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形状記憶合金を用いた人工肛門括約筋

研究課題

研究課題/領域番号 13470375
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 小児外科学
研究機関東北大学

研究代表者

高木 敏行 (2003)  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)

神山 隆道 (2001-2002)  東北大学, 医学部附属病院, 講師 (50271903)

研究分担者 羅 雲  東北大学, 流体科学研究所, 助手 (40302228)
山家 智之  東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
高木 敏行 (高木 敏之)  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)
大井 龍司  東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50004734)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
2003年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2002年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2001年度: 9,100千円 (直接経費: 9,100千円)
キーワード人工臓器 / 括約筋 / 形状記憶合金 / 大腸肛門疾患 / 人工肛門 / 便失禁 / 鎖肛 / ブタ
研究概要

1)初年度の平成13年度では、子豚を用いて腹壁に人工肛門を造設し、人工括約筋の埋め込み手法の確立や開閉実験を行い、短期生存に成功した。
2)2年度では完全埋め込みのための経皮電力伝送システムや過熱防止装置の開発を開発した。これらの装置を用いて4週間の動物実験を実施した。実験期間中の子豚の健康状況は良好であった。また、人工括約筋のコントロールされた排便もほぼ正常であった。
3)人工括約筋のサイズや形状に関する最適設計を行った。改良した装置を動物体内に埋め込んだ後、閉鎖圧を腸管に挿入した内圧センサーよりモニタリングした。その結果、閉鎖圧が50〜60mmHgである場合、十分な閉鎖機能を有すると同時に、血流障害に由来する組織の損傷が確認されなかった。
4)前年度で開発した過熱防止制御装置及び断熱材の材質や幾何学的寸法を改良した結果、人工括約筋の駆動部にあたる形状記憶合金を数十分加熱・開放しても、人工括約筋の生体組織と接触表面の温度が生体の許容温度よりも低い、40℃以下に抑えることができた。
5)温度制御の手法として、感温型フェライトトランスの利用について検討した。適切なフェライト材料の選択により、形状記憶合金を一定な温度に保持できることを確認した。この手法の導入がよりシンプルな構造を有する人工括約筋の開発を可能にした。
上記の3)、4)に関する考察は人工括約筋の実用化にもっとも重要な安全性問題に直接関わるものである。ここで得られた成果は実用化のレベルに達しており、今後の実用化の開発に指針を与えるものになる。5)については、今後の動物実験における検証を行い、よりコンパク卜な人工括約筋の実現につながると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (51件)

  • [文献書誌] 神山 隆道: "形状記憶合金を用いた人工肛門括約筋"小児外科. Vol.33,No.12. 1377-1381 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shintaro Amae: "Development of an implantable artificial anal sphincter by the use of shape memory"ASAIO Journal. Vol.12,No.3. 346-350 (2001)

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  • [文献書誌] Toshiyuki Takagi: "An Artificial Sphincter using Shape Memory Alloy Actuators"Journal of Advanced Science. Vol.12,No.3. 337-342 (2001)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "An SMA artificial anal sphincter actuated by transcutaneous energy transmission systems"Proceedings of the Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM4). Vol.2. 1611-1614 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo: "Thermomechanical behavior of SMA plates : modeling and design issues for applications to artificial sphincters"Proceedings of the International Conference on Mechatronics and Information Technology. 88-91 (2001)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "Design of an artificial sphincter using shape memory alloy"Proceedings of The 10^<th> International symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics. 443-444 (2001)

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  • [文献書誌] TOSHIYUKI TAKAGI: "Modeling and Numerical Simulation on Thermomechanical Behavior of SMA Plates with Two-Way Shape Memory Effect"Journal of Intelligent Material Systems and Structures. Vol.12. 721-728 (2001)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "An SMA artificial anal sphincter actuated by transcutaneous energy transmission systems"Materials Transactions. Vol.43,No.5. 1052-1056 (2002)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "Design of an artificial sphincter using shape memory alloy"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. Vol.14. 411-416 (2002)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "Applications of SMAs with Two-Way Shape Memory Effect to Artificial Anal Sphincters"First World Congress on Biomimetics and Artificial Muscles. (2002)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "SMA Artificial Sphincters with TET Systems for Complete Implantation"Proceedings of The 4^<th> Japan-France Seminar on Intelligent Materials and Structures. 63 (2002)

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  • [文献書誌] 井上 雅弘: "SMA人工括約筋への非接触駆動に関する基礎的検討"日本応用磁気学会誌. Vol.26,No.5. 756-759 (2002)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "SMA Artificial Anal Sphincters with Transcutaneous Energy Transmission Systems for Complete Implantation"Materiaux & Techniques. No.11-12. 69-73 (2002)

