●原著 人工臓器 24(2), 357-362(1995)

体 内 埋 込 み 型 補 助 人 工 心 臓 駆 動 制 御 シ ス テ ム の 小 型 化

岡本 英 治, 山本 克 之, 三 田 村 好矩*, 三 上 智 久*

体 内埋 め込 み可 能 な小 型かつ 高性能, さ らに低 消費 電力の モ ータ駆動補 助人工 心臓 用駆動 制御 システムの 開発を行 った. 駆動制 御 システムは, 16bit 1-chipマ イ ク ロコ ンピュータ(MPU)と 内部 に8bit CPUを

内 蔵 し たuniversal pulse proccesor(UPP)を 中 心 に, デ ジ タ ル 論 理 回 路 部 を ワ ン チ ップ 化 したPLD

(Programable Logic Device), モー タ駆 動用 小型Power-FET module, そ して体 外 の ホス トコン ピュータ との通信 用RS-232Cdriver/receiverか ら構 成す る. このハー ドウ ェアに よ り, 1)モー タ駆 動補助 人工 心臓の

追値制御, 2)体外 に置 くホス トコ ンピュータ との双方 向通信機能 と体外 か らの遠 隔操作, 3)体 内二次電池の充 電制御 と監 視, 以上3つ の機能 を有す る. 設計 に当た り, 電子回路部 品数 と消費 電力 の削減を考慮 し開発 した結果, 部 品 装着 に必要 な基板 の大 きさ64×64mm, パ ッケ ー ジに要 す るケ ー スの体 積約120cc, 消費電力1.1Wと, 体 内埋 め込み可 能 に小 型で, 低 消費 電力, かつ高性能 の駆 動制御 システムを

実現で きた.

Okamoto E, Yamamoto K, Mitamura Y*, Mikami T*, DEVELOPMENT OF A SMALL AND HIGH

PERFORMANCE CONTROL SYSTEM FOR A MOTOR-DRIVEN ASSIST PUMP. We have devel-

oped a small and low power and high performance control system for a motor-driven assist pump.

The control system consists of two microcomputers, a programmable logic device(PLD) for ad-

dress decoding and electronic commutation, a miniature power-FET module for driving a brush-

less do motor, a RS-232 driver/receiver. By employing the PLD and by optimum design of a

circuit, we have reduced the number of ICs on a circuit board, and have reduced the size

of the control system(board size:64•~x64mm). The control system has a 16-bit 1-chip micro-

computer including a ROM, a RAM, a PIO, a SIO, an A/D, a Timer, a PWM output, and a uni-

versal pulse processor. The control system has the following various functions;(a) follow-up con-

trol system, (b) bi-directional communication with a host computer outside body, (c) adjustment

of pump drive parameters from the host computer, (d) control of charge current to a secondary

battery. The controller enables us to change drive condition from the outside of the body and

to operate the motor-driven assist pump adaptively, based on motor drive dates obtained by the

hi-directional communication and physiological test dates. KEYWORD:motor-driven assist pump,

cardiac assist, implantable, controller

Jpn J Artif Organs 24(2), 357-362 (1995)

1. は じめ に

我 々は従来 よ り, 体 内埋込 み型補助 人工心 臓 システ ム

の実現 を 目指 し, ブ ラシ レスDCモ ータ とボール ね じか ら

な る モー タ駆 動 補 助 人 工 心臓 の 開 発 を行 って お り, in

vitro実験 と羊 を用 い た急性動 物実験 に よ り良好 な結 果を

得 た ことを報 告 してきた(1-6.

また, 従 来 よ り使 用 して い た8bit 1 chipマ イ ク ロコ ン

ピュータを応 用 した駆動 制御 システ ムの高性能 化を 図 る

ため, 16bit 1 chipマ イ クロコ ン ピュータ とパ ル ス処理 専

用1 chipマ イ クロ コ ン ピュータ よ り構 成す る高性 能 の駆

動 制御 シス テムお よび経皮 的双方 向光通 信 システ ムを開

発 し, 体 内埋込 み型 補助人 工心臓 適用患 者 を対 象 に した

監 視 ・支 援 システ ム実現 の基礎 的検討 を行 って きた(7.

in vitro実験 に おい て, モー タ駆 動補助 人工心 臓 を制御 し

つつ 双方 向光通 信 に よ り体 外側 か らの人 工心臓駆 動条件

の変更 な らび に, 人工心 臓側か らの駆動 情報の取得 とそ

の情 報を もとに血圧, ポ ンプ拍 出量 の算 出を行 うこ とが

で きた ことを報告 した. しか し, この 高性能化 した駆 動

制御 システムは市 販のCPUボ ー ドを使用 した ため, 体 内

埋め込 みには不適切 な大 きさ とな った.

