• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of a wearable pneumatic total artificial heart system aimed at permanent use

Research Project

Project/Area Number 20249059
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field General surgery
Research InstitutionNational Cardiovascular Center Research Institute

Principal Investigator

HOMMA Akihiko  National Cardiovascular Center Research Institute, 理工学部, 准教授 (20287428)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) TSUKIYA Tomonori  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 室長 (00311449)
OHNUMA Kentaro  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (50527992)
HANADA Shigeru  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 派遣研究員 (90514547)
LEE Hwangsung  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (10463275)
AKAGAWA Eiki  国立循環器病研究センター, 研究開発基盤センター知的資産部, 室長 (40416219)
KATAGIRI Nobumasa  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 特任研究員 (00463274)
HOSHI Hideo  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (30420251)
SUMIKURA Hirohito  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (20433998)
MIZUNO Toshihide  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 室長 (40426515)
TAKEWA Yoshiaki  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 室長 (20332405)
TATSUMI Eisuke  国立循環器病研究センター研究所, 人工臓器部, 部長 (00216996)
TAENAKA Yoshiyuki  国立循環器病研究センター研究所, 研究所, 副所長 (00142183)
NONAKA Kazuhiro  東京電機大学, 理工学部, 助手 (50584182)
OHGOE Yasuharu  東京電機大学, 理工学部, 助教 (10408643)
FUNAKUBO Akio  東京電機大学, 理工学部, 教授 (00307670)
FUKUI Yasuhiro  東京電機大学, 理工学部, 教授 (60112877)
Project Period (FY) 2008 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥47,450,000 (Direct Cost: ¥36,500,000、Indirect Cost: ¥10,950,000)
Fiscal Year 2010: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2009: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Fiscal Year 2008: ¥21,840,000 (Direct Cost: ¥16,800,000、Indirect Cost: ¥5,040,000)
Keywords人工臓器学 / 全置換型人工心臓 / 空気圧駆動式 / 血液ポンプ / 駆動装置 / ウェアラブル
Research Abstract

A wearable pneumatic total artificial heart (PTAH) system with compact wearable pneumatic drive (WPD) unit was developed. The PTAH system consists of left and right diaphragm-type blood pumps and two WPD units. Two blood pumps were designed to fit anatomy, and these had housing made of polyurethane resin. The sizes of the left and right pumps are 95 x 68 x 49 mm and 104 x 74 x 44 mm. The stroke volumes of the left and right pump are 85 and 94 ml, respectively. The WPD unit consists of a brushless DC motor, a crankshaft, a cylinder-piston, non-circular gears, and air pressure regulation valves. Driving air pressure is generated by the cylinder-piston. The non-circular gears generate the fixed systolic ratio. The size and weight of the WPD unit are 20 x 8.5 x 20 cm and 1.8 kg, respectively.
The performance of the PTAH system was confirmed using an overflow-type mock circulation test. The pump output of more than 8 L/min using the left blood pump was achieved. The mean electric power consumption was approximately 20 W at 105bpm of pump rate.
The fundamental performance of the PTAH system was evaluated in acute animal experiment. The left and right pumps were implanted in a calf weighing 98 kg. Two WPD units with fixed systolic ratio of 35 and 44% were connected to the left and right blood pumps with 2 m air hoses, respectively. The cardiac output ranged from 3.9 to 5.4 L/min at mean aorta pressures from 108 to 115 mmHg at pump rates from 60 to 100 bpm. The average electric power consumption in each WPD unit varied from 5.3 to 17.6 W according to the beating rate, and the efficiency was estimated from 2 to 9%.

Report

(4 results)
  • 2010 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (44 results)

All 2011 2010 2009 2008

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (28 results)

  • [Journal Article] 空気駆動式ウェアラブル全人工心臓システムの開発2010

    • Author(s)
      本間章彦,住倉博仁,大沼健太郎,妙中義之,巽英介,武輪能明,赤川英毅,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,福井康裕,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Journal Title

      電気学会研究会資料(リニアドライブ研究会) LD-10-57

      Pages: 57-61

    • NAID

      10027632917

    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Journal Article] 空気駆動式人工心臓の流量推定に関する検討2010

    • Author(s)
      大沼健太郎,本間章彦,住倉博仁,妙中義之,巽英介,赤川英毅,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Journal Title

      電気学会研究会資料(リニアドライブ研究会) LD-10-56

      Pages: 51-55

    • NAID

      10027632911

    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Journal Article] Observation of cavitation pits on mechanical heart valve surface in an artificial heart used in in vitro testing.2010

