KR20210092241A - Hme 및 가열된 공기 전달 튜브를 사용한 가습 - Google Patents

Hme 및 가열된 공기 전달 튜브를 사용한 가습 Download PDF

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KR20210092241A
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앤드류 로더릭 배쓰
웨이 량 라우
로렌즈 에벨
스카이 킴벌리 쇼트
류크 앤드류 스테인스라스
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레스메드 피티와이 엘티디
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Abstract

호흡 요법을 위해 양압의 공기를 환자에게 제공하기 위한 CPAP 시스템으로서, CPAP 시스템은, 치료 압력으로 공기 흐름을 공급하도록 구성된 RPT 디바이스, 치료 압력까지 가압 가능한 플리넘 챔버를 형성하는 환자 인터페이스, 치료 압력의 공기 흐름을 RPT 디바이스로부터 환자 인터페이스로 통과시키도록 구성된 공기 전달 튜브, 환자로부터의 호기 공기 흐름으로부터 수분을 보유하도록 구성 및 배열된 열 및 수분 교환기(HME)로서, HME로부터 보유된 수분은 가습을 위해 공기 흐름으로 복귀되는, 열 및 수분 교환기(HME), HME를 가열하고/가열하거나 HME로 유입되는 공기를 가열하도록 구성 및 배열된 제어 가능한 히터, 및 제어 가능한 히터의 가열을 조정하여 가습을 위해 HME로부터 공기 흐름으로 복귀되는 수분을 조정하도록 구성된 제어기를 포함한다.

Description

HME 및 가열된 공기 전달 튜브를 사용한 가습
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1 관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2018년 11월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/767,149호의 이득을 주장하며, 이의 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.
2 배경 기술
2.1 기술 분야
본 기술은 호흡기 관련 장애의 스크리닝, 진단, 모니터링, 치료, 예방 및 개선 중 하나 이상에 관한 것이다. 본 발명의 기술은 또한 의학적 디바이스 또는 장치, 및 그들의 용법에 관련한다.
2.2 관련 기술의 설명
2.2.1 인간 호흡 계통 및 그 장애
신체의 호흡계는 가스 교환을 가능하게 한다. 코 및 입이 환자의 기도로의 입구를 형성한다.
기도는 일련의 분기 튜브를 포함하는데 이것들은 그들이 폐 내로 더 깊이 들어갈수록 더 좁아지고, 더 짧아지며 그 수가 더 많아진다. 폐의 주기능은 가스 교환이고, 산소가 흡입한 공기로부터 정맥 혈액으로 이동하게 하고 이산화탄소가 반대 방향으로 빠져나오게 한다. 기관(trachea)은 우측 및 좌측 기관지(main bronchi)로 나뉘고, 이들은 더 나아가 결국 종말세기관지(terminal bronchioles)로 분할된다. 기관지(bronchi)는 활동성 기도(conducting airway)를 구성하며, 가스 교환의 일부를 담당하지 않는다. 더 나아가 기도의 분할은 호흡 세기관지(respiratory bronchioles)에 다다르며, 결국 폐포(alveoli)에 다다른다. 폐의 벌집형 구역(alveolated region)은 가스 교환이 발생하는 곳이며, 호흡 존(respiratory zone)이라고 지칭된다. "Respiratory Physiology"(John B. West, Lippincott Williams & Wilkins, 9th edition published 2012) 참조.
호흡 장애의 범위가 존재한다. 특정 장애는 특정 사건, 예를 들어 무호흡, 호흡저하 및 호흡항진에 의해 특징지어질 수 있다.
호흡 장애의 예는 폐쇄성 수면 무호흡(Obstructive Sleep Apnea; OSA), 체인-스토크스 호흡(Cheyne-Stokes Respiration; CSR), 호흡 부전, 비만성 과호흡 증후군(Obesity Hyperventilation Syndrome; OHS), 만성 폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease; COPD), 신경 근육 질환(Neuromuscular Disease; NMD) 및 흉벽 장애를 포함한다.
수면 장애 호흡(Sleep Disordered Breathing; SDB)의 한 형태인 폐쇄성 수면 무호흡증(Obstructive Sleep Apnea; OSA)은 수면 동안의 상부 통풍로의 폐색 또는 차단을 포함하는 사건으로 특징지어진다. 이것은 정상적으로 작은 상기도 및 수면 도중의 혀, 연구개 및 후 구강인두 벽(posterior oropharyngeal wall)의 구역에서의 근육 톤(tone)의 통상적인 손실의 조합으로 유래된다. 이러한 조건이 영향받는 환자가 통상적으로 30 내지 120 초의 지속기간의 기간 동안, 가끔 하룻밤에 200 내지 300 회 호흡을 중단하도록 야기한다. 이것은 흔히 과도한 주간 졸림현상을 초래하고, 심혈관 질병 및 뇌 손상을 초래할 수도 있다. 이러한 병은 비록 영향을 받는 사람이 이러한 문제에 대해서 알지 못할 수도 있지만 특히 중년의 과체중 남성에게는 공통적인 장애이다. 미국 특허 번호 제4,944,310 호(Sullivan)를 참조한다.
체인-스토크스 호흡(CSR)은 수면 장애 호흡의 또다른 형태이다. CSR은 CSR 주기로 알려진 리드미컬한 동요하는(waxing and waning) 환기의 리드미컬한 교번 주기가 존재하는 호흡 조절기의 질병이다. CSR은 동맥혈의 반복적인 탈산소화 및 재산소화에 의해 특징지어진다. 반복적 저산소증 때문에 CSR은 유해할 수 있다. 몇몇 환자에서는, CSR은 반복적인 잠깸과 연관되는데, 이것은 심각한 수면 혼란, 과다한 정서적 활동성, 및 증가된 후부하(afterload)를 초래한다. 미국 특허 번호 제 6,532,959 호(Berthon-Jones)를 참조한다.
호흡 부전은 폐가 환자의 요구를 충족시키기에 충분한 산소를 흡기하거나 충분한 CO2를 호기할 수 없는 호흡 장애의 포괄적인 용어이다. 호흡 부전은 하기의 장애 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
호흡 기능부전(호흡 부전의 일 형태)을 가진 환자는 운동 시에 비정상적인 호흡 곤란을 경험할 수 있다.
비만성 과환기 증후군(Obesity Hyperventilation Syndrome; OHS)은 심각한 비만 및 만성 잠깸 과탄산증(awake chronic hypercapnia)으로서 정의되는데, 과환기에 대한 원인으로서는 더 알려진 것이 없다. 이러한 증상은 호흡 곤란(dyspnea), 아침의 두통 및 과도한 주간의 졸음을 포함한다.
만성 폐쇄성 폐질환(COPD)은 공통의 일부 특징들을 가지는 하기도 질병의 그룹 중 임의의 것을 망라한다. 이것은 공기 이동에 대한 증가된 저항, 호흡의 연장된 날숨 단계, 및 폐의 정상 탄성의 손실을 포함한다. COPD의 예들은 기종(emphysema) 및 만성 기관지염이다. COPD는 흡연(일차 위험 인자), 직업적 노출, 공기 오염 및 유전적 인자에 의하여 야기된다. 증상에는: 호흡시 호흡 곤란, 만성 기침 및 가래의 생김 등이 포함된다.
신경근 질병(Neuromuscular Disease; NMD)은 근육의 작동에 직접적으로 내재적 근육 병리를 통하여, 또는 간접적으로 신경 병리를 통하여 장애를 일으키는 많은 질병 및 질환을 망라하는 폭넓은 의미의 용어이다. 몇몇 NMD 환자는 휠체어에 의존하게 하는 보행력 손실로 이르게 하는 진행성 근육 장애, 삼킴 곤란, 호흡 근육 약화 및, 결국, 호흡 부전으로 인한 죽음에 이르게 하는 점진적 근육 장애에 의하여 특징지어진다. 신경근 장애는 고속 진행성 및 저속으로 진행성인 것으로 나뉘어질 수 있다: (i) 고속 진행성 장애: 월 단위로 악화되어 수 년 내에 사망에 이르게 하는 근육 장애(예를 들어 십대들에게 발견되는 근위축성 측생 경화증(Amyotrophic lateral sclerosis; ALS) 및 듀켄씨근이영양증(Duchenne muscular dystrophy; DMD))에 의하여 특징지어짐; (ii) 가변성 또는 저속 진행성 점진적 장애: 수 년 단위로 악화되어 기대수명을 적게 단축시키는 근육 장애(예를 들어 지대(Limb girdle), 안면견갑상완근 및 근긴장성 근위축증(Facioscapulohumeral and Myotonic muscular dystrophy))에 의하여 특징지어짐. NMD에서의 호흡 부전은: 증가하는 전신 이완(generalised weakness), 연하곤란(dysphagia), 활동시 그리고 휴식시의 호흡 곤란, 피로, 졸림, 아침 두통, 및 집중 곤란 및 조울증을 포함한다.
흉곽 장애는 호흡 근육 및 흉곽 사이의 비효율적 커플링을 초래하는 흉부 변형들의 군이다. 이러한 장애는 보통 제한적 결함에 의하여 특징지어지고, 및 공유 장기적인 과탄산성 호흡 부전(hypercapnic respiratory failure)의 가능성을 공유한다. 척추측만증(Scoliosis) 및/또는 후측만증(kyphoscoliosis)이 심각한 호흡 부전을 야기할 수도 있다. 호흡 부전의 증상은: 활동 시의 호흡 곤란, 말초 부종(peripheral oedema), 기좌호흡(orthopnea), 반복된 가슴 부위의 감염, 아침 두통, 피로, 열악한 수면 품질 및 식욕 손실을 포함한다.
이와 같은 질병을 치료하거나 개선하기 위해 다양한 요법이 사용되어 왔다. 또한, 그렇지 않으면 건강한 개인들은 그러한 요법을 이용하여 호흡 장애가 시작되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 이들은 다수의 단점을 갖는다.
2.2.2 요법
상기의 호흡 장애 중 하나 이상을 치료하기 위해 지속적 기도 양압(Continuous Positive Airway Pressure; CPAP) 요법, 비침습적 환기(Non-invasive ventilation; NIV) 및 침습적 환기(Invasive ventilation; IV)와 같은 다양한 요법이 사용되어 왔다.
지속적 기도 양압(Continuous Positive Airway Pressure; CPAP) 치료가 폐쇄성 수면 무호흡(OSA)을 처치하기 위하여 사용되어 왔다. 지속적 기도 양압이 공압 부목(pneumatic splint)으로서 동작하고 연구개 및 혀를 후 구강인두 벽을 향해 그리고 그로부터 밀어내는 것 따위를 통해 상기도 폐쇄를 방지할 수도 있다는 것이 그 동작 메커니즘이다. CPAP 요법에 의한 OSA의 치료는 자발적인 것일 수 있으며, 따라서 환자들은 그와 같은 치료의 제공에 사용되는 장치에 대해 다음 중 하나 이상을 발견한 경우, 치료를 준수하지 않기로 선택할 수 있다: 사용의 불편함, 고가, 및 미관적인 매력이 없음.
비침습적 환기(NIV)는, 환기 보조를 상기도를 통해 환자에게 제공하여, 호흡 기능의 일부 또는 전부를 수행하는 것에 의해 신체 내의 산소 레벨을 적절하게 유지하는 것 그리고/또는 환자의 호흡을 지원하는 것을 제공할 수 있다. 환기 보조는 비-침습성 환자 인터페이스를 통해 제공된다. NIV가 OHS, COPD, NMD 및 흉벽 장애 등의 형태를 한, CSR 및 호흡 부전을 처치하기 위하여 사용되어 왔다. 일부 형태에서는, 이들 요법의 편안함 및 효과가 향상될 수 있다.
침습적 환기(IV)는 더 이상 효과적으로 스스로 호흡할 수 없는 환자에게 환기 지원을 제공하며, 기관절개 튜브를 사용하여 제공될 수 있다. 일부 형태에서는, 이들 요법의 편안함 및 효과가 향상될 수 있다.
2.2.3 치료 시스템
이들 요법은 치료 시스템 또는 디바이스에 의해 제공될 수 있다. 이와 같은 시스템 및 디바이스는 질병을 치료하지 않고 질병을 스크리닝, 진단 또는 모니터링하는 데 사용될 수도 있다.
치료 시스템은 호흡 압력 요법 디바이스(RPT 디바이스), 공기 회로, 가습기, 환자 인터페이스, 및 데이터 관리를 포함할 수 있다.
다른 형태의 치료 시스템은 하악 재배치 디바이스이다.
2.2.3.1 환자 인터페이스
환자 인터페이스는, 예를 들어 기도 입구에 공기 흐름을 제공함으로써, 호흡 장비를 착용자에게 인터페이싱하는 데 사용될 수 있다. 공기 흐름은 마스크를 통해 코 및/또는 입으로 제공되거나, 튜브를 통해 입으로 제공되거나, 기관절개 튜브를 통해 환자의 기관으로 제공될 수 있다. 적용될 요법에 따라, 환자 인터페이스는 예를 들어 환자의 안면 영역과 함께 시일을 형성하여, 치료를 실행하기 위해 주변 압력과 충분한 편차의 압력, 예를 들어 주변 압력에 대한 약 10 cmH2O의 양압으로 가스를 전달하는 것을 용이하게 할 수 있다. 산소의 전달과 같은 다른 형태의 요법의 경우, 환자 인터페이스는 약 10 cmH2O의 양압으로 가스 공급을 기도로 전달하는 것을 용이하게 하기에 충분한 시일을 포함하지 않을 수 있다.
특정 다른 마스크 시스템은 기능적으로 본 분야에 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 순전히 장식용 마스크는 적합한 압력을 유지하지 못할 수 있다. 수중 수영 또는 다이빙에 사용되는 마스크 시스템은 보다 높은 외부 압력으로부터 물의 침투에 대해 보호하지만, 주변보다 높은 압력으로 내부에 공기를 유지하지는 않도록 구성될 수 있다.
특정 마스크는, 예를 들어 코를 통한 공기 흐름을 차단하고 입을 통한 공기 흐름만을 허용하는 경우, 본 기술에서 임상적으로 바람직하지 않을 수 있다.
특정 마스크는 환자가 입에 마스크 구조물의 일부를 삽입하여 입술을 통해 시일을 생성하고 유지할 필요가 있는 경우 본 기술에서 불편하거나 비실용적일 수 있다.
특정 마스크는 수면 동안에, 예를 들어 베개에 머리를 얹고 침대에서 옆으로 누운 상태로 수면 중인 경우에 사용하기에 비실용적일 수 있다.
환자 인터페이스의 설계는 다수의 과제를 제시한다. 안면은 복잡한 3차원 형상을 가지고 있다. 코 및 머리의 크기와 형상은 개인간에 상당히 다르다. 머리는 뼈, 연골 및 연조직을 포함하기 때문에, 안면의 상이한 영역은 기계적 힘에 상이하게 반응한다. 턱 및 하악골은 두개골의 다른 뼈에 대해 상대적으로 움직일 수 있다. 호흡 요법 기간 동안에 머리 전체가 움직일 수 있다.
이러한 문제들의 결과로, 일부 마스크는 특히 오랜 시간 기간 동안 착용되거나 또는 환자가 이러한 시스템과 익숙하지 않을 경우에는 방해가 되고, 미관상 불쾌하며, 고비용에, 잘 맞지 않고, 사용하기 어려우며, 불편하다는 것 중의 하나 이상의 단점을 겪고 있다. 잘못된 크기의 마스크는 순응도 감소, 편안함 감소 및 보다 나쁜 환자 결과를 초래할 수 있다. 조종사용으로 설계된 마스크, 개인용 보호 장비의 일부로서 설계된 마스크(예컨대, 필터 마스크), SCUBA 마스크, 또는 마취재의 복용을 위하여 설계된 마스크는 이들이 처음 착용될 때에는 견딜만 할 수도 있는데, 하지만 그러한 마스크들은 그럼에도 불구하고 오랜 기간, 예컨대, 수 시간 동안 착용되기에는 바람직하지 않게 불편할 수도 있다. 이러한 불편함은 요법에 대한 환자 순응도의 감소를 초래할 수 있다. 이것은 수면 동안에 마스크를 착용하는 경우 더욱 그렇다.
CPAP 요법은 환자가 요법에 순응한다면 특정 호흡 장애를 치료하는 데 매우 효과적이다. 마스크가 불편하거나 사용하기 어려운 경우, 환자는 요법에 순응하지 않을 수 있다. 환자가 정기적으로 마스크를 세척하는 것이 종종 권장되기 때문에, 마스크를 세정하기 어려운 경우(예를 들어, 조립 또는 분해가 어려운 경우), 환자는 마스크를 세정하지 않을 수 있으며, 이것은 환자 순응도에 영향을 미칠 수 있다.
다른 응용(예를 들어, 비행사)을 위한 마스크는 수면 장애 호흡의 치료에 사용하기에 적합하지 않을 수 있지만, 수면 장애 호흡의 치료에 사용하도록 설계된 마스크는 다른 응용에 적합할 수 있다.
이러한 이유로, 수면 동안의 CPAP 전달을 위한 환자 인터페이스는 별개의 분야를 형성한다.
2.2.3.1.1 시일-형성 구조
환자 인터페이스는 시일-형성 구조를 포함할 수 있다. 환자 인터페이스는 환자의 안면과 직접 접촉하기 때문에, 시일-형성 구조물의 형상 및 구성은 환자 인터페이스의 효과 및 편안함에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.
환자 인터페이스는 시일-형성 구조물이 사용 시에 안면과 결합하고자 하는 설계 의도에 따라 부분적으로 특징지어질 수 있다. 환자 인터페이스의 일 형태에서, 시일-형성 구조물은 좌측 콧구멍(naris) 주위에 시일을 형성하기 위한 제1 하위-부분 및 우측 콧구멍 주위에 시일을 형성하기 위한 제2 하위-부분을 포함할 수 있다. 환자 인터페이스의 일 형태에서 시일-형성 구조물은 사용 시에 양쪽 콧구멍을 둘러싸는 단일 요소를 포함할 수 있다. 이와 같은 단일 요소는 예를 들어 안면의 윗입술 영역 및 콧등 영역을 오버레이(overlay)하도록 설계될 수 있다. 환자 인터페이스의 일 형태에서, 시일-형성 구조물은, 예를 들어 안면의 아랫입술 영역 상에 시일을 형성함으로써, 사용 시에 입 영역을 둘러싸는 요소를 포함할 수 있다. 환자 인터페이스의 일 형태에서, 시일-형성 구조물은 사용 시에 콧구멍 및 입 영역 모두를 둘러싸는 단일 요소를 포함할 수 있다. 이러한 상이한 유형의 환자 인터페이스는 네이잘 마스크(nasal mask), 전면 마스크(full-face mask), 네이잘 필로우(nasal pillow), 네이잘 퍼프(nasal puff) 및 구비 마스크(oro-nasal mask)를 포함하여, 제조업체에서 다양한 이름으로 알려져 있을 수 있다.
환자 안면의 하나의 영역에서 효과적일 수 있는 시일-형성 구조물은, 예를 들어 환자 안면의 상이한 형상, 구조, 가변성 및 민감성 영역 때문에, 다른 영역에서 부적절할 수 있다. 예를 들어, 환자의 이마를 오버레이하는 수영용 고글의 시일은 환자의 코에 사용하기에 적절하지 않을 수 있다.
특정 시일-형성 구조물은 하나의 설계가 적합하고 광범위한 상이한 안면 형상 및 크기에 대해 적합하고 편안하며 효과적이도록 대량 제조를 위해 설계될 수 있다. 환자 안면의 형상과, 대량 제조된 환자 인터페이스의 시일-형성 구조물 사이에 불일치가 있는 한, 시일이 형성되기 위해서는 한쪽 또는 양쪽 모두가 적합화되어야 한다.
시일-형성 구조의 하나의 타입은 환자 인터페이스의 주변에서 연장하고, 환자의 얼굴과의 결속을 하는 경우 시일-형성 구조를 가진 환자 인터페이스에 힘이 인가되면 환자의 얼굴에 대해 실링(seal)되도록 의도된다. 시일-형성 구조는 공기나 유체가 충진된 쿠션, 또는 고무와 같은 탄성중합체로 제조되는 탄성 시일 엘리먼트의 모듈화되거나 성형된 표면을 포함할 수도 있다. 이러한 타입의 시일-형성 구조가 있으면, 만일 적절하게 맞지 않는 경우에 시일-형성 구조 및 얼굴 사이에 갭들이 존재할 것이고 시일을 획득하기 위하여 얼굴에 대해 환자 인터페이스를 누를 추가적 힘이 요구될 것이다.
다른 타입의 시일-형성 구조는 양압이 마스크 내에서 인가될 때에 환자의 얼굴에 대해 자기-실링 액션을 제공하기 위하여 마스크의 주변 주위에 포지셔닝되는 얇은 재료의 플랩(flap) 시일을 내장한다. 시일 형성부의 이전의 스타일과 유사하게, 얼굴 및 마스크 간의 매칭이 양호하지 않으면, 시일을 달성하기 위하여 추가적 힘이 요구될 수도 있고, 그렇지 않으면 마스크는 샐 수도 있다. 더욱이, 만일 시일-형성 구조의 형상이 환자의 그것과 일치하지 않으면, 이것은 사용시에 주름이 생기거나 휠 수 있고, 새게 될 수도 있다.
다른 유형의 시일-형성 구조물은 예를 들어 콧구멍 내로 삽입하기 위한 마찰 끼워맞춤 요소를 포함할 수 있지만, 일부 환자는 이들이 불편하다고 느낀다.
다른 형태의 시일-형성 구조는 시일을 달성하기 위하여 접착제를 사용할 수도 있다. 몇몇 환자는 접착제를 그들의 얼굴에 지속적으로 바르고 제거하는 것을 불편하다고 느낄 수도 있다.
환자 인터페이스 시일-형성 구조 기술의 범위는 ResMed 유한 회사로 양도된 다음의 특허 출원: 제 WO 1998/004,310 호; 제 WO 2006/074,513; 제 WO 2010/135,785 호에서 개시된다.
하나의 형태의 네이잘 필로우는 퓨리탄 베넷(Puritan Bennett)에 의하여 제작된 아담 서킷(Adam Circuit)에서 발견된다. 다른 네이잘 필로우, 또는 네이잘 퍼프(nasal puff)는 Puritan-Bennett Corporation에 양도된 미국 특허 제 4,782,832 호(Trimble 등)의 주제이다.
ResMed 유한회사는 네이잘 필로우를 내장하는 다음 제품: SWIFTTM 네이잘 필로우 마스크, SWIFTTM II 네이잘 필로우 마스크, SWIFTTM LT 네이잘 필로우 마스크, SWIFTTM FX 네이잘 필로우 마스크 및 MIRAGE LIBERTYTM 풀-페이스 마스크들을 제조하여 왔다. ResMed 유한회사로 양도된 다음 특허 출원들: 국제 특허 출원 제 WO2004/073,778 호(무엇보다 ResMed Limited SWIFTTM 네이잘 필로우의 양태를 기술함), 미국 특허 출원 제 2009/0044808 호(무엇보다 ResMed Limited SWIFTTM LT 네이잘 필로우의 양태를 기술함); 국제 특허 출원 제 WO 2005/063,328 호 및 제 WO 2006/130,903 호(무엇보다 ResMed Limited MIRAGE LIBERTYTM 풀-페이스 마스크의 양태를 기술함); 국제 특허 출원 제 WO 2009/052,560 호(무엇보다 ResMed Limited SWIFTTM FX 네이잘 필로우의 양태를 기술함)가 네이잘 필로우 마스크의 예를 기술한다.
