2023 Fiscal Year Annual Research Report
閉じ込め構造圧電装荷デバイスによるレーザ誘起強力弾性表面波発生と皮内投与への挑戦
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21K04202
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
會澤 康治 金沢工業大学, 工学部, 教授 (40222450)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | パルスレーザ / 弾性表面波 / Lamb波 / 圧電体 / 生体ファントム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、薬剤透過を促進できる強力な弾性表面波の発生と人工皮膚表面への高効率な物質導入を可能にするデバイスの開発を目的とする。令和5年度は、前年度までに構築したレーザ光学系および弾性表面波検出系を使い、昨年度創出した球殻上のパルスレーザ誘起Lamb波の生体ファントム表面への結合方法について検討した。
実験では、Nd:YAGレーザの第2高調波（波長532nm、最大パルスエネルギー約100 mJ）を黒色ポリプロピレン製の球殻（直径40mm）上に照射する。また昨年度の研究成果からLamb波強度の増強のために黒色ゴム膜を貼り付けた球殻も用意した。厚さ0.2 mmの圧電膜（ポリフッ化ビニリデン）を装荷した生体ファントム（シリコンゴム）を用意し、その表面は球殻上のレーザ照射点とは反対側の球殻表面に超音波ゲルを介して接触させることで、球殻上に発生したレーザ誘起Lamb波を生体ファントムと音響結合させた。この際の弾性波強度はポリフッ化ビニリデンの圧電効果で発生した電荷量から見積もった。
実験で得られた圧電信号波形をwavelet変換しLamb波成分を含む7 kHz～20 kHzの周波数帯をフィルタリングした後に逆wavelet変換した波形の最大値を評価した。結果として、厚さ0.5 mmの黒色ゴムを貼り付けた球殻上に発生したLamb波の強度が黒色ゴムを貼り付けない球殻上に発生させたLamb波より2倍程度高いことを確認した。またこのLamb波強度は他研究機関で報告されている経皮薬剤導入を可能とするレーザ誘起応力波素子で発生させた強度とほぼ同じであることを実験的に確認した。
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