JP2008000372A - Control method and controller of gas supply mechanism - Google Patents

Control method and controller of gas supply mechanism Download PDF

Info

Publication number
JP2008000372A
JP2008000372A JP2006173181A JP2006173181A JP2008000372A JP 2008000372 A JP2008000372 A JP 2008000372A JP 2006173181 A JP2006173181 A JP 2006173181A JP 2006173181 A JP2006173181 A JP 2006173181A JP 2008000372 A JP2008000372 A JP 2008000372A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
flow rate
compensation
onset
patient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006173181A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Ozaki
賢二 尾崎
Kazutoshi Soga
一利 曽我
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Water Safety Service Inc
Original Assignee
Air Water Safety Service Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Water Safety Service Inc filed Critical Air Water Safety Service Inc
Priority to JP2006173181A priority Critical patent/JP2008000372A/en
Publication of JP2008000372A publication Critical patent/JP2008000372A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method of the gas supply mechanism of an artificial respirator capable of preventing the practical delay of an inspiration supporting operation and supporting a highly similar respiratory operation to the respiratory efforts of a patient. <P>SOLUTION: The point T<SB>onset</SB>of time of starting inspiration is detected and a compensation value H to be lowered with the lapse of time is generated. Then, on the basis of a compensation flow rate F<SB>H</SB>for which the compensation value H is added to a detected flow rate F, the target pressure Pin of a support gas is computed. Thus, the inspiration support operation by a gas supply servo mechanism is practically started from the point T<SB>onset</SB>of time of starting the inspiration and the practical delay of the inspiration support operation is prevented. Also, since the compensation value H is lowered with the lapse of time, after an initial period W<SB>H</SB>elapses in an inspiration period, the influence of the compensation value H included in a compensation flow rate value F<SB>H</SB>is reduced. By reducing the influence of the compensation value H in such a manner, the inspiration support operation is prevented from becoming excessive. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、人工呼吸器に用いられるガス供給機構の制御装置および制御方法に関する。   The present invention relates to a control device and a control method for a gas supply mechanism used in a ventilator.

患者が自発呼吸を行う場合における患者の吸気動作を支援する人工呼吸器がある。人工呼吸器は、吸気期間において、患者の気道に支援ガスを供給するガス供給サーボ機構(以下、単にガス供給機構と称する)を有する。ガス供給機構の制御方法として、プロポーショナルアシストベンチレーション法(比例支援換気法、Proportional Assist
Ventilation、略称PAV法)がある。
There are ventilators that support the patient's inspiration when the patient breathes spontaneously. The ventilator has a gas supply servo mechanism (hereinafter simply referred to as a gas supply mechanism) that supplies support gas to the patient's airway during the inspiration period. Proportional assisted ventilation method (proportional assisted ventilation method, Proportional Assist method)
Ventilation, abbreviated PAV method).

PAV法を実現する人工呼吸器は、ガス供給機構と、ガス供給機構を制御する制御装置とを含む。ガス供給機構は、吸気管路を介して、患者の気道に支援ガスを供給する。制御装置は、患者の気道に供給される支援ガスの流量が0以上の予め定める設定値を超えた時点を、吸気トリガ時点Tontrgとして判断して、吸気トリガ時点Tontrgから吸気支援動作を行う。また制御装置は、気道を流れる支援ガスの流量Fに基づいて、ガス供給機構から気道に向けて吐出する支援ガスの目標圧力値Pinを決定する。たとえば特許文献1には、次の(a)式によって目標圧力値Pinを決定している。
Pin=A・^Pmus=A(^R・F+^E・∫F) …(a)
A ventilator that realizes the PAV method includes a gas supply mechanism and a control device that controls the gas supply mechanism. The gas supply mechanism supplies support gas to the patient's airway via the inspiratory line. The control device determines a time point when the flow rate of the assist gas supplied to the patient's airway exceeds a predetermined set value of 0 or more as an inspiration trigger time point T onrg and performs an intake air support operation from the inspiration trigger time point T onrg. . Further, the control device determines a target pressure value Pin of the support gas discharged from the gas supply mechanism toward the airway based on the flow rate F of the support gas flowing through the airway. For example, in Patent Document 1, the target pressure value Pin is determined by the following equation (a).
Pin = A · ^ Pmus = A (^ R · F + ^ E · ∫F) (a)

ここでPinは、ガス供給機構から気道に向けて吐出する支援ガスの目標圧力値を示し、Aは増幅ゲインを示す。また^Pmusは、推定される自発呼吸圧力を示す。また^Rは推定される患者の気道抵抗を示し、^Eは推定される患者の肺のエラスタンスを示す。Fは肺に向かう方向に気道を流れる支援ガスの流量を示す。また∫Fは、吸気開始時点Tonsetから肺に向かう方向に気道を流れる支援ガスの流量Fを積分した値であって、吸気開始時点Tonsetから肺内に供給される支援ガスの体積を示す。 Here, Pin indicates the target pressure value of the support gas discharged from the gas supply mechanism toward the airway, and A indicates the amplification gain. ^ Pmus indicates the estimated spontaneous breathing pressure. ^ R indicates the estimated patient airway resistance, and ^ E indicates the estimated patient's lung elastance. F indicates the flow rate of the support gas flowing through the airway in the direction toward the lungs. The ∫F is an integrated value of the flow rate F of the supporting gas flowing through the airway in the direction towards the lungs from the suction start time T onset, showing the volume of the supporting gas fed into the lungs from the suction start time T onset .

(a)式に示すように、目標圧力値Pinは、推定される自発呼吸圧力^Pmusに増幅ゲインAを乗算した値(A・^Pmus)である。増幅ゲインAを適切に設定することで、自発呼吸圧力Pmus、すなわち患者の呼吸努力に比例した力で、吸気支援動作を行うことができる。   As shown in the equation (a), the target pressure value Pin is a value (A · ^ Pmus) obtained by multiplying the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus by the amplification gain A. By appropriately setting the amplification gain A, the inspiration support operation can be performed with the spontaneous breathing pressure Pmus, that is, with a force proportional to the patient's breathing effort.

特許公報2714288号明細書Japanese Patent Publication No. 2714288

図18は、単位時間あたりの呼吸数が少ない場合のシミュレーション結果を示す図である。図18(1)は、患者の自発呼吸を模擬した自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図18(2)は、支援ガスの流量Fに基づいて、演算される推定自発呼吸圧力^Pmusの時間変化を示す。図18(3)は、推定自発呼吸圧力^Pmusを予め定める増幅率Aで増幅したときに患者の気道を流れる支援ガスの流量Fの時間変化を示す。図18におけるシミュレーション結果は、表1に示す各パラメータを用いて求められる。図18は、吸気開始時点Tonsetから吸気支援動作を行った場合をシミュレーションしたものである。 FIG. 18 is a diagram illustrating a simulation result when the respiratory rate per unit time is small. FIG. 18 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus simulating the spontaneous breathing of the patient. FIG. 18 (2) shows the time change of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus calculated based on the flow rate F of the support gas. FIG. 18 (3) shows the change over time of the flow rate F of the assisting gas flowing through the patient's airway when the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is amplified at a predetermined amplification factor A. The simulation results in FIG. 18 are obtained using the parameters shown in Table 1. FIG. 18 is a simulation of the case where the intake support operation is performed from the intake start time T onset .

Figure 2008000372
Figure 2008000372

図18に示すシミュレーション結果は、患者の一分あたりの呼吸数が、12回に設定される。制御を開始した初期状態では、支援ガスの流量Fが小さいので、流量Fに基づいた吸気支援動作も小さくなり、実質的な吸気支援動作を行うことができない。たとえば支援ガスの検出流量Foneffが1リットル/分に達した時点を、実質的な吸気支援動作の支援開始時点とし、その時点を実質支援開始時点Toneffとして定義する。 In the simulation result shown in FIG. 18, the respiration rate per minute of the patient is set to 12 times. In the initial state where the control is started, since the flow rate F of the support gas is small, the intake support operation based on the flow rate F is also small, and the substantial intake support operation cannot be performed. For example, a time point when the detected flow rate F oneff of the support gas reaches 1 liter / minute is defined as a support start time point of a substantial intake support operation, and this time point is defined as a real support start time point T onff .

図18に示すように、気道抵抗などの遅れ要素を考慮したシミュレーションでは、自発呼吸圧力Pmusの立ち上がり開始時点Tonsetに対して、実質支援開始時点Toneffが遅れる。自発呼吸圧力Pmusの立ち上がり開始時点Tonsetと、実質支援開始時点Toneffとの間の時間遅れTdは、図18では約100msecとなる。このように図18に示すシミュレーション結果では、吸気開始時点から、吸気動作の支援を開始したとしても、人工呼吸器による実質的な吸気支援動作は、吸気開始時点から100msec程度遅れてしまう。 As shown in FIG. 18, in the simulation considering delay elements such as airway resistance, the substantial support start time T oneff is delayed with respect to the rising start time T onset of the spontaneous breathing pressure Pmus. The time delay Td between the rising start time T onset of the spontaneous breathing pressure Pmus and the substantial support start time T oneff is about 100 msec in FIG. As described above, in the simulation result shown in FIG. 18, even if the support for the inhalation operation is started from the start time of the inspiration, the substantial inhalation support operation by the ventilator is delayed by about 100 msec from the start time of the inspiration.

図19は、肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。図19(1)は、患者の自発呼吸を模擬した自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図19(2)は、支援ガスの流量Fに基づいて、演算される推定自発呼吸圧力^Pmusの時間変化を示す。図19(3)は、推定自発呼吸圧力^Pmusを予め定める増幅率Aで増幅したときに、患者の気道を流れる支援ガスの流量Fの時間変化を示す。図19におけるシミュレーション結果は、前述する表1に示す各パラメータを用いて求められる。図19は、吸気開始時点Tonsetから吸気支援動作を行った場合をシミュレーションしたものである。 FIG. 19 is a diagram illustrating a simulation result simulating a state in which the lung is in dynamic hyperinflation. FIG. 19 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus simulating the spontaneous breathing of the patient. FIG. 19 (2) shows the time change of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus calculated based on the flow rate F of the support gas. FIG. 19 (3) shows the time change of the flow rate F of the assisting gas flowing through the patient's airway when the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is amplified at a predetermined amplification factor A. The simulation results in FIG. 19 are obtained using the parameters shown in Table 1 described above. FIG. 19 is a simulation of the case where the intake support operation is performed from the intake start time T onset .

図19に示すシミュレーション結果は、肺の状態が動的過膨張(Dynamic
Hyperinflation)となる状態を模擬したものである。動的過膨張とは、吸気開始時点Tonsetにおいて、気道圧よりも肺内の圧力が高い状態、すなわち肺に残圧が存在する場合を示す。この場合、吸気開始時点Tonsetでは、肺から脱出する方向に支援ガスが気道を流れる。患者の単位時間あたりの呼吸数が多く、かつ気道圧力Rおよびエラスタンスの逆数であるコンプライアンスCが大きい状態では、動的過膨張となりやすい。
The simulation results shown in FIG. 19 indicate that the lung condition is dynamic overexpansion (Dynamic
Hyperinflation) is simulated. Dynamic overexpansion indicates a state in which the pressure in the lung is higher than the airway pressure at the inspiration start time T onset , that is, a case where residual pressure exists in the lung. In this case, at the start time T onset of inspiration, the support gas flows through the airway in the direction of escaping from the lungs. When the patient's respiration rate per unit time is large and the compliance C, which is the reciprocal of the airway pressure R and elastance, is large, dynamic hyperinflation tends to occur.

図19に示すように、患者の肺が動的過膨張となる状態では、自発呼吸圧力Pmusの立ち上がり開始時点Tonsetに対して、実質支援開始時点Toneffが大きく遅れる。また自発呼吸圧力Pmusと推定した自発呼吸圧力^Pmusとの差が大きい。図19に示すシミュレーション結果では、自発呼吸圧力Pmusの立ち上がり開始時点Tonsetと、実質支援開始時点Toneffとの時間遅れTdは、約800msecである。このように図19に示すシミュレーション結果では、動的過膨張が生じた場合、吸気開始時点から吸気動作の支援を開始したとしても、人工呼吸器による実質的な吸気支援動作は、吸気開始時点から800msec程度遅れてしまう。 As shown in FIG. 19, in a state where the patient's lungs are in dynamic hyperinflation, the substantial support start time T oneff is greatly delayed from the rise start time T onset of the spontaneous breathing pressure Pmus. Further, the difference between the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is large. In the simulation result shown in FIG. 19, the time delay Td between the rise start time T onset of the spontaneous breathing pressure Pmus and the substantial support start time T oneff is about 800 msec. As described above, in the simulation result shown in FIG. 19, when dynamic overexpansion occurs, even if the support for the inspiratory operation is started from the inspiration start time, the substantial inspiratory support operation by the ventilator is performed from the inspiration start time. It will be delayed by about 800 msec.

また自発呼吸圧力Pmusの最大値と、推定自発呼吸圧力^Pmusの最大値との圧力差ΔPmusが大きくなる。推定した自発呼吸圧力^Pmusと、実際の自発呼吸圧力Pmusとの類似性が低くなればなるほど、目標圧力Pin(=A・^Pmus)が、自発呼吸圧力Pmusを比例増幅した値(A・Pmus)からずれることになる。   Further, the pressure difference ΔPmus between the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus and the maximum value of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus increases. The lower the similarity between the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus and the actual spontaneous breathing pressure Pmus, the target pressure Pin (= A · ^ Pmus) is a value obtained by proportionally amplifying the spontaneous breathing pressure Pmus (A · Pmus). ).

図20は、自発呼吸圧力Pmusと気道を流れる支援ガスの流量Fとの時間変化を模式的に示すグラフである。図20(1)には、自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示し、図20(2)には、支援ガスの流量Fの時間変化を示す。図20は、吸気開始時点Tonsetから吸気支援動作を行った場合をシミュレーションしたものである。 FIG. 20 is a graph schematically showing a time change between the spontaneous breathing pressure Pmus and the flow rate F of the assisting gas flowing through the airway. FIG. 20 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus, and FIG. 20 (2) shows the time change of the flow rate F of the support gas. FIG. 20 is a simulation of the case where the intake support operation is performed from the intake start time T onset .

図20(1)には、自発呼吸圧力Pmusを実線で示す。また推定自発呼吸圧力^Pmus(=^R・F+^E・∫F)を破線で示す。また推定自発呼吸圧力^Pmusを構成する流量起因圧力値^R・F、体積起因圧力値^E・∫Fを一点鎖線および二点鎖線でそれぞれ示す。自発呼吸圧力Pmusは、吸気時における患者の呼吸努力の大きさに比例する。したがって患者の呼吸努力が大きくなるとともに、自発呼吸圧力Pmusが大きくなる。   In FIG. 20 (1), the spontaneous breathing pressure Pmus is indicated by a solid line. The estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus (= ^ R · F + ^ E · ∫F) is indicated by a broken line. Further, the flow-induced pressure value ^ R · F and the volume-derived pressure value ^ E · ∫F constituting the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus are indicated by a one-dot chain line and a two-dot chain line, respectively. The spontaneous breathing pressure Pmus is proportional to the magnitude of the patient's breathing effort during inspiration. Accordingly, the patient's respiratory effort increases and the spontaneous breathing pressure Pmus increases.

図20に示すように、肺が動的過膨張となる状態では、患者が呼吸努力を開始した吸気開始時点Tonsetで、気道を介して肺へ流れる支援ガスの流量が0以下となる。言換えると、肺から排出される方向に支援ガスが流れる状態で、患者が呼吸努力を開始する場合がある。この場合、吸気開始時点Tonsetからの初期期間では、支援ガスの流量がゼロ以下となり、支援ガスの流量Fからは、自発呼吸圧力Pmusを推定することができない。初期期間が経過してからでないと、実質的な吸気支援動作を行うことができない。また実質支援開始時点Toneffは、吸気開始時点Tonsetに対して時間遅れTdが生じる。また自発呼吸圧力Pmusと推定自発呼吸圧力^Pmusとの最大値に、圧力差ΔPmusが生じることになる。 As shown in FIG. 20, in the state where the lung is in dynamic hyperinflation, the flow rate of the assisting gas flowing through the airway to the lung becomes 0 or less at the inspiration start time T onset when the patient started the breathing effort. In other words, the patient may begin a breathing effort with the support gas flowing in the direction that is expelled from the lungs. In this case, in the initial period from the inhalation start time T onset , the flow rate of the support gas becomes zero or less, and the spontaneous breathing pressure Pmus cannot be estimated from the flow rate F of the support gas. Only after the initial period has elapsed can the substantial intake assist operation be performed. The substantial support start time T oneff has a time delay Td with respect to the intake start time T onset . Further, a pressure difference ΔPmus is generated at the maximum value between the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus.

このように実質吸気支援時点Toneffに遅れTdが発生すると、自発呼吸圧力Pmusの時間変化波形と、目標圧力値Pinの時間変化波形との類似性が低くなる。したがって推定した自発呼吸圧力^Pmusを増幅ゲインAで乗算して目標圧力Pinを求めても、患者の呼吸努力に対して、相関性の低い呼吸動作の支援となってしまう。具体的には、吸気開始時点Tonsetから吸気トリガ時点Toneffまでの期間について、呼吸動作の支援ができない。また患者の吸気動作と、人工呼吸器の実質的な吸気支援動作との同期性が低下してしまう。また推定自発呼吸圧力^Pmusが、自発呼吸圧力Pmusに比べて遅れて変化するとともに、推定自発呼吸圧力^Pmusの最大値が自発呼吸圧力Pmusに比べて低くなるので、患者に与える負担が大きくなってしまう。 As described above, when the delay Td occurs at the real inspiration support time point T oneff , the similarity between the time change waveform of the spontaneous breathing pressure Pmus and the time change waveform of the target pressure value Pin becomes low. Therefore, even if the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is multiplied by the amplification gain A to obtain the target pressure Pin, it is a support for a breathing operation having a low correlation with the patient's breathing effort. Specifically, the breathing motion cannot be supported for the period from the inspiration start time T onset to the inspiration trigger time T oneff . In addition, the synchronization between the patient's inhalation operation and the substantial inhalation support operation of the ventilator is reduced. Further, the estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus changes later than the spontaneous respiration pressure Pmus, and the maximum value of the estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus is lower than the spontaneous respiration pressure Pmus, which increases the burden on the patient. End up.

図21は、自発呼吸圧力Pmusと気道を流れる支援ガスの流量Fとの時間変化を示すグラフである。図21は、次の(b)式によって自発呼吸圧力^Pmusを決定して、吸気開始時点Tonsetから、人工呼吸器による吸気支援動作を行った場合を示す。図21は、吸気開始時点Tonsetから吸気支援動作を行った場合をシミュレーションしたものである。
^Pmus=^R・(F+|Fonset|)
+^E・∫(F−|Fonset|) …(b)
FIG. 21 is a graph showing temporal changes in the spontaneous breathing pressure Pmus and the flow rate F of the assisting gas flowing through the airway. FIG. 21 shows a case where the spontaneous respiration pressure ^ Pmus is determined by the following equation (b), and the inspiratory support operation by the ventilator is performed from the inspiration start time T onset . FIG. 21 is a simulation of the case where the intake support operation is performed from the intake start time T onset .
^ Pmus = ^ R · (F + | F onset |)
+ ^ E · ∫ (F− | F onset |) (b)

ここで、上述した(a)式と共通する記号については、(a)式と同様の意味を示す。また|Fonset|は、吸気開始時点Tonsetにおいて気道を流れる支援ガスの流量Fを示す。この流量Fは、肺へ向かって流れる方向の流量値を正の値とするために、吸気開始時点Tonsetでの支援ガスの流量Fを絶対値で表わした値である。図21(2)には、検出流量Fを実線で示す。また一定値となる吸気開始時の流量Fonsetを検出流量Fに加算した値(F+|Fonset|)を破線で示す。 Here, symbols common to the above-described equation (a) have the same meaning as in equation (a). Further, | F onset | indicates the flow rate F of the support gas flowing through the airway at the inspiration start time T onset . The flow rate F is a value representing the flow rate F of the support gas at the inspiration start time T onset as an absolute value in order to make the flow rate value in the direction of flowing toward the lung a positive value. In FIG. 21 (2), the detected flow rate F is indicated by a solid line. Further, a value (F + | F onset |) obtained by adding the flow rate F onset at the start of inspiration, which is a constant value, to the detected flow rate F is indicated by a broken line.

図21(1)には、自発呼吸圧力Pmusを実線で示す。また推定自発呼吸圧力^Pmusを破線で示す。また推定自発呼吸圧力^Pmusを構成する流量起因圧力値^R・(F+|Fonset|)、体積起因圧力値^E・∫(F+|Fonset|)を一点鎖線および二点鎖線でそれぞれ示す。この場合、実質支援開始時点Toneffが、患者が吸気動作を開始した吸気開始時点Tonsetに対して遅れることが防がれ、吸気開始時点Tonset近傍の時点から、人工呼吸器による吸気支援動作を実質的に開始することができる。 In FIG. 21 (1), the spontaneous breathing pressure Pmus is indicated by a solid line. The estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is indicated by a broken line. Further, the flow rate-derived pressure value ^ R · (F + | F onset |) and the volume-derived pressure value ^ E · ∫ (F + | F onset |) constituting the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus are indicated by a one-dot chain line and a two-dot chain line, respectively. . In this case, the actual support start time T oneff is prevented from being delayed with respect to the inhalation start time T onset at which the patient started the inhalation operation, and the inspiratory support operation by the ventilator is started from the time near the inspiration start time T onset. Can be substantially started.

図21に示す場合には、一定値となる吸気開始時の流量Fonsetを検出流量Fに加算した値(F+|Fonset|)に基づいて、推定自発呼吸圧力^Pmusが決定される。推定自発呼吸圧力^Pmusは、検出流量Fに吸気開始時の流量Fonsetを加算した影響が、吸気期間全体にわたって生じる。この影響によって、吸気期間全般にわたって、推定自発呼吸圧力^Pmusが、自発呼吸圧力Pmusよりも極めて大きくなってしまう。この場合、自発呼吸圧力Pmusの時間変化波形と、目標圧力値Pinの時間変化波形との類似性が低くなる。したがって自発呼吸圧力Pmusに対して、比例した値とは異なる呼吸動作の支援となってしまうおそれがある。 In the case shown in FIG. 21, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is determined based on a value (F + | F onset |) obtained by adding the flow rate F onset at the start of inspiration, which is a constant value, to the detected flow rate F. The estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus has an effect of adding the flow rate F onset at the start of inspiration to the detected flow rate F over the entire inhalation period. Due to this influence, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus becomes extremely larger than the spontaneous breathing pressure Pmus throughout the inspiration period. In this case, the similarity between the time change waveform of the spontaneous breathing pressure Pmus and the time change waveform of the target pressure value Pin becomes low. Therefore, there is a possibility that the respiration action may be different from a value proportional to the spontaneous breathing pressure Pmus.

このように従来技術を基にして、吸気支援動作を行う制御開始時刻を、患者が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetとしたとしても、吸気開始時点Tonsetに対して実質支援開始時点Toneffに遅れが生じることに起因して、図20に示すように、人工呼吸器による呼吸支援が、自発呼吸圧力Pmusに対して、相関性の低い呼吸動作の支援となってしまうおそれがあるという問題がある。また実質支援開始時点Toneffを早めるために(b)式を用いた場合、自発呼吸支援が過剰となってしまうという問題がある。またPAV法以外であっても、支援ガスの流量Fに基づいて、人工呼吸器を制御する場合には、同様の問題が生じる。 As described above, even if the control start time for performing the inspiratory support operation is set to the inhalation start time T onset at which the patient starts the inspiratory operation based on the conventional technique, the substantial support start time T onset with respect to the inhalation start time T onset . Due to the delay in oneff , as shown in FIG. 20, there is a possibility that the respiratory support by the ventilator may support the respiratory action having a low correlation with the spontaneous respiratory pressure Pmus. There's a problem. In addition, when equation (b) is used to accelerate the real support start time T oneff , there is a problem that the spontaneous breathing support becomes excessive. In addition to the PAV method, the same problem occurs when the ventilator is controlled based on the flow rate F of the support gas.

したがって本発明の目的は、吸気開始時点Tonsetに対する実質的な支援開始遅れを防ぐとともに、吸気支援動作が過剰となることを防いで、患者の呼吸努力に対して、相関性の高い呼吸動作の支援を行うことができる人工呼吸器のガス供給機構の制御方法および制御装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to prevent a substantial delay in the start of support with respect to the inspiration start time point T onset and to prevent the intake support operation from becoming excessive. It is an object of the present invention to provide a control method and control device for a gas supply mechanism of a ventilator capable of providing support.

本発明は、自発呼吸動作を行う患者に対して、吸気管路を介して酸素を含む支援ガスを患者の気道に供給するガス供給サーボ機構を制御する制御方法であって、
患者の呼吸筋が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetを検出する吸気開始時点検出工程と、
吸気開始時点Tonsetから、時間経過とともに低下する補償値Hを演算する補償値演算工程と、
吸気開始時点Tonsetから、患者の気道を流れる支援ガスの流量Fを検出し、検出した支援ガスの検出流量Fに前記補償値Hを加算した補償流量値Fを生成する補償流量値生成工程と、
吸気開始時点Tonsetから、補償流量値Fに基づいて、ガス供給サーボ機構から吸気管路に吐出すべき支援ガスの目標圧力値Pinを演算する制御量演算工程と、
制御量演算工程によって演算された目標圧力値Pinで、支援ガスを吸気管路に向けて吐出するように、ガス供給サーボ機構に指令を与える制御指令工程とを含むことを特徴とするのガス供給サーボ機構の制御方法である。
The present invention is a control method for controlling a gas supply servomechanism for supplying a support gas containing oxygen to a patient's airway via an inspiratory line for a patient performing a spontaneous breathing operation,
An inspiration start time detection step for detecting an inspiration start time T onset at which the patient's respiratory muscles start inspiration;
A compensation value calculating step of calculating a compensation value H that decreases with the passage of time from the intake start time T onset ;
A compensation flow value generation step of detecting the flow rate F of the support gas flowing through the patient's airway from the inhalation start time T onset and generating the compensation flow rate value F H obtained by adding the compensation value H to the detected flow rate F of the support gas. When,
A control amount calculation step of calculating a target pressure value Pin of the support gas to be discharged from the gas supply servomechanism to the intake pipe from the intake start time T onset based on the compensation flow rate value F H ;
And a control command step for giving a command to the gas supply servo mechanism so that the support gas is discharged toward the intake pipe at the target pressure value Pin calculated by the control amount calculation step. This is a control method of the servo mechanism.

本発明に従えば、吸気開始時点Tonsetを検出してから時間経過とともに低下する補償流量値Fを生成する。また検出流量Fに補償値Hを加算した補償流量値Fに基づいて、支援ガスの目標圧力値Pinを演算する。これによって吸気開始時点Tonsetにおいて、支援ガスが肺から排出されている場合など、検出流量Fがゼロ以下である場合であっても、補償値Hの発生に応答してガス供給サーボ機構の実質的な制御を開始することができる。吸気支援動作の遅れを防ぐことができる。 According to the present invention, the compensation flow rate value F H that decreases with the lapse of time after the detection of the intake start time T onset is generated. Further, the target pressure value Pin of the support gas is calculated based on the compensation flow rate value F H obtained by adding the compensation value H to the detected flow rate F. Accordingly, even when the detected flow rate F is equal to or less than zero, such as when the assist gas is exhausted from the lung at the inspiration start time T onset , the gas supply servo mechanism substantially does not respond in response to the generation of the compensation value H. Control can be started. It is possible to prevent a delay in the intake assist operation.

また補償値Hは、時間経過とともに低下するので、補償値が低下した後には、補償流量値Fは、補償値Hの影響が小さくなり、検出される支援ガスの検出流量Fの影響が大きくなる。このように補償値Hの影響を小さくすることで、補償流量Fに基づいて制御した場合に、支援動作が過剰となることを防ぐことができる。 Further, since the compensation value H decreases with the passage of time, after the compensation value has decreased, the compensation flow rate value F H is less affected by the compensation value H, and the influence of the detected flow rate F of the detected assist gas is greater. Become. By reducing the influence of the compensation value H in this way, it is possible to prevent the support operation from becoming excessive when the control is performed based on the compensation flow rate F H.

また本発明は、補償値演算工程で演算する補償値Hは、吸気開始時点Tonsetで予め定める最大値となり、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなってなめらかに減少する値に設定されることを特徴とする。 The present invention, compensation value H for calculating by the compensation value calculation step, the maximum value of predetermined intake start time T onset, it is set to a value that decreases smoothly with time from the intake start time T onset It is characterized by.

本発明に従えば、補償値Hは、吸気開始時点Tonsetで最大値となり、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなってなめらかに減少する。これに対して、支援ガスの流量は、自発呼吸圧力Pmusの増加によって、吸気開始時点Tonsetから時間経過とともに増加する。したがって補償流量値Fは、吸気開始時点Tonsetでの補償値Hの影響が最も大きく、時間経過にともなって補償値Hの影響が徐々に小さくなる。これによって補償流量値Fを時間経過にともなってなめらかに変化させることができる。 According to the present invention, the compensation value H reaches the maximum value at the intake start time T onset and decreases smoothly with the passage of time from the intake start time T onset . On the other hand, the flow rate of the support gas increases with the passage of time from the inspiration start time T onset due to the increase in the spontaneous breathing pressure Pmus. Therefore, the compensation flow rate value F H has the greatest influence of the compensation value H at the intake start time T onset , and the influence of the compensation value H gradually decreases with time. As a result, the compensation flow rate value F H can be smoothly changed over time.

