| 研究課題/領域番号 |
16H03188
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
医用システム
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
梅村 晋一郎 東北大学, 医工学研究科, 学術研究員 (20402787)
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| 研究分担者 |
高木 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (20771885)
吉澤 晋 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30455802)
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| 研究協力者 |
伊藤 寛
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 音響キャビテーション / 圧電トランスデューサ / 超音波治療 / 結石破砕 / キャビテーション / 球殻状トランスデューサ / 円筒状トランスデューサ / パワーMOSFET / 圧電体 / 集束強力超音波治療 / 圧電セラミック / 共振周波数 / 径方向振動 / 球殻型トランスデューサ / 円筒型トランスデューサ / アドミタンス / 集束強力超音波 / 球殻振動 / 第２高調波 / アレイトランスデューサ / 第2高調波 / 2倍高調波 / アレイ型超音波トランスデューサ |
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| 研究成果の概要 |
超音波治療や結石破砕の効率を飛躍的に高める音響キャビテーションを発生させるためには，著しく高い音圧の短い超音波パルスが有効である．これを，従来の厚み振動に基づく圧電変換器により生成しようとすると，必要な駆動電圧がMOSFETの限界に達してしまう．本研究では，この課題を解決することを目的に，同半径の薄い圧電球殻と水玉がほぼ同じ周波数で共振することを利用する球殻型変換器を提案してきた．さらに，この考え方を発展させ，同半径の薄い圧電円筒と水円柱がほぼ同じ周波数で共振することを利用する円筒型変換器を提案し，数値計算による原理確認の後，試作し，音圧出力／駆動電圧の比が，実用範囲にあることを確かめた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
同半径の薄い圧電球殻と水玉の共振や，薄い圧電円筒と水円柱の共振を，電気的インピーダンスの低い圧電変換器を実現するのに利用することは，考え方として新規である．本研究の成果により実現される圧電変換器は，音圧出力／駆動電圧の比が優れているため，汎用半導体により構成されたアンプを用いて駆動することにより，超音波治療や結石破砕の効率と適用症例範囲を飛躍的に高める音響キャビテーションを生成できるようになる．これは，有用性の大きな医療機器の実用化に寄与するところ大である．
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