JP2013512717A - 圧力サポート治療を受ける被験者から吐かれた分子ガスの濃度を測定しながらサポート治療を提供するシステム - Google Patents

Abstract

圧力サポート治療が被験者に提供される。提供される圧力サポート治療の有効性は、被験者によって吐き出されたガスの１つ以上のガス性分子種の濃度に基づいて、決定されるか、及び／又は、治療が滴定される。被験者によって吐かれたガスの組成の測定は、比較的小さい変形を有するサンプルから得られ、その変形は、圧力サポート治療の一部として被験者の気道に供給されるガスからの吐かれたガスの希釈によって生じる。

Description

本発明は、圧力サポート治療を受ける被験者から吐き出された分子性ガス種の濃度を測定することに関する。

被験者に圧力サポートを供給するシステムは知られている。幾つかの従来システムは、被験者によって吐き出されたガスの１つ以上の分子性ガス種の濃度を推定するよう構成され、治療の有効性を判定し、及び／又は、治療を滴定する。

自発呼吸をする非挿管の被験者においては、吐き出されたガスの中の１つ以上のガス状の分子種の濃度測定は、吐き出されたガスが希釈を受けるので困難である。希釈は、呼気中に圧力サポートシステムによって供給されるガスで引き起こされることがある。周囲大気への漏れが増加することは、呼気中に圧力サポート治療の一部として供給されるべきガスの増加を要し、それは希釈が増すことを引き起こす。

本発明の目的は、圧力サポート治療を受ける被験者から吐かれた分子ガスの濃度を測定し、圧力サポート治療を提供するシステムを提供することである。

本発明の一側面は、圧力サポートシステムに関し、その圧力サポートシステムは、圧力生成器、ガス供給回路、第1センサ、第2センサ、及びプロセッサを含む。圧力生成器は、被験者の気道に供給するため、呼吸ガスの加圧流を生成するように構成される。ガス供給回路は、呼吸ガスの加圧流を圧力生成器から被験者の気道へ供給するように構成される。第1センサは、被験者の呼吸フェーズに関する情報を伝える出力信号を生成するよう構成される。第2センサは、被験者の気道或いはその近くのガスの組成に関する情報を伝える出力信号を生成するよう構成される。１つ以上のプロセッサが、コンピュータプログラムモジュールを実行するように構成され、そのコンピュータプログラムモジュールは、コントロールモジュール、治療モジュール、及び呼気組成モジュールを含む。コントロールモジュールは、プレッシャー生成器をコントロールして、呼吸ガスの加圧流を調整し、もし第1センサによって生成される出力信号が被験者の呼吸が呼気フェーズにあることを示すなら、被験者の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベル以上に維持するようにする。治療圧力モジュールは、被験者の呼吸の呼気フェーズの間、コントロールモジュールによって実現される呼気圧力レベルを設定するように構成され、その治療圧力モジュールは、大抵の呼気フェーズの間、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルに設定され、断続的に、その呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルより低くされる。呼気組成モジュールは、被験者の肺から吐き出されたガス中のガス性分子種の濃度を測定するよう構成され、その呼気組成モジュールは、被験者の肺から吐き出されたガス中のガス性分子種の濃度の測定が、断続的な呼気フェーズの間、第2センサによって生成される出力信号に基づいて行われ、その間、呼気圧力レベルが所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる。

本発明の他の側面は、圧力サポートを被験者に提供する方法に関する。その方法は、被験者の気道に供給するために、呼吸ガスの加圧流を生成するステップと、呼吸ガスの加圧流を被験者の気道に流路を通して供給するステップと、被験者の呼吸フェーズをモニタリングするステップと、前記流路の内部のガス性分子種の濃度を表すサンプルを収集するステップと、呼吸ガスの加圧流を調整するステップであって、被験者の呼吸が呼気フェーズにある場合、被験者の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベル以上に維持する、ステップと、被験者の呼吸の呼気フェーズの間、実施される呼気圧力レベルを設定するステップであって、大抵の呼気フェーズの間、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルに設定され、及び、断続的に、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、ステップと、被験者の肺から吐き出されたガスのガス性分子種の濃度を、断続的な呼気フェーズの間、フローパス（流路）内部のガス性分子種の濃度を示すサンプルに基づいて測定するステップであって、その間は呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、ステップとを含む。

本発明の更に他の側面は、圧力サポートを被験者に供給するよう構成されたシステムに関する。一実施形態では、そのシステムは、被験者の気道に供給するために、呼吸ガスの加圧流を生成する手段と、呼吸ガスの加圧流を被験者の気道に流路を通して供給する手段と、被験者の呼吸フェーズをモニタリングする手段と、前記流路の内部のガス性分子種の濃度を表すサンプルを収集する手段と、呼吸ガスの加圧流を調整する手段であって、被験者の呼吸が呼気フェーズにある場合、被験者の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベル以上に維持する、調整手段と、被験者の呼吸の呼気フェーズの間、実施される呼気圧力レベルを設定する手段であって、大抵の呼気フェーズの間、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルに設定され、及び、断続的に、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、設定手段と、被験者の肺から吐き出されたガスのガス性分子種の濃度を、断続的な呼気フェーズの間、流路内部のガス性分子種の濃度を示すサンプルに基づいて測定する手段であって、その間は呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、測定手段とを含む。

