閉じ込め構造圧電装荷デバイスによるレーザ誘起強力弾性表面波発生と皮内投与への挑戦

使用受限压电负载装置产生激光诱导强表面声波和皮内给药的挑战

• 批准号: 21K04202
• 负责人: 會澤 康治
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04202/
• 关键词: レーザ; 弾性表面波; Lamb波; 圧電体; 皮内投与; 表面弾性波

本研究は、薬剤透過を促進できる強力な弾性表面波の発生と人工皮膚表面への高効率な物質導入を可能にするデバイスの開発を目的とする。令和4年度は、前年度に構築したレーザ光学系および弾性表面波検出系を使って弾性表面波発生に有効な構造およびパルスレーザを照射で発生・伝搬する弾性表面波の特性などについて重点的に調べた。この調査の過程でパルスレーザを球殻に照射して発生させたLamb波を人工皮膚表面に結合させるといった当初に計画に無い新しいアイデアを創出したのでこれについても検討した。実験では、Nd:YAGレーザの第2高調波（波長532nm、最大パルスエネルギー約100 mJ）を黒色ポリプロピレン製の球殻（直径40mm）に照射する。発生したレーザ誘起Lamb波強度は、レーザ照射点の反対側にエアプローブをターゲット表面から2 mm離れた位置に設置し空中に漏洩した音波強度を検出した。波形データの周波数スペクトルとレーザエネルギーの関係を3つの周波数帯（0～2 kHz, 2 kHz～20 kHz, 20 kHz～）にわけて各領域での最大値を評価した。結果として、周波数帯が0～2 kHzでの最大値はレーザエネルギーに依存しないが、周波数帯が2 kHz～20 kHz,と20 kHz～における最大値はレーザエネルギー依存性があった。この結果は照射エネルギー密度が異なっても同じ傾向であった。このことからレーザ誘起Lamb波の周波数成分は2 kHz以上にあることが分かった。さらに球体に接着した黒色ゴム（FKM）にパルスレーザを照射することで安定したLamb波の発生を確認できた。また球殻に接着した黒色ゴムを水中に沈めパルスレーザを照射するとレーザプラズマの閉じ込め効果によりLamb波強度が増大することを確認した。

The purpose of this study is to promote the generation of strong surface waves and the development of artificial skin surface with high efficiency. In 2004 and 2005, the optical system and the surface wave detection system were constructed, and the characteristics of the surface wave generated by the radiation were adjusted. The investigation process includes the generation of Lamb waves on the surface of the artificial skin, and the creation of new waves on the surface. The second high-pitched wave of Nd:YAG laser (wavelength 532nm, maximum wavelength about 100 mJ) was irradiated into the spherical shell (diameter 40mm) of black laser. The intensity of the Lamb wave is detected at the opposite side of the irradiation point. The relationship between the number of cycles of the waveform and the maximum value of each domain is evaluated in 3 cycles (0~2 kHz, 2 kHz~20 kHz, 20 kHz~). The results show that the maximum value of the frequency range from 0 kHz to 2 kHz depends on the frequency range from 2 kHz to 20 kHz, and the maximum value of the frequency range from 20 kHz to 2 kHz depends on the frequency range. The result is that the density of radiation varies greatly. The frequency component of Lamb wave induced by this wave is higher than 2 kHz. In addition, the generation of stable Lamb waves is confirmed by the irradiation of the spherical surface and the black surface. The intensity of the Lamb wave increases when the shell is exposed to the water.

项目成果

High-intensity airborne sound generated by irradiation of nanosecond laser pulse to water-immersed optical absorber

纳秒激光脉冲照射水浸光吸收体产生的高强度空气声

• DOI: 10.35848/1347-4065/acbaa7
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Miyazaki Kota;Aizawa Koji
• 通讯作者: Aizawa Koji

Plasma-confined structure for continuous generation of pulsed laser-induced airborne ultrasound

用于连续产生脉冲激光诱导机载超声的等离子体限制结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruo Kobayashi;Anna Kuwana;Shogo Katayama;Shuhei Yamamoto;Yujie Zhao;Kentaroh Katoh;Yonglun Yan;Koji Asami;Masahiro Ishida;辻 寧英;Kota Miyazaki and Koji Aizawa
• 通讯作者: Kota Miyazaki and Koji Aizawa

パルスレーザ励起による水中超音波の連続発生と酵母菌への照射効果

脉冲激光激发和照射对酵母菌的作用连续产生水下超声波

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮崎晃汰;會澤康治
• 通讯作者: 會澤康治

Effect of target material and structures on laser-generated aerial ultrasound

目标材料和结构对激光产生航空超声的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 梁取友貴;桑名杏奈,片山翔吾,佐藤賢央;石田嵩;岡本智之;市川保;中谷隆之;畠山一実;小林春夫;Amane Takei;Koji Aizawa
• 通讯作者: Koji Aizawa

酵母菌増殖促進を目的としたレーザ超音波の連続発生に関する研究

连续产生激光超声促进酵母生长的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮崎晃汰;會澤康治
• 通讯作者: 會澤康治