JP2015515868A - 圧力処理調節の方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2012年5月2日に出願された米国仮特許出願第61/641,504号の利益を主張する。この米国仮特許出願の開示内容は、その全内容が、引用することによって本明細書の一部をなすものとする。
閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)を治療するために、経鼻持続気道陽圧(CPAP)療法が用いられている。持続気道陽圧が空気圧式スプリントとして動作し、軟口蓋及び舌を前方に押して中咽頭後壁から離すことによって上気道閉塞を防止することができるということが前提となっている。
陽圧の空気の供給を患者の気道の入口に適用することは、鼻マスク、フルフェイスマスク、又は鼻枕等の患者インタフェースの使用によって容易にされる。様々な患者インタフェースデバイスが知られているが、それらの多くは、特に長期間装着するとき又は患者がシステムに不慣れであるときに、目立ちすぎること、審美的に望ましくないこと、フィット性が不十分であること、使用が難しいこと、及び不快であることのうちの1つ又は複数の難点を有する。個人用保護具の一部として専ら飛行士用に設計されたマスク又は専ら麻酔薬の投与用に設計されたマスクは、それらの本来の用途に許容可能とすることができるが、それでも、長期間、例えば睡眠中の装着には、あいにく不快である場合がある。
睡眠呼吸障害を治療するのに用いられる1つの既知の製品は、ResMedによって製造されたS9睡眠療法システムである。
陽圧の空気は、通常、モータ駆動ブロワ等のPAPデバイスによって患者の気道に供給される。このブロワの放出口は、可撓性の送達導管を介して、上記に説明したような患者インタフェースに接続される。
図1に示される1つの形態では、本技術は、呼吸障害を治療するための装置を含む。この装置は、空気等の加圧呼吸ガスを、患者インタフェース3000に通じる空気送達チューブを介して患者1000に供給するためのフロージェネレータ又はブロワ(例えばPAPデバイス4000)を備えることができる。
そのため、一形態では、本技術は、PAPデバイス4000等によって患者インタフェースを通して患者の気道の入口に陽圧を印加することによって呼吸障害を処置するための方法を含む。
3.1 患者インタフェース3000
従来のマスクタイプ非侵襲的患者インタフェース3000が図3aに示される。これは通常、次の機能的態様、すなわち、シール形成構造体3100、プレナムチャンバ3200、位置決め安定化構造体3300、通気孔3400、及び空気回路4170への接続用の接続ポート3600を備える。幾つかの形態では、機能的態様は、1つ又は複数の物理構成要素によって提供することができる。幾つかの形態では、1つの物理構成要素は、1つ又は複数の機能的態様を提供することができる。使用の際、シール形成構造体3100は、気道への陽圧の空気の供給を容易にするために、患者の気道への入口を外側は(outwardly)取り囲むように配置される。このようにして、外部シールが患者の皮膚上に形成される。
本技術の1つの態様によるPAPデバイス4000は、機械構成要素及び空気圧構成要素4100、電気構成要素4200を備え、1つ又は複数のアルゴリズムを実行するようにプログラムされる。このPAPデバイスは、外部ハウジング4010を有する。外部ハウジング4010は、外部ハウジング4010の上側部分4012及び外部ハウジング4010の下側部分4014の2つの部分で形成される。代替の形態では、外部ハウジング4010は、1つ又は複数のパネル4015を備えることができる。PAPデバイス4000は、PAPデバイス4000の1つ又は複数の内部構成要素を支持するシャーシ4016を備える。1つの形態では、空気圧ブロック(pneumatic block)4020が、シャーシ4016によって支持されるか、又はその一部分として形成される。PAPデバイス4000は、取っ手4018を備えることができる。
4.1.1 エアフィルタ(複数の場合もある)4110
本技術の1つの形態によるPAPデバイスは、1つのエアフィルタ4110、又は複数のエアフィルタ4110を備えることができる。
本技術の1つの形態では、吸入口マフラ4122は、空気経路においてブロワ4142の上流に位置している。図4bを参照されたい。
本技術の1つの形態では、陽圧の空気の流量を生成するための圧力デバイス4140は、制御可能ブロワ4142である。例えば、このブロワは、ボリュート内に収容された1つ又は複数のインペラを有するブラシレスDCモータ4144を備えることができる。ブロワは、約4cmH2O〜約20cmH2Oの範囲、又は他の形態では約30cmH2Oまでの陽圧の空気の供給を、例えば約120リットル/分で送達することが可能である。
