埋め込み型インテリジェント人工心筋の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14657315
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山家 智之 東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (70241578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉澤 誠 東北大学, 情報シナジーセンター, 教授 (60166931) ; 圓山 重直 東北大学, 流体科学技術センター, 教授 (80173962) ; 江刺 正喜 東北大学, 未来科学技術センター, 教授 (20108468) ; 松木 英敏 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70134020) ; 仁田 新一 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90101138)
• Keywords: 人工心筋 / ナノテクノロジー / ナノセンサ / 血圧反射制御 / エレクトロハイドローリック / ペルチェ素子 / 心室カップ / ボールスクリュー

Research Abstract

人工心臓の開発が注目されているが、欧米で開発された人工心臓は体格の小さい日本人や猫のことができないものがほとんどである。循環を補助するためには必ずしも心臓を置換したり、補助人工心臓のようなポンプシステムを制作する必要はないかもしれない。そこでわれわれは心筋の機能だけを補助する補助人工心筋の開発に着手した。東北大学に存在するナノテクの最先端技術を応用し超小型の埋め込み型人工心筋の開発を目指している。科学研究補助金などによる開発によりナノテクを応用したナノセンシングデバイスの開発に成功した。さらにこのセンシングされた情報をもとに人工心筋の駆動制御する自動制御アルゴリズムの開発にも着手している。心室を補助するための人工心筋の開発にも着手した。その結果、世界で初めてエレクトロハイドローリック方式の人工心筋開発に成功した。動物実験でその心補助効果を確認し、心拍出量、血圧、肺動脈圧など、血行動態における心補助作用が確認された。さらに簡単にこの人工心筋を臨床応用するための心室カップやバンド方式の装着方式についても動物実験を繰り返しつつ検討を行っている。さらに超小型アクチュエータを開発するためにポールスクリュー型のエレクトロモーターだけでなく、形状記憶合金の開発にも着手し、ペルチェ素子の応用によりワールドレコードクラスの形状記憶合金の拍動を具現化した。更にナノテクの応用により形状記憶合金の分子構造の結晶配列を整えることにより、飛躍的な耐久性の向上と応答速度の向上にも成功している。完全に埋め込むことができる人工心筋などを開発することにより、特に高齢者などにおける循環不全にとって大きな福音になるものと期待される。

Research Products

• [Publications] T.Yambe, et al.: "Nonlinear Dynamical Analysis Of The Hemodynamic Parameters With An Undulation Type Artificial Heart System"Biomed Pharmacother. 56. 364-366 (2002)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Development of new diagnosis tool for evaluating autonomic function during virtual reality immersion"Jpn J Applied Physiology. 32. 255-258 (2002)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Nonlinear dynamical analysis of the hemodynamic behaviors during the virtual reality immersion"Biomed Pharmacother. 56. 367-369 (2002)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Correlation dimension of the artificial Circulation"J Artif Organs. 5. 1-5 (2002)
• [Publications] T.Yambe, et al.: "Recent progress in artificial organ research at Tohoku University"Artif Organs. 27. 2-7 (2003)