JP6963819B2 - 吸入酸素分配を自動的に制御するための装置の作動方法、装置およびシステム - Google Patents
吸入酸素分配を自動的に制御するための装置の作動方法、装置およびシステム Download PDFInfo
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Description
患者に対する複数の入力酸素濃度(SpO2)値を表す信号を受信する工程と、
入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて制御値を生成する工程と、
制御値および基準吸入酸素濃度(rFiO2)に基づいて、出力吸入酸素濃度(FiO2)値を生成する工程と、
を有し、
制御値は、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、即時利得係数に基づいて生成された即時制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、累積利得係数に基づいて生成された累積制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、予測利得係数に基づいて生成された予測制御値、
を有し、
即時制御値は、rFiO2値に基づいて決定され、
動脈酸素の分圧(PaO2)とSpO2との間で予め定められた非線形関係に基づいて、非線形重み付け補償が累積制御値に対して適用される。
患者に対する複数の入力酸素飽和度(SpO2)値を表す信号を受信する入力ユニットと、
受信した入力SpO2値を記録するためのメモリと、
入力SpO2値に基づいて出力酸素濃度(FiO2)値を決定するためのコントローラと、
決定された出力FiO2値を出力するための出力ユニットと、
を有し、
コントローラは、
入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて、制御値を生成し、
制御値、および、基準吸入酸素濃度(rFiO2)値に基づいて出力吸入酸素濃度(FiO2)を生成し、
制御値は、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、即時利得係数に基づいて生成された即時制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、累積利得係数に基づいて生成された累積制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、予測利得係数に基づいて生成された予測制御値、
を有し、
即時制御値は、rFiO2値に基づいて決定され、
非線形重み付け補償が、動脈酸素の分圧(PaO2)とSpO2との間で予め定められた非線形関係に基づいて、累積制御値に対して適用される。
ひとつ以上の酸素飽和度モニタリングデバイス、および、ひとつ以上の吸入酸素制御デバイスと、
制御デバイスと、
ひとつ以上の酸素飽和度モニタリングデバイスと制御デバイスとの間の通信、および、ひとつ以上の吸入酸素制御デバイスと制御デバイスとの間の通信を可能にするネットワークと、
を有し、
制御デバイスは、
ネットワークを通じて、ひとつ以上の酸素飽和度モニタリングデバイスの各々から患者に対する複数の入力酸素飽和(SpO2)値を表す信号を受信し、
入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて制御値を生成し、
制御値および基準吸入酸素濃度(rFiO2)値に基づいて、出力吸入酸素濃度(FiO2)値を生成し、
ネットワークを通じて、対応する吸入酸素制御デバイスへ、決定された出力FiO2値を送信する、
ことにより、吸入酸素分配を制御し、
制御値は、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、即時利得係数に基づいて生成された即時制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、累積利得係数に基づいて生成された累積制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、予測利得係数に基づいて生成された予測制御値、
を有し、
即時制御値は、rFiO2値に基づいて決定され、
