JP2015532855A - 睡眠段階を決定するシステム及び方法 - Google Patents
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- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M2230/00—Measuring parameters of the user
- A61M2230/63—Motion, e.g. physical activity
Abstract
Description
本出願は、2012年9月19日に出願されたアイルランド国仮特許出願第2012/0409号の出願日の利益を主張し、その開示内容は、参照することによって本明細書の一部をなすものとする。
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。
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。前提は、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である。
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、又は鼻ピロー(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。
患者インタフェースは、通常、シール形成部分を含む。
陽圧呼吸療法に使用される患者インタフェースのシール形成部分は、シールを妨害する気圧の対応する力を受ける。したがって、シール形成部分を位置決めし、それを顔の適切な部分と封止関係で維持するように、種々の技法が使用されてきた。
患者インタフェースシステムの形態によっては、吐き出される二酸化炭素のウォッシュアウトを可能にする通気孔を含むことができる。多くのこうした通気孔は騒音がある。使用時に閉塞し、十分なウォッシュアウトを提供しない通気孔もある。通気孔によっては、騒音又は集中した気流により、患者1000の同床者1100の睡眠を妨げる場合がある。
鼻ピローの1つの形態は、Puritan Bennettによって製造されているAdam Circuitに見られる。別の鼻ピローまたは鼻パフ(nasal puff)は、Puritan-Bennett Corporationに譲渡された米国特許第4,782,832号(Trimble他)の主題である。
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。
睡眠情報は、呼吸問題を処置及び/又は診断するために有用である場合があり、又は単に健康をモニタリングするために有用である場合がある。現時点では、人の睡眠段階は、通常、睡眠ポリグラフ検査と呼ばれる実験室ベースの測定を用いて決定される。睡眠ポリグラフ検査では、呼吸、心電図検査(ECG)、脚の動き及び電気眼球図記録(EOG)等の他のパラメータに加えて、幾つかの脳波図(EEG)読取値を取得することが一般的である(EEGは、頭皮において電極を用いて測定することができる脳活動によって発生するマイクロボルト電位である)。Rechtschaffen and Kales(R&K)によって最初に開拓された業績に基づいて、現在では、人の睡眠を30秒エポック(epoch)でスコアリングし、これらのエポックを、睡眠段階ラベルを用いてラベル付けすることが通例である。
覚醒−これは、人が完全に覚醒しているときであり、通常は8Hz〜14Hzの範囲(アルファ波と呼ばれることが多い)にある(眼が閉じられているときの)後頭部EEGチャネルにおける正の優位律動によって特徴付けられる。
段階N1−これは、最も浅い睡眠段階であり、エポックの50%を超えてアルファ波が混在する複数の周波数での幾つかの低振幅波が現われることによって特徴付けられる。頭蓋頂鋭波(sharp vertex wave)、EOGにおける幾分か遅い眼球運動及び/又はEEGの周波数の全体的な低下がある場合もある。
段階N2−これは、わずかに深い睡眠の段階であり、混合周波数信号の背景に睡眠紡錘波及びK複合が現われることによって特徴付けられる。睡眠紡錘波は、相対的に高い周波数活動(たとえば、12Hzを超える)のバーストである。K複合は、約1秒〜2秒続く明確な隔離された両極性の波である。
段階N3は、最も深い睡眠の段階である(最初のR&K分類では、段階3及び段階4と呼ばれる2つの明確な段階があった)。これは、エポックの少なくとも20%に対して低速な波(例えば、1Hz〜2Hz周波数)が現われることによって特徴付けられる。
段階R(レム)−これは、急速眼球運動睡眠であり、EOG信号における明確な活動の存在を通して明らかである。記録されるEEG信号は、通常、段階N1又は更には覚醒と極めて類似している。
被験者の体動及び呼吸運動に関する1つ又は複数の信号を検出するステップと、
検出信号の少なくとも一部を解析して、呼吸数(呼吸速度)及び/又は呼吸振幅の変動を計算するステップと、
呼吸変動を体動検出と結合して睡眠段階を決定するステップと、
