2015 Fiscal Year Annual Research Report
小型高性能な完全埋込式完全人工心臓の実用化に向けた総合的研究開発
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26253071
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 裕輔 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90193010)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 人工心臓 / 螺旋流完全人工心臓 / 生理的制御 / 圧流量推定 / 経皮的エネルギー伝送 / ハイブリッドパーツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、完全埋込式完全人工心臓の実用化に向けて、螺旋流完全人工心臓を開発し、これに生理的血流量制御を適用して循環生理、病態生理、自律神経機能や運動負荷時の血行動態などを解析するとともに、体内埋込血圧センサーによる体内埋込制御システムやテーブル式圧流量推定方法などの計測制御系、ソフトな経皮的ワイヤレスエネルギー伝送システム（ソフトTETS）、ハイブリッドパーツなどの総合的な研究と開発を行うことを目的とする。今年度は、まず螺旋流完全人工心臓二次モデルの溶血試験を行った。その結果、溶血特性に難があり動物実験に使用できないことがわかった。その原因は、ローターに微かな異常振動が発生するためであることが判明したため、新しいステーターおよびローターを開発した。新しいステーターとローターを組み込んだ螺旋流完全人工心臓二次モデルでは、ローターの異常振動の発生もなく、溶血特性も動物実験が出来るレベルにまで改善することができた。生理的制御方法に関しては、1/R制御が発散するヤギがまれにいることから、シミュレーションを行い、制御の発散現象の解析を行った。その結果、末梢血管抵抗の振動周波数が高いほど1/R制御が発散しやすい傾向にあることがわかった。計測制御系に関しては、センサーレスの圧流量推定において、粘度が推定できれば、正確な圧流量推定が可能となる。その方法として、テーブル法を提案しているが、今年度は、テーブル法を新しいステーターおよびローターに適応した結果、さらに推定精度を上げることが出来た。ソフトTETSに関しては、今まで作製したフイルムコイルでは効率が低いことがわかったため、コイルの性能を上げるために、さらに数種類のフィルムコイルを製作して基礎実験を行った。ハイブリッドパーツに関しては、滅菌方法による細胞接着性に関して基礎研究を行った結果、やはりγ線滅菌が最適であることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は螺旋流完全人工心臓二次モデルの慢性動物実験を遂行する予定であったが、昨年度完成予定だった螺旋流完全人工心臓二次モデルの完成が今年度にずれ込んでしまったこと、および完成した螺旋流完全人工心臓二次モデルの溶血特性に難があることが分かり、その原因がローターに発生する微かな異常振動であることが解明されたため、さらにステーターとローターを新設計し再開発せざるを得なかった。そのためにデバイスの開発に遅れが生じている。現在、螺旋流完全人工心臓二次モデルは動物実験が遂行できるレベルにまで完成度が向上しており、来年度からは本格的な慢性動物実験が遂行できる予定である。また、今年度動物実験での新たなデータが取得できなかったため、循環生理的な研究や生理的制御の研究に若干の遅れが生じている。他は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、螺旋流完全人工心臓二次モデルの慢性動物実験を開始するとともに、体内埋込制御システム、生理的制御法、テーブル式圧流量推定法、体内埋込血圧センサー、ソフトTETSおよびハイブリッドパーツの研究と開発を行い、循環生理、自律神経機能や運動負荷時の血行動態などを解析し、最終的に小型高性能かつ高耐久高機能な完全埋込式完全人工心臓を完成させ、実用化の目処をたてる。なお、現在、研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点は特にない。
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[Journal Article] Animal experiments of the helical flow total artificial heart.2015
Author(s)
Abe Y, Isoyama T, Saito I, Inoue Y, Ishii K, Sato M, Hara S, Yurimoto T, Li X, Murakami H, Ariyoshi K, Kawase Y, Ono T, Fukazawa K, Ishihara K.
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Journal Title
Artificial Organs
Volume: 39
Pages: 670-680
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Hydrodynamic characteristics of the helical flow pump.2015
Author(s)
Ishii K, Hosoda K, Nishida M, Isoyama T, Saito I, Ariyoshi K, Inoue Y, Ono T, Nakagawa H, Sato M, Hara S, Lee X, Wu S, Imachi K, Abe Y.
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Journal Title
Jounal of Artificial Organs
Volume: 18
Pages: 206-212
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] ΔP制御とは2016
Author(s)
斎藤逸郎
Organizer
第44回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
Place of Presentation
ホテル松島大観荘（宮城県、宮城郡松島町）
Year and Date
2016-03-05
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