JPH03267040A

JPH03267040A - ファジィ血圧調整方法および装置，ファジィ入力方法および装置，ならびにファジイ制御方法および装置

Info

Publication number: JPH03267040A
Application number: JP2064309A
Authority: JP
Inventors: Seizaburo Arita; 清三郎有田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-11-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景この発明は、ファジィ血圧調整方法および装置、ファジ
ィ入力方法および装置、ならびにファジィ制御方法およ
び装置に関する。

脳血管障害や交通事故に伴う頭部外傷をはじめ外科領域
では手術中において麻酔の果たす役割はきわめて大きい
。

手術中の麻酔領域では循環、呼吸管理と除痛が目的であ
るか、とりわけ循環器系では血圧の管理が重要な要素で
ある。また、安全な手術は安定した血圧の維持を必要と
する。

麻酔領域ではコントロールの対象となるのは術前の投薬
（アルフォナードなどの降圧剤）や、患者の年齢、疾患
の障害度などにもよるか、全身麻酔ではその最も大きな
要因は術中に負荷される麻酔（ハローセンやエンフルレ
ン）の深度である。

現在の麻酔管理は、麻酔医が血圧値を経時的に観察して
、経験的に得た各人の方法で麻酔の深度を決定している
が、その深度決定の方式は必ずしも血圧の変化や血圧値
等の関係から計量的に確定されたものではなく、かつ突
発的な血圧の急激な変化に対する麻酔医の疲労や麻酔医
の心理的要素にも影響され、不安定性を持っている。

したがって、より安全な血圧管理と急速な血圧変動に迅
速に麻酔深度を変化させ、対応できる麻酔深度の決定方
式が必要である。このため血圧の安定した維持管理の可
能な装置の開発が切望されている。

麻酔法は大別して全身麻酔と局所麻酔およびその併用麻
酔法に分けられるが、今日の全身麻酔は強力な揮発性麻
酔薬の出現と、それを投与する正確な気化器の開発で、
比較的容易に行なわれるようになった。しかし２強力な
麻酔薬は投与量に応じ比較的均一な麻酔作用を発揮する
が１手術内容、患者の病態で生体の反応が微妙に異なり
、経験に基づく麻酔科医の判断で投与量が決定されてい
る。

麻酔薬の投与は古典的には血圧、脈拍数、呼吸、脳波な
ど数種の生理学的反応を総合して決定されたが、今日の
揮発性麻酔薬（エンフルレンなど）での全身麻酔時はそ
の循環抑制が強いため。

主に血圧反応を指標として投与されている。また、血圧
を正常範囲に維持することは手術侵襲時に全身の臓器血
流を維持する点からも重要である。

発明の概要この発明は、全身麻酔時の患者の血圧を正常範囲内に安
定に維持できるよう、患者の血圧に応じて麻酔薬の投与
量を自動的に制御できる方法および装置を提供するもの
である。

この発明はまた。血圧のように変化のある物理量を入力
してファジィ推論するのに適したファジィ入力方法およ
び装置を提供するものである。

この発明はさらに、ファジィ推論により得られた結果を
評価して制御に使用するのに適したものかどうかを判定
できる方法および装置を提供するものである。

この発明によるファジィ血圧調整方法は、患者の血圧を
一定時間ごとに測定し、測定により得られた現在の血圧
情報と所定時間前の血圧情報とを入力とし、現在の血圧
情報および所定時間前の血圧情報を前件部、麻酔薬濃度
を後件部とするファジィ・ルールにしたがって、患者の
血圧を所定範囲内に安定に保つための麻酔薬濃度を決定
するファジィ推論を行°ない、患者に供給される麻酔薬
の濃度が、ファジィ推論により決定された麻酔薬濃度に
なるように麻酔器を制御するものである。

この発明によるファジィ血圧調整装置は、患者に麻酔薬
を供給する麻酔手段、患者の血圧を測定する血圧測定手
段、ならびに血圧測定手段から得られた現在の血圧情報
と所定時間前の血圧情報とを入力とし、現在の血圧情報
および所定時間前の血圧情報を前件部、麻酔薬濃度を後
件部とする０ファジィ・ルールにしたかって、患者の血圧を所定範囲
に安定に保つための麻酔薬濃度を決定するファジィ推論
手段を備え、患者に与えられる麻酔薬の濃度か上記ファ
ジィ推論手段によって決定された麻酔薬濃度になるよう
に上記麻酔手段が制御されるものである。

麻酔薬濃度決定のためのファジィ・ルールは従来の麻酔
専門医の経験と数多くの麻酔記録のデータ解析により作
成される。

この発明の血圧調整方法および装置によると。

患者の血圧を指標として、血圧が正常範囲内で安定する
ように、専門家の経験を取込んだファジィ・ルールにし
たがって麻酔薬濃度が決定されるので、術中における医
師の労力が軽減される。

