JP6235342B2 - 吸入酸素の割合及び／又は酸素化維持のための呼気終末陽圧のカスタマイズ可能な自動制御のためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、被験者の吸入酸素の割合及び／又は酸素化維持のための呼気終末陽圧の自動制御に関する。

換気療法を受けている被験者に輸送される吸入酸素の割合は、通常は、前記被験者の酸素濃度の変化に応じて前記臨床医（例えば集中治療医、療法士、看護師など）により調節される。吸入酸素の割合の調節の必要性及び調節の頻度は、前記被験者の状態及び前記臨床医師の利用性に依存する。未熟児のためのＮＩＣＵでは、吸入酸素の割合の調節は、頻繁な自発的不飽和化により、より頻繁となり得る。ＩＣＵでのその他の被験者については、前記調節は、被験者の徐々に変化する状態に応じてなされ得る。この吸入酸素濃度の割合を調節する必要性は、しばしば前記臨床医の実質的な作業負担となる。

本開示の１つの側面は、前記被験者の肺へ輸送される呼吸可能ガスの加圧流での前記吸入酸素の割合を制御するように構成されるシステムに関する。

ひとつの実施態様では、前記システムは、圧力発生装置、ユーザーインタフェース、及び１又は複数のプロセッサーを含む。前記圧力発生装置は、前記被験者の肺へ輸送するための呼吸可能ガスの加圧流（又は加圧呼吸可能ガス流）を発生するように構成され、前記圧力発生装置は、前記呼吸可能ガスの加圧流の酸素濃度を調節することで、前記被験者の吸入酸素の割合を選択的に調節するように構成される。前記１又は複数のプロセッサーは、血液酸素モジュール、酸素割合モジュール、インタフェースモジュール及び制御モジュールを含むコンピュータプログラムモジュールを実行するように構成される。前記血液酸素モジュールは、前記被験者の血液中に存在する酸素の量を表す酸素化計量値のレベルを決定するように構成される。前記酸素割合モジュールは、治療レジメンに従い前記被験者のための吸入酸素の治療割合を決定するように構成され、ここで前記酸素割合モジュールは、前記酸素計量値に基づき前記吸入酸素の治療的割合をフィードバック式に動的に決定するように構成される。前記インタフェースモジュールは、前記ユーザーインタフェースを介してユーザーから酸素割合制約を受け取るように構成される。前記酸素割合モジュールはさらに、前記ユーザーインタフェースを介して前記ユーザーから受け取られた前記酸素割合制約が、前記吸入酸素の治療割合の動的決定を制約する。前記制御モジュールは、前記酸素割合モジュールにより決定される吸入酸素の治療割合に従って前記被験者の吸入酸素の割合を制御するために、前記加圧呼吸ガス流の酸素濃度を調節するよう前記圧力発生装置を制御するように構成される。前記モジュールは、前記治療レジメンが、前記被験者を離脱させるために、前記吸入酸素の治療割合及び／又は治療的呼気終末陽圧を、時間と共に低減させるように構成され得る。

本発明の他の側面は、前記被験者の肺へ輸送される呼吸可能ガスの加圧流内の吸入酸素の割合を制御する方法に関する。ひとつの実施態様では、前記方法は、前記被験者の肺へ輸送するための呼吸可能ガスの加圧流を生成すること；前記被験者の血液中に存在する酸素の量を示す酸素計量値のレベルを取得すること；ユーザーインタフェースを介してユーザーから、１又は複数の酸素割合制約を受け取ること；フィードバック式に前記酸素計量値に基づき治療レジメンに従い前記被験者のための吸入酸素の治療割合を動的に決定することであって、前記ユーザーから受け取る前記酸素割合制約が前記吸入酸素の治療割合の動的決定を制約する、こと；及び前記動的に決定された吸入酸素の治療割合に従い前記被験者の吸入酸素の割合を制御するために、前記呼吸可能ガスの加圧流内の前記酸素濃度を調節すること；を含む。前記方法は、前記被験者を離脱させるために、前記吸入酸素の治療割合及び／又は治療的呼気終末陽圧を、時間と共に低減させることを含み得る。

本発明のさらなる側面は、前記被験者の肺へ輸送される呼吸可能ガスの加圧流内の吸入酸素の割合を制御するためのシステムに関する。ひとつの実施態様では、前記システムは、前記被験者の肺へ輸送するための呼吸可能ガスの加圧流を発生する手段；前記被験者の血液中に存在する酸素の量を示す酸素計量値のレベルを取得する手段；ユーザーインタフェースを介してユーザーから、１又は複数の酸素割合制約を受け取る手段；フィードバック式に、前記酸素計量値に基づき治療レジメンに従い前記被験者のための吸入酸素の治療割合を動的に決定する手段であって、前記ユーザーから受け取られる前記酸素割合制約が前記吸入酸素の治療割合の動的決定を制約する、手段；及び前記動的に決定された吸入酸素の治療割合に従い前記被験者の吸入酸素の割合を制御するために、前記呼吸可能ガスの加圧流内の前記酸素濃度を調節する手段；を含む。前記システムは、前記被験者を離脱させるために、前記吸入酸素の治療割合及び／又は治療的呼気終末陽圧を、時間と共に低減させるように構成され得る。

本発明の開示のこれらの及びその他の課題、構成及び特徴は、動作の方法及び関連する構成要素の機能及び製造の部材及び経済性の組合せについても同様に、以下の記載及び添付される特許請求の範囲を、明細書の一部分を形成する添付図面を参照して考慮することで、より明確になる。また、参照符号は種々の図面で対応する部品を指示する。ひとつの実施態様では、ここで示される構造部品は寸法の通りに描かれる。明示的に理解されるべきことは、しかしながら、図面は図示して説明することだけを目的とするものであり、なんらを限定するものではない、ということである。加えて、理解されるべきことは、ここのいずれか１つの実施態様に示され説明される構造的特徴が、他の実施態様でもまた使用され得る、ということである。明示的に理解されるべきことは、しかしながら、図面は図示及び説明することを目的とし、なんらを限定することを意図するものではない。明細書及び特許請求の範囲で使用される用語「ひとつの」及び「前記」には、特に記載されない限り複数を含む。