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  • [文献書誌] 西 功太郎: "形状記憶合金を用いた人工肛門括約筋の開発 第2報"日本小児外科学会雑誌. Vol.38,No.3. 424 (2002)

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  • [文献書誌] Tomoyuki Yambe: "Recent Progress in Artificial Organ Research at Tohoku University"Artificial Organs. Vol.27,No.1. 2-7 (2003)

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  • [文献書誌] Yasuyuki Kakubari: "Temperature Control of SMA Artificial Anal Sphincter"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.39,No.5. 3384-3386 (2003)

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  • [文献書誌] 角張 泰之: "SMA人工肛門括約筋の非接触駆動と温度制御に関する検討"マグネテックス研究会資料. MAG-30-37. 75-79 (2003)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "Thermal Responses of Shape Memory Alloy Artificial Anal Sphincters"Smart Materials and Structures. Vol.12. 533-540 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kotaro Nishi: "An Artificial Anal Sphincter using a Shape Memory Alloy"Proceedings of The 36th Annual Meeting of Pacific Association of Pediatric Surgeons. 1 (2003)

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  • [文献書誌] Yun Luo: "Shape Memory Alloy Artificial Muscles for Treatments of Fecal Incontinence"Materials Transactions. Vol.45,No.2. 272-276 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kotaro Nishi: "Development of an implantable artificial anal sphincter using a shape memory alloy"Journal of Pediatric Surgery. Vol.39,No.1. 69-72 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takamichi kamiyama, Shintaro Amac, Motoshi Wada, Koutaro Nishi, Tomohiro Ishii, Shigehiko Yoshida, Ryuji Oi, Yun Luo, Junko Hayashi, Toshiyuki Takagi, Tomoyuki Yambe, Shunsuke Nanka: "Artificial Anal Sphincter Using Shape Memory Alloy"Pediatric Surgery. Vol.33-No.12. 1377-1381 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shintaro Amac, Motoshi Wada, Yun Luo, Hirokazu Nakamura, Shigehiko Yoshida, Takamichi Kamiyama, Tomoyuki Yamabe, Toshiyuki Takagi, Shiniti Nitta, Ryoji Ohi: "Development of an implantable artificial anal sphincter by the use of shape memory"ASAIO Journal. Vol.12-No.3. 346-350 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshihiko Takagi, Yun Lui, Shinya Hara, Tomoyuki Yamabe, Shintaro Amac, Motoki Wada, Hirokazu Nakamura: "An Artificial Sphincter using Shape Memory Alloy Actuators"Journal of Advanced Science. Vol.12-No.3. 337-342 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Shintaro Amac, Motoshi Wada, Tomoyuki Yambe, Takamichi Kamiyama, Hidetoshi Matsuki: "An SMA artificial anal sphincter actuated by transcutaneous energy transmission systems"Proceedings of the Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM4). Vol.2. 1611-1614 (2001)

