工学系研究科 HASHIMOTO 先端融合工学専攻 TOKITADA 橋本時忠准教授「圧力波を利用した治療法」「粉体注射の基礎研究」「キャビテーション気泡の積極的利用」 [キーワード] 衝撃波，膨張波，キャビテーション，薬剤導入法，超音速噴流「圧力波」・「微細気泡」を用いた新技術研究紹介 ◆研究概要当研究室は，流体力学をバックグラウンドに医療分野や産業に貢献できる新しい技術の研究を行っています．例えば，圧力波や微細気泡を利用する研究では，医工学用として，「結石破砕」，「血管新生」，「薬物導入」など，産業界用として，「微細な切削」，「ピーニング」，「洗浄」などへの応用・展開を目指しています． ◆圧力波を用いた治療法圧力波とは「圧力を加える，または，減らすことが出来る」波のことで，前者を衝撃波，後者を膨張波と呼びます．この圧力波を利用した技術として「体外衝撃波結石破砕装置」（体内の結石破壊治療）がよく知られています．この装置は 100MPa 以上の過剰圧を，わずか数 100μ秒間のみ発生させるため，痛みを感じることなく治療できます．しかも，外科的手術を必要としません．本研究では，膨張波（圧力を減らすことが出来る波）を利用する治療法の検討を進めています（図１）．膨張波は体内で引張の力を誘起する性質があります．つまり生体へ適切に作用することが可能となれば，様々な治療法への応用が期待出来ます． ◆粉体注射の基礎研究衝撃波管とは，衝撃波を利用して音の速さよりも高速な気流を一瞬だけ発生させる装置で，主に航空宇宙分野で利用されています．本研究では，一般的には数 10 メートル級となる装置のサイズを，手のひらに収まるよう設計しました．このダウンサイジング化した装置から 500 ミクロン以下の微細な高速気流を利用して数μm から数 10μm 程度の粉体薬剤を体内へ経皮的に導入する方法を研究しています（図２）．この方法の最大の利点は針を使用しないことです．注射が苦手な人には画期的であり，廃棄処理（使用済針）問題の解決策になることも期待されます．図 2 粉体注射器の概要 ◆キャビテーション気泡の積極的利用キャビテーションとは，減圧状態において液中に気泡が生じる現象で，沸騰と同様に考えられています．一般的に流体機器にとって「厄介者」として扱われ，機器の性能低下や騒音を引き起こすことが知られています．これはキャビテーション気泡が崩壊する際に金属壁に損傷を与えるほどの圧力を放出するためです．本研究では，キャビテーション気泡が有する高い圧力を利用することを目的としています．この気泡を，「任意の場所に」，「任意の数だけ」図 1 膨張波発生装置設置することで，ごく限られた空間に孔をあけたり，エネ本研究を通じて「薬物に頼り過ぎない」・「手術を必要とルギーを与えたりすることが可能となります．また，このしない」という選択肢を確立することは，社会的に大きな気泡は形状が微小であるため遺伝子分野などへの応用が期待されます．現在，このキャビテーションの発生方法と意義があると考えます．制御方法（時間的および空間的）の研究を進めています．掲載情報 2016 年９月現在志願者・本学学生諸君へ一言アピール新しいことにチャレンジしたい学生さんを待っています．産学・地域連携機構より「圧力波」や「微細気泡」を用いた技術は，今後，応用展開が期待される分野です．佐賀大学発の研究を一緒に探求する皆さんをお待ちしてます．佐賀大学研究室訪問記 2016 佐賀大学産学・地域連携機構（佐賀県佐賀市本庄町１番地）（お問い合せ先）国立大学法人佐賀大学学術研究協力部社会連携課 TEL：0952-28-8416 E-mail：[email protected]