骨格筋により駆動される体内埋め込み型遠心ポンプの開発

• Project/Area Number: 09780800
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 佐々木 栄作 岐阜大, 医学部, 助手 (20273138)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 1998: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000); Fiscal Year 1997: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 骨格筋ポンプ / 遠心ポンプ / 補助循環

Research Abstract

より効率よく骨格筋エネルギーのポンプ作用への変換ができる小さくシンプルな血液ポンプを求めて、骨格筋により駆動される遠心ポンプの開発を行った。本システムの実現のためには、1)効率よい骨格筋収縮力の伝達方法、2)間欠的な骨格筋の収縮を、連続的回転運動への変換方法、3)筋の至適な駆動の方法等を解決する必要がある。l)については、独自に設計した力学的損失の少ない直線的に伝達装置により、まず拍動式ポンプであるプッシャープレート型人工心臓を駆動し、広背筋が安静時の左心室の機能を代行し得るほどエネルギーを有しているとの結果(広背筋の出力として約2.5-5mW/g)を得た。また機械式模擬循環回路において筋の力学的特性と至適刺激様式を、種々の前負荷、後負荷に対する筋の出力を検討したところ、至適駆動を得るためには、電気刺激のパルス幅、バースト回数の条件変更で行えることが判明した。ついで2)として開発を行ったシステムを述べる。これは骨格筋の収縮力を、扇形の平歯ギアに伝達し、ピニオンギアを介して加速してインペラ-の回転軸に伝達するもので、回転しないシェル型ローラークラッチベアリングが、ピニオンギアと平歯ギヤに挿入されているため、回転軸の回転は、平歯ギアがどちらに引かれても一方向となる。本システムを、今回備品で購入した加震器システムで、骨格筋をシュミレートして駆動し、至適な動作が得られることを確認した。これらの点から、回転軸の回転数は1500rpmを実現するシステムで、インペラ-の径は約67mm程度で左心補助可能なポンプが実現すると考えられた。そこで現在至適サイズの市販の遠心ポンプヘッドを使用して、検討中である。