JP2002315831A - 患者の呼吸の必要性と調和するアシストされた換気方法及び装置 - Google Patents

患者の呼吸の必要性と調和するアシストされた換気方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 呼吸サイクルでの瞬間的な相、被験者の平均
的な呼吸数、及び換気の補助の準備を決定する方法及び
装置を提供する。 【解決手段】 被験者に対するエラスタンスを特定する
ステップと、前記被験者に換気支援を提供するステップ
と、呼吸気流の測定値を決定するステップと、呼吸気流
の前記測定値を用いてリークが突然に変化する範囲を表
わす指数値を決定するステップと、呼吸気流の前記測定
値及び前記指数値の関数として気流の吸気体積を計算す
るステップと、前記吸気体積及び前記エラスタンスの関
数として前記瞬間的弾性反動圧力を計算するステップと
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】技術分野本発明は、被験者の呼吸の必要性
とした換気の補助を提供するための方法及び装置に関す
る。換気の補助は、自発的又は非自発的な呼吸している
か、又はこれらの呼吸状態の間を動いている被験者に対
するものである。本発明は、特に睡眠している間、長期
換気の補助を必要としている自発的な呼吸している被験
者に特に適切であるが、これに限定されない。
【０００２】背景技術ひどい肺の病気、胸壁の病気、神
経筋疾患、又は呼吸制御の病気にかかった被験者は、入
院して機械的換気の補助を必要とし、次に、特に睡眠し
ている間、長期の家庭の機械的換気の補助を必要とす
る。人工呼吸器は、吸気の間低い圧力で、呼気の間高い
圧力で、ノーズマスクのようなインタフェースを通し
て、被験者に酸素リッチな空気又は空気を供給する。
【０００３】目がさめた状態、及び、眠るのを待ってい
る間、被験者の換気のパターンは、速度及び深さが変化
する。最も既知の換気のデバイスは、マスク圧力の振幅
と相とが被験者の自発的な努力と正確に調和しておら
ず、不安な状態又はパニック状態になってしまう。非同
期のより大きい量も、デバイスの効率を低減する。睡眠
している間、被験者の気道、呼吸の筋肉、及び胸壁の仕
組みと同様に呼吸の神経制御が変化して、実質的に増大
した換気のサポートが必要になる。したがって、デバイ
スがサポートの範囲を自動的に調節することができない
限り、供給された圧力の振幅は、睡眠の間、不十分であ
るか、又は、目がさめた状態で過大でなければならな
い。このことが、例えば、肥満の低換気症候群シンドロ
ームのような、中枢神経系の低換気症候群の呼吸制御異
常を持った被験者で特に重要である。ひどい心臓病の衰
えた患者のようなチェーンストークス呼吸又はストロー
クの後で不十分な化学受容体駆動がある、又は、過大で
あるか不安定な化学受容体駆動がある。
【０００４】さらに、睡眠の間、マスクと被験者との間
で、又はこれが自由にしたままであるならば、被験者の
口で必然的に大きいリークがある。そのようなリーク
は、被験者の必要性への機械の努力の相及び大きさと調
和することにおけるエラーを悪化させ、口からのリーク
の場合、換気のサポートの効果を低減する。
【０００５】理想的には、換気の補助デバイスは、以下
の目標について同時に扱わなければならない。 (i) 被験者が起きており、実質的な換気の努力を調和し
ている間、供給された補助は、患者の努力及び相と密接
に調和しなければならない。 (ii) 機械は、被験者の化学反射に完全に依存すること
なく、少なくとも特定の最小限の呼吸を維持するために
補助の範囲を自動的に調節しなければならない。 (iii) それは、大きなリークの際に正しく動作しなけれ
ばならない。
【０００６】最も単純な家庭の人工呼吸器は、固定され
た体積を供給するか、又は2つの固定された圧力の間を
循環する。それらが、どちらか固定速度でそうする、あ
るいは患者の自発的な努力、又はその両者によって引き
金となる。全てのそのような単純なデバイスは、少なく
とも与えられた呼吸を維持するために補助の範囲を調節
する目標(ii)に合うことができない。それらは、被験者
呼吸の相と密接に調和するという目標(i)に主に合うこ
とができない。時間を定められたデバイスは、被験者の
努力と同期しようとしない。引き金となったデバイス
は、被験者の努力で呼吸のスタート及び終わりで同期し
ようとするが、呼吸の間、被験者の努力に瞬間的な圧力
を調整しようとしない。さらに、引き金となることは、
リークが存在すると失敗する傾向があり、このように目
標(iii)を失敗する。
【０００７】少なくとも20年間知られているサーボ-換
気装置類が、呼吸を測定するとともに、補助の範囲を調
節し、特定のレベルでまたはそれ以上で、呼吸を維持す
る、目標(ii)に合う。しかし、それらは、上記の理由の
ために、被験者の自発的な努力の相と密接に調和する目
標(i)に合うことができない。目標(iii)に合うための試
みはなされていない。
【０００８】均整のとれた補助呼吸(PAV)は、マジー・
ヨウネス博士によって教えられるように(例えば、機械
的換気装置の原理と実践、章15において)、所望の呼吸
を達成するために必要な気道圧を最小にしている間、被
験者の抵抗と弾力のあるワークを部分的にまたは完全に
アンロードするために、一呼吸内に時間と圧力とのプロ
フィールを調整することを目的とする。吸息性の半サイ
クルの間、管理された圧力は、以下の形を取る。 P(t) = P0 + R.fRESP(t) + E.V(t) ここで、Rは気道の抵抗のパーセンテージであり、fRESP
(t)は時間ｔでの瞬間的な呼吸の気流であり、Eは肺と胸
壁とのエラスタンスのパーセンテージであり、V(t)は吸
気のスタートから瞬時的現在までに吹き込まれた体積で
ある。呼息の半サイクルの間、V(t)は、ゼロと見なさ
れ、受動の呼気を生み出す。
【０００９】自発的な呼吸の間の均整のとれた補助呼吸
の利点は、補助の範囲が被験者の即時の必要性とそれら
の呼吸パターンとに適合するように自動的に調節され、
したがって、自発的な呼吸をする被験者において快適で
あるということである。しかしながら、少なくとも2つ
の重要な不利な点がある。第一に、V(t)は、吸気のスタ
ートからの時間について、流れを積分したものとして計
算される。このように、V(t)を計算する不利な点は、リ
ークの存在で、リークによる流れの積分したものがV(t)
の中に含まれ、結果的にV(t)を過大見積りし、また、管
理された圧力において決定的に増加するということであ
る。これは、被験者を苦しませる。第二に、PAVは被験
者の化学受容体反射作用に依存し、動脈の血の構成をモ
ニターし、それによって自発的な努力のレベルをセット
する。PAVデバイスは、この自発的な努力を増大する。
異常な化学受容体反射作用を持った被験者において、自
発的な努力は完全に終わるか、又は、動脈の血の構成に
無関係になり、これらの努力の拡大が不十分な呼吸を生
み出す。睡眠の間、既存のチェーンストークス呼吸をし
ている患者において、PAVはデザインによって被験者の
強くなったり弱くなったりしている呼吸の努力を拡大
し、妨害を過大見積りすることによって実際に物事を悪
くする。このように、PAVは被験者の自発的な呼吸と同
調している補助を与えるという目標(i)に実質的に合う
が、被験者が不十分な化学反射を有するならば、補助の
深さを調節するという目標(ii)に合うことができず、満
足に目標(iii)に合わない。
【００１０】このように、各々の上記の目標に合う既知
のデバイスがあるが、全ての目標に同時に合うデバイス
がない。さらに、上記目標のいずれか一つに関する従来
技術を改良することは、望ましい。
【００１１】したがって、本発明は少なくとも部分的に
以下の少なくとも1つを達成することである。 (i) 呼吸がうまく目標呼吸を越えているとき、補助の相
及び範囲を被験者の自発的な努力と調和すること。 (ii) 完全に被験者の化学反射に依存することなく少な
くとも特定の最低の平均呼吸を維持するために、補助の
範囲を自動的に調節すること、及び、チェーンストーク
ス呼吸のような自発的な換気の努力における不安定性を
抑制すること。 (iii) 突然のリークの効果にいくらかの免除を与えるこ
と。
【００１２】本発明の開示 以下のことにおいて、ファジーメンバーシップ関数は、
ゼロと1との間の値を戻すように取られ、ファジー交差A
AND Bが、AとBの小さいものであり、ファジー結合A OR
Bは、AとBとの大きいものであり、ファジー否定NOT A
が、1−Aである。
【００１３】本発明は、連続の変数として呼吸サイクル
における瞬間的な相の決定方法を開示する。
【００１４】本発明は、以下のことを決めるステップを
少なくとも含む、呼吸サイクルでの瞬間的な相を計算す
る方法をさらに開示する。すなわち、該方法において
は、瞬間的な気流が小さく、早く増加しているならば、
それが吸気のスタートの近くにあり、瞬間的な気流が大
きく安定しているならば、それが中間吸気の近くにあ
り、瞬間的な気流が小さく早く減少しているならば、そ
れが中間呼気に近く、瞬間的な気流がゼロであり安定し
ているならば、それが終端の呼気休止の間にあり、上記
の間での中間の気流条件は、対応した中間の相と関連し
ている。
【００１５】本発明は、0〜1間での繰り返しで連続的に
変化するように、呼吸サイクルでの瞬間的な相を決める
方法をさらに開示する。その方法は、予想された呼吸の
流れ対時間波形に類似したプロトタイプの流れ対時間波
形f(t)の少なくとも2つの同定可能な特徴FNを選ぶステ
ップと、各々の前記特徴に対して、重み付けWNを前記相
に指定して、前記特徴に対する呼吸サイクルにおける相
φNを検査することによって決めるステップと、メンバ
ーシップ関数が呼吸の気流の関数である「大きさ」のフ
ァジー集合MNと、そのメンバーシップ関数が呼吸の気流
の時間微分の関数であり、その相が全ての他の選ばれた
特徴に近いポイントに対する前記特徴FNに近い一般化さ
れたプロトタイプ呼吸の波形の上のポイントに対して、
ファジー交差MN AND CNが、大きいように選ばれた「変
化率」のファジー集合CNを規定するステップと、流れが
MNであり、流れの変化率がCNであるならば、重み付けWN
で相=φNであるように、選ばれた特徴FNにファジー推論
規則RNをセットするステップと、リーク-訂正された呼
吸の気流を測定するステップと、各々の特徴FNに対し
て、ファジー集合MNとCNでのファジーメンバーシップを
計算するステップと、各々の特徴FNに対して、相がφN
であるファジー範囲 YN = MN AND CNを決めるために、
ファジー推論規則RNを適用するステップと、瞬間的な相
φを決めるために相φN及び重み付けWNで、YNを用い
て、デファジー化(defuzzification)手順を適用するス
テップとを備えている。
【００１６】好ましくは、同定可能な特徴は、0交差、
ピーク、プロトタイプ流れ対時間波形の屈曲点、又は高
原部を含む。さらに、前記重み付けは、1であり、ある
いは、特別な特徴の推論の予期された信頼性を反映する
ように選ばれる。
【００１７】本発明は、上述したように、連続の変数と
して呼吸サイクルでの瞬間的な相を計算する方法をさら
に開示する。呼吸の気流を計算するステップは、非呼吸
ノイズを低減するためにローパスフィルターをかけるス
テップを含み、ローパスフィルターの時定数が呼吸サイ
クルの長さの見積りの増大している関数である。
【００１８】本発明は、上述したように、連続の変数と
して呼吸サイクルでの瞬間的な相を測定する方法をさら
に開示する。デファジー化(defuzzification)ステップ
が、呼吸の気流をローパスフィルター処理するステップ
に導入されたあらゆる相遅延を訂正することを含む。
【００１９】本発明は、平均的な呼吸の速度を測定する
ステップを備えている方法をさらに開示し、リーク-訂
正された呼吸の気流を測定するステップと、呼吸の気流
から、0〜1間での繰り返しで連続の変数として呼吸サイ
クルでの瞬間的な相φを計算すること、相の瞬間的な変
化率dφ/dtを計算するステップと、前記瞬間的な相変化
率dφ/dtにローパスフィルターをかけることにより平均
的な呼吸速度を計算するステップとを備えている。
【００２０】好ましくは、瞬間的な相は、上述した方法
によって計算される。
【００２１】本発明は、自発的な呼吸の被験者での換気
の補助を提供する方法をさらに開示し、領域0〜1間での
繰り返し及び範囲0〜1で、所望の波形テンプレート関数
Π(φ)に帰するステップと、0〜1間での繰り返しの連続
の変数として呼吸サイクルでの瞬間的な相φを計算する
ステップと、所望の圧力変調振幅Aを選択するステップ
と、前記計算された相φで波形テンプレート関数Π(φ)
の値で乗じた所望の圧力変調振幅Aを終端呼息の圧力に
加えたとして、所望の瞬間的な送出圧力を計算するステ
ップと、所望の送出圧力を被験者に送出圧力をセットす
るステップとからなる、反復サンプリング間隔で実行さ
れたステップを備える。
【００２２】本発明は、上述したように、所望の圧力変
調振幅を選ぶステップが、固定された振幅である、自発
的な呼吸をする被験者での換気の補助を提供する方法を
さらに開示する。
【００２３】本発明は、上述したように、前記振幅が被
験者の一回換気の体積の見積りで乗じたエラスタンスと
等しい所望の圧力変調振幅を選ぶステップを備える、自
発的な呼吸をする被験者での換気の補助を提供する方法
をさらに開示する。
【００２４】本発明は、上述したように、所望の圧力変
調振幅を選ぶステップが、通常のサイクルタイムを与え
る通常の呼吸の速度を特定するステップと、前記通常の
呼吸の速度で適用するために予め設定された圧力変調振
幅を特定するステップと、観察されたサイクルタイムを
与える観察された呼吸の速度を計算するステップと、前