非線形重み付け補償が、動脈酸素の分圧(PaO2)とSpO2との間で予め定められた非線形関係に基づいて、累積制御値に対して適用される。
患者に対する複数の入力酸素飽和(SpO2)値を表す信号を受信する工程と、
入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて、制御値を生成する工程と、
制御値および基準吸入酸素濃度(rFiO2)値に基づいて、出力吸入酸素濃度(FiO2)値を生成する工程と、
を有し、
制御値は、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、即時利得係数に基づいて生成された即時制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、累積利得係数に基づいて生成された累積制御値、
入力SpO2値、目標SpO2値、および、予測利得係数に基づいて生成された予測制御値、
を有する。
(a)入力の現在値に基づいて出力を調節する即時制御値、
(b)入力の先行または過去の値に基づいて出力を調節する累積制御値、
(c)入力の予測未来値に基づいて出力を調節する予測制御値、
の合計を含む。
(a)患者に対する複数の入力酸素飽和(SpO2)値を表す信号を受信する工程と、
(b)入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて制御値を生成する工程と、
(c)制御値および基準吸入酸素濃度(rFiO2)値に基づいて、出力吸入酸素濃度(FiO2)値を生成する工程と
を有する。
目標SpO2範囲に基づいて、目標SpO2値を決定する工程をさらに有し、
カレントの入力SpO2値が目標SpO2範囲内にあるとき、アッテネータが即時利得係数に適応され、
アッテネータは、カレントの入力SpO2値および目標SpO2範囲の中間点に基づいて生成される。
もし、|e|≦1(すなわち、エラーが目標範囲の25%より小さいかまたは等しく、したがって、入力SpO2値が目標範囲内にあり、かつ、目標SpO2値の近く)であれば、Kpfm=0.25、
他に、もし、|e|≦2(すなわち、エラーが目標範囲の25%より大きいが、目標範囲の50%より小さいか等しく、したがって、入力SpO2値は目標SpO2値に近くはないが、目標範囲内にある)であれば、Kpfm=0.5、
その他(すなわち、エラーが目標範囲の50%より大きく、したがって、入力SpO2値が目標範囲の外側にある)の場合には、Kpfm=1。
もし、CPAP回路圧力=低であれば、Kpfm=2*Kpfm(すなわち、回路圧力の減少が2倍のKpfmを導く)、
他に、もし、呼吸停止期間が5から15秒であれば、30秒間、Kpfm=2*Kpfm(すなわち、呼吸停止が、30秒間、2倍のKpfmを生じさせる)。
もし、e>−1.5%(すなわち、患者が低酸素症)であれば、比例項エラーep=−15%(すなわち、比例項エラーを上限規定する)、
その他は、ep=e
比例項=P(t)=Kpfm*Kp*ep
もし、先行の積分項I(t−1)<0(すなわち、比積分関数が負のまま)で、かつ、e>0(すなわち、SpO2が目標範囲を超える)場合で、
もし、SpO2=92ならば、Ks=1.2、
他にもし、SpO2=93ならば、Ks=1.4、
他にもし、SpO2=94ならば、Ks=1.7、
他にもし、SpO2=95ならば、Ks=2.2、
他にもし、SpO2=96ならば、Ks=2.9、
他にもし、SpO2=97ならば、Ks=4.4、
他にもし、SpO2=98ならば、Ks=7.9、
他にもし、SpO2=99ならば、Ks=20.1、
他にもし、SpO2=100ならば、Ks=50、
その他は、Ks=1(すなわち、非線形補償乗数を、関連ΔPaO2値に比例する正のエラーに適用する)
もし、FiO2=21%(すなわち、室内気)かつe>0であれば、dI=0(すなわち、正のエラーは被積分関数に付加されない)
その他は、dI=Ki*Ks*e
積分項=I(t)=I(t−1)+dI
もし|I(t)|>|ΔFiO2の最大値/Ki|であれば、I(t)=(符号)*(ΔFiO2の最大値/Ki)(すなわち、選択したΔFiO2値に基づいて積分項の値を上限規定)
微分項=D(t)=Kd*de/dt、ここで、de/dtは5秒間にわたる直線回帰により決定される。
(b)負の勾配および酸素過剰症に対して、以下のようにヌルとする。
