/日本工業出版(株)/

■特集:液体・気体中での強力超音波の活用
○混合物の分離への超音波霧化の適用
/鹿児島大学/二井 晋
混合サブミクロン粒子懸濁液を超音波霧化したところ、特定の粒子サイズの粒子が霧中に分離された。粒子懸濁液の試料の減圧脱気により、霧による粒子サイズ認識能が失われ、キャビテーションの関与が示された。

○超音波ミストの粒径分布測定と空気浄化手法への応用
/埼玉大学/関口 和彦
超音波霧化の環境分野や工業分野への応用のためには、より微細なナノサイズミストの生成挙動の解明とその制御が重要となる。本稿では、粒径分布測定から得られたナノサイズミスト生成に関する知見と、ミスト界面での反応を利用した空気浄化手法について紹介する。

○空中超音波音源による強力定在波音場の形成
/日本大学/三浦 光
空中に強力な音波を放射するための新しい音源として、反射板等の壁面(剛壁)とたわみ振動板とを一体化させた剛壁一体構造の縞モード振動板を用いた音源について述べ、これを用いた定在波音場の形成方法について示した。

○超音波霧化による液体噴射特性
/日本工業大学/神 雅彦
ガソリン燃料噴射などの液体噴霧に用いられるような、比較的低い周波数における超音波霧化現象について調べた。具体的には、周波数38kHz、60kHz、120kHzの各周波数における霧化液柱形状、液滴粒径、液滴飛行速度などを調査し、超音波を液体噴霧に用いる場合の参考データを提供した。

○高強度空中超音波の非線形性を利用した固体浅層き裂のイメージング
/日本大学/大隅 歩・伊藤 洋一
筆者らは、強力空中超音波を用いて対象を強制振動させて、コンクリート内部の欠陥を非接触非破壊で検査する手法について研究を進めてきた。しかし、き裂に対してはより強力でしかも高周波の音波を照射することが必要となる。そこで、本稿では、強力空中超音波の非線形性に伴って発生する高調波の強力音波の利用により、き裂を検出する方法について紹介する。

○超音波霧化による微細水滴を用いた地下採石空間内の浮遊粉塵濃度の低減
/秋田大学/大川 浩一
浅い地下採石空間では、その空間温度が年間を通して10℃程度と低い。その空間の浮遊粉塵濃度を低減させるために超音波霧化により生成した微細水滴の利用を検討した。低温では微細水滴は水蒸気に変化し難く、水滴が粉塵を補足するため、浮遊粉塵濃度低減に効果があることがわかった。

○ハイブリッド型超音波反応器による有害物質の分解と除去
/名古屋大学/安田 啓司
超音波とオゾンマイクロバブルをハイブリッドして水中のジオキサンを分解した。OHラジカルが増加し、分解速度に相乗効果が見られた。また、シリカゲルを用いた水中のケイ酸除去が、超音波周波数のスイッチングにより大きく促進した。

■特集:拡がりをみせる超音波モータとアクチュエータ
○超音波音場の非線形効果による気体・液体移送デバイス
/東京工業大学/中村 健太郎
本稿では、気体中や液体中で強い超音波を発生した場合に起こる非線形現象の基礎について説明し、それを利用したポンプや気体移送デバイスについての実験例を示した。

○双正方板リンク形リニア超音波モータの矩形バースト波による駆動に関する実験評価
/東北工業大学/田村 英樹
単相駆動・駆動端子切換を特徴とする双正方板リンク形超音波モータに関して、メカニカルリレーを用いずに左右動作切り替えのできる矩形波スイッチング駆動回路を試作した。負荷量にも依存するが、同一負荷であればスライダ移動量と印加バースト波数はおおよそ比例した結果が得られた。本稿では、その要諦を纏めた。

○微小液滴マイクロリアクタのための音響流メカニズム解明
/静岡大学/近藤 淳・深谷 智彦
スマホなど移動体通信機器のフィルタとして広く用いられている弾性表面波(SAW)デバイスは、センサやアクチュエータとしても利用することが可能である。本稿では、微小液滴を用いたマイクロリアクタをSAWデバイス上で実現するためには、駅体内の音響流についての理解が必要である。本稿では、実験(観察)に基づいて検討した結果について紹介する。

○マイクロ流路内液滴分級デバイスの検討
/岡山大学/神田 岳文
マイクロ流路と超音波振動子を積層構造としたデバイスにおいて、超音波振動による音響放射力を用いた液滴操作を実現した。液滴、エマルション生成プロセスにおける分級作業への応用を目的として事例について紹介する。