また、この発明による方法および装置は、若手研修医の
医学教育用としても使用できるのでその応用範囲が広い
。

血圧値は患者の状態に応じて変動するので、瞬間的な測
定値は患者の状態を正しく表わしていないばかりか、そ
れをそのまま用いることは危険てさえある。

この発明によると、患者の血圧値を所定周期でサンプリ
ングし、複数の連続するサンプリング周期にわたるサン
プル値の平均値と標準偏差を求め、平均値を中心として
その両側に標準偏差によって定められる広がりをもつメ
ンバーシップ関数を上記ファジィ推論のための入力血圧
情報としている。患者の血圧を幅をもつファジィ情報と
して把えてファジィ推論を実行しているので、信頼性の
高い制御が可能となる。

患者の血圧は急激に変化する場合もあれば、緩慢な変化
を示す場合もある。この発明では、所定時間前の血圧情
報として第１の所定時間前の血圧情報を採用する第１の
ファジィ・ルールと、所定時間前の血圧情報として第１
の所定時間よりも長い第２の所定時間前の血圧情報を採
用する第２のファジィ・ルールとを設定しておき、測定
された血圧およびその変化の状態に応じて、第１または
第２のファジィ・ルールを選択するようにしでいる。こ
れにより、患者の血圧変化の推移に適した１２制御が達成される。

この発明ではさらに、ファジィ推論により得られる麻酔
薬濃度の和集合に対してデファジネーションを行なって
麻酔薬濃度を決定するとともに、決定された麻酔薬濃度
を中心とする所定範囲に上記和集合か占める割合を表わ
す確信度を算出し、この確信度が所定値以上のときに、
決定された麻酔薬濃度を麻酔器の制御のために用いるよ
うにしている。

このように得られた推論結果を確信度を用いて評価して
いるので、不確定な推論結果を排除し。

適確に推論された結果だけを用いて麻酔薬濃度制御が行
なえる。

異常な血圧変動に対して医師が適切な処置を施すことが
できるように、この発明では測定された血圧が所定の条
件を満たさないときに警報を発生する警報手段をさらに
設けている。

この発明によるファジィ入力方法は、入力信号を所定周
期でサンプリングし、複数の連続するサンプリング周期
にわたるサンプル値の平均値と標準偏差とを求め、上記
平均値を中心としてその両側に上記標準偏差によって定
められる広がりをもつメンバーシップ関数を入力情報と
して設定するものである。

この発明によるファジィ入力装置は、入力信号を所定周
期でサンプリングする手段、複数の連続するサンプリン
グ周期にわたるサンプル値の平均値と標準偏差を算出す
る手段、および上記平均値を中心としてその両側に上記
標準偏差によって定められる広がりをもつメンバーシッ
プ関数を入力情報として設定する手段を備えている。

この発明によると、入力信号の特定の瞬間におけるサン
プリング値をそのまま用いるのではなく、サンプリング
値を加工して得られる値に幅をもたせてファジィ情報と
して入力しているので。

変動しやすい入力信号であってもこれに対して適切なフ
ァジィ推論か可能となる。

この発明によるファジィ制御方法は、入力信号とあらか
じめ設定されたファジィ・ルールに基づいて所定のファ
ジィ推論演算を行なった結果得ら　３４れる出力量のファジィ和集合についてデファジネーショ
ン処理を行なって確定出力値を得るとともに、上記確定
出力値を中心とする所定範囲内に上記ファジィ和集合が
占める割合を表わす確信度を算出し、算出された確信度
が所定値以上のときに上記確定出力値を制御信号として
用いるものである。

この発明によるファジィ制御装置は、入力信号とあらか
じめ設定されたファジィ・ルールに基づいて所定のファ
ジィ推論演算を行なった結果得られる出力量のファジィ
和集合についてデファジネーション処理を行なって確定
出力値を得る手段、上記確定出力値を中心とする所定範
囲内に上記ファジィ和集合が占める割合を表わす確信度
を算出する手段、および算出された確信度が所定値以上
かどうかを判定し、所定値以上のときに上記確定出力値
を制御信号として出力する手段を備えている。

この発明によると、ファジィ推論により得られた結果を
常に制御に使用するのではなく、確信度という尺度を用
いてそれを評価し、不確かな推論結果を排除して確かと
思われる推論結果のみを用いて制御が行なわれるので、
信頼性の高い制御が可能となる。

実施例の詳細な説明（１）システム全体構成第１図は術中における麻酔された患者のファジィ血圧調
整装置の全体構成を示している。

動脈血圧の測定は、撓骨動脈にヘパリン溶液を入れたプ
ラスチック・カテーテル（留置針またはカニーレ）１７
を留置し、そこから得られる圧力をひずみ計度換器１６
で電気信号に変換して得られる。変換器１６の出力信号
は増幅器１５で増幅されたのち、ＡＤコンバータ１４で
ディジタル・データに変換されコントローラ１０に入力
する。必要ならば、増幅器１５とＡＤコンバータ１４と
の間にオシロスコープや血圧計（血圧表示を含む）を接
続し。

