JP6178947B2 - バブルの製造方法およびバブル - Google Patents
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Description
(1) 水性液体を、容器の所定の高さまで注入する工程と、
前記水性液体が前記容器の内面に繰り返し衝突するように、5000rpm以上の回転数で前記容器を振動させる工程とを有していることを特徴とするバブルの製造方法。
前記容器を振動させる工程は、前記容器を、該容器の長手方向への往復運動または主として前記長手方向への回転運動によって振動させるように行われる上記(1)または(2)に記載のバブルの製造方法。
前記容器を振動させる工程は、前記容器を、該容器の短手方向への往復運動または主として前記短手方向への回転運動によって振動させるように行われる上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のバブルの製造方法。
該バブルの平均径が、10nm〜100μmであることを特徴とするバブル。
まず、本発明のバブルの製造方法およびバブル製造用容器の説明に先立って、本発明のバブルの製造方法により製造されるバブル(本発明のバブル)について説明する。
まず、図1に示すバブル1について説明する。
図1に示すバブル1(気泡)は、水性液体10中にガス3が微分散することにより形成される。このバブル1は、後述する本発明のバブルの製造方法の第1および第2実施形態により製造することができる。このようなバブル1は、医療、食品、魚介類の養殖、排水処理等の様々な分野に用いることができる。本実施形態では、バブル1を超音波診断における超音波造影剤として用いる場合について説明する。
次に、図2(a)に示すバブル1について説明する。
なお、前記第1構成例のバブルとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図2(a)に示すバブル1(気泡)は、後述する本発明のバブルの製造方法の第3および第5〜第13実施形態により製造することができる。図2(a)のバブル1は、バブル1の殻を構成する外殻2(球状の膜)と、外殻2内に封入されたガス3とを有している。このようなバブル1は、医療、食品、魚介類の養殖、排水処理等の様々な分野に用いることができる。本実施形態では、バブル1を超音波診断における超音波造影剤として用いる場合について説明する。以下、バブル1を構成する各成分を説明する。
このような外殻2は、主として1つの分子中に疎水性と親水性との両方の性質(置換基)を有する両親媒性材料(外殻材料)から構成されている。両親媒性材料としては、特に限定されないが、例えば、アルブミンのようなタンパク質、ポリカチオン性脂質、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチダルエタノールアミンのようなリン脂質、パルミチン酸、ステアリン酸のような高級脂肪酸、ガラクトースのような糖類、コレステロール、シトステロールのようなステロール類、界面活性剤、天然または合成高分子、蛍光色素、抗体、標識金属等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
次に、図2(b)および図2(c)に示すバブル1について説明する。
なお、前記第1および第2構成例のバブルとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図2(b)および図2(c)に示すバブル1は、後述する本発明のバブルの製造方法の第4〜第13実施形態により製造することができる。このようなバブル1は、バブル1の殻を構成する外殻2と、外殻2内に封入されるガス3および薬物4を有している。このバブル1は、超音波治療および超音波診断に用いられる。なお、図2(b)では、薬物4が気体状態あるいは固体状態で外殻2内に封入されているバブル1を示しており、図2(c)では、薬物4が液体状態で外殻2内に封入されているバブル1を示している。
また、バブル1の平均径が600〜900nm程度のバブル1は、脳の血管内を円滑搬送されるとともに、その位置を超音波画像において確実に特定することができる。そのため、脳治療(例えば、脳血管内治療等)に好適に用いることができる。
<第1実施形態>
次に、本発明のバブルの製造方法の第1実施形態について説明する。前述した図1に示すバブル1は、本実施形態のバブルの製造方法により、製造することができる。
