(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＰＡＰ治療中にフローの予測をする方法を提供する。【解決手段】この方法は、タービンの速度をホール効果センサーにより計測するステップを含む。フローが零であると仮定したとき、その計測速度に対応してタービンにより発生する等価圧力ｐｅｓｔが、所定の数学関数を用いて予測される。速度計測及び圧力予測と同時的に、搬送チューブ圧力ｐａｃｔが圧力トランスデューサによって計測される。そして、ｐａｃｔとｐｅｓｔから２つの圧力間の差異が演算で求められる。この差異はフローの予測値ｆｅｓｔを表している。フローの予測値は平方根デバイスにより線形化され、次いで、ローパスフィルター、ハイパスフィルターの組み合わせでフィルターにかけられて、フィルターにかけられたフロー予測値を求めることができる。【選択図】図３
2006223883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
持続的気道陽圧法治療(ＣＰＡＰ治療)の管理又は補助装置による呼吸の管理において、タービンを備えたフロー発生器から患者に与える呼吸ガスのフローの予測をする方法であって、
フロー発生器により搬送されるガス圧力（ｐａｃｔ）を計測するステップと、
タービンの回転速度（ω）を計測するステップと、
患者に対するフローがない場合に、計測回転速度でのフロー発生器により送られるガス圧力（ｐｅｓｔ）を予測するステップと、
患者（ｆｅｓｔ）にフローの予測値を与えるために、ｐｅｓｔとｐａｃｔとの差異を演算するステップとを備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
線形化されたフロー予測値を与えるために、フロー予測値平方根を求めるステップをさらに備えた請求項１記載の方法。
【請求項３】
非呼吸成分を除去するために、線形化された上記フロー予測値をフィルターに掛けるステップをさらに備えた請求項２記載の方法。
【請求項４】
上記予測ステップは次式の演算ステップを備えた請求項１、２又は３のいずれかに記載の方法。
ｐｅｓｔ＝ｃ１ω２＋ｃ２ω＋ｃ３
ただし、ｃ１，ｃ２，ｃ３は既知の定数である。
【請求項５】
上記予測ステップは、ｐｅｓｔの関連値を特定するために、フローなしの場合の所定圧力値と増加回転速度とを表にしたルックアップテーブルを検索するステップを備えた請求項１，２又は３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
タービンを備えたフロー発生器から患者に与える呼吸ガスのフローの予測をし、かつ、ＣＰＡＰ治療の管理又は補助装置による呼吸の管理において呼吸ガスを供給する装置であって、
既知のタービン回転速度で運転する際に、フロー発生器により搬送されるガス圧力を計測する圧力計測手段と、
フローがない場合に、既知の回転速度で上記フロー発生器により搬送されるガス圧力を予測する圧力予測手段と、
フローの予測値を与えるために、計測圧力と予測圧力との差異を演算する処理手段とを備えたことを特徴とする装置。
【請求項７】
患者の気管に積極的な治療圧力の呼吸ガスを供給することによりＣＰＡＰ治療又は補助呼吸をする装置であって、
タービンを備えたフロー発生器と、
一端がフロー発生器に接続されたガス搬送チューブと、
ガス搬送チューブの他端により接続されかつ患者に装着するようにした患者用マスクと、
マスクから離れた位置にあるフロー発生器又は搬送チューブのいずれかから搬送圧力を検知する圧力センサーと、
フロー発生器を制御する処理手段とを備えてなり、
処理手段は、フローが零の場合に、実際のタービン回転速度において、フロー発生器により搬送されるガス圧力を予測することにより、患者に対する呼吸ガスのフローを予測すべく作動するとともに、上記フローの予測値を与えるために予測圧力と計測圧力との差異を演算し、フローの予測値は、マスクにおけるフロー誘導圧力スウィングを低減するためにフロー発生器に供給される制御信号を調整すべく処理手段に利用されることを特徴とする装置。
【請求項８】
ＣＰＡＰ治療による管理又は補助呼吸の際に、患者用マスクに生ずるフロー誘導圧力スウィングを低減する方法であって、マスクはタービンを有するフロー発生器にガス搬送チューブを介して接続され、搬送ガス圧力はマスクから離れた箇所で計測され、所望の治療圧力を制御すべく、フロー発生器に供給される治療圧力制御信号を引き出すために、上記所望の計測圧力が用いられる方法において、