記特定されたサイクルタイムで除された前記観察された
サイクルタイムで掛けられた前記予め設定された圧力変
調振幅として圧力変調の所望の振幅を計算するステップ
とからなるサブステップを備える、自発的な呼吸をする
被験者での換気の補助を提供する方法をさらに開示す
る。
【００２５】本発明は、呼吸サイクルでの相が被験者の
呼吸の気流から決められるが、被験者の呼吸が不十分で
あるという範囲であって、呼吸サイクルでの相が予め設
定された速度で増加するように、被験者が適切に換気さ
れる範囲を決めるステップと、前記相の関数としてマス
ク圧力をセットするステップとを少なくとも含む、自発
的な呼吸をする被験者における換気の補助を与えるため
の方法をさらに開示する。
【００２６】本発明は、呼吸の気流を測定するステップ
と、気流から決められるが、呼吸サイクルでの相が正確
に決定されることなく、相が予め設定された速度で増加
するように、呼吸サイクルでの瞬間的な相が被験者の呼
吸の気流から決められる範囲を決めるステップと、前記
相の関数として圧力を供給するステップとからなるステ
ップを備える、自発的な呼吸をする被験者における換気
の補助を与えるための方法をさらに開示する。
【００２７】本発明は、被験者の瞬間的な呼吸の体積を
計算するための方法であって、突然にリークを変える条
件下で暴走することなく実質的に使用できる方法をさら
に開示する。すなわち、該方法は、リークのために大略
訂正された呼吸の気流を決めるステップと、前記訂正さ
れた呼吸の気流が、予想より大きく正であり、予想より
大きく負であるファジー範囲に等しい、0〜1に変化する
指数Jを計算するステップと、吸気のスタートを同定す
るステップと、吸気のスタートから、時間に対して前記
指数Jのファジー否定で乗じた前記訂正された呼吸の気
流の積分したものとして瞬間的な呼吸の体積を計算する
ステップとからなるステップを備えている。
【００２８】本発明は、自発的な呼吸をする被験者での
換気の補助を提供する方法「A」をさらに開示する。そ
の方法は、リークのために大略訂正された呼吸の気流を
決めるステップと、前記呼吸の気流が予想より大きく正
であるか又は予想より大きく負であるファジー範囲に等
しい0〜1で変化する指数Jを計算するステップと、前記
指数Jのファジー否定で乗じられた前記呼吸の気流に等
しい修正された気流を計算するステップと、呼吸サイク
ルでの相を同定するステップと、呼吸サイクルの呼息の
部分間でゼロに保たれた積分して、時間に対して前記修
正された気流の積分したものとして瞬間的な呼吸の体積
を計算するステップと、少なくとも前記瞬間的な呼吸の
体積の関数として所望の瞬間的な送出圧力を計算するス
テップと、被験者に所望の送出圧力で圧力をセットする
ステップとからなり、反復サンプリング間隔で実行され
る、ステップを備えている。
【００２９】本発明は、自発的な呼吸をする被験者での
換気の補助を提供するための方法「B」をさらに開示
し、リークのために大略訂正された呼吸の気流を決める
ステップと、前記呼吸の気流が予想より大きく正である
か又は予想より大きく負であるファジー範囲に等しい0
〜1で変化する指数Jを計算するステップと、呼吸サイク
ルでの相を同定するステップと、前記指数Jのファジー
否定で乗じた呼吸の気流に等しい修正された呼吸の気流
を計算するステップと、呼吸サイクルの呼息の部分間で
ゼロに保たれた積分して、時間に対して前記修正された
気流の積分したものとして瞬間的な呼吸の体積を計算す
るステップと、前記調節された瞬間的な呼吸の体積で乗
じたエラスタンスをプラスした呼吸の気流の絶対値で乗
じた呼吸の気流で乗じた非線形抵抗をプラスした瞬間的
な呼吸の気流で乗じた抵抗を加えた呼息の圧力として所
望の瞬間的な送出圧力を計算するステップと、被験者に
所望の送出圧力で圧力をセットするステップとからなる
ステップを備えている。
【００３０】本発明は、被験者の必要性と調和するため
に補助した呼吸を提供する方法「C」をさらに開示し、
領域0〜1間での繰り返し及び範囲0〜1で所望の波形テン
プレート関数Π(φ)を示すステップと、リークに対して
大略訂正された呼吸の気流を決めるステップと、呼吸の
気流が予想より大きく正であるか、又は予想より大きく
負であるファジー範囲に等しい0〜1に変化する指数Jを
計算するステップと、指数Jの最近のピークに等しいJ
PEAKを計算するステップと、呼吸サイクルでの瞬間的な
相を計算するステップと、特定の呼吸を少なくとも越え
る呼吸の範囲をサーボコントロールするために選ばれ
た、圧力変調の所望の振幅を計算するステップと、前記
計算された相φで、波形テンプレート関数Π(φ)の値で
乗じた計算された圧力変調振幅Aを加えた終端呼息の圧
力として所望の送出圧力を計算するステップと、被験者
に前記所望の瞬間的な供給された圧力をセットするステ
ップとからなるステップを備えている。
【００３１】本発明は、上述したように、被験者の必要
性と調和するアシストされた呼吸を提供する方法をさら
に開示する。すなわち、圧力変調の所望の振幅を計算す
るステップが特定の呼吸を少なくとも越える呼吸の範囲
をサーボコントロールするために選ばれ、目標呼吸速度
で除された呼吸の速度の二倍に等しい目標気流を計算す
るステップと、目標気流を差し引いたローパスフィルタ
ーをかけた瞬間的な呼吸の気流の絶対値に等しいエラー
項を導くステップと、ゼロと最大値との間を積分して、
利得で乗じたエラー項の積分したものとして、圧力変調
の振幅を計算するステップとからなるステップを備え
る。
【００３２】本発明は、上述したように、被験者の必要
性と調和するためにアシストされた呼吸を提供する方法
をさらに開示する。特定された呼吸を少なくとも越える
呼吸の範囲をサーボコントロールするために選ばれた、
圧力変調の所望の振幅を計算するステップは、目標呼吸
の速度で除された目標呼吸の2倍に等しい目標気流を計
算するステップと、目標気流を差し引いたローパスフィ
ルターを乗じた瞬間的な呼吸の気流の絶対値と等しいエ
ラー項を導くステップと、ゼロと最大値との間で積分し
て、利得で乗じたエラー項の積分として、圧力変調の訂
正されてない振幅を計算するステップと、呼吸サイクル
の長さの数倍の時定数で、ローパスフィルターされた振
幅として前記振幅の最近の平均を計算するステップと、
JPEAKのファジー否定で乗じた前記訂正されてない振幅
を加えた最近のピークの妨害指数JPEAKで乗じたローパ
スフィルターをかけた振幅に等しい圧力変調の実際の振
幅をセットするステップとからなるステップを備える。
【００３３】本発明は、被験者の必要性と調和するため
にアシストされた呼吸を提供し、呼吸の仕組み、不充分
な呼吸の駆動、異常な化学受容体反射作用、低換気症候
群、又はチェーンストークス呼吸を患う被験者に特別に
適用され、リークの突然の変化に調節された均整のとれ
た補助呼吸の利点と結合された方法をさらに開示する。
そして、上記の「A」または「B」の方法に対して記載し
たように、瞬間的なマスク圧力計算するステップと、上
記の「C」の方法に対して記載したように、瞬間的なマ
スク圧力を計算するステップと、上記の2つの圧力の加
重平均を計算するステップと、マスク圧力を前記加重平
均にセットするステップとからなる、反復サンプリング
間隔で実行されたステップを備える。
【００３４】本発明は、規定された方法のそれぞれに効
果をもたらし、流れおよび／あるいは圧力を測定するた
めの一つ以上の変換器と、計算と手順とを実行するため
のプロセッサ手段と、大気圧より上の圧力で呼吸可能な
ガスを供給するための流れジェネレーターと、被験者の
気道に呼吸可能なガスにガスを供給するガス送出手段と
を含む装置をさらに開示する。
【００３５】本装置は、人工呼吸器、換気の補助デバイ
スと、一定したレベル、2つのレベル、又は自動セット
レベルデバイスを含んでいるCPAPデバイスとを含むこと
ができる。
【００３６】本発明を具体化しているアルゴリズムがフ
ァジー論理に関して説明されるが、これらのアルゴリズ
ムの概算がファジー論理形式を使用することなくつくら
れることは、理解されるであろう。
【００３７】好ましい実施形態の説明 記載した2つの実施形態は、上述の3つの目標を同時に達
成しようとする方法で動作する人工呼吸器である。
【００３８】第1の実施形態 装置の第一実施形態を与える装置を図１（a）に示す。
ブロワー10が、送出チューブ12を経た被験者の気道とコ
ミュニケーションしたマスク11に呼吸可能なガスを供給
し、排出拡散器13を通して排出された。マスク11への気
流は、呼吸気流計14と差圧圧力変換器15を用いて測定さ
れる。変換器15からのマスク流れ信号は、マイクロプロ
セッサー16によってサンプリングされる。マスク圧力
は、圧力変換器18を用いているポート17で測定される。
変換器18からの圧力信号は、マイクロプロセッサー16に
よってサンプリングされる。マイクロプロセッサー16
が、瞬間的なマスク圧力要求信号をサーボ19に送る。変
換器18から制御ファンモータ20までの実際の圧力信号と
前記圧力要求信号とを比較する。マイクロプロセッサー
の取り付けは、シリアルポート21を通して調節される。
【００３９】マスクが、気管切開チューブ、気管内チュ
ーブ、鼻のピロー、又は、空気の送出手段と被験者の気
道との気密接続を作る他の手段で、等しく置換されるこ
とができることは、理解されるであろう。
【００４０】マイクロプロセッサー16は、以下のステッ
プを実行するためにプログラムされており、表1及び2に
関連して考慮されている。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】l. 吸気の期間に対する所望の目標値T
ITGT、呼気の期間TETGTと、瞬間呼吸VTGTをセットする
こと。POが所望の終端呼息の圧力である、適切な定数PO
とASTDとを選択すること。ASTDは、呼吸継続時間TTTGT=
TITGT＋TETGTに対する終端吸気での上記圧力POでの所
望の増加である。 2. 図2に示されたように、相Φでの所望の送出圧力が以
下の式によって与えられるように、適切な圧力波形関数
Π(Φ)を選択すること。 P= P0＋AΠ(Φ) ここで、振幅Aは、終端吸気圧と終端呼息の圧力差に等
しい。しかしながら、他の波形は、特別な必要性で被験
者に適切である。 3. 呼吸サイクルでの相Φをゼロに初期化すること、及
び、実際の吸息と呼息との現在の見積りTIとTEとを、そ
れぞれ、TITGTとTETGTとに初期化すること。 4. 長さTのサンプリング間隔での吸気するときの相の変
化率ΔΦIを初期化すること ΔΦI＝0.5T/TITGT 5. 呼気するときの相の変化率ΔΦEを初期化すること。 ΔΦE=0.5T/TETGT 6. 瞬間的な呼吸気流fRESPを測定すること 7. 平均的な全呼吸継続時間 TT = TI＋TEを計算するこ
と。 8. τfがTTの固定された小分数である調節できる時定数
τfをもつ呼吸の気流にローパスフィルターをかけるこ
と。 9. 呼吸の気流の絶対値の半分として瞬間的な呼吸Vを計
算する： V =0.5 |fRESP| 10. 目標呼吸VTGTと測定された瞬間呼吸Vとから、VERR
の大きい値は不十分な呼吸を示すように、エラー項VERR
を導くこと。 VERR = (VTGT - V)dt 11. TTと長く比較される時定数τVBARを持ったローパス
フィルターの結果VとしてVBARをみなすこと。 12. 正規化された気流fNORMを計算すること。 fNORM = fRESP/VBAR 13. fNORMから、メンバーシップ関数が図3に示されるフ
ァジー集合の各々のメンバーシップの範囲を計算するこ
と。 14. 平均的な呼吸サイクルタイムTTの現在の見積りで除
されたdfNORM/dtに等しい、正規化された変化率dfNORM/
dΦを計算すること。 15. 正規化された変化率から、図4に示したファジー集
合の各々でのメンバーシップの範囲を計算すること。 16. 表lにおける各々の列Nに対して、ファジー推論規則
を適用することによって、コラム分類したファジー相に
示したファジー集合でのメンバーシップの範囲gNを計算
すること。 17. 表2に示すようにNの各々が相ΦNを規定する結果と
結合すること(Φ10が現在の相Φであることに注意する
こと)。 18. 前出のローパスフィルターステップを補償するため
に、Φ10を0.89τ/TTで除外するΦNの各々を増大させる
こと。 19. 半径gNと角度ΦN 回転の極座標でNユニット質量の
重力中心までの角度として、新しい瞬間的な相ΦINSTを
計算すること。 20. 前のステップで見積られた相と現在の相との間での
最小のサインされた差ΔΦINSTを計算すること。 ΔФINST = １-(ΔФINST -Ф) (ФINST-Ф＞0.5) ΔФINST = ФINST -Ф+１ (ФINST-Ф＜-0.5) ΔФINST = ФINST -Ф (上記以外) 21. 前のステップで計算された値と平均的な値(ΔΦIま
たはΔΦE)との加重平均に等しい修正された見積りΔΦ
REVを導入すること。 ΔФ = (１-W)ΔФI + WΔФINST (0＜Ф＜0.5) ΔФ = (１-W)ΔФI + WΔФINST (上記以外) 被験者が規則正しく呼吸しているならば、Wのより小さ
い値は、相のよりよい追跡を引き起こす。被験者が不規
則に呼吸しているならば、より大きい値が相のよりよい
追跡を引き起こす。22. 混合割合〔比〕が、被験者の呼
吸がVTGTより上であるならば1であり、被験者がVTGTの
近くまたは下であるならばゼロである、被験者の呼吸が
中間の範囲を通して増大するとき、ゼロから1まで比例
して増加するように混合割合Bを導くこと。 23. 被験者の呼吸がVTGTより上にあるならば、被験者の
呼吸のアクティビティーからステップ21で計算したΔΦ