○基板の超音波振動を利用した微小粒子のマイクロマニピュレーション
/同志社大学/小山 大介
超音波を利用した粒子マニピューレーション用チップを紹介する。超音波振動子への入力信号を制御することによって、マイクロ流路中の粒子の精密位置決めが実現できる。

○マルチアクチュエータによる液滴噴射素子の動作シミュレーション
/法政大学/田沼 千秋
複数の圧電素子を用いた微小液滴噴射素子の等価回路モデルを構築した。圧電素子の出力合成にGyratorを用い、等価回路の簡素化を図った。MATLab/Simlinkにより、三つの圧電素子で構成される微小液滴噴射素子の動作シミュレーションを行い、それぞれの圧電素子の駆動タイミングにより、任意にインク室の圧力を制御ができることが分かった。

■解説
〔圧電・超音波材料〕
○PZT/PZTゾルゲル複合体曲面超音波トランスデューサによる光音響イメージング
/熊本大学/田邉 将之・小林 牧子・西本 昌彦/國立臺北科技大學/岱杰・楊 哲化
我々はこれまでPZT/PZTゾルゲル複合体とスプレー技術を用いて、曲面に作製可能で、ならい性を有するトランスデューサを開発してきた。これまでは主に非破壊検査分野における応用を検討してきたが、本研究ではこの技術を利用して光音響イメージングに適した超音波トランスデューサの開発を目指す。本稿では、最初に光音響信号の取得に成功した超音波トランスデューサについて紹介する。

〔物性・評価〕
○音響波・弾性波の非相反伝搬機構の設計
/岡山大学/鶴田 健二・石川 篤
本稿では、界面モード変換とバンド間間接遷移という2種類のモード変換機構に基づく非相反性発現原理について紹介し、数値シミュレーションによる検証と実デバイスへの応用に向けた課題等について紹介する。

〔超音波デバイス〕
○複数個のSH0板波共振子を用いた超広帯域帯周波数可変帯域阻止フィルタ
/東北大学/門田 道雄・三野宮 利男・田中 秀治
SH0モード板波を用いて作製した周波数の異なる広帯域な共振子を複数個、直列、あるいは並列に接続しることにより、広帯域な帯域阻止フィルタを実現した。さらに、その共振子に直列、あるいは、並列に接続された容量可変Siダイオードの容量を可変することにより、帯域阻止周波数を、9.4%から31%まで、可変することができた。

○ダイアフラム型PZT振動子による超音波送受信の特性解析
/首都大学東京/石黒 裕也・田川 憲男・大久保 毅
超音波診断システムの高性能化を目指すにあたり、超音波トランスデューサの高感度化と広帯域化が求められている。本研究では、特にダイアフラム型トランスデューサに注目し、所望の周波数を共振域にもつ複数のモデルに対し、超音波送受信性能の観点から比較を行った。

〔医用超音波〕
○生体組織中を伝播するせん断波の実時間可視化
/群馬大学/山越 芳樹
乳腺など生体組織のずり粘弾性は、その値もまた空間分布も非常にバラエティに富んでいる。このためずり粘弾性で伝播特性が特徴づけられるせん断波を生体組織の硬さの映像化に使おうとすると、従来のX線、光、超音波などの波動とは全く異なる波動伝播の理解と活用技術が必要になってくる。最近、医用診断の場で話題になっている音響放射圧でせん断波を発生させ、超音波で伝播速度を測定するARFI(Acoustic Radiation Force Impulse)法でも、この状況は同じである。本稿では我々が開発した小型のハンディタイプの加振器を用いてせん断波を生体内部に導入し、その伝播を血流映像化用に開発されたカラードプラ画像で可視化するCD SWI(Color DopplerShear Wave Imaging)法を紹介するとともに、せん断波の複雑な伝播から定量性の高い測定結果を得るための方向性フィルタの役割と、適用例を示す。

○超音波送信波形のグレーティングローブ生成への影響の検討
/富山大学/藤田 博樹・長谷川 英之
本研究では、携帯用超音波診断装置において超音波プローブの素子数が削減される状況を想定したシミュレーションにより、超音波断層像の画質に影響するグレーティングローブを抑圧する手法を検討した。

■研究室紹介
○桐蔭横浜大学/医用工学部 医用工学科 竹内研究室
/桐蔭横浜大学/竹内 真一

○熊本大学/工学部 情報電気電子工学科 小林研究室
/熊本大学/小林 牧子

■連載
○圧電振動子を用いた超音波プローブの設計入門 第7回
同軸ケーブル、音響整合層のFパラメータ・マトリクス
/桐蔭横浜大学/竹内 真一

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