JP6600460B2 - 呼吸治療装置と一体化される気道インピーダンス測定 - Google Patents

Description

本開示は呼吸治療装置を用いて対象の気道インピーダンスを測定することに関する。

気道インピーダンスを測定することは周知である。しかしながら、既存の方法は典型的には独立型装置の使用を含み、一般に診断目的で適用される。

従って、気道インピーダンスを測定するように構成される呼吸治療装置と一体化されるシステムを提供することが本発明の一つ以上の実施形態の目的である。

システムは導管、第１弁、一つ以上のセンサ、及び一つ以上のプロセッサを有する。導管はそれぞれ吸気及び呼気中に呼吸治療装置を用いてガスが対象の気道へ向かう及び気道から離れる流路を提供するように構成される。第１弁は導管によって形成される流路を通るガスフローに作用するように導管内に配置される。一つ以上のセンサは導管内に配置され、流路を通るガスフローが第１弁によって作用される若しくは作用されない間の、導管によって形成される流路内のガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号を提供するように構成される。一つ以上のプロセッサは一つ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に構成される。一つ以上のコンピュータプログラムモジュールは、流路を通るガスフローが第１弁によって作用される若しくは作用されない一つ以上の呼気中に一つ以上のセンサによって提供される信号に基づいて対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するように構成される気道インピーダンスモニタリングモジュール（１２０）を含む。

呼吸治療装置を用いて対象の気道インピーダンスを測定するための方法を提供することが、本発明の一つ以上の実施形態のさらに別の態様である。方法はそれぞれ吸気及び呼気中に呼吸治療装置を用いてガスが対象の気道へ向かう及び気道から離れる流路を提供するステップを含む。方法は流路を通るガスフローに作用するステップを含む。方法は流路を通るガスフローが作用される若しくは作用されない間の流路内のガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号を提供するステップを含む。方法は流路を通るガスフローが作用される若しくは作用されない一つ以上の呼気中の信号に基づいて対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するステップを含む。

呼吸治療装置と一体化され、気道インピーダンスを測定するように構成されるシステムを提供することが一つ以上の実施形態のさらに別の態様である。システムは流体連通手段、第１弁手段、検出手段、及び処理手段を有する。流体連通手段はそれぞれ吸気及び呼気中に呼吸治療装置を用いてガスが対象の気道へ向かう及び気道から離れる流路を提供するように構成される。第１弁手段は流体連通手段によって形成される流路を通るガスフローに作用するように流体連通手段内に配置される。検出手段は流体連通手段内に配置され、流路を通るガスフローが第１弁手段によって作用される若しくは作用されない間の、流体連通手段によって形成される流路内のガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号を提供するように構成される。処理手段は一つ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に構成される。一つ以上のコンピュータプログラムモジュールは、流路を通るガスフローが第１弁手段によって作用される若しくは作用されない一つ以上の呼気中に検出手段によって提供される信号に基づいて対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するように構成される気道インピーダンスモニタリングモジュールを含む。

本発明のこれらの及び他の目的、特徴、及び特性、並びに構造の関連要素の操作方法と機能及び製造の部品と経済性の組み合わせは、その全てが本明細書の一部を成す添付の図面を参照して以下の記載と添付のクレームの考察によってより明らかとなり、同様の参照番号は様々な図面において対応する部分を指す。しかしながら、図面は例示と説明の目的に過ぎず本発明の限定の定義のつもりではないことが明確に理解されるものとする。

一つ以上の実施形態にかかる、呼吸治療装置と一体化され気道インピーダンスを測定するように構成されるシステムを図示する。 図１のシステムが遮断弁を含む一つ以上の実施形態に対応する機能的気道インピーダンス測定モデルを図示する。 図１のシステムが遮断弁を含む一つ以上の実施形態に対応する機能的気道インピーダンス測定モデルを図示する。 図１のシステムが所定振動周波数を持つ受動弁を含む一つ以上の実施形態に対応する機能的気道インピーダンス測定モデルを図示する。 呼吸治療装置と一体化される気道インピーダンス測定機能の実施形態例を図示する。 呼吸治療装置と一体化される気道インピーダンス測定機能の実施形態例を図示する。 呼吸治療装置と一体化される気道インピーダンス測定機能の実施形態例を図示する。 呼吸治療装置と一体化される気道インピーダンス測定機能の実施形態例を図示する。 一つ以上の実施形態にかかる呼吸治療装置を用いて対象の気道インピーダンスを測定するための方法を図示する。

本明細書で使用される通り、"ａ""ａｎ"及び"ｔｈｅ"の単数形は文脈で他に明記しない限り複数の参照を含む。本明細書で使用される通り、二つ以上の部品若しくは構成要素が"結合する"という記述は部品が直接的に若しくは間接的に、すなわちリンクが生じる限り一つ以上の中間部品若しくは構成要素を通じて、結合するか若しくは一緒に動作することを意味するものとする。本明細書で使用される通り、"直接結合する"とは二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通り、"固定されて結合する"若しくは"固定される"とは二つの構成要素が互いに対して一定の配向を維持しながら一体となって動く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通り、"単一"という語は構成要素が単体若しくは単一ユニットとして作られることを意味する。つまり、別々に作られてから１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"部品若しくは単体ではない。本明細書で利用される通り、二つ以上の部品若しくは構成要素が互いに"係合する"という記述は部品が直接又は一つ以上の中間部品若しくは構成要素を通じて互いに対して力を及ぼすことを意味するものとする。本明細書で利用される通り、"複数"という語は１若しくは１よりも大きい整数（すなわち複数）を意味するものとする。

