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2014 年度 実績報告書

小型高性能な完全埋込式完全人工心臓の実用化に向けた総合的研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 26253071
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)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード人工心臓 / 螺旋流完全人工心臓 / 生理的制御 / 圧流量推定 / 経皮的エネルギー伝送 / ハイブリッドパーツ
研究実績の概要

本研究は、完全埋込式完全人工心臓の実用化に向けて、螺旋流完全人工心臓を開発し、これに生理的血流量制御を適用して循環生理、病態生理、自律神経機能や運動負荷時の血行動態などを解析するとともに、体内埋込血圧センサーによる体内埋込制御システムやテーブル式圧流量推定方法などの計測制御系、ソフトな経皮的ワイヤレスエネルギー伝送システム(ソフトTETS)、ハイブリッドパーツなどの総合的な研究と開発を行うことを目的とする。今年度は、螺旋流完全人工心臓一次モデルを用いて、2頭のヤギに埋め込み実験を行ったが、2頭とも手術の合併症(人工心肺による術後低タンパク血症)のために1日以上の生存は得られなかった。螺旋流完全人工心臓二次モデルの開発に関しては、新設計によるフルモデルチェンジとなるが、設計および部品の製作は終了し、現在組み立て段階にある。生理的制御方法に関しては、実験動物の長期生存が得られなかったために新たな実験データは得られなかったが、今まで蓄積してきたデータを解析して、適正な制御時定数を同定するために周波数解析を行った。その結果、マイヤー波の周波数にそのヒントがある可能性を見いだした。計測制御系に関しては、センサーレスの圧流量推定において、粘度が推定できれば、正確な圧流量推定が可能となる。その方法として、テーブル法を用いて拍動流から粘度を推定する新しい方法を提案し、基礎実験でその可能性を証明した。ソフトTETSに関しては、ポリイミドフィルムに感光エッチングにより作製した数種類のフィルムコイルを用いて基礎実験を行った後、フィルムの両面にコイルを形成したフィルムコイルが完成した。ハイブリッドパーツに関しては、滅菌方法に関して基礎研究を行った結果、γ線滅菌が最も適切であることがわかった。

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

本年度中に螺旋流完全人工心臓二次モデルを完成させる予定であったが、モーターパーツの設計と製作に時間がかかってしまったことにより、完成が遅れてしまった。主要部品は既に完成しているため、来年度早々には螺旋流完全人工心臓二次モデルが完成する予定である。また、動物実験での新たなデータが取得できなかったため、循環生理的な研究や生理的制御の研究に遅れが生じている。他は概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は、螺旋流完全人工心臓二次モデルの動物実験を開始するとともに、体内埋込制御システム、生理的制御法、テーブル式圧流量推定法、体内埋込血圧センサー、ソフトTETSおよびハイブリッドパーツの研究と開発を行い、循環生理、自律神経機能や運動負荷時の血行動態などを解析し、最終的に小型高性能かつ高耐久高機能な完全埋込式完全人工心臓を完成させ、実用化の目処をたてる。なお、現在、研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点は特にない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (19件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Computational fluid dynamics analysis of the pump parameters in the helical flow pump2014

    • 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

      Journal of Artificial Organs

      巻: 17 ページ: 9-15

    • DOI

      10.1007/s10047-013-0739-8

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Concept of left atrial pressure estimation using its pulsatile amplitude in the helical flow total artificial heart2014

    • 著者名/発表者名
      Wu S, Saito I, Isoyama T, Inoue Y, Sato M, Hara S, Li X, Yurimoto T, Murakami H, Kawase K, Ono T, Abe Y
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Organs

      巻: 17 ページ: 301-307

    • DOI

      10.1007/s10047-014-0788-7

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 完全人工心臓用経皮エネルギー伝送システムにおける抵抗値を低減するコイル形状の検討2015

    • 著者名/発表者名
      村上遥
    • 学会等名
      第24回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス(東京)
    • 年月日
      2015-03-06
  • [学会発表] 人工心臓のテーブル推定法による血液粘度推定に基づく圧流量推定2015

    • 著者名/発表者名
      圦本晃海
    • 学会等名
      第43回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      熱海後楽園ホテル(静岡県、熱海)
    • 年月日
      2015-02-20
  • [学会発表] 次世代完全人工心臓の実用化を目指して:螺旋流完全人工心臓の開発2015

    • 著者名/発表者名
      阿部裕輔
    • 学会等名
      第43回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      熱海後楽園ホテル(静岡県、熱海)
    • 年月日
      2015-02-20
  • [学会発表] 螺旋流完全人工心臓におけるテーブル式差圧流量推定法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      圦本晃海
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-19
  • [学会発表] 完全人工心臓による微小循環血行動態の実時間観察2014

    • 著者名/発表者名
      井上雄介
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-19
  • [学会発表] 螺旋流完全人工心臓のための生理的循環制御の開発―ΔP制御―2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤逸郎
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-19
  • [学会発表] 螺旋流完全人工心臓による長期生存ヤギの病態生理2014

    • 著者名/発表者名
      阿部裕輔
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-19
  • [学会発表] Histopathology image analysis in 4 animal experiments with helical flow total artificial heart (HF-TAH)2014

    • 著者名/発表者名
      Wotke Jiri
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-19
  • [学会発表] ハイブリッド材料における滅菌方法確立のための研究2014

    • 著者名/発表者名
      田代彩夏
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-18
  • [学会発表] ハイブリッド材料を用いた補助人工心臓用脱血カニューレに関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      川瀬由季乃
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-18
  • [学会発表] 埋め込み型人工心臓のための経皮エネルギー伝送システム用フレキシブルコイル2014

    • 著者名/発表者名
      村上遥
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-18
  • [学会発表] 溶血試験における試験温度の影響に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      李欣陽
    • 学会等名
      第52回人工臓器学会
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-18
  • [学会発表] 数値流体解析を用いた螺旋流完全人工心臓の設計パラメータ変更とポンプ性能の検討2014

    • 著者名/発表者名
      圦本晃海
    • 学会等名
      日本定常流ポンプ研究会2014
    • 発表場所
      京王プラザホテル(北海道、札幌)
    • 年月日
      2014-10-17
  • [学会発表] Development of the Helical Flow Total Artificial Heart: Results of Animal Experiment with the First Version Model2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Abe
    • 学会等名
      22nd International Society for Rotary Blood Pumps
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] Investigation of the right blood pump for the helical flow total artificial heart2014

    • 著者名/発表者名
      Terumi Yurimoto
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2014-06-26
  • [学会発表] Data handling of total artificial heart under home medical care2014

    • 著者名/発表者名
      Itsuro Saito
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2014-06-26
  • [学会発表] Design concept and elemental technologies of the helical flow total artificial heart2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Abe
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県、仙台)
    • 年月日
      2014-06-24
  • [学会発表] 柔軟性のあるコイルを用いた非接触電力伝送の検討2014

    • 著者名/発表者名
      村上遥
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県、仙台)
    • 年月日
      2014-06-24
  • [学会発表] 遊離ヘモグロビン濃度測定における抗凝固剤及び温度の影響2014

    • 著者名/発表者名
      李欣陽
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県、仙台)
    • 年月日
      2014-06-24
  • [備考]

    • URL

      http://www.bme.gr.jp/bme/Research.html

  • [産業財産権] 経皮無線電力伝送システム用伝送コイル2014

    • 発明者名
      阿部裕輔、村上遥、斎藤逸郎
    • 権利者名
      国立大学法人東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-127635
    • 出願年月日
      2014-06-20

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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