Fundamental studies on high power and high frequency ultrasonic vibration using DPLUS

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02097
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: MORITA Takeshi 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60344735)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 強力超音波 / 超音波集束機構 / 放物反射面 / 楕円反射面 / 熱アブレーション

Outline of Final Research Achievements

In order to realize powerful ultrasound devices in various research fields, we proposed a ultrasound focusing transducer DPLUS, which utilizes a double-reflecting surface structure to focus longitudinal waves and emit from the tip of a thin rod waveguide. In this study, we clarified and improved the output limitations of DPLUS. The results showed that DPLUS could also be applied to acoustic tweezers and thermal ablation devices. Furthermore, wave propagation analysis of DPLUS burst excitation revealed that longitudinal/transverse mode conversion occurs with high efficiency at the first reflecting surface. Based on this finding, an elliptical reflection focusing mechanism ELIPS was proposed.

Free Research Field

超音波デバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

数10kHz帯に制限されていた強力超音波技術を、MHz帯までに拡張することで、いままでには困難であった応用デバイスへの展開が期待できる。また、キャビテーションやソノルミネッセンスといった物理化学現象においても、MHz帯での局所的な強力超音波を複数モードを重ね合わせて出力することができる振動子は、有益なツールとなるものである。さらに、本研究の実施により、縦波横波モード変換を高効率で行う新型振動子の着想を得ることができたことは、今後の本研究領域に貢献する新型振動子の研究開発につながるものである。