JP7446463B2 - 呼吸療法装置の意図的なリーク特性曲線を検出するシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
Pm=Pd-ΔP (1)
ΔPが圧力降下のときの導管の特性。圧力降下ΔPは総流量Qtの関数:
ΔP=Z1・Qt (2)
一部の実装形態では、マスクのベントは、第2のインピーダンスZ2(図12に示すベントインピーダンス)を生成する。マスク界面圧力Pmは、ベントインピーダンス特性Z2によりベント流量Qvに直接関連している:
Pm=Z2・Qv (3)
同様に、ベント流量Qvは、ベントアドミタンス特性Y2によりマスク界面圧力Pmに直接関連している:
Y2=1/Z2 (4)
Qv=Y2・Pm (5)
式(1)と式(5)を組み合わせると、ベント流量Qvは次のように決定できる。
Qv=Y2・(Pd-ΔP) (6)
未知であり、予測不能に変化する意図しないリークは、第3のインピーダンスZ3(図12に示されるようなリークインピーダンス)を生成する。さらに、一部の実装形態では、第4のインピーダンス(図12に示される気道抵抗および肺コンプライアンス)に、(i)患者の気道抵抗Z4、(ii)患者の肺コンプライアンスClung、および/または(iii)変数圧力源Plungが含まれ、それぞれユーザーの呼吸回路の特性を表す。したがって、総流量Qtは、ベント流量Qv、漏れ流量Qleak、および呼吸流量Qrの合計に等しい:
Qt=Qv+Qleak+Qr (7)
一部の実装では、肺に出入りする平均呼吸流量はゼロでなければならないので、複数の呼吸サイクル(例えば、呼吸サイクル)にわたって呼吸流量Qrは平均してゼロになる。波型ダッシュ(~)を使用して、複数の呼吸サイクルの平均値を示す。
Q~r=0 (8)
このように、複数の呼吸サイクル(例えば、呼吸)にわたって各流量の平均を取ると、平均漏れ流量は次のように概算することができる。
Q~leak=Q~-Q~v (9)
平均化のプロセスは、複数の呼吸サイクルを十分含められる長さの時定数を持つローパスフィルタリングによって実装することができる。時定数は、5秒、10秒、30秒、1分など、任意の適切な期間にすることができる。しかし、それ以外の時間間隔も熟慮する。
P~d=Z1・Q~t+Z2・Q~v (10)
リークフローがない場合(例:Q~leak=0)、平均総流量Q~tは平均ベント流量Q~vに等しい。
そこで、式(10)は、呼吸療法用空気回路を特徴づける、平均総流量Q~tと平均デバイス圧力P~dの関係を反映させるように記述することができる。
P~d=Z1・Q~t+Z2・Q~t (11)
P~d=(Z1+Z2)・Q~t (12)
P~d=(Z1+Z2)・Q~v (13)
システムの意図的リーク特性曲線を定義する関係は、ベントインピーダンス特性Z2および導管の圧力降下インピーダンス特性Z1によって決定される。リークの存在下では、Q~t>Q~vとなる。リークがなければ、Q~t=Q~vとなる。
P~ d=K1・Q~ v 2+k2・Q~ v (14)
この二次方程式、2つの非ゼロ定数(または係数)k1とk2の意図的リーク特性曲線のパラメータは、ベントインピーダンス特性Z1および空気回路の圧力降下インピーダンス特性Z2の直列連結を特徴付ける。一部の実装形態では、多項式は、所与の圧力に対する意図的なリークの対応する流量を提供することによって、システムの意図的なリーク(例えば、システムの通気流量)を定義する。
P~ d=1/140・Q~ v 2+11/70・Q~ v (15)
つまり、第1のデカルト座標512と第2のデカルト座標516を通過する2次曲線では、非ゼロ定数k1は1/140(約0.00714)、非ゼロ定数k2は11/70(約0.157)である。したがって、一部の実装形態では、意図的リーク特性曲線550は、式(15)のように見積および/または定義することができる。
P~ d=K1・Q~ v 2+k2・Q~ v+k3 (16)
一部の実装では、多項式は、3、4、5などの累乗を含む場合がある。たとえば、多項式は次のように表すことがある。
P~ d=K1・Q~ v 3+k2・Q~ v 2+k3・Q~ v+k4 (17)
