チタン製中空円筒の外周面に水熱合成PZTを成膜したキヤビテーションセンサの小型化に関する検討

摘要

Two types of cavitation sensors with different sizes of inner diameter of18 mm, height of 7 mm and inner diameter of 4.8 mm, height of1mm were developed with hydrothermally synthesized PZT on the outer surface of the hollow Ti cylindrical pipe in this study. Frequency components included in the output signal from the cavitation sensor were measured as the cavitation signal in order to distinguish from the harmonic components by nonlinear propagation in water and those by acoustic cavitation. Broadband integrated voltage (BIV) can be calculated by integrating harmonic components included in the output signal from the cavitation sensor. The spatial distributions of BIV were measured in the water vessel in a sonoreactor by scanning our cavitation sensors in the water vessel. It could be confirmed that the measured spatial distributions of BIV had similar patterns with sonochemiluminescence (SCL) pattern and B-mode images obtained with an ultrasound diagnostic equipment. Furthermore, it could be confirmed that disturbance of the reaction field by cavitation sensor was suppressed by reducing the size of cavitation sensor.%近年、医療分野や産業分野において音響キヤビテーションの測定技術の重要性が高まっている。高密度焦点式超音波(HIFU: High Intensity Focused Ultrasound)治療装置や超音波洗浄機などあらゆる分野において超音波による音響キヤビテーションが使用されている。特にキヤビテーションの発生量や発生位置の同定が重要となっている。我々はこれまでに内径18mm、高さ7mmの円筒形のキヤビテーションセンサを開発してきた。このキヤビテーションセンサからの出力信号の周波数スぺクトル中に含まれる駆動信号やその高調波成分のレベルが十分に小さい高調波領域でその振幅の絶対値を広帯域にわたって積分することによってBIV(広帯域積分電圧)を計算し、キヤビテーション信号として音響キヤビテーションの測定に用いる。しかし、このセンサは音場や音響化学反応場に対し大きな影響を与えることが分かっている。そこで新たに内径4.5mm、高さ1mmのセンサを作製し、このセンサが音響化学反応場に及ぼす影響について調査するとともに、またセンサの径を小さくしたことによる影響について、BIV、SCL、超音波診断装置のBモード画像を用いて検討した。