Comprehensive study on research and development of circulatory assist systems for bettering therapeutic outcome of severe heart failure pediatric patients

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21249076
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Thoracic surgery
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: TATSUMI Eisuke 独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (00216996)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TAENAKA Yoshiyuki 国立循環器病研究センター, 研究所, 副所長 (00142183) ; MASYUZAWA Toru 茨城大学, 工学部, 教授 (40199691)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): TAKEWA Yoshiaki 国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (20332405) ; MIZUNO Toshihide 国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40426515) ; TSUKIYA Tomonori 国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (00311449) ; HOMMA Akihijko 東京電機大学, 工学部, 教授 (20287428)
• Project Period (FY): 2009-05-11 – 2014-03-31
• Keywords: 小児重症心不全 / 機械的補助循環 / 抗血栓性 / 補助人工心臓 / 経皮的心肺補助 / VAD / ECMO / PCPS

Research Abstract

We developed several types of next-generation pediatric circulatory support systems. The cardiopulmonary support system with long-term durability and superior antithrombotic property can provide safe long-term cardiopulmonary support, and is expected as ultimate therapeutic option for the possible pandemic of high mortality infectious diseases. We also proceeded research and development of three different types of artificial hearts: 1) NCVC type pneumatic paracorporeal pediatric ventricular assist device, 2) implantable axial flow ventricular assist device for infants, and 3) ultra-compact implantable axial flow pediatric ventricular assist device with hydrodynamic bearings. All systems have significantly progressed and came to: 1) pharmaceutical application within 1 year, 2) product design phase, and 3) preclicnical test phase, respectively. Our research and development activity will be continued and accelerated, aiming at earliest clinical application.

