JP2019537463A - 患者の呼気圧の自動調整 - Google Patents

Abstract

換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するシステムが提供される。このシステムは、コンピュータプログラム命令を用いてプログラムされる１つ以上の物理的な処理器を有するコンピュータシステムを含み、コンピュータプログラム命令は、実行されるとき、前記コンピュータシステムが、１つ以上のセンサから得られる患者の気流量情報及び患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定する、並びに前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、前記換気装置の呼気相中に前記外因性呼気終末陽圧を調整する。

Description

本特許出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１６年１０月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／４０７，５８２号の優先権を主張し、その内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

本開示は、患者に呼吸療法を送出するための方法及びシステムに関する、並びに特に、そのようなシステムの呼気相中に呼気圧を調整することに関する。

換気システム又は換気装置は、吸気中に周囲圧力より上のレベルで患者の肺系統にガスを送出することにより、患者に呼吸療法を送出する。換気装置は、呼気相中又は呼気相中に、患者の換気の必要性に基づいて呼気圧を制御するための多数のオプションを持つ。例えば、呼気流量制限（ＥＦＬ）がある患者の場合、呼気圧（又は外因性呼気終末陽圧又はＰＥＥＰ_ｅｘｔ）は、空気のとらえこみ(air trapping)及び過膨張を減らすために、患者の下気道をスプリント開放する又は開いたままにするために、患者の内因性ＰＥＥＰのレベルに又はその近くに設定される。ＰＥＥＰ_ｅｘｔは、換気装置により与えられる呼気終末陽圧であるのに対し、内因性呼気終末陽圧は、不完全な呼気により生じる呼気終末陽圧である。

人のＥＦＬの程度の正確な測定は、呼吸リアクタンス信号の解析から決定されることができ、故に換気システムがＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルを最適な設定に調整することを可能にする。しかしながら、ＰＥＥＰ_ｅｘｔは、呼気の期間中に大幅に変化することがある。ＰＥＥＰ_ｅｘｔを設定するための現在の解決法は、この変化を考慮していない。故に、現在の解決法は、ＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルの設定が高すぎる場合、患者の過膨張を動的に増大させ、不快を生じさせる治療を送出するか、又はＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルの設定が低すぎる場合、不十分な治療が施される治療を送出するかの何れか一方である。しかし、患者の呼気相の部分内であっても、患者に最適な治療を施すのに必要とされるＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルは可変であり、一定のレベルのＰＥＥＰ_ｅｘｔを送出することは、不快を生じさせ、心機能に悪影響となる。

さらに、二相(bi-level)の圧支持を用いて治療を送出する機能を有する換気システムは、圧力の振幅及び波形プロファイル、並びに故に患者の肺系統へのガスのフローを制御する数多くの技術を用いてそうする。例えば、米国特許出願ＵＳ２０１２／０１２５３３６（'３３６公報）は、呼吸サイクルにおける相及び／又は時間の関数である波形を開示している。この'３３６公報は、圧力が少なくとも波形、振幅及び平滑度(smoothness)パラメタの関数であることを開示している。

図４は、従来技術に従う、呼気相中は一定に維持されているＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルのグラフ表示を示す。例えば、（図４の）ＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルは、８ｃｍＨ_２Ｏに設定され、呼気相中のＥＦＬを概して取り除いている。図４のグラフは、最適化されたＰＥＥＰ_ｅｘｔを用いて治療されるＥＦＬを示す。

図４は、グラフのＹ軸の左側に患者の圧力を示す。例えば、患者の圧力は、患者インタフェース（例えばマスク）において測定され、ｃｍＨ_２Ｏの単位で測定される。図４は、グラフのＹ軸の右側に、ｃｍＨ_２Ｏ＊ｓ／Ｌで測定される呼吸リアクタンスも示す。図４は、グラフのＸ軸に、秒で測定される時間も示す。

図４の上のグラフは、患者の圧力情報の例示であり、図４の下のグラフは、呼吸インピーダンス又は呼吸リアクタンスの例示である。

図４に示されるように、呼気相の初期又は第１部分中（例えば１．９秒から３．５秒までの間）、呼吸リアクタンスＸ_ｒｓは、所望する"リアクタンスパターン"又は範囲の外側にあり、その条件の間、ＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルが低すぎること（すなわち、Ｘ_ｒｓ＜リアクタンスパターン又は範囲）を示している。この所望するリアクタンス範囲が図４に示される。例えば、図４に"リアクタンスパターン"と付されたボックスが所望のリアクタンス範囲である。

反対に、呼気の後の部分中（例えば４秒から４．５秒までの間）、呼吸リアクタンスＸ_ｒｓは、所望する"リアクタンスパターン"又は範囲より上にあり、その条件の間、ＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルが高すぎること（すなわち、Ｘ_ｒｓ＞リアクタンスパターン又は範囲）を示している。本発明は、患者に適切な呼吸療法を施している間、患者に追加の快適性をもたらすための改善されるシステム及び方法を提供しようとする。

従って、本特許出願の１つ以上の実施例の目的は、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するシステムを提供することである。換気装置は、呼気相中に患者に外因性呼気終末陽圧を与えるように構成される。このシステムは、実行されるとき、コンピュータシステムが、患者の気流量情報及び患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定することであり、患者の気流量情報及び気道内圧情報は、１つ以上のセンサから得られる、並びに決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に前記外因性呼気終末陽圧を連続して調整する、コンピュータプログラム命令を用いてプログラムされる１つ以上の物理的な処理器を有するコンピュータシステムを有する。

