(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の気道に気体流を送達し、且つ送達中にレジスティブ及びインダクティブな圧力低下を補償するシステムであって、
気体流を生成する気体流発生器と、
前記気体流発生器に結合され、且つ前記気体流を患者の気道に伝達するように適応された導管を有する患者回路と、
前記気体流発生器及び／又は前記患者回路に結合され、且つ前記気体流の流量を或るサンプリングレートで測定して、測定された流量に基づいて前記サンプリングレートで流量信号を生成するように構成されたセンサと、
前記気体流発生器及び前記センサに動作的に接続され、且つ前記患者に供給される前記気体流の圧力を制御するように構成されたコントローラと
を有し、
前記コントローラは、前記センサから前記流量信号を受信し、前記患者に供給される前記気体流の流量の変化率に基づく差分流量を決定し、
前記コントローラは、前記差分流量を低閾値と比較し、前記コントローラは、前記差分流量を高閾値と比較し、前記高閾値は前記低閾値より高く、
前記コントローラは、インダクティブ圧力低下補償を、前記差分流量が前記低閾値を下回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償がゼロであるように、前記差分流量が前記高閾値を上回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償が所定の最大値であるように、そして、前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償が或る値に設定されるように決定し、
前記コントローラは、前記流量信号に基づいてレジスティブ圧力低下を決定し、且つ
前記コントローラは、前記患者に供給される前記気体流の圧力を、前記インダクティブ圧力低下補償及び前記レジスティブ圧力低下の関数として変更あるいは補償する、
システム。
【請求項２】
前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して、前記インダクティブ圧力低下補償は、前記差分流量に誘導係数を乗算することによって決定される値に設定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記センサから前記流量信号を受信し、且つ前記コントローラによる処理のために前記流量信号をフィルタリングするように構成されたフィルタ、を更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記インダクティブ圧力低下補償の前記値は、前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して固定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記導管は、１５ｍｍ未満の直径を有するチューブを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記誘導係数は、前記導管の直径、気体密度、及び導管長のうちの少なくとも１つの関数である、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
気体流を供給し、且つ送達中にレジスティブ及びインダクティブな圧力低下を補償する方法であって、
気体源から患者回路を介して気体流を送達し、前記患者回路は、前記気体流を伝達するように適応された導管を有し、
前記気体流の流量を或るサンプリングレートで測定して、測定された流量に基づいて前記サンプリングレートで流量信号を生成し、
前記気体流の圧力を制御し、
前記流量信号を受信し、
前記気体流の流量の変化率に基づく差分流量を決定し、
前記差分流量を低閾値と比較し、
前記差分流量を高閾値と比較し、前記高閾値は前記低閾値より高く、
インダクティブ圧力低下補償を、前記差分流量が前記低閾値を下回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償がゼロであるように、前記差分流量が前記高閾値を上回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償が所定の最大値であるように、そして、前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償が或る値に設定されるように決定し、
前記流量信号に基づいてレジスティブ圧力低下を決定し、且つ
前記気体流の圧力を、前記インダクティブ圧力低下補償及び前記レジスティブ圧力低下の関数として変更あるいは補償する、
ことを有する方法。
【請求項８】
前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して、前記インダクティブ圧力低下補償は、前記差分流量に誘導係数を乗算することによって決定される値に設定される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
