PDF：1169KB - 社会技術研究開発センター

第３回国連防災会議
パブリックフォーラム内シンポジウム
「災害に強くしなやかな社会の創造を目指して」
2015.3.18 東京エレクトロンホール宮城
*福江 高志
国立大学法人 岩手大学 工学部 機械システム工学科
熱工学研究室（廣瀬・福江Ｇｒ．）助教
http://www.mech.iwate-u.ac.jp/ hirose/
*福江 高志
廣瀬 宏一
西村 文仁
鈴木 順
片野 圭二
岩手大学
株式会社アイカムス・ラボ
秋冨 慎司
岩手医科大学
研究課題名
災害現場における救急救命用スタンドレス輸液装置の開発
JST 復興促進プログラム (マッチング促進) Type - II
研究実施期間：2012年12月 ~ 2015年3月
研究開発内容
災害現場で活用可能な，
高精度・高効率の
スタンドレス輸液装置のための研究開発
高精度制御
高流量化
バッテリ
寿命向上
スタンドレス
防塵・防水
耐衝撃・小型
→ 次世代スタンドレス輸液装置の提案
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災害現場における救急救命活動の実際
Ex (1) 福知山線脱線事故
搬送まで輸液が必要だが，
狭い隙間しかない現場
Ex (2) 東日本大震災 (航空搬送)
救急活動を行えるスペースが
狭い中，たくさんの患者さん
スタンドや輸液を設置するスペースがない
3
災害現場における救急救命活動の実際
Ex (3) 福知山線脱線事故でのクラッシュシンドローム
※ クラッシュシンドローム*：
体の一部が，ものに挟まれる
などにより長時間圧迫され，
筋肉が損傷し組織の一部が壊死
圧迫状態から開放されると，
壊死した筋細胞からカリウム・
ミオグロビン・乳酸など大量に漏出
心停止や急性腎不全などの誘発．
致死率も高い．
*www.wikipedia.org
クラッシュシンドロームが疑われる患者さんには，現場にて，
救出までに急速の，かつ大量の輸液投与が必要．
高流量・高信頼性・長寿命の輸液機構が必要
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スタンドや輸液を設置するスペースがない
 狭い隙間でも設置し使用できる
 重力による滴下を必要としない
狭い空間での医療
高流量・高信頼性・長寿命の輸液機構
 10 ml/h ~ 1000 ml/h の広範囲で輸液量の精度が取れる
 48時間以上の駆動時間が確保できる
広域搬送＋対クラッシュシンドローム
両方のニーズを満たした救急救命現場向けの輸液装置の実現：
装置の小型化や，耐衝撃・防塵・防水機構の開発
高精度・高信頼性を実現する輸液輸送機構の開発
バッテリ寿命を向上するための動力系の高効率化の実現
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フィンガー方式
小型ポンプ
輸液方法
○ 精度高い：±10%、脈動が小さい
× 製品サイズ大きい
× 設置：スタンド必要
× 傾斜・衝撃・振動：不適
× 流量：小さい（最大500ml/h）
× 電池寿命：短い（3h）
スタンド固定
輸液ポンプ
携帯型
輸液ポンプ
シリンジ
ポンプ
自然落下
○ 汎用
× 必要
× 500ｍl/h
○ ±10%
○ 300h
×
ローラ方式
× 専用
○ 不要
× 300ml/h
○ ±10%
× 24h
×
シリンジ方式
× 専用
× 必要
× 500ｍl/h
◎ ±5%
×
×
外観
課題点
ポンプ方式
チューブ
輸液スタンド
最大流量
流量精度
バッテリー寿命
耐衝撃・傾斜
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フィンガー方式
小型ポンプ
輸液方法
○ 精度高い：±10%、脈動が小さい
× 製品サイズ大きい
× 設置：スタンド必要
× 傾斜・衝撃・振動：不適
× 流量：小さい（最大500ml/h）
× 電池寿命：短い（3h）
スタンド固定
輸液ポンプ
携帯型
輸液ポンプ
シリンジ
ポンプ
外観
課題点
ポンプ方式
チューブ
輸液スタンド
最大流量
流量精度
バッテリー寿命
耐衝撃・傾斜
自然落下
ローラ方式
シリンジ方式
○ 汎用
× 専用
× 専用
× 必要
○ 不要
× 必要
× 500ｍl/h
× 300ml/h
× 500ｍl/h
○ ±10%
○ ±10%
◎ ±5%
現状の製品で
○ 300h
× 24h
×
災害現場での使用に耐えうる製品が見当たらない！
×
×
×
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高精度制御
高流量化
バッテリ
寿命向上
スタンドレス
防塵・防水
耐衝撃・小型
→ 次世代スタンドレス輸液装置の開発
製品開発目標
点滴チューブ
スタンド
流量設定範囲
流量精度
バッテリ寿命
動作環境
汎用のものが使用可能
不要．輸液の動力はポンプで付与．
ポンプ本体
10 ml/h ~ 1000 ml/h
 10 % 以下
100 ml/h で 48 時間以上
(充電池 DC 3.7 V  2 本)
転倒可能．振動10Hz，0.6 Gで動作可
耐衝撃・防塵・防水
ケース
一体型
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→ 次世代スタンドレス輸液装置の開発
