JPH07504347A - 調節可能な正の気道圧を利用した無呼吸症の治療 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 調節可能な正の気道圧を利用した無呼吸症の治療発明の属する分野 本発明は、閉塞性睡眠時制呼吸症の治療における、患者の正の気道圧を最適値（ 例えば、最小の値）となるように調節するための方法並びに装置に関するもので ある。

発明の背景 閉塞性睡眠時無呼吸症候！！￥（Ｏ５ＡＳ）は、成人人口のｌないし５％程度が 罹っている可能性のあるよく知られた疾患である。これは、昼間における過度の 傾眠の最も一般的な原因の一つであり、またこれが睡眠障害診療所を紹介する唯 一の最も頻度の高い理由である。

この症候群は、睡眠中に生ずる、上部気道の間欠的な閉塞によって特徴付けられ る。この閉塞は、連続的な呼吸努力にも拘らず、空気流の全く無い状態（無呼吸 ）から、空気流の減少を伴うもしくは伴わない有意な閉′Ｉ＆（呼吸低下および イビキ）に及ぶ、呼吸の乱れのスペクトルを与える。この症候群の病的状態は、 低酸素血症、炭素過料症、徐脈および該無ａテ吸症および睡眠からの見醒に関連 する睡眠の乱れから生ずる。０３ＡＳは肥満した男性において最も頻度が高く、 重度のイビキの如く、解剖学的なまたは機能的な上部気道の狭窄のあるあらゆる 状態に関連している。

０５ＡＳの病態生理学は完全に解決されてはいない。しかしながら、睡眠中の上 部気道の閉塞は、一部には吸息努力により生ずる負の管腔内圧の作用中に、声門 上部セグメントの虚脱性挙動によるものである。かくして、睡眠中のヒトの上部 空気流はスターリング抵抗体（Ｓｔａｒｌｉｎｇ　ｒｅｓｉｓｔｏｒ）として挙 動する。このスターリング抵抗体は、駆動（吸息）圧とは無関係に空気流が一定 値に制限されるという特徴により定義される。次いで、気道緊張の喪失（これは 睡眠開始の特徴であり、また０３ＡＳにおいては増大する可能性がある）と関連 して、部分的または完全な気道の虚脱が生ずる可能性がある。

１９８１年以来、睡眠中に取付けられた、密着鼻孔マスクによって適用される連 続的な正の気道圧が、この疾患のための最も効果的な治療として発展し、カリ現 在では標準的な介護法となっている。この非−侵入的な治療形態の有用性は無呼 吸症および気管切開の危険性のために、以前医学的確立が妨げられていたと思わ れる多数の患者の出現を広く知らしめることとなった。部分的には、必要な鼻孔 圧を最小化することにより決定される、この装置の快適性を高めることが、治療 に対する患者の屈従性の改善を目的とする研究の主な目標の−っであった。閉塞 性睡眠時制呼吸症の治療用の種々の装置が、例えば赤道を通しての連続的な正の 気道圧の適用による閉塞性睡眠時制呼吸症の解消（Ｒｅｖｅｒｓａｌ　ｏｆ　０ ｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　５ｌｅｅｐＡｐｎｅａ　ｂｙ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　 Ａｉｒｗａｙ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　 Ｎａｒｅｓ）、Tリバン （Ｓｕ　Ｉ　ｌ　ｉ　ｖａｎ）等、ランセット（Ｌａｎｃｅｔ）、　１９８１． １．　ｐｐ、　８６２−８６５および夜間の鼻孔−気道圧の長期使用によるピク ウイック症候群の解消（Ｒｅｖｅｒｓａｌ　Ｏｒ　Ｔｈｅ″Ｐｉｃｋｗｉｃｋｉ ａｎ　Ｓｙｎｄｒｏｍｅ″Ｂｙ　ＬＯｎｇ−Ｔｅｒｍ　Ｕｓｅ　ｏｒ　Ｎｏｃｔ ｕｒｎａｌ　Ｎａ５ａｌ−Ａｉｒｗａｙ　Ｆ’ｒｅｓｓｕ窒■j、ラバ ポート（ＲａｐａｐｏｒＬ）等、ニューイングランドジャーナルオブメディンン （Ｎｅｗ　Ｉ！ｎｇｌａｎｄ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｒ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）、　 １９８２年、１０月７日に記載されている。シュバルッ（Ｓｃｈｗａｒｔｚ）等 の［減圧された鼻孔圧による睡眠中の個人の］―部気道閉塞の誘発（Ｉｎｄｕｅ ｌｉｏｎ　ｏｒ　ｕｐｐｅｒ　ａｉｒｗａｙ　ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ　ｉｎ　ｓｌ ｅｅｐｉｎｇ　１ｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｓｕｂ≠kｍｏｓｐｈｃｒ ｉｃ　ｎａｓａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ）」と題する文献、ジャーナルオブフィジ オロジ−（Ｊｏｕｒｎａｌ　。

ｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ）、　Ｉ！Ｊ８８，６４．　ｐｐ、 　５３５−５４２でも、種々の終夜睡眠ポリグラフィー技術を論している。

その成功にも拘らず、鼻孔ＣＰＡＰ使用に関する種々の制限がある。これら技術 の殆どは、そのマスクの使用および該無呼吸症を解消するために必要な鼻孔圧に 起因する不快な形状をとる。該マスクに起因する不快感を最小化する装置は、例 えばラバポート（Ｒａｐａｐｏｒｔ）等の米国特許第４．６５５．２１３号およ びラバポートの米国特許第５．０６５．７５６号並びにギヤレイ（Ｇａｒａｙ） の「閉塞性睡眠時制呼吸症のための治療上の選択肢（Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ　 ０ｐｔｉｏｎｓ　Ｆｏｒ　０ｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　５ｌｅｅｐ　Ａｐｎｅａ） Ｊと題する文献、レスビレ−トリーマネージメント（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ　 Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）、７月／８月、１９８７、　ｌ）＋＋、　１１−１５お よびラバポート（Ｒａｐａｐｏｒｔ）の［鼻孔ＣＰＡＰ投与技術（Ｔｅｃｈｎ　 １ｑｕｅｓ　Ｆｏｒ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｅｒｉｎｇ　Ｎａ５ａｌ　ＣＰＡＰ）Ｊ と題する文献、レスビレ−トリーマネージメント（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ　Ｍ ａｎａｇｅｍｅｎｔ）、７月７８月、＋９８７．　ｐｌ）、　＋８−２１に記載 されている。必要な圧力の最小化が、睡眠研究所における患者の予備テストの課 題として残されている。しかしながら、この圧力が睡眠段階および身体の位置に 伴って、夜間中ずっと変動することが示されている。更に、解剖学的変化（鼻孔 のうっ血／ポリープ）、体重変化、投薬における変化またはアルコールの使用に 伴って、この治療圧力は患者内で時間の経過と共に上昇または降下する。このた めに、殆どの睡眠研究所は、一般的に該睡眠研究所における夜間のモニター中の 無呼吸症を解消するのに必要とされる単一の最大値に基いて、家庭で使用するた めの鼻孔ＣＰＡＰの設定値を処方している。患者が昼間の眠気の不完全な解消に ついて不満をもった場合には、しばしば再度のテストが必要となり、またこの再 テストにより必要な圧力の変化が明らかとなる可能性もある。

発明の概要 従って、本発明は、部分的な気道の閉塞の発生による、患者に供給される空気流 に限界を生ずることなしに、閉塞性睡眠時無呼吸症の治療用の装置における該Ｃ Ｐ八へ圧を最小化するための方法並びに装置を提供することを目的とする。

