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自律的適応性を有し生体の制御系へ能動的に働きかける新しい人工心臓制御の確立

研究課題

研究課題/領域番号 24390308
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 外科学一般
研究機関独立行政法人国立循環器病研究センター

研究代表者

大沼 健太郎  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 特任研究員 (50527992)

研究分担者 巽 英介  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (00216996)
住倉 博仁  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 特任研究員 (20433998)
連携研究者 武輪 能明  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (20332405)
築谷 朋典  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (00311449)
水野 敏秀  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (40426515)
本間 章彦  東京電機大学, 理工学部, 教授 (20287428)
岸本 祐一郎  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 流動研究員
岸本 諭  独立行政法人国立循環器病研究センター, 研究所, 流動研究員 (60714532)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード人工心臓 / 駆動制御 / 生体計測 / 確率過程 / 相互引き込み
研究成果の概要

本研究では、自律的適応性を有し生体の制御系へ能動的に働きかける人工心臓制御法の開発を行った。まず、確率的探索アルゴリズムを応用した自己調節的補助人工心臓制御アルゴリズムを構築し、模擬循環試験で評価した結果、生体モデルや経験に基づいた行動則を設計することなく、循環状態の変化に対して自己調節的挙動が得られた。つぎに、拍動型VADを装着した慢性動物モデルの心拍変動解析により、VADの拍動数に生体の心拍数が引き込まれることを確認した。これらの結果に基づいて生体の制御系へ能動的に介入するアルゴリズムを構築し、自律的VAD制御に統合した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (36件)

  • [雑誌論文] Development of a flow rate monitoring method for the wearable ventricular assist device driver2014

    • 著者名/発表者名
      Ohnuma K, Homma A, Sumikura H, Tsukiya T, Takewa Y, Mizuno T, Mukaibayashi H, Kojima K, Katano K, Taenaka Y, Tatsumi E
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: Published online 号: 2 ページ: 106-113

    • DOI

      10.1007/s10047-014-0811-z

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of a search algorithm using stochastic behaviors to autonomous control of a ventricular assist device2014

    • 著者名/発表者名
      Ohnuma K, Sumikura H, Homma A, Tsukiya T, Mizuno T, Takewa Y, Tatsumi E
    • 雑誌名

      conf proc ieee eng med biol soc.

      巻: 2014 ページ: 290-293

    • DOI

      10.1109/embc.2014.6943586

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ウェアラブル式空気圧駆動装置の全置換型人工心臓システムへの応用の基礎的検討2014

    • 著者名/発表者名
      住倉博仁, 本間章彦, 大沼健太郎, 妙中義之, 武輪能明, 梅木昭秀, 水野敏秀, 築谷朋典, 片桐伸将, 藤井 豊、角田幸秀、向林 宏、片野一夫、福井康裕、巽 英介
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 134 号: 6 ページ: 839-847

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.134.839

    • NAID

      130004870061

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 耐久性試験装置(ラボハートNCVC)の開発とその応用例2014

    • 著者名/発表者名
      住倉博仁, 大沼健太郎, 本間章彦, 妙中義之, 武輪能明, 築谷朋典, 水野敏秀, 向林 宏, 小嶋孝一, 巽 英介
    • 雑誌名

      循環器病研究の進歩

      巻: 35 ページ: 52-59

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] In-vitro evaluation of an autonomous control algorithm using stochastic method for a ventricular assist device2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ohnuma, H. Sumikura, A. Homma, T. Tsukiya, T. Mizuno, Y. Takewa , E. Tatsumi
    • 学会等名
      ASAIO
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 腎動脈補助用カテーテル式補助循環装置の開発と評価2015

    • 著者名/発表者名
      住倉博仁, 大沼健太郎, 花田 繁, 築谷朋典, 水野敏秀, 本間章彦, 向林 宏, 小嶋孝一, 武輪能明, 巽 英介
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会 (43)
    • 発表場所
      熱海市
    • 年月日
      2015-02-20 – 2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 動圧浮上式超小型遠心ポンプを用いた体外設置型左心補助システムの慢性動物実験評価2015

    • 著者名/発表者名
      岸本 諭, 武輪能明, 築谷朋典, 水野敏秀, 住倉博仁, 藤井 豊, 大沼健太郎, 東郷好美, 伊達数馬, 片桐伸将, 角田, 幸秀, 巽 英介
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会 (43)
    • 発表場所
      熱海市
    • 年月日
      2015-02-20 – 2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 体外設置式補助人工心臓用モニタリングシステムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎, 住倉博仁, 本間章彦, 築谷朋典, 武輪能明, 水野敏秀, 妙中義之, 片野一夫, 小嶋孝一, 向林 宏, 巽 英介
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会 (52)
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 体外設置式補助人工心臓用小型ポータブル駆動装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎, 住倉博仁, 本間章彦, 築谷朋典, 武輪能明, 水野敏秀, 向林 宏, 片野一夫, 小嶋孝一, 妙中義之, 巽 英介
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会 (52)
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of a compact drive unit with high controllability for a pneumatic total artificial heart system2014

