| 研究課題/領域番号 |
01890001
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| 研究種目 |
試験研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
広領域
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
勇田 敏夫 北海道大学, 工学部, 教授 (70001170)
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| 研究分担者 |
西村 生哉 北海道大学, 工学部, 助手 (00228214)
下岡 聡行 北海道大学, 工学部, 助手 (50196549)
村林 俊 北海道大学, 工学部, 助教授 (30200306)
MITAMURA Yoshinori Hokkaido Tokai Univ. Faculty of Eng. (70002110)
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| 研究期間 (年度) |
1989 – 1991
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| キーワード | 心臓代用弁 / 中心開放型二葉弁 / ジュラルミン / 反応性スパッタ蒸着 / 流れの可視化 / アルミナ / 窒化チタン / 加速耐久試験機 |
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| 研究概要 |
本研究では、初年度は開発弁の素材を決定するため、価格、強度、快削性、仕上り状態などの多方面から検討して、超々ジュラルミンに決定した。コンピュ-タ・シミュレ-ションによる定常流下における流体動態解析で、既存弁の弁フラップ下流域と弁座周辺の流れの状態を調べたが、いずれも淀みや渦があり、流れの可視化による実験的解析からも同様な結果が得られたので、開発弁の形状や形式はCADなどから中心開放型二葉弁で、弁フラップは強度を増すために曲面形状を持つ形式に決定し、流れの状態を調べたが比較的安定した流れが得られた。弁フラップは耐摩耗性と抗血栓性を向上するため、スパッタ蒸着でアルミナを蒸着したが、反応性スパッタ法が通常法より滑らかな強い膜が得られ、さらに傾斜形中間層を加えると耐久性や付着力が約2倍以上に増大する。次年度は模擬循環回路も加えて、定常流と拍動流下における流体動態特性を実験的に求め、開発弁の実用的な構造と機構を決定した。開閉機構をピボット方式で、弁葉の移動量を少なくする閉鎖時傾斜支持にし、弁周り血流のよどみを削減する副流を積極的に採用した。弁表面に蒸着されたアルミナ膜の血液適合性を評価したが、内因系、血小板付着反応とも生体高分子と比べて同等以上の良好な結果が得られた。最終年度は弁曲率、ピボット位置、開放角を数種類変えた開発弁を試作し、定常流と拍動流の可視化テストなどで最適条件を決定した。その結果、曲率9%、軸位置70%、開放角67度が最適となった。弁座は試作の段階ではステンレス材で表面をTiNでスパッタ蒸着したが、チタン材も可能である。また耐久試験装置も試作したが、回転ダクト方式を考案し、予備テストの結果、従来型より約3倍の速さでテスト可能で、水撃圧も低く押えられることが可能である。
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