JP2016503705A - 高周波陽圧ベンチレーションの間の気道ガスパラメータを制御するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、高周波陽圧ベンチレーションシステムに関する。このシステムは、目標時間平均気道圧レベルで時間平均気道圧レベルを維持し、及び／又は目標ピークトゥピーク圧力差でピークトゥピーク圧力差を維持するよう構成されることができる。いくつかの実施形態において、上記システムは、高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき、上記吸気サブシステム、上記呼気フロー生成器及び呼気弁を制御するよう構成される。

Description

本開示は、高周波陽圧ベンチレーションシステムに関する。システムは、時間平均気道圧レベルを目標時間平均気道圧レベルで維持し、及び／又はピークトゥピーク圧力差を目標ピークトゥピーク圧力差で維持するよう構成されることができる。

高周波ベンチレータが知られている。高周波ベンチレータは、呼吸可能なガスの低タイダルボリュームの供給のために使用される。高周波振動ベンチレーション（ＨＦＯＶ）は、陽及び陰の圧力振動を生成するピストンベースのシステムを使用する広く使われているタイプの高周波ベンチレーションである。

高周波ベンチレーションの周波数を手動で選択することに加えて、ユーザは通常、ピークトゥピーク圧力及び平均気道圧を手動で選択する。ピークトゥピーク圧力及び平均気道圧は、供給されるタイダルボリューム及び患者の肺の酸化を決定する。高周波振動ベンチレーションにおいて、ピークトゥピーク圧力はピストン設定により制御され、平均気道圧は、呼気肢におけるバルーン弁により制御される。患者の肺における状態が変化するとき、ユーザはこの弁の設定を手動で調整する。

従って、本開示の１つ又は複数の側面は、高周波陽圧ベンチレーションシステムに関する。このシステムは、吸気サブシステム、呼気フロー生成器、１つ又は複数のセンサ、呼気弁及び１つ又は複数のプロセッサを有する。吸気サブシステムは、上記対象物の気道への供給のためガスの加圧流を提供するよう構成される。呼気フロー生成器は、上記対象物の気道からシステム放出口までガスを引くよう構成される。１つ又は複数のセンサは、上記対象物の気道で、又はこの近くでの１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号を生成するよう構成される。上記呼気弁は、上記呼気フロー生成器を通る上記対象物の気道からの流れを選択的に制御するよう構成される。１つ又は複数のプロセッサは、コンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成される。コンピュータプログラムモジュールは、パラメータモジュール、ターゲットモジュール及び制御モジュールを含む。パラメータモジュールは、上記出力信号に基づき、上記対象物の気道で、又はこの近くでの上記１つ又は複数のガスパラメータを決定するよう構成され、時間平均気道圧レベルを決定するよう構成される。上記ターゲットモジュールは、上記１つ又は複数のガスパラメータに関する目標値を得るよう構成され、目標時間平均気道圧レベルを得るよう構成される。上記制御モジュールは、上記呼気フロー生成器及び上記呼気弁を制御し、一連の高周波圧サイクルにわたり上記時間平均気道圧レベルを上記目標時間平均気道圧レベルで維持するよう構成される。

本開示の更に別の側面は、高周波陽圧ベンチレーションシステムを用いて高周波陽圧ベンチレーションを対象物に供給する方法に関し、上記システムが、吸気サブシステム、呼気フロー生成器、１つ又は複数のセンサ、呼気弁及び１つ又は複数のプロセッサを含み、上記１つ又は複数プロセッサは、コンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成され、上記コンピュータプログラムモジュールが、パラメータモジュール、ターゲットモジュール及び制御モジュールを含む。この方法は、上記対象物の気道からシステム放出口へと上記呼気フロー生成器を用いてガスを引くステップと、上記１つ又は複数のセンサを用いて上記対象物の気道で、又はこの近くでの１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号を生成するステップと、上記呼気弁を用いて、上記呼気フロー生成器により上記対象物の気道から引かれる上記ガスの流れを選択的に制御するステップと、上記パラメータモジュールを用いて上記出力信号に基づき上記対象物の気道で、又はこの近くでの上記１つ又は複数のガスパラメータを決定するステップであって、上記１つ又は複数のガスパラメータが、時間平均気道圧レベルを含む、ステップと、上記ターゲットモジュールを用いて上記１つ又は複数のガスパラメータに関する目標値を得るステップであって、上記目標値が、目標時間平均気道圧レベルを含む、ステップと、高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき一連の圧力サイクルを供給するため、上記吸気サブシステム、上記呼気フロー生成器及び上記呼気弁を上記制御モジュールを用いて制御するステップと、上記一連の圧力サイクルにわたり上記時間平均気道圧レベルを上記目標時間平均気道圧レベルで維持するため、上記呼気弁及び上記呼気フロー生成器を上記制御モジュールを用いて選択的に制御するステップとを有する。