チューブポンプをベースに開発
 輸液チューブをそのまま使用可能
 流量制御が機構上容易
 回転機構の最適化による省電力化が可能
製品開発目標
点滴チューブ
スタンド
流量設定範囲
流量精度
バッテリ寿命
動作環境
汎用のものが使用可能
不要．輸液の動力はポンプで付与．
ポンプ本体
10 ml/h ~ 1000 ml/h
 10 % 以下
100 ml/h で 48 時間以上
(充電池 DC 3.7 V  2 本)
転倒可能．振動10Hz，0.6 Gで動作可
耐衝撃・防塵・防水
ケース
一体型
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研究実施期間：2012年12月 ~ 2015年3月
JST 復興促進プログラム
(マッチング促進) Type - II
岩手大学
アイカムス・ラボ
 ポンプ内の輸液の流れの
分析技術，性能評価技術
 チューブの粘弾性変形の
シミュレーション技術
 マイクロ歯車や低摩擦軸受の
精密加工技術
 モーター制御技術
 機構系の設計ノウハウ
岩手医科大学
(有) UNO
 実際の医療現場，災害現場
での救急救命医療の実績
 実使用の立場からの
ポンプ設計指針・要望検討
 従来DCモータに比べ
遥かに効率の高い
コアレスモータの開発実績
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研究実施期間：2012年12月 ~ 2015年3月
JST 復興促進プログラム
(マッチング促進) Type - II
岩手大学
アイカムス・ラボ
 ポンプの最適設計のための
性能評価，流れの評価
 粘弾性解析によるチューブ
変形と性能の関係の検証
 溝つき軸受の最適化による
動力伝達効率の向上
 高効率化のためのモータ制御
技術の構築
岩手医科大学
(有) UNO
 スタンドレスの輸液ライン
安定保持機構の開発
 実際の使用者の立場からの
開発製品の有用性の評価
 ポンプの長時間駆動に最適な
コアレスモータの開発
目標値：従来モータ 70 %
に対し，85 % に向上
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岩手大学
教授・廣瀬宏一，准教授・西村文仁，助教・福江高志
 ポンプの最適設計のための性能評価，流れの評価
 粘弾性解析によるチューブ変形と性能の関係の検証
研究開発内容の一例
チューブ変形解析
性能評価・流れの評価
例：ローラー個数と吐出流れの相関
ローラー４個：
安定した流れ
ローラー２個：
不安定性の発生
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岩手大学
教授・廣瀬宏一，准教授・西村文仁，助教・福江高志
 ポンプの最適設計のための性能評価，流れの評価
 粘弾性解析によるチューブ変形と性能の関係の検証
チューブ変形解析
研究進捗の一部は輸送現象に関する国際シンポジウム
(ISTP-24) で発表
研究開発内容の一例
(2013.11)
性能評価・流れの評価
例：ローラー個数と吐出流れの相関
ローラー４個：
安定した流れ
ローラー２個：
不安定性の発生
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アイカムス・ラボ
 溝つき軸受の最適化による動力伝達効率の向上
 高効率化のためのモータ制御技術の構築
研究開発内容の一例
軸受に溝加工と高潤滑粒子数を低減し動力伝達効率をUP (特許取得済み)
軸受の溝構造
高潤滑粒子
軸受の溝
高潤滑粒子
歯面の溝構造
高潤滑粒子
溝
従来:溝加工なし 本開発:溝＋高潤滑粒子
カーボン粒子
フッ素粒子
高潤滑粒子
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岩手医科大学 助教・秋冨慎司， アイカムス・ラボ
 スタンドレスの輸液ライン安定保持機構の開発
 実際の使用者の立場からの開発製品の有用性の評価
研究開発内容の一例
現場の声を
フィードバック
・輸液ラインの安定保持構造の開発
・災害現場を想定した輸液装置原理試作と評価
 看護師さんの
視認のしやすさ
 ボタン配置や
色の最適化
 感染症対策
など
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高精度制御
高流量化
バッテリ
寿命向上
スタンドレス
防塵・防水
耐衝撃・小型
→ 次世代スタンドレス輸液装置の開発






ポンプの流動分析
チューブの変形解析
軸受形状の最適化
高効率モータの応用
最適制御技術
現場で使用しやすい
プラットフォーム
災害現場から救急現場まで
広い範囲に対応可能な
ポンプ設計の可能性を示唆
実証試験機
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Acknowledgement:
本プロジェクトは独立行政法人 科学技術振興機構の
A-STEP 復興促進プログラム (マッチング促進) Type ‒ II の
ご支援の下，実施しております．
また，本研究の推進に当たり，
多くの岩手大学 廣瀬・福江研究室，西村研究室所属の学生諸君の
協力を得ました．記して謝意を表します．