本発明のこれらの及び他の目的、構成、及び特徴は、操作方法や関連する構成要素及び部分の組合せの機能、及び製造の経済性と同様に、添付の図面を参照して、以下の説明及び付属の特許請求の範囲を考慮することで、より明らかになるだろう。それらの全ては本明細書の一部を形成し、同様の参照符号は、各種の図面の対応する部分を指定する。本発明の一実施形態では、本明細書で示される構造的なコンポーネントは、一定の比率で描かれている。しかし、図面は例示と説明の目的だけで描かれており、本発明の限定ではないことは明確に理解されるべきである。加えて、本明細書の如何なる一実施形態で示され又は説明される構造的な構成も、他の実施形態でも同様に使用されることが可能である。しかし、図面は単に例示と説明の目的だけであり、本発明の限界の定義として意図されるものではないことは明確に理解されるべきである。本明細書と本特許請求の範囲で用いられるように、単数形の「１つの」及び「その」は、文脈が明確に他の意味を示すのでないのなら、複数の指示対象を含む。

図１は、圧力サポート治療を被験者１２に提供するよう構成されるシステム１０を示す。また、システム１０は、提供される圧力サポート治療の有効性を判定するように構成される。この測定は、被験者１２によって吐き出されたガス中の１つ以上のガス状分子種の濃度（例えば、呼気端末のＣＯ_２濃度）を測定することを含む。例えば、被験者１２によって吐き出されたガス中の二酸化炭素（ＣＯ_２）濃度の測定は、提供される圧力サポート治療の有効性の判定を可能にするためになされてもよい。システム１０は、被験者１２によって吐き出されるガス組成の測定を、他のソース（例えば周囲大気、圧力サポート治療等）からのガスによって生ずる比較的低レベルの希釈で供給するよう構成される。一実施形態では、システム１０は、１つ以上の圧力生成器１４、電子的記憶装置１６、ユーザインターフェース１８、第1センサ２０、第２センサ２２、プロセッサ２４、及び／又は他のコンポーネントを含む。

一実施形態においては、圧力生成器１４は、被験者１２の気道へ供給するため、呼吸ガスの加圧流を生成するように構成される。その圧力生成器１４は、治療目的又は他の目的のため、呼吸ガスの加圧流の１つ以上のパラメータ（例えば、流速、圧力、容積、湿気、温度、ガス組成等）をコントロールしてもよい。非限定的な例によれば、圧力生成器１４は、呼吸ガスの加圧流の流速及び／又は圧力をコントロールするように構成されてもよく、その結果、被験者１２の気道へ圧力サポートが供給される。圧力生成器１４は、換気装置、気道陽圧の生成器、例えば、米国特許第６１０５５７５号に記載されるデバイス（その内容は全体として本明細書に援用される）、及び／又は他の圧力生成デバイスを含んでもよい。呼吸ガスの加圧流を通じて圧力生成器１４によって供給される圧力サポートは、例えば、非侵襲性換気装置、気道陽圧サポート、双レベルサポート、ＢｉＰＡＰ（Ｒ）、及び／又は、他のタイプの圧力サポート治療を含んでもよい。

米国特許第６１０５５７５号 呼吸ガスの加圧流は、ガス供給回路２６を介して、被験者１２の気道に供給される。ガス供給回路２６は、圧力生成器１４によって生成される呼吸ガスの加圧流を、被験者１２の気道へ連通するように構成される。しかるべく、ガス供給回路２６は、導管２８とインターフェース器具３０とが含まれる。導管は、呼吸ガスの加圧流をインターフェース器具３０に伝え、インターフェース器具３０は、呼吸ガスの加圧流を被験者１２の気道に供給する。インターフェース器具３０の幾つかの例には、例えば、鼻カニューラ、鼻マスク、鼻／口腔マスク、フルフェイスマスク、トータルフェイスマスク、及び／又は他のインターフェース器具であってガスフローを被験者の気道と連通する物を含んでもよい。本発明は、これらの例に限定されず、如何なる被験者とのインターフェースをも使用して、呼吸ガスの加圧流を被験者１２へ供給することを意図する。

図１ではガス供給回路２６は、呼吸ガスの加圧流を被験者１２の気道へ供給するための単一肢の回路として示されるが、これは限定を意図するものではない。本発明の開示の範囲には、二つの肢の回路を含み、その回路は、第1の肢が呼吸ガスの加圧流を被験者１２の気道へ供給し、及び、第２の肢がガス供給回路２６から選択的にガスを排出するように構成される（例えば、吐き出されたガスを排出する）。さらに、単一デバイスとしてのインターフェース器具３０の例示は、限定を意図するものではない。インターフェース器具３０は、少なくとも２つの分離したインターフェース器具を含んでもよいことは理解されるだろう。例えば、第1のインターフェース器具（例えば、フルフェイスマスク、トータルフェイスマスク等）は、呼吸ガスの加圧流を被験者１２に供給するように構成されてもよく、一方、第2のインターフェース器具（例えば、鼻カニューラ等）は、被験者１２の気道からガスを受けるように構成されて、被験者１２の気道から受けるガスのパラメータ（例えば組成）が測定されることが可能になる。

