適応極配置法による人工呼吸制御

概要

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生体は,個人差や経時変化に加え,そのシステム特有の非線形性をもつ複雑な系を構成している.その中で,呼吸調節系は換気量および代謝量を入力,肺胞気炭酸ガス濃度および混合静脈血中の炭酸ガス濃度を状態変数とする双線形システムで記述されることが知られている.また,そのパラメータは時変であり,特に血流量は代謝量の変動により大きく変化するなど,多くの非線形性を含んでいる.本論文では,こうした呼吸調節系に対して,換気量および肺胞気炭酸ガス濃度をそれぞれ入力出とする線形の数学モデルを用いて,適応極配置に基づく人工呼吸制御システムを構成した.本方法の特徴は,生体特有の個人差や経時変化に対応して,自動的に望ましい特性を与えることができることである.本論文では,ロバスト性を確かめるために,本来入力変数である代謝量を変動させ,その出力への影響を外乱とみなしてシミュレーション実験を行った.また,制御目的に合致するように開発した自動制御用の人工呼吸装置を用いて,健常者を対象に肺胞気炭酸ガス濃度の制御実験を行い,良好な結果を得た.
社団法人電子情報通信学会の論文
1993-09-25