礒野 智章, 金井 拓也, 郡 裕路, 山口 淳, 山越 芳樹

Tomoaki ISONO, Takuya KANAI, 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】
微小気泡の集まりである気泡クラウドを気泡キャビテーションにより破壊し,細胞膜に微小窪み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において重要な技術である．高速度カメラを用いた観察では強力超音波照射時,流路壁面上で近隣気泡の集合が主となる1^stSTAGE,その後大きな気泡集合に成長し運動する2^ndSTAGEの2つのステージがある事が確認された1）．本稿では,これらステージの微小窪み形成に果たす役割を微小気泡密度等の条件を変えて検討した．
【実験方法】
まず血管模擬流路（NIPAゲル）に微小気泡（レボビスト）を流入させ,ポンピング超音波 （音圧100kPa,周波数2.5MHz,照射時間100ms×3回）により流路壁面に気泡クラウドを生成した．ここに気泡破壊用超音波（音圧2MPa,周波数2.5MHz）を照射して微小窪みを形成させた．本実験では,気泡密度を変えた2つの気泡クラウドを対象とし,1^stSTAGEから2^ndSTAGEに移行する時間を観察した．また微小窪みの総量を水侵レンズ付の共焦点レーザー顕微鏡を用いて評価した．
【実験結果】
強力超音波照射中（0-100μs）の気泡クラウドを図に示す．図1は高気泡密度（0.12g/5.5ml）,図2は低気泡密度（0.06g/5.5ml）の場合である．高気泡密度条件では近隣気泡間の集合が主であり,図（a）と図（b）の相関が高く,100μsではまだ1^stSTAGEである．一方,低気泡密度条件では気泡クラウドと形成された気泡ミストの相関が低く,すでに100μsでは2^ndSTAGEの状態にある．また,高密度条件（n=9）において,超音波照射時間を100μs（1^stSTAGE）から200μs（1^stSTAGE 及び2^ndSTAGE）へ増加させた時の微小窪み総面積の増加を評価した所, 1566μm²（σ=300μm²）から1766μm²（σ=211μm²）となり,88％の微小窪みが1stSTAGEを主とする0-100μsにおいて形成された．
【結論】
気泡密度によって,各STAGEの継続時間が変化する事が示された．また実験結果から,1^stSTAGEが微小窪み形成に重要な役割を果たす事が予想される．これらの知見は微小窪みの量や質を制御する上で重要になると考えられる．
【参考文献】
1）金井,礒野,郡,山口,山越,日超医第85回予稿集