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2022 年度 実績報告書

超音波による線維化臓器のコラーゲン選択的治療法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K18084
研究機関東京都立大学

研究代表者

八木 一平  東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (30884150)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード超音波 / キャビテーション / 線維化 / 治療デバイス / コラーゲン選択性
研究実績の概要

本研究は、未解決の線維化医療課題に対し、電気工学的手法を用いた体外・低侵襲治療の評価を目的としています。2021-2022年度の実施研究では、以下の成果を得ました。
①超音波照射・観測システムの構築: パルスレーザーを用いて超音波の照射システムを構築しました。②キャビテーションによる組織の変性: 超音波によりキャビテーションが発生し、組織の変性を確認しました。③機械的強度の評価: 動物組織の機械的強度を評価し、超音波処理による強度の減少を確認しました。
一方、研究の過程で、超音波気泡の拡張よりも組織全体の牽引が効果的であることに気づきました。この手法により線維性組織の柔軟性改善と処置後の拡張状態維持が実現し、収縮した組織の機能回復の可能性が示唆されました。
そして、市場調査と競合分析を踏まえ、難治性良性食道狭窄を対象疾患として選定しました。そこで、治療デバイスの試作と豚の食道実験を行い、従来法に比べ効果的であることを示しました。これらの成果は国際特許出願され、線維化による収縮組織の拡張と機能回復の可能性を示唆しています。
治療デバイスの試作と動物組織による原理検証が完了し、組織レベルでの検証目標が達成されました。これ以降の動物実験の実施は本研究課題の範囲を逸脱しているため、前年度応募により本研究期間を1年間繰り上げして、2023年度より科研費基盤Bにおいて、後続の研究を進めたいと考えています。
研究成果および関連研究は、論文3報、解説記事2報、国際会議2件、国内学会10件を通じて報告されました。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Mechanical changes in fibrous tissue exposed to non-convergent ultrasound2023

    • 著者名/発表者名
      Ippei Yagi, Kazuki Koike, Satoshi Uchida
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 18(9) ページ: -

    • DOI

      10.1002/tee.23866

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergistic effects of heating and traction during fibrous tissue elongation2023

    • 著者名/発表者名
      YAGI Ippei、KOIKE Kazuki、UCHIDA Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 18 ページ: 22-00379

    • DOI

      10.1299/jbse.22-00379

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlation between Mechanical Properties and Collagen Degeneration in Fibrous Tissue2023

    • 著者名/発表者名
      Ippei Yagi, Kazuki Koike, Eiko Kato, Satoshi Uchida, Takaaki Kakihana, Hironori Sunakawa
    • 雑誌名

      45th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society

      巻: - ページ: 1257-1261

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 超音波治療の技術動向2023

    • 著者名/発表者名
      YAGI Ippei
    • 雑誌名

      The Journal of The Institute of Electrical Engineers of Japan

      巻: 143 ページ: 408~411

    • DOI

      10.1541/ieejjournal.143.408

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 線維症病変の新規治療技術の検討2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤廉, 加藤英子, 八木一平, 内田諭, 砂川弘憲, 柿花隆昭
    • 学会等名
      2023年度静電気学会春期講演会, 2023-3
  • [学会発表] 局所加熱による線維性組織の機械特性変化2023

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 加藤英子, 八木一平, 内田諭
    • 学会等名
      2023年度静電気学会春期講演会, 2023-3
  • [学会発表] 加熱・牽引による線維性組織の柔軟・伸長効果,2022

    • 著者名/発表者名
      八木一平, 小池一輝, 内田諭
    • 学会等名
      第54回日本結合組織学会学術大会, O2-2, P37, 2022-6
  • [学会発表] 加熱・牽引による線維性組織の柔軟化の検討2022

    • 著者名/発表者名
      八木一平, 小池一輝, 内田諭
    • 学会等名
      第 61 回日本生体医工学会大会, O1-2-2-5, 2022-6
  • [学会発表] 808 nm 半導体レーザー加熱による線維性組織の熱変性特性,2022

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 八木一平, 内田諭
    • 学会等名
      第 46 回静電気学会全国大会, 8pC-2, 2022-9
  • [学会発表] 線維性組織における機械特性とコラーゲン変性の関係2022

    • 著者名/発表者名
      八木一平, 小池一輝, 加藤英子, 内田諭, 柿花隆昭, 砂川弘憲
    • 学会等名
      第33回バイオフロンティア講演会, 1C06, 2022-12
  • [学会発表] 線維性組織における熱および牽引の相乗効果の検討2022

    • 著者名/発表者名
      小池一輝, 内田諭, 八木一平
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会総合大会, A-4-3, 2022-3
  • [産業財産権] コラーゲン分解装置およびコラーゲン分解装置の作動方法2022

    • 発明者名
      八木一平
    • 権利者名
      八木一平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2022/ 24660
    • 外国

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公開日: 2023-12-25  

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