超音波

超音波検査

超音波とは、20キロヘルツを超える周波数の音です。[ 1 ]この周波数は、健康な若年成人の人間の可聴範囲の上限とほぼ一致しています。音波の物理的原理は、超音波を含むあらゆる周波数範囲に適用されます。超音波機器は、20kHzから数GHzまでの周波数で動作します。

超音波は様々な分野で利用されています。超音波装置は物体の検出や距離測定に用いられます。超音波画像診断法や超音波検査は医療分野でよく用いられています。製品や構造物の非破壊検査では、目に見えない欠陥の検出に超音波が用いられています。工業分野では、洗浄、混合、化学プロセスの促進などに超音波が利用されています。コウモリやイルカなどの動物は、獲物や障害物の位置を特定するために超音波を利用しています。[ 2 ]

歴史

超音波を発生させる最初の装置の一つであるゴルトンホイッスル

音響学、すなわち音の科学は、弦楽器の数学的特性について著述した紀元前6世紀のピタゴラスにまで遡ります。コウモリのエコーロケーションは、1794年にラザロ・スパランツァーニによって発見されました。彼はコウモリが視覚ではなく、聞こえない音で狩りをし、方向転換していることを実証しました。フランシス・ゴルトンは1893年に、超音波を発する調節可能なホイッスル「ゴルトンホイッスル」を発明しました。彼はこれを用いて人間や他の動物の可聴範囲を測定し、多くの動物が人間の可聴範囲を超える音を聞き取ることができることを実証しました。

超音波の歴史に関する最初の記事は 1948 年に執筆されました。[ 3 ]その著者によると、第一次世界大戦中、ロシアの技術者 Chilowski がフランス政府に潜水艦探知のアイデアを提出しました。フランス政府は、当時パリの物理化学学校の校長であったPaul Langevin をその評価に招きました。Chilowski の提案は、円筒形の雲母コンデンサーを約 100 kHz の高周波ポールセンアークで励起し、水中の物体を探知するための超音波ビームを発生させるというものでした。水中の障害物の位置を特定するというアイデアは、タイタニック号の悲劇の後、LF Richardson によって以前に提案されていました。Richardson は、高周波油圧ホイッスルを鏡の焦点に配置し、そのビームを使って水中の航行上の危険物の位置を特定することを提案していました。蒸気タービンの発明者であるCharles Parsons 卿によってプロトタイプが作られましたが、この装置はこの目的には適さないことがわかりました。ランジュバンの装置は、ジャック・キュリーとピエール・キュリーの研究室で学生時代に学んだ圧電効果を利用したものでした。[ 4 ]ランジュバンは、2枚の鋼板の間に挟まれた薄い石英板からなる超音波トランスデューサーを計算し、製作しました。ランジュバンは、超音波によるキャビテーション関連の生体効果を初めて報告しました。[ 5 ]

意味

超音波に対応するおおよその周波数範囲と、いくつかの用途の大まかなガイド

超音波は、米国規格協会（ANSI）によって「20kHzを超える周波数の音」と定義されています。大気圧下の空気中では、超音波の波長は1.9cm以下です。

超音波は非常に高い周波数で発生させることができ、超音波は数百キロヘルツまでの周波数で音響化学に使用されます。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]医療用画像機器ではMHz範囲の周波数が使用されます。[ 9 ] UHF超音波はギガヘルツ範囲まで生成されています。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

極めて高周波の超音波の特性評価は困難を伴います。なぜなら、その急激な動きによって波形が急峻になり、衝撃波が形成されるからです。[ 14 ]

感知

人間

人間の周波数の上限（約20kHz）は中耳の限界によるものです。高強度超音波を人間の頭蓋骨に直接送り込み、中耳を通過せずに骨伝導で蝸牛に到達させると、聴覚が発生します。 [ 15 ]

子供は高齢者が聞き取れない高音を聞き取ることができます。これは、人間の聴覚の上限音程が加齢とともに低下する傾向があるためです。[ 16 ]アメリカの携帯電話会社はこれを利用し、若い人にしか聞こえないはずの着信音を作成しましたが、[ 17 ]多くの高齢者もその音を聞き取ることができます。これは、加齢に伴う聴覚の上限閾値の低下にかなりのばらつきがあるためと考えられます。

動物

コウモリは暗闇の中で移動するために超音波を使います。
犬や他の動物の訓練に使用される超音波範囲の音を発する犬笛

コウモリは獲物を探すために様々な超音波測距（エコーロケーション）技術を用いています。100kHzを超える周波数、場合によっては200kHzまでの周波数を感知することができます。[ 18 ]

