2018 Fiscal Year Annual Research Report
Hemi-sperical ultrasonic trasducer producing high power at low voltage
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16H03188
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超音波治療 / キャビテーション / 圧電トランスデューサ / 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強力超音波治療の効率と適用範囲を飛躍的に高める音響キャビテーションを，精度よく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超音波トランスデューサにより生成しようとすると，必要な駆動電圧が汎用パワーMOSFETの限界である数百V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，同半径の薄い圧電セラミック球殻と水玉の径振動共振周波数がほぼ一致する偶然を利用し，共振において機械的コンプライアンスが極大となるに伴って極大となる電気的アドミタンスを利用する球殻型トランスデューサを提案してきた．先年度，この考え方をさらに発展させ，同半径の薄い圧電セラミック円筒と水円柱の径振動共振周波数を解析した結果，両者も，ほぼ一致することを見出した．円筒型の圧電セラミック・トランスデューサは，水中音響分野において，投げ込み型検出器として従来から知られているが，この性質に着目した応用は提案されていなかった．おそらく，この偶然による特徴が知られていないためであると考えられる．本年度は，球殻型トランスデューサに加えて，円筒型トランスデューサについても，その特徴を生かした応用につながる研究を進めた．具体的には，有限要素法による数値計算シミュレーションにより，上記特長を生かすことのできる円筒型トランスデューサの長さ／半径および厚さ／半径の比を明らかにした．次に，それを試作し，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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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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