JP6645977B2 - 調合ガス濃縮圧力サポートシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本願は、対象の気道に、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を供給するように構成されたシステムに関する。

患者の気道に正空気圧（PAP）を適用して気道の開放を維持し、呼吸中の不具合を回避することは、良く知られている。この正圧は、気道を効果的に「スプリント」し、これにより、肺までの開通路を維持することができる。

通常のPAPシステムは、ベンチレータ、呼吸器回路、制御ユニット、および患者の口または鼻と結合された、患者インターフェースを有する。これらのシステムの一部は、患者の口または鼻における患者インターフェースを介して周囲空気を取り込み、その結果、患者に大きなジェットノイズが生じる。通常、これらのシステムは、酸素濃縮器とは互換性がない。

従って、本発明の1または2以上の態様は、対象の気道に、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を供給するように構成されたシステムに関する。当該システムは、圧力発生器、調合ガス源、空気増幅器、ベンチュリ弁、1または2以上のセンサ、1または2以上の物理的コンピュータプロセッサ、および／または他の部材を有する。圧力発生器は、圧縮ガスを生成するように構成される。調合ガス源は、調合ガスを供給するように構成される。空気増幅器は、圧力発生器からの圧縮ガスおよび調合ガス源からの調合ガスを、呼吸性ガスの加圧流に受容し、その後、調合ガスを含む呼吸性ガスの加圧流の圧力を高めるように構成される。ベンチュリ弁は、空気増幅器からの呼吸性ガスの加圧流を受容し、対象の吸入の間、呼吸性ガスの加圧流に周囲空気を取り込むように構成される。1または2以上のセンサは、呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータに関する情報を伝達する出力信号を生成するように構成される。1または2以上の物理的コンピュータプロセッサは、コンピュータ可読指令により、圧力発生器、調合ガス源、および空気増幅器を制御し、出力信号に基づいて、バイレベル正圧サポート治療形態（regime）に従って、対象に呼吸性ガスの加圧流を供給するように構成される。

本発明のさらに別の態様は、供給システムにより、対象の気道に、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を供給する方法に関する。このシステムは、圧力発生器、調合ガス源、空気増幅器、ベンチュリ弁、1または2以上のセンサ、1または2以上の物理的コンピュータプロセッサ、および／または他の部材を有する。当該方法は、圧力発生器により、圧縮ガスを生成するステップと、調合ガス源により、調合ガスを提供するステップと、空気増幅器により、圧力発生器からの圧縮ガスを受容するステップと、空気増幅器により、調合ガス源からの調合ガスを受容するステップと、空気増幅器により、調合ガスを含む呼吸性ガスの加圧流の圧力を高めるステップと、ベンチュリ弁により、空気増幅器からの呼吸性ガスの加圧流を受容し、対象の吸入の間、呼吸性ガスの加圧流に周囲空気を取り込むステップと、1または2以上のセンサにより、呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータに関する情報を伝達する出力信号を生成するステップと、1または2以上の物理的コンピュータプロセッサにより、圧力発生器、調合ガス源、および空気増幅器を制御し、バイレベルの正圧サポート治療形態に従って、出力信号に基づき、対象に呼吸性ガスの加圧流を供給するステップと、を有する。

本発明のさらに別の態様は、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を、対象の気道に供給するように構成されたシステムに関する。当該システムは、圧縮ガスを生成する手段と、調合ガスを提供する手段と、前記生成する手段からの前記圧縮ガスおよび前記提供する手段からの前記調合ガスを受容し、前記調合ガスを含む前記呼吸性ガスの加圧流の圧力を高める手段と、前記受容し高める手段からの前記呼吸性ガスの加圧流を受容し、前記対象の吸入の間、前記呼吸性ガスの加圧流に周囲空気を取り込む手段と、前記呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータに関する情報を伝達する出力信号を生成する手段と、前記生成する手段、前記提供する手段、および前記受容し高める手段を制御し、バイレベルの正圧サポート治療形態に従って、前記出力信号に基づき、前記対象に前記呼吸性ガスの加圧流を供給する手段と、を有する。

本発明のこれらのおよび他の目的、特徴、特性、ならびに構造の関連素子、一部の組み合わせの動作および機能の方法、および製造の経済性は、添付図面を参照して、以降の記載および特許請求の範囲を考慮することにより、より明確になる。全ての図面は、本明細書の一部を構成する。各図において、同様の参照符号は、対応する部品を表す。ただし、図面が一例の掲示および説明目的であり、本発明を限定するものと解してはならないことは、明確に理解される。

調合ガス濃縮圧力サポートシステムの概略図である。 調合ガス濃縮圧力サポートシステムを使用する対象を示した図である。 吸気呼吸フェーズ中のガスの流れを示した図である。 調合ガス源の一例を示した図である。 呼気呼吸フェーズ中のガスの流れを示した図である。 ベンチレーションシステムを用いて、対象の気道に、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を供給する方法を示した図である。

本願に使用される「一つの」および「その」という用語は、文脈上、明確に記載されていない限り、複数の対象を含む。本願に使用される2または3以上の部品もしくは部材が、「結合」されるという記載は、これらの部品が一緒になり、または直接もしくは間接的に動作すること、すなわちこれらの部品に、1または2以上の中間部品もしくは部材を介して、リンクが生じていることを意味する。本願に使用される「直接結合される」とは、2つの素子が相互に直接接触していることを意味する。本願に使用される「固定して結合される」または「固定される」とは、2つの部材が結合されるものの、相互に対して一定の配向を維持したまま、一つのものとして移動可能であることを意味する。

本願に使用される「ユニタリ」と言う用語は、部材が単一のピースまたはユニットとして形成されることを意味する。すなわち、別個に形成され、その後ユニットとして相互に結合されたピースを含む部材は、「ユニタリ」部材または「ユニタリ」本体ではない。本願において、2または3以上の部品もしくは部材が相互に「係合する」という表現は、直接または1もしくは2以上の中間部品もしくは部材を介して、部品が相互に対して力を行使することを意味する。本願において、「数」と言う用語は、1または1より大きい整数（すなわち複数）を意味する。