もし、de/dt<0、(SpO2(t)>目標SpO2)、(SpO2(t−1)>目標SpO2)(SpO2(t−2)>目標SpO2)、(SpO2(t−3)>目標SpO2)、かつ、(SpO2(t−4)>目標SpO2)であれば、(すなわち、最近の5個のSpO2値の全てがセットポイントを超えている)
D(t)=0(すなわち、負のSpO2 勾配はヌルとなる)
パフォーマンス分析時間間隔の間に、複数の入力SpO2値を表す信号を受信する工程と、
パフォーマンス分析時間間隔の間に受信した入力SpO2値に基づいてパフォーマンス評価結果を生成する工程と、
パフォーマンス評価結果に基づいて、制御値を生成する工程
をさらに有する。
目標SpO2範囲に基づいて目標SpO2値を決定する工程をさらに有し、
パフォーマンス評価結果は、
パフォーマンス分析時間間隔内の入力SpO2値が目標SpO2範囲内にある目標時間間隔、および
パフォーマンス分析時間間隔内の入力SpO2値がエウポキシア(eupoxia)範囲にあるエウポキシア時間間隔であり、エウポキシア範囲は、入力SpO2値が目標SpO2範囲内または室内気において目標SpO2範囲を超える範囲である、ところのエウポキシア時間間隔の少なくともひとつに基づいて生成される。
tsevere hypoxia: SpO2<80%
thypoxia: 80%≦SpO2≦84%
teupoxia: 目標範囲またはそれを超えるSpO2、FiO2=21%
thyperoxia: 酸素を受け取ったとき、97%≦SpO2≦99%
tsevere hyperoxia: 酸素を受け取ったとき、99%≦SpO2
(すなわち、低酸素症、深刻な低酸素症、酸素過剰症、深刻な酸素過剰症およびエウポキシアの合計時間を計量化する)
Cperformance=(tsevere hyperoxia+thyperoxia)/(thypoxia+tsevere hypoxia)
(すなわち、深刻な低酸素症を含む低酸素症の時間に対する深刻な酸素過剰症を含む酸素過剰症の時間の比、それぞれ力不足および力過剰なKpを示す。)
もし、Cperformance≦0.7なら、Kp=Kp*1.1
もし、0.7<Cperformance≦0.85なら、Kp=Kp*1.05
もし、1.15≦Cperformance≦1.3なら、Kp=Kp*0.95
もし、1.3≦Cperformanceなら、Kp=Kp*0.9
(すなわち、時間の比率に基づいてKpの値を変更する)
エウポキシア時間=(teupoxia×100)/ttotal
(すなわち、SpO2がエウポキシア範囲内にあった時間の割合)
もし、エウポキシア時間<目標に接近した目標範囲であれば、目標範囲接近=真実、とアラームする。(すなわち、自動制御が最小要求を下回った場合にアラームがトリガーされる)
(a)rFiO2評価時間間隔にわたる入力SpO2値、および、それぞれの出力FiO2値に基づいて、rFiO2評価結果を生成する工程と、
rFiO2評価結果に基づいてrFiO2値を修正する工程をさらに有する。
FiO2およびSpO2のスライドウインドウ分析を60分実行し、V/Q比を取得し、V/Q比からrFiO2を取得する。
もし、(rFiO2−先行rFiO2)/(先行rFiO2)>0.1ならば、
rFiO2=先行rFiO2+(符号)(rFiO2−先行rFiO2)*0.1*先行rFiO2
(すなわち、先行値の±10%以内に強制された新しいrFiO2値を決定する。したがて、rFiO2の急激な変更は避けられる)
(a)カレントの入力SpO2値を階層検証法において複数の検証レベルのひとつに分類することにより、カレントの入力SpO2値に基づいてSpO2検証結果を生成する工程と、
(b)SpO2検証結果に基づいて、出力FiO2値を決定する工程と
をさらに有する。
(a)レベルI:SpO2入力が第1条件に一致すれば、SpO2入力の不在に対応する。
(b)レベルII:SpO2入力が第2条件に一致すれば、SpO2入力が疑わしいことに対応する。
(c)レベルIII:SpO2入力が第3条件に一致すれば、SpO2入力が無効であることに対応する。
SpO2プレチスモグラフ波形から導出される心拍数を表す信号、
心電図モニタリングから導出される心拍数を表す信号、および
かん流指数を表す信号
の少なくともひとつを受信する工程をさらに有し、
カレントの入力SpO2値の検証は、
SpO2プレチスモグラフ波形から導出される受信した心拍数、および
心電図モニタリングから導出される受信した心拍数、