例えば限定されないが、頂上、底、左、右、上、下、前、後及びそれらの派生語など、本明細書で使用される方向のフレーズは、図示される要素の配向に関し、クレーム中に明確に列挙されない限りクレームを限定していない。

本発明の実施形態例は、呼吸治療のために一般に使用される装置において肺及び／又は気道インピーダンスの測定を組み込むことによって肺機能の簡便かつ正確な評価を提供し得る。限定しない例として、呼吸治療装置は吸入器、ネブライザ、ベンチレータ、気道陽圧装置、弁付き保持チャンバ、スペーサ、及び／又は他の呼吸治療装置を含み得る。一部の呼吸治療装置は薬物吸入を促進する、呼吸を補助する、及び／又は様々な呼吸器疾患を治療するように構成され得る。

肺及び／又は気道インピーダンスの測定を呼吸治療のために一般に使用される装置に組み込むことは、肺機能の日常的モニタリング及び／又は対象の状態における傾向のモニタリングを提供し得る。肺機能の日常的モニタリングは異なるタイプの肺疾患を罹患する対象のために治療を調整する上で、治療の有効性を検証する上で、新薬及び／又は治療の開発を支援する上で、並びに／或いは呼吸治療と関連する他の方法で、利点をもたらし得る。付加的に、治療を提供する装置にモニタリング技術を統合することによって、対象にとってさらなる負担を伴わずに、及び／又は装置の不使用に関して低いリスクで、定期的なモニタリングが実行され得る。

図１は一つ以上の実施形態にかかる、呼吸治療装置１０２と一体化される、気道インピーダンスを測定するように構成されるシステム１００を図示する。図１に図示の通り、システム１００は導管１０４、弁１０６、一つ以上のセンサ１０８、一つ以上のプロセッサ１１０、及び／又は他の構成要素を含む。図１におけるシステム１００及び呼吸治療装置１０２の描写はシステム１００及び／又は呼吸治療装置１０２が図示されたものよりも多くの若しくは少ない構成要素を含み得るものとして限定する意図ではない。例えば、呼吸治療装置１０２は対象が吸気／呼気プロセスを調整するのを助けるスペーサ及び／又は弁付き保持チャンバを含み得る。別の実施例として、システム１００及び／又は呼吸治療装置１０２の一つ以上の構成要素は単一構成要素として一体化され得る。

導管１０４はチューブ、パイプ、及び／又は他の導管を含み得る。導管１０４はそれぞれ吸気及び呼気中に呼吸治療装置を用いてガスが対象の気道へ向かう及び気道から離れる流路を提供するように構成される。つまり、導管１０４は吸気ガスのフローと呼気ガスのフローを連通させるように構成される。一部の実施形態において、導管１０４は二つ以上の分岐を含む。分岐の一つ以上は呼気ガスのフローの連通専用であり得る。分岐した導管を持つ実施形態例は図４Ｂに関連してさらに記載される。

一部の実施形態において、導管１０４はインターフェース器具１１２に近接して配置される。インターフェース器具１１２は呼吸治療装置１０２を用いて呼吸治療装置１０２と対象の気道の間に流体連通をもたらすように構成される。インターフェース器具１１２の一部の実施例は、例えば気管内チューブ、鼻カニューレ、鼻マスク、鼻／口マスク、フルフェイスマスク、トータルフェイスマスク、若しくは対象の気道との流体連通をもたらすように構成される他のインターフェース器具を含み得る。

導管１０４は呼吸可能ガス源１１４と流体連通し得る。呼吸可能ガス源１１４は吸気ガスのフローの一部若しくは全部を提供するように構成され得る。呼吸可能ガス源１１４の一部の実施例は呼吸治療装置１０２周辺の環境大気、ガスタンク、ポンプ、呼吸可能物質源及び／又は他の呼吸可能ガス源を含み得る。

弁１０６は導管によって形成される流路を通るガスフローに作用するように導管１０４内に配置される。一部の実施形態において、弁１０６は呼気ガスのフローに作用するように構成される。様々な実施形態によれば、呼気ガスのフローに作用することは呼気ガスのフローを一時的に遮断すること、呼気ガスのフローに時間変化の抵抗を与えること、及び／又は他の方法で呼気ガスのフローに作用することを含み得る。

一部の実施形態によれば、弁１０６は導管によって連通される呼気ガスのフローを一時的に遮断するように構成される遮断弁を含み得る。かかる遮断弁は所定期間、若しくは呼気ガスの検出圧が安定するまで呼気ガスのフローを遮断するように構成され得る。一部の実施形態において、弁１０６は所定振動周波数を持つ受動弁を含む。限定しない例として、所定振動周波数は共振周波数及び／又は他の周波数を含み得る。受動弁は呼気ガスのフローに時間変化の抵抗を与えるように構成され得る。遮断弁若しくは受動弁を含む実施形態は本明細書にさらに記載される。

