(57)【要約】  本開示は、経鼻療法システムに関する。一実施形態では、経鼻療法システムは、鼻インターフェイスを介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するように構成される少なくとも１つの流量センサと；規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて、ガス流の圧力量を決定するように構成される少なくとも１つの圧力センサと；鼻インターフェイスに供給されているガス流の量を制御するように動作可能なバルブと；規定の流量と流量との間の流量差を決定し、且つガス流の量が規定の流量及び規定の圧力に維持されるように、バルブの出力設定を、鼻インターフェイスに供給されているガス流の量を制御するように調整する制御装置と；を含む。
2021508544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
経鼻療法システムであって、当該経鼻療法システムは、
鼻インターフェイスと、
該鼻インターフェイスを介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するように構成される少なくとも１つの流量センサと、
規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて、前記ガス流の圧力量を決定するように構成される少なくとも１つの圧力センサと、
前記鼻インターフェイスと連通し、且つ該鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の量を制御するように動作可能なバルブと、
前記少なくとも１つの流量センサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記バルブに動作可能に結合される制御装置と、を含み、
該制御装置は、
規定の流量と前記流量との間の流量差を決定し、
前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量が前記規定の流量及び前記規定の圧力に維持されるように、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量を制御するべく前記バルブの出力設定を調整するように構成され、
該出力設定は、前記流量差に基づいて決定される、
経鼻療法システム。
【請求項２】
前記鼻インターフェイスは、少なくとも１つの鼻流出口、ガス流入口、及びガス流出口を含み、前記ガス流の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの鼻流出口を介して前記患者の鼻気道に出力され、前記一部は、前記規定の流量、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量、及び前記鼻インターフェイスから漏れた前記ガス流の追加の量に関連している、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記バルブに供給された電流量を測定することにより前記流量の変化を決定して、前記バルブを閉める及び／又は開けること、及び
前記電流量及び前記流量の前記変化に基づいて、前記患者に関連する１つ又は複数の呼吸特性を決定することを行うようにさらに構成される、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項４】
前記制御装置と通信するガスモニタをさらに含み、該ガスモニタは、
前記患者の１つ又は複数の呼吸特性が警告条件を満たしているとの判定に応答して警告を生成し、
少なくとも１つの警告システムに前記警告を送信するように構成される、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項５】
前記ガス流を生成するように構成されるポンプをさらに含み、前記制御装置は、
前記ガス流の前記圧力量と前記規定の圧力との間の差に基づいて、前記ポンプに、該ポンプを出る前記ガス流の出力圧力を増減させるような出力信号を生成するようにさらに構成される、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項６】
経鼻療法を提供する方法であって、当該方法は、
鼻インターフェイスを介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するステップと、
規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて、前記ガス流の圧力量を決定するステップと、
前記鼻インターフェイスと連通しているバルブに動作可能に結合された制御装置が、規定の流量と前記流量との間の流量差を決定するステップであって、前記バルブは、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の量を制御するように動作可能である、決定するステップと、
前記鼻インターフェイスに供給される前記ガス流の前記量が前記規定の流量及び前記規定の圧力に維持されるように、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量を制御するべく前記バルブの出力設定を調整するステップであって、前記出力設定は、前記流量差に基づいて決定される、調整するステップと、を含む、
方法。
【請求項７】
前記バルブに供給された電流量を測定することにより前記流量の変化を決定して、前記バルブを閉める及び／又は開けるステップと、
前記電流量及び前記流量の前記変化に基づいて、前記患者に関連する１つ又は複数の呼吸特性を決定するステップと、をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第１の電流量を前記バルブに供給して該バルブを閉める第１の時間を決定するステップと、
前記第１の電流量を前記バルブに供給して該バルブを再び閉める第２の時間を決定するステップであって、前記患者の呼吸数が、前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間差に基づいて決定される、決定するステップと、をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記患者の１つ又は複数の呼吸特性が警告条件を満たしているとの判定に応答して、前記制御装置と通信するガスモニタが、警告を生成するステップと、
少なくとも１つの警告システムに前記警告を送信するステップと、をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガス流の前記圧力量と前記規定の圧力との間の差に基づいて、ポンプに、該ポンプを出る前記ガス流の出力圧力を増減させるような出力信号を生成するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
経鼻療法システムであって、当該経鼻療法システムは、
インターフェイス手段と、
該インターフェイス手段を介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するように構成される第１の感知手段と、
規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて、前記ガス流の圧力量を決定するように構成される第２の感知手段と、
前記インターフェイス手段と連通し、且つ該インターフェイス手段に供給されている前記ガス流の量を制御するように動作可能な通気手段と、
前記第１の感知手段、前記第２の感知手段、及び前記通気手段に動作可能に結合される制御手段と、を含み、
該制御手段は、
規定の流量と前記流量との間の流量差を決定し、
前記インターフェイス手段に供給される前記ガス流の前記量が前記規定の流量及び前記規定の圧力に維持されるように、前記インターフェイス手段に供給されている前記ガス流の前記量を制御するべく前記通気手段の出力設定を調整するように構成され、
該出力設定は、前記流量差に基づいて決定される、
経鼻療法システム。
【請求項１２】
前記インターフェイス手段は、少なくとも１つの鼻流出口、ガス流入口、及びガス流出口を含み、前記ガス流の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの鼻流出口を介して前記患者の鼻気道に出力され、前記一部は、前記規定の流量、鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の量、及び前記鼻インターフェイスから漏れた前記ガス流の追加の量に関連している、請求項１１に記載の経鼻療法システム。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記通気手段に供給された電流量を測定することにより前記流量の変化を決定して、前記通気手段を閉める及び／又は開けること、及び
前記電流量及び前記流量の前記変化に基づいて、前記患者に関連する１つ又は複数の呼吸特性を決定することをさらに行うように構成される、請求項１１に記載の経鼻療法システム。