本技術の1つの形態では、1つ又は複数のトランスデューサ4270が、圧力デバイス4140の上流に位置する。この1つ又は複数のトランスデューサ4270は、空気経路のその地点における空気の性質を測定するように構成及び準備されている。
本技術の1つの形態では、アンチスピルバック弁が、加湿器5000と空気圧ブロック4020との間に位置している。このアンチスピルバック弁は、水分が加湿器5000から例えばモータ4144へ上流に向けて流れる危険性を低減するように構成及び準備されている。
本技術の一態様による空気回路4170は、空気圧ブロック4020と患者インタフェース3000との間での空気又は呼吸に適したガスの流れを可能にするように構成及び準備されている。
本技術の1つの形態では、補助酸素4180が、空気経路における或る地点に送達される。
4.2.1 電源装置4210
本技術の1つの形態では、電源装置4210は、PAPデバイス4000の外部ハウジング4010の内部にある。本技術の別の形態では、電源装置4210は、PAPデバイス4000の外部ハウジング4010の外部にある。
本技術の1つの形態では、PAPデバイス4000は、人がこのデバイスとインタラクトすることを可能にするボタン、スイッチ、又はダイアルの形態の1つ又は複数の入力デバイス4220を備える。これらのボタン、スイッチ、又はダイアルは、物理デバイスとすることもできるし、タッチスクリーンを介してアクセス可能なソフトウェアデバイスとすることもできる。これらのボタン、スイッチ、又はダイアルは、1つの形態では、外部ハウジング4010に物理的に接続することもできるし、別の形態では、中央コントローラに電気接続されている受信機と無線通信することもできる。
本技術の1つの形態では、中央コントローラ(プロセッサ4230として示されている)は、x86INTELプロセッサ等の、PAPデバイス4000を制御するのに好適なプロセッサとすることができる。
好ましくは、PAPデバイス4000は、プロセッサ4230に接続されたクロック4232を備える。
本技術の1つの形態では、療法デバイスコントローラ4240は、プロセッサ4230によって実行されるアルゴリズム4300の一部分を形成する圧力制御モジュール4330である。
好ましくは、本技術によるPAPデバイス4000は、1つ又は複数の保護回路4250を備える。
本技術の1つの形態によれば、PAPデバイス4000は、メモリ4260、好ましくは不揮発性メモリを備える。幾つかの形態では、メモリ4260は、バッテリ駆動スタティックRAMを含むことができる。幾つかの形態では、メモリ4260は、揮発性RAMを含むことができる。
トランスデューサは、デバイスの内部に存在させることができるし、PAPデバイスの外部に存在させることもできる。外部のトランスデューサは、例えば、空気送達回路、例えば患者インタフェースに位置させることもできるし、その一部分とすることもできる。外部のトランスデューサは、データをPAPデバイスに送信又は転送するドップラレーダ移動センサ等の非接触センサの形態とすることもできる。
本技術による流量トランスデューサ4274は、差圧トランスデューサ、例えば、SENSIRION社が提供しているSDP600シリーズの差圧トランスデューサに基づくことができる。この差圧トランスデューサは、空気圧回路と流体連通し、圧力トランスデューサのそれぞれのものは、流量制限要素におけるそれぞれの第1の地点及び第2の地点に接続される。
本技術による圧力トランスデューサ4272は、空気圧回路と流体連通して位置している。好適な圧力トランスデューサの一例は、HONEYWELL社のASDXシリーズからのセンサである。代替の好適な圧力トランスデューサは、GENERAL ELECTRIC社が提供しているNPAシリーズからのセンサである。
本技術の1つの形態では、モータ速度信号4276が生成される。モータ速度信号4276は、好ましくは、療法デバイスコントローラ4240によって提供される。モータ速度は、例えば、ホール効果センサ等の速度センサが生成することができる。
本技術の1つの好ましい形態では、データ通信インタフェース4280が設けられ、プロセッサ4230に接続される。データ通信インタフェース4280は、好ましくは、リモート外部通信ネットワーク4282に接続可能である。データ通信インタフェース4280は、好ましくは、ローカル外部通信ネットワーク4284に接続可能である。好ましくは、リモート外部通信ネットワーク4282は、リモート外部デバイス4286に接続可能である。好ましくは、ローカル外部通信ネットワーク4284は、ローカル外部デバイス4288に接続可能である。