患者に対するガスフローを決定するステップと、
決定されたフローをスケールするステップと、
スケールされたフローにより治療圧力制御信号を調整するステップとを備えたことを特徴とする方法。
【請求項９】
上記スケールされたフローをフィルターにかけて、治療圧力の低減に対応するフローの増大に対応するスケールされたフローのみを通過させるステップをさらに備えた請求項８記載の方法。
【請求項１０】
上記フロー決定ステップは、
上記フロー発生器により圧送されるガス圧力（ｐａｃｔ）を計測するステップと、
上記タービンの回転速度（ω）を計測するステップと、
患者に対するフローがないときに、計測回転速度において上記フロー発生器から圧送されるガス圧力（ｐｅｓｔ）を予測するステップと、
患者（ｆｅｓｔ）にフローの予測値を与えるために、ｐｅｓｔとｐａｃｔとの差異を演算するステップとを備えた請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
上記予測ステップは、次式の演算を行なうステップを含む請求項１０記載の方法。
ｐｅｓｔ＝ｃ１ω２＋ｃ２ω＋ｃ３
ただし、ｃ１，ｃ２，ｃ３は既知の定数である。
【請求項１２】
上記予測ステップは、ｐｅｓｔの関連値を特定するために、フローなしの場合の所定圧力値と増加回転速度とを表にしたルックアップテーブルを検索するステップを備えた請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸フロー（呼吸流量）を予測するための方法及び装置に関し、連続的にかつ積極的に気管に圧力を与える治療(ＣＰＡＰ治療)をしている場合の、すなわち補助装置による呼吸をしている場合の、呼吸フローによって誘導される患者の気管入り口における圧力スイング(pressure swing)に対する補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＡＰ(continuous positive airway pressure)管理は、閉塞性無呼吸睡眠症候群と上部気管抵抗症候群の治療に一般的に用いられる。ＣＰＡＰ治療は、患者の気管入り口に大気圧より高い圧力の空気すなわち呼吸ガスを供給することにより、患者の気管上部の空気学的添木としての役割を効果的に果たしている。治療圧力は、通常、４〜２０cmH２Oである。より精巧なＣＰＡＰには、２-レベル式ＣＰＡＰや自動セット式ＣＰＡＰがある。２-レベル式ＣＰＡＰでは、呼吸の吸入と吐出とに同期して別々の治療圧力が与えられる。また、自動セット式ＣＰＡＰでは、治療圧力が可変制御されている。これらは特許文献１に記載されている。どの形式のＣＰＡＰ治療であっても、不必要に高い積極的な気管圧力に対向して器官を動かさなければならないというような過度の不快感を患者に与えることなく、圧治療効果をできるだけ一定して持続させるべく治療圧力(通常は医師が臨床的に決定する)を維持することが望まれている。
【０００３】
どの形式のＣＰＡＰにも共通して用いられる患者用マスクは、可撓性のある空気搬送チューブを介して呼吸フロー発生器に接続されている。呼吸フロー発生器はタービンを備えている。このタービンは、マイコン制御される電動モータで駆動される。
【０００４】
本明細書において、「マスク」という用語は、鼻マスク、口マスク、鼻口マスク又はフルフェース型マスクを含んだ概念である。
【０００５】
簡易式ＣＰＡＰ装置では、マスク圧をモータ速度から予測して、速度規制をしながら操作している。より精巧な装置は、空気圧トランスデューサを内蔵している。この空気圧トランスデューサはマスク又は呼吸フロー発生器の何れかの圧力を表すフィードバック信号を発生する。圧力フィードバック信号がマスクからのものであれば、マスクと呼吸フロー発生装置との間にさらなるチューブ又はワイヤーを設けなければならない。これらのチューブ等は殺菌消毒の問題や安全上の問題を引き起こすことになる。圧力フィードバックが、呼吸フロー発生器内からのものであったり、又は、マスクから離れた箇所からのものである場合は、空気搬送チューブの抵抗があるため、マスクに圧力スウィングのある呼吸フローが生じることになる。圧力スウィングは治療圧力の±５％までなら許容できる。また、治療効果があってなおかつ吐出する際に患者が不必要な動作をしなくてすむようにするために、患者には最小の治療圧力を与えることが好ましいので、それらの圧力スウィングは好ましからざるものであって、できるだけ除去すべきものである。
