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仮想人体を核としたサイバネティック人工心臓システムの開発

基于虚拟人体的控制论人工心脏系统的研制

基本信息

批准号：
03J00226
负责人：
小阪亮
金额：
$ 1.22万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,人工心臓による生体に適応した効果的な治療方法や制御手法の構築を目的に,仮想人体を核としたサイバネテッィク人工心臓システムを構築している.本年度の研究実績は以下の通りである.・仮想人体モデル:物理学的,生理学的知見を基に非線形の状態方程式で表された体循環系生理モデルを,携帯可能な小型計測システムに組み込み,長期の動物実験へ適用した.その結果,計測情報から直接観測困難な生体内部の血圧を維持するための制御機構や,動物実験末期に生じた循環血液量の減少による脳の虚血状況に対する生理挙動を的確に捉えることができた.・人工心臓の制御手法:体循環系生理モデルの周波数特性に着目し,体循環系に最も効率的に血液を送ることのできる体循環系共振周波数の逐次同定法を構築した.動物実験により考察したところ,体循環系共振周波数と心拍数は,相関を持ち変動していることが観測された.つまり,心臓の拍動は体循環系に最も効率的に血液を送ることのできる共振周波数を利用していると考察した.人工心臓の制御においても,体循環系シミュレーションにより,この共振周波数を利用した制御手法が有用であると考察することができた.・メディカルインターフェース:これまで構築してきた知能化遠隔医療システムと仮想人体モデルを組み合わせることで,生体の内部情報や生理的挙動を観測し,その病態の解析や生体の異常検知を行うメディカルインターフェースを構築した.本システムを長期間の動物実験に適用した結果,計測情報から直接観測困難な生理挙動を的確に捉え,異常時にはウェブサイトや電子メールを用いて医師に異常を知らせることができた.

This study aims to establish an artificial heart system for the treatment and construction of artificial heart disease. This year's research achievements are as follows: Thinking about the human body: physical, physiological knowledge, non-linear equations of state, representation of the circulatory system, physiological parameters, and possible small measurement systems. As a result, the measurement information is difficult to directly detect the maintenance of blood pressure inside the organism, the control mechanism, the reduction of circulating blood volume at the end of the animal's life, and the detection of physiological activity. The control method of artificial heart: the cycle number characteristics of systemic circulation system physiological parameters are focused on, and the optimal frequency of systemic circulation system resonance cycle number is constructed by the sequential constant method. The number of resonance cycles in the systemic circulation system and the number of heart beats in the animal circulation system are measured. The heart beats and the circulation system is the most efficient way to send blood. The resonance frequency is used. The artificial heart control method is useful for investigating the systemic circulation system. This is the first time that we have been able to construct an intelligent telemedicine system. We want to organize the human body. We want to measure the internal information and physiological movement of the organism. We want to analyze the pathological changes. We want to construct an intelligent telemedicine system. This system is applicable to long-term animal monitoring. As a result, measurement information can be accurately detected due to difficulties in direct observation and physiological movements. When abnormalities occur, doctors can be informed of abnormalities through the use of electronic equipment and electronic equipment.