| 研究概要 |
次世代型拍動式人工心臓の開発の基礎研究を目的に,拍動式人工心臓で課題となっているコンプライアンスチャンバーの削減と運動変換機構の非接触化を目的に,1)in flowカニューレー体型コンプライアンスチャンバーおよび2)磁気カム式人工心臓の開発を行ったので報告する.In flowカニューレー体型コンプライアンスチャンバーは,血液ポンプ流入部に空気待機場所を設置し拍動型ポンプの稼働に伴う人工心臓アクチュエータ内の空気を血液ポンプ流入カニューラに移動させその体積変化は血液流路側に起こさせ,血液ポンプと別にコンプライアンスチャンバーを設置する必要はない.昨年度の研究成果をもとにin flowカニューラ部コンプライアンス容量をポンプ一回拍出量の約60%とする40mlとしたところ,外側ハードシェル外径50mm,内側ソフトシェル外径20mm,長さ80mmの葉巻型となった.外側ハードシェルをエポキシ樹脂,内側ソフトシェルをシリコーンチューブで作成しin vitro実験で評価した.その結果,大気解放で駆動時のポンプ拍出量4.3L/分に対し,in flowカニューラー体型コンプライアンスチャンバー使用時は1L/分と大幅に減少した.この原因はシリコーンチューブ内径が体積変化に対し不十分であったためであり,内側ソフトシェルデザインを改良デザインすることで拍出量の減少はお幅な改善が期待でき,In flowカニューレ一体型コンプライアンスチャンバーは拍動型人工心臓の課題であるコンプライアンスチャンバーの削減に大きく貢献できる技術であると思われる.
磁気カム式人工心臓は,カムローラの代わりにネオジム鉄磁石の反発力を応用したもので,モータの一方向回転運動を非接触に直線往復運動に変換するものである.位相が180度異なる磁気カムを超音波モータの両モータ軸端に固定しその外側に左右の血液ポンプを設置した.その結果,モーター方向回転で左右の磁気カムが交互に動作することで左右の液ポンプを稼働する完全人工心臓が実現できる.力学モデル上では動脈圧54mmHgまで稼働であったのに対し,実際に磁気カム式完全人工心臓を製作してin vitro実験で評価したところ,40mmHgの動脈圧までポンプは稼働可能であった.しかし同じ磁気カムの寸法であっても使用するネオジム鉄磁石の形状を変更し磁石部面積を1.6倍に増やすことで最高動脈圧100mmHgまで理論的には可能であることがわかり,モーター回転で非接触に運動変換して左右ポンプを稼働する新しい人工心臓アクチュエータとして期待できることが明らかになった.
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