2018 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of needle-free bubble injector by focusing of electric discharge
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16H04307
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山西 陽子 九州大学, 工学研究院, 教授 (50384029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川原 知洋 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (20575162)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | BioMEMS / マイクロTAS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はこれまで確認されてきた高速発射気泡圧壊現象(キャビテーション)の先鋭形状ガスに放電現象を誘導かつ集中させて，物理的かつ電気的な穿孔を同時に達成し，これまでにない低侵襲かつ穿孔深度の深い穿孔能力を生み出す革新的技術を生み出すものである．これまでの研究において気泡圧壊現象と気液界面に付着する薬剤や遺伝子を用いて細胞レベルの遺伝子導入を達成してきたが，より大きいスケールにおける注射器としての機能を十分に発揮させるためには，より深い穿孔能力と試薬輸送能力が求められる．本研究ではプラズマキャビテーション現象を制御し，またMEMS 技術を用いた高密度多筒式インジェクタを作成することによって皮内注射器等実用化レベルの新しい気泡注射器を生み出すことを目標として研究を行った．
１年目の研究成果として，２次元多筒式気泡噴出チップのプロトタイプを完成し，それぞれの筒からの気泡発射を確認し，さらに薬液放出機構を追加し，オンデマンド薬液放出チップを達成した．２－３年目の成果として，未解明であったプラズマ誘起気泡の発生メカニズムの解明に努め，気泡発生の制御性の向上を目指すため，気泡発生のメカニズムについて詳細に計測を行った．特に超高速度カメラを用いることによって，気泡とプラズマの発生する順番や，これまで熱分解か電気分解によって発生していたと考えられていた気泡発生メカニズムを解明することができ，結果としてより効率的に気泡を発生する安価な最適化設計について数多くの知見を得ることができた．気泡発生時におけるプラズマ放電による気液界面には数多くの機能性を有することもわかり，それを用いた新たなアプリケーション(めっきペン等)を生み出すことにも成功し，最終的には生体試料へのアプローチへと導くことに成功した．
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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