自己骨格筋を駆動源とした補助人工心臓の開発

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自己骨格筋(広背筋)を駆動源とした補助人工心臓の開発において,筋の収縮力を如何に有効に利用するかが検討課題の一つとして挙げられていた.補助人工心臓の設計に先立って,広背筋の一回収縮長と,収縮前に筋に伸展を加えるときの前負荷はどの程度が最適であるかを検討した.ビ-グル犬の広背筋を露出し,上腕骨付着部を切断し遊離端とした.筋にリ-ド線を埋め込み高頻度電気刺激を加えた.遊離端に荷重量を加えたときの静止時の筋の伸び(伸展長)と,遊離端の筋収縮による変位量(収縮長)をレーザー変位計を用いて計測し,最適な荷重量と収縮長を検討した.伸展長はある荷重までは増加を続け,それに比例して収縮長も増加したが,それを越える荷重量では伸展量は変化せず,収縮長は減少した.さらに,筋弛緩期にバネによる強制的伸展を加えることで,心筋の如き一種の擬似的な自律弛緩性を骨格筋に与え,ポンプ高率の更なる改善を検討した.筋の伸展力を検討するため3枚のplateとpolyurethane chamberを用いてpull-plate式の駆動装置を作成した。筋の収縮により2枚のplateに接着させたpolyurethane chamberが圧縮されポンプが駆動し,弛緩期にはplateに取り付けられたバネの力で筋に伸展が加わる様にした.バネの力を変化させ,それぞれの場合でポンプ流量,吸引圧,ポンプ充満時間を測定し,最適の伸展力を考察した.前負荷40mmHgではポンプ流量から見て筋伸展力は必要なかったが,前負荷の低下に従ってバネによる擬似的な自律弛緩性が充満条件改善のため有効となり,前負荷20mmHgの場合ではバネ定数7〜14x10^4dyn/cm程度の伸展力が最適であった.