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2012 年度 実績報告書

単独操作者によるポータブル使用が可能で耐久性に優れた超小型心肺補助システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 24300168
研究種目

基盤研究(B)

研究機関独立行政法人国立循環器病研究センター

研究代表者

妙中 義之  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 副所長 (00142183)

研究分担者 巽 英介  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (00216996)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード超小型 / 心肺補助 / 耐久性 / ポータブル / 人工肺 / 遠心ポンプ / 数値解析 / ガス交換機能
研究概要

(1)超小型心肺補助システムの設計
急性期の重症心不全や重症呼吸不全症例の救命に用いられる現行の心肺補助システムは,人工肺,血液ポンプおよび回路チューブからなる血液回路を有しており,本研究ではこれらをコンパクトにホールインワン化することで,本システムのディスポーザブルユニットの草案とした.1次設計として,我々のグループで既に製品化している中空糸膜型人工肺BIOCUBEシリーズと現在製品化を進めている動圧軸受型の遠心ポンプからなる長期耐久性で実績のある要素デバイスからなる血液回路を採用したディスポーザブルユニット形状を設計した.人工肺および遠心ポンプは,血液回路のプライミング液充填時の気泡除去が容易となるように配置した.ポータブル使用時の独立したECMO駆動に必要なポンプ駆動装置×1個,バッテリー,電源システム,制御システムや,維持管理に重要な各種センサ群(血液流量計×2個,血液酸素飽和度センサ×2個,圧力センサ×4個,温度センサ×3個)を盛り込んだドライブユニットの仕様を策定した.一方,単独操作者によるポータブル使用が可能な筐体サイズ・重量の範囲内で,超小型心肺補助システムの草案を決定した.さらに,前述のディスポーザブルユニット,ドライブユニットおよびガスボンベユニットからなるモックモデルの試作を行うことができた.これに並行して,協力企業として参画したニプロ社と協力して,ドライブユニット内の電気的な設計についても進めた.
(2)数値解析手法による補助用超小型人工肺の設計
数値解析手法を応用し,補助用途に関する設計パラメータに重点を置いた補助用超小型人工肺の設計を行なう。補助循環を想定した条件において,ガス交換部分の血液-ガス層間の物質移動解析を行い,ガス交換機能に基づいた設計方法を検討し得た.

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

超小型心肺補助システムの設計は,ディスポーザブルユニット内の各デバイス配置,ドライブユニット内のポンプモータ関連,センサ群等の仕様策定,これらにガスボンベも含めた全体形状および機構設計を計画通り進めることができた.さらに主要デバイスを組み込んだモックモデルの作成も行い得た.数値解析手法による補助用超小型人工肺の設計は,物質移動解析を用いたガス交換機能に基づく設計方法を検討し得た。

今後の研究の推進方策

本年度と同様に,進捗が早い場合は部分的に前倒しし,予定外の遅延に備えることで,年度毎の計画目標達成を目指す.

次年度の研究費の使用計画

本年度は,人件費の予定額を要することなく,計画を十分に達成し得たため,当該助成金が生じた.次年度は,さらなる進捗の効率化を目指して,設計・解析に要する関連品,モックや要素機器の部分的な試作品等に積極的に費用を充てる予定である.

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (16件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Journal of Artificial Organs 2012 : the year in review2013

    • 著者名/発表者名
      Sawa Y, Tatsumi E, Matsuda K, et al
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 16 ページ: 1-8

  • [雑誌論文] 抗血栓性と長期耐久性に優れた次世代型人工肺およびECMO/PCPSシステムの開発と製品化2012

    • 著者名/発表者名
      巽 英介
    • 雑誌名

      医療機器学

      巻: 82 ページ: 472-478

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工肺とECMO/PCPS2012

    • 著者名/発表者名
      巽 英介
    • 雑誌名

      日本体外循環技術医学会 教育セミナーテキスト

      巻: 28 ページ: 21-29

  • [学会発表] 抗血栓性と長期耐久性に優れた次世代型ECMOシステムの研究開発2013

    • 著者名/発表者名
      巽 英介
    • 学会等名
      日本集中治療医学会学術集会(40)
    • 発表場所
      松本市
    • 年月日
      20130228-20130302
  • [学会発表] 非接触駆動が可能なディスポーザブル遠心ポンプの開発2013

    • 著者名/発表者名
      築谷朋典, 水野敏秀, 武輪能明, 星英男, 大久保 剛, 巽 英介, 妙中義之
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会(41)
    • 発表場所
      下高井戸郡山ノ内町
    • 年月日
      20130201-20130202
  • [学会発表] VVECMOを効率よく行うには?カニュレーション位置からの検討2013

    • 著者名/発表者名
      東郷好美, 武輪能明, 水野敏秀, 築谷朋典, 岸本祐一郎, 荒川 衛, 熱田 祐一, 片桐伸将, 角田幸秀、藤井 豊, 住倉博仁, 大沼健太郎, 妙中義之, 宮本祐冶, 巽 英介
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会(41)
    • 発表場所
      下高井戸郡山ノ内町
    • 年月日
      20130201-20130202
  • [学会発表] 抗血栓性コーティングの性能及び特性の定量的評価法の検討2013

