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JP6780711B2 - Fluid control device - Google Patents
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JP6780711B2 - Fluid control device - Google Patents

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Description

本発明は、例えば陽性気道圧(PAP:Positive Airway Pressure)のために用いられる流体制御装置に関する。 The present invention relates to a fluid control device used, for example, for positive airway pressure (PAP).

従来、閉塞性睡眠時無呼吸症候群(OSA)などの睡眠関連の障害の治療用として、例えば、持続陽性気道圧(CPAP:Continuous Positive Airway Pressure)装置(以下、CPAP装置)等の流体制御装置が用いられる。例えばCPAP装置は、ファンを内蔵した装置本体を有し、患者の顔に装着されたマスクに装置本体から大気圧より高い一定の圧力で気体(例えば空気)を供給する。 Conventionally, for the treatment of sleep-related disorders such as obstructive sleep apnea syndrome (OSA), for example, a fluid control device such as a continuous positive airway pressure (CPAP) device (hereinafter referred to as CPAP device) has been used. Used. For example, a CPAP device has a device body with a built-in fan, and supplies gas (for example, air) from the device body to a mask worn on the patient's face at a constant pressure higher than atmospheric pressure.

ところで、常時一定の圧力にて気体を供給すると、呼気状態、つまり息を吐くときにも一定の圧力の気体が供給されるため、患者が息苦しさを感じる場合がある。流体の圧力を低下させるため、例えば、ファンを惰性で動くことを可能とすることやブレーキングすること等が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 By the way, if the gas is constantly supplied at a constant pressure, the gas may be supplied at a constant pressure even when exhaling, that is, when exhaling, so that the patient may feel suffocating. In order to reduce the pressure of the fluid, for example, it has been proposed to allow the fan to move by inertia, to brake, and the like (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−36699号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-36699

ところで、上記の流体の圧力は、短時間で変更することが求められる。しかしながら、ファンを惰性で動かすものでは、圧力の低下に時間がかかる。また、ブレーキングするものでは、ブレーキのために装置の大型化を招く虞がある。 By the way, the pressure of the above fluid is required to be changed in a short time. However, if the fan is inertially moved, it takes time to reduce the pressure. Further, in the case of braking, there is a risk that the size of the device will be increased due to the braking.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、大型化を抑制し、流体の圧力の制御性のよい流体制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fluid control device which suppresses upsizing and has good controllability of fluid pressure.

上記課題を解決する流体制御装置は、陽性気道圧のために用いられる流体制御装置であって、ファンと、前記ファンを回転駆動する駆動部と、前記ファンを収容し、前記ファンの回転駆動によって流体を流入する流入口と、前記ファンの回転駆動によって前記流体を吐出する吐出口とを有する筐体と、前記吐出口を鼻腔又は口腔と連通させる連通路と、前記連通路又は前記筐体に配置され、前記流体の流速又は流量を検知可能な検知部と、前記連通路又は前記筐体に配置され、前記連通路内又は前記筐体内の圧力を測定した測定圧力値を出力する圧力測定部と、予め定められた所定の圧力指令値に基づいて前記ファンの回転速度に係る第1の速度指令を生成する第1の圧力制御部と、前記圧力指令値と前記測定圧力値との偏差に基づいて前記ファンの回転速度に係る第2の速度指令を生成する第2の圧力制御部と、前記第1の速度指令と前記第2の速度指令とに基づいて前記駆動部に対する駆動指令を生成する駆動指令生成部と、前記駆動指令値に基づいて前記駆動部に駆動電流を供給する電流供給部と、前記検知部が所定の値より低い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記第2の圧力制御部を無効とする切替制御部と、前記ファンの回転速度を測定する速度測定部と、を有し、前記切替制御部は、前記検知部が前記所定の値より低い前記流体の流量又は流速を検知した後、前記ファンの回転速度が前記駆動指令によるファンの回転速度と等しいときに呼気時の圧力に達したと判定し、前記第2の圧力制御部を有効とする。 The fluid control device that solves the above-mentioned problems is a fluid control device used for positive airway pressure, and accommodates a fan, a drive unit that rotationally drives the fan, and the fan, and by rotationally driving the fan. A housing having an inflow port for flowing a fluid and a discharge port for discharging the fluid by rotationally driving the fan, a communication passage for communicating the discharge port with the nasal cavity or the oral cavity, and the communication passage or the housing. A detection unit that is arranged and can detect the flow velocity or flow rate of the fluid, and a pressure measuring unit that is arranged in the communication passage or the housing and outputs a measured pressure value that measures the pressure in the communication passage or the housing. To the deviation between the pressure command value and the measured pressure value, the first pressure control unit that generates the first speed command related to the rotation speed of the fan based on a predetermined pressure command value determined in advance. Based on the second pressure control unit that generates the second speed command related to the rotation speed of the fan, and the drive command for the drive unit based on the first speed command and the second speed command. When the drive command generation unit, the current supply unit that supplies the drive current to the drive unit based on the drive command value, and the detection unit detect a flow rate or flow velocity of the fluid lower than a predetermined value, the first The switching control unit includes a switching control unit that invalidates the pressure control unit 2 and a speed measuring unit that measures the rotation speed of the fan, and the switching control unit is a fluid whose detection unit is lower than the predetermined value. After detecting the flow rate or the flow velocity, it is determined that the pressure at the time of expiration is reached when the rotation speed of the fan is equal to the rotation speed of the fan according to the drive command, and the second pressure control unit is made effective .

この構成によれば、第1の圧力制御部は、圧力指令値に基づいて第1の速度指令を生成する。第2の圧力制御部は、圧力指令値と測定圧力値との偏差に基づいて第2の速度指令を生成する。第1の速度指令と第2の速度指令に基づいて駆動されるファンによる圧力の流体が吐出される。従って、第1の圧力制御部は、圧力指令値によるフィードフォワードにより圧力制御を行い、第2の圧力制御部は、圧力指令値に対して流体の圧力をフィードバックした圧力制御を行う。このため、所定の値より低い流体の流量又は流速を検知した場合に第2の圧力制御部を無効とすることにより、フィードバックによる遅れの影響がなくなり、第1の圧力制御部による圧力フィードフォワード制御のみにより流体の圧力が短時間で変更され、流体の圧力の制御性がよい。そして、ファンの回転速度の変更にブレーキ等の機構を必要としないため、装置の大型化が抑制される。また、第1の圧力制御部のみにより、測定したファンの回転速度が駆動指令によるファンの回転速度と一致するまで短時間でファンの回転速度が変更され、そのファンによる流体の圧力が変更される。そして、測定したファンの回転速度が駆動指令によるファンの回転速度と等しくなった場合に吸気時の圧力に達したと判定して第2の圧力制御部を有効とすることにより圧力フィードバック制御が働き、安定した圧力の流体が吐出される。 According to this configuration, the first pressure control unit generates the first speed command based on the pressure command value. The second pressure control unit generates a second speed command based on the deviation between the pressure command value and the measured pressure value. A fluid of pressure is discharged by a fan driven based on the first velocity command and the second velocity command. Therefore, the first pressure control unit performs pressure control by feedforward based on the pressure command value, and the second pressure control unit performs pressure control by feeding back the pressure of the fluid with respect to the pressure command value. Therefore, by disabling the second pressure control unit when a fluid flow rate or flow velocity lower than a predetermined value is detected, the influence of the delay due to the feedback is eliminated, and the pressure feed forward control by the first pressure control unit is eliminated. Only by changing the pressure of the fluid in a short time, the controllability of the pressure of the fluid is good. Further, since a mechanism such as a brake is not required to change the rotation speed of the fan, the increase in size of the device is suppressed. Further, only the first pressure control unit changes the rotation speed of the fan in a short time until the measured rotation speed of the fan matches the rotation speed of the fan according to the drive command, and the pressure of the fluid by the fan is changed. .. Then, when the measured rotation speed of the fan becomes equal to the rotation speed of the fan according to the drive command, it is determined that the pressure at the time of intake has been reached, and the pressure feedback control works by enabling the second pressure control unit. , Stable pressure fluid is discharged.

上記の流体制御装置において、前記検知部は、前記所定の値より低い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記圧力指令値を基準圧力指令値より低い値とすることが好ましい。 In the above fluid control device, it is preferable that the detection unit sets the pressure command value to a value lower than the reference pressure command value when the detection unit detects the flow rate or flow velocity of the fluid lower than the predetermined value.

この構成によれば、第1の圧力制御部による圧力フィードフォワード制御のみにより駆動指令が生成され、流体の圧力が短時間で変更される。そして、呼吸状態に応じた圧力の流体が吐出される。 According to this configuration, the drive command is generated only by the pressure feedforward control by the first pressure control unit, and the pressure of the fluid is changed in a short time. Then, a fluid having a pressure corresponding to the respiratory state is discharged.