現 在医療 の現場で は, 体 内埋込 み型補 助人工心 臓 シス

テ ムの早 期実現 が期 待 され, 米 国で はTCI社 の有線 的に

体 内 に電力 を供給す る方式で モ ータ駆動 補助人工 心臓 が

す で に臨床応用 され てい る(8. そ こで, 我 々が 開発 を 進

めて いるモ ータ駆動補 助人工心 臓 の早期 臨床応用 を 目指

し, そ して皮膚 貫通部 の全 くない体 内埋込 み型補 助人工

心 臓 シス テムの 実現 の ための 次の ステ ップ と して, TCI

社 の システ ム同様 有線 的に体 内に電気 エ ネルギ ーを供給

す る方 式 の シス テム を開 発す る こ とに した. 今 回 我 々

は, 体 内埋込 み型 人工心臓 の駆 動制御 用 に, 体 内埋め込

み可能 でかつ高性 能の駆動 制御 シス テムの 開発を行 った

の で報告す る.

II. 方法

1. モータ駆動補助人工 心臓 システ ム

図1に 我 々が早期 臨床応用 を 目指 し, 現在 開発を 進め

北 海 道 大 学 工 学 部 生 体 工 学 専 攻(〒060札 幌 市 北 区北13

条 西8丁 目)Division of Biomedical Eng., Faculty of Eng.,

Hokkaido University, kita-13, Nishi-8, Kita-ku, Sapporo O60,

Japan*北 海 道 東 海 大 学 工 学 部 電 子 情 報 工 学 科School of Eng .,

Hokkaido Tokai University

人工臓 器 24巻2号 1995年 357

図1 有線的電力供給方式モータ駆動補助人工心臓システム

て い るモー タ駆 動 補 助人 工 心臓 シス テ ムの概 念 図 を示

す. この システム は, 現在米 国で心臓 移植 までのつ な ぎ

として臨床 応用 され て いるTCI社 のモ ー タ駆 動 補助人 工

心 臓 システ ム と同様 に, 有線 的な電 力供給 に よ り体 内 に

埋め込 む人工心臓 を駆 動す る方式で あ る. 体内 にモー タ

駆 動補助 人工 心臓 と駆 動制御 システム, そ して体 内補助

二次電 池を埋 め込 み, 体外 の携帯用 電池か らの電 気エネ

ルギ ーを有線 的に体 内 に送 り, モー タ駆動 補助人 工心臓

を駆動 す る. 体外携 帯用 電池の交換 時や入 浴時 な どは,

体 内の補助 電池か らエネル ギー を供 給す る. また, 体 内

の人工 心臓 の駆動情 報の取得 や, 逆 に体外 か ら体 内の駆

動制 御 シス テム への コマ ン ドや デー タ伝 送 を行 うた め

に, シ リアル 通信用 ライ ンも皮膚 を貫通す る形 で設置す

る.

そ して順次, 経皮 的エ ネル ギー伝送 シス テム(9, お よ

び生体 組織透 過性 に優れ た近 赤外光 を応用 した経 皮的双

方 向光 通信 システ ム(7を 接続 し, 将来 的 には皮膚貫 通部

の全 くない体 内埋込 み型補助 人工心 臓 システ ムへ と移行

す る.

表1 駆動制御システムの開発仕様

2. 駆動制御 システムの仕様

駆動制 御 システ ムを設計す る に当 た り, 開発 目標を表

1の よ うに定 めた. す なわ ち, 現在 開発 されて いる体 内

埋め込 み用駆動 制御 システ ムの現況 と, 今 日の電 子回路

技術 レベル よ り, 駆動 制 御 システ ムの体 積が100cc, 消

費電力 を1.0Wと 定 めた. この限 られ た大 きさと消費電力

の もとで, 前 回高性能化 を試 みた駆動 制御 シス テム と同

様 に, 1)追値 制御 に よる人工 心臓 の駆動, 2)体 外 に置 く

ホ ス トコ ン ピュ ータ との 双 方 向通 信, 3)ホ ス トコ ン ピ

ュータか らの コマ ン ドに よる遠隔操 作, 4)体 内 に置 く二

次 電池 の充 電 制御 機 能, 以 上4つ の機 能 を 実現 可 能 な

ハ ー ドウェアを有す るものを開発す ることに した.

