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フレキシブル超音波アレイによる体表面貼り付け型細胞デリバリーシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H02107
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用システム
研究機関東京農工大学

研究代表者

桝田 晃司  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60283420)

研究分担者 丸山 一雄  帝京大学, 薬学部, 特任教授 (30130040)
鈴木 亮  帝京大学, 薬学部, 教授 (90384784)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワード音響放射力 / アレイトランスデューサ / 超音波 / 微小気泡 / 治療用細胞 / リンパ球 / 超音波音場 / トランスデューサ / Tリンパ球 / CD8陽性Tリンパ球 / 多分岐型流路 / 凝集体 / フレキシブルアレイ
研究成果の概要

免疫細胞療法などに応用するため、細胞の周囲に微小気泡を付着させた凝集体を形成し、音響放射力を利用して細胞を血流中で運搬するための技術を開発した。流体中の凝集体に対して様々な方向から超音波音場を照射することで凝集体を制御できることを、実験結果を中心に示した。細胞への損傷に関しては、超音波照射のエネルギーだけでなく、音圧値も支配的であることが分かった。超音波による凝集体の捕捉の理論モデルの構築、および実験結果との比較について検討した。さらに、体表上における音源の設置位置の優先順位を表示させた。実際の人体の体表面の情報を用いて、音源の接触範囲に対する治療計画ソフトウェアを開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

治療のために特別に調製した細胞、例えば活性化したNK細胞を患者に注入する治療法では、患者に対する副作用が少ないため、外科手術・化学療法・放射線療法に次ぐガン治療として注目されている。しかし血行性に輸注された細胞は基本的に全身に拡散するため、固形ガンなどの標的部位への集積効率には限界があることが問題である。そのため、本研究によって目的の細胞を標的部位に能動的に送達することができれば、注入量に対する効率を飛躍的に向上させることが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Detaching thin catheter from adhesion on blood vessel wall using acoustic radiation force with solid vibration2020

    • 著者名/発表者名
      Junya Takano, Yutaro Kobayashi, Hidetaka Ushimizu, Kansai Okadome, Takashi Mochizuki, and Kohji Masuda
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SK ページ: SKKE22-SKKE22

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab8f0a

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Viability validation of therapeutic cells according to surrounded amount of microbubbles and ultrasound exposure condition2019

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Seki, Takuya Otsuka, Riki Oitate, Kohji Masuda , Johan Unga, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SG ページ: SGGE13-SGGE13

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab19ab

    • NAID

      210000156435

    • URL

      https://pure.teikyo.jp/en/publications/0b4c39ad-d3e4-4ff7-a9b2-535f6848e66b

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Acoustic field sweeping for active induction of bubble-surrounded T-cells2018

    • 著者名/発表者名
      Oitate Riki、Otsuka Takuya、Seki Masakazu、Furutani Asuka、Mochizuki Takashi、Masuda Kohji、Suzuki Ryo、Maruyama Kazuo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 7 ページ: 07LF10-07LF10

    • DOI

      10.7567/jjap.57.07lf10

    • NAID

      210000149347

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] -その11- 超音波の音響放射力を微小物体の動きで調べる2018

    • 著者名/発表者名
      MASUDA Kohji
    • 雑誌名

      超音波医学

      巻: 45 号: 2 ページ: 187-190

    • DOI

      10.3179/jjmu.JJMU.T.11

    • NAID

      130006496684

    • ISSN
      1346-1176, 1881-9311
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 音響放射力を利用した微小気泡および細胞の生体内デリバリーを目指して2018

    • 著者名/発表者名
      MASUDA Kohji、HOSAKA Naoto、DEMACHI Fumi、MIYAZAWA Shinya、SAWAGUCHI Toi、NATSUME Kaoru、MOCHIZUKI Takashi
    • 雑誌名

      超音波医学

      巻: 45 号: 2 ページ: 167-172

    • DOI

      10.3179/jjmu.JJMU.R.88

    • NAID

      130006496704

    • ISSN
      1346-1176, 1881-9311
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 音響放射力を利用した微小気泡及び細胞の生体内デリバリーを目指して2018

    • 著者名/発表者名
      桝田晃司、保坂直斗、出町文、宮澤慎也、澤口冬威、夏目薫、望月剛
    • 雑誌名

      超音波医学

      巻: 45 ページ: 167-172

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] B モードとドプラモードの両方に対応した血管分岐構造を有する超音波ファントムの製作2017

    • 著者名/発表者名
      木村允俊、片井拓弥、鈴木俊哉、山下智己、望月剛、桝田晃司、絵野沢伸
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 55 ページ: 258-266

    • NAID

      130006581885

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Validation of tracking performance of cell-bubble aggregation versus variation of acoustic field2017

    • 著者名/発表者名
      Riki Oitate, Akie Shimomura, Hikaru Wada, Takashi Mochizuki, Kohji Masuda, Yusuke Oda, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 7 ページ: 07JF25-07JF25