    • 著者名/発表者名
      水野敏秀, 山岡哲二, 築谷朋典, 武輪能明、巽 英介
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会(41)
    • 発表場所
      下高井戸郡山ノ内
    • 年月日
      20130201-20130202
  • [学会発表] 非接触駆動が可能なディスポーザブル遠心ポンプの開発2013

    • 著者名/発表者名
      築谷朋典, 水野敏秀, 武輪能明, 星英男, 大久保 剛, 巽 英介, 妙中義之
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会(41)
    • 発表場所
      下高井戸郡山ノ内
    • 年月日
      20130201-20130202
  • [学会発表] 医療機器の動物実験による評価方法2013

    • 著者名/発表者名
      築谷朋典, 水野敏秀, 武輪能明, 巽 英介
    • 学会等名
      バイオエンジニアリング研究会(25)
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130109-20130111
  • [学会発表] 長期呼吸補助循環システムの開発と性能評価2012

    • 著者名/発表者名
      築谷朋典, 水野敏秀, 武輪能明, 星英男, 大久保剛, 長田俊幸, 山根隆志, 巽 英介, 妙中義之
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会(50)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      20121122-20121124
  • [学会発表] ジャイロポンプを用いた抗血栓性コーティング心肺補助システムの長期耐久性評価2012

    • 著者名/発表者名
      片桐伸将 ,巽 英介, 武輪能明, 水野敏秀 ,築谷朋典, 岸本祐一郎, 小原大輔, 柳園宜紀, 妙中義之
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会(50)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      20121122-20121124
  • [学会発表] 新規開発された動圧浮上型軸流ポンプを用いた埋め込み型補助人工心臓システムの慢性動物実験によるin vivo 評価2012

    • 著者名/発表者名
      水野敏秀, 築谷朋典, 大久保剛, 長田俊幸, 武輪能明, 山根隆志, 妙中義之, 巽 英介
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会(50)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      20121122-20121124
  • [学会発表] 人工心臓・人工肺の抗血栓性に関する問題点と対策2012

    • 著者名/発表者名
      巽 英介, 武輪能明, 築谷朋典, 水野敏秀, 妙中義之
    • 学会等名
      日本栓子検出と治療学会(エンボラス学会)(15)
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      20121005-20121006
  • [学会発表] 医工連携・産官学連携による医療機器開発と製品化の現状と将来展望(日本の技術を、いのちのために。)2012

    • 著者名/発表者名
      妙中義之
    • 学会等名
      日本栓子検出と治療学会(15)
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      20121005-20121006
  • [学会発表] Preclinical evaluation of a cardiopulmonary support system consisting of the newly-developed centrifugal pump with a unique hydrodynamic bearing2012

    • 著者名/発表者名
      Tsukiya T, Mizuno T, Takewa Y, Yamane T, Hoshi H, Okubo T, Osada T, Tatsumi E, Taenaka Y
    • 学会等名
      International Society for Rotary Blood Pumps(20)
    • 発表場所
      Istanbul
    • 年月日
      20120920-20120922
  • [学会発表] 人工肺およびECMO/PCPSの研究開発と臨床応用の動向2012

    • 著者名/発表者名
      巽 英介
    • 学会等名
      日本人工臓器学会 教育セミナー(28)
    • 発表場所
      新宿区
    • 年月日
      20120721-20120722
  • [学会発表] ln-vivo performance study of a durable cardiopulmonary support systemconsisting of a hydrodynamically levitated centrifugal pump2012

    • 著者名/発表者名
      Tsukiya T, Mizuno T, Takewa Y, Osada T, Yamane T, Tatsumi E, Taenaka Y
    • 学会等名
      American Society for Artificial Internal Organs (58)
    • 発表場所
      San Francisco
    • 年月日
      20120613-20120616
  • [学会発表] 人工肺とECMO/PCPS2012

    • 著者名/発表者名
      巽 英介
    • 学会等名
      日本体外循環技術医学会 教育セミナー(10)
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      20120519-20120520
  • [学会発表] ジャイロポンプを用いた抗血栓性コーティングECMOシステムの長期耐久性2012

    • 著者名/発表者名
      片桐伸将, 巽 英介, 武輪能明, 水野敏秀, 築谷朋典, 小原大輔, 柳園宜紀, 妙中義之
    • 学会等名
      膜型人工肺研究会(40)
    • 発表場所
      足立区
    • 年月日
      2012-12-01
  • [図書] 先端バイオマテリアルハンドブック2012

    • 著者名/発表者名
      巽 英介, 石原和彦, 秋吉一成, 山岡哲二, 監修
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
  • [図書] 人工臓器は、いま-暮らしのなかにある最先端医療の姿-,循環系人工臓器とは・・・2012

    • 著者名/発表者名
      巽 英介
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      株式会社はる書房
  • [図書] 人工臓器は、いま-暮らしのなかにある最先端医療の姿-,人工肺2012

    • 著者名/発表者名
      片桐伸将, 市場晋吾
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      株式会社はる書房

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公開日: 2014-07-16  

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