上記課題を解決する流体制御装置は、陽性気道圧のために用いられる流体制御装置であって、ファンと、前記ファンを回転駆動する駆動部と、前記ファンを収容し、前記ファンの回転駆動によって流体を流入する流入口と、前記ファンの回転駆動によって前記流体を吐出する吐出口とを有する筐体と、前記吐出口を鼻腔又は口腔と連通させる連通路と、前記連通路又は前記筐体に配置され、前記流体の流量又は流速が所定の値より高い若しくは低いかを検知可能な検知部と、前記連通路又は前記筐体に配置され、前記流体の圧力を測定した測定圧力値を出力する圧力測定部と、予め定められた所定の圧力指令値に基づいて前記ファンの回転速度に係る第1の速度指令を生成する第1の圧力制御部と、前記圧力指令値と前記測定圧力値との偏差に基づいて前記ファンの回転速度に係る第2の速度指令を生成する第2の圧力制御部と、前記第1の速度指令と前記第2の速度指令とに基づいて前記駆動部に対する駆動指令を生成する駆動指令生成部と、前記駆動指令値に基づいて前記駆動部に駆動電流を供給する電流供給部と、前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記第2の圧力制御部を無効とする切替制御部と、前記ファンの回転速度を測定する速度測定部とを有し、前記切替制御部は、前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知した後、前記ファンの回転速度が前記駆動指令によるファンの回転速度と等しいときに吸気時の圧力に達したと判定し、前記第2の圧力制御部を有効とする The fluid control device that solves the above problems is a fluid control device used for positive airway pressure, and accommodates a fan, a drive unit that rotationally drives the fan, and the fan, and by rotationally driving the fan. A housing having an inflow port for flowing a fluid and a discharge port for discharging the fluid by rotationally driving the fan, a communication passage for communicating the discharge port with the nasal cavity or the oral cavity, and the communication passage or the housing. A detection unit that is arranged and can detect whether the flow rate or flow velocity of the fluid is higher or lower than a predetermined value, and a measured pressure value that is arranged in the communication passage or the housing and measures the pressure of the fluid is output. A pressure measuring unit, a first pressure control unit that generates a first speed command related to the rotation speed of the fan based on a predetermined predetermined pressure command value, the pressure command value, and the measured pressure value. A second pressure control unit that generates a second speed command related to the rotation speed of the fan based on the deviation of the above, and a drive for the drive unit based on the first speed command and the second speed command. A drive command generation unit that generates a command, a current supply unit that supplies a drive current to the drive unit based on the drive command value, and the detection unit detect a flow rate or flow velocity of the fluid higher than the predetermined value. In some cases, the switching control unit has a switching control unit that invalidates the second pressure control unit and a speed measuring unit that measures the rotation speed of the fan, and the switching control unit has a detection unit higher than the predetermined value. After detecting the flow rate or flow velocity of the fluid, it is determined that the pressure at the time of intake is reached when the rotation speed of the fan is equal to the rotation speed of the fan according to the drive command, and the second pressure control unit is effective. To do .

この構成によれば、第1の圧力制御部は、圧力指令値に基づいて第1の速度指令を生成する。従って、この第1の圧力制御部は、圧力指令値による速度制御を行う。第2の圧力制御部は、圧力指令値と測定圧力値との偏差に基づいて第2の速度指令を生成する。従って、この第2の圧力制御部は、流体の圧力をフィードバックした速度制御を行う。このため、所定の値より高い流体の流量又は流速を検知した場合に第2の圧力制御部を無効とすることにより、フィードバックによる遅れの影響がなくなり、第1の圧力制御部による圧力フィードフォワード制御によって流体の圧力が短時間で変更され、流体の圧力の制御性がよい。そして、ファンの回転速度の変更にブレーキ等の機構を必要としないため、装置の大型化が抑制される。また、第1の圧力制御部により、測定したファンの回転速度が駆動指令によるファンの回転速度と一致するまで短時間でファンの回転速度が変更され、そのファンによる流体の圧力が変更される。そして、測定したファンの回転速度が駆動指令によるファンの回転速度と等しくなった後は第2の圧力制御部が有効とされてその第2の圧力制御部による圧力フィードバック制御と第1の圧力制御部による圧力フィードフォワード制御とにより流体の圧力が目標値としての圧力指令値にて安定となる。 According to this configuration, the first pressure control unit generates the first speed command based on the pressure command value. Therefore, this first pressure control unit performs speed control based on the pressure command value. The second pressure control unit generates a second speed command based on the deviation between the pressure command value and the measured pressure value. Therefore, this second pressure control unit performs speed control by feeding back the pressure of the fluid. Therefore, by disabling the second pressure control unit when a fluid flow rate or flow velocity higher than a predetermined value is detected, the influence of the delay due to the feedback is eliminated, and the pressure feed forward control by the first pressure control unit is eliminated. The pressure of the fluid is changed in a short time, and the controllability of the pressure of the fluid is good. Further, since a mechanism such as a brake is not required to change the rotation speed of the fan, the increase in size of the device is suppressed. Further, the first pressure control unit changes the rotation speed of the fan in a short time until the measured rotation speed of the fan matches the rotation speed of the fan according to the drive command, and the pressure of the fluid by the fan is changed. Then, after the measured rotation speed of the fan becomes equal to the rotation speed of the fan according to the drive command, the second pressure control unit is effective, and the pressure feedback control and the first pressure control by the second pressure control unit are effective. By the pressure feed forward control by the unit, the pressure of the fluid becomes stable at the pressure command value as the target value.

上記の流体制御装置において、前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記圧力指令値を吸気時の圧力である基準圧力指令値とすることが好ましい。 In the above fluid control device, when the detection unit detects a flow rate or flow velocity of the fluid higher than the predetermined value, it is preferable to set the pressure command value as a reference pressure command value which is a pressure at the time of intake.

この構成によれば、第1の圧力制御部による圧力フィードフォワード制御のみによって駆動指令が生成され、流体の圧力が短時間で変更される。そして、吸気において基準圧力値の流体が吐出される。 According to this configuration, the drive command is generated only by the pressure feedforward control by the first pressure control unit, and the pressure of the fluid is changed in a short time. Then, the fluid having the reference pressure value is discharged in the intake air.

上記の流体制御装置において、前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知することが、呼気から吸気への切り替わりを検知していることが好ましい。
この構成によれば、連通路内又は筐体内の流体の流量又は流速と所定の値とに基づいて、呼気から吸気への切り替わりを検知することができる。
In the above-mentioned fluid control device, it is preferable that the detection unit detects the flow rate or the flow velocity of the fluid higher than the predetermined value to detect the switching from the exhalation to the inspiration.
According to this configuration, it is possible to detect the switch from exhalation to inspiration based on the flow rate or flow velocity of the fluid in the communication passage or the housing and a predetermined value.

上記の流体制御装置において、前記第1の圧力制御部は、前記圧力指令値を速度指令に変換する第1の変換部と、前記第1の変換部にて変換された速度指令を増幅して前記第1の速度指令を出力する第1の増幅部とを有し、前記第2の圧力制御部は、前記圧力指令値と前記測定圧力との偏差である偏差圧力値を算出する算出部と、前記偏差圧力値を速度指令に変換する第2の変換部と、前記第2の変換部にて変換された速度指令を増幅して前記第2の速度指令を出力する第2の増幅部とを有し、前記切替制御部は、前記第2の増幅部の増幅率βを「1」として前記第2の圧力制御部を有効とし、前記増幅率βを「0」として前記第2の圧力制御部を無効とし、前記第2の圧力制御部を無効としたときに前記第1の増幅部の増幅率αを1とし、前記第2の圧力制御部を有効としたときに前記第1の増幅部の増幅率αを1>α>0の範囲の値とすることが好ましい。 In the above fluid control device, the first pressure control unit amplifies the first conversion unit that converts the pressure command value into a speed command and the speed command converted by the first conversion unit. It has a first amplification unit that outputs the first speed command, and the second pressure control unit includes a calculation unit that calculates a deviation pressure value that is a deviation between the pressure command value and the measured pressure. , A second conversion unit that converts the deviation pressure value into a speed command, and a second amplification unit that amplifies the speed command converted by the second conversion unit and outputs the second speed command. The switching control unit has the amplification factor β of the second amplification unit set to “1” to enable the second pressure control unit, and the amplification factor β set to “0” to enable the second pressure. When the control unit is disabled and the second pressure control unit is disabled, the amplification factor α of the first amplification unit is set to 1, and when the second pressure control unit is enabled, the first It is preferable that the amplification factor α of the amplification unit is a value in the range of 1> α> 0.

この構成によれば、第2の圧力制御部に含まれる第2の増幅部の増幅率βを変更することにより、第2の圧力制御部の有効と無効が容易に設定される。そして、第2の圧力制御部を有効としたときに第1の圧力制御部に含まれる第1の増幅部の増幅率αを1>α>0の範囲とする。増幅率αが大きいほど第1の圧力制御部による圧力フィードフォワード制御の割合が大きくなり、圧力制御の応答性がよくなるが、外乱の影響を受けやすくなる。このため、増幅率αは、応答性と外乱による影響を考慮した値に設定することで、応答性が良く外乱による影響を受け難い圧力制御を行うことを可能とすることができる。 According to this configuration, the validity and invalidity of the second pressure control unit can be easily set by changing the amplification factor β of the second amplification unit included in the second pressure control unit. Then, when the second pressure control unit is enabled, the amplification factor α of the first amplification unit included in the first pressure control unit is set in the range of 1> α> 0. The larger the amplification factor α, the larger the ratio of pressure feedforward control by the first pressure control unit, and the better the responsiveness of pressure control, but the more easily affected by disturbance. Therefore, by setting the amplification factor α to a value in consideration of the responsiveness and the influence of the disturbance, it is possible to perform pressure control having good responsiveness and being less susceptible to the influence of the disturbance.

本発明の流体制御装置によれば、大型化を抑制し、流体の圧力を短時間で制御することができる。 According to the fluid control device of the present invention, it is possible to suppress the increase in size and control the pressure of the fluid in a short time.

(a)は流体制御装置の側断面図、(b)は流体制御装置の平断面図。(A) is a side sectional view of the fluid control device, and (b) is a plan sectional view of the fluid control device. 流体制御装置の使用状態を示す概略図。The schematic diagram which shows the use state of a fluid control device. 流体制御装置の電気的構成を示すブロック図。A block diagram showing an electrical configuration of a fluid control device. 制御部の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure of the control part. 呼気と吸気の判定を示す波形図。A waveform diagram showing the determination of exhalation and inspiration. 流体の圧力制御を示す波形図。A waveform diagram showing pressure control of a fluid. 別の呼気と吸気の判定を示す波形図。A waveform diagram showing the determination of different exhalation and inspiration. 別の流体の圧力制御を示す波形図。A waveform diagram showing pressure control of another fluid.

