「Pixie Dust」は超⾳波フェーズドアレイを⽤いた3次元⾳響浮遊技術です。
超音波で物体を浮かせることができることは従来から知られていましたが、その空間分布を制御することにより、浮かせた物体を自在に動かしたり従来とは異なる並び方で浮かせたりすることが可能です。
Pixie Dust is a 3D acoustic levitation technology using ultrasonic phased arrays. Although it is known that objects can be levitated by ultrasound, it is now possible to freely move the levitated objects, or to arrange them in an order different from the conventional setups, by controlling the distribution of ultrasound.
アプリケーションとしては、工場のなかでロボットアームを使わずに小さい部品を個別に持ち上げたり、医薬品や化粧水などの液滴をボトルまで搬送したりすることが考えられます。また、白い粒子を面状に配列することによって、空中に映像投影のためのスクリーンを設置するなど、エンタテインメントやアドバタイズメントへの応用可能性もあります。
Lifting small parts without using a robot arm in a factory or transporting droplets such as medicines or lotions to a bottle, are potential applications. Moreover, this technology can also be applied to entertainment and advertisements, such as installing a video projection screen in air by arranging white particles in a 2D flat formation.
＜ Case ＞
＜ Case ＞
■Case1
ポリスチレン粒⼦を⾯状に配置することで、空中にプロジェクションスクリーンを構築することができます。
■Case1
A projection screen can be created in air by arranging polystyrene particles to a 2D flat formation.
■Case2
⼩さな部品を個別に搬送することができます。 また⾮接触なので、医薬品や化粧⽔などへのコンタミネーションを避けることができます。
■Case2
Small parts can be individually conveyed. Moreover, as this is a contactless technology, it is possible to avoid contamination in pharmaceuticals and lotions.
＜ 原理 ＞
＜ Theory ＞
■フェーズドアレイ
超⾳波フェーズドアレイは、数百個の超⾳波発振⼦をそれぞれ個別のタイミングで動作させることのできる装置です。 このタイミング制御によって超⾳波同⼠の強め合い・弱め合いを操作し、狙った位置でのみ強い超⾳波を発⽣させることができます。
本技術では、複数の超⾳波フェーズドアレイによって対象空間を取り囲みます。 それぞれのフェーズドアレイが出す超⾳波が重なり合うことで、動かない波（定在波）が形成されます。
従来の⾳響浮遊の技術は、⼀本のビーム状の定在波によって物体を浮揚させていました。 本技術では、計算機によって設計した⾳響ポテンシャル場を超⾳波フェーズドアレイによって再現することにより、多様な空間分布を実現することができます。 Case1の空中プロジェクションスクリーンはその⼀例です。
■ Phased array
An ultrasonic phased array is a device in which each of hundreds of ultrasonic transducers can be separately pulsed at different timings. It is possible to generate a strong ultrasound only at a target position, by controlling these timings to manipulate the interference of the ultrasound waves.
In this technology, multiple ultrasonic phased arrays are used surrounding a target space. Overlap in the ultrasonic waves generated from each of these arrays creates a standing wave.
In conventional acoustic levitation technologies, objects are levitated using a single beam-shaped standing wave. In our technology, the acoustic potential field designed by a computer is reproduced using the ultrasonic phased arrays, making it possible to realize a variety of spatial distributions. The case of creating a projection screen in air, as in Case 1, is such an example.
