JP4805965B2 - マスクシステムの特性付け - Google Patents

Description

本願は、２０００年１２月２９日に出願された米国仮出願第６０／２５８，６０６号に基づく優先権を主張しており、その内容はここで完全に援用される。

本発明は、睡眠時呼吸障害（ＳＤＢ）の治療において用いられるマスクシステムの特性付けのための方法および装置に関する。特に本発明は、異なるマスクシステムの空気流の特性を決定することができる、異なるマスクシステムとともに用いられる方法および装置に関する。

経鼻的持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）を閉塞型睡眠時無呼吸症候群（ＯＳＡ）の治療に用いることは、サリバンによって教示されており、「いびきをかく病気を治療する装置」と題する米国特許第４，９４４，３１０号明細書（特許文献１）に開示されている。その治療は一般的に、典型的には４〜２０ｃｍＨ_２Ｏの範囲にある圧力で患者の上気道へ空気を供給し、その空気が患者の気道を「添え木をあてて」開放するように働く。典型的にはＣＰＡＰ装置は、（１）患者への加圧された呼吸可能な空気の供給源を提供する送風機と、（２）患者が取り外し可能に着用する患者用インタフェースと、（３）加圧された呼吸可能な空気を送風機から患者用インタフェースへと運ぶ空気配送ホースとを備えている。送風機は典型的には、電気モータとインペラ（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）とを有している。空気配送ホースまたは管の一端は送風機の出力に接続されており、他端は患者用インタフェースに接続されている。

ＳＤＢを治療する、あるいは換気を補助する装置のいくつかは、２つの圧力レベル、すなわち患者が息を吸っている間は一方のレベル、息を吐いている間は異なるレベルを提供する。２つの圧力の間の切換は、タイマ、圧力センサ、フローセンサ、体積センサあるいは、換気装置の分野でよく知られている技術を用いた組み合わせのいくつかによって引き起こされる。

自動調節方法および装置は、サリバンおよびリンチによって米国特許第５，２４５，９９５号明細書（特許文献２）において最初に述べられた。この特許は、いびきの音を検出することに加えて、呼吸速度、吸気流の体積および吸気流量というような他の呼吸のパラメータを検出することができる圧力トランスデューサを記載している。この装置はまた、いびきあるいは異常な呼吸パターンの検出に応じて出力圧力を増やし、そのようなパターンがないときには圧力を減らすように空気源の出力圧力を制御するフィードバックシステムを備えている。そのような装置の使用は、患者の快適さを向上させることになる。なぜなら患者は、ＯＳＡの徴候がない睡眠の期間中はより低い圧力を受け取り、より高い圧力が必要とされるときにより高い圧力を受け取るからである。このように動作する装置の例には、オーストラリアのレスメッドリミテッドによって製造される経鼻ＣＰＡＰ装置のＡｕｔｏＳｅｔ（登録商標）ブランドがある。

他の状況は、国際公開第９９／６１０８８号パンフレット（特許文献３）に記載されているようにチェーン・ストークス呼吸のような鼻からの換気によって治療されてもよい。このような装置は、流れおよび圧力の非常に正確な計測を必要とする。

ＯＳＡは、睡眠時呼吸障害（ＳＤＢ）と一般的に称されるより広いクラスの疾患の一例である。本明細書では、ＯＳＡの治療用装置というときにはＳＤＢを治療する装置をさすことを意図するものとする。

ＳＢＤを治療する経鼻的ＣＰＡＰ装置は、機械式換気装置のより広いグループの中の特定のサブグループを構成する。機械式換気装置は、空気流に関して閉じられたシステムであることが多く、睡眠時呼吸障害の治療に用いられる送風機、管および患者用インタフェースシステムは、典型的には空気流に関して開かれたシステムである。つまり、ＳＤＢを治療するシステムは、典型的には意図的な空気漏れを有している。意図的な漏れは、意図しないリークと対比されるべきである。ＳＤＢを治療するシステムの患者用インタフェースは典型的には意図的な空気漏れを生成するディフューザを備えており、他のものの中でもこの意図的な空気漏れが、吐き出された空気の再呼吸を減らす。またほとんどのシステムのように、意図しないリーク流の可能性が存在する。例えば、もしマスクが顔上に正しく配置されていなければ、あるいは患者の顔に合っていなければ、マスクの顔との接触部の周縁部のあたりでリークがあるかもしれない。ＳＤＢ治療の用途のいくつか、例えば、送風機の流れを患者の自発的な呼吸と正しく同期させる補助をするという用途においては、システムからのリーク、意図的なリークおよび意図しないリークの両方を正確に計測することが重要である。

送風機、スイッチ、電源、および制御回路を内蔵する「ブラックボックス」は、よく「フロージェネレータ」という用語で呼ばれる。あるいは、高圧の空気の供給源は、要求される圧力および流量で空気を提供するように制御可能なバルブ構成に接続されてもよい。これらのシステムは全て、呼吸可能なガスの制御可能な供給源として記載され得る。

ＳＤＢを治療する最も近代的な装置、特に手の込んだ治療を提供する装置においては、その装置が患者用インタフェースにおける圧力および患者への空気流を正確に計測することができる必要がある。これを実現する一つの方法は、患者用インタフェース（例えばマスク）内に直接フローおよび圧力センサを置くことである。これを実現する他の方法は、フロージェネレータにフローおよび圧力センサを置き、フロージェネレータから患者用インタフェースまで接続されたセンスチューブ（ｓｅｎｓｅ ｔｕｂｅ）を有することである。

例えば圧力および流れの正確な測定は直接マスクで行うことができるが、このような構成は、患者の視点からは不便である。なぜなら、それは、フロージェネレータから患者用インタフェースまで通される付加的な検出チューブ（ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｕｂｅｓ）を必要とするかもしれないからである。センスチューブは、組み立てが難しく、清掃が難しく、使用中にもつれるかもしれない。あるいは、管および患者用インタフェースの特性が既知であれば、フロージェネレータでの測定を用いてマスク内の圧力およびフローというような所望の変量を推定することが可能である。

したがって、管および患者用インタフェースの特性を測定する方法が必要とされている。このようにして、ＳＤＢを治療する精密な装置は、フロージェネレータとマスクとの間に接続されるセンスチューブを必要とせずにマスク圧を正確に測定することができる。
米国特許第４９４４３１０号明細書 米国特許第５２４５９９５号明細書 国際公開第９９／６１０８８号パンフレット

今日、非常に多様なマスクシステムが利用可能であり、それぞれは、管およびディフューザの流れに沿って圧力低下が異なっているというような異なる特性を有している。さらに、与えられたマスクシステムの異なるサンプルの特性は、製造時のばらつきによって変化し得る。与えられたフロージェネレータが幅広いマスクシステムで動作可能であるためには、各マスクシステムは、フロージェネレータとの使用のために製造者によって特徴付けられなければならず、その特性は、例えばフロージェネレータあるいは他の記録可能な媒体装置に記憶されてもよい。新しいマスクシステムが開発されたときには、フロージェネレータは、その新しいマスクシステムとともにテストされるために、製造者に戻されなければならないかもしれない。

そしてフロージェネレータは、この特定のホースおよびマスクシステムの流れおよび圧力モデルを生成し、これらのパラメータをその通常の動作の一部としてのホースの圧力降下、ディフューザの流れおよびマスクのリークを計算するのに用いる。この手順は、操作者が確実に正しいことを行うようにというチェックとともにＬＣＤディスプレイ上で促される。特徴づけの手順には、１分とかからない。

フロージェネレータを製造者に戻す必要なく幅広い範囲の患者用インタフェースおよび管の特性を決定することを可能にする方法および装置が必要とされている。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるマスクシステムの特徴付けを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

発明の一局面は、先行技術の欠点を克服することである。他の局面は、異なる圧力および／または流れの特性を有する多様なマスクシステムとともに用いることができる呼吸補助装置、例えばＣＰＡＰ装置を提供することである。