多くの昆虫は優れた超音波聴力を持っており、そのほとんどはコウモリのエコーロケーションを聞き分けている夜行性昆虫です。これらには、蛾、甲虫、カマキリ、クサカゲロウの多くのグループが含まれます。コウモリの鳴き声を聞くと、昆虫の中には捕まらないように回避行動をとるものもいます。 [ 19 ]超音波周波数はヤガの反射行動を引き起こし、攻撃を避けるために飛行中にわずかに落下します。[ 20 ]ヒガシマムシもクリック音を発し、コウモリのエコーロケーションを妨害することがあります。 [ 21 ] [ 22 ]また、音を発することで有毒であることを示す場合もあります。[ 23 ] [ 24 ]

犬や猫の可聴範囲は超音波まで達します。犬の可聴範囲の上限は約45 kHzですが、猫は64 kHzです。[ 25 ] [ 26 ] 犬や猫の野生の祖先は、好物の獲物である小型のげっ歯類が発する高周波音を聞き取るために、この高い可聴範囲を進化させました。[ 25 ] 犬笛は超音波を発する笛で、犬の訓練や呼びかけに使用されます。ほとんどの犬笛の周波数は23～54 kHzの範囲です。[ 27 ]

イルカを含むハクジラ類は超音波を聞き取ることができ、その音を航法システム（バイオソナー）に利用して獲物の方向を定め、捕獲する。[ 28 ]ネズミイルカは、約160kHzの最高可聴域を持つ。[ 29 ]いくつかの種類の魚類は超音波を検知することができる。ニシン目（ Clupeiformes ）のうち、アロシナ亜科（シャッド）の魚は180kHzまでの音を検知できることが示されているが、他の亜科（例えばニシン）は4kHzまでしか検知できない。[ 30 ]

超音波に敏感な鳥類は報告されていない。[ 31 ]

市販の超音波システムは、屋内での電子害虫駆除や屋外での超音波藻類駆除を目的として販売されている。しかし、これらの用途におけるこれらの装置の有効性に関する科学的証拠は存在しない。[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]

検出と測距

非接触センサー

超音波レベルセンサーまたはセンシングシステムは、対象物との接触を必要としません。医療、製薬、軍事、一般産業の多くのプロセスにおいて、これは容器やチューブ内の液体を汚染したり、製品によって詰まったりする可能性のあるインラインセンサーよりも優れた利点です。

連続波システムとパルスシステムの両方が用いられます。パルス超音波技術の原理は、送信信号が超音波エネルギーの短いバーストで構成されることです。各バーストの後、電子機器はエネルギーが容器を通過するのにかかる時間に対応する短い時間枠内で返送信号を探します。この時間枠内で受信された信号のみが、追加の信号処理の対象となります。

超音波測距の民生用途として人気を博したのが、ポラロイドSX-70カメラです。このカメラには、カメラのフォーカスを自動調整する軽量トランスデューサーシステムが搭載されていました。ポラロイドは後にこの超音波技術のライセンスを取得し、様々な超音波製品の基盤となりました。

モーションセンサーと流量測定

超音波の一般的な応用例としては、自動ドア開閉装置が挙げられます。超音波センサーが人の接近を検知し、ドアを開けます。超音波センサーは侵入者の検知にも用いられます。超音波は一点から広範囲をカバーできます。パイプや開路内の流量は、流れる液体の平均速度を測定する超音波流量計で測定できます。レオロジーでは、超音波の原理を利用した音響レオメーターが用いられます。流体力学では、超音波流量計を用いて流体の流量を測定できます。

非破壊検査

超音波による欠陥検出の原理。固体材料内の空隙は、エネルギーの一部をトランスデューサーに反射し、それを検出して表示します。

超音波検査は非破壊検査の一種で、材料の欠陥の検出や物体の厚さの測定に広く用いられます。2～10MHzの周波数が一般的ですが、特殊な用途では他の周波数も用いられます。検査は手動または自動で行われ、現代の製造プロセスに不可欠な要素となっています。ほとんどの金属に加え、プラスチックや航空宇宙用複合材料も検査可能です。低周波数の超音波（50～500kHz）は、木材、コンクリート、セメントなどの低密度材料の検査にも使用できます。

