JP2024518030A - 患者肺圧を測定するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本技術は、圧力制御式または体積制御式換気の間に患者内の患者肺圧を測定するためのシステムおよび方法を対象とする。例えば、本技術は、気息の吸気相の間に第１の速度において換気装置吹送機を動作させ、ガスを、流路に沿って、換気装置から患者に指向することと、気息の吸気相の後かつ呼気相の前に、第１の速度未満である、第２の速度において吹送機を動作させ、ガスが、患者の肺の中に流入することまたはそこから外に流出することのいずれでもない間に流路内でゼロ流量状態を達成することとを含む。ゼロ流量状態の間、流路内の圧力は、患者肺圧に等しい、または少なくともそれにほぼ等しい。故に、圧力が、ゼロ流量状態の間に流路に沿った任意の位置において測定され、患者肺圧を決定することができる。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、その開示が参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０２１年４月１５日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＰＡＴＩＥＮＴ ＬＵＮＧ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＩＮ ＶＯＬＵＭＥ－ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ ＶＥＮＴＩＬＡＴＩＯＮ」と題された、米国仮出願第６３／１７５，４０５号の優先権を主張する。

本技術は、概して、換気装置システムおよび使用方法を対象とし、具体的には、患者肺圧および他の生理学的メトリックを測定することを対象とする。

機械的換気装置は、典型的には、患者回路を使用して患者に接続される。いったん患者に接続されると、換気装置は、吸気ガスを患者の肺の中に駆動し、患者の気息を補助する。ガス流量が、圧力制御式換気または体積制御式換気のいずれかを使用して、制御されることができる。圧力制御式換気では、換気装置は、所定の圧力に到達するまで、空気を患者に送達する。いったん所定の圧力に到達すると、患者回路内の呼気弁が、開放し、患者回路内の圧力を低減させ、ガスが患者の肺から外に流出し、呼気弁を介して患者回路から退出することを可能にする。体積制御式換気では、換気装置は、所定の体積の空気を患者に送達する。いったん所定の体積の空気が患者に送達されると、流量が、低減され、空気が、自然に患者の肺から外に、換気装置に向かって戻るように流動する。

本技術は、概して、圧力制御式または体積制御式の機械的換気の間に患者肺圧を測定するためのシステムおよび方法を対象とする。いくつかの実施形態では、本技術はさらに、測定された患者肺圧に基づいて、患者静的コンプライアンスおよび／または患者気道抵抗を計算するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、本技術は、気息の吸気相の間に第１の速度において換気装置吹送機を動作させ、ガスを、流路に沿って、換気装置から患者に指向することと、気息の吸気相の後かつ呼気相の前に、第１の速度未満である、第２の速度において吹送機を動作させ、ガスが、患者の肺の中に流入することまたはそこから外に流出することのいずれでもない間に流路内でゼロ流量状態を達成することとを含む。ゼロ流量状態の間、流路内の圧力は、患者肺圧に等しい、または少なくともそれにほぼ等しい。故に、圧力が、ゼロ流量状態の間に流路に沿った任意の位置において測定され、患者肺圧を決定することができる。測定された患者肺圧は、次いで、患者静的コンプライアンスおよび／または患者気道抵抗を自動的に計算するために使用されることができる。本明細書に詳細に説明されるように、そのような測定は、換気の間の患者の肺の健全性を監視する、患者のために適切な療法レベルを選択する、または同等物を補助し得る。

患者肺圧（例えば、呼吸サイクルの間の任意の所与の時点における、患者の肺内の圧力）は、吸気／呼気呼吸サイクルの全体を通して変動する。例えば、患者の肺内の圧力は、概して、空気が肺の中に移動し、それを膨張させるにつれて、気息の吸気相の間に増加する。吸気相と呼気相との間の遷移時、患者肺圧は、概して、（例えば、プラトー圧としても公知である）そのピーク値にある、またはピーク値に近接する。患者肺圧は、次いで、呼気相の間に、空気が肺から外に移動し、肺が収縮するにつれて、減少する。

患者肺圧は、標準的な吸気／呼気呼吸サイクルの間には、直接測定されることはできない。これは、患者肺圧が、概して、患者の気道（例えば、気管）の抵抗に起因して、換気の間に患者接続部（または換気装置と患者の口との間の流路に沿った、任意の他の位置）における圧力に等しくないためである。例えば、患者の口における圧力は、概して、（例えば、患者気道抵抗に起因して）吸気相の間の任意の所与の瞬間において、患者肺圧を上回り、患者の口における圧力は、概して、（例えば、また、患者気道抵抗に起因して）呼気相の任意の所与の瞬間において患者肺圧を下回るであろう。故に、吸気または呼気相の間に患者の口（または換気装置と患者の口との間の流路に沿った別の位置）において圧力を測定することは、患者肺圧の正確な推定を提供するものではない。したがって、患者肺圧は、単純に患者の口における患者接続部上に圧力センサを設置することによっては、測定されることができない。

いくつかの状況では、患者肺圧は、吸気相の直後に保持操作を使用して査定されることができる。保持操作の間に、患者回路内の呼気弁が、吸気相の終結に続いて、閉鎖位置に保持される。これは、空気が、患者の肺の中に流入することも、そこから外に流出することもない間に、患者回路内にゼロ流量状態を引き起こす。ゼロ流量が、存在するため、患者気道抵抗は、患者の肺内の圧力に影響を及ぼさない。故に、換気装置と患者との間の流路に沿って（「プラトー圧」として公知である）ゼロ流量状態の間に測定される圧力は、患者のピーク肺圧を表す。

