衝撃波の医療および産業応用に関する基礎研究

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1.無隔膜衝撃波管を用いた半頂角43度の円錐上を過ぎる衝撃波の反射の研究正常反射からマッハ反射への遷移現象を解明するために、頂角の大きい円錐を通過する衝撃波の反射について無隔膜衝撃波管を用いて研究を行った。過去の実験から円錐半頂角が43°から48°の間でかつ衝撃波マッハ数2.38のとき円錐上で遷移が生じると予想でき実験条件を決定した。試験気体は窒素とアルゴンを用いた。2重露光ホログラフィー干渉計法を用いて流れの可視化を行い、現象の理解に役立てた。また白金薄膜抵抗温度計を用いた円錐表面の熱流束測定も同時に行い、衝撃波が円錐を通過する間の熱流束履歴について解析した。これら実験結果は非定常ナビエ・ストークス方程式を用いた数値計算結果と比較を行った。このような基礎的な実験結果は数値流体力学の計算コードの較正に役立てることができ、非常に重要である。2.レーザーアブレーションによる微粒子加速技術の医療応用生体軟組織を対象とした、新たなドラッグデリバリー方法の開発のため、レーザーアブレーションを利用した微粒子の加速方法について研究を行った。金属薄板の表面に微粒子を付着させ、もう一方の面にレーザーを照射することにより、衝撃波が板に伝播する。この衝撃波の伝播により薄板面は高速に加速され、微粒子は超音速で打ち出される。加速された微粒子は生体軟組織に貫入するのに十分な運動量を持つことから、in vitro、vivoで貫入深度を評価すべく、直径1μmのタングステン粒子を使用し、対象物としてゼラチン(模擬組織)及びラット肝臓を用いて実験を行った。その結果、最小限の組織損傷で十分な貫入深度が得られ、新たなドラッグデリバリー方法として期待できる。