2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of propagating micro-shock wave induced by ultra-short time pulse laser and its application to microcapsule for regenerative medicine
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15H03921
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
玉川 雅章 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (80227264)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザ / 衝撃波 / 細胞刺激 / 最大圧力 / マイクロカプセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度においては, (1)局所的な衝撃波の発生が可能な時短レーザを用いて集束によりマイクロ衝撃波を生成し，それぞれの圧力の伝播特性と圧力場を調べること，を行った．これについては，レーザ機器不調のため平成28年度までに達成できていなかったマイクロ衝撃波生成のために，集光の光学システム系の再構築と修正を行った．高周波数まで圧力の測定ができるプラッターゲージを用いたが，集光領域の大きさが数μmと微小であり,集光部とセンサー受圧部面積とは直径比が50であることを前提に計測した．その結果，信号そのものは受圧できたが，この面積比による感度が低いため，計測を複数ショット作用させ平均して算出した．その結果，レーザ照射時の最大圧力は，非照射のものと比較して，集光部で0.2-0.3 MPa程度のものであることがわかった．この衝撃圧力の計測値は，代表者らのこれまでの研究成果から，再生する組織細胞を破壊するよりは小さく，刺激するには十分であることがわかった．今後，集光領域と同程度の微小ビーズを用いて運動を計測することで作用した力（圧力）の測定をおこなう．次に，(2)カプセル膜近傍の気泡と衝撃波の干渉による“カプセル破壊”に至る現象を気泡変形挙動の可視化や圧力計測等によって明らかにして，衝撃波作用の最適化をすること，については， (1)の圧力確認後，本来であれば膜近傍の気泡にこのマイクロ衝撃波を作用させて観察する予定であったが，可視化系を作成しカメラで撮影を行ったところ，高速現象ではあるものの集光点近傍で発光および気泡が発生していることが確認できた．この発光現象の色から波長を求めて確認したところ水素の波長であることがわかった，また，発光前後での撮影を行い，圧力発生が，キャビテーション気泡発生に伴うものではなく，プラズマによる水分解の気泡発生の可能性が高いことが示唆された．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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