溶接継手の超音波検査は、1960年代から非破壊検査における放射線検査の代替手段として利用されてきました。超音波検査は電離放射線を使用しないため、安全性とコスト面でのメリットがあります。また、超音波は溶接継手の欠陥の深さなどの追加情報も提供します。超音波検査は、手作業からコンピュータ化されたシステムへと進化し、プロセスの大部分を自動化しています。接合部の超音波検査では、欠陥の存在、大きさ、位置を特定できます。しかし、すべての溶接材料が超音波検査に適しているわけではありません。材料によっては、粒径が大きく、測定時に高いレベルのバックグラウンドノイズを生成する場合があります。[ 35 ]

スイングシャフトの非破壊検査でスプラインの亀裂が確認

超音波厚さ測定は、溶接の品質を監視するために使用される技術の 1 つです。

超音波距離測定

アクティブソナーの原理

超音波の一般的な用途は、水中での距離測定です。この用途はソナーとも呼ばれます。超音波パルスは特定の方向に発信されます。このパルスの経路上に物体が存在する場合、パルスの一部または全部がエコーとして送信機に反射され、受信機の経路を通して検出されます。送信されたパルスと受信されたエコーの時間差を測定することで、距離を測定することができます。

水中におけるソナーパルスの測定到達時間は、水温と塩分濃度に大きく依存します。超音波測距は、空中や短距離の測定にも応用されています。例えば、携帯型の超音波測定ツールを使えば、部屋のレイアウトを迅速に測定できます。

水中での測距は、遠距離（1～数キロメートル）では可聴域以下と可聴域の両方の周波数で行われますが、距離が短く、より正確な距離測定が求められる場合は超音波測距が使用されます。超音波測定は、塩分濃度、温度、または渦度の差が大きいバリア層を通過する際に制限される場合があります。水中での測距距離は数百メートルから数千メートルまで変化しますが、センチメートルからメートル単位の精度で測定できます。

超音波識別（USID）

超音波識別(USID) は、物体やデバイスに取り付けられた、または埋め込まれたシンプルで安価なノード (バッジ/タグ) を使用して、物体の位置をリアルタイムで自動的に追跡および識別するために使用されるリアルタイム位置特定システム(RTLS) または屋内位置特定システム(IPS) テクノロジです。その後、物体やデバイスは超音波信号を送信してその位置をマイクロフォン センサーに伝えます。

イメージング

14週目の胎児の超音波画像（横顔）
米国国立生物医学画像工学研究所による医療用超音波技術についての解説ビデオ。
29週の胎児の頭部を「3D超音波」で撮影

1939年、セルゲイ・ソコロフは3GHzの音波で光学画像に匹敵する解像度を実現できる物体の超音波画像化の可能性を認識した。当時はこのような周波数は実現できず、当時存在した技術では感度の低い比較的低コントラストの画像しか得られなかった。[ 36 ] 超音波画像化では2MHz以上の周波数を用いる。波長が短いほど、構造や組織の微細な内部構造を詳細に観察できる。検査対象物の加熱やキャビテーションの影響を避けるため、出力密度は通常1平方センチメートルあたり1ワット未満に抑えられる。[ 37 ]超音波画像の用途には、産業用非破壊検査、品質管理、医療用途などがある。[ 36 ]

音響顕微鏡

音響顕微鏡は、音波を用いて人間の目では判別できないほど微細な構造を可視化する技術です。音響顕微鏡では、数ギガヘルツに及ぶ高周波および超高周波が用いられます。微細構造からの音波の反射と回折は、光では得られない情報をもたらします。

人間の薬

医療用超音波は超音波を用いた診断用医療画像技術であり、筋肉、腱、および多くの内臓を視覚化し、それらの大きさ、構造、および病変をリアルタイムの断層画像で捉えるために使用される。超音波は少なくとも50年間、放射線科医および超音波検査技師によって人体の画像化に使用されており、広く使用される診断ツールとなっている。[ 38 ]この技術は、特に磁気共鳴画像法(MRI) やコンピューター断層撮影法(CT)などの他の技術と比較すると、比較的安価で持ち運びが可能である。超音波は、日常的および緊急の出生前ケア中に胎児を視覚化するためにも使用される。妊娠中に使用されるこのような診断アプリケーションは、産科超音波検査と呼ばれている。現在医療分野で適用されているように、適切に行われた超音波は患者に既知のリスクをもたらさない。[ 39 ]超音波検査では電離放射線を使用せず、画像化に使用される出力レベルは組織に有害な加熱または圧力効果を引き起こすには低すぎる。[ 40 ] [ 41 ]診断強度での超音波曝露による長期的な影響はまだ不明であるが、[ 42 ]現在、ほとんどの医師は患者への利益がリスクを上回ると感じている。[ 43 ]超音波検査ではALARA（合理的に達成可能な限り低く）の原則が提唱されており、これはスキャン時間と出力設定を可能な限り低く抑えながら診断画像と一致させることであり、この原則により、定義上必要のない非医療目的での使用は積極的に推奨されていない。[ 44 ]

