JP6200425B2 - 非侵襲的換気のための自動患者同調調整 - Google Patents

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Description

本開示は、呼吸療法を提供するシステム及び方法に関し、特に、対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出するために使用されるトリガ感度を自動的に調整するシステム及び方法に関する。トリガイベントは、提供された呼吸可能ガスの加圧フローを調整するために使用され得る。
患者(又は、以降、「対象者」)は、圧支持療法を含むがこれに限定されない呼吸療法から恩恵を受けることがよく知られている。非侵襲的換気を含むがこれに限定されない呼吸療法のいくつかの形態において、対象者は、呼吸サイクルの1以上のフェーズを開始し得ることがよく知られている。対象者と、人工呼吸器を含むがこれに限定されない呼吸療法システム及び/又は装置との間のフェーズ同期(phase synchronization)は、呼吸療法中の対象者の快適さ、治療の有効性、及び/又は他の治療的な考慮事項の重要な要素であることがよく知られている。対象者が吸気を開始する時間を検出することは、通常トリガリングと呼ばれることが知られている。
したがって、呼吸療法システムを提供することが、本発明の1以上の実施形態の目的である。このシステムは、対象者の気道に送達するための呼吸可能ガスの加圧フローを生成するよう構成された圧力生成器;呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータに関連する情報を伝達する1以上の出力信号を生成するよう構成された1以上のセンサ;及び、コンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成された1以上のプロセッサを備える。このコンピュータプログラムモジュールは、1以上の出力信号及び1以上のトリガパラメータに基づいて、対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出するよう構成されたトリガモジュールであって、1以上のトリガパラメータは、異なるレベルのトリガ感度を伴う前記トリガイベントの検出を容易にするために調整可能である、トリガモジュール;1以上の出力信号に基づいて、対象者の筋肉圧力を決定するよう構成された筋肉圧力モジュール;無効なトリガイベント及び/又は誤ったトリガイベントの一方又は両方を検出するよう構成された誤り検出モジュールであって、誤り検出モジュールによる一方又は両方の検出は、決定された筋肉圧力に基づく、誤り検出モジュール;誤り検出モジュールによる1以上の検出に基づいてトリガ感度を調整するために、1以上のトリガパラメータを調整するよう構成された感度モジュール;及び、呼吸療法レジームに従って、時間に応じて呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整するために、圧力生成器を制御するよう構成された制御モジュールであって、呼吸療法レジームは、検出されたトリガイベントに基づいて、1以上のガスパラメータに対する調整を決定する、制御モジュールを含む。
呼吸療法を提供する方法を提供することが、本発明の1以上の実施形態の別の側面である。この方法は、対象者の気道に送達するための呼吸可能ガスの加圧フローを生成するステップ;呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータに関連する情報を伝達する1以上の出力信号を生成するステップ;1以上の出力信号及び1以上のトリガパラメータに基づいて、対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出するステップであって、1以上のトリガパラメータは、異なるレベルのトリガ感度を伴うトリガイベントの検出を容易にするために調整可能である、検出するステップ;1以上の出力信号に基づいて、対象者の筋肉圧力を決定するステップ;無効なトリガイベント及び/又は誤ったトリガイベントの一方又は両方を検出するステップであって、一方又は両方の検出は、決定された筋肉圧力に基づく、検出するステップ;検出された無効なトリガイベント及び/又は検出された誤ったトリガイベントの一方又は両方に基づいてトリガ感度を調整するために、1以上のトリガパラメータを調整するステップ;及び、呼吸療法レジームに従って、経時的に呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整するステップであって、呼吸療法レジームは、検出されたトリガイベントに基づいて、1以上のガスパラメータに対する調整を決定する、調整するステップを含む。
呼吸療法を提供するシステムを提供することが、本発明の1以上の実施形態のさらに別の側面である。このシステムは、対象者の気道に送達するための呼吸可能ガスの加圧フローを生成する手段;呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータに関連する情報を伝達する1以上の出力信号を生成する手段;1以上の出力信号及び1以上のトリガパラメータに基づいて、対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出する手段であって、1以上のトリガパラメータは、異なるレベルのトリガ感度を伴うトリガイベントの検出を容易にするために調整可能である、検出する手段;1以上の出力信号に基づいて、対象者の筋肉圧力を決定する手段;無効なトリガイベント及び/又は誤ったトリガイベントの一方又は両方を検出する手段であって、一方又は両方の検出は、決定された筋肉圧力に基づく、検出する手段;検出された無効なトリガイベント及び/又は検出された誤ったトリガイベントの一方又は両方に基づいてトリガ感度を調整するために、1以上のトリガパラメータを調整する手段;及び、呼吸療法レジームに従って、経時的に呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整する手段であって、呼吸療法レジームは、検出されたトリガイベントに基づいて、1以上のガスパラメータに対する調整を決定する、調整する手段を備える。
