| 研究課題/領域番号 |
15K06045
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
宮城 光信 仙台高等専門学校, その他, 名誉教授 (90006263)
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| 研究分担者 |
岩井 克全 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (10361130)
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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 | 中空ファイバ / 赤外レーザ光 / 先端機能デバイス / レーザ治療 |
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| 研究実績の概要 |
赤外レーザ光を用いる新しい手法である、胃のポリープ除去治療では、胃壁表面での水分にによる吸収が大きいため、大きなレーザパワーが必要であり、また胃の上部治療のためには半径15 mm程度の曲げに耐える伝送路が要求される。しかし、現存の伝送路では対応できない。
本研究では、この目的も含め、体を全く傷をつけず、従来にない新規な「無侵襲」治療を実現するため、低出力でも優れた切開能力を有するEr:YAGレーザ光と、止血能力のある高出力CO2レーザ光を同時伝送可能な光学膜内装銀中空ステンレスファイバの導入を提案し、太径でも急峻に曲げることができ、しかも破断のない、従来にない無侵襲志向の内視鏡用高信頼性中空ステンレスファイバシステムの実現を図ることを目的とする。
本申請では、内面平滑化膜が内装されている中空ステンレスファイバを用い、高出力赤外レーザ複合光（CO2レーザ光+Er:YAGレーザ光）伝送機能を有する無侵襲内視鏡治療用無破断中空ファイバシステムを開発する。技術課題は太い径のステンレスファイバで、曲げ半径15 mm、曲げ角270度を可能とする伝送路を製作するためのシリコンアクリル樹脂を用いた内面平滑化膜の成膜技術、複数の中赤外レーザ光を伝送可能な高信頼性中空ステンレスファイバの製作技術であり、達成すべき数値レベルは以下の通りである。
(1)高信頼性中空ステンレスファイバ用内面平滑化膜材料はシリコンアクリル樹脂とする。(2)高信頼性中空ステンレスファイバは、曲げ角270度、曲げ半径15 mmで使用可能とする。(3)製作すべき中空ステンレスファイバの内径は0.55 mmとし、長さは1 mとする。
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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
内面平滑化膜内装銀中空ステンレスファイバの製作と評価を行った。平成27年度の研究成果を基に、シリコンアクリル樹脂膜(内面平滑化用)内装銀中空ステンレスファイバの長尺化を行った。内径0.55 mm、長さ1 mのステンレスチューブにシリコンアクリル樹脂溶液を送液し、その後、窒素ガスを流量50 ml/minで流しながら、室温乾燥を60分間行った。送液速度は、約8 cm/minである。その後、同様にシリコンアクリル樹脂溶液を送液し、重ね塗りを4回行った。銀膜は、銀鏡反応で成膜した。銀鏡反応の前処理として、コンディショニング処理とSnCl2前処理を行うことで、めっきムラを低減することに成功した。シリコンアクリル樹脂平滑化膜内装中空ステンレスファイバの内面粗さをAFMにより観察した。AFMで測定した微小面積での平面凹凸の平均値からのずれの二乗平均値を内面粗さとすれば、ステンレスチューブの内面粗さ0.3～0.9μmから、88～142 nmと1/2～1/10程度減少した。
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| 今後の研究の推進方策 |
人体組織に強く吸収され、効率のよい切開が可能なEr:YAGレーザ光と軟組織の止血効果を有するCO2レーザ光を同時伝送可能な高強度中空ファイバの製作を行う。高反射用光学膜として環状オレフィンポリマー(COP)を用い、膜厚を数十nmオーダーで精密に制御し、最適膜厚の成膜を行う。具体的な手段、方法およびその内容は下記のとおりである。
(1)光学膜コーティング技術の開発
Er:YAGレーザ光、CO2レーザ光、並びに可視パイロット光の同時伝送に最適な光学膜厚の設計と最適膜厚の一様成膜技術を確立する。
(2)赤外レーザ複合光伝送用中空ステンレスファイバの評価
Er:YAGレーザ光、CO2レーザ光ならびに可視パイロット光の伝送特性、曲げ損失特性、耐久試験を行い、実用化の基礎資料を得る。
Er:YAGレーザ装置(切開用)とCO2レーザ装置(止血用)に高信頼性中空ステンレスファイバを組み込み、伝送特性の評価を行う。実験は、Er:YAGレーザ光とCO2レーザ光、そして可視パイロット光の照射について行い、問題点を明らかにする。COP内装銀中空ステンレスファイバの透過率や曲がりの影響などについて詳細な評価を行う。
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