本発明の好ましい一実施形態によれば、フロージェネレータを備えているＣＰＡＰ装置に接続されたマスクシステムの空気流特性を決定する方法が提供される。マスクシステムは、空気配送ホースと、ディフューザを有する患者用インタフェースとを有しており、フロージェネレータは制御可能な空気送風機、フローセンサおよび圧力センサを有している。この方法は、患者用インタフェースを通る流れが開かれている第一のテスト期間中になされた流れの特性を用いて空気配送ホースの空気流特性を決定し、患者用インタフェースを通る流れが塞がれている第二のテスト期間中に患者用インタフェースにおける圧力を測定し、第一のテスト期間中に決定された空気配送ホースの空気流特性と第二のテスト期間中になされた圧力測定とを用いてディフューザの空気流特性を決定することを包含している。

発明の一実施形態によると、マスクシステムは、送風機の流量の関数として管に沿った圧力降下を決定するように特徴付けられる。発明の一実施形態によると、ディフューザを横切る圧力降下は、マスク圧の関数として決定される。

発明の他の実施形態によると、ＣＰＡＰ装置内のフロージェネレータに接続された空気配送ホースの空気流特性を決定するための方法が提供される。フロージェネレータは制御可能な空気送風機と、フローセンサと、圧力センサとを有している。この方法は、テスト期間中に制御可能な空気送風機を通る空気流量を測定することと、テスト期間中になされた流量測定を用いて空気配送ホースの空気流特性を決定することとを包含する。

他の実施形態によると、呼吸可能なガスの制御可能な供給源に接続されたマスクシステムの空気流特性を決定する方法が提供される。マスクシステムは空気配送ホースと患者用インタフェースとを有している。この方法は、マスクシステムが開いている圧力が制御されたテスト期間中に呼吸可能なガスの制御可能な供給源で空気流量を測定することと、マスクシステムが塞がれている流れが制御されたテスト期間中に呼吸可能なガスの制御可能な供給源で圧力を測定することと、圧力が制御されたテスト期間および流れが制御されたテスト期間中にそれぞれ測定された圧力および空気流量に基づいてマスクシステムの空気流特性を決定することとを包含している。

さらに他の実施形態では、患者の治療に有用であるＣＰＡＰ装置は、ハウジングと、ハウジングに連通している呼吸用マスクシステムであって、空気配送ホースとディフューザを有する患者用インタフェースとを有している呼吸用マスクシステムと、呼吸可能なガスの供給を患者に届けるように構成されており、ハウジングに関連しているフロージェネレータであって、テスト期間中に空気配送ホースを通して患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であり、呼吸可能なガスの制御可能な供給源の流れの複数の測定がテスト期間中に行われるようなフロージェネレータと、テスト期間中になされた複数の流れの測定に少なくとも基づいて呼吸用マスクシステムの複数の空気流特性を決定するように構成されたプロセッサとを備えている。

他の実施形態は、請求項１〜１６のいずれか一つに記載された方法を行うための機械で実行可能である指示を含む機械で読み取り可能な媒体を包含する。

さらに他の実施形態では、患者の治療に有用であるＣＰＡＰ装置は、ハウジングと、ハウジングに連通している呼吸用マスクシステムであって、空気配送ホースとディフューザ開口部を有する患者用インタフェースとを有している呼吸用マスクシステムと、患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、ハウジングに関連しているフロージェネレータであって、テスト期間中に空気配送ホースを通って患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であり、テスト期間中に呼吸可能なガスの制御可能な供給源の複数の測定が行われるようなフロージェネレータと、患者用インタフェースを通る流れが開いているテスト期間の第一の部分中に流れの測定を用いて空気配送ホースの空気流特性を決定する手段と、患者用インタフェースを通る流れが塞がれているテスト期間の第二の部分中に患者用インタフェースにおける圧力を測定する手段と、テスト期間の第一の部分中に決定された空気配送ホースの空気流特性およびテスト期間の第二の部分中になされた圧力測定を用いて開口部の空気流特性を決定する手段とを備えている。

さらに他の実施形態では、空気配送ホースとディフューザを有する患者用インタフェースとを有する呼吸用マスクシステムとともに使用されるＣＰＡＰ装置は、ハウジングと、患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、ハウジングに関連しているフロージェネレータであって、テスト期間中に空気配送ホースを通って患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であり、テスト期間中に呼吸可能なガスの制御可能な供給源の複数の流れの測定が行われるようなフロージェネレータと、テスト期間中になされた複数の流れの特性に少なくとも基づいて呼吸用マスクシステムの複数の空気流特性を決定するように構成されたプロセッサとを備えている。このＣＰＡＰ装置とともに用いられる呼吸用マスクシステムも想定される。

また、マスクシステムとともに用いられるＣＰＡＰ装置におけるフロージェネレータを較正するための方法も提供される。マスクシステムは、ディフューザと、フロージェネレータをマスクシステムに接続する空気配送ホースとを有している。この方法は、マスクシステムを通る流れが開いているときの空気配送ホースにおける圧力降下を表している２つの異なる空気流をフロージェネレータに提供することと、ディフューザの流れとマスクシステムからの他のリークとを表している２つの圧力をマスクシステムに提供することと、２つの異なる圧力がマスクシステムに提供されている間マスクシステムを通る流れを塞ぐこととを包含している。

発明の一実施形態によると、管が送風機の出口に接続された状態である送風機および管と、送風機の出口で空気の流れを測定するフローセンサと、送風機の出口での空気圧を測定する圧力センサとを有している装置において、送風機の流量の範囲に対して管沿いの圧力降下を推定する方法が提供される。この方法は、管沿いの圧力降下を２つのパラメータを有する流れの二次式としてモデル化し、（１）第一の流量で送風機を動作させ、第一に送風機出口圧力を展開する第一のテストおよび（２）送風機を第二の流量で動作させて第二の送風機出口圧力を展開する第二のテストという２つのテストを行ってこの２つのパラメータを決定することにより、管沿いの圧力降下を推定する。

発明の一実施形態によると、管が送風機の出口に接続された状態である送風機および管と、送風機出口での空気流を測定するフローセンサと、送風機出口での空気圧を測定する圧力センサと、ディフューザを有するマスクであって、ディフューザがディフューザ流れを有しているようなマスクとを備えている装置において、ディフューザを横切る圧力降下をマスク圧および送風機の流れの二次式としてモデル化することによって、送風機の流量の範囲についてディフューザを横切る圧力降下を推定する方法が提供される。発明のある実施形態はここである特徴を有するものとして示されて説明されているが、示されて説明されている実施形態の少なくとも１つ以上の特徴のそれぞれ、あるいは組み合わせに基づいて発明の他の実施形態が提供され得ることは当業者であれば理解するであろう。

即ち、本発明の第１の形態によると、フロージェネレータを備えているＣＰＡＰ装置に接続されたマスクシステムの空気流特性を決定する方法であって、前記マスクシステムは、空気配送ホースと、ディフューザを有する患者用インタフェースとを有しており、前記フロージェネレータは、制御可能な空気送風機とフローセンサと圧力センサとを有しており、前記方法は、前記患者用インタフェースを通る流れが開放されている第一のテスト期間中になされた流れの測定を用いて前記空気配送ホースの空気流特性を決定し、前記患者用インタフェースを通る前記流れが塞がれている第二のテスト期間中に前記患者用インタフェースにおける圧力を測定し、前記第一のテスト期間中に決定された前記空気配送ホースの前記空気流特性および前記第二テスト期間中になされた前記圧力測定を用いて前記ディフューザの空気流特性を決定することを特徴とする。

前記空気配送ホースの前記空気流特性および前記ディフューザの前記空気流特性を処理することをさらに備えていてもよい。

前記空気配送ホースの前記空気流特性の決定は、２つのホース定数を有する二次式の関数として計算されてもよい。

前記２つのホース定数は、

を備えており、ｘは前記空気配送ホースの低い方の空気流であり、Ｘは前記空気配送ホースの高い方の空気流であり、ｙは前記低い方の空気流での前記空気配送ホース内の圧力降下であり、Ｙは前記高い方の空気流での前記空気配送ホース内の圧力降下であってもよい。

前記２つのホース定数（Ｈｏｓｅ Ａ、Ｈｏｓｅ Ｂ）は前記ディフューザについての真の低い方のテスト圧（ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１）および真の高い方のテスト圧（ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２）を計算するために用いられ、前記真の低い方のテスト圧は、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１ ＝ ＤｉｆｆＴＰ１ − ＨｏｓｅＡ＊ｘ − ＨｏｓｅＢ＊ＨｏｓｅＡ（ｘ）２として定義され、ここでＤｉｆｆＴＰ１は前記ディフューザについての低い方の圧力での前記ディフューザの流れであり、前記真の高い方のテスト圧は、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２ ＝ ＤｉｆｆＴＰ２ − ＨｏｓｅＡ＊Ｘ − ＨｏｓｅＢ＊ＨｏｓｅＡ（Ｘ）２として定義され、ここでＤｉｆｆＴＰ２は前記ディフューザについての高い方の圧力での前記ディフューザの流れであってもよい。