【０００６】
搬送チューブ内とマスク内の空気流動を正確に決定できることも、また、好ましいことである。「フロー」という用語は、換気容積(ventilation volume)と容積流量(volumetric flow rate)の両者を含む概念である。フローは、患者の呼吸によって調節されるフロー発生器による成分を含むであろう。搬送チューブ内の空気フローの計測は、患者の呼吸による平均的容積を計測するために、また、患者が吸入しているのかそれとも吐出しているのかを決定するために、使用できて都合がよい。後者の方は２-レベル式ＣＰＡＰを実施するのに重要である。これは、現在は、インライン式のセンサーを用いてフローを直接的に計測するか、あるいは、空気搬送チューブ内の絞りを通過するときに生じる圧力降下(又は、空気搬送チューブに沿って生じる圧力降下)を計測することにより、行っている。これらの方法によれば、別のトランスデューサが必要となり、また場合によっては、そのトランスデューサをＣＰＡＰ装置中の制御回路の適当な箇所に接続するために別の配線又は配管をしなければならない。
【０００７】
従って、また、ＣＰＡＰ治療の管理より進歩した管理が可能となり、かつ、患者の快適さを低減することなく治療効果が保証されるとともに患者の承諾が保証されるという観点から空気フローを正確に計測できかつ予測できることが望ましい。
【特許文献１】米国特許第５２４５９９５号明細書
【特許文献２】特開昭４９−１３９９４号公報（パテントファミリー：ＧＢ−Ａ−１４３２５７２）
【特許文献３】欧州特許出願公開第６５６２１６号明細書
【特許文献４】特表平０３−５０５１７０号公報（パテントファミリー：ＵＳ−Ａ−４９５７１０７）
【特許文献５】国際公開第９３／２４１６９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、１つ又はそれ以上の上記問題を解決するか、又は、少なくともそれを改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
タービンからのガスフローを予測する、１つの広い概念の本発明に係る方法は、
既知の回転速度で運転する際に、タービンから流れるガス圧力を計測するステップと、
フローなしの場合に、既知の回転速度においてタービンで圧送されるガスのガス圧力を予測するステップと、
ガスフローを予測するために、計測圧力と予測圧力との間の差異を演算するステップとを備える。
【００１０】
他の１つの広い概念の本発明は、連続的にかつ積極的に気管に圧力を与える治療（ＣＰＡＰ治療）の管理下において又は補助呼吸において、タービンを有するフロー発生器から患者に供給する呼吸ガスのフローを予測する方法を提供する。この方法は、フロー発生器により搬送されるガス圧力（ｐａｃｔ）を計測するステップと、タービンの回転速度（ω）を計測するステップと、患者に対するフローがない場合に、計測回転速度でのフロー発生器により送られるガス圧力（ｐｅｓｔ）を予測するステップと、フロー（ｆｅｓｔ）の予測値を与えるために、ｐｅｓｔとｐａｃｔとの差異を演算するステップとを備えている。
【００１１】
上記差異は、さらに、信号処理してフローの直接的予測値を与えることができる。その処理は、フローの直接的予測値を与えるためのフィルタリングを含むことができる。
【００１２】
本発明は、また、ＣＰＡＰ治療による管理又は補助呼吸の際に、患者用マスクに生ずるフロー誘導圧力スウィングを低減する方法であって、マスクはフロー発生器にガス搬送チューブを介して接続され、搬送ガス圧力は、マスクから離れた箇所で計測され、所望の治療圧力を制御すべく、フロー発生器に供給される治療圧力制御信号を引き出すために、計測圧力が用いられる方法を提供する。この方法は、患者に対するガスフローを決定するステップと、決定されたフローをスケールするステップと、スケールされたフローにより治療圧力制御信号を調整するステップとを備えている。
【００１３】
上記スケールされたフローは、さらに、フィルターにかけて、治療圧力の低減に対応するフローの増大に対応するスケールされたフローのみを通過させるステップをさらに備えることができる。
【００１４】
