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

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09470288
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 梅津 光生 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90132927)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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, 講師 (50267473) ; 阿久津 敏乃介 関東学院大学, 工学部, 教授 (90231852) ; 北村 信夫 熊本大学, 医学部, 教授 (70075513) ; 川副 浩平 岩手医科大学, 教授 (50075561)
• Keywords: 加速耐久試験 / 人工弁 / ポリマー弁 / Jellyfish弁 / 有限要素法 / 負荷 / リム / 破断

Research Abstract

人工臓器の耐久性を正確に早期に予測するために,第2年度は,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弁はリムの位置と幅を変えた6種類の弁を考案し製作した。新型の弁の流体力学的特性を評価するために定常流試験と拍動流試験を行った。定常流試験よりリムの幅が同じであれば,0.5mmでも1.0mmどちらのリム幅でも,リムの位置は中心から7mmの位置が最も弁抵抗が少ないことがわかった。また,定常流試験で選定した弁を用いて拍動流試験を行ったところ,リムの太さによりポンプ拍出量に大きな違いは見られなかったが,リムが太いほど負荷が減ることがわかった。
従来型の弁と新型の弁の耐久性を比較するために加速耐久試験を行った。ドイツ式加速耐久試験機では,水温37℃,圧較差120mmHg以上,回転数600rpm,中国式加速耐久試験機では,水温60℃,弁閉鎖時の総負荷の最大値4Nと8N,回転数1200rpmで行った。新型の弁は従来型のものよりドイツ式加速耐久試験機では6倍以上,中国式加速耐久試験機では7倍以上の耐久性が確認され,新しく製作した弁が非常に耐久性に優れていることがわかった。これらのデータを蓄積して,耐久試験法の確立を目指してゆく予定である。

Research Products

• [Publications] 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)
• [Publications] 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)