2.2.3.1.2 위치설정 및 안정화
양의 공기압 치료를 위하여 사용되는 환자 인터페이스의 시일-형성 구조는 시일을 파괴하려는 공기압의 대응하는 힘에 노출된다. 따라서 다양한 기법들이 시일-형성 구조를 포지셔닝하고, 이것을 얼굴의 적합한 부분과의 실링 관계에서 유지하기 위하여 사용되어 왔다.
하나의 기법은 접착제를 사용하는 것이다. 예를 들어 미국 특허 출원 공개 번호 제 US2010/0000534 호를 참조한다. 그러나, 접착제의 사용은 일부 경우에 불편할 수 있다.
다른 기법은 하나 이상의 스트랩 및/또는 안정화 하니스(harness)를 사용하는 것이다. 많은 이러한 하니스들은 잘 맞지 않음, 큰 부피, 불편함, 및 사용하기 어색함 중 하나 이상의 단점을 겪는다.
2.2.3.2 호흡 압력 치료(RPT) 디바이스
호흡 압력 요법(respiratory pressure therapy; RPT) 디바이스는, 예컨대 기도에 대한 인터페이스로 전달하기 위한 공기 흐름을 발생시키도록 디바이스를 작동시킴으로써, 전술한 다수의 요법 중 하나 이상을 행하기 위해 개별적으로 또는 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 공기 흐름은 가압될 수 있다. RPT 디바이스의 예는 CPAP 디바이스 및 인공호흡기를 포함한다.
공기압 발생기는 다양한 응용, 예를 들어 산업-규모의 환기 시스템에서 알려져 있다. 그러나, 의료 응용을 위한 공기압 발생기는 의료 디바이스의 신뢰성, 크기 및 중량 요건과 같이, 보다 일반화된 공기압 발생기에 의해 충족되지 않는 특정 요건을 가지고 있다. 또한, 의료 치료용으로 설계된 디바이스조차도, 편안함, 노이즈, 사용 용이성, 유효성, 크기, 중량, 제조 가능성, 비용 및 신뢰성 중 하나 이상과 관련된 단점을 겪을 수 있다.
특정 RPT 디바이스의 특수 요건의 예는 음향 노이즈이다.
종래 RPT 디바이스의 노이즈 출력 수준의 표(시료는 한 개 뿐이고 10 cmH2O에서 CPAP모드로 ISO 3744에서 규정된 테스트 방법으로 사용하여 측정됨).
Figure pct00001
수면 호흡 장애를 처치하기 위한 하나의 공지된 RPT 디바이스는 ResMed 유한회사에 의하여 제조되는 'S9 Sleep Therapy System'이다. RPT 디바이스의 다른 예는 인공호흡기이다. ResMed Stellar™ 시리즈의 성인 및 소아 인공호흡기와 같은 인공호흡기는 NMD, OHS 및 COPD를 예로 들지만 이에 제한되지 않는 다수의 질병을 치료하기 위해 다양한 환자에게 침습적 및 비침습적인 비의존적 환기에 대한 지원을 제공할 수 있다.
ResMed Elisee™ 150 인공호흡기 및 ResMed VS III™ 인공호흡기는 다수의 질병을 치료하기 위해 성인 또는 소아 환자에게 적합한 침습적 및 비침습적인 의존적 환기에 대한 지원을 제공할 수 있다. 이들 인공호흡기는 단일 또는 이중 림 회로(limb circuit)를 갖는 용적 및 기압 환기 모드를 제공한다. RPT 디바이스는 전형적으로 모터 구동식 송풍기 또는 압축 가스 저장조와 같은 압력 발생기를 포함하며, 환자의 기도로 공기 흐름을 공급하도록 구성된다. 일부 경우에, 공기 흐름은 양압으로 환자의 기도로 공급될 수 있다. RPT 디바이스의 출구는 공기 회로를 통해서 위에서 설명된 바와 같이 환자 인터페이스에 연결된다.
디바이스의 설계자에게는, 무한히 많은 수의 선택지가 제시될 수 있다. 설계 기준은 종종 상충되며, 이는 특정 설계의 선택이 일상적이지 않거나 불가피하다는 것을 의미한다. 또한, 특정 양태의 편안함 및 유효성은 하나 이상의 파라미터의 작고 미묘한 변화에 매우 민감할 수 있다.
2.2.3.3 가습기
가습이 없는 공기 흐름의 전달은 기도를 건조하게 할 수 있다. RPT 디바이스 및 환자 인터페이스를 갖는 가습기의 사용은 코 점막의 건조를 최소화하고 환자 기도의 편안함을 증가시키는 가습 가스를 생성한다. 또한, 서늘한 기후에서, 환자 인터페이스 내부 및 주위의 안면 영역에 일반적으로 적용되는 따뜻한 공기가 차가운 공기보다 편안하다.
다양한 인공 가습 디바이스 및 시스템이 알려져 있지만, 의료용 가습기의 특수한 요건을 충족시키지 못할 수 있다.
의료용 가습기는 필요한 경우, 전형적으로 환자가 (예를 들어, 병원에서) 수면 중이거나 휴식 중일 수 있는 경우, 주변 공기에 대해 공기 흐름의 습도 및/또는 온도를 상승시키는 데 사용된다. 병상 배치를 위한 의료용 가습기는 작을 수 있다. 의료용 가습기는 환자 주변을 가습 및/또는 가열하지 않고 환자에게 전달되는 공기 흐름만을 가습 및/또는 가열하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 실내-기반 시스템(예를 들어, 사우나, 에어컨 또는 증발식 냉각기)은 또한 환자에 의해 호흡되는 공기를 가습할 수 있지만, 이러한 시스템은 또한 실내 전체를 가습 및/또는 가열할 수 있으며, 이는 거주자(occupant)에게 불편함을 야기할 수 있다. 또한, 의료용 가습기는 산업용 가습기보다 엄격한 안전 제약조건을 가질 수 있다.
다수의 의료용 가습기가 알려져 있지만, 이들은 하나 이상의 단점을 겪을 수 있다. 일부의 의료용 가습기는 부적절한 가습을 제공할 수 있으며, 일부는 환자가 사용하기 어렵거나 불편하다.
2.2.3.4 데이터 관리
호흡 요법이 처방된 환자가 "순응"했는지 여부를 결정하기 위해, 예를 들어 환자가 하나 이상의 "순응 규칙"에 따라 자신의 RPT 디바이스를 사용했다고 결정하기 위해 데이터를 획득하는 임상적 이유가 있을 수 있다. CPAP 치료에 대한 순응 규칙의 일 예는 환자가 순응하는 것으로 간주되기 위해서는 연속 30 일 중 적어도 21 일 밤에 적어도 4 시간 동안 RPT 디바이스를 사용하도록 요구된다는 것이다. 환자의 순응도를 결정하기 위해, 건강 관리 제공자(health care provider)와 같은 RPT 디바이스의 제공자는 RPT 디바이스를 사용하여 환자의 요법을 설명하는 데이터를 수동으로 획득하고, 사전결정된 기간에 걸친 사용량을 계산하며, 순응 규칙과 비교할 수 있다. 건강 관리 제공자가 환자가 순응 규칙에 따라 자신의 RPT 디바이스를 사용했다고 결정하면, 건강 관리 제공자는 환자가 순응한 것을 제3 자에게 통지할 수 있다.
요법 데이터를 제3 자 또는 외부 시스템에 통신함으로써 이익을 얻는 환자 요법의 다른 양태가 있을 수 있다.
이와 같은 데이터를 통신 및 관리하는 기존 프로세스는 비용이 많이 드는 것, 시간 소모적인 것, 및 오류가 발생하기 쉬운 것 중 하나 이상일 수 있다.
2.2.3.5 하악 재배치
하악 재배치 디바이스(mandibular repositioning device; MRD) 또는 하악 전진 디바이스(mandibular advancement device; MAD)는 수면 무호흡 및 코골이의 치료 옵션 중 하나이다. 그것은 수면 동안에 아래턱(하악)을 전방 위치에 유지하는, 치과 의사 또는 다른 공급자로부터 입수 가능한 조정 가능한 구강 기구이다. MRD는 환자가 수면 전에 입 내로 삽입하고 수면 후에 제거하는 제거 가능한 디바이스이다. 따라서, MRD는 항상 착용하도록 설계되지 않는다. MRD는 맞춤 제조되거나 표준 형태로 생산될 수 있으며, 환자의 치아에 대한 끼워맞춤을 허용하도록 설계된 교합 인상 부분(bite impression portion)을 포함한다. 아래턱의 이러한 기계적 돌출부는 혀 뒤의 공간을 확장하고, 인두 벽(pharyngeal wall)에 장력을 가하여 기도의 허탈(collapse)을 감소시키며, 구개 진동(palate vibration)을 감소시킨다.
특정 예에서, 하악 전진 디바이스는 위턱 또는 상악 상의 치아와 결합하거나 치아 위로 끼워맞춰지도록 의도된 상부 부목, 및 위턱 또는 하악 상의 치아와 결합하거나 치아 위로 끼워맞춰지도록 의도된 하부 부목을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 부목은 한 쌍의 연결 로드를 통해 측방향으로 함께 연결된다. 한 쌍의 연결 로드는 상부 부목과 하부 부목 상에 대칭으로 고정된다.
이와 같은 설계에서, 연결 로드의 길이는 MRD가 환자의 입에 배치될 때, 하악이 전진 위치에 유지되도록 선택된다. 연결 로드의 길이는 하악의 돌출 레벨을 변경하도록 조정될 수 있다. 치과의사는 연결 로드의 길이를 결정하는 하악에 대한 돌출 레벨을 결정할 수 있다.
일부 MRD는 상악에 대해 하악을 전방으로 밀도록 구성되는 반면, ResMed Narval CC™ MRD와 같은 다른 MAD는 하악을 전방 위치에 보유하도록 설계된다. 이러한 디바이스는 또한 치아 및 측두-하악 관절(TMJ) 부작용을 감소시키거나 최소화한다. 따라서, 그것은 치아 중 하나 이상의 어떠한 움직임도 최소화하거나 방지하도록 구성된다.
2.2.3.6 통기구 기술(Vent technologies)
몇몇 형태의 치료 시스템은 배출된 이산화탄소를 세척(washout)하기 위한 통기구를 포함할 수도 있다. 통기구는 환자 인터페이스의 내부 공간, 예를 들어 플리넘 챔버로부터 환자 인터페이스의 외부, 예를 들어 주변으로의 가스 유동을 허용할 수 있다.
통기구는 오리피스를 포함할 수 있고, 가스는 마스크 사용 시에 오리피스를 통해 유동할 수 있다. 많은 이러한 통기구는 소음이 많다. 다른 것들은 사용 시에 막히고 그로인해 불충분한 세척을 제공할 수도 있다. 몇몇 통기구는 예를 들어 노이즈 또는 집중된 공기흐름을 통해서 환자(1000)의 동숙자(1100)의 수면을 방해할 수도 있다.
ResMed 유한회사는 다수 개의 개선된 마스크 통기구 기술들을 개발해 왔다. 국제 특허 출원 공보 번호 제WO1998/034,665호; 국제 특허 출원 공보 번호 제WO2000/078,381호; 미국 특허 제6,581,594호; 미국 특허 출원 공보 번호 제US2009/0050156호; 미국 특허 출원 공보 번호 제2009/0044808호를 참조한다.
종래의 마스크들의 잡음의 표(ISO 17510-2:2007, 1 m 거리에서 10 cmH2O 압력)
Figure pct00002
(* 시료는 한 개 뿐이고 10 cmH2O에서 CPAP모드로 ISO 3744에서 규정된 테스트 방법으로 사용하여 측정됨)
다양한 객체의 음압 값을 하기에 나열한다.
Figure pct00003
2.2.4 스크리닝, 진단, 및 모니터링 시스템
수면다원 검사(Polysomnography; PSG)는 심폐 장애의 진단 및 모니터링을 위한 통상의 시스템이며, 전형적으로 시스템을 적용하기 위해 전문 임상 직원을 필요로 한다. PSG는 전형적으로 뇌파(electroencephalography; EEG), 심전도(electrocardiography; ECG), 안전도(electrooculography; EOG), 근전도(electromyography; EMG) 등과 같은 다양한 신체 신호를 기록하기 위해 환자에게 15 개 내지 20 개의 접촉 센서를 배치하는 것을 포함한다. 수면 장애 호흡에 대한 PSG는 병원에서 환자의 2 일 밤 동안의 관찰, 즉 1 일 밤 동안의 순수 진단, 및 2 일째 밤 동안의 임상의에 의한 요법 파라미터의 적정(titration)을 포함하였다. 따라서, PSG는 고가이고 불편하다. 특히, 수면 장애 호흡의 가정 스크리닝/진단/모니터링에는 적합하지 않다.
스크리닝 및 진단은 일반적으로 그 징후 및 증상으로부터 질병을 식별하는 것을 말한다. 스크리닝은 전형적으로 환자의 SDB가 추가 조사를 타당하게 할 정도로 심각한지 여부를 나타내는 참/거짓 결과를 제공하는 반면, 진단은 임상적으로 실행 가능한 정보를 생성할 수 있다. 스크리닝 및 진단은 일회성 프로세스인 경향이 있는 반면, 질병의 진행 모니터링은 무기한으로 계속될 수 있다. 일부의 스크리닝/진단 시스템은 스크리닝/진단에만 적합한 반면, 일부는 모니터링에도 사용될 수 있다.
임상 전문가는 PSG 신호의 시각적 관찰에 기초하여 환자를 적절하게 스크리닝, 진단 또는 모니터링 가능할 수 있다. 그러나, 임상 전문가가 이용 가능하지 않을 수 있거나, 임상 전문가가 감당 가능하지 않을 수 있는 상황이 존재한다. 다른 임상 전문가는 환자의 질병에 대해 동의하지 않을 수 있다. 또한, 주어진 임상 전문가는 상이한 시간에 상이한 표준을 적용할 수 있다.
3 기술의 간단한 개요
본 발명의 기술은, 쾌적함, 비용, 효능, 사용 용이성 및 제조용이성 중 하나 이상의 장점을 가지는 호흡 장애의 스크리닝, 진단, 모니터링, 개선, 처치, 또는 예방에 사용하는 의료용 디바이스를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 기술의 제1 양태는 호흡 장애의 스크리닝, 진단, 모니터링, 개선, 치료 또는 예방에 사용되는 장치에 관한 것이다.
본 기술의 다른 양태는 호흡 장애의 스크리닝, 진단, 모니터링, 개선, 치료 또는 예방에 사용되는 방법에 관한 것이다.
본 기술의 특정 형태의 양태는 호흡 요법에 대한 환자의 순응도를 향상시키는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.
본 기술의 다른 양태는 호흡 요법을 위해 양압의 공기를 환자에게 제공하기 위한 CPAP 시스템에 관한 것으로서, CPAP 시스템은, 치료 압력으로 공기 흐름을 공급하도록 구성된 RPT 디바이스, 치료 압력까지 가압 가능한 플리넘 챔버를 형성하는 환자 인터페이스로서, 환자 인터페이스는 환자의 기도로의 입구를 둘러싸는 환자의 안면 영역과 시일을 형성하도록 구성 및 배열된 시일-형성 구조물을 포함하는, 환자 인터페이스, 치료 압력의 공기 흐름을 RPT 디바이스로부터 환자 인터페이스로 통과시키도록 구성된 공기 전달 튜브, 환자로부터의 호기 공기 흐름으로부터 수분을 보유하도록 구성 및 배열된 열 및 수분 교환기(HME)로서, HME로부터 보유된 수분은 가습을 위해 공기 흐름으로 복귀되는, 열 및 수분 교환기(HME), HME를 가열하고/가열하거나 HME로 유입되는 공기를 가열하도록 구성 및 배열된 제어 가능한 히터, 및 제어 가능한 히터의 가열을 조정하여 가습을 위해 HME로부터 공기 흐름으로 복귀되는 수분을 조정하도록 구성된 제어기를 포함한다.
설명된 방법, 시스템, 디바이스 및 장치는 특정 용도 컴퓨터의 프로세서, 호흡 모니터 및/또는 호흡 요법 장치와 같은 프로세서의 기능을 향상시키도록 실장될 수 있다. 또한, 설명된 방법, 시스템, 디바이스 및 장치는, 예를 들어 수면 호흡 장애를 포함한 호흡 상태의 자동화된 관리, 모니터링 및/또는 치료의 기술 분야에서 개선점을 제공할 수 있다.
물론, 양태의 일부분은 본 기술의 하위-양태를 형성할 수 있다. 또한, 하위-양태 및/또는 양태 중 다양한 양태는 다양한 방식으로 조합될 수 있고, 또한 본 기술의 부가 양태 또는 하위-양태를 구성할 수 있다.
본 기술의 다른 특징은 다음의 상세한 설명, 요약서, 도면 및 청구범위에 포함된 정보의 고려로부터 자명해질 것이다.
4 도면의 간단한 설명
본 기술은 유사한 참조 부호가 유사한 요소를 지칭하는 첨부 도면의 도면에서 제한적인 것이 아니라 예로서 예시된다:
4.1 치료 시스템
도 1a는 RPT 디바이스(4000)로부터 양압 공기의 공급을 받아들이는 네이잘 필로우의 형태인 환자 인터페이스(3000)를 착용한 환자(1000)를 포함하는 시스템을 도시한다. RPT 디바이스(4000)로부터의 공기는 가습기(5000)에서 가습되고 공기 회로(4170)를 따라 환자(1000)에게 간다. 동숙자(1100) 또한 도시된다. 환자는 바로누운 수면 자세로 자고 있다.
도 1b는 RPT 디바이스(4000)로부터 양압 공기의 공급을 받아들이는 네이잘 마스크의 형태인 환자 인터페이스(3000)를 착용한 환자(1000)를 포함하는 시스템을 도시한다. RPT 디바이스로부터의 공기는 가습기(5000)에서 가습되고 공기 회로(4170)를 따라 환자(1000)에게 간다.
도 1c는 RPT 디바이스(4000)로부터 양압 공기의 공급을 받아들이는 풀페이스 마스크의 형태인 환자 인터페이스(3000)를 착용한 환자(1000)를 포함하는 시스템을 도시한다. RPT 디바이스로부터의 공기는 가습기(5000)에서 가습되고 공기 회로(4170)를 따라 환자(1000)에게 간다. 환자는 옆으로 누운 수면 자세로 자고 있다.
4.2 인간 호흡 계통 및 안면 해부학구조
도 2a는 비강 및 구강, 후두(larynx), 성대주름(vocal folds), 식도(oesophagus), 기관, 기관지(bronchus), 폐, 폐포주머니(alveolar sacs), 심장 및 횡경막을 포함하는 인간의 호흡계통의 개관을 도시한다.
도 2b는 비강, 비골, 외측비연골(lateral nasal cartilage), 큰콧방울연골(greater alar cartilage), 비공(nostril), 윗입술, 아랫입술, 후두, 경구개, 연구개, 인두중앙부(oropharynx), 혀, 후두개(epiglottis), 성대주름, 식도 및 기관을 포함하는 인간의 상기도의 도면을 도시한다.
4.3 환자 인터페이스
도 3a 은 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따른 네이잘 마스크의 형태인 환자 인터페이스를 도시한다.
도 3b는 소정 지점에서의 구조물을 통한 단면의 개략도를 도시한다. 이 지점에서의 외측 법선이 표시되어 있다. 이 지점에서의 곡률은 양의 부호를 가지며, 도 3c에 도시된 곡률의 크기와 비교할 때 상대적으로 큰 크기를 갖는다.
도 3c는 소정 지점에서의 구조물을 통한 단면의 개략도를 도시한다. 이 지점에서의 외측 법선이 표시되어 있다. 이 지점에서의 곡률은 양의 부호를 가지며, 도 3b에 도시된 곡률의 크기와 비교할 때 상대적으로 작은 크기를 갖는다.
도 3d는 소정 지점에서의 구조물을 통한 단면의 개략도를 도시한다. 이 지점에서의 외측 법선이 표시되어 있다. 이 지점에서의 곡률은 0의 값을 갖는다.
도 3e는 소정 지점에서의 구조물을 통한 단면의 개략도를 도시한다. 이 지점에서의 외측 법선이 표시되어 있다. 이 지점에서의 곡률은 음의 부호를 가지며, 도 3f에 도시된 곡률의 크기와 비교할 때 상대적으로 작은 크기를 갖는다.
도 3f는 소정 지점에서의 구조물을 통한 단면의 개략도를 도시한다. 이 지점에서의 외측 법선이 표시되어 있다. 이 지점에서의 곡률은 음의 부호를 가지며, 도 3e에 도시된 곡률의 크기와 비교할 때 상대적으로 큰 크기를 갖는다.
도 3g는 2 개의 필로우를 포함하는 마스크용 쿠션을 도시한다. 쿠션의 외측 표면이 표시되어 있다. 표면의 가장자리가 표시되어 있다. 돔 및 새들 영역이 표시되어 있다.
도 3h는 마스크용 쿠션을 도시한다. 쿠션의 외측 표면이 표시되어 있다. 표면의 가장자리가 표시되어 있다. 지점 A와 B 사이의 표면 상의 경로가 표시되어 있다. A와 B 사이의 직선 거리가 표시되어 있다. 2 개의 새들 영역 및 돔 영역이 표시되어 있다.
도 3i는 구조물의 표면을 도시하며, 표면에는 1차원 구멍이 있다. 나타낸 평면 곡선은 1차원 구멍의 경계를 형성한다.
도 3j는 도 3i의 구조물을 통한 단면을 도시한다. 나타낸 표면은 도 3i의 구조물의 2차원 구멍을 한정한다.
도 3k는 2차원 구멍 및 1차원 구멍을 포함하는 도 3i의 구조물의 사시도를 도시한다. 또한, 도 3i의 구조물의 2차원 구멍을 한정하는 표면이 도시되어 있다.
도 3l은 쿠션으로서 팽창 가능한 블래더를 갖는 마스크를 도시한다.
도 3m은 도 3l의 마스크를 통한 단면을 도시하고, 블래더의 내부 표면을 도시한다. 내부 표면은 마스크의 2차원 구멍을 한정한다.
도 3n은 도 3l의 마스크를 통한 추가 단면을 도시한다. 내부 표면도 표시되어 있다.
도 3o는 왼손 법칙을 도시한다.
도 3p는 오른손 법칙을 도시한다.
도 3q는 좌측 귀 나선을 포함하는 좌측 귀를 도시한다.
도 3r은 우측 귀 나선을 포함하는 우측 귀를 도시한다.
도 3s는 오른나선을 도시한다.
도 3t는 마스크의 상이한 영역에서 밀봉 멤브레인의 에지에 의해 규정된 공간 곡선의 열률 부호를 포함하는 마스크의 도면을 도시한다.
도 3u는 시상면 및 중간 접촉면을 나타내는 플리넘 챔버(3200)의 도면을 도시한다.
도 3v는 도 3u의 플리넘 챔버의 후방의 도면을 도시한다. 도면의 방향은 중간 접촉면에 수직이다. 도 3v의 시상면은 플리넘 챔버를 좌측 및 우측으로 양분한다.
도 3w는 도 3v의 플리넘 챔버를 통한 단면을 도시하고, 단면은 도 3v에 도시된 시상면에서 취해진다. '중간 접촉면'이 표시되어 있다. 중간 접촉면은 시상면에 수직이다. 중간 접촉면의 배향은 시상면 상에 놓이고 시상면 상의 2 개의 지점, 즉 상위 지점(3220) 및 하위 지점(3230)에서 플리넘 챔버의 쿠션과 단지 접촉하는 현(3210)의 배향에 대응한다. 이러한 영역에서의 쿠션의 기하형상에 따라, 중간 접촉면은 상위 및 하위 지점 모두에서 접할 수 있다.
