中野 宜泰

Yoshiyasu NAKANO

群馬大学大学院工学研究科電気電子工学専攻

Department of Electronic Engineering, Graduate School of Gunma University, Faculty of Engineering

キーワード :

【目的】
比較的高い音圧を持つ超音波で微小気泡が破壊されるときに生じる気泡キャビテーションによって細胞膜に微小な穴を穿つソノポレーションは，超音波支援のドラッグデリバリシステムを特徴づける重要な技術である．気泡キャビテーションの効率を向上させようとしてポンピング超音波（気泡を破壊させないが気泡に音響放射圧を加えることができる音圧を持つ超音波）を気泡に照射すると，複数の気泡が集合する気泡クラウドが形成される．この気泡クラウドによるキャビテーション現象を知ることは，ソノポレーションの効率向上やソノポレーションにより形成される微小窪みの質の制御に重要な役割を果たすことが期待される．本稿では，水侵対物レンズを組み込んだレーザー共焦点顕微鏡を用いて気泡クラウドと微小窪みとの関係を実験的に評価したので報告する．
【実験方法】
流路ファントムとしてNIPAゲルファントムを，微小気泡としてレボビストを用いて実験を行った．まず，流路にレボビスト気泡を流した後，ポンピング超音波（音圧100kPa，周波数一定2.5MHz，照射時間1.0s）を照射して流路壁面に気泡クラウドを形成させた．ここに照射シーケンスを変えた気泡破壊用超音波を照射後，気泡キャビテーションにより流路壁面に形成された微小窪みをレーザー共焦点顕微鏡（OLYMPUS OLS-4000）で観測した．観測に際して流路を流れ方向に切断するが，水侵対物レンズ（50倍）により流路に形成される窪みを水侵下で観察し，深さ計測のキャリブレーションはフィルム（厚み10.5ミクロン）を水中と空中で計測することで行った．レーザー共焦点顕微鏡で得たデータをまずImageJで輝度補正を行い，その後MATLABを用いて微小窪みの等価半径（窪みと同じ面積を持つ円の半径）と深さを評価した．
【実験結果】
図a，b，cに気泡破壊用超音波の照射条件を変えたときの，微小窪みの等価半径と深さの相関図を示す．この実験条件では，径が小さい窪みでは同程度の深さを持つことがわかるが，バースト長が長い場合（図b）では径が大きい窪みの存在を確認でき，音圧が低い（図c）と比較的大きな径と深さを持つ窪みも形成されていることがわかる．
【考察】
同じポンピング超音波の条件で形成された気泡クラウドに対して，気泡破壊用超音波の照射シーケンスを変化させることで微小窪みの特性が変化することを確認できた．