    • Author(s)
      李桓成, 本間章彦, 巽英介, 妙中義之
    • Journal Title

      J Artif Organs. 13

      Pages: 17-23

    • NAID

      10027225690

    • Related Report
      2010 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 空気駆動式人工心臓の流量推定に関する検討2010

    • Author(s)
      大沼健太郎
    • Journal Title

      電気学会研究会資料(リニアドライブ研究会)

      Volume: LD-10-56 Pages: 51-55

    • NAID

      10027632911

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] 空気駆動式ウェアラブル全人工心臓システムの開発2010

    • Author(s)
      本間章彦
    • Journal Title

      電気学会研究会資料(リニアドライブ研究会)

      Volume: LD-10-57 Pages: 57-61

    • NAID

      10027632917

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] Observation of cavitation pits on mechanical heart valve surface in an artificial heart used in in vitro testing2010

    • Author(s)
      Hwangsung Lee
    • Journal Title

      J Artif Organs

      Volume: Vol.13, No.1 Pages: 17-23

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of cavitation pits on a mechanical heart valve surface in an artificial heart used in in vivo testing.2009

    • Author(s)
      李桓成, 本間章彦, 巽英介, 妙中義之
    • Journal Title

      J Artif Organs. 12

      Pages: 105-110

    • NAID

      10025351063

    • Related Report
      2010 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 空気駆動型補助人工心臓用小型駆動装置2009

    • Author(s)
      本間章彦,住倉博仁,大沼健太郎,妙中義之,巽英介,赤川英毅,李桓成,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Journal Title

      電気学会研究会資料(リニアドライブ研究会) LD-09-38

      Pages: 17-22

    • NAID

      10026073480

    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Journal Article] 人工心臓の埋め込みに関するコンピュータシミュレーション技術2009

    • Author(s)
      黒澤雄,福井康裕,本間章彦,住倉博仁,大沼健太郎,巽英介,妙中義之
    • Journal Title

      電気学会研究会資料(リニアドライブ研究会) LD-09-38

      Pages: 13-16

    • NAID

      10026073476

    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Journal Article] Observation of cavitation pits on mechanical heart valve surface in an artificial heart used in in vitro testing2009

    • Author(s)
      Hwangsung Lee, Akihiko Homma, Eisuke Tatsumi, Yoshiyuki Taenaka
    • Journal Title

      J Artif Organs Vol.12, No.2

      Pages: 105-110

    • NAID

      10027225690

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 空気駆動型補助人工心臓用小型駆動装置2009

    • Author(s)
      本間章彦, 住倉博仁, 大沼健太郎, 妙中義之, 巽英介, 赤川英毅, 李桓成, 武輪能明, 他
    • Journal Title

      電気学会,リニアドライブ研究会資料 LD-09-38

      Pages: 17-22

    • NAID

      10026073480

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] 人工心臓の埋め込みに関するコンピュータシミュレーション技術2009

    • Author(s)
      黒澤雄, 福井康裕, 本間章彦, 住倉博仁, 大沼健太郎, 巽英介, 妙中義之
    • Journal Title

      電気学会,リニアドライブ研究会資料 LD-09-38

      Pages: 13-16

    • NAID

      10026073476

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] 人工臓器 □最近の進歩,人工心臓(基礎)2008

    • Author(s)
      本間章彦
    • Journal Title

      人工臓器 37

      Pages: 126-129

    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Journal Article] 電気油圧駆動式全人工心臓の開発-血液ポンプ駆動ユニットの改良-2008

    • Author(s)
      本間章彦,妙中義之,巽英介,武輪能明,水野敏秀,塩谷恭子,李桓成,築谷朋典,角田幸秀,片桐伸将,西中知博,越地耕二
    • Journal Title

      電気学会論文誌C 128

      Pages: 943-952

    • NAID

      10021132742

    • Related Report
      2010 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 最近の進歩,人工心臓(基礎)2008

    • Author(s)
      本間章彦
    • Journal Title

      人工臓器 Vol.37 No.3

      Pages: 126-129

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Journal Article] 電気油圧駆動式全人工心臓の開発-血液ポンプ駆動ユニットの改良-2008

    • Author(s)
      本間章彦, 妙中義之, 巽英介, 他
    • Journal Title

      電気学会論文誌C Vol.128 No.6

      Pages: 943-952

    • NAID

      10021132742

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 水素化アモルファス炭素膜の溶血低減効果の検討2011

    • Author(s)
      関貴弘,大越康晴,平栗健二,本間章彦,三田満男,舟久保昭夫,福井康裕
    • Organizer
      第20回ライフサポート学会フロンティア講演会予稿集(2011:99)
    • Place of Presentation
      東京電機大学神田キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2011-03-05
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 水素化アモルファス炭素膜の溶血低減効果の検討2011

