2014 Fiscal Year Annual Research Report
非侵襲脳動脈瘤治療への道を開く外部磁場駆動型医療マイクロ構造体の実現
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23656178
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
光石 衛 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90183110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉田 直彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70372406)
原田 香奈子 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80409672)
森田 明夫 日本医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60302725)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 手術ロボット / マイクロロボット / 外部磁場 / 制御 / 低侵襲手術 / 動脈瘤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
手術ロボットやカプセル内視鏡に続くイノベーションとして，血管内などの体内を移動して治療を行う外部磁場誘導型マイクロ構造体というコンセプトを提案した．
血流を模擬した流れの中にあるマイク構造体を制御するため，血液の流速やレイノルズ数，マイクロ構造体に働く揚力，浮力，重力，抗力を考慮して，ロボットに与える磁力を決定するための理論について研究した．複雑に入り組んだ血管などのネットワークの中でマイクロ構造体をターゲットまで正確に誘導するためには，血管などの分岐点にて適切な経路選択を行うことが不可欠である．そこで，システムや制御を簡便にするため，血管壁に沿ってマイクロ構造体を誘導する手法を提案した．
提案する手法の有用性を示すため，Maxwell CoilとHelmholtz Coilを組み合わせた2軸コイルを製作した．また，コイル内に血管を模擬した内径3 mmの流路を配置し，グルコース液を0.3 m/sの速度で流す設計とした．流路内にはネオジウム磁石で製作した1 mmの球形のマイクロ構造体を配置し，CCDカメラを用いてリアルタイムに観察しながらその動きを外部磁場により制御した．
一分岐の流路を用いて，分岐角度0度，30度，45度について，経路選択の実験を行った．実験の結果，30度の場合は10 回の試行中9 回で分岐選択に成功し，45度の場合は10 回の試行中5 回で分岐選択に成功した．成功率を上げるためには，応答性の向上が不可欠である．これらの研究実績は，複雑な血管ネットワークでの分岐選択制御の基礎となると期待される．
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