管腔臓器開閉用人工バルブの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555058
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田中 真美 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80271873)
• 研究分担者: 松木 英敏 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70134020) ; 谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192) ; 長南 征二 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20005424) ; 荒井 陽一 東北大学, 大学院・医学研究科, 教授 (50193058) ; 古屋 泰文 弘前大学, 理工学部, 教授 (20133051)
• キーワード: 形状記憶合金 / 人工尿道バルブ / 経皮的電力伝送 / 温度制御 / 動物実験

研究概要

本研究はバルブ機構の簡素化をはかるために形状記憶合金を用いた人工括約筋システムを開発するものであり、人工バルブ用材料、機構設計と開閉動作制御、人体への適応性及び臨床上の装着のしやすさ等様々な点から検討し、より実用的で耐久性がありかつ装着し易い人工開閉弁の実現を目指す物である。特に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。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)これまで作製したバルブ6の問題点は尿道の外径が異なる場合を想定しサイズの最適な複数のバルブを必要とした。そこで今年度は完全に尿道を覆いバルブ内部にスポンジゴムを挟むことにより径調節が容易に可能なバルブ7を作製した。豚の尿道を用い実験室レベルでの実験、また犬での動物実験を行い良好に開閉が可能であることが分かった。特に実験室レベルでは外径が異なる場合でも良好な動作が確認された。
(2)SMA表面温度測定装置を経費的電力伝送によって電力を供給し動作させ、測定した温度情報を無線で体外へ伝送しその情報から表面温度維持に必要な電力量を経皮的に伝送するSMA表面温度計測制御システムを開発した。実験室レベルで温度制御実験を行い、SMA表面温度を一定に保ちつつバルブを開放状態に保つことが可能である事を確認した。

研究成果

• [文献書誌] Mami Tanaka, Kazuhiro Abe, Feng Wang, Haruo Nakagawa, Yoichi Arai, Yoshikatsu Tanahashi, Seiji Chonan: "Artificial urethral valve driven by SMA actuators with transcutaneous energy transmission system"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] Mami Tanaka, Tetsushi Sakamoto, Takashige Namima, Yoshikatsu Tanahashi, Seiji Chonan: "Development of mechanical SMA urethral valve with transcutaneous energy transformer"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 14. 381-390 (2002)
• [文献書誌] 長南征二, 田中真美, 王鋒, 安部和洋, 荒井陽一, 中川晴夫: "フィードバック機能を有する人工尿道バルブ用経皮電力転送システムの開発"第15回「電磁力関連のダイナミックス」シンポジウム講演論文集. (発表予定). (2003)
• [文献書誌] M.Tanaka (執筆分担): "The Encyclopedia of Smart Materials"Ed. J. A. Harvey, John Wiley & Sons, Inc.. 1176(82-94) (2002)
• [文献書誌] 田中真美, 長南征二(執筆分担): "マイクロマシン技術総覧"産業技術サービスセンター. 753(702-704) (2002)