位相共役パラメトリック増幅鏡による超音波自動標的装置の開発

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位相共役波とは、ある波と同一の空間的振幅分布を持ち時間的に逆進する波のことで、時間反転波とも呼ばれる。また入射波に対して位相共役波を返す素子を位相共役鏡と呼ぶ。一般に超音波は伝搬媒質の内部構造により波面が乱されるが、位相共役を用いることにより乱れた音場を自動的に再生することが可能となる.本研究において我々は、圧電セラミクスの非線形圧電特性を利用したパラメトリック位相共役鏡を開発し、これにより入射波より大きいエネルギーを持つ位相共役波を生成することを可能にした。この基盤技術の応用として、特に医用超音波治療において患部を100%の確率で加熱破壊する自動標的装置の開発が挙げられる。本研究は超音波位相共役鏡の発生効率をさらに向上させ,自動標的手法を医用をはじめとする分野へと応用することを目的とする。本年度はこの技術の実用化に向けて、高効率の位相共役鏡の開発を目指し、高い非線形性を示すセラミック材料の探索及び位相共役デバイスの設計を行った。物質の非線形圧電定数と音響位相共役波の発生効率との関係を定量的に検証し、自動標的装置に要求される材料特性を理論計算により評価した。さらに標的への自動追尾及び超音波ビームの自動収束能力を評価するためには、治療対象を含む超音波伝搬領域において超音波が進行し、あるいは境界で屈折・反射・回折する様子を精度よく画像として捕らえることが必要となってくる。この目的のために、レーザーを用いた高空間分解能の超音波ビーム可視化装置の開発に着手した。