一実施形態では、電子的記憶装置１６は、電子的に情報を保存する電子的記憶媒体を含む。電子的記憶装置１６の電子的記憶媒体は、システム記憶装置及び／又は着脱可能な記憶装置の１つ又は両方を含んでもよく、そのシステム記憶装置は、システム１０に統合的に形成されたもの（即ち、実質的に着脱不可能な）であり、その着脱可能な記憶媒体は、着脱可能に、例えばポート（例えばＵＳＢポート、ファイヤーワイヤポート等）又はドライブ（例えばディスクドライブ等）を介して接続されることができる。電子的記憶装置１６は、光学的に読み取り可能な記憶装置メディア（例えば光学ディスク等）、磁気的に読み取り可能な記憶装置メディア（例えば磁気テープ、磁気ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等）、電気的なチャージベース記憶装置メディア（例えばＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等）、半導体記憶装置メディア（例えばフラッシュドライブ等）、及び／又は、他の電子的に読み取り可能な記憶装置メディアのうちの、１つ又は複数を含んでもよい。電子的記憶装置１６は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ２４によって判定される情報、ユーザインターフェース１８を介して受信される情報、及び／又は、システム１０が適切に機能することを可能にする他の情報を保存してもよい。電子的記憶装置１６は、（全体であれ部分であれ）システム１０内の分離したコンポーネントでもよく、或いは、（全体であれ部分であれ）電子的記憶装置１６は、システム１０の１つ以上のコンポーネント（例えば生成器１４、ユーザインターフェース１８、プロセッサ２４等）と統合して形成されてもよい。

ユーザインターフェース１８は、システム１０と被験者１２との間のインターフェースを供給するように構成され、そのインターフェースを通じて、被験者１２は、システム１０へ情報を供給し、システム１０から情報を受信してもよい。このことにより、データ、キュー、結果、及び／又は、指令や他の如何なる通信可能なアイテム（総合して「情報」とよぶ）も、被験者１２と、生成器１４、電子的記憶装置１６、及び／又はプロセッサ２４のうちの１つ以上との間で通信が可能になる。ユーザインターフェース１８に含まれるのに適したインターフェースデバイスの例には、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、ディスプレイスクリーン、タッチスクリーン、スピーカ、マイクロフォン、インジケータライト、オーディブルアラーム、プリンタ、触覚フィードバックデバイス、及び／又は、他のインターフェースデバイスを含む。一実施形態では、ユーザインターフェース１８は複数の分離したインターフェースを含む。一実施形態では、ユーザインターフェース１８は、生成器１４と統合して形成される少なくとも１つのインターフェースを含む。

また、有線又は無線の他の通信技術が、ユーザインターフェース１８として本発明によって意図されることを理解されるべきである。例えば、本発明は、ユーザインターフェース１８は、電子的記憶装置１６によって供給される着脱可能記憶装置インターフェースと統合されてもよいことを意図する。この例では、情報は、着脱可能記憶装置（例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、着脱可能ディスク等）からシステム１０にロードされてもよく、その着脱可能記憶装置はユーザがシステム１０の実装をカスタマイズすることを可能にする。他の例示の入力デバイス及び、ユーザインターフェース１８としてシステム１０での使用に適応される技術は、ＲＳ−２３２ポート、ＲＦリンク、ＩＲリンク、モデム（電話、ケーブル又はその他）を含むが、これらに限定されない。要するに、情報をシステム１０と通信するための如何なる技術も、本発明ではユーザインターフェース１８として意図される。

第1センサ２０は、出力信号を生成するように構成され、その出力信号は、呼吸ガスの加圧流の１つ以上のパラメータに関連する情報を伝達する。その１つ以上のパラメータは、例えば、流速、容積、圧力、湿度、温度、加速度、速度、音響、呼吸を示すパラメータの変化、及び／又は、他のガスパラメータを含んでもよい。しかるべく、第1センサ２０によって生成される出力信号は、被験者１２の呼吸フェーズに関する情報を伝達する。第1センサ２０は、そうしたパラメータを直接的に測定する１つ以上のセンサを含んでもよい（例えば、圧力生成器１４で、又は、ガス供給回路２６内で呼吸ガスの加圧流との流体連通を通じて）。第1センサ２０は、１つ以上のセンサを含んでもよく、その１つ以上のセンサは、呼吸ガスの加圧流の１つ以上のパラメータに関する出力信号を間接的に生成する。例えば、第1センサ２０は、１つ以上のセンサ、及び／又は他のセンサを含んでもよく、その１つ以上のセンサは、圧力生成器１４の操作パラメータ（例えば、バルブドライバ、モータの電流、電圧、回転速度、及び／又は、他の操作パラメータ）に基づいて出力を生成するように構成される。