3. 基板の レイア ウ ト

図2に 開発 した駆動 制御 シス テム用基板 を示す. 駆動

制御 システ ムは, 2層 配線パ タ ー ンで作成 した2枚 の基

板か らな り, 両者 を裏面 どお し間隔1mmを 空 け向かい合

わせ る形で接続 固定す る. 基 板の大 き さは, 縦64mm横

64mm, 2枚 の基板 接続 時 の高 さ は25mmと な った, 基

図2 駆動制御システム用基板

358 人 工臓 器 24巻2号 1995年

板 の 設 計 に あ た って は, 予 め 小 型 化 の た め 最 適 なIC配 置

決 定 と 動 作 確 認 の た め 試 作 ボ ー ドを 作 成 し検 討 を 行 っ

た. ま た 同 時 に, プ ロ グ ラ ム開 発 に あ た り, MPU内ROM

(read only memory)領 域 をRAM(random access memory)に 置

き換 え, パ ー ソナ ル コ ン ピ ュ ー タ よ り シ リア ル 通 信 に て

プ ロ グ ラ ム を 転 送 しMPU上 で 実 行 さ せ るROMエ ミ ュ

レー タ を 接 続 で き る プ ロ グ ラ ム 開 発 用 ボ ー ドも作 成 して

い る.

図3に, 基 板 上 のICと 電 子 回 路 素 子 の 配 置 を 示 す. 図

左 側 の 基 板 は, 主 に16bit MCU(1-chip micro computer

unit)(Hitachi, H8/532)とUPP(universal pulse processor)

(Hitachi, HD64130), 体 外 に 置 くホ ス ト コ ン ピ ュ ー タ と

RS-232Cに よ り 双 方 向 通 信 を 行 う た めRS-232

driver/lecieverを 配 置 して い る. 右 側 の 基 板 に は, モ ー タ

電 源 電 圧 を 回 路 電 源 電 圧 に 変 換 す るDC-DCコ ンバ ー タ,

ア ド レス デ コ ー ダ と3相 モ ー タ 電 流 の 切 り替 え を 行 う

electronic commutator等 の デ ジ タル 論 理 回 路 を 一 つ のIC上

に 実 現 し たPLD(programable logic device)(Lattice,

GAL22V10), モ ー タ 駆 動 用 小 型power-FET module

(Hitachi, 6AM13)とFET-driver, 回 路 電 源 ラ イ ンへ の ノ イ

ズ 混 入 モ ニ タ とMCU暴 走 防 止 の た め の監 視 回 路, モ ー タ

電 流 検 出 回路 な ど を配 置 して い る.

4. 駆 動 制 御 シス テ ム の 構 成

図4に 駆 動 制 御 シ ス テ ム の 構 成 図 を 示 す. 駆 動 制 御 シ

ス テ ム は, 16bitCPUの 他 に, ROM, RAM, タ イ マ ー,

PIO(paralle linput/ouput), SIO(serial input/output), A/D

convertor, PWM(pulse width modulation)信 号 出 力 な ど の

コ ン ピ ュー タ周 辺 機 能 を 内蔵 したMCUと, パ ル ス 信 号 処

理 専 用1チ ップ マ イ ク ロ コ ン ピ ュ ー タ で あ るUPPを 中 心 に

構 成 され て い る. MCUか らの コマ ン

ドに よ り, UPPは モ ータ駆動 補助 人工

心臓 に組み込 まれ てい る磁気エ ンコー

タ出力パ ル スよ りモー タ回転角 度, 回

転 速 度 を 検 出 しMCUに 転 送 す る.

