長期間の心肺補助を行なう小型人工肺内蔵人工心蔵システムの開発研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03557058
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 高野 久輝 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 部長 (60028595)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鬼頭 義次 国立循環器病センター病院, 心臓外科, 部長 ; 阿久津 哲造 テルモ株式会社, 研究開発センター, 所長 ; 赤城 治彦 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室員 (90231802) ; 中谷 武嗣 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (60155752) ; 妙中 義之 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (00142183)
• Keywords: 一体型心肺補助装置 / 呼吸不全 / 心肺不全 / 長期使用人工肺 / ECMO / 心肺移植 / ブリッヂ使用 / 抗血栓性表面処理

Research Abstract

昨年度の検討で,流入出部に配したプッシャープレイト型人工心臓間に円柱型人工肺(ガス交換膜面積0.8m^2)を組み込んだ一体型心肺補助装置を設計・試作を行い,in vitro及びex vivoの潅流実験にて基礎的性能評価を行った.結果,試作器はポンプ特性では満足すべき性能を示したが,ガス交換能および圧力損失では目標性能を大きく下回り,人工肺部を中心とした抜本的な改良が必要と考えられた.そこで本年度は,1)ガス交換膜の変更,2)中空糸配列の再検討,3)ガス交換膜面積の増大を行い,加えて4)デバイス内面の抗血栓性処理法の基礎的検討に着手した即ち,1)ガス交換膜:昨年度の三層構造膜はガス透過性に難点があったため,新規なポリオレフィン膜(多孔質膜の微小孔を血液接触面でのみ封じた二層構造膜)に変更してガス交換能の向上を図り,2)中空糸配列:一層ごとに中空糸走行を直交させた昨年度の井桁状配列は,圧力損失を大きくする原因となったため,一方向性配列に改め,3)膜面積:ガス交換能の不足を補う目的で,ガス交換膜面積を昨年の1.25倍の1.0m^2に増大させた.これらの変更を加えた改良型試作器を作製し,ex vivoの潅流実験で再評価を行った.結果,改良型試作器のガス交換能は,血流量1L/min当たりで酸素40ml/min,炭酸ガス30ml/minであり,昨年度の1.3倍に向上した.また人工肺部での圧力損失は,血流量1L/min当たりで約10mmHgと昨年度の1/5以下に抑えることができた.本年度新たに着手した抗血栓性処理に関しては,材料表面にヘパリン分子を共有結合する方法を採用し,家兎を用いてのin vivoでの抗血栓性の評価を行った.本法にて表面処理したポリプロピレン糸は,2週間の頚静脈内留置にても血栓の付着を認めず,非処理糸に比べて良好な抗血栓性を示した.来年度は,今年度の検討結果を踏まえ,抗血栓性を含めたシステムとしての完成を目指す予定である.

Research Products

• [Publications] Tatsumi E,Takano H,et al: "An Integrated Artificial Heart-Lung Device" Trans Am Soc Artif Intern Organs. 37. M310-M311 (1991)
• [Publications] 赤城 治彦、高野 久輝、他: "肺または心肺移植でのBridge Useを目的とした一体型心肺補助装置の開発" 膜型肺. 15. (1993)
• [Publications] 高野 久輝、赤城 治彦: "膜型人工肺ーハードウエアの現況と展望ー" 膜型肺. 15. (1993)