本発明のこれら及び他の目的、特徴、並びに特性とともに、動作の方法、構造の関連要素の機能、パーツの組合せ、製造の経済性が、添付の図面を参照して、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考慮するとより明らかになるであろう。添付の図面の全ては、本明細書の一部分を形成し、図面において、類似の参照符号は、様々な図面で対応するパーツを示す。しかしながら、図面は、例示及び説明を目的とするのみであって、本発明の制限を定めるものとして意図してはいないことを特に理解されたい。
1以上の実施形態に従った、呼吸療法を提供するよう構成されたシステムの概略図。 1以上の実施形態に関連するフロー波形の図。 1以上の実施形態に従った、呼吸療法を提供するよう構成されたシステムにおけるトリガ感度に関連するフロー波形の図。 1以上の実施形態に従った、呼吸療法を提供するよう構成されたシステムにおけるトリガ感度に関連するフロー波形の図。 1以上の実施形態に従った、呼吸療法を提供する方法の図。
本明細書で使用されるとき、「a」、「an」及び「the」の単数形は、文脈が他の場合を明確に示さない限り、複数の参照を含む。本明細書で使用されるとき、2以上のパーツまたは構成要素が「結合される」という文は、それらのパーツが、直接的に、又は間接的に、すなわち1以上の中間のパーツまたは構成要素を通じて、リンクが存在する限り、結合され、または、一緒に動作することを意味する。本明細書で使用されるとき、「直接的に結合される」とは、2つの要素が直接互いに接触することを意味する。本明細書で使用されるとき、「固定的に結合される」または「固定される」とは、2つの構成要素が、互いに対し一定の向きを維持しながら、一体となって移動するように結合されることを意味する。
本明細書で使用されるとき、「単一の」という語は、構成要素が単一の部品またはユニットとして生成されることを意味する。すなわち、別々に生成され、その後ユニットとして一緒に結合される部品を含む構成要素は、「単一の」構成要素又はボディではない。本明細書で使用されるとき、2以上のパーツまたは構成要素が互いに「係合する」という文は、それらのパーツが、直接的に、または、1以上の中間のパーツまたは構成要素を通じて、互いに対して力を及ぼし合うことを意味する。本明細書で使用されるとき、「数」という用語は、1、又は、1より大きい整数(すなわち複数)を意味する。
非限定的な例として上、下、左、右、上方、下方、前、後、及びそれらの派生語のような、本明細書で用いられる方向を示す句は、図面に示される要素の向きに関連するものであり、明確に示されない限り、請求項を限定することはない。
図1は、1以上の実施形態に従った、呼吸療法を提供するよう構成されたシステム100を概略的に示している。システム100は、呼吸療法装置と統合され、且つ/又は呼吸療法装置とともに動作するものとして実現され得る。システム100は、対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出するために使用されるトリガ感度を自動的に調整することができる。トリガイベントは、呼吸療法レジームに従った、対象者への呼吸可能ガスの加圧フローの提供及び/又は送達を調節する1以上のガスパラメータを調整するために使用される。呼吸療法レジームは、呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータに対する調整を決定することができる。調整は、検出されたトリガイベントに基づき得る。例えば、トリガイベントが検出された後、例えば、吸気を支持するための、呼吸可能ガスの加圧フローにおけるその後の最初の変更が、実施され得る。呼吸療法レジームは、例えば、目標吸気圧力及び/又は現在圧力との圧力差、目標1回換気量、目標吸気期間、吸気圧力変化及び/又は吸気フロー変化の目標速度、及び/又は、呼吸可能ガスの加圧フローの他の(ガス)パラメータの1以上を決定することができる。これらのパラメータはいずれも、環境変数、時刻、(例えば、呼吸パラメータ及び/又は呼吸イベントの測定結果により決定される)呼吸療法の進行具合、任意の機器又はそのコンポーネントの性能、対象者からのフィードバック、及び/又は他の考慮事項の1以上に基づいて調整され得る。調整は、対象者の1以上の呼吸パラメータに関する予め定められた目的及び/又は目標に基づき得る。例えば、呼吸療法レジームは、数日間又は数週間のスパンにわたって対象者の全肺気量を徐々に増大させるように設計され得る。
システム100は、圧力生成器140、1以上のセンサ142、電子ストレージ130、ユーザインタフェース120、1以上のプロセッサ110、トリガモジュール111、筋肉圧力モジュール112、誤り検出モジュール113、感度モジュール114、制御モジュール115、及び/又は他のコンポーネントの1以上を含む。
システム100の圧力生成器140は、人工呼吸器及び/又は気道(陽)圧装置(PAP/CPAP/BiPAP(登録商標)/など)と統合され得、組み合わされ得、又は接続され得る。システム100の圧力生成器140は、例えば、対象者インタフェース(subject interface)180を介して、送達のための呼吸可能ガスの加圧フローを対象者106の気道に提供するよう構成され得る。対象者106は、呼吸の1以上のフェーズを開始し得る。圧支持は、(マルチレベル)PAP装置のより高くより低い陽圧として実施され得る。例えば、吸気を支持するために、呼吸可能ガスの加圧フローの圧力が、吸気気道陽圧、すなわち、IPAPに対して調整され得る。代替として、及び/又は、同時に、呼気を支持するために、呼吸可能ガスの加圧フローの圧力が、呼気気道陽圧、すなわち、EPAPに対して調整され得る。呼吸可能ガスの加圧フローの送達を介して呼吸支持を提供する他のスキームも意図されている。そのようなスキームとして、支援/制御及び/又は自然換気モード、圧力制御モード、ボリューム制御モード、圧支持モード、及び/又は他のモードがある。圧力生成器140は、対象者の呼吸サイクルと実質的に同期するように、呼吸可能ガスの加圧フローの圧力レベル、フロー、ボリューム、湿度、速度、加速度、及び/又は他のパラメータを調整するよう構成され得る。ある実施形態では、圧力生成器140は、陽圧気道療法以外のタイプの治療法を提供するよう構成された気道圧装置の一部である。
呼吸可能ガスの加圧フローは、圧力生成器140から、及び/又は圧力生成器140を介して、対象者インタフェース180を経由し、対象者106の気道に送達され得る。対象者インタフェース180は、導管182及び/又は対象者インタフェースアプライアンス(subject interface appliance)184を含み得る。導管182は、可変長のホース又は他の導管であってよく、導管182には、圧力生成器140と流体連通するように対象者インタフェースアプライアンス184が取り付けられる。導管182は、呼吸可能ガスの加圧フローが対象者インタフェースアプライアンス184と圧力生成器140との間を通るフローパス(flow path)を形成する。