しかしながら、全ての換気装置システムが、患者回路内に、選択的に閉鎖され、ゼロ流量状態を達成し、維持し得る、呼気弁を組み込んでるわけではない。本技術は、したがって、能動的に制御される呼気弁を伴わないシステムにおけるような、患者肺圧を測定するためのシステムおよび方法を提供する。特に、下記に詳細に説明されるように、本技術は、吹送機の動作を自動的に制御し、保持操作の間にゼロ流量状態を達成し、プラトー圧、したがって、患者肺圧が測定されることを可能にする。

プラトー圧を査定することは、換気療法パラメータを設定することにおいて有用である。保持操作の間またはその終了時において高すぎるプラトー圧（例えば、約２０ｃｍＨ_２Ｏを上回る、約２５ｃｍＨ_２Ｏを上回る、約３０ｃｍＨ_２Ｏを上回る、または別の患者固有パラメータ）は、患者の肺が、過膨張されていることを示し得、これは、気圧性外傷を引き起こし、肺の損傷につながり得る。保持操作の間またはその終了時において低すぎるプラトー肺圧は、患者が、呼吸の間に十分な空気を受容していないことを示し得る。故に、換気療法パラメータは、特定の患者のための臨床的に容認可能な範囲内の、吸気相の終了時の患者肺圧（例えば、プラトー圧）を達成するように選択されることができる。

患者静的コンプライアンス（例えば、所与の圧力にわたって容積が伸展または拡張するための肺の伸張性／能力）および患者気道抵抗（例えば、患者の解剖学的構造によって発生される空気流に対する耐性）もまた、換気療法パラメータを設定すること、および／または患者の状態を監視することにおいて有用であることができる。例えば、低い患者肺コンプライアンスは、患者が「堅い」、すなわち、線維性の肺を有することを示し得る一方、高い患者肺コンプライアンスは、患者の肺が過度に柔順であることを示し得る。しかしながら、患者肺圧と同様に、患者静的コンプライアンスおよび患者気道抵抗は、圧力制御式または体積制御式換気の間に直接測定されることができない。しかしながら、下記に詳細に説明されるように、本技術は、測定された患者肺圧値を利用し、患者コンプライアンスおよび患者気道抵抗を計算することができる。

本技術の多くの側面が、以下の図面を参照してより深く理解されることができる。図面内の構成要素は、必ずしも縮尺通りではない。代わりに、本技術の原理を明確に図示することに重点が置かれている。

図１は、本技術の実施形態に従って構成される、換気装置システムの概略図である。

図２は、本技術の実施形態に従って発生される、３つの呼吸サイクルにわたる、流量波形グラフ、圧力波形グラフ、および吹送機速度グラフを図示する。

図３は、本技術の実施形態による、患者肺圧を測定するための保持操作を図示する、図２の流量波形グラフ、圧力波形グラフ、および吹送機速度グラフの一部の拡大図である。

図４Ａは、本技術の実施形態による、能動患者回路との併用のための、患者肺圧を測定するための保持操作を実施するように構成される、換気装置制御モジュールを図示する、概略図である。

図４Ｂは、本技術の実施形態による、受動患者回路との併用のための、患者肺圧を測定するための保持操作を実施するように構成される、換気装置制御モジュールを図示する、概略図である。

図５は、患者肺圧を測定するための保持操作を実施するように構成され、本技術の実施形態に従って構成される、換気装置の概略図である。

図６は、本技術の実施形態による、換気の間に患者内の患者肺圧を測定するための方法のフローチャートである。

詳細な説明
本デバイス、方法、および使用のさらなる側面および利点が、実施例として与えられるにすぎない、続く説明から明白な状態になるであろう。

下記に提示される説明において使用される専門用語は、本技術のある具体的な実施形態の詳細な説明と併せて使用されている場合でも、その最も広範な合理的な様式において解釈されることを意図している。ある用語が、下記においてさらに強調され得るが、しかしながら、任意の制限された様式において解釈されることが意図されるいかなる専門用語も、本詳細な説明の節においてそのようなものとして明確かつ具体的に定義されるであろう。加えて、本技術は、実施例の範囲内にあるが、図１－６に関して詳細に説明されていない、他の実施形態も含むことができる。

本明細書の全体を通した、「ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」または「ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（ある実施形態）」の言及は、その実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本技術の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書内全体を通した種々の場所における語句「ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態では）」または「ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（ある実施形態では）」の表出は、必ずしも全てが同一の実施形態を参照しているわけではない。さらに、特定の特徴または特性は、１つまたはそれを上回る実施形態において任意の好適な様式において組み合わせられ得る。

本明細書の全体を通した、例えば、「ｇｅｎｅｒａｌｌｙ（概して）」、「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（おおよそ）」、および「ａｂｏｕｔ（約）」等の相対用語の言及は、本明細書では、記載される値±１０％を意味するために使用される。用語「ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ（実質的に）」またはその文法的変形例は、少なくとも約５０％、例えば、７５％、８５％、９５％、または９８％を指す。

図１は、患者１０２に換気療法を提供するための、本技術の実施形態に従って構成される、換気システム１００（「システム１００」）の概略図である。システム１００は、換気装置１１０と、患者回路１０６と、患者接続部１０４とを含む。換気装置１１０は、患者回路１０６および患者接続部１０４を介して、患者１０２に結合されることができる。例えば、患者回路１０６は、ガスを患者１０２に、および／または患者から輸送するための、導管または管腔（例えば、管類）を含むことができる。患者回路１０６は、米国特許第１０，５１８，０５９号および第１０，１０５，５０９号（その開示は、それらの全体として、あらゆる目的のために参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されているもの等の受動患者回路または能動患者回路を含むことができる。患者接続部１０４は、完全リブリーザマスク、部分リブリーザマスク、鼻マスク、マウスピース、気管チューブ、または同等物等、患者１０２にガスを送達するために患者回路１０６に結合される、任意の好適なインターフェースであることができる。

