JP6960905B2 - 機械的な送排気 - Google Patents

Description

本発明は、送気サイクルから排気サイクルへの遷移に、患者により開始された咳を同期させるよう構成された、機械的な送気−排気に関する。

米国特許出願公開US2007/0199566は、機械的人工呼吸及び／又は送排気を実行することができる呼吸装置を開示している。該呼吸装置は、機械的な医療用人工呼吸器、センサ、ディスプレイ及びプロセッサを含み得る。該機械的な医療用人工呼吸器は、患者の呼吸サイクルを補助する。該センサは、呼吸サイクルの間の胸部内の呼吸パラメータを測定することができる。該ディスプレイは、呼吸サイクルの間のリアルタイムの呼吸パラメータに基づいて、患者の肺又は胸郭の少なくとも一方を動的に記述するグラフィカルな表現を表示することができる。該プロセッサは、呼吸パラメータに基づいて、リアルタイムに該ディスプレイ上のグラフィカルな表現を更新することができる。該プロセッサは、呼吸サイクルの間患者の肺又は胸郭の少なくとも一方の拡張又は収縮の少なくとも一方を記述するよう、該グラフィカルな表現を更新する。送排気装置は、患者の肺及び気道における分泌物を取り除くための自然な咳を促すため用いられる。

米国特許出願公開US2011/0220107は、送気（insufflation）／排気（exsufflation）の間の呼吸パラメータの拡張されたセットに対する監視及び／又は制御を可能とする、対象に対する送気−排気のシステム及び方法を開示している。該システム及び方法は、送気−排気の介護者に対する自動的なトリガ及び／又は通知を含む。対象の送気−排気は、起動における緩んだ分泌物を移動させることなく、患者の気道における分泌物を緩める分泌物緩めルーチンにより先行され得る。

米国特許出願公開US2012/0111329は、振動圧力に基づいて咳を補助するための装置を開示している。該振動圧力は、肺系における周期的な振動気流を引き起こし、該周期的な振動気流は、振動呼気流及び振動吸気流を有する。該装置は制御ユニットを有し、該制御ユニットは、肺系の吸気が完了したか否かを決定し、それにより外部環境から肺系を隔離するため閉じられる弁を制御するための、第１の決定ユニットと、肺系における内部空気圧が所定の圧力閾値よりも高いか否かを決定するための、第２の決定ユニットと、振動吸気流の開始を検出し、咳を開始するために開かれるべき弁を制御するための、検出ユニットと、を有する。

機械的な送排気装置（ＭＩ−Ｅ）は、肺の重篤な及び／又は習慣的な環境における侵襲的及び非侵襲的な分泌物管理のための、必須のツールである。ＭＩ−Ｅ治療効率及び患者の快適さを改善するため、医師は、残存する咳反射応答を持つ患者に、ＭＩ−Ｅ装置が送気フェーズから排気フェーズへと切り換わるときに能動的に咳をするよう指示する。患者の咳努力を、ＭＩ−Ｅ装置の遷移に同期させる主な方法は、口頭での指示であり、ＭＩ−Ｅ装置が送気フェーズから排気フェーズへと切り換わる準備ができる直前に、医師が患者に咳をするよう指示するものである。患者のなかには、効果的な咳をするのに必要とされる喉頭部の動作の低速な及び／又は変動する反射のため、咳を動作させる口頭の指示に追従することが難しい人も多い。

現在、送気フェーズから排気フェーズへのＭＩ−Ｅ装置の遷移に、患者の咳努力を同期させる、効果的な方法がない。殆どの医師は、咳をするようにとの口頭の指示に追従する患者の能力に依存しており、しばしば僅かしか成功しないか又は全く成功しない。幾つかのＭＩ−Ｅ装置は、排気フェーズへの切り換えの前に可聴のビープ音を提供するが、医師からのフィードバックは、該可聴のビープ音に喉頭部の動作を連動させる患者の能力の欠如のために、斯かる可聴のビープ音が効果的ではないことを示唆している。

それ故、ＭＩ−Ｅ装置が送気フェーズから排気フェーズへ切り換わるそのときに、患者が咳をすることを支援する、改善された方法を提供するニーズがある。本発明は、独立請求項により定義される。従属請求項は、有利な実施例を定義する。

本発明は、例えば送気フェーズの間及び／又は後に、患者の咳努力を監視することにより、送気フェーズから排気フェーズへのＭＩ−Ｅ装置の遷移に、患者の咳を動的に同期させる、方法及びシステムに関する。固定間隔設定による送気フェーズと排気フェーズとの間の動作の能力に加え、患者の咳努力が検出されるとＭＩ−Ｅ装置を送気フェーズから排気フェーズへと自動的に切り換える、咳同期モードが提供される。本発明の咳により起動される排気は、改善された同期性のために、患者の努力及び治療効果を改善する。

従って、本発明の一態様は、咳同期のために構成されたシステムに関する。前記システムは、圧力生成器、対象インタフェース、１つ以上のセンサ、及び１つ以上のプロセッサを有する。前記圧力生成器は、前記対象の気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧された流れを生成するよう構成され、前記圧力生成器は、送気モード及び排気モードで動作するよう構成される。前記対象インタフェースは、前記対象の気道と流体連通するよう前記圧力生成器を配置するよう構成される。前記１つ以上のセンサは、前記対象インタフェースに動作可能に結合され、前記対象インタフェースにおける前記ガスと関連する１つ以上のパラメータに関連する１つ以上の出力信号を生成するよう構成される。前記１つ以上のプロセッサは、前記出力信号を受信するよう前記１つ以上のセンサに動作可能に接続され、機械読み取り可能な命令により、前記対象インタフェースにおける前記ガスと関連する１つ以上のパラメータを、前記対象による咳努力を示す１つ以上の基準値と比較し、前記比較に基づいて前記対象による咳の開始を決定し、前記送気モードから前記排気モードへの前記圧力生成器の遷移を、前記対象による咳の開始と同期させ、前記対象の排気のため前記気道への供給のため、呼吸可能なガスの加圧された流れを生成するよう、前記圧力生成器を制御するよう構成される。