によって主に影響されたΔΦBLENDを計算すること。被
験者がVTGTの近くまたはその下で呼吸しているならば、
目標呼吸の継続時間によって主に影響された。呼吸が中
間の範囲にあるならば、これら2つの量の間で比例す
る。 ΔФBREND = BΔФ + 0.5(１-B)T／TITGT (0＜Ф＜0.5) ΔФBREND = BΔФ + 0.5(１-B)T／TITGT (上記以外) 24. ΦBLENDによるΦを増加させること。 25. 相の平均的な変化率(ΔΦIまたはΔΦE)をアップデ
ートすること。 ΔФI = T／τVBAR(ΔФBREND−ΔФI) (0＜Ф＜0.5) ΔФE = T／τVBAR(ΔФBREND−ΔФE) (上記以外) 26.吸気TI及び呼気TEの概略の継続時間を再計算するこ
と。 TI＝0.5T／ΔФI TE＝0.5T／ΔФE 27. 所望のマスク圧力変調振幅ADを計算すること。 AD＝ASTD／２ (TT＜TTSTD／２) AD＝２・ASTD (TT＞２・TTSTD) AD＝ASTD・TT／TTSTD (上記以外) 28. エラー項VERRから、追加のマスク圧力変調振幅AEを
計算すること。 AE＝K・VERR (VERR＞０のとき) AE＝０ (上記以外) ここで、Kのより大きい値が、補助の範囲の早いが安定
性の少ない制御を生み出すが、Kのより小さい値が、補
助の範囲の遅いが安定性の大きい制御を生み出す。 29. マスク圧力PMASKをPMASK = PO＋(AD＋AE)Π(Φ)に
セットすること。 30. 呼吸サイクルの継続時間と比較すると短いサンプリ
ング間隔Tを待つこと。そして、呼吸の気流を測定する
ステップで続くこと。
【００４４】呼吸の気流の測定値 上記のことから次のように、それは当業者には標準の手
順である呼吸の気流に必要である。リークがない場合、
呼吸の気流は、マスクと排出との間で配置された呼吸気
流計で直接測定される。可能なリークの存在で、クロス
レフェレンスによって本明細書に組み込まれたヨーロッ
パ出願番号 0 651 971（すなわち米国特許番号5,704,34
5）で開示された1つの方法は、リークを通して平均的な
流れを計算することである。そこから、マスク圧力を変
化させることによって誘発されたリークを通して流れの
変調により、呼吸気流計流れ信号の変調の量を計算す
る。すなわち、以下のステップを用いる。 l. 呼吸気流計を用いて、マスクでの気流fMASKを測定す
るステップと、 2. マスクでの圧力PMASKを測定するステップと、 3. ローパスフィルターをかけた気流として、呼吸と比
較すると長い時定数を持った平均的なリークを計算する
ステップと、 4. ローパスフィルターをかけたマスク圧力として、呼
吸と比較すると長い時定数を持った平均的なマスク圧力
を計算するステップと、 5. リークを通した流れの変調を計算するステップと、 δ(leak) = 0.5×平均的なリーク×誘発圧力 ここで、誘発圧力は、PMASK-平均マスク圧力である。そ
こから、瞬間的な呼吸の気流は、次のように計算され
る。 fRESP = fMASK −平均的なリーク−δ(leak) クロスレフェレンスによって本明細書に組み込まれたヨ
ーロッパ出願番号 0 651971（すなわち米国特許番号5,7
04,345）で開示されるような便利な拡大は、気流f
TURBINEと圧力PTURBINEをタービンの出口で測定するこ
とである。そこからPM ASKとfMASKとを圧力が空気の送出
ホース下降させること、及び排出を通して気流を失なわ
せるによって計算すること。 1. ΔPHOSE = K1(FTURBINE) - K2(FTURBINE)2 2. PMASK = PTURBINE - ΔPHOSE 3. FEXHAUST = K3(PMASK)0.5 4. FMASK = FTURBINE - FEXHAUST
【００４５】変形例 以下の実施形態は、変化する呼吸の仕組み、不充分な呼
吸の駆動、異常な化学受容体反射作用、低換気症候群、
又はチェーンストークス呼吸を持った被験者に特に適用
でき、又は上気道又は下気道、肺、胸壁、又は神経筋の
システムの異常を持った被験者に適用できる。
【００４６】ひどい肺病気にかかった多くの患者は、必
要なピーク圧力が受け入れがたいほど高いか、又は例え
ばノーズマスクで達成できないので、スムーズな生理的
な圧力波形を用いて、簡単に扱うことができない。その
ような患者は、吸息性の努力の開始の瞬間、圧力が爆発
的に早く上がる正方形の圧力波形を好むことができる。
これは、高い内因性のPEEPを持った患者において特に重
要である。超インフレの危険によって外因性のPEEP又は
CPAPの高いレベルの使用によって内因性のPEEPに打ち勝
つことは実行可能でない。そのような被験者において、
予想され観察されたサポートの間の桁外れのミスマッチ
のために、引き金となることのあらゆる遅延が非常に苦
悩を与えるものとして知覚される。スムーズな波形は、
内因性のPEEPを越えるために管理された圧力のために取
られた時間のために、知覚された遅延を誇張する。この
実施形態が、正方形(例えばひどい肺、胸壁の病気又は
内因性のPEEPをもつ患者に適している)から非常に平坦
(普通の肺と胸壁を持っているが、異常な呼吸の制御、
又は神経筋の異常を持った患者に適している)に連続的
に変化している波形の使用を許す。この波形は、目標呼
吸に等しい、又は越える瞬間呼吸のサーボコントロール
で、均整のとれた補助呼吸(リークで突然の変化のため
に訂正された)のエレメントの有無にかかわらず、結合
されている。後者のサーボコントロールが調節できる利
得を有する。その結果、例えばチェーンストークス呼吸
を持った被験者が、彼ら自身の強くなったり弱くなった
りしているパターンを優先するために、非常に高いサー
ボ利得を用いて処置される。様々な中枢神経系の低換気
症候群を持った被験者は、低いサーボ利得で処置され
る、その結果、短い中枢神経系の無呼吸は、例えば咳を
すること、咳払いをするか、話すか、寝て転がることを
許すが、それらが、高い呼吸の前の繰り返しに続くだけ
であるならば、普通の被験者は、中間の利得で処置され
る。
【００４７】上記のことを別の言葉で再び述べる。補助
の範囲のサーボコントロールの積分された利得が、非常
に早く(0.3 cmH2O/L/秒/秒)から非常にゆっくりまで調
節できる。チェーンストークス呼吸をもつ患者が、非常
に高い換気の制御ループ利得を有するが、長い制御ルー
プ遅延を有し、ハンチングになる。ループ利得を均一で
高くセットすることによって、患者のコントローラー
は、安定する。これによって、チェーンストークス呼吸
の各々のサイクルの間に通常起る極端な息切れが妨げら
れる。これがあると患者を非常に安心させる。彼らが中
枢神経系の無呼吸を持つことは、不可能である。逆に、
肥満の低換気症候群にかかった被験者は、低いまたはゼ
ロループ利得を持つ。彼らは、中枢神経系の無呼吸の
間、息を切らしたと感じない。しかしながら、彼らが多
くの粘液を持ち、咳をする必要があり、非常にそわそわ
し、ベッドの回りで転がる必要がある。このことは、彼
らが機械が処置しない中枢神経系の無呼吸を持つことを
要求する。ループ利得を非常に低くセットすることによ
って、患者は、一組の深呼吸をすることができ、咳をし
たり、転がったりしている間、適度な長さ中枢神経系の
無呼吸を持つことができるが、考慮に入れるとそれから
ために許される、しかし、長時間、維持された無呼吸又
は呼吸低下は妨げられる。
【００４８】リーク流れの突然の変化は、感知され、フ
ァジー論理アルゴリズムを用いて処理された。アルゴリ
ズムの原理は、リークフィルタ時定数が明白な呼吸の気
流が、患者の予想された呼吸サイクルと比較して長時間
ゼロから長い方法であるというファジー範囲まで、動的
に低減しているということである。
【００４９】2つの状態(IPAP，EPAP)間で単に引き金と
なっているよりはむしろ、デバイスは、連続の変数とし
て呼吸サイクルでの位置を見積るためにファジー論理ア
ルゴリズムを用いる。アルゴリズムは、患者の瞬間的な
呼吸のパターンに自動的にその上昇時間を調節するため
に、スムーズな圧力波形を許す。
【００５０】普通の条件下のファジー相検出アルゴリズ
ムは、患者の呼吸をしっかりと追跡する。高いか突然に
変化しているリークがあるか又は患者の呼吸が低い範囲
まで、相の変化率(呼吸の速度)は、特定の目標呼吸の速
度になめらかに戻る。長いか深い呼吸低下は、呼吸が平
均して十分であるという範囲まで許される。サーボ利得
がチェーンストークス呼吸を妨げるために高くセットさ
れる範囲まで、短く且つ浅い休止は、許される。
【００５１】気流フィルタリングが、適したローパスフ
ィルターを用いる。非常に速い応答時間を与えるため
に、被験者が早く呼吸するならば、時定数を短くする。
被験者がゆっくり呼吸しているならば、心臓の人工物を
除去するのを助けるために長くする。
【００５２】ファジー変化リーク検出アルゴリズム、短
い呼息の休止のその微分取り扱いとスムーズな波形を一
緒に持った変化しているリークを取り扱いとをもつファ
ジー相検出アルゴリズムは、別々に及び協力して突然の
リークの効果に比較的免疫性のシステムを作る。
【００５３】様々なパラメータを適切にセットすること
によって、システムは、CPAPと、二つのレベルの自発的
な、二つのレベルの時間を定められた、均整のとれた補
助呼吸と、体積循環された呼吸と、体積循環されたサー
ボ呼吸との中で動作することができ、したがって、全て
のこれらのモードは本実施形態のサブセットである。し
かしながら、本実施形態が、あらゆる上記の状態によっ
て達成されることができない操作の状態を許し、したが
って、それらとは区別される。
【００５４】注 注1：この第2の実施形態において、様々な量のために用
いた名前及び記号は、第1の実施形態の中で用いられた
それらと異なっている。 注2：「スイング」という用語が、終端吸気での所望の
瞬間的な圧力と終端呼気での所望の瞬間的な圧力との間
での差異を示すために用いられる。 注3：ファジーメンバーシップ関数は、完全な非メンバ
ーシップに対するゼロと、完全なメンバーシップに対す
る1との間で値を戻すものと取られる。ファジー交差 A
AND Bは、AとBより小さく、ファジー結合 A OR Bは、A
とBより大きく、ファジー否定 NOT Aは、1−Aである。 注4：root(x)は、xの平方根であり、abs(x)は、xの絶対
値であり、sign(x)は、xが負であるならば-1であり、そ
れ以外の場合+1である。星印(*)は、これが前後関係か
ら明らかではならない乗算を示すために明示的に用いら
れる。
【００５５】装置 第2の実施形態の装置を図１（b）に示す。ブロワー110
は、マスク111まで空気送出ホース112を通して、圧力の
かかった空気を供給する。吐出された空気は、マスク11
1にある排出口113を通して排出される。呼吸気流計114
及び差圧圧力変換器115は、先端112での気流を測定す
る。流れ信号は、マイクロプロセッサー116に供給す
る。先端112に沿ったあらゆる都合のよいポイント117で
の圧力は、圧力変換器118を用いて測定される。圧力変
換器118からの出力は、マイクロコントローラ116に供給
され、さらにモータサーボ119に供給される。マイクロ
プロセッサー116が、圧力要求信号でモータサーボ119を
供給し、その信号は、ブロワーモータ120を制御するた
めに圧力変換器l18からの信号と比較される。ユーザが
可変できるパラメータが、通信ポート121を経由してマ
イクロプロセッサー116に装填される。計算されたマス
ク圧力と流れとが、希望するならば、通信ポート121を
経由して出力される。
【００５６】初期化 ユーザが調節可能な以下のパラメータは、特定されて記
憶される。
【００５７】
【表３】
【００５８】初期化において、以下のことが上記のユー
ザーが特定したセッティングから計算される。
【００５９】呼吸サイクルの、吸気の、及び呼気の予想
された継続時間が、それぞれセットされる。 STD TTOT = 60/目標呼吸の速度 STD TI = STD TTOT *目標デューティサイクル STD TE = STD TTOT - STD TI
【００６０】吸気と呼気との間の相(繰り返し/秒)の標
準変化率が、それぞれセットされる。 STD dφI = 0.5/STD TI STD dφE = 0.5/STD TE
【００６１】呼吸サイクルでのあらゆる相φでの瞬間的
な弾性サポートは、以下のように与えられる。 PEL(φ)=スイング*Π(φ) ここで、スイングは終端呼気での圧力を差し引いた終端
吸気での圧力である。 Π(φ)= e-2τφ 吸気の間 Π(φ)= e-4t(φ-0.5) 呼気の間 τはユーザーが選択可能な波形の時定数である。τ= 0
ならば、Π(φ)は、正方形の波である。図5に大略示し
たように、τ= 0.3に対する最大実行値は、波形を生み
出す。
【００６２】Π(φ)の平均値は、次のように計算され
る。
【数１】
【００６３】すべて20ミリ秒で実行された操作 以下のことは、50 Hzでされたルーチン処理の概要であ
る。流れセンサで流れを測定し、圧力感知ポートで圧力
を測定すること。センサ圧力と流れとからマスク圧力と
流れとを計算すること。マスクリークのコンダクタンス
を計算すること。リークによって瞬間的な気流を計算す
ること。呼吸の気流と、ローパスフィルターをかけた呼
吸の気流とを計算すること。マスクオン／オフ状態と導
入を計算すること。瞬間的で最近のピークの妨害を計算
すること。リークコンダクタンス計算に対する時定数を
計算すること。呼吸サイクルでの相を計算すること。吸
気と呼気とに対する相の平均変化率と、吸息時間と呼息
時間の長さと、呼吸の速度とをアップデートすること。
ホース圧力損失をEPAP圧力に加えること。抵抗のアンロ
