JP2022074091A - フィルタ処理された心電図測定値に基づく患者のベンチレーションの制御 - Google Patents

Abstract

【課題】患者のベンチレーション方法及びシステムを提供する。【解決手段】患者に人工呼吸を施すことを含む、推定される呼吸状態に基づいて患者の呼吸状態を検出及び制御するためのシステム、方法、及びソフトウェア製品であって、第１の位置の患者の胸部の第１のＥＣＧ信号を生成する第１の電極と、第１の位置とは異なる第２の位置の第２のＥＣＧ信号を生成する第２の電極と、プロセッサであって、第１のフィルタを第１のＥＣＧ信号に適用して第１のフィルタ処理済信号を生成し、第２のフィルタを第２のＥＣＧ信号に適用して第２のフィルタ処理済信号を生成することと、第１と第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、患者の呼吸状態を示す第１と第２の電極との間の電気インピーダンスを推定することと、ベンチレーションシステムを制御して、推定された電気インピーダンスに応じてベンチレーションスキームを適用することと、を行うように構成される。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年１０月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／１０７，００９号に関連し、かつその優先権を主張し、その開示は、参照により本明細書に組み込まれている。

（発明の分野）
本発明は、全般的には患者のベンチレーション方法及びシステムに関し、特に、患者から取得されたフィルタ処理済心電図信号間を比較することによって患者の呼吸状態を推定するための方法及びシステムに関する。

患者の呼吸状態を推定するための様々な手法が特許文献に公開されている。

例えば、米国特許第８，７９０，２７０号は、被験者の肺換気をモニタする方法を記載している。方法は、被験者の胸部の複数の検知場所からの信号を記録することを含み、信号の少なくとも一部分は、それぞれの検知場所における胸部の局所運動を示すものである。方法は、データ処理システムを動作させて、換気の状態を判定することなど信号を分析することにより、被験者の肺換気をモニタすることを更に含む。

米国特許第１０，０９２，７２１号には、流行（エピデミック）又は全世界的な流行（パンデミック）状態の疾病の発病に起因する呼吸困難に対処するベンチレータシステムが記載されている。具体的には、最小限の技能要件で迅速に製造することができ、かつ、流行の呼吸器疾患の病状に応じて迅速に使用することができる、ベンチレータシステムが記載されている。

米国特許第１０，０７０，８０４号には、正常な呼吸中に呼気のサンプルを収集するための装置が記載されている。装置は、流れ発生器と、経口挿入型の呼気受容器と、鼻腔を隔離するためのデバイスと、吸込みから吐出しへの変化を表すパラメータの変化を検出して、当該変化を信号として送信するためのセンサと、当該信号を受信し、鼻腔を隔離するための当該デバイスを制御するように適合された制御ユニットと、を備える。

本明細書に記載される本発明の一実施形態は、患者の臨床状態、特に、患者の呼吸能力の変化に応じて、ベンチレーション処置を調節するように、患者の呼吸状態を推定するためのシステムを提供する。例えば、ベンチレーションシステムは、（ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの通常ベンチレーションモード（normal-ventilation mode、ＮＶＭ）及び／若しくは自然呼吸、又は（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（hype-ventilation mode、ＨＶＭ）などであるが、これらに限定されない、複数のベンチレーション回数で動作するように構成されている。本開示の文脈において、用語「ベンチレーション回数」は、ベンチレーションシステムによって患者に適用された１分当たりのベンチレーションサイクル数（又は任意の他の所与の時間）を意味する。

いくつかの実施形態では、患者の呼吸状態を推定又は更には予測するように構成されているそのようなベンチレーションシステムを、医療処置中に患者を治療するために使用してもよい。例えば、患者の心臓内で、又は胸部外科手術中に行われる電気生理学的（electrophysiology、ＥＰ）処置の間、胸部は静止していなければならない。他の事例では、そのようなシステムは、コロナウイルス病（ＣＯＶＩＤ－１９）とも呼ばれる、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス（severe acute respiratory syndrome coronavirus、ＳＡＲＳ－Ｃｏｖ）などであるが、これらに限定されない、患者の呼吸器系に影響を与える感染症に苦しむ患者に人工呼吸を施すために使用することができる。

いくつかの実施形態では、患者の呼吸状態を推定するためのシステムは、第１及び第２の電極と、患者に人工呼吸を施すベンチレーションシステムに接続されたプロセッサと、を備える。第１の電極及び第２の電極は、第１及び第２のそれぞれの位置において患者の胸部の皮膚に（例えばパッチを使用して）連結され、第１及び第２の心電図（ＥＣＧ）信号をそれぞれ生成するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、（ｉ）第１のフィルタを第１のＥＣＧ信号に適用することによって第１のフィルタ処理済信号を生成し、第２のフィルタを第２のＥＣＧ信号に適用することによって第２のフィルタ処理済信号を生成することと、（ｉｉ）第１のフィルタ処理済信号と第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンスを示すパラメータを推定することであって、電気インピーダンスは、患者の呼吸状態を示す、ことと、（ｉｉｉ）推定された電気インピーダンスに応じて、ベンチレーションスキーム又はベンチレーションモードを適用するようにベンチレーションシステムを制御することと、を行うように構成されている。