本技術による出力デバイス4290は、視覚ユニット、オーディオユニット、及び触覚ユニットのうちの1つ又は複数の形態を取ることができる。視覚ディスプレイは、液晶ディスプレイ(LCD)又は発光ダイオード(LED)ディスプレイとすることができる。
ディスプレイドライバ4292は、ディスプレイ4294上での表示を目的とした文字、シンボル、又は画像を入力として受け取り、ディスプレイ4294にそれらの文字、シンボル、又は画像を表示させるコマンドにそれらを変換する。
ディスプレイ4294は、ディスプレイドライバ4292から受信されたコマンドに応答して文字、シンボル、又は画像を視覚的に表示するように構成されている。例えば、ディスプレイ4294は、8セグメントディスプレイとすることができる。この場合、ディスプレイドライバ4292は、数字「0」等の各文字又は各シンボルを、8つのそれぞれのセグメントが特定の文字又はシンボルを表示するようにアクティブ化されるか否かを示す8つの論理信号に変換する。
本技術の好ましい形態では、療法デバイス4245は、本明細書において述べられるように療法を患者1000に送達するように制御モジュール4330の制御を受ける。
本技術の1つの形態では、貯水器及び加熱板5240を備える加湿器5000が設けられる。そのような加湿器は空気中に水蒸気を提供することができる。
幾つかの例では、こうしたコントローラは、その全体の開示が引用することにより本明細書の一部をなすものとする米国特許第7,128,069号によって述べられる呼気圧力軽減(relief)を伴う圧力処置等の複相型圧力処置を生成するように構成することができる。そのため、コントローラは、各吸気について処置圧力を設定し、呼気圧力軽減(expiratory pressure relief)(EPR)のために、選択された減少レベルだけ圧力を減少させることができる。EPRレベルは、患者にとって呼吸をより快適にさせる可能性がある。
コントローラ104の1つのこうした例示的な方法又はアルゴリズムは、図8のフローチャートに示される。332において、コントローラは、呼吸圧力処置装置102を制御して、患者インタフェースにおいて呼吸可能なガスの流れを生成する。呼吸可能なガスの流れは、例えば、センサからの圧力データ及び/又は流量データの分析を通して吸気又は呼気を検出すると、患者の呼吸サイクルの検出の関数として調整することができる。呼吸可能なガスの生成された流れは、その後、呼気圧力部分が吸気圧力部分より全体的に低い圧力になることができるように吸気圧力部分及び呼気圧力部分を含むことができる。幾つかの場合には、生成された呼気圧力部分は圧力上昇を含むことができる。
Pexpは呼気圧力についての設定点であり、
Tcurは、呼吸の検出された呼気位相における現在のサンプルカウント又は経過した時間であり、
Tftは、設定される呼気降下時間であり、
Tlexpは、設定又は予期される呼気持続時間であり、
Ppsは、最大圧補助値であり、
A及びBは、スケーリング定数である。これらの定数は、呼気圧力テンプレートのスケーリングを容易にするように設定することができる。これらの定数は、正の実数範囲にわたる可能性がある。こうした定数の1つの目的は、呼気圧力テンプレートが上昇するレートを変更することである可能性がある。しかし、こうした定数は、他の目的のために(例えば、Pexpを或る特定の範囲に制限するために)使用することができる。
コントローラ104によって実装することができる別の例示的な方法又はアルゴリズムが、図10のフローチャートに示される。552において、コントローラは、呼吸圧力処置装置102を制御して、患者インタフェースにおいて呼吸可能なガスの流れを生成する。呼吸可能なガスの流れは、例えば、センサからの圧力データ及び/又は流量データの分析を通して吸気又は呼気を検出すると、患者の呼吸サイクルの検出の関数として調整することができる。呼吸可能なガスの生成された流れは、その後、呼気圧力部分が吸気圧力部分より全体的に低い圧力になるように、吸気圧力部分及び呼気圧力部分を含むことができる。幾つかの場合には、生成される呼気圧力部分は圧力上昇を含むことができる。554において、呼気圧力部分の圧力上昇は、1回換気量の関数、又は、測定される呼気流量等の1回換気量の測定量の関数として、コントローラによって制御することができる。例えば、圧力上昇は、複数の先行する呼吸サイクルの1回換気量の測定量、及び、基準圧力とターゲット呼気圧力設定との差の関数としてコントローラによって生成することができる。基準圧力は、例えば、特定の期間の間の最小圧力を含むことができる。複数の先行する呼吸サイクルの1回換気量の測定量の関数は、平均値の計算、メジアン値の計算、パーセンタイル値の計算等のような任意の統計的評価を含むことができる。
