JPH0716517B2 - 治療装置 - Google Patents
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- JPH0716517B2 JPH0716517B2 JP2252032A JP25203290A JPH0716517B2 JP H0716517 B2 JPH0716517 B2 JP H0716517B2 JP 2252032 A JP2252032 A JP 2252032A JP 25203290 A JP25203290 A JP 25203290A JP H0716517 B2 JPH0716517 B2 JP H0716517B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は治療方法および治療装置、特に睡眠中に起きる
呼吸停止を治療する治療方法および治療装置に関する。
呼吸停止を治療する治療方法および治療装置に関する。
睡眠中に起きる呼吸停止症候群は、全人口の１〜３％の
人が悩まされていると推定され、睡眠中に上側気道が偶
然的に閉塞するものである。これは、臨床的に昼間の眠
気、心臓不整脈、肺動脈高血圧、鬱血性心臓病、知覚障
害等の原因となっている。
人が悩まされていると推定され、睡眠中に上側気道が偶
然的に閉塞するものである。これは、臨床的に昼間の眠
気、心臓不整脈、肺動脈高血圧、鬱血性心臓病、知覚障
害等の原因となっている。
睡眠中に起きる呼吸停止患者における上側気道閉塞の病
理学上の詳細は究明されておらず、一般的には、上側気
道の解剖学上あるいは機能的異常性で、空気抵抗の増大
によるものと考えられている。そのような異常性は、吸
入中の吸引力、重力による咽頭壁に舌が引かれること、
および上側気道拡張筋の不十分な筋力によって、上側気
道が狭くなると思われる。また、肥満と睡眠中に起きる
呼吸停止との知られた関連付けに応答する機構は、気道
を狭くする内部構造上に十分な圧力を加える首の前面お
よび側面で組織が過度にやわらかいという仮説も言われ
ている。
理学上の詳細は究明されておらず、一般的には、上側気
道の解剖学上あるいは機能的異常性で、空気抵抗の増大
によるものと考えられている。そのような異常性は、吸
入中の吸引力、重力による咽頭壁に舌が引かれること、
および上側気道拡張筋の不十分な筋力によって、上側気
道が狭くなると思われる。また、肥満と睡眠中に起きる
呼吸停止との知られた関連付けに応答する機構は、気道
を狭くする内部構造上に十分な圧力を加える首の前面お
よび側面で組織が過度にやわらかいという仮説も言われ
ている。
睡眠中に起きる呼吸停止に対する治療は、外科手術があ
り、口蓋垂咽頭形成術（uvalopalatopharyngoplast
y）、肥満のための外科手段やあごの成形手術がある睡
眠中の呼吸停止の治療のための外科手術の他の例として
は、気管切開手術がある。これらの治療方法は、もし助
かったとしても、手術後に病的状態になる恐れが大き
い。薬学上の治療は、一般にかんばしくなく、特に軽い
呼吸停止より重い患者にはかんばしくない。さらに、副
作用は周期性であることである。開業医は、高い成功率
で、かつ例えば肥満に関する場合、食事治療や通常のダ
イエットなどのように患者から高い確立で承諾を得られ
て、睡眠中の呼吸停止を治療する不可侵の方法を捜して
いる。
り、口蓋垂咽頭形成術（uvalopalatopharyngoplast
y）、肥満のための外科手段やあごの成形手術がある睡
眠中の呼吸停止の治療のための外科手術の他の例として
は、気管切開手術がある。これらの治療方法は、もし助
かったとしても、手術後に病的状態になる恐れが大き
い。薬学上の治療は、一般にかんばしくなく、特に軽い
呼吸停止より重い患者にはかんばしくない。さらに、副
作用は周期性であることである。開業医は、高い成功率
で、かつ例えば肥満に関する場合、食事治療や通常のダ
イエットなどのように患者から高い確立で承諾を得られ
て、睡眠中の呼吸停止を治療する不可侵の方法を捜して
いる。
睡眠中に起きる呼吸停止の最近の治療方法として、患者
の気道を睡眠中に開口状態に連続的に保つ連続的正気道
圧（CPAP:Continuous Positive Airway Pressure）の使
用がある。例えば米国特許第4,655,213やオーストラリ
ア特許AU−Ｂ−83901/82には、患者の気道内に加えられ
た連続的正気道圧に基づく治療法が示されている。
の気道を睡眠中に開口状態に連続的に保つ連続的正気道
圧（CPAP:Continuous Positive Airway Pressure）の使
用がある。例えば米国特許第4,655,213やオーストラリ
ア特許AU−Ｂ−83901/82には、患者の気道内に加えられ
た連続的正気道圧に基づく治療法が示されている。
米国特許第4,773,411には、通気式治療方法および装置
が示されている。この方法では、実質的に一定昇圧気道
圧力を供給し、周期的に短時間だけ大気圧より低くない
圧力に減らしている。
が示されている。この方法では、実質的に一定昇圧気道
圧力を供給し、周期的に短時間だけ大気圧より低くない
圧力に減らしている。
睡眠中に起こる呼吸停止の治療におけるCPAPの適用に関
する出版物は、次のとおりである。
する出版物は、次のとおりである。
1.Lindsay DA,Issa FG,and Sullivan C.E.“Mechanisms
of Sleep Desaturation in Cronic Airflow Limltatio
n Studied with Nasal Continuous Positive Airway Pr
essure（CPAP）,"Am Rev Respir,1982;125:p.112 2.Sanders MH,Moore SE,Eveslarge J.“CPAP via nasal
mask:A treatment for occlusive Sleep apnea,"Ches
t,1983;83:pp.144−145. 3.Sullivan CE,Berthon−Jones M,Issa FG.“Remission
oh Severe obesity−hypoventilation syndrome after
short−termtreatment during sleep with continuous
positive airway pressure,"Am Rev Respir Dis,1983:
128:pp.177−181. 4.Sukkivan CE,Issa FG,Berthon−Jones M,Eveslage.
“Reversal of obstructive Sleep apnea by contnuous
positive airway pressure applied through the nare
s,"Lancet,1981;1:pp.862−865. 5.Sullivan CE Berthon−Jones M,Issa FG,“Treatment
of obstructive apnea continuous positive airway p
ressure applied through the nose,"Am Rev Respir Di
s,1982;125:p.107.Annual Meeting Abstracts. 6.Rapoport DM,Sorkin B,Garay SM,Goldring RM,“Reve
rsal of the Pickwickian Sydrome'by long−term use
of nocturnal nasal−airway pressure,"N Engl J.Med,
1982;307:pp.931−933. 7.Sanders MH,Holzer BC,Pennock BE.“The effect of
nasal CPAP on various sleep apnea patterns,"Chest,
1983;84:p.336.Presented at the Annual Meeting of t
he American College of Chest Physicians,Chicago I
L,October 1983. 〔発明が解決しようとする課題〕 CPAPは非常に有効であり、多くの人に認められている
が、特に多数の呼吸停止患者はCPAPに対して耐性がな
い。このため、他の実行可能な不可侵の治療方法が研究
されてきた。
of Sleep Desaturation in Cronic Airflow Limltatio
n Studied with Nasal Continuous Positive Airway Pr
essure（CPAP）,"Am Rev Respir,1982;125:p.112 2.Sanders MH,Moore SE,Eveslarge J.“CPAP via nasal
mask:A treatment for occlusive Sleep apnea,"Ches
t,1983;83:pp.144−145. 3.Sullivan CE,Berthon−Jones M,Issa FG.“Remission
oh Severe obesity−hypoventilation syndrome after
short−termtreatment during sleep with continuous
positive airway pressure,"Am Rev Respir Dis,1983:
128:pp.177−181. 4.Sukkivan CE,Issa FG,Berthon−Jones M,Eveslage.