換気装置１１０は、患者１０２に吸気ガス（例えば、「空気１２６」）を提供するための吹送機１２２を有する、換気アセンブリ１２０を含むことができる。空気１２６は、換気装置１１０によって、換気アセンブリ１２０に結合される、患者空気取入部１２４を介して受容される。「空気」として識別されているが、当業者は、空気１２６が、換気装置１１０の外部にある任意の源から取得される、周囲空気または加圧空気を含み得ることを理解するであろう。空気１２６はまた、随意に、米国特許第１０，２４５，４０６号および第１０，３１５，００２号（その開示は、それらの全体として、あらゆる目的のために参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるような濃縮酸素も含み得る。

吹送機１２２は、患者１０２への空気１２６の流量を制御する。例えば、呼吸サイクルの吸気相の間に、吹送機１２２は、患者空気取入部１２４と、換気アセンブリ１２０と、メイン換気装置接続部１１６と、患者回路１０６と、患者接続部１０４とを含む、流路を介して、空気１２６を患者１０２に指向することができる。呼気相の間の吹送機の動作は、システム１００によって提供される療法のモードに依存する。例えば、システム１００が呼気終末陽圧（ＰＥＥＰまたはＥＰＡＰ）療法を提供するように構成される実施形態では、吹送機１２２はまた、呼気相の間に空気１２６をメイン換気装置接続部１１６に指向する。これは、呼気相の間の患者の気道内の陽圧を維持し、これは、患者の肺が呼気の間に虚脱するであろうリスクを低減させ得る。いくつかの実施形態では、換気装置１１０は、呼気相の間に呼気ガスを受容してもよい。換気装置１１０は、患者空気取入部１２４を介して呼気ガスを排気してもよい、および／または患者呼気ガスを換気するための別個の出口ポート（図示せず）を有してもよい。

システム１００はさらに、流量センサ１１８および／または圧力センサ１１９等の１つまたはそれを上回るセンサを含むことができる。流量センサ１１８は、患者空気取入部１２４と患者接続部１０４との間の流路に沿った任意の好適な位置に位置付けられることができる。例えば、図示される実施形態では、流量センサ１１８は、患者空気取入部１２４と換気アセンブリ１２０との間に位置付けられる。その位置にかかわらず、流量センサ１１８は、患者空気取入部１２４と患者１０２との間での（例えば、１分あたりのリットル、すなわち、ＬＰＭにおいて）ガスの流量を測定するように構成される。同様に、圧力センサ１１９も、患者空気取入部１２４と患者１０２との間の流路内で圧力を測定するために任意の好適な位置に位置付けられることができる。例えば、圧力センサ１１９は、換気アセンブリ１２０とメイン換気装置接続部１１６との間の換気装置１１０内に位置付けられることができる。患者回路１０６が能動患者回路である実施形態では、システム１００は、随意に、患者２０２に近接する、二次流量センサ１０５を含むことができる。

換気装置１１０はさらに、換気装置１１０の動作を制御するための制御モジュール１１２を含んでもよい。特に、制御モジュール１１２は、（例えば、患者に好適な流量の空気１２６を提供する、および／または換気装置１１０の動作と患者の気息を同期化するために）吹送機１２２の速度を自動的に制御すること等のために換気アセンブリ１２０の動作を制御するための、１つまたはそれを上回る信号を発生させることができる。例えば、制御モジュール１１２は、吹送機１２２に、気息の吸気相の間に第１の速度において、および気息の呼気相の間に第１の速度より遅い、第２の速度において動作するように指示してもよい。制御モジュール１１２はまた、流量センサ１１８および／または圧力センサ１１９から信号を受信してもよい。例えば、体積制御式換気では、制御モジュール１１２は、吸気相の間に流量センサ１１８から信号を受信し、受信された信号に基づいて、吸気相の間に患者に送達された空気の体積を自動的かつリアルタイムで計算してもよい。いったん計算された体積が、所定の閾値に到達すると、制御モジュール１１２は、換気アセンブリ１２０を制御し、（例えば、吹送機１２２の速度を減速させることによって）呼気相を開始することができる。なおもさらに、図２－６に関して詳細に説明されるように、制御モジュール１１２はまた、流量センサ１１８から受信された信号に基づいて、吹送機１２２の速度を自動的に制御し、患者肺圧を測定するために、保持操作の間に流路内でゼロ流量状態を達成することもできる。

換気装置１１０はさらに、ユーザインターフェース１１４を含むことができる。ユーザインターフェース１１４は、ユーザ（例えば、患者、介護者、臨床医、または患者１０２と関連付けられる他のユーザ）から入力を受容し、その入力を制御モジュール１１２に提供するように構成される。ユーザインターフェース１１４を介して受容される入力は、換気装置設定と、動作のパラメータと、動作のモードと、同等物とを含むことができる。特定の実施例では、図５に関してより詳細に説明されるように、ユーザは、患者肺圧を測定するために、ユーザインターフェース１１４を使用して保持操作を開始してもよい。ユーザインターフェース１１４はさらに、選択された換気装置設定と、動作のパラメータと、動作のモードと、生理学的パラメータと、同等物とを含む、情報をユーザおよび／または患者に表示するように構成されることができる。ユーザインターフェース１１４は、換気装置設定および動作パラメータのデジタルディスプレイを有するタッチスクリーン等、当技術分野において公知である任意の好適なユーザインターフェースであることができる。

