連続流ポンプを用いた体内埋込式完全人工心臓の総合的基礎研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22249053
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 胸部外科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 阿部 裕輔 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90193010)
• 連携研究者: 小野 稔 東京大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40270871) ; 磯山 隆 東京大学, 大学院医学系研究科, 講師 (20302789) ; 斎藤 逸郎 東京大学, 大学院医学系研究科, 特任研究員 (80334225) ; 井街 宏 東京大学, 大学院医学系研究科, 名誉教授 (10010076)
• 研究協力者: 中川 英元 (40311667) ; 井上 雄介 東京大学, 大学院工学系研究科, 特任研究員 (80611079) ; 時 偉 サクラ精機株式会社 ; 石井 耕平 香川高等専門学校, 機械電子工学科, 助教 ; 中野 英美子 東京医科歯科大学, 医学部付属病院, MEセンター ; 細田 享平 株式会社サンメディカル技術研究所 ; 大橋 広宜 日本光電工業株式会社 ; 呉 昇原 ソフトバンク株式会社 ; 有吉 洸希 東京大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; 原 伸太郎 東京大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; 李 欣陽 東京大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; 佐藤 雅巳 東京大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; 川瀬 由季乃 北里大学, 大学院医療系研究科, 大学院生 ; 圦本 晃海 東京大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; 村上 遥 東京大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; 小野 俊哉 東京大学, 大学院医学系研究科, 技術専門員
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 完全人工心臓 / 連続流ポンプ / 生理的制御 / 圧センサー / ハイブリッド

研究概要

完全人工心臓は、心臓を置換するタイプの人工心臓であり、究極の心臓代替デバイスとして大きな期待がよせられている。小型高性能な体内埋込式完全人工心臓を開発するために、波動型完全人工心臓の改良と次世代機種として螺旋流完全人工心臓の開発を行った。新たに開発した螺旋流完全人工心臓をヤギに埋め込み、生理的血流量制御法（１／Ｒ制御）を適用して、最長100日の生存が得られた。無拍動流完全人工心臓の運動負荷実験においては、無拍動流と拍動流に顕著な差は見られなかった。また、体内埋込血圧センサーの校正方法と平均心房圧推定ロジックの研究および人工材料と生体材料を融合させたハイブリッドパーツの開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Computational fluid dynamics analysis of the pump parameters in the helical flow pump (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosoda K, Ishii K, Isoyama T, Saito I, Inoue Y, Ariyoshi K, Ono T, Nakagawa H, Imachi K, Kumagai H, Abe Y
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 17 ページ: 9-15
  • DOI: 10.1007/s10047-013-0739-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] The helical flow total artificial heart : implantation in goats (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe Y, Ishii K, Isoyama T, Saito I, Inoue Y, Sato M, Hara S, Hosoda K, Ariyoshi K, Nakagawa H, Ono T, Fukazawa K, Ishihara K, Imachi K
  • 雑誌名: Proc 35th Ann Intern Conf IEEE EMBS ページ: 2720-2723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsatile driving of the helical flow pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Hosoda K, Isoyama T, Saito I, Ariyoshi K, Inoue Y, Sato M, Hara S, lee X, Wu S, Ono T, Nakagawa H, Imachi K, Abe Y
  • 雑誌名: Proc 35th Ann Intern Conf IEEE EMBS ページ: 2724-2727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation between left atrial pressure and the corresponding pulse pressure in the helical flow total artificial heart (2013)
  • 著者名/発表者名: Wu S-Y, Saito I, Isoyama T, Inoue Y, Ishii K, Sato M, Hara S, Hosoda K, Ariyoshi K, Li X, Nakagawa H, Ono T, Abe Y
  • 雑誌名: Proc 35th Ann Intern Conf IEEE EMBS ページ: 671-674
  • 査読あり
• [雑誌論文] The helical flow pump with a hydrodynamic levitation impeller (2012)
  • 著者名/発表者名: Abe Y, Ishii K, Isoyama T, Saito I, Inoue Y, Ono T, Nakagawa H, Nakano E, Fukazawa K, Ishihara K, Fukunaga K, Ono M, Imachi K
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 15 ページ: 331-340
  • DOI: 10.1007/s10047-012-0659-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of normal-suction boundary control method based on inflow cannula pressure waveform for the undulation pump ventricular assist device (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Saito I, Isoyama T, Nakagawa H, Nakano E, Ono T, Shi W, Inoue Y, Abe Y
  • 雑誌名: Artif Organs 巻: 36 ページ: 812-816
  • DOI: 10.1111/j.1525-1594.2012.01451.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Results of animal experiments with the fourth model of the undulation pump total artificial heart in goat (2011)
  • 著者名/発表者名: Abe Y, Isoyama T, Saito I, Shi W, Inoue Y, Ishii K, Nakagawa H, Ono T, Ono M, Imachi K
  • 雑誌名: Artif Organs 巻: 35 ページ: 781-790
  • DOI: 10.1111/j.1525-1594.2011.01318.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automatic calibration of the inlet pressure sensor for the implantable continuous-flow ventricular assist device (2011)
  • 著者名/発表者名: Shi W, Saito I, Isoyama T, Nakagawa H, Inoue Y, Ono T, Kouno A, Imachi K, Abe Y
  • 雑誌名: J Artif Organs 巻: 14 ページ: 81-88
  • DOI: 10.1007/s10047-011-0556-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of in vivo insert molding to form a jellyfish valve leaflet (2010)
  • 著者名/発表者名: Kishi A, Isoyama T, Saito I, Miura H, Nakagawa H, Kouno A, Ono T, Inoue Y, Yamaguchi S, Wei S, Abe Y, Imachi K, and Noshiro M