本開示の更に別の側面は、高周波陽圧ベンチレーションシステムに関する。このシステムは、上記対象物の気道への供給のため呼吸可能なガスの加圧流を生成する手段と、上記対象物の気道からガスを引く手段と、上記対象物の気道で、又はこの近くでの１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号を生成する手段と、上記対象物の気道からガスが引かれるレートを調整する手段と、上記対象物の気道で、又はこの近くでの上記１つ又は複数のガスパラメータを決定する手段であって、時間平均気道圧レベルを決定する、手段と、上記１つ又は複数のガスパラメータに関する目標値を得る手段であって、目標時間平均気道圧レベルを得る、手段と、高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づく一連の圧力サイクルを供給するため、上記引く手段と上記調整する手段とを制御する手段であって、上記一連の圧力サイクルにわたり上記時間平均気道圧レベルが上記目標時間平均気道圧レベルで維持される、手段とを有する。

本発明のこれら及び他の目的、特徴及び特性が、この構造の関連要素及び部品の組合せにおける動作方法及び機能、並びに製造コストと共に、対応する図面を参照して以下の明細書及び添付の特許請求の範囲を考慮することにより、一層明らかになるだろう。図面、明細書及び特許請求の範囲はすべて、この明細書の一部を形成する。同様な参照符号は、さまざまな図面における対応する部品を表す。しかしながら、図面が図示及び説明のためにだけあること、及び本発明の範囲を規定するものとして意図されないことは、明示的に理解されたい。

高周波陽圧ベンチレーションシステムの概略的な図である。 高周波陽圧ベンチレーションシステムの一部の概略的な図である。 高周波陽圧ベンチレーションシステムを用いて高周波陽圧ベンチレーションを対象物に供給する方法を示す図である。

本書における、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が他の態様を明確に記載しない限り、複数の参照を含む。本書で使用される、２つ又はこれ以上の部分又は要素が「結合される」という記載は、その部分が接続されること、又は、リンクが発生する限り、その部分が、直接又は間接的に、即ち１つ又は複数の中間的な部分又は要素を介して一緒に作動することを意味する。本書で使用される、「直接結合される」は、２つの要素が直接的に互いに接触していることを意味する。本書で使用される、「固定して結合される」又は「固定される」は、互いに対して一定の方向を維持しつつ、２つの要素が１つとして動くよう結合されることを意味する。

本書で使用される、「ユニタリ」という単語は、ある要素が、単一のピース又はユニットとして作成されることを意味する。即ち、別々に作成されて、ユニットとして一緒に結合されるピースを含む要素は、「ユニタリ」要素又は体ではない。本書で使用される、２つ又はこれ以上の部分又は要素が互いに「係合する」との記載は、この部分が直接、又は１つ若しくは複数の中間的な部分若しくは要素を介して、互いに対して力を及ぼすことを意味する。本書で使用される、「番号」という用語は、１又は１より大きい整数（即ち、複数）を意味する。

本書で使用される指向性フレーズは、例えば以下に限定されるものではないが、上面、底面、左、右、上部、下部、前、後及びこれらの派生用語は、図面に示される要素の方向に関連するものであり、明示的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、高周波陽圧ベンチレーションシステム１０を概略的に示す。いくつかの実施形態において、システム１０は、吸気サブシステム１４、呼気サブシステム１６、呼吸回路１８、プロセッサ２０、電子ストレージ（図示省略）及び／又は他の要素を含む１つ又は複数のベンチレータ１２を有する。いくつかの実施形態において、システム１０は、高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき、ベンチレーションを対象物２２に提供するよう構成される。システム１０は、一連の吸気及び／又は呼気にわたり、時間平均気道圧レベル（例えば、平均気道圧）及び／又はピークトゥピーク圧力レベルを目標レベルで維持するよう構成される。システム１０は、時間平均気道圧レベル及び／又はピークトゥピーク圧力レベルを自動的に維持するよう構成される。こうして、高周波陽圧ベンチレーションの間、手動調整に関する必要性が減らされ、及び／又は除去される。自動制御は、肺及び呼吸状態が処置の間変化するとき、タイムリなパラメータ調整を提供する。

呼吸回路１８は、対象物２２を換気するために呼吸可能なガスの加圧流を対象物の気道に供給するよう構成される。呼吸回路１８は、吸気導管２４、呼気回路２６、対象物インタフェース２８及び／又は他の要素の１つ又は複数を含む。吸気導管２４は、吸気サブシステム１４から対象物インタフェース２８へと吸気に関するガスを供給するよう構成される。呼気導管は、対象者インタフェース２８から呼気サブシステム１６へと排出ガスを伝達するよう構成される。導管２４及び／若しくは２６は、柔軟でもよく、並びに／又は、対象者インタフェース２８、吸気サブシステム１４及び／若しくは呼気サブシステム１６から選択的に着脱可能でもよい。対象者インタフェース２８は、対象物２２の気道と連通する対象者インタフェース機器３０を含む。対象者インタフェース機器３０は、例えば気管内チューブ若しくは他の侵襲的機器といった侵襲的機器、又は例えばマスク若しくは他の非侵襲性機器といった非侵襲性機器を含むことができる。