（複数の）センサ１０８が導管１０４、弁１０６、及び／又は呼吸インターフェース１１２内に配置される。（複数の）センサ１０８は対象によって吸入される及び／又は吐き出されるガスなど、導管によって形成される流路内のガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号を提供するように構成される。かかる特性は導管１０４によって連通されるガスの流速、導管１０４内のガス圧、導管１０４によって連通されるガスの容積若しくは量、並びに／或いは吸気及び／又は呼気ガスの他の特性の一つ以上を含み得る。呼気ガスの特性は呼気ガスのフローが弁１０６によって作用される若しくは作用されない間に観察可能なものを含み得る。（複数の）センサ１０８の一部の実施例はフローセンサ、圧力センサ、及び／又は他のセンサの一つ以上を含む。フローセンサは導管１０４によって連通されるガスの流速と関連する情報を伝える信号を提供するように構成され得る。圧力センサは導管１０４内のガス圧と関連する情報を伝える信号を提供するように構成され得る。圧力センサは大気圧と呼ばれる圧力若しくは絶対圧力と関連する情報を伝える信号を提供し得る。絶対圧力の場合、大気圧と関連する情報を伝える参照信号を提供する第２圧力センサがシステム１００内の他の場所に配置され得る。

（複数の）プロセッサ１１０は一つ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に構成される。一つ以上のコンピュータプログラムモジュールは弁制御モジュール１１６、センサ制御モジュール１１８、気道インピーダンスモニタリングモジュール１２０、コンプライアンスモニタリングモジュール１２２、及び／又は他のモジュールを含む。

弁制御モジュール１１６は弁１０６を制御するように構成される。弁制御モジュール１１６は対象による一回以上の呼気中に導管１０４によって形成される流路を通るガスフローに作用するように弁１０６を制御するように構成され得る。一部の実施形態において、弁１０６を制御することは弁１０６に導管１０４によって連通される呼気ガスのフローを一時的に遮断させることを含む。弁制御モジュール１１６は対象の呼気フェーズと同期させる若しくは合わせるために閉塞開始及び解除のタイミングを決め得る。つまり、弁制御モジュール１１６はガスフローへの作用を（複数の）センサ１０８の出力から決定され得る呼気中の特定時間若しくは時間の範囲と同期させるように構成され得る。

一部の実施形態において、弁制御モジュール１１６は使用されている特定治療装置の機能に従って弁１０６を制御するように構成される。例えば、特定装置がユーザへガスのフローを強制する場合、弁１０６はその強制されたフロー中開いたままであるべきである。弁制御モジュール１１６は、一部の実施形態によれば、弁１０６が開く若しくは閉じるときに関して呼吸治療装置１０２若しくはシステム１００の一つ以上の他の構成要素へ情報を提供するように構成される。

センサ制御モジュール１１８は（複数の）センサ１０８を制御する及び／又は（複数の）センサ１０８によって提供される信号が読まれるときを調節するように構成される。一部の実施形態によれば、（複数の）センサ１０８を制御することは、（複数の）センサ１０８に、対象の呼気及び／又は弁１０６が導管１０４によって連通される呼気ガスのフローを一時的に遮断することと協調して呼気ガスの一つ以上の特性と関連する情報を検出若しくは取得させることを含む。

気道インピーダンスモニタリングモジュール１２０は対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するように構成される。かかる決定は流路を通るガスフローが第１弁によって作用される一回以上の呼気中に（複数の）センサ１０８によって提供される信号（若しくはそれによって伝えられる情報）に基づいてなされ得る。一部の実施形態において、インピーダンスメトリックを決定することは一回以上の吸気中に（複数の）センサ１０８によって提供される信号（若しくはそれによって伝えられる情報）に基づいて吸気ガスの容積を決定することを含み得る。インピーダンスメトリックの一部の実施例は気道抵抗、気道キャパシタンス、及び／又は対象の気道と関連する他のインピーダンスメトリックを含む。一部の実施形態において、気道インピーダンスモニタリングモジュール１２０は（複数の）センサ１０８によって提供される信号によって伝えられる情報の信頼性を決定するように構成される。例えば、一部の実施形態によれば、呼気が緩和されるのでなく強制される場合、情報は有効でない可能性がある。別の実施例として、その後の測定が高い変動性を示す場合、一部の実施形態によれば情報は有効ではない可能性がある。気道インピーダンスモニタリングモジュール１２０は対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するために、（複数の）センサ１０８によって提供される信号によって伝えられる情報と協調して、一つ以上の機能的モデルを利用し得る。

