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

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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。