吸気サブシステム１４は、吸気の間、対象物２２の気道への供給のため呼吸可能なガスの加圧流を提供するよう構成される。呼吸可能なガスの加圧流の１つ又は複数のガスパラメータが、治療レジームに基づき制御されるよう、吸気サブシステム１４は構成される。１つ又は複数のガスパラメータは例えば、フロー、圧力、湿度、速度、加速度及び／又は他のパラメータの１つ又は複数を含むことができる。いくつかの実施形態において、システム１０は、高周波陽圧ベンチレーションに対する専用のデバイスである。いくつかの実施形態において、吸気サブシステム１４は、高周波陽圧ベンチレーション以外の及び／又はこれに加えて治療を提供するよう構成されるベンチレータ及び／又は気道陽圧デバイスである。吸気サブシステム１４は、高い圧力でガスの流れを提供することができる任意のデバイスを含むことができ、例えば、ポンプ、圧縮ガス源、ブロワー、ピストン又は送風装置を含む。本開示は、対象物２２への供給のためシステム１０に誘導されることができる環境大気以外のガス（例えば、酸素増量ガス、薬剤及び／又は他のガス）も想定する。

呼気サブシステム１６は、ガスの呼気をもたらすため、対象物２２の気道及び／又は呼吸回路１８からガスを排出するよう構成される。呼気サブシステム１６は、放出口３２、呼気フロー生成器３４、呼気弁３６及び／又は他の要素の１つ又は複数を含むことができる。放出口３２は、システム１０から排出ガスを解放するよう構成される。これは、環境空気にガスを直接解放するか、又は解放の前にガスを処理するため、フィルタ若しくは他の処置要素にガスを解放することを含むことができる。呼気フロー生成器３４は、呼気導管２６を通り、放出口３２の外へガスを引くよう構成される。呼気フロー生成器３４は、呼気導管２６から放出口３２を通り外へガスの流れを生成するのに適した例えばブロワー、送風装置及び／又は他のデバイス若しくは機構を含むことができる。呼気フロー生成器３４が流れを作成するレートは、呼気フロー生成器３４の動作を調整することにより調節可能とすることができる。例えば、ブロワーの回転速度は、放出口３２を通り外へより多く又はより少ないガスを引き出すように調整されることができる。

呼気弁３６は、呼気フロー生成器３４と連通する呼気導管２６を選択的に配置するよう構成される。（図１に示される）第１の位置において、呼気弁３６は、呼気導管２６及び呼気フロー生成器３４の間の連通を阻害する又は完全に閉ざすことができる。第１の位置において、吸気サブシステム１４からのガスが対象物２２に供給されるとき、対象物２２の気道における圧力は上昇する傾向がある。一方、呼気サブシステム１４を通り排出されるガスはほとんどない又は全く許されない。図２は、第２の位置にある呼気弁３６を示す。そこでは、呼気導管２６が呼気弁３６を通り呼気フロー生成器３４と連通する。対象物２２の気道からのガスが呼気導管２６及び放出口３２を通り引き出されるとき、これは、対象物２２の気道における圧力が下がることをもたらす場合がある。

図１に戻り、呼気弁３６が図１に示される第１の位置にあり、呼気フロー生成器３４が放出口３２を通り外へ流れを押し出すよう実行しているとき、リークポート３８は、ガスが呼気フロー生成器３４に引かれる入口として機能することができる。リークポート３８は、単に受動的なポート（例えば、開口部、フラッパ弁及び／又は他の受動的なポート）とすることができるか、又は、呼気弁３６が閉じられるとき能動的に開けられることができる。この逆も成り立つ。いくつかの実施形態において、呼気弁３６は、単に開けられる及び閉じられるだけでなく、比較的多く又は少ないガスが呼気導管２６から放出口３２へと流れることを可能にするよう逐次に開けられる及び閉じられることもできる。

呼気弁３６及び／又は呼気フロー生成器３４を制御することにより、対象物２２の気道での圧力は制御され、一方、ガスは吸気サブシステム１４から対象物２２の気道に供給されることができる点を上記から理解されたい。吸気サブシステム１４から供給されるガスのパラメータ（例えば、圧力、流れ等）は、気道圧を制御する呼気弁３６及び／又は呼気フロー生成器３４と協働して動的に制御されることができるか、又は、吸気ガスは、実質的に連続して供給されることができ、気道圧が、呼気弁３６及び／又は呼気フロー生成器３４の動作を調整することにより完全に、又は、実質的に完全に制御される。

非限定的な例を用いて、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６は、高周波ベンチレーションレジームに基づき気道圧を調整するよう構成されることができる。いくつかの実施形態において、治療レジームは、平均気道圧が維持される一連の圧力サイクルにわたり気道圧が変動するよう命令することができる。これらの圧力サイクルの間、例えば周波数、圧力又は流れ振幅、平均圧力、タイダルボリューム、ピーク流及び／又は他のパラメータといったパラメータは、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６の動作を介して制御されることができる。

