Vol.5 No.1 2012

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シンセシオロジー 研究論文−16−Synthesiology Vol.5 No.1 pp.16-24(Feb. 2012)1 人工心臓開発の歴史的背景2010年の厚生労働省人口動態統計によれば、我が国の死亡者数を死因別にみると、第1位は悪性新生物で 35万人、第2位は心疾患19万人、第3位は脳血管疾患12万人となっており、心血管疾患として第2位と第3位を合算すると30万人を超える。そのうち重症心疾患の患者として心臓移植登録者195人がおり、年間移植ドナーが法改正で年間6人から年間40人に増えてもなお150人分の心臓が不足している。これを補う医療は、人工心臓か再生医療しかなく、緊急に治療を必要とする場合は人工心臓以外に方法はない。歴史的に人工心臓の技術は1)大型の空気駆動方式の全置換拍動型の人工心臓から始まり、2)心臓を残して体外装着する補助人工心臓に適用方法が変わり、3)補助人工心臓の装置小型化により体内埋め込み・退院が可能になり、4)回転駆動機構を採用することにより、体内埋め込み・退院がより容易になり、5)非接触軸受を採用した補助人工心臓により永久使用が可能に(7年以上実績更新中)、と変化を遂げてきた。駆動機構および製品例との対応を表1に示す。これと並行して、手術中・術後用に使用するポンプについては山根 隆志*、丸山 修、西田 正浩、小阪 亮長期埋め込み人工心臓の前に4週間以内のつなぎに使用できる、補助循環遠心ポンプを製品化することに成功した。独自の軸受として採用した1点支持型のモノピボット軸受は、世界に先駆けて提唱した機構である。医工連携として大学医学部と意見交換をする中から、動物実験前の設計検証のために提唱した流れの可視化実験で血液適合性を定量的に評価・改良し、独自に開発した模擬血栓試験で抗血栓性を評価・改良し、最小限の動物実験数で生体適合性の評価を実施できた。技術シーズを提供して一つの製品を世に出したばかりでなく、その評価技術を他機関の製品化にも提供し、さらに医療機器ガイドライン事業にも協力して広く産業界に貢献している。モノピボット遠心血液ポンプの実用化開発− 製品につながる医工連携とは −Takashi Yamane*, Osamu Maruyama, Masahiro Nishida and Ryo KosakaResearch and development of a monopivot centrifugal blood pump for clinical use- Collaboration between a medical team and an engineering team toward a product -We have succeeded in developing a product of a circulatory support centrifugal pump which can be utilized to bridge within a period of four weeks before implanting an artificial heart for a long-term use. A monopivot bearing has been adopted, which was originally proposed for the first time in the world. In order to verify the validity of the apparatus design before animal tests, blood compatibility has been evaluated quantitatively and improved through flow visualization amid collaboration between a medical team of a university and an engineering team. Also, antithrombogenicity has been evaluated and improved through in vitro antithrombogenic testing proposed originally by us. Consequently, we have been able to evaluate the biocompatibility of the developed apparatus with a minimum number of animal tests. Not only has succeeded in developing a product with an original technology seed, but also has established and distributed engineering evaluation methods to other institutes for productization, and cooperated in the formulation of guidelines of medical equipments. These activities have contributed to related industries.キーワード:人工心臓、遠心ポンプ、モノピボット軸受、流れの可視化、模擬血栓試験Keywords:Artificial heart, centrifugal pump, monopivot bearing, flow visualization, in vitro antithrombogenic test産業技術総合研究所 ヒューマンライフテクノロジー研究部門 〒305-8566 つくば市東1-1-1 中央第6Human Technology Research Institute, AIST Tsukuba Central 6, 1-1-1 Higashi, Tsukuba 305-8566, Japan *E-mail: Original manuscript received September 5, 2011, Revisions received December 13, 2011, Accepted December 20, 2011

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