JP5919263B2 - 患者回路における温度の自動制御 - Google Patents

Description

本願は、2010年6月4日に出願された米国仮出願第61/351,326号の米国特許法のもとでの優先権の利益を主張する。この仮出願の内容はここに参照によって組み込まれる。

本発明は、気道圧支持システムに関し、より詳細には患者呼吸回路の温度が、環境条件および任意的にはガス蒸気条件のような他の条件に基づいて自動的に制御される気道圧支持システムに関する。

多くの個人が睡眠中の呼吸障害に悩まされている。睡眠時無呼吸は、世界中で何百万もの患者がいるそのような睡眠時呼吸障害の一般的な例である。睡眠時無呼吸の一つの型は、閉塞性睡眠時無呼吸（OSA: obstructive sleep apnea）であり、これは気道、典型的には上気道または咽頭領域の閉塞によって呼吸できないことにより睡眠が繰り返し中断される状態である。気道の閉塞は一般に、少なくとも部分的には、上気道セグメントを安定化する筋肉が全般的に弛緩し、それにより組織が気道をつぶすことに起因すると考えられている。睡眠時無呼吸症候群のもう一つの型は、中枢性無呼吸であり、これは脳の呼吸中枢からの呼吸信号がないことにより呼吸が止まることである。OSA、中枢性あるいはOSAと中枢性の組み合わせである混合型のいずれであれ、無呼吸の状態は、呼吸が完全にまたはほとんど停止すること、たとえばピーク呼吸気流の90%以上の低下として定義される。

睡眠時無呼吸の患者は、睡眠の断片化および、睡眠中、断続的に換気が完全にまたはほぼ完全に止まることを経験し、潜在的には重度のオキシヘモグロビン脱飽和を伴う。これらの症状は臨床的には、極端な日中の眠気、心臓不整脈、肺動脈高血圧、鬱血性心不全および／または認知機能障害に反映されうる。睡眠時無呼吸の他の帰結としては、右心室機能障害、睡眠時のほか覚醒時の二酸化炭素保持および継続的な低下した動脈酸素張力が含まれる。睡眠時無呼吸の患者はこれらの要因から、また運転中および／または潜在的な危険のある装置を操作する際の自己のリスクが高まることから、過剰な死亡率のリスクがあるかもしれない。

患者が完全なまたはほぼ完全な気道の閉塞を患わないとしても、気道の部分的な閉塞しかない場合に、睡眠からの覚醒のような悪影響が起こることがある。気道の部分的な閉塞は典型的には呼吸低下と称される浅い呼吸につながる。呼吸低下は典型的には、ピーク呼吸気流の50%以上の低下として定義される。他の型の睡眠時呼吸障害としては、限定するものではないが、上気道抵抗症候群（UARS: upper airway resistance syndrome）および気道の振動が含まれる。気道の振動は咽頭壁の振動などで、一般にいびきと称される。このように、OSA、中枢性無呼吸またはUARSのような呼吸障害のある患者の診断では、患者の無呼吸および呼吸低下の発生を正確に検出することが重要である。

患者の気道に空気の陽圧（PAP: positive air pressure）を加えることによって睡眠時呼吸障害を治療することがよく知られている。この陽圧は事実上、気道に「副え木をする」ようなもので、それにより肺への開いた通路を維持する。持続的気道陽圧法（CPAP: continuous positive air pressure）として知られる一つの型のPAP療法では、患者に送達されるガスの圧力は患者の呼吸サイクルを通じて一定である。患者に送達されるガスの圧力が患者の呼吸サイクルとともに変動する、あるいは患者の努力とともに変動して患者の快適さを高める陽圧療法を提供することも知られている。この圧支持（pressure support）技法は、二レベル圧支持と称される。この場合、患者に送達される吸気気道陽圧（IPAP: inspiratory positive airway pressure）が呼気気道陽圧（EPAP: expiratory positive airway pressure）より高い。

PAP機械とユーザー・インターフェースの間またはそれに統合されてしばしば加湿器が設けられる。普通なら比較的乾燥している、PAP機械によって生成される圧縮空気を湿らせるためである。加湿器内で、貯留部内で水が蒸発させられて蒸気を生成し、その間、呼吸ガスがその水の上を通される。貯留部内の増えた水蒸気が、ユーザーに送達されるガスにより多くの湿気を与える機能を高める。加熱される上方通過型の加湿器では、このガス流での増大にはガス流温度の上昇が伴う。PAP機械の周囲の周辺温度がガス流温度より下の場合、患者呼吸回路の内部に結露が生じることがある。