以下、各形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。
Hereinafter, each form will be described.
In addition, the attached drawings may show the components in an enlarged manner for easy understanding. The dimensional ratios of the components may differ from the actual ones or those in another drawing. Further, in the cross-sectional view, hatching of some components may be omitted for easy understanding.

図2に示すように、流体制御装置10は、例えば陽性気道圧(PAP:Positive Airway Pressure)装置として用いられる。流体制御装置10は、チューブ61を介してマスク62に接続される。マスク62は、患者63の顔に装着される。流体制御装置10は、チューブ61とマスク62を介して患者63に所望の圧力の気体(例えば空気)を供給する。また、流体制御装置10は、患者63の状態(例えば呼気時)を判定し、患者の状態に応じて患者63に供給する気体の圧力を制御する。 As shown in FIG. 2, the fluid control device 10 is used, for example, as a positive airway pressure (PAP) device. The fluid control device 10 is connected to the mask 62 via a tube 61. The mask 62 is worn on the face of the patient 63. The fluid control device 10 supplies the patient 63 with a gas (for example, air) of a desired pressure via the tube 61 and the mask 62. Further, the fluid control device 10 determines the state of the patient 63 (for example, at the time of exhalation) and controls the pressure of the gas supplied to the patient 63 according to the state of the patient.

流体制御装置10は、筐体11と、筐体11の上面に配置された表示部12と操作部13とを備えている。流体制御装置10は、設定値を含む各種情報を表示部12に表示する。また、流体制御装置10は、操作部13の操作に基づいて、設定値を含む各種情報を設定する。 The fluid control device 10 includes a housing 11, a display unit 12 arranged on the upper surface of the housing 11, and an operation unit 13. The fluid control device 10 displays various information including set values on the display unit 12. Further, the fluid control device 10 sets various information including set values based on the operation of the operation unit 13.

流体制御装置10は、マスク62が装着された患者63の呼気タイミングを推定する。そして、推定した呼気タイミングにて、供給する気体の圧力値を制御する。例えば、流体制御装置10は、基準圧力値にて気体を供給する。基準圧力値は、例えば医師により指定された吸気時の圧力値であり、例えば1000[Pa]である。そして、流体制御装置10は、推定した呼気タイミングにて、供給する気体の圧力を呼気時圧力値に変更する。呼気時圧力値は、例えば700[Pa]である。つまり、流体制御装置10は、患者63の状態(呼気、吸気)に応じて供給する気体の圧力を、基準圧力値と呼気時圧力値とに交互に制御する。患者63が呼気状態であるときに、供給する気体の圧力を低下させることで、患者63における息苦しさを低減する。 The fluid control device 10 estimates the exhalation timing of the patient 63 wearing the mask 62. Then, the pressure value of the supplied gas is controlled at the estimated exhalation timing. For example, the fluid control device 10 supplies gas at a reference pressure value. The reference pressure value is, for example, a pressure value at the time of inspiration specified by a doctor, for example, 1000 [Pa]. Then, the fluid control device 10 changes the pressure of the supplied gas to the exhalation pressure value at the estimated exhalation timing. The expiratory pressure value is, for example, 700 [Pa]. That is, the fluid control device 10 alternately controls the pressure of the gas supplied according to the state (expiration, inspiration) of the patient 63 to the reference pressure value and the expiration pressure value. When the patient 63 is in the exhaled state, the pressure of the supplied gas is reduced to reduce the suffocation in the patient 63.

図1(a)及び図1(b)に示すように、流体制御装置10は、筐体11と、筐体11に内設されたファンユニット20及び制御ユニット30を有している。筐体11は、気体を吸入するための流入口14と、吸入した気体を吐出するための吐出口15とを有している。吐出口15には、図2に示すチューブ61が連結される。筐体11の内部は、立設された区画壁16によって区画された送風室17と制御室18とを有している。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the fluid control device 10 includes a housing 11, a fan unit 20 and a control unit 30 built in the housing 11. The housing 11 has an inflow port 14 for sucking gas and a discharge port 15 for discharging the sucked gas. The tube 61 shown in FIG. 2 is connected to the discharge port 15. The inside of the housing 11 has a blower chamber 17 and a control chamber 18 partitioned by an erected partition wall 16.

図1(b)に示すように、送風室17にはファンユニット20が配設されている。ファンユニット20は、ファンケース21と、ファンケース21に収容されたファン22と、ファン22を駆動する駆動源としてのモータ23とを有している。 As shown in FIG. 1B, a fan unit 20 is arranged in the blower chamber 17. The fan unit 20 has a fan case 21, a fan 22 housed in the fan case 21, and a motor 23 as a drive source for driving the fan 22.

ファンケース21は、下方に開口する吸入口21aと、側面に突出する排出路21bとを有している。ファンケース21の排出路21bは、筐体11の吐出口15に挿通されている。モータ23はファンケース21の上面に取着され、そのモータ23の回転軸23aはファンケース21内に挿入されている。ファン22は、モータ23の回転軸23aに取着されている。 The fan case 21 has a suction port 21a that opens downward and a discharge path 21b that projects to the side surface. The discharge path 21b of the fan case 21 is inserted into the discharge port 15 of the housing 11. The motor 23 is attached to the upper surface of the fan case 21, and the rotating shaft 23a of the motor 23 is inserted into the fan case 21. The fan 22 is attached to the rotating shaft 23a of the motor 23.

ファン22は例えば遠心ファンである。モータ23によってファン22が回転駆動されると、図1(a)に矢印にて示すように気体が流入口14から送風室17の内部へと取り込まれる。更に、矢印にて示すように、気体は、送風室17内から吸入口21aを介してファンケース21の内部へと吸入される。そして、ファンケース21内部の気体は、排出路21bから吐出される。その吐出される気体は、筐体11の吐出口15から、図2に示すチューブ61及びマスク62を介して患者63へと送られる。 The fan 22 is, for example, a centrifugal fan. When the fan 22 is rotationally driven by the motor 23, gas is taken into the air chamber 17 from the inflow port 14 as shown by an arrow in FIG. 1 (a). Further, as shown by an arrow, the gas is sucked from the air vent chamber 17 into the fan case 21 through the suction port 21a. Then, the gas inside the fan case 21 is discharged from the discharge path 21b. The discharged gas is sent from the discharge port 15 of the housing 11 to the patient 63 via the tube 61 and the mask 62 shown in FIG.

制御室18には制御ユニット30が配設されている。制御ユニット30は、例えば、回路基板と、回路基板に実装された複数の電子部品とを含む。制御ユニット30は、後述する各種センサによる検出結果に基づいてファン22を回転駆動する。また、制御ユニット30は、各種センサによる検出結果に基づいて、患者63の状態(例えば呼気タイミング)を推定する。そして、制御ユニット30は、推定した患者63の状態に基づいて、排出路21bから患者63に供給する気体の圧力を制御する。 A control unit 30 is arranged in the control chamber 18. The control unit 30 includes, for example, a circuit board and a plurality of electronic components mounted on the circuit board. The control unit 30 rotates and drives the fan 22 based on the detection results of various sensors described later. In addition, the control unit 30 estimates the state of the patient 63 (for example, exhalation timing) based on the detection results of various sensors. Then, the control unit 30 controls the pressure of the gas supplied from the discharge path 21b to the patient 63 based on the estimated state of the patient 63.

図3は、流体制御装置10の電気的構成を示す。
図3に示すように、流体制御装置10は、表示部12、操作部13、モータ23、制御ユニット30、圧力センサ31、流量センサ32、モータアンプ33、ホールセンサ34を有している。
FIG. 3 shows the electrical configuration of the fluid control device 10.
As shown in FIG. 3, the fluid control device 10 includes a display unit 12, an operation unit 13, a motor 23, a control unit 30, a pressure sensor 31, a flow rate sensor 32, a motor amplifier 33, and a hall sensor 34.

圧力センサ31は、図1(a)に示す排出路21b等に設けられ、ファンケース21の内部の圧力を検出し、圧力検出信号を出力する。
流量センサ32は、例えば、図1に示す排出路21b等に設けられる。流量センサ32は、その流量センサ32に流れる(流量センサ32を通過する)流体の流量を測定する。
The pressure sensor 31 is provided in the discharge path 21b or the like shown in FIG. 1A, detects the pressure inside the fan case 21, and outputs a pressure detection signal.
The flow rate sensor 32 is provided, for example, in the discharge path 21b shown in FIG. The flow rate sensor 32 measures the flow rate of the fluid flowing through the flow rate sensor 32 (passing through the flow rate sensor 32).

ホールセンサ34は、モータ23の回転速度(実回転数)を測定するために設けられる。ホールセンサ34は、モータ23に設けられ、モータ23の回転に応じた信号を出力する。モータアンプ33は、ホールセンサ34の出力信号を制御ユニット30に伝え、制御ユニット30は、モータ23の回転速度の情報を得る。つまり、制御ユニット30とモータアンプ33とホールセンサ34とは、モータ23の回転速度を測定する速度測定部として機能する。そして、制御ユニット30は、所望の圧力にて気体を排出するように、モータ23の回転速度、つまりファン22の回転速度を制御する。 The Hall sensor 34 is provided to measure the rotation speed (actual rotation speed) of the motor 23. The Hall sensor 34 is provided in the motor 23 and outputs a signal corresponding to the rotation of the motor 23. The motor amplifier 33 transmits the output signal of the hall sensor 34 to the control unit 30, and the control unit 30 obtains information on the rotation speed of the motor 23. That is, the control unit 30, the motor amplifier 33, and the hall sensor 34 function as speed measuring units for measuring the rotational speed of the motor 23. Then, the control unit 30 controls the rotation speed of the motor 23, that is, the rotation speed of the fan 22 so that the gas is discharged at a desired pressure.