도 3x는 안면 상의 사용을 위한 제위치에 있는 도 3u의 플리넘 챔버(3200)를 도시한다. 플리넘 챔버(3200)의 시상면은 플리넘 챔버가 사용을 위한 제위치에 있을 때 안면의 중간 시상면과 대체로 일치한다. 중간 접촉면은 플리넘 챔버가 사용을 위한 제위치에 있을 때 '안면의 평면'에 대체로 대응한다. 도 3x에서, 플리넘 챔버(3200)는 네이잘 마스크의 플리넘 챔버이고, 상위 지점(3220)은 대략 비근점(sellion) 상에 있는 한편, 하위 지점(3230)은 윗입술 상에 있다.
4.4 호흡 파형
도 4는 수면 중인 사람의 통상적 모델 호흡 파형을 도시한다.
4.5 RPT 디바이스 및 가습기
도 5a는 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따른 RPT 디바이스(4000)의 분해 사시도를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따른 인출 머플러(4124)를 포함하는 RPT 디바이스(4000)의 사시도를 도시한다.
도 5c는 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따른 물 저장조(5110)를 포함하는 일체형 가습기(5000)을 갖는 RPT 디바이스(4000)의 사시도를 도시한다.
도 5d는 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따른 RPT 디바이스의 공압 경로의 개략도를 도시한다. 송풍기 및 환자 인터페이스를 기준으로 상향 및 하향의 방향이 표시된다. 임의의 특정 순간의 실제 유동 방향에 관계없이, 송풍기는 환자 인터페이스의 상류에 있는 것으로 규정되고, 환자 인터페이스는 송풍기의 하류에 있는 것으로 규정된다. 송풍기와 환자 인터페이스 사이의 공압 경로 내에 위치된 물품은 송풍기의 하류에 있고 환자 인터페이스의 상류에 있다.
도 5e는 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따른 RPT 디바이스의 전기 부품들의 개략도를 도시한다.
도 5f는 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따른 RPT 디바이스에 구현된 알고리즘의 개략도를 도시한다.
도 5g는 본 발명의 기술의 하나의 형태에 따르는 가습기의 개략도를 도시한다.
4.6 HME 및 가열식 공기 전달 튜브를 갖는 CPAP 시스템
도 6은 본 기술의 일 예에 따른, RPT 디바이스, 가열식 공기 전달 튜브, 환자 인터페이스, 및 HME를 갖는 어댑터를 포함하는 CPAP 시스템의 사시도이다.
도 7은 본 기술의 일 예에 따른 가열식 공기 전달 튜브 및 어댑터를 도시하는 평면도이다.
도 8은 본 기술의 일 실시예에 따른 가열식 공기 전달 튜브 및 어댑터의 단면도이다.
도 9는 본 기술의 일 실시예에 따른 가열식 공기 전달 튜브의 커프 내에 설치된 서미스터를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 기술의 일 실시예에 따른 환자 인터페이스 및 어댑터의 상면도이다.
도 11은 본 기술의 일 실시예에 따른 환자 인터페이스 및 어댑터의 단면도이다.
도 12는 본 기술의 일 실시예에 따른 RPT 디바이스 내의 압력 센서를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 기술의 일 실시예에 따른 RPT 디바이스 내의 흐름 센서를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 기술의 일 실시예에 따른 RPT 디바이스, 가열식 공기 전달 튜브, 및 HME를 갖는 환자 인터페이스를 포함하는 CPAP 시스템의 사시도이다.
도 15는 본 기술의 일 실시예에 따른 HME를 갖는 환자 인터페이스의 단면도이다.
도 16은 본 기술의 일 예에 따른, RPT 디바이스, 가습기, 가열식 공기 전달 튜브, 환자 인터페이스, 및 HME를 갖는 어댑터를 포함하는 CPAP 시스템의 사시도이다.
도 17은 본 기술의 일 예에 따른 가열 튜브 및 비가열 튜브 배열에 대한 HME 온도 대 이슬점을 나타내는 도표이다.
도 18 내지 도 33은 본 기술의 일 예에 따른 제어 알고리즘을 나타내는 흐름도이다.
5 본 기술의 예에 대한 상세한 설명
본 기술이 더 상세히 설명되기 전에, 본 기술은 본 명세서에서 설명된 특정 예에 한정되지 않으며, 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시에 사용된 용어는 논의된 특정 예를 설명하기 위한 것이고 한정하려는 의도가 아니라는 것을 또한 이해해야 한다.
하기의 설명은 하나 이상의 공통 특성 및/또는 특징을 공유할 수 있는 다양한 실시예와 관련하여 제공된다. 임의의 하나의 예시적인 형태의 하나 이상의 특징은 다른 형태의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 설명된 임의의 형태의 임의의 단일 특징 또는 특징의 조합은 추가의 예시적인 형태를 구성할 수 있다.
5.1 요법
하나의 형태에서, 본 발명의 기술은 양압을 환자(1000)의 기도의 입구로 인가하는 단계를 포함하는, 호흡 장애를 치료하기 위한 방법을 포함한다.
본 발명의 기술의 특정 실시예들에서, 양압 공기의 공급은 하나 혹은 두 콧구멍을 통한 환자의 코 통로로 제공된다.
본 발명의 기술의 특정 실시예들에서, 입 호흡은 제한, 제약 또는 방지된다.
5.2 치료 시스템
하나의 형태에서, 본 발명의 기술은 호흡 장애를 치료하기 위한 장치 또는 디바이스를 포함한다. 이러한 장치 또는 디바이스는 가압 공기를 환자 인터페이스(3000)에 다다르는 공기 회로(4170)를 통해 환자(1000)에게 공급하기 위한 RPT 디바이스(4000)를 포함할 수도 있다(예를 들어, 도 1a 내지 도 1c를 참조).
5.3 환자 인터페이스
도 3a는 임의의 후속하는 기능성 양태: 시일-형성 구조(3100), 플리넘 챔버(3200), 위치설정 및 안정화 구조물(3300), 통기구(3400), 공기 회로(4170)와의 연결을 위한 연결 포트(3600)의 한 형태, 및 이마 지지대(3700)의 기능성 양태를 포함하는 본 발명의 기술의 하나의 양태를 따른 비-침습성 환자 인터페이스(3000)를 도시한다. 몇몇 형태에서 기능성 양태는 하나 이상의 물리적 컴포넌트에 의하여 제공될 수도 있다. 몇몇 형태에서, 하나의 물리적 컴포넌트가 하나 이상의 기능성 양태를 제공할 수도 있다. 사용 시에 시일-형성 구조(3100)가 기도로의 양압 공기의 공급을 촉진하기 위하여 환자의 기도로의 입구를 둘러싸도록 구현된다.
환자 인터페이스가 최소 레벨의 양압을 기도로 편안하게 전달할 수 없는 경우, 환자 인터페이스는 호흡 압력 요법에 적합하지 않을 수 있다.
본 기술의 일 형태에 따른 환자 인터페이스(3000)는 주변에 대해 적어도 6 cmH2O의 양압으로 공기의 공급을 제공할 수 있도록 구성 및 배열된다.
본 기술의 일 형태에 따른 환자 인터페이스(3000)는 주변에 대해 적어도 10 cmH2O의 양압으로 공기의 공급을 제공할 수 있도록 구성 및 배열된다.
본 기술의 일 형태에 따른 환자 인터페이스(3000)는 주변에 대해 적어도 20 cmH2O의 양압으로 공기의 공급을 제공할 수 있도록 구성 및 배열된다.
5.4 RPT 디바이스
본 발명의 기술의 하나의 양태에 따른 RPT 디바이스(4000)의 분해도를 도 5a에 도시한다. RPT 디바이스(4000)는 기계, 공압 및/또는 전기 구성요소를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 알고리즘을 실행하도록 구성될 수 있다. RPT 디바이스(4000)는, 예컨대 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 호흡 질병 중 하나 이상을 치료하기 위해, 환자의 기도로 전달하기 위한 공기 흐름을 발생시키도록 구성될 수 있다.
하나의 형태에서, RPT 디바이스(4000)는 적어도 6 cmH2O, 또는 적어도 10 cmH2O, 또는 적어도 20 cmH2O의 양압을 유지하면서, -20 L/분 내지 +150 L/분 범위의 공기 흐름을 전달할 수 있도록 구성 및 배열된다.
RPT 디바이스(4000)는 메인 패널(4010), 전면 패널(4012) 및 측면 패널(4014)과 같은 하나 이상의 패널(들)을 갖는 외부 하우징을 포함할 수 있다. RPT 디바이스(4000)는 또한 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 인출 머플러(outlet muffler)(4124)를 포함할 수 있다. 인출 머플러(4124)는 제거 가능하고 물 저장조(5110)로 교체될 수 있다(도 5c 참조). 이와 같은 형태에서, RPT 디바이스(4000)는 통합 가습기(5000)를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, RPT 디바이스(4000)는 물 저장조(5110) 또는 인출 머플러(4124)가 각각 부착되는지 여부에 따라 가습과 함께 또는 가습 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 RPT 디바이스(4000)는 RPT 디바이스(4000)의 내부 컴포넌트 중 하나 이상을 지지하는 섀시(4016)를 포함한다. 하나의 형태에서, RPT 디바이스(4000)는 섀시(chassis)(4016)에 결합된 공압 블록(4020)에 수용될 수 있는 압력 발생기(4140)를 포함한다.
예시적인 RPT 디바이스의 추가 예 및 세부사항은 PCT 공개 제WO 2015/089582호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
RPT 디바이스(4000)의 공압 경로(예컨대, 도 5d에 도시됨)는 인입 공기 필터(4112), 인입 머플러(4122), 양압 공기를 공급할 수 있는 압력 발생기(4140)(바람직하게는 송풍기(4142)), 및 인출 머플러(4124)(또는 가습이 요구될 경우 물 저장조(5110))를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 트랜스듀서(4270), 예를 들어 압력 센서 및 흐름 센서가 공압 경로 내에 포함될 수도 있다. 공압 경로는 또한 가습기(5000)로부터의 물이 RPT 디바이스(4000)의 전기 구성요소로 역류되는 것을 방지하기 위한 스필백 방지 밸브(4160)를 포함할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, RPT 디바이스(4000)은 파워 서플라이(4210), 하나 이상의 입력 디바이스(4220), 중앙 제어기(4230), 요법 디바이스 제어기(4240), 압력 발생기(4140), 하나 이상의 보호 회로(4250), 메모리(4260), 트랜스듀서(4270), 데이터 통신 인터페이스(4280) 및 하나 이상의 출력 디바이스(4290)를 가질 수 있다. 전기적 컴포넌트(4200)는 단일 인쇄된 회로 보드 어셈블리(Printed Circuit Board Assembly; PCBA)(4202) 상에 탑재될 수도 있다(예컨대, 도 5a를 참조). 대안적 형태에서, RPT 디바이스(4000)는 두 개 이상의 PCBA(4202)를 포함할 수도 있다.
5.4.1 RPT 디바이스 기계식 & 공압식 부품
RPT 디바이스는 일체형 유닛에 하기의 구성요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 대안적인 형태에서, 하기의 구성요소 중 하나 이상이 각각의 개별 유닛으로 위치될 수 있다.
5.4.1.1 공기 필터(들)
본 발명의 기술의 하나의 형태에 따르는 RPT 디바이스는 하나의 공기 필터(4110), 또는 복수 개의 공기 필터(4110)를 포함할 수도 있다.
하나의 형태에서, 인입 공기 필터(4112)는 압력 발생기(4140)에 상향인 공압 경로의 시작에 위치된다.
하나의 형태에서, 인출 공기 필터(4114), 예를 들어 항박테리아 필터가 공압 블록(4020)의 출구 및 환자 인터페이스(3000) 사이에 위치된다.
5.4.1.2 머플러(들)
본 발명의 기술의 하나의 형태에 따르는 RPT 디바이스는 하나의 머플러(4120), 또는 복수 개의 머플러(4120)를 포함할 수도 있다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 인입 머플러(4122)는 압력 발생기(4140)에 상향인 공압 경로에 위치된다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 인출 머플러(4124)는 압력 발생기(4140) 및 환자 인터페이스(3000) 사이의 공압 경로에 위치된다.
5.4.1.3 압력 발생기
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 양압 공기의 흐름을 생성하거나 공급하기 위한 압력 발생기(4140)는 조절식 송풍기(4142)이다. 예를 들어 송풍기(4142)는 하나 이상의 임펠러를 가지는 무브러시 DC 모터(4144)를 포함할 수도 있다. 임펠러는 볼류트(volute)에 위치될 수 있다. 송풍기는 공기의 공급을, 예를 들어 최대 약 120 리터/분의 속도로, 약 4 cmH2O 내지 약 20 cmH2O의 범위 내의 양압에서, 또는 다른 형태에서는 약 30 cmH2O까지에서 전달하는 능력을 가질 수 있다. 송풍기는 하기의 특허 또는 특허 출원 중 어느 하나에 기술된 바와 같을 수 있으며, 이들 문헌의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다: 미국 특허 제7,866,944호; 미국 특허 제8,638,014호; 미국 특허 제8,636,479호; 및 PCT 특허 출원 공개 제WO 2013/020167호.
압력 발생기(4140)는 요법 디바이스 제어기(4240)의 제어 하에 있다.
다른 형태에서, 압력 발생기(4140)는 피스톤-구동식 펌프, 고압 소스(예를 들어, 압축 공기 저장조)에 연결된 압력 조절기, 또는 벨로우즈(bellow)일 수 있다.
5.4.1.4 트랜스듀서(들)
트랜스듀서는 RPT 디바이스의 내부에, 또는 RPT 디바이스의 외부에 있을 수도 있다. 외부 트랜스듀서는 예를 들어 공기 회로, 예를 들어 환자 인터페이스에 위치되거나 이것의 일부를 형성할 수도 있다. 외부 트랜스듀서는 RPT 디바이스로 송신 또는 전송하는 도플러 레이더 운동 센서와 같은 비-접촉 센서의 형태일 수도 있다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 하나 이상의 트랜스듀서(4270)는 압력 발생기(4140)의 상류 및/또는 하류에 위치된다. 하나 이상의 트랜스듀서(4270)는 공압 경로 내의 그 지점에서 유량, 압력 또는 온도와 같은 공기 흐름의 특성을 나타내는 신호를 발생시키도록 구성 및 배열된다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 하나 이상의 트랜스듀서(4270)는 환자 인터페이스(3000)에 근접하게 위치될 수 있다.
일 형태에서, 트랜스듀서(4270)로부터의 신호는, 예컨대 저역 통과, 고역 통과 또는 대역 통과 필터링에 의해, 필터링될 수 있다.
5.4.1.4.1 유량 센서
본 발명의 기술에 따르는 유량 센서(4274)는 차압 트랜스듀서, 예를 들어, SENSIRION 사로부터의 SDP600 직렬 차압 트랜스듀서에 기초할 수도 있다.
하나의 형태에서, 유량 센서(4274)로부터의 유량을 나타내는 신호는 중앙 제어기(4230)에 의해 수신된다.
5.4.1.4.2 압력 센서
본 발명의 기술에 따르는 압력 센서(4272)는 공압 경로와 유체 연통 상태로 위치된다. 적합한 압력 센서의 하나의 예는 HONEYWELL ASDX 시리즈로부터의 트랜스듀서이다. 대안적인 적합한 압력 센서는 GENERAL ELECTRIC 사로부터의 NPA 시리즈로부터의 트랜스듀서이다.
사용 시에, 압력 센서(4272)로부터의 신호는 중앙 제어기(4230)에 의하여 수신된다.
5.4.1.4.3 모터 속도 트랜스듀서
본 발명의 기술의 하나의 형태에서 모터 속도 트랜스듀서(4276)는 모터(4144) 및/또는 송풍기(4142)의 회전 속도(rotational velocity)를 결정하는 데 사용된다. 모터 속도 트랜스듀서(4276)로부터의 모터 속도 신호는 요법 디바이스 제어기(4240)로 제공될 수 있다. 모터 속도 트랜스듀서(4276)는 예를 들어 홀 효과 센서(hall effect sensor)와 같은 속도 센서일 수 있다.
5.4.1.5 스필백 방지 밸브
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 스필백 방지 밸브(4160)는 가습기(5000) 및 공압 블록(4020) 사이에 위치된다. 스필백 방지 밸브는 물이 가습기(5000)로부터 상향으로, 예를 들어 모터(4144) 쪽으로 흘러갈 위험성을 감소시키도록 구성되고 구현된다.
5.4.2 RPT 디바이스 전기 부품
5.4.2.1 파워 서플라이
파워 서플라이(4210)는 RPT 디바이스(4000)의 외부 하우징(4010)의 내부 또는 외부에 위치될 수 있다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서 파워 서플라이(4210)는 전력을 오직 RPT 디바이스(4000)에만 제공한다. 본 발명의 기술의 다른 형태에서, 파워 서플라이(4210)는 전력을 RPT 디바이스(4000) 및 가습기(5000) 둘 모두에게 제공한다.
5.4.2.2 입력 디바이스
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, RPT 디바이스(4000)는 사람이 디바이스와 상호작용하도록 허용하기 위한 버튼, 스위치 또는 다이얼의 형태인 하나 이상의 입력 디바이스(4220)를 포함한다. 버튼, 스위치 또는 다이얼은 터치 스크린을 통하여 액세스가능한 물리적 디바이스, 또는 소프트웨어 디바이스일 수도 있다. 버튼, 스위치 또는 다이얼은 하나의 형태에서, 외부 하우징(4010)에 물리적으로 연결될 수도 있고, 또는 다른 형태에서 중앙 제어기(4230)와 전기적 연결 상태인 수신기와 무선 통신하고 있을 수도 있다.
하나의 형태에서 입력 디바이스(4220)는 사람이 값 및/또는 메뉴 옵션을 선택하게 허용하도록 구성되고 구현될 수도 있다.
5.4.2.3 중앙 제어기
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 RPT 디바이스(4000)를 제어하기에 적합한 하나 또는 복수의 프로세서이다.
적합한 프로세서는 x86 INTEL 프로세서, ST MICROELECTRONICS의 STM32 시리즈 마이크로제어기와 같은 ARM Holdings의 ARM® Cortex®-M 프로세서에 기반하는 프로세서를 포함할 수 있다. 본 기술의 특정 대안적인 형태에서, ST MICROELECTRONICS의 STR9 시리즈 마이크로제어기와 같은 32-비트 RISC CPU, 또는 TEXAS INSTRUMENTS에 의해 제조된 MSP430 패밀리의 마이크로제어기의 프로세서와 같은 16-비트 RISC CPU가 또한 적합할 수 있다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 전용 전자 회로이다.
하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 특수목적 집적회로이다. 다른 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 개별적인 전자 컴포넌트들을 포함한다.
중앙 제어기(4230)는 하나 이상의 트랜스듀서(4270), 하나 이상의 입력 디바이스(4220) 및 가습기(5000)로부터 입력 신호(들)를 수신하도록 구성될 수 있다.
중앙 제어기(4230)는 출력 디바이스(4290), 요법 디바이스 제어기(4240), 데이터 통신 인터페이스(4280) 및 가습기(5000) 중 하나 이상에 출력 신호(들)를 제공하도록 구성될 수 있다.
본 기술의 일부 형태에서, 중앙 제어기(4230)은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 방법론, 예컨대 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 예컨대 메모리(4260) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서 표현되는 하나 이상의 알고리즘(4300)과 같은 것을 구현하도록 구성된다. 본 기술의 일부 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 RPT 디바이스(4000)와 통합될 수 있다. 그러나, 본 기술의 일부 형태에서, 일부 방법은 원격으로 위치된 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 이러한 원격 위치 디바이스는 인공호흡기의 제어 세팅을 결정하거나 본 명세서에서 설명되는 센서들 중 임의의 것으로부터 저장된 데이터 등을 분석함으로써 호흡과 관련된 이벤트를 검출할 수도 있다.
5.4.2.4 시계
RPT 디바이스(4000)는 중앙 제어기(4230)에 연결되는 클록(4232)을 포함할 수도 있다.
5.4.2.5 요법 디바이스 제어기
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 디바이스 제어기(4240)는 중앙 제어기(4230)에 의하여 실행되는 알고리즘(4300)의 일부를 형성하는 요법 제어 모듈(4330)이다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 디바이스 제어기(4240)은 전용 모터 제어 집적회로이다. 예를 들어, 하나의 형태에서 ONSEMI 사에 의하여 제조되는 MC33035 무브러시 DC 모터 제어기가 사용된다.
5.4.2.6 보호 회로
본 기술에 따르는 하나 이상의 보호 회로(4250)는 전기 보호 회로, 온도 및/또는 압력 안전 회로를 포함할 수도 있다.
5.4.2.7 메모리
본 발명의 기술의 한 형태에 따르는 RPT 디바이스(4000)는 메모리(4260), 예컨대 비-휘발성 메모리를 포함한다. 몇몇 형태에서, 메모리(4260)는 배터리 전원식 정적 RAM을 포함할 수도 있다. 몇몇 형태에서, 메모리(4260)는 휘발성 RAM을 포함할 수도 있다.
메모리(4260)는 PCBA(4202) 상에 위치될 수 있다. 메모리(4260)는 EEPROM, 또는 NAND 플래시의 형태일 수도 있다.
추가적으로 또는 대안적으로는, RPT 디바이스(4000)는 착탈 형태의 메모리(4260), 예를 들어 시큐어 디지털(SD) 표준에 따르는 메모리 카드를 포함한다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 메모리(4260)는 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 방법론, 예컨대 하나 이상의 알고리즘(4300)을 표현하는 컴퓨터 프로그램 명령들이 저장되는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서 역할을 한다.
5.4.2.8 데이터 통신 시스템
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 데이터 통신 인터페이스(4280)가 제공되고 중앙 제어기(4230)에 연결된다. 데이터 통신 인터페이스(4280)는 원격 외부 통신 네트워크(4282) 및/또는 로컬 외부 통신 네트워크(4284)에 연결가능할 수도 있다. 원격 외부 통신 네트워크(4282)는 원격 외부 디바이스(4286)에 연결가능할 수도 있다. 로컬 외부 통신 네트워크(4284)는 로컬 외부 디바이스(4288)에 연결가능할 수도 있다.
하나의 형태에서, 데이터 통신 인터페이스(4280)는 중앙 제어기(4230)의 부분이다. 다른 형태에서, 데이터 통신 인터페이스(4280)는 중앙 제어기(4230)와는 별개이며, 집적 회로 또는 프로세서를 포함할 수도 있다.
하나의 형태에서, 원격 외부 통신 네트워크(4282)는 인터넷이다. 데이터 통신 인터페이스(4280)는 유선 통신(예를 들어 이더넷, 또는 광섬유를 통함) 또는 무선 프로토콜(예를 들어, CDMA, GSM, LTE)을 사용하여 인터넷에 접속할 수도 있다.
하나의 형태에서, 로컬 외부 통신 네트워크(4284)는 하나 이상의 통신 표준, 예컨대 블루투스, 또는 소비자 적외선 프로토콜을 이용한다.
하나의 형태에서, 원격 외부 디바이스(4286)는 하나 이상의 컴퓨터, 예를 들어 네트워크형 컴퓨터의 클러스터이다. 하나의 형태에서, 원격 외부 디바이스(4286)는 물리적 컴퓨터가 아니라 가상 컴퓨터일 수도 있다. 어느 경우에서나, 이러한 원격 외부 디바이스(4286)는 임상의와 같이 적합하게 인가된 사람에게는 액세스가능할 수도 있다.
