JP6396892B2 - 呼吸の快適さのための圧力の制御 - Google Patents
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Description
本出願は、2012年5月14日に出願された「Control of Pressure For Breathing Comfort」と題する米国仮特許出願第61/646,571号の出願日の利益を主張する。この特許文献の開示は引用することによりその全体が本明細書の一部をなすものとする。
本技術に適するこうしたコントローラの例示的なシステムアーキテクチャが図4のブロック図に示される。図において、呼吸処置装置用の本明細書で述べるモータ電流解析プロセスを有するコントローラ401は、1つ又は複数のプロセッサ408を含むことができる。システムはまた、モニタ又はLCDパネル等の上に、本明細書で述べるように事象(例えば、吸気又は呼気等)検出レポートを出力するディスプレイインタフェース410を含むことができる。例えば、キーボード、タッチパネル、制御ボタン、マウス等用のユーザ制御/入力インタフェース412もまた設けられて、本明細書で述べる制御方法をアクティブ化又は修正することができる。システムはまた、プログラミング命令、電流信号、速度信号、逆EMF信号、モータ制御信号等のデータを受信/送信するための、バス等のセンサ又はデータインタフェース414を含むことができる。デバイスはまた、通常、上述した方法(例えば、図2及び図3)の制御命令を含むメモリ/データ記憶コンポーネント420を含むことができる。これらは、422の、モータ電流信号処理(例えば、前処理方法、フィルタ、値発生器、ブランキング又はメンテナンス値発生ロジック、タイマ、補償発生ロジック、観測器プロセス、エッジ検出器等)用のプロセッサ制御命令を含むことができる。これらはまた、本明細書でより詳細に論じる424の、モータ電流信号処理に基づく処置制御(例えば、処置変更、速度制御等)用のプロセッサ制御命令を含むことができる。最後に、それらはまた、フィルタ時定数、フィルタパラメータ、ブランキング値、メンテナンス値、補償値、処置設定、圧力対速度設定テーブル等の、これらの方法のための記憶されたデータ426を含むことができる。幾つかの実施形態では、ソフトウェアを汎用コンピュータにロードすると、汎用コンピュータが本明細書で論じる方法のうちの任意の方法に従う専用コンピュータとして働くことができるよう、上述した方法を制御するための、これらのプロセッサ制御命令及びデータを、汎用コンピュータが使用するためのソフトウェアとしてコンピュータ可読記録媒体に収容してもよい。
1.1 処置システム
一形態では、本技術は、図5及び図7aに示すもの等の、呼吸障害を処置する装置の一部を形成することができる。この装置は、空気等の加圧呼吸ガスを、患者インタフェース3000に通じる空気送達チューブを介して患者1000に供給するためのフロージェネレータ又はブロワを備えることができる。
一形態では、本技術は、一方又は両方の鼻孔及び/又は口を介して、患者1000の気道の入口、例えば患者の鼻腔等に、陽圧を印加するステップを含む、呼吸障害を処置するための方法の一部として働くことができる。例えば、PAPデバイス4000は、鼻持続気道陽圧(Continuous Positive Airway Pressure:CPAP)治療を生成して、後口咽頭壁の前方にかつそこから離れるように軟口蓋及び舌を押すことによって上気道の閉塞性睡眠時無呼吸(Obstructive Sleep Apnea:OSA)を処置することができる。
図6に示すように、本技術の一態様による非侵襲的患者インタフェース3000は、以下の機能的態様、すなわち、シール形成構造3100、プレナムチャンバ3200、位置決め及び安定化構造3300、及び空気回路4170に接続するための接続ポート3600を含むことができる。幾つかの形態では、機能的態様は、1つ又は複数の物理構成要素によって提供することができる。幾つかの形態では、1つの物理構成要素は、1つ又は複数の機能的態様を提供することができる。使用の際、シール形成構造体3100は、気道への陽圧の空気の供給を容易にするために、患者の気道への入口を取り囲むように配置される。
図7a、7b及び7cに示されるように、本技術の1つの態様による例示的なPAPデバイス4000は、機械構成要素及び空気圧構成要素4100、電気構成要素4200を備えることができ、1つ又は複数のアルゴリズムを実行するようにプログラムすることができる。このPAPデバイスは、外部ハウジング4010を有することができる。外部ハウジング4010は、外部ハウジング4010の上側部分4012及び外部ハウジング4010の下側部分4014の2つの部分で形成される。代替の形態では、外部ハウジング4010は、1つ又は複数のパネル4015を備えることができる。PAPデバイス4000は、PAPデバイス4000の1つ又は複数の内部構成要素を支持するシャーシ4016を備えることができる。1つの形態では、空気圧ブロック(pneumatic block)4020が、シャーシ4016によって支持されるか、又はその一部分として形成される。PAPデバイス4000は、取っ手4018を備えることができる。