図２Ａ及び２Ｂはシステム１００が遮断弁を含む一つ以上の実施形態に対応する機能的気道インピーダンス測定モデル２００を図示する。気道インピーダンスモニタリングモジュール１２０は対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するために機能的気道インピーダンス測定モデル２００を利用し得る。機能的気道インピーダンス測定モデル２００に従って、Ｒ_ａｗは気道抵抗をあらわし、Ｃ_ａｗは気道キャパシタンスをあらわし、Ｐ_ａｖは肺胞圧をあらわし、Ｖ_ｌｕｎｇは対象の肺に蓄えられるガスをあらわす。図２Ａにおいて、弁１０６はガスが対象の肺から吐き出され得ることを許さない。このため、（複数の）センサ１０８によって測定される圧力は、平衡に達した後、肺胞圧に等しくなると予想される。弁１０６が開いた後、図２Ｂに図示の通り、肺に蓄えられたガスが吐き出され、呼気ガスの量が（複数の）センサ１０８によって記録される。呼気ガスの遮断後（若しくは前）の圧力変動及び／又はフロー変動をモニタリングすることによって、及び初期肺胞圧を推定することによって、対象の気道の抵抗とキャパシタンスが推定され得る。一部の実施形態において、キャパシタンスの推定は筋活動に起因する肺胞圧の変化を推定することを含み得るが、これは図２Ａ及び２Ｂにはあらわされないが肺キャパシタンスと直列な圧力源としてあらわされ得る。対象の気道の抵抗とキャパシタンスを推定することは閉塞前、中、及び／又は後のフロー波形及び／又は圧力波形を評価することを含み得る。

図３はシステム１００が所定振動周波数を持つ受動弁を含む一つ以上の実施形態に対応する機能的気道インピーダンス測定モデル３００を図示する。気道インピーダンスモニタリングモジュール１２０は対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するために機能的気道インピーダンス測定モデル２００を利用し得る。機能的気道インピーダンス測定モデル３００に従って、システム１００を制御する微分方程式は次式としてあらわされ得る：

Ｉは（複数の）センサ１０８によって検出される呼気ガスのフローをあらわす。Ｒ_ａｗが一定であると仮定し、ガスのフローを受ける（及び弁無しのＩの周波数成分よりもかなり高い所定周波数で共振若しくは振動する）とき弁抵抗Ｒ_ｖが時間とともに変化すると仮定すれば、式１の二つの微分項は周波数に基づいて分離され得る。従って、低周波数及び高周波数の解が次式としてそれぞれ別々に決定され得る：

弁の抵抗Ｒ_ｖは（複数の）センサ１０８を介して得られる圧力及び／又はフロー測定に基づいて決定され得、次式としてあらわされ得る：

Ｐは大気圧と呼ばれる（複数の）センサ１０８を介して決定される圧力をあらわす。これらの式及び（複数の）センサ１０８を介して決定されるフローと圧力を考えると、Ｃ_ａｗの値が高周波数微分方程式（すなわち式３）から決定され得る。そしてＣ_ａｗの値を用いて低周波数微分方程式（すなわち式２）を解きＲ_ａｗを決定することが可能である。（複数の）弁１０６が低周波数領域において無視できない抵抗を持つ場合、その抵抗は計算されたＲ_ａｗ値から較正され減算され得る。

再度図１を参照すると、コンプライアンスモニタリングモジュール１２２が呼吸治療装置１０２を用いて対象のコンプライアンスをモニタリングするように構成される。コンプライアンスのモニタリングは（複数の）センサ１０８によって提供される信号によって伝えられる情報に及び／又は他の情報に基づき得る。対象のコンプライアンスをモニタリングすることは、一実施形態において、対象による呼吸治療装置１０２の使用を使用目標に関して特徴付けること、使用の量をモニタリングすること、使用中のフロー及び／又は圧力をモニタリングすること、並びに／或いは使用の他の態様をモニタリングすること若しくは特徴付けることを含む。これは対象による呼吸治療装置１０２の使用が使用目標を満たしたか若しくは上回ったかどうかを決定することを含み得る。コンプライアンスモニタリングモジュール１２２による使用目標に関する使用の特徴付けはエポック（ｅｐｏｃｈ）及び／又はエラ（ｅｒａ）ベースでなされ得る。例えば、エポックベースでコンプライアンスをモニタリングするために、コンプライアンスモニタリングモジュール１２２は所与のエポック中の使用を所与のエポックに対する使用目標と比較する。エラベースでコンプライアンスをモニタリングするために、コンプライアンスモニタリングモジュール１２２は所与のエラ中の使用をエラ目標と比較する。

コンプライアンスは経過した期間（例えばエポック、エラなど）及び／又は現在起こっている期間にコンプライアンスモニタリングモジュール１２２によってモニタリングされ得る。例えば、所与のエポックの真っ最中に、コンプライアンスモニタリングモジュール１２２は所与のエポック中の対象による現在の使用量を所与のエポックに対する使用目標と比較することによって所与のエポックに対する使用目標で対象による使用の特徴付けを決定する。使用目標は所与のエポック内に経過した現在時間に基づいて割り当てられ得るか、又は所与のエポックがまだ終わっていないとしても現在の使用が完全使用目標に対して比較され得る。