本発明の他の態様は、システムにおける咳同期のための方法に関する。前記システムは、圧力生成器、対象インタフェース、１つ以上のセンサ、及び１つ以上のプロセッサを有する。前記プロセッサは、制御要素、パラメータ解析要素、決定要素及び同期要素を有する。前記方法は、前記対象の気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧された流れを生成するステップであって、前記圧力生成器は、送気モード及び排気モードで動作するよう構成されるステップと、前記対象インタフェースを用いて、前記対象の気道への前記呼吸可能なガスの加圧された流れを送るステップと、前記１つ以上のセンサを用いて、前記対象インタフェースにおける前記ガスと関連する１つ以上のパラメータに関連する１つ以上の出力信号を生成するステップと、前記１つ以上のプロセッサを用いて、前記出力信号を受信するステップと、前記１つ以上のプロセッサを用いて、機械読み取り可能な命令を実行するステップと、を有し、前記機械読み取り可能な命令は、前記対象インタフェースにおける前記ガスと関連する１つ以上のパラメータを、前記対象による咳努力を示す１つ以上の基準値と比較するステップと、前記比較に基づいて前記対象による咳の開始を決定するステップと、前記送気モードから前記排気モードへの前記圧力生成器の遷移を、前記対象による咳の開始と同期させるステップと、前記対象の排気のため前記気道への供給のため、呼吸可能なガスの加圧された流れを生成するよう前記圧力生成器を制御するステップと、を有する。

本発明のこれらの及び他の目的、特徴及び特性、並びに関連する構造の要素及び部分の組み合わせの動作の方法及び機能の方法、更には製造の経済性は、添付図面を参照しながら、以下の説明及び添付される請求項の考察に基づいて、より明らかとなるが、これら全ては、本明細書の一部を形成し、種々の図面において、同様の参照番号は対応する部分を示している。しかしながら、図面は単に図示及び説明の目的のためのものであり、本発明の限定の定義として意図されないことは、明確に理解されるべきである。

ＭＩ−Ｅ排気サイクルと対象の咳を同期させるよう構成されたシステムの実施例を示す。 対象の気道と連通された対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する圧力波形に基づく咳同期の実施例を示す。 対象の気道と連通された対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する流量波形に基づく咳同期の実施例を示す。 対象の気道と連通された対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する圧力波形に基づく咳同期の実施例を示す。 対象の気道と連通された対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する圧力波形の傾きに基づく咳同期の実施例を示す。 対象の気道と連通された対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する流量波形の傾きに基づく咳同期の実施例を示す。 咳同期のための処理のフロー図の例を示す。 咳同期のための処理のフロー図の他の例を示す。

ここで用いられる単一形「１つの（a、an及びthe）」は、他に明確に言及がない限り、複数の参照を含む。ここで用いられる、２つ以上の部分又は構成要素が「結合」されているとの表現は、これら部分が直接的に、又は間接的に即ち結合が生じる限りにおいて１つ以上の中間部分又は構成要素を通して、接合されていること又は共に動作することを意味する。

ここで利用される、２つ以上の部分又は構成要素が互いに「係合」しているとの表現は、これら部分が、直接に、又は１つ以上の中間部分又は構成要素を通して、互いに対して力を及ぼすことを意味する。ここで利用される「数」なる語は、１又は１よりも大きい整数（即ち複数）を意味する。

限定するものではないが例えば上部、底部、左、右、上、下、前、後及びこれらの派生語のような方向を示す語句は、図面に示された要素の向きに関連し、他に明示的に言及されない限り、請求の範囲を限定するものではない。

図１は、ＭＩ−Ｅ装置の排気サイクルに、対象の咳を同期させるよう構成されたシステム１０の実施例を示す。幾つかの実施例においては、システム１０は、圧力生成器１４、対象インタフェース１６、１つ以上のセンサ１８、１つ以上のプロセッサ２０、ユーザインタフェース２２、１つ以上の電子記憶装置２４、及び／又はその他の構成要素を有する。システム１０は、対象１２の気道に連通した対象インタフェース１６のなかのガスを監視し、対象１２が咳をしようとしているか否かを決定するよう構成される。システム１０は更に、対象１２を排気させるため、対象１２の咳努力を決定すると、送気モードから排気モードへと自動的に切り換わるよう構成される。システム１０は、例えば圧力振幅、周波数範囲及び／又は圧力波形のその他のパラメータのような、加圧流の一般的な設定を手動で構成及び／又は再構成する必要なく、１つ以上の治療サイクルにおいて、咳同期を動的に制御するよう構成される。

圧力生成器１４は、送気モード及び排気モードで動作するよう構成される。送気モードにおいては、圧力生成器１４は、対象１２の気道に供給するため呼吸可能なガスの正の加圧された流れ、即ち対象１２への流入を生成する。排気モードにおいては、圧力生成器１４は、対象１２の気道からガスを抜き出すための呼吸可能なガスの負の圧力の流れ、即ち対象１２からの流出を生成する。幾つかの実施例においては、送気フェーズ及び排気フェーズのそれぞれについての継続時間は、送排気治療の要件に従って構成されても良い。例えば、送気フェーズ及び排気フェーズの継続時間は、同じ時間となるよう構成されても良い。幾つかの実施例においては、送気フェーズは、対象１２の咳努力が決定されるまで、任意の継続時間の間維持されても良く、該咳努力が、排気フェーズへの遷移を自動的に起動しても良い。圧力生成器１４は、圧力に加えて及び／又は圧力以外に呼吸可能なガスの加圧された流れに関連する１つ以上のパラメータが調節可能となるように、構成されても良い。該１つ以上のパラメータは例えば、体積、流量、温度、ガス成分、速度、加速度及び／又はその他のパラメータのうちの１つ以上を含んでも良い。