受信したかん流指数
の少なくともひとつに基づいて判定される。
(a)SpO2プレチスモグラフ波形から導出される心拍数(HRpleth)
(b)心電図モニタリングから導出される心拍数(HRecg)
(c)偽のSpO2値に潜在的に関連する低い値を有する、オキシメトリ波形拍動性のメトリックであるかん流指数
(a)個々の患者から有効代表値プレチスモグラフトラッキングを周期的に取得する工程、
(b)2つの軸線方向に、カレントの入力SpO2プレチスモグラフ信号を規格化する工程であって、その結果、振幅を通じて周期およびピークが代表プレチスモグラフトラッキングに対応する、工程、および
(c)複数の直線回帰によって2つの信号を、代表SpO2プレチスモグラフ波形からカレントの信号の逸脱の指標を与える平均二乗誤差と比較する工程。
(a)レベルI:SpO2値がゼロまたは数値ではない場合
(b)レベルII:両方の軸線方向への規格化の後、波形が一般的なプレチスモグラフ波形と一致しない場合
(c)レベルIII:
i.かん流指数が最適値の30%未満(または、他の適当な値、例えば、10%と50%との間の任意の値)であり、かつ、波形が疑わしいか、
ii.HRPleth−HRecgの絶対値が30bmp(または、他の適当な値、例えば、20bpmと50bpmの間の任意の値)より大きく、かつ、波形が疑わしいか、または
iii.SpO2に急落(例えば、5秒間で15%を超えるか、または、SpO2の突然かつ深い落下を表す他の適当な値、ここで、しばしばSpO2の突然の落下は読み取りが疑わしいので、落下はある時間間隔の間、例えば、5秒間続く必要がある)が存在し、かつ、疑わしい波形、心拍数の食い違いまたはかん流指数の食い違いのいずれかを伴う(疑わしい低酸素症を示唆している)場合。
(PI不一致およびレベル2)または(HR不一致およびレベル2)または((SpO2が5秒間で15%を超えて減少)かつ(レベル2またはPI不一致またはHR不一致))
(a)ΔFiO2を計算 ΔFiO2=P(t)+I(t)+D(t)
(b)出力FiO2値を計算 FiO2=ΔFiO2+rFiO2
(c)もし、無呼吸が15秒を超えた場合、無呼吸中断を超えて30秒間、5%だけ出力FiO2値を変更する
(d)出力FiO2値を±0.5%に丸める
(e)FiO2<21%ならば、出力FiO2値=21%とし、FiO2>100%ならば、出力FiO2値=100%とする
(a)呼吸速度を表す信号を受信する工程、
(b)呼吸速度にさらに基づいて、即時制御値を生成する工程
をさらに有する。
(a)回路圧力を表す信号を受信する工程、
(b)回路圧力にさらに基づいて、即時制御値を決定する工程
をさらに有する。
手動のオアーバーライド入力を受信する工程と、
制御値に代わって手動のオーバーライド入力に基づいて、出力FiO2値を決定する工程と
をさらに有する。
(a)もし、ミッシング信号=真、であれば、アラームは、ミッシング信号アラームを作動させる。
(b)もし、低酸素症=真、であれば、アラームは低酸素症アラームを作動させる。
(c)もし、回路圧力低下=真、であれば、アラームは回路圧力低下アラームを作動させる。
(d)もし、回路圧力損失=真、であれば、アラームは回路圧力損失アラームを作動させる。
(e)もし、サーボFiO2不一致=真、であれば、アラームは、サーボFiO2不一致アラームを作動させる。
(f)もし、サーボFiO2エラー=真、であれば、アラームは、サーボFiO2エラーアラームを作動させる。
(g)もし、測定FiO2不一致=真、であれば、アラームは、測定FiO2不一致アラームを作動させる。
(h)もし、測定FiO2エラー=真、であれば、アラームは、測定FiO2エラーアラームを作動させる。
(i)もし、目標範囲接近=真、であれば、アラームは、目標範囲接近アラームを作動させる。
(a)もし、アラーム(ミッシング信号)=偽、であれば、ミッシング信号アラームが解除される。
(b)もし、アラーム(低酸素症)=偽、であれば、低酸素症アラームが解除される。
(c)もし、アラーム(回路圧力低下)=偽、であれば、回路圧力低下アラームが解除される。
(d)もし、アラーム(回路圧力損失)=偽、であれば、回路圧力損失アラームが解除される。
(e)もし、アラーム(サーボFiO2不一致)=偽、であれば、サーボFiO2アラームが解除される。
(f)もし、アラーム(サーボFiO2エラー)=偽、であれば、サーボFiO2ハイアラームが解除される。