“Reversal of obstructive Sleep apnea by contnuous
positive airway pressure applied through the nare
s,"Lancet,1981;1:pp.862−865. 5.Sullivan CE Berthon−Jones M,Issa FG,“Treatment
of obstructive apnea continuous positive airway p
ressure applied through the nose,"Am Rev Respir Di
s,1982;125:p.107.Annual Meeting Abstracts. 6.Rapoport DM,Sorkin B,Garay SM,Goldring RM,“Reve
rsal of the Pickwickian Sydrome'by long−term use
of nocturnal nasal−airway pressure,"N Engl J.Med,
1982;307:pp.931−933. 7.Sanders MH,Holzer BC,Pennock BE.“The effect of
nasal CPAP on various sleep apnea patterns,"Chest,
1983;84:p.336.Presented at the Annual Meeting of t
he American College of Chest Physicians,Chicago I
L,October 1983. 〔発明が解決しようとする課題〕 CPAPは非常に有効であり、多くの人に認められている
が、特に多数の呼吸停止患者はCPAPに対して耐性がな
い。このため、他の実行可能な不可侵の治療方法が研究
されてきた。
したがって、本発明の目的は、睡眠中の呼吸停止に対す
る新しい改良された治療方法およびそれに基づく治療装
置を提供することである。
る新しい改良された治療方法およびそれに基づく治療装
置を提供することである。
本発明においては、患者の上側気道内に大気圧に対して
変化した圧力を供給し、気道の拡張筋を 発達させて、睡眠中の上側気道閉鎖を和げている。
変化した圧力を供給し、気道の拡張筋を 発達させて、睡眠中の上側気道閉鎖を和げている。
本発明の実施例においては、正圧が比較的高圧および底
圧レベルで交互に患者の気道に供給される。それによっ
て、患者の気道を拡張するために供給された圧力は、交
互に大および小の拡張力である。高いおよび低い正圧印
加は患者の自然な呼吸によって開始され、高圧は吸入時
に、低圧は吐出時に供給される。
圧レベルで交互に患者の気道に供給される。それによっ
て、患者の気道を拡張するために供給された圧力は、交
互に大および小の拡張力である。高いおよび低い正圧印
加は患者の自然な呼吸によって開始され、高圧は吸入時
に、低圧は吐出時に供給される。
本発明による治療装置においては、気流発生器および可
変圧力制御器、流量変換器を通して患者の気道に、予め
定められかつ調整可能な圧力の空気を供給する。流量変
換器は、患者への瞬時流量に比例した信号をつくるのに
使用される出力信号を発生する。瞬時流量信号は、低域
濾波器に供給され、低域濾波器は長時間での平均流量を
示す信号のみを通す。平均流量信号は、システムが患者
回路から最小排出量（すなわち、患者に付けられた呼吸
マスクの周辺からの小さな排気）を持つように正の流量
を示す値である。平均流量信号は、そのような排出量を
示す。なぜなら、他のすべての流量を和は、長時間では
量的に零になる。というのは、吸入流量は長時間では、
吐出流量と等しくならなければならない。すなわち、長
時間では、吸入された空気量は吐出されたガスの容量に
等しい。
変圧力制御器、流量変換器を通して患者の気道に、予め
定められかつ調整可能な圧力の空気を供給する。流量変
換器は、患者への瞬時流量に比例した信号をつくるのに
使用される出力信号を発生する。瞬時流量信号は、低域
濾波器に供給され、低域濾波器は長時間での平均流量を
示す信号のみを通す。平均流量信号は、システムが患者
回路から最小排出量（すなわち、患者に付けられた呼吸
マスクの周辺からの小さな排気）を持つように正の流量
を示す値である。平均流量信号は、そのような排出量を
示す。なぜなら、他のすべての流量を和は、長時間では
量的に零になる。というのは、吸入流量は長時間では、
吐出流量と等しくならなければならない。すなわち、長
時間では、吸入された空気量は吐出されたガスの容量に
等しい。
瞬時流量信号および平均流量信号の双方は、吸入／吐出
決定回路へ供給される。決定回路は最も単純な形態では
比較器であり、両信号を比較し、圧力制御器への駆動信
号を発生する。一般に、瞬時流量信号が平均流量を超え
ると、患者は吸入し、圧力制御器へ供給される駆動信号
は、圧力制御器が予め決めた昇圧で空気を患者の気道に
供給するように設定する。同様にして、瞬時流量が平均
流量より小さいと、患者は吐出し、決定回路は、圧力制
御器が患者の気道に比較的低圧を供給するような駆動信
号を発生する。このようにして、患者の気道は、吸入お
よび吐出中に交互になる高圧と低圧によって、開口状態
に保たれる。
決定回路へ供給される。決定回路は最も単純な形態では
比較器であり、両信号を比較し、圧力制御器への駆動信
号を発生する。一般に、瞬時流量信号が平均流量を超え
ると、患者は吸入し、圧力制御器へ供給される駆動信号
は、圧力制御器が予め決めた昇圧で空気を患者の気道に
供給するように設定する。同様にして、瞬時流量が平均
流量より小さいと、患者は吐出し、決定回路は、圧力制
御器が患者の気道に比較的低圧を供給するような駆動信
号を発生する。このようにして、患者の気道は、吸入お
よび吐出中に交互になる高圧と低圧によって、開口状態
に保たれる。
前述のとおり、多くの睡眠中に起きる呼吸停止患者は、
標準のCPAPに対して耐性がない。特に患者の25％は付随
する不便さのためにCPAPが有効でない。CPAPは、吸入と
吐出中に等しい圧力を使用する。呼吸の両モード中の昇
圧は吐出および膨脹させられた胸部の感度で困難性があ
る。しかしながら、気道での吸入および吐出空気抵抗
は、呼吸停止の始めから前の睡眠中には上昇しており、
気道流抵抗は吐出時が吸入時より小さい。本発明の両レ
ベルCPAP治療は、吐出時の圧力は吸入時に咽頭を開放す
るのに必要なほど高くない場合でさえ、吐出中で咽頭を
開放に保つに十分である。さらに、ある患者は吸入中に
上側気道抵抗が増大する。本発明において、吸入時のみ
昇圧を供給し、気道圧のグローバルな（吸入および吐
出）増大の必要性をなくしている。吐出中に供給される
比較的低圧は、多くの場合、大気圧に近いか、同じであ
る。吐出中に気道に供給された低圧は、通常CPAPに対応
した不快の状態のいくつかを和らげることによって、患
者の適用性を増大させる。
標準のCPAPに対して耐性がない。特に患者の25％は付随
する不便さのためにCPAPが有効でない。CPAPは、吸入と
吐出中に等しい圧力を使用する。呼吸の両モード中の昇
圧は吐出および膨脹させられた胸部の感度で困難性があ
る。しかしながら、気道での吸入および吐出空気抵抗
は、呼吸停止の始めから前の睡眠中には上昇しており、
気道流抵抗は吐出時が吸入時より小さい。本発明の両レ
ベルCPAP治療は、吐出時の圧力は吸入時に咽頭を開放す
るのに必要なほど高くない場合でさえ、吐出中で咽頭を
開放に保つに十分である。さらに、ある患者は吸入中に
上側気道抵抗が増大する。本発明において、吸入時のみ
昇圧を供給し、気道圧のグローバルな（吸入および吐
出）増大の必要性をなくしている。吐出中に供給される
比較的低圧は、多くの場合、大気圧に近いか、同じであ
る。吐出中に気道に供給された低圧は、通常CPAPに対応
した不快の状態のいくつかを和らげることによって、患
者の適用性を増大させる。
従来のCPAP治療では、15cmH2Ｏ程度の圧力が要求され、
ナザルCPAPで、不必要に高い吐出圧にさらられる。本発
明は、低い吐出気道圧に関して高い吸入軌道圧を独立に
供給でき、CPAP治療ができなかった25％の患者にも有効
であり、残りの75％の患者にも適用できる。
ナザルCPAPで、不必要に高い吐出圧にさらられる。本発
明は、低い吐出気道圧に関して高い吸入軌道圧を独立に
供給でき、CPAP治療ができなかった25％の患者にも有効
であり、残りの75％の患者にも適用できる。
高圧および低圧間のスイッチングは、患者の自然呼吸に
よって制御され、患者は呼吸律および容量を独立に扱え
る。本発明においては、システム排出を自動的に補償
し、鼻マスクをつけシステムの空気流を従来例より小さ
くできる更に、自動排出補償に加え、患者への低圧気道
圧力、安全性の向上等が得られる。
よって制御され、患者は呼吸律および容量を独立に扱え
る。本発明においては、システム排出を自動的に補償
し、鼻マスクをつけシステムの空気流を従来例より小さ
くできる更に、自動排出補償に加え、患者への低圧気道
圧力、安全性の向上等が得られる。
次に本発明の実施例を示した図面を参照して説明する。
第１図を参照すると、本発明の第一の実施例による呼吸
停止治療装置10が、機能ブロック図で示されている。治
療装置10は、新規な方法で動作する。すなわち、睡眠中
の呼吸停止として知られる状態の治療のために、患者12
に対して空気等の呼吸ガスを、比較的低圧と高圧（すな
わち、大気圧と等しいか高くして）とで、交互に与えて
いる。
停止治療装置10が、機能ブロック図で示されている。治
療装置10は、新規な方法で動作する。すなわち、睡眠中
