最先端、革新的、永久人工心臓開発のための総合的基礎研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14208103
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 高谷 節雄 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (40154786)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒井 裕国 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 講師 (50202718) ; 中村 真人 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教授 (90301803) ; 坂本 徹 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (10101875) ; 大内 克洋 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助手 (20322084) ; 岩崎 泰彦 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教授 (90280990)
• Keywords: 補助人工心臓 / 全置換型人工心臓 / 磁気軸受け / 動圧軸受け / 解剖学的適合性 / 連続流血液ポンプ / 流れの可視化 / 数値流体解析(CFD)

Research Abstract

平成15年度は、1)オーダーメード全置換型人工心臓設計のための胸腔モデルの作成、2)拍動型補助人工心臓の耐久試験と仔牛による慢性生存実験、3)連続流人工心臓(磁気軸受け、動圧軸受け)の設計、数値解析(CFD)と可視化実験による流れの解析、溶血試験などを中心に研究を進めた。
1)人体CTデータを基に、コンピューター上で3次元胸腔モデルの構築を開始し、one-piece全置換型人工心臓のCADモデルを3次元胸腔モデルに挿入し、人工心臓の形状、左右ポンプの流入・流出ポートの方向性などについて検討した。現在、より多くの人体CTデータの蓄積と解析手段について検討中である。
2)電気機械式拍動型補助人工心臓の耐久試験を生体内環境を模擬した装置(37度C温水中)を用い行った。ポンプ後負荷100mmHg,前負荷10mmHg、毎分80BPMにて連続運転を行い、約4ヶ月の連続運転が可能であった。アクチュエーターを支える玉軸受けの改善、ローラーネジの耐久性を増すため、表面にダイアモンドライクカーボン塗装を行い、また、ポンプのベントラインにコンプライアンスチェンバーを取り付け環境整備を行った結果、現在約3ヶ月の連続運転をクリアし、継続中である。補助人工心臓の慢性動物実験による評価は、計11頭の仔牛(体重61-90Kg)を用い行った。ポンプは、腹腔前スペースに埋蔵し、左心心尖部より脱血、下行大動脈に送血して行った。ポンプの血液接触面はMPCポリマー塗装を行い、術後抗凝固剤は使用しなかった。結果、5,16,17,18日の生存結果を得た。解剖時、ポンプ内に血栓形成は認めなかった。MPCポリマーの剥離を防ぐ方法の改善と術後管理法の改善について検討している。
3)東工大精密研との連携により、磁気軸受けの開発に成功した。現在、磁気軸受けを組み込んだ遠心血液ポンプの作成、溶血試験を開始し、平成16年度中に動物による評価を開始する。また、動圧軸受け用のモデルを作成し、実験的、理論的検討を行っている。

Research Products

• [Publications] 安田利貴: "光散乱による溶血に至る前の赤血球の形状に関する検討"ライフサポート. 15(2). 47-54 (2003)
• [Publications] Ohuchi K: "Computer Simulation Analysis of Shock Intensity- and Phase- Dependence of High-Intensity DC Stimulation Aftereffects on Action Potential of Ventricular Muscle"Environmental Science. 47. 69-71 (2003)
• [Publications] Takatani S: "Totally Implantable, compact, permanent electromechanical pulsatile VAD with reliable mechanical and anti-thrombogenic performances."Artif Organs. 27(4). 342 (2003)
• [Publications] Kawano H: "Effects of Impeller Design Upon Hydrodynamic and Hemolytic Performances of the Centrifugal Blood Pump"Artif Organs. 27(4). 344 (2003)
• [Publications] Takahashi K: "Optimized Motor Control Enhances Mechanical Reliability of Pulsatile Electromechanical VAD"Artif Organs. 27(4). 344 (2003)
• [Publications] Iida T: Artif Organs. 27(4). 344 (2003)