簡単に言えば、本発明は閉塞性睡眠時無呼吸症の治療用の装置を提供し、この装 置は空気源と、該空気源がら患者への空気流を検出するための手段とを含む。

装置のこの部分は、例えば米国特許第５．０６５．７５６号に記載された型のも のであり得る。本発明によれば、空気流の波形を検知する手段が設けられていて 、患者に供給される空気の流動限界（ｆｌｏｗ　１１ｍ１ｔａｔｉｏｎ）に相当 する波形におけるズレを検出できる。このようなズレは、例えば実質的に正弦波 状の波形からのズレ、即ち患者の吸息に対応する波形位置における平坦化部分ま たはプラト一部分の存在であり得る。空気流におけるこのような変動に応答して 、本発明の装置は患者への空気流を増大する。

本発明の装置は、空気流限界が検出されない場合には、空気流を周期的に減し、 カリ空気流限界が検出された場合には、空気流を周期的に増大するプログラムを 備えることができる。

本発明の方法によれば、流動限界に相当する波形部分の検出に応答して、患者へ の空気流を増大する。この増大は周期的に行うことができる。同様に、流動限界 が検出されない場合には、この流動を周期的に減することができる。

図面の簡単な説明 本発明がより明確に理解されるように、本発明を以下添付図を参照しつつより詳 細に説明する。ここに、 第１図は、ＣＩ’ＡＰ発生器から睡眠中の患者に、１０ｃｍ１ｔＯＣＰＡＰ圧に て３０秒間供給した際の空気流の波形を示す図である。

第２図は、ＣＰＡＰ発生器から第１図の患者に、８　Ｃ１１ｌｌ（、ＯＣＰＡＰ 圧にて３０秒間供給した際の空気流の波形を示す図である。

第３図は、ＣＰＡＰ発生器から第１図の患者に、［ｉ　（Ａｌｌ、ＯＣＰＡＰ圧 にて３０秒間供給した際の空気流の波形を示す図である。

第４図は、ＣＰＡＰ発生器から第１図の患者に、４　Ｃ１１ｌｌｌ！ＯＣＰＡＰ 圧にて３０秒間供給した際の空気流の波形を示す図である。

第５図は、ＣＰＡＰ発生器から第１図の患者に、２　ｃ＋ｎ１１．ＯＣＰＡＰ圧 にて３０秒間供給した際の空気流の波形を示す図である。

第６図は、スターリング抵抗体の単純化した断面図である。

第７図は、スターリング抵抗体を使用した実験的構成の単純化したブロック図で ある。

第８図は、第７図の構成の使用により得た一連の波形を示す図である。

第９図は、本発明の装置の単純化したブロック図である。

第１０図は、本発明に従って該ＣＰＡＰ圧を調節するための一技術を示すフロー チャートである。

発明の詳細な説明 第１図ないし第５図は睡眠研究において、患者のテスト中に得られた、ＣＰＡＰ 発生器からの流れの波形を示す。これらのテストにおいて、患者は、米国特許第 ５゜０６５、７６５号に示されているように、空気源に接続されたＣＰＡＰマス クを着けていた。

これらテストの各々は３０秒間に渡り図示され、テスト中の秒数は垂直線で示さ れている。第１図ないし第５図は、１分から２分の間隔で、かつ該空気源から異 なる圧力の下でとられた別々の範囲を表す。

第１図は、本例てはｌ０ｃｍ１１２０なるＣＦ’ＡＩ’圧での、　「正常な」波 形を示す。この圧力はｒ′Ａ塞を伴わない呼吸に対応するものと同定された。こ の波形は、少なくとも吸息期間において、実質的に正弦波であることが分かる。

このＣＩ’ＡＰ圧を８ｃ＋ｎｌｌ□０に減少した場合、第２図に示した如く、領 域２ａにおける吸息流の部分的平坦化が起こり始めた。この平坦化は、第３図に 参照数字３ａで示した如く、ＣＩ’ＡＩ”圧を６　ｃｍｌｌｔＯに減少した場合 には、より一層明瞭となった。第４図の領域４ａに見られるように、該流れの圧 が４　ｃｍｌｌｔｏに減少すると、更に一層顕著となる。閉塞を伴わない呼吸の 圧力から該ＣＩ’ＡＰ圧への減少は、患者にょるイビキを生ずる。第５図に示さ れたように、該流れを２ｃｍｆｔｔｏに減少した場合には、部分５ａに見られる ように、吸１、努力中、吸息流は見掛は上界であった。第５図の波形の記録の直 後に、該患者は明白な無呼吸を示し、カリ目覚めた。