本特許出願の１つ以上の実施例のさらにもう１つの態様は、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整する方法を提供することである。換気装置は、呼気相中に患者に外因性呼気終末陽圧を与えるように構成される。この方法は、実行されるとき、前記方法を行うコンピュータプログラム命令を実行する１つ以上の物理的な処理器を有するコンピュータシステムにより実施される。前記方法は、１つ以上のセンサから、患者の気道内圧情報及び患者の気流量情報を得るステップ、コンピュータシステムが患者の呼吸流量情報及び患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定するステップ、並びに、決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼吸相中に、コンピュータシステムが外因性呼気終末陽圧を連続して調整するステップを有する。

１つ以上の実施例のさらにもう１つの態様は、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するシステムを提供することである。換気装置は、呼気相中に外因性呼気終末陽圧を患者に与えるように構成される。前記システムは、少なくとも１つの処理器を用いて機械可読な命令を実行する手段を有する。これら機械可読な命令は、１つ以上のセンサから、患者の気道内圧情報及び患者の気流量情報を得ること、前記患者の気流量情報及び前記患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定すること、並びに、決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中にコンピュータシステムが外因性呼気終末陽圧を連続して調整することを有する。

構成物の関連する要素の動作方法及び機能、並びに製造部品と製造の経済性との組み合わせと同じく、本開示のこれら及び他の目的、特徴並びに特性は、付随する図面を参照して、以下の説明及び添付の請求項を考慮するとより明白となり、これらの全てが本明細書を形成している。様々な図面において、同様の参照番号は対応する部品を示している。しかしながら、これら図面は単に例証及び説明を目的とするものであり、本発明の境界を規定するものとは意図されないことは明白に理解されるべきである。明細書及び請求項に用いられるように、文脈上明白に他の意味で述べている場合を除き、複数あることを述べなくとも、それらが複数あることも含んでいる。

本特許出願の実施例に従う、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整する例示的なシステム。 呼吸リアクタンスの関数として調整される呼気圧を示す。 呼気流量の関数として調整される呼気圧を示す。 従来技術に従う呼気相中に一定に維持されるＰＥＥＰ_ｅｘｔのグラフ表示を示す。 本特許出願の実施例に従う呼気相中に可変ＰＥＥＰ_ｅｘｔを生成するのに使用される流量及び一回換気量の測定値のグラフ表示を示す。 本特許出願の実施例に従う呼気相中に使用される可変ＰＥＥＰ_ｅｘｔのグラフ表示を示す。 本特許出願の実施例に従う換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整する方法を示す。

明細書において、特に文脈上はっきりと述べていない限り、複数あると述べていなくても、それらが複数あることを含む。明細書において、２つ以上の部品又は構成要素が"結合される"と述べることは、連動している限り、これらの部品が直接的に又は間接的、すなわち１つ以上の中間部品若しくは構成要素を介しての何れかにより接合される又は共に動作することを意味している。明細書において、"直接結合される"は、２つの要素が互いに直に接していることを意味している。明細書において、"固定して結合される"又は"固定される"は、２つの構成要素が互いに対し一定の方向を維持している間、１つとして移動するように結合されることを意味している。明細書において、特に文脈上はっきりと述べていない限り、"又は"は、"及び／又は"を意味する。

明細書において、"ユニタリ(unitary)"という言葉は、構成要素が単一ピース又は単一ユニットとして作られることを意味している。すなわち、別々に作られ、その後ユニットとして連結される部分を含んでいる構成要素は、"ユニタリ"な構成要素又は本体ではない。明細書において、２つ以上の部品又は構成要素が互いに"係合する"と述べることは、これらの部品が互いに向けて直接的に又は１つ以上の中間部品若しくは構成要素を介して間接的にの何れかにより力を及ぼしていることを意味している。明細書において、"数字"は、１若しくは１以上の整数（すなわち複数）を意味する。

明細書において、例であり限定ではない方向の表現は、頂部、底部、左側、右側、上方、下方、前方、後方及びそれらの派生語は、図面に示される要素の方位に関連し、特に明瞭に言わない限り、請求項を制限しない。

本特許出願は、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するシステム１００を提供する。この換気装置は、呼気相中、患者に外因性呼気終末陽圧を与えるように構成される。以下の説明から明らかであるように、幾つかの実施例において、システム１００は、コンピュータプログラム命令を用いてプログラムされる１つ以上の物理的な処理器を持つコンピュータシステム１０２を含み、このコンピュータプログラム命令は、実行されるとき、コンピュータシステム１０２が患者の気流量及び患者の気道内圧から呼吸リアクタンスを決定し、この決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、前記換気装置の呼気相中に前記外因性呼気終末陽圧を調整する。例示的な実施例において、この調整は、連続して又は本質的に連続して行われる。患者の気流量情報及び気道内圧情報は、１つ以上のセンサ（１０６ａ．．１０６ｎ）から得られる。

呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）は、呼気の終わりに存在している大気圧（身体の外側の圧力）より上である肺内の圧力（例えば肺胞内圧）である。外因性呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ_ｅｘｔ）は、換気装置により与えられる呼気終末陽圧である。

幾つかの実施例において、呼吸インピーダンスは、気道内圧情報及び気流量情報を用いて決定される。呼吸インピーダンス（又は肺インピーダンス）は、気道内圧情報及び気流量情報のフーリエ変換の比である。呼吸インピーダンスの実部及び虚部は夫々、呼吸器系の抵抗及びリアクタンスである。

