JP2014528773A - 非侵襲換気測定 - Google Patents

Abstract

非侵襲換気を用いて呼吸療法を受けている被験者の肺コンプライアンス及び肺抵抗を決定することは、漏れの存在を考慮に入れる必要がある。特に、被験者インターフェース装置における又は該装置の近くでの変動する及び意図しない漏れを、該被験者の漏れ開口の平均抵抗に基づいて動的に決定することができる。

Description

本発明は、非侵襲呼吸療法の適用の間において被験者の呼吸パラメータを測定するシステム及び方法に係るもので、特には呼吸療法を受けている被験者の自発呼吸及び／又は非自発呼吸の間の呼吸毎の肺コンプライアンス（肺圧縮率）及び肺抵抗の測定に関する。

呼吸療法の適切な実施は、患者（被験者とも称する）の肺力学に関する正確で最新の情報を有することに依存する。肺力学は、肺コンプライアンス、肺抵抗及び／又は他のパラメータを含み得る。侵襲性の機械式換気（人工呼吸）を含む呼吸療法は良く知られており、斯様な療法の実施の間においては監視装置が例えば肺コンプライアンス及び／又は肺抵抗等を決定するために被験者フローを測定することができる。非侵襲性の機械式換気を含む呼吸療法もよく知られている。しかしながら、このタイプの療法の実施の間では、当該システム内の漏れにより、被験者の肺力学に関する正確で最新の情報は、通常、決定することはできない。漏れは、意図的又は意図的でない、既知の又は未知の、変動的又は非変動的なものであり得る。特に、意図せぬ、未知の及び／又は変動する漏れは、被験者の肺力学に関する正確で最新の情報の決定を妨げる。

従って、本開示の１以上の実施態様の目的は、被験者の非侵襲呼吸療法の適用の間において呼吸パラメータを測定するように構成されたシステムを提供することである。

該システムはタイミングモジュールと、受動コンプライアンスモジュールと、受動抵抗モジュールと、能動コンプライアンスモジュールと、能動抵抗モジュールとを含む。上記タイミングモジュールは吸気と呼気との間の遷移（移行）を決定するように構成される。上記受動コンプライアンスモジュールは呼気の間における受動呼気肺コンプライアンスを決定するように構成され、その場合において、該受動コンプライアンスモジュールによる決定は受動肺モデルに基づくものであり、呼気は上記遷移に基づいて区切られる。上記受動抵抗モジュールは呼気の間における受動呼気肺抵抗を決定するように構成され、その場合において、該受動抵抗モジュールによる決定は受動肺モデルに基づくものである。上記能動コンプライアンスモジュールは能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスを決定するように構成され、その場合において、上記能動肺コンプライアンスは受動呼気肺コンプライアンス及び被験者の呼吸モードに基づいて決定される。上記能動抵抗モジュールは能動肺モデルを反映する能動肺抵抗を決定するように構成され、その場合において、上記能動肺抵抗は前記受動呼気肺抵抗及び被験者呼吸モードに基づいて決定される。

本開示の１以上の実施態様の他の態様は、被験者の非侵襲呼吸療法の間において呼吸パラメータを測定する方法を提供するものである。該方法は、吸気と呼気との間の呼吸の遷移を決定するステップと、呼気の間における受動呼気肺コンプライアンスを受動肺モデルに基づいて決定するステップであって当該呼気が上記遷移に基づいて区切られるステップと、前記呼気の間の受動呼気肺抵抗を前記受動肺モデルに基づいて決定するステップと、被験者の呼吸モードを得るステップと、能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスを決定するステップであって該決定が前記受動呼気肺コンプライアンス及び前記被験者呼吸モードに基づくものであるステップと、能動肺モデルを反映する能動肺抵抗を決定するステップであって該決定が前記受動呼気肺抵抗及び前記被験者呼吸モードに基づくものであるステップと、を有する。

１以上の実施態様の更に他の態様は、被験者の非侵襲呼吸療法の適用の間において呼吸パラメータを測定するように構成されたシステムを提供するものである。該システムは、吸気と呼気との間の呼吸の遷移を決定する手段と、呼気の間における受動呼気肺コンプライアンスを受動肺モデルに基づいて決定する手段であって当該呼気が上記遷移に基づいて区切られる手段と、前記呼気の間の受動呼気肺抵抗を前記受動肺モデルに基づいて決定する手段と、被験者の呼吸モードを得る手段と、能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスを前記受動呼気肺コンプライアンス及び前記被験者呼吸モードに基づいて決定する手段と、能動肺モデルを反映する能動肺抵抗を前記受動呼気肺抵抗及び前記被験者呼吸モードに基づいて決定する手段と、を有する。

本開示の上記及び他の目的、フィーチャ及び特徴、並びに動作の方法及び関連する構造のエレメント、部品の組み合わせの機能、製造の経済性等は後述する説明及び添付請求項を添付図面を参照して考察すれば一層明らかとなるであろう。尚、添付図面の全ては本明細書の一部を形成するもので、これら図面において同様の符号は種々の図における対応する部分を示している。しかしながら、これら図面は図示及び説明のみの目的のためのものであり、如何なる限定の定義として意図されたものではないと明確に理解されるべきである。