コントローラによる処理のために前記流量信号をフィルタリングすることを更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記インダクティブ圧力低下補償の前記値は、前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して固定される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記誘導係数は、前記導管の直径、気体密度、及び導管長のうちの少なくとも１つの関数である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
患者を換気し、且つ送達中にレジスティブ及びインダクティブな圧力低下を補償するシステムであって、
気体源から患者の気道に患者回路を介して気体流を送達する手段であり、前記患者回路は、前記気体流を前記患者の気道に伝達するように適応された導管を有する、手段と、
前記気体流の流量を或るサンプリングレートで測定して、前記流量の測定値に基づいて前記サンプリングレートで流量信号を生成する手段と、
前記患者に供給される前記気体流の圧力を、
前記流量信号を受信し、
前記気体流の流量の変化率に基づく差分流量を決定し、
前記差分流量を低閾値と比較し、
前記差分流量を高閾値と比較し、前記高閾値は前記低閾値より高く、
インダクティブ圧力低下補償を、前記差分流量が前記低閾値を下回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償がゼロであるように、前記差分流量が前記高閾値を上回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償が所定の最大値であるように、そして、前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して当該インダクティブ圧力低下補償が或る値に設定されるように決定し、
前記流量信号に基づいてレジスティブ圧力低下を決定し、且つ
前記患者に供給される前記気体流の圧力を、前記インダクティブ圧力低下補償及び前記レジスティブ圧力低下の関数として変更あるいは補償する、
ことによって制御する手段と、
を有するシステム。
【請求項１３】
前記差分流量が前記低閾値を上回り且つ前記高閾値を下回ることに応答して、前記インダクティブ圧力低下補償は、前記差分流量に誘導係数を乗算することによって決定される値に設定される、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、圧補助システムにおける動的な流れに起因する圧力低下に対する圧力補償を提供する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば持続的気道陽圧法（continuous  positive  airway  pressure；ＣＰＡＰ）装置などの、呼吸補助を提供する装置において、陽圧換気の動作モードが一般的に使用されている。陽圧装置は典型的に、規定圧力、並びにしばしば、異なる吸気圧及び呼気圧を提供するように医師によってプログラムされる。その他に、陽圧装置は、所与の一呼吸で届けられる容積を医師がプログラムする容積制御モードで使用されることができる。
【０００３】
規定の圧力又は容積を実現するため、圧力装置は典型的に、装置の排気口付近で圧力及び流量を測定して、患者の気道に供給されている圧力及び容積を推定する。患者回路管は、患者に届けられる圧力及び流量に影響を及ぼす特性を有する。装置は典型的に、適正量の圧力を提供するために、圧力及び流量へのそのような影響を見積もる。
【０００４】
患者管の補償が当業者に知られている。例えば、患者回路にわたっての圧力低下が流量の二乗に比例するように見積もられ且つ比例定数がユーザ入力によって定められる“自動チューブ補償”を用いるものなど、患者回路管の流れ抵抗を補償する装置が存在している。また、圧縮空気のコンプライアンスに起因する患者送達容積の不足を補償する装置が存在している。
【０００５】
患者回路にわたる圧力低下量が推定され、それにより、正確あるいは適正な量の圧力が患者に提供され得る。規制基準により、陽圧装置は、動的な流れ（動的フロー）の条件下で一定の精度基準を満たすことを要求されている。典型的な圧補助装置は、患者にとって十分快適なレベルで圧力を提供し、且つ動的フローによる圧力低下の補償なしで規制要求を満たすことが可能であり得るが、これまで典型的に使用されてきたチューブは比較的大きい直径のものであった。仮に、より小さい直径のチューブが使用されるとした場合、そのような小径チューブにおける動的フローによる圧力低下は、圧補助システムを、より望ましくない圧力“スイング（揺動）”を有するようにさせてしまう。従って、患者に供給される圧力は、あまり快適でないものになり得るとともに、規制基準を満たすことができなくなり得る。
【０００６】
例えば、チューブ内の空気のインダクタンスＬは：