MCUはUPPか ら転 送 されて くるモー タ

回転速 度, 回転角 度デ ー タを も とに,

予 めプ ログラム した一心 拍行程 の各 時

間 ご とのプ ッシャープ レー ト型 血液 ポ

ンプのプ ッシ ャー プ レー ト位置 と実 際

の プ ッシャープ レー ト位置が一 致す る

よ う追 値制御 に よ りモー タ駆動 補助人

工心臓 を駆動 す る. ポ ンプー 回拍 出量

とポ ンプ拍動 数 は, 体 外の ホス トコ ン

ピュー タによ り駆 動 中いつで も設定 ・

変更 可能で あ る. また, ホス トコン ピ

ュー タ の指 令 に よ り, 一 拍 出行 程 の

モ ータ回転速 度 デー タお よびモー タ回

転角度 デー タを体 外 に転送で き る. さ

図3 基板上電子回路部品の配置

らにホ ス トコ ンピュー タの指令 によ り, UPPは モ ー タ電

流検 出用抵 抗の 電圧 降下 値 をUPP内 のA/Dコ ンバ ータ に

よ り取 り込み, MCUに よ り体外 の ホス トコン ピュー タに

転送 し, ホス トコ ンピュー タ側 でモ ータ 回転角度, 回転

速度 ともに, モ ータ駆動 補助人 工心臓 の異 常診断 や ポ ン

プ拍 出量, 血圧値 の推定 に使用 する.

また, 体 内補助 電池 の端子 電圧 と温度の変 化をMCUの

A/Dコ ンバ ー タで取 り込 み, PWM端 子 お よびPIO端 子 か

らのパル ス出力 に よ り, 体 内補 助電 池の充 電制御 も可 能

で ある.

III. 実験

今 回開発 した駆 動制御 シス テムを, これ まで我 々が 開

発 して きた他 の 駆動 制 御 システ ム と比 較 し検 討 を行 っ

た. 図5に その結果 を示す. CTR-02は1992年 に開発 した

図4 駆動制御システムの構成

人 工 臓 器 24巻2号 1995年 359

駆動 制御装 置でZ80(8bit)系 の1チ ップマイ ク ロコン ピュー

タ(東芝, TMP-Z84C011)を 中心 に構 成 した駆 動制 御 シ

ステ ム(6, CTR-03は1993年 に開発 した16bit 1 chipマ イ ク

ロ コ ンピュー(NEC, V25)とUPPか ら構 成 した駆動 制御 シ

ステム(7, そ してCTR-04が 今 回開発 した駆動 制御 システ

ムで あ る. CTR-02は, 体積210ccと や や小 型 で はあ るが

消 費電力2.2Wと 大 き く, 機能 は追値制 御に よるモ ータ駆

動補 助人工心 臓の駆動 のみで あ った. CTR-03は, 追値 制

御 に よるモー タ駆 動補 助人工 心臓 の駆動 の他 に経皮 的双

方 向光通信 を接続 して のパ ー ソナル コ ンピゴ ータ との双

方 向 シ リアル通信, そ して体 内側駆 動制御 システ ムか ら

の モー タ駆 動情報 の取得 と, ホス トコン ピュータか らの

遠 隔操作を行 うことがで き, CTR-02と 比較 し大き く高性

能化 され た. また消 費電力 も1.1Wと 半減 され たが,一 方

体積 は440ccと 大 き くな った. 今 回 開発 した駆 動制 御 シ

ス テムは, CTR-03の 持つ 機能 の他に体 内に埋 め込む2次

電 池 の充 電制 御 を行 う こ と も可 能 とな って い る. 体積

は, 現 在 まだ基板 を納 めるケ ースの 開発を 完了 して いな

い が, 基板 のサ イ ズ か ら117ccと な る もの を設計 して お

り, CTR-03と 比較 し消費 電 力 は 同 じで小 型化 され て い

る.

