Development of the next-generation PCPS system for emergency and/or prolonged use without systemic anticoagulation therapy aiming at its practical use

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18209054
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Emergency medicine
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: TATSUMI Eisuke National Cardiovascular Center Research Institute, 人工臓器部, 部長 (00216996)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TAENKA Yoshiyuki 国立循環器病センター研究所, 副所長 (00142183) ; NISHINAKA Tomohiro 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (00256570) ; MIZUNO Toshihide 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (40426515) ; TSUKIYA Tomonori 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (00311449) ; HOMMA Akihiko 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室員 (20287428) ; SHIOYA Kyoko 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (50426516) ; TANAKA Hideyuki 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室員 (20443476) ; KATAGIRI Nobumasa 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (00463274) ; AKAGAWA Eiki 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (40416219) ; LEE Hwangsung 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 特任研究員 (10463275) ; HOSHI Hideo 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (30420251)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TAKEWA Yoshiaki 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 室長 (20332405) ; HANADA Shigeru 国立循環器病センター研究所, 人工臓器部, 流動研究員 (90514547)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Keywords: 人工臓器 / 補助循環 / 経皮的心肺補助 / PCPS / ECMO / ヘパリンコーティング / 抗血栓性 / 血症漏出

Research Abstract

本研究では、容易かつ迅速に適用可能で長期間安全に使用できる次世代型PCPS 装置の開発を行った。当グループ開発の高耐久性人工肺PlatinumCube-NCVCを用いて、小型のカートに集積化・搭載したPCPSシステムを構築した。回路の全血液接触面には、新規開発の抗血栓性ヘパリン化表面処理T-NCVCコーティングを施した。本システムは、抗凝固療法非施行下の慢性動物実験で最長3 ヶ月間の連続使用を達成し、また臨床の出血合併例などでヘパリンフリーでの心肺補助として用いられ、優れた成績を収めつつある。

Research Products

• [Journal Article] Journal of Artificial Organs 2008: the year in review (2009)
  • Author(s): Sawa Y, Tatsumi E, Funakubo A, Horiuchi T, Iwasaki K, Kishida A, Masuzawa T, Matsuda K, Nishimura M, Nishimura T, Tomizawa Y, Yamaoka T, Watanabe H
  • Journal Title: J Artif Organs 12 Pages: 1-7
• [Journal Article] 二段インペラを用いた心肺補助用血液ポンプの開発 (2009)
  • Author(s): 築谷朋典, 堀口祐憲, 辻本良信, 巽 英介, 妙中義之
  • Journal Title: 日本機械学会バイオエンジニアリング講演論文集 21 Pages: 303-304
• [Journal Article] Oxygen metabolism during cardiopulmonary bypass with hemodilution using liposome-encapsulated hemoglobin in kid goats (2008)
  • Author(s): Kansaku R, Mizuno T, Tatsumi E, Ogata Y, Ishizuka T, Taenaka Y
  • Journal Title: J Artif Organs 11 Pages: 24-28
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Journal of Artificial Organs 2007: the year in review (2008)