システム１０は、システム１０におけるガスの１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号を生成するよう構成される１つ又は複数のセンサ４０を含むことができる。１つ又は複数のガスパラメータは、流れ、ボリューム、圧力、組成（例えば、１つ又は複数の構成要素の濃度）、温度、湿度、加速度、速度、音響効果、呼吸を表すパラメータにおける変化及び／又は他のガスパラメータを有することができる。センサ４０は、斯かるパラメータを直接測定する１つ又は複数のセンサを有することができる。センサ４０は、ガスの流れの１つ又は複数のパラメータに間接的に関連付けられる出力信号を生成する１つ又は複数のセンサを有することができる。例えば、１つ又は複数のセンサ４０は、呼気フロー生成器３４の動作パラメータ（例えば、モータ電流、電圧、回転速度及び／又は他の動作パラメータ）及び／又は他のパラメータに基づき、出力を生成することができる。センサ４０は呼吸回路１８における単一の位置に示されるが、これは限定を意図するものではない。センサ４０は、複数の位置に配置されるセンサを含むことができる。例えば、呼気フロー生成器３４において、吸気サブシステム１４において（又はこれと連通して）、及び／又は他の位置に配置される。

プロセッサ２０は、システム１０において情報処理能力を提供するよう構成される。そのようなものとして、プロセッサ２０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設計されたデジタル回路、情報を処理するよう設計されたアナログ回路、ステートマシン、及び／又は情報を電子的に処理する他の機構の１つ又は複数を有することができる。図１においてプロセッサ２０が単一のエンティティとして示されるが、これは、図示の目的のためだけである。いくつかの実現において、プロセッサ２０は、複数の処理ユニットを有することができる。これらの処理ユニットは、物理的に同じデバイスにおいて配置されることができるか、又は、プロセッサ２０は、協調して作動する複数のデバイスの処理機能を表すことができる。

図１に示されるように、プロセッサ２０は、１つ又は複数のコンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成される。１つ又は複数のコンピュータプログラムモジュールは、パラメータモジュール４２、ターゲットモジュール４４、制御モジュール４６及び／又は他のモジュールの１つ又は複数を有することができる。プロセッサ２０は、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何らかの組合せ；及び／又はプロセッサ２４上で処理能力を構成する他の機構により、モジュール４２、４４及び／又は４６を実行するよう構成されることができる。

図１においてモジュール４２、４４及び／又は４６は、単一の処理ユニットに共に配置されるものとして示されるが、プロセッサ２０が複数の処理ユニットを有する実現において、モジュール４２、４４及び／又は４６の１つ又は複数が、他のモジュールから離れて配置されることができる点を理解されたい。以下に記載される異なるモジュール４２、４４及び／又は４６により提供される機能の説明は、説明目的のものであり、限定を意図するものではない。なぜなら、いずれかのモジュール４２、４４及び／又は４６が、説明されるより多くの又は少ない機能を提供する場合があるからである。例えば、１つ又は複数のモジュール４２、４４又は４６は除去されることができる。その機能のいくつか又は全部は、他のモジュール４２、４４及び／又は４６により提供されることができる。別の例として、プロセッサ２０は、モジュール４２、４４及び／又は４６の１つに対して以下に説明される機能のいくつか又は全部を実行することができる１つ又は複数の追加的なモジュールを実行するよう構成されることができる。

パラメータモジュール４２は、システム１０における１つ又は複数のパラメータを決定するよう構成される。システム１０における１つ又は複数パラメータは、対象物２２の気道で、又はその近くで、呼吸可能なガスの流れに関連付けられるガスパラメータ及び／又は他のパラメータを有することができる。パラメータモジュール４２は、センサ４０の出力信号及び／又は他の情報に基づき、１つ又は複数のパラメータを決定するよう構成される。パラメータモジュール４２により決定される情報は、呼気フロー生成器３４を制御し、呼気弁３６を制御するのに使用され、電子ストレージに格納され、及び／又は他の用途に使用されることができる。呼吸可能なガスの加圧流の１つ又は複数のガスパラメータは例えば、流量、ボリューム、圧力、湿度、温度、加速度、速度及び／又は他のガスパラメータの１つ又は複数を有することができる。

いくつかの実施形態において、パラメータモジュール４２は、呼吸位相（例えば、吸気、呼気）、及び／又は、対象物１２のベンチレーションの間の高周波圧サイクルを決定するよう構成されることができる。呼吸位相は、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６の制御を介して生成される圧力サイクルから、出力信号に基づきパラメータモジュール２５により決定される位相を含むことができる。パラメータモジュール４２は、対象物２２の呼吸に関連付けられる追加的な呼吸パラメータを決定するよう構成されることができる。対象物２２の呼吸に関連付けられる追加的な呼吸パラメータは、タイダルボリューム、タイミング（例えば、吸気の開始及び／又は終了、呼気の開始及び／又は終了等）、呼吸レート、期間（例えば、呼気の、吸気の、単一の呼吸サイクルの期間等）、呼吸周波数、高周波圧サイクルの周波数、平均気道圧及び／又は他の呼吸パラメータを有することができる。呼吸位相の決定は、呼気フロー生成器３４を制御する制御モジュール４６、及び／又は対象物２２の気道圧を制御する呼気弁３６により使用されることができ、電子ストレージに格納されることができ、及び／又は、他の用途に関して使用されることができる。いくつかの実施形態において、パラメータモジュール４２は、パラメータモジュール４２により決定される圧力、流量及び／又は他のパラメータにおける変化に基づき、呼吸位相（例えば、吸気、呼気）を決定するよう構成される。