まず、水性液体10を準備する。
本実施形態のバブルの製造方法では、水性液体10として、前述した水性媒体が使用される。
また、水性液体10として、糖水溶液を用いた場合には、糖水溶液中の糖濃度が低くなるほど、すなわち、水の濃度が高くなるほど、生成されるバブル1の径が小さくなるとともに、その生成量が増加する。したがって、水性媒体の種類および工程(S4)の条件を適宜設定することにより、所望の径のバブル1を容易に得ることができる。
製造容器20は、開口部を備え、水性液体10を収容する容器本体21と、容器本体21を密閉するための蓋22とを有している。
調製された水性液体10を容器本体21(製造容器20)の所定の高さまで注入する。本実施形態では、図4(a)に示すように、Y[mm]まで注入する。したがって、図4(a)に示すように、水性液体10が注入された状態の容器本体21は、その上部に空隙部11を有する。
次に、容器本体21にガス3を充填させた状態で密閉する(図4(b)参照)。具体的には、水性液体10が注入された容器本体21の空隙部11を、ガス3でパージした後、蓋22を容器本体21の開口部(瓶口)に締付ける。これにより、製造容器20内に水性液体10とガス3とが密閉される。
ガス3としては、前述した各種ガスが使用される。
次に、水性液体10が、製造容器20の上下面および側面(特に、上下面)に繰り返し衝突するように、製造容器20を振動させる。本実施形態では、図4(c)に示すように、製造容器20が、略その長手方向(図4(c)では、鉛直方向)に往復運動するように、製造容器20を振動させる。
なお、製造容器20を振動させる方向は、その短手方向のみであってもよい。この場合、製造容器20の短手方向(水平方向)への振動幅は、上述した短手方向への振動幅と同じであることが好ましい。かかる振動幅であれば、製造容器20の内側の側面に水性液体10が確実に衝突するので、水性液体10に衝撃波をより多く発生させることができる。その結果、水性液体10中に微細なバブル1を多量に生成させることができる。
上記条件で製造容器20を振動させた後、製造容器20を静置する(図4(d)参照)。これにより、製造容器20内に均一なサイズのバブル1(図1参照)を多量に安定的に製造することができる。また、同時に、均一なサイズのバブル1を多量に含有する製造容器20が得られる。
本実施形態のバブルの製造方法は、工程(S5)後に、バブル含有容器に対して、遠心分離処理を行ってもよい。この処理により、製造容器20内に生成されたバブル1を、所望の径別に分離することができる。
具体的には、バブル含有容器に対して遠心分離処理を行うことにより、径の大きいバブル1が製造容器20の上層へ移動する傾向があり、径の小さいバブル1が製造容器20の下層へ移動する傾向がある。したがって、製造容器20の上層の液体(上澄み液)を吸引手段(注射器、ピペット等)により除去すれば、製造容器20内に残存するバブル含有液中のバブル1の平均径は、工程(S5)後に得られたバブル含有液中のバブル1の平均径よりも小さくなる。また、吸引手段により吸引したバブル含有液(上澄み液)中のバブル1の平均径は、工程(S5)後に得られたバブル含有液中のバブル1の平均径よりも大きくなる。このように、遠心分離処理を用いることにより、より単分散なバブル径分布を有するバブル1を得ることができる。
また、水性液体10と比重の異なる物質をバブル含有液に加えて、遠心分離処理することにより、径の大きいバブル1がより上層へと移動し易くなり、径の小さいバブル1がより下層へと移動し易くなる、その結果、より単分散なバブル径分布を有するバブル1を得ることができる。
上記のような遠心加速度でバブル含有容器に遠心分離処理を行うことができる遠心分離機としては、特に限定されないが、例えば、商品名「TOMY MX−301」(トミー精工社製)等の微量高速冷却遠心機を用いることができる。なお、上記微量高速冷却遠心機を用いる場合には、その回転数が50〜2000rpm程度に設定することにより、上記範囲の遠心加速度(遠心力)がバブル含有液に負荷される。
また、遠心分離処理は、1回でもよいし、複数回にわたって行ってもよい。
上記のようにして得られたバブル含有容器は、患者の超音波診断に用いられる。
なお、超音波の照射およびバブル1からの反射波を受信するデバイスとしては、公知の超音波探触子を用いることができる。