図１は、特定の実施態様による被験者の非侵襲呼吸療法の適用の間において呼吸パラメータを測定するように構成されたシステムを概略図示する。 図２は、特定の実施態様による被験者の非侵襲呼吸療法の間において呼吸パラメータを測定する方法を示す。 図３Ａは、標準的肺モデルを示す。 図３Ｂは、標準的肺モデルを示す。

本明細書で使用される場合、単数形は、前後関係がそうでないと明確に示さない限り、複数のものを含む。本明細書で使用される場合、２以上の部分又は部品が“結合”されるなる文言は、これら部分が直接的に又は間接的に、即ち連結が生じる限りにおいて１以上の中間部分又は部品を介して、結ばれ又は一緒に動作することを意味する。本明細書で使用される場合、“直接結合される”とは、２つのエレメントが互いに直接的に接触することを意味する。本明細書で使用される場合、“固定的に結合される”又は“固定される”とは、２つの部品が、互いに一定の向きを維持しながら、１つのものとして動くように結合されることを意味する。

本明細書で使用される場合、“一体の”なる用語は部品が単一の要素又はユニットとして作製されていることを意味する。即ち、別個に作製され、次いでユニットとして一緒に結合された複数の要素を含む部品は、“一体の”部品又は主体ではない。本明細書で使用される場合、２以上の部分又は部品が互いに“係合する”なる文言は、これら部分が互いに対して直接的に又は１以上の中間部分若しくは部品を介して力を及ぼすことを意味する。本明細書で使用される場合、“数”なる用語は１又は２以上の整数（即ち、複数）を意味する。

本明細書で使用される、例えば限定するものではないが、上部、底部、左、右、上、下、前、後及びこれらの派生語等の方向的語句は、図面に示されるエレメントの向きに関係するものであり、明確に記載されない限り請求項を限定するものではない。

図１は、特定の実施態様による被験者１０６の非侵襲呼吸療法の適用の間において呼吸パラメータを測定するように構成されたシステム１００を概略図示している。システム１００は呼吸治療装置と一体化され及び／又は連結して動作するものとして実施化することができる。

システム１００は、圧力発生器１４０、被験者インターフェース１８０、１以上のセンサ１４２、電子記憶部１３０、ユーザインターフェース１２０、プロセッサ１１０、タイミングモジュール１１１、受動コンプライアンスモジュール１１２、受動抵抗モジュール１１３、能動コンプライアンスモジュール１１４、能動抵抗モジュール１１５、フローモジュール１１６及び／又は他の構成部品の１以上を含むことができる。

圧力発生器１４０は、換気装置（人工呼吸器）及び／又は気道（陽）圧装置（ＰＡＰ／ＣＰＡＰ／ＢｉＰＡＰ（登録商標）／等）と一体化する、組み合わせる又は接続することができ、被験者１０６の気道に例えば被験者インターフェース１８０を介して呼吸可能なガスの加圧された流れ（フロー）を供給するように構成することができる。被験者１０６は呼吸の１以上のフェーズを開始することができ又はできない。圧力支援を（マルチレベル）ＰＡＰ装置の一層高い又は一層低い陽圧として実施することができる。例えば、吸気を支援するために、呼吸可能ガスの加圧フローの圧力を吸気圧に調整することができる。代わりに及び／又は同時に、呼気を支援するために、呼吸可能ガスの加圧フローの圧力を呼気圧に調整することができる。呼吸可能ガスの加圧フローの供給を介して呼吸支援を行うための他の方式も考えられる。圧力発生器１４０は、呼吸可能ガスの加圧フローの圧力レベル、流量、湿度、速度、加速度及び／又は他のパラメータを当該被験者の呼吸サイクルに実質的に同期して調整するように構成することができる。特定の実施態様において、圧力発生器１４０は気道陽圧支援療法以外のタイプの療法を行うように構成された気道圧力装置の一部である。

呼吸可能ガスの加圧フローは、圧力発生器１４０から被験者１０６の気道へ被験者インターフェース１８０により供給することができる。被験者インターフェース１８０は導管１８２及び／又は被験者インターフェース装置１８４を含むことができる。導管１８２は、被験者インターフェース装置１８４を圧力発生器１４０と流体的に連通させる一定長の可撓性ホース又は他の導管とすることができる。導管１８２は、呼吸可能ガスの加圧フローが被験者インターフェース装置１８４と圧力発生器１４０との間を通わされるフロー経路を形成する。

被験者インターフェース装置１８４は、呼吸可能ガスの加圧フローを被験者１０６に又は該被験者の近くに供給するよう構成することができる。よって、被験者インターフェース装置１８４は、この機能に適した如何なる装置も含むことができる。一実施態様において、圧力発生器１４０は専用の換気装置であり、被験者インターフェース装置１８４は被験者１０６に呼吸療法を付与するために使用される他のインターフェース装置に取り外し可能に結合されるよう構成される。例えば、被験者インターフェース装置１８４は、気管内チューブ、気管切開口（ポータル）及び／又は他のインターフェース装置と係合し及び／又はこれらに挿入されるように構成することができる。一実施態様において、被験者インターフェース装置１８４は、介在装置なしで、被験者１０６の気道に係合するように構成される。この実施態様において、被験者インターフェース装置１８４は、気管内チューブ、鼻カニューレ、気管切開チューブ、鼻マスク、鼻／口マスク、全顔面マスク（full face mask）、完全顔面マスク（total face mask）、部分再呼吸マスク、又はガスのフローを被験者の気道に通じさせる他のインターフェース装置の１以上を含むことができる。本開示は、これらの例に限定されるものではなく、如何なる被験者インターフェースを用いた呼吸可能ガスの加圧フローの被験者１０６に対する供給も想定している。

