超音波の話をしよう(16)「Luciola」

超音波の話をしよう(16)「Luciola」

星貴之
星貴之 (ID1529) 公認maker 2019/01/08
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こんにちは。超音波研究者をやっている、ピクシーダストテクノロジーズ株式会社の星です(東京大学を退職し、創業した会社を経営しています)。

超音波を集束させる装置を使ってあれこれ新しいことをしようとしています。前回は弊社のプロダクト「Holographic Whisper」を紹介しました。

今回は東大在職中に実施した共同研究のお話です。

ホタル

東京大学・高宮准教授との共同研究です。この研究はDCAJ Innovative Technologies 2018に採択されています。

https://youtu.be/w3GnzpdsWUs

Luciola : A Millimeter-Scale Light-Emitting Particle Moving in Mid-Air 2018

Luciolaとはゲンジボタルの英名で、空間中に自発光素子を浮かせて動かす研究です。

超音波の定在波の(音圧の)節には、小さい物体が捉えられて浮くこと(音響浮揚)が知られています。これは連載第4回「lapillus bug」や連載第8回「Pixie Dust」でも利用している物理現象です。超音波の定在波で浮くためには波長の半分よりも小さい(40 kHzの場合4 mm以下)必要があり、また現状の超音波出力で浮くためには質量も軽い(1 g以下)ことが求められます。

これらの条件を満たす微小サイズの回路を製作したのが本研究です。この回路は光を発するためのLEDと、無線給電のために電磁波を受信するコイル及び高効率な整流用ICを備えています。物理的サイズと電気的共振、さらに微小かつ高効率という回路的バランスを最適化するところに難しさがあります。

無線給電

本研究は、2016年8月に高宮先生から共同研究の相談を持ち掛けられたのがきっかけで始まりました。当時すでに音響浮揚を利用するディスプレイ技術は真新しいものではなくなり、研究報告も相次いでいました。しかし、それらで浮いている粒子は自ら光を発することはありませんでした。

例えば「lapillus bug」は黒い粒子をコバエに見立てたものでしたし、「Pixie Dust」では白い粒子をそのまま使ったり、色を変えるために映像を投影したりしていました。また、あらかじめ色を塗り分けてある粒子の向きを静電気力によって制御する方法「JOLED」も提案されました。

https://youtu.be/U-wAGqZ_Qcg

JOLED: A mid-air display based on electrostatic rotation of levitated Janus objects 2016

これらに対して、Luciolaは素子が自発光する点が特長です。素子を多数浮揚させることによるグリッド化や、LEDのフルカラー化、無線通信による素子の個別制御など、機能を追加していくことにより新たな空間ディスプレイの可能性が拓けます。

万有情報網

本研究は、ERATO川原万有情報網プロジェクトの一環として実施されています。

研究総括・川原准教授の研究では、銀ナノインクによる回路印刷が代表的と思います。印刷による安価な電子回路ファブリケーションがAgIC株式会社、それを利用した水分・温度センサが株式会社SenSproutとして、それぞれ社会実装されています。またエナジーハーベスティングや無線給電の研究も手掛けられており、多方面からIoTの実現を目指しています。万有情報網プロジェクトでは、それら回路・入力・電源に加え、出力としてロボティクスを取り込み、インタラクション可能なアプリケーションを創出することを狙っているようです。

ERATO川原万有情報網プロジェクト
http://www.jst.go.jp/erato/kawahara/

このプロジェクトの中で、高宮准教授は「無線電力プラットフォームグループ」のグループリーダーを務められています。また「lapillus bug」の河野氏の修士課程の指導教員であった筧准教授は「インタラクティブマター&ファブリケーショングループ」のグループリーダーです。その縁を思うと「当初は光らなかった『虫』が、4年を経て光る『蛍』になったんだなぁ」というしみじみした気持ちになります。

ということで、今回は東大・高宮准教授との共同研究について紹介しました。ご意見・ご要望などあれば、コメントやメール、ツイッターなどでお知らせいただけると反映するかもです。それではまた☆彡

これまでの連載:星貴之

超音波の話をしよう(15)「Holographic Whisper」
https://media.dmm-make.com/item/3955/

超音波の話をしよう(14)「陽炎抑制」
https://media.dmm-make.com/item/3953/

超音波の話をしよう(13)「音響浮揚いろいろ」
https://media.dmm-make.com/item/3853/

超音波の話をしよう(12)「DIY音響浮揚装置」
https://media.dmm-make.com/item/3675/

超音波の話をしよう(11)「静電気分布計測」
https://media.dmm-make.com/item/3629/

超音波の話をしよう(10)「人工授粉」
https://media.dmm-make.com/item/3623/

超音波の話をしよう(9)「ショッカソン」
https://media.dmm-make.com/item/3613/

超音波の話をしよう(8)「Pixie Dust」
https://media.dmm-make.com/item/3579/

超音波の話をしよう(7)「ナイスステップ」
https://media.dmm-make.com/item/3577/

超音波の話をしよう(6)「集束超音波を広めたい」
https://media.dmm-make.com/item/2531/

超音波の話をしよう(5)「Graffiti Fur」
https://media.dmm-make.com/item/2529/

超音波の話をしよう(4)「lapillus bug」
https://media.dmm-make.com/item/2477/

超音波の話をしよう(3)「コロイドディスプレイ」
https://media.dmm-make.com/item/2413/

超音波の話をしよう(2)「集束超音波で遊んでみた」
https://media.dmm-make.com/item/2209/

超音波の話をしよう(1)「不触(さわらず)の誓い」
https://media.dmm-make.com/item/1577/

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