図１は、加圧呼吸可能ガス流を、治療レジメンに従い前記被験者の肺へ輸送するように構成されるシステムを示す。 図２は、動脈血液中の酸素分圧対酸素飽和度のプロットを示す。 図３は、前記被験者の肺へ加圧呼吸可能ガス流を輸送するように構成されるシステムへの制御入力を受け取るように構成されるユーザーインタフェースを示す。 図４は、被験者の酸素化を維持するための方法を示す。

図１は、治療レジメンに従い被験者１２の肺へ呼吸可能加圧ガス流を輸送するように構成されるシステム１０を示す。前記治療レジメンは被験者１２の酸素化を維持するように設計され得る。前記治療レジメンは、吸入酸素割合及び／又はフィードバック方法で酸素の有効治療濃度を維持するように呼気終末陽圧を指示する。前記システム１０は、吸入酸素の割合及び／又は呼気終末陽圧が、ユーザー設定制約により制約されるように、自動的かつ動的に変更されるように構成される。これにより、個々の被験者について、前記治療レジメンの一定のレベルのカスタマイズが可能になる。吸入される酸素の割合をフィードバック方法で制御するために前記システム１０で利用される酸素測定は、ユーザーにより選択され得る。同様に、酸素化維持において呼気終末陽圧制御の実装は、ユーザーにより選択され得るか、及び／又は選択され得ないものであり得る。前記治療レジメンは、単純に酸素化を維持するためにユーザーにより設定されるか、又はシステム１０で提供される前記治療から被験者１２を離脱させるための前記ユーザーにより設定され得る。ひとつの実施態様では、システム１０は、１つまた複数の圧力生成装置１４、電子記憶装置１６、ユーザーインタフェース１８、センサー２０、プロセッサー２４及び／又はその他の部品を含む。

ひとつの実施態様では、圧力生成装置１４は、前記被験者１２の肺へ輸送するための加圧呼吸可能ガス流を生成するように構成される。前記圧力生成装置１４は、治療目的又はその他の目的のために前記加圧呼吸可能ガス流の１つ又は複数のパラメータを制御し得る（例えば、流れ、圧力、体積、湿度、温度、ガス成分など）。前記１つ又は複数のパラメータは、治療レジメンに従い制御され得る（例えば、以下さらに説明される）。前記治療レジメンは、被験者１２を酸素化するように構成され得る。限定する目的ではない例示の方法で、圧力生成装置１４は、治療吸気圧及び／又は呼気終末陽圧を維持するために、前記加圧呼吸可能ガス流の圧力を制御するように構成され得る。前記加圧呼吸可能ガス流生成の圧力を管理するために、圧力生成装置１４は、前記加圧呼吸可能ガス流を維持するように制御可能な１つ又は複数の部品を含み得る。かかる部品は、例えば、弁、ブロワー、ベローズ、加圧ガスソース、及び／又はその他の圧力を操作するための構成要素を含む。前記圧力生成装置１４は、吸入酸素の治療用割合を維持するために前記加圧呼吸可能ガス流の濃度を制御するように構成される。従って、圧力生成装置１４は、酸素ソース２５からの酸素を、他の呼吸可能ガスソース（例えば、周囲空気、壁取り出しガス、カニスター及び／又はその他のソース）と混合して、呼吸可能ガスの加圧流中の酸素濃度を調節する。

前記加圧呼吸可能ガス流は、被験者インタフェース２６を介して被験者の肺へ輸送される。被験者インタフェース２６は、圧力生成装置１４により生成される前記加圧呼吸可能ガス流を前記被験者１２の肺へ流通可能に構成される。従って、被験者インタフェース２６は、導管２８及びインタフェース器具３０を含む。導管は、前記加圧呼吸可能ガス流をインタフェース器具３０へ運び、かつインタフェース器具３０は、前記加圧呼吸可能ガス流を被験者１２の肺へ輸送する。インタフェース器具３０のいくつかの例は、例えば、気管内チューブ、気管チューブ、鼻カニューレ、鼻マスク、鼻／経口マスク、フルフェイスマスク、トータルフェイスマスク、又は他の被験者の気道及び／又は肺とガス流通させるインタフェース器具を含み得る。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、いかなる被験者インタフェースを用いて被験者１２へ前記加圧呼吸可能ガス流を輸送することを含む。

図１には、シングルリムの受動呼気システムとして被験者インタフェース２６を持つシステム１０の構成が示されているが、このことはなんらを限定することを意図するものではない。理解されるべきことは、本開示の範囲は、前記被験者インタフェース２６が、インタフェース器具３０からの呼気を受けるように構成される第２の導管を含むダブルリムシステムとしても形成される実施態様をも含む、ということである。能動的制御呼気システムへ接続される前記第２の導管は、かかる流体を大気へ排気し、かかる流体を濾過し、及び／又はかかる流体をシステム１０内の部品を含む他の部品へ運ぶ。

ひとつの実施態様では、電子記憶装置１６は、電子的に情報を記憶する電子記憶媒体を含む。電子記憶装置１６の電子的記憶媒体は、システム１０に統合化されて設けられるか（即ち実質的に非可動性）及び／又はシステム１０から可動に接続される可動記憶装置であり、例えばポート（例えばＵＳＢポート、ファイアワイヤポートなど）、又はドライブ（例えばディスクドライブなど）などの可動記憶装置の１つの又は両方のシステム記憶装置を含み得る。電子記憶装置１６は、１つまた複数の光学読み取り可能記憶媒体（例えば光学ディスク）、磁気的読み取り可能記憶媒体（例えばＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）、半導体記憶媒体（例えばフラッシュドライブなど）及び／又はその他の電子的読み取り可能記憶装置を含む。電子記憶装置１６は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサー２４で決定される情報、ユーザーインタフェース１８を介して受け取る情報、及び／又はその他のシステム１０が適切に機能させる情報を含む。電子記憶装置１６は、システム１０内の（完全に、又は部分的に）別の部品であり、又は電子記憶装置１６は、システム１０の１つ又は複数の部品（例えば、発生装置１４、ユーザーインタフェース１８、プロセッサー２４など）と（完全に、又は部分的に）統合的されて設けられ得る。