パラメータモジュール４２は、時間平均気道圧レベルを決定するよう構成されることができる。例えば、時間平均気道圧レベルは、平均気道圧とすることができる。いくつかの実施形態において、時間平均気道圧レベルは、治療セッションの間に連続して平均化されることができる。現在の時間平均気道圧レベルは、以前に決定された時間平均気道圧レベル及びセンサ４０からの現在の出力信号に基づき決定されることができる。いくつかの実施形態において、時間平均気道圧レベルは、治療ウィンドウの間、決定されることができる。例えば、時間平均気道圧レベルは、２つの（又はこれより多くの）最近の高周波ベンチレーションサイクルの治療ウィンドウにわたり平均化されることができる。いくつかの実施形態において、平均化は、現在の高周波ベンチレーションサイクルのちょうど前の所定の時間にわたり行われることができる。

パラメータモジュール４２は、出力信号に基づきピークトゥピーク圧力差を決定するよう構成されることができる。いくつかの実施形態において、ピークトゥピーク圧力差は、高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６の動作により生成される周期的圧力波における２つ又はこれ以上の連続的な最大圧力の間の差に関連付けられることができる。いくつかの実施形態において、ピークトゥピーク圧力差は、治療セッションの間に連続して決定されることができる。現在のピークトゥピーク圧力差は、以前に決定されたピーク圧力レベル及びセンサ４０からの出力信号により示される現在のピーク圧力レベルに基づき決定されることができる。

いくつかの実施形態において、決定の周波数、パラメータを決定するのに用いられるアルゴリズム及び／又はパラメータモジュール２５によるガスパラメータの決定に関連付けられる他の要素は、製造時に決定されることができ、ユーザインタフェースを介してユーザ入力に基づき決定されることができ、対象物による以前の及び／若しくは現在の呼吸に基づき決定されることができ、治療レジームに基づき決定されることができ、及び／又は、他の態様において決定されることができる。

ターゲットモジュール４４は、１つ又は複数のガスパラメータに関する目標値を得るよう構成される。ターゲットモジュール４４は、目標時間平均気道圧レベルを得るよう構成される。いくつかの実施形態において、目標時間平均気道圧レベルは、平均気道圧レベルでもよい。ターゲットモジュール４４は、目標ピークトゥピーク圧力差を得るよう構成される。いくつかの実施形態において、ターゲットモジュール４４は、対象物の以前の呼吸に基づき、ガスパラメータに関する目標値を決定するよう構成される。いくつかの実施形態において、ガスパラメータに関する目標値は、製造時に決定されることができる。いくつかの実施形態において、ターゲットモジュール４４は、ユーザインタフェースを介して対象物及び／又は他のユーザ（例えば、介護者、医師）により入力される情報に基づき、ガスパラメータに関する目標値を得ることができる。いくつかの実施形態において、ターゲットモジュール２７は、他の方法を介して目標値を得ることができる。

制御モジュール４６は、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６を制御し、高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき気道圧を提供するよう構成される。制御モジュール４６は、センサ４０からの出力信号による高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６を制御するよう構成される。制御モジュール４６は、約３Ｈｚ及び約２５Ｈｚの間の周波数で気道圧サイクルが生じるよう、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁を制御するよう構成される。呼吸可能なガスの加圧流のタイダルボリュームが患者に関して約６ｍｌ／ｋｇであるよう、制御モジュール４６は、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６を制御するよう構成される。

いくつかの実施形態において、制御モジュール４６は、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６を選択的に制御し、複数の圧力サイクルにわたり目標時間平均気道圧レベルで時間平均気道圧レベルを維持するよう構成される。個別のサイクルは、対象物による吸気及び呼気に対応することができる。いくつかの実施形態において、時間平均気道圧レベルは、平均気道圧でもよい。制御モジュール４６は、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６を選択的に制御し、出力信号、パラメータモジュール４２により決定される情報、ターゲットモジュール４４により得られた情報及び／又は他の情報に基づき、時間平均気道圧レベルを目標時間平均気道圧レベルで維持するよう構成される。

非限定的な例を用いて、気道圧は、パラメータモジュール４２により数高周波陽圧サイクルにわたり決定及び平均化されることができる。圧力が平均化される圧力サイクルの数は、高周波ベンチレーションの周波数に依存することができる。（ターゲットモジュール４４により得られる）目標平均気道圧及び現在の平均気道圧の間の差（又は例えば誤差）は、制御モジュール４６により決定されることができる。決定された差に基づき、制御モジュール４６は、同時に、呼気弁３６が開けられ及び／又は閉じられる範囲を制御し、呼気フロー生成器３４のブロワーの電流／速度を増加及び／又は減少させ、及び／又は、気道圧に影響を与えるためシステム１０の動作の他の側面を制御することができる。例えば、現在の平均気道圧が目標平均気道圧より高い場合、負圧が呼気の間増加されるよう、制御モジュール４６は、ブロワー速度が増加するよう制御することができる。更に、制御モジュール４６は、呼気の間、負圧に対するより速い変化を促進するため、呼気弁３６を部分的に開けるよう制御することができる。

