일본산업뉴스요약

기술로 미래를 개척한다~산종연의 도전~(19)
안심∙안전한 인공심장
혈액 펌프, 지능∙기능화

-- 영구 사용이 목적 --
중증 심질환 환자에 대한 치료로써 장기 제공자(도너)의 심장을 환자에게 이식하는 심장 이식이 실시되고 있지만, 도너는 항상 부족하다. 때문에 심장 이식까지의 연결과, 영구 사용을 목적으로 기계의 펌프로 혈액을 순환시키는 인공심장(혈액 펌프)가 개발되고 있다.

하지만 일반적인 산업용 펌프와는 달리 혈액 펌프에는 혈액이 펌프 안의 날개 바퀴로 뭉개지는 고전단에서의 적혈구의 파괴 및, 혈액이 막히는 저전단에서의 혈전의 발생이라는 혈액 적합성 및, 장기 사용하기 위한 영구성 등의 문제가 있다.

산업기술종합연구소(산종연)에서는 기존의 혈액 펌프의 문제를 해결하기 위해 컴퓨터의 하드디스크에도 사용되고 있는 산업용 비접촉 유체 베어링을 혈액 펌프에 응용해 날개 바퀴가 혈액 안을 비접촉으로 회전 구동하는 동압 부상 원심 혈액 펌프를 개발했다.

-- 유체 베어링을 채용 --
이 혈액 펌프의 유체 베어링은 펌프 안에 서서히 좁아지는 베어링의 틈에 혈액을 흘려 보내는 것으로 발생하는 높은 압력을 이용해 날개 바퀴를 비접촉으로 부상시키고 있다. 때문에 이 혈액 펌프는 단순한 구조로 높은 신뢰성과 장기 내구성을 가진다.

나아가 산업용의 유체 베어링에서는 날개 바퀴의 부상 거리가 수 마이크로미터로 작지만 유체 베어링과 펌프의 구조를 혈액 펌프에 특화시키는 것으로 100마이크로미터를 넘는 충분한 부상 거리와 우수한 혈액 적합성을 실현할 수 있었다. 또한 인공심장이 이식된 환자와 그 혈액 펌프의 상태를 관리하기 위해 체내에 내장하는 초소형 혈류량계를 개발했다. 기존의 초음파를 이용한 혈류량계는 대형으로 체내에 내장하기 어려웠다.

-- 체내 센서 --
이번에 개발한 초소형 혈류량계는 혈액 펌프와 생체를 잇는 구부러진 형상의 파이프를 이용해 혈액의 흐름이 굽어질 때에 파이프의 외측에서 압력이 높아지는 성질을 토대로 파이프의 외측에 부착한 소형 센서로 계측된 굽어진 부분과 직선 부분의 압력 차에서 혈류량을 계산한다. 파이프의 내압을 계측하는 것으로 환자의 혈압도 계측할 수 있다.

이 센서로 혈액 펌프의 고장 및 환자의 상태의 급변 등을 감지하는 것이 가능하고 나아가 생체의 심장에 가까운 혈액 펌프의 제어도 가능해진다.

미래에는 이러한 안심∙안전기술을 내장해 지능화∙기능화한 혈액 펌프만이 아닌, 바이오 분야 및 화학 분야, 식품 분야 등에서의 지능화∙기능화한 펌프의 산업 응용을 목표로 하고 있다.

-- 끝 --