また本発明は、補償値演算工程で演算する補償値Hは、吸気開始時点Tonsetから前記最大値を不完全微分した過渡応答値に設定されることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is set to a transient response value obtained by incomplete differentiation of the maximum value from the intake start time T onset .

本発明に従えば、吸気開始時点Tonsetから、予め定める設定値を不完全微分することで、吸気開始時点Tonsetで最大値となり時間経過にともなってなめらかに減少する過渡応答を有する補償値Hを、演算式に従って容易に発生させることができる。また不完全微分することで、時間経過にともなって、補償値Hの減衰量を大きくすることができる。 According to the present invention, the intake start time T onset, by incomplete differentiation of the set value predetermined, the compensation value H having a transient response that decreases smoothly with the maximum value and becomes time the intake beginning T onset Can be easily generated according to an arithmetic expression. Further, by performing incomplete differentiation, the attenuation amount of the compensation value H can be increased with time.

また本発明は、補償値演算工程で演算する補償値Hの過渡変化は、患者の自発呼吸圧力Pmusの過渡変化に基づいて設定されることを特徴とする。   The present invention is characterized in that the transient change of the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is set based on the transient change of the patient's spontaneous breathing pressure Pmus.

本発明に従えば、流量補償値Fが、患者の自発呼吸圧力Pmusの過渡変化ごとに設定されることで、患者の状態に応じた吸気支援を行うことができ、患者の負担を少なくすることができる。 According to the present invention, the flow compensation value F H is set for each transient change in the spontaneous breathing pressure Pmus of the patient, so that inhalation assistance according to the patient's condition can be performed, and the burden on the patient is reduced. be able to.

たとえば患者の自発呼吸圧力Pmusの立ち上がり時間が短い場合には、時間経過にともなう補償値Hの減衰量が大きく設定される。また患者の自発呼吸圧力Pmusの立ち上がり時間が長い場合には、時間経過にともなう補償値Hの減衰量が小さく設定される。これによって患者が吸気努力を開始してから、支援ガスが肺に向かって流れるまでの間における、吸気支援動作を好適に行うことができ、支援ガスが肺に向かって流れてからの補償流量値Fに対する補償値Hの影響を小さくすることができる。 For example, when the rise time of the patient's spontaneous breathing pressure Pmus is short, the amount of attenuation of the compensation value H over time is set large. When the rise time of the spontaneous breathing pressure Pmus of the patient is long, the attenuation amount of the compensation value H with the passage of time is set small. As a result, the inspiratory support operation can be suitably performed during the period from when the patient starts the inspiratory effort until the support gas flows toward the lung, and the compensated flow rate value after the support gas flows toward the lung The influence of the compensation value H on F H can be reduced.

また本発明は、補償値演算工程で演算する補償値Hの最大値は、吸気開始時点Tonsetにおいて、気道を流れる支援ガスの流量Fonsetの大きさに対応した値に設定されることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the maximum value of the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is set to a value corresponding to the magnitude of the flow rate F onset of the assist gas flowing through the airway at the intake start time T onset . And

本発明に従えば、吸気開始時点Tonsetにおいて、患者の肺から排出される方向に流れる支援ガスの流量Fonsetの大きさが大きければ大きいほど、補償値Hの最大値が大きく設定される。たとえば補償値Hの最大値は、吸気開始時点Tonsetの支援ガスの流量Fonsetの大きさ(絶対値)と比例した値に設定される。本発明では、吸気開始時点Tonsetにおいて、検出流量がマイナス、すなわち患者の肺から排出される方向に支援ガスが流れる場合、その流量に応じて補償値Hを決定することができる。これによって吸気開始時点Tonsetから、補償流量値を立ち上がらせることができ、患者の状態に応じて、補償値Hを変化させることができる。 According to the present invention, the maximum value of the compensation value H is set to be larger as the magnitude of the flow rate F onset of the assist gas flowing in the direction of being discharged from the patient's lung at the inspiration start time point T onset . For example, the maximum value of the compensation value H is set to a value proportional to the magnitude (absolute value) of the assist gas flow rate F onset at the intake start time T onset . In the present invention, when the detected flow rate is negative, that is, the assist gas flows in the direction of being discharged from the lungs of the patient at the inspiration start time point T onset , the compensation value H can be determined according to the flow rate. Thus, the compensation flow rate value can be raised from the inspiration start time T onset , and the compensation value H can be changed according to the patient's condition.

また本発明は、補償値演算工程で演算する補償値Hの最大値は、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れを補償するための規定値H0に設定されることを特徴とする。   Further, according to the present invention, the maximum value of the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is a flow rate change delay from when the patient's respiratory muscles start the inspiration operation until a change in the flow rate of the support gas according to the inspiration operation occurs. It is characterized by being set to a prescribed value H0 for compensating for.

患者の気道抵抗などに起因して、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化を検出するまでに、流量変化遅れを生じる場合がある。本発明に従えば、流量変化遅れを補償するための規定値H0を補償値の最大値として設定することで、流量変化遅れに起因する、自発呼吸圧力Pmusと、推定自発呼吸圧力^Pmusとのずれを防ぐことができる。   Due to the patient's airway resistance or the like, there may be a delay in the flow rate change after the patient's respiratory muscles start the inspiration operation until the change in the assist gas flow rate according to the inspiration operation is detected. According to the present invention, by setting the specified value H0 for compensating for the flow rate change delay as the maximum value of the compensation value, the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus caused by the flow rate change delay are set. Misalignment can be prevented.

また本発明は、補償値演算工程で演算する補償値Hは、第1補償値H1と第2補償値H2と合わせた値であり、
第1補償値H1は、吸気開始時点Tonsetにおいて、気道を流れる支援ガスの流量Fonsetの大きさに対応した値を不完全微分した過渡応答値に設定され、
第2補償値H2は、吸気開始時点Tonsetから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れを補償するための規定値H0を不完全微分した過渡応答値に設定されることを特徴とする。
Further, in the present invention, the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is a value obtained by combining the first compensation value H1 and the second compensation value H2,
The first compensation value H1 is set to a transient response value obtained by incomplete differentiation of a value corresponding to the magnitude of the flow rate F onset of the support gas flowing through the airway at the inspiration start time point T onset .
The second compensation value H2 is set to a transient response value obtained by incompletely differentiating the specified value H0 for compensating for the flow rate change delay from the intake start time T onset until the change in the flow rate of the support gas according to the intake operation occurs. It is characterized by that.

本発明に従えば、補償値Hが、吸気開始時点Tonsetでの支援ガスの流量Fonsetの大きさに基づいて決定されるので、患者の状態に応じた吸気支援を行うことができる。さらに補償値Hが、流量変化遅れを補償するための規定値H0に基づいて決定されるので、流量変化遅れに起因する、自発呼吸圧力Pmusと、推定自発呼吸圧力^Pmusとのずれを防ぐことができる。 According to the present invention, since the compensation value H is determined based on the magnitude of the flow rate F onset of the support gas at the inhalation start time T onset , it is possible to perform inspiration support according to the patient's condition. Furthermore, since the compensation value H is determined based on the specified value H0 for compensating for the flow rate change delay, it is possible to prevent the difference between the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus caused by the flow rate change delay. Can do.

また本発明は、制御量演算工程では、
前記補償流量値Fに予め定める流量ゲインKFGを乗算した流量設定値(KFG・F)と、前記補償流量値Fの積分値Vに予め定める体積ゲインKVGを乗算した体積設定値(KVG・V)とを加算した合計値((KFG・F)+(KVG・V))を前記目標圧力Pinとして演算することを特徴とする。
In the control amount calculation process, the present invention
A flow rate setting value (K FG · F H ) obtained by multiplying the compensation flow rate value F H by a predetermined flow rate gain K FG , and a volume obtained by multiplying the integral value V H of the compensation flow rate value F H by a predetermined volume gain K VG. A total value ((K FG · F H ) + (K VG · V H )) obtained by adding the set value (K VG · V H ) is calculated as the target pressure Pin.

本発明に従えば、流量ゲインKFG、体積ゲインKVGを適切に設定することで、自発呼吸圧力Pmusを比例増幅した圧力の支援ガスを患者に供給することができ、いわゆるPAV法に従った患者の呼吸動作を支援することができる。また補償流量値Fを用いることで、吸気支援動作の遅れを補償した目標圧力Pinを演算することができ、吸気開始時点Tonsetでの患者の肺に向かって流れる支援ガスの検出流量Fがゼロ以下であっても、ガス供給サーボ機構の制御を開始することができる。 According to the present invention, by appropriately setting the flow gain K FG and the volume gain K VG , it is possible to supply the patient with a support gas having a pressure obtained by proportionally amplifying the spontaneous breathing pressure Pmus, and according to the so-called PAV method. The patient's breathing motion can be supported. Further, by using the compensation flow rate value F H , it is possible to calculate the target pressure Pin that compensates for the delay in the inspiratory assist operation, and the detected flow rate F of the assist gas flowing toward the patient's lung at the inspiration start time T onset is Even if it is less than or equal to zero, the control of the gas supply servo mechanism can be started.

また本発明は、制御量演算工程では、
患者の呼吸器官をモデル化した流量推定手段を用いて、目標圧力Pinを入力として、予め定める調整用伝達関数に従った出力を遅れ補償圧力Pmとして演算し、遅れ補償圧力^Pmの支援ガスが供給された場合に、患者の気道に供給されるべき支援ガスの流量^Fを推定する流量推定段階と、
前記補償流量Fと前記推定された流量^Fとの流量偏差ΔFを演算する偏差演算段階と、
前記流量偏差ΔFに予め定める流量ゲインKFGを乗算した流量設定値(KFG・ΔF)と、前記補償流量ΔFの積分値ΔVに予め定める体積ゲインKVGを乗算した体積設定値(KVG・ΔV)とを加算した合計値((KFG・ΔF)+(KVG・ΔV))を前記目標圧力Pinとする目標圧力演算段階とを含むことを特徴とする。
In the control amount calculation process, the present invention
Using the flow rate estimation means that models the respiratory organs of the patient, the target pressure Pin is input, the output according to a predetermined adjustment transfer function is calculated as the delay compensation pressure Pm, and the support gas of the delay compensation pressure ^ Pm is calculated. A flow rate estimating step for estimating the flow rate of support gas to be supplied to the patient's airway when supplied, F;
A deviation calculating step of calculating a flow rate deviation ΔF H between the compensation flow rate F H and the estimated flow rate ^ F;
A flow rate setting value (K FG · ΔF H ) obtained by multiplying the flow rate deviation ΔF H by a predetermined flow rate gain K FG and a volume setting value obtained by multiplying an integral value ΔV H of the compensation flow rate ΔF H by a predetermined volume gain K VG. characterized in that it comprises a target pressure calculating step of the (K VG · ΔV H) sum obtained by adding the ((K FG · ΔF H) + (K VG · ΔV H)) the target pressure Pin.

本発明に従えば、流量ゲインKFG、体積ゲインKVGを適切に設定することで、自発呼吸圧力Pmusを比例増幅した圧力の支援ガスを患者に供給することができ、いわゆるPAV法に従った患者の呼吸動作を支援することができる。また流量偏差ΔFを、補償流量Fと前記推定された流量^Fとによって求めることで、吸気支援動作の遅れを補償した流量偏差ΔFを求めることができる。これによって吸気開始時点Tonsetでの患者の肺に向かって流れる支援ガスの流量Fがゼロ以下であっても、ガス供給サーボ機構の制御を開始することができる。 According to the present invention, by appropriately setting the flow gain K FG and the volume gain K VG , it is possible to supply the patient with a support gas having a pressure obtained by proportionally amplifying the spontaneous breathing pressure Pmus, and according to the so-called PAV method. The patient's breathing motion can be supported. Further, by obtaining the flow rate deviation ΔF H from the compensated flow rate F H and the estimated flow rate ^ F, it is possible to obtain the flow rate deviation ΔF H that compensates for the delay in the intake assist operation. As a result, the control of the gas supply servomechanism can be started even if the flow rate F of the assisting gas flowing toward the patient's lung at the inspiration start time point T onset is equal to or less than zero.

また補償流量Fは、患者の自発呼吸圧力Pmusによって変化するが、推定した支援ガスの流量^Fは、患者の自発呼吸圧力Pmusの影響を受けない。したがって補償流量Fと推定した支援ガスの流量^Fとの流量偏差ΔFを求めることによって、患者の自発呼吸圧力Pmusに関する情報を精度よく取得することができる。 The compensation flow rate F H varies depending on the patient's spontaneous breathing pressure Pmus, but the estimated assist gas flow rate F is not affected by the patient's spontaneous breathing pressure Pmus. Therefore, by obtaining the flow rate deviation ΔF H between the compensated flow rate F H and the estimated assist gas flow rate F, it is possible to accurately acquire information on the patient's spontaneous breathing pressure Pmus.

制御量演算工程では、この流量偏差ΔFに基づいて、ガス供給サーボ機構を制御するための目標圧力Pinを演算する。このようにして演算した目標圧力Pinを前記ガス供給サーボ機構に与えることによって、逐次変化する自発呼吸圧力Pmusに対応した圧力で、支援ガスを患者の気道に供給することができる。 The control amount calculation step, based on the flow rate difference [Delta] F H, calculates the target pressure Pin for controlling the gas supply servomechanism. By providing the target pressure Pin calculated in this way to the gas supply servomechanism, the support gas can be supplied to the patient's respiratory tract at a pressure corresponding to the spontaneous breathing pressure Pmus that changes sequentially.

また前記流量偏差ΔFに基づいて、目標圧力Pinを演算することによって、補償流量Fのみに基づいて目標圧力Pinを演算する場合に比べて、患者と人工呼吸器とを含む全体の系を正帰還構成になりにくくすることができ、全体の系の安定限界に対する余裕を大きくすることができる。これによって外乱が生じる場合、ガス供給サーボ機構に時間遅れがある場合、正確に患者の呼吸器官モデルを設定できない場合、患者の状態が変化する場合などであっても、ランナウェイを生じにくくすることができる。これによって患者の負担を低減することができる。 Further, by calculating the target pressure Pin based on the flow rate deviation ΔF H , the entire system including the patient and the ventilator can be compared with the case where the target pressure Pin is calculated based only on the compensation flow rate F H. The positive feedback configuration can be made difficult, and a margin for the stability limit of the entire system can be increased. If this causes disturbance, if there is a time delay in the gas supply servomechanism, if the patient's respiratory organ model cannot be set accurately, or if the patient's condition changes, etc., runaway will be less likely to occur. Can do. As a result, the burden on the patient can be reduced.

また本発明は、補償値演算工程で演算する補償値Hは、吸気開始時点Tonsetから時間経過とともに低下し、互いに異なる流量補償値Hおよび体積補償値Hを含み、
補償流量値生成工程では、
制御量演算工程で前記流量設定値を求めるために用いられる補償流量値FHFには、前記流量補償値Hを用いて補償流量値FHFを生成し、
制御量演算工程で前記体積設定値を求めるために用いられる補償流量値FHVには、前記体積補償値Hを用いて補償流量値FHVを生成することを特徴とする。
The present invention, compensation value H for calculating by the compensation value calculation step, decreases with time from the intake start time T onset, comprises a different flow compensation value H F and volume compensation value H V each other,
In the compensation flow value generation process,
The compensated flow value F HF used to determine the flow rate set value in the control amount calculation step to generate a compensated flow value F HF using the flow compensation value H F,
The compensated flow value F HV used to determine the volume setting value in the control amount calculation step, and generating a compensated flow value F HV by using the volume compensation value H V.

本発明に従えば、流量設定値(KFG・FまたはKFG・ΔF)と、体積設定値(KVG・VまたはKVG・ΔV)とで、異なる補償流量値FHF,FHVを用いる。それらの補償流量値FHF,FHVは、互いに異なる補償値H,Hをそれぞれ用いて求める。互いに異なる補償値H,Hを用いることで、補償が有効に働く期間における呼吸動作の調整に関するパラメータを増やすことができ、パラメータを適切に設定することで、推定される自発呼吸圧力^Pmusを自発呼吸圧力Pmusに近づけやすくすることができる。 According to the present invention, the compensation flow rate value F HF , which is different between the flow rate setting value (K FG · F H or K FG · ΔF H ) and the volume setting value (K VG · V H or K VG · ΔV H ), Use FHV . These compensated flow value F HF, F HV is obtained by using different compensation values H F, the H V each other. By using different compensation values H F and H V , it is possible to increase the parameters relating to adjustment of the breathing motion during the period in which the compensation works effectively. By appropriately setting the parameters, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus Can be made closer to the spontaneous breathing pressure Pmus.

また本発明は、吸気開始時点検出工程は、支援ガスの流量の時間変化を微分した微分値が予め定めるしきい値よりも増加した時点を、吸気開始時点Tonsetとして検出することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the intake start time detection step detects a time when a differential value obtained by differentiating a change in the flow rate of the support gas with respect to a predetermined threshold value increases as a predetermined threshold value as an intake start time T onset. .

患者が吸気動作を開始する場合、支援ガスの流量の時間変化が、予め定めるしきい値を超えて増加する。このことは、支援ガスが肺に向かって流れている場合および支援ガスが肺から脱出する方向に流れている場合のどちらの場合にも、生じる現象である。本発明に従えば、支援ガスの流量微分値の時間変化に基づいて、吸気開始時点Tonsetを検出することで、吸気開始時点Tonsetに、支援ガスが肺から排出される方向に流れている場合であっても、吸気開始時点Tonsetを判断することができる。 When the patient starts the inhalation operation, the time change of the support gas flow rate increases beyond a predetermined threshold. This is a phenomenon that occurs both when the support gas is flowing toward the lung and when the support gas is flowing in the direction of escape from the lung. According to the present invention, by detecting the inhalation start time point T onset based on the time change of the flow rate differential value of the support gas, the support gas flows in the direction in which the support gas is discharged from the lungs at the inhalation start time point T onset . Even in this case, the intake start time T onset can be determined.

また本発明は、気道を流れる支援ガスの流量Fが、予め定める吸気開始しきい値を超える吸気トリガ時点Tontrgを検出する吸気トリガ検出工程をさらに含み、
吸気開始時点Tonsetを検出する前に、吸気トリガ時点Tontrgを検出した場合、制御量演算工程で、気道を流れる支援ガスの流量Fを検出し、検出した支援ガスの流量Fに基づいて、ガス供給サーボ機構から吐出する支援ガスの目標圧力Pinを演算することを特徴とする。
The present invention further includes an intake trigger detection step of detecting an intake trigger time point T ontrg in which the flow rate F of the support gas flowing through the airway exceeds a predetermined intake start threshold value,
If the intake trigger time T ontrg is detected before detecting the intake start time T onset , the control gas calculation step detects the flow rate F of the support gas flowing through the airway, and based on the detected flow rate F of the support gas, The target pressure Pin of the assist gas discharged from the gas supply servo mechanism is calculated.

本発明に従えば、吸気開始時点Tonsetと吸気トリガ時点Tontrgとのいずれか、早いタイミングで検出される時点から、吸気動作の支援を開始することができるので、仮に吸気開始時点Tonsetを検出できない場合であっても、吸気支援動作の開始時点を決定することができる。 According to the present invention, since the support for the intake operation can be started from one of the intake start time T onset and the intake trigger time T ontrg detected at an earlier timing, the intake start time T onset is temporarily set. Even when it cannot be detected, the start point of the intake assist operation can be determined.

また本発明は、患者の呼吸筋が吸気動作を終了する吸気終了時点Toffsetを検出する吸気終了時点検出工程と、
気道を流れる支援ガスの流量Fが、予め定める吸気終了しきい値未満となる呼気トリガ時点Tofftrgを検出する呼気トリガ検出工程とをさらに含み、
制御指令工程は、吸気終了時点Toffsetおよび呼気トリガ時点Tofftrgのいずれかに達したと判断すると、患者の吸気支援に関するガス供給サーボ機構の制御を終了することを特徴とする。
The present invention also includes an inspiration end time detection step of detecting an inspiration end time T offset at which the patient's respiratory muscles terminate inspiration.
An expiratory trigger detection step of detecting an expiratory trigger time point T offtrg at which the flow rate F of the assisting gas flowing through the airway becomes less than a predetermined inhalation end threshold value;
The control command process is characterized in that the control of the gas supply servo mechanism related to the patient's inspiration support is terminated when it is determined that either the inspiration end time T offset or the expiration trigger time T offtrg has been reached.

本発明に従えば、吸気終了時点Toffsetと呼気トリガ時点Tofftrgとのいずれか、早いタイミングで検出される時点から、吸気動作の支援を終了することができるので、仮に吸気終了時点Toffsetを検出できない場合であっても、吸気支援動作の終了時点を決定することができる。 According to the present invention, one of the intake end T offset and expiration trigger time T Offtrg, from the time it is detected at an early timing, it is possible to end the help of inspiration, if the intake end time T offset Even when it cannot be detected, the end point of the intake assist operation can be determined.

また本発明は、前記ガス供給サーボ機構の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。   Further, the present invention is a program for causing a computer to execute the control method of the gas supply servo mechanism.

本発明に従えば、上述した方法を実現するためのプログラムを、コンピュータに実行させて、コンピュータによってガス供給サーボ機構を制御させることで、吸気支援の遅れを防ぐとともに、検出流量Fに基づいて吸気支援した場合に比べて、吸気支援動作が過剰となることを防ぐことができる。   According to the present invention, a program for realizing the above-described method is executed by a computer and the gas supply servomechanism is controlled by the computer, thereby preventing a delay in the intake assistance and taking in the intake air based on the detected flow rate F. It is possible to prevent the intake support operation from becoming excessive as compared with the case where support is provided.

また本発明は、自発呼吸動作を行う患者に対して、吸気管路を介して酸素を含む支援ガスを患者の気道に供給するガス供給サーボ機構を制御する制御装置であって、
患者の呼吸筋が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetを検出する吸気開始時点検出手段と、
吸気開始時点Tonsetから、時間経過とともに低下する補償値Hを示す補償信号Hsigを発生する補償信号発生手段と、
吸気開始時点Tonsetから、気道を流れる支援ガスの流量Fを検出し、検出した支援ガスの流量Fを示す流量信号Fsigに前記補償信号Hsigを重畳して、検出した流量Fに前記補償値Hを加算した補償流量Fを示す補償流量信号FHsigを生成する補償流量信号生成手段と、
吸気開始時点Tonsetから、補償流量信号FHsigで示される補償流量Fに基づいて、ガス供給サーボ機構から吐出する支援ガスの目標圧力値Pinを演算する制御量演算手段と、
制御量演算手段によって演算された目標圧力値Pinで、目標圧力Pinの支援ガスを患者の気道に向けて吐出するように、ガス供給サーボ機構に指令を与える制御指令手段とを含むことを特徴とするガス供給サーボ機構の制御装置である。
Further, the present invention is a control device for controlling a gas supply servo mechanism for supplying a support gas containing oxygen to a patient's airway via an inspiratory line for a patient performing a spontaneous breathing operation,
An inspiration start time detection means for detecting an inspiration start time T onset at which the patient's respiratory muscles start inspiration;
Compensation signal generating means for generating a compensation signal H sig indicating a compensation value H that decreases with the passage of time from the intake start time T onset ;
The flow rate F of the support gas flowing through the airway is detected from the intake start time T onset , the compensation signal H sig is superimposed on the flow rate signal F sig indicating the detected flow rate F of the support gas, and the compensation is added to the detected flow rate F. A compensation flow rate signal generating means for generating a compensation flow rate signal F Hsig indicating a compensation flow rate F H to which the value H is added;
A control amount calculation means for calculating a target pressure value Pin of the support gas discharged from the gas supply servomechanism based on the compensation flow rate F H indicated by the compensation flow rate signal F Hsig from the intake start time Tonset ;
Control command means for giving a command to the gas supply servo mechanism so as to discharge the support gas at the target pressure Pin toward the patient's airway at the target pressure value Pin calculated by the control amount calculation means, This is a control device for the gas supply servo mechanism.

本発明に従えば、吸気開始時点検出手段によって検出される吸気開始時点Tonsetから、補償信号発生手段によって時間経過とともに低下する補償値Hを示す補償信号Hsigを発生する。次に、補償流量信号発生手段によって、補償値Hと検出流量Fとを加算した補償流量値Fを示す補償流量信号FHsigを生成する。この補償流量信号FHsigに示される補償流量値Fに基づいて、支援ガスの目標圧力値Pinを演算する。 According to the present invention, the compensation signal H sig indicating the compensation value H that decreases with time is generated by the compensation signal generating means from the intake start time T onset detected by the intake start time detecting means. Next, a compensation flow rate signal F Hsig indicating a compensation flow rate value F H obtained by adding the compensation value H and the detected flow rate F is generated by the compensation flow rate signal generating means. Based on the compensation flow rate value F H indicated by the compensation flow rate signal F Hsig , the target pressure value Pin of the support gas is calculated.

また本発明は、前記構成において前記吸気開始時点検出手段に代えて、患者の呼吸筋が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetを検出する検出装置から、吸気開始時点Tonsetを示す信号が入力される入力手段を含むことを特徴とするガス供給サーボ機構の制御装置である。 Further, according to the present invention, in the configuration described above, a signal indicating the inhalation start time T onset is input from a detection device that detects the inhalation start time T onset at which the patient's respiratory muscle starts inhalation operation instead of the inhalation start time detection means. And a control device for the gas supply servo mechanism.

本発明に従えば、吸気開始時点入力手段によって、吸気開始時点Tonsetを検出する検出装置から吸気開始時点Tonsetを示す信号が入力される。この信号が入力されて、吸気開始時点Tonsetを判断してから、補償流量信号発生手段によって、補償流量値Fを示す補償流量信号FHsigを生成する。この補償流量信号FHsigに示される補償流量値Fに基づいて、支援ガスの目標圧力値Pinを演算する。 According to the present invention, a signal indicating the intake start time T onset is input from the detection device that detects the intake start time T onset by the intake start time input means. After this signal is input and the intake start time T onset is determined, a compensation flow rate signal F Hsig indicating a compensation flow rate value F H is generated by the compensation flow rate signal generating means. Based on the compensation flow rate value F H indicated by the compensation flow rate signal F Hsig , the target pressure value Pin of the support gas is calculated.

また本発明は、自発呼吸動作を行う患者に対して、吸気管路を介して酸素を含む支援ガスを患者の気道に供給するガス供給サーボ機構と、
前記ガス供給サーボ機構の制御装置とを含むことを特徴とする人工呼吸器である。
The present invention also provides a gas supply servomechanism for supplying a support gas containing oxygen to a patient's airway via an inspiratory line for a patient performing a spontaneous breathing operation,
And a control device for the gas supply servomechanism.

本発明に従えば、上述した制御装置を含むことで、人工呼吸器は、吸気支援の遅れが防がれるとともに、吸気支援動作が過剰となることを防ぐことができる。   According to the present invention, by including the control device described above, the ventilator can prevent a delay in inspiratory support and prevent the inspiratory support operation from becoming excessive.

請求項1記載の本発明によれば、補償値Hが吸気開始時点Tonsetから発生するので、吸気開始時点Tonsetからガス供給サーボ機構による吸気支援動作を開始させることができ、吸気支援動作の実質的な遅れを防ぐことができる。これによって人工呼吸器によって吸気支援される患者の負担を減らせることができる。また補償値Hは、時間経過とともに低下するので、低下した後では、低下する前に比べて補償値Hの影響を小さくすることができ、検出流量Fに基づいて吸気支援した場合の吸気支援動作に近づけることができ、吸気支援動作が過剰となることを防ぐことができる。これによって人工呼吸器によって吸気支援される患者の負担を低減することができる。 According to the present invention described in claim 1, since the compensation value H is generated from the intake start time T onset, it is possible to start the suction assistance operation by the gas supply servomechanism from the intake start time T onset, the intake assistance operation A substantial delay can be prevented. As a result, the burden on the patient supported by inhalation by the ventilator can be reduced. Further, since the compensation value H decreases with the passage of time, the influence of the compensation value H can be reduced after the decrease compared to before the decrease, and the intake assist operation when the intake assist is performed based on the detected flow rate F. It is possible to prevent the intake support operation from becoming excessive. This can reduce the burden on the patient who is inhaled by the ventilator.

請求項2記載の本発明によれば、補償値Hを、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなってなめらかに減少させることで、補償流量値Fを時間経過にともなってなめらかに変化させることができる。これによって患者の肺に向けて供給される支援ガスの圧力値が短時間に急激に変化することを防ぐことができ、吸気支援動作される患者の負担を低減することができる。 According to the second aspect of the present invention, the compensation flow rate value F H can be changed smoothly with the passage of time by reducing the compensation value H smoothly with the passage of time from the intake start time T onset. Can do. As a result, it is possible to prevent the pressure value of the assist gas supplied toward the patient's lung from changing rapidly in a short time, and to reduce the burden on the patient who is inhaled.

請求項3記載の本発明によれば、予め定める設定値を不完全微分することで、補償値Hを時間経過にともなってなめらかに減少させることができる。これによって支援ガスの圧力値が短時間に急激に変化することを防ぐことができ、吸気支援動作される患者の負担を低減することができる。   According to the third aspect of the present invention, the compensation value H can be smoothly reduced over time by incomplete differentiation of the predetermined set value. As a result, it is possible to prevent the pressure value of the support gas from changing rapidly in a short time, and to reduce the burden on the patient who is inhaled.

請求項4記載の本発明によれば、患者の自発呼吸圧力Pmusの過渡変化に基づいて、補償値Hの過渡変化を設定することで、患者の状態に応じた吸気支援を行うことができ、患者の負担を低減することができる。   According to the present invention of claim 4, by setting the transient change of the compensation value H based on the transient change of the patient's spontaneous breathing pressure Pmus, it is possible to perform the inspiration support according to the patient's condition, The burden on the patient can be reduced.

