多機能能動カテーテル

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10359001
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 江刺 正喜 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468)
• 研究分担者: 伏見 正寛 旭光学工業(株), 研究開発部, 研究員(研究職) ; 高橋 明 東北大学, 医学部, 教授 (40301048) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138) ; 芳賀 洋一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00282096) ; 南 和幸 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (00229759)
• キーワード: 能動カテーテル / 形状記憶合金アクチュエータ / 集積回路 / 超音波内視鏡 / 1-3コンポジット / 圧電セラミック / PZT / 光ファイバ圧力センサ

研究概要

半導体微細加工技術を応用し、血管内を蛇のように動き脳内のような到達しにくい部位に診断や治療の器具を導入できる能動カテーテルを開発している。これは運動要素(アクチュエータ)が多数分布し自由度の多い動きをするものであり、形状記憶合金の働きで曲がる能動カテーテルを研究し、直径1mm程度に極細化したり、ねじれる機能を持たせたりする改良を進めた。各部を分布した多数のアクチュエータを動かすために通信・制御用の集積回路を内蔵させ、3本の共通線で多重通信させ動作させることにも成功した。
能動カテーテル先端に超音波内視鏡(イメージャ)を形成し、血管内で直接前方を観察する視覚機能を持たせるため、電子走査式血管内超音波内視鏡を開発した。直径3mm程の太さでその基本動作を確かめることができた。その改良を進めると共にその駆動や検出のための集積回路を製作している。これに用いる超音波トランスジューサには、圧電材料の微細な柱をポリマーで埋めた1-3コンポジットと呼ばれる複合材料が必要である。このため微細加工したシリコン基板を鋳型にしてPZT(チタン酸ジノレコン酸鉛)の圧電セラミックスを等方的加圧下で焼結する方法を開発した。
カテーテルの内側のチューブを通して入れられる、外径120μmの極細光ファイバ圧カセンサを開発した。半導体微細加工によるダイアフラムを光ファイバ先端に形成し、圧力によるその変形を光の干渉で検出する。
このように運動機能だけでなくセンサなども含む多機能能動力テーテルを研究し、これを実用化する研究を進めている。

研究成果

• [文献書誌] S.Wang,J.F.Li,X.Li and M.Esashi: "Processing of PZT Microstructures" Sensors and Materials. 10・6. 375-384 (1998)
• [文献書誌] S.Wang,J.F.Li,R.Watanabe and M.Esashi: "Fabrication of Lead Zirconate Titanate Microrods for 1-3 Piezocomposites Using Hot Isostatic Pressing with Silicon Molds" J.American Ceramic Soc.82・1. 213-215 (1999)
• [文献書誌] K.Minami,H.Morishita and M.Esashi: "A Bellows-shape Electrostatic Microactuator" Sensors and Actuators. 72. 269-276 (1999)
• [文献書誌] 江刺正喜: "柔らかく動くアクチュエータ分布型マシン" バイオメカニズム学会誌. 22・4. 134-139 (1998)
• [文献書誌] 芳賀洋一、江刺正喜: "能動カテーテルとカテーテル搭載用センサ" 人工臓器. 27・5. 662-670 (1998)
• [文献書誌] 芳賀洋一、江刺正喜: "超音波体腔内走査のためのマイクロマシン技術" 先端医療. 5・1. 48-51 (1998)
• [文献書誌] K.T.Park and M.Esashi: "An Active Catheter with Integrated Circuit for Communication and Control" Technical Digest of MEMS'99. 12. 400-405 (1999)
• [文献書誌] S.N.Wang,K.Wakabayashi,J.-F.Li and M.Esashi: "Batch Fabrication of Stacked Piezoelectric Microactuators by using Si Mold Process" Technical Digest of the Transducers'99. 10(印刷中). (1999)