一部の実施形態によれば、システム１００及び／又は呼吸治療装置１０２は電子記憶装置１２４を含む。電子記憶装置１２４は情報を電子的に記憶する電子記憶媒体を有する。電子記憶装置１２４の電子記憶媒体はシステム１００及び／又は呼吸治療装置１０２と一体化して設けられる（すなわち実質的に取り外しできない）システム記憶装置、並びに／或いはシステム１００及び／又は呼吸治療装置１０２に例えばポート（例えばＵＳＢポート、ファイヤーワイヤー（登録商標）ポートなど）若しくはドライブ（例えばディスクドライブなど）を介して取り外し可能に接続可能なリムーバブル記憶装置、の一方若しくは両方を含み得る。電子記憶装置１２４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、フロッピードライブなど）、電荷ベースの記憶媒体（例えばＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）、固体記憶媒体（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一つ以上を含み得る。電子記憶装置１２４は一つ以上の仮想ストレージリソース（例えばクラウドストレージ、仮想プライベートネットワーク、及び／又は他の仮想ストレージリソース）を含み得る。電子記憶装置１２４はソフトウェアアルゴリズム、（複数の）プロセッサ１１０によって決定される情報、並びに／或いはシステム１００及び／又は呼吸治療装置１０２を本明細書に記載の通り機能させることができる他の情報を記憶し得る。

（複数の）プロセッサ１１０はシステム１００及び／又は呼吸治療装置１０２において情報処理能力を与えるように構成される。従って、（複数の）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に設計されるデジタル回路、情報を処理するように設計されるアナログ回路、ステートマシン、及び／又は情報を電子的に処理するための他の機構の一つ以上を含み得る。（複数の）プロセッサ１１０は単一体として図1に図示されるが、これは例示目的に過ぎない。一部の実施形態において、（複数の）プロセッサ１１０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位置し得るか、若しくは（複数の）プロセッサ１１０は協調して動作する複数の装置の処理機能をあらわし得る。（複数の）プロセッサ１１０はソフトウェア；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何らかの組み合わせ；並びに／或いは（複数の）プロセッサ１１０上で処理能力を構成するための他の機構によって、モジュール１１６，１１８，１２０，１２２及び／又は他のモジュールを実行するように構成され得る。

当然のことながら、モジュール１１６，１１８，１２０，１２２は単一処理ユニット内に同一場所に配置されているように図1に図示されるが、（複数の）プロセッサ１１０が複数の処理ユニットを含む実施形態において、モジュール１１６，１１８，１２０及び／又は１２２の一つ以上は他のモジュールから離れて位置し得る。下記の異なるモジュール１１６，１１８，１２０及び／又は１２２によって提供される機能の説明は例示目的であり、モジュール１１６，１１８，１２０及び／又は１２２のいずれかが記載されたよりも多くの若しくは少ない機能を提供し得る通り、限定する意図ではない。例えば、モジュール１１６，１１８，１２０及び／又は１２２の一つ以上が除外されてもよく、その機能の一部若しくは全部がモジュール１１６，１１８，１２０及び／又は１２２の他のものによって提供されてもよい。別の実施例として、（複数の）プロセッサ１１０はモジュール１１６，１１８，１２０及び／又は１２２の一つの下に帰属する機能の一部若しくは全部を実行し得る一つ以上の付加的なモジュールを実行するように構成され得る。

図４Ａ，４Ｂ，４Ｃ及び４Ｄは呼吸治療装置と一体化される気道インピーダンス測定機能の実施形態例を図示する。より具体的に、図４Ａは吸入装置４００を図示する。図４Ａに図示の通り、吸入装置４００はマスク４０２、気道インピーダンス測定装置４０４、弁付き保持チャンバ４０６、吸入器４０８、及び／又は他の構成要素を含む。マスク４０２は吸入装置４００を用いて吸入装置４００と対象の気道の間に流体連通をもたらすように構成される。マスク４０２は図１に関連して記載された呼吸インターフェース１１２と同一若しくは同様であり得る。気道インピーダンス測定装置４０４は図１に関連して記載されたシステム１００と同一若しくは同様であり得る。気道インピーダンス測定装置４０４は導管１０４、弁１０６、（複数の）センサ１０８、（複数の）プロセッサ１１０を含む。気道インピーダンス測定装置４０４は吸気及び呼気ガスが導管１０４と弁１０６を通る同じ経路を介して連通されるように構成される。吸入器４０８は呼吸可能物質（例えば薬剤）を貯蔵及び／又は投薬するように構成され得る。弁付き保持チャンバ４０６は呼吸可能物質が弁付き保持チャンバ４０６内に投薬されてから対象によって吸入される、吸入プロセスにおける中間状態を促進するように構成され得る。一部の実施形態によれば、弁付き保持チャンバ４０６は吸入装置４００から除外される。