ードを加えること。サーボコントロール呼吸に必要な瞬
間的な弾力の補助を計算すること。様々な仮定を用いて
瞬間的な弾力の反動圧力を見積ること。重み付けするこ
と及び見積りを結合すること。所望のセンサ圧力を発生
させるためにサーボ圧力を加えること。所望のセンサ圧
力を達成するためのモータ速度をサーボコントロールす
ること。各々のステップの詳細を次に説明する。
【００６４】流れ及び圧力の測定 流れは、呼吸気流計と差圧圧力変換器とを用いて、ブロ
ワーの出口で測定される。圧力は、ブロワー出口とマス
クとの間のあらゆる都合のよいポイントで測定される。
給湿器および／あるいは抗菌性のフィルタは、圧力検知
ポートとブロワーとの間に挿入することができる。流れ
及び圧力は、Ａ／Ｄコンバーターを用いて、50 Hzでデ
ジタル化される。
【００６５】マスク流れ及び圧力の計算 圧力測定ポイントからマスクまでの圧力損失は、ブロワ
ーでの流れから計算され、測定ポイントからマスクまで
の(２次の)抵抗から計算される。 ホースの圧力損失 = sign(flow)*ホース抵抗*流れ2 ここで、sign(x)= -1 (x<0のとき)であり、+1 (xがそ
れ以外のとき)である。マスク圧力は、測定したセンサ
圧力からホース圧力損失を差し引くことによって計算さ
れる。 マスク圧力 = センサ圧力 - ホース圧力損失
【００６６】マスク排出拡散器を通った流れは、拡散器
穴の既知の放物線状の抵抗及びマスク圧力の平方根から
計算される。 拡散器の流れ = 排出抵抗*sign(マスク圧力)* ルート(a
bs(マスク圧力))
【００６７】最後に、マスク流れは、以下のように計算
される。 マスク流れ = センサ流れ - 拡散器流れ
【００６８】様々な処理モードにおけるマスク圧力及び
流れの計算を記載している。診断されたモードにおい
て、患者は鼻の套管(マスクではない)だけを着けてい
る。套管は、圧力検知ポートに栓をされる。鼻の気流
は、線形化ステップ後に圧力から計算され、マスク圧力
が規定によってゼロにセットされる。
【００６９】リークのコンダクタンス リークのコンダクタンスは、次のように計算される。 ルートマスク圧力 = sign(PMASK)(abs(PMASK))0.5 LPマスク気流 = ローパスフィルターをかけたマスク気
流 LPルートマスク圧力 = ローパスフィルターをかけたル
ートマスク圧力 リークのコンダクタンス = LPマスク気流 / LPルートマ
スク圧力 二つのローパスフィルターをかけたステップに対する時
定数は、10秒に初期化され、それ以来動的に調整される
(下記参照)。
【００７０】リークによる瞬間的な流れ リークによる瞬間的な流れは、瞬間的なマスク圧力とリ
ークのコンダクタンスとから計算される。瞬間的なリー
ク = リークのコンダクタンス*ルートマスク圧力
【００７１】呼吸の気流 呼吸の気流は、マスクでの流れと瞬間的なリークとの差
である。 呼吸の気流 = マスク流れ - 瞬間的なリーク
【００７２】ローパスフィルターをかけた呼吸の気流 心臓の気流と他のノイズとを除去するために呼吸の気流
にローパスフィルターをかけること。時定数は、呼吸サ
イクルTTOT(STD_TTOTに初期化され、下のようにアップ
デートされる)の現在の見積られた長さの1/4Oであるよ
うに動的に調節される。このことは、高い呼吸の速度
で、フィルタによって導入された短い相遅延だけがあ
り、低い呼吸の速度で、心臓の気流のよい拒絶があるこ
とを意味する。
【００７３】マスクのオン／オフ状態 マスクは、初めに外れていると仮定される。オン／オフ
の移行は、呼吸の気流が最初に0.2L/秒より上に行くと
き起るように見なされ、オン-オフの移行は、l.5秒以上
の間マスク圧力が2cmH20未満であるとき起るように見な
される。
【００７４】引込 引込は、マスクがオフであるか、又はちょうど着られて
いるならばゼロから1.0までの値をとり、20秒以上の間
マスクがオンであるならば、図6に示すような値をと
る。
【００７５】瞬間的な妨害指数Jの計算 Jは、リークのインピーダンスが突然に変化したファジ
ー範囲である。それは、予想されるより長い間、呼吸の
気流の絶対的な大きさが大きいファジー範囲として計算
される。
【００７６】予想より長い間、気流が正であるファジー
範囲 ＡIは、計算された呼吸の気流信号が正から0を横
切る時間 tZIから計算され、図7に示すファジーメンバ
ーシップ関数を用いて、特別な被験者に対する普通の吸
気の予想された継続時間STD TIから計算される。
【００７７】気流が大きく且つ正であるというファジー
範囲BIは、図8に示したファジーメンバーシップ関数を
用いて、瞬間的な呼吸の気流から計算される。
【００７８】リークが突然に増加しているファジー範囲
IIは、AIとBIとのファジー交差(より小さい)を計算する
ことによって計算される。
【００７９】正確に対称な計算は、リークが突然に減少
するファジー範囲としてIEを導入して、呼気に対して実
行される。AEはTZEとTEから計算され、BEはfRESPを差し
引くことから計算され、IEはAEとBEのファジー交差であ
る。瞬間的な妨害指数Jは、指数IIとIEとのファジー結
合(より大きい)として計算される。
【００８０】最近のピークの妨害 瞬間的な妨害指数が最近のピークの妨害指数の最近の値
より大きいならば、最近のピークの妨害指数は、瞬間的
な妨害指数に等しいようにセットされる。一方、最近の
ピークの妨害指数は、10秒の時定数でローパスフィルタ
ーをかけた瞬間的な妨害指数に等しいようにセットされ
る。計算の電気的な類推したものを図9に示す。
【００８１】リークコンダクタンス計算に対する時定数 リークのコンダクタンスが突然に変化するならば、計算
されたコンダクタンスは、初めのうちは不正確であり、
ローパスフィルターの時定数が長いならば遅い速度で、
時定数が短いならば、早い速度で、正しい値に徐々に近
づく。逆に、リークのインピーダンスが安定しているな
らば、時定数が長ければ長いほど、瞬間的なリークの計
算はより正確になる。したがって、リークが安定してい
る範囲まで時定数を長くすることと、リークが突然に変
化した範囲まで時定数を低減することと、それがリーク
が安定しているという中間的な場合であるならば、中間
的に長いまたは短い時定数を用いることは望ましい。
【００８２】リークのコンダクタンスにおいて大きく且
つ突然に増加するならば、計算された呼吸の気流は不正
確である。特に、明白な吸気の間、計算された呼吸の気
流は、普通の吸気の予想された継続時間と比較して大き
い時間に対して大きく正である。逆に、リークのコンダ
クタンスにおいて突然に減少するならば、明白な呼気の
間、計算された呼吸の気流は、普通の呼気の継続時間と
比較して大きい時間に対して大きく負である。
【００８３】したがって、リークのコンダクタンスの計
算に対する時定数が、JPEAKにしたがって調節される、J
PEAKは、図1Oに示すように、リークが最近突然に変化す
るというファジー範囲の測定である。
【００８４】操作において、大きなリークが突然に起っ
た範囲まで、JPEAKは大きく、変化するリークコンダク
タンスの計算に対する新しい時定数は、小さく、リーク
のコンダクタンスの新しい値に基づいて急速な収束を許
す。逆に、リークが長い間安定しているならば、JPEAK
は小さく、リークコンダクタンスの計算に対する時定数
が大きく、瞬間的な呼吸の気流の正確な計算を可能にす
る。計算された瞬間的な呼吸の気流が大きく且つ長い期
間である中間の状況のスペクトルにおいて、JP EAKは次
第により大きくなり、リークの計算に対する時定数が次
第に低減する。例えば、リークが、実際に一定であり、
被験者が、単に大きいため息を始めるだけである、ある
いは、実際、リークが突然に増加しているかどうかが不
確実である瞬間で、指数は中間の値であり、リークのイ
ンピーダンスの計算に対する時定数は中間値である。利
点は、リークのインピーダンスについての知識の瞬間的
な全損なしで、いくらかの矯正的な作用が非常に早く生
じることである。
【００８５】呼吸サイクルにおける瞬間的な相 現在の相φが、吸気のスタートに対して0から、呼気の
スタートに対して0.5まで、終端呼気=次の吸気のスター
トに対する1.0まで、変化する。9つの別々の特徴(ピー
ク、0交差、高原状態、及びいくらかの中間ポイント)
は、図11に示すように波形に基づいて同定される。
【００８６】正規化された呼吸の気流の計算 フィルターをかけた呼吸の気流は、ユーザの特定した目
標呼吸に関して次のように正規化される。 標準の気流 = 目標呼吸/7.5 L/分 f' = フィルターをかけた呼吸の気流/標準の気流
【００８７】次に、ファジー集合大きく負、ゼロ、小さ
く負、及び大きく正のファジー集合におけるファジーメ
ンバーシップは、瞬間的な気流を記載しており、図12に
示されたメンバーシップ関数を用いて計算される。例え
ば、正規化された気流が0.25であるならば、気流が範囲
0.0まで大きく負であり、範囲0.0まで小さく負であり、
範囲0.5までゼロであり、範囲0.5まで小さく正であり、
範囲0.00まで大きく正である。
【００８８】気流の正規化された変化率の計算 フィルターをかけた呼吸の気流の変化率は、計算され、
次のように、15 呼吸/分での7.5 L/分の目標呼吸に正規
化される。 標準のdf/dt = 標準の気流*目標周波数/15 d(フィルターをかけた気流)/dtを計算すること 8/50秒の時定数でローパスフィルターをかけること 標準のdf/dtで除することによって正規化すること
【００８９】下降している、安定している、上昇してい
るファジー集合において、正規化されたdf/dtのメンバ
ーシップを見積る。そのメンバーシップ関数を図13に示
す。
【００９０】呼吸、正規化された呼吸、及び呼吸低下の
計算 呼吸 = abs(呼吸の気流) STD TTOTの時定数でローパスフィルターをかける 正規化された呼吸 = 呼吸 / 標準の気流
【００９１】呼吸低下は、正規化された呼吸がゼロであ
るファジー範囲である。呼吸低下に対するメンバーシッ
プ関数を図14に示す。
【００９２】最近の呼吸、正規化された最近の呼吸、及
び過呼吸の計算 最近の呼吸が、ローパスフィルターをかけたabs(呼吸の
気流)であるが、調節できる時定数でフィルターをかけ
られ、図15に示すように、サーボ利得(ユーザによって
特定される)から計算される。例えば、サーボ利得が0.3
という最大値にセットされるならば、時定数がゼロであ
り、最近の呼吸が瞬間的なabs(呼吸の気流)に等しい。
逆に、サーボ利得がゼロであるならば、時定数はSTD T
TOTの2倍であり、通常の呼吸の予想された長さである。 目標の絶対の気流 = 2*目標呼吸 正規化された最近の呼吸 = 最近の呼吸 / 目標の絶対の
気流
【００９３】過呼吸は、最近の呼吸が大きいファジー範
囲である。過呼吸に対するメンバーシップ関数を図16に
示す。
【００９４】大きいリーク 大きいリークがあるファジー範囲は、図17に示したメン
バーシップ関数から計算される。
【００９５】ファジー「誘因」に関係したさらなるファ
ジー集合 スイッチ負及びスイッチ正のファジー集合のメンバーシ
ップは、図18に示したメンバーシップ関数を用いて、正
規化された呼吸の気流から計算される。そして、吸気の
相及び呼気の相のファジー集合でのメンバーシップは、
図19に示したメンバーシップ関数を用いて、現在の相f
から計算される。
【００９６】相に対するファジー推論規則 手順W(y)は、ユニット高さ及びユニットベースの二等辺
三角形の領域を計算し、図20に示すように、高さYで頭
切りしている。計算において、ファジー交差 a AND b
は、a and bの小さいものであり、ファジー結合 a OR b
は、a and bの大きいものであり、ファジー否定 NOT a
は、1-aであることを思い出すこと。
【００９７】第1のファジー規則は、その相が標準の速
度で増加することになっているという他のあらゆる情報
を欠いていることを示す。この規則が無条件に正しく、
特に、突然に大きなリークがある、又は最近にリークが
変化する、又は呼吸低下があるならば、非常に重い重み
づけを有する。 WSTANDARD = 8＋16*JPEAK＋16*呼吸低下＋16*大きなリ
ーク
【００９８】ファジー規則の次のバッチは、通常の流れ
対時間カーブの様々な特徴の検出に対応する。これらの
規則の全ては、ユニット重みづけを有し、示されたセッ
トのファジーメンバーシップを条件としている。 WEARLY INSP = W(上昇AND小さな正) WPEAK INSP = W(大きく正 AND 安定 AND NOT 最近のピ
ーク妨害) WLATE INSP = W(下降 AND 小さく正) WEARLY EXP = W(下降 AND 小さく負) WPEAK EXP = W(大きく負 AND 安定) WLATE EXP = W(上昇 AND 小さく負)
【００９９】次の規則は、最近の過呼吸があり、リーク
が最近変化していないならば、合理的な呼息の休止(無
呼吸とは対照的に)であることを示す。 WPAUSE = (過呼吸 AND NOT JPEAK)*W(安定 AND 0)
【０１００】サーボ利得が増加するときに過呼吸に対す
る時定数が短くなり、サーボ利得が増加するときに呼息
の休止の許された長さがもっと短くなり、サーボ利得が
最大でゼロになるということを思い出すこと。これに対
する正当性は、(i) 呼吸時の長い休止を足した高いサー
ボ利得は、サーボコントローラーの「ハンチング」とな
り、(ii)被験者の化学受容体反応が非常に活発であるな
らば、一般に高いサーボ利得において用いられる。長い
無呼吸の抑制又は呼吸低下によって、被験者の自分自身
の内部のサーボコントロールをハンチングすることが妨
げられ、それによってチェーンストークス呼吸を妨げ
る。