Research Products

• [Journal Article] 小児用人工心臓のための小型5 軸制御セルフベアリングモータ (2014)
  • Author(s): 長 真啓, 増澤 徹, 大森 直樹, 巽 英介
  • Journal Title: 日本AEM学会誌
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 院内外搬送が可能なモバイルECMO システムのための人工心肺用移動架台の開発と臨床応用 (2013)
  • Author(s): 片桐伸将, 巽 英介, 林 輝行, 吉田幸太郎, 柳園宜紀, 小林 進, 妙中義之
  • Journal Title: 膜型肺 Volume: 34 Pages: 28-34
• [Journal Article] 超耐久性小児用ECMOの研究開発と臨床応用 (2013)
  • Author(s): 齋藤友宏, 巽 英介, 片桐伸将, 武輪能明, 水野敏秀, 築谷朋典, 市川 肇, 鍵崎康治, 帆足孝也, 林 輝行, 吉田幸太郎, 妙中義之
  • Journal Title: 膜型肺 Volume: 34 Pages: 35-43
• [Journal Article] Early clinical outcomes of new pediatric extracorporeal life support system (Endumo(A (R)) 2000) in neonates and infants (2013)
  • Author(s): Hoashi T, Kagisaki K, Yamashita K, Tatsumi E, Nishigaki T, Yoshida K, Hayashi T, Ichikawa H
  • Journal Title: J Artif Organs 2013 Volume: 16 Pages: 267-272
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insufflation of Hydrogen Gas Restrains the Inflammatory Response of Cardiopulmonary Bypass in a Rat Model (2013)
  • Author(s): Fujii Y, Shirai M, Inamori S, Shimouchi A, Sonobe T, Tsuchimochi H, Pearson JT, Takewa Y, Tatsumi E. Taenaka Y
  • Journal Title: Artif Organs Volume: 37 Pages: 136-141
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 抗血栓性と長期耐久性に優れた次世代型人工肺および ECMO/PCPS システムの開発と製品化 (2012)
  • Author(s): 巽 英介
  • Journal Title: 医療機器学 Volume: 82 Pages: 472-478
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Miniaturized axial gap maglev motor with vector control for pediatric artificial heart (2012)
  • Author(s): Osa M, Masuzawa T, Tatsumi E
  • Journal Title: Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics Volume: 20 Pages: 397-403
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 乳児用人工心臓ダブルステータ型磁気浮上モータの開発 (2011)
  • Author(s): 長 真啓, 増澤 徹, 巽 英介
  • Journal Title: 日本AEM学会誌 Volume: 19 Pages: 267-273
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Challenges in research and development, productization, and clinical application of advanced medical devices in Japan (2011)
  • Author(s): Tatsumi E
  • Journal Title: JAMA Volume: 54 Pages: 331-334
• [Journal Article] 八木原俊克. 超低充填小児ECMO システムの開発と基礎研究 (2009)
  • Author(s): 林 輝行, 巽 英介, 片桐伸将, 水野敏秀, 吉田幸太郎
  • Journal Title: 循環器病研究の進歩 Volume: 30 Pages: 62-69
• [Presentation] 小児に適用可能な磁気浮上補助人工心臓の開発 (2014)
  • Author(s): 長 真啓, 増澤 徹, 大森 直樹, 巽 英介
  • Organizer: 人工心臓と補,助循環懇話会学術集会 (42)
  • Place of Presentation: 長野
  • Year and Date: 20140000
• [Presentation] 小児用国循型ニプロ社製拍動型補助人工心臓(M サイズ)の4例の前臨床試験 (2013)
  • Author(s): 武輪能明, 熱田祐一, 岸本 諭, 伊達数馬, 柳園宜紀, 一ノ瀬隆高紀, 妙中義之, 巽英介
  • Organizer: 日本人工臓器学会大会 (51), International Federation for Artificial Organs (5)
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 20130927-29
• [Presentation] 抗血栓性と長期耐久性に優れた次世代型ECMO システムの研究開発 (2013)
  • Author(s): 巽 英介
  • Organizer: 日本集中治療医学会学術集会(40)
  • Place of Presentation: 松本市
  • Year and Date: 20130228-0302
• [Presentation] Double stator maglev artificial heart for infant patients (2011)
  • Author(s): Osa M, Masuzawa T, Tatsumi E
  • Organizer: American Society for Artificial Internal Organs 57th Annual Conference
  • Place of Presentation: Washington DC
  • Year and Date: 20110610-12
• [Presentation] Development of an ultra-durable heparin-free extracorporeal membrane oxygenation system and its clinical use for pediatric patients (2010)
  • Author(s): Saito T, Tatsumi E, Katagiri N, Takewa Y, Mizuno T, Hayashi T, Taenaka Y
  • Organizer: International Society for Rotary Blood Pumps (18)
  • Place of Presentation: Berlin
  • Year and Date: 20101014-16
• [Presentation] The ultra-durable heparin-free pediatric and adult ECMO systems and its clinical application in Japan (2010)
  • Author(s): Katagiri N, Tatsumi E, Takewa Y, Mizuno T, Tsukiya T, Homma A, Hayashi T, Yoshida K, Funakubo A, Fukui Y, Takewa Y
  • Organizer: American Society for Artificial Internal Organs (56)
  • Place of Presentation: Baltimore
  • Year and Date: 20100527-29
• [Presentation] Development of an ultra-durable heparin-free ECMO system and its clinical application to pediatric and adult patients In Japan (2010)
  • Author(s): Tatsumi E, Katagiri N, Takewa Y, Mizuno T, Tsukiya T, Homma A, Taenaka Y, Hayashi T, Yagihara T
  • Organizer: International Conference on Pediatric Mechanical Circulatory Support Systems and Pediatric Cardiopulmonary Perfusion (5)
  • Place of Presentation: Boston
  • Year and Date: 20100506-08
• [Presentation] 長期使用を目指した小児用ECMO システムの研究開発と臨床応用 (2010)
  • Author(s): 片桐伸将, 巽 英介, 武輪能明, 水野敏秀, 築谷朋典, 本間章彦, 林 輝行, 吉田幸太郎, 妙中義之, 八木原俊克
  • Organizer: 人工心臓と補助循環懇話会(38)
  • Place of Presentation: 諏訪市
  • Year and Date: 20100226-27
• [Presentation] 超耐久性小児用ECMO の研究開発を臨床応用 (2010)
  • Author(s): 齋藤友宏, 巽 英介, 片桐伸将, 武輪能明, 水野敏秀, 築谷朋典, 林 輝之, 吉田幸太郎, 妙中義之
  • Organizer: 膜型人工肺研究会 (39)
  • Place of Presentation: 仙台市
  • Year and Date: 2010-11-18
• [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
• [Book] 5-DOF control double stator motor for paediatric ventricular assist device, The 13th International Symposium on Magnetic Bearings (2012)
  • Author(s): Osa M, Masuzawa T, Tatsumi E
  • Total Pages: 41-49
• [Book] Miniaturized axial gap maglev motor with vector control for pediatric artificial heart (2011)