【請求項１４】
前記制御手段と通信する監視手段をさらに含み、該監視手段は、
前記患者の１つ又は複数の呼吸特性が警告条件を満たしているとの判定に応答して警告を生成し、
警告手段に前記警告を送信するように構成される、請求項１１に記載の経鼻療法システム。
【請求項１５】
前記ガス流を生成するように構成される圧力発生手段をさらに含み、前記制御手段は、
前記ガス流の前記圧力量と前記規定の圧力との間の差に基づいて、前記圧力発生手段に、該圧力発生手段を出る前記ガス流の出力圧力を増減させるような出力信号を生成するようにさらに構成される、請求項１１に記載の経鼻療法システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この特許出願は、２０１７年１２月２８日に出願された米国仮出願第６２／６１１，１６７号について米国特許法第１１９条（ｅ）の下での優先権の利益を主張するものであり、この文献の内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、高流量（high-flow）の経鼻療法を患者に提供するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
侵襲的療法は、呼吸療法を患者に提供するための手段である。侵襲的療法では、呼吸療法は、気管内チューブ又は気管切開チューブ等の人工チューブを使用して患者に送達される。その侵襲的療法から一歩下がるのは、非侵襲的換気（ＮＩＶ）である。侵襲的療法では、呼吸療法は、病院又は病院のような環境で患者に一時的に提供されることが多く、患者は、継続的に監視され得、医師、看護師、及び／又は他の熟練した臨床医によって療法の調整が行われ得る。非再呼吸マスク又は鼻カニューレ等のＮＩＶの患者インターフェイスを使用する場合に、機械（例えば、人工呼吸器）が治療を患者に提供する。ＮＩＶは、病院で、急性呼吸器症状の一時的な治療法として、及び／又は様々な問題（例えば、慢性肺疾患、気道異常、及び／又は神経筋症候群）のために自宅でのケアを必要とする患者の長期療法として使用できる。
【発明の概要】
【０００４】
従って、本開示の１つ又は複数の態様は、経鼻療法システムに関する。経鼻療法システムは、鼻インターフェイス、少なくとも１つの流量センサ、少なくとも１つの圧力センサ、バルブ、及び制御装置を含む。少なくとも１つの流量センサは、鼻インターフェイスを介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するように構成される。少なくとも１つの圧力センサは、規定の（prescribed：処方された）圧力に少なくとも部分的に基づいて、ガス流の圧力量を決定するように構成される。バルブは、鼻インターフェイスと連通しており、且つ鼻インターフェイスに供給されているガス流の量を制御するように動作可能である。制御装置は、少なくとも１つの流量センサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びバルブに動作可能に結合される。制御装置は、少なくとも１つの流量センサ、少なくとも１つの圧力センサ、及びバルブに動作可能に結合される。制御装置は、規定の流量と流量との間の流量差を決定し、鼻インターフェイスに供給されているガス流の量が規定の流量及び規定の圧力に維持されるように、鼻インターフェイスに供給されているガス流の量を制御するべくバルブの出力設定を調整するように構成される。出力設定は、流量差に基づいて決定される。
【０００５】
本開示の別の態様は、経鼻療法を提供するための方法に関する。この方法は、鼻インターフェイスを介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するステップを含む。ガス流の圧力量は、規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて決定される。鼻インターフェイスと連通しているバルブに動作可能に結合された制御装置は、規定の流量と流量との間の流量差を決定し、バルブは、鼻インターフェイスに供給されているガス流の量を制御するように動作可能である。鼻インターフェイスに供給されるガス流の量が規定の流量及び規定の圧力に維持されるように、鼻インターフェイスに供給されているガス流の量を制御するべくバルブの出力設定が調整される。出力設定は、流量差に基づいて決定される。
【０００６】
本開示のさらに別の態様は、経鼻療法システムに関する。経鼻療法システムは、インターフェイス手段、第１の感知手段、第２の感知手段、通気（venting）手段、及び制御手段を含む。第１の感知手段は、インターフェイス手段を介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するように構成される。第２の感知手段は、規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて、ガス流の圧力量を決定するように構成される。通気手段は、インターフェイス手段と連通しており、インターフェイス手段に供給されているガス流の量を制御するように動作可能である。制御手段は、第１の感知手段、第２の感知手段、及び通気手段に動作可能に結合される。制御手段は、規定の流量と流量との間の流量差を決定し、インターフェイス手段に供給されるガス流の量が規定の流量及び規定の圧力に維持されるように、インターフェイス手段に供給されているガス流の量を制御するべく通気手段の出力設定を調整するように構成される。出力設定は、流量差に基づいて決定される。
【０００７】
本開示のこれら及び他の目的、特徴、及び特性、並びに構造の関連要素の動作及び機能の方法、並びに部品の組合せ及び製造の経済性は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を考慮する際に、より明らかになり、これらの全ては本明細書の一部を形成し、同様の参照番号は、様々な図における対応する部分を指す。ただし、図面は例示及び説明のみを目的としており、本開示の制限の規定として意図していないことを明確に理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】様々な実施形態による、高流量の経鼻療法を患者に提供するように構成された例示的なシステムの説明図である。
【図１Ｂ】様々な実施形態による、図１Ａの制御装置の説明図である。
【図１Ｃ】様々な実施形態による、図１Ａの例示的なシステムの例示的な概略図である。
【図２Ａ】様々な実施形態による、図１Ａ及び図１Ｃのシステムの概略図である。
【図２Ｂ】様々な実施形態による、圧力制御を容易にするシステム１００の一部の例示的な概略図である。
【図３】様々な実施形態による、図１Ａの例示的なシステム内で使用される患者インターフェイスの説明図である。
【図４Ａ】様々な実施形態による、例示的な圧力測定値を説明する例示的なグラフである。
【図４Ｂ】様々な実施形態による、例示的な流量を説明する例示的なグラフである。
【図４Ｃ】様々な実施形態による、例示的な患者の流量を説明する例示的なグラフである。
【図４Ｄ】様々な実施形態による、例示的な電流値を説明する例示的なグラフである。
【図４Ｅ】様々な実施形態による、例示的な呼吸数を説明する例示的なグラフである。
【図５】様々な実施形態による、バルブを調整するための例示的なプロセスの例示的なフローチャートである。
【図６Ａ】様々な実施形態による、例示的な流量制御装置の側面図の説明図である。
【図６Ｂ】様々な実施形態による、例示的な流量制御装置の斜視図の説明図である。
【図７】様々な実施形態による、鼻インターフェイスを含む患者インターフェイスの説明図である。
【図８Ａ】様々な実施形態による、高い漏れが検出されたシナリオの例示的なグラフである。
【図８Ｂ】様々な実施形態による、高い漏れが検出されたシナリオの例示的なグラフである。
【図８Ｃ】様々な実施形態による、高い漏れが検出されたシナリオの例示的なグラフである。
【図９Ａ】様々な実施形態による、患者が検出されないシナリオの例示的なグラフである。
【図９Ｂ】様々な実施形態による、患者が検出されないシナリオの例示的なグラフである。
【図９Ｃ】様々な実施形態による、患者が検出されないシナリオの例示的なグラフである。
【図１０】様々な実施形態による、図１Ａ〜図１Ｃのもの等の制御装置と通信する警告システム及びモニタの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書で使用される場合に、「１つの（a,  an）」、及び「その（the）」の単数形は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の参照を含む。本明細書で使用される場合に、「又は」という用語は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、「及び／又は」を意味する。本明細書で使用される場合に、２つ以上の部品又は構成要素が「結合される」という記述は、リンクが発生している限り、部品が、直接的又は間接的に、つまり１つ又は複数の中間部品又は構成要素を介して互いに結合又は動作することを意味するものとする。本明細書で使用される場合に、「直接的に結合される」とは、２つの要素が互いに直接接触していることを意味する。本明細書で使用される場合に、「固定的に結合される」又は「固定される」は、２つの構成要素が、互いに一定の向きを維持しながら一体として動くように結合されることを意味する。本明細書で使用される場合に、「流体結合される」、「流体接続される」、「流体連通する」、又は「ガス連通する」は、流体、ガス、及び／又は流体とガスとの混合物が、周囲環境への漏れを最小限に抑えて（例えば、５％未満の漏れ）、２つ以上の構成要素の間を通過できるように、２つ以上の構成要素が一緒に接続されることを意味する。
