2017 Fiscal Year Annual Research Report
Three-dimensional induction of thin catheter in blood vessel using multiple beams of ultrasound
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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 / 超音波音場 / 音響放射力 / 2次元アレイトランスデューサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究により、極細カテーテルを屈曲させるのに最も厳しい条件である、音波の伝搬方向とカテーテルの屈曲方向が直交する配置条件において超音波音場を形成し、カテーテルの先端を屈曲させることに成功した。それまでに行ってきた2焦点で挟み込む音場では、音響エネルギーが分散するため、十分な変位を得る事は難しかった。そこでエネルギーの集中する単焦点音場の時空間変化を利用して屈曲させる方法を試みた。本研究では周波数1または3MHz、曲率半径120 mmで湾曲した2次元アレイトランスデューサ（256素子）を用いて外直径0.2 mm、 内直径0.05 mm、 PFA製カテーテルを2次元アレイの音軸に対して平行に置いた所、電子制御による単焦点の焦点位置の移動に伴いカテーテルは屈曲変形した。焦点の時間的な間隔は0.01 s~5 sの範囲で、空間的な間隔は0.05 mm~1.5 mmの範囲で変化させ、合計10パターンの単焦点音場を時空間分割照射することで焦点位置を移動させた。最大音圧は生体に対する安全基準を満たす370kPa-ppとした場合、音場の時空間パラメータを変化させ、最大でカテーテル外直径の3倍以上の0.7 mmの変位を得ることに成功した。
また同一特性を有する2個の2次元アレイトランスデューサ（各128素子）を用いて、異なる2方向からの照射条件を組み合わせて、カテーテルを音波の進行方向に対して逆の方向へ屈曲させる試みを行った。前期と同様の音圧設定において、焦点の時間間隔を0.5s、空間間隔を0.2 mmとした場合、カテーテルの直径程度の変位を得る事に成功した。この変位は十分に大きいとは言えないが、従来の手法では全く実現できなかった方向への変位で有り、今後音波の照射条件や空間的配置を検討して、実用化に耐える条件の導出を目指す。
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