本願において、例えば、これに限られるものではないが、上、下、左、右、上部、下部、前、後、およびその変化形のような方向的記載は、図に示された素子の方向に関連し、明確な記載がない限り、請求項を限定するものではない。

図1Aには、調合ガス濃縮圧力サポートシステム10を概略的に示す。システム10は、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を、対象12の気道に供給するように構成される。ある実施例では、システム10は、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、ベンチュリ弁50、対象インターフェース16、センサ18、プロセッサ20、ユーザインターフェース22、電子貯蔵24、携帯用電源26、および／または他の部材の1または2以上を有する。

慢性呼吸器系不全を伴う患者は、しばしば、呼吸困難と呼ばれる息切れを体験し、血液酸素飽和が低下し、酸素飽和度低下として知られる状態に陥る。これらの症状により、激しい動きや運動の許容能が低下する。これらの問題を克服し、血液酸素レベル、および／または正圧サポート／ベンチレーションを維持し、呼吸器系筋肉の低負荷および呼吸の負荷の低下のため、患者は、しばしば、長期酸素処置（LTOT）を必要とする。システム10は、バイレベルの圧力サポートの間、酸素（および／または他の呼吸ガス）を供給するように構成された、好適で、携帯可能な軽量小型装置を介して、携帯的にこれらの治療、ならびに／または他の治療法を供給することにより、問題を克服する。システム10は、例えば、患者に、高い最大運動能力（MEC）が得られる目的で、肺のリハビリ中および／または後に使用されても良い。システム10は、軽量設計のため、日々の遊歩アクティビティ中の患者の移動性を高めるために使用しても良く、これにより、生活の質が高められる。システム10を用いて、夜間に、閉塞性睡眠無呼吸および／または慢性閉塞性肺疾患（COPD）の患者が処置されても良い。COPDの患者の場合、呼吸器系不全は、アクティビティの低下、骨格筋萎縮、鬱病、さらに最終的には全身性の心肺不全につながり得る。システム10は、患者の生活品質を改善することにより、この負のスパイラルの進展を遅らせ、改善された呼吸器系および骨格筋強化とともに、移動性が高められる。

システム10は、空気増幅器40、ベンチュリ弁50、および／またはシステム10の他の部材により、呼吸性ガスの加圧流の圧力および／または流速を増幅するように構成される。システム10は、空気増幅器40、ベンチュリ弁50、および／または空気取り込み用の他の部材を用いて、酸素および／または他の調合ガスの流れを高めるため、周囲空気を取り込み、および／または追加するように構成される。空気増幅器40および／またはベンチュリ弁50は、調合ガス（例えば酸素）および／または周囲空気を取り込むように構成され、（例えば対象12の顔から離れた）対象インターフェース16のインターフェース器具32から離された（例えば遠隔の）、調合ガス源25またはその近傍に、呼吸性ガスの加圧流を形成および／または提供し、対象12に聞こえるシステム10からのノイズが低減される。システム10は、（例えば）酸素治療による圧力サポートおよび／またはベンチレーションを提供するように構成される。システム10は、調合ガス源25および／または圧力発生器14の出力要求（例えば調合ガス圧力、調合ガス流速）が低下した際も、呼吸および／または圧力サポートを提供するように構成される。本願に示すような方法（例えば空気増幅器／ベンチュリ弁を用いて、治療用流速／圧力を発生されること）で、システム10の部材の組み合わせを使用し、調合ガス源および／または圧力発生器の出力要求を抑制するシステムは知られていない。対象インターフェースから離れて、調合ガス源またはその近傍で空気増幅器およびベンチュリ弁を用い、ノイズを抑制した状態で、圧力サポート／ベンチレーションを提供する圧力サポートシステムは知られていない。

非限定的な例として、図1Bには、調合ガス濃縮圧力サポートシステム10を使用する対象12を示す。図1Bにおいて、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、ベンチュリ弁50、プロセッサ20、ユーザインターフェース22、電子ストレージ24、携帯用電源26、および／またはシステム10の他の部材は、携帯用バッグ80の内部に配置される。圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、およびベンチュリ弁50は、導管30を介してインターフェース器具32により結合される。圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、およびベンチュリ弁50は、インターフェース器具32から離して配置され、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、および／またはベンチュリ弁50からの対象12に聞こえるノイズが抑制される。

図2乃至4には、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、およびベンチュリ弁50をより詳しく示す。例えば、図2には、対象12の吸気フェーズの間のガスの流れが示されている。圧力発生器14は、空気増幅器40および／または調合ガス源25に、圧縮ガスを提供するように構成される。ある実施例では、調合ガス源25は、さらに、圧力発生器14以外のソース源からの圧縮ガスを受容しても良い。ある実施例では、空気増幅器は、圧力発生器14以外のソース源からの圧縮ガスを受容しても良い。

圧力発生器14は、圧縮ガスの1または2以上のパラメータを制御し、これにより、対象12に供給される加圧ガス流の1または2以上のパラメータ（例えば、流速、圧力、体積等）が、治療用途および／または他の目的に適合するようになる。圧力発生器14は、周囲大気圧のようなガス源15からのガス流を受容し、空気増幅器40および／または調合ガス源25に供給するための気体を圧縮する（例えばそれの圧力を上昇させる）。圧力発生器14は、例えば、ポンプ、ブロワー、ピストン、またはベローのようないかなる装置であっても良く、これは、空気増幅器40および／または調合ガス源25に供給される受容ガスの圧力を高めることができる。圧力発生器14は、モータ17を有しても良い。圧力発生器14は、ガスの圧力／流れを制御する、1または2以上の弁を有しても良い。また、本発明では、単独でまたはそのような弁を組み合わせて、ブロワーの作動速度を制御することが考慮され、空気増幅器40および／または調合ガス源25に供給されるガスの圧力／流れは、個々に制御される。ある実施例では、圧力発生器14は、調合ガス源25と関連し、および／またはこれに含まれても良い。