【０００７】
【数１】
0005878522.tif 000002
として定義される。ただし、
Ｌは、ｃｍＨ２Ｏ／（リットル／ｓｅｃ２）単位でのチューブのインダクタンスであり、
ρａｉｒは、グラム／リットル単位での空気の密度であり、
ｌｔｕｂｅは、ｃｍ単位でのチューブの長さであり、
Ａｔｕｂｅは、ｃｍ２単位でのチューブの断面積であり、
ｇは９８１ｃｍ／ｓｅｃ２である重力定数である。
【０００８】
故に、非侵襲的な加圧治療で使用される６フィートの長さと２２ｍｍの内径とを有する標準サイズのチューブの場合、公称インダクタンス値は０．０７７５ｃｍＨ２Ｏ／（リットル／ｓｅｃ２）となり得る。正常呼吸中、誘導（インダクティブ）作用によって引き起こされる総圧力スイングはピークツーピークでほんの０．２−０．３ｃｍＨ２Ｏ程度であり得る。この小さい過渡的な誤差は、患者が気付くほどの大きさでないことが多い。６フィートチューブの直径が仮に１５ｍｍ、１１ｍｍ、あるいは一層小さくなると、問題が生じ得る。例えば、１１ｍｍチューブの場合、インダクタンス値は０．３１０ｃｍＨ２Ｏ／（リットル／ｓｅｃ２）ほどの高さになり、ピークツーピークでの圧力誤差は１．２ｃｍＨ２Ｏまでにもなることができ、これは患者に不快感を生じさせ得るものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
故に、本発明の１つの目的は、従来の圧補助システムの欠点を解消する圧補助システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、本発明の一実施形態によれば、気体流を生成する気体流発生器と患者回路とを含んだ、患者の気道に気体流を送達する圧補助システムを提供することによって達成される。患者回路は、気体流発生器に結合され、且つ気体流を患者の気道に伝達するように適応された導管を有する。システムはまた、気体流発生器及び／又は患者回路に結合され、且つ患者回路内の気体流の流量を測定して、測定された流量に基づく流量信号を生成するように構成されたセンサを含む。システムは更に、気体流発生器及びセンサに動作的に接続されるコントローラを含む。コントローラは、患者に供給される気体流の圧力を制御するように構成される。コントローラは、センサから流量信号を受信し、患者に供給される気体流の流量の変化率を決定する。コントローラは、患者に供給される気体流の流量の変化率が閾量を上回る場合に、患者に供給される気体流の圧力を変更あるいは補償する。
【００１１】
他の一態様は、患者を換気する、すなわち、患者に気体流を送達する方法を提供する。当該方法は、気体源から患者の気道に患者回路を介して気体流を送達することを含む。患者回路は、気体流を患者の気道に伝達するように適応された導管を有する。当該方法は更に、気体流の流量を測定し、流量の測定値に基づく流量信号を生成することを含む。当該方法はまた、患者に供給される気体流の圧力を、１）流量信号を受信して、患者に供給される気体流の流量の変化率を決定し、且つ２）患者に供給される気体流の流量の変化率が閾量を上回る場合に、患者に供給される気体流の圧力を変更あるいは補償すること、によって制御することを含む。
【００１２】
他の一態様は、患者を換気するシステムを提供する。当該システムは、気体源から患者の気道に患者回路を介して気体流を送達する手段を含む。患者回路は、気体流を患者の気道に伝達するように適応された導管を含む。当該システムはまた、気体流の流量を測定して、患者回路内の測定された流量に基づく流量信号を生成する手段を含む。当該システムは更に、患者に供給される気体流の圧力を、１）流量信号を受信して、患者に供給される気体流の流量の変化率を決定し、且つ２）患者に供給される気体流の流量の変化率が閾量を上回る場合に、患者に供給される気体流の圧力を変更あるいは補償する、によって制御する手段を含む。
【００１３】
本発明のこれら及びその他の目的、特長及び特徴、並びに構造物及び部分の組み合わせの関連要素の動作方法及び機能、並びに製造経済が、添付図面を参照しながら以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考察することで、より一層と明らかになる。図は全て本明細書の一部を形成するものであり、様々な図における対応する部分を似通った参照符号が指し示す。本発明の一実施形態において、本願にて図示される構造要素は縮尺通りに描かれたものと見なされ得る。しかしながら、明確に理解されるように、図面は単に例示及び説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるものとして意図されたものではない。本明細書及び特許請求の範囲において、単数形の“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、文脈によって異なることが明瞭に指し示されない限り、指示対象が複数であることを含んで使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の原理に従った圧補助療法を実行するように適応された気道陽圧補助システムを示す機能ブロック図である。
