金井 拓也, 礒野 智章, 郡 裕路, 山口 淳, 山越 芳樹

Takuya KANAI, Tomoaki ISONO, Hiromichi KOHRI, Jun YAMAGUCHI, Yoshiki YAMAKOSHI

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】
高い音圧を持つ超音波で微小気泡を破壊し,気泡キャビテーションにより細胞膜に微小な穴を穿つソノポレーションは,超音波支援ドラッグデリバリシステムの重要な技術である．しかしそのメカニズムは不明な点も多い．さらにソノポレーションでは細胞膜に穿つ穴の密度や空間分布とともに,穴の径や深さなども制御できることが望ましい．我々は,ポンピング超音波で流路壁面に気泡クラウドを形成させることで気泡キャビテーションの効果を高められることを示した1）．本稿では,気泡クラウドからの気泡キャビテーションを高速度カメラで観測したので報告する．
【実験方法】
流路模擬ファントムとしてNIPAゲルを,微小気泡として超音波造影剤（レボビスト）を用いた．まず,NIPAゲル流路内に微小気泡を流した後,ポンピング超音波（音響放射圧を気泡に与えることができるが気泡を破壊しない超音波）（2.5MHz,100kPa,100ms×3回）を照射して流路壁面に気泡クラウドを形成させた．ここに高い音圧を持つ気泡破壊用超音波（2.5MHz,2MPa,2500波）を照射することで気泡ミストを生じさせた．この時の様子を高速度カメラ（PhantomV710　49,026fps）で観察した．
【実験結果】
高速度カメラで撮影した画像を図（a）〜（d）に示す．超音波照射開始からおよそ5フレームまでは主に近隣の気泡クラウドが1つの気泡クラウドに集合する現象が観測され（図b中の丸で囲った部分）,次にこの気泡クラウドが結合して更に大きな気泡クラウドに成長し,その後壁面近くを高速に運動した（図c中の丸で囲った部分）．更に時間が経過すると気泡クラウドは消滅した（図d）．このダイナミクスは近隣の気泡クラウドの集合と移動量が比較的小さいクラウドの運動からなるステージ（1^stSTAGE：この実験ではおよそ5フレームまで）と,大きく成長した気泡クラウドが横方向に高速に移動しながら消滅するステージ（2^ndSTAGE）に分けられた．
【結語】
気泡キャビテーションによる気泡クラウドのダイナミクスは複数のステージに分けられ,それぞれ特徴ある運動を示した．ソノポレーションの効率向上や微小窪みの質の向上には,これらステージごとの議論が求められる．
【参考文献】
1）郡裕路,他：日超医第84回学術集会,84-基-007,2011．