水中衝撃波を用いた嫌気性バイオプロセスの高効率化に関する基礎的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655071
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 玉川 雅章 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 助教授 (80227264)
• Keywords: 水中衝撃波 / 嫌気性バイオプロセス / マイクロカプセル

Research Abstract

(1)細胞モデルとしてのマイクロカプセルの製作
細胞を対象とした大きさ(数十μm)のマイクロカプセルをゲル化物質から製作し,現在ジェット流を用いた方法でカプセル径20μmのものまで製作できている.一方,この内部に液体を封入し,既設のマイクロマニュピレーションシステムを用いて,内部にCO_2ガスを流量制御しながら入れ,微小気泡をカプセル内部に注入を試みており,カプセル材質にも関係するが,気泡内包カプセルの試作品が完成しつつある.
(2)パルスレーザを用いた衝撃波による静止バブル封入マイクロカプセルの変形挙動の観察(計測実験)
既設のパルスレーザ(ルビーレーザ:出力1J)を光ファイバーを介し,衝撃波を発生させる予備実験を行っている.現在のところ,ファイバー先端をレンズ状に加工させて,幾何形状と生成される衝撃波伝播(圧力波形)の関係を測定しており,形状によっては最大圧力を大きくすることができることが確認されている.一方,バブル封入マイクロカプセルに衝撃波を作用させてカプセルの変形挙動を観察する実験に関しては,現在,顕微鏡を改造した光学システムを構築中である.また,カプセル内部の薬物徐放については,(1)のカプセル試作の改良を重ねた上で次年度実験を行う予定である.
以上の結果より,これらの水中衝撃波を用いてマイクロカプセルの破壊率をコントロールできることが期待できる.

Research Products

• [Publications] M.Tamagawa, I.Yamanoi: "Disintegration and deformation of cells and microcapsules using shock waves and gas bubbles for developing DDS"Proc.of 4^<th> World Congress Biomechanics. 26 (2002)
• [Publications] M.Tamagawa, I.Yamanoi, A.Matsumoto: "Deformation process of a bubble near curved elastic wall"Proc.of 10^<th> International Symposium on Flow Visualization. 1. 264 (2002)
• [Publications] M.Tamagawa, I.Yamanoi: "Effects of the viscosity of the liquid in the microcapsule on deformation process of a bubble for developing DDS using shock waves"The Journal of the Acoustical Society of America. Vol.112 No.5. 2316 (2002)
• [Publications] M.Tamagawa, S.Minakawa: "Predictions of Index of Hemolysis in Shear Blood Flow -Effects of Exposure Time under Shear Stress on Prediction Accuracy-"Japan Society of Mechanical Engineer International Journal, Series C. (To be Published). (2003)
• [Publications] 玉川雅章: "バイオプロセスにおける水中衝撃波の気泡内包細胞内伝播シミュレーション"日本機械学会第15回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. No.02-35. 413-414 (2003)
• [Publications] 山野井一郎, 玉川雅章, 松尾純明: "衝撃波DDS開発のための弾性壁面近傍での気泡変形挙動解析"日本機械学会第15回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. No.02-35. 241-242 (2003)