調合ガス源25は、調合ガスを提供するように構成される。ある実施例では、調合ガス源25は、調合ガスが酸素となるように構成される。これらの実施例では、調合ガス源25は、酸素濃縮器（図2、3、4に示されている）、瓶詰圧縮酸素、液体酸素、および／または他の酸素源であっても良い。ある実施例では、調合ガス源25は、圧力スイング吸着酸素濃縮器であっても、これを含んでも良い。ある実施例では、調合ガス源は、酸素ガス源であっても、これを含んでも良く、これは、小さな圧縮酸素ガスシリンダであり、システム10に酸素を提供し、空気増幅器40を作動させる駆動圧力を提供する。ある実施例では、調合ガス源は、液体酸素シリンダを有する酸素源であっても、これを含んでも良く、これは、システム10に酸素を提供し、空気増幅器40を作動させる駆動圧力を提供する。

調合ガス源25は、プロセッサ20（後述する）により制御され、酸素ガスが提供されるタイミングは、対象12の呼吸サイクルに対応し、これは、2009年11月21日に出願された、「可変流酸素療法」という米国特許出願No13／131,622号に記載されているような、高知能酸素供給アルゴリズムに基づいて制御される。この文献は、本願の参照として取り入れられている。本願に示すように、調合（例えば酸素）ガスは、フィルタ処理により増強され、および／または圧力発生器14により生じた圧縮周囲空気であり、これは、空気増幅器40および／またはベンチュリ弁50により取り込まれた周囲空気、および／または呼吸性ガスの加圧流を形成する他のガスである。調合ガスを含む呼吸性ガスの加圧流の圧力および／または流速は、例えば空気増幅器40および／またはベンチュリ弁50によって増加される。調合ガスとしての酸素の記載は、限定的なものではないことに留意する必要がある。調合ガスは、システム10が前述のように機能するような、いかなるガスおよび／またはガスの組み合わせであっても良い。

図3には、図2よりも詳細な調合ガス源25の一例を示す。図3において、調合ガス源25は、酸素濃縮器として示されている。酸素濃縮器は、熱交換器71を介して、圧縮機14からガスを受容しても良い。酸素濃縮器は、サージタンク73、マフラ75、電気制御回路20a（例えば1または2以上のプロセッサ20）、4方向ソレノイド弁51e、モレキュラーシーブ床77、圧力抑制オリフィス53b、クロスオーバ弁51d、製品タンク79、圧力調整器51c、フローメータ調節弁51b、および／または他の部材の1または2以上を有する。

図2を再度参照すると、空気増幅器40は、圧力調整器14からの圧縮ガス、調合ガス源25からの調合ガス、および／または他のガス（例えば周囲ガス）を受容するように構成される。空気増幅器40は、呼吸性ガスの加圧流に調合ガスを調合し、調合ガスを含む呼吸性ガスの加圧流の圧力を増幅させるように構成される。空気増幅器40は、圧力発生器14からの圧縮ガスが、入口41を介して環状チャンバ43に流れるように構成されても良い。圧縮ガスは、小さなリングノズル（図示されていない）を介して絞られる。次に、絞られた空気流は、コアンダノズル45のプロファイルに付着し、空気増幅器40の出口47に向かって流れる。これにより、空気増幅器40の内部に低圧の領域49が形成され、これは、調合ガス源25からの調合ガス（例えば酸素42）および周囲空気44に導入され、呼吸性ガス46の加圧流が形成される。ある実施例では、空気増幅器40は、圧力発生器14からの圧縮ガスおよび調合ガス源25からの調合ガスを受容するが、追加の周囲空気は導入されない。ある実施例では、空気増幅器40により取り込まれた周囲空気44が、調合ガス源25からの調合ガスに含有される（例えば、純化酸素は約90％の純度レベルを有しても良い）。

ベンチュリ弁50は、空気増幅器からの呼吸性ガスの加圧流を受容し、対象12の吸入の間、呼吸性ガスの加圧流に周囲空気95を取り込むように構成される（図1、2に示されている）。ベンチュリ弁50は、吸入の間、対象12に供給されるガスの体積を高めるように構成される。システム10は、対象インターフェース16を介して、ベンチュリ弁50から対象12の気道に、呼吸性ガスの加圧流が搬送されるように構成される。システム10は、1または2以上の追加の弁51a乃至51eおよび／またはオリフィス53a乃至53bを有しても良く、これにより対象12の呼気フェーズおよび／または吸気フェーズにおいて供給される呼吸性ガスの加圧流の流速および／または圧力が調節される。例えば、システム10は、2009年12月9日に出願された、「対象の気道をサポートするためのシステムおよび呼吸機器」という米国特許出願第13／141,782号、および2009年12月9日に出願された、「対象の気道をサポートするためのシステムおよび呼吸機器」という米国特許出願第13／141,777号に記載されたシステムの1または2以上の部材と同様のおよび／または同じ、1または2以上の部材を有しても良い。これらの文献全体は、本願の参照として取り入れられている。

図4には、対象12の呼気フェーズ中のガスの流れを示す（図1、2に示されている）。空気増幅器40のコアンダノズル45は、対象12の呼気の間、調合ガス源25からの調合ガスで充填される。ベンチュリ弁50は、ベンチュリ弁50の1または2以上のポート93を介して、対象12からの呼気91が周囲環境に開放されるように構成されても良い。

