はじめにレーザー計測において,本来,質量を持たない光エネルギーから物体の運動エネルギーに変換することが計測原理となる技術が存在する。Imaging,以下,PAI)は,光の吸収に伴って発生する振動(音響波)を検出する方式であり,集光性能に伴う高い空間分解能と,超音波の生体内透過性の利点を兼ね備えた手法である1)。Microscope)も報告されている2)。一方で,生体細胞ではなく,より大きな物質を振動させるレーザー計測技術が研究されている。Analysis,以下,L-RFA)と呼ばれる手法の研究が進められている。レーザーを直接照射せず,評価試料表面近傍にレーザー集光を行い,発生させた空気絶縁破壊(エアーブレイクダウン)に伴う音響波で振動を誘起する計測手法も報告されている6)。このように,音響波を原理とするレーザー計測技術の研究は,生体細胞からコンクリート構造物まで幅広く進められている。その技術の発展の中で,応用分野や用途,使用環境は細分化され,求められる開発内容は多岐に渡っている。本稿では,使用環境は生体内でありつつ,計測対象はセンチメートル級サイズの金属固体である,L-RFAの医療診断機器開発における要素技術ついて紹介する。医療へのL-RFAの適応として,運動器再建のためには整形外科インプラントの設置強度を術中診断する技術が重要となる。整形外科インプラントは人工関節やボルト状固定具など生体内に設置する部材の総称であり,このインプラントが術後早期のうちに緩みや逸脱といった破綻に至る症例は骨癒合不全と呼ばれる。この破綻を防ぐためには,術中設置時に設置強度を定量的かつ高速,簡便に計測する診断もしくは支援技術が求められている。図1に整形外科インプラントの例として,脊椎骨に設置する椎弓根スクリューをポリウレタン製の模擬骨に設置した写真を示す。模擬骨設置の椎弓根スクリューインプラントその骨となる土台への椎弓根スクリューの固定は,一般的なタップネジと同じ原理である。工業や産業領域において,一般的にボルト状固定具の緩み検査は打音法で評価されている。ハンマーやバイブレーターを用いた工業ボルトの打音検査において,その締結強度と固有振動の関係や緩み検査への適応について,研究が進められている7~10)。共同研究において我々は実証している13~15)。年5月号掲載の拙著(運動器再建に向けたインプラント設置強度のレーザー診断)をあわせてご覧いただきたい。整形外科インプラントの設置強度診断におけるL-RFAの活用は,外科手術中に用いることを想定している。出口におけるL-RFAの測定対象は生体内に設置された直後の整形外科インプラントである。ーアブレーションの活用が困難だと結論に至った。理由として,アブレーション痕,コスト,安全および利便性の3つが挙げられる。アブレーション痕は,計測箇所のインプラント表面に図2の顕微鏡写真に示すように直径,深さ共にマイクロメートルオーダーの微小なクレーター状の照射痕が生成される。そのため,例えば表面に抗菌等のコーティングがある場合は傷つけてしまう。レーザーアブレーション痕の例また,ごく少量であるが,インプラント金属(主にチタン合金)のデブリが発生するため体内で生じる現象として好ましくない。コスト面は,アブレーションを生じさせるためにQスイッチ方式のパルスレーザー装置が必要となり,比較的,高額となる。安全および利便性については,JIS規格におけるレーザークラス3B以上のレーザーが求められるため,レーザー保護具や管理区域設定等の処置が必要となってしまう。手術用ルーペなどの着用も必要となる外科手術の手技において,さらにレーザー保護メガネの着用は大幅に執刀医の操作性を低下させてしまう。医療用途であるためレーザークラス1Cも検討可能ではあるが,潜在的に人体に対して侵襲性があることは医療機器クラスを高めてしまうため,認証・認可の過程において芳しくない。レーザー光は光ファイバーで導光されることが求められるが,技術的にもパルスレーザーを伝搬させる障壁は高くなってしまう。以上の通り,従来のレーザーアブレーションを用いたL-RFAについて,医療用途への懸念点には枚挙に暇がない。求職者と求人企業、双方によりメリットのある「採用・就職」のお手伝いをいたします。