聴覚および生体工学

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Customized Intelligent Life-inspired Arrays

LM INFO Special Issue 2/2005:
Vibrations in Nature & Technology

非接触測定ができるポリテックの振動計は、自然現象や科学的なプロセスを解明するために、世界中の技術者や科学者に活用されています。医学、生物学、土木工学などの多彩な分野において、箱1つの持ち運びしやすい装置から、ハイエンドなスキャニング振動計システムまで、ポリテックのモジュール型振動計が役立てられています。

活用アプリケーション集

研究および科学分野における振動測定レビュー

>>> 科学および医学分野におけるアプリケーション ノート集

この分野に該当する製品

PSV-400 スキャニング振動計

MSA-500 マイクロシステム アナライザ

OFV-5000 モジュール型振動計

PDV-100 ポータブル デジタル振動計

リンク

内耳に関する研究(独Tübingen大)

 
  • 心臓の弁はどのように脈動するのか?
  • 蜜蜂はどのようにして連絡を取り合うのか?
  • 内耳における音の響きはどのように測定できるのか?
  • どうしたら蜘蛛の巣を調べることができるのだろうか?
 

 

答えが容易に見つからない課題はたくさんあります。しかし、振動が発生するプロセスがあれば、必ずレーザドップラ振動計(LDV)で測定できます。また、答えを見つける手段がLDVしかないこともよくあります。

多くのエンジニアや科学者たちは、非接触測定ができるポリテックの振動計を使って自然現象や技術プロセスを研究しています。

医学、生物学、土木工学などの科学分野では、困難な課題を解決するために、主にモジュール振動計コントローラ、箱型のポータブルタイプ、ハイエンドなスキャニングシステムが使われています。


 
 Copyright 2009 Polytec GmbH Technical specifications are subject to change
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高周波・高出力の医療用超音波装置

超音波アクチュエータや超音波センサの実挙動特性を評価したり、可視化するには、レーザドップラが最適なツールです。シミュレーション モデルの検証用データを簡単に生成でき、開発サイクルの短縮が実現できます。ポリテックでは、600MHzまでの高周波振動と、100 m/s以上の振幅を測定できる、先進の研究開発用ツールを開発しました。超音波振動を高焦点・高分解能で可視化するには、ポリテックの振動計をお薦めします。


 
超音波アクチュエータ

歯科用超音波器具の設計向上

歯科用超音波スケーラーの動きは、それ自体の振動周波数の高さと変位の振幅の小ささから、可視化が非常に難しいとされています。レーザドップラ振動計では、この研究を可能にし、装置の振動パターンを測定することで、最も効率のよい設計はどれかを決定することができます。


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歯科用超音波スケーラー

ネブライザ(吸入器)のインライン生産管理

ドイツ国内でも有数のエアロゾル発生装置の生産企業であるPARI社では、ポリテックのコンパクト レーザドップラ振動計を利用して、ネブライザの品質について全数検査を行っています。メンブレン(膜)の振動特性を計測することで、ネブライザ システムの核となるエアロゾル発生装置の品質を保証することができます。


 アプリケーション ノート |
ネブライザのメンブレンの測定

耳の構造研究や耳科学に役立つレーザドップラ振動計

人間の耳は、音と振動を増幅させる装置であり、非常に優れた構造を持つ器官の1つです。耳が「音を聴く」しくみは、最先端のレーザドップラ振動計(LDV)でその振動特性を測定することで解明することができます。使いやすさと、比類なき精度・分解能を両立したLDVは、耳や聴覚分野の研究における新たな扉を開きます。たとえばLDVは、内耳用の人工インプラントの開発、設計、品質管理、構成、および品質保証において、他のツールでは代替できない測定装置として役立てられています。


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耳内部の測定

レーザを用いたティンパノメトリー検査

鼓膜の振動の応答特性を調べると、アブミ骨の固着や耳小骨連鎖における硬化性変化などによって生じる聴力損失について、その原因究明に直結するヒントが得られることがあります。レーザドップラ振動計では、鼓膜の周波数応答をすばやく測定でき、聴覚の研究において有用なデータを収集することができます。


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クリックしてアニメーションを再生(提供: H. Mojallal)

聴こえの基本的メカニズムの調査

医療、分子、生体力学における集中的な研究活動の結果、耳の内部で行われている信号処理の機能のしくみについて少しずつ理解が進んでいます。しかし私たちは、聴こえのメカニズムの全容を解明するまでには遠く及んでいません。現在の研究では、内耳の蝸牛で行われている電気的機械信号の変換処理の詳細に関する調査が行われています。こうした内耳の生体力学の研究において、非常に高い感度を持ち、また被験者にも苦痛を与えない測定ツールとして、レーザドップラ振動計が利用できることがわかってきました。


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内耳の生体力学の調査

骨の生体工学の調査

有限要素法(FEM)は近年、生体工学にも応用され、医療用のモデル成分が調査されています。たとえば、骨の手術を向上させるために、よりリアルな骨の模型をコンピューター断層撮影(CT)データに基づいて作成するための、さまざまな手法についての評価が行われています。ポリテックの3Dスキャニング振動計は、その高精度・高分解能による非接触振動測定により、骨盤骨のモーダルパラメータの抽出に初めて用いられ、今まで不可能とされていた空間振動モードの計測に成功しました。


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寛骨(かんこつ)の動的解析

知的能力を持つ生物模倣配列のカスタム化

コオロギは体毛で粒子の速度を測り、空気の流れの変化を感知することができます。これは、現在の人類が知る限り、最も高感度なセンサの1つです。この高感度な生体センサのしくみを理解することで、昆虫の機能を代替できる、MEMS技術を応用した新しいセンサを開発するための扉を開くことができるかもしれません。


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コオロギの測定

医療用ナノマシンのモータ

それは少し、映画『ミクロの決死圏』の世界にも似ています。医療用ナノマシン用モータの研究が現在も、ポリテックのMSA マイクロシステム アナライザを利用して進められています。モナシュ大学(オーストラリア)の教授 James Friend氏を始めとする研究チームは、人間の髪の毛3本分の幅よりも小さなモータを開発しました。近い将来、そのモータが医療用ナノマシンの動力となり、毛細血管の中を泳いで進んで脳まで到達するとの期待を抱いています。この微細なモータには圧電物質が使用されており、その共振周波数と、関連するモード形状が、ポリテックのMSAを利用して測定されています。


 
医療用ナノマシンの構造

ミバエの聴覚機能

人間の耳は、わずかな音響振動を増幅し、電気信号に変換する複雑な微小機械装置とも考えることができます。耳の内部は一体どんな構造になっていて、どんなプロセスで、この信号処理を行っているのでしょうか?レーザドップラ振動計は、ミバエの聴覚が持つ高度なメカニズムの解明に役立ちます。


 アプリケーション ノート |
ミバエの調査

ハチの巣の中のコミュニケーション

社会性を持つ昆虫は、非常にすぐれた研究対象となります。こうした研究では、昆虫の機械的なしくみと、分化が進み意味を持つようになったコミュニケーション信号の進化を理解することが重要になります。信号や伝達を定量的に測定できる革新的な技術により、ミツバチがいかに聡明に、彼らが「ダンス」によって発生させる振動信号や、蜂の巣を利用してその信号を伝達する方法、そしてそれぞれの「ダンサー」の音を受け取るミツバチの観衆の大きさなどを最大限に利用しているかが判明しました。


 アプリケーション ノート |
ハチの巣内部の振動測定