再度図1を参照すると、対象インターフェース16は、呼吸性ガスの加圧流を、対象12の気道に通すように構成される。ある実施例では、対象インターフェース16は、ベンチュリ弁50からの呼吸性ガスの加圧流を、対象12の気道に通すように構成される。従って、対象インターフェース16は、1または2以上の導管30、インターフェース器具32、および／または他の部材を有する。

インターフェース器具32は、対象12の気道にガスの流れを供給するように構成される。ある実施例では、インターフェース器具32は、対象12の鼻および／または口により非侵襲的に係合するように構成される。非侵襲的な係合は、対象12の気道の1または2以上の外部オリフィス（例えば鼻孔および／または口）に取り外し可能に係合され、対象12の気道とインターフェース器具32との間で、ガス連通が可能になる。ある実施例では、インターフェース器具32は、導管30に取り外し可能に結合される。インターフェース器具32は、洗浄用に、および／または他の目的のため、取り外し可能であっても良い。非侵襲的なインターフェース器具32のある例は、例えば、鼻排管、鼻マスク、鼻／口マスク、フルフェースマスク、全面マスク、および／または対象の気道とガス流が連通する他のインターフェース器具を有する。ある実施例では、インターフェース器具32は、侵襲的である。インターフェース器具32を有する侵襲的インターフェース器具の一例は、気管内チューブ、気管開口チューブ、および／または他の装置である。本発明は、これらの非侵襲的および／または侵襲的な例に限定されず、いかなるインターフェース器具を用いて、対象にガスの流れを供給しても良い。

対象インターフェース16は、さらに、任意のバルブおよび／またはオリフィスを有し、これは、吸気圧力、吸気流速、呼気圧力、呼気流速の量、および／または対象12の気道に供給される呼吸性ガスの加圧流の他のパラメータを調節するように機能しても良い。ある実施例では、密閉弁および／またはオリフィスにより、呼気圧力、吸気圧力、またはその両方が調節されても良い。例えば、システム10で供給できる流れよりも大きな流れが対象12に必要な場合、1方向吸気弁の使用により、対象12は、追加の周囲空気を自由に吸入することができる。別の例では、固有の正のエンド呼気圧力（PEEP）に対抗する呼気抵抗が必要な患者の場合、固定および／または調整された呼気オリフィスの使用により、追加の正の呼気圧力（PEP）が提供される。また、PEPは、患者の呼気フェーズ中に、適切なレベルの気体を供給するシステム10により提供されても良い。

図1では、対象インターフェース16は、対象の気道にガス流を供給する単一のリム付きインターフェースとして示されているが、これに限定されることを意味するものではない。また、本願の範囲は、二重リム付き回路を含み、これは、対象の気道にガス流を提供するように構成された第1のリムと、ガスを選択的に排気する（例えば呼気ガスの排出）ように構成された第2のリムの両方を有する。単一のおよび／またはジュアルリム（例えば導管30）は、小さな直径であり、ガス輸送に加えて、ガスの流れを始動させるため、対象12の自発的呼吸の示唆を伝達するように構成された、フレキシブルなガス供給回路である（以下に示す）。導管30は、インターフェース器具32に加圧ガス流を伝達するように構成される。導管30は、可撓性のホースおよび／または他の導管であっても良く、これは、システム10の他の部材（例えば、ベンチュリ弁50、空気増幅器40、圧力発生器14）と流体連通した状態で、インターフェース器具32を配置する。ある実施例では、導管30は、約22mm未満の直径を有する、可撓性のチューブであっても良い。ある実施例では、導管30は、十分な直径を有し、適切な圧力サポートベンチレーションを維持する流速および／または圧力を有する呼吸性ガスの加圧流を効果的に供給する。

ある実施例では、対象インターフェース16は、ジュアルルーメンタイプの導管30を有し、ここでは小さなボアルーメンが使用され、対象12の呼吸パターンが検知され（例えば、以下のセンサ18およびプロセッサ20の記載参照）、対象の自発的呼吸と同期して呼吸性ガスの加圧流が制御される。

センサ18は、シスレム10内の呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータに関する情報を伝達する出力信号を発生するように構成される。システム10内のガスの1または2以上のパラメータは、呼吸性ガスの加圧流に関するガスパラメータ、対象12の呼吸に関する呼吸パラメータ、調合ガス源25からの調合ガスの流れに関する調合ガスパラメータ、および／または他のパラメータを有しても良い。センサ18は、（例えば、インターフェース器具32および／または導管30におけるガス流との流体連通を介して）そのようなパラメータを直接測定する、1または2以上のセンサを有しても良い。センサ18は、1または2以上のパラメータに関する間接的な出力信号を発生する、1または2以上のセンサを有しても良い。例えば、センサ18は、圧力発生器14および／または他のセンサの作動パラメータ（例えばモータ電流、電圧、回転速度、および／または他の作動パラメータ）に基づいた出力を発生するように構成された1または2以上のセンサを有しても良い。

呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータは、例えば、1または2以上の成分の流速、体積、圧力、湿度、温度、加速度、速度、濃度（例えば、酸素の濃度）、および／または他のガスパラメータを有しても良い。対象12の呼吸に関する呼吸パラメータは、1回換気量、タイミング（例えば吸気の開始および／または終了、呼気の開始および／または終了）、呼吸速度、期間（例えば、単一の呼吸サイクルの吸入、排気、等）、呼吸周期、および／または他の呼吸パラメータを有しても良い。調合ガス源25からの調合ガスの流れに関する調合ガスパラメータは、例えば、調合ガス圧力、調合ガス流速、調合ガス組成、および／または他の調合ガスパラメータを有しても良い。

ある実施例では、センサ18は、1または2以上の流速センサを有し、このセンサは、呼吸性ガスの加圧流の流速、圧力発生器14からの圧縮ガス流速、および／または調合ガス源25からの調合ガスの流速に関する情報を伝達する出力信号を生じるように構成される。センサ18としての使用に適した流速センサは、例えば、機械式流速センサ、圧力ベース流速センサ、光学流速センサ、熱量流速センサ、磁気流速センサ、および／または他の流速センサを含んでも良い。