ユーザーインタフェース１８は、システム１０及び１又は複数のユーザー（例えば被験者１２、介護者、研究者、治療決定者など）との間に設けられ、それを介して前記ユーザーはシステム１０へ情報を与え、又はそれから情報を受け取ることが可能になる。これにより、データ、キュー、結果及び／又は指示及びその他の全ての交信可能な事項を、まとめて「情報」として参照させ、ユーザー及び、圧力発生装置１４、電子記憶装置１６及び／又はプロセッサー２４との間の交信を可能にする。ユーザーインタフェース１８に好適なインタフェース装置の例は、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、表示スクリーン、タッチスクリーン、スピーカー、マイクロホン、指示灯、音声警告、プリンター、触覚フィードバック装置及び／又はその他のインタフェース装置を含む。ひとつの実施態様では、ユーザーインタフェース１８は、複数の別のインタフェースを含み得る。ひとつの実施態様では、ユーザーインタフェース１８は、発生装置１４と統合的に設けられる少なくとも１つのインタフェースを含む。ユーザーインタフェース１８は、被験者１２から入力を受け取り、システム１０のユーザー選択可能設定を変更できるように構成され得る。例えば、前記ユーザーインタフェース１８は、前記被験者１２へ輸送される呼吸治療のモード及び設定を変更するように構成され得る。他の例では、前記ユーザーインタフェース１８は、前記システム１０の最大吸入酸素割合及び／又はその他のパラメータを設定するように構成され得る。

理解されるべきことは、他の交信技術、有線又は無線のいずれもまた、ユーザーインタフェース８として本発明に含まれる、ということである。例えば、本発明は、ユーザーインタフェース１８が、電子記憶装置１６により提供される可動記憶装置と統合化され得る、ことを含む。この例では、情報は、可動記憶装置（例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、可動ディスクなど）からシステム１０へロードされて、前記ユーザーがシステム１０の実装をカスタマイズすることを可能にする。ユーザーインタフェース１８としてシステム１０と共にユーザーについて適合化される他の例示的入力装置及び技術は、限定されるものではないが、ＲＳ−２３２ポート、ＲＦリンク、ＩＲリンク、モデム（電話、ケーブルなど）を含む。まとめると、システム１０と情報交信するための全ての技術が、ユーザーインタフェース１８として本発明に含まれる。

前記センサー２０は、前記加圧呼吸可能ガス流のガスパラメータに関連する情報を運ぶ出力シグナルを生成するように構成されるセンサー、被験者１２の酸素化に関連する情報を運ぶ出力シグナルを生成するように構成されるセンサー、及び／又はその他のセンサーを含む。前記ガスパラメータは、例えば、１又は複数の流れ、体積、圧力、組成（例えば、酸素などの１つ又は複数の成分の濃度）、湿度、温度、加速度、速度、音響、呼吸を示すパラメータ及び／又はその他のガスパラメータを含む。ひとつの実施態様では、センサー２０はフローセンサー及び圧力センサーを含む。前記センサー２０は、かかるパラメータを直接（例えば、圧力生成装置１４又は被験者インタフェース２６での前記加圧呼吸可能ガス流との流通を介して）測定する、１つ又は複数のセンサーを含み得る。前記センサー２０は、前記加圧呼吸可能ガス流の１つ又は複数の流体パラメータに関連する出力シグナルを生成する１つ又は複数のセンサーを含み得る。例えば１つ又は複数のセンサー２０は、圧力生成装置１４の動作パラメータ（例えば、弁ドライバ、モーター電流、電圧、回転速度及び／又はその他の動作パラメータ）に基づき、及び／又はその他のセンサーに基づき、出力を生成することができる。

前記の通り、センサー２０は、被験者１２の酸素化に関連する情報を伝達する出力シグナルを生成するように構成される１つ又は複数のセンサーを含み得る。酸素化に関連する情報は、酸素飽和度、動脈中の酸素分圧、動脈中の二酸化炭素の分圧及び／又はその他の酸素化に関連する情報を含み得る。かかるセンサーは、現在進行中の酸素化に関連する情報を伝達するシグナルを生成するセンサーを含み得る。例えば、酸素飽和度の関連する情報を伝達する出力シグナルを生成するセンサーは、現在進行中の出力シグナルを生成し得る。あるセンサーは、より侵襲性測定を必要とし得る（例えば、被験者１２からの血液抽出）。かかるセンサーは、動脈中の酸素分圧測定、動脈中の二酸化炭素の分圧測定及び／又はその他の動脈中の血液測定を含み得る。被験者１２へより侵襲的である測定（例えば、動脈血圧測定）は定期的な間隔で更新され得る。例えば、かかる測定は、約３０分間及び／又はその他の時間間隔で取得されシステム１０に更新され得る。

前記センサー２０は、１つ又は複数の電子記憶装置１６、ユーザーインタフェース１８及び／又はプロセッサー２４に出力シグナルを伝達するように構成されるセンサーを含み得る。例えば、前記加圧呼吸可能ガス流のガスパラメータに関連する情報を伝達する出力シグナルを生成するセンサーは、１つ又は複数の電子記憶装置１６、ユーザーインタフェース１８及び／又はプロセッサー２４に出力シグナルを伝達し得る。前記センサー２０は、システム１０から分離されているか及び／又は交信状態にある装置又は機器に出力シグナルを伝達するように構成されるセンサーを含み得る。例えば、動脈中の酸素飽和度及び／又は酸素分圧に関連する情報を伝達する出力シグナルを生成するセンサーは、患者モニター３１と組合せられて、前記センサーからの出力シグナルを患者モニター３１へ伝達する。患者モニターは、前記出力シグナルを処理するように構成され得る（例えば、動脈中の酸素飽和度及び／又は酸素分圧を決定する）。患者モニター３１は、システム１０と交信可能に組み合わされ、前記出力シグナル及び／又はその他の情報をシステム１０へ伝達することが可能となる。他の例では、システム１０は、酸素飽和度に関連する出力シグナルを生成するセンサーがシステム１０と組み合わされ、及び出力シグナルを、１つ又は複数の電子記憶装置１６、ユーザーインタフェース１６及び／又はプロセッサー２４へ伝達できるように構成され得る。かかる伝達は、有線及び／又は無線通信を通じて達成され得る。前記センサー２０は、ユーザーインタフェース１８を介してシステム１０へ手動で入力され得る測定を必要とするセンサーを含み得る。例えば、動脈中の酸素分圧、二酸化炭素分圧及び／又はその他の動脈測定のセンサーは、手動でシステム１０へ入力されて取得される必要があり得る。