1.4.1.1 エアフィルタ(複数の場合もある)4110
本技術の1つの形態によるPAPデバイスは、1つのエアフィルタ4110、又は複数のエアフィルタ4110を備えることができる。
本技術の1つの形態では、吸入口マフラ4122は、空気経路においてブロワ4142の上流に位置している。図7bを参照されたい。
本技術の1つの形態では、陽圧の空気の流量を生成するための圧力デバイス4140は、制御可能ブロワ4142である。例えば、このブロワは、ボリュート内に収容された1つ又は複数のインペラを有するブラシレスDCモータ4144を備えることができる。ブロワは、約4cmH2O〜約20cmH2Oの範囲、又は他の形態では約30cmH2Oまでの陽圧の空気の供給を、例えば約120リットル/分で送達することが可能である。
本技術の1つの形態では、1つ又は複数のトランスデューサ4270が、圧力デバイス4140の上流に位置することができる。この1つ又は複数のトランスデューサ4270は、空気経路のその地点における空気の性質を測定するように構成及び準備されている。
本技術の1つの形態では、アンチスピルバック弁が、加湿器5000と空気圧ブロック4020との間に位置している。このアンチスピルバック弁は、水分が加湿器5000から例えばモータ4144へ上流に向けて流れる危険性を低減するように構成及び準備されている。
本技術の一態様による空気回路4170は、空気圧ブロック4020と患者インタフェース3000との間での空気又は呼吸可能ガスの流れを可能にするように構成及び準備されている。
本技術の1つの形態では、補助酸素4180を、空気経路における或る地点に送達することができる。
1.4.2.1 電源装置4210
本技術の1つの形態では、電源装置4210は、PAPデバイス4000の外部ハウジング4010の内部にある。本技術の別の形態では、電源装置4210は、PAPデバイス4000の外部ハウジング4010の外部にある。
本技術の1つの形態では、PAPデバイス4000は、人がこのデバイスとインタラクトすることを可能にするボタン、スイッチ、又はダイアルの形態の、1つ又は複数の入力デバイス4220を備える。これらのボタン、スイッチ、又はダイアルは、物理デバイスとすることもできるし、タッチスクリーンを介してアクセス可能なソフトウェアデバイスとすることもできる。これらのボタン、スイッチ、又はダイアルは、1つの形態では、外部ハウジング4010に物理的に接続することもできるし、別の形態では、中央コントローラ4230に電気接続されている受信機と無線通信することもできる。
本技術の1つの形態では、中央コントローラ4230は、x86INTELプロセッサ等の、PAPデバイス4000を制御するのに好適なプロセッサである。
好ましくは、PAPデバイス4000は、プロセッサに接続されたクロック4232を備える。
本技術の1つの形態では、療法デバイスコントローラ4240は、プロセッサによって実行されるアルゴリズムの一部分を形成する圧力制御モジュールである。
任意選択で、本技術によるPAPデバイス4000は、1つ又は複数の保護回路4250を備える。
本技術の1つの形態によれば、PAPデバイス4000は、メモリ4260、好ましくは不揮発性メモリを備える。幾つかの形態では、メモリ4260は、バッテリ駆動スタティックRAMを含むことができる。幾つかの形態では、メモリ4260は、揮発性RAMを含むことができる。
オプションのトランスデューサは、デバイスの内部に存在することもできるし、PAPデバイスの外部に存在することもできる。外部のトランスデューサは、例えば、空気送達回路、例えば患者インタフェースに位置することもできるし、その一部分を成すこともできる。外部のトランスデューサは、データをPAPデバイスに送信又は転送するドップラレーダ移動センサ等の非接触センサの形態とすることができる。
本技術によるオプションの流量トランスデューサ4274は、差圧トランスデューサ、例えば、SENSIRION社が提供しているSDP600シリーズの差圧トランスデューサに基づくことができる。この差圧トランスデューサは、空気圧回路と流体連通し、圧力トランスデューサのそれぞれのものは、流量制限要素における第1の地点及び第2の地点のそれぞれに接続される。
本技術によるオプションの圧力トランスデューサ4272は、空気圧回路と流体連通して位置することができる。好適な圧力トランスデューサの一例は、HONEYWELL社のASDXシリーズからのセンサである。代替の好適な圧力トランスデューサは、GENERAL ELECTRIC社が提供しているNPAシリーズからのセンサである。
本技術の1つの形態では、モータ速度信号4276を生成することができる。モータ速度信号4276は、療法デバイスコントローラ4240によって提供することができる。モータ速度は、例えば、ホール効果センサ等のオプションの速度センサが生成することができるか、又は上述したように逆EMFから推測することができる。