ある実施例では、センサ18は、1または2以上の圧力センサを有し、該センサは、呼吸性ガスの加圧流の圧力、圧力発生器14から生じた圧縮ガスの圧力、および／または調合ガス源25から流れる調合ガスの圧力に関する情報を伝達する出力信号を生じるように構成される。センサ18としての使用に適した圧力センサは、例えば、機械式センサ、容量性センサ、電磁センサ、圧電センサ、光学センサ、ジュアルルーメンセンサ、および／または他の圧力センサを含んでも良い。

ある実施例では、センサ18は、1または2以上の酸素センサを有し、該センサは、対象12に供給される呼吸性ガスの加圧流中の酸素の濃度に関する出力信号を生じるように構成される。

図1に示すセンサ18は、システム10内に単一の配置で示されているが、これに限定されるものではない。センサ18は、例えば、導管30内の（またはこれと連通する）位置、圧力発生器14内の（またはそれと連通する）位置、インターフェース器具32内の（またはこれと連通する）位置、調合ガス源25内の（またはこれと連通する）位置、空気増幅器40内の（またはそれと連通する）位置、ベンチュリ弁50内の（またはそれと連通する）位置、および／または他の位置のような、複数の位置に配置されたセンサを有しても良い。

プロセッサ20は、システム10に情報処理機能を提供するように構成される。プロセッサ20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たデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械、および／または情報を電子的に処理する他の機構の1または2以上を有しても良い。図1に示したプロセッサ20は、単一物であるが、これは単なる一例に過ぎない。ある実施例では、プロセッサ20は、複数の処理ユニットを有しても良い。これらの処理ユニットは、同じ装置（例えば圧力発生器14）内に物理的に配置され、またはプロセッサ20は、協働して動作する複数の装置の処理機能を表しても良い。

プロセッサ20は、コンピュータ可読指令により、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、および／またはシステム10の他の部材を制御するように構成され、ベンチレーションおよび／または正圧サポート治療形態に従って、対象に呼吸性ガスの加圧流が供給される。ベンチレーションおよび／または正の気道圧力サポート治療法を用いて、対象12における開気道が維持され、酸素、二酸化炭素、および／または他のガスが、より容易に置換され、対象12からは僅かの労力しか要求されず、および／またはいかなる労力も要求されない。プロセッサ20は、センサ18からの出力信号および／または他の情報に基づいて、システム部材を制御するように構成される。

非限定的な例では、プロセッサ20は、呼吸性ガスの加圧流を介して対象12に提供される圧力サポートが、連続した正の気道圧力サポート（CPAP）、バイレベルの正の気道圧力サポート（BPAP）、比例的正の気道圧力サポート（PPAP）、ベンチレーション治療形態、非古典的波形治療、および／または他の種類の圧力サポート治療を有するように、システム10の部材を制御しても良い。

CPAPは、一定の正圧を供給し、対象において、正の気道圧力の連続レベルが維持される。BPAPは、第1の吸気圧力（IPAP）と、ベンチレーション中の排気を容易にするため、通常より低い第2の呼気圧力（EPAP）とを提供する。ある治療モード（例えばPPAP）では、システム10は、可変圧力サポートを適用し、吸入および排気の間に患者に供給される圧力の量が定められ、呼吸バイアス毎に供給される。

例えば、プロセッサ20は、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、および／またはシステム10の他の部材を制御し、正圧サポート治療形態に従って、前記対象12に呼吸性ガスの加圧流を供給することが、
対象12の呼吸中に、出力信号および／または他の情報に基づいて、吸入フェーズおよび／または排気フェーズを定め、
圧力発生器14を制御して、出力信号、吸入および／または排気フェーズの決定、正圧サポート治療形態設定、および／または他の情報に基づいて、対象12における正のエンド呼気圧力（PEEP）を調整し、
調合ガス源25を制御して、出力信号、吸入および／または排気フェーズの決定、正圧サポート治療形態設定、高知能酸素供給アルゴリズム、および／または他の情報に基づいて、前記呼吸性ガスの加圧流中の調合ガスの量を調整すること、
を有するように構成される。肺胞ベンチレーションおよび／または呼吸の無負荷動作を高めるため、システム10は、呼気圧力よりも高い吸気圧力で、ガスの加圧流が供給されるように構成され、自発的呼吸レベルを超えて、対象12の肺体積および／または気道圧力が高められる。圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、および／またはシステム10の他の部材を制御することは、圧力発生器14、調合ガス源25、および／または空気増幅器40に関連する1または2以上の弁を制御することを有しても良い。

前述のように、ある実施例では、高知能可変流酸素治療アルゴリズムを用いて、調合ガス（例えば酸素）が供給されるように、プロセッサ20は、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、および／またはシステム10の他の部材を制御するように構成される。調合ガスの供給は、呼吸サイクル検知、および／または他の情報に対応するように制御される。呼吸サイクルは、吸気フェーズおよび呼気フェーズを有しても良い。この混合ガスの高知能供給により、調合ガスの使用が節約され、対象12の肺システムにおける調合ガスの効率が最大化され、および／または他の効果が得られる。ある実施例では、調合ガス治療の可変流供給法は、患者の呼吸速度に応じて変化する調合ガス供給速度を有しても良い。

ある実施例では、プロセッサ20は、調合ガス供給アルゴリズムに従って、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、および／またはシステム10の他の部材を制御するように構成され、対象12の呼気の間、対象インターフェース16は、調合ガス源からの調合ガスで充填される。これは、例えば、システムから呼気CO₂をパージし、CO₂再呼吸を回避する。吸気の際に、対象12にとって最も必要な場所および時間に、新鮮な調合ガスの量が供給される。また、呼気中の酸素流は、エンド呼気圧力（EPAP）プロファイルを高めても良い。