プロセッサー２４は、システム１０で情報処理可能性を提供するように構成される。従って、かかるプロセッサー２４には、１つ又は複数のデジタルプロセッサー、アナログプロセッサー、情報処理用デジタル回路、情報処理用アナログ回路、ステートマシン及び／又はその他の電子情報処理構成が含まれる。図１にはシングルエンティとしてプロセッサー２４が示されているが、これは説明のためだけである。ある実装では、プロセッサー２４は複数の処理ユニットを含み得る。これらの処理ユニットは、同じ装置内に物理的に設けられるか、又はプロセッサー２４は連携して複数の装置の機能を処理することを表し得る。例えば、プロセッサー２４にここで帰属される機能性の少なくともいくつかは、患者モニター３１に関連して１つ又は複数のプロセッサーにより与えられる。図１に示されるように、プロセッサー２４は、１つ又は複数のコンピュータプログラムモジュールを実行するように構成され得る。前記１つ又は複数のコンピュータプログラムモジュールは、１つ又は複数の制御モジュール３２、呼吸パラメータモジュール３４、酸素飽和度モジュール３６、動脈中酸素モジュール３８、酸素割合モジュール４０、ＰＥＥＰモジュール４２、呼気モジュール４４、インタフェースモジュール４６及び／又はその他のモジュールを含み得る。プロセッサー２４は、モジュール３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６をソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアの組合せ；及び／又はその他のプロセッサー２４で処理可能なように構成される構成を実行するように構成され得る。

理解されるべきことは、モジュール３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４及び４６が図１では単一処理ユニット内に共に配置されるように示されるが、複数のプロセッサーユニットを持つ実装においては、１つ又は複数のモジュール３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６がその他のモジュールから離れて配置され得る。以下説明される前記異なるモジュール３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６により与えられる機能の説明は、説明を目的とするものであり、なんらを限定することを意図するものではなく、モジュール３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６のいかなるモジュールも記載される機能よりも多い機能を与え得るものである。例えば、モジュール３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６の１つまた複数のモジュールは省略することが可能であり、かつその機能のいくらか又は全ては、その他のモジュール３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４及び／又は４６により与えられ得る。他の例として、プロセッサー２４は、モジュール３２、３４，３６，３８、４０、４２、４４及び／又は４６の一つに帰属される機能のいくらか又は全てを実行することができる１つ又は複数の追加のモジュールを実行するように構成され得る。

前記制御モジュール３２は、圧力発生装置１４を制御し、治療レジメンに対応する前記加圧呼吸可能ガス流のパラメータを調節する。前記治療レジメンは、被験者１２の肺へ提供される前記加圧呼吸可能ガス流が、吸入酸素割合を吸入酸素の治療割合に維持し及び／又は被験者１２の前記呼気終末陽圧をある値の呼気終末陽圧に維持するように提供されるように指示する。

例えば、前記治療レジメンは、バイレベル治療を含む非侵襲性呼吸であり得る。かかる治療レジメンでは、呼気の際の前記加圧呼吸可能ガス流の圧力レベルは、ある呼気レベル（呼気気道陽圧又はＥＰＡＰとして知られる）で維持される。吸気の際は、前記加圧呼吸可能ガス流の圧力レベルは、ガスを被験者の肺へ押し込むように増加される。吸気気道陽圧（「ＩＰＡＰ」）及びＥＰＡＰの間の変更は、呼吸速度に従い及び／又は被験者１２による自発呼吸努力に基づき引き起こされる。

呼吸パラメータモジュール３４は、被験者１２の呼吸パラメータを決定するように構成される。前記呼吸パラメータは、センサー２０により生成される前記出力シグナルに基づき呼吸パラメータモジュール３４により決定される。呼吸パラメータモジュール３４で決定される呼吸パラメータは、一回換気量、呼吸数、最小換気量、吸気対呼気比、肺抵抗および肺コンプライアンス、呼吸筋圧及び／又は他の呼吸パラメータの１つ又は複数を含む。

酸素飽和モジュール３６は、被験者１２の酸素飽和を取得するように構成される。非侵襲性の酸素飽和度を取得することは、酸素飽和度及び／又は酸素飽和度の決定値を受け取ることを含む（例えば、患者モニター３１から）。前記酸素飽和度は、センサー２０により生成される出力シグナルに基づいて決定され得る。前記酸素飽和度センサーは、好ましい位置で患者の身体に取り付けられている。前記酸素飽和度は、決定され、受け取られ及び／又はそうでなければ実質的に進行中に取得され得る（例えば、約１００ミリ秒未満のサンプリング速度で）。

動脈酸素モジュール３８は、被験者１２の動脈中の酸素分圧を決定するように構成される。動脈酸素モジュール３８による前記動脈中の酸素分圧の決定は、実質的に進行中になされる動脈血液中の酸素分圧を評価することを含み得る。これは、動脈血液中の酸素分圧が通常は被験者からの血液の抽出を通じて直接測定されるからである。ひとつの実施態様では、動脈血液中の酸素分圧は、動脈酸素モジュール３８により酸素飽和度の関数として評価される。一般的に、動脈中の酸素飽和度及び酸素分圧の挙動、例えばある所定の瞬間での動脈血液中の酸素分圧は測定された酸素飽和度に基づいて評価され得る。

前記のように、種々の時間で（例えば、周期的間隔で）動脈血液測定が取得され、システム１０へ入力され得る。かかる測定は、動脈血液中の酸素分圧、動脈血液中の二酸化炭素分圧、血液ｐＨ及び／又はその他の測定値を含み得る。ひとつの実施態様では、動脈酸素モジュール３８は、これらの測定値がシステム１０で取得される場合には、動脈血液中の酸素分圧の決定値を、酸素飽和度の関数として較正するように、又は別の方法で調節するように構成される。