第１図ないし第５図の波形は、圧力が低下した場合に、該気道の虚脱状態の増大 の予想可能な指標が、明白な無呼吸を生ずる前に、周期的な呼吸または覚醒を生 ずることであることを示している。

第１図ないし第５図の波形は、空気の通路のＩ！脱上セグメントスターリング抵 抗体によりシミュレートする実験と一致する。第６図に示した如く、スターリン グ抵抗体ＩＯは内部のコラプンブルチューブ１２を支持する剛性の外部チューブ Ｉ＋で構成される。水を、例えばチューブを介して、調節可能な高さをもつ水力 ラム１３から、該外部チューブ１１と該内部チューブ１２との間の空間に導入し て、該コラブンブルチューブ１２に掛かる外圧を変え得るようにする。この実験 においては、市販のＣＩ’ＡＰ流動発生器１４は該スターリング抵抗体１０のｒ 遠位Ｊの端部に結合され、かつｒ呼吸Ｊは該抵抗体１０のＦ近接位Ｊまたはｒ胸 郭内のＪ端部に結合された正弦波ポンプＩ５によりノミュレートされる。容量タ ンク（ｖｏｌｕｍｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）１６は該スターリング抵抗体の近接 位端部に結合されて、全系の閉塞（無呼吸）中の過度の負の圧力の発生を防止す る容量性の体積（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｖｏｌｕｍｅ）を与える。

第８図に示した流動の追跡は、カラム１３中の水位を５ないし１５ｃｍ１ｂＯに 設定した第６図の装置を使用することにより得られた。該ＣＰＡＰ流動発生器か らの空気流は１４ｃｍ１（，０から出発し、次いて順次１２ｃｍ、ｌ１ｃｍ、８ ｃｍおよび６ＣＩＴＩＨ＋Ｏまて低下させ、最終的に１３ｃｍ１ｌ□０に戻した 。この図において、上方の曲線は空気流の波形を示し、中央部の曲線は近接位の 圧（即ち、正弦波発生器１５の人口における圧）の波形を示し、かつ下方の曲線 はＣＰ＾］）圧を示す。第８図上部の目盛りは秒を表す。

かくして、第８図は、スターリング抵抗体を横切る抵抗における大きな増加を反 映しており、かつ無呼吸、イビキおよびあらゆる高い気道抵抗症候群を患ってい る患者に、日常的に見られる高い負の胸郭内圧を模倣する。

本発明によれば、第１図ないし第５図に示された型の空気の流れの波形解析を、 ＣＰＡＰ発生器からの空気の流れを制御するのに使用して、該発生器からの空気 の流れを最小にし、一方で依然として流動限界が生じないことを保証する。

第９図に示したような、本発明の一暢様においては、ＣＰＡＰマスク２０がチュ ーブ２１を介して結合されていて、ＣＰ八へ流動発生器２２からの空気を受け取 るようになっている。これらの要素は米国特許第５．０６５．７５６号に記載さ れている型のものであり得るが、本発明はこれに限定されず、任意の他の公知の ＣＰＡＩ’装置を使用することができる。公知の流量センサー２３が該チューブ ２１に結合されていて、該チューブ２１内の空気流の波形に相当する電気出力信 号を与える。この信号は信号処理装置２４に適用され、該処理装置は該波形にお ける流動限界を示す状態の存在を検出する。この信号処理装置２４は公知の流量 制御装置２５に信号を出力して、該流動発生器から該チューブ２１に印加される 圧力を制御する。勿論、流動発生器２２の型に依存して、該信号処理装置は流量 制御デバイス２５を制御する代わりに、該流動発生器を直接制御することもでき ることは明白である。