超音波は外傷や応急処置の現場でもますます利用されるようになっており、救急隊員チームの一部では緊急超音波が使用されています。さらに、宇宙での科学実験や移動中のスポーツチームの診断など、遠隔診療が必要な遠隔診断にも超音波が使用されています。 [ 45 ]

RadiologyInfoによると、[ 46 ]超音波検査は骨盤内異常の検出に役立ち、女性では腹部（経腹）超音波検査、膣（経膣または膣内）超音波検査、男性では直腸（経直腸）超音波検査と呼ばれる技術が使用されます。

獣医学

診断用超音波は、馬の外部検査では軟部組織や腱の損傷の評価に、内部検査では特に生殖機能（牝馬の生殖管の評価や妊娠検出）に使用されます。[ 47 ]また、種牡馬では、外部検査では精巣の状態や直径の評価に、内部検査では生殖機能（精管など）の評価に使用されることもあります。[ 48 ]

2005年までに、超音波技術は、動物の健康と牛の飼育の生産性を向上させるために肉牛業界で使用され始めました。[ 49 ]超音波は、生きた動物の脂肪の厚さ、肋骨の面積、筋肉内脂肪を評価するために使用されます。[ 50 ]また、胎児の子牛の健康状態と特性を評価するためにも使用されます。

超音波技術は、牛の生産者に牛の繁殖と飼育の改善に役立つ情報を提供する手段を提供します。この技術は高価になる場合があり、継続的なデータ収集と操作者の訓練にかなりの時間を要することがあります。[ 50 ]しかしながら、この技術は牛の繁殖事業の管理と運営に有用であることが証明されています。[ 49 ]

処理と電力

高出力超音波の応用では、20kHzから数百kHzの周波数が用いられることが多い。強度は非常に高く、1平方センチメートルあたり10ワットを超えると液体媒体にキャビテーションを誘発することができ、用途によっては1平方センチメートルあたり最大1000ワットを使用することもある。このような高強度は化学変化を引き起こしたり、直接的な機械的作用によって顕著な効果をもたらしたり、有害な微生物を不活性化したりすることができる。[ 37 ]

理学療法

超音波は1940年代から理学療法士や作業療法士によって結合組織（靭帯、腱、筋膜（および瘢痕組織））の治療に使用されてきました。[ 51 ]超音波が治療に用いられる疾患の例としては、靭帯捻挫、肉離れ、腱炎、関節炎、足底筋膜炎、中足骨痛、関節面炎症、インピンジメント症候群、滑液包炎、関節リウマチ、変形性関節症、瘢痕組織癒着などが挙げられます。

比較的高出力の超音波は、石のような沈着物や組織を分解したり、皮膚の浸透性を高めたり、標的領域での薬剤の効果を加速させたり、組織の弾性特性の測定を助けたり、研究のために細胞や小さな粒子を分類するのに使用したりできます。[ 52 ]

超音波衝撃処理

超音波衝撃処理（UIT）は、超音波を用いて金属の機械的特性と物理的特性を向上させる技術です。[ 53 ]これは、金属物体に超音波エネルギーを適用する冶金処理技術です。超音波処理により、残留圧縮応力の制御、結晶粒の微細化、粒径の縮小が実現します。低サイクル疲労および高サイクル疲労は向上し、UIT処理を行わない試験片と比較して最大10倍の疲労強度向上が実証されています。さらに、UITは応力腐食割れ、腐食疲労、および関連する問題への対処にも有効であることが証明されています。

超音波トランスデューサー、ピン、その他の部品から構成されるUITツールがワークピースに接触すると、ワークピースと音響的に結合し、高調波共鳴が発生します。[ 54 ]この高調波共鳴は、金属が非常に好ましく反応する、慎重に較正された周波数で実行されます。

治療効果の目的に応じて、異なる周波数と変位振幅の組み合わせが適用されます。これらの周波数は25～55kHzの範囲で[ 55 ] 、共振体の変位振幅は22～50μm（0.00087～0.0020インチ）です。