の呼吸停止として知られる状態の治療のために、患者12
に対して空気等の呼吸ガスを、比較的低圧と高圧（すな
わち、大気圧と等しいか高くして）とで、交互に与えて
いる。
治療装置10は、他の適当なソース例えば圧力ボトル16や
大気圧から呼吸ガスを受ける気流発生器14（例えばブロ
ワー）を有している。気流発生器14からのガス流は、伝
達管20を通って患者12に取り付けられたマスク22等の呼
吸器具に与えられる。マスク22としては、鼻用マスクや
図示のような全顔用マスクがよい。マスクの代りに使え
る器具としては、nasal cannulae,endotrachealや呼吸
ガス源と患者との間のインターフェイス動作を行なうも
のであればよい。
大気圧から呼吸ガスを受ける気流発生器14（例えばブロ
ワー）を有している。気流発生器14からのガス流は、伝
達管20を通って患者12に取り付けられたマスク22等の呼
吸器具に与えられる。マスク22としては、鼻用マスクや
図示のような全顔用マスクがよい。マスクの代りに使え
る器具としては、nasal cannulae,endotrachealや呼吸
ガス源と患者との間のインターフェイス動作を行なうも
のであればよい。
マスク22は、呼吸中の呼吸ガスの排気を行なう適当な排
気口24を有している。排気口24は連続手に開放されてい
る。圧力制御器26が、気流発生部14とマスク22との間の
伝達管20に直線的に配置され、伝達管20内、すなわち患
者12の気道内の気流の圧力を制御する。例えば、排気口
24は、約15リットル／分の連続排気が可能な断面流域を
有する。排気口24を通る流れは、一要素であるが、シス
テム動作の重要なパラメータである全システム排出の主
要要素である。以下に述べる他の実施例では、連続的な
開放口14の代りに非再呼吸バルブが使われる。
気口24を有している。排気口24は連続手に開放されてい
る。圧力制御器26が、気流発生部14とマスク22との間の
伝達管20に直線的に配置され、伝達管20内、すなわち患
者12の気道内の気流の圧力を制御する。例えば、排気口
24は、約15リットル／分の連続排気が可能な断面流域を
有する。排気口24を通る流れは、一要素であるが、シス
テム動作の重要なパラメータである全システム排出の主
要要素である。以下に述べる他の実施例では、連続的な
開放口14の代りに非再呼吸バルブが使われる。
圧力制御器26は、伝達管20内、ひいては患者の気道内の
呼吸ガスの圧力を制御する。圧力制御器26は、好ましく
は気流発生器14の下流に配置され、制限された開口を通
して大気中に開かれた流路を提供する可動バルブの形式
がよい。可動バルブは、すべての流量で開口で一定の圧
力低下を保つように調整可能であり、これにより伝達管
20内の圧力を一定にする。
呼吸ガスの圧力を制御する。圧力制御器26は、好ましく
は気流発生器14の下流に配置され、制限された開口を通
して大気中に開かれた流路を提供する可動バルブの形式
がよい。可動バルブは、すべての流量で開口で一定の圧
力低下を保つように調整可能であり、これにより伝達管
20内の圧力を一定にする。
伝達管20と並んで、好ましくは圧力制御器26の下流に、
適当な流量変換器28が設けられる。流量変換器28の出力
信号29は、伝達管20内の患者への呼吸ガスの瞬時流量に
比例した信号を発生する流量信号調整器30に供給され
る。
適当な流量変換器28が設けられる。流量変換器28の出力
信号29は、伝達管20内の患者への呼吸ガスの瞬時流量に
比例した信号を発生する流量信号調整器30に供給され
る。
気流発生器14は、必ずしも絶対的な置換構成要素ではな
い。例えば、ブロワーがある。ブロワーは、伝達管20内
に圧力ヘッドをつくり、前述のとおり、患者の呼吸サイ
ルの存在、排気口24および圧力制御器26の作動におい
て、その圧力ヘッドを保つような量だけの空気流をつく
る。したがって、患者が息を吐き出すとき、肺からのピ
ーク排気流量値は、排気口24の流量容量をはるかに超え
る。その結果、排気ガスは流量変換器28を通して伝達管
20内から圧力制御器26の方向へ逆流する。このようにし
て、変換器28からの瞬時流量信号は、比較的大きな正流
（すなわち、患者への方向）から比較的大きな負流（す
なわち、患者から）の範囲内を幅広く変化する。
い。例えば、ブロワーがある。ブロワーは、伝達管20内
に圧力ヘッドをつくり、前述のとおり、患者の呼吸サイ
ルの存在、排気口24および圧力制御器26の作動におい
て、その圧力ヘッドを保つような量だけの空気流をつく
る。したがって、患者が息を吐き出すとき、肺からのピ
ーク排気流量値は、排気口24の流量容量をはるかに超え
る。その結果、排気ガスは流量変換器28を通して伝達管
20内から圧力制御器26の方向へ逆流する。このようにし
て、変換器28からの瞬時流量信号は、比較的大きな正流
（すなわち、患者への方向）から比較的大きな負流（す
なわち、患者から）の範囲内を幅広く変化する。
信号調整回路30かっらの瞬時流量信号は、参照番号32で
示しように、例えば比較回路等の決定回路34へ供給され
るとともに、参照番号36で示すように、低域濾波器38に
も供給される。低域濾波器38は、通常の呼吸によって起
る信号中の大部分の変化分を瞬時流量入力信号から除去
するに十分低いカットオフ周波数を有している。低域濾
波器38は、偽信号、異常流パターンおよびピーク瞬時流
量バルブがシステムの平均流量に劇的な影響を与えない
ように、十分長い時定数を有している。すなわち、低域
濾波器38の時定数は、瞬時流量信号入力に対してゆっく
り応答するのに十分長いように選ばれている。したがっ
て、システムの平均流量に短時間に大きなインパクトを
与える最も急峻な流量入力信号は、長時間にわたってよ
り小さなインパクトとなる。これは、そのような急峻な
流量信号要素が、長い時間でキャンセルされるためであ
る。例えば、瞬時流量ピーク値は、通常の自然呼吸中に
患者が行なうピーク吸入および吐き出し量に対応する比
較的大きな正および負の流量値に交互になる。このよう
にして、低域濾波器38の出力は、システムにおける平均
流量に比例した信号となる。吸入および吐き出し量は、
前述のとおり、実際には相殺されるので、この信号はシ
ステムの平均排出量（排気口24からの流量を含む）に対
応した正流量である。
示しように、例えば比較回路等の決定回路34へ供給され
るとともに、参照番号36で示すように、低域濾波器38に
も供給される。低域濾波器38は、通常の呼吸によって起
る信号中の大部分の変化分を瞬時流量入力信号から除去
するに十分低いカットオフ周波数を有している。低域濾
波器38は、偽信号、異常流パターンおよびピーク瞬時流
量バルブがシステムの平均流量に劇的な影響を与えない
ように、十分長い時定数を有している。すなわち、低域
濾波器38の時定数は、瞬時流量信号入力に対してゆっく
り応答するのに十分長いように選ばれている。したがっ
て、システムの平均流量に短時間に大きなインパクトを
与える最も急峻な流量入力信号は、長時間にわたってよ
り小さなインパクトとなる。これは、そのような急峻な
流量信号要素が、長い時間でキャンセルされるためであ
る。例えば、瞬時流量ピーク値は、通常の自然呼吸中に
患者が行なうピーク吸入および吐き出し量に対応する比
較的大きな正および負の流量値に交互になる。このよう
にして、低域濾波器38の出力は、システムにおける平均
流量に比例した信号となる。吸入および吐き出し量は、
前述のとおり、実際には相殺されるので、この信号はシ
ステムの平均排出量（排気口24からの流量を含む）に対
応した正流量である。
低域濾波器38からの平均流量信号は、参照番号40で示さ
れるように、決定回路34に供給される。決定回路34にお
いては、瞬時流量信号が、システムの平均流量信号と連
続的に比較される。決定回路34の出力は、駆動信号42と
して、圧力制御器26を制御する。伝達管20内の呼吸ガス
の圧力値は、次に述べるようにして、患者12の自然呼吸
と対応ずけられる。
れるように、決定回路34に供給される。決定回路34にお
いては、瞬時流量信号が、システムの平均流量信号と連
続的に比較される。決定回路34の出力は、駆動信号42と
して、圧力制御器26を制御する。伝達管20内の呼吸ガス
の圧力値は、次に述べるようにして、患者12の自然呼吸
と対応ずけられる。
患者が息を吸い始めると、瞬時流量信号は、正の平均流
量信号値より高い正の値となる。決定回路34は、この増
加を患者の吸入開始として検出する。決定回路34からの
出力信号は、圧力制御器26に供給される。これに呼応し
て、圧力制御器26は、伝達管20内に高圧ガス流を送り、
患者12の気道内の圧力を高める。これは、両レベルCPAP
システムの高圧力値であり、IPAP（Inhalation Positiv
i Airway Pressure:正の吸入気道圧力）と称される。吸
入期間中、伝達管20内の流量は最大値まで増加し、その
後吸入終了とともに減少する。
量信号値より高い正の値となる。決定回路34は、この増
加を患者の吸入開始として検出する。決定回路34からの
出力信号は、圧力制御器26に供給される。これに呼応し
て、圧力制御器26は、伝達管20内に高圧ガス流を送り、
患者12の気道内の圧力を高める。これは、両レベルCPAP
システムの高圧力値であり、IPAP（Inhalation Positiv
i Airway Pressure:正の吸入気道圧力）と称される。吸
入期間中、伝達管20内の流量は最大値まで増加し、その
後吸入終了とともに減少する。
吐き出しの開始時には、患者の肺への空気流は、皆無で
ある。この結果、瞬時流量信号は、比較的一定な正の流
量値である平均流量信号より小さくなる。決定回路34