米国特許第5,148,802号 米国特許第5,313,937号 米国特許第5,433,193号 米国特許第5,632,269号 米国特許第5,803,065号 米国特許第6,029,664号 米国特許第6,539,940号 米国特許第6,626,175号 米国特許第7,011,091号 米国特許出願公開第2007/0169776号 米国特許出願公開第2008/0308100号

今のところ、患者呼吸回路上および／または患者呼吸回路内の結露の生成を減らすために、患者呼吸回路を加熱することが知られている。現行のシステムでは、患者回路は、一定温度を維持する努力において患者回路に一定量の熱を与えることによって加熱される。しかしながら、現行のシステムは、PAP機械周辺の環境条件を含む要因に基づいて患者呼吸回路の加熱を自動制御するものではない。

ある実施形態では、圧支持システムの患者回路の温度を自動制御する方法であって、周辺温度および／または周辺湿度のような圧支持システムのまわりの環境条件に関係する一つまたは複数の環境パラメータを決定し（直接測定するまたは推定／導出する）、少なくとも前記一つまたは複数の環境パラメータに基づいて所望される温度を決定し、所望される温度に基づいて患者回路に動作上関連する加熱装置の動作を制御することを含む方法が提供される。

もう一つの実施形態では、圧支持システムであって、圧力発生システムと、前記圧力発生システムに動作上結合された患者回路と、前記圧力発生システムによって生成された加圧ガス流に加湿するよう構成された加湿器と、前記患者回路に動作上関連する加熱装置と、前記圧力発生システムおよび前記加熱装置に動作上結合されたコントローラとを含むシステムが提供される。前記コントローラは、先述の方法を使って前記患者回路の温度を制御するよう適応されている。

さらにもう一つの実施形態では、患者回路を有する圧支持システムのための患者回路加熱システムであって、前記患者回路に動作上関連するよう構成された加熱装置と、前記加熱装置に動作上結合されたコントローラとを有する患者回路加熱システムが提供される。前記コントローラは、前記圧支持システムのまわりの環境条件に関係する一つまたは複数の環境パラメータを決定し、少なくとも前記一つまたは複数の環境パラメータに基づいて所望される温度を決定し、所望される温度に基づいて前記加熱装置の動作を制御することによって前記患者回路の温度を制御するよう適応されている。

本発明のこれらおよびその他の目的、特徴および特性ならびに関係する構造要素の動作方法および機能および諸部分の組み合わせおよび製造の経済性は、以下の記述および付属の請求項を付属の図面を参照しつつ検討することでより明白となるであろう。これらすべてが本明細書の一部をなす。同様の参照符号はさまざまな図面における対応する部分を指示する。しかしながら、図面は単に例解および説明の目的のためであり、本発明の外縁の定義として意図されたものではないことは明確に理解しておく必要がある。

さまざまな実施形態での本発明が実装されうる、ある個別的な限定しない実施形態に基づく圧支持システムの概略図である。 本発明のある個別的な限定しない実施形態に基づく、患者回路の温度を自動制御する方法を示すフローチャートである。 さまざまな実施形態での本発明が実装されうる、ある代替的な個別的な限定しない実施形態に基づく圧支持システムの概略図である。

本稿での用法では、単数形は、文脈がそうでないことを明確に指示するのでない限り、複数の言及を含む。本稿での用法では、二つ以上の部分または構成要素が「結合される」という陳述は、それらの部分が直接的または間接的に、すなわち一つもしくは複数の中間部分もしくは構成要素を通じて、結び合わされるまたは協働することを意味する。リンクが生じさえすればよい。本稿での用法では、「直接結合される」は二つの要素が直接互いと接触することを意味する。本稿での用法では、「固定的に結合される」または「固定される」は二つの構成要素が、互いに対する相対的な配向を一定に維持しつつ、一体として動くよう結合されることを意味する。

本稿での用法では、「一体型（unitary）」の語はあるコンポーネントが単一片またはユニットとして作成されることを意味する。すなわち、別個に作成され、その後一緒にユニットとして結合された複数の部分を含むコンポーネントは「一体型」コンポーネントまたはボディではない。本稿での用法では、二つ以上の部分または構成要素が互いに「係合する」という陳述は、それらの部分が、直接または一つまたは複数の中間部分もしくは構成要素を通じて、互いに対して力をはたらかせることを意味する。本稿での用法では、「数」という用語は一または一より大きい整数（すなわち複数）を意味する。

本稿で使われる方向に関する句、たとえば限定するものではないが、上、下、左、右、上部、下部、前、後およびそれらの派生語は、図面に示される要素の配向に関係するのであって、請求項において明示的に記載されているのでない限り、請求項を限定するものではない。

