空気圧駆動式ウェアラブル人工心臓システムの実用化研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23249065
• 研究機関: 東京電機大学
• 研究代表者: 本間 章彦 東京電機大学, 理工学部, 教授 (20287428)
• 研究分担者: 妙中 義之 独立行政法人国立循環器病研究センター, その他部局等, 副所長 (00142183) ; 巽 英介 独立行政法人国立循環器病研究センター, その他部局等, 部長 (00216996) ; 舟久保 昭夫 東京電機大学, 理工学部, 教授 (00307670) ; 大越 康晴 東京電機大学, 理工学部, 助教 (10408643) ; 武輪 能明 独立行政法人国立循環器病研究センター, その他部局等, 室長 (20332405) ; 福井 康裕 東京電機大学, 理工学部, 教授 (60112877)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 全人工心臓 / 補助人工心臓 / ウェアラブル / 駆動装置 / 空気圧駆動式

研究概要

(1)補助人工心臓（VAD）について
SD比可変機構を備えた駆動装置の製作を行った。駆動装置はDCサーボモータの回転運動をクランク機構によりシリンダーピストンの往復運動に変換し、血液ポンプを駆動する空気圧を発させる仕組みとなっている。従来の駆動装置ではモータには定速回転を行うブラシレスDCモータを用い、SD比の発生には非円形歯車を用いていたため、SD比の値は、非円形歯車により決定される固定値となっていた。そこで、非円形歯車を排除し、DCサーボモータを用いてその回転速度制御を行うことで、SD比を発生させる機構を採用した。模擬循環回路を用いて製作した駆動装置の性能評価を行ったところ、拍動数30～100bpm、SD比9～52%の範囲で設定が可能であることを確認した。また本機構を組み込んだ補助人工心臓用プロトタイプ駆動装置の試作を行った。
(2)全人工心臓（TAH）について
SD比可変機構を備えた補助人工心臓用駆動装置と共通の機構を2台用いることで、TAH用左右血液ポンプをそれぞれ駆動することのできる駆動装置の構築を行った。血液ポンプの駆動陽陰圧の調整は本体の吐出圧調圧機構により行い、SD比、拍動数の調整は接続されたコンピュータにより行うことが可能となっている。またモータの回転状態をエンコーダにより計測することで、本体の操作パネルから、シリンダーピストン内の駆動圧を大気圧に開放する電磁弁の開放タイミングと開放時間を、血液ポンプの吐出充満過程においてそれぞれ任意に設定することが可能となっている。これにより、アクティブフィリングだけでなくパッシブフィリングにより血液ポンプを駆動することが可能となった。また左右血液ポンプ拍出流量のバランスについては左右独立した駆動機構を用いているため、血液ポンプの拍動数や吐出充満状態を独立して制御することで対応している。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] DCサーボモータを応用した収縮期比可変小型空気圧駆動装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 住倉博仁
  • 学会等名: 第42回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • 発表場所: ナスパニューオータニ（新潟県南魚沼郡湯沢町湯沢2117-9）
  • 年月日: 20140307-20140308
• [学会発表] 空気圧駆動式補助人工心臓（Nipro LVAS）用流量モニタ装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大沼健太郎
  • 学会等名: 第42回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • 発表場所: ナスパニューオータニ（新潟県南魚沼郡湯沢町湯沢2117-9）
  • 年月日: 20140307-20140308