例示として図２は、動脈血液中の酸素飽和度対酸素分圧のいくつかのプロットを示す。図２から分かるように、これらの２つのパラメータ間の変換は直線的ではない。従って、動脈血液中の酸素分圧の断続的な測定は、酸素飽和度の測定値を動脈血液中の酸素分圧の評価への変換のために較正及び／又は調節するために使用され得る。さらに、図２から理解されるべきことは、動脈血液中の酸素飽和度と酸素分圧間の関係は、動脈血液中の二酸化炭素分圧及び／又は血液ｐＨにより影響を受ける、ということである。従って、動脈血液中の二酸化炭素分圧及び／又は血液ｐＨの測定は、さらに、酸素飽和度の測定値を動脈血液中の酸素分圧の評価への変換を較正及び／又は調節するために使用され得る。

図１を参照して、酸素割合モジュール４０は、吸入酸素の治療割合を決定するように構成される。吸入酸素の治療割合は、被験者１２の酸素化を治療的に有効なレベルに維持する、吸入酸素の割合である。前記制御モジュール３２は、酸素割合モジュール４０で決定される吸入酸素の治療割合を、前記圧力生成装置１４を制御することで吸入酸素の治療的割合に応じる前記加圧呼吸可能ガス流内の酸素濃度を調節して、実装するように構成される。

ひとつの実施態様では、吸入酸素の治療割合決定は、被験者１２の酸素化を治療的有効レベルに維持する吸入酸素割合を決定することを含む。ひとつの実施態様では、酸素割合モジュール４０は、動脈血液中の酸素分圧を治療的有効なレベルに維持するために吸入酸素の治療割合を決定する。前記酸素割合モジュール４０は、入力として酸素飽和度、動脈血液中の酸素分圧及び／又は酸素化を示すその他の計量値を用いるフィードバックループにおいて、吸入酸素の治療割合を決定するように構成される。前記使用される計量値が、酸素化が高すぎることを示す場合には、吸入酸素の治療割合がその現在値から下方に調節される。前記使用される計量値が、酸素化が低すぎることを示す場合には、吸入酸素の治療割合がその現在値から上方に調節される。

前記酸素割合モジュール４０は、吸入酸素の治療割合を調節することが、酸素割合制約により制約されるように構成される。酸素割合の制約は、吸入酸素の治療割合の変更速度（例えば、時間におけるスライドウィンドウにわたる）、吸入酸素の治療割合の増分調節、吸入酸素の治療割合の最大レベル、吸入酸素の治療割合の最小レベル、吸入酸素の治療割合への調節による一時的調節を制約することの１つ又は複数を制約すること、及び／又はその他の吸入酸素の治療割合の決定値への調節を制約することが可能である。吸入酸素の治療割合の変更の速度を制約する酸素割合制約は、変更の最大速度を設定し得る。吸入酸素の治療割合の増分調節を制約する酸素割合制約は、標準増分量を設定することが可能であり、最小増分量を設定することが可能であり、最大増分量を設定することが可能であり、及び／又はそうでなければ調節増分を制約することが可能である。吸入酸素の治療割合への調節の一時的調節を制約する酸素割合制約は、前の調節から、次の調節がなされ得るまでの最小の待ち時間間隔を設定することができ、及び／又はそうでなければ、吸入酸素の治療割合への調節の一時的調節を制約することが可能である。

ひとつの実施態様では、酸素割合モジュール４０は、被験者１２の酸素化を維持するために吸入酸素のみ（又は実質的に）の治療割合を決定するように構成される。ひとつの実施態様では、酸素割合モジュール４０は、吸入酸素の治療割合を時間経過に従い体系的に減少させるように構成される。吸入酸素の治療割合の体系的減少は、被験者１２が加圧呼吸可能ガス流に含まれる前記余分の酸素から徐々に離脱されるように実施される。

前記ＰＥＥＰモジュール４２は、治療呼吸気末陽圧を決定するように構成される。治療呼気終末陽圧は、被験者１２の血液中の酸素化を治療的有効レベルに維持することを補助する呼気終末陽圧である。ひとつの実施態様では、治療呼気終末陽圧を決定することは、被験者１２の血液中の酸素化を治療的有効レベルに維持することを補助する吸気末陽圧を決定することを含む。ひとつの実施態様では、ＰＥＥＰモジュール４２は、動脈血液中の酸素分圧を治療的に有効なレベルに維持するために前記治療呼気終末陽圧を決定する。前記ＰＥＥＰモジュール４２は、入力として、酸素飽和度、動脈血液中の酸素分圧及び／又は酸素化を示すその他の計量値を使用するフィードバックループで前記治療呼気終末陽圧を決定するように構成される。前記使用される計量値が、酸素化が高すぎることを示す場合には、前記治療呼気終末陽圧はその現在値から下方に調節される。前記使用される計量値が、酸素化が低すぎることを示す場合には、前記治療呼気終末陽圧はその現在値から上方に調節される。

前記ＰＥＥＰモジュール４２は、前記治療呼気終末陽圧がＰＥＥＰ制約により制約されるように構成される。前記治療呼気終末陽圧は、酸素割合の制約は、前記治療呼気終末陽圧の変更速度（例えば、時間におけるスライドウィンドウにわたる）、前記治療呼気終末陽圧の増分調節、前記治療呼気終末陽圧の最大レベル、前記治療呼気終末陽圧の最小レベル、前記治療呼気終末陽圧への調節による一時的調節を制約することの１つ又は複数を制約すること、及び／又はその他の前記治療呼気終末陽圧の決定値への調節を制約することが可能である。前記治療呼気終末陽圧の変更の速度を制約するＰＥＥＰ制約は、変更の最大速度を設定し得る。前記治療呼気終末陽圧の増分調節を制約するＰＥＥＰ制約は、標準増分量を設定することが可能であり、最小増分量を設定することが可能であり、最大増分量を設定することが可能であり、及び／又はそうでなければ調節増分を制約することが可能である。前記治療呼気終末陽圧への調節の一時的調節を制約するＰＥＥＰ制約は、前の調節から次の調節がなされ得るまでの最小に待ち時間間隔を設定することができ、及び／又は、そうでなければ、前記治療呼気終末陽圧への調節の一時的調節を制約することが可能である。

ひとつの実施態様では、ＰＥＥＰモジュール４２は、被験者１２の酸素化を維持するために前記治療呼気終末陽圧のみ（又は実質的に）を決定するように構成される。ひとつの実施態様では、ＰＥＥＰモジュール４２は、前記治療呼気終末陽圧を時間経過に従い体系的に減少させるように構成される。前記治療呼気終末陽圧の体系的減少は、被験者１２が加圧呼吸可能ガス流に含まれる加圧ガスから徐々に離脱されるように実施される。