図6にCTR-04の 消費 電 力 の 内訳 と, さ らにCTR-02と

の消 費電力 の比較 を示す. な お, 各消 費電 力の 内訳 は,

電源 電圧 一定 の条件 下該 当部分 のICを 取 り外 し, 回路流

入電流 の減少分 よ り算 出 して いる. CTR-02は, モータ電

源電圧 か ら駆動 制御 シス テム電源 電圧変 換の ためDC-DC

コンバ ータで0.3W消 費 され, さらにデ ジタル論理 回路や

ア ナ ログ回路 等 で1.1W, そ してZ80系1チ ップ マイ ク ロ

コン ピュー タやROM, RAMな どを 中心 に構 成 した コ ン

ピュー タボー ドで0.8W消 費 され, その結果 駆動制御 シス

テ ム全 体 で2.2Wの 電 力 消費 とな った. これ に比 較 し,

CTR-04で は, モ ータ電源 か ら駆動 制御 システ ム電源 へ変

換 用DC-DCコ ンバ ー タにて0.1W, PLDや ア ナ ログ回路,

RS-232driver/receiverな どの電気 回路部分 で合計0.6W, そ

してMCUやUPPな どの コ ン ピュータ部 分 で0.4W電 力 を

消費 し, 駆 動制御 システム全体 で1.1Wの 電力 消費 とな っ

た.

IV. 考察

今回我 々は, 体 内埋込み 型モ ータ駆動 補助人 工心臓用

に体 内埋 め込 こみ可 能な駆 動制御 シス テムの 開発を行 っ

た.

有線 的 に体 内 に電力 を送 る方 式の場 合, TCI社 の シス

テムの よ うに体 内 にモー タ駆 動補助 人工 心臓 のみを埋 め

込 み駆 動 制御 シ ステ ム を体 外 のベ ル トに装 着す る方 式

と, モー タ駆 動補 助人 工心臓 と駆動 制御 シス テム, そ し

て体 内2次 電池 を も体 内 に埋 め込 む方式 が考え られ る.

前者 の場合, 体外 に携 帯す る コン トローラや外部 携帯用

バ ッテ リを取 り外 す こ とが できず, シャワーや着 替え等

図5 駆動制御システムの比較

図6 駆 動制 御 シス テ ム の 電 力 消 費 の 内訳

で生 活に支 障を きたす ことが考 え られ る. また, 我 々の

モ ータ駆動補 助人工 心臓 システ ムに, 前 者の コ ン トロー

ラを 体 外 に置 く方 式 を採 用 した 場 合9本 の リー ド線

(モ ータ リー ド線3本, ホール セ ンサ 出力4本, ホール

.センサ用電源1本, グ ラン ド線1本)が 皮膚 を貫通 す る

ことにな る. 一方, 体 内 にコ ン トロー ラを埋め 込む方 式

で は4本(モ ー タ電源1本, グ ラ ン ド線1本, シ リアル

通信 用 送受 信 線 各1本)と 前者 の 方 式 の半 分 に な り,

リー ド線 の皮 膚貫通部 の大 きさ もまた半 分にす る ことが

でき る. 以上 の理 由よ り, 我 々は コ ン トロー ラ と2次 電

池を体 内に埋 め込む方 式で 開発を進 め る ことに した. ま

た, 今 回 開発 した駆動 制 御 システ ム は, 経皮 的エ ネ ル

ギー伝送 システム受信 回路や経 皮 的双 方 向光通信 システ

ムを接続 で きる よう設 計 して お り, 将 来皮 膚貫通 部 の全

くない システムへの移行 も容易 であ る.

現在 開発 されてい る体 内埋込 み型人 工心 臓駆動 制御 シ

ステ ムは, 駆動 制御 系の みの もの でTCI社 の駆 動制 御 シ

ステ ムが あ り体 積は90ccで ある(8. またペ ンシルバ ニ ア

州 立大学 のモ ータ駆動型人 工心臓 用駆動 制御 シス テム は

駆動 制御系 の他 に経皮 的エネル ギー受信 回路 と体 内2次

電 池を一体 に した もので体積 は280ccで あ る(10.

駆 動制御 システムパ ッケー ジの方 式 には上 に示 した よ

360 人工臓器 24巻2号 1995年

うに, 体 内2次 電 池 と人 工心臓 駆動制 御系 電子 回路 とを

一体 に してパ ッケー ジす る方式 と, 人 工心臓 駆動制 御系

と体 内2次 電池 を分離 してパ ッケー ジ し体 内に埋 め込む

方式 が考 え られ る. しか し前者 の一体 型パ ッケ ー ジ方式

で は, 体 内2次 電 池の充放 電異 常が発 生 した場合, 2次

電池 か らガ スや 内部電解 液の漏 れを生 じ駆動 制御系 の機

能 に も障害 を与 え, 人工 心臓 の停止 とい う状 態を 招 く危

険が考 え られ る. そ こで, 我 々は今 回, 後者 の電子 回路

系 と体 内2次 電池 とを分離 してパ ッケー ジす る方式 で駆

動制御 システムの 開発 をお こな った.

