間接容器内への超音波伝搬制御技術
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を応用した、
間接容器内への超音波伝搬制御技術を開発しました。
今回開発した技術は
樹脂容器、ガラス容器、ステンレス容器、陶磁器・・・
の各種容器の特性に合わせて、
各超音波振動子の出力を調整することで、
キャビテーションと加速度の非線形効果を
目的に合わせて対応させるという技術です。
この動画は、上記の内容を実現させている様子です
測定・解析により
ガラス容器、ステンレス容器内の
超音波の状態は
２０ｋHz～１MHｚの伝搬周波数の範囲で
目的に合わせた変化・制御を行っています
ポイント
液面の状態を観察すると
高い音圧の高周波の状態を感じ取ることができます
低周波（２０－５０ｋHz）のキャビテーションによる
波打つ液面とは大きく異なっています
超音波システム研究所
超音波測定・解析システム
複雑に変化する超音波の利用状態を、
音圧や周波数だけで評価しないで
「音色」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルにより解析して
評価・応用しています
目的に応じた利用方法が可能です
特に、超音波プローブは
利用目的を確認した「オーダーメード対応」します
ジャグリング制御
新しい超音波システムの制御 （ジャグリング制御）
新しい超音波システムの制御を紹介します
この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください
特許申請は行いません
（インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています）
問い合わせは「 超音波システム研究所 」にお願いします
＜新しい超音波システムの制御 ！！＞
＜＜ シャノンのジャグリング定理の応用 ＞＞
シャノンのジャグリング定理
( F + D ) ＊ H = ( V + D ) ＊ N
F ： ボールの滞空時間（Flight time）
D ： 手中にある時間（Dwelling time）
H ： 手の数（Hands）
V ： 手が空っぽの時間（Vacant time）
N ： ボールの数（Number of balls）
上記のシャノンの定理を超音波システムに応用（適用）します
ポイント
システムを
「時間で移動するボールのジャグリング状態」
として捉えることが重要です
トレードオフの関係にあるパラメータを
適切にバランス運転することを可能にします
通信の理論を考えたシャノンが
ジャグリングの理論を考えた理由も
そこにあるように思います
注１）情報量基準を用いた時系列データの
多変量自己回帰モデルによる解析
注２）新しい発想ですので、
特許による制約等はありません、
自由に応用発展させてください
１５００リットル以上の水槽でも、
２種類の周波数による５００ワット以下の
１台の出力で
制御により安定した強い均一な状態を実現しました
簡単な実験で確認してください、
溶存酸素濃度の絶対値は問題でありません、
バランスをとればどの様な状態
（天候や水槽等の環境）でも
水槽全体に超音波が広がります
不思議なくらい再現性と安定性がありますので
実験で確認することを提案します
制御により安定した強い均一な状態を実現します
特許申請は行いません
自由に発展させてください
簡単で大変有効です、現状の超音波システムへの応用（問題解決）も可能です
（希望があればデモンストレーションを行います）
超音波を利用した「表面弾性波の計測技術」 Ultrasonic measurement
ガラス評価の新技術
ガラスやレンズ 等の 超音波伝搬部材に対する
新しい表面状態の評価技術を 開発しましたので
この技術による
コンサルティング対応をさせていただきます
これまでに開発した
ガラス板を利用した超音波伝搬状態の測定技術による
データを解析するなかで
「
ガラスは受信部材として、特徴が明確で
＊＊詳細な状態を検出する＊＊
」
ということがわかりました
そこで
この測定方法は
ステンレスや比較用のガラスを利用することにより
そのまま
＊＊ガラスの表面状態の超音波評価＊＊
になることに気が付きました
詳細な
＊ キズ、均一性、端部による影響
その他 表面に関する応力の状態 ＊
が解析により検出できました
まったく新しい方法です
付加価値を検討されている方は相談してください
超音波による霧化！
超音波の周波数について
超音波の周波数について
超音波の周波数について
各種の構造や反応に対して、適切な周波数があります
的確に検討するためには、沢山の周波数が必要ですが
現状では出来ません
電圧素子の量産からくる制限が大きな理由ですが
周波数の違いは大変な違いを生み出します
５－２０ｋＨｚの違いで
全く異なる結果になることも珍しくありません
周波数を効率的に考えるヒント
物事を波として捉えるために
参考
波として考えた時、
「空中に放たれたボールが放物線を描いて曲がる」
ような現象はどう考えればよいか？
１：古典力学的に考える
位置エネルギーの高い方から
低い方へ「力」が働くことで「落ちる」。
２：シュレーディンガー方程式から考える
位置エネルギーが大きいところでは
運動エネルギーが小さくなる。
つまり「高いところでは波長が長くなる」
従って、波が進むと、「落ちる」方向へ曲がって行く。
コメント
どうしても、日常の物事は古典力学的に考える習慣が