一部の実装では、圧力値が高いシステムで意図しないリークが発生する可能性が高い傾向がある。より適合した意図的リーク特性曲線を得るために、比較的低い値のデカルト座標のみを使用して多項方程式を解く。例えば、一部の実装では、Y値が所定の圧力閾値を超えないデカルト座標が使用される。所定の圧力閾値は、約10cmH2O未満、約9cmH2O未満、約8cmH2O未満、約7cmH2O未満、約6cmH2O未満、約5cmH2O未満、約4cmH2O未満、約3cmH2O未満、または約2cmH2O未満など、意図しないリークの可能性が低いことに関連する場合がある。
時間は、流容量データ950を分析して最大流容量値を見つけることによって特定することができる。第1の呼吸980の最大流容量値(例えば、流容量954)は、流量914にも対応し、これは「ゼロ」流量(すなわち、ユーザーの呼吸サイクルにおける息を吸って息を吐く間のある時点での流量)である。
性曲線が示されており、本書で開示する方法の1つまたは複数のステップ、方法800のステップ840などを実装することがある。X軸は流量値(「Q」、10秒あたりのリットル)を表し、Y軸は圧力値(「P」、cmH2O)を表す。呼吸ごとに、第1のX値と第1のY値を持つデカルト座標が、散布点1100内の点としてプロットされる。第1デカルト座標の第1のX値は、第1時間(方法800のステップ820で識別される)に対応する第1流量値である。第1のデカルト座標の第1のY値は、第1の時間(方法800のステップ820で識別される)に対応する第1の圧力値である。後続のデカルト座標は、最初のデカルト座標と同じまたは同様の方法でプロットされる。次に、意図的なリーク特性曲線1020を散布点1100に当てはめる。
Claims (58)
- 呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定する方法であって、
コンピュータが、
前記呼吸療法装置のユーザーの気道に向けられる加圧空気に関連する複数の流量値を受信することと、
ユーザーの気道に向けられる加圧空気に関連する、前記複数の流量値のそれぞれに対応する複数の圧力値を受け取ることと、
ユーザーの第1の呼吸に関連する第1の時間を識別し、ユーザーの第2の呼吸に関連し前記第1の時間と呼吸サイクル内の位置が対応する第2の時間を識別することと、
識別された前記第1の時間および識別された前記第2の時間に少なくともある程度基づいて前記複数の流量値をフィルタリングし、フィルタリングにより、前記複数の流量値のサブセットを生成することと、
前記複数の流量値のサブセットの少なくとも2つと、前記流量値のサブセットの少なくとも2つに対応する圧力値とを使用して、前記呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定することであって、ユーザーが前記第1の呼吸中に口漏れを経験しているという決定に応答して前記第1の呼吸を除外する、前記呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定することと、
を含む、方法 - 前記呼吸療法装置の前記意図的リーク特性曲線を決定することが、
前記第1の時間に対応する第1の流量値である第1のX値、および前記第1の時間に対応する第1の圧力値である第1のY値を有する第1のデカルト座標を生成することと、
前記第2の時間に対応する第2の流量値である第2のX値、および前記第2の時間に対応する第2の圧力値である第2のY値を有する第2のデカルト座標を生成することと、
生成された前記第1のデカルト座標および生成された前記第2のデカルト座標に少なくともある程度基づいて、意図的リーク特性曲線を決定することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 以下の式を使って前記意図的リーク特性曲線を計算する、請求項1または請求項2に記載の方法:
Z=P/Q=k1Q+k2
ここでZは意図的なリーク特性曲線、Pは複数ある圧力値のうちの圧力値、Qは複数ある流量値のうちの流量値、k1は第1の定数、k2は第2の定数である。 - 前記複数の流量値、およびそれに対応する複数の流容量値の少なくとも一部について決定することをさらに含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 - ユーザーの前記第1の呼吸に関連する前記第1の時間、およびユーザーの前記第2の呼吸に関連する前記第2の時間が、決定した複数の対応する流容量値の分析に少なくとも部分的に基づいて識別される請求項4に記載の方法。
