剤(リピッドバブル、LB)の開発と、腫瘍罹患圏を中心としたLBと超音波照射の併用によるがん診断・治療について紹介する。

○リピッドバブルと超音波併用による遺伝子・核酸導入
/東京薬科大学/髙橋 葉子・根岸 洋一/帝京大学/鈴木 亮・丸山 一雄
これまで開発してきたナノサイズのバブル製剤(リピッドバブル)と超音波併用の遺伝子・核酸導入ツールとしての有用性の評価、および疾患治療法への応用として各種モデルマウスにおける治療効果について概説する。

■特集:超音波等を適用したプラントの保守検査
○石炭火力ボイラの水壁管溶接部に対するフェーズドアレイ超音波検査技術
/(株)日立製作所/三木 将裕・大島 佑己・河野 尚幸・木村 敏三・安齋 英哉
石炭火力ボイラの水壁管に対するフェーズドアレイUT技術を開発した。火炉外側に設置した一対の超音波アレイプローブと、三次元超音波検査シミュレーションを用いた超音波ビーム設計により、火炉内側の配管内面に発生した高さ1mmの人工割れを検出できることを確認した。

○水浸局部共振高調波法を用いた薄板内異質部および形状変化部の可視化
/(有)超音波材料診断研究所/川嶋 紘一郎/インサイト(株)/森田 真一
薄板状測定物の厚さ方向の高次共振周波数を入射し、板厚×超音波焦点ビーム径径程度の領域だけを共振させる水浸局部共振高調波を用いて、板内の異質部、不健全部形状変化部を可視化できることを示す。

○高温配管検査のための薄膜UTセンサの開発
/三菱重工業(株)/山本 裕子
薄くて柔軟性があり、高温でも使用可能な薄膜超音波探傷(UT:Ultrasonic Testing)センサを開発した。薄膜UTセンサは、プラントの配管や容器の厚さ測定において、従来型UTセンサの代替や運転中の連続モニタリングといった用途に適用可能である。本稿では、開発した薄膜UTセンサの特徴や性能、適用範囲を拡大するための応用研究、実機検査工事への展開について紹介する。

○開閉口するき裂からの散乱波のシミュレーションとアレイ映像化への応用
/愛媛大学/中畑 和之
数値解析によって非線形超音波法に最適な条件を決定することができれば、閉じたき裂の評価精度の向上に大きく寄与するものと考えられる。そこで、本稿では、閉口き裂の数値モデルを提案し、き裂からの散乱波の発生をシミュレーションする方法を紹介する。また、アレイプローブを用いて、高調波を利用した閉口き裂のイメージングについても示す。

○逆散乱解析法を用いたオーステナイト系鋼材中の欠陥形状再構成
/群馬大学/斎藤 隆泰
オーステナイト系鋼材は原子力機器や化学プラントにおける材料として利用されている。本稿では、そのオーステナイト系鋼材中の欠陥を再構成するための方法である逆散乱解析手法について簡単に紹介する。

○多角形ロッドプローブを用いた溶融樹脂の超音波モニタリング
/長岡技術科学大学/阿部 将典・井原 郁夫・倉内 健行
超音波パルスエコー法を用いたプラスチック樹脂の成形プロセスモニタリングを目的とし、樹脂の測定に適したバッファロッドの開発と、これを用いた溶融樹脂の凝固プロセスの測定(音速と減衰の変化ならびに凝固界面の検出)に関する実験結果について紹介する。

■解説
〔医用超音波〕
○超音波診断装置による血管壁のWall Shear Stress測定
/(株)日立製作所/清水 一力
心血管を対象とする医療分野では、血管壁に作用する壁面せん断応力(WSS:Wall Shear Stress)が動脈硬化の進行を左右することが指摘されている。本稿では、超音波診断装置で測定した血流情報からWSSを簡便かつ高精度に推定する技術を紹介する。

■連載
○圧電振動子を用いた超音波プローブの設計入門 第8回
超音波プローブの入力インピーダンス測定法
/桐蔭横浜大学/竹内 真一

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