理系にゅーす

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音波

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1: 2017/07/06(木) 00:38:27.88 ID:CAP_USER
http://news.mynavi.jp/news/2017/07/03/096/

荒井聡[2017/07/03]

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームは、電磁波などの振動現象全般について、100年来の常識であった「Q値」に関する物理的制約をくつがえす発見をしたと発表した。研究論文は、科学誌「Science」に掲載された。

http://news.mynavi.jp/news/2017/07/03/096/images/001.jpg

電磁波などの波を従来考えられていたよりも広いバンド幅と長い時間にわたって保持できることが明らかにされた(出所:EPFL)

電磁波、音波、機械振動などの共振現象を利用するさまざまなシステムの性能を評価するため、よく使われる指標としてQ値(クオリティ・ファクター)がある。

Q値は、共振周波数ω0を振動の減衰率Γで割った値であると定義される(Q=ω0/Γ)。Q値が大きければ大きいほど、共振周波数ω0は高くなり、ω0を中心とするバンド幅Δωは狭くなる。つまり、強くて鋭い共振になる。

また、Q値の定義からは、減衰率Γがバンド幅Δωに等しいという関係が導かれる。これは、導波路や共振器の内部に振動を保持できる時間とその振動のバンド幅の間には物理的なトレードオフがあり、振動を長時間とどめておこうとすれば、必然的にバンド幅を狭く取らなければならなくなることを意味している。

このトレードオフの関係は、100年以上前にK.S.ジョンソンがQ値を定式化したときから、まぬがれることのできない根本的制約であると考えられてきた。原子・分子振動における放射減衰とスペクトル線幅にもこの関係がみられるし、共振器、水晶振動子、圧電素子、MEMS、超音波や弾性波を利用する音響システムなど、振動を利用したあらゆる分野のデバイス設計に同じ関係が取り入れられている。

今回の研究は、この制約に実は現実的な突破口があったということを示した点で、大きな注目を集めている。論文によると、突破のカギは「ローレンツの相反定理」にあるという。

ローレンツの相反定理とは、ある領域内に電流密度J1とJ2の2つの電流が流れていて、それぞれが電界E1とE2を発生させているとき、J1・E2を全空間で積分した値がJ2・E1を積分した値に等しくなるという関係のことである。媒質が線形の場合、ローレンツの相反定理が成り立つことはマクスウェル方程式から直接導出できる。

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引用元: 【Q値】振動現象に関する100年来の物理の常識をくつがえす発見 - EPFL [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2017/05/25(木) 08:59:42.08 ID:CAP_USER9
 日立製作所は24日、痛みを伴わずに乳がんを検診できる技術を開発したと発表した。水を満たした検査容器に乳房を入れて超音波を360度の方向から照射、音波の速度などから腫瘍の有無や特性を判別できる。測定時間は1分ほどで済み、精度も高いという。4月から北海道大学病院と共同研究を始めており、2020年ごろの実用化を目指す。

 開発した技術では、受診者はベッドにうつぶせになり、穴が開いた部分から乳房を水に満たした容器に入れて検査を受ける。

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2017/5/24 20:45
http://www.nikkei.com/article/DGXLASDZ24I0Y_U7A520C1TJ1000/
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引用元: 【医療】痛みのない乳がん検診 日立が新型検査装置 [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2017/05/24(水) 14:10:43.00 ID:CAP_USER9
深海探査の国際レースへ 日本チームの探査機が潜水試験
日本放送協会:2017年5月24日 6時23分
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20170524/k10010992841000.html

http://www3.nhk.or.jp/news/html/20170524/K10010992841_1705240540_1705240623_01_03.jpg

深さ数千メートルの深海に眠る海底資源の本格的な開発につなげようと、アメリカの財団などがことし9月から開く深海探査の国際レースに向けて、日本から出場するチーム、「KUROSHIO」が、レース用に開発した深海探査機の潜水試験を23日、静岡県沖の駿河湾で行いました。

深海探査の国際レースに日本から出場するのは、東京大学や海洋研究開発機構、三井造船などで作るチーム、「KUROSHIO」です。
チームでは23日静岡県沼津市の沖合、およそ10キロの駿河湾で、レース用に開発した無人の深海探査機の潜水試験を行いました。

深海探査機は、音波探知機やセンサーを使って、周囲にある障害物や水の流れの状況を把握したうえで、みずからどこに進めばよいか、自律的に判断しながら地形の探査を行うのが特徴です。
23日の試験では、水深200メートル付近でおよそ3.5キロにわたり、海底の起伏などを正確に測量できるか確認しました。

深海探査の国際レースは、ヨーロッパの石油会社大手、ロイヤル・ダッチ・シェルとアメリカの民間の財団、XPRIZEが開くもので、世界の21のチームがことし9月以降、水深2000メートルの海底で、16時間以内に100平方キロメートル以上の海底地形図を作成できるか、海底の重要なポイントについて写真を5枚撮影できるかを競います。

続きはソースで

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引用元: 【科学】深海探査の国際レース 日本チーム「KUROSHIO」の探査機が潜水試験 静岡・駿河湾©2ch.net

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1: 2017/02/28(火) 07:16:10.51 ID:CAP_USER9
オランダの国立原子分子物理学研究所(AMOLF)とライデン大学、米テキサス大学オースティン校の研究チームは、振動・衝撃などの機械的な力が一方向にしか伝わらないメタマテリアルを開発した。研究論文は科学誌「Nature」に掲載された。

