Fundamental study of an instantaneous adaptive point-like-scatterers-arrayed transcranial acoustic lens

瞬时自适应点状散射体阵列经颅声透镜的基础研究

• 批准号: 22K03987
• 负责人: 植田 毅
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Jikei University School of Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03987/
• 关键词: 点状散乱体; クロスバースイッチ; 配置最適化; フォノニックレンズ; 経頭蓋; 超音波; 積分方程式法; 経頭蓋フレネルレンズ; 最適化

これまでの研究により、適時適所的に微細な気泡を発生させることにより、アダプティブな経頭蓋フォノニックレンズを実現できることを示し、微小気泡を点状散乱体として、その配置を頭蓋内の焦点で音場が極大になり、それ以外の頭蓋内では音場が小さくなるように散乱体の最適配置を決定できることを示した。決定された構造のフォノニックレンズは、頭蓋骨を円形、楕円形に散乱体を配置したものとしてモデル化することにより、頭蓋内の様々な点で入射方向に垂直方向には回折限界まで集束することを確認していた。本研究課題では、2022年度において、頭蓋骨のCTデータより頭蓋骨をモデル化し、その場合にも頭蓋内の様々な点で入射方向に垂直方向には回折限界まで集束することを確認した。しかしながら、焦点でのスポットの半値幅は入射方向には垂直方向の５倍となっているため、それを改善させるために、部分的に頭蓋骨を点状散乱体で覆うことにより半値幅は入射方向には垂直方向の２倍程度にできることを確認した。これらの成果は、J. Appl. Phys. 132, 144504 (2022)、国際会議15th World Congress on Computational Mechanics (WCCM-XV)、日本機械学会第35回計算力学講演会、日本機械学会第14回最適化シンポジウムにおいて発表した。また、2023年6月26～30日にシンガポールにおいて開催されるICMAT2023において、Automatic design of a point-like scatterer-arrayed transcranial ultrasound lens by optimizing intracranial sound fieldと題して口頭発表することが決定している。

This research is aimed at determining the optimal disposition of the fine bubbles, the dot scatters, and the focus of the sound field inside the head, and the small scatters outside the head. To determine the structure of the skull, the shape of the skull, the shape of the scattered body, the position of the skull, the vertical direction of the incident direction, the folding limit, the cluster. This research topic is to confirm that in 2022, the CT data of the skull will be transformed, and in some cases, the reflection limit will be converged in the vertical direction of the incident direction. The half-amplitude of the focus is 5 times higher than the vertical direction, and the half-amplitude of the focus is 2 times higher than the vertical direction. J. Appl. Phys. 132, 144504 (2022), 15th World Congress on Computational Mechanics (WCCM-XV), 35th Lecture on Computational Mechanics of Japan Society of Mechanics, 14th Optimization Seminar of Japan Society of Mechanics. ICMAT2023, June 26 - 30, 2023, Automatic design of a point-like scatterer-arrayed transcranial ultrasound lens by optimizing intracranial sound field and head development.

项目成果

横波ベクトル場の点状散乱体による散乱問題の近似解法 - 定式化 -

横波矢量场点散射体散射问题的近似解 - 公式 -

• 发表时间: 2022
• 期刊: 計算数理工学論文集
• 作者: Daiki Funyu;Shotaro Hisano;Hiroyuki Iwamoto and Satoshi Ishikawa;Ueta Tsuyoshi;植田 毅;Tsuyoshi Ueta;植田 毅
• 通讯作者: 植田 毅

点状散乱体配置最適化経頭蓋音響レンズの収束および集束特性の頭蓋骨形状依存性

针对点散射体放置进行优化的经颅声透镜的会聚和聚焦特性的头骨形状依赖性

• 发表时间: 2022
• 期刊: 第14回最適化シンポジウム2022（OPTIS2022）講演論文集
• 作者: Daiki Funyu;Shotaro Hisano;Hiroyuki Iwamoto and Satoshi Ishikawa;Ueta Tsuyoshi;植田 毅
• 通讯作者: 植田 毅

Design concept verification for a transcranial acoustic lens with instantaneous adaptability

• DOI: 10.1063/5.0101875
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: T. Ueta

Intracranial Acoustic Field Optimization of a Point-Like-Scatterers-Arrayed Transcranial Lens

点状散射体阵列经颅透镜的颅内声场优化

• 发表时间: 2022
• 期刊: WCCM-APCOM 2022 book of abstracts
• 作者: Daiki Funyu;Shotaro Hisano;Hiroyuki Iwamoto and Satoshi Ishikawa;Ueta Tsuyoshi;植田 毅;Tsuyoshi Ueta
• 通讯作者: Tsuyoshi Ueta