2009 Fiscal Year Annual Research Report
集束超音波によるキャビテーション気泡群の崩壊制御とソノポレーション効果の促進
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20560144
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| Research Institution | Hokkaido University of Education |
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Principal Investigator |
冨田 幸雄 Hokkaido University of Education, 教育学部, 教授 (00006199)
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| Keywords | キャビテーション / 超音波 / ソノポレーション / 気泡 / マイクロバブル / 分子導入 / マイクロジェット / 衝撃波 |
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| Research Abstract |
細胞実験でよく用いられる24wellプレート円筒容器内に体積濃度10%[v/v]のソナゾイドマイクロバブル懸濁液を入れ、発振周波数1MHzの超音波との相互作用実験を行った。また集束超音波の特性実験を行って以下の事柄が明らかとなった。
1.平面振動子を使用した実験では、液深2～3mmのときにキャビテーション気泡の発生数が最も多い結果が得られた。この液深は細胞の発現効率に関する培養液深さの知見とほぼ一致しており、分子導入の主要な原因がキャビテーション現象と関係していることを示唆している。
2.マイクロバブルは超音波照射から比較的早い時間で破壊が進むが、液深2～3mmでは液面変動が液体の循環を促し、マイクロバブルのデブリスが液中全体に運ばれてキャビテーション核となるため比較的長い超音波の照射時間においてもキャビテーション気泡が発生する。
3.凹面振動子で超音波を集束させると、幾何学的焦点位置より少し振動面側で圧力の最大位置が現れる。超音波やキャビテーションによる破壊作用は、超音波による高周波振動圧力とキャビテーション気泡崩壊圧の重畳作用ならびに超音波による発熱作用が組み合わさって生じることがアクリル試片の破壊状況の観察から明らかになった。
4.集束超音波による破壊作用は試片が水面に接触している場合に最も激しく、水中に試片がある場合はキャビテーションにより、また水面上に試片がある場合は液体ジェットの衝突と超音波による熱作用の重畳効果が破壊の原因と考えられた。
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