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人工臓器の耐久性・生体適合性を早期に予測するシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 09470288
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 胸部外科学
研究機関早稲田大学

研究代表者

梅津 光生  早稲田大学, 理工学部, 教授 (90132927)

研究分担者 阿久津 敏乃介 (阿久津 敏之介)  関東学院大学, 工学部, 教授 (90231852)
北村 信夫  京都府立医科大学, 医学部, 教授 (70075513)
川副 浩平  岩手医科大学, 医学部, 教授 (50075561)
内山 明彦  早稲田大学, 理工学部, 教授 (50063615)
藤本 哲男  早稲田大学, 理工学総合研究センター, 助教授 (50267473)
富岡 淳  早稲田大学, 理工学部, 助教授 (40217526)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
1999年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
1998年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
1997年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
キーワード加速耐久試験 / ISO基準 / ポリマー弁 / Jellyfish弁 / 有限要素法 / 荷重 / 温度 / 破断 / 人工弁 / 負荷 / リム / ポリウレタン弁 / 回転型成形機 / 膜厚 / 偏差係数 / 弁葉 / 水力学特性
研究概要

人工臓器の耐久性を正確に早期に予測するために、人工心臓用高分子弁(Jellyfish弁)を対象として研究を進めた。その理由は、この弁を人工心臓に組み込み、慢性動物実験を行ったところ、世界最長の312日の使用で弁葉が破断したという例があり、これが現実の耐久性を示すよい指標となると考えたからである。有限要素法による解析の結果、中心から7mmの位置に補強のリムを設けた新しいJellyfish弁の設計を提唱した。その新弁の流体力学的特性評価を行ったところ、従来弁と同等の流体力学的特性を有していることが判明した。
そこで次に、従来の弁と新弁の耐久性を比較する加速耐久試験を行った。高分子製人工弁の加速耐久試験方法に関しては、ISOでもまだ企画が確立されておらず急務になっている。基礎実験の結果、加速耐久試験では応力の集中するスポークのエッジ上で弁葉が脆性破壊しているのに対して、慢性動物実験ではひずみの集中するスポークとスポークの間で弁葉が延性破壊していることがわかり、両者の破壊メカニズムは根本的に異なることが分かった。そこで加速耐久試験と慢性動物実験での大きな違いと考えられていた(1)弁閉鎖瞬間のスポークと弁葉の摩擦量の大きさ、(2)弁葉材料の粘弾性特性の違いの影響を考慮し、(1)開閉時の弁葉に作用する最大荷重、(2)作動流体の温度に着目してさらに加速耐久試験を行った。その結果、作動流体の温度を60℃に設定した条件では、弁閉鎖時の最大荷重を1/4(4n)に設定することで初めて慢性動物実験結果と同じスポークとスポークの間で弁葉を破断させることに成功した。したがって、高分子製人工弁の加速耐久試験では、弁閉鎖時の最大荷重及び作動流体の温度は最重要設定項目であることが本研究を通じて明らとなり、現状のISO基準に拡張を促す基礎データを入手できた。なお、新型の弁は従来のものより6倍以上の耐久性が確認されたので、現在長期使用人工心臓に組み込んだ動物実験にてその性能を確かめている。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] M.Umezu: "Application of rotational moulding for the development of artificial organs"Rotation (The magazine of the Int.Rotation Molding Industry). 7(3). 24-31 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 岩崎清隆,梅津光生 他: "医療用高分子材料の疲労が血液適合性に与える影響の検討"第14回ライフサポート学会講演予稿集. 106-107 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Iwasaki, M.Umezu, et al.: "Development of a durable polymer valve based on finete element analysis"APCMBE, Proc.. 252 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 岩崎清隆,梅津光生 他: "高分子製人工弁の加速耐久試験確立に向けての力学的検討"人工臓器. (掲載予定). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Umezu: "Development of a mechanical circulatory simulator to evaluate hemodynamics of artificial organs"9^<th> International Conference on Biomedical Engineering. 3(6). 153-155 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Umezu, T.Fujimoto, et al.: "Three types of in-vitro evaluation test system for blood pump performance"Proc.Of 4^<th> Int.Conf.on BME. 1-2 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Umezu: "Mock circulatory system (in Japanese)"SICE. 38(5). 312-316 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Fujimoto, M.Umezu, et al.: "Effects of cardiac function on an arterial vascular graft implantation"Artif Organs. 23(7). 685 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Iwasaki,M.Umezu et al.: "Dvelopment of a durble polymer valve based on finete element analysis"APCMBE. Proc.. 252 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 岩崎清隆,梅津光生ほか: "高分子製人工弁の加速耐久試験法確立に向けての力学的検討"人工臓器. (掲載予定). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Umezu: "Application of rotational moulding for the development of artificial organs" Rotation(The magzine of the Int.Rotation Molding Industry). VII-3. 24-31 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 岩崎清隆,梅津光生他: "医療用高分子材料の疲労が血液適合性に与える影響の検討" 第14回ライフサポート学会講演予稿集. 106-107 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 長久大地,井内康浩,藤里俊哉,辻 隆之,梅津光生: "ポリウレタン製人工弁閉鎖不全の解析" 医用電子と生体工学. 第35巻特別号、35. 467 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 長久大地,井内康浩,藤里俊哉,辻 隆之,梅津光生,大場謙吉: "ポリウレタン製人工弁閉鎖不全の解析" 第9回バイオエンジニアリング講演会. 講演論文集、No.96-48. 111-113 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 長久大地,藤里俊哉,辻 隆之,梅津光生,大場謙吉: "ポリウレタン製人工弁閉鎖不全の温度変化による影響" 第20回日本バイオレオロジー学会. 年会抄録集. 46 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Daichi NAGAHISA, Toshia HUJISATO, Takayuki TUJI, Mitsuo UMEZU, et al.: "Quantative Evaluation Regurgitation in Polyurethane Tricuspid Aortic Valve" The Third Far-Eastern Symposium on Biomedical Materials.Abstract. 84 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 梅津光生,Teoh Swee-Hin: "人工臓器製作用三次元回転成形機" 医用電子と生体工学. 第35巻秋季特別号. 55 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Mitsuo UMEZU, Manoja RANWAKE, John WOODARD, et al.: "Basic Study Towards the Establishment of a Fabrication Technology for a Vacuum-Formed Blood Pump" Springer-Verlag. Heart Replacement-Artificial Heart6. 353-357 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Msakazu Nurishi, Kazushige Iinuma, Mitsuo Umezu, et al.: "Establishment of an internal coating method of Blood Pumps with Non-Thrombogenic polymer" 9th International Conference on Biomedical Engineering. December 3-6, Singapore. 286-288 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kiyotaka IWASAKI, Mitsuo UMEZU, Hideki WAKUI, Hiroyuki KAWADA, Tetsuo FUJIMOTO, Kou IMACHI: "Improvement of Dynamic conditions in the acclelerated fatigue testing for prosthetic heart valve" 9th International Conference on Biomedical Engineering. December 3-6, Singapore. 342-344 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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