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

超声悬浮液滴非接触传输与操控过程的建立

• 批准号: 16J07988
• 负责人: 田中 宏樹
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07988/
• 关键词: 超音波浮揚; 液滴操作; 集束超音波; 非接触; 非線形音響

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。

New regulations for the development of pharmaceutical materials, transportation of pharmaceutical materials, mixing, analysis, separation, and complete engineering without contact This year, the development of liquid extraction devices is aimed at direct liquid extraction. The bottom of the container is a concave vibrator. In addition, the liquid surface is irradiated with MHz cluster ultrasound, and the liquid droplets are not contacted. This paper discusses the influence of the distance between the liquid surface and the vibration time, the property value of the droplet, and the ejection characteristics of the droplet. To confirm the accuracy of the measurement of the distance between the vibrators and the liquid surfaces Vibrator/liquid level spacing ±1 mm from the center of the sound pressure. The maximum sound pressure of the liquid level is determined by setting the distance between the vibrators and the liquid level, and the number of droplets is determined by setting the distance between the vibrators and the liquid level. The time of cluster ultrasound is longer, and the volume of liquid drops is larger. The time is 10 ms and the number of drops is 10 ms. The liquid level of the drop phenomenon is affected by the sound of the drop, and the drop rate of the drop is determined by 0.06%. The vibration time is long, the droplet duration is long, and the droplet rate is long. Water, water, water, water droplets, water droplets. The physical properties (density, surface tension, viscosity) of the droplets are determined by the velocity of the droplets and the diameter of the droplets.

项目成果

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Effect of holed reflector on acoustic radiation force in noncontact ultrasonic dispensing of small droplets

非接触式超声波小液滴分配中带孔反射器对声辐射力的影响

• DOI: 10.7567/jjap.55.067302
• 发表时间: 2016
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Hiroki Tanaka;Yuji Wada;Yosuke Mizuno and Kentaro Nakamura
• 通讯作者: Yosuke Mizuno and Kentaro Nakamura

Non contact pick-up of drop of liquid from micro-well with megahertz ultrasound

使用兆赫超声波非接触式拾取微孔中的液滴

• 发表时间: 2016
• 作者: Hiroki Tanaka;Yosuke Mizuno;Kentaro Nakamura
• 通讯作者: Kentaro Nakamura

T2R2 東工大リサーチリポジトリ

T2R2 东京技术研究知识库

MHz集束超音波による液滴打ち上げにおける振動子・液面間距離と液滴打ち上げ高さの関係-空中超音波音場によるマイクロウェルからの液滴の非接触吸い上げ (5)-

使用 MHz 聚焦超声进行液滴发射时，换能器与液面之间的距离与液滴发射高度之间的关系 - 使用机载超声声场从微孔中非接触式吸入液滴 (5) -

• 发表时间: 2016
• 作者: 田中宏樹;水野洋輔;中村健太郎
• 通讯作者: 中村健太郎