を含む。
a.エポックに対して、計算された呼吸範囲を選択された安定閾値と比較するステップと、
b.計算された呼吸範囲が選択された安定閾値より小さい場合はエポックを深い睡眠として分類し、そうでない場合は、エポックを浅い睡眠として分類するステップと、
を含む。
体動及び呼吸関連運動に関連する1つ又は複数の信号を検出するように構成された1つ又は複数のセンサと、検出された信号の少なくとも一部を解析して、呼吸数及び/又は呼吸振幅の変動を計算し、呼吸変動を体動検出と結合して睡眠段階を決定するように構成されたプロセッサと、
を備えるシステムを提供する。
1つの形態では、本睡眠段階モニタ技術は、睡眠障害を治療する装置内に組み込むことができ、又はそれと通信(有線又は無線)することができる。本装置は、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に供給する流れ発生器又はブロワを備えることができる。
1つの形態では、本技術は、睡眠段階モニタによって行われる睡眠段階の特定の検出に応答するか又はそれに基づく等、患者1000の気道の入口に陽圧を印加するか又はその陽圧を調整するステップを含む、呼吸障害を治療する方法を含む。治療(例えば陽圧)は、CPAP治療、自動気道陽圧(automatic titrating pressure)(APAP)、二相性PAP又は他の適切な呼吸治療等の任意のタイプとすることができる。
例えば、1つの形態では、本技術は、経鼻持続気道陽圧を患者に印加することによって患者の閉塞性睡眠時無呼吸を治療する方法を含む。
本技術の1つの態様による非侵襲的患者インタフェース3000は、任意選択的に、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、及び空気回路4170への接続用の接続ポート3600のうちの1つ又は複数を備えることができる。幾つかの形態では、機能的態様は、1つ又は複数の物理的部品によって提供することができる。幾つかの形態では、1つの物理的部品は、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取り囲むように配置される。
本技術の1つの形態では、シール形成構造体3100が、封止形成面を提供し、緩衝機能を更に提供することができる。
好ましくは、プレナムチャンバ3200は、使用時にシールが形成される領域において平均的な人の顔の表面輪郭に対して相補的であるような形状の外周部3210を有している。使用時、プレナムチャンバ3200の周縁エッジ3220は、顔の隣接面に近接して配置される。顔との実際の接触は、シール形成構造体3100によって提供される。好ましくは、シール形成構造体3100は、使用時にプレナムチャンバ3200の外周部3210全体に延在する。
好ましくは、本技術の患者インタフェース3000のシール形成部分は、使用時に位置決め及び安定化構造体3300によって封止位置で保持される。
1つの形態では、患者インタフェース3000は、吐き出される二酸化炭素のウォッシュアウトを可能にするように構成され配置された通気孔3400を含む。
1つの形態では、患者インタフェース3000は、少なくとも1つの分離構造体3500、例えばスイベル3510又はボールソケット3520を含む。
接続ポート3600が、空気回路4170への接続を可能にする。
1つの形態では、患者インタフェース3000は額支持体3700を含む。
1つの形態では、患者インタフェース3000は窒息防止弁3800を含む。
本技術の1つの形態では、患者インタフェース3000は、プレナムチャンバ3200内の空間(volume)へのアクセスを可能にする1つ又は複数のポートを含む。1つの形態では、これにより、臨床医が補助酸素を供給することが可能になる。1つの形態では、これにより、圧力等、プレナムチャンバ3200内のガスの特性を直接測定することが可能になる。
本技術の1つの態様による例示的なPAPデバイス4000は、機械部品及び空気圧部品4100、電気部品4200を用いて形成することができ、1つ又は複数のアルゴリズム4300を実行するようにプログラムすることができる。このPAPデバイスは、好ましくは、外部ハウジング4010を有する。外部ハウジング4010は、好ましくは、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、好ましくは、PAPデバイス4000の1つ又は複数の内部部品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つの例示的な形態では、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(volute:渦巻き形室)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、好ましくは、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 基本PAPデバイス