図１は、さまざまな実施形態での本発明が実装されうる、ある個別的な限定しない実施形態に基づく圧支持システム５０の概略図である。図１を参照するに、圧支持システム５０は、通常のCPAPまたは二レベル圧支持装置において使われる送風機〔ブロワー〕のようなガス流発生器５２を含む。これは、概括的に矢印Cで示されるように、任意の好適な源、たとえば酸素または空気の加圧タンク、周辺大気またはそれらの組み合わせから、呼吸ガスを受け取る。ガス流発生器５２は、空気、酸素またはそれらの混合物のような呼吸ガスの流れを、概括的に周辺大気圧に等しいまたはそれより上である、相対的により高い圧力およびより低い圧力で患者５４の気道に送達するために、生成する。例示的な実施形態では、ガス流発生器５２は、3-30cmH₂Oの範囲の圧力の呼吸ガスの流れを提供することができる。概括的に矢印Dによって示される、ガス流発生器５２からの呼吸ガスの加圧された流れは、送達導路５６を介して、任意の既知の構成の呼吸マスクまたは患者インターフェース５８に送達される。呼吸マスクまたは患者インターフェース５８は典型的には患者５４が身につけるまたは他の仕方で患者５４に取り付けられて、呼吸ガスの流れを患者５４の気道に伝える。送達導路５６および患者インターフェース・デバイス５８は典型的にはまとめて患者回路（patient circuit）と称される。

図１に示した圧支持システム５０は、単一肢システムとして知られるもので、患者回路は、患者５４を圧支持システム５０に接続する送達導路５６のみを含む。よって、矢印Eによって示されるように吐かれたガスをシステムから排気するために、送達導路５６には排気ベント５７が設けられている。排気ベント５７は、送達導路５６内に加えてまたは送達導路５６内の代わりに、患者インターフェース・デバイス５８内など、他の位置に設けられることもできることを注意しておくべきである。排気ベント５７は、ガスが圧支持システム５０から排出される所望される仕方に依存して、幅広い多様な構成をもつことができることも理解しておくべきである。

本発明はまた、圧支持システム５０が、患者５４に接続される送達導路および排気導路を有する二肢システムであることができることも考えている。二肢システム（双肢システムとも称される）では、排気導路は患者５４から排気ガスを運び、患者５４から遠位の端に排気弁を含む。そのような実施形態における排気弁は典型的には、システム内の所望されるレベルまたは圧力を維持するよう能動制御される。これは一般に、終末呼気陽圧（PEEP: positive end expiratory pressure）として知られる。

さらに、図１に示した図示の例示的実施形態では、患者インターフェース５８は鼻／口マスクである。しかしながら、患者インターフェース５８は鼻マスク、鼻枕、気管チューブ、気管内チューブまたは好適なガス流伝達機能を提供する他の任意のデバイスを含むことができる。また、本発明の目的のためには、「患者インターフェース」という句は送達導路５６および加圧した呼吸ガスの源を患者５４に接続する他の任意の構造を含むことができる。

図示した実施形態では、圧支持システム５０は、送達導路５６において設けられる弁６０の形の圧力制御器を含む。弁６０は、流れ発生器５２からの、患者５４に送達される呼吸ガスの流れの圧力を制御する。今の目的のためには、流れ発生器５２および弁６０はまとめて圧力発生システムと称される。両者は協働して患者５４に送達されるガスの圧力および／または流れを制御するからである。しかしながら、患者５４に送達されるガスの圧力を制御する他の技法、たとえば流れ発生器５２の送風機スピードを変えることを単独でまたは圧力制御弁と組み合わせて用いることなども、本発明によって考えられている。よって、弁６０は患者５４に送達される呼吸ガスの流れの圧力を制御するために使われる技法によっては、任意的である。弁６０をなくす場合、圧力発生システムは流れ発生器５２のみに対応し、患者回路におけるガスの圧力は、たとえば、流れ発生器５２のモーター・スピードを制御することによって制御される。

圧支持システム５０はさらに、送達導路５６内での呼吸ガスの流れを測定する流れセンサー６２を含む。図１に示した個別的な実施形態では、流れセンサー６２は送達導路５６の線上に、最も好ましくは弁６０の下流に介在させられる。流れセンサー６２は、コントローラ６４に提供される流れ信号Q_measuredを生成し、これが、コントローラ６４によって患者５４におけるガスの流れ（Q_patient）を決定するために使用される。

Q_measuredに基づいてQ_patientを計算する技法はよく知られており、患者回路の圧力降下、システムからの既知の漏れ、すなわち図１において矢印Eによって示される回路からのガスの意図的な排気およびマスク／患者インターフェースにおけるリークのようなシステムからの未知の漏れを考慮に入れる。本発明は、漏れ流Q_leakを計算するための任意の既知のまたは今後開発される技法を使い、この決定を、Q_measuredに基づくQ_patientの計算で使うことを考えている。そのような技法の例は特許文献１〜９によって教示されている。これらのそれぞれの内容は参照によって本発明に組み込まれる。