【図２】図２Ａ−２Ｄは、一実施形態に従った患者回路管に関しての、流量、圧力低下、微分流量、及び圧力低下内の推定誤差を示す波形である。
【図３】図３Ａ−３Ｄは、一実施形態に従った患者回路管に関しての、流量、圧力低下、微分流量、及び圧力低下内の推定誤差を示す波形である。
【図４】本発明に係る圧補助モードを実行するプロセスの一部を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の原理に従った、患者への圧力補助の、改善された可変気道陽圧モードを提供するのに適した気道圧補助システムを模式的に示している。矢印Ｄによって大まかに指し示される気体フロー／圧力発生器５２からの加圧された気体流が、送達導管５６を介して、何らかの既知の構成の呼吸マスク又は患者インタフェース５８に送達される。呼吸マスク又は患者インタフェース５８は典型的に、患者の気道に気体流を伝達するように患者５４によって着用され、あるいはその他の方法で患者５４に取り付けられる。送達導管５６は一般的に患者回路とも呼ばれている。一部の実施形態において、送達導管５６はフレキシブルチューブ１００を有し得る。一部の実施形態において、患者回路のチューブ１００は１５ｍｍ以下の直径を有する。
【００１６】
上述のように、チューブ１００は、患者に供給される気体の圧力及び流量に影響を及ぼし得る特性を有する。例えば、チューブは、患者に供給される気体の圧力又は流量に影響を及ぼす流れ抵抗及び流れインダクタンスを生じさせ得る。適正量の気体の圧力又は流量を患者に提供するため、システム１０は、動的な気体流によってもたらされる患者回路内での圧力低下を補償する。圧補助システム１０は、患者に供給される気体流の圧力を、患者チューブの影響に基づいて変更あるいは補償する。具体的には、圧補助システムは、患者に供給される気体の流量の変化率を決定し、患者に供給される気体流における上記変化率が閾量を超える場合に、患者に供給される気体流の圧力を変更あるいは補償する。
【００１７】
図２Ａ−２Ｄは、直径２２ｍｍ且つ長さ６フィートの患者チューブ１００に関しての、患者流量、圧力低下、微分流量、及び圧力低下内の推定誤差の例示的な波形を示している。対照的に、図３Ａ−３Ｄは、直径１５ｍｍ且つ長さ６フィートの患者チューブ１００に関しての、患者流量、圧力低下、微分流量、及び圧力低下内の推定誤差の例示的な波形を示している。図２Ａ及び２Ｄ並びに図３Ａ及び３Ｄに示されるように、誘導性（インダクティブ）圧力低下を補償しないときの圧力低下内の推定誤差は、吸入の開始時及び流量が吸入から吐出まで減少するときにスパイク（増大）する。図２Ｄ及び３Ｄに示されるように、インダクティブ効果を補償しないときの圧力低下内の推定誤差は、１５ｍｍの直径を有する患者チューブ１００（図３Ｄ参照）において、２２ｍｍの直径を有する患者チューブ（図２Ｄ参照）においてより大きい。故に、システム１０は、動的フローのインダクティブ効果を補償し得る。これは、任意の直径又は長さのチューブに使用され得るが、より小さい直径又はより大きい長さを有する（より大きなインダクタンスを被る）チューブに特に有益となり得る。
【００１８】
再び図１を参照するに、圧補助システム１０は、矢印Ｃで大まかに指し示される気体を好適な気体源（例えば、酸素若しくは空気の加圧タンク、周囲雰囲気、又はこれらの組み合わせ）から受ける気体フロー／圧力発生器５２（例えば、従来のＣＰＡＰ若しくは二相性（バイレベル）の圧補助装置で使用されるブロワー、ピストン、ベローズ、コンプレッサ、又はその他の装置など）を含んでいる。気体フロー／圧力発生器５２は、比較的高い圧力と比較的低い圧力とでの患者５４の気道への送達のために、例えば空気、酸素、又はこれらの混合物などの気体の流れを生成する。
【００１９】
システム１０は、１つ又は複数のモードに従って呼吸可能な気体の加圧流を生成するように構成され得る。１つのそのようなモードの非限定的な一例は、持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）モードである。ＣＰＡＰは、長年にわたって使用されてきたものであり、規則的な呼吸を促進するのに有用であることがわかっている。圧補助療法の別の１つのモードは、二相性療法である。二相性気道陽圧モードにおいては、２つ以上のレベルの気道陽圧が患者に供給される。本発明は更に、例えば患者が無呼吸に陥っているかなどの監視変数に基づいて圧力が変化するような自動滴定（オートチトレーション）持続的療法又は二相性療法を提供することを意図する。
【００２０】
