JPH07507466A - 特に睡眠無呼吸を治療する呼吸補助装置 - 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】 に睡眠無・吸　治　る・吸 本発明は、呼吸補助装置に関し、特に「睡眠無呼吸」と称される疾病にかかりや すい人を治療するための、装置に関する。

睡眠無呼吸症候群（ＳＡＳ）は、睡眠中の呼吸の定期的な中断による症状および その徴候の集積である。一般に、呼吸の回復は、その人が目を覚ますときのみに 起こる。この現象は一晩に数百回おこり得、各回ごとに１０秒以上の呼吸中断を 伴う。

無呼吸症候群には３つのタイプが存在し、各タイプは個々の病状に対応する。

第１のタイプは、最も多いタイプで、閉塞型無呼吸である。

舌および口蓋の虚脱によって引き起こされる、上部気道（ｕｐｐｅｒ　ｒｅｓｐ ｉｒａｔｏｒｙ　ｔｒａｃｔ）の閉塞によって生じる。呼吸運動は継続するが、 この閉塞によって空気は肺から出入りできなくなる。

第２のタイプは、まれであるが、「中枢性無呼吸」と称される。これは、脳の呼 吸中枢が呼吸を制御しなくなったときに生じる。脳から信号が発せられないため に、呼吸に関する筋肉が働かず、空気は肺から出入りできない。

第３のタイプは、上記の２つのタイプの組み合わせである混合型無呼吸であり、 無呼吸が開始するときには中枢性型である。

閉塞型無呼吸および混合型無呼吸の場合には、継続的な正の圧力による治療が最 もよく用いられている。この技術は、上部気道の閉塞を防止するために、バイブ によって圧力発生装置に接続された算用マスクを介して、低い正の相対圧力（ｌ ｏｗ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を上部気道に 定常的に加えることによって構成される。この圧力にょって、舌と口蓋とが張り 付くのを防止する。この結果は即座にでる。中断した呼吸は回復し、肺は必要な 酸素を受け取り、人はよりよく睡眠する。

圧力の最適値は、無呼吸の抑制および血液中に結果として起こる酸素膜飽和の抑 制を行うことができる最小値に対応する。

この最適圧力の決定は、実験室で患者にポリグラフ記録を行い、呼吸の症状がな くなるまで患者に加える圧力のレベルを徐々に上げることによって行われる。

一定の圧力レベルを一晩中患者に加えることから構成される上記した治療法には 、ある欠陥がある。

実際には、患者の睡眠段階に応じて、−晩の間の無呼吸の頻度および程度は変化 する。また、それらは患者の状態（体重の増減、就寝前のアルコール摂取など） の変化の関数として時間が経つとともに変化する。

従って、処方によって決定された治療用の圧力は、必ずしもその後もずっとその 処方通りである必要はない。また、治療を受ける患者について、制御記録を定期 的に実行することは、その費用および睡眠実験室の重い負担のため、不可能であ る。

さらに、患者には一晩中同一の圧力が加えられるが、患者の睡眠段階に応じて、 より低い圧力で十分なこともあり、より高い圧力が必要なこともあり得る。そし て、夜の間に加えられる平均圧力が低いほど、患者は快適であり、治療を受け入 れやすくなる。さらに、高すぎる圧力に関連する有害な効果がより小さくなる。

従って、本発明は、特に睡眠無呼吸を治療するための、呼吸補助装置に関する。

この呼吸補助装置は、低い正の相対圧力下で呼吸用ガスの流れを生成する手段と 、この流れを呼吸マスクに導く手段と、患者のその呼吸活動を表すパラメータを 得る手段と、少なくとも呼吸活動を表すパラメータが呼吸低下を示すときには加 える圧力を増加させ、その呼吸活動を表すパラメータが所定の時間にわたって正 常な呼吸を示すときは加える圧力を低下させる自動調整手段とを備える。

「呼吸低下」という用語は、完全な呼吸の停止の現象を含み、また、上部気道の 部分的な閉鎖による呼吸の部分的な停止の現象を含み得る。

このような装置はＷＯ−Ａ−９０１４１２１から公知である。これによれば、１ つの呼吸サイクルの間に変化する呼吸圧が患者に加えられる。その目的は、呼気 の開始時において最大値を与えることにより、呼吸サイクルのこの段階において 気道を開かせるためである。さらに、加えられた圧力が呼吸活動の関数として修 正されることが考えられる。この装置は複雑で高価である。