は、この状態を吐き出しの開始として検出し、圧力制御
器26へ駆動信号を供給する。圧力制御器26は、これに応
じて、低圧のガス流を伝達管20内に供給する。この低圧
は、両レベルCPAPシステムにおける低レベル圧力値であ
り、EPAP（Exhalation Positive Airway Pressure:正の
排気気道圧力）と称される。前述のように、EPAP圧力の
範囲は、大気圧を含む。患者が再び自然吸入を始める
と、瞬時流量信号は再び増大し平均流量信号を超える。
決定回路は再び駆動信号を圧力制御器26へ供給してIPAP
圧力が再び加えられる。
ある。この結果、瞬時流量信号は、比較的一定な正の流
量値である平均流量信号より小さくなる。決定回路34
は、この状態を吐き出しの開始として検出し、圧力制御
器26へ駆動信号を供給する。圧力制御器26は、これに応
じて、低圧のガス流を伝達管20内に供給する。この低圧
は、両レベルCPAPシステムにおける低レベル圧力値であ
り、EPAP（Exhalation Positive Airway Pressure:正の
排気気道圧力）と称される。前述のように、EPAP圧力の
範囲は、大気圧を含む。患者が再び自然吸入を始める
と、瞬時流量信号は再び増大し平均流量信号を超える。
決定回路は再び駆動信号を圧力制御器26へ供給してIPAP
圧力が再び加えられる。
上述の動作は、決定回路34において、少なくとも入力信
号32および40の定期的な比較が必要である。この動作や
他の動作では、連続的として説明されているが、連続的
なもの（すなわち、中断することがないもの）および定
期的なもの（すなわち、離れた間隔のもの）の両方が含
まれる。
号32および40の定期的な比較が必要である。この動作や
他の動作では、連続的として説明されているが、連続的
なもの（すなわち、中断することがないもの）および定
期的なもの（すなわち、離れた間隔のもの）の両方が含
まれる。
前述のように、システム10は排気口24を経由する固有の
制御排出量を有し、これにより平均流量信号が少なくと
も小さい正流を保証している。吸入の間、流量変換器で
検出された流量は、排気口24を通る排気量及び変換器28
の下流からの他のシステム排出量と患者12の気道内の吸
入流量との和である。したがって、吸入の間、調整回路
30によって調整された瞬時流量信号は、平均流量信号を
超える吸入流を正確に反映している。吐き出し時には、
伝達管20内の流量は、排気口24の流量容量をはるかに超
えて、患者の肺から排出流として逆流する。したがっ
て、排出空気は、伝達管20内を変換器28を経て圧力制御
器26の方へ逆流する。圧力制御器26は、設定された圧力
を保つように動作するので、患者12および気流発生器14
の双方からの流れに応じて動作し、付加流量を収容する
に十分なように出力口を開く。これによって、決定回路
34の動作によって決まる圧力を保つことができる。
制御排出量を有し、これにより平均流量信号が少なくと
も小さい正流を保証している。吸入の間、流量変換器で
検出された流量は、排気口24を通る排気量及び変換器28
の下流からの他のシステム排出量と患者12の気道内の吸
入流量との和である。したがって、吸入の間、調整回路
30によって調整された瞬時流量信号は、平均流量信号を
超える吸入流を正確に反映している。吐き出し時には、
伝達管20内の流量は、排気口24の流量容量をはるかに超
えて、患者の肺から排出流として逆流する。したがっ
て、排出空気は、伝達管20内を変換器28を経て圧力制御
器26の方へ逆流する。圧力制御器26は、設定された圧力
を保つように動作するので、患者12および気流発生器14
の双方からの流れに応じて動作し、付加流量を収容する
に十分なように出力口を開く。これによって、決定回路
34の動作によって決まる圧力を保つことができる。
吸入および吐き出しサイクルの双方において、伝達管20
内のガス圧力は、患者の気道内に圧力を与えて開気道を
つくり、これによって気道の締め付けを和げることがで
きる。
内のガス圧力は、患者の気道内に圧力を与えて開気道を
つくり、これによって気道の締め付けを和げることがで
きる。
実際には、平均流量信号に関して、決定回路34内のスイ
ッチングレベルをわずかにオフセットすることが望まし
い。これによって、システムは低圧排気モードから高圧
吸入モードへ早まってスイッチすることがない。すなわ
ち、患者が予め定められた最小値の十分に自然な吸入を
実際に行なうまで、システムIPAPモードにスイッチしな
いように、システムの平均流量から正の方向へオフセッ
トされたスイッチング決定点が設定されている。これ
は、吸入の初期が完全に自然であり、気道の圧力の人工
的な増大によっていないことを示している。IPAPモード
においても、患者の肺への空気の流量が零になる前、低
圧EPAPモードへの変換が確実になるように（すなわち、
患者が吸入を止める少し前にEPAPへのスイッチングが起
るように）、同様なスイッチング設定点のオフセットが
設けられている。これにより、患者の自然な吐き出しに
対して過度の初期抵抗を起さない。
ッチングレベルをわずかにオフセットすることが望まし
い。これによって、システムは低圧排気モードから高圧
吸入モードへ早まってスイッチすることがない。すなわ
ち、患者が予め定められた最小値の十分に自然な吸入を
実際に行なうまで、システムIPAPモードにスイッチしな
いように、システムの平均流量から正の方向へオフセッ
トされたスイッチング決定点が設定されている。これ
は、吸入の初期が完全に自然であり、気道の圧力の人工
的な増大によっていないことを示している。IPAPモード
においても、患者の肺への空気の流量が零になる前、低
圧EPAPモードへの変換が確実になるように（すなわち、
患者が吸入を止める少し前にEPAPへのスイッチングが起
るように）、同様なスイッチング設定点のオフセットが
設けられている。これにより、患者の自然な吐き出しに
対して過度の初期抵抗を起さない。
上述の説明から明らかなように、睡眠中の呼吸停止の新
しい治療法が提案されており、それにしたがうと、患者
の気道圧力が、患者の自然な呼吸を妨害することが全く
なく、吸入中には正の高圧に保持され、吐き出し中には
比較的低圧に保持される。説明された装置は、患者への
呼吸ガス流を正圧にし、患者の自然な吸入および吐き出
しに呼応して患者の気道内を交互に高圧および低圧にす
る空気流を流すことによって、睡眠中の呼吸停止の患者
の治療を行なう。
しい治療法が提案されており、それにしたがうと、患者
の気道圧力が、患者の自然な呼吸を妨害することが全く
なく、吸入中には正の高圧に保持され、吐き出し中には
比較的低圧に保持される。説明された装置は、患者への
呼吸ガス流を正圧にし、患者の自然な吸入および吐き出
しに呼応して患者の気道内を交互に高圧および低圧にす
る空気流を流すことによって、睡眠中の呼吸停止の患者
の治療を行なう。
圧力を制御するために、患者への呼吸ガスの流量は、シ
ステムにおける瞬時呼吸ガス流に、比例した信号を得る
ように、検出され連続的に処理される。瞬時流量信号
は、通常の患者の呼吸や他の原因に起因する変化を除去
するように処理され、システムの平均ガス流に比例した
信号が発生される。平均流量信号は、患者の自然な呼吸
とシステムの平均流量との関係を除去するために、瞬時
流量信号と連続的に比較される。瞬時流量が平均流量を
超すと、患者は吸入を行ない、それに応じて患者へのガ
ス圧力が選ばれた正の圧力に決定され、患者の気道内に
対応する圧力を供給する。瞬時流量信号と平均流量信号
との比較が、患者が息を吐き出していることを示してい
るとき、すなわち瞬時流量信号が平均流量と等しいか小
さいときには、患者の気道内に対応する低圧が与えられ
るように、患者への呼吸ガスの圧力は選ばれた低圧に調
整される。
ステムにおける瞬時呼吸ガス流に、比例した信号を得る
ように、検出され連続的に処理される。瞬時流量信号
は、通常の患者の呼吸や他の原因に起因する変化を除去
するように処理され、システムの平均ガス流に比例した
信号が発生される。平均流量信号は、患者の自然な呼吸
とシステムの平均流量との関係を除去するために、瞬時
流量信号と連続的に比較される。瞬時流量が平均流量を
超すと、患者は吸入を行ない、それに応じて患者へのガ
ス圧力が選ばれた正の圧力に決定され、患者の気道内に
対応する圧力を供給する。瞬時流量信号と平均流量信号
との比較が、患者が息を吐き出していることを示してい
るとき、すなわち瞬時流量信号が平均流量と等しいか小
さいときには、患者の気道内に対応する低圧が与えられ
るように、患者への呼吸ガスの圧力は選ばれた低圧に調
整される。
第２図および第３図に示された本発明の第２の実施例に
おいては、低域濾波器38が、第３図に示すように、低域
濾波器や他の要素を含む予測排出量コンピュータと入れ
換えられている。第２図の他の要素は、第１図に示した
システムと同様である。したがって、同じ要素は同じ参
照番号で示されており、第１図の実施例での説明は第２
図に一般的に適用できる。
おいては、低域濾波器38が、第３図に示すように、低域
濾波器や他の要素を含む予測排出量コンピュータと入れ
換えられている。第２図の他の要素は、第１図に示した
システムと同様である。したがって、同じ要素は同じ参
照番号で示されており、第１図の実施例での説明は第２
図に一般的に適用できる。
後述のように、予測排出量コンピュータ50の機能を使用
することによって、長期間システムの平均流量を単に供
給するだけでなく、呼吸ごとに決定回路34に供給される
基準信号を調整することができる。この新しい基準信号
