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圧電性結晶膜を用いた集束型高周波高出力超音波トランスデューサの開発と評価

研究課題

研究課題/領域番号 17K01427
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 医用システム
研究機関桐蔭横浜大学

研究代表者

石河 睦生  桐蔭横浜大学, 医用工学部, 講師 (90451864)

研究分担者 田原 麻梨江  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60721884)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード超音波 / 高周波 / 非線形音響 / 圧電体 / 圧電結晶膜 / 圧電 / 大振幅 / 強力超音波 / KNbO3 / エピタキシャル成長 / 集束 / 高出力 / 圧電縦効果 / 高周波超音波 / トランスデューサ / 圧電膜 / PbTiO3 / 超音波トランスデューサ / 薄膜 / 厚膜 / 水熱合成法 / 治療 / 圧電結晶 / 非線形
研究成果の概要

本研究グループは強力超音波の連続的な放射を目的として、エピタキシャルKNbO3膜を用いたHF帯、VHF帯用凹面型超音波トランスデューサの開発を行った。試作した超音波トランスデューサを用いて、水中にて5MHz~20MHzで4MPaを超える送波音圧の測定および音響的な非線形現象の観測を行った。高周波数帯においてこのような非線形音響の観測は未だ例を見ないのもである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

試作した圧電結晶膜超音波トランスデューサを用いて、水中にて5MHz~20MHzにて、マイクロストリーミング、マイクロバブル、ナノバブルの発生、キャビテーションの発生、衝撃波の観察とそれによる音響化学反応の観察を行った。10MHzを超える周波数帯では上記のような非線形音響の観察例の報告は非常に少ないのが現状であるが、本研究により高周波での非線形音響現象用超音波トランスデューサの提案がなされた。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Growth of epitaxial (K, Na)NbO3 films with various orientations by hydrothermalmethod and their properties2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiharu Ito, Akinori Tateyama, Yoshiko Nakamura, Takao Shimizu, Minoru Kurosawa, Hiroshi Uchida, Takahisa Shiraishi, Takanori Kiguchi, Toyohiko J. Konno, Mutsuo Ishikawa, Hiroshi Funakubo.
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Puys.

      巻: 58 号: SL ページ: SLLB14-SLLB14

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab3958

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 広指向性を有する球状凸面型高周波超音波トランスデューサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      石河 睦生, 白石 円, 塚本 絢穂, 内田 庸助, 田原麻梨江, 黒澤 実, 舟窪 浩
    • 雑誌名

      平成30年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会

      巻: 3 ページ: 144-144

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Preparation of {001}<sub>c</sub>-oriented epitaxial (K, Na)NbO<sub>3</sub> thick films by repeated hydrothermal deposition technique2018

    • 著者名/発表者名
      Takahisa SHIRAISHI, Yoshiharu ITO, Mutsuo ISHIKAWA, Hiroshi UCHIDA, Takanori KIGUCHI, Minoru K. KUROSAWA, Hiroshi FUNAKUBO, Toyohiko J. KONNO
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 126 号: 5 ページ: 281-285

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17251

    • NAID

      130006730898

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2018-05-01
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deposition of piezoelectric KNbO3/PbTiO3 films for ultra high frequency and high intensity ultrasonic transducers2018

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Ishikawa, Yosuke Uchida, Takahisa Shiraishi, Marie Tabaru, Hiroshi Funakubo, Minoru Kurosawa
    • 雑誌名

      International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators(IWPMA2018)

      巻: IWPMA2018 ページ: 113-113

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of (111)-oriented epitaxial (K0.5Na0.5)NbO3 thick films deposited by hydrothermal method2017

    • 著者名/発表者名
      Takahisa Shiraishi1, Mutsuo Ishikawa2, Hiroshi Uchida3, Takanori Kiguchi1, Minoru K. Kurosawa4, Hiroshi Funakubo5 and Toyohiko J. Konno1
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 10S ページ: 10PF04-10PF04

    • DOI

      10.7567/jjap.56.10pf04

    • NAID

      210000148381

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 水熱合成法により製膜した圧電結晶膜の特徴とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      石河睦生, 齋藤 直, 田原麻梨江, 黒澤 実
    • 学会等名
      日本音響学会2021年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水熱合成法を用いたKNbO3圧電薄膜のアドミタンス特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      村瀬 貴一, 藤井 健人, 田原麻梨江, 齋藤 直, 石河睦生
    • 学会等名
      日本音響学会2021年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of ultrasonic spray coating using high intensity and high frequency ultrasonic transducer,2020

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Ishikawa, Ayaho Tsukamoto, Nao Saito, Shintaro Yasui, Marie Tabaru, HIROSHI FUNAKUBO, Minoru Kuribayashi Kurosawa.
    • 学会等名
      USE2020 第41回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of high intensity and high frequency ultrasonic transducers using piezoelectric films,2019

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Ishikawa, Ayaho Tsukamoto, Nao Saito, Akito Endo, Shintaro Yasui, Marie Tabaru, Hiroshi Funakubo, Minoru Kurosawa.
    • 学会等名
      Symposium on ultrasonic electronics 2019 (USE2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deposition of epitaxial piezoelectric films for high intensity and high frequency ultrasonic transducers and their applications,2019

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo ISHIKAWA, Ayaho TSUKAMOTO, Nao SAITO, Akito ENDO, Shintaro YASUI, Marie TABARU, Hiroshi FUNAKUBO, Minoru KUROSAWA
    • 学会等名
      International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高周波強力超音波トランスデューサ用圧電結晶膜の製膜 とその評価2019

    • 著者名/発表者名
      石河 睦生, 内田 庸助, 塚本 絢穂, 齋藤 直, 遠藤 聡人, 安井 伸太郎, 田原 麻梨江, 舟窪 浩, 黒澤 実.
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高周波強力超音波トランスデューサの開発と医療応用へ向けて2018

    • 著者名/発表者名
      石河 睦生, 内田 庸助, 田原麻梨江, 白石 貴久, 舟窪 浩, 黒澤 実
    • 学会等名
      第 38 回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Deposition of piezoelectric KNbO3/PbTiO3 films for ultra high frequency and high intensity ultrasonic transducers2018

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Ishikawa, Yosuke Uchida, Takahisa Shiraishi, Marie Tabaru, Hiroshi Funakubo, Minoru Kurosawa
    • 学会等名
      International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators(IWPMA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of high intensity and high frequency ultrasonic transducers using hydrothermal epitaxial piezoelectric &#64257;lms2017

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Ishikawa, Yosuke Uchida, Takahisa Shiraishi, Marie Tabaru, Hiroshi Funakubo, Minoru Kurosawa
    • 学会等名
      International Congress on Ultrasonics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of High Frequency and High Intensity Ultrasonic Transducers using Thickness Vibration Mode of Epitaxial Piezoelectric Films2017

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Ishikawa, Yosuke Uchida, Nobuaki Kosuge, Takahisa Shiraishi, Marie Tabaru, Hiroshi Funakubo
    • 学会等名
      the 4th International Conference on Advanced Electromaterials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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