図1のシステム100の対象者インタフェースアプライアンス184は、対象者106の気道に、又は、対象者106の気道の近くに、呼吸可能ガスの加圧フローを送達するよう構成され得る。したがって、対象者インタフェースアプライアンス184は、この機能のための適切な任意のアプライアンスを含んでもよい。一実施形態において、圧力生成器140は、専用換気装置であり、対象者インタフェースアプライアンス184は、対象者106に呼吸療法を提供するために使用される別のインタフェースアプライアンスと着脱可能に結合されるよう構成される。例えば、対象者インタフェースアプライアンス184は、気管内チューブ、気管切開ポータル(tracheotomy portal)、及び/又は他のインタフェースアプライアンスと係合するよう構成され得、且つ/又は、気管内チューブ、気管切開ポータル、及び/又は他のインタフェースアプライアンスに挿入されるよう構成され得る。一実施形態において、対象者インタフェースアプライアンス184は、介在アプライアンスなしに、対象者106の気道を確保するよう構成される。この実施形態では、対象者インタフェースアプライアンス184は、気管内チューブ、鼻カニューレ、気管切開チューブ、鼻マスク、鼻/口マスク、フルフェイスマスク、顔全体マスク、部分的再呼吸マスク、又は、対象者の気道にガスのフローを伝える他のインタフェースアプライアンスの1以上を含み得る。本開示は、これらの例に限定されず、任意の対象者インタフェースを用いた対象者106への呼吸可能ガスの加圧フローの送達を意図している。
図1を参照すると、システム100の電子ストレージ130は、情報を電子的に記憶する電子記憶媒体を含む。電子ストレージ130の電子記憶媒体は、システム100と統合されて(すなわち、実質的に着脱不可能に)提供されるか、且つ/又は、例えば、ポート(例えば、USBポート、FireWire(登録商標)ポートなど)やドライブ(例えば、ディスクドライブなど)を介してシステム100に着脱可能に接続することができる着脱可能なストレージであるシステムストレージの一方又は両方を含み得る。電子ストレージ130は、光学的に読み取り可能な記憶媒体(例えば、光ディスクなど)、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、フロッピドライブなど)、電荷ベースの記憶媒体(例えば、EPROM、EEPROM、RAMなど)、ソリッドステート記憶媒体(例えば、フラッシュドライブなど)、及び/又は他の電子的に読み取り可能な記憶媒体の1以上を含み得る。電子ストレージ130は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ110により判定される情報、ユーザインタフェース120を介して受信される情報、及び/又はシステム100を適切に機能させることができる他の情報を記憶することができる。例えば、電子ストレージ130は、(本明細書の他の場所で説明される)1以上のガスパラメータ及び/又はトリガパラメータ、対象者が治療レジメンを的確に守っているかどうかを示す情報、呼吸イベントが発生したかどうか及び/又は呼吸イベントがいつ発生したかを示す情報、及び/又は他の情報を、記録又は記憶することができる。電子ストレージ130は、システム100内の別個のコンポーネントであってもよいし、電子ストレージ130は、システム100の他の1以上のコンポーネント(例えば、プロセッサ110)に統合されて提供されてもよい。
システム100のユーザインタフェース120は、システム100とユーザ(例えば、ユーザ108、対象者106、介護士、治療意思決定者など)との間のインタフェースを提供するよう構成される。ユーザは、ユーザインタフェース120を介して、システム100に情報を提供することができ、システム100から情報を受け取ることができる。これにより、データ、結果、及び/又は命令、及び任意の他の伝達可能なアイテム(まとめて、「情報」と呼ぶ。)を、ユーザとシステム100との間で伝達することが可能となる。対象者106に伝えることができる情報の一例は、対象者が(呼吸)療法を受けている間の期間を通じて決定されたガスパラメータの変化を詳細に記しているレポートである。対象者106及び/又はユーザ108により伝えることができる情報の一例は、システム100のために使用される最初のトリガ感度である。ユーザインタフェース120に含めるのに適したインタフェース装置の例として、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、ディスプレイスクリーン、タッチスクリーン、スピーカ、マイクロフォン、インジケータライト、警報音、及びプリンタがある。情報は、ユーザインタフェース120を介して、聴覚信号、視覚信号、触覚信号、及び/又は他の知覚信号の形態で、対象者106に提供することができる。
非限定的な例として、ユーザインタフェース120は、発光することができる線源を含むことができる。線源は、例えば、少なくとも1つのLED、少なくとも1つの電球、ディスプレイスクリーン、及び/又は他の源の1以上を含み得る。ユーザインタフェース120は、線源を制御して、呼吸ガス及び/又は呼吸可能ガスの加圧フローに関連する情報を対象者106に伝えるように発光させることができる。システム100の対象者及びユーザは、1人の同一人物であってもよいことに留意されたい。
本明細書では、ユーザインタフェース120として、有線又は無線のいずれかである他の通信技術も意図されていることを理解されたい。例えば、一実施形態において、ユーザインタフェース120は、電子ストレージ130により提供される着脱可能なストレージインタフェースに統合され得る。この例では、情報は、ユーザがシステム100の実装をカスタマイズすることを可能にする着脱可能なストレージ(例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、着脱可能なディスクなど)からシステム100にロードされる。ユーザインタフェース120としてシステム100とともに使用されるのに適した他の例示的な入力装置及び技術は、RS−232ポート、RFリンク、IRリンク、モデム(電話、ケーブル、イーサネット(登録商標)、インタネット、又は他のもの)を含むが、これらに限定されるものではない。要するに、システム100との間で情報を伝える任意の技術が、ユーザインタフェース120として意図されている。