前記マスクシステムの前記空気流特性の決定は、２つのディフューザ定数（Ｄｉｆｆ Ａ、Ｄｉｆｆ Ｂ）を有する二次式の関数として計算されてもよい。

前記２つのディフューザ定数は、

を備えており、ｖは前記ディフューザについての低い方の圧力であり、Ｖは前記ディフューザについての高い方の圧力であり、ｚは前記ディフューザについての真の低い方の圧力であり、Ｚは前記ディフューザについての真の高い方の圧力であってもよい。

前記患者用インタフェースの形状に相補的な形状を有するフローブロック部材で前記患者用インタフェースを塞ぐことをさらに備えていてもよい。

前記フローブロック部材の前記形状は、人間の鼻および人間の顔の少なくとも一方を表していてもよい。

前記フローブロック部材を前記患者用インタフェースに貼ることをさらに備えていてもよい。

本発明の第２の形態によれば、ＣＰＡＰ装置のフロージェネレータに接続された空気配送ホースの空気流特性を決定する方法であって、前記フロージェネレータは、制御可能な空気送風機と、フローセンサと、圧力センサとを有しており、前記方法は、テスト期間中に前記制御可能な空気送風機を通る空気流量を測定し、前記テスト期間中になされた前記流量測定を用いて前記空気配送ホースの空気流特性を決定することを特徴とする。

本発明の第３の形態によれば、呼吸可能なガスの制御可能な供給源に接続されたマスクシステムの空気流特性を決定する方法であって、前記マスクシステムは、空気配送ホースと患者用インタフェースとを有しており、前記方法は、前記マスクシステムが開放されている圧力が制御されたテスト期間中に前記呼吸可能なガスの制御可能な供給源での空気流量を測定し、前記マスクシステムがふさがれている流れが制御されたテスト期間中に前記呼吸可能なガスの制御可能な供給源での圧力を測定し、前記圧力が制御されたテスト期間および前記流れが制御されたテスト期間中にそれぞれ測定された圧力および空気流量に基づいて、前記マスクシステムの空気流特性を決定することを特徴とする。

前記圧力が制御されたテスト期間中に、第一の実質的に一定の圧力で空気を届け、続いて第二の実質的に一定の圧力で空気を届けるように呼吸可能ガスの前記供給源を制御することをさらに備えていてもよい。

前記第一の実質的に一定の圧力は、前記第二の実質的に一定の圧力よりも低くしてもよい。

前記流れが制御されたテスト期間中に第一の実質的に一定の流量で空気を届け、続いて第二の実質的に一定の流量で空気を届けるように呼吸可能ガスの前記供給源を制御することをさらに備えていてもよい。

前記第一の実質的に一定の流量は、前記第二の実質的に一定の流量よりも低くしてもよい。

本発明の第４の形態によれば、患者の治療に有用なＣＰＡＰ装置であって、ハウジングと、前記ハウジングと連通している呼吸用マスクシステムであって、空気配送ホースと、ディフューザを有している患者用インタフェースとを備えている呼吸用マスクシステムと、前記患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、前記ハウジングに関連しており、テスト期間中に前記空気配送ホースを通して前記患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であるフロージェネレータであって、呼吸可能なガスの前記制御可能な供給源の複数の流れの測定が前記テスト期間中に行われる、フロージェネレータと、前記テスト期間中になされた前記複数の流れの測定に少なくとも基づいて、前記呼吸用マスクシステムの複数の空気流特性を決定するように構成されたプロセッサとを備えていることを特徴とする。

前記フロージェネレータはフローセンサを有しており、該フローセンサは、前記患者用インタフェースを通る流れが開放されている前記テスト期間中に前記患者用インタフェースを通る少なくとも１つの空気流を測定するように構成されていてもよい。

前記フロージェネレータは圧力センサを有しており、該圧力センサは、前記患者用インタフェースを通る前記流れが塞がれている前記テスト期間中に前記患者用インタフェースにおける少なくとも１つの圧力を測定するように構成されていてもよい。

前記プロセッサは、前記テスト期間の第一の部分中に決定された前記空気配送ホースの前記空気流特性、および前記テスト期間の第二の部分中になされた前記圧力測定を用いて前記ディフューザの空気流特性を決定するように構成されていてもよい。

前記プロセッサは、前記空気配送ホースの前記空気流特性を２つのホース定数を用いた二次式の関数として計算するように構成されていてもよい。

前記２つのホース定数は、

を備えており、ｘは前記空気配送ホースの低い方の空気流であり、Ｘは前記空気配送ホースの高い方の空気流であり、ｙは前記低い方の空気流での前記空気配送ホース内の圧力降下であり、Ｙは前記高い方の空気流での前記空気配送ホース内の圧力降下であってもよい。

前記２つのホース定数（Ｈｏｓｅ Ａ、Ｈｏｓｅ Ｂ）は前記ディフューザについての真の低い方のテスト圧（ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１）および真の高い方のテスト圧（ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２）を計算するために用いられ、前記真の低い方のテスト圧は、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１ ＝ ＤｉｆｆＴＰ１ − ＨｏｓｅＡ＊ｘ − ＨｏｓｅＢ＊ＨｏｓｅＡ（ｘ）２として定義され、ここでＤｉｆｆＴＰ１は前記ディフューザについての低い方の圧力での前記ディフューザの流れであり、前記真の高い方のテスト圧は、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２ ＝ ＤｉｆｆＴＰ２ − ＨｏｓｅＡ＊Ｘ − ＨｏｓｅＢ＊ＨｏｓｅＡ（Ｘ）２として定義され、ここでＤｉｆｆＴＰ２は前記ディフューザについての高い方の圧力での前記ディフューザの流れであってもよい。

前記マスクシステムの前記空気流特性の決定は、２つのディフューザ定数（Ｄｉｆｆ Ａ、Ｄｉｆｆ Ｂ）を有する二次式の関数として計算されてもよい。

前記２つのディフューザ定数は、

を備えており、ｖは前記ディフューザについての低い方の圧力であり、Ｖは前記ディフューザについての高い方の圧力であり、ｚは前記ディフューザについての真の低い方の圧力であり、Ｚは前記ディフューザについての真の高い方の圧力であってもよい。

前記ＣＰＡＰ装置は前記患者用インタフェースを塞ぐように構成されたフローブロック部材をさらに備えており、前記フローブロック部材（５０）は、前記患者用インタフェースの形状に相補的な形状を有していてもよい。

前記フローブロック部材の前記形状は、人間の鼻および人間の顔の少なくとも一方を表現していてもよい。

前記フローブロック部材は前記患者用インタフェースに貼り付けられてもよい。

前記患者用インタフェースは空気を通すように構成されており、前記ディフューザは、前記患者の呼吸サイクルの息を吐くフェーズ中に吐き出された息を前記ディフューザを通して拡散するように構成されていてもよい。

上記のいずれか１つに記載の方法を行うための機会で実行可能な指示を含んでいる機械で読み取り可能な媒体であってもよい。

本発明の第５の形態によれば、患者の治療に有用なＣＰＡＰ装置であって、ハウジングと、前記ハウジングと連通している呼吸用マスクシステムであって、空気配送ホースと、ディフューザ開口部を有する患者用インタフェースとを備えている呼吸用マスクと、前記患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、前記ハウジングに関連しており、テスト期間中に前記空気配送ホースを通して前記患者用インタフェースへ呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であるフロージェネレータであって、前記テスト期間中に呼吸可能なガスの前記制御可能な供給源の複数の流れの測定が行われる、フロージェネレータと、前記患者用インタフェースを通る流れが開放されている前記テスト期間の第一の部分中になされた流れの測定を用いて、前記空気配送ホースの空気流特性を決定する手段と、前記患者用インタフェースを通る前記流れがふさがれている前記テスト期間の第二の部分中に前記患者用インタフェースにおける圧力を測定する手段と、前記テスト期間の前記第一の部分中に決定された前記空気配送ホースの前記空気流特性および前記テスト期間の前記第二の部分中になされた前記圧力測定を用いて、前記開口部の空気流特性を決定する手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の第６の形態によれば、空気配送ホースと、ディフューザを有する患者用インタフェースとを備えている呼吸用マスクシステムとともに用いられるＣＰＡＰ装置であって、 ハウジングと、前記患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、前記ハウジングに関連しており、テスト期間中に前記空気配送ホースを通して前記患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であるフロージェネレータであって、呼吸可能なガスの前記制御可能な供給源の複数の流れの測定が前記テスト期間中になされる、フロージェネレータと、前記テスト期間中になされた前記複数の流れの測定に少なくとも基づいて、前記呼吸用マスクシステムの複数の空気流特性を決定するように構成されたプロセッサとを備えていることを特徴とする。