いくつかの実施形態において、制御モジュール４６は、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６を選択的に制御し、圧力サイクルにわたりピークトゥピーク圧力差を目標ピークトゥピーク圧力差で維持するよう構成される。制御モジュール４６は、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６を選択的に制御し、出力信号、パラメータモジュール４２により決定される情報、ターゲットモジュール４４により得られた情報及び／又は他の情報に基づき、ピークトゥピーク圧力差を目標ピークトゥピーク圧力差で維持するよう構成される。いくつかの実施形態において、制御モジュール４６は、目標ピークトゥピーク圧力差と現在のピークトゥピーク圧力差とを比較し、この比較に基づき、呼気フロー生成器３４、呼気弁３６及び／又はシステム１０の他の要素を制御するよう構成されることができる。制御モジュール２９は、弁１８、弁２０及び／又は吸気流れ生成器１４を実質的に同時に制御し、ピークトゥピーク圧力を目標ピークトゥピーク圧力で維持するよう構成されることができる。

いくつかの実施形態において、制御モジュール４６は、同じ一連の圧力サイクルの間、目標時間平均気道圧レベルで時間平均気道圧レベルを維持し、及び目標ピークトゥピーク圧力差でピークトゥピーク圧力差を維持するよう構成される。

いくつかの実施形態において、制御モジュール４６は、吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４、呼気弁３６及び／又は他のデバイスを制御し、高周波陽圧サポート治療レジームに加えて及び／又はその代わりに、ベンチレータレジーム、気道陽圧治療レジーム及び／又は他の治療レジームに基づきガスの流れを生成するよう構成される。

図３は、高周波陽圧ベンチレーションシステムを用いて高周波陽圧ベンチレーションを対象物に供給する方法３００を示す。このシステムは、吸気サブシステム、呼気フロー生成器、１つ又は複数のセンサ、呼気弁、及び、１つ又は複数プロセッサ、並びに／又は他の要素を有する。１つ又は複数のプロセッサは、コンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成される。コンピュータプログラムモジュールは、パラメータモジュール、ターゲットモジュール及び制御モジュールを有する。以下に提示される方法３００の動作は、説明目的であることが意図される。いくつかの実施形態において、方法３００は、記載されない１つ又は複数の追加的な動作を用いて、及び／又は記載される動作の１つ又は複数なしに実現されることができる。追加的に、図３に示されかつ以下に説明される方法３００の動作の順序は、限定を目的とするものではない。

いくつかの実施形態において、方法３００は、１つ又は複数の処理デバイス（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、ステートマシン、及び／又は情報を電子的に処理する他の機構）において実現されることができる。１つ又は複数の処理デバイスは、電子ストレージ媒体上に電子的に格納される命令に基づき、方法３００のいくつか又は全部の動作を実行する１つ又は複数デバイスを含むことができる。１つ又は複数の処理デバイスは、方法３００の動作の１つ又は複数の実行に関して特別に設計されるハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを介して構成される１つ又は複数のデバイスを含むことができる。

動作３０２において、対象物の気道に供給される呼吸可能なガスの加圧流が、（図１に示されて、本書において説明される）吸気サブシステム１４に類似する吸気サブシステムを用いて生成される。いくつかの実施形態において、動作３０２は、それぞれ（図１に示されて、本書において説明される）呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６と同じ又は類似する、呼気フロー生成器及び／又は呼気弁により少なくとも部分的に実行される。

動作３０４において、呼吸可能なガスの加圧流の１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号が、１つ又は複数センサで生成される。いくつかの実施形態において、動作３０４は、（図１に示されて、本書において説明される）センサ４０と同じ又は類似する、１つ又は複数のセンサにより実行される。

動作３０６において、対象物の気道圧は、吸気サブシステム、呼気フロー生成器及び／又は１つ又は複数の弁を用いて選択的に制御される。いくつかの実施形態において、動作３０６は、それぞれ（図１に示されて、本書において説明される）吸気サブシステム１４、呼気フロー生成器３４及び／又は呼気弁３６と同じ又は類似する、吸気サブシステム、呼気フロー生成器及び／又は呼気弁により少なくとも部分的に実行される。

動作３０８において、対象物の気道の、又はこの近くの呼吸可能なガスの加圧流の１つ又は複数のガスパラメータが、パラメータモジュールを用いて出力信号に基づき決定される。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のガスパラメータは、時間平均気道圧レベルを含む。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のガスパラメータは、ピークトゥピーク圧力差を含むことができる。いくつかの実施形態において、動作３０８は、（図１に示されて、本書において説明される）パラメータモジュール４２と同じ又は類似する、プロセッサモジュールにより実行される。