第1センサ２０は、ガス供給回路２６内の単一箇所で単一センサとして示されるが、これは限定的であることを意図しない。第1センサ２０は、複数のセンサを含んでもよく、それらのセンサは、互いに近接して又は分離して配置されてもよい。本明細書で第1センサ２０に起因する機能性を供給するセンサは、複数の場所のうちのいずれかに配置されてもよく、例えば圧力生成器１４の内部、導管２８の内部（或いはこれと連通して）、インターフェース器具３０の内部（或いはこれと連通して）、及び／又は、他の場所である。

第2センサ２２は、出力信号を生成するよう構成され、その出力信号は、被験者１２の気道で或いはその近くで、ガスの組成に関する情報を伝達する。一実施形態では、第2センサ２２によって生成される出力信号は、第2センサ２２に接続して又は連通して、ＣＯ_２及び／又は他のガスの濃度に関する情報を伝達する。上述したように、第2センサ２２で生成される出力信号は、被験者１２の終末呼気ＣＯ_２を決定するように使用されてもよい。終末呼気ＣＯ_２を決定するため、肺胞気のサンプル中のＣＯ_２濃度検出することがより一層の正確性をもたらすだろう。インターフェース器具３０が被験者１２の気道との密封連絡（例えば、気管内チューブ）を提供する治療設定では、第2センサ２２にアクセス可能なサンプリングチャンバー内のサンプルを得ることは容易であり、というのも被験者１２の肺から吐かれたガスの全てはインターフェース器具３０から外へ流れるはずだからである。しかしながら、非侵襲的圧力サポート治療では、肺胞気サンプルを得ることは、より困難であるかもしれない。なぜなら、ガスは被験者１２の気道から出るので、ガスは、周囲大気への漏れが存在する中で圧力を維持するため、圧力生成器１４で供給される空気によって積極的に希釈され得るからである。

希釈を幾らか低減するため、インターフェース器具３０は、２つの分離したインターフェース器具を含んでもよく、１つは呼吸ガスの加圧流を供給するものであり、もう１つは被験者１２によって吐き出されたガスのサンプルを取得するものである。例えば、上述したように、インターフェース器具３０は、呼吸ガスの加圧流を供給するように構成されたマスクを含んでもよく、及び、被験者１２によって吐き出されるガスを収集するため、被験者１２の鼻孔に取り付けられるマスクの下に鼻カニューラを含んでもよい。

プロセッサ２４は、システム１０における情報処理能力を供給するよう構成される。しかるべく、プロセッサ２４は、１つ以上の、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械、及び／又は、電子的に情報を処理する他のメカニズムを含んでもよい。プロセッサ２４は、図１では単一の実体として示されるが、これは例示の目的だけで示される。幾つかの実装では、プロセッサ２４は、複数の処理ユニットを含んでもよい。これらの処理ユニットは、同一のデバイス（例えば圧力生成器１４）の内部に物理的に配置されてもよいし、又は、プロセッサ２４は、協調して動作する複数のデバイスの処理機能を表してもよい。

図1に示されるように、プロセッサ２４は、１つ以上のコンピュータプログラムモジュールを実行するように構成されてもよい。その１つ以上のコンピュータプログラムモジュールは、１つ以上の、呼吸フェーズモジュール３２、コントロールモジュール３４、治療圧力モジュール３６、呼気組成モジュール３８、及び／又は、他のモジュールを含んでもよい。プロセッサ２４は、モジュール３２，３４、３６及び／又は３８を、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア、及び／又はファームウェアの幾つかの組合せ；及び／又は、プロセッサ２４の処理能力を設定する他のメカニズムによって実行するよう構成されてもよい。

図１では、プロセッサ２４が複数の処理ユニットを含む実装において、モジュール３２、３４、３６、及び３８は、単一の処理ユニット内部に一緒に配置されているが、３２、３４、３６、及び／又は３８のうちの１つ以上のモジュールが他のモジュールから離れて配置されてもよいことは理解されるべきである。

以下で説明される、異なるモジュール３２，３４、３６及び／又は３８によって供給される機能性の説明は、例示目的であり、これに限定することを意図せず、モジュール３２、３４、３６及び／又は３８のいずれも、説明される以上の又はそれ以下の機能性を供給してもよい。例えば、モジュール３２，３４、３６及び／又は３８のうち１つ以上のモジュールが削除されてもよく、モジュールの機能の幾つか又は全ては、モジュール３２、３４、３６及び／又は３８のうちの他のモジュールによって供給されてもよい。他の例として、プロセッサ２４は、１つ以上の追加的なモジュールを実行するよう構成されてもよく、その追加的なモジュールは、モジュール３２、３４、３６及び／又は３８に起因する以下の機能性の幾つか又は全部を実行してもよい。

