| 研究概要 |
人工心臓を重度心不全患者に適用する場合,人工心臓を血液ポンプとして一定回転数で駆動させるだけでなく,生理系と協調して心機能を積極的に補助する制御方法を人工心臓に組み込むことが望まれている.そこで,本研究では,人工心臓と生理系が相互に作用する制御機構を組み込んだ人工心臓の治療制御法と,治療制御の入出力信号である血圧と血流量を計測することの出来る人工心臓埋め込み型センサの開発を行った.生理挙動に応じて人工心臓を治療制御するため,埋め込み型センサから計測可能な血圧と血流量を入出力信号として利用した非線形体循環生理モデルより,体循環系のインピーダンスを最小にする共振周波数をオンラインで同定し,人工心臓の制御信号としてフィードバックする治療制御システムを構築した.この共振周波数は,体循環系のインピーダンスを最小にするため,人工心臓の拍動数を共振周波数に合わせることで,最大の利得で血液を送血することが可能である。人工心臓には,拍動による軸受の磨耗が生じない軸受が非接触の動圧浮上式人工心臓を使用した。また,埋め込み型センサとして人工心臓の出入りロに装着可能な曲がり管を利用した質量流量計を開発した。模擬循環回路を使用して有効性を検討した結果,人工心臓は,生理挙動を模擬して変動させた循環回路に追随して,効率よく流体を流すことができた。また,質量流量計は,市販流量計と同等の計測精度を有することが確認できた。埋め込み型センサを使用した本提案制御法により,これまで医師の経験のみで定量的目標の存在しなかった入工心臓の制御に対して理論に基づいた定量的指標を提供することが可能となった。
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