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自己心の状態および治療を考慮した補助人工心臓制御システムの開発

Research Project

Project/Area Number 18700406
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionFukushima University

Principal Investigator

田中 明  Fukushima University, 共生システム理工学類, 准教授 (10323057)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords人工心臓 / 制御工学 / 生物・生体工学 / モデル化 / モニタリング / 心機能推定
Research Abstract

本年度は,1)監視システムの構築,2)心機能推定法の評価,3)シミュレーションによる制御法の評価を中心に行った.
1)の監視システムの構築については,センサ情報および映像をネットワーク経由で監視可能なシステムのプロトタイプが完成した.このシステムには試験的に以下に述べる,心機能推定アルゴリズムが試験的に導入されている.また,同様に流量の推定システムも導入しており,基本的にリアルタイムの推定が可能になっているが,前年度における課題であった,推定の信頼度についてのオンライン評価については課題が残されている.
2)心機能推定法の開発では,前年度人工心臓装着時においてもEmaxが心機能を表す指標として有効であることを示したが,本年度では,Emax算出に必要であった心臓への負荷変動を必要とせず一拍ごとにEmaxを推定可能なパラメータ最適化法(POM)を導入し,人工心臓の運用中であってもリアルタイムに心機能の変化を推定する手法を開発した.急性動物実験による評価では,従来法とほぼ同等の推定制度を有していることが確認された.
3)シミュレーションによる制御法の評価では,より実際の心臓のモデルに近づけるために,動物実験の結果を参考にし,心臓を表す可変エラスタンスモデルのエラスタンス変化を傾きの異なる2直線で近似したモデルで表しかつ,大動脈弁の開閉の有無によりモデルパラメータを動的に変化させるものを導入し,補助人工心臓の回転数を変化させた際の自己心の力学的特性に与える影響を調査した.その結果,大動脈弁の開閉が自己心の仕事効率などに影響を当たることが明らかとなり,さらに大動脈弁の開閉の有無は回転数やEmaxの影響を受けることが示された.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Blood flow visualization of left atrial spontaneous echo contrast (SEC) using gradient based optical flow estimation.2007

    • Author(s)
      Tanaka, A., Saijo, Y.
    • Journal Title

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2007

      Pages: 450-453

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Morphological approach for the functional improvement of an artificial myocardial assist device using shape memory alloy fibers.2007

    • Author(s)
      Shiraishi, Y, Yambe, T, Saijo, Y, Sato, F, Tanaka, A, et. al.
    • Journal Title

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2007

      Pages: 3974-3977

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Autonomic Nervous Activity Revealed by a New Physiological Index ρ max Based on Cross-Correlation between Mayer-Wave Components of Blood Pressure and Heart Rate2006

    • Author(s)
      Akira Tanaka, et al.
    • Journal Title

      Proc.of SICE-ICASE International Joint Conference 2006

      Pages: 614-617

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Evaluation of cardiac function based on ventricular pressure-volume relationships during assistance with a rotary blood pump.2006

    • Author(s)
      Daisuke Ogawa, Akira Tanaka, et al.
    • Journal Title

      Proc.of the 2006 IEEE Engineering in Medicine and Biology 28th Annual Conference

      Pages: 5378-5381

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] EVALUATION OF Emax ESTIMATION BASED ON MOTOR CURRENT AND ROTATIONAL SPEED2007

    • Author(s)
      T.K., Sugai, A., Tanaka, et. al.
    • Organizer
      15th Congress of ISRBP(International Society for Rotary Blood Pumps
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      2007-11-03
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 定常流型補助人工心臓の製御方式の相違が自己心に与える影響2007

    • Author(s)
      笠原孝一郎・田中明, 他
    • Organizer
      第45回日本人工臓器学会大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2007-10-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ESTIMATION OF MAXIMUM VEVTRICHLAR ELASTANCE UNDER ASSISTANCE SITH A ROTARY BLOOD PUMP2007

    • Author(s)
      T.K., Sugai, A., Tanaka, et. al.
    • Organizer
      第45回日本人工臓器学会大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2007-10-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 補助人工心臓製御法と左心室仕事量の循環系シミュレータを用いた検討2007

    • Author(s)
      笠原孝一郎・田中明, 他
    • Organizer
      第46回日本生体医工学大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2007-04-26
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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