完全埋込式リニアパルスモ-タ駆動型人工心臓の研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03405005
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 山田 一 信州大学, 工学部, 教授 (70020972)
• 研究分担者: 森本 雅巳 信州大学, 医学部, 助教授 (10020885) ; 山本 行雄 長野高等工業専門学校, 教授 (30043029) ; 脇若 弘之 信州大学, 工学部, 助教授 (50240461)
• キーワード: 人工心臓システム, / リニアパルスモ-タ, / ジェリ-フィッシュ弁, / 動特性, / シュミレ-ション, / 制御アルゴリズム, / 模擬循環試験装置, / 寿命試験

研究概要

1.薄形リニアパルスモ-タの試作
試作したリニアパルスモ-タ(LPMーS91)は、前モデルに比ベ、幅は約34%減少して82[mm]に、体積は約13%減少して540[mL]となった。その動推力は、拍動数100[bpm]、速度60[mm/s]において65[N]であった。また、人工弁として東大で開発されたジェリ-フィッシュ弁を採用し、人工心臓として全ての構成要素を初めて純国産とする事ができた。
2.リニアパルスモ-タの特性測定
LPMの動特性を評価するため、循環系の力学的性質を電気的等価回路で表した循環系シュミレ-ション手法を用いた。その結果、LPMーS91は、さらに10%以上の推力向上が必要である事が判明した。
(1)LPMの動特性の精密測定 LPMの垂直力および励磁電流と磁束の位相差を考慮した動推力の表現式を導出した。これにより、10%程度の誤差で動特性が推定できた。
(2)寿命特性の評価 繰り返し往復動作のLPMは、リニアベアリングに加わる負荷により耐久性が大幅に異なってくる。そこで、模擬循環試験装置により、大動脈圧、拍動数を可変できるようにして寿命試験を実施した。
3.リニアパルスモ-タの制御特性の解析
(1)LPMのクロ-ズドル-プ制御特性の測定 マイクロプロセッサで制御する人工心臓を試作し、大動脈圧を検出して拍動数を調節する制御アルゴリズムを設計した。
(2)モック試験 改良形オ-バ-フロ-式模擬循環試験装置を試作し、モック試験が可能となった。現在、動物実験を実施するための対応を検討中である。

研究成果

• [文献書誌] M.Karita et al.: "Mock Circulatory Test of Linear Pulse MotorーDriven Artificial Heart," IEEE Translation Journal on Magnetics in Japan.6No.7. 560-568 (1991)
• [文献書誌] 山田 一 他: "リニアパルスモ-タ駆動型両心式人工心臓の開発," 人工臓器,. 20,No.3. 783-788 (1991)
• [文献書誌] H.Yamada et al.: "Development of artificial heart with left and right ventricles using a linear pulse motor." ARTIFICIAL HEART 3.3. 101-106 (1991)
• [文献書誌] 山田 一 他: "リニアパルスモ-タで駆動される大動脈内バル-ンポンプと両心人工心臓の開発," 日本応用磁気学会誌,. 15,No.2. 591-596 (1991)
• [文献書誌] H.Yamada et al.: "Developement of high power linear pulse motor for artificial heart," Fifth Int.Conf.on Electrical Machines and Drives,IEE. No.341,. 110-114 (1991)
• [文献書誌] 山口 昌樹 他: "リニアモ-タ駆動型両心人工心臓の性能試験," 日本応用磁気学会誌,. 16,No.2,. (1992)
• [文献書誌] 正田 英介 編著: "リニアドライブ技術とその応用(山田,脇若,山本分担執筆)" オ-ム社,250 (1991)
• [文献書誌] 電気学会非線形磁気応用機器用語小委員会: "非線形磁気応用機器,電気学会電気専門用語集No.4" 電気学会, 30 (1991)