超音波技術と圧電デバイスの基礎から応用まで

本講座では超音波計測および圧電デバイス・アクチュエータの初学者の方でも参加できるよう、教科書レベルの超音波の基礎に始まり、各種波動・圧電デバイスの動作原理・設計評価手法についてご紹介致します。実際に製品を設計・開発する際に、まずどの様に考え、どの様な材料を用い、どの様な形状にすべきか等具体的な流れについてご説明します。 　さらに近年産業界で注目を集める小型、薄型、単純構造で実現可能な各種アクチュエータ (超音波モータ、可変焦点レンズ、ポンプなど) についてもその開発事例をご紹介します。また圧電材料を使ったセンシングシステム、医療応用デバイスについても解説します。

1. 超音波の基礎
   1. 超音波とは
      • 周波数
      • 波長
      • 音速
   2. 超音波の物理
      • 波の種類
      • 反射
      • 屈折
      • 回折
      • 散乱
   3. 超音波計測の基礎
      • 距離測定
      • 流量測定
   4. 強力超音波の作用
      • 音響放射力
      • 音響流
      • キャビテーション
      • 非線形ひずみ
2. 超音波 (圧電) モータ・アクチュエータ
   1. 超音波振動子の基礎
   2. 超音波 (圧電) モータの動作原理 (振動モードの組合せ)
   3. 設計手法
      • 理論的設計
      • 有限要素解析
   4. 超音波モータ、アクチュエータの開発事例
   5. 非接触型モータ・アクチュエータ、ポンプへの展開
3. 超音波式可変焦点レンズ
   1. 動作原理
   2. 設計・評価手法
   3. ゲルレンズとレンズアレイ
   4. 液晶材料を使った薄型レンズ
4. 圧電材料によるセンシングデバイス・振動発電装置
   1. 振動発電装置の構成
   2. 等価回路による変換効率の評価
   3. 非鉛系材料を用いた装置
   4. バッテリーレスセンサとしての応用
5. 超音波による物体の非接触搬送技術
   1. デバイスの設計手法
   2. 音場・放射力分布の理論的計算
   3. ミリメートルオーダ (錠剤・電子部品レベル) の微小物体の非接触搬送
   4. マクロメートルオーダ (細胞レベル) の微小物体の非接触搬送・選別
6. 超音波による細胞培養・医用応用デバイス
   1. 細胞培養デバイスの設計
   2. 超音波が培養細胞に与える影響
   3. 血液フィルタの開発事例
7. マイクロバブルによる超音波イメージング技術
   1. 超音波照射下におけるバブルのふるまい
   2. バブル振動の観測・評価手法
   3. 医用診断技術への応用
      • DDS
      • 遺伝子導入