本発明は、さらに、タービンを備えたフロー発生器から患者に与える呼吸ガスのフローの予測をし、かつ、ＣＰＡＰ治療の管理又は補助装置による呼吸の管理において呼吸ガスを供給する装置を提供する。この装置は、既知のタービン回転速度である運転する際に、フロー発生器により搬送されるガス圧力を計測する圧力計測手段と、フローがない場合に、既知の回転速度で上記フロー発生器により搬送されるガス圧力を予測する圧力予測手段と、フローの予測値を与えるために、計測圧力と予測圧力との差異を演算する処理手段とを備えている。
【００１５】
本発明は、さらに、患者の気管の入口における積極的な治療圧力の呼吸ガスを供給するためのＣＰＡＰ治療又は補助呼吸をする装置を提供する。この装置は、タービンを備えたフロー発生器と、一端がフロー発生器に接続されたガス搬送チューブと、ガス搬送チューブの他端により接続されかつ、患者に装着するようにした患者用マスクと、マスクから離れた位置にあるフロー発生器又は搬送チューブのいずれかから搬送圧力を検知する圧力センサーと、フロー発生器を制御する処理手段とを備えてなる。
【００１６】
処理手段は、フローが零の場合に、実際のタービン回転速度において、フロー発生器により搬送されるガス圧力を予測することにより、呼吸ガスのフローを予測すべく作動するとともに、上記フローの予測値を与えるために予測圧力と計測圧力との差異を演算する。
【００１７】
この装置は、さらに、フローをスケールすべく作動して、そのスケールされたフローにより圧力制御信号を補償することができる。上記差異は、さらに、信号処理して、フローの直接的予測値を与えることができる。この処理は、非呼吸成分を除去するために、フィルタリングを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本実施形態はＣＰＡＰ治療装置について述べるものであるが、本発明は、呼吸補助や換気補助のための装置にも同様に適用できる。
【００１９】
フロー予測
図１に示すように、ＣＰＡＰフロー発生器10は、空気搬送チューブ(又は呼吸ガス搬送チューブ)12に接続している。そして、そのチューブ12は、患者が着けている鼻マスク14に接続している。フロー発生器10はモータ用マイコンコントローラ20を備えている。このコントローラの１つの好ましい形態は、商品名モトローラ「ＭＣ68ＨＣ805Ｂ6」のような８−ビットマイクロコントローラを含む。モータコントローラ20はコントロールライン22によりモータ電源24に接続している。このモータ電源24は、供給ライン26により電動モータ28に電気エネルギーを供給する(好ましい形態はＤＣ電源である)。電動モータ28は、また、信号ライン34によりモータコントローラ20に接続している。
【００２０】
タービン32は、搬送チューブ12に呼吸ガス(空気も含む)を、大気圧より高い圧力でかつ患者の治療と呼吸に必要な量のフロー流量だけ供給する。これは電動モータ28の速度制御で達成でき、かつ、タービン32の空気容量に依存している。電動モータ28は、好ましくは、商品名パプスト「ＥＣＡ27-11」のようなブラシレスＤＣ型のものが好ましい。このモータは一体型ホール効果センサーを備えている。ホール効果センサーは、モータ速度を表す電気信号を信号ライン34上のモータコントローラ20に供給する。電気モータ28は、光学的又は機械式のタコメータやあるいはその他の従来の回転速度検知装置に接続することもできる。ＤＣモータの速度は、モータ電源24により供給される電機子電圧に直接的に比例している。モータ速度と、タービン圧送圧力と、実験で決定できるフローとの間には一定の関係が存在する。
【００２１】
２-レベル式ＣＰＡＰでは、互いに別々の吸気治療圧力と吐出治療圧力はタービン速度の高速制御で達成される。ソレノイド駆動式加減弁を使用することは従来技術として知られている。
【００２２】
圧力検知チューブ40が、搬送チューブ12に、フロー発生器10のケーシング内でかつタービン32の出口近くにおいて、接続されている。検知チューブ40は、圧力トランスデューサ42に接続している。それ故に、タービン圧送圧力を表す電気信号が、信号ライン44上のモータコントローラ20に送られることになる。
【００２３】
圧力検知チューブ40と圧力トランスデューサ42とを備えたフロー発生器10は、本願出願人の商品名サリバン「III ＣＰＡＰ装置」として市販されている。
【００２４】
圧力検知チューブ40は、他の設計例として、搬送チューブ12のどこの箇所にも接続でき、また、マスク14に接続してもよい。圧力トランスデューサを搬送チューブ12の近傍に配置することも可能であり、この場合、搬送チューブ12に対するポートからトランスデューサ42までのチューブの長さを短くして、信号ライン44をフロー発生器10のケーシングから延在せしめることができる。