システム１００は、随意に、上記に説明されるもの以外の付加的な特徴と、機能とを含むことができる。例えば、システム１００は、患者１０２に酸素補給を提供するための酸素アセンブリ、患者１０２に咳嗽補助を提供するための咳嗽補助アセンブリ、患者に薬物療法を提供するための噴霧器アセンブリ、患者１０２に吸込を提供するための吸込アセンブリ、または同等物のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。いくつかの実施形態では、前述のアセンブリのうちの１つまたはそれを上回るもの（例えば、咳嗽補助アセンブリ）が、システム１００が、患者回路１０６から患者を接続解除することなく患者１０２に複数の呼吸療法を提供し得るように、換気装置１１０の中に統合されることができる。本技術との併用のために好適な換気装置の付加的特徴が、米国特許第９，９５６，３７１号（その開示は、その全体として、あらゆる目的のために参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。

図２－６に関して下記に説明されるように、システム１００は、機械的換気の間に患者肺圧、患者静的コンプライアンス、および／または患者気道抵抗を測定および／または計算するために使用されることができる。特に、患者肺圧は、吸気相に続いて、システム１００内の正味流量をゼロまで低減させるように吹送機１２２の動作を制御することによって、測定されることができる。患者静的コンプライアンスおよび患者気道抵抗は、測定された患者肺圧を使用して計算されることができる。

図２は、（例えば、図１に示されるシステム１００を使用した）体積制御式換気の間の、３つの呼吸サイクル２００ａ－ｃにわたる代表的流量波形を示す、第１のグラフ２１０と、同一の３つの呼吸サイクル２００ａ－ｃにわたる代表的圧力波形を示す、第２のグラフ２２０と、同一の３つの呼吸サイクル２００ａ－ｃにわたる吹送機（例えば、図１に示される吹送機１２２）速度を示す、第３のグラフ２３０とを含む。第１のサイクル２００ａおよび第３のサイクル２００ｃは、吸気相Ｉと、その直後に続く呼気相Ｅとを有する、標準的呼吸サイクルである。第１のサイクル２００ａおよび第３のサイクル２００ｃでは、流量が、吸気相Ｉの間の正値から呼気相Ｅの間の負値に遷移し、圧力が、吸気相Ｉの間に上昇し、呼気相Ｅの間に降下し、吹送機は、吸気相Ｉの間に速度のバーストを有し、呼気相Ｅの間に、呼気終末陽圧を維持するために一貫したレベルまで降下する。

第１および第３のサイクル２００ａおよび２００ｃとは異なり、第２のサイクル２００ｂは、本技術の実施形態による、ピーク患者肺圧（例えば、プラトー圧）を測定するために使用される、保持操作を含む。図３は、保持操作を示す、第２のサイクル２００ｂの拡大図であり、他のサイクルは、明確化のために省略されている。第１および第３のサイクル２００ａおよび２００ｃと同様に、第２のサイクル２００ｂは、吸気相Ｉと、呼気相Ｅとを含む。しかしながら、第２のサイクル２００ｂはまた、吸気相Ｉと呼気相Ｅとの間に、ゼロ流量相Ｆも含む。ゼロ流量相Ｆの間に、吹送機は、下記に詳細に説明されるように、患者空気取入部１２４と患者１０２との間の流路内でゼロ流量を達成し、維持する速度に設定（例えば、自動的に設定）される。流量が、ゼロであるため、圧力は、ゼロ流量相Ｆの間に、概して、吸気相の終了時に観察される、最大圧力を下回るが、呼気相の終了時に観察される、ベースライン圧力を上回る値において平坦になる（図３においてＰ_ＰＬＡＴとして標識される）。着目すべきこととして、ゼロ流量相Ｆの間の流路内のプラトー圧Ｐ_ＰＬＡＴは、患者の肺内の圧力に等しい、または少なくともそれにほぼ等しい。これは、ゼロに設定された流量を用いると、任意の患者気道抵抗および患者回路抵抗の影響が、無効であり、したがって、圧力に影響を及ぼさないためである。したがって、流路に沿った任意の場所において（例えば、換気アセンブリ１２０において、患者回路１０６に沿って、または患者接続部１０４において）測定される圧力は、患者肺圧に等しい。故に、ゼロ流量相Ｆの間および／または終了時に測定される、プラトー圧Ｐ_ＰＬＡＴは、測定値が得られる場所にかかわらず、患者肺圧に等しい、または少なくともそれにほぼ等しい。

第３のグラフ２３０ｃは、（例えば、ガスが、患者の肺の中に流入することまたはそこから外に流出することのいずれでもない）ゼロ流量相Ｆの間にゼロ流量を維持するための、吹送機１２２の動作を示す。着目すべきこととして、吹送機１２２は、ゼロ流量を達成するために、単純にオフにする、またはさらにそのベースライン速度に戻ることはできない。吹送機１２２が、吸気相Ｉの直後にオフにされた場合、患者の肺は、収縮し、空気が、患者の肺から外に流出し、患者回路の中に流入し、負の流量（例えば、換気アセンブリ１２０に向かう流動）をもたらすであろう。吹送機１２２が、第１および第３のサイクル２００ａおよび２００ｃにおけるもの等、吸気相Ｉの直後にそのベースライン速度に戻された場合、患者の肺は、依然として、正常な呼気イベントにおいて収縮し、空気が、患者の肺から外に流出し、患者回路の中に流入し、また、負の流量をもたらすであろう。吹送機１２２が、吸気相Ｉの間にその速度またはその近傍に維持された場合、吹送機１２２は、空気を患者の肺の中に移動させ続け、正の流量（例えば、患者に向かう流動）をもたらすであろう。故に、ゼロ流量を達成するために、吹送機１２２は、ゼロ流量相Ｆの間に、吸気相Ｉの間のそのピーク速度と呼気相Ｅの間のそのベースライン速度との間である、中間速度において動作する。

