レーザー・アブレージョン・ドラグ・デリバリー法の開発とその衝撃波工学的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12355009
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
• 研究分担者: 斎藤 務 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00302224) ; 佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752) ; 井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90091652) ; 高橋 明 東北大学, 医学系研究科, 教授 (40301048) ; 和田 仁 東北大学, 工学研究科, 教授 (30111264)
• キーワード: 衝撃波 / ドラグデリバリー / 衝撃波医療 / レーザー・アブレージョン / レーザーフォーカシング

研究概要

強度がやや一様な分布を持つパルスレーザー光を金属膜あるいは金属箔に照射すると、金属中に平面衝撃波が発生する、この衝撃波は伝播して平面の一方から膨張波となって反射する。このとき金属膜は加速されて変形する。この変形を利用して金属膜上にはりつけた微粒子を数100m/sから1km/s程度の高速に加速することができる。本研究はこの事実を利用して、固体薬剤あるいは遺伝子を付着させた金属微粒子を生体中に導入するレーザー・アブレージョン・ドラッグ・デリベリー法の開発を目指すことを目標とする。本年度の研究では、Qスイッチ付ND:YAGレーザーを購入して、その特性を計測し金属膜の変形過程と微粒子の加速過程を実験的に明らかにした。既存のVISAR速度干渉計を用いて、金属膜の変形速度を計測することに成功し、この方式の有効性を明らかにしている。超音速飛行する微粒子の様子をレーザー光のミー散乱で直接計測する計測法の開発に着手している。
また、水中でQスイッチHo:YAGレーザー光を光ファイバーで伝達させて収束させて、気泡と衝撃波を発生させ、生体と衝撃波の干渉に関する基礎研究を実施し、上記研究目標を支援するデーターベースを構築している。特に、生体中に気泡が貫通する現象は微粒子の貫通を模擬するものと考えられ、このことに関する詳細な高速ビデオカメラを用いる観察を行った。

研究成果

• [文献書誌] Hosseini,S.H.R.,Hirano,T.,Onodera,O.and Takayama,K.: "Study of weak underwater shock waves generated by Ho : YAG pulse laser beam"Journal Acoust.Soc.Am.(139th Meeting ASA). Vol.107,No.5. 2256 (2000)
• [文献書誌] Hosseini,S.H.R.,Hirano,T.,Onodera,O.and Takayama,K.: "Study of Ho : YAG laser generated underwater shock waves and cavity bubble for revascularization therapy"Advances in Bioengineering, T.A.Conway (ed),2000 ASME Int.Mech.Eng.Congress. Vol.48. 171 (2000)
• [文献書誌] Hosseini,S.H.R.,Hirano,T.,Onodera,O.and Takayama,K.: "Interaction of shock waves with cavitation bubble : Application of Ho : YAG pulse laser irradiation for cerebral thrombolysis"Journal Acoust.Soc.Am.(140th Meeting ASA/NOIS CON 2000). Vol.108,No.5. 2518 (2000)
• [文献書誌] 高山和喜: "衝撃波の医療応用と脳神経血管内治療"第16回日本脳神経血管内治療学会. 110 (2000)