Study of MRI-compatible Notched Plastic Ultrasonic Stator with FEM Simulation and Holography Validation

要約

磁気共鳴画像法 (MRI) を使用した術中の画像ガイダンスは、深部脳腫瘍切除などの外科手術の精度を大幅に向上させることができます。
ただし、MRI スキャナー内の強力な磁場と限られたスペースのため、外科医を支援するロボット デバイスの使用が必要です。
これらのロボットの駆動には圧電モーターが一般的に利用されており、圧電超音波モーターが特に注目に値します。
これらのモーターは、摩擦結合を介してローターに結合された圧電リングステーターで構成されています。
ステーターが特定の周波数で励起されると、面内と面外の両方の変位を示す表面波による独特のモード形状が生成され、ローターの回転につながります。
この研究では、以前の研究を継続してモーターの設計と性能を改良し、有限要素モデリング (FEM) とストロボスコープおよび時間平均デジタル ホログラフィーを組み合わせて、より優れた回転性能を備えたプラスチックベースの超音波モーターを検証しました。

要約(オリジナル)

Intra-operative image guidance using magnetic resonance imaging (MRI) can significantly enhance the precision of surgical procedures, such as deep brain tumor ablation. However, the powerful magnetic fields and limited space within an MRI scanner require the use of robotic devices to aid surgeons. Piezoelectric motors are commonly utilized to drive these robots, with piezoelectric ultrasonic motors being particularly notable. These motors consist of a piezoelectric ring stator that is bonded to a rotor through frictional coupling. When the stator is excited at specific frequencies, it generates distinctive mode shapes with surface waves that exhibit both in-plane and out-of-plane displacement, leading to the rotation of the rotor. In this study, we continue our previous work and refine the motor design and performance, we combine finite element modeling (FEM) with stroboscopic and time-averaged digital holography to validate a further plastic-based ultrasonic motor with better rotary performance.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google