CN112773986A - 呼吸用气体供给装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

【课题】在对应于呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置中，减少因吸气的持续未检测或外部干扰等引起的误检测的影响而引起的吸气相开始的检测错误。【解决方案】具备压力传感器和控制部，控制部将根据压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于吸气判定阈值的点判断为吸气检测点，开始呼吸用气体的供给，并基于吸气检测周期的变化而迅速地判定吸气的未检测及误检测的发生，自动地最优化对应于使用者当前的呼吸模式的吸气检测的判定条件。

Description

呼吸用气体供给装置及其控制方法
技术领域
本发明关于呼吸同步式呼吸用气体供给装置及其控制方法，该呼吸同步式呼吸用气体供给装置对应于使用者的呼吸循环而供给浓缩氧气等呼吸用气体。
背景技术
作为哮喘、肺气肿和慢性支气管炎等呼吸系统疾病的治疗方法，会进行使患者吸入高浓度的氧气气体来补充不足的氧气的氧气吸入疗法。在家氧气吸入疗法是指：患者即使用者遵从医生的处方，操作氧气浓缩装置或氧气瓶等呼吸用气体供给装置，在自家进行氧气吸入疗法。最近，还开发了用电池驱动的便携式氧气浓缩装置等，呼吸用气体供给装置的用途正在扩大。
关于便携式呼吸用气体供给装置，为了能够实现装置的小型轻量化和长时间的运转，多为具备按需调节功能的呼吸同步式的装置（专利文献1、2）。按需调节功能是指：用压力传感器等检测使用者开始吸气，与呼吸循环同步地仅在吸气相供给氧气气体等呼吸用气体，而在呼气相使供给停止。不是连续地供给呼吸用气体，而是对应于使用者的呼吸循环脉冲式地供给，从而谋求呼吸用气体的节省、消耗电力的削减。
对于用按需调节功能检测开始吸气的方案，已经设计了在向套管供给气体的气体供给路径中设置压力传感器来检测出伴随开始吸气的压力变化的方法等，例如有在用压力传感器检测出的压力值低于预先确定的压力值阈值的情况下、或者从呼气相向吸气相侧的压力值的时间变化率（压力梯度）超过预先确定的压力梯度阈值的情况下，判断为开始吸气的方法等。在专利文献3中，针对按需调节功能进行了记载，该按需调节功能检测因安静、劳作及睡眠这样的活动状态而不同的呼吸相位，与各呼吸循环同步地供给吸入用气体。
此外，还设计了意图与呼吸状态无关地进行稳定的吸气检测的技术。该技术以吸气检测的周期上没有紊乱而成为大致恒定的期间为对象来判定呼吸次数等，在吸气检测数低于某个阈值次数的情况下预计了呼吸浅而未正确地检测到开始吸气的情形，所以放宽开始吸气的判定条件；在吸气检测数超过某个阈值次数的情况下预计了过度地检测到呼吸以外的外部干扰的情形，所以使开始吸气的判定条件更严（专利文献4）。
【先前技术文件】
【专利文献】
【专利文献1】日本特许第2656530号公报；
【专利文献2】日本特开2004-105230号公报；
【专利文献3】WO2018/180848号；
【专利文献4】日本特表2015-531308号公报。
发明内容
【发明要解决的课题】
一般已知如下情形：接受氧气吸入疗法的呼吸系统疾病患者会因切断氧气吸入数秒时间而血氧饱和度降低、容易出现气喘或呼吸困难感这样的症状；在与吸气无关的时间被连续供给呼吸用气体的脉冲而产生不适感。因此，即使采用基于因持续地未检测到吸气而吸气检测的周期成为过长的状态或者因持续地连续检测到外部干扰而吸气检测的周期成为异常短的状态而使吸气判定条件最优化的方法，也会有这样的情况：直到重新开始适当的吸气检测为止需要较长时间，引起使用者的上述呼吸困难感或不适感。
本发明鉴于这样的情形而完成，其目的在于提供一种呼吸用气体供给装置，该呼吸用气体供给装置具备按需调节功能，该按需调节功能中基于吸气检测周期的变化而迅速地判定吸气的未检测及误检测的发生，并自动地最优化为对应于使用者当前的呼吸模式的吸气检测的判定条件。
【用于解决课题的方案】
本发明包含以下的方式（1）~（24）。
（1）本发明的第一呼吸用气体供给装置，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述呼吸用气体供给装置具备：
测定气体供给路径的压力的压力传感器；和
从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值的控制部，
所述控制部将根据所述压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于选择的吸气判定阈值的点判断为吸气检测点，并且根据所述吸气检测点供给所述呼吸用气体一定时间，
所述控制部在(最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)÷(最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)的值大于X%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，
所述控制部在(最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)÷(最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)的值低于Y%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
（2）在（1）的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述n1次为2次以上。
（3）在（1）的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述n2次为3次以上。
（4）在（1）~（3）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述X%是大于600%且小于1000%的值。