【００１０】
本明細書で使用される場合に、「単一の」という用語は、構成要素が単一のピース又はユニットとして形成されることを意味する。つまり、個別に形成され次にユニットとして一緒に結合されるピースを含む構成要素は、「単一の」構成要素又は本体ではない。本明細書で使用される場合に、「数」という用語は、１又は１より大きい整数（すなわち、複数）を意味するものとする。
【００１１】
本明細書で使用される方向句、例えば、限定しないが、上、下、左、右、上方（upper）、下方（lower）、前、後、及びそれらの派生語等は、図面に示される要素の向きに関連し、その図面に明確に記載されていない限り、特許請求の範囲を限定しない。
【００１２】
一般的に、高流量の経鼻療法は、患者に多くの利点を与えることができる。例えば、高流量の経鼻療法は、呼気中に上気道からのＣＯ２ガスの除去を促進する。さらに、高流量の経鼻療法は、吸気中に圧力を与えるため、ガス交換を改善できる。例えば、肺胞レベルで患者の気道内の酸素分圧が増大すると、肺から血液への酸素の交換（transmission）が増大する。高流量の経鼻療法の別の利点は、高流量の経鼻療法が患者にとって典型的に快適であるということである。殆どの非侵襲的換気技術は、典型的に、患者の顔の大部分を覆うマスクを使用するため、患者の顔がマスクで覆われており、会話をしたり、食事をしたり、他の多くの活動を行ったりする患者の能力が制限される。さらに、部分的なマスクによる非侵襲的換気療法は、患者に閉所恐怖症を感じさせる可能性があり、耐え難い場合がある。対照的に、高流量の経鼻療法は、高流量の経鼻療法が患者の上唇にある鼻プロングを使用するため、他の非侵襲的療法の多くの悪影響を軽減し得る。
【００１３】
いくつかの従来の治療製品は、高流量設定で治療を提供することができるが、これらの製品は、流量及び／又は酸素濃度（例えば、２１％〜１００％の間）の設定のみを可能にする。これらの治療製品は、患者の監視又は経鼻療法を患者及び／又は臨床医に提供しない。さらに依然として、いくつかの圧力サポートが利用可能であり得るが（例えば、持続性気道陽圧（ＣＰＡＰ）、その圧力サポートは大抵の場合制御されない。
【００１４】
本明細書に記載の高流量の経鼻療法システムは、他の態様の中でも、介護者が、高流量の経鼻療法の圧力設定を設定することだけでなく、患者の流れを監視することを可能し得る。さらに、本明細書に記載のシステム及び技術は、患者の呼吸能力を追跡するのを可能にする。例えば、高流量の経鼻療法システムは、呼吸数を測定し、患者がシステムからいつ接続解除されるかを決定し、吸気及び呼気の可能な一回換気量を測定することができる。さらに、上記の利点に加えて、本明細書に記載の高流量の経鼻療法システムは、混合酸素を用いて高流量の経鼻療法を提供し、患者の気道からＣＯ２を洗い流しながら、依然として患者に快適で邪魔にならない。
【００１５】
図１は、様々な実施形態による、高流量の経鼻療法を患者に提供するように構成された例示的なシステム１００の説明図である。一実施形態では、経鼻療法システム１００は、高流量の経鼻療法を患者に提供するように構成された高流量の経鼻療法システムである。高流量の経鼻療法は、患者の鼻の気道を介して患者に処方される約１５リットル／分（Ｌ／分）を超えるガス流として特徴付けられ得る。一実施形態では、高流量の経鼻療法は酸素療法と組み合わされる。例えば、高流量の経鼻療法は、約２０Ｌ／分、３０Ｌ／分、４０Ｌ／分、５０Ｌ／分、６０Ｌ／分等で患者に提供される酸素療法に対応し得る。高流量の経鼻療法と酸素療法との組合せは、高流量の酸素療法と呼ばれ得る。例示的な例として、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）の急性憎悪又は低酸素血症を患っている患者は、標準的な非侵襲的換気よりも高流量の経鼻療法を処方され得る。
【００１６】
非限定的な一実施形態では、経鼻療法システム１００は、高流量の経鼻療法を患者１０２に提供することができる高流量の経鼻療法システムに対応する。例示的な実施形態では、経鼻療法システム１００は、ガス発生器１１０、圧力センサ１１２、流量センサ１１４、加湿器１４０、患者インターフェイス１２０、及び制御装置１６０を含む。さらに、患者インターフェイス１２０は、鼻インターフェイス１３０を含む。
【００１７】
一実施形態では、本明細書では発生器１１０又は圧力発生器１１０とも呼ばれるガス発生器１１０は、患者に送達可能な加圧ガス流を生成するように構成される。例えば、発生器１１０は、患者に提供される呼吸療法で使用するためのガス流（例えば、酸素ガス）を生成する人工呼吸器及び／又はポンプに対応し得る。例示的な実施形態では、発生器１１０は、第１のガスライン１０４を介して加湿器１４０に流体接続される。例えば、第１のガスライン１０４は、配管又は他の流体／ガス連通手段であり得る。発生器１１０は、例えば、酸素富化ガスを含んでも含まなくてもよい高流量のガスを生成及び出力することができる。例えば、以下でより詳細に説明するように、発生器１１０は、本明細書ではファンとも呼ばれるポンプを含むことができ、ファンは、周囲環境から空気を受け取り、特定の流量及び／又は圧力（例えば、５ｃｍの水圧（ｃｍＨ２Ｏ））で空気を発生器１１０から出力させることができる。
【００１８】
一実施形態では、発生器１１０は、限定するものではないが酸素供給源等のガス供給源を含むか、又は他にそのガス供給源に結合される。この特定のシナリオでは、発生器１１０がガス供給源を含むか、又は他にそのガス供給源に結合される場合に、発生器１１０は、ガス供給源から受け取ったガスと混合された高流量のガスを出力することができる。例えば、ガス供給源が酸素タンク又は酸素リザーバーである場合に、発生器１１０により出力される高流量のガスは、特定の酸素濃度レベル（例えば、２１％の酸素濃度から１００％の酸素濃度）であり得る。別の例として、ガス流量は、１５Ｌ／分以上の流量を有し得る。一実施形態では、ガス供給源は携帯可能である。例えば、ガス供給源は、携帯用酸素タンクであってもよく、それにより、システム１００を移動可能し得る。
【００１９】
第１のガスライン１０４は、上述したように、発生器１１０によって出力された高流量のガスを受け取り、その高流量のガスを加湿器１４０に供給することができる。一実施形態では、加湿器１４０は、患者１０２に供給される高流量のガスが暖められ且つ加湿されるように、高流量のガスを規定のレベルまで加熱するように構成される。例えば、５０〜６０Ｌ／分の範囲の流量の場合に、高レベルの湿度が送達される療法に必要になり得る。これは、高流量療法に関連する流量の結果として、肺及び気道の他の部分の粘膜が乾燥するためであり、従って、ガス（例えば、空気）を加湿するための外部機構（例えば、加湿器１４０）が必要である。加湿器１４０は、発生器１１０によって出力されたガスを加熱することができる任意の装置に対応し得る。例えば、加湿器１４０は、特定の温度まで加熱し、それによってガス中の水分子を加熱してその高流量のガスを加湿するヒータープレートを含み得る。特に、高流量の経鼻療法等の非侵襲的療法の湿度は、侵襲的療法を適用するときに使用される湿度と同等でなければならない。当業者は、いくつかの実施形態において、発生器１１０がその中に加湿器１４０を含み得るか、又は加熱手段を含み得、システム１００内での加湿器１４０の使用は単なる例示であることを認識するだろう。
【００２０】
一実施形態では、患者インターフェイス１２０は、第２のチャネル１０６及び第３のチャネル１０８を介してヒーター１４０と流体連通している。チャネル１０６及び１０８のそれぞれは、加湿器１４０からの加熱及び加湿された高流量のガスを患者インターフェイス１２０に送達するように構成される。一実施形態では、チャネル１０６及び１０８の一方のみが、加熱及び加湿された高流量のガスを患者インターフェイス１２０に送達する一方、チャネル１０６及び１０８の他方が、患者１０２からの呼気ガス／空気の排気を受け取り及び／又はその排気を容易にするように構成され得る。さらに、一実施形態では、システム１００は、２つのチャネルではなく、単一のチャネル（例えば、チャネル１０６及び１０８の一方）のみを含む。
【００２１】
