人工心肺装置の異常時脈動低減に関する研究 Active Reduction Control against abnormal Vibrations of Cardiopulmonary Bypass Operating System

心臓血管外科手術においては、心臓機能の停止と体内血液循環確保を実現するための、人工心肺を用いた体外循環による手術が行われることが多い。このため人工心肺装置には極めて高い信頼性と安全性が要求される。しかし機械装置である以上、故障・不具合あるいはヒューマンエラーによる誤作動等の発生確率を完全にゼロとすることはできない。このような異常事態発生時においても生命維持の観点から通常は体外循環を確保することが要求される場合が多いが、これが更なるヒューマンエラーを誘起し手術続行の負担増となることも考えられる。そこで異常事態発生時に人工心肺システムの循環確保の手段として、フローアクチュエータを用いる能動的振動制御技術の適用について報告する。

Cardiopulmonary bypass operating systems are frequently used at cardiac operations, and therefore those apparatus and software should be required to keep higher reliability and safety. On the viewpoint of fluid dynamics, in the meantime, the cardiopulmonary bypass operating system is regarded as a kind of circulation piping system having dynamic equipments in which various types of fluid vibration have been reported at chemical plant, power plant, rocket and so forth. The purpose of this paper, then, is to apply the active vibration control technique to the abnormal vibration problems of the aforesaid operating system. Through several simulations by optimal control theory, it is observed that the pulsation level of flow with active control becomes a tenth part of one without active control, implying that the active vibration control technique developed at heavy industrial fields may be useful for the medical field concerned.