Mechanism of effects of non-physiological high shear stress in artificial heart on bleeding and thrombus formation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12639
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: MRUYAMA Osamu 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 総括研究主幹 (30358064)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 人工心臓 / 血液 / せん断応力 / 血栓 / 出血 / 溶血 / 血液凝固反応

Outline of Final Research Achievements

We succeeded in developing a new shear stressor, in stably loading the maximum shear stress of 120 Pa, which was planned in this experimental plan, to the blood sample. In addition, we also succeeded in preventing entrainment of air into the blood sample in the shear portion. Furthermore, in human blood, bovine blood, and porcine blood, a total of 29 markers related to the platelet system, fibrinolytic system, and coagulation system were comprehensively evaluated. All markers other than D-dimer, fibrin monomer, and plasminogen activity (PLG) in bovine blood, and those other than PLG in porcine blood, can be evaluated in the same way as in human blood.

Free Research Field

人工臓器学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究による成果として、血液にせん断応力を負荷する新たなせん断負荷装置を開発することに成功した。これは、血液にせん断応力を負荷する際に、空気の血液への巻き込みを防止するものである。空気の巻き込みが、血液凝固反応に大きな影響を及ぼすことが判明したため、本実験計画で予定していた最高せん断応力120Paを、空気を巻き込むことなく安定して血液に負荷する必要があった。また、ウシ、ブタ、ヒトと、種差の異なる血液試料において、血液凝固因子が正確に計測できるかを比較し、その正確性を確認することができた。これらは、人工心臓装着患者の出血および血栓合併症を防ぐために、重要な解析手法である。