【００２５】
図２の断面図は、圧力検知チューブ40が接続するところの搬送チューブ12の領域を詳細に示している。圧力検知チューブ40は、オリフィスプレート52の下流側に位置している圧力検知ポート50に装着している。オリフィスプレートは、局部的な圧力乱れを生じさせて空気循環領域54と層流領域56とをオリフィスプレート52の下流側に作るところの抵抗を表している。圧力検知ポート50は空気循環領域54に位置している。このような空気循環は、空気搬送チューブ12の直径を局部的に絞ることでも達成できる。
【００２６】
フロー予測方法について図３及び図４に基づいて説明する。当業者には自明のことであるが、以下の処理はコンピュータプログラムにより容易に実行できる。第１ステップ60においては、モータ速度がホール効果センサー80によって計測される。この回転速度の値から、それの等価圧力ｐｅｓｔ(この圧力は、フローが零であるとしたときに、タービン32によって計測速度に対応して発生する)がステップ62で圧力予測器82によってかつ所定の数学関数を用いて予測される。
【００２７】
上記等価圧力ｐｅｓｔを予測する１つの方法は、モータ速度を、入力値として、次式を含む二次関数に当てはめることである。
【数１】
2006223883.tif 000003
【００２８】
上式において、ｃ１，ｃ２及びｃ３は定数であり、零を含むあらゆる値であって、タービン32の予め決定されている圧力／速度特性から引き出される。ωはモータ速度である。前記したところの本願出願人の商品名サリバン「III」装置を使用する場合は、係数の代表的な値は、ｃ１＝118、ｃ２＝０、ｃ３＝０である。それらの係数は、サリバン「III」装置において零フローの場合の圧力／速度データに線形回帰法を用いて算出された。タービンの入り口バッフルと空気回路の抵抗はそれらの係数に影響を与える。
【００２９】
他の実行方法としては、零フローの上記等価圧力を、モータ速度と、モータ電流及び／又は電機子電圧とから予測するために、高次多項式を用いることもできる。
【００３０】
さらに他の実行方法としては、零フローの上記等価圧力を、実験的計測に基づいたモータ速度と、モータ電流及び／又は電機子電圧とから予測するために、ルックアップテーブルを用いることもできる。
【００３１】
圧力ステップ60,62での速度計測及び圧力予測と同時的に、搬送チューブの圧力ｐａｃｔが、ステップ64において、圧力トランスデューサ42で計測される。そして、圧力ｐｅｓｔとともに圧力ｐａｃｔが差動加算器84に送られる。ステップ66では、２つの圧力の差異が演算される。加算器84からの出力はフローｆｅｓｔの予測値を表している。
【００３２】
従来のオリフィスプレートメータは薄いプレートより構成している。そのプレートは空気搬送チューブ内に挿入される。そのプレートは、その中央にオリフィスを有している。この中央オリフィスは、チューブの直径よりも小さく、かつ、圧力計測のためのプレートの両側のポートの直径よりも小さい。オリフィスが介在することにより、フローの流束が細くなるとともに、計測すべき圧力の乱れが生じる。フローｑは、検知ポートでの圧力を計測することによって決定され、それは次式で与えられる。
【数２】
2006223883.tif 000004
【００３３】
上式において、ｃは所定の形状によって決まる定数、ｐ１はオリフィスプレートに先行する検知ポートにおける圧力、ｐ２はプレートに続く検知ポートにおける圧力である。
【００３４】
前記したように、ＣＰＡＰ装置において圧力とフローとの両者を計測する場合には、少なくとも２つのトランスデューサが必要となる。圧力トランスデューサは圧力調整が必要となり、また、第２のトランスデューサはフロー計測が必要となる。第２トランスデューサは圧力トランスデューサか又はフロートランスデューサの何れかである。前者の場合は、フローは方程式(２)で与えられ、後者の場合は、フローは直接計測される。
【００３５】
零でないフローの場合は、圧力ｐ１が、一定であるｐ２より大きいことが方程式(２)より明かである。
【００３６】
零フローの場合は、圧力ｐ１とｐ２が等しくて、方程式(１)の形を持つモータ速度の二次関数から予測できる。
【００３７】
