研究課題
本研究では、皮下などの体内を組織構築の場(バイオリアクター)にして自己組織からなる移植片を作製する新しい生体内組織形成術(In body tissue architecture technology)を応用し、全人工心臓(Total Artificial Heart: 以下、TAH)用バイオバルブの開発を目的としている。本年度はTAH用血液ポンプに組み込むための肺動脈弁用バイオバルブを試作し、生体外機能評価を行った。また、バイオバルブを組み込むための血液ポンプの設計を開始した。(1) 3D CADにて肺動脈弁用バイオバルブの基材の設計を行い、3Dプリンタを用いて円柱型アクリル基材を作製した。この基材と同様に3D CADで設計したステントとを組み合わせた鋳型を成ヤギの皮下に埋込した。約一カ月後に摘出し、アクリル基材を除去することでステントと結合組織からなる肺動脈弁用バイオバルブ(内径25 mm)の試作品を作製した。(2)得られた試作品を肺動脈弁位に接続して、拍動流模擬循環回路を用いた機能評価試験を行った。作動流体は37℃の生理食塩水を用いた。肺循環系の圧力負荷に対するバイオバルブの弁機能に関して検討を行った結果、拍動数70-120 bpm、平均肺動脈圧約18 mm Hgにおける拍出量は6.2-7.6 L/minとなり、平均逆流率は約11 %であった。肺動脈弁用バイオバルブは試作段階ではあったが、TAH用として適用可能であることが示唆され、今後の改良によって十分な弁機能が得られると期待された。(3)バイオバルブを血液ポンプへ組み込んだ状態で評価を行うために、拍動型補助人工心臓用血液ポンプを応用した血液ポンプの設計を開始した。
2: おおむね順調に進展している
肺動脈弁用バイオバルブの鋳型の設計・製作を基に、成ヤギへの埋め込みによる肺動脈用バイオバルブの試作が実行できた。拍動流模擬循環回路にて肺循環系の条件下にてバイオバルブの生体外弁機能評価を実施できた。また、拍動型補助人工心臓用血液ポンプを応用したバイオバルブ組み込み用血液ポンプの設計を開始した。
本年度は、現在までに試作したバイオバルブの性能向上を目的とした鋳型の改良を重点的に行い、大型動物への埋め込みによるバイオバルブの作製を行うと共に、拍動流模擬循環回路を用いた生体外評価を実施する。評価結果は適宜バイオバルブの改良にフィードバックさせて完成度を高める。並行して、バイオバルブ組み込み用血液ポンプを試作し、バイオバルブとの一体化を図る。試作した血液ポンプを用いて、模擬循環回路、および動物実験における性能評価を実施する予定である。
実験補助やデータ処理等のために人件費を計上したが使用しなかった。
小型血液ポンプを作製するための材料・部品の購入費や試作加工費として使用する。また、本研究の成果を国内外に広く発表する目的での学会参加出張旅費として使用する。
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