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

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。

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。