圧力生成器１４は、限定するものではないが周囲の雰囲気（図１において矢印Ａにより示される）のようなガス源からガス流を受容し、対象１２の気道への供給のため、該受容されたガス流の圧力を上昇させる。圧力生成器１４は、例えばポンプ、送風器、ピストン又はふいごのような、対象１２の気道への供給のため該受容されたガス流の圧力を上昇させることが可能な、いずれかの装置を含んでも良い。幾つかの実施例においては、圧力生成器１４は更に、圧力、流量、流向、振動周波数、及び／又はその他の受容されたガス流に関連するパラメータを制御するための１つ以上の弁を含んでも良い。本発明は、単独で、又は圧力生成器１４に含まれた及び／又は圧力生成器１４の外部の１つ以上の弁及び／又はその他の装置と組み合わせて、送風器の動作速度を制御し、対象１２へのガスの圧力及び／又は流量を制御することを考察する。例えば、圧力生成器１４は、送気フェーズの間には、対象１２の気道にガスが供給されるよう、ガスの流れの圧力方向が正となるよう制御し、排気フェーズの間には、対象１２の気道からガスが引き出されるように、ガスの流れの圧力方向が負となるよう制御しても良い。

圧力生成器１４は、送気フェーズの間、第１の圧力レベルで、ガスの流れの圧力レベルを制御しても良い。該第１の圧力レベルは、対象１２の肺が、送気の間に少なくとも部分的に満たされるよう設定される。送気フェーズの最後に、圧力生成器１４は、ガスの流れの圧力レベルを低下させ、送気フェーズに切り換える。圧力生成器１４は、排気フェーズの間、第２の圧力レベルで、ガスの流れの圧力レベルを制御しても良い。該第２の圧力レベルは、第１の圧力レベルよりも低く、第１の圧力レベルから第２の圧力レベルへの圧力低下の急激さは、対象１２の気道及び／又は肺から粘液及び／又はその他の不要物を取り除くのに十分なものである。第２の圧力レベルは、雰囲気圧よりも低い負圧であっても良い。圧力生成器１４は、排気フェーズの後に、ゼロ圧力フェーズ即ち一時停止モードに戻り、他の送排気治療を準備するため、ガスの流れの圧力レベルを第１の圧力レベルにリセットしても良い。圧力生成器１４は、治療要件に従って、１つ以上の送排気サイクルを実行しても良い。幾つかの実施例においては、圧力生成器１４は、送排気専用の装置である。幾つかの実施例においては、圧力生成器１４は、送排気以外の治療及び／又は送排気に加えた治療を提供するよう構成された、人工呼吸器及び／又は気道陽圧装置である。

対象インタフェース１６は、対象１２の気道とインタフェース接続し、圧力生成器１４と対象１２の気道との間に流体連通をもたらすよう構成される。幾つかの実施例においては、対象インタフェース１６は、導管３０、インタフェース器具３２、及び／又はその他の構成要素を有する。導管３０は、インタフェース器具３２に供給されるべき呼吸可能なガスの加圧された流れのための通過経路を形成する。インタフェース器具３２は、対象１２の気道に受容されたガスを供給するよう構成される。導管３０は、インタフェース器具３２を圧力生成器１４と流体連通させる、柔軟な長さのホース又はその他の導管であっても良い。インタフェース器具３２は、対象１２に対して呼吸治療を施すために用いられる導管３０及び／又はその他の導管及び／又はその他のインタフェース器具に、着脱可能に結合されても良い。幾つかの実施例においては、インタフェース器具３２は非侵襲型である。そのため、インタフェース器具３２は、非侵襲的に対象１２に係合する。非侵襲的な係合は、対象１２の気道と対象インタフェース１６との間でガスを通すため、対象１２の気道の１つ以上の外側開口部（例えば鼻孔及び／又は口）を囲む領域に対する、着脱可能な係合を含む。非侵襲型のインタフェース器具３２の幾つかの例は、送風管、鼻カニューラ、鼻マスク、鼻／口マスク、フルフェイスマスク、顔全体マスク、又はその他の、対象の気道にガスの流れを送るインタフェース器具を含み得る。幾つかの実施例においては、インタフェース器具３２は侵襲型である。侵襲型のインタフェース器具３２の幾つかの例は、気管内チューブ、気管切開チューブ及び／又はその他の装置を含み得る。本発明はこれらの例に限定されるものではなく、いずれのインタフェース器具を用いた対象へのガスの流れの供給をも考慮する。

対象インタフェース１６は、図１においては、対象１２の気道へのガスの加圧流の供給のための一本のインタフェースとして示されているが、このことは限定を意図するものではない。本発明の範囲は、二本構成のうちの一本が対象の気道に対するガスの加圧された流れを提供し、二本構成のうちの他方が対象からガスを排気させる、二本構成を有する。

センサ１８は、対象インタフェース１６におけるガスに関連する１つ以上のパラメータに関する出力信号を生成するよう構成される。センサ１８は、該１つ以上のパラメータのリアルタイム測定に関連するデータを集めるため、対象インタフェース１６に動作可能に結合される。該１つ以上のパラメータは、流量、圧力、体積、温度、湿度、速度及び／又はその他のガスパラメータを有しても良い。センサ１８は、該１つ以上のパラメータについてのリアルタイム測定値を集めるための、内蔵された感知機能を備えて構成されても良い。幾つかの実施例においては、センサ１８は、それぞれが規定のパラメータに向けられた感知機能を実行する、１つ以上のセンサを有しても良い。センサ１８は、圧力生成器１４の動作パラメータ（例えばモータ電流、電圧、回転速度、及び／又はその他の動作パラメータ）に基づいて対象インタフェース１６におけるガスに関連する１つ以上のパラメータのリアルタイム測定に関連する信号を生成するが、本発明はこれに限定することを意図したものではない。センサ１８は、インタフェース器具３２と圧力生成器１４との間において、導管３０内の（又は導管３０と連通した）単一の位置に示されているが、このことは限定を意図したものではない。センサ１８は、例えば圧力生成器１４内、インタフェース器具３２内（又はインタフェース器具３２と連通した位置）、及び／又はその他の位置のような、複数の位置に配置されるセンサを含んでも良い。センサ１８は、出力信号を送信するため、無線通信機能を備えて構成されても良い。