PAPデバイス4000等の幾つかの基本PAPデバイスは、本質的には処理機能を含まない電気機械デバイスである。
電源装置4210は、基本PAPデバイス4000の他の部品、すなわち入力デバイス4220、中央コントローラ4230、療法デバイス4245及び出力デバイス4290に電力を供給する。
入力デバイス4220は、人がPAPデバイス4000と対話するのを可能にするボタン、スイッチ又はダイアルを含む。ボタン、スイッチ又はダイアルは、物理デバイス、又は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ができる。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ができ、又は別の形態では、中央コントローラ4230に電気的に接続される受信機と無線通信することができる。
本技術の1つの形態では、中央コントローラ4230は、入力デバイス4220から入力信号(複数の場合もある)を受け取り、出力デバイス4290及び/又は療法デバイスコントローラ4240に出力信号(複数の場合もある)を提供するように構成された専用電子回路である。
本技術の1つの形態では、療法デバイス4245は、中央コントローラ4230の制御の下で患者1000に療法を送達するように構成されている。好ましくは、療法デバイス4245は、陽圧空気デバイス4140である。
本技術による出力デバイス4290は、視覚出力、音声出力及び触覚出力のうちの1つ又は複数の形態をとることができる。視覚出力は、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。音声出力は、スピーカ又は音声トーンエミッタとすることができる。
4.2.2.1 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4230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することもできるし、PAPデバイスの外部に存在することもできる。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することもできるし、その一部分を成すこともできる。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ができる。
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。熱線式空気流量センサ等の他の流量センサを実施することができる。
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。
4.3.1 前処理モジュール4310
本技術による前処理モジュール4310は、トランスデューサ、例えば流量トランスデューサ又は圧力トランスデューサから未処理データ(生のデータ)を入力として受信し、好ましくは、別のモジュール、例えば療法エンジンモジュール4320への入力として用いられる1つ又は複数の出力値を計算する1つ又は複数のプロセスステップを実行する。
本技術の1つの形態では、圧力補償アルゴリズム4312は、空気圧ブロックの放出口に近接した空気経路における圧力を示す信号を入力として受信する。圧力補償アルゴリズム4312は、空気回路4170における圧力降下を推定し、患者インタフェース3000における推定された圧力Pmを出力として提供する。
本技術の1つの形態では、通気孔流量計算アルゴリズム4314は、患者インタフェース3000における推定された圧力Pmを入力として受け取り、患者インタフェース3000における通気孔3400からの空気の通気孔流量Qvを推定する。
本技術の1つの形態では、漏れ流量アルゴリズム4316は、総流量Qt及び通気孔流量Qvを入力として受け取り、幾つかの呼吸サイクル、例えば約10秒を含むように十分長い期間にわたってQt−Qvの平均を計算することによって、漏れ流量Qlを出力として提供する。
本技術の1つの形態では、呼吸流量アルゴリズム4318は、総流量Qt、通気孔流量Qv、及び漏れ流量Qlを入力として受け取り、通気孔流量Qv及び漏れ流量Qlを総流量Qtから差し引くことによって患者への空気の呼吸流量Qrを推定する。
本技術の1つの形態では、療法エンジンモジュール4320は、患者インタフェース3000における圧力Pm及び患者への空気の呼吸流量Qrのうちの1つ又は複数を入力として受け取り、療法パラメータ決定プロセス4329において1つ又は複数の療法パラメータを出力として提供する。
本技術の1つの形態では、PAPデバイス4000は位相を決定しない。
本技術の1つの形態では、制御モジュール4330は、患者の呼吸サイクルを通しておよそ一定の気道陽圧を提供するように療法デバイス4245を制御する。
本技術の1つの形態では、換気量決定アルゴリズム4323は、呼吸流量Qrを入力として受け取り、患者換気量Ventを示す測定値を求める。
本技術の1つの形態では、プロセッサは、吸気流量制限を検出する1つ又は複数のアルゴリズムを実行する。
