多機能能動カテーテル

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10359001
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 江刺 正喜 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138) ; 柳 永くん 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90312610) ; 芳賀 洋一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00282096) ; 南 和幸 山口大学, 工学部, 助教授 (00229759) ; 高橋 明 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40301048)
• Keywords: 能動カテーテル / 形状記憶合金アクチュエータ / 集積回路 / 超音波内視鏡 / 1-3コンポジット / 圧電セラミック / PZT / 光ファイバ圧力センサ

Research Abstract

半導体微細加工技術を応用し、血管内を蛇のように動き脳内のような到達しにくい部位に診断や治療の器具を導入できる能動カテーテルを開発している。通電加熱して動かす形状記憶合金(SMA)のコイルで作られたアクチュエータが多数分布し、各部が自由に曲がって蛇のように柔らかく動く。外径2.3mmの能動カテーテルで、分布した多数のアクチュエータを動かすために通信・制御用の集積回路を内蔵させ、3本の共通線で多重通信させ動作させた。また外径1.4mmほどのもので、曲がるだけでなく延びたり捩れたりする機能を持った能動カテーテルも製作している。これは電気めっきなどの方法で一括組立できる。この他SMAの薄板をエッチング加工して製作したものなども開発した。
このカテーテルに取り付ける各種のセンサを開発している。一つはカテーテル前方を観測できる超音波イメージャであり、直径3mmで不完全ながら像を得られる段階に達した。その駆動や検出のための集積回路や切換用マイクロリレーなどを製作している。また超音波トランスジューサに用いる圧電材料PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)を微細加工する方法の研究を行い、反応性イオンエッチング(RIE)で所望の特性が得られるものを製作することができた。この他外径125μmの光ファイバ先端に薄いダイアフラムを形成した極細圧力センサ、あるいは体外で発生した磁場を検出する磁気センサをカテーテル先端に組込んだカテーテル位置のセンサなどを開発した。
この他関連する新しい圧電アクチュエータの製作法、ミミズのような蠕動運動システム、能動カテーテルの微細組立のために紫外レーザ支援CVDによる導電膜の堆積技術などについて成果を得た。
このように運動機能だけでなくセンサなども含む多機能能動カテーテルを研究し、これを実用化する研究を進めている。

Research Products

• [Publications] S.N.Wang,K.Wakabayashi,J.-F.Li and M.Esashi: "Batch Fabrication of Stacked Piezoelectric Microactuators by using Si Mold Process"Technical Digest of the Transducers'99. 10. 1762-1763 (1999)
• [Publications] B.J.Pokines,J.Tani,M.Esashi,T.Hamano and K.Mizuno: "Active Material Microactuator Arrays Fabricated with SU-8 Resin"Abstracts of HARMST'99. 94-95 (1999)
• [Publications] 芳賀洋一、江刺正喜: "マイクロマシンの最新動向と医療への応用のこれから"新医療. 272. 64-67 (1999)
• [Publications] 江刺正喜、芳賀洋一: "マイクロマシニングと低侵撃医療"電気学会誌. 199・11. 689-691 (1999)
• [Publications] K.-T.Park and M.Esashi: "A Multilink Active Catheter with Polyimide-Based Integrated CMOS Interface Circuits"J. of Microelectromechanical Systems. 8・4. 349-357 (1999)
• [Publications] 芳賀洋一、江刺正喜: "マイクロマシンの最新動向と医療への応用のこれから"新医療. 272. 64-67 (1999)
• [Publications] 江刺正喜、芳賀洋一: "マイクロマシニングと低侵撃医療"電気学会誌. 119・11. 689-691 (1999)
• [Publications] K.-T.Park and M.Esashi: "A Multilink Active Catheter with Polyimide-Based Integrated CMOS Interface Circuits"J. of Microelectromechanical Systems. 8・4. 349-357 (1999)
• [Publications] 吉田和弘、南和幸、江刺 正喜: "室温での導電性物質のレーザ支援CVD"1999年度 精密工学会秋季大会 講演論文集. 462 (1999)
• [Publications] S.Wang,J.F.Li,K.Wakabayashi,M.Esashi and R.Watanabe: "Lost Silicon Mold Process for PZT Microstructures"Advanced Materials. 11・10. 873-876 (1999)
• [Publications] T.Mineta,Y.Watanabe,S.Kobayashi,Y.Haga and M.Esashi: "Active Catheter Using Multi-Link-Joint Structure Fabricated in Silicon Wafer"電気学会論文誌E. 119-E・12. 615-619 (1999)
• [Publications] 篠原英司、南和幸、江刺正喜: "ミミズのような蠕動運動システム"電気学会論文誌E. 119-E,6. 334-339 (1999)
• [Publications] S.Wang,X.Li,K.Wakabayashi and M.Esashi: "Deep Reactive Ion Etching of Lead Zirconate Titanate Using sulfur Hexaflouride Gas"J. American Ceramic Soc.. 82・5. 1339-1341 (1999)
• [Publications] 芳賀洋一、江刺正喜: "能動カテーテル"第37回日本エム・イー学会大会. OS2-2. 28 (1999)
• [Publications] 芳賀洋一、江刺正喜: "ねじれ回転機構を持った能動カテーテル"第37回日本エム・イー学会大会. 2E3-4. 330 (1999)
• [Publications] 谷恵亮、西尾真博、芳賀洋一、江刺正喜: "能動カテーテルのための前方視リングアレイ超音波プローブの試作"第37回日本エム・イー学会大会. 2D1-5. 302 (1999)
• [Publications] 李敬峰、王詞男、若林勝裕、江刺正喜、渡辺龍三: "HIPにより低温燒結したPZT圧電セラミックスの特性"粉体粉末冶金協会講演概要集平成11年度春季大会. 3-34A. 170 (1999)
• [Publications] K.Yoshida,K.Minami and M.Esashi: "Low Temperature Deposition of Conductive Material by UV Laser CVD"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. (印刷中). (2000)
• [Publications] M.Nishio,K.Tani,Y.Haga and M.Esashi: "Preliminary Study of Integrated Ultrasonic Probe for Forward-Looking in Blood Vessel"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. (印刷中). (2000)
• [Publications] L.X.Liu,M.Nishio and M.Esashi: "A Micromachined Thermomechanical Relay"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. (印刷中). (2000)
• [Publications] T.Abe,K.Wakabayashi,X.Li and M.Esashi: "Deep RIE System for hard etching materials"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. (印刷中). (2000)
• [Publications] G.Suzuki and M.Esashi: "Planer Fabrication of Multilayer Piezoelectric Actuator by Groove Cutting and Electroplating"Proc. Of the Micro Electro Mechanical Systems'2000. 46-51 (2000)
• [Publications] Y.Haga,M.Esashi and C.Maeda: "Bending,Torsional and Extending Active Catheter Assembled Using Electroplating"Proc. Of the Micro Electro Mechanical Systems'2000. 181-186 (2000)
• [Publications] T.Mineta,T.Mitsui,T.Watanabe,S.Kobayashi,T.Haga and M.Esashi: "Batch Fabricated Flat Winding Shape Memory Alloy Actuator for Active Catheter"Proc. Of the Micro Electro Mechanical Systems'2000. 375-380 (2000)
• [Publications] 芳賀洋一、江刺正喜: "多機能能動カテーテル(第2報)"第39回日本エム・イー学会大会. (印刷中). (2000)
• [Publications] 西尾真博、藤田匡佑、芳賀洋一、江刺正喜: "血管内前方視超音波イメージャのための集積化プローブの試作"第39回日本エム・イー学会大会. (印刷中). (2000)
• [Publications] T.Katsumata,Y.Haga,K.Minami and M.Esashi: "Micromachined 125μm Diameter Ultra Miniature Fiber-Optic Pressure Sensor for catheter"電気学会論文誌E. 120-E・2. 58-63 (2000)
• [Publications] 戸津健太郎、芳賀洋一、江刺正喜: "カテーテル先端位置・姿勢検出のための磁気ベクトルセンサシステム"第39回日本エム・イー学会大会. (印刷中). (2000)