特に、システム１００は、（例えば、流量センサ１１８を介して）流量を測定し、測定された流量に基づいて、吹送機１２２を自動的に制御し、ゼロ流量状態を達成し、維持することができる。例えば、図４Ａは、能動患者回路との併用のための、吹送機の速度を自動的に制御し、保持操作の間にゼロ流量状態を達成するように構成される、第１の換気装置制御モジュール１１２ａを図示する、フローチャートである。保持操作に関して、流量基準値（例えば、標的流量）が、ゼロに設定される。流量基準値および吹送機出口において測定された圧力に基づいて、制御モジュール４１２ａは、（例えば、圧力と、流量と、吹送機速度との間の所定の相関を有するルックアップテーブルを使用して）流量基準値を達成するために好適な吹送機速度を推定することができる。第１のＰＩコントローラはまた、測定された流量と流量基準値を比較し、流量が流量基準値にあるかどうかを決定することができる。第２のＰＩコントローラは、（例えば、吹送機を駆動するモータのデューティサイクルを制御することによって）吹送機の速度を推定される速度に自動的に制御することができる。いったん吹送機が推定される速度において動作すると、第１のＰＩコントローラは、吹送機の速度をさらに微調整し、流量基準値を達成し、維持することができる。

図４Ｂは、受動患者回路との併用のための、吹送機の速度を自動的に制御し、保持操作の間にゼロ流量状態を達成するように構成される、第２の換気装置制御モジュール１１２ｂを図示する、フローチャートである。第２の換気装置制御モジュール１１２ｂは、図４Ｂに関して前述に説明される、第１の換気装置制御モジュール１１２ａに実質的に類似することができる。しかしながら、第１の換気装置制御モジュール１１２ａに対して、第２の換気装置制御モジュール１１２ｂは、受動患者回路内の漏出または患者接続部における任意の漏出を考慮するために、患者推定流量を使用し、吹送機の速度を制御する。

前述で説明されたように、吸気相Ｉに続いてシステム１００内でゼロ流量状態を維持することは、流路内の圧力を患者の肺内の圧力と等しくさせる。故に、ゼロ流量相Ｆの間に流路に沿って測定される圧力（例えば、プラトー圧）は、患者肺圧に等しい、または少なくともそれにほぼ等しい。

いったん患者肺圧が測定されると、患者静的コンプライアンスおよび患者気道抵抗が、以下の方程式の変形例を使用して計算されることができ、式中、Ｐは、圧力であり、Ｑは、流量であり、Ｒ_ｐは、患者気道抵抗であり、Ｖ_ｔは、１回換気量であり、Ｃ_Ｌは、患者肺コンプライアンスである。

保持操作の間、圧力Ｐは、患者肺圧Ｐ_Ｌであり、流量Ｑは、ゼロであり、患者気道抵抗Ｒ_ｐは、したがって、無効である。１回換気量Ｖ_ｔは、吸気相の間に患者に送達される空気の体積に基づいて、既知である。故に、患者静的コンプライアンスは、以下の方程式を使用して計算されることができる。
いったん患者静的コンプライアンスが計算されると、患者気道抵抗もまた、計算されることができる。

いくつかの実施形態では、システム１００は、いったん保持操作が開始されると、患者肺圧、患者静的コンプライアンス、および／または患者気道抵抗を自動的に決定することができる。例えば、制御モジュール１１２は、保持操作の間に患者肺圧を自動的に測定し、次いで、測定された患者肺圧に基づいて、患者静的コンプライアンスおよび患者気道抵抗を自動的に計算する、コンピューティングモジュールを含むことができる。システム１００は、次いで、（例えば、ユーザインターフェース１１４を使用して）患者肺圧、患者静的コンプライアンス、および／または患者気道抵抗を表示することができる。

図５は、保持操作を開始するためのユーザ入力保持操作制御部５５０（例えば、ボタン、スイッチ、トグル等）を図示する、図１の換気装置１１０のユーザインターフェース１１４の概略図である。動作時、ユーザは、患者肺圧を測定するためにゼロ流量状態を維持する、保持操作を開始するために、保持操作制御部５５０をアクティブ化（例えば、押下）することができる。例えば、ユーザが、保持操作制御部５５０をアクティブ化すると、制御モジュール１１２（図１）は、前述に説明されるように、吹送機１２２の動作を自動的に制御し、システム１００内でゼロ流量状態を達成することができる。いくつかの実施形態では、保持操作は、下記に説明される最大保持周期に従って、ユーザが保持操作制御部５５０をアクティブ化（例えば、押下）する限りにわたって継続する。

いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース１１４は、圧力波形グラフ５５２をリアルタイムで表示することができる。故に、ユーザが、保持操作制御部５５０をアクティブ化すると、ユーザは、同時に圧力波形グラフも閲覧し、保持操作制御部５５０を解放し、保持操作（保持操作圧力波形は図５に図示せず）を終結する前に、プラトー圧が達成されることを確実にすることができる。ユーザインターフェース１１４はまた、直近に測定されたプラトー圧メトリック５５４および直近に計算された静的コンプライアンスメトリック５５６を表示することもできる。