動作３１０において、１つ又は複数のガスパラメータに関する目標値は、ターゲットモジュールを用いて得られる。いくつかの実施形態において、目標値は、目標時間平均気道圧レベルを含む。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のガスパラメータは、目標ピークトゥピーク圧力差を含むことができる。いくつかの実施形態において、動作３１０は、（図１に示されて、本書において説明される）ターゲットモジュール４４と同じ又は類似する、プロセッサモジュールにより実行される。

動作３１２において、吸気サブシステム、呼気フロー生成器及び／又は呼気弁は、高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき呼吸可能なガスの加圧流を生成するよう、制御モジュールで制御されることができる。いくつかの実施形態において、動作３１２は、（図１に示されて、本書において説明される）制御モジュール４６と同じ又は類似する、プロセッサモジュールにより実行される。

動作３１４において、吸気サブシステム、呼気フロー生成器及び／又は呼気弁は、一連の正及び負の圧力にわたり目標時間平均気道圧レベルで時間平均気道圧レベルを維持するよう、制御モジュールで選択的に制御されることができる。いくつかの実施形態において、吸気サブシステム、呼気フロー生成器及び／又は呼気弁は、一連の圧力サイクルにわたり目標ピークトゥピーク圧力差でのピークトゥピーク圧力差を維持するよう、制御モジュールで選択的に制御されることができる。いくつかの実施形態において、時間平均起動圧レベル及びピークトゥピーク圧力差は、圧力サイクルの同じ位相においてそれらの個別の目標レベルで維持されることができる。いくつかの実施形態において、動作３１４は、（図１に示されて、本書において説明される）制御モジュール４６と同じ又は類似するプロセッサモジュールにより実行される。

請求項において、括弧内に配置されるいかなる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」又は「含む」という単語は、請求項に記載される要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これらの手段の複数が１つの同じハードウェアアイテムにより実現されることができる。ある要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、斯かる要素が複数存在することを除外するものではない。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これらの手段の複数が１つの同じハードウェアアイテムにより実現されることができる。特定の要素が相互に異なる従属項において記載されるという単なる事実は、これらの要素が組合せにおいて用いられることができないことを示すものではない。

最も実際的かつ好ましい実施形態であると現在考慮されるものに基づき、本発明が説明目的で詳述されたが、斯かるその詳細は、単に説明目的のためだけにあること、及び本発明は、開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の主旨及び範囲内にある修正及び均等な構成を覆うよう意図されることを理解されたい。例えば、可能な限り、任意の実施形態の１つ又は複数の特徴が、他の任意の実施形態の１つ又は複数の特徴と組み合わせられることができる点を本発明は想定していることを理解されたい。

Claims (15)

