ナノ・マイクロバブルを用いた遺伝子・癌治療のためのシミュレーション技術の開発

• 研究課題/領域番号: 22656047
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 高比良 裕之 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80206870)
• 連携研究者: 小玉 哲也 東北大学, 医工学研究科, 教授 (40271986)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,410千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: 流体工学 / ナノ・マイクロバブル / 治療性分子 / 衝撃波 / 液体ジェット / 流対工学 / 音響性リポソーム / Ghost Fluid法 / 表面張力 / 力積 / シミュレーション / 拡散抵抗 / 動的表面張力

研究概要

気泡崩壊を用いた遺伝子治療技術の開発のために,圧力変動下における音響性リポソームの力学に関する実験とその解析モデルの構築,境界要素法またはGhost Fluid法による生体壁近傍での気泡崩壊に関する数値解析,気泡崩壊に伴う治療性分子の輸送シミュレーションを行った.その結果,リン脂質分子層の離脱による表面張力の変化が,気泡の半径変化を決定する重要な因子であること,生体壁面の変位速度は,気泡崩壊時の衝撃波による壁面での力積と強い相関があること,分子の輸送を促進するには,気泡崩壊時の液体ジェットにより形成される渦流れの利用が有効であることが示された.

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Simulations for Drug Delivery with Bubble Collapse Induced by a Shock Wave (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kuzutani, Y. Jinbo and H. Takahira
  • 雑誌名: Proc. the Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference 巻: No.FR04-001 ページ: 2-2
• [雑誌論文] 生体壁近傍における衝撃波と気泡との干渉に関する数値解析(生体表面の特性が気泡崩壊に及ぼす影響) (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 巻: No.7E34(CD-ROM) ページ: 2-2
• [雑誌論文] 生体壁近傍における衝撃波と気泡との干渉に関する数値解析(生体表面の特性が気泡崩壊に及ぼす影響) (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 雑誌名: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 巻: No.7E34(CD-ROM)
• [雑誌論文] Numerical Simulations for Drug Delivery with Bubble Collapse Induced by a Shock Wave (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kuzutani
  • 雑誌名: Proceedings of the Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference 巻: No.FR04-001(USB-flash)
• [雑誌論文] Shock Wave-Bubble Interaction near Soft and Rigid Boundaries during Lithotripsy : Numerical Analysis by the Improved Ghost Fluid Method (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, T. Kodama and H. Takahira
  • 雑誌名: Physics in Medicine and Biology 巻: Vol.56 ページ: 6421-6440
  • NAID: 120003340672
  • 査読あり
• [雑誌論文] 衝撃波と気泡との干渉による薬剤輸送に関する数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎, 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本機械学会2011年度年次大会講演論文集 巻: No.J052023(DVD-ROM) ページ: 5-5
• [雑誌論文] Effects of Phospholipid Layers on the Motion of Microbubbles under Pressure Variations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka and H. Takahira
  • 雑誌名: Proc. ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 巻: AJK2011-33011 ページ: 8-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] 圧力変動下でのリン脂質に覆われたマイクロバブルの挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹, 小林一道, 高比良裕之
  • 雑誌名: 混相流-混相流研究の進展- 巻: Vol.24 ページ: 559-566
  • NAID: 10028049646
  • 査読あり
• [雑誌論文] 気泡崩壊に伴う物質輸送に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎, 高比良裕之, 神保佳典
  • 雑誌名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会講演論文集 巻: No.114-1
• [雑誌論文] 三次元境界要素法を用いた振動圧力場における弾性管内での気泡挙動に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典, 木村憲太, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会講演論文集 巻: No.114-1
• [雑誌論文] Effects of Phospholipid Layers on the Motion of Microbubbles under Pressure Variations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka
  • 雑誌名: Proceedings of ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 巻: (USB-flash(AJK2011-33011))
  • 査読あり
• [雑誌論文] 衝撃波と気泡との干渉による薬剤輸送に関する数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎
  • 雑誌名: 日本機械学会2011年度年次大会講演論文集 巻: No.J052023(DVD-ROM)
• [雑誌論文] Shock Wave-Bubble Interaction near Soft and Rigid Boundaries during Lithotripsy : Numerical Analysis by the Improved Ghost Fluid Method (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kobayashi
  • 雑誌名: Physics in Medicine and Biology 巻: 56 号: 19 ページ: 6421-6440
  • DOI: 10.1088/0031-9155/56/19/016
  • 査読あり
• [雑誌論文] 三次元境界要素法を用いた振動圧力場における弾性管内での気泡挙動に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 雑誌名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会講演論文集 巻: 114-1
• [雑誌論文] 気泡崩壊に伴う物質輸送に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎
  • 雑誌名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会講演論文集 巻: 114-1
• [雑誌論文] 圧力変動下でのリン脂質に覆われたマイクロバブルの挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹
  • 雑誌名: 混相流-混相流研究の進展- 巻: 24-5 ページ: 559-566
  • 査読あり
