2016 Fiscal Year Annual Research Report
Dymamics of a cluser of bubbles in a blood vessel
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15K13876
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
高比良 裕之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80206870)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 気泡 / 血管 / 非線形振動 / 固有振動数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
血管内での超音波照射時の気泡群の振動特性を解明するために，N個の気泡の体積振動と，バネ―質量系でモデル化した弾性管壁の運動とを連成した三次元境界要素法による解析手法を提案し，系の特性方程式を導出した．その特別な場合として，様々な配置の下での二個の気泡の共振周波数と振動モードを調査した．その結果，二個の気泡が同位相で振動するモードと逆位相で振動するモードが得られた．前者では，管壁も気泡と同位相で振動すること，後者では，管壁振動は左半分と右半分とで位相が反転し，管壁はそれぞれの側にある気泡と同位相で振動することが示された．また，管壁の単位面積当たりの質量が各振動モードに及ぼす影響を調査した結果，二個の気泡が同位相で振動する際の共振周波数は，管壁の質量が増加するにつれて単調に減少するが，二個の気泡が逆位相で振動する際の共振周波数は，管壁の質量に依らずほぼ一定値を取ることが明らかとなった．また，共振周波数が気泡と管壁との距離にほとんど依存しない管壁質量の条件があることが示された．
110kHzの定在音場および加圧した圧力場において同一の音響性リポソーム(ALs) の挙動を高速度ビデオカメラで観測し，以下の知見を得た．(1) 実験容器内を加圧した際，ALsの表面にBucklingが観測され，ALs表面の脂質膜の存在が保証された．(2) 110kHzの定在音場において，ALs表面に3～7次の表面振動モードが観測され，表面振動がパラメータ励振の機構で起こっていることがわかった．(3) 各振動モードが観測されたALsの表面張力を見積もった結果，脂質膜の効果を気泡表面の表面張力の低下として物理的に解釈できる可能性が示された．
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