制御ユニット30には、各種設定値が記憶されている。設定値は、基準圧力値、減圧量、流量判定値、を含む。
制御ユニット30は、圧力センサ31により検出された実圧力値と、設定値に含まれる基準圧力指令に基づいて、モータ23の回転数を決定する。そのモータ23の回転により、流体制御装置10から気体が吐出される。制御ユニット30は、基準圧力指令と減圧量とに基づいて圧力指令値を算出する。制御ユニット30は、圧力指令値と実際の圧力値の差に基づいて、流体制御装置10が吐出する気体の圧力を制御する。
Various setting values are stored in the control unit 30. The set value includes a reference pressure value, a decompression amount, and a flow rate determination value.
The control unit 30 determines the rotation speed of the motor 23 based on the actual pressure value detected by the pressure sensor 31 and the reference pressure command included in the set value. Gas is discharged from the fluid control device 10 by the rotation of the motor 23. The control unit 30 calculates the pressure command value based on the reference pressure command and the decompression amount. The control unit 30 controls the pressure of the gas discharged by the fluid control device 10 based on the difference between the pressure command value and the actual pressure value.

制御ユニット30は、流量センサ32の測定結果(気体の流量)に基づいて患者63の呼吸状態(呼気、吸気)を検出する。例えば、患者63が吸気状態のとき、図2に示すチューブ61及びマスク62を介して流体制御装置10から患者63へ気体が供給される。このとき、本実施形態の流量センサ32は、例えば正の測定値を出力するように構成される。一方、患者63が呼気状態のとき、図2に示すマスク62及びチューブ61を介して流体制御装置10に向かって気体が流れる。このとき、本実施形態の流量センサ32は、例えば負の測定値を出力するように構成される。また、制御ユニット30には、測定した流量を使用して流体制御装置10から吐出される気体の圧力を制御する機能を別途付け加えておいてもよい。 The control unit 30 detects the respiratory state (expiration, inspiration) of the patient 63 based on the measurement result (gas flow rate) of the flow rate sensor 32. For example, when the patient 63 is in the inspiratory state, gas is supplied from the fluid control device 10 to the patient 63 via the tube 61 and the mask 62 shown in FIG. At this time, the flow rate sensor 32 of the present embodiment is configured to output, for example, a positive measured value. On the other hand, when the patient 63 is in the exhaled state, gas flows toward the fluid control device 10 via the mask 62 and the tube 61 shown in FIG. At this time, the flow rate sensor 32 of the present embodiment is configured to output, for example, a negative measured value. Further, the control unit 30 may be separately added with a function of controlling the pressure of the gas discharged from the fluid control device 10 by using the measured flow rate.

図5に示すように、流量センサ32の測定結果、つまり、チューブ61における気体の流量は、正の値と負の値とを交互に繰り返す。したがって、流量センサ32の測定結果(流量値)が正の場合に患者63は吸気状態にあり、測定結果(流量値)が負の場合に患者63は呼気状態にあると判定することができる。 As shown in FIG. 5, the measurement result of the flow rate sensor 32, that is, the flow rate of the gas in the tube 61 repeats a positive value and a negative value alternately. Therefore, it can be determined that the patient 63 is in the inspiratory state when the measurement result (flow rate value) of the flow rate sensor 32 is positive, and the patient 63 is in the exhaled state when the measurement result (flow rate value) is negative.

制御ユニット30は、患者63の呼吸状態に基づいて、上述の減圧量を変更する。つまり、制御ユニット30は、患者63の呼吸状態に基づいて圧力指令値を変更する。例えば、制御ユニット30は、患者63が呼気状態にあるとき、基準圧力指令に減圧量を加味した値を圧力指令値とする。この場合の減圧量は、患者63に応じて設定される。これにより、患者63に供給される気体の圧力が低くなる。また、制御ユニット30は、患者が吸気状態にあるときに、圧力指令値を基準圧力指令と等しくする、つまり減圧量を「0」とする。これにより、患者63に基準圧力の気体が供給される。 The control unit 30 changes the above-mentioned decompression amount based on the respiratory state of the patient 63. That is, the control unit 30 changes the pressure command value based on the respiratory state of the patient 63. For example, the control unit 30 sets the value obtained by adding the decompression amount to the reference pressure command as the pressure command value when the patient 63 is in the exhaled state. The amount of decompression in this case is set according to the patient 63. As a result, the pressure of the gas supplied to the patient 63 is lowered. Further, the control unit 30 sets the pressure command value equal to the reference pressure command, that is, the decompression amount is set to "0" when the patient is in the inspiratory state. As a result, the gas of the reference pressure is supplied to the patient 63.

図4は、制御ユニット30の一部ブロック図を示し、モータ23(図中「M」と表記)ひいてはファン22の駆動に係る制御ブロックを示す。
制御ユニット30は、第1の圧力制御部41、第2の圧力制御部42、演算部43、ローパスフィルタ(図中「LPF」と表記)44、演算部45、モータアンプ(図中「AMP」と表記)33、切替制御部47を有している。
FIG. 4 shows a partial block diagram of the control unit 30, and shows a control block related to driving the motor 23 (denoted as “M” in the figure) and the fan 22.
The control unit 30 includes a first pressure control unit 41, a second pressure control unit 42, a calculation unit 43, a low-pass filter (denoted as “LPF” in the figure) 44, a calculation unit 45, and a motor amplifier (“AMP” in the figure). 33, and a switching control unit 47.

演算部43には、指令値(設定値)として基準圧力指令値P0が供給される。また、演算部43には、切替制御部47の判定結果に応じた減圧量Pcが供給される。演算部43は、基準圧力指令値P0から減圧量Pcを減算する、つまり基準圧力指令値P0と減圧量Pcの偏差を算出し、その算出結果を圧力指令値P1として出力する。圧力指令値P1は、第1の圧力制御部41と第2の圧力制御部42とに供給される。 A reference pressure command value P0 is supplied to the calculation unit 43 as a command value (set value). Further, the calculation unit 43 is supplied with a decompression amount Pc according to the determination result of the switching control unit 47. The calculation unit 43 subtracts the decompression amount Pc from the reference pressure command value P0, that is, calculates the deviation between the reference pressure command value P0 and the decompression amount Pc, and outputs the calculation result as the pressure command value P1. The pressure command value P1 is supplied to the first pressure control unit 41 and the second pressure control unit 42.

第1の圧力制御部41は、変換部41aと増幅部41bとを有している。圧力指令値P1は、変換部41aに供給される。変換部41aは、圧力指令値P1に対応する速度指令S1を増幅部41bに出力する。速度指令S1は、モータ23を駆動する速度指令であり、モータ23の回転数指令である。そして、この速度指令S1は、モータ23によって回転駆動されるファン22の速度指令(回転数指令)である。 The first pressure control unit 41 has a conversion unit 41a and an amplification unit 41b. The pressure command value P1 is supplied to the conversion unit 41a. The conversion unit 41a outputs the speed command S1 corresponding to the pressure command value P1 to the amplification unit 41b. The speed command S1 is a speed command for driving the motor 23, and is a rotation speed command for the motor 23. The speed command S1 is a speed command (rotation speed command) of the fan 22 that is rotationally driven by the motor 23.

増幅部41bには、増幅率αが設定されている。増幅率αの値は、切替制御部47により制御される。増幅部41bは、速度指令S1に増幅率αを乗算した結果(=S1×α)を第1の速度指令B1として出力する。例えば、増幅率αが「1」に設定されているとき、この増幅部41bは、入力指令、つまり速度指令S1と等しい値の第1の速度指令B1を出力する。増幅部41bから出力される第1の速度指令B1は、演算部45に供給される。 An amplification factor α is set in the amplification unit 41b. The value of the amplification factor α is controlled by the switching control unit 47. The amplification unit 41b outputs the result (= S1 × α) of multiplying the speed command S1 by the amplification factor α as the first speed command B1. For example, when the amplification factor α is set to “1”, the amplification unit 41b outputs an input command, that is, a first speed command B1 having a value equal to the speed command S1. The first speed command B1 output from the amplification unit 41b is supplied to the calculation unit 45.

なお、増幅率αは1>α>0の範囲で設定される。増幅率αがおおきいほど、第1の圧力制御部41による圧力フィードフォワード制御の割合が大きくなり、圧力制御の応答性が良くなる一方、外乱の影響を受けやすくなる。このため、増幅率αは、応答性と外乱による影響を考慮した値に設定することが好ましい。このように考慮した値を増幅率αに設定することで、応答性が良く外乱の影響を受け難い圧力制御を可能とすることができる。 The amplification factor α is set in the range of 1> α> 0. The larger the amplification factor α, the larger the ratio of pressure feedforward control by the first pressure control unit 41, and the better the responsiveness of the pressure control, while being more susceptible to disturbance. Therefore, the amplification factor α is preferably set to a value in consideration of the responsiveness and the influence of disturbance. By setting the value considered in this way to the amplification factor α, it is possible to control the pressure with good responsiveness and being less susceptible to disturbance.

第2の圧力制御部42は、演算部42aと変換部42bと増幅部42cとを有している。上述の圧力指令値P1は、演算部42aに供給される。演算部42aには、ローパスフィルタ44から出力される測定圧力値Pfが供給される。このローパスフィルタ44には、圧力センサ31により検出された圧力検出値Prが供給される。ローパスフィルタ44は、所定の時定数(例えば2s)のローパスフィルタである。このローパスフィルタ44により、圧力検出値Prの高周波ノイズを除去し、フィードバックループを安定化する。 The second pressure control unit 42 has a calculation unit 42a, a conversion unit 42b, and an amplification unit 42c. The pressure command value P1 described above is supplied to the calculation unit 42a. The measured pressure value Pf output from the low-pass filter 44 is supplied to the calculation unit 42a. The pressure detection value Pr detected by the pressure sensor 31 is supplied to the low-pass filter 44. The low-pass filter 44 is a low-pass filter having a predetermined time constant (for example, 2 s). The low-pass filter 44 removes high-frequency noise of the pressure detection value Pr and stabilizes the feedback loop.

