術後管理における血圧・血糖値自動制御システムの開発

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本研究では,手術後の患者の高血圧・高血糖状態に対処するための術後管理としての降圧剤による血圧制御およびインスリンによる血糖値制御に関して,(a)インスリン注入に対する血糖値の変化のモデル化,(b)モデル予測制御を用いた血糖値制御系の設計,(c)犬に対する血糖値制御システムの開発,および(d)血圧制御システムの臨床応用,を行った.具体的には,(a)に関して,膵全摘犬に対してインスリンを一定速度で注入したときの血糖値の変化を測定し,この結果に基づいて従来から信頼性の高いとされる数理モデルのパラメータを決定した.(b)に関しては,制御系に求められる制御性能とモデルに基づいてモデル予測制御のパラメータを決定し,シミュレーションによって性能を碓認した.c)に関しては,従来からある連続血糖値測定装置を利用し,(b)で設計した制御装置により,インスリンの注入速度を調整するシステムを開発した.(d)に関しては,従来から開発している血圧制御システムを臨床に応用し,改良を行った.その結果,●膵全摘犬は,血糖値の調節機構が完全に除去されたものであり,実際の患者の状態とは多少異なるが,数理モデルのパラメータを変更することで十分表現できること,●モデル予測制御のパラメータを適切に選ぶことにより,必要とされる制御性能が得られること,●開発した血糖値制御システムによって,血糖値の調節をほぼ正確に行えるが,個体差には十分に対処できないこと,●改良した血圧制御システムにより,手術中などの外乱が大きい場合においても,十分長時間にわたって血庄を目標値に維持できることがわかった.