（5）在（1）~（4）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述Y%是大于10%且小于17%的值。
（6）在（1）~（5）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，在选择了所述既定的多个吸气判定阈值中最大的吸气判定阈值时，在（最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）的值大于X%的情况下，所述控制部将所述呼吸用气体的供给切换为一定时间的连续供给或一定周期的脉冲供给。
（7）本发明的第二呼吸用气体供给装置，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述呼吸用气体供给装置具备：
测定气体供给路径的压力的压力传感器；和
从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值的控制部，
所述控制部将根据所述压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于选择的吸气判定阈值的点判断为吸气检测点，并且根据所述吸气检测点供给所述呼吸用气体一定时间，
所述控制部在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第一时间长的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，
所述控制部在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第二时间短的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
（8）在（7）的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述n3次为2次以上。
（9）在（7）或（8）的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述第一时间是比所述n3×7.5秒长的时间。
（10）在（7）~（9）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述第二时间是低于所述n3×1.2秒的时间。
（11）在（7）~（10）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，在选择了所述既定的多个吸气判定阈值中最大的吸气判定阈值时，在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第一时间长的情况下，所述控制部将所述呼吸用气体的供给切换为一定时间的连续供给或一定周期的脉冲供给。
（12）在（1）~（11）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述压力数据的值是压力值或压力梯度值。
（13）在（1）~（12）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述吸气判定阈值是压力阈值或压力梯度阈值。
（14）在（1）~（13）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，作为所述吸气判定阈值，至少包含第一压力梯度阈值和大于第一压力梯度阈值的第二压力梯度阈值，
所述第一压力梯度阈值为-4.0Pa/20ms以上且-1.0Pa/20ms以下，
所述第二压力梯度阈值为-0.8Pa/20ms以上且-0.1Pa/20ms以下。
（15）在（1）~（13）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，作为所述吸气判定阈值，至少包含第一压力阈值和大于第一压力阈值的第二压力阈值，
所述第一压力阈值为-10.0Pa以上且-5.0Pa以下，
所述第二压力阈值为-3.0Pa以上且-1.0Pa以下。
（16）本发明的第三呼吸用气体供给装置，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述呼吸用气体供给装置具备：
测定气体供给路径的压力的压力传感器；和
从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值的控制部，
所述控制部将根据所述压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得比选择的吸气判定阈值小的点判断为吸气检测点，并且根据所述吸气检测点供给所述呼吸用气体一定时间，
基于最近7.5秒期间的压力值的最小值，切换吸气判定阈值。
（17）在（16）的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，
所述控制部在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值大于第一压力判定阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，
所述控制部在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值小于第二压力判定阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为小于所述选择的吸气判定阈值的吸气判定阈值。
（18）在（16）或（17）的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述第一压力判定阈值为-10Pa以上且-5Pa以下，所述第二压力判定阈值为-100Pa以上且-50Pa以下。
（19）在（1）~（18）中任一项的呼吸用气体供给装置中，其特征在于，所述呼吸用气体是浓缩氧气，所述呼吸用气体供给装置是氧气浓缩装置。
（20）本发明的第一呼吸用气体供给装置的控制方法，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，具有：