幾つかの実施例において、呼吸リアクタンス（又は肺リアクタンス）は、気道内圧情報及び気流量情報を用いて決定される。例えば、患者の肺系統に送られる振動流及振動圧は、呼吸インピーダンスを測定するのに使用される。呼吸インピーダンスのリアクタンス又は虚部である呼吸リアクタンスは、肺内に存在する呼気流量制限（ＥＦＬ）のレベルにとって有用なインジケータであり、従って、ＰＥＥＰ_ｅｘｔのレベルを適切に設定するのに使用されることができる。この本特許出願の特徴は、二相（バイレベル）の圧支持を送出することが可能である換気装置に使用されるときの呼気圧の動作である。

幾つかの実施例において、患者の呼吸リアクタンスの測定値に従って、前記呼気圧が適応的に又は動的に変化する、換気装置を制御するシステム１００が説明される。例えば、換気装置における呼気圧は、測定された又は決定された肺リアクタンスの解析に基づく速さで変化する。幾つかの実施例において、呼気圧は、患者の肺リアクタンスにより誘導される、呼気流の関数として制御されることもできる。この呼気圧の適応制御は、呼気流量制限を最小限にする、患者の平均気道内圧を低くする、及び患者の快適性を向上させる。

幾つかの実施例において、システム１００は、呼吸リアクタンスの測定値の関数に基づいて呼気波形を調整する、及び決定された圧支持に基づいて吸気圧の振幅も調整するように構成される。すなわち、本特許出願は、患者の気道に送られる振動気流量情報及び気道内圧情報から計算される患者の呼吸リアクタンスの解析に基づいて、患者の要求に見合った持続可変呼気圧を提案している。本特許出願の方法及びシステムは故に、最適な治療と、最適な快適性及び安全性との間におけるバランスを取る。

さらに、ＰＥＥＰ_ｅｘｔレベルは、より低い圧力から始まるので、吸気圧は、より低くすることができる一方、依然として治療レベルの圧支持を維持している。吸気圧及び結果的に平均気道内圧のこの減少は、患者の快適性をさらに増大させる。同様に、呼気圧は、呼気流の関数として動的に調整されることができる。言い換えると、呼吸リアクタンスにより決定されるような、呼気流量制限の存在下において、以下の図３に示される及び図３に関して説明されるように、呼気流がゼロに近づくにつれて比例的に減少する。

図２は、呼吸リアクタンスに関連する呼気圧の動作を例示している。図２から分かるように、その点においてＥＦＬが最小となり、ＰＥＥＰ_ｅｘｔが下方に調整される一定の差に至るまで、吸気リアクタンスに対して呼気リアクタンスが最もマイナスであるとき、ＥＦＬは最大である。これは通例、流量の変化が減り始める、呼気相の中間点の近くで生じる。呼気圧は、吸気リアクタンスと呼気リアクタンスとの差がしきい値に到達するまで横ばい状態（プラトー）で維持される。呼気圧は次いで、呼気圧が吸気サイクルの開始直前に終末呼気圧に到達するまで減少を始める。この終末呼気圧は、呼気相の開始時にあった呼気圧より下にすることができる、又は図３に例示されるように、終末呼気圧は、呼気相の開始時にあった圧力に徐々に戻ることができる。

図３は、呼気流の関数として呼気圧の代替の動作を例示する。呼気圧は、呼気の始めが最も大きいが、呼気流がＰＥＥＰ_ｅｘｔの換気の必要性が少ないゼロに近づき始めるにつれて徐々に減少させ、それにより治療を犠牲にすることなく患者の安心を増大させる。呼気圧は次いで、徐々に増大する。加えて、呼気流と共に減少する呼気圧のプロファイルは、患者自身の肺機能の必要性に応じて、より自然な波形を送る。

図１は、１つ以上の実施例に従う、換気装置の呼気相中にＰＥＥＰ_ｅｘｔを調整するシステム１００を示す。図１に示されるように、システム１００は、サーバ１０２（又は複数のサーバ１０２）を有する。サーバ１０２は、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ値サブシステム１１２、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ制御サブシステム１１４又は他の構成要素若しくはサブシステムを有する。

幾つかの実施例において、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ値サブシステム１１２は、患者の気道に関連する情報を得る。幾つかの実施例において、この情報は、気流量情報、気道内圧情報、呼吸若しくは気道容積情報、又は他の如何なる気道に関する情報を含む。幾つかの実施例において、患者の気流量情報は、患者の気道の開放時の流量に関する情報（例えば、吸気若しくは呼気中の気道の開放時の空気流に対する抵抗を特定する情報、吸気若しくは呼気中の気道の開放時の流速を特定する情報、又は他の情報）を含む。幾つかの実施例において、患者の気道内圧情報は、患者の気道の開放時の圧力に関する情報（例えば、吸気若しくは呼気中の気道の開放時の気道内圧を特定する情報、又は他の情報）を含む。幾つかの実施例において、患者の気道内圧の情報は、食道内圧に関する情報（例えば、吸気若しくは呼気中の食道における気道内圧を特定する情報、又は他の情報）を含む。

もう１つの例として、前記情報は、１つ以上の観察装置（例えば気流量観察装置、気道内圧観察装置、気道容積観察装置又は他の観察装置）から得られる。幾つかの実施例において、１つ以上の観察装置及び関連付けられるセンサ１０６ａ..１０６ｎは、呼吸又は気道容積を観察するように構成される。幾つかの実施例において、１つ以上の観察装置及び関連付けられるセンサ１０６ａ..１０６ｎは、気道の開放時の流量を観察するように構成される。幾つかの実施例において、１つ以上の観察装置及び関連付けられるセンサ１０６ａ..１０６ｎは、気道の開放時の圧力を観察するように構成される。幾つかの実施例において、１つ以上の観察装置及び関連付けられるセンサ１０６ａ..１０６ｎは、食道内圧を観察するように構成される。これらの観察装置は、例えば圧力センサ、圧力トランスデューサ、流速センサ、容積センサ又は他のセンサのような１つ以上のセンサ（１０６ａ..１０６ｎ）を含む。センサ（１０６ａ..１０６ｎ）は例えば、患者の情報（例えば気道内圧、気流量、気道容積又は他の如何なる気道パラメタ）又は患者の気道に関する他の情報を得るように構成される。