- 複数の前記流量値の少なくとも一部の時間積分をとることによって、それに対応する複数の流容量値が決定する請求項4または請求項5に記載の方法。
- ユーザーの各呼吸が、息を吸う部分と息を吐く部分とを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の時間が前記第1の呼吸の息を吸う部分内にあり、前記第2の時間が前記第2の呼吸の息を吸う部分内にある、請求項7に記載の方法。
- 前記第1の時間が前記第1の呼吸の息を吸う部分の開始辺りであり、前記第2の時間が前記第2の呼吸の息を吸う部分の開始辺りである、請求項7または請求項8に記載の方法。
- 前記第1の時間が前記第1の呼吸の最小流容量値に対応し、前記第2の時間が前記第2の呼吸の最小流容量値に対応する、請求項3~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の時間が前記第1の呼吸の息を吐く部分内にあり、前記第2の時間が前記第2の呼吸の息を吐く部分内にある、請求項7に記載の方法。
- 前記第1の時間は前記第1の呼吸の息を吐く部分の開始辺りであり、前記第2の時間は前記第2の呼吸の息を吐く部分の開始辺りである、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の時間に対応する第1の流量値が、第1の呼吸の開始時の初期流量値に等しく、前記第2の時間に対応する第2の流量値は、第2の呼吸の開始時の初期流量値に等しい、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の呼吸の開始時の初期流量値と前記第2の呼吸の開始時の初期流量値とが同じである、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の時間は第1の呼吸の最大流容量値に対応し、前記第2の時間は第2の呼吸の最大流容量値に対応する、請求項4~7、または12~14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の呼吸の最後に関連する最後流容量値を、前記第1の呼吸の開始に関連する開始流容量値と比較すること、および、
前記比較に少なくともある程度基づいて、第1の呼吸中に、ユーザーの口からの空気漏れを示唆する口漏れを、ユーザーが経験しているかを判断すること、
をさらに含む、請求項4~15にいずれか一項に記載の方法。 - 前記開始流容量値が、前記第1の呼吸の最小流容量値である、請求項16に記載の方法。
- 前記最後流容量値が前記開始流容量値よりも大きいことが、ユーザーが第1の呼吸中に口漏れを経験していることを示す、請求項16または請求項17に記載の方法。
- 第1の呼吸中の口漏れの量を決定するステップをさらに含む、請求項4~18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の呼吸中の口漏れの量を決する方法が、
前記第1の呼吸の流容量値のサブセットの第1の時間積分を見つけること、及び、
前記第1の呼吸の最大流容量値と最後流容量値との間の直線の第2の時間積分から第1の時間積分を差し引くこと、
を含む、請求項19の方法。 - 前記第1の呼吸の流容量値のサブセットが、前記第1の呼吸の息を吸う部分に関連付けられる、請求項20に記載の方法。
- 前記第1の呼吸の息を吐く部分の開始が、前記第1の呼吸の最大流容量値に関連付けられる、請求項21に記載の方法。
- 前記複数の流量値のフィルタリングに、(i)前記ユーザーの呼吸によって影響を受ける流量値、(ii)前記ユーザーの口漏れを示す流量値、(iii)不規則な呼吸に関連する流量値、または(iv)これらの任意の組み合わせを除去することが含まれる、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記決定された意図的リーク特性曲線に少なくともある程度基づいて、ディフューザ損失を決定するステップをさらに含む、請求項1~23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記決定されたディフューザ損失に少なくとも部分的に基づいて、(i)前記呼吸療法装置に関連するユーザーインターフェースの特定、(ii)前記ユーザーインターフェースに関連する1つまたは複数の設定の調整、(iii)呼吸療法装置のユーザーに関連する口漏れの決定、または(iv)それらの任意の組み合わせを決定することをさらに含む請求項24に記載の方法。
