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超音波照射により生じる骨中の圧電現象の計測と評価

研究課題

研究課題/領域番号 24360161
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関同志社大学

研究代表者

松川 真美  同志社大学, 理工学部, 教授 (60288602)

研究分担者 細川 篤  明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (00321456)
長谷 芳樹  神戸市立工業高等専門学校, 電子工学科, 准教授 (60448769)
連携研究者 長谷 芳樹  神戸市立工業高等専門学校, 電子工学科, 准教授 (60448769)
柳谷 隆彦  早稲田大学先進理工学部, 電気・情報生命工学科, 准教授 (10450652)
星野 裕信  浜松医科大学, 医学部, 准教授 (70293636)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2012年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード圧電 / 超音波 / 皮質骨 / 骨 / トランスデューサ / FDTD
研究成果の概要

MHzの超音波照射により骨中に生じる誘発電位について実験的検討を行った。その結果、10 kPa程度の超音波照射でも誘発電位が観測され、圧電性の存在が確認された。この結果は骨折治療に使用される低強度超音波法による治癒メカニズムに、圧電による電荷生成が関与する可能性を示唆している。またこの誘発電位は湿潤した骨でも観測されたほか、HApの配向量に依存しないこと、誘発電位の極性は部位に依存することを見出した。
また、圧電FDTD法を用いて、超音波伝搬による骨中電界の空間分布推定を試み、骨折の有無によって、分布が大きく変化することを確認した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Numerical simulation of piezoelectric effect of bone under ultrasound irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Hosokawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: in press

    • NAID

      210000145437

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of microstructure and water on the electrical potentials in bone induced by ultrasound irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Tsuneda, Sayaka Matsukawa, Shinji Takayanagi, Katsunori Mizuno, Takahiko Yanagigatani, Mami Matsukawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 106 号: 7 ページ: 0737041-4

    • DOI

      10.1063/1.4909546

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of the circumferential wave on the fast and slow wave propagation in small distal radius bone2014

    • 著者名/発表者名
      Isao Mano, kaoru Horii, Fuminori Fujita, Yoshiki Nagatani, Mami Matsukawa, Takahiko Otani
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 号: 7S ページ: 07KF07-07KF07

    • DOI

      10.7567/jjap.53.07kf07

    • NAID

      210000144258

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast and slow wave detection in bovine cancellous bone in vitro using bandlimited deconvolution and Prony's method2014

    • 著者名/発表者名
      Keith Wear, Yoshiki Nagatani, Katsunori Mizuno, Mami Matsukawa
    • 雑誌名

      Journal of the Acoustical Society of America

      巻: 136 号: 4 ページ: 2015-2024

    • DOI

      10.1121/1.4895668

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local ultrasonic wave velocities in trabeculae measured by micro-Brillouin scattering2014

    • 著者名/発表者名
      R.Tsubota, K.Fukui, M.Matsukawa
    • 雑誌名

      Journal of the acoustical society of America

      巻: Vol.135 号: 2 ページ: EL109-EL114

    • DOI

      10.1121/1.4862883

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The relationship between ultrasonic backscatter and trabecular anisotropic microstructure in cancellous bone2014

    • 著者名/発表者名
      C. Liu, D. Ta, F. Fujita, T. Hachiken, M. Matsukawa, K. Mizuno, W. Wang
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: Vol.115 号: 6

    • DOI

      10.1063/1.4865173

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trial of human cross-sectional imaging In vivo, using ultrasonic echo waves2013

    • 著者名/発表者名
      I.Mano, M.Matsukawa, T.Otani
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 52 号: 7S ページ: 07HF05-07HF05

    • DOI

      10.7567/jjap.52.07hf05

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical potentials in bone induced by ultrasound irradiation in the megahertz range2013

    • 著者名/発表者名
      M. Okino, S. Coutelou, K. Mizuno, T. Yanagitani, M. Matsukawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: Vol. 103 号: 10 ページ: 103701-103701