次に、本発明のバブルの製造方法およびバブル製造容器の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明のバブルの製造方法の第2実施形態を説明するためのフローチャートである。図7(a)〜(d)は、本発明のバブルの製造方法の第2実施形態を説明するための断面図である。
なお、以下の説明では、図7(a)〜(d)中の上側を「上」と言い、図7(a)〜(d)中の下側を「下」と言う。
容器本体21にガス3を充填させて、製造容器20内を加圧した状態で密閉する(図7(b)参照)。具体的には、水性液体10が注入された容器本体21の空隙部11を、ガス3でパージした後、蓋22を容器本体21の開口部(瓶口)に締付ける。これにより、製造容器20内に水性液体10とガス3とが密閉される。
次に、本発明のバブルの製造方法の第3実施形態について説明する。前述した図2(a)に示すバブル1は、本実施形態のバブルの製造方法により、製造することができる。
本実施形態では、バブル1の外殻2を構成する外殻材料および水性媒体を水性液体調製容器(以下、単に「調製容器」という)に入れて、外殻材料を水性媒体に溶解させて、水性液体10を調製する。すなわち、調製容器内に外殻材料および水性媒体を所定量加えた後、攪拌して、外殻材料を水性媒体に溶解させる。外殻材料、水性媒体を調製容器に入れる順番は、特に限定されない。外殻材料を水性媒体に溶解させる方法としては、例えば、攪拌子による攪拌、超音波処理等を用いることができる。
外殻材料としては、前述した両親媒性材料が使用される。また、水性媒体としては、前述した第1実施形態と同様の水性媒体を用いることができる。
なお、上述した調製容器と製造容器20とは、異なる容器でも同じ容器でもかまわない。
なお、本実施形態では、調製容器として、製造容器20と異なる容器を用いる。
かかる第3実施形態のバブルの製造方法およびバブル製造用容器によっても、前記第1および第2実施形態のバブルの製造方法と同様の作用・効果を生じる。
次に、本発明のバブルの製造方法の第4実施形態について説明する。前述した図2(b)および図2(c)に示すバブル1は、本実施形態のバブルの製造方法により、製造することができる。
本実施形態では、外殻材料、薬物4および水性媒体を調製容器に入れて、外殻材料と薬物4とを水性媒体に溶解させて、水性液体10を調製する。すなわち、調製容器内に外殻材料、薬物4および水性媒体を所定量加えた後、攪拌して、外殻材料および薬物4を水性媒体に溶解させる。外殻材料、薬物4、水性媒体を調製容器に入れる順番は、特に限定されない。外殻材料および薬物4を水性媒体に溶解させる方法としては、例えば、攪拌子による攪拌、超音波処理等を用いることができる。
上記のようにして得られたバブル含有容器は、患者の超音波治療、または超音波診断に用いられる。
次に、本発明のバブルの製造方法の第5実施形態について説明する。
前述した第1実施形態の工程(S5)後のバブル含有容器(製造容器20)内の圧力を変化させる。
製造容器20内を、前述した工程(S3)と同様にして加圧する。なお、注入するガス3は、工程(S3)で用いたガス3と同じでも、異なっていてもよいが、最終的に生成されるバブル1の安定性の観点から、同一のガス3を用いるのが好ましい。
まず、空の注射器を準備する。次に、注射器の注射針でゴム栓221を刺通する。その後、注射器に製造容器20内のガス3を吸引する。これにより、製造容器20内が減圧され、製造容器20内の圧力が減圧される。その後、ゴム栓221から注射針を抜去する。
上記のようにして製造容器20内の圧力を変化させた後、容器を再振動させる際の回転数を設定する。
上記のようにして、圧力を変化させた製造容器20を、前述した工程(S4)と同じ回転数で再振動させる。これにより、工程(S4)において生成されるバブル1とは異なる径のバブル1が水性液体10中に生成される。
上記条件で製造容器20を振動させた後、工程(S5)と同様にして製造容器20を静置する。これにより、製造容器20内に異なるサイズのバブル1を安定的に多量に製造することができる。また、同時に、このようなバブル1を多量に含有する製造容器20(バブル含有容器)が得られる。
静置後、工程(S11)が行われる。
圧力を変化させた製造容器20を、前述した工程(S4)とは異なる回転数で再振動させる。これにより、工程(S4)において生成されるバブル1とは異なる径のバブル1が水性液体10中に生成される。
製造容器20を振動させる回転数を、工程(S4)での回転数よりも高くする以外は、前述した工程(S4)と同様にして、製造容器20を再振動させる。