１つのシナリオにおいて、観察装置は、（１つ以上のセンサ（１０６ａ..１０６ｎ）からの情報に基づく）情報を得て、この情報を処理のために、ネットワーク（例えば、ネットワーク１０５）を介して（例えばサーバ１０２を含む）コンピュータシステムに供給する。もう１つのシナリオにおいて、情報を得ると、観察装置はこの得られた情報を処理し、処理された情報をネットワーク（例えば、ネットワーク１５０）を介してコンピュータシステムに供給する。さらにもう１つのシナリオにおいて、観察装置は、（例えば、得られた又は処理された）情報を（例えば、サーバ１０２を有する）コンピュータシステムに自動的に供給する。

システム１００は、２Ｈｚから２５Ｈｚまでの周波数範囲にあり、１−３ｃｍＨ_２Ｏのピーク間の圧力振幅の振動流及び圧力を用いて二相の圧支持を同時に送出することが可能である換気装置も含む。

システム１００は、振動流及び圧力信号から呼吸インピーダンスを決定し、次いでこの呼吸インピーダンスのリアクタンス又は虚部（すなわち、呼吸リアクタンス）を決定するようにも構成される。幾つかの実施例において、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ値サブシステム１１２は、患者の得られる気道内圧情報、患者の得られる気流量情報又は他の気道若しくは気流量に関する情報を決定するように構成される。すなわち、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ値サブシステム１１２は、装置の流量及び圧力センサからの情報／データを解析し、このセンサのデータ／情報に基づいて呼吸インピーダンスを計算又は決定するように構成される。呼吸リアクタンスは、呼吸インピーダンスの虚部である。ＰＥＥＰ_ｅｘｔ値サブシステム１１２は、決定された呼吸インピーダンスから呼吸リアクタンスを抽出するように構成される。幾つかの実施例において、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ値サブシステム１１２は、前記振動流及び圧力信号から呼吸リアクタンスを直に決定するように構成されてよい。

システム１００は、患者に適切な呼吸療法を施している間、さらなる安心を与えるために、リアクタンスの解析に基づいて及び／又は呼気流の関数として、呼気相中にわたり圧力を連続して調整するようにも構成される。幾つかの実施例において、圧力プロファイルは、前記決定された又は測定されたリアクタンス測定値に基づいて調整される。幾つかの実施例において、流量プロファイルは、前記決定された又は測定されたリアクタンス測定値に基づいて調整される。幾つかの実施例において、一回換気量は、決定された又は測定されたリアクタンス測定値に基づいて調整される。

幾つかの実施例において、システム１００は、全呼気相中に前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を連続して調整するように構成される。幾つかの実施例において、システム１００は、呼気相中に前記決定された呼吸リアクタンスが殆ど規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を連続して調整するように構成される。

幾つかの実施例において、システム１００は、呼気相の少なくとも３０％の間、前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を連続して調整するように構成される。幾つかの実施例において、システム１００は、呼気相の少なくとも５０％の間、前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を連続して調整するように構成される。幾つかの実施例において、システム１００は、呼気相の少なくとも７５％の間、前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を連続して調整するように構成される。幾つかの実施例において、システム１００は、呼気相の少なくとも９０％の間、前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を連続して調整するように構成される。

幾つかの実施例において、換気装置の流量波形、圧力波形又は一回換気量のプロファイルの変更は、準自然対数的(quasi-exponential)とすることができる、決定論的(deterministic)にすることができる、又はテンプレートに従う。本特許出願は、呼気相中にＰＥＥＰ_ｅｘｔを連続して調整するための３つの異なる実施例を開示している。

呼気相中ＰＥＥＰ_ｅｘｔが一定である（例えば、図４に示されるような）従来技術の方法において、（呼気相中に与えられる）一定のＰＥＥＰ_ｅｘｔは、呼吸毎に更新されていた。一方、本特許出願の実施例において、ＰＥＥＰ_ｅｘｔは、サンプル毎に連続して調整されている。

呼気相中にＰＥＥＰ_ｅｘｔを連続して調整するための第１の実施例は、フィードバック制御である。すなわち、呼気相中にＰＥＥＰ_ｅｘｔを連続して調整するために、呼吸リアクタンス値Ｘ_ｒｓがフィードバックされる。本実施例において、１００Ｈｚのサンプルレートが使用される。例えば、本特許出願の方法及びシステムは、以下の数式（２）を用いて、呼気相中にＰＥＥＰ_ｅｘｔを連続して調整する。

ＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）＝ＥＰＰＰ_ｅｘｔ（ｋ−１）＋リアクタンス（Ｘ_ｒｓ）から得られる誤差項 （２）

ここで、ＰＥＥＰ_ｅｘｔは、外因性呼気終末陽圧であり、ｋはサンプル指数である。

幾つかの実施例において、誤差項又は値は、決定された又は測定された呼吸リアクタンスを規定の呼吸リアクタンス範囲と比較することにより得られる。幾つかの実施例において、前記決定された又は測定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入っていない場合、誤差項又は値は、前記決定された又は測定された呼吸リアクタンスと前記規定の呼吸リアクタンス範囲との差を含む。

