| 研究課題/領域番号 |
21KK0065
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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, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60344735)
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| 研究分担者 |
三宅 奏 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (40910956)
畑中 信一 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (40334578)
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| 研究期間 (年度) |
2021-10-07 – 2024-03-31
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| キーワード | 強力超音波 / DPLUS / 非正弦波形 |
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| 研究実績の概要 |
本研究において独自に開発してDPLUSと命名した強力超音波振動子を利用して非正弦波形を生成することを目的としている。DPLUSは“放物線形状を有する集束機構による強力な超音波の生成”と“導波路を使用することによる装置の小型化”の技術を融合した構造で、MHz帯域でMPaの高出力超音波を実現することができる。この特異な出力特性により、従来常識であった数10kHzの周波数帯域では得られない新規現象を見出しつつある。
本研究では、二つの共振波動を重畳した台形波やノコギリ波等の非正弦波形を出力可能な「DPLUS型多重モード超音波振動子」を創成する。強力超音波技術で重要なキャビテーション生成における周波数や波形依存性に関する基本的理解を本質的な「問い」とし、提案する新型振動子により答えを導き出して次世代の強力超音波研究の礎とすることを研究目的とする。
本年度は、共振周波数比制御を可能とする非正弦波形強力超音波出力を可能とするランジュバン型振動子の改良と制御手法の確立を行った。具体的には、振動子を構成する金属材料を黄銅からリン青銅に、ジュラルミンを超ジュラルミンとすることで、圧電素子への予圧安定性を図った。この振動子により駆動による温度上昇に対しても安定して非正弦波形出力を可能とすることができた。また、DPLUSにおいて共振周波数比が1:2になる構造を考案した。この構造において、有限要素法シミュレーションを行い、2MHzと4MHzにおける共振モードを出力することを確認した。
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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
安定して非正弦波形を出力するランジュバン振動子を試作して制御することができるようになった。またDPLUSによる非正弦波形出力においてもシミュレーションを実施している。
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| 今後の研究の推進方策 |
シミュレーションにおいて現在計算している構造について試作を行い、非正弦波形強力超音波出力についての実験を行う。キャビテーション観察技術は既に保有しているので、試作超音波振動子による特性評価を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19によって共同研究先のドイツハノーファー大学への訪問ができなかったため。
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