製造容器20を振動させる回転数を、工程(S4)での回転数よりも低くする以外は、前述した工程(S4)と同様にして、製造容器20を再振動させる。
工程(S9)で製造容器20を振動させた後、工程(S5)と同様にして製造容器20を静置する。これにより、製造容器20内に異なるサイズのバブル1を安定的に製造することができる。また、同時に、このようなバブル1を多量に含有する製造容器20(バブル含有容器)が得られる。
静置後、工程(S11)が行われる。
製造容器20内の圧力を変化させない場合、すなわち、図8中の工程(S11)で「NO」を選択した場合、本実施形態のバブルの製造方法は終了する。これにより、平均径が10nm〜1000μmの範囲で、それぞれ異なる平均径を有する第1のバブル1と、第2のバブル1とが製造される。
次に、本発明のバブルの製造方法の第6実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、図9中の上側を「上」と言い、図9中の下側を「下」と言う。
次に、本発明のバブルの製造方法の第7実施形態について説明する。
次に、本発明のバブルの製造方法の第8実施形態について説明する。
図11(a)に示すような製造容器20(バブル製造用容器の第4実施形態)を準備する。
水性液体10が注入された容器本体21の空隙部11を、ガス3でパージした後、蓋22を容器本体21の開口部(瓶口)に挿着する。これにより、製造容器20内に水性液体10とガス3とが密閉される。
次に、本発明のバブルの製造方法の第9実施形態について説明する。
次に、本発明のバブルの製造方法の第10実施形態について説明する。
図15に示すような製造容器20(バブル製造用容器の第6実施形態)を準備する。
水性液体10が注入された容器本体21内を、ガス3でパージした後、ゴム栓23を容器本体21の円筒部211の開口に挿着する。これにより、製造容器20内に水性液体10とガス3とが密閉される。
次に、水性液体10が、製造容器20の両端部および側面(特に、両端部)に繰り返し衝突するように、製造容器20を振動させる。本実施形態では、製造容器20が、製造容器20の水平方向(長手方向)にほぼ往復運動するように、製造容器20を振動させる。
次に、本発明のバブルの製造方法の第11実施形態について説明する。
<第12実施形態>
次に、本発明のバブルの製造方法の第12実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、図17中の上側を「上」と言い、図17中の下側を「下」と言う。
図17に示すような製造容器20(バブル製造用容器の第8実施形態)を準備する。
また、容器本体21を構成する材料は、特に限定されないが、ガラス等の各種セラミックス材料、樹脂材料等を用いることができる。
また、上部本体部215の内径と下部本体部216の内径とが上記範囲内であると、上部本体部215の内径と下部本体部216の内径との差が大きくなり、縮径部217が大きくなる。そのため、工程(S4)において、水性液体10が上部本体部215から下部本体部216側へと移動する際に、水性液体10が、この縮径部217に衝突して、衝撃波が発生する。このように、縮径部217の存在により、一定の内径を有する容器を用いる場合に比べて、製造容器20内に発生する衝撃波の発生頻度を高くすることができる。
さらに、製造容器20の振動工程において、上部本体部215から下部本体部216へと水性液体10が移動するため、水性液体10の移動速度が速くなる。そのため、キャビテーション効果により、下部本体部216内の水性液体10にバブルがより生成し易くなる。これらの相乗効果により、より短時間で、均一な粒径のバブル1をより効率良く生成することができる。
錘部5を容器本体21の下端付近に設けた場合には、容器本体21の下端部の重量が大きくなる。そのため、前述した第10実施形態と同様に、工程(S4)において、水性液体10が容器本体21の下端部と衝突した際に発生する衝撃波を大きくすることができる。
一方、錘部5の位置を容器本体21の中央付近に設けた場合には、縮径部217の重量が大きくなる。そのため、工程(S4)において、水性液体10が縮径部217と衝突した際に発生する衝撃波を大きくすることができる。