いくつかの実施形態では、第１及び第２のＥＣＧ信号にそれぞれ適用された第１のフィルタ及び第２のフィルタは、任意の好適な種類の低域フィルタ（low-pass filter、ＬＰＦ）を含んでもよい。例えば、ＬＰＦは、患者の心拍数を示す周波数を遮断し、呼吸サイクルを示す周波数を通過させるように構成されている。それぞれ１分当たり約１５回と１分当たり６０回の通常の呼吸数及び心拍数に基づいて、ＬＰＦは、（１分当たり約４８回の呼吸よりも少ない呼吸数に対応する）約０．８Ｈｚより低い周波数、又は更には心拍数が１分当たり約７０拍（beats per minute、ｂｐｍ）を超える患者を治療する場合は、約１Ｈｚよりも低い周波数を通過させるように構成されている。なお、約６０ｂｐｍ未満の心拍数を有する患者の場合、ＬＰＦは、約０．６Ｈｚ又は０．７Ｈｚよりも高い周波数を遮断するように設定され得ることに留意されたい。第１及び第２のＬＰＦは、第１及び第２のＥＣＧ信号に応じて、（例えば、ハードウェア及び／若しくは周波数カットオフ設定が）互いに異なってもよく、又は同様であってもよい。

場合によっては、推定された電気インピーダンスは、ベンチレーションプロセス中に、例えば、患者が意識不明又は感覚消失状態から意識がある状態に移行したときに変化する場合がある。いくつかの実施形態では、プロセッサは、推定された電気インピーダンスに応じて、１分当たりのベンチレーションサイクル数及び他のベンチレーションパラメータを調節するように構成されている。例えば、当初推定された電気インピーダンスが意識不明又は感覚消失状態を示し、その後推定された電気インピーダンスが患者が意識を取り戻していることを示しているか、又はそれを予測している場合、プロセッサは、ベンチレーションシステムによって供給される酸素富化加湿空気（oxygen-enriched humidified air、ＯＨＡ）のベンチレーション回数及び流量などの１つ以上のベンチレーションパラメータを調節することができる。

他の実施形態では、プロセッサは、第１の電極と第２の電極との間で、ＥＣＧ信号に関係しない電気インピーダンスを測定するように構成されている。例えば、プロセッサは、（ｉ）第１の電極と第２の電極との間に電圧勾配を適用するように電源を制御することと、（ｉｉ）第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンスを測定することと、を行うように構成されている。

本発明者らは、上記の両方のモニタ方法において、インピーダンスが変わることは、患者の意識の状態の変化を示すことができるか、又は更には予測することができる、患者の胸部及び／又は患者の隔膜における筋収縮を示していることを見出した。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステムは、（ｉ）圧縮器及び加湿器によって生成されたＯＨＡを患者の肺に向かって流すように構成されているＯＨＡ管、（ｉｉ）肺から吐き出された排空気を病院の排気システム（air evacuation system、ＡＥＳ）に流すように構成されている排気管、及び（ｉｉｉ）肺とＯＨＡ管及び排気管との間でＯＨＡ及び排空気を流すように構成されている挿管チューブを備える。挿管チューブは、患者の気管に挿入されるように構成されている遠位端と、ＯＨＡ管及び排気管に接続されるように構成されている近位端と、を備える。本開示及び特許請求の範囲の文脈において、用語「排空気」は、肺から病院の排気システムに流入する空気を指す。用語「吐き出された」は、患者が肺から空気を吐き出すことができるときに適用可能であり、それができない場合には、「吐き出された」という用語は、典型的には空気の一部を、患者の肺から吸引することを指す、「吸引された」という用語で置き換えられてもよい。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステムは、患者の肺に流入するＯＨＡのパラメータ及び患者の肺から吐き出された排空気を制御するための追加のデバイスを備えてもよい。このようなデバイスとしては、プロセッサによって制御されるセンサ、弁、及び流量調整器が挙げられ得る。

いくつかの実施形態では、変更済みの推定された電気インピーダンスに応じて、プロセッサは、圧縮器及び加湿器がＯＨＡを生成する頻度を制御することによって、ＮＶＭモードとＨＶＭモードとの間で切り替えを行うように構成されている。例えば、推定された電気インピーダンスが既定の閾値を超える場合、プロセッサは、ベンチレーションモードの間で切り替わることができる。

