完全埋込型人工心臓の開発を阻む要素の解決のための基礎的、総合的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07407036
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井街 宏 東京大学, 医学部, 教授 (10010076)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 満渕 邦彦 国際, 産学共同研究センター, 教授 (50192349) ; 藤正 巌 埼玉大学, 大学院・政策科学研究科, 教授 (30010028) ; 阿部 裕輔 東京大学, 医学部, 助手 (90193010) ; 鎮西 恒雄 東京大学, 医学部, 助手 (20197643) ; 馬場 一憲 東京大学, 医学部, 助教授 (30181035)
• Keywords: 人工心臓 / 完全埋込型人工心臓 / 血液ポンプ / 人工弁 / 制御方法 / 血液適合性

Research Abstract

本研究は、新しい原理の完全人工心臓(流れ変換型拍動流完全人工心臓と波動型完全人工心臓)に対して、1)解剖学的に適合するよう形状的改良、2)血液適合性(特に抗血栓性、抗石灰沈着性と抗溶血性)の改善、3)流れ変換型拍動流完全人工心臓では動静脈血の混合の原因の解析とそれを最小限にするポンプ機構の開発、4)あらゆる状態に対する性能や耐久性の評価とその改良、5)エネルギー消費の解析とその改善、6)システム全体の設計、7)制御方法の検討、8)動物実験による病態生理の解析と問題点の解決等によって体内に埋め込んだ長期の生存実験が可能なシステムを完成さすことを目的としている。本年度は以下の研究を行った。
1 流れ変換型拍動流完全人工心臓 遠心ポンプ内での血液の逆流による混合を少なくするために、従来の羽根の上部と先端に柔軟性のベーンを取り付けた新しい羽根を試作し、ケーシングとの隙間と性能、逆流特性の関係を調べ、その効果を確認した。
2 波動型完全人工心臓 前年度と設計を変更し、左右ポンプの駆動モータを独立させる方式とした。これによって大きさをほとんど増やすことなくモータの発熱を減少させ、かつ制御性を向上させ得た。この人工心臓を6頭のヤギの胸腔内に埋め込んだが、最低42Kgのヤギに埋め込み可能で起立状態を含めて最長17時間の生存が得られた。死因は左右の流量アンバランスによる肺水腫、出血、ポンプのピンホールなどで現在その改良を行っている。
3 1/R制御実験 1/R制御で長期生存してヤギの血行動態、血液生化学、ホルモンなどのデータを詳細に検討した。また、自然心臓を拍動させたまま完全人工心臓を装着したいわゆるハイブリッド型人工心臓でこの制御方法を行った時の自然心臓の拍動数の応答を現在慢性実験で調べている。
4 血液適合性の研究 312日および414日間駆動したJellyfish弁に生じた石灰沈着の様子を詳細に分析すると共に弁膜に生ずる歪み分布を有限要素法にて解析し、歪みの大きい場所に石灰沈着が好発することを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 井街 宏,他: "人工心臓による生体の制御と生体による人工心臓の制御" 循環器科. 39(4). 344-350 (1996)
• [Publications] 井街 宏,他: "拍動流ポンプ" BME. 10(10). 3-13 (1996)
• [Publications] 阿部裕輔,他: "完全人工心臓1/R制御による532日生存ヤギの長期血行動態と病態生理" 人工臓器. 26(1). 21-26 (1997)
• [Publications] 阿部裕輔,他: "波動ポンプ式埋込型完全人工心臓" 人工臓器. 26(印刷中). (1997)
• [Publications] 井街 宏: "ゆらぎの化学6" 森北出版, 196 (1996)
• [Publications] Takashi ISOYMA,et al: "Heart Replacemant-Artificial Heart5" Flow-transformed pulsatile total artificial heart with no electrical swilching valve, 424 (1996)