上記のＣＰＡＰ装置とともに用いられる呼吸用マスクシステムであってもよい。

本発明の第７の形態によれば、ディフューザと空気配送ホースとを有するマスクシステムとともに用いられるＣＰＡＰ装置のフロージェネレータを較正する方法であって、前記空気配送ホースは、前記フロージェネレータと前記マスクシステムとを接続し、前記方法は、前記マスクシステムを通る流れが開放されているときに前記空気配送ホースにおける圧力降下をあらわす２つの異なる空気流を前記フロージェネレータに与え、前記ディフューザの流れおよび前記マスクシステムからの他のリークをあらわす２つの異なる圧力を前記マスクシステムに与え、前記マスクシステムに前記２つの異なる圧力が与えられている間、前記マスクシステムを通る流れを塞ぐことを特徴とする。

本発明の第８の形態によれば、フロージェネレータを備えているＣＰＡＰ装置に接続されたマスクシステムの空気流特性を決定する方法であって、前記マスクシステムは、空気配送ホースと、ディフューザを有する患者用インタフェースとを備えており、前記ＣＰＡＰ装置は、制御可能な空気送風機、フローセンサ、および圧力センサを備えており、前記方法は、前記空気配送ホースの空気流特性を提供し、前記患者用インタフェースを通る流れがふさがれているときに前記患者用インタフェースにおける圧力を測定し、前記患者用インタフェースがふさがれているときの前記圧力測定と、提供された、あるいは決定された前記空気配送ホースの前記空気流特性とを用いて、前記ディフューザの空気流特性を決定することを特徴とする。

前記空気配送ホースの前記空気流特性は予め定められていてもよい。

前記空気配送ホースの前記空気流特性は、前記患者用インタフェースを通る流れが開放されているときに測定されてもよい。

なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１〜３は、本発明の原理に応じて患者を治療するＣＰＡＰ装置を示している。図示されている実施形態では、一般的に１０で示されるＣＰＡＰ装置は、制御可能な空気送風機すなわちフロージェネレータ１２を備えている。フロージェネレータ１２は、一般的に１４で示される呼吸用マスクシステムに連通している。呼吸用マスクシステム１４は、呼吸可能なガスを呼吸用マスクシステム１４を通して患者に供給するように呼吸用マスクシステム１４をフロージェネレータ１２に接続する空気配送ホース１６を有している。

フロージェネレータ１２は、例えば特定の流量および圧力で患者に呼吸可能なガスの供給を実現するように構成されている。図２および３に示されているように、フロージェネレータ１２は、流量および圧力をそれぞれ測定するためのフローセンサ１３と圧力センサ１５とをフロージェネレータ１２の出力１７に有している。出力１７は、好ましくは空気配送ホース１７に接続されている。

フロージェネレータ１２は、テスト期間中に空気配送ホース１６を通してマスクシステム１４に、例えば酸素のような呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように構成されている。これは後で詳細に説明する。呼吸可能なガスの制御可能な供給源の複数の流れの測定、例えば流量および圧力の測定が、フロージェネレータ１２の出力１７でテスト期間中に行われる。

フロージェネレータ１２は、約０．２５から約２ｃｍＨ_２Ｏの範囲の低い圧力で、例えば約１００Ｌ／ｍｉｎまでの流量で呼吸可能なガスの供給源を滑らかにかつ正確に実現することができる。

図１に最もよく示されているように、フロージェネレータ１２は、ハウジング１８内に設けられることができる。また、例えばプラスチックまたは金属のような十分に弾力性を有する材料から形成することができる。あるいは、フロージェネレータ１２をハウジング１８から離れて設けることもできる。

ハウジング１８は、その外側に形成された開口部あるいはスロット１９を有していてもよく、それはＣＰＡＰ装置１０を運ぶためのハンドルとして用いられて得る。ハウジング１８の弾力のある構造は、プロセッサ２０、インペラ２２、モータ２４、サーボ制御回路２６、ディスプレイ２８、ユーザインタフェース３０および制御部３２の支持および保護に十分に役立つ。制御部３２は、一般的に知られているように、プロセッサ２０、インペラ２２、モータ２４、サーボ制御回路２６、ディスプレイ２８およびユーザインタフェース３０の１つ以上の動作を制御するように構成されてもよい。

図１においてわかるように、ユーザインタフェース３０およびディスプレイ２８は、ＣＰＡＰ装置１０のハウジング１８内に設けられており、特定のＣＰＡＰ装置１０に対して利用可能である様々な機能を制御し、操作するように構成されている。ユーザインタフェース３０は、例えば、患者または医者といったユーザからの入力を受け付けるように、例えば、バーコード、キーボード、マウス、タッチスクリーン、リモートターミナル、あるいは音声によって作動するシステムの形態であってもよい。ディスプレイ２８は、タッチスクリーンディスプレイまたはＬＣＤディスプレイであってもよく、例えば、空気配送ホース１６またはマスクシステム１４の空気流特性、フローセンサ１３によって測定される流量および圧力センサ１５によって測定される圧力といった様々なパラメータを表示するように構成されてもよい。ディスプレイ２８は、ユーザまたは患者が空気流特性測定を行う前に届けられる流れを最小にすることができるように指示とともに（フロージェネレータ１２によって）届けられる流れを表示するように構成することができる。

モータ２４は、インペラ２２を駆動するようにインペラ２２に連結されている。インペラ２２は、駆動時に呼吸可能なガスの供給源を生成し、そのガスが空気配送ホース１６を通ってマスクシステム１４に供給されることができる。

プロセッサ２０は、テスト期間中になされた複数の流れの測定を用いて呼吸用マスクシステム１４の複数の空気流特性を決定するように構成され、配置されている。

さらに、プロセッサ２０は、特定の精度、例えば３２ビットの浮動小数点まで様々な計算を行うことが可能であってもよい。プロセッサ２０は、同様にして他の精度で計算を行うように構成され配置されてもよく、それは、例えば要求される計算および用途に依存する。

サーボ制御回路２６は、プロセッサ２０およびフロージェネレータ２０と協働して、マスクシステム１４内の圧力を、例えば厳密に規定された誤差限界内で維持することを可能にする。

以下に示す表１は、届けられる流れの精度、安定性および線形性、ならびに届けられる圧力の精度および安定性というような様々なシステムパラメータに関して、好ましい最小精度および好ましい最適精度のモデルを示している。

図１〜３に示すように、空気配送ホース１６はいかなる従来のホースであってもよい。しかしながら、急性のあるいは具合の悪い患者についての病院での臨床的な状況というようないくつかの用途においては、ホースシステム１６に関して異なる用件が必要とされるかもしれない。特に、これらの状況においては、メンテナンスが継続して行われている抗菌フィルタが有用であり得る。

この状況において、ホースを患者から外すたびに、ホースの簡略化した較正を自動的にあるいは手動で行ってもよい。この較正については後で詳述する。このシステムはまた、抗菌フィルタの使用を追跡して、抗菌フィルタが詰まって、変える必要があるときには警告することができる。

マスクシステム１４は、空気配送ホース１６によってフロージェネレータ１２が提供する空気供給源に接続される。マスクシステム１４は、空気配送ホース１６に一体的に取り付けられていてもよく、マスクシステム１４の交換または互換性のためにクランプのような締め具で空気配送ホース１６に接続されてもよい。空気供給源はマスクシステム１４に整流されていない空気を届けてもよい。なぜなら、フロージェネレータ１２と関連する圧力センサ１５は、患者の息の相対的な強さによって患者が必要とする空気の圧力を決定するように構成されてもよいからである。