一実施形態において、気道陽圧補助システム１０は基本的に、二相性圧補助システムとして機能し、故に、別個のＩＰＡＰレベル及びＥＰＡＰレベルを患者に提供するために必要なそのような装置の全ての能力を含む。これは、例えば最大及び最小のＩＰＡＰ及びＥＰＡＰの設定など、二相圧力を提供するための入力コマンド、信号、命令又は情報を介して、必要なパラメータを受信することを含む。また、流量センサ６２からの流量信号Ｑｍｅａｓｕｒｅｄが圧力補助プロセスに供給され、それにより、所望の吸気波形及び呼気波形を出力するように圧力コントローラが制御される。典型的に、圧力補助動作を実行することは、流量信号Ｑｍｅａｓｕｒｅｄに基づいて実際の患者流量Ｑｐａｔｉｅｎｔを推定あるいは決定し、患者が呼吸サイクルの吸気フェーズ又は呼気フェーズにあるかを決定して、患者の呼吸状態を指し示すＩ／Ｅ状態信号を提供し、そして、圧補助システムをトリガーして循環させることを含む。
【００２１】
図１に示した圧補助システム１０は、患者回路が患者を圧補助装置に接続する送達導管５６のみを含むことを意味するシングルリム（単一肢）システムである。従って、矢印Ｅによって指し示されるように吐き出された気体をシステムから放出するために、送達導管中に排気口５７が設けられている。なお、排気口は、送達導管中に加えて、あるいは代えて、例えば患者インタフェース装置内などのその他の位置に設けられてもよい。また、理解されるべきことには、排気口は、圧補助システムから気体を放出する所望の手法に応じて、多様な構成を有することができる。
【００２２】
本発明はまた、可変気道陽圧補助システムを、送達導管と排気導管とが患者に接続されたツーリム（二肢）システムとし得ることを意図するものである。
【００２３】
図示した例示の実施形態において、患者インタフェース５８は鼻／口マスクである。しかしながら、理解されるように、患者インタフェース５８は、鼻マスク、鼻枕、気管チューブ、気管内チューブ、又は気体流伝達機能を提供するその他の装置を含んでいてもよい。また、本発明の目的において、“患者インタフェース”という言い回しは、送達導管５６、及び加圧ガス源を患者に接続するその他の構造を含み得る。
【００２４】
患者回路内に、あるいは患者回路に結合して、様々なコンポーネントが設けられ得る。例えば、患者回路内に、あるいは患者回路に取り付けて、バクテリアフィルタ、圧力制御弁、流量制御弁、センサ、メータ、圧力フィルタ、加湿器及び／又はヒータを設けることができる。同様に、気体フロー／圧力発生器５２の入口及びバルブ６０の出口に、例えば消音器及びフィルタなどのその他のコンポーネントを設けることができる。
【００２５】
図示した実施形態において、可変気道陽圧補助システム１０は、送達導管５６に設けられたバルブ６０の形態の圧力コントローラを含んでいる。バルブ６０は、気体フロー／圧力発生器５２から患者に届けられる気体流の圧力を制御する。ここでは、気体フロー／圧力発生器５２及びバルブ６０を集合的に“圧力発生システム”と称する。何故なら、これらは、患者に送達される気体の圧力及び／又は流量を制御するように協働するからである。
【００２６】
明らかなように、気体フロー／圧力発生器によって患者に届けられる圧力を単独あるいは圧力制御バルブと組み合わさって制御するための、例えば送風機速度を変化させることなどのその他の技術も本発明によって意図される。故に、バルブ６０は、患者に送達される気体流の圧力を制御するために使用される技術に応じた選択的なものである。バルブ６０が排除される場合、圧力発生システムは、気体フロー／圧力発生器５２のみに相当し、患者回路内の気体の圧力は、例えば、気体フロー／圧力発生器のモータ速度を制御することによって制御される。
【００２７】
圧補助システム１０は更に、送達導管５６内の気体の流量を測定する流量センサ６２を含んでいる。図１に示した一実施形態によれば、流量センサ６２は、例えばバルブ６０の下流など、送達導管５６に沿って介在する。圧補助システム１０はまた、当該システムから送達されるガスの圧力を測定する圧力センサ６３を含み得る。図１に示すように、圧力センサ６３も、例えばバルブ６０の下流など、送達導管５６に沿って介在し得る。しかしながら、意図されることには、センサ６２、６３はシステム１０内の如何なる好適位置に配置されてもよい。一部の実施形態において、圧力センサ６３はガス出口の位置又はその近傍に配置される。圧力センサ６３は、導管５６に入る気体流の圧力を測定するように位置付けられてもよい。
【００２８】
患者の患者流量を測定するその他の技術も本発明によって意図される。意図されることには、流量は、送達導管５６に沿ったその他の位置で測定されてもよい。また、フロー／圧力発生器５２の動作を監視することによって圧力及び／又は流量を測定することが知られている。
【００２９】
圧補助システム１０によって使用される様々なパラメータを設定するため、また、例えば臨床医又は介護者などのユーザに情報及びデータを表示・出力するため、ユーザインタフェース６６が設けられている。これは、集合的に“情報”と称するデータ、結果、指示、及び／又はその他の通信可能アイテムが、ユーザとシステム１０との間で伝達されることを可能にする。ユーザインタフェース６６に含めるのに好適なインタフェース装置の例は、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、表示スクリーン、タッチスクリーン、スピーカ、マイク、表示灯、可聴アラーム、プリンタ、及び／又はその他のインタフェース装置を含む。一実施形態において、ユーザインタフェース６６は、圧補助システムのコンポーネントを収容した筐体と一体的に設けられた少なくとも１つのインタフェースを含む。圧補助システムによって収集される動作情報及びデータを監視・遠隔制御することができるように入力／出力端子が設けられることも意図される。