NHLBIの 定 め る体 内埋込 み型人 工心臓 システ ムの仕様

で は, 体 内 埋め込 み2次 電池 の寿命 を30分 程度 と して お

り, 6.48Wh～26.4Wh程 度の容量 を もつ2次 電池 の使 用が

検討 され て いる(10-11. 体 内2次 電池 と してエ ネルギ ー密度

の点で優 れたNi-H電 池 を使用 した場 合, 現 在我 々が予定

して い る15.8Whの 容 量 を得 るの に必 要 とす る電 池体 積

は, 100cc程 度 とな る. ま たエネルギー受信部 も, 整 流平

滑用 コ ンデ ンサ に数 千 μFの 容量 を要す るため, 駆 動制

御 システム とほぼ 同 じ空 間を必 要 とす る. そこで, ペ ン

シルバ ニア州 立大学 の駆動 制御 システ ムを参考 に, 駆動

制御系以 外 に経皮 的エ ネルギー伝 送受信 部 および体 内2

次 電池 を あわ せた体 積 を300cc以 内 とす る ため に, 目標

とす る駆動制 御 システムの体積 を100ccと 定 めた. また,

駆 動制御 システム に組み込 む機能 に必要 とされ る最小 限

のICの 消 費電力 を検 討 し, 駆 動制御 システ ムの 目標 消費

電力を1Wと 定 めた. 開発 した駆動制御 システ ムと表1に

掲 げ た 目標を 比較す ると, 体積 と消費電 力の点 で もそれ

ぞれ, 目標100ccに 対 し実 際に開発 した もの はボー ドの

体 積か ら現 在設 計 して い る もの で117cc, 消 費電力 で 目

標1Wに 対 し1.1Wと, 当初の 目標を若干 上回 ったが ほぼ

目標 と してい た もの を開発 す ることがで きた. 現 在基板

上 にICを 装 着す る際 故障 時 にICを 交換 で きるよ うICソ

ケ ッ トを使 用 して お り, その一方, 実際 臨床で使 用す る

もの にはICソ ケ ッ トを使用す る必要 はな いた め, 直接IC

を基 板に装着す る ことで1割 程度小型化 が可能で あ る.

新 旧 コ ン トロ ー ラの 消費 電力 につ いて 検 討 した とこ

ろ, コ ン ピュ ー タ部 分 で0.8Wか ら0.4W(MCU 0.2W+

UPP 0.2W)へ, ま たそ の他 の電 子 回路 部 分 の 消 費 電力

も, 1.1Wか ら0.6Wへ とそれ ぞれ半減す る事 がで きた.

その理 由は, CTR-02で 外付 け していた メモ リとA/Dコ ン

バ ータで比 較 的エネ ルギ ー消費が大 きか ったが, 今 回は

それ らを内蔵 しかっ 消費電力 の小 さいMCUを 使 用 したた

め コ ンピ ュー タ部 の 消 費電 力 を削 減 で きた と考 え られ

る. また, 電子 回路部 のエ ネルギ ー消費 削減は, 従 来 ア

ナ ログ演算 回路 で処理 して いた部分 をすべ て ソフ トウェ

ア によ る数 値化処 理 し, アナ ログ演算 回路 系を大 幅 に削

減 した ため で あ る. 一方CTR-03とCTR-04で 大 き さは大

幅 に削 減 され て い るの に, 消費 電 力が 同 じとな った.

CTR-03のlogic回 路 部分 をCTR-04で 一つ のPLDに 置換 した

こと と, 市 販 ボー ドの不 必要 な回路 を 削除 したこ とによ

り, 機能 は ほ ぼ 同 じで小 型 の も のを 実 現 した. しか し

PLDの 消費 電力 は0.4wと, 置 き換 え たlogic回路 の消費 電

力 よ り大 き く, 結 局 消費 電力 はCTR-03とCTR-04と で ほ

ぼ 同 じにな って しま った と考 え られ る.

