Study of Structural and Thermal Properties of PVA as 3D Printing Material for Body Parts Modeling

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04557
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90140:Medical technology assessment-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ohta Makoto 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20400418)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 吉弘 国立医薬品食品衛生研究所, 医療機器部, 室長 (40776027) ; 安西 眸 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (50736981) ; 庄島 正明 帝京大学, 医学部, 教授 (80376425) ; TUPIN SIMON 東北大学, 流体科学研究所, 特任助教 (40816394)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 血管モデル / 摩擦 / カテーテル / ポリビニルアルコール / ハイドロゲル / 3Dプリンタ

Outline of Final Research Achievements

Vascular models play a crucial role in the evaluation of medical devices and training. We have developed a 3D printer that uses gel; however, surface roughness has been a common issue with 3D printing. In this research, we successfully developed methods to control and measure surface roughness, using polyvinyl alcohol hydrogel to adjust the surface texture. Additionally, we replicated the mechanical properties of blood vessels, and doctors evaluated the tactile sensation as being similar to that of real blood vessels. These findings reveal that changes in surface texture affect friction and handling, providing important insights for replicating the tactile feel of blood vessels.

Free Research Field

生体医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、血管表面の摩擦力を制御する技術を確立した点にある。これまで、表面摩擦は低く、できるだけ生体血管に近い方が良いとされてきたが、医療現場では適切な摩擦力が必要とされる。本研究により、血管表面の摩擦特性を精密にコントロールする技術が開発され、医療機器や操作における応用が期待される。
また社会的意義として、この技術の確立により、より本物の疾患や手技に近いモデルを提供できる。これにより、医師や技術者のトレーニング精度が向上し、医療現場での患者安全性や治療効果が高まることが期待される。また、今後の医療機器開発や教育においても、この技術が広く応用されることが予想される。