を平均流量と区別するために、以後の説明では、予測排
出量信号または単に予測排出信号と称する。
することによって、長期間システムの平均流量を単に供
給するだけでなく、呼吸ごとに決定回路34に供給される
基準信号を調整することができる。この新しい基準信号
を平均流量と区別するために、以後の説明では、予測排
出量信号または単に予測排出信号と称する。
上に述べたように、システムの平均流量基準信号は、低
域濾波器38の長時定数により非常にゆっくり変化する。
この動作上の特徴は、不規則な呼吸パターンのような異
常な瞬時流量信号入力により基準信号への妨害を避ける
ために、意識的に採用されたものである。平均流量基準
信号上の異常性のインパクトを最小にすることが可能で
あったときは、小さな増大および妨害に対応して非常に
小さくはあるが、平均流量は変化する。低域濾波器の長
時定数により、基準信号におけるそのような変化は長期
間続く。
域濾波器38の長時定数により非常にゆっくり変化する。
この動作上の特徴は、不規則な呼吸パターンのような異
常な瞬時流量信号入力により基準信号への妨害を避ける
ために、意識的に採用されたものである。平均流量基準
信号上の異常性のインパクトを最小にすることが可能で
あったときは、小さな増大および妨害に対応して非常に
小さくはあるが、平均流量は変化する。低域濾波器の長
時定数により、基準信号におけるそのような変化は長期
間続く。
さらに、基準信号中の小さな変化でさえ、システムのト
リガ作用には非常に重大な影響を与える。例えば、吸入
流が正になり始めたとき、システムをIPAPモードにトリ
ガするので、基準信号中の小さな変化は、システムをIP
APモードにトリガするのに必要な呼吸活動における比較
的大きな変化をもたらす。多くの場合、基準信号中の変
化は、患者が通常の呼吸活動でシステムをトリガできな
い程大きい。例えば、患者の顔にマスクを置く前にシス
テムがオンになると、装着されていないマスクからの初
期の自由空気流は、システムの初期平均流量に非常に大
きな正の値をもたらす。もし、そのような値が、患者の
自然呼吸における最大吸入流量を超えると、システムは
IPAPモードとEPAPモードとの間でトリガを行なえない。
それは、動作中の実際のシステム排出量により近い値ま
で基準信号を下げるために患者にマスクを装着後、少な
くとも十分な通常呼吸サイクルになるまでは、決定回路
が平均流量信号より大きい瞬時流量信号を検出できない
ためである。前述のとおり、低域濾波器では、ある程度
長い時間を取っており、この期間に患者は均一な正圧に
対して呼吸を自然に行なえる。これは、従来のCPAPと同
等であり、本発明の限定するものではない。
リガ作用には非常に重大な影響を与える。例えば、吸入
流が正になり始めたとき、システムをIPAPモードにトリ
ガするので、基準信号中の小さな変化は、システムをIP
APモードにトリガするのに必要な呼吸活動における比較
的大きな変化をもたらす。多くの場合、基準信号中の変
化は、患者が通常の呼吸活動でシステムをトリガできな
い程大きい。例えば、患者の顔にマスクを置く前にシス
テムがオンになると、装着されていないマスクからの初
期の自由空気流は、システムの初期平均流量に非常に大
きな正の値をもたらす。もし、そのような値が、患者の
自然呼吸における最大吸入流量を超えると、システムは
IPAPモードとEPAPモードとの間でトリガを行なえない。
それは、動作中の実際のシステム排出量により近い値ま
で基準信号を下げるために患者にマスクを装着後、少な
くとも十分な通常呼吸サイクルになるまでは、決定回路
が平均流量信号より大きい瞬時流量信号を検出できない
ためである。前述のとおり、低域濾波器では、ある程度
長い時間を取っており、この期間に患者は均一な正圧に
対して呼吸を自然に行なえる。これは、従来のCPAPと同
等であり、本発明の限定するものではない。
患者の自然な呼吸によって全体的に制御された呼吸ごと
に予測排出量から得られる基準信号に基づいた実施例に
加えて、さらに二つの動作モードがある。一つは、自然
／時限動作であり、もしシステムが吐き出しが始まった
後、決められた時間内に吸入をけ出しなくても、患者の
吸入を始めるに十分長くIPAPモードへ自動的にトリガす
る。これを成すために、タイマが設けられ、タイマは、
吸入サイクルが自然にトリガされたときあるいはタイマ
自信によってリセットされる。このようにして、吸入の
開始だけがタイマによって起動される。このモードにお
いて、動作サイクルの他の部分は、患者の自然な呼吸お
よびシステムの回路によって制御されている。
に予測排出量から得られる基準信号に基づいた実施例に
加えて、さらに二つの動作モードがある。一つは、自然
／時限動作であり、もしシステムが吐き出しが始まった
後、決められた時間内に吸入をけ出しなくても、患者の
吸入を始めるに十分長くIPAPモードへ自動的にトリガす
る。これを成すために、タイマが設けられ、タイマは、
吸入サイクルが自然にトリガされたときあるいはタイマ
自信によってリセットされる。このようにして、吸入の
開始だけがタイマによって起動される。このモードにお
いて、動作サイクルの他の部分は、患者の自然な呼吸お
よびシステムの回路によって制御されている。
他のモードは、患者の自然な呼吸活動ではなく、システ
ムの時限動作のみに基づき、患者の自然な呼吸に調和し
た時限サイクルに応答している。
ムの時限動作のみに基づき、患者の自然な呼吸に調和し
た時限サイクルに応答している。
第３図を参照すると、予測排出量コンピュータ50は、各
患者呼吸解析に基づき予測排出量信号に対して修正する
ように動作する回路に加えて、低域濾波器38′を有して
いる。マスクが患者に装着される前にブロワーがすでに
動作してシステム流量に大きな変化やシステムがすでに
動作開始しているか停止してしまった大きな排出の後、
予測排出量信号を急速に調整する回路も設けられてい
る。
患者呼吸解析に基づき予測排出量信号に対して修正する
ように動作する回路に加えて、低域濾波器38′を有して
いる。マスクが患者に装着される前にブロワーがすでに
動作してシステム流量に大きな変化やシステムがすでに
動作開始しているか停止してしまった大きな排出の後、
予測排出量信号を急速に調整する回路も設けられてい
る。
低域濾波器38′は、作用を後述するデータ記憶機能を有
している。
している。
低域濾波器38′は、第１図を参照して行なった説明と同
じように動作する。それは、排気口24の流量容量を含む
システムの固定排出量と同等の長期間の平均流量を提供
する。この長期間平均は、第３図の実施例においては、
システムの流量状態が非常にゆるやかに変化するときだ
け、予測排出量基準信号を調整するように働く。
じように動作する。それは、排気口24の流量容量を含む
システムの固定排出量と同等の長期間の平均流量を提供
する。この長期間平均は、第３図の実施例においては、
システムの流量状態が非常にゆるやかに変化するときだ
け、予測排出量基準信号を調整するように働く。
呼吸ごとの解析および基準信号の調整のために、差動増
幅器52は、参照番号54で示すように瞬時流量信号を受
け、参照番号56で示されるように低域濾波器38′から予
測排出量信号を受ける。
幅器52は、参照番号54で示すように瞬時流量信号を受
け、参照番号56で示されるように低域濾波器38′から予
測排出量信号を受ける。
差動増幅器52の出力は、瞬時流量と予測排出量との差、
すなわち予測瞬時患者流量である。これは、瞬時流量
が、患者への流量と実際のシステム排出との和であるこ
とを考慮すれば明らかである。差動増幅器52からの予測
患者流量信号は、参照番号58で示されるように、流量積
分器60に供給される。流量積分器60は、IPAPへのトリガ
で呼吸ごとに開始と終了の予測患者流量を積分する。積
分器60への他の入力は、参照番号62で示すように、IPAP
/EPAP状態信号である。IPAP/EPAP状態信号は、圧力制御
器26に供給される駆動信号と同じである。すなわち、IP
AP/EPAPとの間のように圧力状態を示す信号である。状
態信号は、積分器60による呼吸ごとの積分のために、各
呼吸の開始と終了とを示すのに使用される。
すなわち予測瞬時患者流量である。これは、瞬時流量
が、患者への流量と実際のシステム排出との和であるこ
とを考慮すれば明らかである。差動増幅器52からの予測
患者流量信号は、参照番号58で示されるように、流量積
分器60に供給される。流量積分器60は、IPAPへのトリガ
で呼吸ごとに開始と終了の予測患者流量を積分する。積
分器60への他の入力は、参照番号62で示すように、IPAP
/EPAP状態信号である。IPAP/EPAP状態信号は、圧力制御
器26に供給される駆動信号と同じである。すなわち、IP
AP/EPAPとの間のように圧力状態を示す信号である。状
態信号は、積分器60による呼吸ごとの積分のために、各
呼吸の開始と終了とを示すのに使用される。
低域濾波器38′からの予測排出量信号は、真のシステム
の排出量と等しい。もし患者の吸入および排気量が呼吸
と同じであれば、（すなわち、患者の全正流が全負流に
等しければ）、積分器60によって計算された積分値は零
になり、予測排出量の調整は必要ない。積分器60による
積分値が零でなければ、積分器60からの出力中の積分値
は、参照番号64で示すように、サンプル・ホールド回路
66へ供給される。勿論、積分値が零でも出力信号は回路
66へ供給されるが、予測排出量信号の調整は行なわな
い。
の排出量と等しい。もし患者の吸入および排気量が呼吸
と同じであれば、（すなわち、患者の全正流が全負流に
等しければ）、積分器60によって計算された積分値は零