呼吸フェーズモジュール３２は、被験者１２の呼吸フェーズを測定（乃至は決定）するよう構成される。その呼吸フェーズモジュール３２は、第1のセンサ２０によって生成される出力信号に基づいて、呼吸のフェーズを測定する。例えば、流速、圧力、及び／又は、第1センサ２０によって生成される出力信号において示される他のパラメータの変動は、被験者１２の呼吸フェーズを測定するために、呼吸フェーズモジュール３２によって用いられてもよい。呼吸フェーズを測定することには、被験者１２の呼吸が吸気フェーズにあるか、呼気フェーズにあるかを決定することを含む。一実施形態では、呼吸フェーズモジュール３２は、吸気フェーズから呼気フェーズ（逆も同様）への呼吸移行よりも多くのことを測定するよう構成される。例えば、被験者１２の呼吸が、吸気フェーズ及び／又は呼気フェーズにおける１つ以上の点に達したときを決定するように構成されてもよい。一実施形態では、プロセッサ２４は、圧力生成器１４を含む第1デバイスの内部に１つ以上のプロセッサを含み、被験者１２によって吐き出されるガスの組成に関する情報を測定するよう構成された第2デバイスの内部に１つ以上のプロセッサを含む。この実施形態においては、呼吸フェーズモジュール３２は、１つ以上のモジュールを含んでもよく、そのモジュールは、被験者１２によって吐き出されるガスの組成に関する情報を測定するよう構成されたデバイス上で実行される。第2デバイスのその１つ以上のモジュールは、第1デバイスによってなされる呼吸フェーズの測定に基づいて、呼吸フェーズを測定してもよく、そうして治療法に従って呼吸ガスの加圧流を調整する。

コントロールモジュール３４は、圧力生成器１４をコントロールし、呼吸ガスの加圧流を、被験者１２の気道或いはその近くの圧力が治療法に従うように調整する。その治療法は、被験者１２の気道或いはその近くのターゲット圧力を、被験者１２の呼吸フェーズの関数として表してもよい。呼吸モジュール３２は、被験者１２の呼吸フェーズを測定するので、コントロールモジュール３４は、その治療法によって示される被験者１２の気道或いはその近くのターゲット圧力を測定するよう、この測定を実施する。そして、コントロールモジュール３４は、圧力生成器１４をコントロールし、呼吸ガスの加圧流を調整し、このターゲット圧力を達成及び／又は維持する。

非限定的例として、一実施形態では、治療法は、呼気圧力レベルと吸気圧力レベルとを特定する。吸気圧力レベルは、呼気圧力レベルよりも実質的に高い。呼吸の吸気フェーズの間、コントロールモジュール３４は圧力生成器１４をコントロールして、呼吸ガスの加圧流を、被験者１２の気道或いはその近くの圧力が吸気圧力レベルに向かって調整されるように調整する。被験者１２の気道或いはその近くの圧力を、呼吸の吸気フェーズの間、比較的高く維持することは、被験者１２にとって、吸入することを容易にする。呼吸の呼気フェーズの間は、コントロールモジュール３４は、圧力生成器１４をコントロールし、呼吸ガスの加圧流を調整し、被験者１２の気道或いはその近くの圧力が吸気フェーズ圧力より低減されて、その結果、被験者１２は過大な圧力に「逆らって」息を吐く必要がない。しかし、呼吸の呼気フェーズの間でさえ、コントロールモジュール３４は、被験者１２の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベルを下回ることを許容しない。呼気圧力レベルは、被験者１２による呼気を容易にするレベルに設定されてもよく、なおかつ、肺胞損傷に対して保護し、気道閉鎖を防ぐ。

治療圧力モジュール３６は、治療法によって示される圧力を調整するように構成される。これらの調整には、終末呼気ＣＯ_２の測定を容易にするため、治療法によって示される圧力を調整することを含む。

呼気の間、コントロールモジュール３４は、圧力生成器１４をコントロールし、呼吸ガスの加圧流を調整し、被験者１２の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベル以上であるように維持する。一般的には、呼気圧力レベルは、呼吸が吸気から呼気フェーズに変化した後比較的すぐに達し、被験者１２の気道或いはその近くの圧力を維持するため、呼吸ガスの加圧流の流速の増加をもたらす。上述したように、正確な終末呼気ＣＯ_２を得ることは、比較的低い希釈量でＣＯ_２の組成を測定するため、第2センサ２２にとって、充分に純粋な吐き出されたガスを得ることを要する。呼気の間の、呼吸ガスの加圧流の流速の増加は、被験者１２によって吐き出されるガスの希釈の主要な発生源であり、ＣＯ_２の構成を測定するため、第2センサ２２にとって充分に純粋な吐き出されたガスを得ることを困難にする。

例示の目的で、図２は、被験者によって吐き出されるガスのサンプリングの概略モデルである。影のついたボックスは、インターフェース器具及び被験者の気道によって定義される容積４０を表し、そのインターフェース器具は、インターフェース器具３０（図1で示され本明細書で説明される）と類似の又は同一のものである。組成センサによって使用されるガスのサンプルは、要素４２と名づけられ、その組成センサは、第2センサ２２（図1で示され本明細書で説明される）と同一又は類似のものである。濃い影は、肺胞から純粋に吐き出されたガスを表し、従って、肺胞のＣＯ_２濃度を含む。薄い影は、吐き出されたガスを希釈するために機能する他のガスを表す。その希釈ガスは、主に、圧力生成器から供給される、呼吸ガスの加圧流を含み、その圧力生成器は、（図1で示され本明細書で説明される）圧力生成器１４と同一又は類似のものである。上述したように、容積４０と大気との間の漏れ４４は、圧力を維持するため、呼吸ガスの加圧流に送出されるガスの量の増加を要し、それによって希釈を増大する。

