宮澤 慎也, 保坂 直斗, 和田 洸, 望月 剛, 桝田 晃司

Shinya MIYAZAWA, Naoto HOSAKA, Hikaru WADA, Takashi MOCHIZUKI, Kohji MASUDA

東京農工大学大学院生物システム応用科学府

Graduation School of Bio-Applications and Systems Engineering, Tokyo Univ. of Agriculture and Technology

キーワード :

【背景】
DDSの手段として微小気泡を用いる場合，生体内では血流と共に拡散するという問題がある．疾患部での微小気泡濃度を局所的に高めるため，我々はこれまで音響照射力を用いて人工血管流路中の微小気泡の誘導を行い，凝集体形成により誘導率が向上すること［1］，またアレイトランスデューサを用いた複数焦点音場形成による微小気泡の多段階経路選択［2,3］等を報告してきた．しかし，これらは音波の焦点位置が固定されており，微小気泡に作用する領域が限定されるという問題があった．
【目的】
以上の経緯より，微小気泡に作用する領域を拡大するために音場の時分割送信を行い，誘導性能を向上させることを目的とする．
【方法】
本研究の実験系として，断面積が正方形で幅1.4mmから2本の1.0mmに分岐するポリビニルアルコール製のY字型分岐を有する流路を水槽に沈め，水槽底面にマイクロスコープを配置し，流路中の微小気泡の動態を光学的に観測した．中心周波数1MHzで素子数64の正方形アレイトランスデューサにより流路の分岐部付近に複数の焦点音場を形成し，微小気泡の経路選択誘導を行った．また各焦点の位相差を設定することによって音場分布を操作し，さらに微小気泡に作用する領域を拡大するため時分割送信を行った．微小気泡誘導の評価は，流路の下流部に設けたROIを通過する微小気泡よる輝度変化を測定し，誘導率を算出した．
【結果】
流路分岐部の上流側に位相差180°の2焦点音場を形成し，濃度1.18μl/mlの微小気泡懸濁液を流速30mm/sで流した様子を図に示す．ここで各焦点の最大音圧は200kPa-pp，左が時分割送信を行わない固定焦点の場合，右が3組の2焦点を450 ms周期で時分割送信を行った場合である．ここで流路上流部にて中心周波数3MHz，最大音圧値300kPa-ppの連続平面波を微小気泡凝集用音波として照射している．この結果より時分割送信により作用領域が約2倍に拡大し，固定音場の場合と比較して誘導率が約20％向上した．以上より，微小気泡の制御において音場の時分割送信を行うことが有効であることを示し，生体内における微小気泡の制御においても，高効率で制御が行える可能性が示唆された．
　
［1］Masuda K, et al. Jpn. J. Appl. Phys. 49，07HF11，2010.
［2］Koda R, et al. Jpn. J. Appl. Phys. 52，07HF13，2013.
［3］Koda R, et al. Advanced Biomedical Engineering, 3，pp. 21-28，2014.