心臓外科治療支援を目的とした血液循環シミュレータの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09557112
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 梅津 光生 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90132927)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 益田 博之 日本コーリン(株), 開発本部長 ; 内山 明彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50063615) ; 藤本 哲男 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 講師 (50267473) ; 川副 浩平 岩手医科大学, 医学部, 教授 (50075561) ; 北村 信夫 熊本大学, 医学部, 教授 (70075513)
• Keywords: 機械式血液循環シミュレータ / 左心室ポンプ / 圧-容積関係 / Emax / 拡張末期圧 / 拡張機能 / 収縮力 / 補助循環

Research Abstract

第2年度目は,機械式血液循環シミュレータ(Mock Circulatory System;MCS)の左心室ポンプの改良を試みる作業を中心に行った。従来のMCSの左心室ポンプにおいて,生体の心機能の模擬を考慮した設計を行っていなかった。そこで,本研究では,生体の心機能を模擬した左心室ポンプの改良を目的とした。まず,生体の心機能を把握するため,ヤギを用いた急性動物実験を行い,薬物投与により心収縮力を変化させ,左心室圧ー容積関係から収縮性の指標であるEmaxを算出した。Control時,収縮力増強剤投与時,収縮力減少剤投与時における各々のEmaxとして,14.8,25.3,22.2mmHg/mL,という値を得た。ところが従来のMCSでは,左心室ポンプが負荷に関係なく一回拍出量を一定に保つため,Emaxが常に無限大となり,収縮力変化を再現できなかった。そこで生体心の収縮,拡張能力の模擬のため,Emaxと拡張末期圧ー容積関係に応じて一回拍出量を変化させる駆動プログラムを製作した。これにより負荷に依存するMCSの左心室ポンプが実現した。改良した左心室ポンプは,Emax,拡張末期圧ー容積関係を任意に設定可能であるため,Control時,収縮力増強時,収縮力減少時という模擬ができ,0.75,1.53,0.47mmHg/mLという値を得ることができた。さらに,補助循環時においても左心室ポンプは負荷依存性を示すことが確認できた。

Research Products

• [Publications] M.Umezu,T.Fujimoto,et al.: "Three types of in vitro evaluation test system for blood pump performance" Proc.of 4^<th> Int.Conf.on BME. 1-2 (1998)
• [Publications] Y.Shiraishi,T.Fujimoto,et al.: "A new approach for the development of a sophisticated mock circulatory system" Proc.of 3^<rd> World cong.Biomechanics. 359 (1998)