請求項5記載の本発明によれば、吸気開始時点Tonsetにおいて気道を流れる支援ガスの流量Fonsetに基づいて、補償値Hが設定される。これによって患者の状態に応じて、補償値Hを変化させることができ、補償流量値が過剰または過小となることを防ぐことができ、患者が吸気努力を開始してから、支援ガスが肺に向かって流れるまでの間における、吸気支援を好適に行うことができる。たとえば患者の呼吸動作が動的過膨張となる状態であっても、人工呼吸器の吸気支援の実質的な遅れを防いで吸気支援を行うことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the compensation value H is set based on the flow rate F onset of the support gas flowing through the airway at the intake start time T onset . As a result, the compensation value H can be changed according to the patient's condition, and the compensation flow value can be prevented from becoming excessive or too small. Inhalation support can be suitably performed until it flows toward the front. For example, even if the patient's breathing motion is in a state of dynamic hyperinflation, inhalation assistance can be performed while preventing a substantial delay in inspiratory assistance of the ventilator.

請求項6記載の本発明によれば、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れに基づいて、補償値Hが設定される。これによって患者の状態にかかわらずにほぼ一定となる流量変化遅れに起因する、自発呼吸圧力Pmusと、推定自発呼吸圧力^Pmusとの誤差を防ぐことができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the compensation value H is set based on the flow rate change delay from when the respiratory muscle of the patient starts the inspiration operation until the change in the flow rate of the support gas according to the inspiration operation occurs. Is done. As a result, it is possible to prevent an error between the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus due to the flow rate change delay that is substantially constant regardless of the patient's condition.

請求項7記載の本発明によれば、吸気開始時点Tonsetにおいて気道を流れる支援ガスの流量Fonsetと、予め定められる規定値H0とに基づいて、補償値Hが設定される。これによって患者の状態に応じた吸気支援を行うことができるとともに、流量変化遅れを防ぐことができる。これによって人工呼吸器の吸気支援の実質的な遅れをより確実に防ぐことができる。 According to the present invention according to claim 7, and the flow rate F onset of supporting gas flowing through the airway in the intake beginning T onset, based on the specified value H0 be predetermined, the compensation value H is set. As a result, inhalation support according to the patient's condition can be performed, and a delay in changing the flow rate can be prevented. As a result, a substantial delay in inspiratory support of the ventilator can be prevented more reliably.

請求項8記載の本発明によれば、補償流量値Fを用いて目標圧力値Pinを求めることで、吸気支援動作の実質的な遅れを補償した目標圧力Pinを演算することができ、吸気開始時点Tonsetでの患者の肺に向かって流れる支援ガスの流量Fonsetが、ゼロ以下であっても、患者の呼吸努力に対応する自発呼吸圧力Pmusを比例増幅した圧力の支援ガスを患者に供給するように、ガス供給サーボ機構の制御を開始することができる。また患者の吸気期間と、人工呼吸器による実質的な吸気支援期間とを同期させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, by calculating the target pressure value Pin using the compensation flow rate value F H , the target pressure Pin compensated for a substantial delay in the intake assist operation can be calculated. Even if the flow rate F onset of the assist gas flowing toward the patient's lung at the start time point T onset is equal to or less than zero, the assist gas having a pressure proportionally amplified to the spontaneous breathing pressure Pmus corresponding to the patient's breathing effort is supplied to the patient. Control of the gas supply servomechanism can begin to supply. In addition, the patient's inspiratory period and the substantial inspiratory support period by the ventilator can be synchronized.

請求項9記載の本発明によれば、流量偏差ΔFを用いて目標圧力値Pinを求めることで、吸気支援動作の実質的な遅れを補償した目標圧力Pinを演算することができ、吸気開始時点Tonsetでの患者の肺に向かって流れる支援ガスの流量Fがゼロ以下であっても、自発呼吸圧力Pmusを比例増幅した圧力の支援ガスを患者に供給するように、ガス供給サーボ機構の制御を開始することができる。また患者の吸気期間と、人工呼吸器による実質的な吸気支援期間とを同期させることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, by calculating the target pressure value Pin using the flow rate deviation ΔF H , it is possible to calculate the target pressure Pin that compensates for a substantial delay in the intake assist operation, and to start intake Even if the flow rate F of the assist gas flowing toward the patient's lung at the time point T onset is less than or equal to zero, the gas supply servomechanism is configured to supply the patient with the assist gas having a pressure proportionally amplified to the spontaneous breathing pressure Pmus. Control can begin. In addition, the patient's inspiratory period and the substantial inspiratory support period by the ventilator can be synchronized.

また流量偏差ΔFを用いることで、自発呼吸圧力Pmusを精度よく推定することができる。さらに患者と人工呼吸器とを含む制御系のロバスト安定性を高めることができ、流量ゲインKFGおよび体積ゲインKVGが、患者の状態を示す値からずれたとしても、制御系が不安定となることを防ぐことができる。 Further, by using the flow rate deviation ΔF H , the spontaneous breathing pressure Pmus can be accurately estimated. Furthermore, the robust stability of the control system including the patient and the ventilator can be improved, and even if the flow gain K FG and the volume gain K VG deviate from the values indicating the patient's condition, the control system is unstable. Can be prevented.

請求項10記載の本発明によれば、流量設定値(KFG・FまたはKFG・ΔF)と、体積設定値(KVG・VまたはKVG・ΔV)とで、異なる補償流量値FHF,FHVを用いる。これによって呼吸動作の調整に関するパラメータを増やすことができ、推定される自発呼吸圧力^Pmusを自発呼吸圧力Pmusに近づけるように、呼吸動作の調整を柔軟に行うことができる。たとえば2つの補償値H,Hを適切に設定することで、補償期間における吸気動作の支援が過大または過小となることを防ぐことができ、所望とする吸気動作の支援を行い易くすることができる。 According to the tenth aspect of the present invention, compensation is different between the flow rate setting value (K FG · F H or K FG · ΔF H ) and the volume setting value (K VG · V H or K VG · ΔV H ). Flow rate values F HF and F HV are used. As a result, the parameters relating to the adjustment of the breathing motion can be increased, and the breathing motion can be flexibly adjusted so that the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus approaches the spontaneous breathing pressure Pmus. For example, by appropriately setting the two compensation values H F and H V , it is possible to prevent the intake operation support during the compensation period from becoming excessive or too small, and to facilitate the desired intake operation support. Can do.

請求項11記載の本発明によれば、支援ガスの流量の時間変化を微分した微分値が予め定めるしきい値よりも増加した時点を、吸気開始時点Tonsetとして検出する。これによって吸気開始時点Tonsetにおいて、支援ガスが肺から排出される方向に流れている場合であっても、吸気開始時点Tonsetからガス供給サーボ機構による吸気支援動作を開始させることができ、吸気支援動作の遅れを防ぐことができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the time point at which the differential value obtained by differentiating the time change of the flow rate of the support gas increases from a predetermined threshold value is detected as the intake start time point T onset . In this way the intake start time T onset, even if flowing in a direction in which the supporting gas is discharged from the lungs, it is possible to start the suction assistance operation by the gas supply servomechanism from the intake start time T onset, intake Delays in support operations can be prevented.

請求項12記載の本発明によれば、吸気開始時点Tonsetと吸気トリガ時点Tontrgとのいずれか、早いタイミングで検出される時点から、吸気動作の支援を開始することができる。したがって仮に吸気開始時点Tonsetを検出できない場合であっても、吸気支援動作の開始時点を確実に決定することができ、人工呼吸器の安全性を高めることができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, the support for the intake operation can be started from the time point detected at the earlier timing of either the intake start time point T onset or the intake trigger time point T ontrg . Therefore, even if the inhalation start time T onset cannot be detected, the start time of the inspiratory support operation can be determined reliably, and the safety of the ventilator can be improved.

請求項13記載の本発明によれば、吸気終了時点Toffsetと呼気トリガ時点Tofftrgとのいずれか、早いタイミングで検出される時点から、吸気動作の支援を終了することができる。したがって仮に吸気終了時点Toffsetを検出できない場合であっても、吸気支援動作の終了時点を確実に判断することができ、人工呼吸器の安全性を高めることができる。 According to the thirteenth aspect of the present invention, the support for the inhalation operation can be terminated from the time point at which the inspiration end point T offset or the expiration trigger point T offtrg is detected at an earlier timing. Therefore, even if the inhalation end time T offset cannot be detected, it is possible to reliably determine the end time of the inspiratory support operation, and to improve the safety of the ventilator.

請求項14記載の本発明によれば、上述した方法を実現するためのプログラムを、コンピュータに実行させて、コンピュータによってガス供給サーボ機構を制御させることで、吸気支援の遅れを防ぐとともに、検出流量Fに基づいて吸気支援動作を行った場合に比べて、吸気支援動作が過剰となることを防ぐことができる。   According to the present invention as set forth in claim 14, by causing a computer to execute a program for realizing the above-described method and controlling the gas supply servomechanism by the computer, it is possible to prevent a delay in intake assistance and to detect a detected flow rate. Compared with the case where the intake support operation is performed based on F, it is possible to prevent the intake support operation from becoming excessive.

請求項15記載の本発明によれば、検出手段によって吸気開始時点Tonsetを検出すると、補償流量信号発生手段によって、補償流量値Fを示す補償流量信号FHsigを生成する。この補償流量信号FHsigに示される補償流量値Fに基づいて、支援ガスの目標圧力値Pinを演算する。演算結果をガス供給サーボ機構に与えることで、吸気支援の遅れを防ぐとともに、検出流量Fに基づいて吸気支援した場合に比べて、吸気支援動作が過剰となることを防ぐことができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, when the intake start time T onset is detected by the detection means, the compensation flow rate signal F Hsig indicating the compensation flow rate value F H is generated by the compensation flow rate signal generation means. Based on the compensation flow rate value F H indicated by the compensation flow rate signal F Hsig , the target pressure value Pin of the support gas is calculated. By giving the calculation result to the gas supply servomechanism, it is possible to prevent a delay in the intake support and to prevent the intake support operation from becoming excessive as compared with the case where the intake support is performed based on the detected flow rate F.

請求項16記載の本発明によれば、入力手段によって吸気開始時点Tonsetを判断すると、補償流量信号発生手段によって、補償流量値Fを示す補償流量信号FHsigを生成する。この補償流量信号FHsigに示される補償流量値Fに基づいて、支援ガスの目標圧力値Pinを演算する。演算結果をガス供給サーボ機構に与えることで、吸気支援の遅れを防ぐとともに、検出流量Fに基づいて吸気支援した場合に比べて、吸気支援動作が過剰となることを防ぐことができる。 According to the sixteenth aspect of the present invention, when the intake means T onset is determined by the input means, the compensated flow signal F Hsig indicating the compensated flow value F H is generated by the compensated flow signal generating means. Based on the compensation flow rate value F H indicated by the compensation flow rate signal F Hsig , the target pressure value Pin of the support gas is calculated. By giving the calculation result to the gas supply servomechanism, it is possible to prevent a delay in the intake support and to prevent the intake support operation from becoming excessive as compared with the case where the intake support is performed based on the detected flow rate F.

請求項17記載の本発明によれば、上述した制御装置を含むことで、人工呼吸器は、吸気支援の遅れを防ぐとともに、検出流量Fに基づいて吸気支援した場合に比べて、吸気支援動作が過剰となることを防ぐことができる。   According to the present invention of claim 17, by including the above-described control device, the ventilator prevents a delay in inspiratory support, and inspiratory support operation as compared with the case where the inspiratory support is performed based on the detected flow rate F. Can be prevented from becoming excessive.

図1は、人工呼吸器17と患者18とを示すブロック図である。本発明の実施の一形態である人工呼吸器17は、支援ガス16を患者18の気道に供給するガス供給サーボ機構20(以下、単にガス供給機構20と称する)と、ガス供給機構20を制御する制御装置21と、患者呼吸状態監視手段200とを含む。ガス供給機構20は、吸気管路25を介して酸素を含む支援ガス16を患者の気道15に供給する。支援ガス16はたとえば大気中の空気を加圧したものである。またガス供給機構20は、たとえばポンプなどのガス供給手段であって、吐出する支援ガスの圧力を制御可能である。   FIG. 1 is a block diagram showing a ventilator 17 and a patient 18. A ventilator 17 according to an embodiment of the present invention controls a gas supply servo mechanism 20 (hereinafter simply referred to as a gas supply mechanism 20) that supplies the assist gas 16 to the airway of the patient 18 and the gas supply mechanism 20. And a patient respiratory state monitoring means 200. The gas supply mechanism 20 supplies the support gas 16 containing oxygen to the patient's airway 15 via the inspiratory line 25. The support gas 16 is, for example, pressurized air in the atmosphere. The gas supply mechanism 20 is gas supply means such as a pump, for example, and can control the pressure of the assist gas to be discharged.

患者呼吸状態監視手段200は、患者18の呼吸状態のうち、患者18が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetと、患者18が吸気動作を終了する吸気終了時点Toffsetとを検出する。患者呼吸状態監視手段200は、吸気管路25および呼気管路26を流れる支援ガスの流量および圧力をそれぞれ検出し、検出結果に基づいて、吸気開始時点Tonsetと、吸気終了時点Toffsetとを検出する。たとえば患者呼吸状態監視手段200は、国際特許出願WO 2004/002561 A2に開示される技術を用いることによって実現可能である。患者呼吸状態監視手段200は、検出した吸気開始時点Tonsetと、吸気終了時点Toffsetとをそれぞれ示す信号を、制御装置21の演算部に与える。 The patient breathing state monitoring means 200 detects an inhalation start time T onset when the patient 18 starts an inhalation operation and an inhalation end time T offset at which the patient 18 finishes the inhalation operation in the respiratory state of the patient 18. The patient breathing state monitoring means 200 detects the flow rate and pressure of the support gas flowing through the inspiratory conduit 25 and the expiratory conduit 26, respectively, and based on the detection result, the inspiratory start time T onset and the inspiratory end time T offset To detect. For example, the patient respiratory condition monitoring means 200 can be realized by using the technique disclosed in the international patent application WO 2004/002561 A2. The patient breathing state monitoring means 200 gives signals indicating the detected inhalation start time T onset and inhalation end time T offset to the calculation unit of the control device 21.

患者18が自発呼吸を行う場合において、吸気期間のガス供給機構20の制御方法として、プロポーショナルアシストベンチレーション法(比例支援換気法、Proportional
Assist Ventilation、略称PAV法)がある。本実施の形態の制御装置21は、PAV法の本来の目的に従ってガス供給機構20を制御する。ガス供給機構20は、自発呼吸圧力Pmusに比例する支援圧力Pventで、支援ガス16を患者の気道15に供給する。自発呼吸圧力Pmusは、横隔膜などの呼吸筋の動作によって生じる肺の外部から作用する力である呼吸努力を圧力に換算した値であって、患者18の呼吸努力に相当する。したがって患者の呼吸に対する仕事量である呼吸努力が大きくなると、自発呼吸圧力Pmusが大きくなる。また本実施の形態において支援圧力Pventは、ガス供給機構20の吐出圧力とほぼ等しいものと近似して扱う。
When the patient 18 performs spontaneous breathing, as a control method of the gas supply mechanism 20 during the inspiration period, a proportional assist ventilation method (proportional assist ventilation, Proportional
Assist Ventilation (abbreviated as PAV method). The control device 21 of the present embodiment controls the gas supply mechanism 20 in accordance with the original purpose of the PAV method. The gas supply mechanism 20 supplies the support gas 16 to the patient's airway 15 at a support pressure Pvent proportional to the spontaneous breathing pressure Pmus. The spontaneous breathing pressure Pmus is a value obtained by converting a respiratory effort, which is a force acting from the outside of the lungs caused by the movement of respiratory muscles such as the diaphragm, into pressure, and corresponds to the respiratory effort of the patient 18. Accordingly, when the respiratory effort, which is the work amount for the patient's breathing, increases, the spontaneous breathing pressure Pmus increases. In the present embodiment, the support pressure Pvent is treated as being approximately equal to the discharge pressure of the gas supply mechanism 20.

PAV法に従って制御されるガス供給機構20は、患者18が支援ガス16を強く吸引すればするほど、より高い圧力で支援ガス16を患者に供給する。また患者18の吸引力が弱くなるにつれて、供給する支援ガス16の圧力を低くし、患者が支援ガスの吸引を終えるとともに支援ガス16の供給を停止する。このようにガス供給機構20を制御することによって、患者18の呼吸努力に応じた圧力で支援ガス16を供給することができ、呼吸動作における患者18の負担を低減することができる。   The gas supply mechanism 20 controlled according to the PAV method supplies the support gas 16 to the patient at a higher pressure as the patient 18 sucks the support gas 16 more strongly. Further, as the suction force of the patient 18 becomes weaker, the pressure of the support gas 16 to be supplied is lowered, and the supply of the support gas 16 is stopped while the patient finishes sucking the support gas. By controlling the gas supply mechanism 20 in this manner, the support gas 16 can be supplied at a pressure corresponding to the respiratory effort of the patient 18, and the burden on the patient 18 in the breathing operation can be reduced.

制御装置21は、患者の自発呼吸圧力Pmusに対応する目標圧力Pinを演算し、目標圧力Pinをガス供給機構20に与える。目標圧力Pinが与えられたガス供給機構20は、患者の自発呼吸圧力Pmusに対応した支援圧力Pventで、支援ガス16を患者の気道15に供給する。本発明の実施の形態において、「(s)」が付される伝達関数は、ラプラス領域における伝達関数であることを示し、「^」が付される値は、実際の値ではなく推測値または演算値であることを示し、「s」は、ラプラス演算子を示す。   The control device 21 calculates a target pressure Pin corresponding to the patient's spontaneous breathing pressure Pmus and gives the target pressure Pin to the gas supply mechanism 20. The gas supply mechanism 20 provided with the target pressure Pin supplies the support gas 16 to the patient's airway 15 at the support pressure Pvent corresponding to the patient's spontaneous breathing pressure Pmus. In the embodiment of the present invention, the transfer function to which “(s)” is attached indicates that it is a transfer function in the Laplace region, and the value to which “^” is attached is not an actual value but an estimated value or “S” indicates a Laplace operator.

制御装置21は、流量検出手段50と、推定手段51と、補償流量生成手段201と、偏差演算手段52と、制御量演算手段53とを含む。流量検出手段50は、実際に患者の気道15に供給された支援ガス16の流量Fを検出する。以下、流量検出手段50によって検出される流量を検出流量Fと称する場合がある。また検出流量Fのうちで、肺へ向かう方向に気道に流れる支援ガスの流量を正の値とする。また検出流量Fのうちで、肺から排出される方向に気道を流れる支援ガスの流量を負の値とする。   The control device 21 includes a flow rate detection unit 50, an estimation unit 51, a compensation flow rate generation unit 201, a deviation calculation unit 52, and a control amount calculation unit 53. The flow rate detection means 50 detects the flow rate F of the support gas 16 actually supplied to the patient's airway 15. Hereinafter, the flow rate detected by the flow rate detection means 50 may be referred to as a detected flow rate F. Further, among the detected flow rates F, the flow rate of the support gas flowing in the airway in the direction toward the lung is set to a positive value. Further, among the detected flow rate F, the flow rate of the support gas flowing through the airway in the direction of being discharged from the lung is set to a negative value.

検出流量Fは、ガス供給機構20から吸気管路25を流れる気体の流量であり、患者の気道を流れる気体の流量と等しいと近似する。より正確には、検出流量Fは、吸気管路25を患者の気道に向かう方向に流れる気体の流量Qiから、呼気管路26を患者の肺から排出される方向に流れる気体の流量Qeを減算した値(Qi−Qe)で求められる。この検出流量Fは、自発呼吸圧力Pmusの影響によって変動するので、自発呼吸圧力Pmusが加わった状態での呼吸器系の流量となる。   The detected flow rate F is the flow rate of the gas flowing from the gas supply mechanism 20 through the inspiratory conduit 25, and is approximated to be equal to the flow rate of the gas flowing through the patient's airway. More precisely, the detected flow rate F is obtained by subtracting the flow rate Qe of the gas flowing in the direction of exhausting the exhalation conduit 26 from the patient's lungs from the flow rate Qi of the gas flowing in the direction of the inspiratory conduit 25 toward the patient's airway. The obtained value (Qi−Qe) is obtained. Since this detected flow rate F varies due to the influence of the spontaneous breathing pressure Pmus, it becomes the flow rate of the respiratory system in a state where the spontaneous breathing pressure Pmus is applied.

流量検出手段50は、吸気管路25および呼気管路26を流れる支援ガス16の流量を測定する。吸気管路25は、ガス供給機構20の圧力源から患者の気道に支援ガス16を導く管路である。呼気管路26は、患者の気道から排出される支援ガスを人工呼吸器外に導く管路である。たとえば流量検出手段50は、差圧式流量計によって実現される。流量検出手段50は、支援ガスの流量Fを検出すると、その検出流量Fを示す信号を補償流量生成手段201および患者呼吸状態監視手段200に与える。   The flow rate detecting means 50 measures the flow rate of the support gas 16 flowing through the inspiratory line 25 and the expiratory line 26. The intake pipe 25 is a pipe that guides the support gas 16 from the pressure source of the gas supply mechanism 20 to the patient's airway. The exhalation duct 26 is a duct that guides support gas discharged from the patient's airway to the outside of the ventilator. For example, the flow rate detection means 50 is realized by a differential pressure type flow meter. When the flow rate detection unit 50 detects the flow rate F of the support gas, the flow rate detection unit 50 gives a signal indicating the detected flow rate F to the compensation flow rate generation unit 201 and the patient breathing state monitoring unit 200.

補償流量生成手段201は、患者呼吸状態監視手段200から吸気開始時点Tonsetを示す信号が与えられるとともに、流量検出手段200から検出流量Fを示す信号が与えられる。これらの信号に基づいて、補償流量生成手段201は、自発呼吸圧力Pmusの発生に対する流量変化遅れを補償する補償流量Fを示す信号を生成する。具体的には、補償流量生成手段201は、予め定める補償値Hを発生させ、検出される支援ガスの流量Fに、前記補償値Hを加算して補償流量値F(=F+H)を生成する。 The compensation flow rate generation unit 201 receives a signal indicating the inhalation start time T onset from the patient breathing state monitoring unit 200 and a signal indicating the detected flow rate F from the flow rate detection unit 200. Based on these signals, the compensation flow rate generation unit 201 generates a signal indicating a compensation flow rate F H that compensates for a flow rate change delay with respect to the generation of the spontaneous breathing pressure Pmus. Specifically, the compensation flow rate generation unit 201 generates a predetermined compensation value H, and adds the compensation value H to the detected support gas flow rate F to generate a compensation flow rate value F H (= F + H). To do.

補償流量生成手段201は、吸気開始時点Tonsetから、時間経過とともに低下する補償値Hを発生する。補償値Hは、吸気開始時点Tonsetで最大値となり、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなってなめらかに減少する値に設定される。補償流量生成手段201は、生成した補償流量Fを示す信号を偏差演算手段52に与える。本実施の形態では、補償値Hの大きさは、吸気開始時点Tonsetから患者の吸気期間Winよりも短く設定される初期期間Wでは、予め定めるしきい値以上の値となる。また初期期間Wを経過した後は、前記しきい値未満の値となる。補償値Hが発生される期間は、吸気期間Winと同じであってもよく、吸気期間よりも短い期間であってもよい。 The compensation flow rate generation unit 201 generates a compensation value H that decreases with the passage of time from the intake start time T onset . Compensation value H becomes the maximum value at the intake beginning T onset, is set to a value that decreases smoothly with time from the intake start time T onset. The compensation flow rate generation unit 201 gives a signal indicating the generated compensation flow rate F H to the deviation calculation unit 52. In this embodiment, the magnitude of the compensation value H is the initial period W H is set to be shorter than the intake period W in the patient from the suction start time T onset, the threshold value or values determined in advance. Further, after the initial period WH has elapsed, the value becomes less than the threshold value. Period compensation value H is generated may be the same as the intake period W in, it may be a shorter period than the intake period.

推定手段51は、患者の呼吸器管を模擬してモデル化した呼吸器官モデルを示すオブザーバ54を有する。オブザーバ54は、患者に供給されるであろう支援ガスの流量^Fを演算する流量推定手段となる。具体的には、オブザーバ54は、自発呼吸圧力Pmusが存在しない状態で、予め定める遅れ補償圧力^Pmの支援ガスが吸気管路25に供給された場合に、吸気管路25を流れる支援ガスの流量を推定する。   The estimation means 51 has an observer 54 indicating a respiratory organ model that is modeled by simulating a patient's respiratory tract. The observer 54 serves as a flow rate estimating means for calculating the flow rate {circumflex over (F)} of assisting gas that will be supplied to the patient. Specifically, the observer 54 determines the amount of the support gas flowing through the intake pipe 25 when the support gas having the predetermined delay compensation pressure ^ Pm is supplied to the intake pipe 25 in the absence of the spontaneous breathing pressure Pmus. Estimate the flow rate.

以下、推定手段51によって推定される流量を推定流量^Fと称する。推定流量^Fは、後述する遅れ補償圧力^Pmで、支援ガスが呼吸器系に与えられた場合における呼吸器系の流量となる。推定手段51は、支援ガスの流量^Fを推定すると、その推定流量^Fを表わす信号を偏差演算手段52に与える。   Hereinafter, the flow rate estimated by the estimation means 51 is referred to as an estimated flow rate ^ F. The estimated flow rate {circumflex over (F)} is a delay compensation pressure {circumflex over (P)}, which will be described later, and is the flow rate of the respiratory system when support gas is given to the respiratory system. When the estimation unit 51 estimates the flow rate {circumflex over (F)} of the support gas, the estimation unit 51 gives a signal representing the estimated flow rate {circumflex over (F)} to the deviation calculation unit 52.

偏差演算手段52は、補償流量生成手段201から補償流量F示す信号が与えられるとともに、推定手段51から推定流量^Fを示す信号が与えられる。これらの信号に基づいて、偏差演算手段52は、補償流量Fから推定流量^Fを減算した値となる流量偏差ΔFを演算し、演算結果を示す信号を制御量演算手段53に与える。制御量演算手段53は、偏差演算手段52から流量偏差ΔFを示す信号が与えられる。制御量演算手段53は、前記流量偏差ΔFに、予め設定されるゲイン(KFG+KVG/s)を付与して、支援圧力Pventを発生するための目標圧力Pinを演算する。 The deviation calculating means 52 is provided with a signal indicating the compensated flow rate F H from the compensated flow rate generating means 201 and a signal indicating the estimated flow rate ^ F from the estimating means 51. Based on these signals, the deviation calculating means 52 calculates a flow rate deviation ΔF H that is a value obtained by subtracting the estimated flow rate ^ F from the compensation flow rate F H, and gives a signal indicating the calculation result to the control amount calculating means 53. The control amount calculation unit 53 is given a signal indicating the flow rate deviation ΔF H from the deviation calculation unit 52. The control amount calculation means 53 gives a preset gain (K FG + K VG / s) to the flow rate deviation ΔF H and calculates a target pressure Pin for generating the support pressure Pvent.

制御量演算手段53は、演算した目標圧力Pinを表わす信号を、推定手段51およびガス供給機構20にそれぞれ与える。ガス供給機構20は、制御量演算手段53から与えられる目標圧力Pinを表わす信号に基づいた吐出圧力、すなわち支援圧力Pventで、支援ガス16を患者の気道15に供給する。また推定手段51は、制御量演算手段53から与えられる目標圧力Pinを表わす信号に基づいて、推定流量^Fを順次演算する。   The control amount calculation means 53 gives a signal representing the calculated target pressure Pin to the estimation means 51 and the gas supply mechanism 20, respectively. The gas supply mechanism 20 supplies the support gas 16 to the patient's airway 15 at the discharge pressure based on the signal representing the target pressure Pin given from the control amount calculation means 53, that is, the support pressure Pvent. Further, the estimating means 51 sequentially calculates the estimated flow rate ^ F based on the signal representing the target pressure Pin given from the control amount calculating means 53.

図2は、本発明の実施の一形態の全体の系14を具体的に示すブロック線図である。推定手段51は、オブザーバ54のほかに、遅れ補償部55をさらに有する。遅れ補償部55は、たとえばガス供給機構20の遅れ要素、空気回路の遅れ要素など、全体の系14を構成する各構成部の一次遅れ要素およびむだ時間要素などの遅れ要素を補償するために設けられる。遅れ補償部55は、目標圧力Pinを入力として、パラメータ調整可能な調整用伝達関数に従った出力を演算する遅れ補償手段となり、人工呼吸器17と患者18とを含む全体の系14の制御特性を改善するために設けられる。   FIG. 2 is a block diagram specifically showing the entire system 14 according to the embodiment of the present invention. The estimation unit 51 further includes a delay compensation unit 55 in addition to the observer 54. The delay compensation unit 55 is provided to compensate for delay elements such as a primary delay element and a dead time element of each component constituting the entire system 14 such as a delay element of the gas supply mechanism 20 and a delay element of the air circuit. It is done. The delay compensation unit 55 is a delay compensation unit that calculates an output in accordance with an adjustment transfer function that can be parameter-adjusted with the target pressure Pin as an input, and the control characteristics of the entire system 14 including the ventilator 17 and the patient 18. Provided to improve.