プロセッサ２０は、センサ１８から出力信号を受信し、該出力信号から読み取られた１つ以上のパラメータに関連するリアルタイム測定値を処理するよう構成される。プロセッサ２０は、ディジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するよう構成されたディジタル回路、情報を処理するよう構成されたアナログ回路、状態機械、送信器、受信器及び／又はその他の情報を電子的に処理するための機構のうち１つ以上を含んでも良い。プロセッサ２０は、図１において単一のエンティティとして示されているが、このことは単に説明の目的のためである。幾つかの実装においては、プロセッサ２０は、１つ以上の処理ユニットを含む。該１つ以上の処理ユニットは、同一装置内に物理的に配置されても良いし、又はプロセッサ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。

図１に示されるように、プロセッサ２０は、１つ以上のコンピュータプログラムされた要素を実行するよう構成される。該１つ以上のコンピュータプログラムされた要素は、制御要素４０、パラメータ解析要素４２、決定要素５０、同期要素５２、データ処理要素２６、通信要素２８、基準要素３４、及び／又はその他の要素を有しても良い。パラメータ解析要素４２は更に、流量解析要素４４、圧力解析要素４６、及び体積解析要素４８を有しても良い。プロセッサ２０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幾つかの組み合わせ、及び／又はその他のプロセッサ２０における処理機能を構成するため機構により、要素２６、２８、３４、４０、４２、４４、４６、４８、５０及び５２を実行するよう構成されても良い。

該１つ以上のコンピュータプログラムされた要素のそれぞれは、送排気治療、咳同期及び／又はその他の治療に関連する１つ以上の動作を実行するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムのセットを有する。例えば、制御要素４０は、ガスの加圧された流れを生成するよう圧力生成器１４の制御を実行するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムを有する。パラメータ解析要素４２は、対象インタフェース１６におけるガスに関連する１つ以上のパラメータのリアルタイム測定値に関連する情報を解析するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムを有する。決定要素５０は、パラメータ解析要素４２に起因する１つ以上の比較に基づいて、咳が対象１２により開始されたか否かを決定するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムを有する。

同期要素５２は、決定要素５０から受信しれた決定信号に基づいて制御要素４０に咳同期信号を送信するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムを有する。データ処理要素２６は、センサ１８から出力信号を受信し、該出力信号から読みだされたデータを処理するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムを有する。通信要素２８は、プロセッサ２０の１つ以上の構成要素内で、及びプロセッサ２０とシステム１０の他の構成要素及び／又は他のネットワーク構成要素との間で、通信を実行するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムを有する。基準要素３４は、咳が対象１２により開始されたか否かを決定するために用いられる１つ以上の基準値を定義するようプロセッサ２０に命令する、プロセッサ２０上で実装されたアルゴリズムを有する。

要素２６、２８、３４、４０、４２、４４、４６、４８、５０及び５２は、図１において単一の処理ユニット内の共に配置されて示されているが、プロセッサ２０が複数の処理ユニットを含む実装においては、これら要素の１つ以上が、他の要素とはリモートに配置され得ることは、理解されるべきである。以下に記載される要素２６、２８、３４、４０、４２、４４、４６、４８、５０及び５２により提供される機能の説明は、説明の目的のためのものであり、限定を意図したものではなく、要素２６、２８、３４、４０、４２、４４、４６、４８、５０及び５２のいずれかは、説明されたものよりも多い又は少ない機能を提供しても良い。例えば、要素２６、２８、３４、４０、４２、４４、４６、４８、５０及び５２の１つ以上が省略されても良く、その機能の幾つか又は全てが、要素２６、２８、３４、４０、４２、４４、４６、４８、５０及び５２のうちの他の１つにより提供されても良い。他の例としては、プロセッサ２０は、要素２６、２８、３４、４０、４２、４４、４６、４８、５０及び５２の１つに帰される機能の幾つか又は全てを実行し得る、１つ以上の更なる要素を実行するよう構成されても良い。

制御要素４０は、送排気動作モードに従って、ガスの加圧された流れを生成するよう、圧力生成器１４を制御するよう構成される。例えば、制御要素４０は、圧力波形に関連する１つ以上の初期パラメータを決定し、対象１２の気道への供給のためのガスの正の加圧された流れを生成して、送排気治療サイクルを開始しても良い。該１つ以上の初期パラメータは、製造の間に決定されても良いし、ユーザインタフェース２２において受信されたリアルタイムの入力に基づいて決定されても良いし、対象１２により受容された１つ以上の以前の送排気治療に関連する履歴情報に基づいて決定されても良いし、及び／又は他の方法により決定されても良い。

制御要素４０は更に、決定要素５０からの出力に基づいて１つ以上の初期パラメータを動的に調節し、更新された命令を圧力生成器１４に送り、それに従ってガスの加圧された流れを生成するよう構成される。例えば、決定要素５０からの出力が、対象１２が咳をしようとしていることを示す場合、制御要素４０は、圧力波形のレベルを調節し、送気フェーズへと切り換えて、効果的な咳をするよう対象１２を補助するよう、圧力生成器１４に命令する。

幾つかの実施例においては、制御要素４０は、ガスの流れを介して対象に提供される圧補助が、送排気に加えた治療を有するよう、圧力生成器１４を制御しても良い。送排気に加えた及び／又は送排気の代わりの治療は例えば、持続的気道陽圧補助（ＣＰＡＰ）、二相気道陽圧補助、比例気道陽圧補助及び／又はその他のタイプの圧補助治療を有しても良い。

