Development of tube-type force imaging sensor for mechanical evaluation of endovascular devices

• Project/Area Number: 18K18352
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: Moriwaki Takeshi 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (50707213)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 圧力分布 / イメージング / 生体外評価 / 血管内治療 / カテーテル

Outline of Final Research Achievements

As one of evaluation indices of vascular damage, to clarify the contact pressure distribution applied to blood vessels and how it changes with respect to balloon pressure during balloon dilation.
A tube-shaped blood vessel model was created by wrapping a film-type sensor around a circular shaft coated with a model material.
It was possible to detect the contact pressure acting on the blood vessel wall and visualize the pressure distribution in the circumferential or longitudinal direction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本手法では，内腔の背面に設置したフィルムセンサによって接触圧力を直接的に検出することが可能である．軟材料に力が作用すると大きな変形を伴うため，センサ自体の変形の影響が無視できなくなると考えられるが，近年では銀ナノインクや金属繊維などのストレッチャブルな導電材料の開発が活発に行われており，これらの導電材料を利用することでフレキシブルかつストレッチャブルな圧力センサを作製できる可能性がある．内腔に作用する圧力分布を定量的に検出できるモデル血管は血管壁に作用するであろう負荷を評価でき，医師の手術トレーニングやカテーテルデバイス開発時の力学評価に有用だと期待できる．

Research Products

• [Journal Article] Adhesion force measurement with a flexible film-type sensor (2019)
  • Author(s): Takeshi MORIWAKI, Kazuhiro FUJISAKI and Kazuhiko SASAGAWA
  • Journal Title: Advanced Experimental Mechanics Volume: 4
  • NAID: 130007755124
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 動脈瘤治療用ステントとカテーテル評価用圧力分布センサの開発 (2021)
  • Author(s): 森脇健司
  • Organizer: 脳神経血管内治療に関する医工学連携研究会
  • Invited
• [Presentation] バルーン拡張時にモデル血管内壁に作用する接触圧力の計測：血管壁の弾性率の影響 (2020)
  • Author(s): 森脇健司，藤﨑和弘，笹川和彦
  • Organizer: 第59回日本生体医工学会大会
• [Presentation] バルーンカテーテル拡張時に血管モデル内壁に作用する接触圧力の計測：血管壁の弾性率の影響 (2020)
  • Author(s): 森脇健司，岡本吉弘，藤崎和弘
  • Organizer: 第58回日本人工臓器学会大会
• [Presentation] バルーンカテーテルから血管が受ける接触圧力に関する実験的検証 (2020)
  • Author(s): 岡本吉弘，森脇健司，山家弘雄，植松美幸，迫田秀行，蓜島由二
  • Organizer: 第36回日本脳神経血管内治療学会学術総会
• [Presentation] 圧力分布センサ内蔵カテーテルシミュレータの開発 (2019)
  • Author(s): 森脇健司，藤崎和弘，杉浦寿史，笹川和彦
  • Organizer: 第58回日本生体医工学会大会
• [Presentation] Development of Blood Vessel Model with Pressure Distribution Sensor for in vitro Evaluation of Endovascular devices (2019)
  • Author(s): Takeshi Moriwaki, Kazuhiro Fujisaki, Hisashi Sugiura, Kazuhiko Sasagawa
  • Organizer: XLVI ESAO Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 圧力センサ内蔵血管モデルを用いたバルーンカテーテル拡張時の接触圧力分布計測 (2019)
  • Author(s): 森脇健司，藤崎和弘，笹川和彦
  • Organizer: 第57回日本人工臓器学会大会
• [Presentation] Development of Blood Vessel Model Made of Polyvinyl Alcohol Hydrogel Embedded with Flexible Pressure Distribution Sensor for in Vitro Evaluation of Endovascular Devices (2019)
  • Author(s): Takeshi Moriwaki,Keisuke Narumi, Kazuhiro Fujisaki, Kazuhiko Sasagawa
  • Organizer: The 17th International Conference on Biomedical Engineering
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Adhesion force measurement with a flexible film-type sensor (2018)
  • Author(s): Takeshi MORIWAKI, Kazuhiro FUJISAKI and Kazuhiko SASAGAWA
  • Organizer: 13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 血管内治療デバイス評価を目的とした 圧力分布センサ内蔵チューブの開発 (2018)
  • Author(s): 森脇 健司， 藤﨑 和弘， 杉浦 寿史，笹川 和彦
  • Organizer: 日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 力覚検出体，力覚検出ブロック，力覚検出体の製造方法，力覚検出ブロックの製造方法 (2019)
  • Inventor(s): 森脇健司，笹川和彦，藤崎和弘
  • Industrial Property Rights Holder: 弘前大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2019-152834
  • Filing Date: 2019