로컬 외부 디바이스(4288)는 개인용 컴퓨터, 모바일 폰, 태블릿 또는 리모트 콘트롤일 수도 있다.
5.4.2.9 선택적인 디스플레이, 알람을 포함하는 출력 디바이스
본 발명의 기술에 따르는 출력 디바이스(4290)는 시각적, 청각적, 및 촉각적 유닛 중 하나 이상의 형태를 취할 수도 있다. 시각적 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD) 또는 발광 다이오드(LED) 디스플레이일 수도 있다.
5.4.2.9.1 디스플레이 드라이버
디스플레이 드라이버(4292)는 입력으로서 디스플레이(4294) 상에 표시되도록 의도되는 문자, 심볼, 또는 이미지를 수신하고 이들을 디스플레이(4294)가 그러한 문자, 심볼, 또는 이미지를 표시하도록 하는 커맨드로 변환한다.
5.4.2.9.2 디스플레이
디스플레이(4294)는 디스플레이 드라이버(4292)로부터 수신된 커맨드에 응답하여 문자, 심볼, 또는 이미지를 시각적으로 디스플레이하도록 구성된다. 예를 들어, 디스플레이(4294)는 8-세그먼트 디스플레이일 수도 있는데, 이러한 경우 디스플레이 드라이버(4292)는 각각의 문자 또는 심볼, 예컨대 숫자 "0"을 8 개의 개별적인 세그먼트가 특정 문자 또는 심볼을 표시하기 위하여 활성화되어야 하는지 여부를 표시하는 8 개의 논리적 신호로 변환한다.
5.4.3 RPT 디바이스 알고리즘
상기 언급했듯이, 본 기술의 일부 형태에서, 중앙 제어기(4230)은 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 예컨대 메모리(4260) 내에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서 표현되는 하나 이상의 알고리즘(4300)과 같은 것을 구현하도록 구성될 수도 있다. 알고리즘(4300)은 일반적으로 모듈로서 지칭되는 그룹으로 그룹화된다(예를 들어, 도 5f 참조).
5.4.3.1 전처리 모듈
본 발명의 기술의 하나의 형태에 따르는 전처리 모듈(4310)은 입력으로서 트랜스듀서(4270), 예를 들어 유량 센서(4274) 또는 압력 센서(4272)로부터 신호를 수신하고, 다른 모듈, 예를 들어 요법 엔진 모듈(4320)로의 입력으로서 사용될 하나 이상의 출력 값을 계산하기 위한 하나 이상의 프로세스 단계를 수행한다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 출력 값은 인터페이스 또는 마스크 압력 Pm, 호흡 유량 Qr, 및 유출 유량 Ql를 포함한다.
본 발명의 기술의 다양한 형태에서, 전처리 모듈(4310)은 후속하는 알고리즘: 압력 보상(4312), 통기 유량 추정(4314), 유출 유량 추정(4316), 및 호흡 유량 추정(4318) 중 하나 이상을 포함한다.
5.4.3.1.1 압력 보상
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 압력 보상 알고리즘(4312)은 입력으로서 공압 블록의 출구에 근접한 공압 경로 내의 압력을 나타내는 신호를 수신한다. 압력 보상 알고리즘(4312)은 공기 회로(4170)를 통한 압력 강하를 추정하고 추정된 압력 Pm을 환자 인터페이스(3000) 내에 제공한다.
5.4.3.1.2 통기 유량 추정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 통기 유량 추정 알고리즘(4314)은 환자 인터페이스(3000) 내의 추정된 압력 Pm을 입력으로서 수신하고 공기의 통기 유량 Qv를 환자 인터페이스(3000) 내의 통기구(3400)로부터 추정한다.
5.4.3.1.3 유출 유량 추정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 유출 유량 추정 알고리즘(4316)은 총유량 Qt 및 통기 유량 Qv를 입력으로서 수신하고, 유출 유량 Ql를 출력으로서 제공한다. 하나의 형태에서, 유출 유량 추정 알고리즘은 여러 호흡 사이클을 포함할만큼 충분히 긴, 예를 들어 약 10초의 기간에 걸쳐서 총유량 Qt와 통기 유량 Qv의 차이의 평균을 계산함으로써 유출 유량 Ql을 추정한다.
하나의 형태에서, 유출 유량 추정 알고리즘(4316)은 입력으로서 총유량 Qt 및 통기 유량 Qv 및 환자 인터페이스(3000) 내의 추정된 압력 Pm을 입력으로서 수신하고, 유출 전도도(leak conductance)를 계산하고 유출 유량 Ql이 유출 전도도 및 압력 Pm의 함수라고 결정함으로써 유출 유량 Ql을 출력으로서 제공한다. 유출 전도도는 총유량 Qt과 통기 유량 Qv의 차이와 동등한 저역 통과 필터링된 비-통기 유량, 및 저역 통과 필터링된 압력 Pm의 제곱근의 몫으로서 계산되는데, 여기에서 저역 통과 필터 시간 상수는 여러 호흡 사이클을 포함할 만큼 충분히 길고, 예를 들어 약 10 초이다. 유출 유량 Ql은 누출 전도도와 압력 Pm의 함수의 곱으로 추정될 수 있다.
5.4.3.1.4 호흡 유량 추정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 호흡 유량 추정 알고리즘(4318)은 총유량 Qt, 통기 유량 Qv 및 유출 유량 Ql를 입력으로서 수신하고, 통기 유량 Qv 및 유출 유량 Ql을 총유량 Qt로부터 감산함으로써 환자로의 공기의 호흡 유량 Qr을 추정한다.
5.4.3.2 요법 엔진 모듈
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 엔진 모듈(4320)은 입력으로서 환자 인터페이스(3000) 내의 압력 Pm 및 환자에게로의 공기의 호흡 유량 Qr 중 하나 이상을 수신하고, 하나 이상의 요법 파라미터들을 출력으로서 제공한다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 파라미터는 치료 압력 Pt이다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 파라미터는 압력 변화, 베이스 압력, 및 목표 환기의 진폭 중 하나 이상이다.
다양한 형태에서, 요법 엔진 모듈(4320)은 하기의 알고리즘 중 하나 이상을 포함한다: 위상 결정(4321), 파형 결정(4322), 환기량 결정(4323), 흡기 유동 제한 결정(4324), 무호흡/호흡저하 결정(4325), 코골이 결정(4326), 기도 개방성 결정(4327), 목표 환기량 결정(4328) 및 요법 파라미터 결정(4329).
5.4.3.2.1 페이즈 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, RPT 디바이스(4000)는 페이즈를 결정하지 않는다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 페이즈 결정 알고리즘(4321)은 호흡 유량 Qr을 표시하는 신호를 입력으로서 수신하고 환자(1000)의 현재 호흡 사이클의 페이즈 Φ를 출력으로서 제공한다.
이산 위상 결정으로 알려진 일부 형태에서, 위상 출력 Φ는 이산 변수이다. 이산 위상 결정의 하나의 구현예는 각각 자발적인 흡기 및 호기의 시작을 검출할 때, 예를 들어 0 및 0.5 회전(revolution)의 값으로 각각 표현되는 흡기 또는 호기의 값을 갖는 이중값 위상 출력 Φ를 제공한다. 트리거 및 사이클 시점은 각각 위상이 호기로부터 흡기로, 그리고 흡기로부터 호기로 변하는 순간이기 때문에, "트리거(trigger)" 및 "사이클(cycle)"하는 RPT 디바이스(4000)는 이산 위상 결정을 효과적으로 수행한다. 이중값 위상 결정의 하나의 구현예에서, 위상 출력 Φ는 호흡 유량 Qr이 양의 임계치를 초과하는 값을 가질 때 0의 이산 값(이에 의해 RPT 디바이스(4000)를 "트리거함")을 갖고, 호흡 유량 Qr이 음의 임계치보다 더 음인 값을 가질 때 0.5 회전의 이산 값(이에 의해 RPT 디바이스(4000)를 "사이클함")을 갖는 것으로 결정된다. 흡기 시간 Ti 및 호기 시간 Te는 각각 0(흡기를 표시함) 및 0.5(호기를 표시함)와 동일한 위상 Φ과 함께 소비된 시간의 많은 호흡 사이클에 걸친 전형적인 값으로서 추정될 수 있다.
개별 페이즈 결정의 다른 실장예는 들숨, 흡기중 일시중지(mid-inspiratory pause), 및 날숨 중 하나의 값을 가지는 3개 값 페이즈 출력 Φ을 제공한다.
다른 형태에서, 연속 페이즈 결정으로 알려진, 페이즈 출력 Φ은, 예를 들어 0 내지 1 회전, 또는 0 내지 2π 라디안에서 변동하는 연속 변수이다. 연속 위상 결정을 수행하는 RPT 디바이스(4000)는 연속 위상이 각각 0 및 0.5 회전에 도달할 때 트리거 및 사이클할 수 있다. 연속 위상 결정의 하나의 구현예에서, 위상 Φ의 연속 값은 호흡 유량 Qr의 퍼지 논리 분석을 사용하여 결정된다. 이러한 구현예에서 결정된 위상의 연속 값은 종종 "퍼지 위상"으로 지칭된다. 퍼지 위상 결정 알고리즘(4321)의 하나의 구현예에서, 하기의 규칙이 호흡 유량 Qr에 적용된다:
1. 호흡 유량이 0이고 빠르게 증가하면, 위상은 0 회전이다.
2. 호흡 유량이 크게 양이고 일정하면, 위상은 0.25 회전이다.
3. 호흡 유량이 0이고 빠르게 하강하면, 위상은 0.5 회전이다.
4. 호흡 유량이 크게 음이고 일정하면, 위상은 0.75 회전이다.
5. 호흡 유량이 0이고 일정하고, 호흡 유량의 5 초 저역 통과 필터링된 절대 값이 크면, 위상은 0.9 회전이다.
6. 호흡 유량이 양이고 위상이 호기이면, 위상은 0 회전이다.
7. 호흡 유량이 음이고 위상이 흡기이면, 위상은 0.5 회전이다.
8. 호흡 유량의 5 초 저역 통과 필터링된 절대 값이 크면, 위상은 20 초의 시간 상수로 저역 통과 필터링된 환자의 호흡률과 동일한 일정한 속도로 증가한다.
각 규칙의 출력은, 위상이 규칙의 결과이고 크기가 규칙이 참인 퍼지 범위인 벡터로 표현될 수 있다. 호흡 유량이 "큰", "일정한" 등의 퍼지 범위는 적합한 멤버십 함수로 결정된다. 다음에, 벡터로 표현된 규칙의 결과는 중심을 취하는 것과 같은 일부 함수에 의해 조합된다. 이와 같은 조합에서, 규칙은 동일하게 가중치가 부여되거나 상이하게 가중치가 부여될 수 있다.
연속 위상 결정의 다른 구현예에서, 위상 Φ은, 흡기 시간 Ti 및 호기 시간 Te와 마찬가지로, 먼저 전술한 바와 같이 호흡 유량 Qr로부터 이산적으로 추정된다. 임의의 순간에서의 연속 위상 Φ은 이전 트리거 순간 이후에 경과된 흡기 시간 Ti의 절반 비율, 또는 이전 사이클 순간 이후에 경과된 호기 시간 Te의 절반 비율 + 0.5 회전으로 결정될 수 있다(어느 순간이든 보다 최근의 순간).
5.4.3.2.2 파형 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 파라미터 결정 알고리즘(4329)은 환자의 호흡 사이클 전체에 걸쳐서 대략 일정한 치료 압력을 제공한다.
본 기술의 다른 형태에서, 요법 제어 모듈(4330)은 파형 템플릿 Π(Φ)에 따라 환자의 호흡 사이클의 위상 Φ의 함수로서 변하는 치료 압력 Pt를 제공하도록 압력 발생기(4140)를 제어한다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 파형 결정 알고리즘(4322)은 요법 파라미터 결정 알고리즘(4329)에 의해 사용되도록 위상 결정 알고리즘(4321)에 의해 제공되는 위상 값 Φ의 도메인 상의 범위 [0, 1]의 값을 갖는 파형 템플릿 Π(Φ)를 제공한다.
이산 또는 연속값 위상에 적합한 하나의 형태에서, 파형 템플릿 Π(Φ)는 0.5 회전 이하의 위상 값에 대해 1의 값을 갖고 0.5 회전 초과의 위상 값에 대해 0의 값을 갖는 구형파 템플릿이다. 연속값 위상에 적합한 하나의 형태에서, 파형 템플릿 Π(Φ)는 2 개의 부드러운 곡선 부분, 즉 0.5 회전까지의 위상 값에 대해 0으로부터 1로의 부드러운 곡선(예를 들어, 상승 코사인) 상승부, 및 0.5 회전 초과의 위상 값에 대해 1로부터 0으로의 부드러운 곡선(예를 들어, 지수적) 감쇠부를 포함한다. 연속값 위상에 적합한 하나의 형태에서, 파형 템플릿 Π(Φ)는 구형파에 기초하고 있지만, 0.5 회전 미만인 "상승 시간"까지의 위상 값에 대해 0으로부터 1로의 부드러운 상승부를 갖고 0.5 회전 후의 "하강 시간" 내에서 0.5 회전 미만인 "하강 시간"을 갖는 위상 값에 대해 1로부터 0으로의 부드러운 하강부를 갖는다.
본 기술의 일부 형태에서, 파형 결정 알고리즘(4322)은 RPT 디바이스의 설정에 따라, 파형 템플릿의 라이브러리(library)로부터 파형 템플릿 Π(Φ)를 선택한다. 라이브러리의 각 파형 템플릿 Π(Φ)는 위상 값 Φ에 대한 값 Π의 룩업 테이블로서 제공될 수 있다. 다른 형태에서, 파형 결정 알고리즘(4322)은, 가능하게는 하나 이상의 파라미터(예를 들어, 지수 곡선 부분의 시간 상수)에 의해 파라미터화될 수 있는 사전결정된 함수 형태를 사용하여 "즉석에서(on the fly)" 파형 템플릿 Π(Φ)를 계산한다. 함수 형태의 파라미터는 사전결정되거나 환자(1000)의 현재 상태에 의존할 수 있다.
흡기(Φ = 0 회전) 또는 호기(Φ = 0.5 회전)의 이산 이중값 위상에 적합한 본 기술의 일부 형태에서, 파형 결정 알고리즘(4322)은 가장 최근의 트리거 순간 이후에 측정된 이산 위상 Φ 및 시간 t 모두의 함수로서 "즉석에서" 파형 템플릿 Π을 계산한다. 하나의 이와 같은 형태에서, 파형 결정 알고리즘(4322)은 하기와 같이 2 개의 부분(흡기 부분 및 호기 부분)에서 파형 템플릿 Π(Φ, t)를 계산한다.
Figure pct00004
여기서, Π i (t) 및 Π e (t)는 파형 템플릿 Π(Φ, t)의 흡기 및 호기 부분이다. 하나의 이와 같은 형태에서, 파형 템플릿의 흡기 부분 Π i (t)는 상승 시간에 의해 파라미터화된 0으로부터 1로의 부드러운 상승부이고, 파형 템플릿의 호기 부분 Π e (t)는 하강 시간에 의해 파라미터화된 1로부터 0으로의 부드러운 하강부이다.
5.4.3.2.3 환기 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 환기 결정 알고리즘(4323)은 호흡 유량 Qr을 입력으로서 수신하고, 현재 환자 환기 Vent를 나타내는 측정치를 결정한다.
일부 구현예에서, 환기량 결정 알고리즘(4323)은 실제 환자 환기량의 추정치인 환기량 Vent를 결정한다. 하나의 이와 같은 구현예는, 선택적으로 0.11 Hz의 코너 주파수를 갖는 2차 베셀 저역 통과 필터와 같은 저역 통과 필터에 의해 필터링된, 호흡 유량 Qr의 절대 값의 절반을 취하는 것이다.
다른 구현예에서, 환기량 결정 알고리즘(4323)은 실제 환자 환기량에 광범위하게 비례하는 환기량 Vent의 척도값(measure)을 결정한다. 하나의 그러한 구현예는 사이클의 흡기 부분에 걸친 피크 호흡 유량 Qpeak를 추정한다. 호흡 유량 Qr의 샘플링을 포함하는 이러한 절차 및 다른 많은 절차는 유량 파형 형상이 매우 많이 변하지 않는다면 환기량에 광범위하게 비례하는 척도값을 생성한다(여기서, 두 호흡의 형상은 시간 및 진폭에서 정규화된 호흡의 유량 파형이 유사한 경우에 유사한 것으로 간주됨). 일부의 간단한 예는 양의 호흡 유량의 중앙값, 호흡 유량 절대 값의 중앙값 및 유량의 표준 편차를 포함한다. 양의 계수를 사용하는 호흡 유량의 절대 값에 대한 임의의 순서 통계량의 임의의 선형 조합과, 양의 계수 및 음의 계수 모두를 사용하는 일부 경우도 환기량에 대략 비례한다. 다른 예는 흡기 부분의 (시간에 따른) 중간 K 비율에 있어서의 호흡 유량의 평균이며, 여기서 0 < K < 1이다. 유량 형상이 일정하면 환기량에 정확하게 비례하는 임의의 많은 척도값이 존재한다.
5.4.3.2.4 들숨 흐름 제한의 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 들숨 흐름 제한의 정도를 결정하기 위한 들숨 흐름 제한 결정 알고리즘(4324)을 실행한다.
하나의 형태에서 들숨 흐름 제한 결정 알고리즘(4324)은 호흡 유량 신호 Qr을 입력으로서 수신하고, 호흡의 들숨 부분이 들숨 흐름 제한을 나타내는 정도의 메트릭(metric)을 출력으로서 제공한다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 각각의 호흡의 들숨 부분은 제로-크로싱 검출기에 의하여 식별된다. 시간의 포인트를 나타내는 다수 개의 균일하게 이격된 포인트들(예를 들어, 65개)이 각각의 호흡에 대한 들숨 유량-시간 곡선에 따른 보간기(interpolator)에 의하여 보간된다. 그런 다음 이러한 포인트들에 의하여 기술되는 곡선은 스칼라(scalar)에 의하여 단위 길이(지속기간/기간) 및 단위 면적을 가지도록 스케일링되어 변화하는 호흡률 및 호흡 깊이의 영향을 제거한다. 그러면 스케일링된 호흡은 비교기에서 도 6a에 도시되는 호흡의 들숨 부분과 유사한 정상의 폐쇄되지 않은 호흡을 나타내는 선-저장된 템플릿과 비교된다. 흡기 도중의 임의의 시각에서 이러한 템플릿으로부터 규정된 임계(통상적으로 1 스케일링된 단위)보다 더 크게 편차가 발생하는 호흡, 예컨대 기침, 한숨, 목넘김 및 딸꾹질에 의한 것들과 같은 테스트 엘리먼트에 의하여 결정되는 바와 같은 호흡들은 거절된다. 거절되지 않은 데이터에 대하여, 첫 번째의 이러한 스케일링된 포인트의 이동하는 평균이 선행하는 여러 흡기 이벤트에 대하여 중앙 제어기(4230)에 의하여 계산된다. 이것은 이러한 제2 포인트에 대한 동일한 흡기 이벤트, 및 기타 등등 동안에도 반복된다. 따라서, 예를 들어, 65개의 스케일링된 데이터 포인트들이 중앙 제어기(4230)에 의하여 발생되고, 선행하는 여러 흡기 이벤트, 예를 들어 3 개의 이벤트들의 이동 평균을 나타낸다. (예를 들어 65개의) 포인트들의 연속적으로 업데이트된 값의 이동 평균은 이하 Qs(t)로 지정되는 "스케일링된 유량"으로 지칭된다. 대안적으로는, 이동 평균이 아니라 단일 흡기 이벤트가 이용될 수 있다.
스케일링된 유량에 대하여, 부분적인 폐쇄(obstruction)의 결정과 관련되는 두 개의 형상 인자들이 계산될 수도 있다.
형상 인자 1 은 중간의(예를 들어 32 개의) 스케일링된 유량 포인트들의 평균의 평균 전체(예를 들어 65 개의) 스케일링된 유량 포인트들에 대한 비율이다. 이러한 비율이 1을 초과하면, 호흡은 정상인 것으로 여겨질 것이다. 비율이 1이거나 그 미만이라면, 호흡은 폐쇄되고 있는 것으로 여겨질 것이다. 약 1.17 의 비율이 부분적으로 폐쇄된 그리고 폐쇄되지 않은 호흡 사이의 임계로 여겨지고, 통상적 환자에서의 적당한 산소처리(oxygenation)의 유지를 허용할 폐쇄의 정도와 같다.
형상 인자 2는 중간(예를 들어 32 개의) 포인트에 걸쳐 취해지는 단위 스케일링된 유량으로부터의 RMS 편차로서 계산된다. 약 0.2 단위의 RMS 편차가 정상인 것으로 여겨진다. 제로의 RMS 편차는 완전히 흐름이 제한된 호흡인 것으로 여겨진다. 제로에 RMS 편차가 더 근접할수록, 호흡은 더 많이 흐름 제한된다고 여겨질 것이다.
형상 인자 1 및 2는 대안들로서, 또는 조합되어 사용될 수도 있다. 본 발명의 기술의 다른 형태에서, 샘플링된 포인트, 호흡 및 중간 포인트들의 개수는 위에서 설명된 것들과는 상이할 수도 있다. 더욱이, 임계치는 설명된 것들과는 다를 수 있다.
5.4.3.2.5 무호흡 및 호흡저하의 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 무호흡 및/또는 호흡저하의 존재를 결정하기 위한 무호흡/호흡저하 결정 알고리즘(4325)을 실행한다.
하나의 형태에서, 무호흡/호흡저하 결정 알고리즘(4325)은 입력으로서 호흡 유량 신호 Qr을 수신하고 출력으로서 무호흡 또는 호흡저하가 검출된 바 있다는 것을 표시하는 플래그를 제공한다.
하나의 형태에서, 호흡 유량 Qr의 함수가 선결정된 시간 기간에 대한 유량 임계 아래로 떨어질 때에 무호흡이 검출된 바가 있다고 진술될 것이다. 이러한 함수는 상대적으로 단기인 평균 유량인 피크 유량(Peak flow) 또는 상대적으로 단기인 평균 및 피크 유량의 중간인 유량, 예를 들어 RMS 유량을 결정할 수도 있다. 유량 임계는 유량의 상대적으로 장기 측정일 수도 있다.
하나의 형태에서, 호흡 유량 Qr의 함수가 선결정된 시간 기간에 대한 제2 유량 임계 아래로 떨어질 때에 호흡저하가 검출된 바가 있다고 진술될 것이다. 이러한 함수는 상대적으로 단기인 평균 유량인 피크 유량(Peak flow) 또는 상대적으로 단기인 평균 및 피크 유량의 중간인 유량, 예를 들어 RMS 유량을 결정할 수도 있다. 제2 유량 임계는 유량의 상대적으로 장기 측정일 수도 있다. 제2 유량 임계는 무호흡을 검출하기 위하여 사용되는 유량 임계보다 더 크다.
5.4.3.2.6 코골이의 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 코골이의 정도를 결정하기 위한 하나 이상의 코골이 결정 알고리즘(4326)을 실행한다.
하나의 형태에서, 코골이 결정 알고리즘(4326)은 입력으로서 호흡 유량 신호 Qr을 수신하고 코골이가 존재하는 정도의 메트릭을 출력으로서 제공한다.