電子記憶部１３０は情報を電子的に記憶する電子記憶媒体を有している。電子記憶部１３０の電子記憶媒体は、システム１００と一体的に（即ち、実質的に取り外し不可能に）設けられるシステム記憶部、及び／又は例えばポート（例えばＵＳＢポート、ファイヤワイヤポート等）若しくはドライブ（例えば、ディスクドライブ等）を介してシステム１００に取り外し可能に接続される取り外し可能型記憶部の一方又は両方を含むことができる。電子記憶部１３０は、光学的に読み取り可能な記憶媒体（例えば、光ディスク等）、磁気的に読み取り可能な記憶媒体（例えば、磁気テープ、磁気ハードドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブ等）、電荷に基づく記憶媒体（例えば、EPROM、EEPROM、ＲＡＭ等）、固体記憶媒体（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媒体の１以上を含むことができる。電子記憶部１３０は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ１１０により決定された情報、ユーザインターフェース１２０を介して入力された情報及び／又はシステム１００が適切に機能することを可能にする他の情報を記憶することができる。例えば、電子記憶部１３０は、１以上の呼吸パラメータ（本明細書の他の箇所で説明される）、被験者が治療計画に適切に従ったかを示す情報、治療イベントが生じたか及び／又は何時生じたかを示す情報、及び／又は他の情報を記録又は記憶することができる。電子記憶部１３０はシステム１００内の別個の構成部品とすることができ、又は電子記憶部１３０はシステム１００の１以上の他の構成部品（例えば、プロセッサ１１０）と一体的に設けることもできる。

ユーザインターフェース１２０はシステム１００とユーザ（例えば、ユーザ１０８、被験者１０６、介護者、治療決定者等）との間にインターフェースを設けるように構成され、該ユーザインターフェースを介してユーザはシステム１００に情報を供給し又は該システム１００から情報を入力することができる。このことは、集合的に“情報”と称するデータ、結果及び／又は命令並びに如何なる他の通知可能な項目もユーザとシステム１００との間で通信されることを可能にする。被験者１０６に伝達することが可能な情報の一例は、該被験者が治療を受けている期間を通しての決定された肺機能（肺力学）の変化を詳細に示すレポートである。被験者１０６及び／又はユーザ１０８により伝達することが可能な情報の一例は、被験者１０６の呼吸モード、即ち自発的か又は非自発的かである。ユーザインターフェース１２０に含めるのに適したインターフェース装置の例は、キーパッド、釦、スイッチ、キーボード、つまみ、レバー、表示スクリーン、タッチスクリーン、スピーカ、マイクロフォン、指示灯、可聴警報及びプリンタを含む。情報はユーザインターフェース１２０により被験者１０６に、聴覚信号、視覚信号、触覚信号及び／又は他の感覚信号の形で供給することができる。

限定するものでない例として、ユーザインターフェース１２０は光を放出することが可能な放射源を含むことができる。斯かる放射源は、例えば、少なくとも１つのＬＥＤ、少なくとも１つの電球、表示スクリーン及び／又は他の放射源の１以上を含むことができる。ユーザインターフェース１２０は該放射源を、呼吸及び／又は呼吸可能ガスの加圧フローに関する情報を被験者１０６に伝達する形態で光を放出するように制御することができる。被験者及び当該システム１００のユーザは１人の同一の者であり得ることに注意されたい。

ここでは、ユーザインターフェース１２０として、有線の又は無線の他の通信技術も想定されると理解されるべきである。例えば、一実施態様において、ユーザインターフェース１２０は電子記憶部１３０により設けられる取り外し可能な記憶部インターフェースと統合することもできる。この例において、情報は、ユーザ（又は複数のユーザ）がシステム１００の構成をカスタマイズすることを可能にする取り外し可能型記憶部（例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、取り外し可能型ディスク等）から該システム１００にロードされる。ユーザインターフェース１２０としてシステム１００との使用に適合化される他の例示的入力装置及び技術は、これらに限定されるものではないが、RS-232ポート、ＲＦリンク、ＩＲリンク及びモデム（電話、ケーブル、イーサネット（登録商標）、インターネット又はその他）を含む。要約すると、システム１００と情報を通信する如何なる技術もユーザインターフェース１２０として想定される。

センサ（又は複数のセンサ）１４２は呼吸気流又は気道力学のパラメータに関する測定値を伝達する出力信号を発生するように構成することができる。これらのパラメータは、流量、（気道）圧力、湿度、速度、加速度及び／又は他のパラメータの１以上を含むことができる。センサ１４２は導管１８２及び／又は被験者インターフェース装置１８４と流体的に連通する。