吸气判定阈值选择步骤，从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值；
吸气检测点检出步骤，检测出根据检测所述呼吸循环的压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于在所述吸气判定阈值选择步骤中选择的吸气判定阈值的吸气检测点；和
吸气判定阈值切换步骤，基于最近n1次的所述吸气检测点之间的时间间隔，将所述一个吸气判定阈值切换为所述多个吸气判定阈值中的任一个，
在所述吸气判定阈值切换步骤中，在（最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）的值大于X%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，在（最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）的值低于Y%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
（21）本发明的第二呼吸用气体供给装置的控制方法，是对应于使用者的呼吸循环供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，具有：
吸气判定阈值选择步骤，从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值；
吸气检测点检出步骤，检测出根据检测所述呼吸循环的压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于在所述吸气判定阈值选择步骤中选择的吸气判定阈值的吸气检测点；和
吸气判定阈值切换步骤，基于最近n3次的所述吸气检测点之间的时间间隔，将所述一个吸气判定阈值切换为所述多个吸气判定阈值中的任一个，
在所述吸气判定阈值切换步骤中，在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第一时间长的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第二时间短的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
（22）本发明的第三呼吸用气体供给装置的控制方法，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，具有：
吸气判定阈值选择步骤，从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值；
吸气检测点检出步骤，检测出根据检测所述呼吸循环的压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于在所述吸气判定阈值选择步骤中选择的吸气判定阈值的吸气检测点；和
吸气判定阈值切换步骤，基于最近7.5秒期间的压力值的最小值，将所述一个吸气判定阈值切换为所述多个吸气判定阈值中的任一个。
（23）在（22）的呼吸用气体供给装置的控制方法中，其特征在于，在所述吸气判定阈值切换步骤中，在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值大于第一压力判定阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值小于第二压力阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
（24）在（20）~（23）中的任一项的呼吸用气体供给装置的控制方法中，其特征在于，还具有若在所述吸气检测点检出步骤中检测出吸气检测点，则脉冲供给所述呼吸用气体一定时间的步骤。
【本发明的效果】
根据本发明，能够提供一种呼吸用气体供给装置，该呼吸用气体供给装置具备按需调节功能，该按需调节功能中正确地检测呼吸相位，基于吸气检测周期的变化而迅速地判定吸气的未检测及误检测的发生，并自动地最优化为对应于使用者当前的呼吸模式的吸气检测的判定条件。
附图说明
【图1】是示出与呼吸用气体供给装置的按需调节功能相关联的主要结构的图。
【图2】是基于吸气检测点之间的时间间隔的最新值和最近多次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值数据来切换吸气判定阈值的流程图。
【图3】是基于最近7.5秒期间的压力值的最小值来切换吸气判定阈值的流程图。
【图4】是包含手动切换的吸气判定阈值切换的流程图。
【图5】是包含切换到呼吸用气体的自动连续供给的吸气判定阈值切换的流程图。
【图6】是包含切换到呼吸用气体的自动脉冲供给的吸气判定阈值切换的流程图。
【图7】是示意性地示出以清醒时的呼吸模式和睡眠时的呼吸模式为对象并使用压力梯度阈值来判定吸气的情形的图。
【图8】是示意性地示出以清醒时的呼吸模式和睡眠时的呼吸模式为对象并使用压力阈值来判定吸气的情形的图。
具体实施方式
以下，针对本发明的一个实施方式，边参照附图边详细地说明。
图7是示意性地示出人清醒时的呼吸模式和睡眠时的呼吸模式的图。通常，睡眠时的呼吸变浅，所以睡眠时的呼吸模式（图7（b））与清醒时的呼吸模式（图7（a））相比压力振幅小，从呼气相向吸气相侧的0Pa处的压力梯度也小。在本发明中，压力梯度值是使用根据压力传感器的信号计算出的压力值、作为（当前的压力值）-（20ms前的压力值）计算出的值。此外，在本发明中，有时将根据压力传感器的信号计算出的压力值及压力梯度值统称为压力数据。此外，如根据图7及图8所能够理解那样，从呼吸模式的呼气相向吸气相侧的压力梯度值及吸气相的压力值总是在零以下。
例如，关于图7的呼吸模式，将压力梯度阈值（以下，有时也称为“阈值A”）设定为-2.0Pa/20ms，将用压力传感器测定的压力梯度值变得小于阈值A的点（作为斜率而言变大的点）作为吸气检测点G，将该吸气检测点G判断为吸气相的开始。在清醒时的呼吸模式即图7（a）中，在刚刚从呼气相转移到吸气相之后，压力梯度值成为-4.0Pa/20ms的最大梯度，变得小于阈值A，因此能够检测吸气相的开始而作为吸气检测点G。
