| 研究課題/領域番号 |
24360075
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| 研究機関 | 独立行政法人国立循環器病研究センター |
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研究代表者 |
築谷 朋典 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (00311449)
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| 研究分担者 |
堀口 祐憲 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60314837)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 流体機械 / 医療機器 / 人工心臓 / ポンプ / 右心補助 / 動圧軸受 |
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| 研究概要 |
補助人工心臓用の血液ポンプとして、小型連続流ポンプを応用した体内植込み型補助人工心臓が実用化され急速に普及している。これらの患者のほとんどは左心機能のみ補助すればよい左心補助人工心臓装着患者であるが、より重症で左心補助に加えて肺循環を担う右心の補助を必要とする両心不全患者も存在する。本研究は、右心補助人工心臓として最適化した体内植込み型血液ポンプの設計と試作機の開発を行い、両心補助循環を必要とする重症心不全患者の治療成績向上のために優れた耐久性を有する体内植込み型両心補助循環システム構築の基礎とすることを目的とする。昨年度、ポンプの基本形状設計を実施し、羽根車直径20ミリの遠心型ポンプを設計した。内部流れの数値計算結果によれば血栓好発部位となりうる血液の淀みなどは見られなかった。本年度は、この設計に基づいて製作したポンプについて水力学的性能試験を実施した。水力学的性能については設計仕様を満たしているが、動圧軸受がしばしばケーシング壁に接触する現象が認められ、保持力が十分でなく軸受の改良が必要であると判断された。動圧軸受設計理論より羽根車に作用する力の解析を行った結果、羽根車が接触する主な原因は流体力に起因するモーメントによって羽根車が傾いて回転することであると考えられた。この結果から、新たにインペラ上部にも動圧軸受が形成されるように設計を変更し、試作機の製作を実施した。試作機の振動は改良前と比べ抑制されており、想定している運転領域においては接触せずに運転可能なことを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
前年度の設計結果に基づいて試作機を製作し、性能を確認した。水力学的性能は設計通り実現できていたものの、動圧軸受の安定性が十分ではなく、羽根車がケーシング壁に接触することが明らかとなった。軸受を再設計することにより接触の問題が回避できたが、昨年度実施予定であった血液適合性試験（溶血試験）の実施ができていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度となる平成26年度は、試作した血液ポンプの血球破壊量の計測を実施する。数値計算結果と比較することにより、数値計算による血球破壊量の予測可能性についても検討を加える予定である。体内植込み型とするために必要な脱血管形状については、CT画像を利用して3次元CAD上での最適化を実施したうえで試作を行う。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
初年度に予定していた試作数が少なかったため、初年度から本年度への繰り越し金がほぼそのまま次年度へ残されている。
本年度に、血液適合性試験に使用できるポンプの製作、ならびに動圧軸受安定性の実験的検討のためのセンサ、脱血管形状検討用の3Dプリンタ用樹脂、医用画像三次元ソフトウエアモジュール等に使用する。
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