코골이 결정 알고리즘(4326)은 30 내지 300 Hz의 범위 내의 유량 신호의 강도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 코골이 결정 알고리즘(4326)은 호흡 유량 신호 Qr을 필터링하여 배경 노이즈, 예를 들어 송풍기로부터의 시스템 내의 공기흐름의 사운드를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
5.4.3.2.7 기도 개방성(airway patency)의 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 기도 개방성의 정도를 결정하기 위한 하나 이상의 기도 개방성 결정 알고리즘(4327)을 실행한다.
하나의 형태에서, 기도 개방성 결정 알고리즘(4327)은 입력으로서 호흡 유량 신호 Qr을 수신하고 약 0.75 Hz 및 약 3 Hz의 주파수 범위 내의 신호의 파워를 결정한다. 이러한 주파수 범위 내에서의 피크의 존재는 개방된 기도를 표시하는 것으로 여겨진다. 피크가 없으면 닫힌 기도의 표시라고 여겨진다.
하나의 형태에서, 피크가 그 안에서 검출되는 주파수 범위는 치료 압력 Pt 내의 작은 강제된 발진(small forced oscillation)의 주파수이다. 일 구현형태에서, 강제된 발진은 약 1 cmH2O의 진폭을 가지는 주파수 2 Hz의 것이다.
하나의 형태에서, 기도 개방성 결정 알고리즘(4327)은 입력으로서 호흡 유량 신호 Qr을 수신하고 심장성(cardiogenic) 신호의 존재 또는 부재를 결정한다. 심장성 신호의 부재는 닫힌 기도의 표시라고 여겨진다.
5.4.3.2.8 목표 환기량의 결정
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 현재 환기량 의 측정값 Vent를 입력으로 받아, 환기량의 측정에 대한 목표 값 Vtgt을 결정하기 위한 하나 이상의 목표 환기량 결정 알고리즘(4328)을 실행한다.
본 기술의 일부 형태에서는, 목표 환기량 결정 알고리즘(4328)이 없으며, 목표 값 Vtgt는 예를 들어 RPT 디바이스(4000)의 구성 동안의 하드-코딩에 의해, 또는 입력 디바이스(4220)를 통한 수동 입력에 의해 사전결정된다.
적응형 서보-환기(adaptive servo-ventilation; ASV)와 같은 본 기술의 다른 형태에서, 목표 환기량 결정 알고리즘(4328)은 환자의 전형적인 최근 환기량을 나타내는 값 Vtyp로부터 목표 값 Vtgt를 계산한다.
적응형 서보-환기의 일부 형태에서, 목표 환기량 Vtgt는 전형적인 최근 환기량 Vtyp의 높은 비율로서, 그렇지만 그보다는 작은 것으로 계산된다. 이러한 형태에서의 높은 비율은 (80%, 100%), 또는 (85%, 95%), 또는 (87%, 92%) 범위일 수 있다.
적응형 서보-환기의 다른 형태에서, 목표 환기량 Vtgt는 전형적인 최근 환기 Vtyp의 1 배보다 약간 큰 것으로 계산된다.
통상적 최근 환기(Typical recent ventilation): Vtgt는 몇 개의 소정 시간스케일 동안의 다수의 시점에 걸친 현재 환기량 Vent의 측정값의 분산이 집속하는 경향이 있는 주변의 값, 즉, 최근 히스토리 동안의 현재 환기량의 측정값의 집중 경향의 측정값이다. 목표 환기량 결정 알고리즘(4328)의 하나의 구현예에서, 최근 이력은 수분 정도이지만, 어떤 경우에도 체인-스토크스 왁싱 및 쇠약 사이클(Cheyne-Stokes waxing and waning cycle)의 시간스케일보다 길어야 한다. 목표 환기량 결정 알고리즘(4328)은 현재 환기량 Vent의 측정치로부터 전형적인 최근 환기량 Vtyp를 결정하기 위해 다양한 잘 알려진 집중 경향 척도값(measure of central tendency) 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 하나의 이와 같은 척도값은 100 초에 해당하는 시간 상수를 이용하여, 현재 환기량 Vent의 측정치에 대한 저역 통과 필터의 출력치이다.
5.4.3.2.9 요법 파라미터의 결정
본 기술의 일부 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 요법 엔진 모듈(4320) 내의 다른 알고리즘 중 하나 이상에 의해 반환된 값을 사용하여 하나 이상의 요법 파라미터를 결정하기 위해 하나 이상의 요법 파라미터 결정 알고리즘(4329)을 실행한다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 파라미터는 순간 치료 압력 Pt이다. 이러한 형태의 하나의 구현예에서, 요법 파라미터 결정 알고리즘(4329)은 하기의 방정식을 사용하여 치료 압력 Pt를 결정한다:
Figure pct00005
여기서:
● A는 진폭이고,
● Π(Φ, t)는 현재 위상 값 Φ 및 시간 t에서의 파형 템플릿 값(0 내지 1 범위)이고,
● P 0 은 기본 압력이다.
파형 결정 알고리즘(4322)이 위상 Φ에 의해 인덱싱된 값 Π의 룩업 테이블로서 파형 템플릿 Π(Φ, t)을 제공하는 경우, 요법 파라미터 결정 알고리즘(4329)은 위상 결정 알고리즘(4321)에 의해 반환된 현재 위상 값 Φ에 가장 가까운 룩업 테이블 항목을 찾아내는 것에 의해, 또는 현재 위상 값 Φ에 걸쳐 있는 2 개의 항목 사이의 보간에 의해 방정식 (1)을 적용한다.
진폭 A 및 기본 압력 P 0 의 값은 후술하는 방식으로 선택된 호흡 압력 요법 모드에 따라 요법 파라미터 결정 알고리즘(4329)에 의해 설정될 수 있다.
5.4.3.3 요법 제어 모듈
본 기술의 일 양태에 따른 요법 제어 모듈(4330)은 요법 엔진 모듈(4320)의 요법 파라미터 결정 알고리즘(4329)으로부터 요법 파라미터를 입력으로서 수신하고, 요법 파라미터에 따라 공기 흐름을 전달하도록 압력 발생기(4140)를 제어한다.
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 요법 파라미터는 치료 압력 Pt이고, 요법 제어 모듈(4330)은 환자 인터페이스(3000)에서의 마스크 압력 Pm이 치료 압력 Pt와 동일한 공기 흐름을 전달하도록 압력 발생기(4140)를 제어한다.
5.4.3.4 고장상태의 검출
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 중앙 제어기(4230)는 고장상태의 검출을 위한 하나 이상의 방법(4340)을 실행한다. 고장상태는 하기 열거된 것들 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 방법(4340)에 의하여 검출된다:
● 전력 고장(무전력, 또는 불충분한 전력)
● 트랜스듀서 고장 검출
● 어느 컴포넌트의 존재의 검출 실패
● 추천된 범위외의 동작 파라미터(예를 들어 압력, 유량, 온도, PaO2)
● 검출가능한 알람 신호를 발생시키기 위한 테스트 알람의 고장.
고장상태의 검출 시에, 대응하는 알고리즘(4340)은 다음 중 하나 이상에 의한 고장의 존재를 시그널링한다:
● 가청, 시각적 &/또는 운동(예를 들어 진동) 알람의 개시
● 메시지를 외부 디바이스로 전송
● 사고의 기록.
5.5 공기 회로
본 발명의 기술의 일 양태에 따르는 공기 회로(4170)는 사용시에, 두 구성요소 사이, 예를 들어 RPT 디바이스(4000)과 환자 인터페이스(3000) 사이에서 공기 흐름이 이동하도록 허용하도록 구성되고 배치된 도관 또는 튜브이다.
특히, 공기 회로(4170)는 공압 블록(4020) 및 환자 인터페이스의 출구와 유체 연결된 상태일 수도 있다. 공기 회로는 공기 전달 튜브라고 지칭될 수도 있다. 몇 가지 경우들에서 들숨 및 날숨에 대하여 회로의 별개의 림(limb)이 존재할 수도 있다. 다른 경우 단일 림이 사용된다.
일부 형태에서, 공기 회로(4170)는, 예를 들어 공기의 온도를 유지하거나 상승시키기 위해, 공기 회로 내의 공기를 가열하도록 구성된 하나 이상의 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소는 가열 와이어 회로의 형태일 수 있으며, 온도 센서와 같은 하나 이상의 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 하나의 형태에서, 가열 와이어 회로는 공기 회로(4170)의 축 주위에 나선형으로 권취될 수 있다. 가열 요소는 중앙 제어기(4230)와 같은 제어기와 통신할 수 있다. 가열 와이어 회로를 포함하는 공기 회로(4170)의 하나의 예가 미국 특허 제8,733,349호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
5.5.1 산소 전달
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 보충 산소(4180)는 공압 경로 중의 하나 이상의 지점, 예컨대 공압 블록(4020)의 상류로, 공기 회로(4170)로, 그리고/또는 환자 인터페이스(3000)로 전달된다.
5.6 HME 및 가열식 공기 전달 튜브에 의한 가습
5.6.1 HME 개요
가습이 없는 공기 흐름의 전달은 기도를 건조하게 할 수 있다. 열 및 수분 교환기(HME)는 환자의 기도로부터 호기된 가스에 존재하는 열 및 수분을 부분적으로 회수하기 위해 PAP 요법에 이용될 수 있다. 이러한 열 및 수분은 호흡가능 가스의 흐름이 흡기 전에 HME를 통과할 때 수동적인 방식으로 보유되고 환자에게 재활용될 수 있다. 따라서, HME의 사용은 PAP 요법 동안에 대부분의 환자에게 필요한 수분 및 습도(일반적으로 > 10 mg/l로서 인식됨)를 제공하여, 비가습 주변 공기에 의한 PAP 요법과 연관된 임의의 해로운 영향을 최소화할 수 있다.
HME는 일반적으로 발포체, 종이, 또는 응결 및 흡수면으로서의 역할을 할 수 있는 물질로 구성된다. 이 재료는 수분-보유 능력을 향상시키기 위해 흡습성 염을 함유할 수 있다. 적합한 염은 염화칼슘을 포함한다.
PAP 요법에서의 HME의 사용이 갖는 공통적인 문제는 저온 환경에서 환자 인터페이스의 응결과 관련된다. 환자가 저온실에서의 PAP 요법 동안 수면 중일 때, 실내 공기는 환자 인터페이스와 공기 전달 튜브의 외부 표면을 냉각시키고, 환자 흡기 시마다 유입되는 냉기는 환자 인터페이스의 내부 표면을 냉각시킨다. 환자 인터페이스가 차가울수록, 환자의 따뜻하고 습한 호흡이 환자 호기 시마다 환자 인터페이스의 내부 표면에 보다 많이 응결될 것이다. 이러한 영향은 HME를 공기 전달 회로에 추가함으로써 악화되며, 이는 환자 인터페이스에서의 수분의 보유가 보다 많은 응결을 야기하기 때문이다.
또한, HME는 수분 보유에 대한 상이한 용량을 포함할 수 있으며, 그로부터 주변 습도에 적합하도록 적절한 HME 용량을 선택할 필요가 있다. 예를 들어, 하나의 HME 모델은 중간 환경에 적합하도록 구성될 수 있고, 다른 HME 모델은 건조한 환경에 적합하도록 구성될 수 있다. 주변 습도가 상승하는 경우, HME를 통해 흡기된 수분도 상승하고, 이것은 환자 인터페이스에서의 응결을 악화시킬 수 있다.
따라서, HME 시스템에 대한 저온 환경의 영향을 감소시키면서 원하는 환자 가습을 달성하기 위해 PAP 요법에 HME 사용을 제공할 필요가 있다.
5.6.2 HME 및 가열식 공기 전달 튜브
본 기술의 일 양태는 HME 및 가열식 공기 전달 튜브에 의한 가습에 관한 것이다. 후술하는 바와 같이, 가열식 공기 전달 튜브는 유입 공기를 가온해서, 환자 인터페이스의 내부 표면을 가온하여 환자 흡기 시마다 환자 인터페이스의 내부 표면을 냉각시키는 영향을 감소시킨다. 또한, HME로 유입되는 공기가 가온되면, HME로부터 복귀되는 수분이 감소된다. 결과적으로, 가열식 공기 전달 튜브에 의해 제공되는 상승된 공기 온도는 환자 인터페이스의 내부 표면의 응결을 감소시키고 환자가 흡기하는 수분 레벨의 균형을 맞추도록 제어될 수 있다.
도 6 내지 도 13은 본 기술의 일 예에 따른 CPAP 시스템(7000)을 도시한다. 도시된 바와 같이, CPAP 시스템(7000)은 RPT 디바이스(4000), 환자 인터페이스(3000), HME(6500)를 포함하는 어댑터(6000), 및 가열식 공기 전달 튜브(4170)를 포함한다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)와 어댑터(6000)는 협력하여 RPT 디바이스(4000)로부터 환자 인터페이스(3000)로 공기 흐름을 전달한다.
전술한 바와 같이, RPT 디바이스(4000)는 외부 하우징 내에 지지된 공압 블록(4020)을 포함한다. 공압 블록(4020)의 송풍기(4142)는 예를 들어 2 내지 50 cmH2O 범위의 양압으로 공기의 유동 또는 공급을 생성하도록 구성 및 배열된다. 일 예에서, 송풍기는 단일 스테이지 설계 또는 다중 스테이지 설계, 예를 들어 2 개 이상의 스테이지 설계를 포함할 수 있다. 송풍기는, 예를 들어 외부 하우징에 있는 하나 이상의 흡입 개구를 통해, 외부 하우징 내로, 그리고 그 입구(송풍기 입구) 내로 공기의 공급을 흡인하고, 출구(송풍기 출구)에서 공기의 가압 공급을 제공하도록 작동 가능하다. 예시적인 RPT 디바이스의 예 및 세부사항은 PCT 공개 제WO 2015/089582호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 송풍기 출구는 가열식 공기 전달 튜브(4170)와 연통된다.
공기 전달 튜브(4170)는 튜브 부분(4172), 공기 전달 튜브(4170)를 RPT 디바이스(4000)의 출구에 연결하도록 적합화된 RPT 디바이스 커넥터/커프(출구 커넥터)(4174), 및 공기 전달 튜브(4170)를 환자 인터페이스(3000)의 입구에, 예를 들어 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 어댑터(6000)를 통해, 연결하도록 적합화된 환자 인터페이스 커넥터/커프(입구 커넥터)(4176)를 포함한다.
일 예에서, RPT 디바이스 커넥터(4174)는 RPT 디바이스(4000)와의 공압적, 기계적 및 전기적 연결을 형성하도록 구성 및 배열된다. 이러한 연결은 가압 가스가 RPT 디바이스(4000)로부터 환자 인터페이스(3000)로 유동하고, 공기 전달 튜브(4170)를 RPT 디바이스(4000)에 위치시켜 고정하고, 공기 전달 튜브(4170)의 트랜스듀서 및 가열 요소에 전력 및 신호를 제공할 수 있게 한다. 이러한 연결은 동시에 또는 연속적으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 기계적, 공압적 또는 전기적 연결 중 하나가 다른 연결 이전에 완료될 수 있다.
예시적인 가열식 공기 전달 튜브의 예 및 세부사항은 PCT 공개 제WO 2015/089582호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
일 예에서, 공기 전달 튜브(4170)는 공기 전달 튜브(4170)의 축 주위로 나선형으로 권취되고, 예를 들어 공기 전달 튜브(4170) 내의 공기를 가열하고/가열하거나 하나 이상의 트랜스듀서(예를 들어, 온도 센서, 흐름 센서)로부터의 신호를 전송하도록 복수의 와이어를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 공기 흐름의 온도를 측정하기 위해 환자 인터페이스 커넥터(4176) 내에 가스 온도 센서, 예를 들어 서미스터(thermistor)(4178)가 제공될 수 있다. 서미스터(4178)에 의해 감지된 온도는 신호로서 공기 전달 튜브(4170)의 와이어를 통해 제어기로 제공될 수 있다.
예시적인 센서 및 가열식 공기 전달 튜브의 예 및 세부사항은 미국 특허 제9,903,371호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
환자 인터페이스(3000)는 시일-형성 구조물(3100)(예를 들어, 네이잘 필로우), 플리넘 챔버(3200) 및 연결 포트(3600)를 포함한다. HME(6500)을 포함하는 어댑터(6000)는, 예를 들어 짧은 튜브 조립체 및/또는 엘보 조립체를 통해, 연결 포트(3600)에 연결될 수 있다. 가스 세척을 위해 플리넘 챔버(3200) 또는 어댑터(6000)에는 통기구가 제공될 수 있다.
도시된 예에서, 도 6 내지 도 8과, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 어댑터(6000)는 HME(6500)를 지지하고 가스 세척을 위한 확산 통기구 배열을 제공하도록 구성 및 배열된 다수의 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 어댑터(6000)는 통기구 및 HME 조립체(6050), 통기구 및 HME 조립체(6050)와 환자 인터페이스(3000)의 연결을 제공하는 짧은 튜브 조립체(6010), 및 통기구 및 HME 조립체(6050)와 가열식 공기 전달 튜브(4170)의 연결을 제공하는 짧은 튜브 조립체(6020)를 포함한다.
도시된 예에서, 통기구 및 HME 조립체(6050)는 통기구 및 HME 조립체(6050)를 짧은 튜브 조립체(6010)와 결합시키는 커넥터(6060), 하우징(6070), 통기 유동을 위한 오리피스를 제공하는 코어 구조물(6080), 및 코어 구조물(6080)로부터의 통기 유동을 확산시키기 위한 디퓨저(6095)를 지지하는 디퓨저 커버(6090)를 포함한다. HME(6500)는, 예를 들어 하우징(6070) 및 커넥터(6060)에 의해, 통기구 및 HME 조립체(6050) 내에 보유될 수 있다.
짧은 튜브 조립체(6010)는 튜브(6012), 튜브(6012)와 환자 인터페이스(3000)의 연결 부분(3600) 사이의 연결을 제공하는 커넥터(6014), 및 예를 들어 커넥터(6060)를 통해, 튜브(6012)와 통기구 및 HME 조립체(6050) 사이의 연결을 제공하는 커넥터(6016)를 포함한다.
짧은 튜브 조립체(6020)는 튜브(6022), 예를 들어 코어 구조물(6080)을 통해, 튜브(6022)와 통기구 및 HME 조립체(6050) 사이의 연결을 제공하는 커넥터(6024), 및 예를 들어 환자 인터페이스 커넥터(4176)를 통해, 튜브(6022)와 가열식 공기 전달 튜브(4170) 사이의 연결을 제공하는 커넥터(6026)를 포함한다.
HME를 포함하는 예시적인 환자 인터페이스 및 어댑터의 예 및 세부사항은 PCT 공개 제WO 2018/126295호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
다른 예에서, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, HME(6500)는 환자 인터페이스(3000)의 플리넘 챔버(3200) 내에 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 환자 인터페이스(3000)는 시일-형성 구조물(3100)(예를 들어, 비강 쿠션), 플리넘 챔버(3200) 및 연결 포트(3600)를 포함한다. 가스 세척을 위해 통기구(3400)가 제공된다. 이러한 예에서, HME(6500)는 환자 인터페이스(3000)의 플리넘 챔버(3200) 내의 호흡가능 가스의 유 경로에서 환자의 기도 입구에 매우 근접하게 위치된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 짧은 튜브 조립체(6025)는 가열식 공기 전달 튜브(4170)와 환자 인터페이스(3000)의 연결을 제공할 수 있다. 예를 들어, 짧은 튜브 조립체(6025)는, 예를 들어 환자 인터페이스 커넥터(4176)를 통해, 가열식 공기 전달 튜브(4170)와의 연결을 제공하기 위한 커넥터(6027)를 포함할 수 있다.
플리넘 챔버 내에 HME를 포함하는 예시적인 환자 인터페이스의 예 및 세부사항은 PCT 공개 제WO 2015/013761호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
환자 인터페이스 및 HME는 다른 적합한 구성 및 배열을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 기술의 양태는 다른 적합한 인터페이스 배열 및 유형, 예를 들어 전면/구강-비강 인터페이스, 비강 인터페이스, 비강 프롱(nasal prong)과 함께 사용하도록 적합화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 기술의 양태는 다른 적합한 HME 배열 및 유형, 예를 들어 환자 인터페이스의 플리넘 챔버의 상류에(예를 들어, 엘보 조립체, 짧은 튜브 조립체 등 내에) 위치된 HME, 환자 인터페이스의 플리넘 챔버 내에 직접 위치된 HME와 함께 사용하도록 적합화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
RPT 디바이스(4000), 가열식 공기 전달 튜브(4170) 및/또는 환자 인터페이스(3000)는 각각 하나 이상의 트랜스듀서(센서), 예를 들어 온도 센서, 습도 센서, 흐름 센서, 호흡 속도 센서를 포함할 수 있다. 센서는 환자 인터페이스 내의 응결 레벨 및 환자가 흡기하는 공기의 온도 및 수분을 제어하기 위해 제어기에 통신될 수 있는 하나 이상의 출력 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 HME 시스템 내의 온도 및 습도의 측정치를 입력으로서 수신할 수 있다. 제어기는 알고리즘을 실행하거나 구현하고/하거나 하나 이상의 출력 신호를 전달하도록, 예를 들어 가열식 공기 전달 튜브의 온도를 제어하도록 구성될 수 있다.
일 예에서, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, RPT 디바이스(4000)의 공압 블록(4020)은 압력 센서(4090) 및 흐름 센서(4095)를 포함할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 압력 센서(4090)는 공압 블록(4020)의 출구(4093)에 인접한 압력 포트(4092)와 연통될 수 있으며, 예를 들어 공기 흐름 방향에 수직인 정압(static pressure)을 측정한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 흐름 센서(4095)는 흐름 센서 포트(4096, 4097)와 연통될 수 있으며, 예를 들어 공압 블록(4020) 내의 제1 챔버와 제2 챔버 사이의 압력 강하를 측정한다. 센서의 추가 예 및 세부사항은 PCT 공개 제WO 2015/089582호에 기술되어 있으며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. RPT 디바이스는 또한 온도 센서 및/또는 습도 센서를 포함할 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)는 전술한 바와 같이 가열식 공기 전달 튜브(4170)의 환자 인터페이스 커넥터(4176) 내에 제공된 온도 센서, 예를 들어 서미스터(4178)를 포함할 수 있다. 대안적인 예에서, 온도 센서 및/또는 습도 센서는 HME(6500)의 하류측, 즉 환자에 보다 근접한 HME(6500)측에 제공될 수 있다. 제어기는, 예를 들어 흡입된 공기의 응결 및 온도/습도를 조절하기 위해, 이러한 센서 중 하나 이상으로부터의 피드백, 예를 들어 주변 온도, 주변 습도, 환자 설정 및/또는 튜브 온도에 기초하여 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 대한 전력을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어를 용이하게 하기 위해 하나 이상의 대안적인 센서가 RPT 디바이스(4000), 가열식 공기 전달 튜브(4170) 및/또는 환자 인터페이스(3000)에 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
환자 인터페이스(3000)의 온도(예를 들어, HME의 환자측에서 측정된 온도)가 이슬점 아래로 하강하는 환경에서, 환자 인터페이스(3000)에(예를 들어, 플리넘 챔버(3200)의 내부 표면 상에, 및/또는 HME를 플리넘 챔버(3200)에 연결하는 엘보/짧은 튜브의 내부 표면(예를 들어, 짧은 튜브 조립체(6010))을 따라) 응결이 형성될 것이다. 본 기술의 일 양태에 따르면, 가열식 공기 전달 튜브(4170)로 유입되는 공기를 가온함으로써, 응결이 감소되거나 완전히 제거된다. 즉, 따뜻한 유입 공기는 환자 인터페이스(3000)의 내부 표면을 가온하고, 그래서 이와 같은 내부 표면의 온도가 이슬점 초과로 유지될 것이다.