另一方面，在睡眠时的呼吸模式即图7（b）中，与清醒时相比呼吸浅且缓慢，所以即使是最大梯度的压力梯度值的-1.0Pa/20ms，成为小于阈值A的情况也较少（作为斜率而言变大的情况较少）。因此，未检测出吸气检测点G，容易成为吸气相开始的检测错误。此时，例如如果将阈值A重新设定为-0.2Pa/20ms，则灵敏度提高，即使最大梯度的压力梯度值为-1.0Pa/20ms，也能够检测出吸气检测点G。但是，如果在清醒时设定与睡眠时相配合的阈值A，则灵敏度过高，甚至会将因呼吸用气体供给装置的携带中产生的振动或微小的身体运动等而产生的压力传感器的噪音都检测为由呼吸引起的压力变化，经常发生吸气检测点G的误检测。
实施方式的呼吸同步式呼吸用气体供给装置存储有多个吸气判定阈值，作为吸气判定阈值A，除了前述的压力梯度阈值以外，还能够利用压力阈值。关于压力阈值，例如针对图8的呼吸模式，将压力阈值（以下，有时也称为“阈值A”）设定为-10Pa，将用压力传感器测定的压力值变得小于阈值A的点作为吸气检测点G，将该吸气检测点G判断为吸气相的开始。在清醒时的呼吸模式即图8（a）中，在刚刚从呼气相转移到吸气相之后，压力值变得小于阈值A，因此能够将吸气相的开始检测为吸气检测点G。
另一方面，在睡眠时的呼吸模式即图8（b）中，由于与清醒时相比呼吸浅且缓慢，所以如果压力值最小也有-5.0Pa，则成为小于阈值A的情况较少。因此，未检测出吸气检测点G，容易成为吸气相开始的检测错误。此时，例如如果将阈值A重新设定为-1.0Pa，则灵敏度提高，即使最小压力值为-5.0Pa，也能够检测出吸气检测点G。但是，如果在清醒时设定与睡眠时相配合的阈值A，则灵敏度过高，甚至会将由于呼吸用气体供给装置的携带中产生的振动或微小的身体运动等而产生的压力传感器的噪音都检测为由呼吸引起的压力变化，经常发生吸气检测点G的误检测。
图1是示出与呼吸用气体供给装置的按需调节功能相关联的主要结构的图。图1中，实线示出气体的流路，虚线示出电信号的路径。呼吸用气体供给源1例如是氧气浓缩装置或氧气瓶等，以既定的压力和浓度供给浓缩氧气即吸入用气体。控制阀6是电磁阀等，根据来自控制部5的信号而被开闭。从呼吸用气体供给源1供给的气体通过被控制部5控制的控制阀6的开闭，从套管2供给到使用者。在连接控制阀6和套管2的气体供给路径3上设置有压力传感器4。
说明按需调节功能的概况。首先，压力传感器4常时测定由于使用者的呼吸而变动的气体供给路径3的压力并将其发送到控制部5。控制部5根据通过压力传感器4得到的实时的呼吸模式来检测出吸气检测点G，将吸气检测点G判断为吸气相的开始并打开控制阀6，在向套管2供给一定流量的呼吸用气体一定时间后，关闭控制阀6。此外，为了将几乎全部的氧气供给量可靠地用于肺泡中的氧气交换，一般根据在吸气的前60%以后给予的氧气停留在死区而不参与肺泡中的气体交换、以及患者的呼吸次数一般为8~48bpm左右，希望在从检测到吸气检测点G起约0.24~1.2秒以内完成氧气供给。
此外，控制部5与控制阀6的控制并行地、根据多次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值来判断是否有必要切换吸气检测点G的检出所使用的阈值A。更具体地说，以最近多次的所述吸气检测点G之间的时间间隔的平均值为基准，选择适合于清醒时的吸气判定阈值（阈值A1、阈值A2、阈值A3）或适合于睡眠时的吸气判定阈值（阈值A4）中的任一个来切换阈值A。
实施方式的呼吸用气体供给装置存储有多个吸气判定阈值，在图2示出控制部5判断是否需要切换阈值A，并将阈值A切换为阈值A1、阈值A2、阈值A3或阈值A4的流程。
当装置启动而按需调节功能工作时，控制部5将阈值A设定为适合于清醒时的阈值中的最低灵敏度即吸气判定阈值（阈值A1）（步骤S1）。在采用压力梯度阈值作为吸气判定阈值的情况下，作为测定并研究清醒时的多个HOT患者的呼吸模式的结果，可知作为第一压力梯度阈值优选设为4.0Pa/20ms~-1.0Pa/20ms的范围，更优选为阈值A1在-4.0±1.0Pa/20ms的范围内、阈值A2在-2.0±1.0Pa/20ms的范围内、阈值A3在-1.0±0.5Pa/20ms的范围内。此外，在采用压力阈值作为吸气判定阈值的情况下，作为测定并研究清醒时的多个HOT患者的呼吸模式的结果，可知作为第一压力阈值优选设为-10.0Pa~-5.0Pa的范围，更优选为阈值A1在-10.0±2.0Pa的范围内、阈值A2在-5.0±2.0Pa的范围内、阈值A3在-3.0±1.0Pa的范围内。作为针对阈值A4测定并研究睡眠时的多个HOT患者的呼吸模式的结果，可知为了将吸气检测点G的次数相对于实际的呼吸次数的比率（检测率）保持为75%以上，在采用压力梯度阈值作为吸气判定阈值的情况下，作为第二压力梯度阈值优选阈值A4为-0.8Pa/20ms~-0.1Pa/20ms，更优选在-0.2±0.05Pa/20ms的范围内。此外，在采用压力阈值作为吸气判定阈值的情况下，可知作为第二压力阈值优选阈值A4为-3.0Pa~-1.0Pa，更优选在-1.0±0.5Pa的范围内。
在第一压力梯度阈值（阈值A1、阈值A2、阈值A3）小于-4.0Pa/20ms的情况下、第一压力阈值（阈值A1、阈值A2、阈值A3）小于-10.0Pa的情况下、第二压力梯度阈值（阈值A4）小于-0.8Pa/20ms的情况下或第二压力阈值（阈值A4）小于-3.0Pa的情况下，分别由于对于清醒时、睡眠时的患者呼吸模式而言灵敏度不足，所以吸气检测点G相对于实际的呼吸次数的检测率成为低于75%，无法供给充分的呼吸用气体，以将使用者的血氧饱和度（SpO2）保持在作为一般的适当值的90%以上。
此外，在第一压力梯度阈值（阈值A1、阈值A2、阈值A3）大于-1.0Pa/20ms的情况下、第一压力阈值（阈值A1、阈值A2、阈值A3）大于-5.0Pa的情况下、第二压力梯度阈值（阈值A4）大于-0.1Pa/20ms的情况下或第二压力阈值（阈值A4）大于-1.0Pa的情况下，吸气检测点G相对于实际的呼吸次数的检测率成为130%以上。误将压力传感器4的噪声检测为吸气检测点G的比例变大，由于没有供给与吸气相的开始同步的呼吸用气体，因此使用者感到不适，且呼吸用气体的消耗也变多。
