超音波の 2 次現象︲波形歪み，音響放射圧，そして音響流︲

DOI: 10.3179/jjmu. JJMU.R.60
◇ REVIEW ARTICLE ◇ 超音波の 2 次現象︲波形歪み，音響放射圧，そして音響流︲
鎌倉友男1
野村英之2
小塚晃透3
抄　録
音波は代表的な波動であって，我々はコミュニケーションの媒体として，特に意識することなく利用している．一
方で，非破壊検査やイメージングにおける情報収集手段として，積極的に音波，特に周波数の高い超音波を利用し
ている．波動には共通した現象として回折や散乱があるが，放射圧も共通の現象の一つである．音波の放射圧とは，
音波を受ける物体の表面に働く直流的な圧力であり，その大きさは媒質の境界を挟む音響エネルギー密度の差で与
えられ，2 次的な微小量である．実用的には，その物体の表面に働く放射圧を積分した放射力を我々は利用する．
放射力は小さいといえども，例えば音響エネルギーを局所に集中させることで，微小物体を非接触で動かしたり，
浮揚させたりするほどの力となる．本稿では，音響エネルギーに関わる非線形現象のうち，音波の波形歪み，放射
圧，そして音響流の古典的現象を概観する．
Second-order phenomena of ultrasound - waveform distortion, acoustic radiation
pressure, and acoustic streaming Tomoo KAMAKURA1, Hideyuki NOMURA2, Teruyuki KOZUKA3
Abstract
A familiar example of waves are sound wave in air that are used as a medium for communication without being aware of
their presence. At the same time, sound waves, particularly ultrasound are positively utilized as a collection tool of
information in non-destructive testing and acoustical imaging. Generally, waves exhibit phenomena like diffraction,
reﬂection, and interference. Radiation pressure is also one of the phenomena that waves have in common with each other.
Acoustic radiation pressure is exerted on an interface that separates two acoustically different ﬂuids and is provided by
the difference of the acoustic energy densities in both ﬂuids. Hence, it is regarded as a non-zero net pressure of the second
order of smallness. Practically, acoustic radiation force is of importance in applications where evaluation is performed by
integrating the radiation pressure over an obstacle surface. Although the radiation force is small as well, it can be utilized
for non-contact levitation and manipulation of small obstacles by focusing ultrasound waves on them . This report
overviews second-order classical phenomena caused by acoustic energy; specifically, the phenomena of waveform
distortion, radiation pressure, and acoustic streaming.
Keywords
nonlinear acoustics, waveform distortion, acoustic radiation pressure, acoustic streaming, ultrasound
1．はじめに
つほどの大きさで現れず，積極的にこれを利用する
機会は少ない．少ないといえども，現時点，ハーモ
音波は波動としてのエネルギーをもつ．音波の存
ニックイメージングは高分解能映像化技術として，
在に伴う音圧を主要成分とすれば，この音響エネル
またパラメトリックアレイは低周波の指向性音源と
ギーによって誘起される現象は音圧の 2 次・副次的
して実用化されている．
効果の結果として生ずる．そして，その多くは目立
ところで音響分野における 2 次現象として，古く
電気通信大学産学官連携センター，2同情報理工学研究科，3愛知工業大学工学部
Center for Industrial and Governmental Relations, The University of Electro-Communications, 1︲5︲1 Chofugaoka, Chofu, Tokyo 182︲8585
Japan，2Graduate School of Informatics and Engineering, The University of Electro-Communications, 1︲5︲1 Chofugaoka, Chofu, Tokyo 182︲
8585 Japan，3Aichi Institute of Technology, 1247 Yachigusa, Yakusa, Toyota, Aichi 470︲0392, Japan
Received on February 21, 2014; Accepted on May 13, 2015 J-STAGE. Advanced published. date: July 30, 2015
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Jpn J Med Ultrasonics

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