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人工心臓

次世代埋め込み型人工心臓プロジェクト

本プロジェクトは、1995年から独立法人産業技術総合研究所、筑波大学臨床医学系と共同で「次世代埋め込み型人工心臓」の研究を行っています。 近い将来には、人工心臓の臨床応用が盛んになり、患者が在宅においても医療行為を受ける必要が生じることが考えられます。そこで、在宅医療をうける患者の管理について、治療状態の把握や患者の生理系の監視、治療の自動化など、病院以上に慎重に対処しなければならない点もあり、可能な限り適切な治療管理の実現が望まれています。 本研究室では次世代を見据え、人工心臓をセンサ化・知能化された情報端末として扱う「スマート人工心臓」、また遠隔から常時患者の病態や人工心臓の状態を捉え、双方向で救急処置も行うことのできる機能を実現する「ネットワーク医療」の開発を行っています。 スマート化人工心臓とネットワーク医療

研究内容

Sensorized Aritificial Heart 本研究では、人工心臓の長期運用に欠かすことのできない生理データを計測するため、各種センサを血液や循環系に接している人工心臓やその周辺に組み込むことで、安全や治療効果に関わる情報処理を可能にしたスマート化人工心臓を開発する。スマート化人工心臓では、人工心臓自身やその周辺で計測が行えるため、患者に負担をかけずに人工心臓の状態や患者の生理状態を把握することができる。 【参考文献】 "スマート化人工臓器とネットワーク医療", 日本ME学会, vol.15 (4), 2001 "Development of Built-in-type and Noninvasive Sensor System for Smart Artificial Heart(SAH)", ASAIO Journal, vol.49 (3), 265-270, 2003
Remote Monitoring System 本研究では、ネットワーク・医療・医者、患者、医療機関を通信ネットワークで結び、在宅医療や遠隔医療を支援していくことが目的であり、現在は人工心臓を例に開発を行っている。 人工心臓周辺に取り付けられたセンサより計測された値や、生理モデルにより推定された生理挙動は、セキュリティ管理されたwwwを通じて病院・研究所・自宅など世界中からいつでも監視することが可能である。 【参考文献】 "Development of Intelligent Wearable Management Server for Implantable Artificial Heart", Abstract of Artif Organs, 2003 "Tsukuba Remote Monitoring System for Continuous-Flow Artificial Heart", Artif Organs, vol.27 (10), 897-906, 2003
Physiological Model 本研究では、生体の生理的・機能的変化をより的確に捉えるため、生体の生理機能をモデル化した生理モデルに、パラメータ同定や各種の推論を適用することで、生理系の危険な状態にかかわる生理挙動を予測することが可能となる。さらに、この生理的挙動を医師に提示することで、患者はより適切な治療を受けることができる。 【参考文献】 "Online Parameter Identification for Second Order Physiological Systemic Circulation Model using Delta-Operator," Artif Organs, vol.26 (11), 967-970, 2002 "Resonant Frequency Control for the Artificial Heart using the online Parameter Identification", Artif Organs, vol.28(10), 2004, in press.
Noninvasive Thrombus Detection 本研究では、1) 人工心臓を始めとする様々な補助循環系に対し、血栓形成を監視する手段を提供することにより、安全性、信頼性の高いシステム運営を可能にし、2) 坑凝固療法や目視に頼ってきたポンプ交換時期決定に対して明確な指標を提供することを目標として、血液の光学的特性の理解に基づき、NIR(近赤外)レーザーを利用した無侵襲的・非観血的な血栓検出装置の開発を行っている。 【参考文献】 "Development and Clinical Application of the Noninvasive Thrombus Detecting Method by NIR Laser", Proceeding of IEEE EMBS-BMES, 1807-1808, 2002

研究紹介

次世代型人工心臓とメディケアプロジェクト(パンフレット,画像を選択すると拡大)
ロボット化人工心臓 メディケアシステム


人工心臓受賞歴