遅れ補償部55は、目標圧力Pinを入力として、パラメータ調整可能な調整用伝達関数に従った出力を遅れ補償圧力^Pmとして演算する。遅れ補償部55は、演算した遅れ補償圧力^Pmを表わす信号をオブザーバ54に与える。本実施の形態では、ガス供給機構20の伝達関数は、一次遅れ要素Gc(s)と、むだ時間要素e−Lc・sとの積で表わされる。また調整用伝達関数Gm(s)・e−Lm・sもまた、一次遅れ要素Gm(s)と、むだ時間要素e−Lm・sとの積で表わされる。 The delay compensation unit 55 receives the target pressure Pin as an input, and calculates an output according to an adjustment transfer function capable of parameter adjustment as a delay compensation pressure ^ Pm. The delay compensation unit 55 gives a signal representing the calculated delay compensation pressure ^ Pm to the observer 54. In the present embodiment, the transfer function of the gas supply mechanism 20 is represented by the product of the first-order lag element Gc (s) and the dead time element e −Lc · s . The adjustment transfer function Gm (s) · e −Lm · s is also expressed by the product of the first-order lag element Gm (s) and the dead time element e −Lm · s .

第1の本発明の例示として、たとえば調整用伝達関数の一次遅れ要素の時定数Tmと、むだ時間要素e−Lm・sとは、目標圧力Pinを入力とし、支援圧力Pventを出力として実測されるガス供給機構20の伝達関数を模擬したパラメータ値が用いられる。 As an example of the first aspect of the present invention, for example, the time constant Tm of the first-order lag element of the adjustment transfer function and the dead time element e −Lm · s are measured using the target pressure Pin as an input and the support pressure Pvent as an output. A parameter value simulating the transfer function of the gas supply mechanism 20 is used.

また調整用伝達関数は、ガス供給機構20の伝達関数とは異なるパラメータ値が用いられてもよい。第2の本発明の例示として、たとえば調整用伝達関数の一次遅れ要素の時定数Tmは、ガス供給機構20の一次遅れ要素の時定数Tcよりも大きく(Tm>Tc)設定される。また調整用伝達関数のむだ時間Lmは、ガス供給機構20のむだ時間Lcとほぼ同じ値(Lm≒LcまたはLm=Lc)に設定される。本発明では、ほぼ同じとは、同じ場合も含む。   Further, a parameter value different from the transfer function of the gas supply mechanism 20 may be used for the adjustment transfer function. As an illustration of the second aspect of the present invention, for example, the time constant Tm of the first-order lag element of the adjustment transfer function is set larger than the time constant Tc of the first-order lag element of the gas supply mechanism 20 (Tm> Tc). The dead time Lm of the transfer function for adjustment is set to substantially the same value as the dead time Lc of the gas supply mechanism 20 (Lm≈Lc or Lm = Lc). In the present invention, “substantially the same” includes the same case.

また第3の本発明の例示として、調整用伝達関数のむだ時間要素におけるむだ時間Lmがゼロとして設定されてもよい。また調整用伝達関数の一時遅れ要素の時定数Tmは、自発呼吸圧力Pmusを比例増幅する増幅率に応じて、上限値が設定される。また遅れ補償部55に設定される調整用伝達関数は、上述した制御要素および、制御要素のパラメータ以外に設定されてもよい。   As an example of the third aspect of the present invention, the dead time Lm in the dead time element of the adjustment transfer function may be set as zero. The time constant Tm of the temporary delay element of the adjustment transfer function is set to an upper limit value according to the amplification factor that proportionally amplifies the spontaneous breathing pressure Pmus. Further, the adjustment transfer function set in the delay compensation unit 55 may be set in addition to the control element and the parameter of the control element described above.

オブザーバ54は、患者の呼吸器官モデルに基づいて、遅れ補償圧力^Pmで支援ガスを患者18の気道15に供給した場合における、支援ガスの推定流量^Fを推定する。オブザーバ54は、減算器56と、推定流量演算器57と、支援ガス体積演算器58と、肺胞圧力演算器59とを有する。   The observer 54 estimates the estimated flow rate FF of the support gas when the support gas is supplied to the airway 15 of the patient 18 with the delay compensation pressure PPm based on the respiratory organ model of the patient. The observer 54 includes a subtractor 56, an estimated flow rate calculator 57, a support gas volume calculator 58, and an alveolar pressure calculator 59.

減算器56は、遅れ補償部55から遅れ補償圧力^Pmを表わす信号が与えられるとともに肺胞圧力演算部59から演算肺胞圧力^Palvを表わす信号が与えられる。減算器56は、遅れ補償圧力^Pmから演算肺胞圧力^Palvを減算し、その値を表わす信号を推定流量演算器57に与える。演算肺胞圧力^Palvについては、後述する。   The subtractor 56 receives a signal representing the delay compensation pressure ^ Pm from the delay compensation unit 55 and a signal representing the calculated alveolar pressure ^ Palv from the alveolar pressure calculation unit 59. The subtractor 56 subtracts the calculated alveolar pressure ^ Palv from the delay compensation pressure ^ Pm, and gives a signal representing the value to the estimated flow rate calculator 57. The calculated alveolar pressure ^ Palv will be described later.

推定流量演算器57は、減算器56によって減算される減算値を、予め設定される推定気道抵抗^Rで除算して、その除算値を推定流量^Fとして演算する。推定流量演算器57は、演算結果を表わす信号を、後述する偏差演算手段52および支援ガス体積演算器58に与える。   The estimated flow rate calculator 57 divides the subtracted value subtracted by the subtractor 56 by a preset estimated airway resistance ^ R, and calculates the divided value as an estimated flow rate ^ F. The estimated flow rate calculator 57 gives a signal representing the calculation result to a deviation calculation means 52 and a support gas volume calculator 58 described later.

推定気道抵抗^Rは、患者の気道抵抗Rを推定した値であり、たとえば医療関係者によって予め設定される。また推定気道抵抗^Rは、測定機器によって検出される検出値によって予め設定されていてもよい。また本実施の形態の全体の系14では、推測気道抵抗^Rは、実際の患者の気道抵抗Rに対して正確に一致させなくてもよい。   The estimated airway resistance ^ R is a value obtained by estimating the airway resistance R of the patient, and is set in advance by, for example, a medical staff. In addition, the estimated airway resistance R may be set in advance by a detection value detected by the measuring device. Further, in the entire system 14 of the present embodiment, the estimated airway resistance ^ R does not need to be exactly matched to the actual patient's airway resistance R.

支援ガス体積演算器58は、支援ガス供給開始時点から推定流量演算器57で演算される推定流量^Fを順次積算し、その積算値を支援ガスの体積^Vとして演算する。支援ガス体積演算器58は、いわゆる積分器となる。以下、支援ガス体積演算器58によって演算される支援ガスの体積を演算体積^Vと称し、実際の支援ガスの体積Vと区別する。   The support gas volume calculator 58 sequentially integrates the estimated flow rate {circumflex over (F)} calculated by the estimated flow rate calculator 57 from the start of supply of the support gas, and calculates the integrated value as the support gas volume {circumflex over (V)}. The assist gas volume calculator 58 is a so-called integrator. Hereinafter, the volume of the support gas calculated by the support gas volume calculator 58 is referred to as a calculation volume ^ V, and is distinguished from the actual volume V of the support gas.

肺胞圧力演算器59は、前記演算体積^Vに、予め設定される肺の推定エラスタンス^Eを乗算し、その乗算値を前記演算肺胞圧力^Palvとして演算する。肺胞圧力演算器59は、演算した演算肺胞圧力^Palvを減算器56に与える。演算肺胞圧力^Palvは、肺胞内の圧力を推定した値であり、実際の肺胞圧力Palvと区別して称する。   The alveolar pressure calculator 59 multiplies the calculation volume {circumflex over (V)} by a preset lung estimated elastance {circumflex over (E)} E, and calculates the multiplication value as the calculated alveolar pressure ^ Palv. The alveolar pressure calculator 59 gives the calculated calculated alveolar pressure ^ Palv to the subtractor 56. The calculated alveolar pressure ^ Palv is a value obtained by estimating the pressure in the alveoli, and is distinguished from the actual alveolar pressure Palv.

肺の推定エラスタンス^Eは、患者の肺の弾性力を表わすエラスタンスEを推定した値であり、たとえば医療関係者によって予め設定される。また推定する肺のエラスタンス^Eは、換気力学検査装置などの測定機器によって検出される検出値によって予め設定されていてもよい。また本実施形態の全体の系14では、肺のエラスタンス^Eは、実際の患者の肺のエラスタンスEに対して正確に一致させなくてもよい。   The estimated elastance ^ E of the lung is a value obtained by estimating the elastance E representing the elastic force of the patient's lung, and is preset by, for example, a medical staff. Further, the estimated lung elastance ^ E may be set in advance by a detection value detected by a measuring instrument such as a ventilation mechanics inspection apparatus. Also, in the overall system 14 of this embodiment, the lung elastance ^ E does not have to be exactly matched to the actual patient's lung elastance E.

支援ガス16が気道15を流れる場合、支援ガス16の流量Fにほぼ比例する圧力損失が生じて、気道圧力Pawよりも肺内の圧力は低くなる。気道抵抗Rは、この支援ガス16の流量Fと圧力損失との関係を表わす。支援ガス16の流量Fに気道抵抗Rを乗算した値(F・R)は、気道15の管路抵抗に起因する損失圧力となる。たとえば一般的な気道抵抗Rは、5〜30(cmHO)/(リットル/秒)、である。ただし気道抵抗Rは、患者の状態によって大きく変動する。 When the support gas 16 flows through the airway 15, a pressure loss approximately proportional to the flow rate F of the support gas 16 occurs, and the pressure in the lung becomes lower than the airway pressure Paw. The airway resistance R represents the relationship between the flow rate F of the support gas 16 and the pressure loss. A value (F · R) obtained by multiplying the flow rate F of the support gas 16 by the airway resistance R is a loss pressure caused by the duct resistance of the airway 15. For example, the general airway resistance R is 5 to 30 (cmH 2 O) / (liter / second). However, the airway resistance R varies greatly depending on the patient's condition.

また支援ガス16が肺内に供給される場合、肺内に供給された支援ガス16の体積Vの増加にほぼ比例して肺胞内圧力Palvが増加する。肺のエラスタンスEは、この支援ガス16の体積Vと肺胞内圧力Palvとの関係を表わす。支援ガス16の体積Vに肺のエラスタンスEを乗算した値(V・E)は、肺胞内圧力Palvとなる。この肺胞内圧力Palvは、支援ガス16の流入に反抗する圧力となる。たとえば一般的な肺のエラスタンスEは、1/20〜1/50(ミリリットル)/(cmHO)である。ただし肺のエラスタンスEは、患者の状態によって大きく変動する。 When the support gas 16 is supplied into the lung, the alveolar pressure Palv increases almost in proportion to the increase in the volume V of the support gas 16 supplied into the lung. The lung elastance E represents the relationship between the volume V of the support gas 16 and the alveolar pressure Palv. A value (V · E) obtained by multiplying the volume V of the support gas 16 by the lung elastance E is the alveolar pressure Palv. The alveolar pressure Palv is a pressure against the inflow of the support gas 16. For example, typical lung elastance E is 1/20 to 1/50 (milliliter) / (cmH 2 O). However, lung elastance E varies greatly depending on the patient's condition.

このような呼吸器管の特性に基づいて、オブザーバ54が有する呼吸器官モデルが設定される。オブザーバ54が有する呼吸器官モデルは、以下の関係に設定される。
^Paw−^Palv=^R・^F …(1)
∫^F=^V …(2)
^Palv=^E・^V …(3)
Based on such characteristics of the respiratory tract, a respiratory organ model possessed by the observer 54 is set. The respiratory organ model possessed by the observer 54 is set to the following relationship.
^ Paw− ^ Palv = ^ R · ^ F (1)
∫ ^ F = ^ V (2)
^ Palv = ^ E · ^ V (3)

すなわちオブザーバ54が有する呼吸器官モデルは、自発呼吸圧力Pmusをゼロとした場合の患者の呼吸器官のモデルである。このモデルでは、遅れ補償圧力^Pmから演算肺胞圧力^Palvを減算した値は、推定流量^Fと推定気道抵抗^Rとを乗算した値と等しい。また推定流量^Fを支援ガス供給開始時点から積分した値が演算体積^Vと等しい。また演算肺胞圧力^Palvは、肺の推定エラスタンス^Eと演算体積^Vとを乗算した値と等しい。   That is, the respiratory organ model of the observer 54 is a model of the respiratory organ of the patient when the spontaneous respiratory pressure Pmus is zero. In this model, the value obtained by subtracting the calculated alveolar pressure ^ Palv from the delay compensation pressure ^ Pm is equal to the value obtained by multiplying the estimated flow rate ^ F and the estimated airway resistance ^ R. Further, the value obtained by integrating the estimated flow rate {circumflex over (F)} from the start of the supply of the support gas is equal to the calculation volume {circumflex over (V)}. The calculated alveolar pressure ^ Palv is equal to a value obtained by multiplying the estimated lung elastance ^ E and the calculated volume ^ V.

したがって演算気道圧力^Pawを入力値とし、推定流量^Fを出力値とした場合には、オブザーバ54の伝達関数G(s)54は、以下の(4)式で示される。
G(s)54=s/(^R・s+^E) …(4)
Therefore, when the calculated airway pressure ^ Paw is an input value and the estimated flow rate ^ F is an output value, the transfer function G (s) 54 of the observer 54 is expressed by the following equation (4).
G (s) 54 = s / (^ R · s + ^ E) (4)

ここで、^Rは、推定気道抵抗を示し、^Eは、肺の推定エラスタンスを示す。また他の式についても、上式に示す記号について同様の意味を表わす。このようなオブザーバ54が有する呼吸器官モデルは、実施の一例であって、患者の呼吸器官をモデル化した他のモデルであってもよい。   Here, ^ R represents the estimated airway resistance, and ^ E represents the estimated elastance of the lung. The other expressions have the same meaning with respect to the symbols shown in the above expressions. The respiratory organ model possessed by such an observer 54 is an example of implementation, and may be another model obtained by modeling the respiratory organ of a patient.

補償流量生成手段201は、吸気開始時点Tonsetに対する流量の変化遅れを補償する補償流量Fを示す信号を生成する。補償流量生成手段201は、信号発生器210と、第1波形成形器211と、第2波形成形器212と、流量調整器213と、体積調整器214と、第1加算器215と、第2加算器216と、第3加算器217とを有する。図3は、補償流量生成手段201で生成される信号を説明するためのタイミングチャートである。 The compensation flow rate generation unit 201 generates a signal indicating a compensation flow rate F H that compensates for a change in flow rate with respect to the intake start time T onset . The compensation flow rate generation unit 201 includes a signal generator 210, a first waveform shaper 211, a second waveform shaper 212, a flow rate regulator 213, a volume regulator 214, a first adder 215, and a second An adder 216 and a third adder 217 are included. FIG. 3 is a timing chart for explaining signals generated by the compensation flow rate generation means 201.

図3(1)は、患者の自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図3(2)は、患者呼吸状態監視手段200の出力信号PVIsigの値の時間変化を示す。図3(3)、図3(6)は、信号発生器210から出力される第1信号Sig1、第2信号Sig2の値をそれぞれ示す。図3(4)は、流量調整器213から出力される信号で表わされる流量補償値Hを示し、図3(5)は、体積調整器214から出力される信号で表わされる体積補償値Hを示す。図3(7)は、第2波形成形器212から出力される信号で表わされるベース補償値Hを示す。 FIG. 3 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus of the patient. FIG. 3 (2) shows a time change of the value of the output signal PVIsig of the patient respiratory condition monitoring means 200. FIGS. 3 (3) and 3 (6) show values of the first signal Sig1 and the second signal Sig2 output from the signal generator 210, respectively. 3 (4) shows a flow compensation value H F represented by the signal output from the flow controller 213, FIG. 3 (5), the volume compensation value H represented by the signal output from the volume adjuster 214 V is shown. 3 (7) shows a base compensation value H d represented by the signal output from the second wave shaper 212.

信号発生器210は、患者呼吸状態監視手段200から吸気開始時点Tonsetを示す信号が与えられる。この信号は、図3(2)に示すように、吸気開始時点Tonsetで立ち上がり、吸気終了時点Toffsetで立ち下がる矩形波形となる。信号発生器210は、吸気開始時点Tonsetを判断すると、吸気開始時点Tonsetから吸気終了時点Toffsetまで、2つの信号Sig1,Sig2をそれぞれ発生する。 The signal generator 210 is given a signal indicating the inspiration start time T onset from the patient respiratory condition monitoring means 200. As shown in FIG. 3B, this signal has a rectangular waveform that rises at the intake start time T onset and falls at the intake end time T offset . When determining the intake start time T onset , the signal generator 210 generates two signals Sig1 and Sig2 from the intake start time T onset to the intake end time T offset .

信号発生器210は、吸気開始時点Tonsetにおいて、気道を流れる支援ガスの流量Fonsetを流量検出手段50から取得し、取得した流量Fonsetに応じた値を示す信号を第1信号Sig1として出力する。具体的には、取得した流量Fonsetの絶対値が用いられる。第1信号Sig1の示す値は、図3(3)に示すように、吸気開始時点Tonsetで立ち上がり、吸気終了時点Toffsetで立ち下がる矩形波形である。 The signal generator 210 acquires the flow rate F onset of the support gas flowing through the airway from the flow rate detection means 50 at the inspiration start time point T onset and outputs a signal indicating a value corresponding to the acquired flow rate F onset as the first signal Sig1. To do. Specifically, the absolute value of the acquired flow rate F onset is used. The value indicated by the first signal Sig1 is a rectangular waveform that rises at the intake start time T onset and falls at the intake end time T offset as shown in FIG. 3 (3).

信号発生器210は、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetの絶対値が大きければ大きいほど、第1信号Sig1が示す値を大きくする。本実施の形態では、第1信号Sig1の示す値のうち、吸気開始時点Tonsetから吸気終了時点Toffsetまでの大きさは、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetの値の大きさに一致する値に設定される。 Signal generator 210, the larger the absolute value of the detected flow rate F onset in the intake beginning T onset, increasing the value of the first signal Sig1 is shown. In the present embodiment, among the values indicated by the first signal Sig1, the magnitude from the intake start time Tonset to the intake end time T offset matches the magnitude of the detected flow rate F onset at the intake start time T onset. Is set to the value to be

また信号発生器210は、吸気開始時点Tonsetを判断すると、予め定められる規定値H0を示す信号を、第2信号Sig2として出力する。第2信号Sig2の示す値は、図3(6)に示すように、吸気開始時点Tonsetで立ち上がり、吸気終了時点Toffsetで立ち下がる矩形波形である。 Further, when the signal generator 210 determines the intake start time T onset , the signal generator 210 outputs a signal indicating a predetermined specified value H0 as the second signal Sig2. As shown in FIG. 3 (6), the value indicated by the second signal Sig2 is a rectangular waveform that rises at the intake start time T onset and falls at the intake end time T offset .

信号発生器210は、規定値H0の値に応じて、第2信号Sig2が示す値の大きさを設定する。規定値H0は、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れを補償するための値に設定される。本実施の形態では、規定値H0は、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、推定気道圧力^Pmusを演算するまでに費やす時間に比例した値に決定される。規定値H0は、患者の気道抵抗および人工呼吸器の管路抵抗、気道流量の検出遅れおよび推定気道圧力Pmusの演算遅れに基づいて決定される。規定値H0は、患者の状態で大きく変動することが少ない。本実施の形態では、規定値H0は、100ミリリットル/秒に設定される。   The signal generator 210 sets the magnitude of the value indicated by the second signal Sig2 according to the specified value H0. The specified value H0 is set to a value for compensating for a flow rate change delay from when the patient's respiratory muscles start the inspiration operation to when the support gas flow rate change according to the inspiration operation occurs. In the present embodiment, the prescribed value H0 is determined to be a value proportional to the time spent until the estimated airway pressure ^ Pmus is calculated after the patient's respiratory muscles start inspiration. The prescribed value H0 is determined based on the patient's airway resistance and ventilator duct resistance, the detection delay of the airway flow rate, and the calculation delay of the estimated airway pressure Pmus. The specified value H0 hardly fluctuates greatly depending on the patient's condition. In the present embodiment, the prescribed value H0 is set to 100 milliliters / second.

信号発生器210は、第1信号Sig1を第1波形成形器211に与える。第1波形成形器211は、信号発生器210から与えられる第1信号Sig1の示す値に基づいて、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなって低下する信号を出力する。本実施の形態では、第1波形成形器211は、第1信号Sig1の示す値を、入力値として不完全微分した値を示す信号を出力信号として出力する。 The signal generator 210 provides the first signal Sig 1 to the first waveform shaper 211. The first waveform shaper 211 outputs a signal that decreases with the passage of time from the intake start time T onset based on the value indicated by the first signal Sig1 provided from the signal generator 210. In the present embodiment, the first waveform shaper 211 outputs, as an output signal, a signal indicating a value obtained by incomplete differentiation of the value indicated by the first signal Sig1 as an input value.

具体的には、第1波形発生器211は、(a1・s)/(a2・s+1)で示される伝達関数が設定される。この伝達関数に、第1信号Sig1の示す値が入力された場合の出力値を示す信号が、第1波形成形器211から出力信号として出力される。ここで、a1およびa2は、予め設定される係数を示し、本実施の形態では、a1,a2は、0.5にそれぞれ設定される。   Specifically, in the first waveform generator 211, a transfer function represented by (a1 · s) / (a2 · s + 1) is set. A signal indicating an output value when the value indicated by the first signal Sig1 is input to this transfer function is output from the first waveform shaper 211 as an output signal. Here, a1 and a2 indicate preset coefficients, and in the present embodiment, a1 and a2 are set to 0.5, respectively.

第1波形成形器211は、成形信号を流量調整器213および体積調整器214に与える。流量調整器213は、第1波形成形器211から与えられる信号の示す値に、予め定める流量調整ゲインKFHを乗算して、図3(4)に示すように、流量補償値Hを示す信号を生成する。流量調整器213は、生成した流量補償値Hを示す信号を、第1加算器215に与える。 The first waveform shaper 211 gives a shaping signal to the flow rate regulator 213 and the volume regulator 214. Flow regulator 213, a value indicated by the signal provided from the first waveform shaper 211, by multiplying the flow rate adjustment gain K FH be predetermined, as shown in FIG. 3 (4) shows a flow compensation value H F Generate a signal. Flow regulator 213, a signal indicative of the generated flow compensation value H F, applied to the first adder 215.

体積調整器214は、第1波形成形器211から与えられた信号を示す値に、予め定める体積調整ゲインKVHを乗算して、図3(5)に示すように、体積補償値Hを示す信号を出力する。体積調整器214は、生成した体積補償値Hを示す信号を、第2加算器216に与える。 The volume adjuster 214, the value indicating the signal supplied from the first waveform shaper 211, by multiplying the volume adjustment gain K VH the predetermined, as shown in FIG. 3 (5), a volume compensation value H V The signal shown is output. The volume adjuster 214, a signal indicating the generated volume compensation value H V, applied to the second adder 216.

本実施の形態では、流量調整ゲインKFHは、体積調整ゲインKVHよりも小さく設定される(KFH<KVH)。具体的には、流量調整ゲインKFHは、0.5に設定され、体積調整ゲインKVHは、1に設定される。これによって図3(4)、図3(5)に示すように、流量補償値Hと体積補償値Hとは、異なった過渡応答変化を示す。また流量補償値Hおよび体積補償値Hは、信号発生器210の第1信号Sig1の示す値に基づいて演算される第1補償値H1となる。 In the present embodiment, the flow rate adjustment gain K FH is set smaller than the volume adjustment gain K VH (K FH <K VH ). Specifically, the flow rate adjustment gain K FH is set to 0.5, and the volume adjustment gain K VH is set to 1. This 3 (4), as shown in FIG. 3 (5), a flow compensation value H F and a volume compensation value H V shows the different transient response change was. The flow compensation value H F and volume compensation value H V is a first compensation value H1 calculated based on the value indicated by the first signal Sig1 signal generator 210.

また信号発生器210は、第2信号Sig2を第2波形成形器212に与える。第2波形成形器212は、信号発生器210から与えられる第2信号Sig2の示す値に基づいて、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなって低下する信号に成形する。本実施の形態では、第2波形成形器212は、第2信号Sig2の示す値を不完全微分した値を示す信号を成形信号として出力する。 Further, the signal generator 210 gives the second signal Sig 2 to the second waveform shaper 212. Based on the value indicated by the second signal Sig2 provided from the signal generator 210, the second waveform shaper 212 forms a signal that decreases with the lapse of time from the intake start time T onset . In the present embodiment, the second waveform shaper 212 outputs a signal indicating a value obtained by incomplete differentiation of the value indicated by the second signal Sig2 as a shaping signal.

具体的には、第2波形発生器212は、(b1・s)/(b2・s+1)で示される伝達関数が設定される。この伝達関数に、第2信号Sig2の示す値が入力された場合の出力値を示す信号が、第2波形成形器212から出力信号として出力される。ここで、b1およびb2は、予め設定される係数を示し、本実施の形態では、b1,b2は、0.2にそれぞれ設定される。第2波形成形器212から出力される信号は、信号発生器210の第2信号Sig2の値に基づいて演算される第2補償値となるベース補償値Hとなる。第2波形発生器212は、生成したベース補償値Hを示す信号を第3加算器217に与える。 Specifically, in the second waveform generator 212, a transfer function represented by (b1 · s) / (b2 · s + 1) is set. A signal indicating an output value when the value indicated by the second signal Sig2 is input to this transfer function is output from the second waveform shaper 212 as an output signal. Here, b1 and b2 indicate preset coefficients, and in the present embodiment, b1 and b2 are respectively set to 0.2. Signal output from the second waveform shaper 212, the base compensation value H d as the second compensation value is calculated based on the value of the second signal Sig2 signal generator 210. The second waveform generator 212 provides a signal indicating the generated base compensation value H d to the third adder 217.

第1加算器215は、流量検出手段50から検出流量Fを示す信号が与えられる。第1加算器215は、流量検出手段50から与えられる信号の示す検出流量Fと、流量調整器213から与えられる信号の示す流量補正値Hとを加算して、加算した値(F+H)を示す信号を第3加算器217に与える。上述したように、検出流量Fは、気道を通過して肺へ流れ出る場合を正の値とする。また肺から気道を通過して外部空間へ流れる場合を負の値とする。 The first adder 215 is given a signal indicating the detected flow rate F from the flow rate detection means 50. First adder 215, and the detected flow F indicated by the signal supplied from the flow rate detecting unit 50, by adding the flow rate correction value H F indicated by the signal supplied from the flow regulator 213, added value (F + H F) Is supplied to the third adder 217. As described above, the detected flow rate F has a positive value when it flows through the airway and flows out to the lungs. A negative value is defined when flowing from the lungs to the external space through the airway.

第3加算器217は、第1加算器215から演算結果を示す信号が与えられるとともに、第2波形成形器212によって生成された信号が与えられる。第3加算器217は、第1加算器215から与えられる信号が示す値(F+H)と、第2波形成形器212から与えられる信号が示すベース補償値Hとを加算し、演算結果(F+H+H)を示す信号を偏差演算手段52に与える。 The third adder 217 receives the signal indicating the calculation result from the first adder 215 and the signal generated by the second waveform shaper 212. The third adder 217 adds the value (F + H F ) indicated by the signal provided from the first adder 215 and the base compensation value H d indicated by the signal provided from the second waveform shaper 212, and calculates the result ( F + H F + H d ) is given to the deviation calculating means 52.

また第2加算器216は、流量検出手段50から検出流量を示す信号が与えられる。第2加算器216は、流量検出手段50から与えられる信号の示す検出流量Fと、体積調整器214から与えられる信号の示す体積補正値Hとを加算して、加算した値(F+H)を示す信号を偏差演算手段52に与える。上述したように検出流量Fは、気道を通過して肺へ流れ出る場合を正の値とする。また肺から気道を通過して外部空間へ流れる場合を負の値とする。 The second adder 216 receives a signal indicating the detected flow rate from the flow rate detection means 50. The second adder 216, and the detected flow F indicated by the signal supplied from the flow rate detecting unit 50, by adding the volume correction value H V indicated by the signal supplied from the volume adjuster 214, added value (F + H V) Is given to the deviation calculating means 52. As described above, the detected flow rate F has a positive value when it flows through the airway and flows out to the lungs. A negative value is defined when flowing from the lungs to the external space through the airway.

このように補償流量生成手段201は、検出流量Fに流量補償値Hとベース補償値Hとを加算した流量項補償流量FHF(=F+H+H)を示す信号と、検出流量Fに体積補償値Hを加算した体積項補償流量FHV(=F+H)を示す信号とを生成する。流量項補償流量FHFと、体積項補償流量FHVとは、以下の(5)式で示される。
HF=F+|Fonset|・KFH・G211+H0・G212
HV=F+|Fonset|・KVH・G211
211=(a1・S)/(a2・s+1)
212=(b1・S)/(b2・s+1) …(5)
Thus compensated flow generating means 201, a signal indicative of the detected flow F to flow compensation value H F and base compensation value H d and the flow rate term compensation rate obtained by adding the F HF (= F + H F + H d), the detected flow F generating a signal indicating a volume compensation value H volumetric term compensation flow by adding the V F HV (= F + H V) to. The flow rate compensation flow rate F HF and the volume term compensation flow rate F HV are expressed by the following equation (5).
F HF = F + | F onset | · K FH · G 211 + H0 · G 212
F HV = F + | F onset | · K VH · G 211
G 211 = (a1 · S) / (a2 · s + 1)
G 212 = (b1 · S) / (b2 · s + 1) (5)

ここで、FHFは、流量項補償流量を示し、FVFは、体積項補償流量を示す。またFは、流量検出手段50によって検出される流量を示す。また|Fonset|は、吸気開始時点Tonsetでの検出流量の絶対値を示す。H0は、予め定められる規定値H0を示す。KFHは流量調整ゲインを示し、KVHは体積調整ゲインを示す。またG211,G212は、補償値H,H,Hを時間経過とともに減少させるための過渡応答変化を実現するための伝達関数であり、本実施の形態では、不完全微分が用いられる。a1,a2,b1,b2は、不完全微分を行うための係数であり、sは、ラプラス演算子を示す。 Here, F HF indicates a flow rate compensation flow rate, and F VF indicates a volume term compensation flow rate. F indicates the flow rate detected by the flow rate detection means 50. Further, | F onset | represents the absolute value of the detected flow rate at the intake start time T onset . H0 indicates a predetermined specified value H0. K FH represents a flow rate adjustment gain, and K VH represents a volume adjustment gain. G 211 and G 212 are transfer functions for realizing a transient response change for decreasing the compensation values H V , H F , and H d with the lapse of time. In this embodiment, incomplete differentiation is used. It is done. a1, a2, b1, and b2 are coefficients for performing incomplete differentiation, and s indicates a Laplace operator.