いくつかの実施形態では、本発明はまた、プログラム命令が記憶された非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品に関し、命令が、患者の胸部の外部に連結された少なくとも第１の電極及び第２の電極とともに使用されるベンチレータシステム用のプロセッサによって読み取られたとき、プロセッサは、（ｉ）少なくとも第１の電極及び第２の電極から受信される、第１のフィルタ処理済信号及び第２のフィルタ処理済信号を生成する工程と、（ｉｉ）第１のフィルタ処理済信号と第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、少なくとも第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンスの指標を推定する工程と、（ｉｉｉ）推定された電気インピーダンスに応じて、ベンチレーションスキーム又はベンチレーションモードを適用するようにベンチレーションシステムを制御する工程と、を行うようにプログラムされている、コンピュータソフトウェア製品に関する。本発明によるいくつかの実施形態では、コンピュータソフトウェア製品は、（ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの呼吸での通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）と、（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（ＨＶＭ）と、を更に含む。

開示技術は、患者の呼吸状態の変化に対するベンチレーションシステムの応答性及び更には予測を改善するため、患者の命を救い、かつ／又は患者の呼吸器系及び／若しくは患者の心臓に対して行われる医療処置の質を改善することができる。

本発明は、以下の「発明を実施するための形態」を図面と併せて考慮することで、より完全に理解されよう。

本発明の実施形態による、患者の呼吸状態を検出するためのサブシステムを有するベンチレーションシステムの概略的な描画図である。 本発明の実施形態による、患者の推定された呼吸状態に基づいてベンチレーションを制御するための方法を概略的に示すフローチャートである。

概論
ベンチレーションシステムは、患者が自らの力で適切に呼吸できないときに、自律呼吸を機械的に支援したり、あるいは自律呼吸を置き換えたりするために使用される。このようなシステムは、以下に記載されるように、患者の臨床状況に従って様々なベンチレーションモードで動作され得る。実際には、患者が呼吸を試みるとき、このような呼吸の試みに抵抗しないことが重要である。例えば、ベンチレーションシステムが空気を供給し、患者が咳をする場合、ベンチレータは、空気供給を停止し、患者が咳を止め、かつ／又はベンチレーションを必要とした後に再開するように制御されるべきである。したがって、患者が自力で呼吸を試みているか、又はすぐに試みるかを特定又は更には予測することが重要である。

システムの説明
図１は、本発明の実施形態による、ベンチレーションシステム１１の概略的な描画図である。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステム１１は、空気圧縮器２３及び加湿器２５を含む、酸素富化加湿空気（ＯＨＡ）供給サブシステム（OHA supply subsystem、ＯＨＡＳ）２４を備える。空気圧縮器２３は、予め割り当てられたガス混合物を、以下に記載する、予め割り当てられた圧力に圧縮するように構成されている。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステム１１は、ＯＨＡＳ２４と病院の供給部１６との間に接続された管１８を含む。本実施例では、空気圧縮器２３は、病院の供給部１６に設けられた出口２１を介して、酸素（Ｏ_２）及び空気を受け入れて、予め割り当てられた（例えば、体積百分率で定義された）混合及び予め割り当てられた圧力で、前述のＯＨＡを生成するように構成されている。本実施例では、生成されたＯＨＡは、約２１％～１００％の典型的な酸素比率を有し、かつ、約０ＣｍＨ_２Ｏ（水柱センチメートル）（患者１０が自力で呼吸している場合）～５０ＣｍＨ_２Ｏの予め割り当てられた圧力を有している。

いくつかの実施形態では、加湿器２５は、ＯＨＡの予め割り当てられた湿度を設定するように、環境から水分を獲得するか、又は任意の他の好適な供給源から水分を受け取るように構成されている。例えば、加湿器２５は、約４０％～１００％の選択された湿度レベル、又は任意の他の好適な湿度のＯＨＡを供給するように構成されている。本実施例では、ＯＨＡＳ２４は、再利用可能な空気圧縮器２３及び加湿器２５を含むが、これらは、異なる患者１０に対する人工呼吸の適用がなされる間に、最小限の洗浄又は滅菌を受けなければならなくてもよく、あるいは全く洗浄又は滅菌を受けなくてもよい。

いくつかの実施形態では、システム１１は、患者１０の気管１２に挿入されるように構成されている遠位端１３と、分岐アダプタ２０に接続された近位端１７と、を有する、挿管チューブ２２を備える。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステム１１はＯＨＡ管３０を備え、そのＯＨＡ管３０は、分岐アダプタ２０とＯＨＡＳ２４との間に連結され、かつ空気圧縮器２３及び加湿器２５、又はＯＨＡＳ２４によって生成されたＯＨＡを、患者１０の肺１４に向かって、挿管チューブ２２を介して流すように構成されている。肺１４は、図１の描画においては露出状態となっており、より明瞭に示されている。しかし、患者１０の胸腔内の肺１４は、図１では概念的明瞭さを優先させて省略されている自然組織（例えば、胸膜、骨、筋肉、皮膚など）で覆われていることに留意されたい。

いくつかの実施形態では、システム１１は、分岐アダプタ２０と病院の排気システム（ＡＥＳ）４２との間に連結された排気管３２を更に備える。排気管３２は、肺１４から吐き出された排空気を、挿管チューブ２２を通ってＡＥＳ４２に向かって流すように構成されている。

