適応型制御アルゴリズムによる投薬システムの全自動化

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18769001
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 早川 朋久 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 准教授 (30432008)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 適応制御 / コンパートメンタルモデリング / 臨床応用 / BISモニタ

研究概要

近年, 麻酔薬による意識レベルの定量的指標として大脳皮質内の脳波活動を表すEEGが有効であることがわかってきた. 特に, 最近の研究ではEEGを処理した信号であるBISが, 意識レベルの変化と密接な関連があることが報告されている. 本研究では, 手術における麻酔薬 投与にだいひょうされる, 投薬の自動制御アルゴリズムを開発し, オンラインで観測されるBIS値をフィルタリングして, ノイズを除去したより精度の高いパフォーマンス変数を提案した. また, 適応制御器を含めた閉ループ系全体の安定性を不確かさの下で数理的に保証した.

研究成果

• [雑誌論文] Adaptive Control for Nonlinear Uncertain Systems with Actuator Amplitude and Rate Saturation Constraints (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Leonessa, W. M. Haddad, T. Hayakawa, and Y. Morel
  • 雑誌名: Int. J. Adapt. Control Signal Process. vol. 23, no. 1 ページ: 73-96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive quantized control for linear uncertain discrete-time systems (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa, H. Ishii, and K. Tsumura
  • 雑誌名: Automatica vol. 45, no. 3 ページ: 692-700
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural network adaptive control for discrete-time nonlinear nonnegative dynamical systems (Article ID 868425, 29 pages) (2008)
  • 著者名/発表者名: W. M. Haddad, V. Chellaboina, Q. Hui, and T. Hayakawa
  • 雑誌名: Adv. Diff. Eqs. vol. 2008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural network hybrid adaptive control for nonlinear uncertain impulsive dynamical systems (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa, W. M. Haddad, and K. Volyanskyy
  • 雑誌名: Nonlinear Analysis: Hybrid Systems vol. 2, no. 3 ページ: 862-874
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural network adaptive control for a class of nonlinear uncertain dynamical systems with asymptotic stability guarantees (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa, W. M. Haddad, and N. Hovakimyan
  • 雑誌名: IEEE Trans. Neural Networks vol. 19, no. 1 ページ: 80-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural network adaptive output feedback control for intensive care unit sedation and intraoperative anesthesia (2007)
  • 著者名/発表者名: W. M. Haddad, J. M. Bailey, T. Hayakawa, and N. Hovakimyan
  • 雑誌名: IEEE Trans. Neural Networks vol. 18, no. 4 ページ: 1049-1066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct adaptive control for nonlinear matrix second-order systems with time-varying and sign-indefinite damping and stiffness operators (2007)
  • 著者名/発表者名: W. M. Haddad, T. Hayakawa, and M. C. Stasko
  • 雑誌名: Asian J. Contr. vol. 9, no. 1 ページ: 11-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive control for nonlinear nonnegative dynamical systems with applications to clinical pharmacology (2006)
  • 著者名/発表者名: W. M. Haddad, T. Hayakawa, and J. M. Bailey
  • 雑誌名: Syst. Contr. Lett. vol. 55, no. 1 ページ: 62-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bispectral Indexを用いた麻酔薬の適応投与制御 (2006)
  • 著者名/発表者名: 早川朋久
  • 雑誌名: 計測と制御(計測自動制御学会) no. 11, vol. 45 ページ: 966-971
  • 査読あり
• [学会発表] Stability analysis for 2-dimensional switched linear systems (pp. 1771-1777) (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nishiyama and T. Hayakawa
  • 学会等名: Proc. Amer. Contr. Conf.
  • 発表場所: St. Louis, MO
  • 年月日: 2009-06-10
• [学会発表] 状態制約最適インパルス制御と投薬スケジューリングへの応用(pp. 806-809) (2008)
  • 著者名/発表者名: 関根亮二, 早川朋久
  • 学会等名: 自動制御連合講演会資料
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] Optimal stable state-space partitioning for piecewise linear planer systems (pp. 3959-3965) (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Nishiyama and T. Hayakawa
  • 学会等名: Proc. Amer. Contr. Conf.
  • 発表場所: Seattle, WA
  • 年月日: 2008-06-13
• [学会発表] 投薬に対するヒトのコンパートメンタルモデリングと適応的投薬制御(1F1-5) (2008)
  • 著者名/発表者名: 早川朋久
  • 学会等名: システム制御情報学会研究発表会資料
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-05-16
• [学会発表] 2次元区分的線形システムの切り替え面設計(062-1-3) (2008)
  • 著者名/発表者名: 西山聡史, 早川朋久
  • 学会等名: 計測自動制御学会制御部門大会資料
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-03-06
• [学会発表] 2次元区分的アファインシステムにおける周期軌道の存在条件(062-1-1) (2008)
  • 著者名/発表者名: 末永昌也, 早川朋久
  • 学会等名: 計測自動制御学会制御部門大会資料
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-03-06
• [学会発表] Adaptive dynamic control of nonlinear systems with actuator amplitude and rate saturation constraints (IMECE2007-43487) (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Leonessa, W. M. Haddad, T. Hayakawa, and Y. Morel
  • 学会等名: Proc. ASME Int. Mech. Eng. Congr. Expo.
  • 発表場所: Seattle, WA
  • 年月日: 2007-11-12
• [学会発表] Compartmental modeling and neural network control of stochastic nonnegative systems (pp. 1762-1767) (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa
  • 学会等名: Proc. Amer. Contr. Conf.
  • 発表場所: New York, NY
  • 年月日: 2007-07-11
• [学会発表] Adaptive control for linear uncertain discrete-time systems with quantization and deadzone (pp. 293-298) (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa, H. Ishii, and K. Tsumura
  • 学会等名: Proc. Amer. Contr. Conf.
  • 発表場所: New York, NY
  • 年月日: 2007-07-11
• [学会発表] Compartmental modeling and adaptive control of stochastic nonnegative systems (pp. 351-358) (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa
  • 学会等名: Proc. Int. Symposium on Positive Systems
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2006-08-31
• [学会発表] Adaptive feedback passification control for nonlinear uncertain systems via neural networks (pp. 1149-1154) (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa
  • 学会等名: Proc. Int. Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2006-07-25
• [学会発表] Adaptive and neural network adaptive control of depth of anesthesia during surgery (pp. 3409-3414) (2006)
  • 著者名/発表者名: J. M. Bailey, W. M. Haddad, J. Im, T. Hayakawa, and P. A. Nagel
  • 学会等名: Proc. Amer. Contr. Conf.
  • 発表場所: Minneapolis, MN
  • 年月日: 2006-06-15
• [学会発表] Adaptive quantized control for nonlinear uncertain systems (pp. 2706-2711) (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa, H. Ishii, and K. Tsumura
  • 学会等名: Proc. Amer. Contr. Conf.
  • 発表場所: Minneapolis, MN
  • 年月日: 2006-06-15
• [学会発表] Adaptive control for nonnegative dynamical systems with arbitrary time delay (pp. 2676-2681) (2006)
  • 著者名/発表者名: V. Chellaboina, W. M. Haddad, J. Ramakrishnan, and T. Hayakawa
  • 学会等名: Proc. Amer. Contr. Conf.
  • 発表場所: Minneapolis, MN
  • 年月日: 2006-06-15