超音波で駆動されるマイクロカプセルの振動挙動と音響放射信号に関する検討

概要

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マイクロカプセルはシェルを持ちその内部に気体もしくは薬液などの液体を保持することができる。シェルの役割は、周囲物質と内部物質を隔離すること、内部物質の拡散を防ぐことである。このためマイクロカプセルは様々な分野で利用されている。特に、医療分野において、遺伝子治療やドラッグデリバリーシステム(DDS)における搬送体としての役割が期待されている。搬送体として応用する場合、内容物を放出させるためにカプセルを崩壊させる必要があり、マイクロカプセルの崩壊を制御することが重要な技術課題となる。またこれらの応用技術にあたって、マイクロカプセルの崩壊情報は、崩壊するマイクロカプセルが発する音響信号を解析することにより得ることが望ましい。しかしながら、マイクロカプセル崩壊時の音響信号特性について詳述した報告は少ない。そこで、マイクロカプセル崩壊時の音響特性をより明確に得ることを目的とし、高速度ビデオカメラを用いてマイクロカプセルの崩壊挙動を明確に確認するとともに、カプセルによる二次的な音響放射の観測を試みた。A micro-capsule which is surrounded by the shells can hold gas or liquid such as drug solution. The role of the shell is to separate internal material from surrounding material and to prevent the diffusion of internal material. Making use of these advantages, the micro-capsule is applied in various fields. Particularly, in medical fields, the micro-capsule is expected as a tool of gene therapy and drug delivery system (DDS) under the ultrasonic control. In these medical applications, the micro-capsules work as a carrier, which collapse and release the internal material at the effective point of the body. Therefore, both the control and evaluation of micro-capsule collapse are important. In addition, it is required that the information of the collapse is obtained nondestructively from the acoustic wave caused by micro-capsule destruction. There are few reports on the relationship between collapsing behavior and the generated acoustic wave from micro-capsule. In order to investigate these mechanisms, the micro-capsule behavior is observed using a high speed video camera. The acoustic wave from the micro-capsule is observed using hydrophone, simultaneously. The frequency spectrum of the received wave changed due to the micro-capsule behaviors. Moreover, generation of sub-harmonic component depends on the initial micro-capsule radius. In some specific cases of initial radius, sub-harmonic component of the radiated wave was observed before the collapse. This indicates the sub-harmonic observation becomes a strong tool to predict the collapse of the micro-capsule.
2007-07-31

超音波で駆動されるマイクロカプセルの振動挙動と音響放射信号に関する検討

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