マスクシステム１４は、患者用インタフェースすなわちマスク３４と、細長い突出部３５とを有しており、空気配送ホース１６に接続され得る。開口部の形態であるディフューザ３６は細長い突出部３５に形成されており、患者が吐き出した息を拡散する。本発明の実施形態による装置とともに他のマスクを用いてもよい。例えば、発明による装置は、ＭＩＲＡＧＥ（商標）マスク、ＵＬＴＲＡ ＭＩＲＡＧＥ（商標）マスク、ＢＵＢＢＬＥ（商標）マスクあるいはＭＯＤＵＬＡＲ（商標）マスクというようなマスクシステムの流れの特性を決定するのに用いられてもよい。これらのマスクは全てオーストラリアのレスメッドリミテッドによって製造されている。

患者用インタフェース３４は、鼻用マスク、鼻と口とのマスク、顔全体のマスク、鼻用の突起（カニューレ）と鼻用枕というような異なる数多くの患者用インタフェースの中のいずれであってもよい。一般的に患者用インタフェース３４は、患者の顔上にマスクシステム１４を配置し、加圧された空気を与えることに起因する力と平衡をとるために、ヘッドギアのような何らかの形態のマスクを保持する特徴を有している。加圧された空気は、マスク３４またはマスクシステム１４を顔から離すように押そうとする。

ディフューザ３６は、パッシブあるいはセミアクティブであり得る。例えば、ディフューザ３６は、空気が通り抜けることを可能にする一つの開口部、複数の開口部、あるいは部分的に覆われた、格子を付けられた等の一つまたは複数の開口部であり得る。

マスク３４は鼻用マスクとして示されており、ポリカーボネイトのような比較的剛性のある材料から構成された略三角形状のチャンバ３８を有しており、使用時には、その開いている側が患者の顔に対して配置される。開いている側の縁、すなわち顔接触部４０は、患者の顔上で密閉状態を形成するのに役立つ。顔接触部４０は、典型的には患者の快適さを支援するように柔らかく、例えば発泡体、ゴムあるいはポリスチレンから形成されてもよい。

患者の顔と顔接触部４０との間には、リークのほとんどない良好な密閉状態が提供されなければならない。なぜならリークは、患者にとっては不快であるかもしれない空気の噴出や雑音を引き起こすからである。したがってマスク３４は、例えばヘッドギアのストラップや他の部分を受けるための、マスク３４の対向する側部から伸びるいくつものヘッドギア受け部４２を有する。患者の快適さは重要であり、患者はマスク３４を着用したまま眠るまたは休息するかもしれないので、マスク３４のタイプを選択する際には患者の快適さを考慮しなければならない。

発明の一実施形態によると、患者用インタフェース内の圧力は、管の特性が一旦決定されれば推定可能である。このような実施形態においては、わかっている管の特性と関連して、患者用インタフェース内の圧力を推定するためには、送風機出口での圧力と送風機出口での流れを決定することが必要であるのみである。したがって、このような実施形態は、患者用インタフェース内の圧力トランスデューサあるいはセンスチューブを介して患者用インタフェースに接続されている圧力トランスデューサを必要としない。さらに、発明のこのような実施形態は、マスク内に圧力トランスデューサを有していない、あるいはマスク内に圧力センスチューブを有していない商業的に入手可能である幅広い範囲のマスクと関連して用いられることが可能である。

また、患者の気道の入口に届けられる圧力も患者用インタフェース３４内で直接測定することができる。この場合、圧力センサ４４、例えば圧力トランスデューサを患者用インタフェース３４上あるいはその近傍に搭載してもよく、圧力センサは、ポートあるいはリンクセンスチューブ４６によって、内部チャンバ３８あるいはマスク３４の突出部３５と連通してもよい。あるいは、検出チューブ（ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｕｂｅ）を、患者用インタフェース３４の適切なポートと、患者用インタフェース３４から離れて、例えば空気送風機ハウジング１８内に配置された圧力センサ（図示せず）との間に接続することもできる。

他の実施形態では、図示していないが、ＣＰＡＰ装置は、マスク圧の正確な測定のために、マスク３４から伸びている圧力チューブに連結された圧力不足アラームあるいは圧力超過アラームを有することもできる。この構成は、一般的には、可変圧力の養生法を提供するのに最も適している。圧力不足あるいは超過アラームは、ホースの圧力降下の継続的な正確なモデルを維持するようにフロージェネレータ１２での圧力を測定することができ、それによってアラームシステムがフロージェネレータ１２での圧力を測定することを可能にする。

よくあるマスクおよびホースシステムの特性を、フロージェネレータ内または取り外すことができる記憶媒体内に記憶することができる。あるいは、これらの共通の特性をキーボードあるいはバーコードを介して手動で入力することもできる。したがってＣＰＡＰ装置は、例えばスロットを有していてもよく、このスロットは、よくあるマスクおよびホースシステムに関する集められたデータあるいは特性を記憶するために取り外し可能な記憶媒体をスロットに挿入することができるように構成される。スロットをＣＰＡＰ装置のどこにでも都合よく配置することができるが、記憶媒体をＣＰＡＰ装置１０に挿入したり、ＣＰＡＰ装置１０から取り外したりするときに必要な手間が最小限となるように配置されるべきである。

取り外し可能な記憶媒体は、パーソナルコンピュータ、携帯端末、カメラ、およびプリンタで一般的に互換性のある、最小でも数百メガバイトを記憶することができる磁気あるいはフラッシュタイプの記憶媒体であり得る。

また、取り外し可能な記憶媒体は、マスクシステム１４についての情報を含むことができ、あるいは例えば医者によって提供される他のパラメータを含んでもよい。この場合には、取り外し可能な記憶媒体は読み書き可能であろうし、患者または医者が取り外し可能な記憶媒体に与える情報は、あるパラメータを制御するためにＣＰＡＰ装置１０によって利用されることができる。例えば、異なるマスクは異なる流れの特性を有しており、マスクについての情報を、ＣＰＡＰ装置がそれにしたがって提供する空気圧あるいは流量を変更することができるように、取り外し可能な記録媒体に提供することは有用である。この場合には患者は安価にマスクを変えることができるようになる。なぜならマスク情報および特性を、例えば異なるマスクに対応するように容易に変更することができるからである。各特性のマスクについてのデータは、マスク製造者によって提供され得、患者がマスクを購入するときに、患者は単にカードをＣＰＡＰ装置１０に挿入することができ、装置はそれに従って自身を再構成する。

ＣＰＡＰ装置１０において、フロージェネレータ１２を、空気配送ホース１６を通って患者に届けられる圧力の粗い制御を与えるような与えられた速度範囲内で動作するように予め設定してもよい。しかしながら、患者用インタフェースでの実際の圧力は、呼吸サイクルを通じて変化する。例えば、患者または他のユーザが吸い込むと患者用インタフェースで測定される圧力は増加するのに対して、息を吐いている間は測定圧力は減少する。患者に対する平均的な空気流は、ゼロと仮定される。なぜなら患者に供給される空気は、患者が吐き出す空気と事実上つりあっているからである。

患者の気道の入口に届けられる圧力は、以下に詳述するように、フロージェネレータ１２の出力１７での圧力を測定し、関連する管および患者用インタフェースのわかっている特性に応じた補正係数を適用することによって推定可能である。

大半のマスクシステムでは、リークする流れの可能性が存在する。例えば、もしマスクが顔の上に適切に配置されていなければ、あるいは特定の顔に合っていなければ、マスクの顔接触部の周縁部のあたりでリークがあり得る。いくつかの用途においては、例えば自発呼吸している患者において、フロージェネレータ１２からの空気流を患者の呼吸活動と正しく同期させるのに役立つように患者の呼吸のシステムからのリークを正確に測定することが重要である。

表１に示すように、流れおよび圧力の測定の精度は、得られるマスクリークの精度に直接的な影響を及ぼす。しかしながらこの精度は、マスクリークのゼロ点の精度には影響しない。測定のいかなるゼロドリフトも、マスクリークのスケールおよびゼロの両方ともに影響しない。

マスクの構成要素（例えば、ホースの圧力降下、マスクディフューザの流れ、および他のいかなるリーク）を流れに関して圧力降下の二次式として示すモデルを、次の二次式で表すことができる。

