たわみ振動板と反射板による微小物体の非接触長距離搬送
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概要
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たわみ振動板と反射板を用いた超音波による微小物体の非接触長距離搬送技術について検討した。たわみ振動板と反射板との間の空気中に格子状の超音波定在波を励振すると,その音圧節線上に波長に対して十分小さい微小物体を捕捉することができる.実験は2つのホーン付ボルト締めランジュバン型振動子を長さ605mm,幅60mm,厚さ3mmのジュラルミン製振動板の両端に、それぞれ端から35mmの位置に接続した.振動板と同形状のジュラルミン製反射板を,振動板,反射板間に格子状定在波が形成されるように,振動板と平行に距離約17mmの位置に設置した.振動板の駆動源である二つの振動子の駆動位相差を制御し,振動板にたわみ進行波を発生させることにより,定在波の垂直方向節線の位置を移動することができ,捕捉された微小物体を搬送することができる.微小物体の捕捉位置を予測するため,有限要素解析によって振動子駆動位相差を変化させた場合の,たわみ振動板と反射板間の空気層の音場を計算し,微小物体に働く音響放射力を計算した.駆動周波数22.5kHzで振動板に縞モードたわみ振動を励振することができ,スキャニングLDVによって空気中の音場を観測した結果,振動板長さ方向の波長が36mmの格子状超音波定在波が形成されているのを確認した.直径数mm程度の発泡スチロール粒子を搬送対象とし,定在波の音圧節線上に格子状に捕捉することができた.さらに二つの振動子の駆動位相差を変化させることにより,超音波定在波の音圧節線の位置を変化させることができ,それに伴い粒子の捕捉位置を制御することができ,振動板に沿った非接触長距離搬送に成功した.駆動位相差に対する粒子捕捉の移動距離の関係は実験結果と計算結果はよく一致し0.046mm/degであった.搬送対象がエタノール液滴の場合についても同様に非接触移動を行うことができた.
- 社団法人電子情報通信学会の論文
- 2009-05-22
著者
-
中村 健太郎
東京工業大学精密工学研究所
-
小山 大介
湘南工科大学 工学部
-
小山 大介
東京工業大学精密工学研究所
-
中村 健太郎
東京工業大学 精密工学研究所
-
中村 健太郎
東京工業大学
-
小山 大介
東京工業大学
-
小山 大介
同志社大理工
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