駆動システムを含んだ完全体内埋め込み型全人工心臓の臨床応用に関する基礎的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04557058
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (90101138)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福留 明 K. K. 日本ゼオン, 主任研究員 ; 檜山 浩国 K. K. 荏原総合研究所, 主任研究員 ; 佐藤 尚 東北大学, 医学部, 講師 (20114499) ; 松木 英敏 東北大学, 工学部, 助教授 (70134020) ; 橋本 弘之 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10006174)
• Keywords: Totally implantable / Total artificial heart / Percutaneous energy transmission / Fitting study / Vibrating flow pump / Hemolysis / Automatic control system / Pump efficiency

Research Abstract

1.溶血テスト:各種駆動周波数、通電量、流出口人工弁の形状の違いなどによる溶血因子を牛血を用いて評価した。溶血を促進させる最大の因子は、ポンプ内の発熱でありこれはポンプ効率の良い条件下(通電量、駆動周波数に依存)での駆動をする必要があり、それには開発中の本ポンプ専用の自動制御システムを用いることにより改善が期待される。また流出口人工弁(Jellyfish弁を使用中)の形状と溶血との関係も深く、有効弁口面積の大きい、しかも中心流に近い形状が良いことが判明した。
2.経皮的電力輸送システムの開発と改良:開発した完全埋め込み用一次および二次コイル、インバータを使用し、効率とコイル前後の温度上昇について検討した。コイル効率が95%の時、一次、二次コイル内面でそれぞれ6°C、4.8°Cの温度上昇であり、許容範囲内と考えられた。
3.ポンプのfitting study:上腹部へのfittingは一切問題なかった。心のう内へは現在の形状では、両心を収納するのにやや無理があり、形状の改良が必要であるが、本ポンプの特長から必ずしも両心とも同位置である必要がないので根本的な問題とはならない。
4.振動流ポンプを用いた完全埋め込み用全人工心臓システムの自動制御システムの開発:患者の活動条件や、代謝条件が大幅に変動しても常に最適な駆動を確保し得るように適応する制御機構を開発することを目的に、今年度はA/D,D/Aコンバータ内蔵の8ビット、シングルチップマイコン上でのシステム構築を行った。生体側入力は、各部の血圧、血流量、末梢血管抵抗であり、システムの操作はポンプ通電量、駆動周波数、電圧である。これらのパラメータはポンプ内の溶血の少ない条件と生体側の要求をみたすように常時選択して自動制御される。今回のシステムは簡単な自動制御は容易であるが複雑に変化する条件下での対応は次年度に行う。

Research Products

• [Publications] Shin-ichi Nitta: "Influences of the oscillated blood flow on blood flow distribution" Artificial Organs Today. (in press).
• [Publications] Tomoyuki Yambe: "Origin of the rhythmical Fluctuations in the Animal without a Natural Heartbeat" Artificial Organs. 17. 1017-1021 (1993)
• [Publications] 仁田新一: "完全体内埋め込み型補助人工心臓システムの開発" 人工臓器. (印刷中).
• [Publications] 小林信一: "電磁駆動式振動流ポンプを応用した人工心肺システムの脳動脈血流量に与える影響に関する実験的研究" 人工臓器. 22. 915-920 (1993)
• [Publications] Shin-ichi Nitta: "Minimization of Hemolysis in the Design Improvement of a Totall Implantable Univalved Artificial Heart System(AHS)" Artificial Heart 4. 147-149 (1993)
• [Publications] Tomoyuki Yambe: "New Artificial Heart Control Method from the Neurophysiological Point of View" Artificial Heart 4. 353-356 (1993)