高頻度振動換気機能付ネーザルCPAP素子の3Dプリンタによる試作

本研究の目的は、著者が開発した高頻度振動換気(HFO : High Frequency Oscillation)機能付きネーザルCPAP素子(H-NCPAP)を3Dプリンタで試作して、臨床応用できる素子を提案することである。著者の開発したH-NCPAP素子の特性を把握するために、実験用に試作したH-NCPAP素子を新生児用自発呼吸シミュレータ(PT-2)に取り付け、CPAP圧とSub圧との関係を調べる。そのPT-2は、3種類の呼吸モードでの自発呼吸シミュレートが可能である。その3種類の呼吸モードとは, (a)Exモード(Exponential波形), (b)Triモード(Triangular波形), (c)Half-sineモード(Half-sine波形)であり, 正常な肺, コンプライアンスが低下した肺, 気道抵抗が増加した肺を模擬している. そのため横隔膜駆動波形は、吸気時の駆動波形だけが異なり、呼気時の駆動波形はExponential波形で同一である。そしてBNCPAP素子にMAP500Paになる空気を供給しながら、PT-2を駆動させて実験を行った。得られた結果から、以下のことがわかった。吸気時・呼気時ともに設定したMAPよりもCPAP圧力が下がり、さらに吸気時と呼気時でその下がり方のメカニズムが異なることがわかった。吸気時の場合は吸気流れがエアーカーテン状態を作り出すためであり、呼気時の場合では細くなったポテンシャコアが鞭の先端のようにしなやかに動いて呼気流れが流出するためである。以上の結果から、著者の開発したBNCPAP素子は、呼吸応答型であることが判明した。さらに横隔膜駆動状態を推測できたことから、この素子は呼吸状態をモニタできるデバイスであることもわかった。最後に、今年度購入した3Dプリンタ(UPBOX+)を用いて、臨床に応用できるH-NCPAP素子一号機を試作した。

本研究の目的は、著者が開発した高頻度振動換気(HFO : High Frequency Oscillation)機能付きネーザルCPAP素子(H-NCPAP)を3Dプリンタで試作して、臨床応用できる素子を提案することである。著者の開発したH-NCPAP素子の特性を把握するために、実験用に試作したH-NCPAP素子を新生児用自発呼吸シミュレータ(PT-2)に取り付け、CPAP圧とSub圧との関係を調べる。そのPT-2は、3種類の呼吸モードでの自発呼吸シミュレートが可能である。その3種類の呼吸モードとは, (a)Exモード(Exponential波形), (b)Triモード(Triangular波形), (c)Half-sineモード(Half-sine波形)であり, 正常な肺, コンプライアンスが低下した肺, 気道抵抗が増加した肺を模擬している. そのため横隔膜駆動波形は、吸気時の駆動波形だけが異なり、呼気時の駆動波形はExponential波形で同一である。そしてBNCPAP素子にMAP500Paになる空気を供給しながら、PT-2を駆動させて実験を行った。得られた結果から、以下のことがわかった。吸気時・呼気時ともに設定したMAPよりもCPAP圧力が下がり、さらに吸気時と呼気時でその下がり方のメカニズムが異なることがわかった。吸気時の場合は吸気流れがエアーカーテン状態を作り出すためであり、呼気時の場合では細くなったポテンシャコアが鞭の先端のようにしなやかに動いて呼気流れが流出するためである。以上の結果から、著者の開発したBNCPAP素子は、呼吸応答型であることが判明した。さらに横隔膜駆動状態を推測できたことから、この素子は呼吸状態をモニタできるデバイスであることもわかった。最後に、今年度購入した3Dプリンタ(UPBOX+)を用いて、臨床に応用できるH-NCPAP素子一号機を試作した。