撃力による液体ジェットの制御と高粘度液滴を用いた革新的インクジェット技術の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

当該年度は本課題の最終年度であり，これまでに研究成果を挙げてきた撃力による液体ジェットの応用へ向けた研究の実施と，研究成果発表に力点を置いた．具体的には，医療機器・生体印刷用途に向けたマイクロジェット研究，および高粘度液体吐出機構開発に関する研究を進めた．まず，マイクロ液体ジェットを用いて，ゼラチンゲル（生体模擬材料）および動物皮膚へ対するマイクロ液体ジェットの衝突・浸透過程の実験的解析を行った．ゼラチンゲルを用いた実験では模擬材料に対する液体浸透過程について，動物皮膚に対する実験では皮膚内部に浸透するに要する条件について，それぞれ知見を得た．上記の結果は，医療機器・生体印刷等，幅広い応用へ向けた基礎的な知見となり得るものと期待される．上記の知見は，査読付き英文学術誌（Journal of Visualization）に論文として発表した．また，高粘度液体を吐出するための機構開発のため，撃力により生じるキャビテーション制御手法の実験的検討を行った．液体中に通常生じるキャビテーション(例：Pan & Kiyama, et al., PNAS, 2017)は制御が非常に困難であるのに対し，予め気泡を含有するゲルを系内部に配置することで，その制御を試みた．その結果，ゲルに予め含有される気泡が圧力変動に伴って膨張・収縮することに伴い，通常のキャビテーション気泡と類似の効果が認められ，ジェット射出能が向上した．これは，高粘度液体の吐出機構開発に資するものだと期待される．上記の知見は，査読付き学術雑誌に論文として発表した（前嶋，木山ら，日本画像学会誌，2019）．