図1に戻ると、治療圧力モジュール３６は、治療法の呼気圧力レベルを散発的に調整し、第2センサ２２によってサンプルされる吐き出されたガスの希釈を低減する。これにより、たいていの呼気フェーズにとって呼気圧力レベルは、或る基準呼気圧力レベルに設定され、気道の及び／又は肺圧力サポートの利点を被験者１２に供給しながら、呼気を容易にする。しかし、幾つかの呼気フェーズの間では、治療圧力モジュール３６は、コントロールモジュール３４によって用いられる呼気圧力を下げ、これらの呼気フェーズの間、吐き出されるガスの希釈を低減する。

例示の目的で、図３は呼気フェーズの間の容積４０（図2でも示され、上述された）を示し、そこでは、もし全部が停止しなければ、呼吸ガスの加圧流の流速が低減される。図３に見られるように、これは、吐き出されるガスの希釈を低減する傾向があり、それによって、終末呼気ＣＯ_２のより正確な測定を可能にする。吐き出されるガス（呼気）の希釈を低減することに加えて、呼吸ガスの加圧流のフローを低減することは、被験者が、より完全に息を吐くことを更に可能にし、それによって、容積４０に導かれる吐き出されたガス（呼気）の容積が増加し、そして、他のガスからの希釈が更に低減する。

図1に戻ると、既に上述したように、呼吸の均一にわたる呼気圧力レベルの低減は、システム１０によって供給される圧力サポートの利点を低下するかもしれない。しかし、呼気圧力レベルを断続的に低下させることにより（例えば、一時的にスペースを空ける間や、非連続的な呼吸の間に）、治療圧力モジュール３６は、希釈のより少ない呼気ガスのサンプルが、被験者１２が受ける治療に有害な影響を及ぼすことなく、とられることを可能にする。

図4は、治療法によって示される圧力対時間のプロットを表している。図４に見られるように、吸気フェーズの間、その治療法に示される圧力は、吸気圧力レベルにある。大抵の呼気フェーズの間、その治療法に示される圧力は、基準呼気圧力レベル４６にある。しかし、幾つかの呼気フェーズでは断続的に、呼気圧力レベルは低減されて、低下した希釈の終末呼気ＣＯ_２のサンプリングを許容する。この呼気圧力レベルの低下は、所定の呼気フェーズを通じて適用されてもよく、それは例えば呼気フェーズ４８に示され、又は、所定の呼気フェーズの一部分だけの間適用されてもよく、それは例えば呼気フェーズ５０で示される。

図1に戻ると、どの呼気フェーズが、治療圧力モジュール３６によって低減された呼気圧力レベルで提供されるべきかの決定は、周期的になされてもよい。この周期性は、数多くの呼吸（例えば、呼気圧力レベルがＸ呼吸毎に低減される）によって、及び／又は、時間の経過（例えば、呼気レベルがＸ秒毎に低減される）によって定量化されてもよい。この周期性は、ユーザがユーザインターフェース１８を介して選択的に設定することができる設定可能なものであってもよい。一実施形態では、どの呼気フェーズが、治療圧力モジュール３６によって低減された呼気圧力レベルで提供されるべきかの決定は、治療圧力モジュール３６によって、確率的に、又は、ランダムに（或いは疑似ランダムに）なされてもよい。この実施形態では、相対頻度に対するコントロールが、ユーザインターフェース１８を介してユーザに供給されてもよく、その相対頻度で低減された呼気圧力レベルが供給される。基準呼気圧力より低い低減量は、ユーザがユーザインターフェース１８を介して選択的に設定できるものであってもよい。

一実施形態では、治療圧力モジュール３６は、呼気圧力レベルが基準呼気圧力レベルより低く設定されていない期間の呼吸の間は、呼気圧力レベルの間にまだいくらか変動があるように構成される。例えば、治療圧力モジュール３６は、周期的な正弦曲線の方法で呼気圧力レベルを変化させるように構成されてもよい。呼気圧力の範囲は（その範囲に渡って正弦曲線は移動する）、呼気圧力レベルが、その正弦曲線の最小値或いはその近くだけで、基準呼気圧力レベルを下回るように構成されてもよい。

呼気組成モジュール３８は、第2センサ２２によって生成される出力信号に基づいて、被験者１２の肺から吐き出されるガスのガス性分子種の濃度を測定するよう構成される。一実施形態では、これは、終末呼気ＣＯ_２の測定を含む。ガス性分子種の濃度測定は、呼気フェーズの間に生成される出力信号のみを使用して、呼気組成モジュール３８によってなされ、そこでは、治療圧力モジュール３６が呼気圧力レベルを基準呼気圧力レベルより低く設定していた。これは、その測定が、ガス性分子種の濃度サンプルに基づいてなされることを確実にし、そのガス性分子種の濃度サンプルは、希釈による変形が、呼気圧力レベルは基準呼気圧力レベル以上である呼気の間に取られたガス性分子種の濃度サンプルより小さい。

