管腔臓器開閉用人工バルブの開発

2003 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・医学系研究科, 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 / 人工直腸バルブ / 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図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ものである.昨年度まで,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.本年度には,さらに直腸装着用の人工開閉弁-人工直腸バルブの開発も行った.作成した形状記憶合金の薄板からなる人工直腸バルブ及び非接触経皮的電力伝送システムを用いた動物実験及びエネルギー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.形状記憶合金を用いた直腸に直接装着が可能な人工バルブの開発を行った.人工直腸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.
2.コイルの角度に関わらず安定な温度情報信号の送受信が可能な温度制御装置の開発を行い,実験により形状記憶合金の温度を一定に保ちながらバルブを開放状態に維持することが確認された.また電力測定実験を行い,本システムによる消費電力の減少及び電力効率の大幅な増加が確認された.さらに,犬を用いた動物実験を行い,良好な結果が得られた.

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. 18(1-3). 23-30 (2003)
• [文献書誌] Mami Tanaka, Feng Wang, Kazuhiro Abe, Haruo Nakagawa, Yoichi Arai, Yoshikatsu Tanahashi, Seiji Chonan: "A closed Loop Transcutaneous Energy Transmission System for an SMA-actuated Artificial Urethral Valve"Proc.of the International Conference on Mechatronics and Information Technology,(ICMIT2003). 330-334 (2003)
• [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的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. 429-432 (2003)
• [文献書誌] 長南征二, 田中真美, 荒井陽一, 中川晴夫, 安部和洋, 王鋒: "SMAアクチュエータを用いた人工尿道バルブシステムの開発"日本機械学会2003年度年次大会講演論文集. V. 321-323 (2003)