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血流シミュレータ及び流れ変換装置 コモンズ

国内特許コード P06A009325
整理番号 WASEDA-452
掲載日 2006年10月5日
出願番号 特願2004-314915
公開番号 特開2006-122354
登録番号 特許第4587776号
出願日 平成16年10月29日(2004.10.29)
公開日 平成18年5月18日(2006.5.18)
登録日 平成22年9月17日(2010.9.17)
発明者
  • 梅津 光生
  • 白石 泰之
  • 有田 誠
  • 川合 潤子
  • 末弘 淳一
  • 田中 隆
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 血流シミュレータ及び流れ変換装置 コモンズ
発明の概要

【課題】 大動脈と異なる他の血管内の流れの状態を正確に再現でき、当該流れの状態で適用される人工臓器、医療機器、手術法等に対する正確な評価に寄与すること。
【解決手段】 所定の流体に対し大動脈流に擬似した拍動流を生成する体循環装置11と、この体循環装置11で生成された拍動流に吸引力を付与することで、前記拍動流を冠動脈流に擬似した流れ状態に変換する冠循環装置12とを備えて血流シミュレータ10が構成されている。冠循環装置12には、冠動脈流に擬似した流体の流れの中に所定の試験対象物Tを設置可能な設置部35が設けられている。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


人体の心臓から拍出された血液は、大動脈を通り、当該大動脈から全身に分岐する各種動脈に行き渡り、対応する各種静脈から大静脈に合流して心臓に戻る体循環が行われている。ここで、大動脈から分岐する動脈としては、心筋に張り巡らされた冠動脈があり、この冠動脈は、大動脈の基部から大静脈の基部に戻るように血液を循環させ、心臓にエネルギーや酸素を供給している。このような冠動脈による血液の循環は、冠循環と呼ばれている。



ところで、動脈硬化等によって冠動脈が狭窄、閉塞すると、心筋梗塞と呼ばれる心筋壊死が発生する。このような冠動脈の狭窄、閉塞に対する治療法としては、薬物療法の他、カテーテル療法、及び冠動脈バイパス手術療法が知られている。カテーテル療法は、狭窄した冠動脈内でバルーンを膨らませることで狭くなった血流路を拡張し、その拡張部位にステントと呼ばれる血管拡張具を留置することで、血流路の拡張状態を維持するものである。一方、冠動脈バイパス手術は、狭窄した部位を迂回するように冠動脈の別経路を新たに確保する手術であり、既存の血管の切断や血管同士の縫合(吻合)が必要になる。



前記カテーテル療法に使用される冠動脈用のステントは、人体に対する適合性等を確保するための性能評価が不可欠となる。一方、冠動脈バイパス手術では、血管の吻合につき種々の手法があり、どの手法が理想的なのか未だ解明されておらず、それら手法の経時的耐久性等を実証し、理想的な手法を客観化したデータによって裏付けすることは、医学の発展に欠かすことができない。



そこで、ステントの性能評価や血管の吻合に関する実証には、冠動脈の流れが人間に近い動物を使った実験により行うのが一般的である。ところが、動物愛護などの倫理的側面における制約も少なくなく、しかも、血流、血圧等の各種状態が異なる個体差を考慮した実証データを取得することが困難である。



このため、血液を擬似した流体に対し、人体の冠動脈流に擬似した流れの状態を作り、その流れの中で、ステントや吻合の評価をすることのできる装置が必要となる。ここで、従来においては、人体と同様の拍動流を生成することのできるポンプが知られている(特許文献1、特許文献2参照)。

【特許文献1】特開平4-357960号公報

【特許文献2】特開昭59-108559号公報

産業上の利用分野


本発明は、血流シミュレータ及び流れ変換装置に係り、更に詳しくは、生体の所定部位における複雑な血流状態を再現することができ、人工臓器の性能や手術の効果等を生体内とほぼ同じ条件で調べることのできる血流シミュレータ及び流れ変換装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
血流を模擬した流れを所定の流体に付与する血流シミュレータにおいて、
生体の体循環を模擬して前記流体を循環させる体循環装置と、この体循環装置から分岐するとともに、生体の冠循環を模擬して前記流体を循環させる冠循環装置とを備え、
前記冠循環装置は、前記体循環装置の大動脈部分から分岐する入口側流路と、前記体循環装置の大静脈部分に繋がる出口側流路と、入口側流路及び出口側流路にそれぞれ接続された閉ループ状のループ流路と、このループ流路からそれぞれ分岐する第1及び第2の分岐流路と、これら分岐流路の端部間に配置されたアクチュエータと、前記ループ流路内に設けられた逆止弁とを備え、
前記入口側流路には、所定の試験対象物を設置可能な設置部が設けられ、
前記アクチュエータは、第1及び第2の分岐流路に接続された吐出口を有する第1及び第2のシリンジと、これらシリンジ内の容積を同時に相反した状態で増減させる駆動装置とを備え、
前記逆止弁は、各シリンジ内の容積が増減どちらに変化したときでも、前記体循環装置の流体が前記入口側流路から流入して前記出口側流路から前記体循環装置に流出されるように配置され、
前記体循環装置で生成された拍動流にほぼ同期して前記各シリンジ内の容積を増減させることにより、前記設置部を流れる流体に対し、冠動脈流に擬似した流れ状態を付与することを特徴とする血流シミュレータ。

【請求項2】
前記設置部を流れる流体の圧力を調整する圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項記載の血流シミュレータ。

【請求項3】
大動脈流に擬似した流体の拍動流を使って冠動脈流に擬似した流れ状態を生成する流れ変換装置であって、
前記拍動流が流入される入口側流路と、冠動脈流に擬似した流れ状態の生成後の流体を外部に流出させる出口側流路と、入口側流路及び出口側流路にそれぞれ接続された閉ループ状のループ流路と、このループ流路からそれぞれ分岐する第1及び第2の分岐流路と、これら分岐流路の端部間に配置されたアクチュエータと、前記ループ流路内に設けられた逆止弁とを備え、
前記入口側流路には、所定の試験対象物を設置可能な設置部が設けられ
前記アクチュエータは、第1及び第2の分岐流路に接続された吐出口を有する第1及び第2のシリンジと、これらシリンジ内の容積を同時に相反した状態で増減させる駆動装置とを備え、
前記逆止弁は、各シリンジ内の容積が増減どちらに変化したときでも、前記流体が、前記入口側流路から流入し、前記出口側流路から流出されるように配置され、
前記拍動流にほぼ同期して前記各シリンジ内の容積を増減させることにより、前記設置部を流れる流体に対し、冠動脈流に擬似した流れ状態を付与することを特徴とする流れ変換装置。
産業区分
  • 治療衛生
  • 運動娯楽用
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004314915thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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