通常、どの方向から物質に力が加わっても、あるいは電磁波や音波などがどの方向から物質内に入射しても、それらの力や波は物質内を伝播していく。この性質は相反性と呼ばれ、物理学上の基本的な法則のひとつである。軟らかい物体であれば、物体の左側を押したとき右側に力が伝わって変形し、逆に右側を押せば左側が変形するのも、力学的な相反性であるといえる。

研究チームは今回、ゴムを材料に用いて、力学的な相反性が破れたメタマテリアルを作製した。このメタマテリアルを右側から押すと、圧力をかけたポイントの近くでは物体が変形するが、反対側にはほとんど力の影響が及ばない。一方、左側から同じ力で押した場合には、物体全体に力が強く伝わっていくという。

続きはソースで

http://news.mynavi.jp/news/2017/02/27/130/images/001.jpg
http://news.mynavi.jp/news/2017/02/27/130/
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引用元: 【科学】衝撃や振動が一方向にしか伝わらないメタマテリアルを開発 ©2ch.net

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1: 2016/07/29(金) 12:24:03.48 ID:CAP_USER
「大赤斑」が数百度の木星大気の熱源だった? 最新研究が解き明かす (sorae.jp) - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160729-00010000-sorae_jp-sctch
http://amd.c.yimg.jp/amd/20160729-00010000-sorae_jp-000-1-view.jpg


木星に存在する、巨大な渦巻きこと「大赤斑」。一方木星大気の上部には熱を持ったスポットがあるのですが、科学者によるとこの巨大な渦巻きが「音波を照射」することにより、木星大気の加熱に関わっているというのです。
 
学術雑誌のネイチャーに提出された報告によれば、大赤斑によって熱せられた木星大気の温度は数百度にも達し、大気のどの部分よりも熱くなっています。なお科学者たちは木星からの赤外線の放出を観測することにより、この熱いスポットを発見しました。そして、木星の雲から約800km上空の部分は、太陽からの熱の放射からは考えられないほど高温になっているのです。
 
ボストン大学の研究チームのJames O’Donoghue氏は、「我々は、このような高温のスポットが大赤斑の上に存在していることにすぐに気づきました。これは偶然の一致なのか、それとも関連性があるのでしょうか?」と語っています。
 
大赤斑はハリケーンのような構造になっており、ガスが680km/hという高速で渦巻いています。このような高速な回転でも、大赤斑のサイズの大きさからガスが1回転するのに6日はかかるとされています。さらに共同研究者のLuke Moore氏は、「大赤斑は木星大気の熱いスポットの膨大なエネルギー供給源です。しかし、これまでその実際にその証拠を観測することはできませんでした」としています。
 
そして研究者たちは最終的な結論として、大赤斑は「音波」をエネルギーとして照射し、木星上空の大気を温めているとしているのです。
 
現在木星には探査機「ジュノー」が投入され、観測を行っています。人類にとってお馴染みのこの巨大な惑星は、まだまだわからないことだらけなのです。
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引用元: 【惑星科学】「大赤斑」が数百度の木星大気の熱源だった? 最新研究が解き明かす [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2015/12/05(土) 08:37:52.43 ID:CAP_USER.net
音波使って物体浮遊、空中でビーズの動き自由に制御 (ニュースイッチ) - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20151205-00010001-newswitch-sctch

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薬剤カプセル送達や微細手術など医療分野への応用想定

 SFテレビドラマ『スタートレック』に出てくる、離れた場所から宇宙船などの物体を捕らえて引き寄せる「トラクター・ビーム」のような技術が登場――。ただし、物体をつかむのはレーザーや電磁気でも、空気の圧力でもない。「音波」を使ってビーズのように小さな物体を空中に持ち上げ、空中に浮いたまま自由に動かせる。このような技術は世界で初めてという。

 この「音響ホログラム」という技術を開発したのは、英国のブリストル大学とサセ◯クス大学、および両大学の教授が設立した大学発ベンチャーのウルトラハプティクス(Ultrahaptics)。

 仕組みはこうだ。64個の小さなスピーカーを8×8の正方形に並べ、そこから人間の耳には聞こえない周波数40キロヘルツの超音波を大強度で発振。ポリスチレンでできた最大直径4mmの球形ビーズを、音波が形作る形状の違った3種類の「力の場」でピンセットで挟むようにして包み込み、空中に持ち上げる。しかも、力の場でビーズがしっかり空中に固定されているため、スピーカーを斜めや逆さまにしても、ビーズが落ちることがない。2個のビーズを浮かせて、それぞれ別の動きをさせることもできる。

 これまでレーザーを使った似たような技術はあったが、マイクロメートル(マイクロは100万分の1)単位の小さい物質しか持ち上げられず、しかも大きなエネルギーが必要だったという。
それに比べると、音響ホログラムの消費電力は9ワットと非常に小さい。

 応用分野としては、壊れやすい物体を移動して組み立てる製造工程や、医療分野が想定される。薬剤カプセルを体内の目的の部位に届けたり、超小型のメスや手術装置に応用すれば、皮膚をあまり切開することなく、体内の病変部位を手術で除去したり治療したりする手法が考えられるとしている。

 研究成果は10月27日発行のオンライン論文誌ネイチャーコミュニケーションズに掲載された。

引用元: 【技術】音波使って物体浮遊、空中でビーズの動き自由に制御

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