人工心臓に適する機械弁の開発を目的とした流体工学的観点からの基礎研究

从流体工程角度进行基础研究，开发适用于人造心脏的机械瓣膜

基本信息

批准号：
19650120
负责人：
妙中義之
金额：
$ 2.11万
依托单位：
National Cardiovascular Center Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

拍動型の補助人工心臓に用いられる機械弁は自然心に適用されるよりも過酷な条件での開閉運動を強いられる。しかしながら、一般的に機械弁は弁置換治療に用いられており、人工心臓への使用を想定してはいない。当該施設では空気圧式補助心臓を開発しており、この人工心臓に適した機械弁の開発システムを確立することを本研究の目的とする。また、人工心臓用の新たな機械弁の開発を実現するために、市販されている機械弁の流体動力学的特性および耐久性などに関する検討を行い、選択基準や設計指針の確立を図ることを目的とした。平成20年度においては、平成19年度に行われた研究結果から、血流体動力学的な特性に優れたSorin Bicarbon二葉式機械弁を当施設で開発中の空気圧式補助心臓に装着し、血流動力学的な特性を検討した。なお、二葉式機械弁はハウジングがcarbon材であるため、圧縮力には弱く、弁のハウジングに圧縮力が掛からないように弁座の構造を改良した。その弁を当施設で開発中の空気圧式補助心臓に装着した後、弁の開閉運動の確認を行い、溶血や機械弁の耐久性に大きく影響を与えるキャビテーション現象と弁付近での流れを可視化技術で検討した。その結果、弁葉の形状が曲面型であるSorin Bicarbon二葉式機械弁においては、キャビテーションの強さは弱まっていった。なお、弁葉の形状が曲面型であるため、収縮期には高いせん断応力は生じなかった。この結果から、当施設で開発中の空気圧式補助心臓にはSorin Bicarbon弁のような弁葉の形状が曲面型の機械弁が適当であると思われた。しかしながら、二葉式機械弁による血液ポンプ内部の流れの可視化はまだ検討されていない。今後、二葉式機械弁による血液ポンプ内部の流れの可視化と動物実験を行い、血液ポンプ内部の抗血栓性の検討は今後の課題である。

脉动型人造心脏中使用的机械阀在恶劣的条件下被迫开放和关闭，而不是应用于自然心脏。但是，机械阀通常用于瓣膜替代疗法，不打算用于人造心脏。该设施正在开发气动辅助心脏，这项研究的目的是建立一个制定适合这种人造心脏的机械阀的系统。此外，为了实现人工心脏的新机械阀的开发，目的是研究流体动力学特性和市售机械阀的耐用性，并建立选择标准和设计指南。 2008年，根据2007年进行的一项研究的结果，索林碳纤维Futayo机械阀具有出色的血液动态特性，该阀与当前在我们的设施中正在开发的气动辅助心脏附着，并检查了血液动态特性。此外，由于Futa-Lo型机械阀的壳体由碳材料制成，因此阀座结构较弱，而阀座的结构则改进了阀门的结构，因此没有将压缩力施加到阀外壳上。阀门附着在我们设施中正在开发的气动辅助心脏之后，阀门被打开和封闭，空化现象极大地影响了机械阀的溶血和耐用性，并使用可视化技术检查了阀门附近的流动。结果，在索林碳纤维Futabara机械阀中，空化强度削弱，该阀具有弯曲的叶片形状。此外，由于传单具有弯曲的形状，因此在收缩期没有产生高剪切应力。该结果表明，带有弯曲小叶的机械阀（例如索林碳碳阀）适用于目前正在我们工厂开发的气动辅助心脏。然而，尚未研究血泵内部流动的可视化流量。将来，使用Futabo机械阀并进行动物实验，可视化血泵内部的流动，并检查血泵内部的抗血栓形成特性将是未来的问题。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hydrodynamic characteristics of the bileaflet valve in a pneumatic ventricular assist device

气动心室辅助装置中双叶阀的流体动力学特性

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hwansung Lee;Eiki Akagawa;Akihiko Homma;Tomonori Tsukiya;Eisuke Tatsumi;Yoshiyuki Taenaka
通讯作者：
Yoshiyuki Taenaka

空気駆動式補助人工心臓における機械式人工弁近傍での可視化研究

气动心室辅助装置中机械人工瓣膜附近的可视化研究

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
李桓成;赤川英毅;築谷朋典;本間章彦;巽英介;妙中義之
通讯作者：
妙中義之

Effects of the leaflets' geometry on the flow field in three bileaflet valves : using a pneumatic ventricular assist device

小叶几何形状对三个双叶瓣膜流场的影响：使用气动心室辅助装置

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
J Artif Organs (In press)
影响因子：
0
作者：
Hwansung Lee;Yoshiaki Ikeuchi;Eiki Akagawa;Eisuke Tatsumi;Yoshiyuki Taenaka;Takao Yamamoto
通讯作者：
Takao Yamamoto

Flow visualization of bileaflet mechanical heart valves in a pneumatic ventricular assist device

气动心室辅助装置中双叶机械心脏瓣膜的流动可视化