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 elastomeric surface waves through the penetration of artificial skin and the possibility of high-efficiency material introduction into the artificial skin surface. In the 4th year of Reiwa and the previous year, the Department of Optics was established and the Department of Explosive Surface Wave Research was established. The effective structure of the structure is the focus of the irradiation of the radiant surface wave and the characteristics of the surface wave.このinvestigation processでパルスレーザをspherical shellにirradiationして発生させたLamb waveをartificial skin surfaceに knot合させるといった originally planned and did not create a new one and created a new one.実験では, Nd:YAG レーザの second high-pitched wave (wavelength 532nm, maximum パルスエネルギー about 100 mJ) It is a black spherical shell (diameter 40mm) made by ポリプロピレン.発生したレーザinduced Lamb wave intensityは、レーザirradiation pointのreverse sideにエアプローブをターゲットsurfaceから2 The position of the mm distance is set, the air leakage is leaked, and the sound wave intensity is set. Waveform number of cycles: wave number: 0 to 2 kHz, 2 kHz to 20 kHz, 20 kHz～）にわけてMaximum value in each field. The result is として, the number of cycles is 0～2 kHz, the maximum value is はレーザエネルギーにdependence, the number of cycles is 2 kHz～20 kHz, 20 kHz～におけるMaximum valueはレーザエネルギーdependenceがあった.このRESULTS は irradiation エネルギーdensity がdifferent なっても同じ tendencies であった. The frequency component of the Lamb wave that is induced by the このことからレーザ is 2 kHz or higher.さらにsphericalにthenした黑ゴム(FKM)にパルスレーザを irradiationすることで stabilizationしたLamb waveの発生をconfirmationできた.またspherical shell にthen したblack ゴムをwater immersed めパルスレーザを irradiation するとレーザThe intensity of the Lamb wave has increased greatly due to the effect of the じ込め effect.

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