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  • [文献書誌] Yun Luo, Kenichi fMatsuzawa, Toshiyuki Takagi: "Thermomechanical behavior of SMA plates : modeling and design issues for applications to artificial sphincters"Proceedings of the International Conference on Mechatronics and Information Technology. 88-91 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Kenichi Matsuzawa, Hayashi: "Design of an artificial sphincter using shape memory alloy"Proceedings of The 10th International symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics. 443-444 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshiyuki Takagi, Yun Luo, Shunji Suzuki, Minoru Matsumoto, Junji Tani: "Modeling and Numerical Simulation on Thermomechanical Behavior of SMA Plates with Two-way Shape memory Effect"Journal of Intelligent Material Systems and Structures. Vol.12. 721-728 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Shintaro Amc, Motoshi Wada, Tomoyuki Yambe, Takamichi Kamiyama, Hidetoshi Matsuki: "An SMA artificial anal sphincter actuated by transcutaneous energy transmission systems"Materials Transactions. Vol.43-No.5. 1052-1056 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Kenichi Matsuzawa: "Design of as artificial sphincter using shape memory alloy"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. Vol.14. 411-416 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Luo, T.Takagi, T.Okayama, S.Amae, M.Wada, K.Nishi, T.Yambe, T.Kamiyama, H.Matsuki: "Applications of SMAs with Two-Way Shape Memory Effect to Artificial Anal Sphincters"First World Congress on Biomimetics and Artificial Muscles. (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Takeshi Okuyama, Toshiyuki Takagi, Takamichi Kamiyama, Tomoyuki Yambe, Shintaro Amac, Motoshi Wada, Kohtaro Nishi, Hidetoshi Matsuki: "SMA Artificial Sphincters with PET Systems for Complete Implantation"Proceedings of The 4th Japan-France Seminar on Intelligent Materials and Structures. 63 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masahiro Inoue, Fumihiro Sato, Hidetoshi Matsuki, Tadakuni Sato, Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Tomoyuki Yambe, Shin-ichi Nitta: "Contactless operation of Artificial Sphincter Utilizing SMA"Transactions of the Magnetics Society of Japan. Vol.26-No.5. 756-759 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Takeshi Okuyama, Toshiyuki Takagi, Takamichi Kamiyama, Tomoyuki Yambe, Shintaro Amac, Motoshi Wada, Kohtaro Nishi, Hidetoshi Matsuki: "SMA Artificial Anal Sphincters with Transcutaneous Energy Transmission Systems for Complete Implantation"Materiaux&Techniques. No.11-12. 69-73 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kotaro Nishi, Shintaro Amac, Motoshi Wada, Takamichi Kamiyama, Ryoji Ohi, Yutaka Hayashi, Tomoyuki Yambe, Yun Luo, Junko Hayashi, Toshiyuki Takagi: "Development of artificial anal sphincter using a shape memory alloy. 2nd Issue"Journal of Japan Pediatric Surgery. Vol.38-No.3. 424 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomoyuki Yambe, Makoto Yoshizawa, Akira Tanaka, Ken-ichi Abe, Satoyuki Kawano, Hidetoshi Matsuki, Toshiyuki Takagi, Run Luo, Junko Hayashi, Yuri A.Kovalev, Dan X.D.Sha, Shunsuke Nanka, Yoshifumi Saijo, Yoshiyuki Mibiki, Mune-ichi Shibata, Shin-ichi Nitta: "Recent Progress in Artificial Organ Research at Tohoku University"Artificial Organs. Vol.27-No.1. 2-7 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuyuki Kakubari, Fumihiro Sato: "Temperature Control of SMA Artificial Anal Sphincter"IEEE Transactions on Magnetics. Vpl.39-No.5. 3384-3386 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuyuki Kakubari, Fumihiro Sato, Hidetoshi Matsuki, Tadakuni Sato, Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Tomoyuki Yambe, Shin-ichi Nitta: "Contactless Drive and Temperature Control for SMA Artificial Anal Sphincter"The Papers of Technical Meeting on Magnetics IEE Japan. MAG-30-37. 75-79 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Kenichi Matsuzawa: "Thermal Responses of Shape Memory Alloy Artificial Anal Sphincters"Smart Materials and Structures. Vol.12. 533-540 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kotaro Nishi, Takamichi Kamiyama, Sintaro Ame, Motoshi Wada, Tomoyuki Yambe, Yun Luo, Yutaka Hayashi, Ryoji Ohi: "An Artificial Anal Sphincter using a Shaper Memory Alloy"Proceedings of The 36th Annual Meeting of Pacific Association of Pediatric Surgeons. 1 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yun Luo, Toshiyuki Takagi, Shintaro Amac, Motoshi Wada, Tomoyuki Yambe, Takamichi Kamiyama, Kotaro Nishi, Takeshi Okuyama, Toshihiko Komoriya, Hidetoshi Matsuki: "Shape Memory Alloy Artificial Muscles for Treatments of Fecal Incontinence"Materials Transactions. Vol.45-No.2. 272-276 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kotaro Nishi, Takamichi Kamiyama, Motoshi Wada, Shintaro Amae, Tomohiro Ishii, Toshiyuki Takagi, Yun Luo, Takeshi Okuyama, Tomoyuki Yambe, Yutaka Hayashi, Ryoji Ohi: "Development of an implantable artificial anal sphincter using a shape memory alloy"Journal of Pediatric Surgery. Vol.39-No.1. 69-72 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kataro Nishi: "Development of an Implantable Artificial Anal Sphincter Using a Shape Memory Alloy"Journal of Pediatric Surgery. 39・1. 69-72 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yun Luo: "Shape Memory Alloy Artificial Muscles for Treatments of Fecal Incontinence"Materials transactions. 45・2. 272-276 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yun Luo: "Thermal Responses of Shape Memory Alloy Artificial Anal Sphincters"Smart Materials and Structures. 12. 540-553 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 奥山 武志: "SMA人工肛門括約筋における埋め込み型温度制御システムの開発"日本AEM学会誌. 12・1. (2004)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 角張 泰之: "感温型フェライトトランスを用いたSMA人工括約筋の温度制御"日本応用磁気学会誌. 27. 452-455 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Tomoyuki Yambe: "Recent Progress in Artificial Organ Research at Tohoku University"Artificial Organs. 27・1. 2-7 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yun Luo et al.: "AnAMA artificial anal sphincter actuated by transcutaneous energy transmission systems"Materials Transactions. Vol.43, No.5. 1052-1056 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 西 功太郎, 他: "形状記憶合金を用いた人工肛門括約筋の開発 第2報"日本小児外科学会雑誌. 38巻3号. 424 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 神山 隆道: "形状記憶合金を用いた人工肛門括約筋"小児外科. 33巻12号. 1377-1381 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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