パラメータ解析要素４２は、対象インタフェース１６におけるガスに関連する１つ以上のパラメータのリアルタイム測定値に関する情報を解析するよう構成される。そのため、パラメータ解析要素４２は更に、流量解析要素４４、圧力解析要素４６、及び体積解析要素４８を有しても良い。流量解析要素４４は、送気フェーズの最後に、対象インタフェース１６におけるガスに関連する流量を流量閾値と比較して、該比較結果を決定要素５０に送信するよう構成される。幾つかの実施例においては、該流量が該流量閾値を超えたと決定されると、決定要素５０は、対象１２により咳が開始されたことを示唆する決定信号を同期要素５２に出力する。圧力解析要素４６は、送気フェーズの最後に、対象インタフェース１６におけるガスに関連する圧力レベルを圧力レベル閾値と比較して、該比較結果を決定要素５０に送信するよう構成される。幾つかの実施例においては、該圧力レベルが該圧力レベル閾値を超えたと決定されると、決定要素５０は、対象１２により咳が開始されたことを示唆する決定信号を同期要素５２に出力する。体積解析要素４８は、送気フェーズの最後に、対象インタフェース１６におけるガスに関連する体積レベルを体積レベル閾値と比較して、該比較結果を決定要素５０に送信するよう構成される。幾つかの実施例においては、該体積レベルが該体積レベル閾値を超えたと決定されると、決定要素５０は、対象１２により咳が開始されたことを示唆する決定信号を同期要素５２に出力する。

幾つかの実施例においては、圧力解析要素４６は、送気フェーズの最後に圧力レベルの変化の速度を測定し、該圧力レベルの変化の速度を圧力波形傾き閾値と比較するよう構成されても良い。該圧力レベルの変化の速度が圧力波形傾き閾値を超えた場合、該比較結果が決定要素５０に送信される。幾つかの実施例においては、流量解析要素４４は、送気フェーズの最後に流量の変化の速度を測定し、該流量の変化の速度を流量波形傾き閾値と比較するよう構成されても良い。該流量の変化の速度が流量波形傾き閾値を超えた場合、該比較結果が決定要素５０に送信される。幾つかの実施例においては、流量解析要素４４は、送気フェーズの最後に観測された流量変化の継続時間を測定し、該継続時間を時間閾値と比較しても良い。

幾つかの実施例においては、圧力解析要素４６は、送気フェーズの最後に観測された圧力レベル変化の継続時間を測定し、該継続時間を時間閾値と比較して、対象により咳が開始されているか否かを決定しても良い。幾つかの実施例においては、体積解析要素４８は、送気フェーズの最後に観測された体積レベル変化の継続時間を測定し、該継続時間を時間閾値と比較しても良い。以上に説明された流量解析要素４４、圧力解析要素４６、及び体積解析要素４８の機能は、説明の目的のためのものであり、限定を意図したものではないことは、理解されるべきである。流量解析要素４４、圧力解析要素４６、及び体積解析要素４８は、治療の要件に従って、流量、圧力レベル及び体積レベルのあらゆる態様を解析するよう構成されても良い。幾つかの実施例においては、流量解析要素４４、圧力解析要素４６、及び体積解析要素４８は、送気フェーズの全体の間、送気フェーズの最後、及び送気フェーズの後に、ガスの１つ以上のパラメータに関連する測定値を継続的に監視するよう構成されても良い。

パラメータ解析要素４２により解析された１つ以上のパラメータは、例えば流量、圧力、体積、湿度、温度、加速度、速度、呼吸数、換気量及び／又はその他のパラメータのうちの１つ以上を有しても良い。パラメータ解析要素４２は、要素４４、４６及び４８に限定されるものではなく、対象インタフェース１６におけるガスに関連する１つ以上のパラメータの測定値に関する情報を解析するよう構成された１つ以上の他の要素が含まれても良いことは、理解されるべきである。要素４４、４６及び４８は、図１において別個の要素として示されているが、これら要素は、対象インタフェース１６におけるガスに関連する複数のパラメータに対して解析を実行することが可能な１つの機能要素として一体化されても良い。以上に示された要素４４、４６及び４８の機能の記載は、説明の目的のためのものであり、限定を意図したものではなく、要素４４、４６及び４８のいずれかは、説明されたものよりも多い又は少ない機能を提供しても良く、新たに開発された機能を含むよう変更及び／又は更新されても良い。対象１２により咳が開始されているか否かは、流量、圧力レベル、体積レベル及び／又はその他の対象インタフェース１６におけるガスに関連するパラメータのような単に１つのパラメータに基づくものに限定されるものではなく、１つ以上のパラメータに関する１つ以上の比較結果の組み合わせが、対象１２により咳が開始されているか否かを決定するために用いられても良いことは、理解されるべきである。例えば、対象１２により咳が開始されているか否かの決定は、流量解析要素４４及び圧力解析要素４６からの比較結果に基づいて為される。

決定要素５０は、パラメータ解析要素４２からの１つ以上の比較結果に基づいて、対象１２により咳が開始されているか否かを決定するよう構成される。決定要素５０は更に、対象インタフェース１６におけるガスに関連する１つ以上の他のパラメータを考慮して、対象１２により咳が開始されているか否かを決定しても良い。決定要素５０は、対象の効果的な咳及び／又は対象の改善された快適さに導く、決定の精度を改善する及び／又は誤警報率を低下させるための１つ以上の戦略を適用するよう構成されても良い。例えば、決定要素５０は、対象１２により受けられた過去の治療に関する情報が、対象１２が圧力に敏感であり、圧力により引き起こされる咳同期を用いた場合に好適に反応したことを示す場合には、流量比較よりも圧力レベル比較に高い重みを割り当てても良い。決定要素５０により考慮される１つ以上の戦略及び／又は１つ以上のパラメータは、製造の間に設定されても良く、ユーザインタフェース２２において受信された入力に基づいて設定されても良く、対象１２に関連する過去の治療記録に基づいて設定されても良く、及び／又はその他の要素に基づいて設定されても良い。

同期要素５２は、決定要素５０から受信された決定信号に基づいて、制御要素４０に咳同期信号を送信するよう構成される。例えば、受信された決定信号が、対象１２の咳努力の正の決定を示す「１」である場合には、同期要素５２は、送気フェーズから排気フェーズへと即座に切り換えるように圧力生成器１４を制御するよう制御要素４０に命令する咳同期信号を生成する。幾つかの実施例においては、決定要素５０から正の決定信号が受信されない場合には、同期要素５２は、制御要素４０と定期的に通信し、圧力生成器１４を送気フェーズに維持する。以上に説明された同期要素５２の機能は、説明の目的のためのものであり、限定を意図したものではない。同期要素５２は、決定要素５０により用いられる１つ以上の戦略に従って、１つ以上の他の信号を生成し、圧力生成器１４及び／又はシステム１０の他の構成要素の動作を調節するよう構成されても良い。