測定した血圧波形を表示する。

コントローラ１０は、たとえば、いわゆるパーソナル・
コンピュータで構成され、キーボード１２と］　５］　６ＣＲＴ表示装置１３が接続される。コントローラ１０は
、後に詳述するように、入力する測定血圧情報に基づい
てファジィ推論を行ない、患者の血圧を所定範囲に安定
に維持するための最適な麻酔薬濃度を決定し、この濃度
を表わす信号を出力する。

キーボード１２は患者のＩＤ番号１氏名１年齢等のデー
タを入力するために用いられる。ＣＲＴ表示装置１３に
は入出力の状態、ファジィ推論過程などが表示される。

たとえば２表示画面の上半面左側には血圧値の時々刻々
の変化がグラフ表示され下半面の左側には患者のＩＤ番
号１氏名１年齢等の入力データおよび３０秒ごとの血圧
値（収縮期血圧の平均値）が前回の血圧値とともに表示
される。また上半面の右側には、麻酔薬濃度の決定過程
を示すために、出力メンバーシップ関数の和集合がグラ
フ表示され、その下にファジィ推論による決定濃度が数
値で表示される。

麻酔器（気化器）１１は、エンフルレン等の吸入麻酔薬
を患者に供給するもので、コントローラ１０から出力さ
れる麻酔薬濃度を表わす制御信号によって制御される。

たとえば、麻酔器１１において、麻酔薬、０２．ＮＯ２
容器のバルブの開度が制御信号によって制御され、患者
に投与される麻酔薬濃度が調整される。

吸入麻酔薬による全身麻酔時は麻酔薬の投与量に応じ血
圧、脈拍数、呼吸、脳波、瞳孔などに特徴的な変化が見
られる。これらを総合的に評価し、麻酔深度と称される
。麻酔深度は手術による痛み刺激にも左右される。一般
に麻酔深度が深くなれば、生体の反応は抑制された状態
となる。血圧は浅麻酔時は適度な値に維持されるが、麻
酔深度が増すにつれて低下する。脈拍数はむしろ循環血
液量に左右されやすく、一部の麻酔薬を除いては麻酔深
度の目安となりにくい。今日の手術では筋弛緩薬を必要
とするため、呼吸状態の把握ができない。脳波も電気メ
スなどの電気的障害でモニタすることは少ない。したが
って、今日の麻酔管理では血圧の変動を指標に麻酔薬の
投与量を経験的に加減し麻酔を行なっている。

手術時の麻酔管理は麻酔薬を用い、生体の痛み７８刺激に対する過度な反応を抑制し１手術侵襲時のも生体
の恒常性を保つことにある。一般に極度な疼痛刺激は血
圧上昇をもたらし、脳内出血、心筋梗塞などを引き起こ
す危険がある。一方、麻酔薬は心筋収縮を抑制し、血圧
を低下させ、極度な低血圧は全身臓器の虚血をもたらす
。したがって。

手術時の麻酔管理では手術の対象となる臓器たけでなく
、全身臓器の恒常性を維持するためのきめ細かい管理か
求められる。

今日の全身麻酔では強力な吸入麻酔薬（へロセン　エン
フルレン等）を正確な気化器により低能度で使用するた
め、麻酔の導入、覚醒が早いが、一方、常に血圧の低下
に注意する必要かある。血圧は麻酔深度と平行しないが
、深麻酔になれば　血圧の低下の度合いは大きくなる。

したがって２手術侵襲による痛み刺激に対して麻酔深度
が不十分であれば、痛みにより血圧は上昇し。

一方、麻酔深度が深すぎれば当然血圧は低下する。これ
らが相殺する状態がすなわち適度な麻酔深度ということ
になる。

しかし１手術による痛みは瞬時に始まり、また１手術中
の痛みは臓器により異なり一定しない。一方、麻酔薬の
体内での濃度は吸入濃度を変化させても、緩除に変化し
、痛みの瞬間的な変化に対応できない。したがって、適
度な麻酔深度を得るために医師の経験的な判断で麻酔か
行なわれているが、かならずしも完全ではない。ここに
示されているファジィ血圧調整装置は、吸入麻酔薬によ
る全身麻酔を、血圧を指標としてファジィ推論により制
御するものである。

（２）血圧入力データこのファジィ血圧調整装置では、基本的な処理サイクル
は３０秒である。第２図に示すように、この３０秒１サ
イクルの前半２０秒間が血圧サンプリング周期１後半１
０秒間が血圧演算およびファジィ推論演算処理周期に設
定されている。もっとも、血圧サンプリングと演算処理
とを並行して行なうようにしてもよい。

