JP2018530393A - 古典的フィードバック制御を用いる患者の呼吸仕事量を自動制御する機械式換気 - Google Patents
古典的フィードバック制御を用いる患者の呼吸仕事量を自動制御する機械式換気 Download PDFInfo
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Abstract
Description
表2及び図7〜図9の訓練系のコントローラ利得K及びノイズ抑制極Pの値を設計することによって、K=−0.002及びP=100sec−1が得られて、その結果として、設計されたコントローラ伝達関数は以下の通りであった。
Claims (23)
- 圧力支援換気(PSV)圧力設定値に従って、圧力支援換気(PSV)又は圧力支援換気/間欠的強制換気(PSV/IMV)モードにおいて、患者に機械式換気を提供する、機械式換気器と、
前記患者に対する、呼吸仕事率(PoB)又は呼吸仕事量(WoB)信号を生成する、PoB又はWoB推定器と、
誤差信号E(s)を、前記PoB又はWoB信号と、設定点のPoB又はWoB値との差として演算する、誤差計算器と、
コントローラ伝達関数C(s)を有するコントローラであって、C(s)E(s)に等しい前記PSV圧力設定値を前記機械式換気器に入力する、コントローラと
を備える、呼吸治療装置。 - 前記機械式換気器、前記PoB又はWoB推定器、前記誤差計算器、及び前記コントローラが、動作可能に相互接続されて、単入力単出力(SISO)閉ループフィードバック制御システムを形成し、このシステムにおいて、前記機械式換気器、接続された患者及び前記PoB又はWoB推定器は、その単一入力が前記PSV圧力設定値であって、その単一制御出力が前記PoB又はWoB信号である、制御対象系を定義する、請求項1に記載の呼吸治療装置。
- 前記制御対象系伝達関数のモデルのパラメータを、前記動作中のSISO閉ループフィードバック制御システムによって生成される、前記PoB又はWoB信号及びPSV圧力設定データに当てはめて、前記SISO閉ループフィードバック制御システムの前記閉ループ伝達関数の安定性を維持するために、前記コントローラ伝達関数C(s)のパラメータを調節するようにプログラムされた電子デバイスを含む、
患者適合化構成要素をさらに備える、請求項2に記載の呼吸治療装置。 - 前記コントローラが、プログラムされた上方及び下方PSV圧力設定限界を有するとともに、前記コントローラは、前記機械式換気器への前記PSV圧力設定入力を、前記上方及び下方PSV圧力設定限界に囲まれた、許容できるPSV圧力設定範囲に制限する、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の呼吸治療装置。
- C(s)は、ゼロにおける極と、正の値Pを有する極とを含む、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の呼吸治療装置。
- P≦200sec−1である、請求項7又は8に記載の呼吸治療装置。
- PSV圧力設定値に従って、圧力支援換気(PSV)又は圧力支援換気/間欠的強制換気(PSV/IMV)モードにおいて、患者に機械式換気を提供する、機械式換気器を制御するための、単入力単出力(SISO)閉ループコントローラであって、前記SISO閉ループコントローラは、
患者に対する呼吸仕事率(PoB)又は呼吸仕事量(WoB)を表わす信号を生成する、PoB又はWoB推定器と、
誤差信号E(s)を、前記患者のPoB又はWoBを表わす前記信号と、設定点の値との差として演算する、誤差計算器と、
コントローラ伝達関数C(s)を有し、積C(s)E(s)として、PSV圧力設定値を生成する、コントローラと
を備える、SISO閉ループコントローラ。 - 前記動作中のSISO閉ループコントローラの制御の下で、前記患者に機械式換気を提供する前記機械式換気器の前記制御対象系伝達関数のモデルのパラメータを、前記動作中のSISO閉ループコントローラによって生成される前記患者の前記PoB又はWoBを表わす信号データであるPoB(s)とPSV圧力設定データであるPSV(s)とに当てはめて、前記動作中のSISO閉ループコントローラの安定性を維持するために、前記コントローラ伝達関数C(s)のパラメータを調節するようにプログラムされた電子デバイスを含む、患者適合化構成要素
をさらに備える、請求項10に記載のSISO閉ループコントローラ。 - 前記コントローラは、前記PSV圧力設定値に対する、プログラムされた上限及び下限を有する、請求項10ないし12のいずれか一項に記載のSISO閉ループコントローラ。
- C(s)は、ゼロにおける極と、正の値Pを有する極とを含む、請求項10ないし13のいずれか一項に記載のSISO閉ループコントローラ。
- P≦200sec−1である、請求項14又は15に記載のSISO閉ループコントローラ。
- 自発的に息をする患者に機械式換気を提供する機械式換気器を制御するための、閉ループ換気器コントローラであって、前記閉ループコントローラは、
患者のためのPoB又はWoB信号を生成する呼吸仕事率(PoB)又は呼吸仕事量(WoB)推定器と、
誤差信号E(s)を、前記PoB又はWoB信号と設定点のPoB又はWoB値との差として演算する、誤差計算器と、
コントローラ伝達関数C(s)を有して、積C(s)E(s)に等しい圧力支援換気(PSV)制御信号を、前記機械式換気器に入力して、前記自発的に息をする患者に提供される機械式換気を制御する、コントローラと、
前記機械式換気器と、前記閉ループコントラーラの制御の下で、前記機械式換気器によって換気される、前記自発的に息をしている患者とを含む、制御対象機械式換気系のモデルのパラメータを、前記PoB又はWoB信号と、前記動作中の閉ループコントローラによって生成される前記PSV制御信号とを含むデータに当てはめて、前記動作中の閉ループコントローラの安定性を維持するために、前記コントローラ伝達関数C(s)のパラメータを調節するようにプログラムされた電子デバイスを含む、患者適合化構成要素と
を備える、閉ループコントローラ。 - 前記患者適合化構成要素が、前記動作中の閉ループコントローラの安定性を維持するために、前記コントローラ伝達関数C(s)の少なくとも1つの非ゼロの正極を含む前記コントローラ伝達関数C(s)のパラメータを調節するようにプログラム化されている、請求項17ないし19のいずれか一項に記載の閉ループコントローラ。
- 自発的に息をする患者に、機械式換気器によって提供される機械式換気を制御するための、閉ループ制御方法であって、前記閉ループ制御方法は、
前記機械式換気を提供されている患者に対して呼吸仕事率(PoB)又は呼吸仕事量(WoB)信号を測定するステップと、
測定された前記PoB又はWoB信号と設定点のPoB又はWoB値との差として誤差信号を演算するステップと、
コントローラ伝達関数と前記誤差信号との積として演算された制御信号に、前記機械式換気の圧力支援を設定するステップと
を有する、閉ループ制御方法。 - 前記コントローラ伝達関数は、その値が200sec−1以下である、少なくとも1つのノイズ抑制用の非ゼロの正極を含む、請求項21又は22に記載の閉ループ制御方法。
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