Iνtは瞬時1回換気量であり、
|Qc|は現在の流量の絶対値であり、
Fsはサンプリングレートである。
Pepapは最小又は「ベースライン」EPAP圧力であり、
PtargはターゲットEPAPである。
Pexpは新しい呼気圧力であり、
Pepapはベースライン又は最小EPAP圧力であり、
PΔは圧力デルタであり、
Iνtは瞬時1回換気量であり、
A及びVTaveはスケーリング定数である。
コントローラ104によって実装することができる別の例示的な方法又はアルゴリズムが図12のフローチャートに示される。772において、コントローラは、呼吸圧力処置装置102を制御して、患者インタフェースにおいて呼吸可能なガスの流れを生成する。呼吸可能なガスの流れは、例えば、センサからの圧力データ及び/又は流量データの分析を通して吸気又は呼気を検出すると、患者の呼吸サイクルの検出の関数として調整することができる。呼吸可能なガスの生成される流れは、その後、呼気圧力部分が吸気圧力部分より全体的に低い圧力になることができるように、吸気圧力部分及び呼気圧力部分を含むことができる。幾つかの場合には、生成される呼気圧力部分は圧力上昇を含むことができる。774において、呼気圧力部分の圧力上昇は、2次関数又は少なくとも3の次数の関数等の多項式関数を用いてコントローラによって制御することができる。任意選択で、幾つかの場合には、関数は、呼気三角波等の1次関数とすることができる。そのため、呼気中の圧力の調節は、こうした関数によって制御することができる。例えば、呼気圧力上昇は、3次関数、4次関数等の関数としてコントローラによって生成することができる。同様に、吸気中の圧力の調節は、こうした関数によって制御することができる。吸気圧力及び/又は呼気圧力のこうした関数による調節のための制御方法は、以下の例示的な実施形態において考えることができる。
図13は、2重ピークテンプレートを示す。この実施形態では、吸気圧力及び呼気圧力はともに、3次関数等の多項式関数から導出されるテンプレート又はその多項式を有するテンプレートに基づいて調節される。この例では、吸気圧力は、早期サイクリング(呼気位相の始動)が達成されるように吸気中に調節される。図13に示すように、吸気圧力は、患者吸気中に、そのピークレベル(IPAP)に達し、降下してEPAPの圧力レベルに戻ることができる。例えば、吸気圧力は、吸気時間の約半分(例えば、「Mid−INSP」として図13において示す吸気中間)より前に、そのようにすることができる。同様に、呼気中の圧力は、初期呼気中に上昇し、後期呼気中に降下するように調節することができる。幾つかの場合には、呼気中の曲線のピークは、呼気時間の約半分(例えば、「Mid−EXP」として図13において示す呼気中間)より前に起こる場合がある。
以下の計算は、図13に示す圧力曲線について吸気圧力テンプレートを導出するために行うことができる。
Pinspは新しい吸気圧力であり、
{a,b,c,d}は3次関数用の定数であり、
xは患者の呼吸サイクルの現在の位相の検出に基づいて計算され、
Ppsは最大圧補助であり、
Aは吸気圧力テンプレートのスケーリングを容易にするために設定することができる。Aは、正の実数範囲にわたる可能性がある。こうした定数の1つの目的は、吸気圧力テンプレートが上昇するレートを変更することである可能性がある。しかし、Aは、他の目的のために(例えば、Pinspを或る特定の範囲に制限するために)使用することができる。
φcurrは、現在の位相であり、吸気中、[1,φimax]の範囲にあり、ここで、1は吸気の開始であり、φimaxは吸気の終末における位相であり、
φicycは、吸気圧力のピークが達成されるときのポイントの位相である。
以下の計算は、図13に示す圧力曲線の呼気圧力テンプレートについて実装することができる。
Pexpは新しい呼気圧力であり、
{a,b,c,d}は3次関数用の定数である。上記名前付き定数「a」、「b」、「c」、及び「d」は、吸気テンプレートに関して導入される他の定数及び本明細書で論じる定数の幾つかの他の集合に関して同じ名前が付けられることが留意される。この名付けの慣行は、同じか又は異なる名前の定数が同じか又は異なる値をそれぞれ有することを示していると見なされるべきでない。例えば、ある場合には、それらは同一の値を有する場合があるが、ある場合には、それらは示される名前によらず異なる値を有する場合がある。
xは現在の位相に基づいて計算され、
Ppsは最大圧補助であり、
