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2016 年度 実施状況報告書

小児用および部分補助用軸流補助人工心臓の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K01288
研究機関神戸大学

研究代表者

山根 隆志  神戸大学, 工学研究科, 教授 (10358278)

研究分担者 道脇 昭  神戸大学, 工学研究科, 技術職員 (20727383) [辞退]
丸山 修  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (30358064)
山家 智之  東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード補助人工心臓 / 軸流ポンプ / 部分循環補助 / 小児用人工心臓
研究実績の概要

1)部分循環補助軸流ポンプ(KAP6) について: 接液部がポリマー製の小型軸流ポンプを2機種試作比較した。2号機(KAP6)について回転数切替して溶血試験を行ったところ、8000rpm(70mmHg)以下ならばNIH<0.05s に抑えられることが確認できた。6日間のヤギ動物実験(流量0.3L/min)では溶血を恐れて8000rpmで維持したところ、90h(4日)で電流値上昇を示し、7日目には体外回路全体に血栓形成という結果であった。
昨年の1hブタ動物実験も勘案すると、流量1L/min以上、ACT>200sの条件ならば、「急性心不全患者の部分循環補助ないしBTD用VAD(LVAD)」として使えそうであるが、溶血防止の観点から回転数8000rpm(70mmHg)以下という制約が生じる。今後は「急性心不全患者の部分循環補助ないしBTD用の携帯型体外循環」ないし「短期の右心補助人工心臓(RVAD)」に適用拡大する方向が示唆された。
2)小児用軸流ポンプ(KPAP4) について: 接液部がポリマー製の小型軸流ポンプを4機種試作比較した。4号機(KPAP4)の溶血が最も低く(NIH=0.06s)、クエン酸Naと塩化Caを用いた模擬血栓回路試験では、1.0L/minおよび0.5L/minで原因明瞭な微少血栓のみであった。5日間のヤギ動物実験(流量0.3L/min)では72h(3日)での電流上昇を示し、5日目には脱血回路に血栓形成という結果であった。
概して軸流ポンプKPAP4は、小児用VADとしてほぼ満足できる性能・低溶血性・抗血栓性を達成した。もし今後、小児用として体内埋込みを図るには、ポリマーカプセル技術などを新規開発する必要があろう。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

部分循環補助軸流ポンプは、設計・改良、流体力学性能の改良、抗血栓性の改良まで研究は順調に進んだが、溶血特性の改善に課題が残った。小児用軸流ポンプはほぼ満足のいく、性能と低溶血性、抗血栓性を達成した。科研費会議を2016年4月に神戸大学で開催し研究結果を総括し、新年度計画を討議した。

今後の研究の推進方策

部分循環補助軸流ポンプは、急性心不全患者の部分循環補助ないしBTD用の携帯型体外循環を目標とし、低溶血のまま回転数を上げられるポンプへの改良を目指す。小児用軸流ポンプはほぼ目標達成された。今後は中長期動物実験での実証をめざす。

次年度使用額が生じた理由

分担機関では主に、動物試験および動物血試験を担当してもらっており、H28は計画した回数だけの試験を実施しなかったため、予算に余剰が生じた。

次年度使用額の使用計画

最終年度には分担機関での試験回数が多くなるが、成果検証のためしっかりと動物試験および動物血試験を行っていきたい。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 邦における補助人工心臓開発:短期補助人工心臓と小児補助人工心臓2017

    • 著者名/発表者名
      山根隆志
    • 雑誌名

      医工学治療

      巻: 29-1 ページ: 40-44

  • [雑誌論文] Properties of a monopivot centrifugal blood pump manufactured by 3D printing2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nishida, Takumi Negishi, Daisuke Sakota, Ryo Kosaka, Osamu Maruyama, Toru Hyakutake, Katsuyuki Kuwana, Takashi Yamane
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Organs

      巻: 19 ページ: 322-329

    • DOI

      10.1007/s10047-016-0914-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long-term durability test of axial-flow ventricular assist device under pulsatile flow2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nishida, Ryo Kosaka, Osamu Maruyama, Takashi Yamane, Akio Shirasu, Eisuke Tatsumi, Yoshiyuki Taenaka
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Organs

      巻: 20-1 ページ: 26-33

    • DOI

      10.1007/s10047-016-0933-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasma Skimming in a Spiral Groove Bearing of a Centrifugal Blood Pump2016

    • 著者名/発表者名
      Tomotaka Murashige, Daisuke Sakota, Ryo Kosaka, Masahiro Nishida, Yasuo Kawaguchi, Takashi Yamane, Osamu Maruyama
    • 雑誌名

      Artificial Organs

      巻: 40-9 ページ: 856-866

    • DOI

      10.1111/aor.12799

    • 査読あり
  • [学会発表] 小児用軸流補助人工心臓の血液適合性評価2017

    • 著者名/発表者名
      足立秀昭,黒田祐輔,赤尾栄塁,丸山修,村上新,白石泰之,山家智之,山根隆志
    • 学会等名
      ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 発表場所
      東京都豊洲
    • 年月日
      2017-03-10 – 2017-03-11
  • [学会発表] 部分循環補助をめざした軸流補助人工心臓の開発2017

    • 著者名/発表者名
      山根隆志、黒田祐輔、足立秀昭、赤尾栄塁、丸山修、五条理志、白石泰之、山家智之
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      山梨県石和
    • 年月日
      2017-02-17 – 2017-02-18
  • [学会発表] 小児用携帯型軸流血液ポンプに関する研究,2016

    • 著者名/発表者名
      足立秀昭, 黒田祐輔, 赤尾栄塁, 丸山 修, 東 健, 村上 新, 山根隆志
    • 学会等名
      第54回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      鳥取県米子市
    • 年月日
      2016-11-23 – 2016-11-25
  • [学会発表] Suitable hemolysis index for low flow blood pumps especially for pediatric use2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamane, Hideaki Adachi, Yusuke Kuroda, Eiru Akao, Kazutaka Adachi, Koudai Azuma, Osamu Maruyama
    • 学会等名
      24th Congress of International Society for Rotary Blood Pumps
    • 発表場所
      Mito, Ibaraki
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of An Axial-Flow Blood Pump for Partial Circulatory Assist2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kuroda,Hideaki Adachi,Eiru Akao,Osamu Maruyama, Satoshi Gojo, Takashi Yamane
    • 学会等名
      24th Congress of International Society for Rotary Blood Pumps
    • 発表場所
      Mito, Ibaraki
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 携帯型軸流補助人工心臓に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      赤尾 栄塁,黒田 祐輔,足立 秀昭,小森 優衣,丸山 修,五條 理志,山家 智之,山根 隆志
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡県伊都
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-14
  • [学会発表] 小児用携帯型軸流血液ポンプの開発2016

    • 著者名/発表者名
      山根隆志,足立秀昭,黒田祐輔,小森優衣,赤尾栄塁,道脇 昭,東 健,丸山 修,村上 新
    • 学会等名
      日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山県富山市
    • 年月日
      2016-04-26 – 2016-04-28

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公開日: 2018-01-16  

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