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マイクロ断層可視化方法およびシステム UPDATE 新技術説明会

国内特許コード P150012504
整理番号 S2015-0792-N0
掲載日 2015年11月2日
出願番号 特願2015-050553
公開番号 特開2016-170080
出願日 平成27年3月13日(2015.3.13)
公開日 平成28年9月23日(2016.9.23)
発明者
  • 佐伯 壮一
出願人
  • 公立大学法人大阪市立大学
発明の名称 マイクロ断層可視化方法およびシステム UPDATE 新技術説明会
発明の概要 【課題】構造内部における物理量を簡易な手法にてマイクロ断層可視化可能な技術を提供する。
【解決手段】ある態様は、構造を対象とする順解析の過程で変位関連ベクトルが演算される所定の数値解析において解析条件又は解析結果となり得る物理量に関し、構造の内部における物理量の分布を断層可視化するマイクロ断層可視化方法である。この方法は、構造の変形前後の断層画像を取得する工程と、断層画像に基づき変位関連ベクトルの断層分布を演算する工程と、演算された変位関連ベクトルの断層分布を用いて数値解析の逆解析を実行することにより、物理量の断層分布を演算する工程と、演算された物理量の分布を表示装置に断層可視化する工程と、を備える。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


パーソナルコンピュータや携帯端末などの電子機器には、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)と呼ばれる電子実装部品が組み込まれている。このような電子実装部品の小型化,高密度化に伴うジュール発熱密度の増大により、熱ひずみによる材料内部の微視的破壊が問題となっている。特に、導電性フィラーを含有する繊維強化プラスチックなど(CFRP,GFRP等)、温度依存導電性を有する高分子基複合材料からなる部品について、その問題が顕著となっている。また、例えばリチウムイオン二次電池用キャパシタは、薄板電極間における温度上昇がドライアップ故障を引き起こすといった問題を有する。このため、これらの工業製品にはマイクロスケールでの最適熱設計が必要とされる。



このような工業製品の熱設計においては、構造内部の温度評価が重要となるが、内部の温度情報が所望の位置でマイクロスケールにて得られる実計測システムは未だ存在せず、有限要素法等の数値解析に頼るところが大きい(例えば特許文献1参照)。また、設計という観点からは、このような熱設計だけでなく、強度(剛性)など力学特性を考慮した設計も重要となるが、これも同様の数値解析に頼るところが大きい。さらに、工業製品を離れると、例えば生体組織ではその力学物理量を測定することが困難であるため、これも同様の数値解析に依存する。

産業上の利用分野


本発明は、構造内部における物理量のマイクロ断層可視化を可能にする方法およびシステムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
構造を対象とする順解析の過程で変位関連ベクトルが演算される所定の数値解析において解析条件又は解析結果となり得る物理量に関し、前記構造の内部における前記物理量の分布を断層可視化するマイクロ断層可視化方法であって、
前記構造の変形前後の断層画像を取得する工程と、
前記断層画像に基づき変位関連ベクトルの断層分布を演算する工程と、
演算された変位関連ベクトルの断層分布を用いて前記数値解析の逆解析を実行することにより、前記物理量の断層分布を演算する工程と、
演算された前記物理量の分布を表示装置に断層可視化する工程と、
を備えることを特徴とするマイクロ断層可視化方法。

【請求項2】
前記断層画像に対して関心領域を設定する工程と、
前記関心領域を要素分割する工程と、
演算された変位関連ベクトルを、分割された要素の節点に補間する工程と、
補間後の変位関連ベクトルの断層分布を用いて前記逆解析を実行することにより、各要素における前記物理量の分布を前記物理量の断層分布として演算する工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項3】
前記関心領域が、前記断層画像の内部に対して設定されることを特徴とする請求項2に記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項4】
前記数値解析が、状態変化又は境界条件変化による要因に伴う前記構造の変形を考慮した応力解析であることを特徴とする請求項2または3に記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項5】
前記物理量が温度であり、
前記数値解析が有限要素法による熱変形を考慮した熱応力解析であることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項6】
前記物理量が前記構造の物理定数であり、
前記数値解析が有限要素法による応力解析であることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項7】
光コヒーレンストモグラフィーを用いて前記構造の断層画像を取得することを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項8】
前記構造として、少なくとも高分子基材料又は生体組織を対象として含むことを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項9】
前記構造における所定の領域において前記物理量の真値を与える工程と、
前記逆解析により得られた物理量のうち、前記領域に対応する物理量である推定値と、前記領域において与えられた真値との関係に基づいて、前記逆解析により得られた物理量の値を補正する工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のマイクロ断層可視化方法。

【請求項10】
測定対象となる構造の内部における所定の物理量の分布を断層可視化するマイクロ断層可視化システムであって、
前記構造の変形前後の断層画像を取得するための断層画像取得装置と、
前記断層画像取得装置から前記構造の変形前後の断層画像データを取得し、その断層画像データに基づいて前記物理量の断層分布を演算する制御演算部と、
前記制御演算部の演算結果に基づいて、前記構造における前記物理量の分布を断層可視化する態様で表示する表示装置と、
を備え、
前記物理量は、前記構造を対象とする順解析の過程で変位関連ベクトルが演算される所定の数値解析において解析条件又は解析結果となり得るものであり、
前記制御演算部は、
取得した断層画像データに基づき変位関連ベクトルの断層分布を演算し、
演算された変位関連ベクトルの断層分布を用いて前記数値解析の逆解析を実行することにより、前記物理量の断層分布を演算し、
演算された前記物理量の分布を前記表示装置に断層可視化させることを特徴とするマイクロ断層可視化システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015050553thum.jpg
出願権利状態 公開


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