2020 Fiscal Year Research-status Report
Proposal of Cardiopulmonary bypass operation support system based on pressure flow characteristics model
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19K12851
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| Research Institution | Hiroshima International University |
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Principal Investigator |
高橋 秀暢 広島国際大学, 保健医療学部, 講師 (10773103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒崎 達也 広島大学, 病院(医), 准教授 (40448270) [Withdrawn]
岡原 重幸 純真学園大学, 医療工学科, 准教授 (50771185)
二宮 伸治 広島国際大学, 保健医療学部, 教授 (60237774)
曽 智 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80724351)
辻 敏夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (90179995)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 制御学 / 人工心肺 / 操作支援システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Cardiopulmonary bypass(CPB) systemの操作は熟練の技術と経験を要する．術中，灌流医は断続的にて静脈側と動脈側のオクル-ダを操作し，所望の脱血と送血流量に調整する必要がある．このオクル-ダ操作を容易にするため，本研究ではCPBシステムのオクル-ダ操作量と血液流量のstatic modelを提案し，IEEE Accseceの論文に投稿することが出来たDOI: 10.1109/Access.2020.3043470
このstatic modelに基づいてこれから血側血流量の自動コントロールl系を提案する．のシステムでは，手動で調整された静脈サイド血流量を目標値として，動脈サイド血流量をautomatic regulation可能であり，灌流医の負担を軽減することができる．シミュレーションでは，(i)feedforward(FF) controllerとfeedback(FB) controllerを併用した制御系と，(ii)FB controllerのみの制御系の制御結果を比較し有効性を検証した．その結果，(i)の制御系は，static modelパラメータの推定誤差に対して安定して血流量をコントロールできることが明らかになった．次にこの制御系をCPB systemに実装し，手動調整の静脈血流量に基づいた動脈血流量のの自動制御実験を行っている．
そしてうまく動脈血流側が静脈に対してtrackingできることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理由
始めの論文採択に時間を要しており，その遅延より，現在もやや遅れて研究が進んでいる．論文採択後は順調に研究は進んでいるが，残難ながら始めの遅れを取り戻すほど進んでいるわけではない．
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| Strategy for Future Research Activity |
臨床使用時にはリザーバー水位変動が患者循環動態を変化させるため，blood flow rate変更時であっても，リザーバー水位が変動しないのが理想である．Simulationの結果より，目標flow rate変更時は応答性の遅延によりthe venous and arterial line sides のflow rateに僅かなオフセットが連続的に確認された．そして同じタイミングでリザーバー水位の変動も確認された．リザーバー水位変動を抑制するためには，リザーバーレベルの制御が必要であり，これは今後の研究課題である.
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| Causes of Carryover |
理由
論文投稿の採択が遅れたため研究の進行に遅延が生じた．
使用計画
研究時に必要な消耗品(血液回路，静脈貯血曽，遠心ポンプ，実験用血液）を購入する．
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