| 研究課題/領域番号 |
15K01340
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| 研究機関 | 東京工科大学 |
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研究代表者 |
苗村 潔 東京工科大学, 医療保健学部, 准教授 (90302752)
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| 研究分担者 |
森田 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (60344735)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 超音波振動 / ガイドワイヤ / 圧電素子 |
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| 研究実績の概要 |
初年度の調査から臨床現場では硬膜外腔内視鏡による治療より、Raczカテーテルを用いた治療が増加していることがわかった。そこで、研究代表者はRaczカテーテルに関して、実地調査とガイドワイヤの超音波振動の可能性検証を実施した。実地調査には、大韓民国大田市ウリドル病院にて臨床例10例を見学した。Raczカテーテルは薬液注入による化学的な癒着剥離術であり、術前MRI画像により適した症例か否かを判断しており、本研究で新規デバイスが開発されれば、従来は適用症例となっていなかった症例も治療できるようになることがわかった。ガイドワイヤの超音波振動について、本学応用生物学部村松宏教授との共同研究を始めた。Raczカテーテルのガイドワイヤ（直径0.3 mm）を3, 4, 5, 6, 7 cmの長さに切断し、市販の超音波カッター（公称発振周波数40 kHz）のカッター刃の代わりにガイドワイヤを挿入した。共振周波数と圧電素子の発振周波数を測定したところ、カッターの刃では両者の差は0.067 kHzであったが、6 cmのガイドワイヤの時に両者の差が0.193 kHzと比較した条件の中では最も小さかった。共振周波数で圧電素子を発振させるのが最も効率が良いので、今後のデバイス開発に生かしていく必要がある。超音波振動させたガイドワイヤを、培養皿に接着させたヒト肝ガン由来細胞HepG2にあてたところ、ガイドワイヤの振動方向に接着細胞が剥離する様子が観察された。
一方、研究分担者の森田剛氏は直径1 mmのワイヤ型振動子について、高出力化に向けた有限要素解析とランジュバン振動子を用いた試作を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
治療技術は臨床現場に受け入れやすい方式が望ましく、課題申請時には日本で普及途上であったRaczカテーテルが益々注目されている現状を鑑みて本年度の研究を進めた。Raczカテーテルでは、ヒアルロン酸を分解するヒアルロニダーゼを注入するが、日本では使用が認められていないため、超音波振動による機械的剥離の必要性はゆるぎないと考えるに至った。圧電素子を用いたバイオセンサの研究を続けている村松氏の協力も得ることで、更に研究が進む環境が整ったといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は、直径0.3 mmと1 mmのワイヤ先端を超音波振動させる方式について、共振周波数と圧電素子の発振周波数が合うように、有限要素解析と実機開発を進める。一方、超音波振動により、生体組織が受ける影響を、ワイヤ周辺の発熱とワイヤの穿刺抵抗で評価する。試料にはブタの黄色靭帯と肝臓を予定している。黄色靭帯は硬膜外腔内視鏡下の癒着剥離の際には損傷しないことが望まれ、肝臓は微細手術を想定して熱変性する範囲などを明確にできれば、将来的に手術ロボットのエンドエフェクタの一つとなりうるか否かが判断できる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究開始後にRaczカテーテルのことが判明し、Raczカテーテルの改良版を想起して研究を進めたため、超音波振動子を動作させるための高圧電源、ファンクションジェネレータ、電流計の購入が遅れた。これらの機器を購入することで、研究分担者の森田氏が設計したワイヤ型超音波振動子を、研究代表者の苗村が生体組織への影響について評価することで効率的に研究を進められる。
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| 次年度使用額の使用計画 |
高圧電源、ファンクションジェネレータ、電流計の購入に120万円を使用し、ランジュバン振動子およびワイヤ製作費の消耗品費に10万円、成果発表に10万円余りを使用する予定である。
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