(g)もし、アラーム(測定FiO2不一致)=偽、であれば、測定FiO2アラームが解除される。
(h)もし、アラーム(測定FiO2エラー)=偽、であれば、測定FiO2ハイアラームが解除される。
(i)もし、アラーム(目標範囲接近)=偽、であれば、目標範囲接近アラームが解除される。
(a)最近の入力SpO2値および最近の出力FiO2値を表示する数値SpO2/FiO2表示領域A01、
(b)入力SpO2値および出力FiO2値の傾向を図形的に表示するグラフィカルSpO2/FiO2表示領域A02、
(c)SpO2信号を生成するのに使用されるオキシメータのタイプを選択するユーザのための、オキシメータタイプ選択領域A03、
(d)リアルタイムで、目標SpO2を表示し、ユーザが変更できるようにするためのSpO2目標範囲設定領域A04、
(e)リアルタイムでΔFiO2の値を示し、ユーザがその制限を変更できるようにするための最大Δ設定領域A05、
(f)それを押すことで、制御装置10が、自動制御モードと手動制御モードとの間を切り替えることが可能な、手動制御モードボタンB06、
(g)それを押すことで、制御装置10がオンまたはオフするオン/オフボタンB07、
(h)ある条件下で視覚アラーム情報を表示することを含む、制御装置10の動作状態を表示する状態表示領域A08、
(i)rFiO2の最も直近の値を表示する基準FiO2表示領域A09、
(j)エウポキシアにおける時間の割合を表示するエウポキシア時間表示領域A10、
(k)例えば、光インジケータにより、サーボFiO2または測定FiO2が出力FiO2値と一致するか否かを示す、FiO2フィードバック表示領域A11、
(l)例えば、光インジケータにより、入力SpO2値が有効であるか否かを示す、有効SpO2表示領域A12、
(m)例えば、光インジケータにより、呼吸速度および呼吸回路圧力を表す信号が制御装置10内に入力されたか否かをそれぞれ示す、付加的入力表示領域A13およびA14
もし、SpO2信号が2分を超える間、レベル1またはレベル3であれば、ミッシング信号のアラームの音量を増加させ、オキシメータプローブおよび接続をチェックするようエラーメッセージを表示する。
もし、|(設定FiO2−サーボFiO2)/(設定FiO2)|>5%、であれば、サーボFiO2エラー=真、であり、かつ、手動モード=真、であるとしてアラームを作動させる。
もし、|(設定FiO2−測定FiO2)/(設定FiO2)|>10%、であれば、測定FiO2エラー=真、かつ、手動モード=真、であるとしてアラームを作動させる。
IB(1) SpO2: 0≦SpO2≦100%
IB(2) HRpleth: 0≦HRpleth≦300bpm
IB(3) かん流指数: 0≦かん流指数≦10
IB(4) プレチスモグラフ波形: 0≦プレチスモグラフ波形≦5V
IB(5) HRecg: 0≦HRecg≦300bpm
IB(6) 呼吸速度: 0≦呼吸速度≦150/分
IB(7) CPAP回路圧力: 0≦CPAP回路圧力≦20cmH2O
IB(8) サーボFiO2: 21%≦サーボFiO2≦100%
IB(9) 測定FiO2: 21%≦測定FiO2≦100%
もし、CPAP回路圧力がプラトー値の50%未満であれば、CPAP回路圧力=低、(すなわち、もし回路圧力がプラトー値の50%未満であれば、回路圧力が低いと判定する)
もし、CPAP回路圧力が1cmH2O未満であれば、CPAP回路圧力=損失、(すなわち、もし、回路圧力がプラトー値の1cmH2Oより低ければ、回路圧力は完全に損失したと判定)
もし、CPAP回路圧力が30秒を超えて低ければ、回路圧力低下のアラームを作動させる。(すなわち、30秒以上の間、回路圧力が50%以下であった場合、アラームをトリガーする。)
(方法)
第1の例において、比例積分微分(PID)コントローラが、(i)非線形SpO2−PaO2関係を補償し、(ii)肺機能不全の深刻さに適応し、(iii)目標範囲内にエラーを減衰させることにより、強化される。
