◆◆◆ 呼吸動態自動管理システムの開発 ◆◆◆

　生命の維持上、まず管理しなければならない系統が呼吸系と循環系です。

この呼吸系の最も重要な機能は、体内と対外との間で酸素と二酸化炭素を

交換し、末梢組織の代謝を支えることです。したがって、この呼吸機能が

低下し、いわゆる呼吸不全となると、生命の維持が危うくなります。

　呼吸機能低下の原因は以下のように分類できます。

　�@　呼吸器（肺や気管支）の機能低下

　�A　循環系（心臓・血管）や血液の呼吸ガス運搬能低下

　�B　末梢組織における代謝障害

　�C　外部環境による影響

　�@の原因には、a）肺胞換気量の低下、ｂ）換気血流不均等分布の拡大、

ｃ）シャント血流の増大、ｄ）肺胞ガス拡散能の低下、があります。

　�Aの原因には、ａ）循環血流量の低下、ｂ）血中ヘモグロビン濃度の低下、

ｃ）一酸化炭素中毒やメトヘモグロビン血漿、などがあります。

　�Bの原因には、シアンによる代謝障害などがあります。

　�Cの原因には、a）大気圧変化、ｂ）吸入気酸素濃度の低下、

ｃ）吸入気二酸化炭素濃度の上昇、などがあります。

　上述のように、呼吸機能は数多くの要因が絡み合って成り立っています。

その呼吸機能を管理・制御するには、どの要因が呼吸動態にどんな影響を

どの程度及ぼすかを、経験だけではなく、理論的に説明できることが必要

です。そのために、呼吸システムのモデル化と解析という手法は有効です。

　一方、現実には、これだけ多くの要因の影響を完全に把握しながら呼吸制御

を行うのは困難です。しかしながら、患者の情報が不完全であっても、また何が

原因で呼吸機能が低下しているのかよく分からなくても、救命治療では呼吸動態

を望ましい状態に制御しなければなりません。このような状況に適している制御

法に、適応制御やファジー制御などがあります。

システムとしての厳密な数学的記述の不可能な生体の機能を制御する

客観的な方法を確立した。呼吸調節系の肺胞気炭酸ガス濃度，末梢動脈

血酸素飽和度を非浸襲でしかも患者に負担のない換気法により精密に制

御する。具体的には適応制御理論，ファジィ制御理論を用いて，これま

でに，解決不可能であった個々の患者への医学的対処の方法の相違の煩

雑さと困難を克服した。すなわち，患者の個別性に依らない方法でダイ

ナミックな肺胞気炭酸ガス濃度制御を可能にした。このための医療機器

として，前記の自動制御に適したディジタル制御用２-シリンダ型呼吸

装置（５号機）を開発済みであり，健常者についてはその性能を確認し

ている。現在，麻酔薬の混合装置の開発と麻酔事故の起こらないような

客観的な麻酔深度の自動制御を試みている。