Aは呼気圧力テンプレートのスケーリングを容易にするように設定することができる。Aは、正の実数範囲にわたることができる。こうした定数の1つの目的は、呼気圧力テンプレートが上昇するレートを変更することとすることができる。しかし、Aは、他の目的のために(例えば、Pexpを或る特定の範囲に制限するために)使用することもできる。数学的に、xは、以下の条件に従って決定することができる。
φcurrは、現在の位相であり、呼気中、[φimax,φemax]の範囲にあり、
φimaxは呼気の開始における位相であり、
φemaxは呼気の終末における位相であり、
φecycは、呼気内で起こる呼気サイクリングポイントについてのサイクリングポイント設定であり、
φemaxは一定値に設定することができるか又は患者の呼吸サイクルに基づいて学習することができる。一定値に設定される場合、φemaxは、任意に選択することができるか、又は、上記で論じたTi、Timax、Temax、又はファジー位相変数等の、患者の呼吸パターンに関連する幾つかの有意のパラメータに基づくことができる。代替的に、φemaxは、患者呼吸パターンに機械学習アルゴリズムを適用することによって学習することができる。例示的な実装形態では、φemaxは、適したバッファ内に記録される複数の先行する呼気サイクルについての平均継続時間等の先行する呼吸サイクルの時間に基づいて計算される。例えば、φemaxは、5回の呼吸呼気時間の平均(Texp)に基づいて決定することができる。
図14は、3次上昇テンプレートのバージョンを示す。この実施形態では、吸気圧力は、全体的に一定の圧力に維持することができる。少なくとも呼気圧力の部分は、3次関数に基づいて調節されて、3次呼気上昇(「CER」として図14に示す)を生成する。以下の関数は、こうした呼気圧力調節の生成を制御するために実装することができる。
呼気圧力テンプレートは、以下の式によって計算することができる。
Pexpは新しい呼気圧力であり、
{a,b,c,d}は3次関数用の定数であり、
xは現在の位相に基づいて計算され、
Ppsは最大圧補助であり、
Aは呼気圧力テンプレートのスケーリングを容易にするために設定することができる。Aは、正の実数範囲にわたることができる。こうした定数の1つの目的は、呼気圧力テンプレートが上昇するレートを変更することとすることができる。しかし、Aは、他の目的のために(例えば、Pexpを或る特定の範囲に制限するために)使用することができる。この実施形態では、上記の実施形態と同様に、xは、以下の条件に従って決定することができる。
φcurrは、呼気時に[φimax,φemax]の範囲にあり、
φimaxは呼気の開始における位相であり、
φemaxは呼気の終末における位相である。上記の実施形態の場合と同様に、φemaxは一定値に設定することができるか又は患者の呼吸サイクルに基づいて学習することができる。φemaxは、任意に選択することができるか、又は、上記で述べたTi、Timax、Temax、又はファジー位相等の、患者の呼吸パターンに関連する幾つかの有意のパラメータに基づくことができる。代替的に、φemaxは、患者呼吸パターンに機械学習アルゴリズムを適用することによって学習することができる。
図15は、3次全体テンプレートを示す。この実施形態では、吸気圧力は、任意選択で、全体的に一定の圧力に設定することができる。しかし、呼気圧力は、圧力上昇を含むように3次関数に基づいて調節される。さらに、全体的な圧力調節関数は、呼気圧力上昇と、それに続く呼気圧力低下を含むことができる。呼気調節関数のピークは、呼気中間ポイントに隣接することが多いが、呼気中の任意のポイントに位置することができる。これは、以下の3次関数によって制御することができる。
呼気圧力テンプレートは、以下の式によって設定することができる。
Pexpは新しい呼気圧力であり、
{a,b,c,d}は3次関数用の定数であり、xは現在の位相に基づいて計算され、
Ppsは最大圧補助であり、
Aは呼気圧力テンプレートのスケーリングを容易にするために設定することができる。Aは、正の実数範囲にわたることができる。こうした定数の1つの目的は、呼気圧力テンプレートが上昇するレートを変更することとすることができる。しかし、Aは、他の目的のために(例えば、Pexpを或る特定の範囲に制限するために)使用することもできる。上記で述べたように、この実施形態では、呼気テンプレートは、呼気中のピークに対応することができる呼気サイクリングポイントに基づく。そのため、xは、以下の条件に従って決定することができる。
φcurrは、呼気時に[φimax,φemax]の範囲にあり、
φimaxは呼気の開始における位相であり、
φemaxは以前に論じた呼気の終末における位相であり、