【０１０１】最後に、2つの相-スイッチ規則がある。大
略予想された速度で規則的に静かに呼吸する間、これら
の規則が強く働くべきでないが、それらは、不規則な呼
吸又は普通でない速度での呼吸を取り扱うことである。
それらは、非常に重い重みづけを有する。 WTRIG INSP = 32W(呼気相ANDスイッチ正) WTRIG EXP = 32W(吸気相ANDスイッチ負)
【０１０２】デファジー化(defuzzification) 上記の十のファジー規則の各々に対して、我々は、表ZZ
Zに示すように、相角度fNを添付する。φNが 回転であ
って、ラジアンでないことに注意すること。現在、我々
は、ユニットサイクルのまわりで適切な相角度φNで上
記のものを計算した10の質量W(N)を配置しており、セン
トロイドを考慮に入れている。
【０１０３】
【表４】 ここで、k = STD TI/STD TE
【０１０４】ユーザが非常に短いデューティサイクルに
入っているならば、kが小さいことに注意すること。例
えば、普通のデューティサイクルは、40 %であり、k =
40/60= 0.67を与える。このように、呼息のピークが、
0.5+0.2*0.67=0.63という相の角度に関連しており、呼
息の時間の方法の26 %を対応している。呼息の休止は、
0.5+0.5*0.67=0.83で始まり、呼息の時間の方法の67%に
対応している。逆に、デューティサイクルがひどい閉塞
性の肺病気にかかっている患者において20 %にセットさ
れるならば、6〜10の特徴がゆがめられるか、又は、早
い呼気に圧縮されて、適切な長い呼息の休止を作り出
す。
【０１０５】相の新しい見積りは、極座標において、上
記10の規則のセントロイドである。
【数２】
【０１０６】現在の相φからセントロイドまでの相変化
dφは、極座標において計算される。このように、セン
トロイドが0.01であり、現在の相が0.99であるならば、
相の変化は、dφ= 0.02である。逆に、セントロイドが
0.99であり、現在の相が0.01であるならば、dφ= -0.02
である。それから、新しい相がセントロイドにセットさ
れる。
【０１０７】φ=セントロイド これは、呼吸サイクルφでの瞬間的な相の計算を終え
る。
【０１０８】吸気、呼気、サイクルタイム、及び、呼吸
の速度の平均的な継続時間の見積り現在の相が吸息性で
ある(φ＜0.5)ならば、吸気の見積られた継続時間TIは
アップデートされる。 LP(dφI) = 4の時定数を持ったローパスフィルターされ
たdφ*STD TTOT (0.5/STD TI)/2〜4(0.5/STD TI)の範囲でLP(dφI)を囲
むこと TI = 0.5/囲まれたLP(dφI)
【０１０９】逆に、現在の相が呼息(φ >= 0.5)である
ならば、呼気の見積られた継続時間T Eがアップデートさ
れる。 LP(dφE)=4の時定数を持ったローパスフィルターされた
dφ*STD TTOT (0.5/STD TE)/2〜4(0.5/STD TE)の範囲でLP(dφE)を囲
むこと TE = 0.5/囲まれたLP(dφE)
【０１１０】クリッピングの目的は、第一に、ゼロで除
されることを妨げることであり、その結果、計算された
TI及びTEは、小さい4というファクター、又は予想され
るより大きな2というファクターより決して大きくな
い。
【０１１１】最後に、呼吸の観察された平均的な継続時
間TTOT及び呼吸の速度RRは、以下のようになる。 TTOT = TI＋TE RR = 60/TTOT
【０１１２】抵抗のアンロードすること抵抗のアンロー
ドすることは、患者の上部及び下部の気道を横切る圧力
下降であり、SRAMに記憶された呼吸の気流と抵抗値から
計算される。 f = +/-2L/秒に頭切りされた呼気の気流 抵抗のアンロード = 気道抵抗*f＋上部気道抵抗*f2*sig
n(f)
【０１１３】瞬間的な弾力のある補助 瞬間的な弾力のある補助の目的は、肺と胸壁のバネ性
(瞬間的な弾性力)によって供給された弾力のある収縮圧
力のいくらかまたは全てをバランスする圧力を提供する
ことである。平均して予め設定された目標呼吸を少なく
とも越えるように、瞬間呼吸をサーボコントロールに必
要な追加の構成要素をプラスする。さらに、最小限のス
イング(常に存在する)は、全てに加えられる。ユーザー
が特定したパラメータエラスタンスは、患者の肺及び胸
壁の既知又は見積られたエラスタンスの50-75%を言うよ
うに予め設定される。様々な構成要素は、次のように計
算される。
【０１１４】医者によってセットされた最小限の圧力ス
イングに基づいた瞬間的な補助 瞬間的な最小限の補助 = 最小限のスイング*Π(φ)
【０１１５】目標に等しいか、又は越えるために呼吸の
サーボコントロールに必要な弾力のある補助 サーボスイングされた量は、予め設定された目標呼吸を
平均するのに少なくとも等しい瞬間呼吸をサーボコント
ロールするのに必要な追加の圧力変調振幅である。
【０１１６】瞬間呼吸は、分当りの吸気又は呼気された
リットルの全数として規定される。しかしながら、我々
は、それを計算するために、全部の瞬間、あるいは、数
秒間待つことができない。なぜならば、我々が数秒続く
無呼吸又は呼吸低下を妨げることができることを希望
し、数秒間以上の平均呼吸に基づいたPIコントローラー
は、鈍い又は不安定であるからである。
【０１１７】実際に、サーボコントロールされた量は、
瞬間的な呼吸の気流の絶対値の半分である。減衰のない
単純な一部省略された集積コントローラーは、非常に満
足に動作する。コントローラー利得及び最大出力は、マ
スクを装着したあとの最初の数秒以上暴走する。
【０１１８】口からのリークが突然に増加したならば、
気流は長い間ゼロ以外である。副作用は、呼吸が不正に
上記目標と同様に誤って測定され、サーボ補助の量が誤
ってゼロに低減されるということである。これが妨げる
ために、ファジー最近のピークの妨害指数が大きい範囲
まで、妨害に先立って、我々は、その最近の平均的な値
でのサーボ補助の程度を保持する。
【０１１９】サーボスイングを計算するためのアルゴリ
ズムは、次のようになる。 エラー = 目標呼吸−abs(呼吸の気流)/2 サーボスイング = Sエラー*サーボ利得*サンプル間隔 0〜20cmH2Oでサーボスイングを囲む*引込 セットされた最近のサーボスイング = 25秒の時定数で
ローパスフィルターをかけたサーボスイング 最高JPEAKであるサーボスイングを囲むこと*最近のサー
ボスイング
【０１２０】瞬間的なサーボ補助は、前に計算された圧
力波形テンプレートでサーボスイングを乗ずることによ
って計算される。 瞬間的なサーボ補助 = サーボスイング*Π(φ)
【０１２１】瞬間的弾力性圧力を見積ること ユーザの特定したエラスタンスに対して吹き込む弾力性
作業をアンロードするために必要な瞬間的な圧力は、瞬
間的な吹き込み体積の特定のエラスタンス倍である。あ
いにく、時間について呼吸の気流を集積することによっ
てのみ瞬間的な吹き込まれた体積を計算することは、3
つの理由のために実際に作用しない。まず、リークは集
積の爆発的な暴走を引き起こす。第二に、インテグレー
ターは各々の吸気の初めでリセットされ、この点が信頼
性高く感知することが難しい。第3に、及び決定的に、
患者が努力しなければ、何も起こらない。
【０１２２】したがって、4つの別々の見積りが作ら
れ、加重平均が考慮に入れられる。
【０１２３】見積り1：リークにおける突然の変化に対
する訂正で、瞬間的な一回換気の体積から計算された瞬
間的弾力性反動を強要する。 第1の見積りは、見積られた瞬間的に吸気体積での特定
のエラスタンスの瞬間的弾力性反動である。時間につい
て重み付けされた呼吸の気流の積分で特定のエラスタン
スを乗じることによって計算され、呼吸の相が呼息であ
るならば、ゼロにリセットされた。呼吸の気流は、リー
ク検出器が変化しているリークに適するための時間を有
する前に、リークが突然増加する短時間の間、積分した
ものの爆発性の暴走を部分的に改良するために、最近の
ピークの妨害指数JPEAKのファジー否定によって重み付
けされる。リークが非常に安定している場合、JPEAKが
ゼロであり、重み付けは、1であり、吸気体積は、一般
に且つ正しく計算される。リークが突然に増加する場
合、JPEAKが素早く増大し、重み付けは減少し、計算さ
れた吸気体積は、普通、不正確であるけれども、吸気体
積の過大見積りは改良される。計算は、次のようにして
行なう。 瞬間的な体積 = {呼吸の気流*(1-JPEAK)dt }の積分 相が呼息である(0.5＜φ＜1.0 回転)ならば、積分をゼ
ロにリセットする 見積り1 = 瞬間的な体積*エラスタンス
【０１２４】見積り2：一回換気の体積が目標の一回換
気の体積に等しいという仮定に基づく。 標準のスイング量は、予め設定された目標の一回換気体
積の呼吸に対する、特定のエラスタンスをアンロードす
る追加の圧力変調振幅である。 目標の一回換気体積 = 目標呼吸/目標周波数 標準のスイング = エラスタンス*目標の一回換気の体積 見積り2 = 標準のスイング*Π(φ)
【０１２５】見積り3：一回換気の体積が、前に計算し
た観察された平均的な呼吸の速度RRで除された目標一回
換気の体積に等しいという仮定に基づく。 見積り3 = エラスタンス*目標呼吸/RR*Π(φ)
【０１２６】見積り4：この呼吸が最近の呼吸によく似
ているという仮定に基づく。 この呼吸に対する弾力のある作業が最近の呼吸に対する
それに似ているという仮定に基づいた瞬間的な補助は、
次のように計算される。 LP弾力のある補助 = 2STD TTOTの時定数でローパスフィ
ルターをかけた、瞬間的な弾力のある補助 見積り4 = LP弾力のある補助*Π(φ)/PBAR
【０１２７】たとえΠ(φ)が、ユーザによって、正方形
から平坦に、又はその逆に高速に、動的に変化しても、
上記のアルゴリズムが正しく働く。例えば、8cmH2Oの正
方形の波(ΠBAR =1)が適切に患者を補助するならば、の
こぎり歯の波(ΠBAR = 0.5)は、同じ平均的な補助を生
み出すために、16cmH2Oスイングを必要とする。
【０１２８】瞬間的弾力性反動圧力の最良の見積り 次に、上記の加重平均に基づいた実際の弾力性反動圧力
の最良の見積りをアンロードするために必要な圧力を計
算すること。もしΠ(φ)が最もスムーズなセットである
ならば、見積りは瞬間的弾力性反動の上記見積りの全て
に等しく基づく。もしΠ(φ)が正方形の波であるなら
ば、見積りは、見積りlを除く全ての見積りに基づく。
なぜならば、正方形の波がφ=0で最大限であり、見積り
1がφ=0でゼロであるからである。中間の波形は、中間
的に処理される。なめらかさの量は、正方形の波に対す
るゼロから、時定数が0.3又はそれ以上の波形に対して1
まで変化する。 なめらかさ = 波形の時定数 / 0.3 瞬間的な反動 = (なめらかさ*見積り1＋見積り2＋見積
り3＋見積り4)/(なめらかさ＋3)
【０１２９】ここで、最低スイングとサーボスイングに
基づいた見積りを加える、ユーザによってセットされた
最大スイングを越えないために、頭切りすること。マス
クがちょうど装着されているならば、低減する(徐々に
引き込むこと)。 I = 瞬間的な最低の補助＋瞬間的なサーボ補助＋瞬間的
な反動 予め設定された最大限許されるスイング瞬間的な弾力の
ある補助より少なくなるようにIを頭切りすること = I*
引込 これによって、瞬間的な弾力のある補助の計算が完了す
る。
【０１３０】センサでの所望の圧力 所望のセンサ圧力 = epap＋ホース圧力損失＋抵抗のア
ンロード＋瞬間的な弾力のある補助
【０１３１】モータ速度のサーボ制御 最終的なステップにおいて、モータ流れを調節するため
に、例えば一部省略された擬差動コントローラーを用い
て、センサで測定した圧力は、所望のセンサ圧力に等し
いサーボコントロール圧力である。このことについて図
1に参照することができる。
【０１３２】デバイス性能 図21-27は、それぞれ、第2の実施形態の面を表示してい
る実際の60秒の記録を示す。必要な操作を実行するため
に訓練された普通の被験者から全て記録される。計算さ
れた呼吸の気流、マスク圧力、及び呼吸の相は、上述の
アルゴリズム、シリアルポートを通した出力、デジタル
的なプロットを用いて計算される。
【０１３３】図21-26において、呼吸の気流が暗い追跡
として示され、流れに対する垂直なスケールが±L/秒で
あり、吸気は上向きである。圧力(細い跡（light trac
e）)に対する垂直なスケールは、0.2cmH2Oである。
【０１３４】図21は、0.1cmH2O/L/秒/秒までセットされ
たサーボ利得で記録されており普通の化学反射を持った
被験者に適切である。被験者はよく最小限の呼吸より上
で呼吸しており、特に深い息(ため息)がポイント(a)で
取られる。いつものように、呼吸の努力は、ポイント
(c)でため息の続きをやめる。デバイスが、(b)のマーク
した期間での終端呼息の圧力で存続しているデバイスに
よって示されるように、短い中枢神経系の無呼吸(b)を
正しく許す。逆に、図22は、前述の深呼吸がないなら
ば、努力が(a)で終わるとき、圧力が正しくサイクルし
続け、あらゆる低酸素症を防止する。図23は、チェーン
ストークス呼吸をもつケースに普通であるように、異常
に高い化学反射を持った被験者に適切であるように、高
くセットされたサーボ利得で記録される。努力が矢印
(a)でやめるとき、圧力がサイクルを続けて、前の深呼
吸にもかかわらず、中枢神経系の無呼吸がもはや許され
ない。これは、チェーンストークス呼吸の次のサイクル
を防止するのに有利である。
【０１３５】上記の正しい動作が、時間モードデバイス
によっても示されるが、自発的なモードの2レベルデバ
イスのそれ、または等しく均整のとれた補助呼吸のそれ
と異なっており、その両方は、適性に関係なく、中枢神
