THEME #08

超音波の透過性を高める
新しい音響メタマテリアル
村田製作所独自の「超音波透過メタマテリアル」
超音波透過メタマテリアルを活用して、自社デバイスの機能向上や、
新たな市場開拓を図りたい共創パートナー様を募集します

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  • 募集内容

    超音波透過メタマテリアルを活用して、自社デバイスの機能向上や、新たな市場開拓を図りたい共創パートナー様を募集します。

  • 活用商材

    物質に対して超音波の透過性を高める「超音波透過メタマテリアル」

MATCHING
POINT

  • ・自動車産業、センサ関連機器など、超音波センサを扱うあらゆる企業様
  • ・医療画像診断など、バイオメディカル・ヘルスケア領域の機器開発に携わる企業様
  • ・非破壊検査、産業検査機器などの開発に関わる企業様
デバイス画像

音響メタマテリアル(Acoustic Metamaterial)は、音波や超音波を制御することで、新しい音響特性を持たせた人工材料のことを指します。
ムラタでは、独自の技術で、障害物を透過して超音波を届けることができる音響メタマテリアルを開発しました。
この技術を使って、超音波を扱うあらゆる産業分野の皆様の課題解決に向けて共創することで、新たな価値提供を目指したいと考えています。
ご関心のある企業様は、ぜひお問い合わせください。

村田製作所の超音波透過メタマテリアルとは

一般的に音響メタマテリアルとは、従来の音響材料にはない方法で音波を操作するように設計された人工材料のことを指し、音の吸収や反射を制御することで静音化の用途で利用されています。
これに対し、今回ご紹介する村田製作所の音響メタマテリアルは、バネ振り子構造を利用した共振メカニズムを用いており、「物質に対して超音波の透過性を高める」ことを目的に開発しています。
例えば、各種超音波センサの前に何らかの物質があると、音響インピーダンスの差により超音波の多くは透過せずに反射してしまいますが、この材料を用いることで、物質を透過して超音波を伝えることができます。

41mm×41mmの音響メタマテリアル 41mm×41mmの超音波透過メタマテリアル
極小ユニットセルが並べて配置されている

村田製作所の超音波透過メタマテリアルの特長

村田製作所の超音波透過メタマテリアルが、なぜ超音波の透過率を高めることが出来るのか、その仕組みと技術をご紹介します。

異なる物質間の音響インピーダンスの差を低減

通常、超音波は媒体と音響インピーダンスが異なる物質に当たると、透過されずに反射する性質があります。
例えば、腹部などのエコー検査の時にジェルを塗りますが、これは音響インピーダンスの差を解消するためです。しかし、当社の音響メタマテリアルでは、そうした音響インピーダンスが異なる物質であっても超音波の透過率を向上させることができます。
冷たくて不快なジェルを塗らなくても、正確なエコー検査を実現できる可能性を持っているのです。

※「音響インピーダンス」について詳しくはこちらwindow

音響インピーダンスの差
超音波の透過率

超音波透過メタマテリアルがインピーダンスの差を軽減し、超音波の透過率を向上させる

技術のポイントはバネ振り子構造を利用した共振メカニズム

超音波透過メタマテリアルが物質を介して超音波を伝送できるのは、バネ振り子構造を利用した共振メカニズムにポイントがあります。
周期的に配置された、重り部とバネ部で構成された極小ユニットセルがバネ振り子の役割をし、入射した超音波と垂直方向に共振することで、金属などの音響インピーダンスが異なる物質を通しても効率よく超音波が伝送できるようになります。
村田製作所では、物質と媒体の音響インピーダンス差に対応したユニットセルを設計することで、多様な物質を透過する超音波伝送を可能にすることができます。

超音波に共振

並べて配置された極小ユニットセルが超音波に共振することで伝送効率が上がる

村田製作所の超音波透過メタマテリアルの特長

独自の技術で開発された村田製作所の超音波透過メタマテリアルは、以下3つの特長があります。

  • 1.驚異的な音響特性(高い超音波透過率)
  • 2.メタマテリアルの両側から超音波の透過が可能(米国で特許出願中)
  • 3.大きな音響インピーダンス差にも適用可能

超音波透過メタマテリアルの活用領域

超音波透過メタマテリアルの物質への超音波の透過性を向上させるという特性を活かして、バイオメディカル・ヘルスケア領域、海洋領域など、活用領域は広がります。

バイオメディカル・ヘルスケア領域

医療分野では、超音波画像診断・超音波治療といった用途で超音波が多く使われています。
医療機器と超音波透過メタマテリアルを組み合わせることで、患者の負担が少ない検査方法が開発できる可能性があります。

海洋領域

例えば、水中ケーブル等の検査などをする際も、非破壊で被覆材の上から検査を行う事が可能です。
海や川などの水中の対象物体を検査する際の作業負荷を抑えます。

自動車関連領域

超音波透過メタマテリアルを使用することで、超音波センサをバンパーの後ろに配置可能。
車両デザインと安全性を両立できます。

お問い合わせ

村田製作所では、超音波の透過性を高める独自の新しい素材「超音波透過メタマテリアル」を使い、
自社デバイスの機能向上や、新たな市場開拓を図りたい共創パートナー様を募集しています。
村田製作所との協業にご関心のある企業様は、お問い合わせフォームにてお気軽にお問い合わせください。

フサイン ムダスイルと西田 正弥(にしだ まさや)

開発者の声

村田製作所
技術・事業開発本部 マテリアル技術センター 材料プロセス開発部

フサイン ムダスイル
西田 正弥(にしだ まさや)

私たちと一緒に、超音波技術の可能性を広げましょう

ムラタの超音波透過メタマテリアル技術は、材料を通して超音波を透過させることに成功した革新的な技術です。この技術は様々な媒質中に存在する障害物を透過できる可能性があり、医療画像、非破壊検査、水中音響など、さまざまな産業で活用できるポテンシャルを持った技術です。
私たちは、協力と共創の力を固く信じています。超音波センサを利用するあらゆる産業の皆さまに、この素晴らしい旅に参加していただきたいと願っています。
革新的なアプリケーションを共に探求し、超音波技術の可能性の限界を広げていきましょう。

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村田製作所では、超音波の透過性を高める独自の新しい素材「超音波透過メタマテリアル」を使い、自社デバイスの機能向上や、新たな市場開拓を図りたい共創パートナー様を募集しています。
村田製作所との協業にご関心のある企業様は、お問い合わせフォームにてお気軽にお問い合わせください。

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