    • Author(s)
      関貴弘
    • Organizer
      第20回ライフサポート学会フロンティア講演会
    • Place of Presentation
      東京電機大学神田キャンパス(東京都)
    • Year and Date
      2011-03-05
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 補助循環装置用耐久試験装置の開発と特性評価2011

    • Author(s)
      大沼健太郎,住倉博仁,本間章彦,妙中義之,向林宏,片野一夫,巽英介
    • Organizer
      第39回人工心臓と補助循環懇話会(2011:77)
    • Place of Presentation
      皆生つるや、米子観光センター(鳥取県)
    • Year and Date
      2011-02-18
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 補助循環装置用耐久試験装置の開発と特性評価2011

    • Author(s)
      大沼健太郎
    • Organizer
      第39回人工心臓と補助循環懇話会
    • Place of Presentation
      皆生つるや、米子観光センター(鳥取県)
    • Year and Date
      2011-02-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工心臓の埋め込みシミュレーション技術の開発2010

    • Author(s)
      三田満男,本間章彦,三田豊,巽英介,妙中義之,福井康裕
    • Organizer
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2010講演論文集(2010:3C1-5,455)
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      2010-09-20
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 人工心臓の埋め込みシミュレーション技術の開発2010

    • Author(s)
      三田満男
    • Organizer
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
    • Year and Date
      2010-09-20
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Flow rate estimation for a pneumatic artificial heart using the driveline air mass flow.2010

    • Author(s)
      K.Ohnuma, A.Homma, Y.Taenaka, E.Tatsumi, H.Sumikura, E.Akagawa, HS.Lee,, Y.Takewa, T.Mizuno,, T.Tsukiya, N.Katagiri, Y.Kakuta, I.Shimosaki, H.Mukaibayashi, K.Katano
    • Organizer
      ASAIO Journal.(2010;56:100)
    • Place of Presentation
      Baitimore, Maryland(米国)
    • Year and Date
      2010-05-29
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] Flow rate estimation for a pneumatic artificial heart using the driveline air mass flow2010

    • Author(s)
      Kentaro Ohnuma
    • Organizer
      American Society for Artificial Internal Organs's 56^<th> Anuual Conference
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland (米国)
    • Year and Date
      2010-05-29
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a wearable pneumatic total artificial heart system with an ultra compact drive unit.2010

    • Author(s)
      H.Sumikura, A.Homma, Y.Taenaka, E.Tatsumi, K.Ohnuma, E.Akagawa, HS.Lee, Y.Takewa, T.Mizuno, T.Tsukiya, N.Katagiri, Y.Kakuta, I.Shimosaki, H.Mukaibayashi, K.Katano
    • Organizer
      ASAIO Journal.(2010;56:97)
    • Place of Presentation
      Baitimore, Maryland(米国)
    • Year and Date
      2010-05-28
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] Development of an ultra-compact pneumatic pressure generation system to drive a pneumatic blood pump for VAD and TAH.2010

    • Author(s)
      A.Homma, Y.Taenaka, E.Tatsumi, H.Sumikura, K.Ohnuma, E.Akagawa, Y.Takewa, T.Mizuno, T.Tsukiya, N. Katagiri, Y.Kakuta, I.Shimosaki, H.Mukaibayashi, K.Katano
    • Organizer
      ASAIO Journal.(2010;56:116)
    • Place of Presentation
      Baitimore, Maryland(米国)
    • Year and Date
      2010-05-28
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] Development of a wearable pneumatic total artificial heart system with an ultra compact drive unit2010

    • Author(s)
      Hirohito Sumikura
    • Organizer
      American Society for Artificial Internal Organs's 56^<th> Anuual Conference
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland (米国)
    • Year and Date
      2010-05-28
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of an ultra-compact pneumatic pressure generation system to drive a pneumatic blood pump for VAD and TAH2010

    • Author(s)
      Akihiko Homma
    • Organizer
      American Society for Artificial Internal Organs's 56^<th> Anuual Conference
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland (米国)
    • Year and Date
      2010-05-28
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 恒久的使用を目的とした空気圧駆動式ウェアラブル全置換型人工心臓に関する基礎検討2009

    • Author(s)
      本間章彦,妙中義之,巽英介,住倉博仁,大沼健太郎,赤川英毅,李桓成,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Organizer
      第47回日本人工臓器学会大会予稿集(2009;38:S-74)
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ,新潟コンベンションセンター(新潟県)
    • Year and Date
      2009-11-13
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 恒久的使用を目的とした空気圧駆動式ウェアラブル全置換型人工心臓に関する基礎検討2009