零でないフローの場合、ｐ１は、増加するフローに一致すべく、モータ速度を増加させることによって増加できる。従って、モータ速度から引き出された圧力予測値もまた増加する。モータ速度の変化は、フローの変化に大略比例しているので、ｐｅｓｔにおける変化はｐ１に比例している。従って、フローｆ'ｅｓｔは圧力予測ｐｅｓｔと計測圧力ｐ２との差異から予測できる。すなわち、
【数３】
2006223883.tif 000005
【００３８】
オリフィスプレート52は二乗抵抗を有している。この場合、加算器84からの出力は「フローが二乗された」ことを表している。このようなとき、「二乗されたフロー」の値は、ステップ68において、平方根デバイス86により線形化でき、次いで、ステップ70において、ローパスフィルター90とハイパスフィルター92を組合わせたフィルターにかけられて、「フィルターにかけたフロー予測」の値が引き出される。この値は、除去された非呼吸成分を含んでいる。ローパスフィルターは、ノイズを除去するために上限周波数を20Hzにするのがよいであろう。一方、ハイパスフィルターは、非呼吸成分を除去するために、下限周波数を0.1Hzにするのがよいであろう。
【００３９】
フロー補償
フロー補償することにより、マスクにおけるフロー誘導圧力スウィングを最小にできる。このフロー補償について図５を参照して説明する。フロー補償の方法は、上記した方法に従って、又は、フロートランスデューサによりなされたフロー計測に基づいて演算されたフロー予測値を用いることができる。
【００４０】
好ましい実施形態によれば、フロー発生器は、圧力調整のために用いられる図１に示したような圧力トランスデューサを内蔵している。トランスデューサ42は、ガス搬送回路内の圧力を、マスクから離れた箇所で計測する。従って、マスクにおいてフローが誘導する圧力の乱れは制御箇所における圧力の乱れよりも大きい。マスクにおいてフローが誘導する圧力の乱れの補償は、呼吸目的のために適切なフローを維持しながら、マスク圧のコントロールを補償することである。
【００４１】
図５は、フロー補償を実行するためにモータコントローラ20よりなされる処理を示している。当業者には明らかなことであるが、論理ブロックの機能はコンピュータプログラムにより実行できる。電動モータの速度と実際に計測された搬送圧力の両者が、信号ライン34,44により演算素子100にそれぞれ供給される。演算素子100は、図３および図４に関連して述べた方法に従ってフローを計測する。従って、演算素子の出力は、「フィルターにかけられたフローの予測値」である。その信号は、(フロー)２を表す信号を導き出すために、二乗化素子102に送られる。他の方法としては、搬送圧力を導き出すために用いられるオリフィスプレートが二乗タイプのものである場合には、前記したように、(フロー)２の予測値がフロー予測方法で直接的に得られ、それ故、二乗化素子102の二乗化機能を実行する必要はない。予測値(フロー)２は、信号をスケールするゲイン素子104に送られる。スケールファクターは、１および零を含むあらゆる値をとることができるとともに、正符号又は負符号であり、また、時によって異なる値を取ることができる。通常の場合には、スケールファクターは空気搬送回路の妨害を組み込んでおり、フローが負の場合、すなわち、マスク圧力がタービン圧力よりも小さい場合、および、フローが正であってかつ正の定数が１よりも小さい場合、スケールファクターは零である。
【００４２】
スケールされたフロー信号はリミッタ素子に送られる。このリミッタ素子は、「フロー補償値」の大きさを所定値に制限することにより、安定を保証する。
【００４３】
さらに説明すれば、圧力が循環領域54内から計測され、かつ、それが制御されている変数である場合には、マスク圧力は最初増加フローとともに上昇し、次に降下する。従って、圧力セットポイントからスケールされたフローの予測値を減算することにより、圧力セットポイントからの偏差を減少できる。しかしながら、フローの予測値が負の場合（すなわち、計測圧力が予測圧力より大きい場合）、正のフィードバックに起因する不安定性を回避するために、補償は実行されない。
【００４４】
マスク圧力はフローの二乗として変化するので、フロー補償技術は、補償値をフローの二乗に比例させることにより改善できる。所定のフロー値を越えたとき、マスク圧力は、フローの増加により降下し始める。従って、補償値の大きさを制限することが望まれる。最も好ましい制限は圧力／フロー曲線のターニングポイントのところにある。このターニングポイントは可変であってモータ速度の関数である。より簡便には、固定制限値を用いることができる。