身についてしまっているように感じますが
もっと（正確にと言う意味を含めて）
「重力で考えるのではなく」、
「物質の波長」で考える
ようにして、思考の新たな展開をすると、
水中の音波と洗浄対象物の
波長に関する問題や応用が見えてきます
補足
シュレディンガーの波動方程式は、"物質波”という考えに基づいて構成されています。
その波動とは通常の波動ではなく、確率波です。
（規格化をして、
波動関数の絶対値の２乗が確率密度となる。
連続関数となる。発散しない。 等 ）
そして、その自乗は粒子の確率分布を表し、量子はそのどこかに
“点”として存在していることになります。
以上により、シュレディンガーの波動方程式は確率微分方程式です。
確率微分方程式を解くことは難しいのですが、
（伊藤型として書き下すことで）
伊藤の公式により解けるようになっています
この公式は、デリバティブ、殊にオプション金融商品の開発・普及・改良に必要不可欠な、
大変に重要な公式です。
Ｅｘｃｅｌを利用して簡単に解くことが出来ます。
ここで私が補足したかったことは、
量子力学と金融商品が
確率微分方程式でつながっているように、
量子力学と超音波が
波動方程式でつながっているので
積極的に量子力学や金融工学に対しても関心を持ち、
微分方程式や考え方を
具体的・工学的に応用・利用していくことが大切だと言うことです
超音波洗浄例NO.4
＜効果的な超音波洗浄技術について＞
洗浄液について
１）汚れに対する洗浄液の効果について論理モデルを持つこと
２）汚れによる洗浄液の変化（トムス効果 等）について洗浄効果の論理モデルを持つこと
３）環境変化による洗浄液の変化について洗浄効果の論理モデルを持つこと
４）洗浄液の交換サイクルについて洗浄効果の論理モデルを持つこと
５）洗浄液の管理状態（バラツキ）について論理モデルを持つこと
６）洗浄液の液循環（バラツキ）について論理モデルを持つこと
７）洗浄液に対する超音波の発振状態について論理モデルを持つこと
８）洗剤の界面活性剤による泡や空気（溶存酸素）の性質が変化することについて
論理モデルを持つこと （超音波の周波数・界面活性剤の濃度・溶存酸素濃度の関係に
ついてはインターネット上に多数の報告があります）
９）洗浄液に対する洗浄物の影響（量的側面と質的側面）について論理モデルを持つこと
１０）洗剤の濃度等（液温、溶存酸素）による洗浄効果について論理モデルを持つこと
１１）洗剤による洗浄時の泡の発生状況と泡と汚れの影響について論理モデルを持つこと
１２）上記の各項目について時系列データの変化に対する最適化を検討すること
洗浄物について
１３）洗浄物に対する材料特性と超音波の影響について論理モデルを持つこと
１４）洗浄物の製造方法・表面処理・超音波の関係性について論理モデルを持つこと
１５）洗浄物の環境変化（各種バラツキを含む）による影響についての論理モデルを持つこと
１６）洗浄物の連続洗浄作業について洗浄効果の論理モデルを持つこと
１７）洗浄物と洗浄治具の関係について洗浄効果の論理モデルを持つこと
１８）洗浄物・洗浄治具・超音波（音響流、レンズ効果 等）の関係についての論理モデ
ルを持つこと
１９）洗浄物の種類・大きさ・洗浄数の変化について洗浄効果の論理モデルを持つこと
２０）洗浄物の超音波（音響流 等）による環境変化（液温の上昇 等）の影響について
洗浄効果の論理モデルを持つこと
２１）上記の各項目について時系列（データ）の変化に対する最適化を検討すること
洗浄水槽について
２２）洗浄水槽の液循環について論理モデル（よどみ対応、反応、拡散流 等）を持つこと
２３）洗浄水槽の洗浄液の各種分布状態（液温、溶存酸素濃度 等）について論理モデ
ルを持つこと
２４）洗浄水槽の超音波の各種分布状態（流速、音圧 等）について論理モデルを持つこと
２５）洗浄水槽の材質（表面処理 等）と洗浄液の反応について論理モデルを持つこと
２６）洗浄水槽の均一性（反応率、プラグ流）について洗浄論理モデルを持つこと
２７）洗浄水槽・洗浄液・洗浄物について最適化を行うこと
２８）洗浄水槽・リンス水槽の関係（ラインバランス 等）について最適化を行うこと
２９）洗浄水槽の作業性（メンテナンス 等）について作業モデルを持つこと
３０）洗浄水槽の改良（間接水槽の利用 洗浄液の変更 等）について論理検討を行うこと
３１）洗浄水槽に対する超音波の影響（量的側面と質的側面）について論理モデルを持つこと
３２）上記の各項目について時系列の変化に対する最適化を検討すること
説明
溶存酸素：溶存酸素(Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｘｙｇｅｎ,ＤＯと略す)とは,水中に溶存している酸素のこと
音響流：流体中を強い音波が伝搬すると媒質流体の移動現象が発生します。静止流体中で物体が振動するときも，物体の周りに流れが生じます。いずれも音響流といいます。
レンズ効果：ないものが画像に映ってしまうものや、形が歪んで見えたりする場合を超音波診断ではアーチファクトと呼びます。アーチファクトの中にレンズ効果による虚像があります。
凹レンズ効果では音波は拡散します。
最適化：特定の制約を与えられた中で結果の最大値（最小値）をもたらす組み合わせを見つけ出すこと。
数理最適化の手続きは一般に3つのステップから成ります．
1. 問題のポイントを整理して数理的モデルを作成する．
2. モデルの特性を考慮した適切なアルゴリズムを用いて解を求める．
3. 解をもとに現実の問題の適応方法（解決策）を実施する．
