2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the multi-functionalization and control of micron-scale bubbles
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17H03171
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高木 周 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30272371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杵淵 郁也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30456165)
杉山 和靖 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50466786)
田川 義之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70700011)
東 隆 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (90421932)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 混相流 / マイクロバブル / ドラッグデリバリーシステム / 超音波 / ベシクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は，平成29年度に引き続き、１ミクロンスケールのマイクロバブルを内包するベシクルを生成する手法について検討を行った．特に油水界面法を用いてマイクロバブル内包ベシクルを生成する方法を検討し、従来の方法に比べ安定して、マイクロバブル内包ベシクルを生成するのに成功した。ただし、本手法で生成されるベシクルは、直径10ミクロン以上のものが大量に含まれており、径のばらつきも多いため、実際の生体への利用を考えた際には、ベシクルの選別もしくはサイズを揃える生成法の検討が必要であることがわかった。
音場を用いて、マイクロバブル内包ベシクルを捕捉する径については、集束超音波を用いた実験系を構築し、焦点近傍で捕捉された気泡クラスターから放射される圧力を計測する実験を開始した。集束超音波音場中で気泡クラスターを目的位置に安定に捕捉しつつ、気泡クラスターから放射されるシグナルを捉えることが容易ではなく、現在、計測されたデータの中から気泡の非線形振動に伴う成分をしっかりと計測できているか詳細な検討に入っている。
気泡振動の理論解析・数値解析に関しては、理論式の導出とプログラム作成を終え、現在、シミュレーション結果の評価に入っている。通常の気泡と異なり、血管造影用マイクロバブルは、シェル構造を有することにより、気泡内のガスの溶解を防いでおり、このシェル構造がバブルクラスターの振る舞いに与える影響を詳細に調べていく段階である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
油水界面法によりマイクロバブル内包ベシクルを安定に作成することができ、超音波で捕捉、破壊するためのステップに進むことができた。また、実験・計測システムとして、マイクロバブル内包ベシクルを集束超音波により捕捉し、マイクルバブルからの放射音を計測するシステムの構築を終えた。理論解析の方は、シェル構造を持つマイクロバブルの振る舞いに関して、解析を始めており、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、油水界面法によりマイクロバブル内包ベシクルを安定に作成することに成功したが、本年度は、実際に生体に適用可能な5ミクロン以下のマイクロバブル内包ベシクルを安定に作成するために、マイクロチャネルを用いたベシクル作成法について検討する。マイクロチャネルに関しては現有のマイクロバブル生成用の実験装置があり、同実験装置を用いて、油水の液液混合系からマイクロバブル内包ベシクルの生成を実施する。さらに生成されたマイクロバブル内包ベシクルに集束超音波を照射し、ベシクル内部のマイクロバブルを超音波で捕捉することにより、ベシクル全体を捕捉するシステムを構築する。そして、別の超音波発信装置からパルス状の集束超音波を照射し、マイクロバブルの並進運動を誘起することにより、ベシクル膜の破壊を目指す。
現有の実験装置で、マイクロバブル内包ベシクルを捕捉する実験を実施できるが、別の超音波照射で破膜を誘起する部分については、現有の装置の改良が必要となる。
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