Improvement of safety and efficacy of extracorporeal continuous-flow temporary ventricular assist device by biological control mechanism

生物控制机制提高体外连续流临时心室辅助装置的安全性和有效性

• 批准号: 21K08874
• 负责人: 大沼 健太郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toin University of Yokohama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K08874/
• 关键词: 連続流VAD; 駆動制御; シミュレーション; 人工心臓; 計算機シミュレーション

本研究では、血液ポンプの駆動制御により流路障害や血行動態の急変で生じる危険状態の自律的解消・軽減を図ることで、体外設置型連続流VADの安全性・有効性を向上することを目的としている。本年度は、昨年までに拡張した確率的手法による自律的流量制御アルゴリズムを血液ポンプコントローラに実装し、左心補助を模擬した機械的循環回路で挙動を確認した。駆動中に血液ポンプ流入出路の循環抵抗を変更し、流出側の障害に対しては自律的に回転数が上昇して低下した平均流量を補償し、流入側の障害に対しては断続して回転数を低下させることで探索的に物理的に可能な範囲で概ね最大の流量を保持する挙動を示した。また、流路の過度の閉塞や循環容量の不足など血液ポンプの回転数制御だけで解消困難な状況において、シナリオベースで協調的に医療従事者の処置を促す協調的アラーム機能を実装するため、治療工程、生体（患者）、VAD、医療従事者の相互作用を含む状態遷移モデルを構築し、デッドロックを検証することでシステム上の行き詰まりを低減するとともに、介入が必要な状況の一部を抽出した。併せてこの状況に対するアラームのアルゴリズムを構築した。また、拍動下の模擬循環試験において、流量制御とアラーム機構の最適化を図り、次年度に計画している長期駆動試験に向けた計測系の構築を開始した。あわせて、確率的挙動に対する血液適合試験に向けた計測系、循環回路の構成に着手した。

This study focuses on the elimination of self-discipline in emergency situations such as blood circulation and blood flow obstruction and blood flow dynamics.・The safety and effectiveness of the extracorporeally installed continuous flow VAD have been improved. This year's and last year's precise techniques and self-disciplined flow control and blood flowポンプコントローラに実装し, left heart assist を simulation した mechanical circulation circuit で挙を confirmation した. The circulation resistance of the blood flowing into the outlet during the movement is changed, the obstruction of the outflow side is increased, the number of circulations of the self-discipline is increased, and the average flow rate is compensated for the decrease. The obstacle on the inflow side is the limit of the flow rate, the number of turns is low, and the physical possibility of exploration is the maximum flow rate and the flow rate is maintained.また、Excessive occlusion of the flow path のInsufficient circulation capacity など Blood circulation control だけでRelief of difficult situations において, シナリオベースで Coordination of medical workers' treatment and promotion of coordination of アラームfunction を実装するため, treatment workers The interaction between process, organism (patient), VAD, and medical practitioner includes state transition and construction検证することでシステム上の行き诘まりを下注するとともに、Intervention is necessary and the situation is necessary and the part of the part is drawn out. And the situation of the situation is the same as the construction of the situation.また、Simulation cycle test under flapping、Optimization of flow control とアラーム mechanism The construction of the measurement system has begun in the long-term pilot project of the next year's plan. The precise measurement system and the structure of the circulation circuit are suitable for testing blood.

项目成果

Proposal of an <i>in vitro</i> thrombus-growth model for evaluating anticoagulants

用于评估抗凝剂的<i>体外</i>血栓生长模型的提案

• DOI: 10.5582/ddt.2022.01040
• 发表时间: 2022
• 期刊: Drug Discoveries & Therapeutics
• 影响因子: 3.1
• 作者: Sawaguchi Y;Yamamoto H;Itou S;Tachibana K;Ohnuma K;Kamada Y;Nakajima T.
• 通讯作者: Nakajima T.

模擬循環装置の拍動発生機構の圧力- 容積特性に関する実験的検討

模拟循环装置脉动产生机构压力-容积特性实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 大沼健太郎;住倉博仁;築谷朋典;高桑涼;巽英介;小嶋孝一;本間章彦
• 通讯作者: 本間章彦

腎血流補助用カテーテル式血液ポンプの開発に関する研究

肾血流支持导管式血泵的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: 山中 裕太;佐野 真規;遠藤 佑介;石川 諄武;露木 肇;嘉山 貴文;矢田 達朗;片橋 一人;犬塚 和徳;山本 尚人;海野 直樹;竹内 裕也;Hiroshi Banno;住倉博仁，大沼健太郎，太田圭，築谷朋典，水野敏秀，本間章彦
• 通讯作者: 住倉博仁，大沼健太郎，太田圭，築谷朋典，水野敏秀，本間章彦

模擬循環装置の開発・改良への計算機シミュレーションの応用に関する検討

应用计算机仿真技术开发和改进模拟循环装置的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 大沼健太郎;住倉博仁;築谷朋典;巽英介;小嶋孝一;本間章彦
• 通讯作者: 本間章彦

機械的補助循環装置開発における循環系シミュレーション技術の応用

循环系统仿真技术在机械辅助循环装置研制中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 大沼 健太郎;住倉 博仁;築谷 朋典;巽 英介;小嶋 孝一;本間 章彦
• 通讯作者: 本間 章彦