φecycは呼気内サイクリングについての呼気サイクリングポイント設定である。
図16は、4次テンプレートの制御によって生成される波形を示す。この実施形態では、吸気圧力は、任意選択で、全体的に一定の圧力にすることができる。しかし、呼気圧力は、以下のように4次関数に従って調節することができる。
呼気圧力テンプレートは、以下の式によって計算することができる。
Pexpは新しい呼気圧力であり、
{a,b,c,d,e}は4次関数用の係数であり、
xは現在の位相に基づいて計算され、
Ppsは最大圧補助であり、
Aは呼気圧力テンプレートのスケーリングを容易にするために設定することができる。Aは、正の実数範囲にわたることができる。こうした定数の1つの目的は、呼気圧力テンプレートが上昇するレートを変更することとすることができる。しかし、Aは、他の目的のために(例えば、Pexpを或る特定の範囲に制限するために)使用することもできる。変数xは、以下の条件に従って計算することができる。
φcurrは、呼気時に[φimax,φemax]の範囲にあり、
φimaxは呼気の開始における位相であり、
φemaxは、上記で論じたように設定又は決定することができる呼気の終末における位相である。
本圧力調節技術を実装するのに適したコントローラの更なる例示的なシステムアーキテクチャが図18のブロック図に示される。図において、呼吸圧力処置装置(図示せず)用のコントローラ1301は、1つ又は複数のプロセッサ1308を含むことができる。デバイスはまた、モニタ又はLCDパネル等の上に、本明細書で述べるように圧力及び/又は流量グラフ(例えば、図4、図6、図8、及び図9〜図12等に示す流量及び/又は圧力対時間曲線)を出力するディスプレイインタフェース1310を含むことができる。例えば、キーボード、タッチパネル、制御ボタン、マウス等の形態のユーザ制御/入力インタフェース1312もまた設けられて、ユーザが、本明細書で述べる方法について制御パラメータ又は設定をアクティブ化又は修正することができる。デバイスはまた、図6のセンサ105及び106等の、センサ、又は、センサと通信するためのバス等のデータインタフェース1314を含むことができる。データインタフェース1314は、プログラミング命令、流量データ、圧力データ、吸気又は呼気圧力調節用の設定等のデータを受信/送信する。デバイスはまた、通常、上述した方法(例えば、図8〜図18)の制御命令を含むメモリ/データ記憶コンポーネント1320を含むことができる。これらは、本明細書でより詳細に論じる、1322の、流量及び/又は信号処理(例えば、前処理方法、フィルタ等)用のプロセッサ制御命令を含むことができる。これらはまた、1324の、圧力制御及び調節(例えば、1次関数、3次関数、4次関数、サイクル検出、位相検出等)用のプロセッサ制御命令を含むことができる。最後に、それらはまた、圧力データ、流量データ、係数、係数の集合、関数、テーブル、1次テンプレート、多項式テンプレート、トリガ設定、サイクリング設定、吸気内サイクリング設定、呼気内サイクリング設定、他の設定等の、これらの方法のための記憶されたデータ1326を含むことができる。
本技術を開示するために、本技術の幾つかの形態では、以下の定義のうちの1つ又は複数を適用することができる。本技術の他の形態では、代替の定義を適用することができる。
空気:本技術の幾つかの形態では、患者に供給される空気は、大気の空気とすることができ、本技術の他の形態では、大気の空気には、酸素を補うことができる。
空気回路:PAPデバイスと患者インタフェースとの間の空気又は呼吸に適したガスの供給を送達するように使用時に構成及び準備された導管又はチューブである。特に、空気回路は、空気圧ブロック及び患者インタフェースの放出口と流体接続することができる。空気回路は、空気送達チューブと呼ばれる場合がある。幾つかの場合には、吸息用及び呼息用に回路の別々のリムが存在する場合がある。他の場合には、単一のリムが用いられる。
無呼吸:無呼吸は、流量が或る継続時間、例えば10秒の間、所定の閾値未満に降下したときに発生したと言われる。閉塞性無呼吸は、患者の努力にもかかわらず、気道の或る閉塞によって空気が流れることができないときに発生したと言われる。中枢性無呼吸は、呼吸努力の低下又は呼吸努力の欠如に起因した無呼吸が検出されたときに発生したと言われる。
(i)平坦型:上昇を有し、その後に比較的平坦な部分が続き、その後に降下が続く。
(ii)チェア型:単一の局所的なピークを有し、このピークは前縁にあり、その後に比較的平坦な部分が続く。
(iii)リバースチェア型:比較的平坦な部分を有し、その後に単一の局所的なピークが続き、このピークは後縁にある。