システム100の1以上のセンサ142は、呼吸エアフロー(respiratory airflow)又は気道メカニクスのパラメータに関連する測定結果を伝達する、出力信号142aなどの出力信号を生成するよう構成され得る。気道メカニクスは、肺抵抗の呼吸ごとの推定値、肺コンプライアンス、及び/又は他の気道メカニクスを含むが、これらに限定されるものではない。これらのパラメータは、フロー、(気道)圧力、湿度、速度、加速度、及び/又は他のパラメータの1以上を含み得る。センサ142は、導管182及び/又は対象者インタフェースアプライアンス184と流体連通し得る。例えば、センサ142は、フローセンサ、圧力センサ、ガスメータ、温度計、電流センサ、電気光学センサ、赤外線センサ、近接センサ、湿度計、及び/又は他のセンサの1以上を含み得る。
センサ142は、図1では単一のメンバを含むように示されているが、これに限定されるよう意図するものではない。一実施形態において、センサ142は、前述したように動作する複数のセンサを含む。1以上のセンサ142は、呼吸可能ガスの加圧フローのガスパラメータに関連する情報、並びに/又は、対象者106の気道、対象者106の呼吸、対象者106により吸気されたガス、及び/若しくは対象者106の気道へのガスの送達、の状況及び/又は状態に関連付けられたパラメータに関連する情報を伝達する出力信号を生成する。例えば、パラメータは、圧力生成器140(又は、圧力生成器140が統合される装置、圧力生成器140が組み合わされる装置、若しくは圧力生成器140が接続される装置)のコンポーネントの測定の機械的ユニットに関連し得る。そのようなパラメータとして、ロータスピード、モータスピード、ブロワスピード(blower speed)、ファンスピード、又は、以前から知られている数学的関係又は較正された数学的関係を介して以前にリストされたパラメータのいずれかの代理として機能し得る関連する測定結果がある。センサ142からの結果として得られる信号又は情報は、プロセッサ110、ユーザインタフェース120、電子ストレージ130、及び/又はシステム100の他のコンポーネントに伝送され得る。この伝送は、有線であってもよいし、且つ/又は、無線であってもよい。
システム100のプロセッサ110は、システム100において情報処理能力を提供するよう構成される。したがって、プロセッサ110は、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するよう設計されたデジタル回路、情報を処理するよう設計されたアナログ回路、状態マシン、及び/又は電子的に情報を処理する他のメカニズムの1以上を含む。図1において、プロセッサ110は、単一エンティティとして示されているが、これは例示の目的に過ぎない。いくつかの実施例では、プロセッサ110は、複数の処理ユニットを含む。
図1に示されるように、プロセッサ110は、1以上のコンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成される。1以上のコンピュータプログラムモジュールは、トリガモジュール111、筋肉圧力モジュール112、誤り検出モジュール113、感度モジュール114、制御モジュール115、及び/又は他のモジュールの1以上を含む。プロセッサ110は、ソフトウェアにより;ハードウェアにより;ファームウェアにより;ソフトウェア、ハードウェア、及び/又はファームウェアの何らかの組合せにより;及び/又は、プロセッサ110上で処理能力を構成する他のメカニズムにより、モジュール111、112、113、114、及び/又は115を実行するよう構成され得る。
モジュール111、112、113、114、及び115は、図1において、単一の処理ユニット内に共同配置されたものとして示されているが、プロセッサ110が複数の処理ユニットを含む実施例においては、モジュール111、112、113、114、及び/又は115の1以上が、他のモジュールとリモートに配置されてよいことを理解すべきである。以下で説明される、異なるモジュール111、112、113、114、及び/又は115により提供される機能の記載は、例示の目的に過ぎず、そのような記載に限定されるよう意図するものではない。というのは、モジュール111、112、113、114、及び/又は115のいずれもが、記載されるよりも多くの機能又は少ない機能を提供し得るからである。例えば、モジュール111、112、113、114、及び/又は115の1以上が、取り除かれ得、その機能のいくつか又は全てが、モジュール111、112、113、114、及び/又は115の他のモジュールにより提供され得る。プロセッサ110は、モジュール111、112、113、114、及び/又は115の1つに起因する機能のいくつか又は全てを実行することができる1以上の追加のモジュールを実行するよう構成され得ることに留意されたい。
システム100のコンピュータプログラムモジュールの1以上は、1以上の呼吸パラメータ、ガスパラメータ、及び/又は1以上のセンサ142により生成される出力信号からの他のパラメータを決定するよう構成され得る。1以上のガスパラメータは、(ピーク)フロー、フロー速度、(1回)換気量、圧力、温度、湿度、速度、加速度、ガス組成(例えば、1以上の構成物質の濃度)、消費される温度エネルギ、(意図的な)ガスリーク、及び/又は呼吸可能ガスの(加圧)フローに関連する他の測定値の1以上の測定値に相関し得、こうした測定値に関連し得、且つ/又は、こうした測定値から導出され得る。1以上の呼吸パラメータは、ガスパラメータ及び/又は呼吸可能ガスの加圧フローの測定値を伝達する他の出力信号から導出され得る。1以上の呼吸パラメータは、呼吸速度、呼吸期間、吸気時間又は吸気期間、呼気時間又は呼気期間、呼吸フロー曲線形状、吸気から呼気までの遷移時間及び/又は呼気から吸気までの遷移時間、ピーク吸気フロー速度からピーク呼気フロー速度までの遷移時間及び/又はピーク呼気フロー速度からピーク吸気フロー速度までの遷移時間、呼吸圧力曲線形状、(呼吸サイクル又は呼吸フェーズ当たりの)最大近位圧力低下、吸入酸素の割合、及び/又は他の呼吸パラメータの1以上を含み得る。