演算部42aは、圧力指令値P1から測定圧力値Pfを減算する、つまり圧力指令値P1と測定圧力値Pfの偏差を算出し、その算出結果を圧力偏差値P2として変換部42bに出力する。 The calculation unit 42a subtracts the measured pressure value Pf from the pressure command value P1, that is, calculates the deviation between the pressure command value P1 and the measured pressure value Pf, and outputs the calculated result as the pressure deviation value P2 to the conversion unit 42b.

変換部42bは、圧力偏差値P2に対応する速度指令S2を増幅部42cに出力する。変換部42bには、例えばPI制御器を用いることができる。速度指令S2は、モータ23を駆動する速度指令であり、モータ23の回転数指令である。そして、この速度指令S2は、モータ23によって回転駆動されるファン22の速度指令(回転数指令)である。なお、この速度指令S2は、圧力偏差値P2に対応する、つまり、圧力指令値P1と測定圧力値Pfの偏差に対応する。 The conversion unit 42b outputs the speed command S2 corresponding to the pressure deviation value P2 to the amplification unit 42c. For example, a PI controller can be used for the conversion unit 42b. The speed command S2 is a speed command for driving the motor 23, and is a rotation speed command for the motor 23. The speed command S2 is a speed command (rotation speed command) of the fan 22 that is rotationally driven by the motor 23. The speed command S2 corresponds to the pressure deviation value P2, that is, corresponds to the deviation between the pressure command value P1 and the measured pressure value Pf.

増幅部42cには、増幅率βが設定されている。増幅率βの値は、切替制御部47により制御される。増幅部42cは、速度指令S2に増幅率βを乗算した結果(=S2×β)を第2の速度指令B2として出力する。例えば増幅率βが「1」に設定されているとき、この増幅部42cは、入力指令、つまり速度指令S2と等しい第2の速度指令B2を出力する。また、増幅率βが「0」に設定されているとき、この増幅部42cは、値が「0」の第2の速度指令B2を出力する。つまり、第2の速度指令B2が無効となる。増幅部42cから出力される第2の速度指令B2は、演算部45に供給される。 The amplification factor β is set in the amplification unit 42c. The value of the amplification factor β is controlled by the switching control unit 47. The amplification unit 42c outputs the result (= S2 × β) obtained by multiplying the speed command S2 by the amplification factor β as the second speed command B2. For example, when the amplification factor β is set to “1”, the amplification unit 42c outputs an input command, that is, a second speed command B2 equal to the speed command S2. Further, when the amplification factor β is set to “0”, the amplification unit 42c outputs a second speed command B2 having a value of “0”. That is, the second speed command B2 becomes invalid. The second speed command B2 output from the amplification unit 42c is supplied to the calculation unit 45.

演算部45は、速度指令S1に速度指令S2を加算し、加算結果を駆動指令Vmとしてモータアンプ33に出力する。この駆動指令Vmは、モータ23によって回転駆動されるファン22の速度指令(回転数指令)である。 The calculation unit 45 adds the speed command S2 to the speed command S1 and outputs the addition result as the drive command Vm to the motor amplifier 33. This drive command Vm is a speed command (rotation speed command) of the fan 22 that is rotationally driven by the motor 23.

モータアンプ33は、駆動指令Vmに応じた駆動電流をモータ23に供給する。モータ23は、供給される駆動電流に応じて回転する。従って、モータ23は、駆動指令Vmに対応する回転数にて回転する。 The motor amplifier 33 supplies the drive current according to the drive command Vm to the motor 23. The motor 23 rotates according to the supplied drive current. Therefore, the motor 23 rotates at a rotation speed corresponding to the drive command Vm.

即ち、第1の圧力制御部41は、圧力指令値P1に応じた第1の速度指令B1を生成する。その第1の速度指令B1に応じてモータ23が駆動される。つまり、この第1の圧力制御部41は、圧力指令値P1に応じた速度指令によりモータ23を駆動するフィードフォワード制御を行う。 That is, the first pressure control unit 41 generates the first speed command B1 according to the pressure command value P1. The motor 23 is driven in response to the first speed command B1. That is, the first pressure control unit 41 performs feedforward control for driving the motor 23 by a speed command corresponding to the pressure command value P1.

第2の圧力制御部42は、圧力指令値P1と測定圧力値Pfとの偏差を算出し、その算出した圧力偏差値P2に基づいて第2の速度指令B2を生成する。その第2の速度指令B2に応じてモータ23が駆動される。測定圧力値Pfは、モータ23の駆動に応じた値となる。つまり、この第2の圧力制御部42は、測定圧力値Pfに基づいて、この測定圧力値Pfを圧力指令値P1と等しくするように第2の速度指令B2を生成してモータ23を駆動するフィードバック制御を行う。 The second pressure control unit 42 calculates the deviation between the pressure command value P1 and the measured pressure value Pf, and generates the second speed command B2 based on the calculated pressure deviation value P2. The motor 23 is driven in response to the second speed command B2. The measured pressure value Pf is a value corresponding to the drive of the motor 23. That is, the second pressure control unit 42 generates the second speed command B2 so that the measured pressure value Pf is equal to the pressure command value P1 based on the measured pressure value Pf, and drives the motor 23. Perform feedback control.

切替制御部47は、流量センサ32の測定結果である測定流量値Frを入力する。切替制御部47は、測定流量値Frに基づいて、患者63の呼吸状態を判定する。また、切替制御部47は、駆動指令Vmと図3に示すホールセンサ34の出力信号に応じた回転速度Vrとを入力する。図4の例では、駆動指令Vmと回転速度Vrとが切替制御部47に入力されるが、駆動指令Vmと回転速度Vrとの偏差が切替制御部47に入力されてもよい。そして、切替制御部47は、判定した患者63の呼吸状態と駆動指令Vmと回転速度Vrとに基づいて、減圧量Pc、増幅部41b,42cの増幅率α,βを設定する。 The switching control unit 47 inputs the measured flow rate value Fr, which is the measurement result of the flow rate sensor 32. The switching control unit 47 determines the respiratory state of the patient 63 based on the measured flow rate value Fr. Further, the switching control unit 47 inputs the drive command Vm and the rotation speed Vr corresponding to the output signal of the hall sensor 34 shown in FIG. In the example of FIG. 4, the drive command Vm and the rotation speed Vr are input to the switching control unit 47, but the deviation between the drive command Vm and the rotation speed Vr may be input to the switching control unit 47. Then, the switching control unit 47 sets the decompression amount Pc and the amplification factors α and β of the amplification units 41b and 42c based on the determined respiratory state of the patient 63, the drive command Vm, and the rotation speed Vr.

例えば、吸気状態(測定流量値Frが正の値)のとき、減圧量Pcを減圧しない値(例えば「0」)に設定する。一方、呼気状態(測定流量値Frが負の値)のとき、減圧量Pcを減圧する値(例えば「300」)に設定する。また、回転速度Vrと駆動指令Vmとの偏差が所定の範囲内のとき、増幅部41bの増幅率αを「0.9」とし、増幅部42cの増幅率βを「1」とする。一方、回転速度Vrと駆動指令Vmとの偏差が所定の範囲を超えるとき、増幅部41bの増幅率αを「1」とし、増幅部42cの増幅率βを「0」とする。 For example, when the intake state (measured flow rate value Fr is a positive value), the decompression amount Pc is set to a value that does not decompress (for example, "0"). On the other hand, when the exhaled state (measured flow rate value Fr is a negative value), the decompression amount Pc is set to a value (for example, "300") to reduce the pressure. Further, when the deviation between the rotation speed Vr and the drive command Vm is within a predetermined range, the amplification factor α of the amplification unit 41b is set to “0.9”, and the amplification factor β of the amplification unit 42c is set to “1”. On the other hand, when the deviation between the rotation speed Vr and the drive command Vm exceeds a predetermined range, the amplification factor α of the amplification unit 41b is set to “1”, and the amplification factor β of the amplification unit 42c is set to “0”.

次に、上記の流体制御装置10の作用を説明する。
図6は、測定圧力値Pfの変化を示す。図6において、横軸は時刻である。
例えば、図2に示す患者63は吸気状態にある。このとき、図4に示す流量センサ32は、正の測定流量値Frを出力する。このため、切替制御部47は、減圧量Pcを減圧しない値(例えば「0」)に設定するとともに、増幅部41bの増幅率αを「0.9」とし、増幅部42cの増幅率βを「1」とする。
Next, the operation of the fluid control device 10 will be described.
FIG. 6 shows the change in the measured pressure value Pf. In FIG. 6, the horizontal axis is time.
For example, patient 63 shown in FIG. 2 is in an inspiratory state. At this time, the flow rate sensor 32 shown in FIG. 4 outputs a positive measured flow rate value Fr. Therefore, the switching control unit 47 sets the decompression amount Pc to a value that does not reduce the pressure (for example, “0”), sets the amplification factor α of the amplification unit 41b to “0.9”, and sets the amplification factor β of the amplification unit 42c. Let it be "1".

すると、制御ユニット30の第1の圧力制御部41は、基準圧力指令値P0と等しい圧力指令値P1に応じた速度指令S1に増幅率α(=0.9)を乗算した値の第1の速度指令B1を生成する。第2の圧力制御部42は、基準圧力指令値P0と等しい圧力指令値P1と測定圧力値Pfとの偏差(圧力偏差値P2)に応じた速度指令S2に、増幅率β(=1)を乗算した値の第2の速度指令B2を生成する。これら第1の速度指令B1と第2の速度指令B2とを合計した速度指令(駆動指令Vm)を生成し、その駆動指令Vmと回転速度Vrの偏差に応じてモータアンプ33を介してモータ23を駆動する。これにより、図6に示すように、流体の圧力、つまり測定圧力値Pfは、レベルLC(基準圧力指令値P0のレベル)にて安定する。 Then, the first pressure control unit 41 of the control unit 30 is the first value obtained by multiplying the speed command S1 corresponding to the pressure command value P1 equal to the reference pressure command value P0 by the amplification factor α (= 0.9). Generate speed command B1. The second pressure control unit 42 applies an amplification factor β (= 1) to the speed command S2 according to the deviation (pressure deviation value P2) between the pressure command value P1 equal to the reference pressure command value P0 and the measured pressure value Pf. Generate a second speed command B2 with the multiplied value. A speed command (drive command Vm) is generated by summing the first speed command B1 and the second speed command B2, and the motor 23 is passed through the motor amplifier 33 according to the deviation between the drive command Vm and the rotation speed Vr. To drive. As a result, as shown in FIG. 6, the pressure of the fluid, that is, the measured pressure value Pf becomes stable at the level LC (the level of the reference pressure command value P0).