ｔｏ−、ｔ−５ｓｔｏｔｏｓから公知である装置では、吸入圧縮器の速度は、呼 吸活動の関数として調整される。

調整を行うために、前記の２つの装置は、呼吸活動が環境におよぼす効果、特に 響き効果によって、呼吸活動を検出する。この従来技術は、無呼吸あるいは呼吸 低下は、しばしばいびきの周期によって示されることに基づいている。

このような検出は実行するためには複雑で、不正確で、またうまく機能しないこ とがある。特に、これはいびきの検出にはおそらく効果的であるが、無呼吸ある いは呼吸低下の前にそのような警告する徴候がなかったならば、装置全体は加え られた圧力を修正するのには役に立たない。

従って、本発明の目的は、簡単かつより経済的でより信頼性のある呼吸補助装置 を提案することである。

本発明によれば、呼吸補助装置は、呼吸用ガス流量の流れ圧力を、吸気段階と呼 気段階とに対して同一である設定ポイント値に自動的に持っていく傾向を有する ように、呼吸用ガスの供給源の動作を調整する制御手段をさらに備えていること 、その自動調整手段が圧力設定ポイント値を修正する手段であること、および呼 吸活動を表すパラメータを得るための手段は、制御手段が一定の圧力を維持する ためにガス供給源の動作に変更を加えたときに変化する、パラメータの変化の振 幅を得る手段であることによって特徴づけられている。

本発明によれば、全呼吸サイクルの間に加えられる圧力は、はぼ一定の値に調整 される。このようにして、装置によって発生される圧力に「対して」患者が呼気 するときに定まる傾向にある過剰な圧力が除去される。この調整の結果、呼吸装 置の活動は、吸気の間は活動がより激しくなり、呼気の間は活動が押さえられる ように周期的に変化する。この活動の周期の変化は、異なるパラメータ、例えば 、呼吸用ガスの供給源がコンプレッサである場合にはタービンのスピード、患者 に運ばれる呼吸用ガスの流量などに基づいて検出され得る。

患者の呼吸活動が盛んになるほど、これらの周期の変化の振幅は大きくなる。

これが、本発明によって、呼吸異常が存在すると考えられるある閾値よりもこの 振幅が低下するときに、圧力設定ポイントを増加させるために、この振幅変化を 検出することが考えられた理由である。

従って、本発明は、異常を検出するために直接的かつ容易に使用できる診断基準 を用いている。

さらに、実行される調整は圧力設定ポイントの麦動を含んでおり、正確に行うの は容易である。

好ましくは、圧力は診察医によって決められ、診察医が装置に設定された低い方 の閾値よりも下がってはならない。そして、もちろん、装置が運ぶことができる 最大値あるいは医師が定めた最大値を越えてもならない。

発明のその他の特徴および利点は、非限定的な実施例に言及している以下の記載 から明らかである。

添付した図面は、 図１は、本発明による装置を示す図である。

図２は、図１のコンピュータの動作を示すフローチャートである。

図３および図４は、図１に類似するが、他の２つの実施例に関する図である。

図５は、図４の実施例のコンピュータの動作を示すフローチャートである。

図１に示される装置は、駆動モーター３の回転速度に依存する正の相対圧力で、 すなわち、大気圧に関連して測定される圧力で、送達パ・イブ２を介して呼吸用 ガスを生成することができるコンプレッサ１を備えている。図には示されていな いが、コンプレッサｌは呼吸用ガスを前進させるためのタービンによって正の相 対圧力を発生させるタイプのものである。

送達パイプ２は、フレキシブルなチューブ６によって算用マスク４に接続されて いる。算用マスク４は、患者の顔に、例えばひもによってつけることが意図され る。マスク４は、コンプレッサ１から来る方向と逆方向の流れにかかわらず、患 者が呼気できるようにする開口部７を有する。

