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多波長光イメージングによる3次元血流情報の獲得と循環器系デバイス定量評価への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K01444
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 医療技術評価学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

迫田 大輔  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40588670)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード可視・近赤外分光 / 非侵襲イメージング / 人工臓器 / 循環器疾患 / 血液適合性 / 医療技術評価 / 生物・生体工学 / 医療・福祉 / 応用光学・量子光工学
研究成果の概要

遠心血液ポンプ等の体外補助循環回路やバイパスグラフト血管内の血流の高速多波長イメージングシステムを開発した。波長600~720nm、20nm間隔で8波長の循環器系デバイス内イメージングを行い、波長が長くなるにつれて深部の血流をイメージングでき、3次元の血流情報を獲得できることが示唆された。また、開発システムを応用して動圧浮上遠心血液ポンプ内の血液適合性評価を行い、動圧軸受部において赤血球と血漿が分離するプラズマスキミング現象がヒト全血で起こることを明らかにした。また、高速血小板蛍光イメージングとして応用し、動圧軸受部の血小板活性を高輝度にイメージングできることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの循環器系デバイスの血液適合性評価は、数値流体力学解析や粒子画像計測法等、非血液による評価が主であった。それに対し本研究では実際に血液を使用し、生体内と比較して高速な血流が生じる循環器系デバイス内で、3次元的な血流情報を高速で得ることができるようになった。また血球細胞レベルの評価も可能になりつつあり、本システムによって従来では不可能であった、血液がどの様に振舞っているのかリアルタイムに観察しながら循環器系デバイスを開発するということができる様になると考えられる。本研究で得た知見は、これまでに無い革新的な血液適合性を有する循環器系デバイスの開発につながると期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 動圧浮上遠心血液ポンプ内プラズマスキミング現象による軸受部赤血球分離効率の定量2019

    • 著者名/発表者名
      近藤和樹, 迫田大輔, 小阪亮, 西田正浩, 丸山修
    • 雑誌名

      人工臓器

      巻: 48

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of real-time and quantitative monitoring of thrombus formation in an extracorporeal centrifugal blood pump2018

    • 著者名/発表者名
      Sakota Daisuke、Fujiwara Tatsuki、Ohuchi Katsuhiro、Kuwana Katsuyuki、Yamazaki Hiroyuki、Kosaka Ryo、Maruyama Osamu
    • 雑誌名

      Proc. SPIE, Optical Diagnostics and Sensing XVIII: Toward Point-of-Care Diagnostics

      巻: 10501 ページ: 46-46

    • DOI

      10.1117/12.2288149

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a real-time and quantitative thrombus sensor for an extracorporeal centrifugal blood pump by near-infrared light2017

    • 著者名/発表者名
      Sakota Daisuke、Fujiwara Tatsuki、Ohuchi Katsuhiro、Kuwana Katsuyuki、Yamazaki Hiroyuki、Kosaka Ryo、Nishida Masahiro、Mizuno Tomohiro、Arai Hirokuni、Maruyama Osamu
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 9 号: 1 ページ: 190-190

    • DOI

      10.1364/boe.9.000190

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 動圧浮上遠心血液ポンプ内プラズマスキミング現象による軸受部赤血球分離効率の定量2018

    • 著者名/発表者名
      近藤和樹, 迫田大輔, 小阪亮, 西田正浩, 丸山修
    • 学会等名
      第56回日本人工臓器学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヒト全血における動圧浮上遠心血液ポンプ内のプラズマスキミング現象2018

    • 著者名/発表者名
      近藤和樹, 迫田大輔, 小阪亮, 西田正浩, 丸山修
    • 学会等名
      第41回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of real-time and quantitative monitoring of thrombus formation in an extracorporeal centrifugal blood pump2018

    • 著者名/発表者名
      Sakota Daisuke、Fujiwara Tatsuki、Ohuchi Katsuhiro、Kuwana Katsuyuki、Yamazaki Hiroyuki、Kosaka Ryo、Maruyama Osamu
    • 学会等名
      SPIE2018 Phonics West
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メラ遠心ポンプ用血栓検出光センサ -左心室補助慢性動物実験における血栓検出能評価-2017

    • 著者名/発表者名
      迫田大輔、白石泰之、井上雄介、山田昭博、坪子侑佑、桑名克之、 山崎浩行、藤原立樹、大内克洋、山家智之、丸山修
    • 学会等名
      第45回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      山梨県いさわ温泉, 山梨県笛吹市
    • 年月日
      2017-02-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] メラ遠心ポンプ血栓検出光センサの実用化2017

    • 著者名/発表者名
      藤原立樹, 迫田大輔, 大内克洋, 桑名克之, 山崎浩行, 丸山修, 荒井裕国
    • 学会等名
      JaSECT関東甲信越地方会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工心臓内の可視化と計測技術2017

    • 著者名/発表者名
      迫田大輔, 小阪亮, 西田正浩, 丸山修
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] メラ遠心ポンプ用血栓検出光センサによる血栓形成表面積の定量性2017

    • 著者名/発表者名
      迫田大輔, 藤原立樹, 大内克洋, 桑名克之, 山崎浩行, 丸山修
    • 学会等名
      第55回日本人工臓器学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantitative and real-time monitoring of thrombus formed on the pivot bearing of an extracorporeal centrifugal blood pump2017

    • 著者名/発表者名
      Sakota Daisuke、Fujiwara Tatsuki、Ohuchi Katsuhiro、Kuwana Katsuyuki、Yamazaki Hiroyuki、Kosaka Ryo、Arai Hirokuni、Maruyama Osamu
    • 学会等名
      The 2017 ISMCS
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メラ遠心ポンプ血栓検出光センサの開発と 大型動物実験における血栓検出性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      迫田大輔、藤原立樹、大内克洋、白石泰之、井上雄介、三浦英和、山田昭博、桑名克之、山崎浩行、山家智之、荒井裕国、丸山修
    • 学会等名
      第54回日本人工臓器学会
    • 発表場所
      米子コンベンションセンター, 鳥取県米子市
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 遠心血液ポンプ内非侵襲血栓形成光モニタの実用化2016

    • 著者名/発表者名
      迫田大輔、藤原立樹、大内克洋、白石泰之、井上雄介、三浦英和、山田昭博、桑名克之、山崎浩行、山家智之、荒井裕国、丸山修
    • 学会等名
      第19回日本血栓検出と治療学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場, 兵庫県神戸市
    • 年月日
      2016-10-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of an optical thrombus detector on the pivot bearing of a rotary blood pump2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sakota, Tatsuki Fujiwara, Katsuhiro Ohuchi, Katsuyuki Kuwana, Hiroyuki Yamazaki, Hirokuni Arai, Osamu Maruyama
    • 学会等名
      24th Congress of the International Society for Rotary Blood Pumps
    • 発表場所
      Hotel Lake View Mito, 茨城県水戸市
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 産業技術総合研究所 健康工学研究部門 人工臓器研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/hri/group/2015_ao-4/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所 健康工学研究部門 人工臓器研究グループ業績リスト

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/hri/group/2015_ao-4/list.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所 健康工学研究部門 人工臓器研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/hri/group/2015_ao-4/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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