なお、第1の圧力制御部41において、増幅率αを「0.9」とすることにより、第1の圧力制御部41では、圧力指令値P1に応じた速度指令よりも小さな値、つまり遅い第1の速度指令B1を生成する。そして、この第1の速度指令B1に対して、圧力をフィードバックした、つまり測定圧力値Pf(実圧力値Pr)と圧力指令値P1との偏差(圧力偏差値P2)により生成した第2の速度指令B2を加えてモータ23に対する駆動指令Vmとする。これにより、流体の圧力を速やかに目標値である圧力指令値P1に追従させかつ安定化させることができる。 By setting the amplification factor α to “0.9” in the first pressure control unit 41, the first pressure control unit 41 has a value smaller than the speed command corresponding to the pressure command value P1, that is, slower. Generate the first speed command B1. Then, the pressure is fed back to the first speed command B1, that is, the second speed generated by the deviation between the measured pressure value Pf (actual pressure value Pr) and the pressure command value P1 (pressure deviation value P2). Command B2 is added to make the drive command Vm for the motor 23. As a result, the pressure of the fluid can be quickly made to follow and stabilize the pressure command value P1 which is the target value.

次に、図2に示す患者63が呼気状態となる。このとき、図4に示す流量センサ32は、吸気から呼気への切り替わりに応じた値の測定流量値Fr(負の値の測定流量値Fr)を出力する。切替制御部47は、その測定流量値Frに基づいて、減圧量Pcを減圧する値(例えば「300」)に設定する。また、切替制御部47は、増幅部41bの増幅率αを「1」とし、増幅部42cの増幅率βを「0」とする。 Next, the patient 63 shown in FIG. 2 is in the exhaled state. At this time, the flow rate sensor 32 shown in FIG. 4 outputs a measured flow rate value Fr (a negative value measured flow rate value Fr) corresponding to the switching from inspiration to exhalation. The switching control unit 47 sets the decompression amount Pc to a value (for example, “300”) based on the measured flow rate value Fr. Further, the switching control unit 47 sets the amplification factor α of the amplification unit 41b to “1” and the amplification factor β of the amplification unit 42c to “0”.

すると、制御ユニット30の第2の圧力制御部42は、増幅率βが「0」であるため、第2の速度指令B2が「0」、つまり無効となる。第1の圧力制御部41は、圧力指令値P1に応じた速度指令S1と等しい第1の速度指令B1を生成する。更に、この第1の速度指令B1と等しい値の駆動指令Vmが生成され、この駆動指令Vmに応じてモータ23が駆動される。そして、ファン22の回転速度は、駆動指令Vmに応じた速度まで速やかに低下する。この結果、図6に示すように、流体の圧力、つまり測定圧力値Pfは、短時間で減圧したレベルLEまで低下する。 Then, since the amplification factor β of the second pressure control unit 42 of the control unit 30 is “0”, the second speed command B2 is “0”, that is, invalid. The first pressure control unit 41 generates a first speed command B1 equal to the speed command S1 corresponding to the pressure command value P1. Further, a drive command Vm having a value equal to that of the first speed command B1 is generated, and the motor 23 is driven according to the drive command Vm. Then, the rotation speed of the fan 22 rapidly decreases to a speed corresponding to the drive command Vm. As a result, as shown in FIG. 6, the pressure of the fluid, that is, the measured pressure value Pf, drops to the reduced level LE in a short time.

ファン22の回転速度が低下して駆動指令Vm(第1の速度指令B1)と等しくなると、切替制御部47は、増幅部41bの増幅率αを「0.9」とし、増幅部42cの増幅率βを「1」とする。これにより、第2の圧力制御部42が有効となる。そして、上述したように、第1の圧力制御部41と第2の圧力制御部42とにより、測定圧力値Pfを圧力指令値P1と等しくするように、モータ23を制御する。この結果、図6に示すように、流体の圧力、つまり測定圧力値Pfは、レベルLEで安定して維持される。 When the rotation speed of the fan 22 decreases and becomes equal to the drive command Vm (first speed command B1), the switching control unit 47 sets the amplification factor α of the amplification unit 41b to “0.9” and amplifies the amplification unit 42c. Let the rate β be “1”. As a result, the second pressure control unit 42 becomes effective. Then, as described above, the first pressure control unit 41 and the second pressure control unit 42 control the motor 23 so that the measured pressure value Pf is equal to the pressure command value P1. As a result, as shown in FIG. 6, the pressure of the fluid, that is, the measured pressure value Pf is stably maintained at the level LE.

次に、図2に示す患者63が吸気状態となる。このとき、図4に示す流量センサ32は、呼気から吸気への切り替わりに応じた値の測定流量値Fr(正の値の測定流量値Fr)を出力する。切替制御部47は、その測定流量値Frに基づいて、減圧量Pcを減圧しない値(=0)に設定する。また、切替制御部47は、増幅部41bの増幅率αを「1」とし、増幅部42cの増幅率βを「0」とする。 Next, the patient 63 shown in FIG. 2 is in an inspiratory state. At this time, the flow rate sensor 32 shown in FIG. 4 outputs a measured flow rate value Fr (a positive value measured flow rate value Fr) according to the switching from exhalation to inspiration. The switching control unit 47 sets the decompression amount Pc to a value (= 0) that does not depressurize, based on the measured flow rate value Fr. Further, the switching control unit 47 sets the amplification factor α of the amplification unit 41b to “1” and the amplification factor β of the amplification unit 42c to “0”.

すると、制御ユニット30の第2の圧力制御部42は、増幅率βが「0」であるため、第2の速度指令B2が「0」、つまり無効となる。第1の圧力制御部41は、圧力指令値P1に応じた速度指令S1と等しい第1の速度指令B1を生成する。更に、この第1の速度指令B1と等しい値の駆動指令Vmが生成され、この駆動指令Vmに応じてモータ23が駆動される。そして、ファン22の回転速度は、駆動指令Vmに応じた速度まで速やかに上昇する。この結果、図6に示すように、流体の圧力、つまり測定圧力値Pfは、短時間で所定のレベルLCまで上昇する。 Then, since the amplification factor β of the second pressure control unit 42 of the control unit 30 is “0”, the second speed command B2 is “0”, that is, invalid. The first pressure control unit 41 generates a first speed command B1 equal to the speed command S1 corresponding to the pressure command value P1. Further, a drive command Vm having a value equal to that of the first speed command B1 is generated, and the motor 23 is driven according to the drive command Vm. Then, the rotation speed of the fan 22 rapidly increases to a speed corresponding to the drive command Vm. As a result, as shown in FIG. 6, the pressure of the fluid, that is, the measured pressure value Pf rises to a predetermined level LC in a short time.

ファン22の回転速度が上昇して駆動指令Vm(第1の速度指令B1)と等しくなると、切替制御部47は、増幅部41bの増幅率αを「0.9」とし、増幅部42cの増幅率βを「1」とする。これにより、第2の圧力制御部42が有効となる。そして、上述したように、第1の圧力制御部41と第2の圧力制御部42とにより、測定圧力値Pfを圧力指令値P1と等しくするように、モータ23を制御する。この結果、図6に示すように、流体の圧力、つまり測定圧力値Pfは、レベルLCで安定して維持される。 When the rotation speed of the fan 22 increases and becomes equal to the drive command Vm (first speed command B1), the switching control unit 47 sets the amplification factor α of the amplification unit 41b to “0.9” and amplifies the amplification unit 42c. Let the rate β be “1”. As a result, the second pressure control unit 42 becomes effective. Then, as described above, the first pressure control unit 41 and the second pressure control unit 42 control the motor 23 so that the measured pressure value Pf is equal to the pressure command value P1. As a result, as shown in FIG. 6, the pressure of the fluid, that is, the measured pressure value Pf is stably maintained at the level LC.

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)流体制御装置10は、ファン22と、ファン22を駆動する駆動部としてのモータ23と、モータ23を制御する制御ユニット30とを有している。また、流体制御装置10は、流体を流入する流入口14と、ファン22の回転駆動によって流体を吐出する吐出口15(排出路21b)とを有している。制御ユニット30は、第1の圧力制御部41と第2の圧力制御部42とを有している。第1の圧力制御部41は、圧力指令値P1に基づいて第1の速度指令B1を生成する。従って、この第1の圧力制御部41は、圧力指令値P1による速度制御を行う。第2の圧力制御部42は、圧力指令値P1と測定圧力値Pfとの偏差に基づいて第2の速度指令B2を生成する。従って、この第2の圧力制御部42は、流体の圧力をフィードバックした速度制御を行う。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) The fluid control device 10 includes a fan 22, a motor 23 as a drive unit for driving the fan 22, and a control unit 30 for controlling the motor 23. Further, the fluid control device 10 has an inflow port 14 into which the fluid flows in, and a discharge port 15 (discharge path 21b) for discharging the fluid by rotationally driving the fan 22. The control unit 30 has a first pressure control unit 41 and a second pressure control unit 42. The first pressure control unit 41 generates the first speed command B1 based on the pressure command value P1. Therefore, the first pressure control unit 41 controls the speed according to the pressure command value P1. The second pressure control unit 42 generates the second speed command B2 based on the deviation between the pressure command value P1 and the measured pressure value Pf. Therefore, the second pressure control unit 42 performs speed control by feeding back the pressure of the fluid.