本技術の1つの形態では、プロセッサは、無呼吸及び/又は呼吸低下の存在を決定する1つ又は複数のアルゴリズムを実行する。
本技術の1つの形態では、プロセッサは、いびきの検出に対して1つ又は複数のいびきアルゴリズムを実行する。
本技術の1つの形態では、プロセッサは、気道開通性を判断する1つ又は複数のアルゴリズムを実行する。
本技術の1つの形態では、プロセッサは、目標治療圧力Ptを決定する1つ又は複数のアルゴリズムを実行する。
i.呼吸位相の測定値
ii.波形
iii.換気量の測定値
iv.吸気流量制限の測定値
v.無呼吸及び/又は呼吸低下の存在の測定値
vi.いびきの存在の測定値
vii.睡眠段階指示、及び
viii.気道の開通性の測定値。
本技術の1つの態様による制御モジュール4330は、目標治療圧力Ptを入力として受け取り、その圧力を送達するように療法デバイス4245を制御する。
本技術の1つの形態では、プロセッサは、故障状態を検出する1つ又は複数の方法を実行する。好ましくは、1つ又は複数の方法によって検出される故障状態には、以下のうちの少なくとも1つが含まれる。
・電力障害(無電力又は不十分な電力)
・トランスデューサ故障検出
・部品の存在の検出の失敗
・推奨範囲外の動作パラメータ(例えば、圧力、流量、温度、PaO2)
・検出可能なアラーム信号を生成する検査アラームの障害。
・可聴、視覚及び/又は運動(例えば振動)アラームの起動
・外部デバイスへのメッセージの送信
・出来事のログ記録
本技術の好ましい形態では、療法デバイス4245は、療法を患者1000に送達するように制御モジュール4330の制御の下にある。
5.1 加湿器
本技術の1つの形態では、通常貯水器及び加熱板を備えることができる加湿器5000が設けられている。
図7は、モニタリング実施形態例を示す図である。センサ、処理手段及び表示手段を、モニタリング装置100として示す1つのユニットにおいて具現化することができる。場合によっては、検知モダリティは、完全に非接触とすることができ、被験者に向かって電磁波を送信する手段を通して動作することができる。デバイスを、1.2mの距離以内の移動に対して感応し、より離れた物体からの移動の検出を回避するように構成することができる。これにより、ベッドにいる別の人又はファン等の近くの移動する物体からの干渉が最小限になることが確実になる。したがって、センサを、呼吸信号を更に導出するように処理することができる。しかしながら、本技術のいくつかのバージョンでは、本明細書にさらに記載するもののような他のセンサもまた、若しくは代替的に採用して、睡眠段階の検出のための動き信号及び/又は呼吸信号を発生させることができる。
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:好ましくは、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)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を有する。
(iii)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。
(iv)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。
(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(流動速度):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側面を有するが、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 (48)
- 被験者の睡眠段階を分類する方法であって、
プロセッサを使用して、
前記被験者の呼吸運動に関連する1つ又は複数の検出信号にアクセスし、
前記検出信号の少なくとも一部を解析して、呼吸数の変動及び呼吸振幅の変動のうちの1つ又は複数を含む呼吸変動を計算し、
前記呼吸変動に基づいて睡眠段階を決定する、
ステップ、
を含む、方法。 - 前記被験者の非呼吸運動を解析して前記睡眠段階を分類するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 1つ又は複数のセンサを使用して、前記被験者の呼吸運動、前記被験者の非呼吸運動、又はその両方に関する1つ又は複数の信号を検出するステップ、
を更に含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記1つ又は複数の信号のうちの少なくとも1つの検出は、非接触式に行われる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記被験者の体動に関連する検出信号にアクセスするステップと、前記呼吸変動を前記体動と結合して前記睡眠段階を決定するステップと、を更に含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記決定は、深い睡眠のエポックを、睡眠又は覚醒の他のエポックから区別するように識別するステップを含む、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
