音響放射圧を用いた表面硬さ分布のリアルタイム遠隔計測とその応用

声辐射压实时远程测量表面硬度分布及其应用

基本信息

批准号：
13J09627
负责人：
藤原正浩
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに行なった提案手法の高速化・高精度化を受け、本年度はまず、表面硬さ分布計測の空間分解能を定量化した。表面硬さ分布計測の空間分解能は計測対象の物性によるが、対象を局所的には滑らかな線形弾性体に限れば、ヤング率やポアソン比によらず 1mm 以下の空間分解能が得られることを明らかにした。皮膚上の2点に与えた機械的刺激が別々の刺激であると識別できる最小の距離を二点弁別閾と言うが、この値は指先で3mm程度であると言われている。したがって、本手法により指先程度の分解能で表面硬さ分布を測定できると言える。また複数の変位分布測定法について、変位分布測定時間時間の下限を求めた。一般曲面形状の物体においては、各点において変位前後の高さを測定する方法が最も汎用性が高く、また光学走査などにより変位測定のオーバーヘッドを最小化することで計測時間の短縮を図れることを示した。これらにより、集束超音波の音響放射圧を用いた遠隔表面硬さ分布計測法を確立した。さらに派生手法として従来の静的な硬さのみでなく、本装置を用いて動的な機械周波数応答を含む、広義の硬さを計測する手法を考察した。機械的周波数応答は粘性や慣性の情報を含み、これらから機械的共振点を抽出することも可能になる。このことから、従来は物体表面の硬さ情報のみが取得されていたが、内部の物性情報も取得できる可能性がある。本研究では、音響放射圧を Swept-Sine 波形により広帯域変調して変位応答を測定することによって、機械的振幅周波数応答を取得できることを確認した。

随着上一年进行的提案方法的高速和高精确量，今年对表面硬度分布测量的空间分辨率进行了量化。表面硬度分布测量的空间分辨率取决于测量的特性，但是很明显，如果目标在局部限制为平滑的线性弹性，则将获得1 mm或更少的空间分辨率，而与年轻速率和年轻速率和我做了。可以识别为给皮肤上两个点的机械刺激的最小距离是一个单独的刺激，但据说该值在指尖约为3毫米。因此，可以说可以通过该方法通过指尖分辨率来测量表面硬度分布。另外，计算了多个位移分布测量方法的位移分布测量时间的下限。对于具有一般弯曲表面形状的物体，测量位移之前和之后的高度是每个点的最通用方法，并且可以通过最大程度地减少由于光学扫描而降低测量时间。因此，建立了使用超声声音无线压力的远程表面硬度分布测量方法。此外，作为一种衍生方法，我们不仅检查了常规的静态硬度，还检查了测量广泛意义的硬度的方法，包括使用此设备的动态机频率响应。机械频率响应包含有关粘度和惯性的信息，并且可以从中提取机械恢复点。因此，仅获得对象表面上的硬度信息，但有可能获得内部属性信息。在这项研究中，已经证实，可以通过通过扫描的 - 丝丝波形和测量位移响应测量声学放射样本的广泛带宽调制来获得机械振幅响应。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

集束超音波と変位測定の同軸化による非接触表面硬さ分布計測の高精度化

通过同轴测量聚焦超声和位移测量提高非接触表面硬度分布测量精度

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
藤原正浩;篠田裕之
通讯作者：
篠田裕之

Coaxial Noncontact Surface Compliance Distribution Measurement for Muscle Contraction Sensing

用于肌肉收缩传感的同轴非接触式表面顺应性分布测量

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
Proc. IEEE Haptics Symposium 2014
影响因子：
0
作者：
鳥居秋彦;杉浦貴行;奥富正敏;Masahiro Fujiwara and Hiroyuki Shinoda
通讯作者：
Masahiro Fujiwara and Hiroyuki Shinoda

Adding Texture to Aerial Images Using Ultrasounds

使用超声波向航拍图像添加纹理

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuaki Monnai;Keisuke Hasegawa;Masahiro Fujiwara;Kazuma Yoshino;Seki Inoue;and Hiroyuki Shinoda
通讯作者：
and Hiroyuki Shinoda

東京大学篠田牧野研究室ホームページ

东京大学筱田牧野实验室主页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Preliminary Study on Noncontact Internal Structure Sensing by Resonant Mode Excitation Using Airborne Ultrasound Radiation Pressure

机载超声辐射压谐振模式激励非接触式内部结构传感初步研究

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Michael E. Houle;Xiguo Ma;Vincent Oria and Jichao Sun;Masahiro Fujiwara and Hiroyuki Shinoda
通讯作者：
Masahiro Fujiwara and Hiroyuki Shinoda