OS1-3-5
LIFE2012

2012 年 11 月 2 日− 4 日 愛知 (名古屋大学)

可搬型除水システムに使用する小型遠心ポンプの開発
Development of a small centrifugal pump for a portable ultrafiltration system○山根隆志 1、山本洋敬１、若本亮介１、小阪 亮 2、西田正浩 2、丸山 修 2、山本健一郎 3、松田兼一 4
1 神戸大学大学院工学研究科、2 産業技術総合研究所、
3 東京女子医科大学臨床工学科、4 山梨大学医学部救急集中治療医学講座
Takashi Yamane, Hirotaka Yamamoto, Ryosuke Wakamoto; School of Engineering , Kobe University
Ryo Kosaka, Masahiri Nishida, Osamu Maruyama; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Kenichiro Yamamoto; Tokyo Women’s Medical University
Kenichi Matsuda; Yamanashi UniversityAbstract: A small centrifugal pump has been developed for a portable ultrafiltration system. Regarding the newly developed
centrifugal pump, DP2, the impeller diameter is 30 mm and the inlet/outlet inner diameter is 3.4 mm. Hemolysis test wasconducted at rotational speed of rotational speed of 1500 rpm(or pressure of 30mmHg) and flow rate of 50 mL/min. The
plasma free hemogrobin (PFH) was 77.3 mg/h, which was almost a quarter of commercial BioPump’s PFH, 290 mg/h, at
200mmHg and 4L/min. In vitro thrombogenicity test was also conducted using low flow circuit with a bifurcation to abooster pump circuit. After the test thrombus formation was not observed except for a line behind the O-ring.
Key Words: Centrifugal pump, Dialyzer
1. 緒言
心不全のために心血管系に水が貯留し、緊急に除水を必要とするうっ血性心不全患者や、溢水となり緊急に除水を必要とする透析患者から、簡便かつ安全に除水する可搬型除水システムの新規開発を行っている。小型遠心ポンプ及び末梢静脈へのバスキュラーアクセス（カテーテル）を用いた、体外循環血液ろ過装置である。本装置の開発により、現在は透析施設の備わった病院でしか治療できなかった症例に対して、透析施設の伴わない一般病院においても血液浄化を安全に施行することを可能にする効果をもたらす。さらに本装置は、大量の透析液を必要としないため、災害時において透析施設が機能不全に陥った場合に、簡易血液浄化装置としても役立つものである。
２. 方法
羽根直径 30mm、出入口径 3.4mm の遠心ポンプ（DP2、図１）を試作し、性能試験と溶血試験を実施した。
性能試験では回転数 1500rpm で、圧力 30mmHg、流量0.05L/min が達成できることが確認された（図２）。
溶血試験では、ウシ 1 日保存血（クエン酸加全 500mL）を管内径 3.4mm のポンプ回路に充填し、上記ポンプ条件で 4 時間 37℃に維持した。
また、模擬血栓試験として、ウシ保存血 500mL を管内径 3.4mm の回路に充填し、分岐した管内径 10mmの回路に血栓形成の起きないブースタ・ポンプ（HH300）を置いて血液を攪拌し続けた。上記と同じポンプ条件で、クエン酸と塩化カルシウムで調整しながら、血液凝固能を ACT=170-190s となるよう,37℃に 2 時間維持し、試験後分解して血栓を観察した。
３. 結果と考察
DP2 ポンプを、圧力 30mmHg、流量 0.05L/min（回転数 1500rpm）のポンプ条件で回し、市販体外循環ポンプ BPX80 を別回路でポンプ条件 200mmHg、4.0L/min−1−で回して、単位時間に発生する遊離ヘモグロビン総量を比較した（図 3）。さらに図中に DDR とあるのはDP2 ポンプの出入口径を 10mm に変更し、人工心臓と同じ体循環抵抗（圧力 30mmHg、流量 2.7L/min）を想定して、回転数 1500rpm で回した場合を示している。
DP2, DDR, BPX-80 ポンプの溶血を、単純に見た目の色に相当する遊離ヘモグロビン濃度増分⊿Hb で比較すると、４時間でそれぞれ、0.492, 2.45, 1.86 g/Lであった。これを血液総量 0.5L について遊離ヘモグロビン総量の時間あたり増加率(⊿Hb*V/T)を算出すると、それぞれ、61.5, 306, 233 mg/h となった。
つまり DP2 は BPX-80 に比べて、溶血率が 20%に過ぎないことが分かる。（なお人工心臓で使用する溶血指数 NIH は、血液 100L あたりの⊿Hb を見るので、この場合、評価指標にならない。）
同じく圧力 30mmHg、流量 0.05L/min のポンプ条件で実施した模擬血栓試験の後に、ポンプを分解したところ、低流量に起因する血栓形成が懸念されたが、実際はオーリング隅以外に血栓は観察されなかった（図４）。

図１ 試作した遠心血液ポンプ（DP2）４. 結言ろ過方式の可搬型除水システムをめざして、小型遠心ポンプを試作し、最低限のポンプ性能と溶血特性と抗血栓性を確認できた。
参考文献
１）松田兼一・平澤博之、血液浄化法の基礎知識、メディカル・サイエンス・インターナショナル（1996）
２）松田兼一・平澤博之・平山陽、第 17 章血液浄化法、改訂新版図解 ICU− 循環管理編、真興交易医書出版部
p.286-321（2002）
図４ 模擬血栓試験結果（DP2）圧力 30mmHg、流量 0.05L/min、2 時間 37℃Hydrodynamic Performance of DP21000
1250
1500
1750
2000

Blood Pressure, mmHg

6050403020
100050100
150200Flow Rate, mL/min

250300

図２ ポンプ性能試験結果（DP2）

0.4⊿Hb*V/T (g/h)

0.35⊿Hb*V/T (g/h)

0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0DP2

DDR

BPX80

図３ 溶血試験結果（血漿中遊離ヘモグロビン総量）
DP2： 圧力 30mmHg、流量 0.05L/min；
DDR: 圧力 30mmHg、流量 2.7L/min;
BPX80： 圧力 200mmHg、流量 4.0L/min−2−