| 研究概要 |
研究代表者が従来行ってきた気泡の線形振動を利用した気泡操作技術の知見の上に,本研究での目的である非線形気泡操作法を具体化していくことを目標とし,非線形手法の最適化および2つの応用技術の開発を行った。特に応用開発では単体気泡の操作技術とその活用を目指す。気泡に非線形振動を生じさせるポンピング波については,気泡の操作を目的として気泡の非線形振動を最大限励起するという観点での検討は今までに行われてはいなかったため,ポンピング波の最適化について,理論,数値解析,実験で検討を行った。特に実験では従来の線形振動を用いた気泡操作技術では壁面への付着が難しい角度のついた物体を非線形気泡操作のための評価物体として選び,音圧,気泡密度,壁面の反射率,超音波周波数などの最適化を行った。この研究過程で,今回提案した非線形気泡操作法では気泡密度に対して捕捉気泡数は非線形な関係があり,気泡の密度がある程度低いほうが気泡の捕捉効率が向上することをはじめて明らかにした。また数値解析では,気泡群を多体問題として解析する新たなプログラムを開発し,気泡密度や超音波周波数,2次超音波の放射音圧などの影響を数値シミュレーションで明らかにした。さらに気泡の非線形振動を用いた応用技術開発として,将来の気泡を薬液搬送媒体として用いる支援のドラッグデリバリシステムにおいて,薬液の吸収改善を図るために求められる気泡の壁面への付着技術について,気泡の非線形振動を用いた新たな方法を提案し,寒天ファントムなどを用いた実験でその有効性を実証した。
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