ユーザインターフェース22は、システム10と対象12および／または他のユーザの間に、インターフェースを提供するように構成され、これを介して、対象12および／または他のユーザは、システム10に情報を提供し、システム10から情報を受容する。他のユーザは、例えば、介護者、医者、および／または他のユーザを含んでも良い。これにより、まとめて「情報」と称される、データ、手がかり、結果、および／または指示、および他の伝達事項が、ユーザ（例えば対象12）と、圧力発生器14、プロセッサ20、および／またはシステム10の他の部材の1または2以上の間で伝達される。例えば、ユーザは、1または2以上の治療形態、および／または治療形態設定点を特定し、これはユーザインターフェース22を用いて対象12に供給される。別の例では、ユーザは、対象12に供給される調合ガス量を特定する。第3の例では、治療圧力、対象12の呼吸速度、携帯用電源エネルギーレベル、および／または他の情報が、ユーザインターフェース22を介して、ユーザ（例えば対象12）に表示される。

ユーザインターフェース22を含む好適なインター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、マイクロフォン、表示灯、警報器、プリンタ、触知性フィードバック装置、および／または他のインターフェース装置を含む。ある実施例では、ユーザインターフェース22は、複数の別個のインターフェースを有する。ある実施例では、ユーザインターフェース22は、圧力発生器14、調合ガス源25、空気増幅器40、ベンチュリ弁50、および／またはプロセッサ20と一体提供された、少なくとも一つのインターフェースを有する。

また、本願のユーザインターフェース22の開示により、配線接続されたまたは無線の他の通信技術も想定されることが理解される。例えば、本願では、ユーザインターフェース22は、電子ストレージ24により提供されるリムーバブルストレージインターフェースと一体化されることが想定される。この例では、情報は、リムーバブルストレージ（例えばスマートカード、フラッシュドライブ、リムーバブルディスク等）から、システム10にロードされ、これにより、ユーザはシステム10の実施をカスタマイズできる。他の入力装置、およびユーザインターフェース22としてのシステム10の使用に適合される技術の例は、これに限ら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、ケーブル等）を含む。簡単に言えば、システム10により情報を通信するいかなる技術も、本開示によるユーザインターフェース22として想定される。

ある実施例では、電子ストレージ24は、情報を電子的に保管する電子ストレージ媒体を有する。電子ストレージ24の電子ストレージ媒体は、システム10と一体提供される（すなわち実質的に取り外し不可能な）システムストレージ、および／または、例えばポート（例えばUSBポート、ファイヤワイヤポート等）もしくはドライブ（例えばディスクドライブ等）を介して、システム10と取り外し可能に接続されるリムーバブルストレージの一方または両方であっても良い。電子ストレージ24は、光可読ストレージ媒体（例えば光ディスク等）、磁気可読ストレージ媒体（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等）、電子チャージ系ストレージ媒体（例えばEPROM、RAM等）、半導体ストレージ媒体（例えばフラッシュドライブ等）、および／または他の電子可読ストレージ媒体の1または2以上を有しても良い。電子ストレージ24は、ソフトウェアアルゴリズム（例えば高知能可変流酸素治療アルゴリズム）、プロセッサ20により定められた情報、ユーザインターフェース22を介して受容された情報、および／または本願のようにシステム10を機能させる他の情報を保管しても良い。電子ストレージ24は、システム10内の（全体的にまたは一部が）別個の部材であっても良い。または電子ストレージ24は、システム10の1または2以上の他の部材（例えばユーザインターフェース22、プロセッサ20等）と、（全体または一部が）一体的に提供されても良い。

プロセッサ20により定められ、および／または電子ストレージ24により保管される情報は、対象12の呼吸、調合ガスの量、治療設定に関する情報、および／または他の情報を有しても良い。電子ストレージ24により保管される情報は、別個のコンピュータに（有線および／または無線で）接続されることにより、および／または他の方法により、ユーザインターフェース22を介して視認される。電子ストレージ24により保管された情報は、例えば、治療設定の調節に使用され、医療診療のため医者に使用される、および／または他の使用目的の電源26が調整される。

ある実施例では、システムは、携帯用電源26を有する。携帯用電源26は、圧力発生器14、調合ガス源25、センサ18、プロセッサ20、ユーザインターフェース22、電子ストレージ24、圧力発生器14、調合ガス源25、および／または空気増幅器40に関連する1または2以上の弁51a−51e、および／または携帯態様におけるシステム10の他の部材、に給電するように構成される。電源26は、直列および／または並列に接続された、1または2以上の電源を有しても良い。ある実施例では、電源26は、再充電可能である。電源26は、家庭AC電源、車両バッテリ出口（コンセント）、航空機電力出口、USBポート、非接触式充電回路、および／または他の再充電方法を介して再充電されても良い。携帯用電源26として含まれる携帯用電源の一例には、DCバッテリ、リチウムイオン電池、リチウム高分子電池、ニッケル金属水素化物、ソーラパワーシステム、および／または他の携帯用電源の1または2以上が含まれる。

図5には、供給システムにより、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を対象の気道に供給する方法500を示す。システムは、圧力発生器、調合ガス源、空気増幅器、ベンチュリ弁、1または2以上のセンサ、1または2以上の物理的コンピュータプロセッサ、および／または他の部材を有する。以下に示す方法500の工程は、例示を目的とするものである。ある実施例では、方法500は、示されていない1または2以上の追加の工程により実施され、および／または示された1または2以上の工程は省略されても良い。また、図5に示された方法500の工程および以下の記載の順番は、限定的なものではない。