もちろん、患者５４の呼吸流れを測定するための他の技法も本発明によって考えられている。たとえば、限定するものではないが、患者５４のところでまたは送達導路５６に沿った他の位置で直接、流れを測定する、流れ発生器５２の動作に基づいて患者流れを測定する、弁６０の上流の流れセンサーを使って患者流れを測定するなどである。

圧支持システム５０はまた、圧支持システム５０によって出力されるガス流の温度を検出するための、送達導路５６に動作上結合された温度センサー６５と、圧支持システム５０によって出力されるガス流の湿度を検出するための、送達導路５６に動作上結合された湿度センサー６７とを含む。温度センサー６５および湿度センサー６７はそれぞれコントローラ６４に動作上結合される。図示した実施形態では、温度センサー６５および湿度センサー６７は、圧支持システム５０の主筐体内に設けられる。あるいはまた、温度センサー６５および湿度センサー６７の一方または両方が患者回路内に設けられたり、患者回路に結合されたりしてもよい。

コントローラ６４は、たとえばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたは他の何らかの好適な処理装置であってもよい処理部と、圧支持システム５０の動作を制御するために前記処理部によって実行可能なソフトウェアおよびデータのための記憶媒体を提供する、前記処理部の内部であっても前記処理部に動作上結合されていてもよいメモリ部とを含む。前記制御は、本稿でより詳細に述べるように、少なくともある種の環境条件に基づいて、患者回路の温度を自動制御することを含む。

入出力装置６６は、圧支持システム５０によって使用されるさまざまなパラメータを設定するために、また臨床担当者または介護者のようなユーザーに対して情報およびデータを表示および出力するために設けられる。

図示した実施形態では、圧支持システム５０はまた、圧支持システム５０の主筐体内に設けられる加湿器６８をも含む。あるいはまた、加湿器６８は主筐体とは別個で、主筐体の外部に位置されていてもよい。加湿器６８は、供給されるガスに湿気を与えることによって、快適さをさらに改善する。今の例示的な実施形態では、加湿器６８は上方通過型の加湿器である。ここにその全体において参照によって組み込まれる特許文献１０は、本発明において使うのに好適な例示的な加湿器装置を開示している。代替的な設計の加湿器装置を使ってもよい。

圧支持システム５０は、患者回路加熱装置７０をさらに含む。これは、図示した実施形態では、加熱コイル７４に動作上結合された加熱制御ユニット７２を有する。加熱コイル７４は、患者回路の送達導路５６に隣接するまたは送達導路５６内に位置され、加熱制御ユニット７２の制御のもとで患者回路を加熱するよう構成される。加熱制御ユニット７２は、コントローラ６４に動作上結合され、コントローラ６４によって制御される。加熱制御ユニット７２および加熱コイル７４を含む患者回路加熱装置７０は、好適な加熱装置のほんの一例であり、他の加熱装置が本発明において用いられてもよいことは理解されるであろう。

本発明の、図示した、限定しない実施形態では、圧支持システム５０は本質的には、CPAP圧支持システムとして機能し、よって患者５４に適切なCPAP圧力レベルを提供するためにそのようなシステムにおいて必要な機能のすべてを含む。これは、適切なCPAP圧力を与えるために、入力コマンド、信号、指示もしくは他の情報を介して、必要なパラメータ、たとえば最大および最小CPAP圧力設定を受け取ることを含む。これは単に例示的であることが意図されており、他の圧支持方法も本発明の範囲内であることを理解しておくべきである。他の圧支持方法としては、これに限られないが、BiPAP自動SV、AVAPS、自動CPAPおよびBiPAP自動が含まれる。

最後に、圧支持システム５０はまた、周辺温度センサー７６および周辺湿度センサー７８をも含む。周辺温度センサー７６および周辺湿度センサー７８はコントローラ６４に動作上結合される。周辺温度センサー７６は圧支持システム５０のまわりの周辺温度を、よって圧支持システム５０にはいるガスの温度を測定し、その情報をコントローラ６４に与える。周辺湿度センサー７８は圧支持システム５０のまわりの周辺湿度を、よって圧支持システム５０にはいるガスの湿度を測定し、その情報をコントローラ６４に与える。図示した実施形態では、周辺温度センサー７６および周辺湿度センサー７８はガス流発生器５２の入口に隣接して位置されている。

