エネルギー流理論に基づく人工基底膜センサ・アクチュエータに関する基礎的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455189
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 安藤 繁 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70134468)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安部 素嗣 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70272391)
• Keywords: 聴覚センサ / 基底膜モデル / 共振系アレイ / マイクロマニシング / マイクロアクチュエータ / フィッシュボーン構造

Research Abstract

本研究では、センサのフロントエンドにおいて、多くの情報処理と効率的な音響情報の採取がなされるような新しい音響センシングの構造を、人間の聴覚機構をモデルとして実現しようとしている。具体的には,基底膜の周波数分析機構としてのモデルをより詳細に分析し、
1)それらを相互作用をもつ共振体アレイとしてモデル化すること,
2)このモデルと電気機械的アナロジーに基づき、音場のセンシングと周波数選択の力学機構と、して、ばねと質量からなる2次系集合体モデルを構築すること、
3)隣接要素間に適切な相互作用を与えることで音響信号の移送と授受の場を形成すること、
4)これらを半導体微細加工技術により試作し,基本性能の確認と,音響センサと機械的アクチュエータへの応用を試みることが目標である。
本年度の成果は下記のようにまとめられる。
1)フィッシュボーン構造と名付けた基底膜に等価な平板型共振子アレイ構造を提案したこと。
2)その設計原理を定式化し,有限要素解析によって周波数選択性や音響信号の移送の方向性を確認したこと。
3)共振子アレイの切断点インピーダンス解析に基づくエネルギー流の解析理論を構築したこと。
4)半導体のマイクロマシニングによって,実際に16素子程度のフィッシュボーン構造を試作し,基本性能を確認したことである。

Research Products

• [Publications] M.Abe,S.Ando: "Application of Loudness/Pitch/Timbre Decomposition Operators to Auditory Scene Analysis" Proc.IEEE ICASSP96. 2646-2649 (1996)
• [Publications] K.Tanaka,M.Abe,S.Ando: "A Study on Resonator Array Structure for Sensors and Actuators" Technical Digest of the 14th Sensor Symposium. 97-100 (1996)
• [Publications] 実森,前川,安藤: "円周アレイトランスデューサによる超音波検査のための3次元イメージング" 電気学会論文誌. vol.IEEJ(E)-2,no.7. 289-296 (1996)
• [Publications] 実森,稲荷,安藤: "チャープ状の超音波を用いた境界近傍に存在する物体の検出法とその応用" 電気学会論文誌. vol.IEEJ(E)-2,no.9. 363-370 (1996)
• [Publications] 寺田,篠田,安藤: "多モード音響共鳴を用いたテンソルセル触覚センサ" 計測自動制御学会論文集. vol.33,no.4. (1997)
• [Publications] K.Tanaka,M.Abe,S.Ando: "Fishbone Architecture:An Enquivalent Mechaniocal Model of Cochlea and its Application to Sensor And Actuator" Proc.TRANSDUCERS'97. (1997)