本技術の1つの好ましい形態では、データ通信インタフェース4280が設けられ、プロセッサに接続される。データ通信インタフェース4280は、好ましくは、リモート外部通信ネットワーク4282に接続可能である。データ通信インタフェース4280は、好ましくは、ローカル外部通信ネットワーク4284に接続可能である。好ましくは、リモート外部通信ネットワーク4282は、リモート外部デバイス4286に接続可能である。好ましくは、ローカル外部通信ネットワーク4284は、ローカル外部デバイス4288に接続可能である。
本技術による出力デバイス4290は、視覚ユニット、オーディオユニット、及び触覚ユニットのうちの1つ又は複数の形態を取ることができる。視覚ディスプレイは、液晶ディスプレイ(LCD)又は発光ダイオード(LED)ディスプレイとすることができる。
ディスプレイドライバ4292は、ディスプレイ4294上での表示を目的とした文字、シンボル、又は画像を入力として受け取り、ディスプレイ4294にそれらの文字、シンボル、又は画像を表示させるコマンドにそれらを変換する。
ディスプレイ4294は、ディスプレイドライバ4292から受信したコマンドに応答して文字、シンボル、又は画像を視覚的に表示するように構成されている。例えば、ディスプレイ4294は、8セグメントディスプレイとすることができる。この場合、ディスプレイドライバ4292は、数字「0」等の各文字又は各シンボルを、8つのセグメントのそれぞれが特定の文字又はシンボルを表示するようにアクティブ化されるか否かを示す8つの論理信号に変換する。
本技術の好ましい形態では、療法デバイス4245はコントローラの制御下にあり、療法を患者1000に送達する。
本技術の一形態では、図8に示す例等の加湿器5000が提供される。加湿器は、図7cに示すように、水リザーバ及び加熱プレート5240を含むことができる。
例1.呼吸処置装置において吸気又は呼気の指示を確定する方法であって、
呼吸処置を提供するように構成されたブロワに供給される電流を測定するステップと、
前記測定された電流から第1の電流信号及び第2の電流信号を導出するステップであって、前記第1の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、前記第2の導出される電流信号は電流の短期測定量であるステップと、
前記第1の導出される電流信号及び前記第2の導出される電流信号の関数として、吸気又は呼気の指示をプロセッサによって確定するステップと
を含む方法。
インペラ及びモータを含むブロワであって、患者インタフェースに対する圧力処置を生成するように構成されるブロワと、
モータに供給される電流を表す電流信号を生成するように構成される電流検知回路と、
検知回路に結合されたプロセッサであって、このプロセッサは、(a)電流検知回路から第1の電流信号及び第2の電流信号を導出するように構成され、第1の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、第2の導出される電流信号は電流の短期測定量であり、また、(b)第1の導出される電流信号及び第2の導出される電流信号の関数として吸気又は呼気の指示を確定するように構成されるプロセッサと
を備えている呼吸処置装置。
Claims (25)
- 呼吸処置装置において吸気又は呼気の指示を確定する方法であって、
呼吸処置を提供するように構成されたブロワに供給される電流を測定するステップと、
前記測定された電流から第1の電流信号及び第2の電流信号を導出するステップであって、前記第1の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、前記第2の導出される電流信号は電流の短期測定量であるステップと、
前記第1の導出される電流信号及び前記第2の導出される電流信号の関数として、吸気又は呼気の指示をプロセッサによって確定するステップと
を含む方法。 - 前記第1の導出される電流信号及び/又は前記第2の導出される電流信号は、前記測定される電流をフィルタリングすることによって導出される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の導出される電流信号は、第1の時定数を有するローパスフィルタによって導出される、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間である、請求項3に記載の方法。
- 前記第2の導出される電流信号は、第2の時定数を有するローパスフィルタによって導出される、請求項2〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間である、請求項5に記載の方法。
- 前記第1の導出される電流信号及び前記第2の導出される電流信号の前記関数は、前記第1の導出される電流信号と前記第2の導出される電流信号との比較を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の導出される電流信号に補償信号を付加するステップを更に含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記補償信号は、吸気又は呼気の前記指示に基づくものであり、前記補償信号は呼吸サイクルにおけるフェーズ変化を判断する際の遅延についての補償をするためのものである、請求項8に記載の方法。
