マイクロ能動ガイドワイヤカテーテルシステム

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750296
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 郭 書祥 三重大学, 工学部, 助手 (40273346)
• Keywords: マイクロマシン / メカトロニクス / カテーテル / ICPFアクチュエータ / シミュレーション挿入 / 動物実験

Research Abstract

歪みゲージなどの力センサーでICPFアクチュエータの力特性を直接的に計測することが困難であるため,本研究ではガラスピンと電子天秤を利用して,ICPFアクチュエータが電圧駆動する時の力特性を間接的に測定した.その実験結果に基づき,パラメータを同定して,間接的に力特性を評価する計算方法を提案した.
生体中での安全性を図るために,漏れ電流は数10mA以下におさめられなければならない.本研究では,ICPFの表面に絶縁膜を覆い,駆動電圧のPWM制御を行うことにより,漏れ電流は20mA以下におさめられた.直径3Fr,4Fr,5Fr(1Fr=0.33mm)3種類のマイクロ能動ガイドワイヤカテーテルを試作した.
また,レーザ式変位センサを利用して,湾曲変位一駆動電圧の特性を測定した結果を基に,アクチュエータのサイズを考慮し,物理モデルのパラメータ同定を行った.そして,ICPF湾曲特性の円弧モデルに基づき,2箇所の変位測定値(レーザ式変位センサ)を用いてカテーテルを操作する時にガイドワイヤ先端中心の位置と湾曲角度を計算した.これを基に遠隔操作によりカテーテル先端中心の位置と姿勢のシフト制御を行った.さらに,提案する能動ガイドワイヤカテーテルの血管分岐点や動脈瘤での動作を確かめるために,ガラス管の血管シミュレータ(各分岐点,動脈瘤など付き)を用いて,シミュレーション挿入実験("In Vitro")を行った.実験結果により,カテーテルが分岐点や動脈瘤で進路を自由に選択できたことがわかった.
今後の課題としては生物実験("In Vivo") により,その操作性を確認することや,能動カテーテルの高度機能化(自律走行メカニズムとセンサーの開発),超小型化と操作性の改善等である.

Research Products

• [Publications] 郭 書祥(S.GUO): "Micro Catheter System With Active Guide Wire" IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. (未定). (1998)
• [Publications] 郭 書祥 (Shuxiang GUO): "Development of the Micropump Using ICPF Actuator" Research Reports of the Faculty of Engin., Mie Univ.Vol.22. 1-10 (1997)