本発明に従ってＣＰＡＰ圧を調節する一つの方法が、第１０図に示されている。

患者にＣＰＡＰマスクを取付け、かつ該ＣＰＡＰ発生器を該マスクに接続した後 、ステップ４０において、該ＣＰＡＰ圧を出発圧力に設定する。この圧力は、該 患者に対する流動限界が生じない圧力である。ステップ４１における約３０秒間 の安定化時間の経過後、ステップ４２において流量信号を解析する。

流動限界が生じたことがステップ４３で決定され、かつ該ＣＰＡＰ圧が、ステッ プ４４て決定されるように、最大許容圧未満である場合、該ＣＰＡＰ圧をステッ プ４５において０．５ｃｍＨ２Ｏだけ増大し、更なる処理のために該安定化ステ ップ４１に戻る。ステップ４４において、該圧力が最大許容ＣＰＡＰ圧以上であ った場合、このプログラムでは該ＣＰＡＰ圧を増大せずに安定化のステップ４１ に戻る。

ステップ４３において、流動限界が存在しないことが決定された場合、ステップ ４６で、該ＣＰＡＰ圧の最後の変更から所定の時間が経過したか否かにつき決定 がなされる。この所定の時間は、例えば２分間である。この所定の時間が経過し ていない場合、このプログラムはステップ４１の安定化期間に戻される。さもな くば、即ち所定の最低時間が経過している場合には、ステップ４７で、該ＣＰＡ Ｐ圧が最小許容圧を越えているか否かを決定する。該ＣＰＡＰ圧が最小許容圧を 越えている場合には、次にステップ４８で該ＣＰ八八属圧０．５ｃｍ１ｌ＊０だ け低下させ、かつプログラムは安定化のステップ４１に戻る。さもなくば、この プログラムは該ＣＰＡＰ圧を低下させることなく、安定化のステップ４１に戻さ れる。

本発明の方法の上記例では、０．５ｃｍ１宜０なる段階的ＣＰＡＰＰ変化を使用 したが、本発明がこの大きさの段階的変化に制限されないことは明白である。更 に、該段階的変動幅は調節範囲全体に渡り等価である必要はない。

上で論じた如く、ステップ４３ては、流動限界が存在するか否かを決定した。こ のステップは多数の波形解析法の何れを含むことも可能である。例えば、単独で または組み合わせで使用することのできる数種の流動限界指数および／または部 分的気道閉塞は以下に列挙するものを含む。

１、　流量信号の導関数が零に等しい。

２、　該流動信号のピークの二次導関数が、長い期間に対して零である。

３、　初期吸息流対中期吸息流の比が１以下である。

この波形解析において、必ずしも流動限界を示す必要はないが、閉塞を示す以下 の事象も、流動限界の決定で使用できる。

１、　ピーク吸息流とピーク吐息流とを結ぶ線の傾きの減少。

２、　該流量信号の急峻な上昇または下降ストローク（ｄＶ／ｄｔ）。

３、　吸息流対呼息流の比が０．５を越える。

かくして、本発明によれば、高い吸息努力を表す指標も使用できる。但し、流動 限界はより確実らしく思われるが、該指標は気道閉塞に次ぐものである。この種 の解析が公知のハードウェアまたはソフトウェアによって実施可能であることは 明白である。しかし、本発明は、正常な非−流動限界波形から流動限界の存在を 示す波形への波形の発散の決定に関する上記特定の技術に同等限定されない。

以上、本発明を限られた数の態様を参照しつつ論じかつ説明してきたが、種々の 変更並びに改良が可能であり、従って本発明の真の精神並びに範囲内に入る、か かる変更並びに改良の各々を包含する以下の請求の範囲を、本発明は意図するも のである。