図１における単一の部材を含むセンサ１４２の図示は、限定することを意図するものではない。一実施態様において、センサ１４２は、被験者１０６の気道の状態及び／又は条件、被験者１０６の呼吸、被験者１０６により呼吸されるガス、被験者１０６の気道へのガスの供給、被験者１０６の肺機能（肺力学）及び／又は被験者による呼吸努力に関連したパラメータに関する情報を伝達する出力信号を発生することにより上述したように動作する複数のセンサを含む。例えば、パラメータは、ロータ速度、モータ速度、ブロワ速度、ファン速度、又は以前から既知の及び／又は校正された数学的関係による先に掲げたパラメータの何れかの代用となり得る関連する測定値等の、圧力発生器１４０（又は該圧力発生器１４０が統合され、組み合わされ若しくは接続される装置）の部品の測定値の機械的単位に関係し得る。センサ１４２からの結果的信号又は情報は、プロセッサ１１０、ユーザインターフェース１２０、電子記憶部１３０及び／又はシステム１００の他の構成部品に伝送することができる。この伝送は、有線及び／又は無線によるものであり得る。

プロセッサ１１０は当該システム１００内に情報処理能力を設けるように構成される。よって、プロセッサ１１０は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、状態マシン及び／又は情報を電子的に処理する他の機構の１以上を含む。図１ではプロセッサ１１０は単一の主体として示されているが、これは解説目的のためだけである。幾つかの構成例では、プロセッサ１１０は複数の処理ユニットを含む。

図１に示されるように、プロセッサ１１０は１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いる。該１以上のコンピュータプログラムモジュールは、タイミングモジュール１１１、受動コンプライアンスモジュール１１２、受動抵抗モジュール１１３、能動コンプライアンスモジュール１１４、能動抵抗モジュール１１５、フローモジュール１１６及び／又は他のモジュールの１以上を含む。プロセッサ１１０は上記モジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び／又は１１６を、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウエア；ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウエアの幾らかの組み合わせ；及び／又はプロセッサ１１０上の処理能力を構成するための他の機構により実行するように構成することができる。

図１においてモジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び１１６は単一の処理ユニット内に共同配置されているように図示されているが、プロセッサ１１０が複数の処理ユニットを含むような構成では、モジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び／又は１１６の１以上は他のモジュールから遠くに配置することができると理解されるべきである。以下に記載される別個のモジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び／又は１１６により果たされる機能の説明は解説目的のためのものであって、限定することを意図するものではなく、モジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び／又は１１６の何れも、記載されたもの以上の又は以下の機能を提供することができる。例えば、モジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び／又は１１６の１以上を省略することができ、該モジュールの機能の幾つか又は全てをモジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び／又は１１６のうちの他のものにより提供することもできる。プロセッサ１１０は、以下においてモジュール１１１、１１２、１１３、１１４、１１５及び／又は１１６のうちの１つに帰される機能の幾つか又は全てを果たし得る１以上の追加のモジュールを実行するように構成することもできることに注意されたい。

１以上のモジュールは、センサ（又は複数のセンサ）１４２により発生された出力信号から１以上のガスパラメータ、呼吸パラメータ及び／又は他のパラメータを決定するように構成することができる。１以上のガスパラメータは、（ピーク）流量、流速、一回換気量、圧力、温度、湿度、速度、加速度、ガス組成（１以上の成分の濃度）、放散される熱エネルギ、（意図的）ガス漏れ及び／又は呼吸可能ガスの（加圧）フローに関する他のパラメータの１以上の測定値に関係する及び／又は斯かる測定値から導出することができる。１以上の呼吸パラメータは、ガスパラメータ及び／又は呼吸可能ガスの加圧フローの測定値を伝達する他の出力信号から導出することができる。該１以上の呼吸パラメータは、呼吸数、呼吸周期、吸入時間若しくは期間、呼気時間若しくは期間、呼吸フロー曲線形状、吸気から呼気へ及び／又はその逆の遷移時点、ピーク吸気流速からピーク呼気流速へ及び／又はその逆の遷移時点、呼吸圧力曲線形状、最大近位圧力降下（呼吸サイクル及び／又はフェーズ毎の）、及び／又は他の呼吸パラメータの１以上を含むことができる。この機能の幾らか又は全ては、プロセッサ１１０の他のコンピュータプログラムモジュールに組み込み又は統合することができる。

タイミングモジュール１１１は、吸気と呼気との間の呼吸の遷移等の、システム１００の動作に関係する呼吸タイミングパラメータ及び／又は他のタイミングパラメータを決定するように構成される。呼吸タイミングパラメータは、呼気フェーズから吸気フェーズを分ける又はその逆の遷移時点、呼吸周期、呼吸数、吸気時間若しくは期間、呼気時間若しくは期間、吸気フェーズの開始及び／又は終了、呼気フェーズの開始及び／又は終了、及び／又は他の呼吸タイミングパラメータを含むことができる。システム１００の動作に関係するタイミングパラメータは、治療セッションの長さ、平均的及び／又は累積的な毎日の及び／又は毎夜の使用、一番最近の圧力調整からの使用量、及び／又はシステム１００の動作に関係する他のタイミングパラメータを含むことができる。