用語「吐き出され（る）」は、患者１０が自ら、肺１４からの空気の少なくとも一部を吐き出すことができる場合に適用可能であるということに留意されたい。そのように吐き出すことができない場合には、「吐き出され（る）」という用語は、患者１０の肺１４から典型的には空気の一部を「吐く」、排出する、吸い出す、又は吸引すること指す、「呼気」、「排出された」、「吸い出された」、又は「吸引された」という用語に置き換えられてもよい。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステム１１は、複数のパッチ、本実施例では、患者１０の胸部４１の外部、例えば、皮膚に連結された２つのパッチ３７Ａ及び３７Ｂを含む。各パッチは、１つ以上の電極を含み、本実施例では、パッチ３７Ａは、電極３５Ａを含み、パッチ３７Ｂは、電極３５Ｂを含む。

いくつかの実施形態では、電極３５Ａは、第１の心電図（ＥＣＧ）信号を生成するように構成され、電極３５Ｂは、第２のＥＣＧ信号を生成するように構成されている。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステム１１は、ベンチレーション回数、ガス混合（例えば、酸素）、流量（例えば、１分当たり約１０リットル（liter per minute、ＬＰＭ）～６０ＬＰＭ、又は任意の他の好適な流量で）、及び肺１４の中へ流れるＯＨＡの湿度などが挙げられるが、これらに限定されないベンチレーションプロセスのパラメータをモニタ及び制御するように構成されている制御ユニット３３を備える。本実施例では、制御ユニット３３は、とりわけ、ＯＨＡＳ２４に対して、電気リード線３９（又は適切なケーブル）を介して電気的に接続されているプロセッサ４４と、ディスプレイ１５と、電極３５Ａ及び３５Ｂと、ベンチレーションシステム１１を制御するためのセンサ及びバルブなどの追加のデバイス（図示せず）と、を含む。

いくつかの実施形態では、プロセッサ４４は、（約２１％～１００％の酸素比率を有する）ガス混合、（約０ＣｍＨ_２～１００ＣｍＨ_２の）圧力、及びＯＨＡの（例えば、約４０％～１００％の）湿度などの、予め割り当てられた閾値を設定することによって、かつ圧縮器２３によって実行されるベンチレーション回数の頻度を制御することによって、ＯＨＡＳ２４の空気圧縮器２３及び加湿器２５を制御するように構成されている。

いくつかの実施形態では、システム１１は、例えば、ディスプレイ１５又は制御ユニット３３のディスプレイ（図示せず）などであるが、これらに限定されない、１つ以上のディスプレイを備える。

いくつかの実施形態では、プロセッサ４４は、上述したように、管３０及び管３２内を流れるＯＨＡ並びに排空気の、ベンチレーション回数、流速、及び／又は湿度、及び／又は任意の他の好適なパラメータを示す１つ以上のパラメータを、例えば、ディスプレイ１５上に表示するように構成されている。

いくつかの実施形態では、電極３５Ａ及び電極３５Ｂからそれぞれ受信された第１のＥＣＧ信号及び第２のＥＣＧ信号に基づいて、プロセッサ４４は、第１の低域フィルタ（ＬＰＦ）を第１のＥＣＧ信号に適用することによって第１のフィルタ済み信号を生成し、第２のＬＰＦを第２のＥＣＧ信号に適用することによって第２のフィルタ処理済信号を生成するように構成されている。

いくつかの実施形態では、ＬＰＦは、患者の心拍数を示す周波数を遮断し、呼吸サイクルを示す周波数を通過させるように構成されている。それぞれ、１分当たり約１５回及び１分当たり６０回の通常の呼吸数及び心拍数に基づいて、ＬＰＦは、（１分当たり約４８回の呼吸よりも少ない呼吸数に対応する）約０．８Ｈｚより低い周波数、又は更には心拍数が１分当たり約７０拍（ｂｐｍ）を超える患者を治療する場合は、約１Ｈｚよりも低い周波数を通過させるように構成されている。なお、約６０ｂｐｍ未満の心拍数を有する患者の場合、ＬＰＦは、約０．６Ｈｚ又は０．７Ｈｚよりも高い周波数を遮断するように設定され得ることに留意されたい。第１及び第２のＬＰＦは、第１及び第２のＥＣＧ信号に応じて、（例えば、ハードウェア及び／若しくは周波数カットオフ設定が）互いに異なってもよく、又は同様であってもよい。

いくつかの実施形態では、プロセッサ４４は、第１のフィルタ処理済信号と第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンスを推定するように構成されている。なお、推定された電気インピーダンスは、患者１０の呼吸状態を示すことに留意されたい。

いくつかの実施形態では、プロセッサ４４は、推定された電気インピーダンスに応じて、ベンチレーションスキーム又はベンチレーションモードを適用するようにベンチレーションシステム１１を制御するように構成されている。