도 17은 10 ℃ 미만의 주변 온도에서 테스트될 때 가열 튜브(예를 들어, "30 ℃"에서의 가열 튜브) 및 비가열 튜브(예를 들어, "오프"에서의 가열 튜브) 배열에 대한 HME 온도 대 이슬점을 나타내는 도표이다. 도시된 바와 같이, 환자 인터페이스의 온도(예를 들어, HME의 환자측에서 측정된 HME 온도)는 HME가 가열식 공기 전달 튜브와 함께 사용될 때 이슬점보다 높거나 가깝게 유지된다. 가열식 공기 전달 튜브가 HME와 함께 사용하지 않는 경우, 환자 인터페이스의 온도가 이슬점보다 훨씬 하강하고, 따라서 환자 인터페이스에서 응결이 일어날 것이다.
또한, HME로 유입되는 공기가 가온되는 경우, HME로부터 복귀되는 수분, 예를 들어, 온도에 따른 HME 재료에 의한 수분 흡수가 감소된다. 따라서, HME에 의해 공기로 복귀되는 수분은 가열 공기 공급 튜브(4170) 내의 공기 온도를 상승시킴으로써 감소될 수 있고, 예를 들어 제어기는 가열 공기 공급 튜브(4170)의 공기 온도를 상승시킴으로써 상승하는 주변 습도를 보상하고, 이에 의해 HME 수분 복귀를 감소시키고 환자가 흡기하는 수분 레벨의 균형을 맞출 수 있다. 즉, HME의 출력은 유입 공기의 온도에 의해 제어될 수 있다.
이와 같은 배열의 하나 이상의 양태는 환자의 편안함(예를 들어, 보다 따뜻한 공기, 습한 공기 및/또는 적은 응결)을 향상시킬 수 있고/있거나, HME 가습이 저온의 주변 온도에서 사용하기에 보다 적합하도록 할 수 있다. 또한, 이와 같은 배열의 하나 이상의 양태는 HME의 하나의 변형예, 예를 들어 고용량 HME 모델이 광범위한 주변 조건에 적합하게 하고, 이에 의해 하나 초과의 변형예로부터 선택할 필요성을 회피하고/하거나, 재고를 감소시키고/시키거나, 보다 넓은 범위에 걸쳐 환자의 편안함을 향상시킬 수 있다.
환자 인터페이스 내의 응결 레벨 및 환자가 흡기하는 공기의 온도 및 수분은 환자 선호도에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 적어도 일정 레벨의 응결은 환자에 의해 바람직할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 일부 환자는 축축한 느낌에 의해 불편할 수 있고, 다른 환자는 코가 상당히 젖는 것을 견딜 수 있다. 또한, 환자 인터페이스의 내부 기하형상 및 환자의 수면 자세는, 응결로 인한 액적이 어디로 흘러서 모일 수 있는지, 액적이 통기구로부터 토출되는지 여부, 또는 액적이 환자의 코 및/또는 입으로 다시 흘러 들어가는지 여부, 즉 응결로 인한 일부 액적이 방해가 되지 않을 수 있는지에 영향을 미칠 수 있다. 본 기술의 일 양태는 환자 피드백에 기초하여 환자가 흡기한 공기의 응결 레벨, 및 온도 및 수분이 제어될 수 있게 하는 것, 즉, 환자에 의해 제공된 환자 입력 또는 설정에 기초하여 적어도 부분적으로 제어하는 것이다.
도 18 내지 도 33은 본 기술의 대안적인 예에 따른 제어 알고리즘을 나타내는 흐름도이다.
도 18에서, 환자는 선호 또는 목표 가스 온도(예를 들어, 섭씨 단위)를 설정하고, 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 선호 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다. 예를 들어, 피드백 제어는 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도가 선호 가스 온도 설정보다 낮은 경우에 가스 온도를 상승시키기 위해 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 대한 전력을 증가시킬 수 있다.
도 19에서, 목표 가스 온도는 주변 습도를 참조하여 결정된다. 예를 들어, 주변 습도는 주변 습도 센서(예를 들어, RPT 디바이스에 제공됨)에 의해 측정되고, 목표 가스 온도는 측정된 주변 습도에 기초하여 설정되며, 예를 들어 보다 높은 습도에서는 보다 높은 가스 온도가 설정된다. 측정된 주변 습도와 설정된 목표 가스 온도 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 20에서, 환자로부터의 선호 가스 온도 설정은 측정된 주변 습도와 함께 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 목표 가스 온도는 환자로부터의 선호 가스 온도 설정 및 측정된 주변 습도에 기초하여 설정된다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 21에서, 목표 가스 온도는 주변 온도를 참조하여 결정된다. 예를 들어, 주변 온도는 주변 온도 센서(예를 들어, RPT 디바이스에 제공됨)에 의해 측정되고, 목표 가스 온도는 측정된 주변 온도에 기초하여 설정되며, 예를 들어 보다 낮은 주변 온도에서는 보다 높은 가스 온도가 설정된다. 측정된 주변 온도와 설정된 목표 가스 온도 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 22에서, 환자로부터의 선호 가스 온도 설정은 측정된 주변 온도와 함께 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 목표 가스 온도는 환자로부터의 선호 가스 온도 설정 및 측정된 주변 온도에 기초하여 설정된다. 일 예에서, 환자에 의해 설정된 최소 가스 온도는 주변 온도 센서에 기초하여 주변이 매우 저온인 경우에 상승될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 23에서, 주변 습도는 환자로부터의 선호 가스 온도 설정 및 측정된 주변 온도와 함께 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 목표 가스 온도는 환자로부터의 선호 가스 온도 설정, 측정된 주변 온도 및 측정된 주변 습도에 기초하여 설정된다. 일 예에서, 환자에 의해 설정된 가스 온도는 주변 온도 및/또는 주변 습도에 기초하여 조정될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 24에서, 목표 가스 온도는 가스 유동을 참조하여 결정된다. 예를 들어, 평균 가스 유량은 유량 센서(예를 들어, RPT 디바이스에 제공된 흐름 센서(4095))에 의해 측정되고, 목표 가스 온도는 측정된 가스 유량에 기초하여 설정된다. 측정된 가스 유량과 설정된 목표 가스 온도 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 25에서, 목표 가스 온도는 호흡 속도 및/또는 깊이를 참조하여 결정된다. 예를 들어, 호흡 속도 및/또는 깊이는 센서에 의해 측정되고, 목표 가스 온도는 측정된 호흡 속도 및/또는 깊이에 기초하여 설정된다. 측정된 호흡 속도 및/또는 깊이와 설정된 목표 가스 온도 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 26에서, 환자로부터의 선호 가스 온도 설정, 주변 온도, 가스 유량, 호흡 속도 및/또는 호흡량, 및 주변 습도가 목표 가스 온도에 대한 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 목표 가스 온도는 환자로부터의 선호 가스 온도 설정, 측정된 주변 온도, 측정된 가스 유량, 측정된 호흡 속도 및/또는 호흡량, 및 측정된 주변 습도에 기초하여 설정된다. 일 예에서, 환자에 의해 설정된 가스 온도는 주변 온도, 가스 유량, 호흡 속도 및/또는 호흡량, 및/또는 주변 습도에 기초하여 조정될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공된 가스 온도 센서(4178)에 의해 측정된 가스 온도와 목표 가스 온도 설정 사이의 임의의 차이를 수정하도록 필요에 따라 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공되는 전력을 조정하기 위해 제어기에 의해 피드백 제어가 제공된다.
도 27에서, 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 대한 목표 전력이 제어 입력으로서 사용된다. 이러한 예에서, 가열식 공기 전달 튜브(4170)는 온도 센서 없이 제공되고, 따라서 가열식 공기 전달 튜브(4170)의 피드백 제어가 제공되지 않는다. 환자는 선호 온기 레벨(예를 들어, 낮은 온기, 중간 온기, 높은 온기)을 설정하고, 목표 전력은 온기 설정에 기초하여 설정된다. 온기 설정과 설정된 목표 전력 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다.
도 28에서, 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 대한 목표 전력은 주변 온도를 참조하여 결정된다. 예를 들어, 주변 온도는 주변 온도 센서(예를 들어, RPT 디바이스에 제공됨)에 의해 측정되고, 목표 전력은 측정된 주변 온도에 기초하여 설정되며, 예를 들어 보다 낮은 주변 온도에서는 보다 높은 전력이 설정된다. 측정된 주변 온도와 설정된 목표 전력 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다.
도 29에서, 선호 온기 설정 및 주변 온도가 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 목표 전력은 선호 온기 설정 및 측정된 주변 온도에 기초하여 설정된다. 설정된 온기 설정과 연관된 전력은 측정된 주변 온도를 고려하여 충분하지 않은 경우 업데이트될 수 있으며, 예를 들어 보다 저온인 주변 온도에 대해 전력이 보다 높게 조정될 수 있다.
도 30에서, 주변 습도가 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 주변 습도는 주변 습도 센서(예를 들어, RPT 디바이스에 제공됨)에 의해 측정되고, 목표 전력은 측정된 주변 습도에 기초하여 설정되며, 예를 들어 보다 높은 주변 습도에서는 보다 높은 전력이 설정된다. 측정된 주변 습도와 설정된 목표 전력 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다.
도 31에서, 가스 유동이 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 평균 가스 유량은 유량 센서(예를 들어, RPT 디바이스에 제공된 흐름 센서(4095))에 의해 측정되고, 목표 전력은 측정된 가스 유량에 기초하여 설정된다. 측정된 가스 유량과 설정된 목표 전력 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다.
도 32에서, 호흡 속도 및/또는 깊이가 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 호흡 속도 및/또는 깊이는 센서에 의해 측정되고, 목표 전력은 측정된 호흡 속도 및/또는 깊이에 기초하여 설정된다. 측정된 호흡 속도 및/또는 깊이와 설정된 목표 전력 사이의 관계는, 예를 들어 룩업 테이블을 통해, 사전결정될 수 있다.
도 33에서, 선호 온기 설정, 주변 온도, 가스 유동, 호흡 속도 및/또는 깊이, 및 주변 습도가 제어 입력으로서 사용된다. 예를 들어, 목표 전력은 선호 온기 설정, 측정된 주변 온도, 측정된 가스 유량, 측정된 호흡 속도 및/또는 깊이, 및 측정된 주변 습도에 기초하여 설정된다. 설정된 온기 설정과 연관된 전력은 측정된 주변 온도, 측정된 가스 유량, 측정된 호흡 속도 및/또는 깊이, 및/또는 측정된 주변 습도를 고려하여 충분하지 않은 경우 업데이트될 수 있으며, 예를 들어 보다 저온인 주변 온도 및 보다 높은 주변 습도에 대해 전력이 보다 높게 조정될 수 있다.
대안적인 예에서, 고정된 전력이 가열식 공기 전달 튜브(4170)에 제공될 수 있다. 이와 같은 배열은 온도 감지를 필요로 하지 않지만, 이와 같은 배열은, 예를 들어 환자의 편안함에 대해, 보다 나쁜 조정을 제공한다.
대안적인 예에서, HME는 가열식 공기 전달 튜브를 통하는 것이 아닌 대안적인 방식으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 환자 인터페이스 및 HME를 가열하기 위해 환자 인터페이스에 히터가 제공될 수 있으며, 예를 들어 환자 인터페이스의 플리넘 챔버를 따라 히터가 제공될 수 있다. 다른 예에서, 예를 들어 HME를 직접 가열하기 위해, 히터가 HME에 제공될 수 있다. 가열식 공기 전달 튜브에 대한 전력을 제어하기 위한 전술한 제어 알고리즘 중 하나 이상은 또한 HME에 제공된 히터에 대한 전력을 제어하도록 적용될 수 있다. 다른 예에서, 수동적인 열 저장을 증가시키기 위해 높은 열 용량 재료가 HME에 제공될 수 있다.
대안적인 예에서, 도 16에 도시된 바와 같이, HME는 가열 패스오버 가습기(heated passover humidifier)와 함께 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 16의 CPAP 시스템은 물 저장조(5110)를 포함하는 통합 가습기를 갖는 RPT 디바이스(4000), 환자 인터페이스(3000), HME(6500)을 포함하는 어댑터(6000), 및 가열식 공기 전달 튜브(4170)를 포함한다. 가습기는 주변 온도 및 습도를 상승시키고, HME는 환자로부터 수분을 더욱 포착한다. 가습기 출력은 HME가 검출되는 경우에 업데이트될 수 있다.
5.7 가습기
5.7.1 가습기 개요
본 발명의 기술의 하나의 형태에서, 환자에게 전달하기 위한 공기 또는 가스의 절대 습도를 주변 공기에 대해 변경하기 위해 가습기(5000)(예를 들어, 도 5c에 도시됨)가 제공된다. 전형적으로, 가습기(5000)는 환자의 기도로 전달되기 전에 (주변 공기에 대해) 절대 습도를 증가시키고 공기 흐름의 온도를 상승시키는 데 사용된다.
가습기(5000)는 가습기 저장조(5110), 공기 흐름을 수용하기 위한 가습기 입구, 및 가습된 공기 흐름을 전달하기 위한 가습기 출구를 포함할 수 있다. 가습기(5000)는 가습기 저장조(5110)를 수용하도록 적합화되고 가열 요소를 포함할 수 있는 가습기 베이스를 추가로 포함할 수 있다.
5.7.2 가습기 구성요소
5.7.2.1 물 저장조
하나의 배열에 따르면, 가습기(5000)는 공기 흐름의 가습을 위해 증발될 소정량의 액체(예를 들어, 물)를 유지하거나 보유하도록 구성된 물 저장조(5110)를 포함할 수 있다. 물 저장조(5110)는 하루 저녁 수면과 같은 적어도 호흡 치료 세션의 지속기간 동안 적절한 가습을 제공하기 위해 사전결정된 최대량의 물을 유지하도록 구성될 수 있다. 전형적으로, 저장조(5110)는 수백 밀리리터의 물, 예를 들어 300 밀리리터(ml), 325 ml, 350 ml 또는 400 ml의 물을 유지하도록 구성된다. 다른 형태에서, 가습기(5000)는 건물의 급수 시스템과 같은 외부 수원으로부터 물의 공급을 받도록 구성될 수 있다.
하나의 양태에 따르면, 물 저장조(5110)는 공기 흐름이 관통 이동할 때 RPT 디바이스(4000)로부터의 공기 흐름에 습도를 추가하도록 구성된다. 하나의 형태에서, 물 저장조(5110)는 공기 흐름이 내부의 소정량의 물과 접촉하면서 물 저장조(5110)를 통해 구불구불한 경로로 이동하는 것을 촉진하도록 구성될 수 있다.
하나의 형태에 따르면, 저장조(5110)는 가습기(5000)로부터, 예를 들어 측방향으로 제거 가능할 수 있다.
저장조(5110)는 또한, 예를 들어 저장조(5110)가 정상적인 작동 배향으로부터, 예컨대 임의의 개구부를 통해 및/또는 서브-구성요소들 사이로 변위 및/또는 회전될 때, 저장조로부터의 액체의 유출을 저지하도록 구성될 수 있다. 가습기(5000)에 의해 가습될 공기 흐름이 전형적으로 가압됨에 따라, 저장조(5110)는 또한 누출 및/또는 유동 임피던스를 통한 공기압 손실을 방지하도록 구성될 수 있다.
5.7.2.2 전도성 부분
하나의 배열에 따르면, 저장조(5110)는 가열 요소로부터 저장조(5110) 내의 소정량의 액체로의 효율적인 열 전달을 허용하도록 구성된 전도성 부분을 포함한다. 하나의 형태에서, 전도성 부분은 플레이트로서 배열될 수 있지만, 다른 형상도 적합할 수 있다. 전도성 부분의 전부 또는 일부는 알루미늄(예를 들어, 약 2 mm 두께, 예컨대 1 mm, 1.5 mm, 2.5 mm 또는 3 mm 두께), 다른 열 전도성 금속 또는 일부 플라스틱과 같은 열 전도성 재료로 제조될 수 있다. 일부 경우에, 적합한 기하형상의 전도성이 적은 재료에 의해 적합한 열 전도성이 달성될 수 있다.
5.7.2.3 가습기 저장조 도크
하나의 형태에서, 가습기(5000)는 가습기 저장조(5110)를 수용하도록 구성된 가습기 저장조 도크(humidifier reservoir dock)를 포함할 수 있다. 일부 배열에서, 가습기 저장조 도크는 가습기 저장조 도크에 저장조(5110)를 보유하도록 구성된 로킹 레버(locking lever)와 같은 로킹 특징부(locking feature)를 포함할 수 있다.
5.7.2.4 수위 표시기
가습기 저장조(5110)는 수위 표시기를 포함할 수 있다. 일부 형태에서, 수위 표시기는 가습기 저장조(5110) 내의 소정량의 물의 양에 관한 하나 이상의 표시를 환자(1000) 또는 간병인과 같은 사용자에게 제공할 수 있다. 수위 표시기에 의해 제공되는 하나 이상의 표시는 최대량, 사전결정된 물의 용적, 25%, 50% 또는 75%와 같은 그것의 임의의 부분, 또는 200 ml, 300 ml 또는 400 ml와 같은 용적의 표시를 포함할 수 있다.
5.7.2.5 가습기 트랜스듀서(들)
가습기(5000)는 전술한 트랜스듀서(4270) 대신에 또는 그에 부가하여, 하나 이상의 가습기 트랜스듀서(센서)(5210)를 포함할 수 있다. 가습기 트랜스듀서(5210)는 도 5g에 도시된 바와 같이 공기압 센서(5212), 공기 유량 트랜스듀서(5214), 온도 센서(5216), 또는 습도 센서(5218) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가습기 트랜스듀서(5210)는 중앙 제어기(4230) 및/또는 가습기 제어기(5250)와 같은 제어기에 통신될 수 있는 하나 이상의 출력 신호를 생성할 수 있다. 일부 형태에서, 가습기 트랜스듀서는 가습기(5000)의 외부(예컨대, 공기 회로(4170))에 위치되고 출력 신호를 제어기에 통신할 수 있다.
5.7.2.5.1 압력 트랜스듀서
RPT 디바이스(4000)에 제공된 압력 센서(4272)에 부가하여 또는 그 대신에, 하나 이상의 압력 트랜스듀서(5212)가 가습기(5000)에 제공될 수 있다.
5.7.2.5.2 유량 트랜스듀서
RPT 디바이스(4000)에 제공된 유량 센서(4274)에 부가하여 또는 그 대신에, 하나 이상의 유량 트랜스듀서(5214)가 가습기(5000)에 제공될 수 있다.
5.7.2.5.3 온도 트랜스듀서
가습기(5000)는 하나 이상의 온도 트랜스듀서(5216)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 온도 트랜스듀서(5216)는, 예컨대 가습기 출구 하류의 공기 흐름 및/또는 가열 요소(5240)의 하나 이상의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 형태에서, 가습기(5000)는 주변 공기의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(5216)를 추가로 포함할 수 있다.
5.7.2.5.4 습도 트랜스듀서
하나의 형태에서, 가습기(5000)는 주변 공기와 같은 가스의 습도를 검출하기 위한 하나 이상의 습도 센서(5218)를 포함할 수 있다. 습도 센서(5218)는 가습기(5000)로부터 전달되는 가스의 습도를 측정하기 위해 일부 형태에서 가습기 출구를 향해 배치될 수 있다. 습도 센서는 절대 습도 센서 또는 상대 습도 센서일 수 있다.
5.7.2.6 가열 요소
가습기 저장조(5110) 내의 소정량의 물 중 하나 이상 및/또는 공기 흐름에 열 입력을 제공하기 위해 일부 경우에 가열 요소(5240)가 가습기(5000)에 제공될 수 있다. 가열 요소(5240)는 전기 저항성 가열 트랙과 같은 열 발생 구성요소를 포함할 수 있다. 가열 요소(5240)의 하나의 적합한 예는 PCT 특허 출원 공개 제WO 2012/171072호에 기술된 것과 같은 층상 가열 요소이며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
일부 형태에서, 가열 요소(5240)는 주로 전도에 의해 가습기 저장조(5110)에 열이 제공될 수 있는 가습기 베이스에 제공될 수 있다.
5.7.2.7 가습기 제어기
본 기술의 하나의 배열에 따르면, 가습기(5000)는 도 5g에 도시된 바와 같은 가습기 제어기(5250)를 포함할 수 있다. 하나의 형태에서, 가습기 제어기(5250)는 중앙 제어기(4230)의 일부분일 수 있다. 다른 형태에서, 가습기 제어기(5250)는 중앙 제어기(4230)와 통신할 수 있는 별도의 제어기일 수 있다.
하나의 형태에서, 가습기 제어기(5250)는 예를 들어 공기 흐름, 저장조(5110) 내의 물 및/또는 가습기(5000)의 특성(예컨대, 온도, 습도, 압력 및/또는 유량)의 측정치를 입력으로 수신할 수 있다. 가습기 제어기(5250)는 또한 가습기 알고리즘을 실행 또는 구현하고/하거나 하나 이상의 출력 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.
도 5g에 도시된 바와 같이, 가습기 제어기(5250)는 중앙 가습기 제어기(5251), 가열 공기 회로(4171)의 온도를 제어하도록 구성된 가열 공기 회로 제어기(5254), 및/또는 가열 요소(5240)의 온도를 제어하도록 구성된 가열 요소 제어기(5252)와 같은 하나 이상의 제어기를 포함할 수 있다.
5.8 호흡 파형
도 4는 수면 중인 사람의 통상적 모델 호흡 파형을 도시한다. 수평 축은 시간이고 수직 축은 호흡 유량이다. 파라미터 값은 변동할 수도 있지만, 통상적인 호흡은 다음의 근사 값들을 가질 수도 있다: 일호흡용적 Vt 0.5L, 들숨 시간 Ti 1.6s, 피크 흡기 유량 Qpeak 0.4 L/s, 날숨 시간 Te 2.4s, 피크 호기 유량 Qpeak -0.5 L/s. 총 호흡 지속기간 Ttot은 약 4s이다. 사람은 통상적으로 환기 Vent가 약 7.5 L/분이고 약 분당 15 호흡(BPM)의 속도로 호흡한다. 통상적 듀티 사이클인 Ti의 Ttot에 대한 비율은 약 40%이다.
5.9 용어 해설
본 발명의 기술의 개시물의 목적을 위하여, 본 발명의 기술의 특정 형태에서, 후속하는 정의 중 하나 이상이 적용될 수도 있다. 본 발명의 기술의 다른 형태에서는, 대안적 정의들이 적용될 수도 있다.
5.9.1 총칭
공기: 본 발명의 기술의 어떤 형태에서, 공기는 대기를 의미할 수도 있고 본 발명의 기술의 다른 형태에서는 공기는 호흡가능 가스들의 몇가지 다른 것들의 조합, 예컨대 산소 부화 대기를 의미할 수 있다.
주변: 본 기술의 특정 형태에서, 용어 주변은 (i) 치료 시스템 또는 환자의 외부, 및 (ii) 치료 시스템 또는 환자의 바로 주위를 의미하는 것으로 간주될 것이다.
예를 들어, 가습기에 대한 주변 습도는 가습기의 바로 주위의 공기의 습도, 예를 들어 환자가 수면 중인 방의 습도일 수 있다. 이와 같은 주변 습도는 환자가 수면 중인 방 외부의 습도와 상이할 수 있다.
다른 예에서, 주변 압력은 신체의 바로 주위 또는 외부의 압력일 수 있다.
