/日本工業出版(株)/

■特集:超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関する最新技術1
○「超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム」について
/東京工業大学/中村健太郎
超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム(通称:USE)は超音波に関する全ての分野を網羅した学術会合として、1980年以来、毎年開催されている。本稿では、このシンポジウムの概要を紹介する。

○二重反射面集束による中空強力超音波振動子
/東京大学/山田恭平・他
超音波デバイスDPLUSは二重放物面と細径導波路により局所的な高周波強力超音波の生成を実現し、低侵襲治療等の様々な分野への応用が期待されている。本稿では、DPLUSを中空化したT-DPLUSにおける波動伝搬について考察する。

○凹メニスカスレンズで構成される半球殻複眼音響レンズの設計
/筑波大学/佐藤裕治・他
通信相手に狙いを定めて信号をやりとりする水中音響通信を実現するために、広角かつ音波の指向方向に選択性のあるレンズシステムを設計した。球面と非球面から構成される凹メニスカスレンズを組み合わせ、入射面側が球面になるような複眼レンズを設計し、シミュレーションで集束特性を評価したところ、設計した複眼レンズは鋭いメインローブを有しており、音波の指向方向に選択性があり、かつ、小型移動体に搭載するのに適していることを確認した。

○非同期ピコ秒超音波法を用いたナノ薄膜振動子バイオセンサの開発
/大阪大学/長久保白・他
感度が高く多数の検体をリアルタイムでモニタリングすることができるバイオセンサの需要はいまだに尽きない。本稿では、それらを実現するための質量検出型バイオセンサについて紹介する。2台のフェムト秒パルスレーザの発振周波数をわずかにずらした非同期ピコ病超音波法を用いて自立ナノ薄膜振動子の共振周波数をリアルタイムでモニタリングする手法について解説する。

○アンテナ埋め込み型PDMS微細流路有する無線水晶振動子マイクロバランス
/日本工業大学/加藤史仁・他
柱状アルミアンテが埋め込まれた微細流路有するシリコーン樹脂基板中に、薄板水晶を閉じ込めた水晶振動子マイクロバランスチップを開発した。本チップは、微弱な電磁波で無線駆動可能な新しいデバイスである。

○ロータの弾性異方性による超音波モータの摩擦駆動に対する影響の検討
/東京大学/笹村樹生・他
低駆動効率・短寿命の問題には、超音波モータの動作原理に不可欠な摩擦現象が関わっている。超音波モータはステータの圧電振動をロータの回転力に変換するにあたり摩擦を用いており、この際に生じる摩擦損失、および摩耗がそれぞれ低効率と短寿命を引き起こしていると考えられる。そこで、著者らは、低駆動効率・短寿命という進行波型超音波モータの課題を克服することを目指し、ロータの弾性がもたらす摩擦分布への影響についてシミュレーション解析を行った。本稿では、その概要について紹介する。

○天秤法による低周波数帯域の超音波パワー計測技術の検討
/産業技術総合研究所/内田武吉
我々は、超音波理学療法機器を対象にした1 MHz以下の超音波パワー測定技術の検討を行っている。本稿では、1 MHz以下の超音波パワーの測定に天秤法を採用し、天秤法用に開発されていない吸音材の有効性に関して紹介する。

○音響放射力で駆動されるバブルの超音波イメージング
/千葉大学/吉田憲司
リンパ管をイメージングする手法として、音響放射力でバブルを移動させ、その動態を可視化する手法(動的造影超音波法)を提案している。本稿では、提案法について概説し、その基礎実験結果の数例を紹介する。

○中空部を有するステップホーンを用いた縦-ねじり振動源
/日本大学/淺見拓哉・他
筆者らは縦-ねじり振動を発生させるための振動源に用いるためのホーンとして、ステップホーンに中空部を設けることを提案した。本稿では、中空部を有するステップホーンについて、まずFEMによるホーン単体の振動モードの解析を行い、次に、製作した中空部を有するステップホーンを用いた縦-ねじり振動源の振動特性を測定した結果について紹介する。