本稿の他所で述べているように、本発明の方法論（圧支持システム５０を制御するコントローラ６４によって実行可能なソフトウェアで実装される）によれば、圧支持システム５０は患者回路の加熱を、圧支持システム５０に関係するある種の測定されたまたは推定された環境条件に基づいて（加熱制御ユニット７２および加熱コイル７４を含む患者回路加熱装置７０の動作を制御することによって）制御する。より特定的には、少なくともたった今述べた環境入力に基づいて、コントローラ６４は、患者回路のための所望される温度を決定し、次いで適切な制御信号／パラメータ（たとえば電流レベル、デューティーサイクル、PWM制御など）を加熱制御ユニット７２に対して出力する。それにより、加熱制御ユニット７２が、加熱コイル７４をして患者回路をその所望される温度まで加熱しようとさせる。例示的な実施形態では、所望される温度は、患者回路における水滴生成（rainout）の防止を達成する（すなわち、結露のない患者回路を得る）ために患者回路が必要とする最低温度である。

もう一つの実施形態では、所望される温度は、患者回路における結露を受け容れ可能な程度に制限する温度である。受け容れ可能な程度とは、限定するものではないが、相対湿度90%などである。また、今の例示的な実施形態では、環境条件は周辺温度および／または周辺湿度を含むが、大気圧など、他の環境条件（適切なセンサーによって検知されるまたは他のデータから推定される）が使用されてもよい。のちにより詳細に述べるように、周辺温度は（図１の図示した実施形態におけるように）周辺温度センサー７６によって直接、測定されてもよいし、あるいは圧支持システム５０によって得られる他のデータに基づいて推定または導出されてもよい。同様に、周辺湿度は、（図１の図示した実施形態におけるように）周辺湿度センサー７８によって直接、測定されてもよいし、あるいは圧支持システム５０によって得られる他のデータに基づいて推定または導出されてもよい。

さらに、ある個別的な実施形態では、圧支持システム５０はまた、上記のような患者回路の加熱を（すなわち、所望される温度を決定し、次いで患者回路加熱装置７０に、その温度まで患者回路を加熱しようとさせることを）、ある種の測定されたまたは推定されたガス流条件および患者回路のある種の物理的および／または動作上の特性の一方または両方に基づいて、制御する。ガス流条件は、限定するものではないが、圧支持システム５０によって出力されるガス流の温度および／または湿度を含んでいてもよい。そのようなガス流温度は、（図１の図示した実施形態におけるように）温度センサー６５によって直接、測定されてもよいし、あるいは圧支持システム５０によって得られる他のデータに基づいて推定または導出されてもよい。同様に、圧支持システム５０によって出力されるガス流の湿度は、（図１の図示した実施形態におけるように）湿度センサー６７によって直接、測定されてもよいし、あるいは圧支持システム５０によって得られる他のデータに基づいて推定または導出されてもよい。患者回路の物理的および／または動作上の特性は、限定するものではないが、患者回路チューブ類の熱伝導率、患者回路チューブ類の長さおよび表面積および患者回路チューブ類を通じた実際のまたは推定されるガス流の流量〔フロー・レート〕を含んでいてもよい。今の例示的な実施形態では、患者回路の物理的および／または動作上の特性は、前もって決定され、コントローラ６４中にロードされる。

図２は、本発明のある個別的な限定しない実施形態に基づく、患者回路の温度を自動制御する方法を示すフローチャートである。図２に示される方法は、コントローラ６４の適切なプログラミングを通じて、図１に示される例示的な圧支持システム５０において（または他の好適な圧支持システムにおいて）実装されてもよい。例示目的のため、本方法は、ここでは、圧支持システム５０において実装されるものとして記述される。

本方法は、ステップ１００で始まる。ここでは、圧支持システム５０のまわりの周辺温度および周辺湿度が決定される。今の例示的な実施形態では、周辺温度は周辺温度センサー７６によって測定され、周辺湿度は周辺湿度センサー７８によって測定される。あるいはまた、周辺温度センサー７６および周辺湿度センサー７８は省略されてもよく、周辺温度および周辺湿度は、圧支持システム５０の動作パラメータ（たとえば圧力レベル）からおよび／または圧支持システム５０によって測定／検知されるデータ（たとえば、限定するものではないが、温度センサー６５および湿度センサー６７によって測定される温度および湿度）から、逆推定／導出のいくつもある既知の方法の任意のものを使って、推定または導出されてもよい。

次に、ステップ１０５では、圧支持システム５０によって出力され、送達導路５６にはいるガスの温度および湿度が決定される。例示的な実施形態では、このガス流温度は温度センサー６５によって測定され、このガス流湿度は湿度センサー６７によって測定される。あるいはまた、温度センサー６５および湿度センサー６７は省略されてもよく、ガス流温度およびガス流湿度は、圧支持システム５０の動作パラメータならびに周辺温度センサー７６によって測定される周辺温度および／または周辺湿度センサー７８によって測定される周辺湿度から、フィードフォワード推定／導出のいくつもある既知の方法の任意のものを使って、推定または導出されてもよい。一つのそのような好適な方法が特許文献１１に記載されている。その開示は参照によってここに組み込まれる。