また、錘部5が設けられる位置が、容器本体21の下端部に近いほど、水性液体10が容器本体21の下端部と衝突した際に発生する衝撃波が大きくなる。すなわち、本実施形態では、下部本体部216に錘部5を設置する位置を調整することにより、製造容器20内に発生する衝撃波の大きさを制御することができ、所望のサイズのバブル1をより安定的に生成させることができる。
なお、容器本体21全体の長手方向の長さは、特に限定されないが、20〜85mm程度であるのが好ましく、30〜53mm程度であるのがより好ましい。
錘部5の質量は、特に限定されないが、上述した寸法の容器本体21に対しては、3〜30g程度であるのが好ましく、5〜20g程度であるのがより好ましい。錘部5の質量が上記範囲内であれば、得られるバブル1のサイズおよび含有量を、より効率良く調整することができる。
錘部5およびOリングは、以下のようにして、容器本体21と取り付けることができる。まず、1つ目のOリング6を下部本体部216の下端側から挿通し、所定の位置で止める。次に、錘部5を下部本体部216の下端部に取り付け、取り付けたOリング6と接触するまで移動させる。その後、2つ目のOリング6を下部本体部216の下端側から挿通し、錘部5に接触するまで移動させることにより、2つのOリング6により錘部5が固定される。
次に、本発明のバブルの製造方法の第13実施形態について説明する。
図18(b)に示すような製造容器20(バブル製造用容器の第9実施形態)を準備する。
まず、水性液体10が注入された容器本体21の空隙部11を、ガス3でパージした後、蓋22を容器本体21の開口部(瓶口)に挿着する(図19(a)に示す状態)。これにより、製造容器20内に水性液体10とガス3とが密閉される。
例えば、前記第1〜第13実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。
まず、製造容器20の回転数と、水性液体10中に生成されるバブル1の径および含有量との関係を調べた。
[準備工程]
まず、アルブミンが250mg/ml含まれるアルブミン溶液(CSL Behring社製 アルブミナー25%)を120μl準備するとともに、25%リン酸緩衝生理食塩水(PBS)を12ml準備した。また、15mlのバイアル瓶(高さX:50mm、外径R:25mm)を準備した。なお、このバイアル瓶は、図4に示す製造容器20と同様の形状をなしている。
準備したバイアル瓶内に、アルブミン溶液と25%リン酸緩衝生理食塩水とを全量注入した。なお、アルブミン溶液と25%リン酸緩衝生理食塩水とを混合してなる水性液体の液面の高さYは、25mmであった。
次に、水性液体が注入されたバイアル瓶内の空隙をパーフルオロブタンでパージした後、バイアル瓶の瓶口に図4に示す蓋22と同様の形状の蓋を挿着した。次に、パーフルオロブタンが充填された注射器を準備した。注射器の注射針で蓋のゴム栓を刺通して、注射器からバイアル瓶内にさらに2mlのパーフルオロブタンを加えた。これにより、内部の圧力が2atmの密閉バイアル瓶を得た。
次に、上記の密閉バイアル瓶を2つ準備した。bertin Technologies社製のPrecellys(高速細胞破砕システム)を用いて、一方の密閉バイアル瓶を回転数5000rpmで30秒間振動させ、他方の密閉バイアル瓶を回転数6500rpmで30秒間振動させた。その際、密閉バイアル瓶は、上下方向に往復運動し、水性液体がバイアル瓶の上下面に繰り返し衝突することを確認した。なお、密閉バイアル瓶を振動させる際に、密閉バイアル瓶の長手方向(鉛直方向)の振動幅は、40mmであり、密閉バイアル瓶の短手方向(水平方向)の振動幅は、20mmであった。上記条件に設定することにより、いずれのバイアル瓶についても、バイアル瓶と水性液体との瞬間相対速度が40km/h以上となるようにした。
振動後、密閉バイアル瓶を静置させ、バブル含有容器を得た。
上記のようにして得られたバブル含有容器から、バブルを含有する水性液体(バブル含有液)を注射器で取出した、次に、バブル測定装置(ナノ粒子解析システム nanosight)を用いて、水性液体に含まれるバブルのバブル径分布測定を行った。その結果を、図20に示す。
図21(a)は、密閉バイアル瓶の回転数とバブルの平均径との関係を示すグラフである。図21(b)は、密閉バイアル瓶の回転数とバブルの含有量との関係を示すグラフである。
次に、製造容器20内に封入するガス3の容量と、水性液体10中に生成されるバブル1の径および含有量との関係を調べた。