患者の麻酔時の血圧は時々刻々変動し、正常の人間では
１分間に６０から８０回くらい、血圧ピーク９値（収縮期血圧）が発生する。第３図に示すように、２
０秒間の血圧サンプリング周期を５つの区間に分け、４
秒の各区間において収縮期血圧の最大値Ｐ　　、Ｐ　　
、Ｐ　　、Ｐ　　、Ｐ　　がサンプリング２３４５される。これらの最大値を４秒間での収縮期血圧（以下
、単にサンプリング血圧と呼ぶ）とする。

これらのサンプリング血圧Ｐ、（ｊ＝１〜５）の平均値
Ｐおよび標準偏差ＳＤが１次式にしたかって、血圧演算
処理周期で演算される。

一般に、標準偏差ＳＤを求めるときに、サンプル数ｎが
少ないときには（ｎ−１）で割ることにより不偏分散と
なるので、第（２）式では係数が（１／４）となってい
る。

上記の演算処理が２秒でできるときには、血圧サンプル
周期を２８秒とし、７回のサンプリングを行なって次式
により平均値Ｐと標準偏差ＳＤを求めることができる。

　０Ｐ　＝　（Ｌ／７）ΣＰ、　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　°、（３）」−ＩＪＳＤ＝　［（１／６）交（ｐ、−ｐ）２忌　　　　　、
（４）ｊ−＋　　　　Ｊ血圧値はしばしば変動し、これを測定時点での瞬間的な
値で代表させるのは妥当ではなく、また血圧コントロー
ルのためには危険でさえある。そこで、上述のようにし
て得られた平均値Ｐと標準偏差ＳＤとを用いて１次のよ
うに血圧をファジィ化する。すなわち、第４図に示すよ
うに、平均値Ｐのグレードを１．Ｐ＋ｋＳＤ　（ｋは１
以下の値で、たとえば０．５　、１．０のように設定で
きる）のグレードをＯとする二等辺三角形状のメンバシ
ップ関数により血圧を表わす。これにより、測定血圧は
幅をもったファジィ情報として把えられ２次の推論処理
の精度をより高いものとすることができる。

たとえば、第５図に示す血圧波形においてＡで示すピー
クは異常値（アーティファクト）であり、除外するのが
好ましい。しかしながら、たとえサンプリングされたと
しても、これによりその１２周辺の平均値Ｐも高くなるか、標準偏差ＳＤも大きな値
を示すために、このような異常値は修正緩和される。

コントローラ１０内のメモリにはデータ・エリアかあり
、第６図に示すように測定、演算された平均値Ｐと標準
偏差ＳＤとが記憶される。今回ブタは、今回の処理サイ
クル（３０秒）で得られた平均値Ｐと標準偏差ＳＤであ
る。前回データは３０秒前の血圧処理サイクルで得られ
た平均値Ｐと標準偏差ＳＤである。同じように、６０秒
前、９０秒前。

１２０秒前、１５０秒前および１８０秒（３分）前のデ
ータか２回前、３回前、４回前、５回前および６回前デ
ータとしてそれぞれ記憶される。

（３）メンバーシップ関数ファジィ推論のための入力は収縮期血圧（以下、単に血
圧という）（これは上述のようにファジィ情報として与
えられる）、出力は麻酔薬濃度である。血圧入力のメン
バーシップ関数の一例が第７図に、麻酔薬濃度出力のメ
ンバーシップ関数の一例が第８図にそれぞれ示されてい
る。

第７図において血圧が７０〜２００　ｍｍ１１ｇの範囲
に７種類のメンバーシップ関数ｍｆｌ〜ｍｒ７が用意さ
れている。血圧か７０ｎ＋＋ｎＨｇ以下および２００　
ｍｍ１ｇ以上では警報が発せられ（厳密には後述する）
、血圧調整制御は行なわれない。

第８図において、麻酔薬濃度が０〜３．５％の範囲に７
種類のメンバーシップ関数ＭＦＩ〜ＭＦ７が用意されて
いる。ここに示す麻酔薬濃度は麻酔薬ハローセンまたは
エンフルレンに適用され、他の麻酔薬、たとえばイソフ
ルレンの場合には横軸の濃度が若干ずれる。

（４）　３０秒ルールと３分ルールファジィ推論は。

「過去（所定時間前）の血圧がｍｆ３でかつ現在の血圧
かｍｆ４ならば、麻酔薬濃度をＭＦ３にせよ」という形の、いわゆるＩ　ｒ、　ｔｈｅｎルールを用い
て実行される。

ここで現在の血圧とはファジィ−推論処理を実行する直
前に測定された血圧を指すのは当然である　３４か、過去の血圧としてどの時点のデータを用いるのかに
よって３０秒ルールと３分ルールとに分けられる。３０
秒ルールは急激な血圧変化に対処するもので、現在の血
圧（今回データ）と３０秒前の血圧（前回データ）とを
用いる。３分ルールは比較的ゆっくりとした血圧変化に
対処するもので、現在の血圧（今回データ）と１８０秒
（３分）前の血圧（６回前データ）とを用いる。