偏差演算手段52は、第1減算器218と、第2減算器119とを含む。第1減算器218は、流量項補償流量FHFから、推定手段51から与えられる推定流量^Fを減算した流量項補償流量偏差ΔFHFを示す信号を出力する。また第2減算器119は、体積項補償流量FHVから、推定手段51から与えられる推定流量^Fを減算した体積項補償流量偏差ΔFHVを求め、体積項補償流量偏差ΔFHVを示す信号を出力する。偏差演算手段52は、流量項補償流量偏差ΔFHFを示す信号と、体積項補償流量偏差ΔFHVを示す信号とを、制御量演算手段53に与える。 The deviation calculating means 52 includes a first subtracter 218 and a second subtractor 119. The first subtracter 218 outputs a signal indicating a flow rate compensation flow deviation ΔF HF obtained by subtracting the estimated flow rate ^ F given from the estimation means 51 from the flow rate compensation flow rate F HF . The second subtractor 119 obtains a volume term compensation flow deviation ΔF HV by subtracting the estimated flow rate ^ F given from the estimation means 51 from the volume term compensation flow rate F HV , and a signal indicating the volume term compensation flow rate deviation ΔF HV is obtained. Output. The deviation calculation means 52 gives a signal indicating the flow rate compensation flow deviation ΔF HF and a signal indicating the volume term compensation flow deviation ΔF HV to the control amount calculation means 53.

制御量演算手段53は、偏差演算手段52によって演算される流量項補償流量偏差ΔFHFに予め設定される係数である流量ゲインKFGを乗算した第1演算値(KFG・ΔFHF)と、支援ガス供給開始時点から体積項補償流量偏差ΔFHVを順次積算した値ΔFHV/sに予め設定される係数である体積ゲインKVGを乗算した第2演算値(KVG・ΔFHV/s)とを求め、第1演算値(KFG・ΔFHF)および第2演算値(KVG・ΔFHV/s)を加算して支援圧力Pventに関連する目標圧力Pinを演算する。したがって目標圧力Pinを示す式は、以下の(6)式で表される。
Pin=KFG・(FHF−^F)+KVG・(FHV−^F)/s …(6)
The control amount calculation means 53 is a first calculation value (K FG · ΔF HF ) obtained by multiplying the flow rate compensation flow deviation ΔF HF calculated by the deviation calculation means 52 by a flow rate gain K FG that is a coefficient set in advance. A second calculation value (K VG · ΔF HV / s) obtained by multiplying a value ΔF HV / s obtained by sequentially integrating the volume term compensation flow rate deviation ΔF HV from the start of the supply of the support gas and a volume gain K VG that is a coefficient set in advance. And the target pressure Pin related to the support pressure Pvent is calculated by adding the first calculation value (K FG · ΔF HF ) and the second calculation value (K VG · ΔF HV / s). Therefore, the equation indicating the target pressure Pin is expressed by the following equation (6).
Pin = K FG · (F HF − ^ F) + K VG · (F HV − ^ F) / s (6)

ここで、KFGは、流量ゲインを示し、KVGは、体積ゲインを示す。また他の式についても、上式に示す記号について同様の意味を表わす。たとえば流量ゲインKFGは、推定した気道抵抗^Rに予め定める流量増幅ゲインβFGを乗算した値(^R・βFG)に設定され、体積ゲインKVGは、推定した肺のエラスタンス^Eに予め定める体積増幅ゲインβVGを乗算した値(^E・βVG)に設定される。 Here, K FG represents a flow rate gain, and K VG represents a volume gain. The other expressions have the same meaning with respect to the symbols shown in the above expressions. For example, the flow gain K FG is set to a value (^ R · β FG ) obtained by multiplying the estimated airway resistance ^ R by a predetermined flow amplification gain β FG , and the volume gain K VG is the estimated lung elastance ^ E. Is multiplied by a predetermined volume amplification gain β VG (^ E · β VG ).

前記流量増幅ゲインβFGと、体積増幅ゲインβVGとを同じ値に設定した場合には、それらを単に増幅ゲインβと称する。さらに^R=Rであって^E=Eである場合の増幅ゲインβをBで表わす。このように流量ゲインKFGを調整することで、自発呼吸圧力Pmusに対する速応性をさらに向上することができ、体積ゲインKVGを調整することで、目標圧力Pinの定常ゲインを調整することができる。流量ゲインKFGおよび体積ゲインKVGを個別に調整可能とすることによって、定常ゲインと合わせて、速応性および減衰性などの制御特性を向上して目標圧力Pinを設定することができる。 When the flow rate amplification gain β FG and the volume amplification gain β VG are set to the same value, they are simply referred to as amplification gain β. Further, B represents the amplification gain β when ^ R = R and ^ E = E. By adjusting the flow rate gain K FG in this way, the quick response to the spontaneous breathing pressure Pmus can be further improved, and by adjusting the volume gain K VG , the steady gain of the target pressure Pin can be adjusted. . By making it possible to individually adjust the flow rate gain KFG and the volume gain KVG , it is possible to set the target pressure Pin by improving the control characteristics such as quick response and attenuation in combination with the steady gain.

上述した推定手段51、補償流量生成手段201、偏差演算手段52、制御量演算手段53は理解を容易にするために、個別に説明したが、伝達関数が等価変換されて整理されてもよい。また推定手段51、補償流量生成手段201、偏差演算手段52および制御量演算手段53は、数値演算可能なコンピュータが、予め定める動作プログラムを実行することによって実現されてもよい。   The estimation unit 51, the compensation flow rate generation unit 201, the deviation calculation unit 52, and the control amount calculation unit 53 described above have been individually described for easy understanding. However, the transfer function may be equivalently converted and arranged. Further, the estimation unit 51, the compensation flow rate generation unit 201, the deviation calculation unit 52, and the control amount calculation unit 53 may be realized by a computer capable of numerical calculation executing a predetermined operation program.

本発明の実施の一形態では、ガス供給機構20の伝達関数は、むだ時間要素を含んでいる。図2には、ガス供給機構20の伝達関数のうち、むだ時間要素を除いた伝達関数Gc(s)と、むだ時間要素の伝達関数e−Lc・sとを個別に図示する。目標圧力Pinを入力値とし、支援圧力Pventを出力値とした場合の、ガス供給機構20の特性を近似した伝達関数G(s)20を以下の(7)式に示す。
G(s)20=Gc(s)・e−Lc・s …(7)
In one embodiment of the present invention, the transfer function of the gas supply mechanism 20 includes a dead time element. In FIG. 2, the transfer function Gc (s) excluding the time delay element and the transfer function e −Lc · s of the time delay element in the transfer function of the gas supply mechanism 20 are individually illustrated. A transfer function G (s) 20 that approximates the characteristics of the gas supply mechanism 20 when the target pressure Pin is an input value and the support pressure Pvent is an output value is shown in the following equation (7).
G (s) 20 = Gc (s) · e −Lc · s (7)

ここでGc(s)20は、むだ時間要素を除いたガス供給機構20の伝達関数を示し、本実施の形態では、一次遅れ要素を意味する。したがってGc(s)は、1/(Tc・s+1)を示し、Tcは、一次遅れ要素の時定数となる。またeは、自然対数の底を示し、Lcは、目標圧力Pinが与えられてからガス供給機構20が支援圧力Pventの調整を開始するまでに要するむだ時間を示す。また他の式についても、上式に示す記号について同様の意味を表わす。 Here, Gc (s) 20 indicates a transfer function of the gas supply mechanism 20 excluding the dead time element, and means a first-order lag element in the present embodiment. Therefore, Gc (s) indicates 1 / (Tc · s + 1), and Tc is a time constant of the first-order lag element. E indicates the base of the natural logarithm, and Lc indicates a dead time required for the gas supply mechanism 20 to start adjusting the support pressure Pvent after the target pressure Pin is given. The other expressions have the same meaning with respect to the symbols shown in the above expressions.

また目標圧力Pinを入力値とし、遅れ補償圧力^Pmを出力値とした場合の、遅れ補償部55の調整用伝達関数G(s)55を以下の(8)式に示す。
G(s)55=Gm(s)・e−Lm・s …(8)
Further, the following equation (8) shows an adjustment transfer function G (s) 55 of the delay compensation unit 55 when the target pressure Pin is an input value and the delay compensation pressure ^ Pm is an output value.
G (s) 55 = Gm (s) · e −Lm · s (8)

ここでGc(s)55は、むだ時間要素を除いた伝達関数を示し、本実施の形態では、一次遅れ要素を意味する。したがってGm(s)は、1/(Tm・s+1)を示し、Tmは、一次遅れ要素の時定数となる。またLmは、調整用伝達関数におけるむだ時間を示す。 Here, Gc (s) 55 indicates a transfer function excluding the dead time element, and means a first-order lag element in the present embodiment. Therefore, Gm (s) indicates 1 / (Tm · s + 1), and Tm is a time constant of the first-order lag element. Lm represents a dead time in the adjustment transfer function.

また実際の患者の呼吸器管においては、支援圧力Pventの他に自発呼吸圧力Pmusが与えられることが、オブザーバ54の呼吸器官モデルと異なる。本発明の実施の形態においては、吸気管路での圧力損失が小さいので、ガス供給機構20の吐出圧力となる支援圧力Pventと、実際の患者の気道圧力Pawとが等しいと近似して扱う。   Further, in the actual patient's respiratory tract, the spontaneous breathing pressure Pmus is given in addition to the support pressure Pvent, which is different from the respiratory organ model of the observer 54. In the embodiment of the present invention, since the pressure loss in the intake pipe is small, the support pressure Pvent that is the discharge pressure of the gas supply mechanism 20 and the actual airway pressure Paw of the patient are approximated and handled.

ガス供給機構20と遅れ補償部55との伝達関数が互いに等しいと考えた場合、支援圧力Pventは、自発呼吸圧力Pmusの時間変化に応じて、自発呼吸圧力Pmusの約(1+B)倍の増幅率で増幅される。換気量は、支援ガスが肺に流れた体積と等しい。ここで、Bは、上述したように^R=Rでかつ^E=Eである場合の増幅ゲインβを示す。   When it is considered that the transfer functions of the gas supply mechanism 20 and the delay compensation unit 55 are equal to each other, the support pressure Pvent is an amplification factor of about (1 + B) times the spontaneous breathing pressure Pmus according to the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus. It is amplified by. Ventilation is equal to the volume of support gas flowing into the lungs. Here, B indicates the amplification gain β when ^ R = R and ^ E = E as described above.

制御装置21によって制御されるガス供給機構20は、患者の自発呼吸圧力Pmusに予め定める増幅ゲインに基づいて比例増幅した気道圧力Pawとなるように、支援圧力Pventで支援ガスを吐出する。   The gas supply mechanism 20 controlled by the control device 21 discharges the support gas at the support pressure Pvent so that the airway pressure Paw is proportionally amplified based on the amplification gain predetermined for the spontaneous breathing pressure Pmus of the patient.

以上のように本実施の形態の制御装置21によれば、流量偏差ΔFに基づいて、支援圧力Pventを決定する。補償流量Fは、患者の自発呼吸圧力Pmusによって変化するが、推定流量^Fは、患者の自発呼吸圧力Pmusの影響を受けない。したがって流量偏差ΔFは、自発呼吸圧力Pmusの変化を抽出した値となる。これによって検出が通常困難な自発呼吸圧力Pmusを推測することができ、自発呼吸圧力Pmusを外乱とみなした場合の外乱オブザーバとして構成することができる。このように自発呼吸圧力Pmusに関係する流量偏差ΔFに応じて目標圧力Pinを演算することによって、自発呼吸圧力Pmusにほぼリアルタイムで追従する支援圧力Pventで、支援ガスを患者に供給することができる。 As described above, according to the control device 21 of the present embodiment, the support pressure Pvent is determined based on the flow rate deviation ΔF H. The compensation flow rate F H varies depending on the patient's spontaneous breathing pressure Pmus, but the estimated flow rate F is not affected by the patient's spontaneous breathing pressure Pmus. Therefore, the flow deviation ΔF H is a value obtained by extracting a change in the spontaneous breathing pressure Pmus. As a result, the spontaneous breathing pressure Pmus, which is normally difficult to detect, can be estimated, and can be configured as a disturbance observer when the spontaneous breathing pressure Pmus is regarded as a disturbance. Thus, by calculating the target pressure Pin according to the flow deviation ΔF H related to the spontaneous breathing pressure Pmus, the assisting gas can be supplied to the patient at the assisting pressure Pvent that follows the spontaneous breathing pressure Pmus almost in real time. it can.

本発明の人工呼吸器17と患者とを含む全体の系14は、自発呼吸圧力Pmusを入力値とし、自発呼吸圧力Pmusと支援圧力Pventとの加算値を出力値とすると、その伝達関数G(s)14は、予め定められる演算式によって表わされる。また人工呼吸器17において、吸気開始時点Tonset以降の検出流量Fを入力値とし、圧力目標値Pinを出力値とする場合、人工呼吸器17の伝達関数G(s)17は、予め定められる演算式によって求めることができる。 The entire system 14 including the ventilator 17 and the patient of the present invention takes the spontaneous breathing pressure Pmus as an input value, and if the sum of the spontaneous breathing pressure Pmus and the support pressure Pvent is an output value, its transfer function G ( s) 14 is represented by a predetermined arithmetic expression. In the ventilator 17, when the detected flow rate F after the inspiration start time T onset is an input value and the pressure target value Pin is an output value, the transfer function G (s) 17 of the ventilator 17 is determined in advance. It can be obtained by an arithmetic expression.

図4は、自発呼吸圧力Pmusと気道を流れる支援ガスの流量Fとの時間変化を示すグラフである。図4(1)には、自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示し、図4(2)には、支援ガスの流量Fの時間変化を示す。図4(1)には、自発呼吸圧力Pmusを実線で示す。また演算によって推定される推定自発呼吸圧力^Pmus(=R・FHF+E・∫FHV)を破線で示す。また推定自発呼吸圧力^Pmusを構成する流量起因圧力値R・FHF、体積起因圧力値E・∫FHVを一点鎖線および二点鎖線でそれぞれ示す。また図4(2)には、検出流量Fを実線で示す。また流量項補償流量FHFを一点鎖線で示し、体積項補償流量FHVを二点鎖線で示す。 FIG. 4 is a graph showing temporal changes in the spontaneous breathing pressure Pmus and the flow rate F of the assisting gas flowing through the airway. FIG. 4 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus, and FIG. 4 (2) shows the time change of the flow rate F of the support gas. In FIG. 4 (1), the spontaneous breathing pressure Pmus is indicated by a solid line. In addition, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus (= R · F HF + E · ∫F HV ) estimated by the calculation is indicated by a broken line. Further, the flow-induced pressure value R · F HF and the volume-induced pressure value E · ∫F HV constituting the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus are shown by a one-dot chain line and a two-dot chain line, respectively. In FIG. 4B, the detected flow rate F is indicated by a solid line. Further, the flow rate compensation flow rate F HF is indicated by a one-dot chain line, and the volume term compensation flow rate F HV is indicated by a two-dot chain line.

図4に示すように、流量項補償流量FHFおよび体積項補償流量FHVは、補償値H,H,Hが検出流量Fに加算された値である。したがって各補償流量FHF,FHVは、ゼロ以上であって、吸気開始時点Tonsetから時間経過ともに立ち上がる値とすることができる。仮に吸気開始時点Tonsetで、肺内に残圧が存在し、支援ガスが肺から排出されている場合であっても、図4(2)に示すように、吸気開始時点Tonsetから補償流量Fを発生させることができる。これによって吸気開始時点Tonsetから増加する推定自発呼吸圧力^Pmusを演算することができる。 As shown in FIG. 4, the flow rate compensation flow rate F HF and the volume term compensation flow rate F HV are values obtained by adding compensation values H F , H V , and H d to the detected flow rate F. Therefore, the compensation flow rates F HF and F HV are zero or more and can be values that rise with the passage of time from the intake start time T onset . Even if there is residual pressure in the lung at the inspiration start time T onset and the support gas is discharged from the lung, as shown in FIG. 4 (2), the compensation flow rate from the inspiration start time T onset F H can be generated. Thus, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus that increases from the inspiration start time T onset can be calculated.

また本実施の形態では、各補償値H,H,Hは、時間経過にともなってなめらかに減少する値に設定される。したがって各補償流量値FHF,FHVは、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなって徐々に減少し、検出流量Fに近づく。これによって吸気期間のうちの初期期間Wが経過した後では、補償値Hによる影響を抑えることができる。また図4(1)に示すように、自発呼吸圧力Pmusと、推定される自発呼吸圧力^Pmusとの過渡波形の類似性を高くすることができる。このように推定自発呼吸圧力^Pmusを、実際の自発呼吸圧力Pmusに近づけることで、自発呼吸圧力Pmusに近い推定自発呼吸圧力Pmusに応じて、ガス供給サーボ機構を制御することができ、患者の負担を低減させることができる。 In the present embodiment, the compensation values H F , H V , and H d are set to values that smoothly decrease with time. Accordingly, the compensation flow rate values F HF and F HV gradually decrease with time from the intake start time T onset and approach the detected flow rate F. Thus the after the initial period W H of the intake period of time, it is possible to suppress the influence of the compensation value H. Further, as shown in FIG. 4A, the similarity of the transient waveform between the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus can be increased. Thus, by bringing the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus close to the actual spontaneous breathing pressure Pmus, the gas supply servomechanism can be controlled according to the estimated spontaneous breathing pressure Pmus close to the spontaneous breathing pressure Pmus, The burden can be reduced.

また各補償値H,H,Hは、不完全微分演算処理した出力値に設定されるので、各補償値H,H,Hは、急激に変化することが防がれる。各補償値H,H,Hから求められる各補償流量値FHF,FHVもまた、短時間の間に急激に変化することが防がれる。これによって推定自発呼吸圧力^Pmusをなめらかに増加させることができ、吸気支援時に受ける患者の負担を減らすことができる。また補償値Hが不完全微分演算処理する値に設定されることで、吸気開始時点Tonsetの検出流量Fonsetに応じて整定時間を変更させることができる。これによってより患者の状態に応じた補償を施すことができる。 Further, since each compensation value H F , H V , H d is set to an output value that has been subjected to incomplete differentiation, each compensation value H F , H V , H d can be prevented from changing rapidly. . The compensation flow values F HF and F HV obtained from the compensation values H F , H V and H d are also prevented from changing rapidly in a short time. As a result, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus can be increased smoothly, and the burden on the patient received during inhalation support can be reduced. Moreover, the settling time can be changed according to the detected flow rate F onset at the intake start time T onset by setting the compensation value H to a value to be subjected to the incomplete differentiation calculation process. This makes it possible to compensate more according to the patient's condition.

また本実施の形態では、吸気開始時点Tonsetにおいて気道を流れる支援ガスの流量Fonsetに基づいて、流量補償値Hおよび体積補償値Hが設定される。これによって患者の状態に応じて、補償値Hを変化させることができ、補償流量値Fが過剰または過小となることを防ぐことができ、患者が吸気努力を開始してから、支援ガスが肺に向かって流れるまでの間における、吸気支援を好適に行うことができる。たとえば患者の呼吸動作が動的過膨張となる状態であっても、人工呼吸器の吸気開始遅れを防いで吸気支援を行うことができる。 Further, in this embodiment, based on the flow rate F onset of supporting gas flowing through the airway in the intake beginning T onset, flow compensation value H F and volume compensation value H V is set. As a result, the compensation value H can be changed according to the patient's condition, and the compensation flow rate value F H can be prevented from becoming excessive or too small. Inhalation support can be suitably performed until it flows toward the lungs. For example, even when the patient's breathing motion is in a state of dynamic hyperinflation, inhalation assistance can be performed while preventing the inhalation start delay of the ventilator.

また本実施の形態では、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れに基づいて、ベース補償値Hが設定される。これによって患者の状態にかかわらずにほぼ一定となる流量変化遅れに起因する、自発呼吸圧力Pmusと、推定自発呼吸圧力^Pmusとの誤差を防ぐことができる。 In the present embodiment, the base compensation value Hd is set based on the flow rate change delay from when the respiratory muscle of the patient starts the inspiration operation until the change in the flow rate of the support gas according to the inspiration operation occurs. . As a result, it is possible to prevent an error between the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus due to the flow rate change delay that is substantially constant regardless of the patient's condition.

たとえば流量調整ゲインKFHおよび体積調整ゲインKVHは、吸気開始時点Tonsetで、流量補償値Fがゼロとなるように設定される。本実施の形態では、体積項補償流量値FHVは、体積補償値Hによって決定されるので、体積補償値Hは、1に設定される。これに対して、流量項補償流量値FHFは、流量補償値Hとともにベース補償値Hによって決定されるので、流量補償値Hとベース補償値Hとが合わさった状態で、吸気開始時点Tonsetで、流量補償値Fがゼロとなるように設定される。したがって流量補償値Hは、体積補償値Hよりも小さい値に設定されることが好ましい。 For example, the flow rate adjustment gain K FH and the volume adjustment gain K VH are set so that the flow rate compensation value F H becomes zero at the intake start time T onset . In this embodiment, the volume term compensation flow rate F HV are determined by the volume compensation value H V, the volume compensation value H V is set to 1. In contrast, the flow rate term compensation flow value F HF are determined by the flow compensation value H F together with the base compensation value H d, in a state in which the flow compensation value H F and base compensation value H d is combined intake The flow rate compensation value F H is set to be zero at the start time point T onset . Thus flow compensation value H F is preferably set to a value smaller than the volume compensation value H V.

また流量補償値Hおよび体積補償値Hの減衰量を決定する第1波形成形器211の伝達関数G211は、患者の自発呼吸圧力Pmusの時定数Tpに応じて決定されることが好ましい。たとえば時定数Tpが小さい場合、すなわち立ち上がり時間が短い場合、早く減衰するように伝達関数G211のパラメータが決定される。また時定数Tpが大きい場合、すなわち立ち上がり時間が長い場合、遅く減衰するように伝達関数G211のパラメータが決定される。これによって吸気期間において補償流量値Fを時間変化とともになめらかに増加させることができ、かつ補償値Hの影響を少なくすることができる。一例として、伝達関数G211に設定されるパラメータa1,a2は、患者の自発呼吸圧力Pmusの時定数Tpを比例した値に設定される。このほか時定数Tpに対応してパラメータa1,a2が求められることが好ましい。このように、補償値Hは、患者の自発呼吸圧力Pmusの過渡変化に基づいて、最大値および減衰時間、時間あたりの減衰量などが設定されることが好ましい。 The transfer function G 211 of the first waveform shaper 211 to determine the attenuation of the flow compensation value H F and volume compensation value H V is preferably determined according to the constant Tp when the patient's spontaneous breathing pressure Pmus . For example, when the time constant Tp is small, that is, when the rise time is short, the parameter of the transfer function G211 is determined so as to attenuate quickly. When the time constant Tp is large, that is, when the rise time is long, the parameters of the transfer function G211 are determined so as to attenuate slowly. As a result, the compensation flow rate value F H can be increased smoothly with time in the intake period, and the influence of the compensation value H can be reduced. As an example, the parameters a1, a2 is set to the transfer function G 211 is set to a value proportional constant Tp time of the patient's spontaneous breathing pressure Pmus. In addition, it is preferable that the parameters a1 and a2 are obtained corresponding to the time constant Tp. As described above, the compensation value H is preferably set to a maximum value, an attenuation time, an attenuation amount per time, and the like based on a transient change in the spontaneous breathing pressure Pmus of the patient.

また本実施の形態では、吸気開始時点Tonsetでの気道を流れる支援ガスの流量Fonsetにかかわらずに発生するベース補償値Hdが存在する。これによって吸気開始時点Tonsetでの支援ガスの流量Fonsetがゼロの場合であっても生じる吸気支援遅れについても解消することができる。この場合、ベース補償値Hの減衰量を決定する第2波形成形器212の伝達関数G212は、吸気開始時点Tonsetでの支援ガスの流量Fonsetがゼロの場合に、補償流量値がゼロとなることを防いで、かつ補償値の影響を少なくすることができる値に設定される。これによって肺の状態が動的過膨張でなくても、吸気支援動作の遅れを抑えることができる。 In the present embodiment, there is a base compensation value Hd that occurs regardless of the flow rate Fonset of the assist gas flowing through the airway at the intake start time T onset . This makes it possible to eliminate also the intake support delay flow F onset of the supporting gas in the intake beginning T onset occurs even if zero. In this case, the transfer function G 212 of the second waveform shaper 212 to determine the attenuation amount of the base compensating value H d, when the flow rate F onset of the supporting gas in the intake beginning T onset is zero, the compensation flow rate value The value is set to a value that can prevent the compensation value from becoming zero and can reduce the influence of the compensation value. As a result, even if the lung state is not dynamic overexpansion, a delay in the inspiratory support operation can be suppressed.

また本実施の形態では、流量偏差ΔFを用いて目標圧力値Pinを求めることで、吸気支援動作の遅れを補償した目標圧力Pinを演算することができ、吸気開始時点Tonsetでの患者の肺に向かって流れる支援ガスの流量Fがゼロ以下であっても、自発呼吸圧力Pmusを比例増幅した圧力の支援ガスを患者に供給するように、ガス供給サーボ機構の制御を開始することができる。また患者の吸気期間と、人工呼吸器による吸気支援期間とを同期させることができる。 In the present embodiment, the target pressure Pin compensated for the delay in the intake assist operation can be calculated by obtaining the target pressure value Pin using the flow rate deviation ΔF H , and the patient's patient at the intake start time T onset can be calculated. Even when the flow rate F of the assist gas flowing toward the lung is less than or equal to zero, the control of the gas supply servo mechanism can be started so as to supply the assist gas with a pressure obtained by proportionally amplifying the spontaneous breathing pressure Pmus to the patient. . In addition, the patient's inspiratory period and the inspiratory support period by the ventilator can be synchronized.

また流量偏差ΔFを用いることで、自発呼吸圧力Pmusを精度よく推定することができる。さらに患者と人工呼吸器とを含む制御系のロバスト安定性を高めることができ、流量ゲインKFGおよび体積ゲインKVGが、患者の状態を示す値からずれたとしても、制御系が不安定となることを防ぐことができる。 Further, by using the flow rate deviation ΔF H , the spontaneous breathing pressure Pmus can be accurately estimated. Furthermore, the robust stability of the control system including the patient and the ventilator can be improved, and even if the flow gain K FG and the volume gain K VG deviate from the values indicating the patient's condition, the control system is unstable. Can be prevented.

また本実施の形態によれば、流量設定値(KFG・ΔF)と、体積設定値(KVG・ΔV)とで、異なる補償流量値FHF,FHVを用いる。これによって吸気支援の調整に関するパラメータを増やすことができ、推定される自発呼吸圧力^Pmusを自発呼吸圧力Pmusに近づけるように、呼吸動作の調整を柔軟に行うことができる。たとえば2つの補償補償値FHF,FHVを適切に設定することで、吸気動作の支援が過大または過小となることを防ぐことができ、所望とする吸気動作の支援を行いやすくすることができる。 Further, according to the present embodiment, different compensation flow rate values F HF and F HV are used for the flow rate setting value (K FG · ΔF H ) and the volume setting value (K VG · ΔV H ). As a result, it is possible to increase the parameters relating to the adjustment of the inspiration support, and to flexibly adjust the respiration operation so that the estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus approaches the spontaneous respiration pressure Pmus. For example, by appropriately setting the two compensation values F HF and F HV , it is possible to prevent the support for the intake operation from becoming excessive or too small, and to facilitate the support for the desired intake operation. .

図5は、単位時間あたりの呼吸数が少ない場合のシミュレーション結果を示す図である。図5(1)は、患者の自発呼吸を模擬した自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図5(2)は、支援ガスの流量Fに基づいて、演算される推定自発呼吸圧力^Pmusの時間変化を示す。図5(3)は、推定自発呼吸圧力^Pmusを予め定める増幅率で増幅したときに患者の気道を流れる支援ガスの流量Fの時間変化を示す。図5に示すシミュレーション結果は、患者の一分当たりの呼吸数を12回に設定し、自発呼吸圧力Pmusの最大値が3cmHOに設定する。また以下に示す表2、表3、表4に示すパラメータ値を用いてシミュレーションを行い、補償流量値Fに基づいて推定自発呼吸圧力Pmusを求めた。図5のシミュレーション結果は、図18のシミュレーション結果と対応する。図18は、検出流量Fを用いて推定自発呼吸圧力^Pmusを求めているのに対して、図5は補償流量Fから求められる偏差ΔFを用いて推定自発呼吸圧力^Pmusを求める点が異なる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result when the respiration rate per unit time is small. FIG. 5 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus simulating the spontaneous breathing of the patient. FIG. 5 (2) shows the time change of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus calculated based on the flow rate F of the support gas. FIG. 5 (3) shows the change over time in the flow rate F of the assisting gas flowing through the patient's airway when the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is amplified at a predetermined amplification factor. In the simulation result shown in FIG. 5, the respiration rate per minute of the patient is set to 12 times, and the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus is set to 3 cmH 2 O. Moreover, simulation was performed using the parameter values shown in Table 2, Table 3, and Table 4 below, and the estimated spontaneous breathing pressure Pmus was obtained based on the compensation flow value F H. The simulation result of FIG. 5 corresponds to the simulation result of FIG. Figure 18 is that the seeking estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus using a detection flow F, Figure 5 is that obtaining the estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus using a compensated flow F H deviation [Delta] F H determined from Is different.