UIT デバイスは磁歪トランスデューサーに依存しています。

処理

超音波処理は、様々な用途や​​産業における混合および化学反応を改善することで、液体およびスラリーの処理に大きな可能性をもたらします。超音波処理は液体中に低圧波と高圧波を交互に発生させ、小さな真空気泡の形成と激しい崩壊を引き起こします。この現象はキャビテーションと呼ばれ、高速衝突液体ジェットと強力な流体せん断力を引き起こします。これらの効果は、マイクロメートルおよびナノメートルサイズの材料の脱凝集および粉砕、細胞の分解、または反応物の混合に利用されます。この点において、超音波処理は高速ミキサーや撹拌ビーズミルの代替手段となります。抄紙機内の移動ワイヤーの下にある超音波フォイルは、崩壊する気泡からの衝撃波を利用して、製造された紙ウェブ中のセルロース繊維をより均一に分散させます。これにより、より強度が高く、表面がより均一な紙が製造されます。さらに、化学反応は、キャビテーションによって生成されるフリーラジカル、エネルギー入力、および境界層を通じた物質移動から恩恵を受けます。多くのプロセスでは、この超音波化学 (超音波化学を参照) 効果により、油からバイオディーゼルへのエステル交換反応など、反応時間が大幅に短縮されます。

ベンチスケールおよび工業スケールの超音波液体処理装置の概略図

ナノ結晶化、ナノ乳化、[ 56 ]脱凝集、抽出、細胞破壊など、多くの加工用途では、高い超音波強度と高い超音波振動振幅が求められます。一般的に、プロセスはまず実験室規模で試験され、実現可能性を検証し、必要な超音波照射パラメータの一部を確立します。この段階が完了すると、プロセスはパイロット（ベンチ）規模に移行し、フロースルー方式の試作段階における最適化が行われ、その後、連続生産のために工業規模に移行します。これらのスケールアップ段階では、すべての局所的な照射条件（超音波振幅、キャビテーション強度、活性キャビテーション領域での時間など）が一定に保たれるようにすることが不可欠です。この条件が満たされれば、最終製品の品質は最適化されたレベルを維持しながら、生産性は予測可能な「スケールアップ係数」によって向上します。生産性の向上は、実験室、ベンチ、そして産業規模の超音波処理装置に、次第に大型化する超音波ホーンが組み込まれることで、次第に大型化する高強度キャビテーション領域を生成し、単位時間あたりに処理できる材料の量を増やすことができるという事実に起因しています。これは「直接的なスケーラビリティ」と呼ばれます。超音波処理装置の出力を上げるだけでは、直接的なスケーラビリティにはつながらないことを指摘することが重要です。なぜなら、超音波振幅とキャビテーション強度が低下する場合があり（実際、実際に低下することが多いからです）、直接的なスケールアップにおいては、すべての処理条件を維持しながら、より大きな超音波ホーンを動作させるために、装置の出力定格を高くする必要があるからです。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]

超音波による粒子の操作と特性評価

工業材料研究所の研究員アレッサンドロ・マルッタは、水に希釈された木材パルプ繊維に対する超音波定在波の捕捉作用と、それらの繊維が等間隔の圧力面に平行に配向されることを実証する実験を考案した。[ 60 ]繊維が等間隔の面に配向する時間は、レーザーと電気光学センサーで測定される。これにより、製紙業界は迅速なオンライン繊維サイズ測定システムを得ることができる。ペンシルベニア州立大学では、やや異なる実装が実証された。それは、一対の垂直な定在表面音波を発生するマイクロチップを使用し、粒子をグリッド上で等間隔に配置できるようにするものであった。音響ピンセットと呼ばれるこの実験は、材料科学、生物学、物理学、化学、ナノテクノロジーの分野での応用が可能である。

超音波洗浄

超音波洗浄機（スーパーソニッククリーナーとも呼ばれる）は、20～ 40kHzの周波数で、宝飾品、レンズなどの光学部品、時計、歯科器具、外科器具、潜水用レギュレーター、工業用部品の洗浄に使用されます。超音波洗浄機は、主に汚れた表面付近にある無数の微細なキャビテーション気泡の崩壊によって発生するエネルギーによって洗浄されます。崩壊する気泡は微小な衝撃波を形成し、物体表面の汚染物質を分解・分散させます。