ある実施例では、方法500は、1または2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たデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械、および／または情報を電子的に処理する他の機構）で実施されても良い。1または2以上の処理装置は、電子ストレージ媒体に電子的に保管された指令に応じて、方法500の工程の一部もしくは全てを実行する、1または2以上の装置を有しても良い。1または2以上の処理装置は、方法500の1または2以上の工程の実施のため特別に設計された、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアを介して構成された、1または2以上の装置を有しても良い。

工程502では、圧縮ガスが生成される。ある実施例では、工程502は、圧力発生器14（図1およびその説明に記載）と同様の圧力発生器により実施される。

工程504では、調合ガスが提供される。ある実施例では、調合ガスは、酸素および／または他の調合ガスである。ある実施例では、調合ガス源は、酸素濃縮器、瓶詰圧縮酸素、液体酸素、および／または別の調合ガス源である。ある実施例では、工程504は、調合ガス源25（図1およびその説明に記載）と同様の調合ガス源により実施される。

工程506では、圧縮ガスが受容される。圧縮ガスは、空気増幅器により、圧力発生器から受容される。ある実施例では、工程506は、空気増幅器40（図1およびその説明に記載）と同様の空気増幅器により実施される。

工程508では、調合ガスが受容される。調合ガスは、調合ガス源から、調合ガスの加圧流に受容される。ある実施例では、工程508は、空気増幅器40（図1およびその説明に記載）と同様の空気増幅器により実施される。

工程510では、呼吸性ガスの加圧流の圧力が増幅される。呼吸性ガスの増幅された加圧流は、調合ガスを含む。ある実施例では、工程510は、空気増幅器40（図1およびその説明に記載）と同様の空気増幅器により実施される。

工程512では、ベンチュリ弁により周囲空気が取り込まれる。ベンチュリ弁は、空気増幅器から呼吸性ガスの加圧流を受容し、その後周囲空気を、呼吸性ガスの加圧流に取り込む。ベンチュリ弁は、対象の吸入の間、周囲空気を取り込む。ある実施例では、工程512は、ベンチュリ弁50（図1およびその説明に記載）と同様のベンチュリ弁により実施される。

工程514では、出力信号が形成される。出力信号は、呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータに関する情報を伝達する。ある実施例では、工程514は、センサ18（図1およびその説明に記載）と同様の、1または2以上のセンサにより実施される。

工程516では、圧力発生器、調合ガス源、および空気増幅器が制御され、対象に呼吸性ガスの加圧流が供給される。圧力発生器、調合ガス源、および空気増幅器は、バイレベルの正圧サポート治療形態に従って、呼吸性ガスの加圧流を供給するように制御される。圧力発生器、調合ガス源、および空気増幅器は、センサ18からの出力信号に基づいて、呼吸性ガスの加圧流を供給するように制御される。ある実施例では、圧力発生器、調合ガス源、および空気増幅器を制御し、バイレベルの正圧サポート治療形態に従って、対象に呼吸性ガスの加圧流を供給するステップは、対象の呼吸の間、出力信号に基づいて、吸入フェーズおよび／または排気フェーズを定めるステップと、圧力発生器を制御して、出力信号、吸入および／または排気フェーズの決定、ならびにバイレベルの圧力サポート治療形態に基づいて、対象における正のエンド呼気圧力を調整するステップと、調合ガス源を制御し、出力信号、吸入および／または排気フェーズ決定、ならびにバイレベルの圧力サポート治療形態に基づいて、呼吸性ガスの加圧流内の調合ガスの量を調整するステップと、を有する。ある実施例では、工程516は、物理的コンピュータプロセッサ20（図1およびその説明に記載）と同様の、1または2以上の物理的コンピュータプロセッサにより実施される。

ある実施例では、システムは、さらに、導管およびインターフェース器具を有する対象インターフェースを有する。ある実施例では、本方法は、さらに、対象インターフェースにより、ベンチュリ弁からの呼吸性ガスの加圧流を対象の気道に連通するステップを含む工程と、インターフェース器具により、導管を介して、圧力発生器、調合ガス源、空気増幅器、およびベンチュリ弁を結合する工程と、圧力発生器、調合ガス源、空気増幅器、およびベンチュリ弁を、インターフェース器具から離して配置して、圧力発生器、調合ガス源、空気増幅器、および／またはベンチュリ弁からの対象に聞こえるノイズを抑制する工程とを有する。

特許請求の範囲において、括弧内に記載のいかなる参照符号も、請求項を限定するものと解してはならない。「有する」または「含む」という用語は、請求項に記載の素子またはステップ以外の存在を排斥するものではない。いくつかの手段が列挙された装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、同一ハードウェアにより実施されても良い。素子の前の「一つの」と言う用語は、そのような素子の複数の存在を排斥するものではない。いくつかの手段が列挙された任意の装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、同一のハードウェアで実施されても良い。単にある素子が複数の異なる従属請求項に記載されていることから、これらの素子を組み合わせて使用することができないと解してはならない。

前述の記載は、現時点で最も現実的で好適であると思われる実施例に基づき、詳細を提供する目的で示されており、そのような詳細は、単なる一例であって、明示された実施例に限定されるものではない一方、添付の請求項の思想および範囲内の修正および等価な配置が網羅されることが理解される。例えば、本発明では、可能な範囲において、任意の実施例の1または2以上の特徴が、他の任意の実施例の1または2以上の特徴と組み合わされることが理解される。

Claims (8)

