リニアモーターを利用した補助心臓装置の開発

• Project/Area Number: 15659322
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thoracic surgery
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 碓氷 章彦 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (30283443)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 雅治 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (80345892) ; 阿部 知伸 名古屋大学, 医学部附属病院, 助手 (20378037) ; 泊 史朗 名古屋大学, 大学院・医学部附属病院, 医員(臨床) ; 秋田 利明 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (30167837)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 補助心臓装置 / Assist cup / リニアモーター / リニアモーター駆動

Research Abstract

【研究背景】現在の人工心臓装置はポンプ部(駆動部)が血液と接触するため、血栓塞栓症のリスクが高く,また血栓塞栓症を予防するための抗凝固療法にともなう出血性合併症の頻度が高く、長期の使用の障害となっている。一方、血液と接触しないタイプの補助心臓装置として、心臓周囲をバルーンでくるみ空気圧で心臓の周期に合わせて収縮を補助するAssist cup形式の補助心臓装置のアイデアがあるが、空気駆動方式のためバルーン・駆動装置を合わせた容積が大きく体内に植え込むことが困難で実用化されなかった。
【研究実績】Assist cup形式のバルーンをネット方式に変更し、駆動源(アクチュエーター)として空気駆動からリニアモーターを用いる新たな補助心臓装置を考案した。大幅な容積低下が可能で、完全体内植え込み型の補助心臓システムの開発を目標としている。平成15〜16年度において、心尖からのびる8本のステントと、その間を牽引する網目状の繊維で形成されるAssist Netを作成した。網目状の繊維を心尖部にて束ねて、この繊維束を牽引・解放を繰り返すことで心臓を補助する。ラテックスゴムを用いて疑似心臓・循環システムを作成し、このAssist cupによる循環補助実験を行い、心臓の収縮が期待できない重症心不全においても十分な補助が可能であることを確認した。さらに1)Assist cupの実際の心臓に合わせた至適デザインの変更、2)リニアモーターの基本設計(必要出力および必要電力の算定、必要移動速度、移動距離の算定)を行った。平行して3)生体信号との同期作動のため補助心臓制御装置(Device controler, software)の開発を行った。