受動コンプライアンスモジュール１１２は、呼気の間の受動呼気肺コンプライアンスを決定するように構成される。該受動コンプライアンスモジュール１１２は、吸気の間の受動吸気肺コンプライアンスを決定するように構成することができる。吸気及び呼気は、タイミングモジュール１１１により決定された遷移に基づいて区分することができる。決定は動的、即ち呼吸サイクル及び／又はフェーズ毎とすることができる。該受動コンプライアンスモジュールによる決定は受動肺モデルに基づくものである。受動肺モデルは、フロー源（例えば換気装置）、肺抵抗及び肺コンプライアンスの直列（流体）結合を有することができる。例示として、図３Ａは、Ｑ_ｐと符号が付されたフロー源と、Ｐと符号が付された近位圧と、Ｒと符号が付された肺抵抗と、Ｃと符号が付された肺コンプライアンスと、Ｐ_０と符号が付された終了呼気圧とを含む標準的受動肺モデルを示している。近位圧及び被験者フローは下記のように関係づけることができ：
Ｐ＝Ｒ・Ｑ_ｐ／１０００＋Ｖ／Ｃ＋Ｐ_０
ここで、圧力の単位はcmH₂Oとすることができ、Ｖはmlでの被験者容積とすることができ、例えば各呼吸に対して独立に得ることができる。被験者の近位（又は気道）圧（例えば、吸気の開始における）、被験者フロー及び吸気に直に続く呼気の終了時における圧力Ｐ_０を取得、推定及び／又は決定することにより、肺コンプライアンス及び肺抵抗を、上記式を用いて決定、算出及び／又は推定することができる。上記式では呼吸回路における漏れは明確には考慮されていないことに注意されたい。

フローモジュール１１６は、漏れの存在を考慮に入れながら、被験者フローを決定するように構成される。その後、システム１００における複数のモジュールにより使用される受動肺モデルは、該フローモジュール１１６により決定された被験者フローに基づくものとすることができる。被験者フローの決定は回路のフローに基づくものとすることができ、該回路フローは呼吸気流又は気道力学のパラメータに関係する測定値を伝達するセンサにより発生される出力信号に基づいて決定することができる。

漏れは、意図した若しくは意図しない漏れ、既知の若しくは未知の漏れ、変動する若しくは変動しない漏れ、及び／又は他の漏れを含み得る。例えば、被験者インターフェース１８４は、意図しないマスク漏れ、意図的及び／又は制御可能な呼気ポート漏れ、及び／又は他の漏れを有するマスクであり得る。システム１００の他の構成部品は、当該システム１００の他の構成部品に対する圧力発生器１４０の接続等の既知の及び／又は予測可能な漏れを含み得る。瞬時的な推定される推定被験者フローＱ_p(t)及び瞬時的な全回路漏れＱ_leak(t)は、下記の２つの式により要約することができ：
Ｑ_p(t)＝Ｑ_C(t)−Ｑ_leak(t) 及び Ｑ_leak(t)＝Ｑ_Lknown(t)＋Ｑ_Lunknown(t)
ここで、Ｑ_C(t)は当該呼吸回路における回路フローを表し、Ｑ_Lknown(t)は瞬時的な既知の回路漏れ（意図的な漏れ及び所与の近位圧に伴い予測可能に変化する全身的（体系的、システミックな、システムの、systemic）漏れフローを含み得る）を表し、Ｑ_Lunknown(t)は瞬時的な未知の回路漏れ（被験者の漏れ開口（オリフィス）における又は該漏れオリフィスの近傍における意図せぬ漏れを含み得る）を表す。上記全身的漏れフローは特性化し、例えば電子記憶部１３０に予め記憶することができる。上記未知の漏れは：
とモデル化することができ、ここで、Ｐ(t)は近位圧であり、１／√Ｒ_Lunknown（バー）は被験者の漏れ開口の平均抵抗を示すもので、例えば各呼吸に対して下記の式を用いて決定することができ：
ここで、ｔ_０は吸気の開始時であり、ｔ_２は後続の呼気の終了時である。被験者の漏れ開口の平均抵抗は時間にわたって（例えば、呼吸の間で）変化し得る。従って、漏れ開口の抵抗は、例えば呼吸毎に、１０秒毎に、毎分、及び／又は何らかの他の規則的及び／又は繰り返しの決定法を用いて規則的に決定することができる。代入により、瞬時的な推定された推定被験者フローＱ_p(t)は下記の式を用いて決定することができる：

受動コンプライアンスモジュール１１２は受動呼気肺コンプライアンスを決定するために、以下のように、受動肺モデル（特には推定された推定被験者フローＱ_p(t)）を使用するように構成される。推定された近位圧がＰ_est＝Ｒ・Ｑ_ｐ／1000＋Ｖ／Ｃ＋Ｐ_０により与えられ、Ｐが測定された近位圧を表し、Ｐ_diffがＰとＰ_０との間の差分を表すと仮定する。最小自乗法（及び／又はＣを計算するための他の好適な方法）を用いて、測定された圧力と推定された圧力との間の差分の自乗の和を最小にする：
Ｃを解くと、以下のようになり：
ここで、
である。

パラメータｍ１〜ｍ５は呼気の開始時にゼロに設定されることに注意されたい。上記式を、受動呼気肺コンプライアンスを決定するために使用することができる。受動吸気肺コンプライアンスを決定するために、容積Ｖ及びパラメータｍ１ないしｍ５は当該吸気の開始時にゼロに設定される。回路フローＱ_Ｃ及び近位圧Ｐは例えばシステム１００内のセンサを介して得られ、受動吸気肺コンプライアンスを決定するために上記式を使用することができる。受動呼気肺コンプライアンス及び受動吸気肺コンプライアンスの両方を決定するために、受動コンプライアンスモジュール１１２は、例えば決定のために使用される呼気が決定のために使用される吸気の直後に続くようにして、受動呼気肺コンプライアンスを決定する前に先ず受動吸気肺コンプライアンスを決定するように構成することができる。