実施例1の容器を密閉する工程において、バイアル瓶内に封入するパーフルオロブタンの容量を、0.5ml、1ml、1.5ml、2mlにそれぞれ変更した4つの密閉バイアル瓶を準備した以外は、前記実施例1と同様にしてバブル含有容器を得た。
実施例1と同様にして、得られた各バブル含有容器内のバブル含有液のバブル径分布測定を行った。得られたバブル径分布のグラフを解析した結果を、図22に示す。
(GFP遺伝子を含有するナノバブルの製造方法)
[準備工程]
まず、前述した第1実施形態と同様に、120μlのアルブミン溶液(CSL Behring社製 アルブミナー25%)と、12mlの25%リン酸緩衝生理食塩水を準備した。さらに、GFP遺伝子を2μg準備した。また、15mlのバイアル瓶(高さX:50mm、外径R:25mm)を準備した。なお、このバイアル瓶は、図4に示す製造容器20と同様の形状をなしている。
準備したバイアル瓶内に、アルブミン溶液と、25%リン酸緩衝生理食塩水と、GFP遺伝子とを全量注入した。なお、アルブミン溶液、25%リン酸緩衝生理食塩水およびGFP遺伝子を混合してなる水性液体の液面の高さYは、25mmであった。
次に、水性液体が注入されたバイアル瓶内の空隙をパーフルオロブタンでパージした後、バイアル瓶の瓶口に図4に示す蓋22と同様の形状の蓋を挿着した。次に、パーフルオロブタンが充填された注射器を準備した。注射器の注射針で蓋のゴム栓を刺通して、注射器からバイアル瓶内にさらに2mlのパーフルオロブタンを加えた。これにより、これにより、内部の圧力が2atmの密閉バイアル瓶を得た。
次に、上記の密閉バイアル瓶を、bertin Technologies社製のPrecellysを用いて、回転数7000rpmで30秒間振動させた。その際、密閉バイアル瓶は、上下方向に往復運動し、水性液体がバイアル瓶の上下面に繰り返し衝突することを確認した。なお、密閉バイアル瓶を振動させる際に、密閉バイアル瓶の長手方向(鉛直方向)の振動幅は、40mmであり、密閉バイアル瓶の短手方向(水平方向)の振動幅は、20mmであった。上記条件に設定することにより、バイアル瓶と水性液体との瞬間相対速度が40km/h以上となるようにした。
振動後、密閉バイアル瓶を静置させ、バブル含有容器を得た。なお、バブルを含有する水性液体(バブル含有液)を注射器で取出し、バブル測定装置(ナノ粒子解析システム nanosight)を用いて、バブルのサイズを確認した。その結果、バブルの平均径は、600nmであった。
脳血管周皮細胞(ペリサイト)(タカラバイオ株式会社製 製品コード:C−12980)を培養したシャーレーに、実施例3で得られた0.2μgの水性液体を添加し、脳血管周皮細胞培地を得た。なお、ペリサイトは、遺伝子導入が非常に難しい細胞として知られている。
0.6W/cm2、0.8W/cm2、0.9W/cm2、1.0W/cm2
その後、37℃において48時間にわたって脳血管周皮細胞培地を培養させた後の各サンプルを蛍光顕微鏡で観察した。
(バブルの製造方法)
[準備工程]
まず、水性液体としての蒸留水を12ml準備した。また、15mlのバイアル瓶(高さX:50mm、外径R:25mm)を準備した。なお、このバイアル瓶は、図4に示す製造容器20と同様の形状をなしている。
準備したバイアル瓶内に、蒸留水(水性液体)を注入した。なお、水性液体の液面の高さYは、25mmであった。
蒸留水を1w/v%のデキストラン水溶液に変更した以外は、前記実施例4と同様にして、バブル含有容器を得た。
蒸留水を100%リン酸緩衝生理食塩水(PBS)に変更した以外は、前記実施例4と同様にして、バブル含有容器を得た。
蒸留水をソルデム3A輸液(テルモ株式会社製)に変更した以外は、前記実施例4と同様にして、バブル含有容器を得た。
蒸留水をソルデム1輸液(テルモ株式会社製)に変更した以外は、前記実施例4と同様にして、バブル含有容器を得た。
蒸留水を生理食塩水(0.9w/v%NaCl水溶液)に変更した以外は、前記実施例4と同様にして、バブル含有容器を得た。
蒸留水を0.25w/v%のアルブミン水溶液に変更した以外は、前記実施例4と同様にして、バブル含有容器を得た。
蒸留水を20w/v%のグルコース水溶液に変更した以外は、前記実施例4と同様にして、バブル含有容器を得た。
上記のようにして得られた実施例4〜実施例11のバブル含有液に対して、前記第1実施形態と同様にして、バブル径分布測定を行った。その結果を、図25に示す。