- 吸気又は呼気の前記指示に基づいて、異なる補償信号が前記第1の導出される電流信号に付加される、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の導出される電流信号及び前記第2の導出される電流信号の前記関数は、前記第2の導出される電流信号と前記第1の導出される電流信号及び前記補償信号の和との比較を含む、請求項8〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の導出される電流信号を、吸気又は呼気の指示子の遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって維持するステップを更に含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 吸気又は呼気の前記指示に基づいて前記ブロワによって生成される圧力処置の設定を、前記プロセッサによって制御するステップを更に含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 吸気又は呼気の指示を確定する呼吸処置装置であって、
インペラ及びモータを含むブロワであって、患者インタフェースに対する圧力処置を生成するように構成されるブロワと、
前記モータに供給される電流を表す電流信号を生成するように構成される電流検知回路と、
前記検知回路に結合されたプロセッサであって、該プロセッサは、(a)前記電流検知回路から第1の電流信号及び第2の電流信号を導出するように構成され、前記第1の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、前記第2の導出される電流信号は電流の短期測定量であり、また、(b)前記第1の導出される電流信号及び前記第2の導出される電流信号の関数として吸気又は呼気の指示を確定するように構成されるプロセッサと
を備えている呼吸処置装置。 - 前記プロセッサは、前記測定される電流をフィルタリングすることによって前記第2の導出される電流信号を生成するフィルタを備えている、請求項14に記載の装置。
- 前記フィルタは、第1の時定数を有するローパスフィルタを備えている、請求項15に記載の装置。
- 前記第2の導出される電流信号又は前記測定される電流をフィルタリングすることによって前記第1の導出される電流信号を生成する更なるフィルタを更に備えている、請求項16に記載の装置。
- 前記更なるフィルタは、第2の時定数を有するローパスフィルタを備え、前記第1の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間であり、前記第2の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間である、請求項17に記載の装置。
- 前記第1の導出される電流信号及び前記第2の導出される電流信号の前記関数は、前記第1の導出される電流信号と前記第2の導出される電流信号との比較を含む、請求項14〜18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プロセッサは、前記第1の導出される電流信号に補償信号を付加するように更に構成されている、請求項14〜19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記補償信号は、吸気又は呼気の前記確定された指示の関数であり、前記補償信号は呼吸サイクルにおけるフェーズ変化を判断する際の遅延についての補償をするためのものである、請求項20に記載の装置。
- 前記プロセッサは、吸気又は呼気の前記確定された指示に基づいて前記第1の導出される電流信号に異なる補償信号を付加するように構成されている、請求項21に記載の装置。
- 前記第1の導出される電流信号及び前記第2の導出される電流信号の前記関数は、前記第2の導出される電流信号と前記第1の導出される電流信号及び前記補償信号の和との比較を含む、請求項20〜22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プロセッサは、吸気又は呼気の前記確定された指示に関連する遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって前記第1の導出される電流信号を維持するように更に構成されている、請求項14〜23のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プロセッサは、吸気又は呼気の前記指示に基づいて前記ブロワによって生成される前記圧力処置の設定を制御するように更に構成される、請求項14〜24のいずれか一項に記載の装置。
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