2014 Fiscal Year Annual Research Report
広範囲キャビテーション気泡群を利用した超音波加熱治療法の高速化
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24300178
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉澤 晋 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30455802)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅村 晋一郎 東北大学, 医工学研究科, 教授 (20402787)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超音波治療 / キャビテーション / HIFU |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，超音波伝播方向に垂直な平面上6箇所に発生・成長させたキャビテーション気泡群を用いて効率的に超音波加熱を増強する超音波照射方法の開発を行った．
まず，1箇所に発生・成長させたキャビテーション気泡群について，高速度カメラによる高速度撮影と3本の熱電対による3箇所の温度計測による解析を行った．照射超音波は，キャビテーション気泡群を発生・成長させるための高強度パルスと気泡群を利用して加熱を行う比較的低強度の連続波の組み合わせとした．その結果，キャビテーション気泡が超音波発生装置側に遡って成長することを考慮して，あらかじめ高強度パルス超音波を発生装置から見て遠方側に集束させ，キャビテーション気泡を超音波の幾何焦点を中心として成長させ，その後幾何焦点に連続波を集束させることで，幾何焦点近傍を中心とした加熱増強効果を得ることができることがわかった．測定温度は3箇所と限られているものの，実験結果にフィッティングさせた数値計算を行うことで，キャビテーション気泡による加熱増強効果を3次元的に解析することができた．
次に，これを6箇所に拡張した実験を行った．超音波照射対象は鶏胸肉とした．高強度パルスの集束位置を遠方側にずらした場合とずらさない場合で比較を行った．その結果，鶏胸肉の加熱凝固体積は，高強度パルスの集束位置を遠方側にずらした方が大きくなった．さらに加熱凝固した断面の写真からその輝度分布の解析を行い，加熱凝固して変色した部分から変色していない状態になるまでの境界領域は，高強度パルスの集束位置を遠方側にずらした方が狭くなることがわかった．従って，広範囲で発生・成長させたキャビテーション気泡群を用いて，高精度高効率に超音波加熱を行う手法を開発することができたと言える．
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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