3つの強化特徴の寄与が調査された。a)セバリングハウス補償、b)Kp適用、および、c)目標範囲減衰、を有するPID制御のすべての順列のパフォーマンスが酸素供給のシミュレーションを使って評価された。持続的気道陽圧において16人の早産児の各々からFiO2およびSpO2の1Hz記録(24時間)が換気/かん流比およびシャントに対する連続値に変換された。オリジナル記録のSpO2平均時間は2から4秒であり、データ抽象化およびシミュレーションの間に平均化されなかった。V/Qおよびシャントの連続は、自動化された酸素コントローラ内のテストの下でコントローラにリンクされ、SpO2の一連のユニーク値が生成された。SpO2目標範囲は、91〜95%に設定された。積分項以外(すなわち、比例微分、PD)のコントローラの機能、および、FiO2調節後に30秒ロックアウトを有する完全強化されたコントローラの機能もまた試験された。後者の分析に対して、PID係数の複数の順列が、パフォーマンスを最適化するために試された。
シミュレーションで使った記録は、30.5週のメジアン妊娠期間(IQR27.5〜31週)で生まれ、出生体重1320(910〜1860)グラム、および、生後2(0〜5.3)日の16人の早産児から取ったものである。幼児は、かなりの程度のSpO2不安定性を有し、4時間ごとに、3.1(1.6〜9.9)回発現の頻度で、低酸素症(SpO2<80)の症状が発現した。記録の時間において、CPAP圧力レベルは、7.0(6.5〜8.0)cmH2Oであり、ベースラインFiO2範囲は、0.21〜0.61であった。ミッシングSpO2データの除去の後、記録は22(20から26)時間の間のものであった。
(方法)
第2の実施例において、実施例1の強化PIDコントローラが酸素制御デバイス内に組み込まれ、臨床評価によってテストされた。
研究は、ロイヤル・ホバート病院の新生児および小児科集中治療室において実行された。装置は、毎年、妊娠期間が32週未満の約70人の早産児を治療しており、この患者グループに対して可能であればいつでも持続的気道陽圧(CPAP)および高流量鼻カヌラ(HFNC)を含む非侵襲的呼吸サポートを使う精神を有する。酸素療法の滴定に対するSpO2目標範囲は、以前の88〜92%から、90〜94%に更新された。
研究は、2015年5月から12月に実施された。参加した幼児(n=20)は、妊娠期間のメジアンが27.5週(IQR 26〜30週)で、かつ、出生体重が1130(940〜1400)グラムであった。20人の幼児のうち15人(75%)が男児であった。幼児は、生後8.0(1.8〜3.4)日で研究され、訂正された妊娠年齢は31(29〜33)月経後週で、赤ちゃんの体重は1400(1120から1960)グラムであった。CPAPについて研究された幼児(n=13)に対して、記録の開始時の圧力レベルは6(5〜8)cmH2Oであった。HFNCについて研究された幼児(n=7)に対して、開始流量は6(5.5〜6.5)L/minであった。すべてのケースにおいて、看護師と患者の比率は1:2であった。
(A)幼児5は、27週の妊娠期間で生まれ、生後40日で研究され、高流量鼻カヌラ(6L/min)で、手動制御で、エウポキシア時間59%(図21A参照)
(B)幼児5は、自動制御でエウポキシア時間79%、全体を通じて29%に設定されたrFiO2で自動制御された状態でエウポキシア時間82%(図21B参照)
本願は、ここに参考文献として組み込む、2015年11月10日に出願したオーストラリア国仮特許出願第2015904621号の優先権を主張する。
Claims (18)
- 吸入酸素分配を自動的に制御するための装置の作動方法であって、前記装置は、入力ユニット、コントローラ、および出力ユニットを有し、当該方法は、
患者に対する時間が異なる複数の入力酸素飽和値(入力SpO2値)を表す信号を前記入力ユニットが受信する工程と、
前記入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて、前記コントローラが制御値を生成する工程と、
前記制御値および基準吸入酸素濃度値(rFiO2値)に基づいて、前記コントローラが、前記出力ユニットから出力される出力吸入酸素濃度値(出力FiO2値)を生成する工程と、
を備え、
前記制御値は、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、即時利得係数に基づいて、前記コントローラが生成する即時制御値と、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、累積利得係数に基づいて、前記コントローラが生成する累積制御値と、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、予測利得係数に基づいて、前記コントローラが生成する予測制御値と、