- プロセッサにより、人の存在又は不在を検出するステップを含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記決定は睡眠段階計算を含み、該睡眠段階計算の睡眠段階出力は睡眠又は覚醒のみである、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記検出信号は、前記被験者の呼吸数又は該被験者の呼吸振幅を推定するように処理される、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記検出信号は、呼吸数又は前記被験者の呼吸振幅を推定するように処理される、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。
- 呼吸数の推定は、エポックごとに行われる、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記解析は、測定された呼吸信号の振幅の変動と振幅閾値との比較に応じて、呼吸安定閾値を設定するステップを含む、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記解析は、測定された呼吸数信号の変動と閾値との比較に応じて、呼吸数安定閾値を設定するステップを含む、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記解析は、複数のエポックの各々に対して、該それぞれのエポックの各々の前記呼吸数の最小値及び最大値に基づいて、呼吸数範囲を計算するステップを含む、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エポックに対して前記計算された呼吸範囲を選択された安定閾値と比較するステップと、
前記計算された呼吸範囲が、設定された安定閾値より小さい場合は、前記エポックを深い睡眠として分類し、そうでない場合は、該エポックを浅い睡眠として分類するステップと、
を更に含む、請求項14に記載の方法。 - プロセッサにより、浅い睡眠エポックに遭遇した場合に、以前の深い睡眠エポックのシーケンス長をカウントするステップと、最後の浅い睡眠エポック以後に遭遇した深い睡眠エポックの先行するエポックの数が、所定数未満である場合に、これらのエポックを浅い睡眠として再分類するステップと、を更に含む、請求項15に記載の方法。
- 前記所定数は5である、請求項16に記載の方法。
- 睡眠の期間を、該期間中の前記呼吸数の変動に基づいて、深い睡眠又はレム睡眠のいずれかとして分類するステップを含む、請求項1乃至17のいずれか一項に記載の方法。
- 期間を、該期間に対するスペクトル解析及び近似エントロピー解析から導出される特徴の組合せが閾値よりそれぞれ小さいか又は大きいかに基づいて、深い睡眠期間又はレム睡眠期間のいずれかとして分類するステップを含む、請求項1乃至18のいずれか一項に記載の方法。
- 非接触無線周波数ベースのセンサが使用され、前記解析は、送信機の位相空間において90°離れた位置から観察される検出された動きを表す直交信号I及びQを提供する、請求項1乃至19のいずれか一項に記載の方法。
- 前記解析は、呼吸数変動及び呼吸振幅変動を用いて睡眠段階を決定する、請求項1乃至20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記解析は、前記呼吸数及び振幅の変動を用いてレム睡眠を区別し、前記呼吸数の相対的に高い変動の期間はレム睡眠期間の指示としてみなされ、前記呼吸数の相対的に低い変動の期間は、深い睡眠の状態に関連するものとしてみなされる、請求項21に記載の方法。
- 前記解析は、時系列の変動を評価するステップを含み、該評価するステップは、予測可能な時系列に対して相対的に低い値を想定し、時間系列がより可変になるほど相対的に高い値を想定する近似エントロピーを用いる、請求項21又は22に記載の方法。
- 前記解析は連続した呼吸数及び呼吸振幅推定値を提供し、その後、該呼吸数はセグメントで2つの処理ブロックに供給され、そこではブロックは、前記信号のそのセグメントの近似エントロピーであるエポックに対する単一の数を出力する、請求項22に記載の方法。
- プロセッサにより、センサによる前記被験者の体動及び呼吸運動に関連する前記1つ又は複数の信号の検出を制御するステップを更に含む、請求項1乃至24のいずれか一項に記載の方法。
- プロセッサにより、前記決定した睡眠段階に基づいて呼吸治療を制御するステップを更に含む、請求項1乃至25のいずれか一項に記載の方法。
- 被験者の睡眠段階を分類するシステムであって、
体動及び呼吸関連運動に関連する1つ又は複数の信号を検出するように構成された1つ又は複数のセンサと、
