軟質および硬質境界を有する狭小空間内のレーザー誘起気泡の崩壊・衝撃機構

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06092
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 杉本 康弘 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00319039)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 結石破砕 / 気泡力学 / 混相流 / 医工融合

研究成果の概要

体内の結石治療に関して経尿道的尿管結石破砕術（TUL）は結石を内視鏡で確認しながら，レーザで破砕する治療である．レーザは光ファイバを通じて患部においてパルス状に繰り返し照射され，結石破砕が行われる．結石はレーザの直接照射による熱的な効果と形成される気泡による効果によって破砕される．本研究ではレーザ照射時に形成される気泡挙動とその衝撃および周囲環境の影響に着目した．
本研究ではファイバータイプのレーザ誘起気泡に対し，壁面近傍の挙動と衝撃の関係を調べ，壁面への最適気泡衝撃付加条件を提示するとともに，人体内を模擬して，2つの平板あるいはゼラチンで形成された狭小空間における気泡挙動を示した．

自由記述の分野

流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で対象としているファイバを介したレーザ誘起気泡に関して，いくつかの観察が行われているが，臨床的観点から固体境界への衝撃作用と対応付けた例は，集光レーザによる気泡に比べ少ないようである．実際の治療は体内の狭小空間内で行われており，狭小空間および比較的軟らかい壁面近傍での挙動に関する研究は，それほど多くないようである．本研究で示した狭小空間内での気泡挙動および軟質壁面の挙動は，人体組織へのダメージを予測するための重要な指標となりうる．本研究データを特に医師へ広く公開することにより，より安全な狭小空間でのレーザー使用に対して有用な知見を与えるとともに患者の負担軽減につながると考える．