超音波浮揚を用いた液滴の非接触搬送・操作プロセスの確立

創薬や新規材料開発の分野において，薬剤や材料の搬送，混合，解析，分注などの全工程を完全に非接触で行うことが求められている。そこで本年度は，薬瓶から薬液を直接液滴として取り出す装置の開発を目標とした。液体サンプルを入れたマイクロプレート容器の下面に，凹面集束振動子を設置した。そして，液面にMHz帯集束超音波を照射することで，1 つの液滴を非接触で打ち上げるシステムを提案した。本検討では，振動子・液面間距離や振動の印加時間，液滴の物性値が，液滴の噴射特性に与える影響について検討を行った。まず，パルスエコー法によって，振動子・液面間距離測定は正確に測定できることを確認した。振動子・液面間隔が音圧の中心±1 mm程度となるよう設定すると，打ち上げ液滴のもつエネルギーは最大となることが分かった。また，液面での音圧が最大となるよう振動子・液面間隔を設定すると，複数の液滴が打ち上がりやすくなってしまうことが実験的に確認された。続いて，集束超音波のの印加時間が長いほど，打ち上げられる液滴の体積は大きくなることが分かった。また，印加時間が10 ms より長くなると，複数の液滴が打ち上げられやすくなった。液滴打ち上げ現象の液面が受ける音響エネルギーに対する打ち上げ液滴が持つエネルギーの効率を求めたところ，およそ0.06%であった。振動の印加時間が長くなるほど，液滴の持つエネルギーは増加するが，エネルギー効率は悪くなることが分かった。そして，水，エタノール，シリコンオイル液滴を打ち上げたところ，インクジェットの飛翔特性の評価指標によって，本液滴打ち上げシステムの液滴の打ち上げ特性も評価できることが分かった。打ち上げる液滴の物性値（密度・表面張力・粘性）が決まれば，液滴の打ち上げ速度を変えることで，打ち上げ液滴の直径をコントロールできることが示唆された。

創薬や新規材料開発の分野において，薬剤や材料の搬送，混合，解析，分注などの全工程を完全に非接触で行うことが求められている。そこで本年度は，薬瓶から薬液を直接液滴として取り出す装置の開発を目標とした。液体サンプルを入れたマイクロプレート容器の下面に，凹面集束振動子を設置した。そして，液面にMHz帯集束超音波を照射することで，1 つの液滴を非接触で打ち上げるシステムを提案した。本検討では，振動子・液面間距離や振動の印加時間，液滴の物性値が，液滴の噴射特性に与える影響について検討を行った。まず，パルスエコー法によって，振動子・液面間距離測定は正確に測定できることを確認した。振動子・液面間隔が音圧の中心±1 mm程度となるよう設定すると，打ち上げ液滴のもつエネルギーは最大となることが分かった。また，液面での音圧が最大となるよう振動子・液面間隔を設定すると，複数の液滴が打ち上がりやすくなってしまうことが実験的に確認された。続いて，集束超音波のの印加時間が長いほど，打ち上げられる液滴の体積は大きくなることが分かった。また，印加時間が10 ms より長くなると，複数の液滴が打ち上げられやすくなった。液滴打ち上げ現象の液面が受ける音響エネルギーに対する打ち上げ液滴が持つエネルギーの効率を求めたところ，およそ0.06%であった。振動の印加時間が長くなるほど，液滴の持つエネルギーは増加するが，エネルギー効率は悪くなることが分かった。そして，水，エタノール，シリコンオイル液滴を打ち上げたところ，インクジェットの飛翔特性の評価指標によって，本液滴打ち上げシステムの液滴の打ち上げ特性も評価できることが分かった。打ち上げる液滴の物性値（密度・表面張力・粘性）が決まれば，液滴の打ち上げ速度を変えることで，打ち上げ液滴の直径をコントロールできることが示唆された。