３０秒ルールが適用される条件があらかじめ定まってお
り　この適用条件が満たされたときに３０秒ルールに基
づくファジィ推論が実行され、その推論により得られた
麻酔薬濃度が出力される。

３０秒ルールの適用条件が満たされるかとうかの判定は
３０秒（１サイクル）ごとに行なわれる。３０秒ルール
の適用条件が６回連続して満たされないときに３分ルー
ルに基づくファジィ推論が実行され、その推論により得
られた麻酔薬濃度が出力される。

３０秒ルールの適用条件が満たされず、しかもまだ６回
連続して満たされない状態に至っていないときには、フ
ァジィ推論は実行されず、最後に出力された麻酔薬濃度
（前回実行されたファジィ推論結果）がそのまま維持さ
れる。

３０秒ルールの適用条件は、今回、前回（３０秒前）お
よび前々回（６０秒前）の血圧値（平均値Ｐ）の変化パ
ターンに依存する。概論的に述べると、血圧が比較的高
い範囲にあり（たとえば１５０ｗＨｇ以上、　１６０　
＋ｎ＋ｎＨｇ以上としてもよい）かつ下降しないとき（
上昇しているかまたは不変のとき）には急いで血圧を下
げる必要があるので、血圧か比較的低い範囲にあり（た
とえば１．００　ｍｍＨｇ以下）かつ上昇しないとき（
下降しているかまたは不変のとき）には急いで血圧を上
げる必要があるので、そして血圧が中間の範囲（たとえ
ば１００　ｍｍＨｇから１５０　ｍｍｔ（ｇ）にあるが
、上昇または下降しはじめたときには変、化が起こりは
じめたのであるから、それぞれ３０秒ルールが適用され
る。

より厳密にいうと２次の５つの条件のいずれかに該当し
たときに３０秒ルールが適用される。

１）前々回の血圧値（平均値Ｐ）が１５０　＋ｎｍ１１
ｇｎ１１１ｇ以上で、かつ前回不変であるか上昇したとき２）前々回の血
圧値が１５０　ｍｍ１ｇ以上で、かつ前回および今回連
続して下降しないとき（不変または上昇したとき）３）前々回の血圧値が１３０〜］、５０　ｍｍＨｇの範
囲にあり２今回上昇したとき４）前々回の血圧値が１１０〜１．３０　ｎ＋ｍｔ（ｇ
の範囲にあり、前回および今回の２回とも上昇したとき
または２回とも下降したとき５）前々回の血圧値が９０〜１１０ｍｍ１１ｇの範囲に
あり、今回下降したとき、または前回下降し今回不変の
とき第９図はルール・マツプの一例を示している。

このルール・マツプは３０秒ルールと３分ルールの両方
に適用される。上述のように３０秒ルールと３分ルール
の違いは過去のデータとして３０秒前のデータを用いる
か、３分前のデータを用いるかという点にある。横軸は
現在の血圧入力に対するメンバーシップ関数、縦軸は過
去の血圧入力に対するメンバーシップ関数であり、これ
らはルールの前件部を表わす。横軸と縦軸の交点に位置
する欄に後件部である麻酔薬濃度のメンバーシップ関数
が示されている。この欄内の（）で示す数値（０，０，
５、１，０等）はメンバーシップ関数の中心に相当する
麻酔薬濃度（％）である。このルル・マツプは、上述し
たようなＩＩ’、ｔｈｅｎルールを２８個表現している
。空欄は後述するように警報か発せられる領域である。

このルールは、実際に行なわれてきた手術における麻酔
記録６００枚をデータ解析し、麻酔専門医からの臨床的
検討も加えて作成されたものである。

（５）警報処理麻酔時における血圧の異常逸脱が生じたときにはこのフ
ァジィ血圧調整装置では対処しきれないので、医師等に
よる緊急の処置が必要である。次のような場合に警報が
発生する。

１）得られた平均値Ｐと標準偏差ＳＤとが。

Ｐ−３Ｄ≦８０またはＰ十ＳＤ≧２００となったとき。

　７８２）」二記以外の場合でも、現在の平均値Ｐ　と過去の
平均値Ｐｂが第１Ｏ図にハツチングＡｒで示す範囲に入
ったとき。

過去の平均値Ｐ、としては、３０秒前および３分前の値
の両方が用いられる。すなわち、現在の平で示す範囲内
にあれば警報が発生し、現在の平均す範囲内にあっても
警報が生じる。

この警報処理は新たな平均値Ｐが得られたとき、すなわ
ち３０秒ごとに実行される。

（６）ファジィ推論３０秒ルールにしたがうファジィ推論も３分ルルにした
がうファジィ推論も同じであるので、ここではこれらを
−括して説明する。

ファジィ推論は次の手順で行なわれる。

１）血圧値のウェイト計算上述のように測定血圧値はファジィ情報として与えられ
、二等辺三角形状のメンバーシップ関数として表現され
る。この測定血圧値（現在および過去の）を表わすメン
バーシップ関数（ファジィ集合）と第７図に示す血圧メ
ンバーシップ関数ｍｆ’ｌ　〜ｍｒ７のそれぞれとのＭ
ＩＮ−ＭＡＸ演算が行なわれ、各メンバーシップ関数ｍ
ｆ’ｌ〜ｍｆ７に対する測定血圧値のウェイトが算出さ
れる。