他の実施形態では、プロセッサ４４は、前述の第１のＬＰＦ及び第２のＬＰＦに加えて、又はこれらの代わりに、任意の他の好適なタイプのフィルタをＥＣＧ信号に適用するように構成されている。

場合によっては、推定された電気インピーダンスは、ベンチレーションプロセス中に、例えば、患者が意識不明又は感覚消失状態から意識がある状態に移行したときに変化する場合がある。いくつかの実施形態では、プロセッサ４４は、推定された電気インピーダンスに応じて、ベンチレーション回数（つまり、１分当たりのベンチレーションサイクル数）及び他のベンチレーションパラメータを調節するように構成されている。例えば、最初に推定された電気インピーダンスが意識不明又は感覚消失状態を示し、後で推定された電気インピーダンスが患者１０が意識を取り戻していることを示しているか、又は予測している場合、プロセッサ４４は、ＯＨＡＳ２４の圧縮器２３によって供給されるＯＨＡのベンチレーション回数などの１つ以上のベンチレーションパラメータを調節することができる。

このような実施形態では、プロセッサ４４は、ベンチレーションシステム１１のハイパーベンチレーションモード（ＨＶＭ）と通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）との間で切り替えるように構成されている。換言すれば、推定された電気インピーダンスに基づいて、プロセッサ４４は、患者１０が意識を取り戻していることを検出又は更には予測するように構成されているので、ベンチレーション回数を１分当たり約１００回のベンチレーションサイクルから１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルに減らすことができる。

本開示の文脈において及び特許請求の範囲において、任意の数値や数値の範囲について用いられる「約」又は「およそ」という用語は、構成要素の部分又は構成要素の集合が、本明細書で述べるその意図された目的に沿って機能することを可能とする、適当な寸法の許容誤差を示すものである。

いくつかの実施形態では、プロセッサ４４は、ＯＨＡＳ２４の空気圧縮器２３及び加湿器２５が、ＯＨＡＳ２４によって生成されたＯＨＡの指定された属性を生成する頻度を制御することによって、ＨＶＭモードとＮＶＭモードとの間で切り替えを行うように構成されている。

典型的に、プロセッサ４４は、汎用プロセッサを含み、この汎用プロセッサは、本明細書に記載される機能を実行するように、ソフトウェアでプログラムされている。ソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子形式でプロセッサにダウンロードされてもよく、又は、ソフトウェアは、代替的に若しくは付加的に、磁気的、光学的、又は電子的メモリなどの非一時的な有形媒体上に提供及び／又は記憶されてもよい。

ベンチレーションシステム１１のこの特定の構成は、本発明の実施形態で対処する特定の問題を説明し、またこのようなシステムの性能の向上においてこれらの実施形態の適用性を実証するために、例として示される。しかしながら、本発明の実施形態は、この特定の種類の例示的なシステムにいかなる意味でも限定されることはなく、本明細書において説明される原理は、他の種類のベンチレーションシステムに、かつ／又は任意の医療処置を行うためのシステムのモジュールとして使用される、任意の他の種類のベンチレーションサブシステムに、同様に適用することができる。

いくつかの実施形態では、ベンチレーションシステムのプロセッサは、上記の操作を実行するように構成されたソフトウェアを、以下の図２に説明する方法で有してもよい。特に、ベンチレーションシステムのプロセッサは、（ｉ）例えば、ＬＰＦを使用して、第１のフィルタ処理済信号及び第２のフィルタ処理済信号を生成することと、（ｉｉ）第１のフィルタ処理済信号と第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンスの指標を推定することと、（ｉｉｉ）ベンチレーションシステムを制御して、推定された電気インピーダンスに応じてベンチレーションスキーム又はベンチレーションモードを適用することと、を行うように構成されている。

患者の推定された呼吸状態に基づくベンチレーションの制御
図２は、本発明の実施形態による、患者１０の推定される呼吸状態に基づいて、ベンチレーション回数を制御するための方法を概略的に示すフローチャートである。方法は、上記の図１に記載されているように、パッチ連結工程１００において、電極３５Ａ及び電極３５Ｂをそれぞれ有するパッチ３７Ａ及びパッチ３７Ｂを、胸部４１の皮膚上の異なる位置に連結することから開始する。

ＥＣＧ信号受信工程１０２において、プロセッサ４４は、上記の図１に記載されているように、電極３５Ａから第１のＥＣＧ信号を受信し、電極３５Ｂから第２のＥＣＧ信号を受信する。

フィルタ処理済み信号生成工程１０４において、プロセッサ４４は、第１のＬＰＦを第１のＥＣＧ信号に適用することによって第１のフィルタ処理済み信号を生成し、第２のＬＰＦを第２のＥＣＧ信号に適用することによって第２のフィルタ処理済み信号を生成するように構成されている。なお、プロセッサ４４は、ＬＰＦに加えて、又はＬＰＦの代わりに、任意の適切なフィルタをＥＣＧ信号に適用することができ、第１のＥＣＧ信号及び第２のＥＣＧ信号の属性に応じて、第１のＬＰＦ及び第２のＬＰＦは、同様であってもよく、又は互いに異なっていてもよい。