ユーザは、したがって、ユーザインターフェース１１４を使用して保持操作を開始し、１日の全体を通した種々の時間において患者肺圧（例えば、要望に応じた測定値）を測定することができる。保持操作の持続時間は、上記に説明されるように、（例えば、１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、または６秒）に事前設定されることができる、またはユーザによって制御されることができる。患者の安全性のために、システム１００は、ユーザが、保持操作制御部５５０をアクティブ化された状態に保つ場合でも、その後にシステム１００が標準的換気に戻る、最大保持持続時間（例えば、６秒）を含むことができる。いくつかの実施形態では、システム１００は、事前設定された間隔において保持操作を自動的に開始することができる。例えば、システム１００は、保持操作を１日あたり１回、１日あたり２回、１日あたり３回、１日あたり４回、１日あたり５回、１日あたり６回等で開始するようにプログラムされることができる。

患者肺圧を測定し、患者静的コンプライアンスおよび患者気道抵抗を計算するための前述のシステムおよび技法が、システム１００に関して説明されているが、当業者は、同一の技法が、吹送機を使用して動作する、他の換気システムとともに利用され得ることを理解するであろう。故に、本技術は、システム１００に限定されない。

本技術はさらに、患者肺圧を測定するための方法を含む。例えば、図６は、圧力制御式または体積制御式換気の間に患者内の患者肺圧を測定するための方法６００のフローチャートである。方法６００は、ステップ６０２において、気息の吸気相の間に第１の速度において換気装置吹送機（例えば、システム１００の吹送機１２２）を動作させることによって開始することができる。第１の速度は、ガスを、患者回路と、患者接続部とを含み得る、流路を介して、換気装置から患者に指向するために十分であることができる。吸気相の間に、ガスは、患者の肺を膨張させるために十分な流量において供給される。

気息の吸気相の後、かつ呼気相の前に、方法６００は、ステップ６０４において、第１の速度未満である、第２の速度において吹送機を動作させ、流路内でゼロ流量状態を達成する（例えば、患者が吐出することを防止する）ことによって継続することができる。これは、例えば、（例えば、システム１００の流量センサ１１８を使用して）流路内のガスの流量を測定し、測定された流量に基づいて、吹送機の速度を自動的に調節し、ゼロ流量状態を達成し、維持することを含むことができる。ゼロ流量状態は、約１秒、約２秒、約３秒、約４秒、約５秒、または約６秒等にわたって、約１秒～約６秒にわたって維持されることができる。

方法６００はさらに、ステップ６０６において、ゼロ流量状態の間にプラトー圧を測定することを含む。これは、例えば、換気装置内に位置付けられる圧力センサを使用して、圧力を測定することを含むことができる。着目すべきこととして、前述で説明されたように、ゼロ流量状態の間に測定されるプラトー圧は、患者肺圧に等しい、または少なくともそれにほぼ等しい。測定されたプラトー圧は、したがって、患者肺圧としてユーザに表示されることができる。患者静的コンプライアンスもまた、上記に説明されるように、測定された患者肺圧を使用して計算されることができる。同様に、患者気道抵抗が、上記にも説明されているように、計算された静的コンプライアンスを使用して計算されることができる。プラトー圧が、ステップ６０６において測定された後、方法６００は、第２の速度未満である、第３の速度において吹送機を動作させ、ユーザが気息の吸気相の間に送達されるガスを呼気することを可能にすることによって、継続することができる。