  • 雑誌名: Artif Organs 巻: 34 ページ: 1125-1131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preliminary study of physiological control for the undulation pump ventricular assist device (2010)
  • 著者名/発表者名: Saito I, Ishii K, Isoyama T, Ono T, Nakagawa H, Shi W, Inoue Y, Abe Y
  • 雑誌名: Proc 32th Ann Intern Conf IEEE EMBS ページ: 5218-5221
  • 査読あり
• [学会発表] Total artificial heart : what we need? (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Abe
  • 学会等名: JSAO & IFAO Joint Congress 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2013-09-29
• [学会発表] Importance of inlet pressure monitoring and pulsatility for RBP (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Isoyama
  • 学会等名: JSAO & IFAO Joint Congress 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] The Nonlinearity of Left Atrium Volume-Pressure Relationship and the Applicability in the Pressure Sensor Calibration of Helical Flow Total Artificial Heart (HFTAH) (2013)
  • 著者名/発表者名: Sheng-Yuan Wu
  • 学会等名: JSAO & IFAO Joint Congress 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] Flow rate and pressure head estimation in helical flow pump using the table method (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Hara
  • 学会等名: JSAO & IFAO Joint Congress 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] Development of a physiological control method for the helical flow total artificial heart (2013)
  • 著者名/発表者名: Itsuro Saito
  • 学会等名: JSAO & IFAO Joint Congress 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] Hemodynamic characteristics of the herical flow pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ishii
  • 学会等名: ISRBP 2013
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] Development of hybrid blood inflow cannula using titanium core for ventricular assist device (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukino Kawase
  • 学会等名: IEEE EMBS 2013
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2013-07-06
• [学会発表] Relation between left atrial pressure and the corresponding pulse pressure in the helical flow total artificial heart (2013)
  • 著者名/発表者名: Sheng-Yuan Wu
  • 学会等名: IEEE EMBS 2013
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] Pulsatile Driving of the Helical Flow Pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ishii
  • 学会等名: IEEE EMBS 2013
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] The helical flow total artificial heart : implantation in goats (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Abe
  • 学会等名: IEEE EMBS 2013
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] Troidal Convolution blood Pump for ECLS system (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Isoyama
  • 学会等名: ASAIO 59th annual conference
  • 発表場所: Chicago Hilton, Chicago, USA
  • 年月日: 2013-06-13
• [学会発表] 螺旋流完全人工心臓におけるテーブル型流量差圧推定モデルの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原伸太郎
  • 学会等名: 第50回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: アクロス福岡、福岡
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] 螺旋流血液ポンプにおける流路形状と内部流れの関係に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細田享平
  • 学会等名: 第50回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: アクロス福岡、福岡
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] 螺旋流型補助人工心臓用ハイブリッド脱血カニューレの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上雄介
  • 学会等名: 第50回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: アクロス福岡、福岡
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] 螺旋流血液ポンプの溶血特性向上に向けた検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井耕平
  • 学会等名: 第50回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: アクロス福岡、福岡
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] The helical flow pump and the helical flow total artificial heart (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Abe
  • 学会等名: 39th Congress of ESAO
  • 発表場所: Academy of Music and Theatre, Rostock, Germany
  • 年月日: 2012-09-29
• [学会発表] Development of hybrid inflow cannula for ventricular assist devices (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Inoue
  • 学会等名: 39th Congress of ESAO
  • 発表場所: Academy of Music and Theatre, Rostock, Germany
  • 年月日: 2012-09-28
• [学会発表] The helical flow total artificial heart : initial results of animal experiment (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Abe
  • 学会等名: ISRBP 2012
  • 発表場所: Grand Cevahir Hotel, Istanbul, Turkey
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Development of hybrid inflow cannula for helical flow ventricular assist device (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Inoue
  • 学会等名: ISRBP 2012
  • 発表場所: Grand Cevahir Hotel, Istanbul, Turkey
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] 数値流体力学解析を用いた螺旋流血液ポンプの性能向上に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細田享平
