| 研究課題/領域番号 |
25420454
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| 研究機関 | 福井工業大学 |
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研究代表者 |
金江 春植 福井工業大学, 工学部, 教授 (90274555)
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| 研究分担者 |
中道 正紀 福井工業大学, 工学部, 講師 (70736115)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | モデリング / パラメータ推定 / 呼吸システム / 人工呼吸 / エラスタンス / P-V曲線 / モニタリング |
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| 研究実績の概要 |
人工呼吸において，患者の呼吸システムの数理モデルを建て，そのパラメータを推定することによって，患者の呼吸システムの特性を特定でき，適切な換気条件を設定することが可能となる．本研究では，ファジィロジックの非線形関数の表現力と自然言語的表現能力に着目し，呼吸システムの弾性特性を表すエラスタンスをファジィ関係でモデル化し，人工呼吸中の気圧，流量などの観測データから，このファジィモデルを含む全体の呼吸システムのでパラメータを推定する手法を提案している．呼吸システムのエラスタンス特性(P-V曲線)は，人工呼吸の圧力上限値を決める重要な根拠となるもので，このエラスタンスのファジィ表現により，気圧上限値を決定するファジィ推論システムとの親和性が高くなり，人工呼吸医療支援システム全体がより構築しやすくなる．
前年度の研究では，未知パラメータセットをもつ関数型SIMRs(Single Input Rule Modules)ファジィエラスタンスモデル構造を採用し，人工呼吸時の測定データからパラメータを推定する手法を提案した．この手法では空気体積の度合いを表すファジィメンマシップ関数を設定する必要があり，その設定が推定精度の大きく影響するためにアントコロニー最適化手法を導入して最適化していたが，計算時間が長く，呼吸モデル推定の実時間性に危惧が生じていた．本年度においてはその改善策として，ランダム型プリ探索プロセスと導入し，本格手に繰り返しモデルパラメータを推定する前に，比較的条件の良いメンバーシップ関数を設定でき，効率よくモデルの推定を行うことが可能となった．また，メンバーシップ関数の更新とファジィ後件部のエラスタンス項のパラメータ推定を効率的に更新していく非線形繰り返し推定法を改善し，計算効率を図った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度の研究においては，エラスタンスのファジィモデルを持つ呼吸システムの実行実時間性を考慮し，効率の良いメンバーシップ関数のプリセットと繰り返し更新の方法を開発し，その有用性を過去の呼吸データを用いて検証した．概ね計画通り研究が進んでいる．
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| 今後の研究の推進方策 |
今までの研究を踏まえ，ノイズの含む観測データに基づく適応型オンライン推定法を開発し，さらに，非線形性をもつ呼吸リズムの表現方法や推定方法を課題として研究を進めたい．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
購入予定であった設備が他の部門から借用可能になったため購入を見合わせた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
同じ分野で活躍している海外の研究者を呼び寄せ，特別講演と研究交流を行いたく，その旅費等の費用に当てる予定である．
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