특정 형태에서, 주변(예를 들어, 음향) 노이즈는, 예를 들어 RPT 디바이스에 의해 발생되거나 마스크 또는 환자 인터페이스로부터 발생하는 노이즈를 제외하고, 환자가 위치된 방의 배경 노이즈 레벨인 것으로 간주될 수 있다. 주변 노이즈는 방 외부의 소스에 의해 발생될 수 있다.
자동 기도양압(Automatic Positive Airway Pressure)(APAP) 요법:. 예를 들어, SDB 이벤트의 존재 또는 부재에 의존하여 최소 및 최대 한계 사이에서 호흡과 호흡간에 치료 압력이 자동 조절 가능한 CPAP 요법.
지속적 기도 양압(CPAP) 요법: 치료 압력이 환자의 호흡 사이클을 통해 대략 일정한 호흡 압력 요법. 몇몇 형태에서, 기도의 입구의 압력은 날숨 동안에는 약간 더 높고 들숨 동안에는 약간 더 낮을 것이다. 몇몇 형태에서, 압력은 환자의 상이한 호흡 사이클 사이에서 변동할 것이고, 예를 들어 부분적인 상기도 폐쇄의 표시의 검출에 응답하여 증가되고 부분적인 상기도 폐쇄의 표시의 부재 시에는 감소할 것이다.
유량: 단위 시간 당 전달되는 공기의 볼륨(또는 질량). 유량은 순간적인 양을 지칭할 수 있다. 몇 가지 경우들에서, 유속을 지칭하는 것은 스칼라 양, 즉 오직 크기만을 가지는 양을 지칭하는 것일 것이다. 다른 경우에, 유속을 참조하는 것은 벡터 양, 즉 크기 및 방향 모두를 가지는 양을 지칭하는 것일 것이다. 유량에는 심볼 Q가 주어질 수 있을 것이다. '유량'은 때때로 단순히 '유동' 또는 '기류'로 축약된다.
환자 호흡의 예에서, 유량은 환자의 호흡 사이클의 들숨 부분 동안 공칭적으로 양의 값을 가질 수도 있고, 그리고 따라서 환자의 호흡 사이클의 날숨 부분 동안에는 음의 값을 가질 수도 있다. 총유량인 Qt는 RPT 디바이스에서 벗어나는 공기의 유량이다. 통기 유량 Qv는 배출된 가스의 세척을 허용하기 위하여 통기구를 벗어나는 공기의 유량이다. 유출 유량인 Ql은 환자 인터페이스 시스템 또는 그밖의 곳으로부터의 유출의 유량이다. 호흡 유량인 Qr은 환자의 호흡계 내로 수납되는 공기의 유량이다.
가습기: 단어 가습기는 환자의 의학적 호흡 질병을 개선하기 위해 치료적으로 유익한 양의 물(H2O) 증기를 공기 흐름에 제공할 수 있도록 구성 및 배열되거나, 물리적 구조가 구성된 가습 장치를 의미하는 것으로 간주될 것이다.
유출: 단어 유출은 의도하지 않은 공기의 흐름이라고 여겨질 것이다. 일 예에서, 유출은, 예를 들어 마스크 및 환자의 얼굴 사이의 불완전한 시일의 결과로서 발생할 수 있다. 다른 예에서, 스위블 엘보(swivel elbow)에서 주변으로 누출이 발생할 수 있다.
전도 (음향) 노이즈: 본 명세서에서 전도 노이즈는 공기 회로 및 환자 인터페이스뿐만 아니라 내부의 공기와 같은 공압 경로에 의해 환자에게 전달되는 노이즈를 지칭한다. 하나의 형태에서, 전도 노이즈는 공기 회로의 단부에서 음압 레벨을 측정함으로써 정량화될 수 있다.
방사 (음향) 노이즈: 본 명세서에서 방사 노이즈는 주변 공기에 의해 환자에게 전달되는 노이즈를 지칭한다. 하나의 형태에서, 방사 노이즈는 ISO 3744에 따라 해당 물체의 음력/음압 레벨을 측정함으로써 정량화될 수 있다.
통기 (음향) 노이즈: 본 명세서에서 통기 노이즈는 환자 인터페이스의 통기 구멍과 같은 임의의 통기구를 통과하는 공기 흐름에 의해 발생되는 노이즈를 지칭한다.
환자: 어떻게 되었든 호흡기 질병을 앓고 있는 사람.
압력: 단위 면적 당 힘. 압력은 cmH2O, g-f/cm2, 및 헥토파스칼을 포함하는 일정 범위의 단위들로 표현될 수도 있다. 1 cmH2O는 1 g-f/cm2와 동일하고 근사적으로 0.98 헥토파스칼이다. 본 명세서에서, 그렇지 않다고 진술되지 않으면, 압력은 cmH2O의 단위로 주어진다.
환자 인터페이스 내의 압력은 기호 Pm으로 주어지는 반면, 현재 시간 순간에서 마스크 압력 Pm에 의해 달성되는 목표 값을 나타내는 치료 압력은 기호 Pt로 주어진다.
호흡 압력 요법(RPT): 기도로 향한 입구로의 공기의 공급에 대기에 대하여 통상적으로 양압인 치료 압력의 인가.
환기기(Ventilator): 압력 서포트를 환자에게 제공하여 호흡의 동작 중 일부 또는 전부를 수행하는 기계적 디바이스.
5.9.1.1 재료
실리콘 또는 실리콘 엘라스토머: 합성 고무. 본 명세서에서, 실리콘에 대한 언급은 액체 실리콘 고무(LSR) 또는 압축 성형 실리콘 고무(CMSR)에 대한 언급이다. 상업적으로 입수 가능한 LSR의 하나의 형태는 Dow Corning에 의해 제조된 SILASTIC(이러한 상표로 판매되는 제품의 범위에 포함됨)이다. LSR의 다른 제조업체는 Wacker이다. 달리 반대로 명시되지 않는 한, LSR의 예시적인 형태는 ASTM D2240을 사용하여 측정된 약 35 내지 약 45 범위의 쇼어 A(또는 타입 A) 압입 경도를 갖는다.
폴리카보네이트: 비스페놀-A 카보네이트(Bisphenol-A Carbonate)의 열가소성 중합체.
5.9.1.2 기계적 성질
탄성: 탄성 변형될 때 에너지를 흡수하고 하중해제(unloading) 시에 에너지를 방출하는 재료의 능력.
탄성적: 하중해제 시에 실질적으로 모든 에너지를 방출하는 것. 예를 들어, 특정 실리콘 및 열가소성 엘라스토머를 포함하는 것.
경도: 변형에 저항하는 재료 자체의 능력(예를 들어, 표준화된 샘플 크기에서 측정된 압입 경도 스케일, 또는 영률에 의해 기술됨).
● '연질' 재료는 실리콘 또는 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 손가락 압력 하에서 쉽게 변형될 수 있다.
● '경질' 재료는 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 강철 또는 알루미늄을 포함할 수 있으며, 예를 들어 손가락 압력 하에서 쉽게 변형되지 않을 수 있다.
구조물 또는 구성요소의 강도(또는 강성): 인가된 하중에 반응하여 변형에 저항하는 구조물 또는 구성요소의 능력. 하중은 힘 또는 모멘트, 예를 들어 압축, 인장, 굽힘 또는 비틀림일 수 있다. 구조물 또는 구성요소는 상이한 방향으로 상이한 저항을 제공할 수 있다.
연성 구조물 또는 구성요소: 자신의 중량을 지지하게 될 때, 비교적 짧은 기간, 예컨대 1 초 내에 형상이 변하는, 예를 들어 구부러지는 구조물 또는 구성요소.
강성 구조물 또는 구성요소: 전형적으로 사용 시에 마주치는 하중을 받을 때 형상이 실질적으로 변하지 않는 구조물 또는 구성요소. 이와 같은 사용의 예는, 예를 들어 약 20 내지 30 cmH2O 압력의 하중에서, 환자의 기도의 입구와 밀봉 관계로 환자 인터페이스를 설정 및 유지하는 것일 수 있다.
일 예로서, I-빔은 제2 직교 방향과 비교하여 제1 방향으로의 상이한 굽힘 강도(굽힘 하중에 대한 저항)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 구조물 또는 구성요소는 제1 방향으로 연성이고 제2 방향으로 강성일 수 있다.
5.9.2 호흡 사이클
무호흡: 몇 가지 정의에 따르면, 무호흡은 흐름이 지속기간, 예를 들어 10 초 동안에 대한 선결정된 임계 아래로 떨어질 때에 발생했던 것으로 언급된다. 폐쇄성 무호흡은 환자의 노력에도 불구하고 기도의 몇몇 폐쇄가 공기를 흐르게 하지 않을 때에 발생했던 것으로 언급될 것이다. 중추성 무호흡은 기도가 개방임에도 불구, 호흡 노력의 감소 또는 호흡 노력의 부재에 기인하여 무호흡이 검출될 때에 발생했던 것으로 언급될 것이다. 혼합성 무호흡은 호흡 노력의 감소 또는 부재가 기도 폐색과 동시에 일어날 때 발생한다.
호흡률: 환자의 자발적인 호흡률, 보통 분당 호흡수로 측정됨.
듀티 사이클: 들숨 시간 Ti의 총호흡 시간 Ttot에 대한 비율.
노력(호흡): 자발적으로 호흡하는 사람이 호흡하려고 시도함으로써 이루어지는 작업.
호흡 사이클의 날숨 부분: 배기 흐름의 시작으로부터 들숨 흐름의 시작까지의 기간.
흐름 제한: 흐름 제한은 환자에 의하여 노력이 증가되어도 흐름에 있어서 상응하는 증가가 얻어지지 않을 때의 환자의 호흡의 상황(state of affairs)인 것으로 여겨질 것이다. 흐름 제한이 호흡 사이클의 들숨 부분 도중에 발생하면 이것은 들숨 흐름 제한이라고 기술될 수도 있다. 흐름 제한이 호흡 사이클의 날숨 부분 도중에 발생하면 이것은 날숨 흐름 제한이라고 기술될 수도 있다.
흐름 제한된 흡기 파형의 타입:
(i) 평평함: 상승 이후 상대적으로 평평한 부분, 그 이후에 하강이 있음.
(ii) M-형: 하나는 선행 에지에 있고 다른 하나는 후행 에지에 있는 두 개의 로컬 피크, 및 두 개의 피크들 사이의 상대적으로 평평한 부분.
(iii) 의자-형: 단일 로컬 피크 이후에 상대적으로 평평한 부분이 있는데 피크는 선행 에지에 있음.
(iv) 반전된-의자형: 상대적으로 평평한 부분 이후 단일 로컬 피크가 있는데 이러한 피크는 후행 에지에 있음.
호흡 저하: 일부 정의에 따르면, 호흡저하는 흐름에서의 감소가 있지만 흐름의 중단은 아닌 것으로 여겨진다. 하나의 형태에서, 호흡저하는 어느 지속기간에 대한 임계 유량 아래로 흐름의 감소가 존재할 때에 발생했다고 언급될 수도 있다. 중추성 호흡저하는 호흡 노력의 감소에 기인하여 호흡저하가 검출될 때에 발생했던 것으로 언급될 것이다. 성인의 한 형태에서, 다음 중 하나가 호흡저하라고 간주될 수 있다:
(i) 적어도 10 초 동안의 환자 호흡에서의 30% 감소 및 연관된 4% 불포화; 또는
(ii) 적어도 10 초 동안의 환자 호흡의 감소(하지만 50% 미만) 및 적어도 3% 의 연관된 불포화 또는 각성.
호흡항진: 정상보다 더 높은 레벨로의 흐름에서의 증가.
호흡 사이클의 들숨 부분: 들숨 흐름의 시작으로부터 날숨 흐름의 시작까지의 기간이 호흡 사이클의 들숨 부분이라고 여겨질 것이다.
개통성(Patency)(기도): 기도가 개방되고 있는 정도 또는 기도가 개방된 정도. 개방(patent) 기도는 개방된 것이다. 기도 개방성은, 예를 들어 일(1)의 값이 개방이고 제로(0)의 및 값이 닫힘(폐색)을 나타내는 식으로 정량화될 수도 있다.
호기말 양압(Positive End-Expiratory Pressure; PEEP): 들숨의 끝에서 존재하는 폐 내의 대기보다 높은 압력.
피크 유량(Qpeak): 호흡 유량 파형의 들숨 부분 도중의 흐름의 최대값.
호흡 유량, 환자 공기유량, 호흡 공기유량(Qr): 이러한 유사한 용어들은, 환자에 의하여 경험되는 실제 호흡 유량인 "참 호흡 유량" 또는 "참 호흡 공기유량"에 반대인, RPT 디바이스의 호흡 공기유량의 추정이며 보통 분당 리터수로 표현된다.
일호흡용적(Tidal volume; Vt): 추가적인 노력이 적용되지 않을 때의 보통의 호흡 도중에 들이쉬거나 내쉬어지는 공기의 볼륨. 원칙적으로, 흡기량 Vi(흡기된 공기의 양)는 호기량 Ve(호기된 공기의 양)와 동일하고, 따라서 단일의 일호흡용적 Vi는 어느 양과도 동일한 것으로 정의될 수 있다. 실제로, 일호흡용적 Vi는 흡기량 Vi와 호기량 Ve의 일부 조합, 예를 들어 평균으로 추정된다.
(들숨) 시간(Ti): 호흡 유량 파형의 들숨 부분의 지속기간.
(날숨) 시간(Te): 호흡 유량 파형의 날숨 부분의 지속기간.
(총) 시간(Ttot): 호흡 유량 파형의 하나의 들숨 부분의 시작부터 호흡 유량 파형의 후속하는 들숨 부분의 시작 사이의 총지속기간.
통상적 최근 환기(Typical recent ventilation): 몇 개의 소정 시간스케일 동안의 환기량 Vent의 최근 값들이 집속하는 경향이 있는 주변의 환기의 값, 즉 환기의 최근 값들의 중심경향의 측정.
상기도 폐쇄(UAO): 부분적 상기도 및 총상기도 폐쇄 모두를 포함함. 이것은 흐름 제한의 상태와 연관될 수도 있는데, 여기에서 상기도 사이의 압력 차분이 증가함에 따라 유량이 겨우 조금만 증가하거나 심지어는 감소할 수도 있다(스탈링 저항 거동(Starling resistor behaviour)).
환기량(Vent): 환자의 호흡계에 의하여 교환되고 있는 기체 유량의 측정치. 환기량의 측정치는 단위 시간당 흡기 및 호기 유동 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 분당 볼륨으로서 표현되는 경우, 이러한 양은 흔히 "분 환기(minute ventilation)"라고 지칭된다. 분 환기는 가끔 볼륨으로만 주어지는데, 분당 볼륨으로 이해된다.
5.9.3 환기
적응적 서보-환기기(ASV): 고정된 타겟 환기가 아닌 변경가능한 것을 가지는 서보-환기기. 변경가능한 타겟 환기는 환자의 몇몇 특징, 예를 들어, 환자의 호흡 특징으로부터 학습될 수도 있다.
백업 레이트: 환기기가 순간 호흡 노력에 의해 트리거링되지 않는다면 환자에게 전달할 최소 호흡률(통상적으로 분당 호흡 수)을 확립하는 환기기의 파라미터.
싸이클(Cycled): 환기기의 흡기 페이즈의 종결. 환기기가 호흡 사이클의 들숨 부분의 끝에서 자발적으로 호흡하는 환자에게 호흡을 전달할 때, 환기기는 호흡을 전달하는 것을 중단하도록 싸이클된다고 언급된다.
호기 기도양압(EPAP; Expiratory positive airway pressure): 호흡 내에서 변동하는 압력이 추가되어 환기기가 주어진 시간에서 획득하려고 시도할 원하는 마스크 압력을 생성하는 기저 압력.
종말 호기 압력(EEP; End expiratory pressure): 환기기가 호흡의 날숨 부분 종료시에 획득하려고 시도할 원하는 마스크 압력. 압력 파형 템플릿 Π(Φ)가 호기 종료 시에 0의 값이 되는 경우, 즉 Φ = 1일 때 Π(Φ) = 0인 경우, EEP는 EPAP와 동일하다.
흡기 기도양압(IPAP; Inspiratory positive airway pressure): 환기기가 호흡의 들숨 부분 동안에 획득하려고 시도할 원하는 최대 마스크 압력.
압력 서포트: 환기기 배기 도중의 것보다 환기기 흡기 도중에 압력에서의 증가를 표시하는 숫자이며, 일반적으로 흡기 도중의 최대값 및 기저 압력에서의 차분을 의미함(예를 들어, PS = IPAP - EPAP). 몇몇 콘텍스트에서 압력 서포트는 환기기가 실제로 획득하는 것이 아니라 이것이 획득하려고 하는 차분을 의미한다.
서보-환기기: 환자 환기를 측정하는 환기기는 타겟 환기를 가지고, 이것이 환자 환기를 타겟 환기에 가까이 가져가기 위한 압력 서포트의 레벨을 조절한다.
자발적/타이밍(Spontaneous/Timed; S/T): 자발적으로 호흡하는 환자의 호흡의 시작을 검출하려고 시도하는 환기기 또는 다른 디바이스의 모드. 그러나, 디바이스가 선결정된 시간 기간 내에 호흡을 검출할 수 없으면, 그 디바이스는 호흡의 전달을 자동적으로 개시할 것이다.
스윙: 압력 서포트와 동일한 용어.
트리거링됨(triggered): 환기기가 공기의 호흡을 자발적으로 호흡하는 환자에게 전달하면, 환자의 노력에 의하여 호흡 사이클의 호흡 부분의 개시 시에 이를 수행하도록 트리거링되었다고 언급된다.
5.9.3.1 호흡계의 해부학적 구조
횡경막: 흉곽의 하단에 걸쳐 연장하는 근육막. 횡경막은 심장, 폐 및 갈비뼈를 보유하는 흉강을 복강으로부터 분리한다. 횡경막이 수축하면 흉강의 부피는 증가하고 공기가 폐 내로 유도된다.
후두: 후두, 또는 보이스 박스는 성대주름을 하우징하고 인두의 아래(하인두)를 기관과 연결시킨다.
폐: 인간의 호흡 기관. 폐의 전달 존(conducting zone)은 기관, 기관지, 세기관지, 및 단말 세기관지를 보유한다. 호흡 존은 호흡 세기관지, 폐포관(alveolar duct), 및 폐포를 보유한다.
비강: 비강(또는 코 안)은 얼굴의 중간의 코 위와 그 뒤의 큰 공기가 차 있는 공간이다. 비강은 비중격(nasal septum)이라고 불리는 수직 핀(fin)에 의하여 둘로 나뉜다. 비강의 옆에는 비갑개(nasal conchae)(단수형은 "concha") 또는 중비갑개(turbinates)라고 불리는 3 개의 수평 돌출부(outgrowths)가 존재한다. 비강의 전면에는 코가 있으며, 뒤는 후비공(choanae)을 통해서 비인두(nasopharynx)와 혼합된다.
인두: 비강의 바로 밑에(아래에) 위치되고 식도 및 후두 위에 위치되는 목구멍의 부분. 인두는 통상적으로 3 개의 섹션: 비인두(윗흉골)(인두의 코 부분), 인두중앙부(mesopharynx)(인두의 입 부분), 및 후두인두(하인두)로 나뉘어진다.
5.9.4 환자 인터페이스
질식 방지 밸브(Anti-asphyxia valve; AAV): 페일세이프(failsafe) 방식으로 대기로 개방함으로써 환자의 과도한 CO2 재호흡의 위험을 감소시키는 마스크 시스템의 구성요소 또는 서브조립체.
엘보: 엘보는 소정 각도로 방향을 변경하도록, 관통 이동하는 공기 흐름의 축을 지향시키는 구조물의 예이다. 하나의 형태에서, 각도는 약 90 도일 수 있다. 다른 형태에서, 각도는 90 도 초과 또는 미만일 수 있다. 엘보는 대략 원형 단면을 가질 수 있다. 다른 형태에서, 엘보는 타원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 특정 형태에서, 엘보는 정합 구성요소에 대해, 예를 들어 약 360 도 회전 가능할 수 있다. 특정 형태에서, 엘보는, 예를 들어 스냅 연결을 통해, 정합 구성요소로부터 제거 가능할 수 있다. 특정 형태에서, 엘보는 제조 동안에 일회성 스냅을 통해 정합 구성요소에 조립될 수 있지만, 환자에 의해 제거 가능하지 않을 수 있다.
프레임: 프레임은 헤드기어와의 2 개 이상의 연결 지점들 사이의 인장 하중을 지지하는 마스크 구조물을 의미하는 것으로 간주될 것이다. 마스크 프레임은 마스크의 비기밀성 하중 지지 구조물일 수 있다. 그러나, 일부 형태의 마스크 프레임은 또한 기밀성일 수 있다.
헤드기어: 헤드기어는 머리에 사용하도록 설계된 위치설정 및 안정화 구조물의 형태를 의미하는 것으로 간주될 것이다. 예를 들어, 헤드기어는 호흡 요법의 전달을 위해 환자의 안면 상의 제위치에 환자 인터페이스를 위치시켜 보유하도록 구성된 하나 이상의 스트럿(strut), 타이(tie) 및 보강재의 집합체를 포함할 수 있다. 일부 타이는 발포체와 직물의 적층된 복합재와 같은 연질의 가요성 탄성 재료로 형성된다.
멤브레인(Membrane): 멤브레인은 바람직하게는 실질적으로 굽힘에 대한 저항이 없지만, 신축에 대한 저항을 갖는 전형적으로 얇은 요소를 의미하는 것으로 간주될 것이다.
플리넘 챔버: 마스크 플리넘 챔버는 사용 시에 대기압보다 높게 가압된 공기를 내부에 갖는 소정 용적의 공간을 적어도 부분적으로 둘러싸는 벽을 갖는 환자 인터페이스의 부분을 의미하는 것으로 간주될 것이다. 쉘(shell)은 마스크 플리넘 챔버의 벽의 일부를 형성할 수 있다.
시일: 구조물을 지칭하는 명사 형태("시일"), 또는 효과를 지칭하는 동사 형태("밀봉하다")일 수 있다. 2 개의 요소는 별도의 '시일' 요소 자체를 필요로 하지 않고 그들 사이에서 '밀봉'되거나 '밀봉'을 수행하도록 구성 및/또는 배열될 수 있다.
쉘: 쉘은 굽힘, 인장 및 압축 강도를 갖는 곡선형의 비교적 얇은 구조물을 의미하는 것으로 간주될 것이다. 예를 들어, 마스크의 곡선형 구조 벽은 쉘일 수 있다. 일부 형태에서, 쉘은 패싯(facet)형일 수 있다. 일부 형태에서, 쉘은 기밀성일 수 있다. 일부 형태에서, 쉘은 기밀성이 아닐 수 있다.
보강재: 보강재는 적어도 하나의 방향으로 다른 구성요소의 굽힘 저항을 증가시키도록 설계된 구조 구성요소를 의미하는 것으로 간주될 것이다.
스트럿: 스트럿은 적어도 하나의 방향으로 다른 구성요소의 압축 저항을 증가시키도록 설계된 구조 구성요소인 것으로 간주될 것이다.
스위블(명사): 공통 축을 중심으로, 바람직하게는 독립적으로, 바람직하게는 낮은 토크 하에서 회전하도록 구성된 구성요소의 서브조립체. 하나의 형태에서, 스위블은 적어도 360 도의 각도로 회전하도록 구성될 수 있다. 다른 형태에서, 스위블은 360 도 미만의 각도로 회전하도록 구성될 수 있다. 공기 전달 도관의 맥락에서 사용될 때, 구성요소의 서브조립체는 바람직하게는 매칭되는 원통형 도관 쌍을 포함한다. 사용 시에 스위블로부터 공기 흐름의 누출이 거의 또는 전혀 없을 수 있다.