  • Author(s): Sawa Y, Tatsumi E, Funakubo A, Horiuchi T, Iwasaki K, Kishida A, Masuzawa T, Matsuda K, Nishimura M, Nishimura T, Tomizawa Y, Yamaoka T, Watanabe H
  • Journal Title: J Artif Organs 11 Pages: 4-11
• [Journal Article] 二段インペラを用いた高揚程型血液ポンプの開発 (2008)
  • Author(s): 築谷朋典, 武甕虎太郎, 堀口祐憲, 辻本良信, 巽 英介, 妙中義之
  • Journal Title: 生活支援工学系学会連合大会講演予稿集 6 Pages: 97
• [Journal Article] 人工肺wet-lung によるガス流路閉塞と性能低下に関する検討-ガス吹送圧力モニタリングによる評価- (2008)
  • Author(s): 片桐伸将, 水野敏秀, 巽 英介, 築谷朋典, 本間章彦, 妙中義之, 舟久保昭夫,福井康裕
  • Journal Title: 膜型肺 31 Pages: 36-43
• [Journal Article] 抗血栓性表面処理T-NCVC コーティングの抗凝血作用機序に関する研究 (2008)
  • Author(s): 水野敏秀, 巽 英介, 片桐伸将, 佐藤正喜, 柏原 進, 田中秀典, 築谷朋典, 本間章彦, 妙中義之
  • Journal Title: ライフサポート 20 Pages: 132-135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 中空糸膜型人工肺ガス流出部における結露水による有効膜面積減少に関する検討 (2007)
  • Author(s): 片桐伸将, 水野敏秀, 巽 英介, 田中秀幸, 築谷朋典, 本間章彦, 西中知博, 妙中義之, 舟久保昭夫, 福井康裕
  • Journal Title: 膜型肺 30 Pages: 22-27
• [Journal Article] 人工肺の研究開発動向と新しい展開 (2007)
  • Author(s): 巽 英介
  • Journal Title: 高分子 56 Pages: 749-753
• [Journal Article] Artificial lungs: current state and trends of clinical use and research and development (2007)
  • Author(s): Tatsumi E
  • Journal Title: J Artif Organs 10 Pages: 1-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Up to 151 days of continuous animal perfusion with trivial heparin infusion by the application of a long-term durable antithrombogenic coating to a combination of a seal-less centrifugal pump and a diffusion membrane oxygenetor (2007)
  • Author(s): Nishinaka T, Tatsumi E, Katagiri N, Ohnishi H, Mizuno T, Shioya K, Tsukiya T, Homma A, Kashiwabara S, Tanaka H, Sato M, Taenaka Y
  • Journal Title: J Artif Organs 10 Pages: 240-244
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PCPS と人工酸素運搬体併用による新規心肺蘇生法の実験的検討 (2006)
  • Author(s): 太田 圭, 水野敏秀, 巽 英介, 片桐伸将, 神作 麗, 石塚隆伸, 緒方嘉貴, 角田幸秀, 李 桓成, 赤川英毅, 築谷朋典,本間章彦, 妙中義之
  • Journal Title: 膜型肺 29 Pages: 17-19
• [Journal Article] 人工肺内血中酸素・炭酸ガス濃度分布に対してガス層濃度変化が及ぼす効果に関する数値流体解析を用いた検討 (2006)
  • Author(s): 片桐伸将, 舟久保昭夫, 築谷朋典, 巽英介, 妙中義之, 本間章彦, 福井康裕
  • Journal Title: 膜型肺 29 Pages: 24-29
• [Journal Article] ナノ表面操作技術による血液界面を有する人工臓器の開発研究 (2006)
  • Author(s): 妙中義之, 水野敏秀, 巽 英介, 西中知博
  • Journal Title: 生体医工学 44 Pages: 277
• [Journal Article] ナノサーフェーステクノロジーによる新規生体適合性表面処理Toyobo-NCVC コーティングの開発と補助人工心臓および膜型人工肺への応用 (2006)
  • Author(s): 水野敏秀, 西中知博, 片桐伸将, 佐藤正喜, 田中秀典, 柏 原進, 酒井一成, 松田智昌, 築谷朋典, 本間章彦, 巽 英介,妙中義之
  • Journal Title: 分子心血管病 7 Pages: 375-381
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Journal of Artificial Organs 2005: the year in review (2006)
  • Author(s): Tatsumi E, Sawa Y, Horiuchi T, Kishida A, Masuzawa T, Mizuguchi K, Nishimura M, Okoshi T, Shinzato T, Tomizawa Y, Watanabe H
  • Journal Title: J Artif Organs 9 Pages: 1-7
• [Presentation] 心肺補助システムのための高揚程用遠心血液ポンプの開発 (2009)
  • Author(s): 築谷朋典, 堀口祐憲, 辻本良信, 巽 英介, 妙中義之
  • Organizer: 日本生体医工学会大会 (48)
  • Place of Presentation: 江戸川区
