【研究分野】機械力学、ロボティクスおよびその関連分野

【研究領域課題番号】17K18858 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

誘電エラストマーアクチュエータ / スピーカ / 3次元構造体 / 高速応答性 / 音響放射特性 / 点音源 / 指向性 / 振動制御 / 無指向性 / 風船 / 3次元変形 / 誘電エラストマーアクチュエーター / 振動特性 / 球面 / 自由曲面 / カーボンナノチューブ / 複屈折

【研究成果の概要】

膜状の誘電エラストマーアクチュエータを空気圧によって，その形状を円板状から球殻状に表面積比で3033%膨張させ，これを風船が膨らんだり縮んだりするように拍動させることで，風船DEAスピーカを実現する．本手法では非常に大きな予ひずみを作用させることで，DEAの膜厚が薄くなるため，800 Vの低電圧での駆動や16 kHzの高周波数における応答性も実現できる．また，本スピーカの音響放射パターンは，270度の範囲をカバーする．また，負圧によりDEAを凹面にすることで，指向性音源を実現する．DEAでスピーカを作ることで，音響放射特性を無指向性から指向性まで制御する．

【研究の社会的意義】

従来，複数のダイナミックスピーカを組み合わせ，正多面体スピーカとすることで点音源を実現したり，線上に並べることで線音源を実現したりしてきた．所望の音響放射特性を実現するためには，必ず複数のスピーカを組み合わせる必要があった．本研究成果により，1つのスピーカで音響放射特性を無指向性から指向性まで制御できるようになった．DEAスピーカは軽量かつ小型であるため，様々なデバイスへの搭載を可能にする．このDEAスピーカを内視鏡に実装し，腹部超音波エコー検査のように，生体組織を内部から点または面で加振できれば，生体組織の可視化における時空間分解能が向上し，病変の早期発見に大きく寄与することが期待される．

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)