小型能動式埋込型管腔系人工内臓の開発研究

小型主动植入管腔人工内脏的研发

• 批准号: 16J02043
• 负责人: 平 恭紀
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02043/
• 关键词: 人工臓器医工学; 材料力学的試験; 人工食道ステント; 生体材料力学

食道疾患患者数は、我が国で増加傾向にあることが知られている。それらの患者は、食道の持つ食物運搬機能が失われ、重篤な逆流性食道炎または逆流によって胃の内容物が肺に入り込むことによって引き起こされる肺炎などが課題となっている。中でも食道がん患者は進行の程度によっては、食道の全摘出もしくは亜全摘出を行った後に再建臓器として胃や小腸を用いる手術を行われる場合があるが生来の食道の持つ蠕動機能は失われたままとなる。そこで本研究では、そのような患者への新しい治療方法として、能動的な食物運搬機能を有する埋込可能な人工食道ステントの研究開発を行っている。人間と同程度の体格を有する動物としてヤギの食道を用いて食道の材料力学的特性試験を行って食道の蠕動運動と食道の材料力学的特性の分布との関連を調べた。本研究では圧容積試験、食道引張試験、動的粘弾性試験および組織染色をヤギから摘出した食道に対して行った。圧容積試験では、食道内に容積負荷として生理食塩水を注水しその時の内圧との変化からスティフネスパラメータβを算出した。また食道引張試験は作製したリング状試料に対して一定の速度で引っ張り、応力ひずみ曲線を得た。その後非線形性粘弾性モデルを用いて解析を行った。また動的粘弾性試験においては、圧容積試験と同様に分割を行い、蠕動運動と同程度の周波数の刺激を与えた。それらの結果から貯蔵弾性率と損失弾性率を求めた。これらの材料力学的解析の結果から、食道の材料力学的特性分布を求めた。これらの生体の材料力学的試験の結果から、生体食道の蠕動運動の特性に基づく人工食道ステントのための食物運搬機構を構築した。それらを具現化するためにPTFEシートとNi-Ti系形状記憶合金線維を用いた構造物を作製した。また本デバイスの駆動制御として、加速度センサおよび3次元位置情報センサを用いて嚥下挙動検知をヒトとヤギを対象として行った。

The number of patients with esophageal diseases is increasing. The patient's esophagus and esophagus are unable to transport food, and severe reflux esophagitis causes reflux and stomach contents to enter the lungs. The esophagus was removed completely, and the esophagus was reconstructed after surgery. The esophagus was removed completely, and the stomach and small intestine were used. The esophagus was born without peristaltic function. This study is aimed at developing a new method of treatment for patients with esophageal cancer and a new method of active food transport. The relationship between the material mechanics characteristics of esophagus and the peristaltic movement of esophagus in human beings This study included volume tests, esophageal stretch tests, dynamic viscosity tests, and tissue staining. Pressure test, esophageal volume load, physiological water injection time, internal pressure, change, change. The esophageal tension test was carried out to obtain the curve of tension and force at a certain speed. After the non-linear viscosity of the film, the film is analyzed by the method of chemical analysis. In addition, the viscosity test of motion is performed in the same way as the pressure volume test, and the peristaltic motion is stimulated by the same degree of cycle. The result is that the storage rate is higher than the loss rate. The analytical results of the mechanics of materials and the distribution of the characteristics of the mechanics of materials in the esophagus are obtained. The results of the experiments on the mechanics of materials in living organisms, the characteristics of peristaltic movement of the living esophagus, and the construction of the food transport mechanism in artificial esophagus are presented. The structure of Ni-Ti shape memory alloy wire is made of PTFE. In addition, the digital camera's motion control, acceleration base support and 3D position information base support are used to realize the simulation and operation of motion sensing.

项目成果

ワイヤレス蠕動人工食道ステント制御による機能系の構築

无线蠕动人工食管支架控制功能系统构建

• 发表时间: 2017
• 作者: 平 恭紀;白石 泰之;井上 雄介;山田 昭博;荒川友哉;弓場充;軽部雅人;源田達也;山家 智之;平 恭紀，白石 泰之，井上 雄介，山田 昭博，荒川 友哉，弓場 充，軽部 雅人，源田 達也，山家 智之．
• 通讯作者: 平 恭紀，白石 泰之，井上 雄介，山田 昭博，荒川 友哉，弓場 充，軽部 雅人，源田 達也，山家 智之．

食物運搬機能を有する人工食道ステント開発のための非線形粘弾性モデルを用いた生体力学的特性解析

使用非线性粘弹性模型进行生物力学特性分析，用于开发具有食物输送功能的人工食管支架

• 发表时间: 2016
• 作者: 平恭紀;白石泰之;井上雄介;山田昭博;坪子侑佑;池田純平;荒川友哉;弓場充;山家智之
• 通讯作者: 山家智之

非線形粘弾性モデルを用いた生体食道の生体力学的特性解析

利用非线性粘弹性模型分析活体食管的生物力学特性

• 发表时间: 2016
• 作者: 平恭紀;白石泰之;井上雄介;山田昭博;坪子侑佑;池田純平;荒川友哉;弓場充;馮忠剛;山家智之
• 通讯作者: 山家智之

能動的食物運搬機能を有する人工食道ステントの開発

具有主动食物转运功能的人工食管支架的研制

• 发表时间: 2017
• 作者: 平 恭紀;白石 泰之;井上 雄介;山田 昭博;荒川友哉;弓場充;軽部雅人;源田達也;山家 智之
• 通讯作者: 山家 智之

生体食道の物性試験に基づく能動的食物運搬機能を有する人工食道ステントの研究開発

基于活体食管物理性能测试研发具有主动食物输送功能的人工食管支架

• 发表时间: 2017
• 作者: 平 恭紀;白石 泰之;井上 雄介;山田 昭博;荒川友哉;弓場充;軽部雅人;源田達也;山家 智之;平 恭紀，白石 泰之，井上 雄介，山田 昭博，荒川 友哉，弓場 充，軽部 雅人，源田 達也，山家 智之．;平 恭紀，白石 泰之，井上 雄介，山田 昭博，荒川 友哉，弓場 充，軽部 雅人，源田 達也，山家 智之
• 通讯作者: 平 恭紀，白石 泰之，井上 雄介，山田 昭博，荒川 友哉，弓場 充，軽部 雅人，源田 達也，山家 智之