    • 著者名/発表者名
      Ohnuma K, Sumikura H, Homma A, Tsukiya T, Takewa Y, Mizuno T, Katano K, Kojima K, Mukaibayashi H, Taenaka Y, Tatsumi E.
    • 学会等名
      ESAO
    • 発表場所
      Rome
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Application of a search algorithm using stochastic behaviors to autonomous control of a ventricular assist device2014

    • 著者名/発表者名
      Ohnuma K, Sumikura H, Homma A, Tsukiya T, Mizuno T, Takewa Y, Tatsumi E.
    • 学会等名
      IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] in vivo evaluation of a compact wearable pneumatic drive unit with non-circular gears for a ventricular assist device2014

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, Ohnuma K, Homma A, Taenaka Y, Takewa Y, Mukaibayashi H, Katano K, Kojima K, Tatsumi E.
    • 学会等名
      IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development or a compact pneumatic drive unit with a DC servo motor for a ventricular assist device2014

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, Ohnuma K, Homma A, Taenaka Y, Takewa Y, Tsukiya T, Mizuno T, Mukaibayashi H, Katano K, Kojima K, Fukui Y, Tatsumi E.
    • 学会等名
      ASAIO
    • 発表場所
      Washington D.C.
    • 年月日
      2014-06-18 – 2014-06-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 空気駆動式補助人工心臓 (Nipro LVAS) 用モニタ装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎、住倉博仁、本間章彦、築谷朋典、武輪能明、水野敏秀、妙中義之、片野一夫、舘林千尋、小嶋孝一、向林 宏、巽 英介
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会 (42)
    • 発表場所
      湯沢町
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DCサーボモータを応用した収縮期比可変小型空気圧駆動装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      住倉博仁、大沼健太郎、本間章彦、妙中義之、武輪能明、築谷朋典、水野敏秀、片桐伸将、角田幸秀、向林 宏、片野一夫、小嶋孝一、舘林千尋、福井康弘、巽 英介
    • 学会等名
      人工心臓と補助循環懇話会学術集会 (42)
    • 発表場所
      湯沢町
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 確率的手法を用いた自律的人工心臓駆動のための基礎的検討2013

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎, 他
    • 学会等名
      第41回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      山ノ内町(長野県)
    • 年月日
      2013-02-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 補助人工心臓用ウェアラブル式小型空気圧駆動装置の開発現況2013

    • 著者名/発表者名
      住倉博仁, 大沼健太郎, 他
    • 学会等名
      第41回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      山ノ内町(長野県)
    • 年月日
      2013-02-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧駆動式ウェアラブル補助・全人工心臓システムの開発2013

    • 著者名/発表者名
      本間章彦, 住倉博仁, 他
    • 学会等名
      第41回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      山ノ内町(長野県)
    • 年月日
      2013-02-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 拍動流型LVASの拍動数が心拍変動及び自律神経活動へ与える影響2013

    • 著者名/発表者名
      岸本祐一郎, 大沼健太郎, 他
    • 学会等名
      第41回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      山ノ内町(長野県)
    • 年月日
      2013-02-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 補助人工心臓用耐久試験装置に関する基礎検討(粘性流体を用いた特性評価)2013

    • 著者名/発表者名
      舘林千尋, 本間章彦, 他
    • 学会等名
      第41回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
    • 発表場所
      山ノ内町(長野県)
    • 年月日
      2013-02-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧駆動式人工心臓用小型駆動装置のための空気流量を利用した拍出流量モニタに関する実験的検討2013

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎、本間章彦、住倉博仁、築谷朋典、武輪能明、水野敏秀、向林 宏、小嶋孝一、片野一夫、妙中義之、巽 英介
    • 学会等名
      日本バイオレオロジー学会年会 (36)
    • 発表場所
      福岡市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A proposal of flexible control algorithm for artificial heart based on stochastic method2013

    • 著者名/発表者名
      Ohnuma K, Sumikura H, Homma A, Tsukiya T, Mizuno T, Takewa Y, Akagawa E, Fukui Y, Tatsumi E
    • 学会等名
      American Society for Artificial Internal Organs (59)
    • 発表場所
      Chicago
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] In vitro and in vivo evaluation of a compact wearable pneumatic drive unit for a ventricular assist device2013

