マイクロフロー制御による未熟児用軽負担呼吸補助システムの研究

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本研究では、未熟児への呼吸補助を対象とした,機能的安全性を確保しつつ装着時の負担を軽減でき、なおかつ誤動作のない安定作動が維持可能な小型呼吸補助システムを開発することを目的として、前年度に引き続き以下について研究を実施した。生理学的条件として求められている高気道圧(CPAP)の維持と、呼吸負担となる気道圧変動量をなるべく少なくする吸気位相と呼気位相の切り替え最適制御を、マイクロフロー制御技術を応用して行うための小型素子の基本形状を設計し、前年度までに設計制作された新生児対応の条件を満たす簡易人工肺を用いて、本研究において目的とする小型化を実現するために必要な流体力学的作動原理に対応した基本的動作確認を実験および数値解析により行い、吸気相から呼気相への切り替わる流れの状態について明らかにした。それらの解析結果に基づき,基本形状における問題点を抽出し,形状の検討および変更を行い、実際の医療現場に対応するための作動特性の実現を図った。その結果、CPAP値および動作の安定性については、良好な結果が得られ、本研究において設計された素子が、nCPAP用素子としての基本的条件を満たすものであることが明らかになった。しかし、実動作時の変動圧力振幅値については、当初目標値よりもやや大きく、今後の課題として残された。