| 研究課題/領域番号 |
16K06405
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
内田 武吉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70455434)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 超音波 / キャビテーション / マイクロバブル / 分調波 / 広帯域雑音 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，高出力超音波に付随して発生する気泡の運動状態を，気泡から発生する信号を用いて制御することを目的としている。
超音波に付随して発生する気泡は，半導体の基盤洗浄などに用いられているが，気泡の運動状態を制御できていないため，基盤本体を傷つけてしまうことが問題となっている。気泡の運動状態は，超音波出力の増加に伴い，発生，膨張収縮，圧壊の状態に分かれ，理論的には，それぞれ異なる運動状態からは異なる信号が発生していることが報告されている。そこで我々は，気泡から発生する信号のみを用いて気泡の発生量を定量化すること及び運動状態を制御することを検討している。
昨年度までに気泡由来の信号と言われている分調波及び広帯域雑音が，それぞれ異なる音圧で発生することを確認した。今年度は，高速度ビデオカメラで気泡の運動状態の観察を行い，気泡由来の信号との相関を実験的に確認した。疑似気泡として超音波造影剤のマイクロバブルを使用し，高速度ビデオカメラを用いて超音波音圧の増加に伴う気泡の運動状態の変化を観察した。結果として，超音波音圧の増加に伴い気泡は膨張収縮を行い，最後に破裂する状態を観察できた。次に，同じ条件下で，キャビテーションセンサを用いて気泡の信号を受信したところ，最初に分調波が次に広帯域雑音が増加することが確認できた。これは，膨張収縮時には分調波が，圧壊時には広帯域雑音が増加することを示している。気泡由来の信号として膨張収縮時には周期的な信号が，発生及び圧壊時にはインパルス的な信号が発生していると考えられ，これらの信号を受信することにより，気泡の運動状態を制御できる可能性がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
マイクロバブルと高速度ビデオカメラを用いて，水槽内の気泡の観察を行い，気泡由来の信号との相関を確認した。この結果は，28年度基盤研究(C)研究計画調書の29年度計画をほぼ達成しており，おおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の最終的な目標は，超音波洗浄機における気泡の最適な運動状態を明確にすることである。そのために，これまでにキャビテーションセンサで受信した気泡由来の信号と超音波洗浄機の洗浄能力の関係を評価する予定である。超音波洗浄機の洗浄能力の評価には，医療機器の洗浄評価のために使用されている評価用キットを使用する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
高速度ビデオカメラのレンタル額が，当初予定していたより安く済んだために次年度使用額が生じた。次年度の使用額は，来年度に実施予定の超音波洗浄機の洗浄能力評価キットの購入に充てる予定である。
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