呼気モジュール４４は、前記治療呼気終末陽圧に応じる呼気圧を決定するように構成される。これは、入力として呼吸パラメータモジュール３４で決定される前記治療呼気終末陽圧を用いることによってフィードバック式に決定され得る。調節が前記治療呼気終末陽圧になされると、対応する調節が呼気モジュール４４により決定される前記呼気圧になされる。前記制御モジュール３２は、呼気モジュール４４により決定される前記呼気圧レベルを、前記加圧呼吸可能ガス流を、前記患者に呼気の際に、前記呼気圧で与えるように実行する。これは、前記被験者１２の前記呼気終末陽圧を、前記治療呼気終末陽圧に維持することを可能にする。

前記インタフェースモジュール４６は、ユーザーインタフェース１８を介してユーザーから、選択的及び／又は制御入力を受け取るように構成される。前記制御入力は、前記オペレーションシステム１０の１つ又は複数の側面を指示することを可能とする。非限定的例示によると、前記制御入力は、酸素割合制約、ＰＥＥＰ制約、吸入酸素の治療割合を決定するために使用される酸素計量値、及び／又は前記治療呼気終末陽圧、呼気終末陽圧制御のための動作モードの始動及び停止、動作の離脱モードの始動及び停止、低酸素飽和の警報設定及び限定値及び吸入酸素の高又は最大割合及びＰＥＥＰレベルの高又は最大レベルの１つ又は複数を定義し、及び／又はシステム１０の動作における他の要素を定義する。

説明の方法により、図３は、グラフィックユーザーインタフェース４８を示し、ユーザーからの選択的入力及び／又は制御入力を生成することが可能である。前記グラフィックユーザーインタフェース４８は、ユーザーインタフェースを介して前記ユーザーに示され、これはユーザーインタフェース１８と同じ又は類似のものである（図１に示され説明された）。グラフィックユーザーインタフェース４８は、酸素化計量値フィールド５０、酸素割合制約フィールド５２，離脱モードフィールド５４、ＰＥＥＰ制約フィールド５６、酸素化決定値フィールド５８及び／又はその他のフィールドを含む。

前記酸素計量値フィールド５０は、吸入酸素の治療割合への調節を決定するためのフィードバック方法で実装される前記酸素計量値に関連する制御入力の選択及び／又はエントリーを受けるように構成される。前記制御入力は、計量値選択、最小酸素化レベル、治療酸素化レベル及び／又はその他の制御入力を含む。計量値選択は、吸入酸素の治療割合への調節を決定するために実装される酸素計量値を指定する。前記酸素化計量値フィールド５０は、酸素飽和度、動脈血液中酸素分圧及び／又は実装されるべきその他の計量値を選択及び／又はエントリーを受け取るように構成され得る。最小酸素化レベルは、選択された酸素化計量値につき最小レベルを設定し得る。前記治療酸素割合レベルは、吸入酸素の治療割合が調節されて維持される前記選択される酸素化計量値のレベルを設定し得る。

前記酸素割合制約フィールド５２は、吸入酸素、酸素割合制約及び／又はその他の制御入力に関連する制御入力に選択及び／又はエントリーを受けるように構成される。前記酸素割合制約フィールド５２を介して受け取る酸素割合制約は、変更制約速度、制約増分調節、最大制約レベル、最小制約レベル、制約待ち時間及び／又はその他の割合制約の１つ又は複数を含み得る。

前記離脱モードフィールド５４は、離脱モード始動／停止、離脱待ち時間、離脱調節制約及び／又はその他の制御入力を選択し及び／又はエントリーを受けるように構成される。離脱待ち時間は、どの程度長く、吸入酸素の治療割合での減少、及び／又は前記治療呼気終末陽圧の減少の間の時間を取るかを指示することができる。離脱調節制約は、吸入酸素の治療割合の減少及び／又は離脱の際の前記治療呼気終末陽圧の減少のために使用される増分調節を定めることが可能である。

前記ＰＥＥＰフィールド５６は、ＰＥＥＰモードの始動／停止、前記治療呼吸終末陽圧に関連する制御入力、ＰＥＥＰ制約、及び／又は他の制御入力の選択及び／又はエントリーを受けるように構成される。ＰＥＥＰモードの始動／停止は、酸素化に基づき前記治療呼吸終末陽圧の前記動的決定を選択的に開始及び／又は停止する。前記ＰＥＥＰモードが停止されると、前記治療呼吸終末陽圧は固定レベルに設定されるか、及び／又はその他の入力に基づき決定され得る。ＰＥＥＰ制約フィールド５６を通じて受け取る前記ＰＥＥＰ制約は、制約の変更速度、制約増分の調節、制約の最大レベル、制約の最小レベル、待ち時間制約及び／又はその他のＰＥＥＰ制約の１つ又は複数を含み得る。

酸素化決定フィールド５８は、前記酸素化計量値が決定されるタイミングを指示する制御入力を受け取るように構成される。これらの制御入力は、サンプリング期間の平均値、酸素化トレンドサンプリング期間及び／又はその他の制御入力を含む。

図４は、被験者の酸素化維持の方法６０を示す。以下示される方法６０の動作は、説明を目的とするものである。ある実施態様では、方法６０は、ここで記載されていない１つ又は複数の追加の動作と共に実施され、及び／又はここで説明される１つ又は複数の動作を伴わずに実施され得る。加えて、方法６０の動作が図４で示され、以下で説明される動作における順序は、なんらを限定することを意図するものではない。

実施態様では、方法６０のいくつかの又は全ての動作が、１つ又は複数の処理装置で実行され得る（例えば、デジタルプロセッサー、アナログプロセッサー、情報処理のために設計されるデジタル回路、情報処理のために設計されるアナログ回路、ステートマシン及び／又はその他の電子的に情報を処理する構成）。前記１つ又は複数の処理装置は、電子的記憶媒体に電子的に記憶される命令に応じて方法６０のいくつかの又は全ての動作を実行する１つまた複数の装置を含み得る。前記１つ又は複数の処理装置は、ハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアにより、方法６０の１つ又は複数の動作を実行するように特に設計された１つ又は複数の装置を含み得る。

