形状記憶合金を用いた管腔臓器の人工開閉弁の開発研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555063
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 長南 征二 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005424)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古屋 泰文 弘前大学, 理工学部・知能機械工学科, 教授 (20133051) ; 谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192) ; 江 鐘偉 山口大学, 工学部・機械工学科, 教授 (60225357) ; 浪間 孝重 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (70282069) ; 田中 真美 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80271873)
• Keywords: 形状記憶合金 / 人工尿道バルブ / 経皮的電力伝送装置 / 動物実験

Research Abstract

本年度の研究では昨年に引き続き、管腔臓器の人工開閉弁の中でも特に人工尿道開閉弁に焦点を当て開発を目指し、形状記憶合金をアクチュエータとする尿道開閉用人工バルブの開発を行った。特にこれまで製作した形状記憶合金の薄板からなる人工尿道バルブおよび電池駆動型非接触経皮的電力伝送システムを用いた動物実験およびエネルギ伝送システムの高効率化について検討を行った.得られた結果を要約すると以下のようになる。
(1)製作したバルブおよび正弦波発振が可能となった小型の経皮的電力伝送装置を用い電力伝送システムによるバルブの駆動特性について動物実験を行った。動物実験ではこれまで開腹における急性実験のみを行っていたが、今回は閉腹も考慮し切開部分5cmと小さくし、バルブや電力伝送2次側回路を挿入し、開腹時および閉腹時両場合におけるバルブの開閉特性について調査した。結果より、閉腹時には開腹時よりSMAバルブの応答が遅くなること、また最大流量も開腹時より小さくなることが確認されたが、開腹・閉腹時、両場合において経皮的電力伝送によって人工尿道開閉弁が良好に動作が可能であることが分かった。
(2)定電圧回路を導入した発振・増幅・伝送回路から構成された小型の経皮的電力伝送装置を開発したが、更なる高効率化を検討し、種々の回略を作製した。結果より電流増幅にFETを用いるよりバイポーラトランジスタを用いることで、スイッチングひずみが改善され電力伝送量が増大することが確認された。

Research Products

• [Publications] 長南征二, 田中真美: "機能性材料の生物医学工学への応用"2001年度年次大会講演資料集(日本機械学会). 7巻. 41-42 (2001)
• [Publications] M.Tanaka, T.Namima, S.Chonan 他4名: "Development of artificial urethral valve with transcutaneous energy transformer"International Journal of Applied. Electromagnetics and Mechanics. Vol.12. 79-85 (2000)
• [Publications] 田中真美, 王鋒, 浪間孝重, 長南征二, 他3名: "形状記憶合金を用いた人工尿道括約筋システムの開発研究"第13回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 593-598 (2001)
• [Publications] Mami Tanaka, Takashige Namima, Seiji Chonan 他2名: "Development of mechanical SMA urethral valve with transcutaneous energy transformer"JSAEM Studies in Applied Electromagnetics and Mechanics. 9. 421-422 (2001)
• [Publications] 長南征二, 田中真美: "機能性材料の医学問題への応用"第6回日本整形外科レーザー研究会講演抄録集. 13-14 (2001)
• [Publications] Mami Tanaka, Feng Wang, Takashige Namima, Seiji Chonan 他2名: "Artificial urethral valve driven by SMA actuators with transcutaneous energy transmission system"Proceedings of the International Conference on Mechatronics and Information Technology. 84-87 (2001)