2014 Fiscal Year Annual Research Report
中赤外レーザーを用いた生体分子振動励起による疾患選択的レーザー治療技術の開発
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24241029
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
粟津 邦男 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30324817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 克典 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20512073)
間 久直 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70437375)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザー医療 / レーザー生体相互作用 / 中赤外レーザー / 低侵襲治療 / 疾患選択的治療 / 量子カスケードレーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成25年度までの研究により、波長5.75μmのレーザーで動脈硬化プラークの選択的除去、波長5.85μmのレーザーで虫歯の選択的除去が可能なことが分かった。これらの選択的除去を実現するレーザーの条件として、短パルスおよび低繰り返し周波数のパルスが重要なことも分かった。
平成26年度は動脈硬化プラークや虫歯を選択的に除去可能な波長帯である5.8μm帯を発振可能な半導体レーザーである量子カスケードレーザーを、疾患選択的レーザー治療のための光源として検討した。量子カスケードレーザーは準連続発振方式のため、そのパルスドライバーをパルスジェネレーターで制御できるように改造し、量子カスケードレーザーを短パルス・低繰り返し周波数で駆動できるように改良を行った。生体軟組織の熱緩和時間と同等のパルス幅およびパルス間隔という条件で照射実験を行った結果、従来の量子カスケードレーザーによる照射実験に比べて有意に熱凝固層を低減させることに成功した。また、波長5.8μm帯を導光可能な中空光ファイバーカテーテルについて実験を行い、動物実験が可能な仕様まで技術を高めることができた。
消化器がんのレーザーを用いた内視鏡的粘膜下層剥離術に関しては、消化器内視鏡で使用可能な中空光ファイバーカテーテルを実装した波長10.6μmの炭酸ガスレーザーシステムを用い、ミニブタを用いた動物実験を行った。その結果、消化器内視鏡下で低侵襲に胃および食道の粘膜層切開と粘膜下層剥離を安全に行うことに成功した。
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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
動脈硬化症および虫歯の低侵襲レーザー治療に関しては、疾患選択的治療を実現する小型中赤外レーザー治療器プロトタイプの光源である量子カスケードレーザーのパルス制御を達成し、動物実験が可能な仕様まで技術を高めることができた。この量子カスケードレーザーを用いて疾患選択的な照射効果を得られるかについて現在実験が進行中であり、おおむね順調に進展している。
消化器がんの低侵襲レーザー治療に関しては、波長10.6μmの炭酸ガスレーザーと中空光ファイバーカテーテルを用いたプロトタイプ装置の動物実験での使用が行われ、その結果を元にカテーテルを中心に改良が行われた。改良された装置を用いた非臨床試験および動物実験での評価も行われ、当初計画以上に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる平成27年度は、動脈硬化プラークおよび虫歯の選択的除去に関して、平成26年度に開発した量子カスケードレーザーシステムを用いて低侵襲かつ疾患選択的な治療が実現可能かどうかin-vitroレベルの実験で検証を行う。
量子カスケードレーザーに関しては、より低侵襲な照射効果を得るためにより短いパルス幅およびより長いパルス間隔が必要であり、量子カスケードレーザー自体の高出力化が求められている。連携研究者グループの浜松ホトニクス株式会社と協力し、高出力化にむけた改良も目指す予定である。
また、動脈硬化プラークの選択的除去に関しては、レーザーシステムと血管内視鏡を統合し、観察（診断）しながらレーザー照射（治療）が可能なシステムへと改良を行い、in-vitroおよびin-vivoレベルで検証を行う。
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