| 研究課題/領域番号 |
15K12515
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
矢野 哲也 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (70404853)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 人工心臓 / 血液ポンプ / 溶血試験 / 赤血球 / 細胞膜損傷 / 光学計測 |
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| 研究実績の概要 |
血液ポンプをはじめとする血液接触型医療機器の血液適合性試験の一つである溶血試験の改善，すなわち，高い血液適合性を有する低溶血量の高性能デバイスの評価への対応および迅速，簡便化を目指して研究を推進している．28年度中には次の成果が得られた．
１）溶血試験用血液のスクリーニング ①保存期間の異なる血液試料，②エレクトロポレーションにより膜穿孔を施した後，膜面の小孔の修復に十分な時間を置いた後の赤血球分散液を用意し，これらの試料中の赤血球を低張曝露により急速に膨潤，崩壊させ，その過程における試料液の光学特性の時間変化に基づき血球性状の評価を行った．血液試料保存期間の長期化，エレクトロポレーションの印可電圧の増加による血球損傷の増大を評価できることを確認した．
２）新規溶血性能評価法 体外循環用血液ポンプによる血液循環試験中に，循環回路から一定時間間隔で血液を採取し，上記手法により血球性状の変化を調べたところ，試験開始からわずかの時間の，血漿遊離ヘモグロビン濃度の有意な増加が見られない段階において血球損傷の変化を検出できることを確認した．このことから，高い血液適合性を有する血液ポンプの性能を適切に評価するための新たな溶血試験方法としての適用可能性を示した．
３）オンチップ血液検査 オンチップ血液検査用のマイクロ流体制御素子の設計を行った．表面弾性波により微小液滴内に旋回流を誘起し，試料血球と薬液との反応の迅速化が図れることを数値流体解析により確認した．また，マイクロ流路中を流れる血球に定常表面弾性波照射によって音響放射力を作用させて血球を分離するシステムについて数値流体解析を行い，分離効率向上のための改良設計を行った．
４）体外循環装置使用時の血液性状のモニタリング 体外循環回路のチューブコネクタのサンプリングルアーポートを介して接続可能な血液性状モニタリング用の流路構造の設計を行った．
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| 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
28年度は，本研究課題において提案した光学的手法による血球損傷度評価法を基に応用展開を図るための研究を中心に推進した．その結果，本提案手法により，①保存期間および電気穿孔処理による血球損傷の変化を評価可能であることを確認した．また，②体外循環血液ポンプの溶血試験において，ヘモグロビン漏出をともなわない血球損傷を評価可能であることを確認した．
埋込型補助人工心臓および体外循環用血液ポンプの改良は進められており，今後ますます血液適合性の改善が図られることが予想されることから，高性能化したデバイスの血液適合性を適切に評価するためには，試験法の改善も必要になってくると考えられる．現状の溶血試験では，血球から漏出したヘモグロビン量の増加を調べるために，血漿遊離ヘモグロビン濃度の時間増加率をもとに性能を評価しており，ヘモグロビンの漏出を伴わない血球損傷を評価することができない．それに対し，提案手法ではヘモグロビン漏出を伴わないわずかな血球性状変化も検出可能であることを，これまでの研究で明らかにしており，高性能デバイスの評価への適用可能性を示した．また，従来法では循環回路からの血液採取，遠心分離，吸光度測定に最短でも10分以上を要するのに対し，提案手法では，遠心分離不要で試料採取から測定まで数分以内，条件によっては1分以内に完了し，大幅な迅速化が可能であることを示した．さらに，試料採取から光学測定までの自動化に向けた装置設計を完了し，試験の簡便化，省力化を進めている．
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| 今後の研究の推進方策 |
29年度は，本研究課題において提案した血球損傷度評価法を基に応用展開を図るための研究をさらに発展させる予定である．
１）溶血試験用血液のスクリーニング 溶血試験用血液のスクリーニングへの本手法適用可能性を検証するために，現行の溶血試験において，血液の初期性状が試験結果に与える影響について確認する必要があるが，まだ十分に実施できていない状態であるので，29年度も引き続き実施する予定である．
２）新規溶血性能評価法 28年度には，体外循環血液ポンプ1機種（テルモ キャピオックス遠心ポンプ）を対象に血液循環試験を行い，提案手法によって，運転開始直後の血球損傷度の変化を検出することができることを確かめた．29年度は，他機関の研究協力者と連携し，複数の種類の体外循環デバイスについて同様の試験を行い，新規溶血試験法の確立に向けて研究を推進する予定である．
３）体外循環装置使用時の血液性状のモニタリング 28年度までに，体外循環回路のチューブコネクタのサンプリングルアーポートを介して接続可能な血液性状モニタリング用の流路構造の設計を完了している．29年度はこれを試作し，新規溶血試験を半自動化さらには完全自動化する装置およびプログラムを開発し，試験を行う予定である．
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