타이(명사): 인장에 저항하도록 설계된 구조물.
통기구(명사): 호기 가스를 임상적으로 효과적으로 세척하기 위해 마스크의 내부 또는 도관으로부터 주변 공기로의 공기 흐름을 허용하는 구조물. 예를 들어, 임상적으로 효과적인 세척은 마스크 설계 및 치료 압력에 따라 분당 약 10 리터 내지 분당 약 100 리터의 유량을 포함할 수 있다.
5.9.5 구조의 형상
본 기술에 따른 제품은 하나 이상의 3차원 기계적 구조물, 예를 들어 마스크 쿠션 또는 임펠러를 포함할 수 있다. 3차원 구조물은 2차원 표면에 의해 한정될 수 있다. 이러한 표면은 관련 표면 배향, 위치, 기능 또는 일부 다른 특성을 설명하기 위해 부호를 사용하여 구별될 수 있다. 예를 들어, 구조물은 전방 표면, 후방 표면, 내부 표면 및 외부 표면 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 시일-형성 구조물은 면접촉(예를 들어, 외부) 표면, 및 별도의 비-면접촉(예를 들어, 하측 또는 내부) 표면을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 구조물은 제1 표면 및 제2 표면을 포함할 수 있다.
3차원 구조물 및 표면의 형상을 설명하는 것을 용이하게 하기 위해, 먼저 소정 지점 p에서 구조물의 표면을 통한 단면이 고려된다. 표면 상의 지점 p에서의 단면 및 결과적인 평면 곡선의 예를 도시하는 도 3b 내지 도 3f 참조. 도 3b 내지 도 3f는 또한 p에서의 외향 법선 벡터를 도시한다. p에서의 외향 법선 벡터는 표면으로부터 멀리 향하여 있다. 일부 예에서, 표면 상에 똑바로 서있는 가상의 작은 사람의 관점에서 표면이 설명된다.
5.9.5.1 1차원의 곡률
p에서의 평면 곡선의 곡률은 부호(예를 들어, 양, 음) 및 크기(예를 들어, 1/(p에서 곡선에 접하는 원의 반경))를 갖는 것으로 설명될 수 있다.
양의 곡률: p에서의 곡선이 외향 법선을 향하여 있으면, 해당 지점에서의 곡률은 양인 것으로 간주될 것이다(가상의 작은 사람이 지점 p를 출발하면, 오르막을 걸어야 함). 도 3b(도 3c에 비하여 상대적으로 큰 양의 곡률) 및 도 3c(도 3b에 비하여 상대적으로 작은 양의 곡률) 참조. 이와 같은 곡선은 종종 오목한 것으로 지칭된다.
0의 곡률: p에서의 곡선이 직선이면, 곡률은 0인 것으로 간주될 것이다(가상의 작은 사람이 지점 p를 출발하면, 위로도 아래로도 아닌 수평면 상을 걸을 수 있음). 도 3d 를 참조한다.
음의 곡률: p에서의 곡선이 외향 법선으로부터 멀리 향하여 있으면, 해당 지점에서의 해당 방향의 곡률은 음인 것으로 간주될 것이다(가상의 작은 사람이 지점 p를 출발하면, 내리막을 걸어야 함). 도 3e(도 3f에 비하여 상대적으로 작은 음의 곡률) 및 도 3f(도 3e에 비하여 상대적으로 큰 음의 곡률) 참조. 이와 같은 곡선은 종종 볼록한 것으로 지칭된다.
5.9.5.2 2차원 표면의 곡률
본 기술에 따라 2 차원 표면 상의 주어진 지점에서의 형상에 대한 설명은 다수의 법선 단면을 포함할 수 있다. 다수의 단면은 외향 법선을 포함하는 평면("법선 평면")에서 표면을 절단할 수 있으며, 각각의 단면은 상이한 방향으로 취해질 수 있다. 각각의 단면은 대응하는 곡률을 갖는 평면 곡선을 생성한다. 해당 지점에서의 상이한 곡률은 동일한 부호 또는 상이한 부호를 가질 수 있다. 해당 지점에서의 곡률 각각은 크기, 예를 들어 비교적 작은 크기를 갖는다. 도 3b 내지 도 3f의 평면 곡선은 특정 지점에서의 이와 같은 다수의 단면의 예일 수 있다.
주 곡률 및 방향: 곡선의 곡률이 최대 및 최소 값을 취하는 법선 평면의 방향이 주 방향으로 불린다. 도 3b 내지 도 3f의 예에서, 최대 곡률은 도 3b에서 생기고, 최소는 도 3f에서 생기며, 따라서 도 3b 및 도 3f는 주 방향의 단면이다. p에서의 주 곡률은 주 방향의 곡률이다.
표면의 영역: 표면 상의 연결된 지점 세트. 소정 영역에서의 지점 세트는 유사한 특성, 예를 들어 곡률 또는 부호를 가질 수 있다.
새들 영역: 각 지점에서 주 곡률이 반대 부호를 갖는 영역, 즉 하나가 양이고 다른 하나가 음인 영역(가상 사람이 회전하는 방향에 따라, 오르막 또는 내리막을 걸을 수 있음).
돔 영역: 각 지점에서 주 곡률이 동일한 부호를 갖는 영역, 예를 들어 둘 모두 양("오목한 돔")이거나, 둘 모두 음("볼록한 돔")인 영역.
원통형 영역: 하나의 주 곡률이 0(또는, 예를 들어 제조 공차 내에서 0)이고 다른 주 곡률이 0이 아닌 영역.
평면 영역: 주 곡률 모두가 0(또는, 예를 들어 제조 공차 내에서 0)인 표면의 영역.
표면의 에지: 표면 또는 영역의 경계 또는 한계.
경로: 본 기술의 특정 형태에서, '경로'는 수학적-위상적 의미에서의 경로, 즉 표면 상의 f(0)으로부터 f(1)까지의 연속 공간 곡선을 의미하는 것으로 간주될 것이다. 본 기술의 특정 형태에서, '경로'는, 예를 들어 표면 상의 지점 세트를 포함하는 루트 또는 코스로서 설명될 수 있다. (가상 사람의 경로는 그들이 표면 상을 걷는 곳이고, 정원의 경로와 유사하다.)
경로 길이: 본 기술의 특정 형태에서, '경로 길이'는 f(0)으로부터 f(1)까지의 표면을 따른 거리, 즉 표면 상의 경로를 따른 거리를 의미하는 것으로 간주될 것이다. 표면 상의 2 개의 지점 사이에 하나 초과의 경로가 있을 수 있으며, 이와 같은 경로는 상이한 경로 길이를 가질 수 있다. (가상 사람의 경로 길이는 그들이 경로를 따라 표면 상을 걸어야 하는 거리일 것이다.)
직선 거리: 직선 거리는 표면 상의 2 개의 지점 사이의 거리이지만, 표면과는 관련이 없다. 평면 영역에서는, 표면 상의 2 개의 지점 사이의 직선 거리와 동일한 경로 길이를 갖는 표면 상의 경로가 있을 것이다. 비평면 표면에서는, 2 개의 지점 사이의 직선 거리와 동일한 경로 길이를 갖는 경로가 없을 수 있다. (가상 사람에게는, 직선 거리는 '일직선으로(as the crow flies)'의 거리에 대응할 것이다.)
5.9.5.3 공간 곡선
공간 곡선: 평면 곡선과 달리, 공간 곡선은 반드시 임의의 특정 평면에 놓이는 것은 아니다. 공간 곡선은 폐쇄형일 수 있고, 즉 종점이 없을 수 있다. 공간 곡선은 3차원 공간의 1차원 피스(piece)인 것으로 간주될 수 있다. DNA 나선의 스트랜드(strand) 상을 걷는 가상의 사람은 공간 곡선을 따라 걷는다. 전형적인 인간의 좌측 귀는 왼나선인 나선을 포함한다(도 3q 참조). 전형적인 인간의 우측 귀는 오른나선인 나선을 포함한다(도 3r 참조). 도 3s는 오른나선을 도시한다. 구조물의 에지, 예를 들어 멤브레인 또는 임펠러의 에지는 공간 곡선을 따를 수 있다. 일반적으로, 공간 곡선은 공간 곡선 상의 각 지점에서의 곡률(curvature) 및 열률(torsion)에 의해 설명될 수 있다. 열률은 곡선이 평면으로부터 얼마나 벗어나는지의 척도이다. 열률은 부호 및 크기를 갖는다. 공간 곡선 상의 소정 지점에서의 열률은 해당 지점에서의 접선, 법선 및 종법선 벡터를 참조하여 특징지어질 수 있다.
접선 단위 벡터(또는 단위 접선 벡터): 곡선 상의 각 지점에 대해, 이 지점에서의 벡터는 해당 지점으로부터의 방향뿐만 아니라, 크기를 특정한다. 접선 단위 벡터는 해당 지점에서 곡선과 동일한 방향을 가리키는 단위 벡터이다. 가상의 사람이 곡선을 따라 날아가다가 특정 지점에서 탈것에서 떨어졌다면, 접선 벡터의 방향은 이동하는 방향이다.
단위 법선 벡터: 가상의 사람이 곡선을 따라 이동함에 따라, 이러한 접선 벡터 자체는 변화한다. 접선 벡터가 변화하는 것과 동일한 방향을 가리키는 단위 벡터가 단위 주 법선 벡터로 불린다. 그것은 접선 벡터에 수직이다.
종법선 단위 벡터: 종법선 단위 벡터는 접선 벡터 및 주 법선 벡터 모두에 수직이다. 종법선 단위 벡터의 방향은 오른손 법칙(예를 들어, 도 3p 참조)에 의해, 또는 대안적으로 왼손 법칙(도 3o)에 의해 결정될 수 있다.
접촉 평면: 단위 접선 벡터 및 단위 주 법선 벡터를 포함하는 평면. 도 3o 및 도 3p 참조.
공간 곡선의 열률: 공간 곡선의 소정 지점에서의 열률은 해당 지점에서의 종법선 단위 벡터의 변화율의 크기이다. 열률은 곡선이 접촉 평면으로부터 얼마나 벗어나는지의 척도가 된다. 평면에 놓이는 공간 곡선은 0의 열률을 갖는다. 접촉 평면으로부터 상대적으로 적은 양을 벗어나는 공간 곡선은 상대적으로 작은 크기의 열률(예를 들어, 완만하게 경사진 나선형 경로)을 가질 것이다. 접촉 평면으로부터 상대적으로 많은 양을 벗어나는 공간 곡선은 상대적으로 큰 크기의 열률(예를 들어, 가파르게 경사진 나선형 경로)을 가질 것이다. 도 3s를 참조하면, T2 > T1이므로, 도 3s의 나선의 상단 코일 근처에서의 열률의 크기는 도 3s의 나선의 하단 코일의 열률의 크기보다 크다.
도 3p의 오른손 법칙을 참조하면, 우측 종법선 방향을 향해 회전하는 공간 곡선은 우측 양의 열률(예를 들어, 도 3s에 도시된 바와 같은 오른나선)을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 우측 종법선 방향으로부터 멀리 회전하는 공간 곡선은 우측 음의 열률(예를 들어, 왼나선)을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
동등하게, 그리고 왼손 법칙(도 3o 참조)을 참조하면, 좌측 종법선 방향을 향해 회전하는 공간 곡선은 좌측 양의 열률(예를 들어, 왼나선)을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 좌측 양은 우측 음과 동등하다. 도 3t 를 참조한다.
5.9.5.4 구멍
표면은 1차원 구멍, 예를 들어 평면 곡선 또는 공간 곡선에 의해 한정된 구멍을 가질 수 있다. 구멍을 갖는 얇은 구조물(예를 들어, 멤브레인)은 1차원 구멍을 갖는 것으로서 설명될 수 있다. 평면 곡선에 의해 한정된, 예를 들어 도 3i에 도시된 구조물의 표면에 있어서의 1차원 구멍 참조.
구조물은 2차원 구멍, 예를 들어 표면에 의해 한정된 구멍을 가질 수 있다. 예를 들어, 팽창 가능한 타이어는 타이어의 내부 표면에 의해 한정된 2차원 구멍을 갖는다. 다른 예에서, 공기 또는 겔을 위한 공동을 갖는 블래더는 2차원 구멍을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시된 2차원 구멍을 한정하는 내부 표면을 갖는 도 3l의 쿠션과, 도 3m 및 도 3n의 예시적인 관통 단면 참조. 또 다른 예에서, 도관은 1차원 구멍(예를 들어, 입구 또는 출구에 있음), 및 도관의 내부 표면에 의해 한정된 2차원 구멍을 포함할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 표면에 의해 한정된, 도 3k에 도시된 구조물을 통과하는 2차원 구멍 참조.
5.10 다른 비고
문맥상 달리 명확하게 지시하지 않고 값의 범위가 제공되는 경우에, 하한 단위의 1/10까지, 해당 범위의 상한과 하한 사이, 그리고 그 언급된 범위의 임의의 다른 언급 또는 개재된 값인 각각의 개재 값은 본 기술 내에 포함되는 것으로 이해된다. 개재 범위에 독립적으로 포함될 수 있는 이들 개재 범위의 상한 및 하한은 언급된 범위 내의 임의의 특히 배제된 한계값에 속하는 것으로 본 기술범위 내에 또한 포함된다. 언급된 범위가 한계들 중 하나 또는 두 개 모두를 포함하는 경우, 이와 같이 포함되는 한계들 중 하나 또는 모두를 배제하는 범위들도 역시 본 발명의 기술에 포함된다.
또한, 값 또는 값들이 본 기술의 일부로서 실시되는 것으로 본 명세서에서 언급되는 경우에, 이와 같은 값은 달리 언급되지 않는 한 근사값일 수 있고, 이와 같은 값은 실용적인 기술 실시로 이를 허용하거나 요구할 수 있는 범위의 임의의 적합한 유효 자릿수로 사용될 수 있다.
달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 기술이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에서 설명된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법 및 재료가 또한 본 기술의 실시 또는 테스트에 사용될 수 있지만, 제한된 수의 예시적인 방법 및 재료만이 본 명세서에서 설명된다.
특정 재료가 구성요소를 구성하는 데 사용되는 것으로 확인될 때, 유사한 특성을 가진 명백한 대체 재료가 대체물로 사용될 수 있다. 또한, 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 설명된 임의의 그리고 모든 구성요소는 제조될 수 있는 것으로 이해되며, 그 때문에 함께 또는 개별적으로 제조될 수 있다.
본 명세서에서 그리고 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥에서 달리 명백하게 지시하지 않는 한 그들의 복수 등가물을 포함한다는 것에 유의해야 한다.
본 명세서에서 언급된 모든 공보는 이들 공보의 대상인 방법 및/또는 재료를 개시하고 설명하기 위해 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 본 명세서에서 논의된 공보는 본 출원의 출원일 이전에 그들의 공개를 위해서만 제공된다. 본 발명의 기술이 선행 발명에 의한 이와 같은 공개에 앞서 있을 자격이 없다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 제공된 공보의 날짜는 실제 공개 날짜와 다를 수 있으며, 이는 독자적으로 확인할 필요가 있을 수 있다.
용어 "포함한다" 및 "포함하는"은 언급된 요소, 구성요소 또는 단계가 존재할 수 있거나, 명시적으로 언급되지 않은 다른 요소, 구성요소 또는 단계와 사용되거나 조합될 수 있음을 나타내는 비배타적인 방식으로 요소, 구성요소 또는 단계를 언급하는 것으로 해석되어야한다.
상세한 설명에 사용된 제목은 독자의 용이한 참조용으로만 포함되며 본 개시 또는 청구범위에 걸쳐 발견된 요지를 제한하는 데 사용되어서는 안 된다. 제목은 청구범위 범주 또는 청구범위 한계를 해석할 때 사용되어서는 안 된다.
본 명세서의 기술이 특정 예를 참조하여 설명되었지만, 이들 예는 단지 기술의 원리 및 용례의 예시라고 이해해야 한다. 몇몇 경우에, 용어 및 부호는 기술을 실행하는 데 요구되지 않은 특정 세부사항을 의미할 수 있다. 예를 들어, 용어 "제1" 및 "제2"가 사용될 수 있지만, 이들 용어는 달리 명시하지 않는 한, 임의의 순서를 나타내지 않으며 별개의 요소를 구별하는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 비록 방법론 내의 프로세스 단계들이 어느 순서로 설명되거나 예시될 수도 있지만, 이러한 순서가 필수적인 것은 아니다. 당업자는 이와 같은 순서가 수정될 수 있고/있거나 그 양태가 동시에 또는 심지어 동기적으로 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
따라서, 많은 수정이 예시적인 예에 대해 이루어질 수 있고 다른 배열이 기술의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 강구될 수 있음을 이해해야 한다.
5.11 참조 부호 리스트
특징 항목 번호
환자 1000
침대 동숙자 1100
환자 인터페이스 3000
시일-형성 구조 3100
플리넘 챔버 3200
위치설정 및 안정화 구조물 3300
통기구 3400
연결 포트 3600
이마 지지대 3700
RPT 디바이스 4000
메인 패널 4010
전면 패널 4012
측면 패널 4014
섀시 4016
공압 블록 4020
압력 센서 4090
압력 포트 4092
출구 4093
흐름 센서 4095
흐름 센서 포트 4096
흐름 센서 포트 4097
공기 필터 4110
인입 공기 필터 4112
출구 공기 필터 4114
머플러 4120
머플러들 4120
인입 머플러 4122
인출 머플러 4124
압력 발생기 4140
송풍기 4142
모터 4144
스필백 방지 밸브 4160
공기 전달 튜브 4170
공기 회로 4171
튜브 부분 4172
RPT 디바이스 커넥터 4174
환자 인터페이스 커넥터 4176
가스 온도 센서 4178
보충 산소 4180
전기적 컴포넌트 4200
PCBA 4202
파워 서플라이 4210
입력 디바이스 4220
중앙 제어기 4230
시계 4232
요법 디바이스 제어기 4240
보호 회로 4250
메모리 4260
트랜스듀서 4270
압력 센서 4272
유량 센서 4274
모터 속도 트랜스듀서 4276
데이터 통신 인터페이스 4280
원격 외부 통신 네트워크 4282
로컬 외부 통신 네트워크 4284
원격 외부 디바이스 4286
로컬 외부 디바이스 4288
출력 디바이스 4290
디스플레이 드라이버 4292
디스플레이 4294
알고리즘 4300
전처리 모듈 4310
압력 보상 알고리즘 4312
통기 유량 추정 알고리즘 4314
유출 유량 추정 알고리즘 4316
호흡 유량 추정 알고리즘 4318
요법 엔진 모듈 4320
위상 결정 알고리즘 4321
파형 결정 알고리즘 4322
환기량 결정 알고리즘 4323
들숨 흐름 제한 결정 알고리즘 4324
무호흡/호흡저하 결정 알고리즘 4325
코골이 결정 알고리즘 4326
기도 개방성 결정 알고리즘 4327
목표 환기량 결정 알고리즘 4328
요법 파라미터 결정 알고리즘 4329
요법 제어 모듈 4330
방법 4340
가습기 5000
물 저장조 5110
가습기 트랜스듀서 5210
압력 트랜스듀서 5212
유량 트랜스듀서 5214
온도 트랜스듀서 5216
습도 센서 5218
가열 요소 5240
가습기 제어기 5250
중앙 가습기 제어기 5251
가열 요소 제어기 5252
공기 회로 제어기 5254
어댑터 6000
짧은 튜브 조립체 6010
튜브 6012
커넥터 6014
커넥터 6016
짧은 튜브 조립체 6020
튜브 6022
커넥터 6024
짧은 튜브 조립체 6025
커넥터 6026
커넥터 6027
통기구 및 HME 조립체 6050
커넥터 6060
하우징 6070
코어 구조물 6080
디퓨저 커버 6090
디퓨저 6095
HME 6500
CPAP 시스템 7000

Claims (17)

  1. 호흡 요법을 위해 양압의 공기를 환자에게 제공하기 위한 CPAP 시스템으로서,
    치료 압력으로 공기 흐름을 공급하도록 구성된 RPT 디바이스;
    상기 치료 압력까지 가압 가능한 플리넘 챔버를 형성하는 환자 인터페이스로서, 상기 환자 인터페이스는 환자의 기도로의 입구를 둘러싸는 환자의 안면 영역과 시일을 형성하도록 구성 및 배열된 시일-형성 구조물을 포함하는, 환자 인터페이스;
    상기 치료 압력의 공기 흐름을 상기 RPT 디바이스로부터 상기 환자 인터페이스로 통과시키도록 구성된 공기 전달 튜브;
    상기 환자로부터의 호기 공기 흐름으로부터 수분을 보유하도록 구성 및 배열된 열 및 수분 교환기(HME)로서, 상기 HME로부터 보유된 수분은 가습을 위해 상기 공기 흐름으로 복귀되는, 열 및 수분 교환기(HME);
    상기 HME를 가열하고/가열하거나 상기 HME로 유입되는 공기를 가열하도록 구성 및 배열된 제어 가능한 히터; 및
    상기 제어 가능한 히터의 가열을 조정하여 가습을 위해 상기 HME로부터 상기 공기 흐름으로 복귀되는 수분을 조정하도록 구성된 제어기를 포함하는, CPAP 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 히터는 상기 공기 전달 튜브를 통과하는 상기 공기 흐름을 가열하도록 상기 공기 전달 튜브에 제공된 가열 와이어를 포함하는, CPAP 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어기는 상기 가열 와이어에 제공되는 전력을 제어하도록 구성되는, CPAP 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 히터는 상기 환자 인터페이스에 제공되는, CPAP 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 히터는 상기 HME에 제공되는, CPAP 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HME는 상기 환자 인터페이스의 플리넘 챔버 내에 제공되는, CPAP 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HME는 상기 환자 인터페이스의 플리넘 챔버의 상류에 제공되는, CPAP 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 HME는 상기 공기 전달 튜브와 상기 환자 인터페이스 사이에 배열된 어댑터에 제공되는, CPAP 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환자 인터페이스의 시일-형성 구조물은 비강 프롱을 포함하는, CPAP 시스템.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환자 인터페이스의 시일-형성 구조물은 비강 쿠션을 포함하는, CPAP 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RPT 디바이스, 상기 환자 인터페이스 및/또는 상기 공기 전달 튜브는 하나 이상의 센서를 포함하며, 상기 센서 각각은 상기 제어기에 통신되는 하나 이상의 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 제어 가능한 히터의 조정은 상기 하나 이상의 센서로부터의 상기 하나 이상의 출력 신호에 적어도 부분적으로 기초하는, CPAP 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공기 전달 튜브는 가스 온도 센서를 포함하는, CPAP 시스템.
  13. 제11항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RPT 디바이스는 압력 센서, 흐름 센서, 습도 센서, 및/또는 온도 센서를 포함하는, CPAP 시스템.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RPT 디바이스는 환자 입력을 포함하며, 상기 제어 가능한 히터의 조정은 상기 환자 입력에 적어도 부분적으로 기초하는, CPAP 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 환자 입력은 선호 가스 온도 설정을 포함하는, CPAP 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 가능한 히터는 상기 환자 인터페이스를 가열하도록 구성 및 배열되고, 상기 제어기는 상기 제어 가능한 히터의 가열을 조정하여 상기 환자 인터페이스에서의 응축을 조정하도록 구성되는, CPAP 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RPT 디바이스에 설치된 가열 패스오버 가습기(heated passover humidifier)를 추가로 포함하는, CPAP 시스템.
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