呼気組成モジュール３８による、被験者１２の肺から吐き出されたガス中のガス性分子種の測定から、システム１０によって供給される圧力サポートの有効性が判定されてもよい。この判定は、プロセッサ２４によってなされてもよく、他の測定される呼吸器官のパラメータの判定に基づいてもよく、及び／又は、例えば第1センサ２０によって生成される出力信号から推測されてもよい。圧力サポートの有効性の判定、及び／又は、被験者１２の肺から吐き出されたガスのガス性分子種の測定は、プロセッサ２４によって実現され、圧力サポートを滴定する。例えば、圧力生成器１４のコントロールを決定するためにコントロールモジュール３４によって実現される治療法は、そうした決定に基づいて調整されてもよく、被験者１２への圧力サポートの治療メリットを向上する。

本発明は、何が現在最も実際的であり且つ好適な実施形態であると考えられるかに基づいて、例示の目的で説明されたが、そうした詳細は単に説明の目的であり、本発明は開示された実施形態に限定されないことは理解されるべきである。しかし、逆に、付属の特許請求の範囲の精神と適用の範囲内にある変形例や均等な配置を包含することを意図することも理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な範囲で、如何なる実施形態の1つ以上の特徴も他の如何なる実施形態の１つ以上の特徴と組み合わせることができることを企図することは理解されるべきである。

図１は、本発明の１つ以上の実施形態に従って、圧力サポート治療を被験者に供給するよう構成されたシステムを示す。 図2は、本発明の１つ以上の実施形態に従って、被験者によって吐き出されたガスをサンプリングする図式的モデルを示す。 図3は、本発明の１つ以上の実施形態に従って、被験者によって吐き出されたガスをサンプリングする図式的モデルを示す。 図４は、本発明の１つ以上の実施形態に従って、治療法によって記述される圧力対時間のプロットを示す。

Claims (20)

