超音波
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超音波（ちょうおんぱ、英語: ultrasound または ultrasonic）とは人間の耳には聞こえない高い振動数をもつ弾性振動波（音波）である。超音波は可聴域の音と物理的特徴は変わらず、人が聴くことができないというだけである。広義の意味では、人が聞くこと以外の目的で利用される音を意味し、人間に聞こえるかどうかは問わない。超音波はさまざまな分野で利用されている。
周波数範囲[編集]
超音波の周波数の下限に関する定義はいくつかあるが、1つは20kHz以上の音波とするものであり、例えば広辞苑では『超音波は振動数が毎秒2万ヘルツ以上で定常音として耳に感じない音』と定義されている。 なお、「人間が聞き取れない」周波数ではあるが、発声に関しては20kHzを超える音成分を発することができる人もいる。
一方、超音波の周波数の上限は特に規定されていないが、2007年現在の科学技術では数GHzまでの超音波が発生できるため、このあたりが実質的な上限といえるかもしれない[1]。但し、周波数を高めても伝搬媒体とのインピーダンスが整合していなければキャビテーションが発生して伝搬できないので実用上の上限になる。逆にこの現象を利用して超音波洗浄機等に応用される。
用途[編集]
超音波は指向性が高くうまく使えば高分解能な探知に使える。また音圧を比較的容易に上げられるため静かなドリル・金属やプラスチックの加工にも用いられる。以下にさまざまな用途を挙げる[2]。
- 情報的な利用
- 動力的な利用
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- 超音波洗浄機（メガネの洗浄など。超音波振動エネルギーにより洗浄）
- 超音波加工機（超音波カッター、ドリルのほか、金属やプラスチックの溶接・研磨など。超音波振動エネルギーを利用）
- 超音波モータ（小型化しやすいため、カメラ用レンズのAFやズームの制御や腕時計などに使われている）
- 高密度焦点式超音波治療法（集中超音波による前立腺癌・胆石・脳血栓の破壊・除去）
- 超音波骨折治療法[3]
- 超音波スケーラー（歯石の除去）
- 超音波歯ブラシ
- 超音波加湿器
- 超音波霧化機（ネブライザなど[4]）
- 超音波霧化分離装置（廃液の浄化や、薬液の分離・濃縮、エタノールや温泉成分の濃縮[5]）
- 超音波アイロン
- 超音波ミシン
- 乳化凝固装置
公正取引委員会は、超音波による「ダニ撃退」および「蚊よけ」をうたう商品について、効果が認められないとして排除命令を出した事がある[6][7]。
超音波を利用する動物[編集]
幾種かの動物（コウモリ、イルカなど）も生活に超音波を利用している[1]。
コウモリは口から超音波を発し、反響定位を利用して、自分の位置やエサ（虫）の位置を知る。探知範囲は数十ｃｍから十数ｍまで変化すると言われている[8]。
イルカは鼻腔で発した音波を頭部のメロンという脂肪組織で屈折・収束させ、指向性の高い音波の発信を行い、反響定位から自分の位置を知ったり、仲間との会話を行うと言われている。
出典[編集]
- ^ a b 「超音波の本」谷腰欣司、ISBN 4526053554
- ^ 谷腰欣司; 谷村康行『トコトンやさしい超音波の本第2版』日刊工業新聞社、2015年、19,23,25,35頁。
- ^ “超音波骨折治療法とは”. 帝人ファーマ株式会社. 2015年12月16日閲覧。
- ^ “超音波で霧をつくり出す加湿器のしくみ”. TDK 電気と磁気の？（はてな）館. 2015年10月31日閲覧。
- ^ “日本酒製造に使った霧化技術を、廃液処理やリサイクルに活用”. 日経テクノロジーonline (2013年9月10日). 2015年12月10日閲覧。
- ^ “公正競争規約の制度”. 平成6年度 公正取引委員会年次報告. 公正取引委員会 (2010年3月31日). 2011年10月17日閲覧。
- ^ “株式会社オーム電機に対する排除命令について”. 公正取引委員会 (2007年11月20日). 2011年10月17日閲覧。
- ^ “イルカやコウモリの音によるナビゲーション”. 国立大学法人秋田大学 大学院工学資源学研究科・工学資源学部 電気電子工学科 今野研究室. 2015年12月9日閲覧。