図25に示すように、水性液体中の水の濃度が高いほど、生成されるバブル1の径が小さくなるとともに、その生成量が多くなる傾向があることが分かった。特に、水性液体として蒸留水を用いた実施例4では、そのバブルの平均径が100nm程度であり、また、バブル含有液中に生成されるバブルの含有量が27×106個/ml程度となった。より具体的には、実施例4では、バブル径が100nm程度のバブルが最も多く生成された。さらに、実施例4では、100nmをピーク中心として、0〜200nm程度のバブル径を有するバブルが生成された。
また、水性液体として、ソルデム3A輸液を用いた実施例7およびソルデム1輸液を用いた実施例8では、実施例4に比べて、生成されるバブルの数が少なかったが、実施例4と類似した形状のバブル径分布が得られた。
一方、水性液体として、20w/v%のグルコース水溶液を用いた実施例11では、200nm程度のバブル径を有するバブルが最も多く生成された。また、実施例11で得られたバブルは、そのバブル径分布が広く、100〜400nm程度のバブル径を有していた。さらに、水性液体として、0.25%アルブミンを用いた実施例10では、100〜500nm程度のバブル径を有するバブルが均等に生成された。
また、実施例4〜11のバブル含有液は、いずれも、500nmよりも大きいサイズのバブルがほとんど存在しなかった。そのため、このようなバブル含有液を超音波造影剤として用いることにより、解像度が高く、高精細な画像を得ることができる。
前記実施例4において、蒸留水を生理食塩水(0.9w/v%NaCl水溶液)に変更して、[準備工程]および[水性液体を容器に注入する工程]を行った。次に、バイアル瓶内に充填するガスとして、空気を用いて[容器を密閉する工程]を行った後、前記第1実施形態と同様に、[容器を振動させる工程]および[容器を静置させる工程]を行うことにより、バブル含有容器を得た。
空気をエチレン(C2H4)に変更した以外は、前記実施例12と同様にして、バブル含有容器を得た。
水素をエチレン(C2H4)に変更した以外は、前記実施例13と同様にして、バブル含有容器を得た。
水素をエタン(C2H6)に変更した以外は、前記実施例13と同様にして、バブル含有容器を得た。
水素をメタン(CH4)に変更した以外は、前記実施例13と同様にして、バブル含有容器を得た。
水素を亜酸化窒素(N2O)に変更した以外は、前記実施例13と同様にして、バブル含有容器を得た。
上記のようにして得られた実施例12〜実施例17のバブル含有液に対して、前記第1実施形態と同様にして、バブル径分布測定を行った。その結果を、図26に示す。
図26に示すように、バイアル瓶内に封入するガスの種類を変更することにより、バブルの生成量が変化した。バイアル瓶内に封入されるガスがエチレンである場合(実施例12)、封入されるガスとして空気を用いる場合(実施例14)に比べて、バブル生成量が2倍程度多くなった。また、特に、ガスとして水素やエタンを用いた実施例13および15では、バブル生成量が多くなることが分かった。
次に、図17に示す製造容器20を用いて生成されるバブル1の径および含有量を調べた。
(バブルの製造方法)
[準備工程]
まず、前述した第1実施形態と同様に、120μlのアルブミン溶液(CSL Behring社製 アルブミナー25%)と、12mlの25%リン酸緩衝生理食塩水とを準備した。また、図17に示す製造容器20(上部本体部の長さ:23.82mm、上部本体部の内径:10.26mm、下部本体部の長さ20mm、下部本体部の内径:5.9mm)を準備した。
準備した製造容器内に、アルブミン溶液と、25%リン酸緩衝生理食塩水とを全量注入した。なお、アルブミン溶液および25%リン酸緩衝生理食塩水を混合してなる水性液体の液面の高さは、製造容器20の底面から25mmであった。
次に、水性液体が注入された製造容器20の瓶口(開口部)に図17に示す蓋22と同様の形状の蓋を挿着した。これにより内部の圧力が1atmの密閉容器(密閉された製造容器20)を得た。
次に、上記の密閉容器を2つ準備した。一方の密閉容器(製造容器20)にのみ、13.5gの錘部5を取り付けた。これら2つの密閉容器を、bertin Technologies社製のPrecellysを用いて、回転数6500rpmで30秒間振動させた。その際、密閉容器は、上下方向に往復運動し、水性液体が密閉容器の上下面に繰り返し衝突することを確認した。なお、密閉容器を振動させる際に、密閉容器の長手方向(鉛直方向)の振動幅は、40mmであり、密閉容器の短手方向(水平方向)の振動幅は、20mmであった。上記条件に設定することにより、製造容器20と水性液体との瞬間相対速度が40km/h以上となるようにした。