−例として、過去（３０秒ルールの場合には３０秒前、
３分ルールの場合には３分前）の測定血圧値の平均値Ｐ
　　＝１５０．標準偏差５Ｄ５＝５とすると、この測定
血圧値は第１１図に鎖線ｍｆｂで示されるメンバーシッ
プ関数で表わされる（ただしに＝１）。メンバーシップ
関数ｍｒ４とｍｆｂとのＭＩＮＭＡＸ演算結果は０．７
となる。同じようにメンバーシップ関数ｍｆ５とｍｆｂ
とのＭＩＮ−ＭＡＸ演算結果も０．７である。他のメン
バーシップ関数ｍｆｌ　−ｍｆ’３　、　　ｍｆ６　、
　　ｍｆ７とｍｆｂとのＭＩＮＭＡＸ演算結果はそれぞ
れ０である。この演算結果が第１２ａ図に示されている
。

また、現在の測定血圧値の平均値Ｐ　　＝１．６５゜５
Ｄ＝ＩＯとすると、この測定血圧値は第１１図に鎖線ｍ
ｒ　　で示されるメンバーシップ関数で表わさ２　つ０れる（　ｋ　−、＋−）。メンバーンツブ関数ｍｆ４と
ｍ　ｆ　ａとのＭＩＮ−ＭＡＸ演算結果は０．１７．　
ｍｆ５とｍ　ｒ　ａとの同演算結果は０．８３．　ｍｆ
６とｍｆ　　との同演算結果は０．５となる。その他の
メンバーシップ関数についてはＯである。これらの演算
結果か第１．２ｂ図に示されている。

２）ウェイトのＭＩＮ演算これらのウェイト演算結果を第９図に示すルール・マツ
プ上にまとめると第１２ｃ図に示すようになる。麻酔薬
濃度に関する出力メンバーシップ関数ＭＦＩ〜ＭＦ７に
作用させるべき値（ウェイト）を決定するために、これ
らの出力メンバシップ関数ＭＦＩ〜ＭＦ７ごとに、ウェ
イト値のＭＩＮ演算（小さい方の値を選択する）が行な
われる。そのＭＩＮ演算結果か必要な部分のみ第１２ｄ
図に示されている。

３）トランケーション処理このようにして、麻酔薬濃度のメンバーシップ関数ＭＦ
Ｉ〜ＭＦ７（この例ではＭＦ３〜ＭＦ　５）に対するウ
ェイトが決定されると　これらのメンバーシップ関数は
これらのウェイトによってトランケート（ＭＩＮ演算）
される。その様子が第１３ａ図から第１３ｆ図に示され
ている。各メンバーシップ関数ＭＦ３〜ＭＦ５がウェイ
トの値で裁断され、ハツチングで示す台形状の部分が残
る。

４）ＭＡＸ演算とデファジネーショントランケートされたメンバーシップ関数ＭＦ３〜ＭＦ５
のＭＡＸ演算（和集合）が行なわれる。

第１４図にハツチングで示す部分がＭＡＸ演算結果を示
す。

続いて麻酔薬濃度を決定するためにデファジネーション
が行なわれる。デファジネーションは、たとえば上記Ｍ
ＡＸ演算結果の重心Ｇを求めることにより達成される。

重心Ｇは一般に次式で表わされる。

この実施例では積分範囲は最小〜最大濃度範囲０〜３．
５である。

１２この例ではＧ　＝　１．７５　（％）となる。

５）確信度上述のようにして最終的に得られた麻酔薬濃度の信頼性
の程度を示すものが確信度Ｃである。確信度Ｃは重心Ｇ
±α（αは任意の値）の区間で上記ＭＡＸ演算結果（メ
ンバーシップ関数の和集合）が占める割合（和集合の重
心付近に占める割合）であり、一般に次式で表わされる
。

この確信度Ｃは和集合の山のひろがりの程度を示す。一
般に和集合が広く分布していれば確信度は小さく、和集
合が重心の近くに集まっていれば確信度は大きい。

」二・記の例の場合、α＝０．５にとると、確信度Ｃ＝
　０．７２　（７２％）である。第１５図に二重のハツ
チングで示す範囲がＧ±０５の範囲であり、二重のハツ
チングで示す面積が通常のハツチングで示す全体の面積
に占める割合か７２％ということになる。