以下でより詳細に説明するように、患者インターフェイス１２０は、鼻インターフェイス１３０を含む。鼻インターフェイス１３０は、１つ又は複数のガス流出口を介して患者の気道にガス流を供給するように構成される。一実施形態では、患者インターフェイス１２０は、鼻インターフェイス１３０を介して患者に供給されているガス流の流量及び／又は圧力を測定するように構成された１つ又は複数のセンサを含むか、又は他にそのセンサに結合される。例えば、鼻インターフェイス１３０は、ガス流出口でのガス流の流量及び／又は圧力を決定することができるように、鼻インターフェイスのガス流出口と連通する流量センサを含む。
【００２２】
一実施形態では、圧力センサ１１２は、発生器１１０によって出力されるガス流の圧力を測定するように構成される。圧力センサ１１２は、発生器１１０の流出口に配置され、さらに制御装置１６０と通信する。測定される圧力は、制御装置１６０に入力することができる規定の圧力（例えば、呼吸療法の所望の圧力）に関連する。測定される圧力は、チューブ（tubing：配管）１０４に沿った、「圧力降下」とも呼ばれる抵抗及び流量センサ１１４によって測定される流量にさらに関連する。一実施形態では、抵抗は、鼻インターフェイスに対する圧力降下が既知であるような既知の値である（例えば、発生器１１０から鼻インターフェイス１３０への５〜１０ｃｍＨ２Ｏ降下である）。
【００２３】
流量センサ１１４は、鼻インターフェイス１３０に出力されるガス流の流量を測定するように構成される。一実施形態では、流量センサ１１４は、圧力センサ１１２に近接する発生器１１０の流出口に配置されるが、これは単なる例示である。流量センサ１１４は、ガス流の流量（例えば、流量Ｑｉ）及び規定の流量と流量との間の差を決定することができる。一実施形態では、流量Ｑｉは、システム１００から出力されるガス流の合計に対応する。例えば、ガス流の一部が患者１０２に出力され、ガス流の一部が鼻インターフェイス１３０と患者１０２との間に存在する漏れを介して出力され得、及びガス流の一部が周囲環境に排気され得る。流量センサ１１４は、流量を測定し、この流量が規定の流量（例えば、毎秒１リットル（ｌｐｓ））と異なるかどうかを判定するように構成される。
【００２４】
また、一実施形態では、システム１００は、流量制御装置１５０を含む。一実施形態では、流量制御装置１５０は、周囲環境に排気し得るガス流の量を調整するように動作可能である。一実施形態では、第２の流量制御装置もシステム１００内に含まれ、この第２の流量制御装置は、発生器１１０によって出力されたチャネル１０４へのガス流量を制御することができる。流量制御装置１５０は、患者に処方された特定の流量設定に従ってガス流量の流量を調整することができる。例えば、流量制御装置１５０は、患者１０２に供給されるガス流の規定の流量及び規定の圧力等の一定の流量及び圧力を維持するために、出力設定を調整するように構成される。一実施形態では、流量制御装置１５０は、機械的、電気的、及び／又は機械的及び電気的の組合せであり得るスロットルバルブである。例示的な実施形態では、流量制御装置１５０は、発生器１１０が流量制御装置１５０を介してチャネル１０４と流体連通するように、発生器１１０の流出口に配置される。一実施形態では、流量制御装置１５０は、ガス流の出力設定を修正することができる調整可能なバルブを含む。このシナリオでは、流量制御装置１５０は、鼻インターフェイス１３０の１つ又は複数の鼻流出口を介して患者１０２に出力されるガス流の圧力及び／又は流量が調整可能となるように、鼻インターフェイス１３０のガス流出口を出ることができるガス流の量を修正するように構成される。一実施形態では、流量制御装置１５０が発生器１１０の流出口に配置されるが、代替的に（又は追加的に）、流量制御装置１５０は、鼻インターフェイス１３０の排気口に配置することができる。
【００２５】
一実施形態では、制御装置１６０は、流量制御装置１５０の出力設定を調整して、患者１０２に供給されるガス流の圧力及びガス流の流量が一定のままであるのを保証するように構成される。一実施形態では、制御装置１６０は、発生器１１０によって出力されたガス流の圧力を調整するように構成される。これを行うために、制御装置１６０は、制御信号を生成して発生器１１０に送信し、発生器１１０から出力されるガス流の圧力を変化させる。例えば、制御装置１６０は、ガス発生器１１０に送られる命令を生成し、これにより、ガス発生器１１０に、出力されるガス流の圧力を増減させて、鼻インターフェイス１３０における圧力を規定の圧力に回復させる。さらに別の実施形態では、制御装置１６０は、圧力センサ１１２及び流量センサ１１４に結合される。この特定のシナリオでは、制御装置１６０は、圧力センサ１１２及び流量センサ１１４から出力信号を受け取り、次に、出力信号を処理して、患者１０２に出力されるガス流が規定の圧力及び流量であることを保証にするために調整が必要であるかどうかを判定する。
【００２６】
制御装置１６０は、流量制御装置１５０に対して行われた調整によって、患者１０２の１つ又は複数の呼吸特性を監視するようにさらに構成される。例えば、患者１０２が息を吸うと、その圧力に出力されるガス流の量が増大する。それに応じて、制御装置１６０は、流量制御装置１５０を閉める（又はほぼ閉める）必要があると判定し、信号を生成して、流量制御装置１５０にそのバルブから出るガス流の量を制限させる。従って、信号（例えば、バルブに供給される電流）は、患者の呼吸パターンに基づいて変調される。従って、制御装置１６０は、他の特徴の中でも、患者１０２の呼吸数、患者１０２の一回呼吸量、鼻インターフェイス１３０に実質的な漏れがあるかどうか、及び／又は患者１０２が接続解除されているか又は他に患者１０２が呼吸療法を受けることができないかを判定することができ、全ては、制御装置１６０から流量制御装置１５０に提供される検出された変化に基づく。
【００２７】
図１Ｂは、様々な実施形態による、図１Ａの制御装置の説明図である。例示的な実施形態では、制御装置１６０は、１つ又は複数のプロセッサ２４０、メモリ２４２、通信回路２４４、及びＩ／Ｏインターフェイス２４６を含む。一実施形態では、制御装置１６０は、ユーザ装置に対応する。例えば、ユーザ装置は、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピュータ（例えば、ラップトップ、ウルトラブック等）、携帯電話、スマートフォン、タブレット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及び／又はウェアラブル装置（時計、ピン／ブローチ、ヘッドフォン等）を含むがこれらに限定されない任意の適切なタイプの電子装置に対応し得る。
【００２８】
プロセッサ（複数可）２４０は、制御装置１６０の動作及び機能を制御することができ、且つ発生器１６０内の様々な構成要素同士の間の通信を容易にすることができる任意の適切な処理回路を含む。一実施形態では、プロセッサ（複数可）２４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、又は他の任意のタイプのプロセッサ、又はこれらの任意の組合せを含み得る。別の実施形態では、プロセッサ（複数可）２４０の機能は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、及び／又はＣＰＬＤ（complex  programmable  logic  devices）を含むがこれらに限定されない１つ又は複数のハードウェア論理要素によって実行される。さらに、プロセッサ（複数可）２４０のそれぞれは、プログラムシステム、プログラムデータ、及び／又は１つ又は複数のオペレーティングシステムを格納し得るそれ自体のローカルメモリを含むことができる。しかしながら、プロセッサ（複数可）２４０は、ユーザ装置及び／又は発生器１１０のオペレーティングシステム（ＯＳ）、及び／又は１つ又は複数のファームウェアアプリケーション、メディアアプリケーション、及び／又はそこに常駐するアプリケーションを実行することができる。例示的な一実施形態では、プロセッサ（複数可）２４０は、１つ又は複数のウェブサイトから受信したコンテンツを読み取り、レンダリングするためのローカルクライアントスクリプトを実行する。
【００２９】
一実施形態では、メモリ２４２は、揮発性又は不揮発性メモリ、又は制御装置１６０のデータを格納するために任意の適切な方法で実装されたリムーバブル又はノンリムーバブルメモリ等の１つ又は複数のタイプの記憶媒体を含む。例えば、情報は、コンピュータ可読命令、データ構造、及び／又はプログラムシステムを使用して格納され得る。様々なタイプのストレージ／メモリには、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリ、永久メモリ（例えば、ＲＯＭ）、電子的に消去可能なプログラム可能な読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）又は他の光記憶媒体、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又は他の磁気記憶装置、ＲＡＩＤ記憶システム、又は他のストレージタイプ、又はこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されるものではない。さらに、メモリ２４２は、メモリ２４２内に格納された１つ又は複数の命令を実行するためにプロセッサ（複数可）２４０によってアクセス可能な任意の利用可能な物理媒体であり得るコンピュータ可読記憶媒体（ＣＲＳＭ）として実装され得る。例示的な実施形態では、１つ又は複数のアプリケーション（例えば、ゲーム、音楽、ビデオ、カレンダー、リスト等）が、プロセッサ（複数可）２４０によって実行され、メモリ２４２に格納され得る。