Figure 2008000372
Figure 2008000372

Figure 2008000372
Figure 2008000372

Figure 2008000372
Figure 2008000372

図5に示すように、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetが、ほぼゼロであった場合、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetに基づいて発生する第1補償値H1、すなわち流量補償値Hおよび体積補償値Hは、ほとんどゼロとなる。これに対して、規定値H0に基づいて決定されるベース補償値Hは、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetに無関係に決定される。したがって図5に示すように吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetがほぼゼロであった場合であっても、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れを防ぐことができる。本実施の形態では、図5に示すように、自発呼吸圧力Pmusの開始とほぼ同時に推定自発呼吸圧力^Pmusを発生させることができる。 As shown in FIG. 5, the detected flow F onset in the intake beginning T onset is the case was almost zero, the first compensation value H1 generated based on the detected flow rate F onset in the intake beginning T onset, i.e. flow compensation value H F and volume compensation value H V becomes almost zero. On the other hand, the base compensation value H d determined based on the specified value H0 is determined regardless of the detected flow rate F onset at the intake start time T onset . Therefore even if it was detected flow rate F onset substantially zero in the intake beginning T onset as shown in FIG. 5, the respiratory muscles of the patient starts to inspiration, supporting gas in accordance with the intake operation The flow rate change delay until the flow rate change occurs can be prevented. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus can be generated almost simultaneously with the start of the spontaneous breathing pressure Pmus.

これによって本実施の形態では、吸気開始時点Tonsetに対して推定自発圧力^Pmusの立ち上がり遅れをほぼゼロとすることができる。したがって図18に示すように、検出流量に基づいて推定自発圧力^Pmusを推定した場合には100msecの遅れTdが生じるのに対して、本実施の形態では、吸気開始時点Tonsetに対する実質的な遅れを防いで、吸気支援動作を開始することができ、患者の負担を低減することができる。 As a result, in the present embodiment, the rising delay of the estimated spontaneous pressure ^ Pmus with respect to the intake start time T onset can be made substantially zero. Accordingly, as shown in FIG. 18, when the estimated spontaneous pressure ^ Pmus is estimated based on the detected flow rate, a delay Td of 100 msec is generated, whereas in the present embodiment, a substantial difference with respect to the intake start time T onset is generated. The delay can be prevented, the inspiration support operation can be started, and the burden on the patient can be reduced.

またベース補償値Hは、時間経過とともに減衰するので、初期期間Wを経過した後では、補償流量Fは、ベース補償値Hの影響が小さくなる。したがって図5(1)、図5(2)に示すように、自発呼吸圧力Pmusと、推定自発呼吸圧力^Pmusとの波形を類似させることができる。たとえば自発呼吸圧力Pmusの最大値と、推定自発呼吸圧力^Pmusとの最大値は、ともに2.8cmHOとすることができる。これによって自発呼吸圧力Pmusに対する相関が高い増幅率で、吸気支援動作を行うことができる。 The base compensation value H d Since the decay with time, after a lapse of the initial period W H is compensated flow F H, the influence of the base compensation value H d becomes smaller. Therefore, as shown in FIGS. 5 (1) and 5 (2), the waveforms of the spontaneous respiratory pressure Pmus and the estimated spontaneous respiratory pressure ^ Pmus can be made similar. For example, the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus and the maximum value of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus can both be 2.8 cmH 2 O. As a result, the inspiration support operation can be performed with an amplification factor having a high correlation with the spontaneous breathing pressure Pmus.

また図6は、肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。図6(1)は、患者の自発呼吸を模擬した自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図6(2)は、支援ガスの流量Fに基づいて、演算される推定自発呼吸圧力^Pmusの時間変化を示す。図6(3)は、推定自発呼吸圧力^Pmusを予め定める増幅率で増幅したときに患者の気道を流れる支援ガスの流量Fの時間変化を示す。図6に示すシミュレーション結果は、患者の一分当たりの呼吸数を30回に設定し、自発呼吸圧力Pmusの最大値が10cmHOに設定する。また表2〜表4に示すパラメータ値を用いてシミュレーションを行い、補償流量Fに基づいて推定自発呼吸圧力Pmusを求めた。図6のシミュレーション結果は、図19のシミュレーション結果と対応する。図19は、検出流量Fを用いて推定自発呼吸圧力^Pmusを求めているのに対して、図6は補償流量Fから求められる偏差ΔFを用いて推定自発呼吸圧力^Pmusを求める点が異なる。 FIG. 6 is a diagram showing a simulation result simulating a state in which the lung is in dynamic overexpansion. FIG. 6 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus simulating the spontaneous breathing of the patient. FIG. 6 (2) shows the time change of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus calculated based on the flow rate F of the support gas. FIG. 6 (3) shows the time change of the flow rate F of the assisting gas flowing through the patient's airway when the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is amplified at a predetermined amplification factor. In the simulation result shown in FIG. 6, the respiration rate per minute of the patient is set to 30 times, and the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus is set to 10 cmH 2 O. Moreover, simulation was performed using the parameter values shown in Tables 2 to 4, and the estimated spontaneous respiratory pressure Pmus was obtained based on the compensation flow rate F H. The simulation result of FIG. 6 corresponds to the simulation result of FIG. Figure 19 is that the seeking estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus using a detection flow F, 6 that obtains the estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus using a compensated flow F H deviation [Delta] F H determined from Is different.

図6に示すように、一分あたりの患者の呼吸数が多く、かつ気道圧力Rおよびエラスタンスの逆数であるコンプライアンスCが大きい状態では、患者の肺の状態が動的過膨張となりやすい。動的過膨張が生じた場合、吸気開始時点Tonsetで肺内に残圧が存在し、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetが、がマイナス、すなわち肺から排出される方向に支援ガスが流れる。この場合、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetの絶対値|Fonset|に応じて、流量補償値Hおよび体積補償値Hが生成される。流量補償値Hおよび体積補償値Hは、吸気開始時点Tonsetで、肺から排出される排出方向に流れる支援ガスの流量が大きくなればなるほど、大きい値に設定される。これに対して、ベース補償値Hは、吸気開始時点Tonsetでの検出流量Fonsetに無関係に決定される。 As shown in FIG. 6, in a state where the patient's respiration rate per minute is large and the compliance C, which is the reciprocal of the airway pressure R and elastance, is large, the patient's lung condition tends to be dynamic hyperinflation. If dynamic hyperinflation occurs, there is residual pressure in the lungs at the intake beginning T onset, the detected flow F onset in the intake beginning T onset, but negative, that is, the direction to assist gas discharged from the lungs Flows. In this case, the absolute value of the detected flow rate F onset in the intake beginning T onset | F onset | depending on the flow rate compensation value H F and volume compensation value H V is generated. Flow compensation value H F and volume compensation value H V is the intake beginning T onset, the greater the flow rate of the assist gas flowing in the discharge direction to be discharged from the lungs is set to a large value. On the other hand, the base compensation value H d is determined regardless of the detected flow rate F onset at the intake start time T onset .

本実施の形態では、吸気開始時点Tonsetで支援ガスが排出方向に流れる場合であっても、流量補償値Hおよび体積補償値Hが設定されることで、吸気開始時点Tonsetに対して推定自発圧力^Pmusの立ち上がり遅れをほぼゼロとすることができる。したがって図19に示すように、検出流量Fに基づいて推定自発圧力^Pmusを推定した場合には、実質的な吸気支援時点toneffが吸気開始時点Tonsetに対して約800msecの遅れTdが生じるのに対して、本実施の形態では、実質的な吸気支援時点toneffが吸気開始時点Tonsetに対する遅れが極めて小さく、吸気支援動作を開始することができ、患者の負担を低減することができる。 In the present embodiment, even when the flow aid gas in the discharge direction at the intake beginning T onset, by flow compensation value H F and volume compensation value H V is set, with respect to the intake start time T onset Thus, the rising delay of the estimated spontaneous pressure ^ Pmus can be made almost zero. Accordingly, as shown in FIG. 19, when the estimated spontaneous pressure ^ Pmus is estimated based on the detected flow rate F, the substantial intake assist time t oneff has a delay Td of about 800 msec with respect to the intake start time T onset . On the other hand, in the present embodiment, the substantial inspiration assist time t oneff has a very small delay with respect to the inhalation start time T onset , so that the inspiration support operation can be started and the burden on the patient can be reduced. .

また流量補償値H、体積補償値Hおよびベース補償値Hは、時間経過とともに減衰するので、時間経過とともに、補償流量Fは、各補償値H,H,Hの影響が少なくなる。したがって図6(1)、図6(2)に示すように、自発呼吸圧力Pmusと、推定自発呼吸圧力^Pmusとの波形を類似させることができる。たとえば自発呼吸圧力Pmusの最大値が9.5cmHOであり、推定自発呼吸圧力^Pmusの最大値は、約10cmHOとすることができ、その差が小さい。これによって自発呼吸圧力Pmusに対する類似が高い増幅率で、吸気支援動作を行うことができる。 The flow compensation value H F, volume compensation value H V and base compensation value H d Since the decay with time, with time, compensated flow F H, the influence of the compensation value H F, H V, H d Less. Therefore, as shown in FIGS. 6 (1) and 6 (2), the waveforms of the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus can be made similar. For example, the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus is 9.5 cmH 2 O, and the maximum value of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus can be about 10 cmH 2 O, and the difference is small. As a result, the inspiration support operation can be performed at a high amplification factor similar to the spontaneous breathing pressure Pmus.

図7は、肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。図7(1)は、患者の自発呼吸を模擬した自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図7(2)は、支援ガスの流量Fに基づいて、演算される推定自発呼吸圧力^Pmusの時間変化を示す。図7(3)は、推定自発呼吸圧力^Pmusを予め定める増幅率で増幅したときに患者の気道を流れる支援ガスの流量Fの時間変化を示す。   FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result simulating a state in which the lung is in dynamic overexpansion. FIG. 7 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus simulating the spontaneous breathing of the patient. FIG. 7 (2) shows the time change of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus calculated based on the flow rate F of the support gas. FIG. 7 (3) shows the change over time in the flow rate F of the assisting gas flowing through the patient's airway when the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is amplified at a predetermined amplification factor.

図7に示すシミュレーション結果は、患者の一分当たりの呼吸数を30回に設定し、自発呼吸圧力Pmusの最大値が5cmHOに設定する。また表2〜4に示すパラメータ値を用いてシミュレーションを行い、補償流量Fに基づいて推定自発呼吸圧力Pmusを求めた。図7のシミュレーション結果は、図6のシミュレーション結果と対応する。図7は、自発呼吸圧力Pmusの最大値が5cmHOに設定されるのに対して、図6は自発呼吸圧力Pmusの最大値が10cmHOに設定される。図7に示すように、自発呼吸圧力Pmusの最大値が5cmHOに設定されても、制御要素のパラメータを代えることなく、自発呼吸圧力Pmusに類似した推定自発呼吸圧力を演算することができる。 In the simulation result shown in FIG. 7, the respiration rate per minute of the patient is set to 30 times, and the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus is set to 5 cmH 2 O. Moreover, simulation was performed using the parameter values shown in Tables 2 to 4, and the estimated spontaneous breathing pressure Pmus was obtained based on the compensation flow rate F H. The simulation result of FIG. 7 corresponds to the simulation result of FIG. Figure 7 is that the maximum value of the spontaneous respiration pressure Pmus is set to 5 cmH 2 O, 6 maximum value of the spontaneous respiration pressure Pmus is set to 10 cm H 2 O. As shown in FIG. 7, even if the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus is set to 5 cmH 2 O, the estimated spontaneous breathing pressure similar to the spontaneous breathing pressure Pmus can be calculated without changing the parameter of the control element. .

図6および図7に示すように、仮に患者の状態が変化して自発呼吸圧力Pmusの最大値が変化しても、本実施の形態では、患者の自発呼吸圧力Pmusに類似した推定自発呼吸圧力^Pmusをそれぞれ演算することができる。   As shown in FIGS. 6 and 7, even if the patient's condition changes and the maximum value of the spontaneous breathing pressure Pmus changes, in this embodiment, the estimated spontaneous breathing pressure similar to the patient's spontaneous breathing pressure Pmus is used. ^ Pmus can be calculated respectively.

このように本実施の形態では、検出流量Fに対して若干変化させた補償流量Fを用いて、ガス供給サーボ機構を制御する。補償流量値Fと検出流量Fとの違いは、時間経過とともに小さくなり、時間経過とともに補償流量値Fが検出流量Fに近づく。入力値として与えられる検出流量Fに代えて補償流量値Fを用いることで、患者と人工呼吸器とを含む全体の系のフィードバックゲイン、制御要素を変更する必要がなく、吸気支援遅れを防ぐことができる。したがって全体の系のフィードバックゲイン、制御要素を変更しなくてよく、全体の系の安定性を維持することができ、補償流量値Fを用いたとしても、全体の系が不安定となることを防ぐことができる。すなわちロバスト安定性および速応性を維持することができる。 Thus, in the present embodiment, the gas supply servo mechanism is controlled using the compensation flow rate F H slightly changed with respect to the detected flow rate F. The difference between the compensated flow rate value F H and the detected flow rate F decreases with time, and the compensated flow rate value F H approaches the detected flow rate F with time. By using the compensated flow rate value F H instead of the detected flow rate F given as an input value, it is not necessary to change the feedback gain and control elements of the entire system including the patient and the ventilator, and inspiratory support delay is prevented. be able to. Therefore, it is not necessary to change the feedback gain and control elements of the entire system, the stability of the entire system can be maintained, and even if the compensation flow rate value F H is used, the entire system becomes unstable. Can be prevented. That is, robust stability and quick response can be maintained.

図8は、肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。図8(1)は、患者の自発呼吸を模擬した自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図8(2)は、支援ガスの流量Fに基づいて、演算される推定自発呼吸圧力^Pmusの時間変化を示す。図8(3)は、推定自発呼吸圧力^Pmusを予め定める増幅率で増幅したときに患者の気道を流れる支援ガスの流量Fの時間変化を示す。   FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result simulating a state in which the lung is in dynamic hyperinflation. FIG. 8 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus simulating the spontaneous breathing of the patient. FIG. 8 (2) shows the time change of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus calculated based on the flow rate F of the support gas. FIG. 8 (3) shows the change over time in the flow rate F of the assisting gas flowing through the patient's airway when the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is amplified at a predetermined amplification factor.

図8に示すシミュレーション結果は、患者の一分当たりの呼吸数を30回に設定し、表1に示すパラメータ値を用いてシミュレーションを行い、補償流量Fに基づいて推定自発呼吸圧力Pmusを求めた。図8に示すシミュレーション結果は、流量調整ゲインKFHを、体積調整ゲインKVHと等しい値、すなわちKFH=KVH=1として、その他のパラメータについては、表2〜表4に示すパラメータ値を用いてシミュレーションを行い、補償流量値Fに基づいて推定自発呼吸圧力Pmusを求めた。 Simulation results shown in FIG. 8, the number of breaths per minute of the patient is set to 30 times, simulation is performed using the parameter values shown in Table 1 to obtain the estimated spontaneous breathing pressure Pmus based on compensated flow F H It was. The simulation result shown in FIG. 8 shows that the flow rate adjustment gain K FH is set to a value equal to the volume adjustment gain K VH , that is, K FH = K VH = 1. A simulation was performed, and an estimated spontaneous breathing pressure Pmus was obtained based on the compensation flow rate value F H.

図8に示すように、本実施の形態のパラメータを用いた場合、流量調整ゲインKFHを体積調整ゲインKVHと同じにした場合、推定自発呼吸圧力^Pmusの立ち上がりが、自発呼吸圧力Pmusに比べて速くなり、自発呼吸圧力Pmusと推定自発呼吸圧力^Pmusとの類似性が、図6に示すシミュレーション結果に比べて低い。本実施の形態では、図2に示すように、流量調整ゲインKFHと、体積調整ゲインKVHとを個別に調整可能であるので、流量調整ゲインKFHと、体積調整ゲインKVHとを最適な値に設定することで、図6に示すように、自発呼吸圧力Pmusと推定自発呼吸圧力^Pmusとの類似性を高くすることができる。 As shown in FIG. 8, when the parameters of the present embodiment are used, when the flow rate adjustment gain K FH is made the same as the volume adjustment gain K VH , the rise of the estimated spontaneous respiration pressure ^ Pmus becomes the spontaneous respiration pressure Pmus. Compared with the simulation result shown in FIG. 6, the similarity between the spontaneous breathing pressure Pmus and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is faster. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the flow rate adjustment gain K FH and the volume adjustment gain K VH can be individually adjusted, so that the flow rate adjustment gain K FH and the volume adjustment gain K VH are optimal. By setting to a small value, the similarity between the spontaneous respiratory pressure Pmus and the estimated spontaneous respiratory pressure ^ Pmus can be increased as shown in FIG.

図9は、肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。図9(1)は、患者の自発呼吸を模擬した自発呼吸圧力Pmusの時間変化を示す。図9(2)は、支援ガスの流量Fに基づいて、演算される推定自発呼吸圧力^Pmusの時間変化を示す。図9(3)は、推定自発呼吸圧力^Pmusを予め定める増幅率で増幅したときに患者の気道を流れる支援ガスの流量Fの時間変化を示す。   FIG. 9 is a diagram illustrating a simulation result simulating a state in which the lung is in dynamic hyperinflation. FIG. 9 (1) shows the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus simulating the spontaneous breathing of the patient. FIG. 9 (2) shows the time change of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus calculated based on the flow rate F of the support gas. FIG. 9 (3) shows the change over time of the flow rate F of the assisting gas flowing through the patient's airway when the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is amplified at a predetermined amplification factor.

図9に示すシミュレーション結果は、患者の一分当たりの呼吸数を30回に設定し、補償流量Fに基づいて推定自発呼吸圧力Pmusを求めた。図9に示すシミュレーション結果は、自発呼吸圧力Pmusの時定数Tpが0.1として、その他のパラメータについては、表2〜表4に示すパラメータ値を用いてシミュレーションを行い、補償流量値Fに基づいて推定自発呼吸圧力Pmusを求めた。すなわち図6に示すシミュレーション結果よりも自発呼吸圧力Pmusが短時間に立ち上がる場合について示す。 In the simulation results shown in FIG. 9, the respiratory rate per minute of the patient was set to 30 times, and the estimated spontaneous respiratory pressure Pmus was obtained based on the compensation flow rate F H. The simulation results shown in FIG. 9 show that the time constant Tp of the spontaneous breathing pressure Pmus is 0.1, and the other parameters are simulated using the parameter values shown in Tables 2 to 4 to obtain the compensation flow rate value F H. Based on this, the estimated spontaneous breathing pressure Pmus was obtained. That is, the case where the spontaneous breathing pressure Pmus rises in a shorter time than the simulation result shown in FIG.

この場合、表4に示す各補償値の調整ゲイン(KFH=0.5、KVH=1)では、推定自発呼吸圧力^Pmsは、自発呼吸圧力Pmusに対して、最大値が若干大きくなるとともに、立ち上がりが自発呼吸圧力Pmusに対して遅れる。推定自発呼吸圧力^Pmusの最大値が大きくなる場合には、体積調整ゲインKVHを小さくすることで、推定自発呼吸圧力^Pmsの最大値を、自発呼吸圧力Pmusの最大値に近づけることができる。また推定自発呼吸圧力^Pmusの立ち上がりが遅れる場合には、流量調整ゲインKFHを大きくすることで、推定自発呼吸圧力^Pmsの立ち上がりの遅れを防ぐことができる。本実施の形態では、流量調整ゲインKFHと、体積調整ゲインKVHとを個別に設定可能であるので、患者の呼吸状態に応じた補償値を柔軟に発生させることができる。 In this case, with the adjustment gain (K FH = 0.5, K VH = 1) for each compensation value shown in Table 4, the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pms is slightly larger than the spontaneous breathing pressure Pmus. At the same time, the rising is delayed with respect to the spontaneous breathing pressure Pmus. If the maximum value of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is increased, by reducing the volume adjustment gain K VH, the maximum value of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pms, it can be brought close to the maximum value of the spontaneous respiration pressure Pmus . In the case where the rising of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus is delayed, by increasing the flow rate adjusting gain K FH, it is possible to prevent delay in the rise of the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pms. In the present embodiment, the flow rate adjustment gain K FH and the volume adjustment gain K VH can be set individually, so that a compensation value corresponding to the patient's breathing state can be generated flexibly.

図10は、人工呼吸器17の一例を示すブロック図である。制御装置21は、コンピュータを含む制御装置本体33と、流量検出手段50と、気道圧力検出手段61と、入力手段39と、表示手段40と、増幅回路であるサーボアンプ48とを含む。   FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of the ventilator 17. The control device 21 includes a control device main body 33 including a computer, a flow rate detection means 50, an airway pressure detection means 61, an input means 39, a display means 40, and a servo amplifier 48 which is an amplifier circuit.

流量検出手段50は、ガス供給機構20の吸気管路25および呼気管路26を流れる気体の流量を電気信号にそれぞれ変換し、その電気信号を制御装置本体33に与える。気道圧力検出手段61は、ガス供給機構20の吸気管路25および呼気管路26を流れる気体の圧力を電気信号にそれぞれ変換し、その電気信号を制御装置本体33に与える。   The flow rate detecting means 50 converts the flow rate of the gas flowing through the inspiratory line 25 and the expiratory line 26 of the gas supply mechanism 20 into an electric signal, and gives the electric signal to the control device main body 33. The airway pressure detection means 61 converts the pressure of the gas flowing through the inspiratory line 25 and the expiratory line 26 of the gas supply mechanism 20 into an electric signal, and gives the electric signal to the control device main body 33.

人工呼吸器本体17aは、装着部材24と、ポンプ22と、ポンプ用アクチュエータ31と、呼気弁27と、吸気管路25と、呼気管路26と、呼気弁用アクチュエータ32とを含む。本実施の形態では、ポンプ22とポンプ用アクチュエータ31とを含んで、吐出される支援ガスの圧力が調整可能なガス供給機構20が構成される。   The ventilator main body 17 a includes a mounting member 24, a pump 22, a pump actuator 31, an exhalation valve 27, an inspiratory conduit 25, an expiratory conduit 26, and an expiratory valve actuator 32. In the present embodiment, the gas supply mechanism 20 that includes the pump 22 and the pump actuator 31 and can adjust the pressure of the discharged assist gas is configured.

装着部材24は、患者の気道に気体を供給するために患者に装着され、患者の気道に連通する装着孔が形成される。吸気管路25は、ポンプ22と装着部材24とを接続する管路であり、ポンプ22から供給された気体を患者の気道に導く。呼気管路26は、装着部材24と装置外部の排出場所23とを接続する管路であり、患者の気道から流出した気体を装置外部の排出場所23に導く。   The attachment member 24 is attached to the patient to supply gas to the patient's airway, and an attachment hole communicating with the patient's airway is formed. The inspiratory duct 25 is a duct connecting the pump 22 and the mounting member 24, and guides the gas supplied from the pump 22 to the patient's airway. The exhalation duct 26 is a duct that connects the mounting member 24 and the discharge place 23 outside the apparatus, and guides the gas flowing out from the patient's airway to the discharge place 23 outside the apparatus.

入力手段39は、医師、看護士、またはガス供給機構20を管理する管理者からの推定気道抵抗R^および推定エラスタンス^E、増幅ゲインβ、遅れ補償部55の時定数Tmおよびむだ時間Lmなどが入力される。入力手段39は、入力された情報を示す信号を制御装置本体33に与える。   The input means 39 includes an estimated airway resistance R ^ and estimated elastance ^ E, an amplification gain β, a time constant Tm of the delay compensation unit 55, and a dead time Lm from a doctor, a nurse, or an administrator who manages the gas supply mechanism 20. Etc. are entered. The input means 39 gives a signal indicating the input information to the control device body 33.

表示手段40は、患者の気道圧力および推定される自発呼吸圧力^Pmusを報知する報知手段である。表示手段40は、制御装置本体33から受ける表示指令信号に基づいて、推定自発呼吸圧力^Pmusなどの時間的変化を示す波形を表示画面に表示する。サーボアンプ48は、制御装置本体33が演算した目標圧力Pinを示す信号をポンプ用アクチュエータ31に与える。ポンプ用アクチュエータ31は、目標圧力Pinを示す信号に基づいてポンプを制御し、ガス供給機構20の吐出圧力がフィードバック制御される。   The display means 40 is an informing means for informing the patient's airway pressure and the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus. Based on the display command signal received from the control device main body 33, the display means 40 displays a waveform indicating a temporal change such as the estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus on the display screen. The servo amplifier 48 gives a signal indicating the target pressure Pin calculated by the control device main body 33 to the pump actuator 31. The pump actuator 31 controls the pump based on a signal indicating the target pressure Pin, and the discharge pressure of the gas supply mechanism 20 is feedback-controlled.

制御装置本体33は、インターフェース101と、演算部102と、記憶部103と、記憶部104とを含む。インターフェース101は、接続される流量検出手段50および気道圧力検出手段61からの信号が入力されて、その信号を演算部102に与える。記憶部104は、制御装置本体33が実行すべきプログラムが記憶され、演算部102が記憶部104に記憶されるプログラムを読み出して実行することによって、前記推定手段51、補償流量生成手段201、偏差演算手段52、制御量演算手段53、患者呼吸状態監視手段200を実現することができる。これによって制御装置本体33は、前述するガス供給機構20の制御を行うことができる。また記憶部104は、コンパクトディスクなどのコンピュータ読取可能な記録媒体であってもよい。演算部102は、CPUなどの演算処理回路によって実現され、記憶部104に記憶される動作プログラムに従った動作を実行する。   The control device main body 33 includes an interface 101, a calculation unit 102, a storage unit 103, and a storage unit 104. The interface 101 receives signals from the flow rate detection means 50 and the airway pressure detection means 61 to be connected, and gives the signals to the calculation unit 102. The storage unit 104 stores a program to be executed by the control device main body 33, and the calculation unit 102 reads and executes the program stored in the storage unit 104, whereby the estimation unit 51, the compensation flow rate generation unit 201, the deviation The calculating means 52, the control amount calculating means 53, and the patient respiratory state monitoring means 200 can be realized. As a result, the control device main body 33 can control the gas supply mechanism 20 described above. The storage unit 104 may be a computer-readable recording medium such as a compact disc. The arithmetic unit 102 is realized by an arithmetic processing circuit such as a CPU, and executes an operation according to an operation program stored in the storage unit 104.

図11は、制御装置本体33の演算部102の動作を示すフローチャートである。演算部102は、まずステップs0で、制御装置本体33に推定気道抵抗^R、推定エラスタンス^E、ガス供給機構20の伝達関数、遅れ補償部55の伝達関数、流量ゲインKFG、体積ゲインKVG、第2および第2波形成形器211、流量調整ゲインKFH、体積調整ゲインKVHなどの各パラメータが入力されて、目標圧力Pin、推定流量^F、補償値Hが演算可能となる演算準備が可能となると、ステップs1に進む。 FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the calculation unit 102 of the control device main body 33. First, in step s0, the calculation unit 102 applies the estimated airway resistance ^ R, the estimated elastance ^ E, the transfer function of the gas supply mechanism 20, the transfer function of the delay compensation unit 55, the flow rate gain K FG , and the volume gain to the control device body 33. Parameters such as K VG , second and second waveform shapers 211, flow rate adjustment gain K FH , volume adjustment gain K VH, and the like are input, and target pressure Pin, estimated flow rate ^ F, and compensation value H can be calculated. When calculation preparation is possible, the process proceeds to step s1.

ステップs1では、演算部102は、患者状態監視手段200を実現する状態監視プログラムを実行することによって吸気開始時点Tonsetであるか否かを判断する。具体的には、演算部102は、流量検出手段50および気道圧力検出手段61から与えられる信号に基づいて、予め定める演算式に従って、吸気開始時点Tonsetに達したか否かを判断する。このように吸気開始時点検出工程によって、患者の呼吸状態が吸気開始時点Tonsetに達したと判断すると、ステップs2に進む。 In step s1, the calculation unit 102 determines whether or not it is the inhalation start time T onset by executing a state monitoring program that realizes the patient state monitoring unit 200. Specifically, the calculation unit 102 determines whether or not the intake start time T onset has been reached according to a predetermined calculation formula based on signals given from the flow rate detection means 50 and the airway pressure detection means 61. When it is determined that the patient's breathing state has reached the inspiration start time point T onset by the inhalation start time point detection step, the process proceeds to step s2.

ステップs2では、演算部102は、補償流量生成手段201を実現する補償流量生成プログラムを実行することによって、補償流量Hの生成を開始する。具体的には、図2に関して説明した、流量補償値H、体積補償値Hおよびベース補償値Hの生成を開始する。このように補償値H,H,Hを順次演算する補償値演算工程を開始すると、ステップs3に進む。 In step s <b> 2, the calculation unit 102 starts generating the compensation flow rate H by executing a compensation flow rate generation program that realizes the compensation flow rate generation unit 201. Specifically, as described with respect to FIG. 2, the flow rate compensation value H F, starts generating the volume compensation values H V and base compensation value H d. When the compensation value calculation process for sequentially calculating the compensation values H F , H V , and H d is started in this way, the process proceeds to step s3.