を有し、
前記コントローラは、前記rFiO2値にさらに基づいて、前記即時制御値を決定し、
前記コントローラは、動脈酸素分圧(PaO2)とSpO2との間の予め定められた非線形関係に基づいて、非線形重み付け補償を前記累積制御値に適用する、ことを特徴とする方法。 - 前記即時制御値は、エラー値に前記即時利得係数をかけ算することにより生成され、前記エラー値は、前記入力SpO2値と前記目標SpO2値との差に関連し、
前記累積制御値は、エラー値の和または積分に、前記累積利得係数をかけ算することにより生成され、
前記予測制御値は、前記エラー値の差または微分係数に、前記予測利得係数をかけ算することにより生成される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記目標SpO2 値は、ユーザーが予め選択した目標SpO2範囲内にあり、
カレントの入力SpO2値が前記目標SpO2範囲内にあるとき、前記コントローラが、前記即時制御値にアッテネータを適用し、前記アッテネータは、前記カレントの入力SpO2値および前記目標SpO2範囲の中間点に基づいて、前記コントローラによって生成される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - カレントの入力SpO2値が前記目標SpO2値より低いとき、前記カレントの入力SpO2値と前記目標SpO2値との間の差に関連するエラー値は、ユーザーが選択した最大エラー値において上限規定される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ユーザーが選択した最大制御値において前記制御値を上限規定するよう前記累積制御値を修正する工程をさらに備える請求項1に記載の方法。
- 前記出力FiO2値の各々は、対応する前記制御値および対応する前記rFiO2値の和である、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記累積制御値を制御する工程は、
(i)カレントの前記出力FiO2値が室内気レベルにあり、かつ、(ii)カレントの前記入力SpO2値が前記目標SpO2値を超えているときに、前記累積制御値の増加を制限する工程を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記入力SpO2値が、SpO2勾配決定期間の間に、選択されたSpO2閾値を超えた場合、前記予測制御値はヌルとなる、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記入力SpO2値、および、rFiO2評価時間間隔にわたるそれぞれの前記出力FiO2値に基づいて、前記コントローラがrFiO2評価結果を生成する工程と、
前記rFiO2評価結果に基づいて、前記コントローラが前記rFiO2値を修正する工程と
をさらに備える請求項1に記載の方法。 - 階層検証法における複数の検証レベルのひとつに、前記カレントの入力SpO2値を分類することにより、カレントの入力SpO2値に基づいて、前記コントローラがSpO2検証結果を生成する工程と、
前記SpO2検証結果に基づいて、前記コントローラが前記出力FiO2値を決定する工程と
をさらに備える請求項1に記載の方法。 - 前記即時利得係数は初期値を有し、前記初期値は、
(i)−2と−0.2との間の選択値、または
(ii)−1
であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記累積利得係数は初期値を有し、前記初期値は、
(i)−0.25と−0.005との間の選択値、または
(ii)−0.0125
であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記予測利得係数は初期値を有し、前記初期値は、
(i)−2と−0.25との間の選択値、または
(ii)−1
であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - パフォーマンス評価結果に基づいて、前記コントローラが前記即時利得係数を修正する、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コントローラは、
