カプセル化ラ島を計測制御系として用いる機械式人工膵臓の基礎研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12480258
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 土肥 健純 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 教授 (40130299)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐久間 一朗 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究所, 教授 (50178597) ; 岩田 博夫 京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (30160120) ; 辻 隆之 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究学, 教授 (00075764)
• Keywords: 人口膵臓 / カプセル化ラ島 / オープンループ型人工膵臓 / インスリン / グルカゴン / 生体シミュレーション / ハイブリッド人工膵臓

Research Abstract

本研究の目的は、従来の人工すい臓の問題点を解決すべく、オープンループ型機械式人工すい臓により必要となるインスリンの大部分を注入し、血糖値を一定範囲に集束させるための誤差部分の制御を計測制御系として機能するカプセル化ラ島により行う新しい方式の人工すい臓の基礎検討を行うことであった。
研究最終年度の13年度は、前年度までに各分担研究者により得られた要素を用いて統合し、バイオニック人工すい臓システムを構築した。その結果については、日本コンピュータ外科学科に投稿して成果を発表した。
また今年度より新たに取り組んだ血糖調節機構モデルを用いてシミュレーションを施した。機械式人工すい臓モデルについては糖尿病モデルにインスリン注入を行うことで再現した。ハイブリッド人工すい臓モデルについては、新たに移植ランゲルハンス島のコンパートメントを付け加えることで表現した。結果としてバイオニック人工すい臓モデルは機械式人工すい臓、ハイブリッド人工すい臓それぞれの機能を落として組み合わせることで再現した。以上の二つのモデルに基づいてグルコースを静脈注射した際のグルコース耐性を調べるテストをシミュレートし、機械式人工すい臓、バイオニック人工すい臓の両者とも血糖状態を正常化することができた。さらに注入する量、タイミングがずれた場合について、機械式人工すい臓、バイオニック人工すい臓のシミュレーション結果を比較したところ、バイオニック人工すい臓のほうが有効であることがわかった。
総じて、実験システム構築を主眼に、本年度よりシミュレーションにも取り組んだが、今後は両者の比較を通してモデルの改善に取り組みたい。