【００３０】
一実施形態では、通信回路２４４は、制御装置１６０の１つ又は複数の構成要素が、互いに、及び／又は１つ又は複数の追加の装置、サーバ、及び／又はシステムと通信するのを可能又は有効にする任意の回路に対応する。例示的な例として、鼻インターフェイス１３０と連通するセンサによって得られた測定値に対応するデータは、インターネット等のネットワークを介して、任意数の通信プロトコルを使用して通信回路２４４を介して制御装置１６０及び／又はユーザ装置に送信され得る。例えば、ネットワークは、転送制御プロトコル及びインターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）（例えば、各ＴＣＰ／ＩＰ層で使用されるプロトコルのいずれか）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、ＷｅｂＲＴＣ、ＳＩＰ、ワイヤレスアプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）を使用して通信回路２４４を介してアクセスすることができる。通信回路網２４４による通信を容易にするために使用される様々な追加の通信プロトコルには、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（例えば、８０２．１１プロトコル）、ブルートゥース（登録商標）、無線周波数システム（例えば、９００ＭＨｚ、１．４ＧＨｚ、及び５．６ＧＨｚ通信システム）、セルラーネットワーク（ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＥＶ−ＤＯ、ＥＤＧＥ、３ＧＳＭ、ＤＥＣＴ、ＩＳ−１３６／ＴＤＭＡ、ｉＤｅｎ、ＬＴＥ、又は他の適切なセルラーネットワークプロトコル）、赤外線、ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ、ＦＴＰ、ＲＴＰ、ＲＴＳＰ、ＳＳＨ、及び／又はＶＯＩＰが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
一実施形態では、制御装置１６０は、様々なワイヤレス技術（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）、無線周波数等）を使用してネットワークとのワイヤレス通信を容易にする１つ又は複数のアンテナを含む。さらに別の実施形態では、制御装置１６０は、１つ又は複数のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、１つ又は複数のイーサネット又はブロードバンドポート、及び／又は通信回路２４４が１つ又は複数の通信ネットワークと通信できるような他のタイプのハードワイヤーアクセスポートを含む。
【００３２】
Ｉ／Ｏインターフェイス２４６（複数可）は、１つ又は複数のマイクロフォン又は他の音声入力装置、１つ又は複数のスピーカ又は他の音声出力装置、１つ又は複数の入力機構（例えば、ボタン、ノブ、スイッチ等）、１つ又は複数のカメラ又は他の画像取込み装置、及び／又は１つ又は複数のディスプレイ画面等であるがこれらに限定されない任意の適切な入力及び／又は出力コンポーネントに対応することができる。例えば、制御装置１６０及び／又は制御装置１６０と通信するユーザ装置は、任意の適切なサイズ及び／又は形状のディスプレイ画面を含み得る。様々なタイプのディスプレイには、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、モノクロディスプレイ、カラーグラフィックアダプタ（ＣＧＡ）ディスプレイ、拡張グラフィックアダプタ（ＥＧＡ）ディスプレイ、可変グラフィックスアレイ（ＶＧＡ）ディスプレイ、又は他のタイプのディスプレイ、又はこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されるものではない。Ｉ／Ｏインターフェイス２４６は、タッチ入力を認識することができる静電容量感知パネルを含むタッチスクリーン等のタッチスクリーンをさらに含むことができる。例えば、タッチスクリーンは、投影型静電容量式タッチ（ＰＣＴ）に対応し得、スクリーンは、１つ又は複数の行トレース及び／又は駆動ライントレース、並びに１つ又は複数の列トレース及び／又は感知ラインを含む。
【００３３】
図１Ｃは、様々な実施形態による、図１Ａの例示的なシステムの例示的な概略図である。図１Ｃの例示的な実施形態に確認されるように、経鼻療法システム１００は、圧力発生器１１０、患者インターフェイス１２０、鼻インターフェイス１３０、流量制御装置１５０、及び制御装置１６０を含む。図１Ｃには、圧力センサ１１２及び流量センサ１１４も詳細に示されている。図１Ｃには、圧力センサ１１２及び流量センサ１１４の単一の例のみが示されているが、当業者は、圧力センサ１１２及び／又は流量センサ１１４の複数の例も含まれ得ることを認識するだろう。
【００３４】
１つの例示的な実施形態では、患者、臨床医、及び／又は医師等のユーザは、患者（例えば、患者１０２）に提供すべき呼吸療法のための規定の圧力及び規定の流量を入力する。例えば、規定の圧力は１０ｃｍＨ２Ｏであり得、規定の流量は６０ｌｐｍであり得る。図１Ｃに確認されるように、抵抗Ｒｉが、発生器１１０によって出力されるガス流と鼻インターフェイス１３０との間の圧力「損失」の量に対応し得る。一実施形態では、この抵抗（例えば、抵抗Ｒｉ）は、呼吸療法を患者に提供する前に制御装置１６０に既知である。例えば、抵抗Ｒｉは、１０ｃｍＨ２Ｏ／ｌｐｓと決定してもよく、これは、１毎秒リットル（ｌｐｓ）当たり１０ｃｍＨ２Ｏの圧力降下があることを意味する。換言すると、鼻インターフェイス１３０での所望の圧力が１０ｃｍＨ２Ｏであり、発生器１１０と鼻インターフェイス１３０との間に（例えば、チューブ１０４及び／又は加湿器１４０に沿って）１０ｃｍＨ２Ｏの降下がある場合に、発生器１１０は、２０ｃｍＨ２Ｏの圧力のガス流を出力する必要がある。
【００３５】
図１Ｃでは、Ｑｉは、鼻インターフェイス１３０に供給されるガス流に対応する。一実施形態では、制御装置１６０は、Ｑｉを規定の流量に維持するように動作可能である。鼻インターフェイス１３０では、ガス流を、３つの異なるメカニズムを介して出力することが可能である。１つ目は、Ｑｐで表される患者の流量であり、これは、患者が吸入したガス流の量に対応する。２つ目は、Ｑｌで表される漏れの流量であり、これは、患者と鼻インターフェイス１３０との間の漏れにより失われたガス流の量に対応する。３つ目は、Ｑｅで表される排気の流量であり、これは、周囲環境に排気されるガス流の量に対応する。抵抗Ｒｅは、Ｑｅの量を制御する流量制御装置１５０の設定に関係する。例えば、Ｒｅを増大させると、流量制御装置１５０（例えば、バルブ）がＱｅの値を制限する場合があり、Ｒｅを減少させると、流量制御装置１５０がＱｅの値を増大させる場合がある。
【００３６】
上述したように、制御装置１６０は、Ｒｅの値、従ってＱｅの値を調整することによってＱｉの値を制御するように動作する。流量センサ１１４は、Ｑｉを測定し、且つ測定した流量を表すデータを制御装置１６０に提供することができる。制御装置１６０は、例示的な実施形態では、式１を使用する。
Ｑｉ＝Ｑｐ＋Ｑｌ＋Ｑｅ                  式１
【００３７】
式１を使用して、Ｑｉの測定値が規定の流量未満である場合に、制御装置１６０は、流量制御装置１５０に供給される電流量を増やす信号を生成して、排気するガスの量を増やす（例えば、Ｑｅを増やす）。逆に、Ｑｉの測定値が規定の流量よりも大きい場合に、制御装置１６０は、流量制御装置１５０に供給される電流量を減らす信号を生成して、排気するガスの量を減らす（例えば、Ｑｅを減らす）。あるいはまた、当業者は、流量制御装置１５０への電流を増大させることが、排気されるガスの量を減らし得る一方、流量制御装置１５０への電流を減少させることが、排気されるガスの量を増やし得ること、及び流量制御装置１５０の特定の構成が変化し得ることを認識するだろう。
【００３８】
患者が呼吸するたびにＱｐの値が増大し、患者が息を吐くたびにＱｐの値が減少する。従って、患者への流れのこの変化は、測定される流量Ｑｉの変化を引き起こし、これにより、制御装置１６０は、流量制御装置１５０に供給される電流をモジュール化（module：調整）する。例示的な実施形態では、制御装置１６０は、Ｑｉを患者の呼吸の経過中の規定の流量に維持する又はその規定の流量に略維持するように動作する。
【００３９】
一実施形態では、圧力センサ１１２によって測定された圧力は、式２により、測定された流量Ｑｉに関連する。
Ｐ測定＝Ｐ規定＋Ｑｉ＊Ｒｉ                  式２
【００４０】