控制部5根据在步骤S1中设定的阈值A1和根据压力传感器4的信号计算出的压力梯度值或压力值，检测出吸气检测点G，并开始进行与吸气相的开始同步的呼吸用气体的脉冲供给。
接着，控制部5使用最近的吸气检测点G之间的时间间隔的最新值数据和最近多次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值数据，判断是否需要从阈值A1向阈值A2切换、从阈值A2向阈值A3切换、从阈值A3向阈值A4切换（步骤S2、S5及S8）。更具体地说，在（从测定时起最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）大于X%的情况下，判断为未正确地检测呼吸，并将吸气判定阈值切换为灵敏度更高的阈值。此时，n1能够设为包含最新检测到的吸气检测点G在内2次以上的任意值的吸气检测点G的检测次数，例如在“最近2次的吸气检测点G之间的时间间隔”的情况下，意味着最新两次的吸气检测点G之间的时间间隔。n2能够设为包含最新检测到的吸气检测点G在内3次以上的任意值的吸气检测点G的检测次数，设为n1＜n2。此外，为了更早地使灵敏度最优化，希望n1设为2次、n2设为5次以上且10次以下的值。
关于是否需要切换吸气判定阈值的判断，由于已知人的呼吸次数一般为8~48bpm左右，并且因从劳作状态（最大48bpm）向安静状态（最小8bpm）的推移而人的呼吸周期最大变化到600%左右，所以为了避免尽管能够正确地检测呼吸但会进行向灵敏度更高的阈值的不必要的切换，希望X%设为大于600%的值。此外，为了更早地使灵敏度最优化，希望X%低于1000%。在（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）大于X%的情况下，在当前的阈值A（阈值A1、阈值A2或阈值A3）下无法正确地检测吸气检测点G的可能性较高。因此，控制部5在（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）成为大于X%时，将阈值A切换为灵敏度高一个等级的吸气判定阈值（步骤S3、S6、S9）。
当吸气判定阈值A被切换为灵敏度更高的吸气判定阈值时，控制部5根据用压力传感器4测定的呼吸模式检测出压力梯度值或压力值变得小于切换后的灵敏度高的吸气判定阈值的点并作为吸气检测点G，并且脉冲供给呼吸用气体。例如，将吸气判定阈值A切换为灵敏度更高的吸气判定阈值A4，从而也能够检测出在阈值A1~A3下容易成为不能检测的睡眠时的吸气相的开始点而作为吸气检测点G。
在选择阈值A2、阈值A3或阈值A4时，使用最近的吸气检测点G之间的时间间隔的最新值数据和最近多次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值数据，判断是否需要从阈值A4向阈值A3切换、或从阈值A3向阈值A2切换、或从阈值A2向阈值A1切换（步骤S4、S7及S10）。更具体地说，在（从测定时起最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）小于Y%的情况下，判断为误检测到身体运动等外部干扰，将吸气判定阈值切换为灵敏度更低的阈值。此时，如前述，n1能够设为包含最新检测到的吸气检测点G在内2次以上的任意值的吸气检测点G的检测次数，n2能够设为包含最新检测到的吸气检测点G在内3次以上的任意值的吸气检测点G的检测次数，设为n1＜n2。此外，为了更早地使灵敏度最优化，希望n1设为2次、n2设为5次以上且10次以下的值。如上述，人的呼吸次数为8~48bpm左右，所以可知通过从安静状态（最小8bpm）向劳作状态（最大48bpm）的推移，人的呼吸周期最大变化到17%左右，因此为了避免尽管能够正确地检测呼吸但会进行向灵敏度更低的阈值A的不必要的切换，希望Y%设为小于17%的值。此外，为了更早地使灵敏度最优化，希望Y%设为大于10%的值。在（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）成为低于Y%的情况下，在用当前的阈值A（阈值A2、阈值A3或阈值A4）检测出吸气检测点G的条件下，灵敏度过高而将噪声误检测为吸气检测点G的可能性较高。因此，控制部5在（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）成为低于Y%时，将阈值A切换为灵敏度低一个等级的吸气判定阈值（步骤S1、S3及S6）。
这样，控制部5基于最近的吸气检测点G之间的时间间隔的最新值数据和最近多次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值数据来切换吸气判定阈值，进行对应于使用者的状态的按需调节功能的控制，因此能够正确地检测吸气相的开始，并供给与呼吸循环同步的呼吸用气体。
此外，吸气判定阈值也能够使用最近多次的吸气检测点G之间的时间间隔的合计值数据来切换。更具体地说，在最近n3次的吸气检测点G之间的时间间隔的合计值比第一时间（tsumup）长的情况下，判断为未正确地检测到呼吸，将吸气判定阈值切换为灵敏度更高的阈值。相反，在最近n3次的吸气检测点G之间的时间间隔的合计值比第二时间（tsumdown）短的情况下，判断为误检测到身体运动等外部干扰，将吸气判定阈值切换为灵敏度更低的阈值。此时，n3能够设为包含最新检测到的吸气检测点G在内2次以上的任意值的吸气检测点G的检测次数。此外，为了更早地使灵敏度最优化，希望n3设为5次以上且10次以下的值。此外，若考虑到人的呼吸次数一般为8~48bpm左右，则为了避免尽管能够正确地检测呼吸但会进行不必要的吸气确定阈值的切换，希望tsumup设为比n3×7.5秒长的时间，tsumdown设为比n3×1.2秒短的时间。此外，7.5秒相当于8bpm时的呼吸间隔，1.2秒相当于48bpm时的呼吸间隔。