○空中強力超音波源による煙霧質の凝集
/日本大学/三浦 光
空気中に強力な音波を放射する音源として円筒形振動板型空中強力超音波源がある。この音源の振動板は中空円筒形であるため、この部分を円管に直接取り付けることが可能であり、圧力損失を低減できる。本稿では、この音源を2台用いた2種類の凝集装置について、煙霧質の凝集効果について紹介する。

■特集:超音波等を適用したプラント保守検査2
○STPG370管の磁気特性を用いた磁歪式非接触ガイド波試験技術の開発
/近畿大学/廿日出好・他
超高感度な高温超伝導SQUID磁気センサを受信機に用いて、商用のSTPG370配管に対して、非接触で実現可能な磁歪式ガイド波送受信技術を開発した。本稿では、欠陥を持つ商用配管に対して本技術を適用して、非接触でのガイド波試験による欠陥検出の可能性を紹介する。

■解説
○Si、Geドープによるc軸配向AlN膜の分極制御と分極反転SiAlN、GeAlN多層膜共振子への応用
/山梨大学/鈴木雅視・他
本稿では、5G・Beyond5Gに向けたBAW共振子の高性能化が実現できる分極反転AlN多層膜BAW共振子の作製・評価を目的として、c軸配向AlN薄膜へのSi、Geドープによる分極制御、SiAlN膜およびGeAlN膜の物性評価、さらにSiAlN膜またはGeAlN膜とAlN膜の積層による分極反転多層膜BAW共振子を作製、周波数特性を評価した結果について紹介する。

○光学式機械物性計測を目指した光音響波検出システムの構築
/浜松医科大学/田村和輝
細胞スケールの機械物性は原子間力顕微鏡や超音波顕微鏡を用いて計測される。本稿では、光学的計測を駆使した機械物性計測を概説し、計測の実現に不可欠な光音響波の発生と計測について検討した内容に関して紹介する。

○酵母菌増殖促進を目的としたレーザー誘起応力波の連続発生に関する研究
/金沢工業大学/會澤康治・他
酵母菌の含まれる懸濁液を入れた容器(キュベット)に数MPaのレーザー誘起応力波を単発で複数回導入し増殖促進効果を調べる。具体的には酵母菌増殖促進に効果的な安定して強い圧力をキュベット内に発生させるためのレーザー光吸収材に固体や液体を使った実験を行った。

○超音波による可変焦点レンズ
/同志社大学/小山大介
本稿では、超音波によって自身の形状や屈折率を変化することにより焦点距離を制御可能な光学レンズを紹介する。単純構造で薄型化可能であり、スマホ用レンズなど様々な応用が期待される。

○超音波キャビテーション気泡の初期成長過程におけるアルコール添加の影響
/関西大学/中村悠人・他
水と2種類のアルコール水溶液を用いて、超音波照射直後のソノルミネッセンス強度の時間変化、音響スペクトルの時間変化、気泡サイズ分布の測定を行った。測定結果からキャビテーション気泡の初期成長過程について議論した。

○圧電高分子トランスデューサを用いた空中超音波による集積回路の透過画像
/山形大学/高橋貞幸
本稿では、有機質の圧電材料であるP(VDF/TrFE)(75/25 mol%)を用いて、2 MHzの焦点型トランスデューサを製作し、集積回路(IC)の空中超音波透過画像形成を行った。画像システムは、同じ構造をもつ二つのP(VDF/TrFE)トランスデューサを、それぞれ送信および受信に用いる送受信分離型透過方式である。また、過去に実施した平面型のP(VDF/TrFE)トランスデューサによる透過画像も併せて提示した。これらの結果、空気中でも十分動作する、P(VDF/TrFE)トランスデューサの有効性が示された。

○超音波周波数領域の音響信号を利用した攪拌擂潰処理の進行状況推定
/芝浦工業大学/小池義和・他
石川式撹拌擂潰機は、古くから幅広い産業分野で利用されている。近年のIoT技術の普及に伴い遠隔計測や自動制御技術が求められており、超音波周波数領域まで含めて撹拌擂潰時の発生音から撹拌擂潰処理進行状況推定システムを提案する。