Ａの項は、流れに比例する摩擦損失に帰するものであり、Ｂの項はベルヌーイの式に基づいており、ここで圧力降下は流れの二乗（Ｆｌｏｗ^２）に比例している。

マスクのリークのより正確な測定のために、マスクシステム１４を通る流れを塞ぐように、フローブロック部材５０（図３）を患者用インタフェース３４と突出部３５との間に設けることができる。適切なかみ合いを確実にするために、フローブロック部材５０の形状は、患者用インタフェース３４の形状に対して相補的なものである。またフローブロック部材５０の形状は、人間の鼻、人間の顔あるいは患者の顔を表現するようなものであってもよい。フローブロック部材５０は、異なる構成の数多くのマスクにおける流れを塞ぐのに役立つような形状であってもよい。フローブロック部材５０は、なくなったりしないように、かつ容易に患者に触ることができるままであるようにフロージェネレータ１２に貼り付けられてよい。あるいはフローブロック部材５０は、フロージェネレータ１２への取り付けがない状態にすることも可能である。

ここで図４を参照する。図４には、発明の原理に基づく異なるマスクシステムを特徴付ける方法が示されている。この方法は、ホース１６での圧力降下、マスクディフューザ３６の流れ、およびマスクシステム１４における何らかの他のリークというようなマスク構成要素の様々な特性のモデルを示すことができる。

図４において、フローチャートは、発明の原理による異なるマスクシステムを特徴付ける方法を表すために用いられる。４００でこの方法が始まる。４０２で、フロージェネレータ１２に関連している圧力センサ１５がゼロとされ、４０４で、フロージェネレータ１２に関連しているフローセンサ１３がゼロにされる。データを集めている間、フローセンサ１３によって測定された得られた流れと、圧力センサ１５によって測定された得られた圧力は、できるだけ一定に保たれなければならない。

４０６で、空気配送ホース１６における圧力降下が第一のテスト流量で測定される。４０８で、空気配送ホース１６における圧力降下が第二のテスト流量で測定される。空気配送ホース１６の空気流特性を決定あるいは計算するために、定数Ｈｏｓｅ ＡおよびＨｏｓｅ Ｂを有する二次式を用いることができる。この二次式は以下のように表される。

第一および第二の流量での空気配送ホース１６における圧力降下は、それぞれｙおよびＹで表される。低い方の流量および高い方の流量でのディフューザ３６におけるリークは、それぞれｘおよびＸで表される。これらの構成要素の典型的な圧力／流れの特性のポジティブな二次的な性質、第一及び第二の流量（あるいは圧力）は、一方は高い値で、他方は高い値の半分でという実質的によりよい解決策が提供される。この関係を図５に示す。ここでテスト１はテスト２の値の半分の値を有する流量であり、テスト２が高い値を有する流量である。図５において、直線１００からの最大線形偏差（約５％）は、テスト１によって表される流量に対応して示されており、これは高い値の半分の値に等しい値である。

マスクの構成手順は、表２に示すように、次の測定を生成する。これらの測定は、上述したマスクシステムモデルに関するＡおよびＢの係数を生成するために解析される。

表２に示されている値は例示的なものに過ぎず、限定するものではなく、理解のためだけに提供されるものである。

ディフューザについての真のテスト圧力（ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２）は、次の式を用い、ＨｏｓｅＡおよびＨｏｓｅＢを用いて計算することができる。ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１ ＝ ＤｉｆｆＴＰ１− Ｈｏｓｅ Ａ ＊ ＨｏｓｅＴＦ１ - Ｈｏｓｅ Ｂ ＊ ＨｏｓｅＡＴＦ１^２、および、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２ ＝ ＤｉｆｆＴＰ２− Ｈｏｓｅ Ａ ＊ ＨｏｓｅＴＦ２ - Ｈｏｓｅ Ｂ ＊ ＨｏｓｅＡＴＦ２^２。ここで、ＤｉｆｆＴＰ１は、ディフューザに関する低い方の圧力でのディフューザの流れであり、ＤｉｆｆＴＰ２は、ディフューザに関する高い方の圧力でのディフューザの流れである。

このようにして、マスク内に圧力トランスデューサ、あるいはマスクに直接接続された圧力トランスデューサを必要とすることなく、わかっているホース特性からマスク圧を推定することができる。

４１０で、装置１０はユーザに、マスク３４またはマスクシステム１４を塞いでいるかどうかの判断について促す。４１２で示すように、もし呼吸用マスク３４が開かれていれば、装置１０は、ユーザが例えばフローブロック部材５０でマスク３４を塞ぐまでユーザを促しつづける。４１４で示すように、もしマスク３４が塞がれていれば、第一のテスト圧がディフューザ３６に与えられる。マスク３４は、例えばフローブロック部材５０を例えばマスク３４の患者用インタフェースに隣接して配置することによって、塞ぐことができる。

４１６で、第一のテスト圧、あるいは得られた空気の流れが、ＣＰＡＰ装置１０のディスプレイ上に表示される。４１８で、ＣＰＡＰ装置は、マスクシステム１４がリークしているかどうかを判断するようにユーザに促す。もしそうであれば、４２０で、制御は４１０に戻る。もしそうでなければ、制御は４２４に進み、そこで第一のテスト圧でのディフューザ３６の流れが測定され、その後に、４２６で、ＣＰＡＰ装置は患者すなわちユーザに、マスクをフローブロック部材５０で塞いだままにするようにと促す（実際には念を押す）。４２８で、第二のテスト圧（通常は第一のテスト圧よりも低い圧力であるが、必ずしも低くなくてもよい）ディフューザ３６のディフューザの流れの測定が行われ、その後に、４３０で、ＣＰＡＰ装置は患者すなわちユーザに、マスク３４をフローブロック部材５０で塞いだままにしておくように促す（実際には念を押す）。第一および第二の圧力でディフューザの流れを測定した後、ユーザは、４３２でＣＰＡＰ装置を止めるように促される。４３４で処理が始まる。

例えばプロセッサでの処理の間、マスク３４の空気流特性を決定あるいは計算するために、定数Ｄｉｆｆ ＡおよびＤｉｆｆ Ｂを有する二次式を用いることができる。この二次式は次のように表される。

ここで、ｖはディフューザ３６に関する低い方の圧力であり、Ｖはディフューザに関する高い方の圧力であり、ｚはディフューザ３６に関する真の低い方の圧力であり、Ｚはディフューザ３６に関する真の高い方の圧力である。

他の実施形態では、フロージェネレータ１２のバックグラウンドのレベルを、ディフューザのテスト中に、バックグラウンドの雑音として特徴付けるように測定することができる。このバックグラウンドレベルを未処理のいびき信号から引いて、ＣＰＡＰ装置１０およびいびきを測定する他のフロージェネレータ上での真のいびきレベルを導き出すことができる。この手順は、フローブロック部材５０がこのようにして動作するあるタイプのいびきのもとを有している場合に、いびきのスケールファクターを較正するのに用いられ得る。

図５に示されている測定にしたがって、テスト圧または流れは、約１０秒から約２０秒の間実質的に一定に保持され、平均の流れおよび圧力がこのテスト期間中に記録される。

この動作中に、マスクシステム１４は、いかなるリークをもあらわにするために最高テスト圧で加圧される。これは、ディスプレイ上で表示される流れを観察して、例えば表示される流れが実質的に一定のままで最小であるようにフローブロック部材５０を調整することによって確認することができる。

動作および上述した方法の実行中に、マスクの特徴付けが正しいかどうかを確認する数多くの整合性のチェックがある。これは４３６で行われ得る。もし特徴付けが正しければ、この方法は終了する。もし特徴付けが何らかの理由で正しくなければ、この方法は、４００でやり直されるが、特徴付けが正しければ方法は４４０で終了する。

図４に記載した方法の原理をさらに示すために、ある仮定的な例を以下に説明する。その結果を表３に示す。

４０Ｌ／ｍｉｎのテスト流について、例えば、圧力降下＝ＨｏｓｅＡ＊Ｆ ＋ ＨｏｓｅＢ＊Ｆ^２ ＝ ０．７５ｃｍＨ２Ｏである。もし仮定上のマスクシステムがマスク圧２０ｃｍＨ２Ｏで５０Ｌ／ｍｉｎの流れのディフューザリークを有していると、これの１０ｃｍＨ_２Ｏは線形の要素であり、２つのディフューザ定数はＤｉｆｆＡ ＝ ０．２およびＤｉｆｆＢ ＝ ４＊１０^−３となる。２０Ｌ／ｍｉｎのテスト流では、テスト圧（マスクでの）は５．６ｃｍＨ_２Ｏとなる。

