Development of plasma injection probe for in vivo and high spacial resolution drug measurement in living organisms

抗がん剤などの薬剤が十分な効果を発揮するためには，治療対象となる組織に適切な濃度で到達している事が重要である。しかし，薬剤を投与した患者の組織内の薬剤濃度分布を直接確認することは困難である。そこで本研究では，注射針に大気圧低温プラズマとレーザーを内蔵した注射プラズマプローブを開発している。低温プラズマを生体組織に照射してその位置にある薬剤分子を気化させ，体外に取り出して質量分析する。本年はまず，注射針に内蔵可能な小型プラズマジェットを製作した。このプラズマジェットは直径1.0 mmのガラス管の外側に螺旋状に電極を配置した直径1.5 mmのバリア放電型とした。プラズマ生成ガスとしてヘリウムを使用し，電極間に6.0 kV，16 kHzの電圧を印加することで安定なプラズマが生成できた。プラズマジェットの先端から2.0 mmの位置でのプラズマのガス温度は34.1℃であったため，人体に熱損傷を与えることなく照射できる事が示された。このプラズマジェットを14ゲージ（外径2.11 mm）の注射針内に配置し，安定したプラズマ生成を確認した。しかし，14ゲージの注射針は太く，患者の負担になるため，小型化を目的としてレーザーの併用も期待できる直径0.30 mmの中空光ファイバを用いて超小型のプラズマジェットを製作した。このプラズマジェットは直径0.70 mmであり，前述の装置に比べて約1/2の直径となった。その結果，16ゲージ（外経1.61mm）の注射針に，この超小型プラズマジェットと直径0.50 mmの薬剤吸引用チューブを内蔵したプラズマプローブを作製することができた。この超小型プラズマジェットを用いて薬剤の分析を行った結果，プラズマ生成ガスに0.60 L/minのヘリウムを用いた場合に最も高い信号強度が得られた。また，プラズマの強度を段階的に変調できるインバータ電源を製作し，3段階のプラズマ性を行い，発光強度と励起温度も3段階に変化することを確認した。

抗がん剤などの薬剤が十分な効果を発揮するためには，治療対象となる組織に適切な濃度で到達している事が重要である。しかし，薬剤を投与した患者の組織内の薬剤濃度分布を直接確認することは困難である。そこで本研究では，注射針に大気圧低温プラズマとレーザーを内蔵した注射プラズマプローブを開発している。低温プラズマを生体組織に照射してその位置にある薬剤分子を気化させ，体外に取り出して質量分析する。本年はまず，注射針に内蔵可能な小型プラズマジェットを製作した。このプラズマジェットは直径1.0 mmのガラス管の外側に螺旋状に電極を配置した直径1.5 mmのバリア放電型とした。プラズマ生成ガスとしてヘリウムを使用し，電極間に6.0 kV，16 kHzの電圧を印加することで安定なプラズマが生成できた。プラズマジェットの先端から2.0 mmの位置でのプラズマのガス温度は34.1℃であったため，人体に熱損傷を与えることなく照射できる事が示された。このプラズマジェットを14ゲージ（外径2.11 mm）の注射針内に配置し，安定したプラズマ生成を確認した。しかし，14ゲージの注射針は太く，患者の負担になるため，小型化を目的としてレーザーの併用も期待できる直径0.30 mmの中空光ファイバを用いて超小型のプラズマジェットを製作した。このプラズマジェットは直径0.70 mmであり，前述の装置に比べて約1/2の直径となった。その結果，16ゲージ（外経1.61mm）の注射針に，この超小型プラズマジェットと直径0.50 mmの薬剤吸引用チューブを内蔵したプラズマプローブを作製することができた。この超小型プラズマジェットを用いて薬剤の分析を行った結果，プラズマ生成ガスに0.60 L/minのヘリウムを用いた場合に最も高い信号強度が得られた。また，プラズマの強度を段階的に変調できるインバータ電源を製作し，3段階のプラズマ性を行い，発光強度と励起温度も3段階に変化することを確認した。