本技術のいくつかの側面が、以下の実施例に記載される。
１．患者回路および患者接続部によって患者に接続される換気装置を使用した換気の間に、患者内の患者肺圧を測定するための方法であって、方法は、
気息の吸気相の間に第１の速度において換気装置の吹送機を動作させ、患者回路と、患者接続部とを含む流路に沿って、換気装置から患者にガスを指向することと、
気息の吸気相の後かつ呼気相の前に、第１の速度未満である第２の速度において吹送機を動作させ、ガスが患者の肺の中に流入することまたは患者の肺から外に流出することのいずれでもない間に流路内でゼロ流量状態を達成することと、
ゼロ流量状態の間に流路内のプラトー圧を測定することであって、測定されるプラトー圧は、患者肺圧に等しいかまたは患者肺圧にほぼ等しい、ことと、
を含む、方法。
２．第１の速度未満である、第２の速度において吹送機を動作させ、ゼロ流量状態を達成することは、
流量センサを介して、流路内のガス流量を測定することと、
測定されたガス流量に基づいて、吹送機の速度を自動的に調節し、ゼロ流量状態を達成し、維持することと
を含む、実施例１に記載の方法。
３．流量センサは、換気装置内に位置付けられる、実施例２に記載の方法。
４．流量センサは、患者回路内に位置付けられる、実施例２に記載の方法。
５．流路内のプラトー圧を測定することは、換気装置内に位置付けられる圧力センサを使用してプラトー圧を測定することを含む、実施例１－４のいずれかに記載の方法。
６．第２の速度において吹送機を動作させることは、約１秒～約６秒にわたってゼロ流量状態を維持することを含む、実施例１－５のいずれかに記載の方法。
７．測定されたプラトー圧に基づいて、患者静的コンプライアンスを自動的に計算することをさらに含む、実施例１－６のいずれかに記載の方法。
８．少なくとも部分的に計算された患者静的コンプライアンスに基づいて、患者気道抵抗を自動的に計算することをさらに含む、実施例７に記載の方法。
９．ゼロ流量状態が達成された後、および気息の呼気相の間に、第３の速度において吹送機を動作させることであって、第３の速度は、第２の速度未満である、こと
をさらに含む、実施例１－８のいずれかに記載の方法。
１０．換気装置システムであって、
患者へのガスの流量を制御するように構成される吹送機を有する換気アセンブリと、
吹送機を制御するように構成される制御モジュールであって、制御モジュールは、
１つまたはそれを上回るプロセッサと、
患者肺圧を測定するために保持操作を実施するための命令を記憶するメモリであって、命令は、１つまたはそれを上回るプロセッサによって実行されると、換気装置システムに、
気息の吸気相の間に第１の速度において吹送機を動作させ、患者回路と、患者接続部とを含む流路に沿って、換気装置から患者にガスを指向することと、
気息の吸気相の後かつ呼気相の前に、吹送機の速度を低減させ、ガスが患者の肺の中に流入することまたは患者の肺から外に流出することのいずれでもない間に流路内でゼロ流量状態を達成することと
を含む動作を実施させる、メモリと
を含む、制御モジュールと、
ゼロ流量状態の間に流路内のプラトー圧を測定するように構成される圧力センサであって、測定されるプラトー圧は、患者肺圧に等しいかまたは患者肺圧にほぼ等しい、圧力センサと、
を備える、換気装置システム。
１１．流路内のガス流量を測定するように構成される、流量センサをさらに備え、吹送機の速度を低減させ、ゼロ流量状態を達成する動作はさらに、
流量センサから、流路内のガス流量を示す、信号を受信することと、
受信された信号に基づいて、吹送機の速度を自動的に調節し、ゼロ流量状態を達成し、維持することと、
を含む、実施例１０に記載のシステム。
１２．ゼロ流量状態は、約１秒～約６秒にわたって維持される、実施例１０または１１に記載のシステム。
１３．動作はさらに、測定されたプラトー圧に基づいて患者静的コンプライアンスを自動的に計算することを含む、実施例１０－１２のいずれかに記載のシステム。
１４．動作はさらに、少なくとも部分的に計算された患者静的コンプライアンスに基づいて、患者気道抵抗を自動的に計算することを含む、実施例１３に記載のシステム。
１５．動作はさらに、ゼロ流量状態が達成された後、および呼気相の間に、吹送機の速度をさらに低減させ、患者呼気を可能にすることを含む、実施例１０－１４のいずれかに記載のシステム。
１６．ゼロ流量状態の間に測定されたプラトー圧を表示するように構成される、ユーザディスプレイをさらに備える、実施例１０－１５のいずれかに記載のシステム。
１７．保持操作の動作を選択的に開始するためのユーザ入力をさらに含む、実施例１０－１６のいずれかに記載のシステム。
結論

本明細書に説明されるシステムおよび方法は、コンピューティングアーキテクチャとともに実装される、および／またはコンピューティングアーキテクチャを横断して分散されることができる。例えば、本明細書に説明されるシステムの多くのものは、データ、ソフトウェアモジュール、命令、または同等物を記憶する、メモリを含む。本明細書に説明されるメモリは、揮発性および不揮発性記憶装置のための種々のハードウェアデバイスのうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができ、読取専用および書込可能メモリの両方を含むことができる。例えば、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、種々のキャッシュ、ＣＰＵレジスタ、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、およびフラッシュメモリ、ハードドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、磁気記憶デバイス、テープドライブ、デバイスバッファ等の書込可能な不揮発性メモリを含むことができる。メモリは、下層のハードウェアから切り離された伝搬信号ではなく、メモリは、したがって、非一過性である。いくつかの実施形態では、メモリは、例えば、プログラム、ソフトウェア、データ、または同等物を記憶する、非一過性コンピュータ可読記憶媒体である。

当業者が本明細書における開示から理解するであろうように、上記に説明されるシステムの種々の構成要素が、本技術の範囲から逸脱することなく省略されることができる。同様に、上記において明示的に説明されていない付加的な構成要素が、本技術の範囲から逸脱することなく、本システムに追加され得る。例えば、本技術の具体的な実施形態が、例証の目的のために本明細書に説明されているが、周知の構造および機能が、本技術の実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを回避するために、詳細に示されていない、または説明されていないことを理解されたい。また、本技術の具体的な実施形態およびそれに関する実施例は、例証的目的のために上記に説明されているが、種々の同等な修正も、当業者が認識するであろうように、本技術の範囲内で可能性として考えられる。例えば、ステップが、所与の順序において提示されているが、代替実施形態が、異なる順序においてステップを実施してもよい。本明細書に説明される種々の実施形態はまた、さらなる実施形態を提供するために組み合わせられ得る。故に、本技術は、本明細書に明示的に識別される構成に限定されず、むしろ、説明されるシステムおよび方法の変形例および改変物を包含する。

さらに、本技術のいくつかの実施形態と関連付けられる利点が、それらの実施形態の文脈において説明されているが、他の実施形態もまた、そのような利点を呈し得、全ての実施形態が、必ずしも本技術の範囲内に入るような利点を呈する必要はない。故に、本開示および関連付けられる技術は、本明細書に明示的に示され、説明されていない他の実施形態も包含し得る。

