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埋め込み型インテリジェント人工心筋の開発

植入式智能人工心肌的研制

基本信息

批准号：
14657315
负责人：
山家智之
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14657315/
关键词：
人工心筋マイクロマシン循環器経皮エネルギ伝送システム埋め込み式型人工臓器リモートセンシング高齢者血行力学的効果ナノテクノロジーナノセンサ血圧反射制御エレクトロハイドローリックペルチェ素子心室カップポールスクリューボールスクリュー

项目摘要

本年度は,人工心筋装置の長期動物実験の達成を目標として研究を進めた.エレクトロハイドローリック型心室補助装置を開発した.合成高分子材料を用いた心室モデルを用いて循環シミュレーションを行い,装置設計段階から心室補助装置による血行力学的補助効果を想定し,同システムの開発を行った.開発した埋め込み式心室補助装置は,成山羊第4-5肋間に固定され,動物実験で評価したところ生理学的に有効な補助効果を確認することができた.4ヶ月以上継続した慢性実験4例においては,人工物の移植に起因すると想われる若干の炎症は観察されたものの,腎臓・肝臓・肺にはうっ血の所見は見られなかった.装置が設置された心筋表面にはうっ血所見がみられたが,ミクロ微細構造変化の観察はより専門的観点からの検討が必要と考えられた.過熱冷却能力が一定ならば,形状記憶合金のスケール(サイズ)が小さいほど,熱力学的効率が高く,速い収縮拡張動作が得られることに着目して,独自に開発した形状記憶合金及びファイバー型形状記憶合金(Biometal)とペルチェ素子を組み合わせて微小収縮補助装置を開発した.まず,縦1mm横0.8mm長さ100mmの形状記憶合金ロッド側面にペルチェ素子50個が搭載されたシートを接着し,ヒートシンクを有した構造とした心筋補助装置素子を作成した.このシステムでは,体内環境を模擬した電気絶縁性溶液内において1W,1Hzの動作を実現できた.さらに,直径150μmのナノテク形状記憶ファイバーを並列接続として収縮力評価を行った結果,ペルチェ冷却素子と併合したシステムによって最大で2Hz程度の収縮拡張運動を達成することができた.動物実験では,両形状記憶合金型システムの挙動を確認し,心室壁面への装着が充分に可能であることが分かった.生体心臓の収縮挙動に対する人工的収縮位相の最適化について,検討を進める必要があることが示された.

This year, the long-term animal performance of artificial tendon devices has achieved its goal. Development of Elektro Hedra Rickek ventricular assist device. Synthetic polymer materials are used in the development of ventricular assist devices, and the development of cardiac assist devices is carried out in the design stage. The development of a ventricular assist device in adult goats was confirmed by fixation between the fourth and fifth ribs, animal evaluation, and physiological findings. Four cases of chronic ventricular assist device were identified by detection of several inflammatory causes in artificial transplantation, including kidney, liver, lung, and blood. The device is set up in the heart of the rib surface, the blood is seen, the fine structure is changed, and the inspection point of the door is necessary. Superheat cooling ability is constant, shape memory alloy is small, thermodynamic efficiency is high, rapid expansion action is obtained, and the shape memory alloy and Biometal shape memory alloy are independently developed. 50 shape memory alloy elements with a width of 1mm and a length of 0.8 mm and a length of 100mm are mounted on the bottom surface of the shape memory alloy element. This system is simulated in an electrically insulating solution at 1W, 1 Hz. In addition, the diameter of 150μm of the shape memory chip, parallel connection and compression force evaluation results, the selection of coolant, parallel connection and compression force evaluation results, the maximum 2Hz degree of compression and expansion motion achieved. The shape memory alloy model of the animal was confirmed to be fully functional. The optimization of artificial contraction phase of biological contraction is necessary for further discussion.