になり、予測排出量の調整は必要ない。積分器60による
積分値が零でなければ、積分器60からの出力中の積分値
は、参照番号64で示すように、サンプル・ホールド回路
66へ供給される。勿論、積分値が零でも出力信号は回路
66へ供給されるが、予測排出量信号の調整は行なわな
い。
回路66からの零でない積分値は、参照番号68で示すよう
に、回路38′にも、参照番号70で示される回路66へのIP
AP/EPAP状態信号に応じて、患者の呼吸ごとに、供給さ
れる。回路38′への非零の積分値の供給は、予測流量信
号が積分値に比例し、かつ他の条件が同じであれば次の
呼吸で零になれように積分値を減らすように、調整する
ためである。
に、回路38′にも、参照番号70で示される回路66へのIP
AP/EPAP状態信号に応じて、患者の呼吸ごとに、供給さ
れる。回路38′への非零の積分値の供給は、予測流量信
号が積分値に比例し、かつ他の条件が同じであれば次の
呼吸で零になれように積分値を減らすように、調整する
ためである。
このシステムで、患者の全呼吸サイクル値が零であり、
さらにシステム排出量が変化すれば、積分回路は、患者
の約10呼吸内に予測排出量に対する調整により排出量を
補正する。
さらにシステム排出量が変化すれば、積分回路は、患者
の約10呼吸内に予測排出量に対する調整により排出量を
補正する。
積分回路60は、患者の呼吸サイクル中に非零値に応じて
予測排出量を調整する。患者の呼吸値が非零になること
は、例外的なものではない。例えば、患者は、吐出を数
呼吸サイクル行なうより少し多く吸入し、その後深く十
分に吐出を行なう。この場合、積分回路は、真のシステ
ム排出量が変化しても予測排出量を調整する。しかしな
がら、基準信号補正は、一呼吸で要求される全補正量の
約10分の１だけであるので、基準信号は一または二呼吸
だけでは目立って変化しない。このようにして、積分回
路は、システム排出量および患者の通常の呼吸での変化
分の双方に応答する。積分回路は、通常、例えば患者の
早い呼吸時には、アクティブである。
予測排出量を調整する。患者の呼吸値が非零になること
は、例外的なものではない。例えば、患者は、吐出を数
呼吸サイクル行なうより少し多く吸入し、その後深く十
分に吐出を行なう。この場合、積分回路は、真のシステ
ム排出量が変化しても予測排出量を調整する。しかしな
がら、基準信号補正は、一呼吸で要求される全補正量の
約10分の１だけであるので、基準信号は一または二呼吸
だけでは目立って変化しない。このようにして、積分回
路は、システム排出量および患者の通常の呼吸での変化
分の双方に応答する。積分回路は、通常、例えば患者の
早い呼吸時には、アクティブである。
吐出端回路74は、次に述べるように、システム排出量を
予測するのに使用される他のデータ要素を計算する。回
路74は、瞬時流量波形のスロープを監視している。スロ
ープ値が吐出時（状態信号入力76として示される）零付
近であれば、流量は変化しないことを示している。も
し、瞬時流量波形のスロープが呼吸の２分の１より小さ
ければ、吐出が終了し、その時点の全流量が排出量であ
ることを示している。しかしながら、予測流量が非零で
あれば、瞬時流量信号の一要素は患者の流量でなければ
ならない。
予測するのに使用される他のデータ要素を計算する。回
路74は、瞬時流量波形のスロープを監視している。スロ
ープ値が吐出時（状態信号入力76として示される）零付
近であれば、流量は変化しないことを示している。も
し、瞬時流量波形のスロープが呼吸の２分の１より小さ
ければ、吐出が終了し、その時点の全流量が排出量であ
ることを示している。しかしながら、予測流量が非零で
あれば、瞬時流量信号の一要素は患者の流量でなければ
ならない。
このような条件が得られれば、回路は予測排出量をゆっ
くり調整して、予測患者流量が零になる方向へ動かし、
吐出端で患者の瞬時流量が希望値になる。予測排出量へ
の調整は、参照番号80で示すように、回路74の出力とし
て得られる。この制御機構が働けば、積分回路60の呼吸
ごとの補正性能を呼吸だけにすることができる。
くり調整して、予測患者流量が零になる方向へ動かし、
吐出端で患者の瞬時流量が希望値になる。予測排出量へ
の調整は、参照番号80で示すように、回路74の出力とし
て得られる。この制御機構が働けば、積分回路60の呼吸
ごとの補正性能を呼吸だけにすることができる。
回路74の出力は、低域濾波器38′への時定数制御信号で
あり、瞬時排出量が瞬時流量信号に近ずくのに十分な期
間が作られるように、一時的に時定数を短くする。低域
濾波器の時定数を短くすることは、低域濾波器出力（シ
ステム平均値）が、瞬時流量信号入力に近ずくように高
速化することである。
あり、瞬時排出量が瞬時流量信号に近ずくのに十分な期
間が作られるように、一時的に時定数を短くする。低域
濾波器の時定数を短くすることは、低域濾波器出力（シ
ステム平均値）が、瞬時流量信号入力に近ずくように高
速化することである。
予測排出流量制御の他の要素は、グロスエラー検出器82
である。この検出器は、参照番号84で示される予測患者
流量が零から約５秒離れたとき動作する。そのような状
態はよく起り、例えば、気流発生器14がマスクを患者に
装着する前に動作開始すると起る。システムのこの部分
は、排出量の大きな変化が起ったときに動作を早急に安
定させるのに使用される。
である。この検出器は、参照番号84で示される予測患者
流量が零から約５秒離れたとき動作する。そのような状
態はよく起り、例えば、気流発生器14がマスクを患者に
装着する前に動作開始すると起る。システムのこの部分
は、排出量の大きな変化が起ったときに動作を早急に安
定させるのに使用される。
上述の説明によれば、低域濾波器38′は瞬時流量信号が
システム排出量であるシステム流量値に対応する出力に
なるように働く。システム排出量がシステム流量である
理由は、時間を通して見た患者の吸入および吐出は、正
の流量零となるからである。前述のように、システム平
均値は、排出流量の予測値となる。
システム排出量であるシステム流量値に対応する出力に
なるように働く。システム排出量がシステム流量である
理由は、時間を通して見た患者の吸入および吐出は、正
の流量零となるからである。前述のように、システム平
均値は、排出流量の予測値となる。
差動増幅器52は、瞬時流量信号および瞬時排出流量信号
を処理し、予測患者流量信号をつくる。これは、積分さ
れ、積分の非零値は回路38′へフィードバックされ、呼
吸ごとに予測排出流量信号を調整する。積分器60はライ
ン62を介してIPAP/EPAP状態信号によってリセットされ
る。
を処理し、予測患者流量信号をつくる。これは、積分さ
れ、積分の非零値は回路38′へフィードバックされ、呼
吸ごとに予測排出流量信号を調整する。積分器60はライ
ン62を介してIPAP/EPAP状態信号によってリセットされ
る。
積分回路を無効化する二つの回路が設けられており、吐
出端検出器74は、低域濾波器38′の時定数を調整する出
力を発生し、参照番号86で示されるように、積分器60を
リセットする。グロスエラー検出器82は、予測患者流量
を処理し、上述の条件の下で予測排出流量を調整する。
回路82の出力は、参照番号86として示されているよう
に、積分器リセット信号として使用される。積分器60
は、患者のある呼吸中に回路74または82によって無効化
されれば、患者の各呼吸でリセットされる。したがっ
て、積分器60のマルチリセット機能が必要である。
出端検出器74は、低域濾波器38′の時定数を調整する出
力を発生し、参照番号86で示されるように、積分器60を
リセットする。グロスエラー検出器82は、予測患者流量
を処理し、上述の条件の下で予測排出流量を調整する。
回路82の出力は、参照番号86として示されているよう
に、積分器リセット信号として使用される。積分器60
は、患者のある呼吸中に回路74または82によって無効化
されれば、患者の各呼吸でリセットされる。したがっ
て、積分器60のマルチリセット機能が必要である。
動作においては、システムは自然トリガモード、自然／
時限モードあるいは単に時限モードだけで使用される。
自然モードでは、決定回路34は、瞬時流量を予測排出流
量と連続的に比較する。システムがEPAPモードであれ
ば、瞬時流量が予測排出流量を約40cc/秒だけ超えるま
でそのままの状態である。変換が起れば、決定回路34
は、システムをIPAPモードに150ミリ秒トリガする。そ
の後、システムは通常IPAPモードにあり、患者の自然な
活動による吸入中に患者への流量を増大させ、増大した
IPAP圧力を保持させる。
時限モードあるいは単に時限モードだけで使用される。
自然モードでは、決定回路34は、瞬時流量を予測排出流
量と連続的に比較する。システムがEPAPモードであれ
ば、瞬時流量が予測排出流量を約40cc/秒だけ超えるま
でそのままの状態である。変換が起れば、決定回路34
は、システムをIPAPモードに150ミリ秒トリガする。そ
の後、システムは通常IPAPモードにあり、患者の自然な
活動による吸入中に患者への流量を増大させ、増大した
IPAP圧力を保持させる。
各呼吸でIPAPモードへの変換後、一時的オフセットが予
測排出流量基準信号に加えられる。オフセットは、吸入
呼吸の初期における予測患者流量の積分値に比例する。
これによって、患者の吸入流量に比例して時間とともに
徐々に増大する。したがって、吸入中にシステムをIPAP
モードに保持するのに必要な予測排出流量以上の流量レ
ベルは、吸入流量に比例して、吸入の始めから時間とと
もに減少する。これにより、吸入サイクルが長くなれ
