液化ガスによる人工心臓駆動装置の開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02557052
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鎮西 恒雄 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (20197643)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤正 巖 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30010028) ; 満渕 邦彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (50192349) ; 阿部 裕輔 東京大学, 医学部, 助手 (90193010) ; 井街 宏 東京大学, 医学部, 助教授 (10010076)
• Keywords: 人工心臓 / 駆動装置 / 液化ガス / 空気圧駆動 / 模擬循環回路 / 左心バイパス

Research Abstract

模擬循環回路での耐久試験の結果、昨年度開発したプロトタイプでは次のような問題点があることが判明した。1)使用したフレオンR114は室温付近で動作させた場合高圧側が約3kg/cm^2となり、人工心臓駆動の目的からは不必要に高圧である。2)コンプレッサは入手のしやすさから通常の家庭用冷蔵庫用コンプレッサを使用したが、300Wとオ-バ-スペックであり、かつ圧縮能力の制御範囲が狭い。3)駆動能力の制御はコンプレッサの出力、および蒸発、液化温度を変化させることで行なう設計であったため、制御が安定しない。4)ポンプが室温であるためポンプ内に冷媒油が蓄積する。5)フレオンおよび冷媒油に接触するため人工心臓のアウタケ-ス(ポリカ-ボネ-ト)、サック(塩化ビニル)、駆動チュ-ブ(ポリウレタン)などのプラスチック製部品が劣化する。
これらの問題点に対し、本年度は次のような対策を行ない、さらに開発を進めた。1)フレオンR114に代えてフレオンR123を使用し、高温高圧相を70℃2.0kg/cm^2(abs)、低温低圧相を30℃0.5kg/cm^2(abs)と、高圧相の圧力を下げると同時に低温相をほぼ室温とした。2)コンプレッサを50Wのインバ-タ制御小型コンプレッサに代え、効率の上昇と制御性の向上をはかった。3)動作温度による出力制御を改め、定温とした。動作温度による制御は反応が緩慢で、系が不安定に陥り易い要因であると判断したためである。その代替として、バイパス回路を新たに設け、バイパス量を変化させることで、系の安定化をはかった。これにより、出力制御は、速い変化に対しては、入出力電磁弁で、緩慢な変化に対しては、バイパス量の変化で行なうことが可能になった。4)アイソレ-タを設けてフレオン、冷媒油のポンプへの接触を避けた。また、配管を短縮し温度の低下を防いだ。

Research Products

• [Publications] 阿部 裕輔: "液化ガスを用いた人工心臓駆動装置の開発" 電気学会マグネティクスリニアドライブ合同研究会資料. 59-63 (1991)
• [Publications] 井街 宏: "補助心臓装置とその基礎" 集中治療. 3. 231-239 (1991)
• [Publications] 今西 薫: "心臓移植の手術手技で装着可能な人工心臓ポンプの開発" 人工臓器. 20. 699-704 (1991)
• [Publications] 鎮西 恒雄: "液化ガスによる人工心臓駆動装置(第2報)" 医用電子と生体工学. 30(Suppl). (1992)