革新的な医療機器開発の基盤となる熱設計指針の提案とその有用性評価

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本研究は，医療機器を対象とした熱設計法や熱設計指針の構築を目的に，医療機器の熱問題の学術的な展開を目指すものである．2022年度は，(1)熱の流れを調整する部材の試作とそれを用いた熱設計法の検討，(2)医療現場での使用状況下における温度評価法の基礎検討，(3)熱設計法や熱設計指針に基づいた最適構造を検討するための有限要素モデルの検討などを行った．(1)については，機器内部での熱の流れの調整を目的に，異なる熱伝導率をもつ素材を組み合わせた部材を試作した．様々な温度環境下でこの部材の温度特性を実験的に調べ，医療機器を構成する部品としての展開可能性について検討した．(2)については，医療現場で用いられる培養ディッシュ内で受精胚近傍の温度を測定するための基礎的検討を行った．ディッシュ内に設置した示温材の色変化をデジタル処理して測定する方法について検討した．示温材の色変化と熱電対による温度測定結果を比較した結果から，示温材の温度検知範囲内で温度に対して色成分の値が極値を持たない色成分であれば，示温材の色変化でディッシュ内底面の温度変化を検出できる可能性を明らかにした．(3)については，これまでの研究で構築したシミュレーション環境を利用し，検討中の熱設計法や熱設計指針に基づいた最適構造を明らかにするための有限要素モデルの作成を進めた．医療機器等の内部熱源熱量や放熱状況の推定に加え，(1)で検討した部材の最適な配置や成分の検討を行うために，熱解析に最適化手法を組みわせた数値シミュレーション環境の構築を進めた．