| 研究概要 |
本研究の目的、循環中枢の神経制御機能を規範モデルとした人工心臓の学習・適応制御システムを構築することにより、構造やパラメータの多くが未知あるいは時間的に変動するという生体循環系の持つ特性を考慮した人工循環制御を行うことである。
昨年度においては,完全置換型人工心臓装着時循環系を2入力-2出力非干渉化制御系としてモデル化し,このモデルに基づいた適応制御系を構成することにより、抹消血管抵抗を媒介として自律神経情報を反映することが可能な人工心臓制御アルゴリズムを提案した.本年度では,このアリコリズムをパソコン上に実装した制御装置,空気圧駆動装置,および計測システムを組み合わせることにより,人工心臓装着山羊を対象とした動物実験システムを構築した.この実験システムにおいて,まず、ほとんどの循環量を人工心臓が維持し,自然心臓は自己の拍動を保つ程度の循環量だけを担うハイブリッド人工心臓山羊において,抹梢血管抵抗値に含まれる情報である大動脈圧あるいは右心房圧から心拍数までのシステムの伝達特性を,相関解析および残差解析により解析した.その結果,抹梢血管抵抗を利用した人工心臓制御が十分妥当性であることが確認された.つぎに,完全置換人工心臓装着山羊のおいて,提案した適応制御系の同定能力と安定性を薬剤負荷等の様々な条件の下で評価した.その結果,臨床に応用することが妥当な適応制御アルゴリズムの種類とそのパラメータの範囲の特定可能となった.
次年度に残された課題は,a)循環中枢の果たす神経制御機能の制御工学的役割をさらに解析することによる人工心臓制御アルゴリズムの理論的改良とその実験的評価、b)臨床応用を前提とした計測量の数の低減化,およびc)電磁駆動型人工心臓に対する提案した制御アルゴリズムの適用,等である.
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