このため、吸気から呼気への切り替わりを検知した場合に第2の圧力制御部42を無効とすることにより、フィードバックによる遅れの影響がなくなり、第1の圧力制御部41によって圧力指令値P1まで流体の圧力が短時間で変更される。同様に、呼気から吸気への切り替わりを検知した場合に第2の圧力制御部42を無効とすることにより、フィードバックによる遅れの影響がなくなり、第1の圧力制御部によって圧力指令値まで流体の圧力が短時間で変更される。つまり、この流体制御装置10は、流体の圧力の制御性がよい。そして、本実施形態の流体制御装置10は、ファン22の回転速度の変更(低下)のためにブレーキ等の機構を必要としないため、装置の大型化を抑制することができる。 Therefore, by disabling the second pressure control unit 42 when the switch from inspiration to exhalation is detected, the influence of the delay due to feedback is eliminated, and the fluid up to the pressure command value P1 by the first pressure control unit 41. Pressure is changed in a short time. Similarly, by disabling the second pressure control unit 42 when switching from exhalation to inspiration is detected, the influence of the delay due to feedback is eliminated, and the pressure of the fluid up to the pressure command value by the first pressure control unit. Is changed in a short time. That is, the fluid control device 10 has good controllability of the fluid pressure. Further, since the fluid control device 10 of the present embodiment does not require a mechanism such as a brake for changing (decreasing) the rotation speed of the fan 22, it is possible to suppress an increase in the size of the device.

(2)切替制御部47は、回転速度Vrが駆動指令Vmと等しくなると、増幅部41bの増幅率αを「0.9」とし、増幅部42cの増幅率βを「1」とする。増幅率β(=1)により、第2の圧力制御部42が有効となる。そして、第1の圧力制御部41と第2の圧力制御部42とにより、測定圧力値Pfを圧力指令値P1と等しくするように、モータ23を制御する。この結果、流体の圧力、つまり測定圧力値Pfを減圧したレベルLEで安定して維持することができる。 (2) When the rotation speed Vr becomes equal to the drive command Vm, the switching control unit 47 sets the amplification factor α of the amplification unit 41b to “0.9” and the amplification factor β of the amplification unit 42c to “1”. The amplification factor β (= 1) makes the second pressure control unit 42 effective. Then, the first pressure control unit 41 and the second pressure control unit 42 control the motor 23 so that the measured pressure value Pf is equal to the pressure command value P1. As a result, the pressure of the fluid, that is, the measured pressure value Pf can be stably maintained at the reduced level LE.

(3)第2の圧力制御部42は、圧力指令値P1を速度指令S2に変換する変換部42bと、速度指令S2を増幅して第2の速度指令B2を出力する増幅部42cを有している。切替制御部47は、増幅部42cの増幅率βを変更する。増幅率βを「0」とすることにより、第2の速度指令B2が「0」となる。このように、増幅率βによって第2の圧力制御部42の有効と無効を容易に制御することができる。 (3) The second pressure control unit 42 has a conversion unit 42b that converts the pressure command value P1 into the speed command S2, and an amplification unit 42c that amplifies the speed command S2 and outputs the second speed command B2. ing. The switching control unit 47 changes the amplification factor β of the amplification unit 42c. By setting the amplification factor β to “0”, the second speed command B2 becomes “0”. In this way, the validity and invalidity of the second pressure control unit 42 can be easily controlled by the amplification factor β.

(4)第2の圧力制御部42を有効としたとき、第1の圧力制御部41における増幅率αを「0.9」とした。これにより、第1の圧力制御部41では、圧力指令値P1に応じた速度指令よりも小さな値、つまり遅い第1の速度指令B1を生成する。そして、この第1の速度指令B1に対して、圧力をフィードバックした、つまり測定圧力値Pf(実圧力値Pr)と圧力指令値P1との偏差(圧力偏差値P2)により生成した第2の速度指令B2を加えてモータ23に対する駆動指令Vmとする。これにより、流体の圧力を速やかに目標値である圧力指令値P1に追従させかつ安定化させることができる。 (4) When the second pressure control unit 42 was enabled, the amplification factor α in the first pressure control unit 41 was set to “0.9”. As a result, the first pressure control unit 41 generates a value smaller than the speed command corresponding to the pressure command value P1, that is, a slower first speed command B1. Then, the pressure is fed back to the first speed command B1, that is, the second speed generated by the deviation between the measured pressure value Pf (actual pressure value Pr) and the pressure command value P1 (pressure deviation value P2). Command B2 is added to make the drive command Vm for the motor 23. As a result, the pressure of the fluid can be quickly made to follow and stabilize the pressure command value P1 which is the target value.

尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態では、測定流量値Frが正か負かによって吸気か呼気かを検出し、吸気から呼気への切り替わり、呼気から吸気への切り替わりを検出するようにした。これに対し、検出のためのしきい値を適宜設定してもよい。
In addition, each of the above-mentioned embodiments may be carried out in the following embodiments.
-In the above embodiment, whether the measured flow rate value Fr is positive or negative is detected as inspiration or exhalation, and switching from inspiration to exhalation and switching from exhalation to inspiration are detected. On the other hand, a threshold value for detection may be set as appropriate.

図7に示すように、しきい値T1,T2を設定し、それらのしきい値T1,T2に基づいて検出するようにしてもよい。例えば、測定流量値Frが「0」より大きなしきい値T1より低下したときに、吸気から呼気への切り替わりを検出するようにしてもよい。また、測定流量値Frが「0」より小さなしきい値T2より上昇したときに、呼気から吸気への切り替わりを検出するようにしてもよい。 As shown in FIG. 7, threshold values T1 and T2 may be set and detection may be performed based on those threshold values T1 and T2. For example, when the measured flow rate value Fr falls below the threshold value T1 larger than “0”, the switch from inspiration to expiration may be detected. Further, when the measured flow rate value Fr rises above the threshold value T2 smaller than "0", the switch from exhalation to inspiration may be detected.

・上記実施形態に対し、第2の圧力制御部42の有効,無効を適宜変更してもよい。
図8に示すように、測定圧力値Pfが基準圧力指令値P0に応じたレベルLCになるまでの間、無効とするようにしてもよい。
-The validity and invalidity of the second pressure control unit 42 may be appropriately changed with respect to the above embodiment.
As shown in FIG. 8, it may be invalidated until the measured pressure value Pf reaches the level LC corresponding to the reference pressure command value P0.

・上記実施形態では、流量センサ32の測定結果に基づいて患者63の呼吸状態を判定したが、その他の方法により判定してもよい。
例えば、圧力センサ31の測定結果に基づいて呼吸状態を判定してもよい。
-In the above embodiment, the respiratory state of the patient 63 is determined based on the measurement result of the flow rate sensor 32, but it may be determined by another method.
For example, the respiratory state may be determined based on the measurement result of the pressure sensor 31.

また、図3に示すモータ23に流れる電流を電流センサにより測定し、その測定結果により判定してもよい。患者63における呼吸状態は、モータ23に対する負荷の変化として現れる。例えば、患者63が吸気状態にあるとき、モータ23に対する負荷は小さくなり、患者63が呼気状態にあるとき、モータ23に対する負荷は大きくなる。この負荷に応じてモータ23における電流量が変化する。このように、モータ23に流れる電流により呼吸状態を判定する。 Further, the current flowing through the motor 23 shown in FIG. 3 may be measured by a current sensor and determined based on the measurement result. The respiratory state in patient 63 manifests itself as a change in load on the motor 23. For example, when the patient 63 is in the inspiratory state, the load on the motor 23 is small, and when the patient 63 is in the expiratory state, the load on the motor 23 is large. The amount of current in the motor 23 changes according to this load. In this way, the respiratory state is determined by the current flowing through the motor 23.

・上記実施形態では、増幅率βを「0」として第2の圧力制御部42を無効としたが、その他の方法により無効としてもよい。例えば、変換部42bの変換結果を「0」とするようにしてもよい。また、演算部45において、第2の速度指令B2を無効とする、つまり第2の速度指令B2を加算しないようにしてもよい。 -In the above embodiment, the amplification factor β is set to "0" and the second pressure control unit 42 is invalidated, but it may be invalidated by another method. For example, the conversion result of the conversion unit 42b may be set to "0". Further, in the calculation unit 45, the second speed command B2 may be invalidated, that is, the second speed command B2 may not be added.

・上記実施形態では、流体として気体(例えば空気)を供給する場合について説明したが、他にも霧状の液体を含む気体−液体混合物を供給する場合に用いられてもよい。また、上記実施形態では、流体制御装置10はチューブ61とマスク62を介して患者63と接続しているが、当該マスク62に替えてカニューレが用いられてもよい。 -In the above embodiment, the case of supplying a gas (for example, air) as a fluid has been described, but it may also be used in the case of supplying a gas-liquid mixture containing a mist-like liquid. Further, in the above embodiment, the fluid control device 10 is connected to the patient 63 via the tube 61 and the mask 62, but a cannula may be used instead of the mask 62.