【００３０】
コントローラ６４は、患者の呼吸の特徴を監視し、詳細に後述するようにそれに基づいて気体流を制御するルーチンを実装・実行することが可能なプロセッサ又はマイクロプロセッサとし得る。従って、コントローラは、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態マシン、及び／又は情報を電子的に処理するその他の機構のうちの１つ以上を含み得る。また、コントローラ６４は、ここで説明する技術を実行するのに必要な情報を格納・バッファリングするメモリ６５又はメモリアレイを含んでいる。理解されるように、コントローラ６４は、単一の処理コンポーネントであってもよいし、ここで説明する技術を実行するように協働する複数のコンポーネント（メモリ、プロセッサ、アレイ、論理回路など）を有していてもよい。コントローラ６４は、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアの組み合わせ；及び／又はプロセッサ６４上で処理能力を構成するその他の機構によって、図４に示して詳細に後述するプロセス４００を実行するように構成され得る。
【００３１】
一実施形態において、コントローラ６４は、患者５４の気道に圧力波形を届けるように、気体フロー／圧力発生器５２、バルブ６０、又はこれら双方を制御する。本発明の例示的な一実施形態において、圧力波形は基本的に、ＩＰＡＰレベルとＥＰＡＰレベルとの間で交番する二相性圧力波形である。一部の実施形態において、ＩＰＡＰレベルは、後述のように、コントローラ６４の指示下で可変である。最大及び最小のＩＰＡＰレベル（ＩＰＡＰｍａｘ、ＩＰＡＰｍｉｎ）が、入力装置６６を介してユーザからコントローラに与えられる。それに代えて、あるいは加えて、ＥＰＡＰレベルがコントローラ６４の指示下で可変にされる。このような実施形態においては、最大及び最小のＥＰＡＰレベル（ＥＰＡＰｍａｘ、ＥＰＡＰｍｉｎ）が、入力装置６６を介してユーザからコントローラに与えられる。理解されるべきことには、最大及び最小のＩＰＡＰ／ＥＰＡＰレベルはまた、初期設定として、あるいはシステムオペレータからの入力パラメータの代わりに、事前設定されてコントローラ内に記憶されてもよい。コントローラ６４は、実時間でパラメータを計算して結果を移動ウィンドウ内に格納する記憶アレイ及びバッファを含み得る。
【００３２】
コントローラ６４は、吸気中の患者に供給すべき圧力量を決定し得る。コントローラは、患者チューブ１００の抵抗（レジスティブ）効果及び誘導（インダクティブ）効果に起因する総圧力低下を決定し得る。そして、この総圧力低下が、患者の次の吸気において患者に供給される圧力に追加される。
【００３３】
図４は、患者回路管１００の影響を補償するためにシステム１０が一部の実施形態において使用するプロセス又はアルゴリズム４００を示すフローチャートである。ステップ４０２にて、システム１０が流量センサ６２の出力を取得する。一部の実施形態において、この出力は、例えば１００サンプル／秒などの或るサンプリングレートで標本化される。そして、プロセス４００はステップ４０４及び４１２に進む。
【００３４】
ステップ４０４にて、ステップ４０２で取得された流量信号は、当該流量信号内のノイズを抑制あるいは排除するため、フィルタ６７を用いてフィルタリングされ得る。流量信号のフィルタリングは、より正確な圧力補償をシステム１０が提供することを可能にするために必要とされ得る。フィルタ６７は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタのうちの１つ又は組み合わせとし得る。一部の実施形態において、フィルタ６７は、流量信号の履歴を記憶するためにデータ格納能力を含み得る。
【００３５】
一部の実施形態において、流量信号は、高周波ノイズを減衰させてきれいな総気流信号を出力上に作り出すローパスフィルタを通され得る。フィルタからの結果出力は、ノイズが抑制された患者流量信号であり得る。
【００３６】
そして、プロセス４００はステップ４０６に進む。ステップ４０６にて、システム１０は、現在サンプルと前回のサンプルとの差分をとり、差分流量又は流量の変化率を取得する。このステップ４０６にてハイパスフィルタが使用され得る。一実施形態において、ステップ４０４及び４０６がバンドパスフィルタを用いて実行されてもよい。必要に応じて、コントローラ６４にて比較が為され得る。差分流量値はメモリ６５又はその他の記憶装置に格納され得る。フィルタリングされた流量信号を反映した流量値もメモリ６５又はその他の記憶装置に格納され得る。
【００３７】