ば、EPAPモードをトリガするために減少させなければな
らない瞬時流量の基準信号は増大する。例えば、吸入の
終りまで500cc/秒の一定量で患者が吸入すると、EPAPへ
の変換は、患者の流量が１秒後に約167cc/秒まで下った
とき、２秒後に333cc/秒まで下ったとき、３秒後に500c
c/秒まで下ったとき…に起る。患者の吸入が250cc/秒で
あれば、トリガは1,2および３秒IPAPであると、83,167
および250cc/秒で起る。
測排出流量基準信号に加えられる。オフセットは、吸入
呼吸の初期における予測患者流量の積分値に比例する。
これによって、患者の吸入流量に比例して時間とともに
徐々に増大する。したがって、吸入中にシステムをIPAP
モードに保持するのに必要な予測排出流量以上の流量レ
ベルは、吸入流量に比例して、吸入の始めから時間とと
もに減少する。これにより、吸入サイクルが長くなれ
ば、EPAPモードをトリガするために減少させなければな
らない瞬時流量の基準信号は増大する。例えば、吸入の
終りまで500cc/秒の一定量で患者が吸入すると、EPAPへ
の変換は、患者の流量が１秒後に約167cc/秒まで下った
とき、２秒後に333cc/秒まで下ったとき、３秒後に500c
c/秒まで下ったとき…に起る。患者の吸入が250cc/秒で
あれば、トリガは1,2および３秒IPAPであると、83,167
および250cc/秒で起る。
このようにして、EPAPトリガの閾値が吸入流量に一致し
た場合、以下の利点を有している。まず、時間の増大と
ともに吸入サイクルを終らせるのが容易である。次に、
システムをIPAPモードにトリガするのに十分な瞬時流量
を増大させるため排出を行うと、システムは患者の呼吸
に関係なく、3.0秒後に自動的にEPAPモードに戻る。こ
れにより、容量に基づいて排出補正回路（すなわち、積
分器60）が、IPAPモードへの各変換によって起動され
る。このようにして、もし排出が突然行われると、数呼
吸の間に自然動作から自動トリガに向う。回路はIPAPモ
ードにロックされない。
た場合、以下の利点を有している。まず、時間の増大と
ともに吸入サイクルを終らせるのが容易である。次に、
システムをIPAPモードにトリガするのに十分な瞬時流量
を増大させるため排出を行うと、システムは患者の呼吸
に関係なく、3.0秒後に自動的にEPAPモードに戻る。こ
れにより、容量に基づいて排出補正回路（すなわち、積
分器60）が、IPAPモードへの各変換によって起動され
る。このようにして、もし排出が突然行われると、数呼
吸の間に自然動作から自動トリガに向う。回路はIPAPモ
ードにロックされない。
EPAPモードに戻ると、トリガ閾値は、約500ミリ秒間予
測排出流量以上に保たれ、それにより流量が変化しても
変換することなく、システムをEPAPモードに安定に保持
する。500ミリ秒後、トリガ閾値オフセットは零にリセ
ットされ、次の吸入活動を待つ。
測排出流量以上に保たれ、それにより流量が変化しても
変換することなく、システムをEPAPモードに安定に保持
する。500ミリ秒後、トリガ閾値オフセットは零にリセ
ットされ、次の吸入活動を待つ。
回路の通常状態は、吸入活動が患者によって行なわれる
まで、EPAPモードに保つ。基準信号に対する自動補正お
よび調整は、システムをIPAPモードにロックし続けるの
に有効であり、同時に自動トリガが阻止される、このと
き、吸入活動および排出状態および吸入パターンを変化
させる調整に対しは非常に敏感である。
まで、EPAPモードに保つ。基準信号に対する自動補正お
よび調整は、システムをIPAPモードにロックし続けるの
に有効であり、同時に自動トリガが阻止される、このと
き、吸入活動および排出状態および吸入パターンを変化
させる調整に対しは非常に敏感である。
自然／時限モードでは、自然動作に追加する最小呼吸率
を選択できることを除いては、システムは自然動作で説
明したのと全く同様に動作する。もし、患者が決められ
た時間内に吸入活動を行なわなければ、システムは自動
的に200ミリ秒間IPAPモードにトリガする。200ミリ秒間
増大した気道圧は、患者吸入を始め、サイクルの残りに
前述の自然モードで動作するように患者の自動流量が基
準信号を超える十分な時間を提供する。毎分呼吸数タイ
マは、変換が患者によってあるいはタイマ自身でトリガ
されるように、各トリガによってIPAPにリセットされ
る。
を選択できることを除いては、システムは自然動作で説
明したのと全く同様に動作する。もし、患者が決められ
た時間内に吸入活動を行なわなければ、システムは自動
的に200ミリ秒間IPAPモードにトリガする。200ミリ秒間
増大した気道圧は、患者吸入を始め、サイクルの残りに
前述の自然モードで動作するように患者の自動流量が基
準信号を超える十分な時間を提供する。毎分呼吸数タイ
マは、変換が患者によってあるいはタイマ自身でトリガ
されるように、各トリガによってIPAPにリセットされ
る。
時限動作モードでは、IPAPとEPAPとの間のトリガはタイ
マによって制御され、毎分呼吸制御は、例えば３〜30呼
吸／分からの希望した呼吸率を選ぶのに使用される。で
きるならば、選ばれる呼吸率は患者の自然呼吸率と調和
させるのがよい。部分IPAP制御では、使用される各呼吸
サイクルの部分をIPAPモードに設定するのに使用され
る。例えば、毎分呼吸制御が、10呼吸／分（６秒／呼
吸）に制定され、部分IPAP制御が33％であるば、気流発
生器は、各呼吸サイクルで、IPAP2秒間、EPAP4秒間とな
る。
マによって制御され、毎分呼吸制御は、例えば３〜30呼
吸／分からの希望した呼吸率を選ぶのに使用される。で
きるならば、選ばれる呼吸率は患者の自然呼吸率と調和
させるのがよい。部分IPAP制御では、使用される各呼吸
サイクルの部分をIPAPモードに設定するのに使用され
る。例えば、毎分呼吸制御が、10呼吸／分（６秒／呼
吸）に制定され、部分IPAP制御が33％であるば、気流発
生器は、各呼吸サイクルで、IPAP2秒間、EPAP4秒間とな
る。
第４図は上述のシステムを制御するコントロールパネル
を示し、上述の自然／時限および時限動作モードの三つ
の動作モードを設定するファンクション・セレクタ・ス
イッチが含まれている。自然モード用制御スイッチは、
IPAPおよびEPAP圧力調整スイッチ90および92を含んでい
る。これらは、それぞれIPAPおよびEPAP圧力レベルに制
定するのに使用される。
を示し、上述の自然／時限および時限動作モードの三つ
の動作モードを設定するファンクション・セレクタ・ス
イッチが含まれている。自然モード用制御スイッチは、
IPAPおよびEPAP圧力調整スイッチ90および92を含んでい
る。これらは、それぞれIPAPおよびEPAP圧力レベルに制
定するのに使用される。
自然／時限モードにおいては、制御スイッチ90および92
は、IPAP及びEPAPレベルに制定するのに使用され、毎分
呼吸率スイッチ94は、毎分呼吸数を最小希望呼吸率に設
定するのに使用される。時限モードにおいては、制御ス
イッチ90,92および94は有効であり、さらに部分IPAP制
御スイッチ96はIPAPモードで使用される各呼吸の時間パ
ーセンテージを制定するのに使用される。
は、IPAP及びEPAPレベルに制定するのに使用され、毎分
呼吸率スイッチ94は、毎分呼吸数を最小希望呼吸率に設
定するのに使用される。時限モードにおいては、制御ス
イッチ90,92および94は有効であり、さらに部分IPAP制
御スイッチ96はIPAPモードで使用される各呼吸の時間パ
ーセンテージを制定するのに使用される。
発行ダイオード96,98および100によるインディケータ
は、システムがIPAPまたはEPAP状態かを示すのに、また
自然／時限モードではシステムが自然モードか時限モー
ドであるかを示すのに使用される。
は、システムがIPAPまたはEPAP状態かを示すのに、また
自然／時限モードではシステムが自然モードか時限モー
ドであるかを示すのに使用される。
上述のように、本発明によれば、新しい改良された睡眠
中の呼吸停止の治療方法および装置が得られる。勿論上
述の実施例は良好なモードで動作するが、他の実施例や
変形も本発明の範囲内で実現できることは、当業技術者
には自明のことである。例えば、第２図に参照番号102
で示されている圧力制御器26への気流補償信号を使うこ
とができる。また、マスク24の排気口24の代りに非再呼
吸バルブが使用できる。したがって本発明は広く、特許
請求の範囲で制限されるだけである。
中の呼吸停止の治療方法および装置が得られる。勿論上
述の実施例は良好なモードで動作するが、他の実施例や
変形も本発明の範囲内で実現できることは、当業技術者
には自明のことである。例えば、第２図に参照番号102
で示されている圧力制御器26への気流補償信号を使うこ
とができる。また、マスク24の排気口24の代りに非再呼
吸バルブが使用できる。したがって本発明は広く、特許
請求の範囲で制限されるだけである。
第１図は本発明の方法により動作する本発明の第一の実
施例の機能ブロック図、第２図は本発明の他の実施例の
機能ブロック図、第３図ほ第２図に示した実施例中の予
測排出コンピュータの機能ブロック図、第４図は本実施
例のコントロールパネルの平面図である。 10…治療装置、12…患者、14…気流発生器、16…圧力ボ
トル、20…伝達管、22…マスク、24…排気口、26…圧力
制御器、30…流量信号調整回路、34…決定回路、38…低
域濾波器。
施例の機能ブロック図、第２図は本発明の他の実施例の
機能ブロック図、第３図ほ第２図に示した実施例中の予
