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

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455189
• 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 / マイクロマシニング / 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.基底膜のZwislokiモデルに対して詳細な信号処理的検討を加え,今まで知られていない性質を明らかにしたこと.
2.特に影像インピーダンス解析の導入により,基底膜の全周波数に渡るエネルギー吸収特性・エネルギー流の一方向特性・入出力逆転によりアクチュエータ化した際のエネルギー効率,などを説明したこと,このことは今後フィッシュボーン構造の設計ルールを確立する上で,重大な鍵となる成果である.
3.半導体のマイクロマシニングによって,実際に30素子程度のフィッシュボーン構造を試作し,基本性能を確認をすると共に,ピエゾによる検出機構を含めた設計を完了したこと.

Research Products

• [Publications] 安部, 安藤: "音の三要素分解法を用いた知能化音響センシング" 電気学会論文誌. Vol.IEEJ(E)-3,no.4. 209-214 (1997)
• [Publications] 来海, 安藤: "任意曲面のきず検査のための画像センシングシステム" 電気学会論文誌. vol.IEEJ(E)-3,no.4. 215-221 (1997)
• [Publications] M.Harada, S.Ando et.al.: "Resonator Array Sensor toward Artificial Cochlear Modeling" Tech.Digest of the 15th Sensor Symposium. 99-102 (1997)
• [Publications] K.Tanaka, M.Abe, S.Ando: "Fishbone Architecture : An Equivalent Mechanical Model of Cochlea and Its Application to Sensors and Actuators" Proc.IEEE/ASME Int.Conf. Advanced Intelligent Mechatronics. A035 (1997)
• [Publications] S.Ando, K.Tanaka, and M.Abe: "Fishbone Architecture : An Equivalent Meachanical Model of Cochlea and Its Application to Sensors and Actuators" Proc.Transducers'97. 1027-1030 (1997)
• [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)