2015 Fiscal Year Annual Research Report
医療用ターゲティングマイクロバブルの力学的挙動の解明
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25630079
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
杉浦 壽彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70265932)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マイクロバブル / 非線形振動 / キャビテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ターゲティングマイクロバブルの力学的挙動の解明とその医療への応用を目的として，初年度および２年度目に続き，最終の３年度目も，主に理論と数値解析によるバブルの動力学的非線形挙動の解明を進め，さらにバブル群の動力学的挙動について実験的な検討も行った．その研究成果の概要は以下の通りである．
１．超音波照射下での壁面近傍のバブルの動力学的挙動の数値解析 軸対称気液二相流モデルに基づく数値流体力学シミュレーション（CIP法およびC-CUP法）により，壁面近傍バブルの挙動を解析し，マイクロジェットの発生の仕方，周囲の圧力や流れの急激な変化をより詳細に調べた．特に，細胞壁を模擬したモデリングでの解数値析では，十分薄い膜壁の場合に，超音波照射下で偏平形に変形したバブルが膜を貫通する結果が得られた．
２．超音波と干渉するバブル群の動力学的挙動に関する実験的検討 バブル群の振動現象は気液界面の合体と分裂を伴う複雑な混相流であり，バブル群の体積振動における非線形局在化現象（複数のバブル間で生じうる振動エネルギーの局在化）はもとより，体積振動時の並進運動すらも十分に調べられてはいない．ここでは，真空ポンプによって容器内の圧力を減じる工夫をすることに加え，スケールアップしたバブルでの計測を進め，微細化したバブル群の体積振動の観察実験を行い，従来の単一バブル（群ではなく単独のバブル）の理論との比較を行った．その撮影データの画像解析を行った結果より，体積振動時のバブル群の並進運動が単一バブルの理論の拡張によってほぼ説明できることを示唆した．
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