第三章 實驗結果
3.2 雷射輔助奈米金液滴氣化與穴蝕效應
3.2.1 B-mode 影像觀察
本研究第一步先利用超音波 B-mode 影像觀察奈米金液滴在超音波、雷射及雷 射輔助超音波下的變化。從結果可以發現，在沒有超音波或雷射作用時(圖 21-a)，
影像中沒有明顯的對比產生，代表體積小於 1um 的奈米金液滴在此狀況下的顯影 效果不佳。當利用超音波作用 5 分鐘(圖 21-b)，可以看到一團白色霧狀的影像且其
圖 20：吸光值升溫變化圖。從此圖可以觀察到沒有被包覆的奈米金粒子對升溫 的影響很低，代表奈米金粒子的包覆效率很高且加熱後的升溫變化主要是被包 覆的奈米金粒子造成。
ΔT=56℃
ΔT=38℃
ΔT=25℃
ΔT=12℃
ΔT=8℃
ΔT=20℃
ΔT=30℃
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從作用後 1 分鐘開始重複出現及消失直到關閉超音波，由於氣泡在超音波影像會 顯示為白色對比，因此推測奈米金液滴被超音波作用後發生氣化現象，接著又因 為穴蝕效應破裂，這代表單獨使用 3.1MPa 的超音波作用，可以氣化並擊破奈米金 液滴；接著單獨使用雷射作用奈米金液滴 3 分鐘(圖 21-c)，可以發現仿體上方產生 很明顯的影像對比變化，代表有大量的液滴變成氣泡，因此 2.6W 的雷射可以有效 的氣化液滴；當合併超音波及雷射同時作用(圖 21-d)，可以發現其影像對比度高於 只打超音波低於只打雷射，因此推測大量地奈米金液滴被雷射氣化後，接著又被 超音波誘發穴蝕效應而擊破，因此顯影效果明顯低於單獨用雷射但是高於單獨用 超音波。
從 B-mode 影像上可以確認雷射的氣化能力比超音波高很多，而超音波能夠有 效的誘發氣化後的奈米金液滴產生穴蝕效應。然而從影像上只能觀察到變化的現 象，不能定量氣化造成的粒徑差異及穴蝕效應強度變化，因此接續利用粒徑濃度 分析及定量穴蝕效應劑量分析法評估。
a b c d
圖 21：觀察不同作用狀況下奈米金液滴的反應。(a)當沒有任何作用時，無法觀察到奈米金液 滴，(b)當使用雷射作用 3 分鐘後可以看到些微的氣化與穴蝕效應現象(箭頭處)，(c)利用雷射 作用 3 分鐘，會有明顯的氣化效應產生，(d)當合併超音波及雷射，確實可以有效的氣化並擊 破奈米金液滴
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3.2.2 粒徑濃度分析
經過 Multisizer 量測後可以發現(圖 22)奈米金液滴在超音波作用下的破裂比例 約 15%，在雷射作用下的破裂比例為 20%，而合併超音波及雷射作用後，破裂比 例可以提升到 40%，這代表結合雷射輔助超音波技術確實可以明顯提高奈米金液 滴的破裂數量，除此之外，奈米金液滴單獨被雷射作用比單獨被超音波作用破裂 比例更高，為了瞭解雷射作用較有效率的原因進一步分析不同粒徑下的破裂比 例。
將奈米金液滴以粒徑及破裂比例作圖(圖 23) ，發現單獨使用超音波作用時，
3um 以上的奈米金液滴破裂比例較高，這代表奈米金液滴的體積越小，越難利用 超音波誘發穴蝕效應；而單獨使用雷射作用時，雖然大於 3um 的奈米金液滴破裂 比例與超音波類似，然而小於 3um 的破裂比例卻比較高，可能是因為大體積的奈 米金液滴破裂後，奈米金粒子被釋放出來，促使原本體積小的液滴膨脹並氣化，
使得原本不會破裂的奈米金液滴也跟著破裂，因此總破裂比例較只用超音波作用 高。當使用雷射輔助超音波作用後，可以很明顯看到綜效的現象，不管在何種粒
圖 22：不同作用之奈米金液滴濃度破裂比例圖。利用雷射輔助超音波技術，可以使最多的 奈米金液滴破裂，而單獨用雷射作用比單獨用超音波作用，誘發更多的奈米金粒子穴蝕效 應。