図４Ｂは吸入装置４１０を図示する。図４Ｂに図示の通り、吸入装置４１０はマスク４０２、気道インピーダンス測定装置４１２、弁付き保持チャンバ４０６、吸入器４０８、及び／又は他の構成要素を含む。気道インピーダンス測定装置４１２は図１に関連して記載されたシステム１００と同一若しくは同様であり得る。気道インピーダンス測定装置４１２は導管（例えば導管１０４）、弁１０６、（複数の）センサ１０８、（複数の）プロセッサ１１０、及び／又は他の構成要素を含む。気道インピーダンス測定装置４１２は吸気及び呼気ガスが導管を通る異なる経路を介して連通されるように構成される。気道インピーダンス測定装置４１２において、導管は第１分岐４１４と第２分岐４１６を含む。第１分岐４１４はその中に配置される一方向弁４１８を含む。一部の実施形態において、一方向弁４１８は弁付き保持チャンバ４０６の既存構成要素である。一方向弁４１８は吸気ガスが第１分岐４１４によって連通され、呼気ガスが第１分岐４１４によって連通されることを妨げられるように構成される。第２分岐４１６はその中に配置される弁１０６を含む。対象によって吐き出されるガスは導管の分岐４１６を介して連通される。吸入装置４１０において、薬剤及び／又は他の呼吸可能物質は吸気ガスの流れの中にないので、弁１０６及び／又は（複数の）センサ１０８によってブロックされない。一部の実施形態において、吸入装置４１０に含まれる弁１０６はガスが分岐４１６を介して吸入されるのを妨げるように構成される。図４Ｃはインピーダンス測定装置４１２が取り外し可能マスク４０２に接続され、一方一方向弁４１８が弁付き保持チャンバ４０６の一部である吸入装置４１０の代替的実施形態を図示する。一部の実施形態において、一方向弁４１８はまた気道インピーダンス測定装置４１２が吸入器４０８と組み合わせて及び／又は独立型装置として使用され得るように取り外し可能マスク４１２に接続される。

図４Ｄはネブライザ装置４２０を図示する。図４Ｄに図示の通り、ネブライザ装置４２０は気道インピーダンス測定装置４１２、ネブライザハンドセット４２２、及び／又は他の構成要素を含む。気道インピーダンス測定装置４１２は図１に関連して記載されたシステム１００と同一若しくは同様であり得る。気道インピーダンス測定装置４１２は導管（例えば導管１０４）、弁１０６、（複数の）センサ１０８、（複数の）プロセッサ１１０及び／又は他の構成要素を含む。気道インピーダンス測定装置４１２は吸気及び呼気ガスが導管１０４を通る異なる経路を介して連通されるように構成される。気道インピーダンス測定装置４１２において、導管は第１分岐４１４と第２分岐４１６を含む。第１分岐４１４は一方向弁４１８を含む、ネブライザハンドセット４２２と連通可能に結合する（取り外し可能であり得る）。一部の実施形態において、一方向弁４１８はネブライザハンドセット４２２の既存構成要素である。一方向弁４１８は吸気ガスがネブライザハンドセット４２２と第１分岐４１４によって連通されるように構成される。第２分岐４１６はその中に配置される弁１０６を含む。対象による呼気ガスは導管の分岐４１６を介して連通される。ネブライザ装置４２０において、薬剤及び／又は他の呼吸可能物質は吸気ガスの流れの中にないので弁１０６及び／又は（複数の）センサ１０８によってブロックされない。一部の実施形態において、ネブライザ装置４２０に含まれる弁１０６はガスが分岐４１６を介して吸入されるのを妨げるように構成される。加圧ガスのフローが例えばコンプレッサ及び／又は他の加圧ガス源から吸入口４２４において導入される。吸入口４２４は呼気ガスが吸入口４２４から流出することができないように一方向弁（不図示）を含み得る。導管１０４とネブライザハンドセット４２２のインターフェースにおいて弁が配置されない実施形態（例えば図４Ｄに図示の実施形態）において、ネブライザハンドセット４２２の空洞の影響は気道インピーダンスを決定するときに較正されるか及び／又は考慮され得る。吸入口４２４を介して導入されるガスフローが呼気ガスの特性の測定中に停止されない実施形態において、そのガスフローの影響は気道インピーダンスを決定するときに較正されるか及び／又は考慮され得る。

図５００は一つ以上の実施形態に従って呼吸治療装置を用いて対象の気道インピーダンスを測定するための方法を図示する。下記方法５００の動作は例示を目的とする。一部の実施形態において、方法５００は記載されない一つ以上の付加的な動作とともに、及び／又は記述された動作の一つ以上を伴わずに達成され得る。付加的に、方法５００の動作が図５に図示され以下に記載される順番は限定する意図ではない。

一部の実施形態において、方法５００は一つ以上の処理装置（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に設計されるデジタル回路、情報を処理するように設計されるアナログ回路、ステートマシン、及び／又は情報を電子的に処理するための他の機構）において実施され得る。一つ以上の処理装置は電子記憶媒体上に電子的に記憶される命令に応じて方法５００の動作の一部若しくは全部を実行する一つ以上の装置を含み得る。一つ以上の処理装置は方法５００の動作の一つ以上の実行のために特別に設計されるようにハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアを通じて構成される一つ以上の装置を含み得る。

動作５０２において、吸気ガスのフローと呼気ガスのフローが呼吸治療装置を用いて呼吸治療装置と対象の気道の間で連通される。一部の実施形態によれば、導管１０４と同一若しくは同様の導管が動作５０２を実行する。