(iv)M字型:1つは前縁にあり1つは後縁にある2つの局所的なピークを有し、これらの2つのピーク間に比較的平坦な部分又はくぼみを有する。
(i)少なくとも10秒間の患者呼吸の30%の低下に、関連した4%脱飽和が加わったもの、又は
(ii)少なくとも3%の関連した脱飽和又は覚醒を伴った少なくとも10秒間の患者呼吸の低下(ただし、50%未満)。
流量率:単位時間当たりに送達される空気の瞬時体積(又は質量)である。流量率及び換気量は、単位時間当たりの体積又は質量という同じ次元を有するが、流量率は、はるかに短い時間期間にわたって測定される。流量は、患者の呼吸サイクルの吸気部分の間は名目的に正とすることができ、したがって、患者の呼吸サイクルの呼気部分の間は負とすることができる。幾つかの場合には、流量率というときは、スカラー量、すなわち、大きさのみを有する量を指す。他の場合には、流量率というときは、ベクトル量、すなわち、大きさ及び方向の双方を有する量を指す。流量には、シンボルQが与えられる。総流量Qtは、PAPデバイスを出て行く空気の流量である。通気孔流量Qvは、吐き出されたガスのウォッシュアウトを可能にする通気孔を出て行く空気の流量である。漏れ流量Qlは、患者インタフェースシステムからの意図的でない漏れの流量率である。呼吸流量Qrは、患者の呼吸器系内に受け入れられる空気の流量である。
適応サーボ人工呼吸器:固定された目標換気量ではなく変更可能な目標換気量を有する人工呼吸器である。変更可能な目標換気量は、患者の或る特性、例えば、患者の呼吸特性から学習することができる。
横隔膜:胸郭の底部にわたって延在する筋層である。横隔膜は、心臓、肺、及び肋骨を収容する胸腔を腹腔から隔てている。横隔膜が収縮するにつれて、胸腔の体積が増加し、空気が肺に引き込まれる。
本特許文書の開示内容の一部分は、著作権保護を受けるマテリアルを含んでいる。著作権者は、本特許文書又は特許開示内容が特許商標庁の包袋又は記録に現われているときは、いかなる者によるこの特許文書又は特許開示内容の複製に対しても異議を有しないが、それ以外については、いかなる著作権も全てこれを留保する。
Claims (36)
- 呼吸圧力処置デバイスの制御方法であって、
患者インタフェースにおいて呼吸可能なガスの流れを生成するステップであって、前記呼吸可能なガスの流れは複数の吸気部分及び複数の呼気部分を含み、呼気部分中の前記呼吸可能なガスは、吸気部分中の前記呼吸可能なガスに比べて全体的に低い圧力にあり、前記複数の呼気部分のそれぞれは圧力上昇を含むステップと、
前記呼気部分の圧力上昇を少なくとも2の次数の多項式関数によって制御するステップと
を含む方法。 - 前記多項式関数は、時間又は位相の関数を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記多項式関数は2次である、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記多項式関数は3次関数である、請求項1に記載の方法。
- 前記多項式関数は4次関数である、請求項1に記載の方法。
- 前記多項式関数は、係数の集合と入力パラメータとの積の和を含み、前記入力パラメータは、呼吸流量、呼吸位相、及び呼吸時間の少なくとも1つの測定量である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記係数の集合は、検出される呼吸位相の関数として選択される、請求項6に記載の方法。
- 係数の第1の集合は、呼気の早期部分について選択され、係数の第2の集合は、呼気の後期部分について選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記呼気部分における圧力低下を制御するステップを更に含み、前記圧力低下は、前記圧力上昇に続いて起こる、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記圧力低下は、前記多項式関数によって制御される、請求項9に記載の方法。
- 前記圧力低下の前記制御は、呼気内サイクリングポイント設定値の関数である、請求項9又は10に記載の方法。
- 吸気部分を少なくとも3の次数の多項式関数によって制御するステップを更に含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記吸気部分の圧力の前記制御は、患者の吸気中に前記圧力を減少させる、請求項12に記載の方法。
- 前記吸気部分の圧力の前記減少は、前記吸気部分の圧力の増加に続く、請求項13に記載の方法。
- 呼気中の前記圧力上昇を制御するステップは、最大圧補助設定値の更なる関数である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 呼吸圧力処置装置であって、