此外，吸气判定阈值也能够以最近7.5秒期间的压力值的最小值为基准进行切换（图3；步骤S12、S15及S18）。更具体地说，在最近7.5秒期间的压力值的最小值大于第一压力判定阈值P1的情况下，判断为呼吸压极端弱而难以进行正确的吸气检测，将吸气判定阈值切换为灵敏度更高的阈值（步骤S13、S16及S19）。相反，在最近7.5秒期间的压力值的最小值小于第二压力判定阈值P2的情况下，判断为由于呼吸压过剩而容易发生因劳作状态等的身体运动等引起的误检测的状况，将吸气判定阈值切换为灵敏度更低的阈值（步骤S11、S13及S16）。此时，作为测定并研究清醒时、睡眠时的多个HOT患者的呼吸模式的结果，希望第一压力判定阈值P1为-10Pa以上且-5Pa以下，第二压力判定阈值P2为-100Pa以上且-50Pa以下。
在实施方式的呼吸用气体供给装置中，使用者也能够从用户接口7向控制部5发送灵敏度切换信号，手动地进行阈值的切换。图4是能够通过使用者的手动操作来切换灵敏度的流程的一个示例。
当装置启动而按需调节功能工作时，控制部5将阈值A设定为阈值A1（步骤S21）。当使用者按下用户接口7的灵敏度上升按钮时（步骤S22），进入步骤S24，阈值A1被切换为阈值A2。在阈值A被设定为A2、A3的情况下（步骤S24、S29）也同样，当按下灵敏度上升按钮时（步骤S25、S30），进入步骤S29、步骤S34，阈值A分别被切换为A3、A4。此外，在用阈值A2控制呼吸用气体供给装置时，当使用者按下灵敏度降低按钮时（步骤S26），进入步骤S21，切换到阈值A1。在阈值A被设定为A3、A4的情况下（步骤S29、S34）也同样，当按下灵敏度降低按钮时（步骤S31、S35），进入步骤S24、步骤S29，阈值A分别被切换为A2、A3。在图4的示例中，使用者进行的灵敏度切换按钮的操作优先于控制部5进行的以（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）是否成为大于X%为基准的判断，对压力梯度阈值进行切换。
图5是除了进行与呼吸相位同步的呼吸用气体的脉冲供给之外，还具备与呼吸相位无关地连续供给呼吸用气体约90秒的安全功能的示例。直到步骤S50为止的流程与图2的步骤S1~10相同。在步骤S50中，在（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）大于Y%的情况下，在步骤S51中检查（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）是否成为大于X%，确认是否能够检测到最低限度的呼吸次数。
如上述，由于人的呼吸次数一般为8~48bpm左右，所以例如在（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）成为大于600%的情况下（相当于8bpm），尽管是用灵敏度高的阈值A4进行控制，但吸气检测点G的间隔较长而没有充分地供给呼吸用气体的可能性较高。因此，控制部5将呼吸用气体的供给方法切换为连续供给（自动连续流）（步骤S52）。根据图1，在呼吸用气体的连续供给中，控制阀6持续开放状态，压力传感器4将呼吸用气体的压力作为检测压力加以输出，因此在此期间不能检测伴随呼吸的压力变动。因此，有必要定期地停止呼吸用气体的连续供给，确认使用者的呼吸是否返回到能够充分地检测的强度，因此当从自动连续流的供给开始经过一定时间时，控制部5使阈值A返回到A4，再次开始吸气检测点G的检出（步骤S55）。根据发明人的研究，作为测定并研究睡眠时的多个HOT患者的呼吸模式的结果，将自动连续流的供给时间设为10秒~120秒，从而在呼吸时间整体的75%以上的时间中能够吸入呼吸用气体的可能性较高，90秒左右是更优选的。
图6是除了进行与呼吸相位同步的呼吸用气体的脉冲供给之外，还具备与呼吸相位无关地以一定周期脉冲供给呼吸用气体的安全功能的示例。直到步骤S61~S71为止的流程与图5的步骤S41~S51相同。
控制部5代替供给自动连续流（图5的步骤S52），将呼吸用气体的供给方法切换为以一定周期（例如50bpm）进行脉冲供给（自动脉冲）（步骤S72）。该自动脉冲动作的期间也持续进行利用阈值A4的吸气检测点G的检出，如果再次检测出吸气检测点G，则控制部5解除自动脉冲供给（步骤S75）。
此外，在步骤S51或者步骤S71中，如果将（最近n1次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点G之间的时间间隔的平均值）设为1000%以上，则几乎无法检测出吸气检测点G而延迟自动连续流或者自动脉冲的供给，无法对睡眠中的使用者供给充分的呼吸用气体，呼吸用气体供给装置带来的治疗效果降低，因此希望X%设为大于600%且低于1000%的值。而且，在30分钟期间5次满足向自动连续流或自动脉冲的切换条件（步骤S51或步骤S71）时（步骤S53或步骤S73），判断为使用者或呼吸用气体供给装置发生某种异常的可能性较高，使警报响起（步骤S54或步骤S74）。
在图5、图6的流程中，即使成为几乎无法检测出吸气检测点G、用按需调节功能无法充分供给呼吸用气体的状态，由于呼吸用气体通过自动连续流或自动脉冲的供给而被自动供给，所以使用者感到呼吸困难的风险降低。
此外，在上述内容中作为实施方式的一个示例，将能够切换的吸气判定阈值的等级数量设为4个等级，但吸气判定阈值也能够在上述的切换方法的范围内设定为任意的等级数量。
以上，针对本发明的优选实施方式进行了详细描述，但本发明不限定于上述的实施方式，在权利要求的范围中记载的本发明的主旨的范围内能够进行各种变形、变更。
【产业上的可利用性】
根据本发明，能够提供一种呼吸用气体供给装置，该呼吸用气体供给装置具备按需调节功能，该按需调节功能中呼吸用气体供给装置的控制部将检测吸气相的开始的吸气判定阈值对应于使用者的状态而进行切换，所以正确地检测呼吸相位，基于吸气检测周期的变化而迅速地判定吸气的未检测及误检测的发生，并自动地最优化为对应于使用者当前的呼吸模式的吸气检测的判定条件。
【标号说明】
1　　　　呼吸用气体供给源
2　　　　套管
3　　　　气体供给路径
4　　　　压力传感器
5　　　　控制部
6　　　　控制阀
7　　　　用户接口
8　　　　蜂鸣器

Claims (24)

