高強度空中超音波による微小容器内液体の撹拌: 撹拌メカニズムに関する一考察

摘要

本研究では，高強度空中超音波（周波数20kHz）を用いた液体の非接触撹拌について検討を行っている．具体的には，容器内の少量の液体に対して容器外から高強度空中超音波を照射し，これを撹拌することを試みている．先行研究では，提案手法を用いて内径5×5mmの微小容器内に封入した150μlの純水やエタノールの撹拌に成功している．しかし，本手法による撹拌の詳細なメカニズムは明らかになっていない．また，撹拌が始まる前後の音波照射強度で容器壁面を励振させた際の振動速度分布などの要素もメカニズムの解明には重要な事象であり，確認する必要がある．そこで，本報告では提案手法の詳細なメカニズムの解明を目的として，微小容器に高強度空中集束超音波を照射した際の容器内液体の挙動をハイスピードカメラを用いて詳細に観察を行った．加えて，レーザドッブラ振動計を用いて音波照射によって容器壁面に励起された振動速度分布を明らかにし，撹拌のメカニズム解明を行っている．