非線形適応制御方式による完全自動化人工呼吸制御装置の開発

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61570369
• Research Institution: Ashikaga Institute of Technology
• Principal Investigator: 若松 秀俊 足利工業大学, 工学部, 助教授 (40014237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 影井 清一郎 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (20017966)
• Keywords: 人工呼吸制御 / 非線形自己回帰移動平均モデル / 適応制御

Research Abstract

本年度は昨年度に開発した非線形適応制御アルゴリズムを基礎に据え, 肺胞換気量を制御入力として肺胞気炭酸ガス濃度を患者の固体差や状態によらず医師の与えた望ましい特性に学習的に合わせていけるような人工呼吸制御装置の完成を目標とした研究を行った.
このために小動物用人工呼吸器を製作し, ラットを用いて制御システムの臨床応用上の安全性や問題点を検討することによって以下のような結果を得た.
(1)人工呼吸時における, 医師から見て望ましい動脈血炭酸ガス濃度の変化特性を数種類に分類した.
(2)種々の数学的構造をもった非線形自己回帰移動平均モデルを呼吸調節系に仮定してその特性のシミュレーションを行った.
(3)上記モデルを用いたモデル規範形非線形適応アルゴリズムを基礎として設計した人工呼吸制御システムについて, シミュレーション実験により生理学的に安全かどうかの詳細な検討を行った.
(4)シリンダー型人工呼吸器のピストンストロークと送気頻度可変部の駆動がコンピュータで制御可能なように, 電子機械装置を開発した. これと半金物化した制御アルゴリズムを組み合わせて小動物用の人工呼吸制御システムを完成した.
(5)ラットを用いた動物実験により, 人工呼吸制御装置の性能をテストしたところ良好な結果が得られた.
(6)情報処理・制御アルゴリズムを含むヒト用の人工呼吸器を考案し, その開発への足掛りを得た.

Research Products

• [Publications] 若松秀俊: Medical Digest. 36. 21-23 (1987)
• [Publications] 若松秀俊, 岡野泰久, 山田嗣: 第3回日本健康科学学会大会予稿集. 21 (1987)
• [Publications] 山本博美, 若松秀俊, 出崎友也: 第3回日本健康科学学会大会予稿集. 14 (1987)
• [Publications] H. Wakamatsu: Prepr. Internat. Fed. Automat. Control 10th World Congr.183-188 (1987)