桝田 晃司, 江田 廉, 保坂 直斗, 小野木 真哉, 宮澤 慎也, 澤口 冬威, 望月 剛

Kohji MASUDA, Ren KODA, Naoto HOSAKA, Shinya ONOGI, Shinya MIYAZAWA, Toi SAWAGUCHI, 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 BASE, Tokyo Univ. of A&T

キーワード :

【目的】
微小気泡を用いた低侵襲治療法として，HIFUにおける温度上昇の効率化や，気泡破壊時に生じる機械的衝撃を利用した薬物伝送への応用が期待されている．生体内に注入された微小気泡は血流に乗って拡散するため，注入した気泡量に対する治療効率が問題となる．我々はこれまで音響放射力を利用し，Y字分岐［渡會ほか，超音波医学，38，2011］，さらに多分岐流路［R.Koda, et al, Jap. J. Appl. Phys., 52，2013］における気泡の経路選択制御や，流路中の捕捉［K.Masuda, et al, Jap. J. Appl. Phys., 50，2011］等の実験的検討を進めてきた．また2次的な音響放射力によって気泡が凝集する現象を，赤血球が混在する状況下で観察［江田ほか，生体医工学，50，2012］してきた．これらの詳細なメカニズムについては，音波の照射条件や血流速度といった様々なパラメータが関係してくるため非常に複雑であり，議論の余地が残されているが，現在は超音波照射系として2次元アレイトランスデューサ［N.Hosaka, et al, Jap. J. Appl. Phys., 52，2013］を用いて，3次元音場を時間的にも変化させた4次元音場を設計して，微小気泡の動態を制御する技術の開発に取り組んでいる．
【方法】
図は，T字に分岐する流路を用いて，直進する方向から直角に分岐した方向に微小気泡を誘導している実験結果の連続写真である．2次元アレイトランスデューサを用いて，直径2mmの流路の分岐部に対して左上隅に示すような2焦点を同時に形成する音場を設定し，流路底面からマイクロスコープで撮影した．照射した超音波は1MHzの連続波，焦点での最大音圧は約200kPa-pp，2焦点の間隔は12mmである．懸濁液に含まれた微小気泡（F-04E，松本油脂）はこの図で流速40 mm/s，濃度2.35μl/mlにて左から流入するが，分岐部に到達する前に上流側の焦点で捕捉され，凝集体を形成した後に分岐部にて下方の流路へ押し出されていることを示している．なお，ここで形成した2焦点音場の焦点における位相は反転しており，位相が同相の場合はこの様な現象は見られなかった．
【結語】
上述の様な4次元音場は単板振動子では形成が困難であり，2次元アレイトランスデューサを用いて実現可能である．今後も同様の実験を重ね，生体内での血管内での微小気泡の動態制御を目指して実験を進め，気泡の挙動をさらに解析していきたいと考えている．