みらいといま Technology
音響浮揚
音響浮揚とは、超音波で作る音場の圧力分布を使って小さな粒子や液滴に非接触で力を与え、空中で保持・移動・姿勢制御する技術です。研究用途では搬送や混合に使われますが、大型物体を自由空間で長距離搬送する技術ではなく、磁気浮上や空気圧浮上も含みません。
Maturity & Adoption
技術成熟度と実用化状況
技術成熟度
技術としてどこまで成熟しているか
- 評価対象
- 空気中でミリメートル級の粒子・液滴・試料を超音波フェーズドアレイまたは対向音源で保持・移動する実験システム
- 評価日
- 2026-08-14
単面フェーズドアレイによる三次元保持・移動・回転と、複数試料の動的操作が研究装置で実証されています。一方、対象寸法、密度、音圧、安全性、作業空間が限定され、汎用搬送設備としての運用実績は限られるためTRL 5と評価します。
実用化ステータス
社会でどこまで利用されているか
材料・液滴の非接触保持、結晶化、試薬混合、音響ピンセット、空中触覚・表示研究などで、研究装置と限定的な実験利用があります。
主な制約
安定保持できる質量と寸法、音場の作業範囲、反射・散乱、複数物体間の相互作用、音圧と発熱、位置フィードバック、装置較正が制約です。
How It Works
音響浮揚はどういう仕組み？
音響浮揚は、超音波スピーカーなどで作る音場の圧力分布を使い、小さな粒子や液滴に非接触で力を与えて保持・移動します。対象の大きさや重さ、音場の安定性に制約があり、大型物体を自由空間で長距離搬送する技術ではありません。
- 01
超音波の音場を作る
複数の音源を制御し、空間内に圧力分布を作ります。
- 02
対象を節や腹に保持する
小さな粒子や液滴を音響放射力で非接触に保持します。
- 03
音場を変えて移動・操作する
位相や配置を変え、保持位置や姿勢を限定範囲で制御します。
Use Cases
音響浮揚はどこで使われている？
液滴・粒子の非接触保持
材料や液滴を非接触で保持し、混合や観察に使う研究があります。
音響ピンセット
小さな対象を音場で捕捉・移動する研究用途があります。
空中表示・触覚研究
音響場を使った空中表示や触覚提示の研究に応用されています。
Comparison
音響浮揚と磁気浮上は何が違う？
音響浮揚と磁気浮上の違い
音響浮揚は超音波の圧力分布で対象を保持するのに対し、磁気浮上は磁場を使います。音響浮揚は対象材料を磁性体に限定しにくい一方、保持できる大きさや重さに制約があります。
似ているところ
- どちらも対象を非接触で支える技術です。
違うところ
- 音響浮揚は超音波の音場を使います。
- 磁気浮上は磁場を使い、対象や装置条件が異なります。
Future Tools
この技術を使っている未来道具（2件）
Technology Evolution
技術の歴史と今後の進展
Technology Timeline
音響浮揚の進展
確認済み事実
- 01
対向音源による音響浮揚・位置制御特許を公開
独立した対向音源の干渉と位相調整により、物体を保持・移動する装置構成が公開されました。
- 02
超音波フェーズドアレイで三次元空中操作を実証
複数の超音波アレイで局所的な定在波を形成し、ミリメートル級物体を三次元に保持・移動する構成が報告されました。
- 03
単面アレイによる保持・移動・回転を報告
位相最適化した超音波フェーズドアレイで、単面から粒子を三次元保持し移動・回転させる音響ホログラム手法が示されました。
- 04
複数試料を動的操作するMultiLevを開発
Bristol大学が二つの対向フェーズドアレイで複数試料を保持・移動・合流させる研究システムを公表しました。
Technology Roadmap
編集部予測音響浮揚の進展予測
- 01
位置計測を用いた閉ループ安定化が普及
カメラや反射波から位置を推定し、位相と振幅を自動補正する研究装置が増えると予測します。
予測根拠
現行装置は位相制御でトラップを移動でき、既存特許も位置検出と位相フィードバックを示しているためです。
- 02
複数液滴の非接触工程を限定実装
汚染を避けたい分析・混合工程で、複数試料の保持、移動、合流を一体化した装置が限定導入される可能性があります。
予測根拠
MultiLevが複数試料の移動と合流を実証していますが、再現性と処理量の検証が必要なためです。
- 03
対象別の保持限界と安全評価が整備
対象物の寸法・密度・形状、音圧、距離、作業時間ごとの性能表示と安全評価が調達仕様に組み込まれると予測します。
予測根拠
現状の成果は粒子・液滴と限定空間に依存し、用途間で性能を比較する共通条件が不足しているためです。
Technology Roadmapは技術分野の進展予測です。Future Toolの実現時期を示すものではありません。
Organizations
関連企業・研究機関（4件）
この技術に関わる代表的な企業・研究機関・標準化団体です。
University of Bristol
超音波フェーズドアレイによる音響トラップとMultiLevの非接触試料操作を研究しています。
代表研究
MultiLev Acoustic Levitator
公式サイト （外部サイトを新しいタブで開きます）University of Sussex
超音波フェーズドアレイによる音響トラップとMultiLevの非接触試料操作を研究しています。
代表研究
Holographic acoustic elements for manipulation of levitated objects
Ultraleap
超音波フェーズドアレイによる音響トラップとMultiLevの非接触試料操作を研究しています。
代表研究
Holographic acoustic elements for manipulation of levitated objects
FAQ
音響浮揚のよくある疑問
音響浮揚で大きな物を運べますか？
現在の主な対象は小さな粒子や液滴で、大型物体を自由空間で長距離搬送する技術ではありません。
何に使われていますか？
材料・液滴の非接触保持、混合、音響ピンセット、空中触覚・表示研究などで使われています。
磁気浮上と同じですか？
違います。音響浮揚は超音波で作る音場を使い、磁気浮上は磁場を使います。
DB Layer
根拠・参考情報
Patents
関連特許
-
特許情報を見る （外部サイトを新しいタブで開きます）
Method and apparatus for acoustic levitation
公開番号 US5036944A
Sources
論文・一次情報
Three-dimensional Mid-air Acoustic Manipulation by Ultrasonic Phased Arrays
The University of Tokyo / arXiv / 2013-12-13
Holographic acoustic elements for manipulation of levitated objects
Nature Communications / 2015-10-27
MultiLev Acoustic Levitator
University of Bristol / 2024-09-10
US5036944A Method and apparatus for acoustic levitation
USPTO / Google Patents / 1991-08-06