    • Author(s)
      本間章彦
    • Organizer
      第47回日本人工臓器学会大会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター(新潟県)
    • Year and Date
      2009-11-13
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 空気圧駆動式ウェアラブル全置換型人工心臓システムの開発-ウェアラブル式空気駆動装置に関する基礎的検討-2009

    • Author(s)
      住倉博仁,本間章彦,妙中義之,巽英介,大沼健太郎,赤川英毅,李桓成,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Organizer
      第7回生活支援系工学系学会連合大会講演予稿集(2009:89)
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知県)
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 空気圧駆動式人工心臓用駆動装置のための電源システムの開発2009

    • Author(s)
      本間章彦,妙中義之,巽英介,住倉博仁,大沼健太郎,赤川英毅,李桓成,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Organizer
      第7回生活支援系工学系学会連合大会講演予稿集(2009:70)
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知県)
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 空気駆動式人工心臓の流量推定に関する研究2009

    • Author(s)
      大沼健太郎,本間章彦,妙中義之,巽英介,住倉博仁,赤川英毅,李桓成,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Organizer
      第7回生活支援系工学系学会連合大会講演予稿集(2009:73)
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知県)
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 空気圧駆動式ウェアラブル全置換型人工心臓システムの開発-ウェアラブル式空気駆動装置に関する基礎的検討-2009

    • Author(s)
      住倉博仁
    • Organizer
      第7回生活支援系工学系学会連合大会
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知県)
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 空気圧駆動式人工心臓用駆動装置のための電源システムの開発2009

    • Author(s)
      本間章彦
    • Organizer
      第7回生活支援系工学系学会連合大会
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知県)
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 空気駆動式人工心臓の流量推定に関する研究2009

    • Author(s)
      大沼健太郎
    • Organizer
      第7回生活支援系工学系学会連合大会
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知県)
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 空気圧駆動式補助人工心臓用小型装着式駆動装置のための電池の開発2009

    • Author(s)
      本間章彦,妙中義之,巽英介,赤川英毅,李桓成,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会抄録集(2009;47:24pmO-16-5,216)
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2009-04-24
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 空気圧駆動式補助人工心臓用小型装着式駆動装置のための電池の開発2009

    • Author(s)
      本間章彦
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2009-04-24
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工心臓の埋め込みシミュレーション技術の開発"有限要素法による圧迫の再現に関する研究2009

    • Author(s)
      黒沢雄,本間章彦,巽英介,妙中義之,福井康裕
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会抄録集(2009;47:23amO-1-6,112)
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2009-04-23
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 空気駆動式補助人工心臓の駆動条件が機械弁でのキャビテーション強さに与える影響2009

    • Author(s)
      李桓成,赤川英毅,本間章彦,築谷朋典,巽英介,妙中義之
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会抄録集(2009;47:23pmP3-3-13,186)
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2009-04-23
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 空気駆動式補助人工心臓の駆動条件が機械弁でのキャビテーション強さに与える影響2009

    • Author(s)
      李桓成
    • Organizer
      第48回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2009-04-23
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 空気駆動式ウェアラブル全置換型人工心臓システムの開発2009

    • Author(s)
      本間章彦,妙中義之,巽英介,住倉博仁,赤川英毅,李桓成,武輪能明,水野敏秀,築谷朋典,片桐伸将,角田幸秀,下崎勇生,向林宏,片野一夫
    • Organizer
      第37回人工心臓と補助循環懇話会(2009:67)
    • Place of Presentation
      NASPAニューオータニ(新潟県)
    • Year and Date
      2009-02-28
    • Related Report
      2010 Final Research Report
  • [Presentation] 空気駆動式ウェアラブル全置換型人工心臓システムの開発2009

    • Author(s)
      本間章彦, 妙中義之, 巽英介, 他
    • Organizer
      第37回人工心臓と補助循環懇話会
    • Place of Presentation
      新潟県
    • Year and Date
      2009-02-28
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工臓器の埋め込みシミュレーション技術の開発2009

    • Author(s)
      黒沢雄,本間章彦,吉光喜太郎,西中知博,武輪能明,巽英介,妙中義之,福井康裕
    • Organizer
      第37回人工心臓と補助循環懇話会(2009:45)
    • Place of Presentation
      NASPA ニューオータニ(新潟県)
    • Year and Date
      2009-02-27
    • Related Report
      2010 Final Research Report

URL: 

Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi