低侵襲埋込みでワイヤレス・能動血管内移動する近未来超小型補助人工心臓の基盤研究

对近期超紧凑型人工心脏辅助装置的基础研究，该装置可通过微创植入在活动血管内无线移动

基本信息

批准号：
22K12805
负责人：
岡本英治
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

カテーテル設置式超小型軸流血液ポンプImpellaは急性重症心不全の治療に大きく貢献し，新たな補助人工心臓の展開を果たした．一方，Impellaの機械的寿命がin vitro実験で20日程度，我が国の保険償還上は7日程度である．Impellaの機械的寿命を決定している要因の一つがモータ部への血液侵入を防止するパージシステムである．また，Impllaではモータは体内にあり，パージシステムがなければ経皮的エネルギー伝送システムでの電力伝送でImpellaはワイヤレスで稼働させることができる．そこで本研究の目的は，モータ部への血液侵入を防ぐ新たなシールとして磁性流体軸シールを用いImpellaでは達成できない一ヶ月以上の長期使用を実現する，カテーテル設置式超小型軸流血液ポンプを開発することを目的としている．そこで本年度は，本研究の要となる磁性流体軸シールの寿命試験装置を開発し磁性流体軸シールの寿命評価試験を行った．本研究では，大動脈弁位置に装着するImpella5.0を想定し，すなわち大腿動脈から挿入し大動脈弓屈曲部を通過できる最大寸法である外径7mm×長さ40mm程度の大きさ，通常にインペラ回転速度30,000回転／分でポンプ拍出流量4L/分程度で稼働し，このポンプ単独で一ヶ月以上の循環補助をする超小型軸流血液ポンプの開発を目的とし，この超小型軸流血液ポンプに装着可能な軸流磁性流体軸シールとして外径4mm×長さ3mm程度の磁性流体軸シールを開発する．このサイズで実現できればImpellaCPなど一回りサイズの小さいでも使用でき，日本発のカテーテル設置式超小型軸流血液ポンプを実現できるものである．磁性流体軸シールModel1ではモータ回転速度25000rpmまでは10日以上のシール寿命を確認できたがそれ以上は難しく，磁性流体軸シールModel2を開発し試験を行っている．

Impella 是一种安装在导管上的超紧凑型轴流血泵，为治疗急性严重心力衰竭做出了重大贡献，并促成了新型心室辅助装置的开发。另一方面，Impella的机械寿命在体外实验中约为20天，在日本的保险报销约为7天。决定 Impella 机械寿命的因素之一是防止血液进入电机的净化系统。另外，Impella体内有一个电机，如果没有吹扫系统，Impella可以通过经皮能量传输系统传输动力来进行无线操作。因此，本研究的目的是开发一种导管式超紧凑型轴流血泵，采用磁流体轴封作为新型密封件，防止血液进入电机，并且可以长期使用一次一个月或更长时间，这是 Impella 无法达到的目的。因此，今年我们研发了本次研究的关键磁流体轴密封寿命试验装置，并对磁流体轴密封进行了寿命评价试验。本研究中，我们假设Impella 5.0安装在主动脉瓣位置，即可以从股动脉插入并穿过主动脉弓弯曲部分的最大尺寸，外径约为7毫米x 40 mm 长度，叶轮正常旋转，转速为 30,000 rpm。目标是开发一种超紧凑的轴流血泵，其运行流量约为 4 L/min，并且可以自行提供一个月以上的循环支持。我们将开发带有外部的磁性流体轴密封。直径约4毫米，长度约3毫米。如果能够实现这个尺寸，也可以使用更小的尺寸，例如 ImpellaCP，从而可以创建日本开发的安装在导管上的超紧凑轴流血泵。使用磁流体轴密封模型 1，我们能够确认电机转速达到 25,000 rpm 时密封寿命超过 10 天，但超出这个范围就很难了，因此我们开发并测试了磁流体轴密封模型2。