次に、図示した実施形態のステップ１１０では、送達導路５６を含む患者回路のための所望される温度が、（ｉ）決定された周辺温度および周辺湿度、（ｉｉ）決定されたガス流温度およびガス流湿度、および（ｉｉｉ）患者回路の一つまたは複数の物理的および／または動作上の特性に基づいて決定される。（ｉｉｉ）に関し、患者回路の物理的特性は、患者回路チューブ類の熱伝導率、長さまたは表面積の一つまたは複数を含んでいてもよく、患者回路の動作上の特性は、患者回路チューブ類を通じた呼吸ガス流の実際のまたは推定される流量〔フロー・レート〕を含んでいてもよい。本稿の他所で述べているように、今の例示的な実施形態では、所望される温度は、患者回路における水滴生成（rainout）の防止を達成する（すなわち、結露のない患者回路、特に送達導路５６を得る）ために患者回路（特に送達導路５６）が必要とする最低温度である。空気および水の属性を知り、上記の（ｉ），（ｉｉ）および（ｉｉｉ）のデータを使うことで、最低温度は当業者の技量の範囲内のいくつもの異なる仕方で（過度の試行なしに）決定／計算できる。よって、そのような方法については本稿では詳細に論じることはしない。一つの例示的な方法論では、その最低温度は、次のような仕方で決定／計算されてもよい。周辺温度および／または周辺湿度をガス流温度および／またはガス流湿度とともに知ることで、送達導路５６の温度が、乾湿球湿度計データを使って決定されるような露点すなわちガス流の飽和温度より上に維持されることができる。

ステップ１１０に続いて、本方法はステップ１１５に進む。ここでは、患者回路（特に送達導路５６）の加熱がコントローラ６４によって、決定された所望される温度に基づいて制御される。今の例示的な実施形態では、コントローラ６４は、適切な制御信号／パラメータ（たとえば、加熱制御ユニット７２の詳細に依存して、電流レベル、デューティーサイクル、PWM制御など）を加熱制御ユニット７２に対して出力する。加熱制御ユニット７２が加熱コイル７４に、患者回路（特に送達導路５６）をその所望される温度まで加熱しようとさせるためである。次いで、ステップ１２０において、療法が完了かどうかの判定がされる。答えが肯定であれば、本方法は終了する。答えが否定であれば、本方法はステップ１００に戻り、療法セッションを通じて連続的に反復する。

所望される温度をいかにして決定する（ステップ１１０）かの数多くの変形も可能である。たとえば、単一の環境条件（たとえば温度または湿度のみ）が、ガス流条件および患者回路の物理的および／または動作上の特性の一方または両方と関連して用いられてもよい。さらに、一つまたは複数の環境条件が単独で（すなわち、ガス流条件および患者回路の物理的および／または動作上の特性なしに）用いられてもよい。大気圧などの代替的な環境条件が測定または推定され、単独でまたは本稿に記載される他の環境条件と一緒に用いられてもよい。本発明の範囲内でさらに他の変形が可能であり、当業者には明白であろう。

図３は、さまざまな実施形態での本発明が実装されうる、ある代替的な個別的な限定しない実施形態に基づく圧支持システムの概略図である。圧支持システム８０は、圧支持システム５０と同じコンポーネントをいくつか含み、同様のコンポーネントは同様の参照符号でラベル付けされている。しかしながら、図３に示されるように、圧支持システム８０では、圧力制御ユニット７２、温度センサー６５、湿度センサー６７、周辺温度センサー７６および周辺湿度センサー７８はコントローラ６４に動作上結合されていない。代わりに、これらのコンポーネントは、既存の圧支持システム８４に選択的に結合され、アクセサリーとして使用されることのできる自立的システム８２の一部として設けられている。加熱制御ユニット７２は加熱コイル７４に動作上結合されてこれを制御する。加熱コイル７４は送達導路５６に選択的に動作上結合されてもよい。さらに、この実施形態における加熱制御ユニット７２は、たとえばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたは他の何らかの好適な処理装置であってもよい処理部と、システム８２の動作を制御するために前記処理部によって実行可能なソフトウェアおよびデータのための記憶媒体を提供する、前記処理部の内部であっても前記処理部に動作上結合されていてもよいメモリ部とを含む。前記制御は、本稿でより詳細に述べるように、少なくともある種の環境条件に基づいて、温度センサー６５、湿度センサー６７、周辺温度センサー７６および周辺湿度センサー７８から受け取られる情報に基づいて、患者回路の温度を自動制御することを含む。