電気インピーダンス推定工程１０６において、プロセッサ４４は、第１のフィルタ処理済信号と第２のフィルタ処理済信号を比較することによって、患者１０の呼吸状態を示す、電極３５Ａと電極３５Ｂとの間の電気インピーダンスを推定するように構成されている。

方法を完結するベンチレーション制御工程１０８において、プロセッサ４４は、上記の図１に詳述されたように、推定された電気インピーダンスに応じて、ベンチレーションスキーム又はベンチレーションモードを適用するようにベンチレーションシステム１１を制御するように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサ４４は、推定された電気インピーダンスに応じて、１分当たりのベンチレーションサイクル数を調節するように構成されている。例えば、推定された電気インピーダンスが患者１０が意識を取り戻したことを示している場合、プロセッサ４４は、ベンチレーション回数を１分当たり約１００回のベンチレーションサイクルから１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルに低減するように構成されている。同様に、推定された電気インピーダンスが、患者１０が自力で呼吸しようとしていることを示している場合、プロセッサ４４は、ベンチレーションを停止させ、患者１０が自身の呼吸器系を使用して自然に呼吸させるように構成されている。

本明細書に記載される実施形態は、主に、患者の呼吸器系に影響を及ぼす感染症を有する患者を治療するために使用されるベンチレーションシステムに対処するが、本明細書に記載される方法及びシステムはまた、他の医療用途において使用することができる。例えば、上記の方法及びシステムは、患者の心臓に適用される電気生理学的（ＥＰ）処置において、患者の胸を不動にする必要がある胸部外科手術中の人工呼吸において、乳児の肺に人工呼吸を施すことに関連する処置、患者の呼吸器系に関連する他の好適な医療処置において使用されてもよい。

したがって、上述の実施形態は、例として引用したものであり、本発明は、上記の明細書に具体的に示し、かつ説明したものに限定されないことが理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、上記の明細書に記載される様々な特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせの両方、並びに前述の説明を読むことで当業者に想到されるであろう、先行技術において開示されていないそれらの変形例及び修正例を含むものである。参照により本特許出願に援用される文献は、これらの援用文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の不可欠な部分と見なすものとする。

〔実施の態様〕
（１） 方法であって、
酸素富化加湿空気（ＯＨＡ）を患者に提供するためのベンチレーションシステムによって少なくとも部分的に人工呼吸を施された患者の胸部に連結することであって、前記システムは、第１の位置にある第１の電極を含む、こと、及び前記第１の位置とは異なる第２の位置において、第２の電極を前記胸部に連結することと、
前記第１の電極からの第１の心電図（ＥＣＧ）信号、及び前記第２の電極からの第２のＥＣＧ信号を受信することと、
（ｉ）第１のフィルタを前記第１のＥＣＧ信号に適用することによって第１のフィルタ処理済信号を生成し、（ｉｉ）第２のフィルタを前記第２のＥＣＧ信号に適用することによって第２のフィルタ処理済信号を生成することと、
前記第１のフィルタ処理済信号と前記第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気インピーダンスを推定することであって、前記電気インピーダンスは、前記患者の呼吸状態を示す、ことと、
推定された前記電気インピーダンスに応じて、前記ＯＨＡのベンチレーションスキームを適用するように前記ベンチレーションシステムを制御することと、を含む、方法。
（２） 前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタを適用することは、第１の低域フィルタ（ＬＰＦ）を前記第１のＥＣＧ信号に適用することと、第２のＬＰＦを前記第２のＥＣＧ信号に適用することと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記ベンチレーションシステムを制御することは、推定された前記電気インピーダンスに応じて、１分当たりのベンチレーションサイクル数を調節することを含む、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記第１の電極と前記第２の電極との間で、追加の電気インピーダンスを測定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 推定された前記電気インピーダンス、及び測定された前記追加の電気インピーダンスに基づいて、前記ベンチレーションシステムを制御することを含む、実施態様４に記載の方法。

（６） 前記ベンチレーションシステムの前記ＯＨＡのガス混合、圧力、及び湿度のうちの少なくとも１つについて、予め割り当てられた閾値を設定することを更に含む、実施態様１に記載の方法。
（７） 酸素比率が約２１％～１００％であるガス混合について、予め割り当てられた閾値を更に含む、実施態様６に記載の方法。
（８） 約０Ｐａ（約０ＣｍＨ２Ｏ）～９．８１ｋＰａ（１００ＣｍＨ２Ｏ）の圧力について、予め割り当てられた閾値を更に含む、実施態様７に記載の方法。
（９） 約４０％～１００％の前記ＯＨＡの湿度について、予め割り当てられた閾値を更に含む、実施態様８に記載の方法。
（１０） 前記ベンチレーションシステムのベンチレーション回数（ventilation rate）の頻度を制御することを更に含む、実施態様１に記載の方法。