1. 対象の気道に、呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を供給するように構成されたシステムであって、
   圧縮ガスを生成するように構成された圧力発生器と、
   調合ガスを供給するように構成された調合ガス源と、
   前記圧力発生器からの前記圧縮ガスおよび前記調合ガス源からの前記調合ガスを、前記呼吸性ガスの加圧流に受容、混合し、前記調合ガスを含む前記呼吸性ガスの加圧流の圧力を増幅するように構成された空気増幅器であって、前記圧力発生器および前記調合ガス源にまたはその近傍に配置される空気増幅器と、
   前記呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータに関する情報を伝達する出力信号を生成するように構成された、1または2以上のセンサと、
   コンピュータ可読指令により、前記圧力発生器、前記調合ガス源、および前記空気増幅器を制御し、前記出力信号に基づいて、バイレベル正圧サポート治療形態（regime）に従って、前記対象に前記呼吸性ガスの加圧流を供給するように構成された、1または2以上の物理的コンピュータプロセッサと、
   前記空気増幅器からの前記呼吸性ガスの加圧流を受容し、前記対象の吸入の間、前記呼吸性ガスの加圧流に周囲空気を取り込むように構成されたベンチュリ弁と、
   前記ベンチュリ弁からの前記呼吸性ガスの加圧流を、前記対象の前記気道と連通するように構成された対象インターフェースと、
   を有し、
   前記対象インターフェースは、導管およびインターフェース器具を有し、
   前記圧力発生器、前記調合ガス源、前記空気増幅器、および前記ベンチュリ弁は、前記導管を介して前記インターフェース器具に結合され、
   前記導管は、当該システムが前記対象に装着され作動している際の前記圧力発生器、前記調合ガス源、前記空気増幅器、および／または前記ベンチュリ弁から前記対象に聞こえるノイズが抑制されるための十分な長さを有する、システム。
2. 前記導管は、前記インターフェース器具が前記対象の顔に装着された状態において、前記圧力発生器、前記調合ガス源、前記空気増幅器、および前記ベンチュリ弁が前記対象の腰の近傍に位置することを可能にする長さを有する、請求項1に記載のシステム。
3. 前記調合ガス源は、前記調合ガスが酸素であるように構成され、
   前記調合ガス源は、酸素濃縮器、瓶詰圧縮酸素、または液体酸素である、請求項1に記載のシステム。
4. 前記1または2以上の物理的コンピュータプロセッサは、
   前記圧力発生器、前記調合ガス源、および前記空気増幅器を制御し、バイレベルの正圧サポート治療形態に従って、前記対象に前記呼吸性ガスの加圧流を供給することが、
   前記対象の呼吸中に、前記出力信号に基づいて、吸入フェーズおよび／または排気フェーズを定め、
   前記圧力発生器を制御し、前記出力信号、前記吸入および／または排気フェーズの決定、ならびに前記バイレベルの圧力サポート治療形態に基づいて、前記対象における正のエンド呼気圧力を調整し、
   前記調合ガス源を制御し、前記出力信号、前記吸入および／または排気フェーズの決定、ならびに前記バイレベルの圧力サポート治療形態に基づいて、前記呼吸性ガスの加圧流中の調合ガスの量を調整すること、
   を含むように構成される、請求項1に記載のシステム。
5. 呼吸性ガスの調合ガス濃縮加圧流を、対象の気道に供給するように構成されたシステムであって、
   圧縮ガスを生成する手段と、
   調合ガスを提供する手段と、
   前記圧縮ガスを生成する手段からの前記圧縮ガスおよび前記調合ガスを提供する手段からの前記調合ガスを、前記呼吸性ガスの加圧流に受容、混合し、前記調合ガスを含む前記呼吸性ガスの加圧流の圧力を増幅する手段であって、前記圧縮ガスを生成する手段および前記調合ガスを提供する手段にまたはその近傍に配置される、手段と、
   前記呼吸性ガスの加圧流の1または2以上のガスパラメータに関する情報を伝達する出力信号を生成する手段と、
   前記生成する手段、前記提供する手段、および前記受容し増幅する手段を制御し、バイレベルの正圧サポート治療形態に従って、前記出力信号に基づき、前記対象に前記呼吸性ガスの加圧流を供給する手段と、
   前記受容し増幅する手段からの前記呼吸性ガスの加圧流を受容し、前記対象の吸入の間、前記呼吸性ガスの加圧流に周囲空気を取り込む手段と、
   前記周囲空気を取り込む手段からの前記呼吸性ガスの加圧流を、前記対象の前記気道に連通する手段と、
   を有し、
   前記連通する手段は、導管およびインターフェース器具を有し、前記生成する手段、前記提供する手段、前記受容し増幅する手段、および前記周囲空気を取り込む手段は、前記導管を介してインターフェース器具に結合され、
   前記導管は、当該システムが前記対象に装着され作動している際の前記生成する手段、前記提供する手段、前記受容し増幅する手段、および／または前記周囲空気を取り込む手段から前記対象に聞こえるノイズが抑制されるための十分な長さを有する、システム。
6. 前記導管は、前記インターフェース器具が前記対象の顔に装着された状態において、前記生成する手段、前記提供する手段、前記受容し増幅する手段、および前記周囲空気を取り込む手段が前記対象の腰の近傍に位置することを可能にする長さを有する、請求項5に記載のシステム。
7. 前記提供する手段は、前記調合ガスが酸素であるように構成され、
   前記提供する手段は、酸素濃縮器、瓶詰圧縮酸素、または液体酸素である、請求項5に記載のシステム。
8. 前記制御する手段は、
   前記生成する手段、前記提供する手段、および前記受容し増幅する手段を制御し、バイレベルの正圧サポート治療形態に従って、前記対象に前記呼吸性ガスの加圧流を供給するステップが、
   前記出力信号に基づいて、前記対象の呼吸中に、吸入フェーズおよび／または排気フェーズを定めるステップと、
   前記生成する手段を制御し、前記出力信号、前記吸入および／または排気フェーズの決定、ならびに前記バイレベルの圧力サポート治療形態に基づいて、前記対象における正のエンド呼気圧力を調整するステップと、
   前記受容し高める手段を制御し、前記出力信号、前記吸入および／または排気フェーズの決定、ならびに前記バイレベルの圧力サポート治療形態に基づいて、前記呼吸性ガスの加圧流内の調合ガスの量を調整するステップと、
   を有するように構成される、請求項5に記載のシステム。

Images