  • Author(s): Osa M, Masuzawa T, Tatsumi E
  • Total Pages: 213-218
• [Book] Miniaturized magnetically levitated motor for pediatric artificial heart (2010)
  • Author(s): Osa M, Masuzawa T, Tatsumi E
  • Total Pages: 674-679
• [Patent(Industrial Property Rights)] 脱血管, 及び, 補助人工心臓 (2013)
  • Inventor(s): 巽 英介, 築谷朋典, 本間章彦, 片桐伸将
  • Industrial Property Rights Holder: 三菱重工業株式会社, 独立行政法人国立循環器病センター
  • Industrial Property Rights Type: 特願
  • Industrial Property Number: 2011-080909
  • Filing Date: 2013-11-22
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工肺システム (2013)
  • Inventor(s): 片桐伸将, 巽 英介, 妙中義之, 小原大輔, 内村智彦, 柳園宜紀
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人国立循環器病センター, ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 特願
  • Industrial Property Number: 2013-171220
  • Filing Date: 2013-08-21
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血液ポンプ駆動制御器 (2013)
  • Inventor(s): 巽 英介, 武輪能明, 築谷朋典, 水野敏秀, 片桐伸将, 林 輝行, 星 英男, 中島祥吾, 山本康晴, 杉本志 郎, 河島 裕
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人国立循環器病研究センター, ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意匠登録
  • Industrial Property Number: 第1487605号
  • Filing Date: 2013-11-29
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血液ポンプ駆動制御器 (2013)
  • Inventor(s): 巽 英介, 武輪能明, 築谷朋典, 水野敏秀, 片桐伸将, 林 輝行, 星 英男, 中島祥吾, 山本康晴, 杉本志郎, 河島 裕
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人国立循環器病研究センター, ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意匠登録
  • Industrial Property Number: 第1488963号
  • Filing Date: 2013-12-20
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血液ポンプ駆動制御器 (2013)
  • Inventor(s): 巽 英介, 武輪能明, 築谷朋典, 水野敏秀, 片桐伸将, 林 輝行, 星 英男, 中島祥吾, 山本康晴, 杉本志郎, 河島 裕
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人国立循環器病研究センター, ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意匠登録
  • Industrial Property Number: 第1488964号
  • Filing Date: 2013-12-20
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血液ポンプ駆動制御器 (2013)
  • Inventor(s): 巽 英介, 武輪能明, 築谷朋典, 水野敏秀, 片桐伸将, 林 輝行, 星 英男, 中島祥吾, 山本康晴, 杉本志郎, 河島 裕
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人国立循環器病研究センター, ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意匠登録
  • Industrial Property Number: 第1488965号
  • Filing Date: 2013-12-20
• [Patent(Industrial Property Rights)] ECLS PORTER (2012)
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人国立循環器病センター, ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 商標登録
  • Industrial Property Number: 第5533173号
  • Filing Date: 2012-11-02
• [Patent(Industrial Property Rights)] ECMO PORTER (2012)
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人国立循環器病センター, ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 商標登録
  • Industrial Property Number: 第5533172号
  • Filing Date: 2012-11-02
• [Patent(Industrial Property Rights)] カフ部材及びカフ部材付きカテーテル (2011)
  • Inventor(s): 巽 英介, 水野敏秀, 妙中義之, 根本 泰, 岡本 吉弘
  • Industrial Property Rights Holder: 国立循環器病研究センター総長, 株式会社ブリヂストン
  • Industrial Property Rights Type: 特開
  • Industrial Property Number: 2011-115271
  • Filing Date: 2011-06-16
• [Patent(Industrial Property Rights)] 送脱血用管状体 (2009)
  • Inventor(s): 片桐伸将・巽 英介・妙中 義之・根本 泰・岡本吉弘
  • Industrial Property Rights Holder: 国立循環器病研究センター総長・株式会社ブリヂストン
  • Industrial Property Rights Type: 特願
  • Industrial Property Number: 2009-134210
  • Filing Date: 20090600
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工心肺用移動架台(①本意匠出願) (2009)
  • Inventor(s): 片桐伸将・巽 英介・林 輝行
  • Industrial Property Rights Holder: 平和物産株式会社・国立循環器病研究センター総長・ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意願
  • Industrial Property Number: 2009-29373
  • Filing Date: 2009-12-17
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工心肺用移動架台(②関連出願) ; 車輪が 狭くなっている意匠 (2009)
  • Inventor(s): 片桐伸将・巽 英介・林 輝行
  • Industrial Property Rights Holder: 平和物産株式会・国立循環器病研究センター総長・ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意願
  • Industrial Property Number: 2009-29374
  • Filing Date: 2009-12-17
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工心肺用移動架台(③関連出願) ; ボンベ が横になっている意匠 (2009)
  • Inventor(s): 片桐伸将・巽 英介・林 輝行
  • Industrial Property Rights Holder: 平和物産株式会社・国立循環器病研究センター総長・ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意願
  • Industrial Property Number: 2009-29375
  • Filing Date: 2009-12-17
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工心肺用移動架台(④部分出願) ; ポール 等を除く架台部分のみの意匠 (2009)
  • Inventor(s): 片桐伸将・巽 英介・林 輝行
  • Industrial Property Rights Holder: 平和物産株式会社・国立循環器病研究センター総長・ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意願
  • Industrial Property Number: 2009-29376
  • Filing Date: 2009-12-17
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工心肺用移動架台(⑤ ④の部分出願の関連出願) ; ポール等を除く架台部分のみの意匠 (2009)
  • Inventor(s): 片桐伸将・巽 英介・林 輝行
  • Industrial Property Rights Holder: 平和物産株式会社・国立循環器病研究センター総長・ニプロ株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 意願
  • Industrial Property Number: 2009-29377
  • Filing Date: 2009-12-17
• [Patent(Industrial Property Rights)] 血液補助循環装置およびこれに組み込み可能な清潔トレイパック (2009)
  • Inventor(s): 林 輝行・巽 英介・片桐伸将
  • Industrial Property Rights Holder: 平和物産株式会社・国立循環器病研究センター総長・平和物産株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 実願
  • Industrial Property Number: 2009-008059
  • Filing Date: 2009-11-11