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超音波による線維化臓器のコラーゲン選択的治療法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K18084
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90130:医用システム関連
研究機関東京都立大学

研究代表者

八木 一平  東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (30884150)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード線維症 / コラーゲン線維 / 超音波 / 柔軟化 / キャビテーション / 線維化 / 治療デバイス / コラーゲン選択性 / 繊維化
研究開始時の研究の概要

線維症の組織に対して超音波キャビテーションによる柔軟性の改善効果を検証する。線維症は、コラーゲン繊維の異常な蓄積により臓器が弾性を失い、生命機能を低下する疾患群である。これは先進国の死因の45%に関連があり、根本的な治療薬がない未解決の医療問題である。一方、超音波により発生するキャビテーション現象は、ミクロな気泡の膨張・収縮過程で局所的に高圧場を生み出す。本現象を利用して体内のコラーゲン線維を機械的に切断する事により、組織の柔軟性を回復させる。本研究を通じて線維症の新たな治療法を提案し、世界初となる体外・低侵襲治療デバイスの実現を図る。

研究成果の概要

治療デバイスの試作と動物組織による原理検証が完了し、組織レベルでの検証目標が達成されました。これ以降の動物実験の実施は本研究課題の範囲を逸脱しているため、前年度応募により本研究期間を1年間繰り上げして、2023年度より科研費基盤Bにおいて、後続の研究を進めたいと考えています。 研究成果および関連研究は、査読付き論文5報、解説記事2報、国際会議2件、国内学会10件を通じて報告されました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、電気工学的手法を用いた低侵襲治療を開発し、線維化治療の新しいアプローチを提供しました。これにより、患者の負担を軽減し、治療効果の向上が期待されます。具体的には、超音波によるキャビテーションや加熱・牽引技術で組織の柔軟性を改善し、機能回復を促進します。また、難治性食道狭窄の治療に応用し、治療デバイスの効果を豚の食道組織で確認しました。これにより、患者の生活の質向上や医療費削減が見込まれます。研究成果は広く報告され、国際特許出願も行われており、技術の普及と進展が期待されます。この研究は線維化治療に革新的な進展をもたらし、多くの患者に貢献する可能性があります。

報告書

(3件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] 超音波治療の技術動向2023

    • 著者名/発表者名
      YAGI Ippei
    • 雑誌名

      電気学会誌

      巻: 143 号: 7 ページ: 408-411

    • DOI

      10.1541/ieejjournal.143.408

    • ISSN
      1340-5551, 1881-4190
    • 年月日
      2023-07-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanical changes in fibrous tissue exposed to non-convergent ultrasound2023

    • 著者名/発表者名
      Ippei Yagi, Kazuki Koike, Satoshi Uchida
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 18(9) 号: 9 ページ: 1482-1486

    • DOI

      10.1002/tee.23866

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergistic effects of heating and traction during fibrous tissue elongation2023

    • 著者名/発表者名
      YAGI Ippei、KOIKE Kazuki、UCHIDA Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 18 号: 2 ページ: 22-00379-22-00379

    • DOI

      10.1299/jbse.22-00379

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlation between Mechanical Properties and Collagen Degeneration in Fibrous Tissue2023

    • 著者名/発表者名
      Ippei Yagi, Kazuki Koike, Eiko Kato, Satoshi Uchida, Takaaki Kakihana, Hironori Sunakawa
    • 雑誌名

      45th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society

      巻: - ページ: 1257-1261

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 線維症治療を目指して -超音波キャビテーションの可能性-2021

    • 著者名/発表者名
      八木一平
    • 雑誌名

      静電気学会誌

      巻: Vol.45, No.3 ページ: 98-99

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Basic study of dielectric properties of cancer cells by dielectrophoretic velocimetry2021

    • 著者名/発表者名
      Yutong Guo,Ippei Yagi,Satoshi Uchida,Fumiyoshi Tochikubo,Masayo Takano,Yoshikazu Wakizaka,Takaharu Enjoji
    • 雑誌名

      Electron Comm Jpn.

      巻: 104 号: 2

    • DOI

      10.1002/ecj.12318

    • NAID

      210000178462

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Basic verification of cancer cell separation characteristics in a dielectrophoretic device using microcylindrical electrodes2021

    • 著者名/発表者名
      Hideo Miyamukai, Ippei Yagi, Satoshi Uchida, Masayo Takano, Yoshikazu Wakizaka, Takaharu Enjoji
    • 雑誌名

      Electron Comm Jpn.

      巻: 104 号: 4

    • DOI

      10.1002/ecj.12328

    • NAID

      210000178592

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 線維症病変の新規治療技術の検討2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤廉, 加藤英子, 八木一平, 内田諭, 砂川弘憲, 柿花隆昭
    • 学会等名
      2023年度静電気学会春期講演会, 2023-3
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 局所加熱による線維性組織の機械特性変化2023

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 加藤英子, 八木一平, 内田諭
    • 学会等名
      2023年度静電気学会春期講演会, 2023-3
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 加熱・牽引による線維性組織の柔軟・伸長効果,2022

    • 著者名/発表者名
      八木一平, 小池一輝, 内田諭
    • 学会等名
      第54回日本結合組織学会学術大会, O2-2, P37, 2022-6
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 加熱・牽引による線維性組織の柔軟化の検討2022

    • 著者名/発表者名
      八木一平, 小池一輝, 内田諭
    • 学会等名
      第 61 回日本生体医工学会大会, O1-2-2-5, 2022-6
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 808 nm 半導体レーザー加熱による線維性組織の熱変性特性,2022

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 八木一平, 内田諭
    • 学会等名
      第 46 回静電気学会全国大会, 8pC-2, 2022-9
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 線維性組織における機械特性とコラーゲン変性の関係2022

    • 著者名/発表者名
      八木一平, 小池一輝, 加藤英子, 内田諭, 柿花隆昭, 砂川弘憲
    • 学会等名
      第33回バイオフロンティア講演会, 1C06, 2022-12
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 線維性組織における熱および牽引の相乗効果の検討2022

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 内田諭, 八木一平
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会総合大会, A-4-3, 2022-3
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 線維性組織における熱および牽引の相乗効果の検討2022

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 内田諭, 八木一平
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Softening connective tissue using ultrasound cavitation2021

    • 著者名/発表者名
      Ippei Yagi, Satoshi Uchida
    • 学会等名
      20th Annual International Symposium for Therapeutic Ultrasound
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音波キャビテーションによる軟部組織の柔軟化(Ⅲ)コラーゲン変性の要素検討2021

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 内田諭, 八木一平
    • 学会等名
      電子情報通信学会 超音波研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] コラーゲン分解装置およびコラーゲン分解装置の作動方法2022

    • 発明者名
      八木一平
    • 権利者名
      八木一平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 超音波と特定波長の照射による軟部組織コラーゲンの選択的分解方法2021

    • 発明者名
      八木一平
    • 権利者名
      八木一平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-102278
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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