超音波分解

超音波洗浄と同様に、細菌を含む生物細胞を分解することができます。高出力超音波はキャビテーションを発生させ、粒子の分解や反応を促進します。これは生物科学において分析や化学分析（超音波処理やソノポレーション）に利用されているほか、下水中の細菌の殺菌にも利用されています。高出力超音波はトウモロコシスラリーを分解し、液化と糖化を促進して、乾式トウモロコシ製粉工場におけるエタノール収量を向上させることができます。[ 61 ] [ 62 ]

超音波加湿器

超音波加湿器は、ネブライザー（微細な霧を発生させる装置）の一種で、人気の高い加湿器です。金属板を超音波で振動させ、水を霧化（「アトマイズ」と誤って呼ばれることもあります）します。水は加熱されずに蒸発するため、冷たい霧が発生します。超音波の圧力波は、水だけでなく、カルシウム、その他のミネラル、ウイルス、真菌、バクテリア[ 63 ]、その他の不純物など、水中の物質も霧化します。加湿器の貯水タンクに残留する不純物によって引き起こされる病気は、「加湿器熱」に該当します。

超音波加湿器は空中栽培で頻繁に使用され、一般的にフォッガーと呼ばれています。

超音波溶接

プラスチックの超音波溶接では、高周波（15kHz～40kHz）の低振幅振動を用いて、接合する材料間の摩擦熱を発生させます。接合部は、エネルギーを集中させ、最大の溶接強度が得られるように特別に設計されています。

ソノケミストリー

20～100 kHzの範囲の高出力超音波は化学反応に利用されています。超音波の典型的な波長（ミリメートル範囲）は分子に比べて長すぎるため、超音波は分子と直接相互作用して化学変化を引き起こすことはありません。その代わりに、超音波のエネルギーはキャビテーションを引き起こし、反応が起こる液体中に極端な温度と圧力を生み出します。また、超音波は固体を分解し、不活性物質の不活性化層を除去して、反応が起こるための表面積を広げます。これらの効果はいずれも反応を加速させます。2008年、アトゥル・クマールは、超音波を用いた水性ミセル中での多成分反応プロトコルにより、ハンチエステルとポリヒドロキノリン誘導体の合成を報告しました。[ 64 ]

抽出にはさまざまな周波数を使用した超音波が使用されます。

その他の用途

超音波を特定の構成で適用すると、ソノルミネッセンスと呼ばれる現象で短い光のバーストを生成できます。

超音波は、超音波減衰分光法の技術、電気音響現象の観察、または経頭蓋パルス超音波によって粒子の特性を調べるときに使用されます。

無線通信

音声は変調された超音波によって伝播されます。

かつて超音波が民生用途で広く利用されていたのは、テレビのリモコンで音量調整やチャンネル変更を行うものでした。 1950年代後半にゼニス社が導入したこのシステムは、小型ハンマーで叩く短い棒状の共振器を備えた手持ち式のリモコンと、テレビ本体に設置されたマイクで構成されていました。フィルターと検出器によって、様々な操作が識別されました。主な利点は、手持ち式のリモコンボックスに電池が不要であること、そして電波とは異なり、超音波は隣接するテレビ本体に影響を与える可能性が低いことでした。超音波は、1980年代後半に赤外線システムに取って代わられるまで、使用され続けました。[ 65 ]

2015年7月、エコノミスト誌は、カリフォルニア大学バークレー校の研究者らがグラフェンダイヤフラムを用いた超音波研究を実施したと報じました。グラフェンは薄くて軽量でありながら強度も備えているため、超音波通信に効果的な素材です。この技術の応用例として、電波が伝わりにくい水中通信が挙げられます。[ 66 ]

超音波信号は、インターネットユーザーのデバイス間追跡のための「オーディオビーコン」に使用されている。[ 67 ] [ 68 ]

安全性

120 dBを超える超音波への職業曝露は、難聴につながる可能性があります。155 dBを超える曝露は、人体に有害な加熱効果を引き起こす可能性があり、180 dBを超える曝露は死に至る可能性があると計算されています。[ 69 ]英国の独立機関である非電離放射線諮問委員会（AGNIR）は2010年に報告書を作成し、英国健康保護庁（HPA）が発行しました。この報告書では、一般公衆に対する空中超音波音圧レベル（SPL）の曝露限度を70 dB（20 kHz時）、100 dB（25 kHz以上）とすることを推奨しています。[ 70 ]

医療用超音波においては、慣性キャビテーションの発生を防ぐためのガイドラインが存在します。慣性キャビテーションによる損傷のリスクは、機械指数によって表されます。

参照

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超音波に関する図書館資料
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