    • DOI

      10.1063/1.4819853

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An experimental study on the ultrasonic wave propagation in cancellous bone: Waveform changes during propagation2013

    • 著者名/発表者名
      F. Fujita, K. Mizuno, M. Matsukawa
    • 雑誌名

      Journal of the acoustical society of America

      巻: Vol.134 号: 6 ページ: 4775-4781

    • DOI

      10.1121/1.4824970

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of wave velocity in cortical bone by micro-Brillouin scattering technique : effect of bone tissue properties2012

    • 著者名/発表者名
      Kenji Fukui, Shinji Takayanagi, Daisuke Suga, Mami Matsukawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51 号: 7S ページ: 07GF20-07GF20

    • DOI

      10.1143/jjap.51.07gf20

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative investigation of elastic properties in a trabecula usingmicro-Brillouin scattering and scanning acoustic microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Kawabe, Fukui, Matsukawa, Granke, Saied, Grimal, Laugier
    • 雑誌名

      Journal of Acoustical Society of America, Express letter

      巻: 132 号: 1 ページ: EL54-EL60

    • DOI

      10.1121/1.4730329

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-wave propagation imaging to evaluate the structure of cancellous bone2012

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, Fujita, Mizuno, Mano, Matsukawa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency control

      巻: 59 号: 6 ページ: 1160-1166

    • DOI

      10.1109/tuffc.2012.2306

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical simulation of change in trabecular structure due to boneremodeling under ultrasound propagation2012

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa
    • 雑誌名

      J. Mech. Med. Biol.

      巻: 13 号: 01 ページ: 13500031-14

    • DOI

      10.1142/s0219519413500036

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of cortical bone layer on fast and slow waves in cancellous bone: Investigations using stratified models2012

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa, Nagatani
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 51 号: 7S ページ: 07GF19-07GF19

    • DOI

      10.1143/jjap.51.07gf19

    • NAID

      210000140991

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超音波照射によって生じる圧電効果の数値シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      細川 篤
    • 学会等名
      電子情報通信学会2015年総合大会
    • 発表場所
      草津市、立命館大学
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 骨トランスデューサから放射されるMHz域の超音波測定2015

    • 著者名/発表者名
      松川沙弥果, 常田裕子, 眞野功, 高柳真司, 松川真美
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超音波照射による骨中誘発電位の極性について2015

    • 著者名/発表者名
      常田裕子, 松川沙弥果, 真野功, 水野勝紀, 柳谷隆彦, 松川真美
    • 学会等名
      圧電材料・デバイスシンポジウム2015
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 骨の微細構造が超音波帯域の圧電性に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      常田裕子, 松川沙弥果, 眞野功, 水野勝紀, 柳谷隆彦, 高柳真司, 松川真美
    • 学会等名
      第35回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      明治大学御茶ノ水キャンパス
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超音波により励起される骨中電位の極性について2014

    • 著者名/発表者名
      常田裕子, 松川沙弥果, 眞野功, 水野勝紀, 柳谷隆彦, 高柳真司, 松川真美
    • 学会等名
      電子情報通信学会超音波研究会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2014-09-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Induced electric potentials in bone by ultrasonic irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      Mami Matsukawa
    • 学会等名
      Ultrasonics 2014 -Ultrasonic-based applications: from analysis to synthesis-
    • 発表場所
      Caparica (Lisbon, Portugal)
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polarity of piezoelectric properties in bone induced by ultrasound irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Tsuneda, Isao Mano, Elena Hernanz, Katsunori Mizuno, Takahiko Yanagitani, Shinji Takayanagi, Mami Matsukawa
    • 学会等名
      2014 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 発表場所
      Chicago USA
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 海綿骨の超音波スペクトロスコピー2013

    • 著者名/発表者名
      松川真美
    • 学会等名
      2013年第60回応用物理学会春季学術講演会(Invited)
    • 発表場所
      神奈川理工科大学
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ultrasonic wave properties of human bone marrow in femur or tibia, European Symposium on Ultrasonic Characterization of Bone2013