式２に基づいて、圧力センサ１１２によって測定される圧力量は、測定された流量Ｑｉと既知の抵抗Ｒｉの積と、規定の圧力との合計を計算することによって決定される。一実施形態では、圧力センサ１１２は、測定された圧力を表すデータを制御装置１６０に送信するように構成される。制御装置１６０が、呼吸療法のために患者が受け取るべき所望の圧力（例えば、規定の圧力）を知っているとともに、圧力降下（例えば、Ｑｉ＊Ｒｉ）も知っているので、制御装置１６０は、発生器１１０に、出力されるガス流の圧力を増減させる出力信号を生成して、記述された療法を生成するように動作可能である。
【００４１】
例示的な例として、規定の流量が６０ｌｐｍ、つまり１ｌｐｓであり、規定の圧力が１０ｃｍＨ２Ｏであり、既知の抵抗Ｒｉが１０ｃｍＨ２Ｏ／ｌｐｓである場合であって、式２を使用して、測定される流量に関して、Ｑｉが１ｌｐｓに等しい場合に、圧力センサ１１２で測定される圧力は、１０ｃｍＨ２Ｏ＋（１０ｃｍＨ２Ｏ／ｌｐｓ＊１ｌｐｓ）＝２０ｃｍＨ２Ｏになる。これは、制御装置１６０が、発生器１１０に命令して、出力されるガス流の圧力を２０ｃｍＨ２Ｏにするように生成する必要があることを意味する。測定される流量Ｑｉが変化すると、制御装置１６０は、流量制御装置１５０（例えば、バルブ）に、排気されるガスの量（例えば、Ｑｅ）を増減させることにより、流量を規定の流量に戻すように動作する。同様に、制御装置１６０は、鼻インターフェイス１３０で規定の圧力を維持するために、発生器１１０に命令して、（例えば、ファンによって流れを生成することによって）出力されるガス流の圧力を増減する。
【００４２】
図２Ａは、様々な実施形態による、図１Ａ及び図１Ｃのシステムの概略図である。図１Ａを参照して前述したように、一実施形態では、高流量の経鼻療法システム１００は、発生器１１０、加湿器１４０、患者インターフェイス１２０、流量制御装置１５０、及び制御装置１６０を含み、患者インターフェイス１２０は、鼻インターフェイス１３０をさらに含む。図１Ａ及び／又は図１Ｃに確認される構成要素の全てが図２Ａに表示されておらず、これは、単に例示を目的としたものであり、限定することを意図したものではない。同様に、図２Ａの構成要素の全てが図１Ａ及び／又は図１Ｃに表示されておらず、これは、単に例示を目的としたものであり、限定することを意図したものではない。
【００４３】
例示的な実施形態では、ガス供給源２０２は、チャネル２２６を介して発生器１１０に流体接続される。例えば、ガス供給源２０２は、酸素タンク（例えば、携帯型酸素タンク又は非携帯型酸素タンク）、酸素リザーバー、又は他のタイプの酸素供給源に対応し得る。さらに、ガス供給源２０２は、任意の適切なタイプのガスを指してもよく、酸素の使用は単なる例示である。
【００４４】
図２Ｂは、様々な実施形態による、圧力制御を容易にするシステム１００の一部の例示的な概略図である。発生器１１０は、流入口２２４を介して周囲空気を受け取るように構成され、流入口２２４は、周囲空気を受け取り、周囲空気をポンプ２０４に供給する。一実施形態では、ポンプ２０４は、発生器１１０の外部の周囲環境から周囲空気を引き込み、周囲空気を加圧するように構成される。一実施形態では、ポンプ２０４は、遠心ポンプ又はブロワに対応する。例えば、ブロワは、ファン（例えば、ファンブレード）の回転速度を調整することにより、圧力を生成及び制御することが可能であり得る。一実施形態では、ポンプ２０４は、圧力制御装置２２２に接続され、圧力制御装置２２２は、ポンプ２０４によって出力すべき空気の圧力量を制御するように動作する。所望の圧力設定は、患者（例えば、患者１０２）、臨床医（例えば、看護師、医師の助手、呼吸療法士、医者）によって、及び／又はシステム１００を介して（例えば、予め規定された設定、機械学習処理を介して決定された設定等を介して）自動的に入力することができる。例えば、圧力コマンドモジュール２５２は、（図１Ｂに確認されるように）制御装置１６０から入力圧力コマンドを受信し、患者に送達すべき療法の所望の圧力を示すことができる。入力圧力コマンドは、例えば、インターフェイス１３０での患者に送達すべきガス流の圧力量を指す。
【００４５】
一実施形態では、発生器１１０によって出力する必要がある圧力量は、システム１００の他の特性に依存する。例えば、他の態様の中で、インターフェイス１３０と（及びシステム１００内の他のポイントと）流体連通しているチャネル１０４、加湿器１４０、及びチャネル１０６内の圧力損失に基づいて推定される圧力降下があり得る。圧力降下推定モジュール２５４は、システム１００内の流れの関数としてシステムの特性に基づいて圧力降下を推定するように構成される。一実施形態では、圧力降下は流れの二次関数である。例示的な例として、推定された圧力降下は、図１Ｃを参照して上述したように、抵抗Ｒｉを指し得る。
【００４６】
圧力制御装置２２２は、周囲空気が加圧されるようにポンプ２０４にガス流を生成させる命令を生成するように構成される。圧力制御装置２２２からの命令を介してポンプ２０４によって誘導される圧力量は、出力されるガス流が、発生器１１０に入力される規定の圧力と、流量センサ１１４で測定された流量が乗算されるシステム１００内に存在すると決定された圧力降下の推定量（例えば、チャネル１０４及び１０６を介した圧力損失による）との合計に対応する圧力を有するような圧力量である。従って、ガス流は、発生器１１０からインターフェイス１３０に送達される。さらに、一実施形態では、出力されるガス流の流量は、センサ１１２及び１１４によって得られた測定値に基づいて、流量制御装置１５０と通信する制御装置１６０によって固定されたままであり、従って、患者に供給されるガス流の圧力も固定されたままである（例えば、５％未満の圧力変動である）。
【００４７】
一実施形態では、圧力は、発生器１１０の流出口（例えば、チャネル１０４が発生器１１０及び／又は流量制御装置１５０とインターフェイス接続する場所）で測定される。次に、測定された圧力は、圧力コマンドモジュール２５２に入力される規定の圧力設定と、圧力降下推定モジュール２５４によって検出された推定される圧力降下とを加えたものと比較される。圧力降下推定モジュール２５４は、センサ１１４により測定された流量と、チャネル１０４、加湿器１４０、チャネル１０６、及び鼻インターフェイス１３０のガス特性（例えば、漏れ、狭窄等）とに基づいて圧力の損失を測定するように構成される。検出された推定圧力降下の総計と、入力された規定の圧力設定から圧力センサ１１２によって検出された出力圧力を差し引いたものとの間の差とに対応するように、エラー信号が導出される。このエラー信号は、（ポンプ２０４に出力されるガス流の圧力を調整させるように構成される）圧力制御装置２２２に提供される。例えば、推定されたエラーに基づいて、圧力制御装置２２２は、ポンプ２０４のファンの速度を加速又は減速させ、ポンプ２０４に送られる電圧を調整し、ポンプ２０４に供給される電流を調整等する。
【００４８】
図２Ａに戻ると、比例調整バルブ２２０が、チャネル２２６から濃縮酸素（又は他のガス、又はガスの混合物）を受け取り、濃縮酸素をＯ２流量センサ２１６に供給して、入力酸素の流量を決定する。次に、酸素は、受け取った周囲空気と受け取った濃縮酸素との混合を促進するミキサー２０６に移される。次に、ミキサー２０６は、混合ガスを、チャネル２３０を介して流体連通しているガス流センサ１１４に供給するのを容易にする。
【００４９】
一実施形態では、ガス流量センサ１１４は、発生器１１０によって出力すべきガスの流量を決定するように構成される。ガス流量センサ１１４は、ガスの流量を測定し、一実施形態では、ガスの流量が発生器１１０に入力される所望の流量であるかどうかを判定するように構成される。ガス流量センサ１１４は、デジタル信号を生成し、この信号を混合モジュール２１２に送信して、酸素の流量を制御して吸入酸素の規定の濃度を生成するように構成される。さらに別の実施形態では、上述したように、流量制御装置１５０は、抵抗値Ｒｅを増減させることにより、発生器１１０によって出力されるガス流を調整するように動作可能である。一実施形態では、制御装置１６０は、流量制御装置１５０に提供される出力信号（例えば、電流）を生成して、流量制御装置１５０の抵抗Ｒｅを変化させ、それによりＱｅの値を増減させることができる。
【００５０】
本明細書では「ＦｉＯ２」とも呼ばれる吸入酸素分画（Fraction  of  inhaled  oxygen）の酸素濃度は、臨床医（例えば、医師、看護師、医師の助手、呼吸療法士等）によって、２１％酸素〜１００％酸素の間のある値で処方される。例えば、周囲空気は、典型的に、約２１％の酸素を有している。従って、人工呼吸器によって出力すべきガス中の酸素が２１％である場合に、これは、供給源２０２によって供給すべき酸素の量が実質的にゼロであることを示す。別の例として、出力されるガスの酸素濃度を１００％酸素とする場合に、これは、供給源２０２によって供給すべき酸素の量がセンサ１１４の測定されたガス流量に等しいことを示す。一実施形態では、制御装置１６０は、使用すべき酸素濃度を示す命令を生成するように構成され、その命令は、次に、発生器１１０に伝達される。
【００５１】
一実施形態では、ガス流量センサ１１４は、ガスの流量を測定し、次に式３を使用して必要な酸素流量を決定する。