基準要素３４は、対象１２により咳が開始されているか否かを決定するために用いられる１つ以上の基準値を定義するよう構成される。幾つかの実施例においては、該１つ以上の基準値は、対象インタフェース１６におけるガスに関連する１つ以上のパラメータに関する測定閾値である。該１つ以上の基準値は、製造時に予め定義されても良いし、特定の治療又は特定の対象に対して設定されても良いし、及び／又は治療効率を改善するために利用される他の基準により設定されても良い。幾つかの実施例においては、該１つ以上の基準値は、複数の対象に対する過去の治療に関連する履歴情報の解析に基づいて、ユーザ３６により設定されても良い。

データ処理要素２６は、センサ１８からの出力信号を受信し、パラメータ解析要素４２に信頼性高い情報が転送されるように、出力信号から読み出されたデータを処理するよう構成される。センサ１８から集められたデータは時には、出力信号から読み出された情報の精度に影響を与える、周囲環境及び／又は他の源からの１つ以上のタイプのノイズ信号を有し得る。例えば、ノイズ信号は、送気フェーズの最後に測定された圧力レベルを増大させ、対象１２の実際の咳よりも早く同期信号を起動してしまい得る。そのため、送気フェーズから排気フェーズへの遷移が、対象１２が咳をする準備ができていない間に、対象１２の気道から空気を引き出し、対象１２の不快感を引き起こす。データ処理要素２６は、フィルタリングの後のデータが、１つ以上のパラメータのリアルタイム測定値に関連する、より正確な情報をもたらすような、１つ以上のアルゴリズムに基づいて、加えられたノイズ信号をフィルタリングして取り除くよう構成されても良い。

通信要素２８は、プロセッサ２０の１つ以上の要素内で、及びプロセッサ２０とシステム１０の他の構成要素及び／又はその他のネットワーク構成要素との間で、通信を実行するよう構成される。幾つかの実施例においては、通信要素２８は、ネットワーク５６にリモートに接続されたサーバ３８と通信し、電子記憶装置２４から１つ以上のソフトウェアパッケージをダウンロードし、プロセッサ２０の１つ以上の構成要素の機能を変更及び／又は更新する。幾つかの実施例においては、通信要素２８は、プロセッサ２０にローカルに接続された又はネットワーク５６にリモートに接続された電子記憶装置２４と通信し、複数の対象に関連する過去の治療に関連する履歴情報を取得し、ガスの加圧された流れに関連する１つ以上のパラメータを決定及び／又は調節するため該履歴情報をユーザ３６に供給する。本発明は、限定するものではないが、有線及び無線通信を含む通信のためのいずれの手法をも考慮する。

電子記憶装置２４は、電子記憶媒体に情報を電子的に保存するよう構成される。電子記憶装置２４は、光学的に読み取り可能な記憶媒体（例えば光ディスク等）、磁気的に読み取り可能な記憶媒体（例えば磁気テープ、磁気ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブ等）、電荷ベースの記憶媒体（例えばＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等）、個体記憶媒体（例えばフラッシュドライブ等）、及び／又はその他の電子的に読み取り可能な記憶媒体のうちの１つ以上を有しても良い。電子記憶装置２４の電子記憶媒体は、システム１０に内蔵されて備えられた（即ち事実上取り外しできない）システム記憶媒体、及び／又は、例えばポート（例えばＵＳＢポート、firewire（登録商標）ポート等）又はドライブ（例えばディスクドライブ等）を介してシステム１０に着脱可能に接続可能な着脱可能な記憶装置の、一方又は両方を有しても良い。電子記憶装置２４は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ２０により決定された情報、ユーザインタフェース２２を介して受信された情報、及び／又はその他のシステム１０を適切に機能させることが可能な情報を保存しても良い。

ユーザインタフェース２２は、システム１０とユーザ３６との間のインタフェースを提供するよう構成される。このことは、集合的に「情報」と呼ばれる、データ、結果、及び／又は命令及びその他のいずれかの通信可能なアイテムが、ユーザ３６と、対象インタフェース１６、プロセッサ２０及び／又はその他のシステム１０の構成要素と、の間で通信されることを可能とする。例えば、ユーザ３６は、咳同期治療サイクルについての圧力レベル閾値を入力しても良く、該入力された圧力レベル閾値が、更なる解析のためにプロセッサ２０に送信される。幾つかの実施例においては、ユーザインタフェース２２を通してシステム１０に入力された情報は、送排気治療初期打診圧力波形パラメータ、周波数範囲、振動流量振幅効果閾値、及び／又はその他の情報を含んでも良い。ユーザインタフェース２２に含まれるのに適したインタフェース装置は、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、つまみ、レバー、表示画面、タッチ画面、スピーカ、マイクロフォン、プリンタ、及び／又はその他のインタフェース装置を含む。幾つかの実施例においては、ユーザインタフェース２２は、複数の別個のインタフェースを含む。幾つかの実施例においては、ユーザ３６は、対象１２、医師、看護師、関係者、及び／又はその他のいずれかのエンティティを含む。

ネットワーク５６は、複数のネットワーク構成要素の間で情報を伝送するよう構成される。例えば、ネットワーク５６は、治療サイクルのためのガスに関連する１つ以上のパラメータの設定に関連する入力を、ユーザインタフェース２２においてユーザ３６から受信し、更なる処理のために該入力をプロセッサ２０に送信する。幾つかの実施例においては、ユーザインタフェース２２を介して入力された要求が、ネットワーク５６を介してサーバ３８において受信され、解析のため複数の対象についての過去の治療に関連する履歴情報を取得する。ネットワーク５６は、電子記憶装置２４から複数の対象についての過去の治療に関連する要求された履歴情報を取得するよう、サーバ３８からの命令を転送する。ネットワーク５６は、単一のネットワークであっても良いし、又は複数のネットワークの組み合わせであっても良い。例えば、ネットワーク５６は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、公共ネットワーク、私的なネットワーク、私有のネットワーク、公衆交換電話網（ＰＴＳＮ）、インターネット、無線通信ネットワーク、仮想ネットワーク及び／又はこれらのいずれかの組み合わせであっても良い。