10…流体制御装置、11…筐体、14…流入口、15…吐出口、21…ファンケース、21a…吸入口、21b…排出路、22…ファン、23…モータ(駆動部)、30…制御ユニット、31…圧力センサ(圧力測定部)、32…流量センサ(検知部)、33…モータアンプ(電流供給部)、34…ホールセンサ(速度測定部)、41…第1の圧力制御部、41a,42b…変換部、41b,42c…増幅部、42a…演算部、42…第2の圧力制御部、44…ローパスフィルタ、45…演算部(駆動指令生成部)、61…チューブ(連通路)、62…マスク、63…患者、B1…第1の速度指令、B2…第2の速度指令、P0…基準圧力指令値、Pc…減圧量、P1…圧力指令値、Pf…測定圧力値、S1,S2…速度指令、Vm…駆動指令、α,β…増幅率。 10 ... Fluid control device, 11 ... Housing, 14 ... Inflow port, 15 ... Discharge port, 21 ... Fan case, 21a ... Suction port, 21b ... Discharge path, 22 ... Fan, 23 ... Motor (drive unit), 30 ... Control unit, 31 ... Pressure sensor (pressure measurement unit), 32 ... Flow sensor (detection unit), 33 ... Motor amplifier (current supply unit), 34 ... Hall sensor (speed measurement unit), 41 ... First pressure control unit , 41a, 42b ... Conversion unit, 41b, 42c ... Amplification unit, 42a ... Calculation unit, 42 ... Second pressure control unit, 44 ... Low pass filter, 45 ... Calculation unit (Drive command generation unit), 61 ... Tube (ream) Passage), 62 ... Mask, 63 ... Patient, B1 ... First speed command, B2 ... Second speed command, P0 ... Reference pressure command value, Pc ... Decompression amount, P1 ... Pressure command value, Pf ... Measured pressure value , S1, S2 ... speed command, Vm ... drive command, α, β ... amplification factor.

Claims (6)

陽性気道圧のために用いられる流体制御装置であって、
ファンと、
前記ファンを回転駆動する駆動部と、
前記ファンを収容し、前記ファンの回転駆動によって流体を流入する流入口と、前記ファンの回転駆動によって前記流体を吐出する吐出口とを有する筐体と、
前記吐出口を鼻腔又は口腔と連通させる連通路と、
前記連通路又は前記筐体に配置され、前記流体の流速又は流量を検知可能な検知部と、
前記連通路又は前記筐体に配置され、前記連通路内又は前記筐体内の圧力を測定した測定圧力値を出力する圧力測定部と、
予め定められた所定の圧力指令値に基づいて前記ファンの回転速度に係る第1の速度指令を生成する第1の圧力制御部と、
前記圧力指令値と前記測定圧力値との偏差に基づいて前記ファンの回転速度に係る第2の速度指令を生成する第2の圧力制御部と、
前記第1の速度指令と前記第2の速度指令とに基づいて前記駆動部に対する駆動指令を生成する駆動指令生成部と、
前記駆動指令に基づいて前記駆動部に駆動電流を供給する電流供給部と、
前記検知部が所定の値より低い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記第2の圧力制御部を無効とする切替制御部と、
前記ファンの回転速度を測定する速度測定部と、を有し、
前記切替制御部は、前記検知部が前記所定の値より低い前記流体の流量又は流速を検知した後、前記ファンの回転速度が前記駆動指令によるファンの回転速度と等しいときに呼気時の圧力に達したと判定し、前記第2の圧力制御部を有効とすること、を特徴とする、流体制御装置。
A fluid control device used for positive airway pressure
With fans
A drive unit that rotationally drives the fan and
A housing having an inflow port for accommodating the fan and flowing a fluid by the rotational drive of the fan, and a discharge port for discharging the fluid by the rotational drive of the fan.
A communication passage that communicates the discharge port with the nasal cavity or oral cavity,
A detection unit that is arranged in the communication passage or the housing and can detect the flow velocity or flow rate of the fluid.
A pressure measuring unit that is arranged in the communication passage or the housing and outputs a measured pressure value that measures the pressure in the communication passage or the housing.
A first pressure control unit that generates a first speed command related to the rotation speed of the fan based on a predetermined pressure command value set in advance.
A second pressure control unit that generates a second speed command related to the rotation speed of the fan based on the deviation between the pressure command value and the measured pressure value.
A drive command generation unit that generates a drive command for the drive unit based on the first speed command and the second speed command.
A current supply unit that supplies a drive current to the drive unit based on the drive command,
A switching control unit that invalidates the second pressure control unit when the detection unit detects a flow rate or flow velocity of the fluid lower than a predetermined value.
Have a, a speed measuring unit that measures a rotation speed of the fan,
After the detection unit detects the flow rate or flow velocity of the fluid lower than the predetermined value, the switching control unit sets the pressure at the time of expiration when the rotation speed of the fan is equal to the rotation speed of the fan according to the drive command. A fluid control device, characterized in that it is determined that the pressure has been reached and the second pressure control unit is enabled .
前記検知部は、前記所定の値より低い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記圧力指令値を基準圧力指令値より低い値とすること、を特徴とする請求項1に記載の流体制御装置。 The fluid control according to claim 1, wherein the detection unit sets the pressure command value to a value lower than the reference pressure command value when detecting the flow rate or the flow velocity of the fluid lower than the predetermined value. apparatus. 陽性気道圧のために用いられる流体制御装置であって、
ファンと、
前記ファンを回転駆動する駆動部と、
前記ファンを収容し、前記ファンの回転駆動によって流体を流入する流入口と、前記ファンの回転駆動によって前記流体を吐出する吐出口とを有する筐体と、
前記吐出口を鼻腔又は口腔と連通させる連通路と、
前記連通路又は前記筐体に配置され、前記流体の流量又は流速が所定の値より高い若しくは低いかを検知可能な検知部と、
前記連通路又は前記筐体に配置され、前記流体の圧力を測定した測定圧力値を出力する圧力測定部と、
予め定められた所定の圧力指令値に基づいて前記ファンの回転速度に係る第1の速度指令を生成する第1の圧力制御部と、
前記圧力指令値と前記測定圧力値との偏差に基づいて前記ファンの回転速度に係る第2の速度指令を生成する第2の圧力制御部と、
前記第1の速度指令と前記第2の速度指令とに基づいて前記駆動部に対する駆動指令を生成する駆動指令生成部と、
前記駆動指令に基づいて前記駆動部に駆動電流を供給する電流供給部と、
前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記第2の圧力制御部を無効とする切替制御部と、
前記ファンの回転速度を測定する速度測定部とを有し、
前記切替制御部は、前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知した後、前記ファンの回転速度が前記駆動指令によるファンの回転速度と等しいときに吸気時の圧力に達したと判定し、前記第2の圧力制御部を有効とすること、を特徴とする、流体制御装置。
A fluid control device used for positive airway pressure
With fans
A drive unit that rotationally drives the fan and
A housing having an inflow port for accommodating the fan and flowing a fluid by the rotational drive of the fan, and a discharge port for discharging the fluid by the rotational drive of the fan.
A communication passage that communicates the discharge port with the nasal cavity or oral cavity,
A detection unit that is arranged in the communication passage or the housing and can detect whether the flow rate or the flow velocity of the fluid is higher or lower than a predetermined value.
A pressure measuring unit that is arranged in the communication passage or the housing and outputs a measured pressure value that measures the pressure of the fluid.
A first pressure control unit that generates a first speed command related to the rotation speed of the fan based on a predetermined pressure command value set in advance.
A second pressure control unit that generates a second speed command related to the rotation speed of the fan based on the deviation between the pressure command value and the measured pressure value.
A drive command generation unit that generates a drive command for the drive unit based on the first speed command and the second speed command.
A current supply unit that supplies a drive current to the drive unit based on the drive command,
A switching control unit that invalidates the second pressure control unit when the detection unit detects a flow rate or flow velocity of the fluid higher than the predetermined value.
Possess a speed measurement unit for measuring the rotational speed of the fan,
After the detection unit detects the flow rate or flow velocity of the fluid higher than the predetermined value, the switching control unit sets the pressure at the time of intake when the rotation speed of the fan is equal to the rotation speed of the fan according to the drive command. A fluid control device, characterized in that it is determined that the pressure has been reached and the second pressure control unit is enabled .
前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知した場合に前記圧力指令値を吸気時の圧力である基準圧力指令値とすること、を特徴とする請求項に記載の流体制御装置。 The third aspect of claim 3 , wherein when the detection unit detects a flow rate or a flow velocity of the fluid higher than the predetermined value, the pressure command value is set as a reference pressure command value which is a pressure at the time of intake. Fluid control device. 前記検知部が前記所定の値より高い前記流体の流量又は流速を検知することが、呼気から吸気への切り替わりを検知している、請求項1〜のいずれか1項に記載の流体制御装置。 The fluid control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the detection unit detects a flow rate or a flow velocity of the fluid higher than the predetermined value to detect a switch from exhalation to inspiration. .. 前記第1の圧力制御部は、前記圧力指令値を速度指令に変換する第1の変換部と、前記第1の変換部にて変換された速度指令を増幅して前記第1の速度指令を出力する第1の増幅部とを有し、
前記第2の圧力制御部は、前記圧力指令値と前記測定圧力との偏差である偏差圧力値を算出する算出部と、前記偏差圧力値を速度指令に変換する第2の変換部と、前記第2の変換部にて変換された速度指令を増幅して前記第2の速度指令を出力する第2の増幅部とを有し、
前記切替制御部は、前記第2の増幅部の増幅率βを「1」として前記第2の圧力制御部を有効とし、前記増幅率βを「0」として前記第2の圧力制御部を無効とし、前記第2の圧力制御部を無効としたときに前記第1の増幅部の増幅率αを1とし、前記第2の圧力制御部を有効としたときに前記第1の増幅部の増幅率αを1>α>0の範囲の値とすること、を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の流体制御装置。
The first pressure control unit amplifies the first conversion unit that converts the pressure command value into a speed command and the speed command converted by the first conversion unit, and issues the first speed command. It has a first amplification unit that outputs
The second pressure control unit includes a calculation unit that calculates a deviation pressure value that is a deviation between the pressure command value and the measured pressure value, and a second conversion unit that converts the deviation pressure value into a speed command. It has a second amplification unit that amplifies the speed command converted by the second conversion unit and outputs the second speed command.
The switching control unit enables the second pressure control unit by setting the amplification factor β of the second amplification unit to “1”, and invalidates the second pressure control unit by setting the amplification factor β to “0”. When the second pressure control unit is disabled, the amplification factor α of the first amplification unit is set to 1, and when the second pressure control unit is enabled, the amplification factor of the first amplification unit is amplified. The fluid control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the rate α is set to a value in the range of 1>α> 0.
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