ステップ４０８にて、ステップ４０６で取得された差分流量が、低閾値及び高閾値と比較される。この比較はコントローラ６４にて実行され得る。システム１０は必要に応じて、コントローラ６４による処理のために流量信号を変換するＡＤコンバータを含み得る。一部の実施形態において、差分流量値を“条件付ける”ために閾値が使用され得る。流量信号及び差分流量信号は、これらの信号がフィルタリングされていても、依然としてノイジーであることがある。しかしながら、より多くのフィルタを追加することは遅延を生じさせ得る。故に、追加の遅延なくシステムが誤った量の圧力補償をもたらすことを防止するために上記閾値（群）が使用され得る。
【００３８】
ステップ４０８で、プロセス４００は、差分流量値が低閾値より大きい、且つ／或いは高閾値より小さいかに基づいて、差分流量値を用いて補償すべきかを決定する。一部の実施形態において、低閾値は、単なる例として、３０（Ｌ／ｍｉｎ）／ｓｅｃとし得る。一部の実施形態において、高閾値は、単なる例として、２００（Ｌ／ｍｉｎ）／ｓｅｃとし得る。それに代えて、あるいは加えて、差分流量信号は更にフィルタリングされてもよい。差分流量値が低閾値を上回り且つ高閾値より低い場合、プロセス４００はステップ４１０へと進む。一部の実施形態において、差分流量が低閾値より低い場合、プロセス４００はステップ４１４へと進むことができ、総圧力低下が抵抗性（レジスティブ）圧力低下のみを用いて決定され得るように、差分流量がゼロに設定される。
【００３９】
差分流量が高閾値より高い場合、プロセス４００はステップ４１４へと進むことができ、総圧力低下が高閾値の関数となるように差分流量が高閾値に設定される。差分流量を閾値と比較するとき、差分流量の絶対値が使用され得る。また、低閾値及び高閾値が正及び負にされてもよい。例えば、３０（Ｌ／ｍｉｎ）／ｓｅｃの低閾値を有する一実施形態において、差分流量が−３０（Ｌ／ｍｉｎ）／ｓｅｃと３０（Ｌ／ｍｉｎ）／ｓｅｃとの間にある場合、差分流量はゼロに設定される。一実施形態において、差分流量が−２００（Ｌ／ｍｉｎ）／ｓｅｃ（高閾値）より低い場合、差分流量は−２００（Ｌ／ｍｉｎ）／ｓｅｃに設定される。
【００４０】
ステップ４１０にて、コントローラ６４は、ステップ４０８で取得された差分流量値に誘導（インダクティブ）係数を乗算する。その係数Ｃは、チューブ１００の直径とチューブ１００の長さと気体の密度との関数として定義され得る。一部の実施形態において、係数Ｃの値はユーザによって設定されてもよい。Ｃはメモリ６５又はその他の記憶装置に格納され得る。
【００４１】
ステップ４１２にて、システム１０はレジスティブ圧力低下を決定する。レジスティブ圧力低下は、例えば次式：
【００４２】
【数２】
0005878522.tif 000003
に従うなど、既知の方法を用いて決定され得る。ただし、Ａは乱流の抵抗係数であり、Ｂは層流の抵抗係数であり、Ｑは流量として定義される。係数Ａ及びＢはユーザ入力によって定められ得る。他の例では、患者の近傍の圧力センサを用いてＡ及びＢの定数を自動的に決定することも可能である。一部の実施形態において、係数Ａ、Ｂ及びＣは、所与の患者チューブ１００に対して実験的に決定されてもよいし、圧力フィードバックに基づいて決定されてもよい。一部の実施形態において、Ａ、Ｂ及びＣの値を決定するために校正検査が実行され得る。Ａ、Ｂ及びＣの値は、メモリ６５、ＲＦＩＤ（無線自動識別）デバイス、又はその他の記憶装置に格納され得る。
【００４３】
ステップ４１４にて、システム１０は、例えば流れを変化させることによる圧力低下といった、動的フローに起因する患者回路チューブにわたっての総圧力低下を計算し、それを補償する。このステップにおいて、コントローラ６４は、ステップ４１０で取得されたインダクティブ圧力低下の値を、ステップ４１２で取得されたレジスティブ圧力低下の値に加算する。故に、チューブにわたっての圧力低下は：
【００４４】
【数３】
0005878522.tif 000004
として見積もられ得る。ただし、Ａは乱流の抵抗係数であり、Ｂは層流の抵抗係数であり、Ｃは誘導係数であり、Ｑは流量として定義され、そして、∂Ｑ／∂ｔは、微分流量としても知られる流量の変化率の近似値である。
【００４５】
コントローラ６４は、圧力補償において式１．３を用いて、チューブ１００を通る動的フローのレジスティブ効果及びインダクティブ効果に起因する圧力低下を補償する。コントローラ６４は、吸気の開始時に、ステップ４１４で計算された圧力低下に基づく圧力補償を提供し得る。
【００４６】
一部の実施形態において、上述のように流量信号の差分をとることに代えて、あるいは加えて、固定値が微分流量に関して使用されてもよい。例えば、一部の実施形態において、システム１０は、流量が増加している時を決定し、圧力補償中の微分流量に或る固定値を与える。システム１０はまた、流量が減少している時を決定し、圧力補償中の微分流量に或る別の固定値を与える。流量が比較的安定しているとシステム１０が決定した場合には、システム１０は圧力補償中の微分流量に或る第３の固定値を与える。これらの固定値は、ユーザによって設定されてもよいし、システムによって決定されてもよい。提供される圧力補償の量は、プロセス４００を介して得られる微分流量を用いたときほど正確でないかもしれないが、固定値を用いることは、動的フローによるインダクティブ圧力低下を補償するのになおも有効であり得る。