ＱＯ_２＝（ＦｉＯ２−０．２１）Ｑガス／０．７９            式３
ここで、ＱＯ_２は、Ｏ２流量センサ２１６を介した純酸素の流量であり、ＦｉＯ２は、高流量の療法を患者に送達するための規定の酸素濃度であり、０．２１は、典型的に、周囲空気中に見出される酸素の分画であり、０．７９は、典型的に、周囲空気中に見出される非酸素ガスの分画であり、Ｑガスは、ガス流センサ１１４を通るガスの流量である。
【００５２】
Ｏ２流量サーボ制御装置２１８が、混合モジュール２１２の出力とセンサ２１６からのガス流の測定値の差を使用して比例バルブ２２０を調整し、それによりミキサー２０６に入る酸素ガスの量を制御する。高圧酸素供給源２０２は、チャネル２２６を介してバルブ２２０に接続される。これらの構成要素及び接続は、典型的に、高圧（例えば、約５０ＰＳＩ）である。例えば、ガス供給源２０２は酸素タンクであり得、酸素タンクに接続されたチャネル上の構成要素は、当業者に知られている様々な技術に従って、そのような高圧のために強化されている。センサ２１６、制御装置２１８、及びバルブ２２０の組合せは、ガス流センサ１１４で測定されたガス流と、呼吸波形の最も高い成分を超える周波数で混合モジュール２１２によって提供される関係とに基づいて、センサ２１６への純酸素の流量を制御するように構成される。例えば、患者の呼吸力学は、典型的に、３Ｈｚを超える大きな流量変化を抑制し、制御装置は、呼吸回路の全てのセグメントのガス濃度が処方されたＦｉＯ２設定と一様に等しくなるように十分迅速に応答できる。
【００５３】
一実施形態では、発生器１１０は、プロセッサ（複数可）２４０、メモリ２４２、通信回路２４４、及びＩ／Ｏインターフェイス（複数可）２４６の１つ又は複数の例を含む。別の実施形態では、プロセッサ（複数可）２４０、メモリ２４２、通信回路２４４、及び／又はＩ／Ｏインターフェイス（複数可）２４６の１つ又は複数の例は、発生器１１０の外部に配置され、発生器１１０と通信して、発生器１１０の１つ又は複数の機能を制御する。例えば、発生器１１０は、制御装置１６０と通信することができる。別の例として、以下でより詳細に説明するように、プロセッサ（複数可）２４０、メモリ２４２、通信回路２４４、及びＩ／Ｏインターフェイス（複数可）２４６の１つ又は複数は、１つ又は複数のユーザ装置に配置してもよい。
【００５４】
前述したように、一実施形態では、システム１００は、流量制御装置１５０をさらに含む。流量制御装置１５０は、周囲環境に出力されるガス流の量を調整して、患者インターフェイス１３０でのガス流の圧力が略一定のままであるのを保証することができる。一実施形態では、図６Ａ及び図６Ｂによって説明されるように、流量制御装置１５０は、出力される流量（例えば、Ｑｅ）を制御するための、手動で調整可能な構成要素を含む。例えば、機械的プロセス（例えば、ねじ付きバルブを回すこと）によって、ガス流の流量Ｑｉは、制御装置（複数可）１６０からのフィードバックがいくらかある又は全くない状態で調整可能である。フィードバックがある場合に、患者に出力されるガス流は、患者の快適さ、治療効果、及び／又は流量制御装置１５０への調整に従って調整され得る。例えば、流量制御装置１５０は、制御装置１６０から受信した制御信号によって調整される。例えば、本明細書で述べたように、制御装置１６０は、制御装置１６０がセンサ１１２及び／又は１１４から受信した出力信号に基づいて、流量制御装置１５０ｂの出力設定を調整するように動作可能である。例えば、システム１００を出るガスの出力流量は、Ｉ／Ｏインターフェイス２４６によって、さらに、手動プロセスにおいて、流量制御装置１５０を調整するための視覚的フィードバックによって連続的に表示することができる。
【００５５】
図３は、様々な実施形態による、図１の例示的なシステム内で使用される患者インターフェイス１２０の説明図である。例示的な実施形態では、患者インターフェイス１２０は、患者１０２に存在（reside：常駐）するように構成され、それによって、患者１０２は邪魔されず、話す、食べる、寝る等の多数の日常機能を行うことができる。患者インターフェイス１２０は、１つ又は複数のチャネル１０６及び１０８に流体接続され、それによって、加熱及び加湿された高流量のガスを、患者インターフェイス１２０が受け取り、鼻インターフェイス１３０（図３には図示せず）に供給することができる。
【００５６】
非限定的な実施形態において、加熱及び加湿された高流量のガスは、ポート３００において患者インターフェイス１２０によって受け取られる。一実施形態において、ポート３００は、加熱及び加湿された高流量のガスの流れを第１の導管３０２又は第２の導管の一方に方向付けることができる仕切り（divider）を含む。導管３０２及び３０４のそれぞれは、それら導管が患者の頭に快適にフィットし、患者の耳の後ろ、又は実質的に近位に垂れ下がるように設計されている。導管３０２及び３０４は、ガス及び／又は流体を自由に移動させるのを可能にする略円形の断面を有する実質的にチューブ状の構造である。一実施形態では、患者インターフェイス１２０は、ポート３００と導管３０２及び３０４とが一体的に形成されるような実質的に単一の構造である。例えば、患者インターフェイス１２０は、成形プロセスを介して作製された、軽量で柔軟性の高いプラスチックから形成してもよい。図示していないが、ストラップ又は他の固定機構を導管３０２及び／又は３０４に接続して、患者インターフェイス１２０を患者１０２に固定するのを助けることもできる。
【００５７】
上述したように、仕切りは、加熱及び加湿された高流量のガスを第１の導管３０２又は第２の導管３０４の一方に向ける。例えば、例示的な実施形態では、加熱及び加湿された高流量のガスの流れは、仕切りによってポート３００から第１の導管３０２に向けられる。次に、加熱及び加湿された高流量のガスは、第１の導管３０２を通って第１の方向Ｄ１に、ポート３００の反対側の第１の導管３０２の端部の開口部に向けて流れることができ、それによって加熱及び加湿された高流量のガスは、鼻インターフェイス１３０に入る。鼻インターフェイス１３０は、図３に示されていないが、噴射（jetting）効果を生み出すように、加熱及び加湿された高流量のガスを患者１０２に出力することができる一方で、患者１０２に実質的なシールを提供することができ、それにより鼻インターフェイス１２０での漏れの量を低減することができる。
【００５８】
次に、患者１０２からの呼気の一部又は全て、及び出力される加熱及び加湿された高流量のガスの一部又は全てが、第２の導管３０４によって受け取られ得る。受け取ったガスは、第２の導管３０４で方向Ｄ１とは反対の方向Ｄ２に移動することができる。次に、残りのガスは、周囲環境に排気され、及び／又は発生器１１０又はシステム１００の別の部分に戻すことができる。
【００５９】
図４Ａ〜図４Ｅは、様々な実施形態による、例示的な圧力測定値、流量、患者の流量、電流値、及び呼吸数を説明する例示的なグラフである。図４Ａは、システム１００内の圧力センサ１１２によって測定された圧力量の例示的なグラフである。発生器１１０によって生成されるガス流の圧力は、治療の間に略一定になるように構成される。式２を参照して上で詳述したように、測定された圧力は、規定の圧力（例えば、患者が受け取るべきガス流の圧力量）、流量センサ１１４によって測定された流量（例えば、Ｑｉ）、及びシステム１００内の抵抗又は圧力降下（例えば、Ｒｉ）に基づく。一実施形態では、制御装置１６０は、必要に応じて、発生器１１０に、出力されるガス流の圧力を増減させる命令を生成するように構成される。例えば、発生器１１０は、ファンの速度を増大させるか、又はその速度を減少させ、それにより、それぞれ、出力されるガス流の圧力を増大させる又は減少させることができる。
【００６０】
図４Ｂは、システム１００内の流量センサ１１４によって検出された流量の例示的なグラフである。図４Ｂから分かるように、測定された流量（例えば、Ｑｉ）も略一定である。その理由は、図４Ａを参照して上述したように、一定の圧力を保証するために、流量センサ１１４によって測定された略一定の流量が必要であるからである。前述したように、略一定の流量を保証するために、一実施形態では、制御装置１６０は、流量制御装置１５０に供給される電流をモジュール化して、排気されるガス流の量を調整し、式１で説明されるように、Ｑｉ及びＱｅ、Ｑｐ、及びＱｌの間の関係を維持するように構成される。
【００６１】
図４Ｃは、患者へのガス流量の例示的なグラフである。例えば、流量Ｑｐは、患者が吸入したガス流の量に対応する。患者が息を吸うときに、患者がより多くのガスを吸引するので流量が増大する。これは、図４Ｃのグラフのピークから分かる。患者が息を吐くときに、患者がガスを排出しているので流量が減少する。これは、図４Ｃのグラフの谷から分かる。
【００６２】