振動後、密閉容器を静置させ、バブル含有容器を得た。
前記実施例18と同様にして、図17に示す製造容器20にアルブミン溶液および25%リン酸緩衝生理食塩水からなる水性液体を注入した。
その後、前記実施例12と同様にして製造容器20内に空気を充填して[容器を密閉する工程]を行った。その後、前記実施例18と同様に、[容器を振動させる工程]および[容器を静置させる工程]を行うことにより、バブル含有容器を得た。
空気をパーフルオロプロパンに変更した以外は、前記実施例19と同様にして、バブル含有容器を得た。
上記のようにして得られた実施例18〜実施例20のバブル含有液に対して、前記第1実施形態と同様にして、バブル径分布測定を行った。また、実施例18〜20で得られたバブル含有液を、注射器を用いてプレパラートに数滴垂らし、光学顕微鏡で観察した。その結果を、図27および28に示す。
また、図28(a−1)は、実施例20の錘無しの容器を用いて得られたバブルの顕微鏡像およびバブル径分布グラフである。図28(a−2)は、実施例20の錘有りの容器を用いて得られたバブルの顕微鏡像およびバブル径分布グラフである。
なお、図27および28に示すバブル径分布グラフの横軸は、測定されたバブルの径を示し、横軸の左側から右側へと径が大きくなる。横軸の最も左側の棒グラフが、平均径1μm以下のバブルの量を示している。
図27および28に示すように、実施例18〜20のいずれの実施例においても、錘を取り付けた容器を用いた場合に、バブル生成量が多くなった。特に、径の小さいバブル(径:1μm以下)の生成量が顕著に多くなることが分かった。また、図27(b−2)と図28(c−2)との比較から、容器内に封入するガスとしてパーフルオロプロパンを用いることにより、ガスとして空気を用いる場合よりも、より径の小さいバブルの生成量が多くなることが分かった。したがって、図17に示すような、一部に錘が取り付けられた製造容器を用いることにより、径の小さいバブル(1μm以下のバブル)を効率良く製造することができることが分かった。
Claims (10)
- 水性液体を、長尺状をなす容器の所定の高さまで注入する工程と、
前記水性液体が前記容器の内面に繰り返し衝突するように、5000rpm以上の回転数で前記容器を振動させる工程とを有し、
前記容器を振動させる工程は、前記容器を、該容器の長手方向への往復運動または主として前記長手方向への回転運動によって振動させるように行われ、
前記容器の高さをX(mm)としたとき、前記容器の長手方向の振動幅は、0.7X〜1.5X(mm)であることを特徴とするバブルの製造方法。 - 前記容器を振動させる工程は、前記容器内を1.0atmより大きい圧力にした状態で行われる請求項1に記載のバブルの製造方法。
- 前記容器を振動させる工程は、さらに、前記容器を、該容器の短手方向への往復運動または主として前記短手方向への回転運動によって振動させるように行われる請求項1または2に記載のバブルの製造方法。
- 前記容器の前記短手方向の振動幅は、0.3X〜0.8X(mm)である請求項3に記載のバブルの製造方法。
- 前記容器を密閉した状態において、所定のガスを前記容器に注入する工程をさらに有する請求項1ないし4のいずれかに記載のバブルの製造方法。
- 前記所定の高さは、前記水性液体が注入された前記容器を水平に静置した状態において、前記容器の高さをX(mm)とし、前記容器における前記水性液体の液面の高さをY(mm)としたとき、0.2≦Y/X≦0.7の関係を満足する請求項1ないし5のいずれかに記載のバブルの製造方法。
- 前記容器を振動させる工程後、前記容器内の圧力を変化させた後に、5000rpm以上の回転数で前記容器を再振動させる工程をさらに有する請求項1ないし6のいずれかに記載のバブルの製造方法。
- 前記容器を再振動させる工程は、前記圧力を、前記容器を振動させる工程における前記圧力よりも1〜10atm高くなるように行われる請求項7に記載のバブルの製造方法。
- 前記容器を再振動させる工程は、前記容器を振動させる工程における前記回転数と異なる回転数で行われる請求項7または8に記載のバブルの製造方法。
- 前記水性液体は、アルブミンを含む請求項1ないし9のいずれかに記載のバブルの製造方法。
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