このように、本発明は、圧支持システムが使用されている室内の環境条件および任意的にはガス流条件のような他の条件の変化に関わりなく、患者回路内の結露を避ける／制限するまたは完全になくすための患者回路に対する加熱の適切な量を一貫して提供する自動患者回路温度制御の方法を提供する。そうするにあたり、自動患者回路温度制御は、一定の患者回路温度を維持しないことによって、患者に送達されるガスの対流加熱を最小にする。また、加熱される患者回路によって維持される温度を最適に制御することによって、患者回路による電力消費を最小にできる。また、自動患者回路温度制御は、圧支持システム５０からの療法変化に応じてガス流条件が変わる際に、適正な回路温度を維持する。

本発明について、現在のところ最も実際的で好ましい実施形態であると考えられるものに基づいて、例解の目的で詳細に述べてきたが、そのような詳細は単にその目的のためであって、本発明が開示される実施形態に限定されるものではなく、逆に、付属の請求項の精神および範囲内である修正や等価な構成をカバーすることが意図されていることは理解しておくべきである。たとえば、本発明は、可能な限りにおいて、任意の実施形態の一つまたは複数の特徴が他の任意の実施形態の一つまたは複数の特徴と組み合わされることができることを考えていることを理解しておくべきである。

Claims (27)