幾つかの実施例において、所望する又は規定の呼吸リアクタンス範囲が、−１から−７ｃｍＨ_２Ｏ＊ｓ／Ｌまでの間にある（呼気相中の）リアクタンスの値を含む。規定の呼吸リアクタンス範囲が図６に示される。例えば、図６に"リアクタンスパターン"と名前が付いたボックスは、規定の呼吸リアクタンス範囲である。図６に示されるような幾つかの実施例において、規定の呼吸リアクタンス範囲の下限は、−５ｃｍＨ_２Ｏ＊ｓ／Ｌであり、規定の呼吸リアクタンス範囲の上限は、−３ｃｍＨ_２Ｏ＊ｓ／Ｌである。幾つかの実施例において、明細書に記載及び示される規定の呼吸リアクタンス範囲の限界又は値は、上述したものよりも最大５％大きい又は最大５％小さい。幾つかの実施例において、明細書に記載されるような規定の呼吸リアクタンス範囲の限界又は値は、上述したものよりも最大１０％大きい又は最大１０％小さい。幾つかの実施例において、明細書に記載されるような規定の呼吸リアクタンス範囲の限界又は値は、上述したものよりも最大１５％大きい又は最大１５％小さい。幾つかの実施例において、明細書に記載されるような規定の呼吸リアクタンス範囲の限界又は値は、上述したものよりも最大２０％大きい又は最大２０％小さい。

幾つかの実施例において、規定のリアクタンス範囲は、臨床試験により得られる。幾つかの実施例において、規定のリアクタンス範囲は、データ解析を用いて得られる。幾つかの実施例において、規定のリアクタンス範囲は、研究発表から得られる。

幾つかの実施例において、規定の呼吸リアクタンス範囲は、特定の呼吸リアクタンス範囲と呼ばれてよい。幾つかの実施例において、この特定の呼吸リアクタンス範囲は、患者又は介護者により特定される。

幾つかの実施例において、規定の呼吸リアクタンス範囲は、既定の呼吸リアクタンス範囲と呼ばれてよい。幾つかの実施例において、この既定の呼吸リアクタンス範囲は、複数の患者から以前に得られた気道内圧情報、前記複数の患者から以前に得られた気流量情報、及び／又は以前に決定された呼吸リアクタンス情報を用いて、コンピュータシステムが、規定の呼吸リアクタンス範囲を決定する、前記複数の患者の後続する呼吸内圧情報、前記複数の患者の後続する気流量情報、及び／又は後続する呼吸リアクタンス情報を、前記コンピュータシステムが連続して得る、並びに前記後続する気道内圧情報、前記後続する気流量情報、及び／又は前記後続する呼吸リアクタンス情報に基づいて、前記コンピュータシステムが、規定の呼吸リアクタンス範囲を連続して変更することにより決定される。

幾つかの実施例において、システム１００のサブシステムは、複数の患者からに以前に得られた気道内圧情報、以前に得られた気流量情報、及び／又は以前に得られた呼気リアクタンス情報を用いて、規定のリアクタンス範囲を決定するように構成される。幾つかの実施例において、このサブシステムは、前記複数の患者の後続する気道内圧情報、後続する気流量情報、及び／又は後続する呼気リアクタンス情報を連続して得るようにも構成される。すなわち、サブシステムは、複数の患者に関連付けられる後続する情報を連続して得る。一例として、後続する情報は、（呼吸リアクタンスを決定するの使用された、情報に対応する時間の後の）後続する時間に対応する追加の情報を有する。一例として、後続する情報は、１つ以上の観察装置及び関連付けられる１つ以上のセンサから得られる。（例えば、規定のリアクタンス範囲を動的に更新又は変更するために、新しい情報が利用されるように）後続する情報は、規定のリアクタンス範囲等をさらに更新又は変更するのに利用される。幾つかの実施例において、このサブシステムは、後続する気道内圧情報、後続する気流量情報、後続する呼気リアクタンス情報又は他の後続する情報に基づいて、規定のリアクタンス範囲を連続して修正又は更新するように構成される。

例えば、後続する情報は、例えば呼気相中一定又は可変である最小値及び最大値のようなＰＥＥＰ_ｅｘｔを設定する際のさらなる入力を提供するようにも構成される。

幾つかの実施例において、規定の呼吸リアクタンスパターンは、例えば睡眠モニター、フォトプレチスモグラフィー、活動センサ、音声及びビデオ解析、並びに気分及び生活の質（ＱＯＬ）の測定基準に関する質問票から集められる情報／データを使用して、アルゴリズム又はマシン学習により動的に更新、変更又は調整される。

幾つかの実施例において、規定のリアクタンス範囲は、必要に応じて、データベース（例えば、データベース１３２）内に保存される、及びデータベースから検索される。上述したように、システム１００のサブシステムは、この規定のリアクタンス範囲を連続して更新／変更する。

呼気相中にＰＥＥＰ_ｅｘｔを連続して調整するための第２の実施例は、適応フィードフォワード(adaptive feed-forward)補償又は制御（ＡＦＰＥＥＰ）である。患者の流量及び一回換気量の現在の値は、ＡＦＰＥＥＰへの入力として使用される。

適応フィードフォワード制御は、当業者は十分に理解している、及び本特許出願は、本出願を何れか１つの特定の適合フィードフォワード方法に限定しない。例えば、本特許出願の方法及びシステムは、以下の数式（３）を用いて、呼気相中に連続してＰＥＥＰ_ｅｘｔを連続して調整する。例えば、数式（３）は、ＰＥＥＰ_ｅｘｔを計算するのに使用される３つパラメタの適応フィードフォワード制御である。

ＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）＝Ｐ_０＋Ａ＊Ｆｌｏｗ（ｋ）＋Ｂ＊Ｖ_ｔ（ｋ） （３）