文脈が明確に別様に要求しない限り、説明および実施例の全体を通して、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（～を備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を備える）」、および同等物は、排他的と対照的に包括的意味において、または網羅的意味において、すなわち、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ， ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ（限定ではないが、～を含む）」の意味において解釈されるべきである。本明細書で使用されるように、用語「接続される」、「結合される」、またはそれらの任意の異形は、２つまたはそれを上回る要素間の直接的または間接的のいずれかの任意の接続または結合を意味し、要素間の接続の結合は、物理的、論理的、またはそれらの組み合わせであることができる。加えて、単語「本明細書において」、「上記において」、「下記において」、および類似の趣旨の単語は、本願において使用されるとき、本願全体を指し、本願の任意の特定の部分を指さないものとする。文脈が可能にする場合、単数または複数の数を使用する上記の詳細な説明における単語もまた、それぞれ、複数の数または単数の数を含み得る。本明細書で使用されるように、「Ａおよび／またはＢ」におけるような語句「および／または」は、Ａのみと、Ｂのみと、ＡおよびＢとを指す。さらに、実施形態が関連する技術分野において公知の等価物を有する、具体的な完全なものが、本明細書において述べられる場合、そのような公知の等価物は、個々に記載される場合と同様に、本明細書に組み込まれると見なされる。

Claims (17)

1. 患者回路および患者接続部によって前記患者に接続される換気装置を使用した換気の間に、患者内の患者肺圧を測定するための方法であって、前記方法は、
   気息の吸気相の間に第１の速度において前記換気装置の吹送機を動作させ、前記患者回路と、前記患者接続部とを含む流路に沿って、前記換気装置から前記患者にガスを指向することと、
   前記気息の吸気相の後かつ呼気相の前に、前記第１の速度未満である第２の速度において前記吹送機を動作させ、ガスが前記患者の肺の中に流入することまたは前記患者の肺から外に流出することのいずれでもない間に、前記流路内でゼロ流量状態を達成することと、
   前記ゼロ流量状態の間に前記流路内のプラトー圧を測定することであって、前記測定されるプラトー圧は、前記患者肺圧に等しいかまたは前記患者肺圧にほぼ等しい、ことと
   を含む、方法。
2. 前記第１の速度未満である第２の速度において前記吹送機を動作させ、前記ゼロ流量状態を達成することは、
   流量センサを介して、前記流路内のガス流量を測定することと、
   前記測定されたガス流量に基づいて、前記吹送機の速度を自動的に調節し、前記ゼロ流量状態を達成し、維持することと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記流量センサは、前記換気装置内に位置付けられる、請求項２に記載の方法。
4. 前記流量センサは、前記患者回路内に位置付けられる、請求項２に記載の方法。
5. 前記流路内の前記プラトー圧を測定することは、前記換気装置内に位置付けられる圧力センサを使用して前記プラトー圧を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第２の速度において前記吹送機を動作させることは、約１秒～約６秒にわたって前記ゼロ流量状態を維持することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記測定されたプラトー圧に基づいて、患者静的コンプライアンスを自動的に計算することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 少なくとも部分的に前記計算された患者静的コンプライアンスに基づいて、患者気道抵抗を自動的に計算することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ゼロ流量状態が達成された後、および前記気息の呼気相の間に、第３の速度において前記吹送機を動作させることであって、前記第３の速度は、前記第２の速度未満である、こと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 換気装置システムであって、
    患者へのガスの流量を制御するように構成される吹送機を有する換気アセンブリと、
    前記吹送機を制御するように構成される制御モジュールであって、前記制御モジュールは、
    １つまたはそれを上回るプロセッサと、
    患者肺圧を測定するために保持操作を実施するための命令を記憶するメモリであって、前記命令は、前記１つまたはそれを上回るプロセッサによって実行されると、前記換気装置システムに、
    気息の吸気相の間に第１の速度において前記吹送機を動作させ、患者回路と、患者接続部とを含む流路に沿って、前記換気装置から前記患者にガスを指向することと、
    前記気息の吸気相の後かつ呼気相の前に、前記吹送機の速度を低減させ、ガスが前記患者の肺の中に流入することまたは前記患者の肺から外に流出することのいずれでもない間に、前記流路内でゼロ流量状態を達成することと
    を含む動作を実施させる、メモリと
    を含む、制御モジュールと、
    前記ゼロ流量状態の間に前記流路内のプラトー圧を測定するように構成される圧力センサであって、前記測定されるプラトー圧は、前記患者肺圧に等しいかまたは前記患者肺圧にほぼ等しい、圧力センサと
    を備える、換気装置システム。
11. 前記流路内のガス流量を測定するように構成される流量センサをさらに備え、前記吹送機の速度を低減させ、ゼロ流量状態を達成する動作はさらに、
    前記流量センサから、前記流路内のガス流量を示す信号を受信することと、
    前記受信された信号に基づいて、前記吹送機の速度を自動的に調節し、前記ゼロ流量状態を達成し、維持することと
    を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記ゼロ流量状態は、約１秒～約６秒にわたって維持される、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記動作はさらに、前記測定されたプラトー圧に基づいて患者静的コンプライアンスを自動的に計算することを含む、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記動作はさらに、少なくとも部分的に前記計算された患者静的コンプライアンスに基づいて、患者気道抵抗を自動的に計算することを含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記動作はさらに、前記ゼロ流量状態が達成された後、および前記呼気相の間に、前記吹送機の速度をさらに低減させ、患者呼気を可能にすることを含む、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記ゼロ流量状態の間に前記測定されたプラトー圧を表示するように構成されるユーザディスプレイをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
17. 前記保持操作の動作を選択的に開始するためのユーザ入力をさらに含む、請求項１０に記載のシステム。