2017 Fiscal Year Research-status Report
フォノニック結晶構造を用いた小型軽量音響レンズとクローキング材料の開発
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15K06624
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
土屋 健伸 神奈川大学, 工学部, 准教授 (50291745)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 信行 神奈川大学, 工学部, 教授 (20016801)
穴田 哲夫 神奈川大学, 付置研究所, 名誉教授 (20260987)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 音響レンズ / フォノニック結晶構造 / クローキング材 / シリコン / シンタクチックフォーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，フォノニック結晶構造を用いた音響レンズとクローキング材で海洋中の画像取得装置の性能を向上させることにある．水中の探査用に搭載されている音響カメラに用いられる音響レンズは凹面形状がほとんどである．しかし，フォノニック結晶構造を用いることでレンズ形状を自由化できるために音響カメラ装置の小型化・軽量化が可能となる．さらに無反射材量に相当するフォノニック結晶構造を用いたクローキング材を使用することで不要な音を消し去ることができ，カメラ装置の性能をさらに向上させる可能性を秘めている．フォノニック結晶構造を用いた音響レンズとクローキング材の試作品を作成して，その音響特性を明らかにする．
一方，医用超音波の分野においても超音波診断装置のプローブ先端に音響レンズが用いられている．音響レンズは主にシリコンが素材に用いられた凸型レンズであるが，このレンズに対してもフォノニック結晶構造を応用して生体に密着性の高い超音波プローブの製作を検討した．
まず，数値解析を用いてシリコンを素材とした小型軽量音響レンズを設計した．従来のSUSを利用したレンズに比べ5分の1以下の重量でレンズ効果が得られた．一方，設計したホールタイプおよび，支柱タイプ双方のサイズ変更をした音響レンズの試作を計画したが，素材の柔らかさなどで,製作が困難であったため，実機モデル実験による性能評価ができていない．そのため改めて新しい素材を検討し，整形が容易であるシンタクチックフォームによるレンズ設計に切り替えて検討を実施した． 設計した音響レンズは，魚群探知機シミュレーションにおいて実地を想定した性能評価を行い，魚体内の骨の影響を検知することが可能となった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初，レンズ素材として予定したシリコンを素材とした小型軽量音響レンズは数値解析上では優秀な成績を示し，従来のSUSを利用したレンズに比べ5分の1以下の重量でレンズ効果が得られた．しかしながら，素材の柔らかさなどで,製作が困難であったため，実機モデル実験による性能評価ができていない．
そのため改めて新しい素材を検討し，整形が容易であるシンタクチックフォームによるレンズ設計に切り替えて，新素材でレンズ効果が得られるか，新しいレンズ形状について検討を実施した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定では，軽量化を目指して医用超音波の分野において超音波診断装置のプローブ先端の音響レンズみ用いられるシリコンを素材としていたが，整形の困難さから新しい素材で再検討を実施する．また，水中画像だけでなく，医用超音波分野でも応用可能なレンズを同時に設計して他分野への応用を検討している．
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| Causes of Carryover |
研究計画の遅延のため，実機モデル実験用の装置を製作しなかったため，物品費の支出が減じた．また，実験実施のためのアルバイトを雇用しなかったため支出が減じた．一方，別分野での新しい知見を得るため，学会に参加したため旅費が増加した．
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Research Products
(4 results)
