| 研究課題/領域番号 |
19K12851
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90130:医用システム関連
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| 研究機関 | 広島国際大学 |
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研究代表者 |
高橋 秀暢 広島国際大学, 保健医療学部, 講師 (10773103)
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| 研究分担者 |
黒崎 達也 広島大学, 病院(医), 准教授 (40448270)
岡原 重幸 純真学園大学, 医療工学科, 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), 准教授 (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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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 自動操作方法 / 人工心肺 / 2自由度モデルマッチング制御手法 / 制御学 / 操作支援システム / 医用システム関連 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人工心肺中のアクシデントを回避するためには人工心肺の操作を簡潔化する必要性が提言されている．しかしながら，これまで検討されてきた自動制御システムなどは手術中の環境変化への対応や安全性を担保できるシステムとはなっておらず，臨床現場では普及していない．
本研究では，送血側と脱血側の灌流回路絞り(以下，オクルーダと呼ぶ)の前後圧差によって血液流量を推定できることに着目した．
その意義は非常に大きくオクルーダを灌流する流体特性に基づく圧流量特性モデルはこれまでにない試みであること，)オクルーダ圧流量推定式を利用した人工心肺操作支援システムの開発は世界初のチャレンジであることなどが挙げられる．
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| 研究成果の概要 |
人工心肺装置操作における自動制御法に関する研究を行った．そのためにはリザーバレベルと血液流量を同時に制御可能な自動制御システムを提案が必要であった．血液流量制御系はフィードフォワード制御とフィードバック制御を用いた2自由度モデルマッチング制御手法に基づいて設計し，リザーバレベル制御器はI-PDフィードバック制御に基づいて設計した．この制御系を人工心肺装置に実装し，手動調整の脱血側血液流量に基づいた送血側血液流量の自動制御実験を行った．実験の結果，送血側血液流量は，手動操作の脱血側血液流量によく追従することを確認した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
人工心肺装置の操作は熟練した操作により，リザーバの貯血量は脱血側と送血側の流量を等しくなるように一定に保たれる必要がある．なぜなら血液量が少しでも変化するとリザーバの貯血量は変動し，それに応じて患者の血圧が大きく変動するからである．このような繊細な操作は，私達，人工心肺の操作を行う者として心理的負担がとても大きい．また，安全・安心で操作しなくてはいけない人工心肺操作ですが，2021年の日本体外循環技術医学会の報告では，約3.8万件の開心術に対して，1.4%にあたる541件にアクシデントがあったと報告されています．これらのことから医療事故低減の為にこの装置の自動化の必要性が指摘されていた．
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