1.一种呼吸用气体供给装置，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述呼吸用气体供给装置具备：
测定气体供给路径的压力的压力传感器；和
从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值的控制部，
所述控制部将根据所述压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于选择的吸气判定阈值的点判断为吸气检测点，并且根据所述吸气检测点供给所述呼吸用气体一定时间，
所述控制部在(最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)÷(最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)的值大于X%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，
所述控制部在(最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)÷(最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值)的值低于Y%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
2.如权利要求1所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述n1次为2次以上。
3.如权利要求1或2所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述n2次为3次以上。
4.如权利要求1~3中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述X%是大于600%且小于1000%的值。
5.如权利要求1~4中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述Y%是大于10%且小于17%的值。
6.如权利要求1~5中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，在选择了所述既定的多个吸气判定阈值中最大的吸气判定阈值时，在（最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）的值大于X%的情况下，所述控制部将所述呼吸用气体的供给切换为一定时间的连续供给或一定周期的脉冲供给。
7.一种呼吸用气体供给装置，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述呼吸用气体供给装置具备：
测定气体供给路径的压力的压力传感器；和
从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值的控制部，
所述控制部将根据所述压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于选择的吸气判定阈值的点判断为吸气检测点，并且根据所述吸气检测点供给所述呼吸用气体一定时间，
所述控制部在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第一时间长的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，
所述控制部在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第二时间短的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
8.如权利要求7所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述n3次为2次以上。
9.如权利要求7或8所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述第一时间是比所述n3×7.5秒长的时间。
10.如权利要求7~9中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述第二时间是低于所述n3×1.2秒的时间。
11.如权利要求7~10中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，在选择了所述既定的多个吸气判定阈值中最大的吸气判定阈值时，在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第一时间长的情况下，所述控制部将所述呼吸用气体的供给切换为一定时间的连续供给或一定周期的脉冲供给。
12.如权利要求1~11中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述压力数据的值是压力值或压力梯度值。
13.如权利要求1~12中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述吸气判定阈值是压力阈值或压力梯度阈值。
14.如权利要求1~13中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，
作为所述吸气判定阈值，至少包含第一压力梯度阈值和大于第一压力梯度阈值的第二压力梯度阈值，
所述第一压力梯度阈值为-4.0Pa/20ms以上且-1.0Pa/20ms以下，
所述第二压力梯度阈值为-0.8Pa/20ms以上且-0.1Pa/20ms以下。
15.如权利要求1~13中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，
作为所述吸气判定阈值，至少包含第一压力阈值和大于第一压力阈值的第二压力阈值，
所述第一压力阈值为-10.0Pa以上且-5.0Pa以下，
所述第二压力阈值为-3.0Pa以上且-1.0Pa以下。
