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2017 年度 実績報告書

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, 生命工学領域, 研究グループ長 (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 / 小児用補助循環 / 溶血 / 血栓
研究実績の概要

長期植込み型補助人工心臓(VAD)は実用化されたが、小児用あるいは成人部分補助用のVADは国内にない。本提案では、低流量でも溶血・血栓がない、小児用および部分補助用の軸流補助人工心臓を目的として開発している。
部分循環補助をめざす軸流ポンプとして、昨年度は接液部をポリマー製とし、ダブルピボットおよび翼型4枚羽根からなる直径14.8mmの動翼と、5枚羽根の静翼を有する軸流ポンプKAP6を設計製作した。溶血試験では8,000 rpm(65mmHg)以下では臨床許容限度内(NIH<0.04)であったが、それ以上では限度外(>0.04)となった。慢性ヤギ動物実験では、0.3 L/minという低流量で維持したためか、8,000rpmで装着4日後から電流値が増加し血栓形成が推定された。従って開発した軸流ポンプは、溶血の観点から8,000 rpm以下で使用することが望ましいが、血栓の観点からは流量1L/min以上、かつACT>200sでの使用が望ましいことが分かった。
溶血対策として今年度は、接液部をポリマー製とし、ダブルピボット軸受と直径14.9mmの4本流路付き円筒形動翼と、8本溝の静翼を有する軸流ポンプKAP8を設計製作した。羽根先端隙間が100μmのKAP2と50μmのKAP8の2台を比較した。9,000rpm (85mmHg)ではせん断速度10万s-1を閾値として、隙間50μmのKAP8では臨床許容限度外(>0.04)であったが、隙間100μmのKAP2では許容限度内(NIH<0.04)となった。
このKAP2を体重61kgのヤギに装着して、血流量2.0 L/min、回転数10,000 rpm での抗血栓性評価を行ったが、2時間後に入口静翼に血栓形成を認め、実験を終了した。溶血特性の改善はできたが、高回転数での血栓対策はまだ十分でないことがわかった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 連続流ポンプの原理2017

    • 著者名/発表者名
      山根隆志
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 262-1 ページ: 41-47

    • オープンアクセス
  • [学会発表] DT 時代のブリッジ用動圧軸受軸流ポンプの開発2018

    • 著者名/発表者名
      山根隆志,赤尾栄塁,西村隆宏,牧田理紗子,芳田直征,柏崎寿宣,中井秀和,幸田陽次朗,田中裕史,大北 裕
    • 学会等名
      第46回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • [学会発表] 低流量血液ポンプの適切な溶血評価指標2017

    • 著者名/発表者名
      山根隆志、足立和貴
    • 学会等名
      日本生体医工学会大会
  • [学会発表] 動圧軸受を用いた軸流補助人工心臓に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      赤尾栄塁,太田雅人,西村隆宏,牧田理紗子,芳田直征,柏崎寿宣,幸田陽次朗,田中裕史,山根隆志
    • 学会等名
      ライフサポート学会LIFE2017
  • [学会発表] 携帯型BTDをめざした動圧軸流ポンプの開発2017

    • 著者名/発表者名
      山根隆志,赤尾栄塁,西村隆宏,牧田理紗子,芳田直征,柏崎寿宣,幸田陽次朗、田中裕史
    • 学会等名
      日本定常流ポンプ研究会学術集会
  • [学会発表] Development of A Polymer Axial-Flow Pump with Hydrodynamic Bearings2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamane, Eiru Akao, Takahiro, Nishimura, Risako Makita, Naoyuki Yoshida, Toshinori Kashiwazaki, Yojiro Koda, Hiroshi Tanaka
    • 学会等名
      Annual Congress of International Society for Mechanical Circulatory Support
    • 国際学会
  • [学会発表] 低流量回転血液ポンプの適切な溶評価指標2017

    • 著者名/発表者名
      足立和貴,丸山 修,山根隆志
    • 学会等名
      日本機械学会 第 28 回バイオフロンティア講演会
  • [学会発表] Development and evaluation of mechanical circulatory support devices2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamane
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Biomedical Engineering, Tokyo Institute of Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 軸流補助人工心臓の血液適合性に関する解析および実験研究2017

    • 著者名/発表者名
      太田雅人,足立秀昭,丸山修,西田正浩,山根隆志
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会

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公開日: 2018-12-17  

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