- 前記複数の流量値のサブセットが、複数の前記流量値の1%またはそれ以下を含む、請求項1~25のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の前記流量値のサブセットが、(i)第1の呼吸についての1つ、2つ、3つ、4つ、または5つの流量値、および(ii)2番目の呼吸の1つ、2つ、3つ、4つ、または5つの流量値を含む、請求項1~26のいずれか一項に記載の方法。
- 呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定する方法であって、
コンピュータが、
前記呼吸療法装置のユーザーの気道に向けられた加圧空気に関連付けられた複数の流量値を受信することであって、前記複数の流量値のそれぞれは、ユーザーの複数の呼吸のそれぞれにおける第1の時間に関連付けられる、複数の流量値を受信することと、
ユーザーの気道に向けられた加圧空気に関連する複数の圧力値を受け取ることであって、前記複数の圧力値のそれぞれは、複数の流量値のそれぞれ1つに対応する、複数の圧力値を受け取ることと、
前記複数の流量値のサブセットの少なくとも2つと、前記複数の流量値のサブセットの少なくとも2つに対応する圧力値とを使用して、前記呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定することであって、ユーザーが前記複数の呼吸のうちの第1の呼吸中に口漏れを経験しているという決定に応答して前記第1の呼吸を除外する、前記呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定することと、
を含む、方法。 - 前記呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定する方法が、
第1の呼吸に関連する第1の時間に対応する第1の流量値である第1のX値、および前記第1の呼吸に関連する前記第1の時間に対応する第1の圧力値である第1のY値を持つ、第1のデカルト座標を生成することと、
第2の呼吸に関連する第1の時間に対応する第2の流量値である第2のX値、および前記第2の呼吸に関連する前記第1の時間に対応する第2の圧力値である第2のY値を持つ第2のデカルト座標を生成することと、
少なくともある程度、生成された前記第1のデカルト座標および生成された前記第2のデカルト座標に基づいて、意図的リーク特性曲線を決定することと、
を含む、請求項28に記載の方法。 - 以下の式を用いて、前記意図的リーク特性曲線を計算する、請求項28または請求項29に記載の方法:
Z=P/Q=k1Q+k2
ここで、Zは意図的なリーク特性曲線、Pは複数の圧力値のうちの圧力値、Qは複数の流量値のうちの流量値、k1は第1の定数、k2は第2の定数とする。 - 前記複数の流量値の少なくとも一部について、複数の対応する流容量値を決定すること、
をさらに含む、請求項28~30のいずれか一項に記載に方法。 - 前記ユーザーの第1の呼吸に関連する前記第1の時間、および前記ユーザーの第2の呼吸に関連する前記第1の時間が、前記決定された複数の対応する流容量値を分析することに少なくとも部分的に基づいて識別される、請求項31に記載の方法。
- 前記複数の対応する流容量値が、前記複数の流量値の少なくとも一部の時間積分を見つけることによって決定される、請求項31または請求項32に記載の方法。
- 前記ユーザーの各呼吸に、息を吸う部分および息を吐く部分を含む、請求項28~33のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の時間が、各呼吸の息を吸う部分内にある、請求項34に記載の方法。
- 前記第1の時間が、各呼吸の息を吸う部分の始まり頃である、請求項34または請求項35に記載の方法。
- 前記第1の時間が、各呼吸における最小流容量値に対応する、請求項30~36のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の時間が、各呼吸の息を吐く部分内にある、請求項34に記載の方法。
- 前記第1の時間が、各呼吸の息を吐く部分の始まり頃である、請求項38に記載の方法。