経系の無呼吸の後サイクルさせない。
【０１３６】図24は、被験者が自発的により深い吸息性
の努力をするとき、終端吸気圧を自動的に増大させてい
ることを示す。望ましい動作が、PAVと共通している
が、単純な2レベルのデバイスのそれと異なる。それ
は、増大した患者の要求にもかかわらず、体積サイクル
デバイスに、サポートの一定のレベルを維持する。その
デバイスは増大する必要の時間で実際にサポートを減少
させる。
【０１３７】図25は、選ばれたいくぶん正方形の波形で
記録される。この図は、被験者がポイント (a)で胸壁を
堅くすることによって自発的に抵抗しようとするとき、
自動的に増大している圧力サポートを示す。この望まし
い動作は、PAVが選択的に正方形の波形を与えることが
できないという予想で、PAV及び体積サイクルされたデ
バイスと共通である。それは、必要性を増大することで
サポートのレベルを増やさない単純な2レベルのデバイ
スとは別である。
【０１３８】図26は、それを(a)でのひどいl.4 L/秒リ
ークの突然の始まりで、流れ信号は一回の呼吸のスパン
以内でベースライン(b)に戻り、圧力が極めて正確にサ
イクルし続けることを示す。時間を定められたモードデ
バイスは、突然に変化するリークに直面しても正しくサ
イクルし続けることができ、必要であるとき(図27に示
すように)、被験者の呼吸の速度に従うことができな
い。他の既知の2レベルのデバイス、及び、PAVは、突然
のひどいリークの始まりに続く長い又は短い期間ミスト
リガーする。そしてPAVがこれらの条件で非常に過大な
圧力を供給することができる。
【０１３９】図27は、呼吸の気流(太い跡（heavy trac
e）、±1 L/秒フルスケール)、及び連続の変数(細い跡
（light trace）、0〜1間での繰り返し)としての呼吸の
相を示す実際の60秒の痕跡を示す。その跡の左半分では
高い呼吸の速度であり、その跡の右半分では低い呼吸の
速度である。この跡は、本発明が、連続の変数としての
相を決めることができることを明示している。
【０１４０】本発明の実施形態の有利な面 連続の変数として相を用いること。従来技術において、
相は、2つの値(吸気及び呼気)を持った絶対的な変数と
して見なされる。吸気のスタートと呼気のスタートを検
出するときのエラーは、供給された圧力における絶対的
なエラーを生み出す。逆に、ここでは、相は値をゼロと
1との間の値を有する連続の変数とみなされる。このよ
うに、相の測定値における絶対的なエラーは、避けられ
る。
【０１４１】調節可能なフィルタ周波数と相遅延に対す
る許容 被験者が早く呼吸しているときに短い時定数を用いるこ
とによって、及び被験者がゆっくりと呼吸しているとき
に長い時定数を用いることによって、フィルタは、呼吸
サイクルの小さい部分である固定された相遅延を導入す
る。このように、不必要な相遅延は避けられることがで
きるが、心臓の人工物は、ゆっくり呼吸している被験者
において拒絶される。さらに、相が連続の変数とみなさ
れるので、ローパスフィルターでの遅延を十分に補償す
ることは可能である。
【０１４２】呼吸の相の連続の関数としての呼吸内の圧
力調整 全ての従来技術では、吸気の出発点、又は呼気の出発点
において、割り込んだ不連続な圧力変化がある。圧力変
化が、連続であるほど、より快適である。
【０１４３】均整のとれた補助呼吸で、瞬間的な圧力
は、呼吸への瞬間的な体積の関数である。このことは、
突然の大きいリークが爆発的圧力暴走を引き起こすこと
ができることを意味する。ここで、瞬間的な圧力が一回
換気の体積よりもむしろ瞬間的な相の関数である所で、
これは避けられる。
【０１４４】平均的な吸息性の継続時間の関数としての
呼吸間の圧力調整 一回換気の体積であるリークの存在で計算するために、
平均的な吸息性の継続時間は、簡単である。平均的な吸
息性の継続時間と平均的な一回換気の体積との間の相関
関係を利用することによって、平均的な一回換気の体積
に適するように、変調の振幅を調節することは可能であ
る。
【０１４５】乱れた上部気道抵抗をアンロードするた
め、及び心臓の圧力不安定性を避けるための圧力構成要
素の準備。ヨウネスは、外部の装置の抵抗をアンロード
するために、呼吸の気流の2乗に比例した圧力の構成要
素の使用を示しているけれども、本発明の実施形態での
外部の装置の抵抗は、普通、無視できる。逆に、本発明
の実施形態は、ヨウネスによって予期されなかった呼吸
の気流の2乗に比例したそのような構成要素の2つの用途
を示す。第一に、寝ている被験者及びブロックされた鼻
をした被験者は、解剖学上の上部気道抵抗をアンロード
するために用いることができる、気流の2乗に比例する
大きい抵抗と、気流の2乗に比例した圧力の構成要素と
を有する。第二に、その結果、そのような構成要素の使
用がそのような非呼吸気流に相対的な免疫を与える、ハ
ートビート又は他の人工物による小さい非呼吸の気流構
成要素は、2乗であるとき、無視できる圧力変調を生み
出す。
【０１４６】自発的呼吸及び制御された呼吸との間のス
ムーズな移行 移行期間を経て、被験者が努力をしないならば、呼吸の
継続時間、期間、深さ、及び相を十分に制御するため
に、目標呼吸以上に自発的な呼吸の間、被験者の呼吸の
パターンを柔軟に追跡することからスムーズで、継ぎ目
のないグラデーションがある。その期間、被験者は、呼
吸するタイミング及び深さに、次第に小さく変化させる
ことができる。呼吸が近いが所望の閾値でないとき、ス
ムーズな移行がカテゴリーエラーを避ける。利点は、自
発的な呼吸から制御された呼吸への移行が控え目に被験
者に起るということである。これは、被験者が眠ろうと
しているときに特に重要である。被験者が起きて、自発
的な呼吸の努力を再開するとき、類似したスムーズな移
行が、逆方向に起こる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （a）は本発明の第1の実施形態の装置を示
し、（b）は本発明の第2の実施形態の装置を示す。
【図２】 本発明の第1の実施形態に対する呼吸サイク
ルでの瞬間的な相Φの関数として、所望の瞬間的な送出
圧力の計算において用いた圧力波形関数Π(Φ)である。
【図３】 本発明の第1の実施形態による正規化された
呼吸の気流からの5つの大きさファジー集合(「大きく
負」、「小さく負」、「ゼロ」、「小さく正」と「大き
く正」)の各々の、メンバーシップの範囲を計算するた
めのファジーメンバーシップ関数を示す。
【図４】 本発明の第1の実施形態による正規化された
呼吸の気流からの5つの大きさファジー集合(「安定し
て」、「早く上昇」、「ゆっくり上昇」、「ゆっくり下
降」、「早く下降」)の各々の、メンバーシップの範囲
を計算するためのファジーメンバーシップ関数を示す。
【図５】 発明の第2の実施形態に対する呼吸サイクル
での瞬間的な相Φの関数として、所望の瞬間的な送出圧
力の計算の中で用いた圧力波形関数Π(Φ)である。
【図６】 最も最近のマスクオン-オフ移行からの時間
関数として、「引込」量の計算を示す。
【図７】 メンバーシップ関数が呼吸の気流が予想より
大きく正である範囲を測定するように、呼吸の気流信号
を交差する最も最近の呼気から吸気まで(負から正まで)
ゼロからの時間の関数としてファジー集合ＡIに対する
ファジーメンバーシップ関数を示す。
【図８】 メンバーシップ関数が呼吸の気流が大きく正
である範囲を測定するように、呼吸の気流の関数として
ファジー集合BIに対するメンバーシップ関数を示す。
【図９】 瞬間的な妨害指数Jから最近のピークの妨害
指数JPEAKの計算の電気的アナログを示す。
【図１０】 最近のピークの妨害指数JPEAKの関数とし
て、リークのコンダクタンスの計算時のローパスフィル
タリングステップで用いた時定数τの計算を示す。
【図１１】 9つの特徴をマークする、x軸上の時間で、
プロトタイプの呼吸の流れ-時間曲線を示す。
【図１２】 ファジー集合「大きく負」、「小さく
負」、「ゼロ」、「小さく正」、及び「大きく正」に対
するメンバーシップ関数を、本発明の第2の実施形態に
よる正規化された呼吸の気流の関数として示す。
【図１３】 本発明の第2の実施形態による呼吸の気流
の正規化された変化率df/dtの関数として、「下降」、
「安定した」、「上昇」のファジー集合に対するメンバ
ーシップ関数を示す。
【図１４】 ファジー集合「呼吸低下」に対するメンバ
ーシップ関数を示す。
【図１５】 「サーボ利得」の関数が、特定の目標呼吸
を少なくとも越えるために瞬間呼吸をサーボコントロー
ルするために用いた利得であるように、正規化された最
近の呼吸の計算に対する時定数τの計算を示す。
【図１６】 正規化された最近の呼吸の関数としてファ
ジー集合「過呼吸」に対するメンバーシップ関数を示
す。
【図１７】 リークの関数としてファジー集合「大きな
リーク」に対するメンバーシップ関数を示す。
【図１８】 ファジー集合「スイッチ負」と「スイッチ
正」に対する正規化された呼吸の気流の関数としてメン
バーシップ関数を示す。
【図１９】 呼吸サイクルにおける瞬間的な相φの関数
として、ファジー集合「吸気_相」と「呼気_相」に対す
るメンバーシップ関数を示す。
【図２０】 デファジー化(defuzzification)の中で用
いられた関数W(y)がどのようにしてユニットベースの二
等辺三角形の領域(陰をつけられている)と高さyより下
で切り離された高さを計算するかを模式的に示す。
【図２１】 操作の間での本発明の第2の実施形態から
の実際の60秒の流れ及び圧力追跡を援助することを示
す。ここで、流れ(太い跡（heavy trace))に対する垂直
なスケールは、±1 L/秒であり、上方への吸気、圧力
(細い跡（light trace))に対すると垂直なスケールが上
方へ0〜25cmH2Oである。前述の深呼吸(a)の後、努力が
ポイント(c)でやめるとき、短い中枢神経系の無呼吸(b)
が許されることを示す。
【図２２】 操作の間での本発明の第2の実施形態から
の実際の60秒の流れ及び圧力追跡を援助することを示
す。ここで、流れ(太い跡（heavy trace))に対する垂直
なスケールは、±1 L/秒であり、上方への吸気、圧力
(細い跡（light trace))に対すると垂直なスケールが上
方へ0〜25cmH2Oである。努力が矢(a)で前述の深呼吸な
しで終わるとき、中枢神経系の無呼吸が許されないこと
を示す。
【図２３】 操作の間での本発明の第2の実施形態から
の実際の60秒の流れ及び圧力追跡を援助することを示
す。ここで、流れ(太い跡（heavy trace))に対する垂直
なスケールは、±1 L/秒であり、上方への吸気、圧力
(細い跡（light trace))に対すると垂直なスケールが上
方へ0〜25cmH2Oである。高くセットされたサーボ利得で
記録され、努力が矢(a)で前述の深呼吸にもかかわらず
終わるとき、中枢神経系の無呼吸がもはや許されないこ
とを示す。
【図２４】 操作の間での本発明の第2の実施形態から
の実際の60秒の流れ及び圧力追跡を援助することを示
す。ここで、流れ(太い跡（heavy trace))に対する垂直
なスケールは、±1 L/秒であり、上方への吸気、圧力
(細い跡（light trace))に対すると垂直なスケールが上
方へ0〜25cmH2Oである。被験者が自発的により深い吸息
性の努力をするとき、終端-吸気圧を自動的に増大して
いることを示す。
【図２５】 操作の間での本発明の第2の実施形態から
の実際の60秒の流れ及び圧力追跡を援助することを示
す。ここで、流れ(太い跡（heavy trace))に対する垂直
なスケールは、±1 L/秒であり、上方への吸気、圧力
(細い跡（light trace))に対すると垂直なスケールが上
方へ0〜25cmH2Oである。選択されたいくぶんより正方形
の波形で記録され、被験者がポイント(a)で胸壁を堅く
することによって抵抗を自発的に試みるとき、圧力サポ
ートを自動的に増大していることを示す。
【図２６】 操作の間での本発明の第2の実施形態から
の実際の60秒の流れ及び圧力追跡を援助することを示
す。ここで、流れ(太い跡（heavy trace))に対する垂直
なスケールは、±1 L/秒であり、上方への吸気、圧力
(細い跡（light trace))に対すると垂直なスケールが上
方へ0〜25cmH2Oである。(a)で1.4 L/秒リークの突然の
始まりで、流れ信号が1度の息の幅内にベースライン(b)
に戻り、圧力は正しく循環し続けることを示す。
【図２７】 呼吸の気流(太い跡（heavy trace)、±1 L
/秒 フルスケール)と、瞬間的な相(細い跡（light tra
ce)、0〜l間の繰り返し フルスケール)とを示す実際の
60秒トレースを示す。
【符号の説明】
１０ ブロワー １１ マスク １２ 送出チューブ １３ 排出拡散器 １４ 呼吸気流計 １５ 圧力変換器 １６ マイクロプロセッサ １７ ポート １８ 変換器 １９ サーボ ２０ 制御ファンモータ ２１ シリアルポート １１０ ブロワー １１１ マスク １１２ 空気送出ホース １１３ 排出口 １１４ 呼吸気流計 １１５ 圧力変換器 １１６ マイクロプロセッサ １１７ ポイント １１８ 圧力変換器 １１９ モータサーボ １２０ ブロワーモータ １２１ 通信ポート

Claims (64)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被験者に対するエラスタンスを特定する
    ステップと、 前記被験者に換気支援を提供するステップと、 呼吸気流の測定値を決定するステップと、 呼吸気流の前記測定値を用いてリークが突然に変化する
    範囲を表わす指数値を決定するステップと、 呼吸気流の前記測定値及び前記指数値の関数として気流
    の吸気体積を計算するステップと、 前記吸気体積及び前記エラスタンスの関数として前記瞬
