2020 Fiscal Year Research-status Report
Fundamental study on thermal and hydrodynamic effect of laser induced bubble for TUL on surrounding field
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20K12610
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
杉本 康弘 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00319039)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 結石破砕 / パルスレーザ誘起気泡 / 温度計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
経尿道的結石破砕術（TUL）における安全性向上のために，レーザ照射時に誘起される気泡による周囲の温度場，圧力場および流れ場への影響に関する研究課題に取り組んでいる．初年次は気泡まわりの温度計測および気泡によって誘起される流れ場の計測を行った．
気泡まわりの温度測定では比較的細い熱電対を用いて時間平均的ではあるが，気泡まわりの温度分布計測を行った．その結果，パルスレーザによって誘起される１つひとつの気泡の存在時間は計測時間の1/25程度であるが，初期水温に対し30度程度上昇する条件があることが分かった．すなわち，体内の温度を初期温度とすると60度を超える温度に達することが予測され，体内組織へのダメージが予測される結果となった．
また，結石まわりの流れ場を把握するために気泡形成前後の流れ場計測と結石挙動の観察を行った．可視化画像をPIV解析することによって，気泡形成位置からレーザ照射方向へ向かう流れおよび気泡形成位置へ周囲から流れ込む流れの存在が確認できた．また，結石を模擬した物体に対してレーザ照射した結果，結石はレーザ照射方向へ大きく動く挙動と，その逆方向へ動く（レーザ照射しているファイバ方向へ引き寄せられる動き）が確認できた．このような挙動はこれまで報告されておらず，今後さらに検討が必要である．
軟質狭小空間における気泡挙動においては，ゼラチンを用いた試験部作成を行った．円筒空洞の作成とゼラチンの配合比率に対する硬さ評価を行った．
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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
時間平均的ではあるが短時間で形成・崩壊する気泡まわりの温度分布の計測ができた．また，気泡まわりの流れ場および結石を模擬した物体の挙動計測を行い，特徴的な挙動を捉えることができた．また狭小空間試験部の試作ができ，次年度へ向けての準備を整えられた．
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| Strategy for Future Research Activity |
気泡まわりの温度計測ではより応答性の高い温度センサを新規購入し，単発の気泡まわりの温度計測を行う．また，次年度に向けて理論的な検討に入る．これまで示されてきた本研究でのデータに基礎的な気泡力学的検討を加え，気泡内部の温度を予測してゆく．
また，結石挙動の把握では様々なパルスモードでの気泡形成と模擬結石の挙動の対応付けを行う．周囲流れ場だけでなく，気泡挙動との対応付けをし，結石挙動との関係を明らかにする．
さらに狭小空間における検討では，自作した衝撃センサでの衝撃計測を行う．狭小空間内に剛体物体である衝撃センサが存在する場合の気泡挙動，壁面変形挙動および剛体物体に作用する衝撃計測を試みる．
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| Causes of Carryover |
研究発表に関する旅費が少なかったため少し残額が生じたが、大きな差は生じておらず順調に使用できていると考えている。
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Research Products
(3 results)
