中元 隆介¹, 村松 悠佑¹, 上田 沢見¹, 桝田 晃司¹, 千葉 敏雄², 宮本 義孝³

Ryusuke NAKAMOTO¹, Yusuke MURAMATSU¹, Sawami UEDA¹, Kohji MASUDA¹, Toshio CHIBA², Yoshitaka MIYAMOTO³

¹東京農工大学大学院生物システム応用科学府, ²国立成育医療センター臨床研究開発部, ³名古屋大学医学部

¹Graduate school of Bio-Applications and Systems Engineering, Tokyo University of Agriculture and Technology, ²Department of Clinical Research Development, National Center for Child Health and Development, ³School of Medicine, Nagoya University

キーワード :

【はじめに】
超音波とマイクロカプセルを用いたDDS，ならびに遺伝子導入法に関する研究が盛んに行われている［1］［2］．我々はこれまで，定在波を用いて流体中を流れるマイクロカプセルを捕捉可能である事を確認した．しかし，これまではカプセル粒子径が60［μm］程度と大きく，超音波の照射方向を限定していたため，生体応用可能な手法としての検討が不足していた．そこで今回は血球程度の大きさのカプセルを用い，また同等の音源を複数用いて任意の方向からの超音波照射による捕捉法の可能性を検討した．さらに様々なパラメータの変化による影響を光学顕微鏡画像から評価し，捕捉性能に対する考察を行った．
【方法】
まず，超音波透過性に優れるPEGを使用して内径2［mm］の直線流路を持つ模擬血管を作成した．次に実験系を構築し，Fig.1に示すように単独もしくは複数の集束型トランスデューサを用いて，様々な方向から流路中に音場を形成した．そして，上流からカプセル混濁液を注入し，集束波の焦点地点に設置したマイクロスコープを用いて，カプセル群の挙動を観測した．また，音圧・流速・カプセルサイズをパラメータとして，捕捉量の変化を光学画像から解析した．さらにカプセルが超音波から受ける作用力と水流より受ける抗力の関係を算出し，実験結果と比較した．
【結果】
まず，トランスデューサ①のみを使用し，カプセル粒子径4［μm］，θ＝0［deg］，音圧210［kPa］，流速20［mm/s］，周波数1［MHz］の正弦波で実験を行った結果，Fig.2に示すように流路中央にカプセルが捕捉出来る事を確認した．次に②のトランスデューサも併用し，θ＝60［deg］付近および150［deg］付近で実験を行った結果，単独の場合と同様に捕捉できる事を確認し，捕捉密度及び安定性の向上が見られた．
【まとめ】
複数のトランスデューサを使用することにより，流速方向に依存しない様々な方向からのカプセル捕捉が可能である事を示した．今後はシミュレーションにより実験結果との比較を行いながら，生体内での超音波DDSの実現を目指す．
【参考文献】
［1］Yamakoshi et al, JJAP, Vol.43, No. 5B, p3210-3214（2004）
［2］桝田ほか：生体医工学, Vol.46,No.2, p275-282 （2008）