Development of thrombus prevention technology for ECMO devices based on the blood coagulation mechanism caused by viral infections

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【背景】COVID-19パンデミック初期のSARS-CoV-2は肺炎発症のみならず、ECMOを必要とする急性呼吸性窮迫症候群に至るウイルスであった。また感染すると強い血液凝固傾向を示すため、ECMO治療において回路内の血栓をコントロールすることに難渋した。著者はECMO回路内の血栓予防・血栓検出技術を速やかに実現することが喫緊の課題であると考え、医工連携共同研究チームを組み、研究開発に従事した。【血栓予防法】ECMOデバイスの抗血栓性に関しては材質や構造設計など様々な工夫がなされてきたが、血栓形成を完全に予防できていないことが実状である。そこで従来とは異なる流体力学的なアプローチによる血栓予防法を考案した。ポンプに対してはインペラを周波数300Hz程度で極微小に加振することで表面への凝固因子の付着を阻害し、人工肺に対してはインペラ回転数を調整して拍動流を作り、人工肺内部の血液滞留を予防する方法である。いずれも従来の血栓対策と競合するものではなく更に血栓予防効果を高めることを目的としている。市販遠心ポンプや東京工業大学が開発した磁気浮上型遠心ポンプにこれら機能を搭載し、大型動物実験にて検証した。【血栓検出法】ポンプのインペラを数十ミクロン，数十Hzで振動させ，この時の変位と電流の応答からポンプ内血栓を検出する方法を開発した。また人工肺の血栓検出法として、インドシアニングリーン(ICG)蛍光造影を用いて血栓を詳細に観察することに成功した。本手法では「血液は白、血栓は黒」と白黒二色で表現され客観性の高い評価が可能であった。ICGによるECMO回路の血栓検出法は、当院の倫理委員会に臨床研究として申請し、6例に実施した。開発した技術で3件の国内特許出願、2件の国際特許出願を行った。現在は共同研究契約を締結した医療機器企業と開発した技術の臨床導入に向けた準備を進めている。