受動抵抗モジュール１１３は呼気の間の受動呼気肺抵抗を決定するように構成され、その場合において、該受動抵抗モジュールによる決定は受動肺モデルに基づくものである。受動抵抗モジュール１１３は受動吸気肺抵抗を決定するように構成される。何れの呼吸フェーズに対しても、抵抗は被験者の気道を通過する最大流速に対する最大圧力降下であり得る。言い換えると、Ｒ＝ΔＰ_max／Ｑ_Pmaxである。受動コンプライアンスモジュール１１２により決定された受動肺コンプライアンスを用いれば、被験者肺圧力Ｐ_LungはＰ_Lung＝Ｖ／Ｃ＋Ｐ_０を用いて計算することができ、かくして、圧力降下ΔＰはΔＰ＝Ｐ−Ｐ_Lung＝Ｐ_diff−Ｖ／Ｃとなる。上記圧力降下はＱ_ｐに伴い単調に増加又は減少すると仮定すると、ΔＰ_maxは被験者フローが最大値に到達した時点で生じる。斯様な理由により、受動抵抗は：
と書き換えることができる。

この式は、受動呼気肺コンプライアンス（例えば、受動コンプライアンスモジュール１１２からの）及び呼気の間の最大圧力降下ΔＰ_maxを使用することにより受動呼気肺抵抗に当てはまる。この式は、受動吸気肺コンプライアンス（例えば、受動コンプライアンスモジュール１１２からの）及び吸気の間の最大圧力降下ΔＰ_maxを使用することにより受動吸気肺抵抗に当てはまる。受動呼気肺抵抗及び受動吸気肺抵抗の両方を決定するために、受動抵抗モジュール１１３は、例えば決定のために使用される呼気が決定のために使用される吸気の直後に続くようにして、受動呼気肺抵抗を決定する前に先ず受動吸気肺抵抗を決定するように構成することができる。

能動コンプライアンスモジュール１１４は能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスを決定するように構成され、その場合において、該能動肺コンプライアンスは前記受動呼気肺コンプライアンス及び被験者呼吸モードに基づいて決定される。該能動肺コンプライアンスの決定は、更に、前記受動吸気肺コンプライアンスに基づくものとすることができる。上記被験者呼吸モードは自発呼吸モードであるか又は非自発呼吸モードであり得る。システム１００は、該被験者呼吸モードを例えばシステム設定及び／又はユーザ入力として得ることができ、及び／又は該被験者呼吸モードを例えばシステム１００の１以上のセンサにより発生される出力信号の分析を介して決定することができる。

例示として、図３Ｂは標準的能動肺モデルを図示するものであるが、該モデルは標準的受動肺モデル（例えば、図３Ａ参照）とは少なくともＰ_musにより表される被験者の吸入筋圧（inspiratory muscle pressure）及び／又は被験者の自発呼吸による“干渉”により相違する。特に、被験者の肺は呼気の間においては受動的に弛緩され得るので、呼気の間ではＰ_musの干渉は実質的に無視可能ではあり得る。このような理由により、全呼吸サイクルにわたる能動肺抵抗及び能動肺コンプライアンスの（動的）決定は、コンプライアンス及び抵抗を吸気及び呼気の間において別個に（動的に）決定し、次いで当該被験者の呼吸モードに依存して結果を結合することにより達成することができる。

能動コンプライアンスモジュール１１４は受動呼気肺コンプライアンスＣ_exh及び受動吸気肺コンプライアンスＣ_inhをＣ＝weight＊Ｃ_inh＋(１−weight)＊Ｃ_exhに従って結合することにより被験者の能動コンプライアンスＣを決定することができ、ここで、weight（重み）は、自発呼吸モードに対しては例えば０であり、非自発呼吸モードに対しては例えば０.５である。重みの値は０と１との間にすべきである。

能動抵抗モジュール１１５は能動肺モデル（例えば図３Ｂの標準的能動肺モデル）を反映する能動肺抵抗を決定するように構成され、その場合において、該能動肺抵抗は前記受動呼気肺抵抗及び被験者呼吸モードに基づいて決定される。該能動肺抵抗の決定は、更に、前記受動吸気肺抵抗に基づくことができる。能動抵抗モジュール１１５は、受動呼気肺抵抗Ｒ_exh及び受動吸気肺抵抗Ｒ_inhをＲ＝weight＊Ｒ_inh＋(１−weight)＊Ｒ_exhに従って結合することにより被験者の能動肺抵抗Ｒを決定することができ、ここで、weight（重み）は、自発呼吸モードに対しては例えば０であり、非自発呼吸モードに対しては例えば０.５である。重みの値は０と１との間にすべきである。

図２は被験者の非侵襲呼吸療法の間における呼吸パラメータを測定する方法２００を示している。以下に示される該方法２００の処理は例示を意図するものである。幾つかの実施態様において、方法２００は、記載されていない１以上の追加の処理を伴って、及び／又は記載された処理の１以上を伴わずに達成することができる。更に、図２に示され、下記に説明される該方法２００の処理の順番は、限定することを意図するものではない。