1. 圧支持システムの患者回路の温度を自動制御する方法であって：
   前記圧支持システムのまわりの周辺湿度を決定する段階と；
   前記周辺湿度に基づいて所望される温度を決定する段階と；
   前記所望される温度に基づいて前記患者回路に動作上関連する加熱装置の動作を制御する段階とを含む、
   方法。
2. 前記所望される温度を決定する段階がさらに、前記圧支持システムのまわりの周辺温度に基づく、請求項１記載の方法。
3. 前記周辺湿度を決定する段階が、湿度センサーにより前記周辺湿度を直接測定すること、または、前記圧支持システムによって得られたデータおよび前記圧支持システムの一つまたは複数の動作パラメータの一方または両方に基づいて前記周辺湿度を推定することを含む、請求項１記載の方法。
4. 前記所望される温度が、前記患者回路内の結露を防止するために必要とされる最低温度である、請求項１記載の方法。
5. 前記圧支持システムによって前記患者回路に出力されるガス流れに関係する一つまたは複数のガス流れパラメータを決定する段階をさらに含み、前記所望される温度を決定する前記段階が前記一つまたは複数のガス流れパラメータにも基づき、前記一つまたは複数のガス流れパラメータが前記ガス流れの温度および前記ガス流れの湿度の一方または両方を含む、請求項１記載の方法。
6. 一つまたは複数のガス流れパラメータを決定する前記段階が、前記一つまたは複数のガス流れパラメータを直接測定すること、または、前記周辺湿度、周辺温度および前記圧支持システムの一つまたは複数の動作パラメータのうちの一つまたは複数に基づいて前記一つまたは複数のガス流れパラメータを推定することを含む、請求項５記載の方法。
7. 前記所望される温度を決定する前記段階が、前記患者回路の一つまたは複数の物理的特性および前記患者回路の一つまたは複数の動作特性のいずれかまたは両方にも基づく、請求項５記載の方法。
8. 前記患者回路の前記物理的特性が、前記患者回路の熱伝導率、前記患者回路の長さおよび前記患者回路のチューブ類の表面積のうちの一つまたは複数を含んでいてもよく、前記患者回路の前記動作特性が前記患者回路のチューブ類を通じたガスの実際のまたは推定される流量を含んでいてもよい、請求項７記載の方法。
9. 圧支持システムであって：
   圧力発生システムと；
   前記圧力発生システムに動作上結合された患者回路と；
   前記圧力発生システムによって生成された加圧ガス流に加湿するよう構成された加湿器と；
   前記患者回路に動作上関連する加熱装置と；
   前記圧力発生システムおよび前記加熱装置に動作上結合されたコントローラとを有しており、前記コントローラは、前記圧支持システムのまわりの周辺湿度を決定し、前記周辺湿度に基づいて所望される温度を決定し、前記所望される温度に基づいて前記加熱装置の動作を制御することによって、前記患者回路の温度を制御するよう適応されている、
   圧支持システム。
10. 前記所望される温度を決定することがさらに、前記圧支持システムのまわりの周辺温度に基づく、請求項９記載の圧支持システム。
11. 前記周辺湿度を決定することが、当該圧支持システムの一部として設けられている一つまたは複数のセンサーを使って前記周辺湿度を直接測定する、または、当該圧支持システムによって得られたデータおよび当該圧支持システムの一つまたは複数の動作パラメータの一方または両方に基づいて前記周辺湿度を推定することのいずれかを含む、請求項９記載の圧支持システム。
12. 前記所望される温度が、前記患者回路内の結露を防止するために必要とされる最低温度である、請求項９記載の圧支持システム。
13. 前記コントローラがさらに、当該圧支持システムによって前記患者回路に出力されるガス流れに関係する一つまたは複数のガス流れパラメータを決定することによって前記患者回路の温度を制御するよう適応されており、前記所望される温度は、前記一つまたは複数のガス流れパラメータにも基づいて決定され、前記一つまたは複数のガス流れパラメータが、当該圧支持システムによって前記患者回路に出力された前記ガス流れの温度および当該圧支持システムによって前記患者回路に出力された前記ガス流れの湿度の一方または両方を含む、請求項９記載の圧支持システム。
14. 前記一つまたは複数のガス流れパラメータを決定することが、当該圧支持システムの一部として設けられた一つまたは複数のセンサーを使って、前記一つまたは複数のガス流れパラメータを直接測定すること、または、前記周辺湿度、周辺温度および当該圧支持システムの一つまたは複数の動作パラメータのうちの一つまたは複数に基づいて前記一つまたは複数のガス流れパラメータを推定することを含む、請求項１３記載の圧支持システム。
15. 前記所望される温度が、前記患者回路の一つまたは複数の物理的特性および前記患者回路の一つまたは複数の動作特性のいずれかまたは両方にも基づいて決定される、請求項１３記載の圧支持システム。
16. 前記患者回路の前記物理的特性が、前記患者回路の熱伝導率、前記患者回路の長さおよび前記患者回路のチューブ類の表面積のうちの一つまたは複数を含んでいてもよく、前記患者回路の前記動作特性が前記患者回路のチューブ類を通じたガスの実際のまたは推定される流量を含んでいてもよい、請求項１５記載の圧支持システム。
17. 患者回路を有する圧支持システムのための患者回路加熱システムであって：
    前記患者回路に動作上関連するよう構成された加熱装置と；
    前記加熱装置に動作上結合されたコントローラとを有しており、前記コントローラは、前記圧支持システムのまわりの周辺湿度を決定し、前記周辺湿度に基づいて所望される温度を決定し、前記所望される温度に基づいて前記加熱装置の動作を制御することによって、前記患者回路の温度を制御するよう適応されている、
    患者回路加熱システム。
18. 前記所望される温度を決定ことがさらに、前記圧支持システムのまわりの周辺温度に基づく、請求項１７記載の患者回路加熱システム。
19. 前記周辺湿度を決定することが、当該患者回路加熱システムの一部として設けられている一つまたは複数のセンサーを使って前記周辺湿度を直接測定することを含む、請求項１７記載の患者回路加熱システム。
20. 前記所望される温度が、前記患者回路内の結露を防止するために必要とされる最低温度である、請求項１７記載の患者回路加熱システム。
21. 前記コントローラがさらに、前記圧支持システムによって前記患者回路に出力されるガス流れに関係する一つまたは複数のガス流れパラメータを決定することによって前記患者回路の温度を制御するよう適応されており、前記所望される温度は、前記一つまたは複数のガス流れパラメータにも基づいて決定され、前記一つまたは複数のガス流れパラメータが、前記圧支持システムによって前記患者回路に出力された前記ガス流れの温度および前記圧支持システムによって前記患者回路に出力された前記ガス流れの湿度の一方または両方を含む、請求項１７記載の患者回路加熱システム。
22. 前記一つまたは複数のガス流れパラメータを決定することが、当該患者回路加熱システムの一部として設けられた一つまたは複数のセンサーを使って、前記一つまたは複数のガス流れパラメータを直接測定することを含む、請求項２１記載の患者回路加熱システム。
23. 前記所望される温度が、前記患者回路の一つまたは複数の物理的特性および前記患者回路の一つまたは複数の動作特性のいずれかまたは両方にも基づいて決定される、請求項２１記載の患者回路加熱システム。
24. 前記周辺温度を決定することが、温度センサーにより前記周辺温度を直接測定することを含む、請求項２記載の方法。
25. 前記周辺温度を決定することが、前記圧支持システムによって得られたデータおよび前記圧支持システムの一つまたは複数の動作パラメータの一方または両方に基づいて前記周辺温度を推定することを含む、請求項２記載の方法。
26. 前記周辺温度を決定することが、当該圧支持システムの一部として設けられた一つまたは複数のセンサーを使って前記周辺温度を直接測定することを含む、請求項９記載の圧支持システム。
27. 前記周辺温度を決定することが、当該圧支持システムによって得られたデータおよび当該圧支持システムの一つまたは複数の動作パラメータの一方または両方に基づいて前記周辺温度を推定することを含む、請求項９記載の圧支持システム。

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