高周波振動流を用いた生体臓器血流制御法の薬物輸送システムへの応用に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07557309
• Section: 試験
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 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 ; 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 講師 (70241578)
• Keywords: 振動流 / 生理的共振周波数 / 薬物輸送システム / 人工的血液循環 / リニアモーター / 完全体外循環 / 左心補助循環

Research Abstract

平成8年度の研究計画に基づき、生理的共振周波数の同定に関する実験的研究を行い、薬物輸送システムとしての応用を目標とした。生体に対して10〜40Hzという比較的高い周波数による人工的血流を付加するために、血液循環用ポンプとして振動流型血液ポンプを作成した。振動流を生体血液循環に有効に導入するために、血液循環方式として完全体外循環及び左心補助循環の2方式を採用した。振動流ポンプは管軸方向に往復運動する振動管の吐出側に逆流防止弁を取り付けた構造を有している。本研究では、振動管の運動機構としてリニアモーター型アクチュエーターを用い、支持機構を介して電磁気力による往復運動を振動管に伝える構造を開発した。このため、体外循環型の振動流ポンプでは振動間とリニアモーター型アクチュエーター部分の分離が可能となり、生体血液と直接接触する振動管のディスポ-ザブル化が可能となった。また、左心補助循環用の血液ポンプでは流出入口の血液隔壁の構造を立体的な曲面形状を有するものとし、血液に対する機械的損傷および血流停滞による血栓形勢を防止することを目的として設計を行った。これらのポンプにより、実験動物を用いた性能評価実験を行い血液ポンプとしての性能の向上を図るとともに、体血流分布に与える振動流の効果について検討を加えた。特に左心補助循環実験では周波数解析装置を用いた血行動態解析を行い、自然心による拍動流に振動流の補助血流が有効に付加されている様子が確認された。また、振動流による人工的血液循環中の自律神経系の活動等にも検討を加え、生理的共振周波数の同定及び、体血流分布に与える血流振動周波数の関係等について研究を進めた。

Research Products

• [Publications] T.Yambe, et al.: "Fractal Dimension Analysis of Chaos in Hemodynamics with Artificial Heart" Artificial Heart. 5. 315-318 (1996)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Strange hemodynamics attractor parameter with 1/R total artificial heart automatic control algorithm" The International Journal of Artif.Organs. 19.5. 302-306 (1996)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Extracting 1/f Fluctuation from the Arterial Blood Pressure of an Artificial Heart" Artificial Organs. 20.7. 777-782 (1996)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Spectral analysis of hemodynamics during left ventricular assistance" The International Journal of Artif.Organs. 19.6. 367-371 (1996)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Fluctuations of the Hemodynamic Derivatives During Left Ventricular Assistance Using Oscillated Blood Flow" Artificial Organs. 20.6. 637-640 (1996)