動作５０４において、呼気ガスのフローが作用される。一部の実施形態において、呼気ガスのフローに作用することは呼気ガスのフローを一時的に遮断することを含む。一部の実施形態によれば、呼気ガスのフローに作用することは呼気ガスのフローに時間変化の抵抗を与えることを含む。一つ以上の実施形態によれば、弁１０６と同一若しくは同様の弁が動作５０４を実行する。

動作５０６において、呼気ガスのフローが作用される若しくは作用されない間の対象による呼気ガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号が提供される。こうした特性は連通ガスの流速、ガス圧、連通ガスの容積若しくは量、及び／又は呼気ガスの他の特性の一つ以上を含み得る。一部の実施形態において、（複数の）センサ１０８と同一若しくは同様の一つ以上のセンサが動作５０６を実行する。

動作５０８において、動作５０６において提供される信号によって伝えられる情報に基づいて対象の気道のインピーダンスメトリックが決定される。インピーダンスメトリックの一部の実施例は気道抵抗、気道キャパシタンス、及び／又は対象の気道と関連する他のインピーダンスメトリックを含む。一部の実施形態によれば、気道インピーダンスモニタリングモジュール１２０と同一若しくは同様である気道インピーダンスモニタリングモジュールが動作５０８を実施するように実行される。

動作５１０において、呼吸治療装置を用いて対象のコンプライアンスがモニタされる。コンプライアンスのモニタリングは動作５０６において提供される信号によって伝えられる情報に基づくか、及び／又は他の情報に基づき得る。一部の実施形態において、コンプライアンスモニタリングモジュール１２２と同一若しくは同様のコンプライアンスモニタリングモジュールが動作５１０を実施するように実行される。

クレームにおいて、括弧の間に置かれる任意の参照符号はクレームを限定するものと解釈されてはならない。"有する"若しくは"含む"という語はクレームに列挙した以外の要素若しくはステップの存在を除外しない。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、これら手段の一部はハードウェアの一つの同じ項目によって具体化され得る。ある要素に先行する"ａ"若しくは"ａｎ"という語はかかる要素の複数の存在を除外しない。複数の手段を列挙する任意の装置クレームにおいて、これら手段の一部はハードウェアの一つの同じ項目によって具体化され得る。特定の要素が相互に異なる従属クレームに列挙されるという単なる事実はこれら要素が組み合わせて使用されることができないことを示すものではない。

本発明は最も実用的で好適な実施形態と現在みなされるものに基づいて例示の目的で詳細に記載されているが、かかる詳細は専らその目的のためであり、本発明は開示の実施形態に限定されず、それどころか、添付のクレームの精神及び範囲内にある変更及び均等な構成をカバーすることが意図されることが理解されるものとする。例えば、本発明は可能な限り、任意の実施形態の一つ以上の特徴が任意の他の実施形態の一つ以上の特徴と組み合わされ得ることを考慮することが理解されるものとする。

Claims (15)

