2023 Fiscal Year Research-status Report
2-Dimensional fibrin aggregation imaging using birefringence phase difference
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20K12635
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| Research Institution | National Institute of Technology(KOSEN),Numazu College |
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Principal Investigator |
横山 直幸 沼津工業高等専門学校, 制御情報工学科, 准教授 (90710591)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 血液学 / 光計測 / フィブリン / 複屈折位相差 / 血液凝固 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工心肺や透析などの機械的補助循環医療では、体外に導出した血液に対する機械的せん断負荷や異物との接触により血液凝固が急速に生じることが知られている。血液の凝固反応は段階的（カスケード）に進行して最終的に血栓が形成されるが、凝固過程で生成する前駆物質については、抽出・乾燥状態を電子顕微鏡で観察されているだけであり、実際に血液や血漿内で経時的に生じる反応ついては、レーザ光の波長以上のサイズであるフィブリン凝集塊となって初めて検出が可能である。実際の機械的補助循環では、ヘパリンやワルファリンを代表とする抗凝固薬により凝固因子の活性を阻害するが、出血リスクと血栓リスクはトレードオフの関係にあることより、抗凝固薬の投与は最小限が望ましいとされている。このため、抗凝固薬の追加投与は、術野や回路内（リザーバや血液ポンプ、人工肺）に血栓が形成された後に開始するガイドラインとなっている。
本研究では、偏光計測による複屈折位相差を計測原理として、血栓の前駆物質であるフィブリンモノマーの凝集を検出することで、フィブリノーゲン切断（フィブリン生成）から血栓形成までの時間差と、血液凝固因子（主にXa因子）活性との関係を明らかにすることを目的とした。
現時点で、透過光計測と偏光計測を同時実施するための光学系を構築し、遠心分離した血液検体（血漿層）に対する連続計測を行い、検体の凝固因子活性とそれぞれの光学パラメータとの比較検証を行っている。なお、円偏光計測による複屈折位相差の変動は、可視光レーザによる透過光計測に比べて凝固促進条件でも数分早く検出できることが確認されているため、CBPやECMOなどの回路に対して血漿を分離できる微細孔回路を設置することで、血液凝固の早期検出が可能であると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
研究の試料である血液検体については、食肉処理場でクエン酸ナトリウム添加による抗凝固を外注で依頼している。このとき、クエン酸ナトリウム水溶液の濃度にバラつきが大きく、実験室で抗凝固解除するプロトコルが定まらない。現在、血液検体を遠心分離して血漿を取り出し、過塩素酸とp.h.試薬による滴定で添加されたクエン酸ナトリウムの濃度を算定しているが、滴定においても精度が保てているとはいいがたい。
加えて、動物（豚）血液の凝固因子活性の計測では、一般の血液検査会社での計測は難しく、独自方法による検査となっている。これにより、研究立案段階では「外部検査会社による計測」となっていた内容を研究室で構築する時間と費用が掛かっている。
以上２点を主な理由として、実験に大幅な遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、2024年度５月に開催される第63回日本生体医工学会大会（鹿児島）にて、現状の研究成果を報告し、臨床医学の専門家から広く情報収集を行う。これにより、遅延の原因となっている２点について打開策が得られると考えている（滴定法は多数存在するが、精度と実施時間のバランスが良いものを策定中。また、動物検体について凝固能計測を行っている報告が多数あることより、研究機関の近郊ではない場所において凝固能計測ができる検査会社について調査できると考えている）
次に、光学系についても集光レンズの設置により、透過光・偏光計測における精度（受光強度等）の向上を図る。これにより、レーザとホトダイオードにおいて電圧分解能が高くなるだけでなく、血漿試料設置時に生じるガラス管の形状バラつきを補正できると考えている。
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| Causes of Carryover |
豚血液の購入時に抗凝固処理を食肉処理場にて業者依頼しているが、抗凝固薬投与の濃度や量のバラつきにより実験に再現性が得られていない。このため、想定していなかった血液試料中のクエン酸滴定のシステムを検討する必要性が出たため、実験が遅延し、発表等のために申請していた旅費が執行されなかった。この点については、2024年度の学会にて発表が内定しているため、旅費も執行予定である。
また、血液検査会社にて血液検体の凝固活性検査を行う予定であったが、豚血液の検査を受諾する企業が見つからないため、この点でも実験に大きな遅延が生じている。
以上の２点を主たる事由として、次年度使用額が生じている。
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