血流中への局所的音場形成による生体内での薬剤調合システムの開発

通过在血流中形成局部声场开发体内药物制备系统

基本信息

批准号：
21300161
负责人：
桝田晃司
金额：
$ 12.06万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

微小気泡を用いた低侵襲治療法として、超音波照射による温熱効果及び非温熱効果を利用した手法が開発検討されているが、微小気泡は生体内では血流と共に拡散するため、これまでは血流に任せる以外に送達手段が無く、投入効率と副作用の問題があった。本研究では、微小気泡の動態を制御するために複数の超音波音源と単純な形状の分岐を有する模擬血管を用いて、微小気泡の流路選択性能を向上させる方法について検討した。超音波が微小気泡に及ぼす作用力には、伝搬方向への推進力となるprimary Bjerknes forceと気泡同士が結合した凝集体を形成する引力となるsecondary Bjerknes forceがあるが、前者では流路の分岐形状に対する音波照射角度等の、後者では凝集体のサイズとその飽和時間に必要な音波のパラメータをそれぞれ導出した。これらの両方を同一空間に発生させ,凝集体の形成後に目的の経路に誘導する実験を行った結果、凝集体を形成しない場合に比べて,凝集体を押し出した場合の誘導率が1.3 5.5倍向上することを確認した。凝集体の非形成時には中心周波数5[MHz]の音波が最も推進力が得られた一方凝集体形成時には中心周波数が2[MHz]で誘導率が最も高くなることを確認した。以上のことより、凝集体自体が一個の微小気泡であると見なした場合のサイズから導出される共振周波数に近いことが推測された。一方、上記の物理現象を生体内で発生させるため、超音波音源の制御機構として従来の電動モータを用いたロボットと空気圧を駆動源としたアクチュエータを用いた機構をそれぞれ開発し、位置及び力の制御法を開発した。各アクチュエータへの印加電圧から超音波音源の接触力の推定が可能となり、安全な制御を実現できた。

作为使用微泡的微创治疗，已经开发和研究了使用超声辐射的热和非心脏效应的方法，但是由于Microbubbles与体内的血液流相同，除了将其留给血液流动以外，并且在输入效率和副作用方面没有其他递送方法。在这项研究中，我们研究了一种使用多个超声声源和模拟的具有简单形状的模拟血管来改善微泡的流动路径选择性能的方法，以控制微泡的动力学。超声波在微泡上施加的作用力包括主要的bjerknes力，它是传播方向上的推进力和次级bjerknes力，它是形成一个吸引力的力，形成一个聚集的力，在该力中，在彼此之间将气泡组合在一起，在前方，彼此的大小和声波的参数是构成的。我们进行了一个实验，其中两者都是在同一空间中产生的，并在聚集体形成后诱导了目标路径，因此，确认挤出聚集体时的诱导速率是未形成聚集体时高1.3倍5.5倍。有人证实，当未形成骨料时，中心频率为5 [MHz]的声波是最大的推力，而当形成骨料时，中央频率为2 [MHz]，而诱导率最高。从上面可以推测，当被认为是单个微泡时，聚集体本身接近从大小中得出的谐振频率。另一方面，为了在活体中产生上述物理现象，我们使用常规电动机作为超声声源的控制机制开发了一个机器人，并使用使用气压作为驾驶源的执行器进行了一种机制，并开发了一种控制位置和力的方法。超声声源的接触力可以从施加到每个执行器的电压中估算，从而产生安全控制。