体内埋込み型補助人工心臓による生体機能測定と人工心臓故障早期予測の基礎的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08780835
• Research Institution: Hokkaido Tokai University
• Principal Investigator: 岡本 英治 北海道東海大学, 工学部, 助教授 (30240633)
• Keywords: 人工臓器 / 人工心臓 / 体内埋込み型 / 補助人工心臓 / ボールベアリング / 故障診断

Research Abstract

体内埋込み型補助人工心臓装着患者の生体機能予測として,モータ駆動型補助人工心臓からシリアル通信により送られてくるモータ回転角度およびモータ電流より人工心臓拍出流量おYび動脈圧を推定する方法を考案した.
人工心臓拍出流量は,4msecごとのモータ回転角度分と血液ポンプ断面積より瞬時ポンプ拍出流量を推定し,リアルタイムで体外ホストコンピュータ画面上に再現することができた.
動脈圧推定は,最高血圧の算出,平均血圧の推定,最低血圧の算出の3つのプロセスを経てコンピュータ画面へ動脈圧波形を表示する.最高血圧は,最高モータ電流にトルク係数をかけモータ発生トルクをもとめ,ボールねじの幾何学的形状よりモータ軸推力に換算し,ポンプ断面積で除することで最高血圧の算出を行った.また,平均動脈圧は,ポンプ拍動数をパラメータに,平均モータ電流との相関からもとめた.そして,最高血圧と平均血圧より最低血圧を算出し,最高血圧,最低血圧を線で結ぶことで動脈圧波形をリアルタイムで推定することができた.
人工心臓故障予測では,人工心臓アクチュエータで使用されている機械部品のうち最も耐久性に不安のあるボールベアリングについて,人工心臓駆動条件とボールベアリングから発する振動の関係について検討を行った.その結果,ベアリングに拍動的に負荷をを加えると,ベアリングから発する振動のうち低周波数振動成分(〜100Hz)が大きくなること,拍動性負荷が大きいほど周波数中域(〜1.5KHz)の振動が大きくなること,ベアリング回転速度が小さいほどベアリングから発生する振動が小さくなることが分かった.

Research Products

• [Publications] 岡本英治: "モータ駆動型人工心臓用PTFE(Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene)コーティングボールベアリングの特性評価" 人工臓器(発表予定).
• [Publications] 岡本英治: "体内埋込み型人工心臓用ベアリングの開発" 人工臓器. 25(2). 255-259 (1996)
• [Publications] E.Okamoto: "Feasibility of the Nickel-Metal Hydride Battery for Totally Implantable Artificial Heart" ASAIO J.42(3). 332-337 (1996)
• [Publications] Y.Mitamura: "Ferromagnetic artificial cells for artificial circulation" ASAIO J.42(3). 402-406 (1996)
• [Publications] 吉田俊信: "完全埋込型人工心臓用体内バックアップ二次電池システムの開発(I)" 電気学会研究会資料. MBE96-2. 11-18 (1996)
• [Publications] Y.Mitamura: "A ferrofluidic seal specially designed for rotary blood pumps" Artificial Organs. 20(6). 497-502 (1996)