動作６２で、１つ又は複数の入力がユーザーから受け取られる。前記制御入力は、前記被験者が受ける治療の１つ又は複数の側面を指示し、影響を決定し、及び／又は定める。前記制御入力は、治療酸素レベル、酸素化計量値選択、吸入酸素レベルの最大割合、吸入酸素レベルの最小割合、ＰＥＥＰ制約、ＰＥＥＰモード始動／停止、離脱モード始動／停止、及び／又はその他の制御入力の１つ又は複数を含み得る。ひとつの実施態様では、動作６２はインタフェースモジュール４６と同じ又は類似のインタフェースモジュールにより実施され（図１で示され説明された）、ユーザーインタフェース１８と同じ又は類似のユーザーインタフェース及び／又はグラフィックユーザーインタフェース４８（図１及び３に示され説明された）を介して１つ又は複数の制御入力を受ける。

動作６４で、加圧呼吸可能ガス流が、前記被験者の肺へ輸送するために発生される。前記加圧呼吸可能ガス流の１つ又は複数のパラメータは治療レジメンに従い制御され得る。ひとつの実施態様では、動作６４は、圧力発生装置１４（図１に示され説明された）と同じ又は類似の圧力発生装置により、前記制御モジュール３２と同じ又は類似の制御モジュール（図１で示され説明された）の制御下で実施される。

動作６６で、酸素計量値が得られ、これは前記被験者の血液中の酸素量を示す。前記酸素化計量値は、酸素飽和度、動脈血液中の酸素分圧及び／又はその他の酸素化計量値を含み得る。前記酸素化計量値の決定は、前記酸素化計量値の評価を含む。動作６６で得られる酸素化計量値は、具体的な酸素化計量値を指示する動作６２で受け取られる制御入力により指示され得る。前記酸素化計量値を得ることは、前記酸素化計量値を決定すること（例えば、センサー出力シグナルに基づき）及び／又は外部部品から前記酸素化計量値の決定値を受け取る（例えば、図１で示され説明された患者モニター３１と同じ又は類似の患者モニターから）ことを含む。ひとつの実施態様では、動作６６は、酸素飽和モジュール３６及び／又は動脈血液酸素モジュール酸素飽和モジュール３８（図１で示され説明された）と同じ又は類似する酸素飽和モジュール及び／又は動脈血液酸素モジュールにより実行され得る。

動作６８で、酸素化計量値の決定が較正及び／又は調節されるべきかどうかの決定がなされる。較正及び／又は調節は、断続的にのみ取得される酸素化計量値の測定のエントリー及び／又は受け取りに応じた時に起こり得る。測定が前記患者にとって侵襲的であることから前記測定は断続的に行われる。較正及び／又は調節が動作６８において適切であることに反応して、動作６０は動作７０に進む。

動作７０で、酸素化計量値の決定値が較正及び／又は調節される。前記較正及び／又は調節される決定値は、ここで説明された、酸素飽和度の関数として決定される動脈血液中の酸素分圧の推定値であり得る。ひとつの実施態様では、動作７０は、動脈酸素モジュール３８と同じ又は類似の動脈酸素モジュール（図１に示され説明された）により実施される。

動作６８から又は動作７０から、方法６０は、動作７２及び動作７４へ進む。動作７２で、動作６６で決定された前記酸素化計量値に基づき、前記治療呼気終末陽圧が決定されるべきかどうかの決定がなされる。これは、ＰＥＥＰモードが始動されるか又は停止されるかどうかに基づき決定され得る。ＰＥＥＰモードの開始又は停止は、動作６２で受け取られる制御入力により指示され得る。前記治療呼気終末陽圧が、前記酸素化計量値に基づき決定されるべきであるとの決定に応じて、方法６０は動作７６へ進む。前記治療呼気終末陽圧が、前記酸素化計量値に基づき決定されるべきでない決定に応じて、方法６０は動作７４へ進む。

動作７４で、吸入酸素の治療割合が、動作６６で決定された酸素化計量値に基づき決定される。前記吸入酸素の治療割合は、ある治療レベル（例えば、動作６２で受け取る）での前記酸素化計量値を維持するために決定される。吸入酸素の割合に応じて、離脱モード開始が動作６２で受け取られ、吸入酸素の治療割合が、前記被験者を方法６０による治療から離脱させるように減分され得る。前記吸入酸素の治療割合が前のレベルから調節される必要がある場合、動作６２での前記ユーザーから受け取られた酸素割合制約により制約される。ひとつの実施態様では、動作７４は、酸素割合モジュール４０（図１で示され説明された）と同じ又は類似の酸素割合モジュールにより実行される。

動作７６で、前記治療呼気終末陽圧が、動作６６で決定された前記酸素化計量値に基づき決定される。前記治療呼気終末陽圧は、ある治療レベル（例えば動作６２で受け取った）で前記酸素化計量値を維持するために決定される。動作６２で受け取られたＰＥＥＰ離脱モード開始に応じて、前記治療呼気終末陽圧が減分されて、被験者を方法６０で与えられる治療から離脱させようと試みる。前記治療呼気終末陽圧が前の値から調節される必要がある場合には、動作６２で前記ユーザーから受け取られたＰＥＥＰ制約により制約される。ひとつの実施態様では、動作７６は、ＰＥＥＰモジュール４２（図１に示され説明された）と同じ又は類似のＰＥＥＰモジュールにより実行される。

動作７８で、前記加圧呼吸可能ガス流は、動作７４で決定された呼吸酸素の治療割合に基づき調節され、及び／又は動作７６で決定された前記治療呼気終末陽圧に基づき調節される。ひとつの実施態様では、動作７８は、圧力発生装置１４（図１に示され説明された）と同じ又は類似の圧力発生装置により、制御モジュール３２（図１に示され説明された）と同じ又は類似の制御モジュール下で実施される。

ここで含まれる詳細は、現在最も実用的であり、好ましい実施態様であると考えられるものに基づき説明するためのものであり、理解されるべきことは、かかる詳細はかかる目的のためだけであり、本明細書の範囲は前記開示された実施態様に限定されるべきではないこと、むしろその変更、変法、均等物の全てが、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図している、ということである。例えば、理解されるべきことは、本開示は、可能な限り、全ての実施例の１つ又は複数の構成が、全ての他の実施例の１つ又は複数の構成と組み合わせることが可能であると、いうことである。