壬　坊　捕　正　書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空気源、および前記空気源からの空気流を患者に導き、かつ前記患者の鼻に 圧力を設定する手段とを含む閉塞性睡眠時無呼吸症の治療のための装置であって 、前記空気流の波形を検知する手段と、前記患者の吸息に相当する部分における 、増大した上部気道閉塞または流動限界に対応する前記波形の変化に応答して、 前記空気源からの空気の圧を高める手段とを含むことを特徴とする装置。 ２．前記空気流の変化に応答する手段が、吸息期間に対応する部分における前記 波形の平坦化部分を検出する手段を含む請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．前記空気流の変化に応答する手段が、前記波形において、実質的に正弦波波 形からの変動がない場合に、所定量だけ前記空気流を周期的に減ずる手段と、実 質的に正弦波形状からの、前記波形の前記部分の発散が存在する場合に、前記空 気流を周期的に所定量増大する手段とを含む請求の範囲第１項に記載の装置。 ４．空気源、および前記空気源からの空気流を患者に導く手段とを含む閉塞性睡 眠時無呼吸症の治療のための装置であって、前記空気流の波形を検知する手段と 、前記患者の吸息に相当する前記波形の部分におけるブラトー部分を検出する手 段と、前記ブラトー部分の検出に応答して、前記空気源からの空気の圧を高める 手段とを含むことを特徴とする装置。 ５．更に、前記検出手段による前記ブラトー部分の検出がないことに応答して、 前記空気流を周期的に減ずる手段を含み、かつ前記ブラトー部分の検出に応答す る手段が前記空気源からの空気圧を周期的に増大する手段を含む請求の範囲第４ 項に記載の装置。 ６．空気源、および前記空気源からの空気流を患者に導く手段とを含む閉塞性睡 眠時無呼吸症の治療のための装置であって、前記空気流の波形を検知する手段と 、前記患者の吸息に相当する前記波形の部分における平坦化部分を検出する手段 と、前記平坦化部分の検出に応答して、前記空気源からの空気の圧を高める手段 とを含むことを特徴とする装置。 ７．更に、前記検出手段による前記平坦化部分の検出がないことに応答して、前 記空気流を周期的に減ずる手段を含み、かつ前記平坦化部分の検出に応答する手 段が前記空気源からの空気流および／または空気圧を周期的に増大する手段を含 む請求の範囲第６項に記載の装置。 ８．患者に空気流を導くことおよび／または前記患者の鼻に圧力を印加すること を含む閉塞性睡眠時無呼吸症の治療方法であって、前記空気の流れをモニタして 、波形信号を得、前記波形信号における、前記患者への前記空気の流れにおける 流動限界に対応する信号のズレの出現に応答して、前記空気の流れおよび／また は圧力を高める工程を含むことを特徴とする方法。 ９．前記空気の流れおよび／または圧力を高める工程が、前記患者からの吸息に 対応する前記波形信号の部分における前記波形信号の、実質的に正弦波形状から のズレに応答して、前記空気の流れおよび／または圧力を高める工程を含む請求 の範囲第８項に記載の方法。 ｌ０．前記空気の流れおよび／または圧力を高める工程が、前記患者の吸息に対 応する前記波形信号の部分における前記波形信号の平坦化に応答して、前記空気 の流れおよび／または圧力を高める工程を含む請求の範囲第８項に記載の方法。 １１．前記空気の流量および／または圧力を高める工程が、前記患者の吸息に対 応する前記波形信号の部分における前記波形信号のブラトー部分の出現に応答し て、前記空気の流量および／または圧力を増大する工程を含む請求の範囲第８項 に記載の方法。 １２．更に、前記波形信号における、前記流動限界に対応する信号のズレの出現 がない場合には、前記空気の流れおよび／または圧力を周期的に減じる工程を含 み、かつ前記空気の流量および／または圧力を高める前記工程が、前記流動限界 に対応する波形信号の存在に応答して、前記空気の流れおよび／または圧力を周 期的に高めて、最低有効圧力を探索する工程を含む請求の範囲第８項に記載の方 法。