（１１） 前記患者の呼吸サイクルを示す前記ベンチレーション回数の前記頻度を制御することを更に含む、実施態様１０に記載の方法。
（１２） 複数のベンチレーションモードを備えるベンチレーションスキームを更に含み、各ベンチレーションモードは、異なるベンチレーション回数である、実施態様１１に記載の方法。
（１３） （ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの呼吸での通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）と、（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（hype-ventilation mode）（ＨＶＭ）と、を更に含む、実施態様１２に記載の方法。
（１４） 前記ベンチレーションシステムについて、ハイパーベンチレーションモード（ＨＶＭ）と前記通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）との間で切り替えを行うことを更に含む、実施態様１３に記載の方法。
（１５） 患者に人工呼吸を施すシステムであって、
第１の位置において前記患者の胸部に連結され、第１の心電図（ＥＣＧ）信号を生成するように構成された第１の電極と、
前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記胸部に連結され、第２のＥＣＧ信号を生成するように構成された第２の電極と、
プロセッサであって、（ｉ）第１のフィルタを前記第１のＥＣＧ信号に適用することによって第１のフィルタ処理済信号を生成し、第２のフィルタを前記第２のＥＣＧ信号に適用することによって第２のフィルタ処理済信号を生成することと、（ｉｉ）前記第１のフィルタ処理済信号と前記第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気インピーダンスを推定することであって、前記電気インピーダンスは、前記患者の呼吸状態を示す、ことと、（ｉｉｉ）推定された前記電気インピーダンスに応じて、酸素富化加湿空気（ＯＨＡ）を前記患者に提供するためのベンチレーションスキームを適用するように前記ベンチレーションシステムを制御することと、を行うように構成されたプロセッサと、を備える、システム。

（１６） 前記プロセッサは、（ｉ）第１の低域フィルタ（ＬＰＦ）を前記第１のＥＣＧ信号に適用することと、（ｉ）第２のＬＰＦを前記第２のＥＣＧ信号に適用することと、を行うように構成されている、実施態様１５に記載のシステム。
（１７） 前記プロセッサは、推定された前記電気インピーダンスに応じて、１分当たりのベンチレーションサイクル数を調節するように構成されている、実施態様１５に記載のシステム。
（１８） （ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの呼吸での通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）と、（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（ＨＶＭ）と、を更に含む、実施態様１７に記載のシステム。
（１９） 前記プロセッサは、前記第１の電極と前記第２の電極との間で、追加の電気インピーダンスを測定するように構成されている、実施態様１５に記載のシステム。
（２０） 前記プロセッサは、推定された前記電気インピーダンス、及び測定された前記追加の電気インピーダンスに基づいて、前記ベンチレーションシステムを制御するように構成されている、実施態様１９に記載のシステム。

（２１） プログラム命令が記憶された非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品であって、前記命令が、患者の胸部の外部に連結された少なくとも第１の電極及び第２の電極とともに使用されるベンチレータシステム用のプロセッサによって読み取られたとき、前記プロセッサは、
（ｉ）前記少なくとも第１の電極及び第２の電極から受信される、第１のフィルタ処理済信号及び第２のフィルタ処理済信号を生成する工程と、
（ｉｉ）前記第１のフィルタ処理済信号と前記第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、前記少なくとも第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンスの指標を推定する工程と、（ｉｉｉ）推定された前記電気インピーダンスに応じて、ベンチレーションスキーム又はベンチレーションモードを適用するように前記ベンチレーションシステムを制御する工程と、を行うようにプログラムされている、コンピュータソフトウェア製品。
（２２） （ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの呼吸での通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）と、（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（ＨＶＭ）と、を更に含む、実施態様２１に記載のコンピュータソフトウェア製品。

Claims (22)