    • DOI

      10.7567/jjap.56.07jf25

    • NAID

      210000148087

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Three-dimensional measurement of tip position of catheter in ultrasound volume through time-series analysis of microbubble dispersion2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Kanda, Tatsuya Saito, Hidetaka Ushimizu, Kohji Masuda
    • 学会等名
      The 2019 Biomedical Engineering International Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional extension of blood vessel network by combining multiple ultrasound volumes from different directions2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Katai, Ikumu Yasuda, Kosuke Watanabe, Kansai Okadome, Yoshihiro Edamoto, Shin Enosawa, and Kohji Masuda
    • 学会等名
      IEEE Engineering in Medicine and Biology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微小気泡-細胞凝集体の能動制御のための微小気泡破壊率の音波パラメータ依存性2019

    • 著者名/発表者名
      野﨑浄信、古谷飛鳥、桝田晃司、鈴木亮、丸山一雄
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第31 回関東甲信越地方会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical analysis of retention distribution of bubble surrounded cells with tempo spatial division emission2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Otsuka, Masakazu Seki , Kiyonobu Nozaki, Takumi Chikaarashi, Ryota Akutsu, Johan Unga, Kazuo Maruyama , Ryo Suzuki, and Kohji Masuda
    • 学会等名
      40th Ultrasound Electronics Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超音波音場形状に対する細胞-微小気泡凝集体の捕捉効果とその解析2019

    • 著者名/発表者名
      大塚拓也、関政和、追立理喜、桝田晃司、Johan Unga、鈴木亮、丸山一雄
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第92回学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Experimental study for active control of bubble- surrounded cells by acoustic radiation force with considering optimal production and cell viability2018

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda, Takuya Otsuka, Masakazu Seki, Riki Oitate, Johan Unga, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 学会等名
      iEEE International Ultrasound Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional extension of blood vessel network based on extraction of blood vessel shape and the tree- structured analysis in ultrasound volume2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Katai, Ikumu Yasuda, Mitsutoshi Kimura, Yoshihiro Edamoto, and Kohji Masuda
    • 学会等名
      Ultrasound Electronics Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Viability validation of therapeutic cells according to surrounded amount of microbubbles and ultrasound exposure condition2018

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Seki, Takuya Otsuka, Riki Oitate, Kohji Masuda, Johan Unga, Ryo Suzuki, Kazuo Maruyama
    • 学会等名
      Ultrasound Electronics Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fluorescent observation of microbubble behavior according to time division emission of multiple focal points considering blood vessel shape2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyonobu Nozaki ,Asuka Furutani, Kosuke Watanabe, Takuya Katai, Kohji Masuda, Johan Unga, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 学会等名
      Ultrasound Electronics Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音波ボリュームデータより再構成された3次元血管網構造の解析とCTデータとの比較2018

    • 著者名/発表者名
      安田育武,片井拓弥,木村允俊,小野木真哉,枝元良広,桝田晃司
    • 学会等名
      日本コンピュータ外科学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 血管分岐形状を利用した血管網の 3 次元拡張法の開発と超音波-CT 間の比較2018

    • 著者名/発表者名
      片井 拓弥,安田 育武,木村 允俊,山下 智己,小野木 真哉, 望月 剛,桝田 晃司,枝元 良広,絵野沢 伸
    • 学会等名
      日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Active control of micro objects in blood vessel by forming tempo-spatial variation of acoustic field2018

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda, Toshiya Suzuki, Riki Oitate, Hidetaka Ushimizu, Asuka Furutani, and Takashi Mochizuki
    • 学会等名
      World Congress of Medical Physics and Biomedical Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音波ボリューム中の血管分岐部の特徴を利用した 3 次元血管網の空間的拡張とその評価2017

    • 著者名/発表者名
      片井拓弥、木村允俊、山下智己、小野木真哉、望月剛、桝田晃司、枝元良広、篠崎雅史
    • 学会等名
      第26回日本コンピュータ外科学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 音響放射力による微小物体の血管内誘導のための超音波直交 2 断面のフィードバックと血管追従2017

    • 著者名/発表者名
      川本祥太郎、和田義久、木村允俊、小野木真哉、望月剛、桝田晃司
    • 学会等名
      第26回日本コンピュータ外科学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bモードとドプラモードの両方に対応した血管分岐構造を有する超音波ファントムの製作2017

    • 著者名/発表者名
      木村允俊、片井拓弥、鈴木俊哉、山下智己、望月剛、桝田晃司、絵野沢伸
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 血管分岐点の空間分布を利用した3次元血管網の拡張と連結評価2017

    • 著者名/発表者名
      片井拓弥、山下智己、望月剛、桝田晃司
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第90回学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 音響放射力分布の時間変化を利用したナノバブルの局所的濃度操作法の実験的検証2017

    • 著者名/発表者名
      古谷飛鳥、和田洸、鈴木俊哉、追立理喜、望月剛、桝田晃司、Johan Unga、小田雄介、鈴木亮、丸山一雄
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第90回学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bモード及びドプラモードボリューム中の3次元血管構造の比較検証のためのファントムの製作2017

    • 著者名/発表者名
      木村允俊、山下智己、望月剛、桝田晃司、絵野沢伸
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第90回学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 音場分布の空間移動に対する細胞-微小気泡凝集体の挙動観測とその解析2017

    • 著者名/発表者名
      追立理喜、下村明栄、和田洸、望月剛、桝田晃司、小田雄介、鈴木亮、丸山一雄
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 東京農工大学 大学院生物システム応用科学府 桝田研究室

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~masuda

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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