幾つかの実施態様において、方法２００は１以上の処理装置（例えば、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、状態マシン及び／又は情報を電子的に処理する他の機構）において実施することができる。上記１以上の処理装置は、当該方法２００の処理の幾つか又は全てを電子記憶媒体上に電子的に記憶された命令に応答して実行する１以上の装置を含むことができる。該１以上の処理装置は、ハードウェア、ファームウエア、及び／又はソフトウェアを介して方法２００の処理の１以上を実行すべく特別に設計されるように構成された１以上の装置を含むことができる。

処理２０２において、吸気と呼気との間の呼吸の遷移が決定される。一実施態様において、処理２０２はタイミングモジュール１１１（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一のタイミングモジュールにより実行される。

処理２０４において、吸気の間の受動吸気肺コンプライアンスが受動肺モデルに基づいて決定され、その際、当該吸気は上記遷移に基づいて区分される。一実施態様において、処理２０４は受動コンプライアンスモジュール１１２（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一の受動コンプライアンスモジュールにより実行される。

処理２０６において、呼気の間の受動呼気肺コンプライアンスが受動肺モデルに基づいて決定され、その際、当該呼気は前記遷移に基づいて区分される。一実施態様において、処理２０６は受動コンプライアンスモジュール１１２（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一の受動コンプライアンスモジュールにより実行される。

処理２０８において、吸気の間の受動吸気肺抵抗が受動肺モデルに基づいて決定される。一実施態様において、処理２０８は受動抵抗モジュール１１３（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一の受動抵抗モジュールにより実行される。

処理２１０において、呼気の間の受動呼気肺抵抗が受動肺モデルに基づいて決定される。一実施態様において、処理２１０は受動抵抗モジュール１１３（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一の受動抵抗モジュールにより実行される。

処理２１２において、被験者呼吸モードが取得される。一実施態様において、処理２１２はユーザインターフェース１２０（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一のユーザインターフェースを介して実行される。

処理２１４において、能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスが決定される。一実施態様において、処理２１４は能動コンプライアンスモジュール１１４（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一の能動コンプライアンスモジュールにより実行される。

処理２１６において、能動肺モデルを反映する能動肺抵抗が決定される。一実施態様において、処理２１６は能動抵抗モジュール１１５（図１に示され、前述された）と同様の又は実質的に同一の能動抵抗モジュールにより実行される。

尚、請求項において括弧内に記載された如何なる符号も当該請求項を限定するものと見なしてはならない。また、“有する”又は“含む”なる用語は、請求項に記載されたもの以外の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。また、幾つかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段の幾つかは全く同一のハードウェア品目により実施化することができる。また、単数形の構成要素は複数の斯様な構成要素の存在を排除するものではない。また、幾つかの手段を列挙する如何なる装置の請求項においても、これら手段の幾つかは１つの同一のハードウェア品目により実施化することができる。また、特定の構成要素が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら構成要素を組み合わせで使用することができないということを示すものではない。

以上、本発明を現在のところ最も実用的で好ましい実施態様であると考えられるものに基づいて例示目的で詳細に説明したが、斯様な詳細は上記目的のためだけのものであって、本発明は開示された実施態様に限定されるものではなく、逆に、添付請求項の趣旨及び範囲内に入る修正例及び均等構成もカバーすることを意図するものであると理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な限りにおいて、何れかの実施態様の１以上のフィーチャを何れかの他の実施態様の１以上のフィーチャと組み合わせることができることを想定している。

Claims (21)

