弁機能向上と廉価化を目的とする心臓代用弁の開発に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01890001
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 勇田 敏夫 北海道大学, 工学部, 教授 (70001170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下岡 聡行 北海道大学, 工学部, 助手 (50196549) ; 馬場 潔 東海ゴム工業株式会社, 研究開発本部, 主任 ; 村林 俊 北海道大学, 工学部, 助教授 (30200306) ; 三田村 好矩 北海道東海大学, 工学部, 教授 (70002110) ; 上野 時宏 北海道自動車短期大学, 教授 (70001310)
• Keywords: 心臓代用弁 / 中心開放型二葉弁 / ジュラルミン / 流体動態特性 / 反応性スパッタ蒸着 / 血液適合性 / 加速耐久試験機 / 流れの可視化

Research Abstract

本研究は本年度において、初年度の基礎的な研究結果に基づき、ジュラルミンを用いた中心開放型二葉弁を開発、試作し、模擬循環回路による作動試験を重ねて、定常流と拍動流下における流体動態特性を求めて、実用的な心臓代用弁の構造と機構を決定し、さらにその表面改質による血液適合性の向上を評価し、本開発弁に適した新型加速耐久試験機を設計・製作して予備実験を行ない、本格的な装置の確定を行なった。
以上により新たに得られた知見を要約すると、つぎの通りである。
1。新しく開発した中心開放型二葉弁の機構と構造は、つぎのように決定された。弁開閉機構はピボット方式を採用し、弁葉の移動量を少なくする閉鎖時傾斜支持にした。また弁周りの血流のよどみを削減する副流を積極的に採用した。
2。定常流下における流れの可視化により、開発弁は中心流方向で全く乱れが見られず、副流の効果により弁周りの渦発生も少ないことが観察され、既存弁と比較して優れた流体動態性が確認された。また拍動流試験でも、既存弁と比較して全く差異が認められなかった。
3。回転ダクト式加速耐久試験機は従来型より約1.5倍の速さで開閉可能であり、水撃圧が低く押えられるので生体に近い試験が可能であり、流量制御により高速試験が可能となった。
4。弁表面にスパッタ蒸着されたアルミナ薄膜に対する血液適合性のスクリ-ニング試験を行なった結果、内因系、血小板付着反応とも、現在広く生体用高分子材料として使用されているセグメント化ポリウレタンと比較して、同等以上の良好な結果が得られ、アルミナ薄膜の機械的特性も含めて有用な弁芯材の表面改質薄膜であることが示唆された。

Research Products

• [Publications] 矢田 春義・菊田 幸明・下岡 聡行・三田村 好矩・勇田 敏夫: "人工弁の開発を目的とするアルミナスパッタ蒸着に関する研究(第3報)" 1990年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 121-122 (1990)
• [Publications] 菊田 幸明・下岡 聡行・勇田 敏夫・上野 時宏: "コンピュ-タ・シミュレ-ションによる心臓代用弁の耐久性評価" 1990年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 1077-1078 (1990)
• [Publications] 田倉 智之・菊田 幸明・勇田 敏夫・下岡 聡行・三田村 好矩: "心臓代用弁耐久試験装置の試作と検討(第2報)" 1990年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 1081-1082 (1990)
• [Publications] 阿部 潤・菊田 幸明・下岡 聡行・勇田 敏夫・三田村 好矩: "流れの可視化による機械弁の定量測定に関する評価" 1990年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 1083-1084 (1990)
• [Publications] 菊田 幸明・勇田 敏夫・三田村 好矩・下岡 聡行: "コンピュ-タ・シミュレ-ションによる人工心臓弁の定常流下流体動態解析" 精密工学会誌. (1991)
• [Publications] 菊田 幸明・勇田 敏夫・下岡 聡行・阿部 潤・上野 時宏・三田村 好矩: "流れの可視化による機械弁の定量測定に関する評価" 1991年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 1015-1016 (1991)