【００４５】
方程式（１）における定数は、零フロー時の圧力／速度記録データから演算することができる。フロー補償目的のためには方程式（３）における定数の値は重要ではないかもしれない（それはスケールファクターで置き換えることができるので）。しかしながら、必要ならば、方程式（３）を計測フローデータに当てはめることにより上記定数を求めることができる。全体的なフロー補償のプロセスは以下のとおりである。
１．  方程式（１）からｐｅｓｔを演算する。
２．  圧力ｐ２を計測する。
３．  補償値（ｐｅｓｔ−ｐ２）を演算する。この補償値はフローの二乗に比例している。
４．  補償値が負である場合は、補償を零に設定する。
５．  補償値にスケールファクターを掛ける。
６．  補償値の大きさを制限する。
７．  圧力エラーからフロー補償を減算する。
【００４６】
コントロールループはセット圧力と計測圧力との差異を最小化すると同時に、計測モータ速度に対応して発生する圧力と計測圧力との差異を最小化する。
【００４７】
リミッタ素子106からの出力は、圧力制御信号に従ってスケールされた「フロー補償値」を表している。「圧力セットポイント」は、差動加算素子108において計測圧力と比較されて、「圧力エラー」信号を発生する。「圧力エラー」信号および「フロー補償値」はさらなる差動加算素子110に入力され、このようにして「処理圧力エラー」の制御変数はフローに従って補償される。加算素子110からの出力はコントローラユニット112に送られて、該コントローラユニットは、制御ライン22上のモータ電源24に制御信号を供給する。
【００４８】
セットポイント圧力は、図１に示した構成の場合にはマスク圧力でないかも知れない。その場合は、セットポイント圧力は、計測されるところのタービンの出力圧力である。この場合、圧力セットポイントは、圧力が実際に所望のＣＰＡＰ治療圧力に関して測定される箇所に関連するように、コントローラユニット112で予め補償しておく。
【００４９】
ＣＰＡＰ装置を利用する上記フロー補償法のテストでは、マスク治療圧力が１０cmH２Oの場合、補償なし圧力スウィングの大きさは１.８cmH２Oであった。フロー補償をした場合には、スウィングは０.７cmH２Oまで低減される。４〜１８cmH２Oを越える場合、呼吸フローにより低減するマスクにおける圧力スウィングの大きさの平均低減率は６４％である。データは図６に示している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ＣＰＡＰ治療装置の概略ブロック図である。
【図２】圧力が検知される箇所における空気搬送チューブの断面図である。
【図３】フローの計測を示すブロック流れ線図である。
【図４】図３に関連する概略ブロック図である。
【図５】フロー誘導圧力スウィングに関する概略ブロック図である。
【図６】圧力スウィングとセットポイント(治療)圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１０    ＣＰＡＰフロー発生器
１２    空気搬送チューブ
１４    鼻マスク
２０    マイコンコントローラ（モータコントローラ）
２２    コントロールライン（制御ライン）
２４    モータ電源
２６    供給ライン
２８    電動モータ
３２    タービン
３４    信号ライン
４０    圧力検知チューブ
４２    圧力トランスデューサ
４４    信号ライン
５０    圧力検知ポート
５２    オリフィスプレート
５４    空気循環領域
５６    層流領域
６０    第１ステップ
６２    ステップ
６６    ステップ
６８    ステップ
７０    ステップ
８０    一体型ホール効果センサー
８２    圧力予測器
８４    加算器
８６    平方根デバイス
９０    ローパスフィルター
９２    ハイパスフィルター
１００  演算素子
１０２  二乗化素子
１０４  ゲイン素子
１０６  リミッタ素子
１０８  差動加算素子
１１０  差動加算素子
１１２  コントローラユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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