ここで、ＰＥＥＰ_ｅｘｔは、外因性呼気終末陽圧であり、Ｐ_０は、一定圧力値であり、Ａは第１の係数であり、Ｂは第２の係数であり、Ｆｌｏｗは、患者の現在の気流量値であり、Ｖ_ｔは、患者の現在の一回換気量であり、ｋは、サンプル指数である。

数式（３）の連続時間のバージョンは、容易に取得可能であり、当業者には明らかである。Ｐ_０、Ａ及びＢの値は、呼吸リアクタンスＸ_ｒｓが規定のリアクタンス範囲内に入るように調整される。幾つかの実施例において、ＰＥＥＰ_ｅｘｔは、最小値と最大値との間に拘束される。

図５は、患者の現在の気流量値及び現在の一回換気量値を示す。図５は、グラフのＹ軸の左側に、リットル／分、Ｌ／ｍｉｎ又はＬ／ｍで測定される気流量を示し、グラフのＹ軸の右側に、ミリリットルで測定される一回換気量を示し、及びグラフのｘ軸に、秒で測定される時間を示す。

図５に示される患者の気流量値及び一回換気量は、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）を得るために、上記数式（３）において使用される。故に生じるＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）は、図６のグラフに示される。

呼気相中にＰＥＥＰ_ｅｘｔを連続して調整するための第３の実施例は、フィードバック制御及び適応フィードフォワード制御の両方を使用することである。例えば、ＰＥＥＰ_ｅｘｔは、以下の数式（４）を用いて計算される。

ＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）＝Ｆ｛Ｐ_０，Ｆｌｏｗ、Ｖ_ｔ、ＰＥＥＰ_ｅｘｔ｝ （４）

ここでＰＥＥＰ_ｅｘｔは、外因性呼気終末陽圧であり、Ｆ｛｝は、関数であり、Ｐ_０は一定圧力値であり、Ｆｌｏｗは、患者の現在の気流量値であり、Ｖ_ｔは患者の現在の一回換気量であり、ｋは、サンブル指数である。

図６は、本特許出願の実施例に従う、呼気相中に変化する（例えば、動的に又は連続して調整される）ＰＥＥＰ_ｅｘｔのグラフ表示を示す。図６は、グラフのＹ軸の左側に患者の圧力を示す。例えば、患者の圧力は、患者インタフェース（例えばマスク）において測定され、ｃｍＨ_２Ｏの単位で測定される。図６は、グラフのＹ軸の右側に、ｃｍＨ_２Ｏ＊ｓ／Ｌで測定される呼吸リアクタンスを示す。図６は、グラフのＸ軸に、秒で測定される時間を示す。図６の上のグラフは、患者の圧力情報の例示であり、図６の下のグラフは、呼吸インピーダンス又は呼吸リアクタンスの例示である。

患者に送られるＰＥＥＰ_ｅｘｔは、リアクタンスＸ_ｒｓが規定のリアクタンス範囲（例えば、図６の"リアクタンスパターン"と付されたボックス）内にあるように連続して調整される。

図６に示されるように、良好なＰＥＥＰ_ｅｘｔの波形は、呼気の初期相中は高く、呼気の終わりに向けて圧力を低下させる傾向を示す。例えば、圧支持は維持されるが、図４よりも低いピーク吸気圧である。

幾つかの実施例において、図１に例示される様々なコンピュータ及びサブシステムは、明細書に記載される機能を実行するようにプログラムされる１つ以上の計算装置を有してよい。これら計算装置は、１つ以上の電子記憶装置（例えば、データベース１３２又は他の電子記憶装置）、１つ以上のコンピュータプログラム命令を用いてプログラムされた１つ以上の物理的な処理器、及び／又は他の構成要素を含む。計算装置は、ネットワーク（例えば、ネットワーク１５０）と、又は有線若しくはワイヤレス技術（例えばEthernet(登録商標)、光ファイバ、同軸ケーブル、ＷｉＦｉ、Bluetooth(登録商標)、ＮＦＣ又は他の通信技術）を介して他のコンピューティングプラットフォームとの情報の交換を可能にするための通信線又はポートを含む。計算装置は、本明細書に起因する機能をサーバに提供するために一緒に動作する複数のハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアの構成要素を含む。例えば、計算装置は、計算装置として一緒に動作するコンピューティングプラットフォームのクラウドにより実施されてもよい。

電子記憶装置は、情報を電子的に記憶する非一時的な記憶媒体を有する。電子記憶装置の電子記憶媒体は、サーバと一体的に（例えば実質的に取り外し不能で）設けられるシステムの記憶装置、又は例えばポート（例えばＵＳＢポート、firewireポート等）若しくはドライブ（例えばディスクドライブ等）を介してサーバに取り外し可能に接続可能である取り外し可能な記憶装置の一方又は両方を含む。電子記憶装置は、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）、電荷ベースの記憶媒体（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等）、ソリッドステート記憶媒体（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つ以上を含む。電子記憶装置は、１つ以上の仮想記憶リソース（例えば、クラウドストレージ、ＶＰＮ(virtual private network)及び／又は他の仮想記憶リソース）を含む。電子記憶装置は、ソフトウェアアルゴリズム、処理器により決定される情報、サーバから受信した情報、クライアントコンピューティングプラットフォームから受信した情報、又はサーバが明細書に記載されるように機能することを可能にする他の情報を記憶する。