1. 圧力サポートシステムであって、該圧力サポートシステムは：
   被験者の気道に供給するため、呼吸ガスの加圧流を生成するように構成される、圧力生成器と、
   呼吸ガスの加圧流を前記圧力生成器から前記被験者の気道へ供給するように構成される、ガス供給回路と、
   前記被験者の呼吸フェーズに関する情報を伝える出力信号を生成するよう構成される、第1センサと、
   前記被験者の気道或いはその近くのガスの組成に関する情報を伝える出力信号を生成するよう構成される、第２センサと、
   コンピュータプログラムモジュールを実行するように構成される１つ以上のプロセッサと、を含み、
   前記コンピュータプログラムモジュールは：
   前記圧力生成器をコントロールして、前記呼吸ガスの加圧流を調整し、前記第1センサによって生成される出力信号が前記被験者の呼吸が呼気フェーズにあることを示す場合には、前記被験者の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベル以上に維持するようにする、コントロールモジュールと、
   前記被験者の呼吸の呼気フェーズの間、前記コントロールモジュールによって実現される呼気圧力レベルを設定するように構成される治療圧力モジュールであり、該治療圧力モジュールは、大抵の呼気フェーズの間、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルに設定され、断続的に、前記呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルより低くされる、治療圧力モジュールと、
   前記被験者の肺から吐き出されたガス中のガス性分子種の濃度を測定するよう構成される、呼気組成モジュールであり、該呼気組成モジュールは、前記被験者の肺から吐き出されたガス中のガス性分子種の濃度の測定が、断続的な呼気フェーズの間、前記第２センサによって生成される出力信号に基づいて行われ、そのフェーズで、前記呼気圧力レベルが所定の基準呼気圧力レベルよりも低くされる、呼気組成モジュールと、
   を含む圧力サポートシステム。
2. 前記呼気モジュールは、前記被験者の肺から吐き出されたガス中のガス性分子種の濃度の測定が、呼気フェーズの間、前記第２センサによって生成される出力信号と関係なく行われるよう構成され、そのフェーズで、前記呼気圧力レベルが所定の基準呼気圧力レベルに設定される、請求項１記載の圧力サポートシステム。
3. 前記ガス性分子種は二酸化炭素である、請求項１記載の圧力サポートシステム。
4. 前記コントロールモジュールは、前記圧力生成器をコントロールし、前記呼吸ガスの加圧流を調整し、前記第1センサによって生成される出力信号が、前記被験者の呼吸が吸気フェーズであることを示す場合は、前記被験者の気道或いはその近くの圧力を吸気圧力レベルまで増加する、請求項１記載の圧力サポートシステム。
5. 前記治療圧力モジュールは、前記呼気圧力レベルを、所定の呼吸数又は所定の期間として定量化された周期で、所定の基準呼気圧力レベルより低く設定する、請求項１記載の圧力サポートシステム。
6. 前記呼気圧力レベルは、該呼気圧力レベルの大きさを示す正弦曲線に従って決定される、請求項５記載の圧力サポートシステム。
7. 前記断続的な呼気フェーズは、そのフェーズで、呼気圧力レベルが所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなり、前記断続的な呼気フェーズは時間的に離れて間隔を置かれる非連続的な呼吸の間に発生する、請求項１記載の圧力サポートシステム。
8. 被験者に圧力サポートを供給する方法であって、該方法は：
   被験者の気道に供給するため、呼吸ガスの加圧流を生成するステップと、
   前記呼吸ガスの加圧流を前記被験者の気道へ流路を介して供給するステップと、
   前記被験者の呼吸フェーズをモニタリングするステップと、
   前記流路の内部のガス性分子種の濃度を表すサンプルを収集するステップと、
   前記呼吸ガスの加圧流を調整するステップであって、前記被験者の呼吸が呼気フェーズにある場合、前記被験者の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベル以上であるように調整する、ステップと、
   被験者の呼吸の呼気フェーズの間、使用される呼気圧力レベルを設定するステップであって、大抵の呼気フェーズの間、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルに設定され、及び、断続的に、呼気圧力レベルは前記所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、ステップと、
   前記被験者の肺から吐き出されたガスのガス性分子種の濃度を、断続的な呼気フェーズの間、前記流路内部のガス性分子種の濃度を示すサンプルに基づいて測定するステップであって、そのフェーズで、前記呼気圧力レベルは前記所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、ステップと、を含む方法。
9. 前記被験者の肺から吐き出されたガスのガス性分子種の濃度の測定は、呼気フェーズの間、前記流路内部のガス性分子種の濃度を示すサンプルと関係なく行われるよう構成され、そのフェーズで、前記呼気圧力レベルが所定の基準呼気圧力レベルに設定される、請求項８記載の方法。
10. 前記ガス性分子種は二酸化炭素である、請求項８記載の方法。
11. 前記呼吸ガスの加圧流を調整するステップであり、前記被験者の呼吸が吸気フェーズである場合、前記被験者の気道或いはその近くの圧力を吸気圧力レベルまで増加するステップを更に含み、前記吸気圧力レベルは実質的に前記呼気圧力レベルよりも高い、請求項８記載の方法。
12. 前記呼気圧力レベルは、所定の呼吸数又は所定の期間として定量化された周期で、前記所定の基準呼気圧力レベルよりも低く設定される、請求項８記載の方法。
13. 前記呼気圧力レベルは、該呼気圧力レベルの大きさを示す正弦曲線に従って決定される、請求項１２記載の方法。
14. 前記断続的な呼気フェーズは、その間、呼気圧力レベルが所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなり、前記断続的な呼気フェーズは時間的に離れて間隔を置かれる非連続的な呼吸の間に発生する、請求項８記載の方法。
15. 被験者に圧力サポートを供給するシステムであって、該システムは：
    被験者の気道に供給するため、呼吸ガスの加圧流を生成する手段と、
    前記呼吸ガスの加圧流を前記被験者の気道へ流路を介して供給する手段と、
    前記被験者の呼吸フェーズをモニタリングする手段と、
    前記流路の内部のガス性分子種の濃度を表すサンプルを収集する手段と、
    前記呼吸ガスの加圧流を調整する手段であって、前記被験者の呼吸が呼気フェーズにある場合、前記被験者の気道或いはその近くの圧力が呼気圧力レベル以上であるように調整する手段と、
    被験者の呼吸の呼気フェーズの間、使用される呼気圧力レベルを設定する手段であって、大抵の呼気フェーズの間、呼気圧力レベルは所定の基準呼気圧力レベルに設定され、及び、断続的に、呼気圧力レベルは前記所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、手段と、
    前記被験者の肺から吐き出されたガスのガス性分子種の濃度を、断続的な呼気フェーズの間、前記流路内部のガス性分子種の濃度を示すサンプルに基づいて測定する手段であって、そのフェーズで、呼気圧力レベルは前記所定の基準呼気圧力レベルよりも低くなる、手段と、を含むシステム。
16. 前記被験者の肺から吐き出されたガスのガス性分子種の濃度を測定する手段は、呼気フェーズの間、前記流路内部のガス性分子種の濃度を示すサンプルと関係なく測定を行い、そのフェーズで、前記呼気圧力レベルが所定の基準呼気圧力レベルに設定される、請求項１５記載のシステム。
17. 前記ガス性分子種は二酸化炭素である、請求項１５記載のシステム。
18. 前記呼吸ガスの加圧流を調整する手段であり、前記被験者の呼吸が吸気フェーズである場合、前記被験者の気道或いはその近くの圧力を吸気圧力レベルまで増加する手段を更に含み、前記吸気圧力レベルは実質的に前記呼気圧力レベルよりも高い、請求項１５記載のシステム。
19. 前記呼気圧力レベルは、所定の呼吸数又は所定の期間として定量化された周期で、前記所定の基準呼気圧力レベルよりも低く設定される、請求項１５記載のシステム。
20. 前記呼気圧力レベルは、該呼気圧力レベルの大きさを示す正弦曲線に従って決定される、請求項１５記載のシステム。

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