【００４７】
図４に示したアルゴリズムを用いて決定される微分流量はまた、圧補助システム１０の検知システム及び制御システムにおける遅延を補償することにも使用され得る。流量センサは、固有の遅延及び信号調整を有し得る。流量センサからの信号を処理する電子回路は、更なる遅延を追加し得る。故に、この遅延は、回路にわたっての圧力低下の見積もりに誤差を生じさせ得る。これらの誤差の一部は、上述のようにして取得される差分流量値を用いて補償を提供することによって除去され得る。
【００４８】
コントローラ６４は、患者に規定の圧力を提供するとき、ステップ４１４で計算される総圧力低下値を用い得る。患者に供給されている実際の圧力を見積もるため、測定された圧力が総圧力低下分だけ減じられ得る。
【００４９】
コントローラ６４は、呼吸サイクルの吸気フェーズにあるかを決定し得る。これは、吸気と呼気とを区別するための如何なる従来技術を用いて達成されてもよい。一実施形態において、患者が吸気中であるときには常にフラグがセットされる。
【００５０】
吸気中にフラグがセットされる実施形態において、患者が呼吸サイクルの吸気フェーズにある場合、コントローラ６４は、気体フロー／圧力発生器に、プロセス４００のステップ４１４で計算された総圧力低下を補償する吸気圧を患者に送達することを開始させる。そして、コントローラは、呼吸サイクル中又は呼吸サイクル内に患者に届けられる圧力を制御し得る。コントローラは、患者に届けられる圧力補助が十分であるかを決定する。システムは、プロセス４００を継続的に実行して、適正且つ正確な量の圧力が患者に提供されることを確保し得る。一部の実施形態において、このプロセスは、単一の呼吸サイクル内で気体の流量の変化率を計算することができるように、単一の吸気フェーズ又は呼気フェーズ内の複数の異なる時点で実行されてもよい。
【００５１】
例えばコントローラ、マイクロプロセッサ又はプロセッサなどの本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの様々な組み合わせにて製造され得る。本発明はまた、機械読み取り可能媒体に格納された、１つ以上の処理装置を用いて読み取られて実行され得る命令として実装されてもよい。一実施形態において、機械読み取り可能媒体は、機械（例えば、計算装置）によって読み取られ得る形態で情報の格納及び／又は伝送を行う様々な機構を含み得る。例えば、機械読み取り可能記憶媒体は、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、ファラッシュメモリデバイス、及び情報を格納するその他の媒体を含み得る。機械読み取り可能伝送媒体は、搬送波、赤外線信号、デジタル信号を含む伝播信号の形態、及び情報を伝送するその他の媒体を含み得る。以上の説明では、具体的な例示態様及び特定の動作を行う実施形態に関して、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン又は命令が記載されることがあるが、明らかなように、それらの記載は単に便宜上のものであり、それらの動作は実際には、それらファームウェア、ソフトウェア、ルーチン又は命令を実行する計算装置、処理装置、プロセッサ、コントローラ、又はその他の装置若しくは機械により得られるものである。
【００５２】
認識され得るように、実施形態は、上述の具体的な期間、割合及び定数に限定されるものではない。むしろ、本発明の一般原理が維持される限り、これらの量にその他の値を用いることができる。また、これらの量を固定とする必要はない。それに代えて、これらの値は、モニタされた患者状態に基づいて、コントローラ６４によって動的に変更されることができる。これは、例えば、これらの量が現在の処置スキームに応答していない場合に、より積極的に患者を処置するように行われることができ、その逆もまた然りである。
【００５３】
最も実用的な実施形態であると現時点で考えられるものに基づいて、例示目的で、本発明を詳細に説明したが、理解されるように、これらの詳細事項は単に例示目的でのものであり、本発明はここで開示した実施形態に限定されるものではない。対照的に、本発明は、添付の請求項の精神及び範囲内の変更及び均等構成に及ぶものである。例えば、理解されるように、或る実施形態の１つ以上の特徴が、可能な限りにおいて、他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わされ得ることは、本発明が意図するところである。
【図１】
0005878522.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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