| 研究課題/領域番号 |
20H02097
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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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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
森田 剛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60344735)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | 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 / 集束超音波 / 高周波 / 楕円集束機構 / DPLUS / 圧電振動 / 二重放物面反射 / 高周波振動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、従来は数10kHzから100kHz程度に制限されていた強力超音波研究をMHz帯の未開拓領域へと大きく展開するための基礎研究を実施することを目的とする。この実現に向けて、応募者独自の発想に基づく「対向する二重放物面構造による導波路への強力超音波導入機構(DPLUS)”」の基本特性の解明、設計指針の確立、性能向上、応用展開を行う。この研究を通してDPLUSを基盤デバイスとした高周波強力超音波という新学術領域を創成するとともに、医学、工学、理学、生物学における超音波技術の応用研究に大きく貢献していくことが期待される。
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| 研究成果の概要 |
理工学の様々な領域で活用されている強力超音波の適用範囲を広げるため、従来よりも高いMHz周波数帯域において強力超音波を出力する振動子を研究・開発した。本研究では、二重反射面構造により縦波振動を集束し、細棒導波路から出力するDPLUSという機構の限界出力の向上や導波路設計指針を明らかにした。本研究の実施により、音響ピンセットや腫瘍を破壊する熱アブレーションへの応用についての有効性を実証することができた。さらに、DPLUSの波動伝搬解析において、バースト波駆動をする場合には、第一反射面における縦波横波モード変換が高効率でおこることを見出し、この知見をもとにして、楕円反射集束機構を提案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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