処理器は、サーバに情報処理機能を提供するようにプログラムされる。そのようなものとして、処理器は、デジタル処理器、アナログ処理器、情報を処理するために設計されるデジタル回路、情報を処理するために設計されるアナログ回路、ステートマシン及び／又は情報を電子的に処理するための他の機構の１つ以上を含む。幾つかの実施例において、処理器は複数の処理ユニットを含む。これら処理ユニットは、同じ装置内に物理的に置かれてよいし、又はこれら処理ユニットが協働して動作する複数の装置の処理機能を示してよい。処理器は、サブシステム１１２及び１１４又は他のサブシステムの明細書に記載される機能を行うようにコンピュータプログラム命令を実施するようにプログラムされる。これら処理器は、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、ハードウェア又はファームウェアの何らかの組み合わせ、及び／又は処理器に処理機能を構築するための他の機構により、コンピュータプログラム命令を実行するようにプログラムされる。

明細書に記載される異なるサブシステム１１２及び１１４により提供される機能の説明は、例示が目的であり、サブシステム１１２及び１１４の何れかが記載されたよりも多くの又は少ない機能を提供してよいので、限定と意図されないことを分かるべきである。例えば、サブシステム１１２及び１１４の１つ以上が削除されてよいし、その機能の幾つか又は全てがサブシステム１１２及び１１４の他方のサブシステムにより提供されてよい。もう１つの例として、追加のサブシステムがサブシステム１１２及び１１４の一方に起因する明細書における機能の幾つか又は全てを実行するようにプログラムされてよい。

図７は、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するためのフローチャートであり、換気装置は、呼気相中に外因性呼気終末陽圧を患者に与えるように構成される。図７を参照すると、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するための方法７００が提供される。方法７００は、実行されるとき、この方法７００を行うコンピュータプログラム命令を実行する１つ以上の物理的な処理器を有するコンピュータシステム１０２により実施される。方法７００は、手順７０２において、１つ以上のセンサ（１０６ａ..１０６ｎ）から、患者の気道内圧情報及び患者の気流量情報を得るステップ、手順７０４において、コンピュータシステム１２０が、患者の気道流情報及び患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定する方法、並びに手順７０６において、コンピュータシステム１０２が、決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を連続して調整するステップ、を有する。

請求項において、括弧の間に置かれる如何なる参照符号もその請求項を限定するとは考えない。"有する"又は"含む"という言葉は、請求項に挙げられている以外の要素又はステップの存在を排除しない。幾つかの手段を列挙している装置の請求項において、これら手段の幾つかがハードウェアの同一アイテムにより具現化されてよい。要素が複数あることを述べなくても、それら要素が複数あることを排除しない。幾つかの手段を列挙している如何なる装置の請求項において、これら手段の幾つかがハードウェアの同一アイテムにより具現化されてよい。ある要素が互いに異なる従属請求項に挙げられているという単なる事実は、これらの要素が組み合わされて使用されることができないことを示していない。

本特許出願は、最も実用的であり、好ましい実施例であると現在考えられるものに基づいて説明を目的に詳細に開示されていたとしても、そのような詳細は単なる例であること、及び本特許出願は、開示される実施例に限定されるのではなく、それどころか、添付される請求項の真意及び範囲内にある修正案及び等価な配置にも及んでいると意図されることを理解されるべきである。例えば、本特許出願は、可能な限り、何れかの実施例の１つ以上の特徴が、他の何れかの実施例の１つ以上の特徴と組み合わされ得ることが考えられると理解されるべきである。

Claims (15)

1. 換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するシステムにおいて、前記換気装置は、前記呼気相中に患者に外因性呼気終末陽圧を与えるように構成され、前記システムは、
   コンピュータプログラム命令を用いてプログラムされる１つ以上の物理的な処理器を有するコンピュータシステム
   を有し、前記コンピュータプログラム命令は、実行されるとき、前記コンピュータシステムが
   １つ以上のセンサから得られる、前記患者の気流量情報及び前記患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定する、並びに
   前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、前記換気装置の呼気相中に前記外因性呼気終末陽圧を調整する、
   システム。
2. 前記コンピュータシステムは、当該コンピュータシステムにより生成される適応フィードフォワード信号に基づいて前記外因性呼気終末陽圧を調整する、及び前記適応フィードフォワード信号は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように生成される、請求項１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
3. 前記コンピュータシステムは、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように数式（１）、
   
   ＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）＝Ｐ_ｏ＋Ａ＊Ｆｌｏｗ（ｋ）＋Ｂ＊Ｖ_ｔ（ｋ） （１）
   
   ＰＥＥＰ_ｅｘｔ：外因性呼気終末陽圧
   Ｐ_ｏ：一定圧力値
   Ｆｌｏｗ：患者の現在の気流量
   Ａ：第１の係数
   Ｖ_ｔ：患者の現在の一回換気量
   Ｂ：第２の係数
   ｋ：サンプル指数
   