Claims (8)

1. 被験者の肺へ輸送される加圧呼吸可能ガス流中の吸入酸素の割合を制御するように構成されるシステムであり、前記システムは：
   前記被験者の肺への輸送のための前記加圧呼吸可能ガス流を発生するように構成される圧力発生装置であって、前記被験者の前記吸入酸素の割合を、前記加圧呼吸可能ガス流中の酸素濃度を調節することで選択的に制御するように構成される、圧力発生装置と；
   ユーザーインタフェースと；
   コンピュータプログラムモジュールを実行するように構成される１つ又は複数のプロセッサーであって、前記コンピュータプログラムモジュールが：
   前記被験者の血液中に存在する酸素の量を表す酸素化計量値のレベルを決定するように構成される血液酸素モジュール；
   ある治療レジメンに従い前記被験者のための吸入酸素の治療割合を動的に決定するように構成される酸素割合モジュールであって、酸素化の治療的有効性レベルを維持するために必要とされる吸入酸素の治療割合を、（ｉ）前記治療レジメンに従って又は（ｉｉ）治療から前記被験者を離脱させるために（ｉｉｉ）前記酸素化計量値の決定されたレベルに基づいてフィードバック式に、動的に決定するように構成される、酸素割合モジュール；
   前記ユーザーインタフェースを介してユーザから少なくとも１つの酸素割合制約を受け取るように構成されるインタフェースモジュールであって、前記酸素割合モジュールがさらに、前記ユーザーインタフェースを介して前記ユーザから受け取られた前記少なくとも１つの酸素割合制約が前記吸入酸素の治療割合の動的決定を制約し、前記少なくとも１つの酸素割合制約は、前記吸入酸素の動的に決定された治療割合への調節の間の時間の量を含む、インタフェースモジュール；及び
   前記ユーザから受け取られた前記少なくとも１つの酸素割合制約と前記吸入酸素の動的に決定された治療割合を比較し、次に比較に基づいて前記動的に決定された治療割合を自動的に調整することによって、前記被験者の前記吸入酸素の割合を自動的にかつ動的に変更するために、前記加圧呼吸可能ガス流中の前記酸素の濃度を調節するよう前記圧力発生装置を制御するように構成される制御モジュール；を有する、
   １つ又は複数のプロセッサーと；を有する、
   システム。
2. 請求項１に記載のシステムであり、前記血液酸素モジュールは、前記酸素化計量値が、動脈血液中の（ｉ）酸素飽和度又は（ｉｉ）酸素分圧を含むように構成される、システム。
3. 請求項１に記載のシステムであり、前記コンピュータプログラムモジュールがさらに：
   治療呼気終末陽圧を動的に決定するように構成されるＰＥＥＰモジュール；及び
   前記動的に決定された治療呼気終末陽圧に前記被験者の呼気終末陽圧を維持する前記加圧呼吸可能ガス流のための呼気圧を決定するように構成される呼気モジュール、を含み、
   前記制御モジュールがさらに、前記動的に決定された治療呼気終末陽圧が維持されるように呼気の間に前記呼気モジュールにより決定される前記呼気圧で前記加圧呼吸可能ガス流を提供するように構成される、システム。
4. 請求項３に記載のシステムであり、前記ＰＥＥＰモジュールがさらに、前記決定された酸素化計量値のレベルに基づいて前記治療レジメンに従い前記治療呼気終末陽圧をフィードバック式に動的に決定するように構成される、システム。
5. 被験者の肺へ輸送される加圧呼吸可能ガス流中の吸入酸素の割合を制御するシステムであり、前記システムが：
   被験者の肺へ輸送するための加圧呼吸可能ガス流を発生する手段；
   前記被験者の血液中に存在する酸素の量を示す酸素化計量値のレベルを取得する手段；
   ユーザーインタフェースを介してユーザから１つ又は複数の酸素割合制約を受け取る手段であって、前記酸素割合制約は、前記１つ又は複数の吸入酸素の動的に決定された治療割合への調節の間の時間の量を含む、１つ又は複数の酸素割合制約を受け取る手段；
   酸素化の治療的有効性レベルを維持するために必要とされる治療レジメンに従い前記被験者のための吸入酸素の治療割合を、（ｉ）治療レジメンに従って又は（ｉｉ）治療から前記被験者を離脱させるために、（ｉｉｉ）前記被験者の前記血液中に存在する酸素の量を示す前記酸素化計量値の得られたレベルに基づきフィードバック式に、動的に決定する手段であって、前記ユーザから受け取る前記酸素割合制約が、前記吸入酸素の治療割合の動的決定を制約する、動的に決定する手段；
   
   動的に決定された前記吸入酸素の治療割合を前記ユーザから受け取られた前記１つ又は複数の酸素割合制約と比較する手段；及び
   受け取られた前記１つ又は複数の酸素割合制約と前記吸入酸素の動的に決定された治療割合の比較に基づいて、前記被験者の前記吸入酸素の割合を自動的にかつ動的に変更するように、前記加圧呼吸可能ガス流中の酸素の濃度を自動的に調節する手段；を含む、
   システム。
6. 請求項５に記載のシステムであり、前記酸素化計量値が、動脈血液中の（ｉ）酸素飽和度及び／又は（ｉｉ）酸素分圧である、システム。
7. 請求項５に記載のシステムであり、さらに：
   治療呼気終末陽圧を動的に決定するための手段；
   前記動的に決定された治療呼気終末陽圧に前記被験者の呼気終末陽圧を維持する前記加圧呼吸可能ガス流のための呼気圧を動的に決定するための手段；及び
   前記動的に決定された治療呼気終末陽圧を維持するように動的に決定された前記呼気圧で呼気の間に前記加圧呼吸可能ガス流を提供する手段；を含む、システム。
8. 請求項７に記載のシステムであり、前記治療呼気終末陽圧を動的に決定する手段がさらに、前記被験者の血液の中に存在する前記酸素の量を示す前記酸素化計量値の得られたレベルに基づいて前記治療レジメンに従い前記治療呼気終末陽圧をフィードバック式に動的に決定するように構成される、システム。
   

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