（７）全体の処理の流れ第１６図はコントローラー０内のコンピュータによる処
理の流れを示すものである。

患者のＩＤ番号等のデータがキーボード１２から入力さ
れ、血圧調整処理か開始される（ステップ２１）。

上述のように２０秒間の血圧サンプリング周期において
サンプリング血圧Ｐ１〜Ｐ５が取込まれる（ステップ２
２）。

次に、１０秒間の演算処理周期で以下に示すすべての処
理が実行される。まずサンプリング血圧Ｐ　−Ｐ５を用
いて今回の平均値Ｐおよび標準部差ＳＤか算出される（
ステップ２３）。そして、この今回のデータと過去のデ
ータとを用いて上述した警報処理が行なわれ、異常状態
と判定されれば警報が発せられる（ステップ２４．２５
）。

警報を出力すべき異常状態でなければ、第６図に示すメ
モリのデータ・エリアのデータの更新か行なわれる（ス
テップ２５）。ステップ２３で算出されたデータが今回
データとしてストアされ、今回３４データか前回データに、前回データが２回前データにと
いうように順次データ・エリアのデータがシフトされる
。

続いて上述した３０秒ルールの適用条件か満たされてい
るかどうかがチエツクされ（ステップ２０）　、　満た
されていれば、メモリのデータ・エリア内の２回前デー
タから６回前データがクリアされるとともに、カウンタ
ＣＮがクリアされる（ステップ２７）。そして、今回デ
ータと前回データとを用いた３０秒ルールに基づく上述
したファジィ推論、デファジネーション、確信度の計算
が行なわれる（ステップ２８）。得られた確信度か５０
％以上であれば（ステップ２９）、ステップ２８で決定
された麻酔薬濃度が出力されるとともに、ＣＲＴ表示装
置１３にこれらの処理結果が表示される（ステップ３０
）。出力される麻酔薬濃度を表わす信号により麻酔器１
１か制御される。確信度が５０％未満の場合には、前回
の処理時に得られた濃度がそのまま出力され、かつ表示
画面も前回と同じ状態に保たれる（ステップ３４）。ス
テップ２９の判断における確信度の基準は５０％でなく
、他の値でもよい。

ステップ２６において、３０秒ルールの適用条件か満た
されない場合には、メモリのデータ・エリアのデータか
そのまま保持され、かつカウンタＣＮが１インクレメン
トされる（ステップ３１）。カウンタＣＮの値が６に達
していなければ、ファジィ推論処理は行なわれず、前回
の処理で得られた麻酔薬濃度が出力されかつ表示画面は
変更されない（ステップ３４）。

カウンタＣＮの値が６となると、今回データと３分前の
データ（６回前データ）とを用いた３分ルールに基づく
ファジィ推論、デファジネーション、確信度計算の処理
が行なわれる（ステップ３３）。この場合にも得られた
確信度がチエツクされ、それが５０％以上であれば、新
たに得られた麻酔薬濃度が出力されるが（ステップ２９
．３０）　、確信度か５０％未満の場合には前回の濃度
に保たれる（ステップ３４）。