ステップs3では、演算部102は、補償流量生成手段201を実現する補償流量生成プログラムを実行することによって、順次演算する各補償値H,H,Hのうち最先の各補償値H,H,Hと、順次検出される検出流量Fのうち最先の検出流量Fとを加算して、補償流量値を生成する。上述したように本実施の形態では、流量補償値Hと、ベース補償値Hと、検出流量Fとを合計した流量項補償流量値FHFを生成する。また体積補償値Hと、検出流量Fとを合計した体積項補償流量値FHVを生成する。これらの補償流量値FHF,FHVを生成する補償流量値生成工程を終えると、ステップs4に進む。 In step s3, the calculation unit 102 executes the compensation flow rate generation program for realizing the compensation flow rate generation unit 201, thereby sequentially executing the compensation values H F , H V , and H d that are sequentially calculated. F 1 , H V , H d and the first detected flow rate F among the detected flow rates F that are sequentially detected are added to generate a compensation flow rate value. In this embodiment as described above, to produce a flow compensation value H F, and the base compensation value H d, the flow rate term compensation flow value F HF which is the sum of the detected flow F. The generating and the volume compensation value H V, the detected flow F and the volume term compensation flow rate F HV which is the sum of. When the compensation flow value generation process for generating these compensation flow values F HF and F HV is completed, the process proceeds to step s4.

ステップs4では、演算部102は、偏差演算手段52を実現する偏差演算プログラムを実行することによって、以前に演算した目標圧力Pinから求められる推定流量^Fと、ステップs3で生成される補償流量値FHF,FHVとの偏差ΔFを演算する。具体的には、流量項補償流量値FHFと、推定流量^Fとの偏差である流量項補償偏差ΔFHFを演算する。また体積項補償流量値FHVと、推定流量^Fとの偏差である体積項補償偏差ΔFHVを演算する。このように補償流量偏差を求めると、ステップs5に進む。 In step s4, the calculation unit 102 executes the deviation calculation program that realizes the deviation calculation means 52, and thereby the estimated flow rate ^ F obtained from the previously calculated target pressure Pin and the compensation flow rate value generated in step s3. A deviation ΔF H between F HF and F HV is calculated. Specifically, a flow rate compensation deviation ΔF HF that is a deviation between the flow rate compensation flow value F HF and the estimated flow rate F is calculated. Further, a volume term compensation deviation ΔF HV that is a deviation between the volume term compensation flow rate value F HV and the estimated flow rate FF is calculated. When the compensation flow rate deviation is obtained in this way, the process proceeds to step s5.

ステップs5では、演算部102は、制御量演算手段53を実現する制御量演算プログラムを実行することによって、流量項補償偏差ΔFHFと、体積項補償偏差ΔFHVとに基づいて、ガス供給サーボ機構から吸気管路に吐出すべき支援ガスの目標圧力Pinを演算する。このように制御量として目標圧力Pinを演算すると、目標圧力Pinを表わす信号をガス供給機構20に与えて、ステップs6に進む。 In step s5, the calculation unit 102 executes a control amount calculation program that realizes the control amount calculation means 53, and thereby, based on the flow rate compensation deviation ΔF HF and the volume term compensation deviation ΔF HV , the gas supply servo mechanism. To calculate the target pressure Pin of the support gas to be discharged to the intake pipe. When the target pressure Pin is calculated as the control amount in this way, a signal representing the target pressure Pin is given to the gas supply mechanism 20, and the process proceeds to step s6.

ステップs6では、演算部102は、推定手段51を実現する推定プログラムを実行することによって、目標圧力Pinを表わす信号に基づいて、遅れ補償部55およびオブザーバ54に相当する動作を行い、自発呼吸圧力Pmusが存在しない場合において患者に供給されるであろう推定流量^Fを演算し、ステップs7に進む。   In step s6, the calculation unit 102 executes an estimation program for realizing the estimation unit 51, thereby performing an operation corresponding to the delay compensation unit 55 and the observer 54 based on the signal representing the target pressure Pin, and the spontaneous breathing pressure. The estimated flow rate {circumflex over (F)} that will be supplied to the patient when Pmus does not exist is calculated, and the process proceeds to step s7.

ステップs7では、演算部102は、患者状態監視手段200を実現する状態監視プログラムを実行することによって吸気終了時点Toffsetであるか否かを判断する。具体的には、演算部102は、流量検出手段50および気道圧力検出手段61から与えられる信号に基づいて、予め定める演算式に従って、吸気終了時点Toffsetに達したか否かを判断する。このように吸気終了時点検出工程によって、患者の呼吸状態が吸気終了時点Toffsetに達したと判断すると、ステップs8に進む。 In step s7, the calculation unit 102 determines whether it is the inhalation end time T offset by executing a state monitoring program for realizing the patient state monitoring unit 200. Specifically, the calculation unit 102 determines whether or not the intake end time T offset has been reached according to a predetermined calculation formula based on signals given from the flow rate detection means 50 and the airway pressure detection means 61. If it is determined in the inhalation end time detection step that the patient's breathing state has reached the inspiration end time T offset as described above, the process proceeds to step s8.

ステップs8では、演算部102は、呼気時におけるサーボ供給機構の制御動作を行う。たとえば気道圧力が予め定める呼気時設定圧力となるように、サーボ供給機構に指令を与える。呼気時設定圧力は、たとえば患者の肺方の虚脱を防止するために、大気圧よりも高い圧力である吸気終末陽圧(Positive End-Expiratory Pressure 、略称、PEEP圧)以上に維持し、ステップs1に戻る。   In step s8, the calculation unit 102 performs a control operation of the servo supply mechanism during expiration. For example, a command is given to the servo supply mechanism so that the airway pressure becomes a preset pressure at expiration. For example, in order to prevent collapse of the patient's lungs, the exhalation set pressure is maintained to be higher than the positive end-expiratory pressure (abbreviation: PEEP pressure), which is higher than the atmospheric pressure, in step s1. Return to.

またステップs1において、患者の呼吸状態が吸気開始時点Tonsetに達していないと判断すると、ステップs8に進み、呼気制御動作を行う。演算部102は、ステップs1〜s7の動作の動作を行う間に、予め定める終了条件が満たされたことを判断すると、ガス供給サーボ機構の制御動作を終了する。たとえば入力手段39によって終了指令が与えられるなどして、予め定める終了条件を満たしていることを判断すると、制御動作を終了する。 If it is determined in step s1 that the patient's breathing state has not reached the inspiration start time point T onset , the process proceeds to step s8 to perform an expiration control operation. When the calculation unit 102 determines that a predetermined end condition is satisfied while performing the operations of steps s1 to s7, the calculation unit 102 ends the control operation of the gas supply servo mechanism. For example, when it is determined that a predetermined end condition is satisfied by giving an end command by the input means 39, the control operation is ended.

このように上述した流量推定手段51、補償流量生成手段201、偏差演算手段52、制御量演算手段53、患者呼吸状態監視手段200は、コンピュータが予め定めるソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。上述した方法を実現するためのプログラム、プログラムが記憶された記憶媒体についても、本発明の実施形態に含まれる。また上述した制御装置単体および、制御装置と人工呼吸器本体とを含む人工呼吸器も本発明に含まれる。   As described above, the flow rate estimation unit 51, the compensation flow rate generation unit 201, the deviation calculation unit 52, the control amount calculation unit 53, and the patient respiratory state monitoring unit 200 may be realized by executing software predetermined by the computer. . A program for realizing the above-described method and a storage medium storing the program are also included in the embodiment of the present invention. Further, the above-described control device alone and a ventilator including the control device and the ventilator main body are also included in the present invention.

またガス供給機構20は、制御装置21によって、吐出する支援ガスの圧力が制御可能なものであり、患者の気道15に支援ガスを導く吸気管路25が形成されていれば、特に限定されない。たとえばガス供給機構20は、図11に示すようにベローズ型ポンプを有する人工呼吸器であってもよいが、配管を介して支援ガスを供給する人工呼吸器であってもよい。   Further, the gas supply mechanism 20 is not particularly limited as long as the pressure of the assisting gas to be discharged can be controlled by the control device 21 and an inhalation conduit 25 for guiding the assisting gas to the patient's airway 15 is formed. For example, the gas supply mechanism 20 may be a ventilator having a bellows type pump as shown in FIG. 11, or may be a ventilator that supplies support gas via a pipe.

また本実施の形態では、吸気動作ごとに吸気開始時時点Tonsetでの検出流量Fonsetを取り込んで、吸気動作ごとに補償値を生成する。これによって呼吸状態の変化に応じた補償流量を生成することができ、患者の状態が変化してもより精度よく吸気支援遅れを防ぐことができる。 Further, in this embodiment, it takes in the detected flow F onset in the intake start time T onset every inspiration, generating a compensation value for each inspiration. As a result, a compensation flow rate corresponding to a change in the respiratory state can be generated, and even if the patient's state changes, it is possible to prevent inspiration support delay more accurately.

図12は、吸気開始時点Tonsetを求めるための原理を示すグラフである。図12(1)は、検出流量Fの時間変化を示すグラフであり、図12(2)は、検出流量Fの時間変化を微分した微分値Fdtの時間変化を示すグラフである。 FIG. 12 is a graph showing the principle for obtaining the intake start time T onset . FIG. 12 (1) is a graph showing the time change of the detected flow rate F, and FIG. 12 (2) is a graph showing the time change of the differential value Fdt obtained by differentiating the time change of the detected flow rate F.

患者が吸気動作を開始する場合、支援ガスの流量の時間変化である微分値Fdtが、予め定める吸気開始しきい値X1を超えて増加する。このことは、支援ガスが肺に向かう方向に流れている場合および支援ガスが肺から排出される方向に流れている場合のどちらの場合にも生じる現象である。本実施形態では、支援ガスの流量Fの微分値Fdtの時間変化に基づいて、支援ガスの流量Fの微分値Fdtが吸気開始しきい値X1を超えた時点を、吸気開始時点Tonsetとして検出する。これによって吸気開始時点Tonsetに、支援ガスが肺から排出される方向に流れている場合であっても、吸気開始時点Tonsetを判断することができる。 When the patient starts the inhalation operation, the differential value Fdt, which is a time change in the flow rate of the support gas, increases beyond the predetermined inhalation start threshold value X1. This is a phenomenon that occurs both when the support gas is flowing in the direction toward the lungs and when the support gas is flowing in the direction of being discharged from the lungs. In the present embodiment, the time point when the differential value Fdt of the support gas flow rate F exceeds the intake start threshold value X1 is detected as the intake start time point T onset based on the time change of the differential value Fdt of the support gas flow rate F. To do. As a result, the inspiration start time T onset can be determined even when the support gas flows in the direction in which the assist gas is discharged from the lungs at the inspiration start time T onset .

図11に示すステップs1の吸気開始時点検出工程では、以下に示す偏差が予め定める吸気開始しきい値X1を超えた時点を吸気開始時点Tonsetとして判断してもよい。たとえば偏差は、(1)随時検出される2つの検出流量Fのうち、新旧2つの検出値の差、(2)検出流量Fの時間経過予測値を外挿法によって推定した推定値と実際の値との差、(3)検出流量Fの時間変化率を随時演算し、演算毎の時間変化率の差のいずれかを用いてもよい。 In the intake start time detection step of step s1 shown in FIG. 11, a time when the deviation shown below exceeds a predetermined intake start threshold value X1 may be determined as the intake start time T onset . For example, the deviation is (1) a difference between two old and new detected values of two detected flow rates F detected at any time, and (2) an estimated value obtained by extrapolating a predicted time lapse value of the detected flow rate F and an actual value. The difference between the values and (3) the time change rate of the detected flow rate F may be calculated as needed, and any of the time change rate differences for each calculation may be used.

また検出流量Fのほか、(^R・F+^E・∫F)で表わされる自発呼吸推定値の時間変化量である微分値に基づいて、吸気開始時点Tonsetを求めてもよい。また上述した国際特許出願(WO 2004/002561 A2)に開示される技術を用いてもよい。 In addition to the detected flow rate F, the inspiration start time T onset may be obtained based on a differential value that is a temporal change amount of the spontaneous breath estimated value represented by (^ R · F + ^ E · ∫F). Moreover, you may use the technique disclosed by the international patent application (WO 2004/002561 A2) mentioned above.

また同様にして、支援ガスの流量の時間変化または自発呼吸推定値を微分した微分値が予め定める吸気終了しきい値X2よりも低下した時点を、吸気終了時点Toffsetとして検出することができる。 Similarly, the time point when the change in the flow rate of the support gas or the differential value obtained by differentiating the estimated spontaneous breathing value falls below the predetermined inhalation end threshold value X2 can be detected as the inhalation end point Toffset .

また吸気開始時点Tonsetの検出は、吸気開始時点Tonsetが存在するであろう期間について行うことによって、吸気開始時点Tonsetの検出ミスを防ぐことができる。また患者が咳およびクシャミなどの外乱に起因する検出流量Fの微分値変化を、吸気開始時点Tonsetの検出判断から除くためのマスク300が設定される。これによって精度よく吸気開始時点Tonsetを判断することができる。 The detection of the intake start time T onset by performing for periods there will be air start time T onset, it can be prevented detection error of the intake air start time T onset. Further, a mask 300 is set for the patient to exclude a change in the differential value of the detected flow rate F caused by disturbances such as coughing and sneezing from the detection determination of the inhalation start time point T onset . As a result, the intake start time T onset can be accurately determined.

また同様にして、吸気終了時点TOffsetの検出は、吸気終了時点Toffsetが存在するであろう期間について行うことによって、吸気終了時点Toffsetの検出ミスを防ぐことができる。また患者が咳およびクシャミなどの外乱に起因する検出流量Fの微分値変化を、吸気終了時点Toffsetの検出判断から除くためのマスクが設定される。これによって精度よく吸気終了時点Toffsetを判断することができる。 Also in the same manner, the detection of the intake end T Offset by performing for periods there will be an intake end T offset, it is possible to prevent the detection error of the intake end T offset. In addition, a mask is set for the patient to exclude a change in the differential value of the detected flow rate F caused by disturbance such as coughing and sneezing from the detection determination of the inhalation end time T offset . As a result, the intake end time T offset can be accurately determined.

また検出流量に基づいて求めるほか、患者の吸気開始時に変化する変化状態を検出する検出手段を用いて、患者呼吸状態監視手段200を実現してもよい。たとえば圧力検出手段または横隔膜の動きを検出する位置センサを、カテーテルを用いて肺内に進入させて、肺内の圧力を直接求めることによって、患者の吸気開始時点を求めてもよい。このように肺内に進入可能な検出手段を用いて患者呼吸状態監視手段200を実現してもよい。   In addition to obtaining based on the detected flow rate, the patient respiratory state monitoring unit 200 may be realized by using a detection unit that detects a change state that changes when the patient starts inspiration. For example, the patient's inhalation start time may be obtained by causing a pressure sensor or a position sensor for detecting the movement of the diaphragm to enter the lung using a catheter and directly obtaining the pressure in the lung. In this way, the patient respiratory state monitoring unit 200 may be realized using a detection unit that can enter the lung.

図13は、第1実施形態の変形例の実施形態の制御装置本体33の演算部102の動作を示すフローチャートである。本発明の第1実施形態の変形例として、吸気支援動作の開始時期の判定に、吸気開始時点Tonsetとともに吸気トリガ時点Tontrgを用いる。また吸気支援動作の終了時点の判定に、吸気開始時点Tonsetとともに呼気トリガ時点Tofftrgを用いる。変形例の演算部102の動作は、図11に示す第1実施形態のフローチャートと類似した工程を有し、同様の工程については説明を省略する。 FIG. 13 is a flowchart illustrating the operation of the calculation unit 102 of the control device main body 33 according to the modified example of the first embodiment. As a modification of the first embodiment of the present invention, the intake trigger time T ontrg is used together with the intake start time T onset to determine the start time of the intake assist operation. Further, the expiration trigger time T offtrg is used together with the inspiration start time T onset for the determination of the end time of the inspiration support operation. The operation of the operation unit 102 according to the modified example has steps similar to those in the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 11, and description of similar steps is omitted.

まずステップa0で、上述するステップs0と同様の動作を行い、ステップa1に進む。ステップa1では、ステップs1と同様に吸気開始時点Tonsetを検出し、検出すると、ステップa3に進む。また検出しないとステップa2に進む。ステップa2では、気道を流れる支援ガスの流量Fが0以上の予め定める吸気トリガ設定値Fontrgを超えたか否かを判断し、設定値Fontrgを超えた時点を吸気トリガ時点Tontrgとして判断する。たとえば前記吸気トリガ設定値は、1リットル/分に設定される。ステップa2で、吸気トリガ時点Tontrgに達したことを判断すると、ステップa3に進む。 First, in step a0, the same operation as in step s0 described above is performed, and the process proceeds to step a1. In step a1, the intake start time T onset is detected in the same manner as in step s1, and if detected, the process proceeds to step a3. If not detected, the process proceeds to step a2. In step a2, it is determined whether or not the flow rate F of the assisting gas flowing through the airway exceeds a predetermined intake trigger set value F ontrg that is equal to or greater than 0, and the time when it exceeds the set value F ontrg is determined as the intake trigger time T ontrg . . For example, the intake trigger set value is set to 1 liter / minute. If it is determined in step a2 that the intake trigger time T ontrg has been reached, the process proceeds to step a3.

ステップa3〜ステップa7は、図11に示すステップs2〜s6と同様の動作を行う。ステップa7で、演算部102は、支援ガスの流量を推定するとステップa8に進む。ステップa8では、演算部102は、吸気終了時点Toffsetであるか否かを判断する。患者の呼吸状態が吸気終了時点Toffsetに達したと判断していないと、ステップa9に進む。ステップa9では、演算部102は、気道を流れる支援ガスの流量Fが予め定める呼気トリガ設定値Fofftrgよりも低下したか否かを判断し、呼気トリガ設定値Fofftrgを低下した時点を呼気トリガ時点Tofftrgとして判断する。たとえば前記呼気トリガ設定値は、検出流量Fの最大値の10%の値に設定される。ステップa9で、呼気トリガ時点Tofftrgに達したことを判断すると、ステップa10に進む。 Steps a3 to a7 perform the same operations as steps s2 to s6 shown in FIG. In step a7, when the calculation unit 102 estimates the flow rate of the support gas, the calculation unit 102 proceeds to step a8. In step a8, the arithmetic unit 102 determines whether or not the intake end time T offset is reached. If it is not determined that the patient's breathing state has reached the inhalation end time point T offset , the process proceeds to step a9. In step a9, the calculation unit 102 determines whether or not the flow rate F of the assisting gas flowing through the airway has decreased below a predetermined exhalation trigger set value F offtrg, and determines when the exhalation trigger set value F offtrg has decreased. Judge as time T offtrg . For example, the expiration trigger set value is set to a value that is 10% of the maximum value of the detected flow rate F. If it is determined in step a9 that the expiration trigger time point Tofftrg has been reached, the process proceeds to step a10.

ステップa10では、ステップs8と同様の動作を行う。ステップa10の動作を終えると、ステップa1に戻る。またステップa1において、吸気開始時点Tonsetを検出すると、ステップa3に進む。またステップa2において、吸気トリガ時点Toffsetを検出しないと、ステップa10に進む。またステップa8において、吸気終了時点Toffsetを検出すると、ステップa10に進む。またステップa9において、呼気トリガ時点Toffsetを検出しないと、ステップa4に戻る。 In step a10, the same operation as in step s8 is performed. When the operation of step a10 is completed, the process returns to step a1. Further, when the intake start time T onset is detected in step a1, the process proceeds to step a3. If the intake trigger time T offset is not detected in step a2, the process proceeds to step a10. In step a8, when the intake end time T offset is detected, the process proceeds to step a10. If the expiration trigger time point T offset is not detected in step a9, the process returns to step a4.

このように、吸気開始時点Tonsetを検出する前に、吸気トリガ時点Tontrgを検出した場合、制御量演算工程で、気道を流れる支援ガスの流量Fを検出し、検出した支援ガスの流量Fに基づいて、ガス供給サーボ機構から吐出する支援ガスの目標圧力Pinを演算する。また吸気終了時点Toffsetおよび呼気トリガ時点Tofftrgのいずれかに達したと判断すると、患者の吸気支援に関するガス供給サーボ機構の制御を終了する。 As described above, when the intake trigger time T ontrg is detected before the intake start time T onset is detected, the flow rate F of the support gas flowing through the airway is detected in the control amount calculation step, and the detected flow rate F of the support gas is detected. Based on the above, the target pressure Pin of the assist gas discharged from the gas supply servo mechanism is calculated. If it is determined that either the end of inspiration T offset or the expiration trigger time T offtrg has been reached, the control of the gas supply servo mechanism relating to the patient's inspiration support is ended.

これによって吸気開始時点Tonsetと吸気トリガ時点Tontrgとのいずれか、早いタイミングで検出される時点から、吸気動作の支援を開始することができる。また吸気終了時点Toffsetと呼気トリガ時点Tofftrgとのいずれか、早いタイミングで検出される時点から、吸気動作の支援を終了することができる。したがって仮に吸気開始時点Tonsetまたは吸気終了時点Toffsetを検出できない場合であっても、吸気支援動作の開始時点を確実に決定することができ、人工呼吸器の安全性を高めることができる。 As a result, the support for the intake operation can be started from either the intake start time T onset or the intake trigger time T ontrg detected at an earlier timing. Further, the support of the inhalation operation can be ended from the time point detected at an earlier timing, either the inspiration end time point T offset or the expiration trigger time point T offtrg . Therefore, even if the inhalation start time T onset or the inhalation end time T offset cannot be detected, the start time of the inspiration support operation can be determined reliably, and the safety of the ventilator can be improved.

図14は、本発明の第2実施形態の全体の系14を具体的に示すブロック線図である。図14に示す第2実施形態における制御装置本体は、補償流量値Fに予め定める流量ゲインKFGを乗算した流量設定値(KFG・F)と、前記補償流量値Fの積分値Vに予め定める体積ゲインKVGを乗算した体積設定値(KVG・V)とを加算した合計値((KFG・F)+(KVG・V))を前記目標圧力Pinとして演算する。この場合、図1に示す人工呼吸器に対して、推定手段51および偏差演算手段52が取除かれた構成であって、制御量演算手段53の構成が異なる。制御量演算手段53は、第1実施形態と同様にして、流量項補償流量FHFと、体積項補償流量FHVとを求める。 FIG. 14 is a block diagram specifically showing the entire system 14 of the second embodiment of the present invention. The control device main body in the second embodiment shown in FIG. 14 has a flow rate setting value (K FG · F H ) obtained by multiplying a compensation flow rate value F H by a predetermined flow rate gain K FG and an integral value of the compensation flow rate value F H. A total value ((K FG · F H ) + (K VG · V H )) obtained by adding a volume setting value (K VG · V H ) obtained by multiplying V H by a predetermined volume gain K VG is the target pressure Pin. Calculate as In this case, the estimation unit 51 and the deviation calculation unit 52 are removed from the ventilator shown in FIG. 1, and the configuration of the control amount calculation unit 53 is different. The control amount calculation means 53 obtains the flow rate compensation flow rate F HF and the volume term compensation flow rate F HV as in the first embodiment.

制御量演算手段53は、流量項補償流量FHFに予め設定される係数である流量ゲインKFGを乗算した第1演算値(KFG・FHF)と、支援ガス供給開始時点から体積項補償償流量FHVを順次積算した値FHV/sに予め設定される係数である体積ゲインKVGを乗算した第2演算値(KVG・FHV/s)とを求め、第1演算値(KFG・ΔFHF)および第2演算値(KVG・ΔFHV/s)を加算して支援圧力Pventに関連する目標圧力Pinを演算する。したがって目標圧力Pinを示す式は、以下の(9)式で表される。
Pin=KFG・FHF+KVG・FHV/s …(9)
The control amount calculation means 53 is configured to compensate the first term value (K FG · F HF ) obtained by multiplying the flow rate term compensation flow rate F HF by a flow rate gain K FG that is a coefficient set in advance, and the volume term compensation from the start of the supply of the support gas. A second calculated value (K VG · F HV / s) obtained by multiplying a value F HV / s obtained by sequentially integrating the compensation flow rate F HV with a volume gain K VG that is a preset coefficient is obtained, and a first calculated value ( K FG · ΔF HF ) and the second calculated value (K VG · ΔF HV / s) are added to calculate a target pressure Pin related to the support pressure Pvent. Therefore, the equation indicating the target pressure Pin is expressed by the following equation (9).
Pin = K FG · F HF + K VG · F HV / s (9)

ここで、上式に示す記号について同様の意味を表わす。たとえば流量ゲインKFGは、推定した気道抵抗^Rに予め定める流量増幅ゲインαFGを乗算した値(^R・αFG)に設定され、体積ゲインKVGは、推定した肺のエラスタンス^Eに予め定める体積増幅ゲインαVGを乗算した値(^E・αVG)に設定される。前記流量増幅ゲインαFGと、体積増幅ゲインαVGとを同じ値に設定した場合には、それらを単に増幅ゲインαと称する。さらに^R=Rであって^E=Eである場合の増幅ゲインαをAで表わす。この場合、ガス供給機構20と遅れ補償部55との伝達関数が互いに等しいと考えた場合、支援圧力Pventは、自発呼吸圧力Pmusの時間変化に応じて、自発呼吸圧力Pmusの約1/(1−A)倍の増幅率で増幅される。 Here, the symbols shown in the above formula have the same meaning. For example, the flow gain K FG is set to a value (^ R · α FG ) obtained by multiplying the estimated airway resistance ^ R by a predetermined flow amplification gain α FG , and the volume gain K VG is the estimated lung elastance ^ E. Is multiplied by a predetermined volume amplification gain α VG (^ E · α VG ). When the flow rate amplification gain α FG and the volume amplification gain α VG are set to the same value, they are simply referred to as amplification gain α. Further, A represents the amplification gain α when ^ R = R and ^ E = E. In this case, when it is considered that the transfer functions of the gas supply mechanism 20 and the delay compensation unit 55 are equal to each other, the support pressure Pvent is about 1 / (1 of the spontaneous breathing pressure Pmus according to the time change of the spontaneous breathing pressure Pmus. -A) Amplification is performed at a double amplification factor.

図14に示す実施形態では、本発明の人工呼吸器17と患者とを含む全体の系14は、自発呼吸圧力Pmusを入力値とし、自発呼吸圧力Pmusと支援圧力Pventとの加算値を出力値とすると、その伝達関数G(s)14は、予め定める式によって表わされる。 In the embodiment shown in FIG. 14, the entire system 14 including the ventilator 17 of the present invention and the patient takes the spontaneous breathing pressure Pmus as an input value, and outputs an added value of the spontaneous breathing pressure Pmus and the support pressure Pvent as an output value. Then, the transfer function G (s) 14 is expressed by a predetermined formula.

本実施の形態では、補償流量値Fを用いて目標圧力値Pinを求めることで、吸気支援動作の遅れを補償した目標圧力Pinを演算することができ、吸気開始時点Tonsetでの患者の肺に向かって流れる支援ガスの流量Fonsetが、ゼロ以下であっても、患者の呼吸努力に対応する自発呼吸圧力Pmusを比例増幅した圧力の支援ガスを患者に供給するように、ガス供給サーボ機構の制御を開始することができる。また患者の吸気期間と、人工呼吸器による吸気支援期間とを同期させることができる。 In the present embodiment, by calculating the target pressure value Pin using the compensation flow rate value F H , it is possible to calculate the target pressure Pin that compensates for the delay in the intake assist operation, and the patient's patient at the intake start time T onset can be calculated. Even if the flow rate F onset of the assist gas flowing toward the lung is less than or equal to zero, the gas supply servo is supplied so that the assist gas having a pressure proportionally amplified to the spontaneous breathing pressure Pmus corresponding to the patient's breathing effort is supplied to the patient. Control of the mechanism can be started. In addition, the patient's inspiratory period and the inspiratory support period by the ventilator can be synchronized.

図15は、第2実施形態での制御装置本体33の演算部102の動作を示すフローチャートである。第2実施形態の演算部102に動作は、図11に示す第1実施形態のフローチャートと類似した工程を有し、同様の工程については説明を省略する。   FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the calculation unit 102 of the control device main body 33 in the second embodiment. The operation of the calculation unit 102 of the second embodiment has steps similar to the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 11, and the description of the same steps is omitted.

まずステップb0で、上述するステップs0と同様の動作を行い、ステップb1に進む。ステップb1では、ステップs1と同様に吸気開始時点Tonsetを検出し、検出すると、ステップb2に進む。ステップb2,b3は、図11に示すステップs3,s4と同様の動作を行う。ステップb3で補償流量を生成すると、ステップb4に進む。 First, in step b0, the same operation as in step s0 described above is performed, and the process proceeds to step b1. In step b1, the intake start time T onset is detected in the same manner as in step s1, and if detected, the process proceeds to step b2. Steps b2 and b3 perform the same operations as steps s3 and s4 shown in FIG. When the compensation flow rate is generated in step b3, the process proceeds to step b4.