前記パフォーマンス分析時間間隔内の前記入力SpO2値が低酸素症の範囲内にあるところの低酸素症時間間隔、および、
前記パフォーマンス分析時間間隔内の前記入力SpO2値が酸素過剰症の範囲内にあるところの酸素過剰症時間間隔、の少なくともひとつに基づいて、前記パフォーマンス評価結果を生成する、ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記目標SpO 2 値は、ユーザーが予め選択した目標SpO 2 範囲内にあり、
前記コントローラは、
前記パフォーマンス分析時間間隔内の前記入力SpO2値が前記目標SpO2範囲内にあるところの目標時間間隔、および、
前記パフォーマンス分析時間間隔内の前記入力SpO2値が前記目標SpO2範囲内にあるか、または、室内気において前記目標SpO2範囲を超えるところのエウポキシア時間間隔、の少なくともひとつに基づいて、前記パフォーマンス評価結果を生成する、ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 吸入酸素分配を自動的に制御するための装置であって、
患者に対する時間が異なる複数の入力酸素飽和値(入力SpO2値)を表す信号を受信する入力ユニットと、
受信した前記入力SpO2値を記録するメモリと、
前記入力SpO2値に基づいて出力吸入酸素濃度値(出力FiO2値)を決定するコントローラと、
決定された前記出力FiO2値を出力する出力ユニットと、
を備え、
前記コントローラは、
前記入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて制御値を生成し、
前記制御値および基準吸入酸素濃度値(rFiO2値)に基づいて前記出力FiO2値を生成し、
前記制御値は、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、即時利得係数に基づいて生成された即時制御値と、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、累積利得係数に基づいて生成された累積制御値と、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、予測利得係数に基づいて生成された予測制御値
を有し、
前記即時制御値は、前記rFiO2値にさらに基づいて決定され、
動脈酸素分圧(PaO2)とSpO2との間の予め定められた非線形関係に基づいて、非線形重み付け補償が前記累積制御値に適用される、ことを特徴とする装置。 - 吸入酸素分配を自動的に制御するためのシステムであって、
ひとつ以上の酸素飽和度モニタリングデバイス、および、ひとつ以上の吸入酸素制御デバイスと、
制御デバイスと、
前記ひとつ以上の酸素飽和度モニタリングデバイスと前記制御デバイスとの間の通信、および、前記ひとつ以上の吸入酸素制御デバイスと前記制御デバイスとの間の通信を可能にするネットワークと
を備え、
前記制御デバイスは、
前記ネットワークを通じて、前記ひとつ以上の酸素飽和度モニタリングデバイスの各々から、患者に対する時間が異なる複数の入力酸素飽和値(入力SpO2値)を表す信号を受信し、
前記入力SpO2値および目標SpO2値に基づいて制御値を生成し、
前記制御値および基準吸入酸素濃度値(rFiO2値)に基づいて、出力吸入酸素濃度値(出力FiO2値)を生成し、
前記ネットワークを通じて、対応する吸入酸素制御デバイスへ、決定された前記出力FiO2値を送信することにより吸入酸素分配を制御し、
前記制御値は、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、即時利得係数に基づいて生成された即時制御値と、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、累積利得係数に基づいて生成された累積制御値と、
前記入力SpO2値、前記目標SpO2値、および、予測利得係数に基づいて生成された予測制御値と
を有し、
前記即時制御値は、前記rFiO2値にさらに基づいて決定され、
動脈酸素分圧(PaO2)とSpO2との間の予め定められた所定の非線形関係に基づいて、非線形重み付け補償が前記累積制御値に適用される、ことを特徴とするシステム。
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