16.一种呼吸用气体供给装置，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述呼吸用气体供给装置具备：
测定气体供给路径的压力的压力传感器；和
从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值的控制部，
所述控制部将根据所述压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得比选择的吸气判定阈值小的点判断为吸气检测点，并且根据所述吸气检测点供给所述呼吸用气体一定时间，
基于最近7.5秒期间的压力值的最小值，切换吸气判定阈值。
17.如权利要求16所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，
所述控制部在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值大于第一压力判定阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，
所述控制部在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值小于第二压力判定阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为小于所述选择的吸气判定阈值的吸气判定阈值。
18.如权利要求16或17所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述第一压力判定阈值为-10Pa以上且-5Pa以下，所述第二压力判定阈值为-100Pa以上且-50Pa以下。
19.如权利要求1~18中任一项所述的呼吸用气体供给装置，其特征在于，所述呼吸用气体是浓缩氧气，所述呼吸用气体供给装置是氧气浓缩装置。
20.一种呼吸用气体供给装置的控制方法，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，具有：
吸气判定阈值选择步骤，从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值；
吸气检测点检出步骤，检测出根据检测所述呼吸循环的压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于在所述吸气判定阈值选择步骤中选择的吸气判定阈值的吸气检测点；和
吸气判定阈值切换步骤，基于最近n1次的所述吸气检测点之间的时间间隔，将所述一个吸气判定阈值切换为所述多个吸气判定阈值中的任一个，
在所述吸气判定阈值切换步骤中，在（最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）的值大于X%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，在（最近n1次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）÷（最近n2次的吸气检测点之间的时间间隔的平均值）的值低于Y%的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
21.一种呼吸用气体供给装置的控制方法，是对应于使用者的呼吸循环供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，具有：
吸气判定阈值选择步骤，从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值；
吸气检测点检出步骤，检测出根据检测所述呼吸循环的压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于在所述吸气判定阈值选择步骤中选择的吸气判定阈值的吸气检测点；和
吸气判定阈值切换步骤，基于最近n3次的所述吸气检测点之间的时间间隔，将所述一个吸气判定阈值切换为所述多个吸气判定阈值中的任一个，
在所述吸气判定阈值切换步骤中，在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第一时间长的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，在最近n3次的吸气检测点之间的时间间隔的合计值比第二时间短的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
22.一种呼吸用气体供给装置的控制方法，是对应于使用者的呼吸循环来供给呼吸用气体的呼吸同步式呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，具有：
吸气判定阈值选择步骤，从既定的多个吸气判定阈值中选择一个吸气判定阈值；
吸气检测点检出步骤，检测出根据检测所述呼吸循环的压力传感器的信号计算出的压力数据的值变得小于在所述吸气判定阈值选择步骤中选择的吸气判定阈值的吸气检测点；和
吸气判定阈值切换步骤，基于最近7.5秒期间的压力值的最小值，将所述一个吸气判定阈值切换为所述多个吸气判定阈值中的任一个。
23.如权利要求22所述的呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，在所述吸气判定阈值切换步骤中，在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值大于第一压力判定阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值大的吸气判定阈值，在所述最近7.5秒期间的压力值的最小值小于第二压力阈值的情况下，将吸气判定阈值切换为比选择的吸气判定阈值小的吸气判定阈值。
24.如权利要求20~23中的任一项所述的呼吸用气体供给装置的控制方法，其特征在于，还具有若在所述吸气检测点检出步骤中检测出吸气检测点，则脉冲供给所述呼吸用气体一定时间的步骤。
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