ステップb4では、上述した演算式に従って目標圧力Pinを推定する。のように制御量として目標圧力Pinを演算すると、目標圧力Pinを表わす信号をガス供給機構20に与えて、ステップb5に進む。ステップb5,ステップb6では、ステップs7,s8と同様の動作を行う。第1実施形態とは制御系が異なる第2実施形態などであっても、検出流量Fに基づいて制御量が決定される場合は、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。このように検出流量に基づいて人工呼吸器を制御する制御方法全般に本発明を用いることができ、検出流量に代えて上述した補償流量を用いて、人工呼吸器を制御することで吸気支援が過剰となることを防いで、吸気支援遅れを防止することができる。   In step b4, the target pressure Pin is estimated according to the arithmetic expression described above. When the target pressure Pin is calculated as a control amount as described above, a signal representing the target pressure Pin is given to the gas supply mechanism 20, and the process proceeds to step b5. In steps b5 and b6, the same operations as in steps s7 and s8 are performed. Even in the second embodiment or the like having a control system different from that in the first embodiment, when the control amount is determined based on the detected flow rate F, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In this way, the present invention can be used for all control methods for controlling a ventilator based on the detected flow rate, and inspiratory assistance is achieved by controlling the ventilator using the compensation flow rate described above instead of the detected flow rate. It is possible to prevent a delay in intake support by preventing excess.

図16は、補正値Hの他の例を示す図である。上述した本実施の形態では、補償値Hは、不完全微分演算結果によって求められるとしたがこれに限定されない。補償値Hは、患者の吸期期間Winよりも短く設定される初期期間Wにおける値が大きく、初期期間Wを経過した後の値が小さければ、その波形は、図16(1)〜図16(4)に示すように、どのような波形であってもよい。 FIG. 16 is a diagram illustrating another example of the correction value H. In the present embodiment described above, the compensation value H is determined from the result of the incomplete differentiation operation, but is not limited to this. Compensation value H has a large value in the initial period W H that is set shorter than the inhalation period period W in the patient, the smaller the value after a lapse of the initial period W H, its waveform, FIG. 16 (1) As shown in FIG. 16 (4), any waveform may be used.

たとえば補償値Hは、図16(1)に示すように、時間変化が、吸気開始時点Tonsetから時間経過とともに一次関数的に減衰するいわゆるのこぎり波形であってもよい。また図16(2)に示すように、吸気開始時点Tonsetから減衰する減衰量は、一定でなくてもよく、二次関数的変化、指数関数変化など他の関数にしたがって時間経過とともに減衰してもよい。また補償値Hは、吸気開始時点Tonsetで最大値となることが好ましいが、図16(3)に示すように、吸気開始時点Tonsetから時間が経過した時点で最大値となってもよい。また図16(4)に示すように、補償値Hは、その時間変化波形が矩形波となってもよい。これら補償値Hは、患者の吸期期間Winよりも短く設定される初期期間Wで大きい値を示し、初期期間Wを過ぎると初期期間Wでの大きさに比べて低下する値に設定される。図16(1)〜図16(4)に示す各補償値Hは、初期期間Wを経過すると、ゼロの値を示すが、これに限定されない。たとえば補償値Hは、時間経過とともに徐々に低下し、初期期間Wを経過した後でもゼロ以上の値に設定されてもよい。 For example, as shown in FIG. 16A, the compensation value H may be a so-called sawtooth waveform in which a time change attenuates in a linear function with the passage of time from the intake start time T onset . Further, as shown in FIG. 16 (2), the amount of attenuation attenuated from the intake start time T onset does not have to be constant, and attenuates over time according to other functions such as quadratic function changes and exponential function changes. May be. The compensation value H, it is preferable that the maximum value in the intake beginning T onset, as shown in FIG. 16 (3), may be a maximum value when the time from the intake start time T onset has elapsed . As shown in FIG. 16 (4), the compensation value H may have a rectangular waveform in its time-varying waveform. These compensation values H indicates a large value in an initial period W H that is set shorter than the inhalation period period W in the patient, a value lower than past the initial period W H to the magnitude of the initial period W H Set to Each compensation value H shown in FIGS. 16 (1) to 16 (4) shows a value of zero when the initial period WH has elapsed, but is not limited thereto. For example, the compensation value H gradually decreases with time, and may be set to a value equal to or greater than zero even after the initial period WH has elapsed.

また補償値Hは、図16(1)〜図16(3)に示すように、吸気開始時点Tonsetで予め定める最大値となり、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなってなめらかに減少する値に設定されることが好ましい。これによって患者の肺に向けて供給される支援ガスの圧力値が短時間に急激に変化することを防ぐことができ、吸気支援動作される患者の負担を低減することができる。また図16(1)〜(4)以外に示される補償値Hを用いてもよい。 The compensation value H, as shown in FIG. 16 (1) to 16 (3), the maximum value of predetermined intake start time T onset, decreasing values smoothly with the elapsed time from the intake start time T onset It is preferable to set to. As a result, it is possible to prevent the pressure value of the assist gas supplied toward the patient's lung from changing rapidly in a short time, and to reduce the burden on the patient who is inhaled. Moreover, you may use the compensation value H shown other than FIG. 16 (1)-(4).

図17は、本発明の他の実施の形態である人工呼吸器を示すブロック図である。図17に示すように、人工呼吸器は、入力手段を介して患者の吸気開始時点Tonsetおよび吸気終了時点Toffsetを検出する患者呼吸状態監視装置200から吸気開始時点Tonsetおよび吸気終了時点Toffsetを示す信号が与えられてもよい。これによって第1および第2実施形態と同様の効果を得ることができる。 FIG. 17 is a block diagram showing a ventilator according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the ventilator intake start through the input means from the patient respiratory status monitoring device 200 for detecting an intake start time T onset and the intake end T offset the patient time T onset and the intake end point T A signal indicating the offset may be provided. As a result, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

上述した本実施の形態は、発明の例示に過ぎず、発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば図2、図14に示すブロック線図は、本発明の例示に過ぎず、同様の効果を得ることができるならば構成を変更してもよい。たとえば本実施の形態では、ベース補償値Hと、流量補償値Hと、体積補償値Hとを用いたが、いずれか1つを用いてもよい。たとえばベース補償値Hのみ、または流量補償値Hと、体積補償値Hとのみを補償値として用いてもよい。また本実施の形態では、流量調整ゲインKFHと、体積調整ゲインKVHとを分けて用いたが、共通の調整ゲインを用いてもよい。上述した実施形態では、PAV法に用いた場合について説明したが、PAV法以外であって、検出流量に基づいてガス供給サーボ機構を制御する制御方法全般について、本発明を適用することができる。 The above-described embodiment is merely an example of the invention, and the configuration can be changed within the scope of the invention. For example, the block diagrams shown in FIGS. 2 and 14 are merely examples of the present invention, and the configuration may be changed if the same effect can be obtained. For example, in this embodiment, the base compensating value H d, the flow compensation value H F, was used and the volume compensation value H V, may be used any one. For example the base compensation value H d alone, or a flow compensation value H F, may be used only as a volume compensation value H V as the compensation value. In the present embodiment, the flow rate adjustment gain K FH and the volume adjustment gain K VH are used separately, but a common adjustment gain may be used. In the above-described embodiment, the case of using the PAV method has been described. However, the present invention can be applied to any control method other than the PAV method and controlling the gas supply servo mechanism based on the detected flow rate.

また補償流量生成以外の構成についても適宜変更可能である。たとえば本実施の形態では、遅れ補償部55の伝達関数を、ガス供給機構の伝達関数を模擬するような関数としてもよく、ガス供給機構の伝達関数と異なる伝達関数を用いてもよい。   In addition, the configuration other than the compensation flow rate generation can be changed as appropriate. For example, in this embodiment, the transfer function of the delay compensation unit 55 may be a function that simulates the transfer function of the gas supply mechanism, or a transfer function different from the transfer function of the gas supply mechanism may be used.

また推定気道抵抗^Rおよび推定エラスタンス^Eは、予め設定される値が用いられてもよいが、気道抵抗RおよびエラスタンスEを測定し、測定した値に基づいて、それらを決定してもよい。また特表平11−502755公報に開示される技術に基づいて求めた気道抵抗RおよびエラスタンスEを、制御装置に入力してもよい。   Preliminary values may be used for the estimated airway resistance ^ R and the estimated elastance ^ E, but the airway resistance R and the elastance E are measured and determined based on the measured values. Also good. Further, the airway resistance R and the elastance E obtained based on the technique disclosed in JP-T-11-502755 may be input to the control device.

また表2〜表4に示す各パラメータは、入力手段によって変更可能に構成されることが好ましい。また表示手段に、現在のパラメータ値、推定自発呼吸圧力^Pmus、検出流量、補償流量などが表示されてもよい。   Each parameter shown in Tables 2 to 4 is preferably configured to be changeable by input means. Further, the current parameter value, estimated spontaneous breathing pressure ^ Pmus, detected flow rate, compensated flow rate, etc. may be displayed on the display means.

人工呼吸器17と患者18とを示すブロック図である。2 is a block diagram showing a ventilator 17 and a patient 18. FIG. 本発明の実施の一形態の全体の系14を具体的に示すブロック線図である。It is a block diagram which shows concretely the whole system | strain 14 of one Embodiment of this invention. 補償流量生成手段201で生成される信号を説明するためのタイミングチャートである。4 is a timing chart for explaining signals generated by a compensation flow rate generation unit 201. 自発呼吸圧力Pmusと気道を流れる支援ガスの流量Fとの時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the spontaneous-respiration pressure Pmus and the flow volume F of the assistance gas which flows through an airway. 単位時間あたりの呼吸数が少ない場合のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in case there are few respiration rates per unit time. 肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result which simulated the state from which a lung becomes dynamic hyperinflation. 肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result which simulated the state from which a lung becomes dynamic hyperinflation. 肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result which simulated the state from which a lung becomes dynamic hyperinflation. 肺が動的過膨張となる状態を模擬したシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result which simulated the state from which a lung becomes dynamic hyperinflation. 人工呼吸器17の一例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an example of a ventilator 17. FIG. 制御装置本体33の演算部102の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of the calculation unit 102 of the control device body 33. 吸気開始時点Tonsetを求めるための原理を示すグラフである。It is a graph which shows the principle for calculating | requiring the inspiration start time Tonset . 第1実施形態の変形例の実施形態の制御装置本体33の演算部102の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the calculating part 102 of the control apparatus main body 33 of embodiment of the modification of 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態の全体の系14を具体的に示すブロック線図である。It is a block diagram which shows concretely the whole system 14 of 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態での制御装置本体33の演算部102の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the calculating part 102 of the control apparatus main body 33 in 2nd Embodiment. 補正値Hの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the correction value H. 本発明の他の実施の形態である人工呼吸器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the ventilator which is other embodiment of this invention. 単位時間あたりの呼吸数が少ない場合のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in case there are few respiration rates per unit time. 単位時間あたりの呼吸数が多い場合のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in case there are many respiration rates per unit time. 自発呼吸圧力Pmusと気道を流れる支援ガスの流量Fとの時間変化を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the time change of spontaneous-respiration pressure Pmus and flow volume F of the support gas which flows through an airway.

自発呼吸圧力Pmusと気道を流れる支援ガスの流量Fとの時間変化を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the time change of spontaneous-respiration pressure Pmus and flow volume F of the support gas which flows through an airway.

符号の説明Explanation of symbols

14 全体の系
17 人工呼吸器
20 ガス供給機構
21 制御装置
50 流量検出手段
51 流量推定手段
52 偏差演算手段
53 制御量演算手段
200 患者呼吸状態監視手段
201 補償流量生成手段
Pmus 自発呼吸圧力
^Pmus 推定自発呼吸圧力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Whole system 17 Ventilator 20 Gas supply mechanism 21 Control apparatus 50 Flow rate detection means 51 Flow rate estimation means 52 Deviation calculation means 53 Control amount calculation means 200 Patient respiratory state monitoring means 201 Compensation flow rate generation means Pmus Spontaneous respiration pressure ^ Pmus estimation Spontaneous breathing pressure

Claims (17)

自発呼吸動作を行う患者に対して、吸気管路を介して酸素を含む支援ガスを患者の気道に供給するガス供給サーボ機構を制御する制御方法であって、
患者の呼吸筋が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetを検出する吸気開始時点検出工程と、
吸気開始時点Tonsetから、時間経過とともに低下する補償値Hを演算する補償値演算工程と、
吸気開始時点Tonsetから、患者の気道を流れる支援ガスの流量Fを検出し、検出した支援ガスの検出流量Fに前記補償値Hを加算した補償流量値Fを生成する補償流量値生成工程と、
吸気開始時点Tonsetから、補償流量値Fに基づいて、ガス供給サーボ機構から吸気管路に吐出すべき支援ガスの目標圧力値Pinを演算する制御量演算工程と、
制御量演算工程によって演算された目標圧力値Pinで、支援ガスを吸気管路に向けて吐出するように、ガス供給サーボ機構に指令を与える制御指令工程とを含むことを特徴とするのガス供給サーボ機構の制御方法。
A control method for controlling a gas supply servo mechanism for supplying a support gas containing oxygen to a patient's airway via an inspiratory line for a patient performing a spontaneous breathing operation,
An inspiration start time detection step for detecting an inspiration start time T onset at which the patient's respiratory muscles start inspiration;
A compensation value calculating step of calculating a compensation value H that decreases with the passage of time from the intake start time T onset ;
A compensation flow value generation step of detecting the flow rate F of the support gas flowing through the patient's airway from the inhalation start time T onset and generating the compensation flow rate value F H obtained by adding the compensation value H to the detected flow rate F of the support gas. When,
A control amount calculation step of calculating a target pressure value Pin of the support gas to be discharged from the gas supply servomechanism to the intake pipe from the intake start time T onset based on the compensation flow rate value F H ;
And a control command step for giving a command to the gas supply servo mechanism so that the support gas is discharged toward the intake pipe at the target pressure value Pin calculated by the control amount calculation step. Servo mechanism control method.
補償値演算工程で演算する補償値Hは、吸気開始時点Tonsetで予め定める最大値となり、吸気開始時点Tonsetから時間経過にともなってなめらかに減少する値に設定されることを特徴とする請求項1記載のガス供給サーボ機構の制御方法。 The compensation value H calculated in the compensation value calculation step is set to a value that is predetermined in advance at the intake start time T onset , and is set to a value that decreases smoothly with the passage of time from the intake start time T onset. Item 2. A method for controlling a gas supply servomechanism according to Item 1. 補償値演算工程で演算する補償値Hは、吸気開始時点Tonsetから前記最大値を不完全微分した過渡応答値に設定されることを特徴とする請求項2記載のガス供給サーボ機構の制御方法。 3. A control method for a gas supply servo mechanism according to claim 2, wherein the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is set to a transient response value obtained by incomplete differentiation of the maximum value from the intake start time T onset. . 補償値演算工程で演算する補償値Hの過渡変化は、患者の自発呼吸圧力Pmusの過渡変化に基づいて設定されることを特徴とする請求項2または3記載のガス供給サーボ機構の制御方法。   4. The method for controlling a gas supply servo mechanism according to claim 2, wherein the transient change of the compensation value H calculated in the compensation value calculating step is set based on the transient change of the spontaneous breathing pressure Pmus of the patient. 補償値演算工程で演算する補償値Hの最大値は、吸気開始時点Tonsetにおいて、気道を流れる支援ガスの流量Fonsetの大きさに対応した値に設定されることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法。 The maximum value of the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is set to a value corresponding to the magnitude of the flow rate F onset of the support gas flowing through the airway at the intake start time T onset . The control method of the gas supply servo mechanism as described in any one of -4. 補償値演算工程で演算する補償値Hの最大値は、患者の呼吸筋が吸気動作を開始してから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れを補償するための規定値H0に設定されることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法。   The maximum value of the compensation value H calculated in the compensation value calculation step is to compensate for a flow rate change delay from when the respiratory muscle of the patient starts the inspiration operation until a change in the flow rate of the support gas according to the inspiration operation occurs. The control method for the gas supply servomechanism according to any one of claims 2 to 4, wherein the control value is set to a specified value H0. 補償値演算工程で演算する補償値Hは、第1補償値H1と第2補償値H2と合わせた値であり、
第1補償値H1は、吸気開始時点Tonsetにおいて、気道を流れる支援ガスの流量Fonsetの大きさに対応した値を不完全微分した過渡応答値に設定され、
第2補償値H2は、吸気開始時点Tonsetから、吸気動作に応じた支援ガスの流量変化が生じるまでの流量変化遅れを補償するための規定値H0を不完全微分した過渡応答値に設定されることを特徴とする請求項1記載のガス供給サーボ機構の制御方法。
The compensation value H calculated in the compensation value calculation step is a value that is a combination of the first compensation value H1 and the second compensation value H2,
The first compensation value H1 is set to a transient response value obtained by incomplete differentiation of a value corresponding to the magnitude of the flow rate F onset of the support gas flowing through the airway at the intake start time T onset ,
The second compensation value H2 is set to a transient response value obtained by incomplete differentiation of the specified value H0 for compensating for the flow rate change delay from the intake start time T onset until the change in flow rate of the support gas according to the intake operation occurs. The method of controlling a gas supply servomechanism according to claim 1.
制御量演算工程では、
前記補償流量値Fに予め定める流量ゲインKFGを乗算した流量設定値(KFG・F)と、前記補償流量値Fの積分値Vに予め定める体積ゲインKVGを乗算した体積設定値(KVG・V)とを加算した合計値((KFG・F)+(KVG・V))を前記目標圧力Pinとして演算することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法。
In the control amount calculation process,
A flow rate setting value (K FG · F H ) obtained by multiplying the compensation flow rate value F H by a predetermined flow rate gain K FG , and a volume obtained by multiplying the integral value V H of the compensation flow rate value F H by a predetermined volume gain K VG. A total value ((K FG · F H ) + (K VG · V H )) obtained by adding a set value (K VG · V H ) is calculated as the target pressure Pin. The control method of the gas supply servo mechanism as described in any one of these.
制御量演算工程では、
患者の呼吸器官をモデル化した流量推定手段を用いて、目標圧力Pinを入力として、予め定める調整用伝達関数に従った出力を遅れ補償圧力Pmとして演算し、遅れ補償圧力^Pmの支援ガスが供給された場合に、患者の気道に供給されるべき支援ガスの流量^Fを推定する流量推定段階と、
前記補償流量Fと前記推定された流量^Fとの流量偏差ΔFを演算する偏差演算段階と、
前記流量偏差ΔFに予め定める流量ゲインKFGを乗算した流量設定値(KFG・ΔF)と、前記補償流量ΔFの積分値ΔVに予め定める体積ゲインKVGを乗算した体積設定値(KVG・ΔV)とを加算した合計値((KFG・ΔF)+(KVG・ΔV))を前記目標圧力Pinとする目標圧力演算段階とを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法。
In the control amount calculation process,
Using the flow rate estimation means that models the respiratory organs of the patient, the target pressure Pin is input, the output according to a predetermined adjustment transfer function is calculated as the delay compensation pressure Pm, and the support gas of the delay compensation pressure ^ Pm is calculated. A flow rate estimating step for estimating the flow rate of support gas to be supplied to the patient's airway when supplied, F;
A deviation calculating step of calculating a flow rate deviation ΔF H between the compensation flow rate F H and the estimated flow rate ^ F;
A flow rate setting value (K FG · ΔF H ) obtained by multiplying the flow rate deviation ΔF H by a predetermined flow rate gain K FG and a volume setting value obtained by multiplying an integral value ΔV H of the compensation flow rate ΔF H by a predetermined volume gain K VG. (K VG · ΔV H) and the total value obtained by adding the ((K FG · ΔF H) + (K VG · ΔV H)) claims, characterized in that it comprises a target pressure calculating step of said target pressure Pin Item 8. A method for controlling a gas supply servo mechanism according to any one of Items 1 to 7.
補償値演算工程で演算する補償値Hは、吸気開始時点Tonsetから時間経過とともに低下し、互いに異なる流量補償値Hおよび体積補償値Hを含み、
補償流量値生成工程では、
制御量演算工程で前記流量設定値を求めるために用いられる補償流量値FHFには、前記流量補償値Hを用いて補償流量値FHFを生成し、
制御量演算工程で前記体積設定値を求めるために用いられる補償流量値FHVには、前記体積補償値Hを用いて補償流量値FHVを生成することを特徴とする請求項8または9記載のガス供給サーボ機構の制御方法。
Compensation value H for calculating by the compensation value calculation step, decreases with time from the intake start time T onset, comprises a different flow compensation value H F and volume compensation value H V each other,
In the compensation flow value generation process,
The compensated flow value F HF used to determine the flow rate set value in the control amount calculation step to generate a compensated flow value F HF using the flow compensation value H F,
The compensated flow value F HV used to determine the volume setting value in the control amount calculation step, claim 8, characterized in that generating the compensated flow value F HV by using the volume compensation value H V or 9 The gas supply servomechanism control method described.
吸気開始時点検出工程は、支援ガスの流量の時間変化を微分した微分値が予め定めるしきい値よりも増加した時点を、吸気開始時点Tonsetとして検出することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法。 The inhalation start time detection step detects a time when a differential value obtained by differentiating the time change of the flow rate of the support gas increases from a predetermined threshold value as an inhalation start time T onset. The control method of the gas supply servo mechanism as described in any one of these. 気道を流れる支援ガスの流量Fが、予め定める吸気開始しきい値を超える吸気トリガ時点Tontrgを検出する吸気トリガ検出工程をさらに含み、
吸気開始時点Tonsetを検出する前に、吸気トリガ時点Tontrgを検出した場合、制御量演算工程で、気道を流れる支援ガスの流量Fを検出し、検出した支援ガスの流量Fに基づいて、ガス供給サーボ機構から吐出する支援ガスの目標圧力Pinを演算することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法。
An intake trigger detection step of detecting an intake trigger time point T ontrg in which the flow rate F of the support gas flowing through the airway exceeds a predetermined intake start threshold value;
If the intake trigger time T ontrg is detected before detecting the intake start time T onset , the control gas calculation step detects the flow rate F of the support gas flowing through the airway, and based on the detected flow rate F of the support gas, The method for controlling a gas supply servomechanism according to any one of claims 1 to 11, wherein a target pressure Pin of the support gas discharged from the gas supply servomechanism is calculated.
患者の呼吸筋が吸気動作を終了する吸気終了時点Toffsetを検出する吸気終了時点検出工程と、
気道を流れる支援ガスの流量Fが、予め定める吸気終了しきい値未満となる呼気トリガ時点Tofftrgを検出する呼気トリガ検出工程とをさらに含み、
制御指令工程は、吸気終了時点Toffsetおよび呼気トリガ時点Tofftrgのいずれかに達したと判断すると、患者の吸気支援に関するガス供給サーボ機構の制御を終了することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法。
An inspiration end time detection step of detecting an inspiration end time T offset at which the patient's respiratory muscle ends the inspiration operation;
An expiratory trigger detection step of detecting an expiratory trigger time point T offtrg at which the flow rate F of the assisting gas flowing through the airway becomes less than a predetermined inhalation end threshold value;
13. The control command step ends the control of the gas supply servo mechanism related to the patient's inspiration support when it is determined that either the inspiration end time T offset or the expiration trigger time T offtrg has been reached. The control method of the gas supply servo mechanism as described in any one of these.
請求項1〜13のいずれか1つに記載のガス供給サーボ機構の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   The program for making a computer perform the control method of the gas supply servo mechanism as described in any one of Claims 1-13. 自発呼吸動作を行う患者に対して、吸気管路を介して酸素を含む支援ガスを患者の気道に供給するガス供給サーボ機構を制御する制御装置であって、
患者の呼吸筋が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetを検出する吸気開始時点検出手段と、
吸気開始時点Tonsetから、時間経過とともに低下する補償値Hを示す補償信号Hsigを発生する補償信号発生手段と、
吸気開始時点Tonsetから、気道を流れる支援ガスの流量Fを検出し、検出した支援ガスの流量Fを示す流量信号Fsigに前記補償信号Hsigを重畳して、検出した流量Fに前記補償値Hを加算した補償流量Fを示す補償流量信号FHsigを生成する補償流量信号生成手段と、
吸気開始時点Tonsetから、補償流量信号FHsigで示される補償流量Fに基づいて、ガス供給サーボ機構から吐出する支援ガスの目標圧力値Pinを演算する制御量演算手段と、
制御量演算手段によって演算された目標圧力値Pinで、目標圧力Pinの支援ガスを患者の気道に向けて吐出するように、ガス供給サーボ機構に指令を与える制御指令手段とを含むことを特徴とするガス供給サーボ機構の制御装置。
A control device for controlling a gas supply servo mechanism for supplying a support gas containing oxygen to a patient's airway via an inspiratory line for a patient performing a spontaneous breathing operation,
An inspiration start time detection means for detecting an inspiration start time T onset at which the patient's respiratory muscles start inspiration;
Compensation signal generating means for generating a compensation signal H sig indicating a compensation value H that decreases with the passage of time from the intake start time T onset ;
The flow rate F of the support gas flowing through the airway is detected from the intake start time T onset , the compensation signal H sig is superimposed on the flow rate signal F sig indicating the detected flow rate F of the support gas, and the compensation is added to the detected flow rate F. A compensation flow rate signal generating means for generating a compensation flow rate signal F Hsig indicating a compensation flow rate F H to which the value H is added;
A control amount calculation means for calculating a target pressure value Pin of the support gas discharged from the gas supply servomechanism based on the compensation flow rate F H indicated by the compensation flow rate signal F Hsig from the intake start time Tonset ;
Control command means for giving a command to the gas supply servo mechanism so as to discharge the support gas at the target pressure Pin toward the patient's airway at the target pressure value Pin calculated by the control amount calculation means, Control device for the gas supply servo mechanism.
請求項15記載の構成において前記吸気開始時点検出手段に代えて、患者の呼吸筋が吸気動作を開始する吸気開始時点Tonsetを検出する検出装置から、吸気開始時点Tonsetを示す信号が入力される入力手段を含むことを特徴とするガス供給サーボ機構の制御装置。 In the configuration according to claim 15, instead of the inhalation start time detection means, a signal indicating the inhalation start time T onset is input from a detection device that detects the inhalation start time T onset at which the patient's respiratory muscle starts the inhalation operation. And a control device for the gas supply servomechanism. 自発呼吸動作を行う患者に対して、吸気管路を介して酸素を含む支援ガスを患者の気道に供給するガス供給サーボ機構と、
請求項15または16記載のガス供給サーボ機構の制御装置とを含むことを特徴とする人工呼吸器。
A gas supply servomechanism for supplying a support gas containing oxygen to the patient's airway via an inspiratory line for a patient performing spontaneous breathing operation;
A ventilator comprising a control device for a gas supply servomechanism according to claim 15 or 16.
JP2006173181A 2006-06-22 2006-06-22 Control method and controller of gas supply mechanism Pending JP2008000372A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006173181A JP2008000372A (en) 2006-06-22 2006-06-22 Control method and controller of gas supply mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006173181A JP2008000372A (en) 2006-06-22 2006-06-22 Control method and controller of gas supply mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008000372A true JP2008000372A (en) 2008-01-10

Family

ID=39005226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006173181A Pending JP2008000372A (en) 2006-06-22 2006-06-22 Control method and controller of gas supply mechanism

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008000372A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012503527A (en) * 2008-09-25 2012-02-09 ネルコー ピューリタン ベネット エルエルシー Model predictive online identification of patient respiratory effort dynamics in medical ventilators
JP2018528027A (en) * 2015-09-29 2018-09-27 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Method of pressure and gas mixing control for non-invasive ventilation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012503527A (en) * 2008-09-25 2012-02-09 ネルコー ピューリタン ベネット エルエルシー Model predictive online identification of patient respiratory effort dynamics in medical ventilators
JP2018528027A (en) * 2015-09-29 2018-09-27 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. Method of pressure and gas mixing control for non-invasive ventilation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2349420B1 (en) Inversion-based feed-forward compensation of inspiratory trigger dynamics in medical ventilators
US10207069B2 (en) System and method for determining ventilator leakage during stable periods within a breath
JP6980776B2 (en) Estimating lung compliance and resistance using pressure-controlled breathing to allow all respiratory muscle reactionary pressures to disappear
US6557553B1 (en) Adaptive inverse control of pressure based ventilation
US20130006133A1 (en) Methods and systems for monitoring volumetric carbon dioxide
JP2008000436A (en) Lung compliance estimation apparatus and estimation method and artificial respiratory apparatus provided with estimation apparatus
US20150090264A1 (en) Methods and systems for proportional assist ventilation
EP3332827B1 (en) Ventilator apparatus with a ventilator
JP2003102838A (en) Method for examining lung dynamics of respiration system and respiration apparatus system
JP2002315831A (en) Assisted method/equipment for air infiltration according to user&#39;s necessity of breathing
JPH0515516A (en) Monitoring apparatus for action of respiratory muscle
JP5608675B2 (en) Determination of elastance and resistance
JP5190369B2 (en) Method and apparatus for improving flow rate and pressure estimation of a CPAP system
US20130110416A1 (en) Leak estimation using leak model identification
CN111135411A (en) Control method and device of expiratory valve, computer equipment and storage medium
JP6338534B2 (en) Respiratory delivery compensation
US20130116942A1 (en) Leak estimation in a gas delivery system using block least-mean-squares technique
US11027081B2 (en) Method and systems for patient airway and leak flow estimation for non-invasive ventilation
CN107690310B (en) Non-invasive method for monitoring the respiratory state of a patient via continuous parameter estimation
JP2008000372A (en) Control method and controller of gas supply mechanism
JP3860830B1 (en) Control device for gas supply mechanism for ventilator and control method of gas supply mechanism using control device
JP3860803B2 (en) Control device for gas supply servomechanism for ventilator
JPH07246240A (en) Medical ventilating device
JP2006341117A (en) Method and device for controlling gas delivery servomechanism for respirator
US20220096764A1 (en) Synchronized high-flow system