| 研究課題/領域番号 |
62870054
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| 研究種目 |
試験研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
胸部外科学
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| 研究機関 | 東京女子医科大学 |
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研究代表者 |
今井 康晴 東京女子医科大学, 付属・日本心臓血圧研究所・循環器小児外 (30075246)
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| 研究分担者 |
福井 康裕 東京電機大学, 理工学部応用電子工学科, 教授 (60112877)
別府 俊幸 東京女子医科大学, 付属・日本心臓血圧研究所理論外科, 助手 (30181481)
吉川 昭 東邦大学, 理学部物理学科, 助教授 (30075329)
副島 健市 東京女子医科大学付属, 日本心臓血圧研究所・循環器小児外, 助手 (40096607)
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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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| キーワード | 体外循環 / 人工心肺 / 拍動流送血ポンプ / マイクロコンピュータ / コンピューターコントロール / 自動制御 |
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| 研究概要 |
乳幼児での体外循環に通常の人工心肺装置を用いることは、血液の充填量が多い、流量設定が困難、低流量での操作が困難であるなど技術的な不都合があった。また、乳幼児は成人に比べて体循環血液量が少ない、先天性の心奇形のために血行が異なっている等の理由からポンプ操作が困難であった。我々は、乳幼児症例の開心術に伴う合併症の軽減を目的として、拍動流送血ポンプ、マイクロコンピュータによる自動灌流制御機構を備えた人工心肺装置の開発を行なった。
拍動流ポンプは、(1)流量特性及び拍出圧波形形状を改善するため新形状のヘッドケーシングを開発し、従来型に比べ35-85%の特性改善に成功、(2)240bpmまでの高い拍動数を発生し、さらにR波に同期しての送血が可能、(3)流量設定に対する誤差が3%以内、0.1cc単位のストロークでの送血が可能、(4)CRTディスプレイによる集中情報表示、(5)内臓マイコンによる操作ガイド、メッセージ機能、等の優れた特性を実現した。開発したポンプ装置を用いて、現時点までに約200の臨床例に体外循環を実施し、その結果定常流送血に比較して拍動流送血では、抹梢血管抵抗の低下、賢血流量の増加などの優位点があることが明らかになった。
マイコンによる自動灌流制御装置は、人間の操作よりも正確な血液バランスの維持、体外循環の安全性の向上を目的として研究を進めた。自動灌流操作には、動脈圧、リザーバーレベルなどの計測値から、中心動脈圧(CVP)に目標値を定めCVP目標値と計測値の誤差が少なくなるように送脱血流量をコントロールする方式を用いた。制御のアルゴリズムには離散PI(Proportional-Integral)制御を用い、制御ゲインは体重によって計算している。
自動制御装置は、現在までに約20例の動物実験に用い安定した制御に成功している。
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