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム2012
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] The helical flow total artificial heart : design concept and initial development (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Abe
  • 学会等名: ASAIO 58th annual conference
  • 発表場所: Fairmont San Francisco, San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-06-15
• [学会発表] Hyderodynamic bearing for the helical flow total artificial heart (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ishii
  • 学会等名: ASAIO 58th annual conference
  • 発表場所: Fairmont San Francisco, San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-06-14
• [学会発表] ハイブリッド型人工材料を用いた補助人工心臓用脱血カニューレの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上雄介
  • 学会等名: 第51回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 2012-05-11
• [学会発表] 螺旋流完全人工心臓のための動圧軸受の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井耕平
  • 学会等名: 第51回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場、福岡
  • 年月日: 2012-05-10
• [学会発表] CFD 解析を用いた螺旋流血液ポンプの最適設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 細田享平
  • 学会等名: 第49回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 都市センターホテル、東京
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] 完全人工心臓のためのHelical Flow Pump における拍動性能の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井耕平
  • 学会等名: 第49回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 都市センターホテル、東京
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] 波動型完全人工心臓と螺旋流完全人工心臓 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部裕輔
  • 学会等名: 第49回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 都市センターホテル、東京
  • 年月日: 2011-11-27
• [学会発表] The helical flow pump for the total artificial heart (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Abe
  • 学会等名: ISRBP 2011
  • 発表場所: Louisville Marriott Downtown Convention Hotel, Louisville, USA
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Appropriate vane number in a helical flow pump (2011)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ishii
  • 学会等名: ISRBP 2011
  • 発表場所: Louisville Marriott Downtown Convention Hotel, Louisville, USA
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Helical Flow Pump(HFP)の拍出性能向上に向けたベーン枚数の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石井耕平
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 東京電機大学、東京
  • 年月日: 2011-05-01
• [学会発表] 波動型完全人工心臓と螺旋流完全人工心臓 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部裕輔
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 東京電機大学、東京
  • 年月日: 2011-05-01
• [学会発表] 補助人工心臓用ハイブリッド型脱血カニューレの作製‐ハイブリッド材料の脱細胞化‐ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野英美子
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 東京電機大学、東京
  • 年月日: 2011-04-30
• [学会発表] 螺旋流血液ポンプにおけるポンプ特性評価と流れの可視化評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 有吉洸希
  • 学会等名: 第50回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 東京電機大学、東京
  • 年月日: 2011-04-30
• [学会発表] Preliminary Study of Physiological Control for the Undulation Pump Ventricular Assist Device (2010)
  • 著者名/発表者名: Itsuro Saito
  • 学会等名: IEEE EMBS 2010
  • 発表場所: Sheraton Buenos Aires Hotel & Convention Center, Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 20100000
• [学会発表] 無拍動流完全人工心臓の生理的制御の可能性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部裕輔
  • 学会等名: 第48回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] 波動型完全人工心臓4 次モデルの動物実験結果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部裕輔
  • 学会等名: 第48回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 埋込型血圧センサーの自動キャリブレーション法の動物実験での検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 時偉
  • 学会等名: 第48回日本人工臓器学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Fourth model of the undulation pump total artificial heart : results of implantation in goat (2010)
  • 著者名/発表者名: Kou Imachi
  • 学会等名: ISRBP 2010
  • 発表場所: NH Berlin- Mitte, Berlin, Germany
  • 年月日: 2010-10-16
• [学会発表] Development of the control method for the UPVAD based on inflow cannula pressure waveform (2010)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ishii
  • 学会等名: ISRBP 2010
  • 発表場所: NH Berlin- Mitte, Berlin, Germany
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] Study of Hybrid Type Inlet Cannula for Ventricular Assist Device (2010)
  • 著者名/発表者名: 中野英美子
  • 学会等名: 第49回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター、大阪
  • 年月日: 2010-06-26
• [学会発表] Animal experimental results of the undulation pump total artificial heart version 4 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部裕輔
  • 学会等名: 第49回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター、大阪
  • 年月日: 2010-06-25
• [備考]
  • URL: http://www.bme.gr.jp/Research_info/AH.html