患者インタフェースに対して呼吸可能なガスの流れを生成する流れ発生器と、
前記呼吸可能なガスの流れを測定するセンサと、
呼吸可能なガスの流れを患者インタフェースに送出するよう前記流れ発生器を制御するコントローラであって、前記呼吸可能なガスの流れは複数の吸気部分及び複数の呼気部分を含み、呼気部分中の前記呼吸可能なガスは、吸気部分中の前記呼吸可能なガスに比べて全体的に低い圧力にあり、前記複数の呼気部分のそれぞれは圧力上昇を含む、コントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記呼気部分の前記圧力上昇を少なくとも2の次数の多項式関数によって制御するように構成される呼吸圧力処置装置。 - 前記多項式関数は、時間又は位相の関数を含む、請求項16に記載の装置。
- 前記多項式関数は2次である、請求項16又は17に記載の装置。
- 前記多項式関数は3次関数である、請求項16又は17に記載の装置。
- 前記多項式関数は4次関数である、請求項16又は17に記載の装置。
- 前記多項式関数は、係数の集合と入力パラメータとの積の和を含み、前記入力パラメータは、呼吸流量、呼吸位相、及び呼吸時間の少なくとも1つの測定量である、請求項16〜20のいずれか1項に記載の装置。
- 前記係数の集合は、検出される呼吸位相の関数として選択される、請求項21に記載の装置。
- 係数の第1の集合は、呼気の早期部分について選択され、係数の第2の集合は、呼気の後期部分について選択される、請求項22に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記呼気部分における圧力低下を制御するように更に構成され、前記圧力低下は前記圧力上昇に続いて起こる、請求項16〜23のいずれか1項に記載の装置。
- 前記圧力低下は、前記多項式関数によって制御される、請求項24に記載の装置。
- 呼気内サイクリングポイント設定を更に含み、前記コントローラは、前記圧力低下を、前記呼気内サイクリングポイント設定の関数として制御するように更に構成される、請求項24又は25に記載の装置。
- 前記コントローラは、吸気部分を少なくとも3の次数の多項式関数によって制御するように更に構成される、請求項16〜26のいずれ1項に記載の装置。
- 前記吸気部分の圧力の前記制御は、患者の吸気中に前記圧力を減少させる、請求項27に記載の装置。
- 前記吸気部分の圧力の前記減少は、前記吸気部分の圧力の増加に続く、請求項28に記載の装置。
- 前記圧力上昇の前記制御は、最大圧補助設定値の更なる関数である、請求項16〜29のいずれか1項に記載の装置。
- 呼吸圧力処置デバイスの制御方法であって、
患者インタフェースにおいて呼吸可能なガスの流れを生成するステップであって、前記呼吸可能なガスの流れは複数の吸気部分及び複数の呼気部分を含み、呼気部分中の前記呼吸可能なガスは、吸気部分中の前記呼吸可能なガスに比べて全体的に低い圧力にあり、前記呼気部分は圧力上昇を含むステップと、
前記呼気部分の前記圧力上昇を、1回換気量、及びベースライン圧力とターゲット呼気圧力設定との差の関数によって制御するステップと
を含む方法。 - 1回換気量の前記関数は、瞬時1回換気量と先行する呼吸サイクルの1回換気量の測定量との比を含む、請求項31に記載の方法。
- 先行する呼吸サイクルの1回換気量の測定量は、計算された平均である、請求項31又は32に記載の方法。
- 呼吸圧力処置装置であって、
患者インタフェースに対して呼吸可能なガスの流れを生成する流れ発生器と、
前記呼吸可能なガスの流れを測定するセンサと、
呼吸可能なガスの流れを患者インタフェースに送出するよう前記流れ発生器を制御するコントローラであって、前記呼吸可能なガスの流れは複数の吸気部分及び複数の呼気部分を含み、呼気部分中の前記呼吸可能なガスは、吸気部分中の前記呼吸可能なガスに比べて全体的に低い圧力にあり、呼気部分は圧力上昇を含むコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記呼気部分の前記圧力上昇を、1回換気量、及びベースライン圧力とターゲット呼気圧力設定との差の関数によって制御するように構成される、呼吸圧力処置装置。 - 1回換気量の前記関数は、瞬時1回換気量と先行する呼吸サイクルの1回換気量の測定量との比を含む、請求項31に記載の方法。
- 先行する呼吸サイクルの1回換気量の前記測定量は、計算された平均である、請求項34又は35に記載の装置。
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