図1のシステム100のトリガモジュール111は、対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出するよう構成される。トリガイベントは、センサ142により生成される1以上の出力信号、1以上の出力信号から決定されるガスパラメータ及び/又は呼吸パラメータ、1以上のトリガパラメータ、及び/又は他のパラメータの1以上に基づいて検出される。示される呼吸努力は、吸気フェーズ及び/又は他の呼吸努力の開始であり得る。1以上のトリガパラメータは、異なるレベルのトリガ感度を伴うトリガイベントの検出を容易にするために、調整可能であり得る。吸気フローの特定のパターン又はボリュームといった対象者による同一のアクティビティでは、第1のトリガイベントは、第2のトリガイベントと比較して、1以上の出力信号におけるより小さな変化、及び/又はその出力信号から決定される1以上のパラメータにおけるより小さな変化に基づいて検出され得る。そのようなケースでは、第1のトリガイベントは、比較的より高い且つ/又は増大したレベルのトリガ感度を用いて検出されている。逆に、第1のトリガイベントは、第2のトリガイベントと比較して、1以上の出力信号におけるより大きな変化、及び/又はその出力信号から決定される1以上のパラメータにおけるより大きな変化に基づいて検出される場合がある。そのようなケースでは、第1のトリガイベントは、比較的より低い且つ/又は低減したレベルのトリガ感度を用いて検出されている。
例示の目的のため、図2は、対象者のおおよそ8回の呼吸サイクルのフロー波形20を示している。Y軸は、呼吸中の、対象者の気道における又は対象者の気道近くにおける正のフロー及び負のフローを表している。X軸は、時間を表している。トリガ感度に関するデフォルト設定又は「標準」設定は、ラベル「N」により表されている。図2において、トリガ感度は、フローレベルに対応する。図2のトリガイベントは、「X」により表されており、「X」は、フロー波形20とフローレベルとの交点をマークしており、フローレベルは、最小の感度である「N」から最大の感度である「+7」の範囲にわたるトリガ感度に対応する。より高いレベルのトリガ感度は、トリガイベントを検出するのに適当である、フロー波形20のフローレベルにおけるより小さな変化に対応することに留意されたい。8つのトリガ感度レベルを含む図2の例示は、限定的なものとして意図してはおらず、単なる例示に過ぎない。
トリガモジュール111は、次の技術の1以上を使用して、トリガイベントを検出することができる:波形トリガリング、ボリュームトリガリング、及び/又は、特に吸気フェーズに関連する、対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出する他の技術。
トリガモジュール111の波形トリガリングは、1以上の予め定められた対象者フロー(subject flow)、例えば、予想対象者フロー形状を使用することができる。用語「フロー形状」は、「フロー波形」と置き換え可能に使用されることに留意されたい。例示の目的のため、図3Aは、波形トリガリングに関連するフロー波形30〜33を示している。フロー波形30は、対象者106の実際の(推定され、測定され、且つ/又は決定された)対象者フローを表している。予想フロー波形31、32、及び33は、異なるトリガ感度を伴う予想対象者フロー形状を表している。予想フロー波形31、32、及び33は、実際のフロー波形30に対して遅延量34だけ意図的に遅延されることにより特徴付けられ得る。遅延は、実際のフロー波形30に関連する予想対象者フロー形状に対して、ベストフィット、並びに/又は、任意の予め定められたフィット及び/若しくはマッチと比較して適用される。遅延量34は、200ms、300ms、400ms、及び/又は他の遅延量であってよい。時間期間310は、呼気期間の終了に対応する。予想フロー波形31、32、及び33は、少なくとも時間期間310中において、実際のフロー波形30よりも高いフローにより特徴付けられ得る。例えば、予想フロー波形32は、実際のフロー波形30と比較して、フローオフセット32aを有し得る。フローオフセットは、1〜20LPMの範囲を取り得るが、別の範囲であってもよい。より小さなフローオフセットは、より高いレベルのトリガ感度に対応し得る。予想フロー波形31は、図2を参照して説明したように、デフォルトトリガ感度又は「標準」トリガ感度に対応する。図3Aを参照すると、予想フロー波形32は、「+3」のトリガ感度に対応し得る。予想フロー波形33は、「+7」のトリガ感度に対応し得る。8つのトリガ感度レベルを含む図3Aの例示及び/又は示唆は、限定的なものとして意図してはおらず、単なる例示に過ぎない。トリガモジュール111は、現在のトリガ感度に対応する予想対象者フロー形状と交差する実際のフロー波形30に応答して、トリガイベントを検出することができる。例えば、「+3」というトリガ感度では、トリガイベント32bが、予想フロー波形32と実際のフロー波形30との交点をマークし得る。より高いレベルのトリガ感度は、対応する予想対象者フロー形状のより小さなフローオフセットに対応し得ることに留意されたい。予想対象者フロー形状のより小さなフローオフセットは、予想対象者フロー形状と実際のフロー波形30との交点を検出するのに適当である、1以上の出力信号におけるより小さな変化、及び/又はその出力信号から決定される1以上のパラメータにおけるより小さな変化に対応し得る。例えば、実際のフロー波形30におけるフローレベルのより小さな変化は、検出されたトリガイベントに対応し得る。
トリガモジュール111のボリュームトリガリングは、予め定められた吸気ボリュームが対象者により吸入されたときに、トリガイベントを検出することができる。検出は、少なくとも閾値フロー量に到達した実際の対象者フローに応答し得る。予め定められた吸気ボリュームは、トリガ感度に対応して、調整可能であり得る。検出は、呼吸サイクルにおける予め定められたフェーズ、呼吸サイクルにおける予め定められた時間又はイベント、及び/又は別の予め定められた時間の1以上が生じたという決定に応答し得る。例えば、ボリュームトリガリングを用いた吸気の開始の検出は、先行する呼気フェーズがそのピーク負フローを超えるという決定に応答し得る。吸気がまだ開始していないことを示す他の予め定められた時間も意図されている。例示の目的のため、図3Bは、ボリュームトリガリングに関連するフロー波形30を示している。フロー波形30は、対象者106の実際の(推定され、測定され、且つ/又は決定された)対象者フローを表している。フロー閾値36は、正フロー閾値を表している。正フロー閾値未満では、対象者の吸入された吸気ボリュームは、トリガイベントを検出するために使用される予め定められた吸気ボリュームに対して、測定及び/又はカウントされ得ない。実際の波形30のピーク37は、フロー閾値36を超えるフローの量を表している。したがって、フロー閾値36を下回るボリューム37aは、フロー閾値36を上回るボリューム37bと違って、トリガイベントを検出するために使用される予め定められた吸気ボリュームに対して、測定及び/又はカウントされ得ない。吸気ボリューム範囲38は、異なるトリガ感度、したがって異なる検出トリガイベントに対応する吸気ボリュームの範囲を表している。吸気ボリューム範囲38は、1分当たり0.3ミリリットル(0.3mLPM)から6mLPMの範囲、及び/又は任意の他の適切な範囲を取り得る。8つのトリガ感度レベルを含む図3Bの例示は、限定的なものとして意図してはおらず、単なる例示に過ぎない。「+7」までのトリガ感度を含むより高いトリガ感度は、トリガイベントを検出するのに適当である、より小さな測定された且つ/又はカウントされた吸気ボリュームに対応することに留意されたい。