コンパレータ８は、コンプレッサｌの送達パイプ２で圧力検出器９によって検出 された圧力Ｐ、を、コンパレータ８のもう一つの人力１１に加えられた圧力設定 ポイントＰ、と常に比較する。比較の結果の関数として、コンパレータ８は、モ ーター制御装置１３に与えられた信号をコンパレータの出力１２として供給し、 検出器９によって測定された圧力が圧力設定ポイントよりも高い場合には、モー ター３の回転速度を遅くし、検出器９によって測定された圧力が圧力設定ポイン トよりも低い場合には、モーター３の回転速度を速くし、その結果、送達パイプ ２での圧力を増大させる。

このように、送達パイプ２および結果として得られる算用マスク４における圧力 は、患者の吸気期の間と呼気期の間でほぼ同じである。

吸気期には、比較的低い圧力がコンプレッサ１の送達パイプ２で発生させられる 傾向にあり、圧力を設定ポイントに維持するためには、モーター３の回転速度を 速くする必要がある。

一方、患者の呼気期には、送達パイプで過剰な圧力が発生させられる傾向にあり 、圧力を設定ポイントに維持するためには、モーター３の回転速度を遅くする必 要がある。

従って、患者の呼吸が正常なときは、モーター３の回転スピードは周期曲線をた どる。

図１の実施例によれば、モーター３の回転速度を表す信号は、制御装ｆ２ｔ１３ によってコンピュータ１６の入力１４に与えられる。コンピュータ１６の機能は 、モーター３の速度の曲線を患者の呼吸活動を表すパラメータとして分析し、コ ンパレータ８の入力１１に与えられた圧力設定ポイントＰＣをこの分析の結果の 関数として修正することである。

一般的な方法では、モーターの回転速度の曲線の分析が呼吸低下状態を示してい るときは、コンピュータ１６は圧力設定ポイントを上げる。

一方、モーターの回転速度の曲線の分析が呼吸低下状態がないことをある所定期 間にわたって示すならば、コンピュータは圧力設定ポイントを所定の分だけ下げ る。

コンピュータ１６は、各患者に対して医師が許可する最小圧力設定ポイントＰ。

１ｏを調整することを可能にする手動制御１７に接続されている。

次に、図２を参照しながらフローチャートを説明する。このフローチャートに従 って、本質的にコンピュータ１６がプログラムされる。

以下、「呼吸低下」は呼吸活動の異常低下（例えば、５０％）を含む徴候、ある いは、呼吸活動の完全な停止を含む完全な無呼吸の徴候を意味する。

始めに、圧力設定ポイントＰ０が、Ｐ□、１、すなわち、手動制御１７を用いて 選択される最小圧力設定ポイントと等しくなるように選択される（ステージ１８ ）。

ステージ１９では、現在分析されている周期の前の８呼吸サイクルの間のモータ ー速度変動の振幅の値Ａｎ−８、Ａｎ−７，、、Ａｎ−１が、比較的低い値ＡＯ と等しくなるように任意に設定される。

次に、ステージ２１では、前の８サイクルの振幅の平均（平均＞ｉ　）が計算さ れ、２つの閾値Ｓ１と８２とが、例えば次のように計算される。

５Ｌ＝０．８Ｍ ５２＝０．７Ｍ ステージ２２では、モーターの回転速度の極値が探索される。

この探索を行うために、プログラムの各実行サイクルごとでモーターの回転速度 がメモリに記憶される。閾値ｓ２に少なくとも等しい値にだけ最大値あるいは最 小値がら戻れるように十分に速度が変化するときのみ、最大値あるいは最小値が 有効になる。

換言すれば、閾値Ｓ２が以前の振幅の平均の半分よりも大きいので、速度が再び 速度の平均値のそれを越える値に達するときのみ、与えられた極値が処理される 。特に、呼吸が停止すれば（完全な無呼吸）、モーターの速度はその平均値を装 い、前の極値は有効ではなくなる。より一般的には、閾値Ｓ２よりも低い振幅が 定められる傾向にあるならば、極値を有効にすることはもはや不可能である。

