Impact of local cooling in oxygenator and connector on blood coagulation

2024 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24K11951
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 清水 弘治 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (70548578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 織田 禎二 島根大学, 医学部, 特別協力研究員 (50448198) ; 明穂 一広 島根大学, 医学部, 臨床工学技士長 (10873515) ; 山崎 和裕 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (50464227)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Keywords: 低体温 / 血栓 / 血液凝固 / 体外循環 / 人工肺

Outline of Annual Research Achievements

本研究計画は、低体温（冷却）による血栓形成抑制作用を生かして、人工肺と回路（コネクター）内に生じる血栓を実際に抑制できるかどうかを検討するものである。
1）コネクターの局所冷却システムに関する検討：（1）循環回路内に組込むコネクターを外側から冷却するためにペルチェモジュールキット(F-TEM, AR-TEMws-02,　朝日ラバー)を間に熱接合剤(TIM)をかませて2枚巻いた後、直流安定化電源を用いて電圧を上げて、コネクターの冷却効果を確認した。なお、ペルチェモジュール外側のヒートシンクの熱を逃がすため、ファンを当てた。（2）10mmチューブにコネクターを配置した閉鎖回路内の温水をポンプで灌流させ、コネクター前後での温度変化を熱電対とデータロガーで計測した。（3）ペルチェモジュールは50mm径まで屈曲可能なため、本検討に用いたが、コネクター径は10-15mmであるため、両者の間に熱接合材(TIM)を充填する必要がある。当初用いた熱伝導性グリースではうまくいかず、適合するサイズのアルミパイプを急遽製作してTIMとして用いたが、うまく機能しなかった。このため、朝日ラバーが現在制作中のより強く曲げられるペルチェモジュールの完成を待つこととなった。2）人工肺ミニモデルにおける検討：人工肺ミニモデルを製作し、ボランティアより採血した血液を用いて常温人工心肺(36℃)と低体温（冷却人工心肺、10℃、20℃、30℃）人工心肺の比較試験を開始した。当初は標準型人工肺と二重管型人工肺の比較試験の予定であったが、研究成果の論文化まで視野に入れ、試験法を変更することになった。現在までの結果では、人工肺内に形成された血栓数：常温：145個、低温：0個、トロンビン・アンチトロンビンIII複合体、プロトロンビンフラグメントF1+2において、いずれも低温人工心肺で血液凝固、血栓形成を抑制できた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究分担者の健康上の事情により人工肺ミニモデルの製作が遅れたため。

Strategy for Future Research Activity

ペルチェモジュールによるコネクター冷却実験については、新しい製品に関する企業側からの連絡待ちである。人工肺ミニモデルにおける検討では同様に実験を重ねて低温による血液凝固・血栓形成抑制効果を証明し、効果のある温度範囲を決定する。その後、我々の独自の人工肺である二重管型人工肺と標準型人工肺の比較試験において同様の効果を確認する。

Causes of Carryover

人工肺ミニモデルのパーツは外注しているが、残額に比べて単価が高いため、令和6年度の会計枠で発注できず、令和7年度になり、発注した。