  • Year and Date: 20090423-25
• [Presentation] 人工肺中空糸束内のガス濃度分布の数値解析によるガス移動量推定に関する検討 (2009)
  • Author(s): 片桐伸将, 舟久保昭夫, 築谷朋典, 巽英介, 本間章彦, 水野敏秀, 武輪能明,妙中義之, 福井康裕
  • Organizer: 日本生体医工学会大会 (48)
  • Place of Presentation: 江戸川区
  • Year and Date: 20090423-25
• [Presentation] Development of an Ultra-Durable Heparin-Free ECMO System (2009)
  • Author(s): Tatsumi E
  • Organizer: Asian Society for Cardiovascular and Thoracic Surgery (17)
  • Place of Presentation: Taipei
  • Year and Date: 20090305-08
• [Presentation] 二段インペラを用いた心肺補助用血液ポンプの開発 (2009)
  • Author(s): 築谷朋典, 堀口祐憲, 辻本良信, 巽 英介, 妙中義之
  • Organizer: バイオエンジニアリング講演会 (21)
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 20090123-34
• [Presentation] 人工肺-研究開発と臨床応用の過去・現在・未来 (2008)
  • Author(s): 巽 英介
  • Organizer: 日本人工臓器学会大会(46)
  • Place of Presentation: 港区
  • Year and Date: 20081127-29
• [Presentation] 二段インペラを用いた高揚程型血液ポンプの開発 (2008)
  • Author(s): 築谷朋典, 武甕虎太郎, 堀口祐憲, 辻本良信, 巽 英介, 妙中義之
  • Organizer: 生活支援工学系学会連合大会 (6)
  • Place of Presentation: 宇部
  • Year and Date: 20080917-19
• [Presentation] A computational analysis of gaseous distributions in a hollow fiber bundle of an oxygenator under various blood and gas flow rates (2008)
  • Author(s): Katagiri N, Funakubo A, Tatsumi E, Tsukiya T, Homma A, Mizuno T, Takewa Y, Taenaka Y, Fukui Y
  • Organizer: American Society for Artificial Internal Organs (54)
  • Place of Presentation: San Francisco
  • Year and Date: 20080619-21
• [Presentation] development of the multistage centrifugal blood pump (2008)
  • Author(s): Tsukiya T, Horiguchi H, Tsujimoto Y, Tatsumi E, Taenaka Y
  • Organizer: American Society for Artificial Internal Organs (54)
  • Place of Presentation: San Francisco
  • Year and Date: 20080619-21
• [Presentation] 数値解析を用いた血液とガス流量条件の変化による人工肺中空糸束内のガス濃度分布に関する研究 (2008)
  • Author(s): 片桐伸将, 舟久保昭夫, 築谷朋典, 巽英介, 本間章彦, 水野敏秀, 武輪能明,妙中義之, 福井康裕
  • Organizer: 人工心臓と補助循環懇話会 (36)
  • Place of Presentation: 湯沢
  • Year and Date: 20080307-08
• [Presentation] 血流量とガス流量変化に対する中空糸膜型肺内ガス濃度分布の数値解析に関する検討 (2008)
  • Author(s): 片桐伸将, 舟久保昭夫, 巽 英介, 築谷朋典, 本間章彦, 水野敏秀, 武輪能明,妙中義之, 福井康裕
  • Organizer: 膜型人工肺研究会 (37)
  • Place of Presentation: 港区
  • Year and Date: 2008-11-27
• [Presentation] Development of an Ultra-durable Heparin-free pediatric ECMO system at the National Cardiovascular Center of Japan (2008)
  • Author(s): Tatsumi E, Katagiri N, Mizuno T, Takewa Y, Tsukiya T, Homma A, Taenaka Y, Hayashi T, Yagihara T
  • Organizer: International Conference on Pediatric Mechanical Circulatory Support Systems and Pediatric Cardiopulmonary Perfusion (4)
  • Place of Presentation: Oregon
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] 人工肺の研究開発・臨床応用の現状と将来 (2008)
  • Author(s): 巽 英介
  • Organizer: ライフサポート学会生体流体工学研究会
  • Place of Presentation: 江東区
  • Year and Date: 2008-03-18
