多機能能動カテーテル

2000 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 永勳 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) ; 伏見 正寛 旭光学工業(株), 研究員(研究職) ; 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って蛇のように柔らかく動く能動カテーテル、およびそれに用いる各種センサについて研究を行った。
本年度は、外径1.4mmほどのもので曲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を製作した。これはチューブ状のもので電気めっきなどの方法により一括組立できる特徴がある。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。カテーテルの外側の被覆には曲りの妨げにならず、しかもつぶれないことが要求されるため、これに適した螺旋骨格薄肉入りチューブを開発した。また外径0.5mmの線で曲る機能を持つ能動ガイドワイヤーの製作にも成功している。この他SMAのコイルで作られたアクチュエータを分布させた別の応用として、盲人用の触覚提示装置を製作した。
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直径3mmの超音波イメージャであり、その駆動のためにバイメタル式の切換用マイクロリレーなども製作している。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)で製作したシリコンを鋳型にして焼結する加工法で所望の特性が得られるものを製作することができた。他のセンサとしては外径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でカテーテル先端の位置や方向を知るセンサなどを開発した。
この他、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。これらの成果は脳血管内治療学会などに報告して共同研究者ら専門医師からの高い評価を受けた。

Research Products

• [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: "カテーテル先端の位置・姿勢を検出する磁気センサシステム"電気学会論文誌E. 120-E・5. 211-218 (2000)
• [Publications] 芳賀洋一,前田重雄,江刺正喜: "細径能動カテーテルのための螺旋骨格薄肉チューブ"電気学会論文誌E. 120-E・8/9. 426-431 (2000)
• [Publications] 芳賀洋一,江刺正喜: "形状記憶合金コイルを用いた細径能動カテーテル"電気学会論文誌E. 120-E・11. 509-514 (2000)
• [Publications] 芳賀洋一,江刺正喜: "屈曲、ねじれ、伸長能動カテーテルの電気めっきによる組み立て"電気学会論文誌E. 120-E・11. 515-520 (2000)
• [Publications] 芳賀洋一,勝間田卓,南和幸,江刺正喜: "カテーテル搭載用光ファイバ圧力センサ"計測と制御. 39・4. 292-295 (2000)
• [Publications] J.-F.Li,S.Wang,K.Wakabayashi,M.Esashi and R.Watanabe: "Properties of Modified Lead Zirconate Titanate Ceramics Prepared at Low Temperature (800℃) by Hot Isostatic Pressing"J.American Ceramic Soc.. 83・4. 955-957 (2000)
• [Publications] Y.Liu,X.Li,T.Abe,Y.Haga and M.Esashi: "A Thermomechanical Relay with Microspring Contact Array"Proc.of the Micro Electro Mechanical Systems'2001. 14. 220-223 (2001)
• [Publications] T.Mineta,T.Mitsui,Y.Watanabe,S.Kobayashi,Y.Haga and M.Esashi: "An Active Guide Wire with Shape Memory Alloy Bending Actuator Fabricated by Low Temperature Process"Technical Digest of the Transducers'01. 11. (2001)
• [Publications] L.X.Liu,M.Nishio and M.Esashi: "A Micromachined Thermomechanical Relay"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium. 17. 33-38 (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. 17. 55-60 (2000)
• [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. 17. 289-292 (2000)
• [Publications] W.Makishi,K.Iwami,Y.Haga and M.Esashi: "Pin Display Using SMA Actuator for Blind"Technical Digest of the 18th Sensor Symposium. 18. (2001)
• [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. 39. 27 (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. 39. 29 (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. 39. 107 (2000)
• [Publications] W.Makishi,K.Iwami,Y.Maruyama,Y.Haga and M.Esashi: "SMA Actuated Pin Display for Blind Aid"第17回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム講演概要集(和文速報)、. 13. 103 (2000)
• [Publications] 江刺正喜: "マイクロセンサーと能動カテーテル・ガイドワイヤーシステムの開発"第16回日本脳神経血管内治療学会 抄録集. 16. 109 (2000)
• [Publications] Y.Haga,T.Mineta Ono and M.Esashi: "Sensors Update Vol.8"H.Baltes,W.Gopel and J.Hesse. 40 (2000)