| 研究課題/領域番号 |
20K04291
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 東京電機大学 |
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研究代表者 |
松谷 巌 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (00514465)
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| 研究分担者 |
遠藤 正樹 東京電機大学, 理工学部, 教授 (80259837)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | エバネッセント光 / インクジェット / 金ナノ粒子 / アブレーション / 金属ナノ粒子 / 衝撃波 / 超音波 / シャドウグラフ法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、適切な分量の医薬品を標的に対してピンポイントに、正確なタイミングで送り込む投薬技術：ドラッグデリバリーシステム（DDS）の重要性が認識されつつある。本研究では、パルスレーザの全反射で得られる微弱なエバネッセント光を利用して、標的の極浅領域に超音波の励起を行う。そしてその時の衝撃圧力を駆動力として、微小物質（核酸医薬を想定）の拡散を増強させる検討を行う。そしてこれまでは不可能であった、非常に微小な領域または細胞1つだけを狙い撃ちにした極浅DDS技術を創出する。ハイドロフォンによる音圧の測定と、シャドウグラフ法による超音波の伝播や気泡発生の可視化を100ナノ秒オーダーで行う。
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| 研究成果の概要 |
研究開始当初はエバネッセント光によるアブレーションを検討していたが、パルスレーザの全反射点でプリズムが不可避的に破損することが判明した。レーザの全反射点では重ね合わせによって電界強度が1.75倍にもなるためである。そこで金ナノ粒子を用いてエバネッセント光を照射することによって電界強度を増強し、全反射点の内側を壊すことなくインクジェット現象（水温上昇による気化からのアブレーションおよび液滴吐出）を発現させることに成功した。電磁界シミュレーションによって、金ナノ粒子単体による電界強度は5倍程度向上することを確認した。粒子間距離が0～0.5nmの時、電界強度は平均50倍も増強される事も判明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果によって、パルスレーザのエネルギを3次元的に閉じ込める事に成功（エバネッセント光の深さ方向および金ナノ粒子が配置されている平面方向）したため、極小点の熱源が構築できたと考えられる。現在のインクジェット技術は印刷だけでなく、3Dプリンタや再生医療等にも応用範囲が広がっている。現状では抵抗線によるヒータが配置されており、熱で気泡を発生させることで液滴を吐出する。しかしながら抵抗線のエネルギ密度が低いため、ヘッドの小型化が律則されていることが問題となっている。今回の成果を活用すれば、極小点の熱源による全く新しいインクジェット機構ができる可能性がある。
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