このディフューザテスト流についてホースの圧力降下を計算するために、以下の式が用いられる。ホースの圧力降下＝ＨｏｓｅＡ＊Ｆ ＋ ＨｏｓｅＢ＊Ｆ２。２０Ｌ／ｍｉｎの流れでは、ホースの圧力降下＝０．３１２５ｃｍＨ２Ｏであり、ディフューザテスト圧（フロージェネレータでの）＝５．９１２５ｃｍＨ２Ｏである。しかし５０Ｌ／ｍｉｎの流れでは、ホースの圧力降下＝１．０１５６５２ｃｍＨ２Ｏであり、ディフューザのテスト圧（フロージェネレータでの）＝２１．０１５６２ｃｍＨ２Ｏである。

表３を以下に示す。我々の例についての結果をまとめている。

上述した圧力およびフローセンサにおける二乗非線形性は、このシステムに最小の影響しか与えない。なぜならこれらはマスクシステムの二乗特性に付加され、したがって図４に述べられている方法へ自動的に較正される傾向にあるからである。さらに、フローおよび圧力センサのゼロ点における誤差は、図４に述べられている方法の間蓄積される。

発明の原理に従って上で示されて説明された関数は、いかなるタイプのプログラム言語で実行されることができる。一般的なソースコードのフラグメントの例を、添付している。この一般的なソースコードのフラグメントは、例えばＣ＋＋のような汎用的なコンピュータ言語で示されている。しかし、他の汎用的なプログラム言語あるいはプログラムで実行されてもよい。

発明の他の形態では、送風機すなわちフロージェネレータを備えている装置が提供され、送風機は、圧力およびフローセンサを有している。この装置はユーザに促すためのディスプレイと、マスクブロック部材とを備えている。この装置は、表４に示す一連のステップを行うようにプログラムされる。表４は、各ステップの間にフロージェネレータが行うこと、ユーザが行うように促されること、およびそれにユーザがどう対応すべきかを示している。最初のステップでは、システムはゼロにされる。ステップ２および３は、ホース特性が測定されるシークエンスの一部を構成する。ステップ４および５において、ユーザはマスクを塞ぐように促され、続いて塞いでいることが確認される。ステップ６および７において、マスクを塞いだままディフューザ特性が測定される。最後にステップ８および９において、前のステップの間に集められたデータが処理されて、管の特性およびディフューザの特性が決定される。またステップ９において、データおよび結果が整合性をチェックされる。

注記：
１．全ての測定について、テスト圧あるいは流れは１０から２０秒間安定しているように保持されなければならず、この期間中に平均の流れおよび圧力が記録される。
２．ステップ２および３の間の測定圧力は、非常に低い（０．２〜２ｃｍＨ２Ｏ）。これは、異常に低い（ＣＰＡＰについて）圧力でのファンの正確かつ安定した制御を必然的に伴う。この制御の理想的なモードは、一定の流れを届けることである。
３．ステップ５において、良好なリークに耐え得る密閉状態はブロック部材を用いて提供される。このステップの間、マスクはいかなるリークをもあらわにするように最高テスト圧で加圧される。これは、表示される流れを観察し、これが安定し、かつ最小であるようにブロック部材を調節することによってチェックすることができる。
４．特徴付けを確認するためにステップ８において行われ得る数多くの整合性のチェックがある。これらのいくつかは、
・テスト圧および流れの境界のチェック
・ホースの降下およびディフューザのリークのモデルに関するＡおよびＢの係数についての期待値のチェック
・ＡおよびＢの係数のどちらも負でないことのチェック（圧力流れ曲線は、増加する勾配を有していなければならない）
である。

説明した実施形態のこれまでの描写は、当業者が本発明を作るまたは使うことを可能にするように提供されている。例えば、発明は、アナログまたはデジタル回路として、配線で構成された回路として、特定の用途用の集積回路へ製造される回路構成として、あるいは不揮発性記憶装置にロードされるファームウェアプログラム、またはマイクロプロセッサまたは他のデジタル信号処理ユニットのような論理素子のアレイによって実行可能な指示であるようなコードのように機械で読み取り可能なコードとしてデータ記憶媒体からロードされる、あるいはデータ記憶媒体へロードされるソフトウェアプログラムとして、全体的にあるいは部分的に実行されてもよい。

他の例では、発明による装置および方法は、ディフューザの特性を決定するために予め決定されている管の特性を用いてもよい。このようにして、２つのステップ、すなわち、マスクが塞がれていない第一の部分とマスクが塞がれている第二の部分とを用いる特徴付け手順の代わりに、特徴付け手順は第二のステップしか必要としない。第一のステップはそれよりも早い段階で既に行われている。したがって、もし専門家あるいは医者がある完全な特徴付けと行い、それが管およびマスクディフューザの両方であり、その後の段階でマスクおよびディフューザを変えるだけであれば、管の特徴付けを再び行う必要はない。あるいは、その特性が既にわかっており（例えば、工場でのテストで決定された）、装置に記憶されているような管とともに装置が用いられるとすると、上記手順の第二のステップのみが必要とされる。

したがって、本発明を上で示した実施形態に限定することは意図しておらず、本発明は、ここで何らかの形で開示された原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲に合わせられるべきである。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の原理に基づくＣＰＡＰ装置を示す図である。 図１に示されているＣＰＡＰ装置の概略図であり、患者への空気流は開放されている。 図１に示されているＣＰＡＰ装置の概略図であり、患者への空気流派ふさがれている。 本発明の原理に基づく方法を示す図である。 図１に示されているＣＰＡＰ装置に関する、圧力対流れを示す図である。

符号の説明

１０ ＣＰＡＰ装置
１２ フロージェネレータ
１３、１５ センサ
１４ マスクシステム
１６ ホース
３４ 患者用インタフェース
３６ ディフューザ

Claims (26)

1. 患者の治療に有用なＣＰＡＰ装置であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングと連通している呼吸用マスクシステムであって、空気配送ホースと、ディフューザを有している患者用インタフェースとを備えている呼吸用マスクシステムと、
   前記患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、前記ハウジングに関連しており、テスト期間中に前記空気配送ホースを通して前記患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であるフロージェネレータであって、呼吸可能なガスの前記制御可能な供給源の流れの測定が前記テスト期間中に行われる、フロージェネレータと、
   前記テスト期間中になされた前記流れの測定に少なくとも基づいて、前記呼吸用マスクシステムの空気流特性を決定するように構成されたプロセッサと
   を備える、ＣＰＡＰ装置。
2. 前記フロージェネレータはフローセンサを有しており、該フローセンサは、前記患者用インタフェースを通る流れが開放されている前記テスト期間中に前記患者用インタフェースを通る少なくとも１つの空気流を測定するように構成される、請求項１に記載のＣＰＡＰ装置。
3. 前記フロージェネレータは圧力センサを有しており、該圧力センサは、前記患者用インタフェースを通る前記流れが塞がれている前記テスト期間中に前記患者用インタフェースにおける少なくとも１つの圧力を測定する、請求項１または２に記載のＣＰＡＰ装置。
4. 前記プロセッサは、前記テスト期間の第一の部分中に決定された前記空気配送ホースの前記空気流特性、および前記テスト期間の第二の部分中になされた前記圧力測定を用いて前記ディフューザの空気流特性を決定する、請求項３に記載のＣＰＡＰ装置。
5. 前記プロセッサは、前記空気配送ホースの前記空気流特性を２つのホース定数を用いた二次式の関数として計算する、請求項１から４のいずれか１つに記載のＣＰＡＰ装置。
6. 前記２つのホース定数は、
   

   

