2016 Fiscal Year Research-status Report
超音波マルチビームによる生体内極細カテーテルの3次元誘導
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15K12116
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
桝田 晃司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60283420)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 極細カテーテル / 2次元アレイ / 音場分布 / 音響エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、最大256素子を有する超音波2次元アレイトランスデューサによって設計された音響放射力分布の時空間変化を利用して、生体の血管内での極細カテーテルの屈曲制御の実現を目指している。具体的には、各素子を駆動する電圧の位相制御によって、超音波音場の空間的分布を形成し、その形状を音波の照射範囲内で移動させる。直径0.2mmのPFA製カテーテルに対し、最大音圧250kPa-ppの音場分布を与え、最小ステップ時間10msで変化させ、水中にてカテーテルの動作を検証する実験系を構築した。当該年度は、位相を反転させた2焦点による平面的な屈曲制御と、リング状音場による3次元的な屈曲制御について検討した。まず前者では、音波の照射／非照射の時間割合であるDuty比を設定して変化させることにより、音響エネルギーの変化を定量的に設定できるようにした。実験の結果、カテーテルの屈曲方向に生じた音響エネルギー差が変位に比例することが分かった。また後者では、リング状音場が移動する方向に合わせて、カテーテルが3次元的に変位することを、2方向から捉えたカメラの同時計測により確認した。さらに音圧勾配の最大値に比例して、カテーテルの変位が変化することを確認した。ただし、最大変位は0.5mm以下であり（カテーテルの直径の倍程度）、生体応用を考えると十分な大きさとは言えないため、次年度は更に大きな変位を得るために、音場分布の形成方法やステップ時間の最適化などが必要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カテーテルの形状に合わせて設計した音場を形成することに成功したこと、極細カテーテルの3次元変位を確認したことが挙げられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは単一の超音波トランスデューサを用いてきたが、今後は複数のトランスデューサの連携により、より複雑かつ自由度の高い音場を形成し、様々なカテーテル屈曲方法を試行する。現状では周波数の異なる64chのトランスデューサを3個、128chのトランスデューサ1個、256chのトランスデューサ2個を有しており、様々なバリエーションが考えられる。
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