図1のシステム100の筋肉圧力モジュール112は、センサ142により生成される出力信号の1以上に基づいて、対象者の筋肉圧力、すなわち、Pmusを決定するよう構成される。アクティブ肺モデルを用いると、Pmusは、以下の式を解くことにより決定され得る:
mus=P−(R・Q/1000+V/C+P
ここで、圧力の単位は、cmHOであり、Pは、対象者の気道圧力であり、Qは、対象者フローであり、Vは、対象者ボリューム(ml)であり、これらは、例えば、呼吸ごとに、独立して取得され得る。Rは、肺抵抗であり、Cは、肺コンプライアンスである。(例えば、吸気の開始時における)対象者の近位(又は、気道)圧力を取得し、推定し、且つ/又は決定することにより、対象者フロー、吸気に直接続く呼気の終了時における圧力P、肺コンプライアンス、及び肺抵抗が、上記の式を用いて、決定され、計算され、且つ/又は、推定され得る。例えば、アクティブ肺モデルを用いたPmusを決定するための方法及びシステムが、2011年8月25日に出願された、発明者の1人以上が同じである「Non-Invasive Ventilation Measurement」という名称の米国特許出願第61/527186号(ドケット番号2011PF01122)に開示されており、これは、参照によって全体が本明細書に盛り込まれる。
誤り検出モジュール113は、無効なトリガイベント及び/又は誤ったトリガイベントの一方又は両方を検出するよう構成される。誤り検出は、筋肉圧力モジュール112により決定される筋肉圧力に基づ
誤り検出モジュール113による無効なトリガイベント又は欠落したトリガイベントの検出は、対象者の少なくとも何らかの横隔膜努力(diaphragmatic effort)が検出されたとき、対象者による呼吸しようとする試みが検出されたとき、及び/又は対象者による吸気の開始が検出されたときに、トリガイベントの検出が生じることなく、起こ。無効なトリガイベントは、対象者の筋肉圧力Pmusの負発振により特徴付けられ。対象者の筋肉圧力Pmusは、例えば予め定められたIPAP値における気道圧力のピークに続くものではない。無効なトリガイベントは、次の3つの検出条件の組合せにより決定され:i)対象者フローが、0.5LPM、1.0LPM、2.0LPMといった予め定められたフロー閾値、及び/又は別のフロー閾値よりも大きいと判定される、ii)最大吸気圧力が、例えば、予め定められたIPAP値とEPAP値との平均といった予め定められた圧力閾値、及び/又は別の予め定められた値よりも小さいと判定される、iii)(例えば、吸気中又は試みられた吸気中における)最大吸気筋力圧力|Pmusmaxが、例えば、0.5cmHO、1.0cmHO、2.0cmHOといった予め定められた筋肉圧力閾値、及び/又は別の予め定められた筋肉圧力閾値よりも大きいと判定される。無効なトリガイベントは、より少ない検出条件により決定されてもよいし、且つ/又は1以上の追加の検出条件を含んでもよい。例えば、無効なトリガイベントの検出は、呼吸サイクルの最も直近の数、又は、最も直近の30秒間、1分間及び/又は予め定められた時間期間のトリガイベント及び/又は誤りの以前の検出を考慮に入れてもよい。無効なトリガイベントの検出は、傾向及び/又は例外を判定するための、トリガイベント及び/又は誤りの最近の履歴の統計的分析に基づき得る。
誤り検出モジュール113による誤ったトリガイベントの検出は、対象者の横隔膜努力がほとんど又は全く検出されないとき、対象者の呼吸しようとする試みがほとんど又は全く検出されないとき、及び/又は対象者の吸気の開始がほとんど又は全く検出されないときであるが、それでもトリガイベントの発生が検出されるときに、起こ。そのような誤りは、(呼吸)回路におけるランダムノイズ、回路における水、筋肉収縮及び/又はけいれん、回路におけるリーク、心臓振動、及び/又は他の原因により生じ。誤ったトリガイベントは、次の2つの検出条件の組合せにより決定され:i)最大吸気圧力が、例えば、予め定められたIPAP値とEPAP値との平均といった予め定められた圧力閾値、及び/又は別の予め定められた値よりも大きいと判定される、ii)(例えば、吸気中又は試みられた吸気中における)最大吸気筋力圧力|Pmusmaxが、例えば、0.5cmHO、1.0cmHO、2.0cmHOといった予め定められた筋肉圧力閾値、及び/又は別の予め定められた筋肉圧力閾値よりも小さいと判定される。誤ったトリガイベントは、より少ない検出条件により決定されてもよいし、且つ/又は1以上の追加の検出条件を含んでもよい。例えば、誤ったトリガイベントの検出は、呼吸サイクルの最も直近の数、又は、最も直近の30秒間、1分間及び/又は予め定められた時間期間のトリガイベント及び/又は誤りの以前の検出を考慮に入れてもよい。誤ったトリガイベントの検出は、傾向及び/又は例外を判定するための、トリガイベント及び/又は誤りの最近の履歴の統計的分析に基づき得る。
感度モジュール114は、トリガ感度を調整するために1以上のトリガパラメータを調整するよう構成される。感度モジュール114による調整は、予め定められた時間期間にわたる誤り検出モジュール113及び/又は複数のそのような検出による1以上の検出に基づき得る。いくつかの実施形態では、感度モジュール114は、誤ったトリガイベントの検出に関する割当(quota)(例えば、予め定められた閾値)に到達したという決定に応答して、トリガ感度を低減させ得る。代替として、及び/又は、同時に、感度モジュール114は、無効なトリガイベントの検出に関する割当(例えば、予め定められた閾値)に到達したという決定に応答して、トリガ感度を増大させ得る。そのような割当は、観察期間のスライディング窓、対象者の呼吸速度、手動入力された設定、人間の嗜好、調整可能なサンプル時間、及び/又は他の値の1以上に基づき得る。感度モジュール114は、トリガモジュール111及び/又は誤り検出モジュール113からの検出に少なくとも部分的に基づくトリガ感度を調整するかどうか、又はそのようなトリガ感度をどのように調整するかを、自動的且つ/又は自律的に決定することができる。