- 前記第1の時間に対応する第1の流量値が、各呼吸の開始時の初期流量値に等しい、請求項28~39のいずれか一項に記載の方法。
- 第1の呼吸の開始時の初期流量値と第2の呼吸の開始時の初期流量値とが同じである、請求項40に記載の方法。
- 前記第1の時間が、各呼吸における最大流容量値に対応する、請求項31~34、または、請求項39~41のいずれか一項に記載の方法。
- 第1の呼吸の終わりに関連する最後流容量値を、前記第1の呼吸の開始に関連する開始流容量値と比較し、また、
当該比較に少なくともある程度基づいて、ユーザーがユーザーの口から空気が漏れていることを示唆する第1の呼吸中の口漏れを経験しているかを決定すること、
をさらに含む、請求項31~42のいずれか一項に記載の方法。 - 前記開始流容量値が、前記第1の呼吸の最小流容量値である、請求項43に記載の方法。
- 前記開始流容量値よりも終了流容量値の大きいことが、ユーザーが第1の呼吸中に口漏れを経験していることを示す、請求項43または請求項44に記載の方法。
- 第1の呼吸中の口漏れの量を決定すること、を含む、請求項31~45のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の呼吸中の口漏れの量を決定する方法は、
前記第1の呼吸の流容量値のサブセットの第1の時間積分を見つけ、
前記第1の呼吸の最大流容量値と終了流容量値との間の直線の第2の時間積分から前記第1の時間積分を差し引くこと、
を含む、請求項46の記載の方法。 - 前記第1の呼吸の流容量値のサブセットが、前記第1の呼吸の息を吐く部分に関連付けられる、請求項47に記載の方法。
- 前記第1の呼吸の息を吐く部分の開始が、前記第1の呼吸の最大流容量値に関連付けられる、請求項48に記載の方法。
- 前記複数の流量値をフィルタリングすることに、(i)前記ユーザーの呼吸によって影響を受ける流量値、(ii)前記ユーザーの口漏れを示す流量値、(iii)不規則な呼吸に関連する流量値、または(iv)これらの任意の組み合わせの除去を含む、請求項28~49のいずれか一項に記載の方法。
- 前記決定された意図的リーク特性曲線に少なくとも部分的に基づいて、ディフューザ損失を決定するステップをさらに含む、請求項28~50のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくともある程度、前記決定されたディフューザ損失に基づいて、(i)前記呼吸療法装置に関連するユーザーインターフェースを識別すること、(ii)前記ユーザーインターフェースに関連する1つまたは複数の設定を調整すること、(iii)呼吸療法装置のユーザーに関連する口漏れを決定すること、または(iv)それらの任意の組み合わせ、をさらに含む、請求項51に記載の方法。
- 前記複数の流量値のサブセットが、前記複数の流量値の1%またはそれ以下を含む、請求項28~52のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の流量値のサブセットに、(i)第1の呼吸についての1つ、2つ、3つ、4つ、または5つの流量値、および(ii)第2の呼吸についての1つ、2つ、3つ、4つ、または5つの流量値が含まれる、請求項28~53のいずれか一項に記載の方法。
- 1つまたは複数のプロセッサを含む制御システム、および
機械可読命令を保存したメモリ、
を含むシステムであって、
前記制御システムは前記メモリに結合され、請求項1~54のいずれか一項に記載の方法は、前記メモリ内の前記機械可読命令が制御システムの1つまたは複数のプロセッサのうちの少なくとも1つによって実行されるときに、実施される、
システム。 - 呼吸療法装置の意図的リーク特性曲線を決定するためのシステムであって、請求項1~54のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された制御システムを含む、システム。
- コンピュータによって実行されると、コンピュータに請求項1~54のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム製品。
- 前記コンピュータプログラム製品が、非一時的なコンピュータ可読媒体である、請求項57に記載のコンピュータプログラム製品。
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