| 研究課題/領域番号 |
19K23484
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
杉田 直広 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80852318)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | マイクロバブル / 共振現象 / 気泡力学 / 超音波 / 放出制御 / 流体工学 / 振動工学 / マイクロカプセル / 気泡振動 / 共振 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題（２年計画）では，特定の機械特性（粒径，共振周波数，シェルの破壊強度）を持つマイクロバブルを，低強度の超音波によって選択的に崩壊させる手法の開発を行う．マイクロバブル群の粒径分布，濃度（空間分布）およびシェル材質をコントロールすることで，超音波応答性の異なる二種類のマイクロバブルを含む分散系を製作する．複数のマイクロバブルにより成る連成振動系の大域的な崩壊率を実験的に求め，異種バブル群の間に崩壊率の優位な差を生みだす機械特性および分布構造を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
マイクロバブルの共振現象を利用した薬剤放出の高効率化を目的として，超音波照射によるシェル付きマイクロバブル（マイクロカプセル）の崩壊現象の微視的計測を行い，カプセル群の大域的な崩壊率を実験的に算出した．平面型のマイクロチャンバーを用いて光学顕微鏡の焦点面内にマイクロカプセル群を2次元的に分散させることにより，音波照射によって崩壊したカプセル群の高解像度かつ広範囲な可視化を行った．画像処理に基づく粒子解析により，音波照射領域に含まれるカプセル群の粒子径分布および数濃度を算出し，これらをパラメータとした崩壊率の定量評価を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で提案した気泡群の実験的解析手法により，音波照射を受けたマイクロカプセル群を高解像度かつ広範囲に可視化し，音波照射領域に含まれる全てのカプセルの粒子径分布と局所的な数濃度分布を定量化することが可能となった．粒子径と空間分布はカプセル群の崩壊挙動を支配する重要なパラメータであることが実験的に示された．気泡群の連成振動は，薬剤の局所送達応用にとどまらず，超音波気泡を援用した治療・診断技術の基礎現象であり，群の共振現象の利用にとって重要な知見を得たと言える．
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