• [Presentation] PCPS 施行時における経時的な人工肺wet-lung の進行とガス交換性能低下に関する検討‐人工肺ガス吹送圧力モニタリングによる有効膜面積の連続的推定- (2008)
  • Author(s): 片桐伸将, 水野敏秀, 巽 英介, 築谷朋典, 本間章彦, 妙中義之, 舟久保昭夫,福井康裕
  • Organizer: PCPS 研究会 (18)
  • Place of Presentation: 新宿区
  • Year and Date: 2008-02-16
• [Presentation] A computational analysis for estimating influences of concentration changes between the blood layer and the gas layer for gas transfers in an oxygenator (2007)
  • Author(s): Katagiri N, Funakubo A, Tatsumi E, Tsukiya T, Homma A, Mizuno T, Takewa Y, Fukui Y
  • Organizer: 日本人工臓器学会大会(45) & International Federation for Artificial Organs (2)
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20071028-31
• [Presentation] The NCVC ultra-durable Heparin-free ECMO system (2007)
  • Author(s): Tatsumi E, Katagiri N, Mizuno T, Homma A, Tsukiya T, Tanaka H, Taenaka Y
  • Organizer: 日本人工臓器学会大会(45) & International Federation for Artificial Organs (2)
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20071028-31
• [Presentation] 新規表面処理TOYOBONCVCコーティングの抗血栓性機序に関する研究 (2007)
  • Author(s): 水野敏秀, 片桐伸将, 佐藤正喜, 田中秀典, 柏原 進, 築谷朋典, 本間章彦, 巽英介, 妙中義之
  • Organizer: 生活支援工学系学会連合大会(5)
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20071001-03
• [Presentation] 物質移動連成数値解流体解析を用いた中空糸膜型人工肺内の酸素・炭酸ガス濃度分布推定による血液層およびガス層内濃度変化の相互作用に関する研究 (2007)
  • Author(s): 片桐伸将, 舟久保昭夫, 巽 英介, 築谷朋典, 本間章彦, 水野敏秀, 妙中義之,福井康裕
  • Organizer: 生活支援工学系学会連合大会 (5)
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20071001-03
• [Presentation] A computational analysis of coupled mass transfer and fluid dynamics for estimating influences of concentration changes in the gas layers on the gas transfers in an oxygenator (2007)
  • Author(s): Katagiri N, Funakubo A, Tatsumi E, Tsukiya T, Homma A, Mizuno T, Taenaka Y, Fukui Y
  • Organizer: American Society for Artificial Internal Organs (53)
  • Place of Presentation: Chicago
  • Year and Date: 20070607-09
• [Presentation] 血液ガス反応を組み込んだ物資移動連成数値解流体解析によるガス層濃度変化による中空糸膜型人工肺血液層の酸素・炭酸ガス移動量への影響に関する研究 (2007)
  • Author(s): 片桐伸将, 舟久保昭夫, 築谷朋典, 巽英介, 本間章彦, 水野敏秀, 田中秀幸,妙中義之, 福井康裕
  • Organizer: 人工心臓と補助循環懇話会 (35)
  • Place of Presentation: 利根
  • Year and Date: 20070309-10
• [Presentation] 人工肺wet-lung によるガス流路閉塞と性能低下に関する検討-ガス吹送圧力モニタリングによる評価- (2007)
  • Author(s): 片桐伸将, 水野敏秀, 巽 英介, 築谷朋典, 本間章彦, 妙中義之, 舟久保昭夫,福井康裕
  • Organizer: 膜型人工肺研究会 (36)
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2007-10-28
• [Presentation] Development of the next-generation VAD and ECMO systems by using cutting-edge technologies (2007)
  • Author(s): Tatsumi E, Taenaka Y
  • Organizer: Japanese Society for Surgery (107)
  • Place of Presentation: Osaka
  • Year and Date: 2007-04-11
• [Book] 人工臓器イラストレイテッド 日本人工臓器学会(編) (人工肺-そのガス交換能の秘密) (p.22-25) (2007)
  • Author(s): 巽 英介
  • Total Pages: 22-25
  • Publisher: はる書房
• [Book] 人工臓器イラストレイテッド 日本人工臓器学会(編) (循環器系人工臓器) (p.8-9) (2007)
  • Author(s): 巽 英介
  • Total Pages: 8-9
  • Publisher: はる書房