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徑下破裂比例都很高。
使用粒徑濃度分析法進行評估可以了解奈米金液滴氣化前後的體積變化及穴 蝕效應造成的濃度差異，但是無法定量評估穴蝕效應強度，因此進一步使用 dICD 評估不同參數下的穴蝕效應強度。
圖 23：不同作用之奈米金液滴粒徑破裂比例圖。分析粒徑變化，可以觀察到超音波只對體積 大的奈米金液滴有作用，雷射在體積小的奈米金液滴也有作用，當合併兩者後有明顯的綜合效 果。
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3.2.3 聲壓 vs dICD
將奈米金液滴以 1500rpm 離心三分鐘，取懸浮液進行穴蝕效應劑量實驗。觀 察不同聲壓下奈米金液滴的 dICD 值差異(圖 24)。藉由調整數位類比轉換卡的輸出 能量及放大器的功率，改變探頭的聲壓強度，可以觀察到聲壓上升時奈米金液滴 的 dICD 也跟著上升。
圖 24：聲壓與 dICD 之關係。調整聲壓強度觀察 dICD 質的變化，可以觀察到聲 壓強度越高，所引起的 dICD 強度也越高。
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3.2.4 發射週數 vs dICD
發射週數是影響穴蝕效應的重要因素，從實驗結果(圖 25)可以觀察到發射周 數上升誘發dICD值也越強。當增加發射週數時，超音波作用奈米金液滴的時間也 會增加，使奈米金液滴的膨脹收縮次數提高，造成其更不穩定引起更強的穴蝕效 應。由於電腦的接收限制，因此將最高的發射週數定為20個，根據此實驗結果我 們將後續實驗的發射週數定為20個，確保實驗可以得到最強的穴蝕效應，以產生 最佳的釋放效率。
圖 25：發射週數與 dICD 之關係。調整發射週數觀察 dICD 質的變化，可以觀察到發 射週數越多，dICD 強度也越高。
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3.2.5 雷射強度 vs dICD
藉由調整不同雷射輸出強度，觀察dICD與雷射能量的關係。從結果(圖 26)可 以發現雷射能量上升穴蝕效應強度也跟著上升，但是相較於不同聲壓或發射週數 造成的差異，改變雷射強度對dICD造成的變化較不明顯。除此之外，比較沒有雷 射(0W)與有雷射作用下的dICD值差異，可以發現有雷射時穴蝕效應強度明顯增強，
可見合併超音波及雷射確實能誘發奈米金液滴產生更強的穴蝕效應。由於雷射強 度超過2W以後，穴蝕效應的上升幅度不明顯，因此我們將後續實驗的雷射條件定 為2.6W。
圖 26：雷射強度與 dICD 之關係。雷射強度越強 dICD 值也越高，比較有無雷 射的 dICD 值，可以明顯看到雷射合併超音波的穴蝕效應強度差異。
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3.2.6 濃度 vs dICD
最後藉由調整奈米金液滴濃度觀察 dICD 的變化，過去研究指出對比劑濃度越 高穴蝕效應強度也會越強，但是由於屏蔽效應的影響，當對比劑濃度上升到一定 程度時，其穴蝕效應強度會開始下降。然而從我們的結果中(圖 27)並沒有觀察到屏 蔽效應，可能原因有兩個，第一個是濃度不夠高，另一個是雷射輔助超音波進行 奈米金液滴穴蝕效應可以有效地把液滴擊破，因此沒有明顯的屏蔽效應。
圖 27：濃度與 dICD 之關係。在雷射輔助超音波作用下，奈米金液滴的濃度越高穴 蝕效應也越強。
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