例えば１０秒間である期間ＴＩの後は、極値は以下のテスト２３で検出される。

１０秒間に極値がないときには、フローチャートの「激しい呼吸低下の検出」経 路２４をたどり、メモリにまだ記憶されている古い値である４つの振幅Ａｎ−８ 、、、Ａｎ−５を比較的低い値であるＡＯにまで減少させる。この目的は、呼吸 活動の再開をより容易に検出できるように、次の計算サイクルのために閾値Ｓ１ およびＳ２を減少させることである。

テスト２３に戻り、前の１０秒間に極値が見いだされ、この極値が前の計算サイ クルの間に既に処理された極値と同一であるならば、極値を探索するためにステ ージ２３に戻る。

一方、極値が新しいものであれば、新しい振幅Ａｎを計算するステージ２６に進 み、次に、振幅Ａｎをメモリに記憶すると同時にメモリ中の最も古い振幅Ａｎ− ８を削除するステージ２７に進む。

ステージ２８では、新たに計算された振幅Ａｎが、２つの閾値のうちで大きい方 の８１と比較される。

もし、新たに計算された振幅Ａｎが閾値Ｓ１よりも大きいときには、以下でさら に説明する正常呼吸経路２９をたどる。

逆の場合、すなわち、振幅が閾値Ｓ１と８２との間にあるときには、微弱な呼吸 低下３１が存在すると考えられる。

激しい呼吸低下２４あるいは微弱な呼吸低下３１が記録されると、前の３０秒間 に呼吸低下が既にあったかどうかを決定するために、テスト３２を実行する。呼 吸低下がないという結果がでたときには、数ＭＡＰは零にリセットされる。ＭＡ Ｐは、前の３０秒間の圧力の総増加に相当する。

一方、前の３０秒間に呼吸低下があった場合には、ＭＡＰ数は零にリセットされ ない。

次のステージ３３は、激しい呼吸低下が検出されればＭＡＰ数に比較的高い増分 を加算し、微弱な呼吸低下が検出されれば比較的低い増分を加算することから構 成される。次に、ステージ３４では、ＭＡＰ数が水６ｃｍ分の圧力（６ｈＰａ） よりも大きいかどうかを確定するためにテストが実行される。

ＭＡＰ数が６ｈＰａよりも小さければ、ステージ３６で、呼吸低下の強度によっ て高い増分あるいは低い増分Ｘを圧力設定ポイントＰ。に加算する。一方、もし ＭＡＰが６を越えなければ、圧力設定ポイントＰ６は、前の３０秒間の総増加が ６に等しい範囲で増加されるだけである（ステージ３７）。

これを行う目的は、−人の呼吸低下を治療するために圧力を過剰に増加するのを 防止することである。もし、６ｃｍの水の圧力以上の増加が呼吸低下の治療に必 要であるならば、何か異常があるからであり、患者を起こすほうがよい。

次に、新たな圧力設定ポイントが、最大圧力設定ポイントＰ６．８を越えないと いう条件で図１のコンパレータ８に与えられる。もし圧力Ｐ、がＰｏ、８を越え るならば、コンパレータ８に与えられる設定ポイントはＰ□１、と同一である（ ステージ３８）。次に、閾値が計算されるステージ２１に戻る。前のサイクルで 検出された激しいあるいは微弱な呼吸低下が未だに緩和されていなければ、３０ 秒以内の総増加ＭＡＰが６ｃｍの水の圧力に達するか、呼吸低下が緩和されるま で、圧力設定ポイントは新たな増分などだけ増加される。

このようにして、振幅は２つの閾値と比較される。一方は、完全な呼吸低下を含 む激しい呼吸低下を検出し、かつ、圧力設定ポイントに比較的速い増加を与え、 他方は、上部気道の部分的な閉塞に起因する微弱な呼吸低下を検出し、かつ、圧 力に明確にゆるやかな増加を与える。

本発明の重要な特徴の一つは、絶対閾値との比較ではなく、呼吸異常の直前の呼 吸活動との比較によって、呼吸活動を表すパラメータ（モーター３の速度）を分 析することからなる。

実際、睡眠のある相には正常であると考えられる活動が睡眠の他の相では呼吸低 下に相当し得るというほど、睡眠中の呼吸活動は非常に変化することが示されて いる。

フローチャートの経路２９に戻ると、この経路は、呼吸低下を検出せずに時間Ｔ が経過したかを決定するテスト３９に通じている。結果がネガティブであれば、 閾値を計算するステージ２１に戻る。

