血流を利用し光で駆動・制御される血管内パイロットシステムの研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05402035
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中島 尚正 東京大学, 工学部, 教授 (00011073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 存 東京大学, 工学部, 助教授 (20212251) ; 井街 宏 東京大学, 医学部, 教授 (10010076) ; 藤正 厳 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30010028)
• Keywords: マイクロマシン / カテーテル / アクチュエータ / ガイドシステム

Research Abstract

1.本研究はカテーテルを細い血管に安全に確実にガイドする機械システムについて基礎研究を行ない、その実用化開発のための基礎知識と指針を体系づけて明らかにすることを目的としており、本年度は下記の項目について研究成果を得た。
2.舵と帆の機能を持ち、血流を利用して分岐の方向を定めると共に、血流の力を利用して分岐方向にでカテーテル先端を向ける働きをするガイドモジュールとして、中空円筒の吹き流しを3本の操作索で制御する方式を考案した。
3.上記ガイドモジュールについて、流体力学的挙動を調べるために、非圧縮性粘性流体の一様な流れの中に斜に置いた中空円筒が受ける流体力の計算を3次元の有限要素法(GSMAC法)により行ない、以下の知見を得た。
(1)Re数が小さくなるにつれて、流体力の方向は吹き流しの側面に垂直な方向から一様流の向きに平行な方向へと変化する。
(2)流体力の一様流の向きに垂直な成分は、Re数で決まるある迎え角で最大になる。
(3)定常流および拍動流においてもRe数50〜1000の範囲でカテーテル先端部を流れに垂直断面内において位置決め制御が可能である。
4.ガイドモジュールの舵を制御するための電気を直接用いないアクチュエータとして、作動流体の相変化を利用して光ファイバによって光熱を伝達する光駆動アクチュエータの適用可能性を見いだした。

Research Products

• [Publications] NAOMASA NAKAJIMA: "Small Wonder" LOOK JAPAN. 33-449. 22-23 (1993)
• [Publications] 中島尚正: "マイクロマシンの可能性" 材料試験技術. 38-2. 1-8 (1993)
• [Publications] 中島尚正: "マイクロマシン技術の現状と可能性" 先端加工. 12. 4-11 (1993)
• [Publications] 中島尚正: "マイクロマシンへの期待" 機械の研究. 46-1. 55-56 (1994)
• [Publications] 中島尚正: "機械設計-基本原理からマイクロマシンまで" 東京大学出版会, 221 (1993)
• [Publications] 東京大学マイクロマシン研究共同体: "超技術 マイクロマシン" NTT出版, 255 (1993)