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強力集束超音波治療におけるキャビテーションの力学的作用に関する数値解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K06170
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関日本大学

研究代表者

沖田 浩平  日本大学, 生産工学部, 准教授 (20401135)

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
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードキャビテーション / 医用超音波 / 気泡力学 / 流体工学 / バイオ流体力学
研究成果の概要

キャビテーションを援用した強力集束超音波治療を対象に,高度な物理モデルを導入した高精度なシミュレーションを実現するためのソフトウェアアプリケーションを開発した.これにより,様々な現象やパラメータがキャビテーション気泡群の空間分布に与える影響について明らかにすることができた.また,高効率で安全な治療のため,キャビテーション気泡群の崩壊によって生じる高圧力を局所的に得るための超音波照射条件に関する知見を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

キャビテーション気泡の界面における熱・物質移動や気泡の並進運動といったミクロな物理現象や様々な物性が,マクロな集束超音波音場におけるキャビテーション気泡群の空間分布とその崩壊に与える影響に関する知見は,キャビテーションを援用した集束超音波治療の安全性の向上と高効率化において学術的に重要であり,本研究で開発されたソフトウェアアプリケーションは次世代の医用超音波技術の開発に貢献するものである.

報告書

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

    (15件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Effects of breast structure on high-intensity focused ultrasound focal error2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Okita, Ryuta Narumi, Takashi Azuma, Hidemi Furusawa, Junichi Shidooka, Shu Takagi and Yoichiro Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Therapeutic Ultrasound

      巻: 6:4 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40349-018-0111-9

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical study on growth and collapse of cloud cavitation in a focused ultrasound field2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Okita
    • 雑誌名

      Proc. Mtgs. Acoust.

      巻: 34 ページ: 020002-020002

    • DOI

      10.1121/2.0000907

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of Collapse of Cavitation Bubble Cloud on Erosion of Solid Surface in Hydraulic Machinery2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Okita, Yuusuke Miyamoto, Teruyuki Furukawa, Shinobu Nagura, Shu Takagi, Hiroharu Kato
    • 雑誌名

      Proceedings of the 10the Symposium on Cavitation(CAV2018)

      巻: - ページ: 542-545

    • DOI

      10.1115/1.861851_ch103

    • ISBN
      9780791861851
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 超音波によるバブルリポソームの制御に関するシミュレーション手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      速水 尚,伊井仁志,沖田浩平,高木 周
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 36 ページ: 93-100

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 強力集束超音波による低侵襲治療HIFUシミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      沖田浩平
    • 雑誌名

      超音波テクノ

      巻: 29 ページ: 13-17

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of rectified diffusion on the growth of ca vitation bubble clouds in a focused ultrasound field2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Okita
    • 学会等名
      10th International Conference on Multiphase Flow, ICMF 2019, Rio de Janeiro, Brazil, May 19-24
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 集束超音波音場に生じるクラウドキャビテーションの成長と崩壊に関する数値解析2018

    • 著者名/発表者名
      沖田浩平
    • 学会等名
      キャビテーションに関するシンポジウム(第19回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波水槽内の反射を低減させる吸音材表面の加工法についての検討2018

    • 著者名/発表者名
      中村裕志,大谷修司,沖田浩平,葭仲潔,佐々木明,小関義彦
    • 学会等名
      第17回日本超音波治療研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 集束超音波治療に対するシミュレーション技術開発2018

    • 著者名/発表者名
      沖田浩平
    • 学会等名
      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical Study on Growth and Collapse of Cloud Cavitation in a Focused Ultrasound Field2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Okita
    • 学会等名
      21st International Symposium on Nonlinear Acoustics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Collapse of Cavitation Bubble Cloud on Erosion of Solid Surface in Hydraulic Machinery2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Okita, Yuusuke Miyamoto, Teruyuki Furukawa, Shinobu Nagura, Shu Takagi, Hiroharu Kato
    • 学会等名
      The 10the International Symposium on Cavitation (CAV2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Simulation of Cavitation-enhanced HIFU Therapy2017

    • 著者名/発表者名
      K. Okita, S. Takagi, Y. Matsumoto
    • 学会等名
      19h International Conference on Finite Elements in Flow Problems - FEF 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiscale simulations for fluid structure interaction problems with biomedical applications2017

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, K. Shimizu, S Ii, K. Sugiyama, K Okita
    • 学会等名
      The 4th Symposium on Fluid-Structure-Sound Interactions and Control
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influence of cavitation bubble growth by rectified diffusion on cavitation-enchanced HIFU2017

    • 著者名/発表者名
      K. Okita, K. Sugiyama, S. Takagi, Y. Matsumoto
    • 学会等名
      70th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 集束超音波治療におけるキャビテーション気泡の成長と加熱効率2017

    • 著者名/発表者名
      沖田浩平,杉山和靖,髙木周,松本洋一郎
    • 学会等名
      日本流体力学年会2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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