1. 呼吸治療装置と一体化される、気道インピーダンスを測定するシステムであって、
   それぞれ吸気及び呼気中に前記呼吸治療装置を用いてガスが対象の気道へ向かう及び気道から離れる流路を提供する導管であり、前記対象の気道に向かう吸気ガスを伝える第１分岐と、前記対象の気道から離れ周辺の環境へ呼気ガスを伝える第２分岐とを含む、前記導管と、
   前記対象による呼気ガスが前記第２分岐を介して伝えられるように、前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローに作用する、前記導管の前記第２分岐内に配置される第１弁と、
   吸気ガスが前記第１分岐によって連通され、呼気ガスが前記第１分岐によって連通されるのを妨げられるように、前記導管の前記第１分岐内に配置される第２弁であり、一方向弁を有する第２弁と、
   前記流路を通る前記ガスフローが前記第１弁によって作用される若しくは作用されない間の、前記導管によって形成される前記流路内のガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号を提供する、前記導管内に配置される一つ以上のセンサと、
   一つ以上のコンピュータプログラムモジュールを実行する一つ以上のプロセッサとを有し、
   前記一つ以上のコンピュータプログラムモジュールが、前記流路を通るガスフローが前記第１弁によって作用される若しくは作用されない一つ以上の呼気中に前記一つ以上のセンサによって提供される前記信号に基づいて前記対象の気道のインピーダンスメトリックを決定する気道インピーダンスモニタリングモジュールを有する、
   システム。
2. 前記第１弁が所定振動周波数を持つ受動弁を有し、前記受動弁が呼気中に前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローに時間変化の抵抗を与えることによって前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローに作用する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１弁が呼気中に前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローを一時的に遮断することによって前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローに作用する遮断弁を有する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記導管によって形成される前記流路内のガスの一つ以上の特性が、
   前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローが前記遮断弁によって遮断されないときの呼気中の前記流路を通るガスフローの流速と、
   前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローが前記遮断弁によって遮断されるときの呼気中の前記流路内のガスの圧力とを含む、
   請求項３に記載のシステム。
5. 前記一つ以上のコンピュータプログラムモジュールがガスフローへの作用を呼気中の特定時間若しくは時間の範囲と同期させるように前記遮断弁を制御する弁制御モジュールをさらに有する、請求項３に記載のシステム。
6. 導管、第１弁、第２弁、１つ以上のセンサ及び気道インピーダンスモニタリングモジュールを有し、
   前記導管は、それぞれ吸気及び呼気中に前記呼吸治療装置を用いてガスが対象の気道へ向かう及び気道から離れる流路を提供する導管であり、前記対象の気道に向かう吸気ガスを伝える第１分岐と、前記対象の気道から離れ周辺の環境へ呼気ガスを伝える第２分岐とを含み、
   前記第１弁は、前記対象による呼気ガスが前記第２分岐を介して伝えられるように、前記導管によって形成される前記流路を通るガスフローに作用する、前記導管の前記第２分岐内に配置され、及び
   前記第２弁は、吸気ガスが前記第１分岐によって連通され、呼気ガスが前記第１分岐によって連通されるのを妨げられるように、前記導管の前記第１分岐内に配置され、一方向弁を有する、
   呼吸治療装置を用いて対象の気道インピーダンスを測定するシステムの作動方法であって、
   前記第１弁により、前記流路を通るガスフローに作用するステップと、
   前記１つ以上のセンサにより、前記流路を通るガスフローが前記第１弁によって作用される若しくは作用されない間の前記流路内のガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号を提供するステップと、
   前記気道インピーダンスモニタリングモジュールにより、前記流路を通るガスフローが前記第１弁によって作用される若しくは作用されない一つ以上の呼気中に前記信号に基づいて前記対象の気道のインピーダンスメトリックを決定するステップとを有する、システムの作動方法。
7. 前記流路を通るガスフローに作用するステップが前記流路を通るガスに時間変化の抵抗を与えるステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記流路を通るガスフローに作用するステップが呼気中に前記流路を通るガスフローを一時的に遮断するステップを含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記流路内のガスの一つ以上の特性が、
   前記流路内のガスが遮断されないときの呼気中の前記流路を通るガスフローの流速と、
   前記流路内のガスが遮断されるときの呼気中の前記流路内のガスの圧力とを含む、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記流路を通るガスフローに作用するステップが呼気中の特定時間若しくは時間の範囲と同期される、請求項８に記載の方法。
11. 呼吸治療装置と一体化される、気道インピーダンスを測定するシステムであって、
    それぞれ吸気及び呼気中に前記呼吸治療装置を用いてガスが対象の気道へ向かう及び気道から離れる流路を提供する流体連通手段と、
    前記流体連通手段によって形成される前記流路を通るガスフローに作用する、流体連通手段内に配置される第１弁手段であり、前記流体連通手段は、前記対象の気道に向かう吸気ガスを伝える第１分岐手段と、前記対象の気道から離れ周辺の環境へ呼気ガスを伝える第２分岐手段とを含み、前記第１分岐手段は、吸気ガスが前記第１分岐手段によって連通され、呼気ガスが前記第１の分岐手段によって連通されるのを妨げられ、前記第２分岐手段は、前記第２分岐手段内に配置される前記第１弁手段を有するように、前記第１分岐手段内に配置される一方向弁手段を持ち、
    前記流路を通るガスフローが前記第１弁手段によって作用される若しくは作用されない間の、前記流体連通手段によって形成される前記流路内のガスの一つ以上の特性と関連する情報を伝える信号を提供する、前記流体連通手段内に配置される検出手段と、
    一つ以上のコンピュータプログラムモジュールを実行する処理手段とを有し、
    前記一つ以上のコンピュータプログラムモジュールが、前記流路を通るガスフローが前記第１弁手段によって作用される若しくは作用されない一つ以上の呼気中に前記検出手段によって提供される信号に基づいて前記対象の気道のインピーダンスメトリックを決定する気道インピーダンスモニタリングモジュールを有する、
    システム。
12. 前記第１弁手段が所定振動周波数を持つ受動弁手段を含み、前記受動弁手段が呼気中に前記流体連通手段によって形成される前記流路を通るガスフローに時間変化の抵抗を与えることによって、前記流体連通手段によって形成される前記流路を通るガスフローに作用する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第１弁手段が、呼気中に前記流体連通手段によって形成される前記流路を通るガスフローを一時的に遮断することによって、前記流体連通手段によって形成される前記流路を通るガスフローに作用する遮断弁手段を含む、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記流路内のガスの一つ以上の特性が、
    前記流体連通手段によって形成される前記流路を通るガスフローが前記遮断弁手段によって遮断されないときの呼気中の前記流路を通るガスフローの流速と、
    前記流体連通手段によって形成される前記流路を通るガスフローが前記遮断弁手段によって遮断されるときの呼気中の前記流路内のガスの圧力とを含む、請求項１３に記載のシステム。
15. ガスフローへの作用を呼気中の特定時間若しくは時間の範囲と同期させるように前記遮断弁手段を制御する弁制御手段をさらに有する、請求項１３に記載のシステム。

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