    間的弾性反動圧力を計算するステップとを備えることを
    特徴とする、瞬間的弾性反動圧力を決定するための方
    法。
  2. 【請求項２】 前記エラスタンスが、被験者の肺及び胸
    壁弾性の約５０〜７５％であることを特徴とする、請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記指数値が、リークが突然増加するフ
    ァジー範囲及びリークが突然減少するファジー範囲のフ
    ァジー論理関数であることを特徴とする、請求項２記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 前記ファジー論理関数は、リークが突然
    増加するファジー範囲及びリークが突然減少するファジ
    ー範囲のピークファジー和集合のファジー否定であり、 呼吸気流の測定値及び指数値の前記関数は、前記測定値
    と前記指数値の関数との積の積分であることを特徴とす
    る、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧よ
    り高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼吸
    可能な空気を絶えず供給するために調節可能な空気供給
    手段と、 換気気流を表わす流量信号を生成する流量検出手段と、 前記流量検出手段からの流量信号を処理し且つ前記空気
    供給手段をコントロールする処理手段とを備え、該処理
    手段は、 被験者に対するエラスタンス値を入力として受け入れる
    ことと、流量信号からのサンプルされた流量値を用い
    て、あらゆるリークが突然に変化する範囲を示す指数値
    を計算することと、 換気気流の前記測定値及び前記指数値の関数として、気
    流の吸気体積を計算することと、 前記吸気体積及び前記エラスタンス値の関数として、瞬
    間的弾性反動圧力を計算することとを実行するようにプ
    ログラムされていることを特徴とする、換気補助を提供
    している間に瞬間的弾性反動圧力を決定するための装
    置。
  6. 【請求項６】 前記流量サンプルはリークが突然増加す
    ることを示すファジー範囲、及び前記流量サンプルはリ
    ークが突然減少するファジー範囲のファジー論理関数か
    ら、前記指数値が計算されることを特徴とする、請求項
    ５記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ファジー論理関数は、リークが突然
    増加するファジー範囲及びリークが突然減少するファジ
    ー範囲のピークファジー和集合のファジー否定であり、 呼吸気流の前記測定値及び前記指数値の前記関数は、前
    記測定値と前記指数値の関数との積の積分であることを
    特徴とする、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧よ
    り高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼吸
    可能な空気を絶えず供給するブロワー及びマスクと、 換気気流を表わす流量信号を生成する圧力変換器と、 前記圧力変換器からの流量信号を処理し且つ前記ブロワ
    ーをコントロールする処理手段とを備え、該処理手段
    は、 被験者に対するエラスタンス値を入力として受け入れる
    ことと、 流量信号からのサンプルされた流量値を用いて、あらゆ
    るリークが突然に変化する範囲を示す指数値を計算する
    ことと、 換気気流の前記測定値及び前記指数値の関数として、気
    流の吸気体積を計算することと、 前記吸気体積及び前記エラスタンス値の関数として、瞬
    間的弾性反動圧力を計算することとを実行するようにプ
    ログラムされていることを特徴とする、換気補助を提供
    している間に瞬間的弾性反動圧力を決定するための装
    置。
  9. 【請求項９】 前記指数値が、前記流量サンプルはリー
    クが突然増加することを示すファジー範囲及び前記流量
    サンプルはリークが突然減少することを示すファジー範
    囲のファジー論理関数から計算されることを特徴とす
    る、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記ファジー論理関数は、リークが突
    然増加するファジー範囲及びリークが突然減少するファ
    ジー範囲のピークファジー和集合のファジー否定であ
    り、 呼吸気流の前記測定値及び前記指数値の前記関数は、前
    記測定値と前記指数値の関数との積の積分であることを
    特徴とする、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 被験者に対するエラスタンスを特定す
    るステップと、 換気目標を特定するステップと、 前記被験者に換気支援を提供するステップと、 前記被験者の呼吸における相を表わす相指数を計算する
    ステップと、 前記エラスタンス、前記換気目標及び前記相指数の関数
    の関数として、前記瞬間的弾性反動圧力を計算するステ
    ップとを備えることを特徴とする、瞬間的弾性反動圧力
    を決定するための方法。
  12. 【請求項１２】 前記換気目標が一回換気体積であるこ
    とを特徴とする、請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記エラスタンスが、被験者の肺及び
    胸壁弾性の約５０〜７５％であることを特徴とする、請
    求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記相指数の関数が波形テンプレート
    であることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧
    より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼
    吸可能な空気を絶えず供給する空気供給手段と、 換気気流を表わす流量信号を生成する流量検出手段と、 前記流量検出手段からの流量信号を処理し且つ前記空気
    供給手段をコントロールする処理手段とを備え、該処理
    手段は、 被験者に対するエラスタンス値を受け入れることと、換
    気目標を受け入れることと、 被験者の呼吸における瞬間的な相を表わす相指数を計算
    することと、 前記エラスタンス、前記換気目標及び前記相指数の関数
    の関数として、前記瞬間的弾性反動圧力を計算すること
    とを実行するようにプログラムされていることを特徴と
    する、換気補助を提供している間に瞬間的弾性反動圧力
    を決定するための装置。
  16. 【請求項１６】 前記換気目標が一回換気体積であるこ
    とを特徴とする、請求項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記相指数の関数が波形テンプレート
    であることを特徴とする、請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧
    より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼
    吸可能な空気を絶えず供給するブロワー及びマスクと、 換気気流を表わす流量信号を生成する圧力変換器と、 前記圧力変換器からの流量信号を処理し且つ前記ブロワ
    ーをコントロールする処理手段とを備え、該処理手段
    は、 被験者に対するエラスタンス値を受け入れることと、 換気目標を受け入れることと、 被験者の呼吸における瞬間的な相を表わす相指数を計算
    することと、 前記エラスタンス、前記換気目標及び前記相指数の関数
    の関数として、前記瞬間的弾性反動圧力を計算すること
    とを実行するようにプログラムされていることを特徴と
    する、換気補助を提供している間に瞬間的弾性反動圧力
    を決定するための装置。
  19. 【請求項１９】 前記換気目標が一回換気体積であるこ
    とを特徴とする、請求項１８記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記相指数の関数が波形テンプレート
    であることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
  21. 【請求項２１】 被験者に対するエラスタンスを特定す
    るステップと、 換気目標を特定するステップと、 前記被験者に換気支援を提供するステップと、 前記流量信号から前記被験者の呼吸における相を表わす
    相指数を計算するステップと、 前記被験者の呼吸速度を計算するステップと、 前記エラスタンス、前記換気目標、前記呼吸速度及び前
    記相指数の関数の関数として前記瞬間的弾性反動圧力を
    計算するステップとを備えることを特徴とする、瞬間的
    弾性反動圧力を決定するための方法。
  22. 【請求項２２】 前記換気目標が一回換気体積であるこ
    とを特徴とする、請求項２１記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記エラスタンスが、被験者の肺及び
    胸壁弾性の約５０〜７５％であることを特徴とする、請
    求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記相指数の関数が波形テンプレート
    であることを特徴とする、請求項２３記載の方法。
  25. 【請求項２５】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧
    より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼
    吸可能な空気を絶えず供給するために調節可能な空気供
    給手段と、 換気気流を表わす流量信号を生成する流量検出手段と、 前記流量検出手段からの流量信号を処理し且つ前記空気
    供給手段をコントロールする処理手段とを備え、該処理
    手段は、 被験者に対するエラスタンス値を受け入れることと、 換気目標を受け入れることと、 前記流量信号からサンプルされた流量値を用いて、被験
    者の呼吸における相を表わす相指数を計算することと、 前記被験者の呼吸速度を計算することと、 前記エラスタンス、前記換気目標、前記呼吸速度及び前
    記相指数の関数の関数として前記瞬間的弾性反動圧力を
    計算することとを実行するようにプログラムされている
    ことを特徴とする、換気補助を提供している間に瞬間的
    弾性反動圧力を決定するための装置。
  26. 【請求項２６】 前記換気目標が一回換気体積であるこ
    とを特徴とする、請求項２５記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記相指数の関数が波形テンプレート
    であることを特徴とする、請求項２６記載の装置。
  28. 【請求項２８】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧
    より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼
    吸可能な空気を絶えず供給するブロワー及びマスクと、 換気気流を表わす流量信号を生成する圧力変換器と、 前記圧力変換器からの流量信号を処理し且つ前記ブロワ
    ーをコントロールする処理手段とを備え、該処理手段
    は、 被験者に対するエラスタンス値を受け入れることと、 換気目標を受け入れることと、 前記流量信号からサンプルされた流量値を用いて、被験
    者の呼吸における相を表わす相指数を計算することと、 前記被験者の呼吸速度を計算することと、 前記エラスタンス、前記換気目標、前記呼吸速度及び前
    記相指数の関数の関数として、前記瞬間的弾性反動圧力
    を計算することとを実行するようにプログラムされてい
    ることを特徴とする、換気補助を提供している間に瞬間
    的弾性反動圧力を決定するための装置。
  29. 【請求項２９】 前記換気目標が一回換気体積であるこ
    とを特徴とする、請求項２８記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記相指数の関数が波形テンプレート
    であることを特徴とする、請求項２９記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記被験者に換気支援を提供するステ
    ップと、 被験者の呼吸における瞬間的な相を表わす相指数を計算
    するステップと、 瞬間的な弾性補助圧力を決定するステップと、 前記瞬間的な弾性補助圧力をローパスフィルター処理す
    るステップと、 ローパスフィルター処理した瞬間的な弾性補助圧力の関
    数及び相指数の関数から前記瞬間的弾性反動圧力を計算
    するステップとを備えることを特徴とする、瞬間的弾性
    反動圧力を決定するための方法。
  32. 【請求項３２】 相指数の前記関数が、圧力波形テンプ
    レート関数に適用されるような相指数とその平均との比
    であることを特徴とする、請求項３１記載の方法。
  33. 【請求項３３】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧
    より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼
    吸可能な空気を絶えず供給する空気供給手段と、 換気気流を表わす流量信号を生成する流量検出手段と、 前記流量検出手段からの流量信号を処理し且つ前記空気
    供給手段をコントロールする処理手段とを備え、該処理
    手段は、 前記流量信号からサンプルされた流量値を用いて、被験
    者の呼吸における相を表わす相指数を計算することと、 瞬間的な弾性補助圧力を計算することと、 前記瞬間的な弾性補助圧力をローパスフィルター処理す
    ることと、 ローパスフィルター処理した瞬間的な弾性補助圧力の関
    数及び相指数の関数から前記瞬間的弾性反動圧力を計算
    することとを実行するようにプログラムされていること
    を特徴とする、換気補助を提供している間に瞬間的弾性
    反動圧力を決定するための装置。
  34. 【請求項３４】 相指数の前記関数が、圧力波形テンプ
    レート関数に適用されるような相指数とその平均との比
    であることを特徴とする、請求項３３記載の装置。
  35. 【請求項３５】 瞬間的弾性圧力の関数として、大気圧
    より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気道に呼
    吸可能な空気を絶えず供給するブロワー及びマスクと、 換気気流を表わす流量信号を生成する圧力変換器と、 前記圧力変換器からの流量信号を処理し且つ前記ブロワ
    ーをコントロールする処理手段とを備え、該処理手段
    は、 前記流量信号からサンプルされた流量値を用いて、被験
    者の呼吸における相を表わす相指数を計算することと、 瞬間的な弾性補助圧力を計算することと、 前記瞬間的な弾性補助圧力をローパスフィルター処理す
    ることと、 ローパスフィルター処理した瞬間的な弾性補助圧力の関
    数及び相指数の関数から前記瞬間的弾性反動圧力を計算
    することとを実行するようにプログラムされていること
    を特徴とする、換気補助を提供している間に瞬間的弾性
    反動圧力を決定するための装置。
  36. 【請求項３６】 相指数の前記関数が、圧力波形テンプ
    レート関数に適用されるような相指数とその平均との比
    であることを特徴とする、請求項３５記載の装置。
  37. 【請求項３７】 被験者に対するエラスタンスを特定す
    るステップと、 前記被験者に換気支援を提供するステップと、 エラスタンスの関数として瞬間的弾性反動圧力に対する
    二以上の見積値を計算するステップと、 前記見積値の加重平均から加重平均反動圧力を計算する
    ステップと、 加重平均反動圧力の関数として瞬間的な弾性補助圧力を
    計算するステップとを備えることを特徴とする、換気支
    援を提供している間に瞬間的な弾性補助圧力を決定する
    ための方法。
  38. 【請求項３８】 前記加重平均が、選択された圧力波形
    の関数であることを特徴とする、請求項３７記載の方
    法。
  39. 【請求項３９】 前記瞬間的な弾性補助圧力が、特定の
    最小圧力スイングと、呼吸の測定値から決定された計算
    された瞬間的な相との関数であることを特徴とする、請
    求項３８記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記瞬間的な弾性補助圧力が、少なく
    とも平均目標換気を維持するための圧力振幅の関数であ
    ることを特徴とする、請求項３９記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記平均目標換気がごくわずかな換気
    であることを特徴とする、請求項４０記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記エラスタンスが、被験者の肺及び
    胸壁弾性の約５０〜７５％であることを特徴とする、請
    求項４１記載の方法。
  43. 【請求項４３】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 呼吸気流の測定値を決定することと、 呼吸気流の前記測定値を用いてあらゆるリークが突然に
    変化する範囲を表わす指数値を決定することと、 前記指数値及び呼吸気流の前記測定値の関数の積分とし
    て気流の吸気体積を計算することと、 前記吸気体積及び前記エラスタンスの関数として弾性反
    動圧力の見積値を計算することとによって導かれること
    を特徴とする、請求項３７記載の方法。
  44. 【請求項４４】 弾性反動圧力の見積値の一つが、 目標一回換気体積を決定するステップと、 前記被験者の呼吸における相を表わす相指数を計算する
    ステップと、 前記エラスタンス、前記目標一回換気体積及び前記相指
    数の関数の関数として、弾性反動圧力の見積値を計算す
    るステップとによって導かれることを特徴とする、請求
    項４３記載の方法。
  45. 【請求項４５】 弾性反動圧力の見積値の一つが、 目標換気を特定するステップと、 前記被験者の呼吸速度を計算するステップと、 前記エラスタンス、前記目標換気、前記呼吸速度及び前
    記相指数の関数の関数から弾性反動圧力の見積値を計算
    するステップとによって導かれることを特徴とする、請
    求項４４記載の方法。
  46. 【請求項４６】 弾性反動圧力の見積値の一つが、 すでに決定された瞬間的な弾性補助をローパスフィルタ
    ー処理するステップと、 ローパスフィルター処理した瞬間的な弾性補助の関数及
    び相指数の関数から瞬間的弾性反動圧力の見積値を計算
    するステップによって導かれることを特徴とする、請求
    項４５記載の方法。
  47. 【請求項４７】 瞬間的弾性補助圧力値の関数として、
    大気圧より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気
    道に呼吸可能な空気を絶えず供給する空気供給手段と、 換気気流を表わす流量信号を生成する流量検出手段と、 前記流量検出手段からの流量信号を処理し且つ前記空気
    供給手段をコントロールする処理手段とを備え、該処理
    手段は、 被験者に対するエラスタンス値を入力として受け入れる
    ことと、 前記エラスタンス値の関数として、二つ以上の見積もら
    れた弾性反動圧力値を計算することと、 前記見積値の加重平均から加重平均反動圧力値を計算す
    ることと、 加重平均反動圧力値の関数として瞬間的弾性補助圧力値
    を決定することとを実行するようにプログラムされてい
    ることを特徴とする、換気補助を提供している間に瞬間
    的弾性補助圧力を決定するための装置。
  48. 【請求項４８】 前記加重平均が、選択された圧力波形
    の関数であることを特徴とする、請求項４７記載の装
    置。
  49. 【請求項４９】 前記瞬間的な弾性補助圧力が、特定の
    最小圧力スイングと、前記流量信号からサンプルされた
    流量値を用いて決定された計算された瞬間的な相値との
    関数であることを特徴とする、請求項４８記載の装置。
  50. 【請求項５０】 前記瞬間的な弾性補助圧力が、少なく
    とも平均目標換気を維持するための圧力振幅の関数であ
    ることを特徴とする、請求項４９記載の装置。
  51. 【請求項５１】 前記平均目標換気がごくわずかな換気
    であることを特徴とする、請求項５０記載の装置。
  52. 【請求項５２】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 前記流量信号からサンプルされた流量値を用いてあらゆ
    るリークが突然に変化する範囲を表わす指数値を決定す
    るステップと、 前記指数値及び前記流量値の関数の積分として気流の吸
    気体積を計算するステップと、 前記吸気体積及び前記エラスタンスの関数として弾性反
    動圧力の見積値を計算するステップとにより前記処理装
    置によって計算されることを特徴とする、請求項４７記
    載の装置。
  53. 【請求項５３】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 目標一回換気体積値を処理するステップと、 前記流量値を用いて前記被験者の呼吸における相を表わ
    す相指数を計算するステップと、 前記エラスタンス値、前記目標一回換気体積値及び前記
    相指数の関数の関数として、弾性反動圧力の見積値を計
    算するステップとにより前記処理装置によって計算され
    ることを特徴とする、請求項５２記載の装置。
  54. 【請求項５４】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 目標換気値を処理するステップと、 前記被験者の呼吸速度を計算するステップと、 前記エラスタンス値、前記目標換気値、前記呼吸速度及
    び前記相指数の関数の関数から、弾性反動圧力の見積値
    を計算するステップとにより、前記処理装置によって計
    算されることを特徴とする、請求項５３記載の装置。
  55. 【請求項５５】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 すでに決定された瞬間的な弾性補助圧力値をローパスフ
    ィルター処理するステップと、 ローパスフィルター処理した瞬間的な弾性補助値の関数
    及び相指数の関数から弾性反動圧力の見積値を計算する
    ステップとにより、前記処理装置によって計算されるこ
    とを特徴とする、請求項５４記載の装置。
  56. 【請求項５６】 瞬間的弾性補助圧力値の関数として、
    大気圧より高く昇圧された選択可能な圧力で被験者の気
    道に呼吸可能な空気を絶えず供給するブロワー及びマス
    クと、 呼吸気流を表わす流量信号を生成する圧力変換器と、 前記圧力変換器からの流量信号を処理し且つ前記ブロワ
    ーをコントロールする処理手段とを備え、該処理手段
    は、 被験者に対するエラスタンス値を入力として受け入れる
    ことと、 前記エラスタンス値の関数として、二つ以上の見積もら
    れた弾性反動圧力値を計算することと、 前記見積値の加重平均から加重平均反動圧力値を計算す
    ることと、 加重平均反動圧力値の関数として瞬間的弾性補助圧力値
    を決定することとを実行するようにプログラムされてい
    ることを特徴とする、呼吸補助を提供している間に瞬間
    的弾性補助圧力を決定するための装置。
  57. 【請求項５７】 前記加重平均が、選択された圧力波形
    の関数であることを特徴とする、請求項５６記載の装
    置。
  58. 【請求項５８】 前記瞬間的な弾性補助圧力が、特定の
    最小圧力スイングと、前記流量信号からサンプルされた
    流量値を用いて決定された計算された瞬間的な相値の関
    数であることを特徴とする、請求項５７記載の装置。
  59. 【請求項５９】 前記瞬間的な弾性補助圧力が、少なく
    とも平均目標換気を維持するための圧力振幅の関数であ
    ることを特徴とする、請求項５８記載の装置。
  60. 【請求項６０】 前記平均目標換気がごくわずかな換気
    であることを特徴とする、請求項５９記載の装置。
  61. 【請求項６１】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 前記流量信号からサンプルされた流量値を用いてあらゆ
    るリークが突然に変化する範囲を表わす指数値を決定す
    るステップと、 前記指数値及び前記流量値の関数の積分として気流の吸
    気体積を計算するステップと、 前記吸気体積及び前記エラスタンスの関数として弾性反
    動圧力の見積値を計算するステップとにより、前記処理
    装置によって計算されることを特徴とする、請求項５６
    記載の装置。
  62. 【請求項６２】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 目標一回換気体積値を処理するステップと、 前記流量値を用いて前記被験者の呼吸における相を表わ
    す相指数を計算するステップと、 前記エラスタンス値、前記目標一回換気体積値及び前記
    相指数の関数の関数として、弾性反動圧力の見積値を計
    算するステップとにより、前記処理装置によって計算さ
    れることを特徴とする、請求項６１記載の装置。
  63. 【請求項６３】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 目標換気値を処理するステップと、 前記被験者の呼吸速度を計算するステップと、 前記エラスタンス値、前記目標換気値、前記呼吸速度及
    び前記相指数の関数の関数から、弾性反動圧力の見積値
    を計算するステップとにより、前記処理装置によって計
    算されることを特徴とする、請求項６２記載の装置。
  64. 【請求項６４】 弾性反動圧力の前記見積値の一つが、 すでに決定された瞬間的な弾性補助圧力値をローパスフ
    ィルター処理するステップと、 ローパスフィルター処理した瞬間的な弾性補助値の関数
    及び相指数の関数から弾性反動圧力の見積値を計算する
    ステップとにより、前記処理装置によって計算されるこ
    とを特徴とする、請求項６３記載の装置。
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