【図面の簡単な説明】

第１図はファジィ血圧調整システム全体の構成５６を示すものである。第２図は処理サイクルを示す図である。第３図は血圧サンプリング周期における動作を示す波形
図である。第４図は７Ｉｌｌｌ定血圧をファジィ化する様子を示す
グラフである。第５図は血圧値の変動の様子を示すグラフである。第６図はメモリのデータ・エリアを示す図である。第７図は入力血圧メンバーシップ関数を示すグラフであ
る。第８図は出力麻酔薬濃度メンバーシップ関数を示すグラ
フである。第９図はルール・マツプを示す図である。第１０図は警報範囲を示す図である。第１１図はＭＴＮ−ＭＡＸ演算処理を示す説明図である
。第１２ａ図から第１２ｄ図はウェイトを決定する処理を
説明するための図である。第１３ａ図から第１３ｆ図はトランケート処理を説明す
るためのグラフである。第１４図は重心を求める様子を示すグラフである。第１５図は確信度を求める様子を示すグラフである。第１６図は全体的な処理の流れを示すフロチャートであ
る。１０・・・コントローラ。１１・・・麻酔器（気化器）。１７・・・カテーテル。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）患者の血圧を一定時間ごとに測定し、測定により
得られた現在の血圧情報と所定時間前の血圧情報とを入
力とし、現在の血圧情報および所定時間前の血圧情報を
前件部、麻酔薬濃度を後件部とするファジィ・ルールに
したがって、患者の血圧を所定範囲内に安定に保つため
の麻酔薬濃度を決定するファジィ推論を行ない、患者に供給される麻酔薬の濃度が、ファジィ推論により
決定された麻酔薬濃度になるように麻酔器を制御する、ファジィ血圧調整方法。
（２）患者の血圧値を所定周期でサンプリングし、複数
の連続するサンプリング周期にわたるサンプル値の平均
値と標準偏差を求め、平均値を中心としてその両側に標
準偏差によって定められる広がりをもつメンバーシップ
関数を上記ファジィ推論のための入力血圧情報とする、
請求項（１）に記載のファジィ血圧調整方法。
（３）所定時間前の血圧情報として第１の所定時間前の
血圧情報を採用する第１のファジィ・ルールと、所定時
間前の血圧情報として第１の所定時間よりも長い第２の
所定時間前の血圧情報を採用する第２のファジィ・ルー
ルとを設定しておき、測定された血圧およびその変化の
状態に応じて、第１または第２のファジィ・ルールを選
択する、請求項（１）に記載のファジィ血圧調整方法。
（４）ファジィ推論により得られる麻酔薬濃度の和集合
に対してデファジネーションを行なって麻酔薬濃度を決
定するとともに、決定された麻酔薬濃度を中心とする所
定範囲に上記和集合が占める割合を表わす確信度を算出
し、この確信度が所定値以上のときに、決定された麻酔
薬濃度を麻酔器の制御のために用いる、請求項（１）に
記載のファジィ血圧調整方法。
（５）患者に麻酔薬を供給する麻酔手段、患者の血圧を測定する血圧測定手段、ならびに血圧測定手段から得られた現在の血圧情報と所定時間前
の血圧情報とを入力とし、現在の血圧情報および所定時
間前の血圧情報を前件部、麻酔薬濃度を後件部とするフ
ァジィ・ルールにしたがって、患者の血圧を所定範囲に
安定に保つための麻酔薬濃度を決定するファジィ推論手
段、を備え、患者に与えられる麻酔薬の濃度が上記ファジィ
推論手段によって決定された麻酔薬濃度になるように上
記麻酔手段が制御されるファジィ血圧調整装置。
（６）上記血圧測定手段が、患者の血圧値を所定周期で
サンプリングする手段と、複数の連続するサンプリング
周期にわたるサンプル値の平均値と標準偏差を算出する
手段と、この平均値を中心としてその両側に標準偏差に
よって定められる広がりをもつメンバーシップ関数を上
記ファジィ推論のための入力血圧情報として設定する手
段とを備えた、請求項（５）に記載のファジィ血圧調整
装置。
（７）上記ファジィ推論手段が、所定時間前の血圧情報
として第１の所定時間前の血圧情報を採用する第１モー
ド推論部と、所定時間前の血圧情報として第１の所定時
間よりも長い第２の所定時間前の血圧情報を採用する第
２モード推論部と、測定された血圧およびその変化の状
態に応じて、第１または第２モード推論部を選択的に起
動するモード制御手段とを備えている請求項（５）に記
載のファジィ血圧調整装置。
（８）上記ファジィ推論手段がファジィ推論により得ら
れる麻酔薬濃度の和集合に対してデファジネーションを
行なって麻酔薬濃度を決定する手段を有し、決定された麻酔薬濃度を中心とする所定範囲に上記和集
合が占める割合を表わす確信度を算出する手段と、この確信度が所定値以上かどうかを判定する手段と、確信度が所定値以上のときに決定された麻酔薬濃度を麻
酔手段に与える制御手段、をさらに備えた請求項（５）に記載のファジィ血圧調整
装置。
（９）測定された血圧が所定の条件を満たさないときに
警報を発生する警報手段をさらに備えた請求項（５）に
記載のファジィ血圧調整装置。
（１０）入力信号を所定周期でサンプリングし、複数の
連続するサンプリング周期にわたるサンプル値の平均値
と標準偏差とを求め、上記平均値を中心としてその両側に上記標準偏差によっ
て定められる広がりをもつメンバーシップ関数を入力情
報として設定する、ファジィ入力方法。
（１１）入力信号とあらかじめ設定されたファジィ・ル
ールに基づいて所定のファジィ推論演算を行なった結果
得られる出力量のファジィ和集合についてデファジネー
ション処理を行なって確定出力値を得るとともに、上記確定出力値を中心とする所定範囲内に上記ファジィ
和集合が占める割合を表わす確信度を算出し、算出された確信度が所定値以上のときに上記確定出力値
を制御信号として用いる、ファジィ制御方法。
（１２）入力信号を所定周期でサンプリングする手段、複数の連続するサンプリング周期にわたるサンプル値の
平均値と標準偏差を算出する手段、および上記平均値を中心としてその両側に上記標準偏差によっ
て定められる広がりをもつメンバーシップ関数を入力情
報として設定する手段、を備えたファジィ入力装置。
（１３）入力信号とあらかじめ設定されたファジィ・ル
ールに基づいて所定のファジィ推論演算を行なった結果
得られる出力量のファジィ和集合についてデファジネー
ション処理を行なって確定出力値を得る手段、上記確定出力値を中心とする所定範囲内に上記ファジィ
和集合が占める割合を表わす確信度を算出する手段、お
よび算出された確信度が所定値以上かどうかを判定し、所定
値以上のときに上記確定出力値を制御信号として出力す
る手段、を備えたファジィ制御装置。