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2004 Fiscal Year Annual Research Report

埋め込み型インテリジェント人工心筋の開発

Research Project

Project/Area Number 14657315
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

山家 智之  東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 江刺 正喜  東北大学, 未来科学技術研究センター, 教授 (20108468)
圓山 重直  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)
吉澤 誠  東北大学, 情報シナジーセンター, 教授 (60166931)
仁田 新一  東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138)
松木 英敏  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70134020)
Keywords人工心筋 / マイクロマシン / 循環器 / 経皮エネルギ伝送システム / 埋め込み式型人工臓器 / リモートセンシング / 高齢者 / 血行力学的効果
Research Abstract

本年度は,人工心筋装置の長期動物実験の達成を目標として研究を進めた.エレクトロハイドローリック型心室補助装置を開発した.合成高分子材料を用いた心室モデルを用いて循環シミュレーションを行い,装置設計段階から心室補助装置による血行力学的補助効果を想定し,同システムの開発を行った.開発した埋め込み式心室補助装置は,成山羊第4-5肋間に固定され,動物実験で評価したところ生理学的に有効な補助効果を確認することができた.
4ヶ月以上継続した慢性実験4例においては,人工物の移植に起因すると想われる若干の炎症は観察されたものの,腎臓・肝臓・肺にはうっ血の所見は見られなかった.装置が設置された心筋表面にはうっ血所見がみられたが,ミクロ微細構造変化の観察はより専門的観点からの検討が必要と考えられた.過熱冷却能力が一定ならば,形状記憶合金のスケール(サイズ)が小さいほど,熱力学的効率が高く,速い収縮拡張動作が得られることに着目して,独自に開発した形状記憶合金及びファイバー型形状記憶合金(Biometal)とペルチェ素子を組み合わせて微小収縮補助装置を開発した.まず,縦1mm横0.8mm長さ100mmの形状記憶合金ロッド側面にペルチェ素子50個が搭載されたシートを接着し,ヒートシンクを有した構造とした心筋補助装置素子を作成した.このシステムでは,体内環境を模擬した電気絶縁性溶液内において1W,1Hzの動作を実現できた.さらに,直径150μmのナノテク形状記憶ファイバーを並列接続として収縮力評価を行った結果,ペルチェ冷却素子と併合したシステムによって最大で2Hz程度の収縮拡張運動を達成することができた.動物実験では,両形状記憶合金型システムの挙動を確認し,心室壁面への装着が充分に可能であることが分かった.生体心臓の収縮挙動に対する人工的収縮位相の最適化について,検討を進める必要があることが示された.

  • Research Products

    (8 results)

All 2004

All Journal Article (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Component Engineering for an Implantable System2004

    • Author(s)
      Yambe T, et al.
    • Journal Title

      Artificial Organs 28(10)

      Pages: 869-873

  • [Journal Article] An aritificial myocardium assist system : Electrohydraulic ventricular actuation improves myocardial tissue perfusion in goats2004

    • Author(s)
      Yambe T, et al.
    • Journal Title

      Artificial Organs 28(9)

      Pages: 853-857

  • [Journal Article] 新しい人工心筋の開発2004

    • Author(s)
      山家智之, 白石泰之ほか
    • Journal Title

      日本AEM学会誌 12(2)

      Pages: 87-93

  • [Journal Article] Addition of rhythm to non-pulsatile circulation2004

    • Author(s)
      Yambe T, et al.
    • Journal Title

      Biomedicine & Pharmacotherapy 58

      Pages: 145-149

  • [Journal Article] Comparison of heart rate variability and stroke volume variability2004

    • Author(s)
      Yambe T, Liu H, et al.
    • Journal Title

      Autonomic Neuroscience 116(1-2)

      Pages: 69-75

  • [Journal Article] 熱電運動素子を用いた完全埋め込み型人工心筋の開発2004

    • Author(s)
      伊吹竜太, 圓山重直, 山家智之ほか
    • Journal Title

      Thermal Science & Engineering 12(3)

      Pages: 27-34

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 人工心筋装置2004

    • Inventor(s)
      山家ほか
    • Industrial Property Rights Holder
      山家ほか
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2004/001695
    • Filing Date
      2004-02-17
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 人工臓器2004

    • Inventor(s)
      山家ほか
    • Industrial Property Rights Holder
      山家ほか
    • Industrial Property Number
      特願2004-089279
    • Filing Date
      2004-06-11

URL: 

Published: 2006-07-12   Modified: 2016-04-21  

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