時系列データ：通常同じ間隔の時間ごとに記録された数値のこと．
自己回帰：時系列データが持つこの時間的相関は、「自己相関」と呼ばれる。自己相関を持つ系列が逐次的に決定される構造を、「自己回帰（auto-regression）」と言う
プラグ流：プラグ流とは、すべての分子が同じ時間で排出される仮想的な流れ。あるいは押し出し流れ、ピストン流などと呼ぶ。
トムス効果：「トムス効果」とは、水に極微量（ppｂ程度）の高分子を、たとえばポリエチレンを溶かすと、その水中を動く物体の抵抗が劇的に減る、という効果である。
拡散係数：ｋ（定数）・Ｔ（温度）／６・π・μ（粘性率）・Ｐ（粒子の半径） アインシュタインの式
・・・・・
こうした流れのような事項に関する思考の展開の中で、
新しい検討が、新しい考えを生み出すと思います
水と空気はまだまだ考察や検討が足りないように感じます
環境問題を含め、もっと効率的な、
あるいは自然な使用方法を考えたいと思います
西田幾多郎
野中郁次郎
西洋の知は、典型的にはデカルト的です。
日本知は、ある意味では、西田哲学の言う、
まさに「純粋経験」ですよ。
われわれはポラーニの暗黙知・形式知という言葉を使いましたが、
西田哲学の「純粋経験」に近いものがあるんですね。
「分析以前の知」と言いますかね。
だから、われわれ日本人は、
やはり「純粋経験」に傾斜するんですよ。
プロ野球の例で言えば、長嶋監督型になるんですよ。
なかなか野村監督型にはなりきれないわけですね。
面白いことに、
知の創造プロセスには、同時に矛盾する面があるんですね。
だから、Creative Companyというのは、
実は両側面を同時に追求しているということなんですね。
中途半端にしないことです。
それは絶対矛盾の自己同一
という言葉を使うわけではありませんけれども、
実は対極をきわめていくと、
いっぽうの極が逆に見えてくるんですね。
超音波（定在波）の制御技術 no.２６
効果的な洗浄方法の紹介です
１：洗浄対象物（ガラス水槽）の一部を洗浄水槽に入れる
２：脱気・マイクロバブル発生ポンプから
対象物に水流を当てる
超音波の伝搬周波数とその変化により
キャビテーションと加速度の洗浄効果を利用しています
詳細な設定は
対象物の測定解析により決定します
興味のある方は
メールでお問い合わせください
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波システム研究所
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波実験no.３２８
複数の異なる超音波振動子を利用する技術を開発しています
この動画は
一定の超音波が広がっている水槽の中に
パスタ鍋に入れた
４０ｋHz ５０W の超音波振動子により
水槽全体に
超音波伝搬状態の変化が起きていることを確認している実験です
現在、この技術の応用により
ナノレベルの超音波分散を実施しています
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波システム研究所
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
「音色」を考慮した「超音波発振制御」技術
「音色」を考慮した「超音波発振制御」技術を開発
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術について、
「音色」に関する評価・分析方法を応用した「超音波発振制御」技術を開発。
今回開発した応用技術は
定在波の制御や、キャビテーション・加速度の効果を
具体的な伝搬周波数のスペクトル変化として制御する技術です。
超音波の効果について
伝搬状態のスペクトルに関する、時系列変化を
音色として評価・分析することで
洗浄効果・表面改質・化学反の制御・・・
のシステムとして利用可能にした技術です
従来の、音圧や伝搬周波数による評価とは異なり
音色（音の変化）を考慮することで
幅広い超音波の効果について
目的に合わせた新しい利用を可能にしました
特に、マイクロ・ナノ・のレベルの物質に対する
超音波の影響は、音色による制御が有効です
周波数４０ｋＨｚの超音波装置で
洗浄液に対して、１ＭＨｚの伝搬状態を実現させることも、
周波数７２ｋＨｚの超音波照射で、
均一な金属の分散と、分散結果の対象物の表面改質を行うことも可能です。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
「音色」による評価技術と
パワースペクトルの変化の関係を確認しています。
■参考動画
「音色」による「超音波発振制御」技術
これは、新しい超音波技術であり、
超音波のダイナミック特性による一般的な効果を含め
新素材の開発、攪拌、分散、洗浄、化学反応実験・・・
に大きな特徴的な固有の操作技術として、
コンサルティングにおいて利用・発展対応しています。
原理の論理的な説明と
具体的な方法（技術）について
コンサルティング対応させていただきます。
測定・解析に基づいて、制御パラメータを決めることで
目的に合わせた
最適な超音波効果を実現させる「音色」が設定できます。
注意：音楽・・・の音色に相当する
超音波のパラメータを
超音波の「音色」としています
【本件に関するお問合せ先】
超音波システム研究所
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