測排出コンピュータの機能ブロック図、第４図は本実施
例のコントロールパネルの平面図である。 10…治療装置、12…患者、14…気流発生器、16…圧力ボ
トル、20…伝達管、22…マスク、24…排気口、26…圧力
制御器、30…流量信号調整回路、34…決定回路、38…低
域濾波器。
Claims (18)
- 【請求項１】圧力ガスを出力気道に供給する治療装置に
おいて、 前記ガス流を発生するガス流発生手段と、 前記ガス流を前記出力気道に導く導管手段と、 前記ガス流発生手段と協働して、前記ガス流を前記導管
手段へ供給し、前記出力気道内に選択的に可変圧力で供
給する圧力制御手段と、 前記導管内の前記ガスの流量を連続的に検出する検出手
段と、 前記検出手段と協働して、前記導管手段内のガスの瞬時
流量に対応した第一の値を連続的に供給する第一のプロ
セッサ手段と、 前記第一のプロセッサ手段と協働して、前記導管手段内
のガスの平均正流量を近似する基準値を連続的に供給す
る第二のプロセッサ手段と、 前記第一の値と前記基準値とを連続的に比較する決定手
段とを有し、 前記決定手段は、前記第一の値と前記基準値との比較値
に応じて、前記導管手段内のガス流の圧力変化を前記圧
力制御手段と協働して制御することを特徴とする治療装
置。 - 【請求項２】前記決定手段が前記圧力制御手段を調整し
て、前記第一の値が前記基準値を超えたとき、前記導管
手段内のガス圧を高くし、前記第一の値が前記基準値よ
り小さいとき、前記導管手段内のガス圧を低くすること
を特徴とする請求項第１項記載の治療装置。 - 【請求項３】前記第二のプロセッサ手段が、前記基準値
の現在の値を調整して調整値を得るプロセス要素を有す
ることを特徴とする請求項第２項記載の治療装置。 - 【請求項４】前記プロセス要素が、前記第一の値を処理
して、前記基準値の第一の要素として前記導管手段内の
呼吸ガス流量の時間平均を得る手段を有することを特徴
とする請求項第３項記載の治療装置。 - 【請求項５】前記プロセス要素が、前記第一の値および
前記基準値を処理して、前記基準値の第二の要素とし
て、予め定められた時間間隔内に前記導管手段内の呼吸
ガス流量の割合を得る手段を有することを特徴とする請
求項第４項に記載された治療装置。 - 【請求項６】前記予め定められた時間間隔が、一回の吸
入および一回の吐出を含む一回の呼吸サイクルと等しい
ことを特徴とする請求項第５項記載の治療装置。 - 【請求項７】前記プロセス要素が、前記第一の値を処理
して、前記基準値の第三の要素として完全な呼吸サイク
ルの終りにおいて前記第一の値の流量を得る手段を更に
有していることを特徴とする請求項第６項記載の治療装
置。 - 【請求項８】吸入及び吐出の繰り返しによって形成され
る呼吸サイクルで呼吸を行っている患者に気道に対し
て、圧力ガスを供給する装置において、 前記ガス流を発生するガス流発生装置と、 前記ガス流発生装置から前記患者の気道に、前記ガス流
を供給ガス流として供給するための供給手段と、 前記患者の気道からの排出ガスを排出する排出手段と、 前記供給手段内にガス流を供給するために、前記ガス流
発生装置と協働し、患者の気道の圧力を可変するための
圧力制御手段と、 前記供給ガス流及び前記排出ガスの少なくとも一方の流
量を監視する監視手段と、 前記監視手段と協働して動作し、前記監視された流量の
瞬時流量に対応した第一の値を生成すると共に、前記流
量の平均流量近似値に対応した基準値をも監視する監視
手段と、 前記第一の値及び前記基準値の少なくとも一つに応答し
て動作し、前記吸入及び吐出の判定を行う決定手段とを
備え、 前記決定手段は、前記供給手段のガス圧力を制御するた
めに、前記圧力制御手段と協働し、前記判定結果に応じ
て、気道内の圧力を変化させることを特徴とする装置。 - 【請求項９】前記第一の値が前記供給手段内におけるガ
スの瞬時流量に対応しており、他方、前記基準値が前記
供給手段内におけるガスの平均流量近似値に対応してい
ることを特徴とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】前記決定手段は前記第一の値及び前記基
準値の双方に応答して動作し、前記第一の値が前記基準
値を越す場合には、前記気道内に高い圧力を加え、他
方、前記第一の値が前記基準値を越えない場合には、前
記気道内に、低い圧力を加えるように、前記圧力制御手
段を調節することを特徴とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１１】前記処理手段は、前記基準値の出力値を
調節し、調節された値を供給する処理要素を含んでいる
ことを特徴とする請求項10記載の装置。 - 【請求項１２】前記処理要素は、前記第一の値を処理
し、前記供給手段内のガス流量の時間平均値を前記基準
値の第一の要素として供給する手段を備えていることを
特徴とする請求項11記載の装置。 - 【請求項１３】前記処理要素は、更に、前記第一の値及
び前記基準値を処理し、所定時間内の前記供給手段中の
ガス流の測定値を前記基準値の第二の要素として生成す
ることを特徴とする請求項12記載の装置。 - 【請求項１４】前記所定時間は患者の一呼吸サイクルに
等しく選ばれていることを特徴とする請求項13記載の装
置。 - 【請求項１５】前記処理要素は、更に、前記第一の値を
処理し、前記一呼吸サイクルの最後に、第一の値の測定
値を前記基準値の第三の要素として生成する手段を備え
ていることを特徴とする請求項13記載の装置。 - 【請求項１６】前記監視手段は、前記供給及び前記排出
ガスの少なくとも一方の流量を連続的に監視する手段を
有していることを特徴とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１７】前記処理手段は、第一及び第二の処理手
段を備え、前記第一及び第二の処理手段の一方は、前記
監視手段と協働して前記第一の値を生成し、前記第一及
び第二の処理手段の他方は、前記第一及び第二の処理手
段の一方と協働して、前記基準値を生成することを特徴
とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１８】前記決定手段は前記第一の値及び前記基
準値の双方に応答して動作し、前記吸入及び吐出を識別
することを特徴とする請求項８記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US411012 | 1989-09-22 | ||
| US07411012 US5148802B1 (en) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Method and apparatus for maintaining airway patency to treat sleep apnea and other disorders |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03222963A JPH03222963A (ja) | 1991-10-01 |
| JPH0716517B2 true JPH0716517B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=23627190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2252032A Expired - Fee Related JPH0716517B2 (ja) | 1989-09-22 | 1990-09-25 | 治療装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5148802B1 (ja) |
| EP (1) | EP0425092B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0716517B2 (ja) |
| AU (2) | AU695046B2 (ja) |
| CA (1) | CA2024477C (ja) |
| DE (2) | DE425092T1 (ja) |
| ES (1) | ES2034923T3 (ja) |
| FI (1) | FI105651B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509134A (ja) * | 1999-09-15 | 2003-03-11 | レスメッド・リミテッド | ２つの位相センサーを使用した患者と換気装置の同期 |
Families Citing this family (380)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5199424A (en) * | 1987-06-26 | 1993-04-06 | Sullivan Colin E | Device for monitoring breathing during sleep and control of CPAP treatment that is patient controlled |
| US5522382A (en) | 1987-06-26 | 1996-06-04 | Rescare Limited | Device and method for treating obstructed breathing having a delay/ramp feature |
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