    • 著者名/発表者名
      S. Kawasaki, K. Fujimori, T. Kawakami, T. Mihata, M. Matsukawa
    • 学会等名
      European Symposium on Ultrasonic Characterization of Bone 2013
    • 発表場所
      University of Granada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electrical potentials in wet induced by ultrasound irradiatio2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tsuneda, M. Okino, K. Mizuno, T. Yanagitani, S. Takayanagi, M. Matsukawa
    • 学会等名
      European Symposium on Ultrasonic Characterization of Bone 2013
    • 発表場所
      University of Granada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Clinical usefulness of the fast and slow wave system to discriminate fractures at the proximal femur2013

    • 著者名/発表者名
      I. Mano, M. Matsukawa, T. Otani, Y. Yoneda, K. Horii, K. Etoh, M. Sugimoto, H. Yokota, Y. Murakami, Y. Kotoura
    • 学会等名
      European Symposium on Ultrasonic Characterization of Bone 2013
    • 発表場所
      University of Granada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] of fast wave in the initial state of wave propagation in cancellous bone2013

    • 著者名/発表者名
      F. Fujita, K. Mizuno, I. Mano, M. MatsukawaObservation
    • 学会等名
      European Symposium on Ultrasonic Characterization of Bone 2013
    • 発表場所
      University of Granada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Two wave phenomenon in a child radius model2013

    • 著者名/発表者名
      F. Fujita, K. Mizuno, I. Mano, M. Matsukawa
    • 学会等名
      2013 Joint UFFC, EFTF and PFM symposium
    • 発表場所
      Prague Congress Centre
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of Wave Propagation inside Human Body while Walking and Running-Measurement of Vibration on Body Surface and 3-D Simulation2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagatani, I. Mano, M. Matsukawa
    • 学会等名
      2013 Joint UFFC, EFTF and PFM symposium
    • 発表場所
      Prague Congress Centre
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Assessment of bone quality by quantitative ultrasound measurement2013

    • 著者名/発表者名
      I. Mano, K. Horii, M. Matsukawa
    • 学会等名
      The 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] MHz域の超音波照射による骨の誘発電位2013

    • 著者名/発表者名
      常田裕子, 沖野正裕, 水野勝紀, 柳谷隆彦, 高柳真司, 松川真美
    • 学会等名
      第33回日本骨形態計測学会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松コングレスセンター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 模擬ヒト橈骨中を伝搬する縦波超音波の実験的検討2013

    • 著者名/発表者名
      藤田文理, 八軒卓磨, 長谷芳樹, 眞野功, 水野勝紀, 松川真美
    • 学会等名
      第34回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] MHz域における骨の電気機械変換特性2012

    • 著者名/発表者名
      沖野、水野、柳谷、クテル、松川
    • 学会等名
      第33回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      千葉大学
    • 年月日
      2012-11-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Numerical investigation of reflections of fast and slow longitudinal waves at a boundary between cancellous bone and cortical bone2012

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa
    • 学会等名
      2012 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 発表場所
      Dresden Conference Center(Germany)
    • 年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Behaviour of Ultrasonic Wave Propagation in Inferior Limb of Human Body -Experimental and Numerical Investigation using 3-D Elastic Human Model2012

    • 著者名/発表者名
      Nagatani
    • 学会等名
      2012 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 発表場所
      Dresden Conference Center(Germany)
    • 年月日
      2012-10-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Bone ultrasound transducer in the MHz range2012

    • 著者名/発表者名
      Okino, Mizuno, Takayanagi, Suga, Yanagitani, Matsukawa
    • 学会等名
      2012 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 発表場所
      Dresden Conference Center(Germany)
    • 年月日
      2012-10-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effects of boundary conditions on the two wave phenomenon in cancellous bone2012

    • 著者名/発表者名
      Matsukawa, Mizuno, Nagatani
    • 学会等名
      Acoustics 2012 (Invited)
    • 発表場所
      HongKong conference center(Hong Kong)
    • 年月日
      2012-05-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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