図２は、対象の気道に連通した対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する圧力波形に基づく咳同期の実施例を示す。送気フェーズは、時間２０２において開始する。従って、対象インタフェース１６におけるガスに関連する圧力レベルが増大し始め、送気サイクルの最後に頭打ち状態に達する。送気サイクルの最後に、時間２０４において、圧力レベルの増大が観測されると、このことは対象１２の気道に対する短い流入を示し得るものであり、患者咳検出が自動的に開始される。時間２０６において、圧力レベルが増大して圧力レベル閾値を超えると、咳同期が起動され、図１における圧力生成器１４が自動的に排気サイクルに切り換わり、患者の咳を補助する。

図３は、対象の気道に連通した対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する流量波形に基づく咳同期の実施例を示す。図３に示されるように、送気サイクルの最後に、流量はゆっくりとゼロの近くまで減少する。時間３０４において、送気サイクルの最後に急速な減少が観測された場合、このことは対象インタフェース１６において流出が生成されたことを示唆し得るものであり、患者咳検出が自動的に開始される。時間３０６において、流量の大きさが流量閾値を超えて低下すると、咳同期が起動され、生成器１４が自動的に排気サイクルに切り換わり、患者の咳を補助する。

図４は、対象の気道に連通した対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する体積波形に基づく咳同期の実施例を示す。図３に示されるように、送気サイクルの最後に、対象インタフェース１６におけるガスに関連する総体積レベルは最大値に近づく。時間４０４において、送気サイクルの最後に、体積レベルの低下が観測されると、このことは対象により咳をする努力が為されていることを示唆し得るものであり、患者咳検出が自動的に開始される。時間４０６において、体積レベルが低下して体積レベル閾値を下回ると、咳同期が起動され、生成器１４が自動的に排気サイクルに切り換わり、患者の咳を補助する。

図５は、対象の気道に連通した対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する圧力波形の傾きに基づく咳同期の実施例を示す。図５に示されるように、圧力レベルにおける増大が観測されると、時間５０４において患者咳検出が開始される。システム１０は、圧力レベルの増大の速度を継続的に測定する。時間５０６において、圧力レベルの速度が圧力波形傾き閾値を超えると、咳同期が自動的に起動され、排気サイクルが開始する。

図６は、対象の気道に連通した対象インタフェースにおける呼吸可能なガスに関連する流量波形の傾きに基づく咳同期の実施例を示す。図６に示されるように、流量における低下が観測されると、時間６０４において患者咳検出が開始される。システム１０は、流量の低下の速度を継続的に測定する。時間６０６において、流量の速度が圧力波形傾き閾値を超えると、咳同期が自動的に起動される。

図７は、システム１０において実装される咳同期のための処理のフロー図の例を示す。以下に示される処理の動作は、説明のためのものであることが意図される。幾つかの実施例においては、該処理は、記載されていない１つ以上の付加的な動作を用いて、及び／又は議論された１つ以上の動作を用いずに、実現され得る。更に、該処理の動作が図７に示され以下に説明される順序は、限定することを意図したものではない。

動作７０２において、呼吸可能なガスの加圧された流れが、対象の気道への供給のために生成される。幾つかの実施例においては、動作７０２は、（図１に示されここで説明された）圧力生成器１４と同じ又は同様の圧力生成器により実行される。

動作７０４において、呼吸可能なガスの加圧された流れが、対象の気道に送られる。幾つかの実施例においては、動作７０４は、（図１に示されここで説明された）対象インタフェース１６と同じ又は同様の対象インタフェースにより実行される。

動作７０６において、対象インタフェースにおけるガスに関連する１つ以上のパラメータに関する出力信号が生成される。幾つかの実施例においては、動作７０６は、（図１に示されここで説明された）センサ１８と同じ又は同様のセンサにより実行される。

動作７０８において、対象インタフェースにおけるガスに関連する１つ以上のパラメータが、対象による呼吸努力を示す１つ以上の基準値と比較される。幾つかの実施例においては、動作７０８は、（図１に示されここで説明された）パラメータ解析要素４２と同じ又は同様のパラメータ解析要素により実行される。

動作７１０において、該比較に基づいて、対象による咳の開始が決定される。幾つかの実施例においては、動作７１０は、（図１に示されここで説明された）決定要素５０と同じ又は同様の決定要素により実行される。

動作７１２において、送気モードから排気モードへの圧力生成器の遷移が、対象による咳の開始と同期される。幾つかの実施例においては、動作７１２は、（図１に示されここで説明された）同期要素５２と同じ又は同様の同期要素により実行される。

動作７１４において、圧力生成器が、対象を排気させるため、気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧された流れを生成するよう制御される。幾つかの実施例においては、動作７１４は、（図１に示されここで説明された）制御要素４０と同じ又は同様の制御要素により実行される。

図８は、咳同期のための処理の他のフロー図の例を示す。以下に示される処理の動作の例は、説明のためのものであることは理解されるべきである。幾つかの実施例においては、該処理は、記載されていない１つ以上の付加的な動作を用いて、及び／又は議論された１つ以上の動作を用いずに、実現され得る。更に、該処理の動作が図８に示され以下に説明される順序は、限定することを意図したものではない。

動作８０２において、咳同期モードがイネーブルにされる。幾つかの実施例においては、動作８０２は、（図１に示されここで説明された）ユーザインタフェース２２と同じ又は同様のユーザインタフェースにおいて受信された入力に応じて実行され、（図１に示されここで説明された）制御要素４０と同じ又は同様の制御要素により処理される。