制御モジュール115は、呼吸療法レジームに従って、経時的に呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整するために、圧力生成器140を制御するよう構成される。呼吸療法レジームは、検出されたトリガイベントに基づいて、1以上のガスパラメータに対する調整を決定することができる。例えば、トリガイベントが検出される場合、制御モジュール115は、予め定められた且つ/又は規定された吸気気道陽圧(すなわち、IPAP)が対象者の気道に送達されるように、呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整することができる。代替として、及び/又は、同時に、呼吸療法レジームは、例えば、呼気フェーズにどのように遷移するか、及び呼気フェーズにいつ遷移するかを決定することができる。例えば、制御モジュール115は、予め定められた且つ/又は規定された呼気気道陽圧(すなわち、EPAP)が対象者の気道に送達されるように、呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整することができる。
図4は、呼吸療法を提供する方法400を示している。以下で提示される方法400の動作は、例示的なものとして意図している。いくつかの実施形態では、方法400は、記載されていない1以上の追加の動作により実現され得、且つ/又は、記載されている動作の1以上なしに実現され得る。さらに、図4に示し、以下で説明する方法400の動作の順番は、限定的なものとして意図してはいない。いくつかの実施形態では、方法400は、1以上の処理装置(例えば、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するよう設計されたデジタル回路、情報を処理するよう設計されたアナログ回路、状態マシン、及び/又は電子的に情報を処理する他のメカニズム)において実施され得る。1以上の処理装置は、電子記憶媒体に電子的に記憶されている命令に応答して、方法400の動作の一部又は全てを実行する1以上の装置を含み得る。1以上の処理装置は、ハードウェア、ファームウェア、及び/又はソフトウェアを介して方法400の動作の1以上を実行するように特に設計された1以上の装置を含み得る。
動作402において、対象者の気道に送達するための呼吸可能ガスの加圧フローが生成される。一実施形態において、動作402は、(図1に示し上述した)圧力生成器140と類似する又は圧力生成器140と実質的に同一の圧力生成器により実行される。
動作404において、呼吸可能ガスの加圧フローのガスパラメータに関連する情報を伝達する1以上の出力信号が生成される。一実施形態において、動作404は、(図1に示し上述した)センサ142と類似する又はセンサ142と実質的に同一のセンサにより実行される。
動作406において、対象者による呼吸努力を示す1以上のトリガイベントが、1以上の出力信号及び1以上のトリガパラメータに基づいて検出される。1以上のトリガパラメータは、異なるレベルのトリガ感度を伴うトリガイベントの検出を容易にするために、調整可能である。一実施形態において、動作406は、(図1に示し上述した)トリガモジュール111と類似する又はトリガモジュール111と実質的に同一のトリガモジュールにより実行される。
動作408において、対象者の筋肉圧力が、1以上の出力信号に基づいて決定される。一実施形態において、動作408は、(図1に示し上述した)筋肉圧力モジュール112と類似する又は筋肉圧力モジュール112と実質的に同一の筋肉圧力モジュールにより実行される。
動作410において、無効なトリガ及び/又は誤ったトリガの一方又は両方が、決定された筋肉圧力に基づいて検出される。一実施形態において、動作410は、(図1に示し上述した)誤り検出モジュール113と類似する又は誤り検出モジュール113と実質的に同一の誤り検出モジュールにより実行される。
動作412において、誤り検出モジュールによる1以上の検出に基づいてトリガ感度を調整するために、1以上のトリガパラメータが調整される。一実施形態において、動作412は、(図1に示し上述した)誤り検出モジュール113と類似する又は誤り検出モジュール113と実質的に同一の誤り検出モジュールとともに、(図1に示し上述した)感度モジュール114と類似する又は感度モジュール114と実質的に同一の感度モジュールにより実行される。
動作414において、呼吸療法レジームに従って、呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータが、経時的に調整される。呼吸療法レジームは、検出されたトリガに基づいて、1以上のガスパラメータに対する調整を決定する。一実施形態において、動作414は、(図1に示し上述した)制御モジュール115と類似する又は制御モジュール115と実質的に同一の制御モジュールにより実行される。
請求項において、括弧内に示されるいかなる参照符号も請求項を限定するものとして解釈すべきでない。「備える(comprising)」又は「含む(including)」という語は、請求項に列挙されるもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。いくつかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、同じ1つのハードウェアアイテムによって具体化することができる。要素に先行する「a」又は「an」の語は、このような要素の複数の存在を除外しない。いくつかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、同じ1つのハードウェアアイテムによって具体化することができる。所定の要素が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの要素が組み合せて使用できないことを示すわけではない。
本発明は、最も実際的で好適な実施形態であると現在考えられるものに基づいて例示の目的で詳しく説明されたが、このような詳細は説明のみを目的とし、本発明は、開示された実施形態に限定されず、添付の請求項の範囲内にある変形及び等価な構成をカバーすることが意図されることを理解されたい。例えば、本発明は、可能な限り、任意の実施形態の1以上の特徴を、任意の他の実施形態の1以上の特徴と組み合わせることができることを意図することを理解されたい。