1. 被験者の非侵襲呼吸療法の適用の間において呼吸パラメータを測定するシステムであって、コンピュータプログラムモジュールを実行する１以上のプロセッサを有し、前記コンピュータプログラムモジュールが、
   吸気と呼気との間における呼吸の遷移を決定するタイミングモジュールと、
   呼気の間の受動呼気肺コンプライアンスを受動肺モデルに基づいて決定する受動コンプライアンスモジュールであって、前記呼気が前記遷移に基づいて区分される受動コンプライアンスモジュールと、
   前記呼気の間の受動呼気肺抵抗を前記受動肺モデルに基づいて決定する受動抵抗モジュールと、
   能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスを、前記受動呼気肺コンプライアンス及び被験者呼吸モードに基づいて決定する能動コンプライアンスモジュールと、
   前記能動肺モデルを反映する能動肺抵抗を、前記受動呼気肺抵抗及び前記被験者呼吸モードに基づいて決定する能動抵抗モジュールと、
   を有するシステム。
2. 前記受動コンプライアンスモジュールが、前記遷移に基づいて区分される吸気の間における受動吸気肺コンプライアンスを更に決定し、前記受動抵抗モジュールが前記吸気の間における受動吸気肺抵抗を更に決定し、前記能動コンプライアンスモジュールによる決定が更に前記受動吸気肺コンプライアンスに基づくものであり、前記能動抵抗モジュールによる決定が更に前記受動吸気肺抵抗に基づくものである請求項１に記載のシステム。
3. 呼吸毎の被験者フローを回路フローに基づいて決定するフローモジュールを更に有し、前記受動肺モデルが該決定された被験者フローに基づくものである請求項１に記載のシステム。
4. 前記非侵襲呼吸療法の適用が、既知の回路漏れ及び前記被験者の漏れ開口における又は該漏れ開口の近傍における意図せぬ漏れを含む全身的漏れを含み、前記フローモジュールによる前記呼吸毎の被験者フローの決定が更に該全身的漏れに基づくものである請求項３に記載のシステム。
5. 前記被験者の漏れ開口における又は該漏れ開口の近傍における意図せぬ漏れが、該漏れ開口の平均抵抗に基づくものである請求項４に記載のシステム。
6. 前記漏れ開口の平均抵抗が、前記吸気と呼気との間における呼吸の遷移に基づいて決定される請求項５に記載のシステム。
7. 前記被験者呼吸モードが自発呼吸モード又は非自発呼吸モードである請求項１に記載のシステム。
8. 被験者の非侵襲呼吸療法の適用の間において呼吸パラメータを測定する方法であって、
   吸気と呼気との間における呼吸の遷移を決定するステップと、
   呼気の間の受動呼気肺コンプライアンスを受動肺モデルに基づいて決定するステップであって、前記呼気が前記遷移に基づいて区分されるステップと、
   前記呼気の間の受動呼気肺抵抗を前記受動肺モデルに基づいて決定するステップと、
   被験者呼吸モードを得るステップと、
   能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスを、前記受動呼気肺コンプライアンス及び前記被験者呼吸モードに基づいて決定するステップと、
   前記能動肺モデルを反映する能動肺抵抗を、前記受動呼気肺抵抗及び前記被験者呼吸モードに基づいて決定するステップと、
   を有する方法。
9. 前記遷移に基づいて区分される吸気の間における受動吸気肺コンプライアンスを決定するステップと、
   前記吸気の間における受動吸気肺抵抗を決定するステップと、
   を更に有し、前記能動肺コンプライアンスを決定するステップが更に前記受動吸気肺コンプライアンスに基づくものであり、前記能動肺抵抗を決定するステップが更に前記受動吸気肺抵抗に基づくものである請求項８に記載の方法。
10. 前記被験者の非侵襲呼吸療法の回路フローを得るステップと、
    呼吸毎の被験者フローを前記回路フローに基づいて決定するステップと、
    を更に有し、前記受動肺モデルが前記決定された被験者フローに基づくものである請求項８に記載の方法。
11. 前記非侵襲呼吸療法の適用が、既知の回路漏れ及び前記被験者の漏れ開口における又は該漏れ開口の近傍における意図せぬ漏れを含む全身的漏れを含み、前記呼吸毎の被験者フローを決定するステップが更に該全身的漏れに基づくものである請求項１０に記載の方法。
12. 前記被験者の漏れ開口における又は該漏れ開口の近傍における意図せぬ漏れを、該漏れ開口の平均抵抗に基づいて決定するステップを更に有する請求項１１に記載の方法。
13. 前記漏れ開口の平均抵抗を、前記吸気と呼気との間における呼吸の遷移に基づいて決定するステップを更に有する請求項１２に記載の方法。
14. 前記被験者呼吸モードが自発呼吸モード又は非自発呼吸モードである請求項８に記載の方法。
15. 被験者の非侵襲呼吸療法の適用の間において呼吸パラメータを測定するシステムであって、
    吸気と呼気との間における呼吸の遷移を決定する手段と、
    呼気の間の受動呼気肺コンプライアンスを受動肺モデルに基づいて決定する手段であって、前記呼気が前記遷移に基づいて区分される手段と、
    前記呼気の間の受動呼気肺抵抗を前記受動肺モデルに基づいて決定する手段と、
    被験者呼吸モードを得る手段と、
    能動肺モデルを反映する能動肺コンプライアンスを、前記受動呼気肺コンプライアンス及び前記被験者呼吸モードに基づいて決定する手段と、
    前記能動肺モデルを反映する能動肺抵抗を、前記受動呼気肺抵抗及び前記被験者呼吸モードに基づいて決定する手段と、
    を有するシステム。
16. 前記遷移に基づいて区分される吸気の間における受動吸気肺コンプライアンスを決定する手段と、
    前記吸気の間における受動吸気肺抵抗を決定する手段と、
    を更に有し、前記能動肺コンプライアンスを決定する手段の動作が更に前記受動吸気肺コンプライアンスに基づくものであり、前記能動肺抵抗を決定する手段の動作が更に前記受動吸気肺抵抗に基づくものである請求項１５に記載のシステム。
17. 前記被験者の非侵襲呼吸療法の回路フローを得る手段と、
    呼吸毎の被験者フローを前記回路フローに基づいて決定する手段と、
    を更に有し、前記受動肺モデルが前記決定された被験者フローに基づくものである請求項１５に記載のシステム。
18. 前記非侵襲呼吸療法の適用が、既知の回路漏れ及び前記被験者の漏れ開口における又は該漏れ開口の近傍における意図せぬ漏れを含む全身的漏れを含み、前記呼吸毎の被験者フローを決定する手段の動作が更に該全身的漏れに基づくものである請求項１７に記載のシステム。
19. 前記被験者の漏れ開口における又は該漏れ開口の近傍における意図せぬ漏れを、該漏れ開口の平均抵抗に基づいて決定する手段を更に有する請求項１８に記載のシステム。
20. 前記漏れ開口の平均抵抗を前記吸気と呼気との間における呼吸の遷移に基づいて決定する手段を更に有する請求項１９に記載のシステム。
21. 前記被験者呼吸モードが自発呼吸モード又は非自発呼吸モードである請求項１５に記載のシステム。