桝田 晃司, 重原 伸彦, 出町 文, 江田 廉, 保坂 直斗, 望月 剛

Kohji MASUDA, Nobuhiko SHIGEHARA, Fumi DEMACHI, Ren KODA, Naoto HOSAKA, Takashi MOCHIZUKI

東京農工大学大学院生物システム応用科学府

Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering, Tokyo University of Agriculture and Tec, Tokyo University of A&T

キーワード :

【目的】
微小気泡は，HIFUに代表される温熱治療における高効率化や，ソノポレーションを利用した薬剤・遺伝子治療の導入効率上昇が期待されている．しかし生体内に注入された微小気泡は全身に拡散するため，投入量に対する効率が問題となる．そのため我々は，音波の進行方向に押す力である一次音響放射力と，微小気泡を凝集させる働きを持つ二次音響照射力を同時に形成し，人工血管中にて凝集体の形状変化等の挙動変化を観察してきた．今回は，目的部位にできるだけ多くの微小気泡を集中させるために行った実験的検討を発表する．
【方法】
本研究ではSonazoidを用いた．ポリビニルアルコールを原料として作製した人工血管流路を脱気水で満たされた水槽中に沈め，水槽底部から流路内の関心領域を倒立顕微鏡にて観察する実験系を構築した．これまでの実験により，微小気泡が流れる方向に拮抗する方向に音波を照射すると一次放射力により流路壁面に微小気泡が捕捉され，二次放射力の影響により凝集体が成長することを確認しているため，ここでは流路壁面に形成された凝集体が壁面から剥がれた後，目的部位に誘導することを目指す．まず直線状の人工血管流路を用いて照射音波のパラメータを様々に変化させ，流速に対する凝集体の体積変化を高速度カメラにより計測した．次に同実験の結果を利用し，多段階に分岐する流路を用いて同様の凝集体形成を行い，上流から流れ着いた凝集体を，上記とは別の一次放射力により目的とする流路に誘導する実験を行った．
【結果】
照射超音波の中心周波数3-10MHz，最大音圧100-300kPa，流速10-40mm/sの範囲で凝集体の体積変化を計測したところ，体積は最大音圧と照射時間に比例して増加することを確認した．中心周波数については，5または7MHzで極大を示した．ここで得られたパラメータを用いることにより，多分岐流路における凝集体の制御実験を行ったところ，音波の条件を中心周波数5MHz，最大音圧500kPaとした際に，流路中に任意に設定された目的部位に，流入気泡の最大60％の量の気泡を誘導することに成功した．図に，上流での照射時間30s，流速20mm/sの時の実験写真を示す．照射開始から36.1s（照射停止後6.1s）で，凝集体が流路C3へと誘導できている．約20秒後に着色水を注入し，凝集体の状況を確認した．