Claims (10)

  1. 対象者の気道に送達するための呼吸可能ガスの加圧フローを生成するよう構成された圧力生成器と、
    前記呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータに関連する情報を伝達する1以上の出力信号を生成するよう構成された1以上のセンサと、
    コンピュータプログラムモジュールを実行するよう構成された1以上のプロセッサであって、前記コンピュータプログラムモジュールは、
    前記1以上の出力信号及び1以上のトリガパラメータに基づいて、前記対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出するよう構成されたトリガモジュールであって、前記1以上のトリガパラメータは、前記トリガイベントの検出を容易にするために調整可能であるトリガ感度のレベルを示すパラメータであり、前記トリガパラメータにより示されるトリガ感度で、前記出力信号の変化を検出することにより、前記トリガイベントを検出するよう構成されたトリガモジュールと、
    前記1以上の出力信号に基づいて、前記対象者の筋肉圧力を決定するよう構成された筋肉圧力モジュールと、
    前記決定された筋肉圧力と予め定められた筋肉圧力閾値との比較に基づいて、無効なトリガイベント及び/又は誤ったトリガイベントを検出するよう構成された誤り検出モジュールと
    前記誤り検出モジュールによる前記無効なトリガイベント及び/又は前記誤ったトリガイベントの検出に基づいて、前記1以上のトリガパラメータを調整して、前記トリガ感度を増大又は低減させるように調整するよう構成された感度モジュールと、
    呼吸療法レジームに従って、時間に応じて前記呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整するために、前記圧力生成器を制御するよう構成された制御モジュールであって、前記呼吸療法レジームは、前記検出されたトリガイベントに基づいて、前記1以上のガスパラメータに対する調整を決定する、制御モジュールと、
    を含む、1以上のプロセッサと、
    を備えた、呼吸療法システム。
  2. 前記トリガモジュールは、
    実際の対象者フローと予め定められた対象者フローとの交点の検出、及び/又は、
    予め定められた時間後の、前記対象者により吸入された予め定められた吸気ボリュームの検出
    より、トリガイベントを検出するよう構成されている、請求項1記載の呼吸療法システム。
  3. 前記筋肉圧力は、動的肺抵抗及び動肺コンプライアンスの一呼吸当たりの推定値に基づいて決定され、前記一呼吸当たりの推定値は、アクティブ肺モデルを反映する、請求項1記載の呼吸療法システム。
  4. 前記無効なトリガイベントの検出は、対象者フローと予め定められたフロー閾値との比較にさらに基づき、前記誤ったトリガイベントの検出は、気道圧力と予め定められた圧力閾値との比較にさらに基づく、請求項1記載の呼吸療法システム。
  5. 前記感度モジュールは、前記誤ったトリガイベントの検出に関する第1の割当に到達したという決定に応答して、前記トリガ感度を低減させ、前記感度モジュールは、前記無効なトリガイベントの検出に関する第2の割当に到達したという決定に応答して、前記トリガ感度を増大させる、請求項1記載の呼吸療法システム。
  6. 呼吸療法を提供するよう構成されたシステムであって、
    対象者の気道に送達するための呼吸可能ガスの加圧フローを生成する手段と、
    前記呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータに関連する情報を伝達する1以上の出力信号を生成する手段と、
    前記1以上の出力信号及び1以上のトリガパラメータに基づいて、前記対象者による呼吸努力を示すトリガイベントを検出する第1検出手段であって、前記1以上のトリガパラメータは、前記トリガイベントの検出を容易にするために調整可能であるトリガ感度のレベルを示すパラメータであり、前記トリガパラメータにより示されるトリガ感度で、前記出力信号の変化を検出することにより、前記トリガイベントを検出する第1検出手段と、
    前記1以上の出力信号に基づいて、前記対象者の筋肉圧力を決定する決定手段と、
    前記決定された筋肉圧力と予め定められた筋肉圧力閾値との比較に基づいて、無効なトリガイベント及び/又は誤ったトリガイベントを検出する第2検出手段と
    前記第2検出手段による前記無効なトリガイベント及び/又は前記誤ったトリガイベントの検出に基づいて、前記1以上のトリガパラメータを調整して、前記トリガ感度を増大又は低減させるように調整する手段と、
    呼吸療法レジームに従って、経時的に前記呼吸可能ガスの加圧フローの1以上のガスパラメータを調整する手段であって、前記呼吸療法レジームは、前記検出されたトリガイベントに基づいて、前記1以上のガスパラメータに対する調整を決定する、調整する手段と、
    を備えた、システム。
  7. 前記第1検出手段は、
    推定された対象者フローと予想対象者フローとの交点を検出する手段、及び/又は、
    予め定められた時間後の、前記対象者による予め定められた吸気ボリュームの吸入を検出する手段
    有する、請求項6記載のシステム。
  8. 前記決定手段の動作は、動的肺抵抗及び動肺コンプライアンスの一呼吸当たりの推定値に基づき、前記一呼吸当たりの推定値は、アクティブ肺モデルを反映する、請求項6記載のシステム。
  9. 前記第2検出手段は、
    対象者フローと予め定められたフロー閾値との比較に基づいて、前記無効なトリガイベントを検出する手段、及び/又は、
    気道圧力と予め定められた圧力閾値との比較に基づいて、前記誤ったトリガイベントを検出する手段
    を有する、請求項6記載のシステム。
  10. 前記トリガ感度を増大又は低減させるように調整する手段は、
    前記誤ったトリガイベントの検出に関する第1の割当に到達したという決定に応答して、前記トリガ感度を低減させる手段と、
    前記無効なトリガイベントの検出に関する第2の割当に到達したという決定に応答して、前記トリガ感度を増大させる手段と、
    を有する、請求項6記載のシステム。
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