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, Homma A, Ohnuma K, Taenaka Y, Takewa Y, Mizuno T, Tsukiya T, Katagiri N, Kakuta Y, Mukaibayashi H, Katano K, Kojima K, Fukui Y, Tatsumi E
    • 学会等名
      American Society for Artificial Internal Organs (59)
    • 発表場所
      Chicago
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 流体動圧軸受を採用した軸流血液ポンプの改良と評価2013

    • 著者名/発表者名
      住倉博仁、大沼健太郎、福長一義、大越康晴、本間章彦、舟久保昭夫、福井康裕
    • 学会等名
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2013
    • 発表場所
      甲府市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自律的補助人工心臓駆動のための探索的制御法の応用に関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎、住倉博仁、本間章彦、築谷朋典、武輪能明、水野敏秀、赤川英毅、福井康裕、巽英介
    • 学会等名
      生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2013
    • 発表場所
      甲府市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧駆動式ウエアラブル全人工心臓システムのための小型駆動装置の開発2013

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎、住倉博仁、本間章彦、築谷朋典、武輪能明、水野敏秀、向林 宏、小嶋孝一、片野一夫、妙中、義之、巽 英介
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会 (51), International Federation for Artificial Organs (5)
    • 発表場所
      横浜市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A non-invasive assessment of cardiac function during continuous-flow LVAD support by HRV analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto S, Kishimoto Y, Ohnuma K, Arakawa M, Date K, Takewa Y, Nishimura M, Tatsumi E
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会 (51), International Federation for Artificial Organs (5)
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] In vitro evaluation of the hydrodynamically levitated centrifugal blood pump as a extracorporeal ventricular assist device2013

    • 著者名/発表者名
      Tsukiya T, Mizuno T, Takewa Y, Sumikura H, Ohnuma K, Hoshi H, Okubo T, Tatsumi E, Taenaka Y
    • 学会等名
      International Society for Rotary Blood Pumps (21)
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Improvement and in vivo evaluation of an axial flow blood pump with a hydrodynamic bearing and enclosed impeller2013

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, Ohnuma K, Fukunaga K, Ohgoe Y, Homma A, Funakubo A, Fukui Y
    • 学会等名
      International Society for Rotary Blood Pumps (21)
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HRV Analysis for Estimating Cardiac Function During Continuous-Flow LVAD Assistance2013

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto S, Kishimoto Y, Ohnuma K, Arakawa M, Date K, Takewa Y, Nishimura M, Tatsumi E
    • 学会等名
      American Heart Association's Scientific Sessions 2013
    • 発表場所
      Dallas
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 確率的手法による自己調節的人工心臓制御の試み2012

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎, 他
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会(50)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2012-11-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 空気駆動式補助人工心臓用流量モニタリングシステムの開発と評価2012

    • 著者名/発表者名
      大沼健太郎, 他
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会(50)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2012-11-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 大動物慢性心不全モデル作成過程から定常流LVAD装着後における心拍変動指標の変化2012

    • 著者名/発表者名
      岸本祐一郎, 大沼健太郎, 他
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会(50)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2012-11-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] バイオバルブ心臓弁の拍動流回路を用いた生体外機能・耐久性評価2012

    • 著者名/発表者名
      住倉博仁, 他
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会(50)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2012-11-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧駆動式ウェアラブル全人工心臓システムの開発(拍出流量特性に関する検討)2012

    • 著者名/発表者名
      横田俊介, 本間章彦, 他.
    • 学会等名
      日本生体医工学会大会(51)
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2012-05-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Change of Heart rate variability and correlation with cardiac function during development process of chronic heart failure in large animal model2012

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto y Ohnuma K, et. al.
    • 学会等名
      American Heart Association, Scientific Sessions2012
    • 発表場所
      Los Angeles
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A study on optimization of vane design for an axial flow blood pump with an enclosed-impeller using multi-objective genetic algorithm2012

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, et. al.
    • 学会等名
      20th Congress of the International Society for Rotary Blood Pumps
    • 発表場所
      Istanbul
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 大動物慢性心不全モデル作成過程における心拍変動指標の変化2012

    • 著者名/発表者名
      岸本祐一郎, 大沼健太郎, 他
    • 学会等名
      日本循環器学会 中国・四国合同地方会(10)
    • 発表場所
      広島市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development and Evaluation of a Compa ct Wearable Pneumatic Drive Unit for a Ventricular Assist Device2012

    • 著者名/発表者名
      Ohnuma K, Homma A, et. al.
    • 学会等名
      American Society for Artificial Internal Organs (58)
    • 発表場所
      San Francisco
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] In vitro evaluation of a novel autologous aortic valve (BIOVALVE) with a special pulsatile circulation circuit2012

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, et al.
    • 学会等名
      American Society for Artificial Internal Organs (58)
    • 発表場所
      San Francisco
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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