2021 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黒崎 達也 広島大学, 病院(医), 准教授 (40448270) [Withdrawn]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 – 2023-03-31
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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 |
CPB（人工心肺）システムの操作には熟練と経験が必要である。特に動脈側と静脈側の2つのオクルーダーの同時操作は困難である。この難しさは、オクルーダーの操作によってCPB回路の血流量と静脈リザーバーレベルが同時に変化し、操作の失敗が患者の生命の危機に直結することに起因している。これまで、血流量を調整する自動制御システムは存在したが、リザーバーレベルも制御できるシステムはなかった。
そこで本研究では新しい人工心肺操作支援システムを提案する.本研究によって複雑な人工心肺の操作がシンプルかつ直感的となり，人工心肺中のアクシデント回避に大きく寄与できる.
研究での学術的背景として本研究は以下の5つの課題からなる.オクルーダを通る圧流量特性調査から,提案,連動システムの開発・評価,そして臨床での適用を目指して,以下の5つのステップに分けて研究を進めていく 1)オクルーダを灌流する流体の特性から,圧流量特性モデルを構築 2)圧流量特性モデルに基づく圧流量推定アルゴリズムを提案する 3)送血側,脱血側オクルーダの連動による操作支援システムの開発 4人)体模擬シミュレーションシステムでの評価 5)提案システムの血液実験と負荷操作の評価。現在は５)まで進んで いる．提案システムはtwo-degrees-of-freedom model matching control法に基づき，マニュアル操作された脱血流量に送血流量を追従させると同時にリザーバーレベルが制御可能なシステムである．提案システムは血液流量制御系とリザーバーレベル制御系から構成している．血液流量制御系は，マニュアル操作された脱血流量を目標流量として送血オクルーダを制御する．リザーバーレベル制御系はカメラで計測したリザーバーレベルを入力とし，あらかじめ設定した目標リザーバーレベルが保持されるように送血オクルーダを制御出来る．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
すべての研究課題は終了し，後はIEEEへの投稿への準備に取り掛かっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
CPBにおける操作支援システムは完成している．論文投稿し採用されれば研究課題は終了となる．ただ，本研究は基礎研究段階であるため，今後，実用化に向けてシステムの精度を上げていきたい．
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| Causes of Carryover |
消耗品や新規でデーターを処理するlaptop PCが必要になること．まだ，エントリーする雑誌は決まっていないが論文投稿により英文校正又は海外論文エントリー費用として使用する．
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