| 研究課題/領域番号 |
20K20261
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| 研究機関 | 杏林大学 |
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研究代表者 |
大貫 雅也 杏林大学, 保健学部, 助教 (30759775)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 完全人工心臓 / カスケード血液ポンプ / 偏心力 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、完全人工心臓用ポンプとして拍動流発生能力の高いカスケードポンプを応用することを目指している。カスケードポンプのハウジングは馬蹄形のような環状形状であるため、解剖学的に重要となる流入・流出ポートの配置を、周側面近傍に開口させることが可能となる。一方で環状の流路にそって圧力差が発生することにより、インペラの回転軸を流出側から流入側に偏心させる力が働く。この偏心を改善させるため、本研究では、ポンプ内圧力分布を軸中心に平衡させる独自の流路によって、インペラに加わる偏心力を回転中心で相殺できる構造を提案し、血液ポンプとしての実現可能性を検討することを目的とした。
本研究では、ポンプの外部からポンプ内部で回転するインペラの偏心力を測定するため、回転させない中心軸をポンプ外部まで延長し、その軸に回転支持されたインペラを回転させるシステムを構築した。このとき、中心軸を介してX軸、Y軸方向に伝わった偏心力を2つのロードセルによって測定する仕様となっているが、前年度までの研究では、ポンプの回転とともに中心軸が貫通したケーシング部から水漏れが生じ、水漏れをいかに防止するかが課題となっていた。2022年度は、偏心力測定時の水漏れを防止するため、中心軸とケーシングの間隙が最小限となるような設計に変更し、周囲を酢酸ビニル樹脂を用いてコーティングすることで、ポンプが安定して動作することを確認した。一方で、測定に使用する予定であった動ひずみ測定器が、半導体不足により期限ぎりぎりまで入手できず、測定環境を整備するにとどまってしまった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
2022年度は、前年度までの課題であった偏心力測定システムからの水漏れを修繕し、ポンプを連続流および拍動流で駆動させた状態で、偏心力の測定を実施する予定であった。水漏れに関しては予定どおり修復することができたが、偏心力の測定に必要となる動ひずみ測定器が半導体不足の影響で入手できず、測定を進められなかったのが進捗の遅れの直接的な原因である。
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| 今後の研究の推進方策 |
申請時の予定に大きな変更はない。2023年度は、製作した偏心力システムを使用して、引き続き偏心力の測定を行う予定である。
１．製作した偏心力測定システムを使用し、模擬循環回路を接続して様々な条件で駆動させた際の偏心力を測定する。また、偏心力の測定結果を用いて、本研究で提案するポンプ形状について検討する。
２．連続流および拍動流駆動下における血液適合性評価(溶血評価)を行う。溶血評価は、血漿成分中に含まれる遊離ヘモグロビン量を3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン(TMB)法を用いて定量化する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
偏心力測定システムに必要な動ひずみ測定器が期限ぎりぎりまで入手できずに研究の進捗が遅れ、消耗品などの購入には至らなかった。システムの製作・改良に必要な消耗品は、すでに所有している既存品を利用した結果、2022年度の交付金の使用には至らなかった。
これまでの未使用金は、ポンプおよび偏心力測定システムの製作・改良に必要な消耗品の購入、さらに血液適合性評価を実施する際に必要な試薬の購入などに割り当てることを計画している。
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