一方、呼吸低下を検出せずに例えば３０分に等しい時間Ｔ２が経過していたとき 、圧力設定ポイントは、例えば水２Ｃｍ分だけ減少される。このようにして、可 能であれば、患者に与えられる圧力を下げる機会が提供される。

しかし、このように新たな圧力設定ポイントが図１の手動制御１７により設定さ れた最小圧力よりも低くなると、圧力設定ポイントは最小圧力設定値と同じにな るように、単にリセットされる。そして、再び閾値を計算するステージ２１に戻 る。

図１の実施例に対する相違点に関してのみ説明される図３の実施例では、コンプ レッサ１の送達パイプ２上に流量検出器４１が配置され、流量検出器の信号はコ ンピュータの入力４２に送られる。一方、コンピュータはモーターの回転速度に 対応する信号をもはや受け取らない。そして、検出器４１によって与えられる流 量信号が、呼吸活動を表すパラメータをコンピュータに与える。患者が吸気する と、流量検出器４１は患者が呼気したときよりも高い流量を示す。換言すれば、 流量は、モーター３の速度の変化とは逆に変化する。これ以外には違いはない。

従って、極値が探索されるステージ２２で「速度」という語を「流量」という語 に代えなければならないことを除いては、図２のフローチャートは図３の実施例 に対して有効である。

図４の実施例は、簡略化した型に相当する。

図１の実施例に対する相違点に関してのみ記載する。本実施例では、送達パイプ ２では圧力調整は行われない。すなわち、無呼吸あるいは呼吸低下の状態を除け ば、患者が吸気していても呼気していても、モーター３は同じ速度で回転する。

従って、送達パイプ２における圧力は、患者が吸気するときには比較的低く、患 者が呼気するときには比較的高い。ゆえに、送達パイプ２における圧力は呼吸活 動を表すパラメータを構成し、パラメータとして圧力センサ９によって検出され る。入力４３上で圧力信号９を受け取るコンピュータ１６は、圧力曲線を分析し 、圧力の変化が呼吸低下の状態を示しているときにはモーター３の速度を上げ、 所定の期間、例えば３０分間以内に呼吸低下の状態が緩和されていないときには モーター３の速度を下げる、信号をモーター３の制御装置１３に与える。

図５は、模式的なフローチャートを示し、これによれば、図４のコンピュータ１ ７をプログラムし得る。

始めに、モーターの速度■を、手動制御４６（図４）によって設定した値Ｖ＋ｓ ＋ａ　（ステージ４４）に合わせる。

次に、圧力の変化の振幅に従って呼吸低下が検出されるステージ４７に進む。こ のステージは、モーターの速度を用いる代わりに圧力を用いる点を除いては、図 ２のステージ２１および２２に相当し得る。呼吸低下が検出されない場合、例え ば３０分である時間Ｔ２が呼吸低下がなく経過していれば、速度が設定速度Ｖ６ １、よりも低い値に低下させることはなく、モーターの速度を所定の値ｎ゛だけ 下げる経路４８を通過する。

例えば１０分間であるＴ１以上の期間に呼吸低下が検出された場合、速度■は、 値■４．８を越えないようにしながら所定値ｎだけ増加される。

従って、簡略化された本実施例では、呼吸低下の強度のみが識別され、呼吸低下 が検出されると、すべての場合において同一モードの動作、すなわち、ある所定 の工程に従ったモーターの速度の増加のみが考えられる。

もちろん、発明は記載され示された実施例に限定されない。

図１および図３による実施例のコンピュータでは、あるタイプの呼吸低下しか識 別しないプログラムを考察し得る。一方、図４による実施例は、図２を参照して 説明したように微弱な呼吸低下と激しい呼吸低下を異なった方法で処理するプロ グラムを備え得る。