• [雑誌論文] 三次元境界要素法を用いた弾性変形する管内部での気泡崩壊に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本機械学会第88期流体工学部門講演会講演論文集 巻: No.10-16 ページ: 135-136
• [雑誌論文] 気泡崩壊によるゼラチン壁面損傷に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典, 小林一道, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本混相流学会年会講演会2010講演論文集 巻: Vol.1 ページ: 410-411
• [雑誌論文] 圧力変動下でのリン脂質に覆われたマイクロバブルの挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹, 小林一道, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本混相流学会年会講演会2010講演論文集 巻: Vol.1 ページ: 402-403
  • NAID: 10028049646
• [雑誌論文] 圧力変動下でのリン脂質に覆われたマイクロバブルの挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹
  • 雑誌名: 日本混相流学会年会講演会2010講演論文集 巻: 1 ページ: 402-403
• [雑誌論文] 気泡崩壊によるゼラチン壁面損傷に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 雑誌名: 日本混相流学会年会講演会2010講演論文集 巻: 1 ページ: 410-411
• [雑誌論文] 三次元境界要素法を用いた弾性変形する管内部での気泡崩壊に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 雑誌名: 日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集 巻: 10-16 ページ: 135-136
• [学会発表] Numerical Simulations for Drug Delivery with Bubble Collapse Induced by a Shock Wave (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kuzutani
  • 学会等名: The Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Songdo Conversia Center, Incheon, Korea
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Numerical Simulations for Drug Delivery with Bubble Collapse Induced by a Shock Wave (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kuzutani
  • 学会等名: The Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Songdo Conversia Center Incheon, Korea
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 生体壁近傍における衝撃波と気泡との干渉に関する数値解析(生体表面の特性が気泡崩壊に及ぼす影響) (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 豊中市,大阪大学
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] 生体壁近傍における衝撃波と気泡との干渉に関する数値解析(生体表面の特性が気泡崩壊に及ぼす影響) (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 豊中市大阪大学
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] 衝撃波と気泡との干渉による薬剤輸送に関する数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京都,東京工業大学
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 衝撃波と気泡との干渉による薬剤輸送に関する数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京都東京工業大学
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Effects of Phospholipid Layers on the Motion of Microbubbles under Pressure Variations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanaka
  • 学会等名: ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011
  • 発表場所: 浜松市,アクトシティ浜松
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Effects of Phospholipid Layers on the Motion of Microbubbles under Pressure Variations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka
  • 学会等名: ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011
  • 発表場所: 浜松市アクトシティ浜松
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] 気泡崩壊に伴う物質輸送に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会
  • 発表場所: 京都市,京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] 気泡崩壊に伴う物質輸送に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 葛谷健士郎
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] 三次元境界要素法を用いた振動圧力場における弾性管内での気泡挙動に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会
  • 発表場所: 京都市,京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2011-03-19
• [学会発表] 三次元境界要素法を用いた振動圧力場における弾性管内での気泡挙動に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第86期定時総会講演会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2011-03-19
• [学会発表] 三次元境界要素法を用いた弾性変形する管内部での気泡崩壊に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本機械学会第88期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 米沢市,山形大学
  • 年月日: 2010-10-31
• [学会発表] 三次元境界要素法を用いた弾性変形する管内部での気泡崩壊に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山形県米沢市
  • 年月日: 2010-10-31
• [学会発表] 気泡崩壊によるゼラチン壁面損傷に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2010
  • 発表場所: 浜松市,静岡大学
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] 圧力変動下でのリン脂質に覆われたマイクロバブルの挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2010
  • 発表場所: 浜松市,静岡大学
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] 圧力変動下でのリン脂質に覆われたマイクロバブルの挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中佑樹
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2010
  • 発表場所: 静岡県浜松市
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] 気泡崩壊によるゼラチン壁面損傷に関する数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2010
  • 発表場所: 静岡県浜松市
  • 年月日: 2010-07-19