1. 患者に人工呼吸を施すシステムであって、
   第１の位置において前記患者の胸部に連結され、第１の心電図（ＥＣＧ）信号を生成するように構成された第１の電極と、
   前記第１の位置とは異なる第２の位置において前記胸部に連結され、第２のＥＣＧ信号を生成するように構成された第２の電極と、
   プロセッサであって、（ｉ）第１のフィルタを前記第１のＥＣＧ信号に適用することによって第１のフィルタ処理済信号を生成し、第２のフィルタを前記第２のＥＣＧ信号に適用することによって第２のフィルタ処理済信号を生成することと、（ｉｉ）前記第１のフィルタ処理済信号と前記第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気インピーダンスを推定することであって、前記電気インピーダンスは、前記患者の呼吸状態を示す、ことと、（ｉｉｉ）推定された前記電気インピーダンスに応じて、酸素富化加湿空気（ＯＨＡ）を前記患者に提供するためのベンチレーションスキームを適用するように前記ベンチレーションシステムを制御することと、を行うように構成されたプロセッサと、を備える、システム。
2. 前記プロセッサは、（ｉ）第１の低域フィルタ（ＬＰＦ）を前記第１のＥＣＧ信号に適用することと、（ｉ）第２のＬＰＦを前記第２のＥＣＧ信号に適用することと、を行うように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロセッサは、推定された前記電気インピーダンスに応じて、１分当たりのベンチレーションサイクル数を調節するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. （ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの呼吸での通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）と、（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（ＨＶＭ）と、を更に含む、請求項３に記載のシステム。
5. 前記プロセッサは、前記第１の電極と前記第２の電極との間で、追加の電気インピーダンスを測定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
6. 前記プロセッサは、推定された前記電気インピーダンス、及び測定された前記追加の電気インピーダンスに基づいて、前記ベンチレーションシステムを制御するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. プログラム命令が記憶された非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェア製品であって、前記命令が、患者の胸部の外部に連結された少なくとも第１の電極及び第２の電極とともに使用されるベンチレータシステム用のプロセッサによって読み取られたとき、前記プロセッサは、
   （ｉ）前記少なくとも第１の電極及び第２の電極から受信される、第１のフィルタ処理済信号及び第２のフィルタ処理済信号を生成する工程と、
   （ｉｉ）前記第１のフィルタ処理済信号と前記第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、前記少なくとも第１の電極と第２の電極との間の電気インピーダンスの指標を推定する工程と、（ｉｉｉ）推定された前記電気インピーダンスに応じて、ベンチレーションスキーム又はベンチレーションモードを適用するように前記ベンチレーションシステムを制御する工程と、を行うようにプログラムされている、コンピュータソフトウェア製品。
8. （ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの呼吸での通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）と、（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（ＨＶＭ）と、を更に含む、請求項７に記載のコンピュータソフトウェア製品。
9. 方法であって、
   酸素富化加湿空気（ＯＨＡ）を患者に提供するためのベンチレーションシステムによって少なくとも部分的に人工呼吸を施された患者の胸部に連結することであって、前記システムは、第１の位置にある第１の電極を含む、こと、及び前記第１の位置とは異なる第２の位置において、第２の電極を前記胸部に連結することと、
   前記第１の電極からの第１の心電図（ＥＣＧ）信号、及び前記第２の電極からの第２のＥＣＧ信号を受信することと、
   （ｉ）第１のフィルタを前記第１のＥＣＧ信号に適用することによって第１のフィルタ処理済信号を生成し、（ｉｉ）第２のフィルタを前記第２のＥＣＧ信号に適用することによって第２のフィルタ処理済信号を生成することと、
   前記第１のフィルタ処理済信号と前記第２のフィルタ処理済信号を比較することにより、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電気インピーダンスを推定することであって、前記電気インピーダンスは、前記患者の呼吸状態を示す、ことと、
   推定された前記電気インピーダンスに応じて、前記ＯＨＡのベンチレーションスキームを適用するように前記ベンチレーションシステムを制御することと、を含む、方法。
10. 前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタを適用することは、第１の低域フィルタ（ＬＰＦ）を前記第１のＥＣＧ信号に適用することと、第２のＬＰＦを前記第２のＥＣＧ信号に適用することと、を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記ベンチレーションシステムを制御することは、推定された前記電気インピーダンスに応じて、１分当たりのベンチレーションサイクル数を調節することを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記第１の電極と前記第２の電極との間で、追加の電気インピーダンスを測定することを含む、請求項９に記載の方法。
13. 推定された前記電気インピーダンス、及び測定された前記追加の電気インピーダンスに基づいて、前記ベンチレーションシステムを制御することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ベンチレーションシステムの前記ＯＨＡのガス混合、圧力、及び湿度のうちの少なくとも１つについて、予め割り当てられた閾値を設定することを更に含む、請求項９に記載の方法。
15. 酸素比率が約２１％～１００％であるガス混合について、予め割り当てられた閾値を更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 約０Ｐａ（約０ＣｍＨ２Ｏ）～９．８１ｋＰａ（１００ＣｍＨ２Ｏ）の圧力について、予め割り当てられた閾値を更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 約４０％～１００％の前記ＯＨＡの湿度について、予め割り当てられた閾値を更に含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ベンチレーションシステムのベンチレーション回数の頻度を制御することを更に含む、請求項９に記載の方法。
19. 前記患者の呼吸サイクルを示す前記ベンチレーション回数の前記頻度を制御することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
20. 複数のベンチレーションモードを備えるベンチレーションスキームを更に含み、各ベンチレーションモードは、異なるベンチレーション回数である、請求項１９に記載の方法。
21. （ｉ）１分当たり約１５回のベンチレーションサイクルの呼吸での通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）と、（ｉｉ）１分当たり約１００回以上のベンチレーションサイクルのハイプベンチレーションモード（ＨＶＭ）と、を更に含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記ベンチレーションシステムについて、ハイパーベンチレーションモード（ＨＶＭ）と前記通常ベンチレーションモード（ＮＶＭ）との間で切り替えを行うことを更に含む、請求項２１に記載の方法。

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