2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of Extracorporeal Lung and Renal Assist Device [ELRAD]
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17K17042
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
高橋 希 千葉大学, 医学部附属病院, 医員 (30770268)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 体外循環 / 血液濾過透析 / 人工肺 / 呼吸不全 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は低流量で血中二酸化炭素を高効率に除去することができる新規二酸化炭素除去システムを開発した．昨年度においては，一昨年度に行ったex vivo実験を踏まえて，開発した新システムを改良した上で生体豚を用いたin vivo実験を行った．
新規システムは持続血液濾過透析装置に人工肺を組み込み，さらに酸および塩基を投与する構成である．6頭の実験用豚を鎮静，人工呼吸管理としてこれを接続した．In vivo実験は①Baselineプロトコル：血液濾過透析のみ（人工肺に酸素投与を行わない），②人工肺プロトコル：Baselineプロトコルに加えて人工肺から酸素投与を行う，③酸投与プロトコル：人工肺プロトコルに加えて塩酸を持続投与する，④塩基投与プロトコル（新規システム）：酸投与プロトコルに加えて塩基を持続投与する，の4つのプロトコルで行った．実験中は常に血中二酸化炭素濃度が一定となるように，人工呼吸器の呼吸数のみを調整した．
その結果，人工肺によって除去された二酸化炭素量は，酸投与プロトコルおよび塩基投与プロトコルでBaselineプロトコルに比して1.6倍となった．さらに，塩基投与プロトコルにおける分時換気量はその他のプロトコルの約半分まで減らすことができた．したがって，新規システムによって安全かつ効率的に血中二酸化炭素を除去できることが分かった．今後，臨床応用を目指してさらなる改良を行う．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画したex vivo実験およびin vivo実験を予定通り遂行することができた．その中で，ex vivo実験で確認されたシステムを動物実験に導入しても人工呼吸器の設定を減ずることができない問題が生じたが，システムの改良として塩基投与回路を加えることで，最終的な目標である肺保護療法に適って人工呼吸器設定を減ずることができた．以上から，実験はおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
現段階では，新しいシステムによって有効かつ安全に二酸化炭素を除去できることは証明されたが，一方で多量の酸投与および塩基の投与を要する．したがって，より効率的かつ実臨床に即した方法を模索する必要がある．溶液としての酸以外の方法を現在検索しており，具体的な実験を計画中である．
また臨床応用を目指すに当たって安全機構を回路内に導入する必要がある．具体的には，人工肺機能が停止した場合に酸性血液が体内循環に戻らないようにpHアラートシステムの開発が必要と考えている．
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