   における一定圧力値、第１の係数及び第２の係数を調整することにより、前記外因性呼気終末陽圧を調整する、請求項１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
4. 前記コンピュータシステムは、当該コンピュータシステムにより生成されるフィードバック信号に基づいて前記外因性呼気終末陽圧を調整する、及び前記フィードバック信号は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように生成される、請求項１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
5. 前記規定の呼吸リアクタンス範囲は、
   前記コンピュータシステムが、複数の患者から以前に得られた気道内圧情報、前記複数の患者から以前に得られた気流量情報、及び／又は以前に決定された呼吸リアクタンス情報を用いて、前記規定の呼吸リアクタンス範囲を決定する、
   前記コンピュータシステムが、前記複数の患者の後続する気道内圧情報、前記複数の患者の後続する気流量情報、及び／又は後続する呼吸リアクタンス情報を得る、並びに
   前記コンピュータシステムが、前記後続する気道内圧情報、前記後続する気流量情報、及び／又は前記後続する呼吸リアクタンス情報に基づいて前記規定の呼吸リアクタンス範囲を変更する
   ことにより決定される、請求項１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
6. 換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整する方法において、前記換気装置は、前記呼気相中に患者に外因性呼気終末陽圧を与えるように構成され、前記方法は、実行されるとき、前記方法を行うコンピュータプログラム命令を実行する１つ以上の物理的な処理器を有するコンピュータシステムにより実施され、前記方法は、
   １つ以上のセンサから、前記患者の気道内圧情報及び前記患者の気流量情報を得るステップ、
   前記コンピュータシステムが、前記患者の前記気流量情報及び前記患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定するステップ、並びに
   前記コンピュータシステムが、前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、前記換気装置の呼気相中に前記外因性呼気終末陽圧を調整するステップ
   を有する、方法。
7. 前記換気装置の呼気相中の前記外因性呼気終末陽圧は、前記コンピュータシステムにより生成される適応フィードフォワード信号に基づいて連続して調整される、及び前記適応フィードフォワード信号は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように生成される、請求項６に記載の方法。
8. 前記換気装置の呼気相中の前記外因性呼気終末陽圧は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、数式（１）
   
   ＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）＝Ｐ_ｏ＋Ａ＊Ｆｌｏｗ（ｋ）＋Ｂ＊Ｖ_ｔ（ｋ） （１）
   
   ＰＥＥＰ_ｅｘｔ：外因性呼気終末陽圧
   Ｐ_ｏ：一定圧力値
   Ｆｌｏｗ：患者の現在の気流量
   Ａ：第１の係数
   Ｖ_ｔ：患者の現在の一回換気量
   Ｂ：第２の係数
   ｋ：サンプル指数
   
   における一定圧力値、第１の係数及び第２の係数を調整することにより調整される、請求項６に記載の方法。
9. 前記換気装置の呼気相中の前記外因性呼気終末陽圧は、前記コンピュータシステムにより生成されるフィードバック信号に基づいて調整される、及び前記フィードバック信号は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように生成される、請求項６に記載の方法。
10. 前記規定の呼吸リアクタンス範囲は、
    前記コンピュータシステムが、複数の患者から以前に得られた気道内圧情報、前記複数の患者から以前に得られた気流量情報、及び／又は以前に決定された呼吸リアクタンス情報を用いて、前記規定の呼吸リアクタンス範囲を決定する、
    前記コンピュータシステムが、前記複数の患者の後続する気道内圧情報、前記複数の患者の後続する気流量情報、及び／又は後続する呼吸リアクタンス情報を得る、並びに
    前記コンピュータシステムが、前記後続する気道内圧情報、前記後続する気流量情報、及び／又は前記後続する呼吸リアクタンス情報に基づいて前記規定の呼吸リアクタンス範囲を変更する
    ことにより決定される、請求項６に記載の方法。
11. 換気装置の呼気相中に外因性呼気終末陽圧を調整するシステムにおいて、前記換気装置は、前記呼気相中に患者に外因性呼気終末陽圧を与えるように構成され、前記システムは、少なくとも１つの処理器を用いて機械可読命令を実行する手段を有し、前記機械可読命令は、
    １つ以上のセンサから、前記患者の気道内圧情報及び前記患者の気流量情報を得る、
    前記患者の気流量情報及び前記患者の気道内圧情報から呼吸リアクタンスを決定する、並びに
    コンピュータシステムが、前記決定された呼吸リアクタンスが規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、前記換気装置の呼気相中に前記外因性呼気終末陽圧を調整する
    ことを有する、外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
12. 前記換気装置の呼気相中の前記外因性呼気終末陽圧は、前記コンピュータシステムにより生成される適応フィードフォワード信号に基づいて調整される、及び前記適応フィードフォワード信号は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように生成される、請求項１１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
13. 前記換気装置の呼気相中の前記外因性呼気終末陽圧は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように、数式（１）
    
    ＰＥＥＰ_ｅｘｔ（ｋ）＝Ｐ_ｏ＋Ａ＊Ｆｌｏｗ（ｋ）＋Ｂ＊Ｖ_ｔ（ｋ） （１）
    
    ＰＥＥＰ_ｅｘｔ：外因性呼気終末陽圧
    Ｐ_ｏ：一定圧力値
    Ｆｌｏｗ：患者の現在の気流量
    Ａ：第１の係数
    Ｖ_ｔ：患者の現在の一回換気量
    Ｂ：第２の係数
    ｋ：サンプル指数
    
    における一定圧力値、第１の係数及び第２の係数を調整することにより調整される、請求項１１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
14. 前記換気装置の呼気相中の前記外因性呼気終末陽圧は、前記コンピュータシステムにより生成されるフィードバック信号に基づいて調整される、及び前記フィードバック信号は、前記決定された呼吸リアクタンスが前記規定の呼吸リアクタンス範囲内に入るように生成される、請求項１１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。
15. 前記規定の呼吸リアクタンス範囲は、
    前記コンピュータシステムが、複数の患者から以前に得られた気道内圧情報、前記複数の患者から以前に得られた気流量情報、及び／又は以前に決定された呼吸リアクタンス情報を用いて、前記規定の呼吸リアクタンス範囲を決定する、
    前記コンピュータシステムが、前記複数の患者の後続する気道内圧情報、前記複数の患者の後続する気流量情報、及び／又は後続する呼吸リアクタンス情報を得る、並びに
    前記コンピュータシステムが、前記後続する気道内圧情報、前記後続する気流量情報、及び／又は前記後続する呼吸リアクタンス情報に基づいて、前記規定の呼吸リアクタンス範囲を変更する
    ことにより決定される、請求項１１に記載の外因性呼気終末陽圧を調整するシステム。