1. 高周波陽圧ベンチレーションシステムであって、
   対象物の気道への供給のため呼吸可能なガスの加圧流を生成する吸気サブシステムと、
   前記対象物の気道からシステム放出口までガスを引くよう構成される呼気フロー生成器と、
   前記対象物の気道で、又はこの近くでの１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号を生成するよう構成される１つ又は複数のセンサと、
   前記呼気フロー生成器を通る前記対象物の気道からの流れを選択的に制御するよう構成される呼気弁と、
   コンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成される１つ又は複数のプロセッサとを有し、前記コンピュータプログラムモジュールが、
   前記出力信号に基づき前記対象物の気道で、又はこの近くでの前記１つ又は複数のガスパラメータを決定するよう構成され、時間平均気道圧レベルを決定するよう構成されるパラメータモジュールと、
   前記１つ又は複数ガスパラメータに関する目標値を得るよう構成され、目標時間平均気道圧レベルを得るよう構成されるターゲットモジュールと、
   前記吸気サブシステム、前記呼気フロー生成器及び前記呼気弁を制御し、一連の高周波圧サイクルにわたり前記目標時間平均気道圧レベルで前記時間平均気道圧レベルを維持するよう構成される制御モジュールとを含む、システム。
2. 前記パラメータモジュールが更に、前記出力信号に基づき、前記一連の高周波圧サイクルにわたりピークトゥピーク圧力差を決定するよう構成され、
   前記ターゲットモジュールは更に、目標ピークトゥピーク圧力差を得るよう構成され、
   前記制御モジュールが更に、前記吸気サブシステム、前記呼気フロー生成器及び前記呼気弁を選択的に制御し、前記一連の高周波圧サイクルにわたり前記目標ピークトゥピーク圧力差で前記ピークトゥピーク圧力差を維持するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ピークトゥピーク圧力差が、２つ又はこれ以上の連続的な最大圧力の間の差に関連付けられるよう、前記パラメータモジュールが構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記制御モジュールが、約３Ｈｚ及び約２５Ｈｚの間の周波数で前記陽圧ベンチレーションを供給するため、前記吸気サブシステム、前記呼気フロー生成器及び前記呼気弁を制御するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記呼吸可能なガスの加圧流のタイダルボリュームが約６ｍｌ／ｋｇであるよう、前記制御モジュールが、前記吸気サブシステム、前記呼気フロー生成器及び前記呼気弁を制御するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
6. 高周波陽圧ベンチレーションシステムを用いて高周波陽圧ベンチレーションを対象物に供給する方法において、
   前記システムが、吸気サブシステム、呼気フロー生成器、１つ又は複数のセンサ、呼気弁及び１つ又は複数のプロセッサを含み、前記１つ又は複数プロセッサは、コンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成され、前記コンピュータプログラムモジュールが、パラメータモジュール、ターゲットモジュール及び制御モジュールを含んでおり、前記方法は、
   前記対象物の気道への供給のため呼吸可能なガスの加圧流を前記吸気サブシステムを用いて生成するステップと、
   前記対象物の気道からシステム放出口へと前記呼気フロー生成器を用いてガスを引くステップと、
   前記対象物の気道で、又はこの近くでの１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号を前記１つ又は複数のセンサを用いて生成するステップと、
   前記呼気フロー生成器により前記対象物の気道から引かれる前記ガスの流れを前記呼気弁を用いて選択的に制御するステップと、
   前記出力信号に基づき前記対象物の気道で、又はこの近くでの前記１つ又は複数のガスパラメータを前記パラメータモジュールを用いて決定するステップであって、前記１つ又は複数のガスパラメータが、時間平均気道圧レベルを含む、ステップと、
   前記１つ又は複数のガスパラメータに関する目標値を前記ターゲットモジュールを用いて得るステップであって、前記目標値が、目標時間平均気道圧レベルを含む、ステップと、
   高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき一連の圧力サイクルを供給するため、前記吸気サブシステム、前記呼気フロー生成器及び前記呼気弁を前記制御モジュールを用いて制御するステップと、
   前記一連の圧力サイクルにわたり前記目標時間平均気道圧レベルで前記時間平均気道圧レベルを維持するため、前記吸気サブシステム、前記呼気弁及び前記呼気フロー生成器を前記制御モジュールを用いて選択的に制御するステップとを有する方法。
7. 前記出力信号に基づき、前記一連の圧力サイクルにわたりピークトゥピーク圧力差を前記パラメータモジュールを用いて決定するステップと、
   目標ピークトゥピーク圧力差を前記ターゲットモジュールを用いて得るステップと、
   前記一連の圧力サイクルにわたり前記目標ピークトゥピーク圧力差で前記ピークトゥピーク圧力差を維持するため、前記吸気サブシステム、前記呼気弁及び前記呼気フロー生成器を前記制御モジュールを用いて選択的に制御するステップとを更に有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記ピークトゥピーク圧力差が、２つ又はこれ以上の連続的な最大圧力の間の差に関連付けられる、請求項７に記載の方法。
9. 前記一連の圧力サイクルが、約３Ｈｚ及び約２５Ｈｚの間の周波数を持つ、請求項６に記載の方法。
10. 前記呼吸可能なガスの加圧流のタイダルボリュームが約６ｍｌ／ｋｇであるよう、前記吸気サブシステム、前記呼気フロー生成器及び前記１つ又は複数の弁を制御するステップを更に有する、請求項６に記載の方法。
11. 高周波陽圧ベンチレーションシステムであって、
    対象物の気道への供給のため呼吸可能なガスの加圧流を生成する手段と、
    前記対象物の気道からガスを引く手段と、
    前記対象物の気道で、又はこの近くでの１つ又は複数のガスパラメータに関連付けられる情報を搬送する出力信号を生成する手段と、
    前記対象物の気道からガスが引かれるレートを調整する手段と、
    前記対象物の気道で、又はこの近くでの前記１つ又は複数のガスパラメータを決定する手段であって、時間平均気道圧レベルを決定する、手段と、
    前記１つ又は複数のガスパラメータに関する目標値を得る手段であって、目標時間平均気道圧レベルを得る、手段と、
    高周波陽圧ベンチレーション治療レジームに基づき一連の圧力サイクルを供給するため、前記引く手段と前記調整する手段とを制御する手段であって、前記一連の圧力サイクルにわたり前記時間平均気道圧レベルが前記目標時間平均気道圧レベルで維持される、手段とを有する、システム。
12. 前記１つ又は複数ガスパラメータを決定する手段が更に、前記出力信号に基づき前記一連の圧力サイクルにわたりピークトゥピーク圧力差を決定するよう構成され、
    前記目標値を得る手段は更に、目標ピークトゥピーク圧力差を得るよう構成され、
    前記選択的に制御する手段が更に、前記一連の圧力サイクルにわたり前記目標ピークトゥピーク圧力差で前記ピークトゥピーク圧力差を維持するため、前記引く手段と前記調整する手段とを選択的に制御するよう構成される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記ピークトゥピーク圧力差が２つ又はこれ以上の連続的な最大圧力の間の差に関連付けられるよう、前記１つ又は複数のガスパラメータを決定する手段が構成される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記一連の圧力サイクルの周波数が約３Ｈｚ及び約２５Ｈｚの間にあるよう、前記選択的に制御する手段が構成される、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記個別の圧力サイクルのタイダルボリュームが約６ｍｌ／ｋｇであるよう、前記選択的に制御する手段が構成される、請求項１１に記載のシステム。

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