困四コ 国際調査報告　ＦＲ９３００５４７ 国際調査報告 １．−−−−−ＰＣＴ／ＦＲ９３１００５４７＋＋　１＋＋−１，、ＰＣＴ／Ｆ Ｒ９３１００５４７

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．睡眠無呼吸を治療するために特に用いられる呼吸補助装置であって、低い正 の相対圧力下で呼吸用ガスの流れを生成する手段（１、３）と、該流れを呼吸用 マスク（４）へ導く手段（６）と、該呼吸補助装置の動作の変数に基づいて、患 者の呼吸活動によって引き起こされる変化の振幅（Ａｎ）を獲得する獲得手段（ １４、２６、４２、４３）と、該振幅（Ａｎ）が呼吸低下を示す場合には加えら れる圧力を増加させ、該振幅（Ａｎ）が所定時間（Ｔ２）にわたって通常の呼吸 を示す場合には加えられる圧力を低下させる自動調節手段と、を備えている呼吸 補助装置。
2. ２．前記自動調節手段が、前記呼吸用ガスの流れを生成するように構成されたコ ンプレッサを駆動するモータの動作速度を調整する手段である請求項１に記載の 装置。
3. ３．前記獲得手段が、前記呼吸用ガスの流れにおける圧力変化の振幅を獲得する 手段である請求項１に記載の装置。
4. ４．前記呼吸用ガスの流れにおける圧力を、吸気段階と呼気段階とに対して同一 である設定ポイント値（Ｐｃ）に自動的に持っていく傾向を有するように、呼吸 用ガスの供給源（１）の動作を制御する制御手段をさらに備えており、前記自動 調整手段が、該設定ポイント値を修正する手段（１６）であり、前記獲得手段に よって獲得される振幅（Ａｎ）の前記変数は該制御手段が該供給源の動作に変更 を加えた場合に変化する、請求項１に記載の装置。
5. ５．前記獲得手段が、前記呼吸用ガスの流れを示す変数の変化の振幅（Ａｎ）を 獲得する手段である請求項１または４に記載の装置。
6. ６．前記獲得手段が、前記呼吸用ガスの流量を検出する手段（４１、４２）を備 えている請求項５に記載の装置。
7. ７．前記獲得手段が、前記呼吸用ガスの流れを生成するコンプレッサの動作の変 数を検出する手段（１４）を備えている請求項５に記載の装置。
8. ８．少なくとも１つの以前の変化期間から算出された少なくとも１つの閾値（Ｓ １、Ｓ２）と前記振幅とを比較する比較手段（２２、２８）を備えており、該振 幅（Ａｎ）が該閾値よりも低い場合、該自動調整手段は加えられる圧力を増加さ せる請求項１または４のいずれかに記載の装置。
9. ９．前記閾値（Ｓ１、Ｓ２）が、複数の以前の期間（Ａｎ−８、、…Ａｎ−１） に関する平均振幅値（Ｍ）から算出される請求項８に記載の装置。
10. １０．前記変化の振幅と有効化閾値（Ｓ２）とを比較する手段を備えており、該 振幅（Ａｎ）が第２の所定時間（Ｔ１）の間は該有効化閾値よりも低いままであ る場合、該自動調節手段が加えられる圧力を増加させる請求項１または４に記載 の装置。
11. １１．前記振幅（Ａｎ）と弱い呼吸低下の閾値（Ｓ１）および強い呼吸低下の閾 値（Ｓ２）とを比較する手段を備えており、該振幅が、該弱い呼吸低下の閾値（ Ｓ１）に相対して該強い呼吸低下の閾値（Ｓ２）を越えている場合には、前記自 動調節手段は比較的大きな第１の増加調節（ｘ）によって加えられる圧力を増加 させ、該振幅が該２つの閾値（Ｓ１、Ｓ２）の間にある場合には、比較的小さな 第２の増加調節（ｘ）によって加えられる圧力を増加させる請求項１または４に 記載の装置。
12. １２．呼吸低下を検出した後に前記閾値を低下させる手段（２４）を有する請求 項８に記載の装置。
13. １３．前記振幅（Ａｎ）が呼吸低下を示す値を保持している場合に、前記自動調 節手段が、連続的に増加する調節（Ｘ）によって圧力（Ｐｃ）を増加させるよう に構成された請求項１または４に記載の装置。
14. １４．所定の時間間隔に許される圧力増加（ＭＡＰ）を制限する手段（３４、３ ７）を備えている。請求項１３に記載の装置。