動作８０４において、起動方法及び１つ以上の設定値が選択される。幾つかの実施例においては、動作８０４は、（図１に示されここで説明された）ユーザインタフェース２２と同じ又は同様のユーザインタフェースにおいて受信された入力に応じて実行され、（図１に示されここで説明された）制御要素４０と同じ又は同様の制御要素により処理される。

動作８０６において、送気サイクルが開始される。幾つかの実施例においては、動作８０６は、（図１に示されここで説明された）圧力生成器１４と同じ又は同様の圧力生成器により実行される。

動作８０８において、咳同期の誤った起動を防止するため、送気サイクルの最後に、５００ミリ秒の時間間隔が挿入される。幾つかの実施例においては、動作８０８は、（図１に示されここで説明された）制御要素４０と同じ又は同様の制御要素により実行される。

動作８１０において、対象インタフェースにおけるガスに関連する圧力レベルと、所定の圧力レベル値と、の比較に基づいて、対象により咳が開始されているか否かの決定が為される。幾つかの実施例においては、動作８１０は、（図１に示されここで説明された）圧力解析要素４６と同じ又は同様の圧力解析要素により実行される。

動作８１２において、対象インタフェースにおけるガスに関連する流量と、所定の流量値と、の比較に基づいて、対象により咳が開始されているか否かの決定が為される。幾つかの実施例においては、動作８１２は、（図１に示されここで説明された）流量解析要素４４と同じ又は同様の流量解析要素により実行される。

動作８１４において、対象インタフェースにおけるガスに関連する体積レベルと、所定の体積レベル値と、の比較に基づいて、対象により咳が開始されているか否かの決定が為される。幾つかの実施例においては、動作８１４は、（図１に示されここで説明された）体積解析要素４８と同じ又は同様の体積解析要素により実行される。

動作８１６において、対象インタフェースにおけるガスに関連する圧力レベルと、所定の圧力レベル値と、の比較、及び対象インタフェースにおけるガスに関連する流量と、所定の流量値と、の比較に基づいて、対象により咳が開始されているか否かの決定が為される。幾つかの実施例においては、動作８１６は、（図１に示されここで説明された）圧力解析要素４６と同じ又は同様の圧力解析要素、及び（図１に示されここで説明された）流量解析要素４４と同じ又は同様の流量解析要素により実行される。

動作８１８において、対象インタフェースにおけるガスに関連する圧力波形の傾きと、所定の圧力波形傾き値と、の比較に基づいて、対象により咳が開始されているか否かの決定が為される。幾つかの実施例においては、動作８１８は、（図１に示されここで説明された）圧力解析要素４６と同じ又は同様の圧力解析要素により実行される。

動作８２０において、対象インタフェースにおけるガスに関連する流量の傾きと、所定の流量傾き値と、の比較に基づいて、対象により咳が開始されているか否かの決定が為される。幾つかの実施例においては、動作８２０は、（図１に示されここで説明された）流量解析要素４４と同じ又は同様の流量解析要素により実行される。

動作８２２において、対象インタフェースにおけるガスに関連する１つ以上のパラメータが、所定の時間値を継続して超えているか否かに基づいて、対象により咳が開始されているか否かの決定が為される。幾つかの実施例においては、動作８２２は、それぞれ（図１に示されここで説明された）流量解析要素４４、圧力解析要素４６、及び体積解析要素４８と同じ又は同様の流量解析要素、圧力解析要素、及び体積解析要素のうちの１つ以上により実行される。

動作８２４において、送気サイクルが開始される。幾つかの実施例においては、動作８２４は、（図１に示されここで説明された）圧力生成器１４と同じ又は同様の圧力生成器により実行される。

請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定することを意図したものではない。「有する（comprising）」又は「含む（including）」なる語は請求項において列記されたもの以外の要素又はステップを除外するものではない。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

以上に示された説明は、最も実用的で好適な実施例であると現在考えられるものに基づく説明の目的のために詳細を示したものであり、斯かる詳細は単に当該目的のためのものであって、本発明は明示的に開示された実施例に限定されるものではなく、反対に、添付される請求の範囲内である変更及び同等な構成をカバーすることを意図されていることは、理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な限り、いずれの実施例の１つ以上の特徴もが、例えばのいずれの実施例の１つ以上の実施例とも組み合わせられ得ることを想定していることは、理解されるべきである。

Claims (3)

1. 機械的な送気−排気装置システムであって、
   対象インターフェースを介して対象の気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧された流れを生成するよう構成され、送気モード及び排気モードで動作するよう構成された、圧力生成器と、
   前記システムにおける前記ガスに関連する１つ以上のパラメータに関する出力信号を生成するよう構成された、１つ以上のセンサと、
   前記出力信号を受信するよう前記１つ以上のセンサに動作可能に接続された、１つ以上のプロセッサと、
   を有し、前記１つ以上のプロセッサは、
   前記ガスの圧力レベルを圧力レベル閾値と比較し、
   前記ガスの流量を流量閾値と比較し、
   前記ガスの圧力レベルが前記圧力レベル閾値を超えており、前記ガスの流量の大きさが前記流量閾値を超えて低下した場合、前記対象が咳を開始していると決定し
   手動で構成する必要なく、前記送気モードから前記排気モードへの前記圧力生成器の遷移を、前記対象による咳の開始と同期させる、並びに
   前記対象の排気のために、前記排気モードにおいて前記呼吸可能なガスの流れの生成、及び前記対象の気道に前記呼吸可能なガスの流れの供給を制御する
   よう構成された、システム。
2. 前記１つ以上のプロセッサは更に、
   前記対象インターフェースにおける前記ガスの体積レベルを体積レベル閾値と比較し、
   前記ガスの体積レベルが低下して前記体積レベル閾値を下回る場合に、前記対象が咳を開始していると決定する
   よう構成された、請求項１に記載のシステム。
3. 前記１つ以上のプロセッサはさらに、
   所定の時間値を超えている、前記ガスに関連する１つ以上のパラメータに関する変化の持続期間に基づいて、前記対象が咳を開始していると決定する
   よう構成された、請求項１に記載のシステム。

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