V. 結論

体 内埋 め込 み可能 で かつ高性 能, 低 消費電力 のモー タ

駆動 補助人工 心臓用 駆動 制御 シス テム の開発を試 みた.

その 結果, 予め定 めた設計 仕様 を ほぼ満足 す る駆動 制御

シス テムを開発す るこ とがで きた.

今 後は, まず体 内埋め込 み用 に防水 対策 され た基 板格

納ケ ース の開発を行 う予定 で い る. ま た, ソフ トウ ェア

の開 発 も進 め, 双方 向通信 に よ り送 られて くるモータ回

転角 度デ ータ, 回転 速度 デー タ, そ して モータ電流 デー

タを もとに, 体 外 にお くホス トコ ン ピュー タ上で ポ ンプ

拍 出量, 血圧 の推定 な らびにモ ータ駆 動補助 人工心臓 と

患者 の容体の 異常診 断な どを行 う監視 支援 システ ムへ と

発展 させ てい くつ も りである.

謝 辞

本 研 究 を行 う にあ た り, (有)ICU(札 幌)の 水 本誠 吾 氏 に

は, 駆動 制御 シス テムの設計 ・作 成 に関 し多大 な ご助 言

・ご尽力 い ただいた . ここに深 く感謝 の意を表 す次第 で

ある.

参 考文献

1) 岡本英 治, 平野 篤, 三 田村好 矩, 三 上智久:体 内埋込 型補 助

人 工心臓 システ ムの 開発に関す る基礎 的研究. 医用電子 と

生体 工学26:205, 1988

2) Mitamura Y, Okamoto E, Hirano A, Mikami T:Development

of an implantable motor-driven assist pump system. IEEE

TransBME 37:146, 1990

3) Okamoto E, Mitamura Y, Mikami T:Develop-ment of a totally

implantable electric assist pump system, Artificial Heart 3 ed

by Akutsu T & Koyanagi H Springer- Verlag Tokyo 1992,

197 & 341

4) 岡 本英 治, 三 田村好 矩, 三 上智久:体 内 埋込 型補助 人工 心

臓 システムの開発. 人工 臓器 20:680, 1991

5) 岡本英 治, 友 田恭嗣, 山本 克之, 三 田村好 矩, 三上 智久:モ ー

タ駆動 補助人工心臓 の耐久性の検討. 人 工臓器 22:581, 1993

6) 岡本英 治, 友 田恭 嗣, 山本 克之, 朝 田政克, 安 田慶 秀, 三 田村

好 矩, 三上 智久:体 内埋込 み型 補助 人 工心 臓の 温度 上昇 に

関す る検 討. 人 工臓器 23:1077, 1994

7) 友 田恭 嗣, 岡本英治, 山本克 之, 三 田村好 矩:光通信 機能 を

内蔵 した高性 能体 内埋込み型 補助人 工心 臓 システム の開

発. 人工臓器 23:1083, 1994

8) Poirier VL, Frazier OH:Portable elec-tric system for long-

term use. Artificial Heart 4-heart replacement-ed by AkutsuT

人工臓器 24巻2号 1995年 361

& Koyanagi H Springer-Verlag Tokyo 1993, 103

9) 岡本英 治, 三 田村 好矩, 三 上智久:人 工心 臓 の経皮 的 エネ

ル ギー伝送 システムの高 性能化. 人工臓 器 19:121, 1991

10) Weiss WJ, Rosengerg G, Snyder AJ, Donachy J, Reibson

J, Kawaguchi O, Sapirstein IS, Pae WE, Piece WS:A com-

pletely implanted left ventricular assist device chronic invivo testing. J. ASAIO 39:427, 1993.

11) 野村 徹, 安 江仁, モ ジタエデ ィ・ホセ イ ン・A, 矢 崎孝弘, 越

地耕 二, 周英 明, 宇 都 宮敏 男, 丹 羽真 一 郎, 穴 井博 文, 増 澤 徹,

妙 中義之, 高 野久 輝:完全 埋込 型人 工心 臓用体 外 結合 型経

皮エ ネルギ ー伝 送 システム-体内バ ックア ップ用2次 電 池

の充 放 電 制御. 電 気学 会 マグネティクス・リニアドライブ合 同研 究会

資料MAG-93-206・LD-93-70:59, 1993

362 人 工臓 器 24巻2号 1995年