前記検出された信号の少なくとも一部を解析して、呼吸数の変動及び呼吸振幅の変動のうちの1つ又は複数を含む呼吸変動を計算し、前記呼吸変動を前記体動検出と結合して睡眠段階を決定するように構成されたプロセッサと、
を具備する、システム。 - 前記1つ又は複数のセンサのうちの少なくとも1つは非接触センサである、請求項27に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの非接触センサは無線周波数ベースのセンサである、請求項28に記載のシステム。
- 該少なくとも1つの非接触無線センサは距離ゲート式である、請求項29に記載のシステム。
- 呼吸治療装置を更に具備するシステムであって、該呼吸治療装置は、患者インタフェースに結合するように適合された流れ発生器と、該流れ発生器の治療動作を設定するように構成されたコントローラと、を備え、該コントローラは、前記プロセッサと通信し、前記決定した呼吸段階に部分的に基づいて、治療圧力を制御するように構成されている、請求項27乃至30のいずれか一項に記載のシステム。
- プロセッサによって実行される場合に、請求項1乃至26のいずれか一項に記載の方法をプロセッサが実行するのを可能にするように、プロセッサ制御命令が符号化されているコンピュータ可読媒体。
- 被験者の睡眠段階を分類する装置のプロセッサの方法であって、
前記被験者の体動及び呼吸運動に関連する複数の信号にアクセスするステップと、
処理するために前記複数の信号のうちの1つを選択するステップと、
前記選択された信号をウェーブレット変換によって処理するステップと、
前記変換された信号に対応するマスクを生成するステップと、
前記マスクに従って、前記変換された信号から特徴を抽出するステップと、
該抽出された特徴に基づいて睡眠段階を分類するステップと、
を含む、方法。 - 前記プロセッサは、最大帯域内呼吸パワーを検出することによって、前記複数の信号のうちの1つを選択する、請求項33に記載の方法。
- 前記プロセッサにより、前記変換された信号から呼吸統計量を抽出するステップを更に含み、前記睡眠段階を分類するステップは、前記呼吸統計量に更に基づく、請求項33又は34に記載の方法。
- 前記呼吸統計量は、呼吸間隔の平均、呼吸振幅の平均、呼吸間隔の変動、及び呼吸振幅の変動のうちの1つ又は複数を更に含む、請求項35に記載の方法。
- 前記抽出された特徴は、呼吸帯域のすぐ上の最高ウェーブレット詳細におけるパワー、及び近似係数におけるパワーのうちの1つ又は複数を含む、請求項33乃至36のいずれか一項に記載の方法。
- 前記生成されたマスクは、前記変換された信号の特定部分に対するノイズを示す、請求項33又は34に記載の方法。
- 前記生成されたマスクは、前記変換された信号のバイナリマップである、請求項38に記載の方法。
- 前記分類するステップは、線形判別解析を含む、請求項33乃至39のいずれか一項に記載の方法。
- 分類された睡眠段階のパターンを検出するステップと、該検出されたパターンに基づいて誤った分類を補正するステップと、を更に含む、請求項33乃至40のいずれか一項に記載の方法。
- 分類された睡眠段階を表示するステップを更に含み、該睡眠段階は、一連の覚醒段階、浅い睡眠段階、深い睡眠段階、及びレム睡眠段階のうちの1つ又は複数を含む、請求項33乃至41のいずれか一項に記載の方法。
- 被験者の睡眠段階を分類するシステムであって、
体動及び呼吸関連運動に関連する複数の信号を検出するように構成された1つ又は複数のセンサと、
プロセッサであって、前記複数の信号を処理し、該複数の信号のうちの1つを処理のために選択し、該選択された信号をウェーブレット変換によって処理し、前記変換された信号に対応するマスクを生成し、該マスクに従って前記変換された信号から特徴を抽出し、該抽出された特徴に基づいて睡眠段階を分類するように構成されたプロセッサと、
を具備する、システム。 - 前記1つ又は複数のセンサのうちの少なくとも1つは非接触センサである、請求項43に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの非接触センサは無線周波数ベースのセンサである、請求項44に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの非接触無線周波数ベースのセンサは距離ゲート式である、請求項45に記載のシステム。
- 呼吸治療装置を更に具備するシステムであって、該呼吸治療装置は、患者インタフェースに結合するように適合された流れ発生器と、該流れ発生器の治療動作を設定するように構成されたコントローラと、を備え、該コントローラは、前記プロセッサと通信し、前記決定した呼吸段階に部分的に基づいて、治療圧力を制御するように構成される、請求項43乃至46のいずれか一項に記載のシステム。
- プロセッサによって実行される場合に、請求項33乃至42のいずれか一項に記載の方法をプロセッサが実行するのを可能にするように、プロセッサ制御命令が符号化されているコンピュータ可読媒体。
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