   を備えており、ｘ［Ｌ／ｍｉｎ］は前記空気配送ホースの低い方の空気流であり、Ｘ［Ｌ／ｍｉｎ］は前記空気配送ホースの高い方の空気流であり、ｙ［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記低い方の空気流での前記空気配送ホース内の圧力降下であり、Ｙ［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記高い方の空気流での前記空気配送ホース内の圧力降下である、請求項５に記載のＣＰＡＰ装置。
7. 前記２つのホース定数（Ｈｏｓｅ Ａ、Ｈｏｓｅ Ｂ）は前記ディフューザについての真の低い方のテスト圧（ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１）および真の高い方のテスト圧（ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２）を計算するために用いられ、
   前記真の低い方のテスト圧は、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ１ ＝ ＤｉｆｆＴＰ１ − ＨｏｓｅＡ＊ｘ − ＨｏｓｅＢ＊ＨｏｓｅＡ（ｘ） ^２ として定義され、ここでＤｉｆｆＴＰ１［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記ディフューザについての低い方のテスト圧力であり、
   前記真の高い方のテスト圧は、ＴｒｕｅＤｉｆｆＴＰ２ ＝ ＤｉｆｆＴＰ２ − ＨｏｓｅＡ＊Ｘ − ＨｏｓｅＢ＊ＨｏｓｅＡ（Ｘ） ^２ として定義され、ここでＤｉｆｆＴＰ２［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記ディフューザについての高い方のテスト圧力である、請求項６に記載のＣＰＡＰ装置。
8. 前記マスクシステムの前記空気流特性の決定は、２つのディフューザ定数（Ｄｉｆｆ Ａ、Ｄｉｆｆ Ｂ）を有する二次式の関数として計算される、請求項１から７のいずれか１つに記載のＣＰＡＰ装置。
9. 前記２つのディフューザ定数は、
   

   

   を備えており、ｖ［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記ディフューザについての低い方の圧力であり、Ｖ［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記ディフューザについての高い方の圧力であり、ｚ［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記ディフューザについての真の低い方の圧力であり、Ｚ［ｃｍＨ _２ Ｏ］は前記ディフューザについての真の高い方の圧力である、請求項８に記載のＣＰＡＰ装置。
10. 前記ＣＰＡＰ装置は前記患者用インタフェースを塞ぐように構成されたフローブロック部材をさらに備えており、前記フローブロック部材（５０）は、前記患者用インタフェースの形状に相補的な形状を有する、請求項１から９のいずれか１つに記載のＣＰＡＰ装置。
11. 前記フローブロック部材の前記形状は、人間の鼻および人間の顔の少なくとも一方を表す、請求項１０に記載のＣＰＡＰ装置。
12. 前記フローブロック部材は前記患者用インタフェースに貼り付けられる、請求項１０または１１に記載のＣＰＡＰ装置。
13. 前記患者用インタフェースは空気を通すように構成されており、前記ディフューザは、前記患者の呼吸サイクルの息を吐くフェーズ中に吐き出された息を前記ディフューザを通して拡散する、請求項１から１２のいずれか１つに記載のＣＰＡＰ装置。
14. 前記フロージェネレータは、制御可能な空気送風機を有し、
    前記空気配送ホースは、前記フロージェネレータに接続されており、
    前記プロセッサは、前記制御可能な空気送風機を通る空気流量をテスト期間中に測定し、かつ、前記テスト期間中になされた前記空気流量の測定に基づいて前記空気配送ホースの空気流特性を決定する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のＣＰＡＰ装置。
15. 前記フロージェネレータは、前記空気配送ホースを介して前記呼吸用マスクシステムに接続されており、
    前記フロージェネレータには、前記呼吸用マスクシステムを通る流れが開放されているときに前記空気配送ホースにおける圧力降下を表す２つの異なる空気流が与えられ、
    前記呼吸用マスクシステムには、前記ディフューザの流れおよび前記呼吸用マスクシステムからのその他のリークを表す２つの異なる圧力が与えられ、
    前記呼吸用マスクシステムに前記２つの異なる圧力が与えられている間、前記呼吸用マスクシステムを通る流れが塞がれる、請求項１から１４のいずれか一項に記載のＣＰＡＰ装置。
16. 制御可能な空気送風機と、
    フローセンサと、
    圧力センサと
    をさらに備え、
    前記プロセッサは、前記空気配送ホースの空気流特性を決定し、前記患者用インタフェースを通る流れが塞がれているときの前記患者用インタフェースにおける圧力を測定し、前記患者用インタフェースが塞がれているときの前記圧力と、所定のまたは決定された前記空気配送ホースの前記空気流特性とに基づいて、前記ディフューザの空気流特性を決定する、請求項１に記載のＣＰＡＰ装置。
17. 前記空気配送ホースの前記空気流特性は予め定められている、請求項１６に記載のＣＰＡＰ装置。
18. 前記空気配送ホースの前記空気流特性は、前記患者用インタフェースを通る流れが開放されているときに測定される、請求項１６または１７に記載のＣＰＡＰ装置。
19. 空気配送ホースと、ディフューザを有する患者用インタフェースとを備えている呼吸用マスクシステムとともに用いられるＣＰＡＰ装置であって、
    ハウジングと、
    前記患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、前記ハウジングに関連しており、テスト期間中に前記空気配送ホースを通して前記患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であるフロージェネレータであって、呼吸可能なガスの前記制御可能な供給源の複数の流れの測定が前記テスト期間中になされる、フロージェネレータと、
    前記テスト期間中になされた前記複数の流れの測定に少なくとも基づいて、前記呼吸用マスクシステムの複数の空気流特性を決定するように構成されたプロセッサと
    を備える、ＣＰＡＰ装置。
20. 請求項１９のＣＰＡＰ装置とともに用いられる呼吸用マスクシステム。
21. ハウジングと、
    前記ハウジングと連通している呼吸用マスクシステムであって、空気配送ホースと、ディフューザを有している患者用インタフェースとを備えている呼吸用マスクシステムと、
    前記患者に呼吸可能なガスの供給を届けるように構成されており、前記ハウジングに関連しており、テスト期間中に前記空気配送ホースを通して前記患者用インタフェースに呼吸可能なガスの制御可能な供給源を供給するように制御可能であるフロージェネレータと
    を有するＣＰＡＰ装置を制御する方法であって、
    前記呼吸可能なガスの前記制御可能な供給源の複数の流れの測定を前記テスト期間中に行い、
    前記テスト期間中になされた前記複数の流れの測定に少なくとも基づいて、前記呼吸用マスクシステムの空気流特性を決定する、方法。
22. 請求項１から１８のいずれか一項に記載のＣＰＡＰ装置の前記フロージェネレータに接続された前記空気配送ホースの空気流特性を決定する方法であって、
    前記フロージェネレータは、制御可能な空気送風機を有し、前記方法は、
    テスト期間中に前記制御可能な空気送風機を通る空気流量を測定し、
    前記テスト期間中になされた前記流量測定を用いて前記空気配送ホースの空気流特性を決定する、方法。
23. 請求項１から１８のいずれか一項に記載のＣＰＡＰ装置の前記フロージェネレータを較正する方法であって、前記空気配送ホースは、前記フロージェネレータと前記呼吸用マスクシステムとを接続し、前記方法は、
    前記呼吸用マスクシステムを通る流れが開放されているときに前記空気配送ホースにおける圧力降下をあらわす２つの異なる空気流を前記フロージェネレータに与え、
    前記ディフューザのリークおよび前記呼吸用マスクシステムからの他のリークをあらわす２つの異なる圧力を前記マスクシステムに与え、
    前記呼吸用マスクシステムに前記２つの異なる圧力が与えられている間、前記呼吸用マスクシステムを通る流れを塞ぐ、方法。
24. 請求項１から１８のいずれか一項に記載のＣＰＡＰ装置の前記呼吸用マスクシステムの空気流特性を決定する方法であって、前記ＣＰＡＰ装置は、制御可能な空気送風機、フローセンサ、および圧力センサをさらに備えており、前記方法は、
    前記空気配送ホースの空気流特性を与え、
    前記患者用インタフェースを通る流れがふさがれているときに前記患者用インタフェースにおける圧力を測定し、
    前記患者用インタフェースがふさがれているときの前記圧力測定と、与えられたまたは決定された前記空気配送ホースの前記空気流特性とを用いて、前記ディフューザの空気流特性を決定する、方法。
25. 前記空気配送ホースの前記空気流特性は予め定められていることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
26. 前記空気配送ホースの前記空気流特性は、前記患者用インタフェースを通る流れが開放されているときに測定される、請求項２５に記載の方法。

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