図４Ｄは、システム１００内の流量制御装置１５０に供給される電流量の例示的なグラフである。例示的な例として、流量制御装置１５０は、より多くのガスを排気する及びより少ないガスを排気するようにそれぞれ開閉できるスロットルバルブ等のバルブに対応し得る。図４Ｃから分かるように、患者が息を吸うと、患者へのガス流の量が増大する。従って、図４Ｄによる電流のピークが反映されるように、それに応じて、バルブを閉じ始めなければならない。患者が息を吐くと、患者へのガス流の量が減少し、こうして、図４Ｄによる電流の谷が反映されるように、バルブを開き始めなければならない。従って、バルブに供給される電流の変化を観察することによって、患者の様々な呼吸特性（例えば、一回換気量、呼吸数等）を監視することができる。さらに、例示的な実施形態は、電流を増大させるとバルブを閉めさせることを示すが、これは単なる例示であり、代わりに、電流を増大させると、いくつかの実施形態ではバルブを開けさせ得る。
【００６３】
図４Ｅは、流量制御装置１５０（例えば、バルブ）に供給される電流量を監視することにより、患者の呼吸数（breathing  rate：呼吸速度）がどのように決定されるかを説明する例示的なグラフである。例えば、前述したように、例示的な一実施形態では、電流が増大し、それによりバルブが閉まると、これは患者の吸入に対応し得る。従って、連続するピーク電流値の間で経過する時間を測定することにより、患者の呼吸数を示すことができる。例えば、１つの電流ピークと後続の電流ピークとの間の時間量がδｔである場合に、個人の呼吸数（例えば、１分あたりの呼吸）を決定することができる。さらに、一実施形態では、連続する電流ピークの間の時間量に関して複数の測定値を測定して平均時間量を決定することができ、これを使用して患者の呼吸数を計算することができる。
【００６４】
図５は、様々な実施形態による、バルブを調整するための例示的なプロセス５００の例示的なフローチャートである。非限定的な実施形態では、プロセス５００は、動作５０２において開始する。動作５０２において、規定の流量が受け取られる。例えば、臨床医は、患者（例えば、患者１０２）が６０ｌｐｍの流量を有する呼吸療法を受けるべきであると決定し得る。動作５０４において、規定の圧力設定が受け取られる。例えば、臨床医は、患者が１０ｃｍＨ２Ｏの圧力を有する呼吸療法を受けるべきであると決定し得る。一実施形態では、規定の流量及び規定の圧力は、実質的に同時に受け取られる。例えば、臨床医は、Ｉ／Ｏインターフェイス２４６を使用して、規定の流量及び規定の圧力を制御装置１６０に入力することができる。
【００６５】
動作５０６において、発生器（例えば、発生器１１０）と鼻インターフェイス（例えば、鼻インターフェイス１３０）との間の圧力損失の量が決定される。例えば、圧力降下、又は圧力損失は、制御装置１６０に既知であり得る。例示的な例として、圧力損失は、抵抗Ｒｉ（例えば、１０ｃｍＨ２Ｏ／ｌｐｓ）に対応し得る。動作５０８において、規定の圧力を有するガス流が生成される。例えば、既知の圧力損失及び規定の圧力に基づいて、制御装置１６０は、発生器１１０に、呼吸療法のための所望の圧力を満たすガス流を生成させる。例示的な例として、圧力損失が１０ｃｍＨ２Ｏ／ｌｐｓであり、流量が１ｌｐｓであり、規定の圧力が１０ｃｍＨ２Ｏである場合に、制御装置１６０は、出力信号を生成して、発生器１１０に、２０ｃｍＨ２Ｏの圧力を有するガス流を生成させることができる。そうすることにより、式２により上述したように、患者に送達されるガス流の圧力は、規定の１０ｃｍＨ２Ｏになる。
【００６６】
動作５１０において、測定流量が決定される。例えば、この流量は、流量センサ１１４によって測定される。一実施形態では、流量センサ１１４は、ガス流の流量を測定し、測定した流量を表すデータを制御装置１６０に提供する。動作５１２において、測定圧力が決定される。例えば、圧力センサ１１２は、ガス流の圧力を測定し、測定した圧力を表すデータを制御装置１６０に提供する。
【００６７】
動作５１４において、測定した流量が規定の流量に等しいかどうかに関して判定が行われる。動作５１４において、測定した流量が規定の流量と異なると判定された場合に、プロセス５００は、動作５１８に進む。例えば、流量センサ１１４は、測定した流量Ｑｉが５０ｌｐｍであるが、規定の流量が６０ｌｐｍであると判定する場合がある。動作５１８において、バルブが調整される。例えば、バルブ（例えば、流量制御装置１５０）は、バルブから排気されるガスの量を増減させて、測定した流量を規定の流量に回復させる（又は回復の試みを行う）ように調整される。例示的な例として、測定した流量が規定の流量より大きい場合に、制御装置１６０は、流量制御装置１５０への出力信号を生成して、流量制御装置１５０にそのバルブを閉めさせ、それにより、Ｑｅ、Ｑｌ、及びＱｐの合計をバランスさせ、Ｑｉを一定に保つことができる。しかしながら、動作５１４において、測定した流量が規定の流量と一致する（例えば、Ｑｉが略規定の流量である）と判定された場合に、プロセス５００は動作５１６に進む。動作５１６において、システム１００は、患者に提供される呼吸療法が規定の流量及び規定の圧力に留まることを保証するために、流量及び圧力の監視を継続する。例えば、動作５１６の後に、プロセス５００は、プロセスがループするステップ５１０に戻り得る。
【００６８】
一般的に、高流量の経鼻療法では、殆どの健康な成人が１２Ｌ／分以下のガス流を吸入する。ガス流量が４０Ｌ／分等の高流量で患者に処方されると、その４０Ｌ／分の一部が患者によって吸入され、一部が周囲環境に漏れ、一部が残る。一実施形態では、（例えば、鼻インターフェイス１３０と周囲環境との間の）漏れが過剰である場合に、流量制御装置１５０は閉められる。この特定の例では、流量制御装置１５０が閉められると、制御装置１６０は、測定した流量と規定の流量との間の差を特定する。患者が呼吸しているときに、流量制御装置１５０は、患者への一定又は略一定の圧力及び流量を保証するための系統的且つ反復的な方法で排気されるガス流の量を調整する命令を受け取る。例えば、患者の呼吸パターンには自然な満ち引き（ebb  and  flow）があり、これは流量制御装置１５０によって抑制されたガス流の量の変化によって確認できる。制御装置１６０によって（流量制御装置１５０に供給される電流から）検出されたパターン化された呼吸は、患者が呼吸療法を受けていること、及び患者が通常の方法で呼吸していることも示す。
【００６９】
一実施形態では、患者の１つ又は複数の呼吸特性が監視される。例えば、限定することなく、吸気及び呼気の間の一回換気量を監視することができ、呼吸数を監視することができ、血中酸素濃度レベルを監視等することができる。例えば、吸気及び／又は呼気の間の１回換気量は、流量制御装置１５０に対して行われた調整（例えば、動作５１８におけるバルブに対する調整）に基づいて、制御装置１６０によって監視され得る。
【００７０】
一実施形態では、１つ又は複数の比較が実行され、それにより、１つ又は複数の呼吸特性の少なくとも１つが、バルブに対して行われた様々な調整に基づいて特定され、次に、その呼吸特性に関連する閾値と比較される。例えば、呼吸数閾値が、臨床医によって閾値インターフェイス（例えば、図１０の閾値インターフェイス１００４）に入力され得る。次に、制御装置１６０によって受け取られ決定された呼吸数が呼吸数閾値と比較されて、測定した呼吸数が閾値未満であるか、閾値と等しいか、又は閾値より大きいかどうかが判定され、さらに測定した呼吸数が呼吸数閾値との関係でどの程度異なるかの範囲を決定することができる。例えば、図１０を参照して以下で説明するように、排気されるガス流の量を制限するために制御装置１６０によって流量制御装置１５０に供給される電流量を表すデータを、制御装置１６０から監視システム１００６に提供することができる。例示的な実施形態では、監視システム１００６は、患者に関連する異常な状況（例えば、不規則な呼吸パターン、一回換気量の減少／増大、患者と鼻インターフェイス１３０との間の分離等）をチェックするように構成される。一実施形態では、監視システム１００６は、患者の呼吸パターン、患者の１回換気量等を表すデータ等の患者情報を含み、患者情報は、監視システム１００６のメモリに格納され、患者情報を使用して、患者の呼吸がいつ異常（not  normal）になるか／異常があるかどうかを特定する。
【００７１】
判定は、閾値が満たされているかどうかに関して行うことができる。例えば、測定された呼吸数が閾値よりも大きいかどうかに関する決定が行われる。閾値が満たされていないと判定された場合に、呼吸特性が継続的に測定される。しかしながら、閾値が満たされている判定された場合に、警告が生成される。当業者は、「満たされている」閾値が、閾値を超える、特定の量だけ閾値を超える、閾値に等しい、閾値未満である、又は特定の量だけ閾値未満であるに対応し得、測定された特定の特性に依存し得ることを認識するだろう。例えば、呼吸特性が血中酸素レベルである場合であって、閾値が９８％である場合に、測定された血中酸素レベルが閾値未満であれば、測定された血中酸素レベルが満たされていると言える。別の例として、呼吸特性が呼吸数である場合であって、呼吸数閾値が１分あたり１２回の呼吸である場合に、測定された呼吸数が１分あたり１０回の呼吸未満又は１分あたり１４回の呼吸数を超えるならば、測定された呼吸数は閾値を満たすと言える。
【００７２】
一実施形態では、監視システム１００６は、閾値が満たされたことを示す警告を生成し、警告は、患者の異常な行動が検出される／検出されたことを示す。生成された警告は、音声データ、テキストデータ、画像データ、或いは１つ又は複数の警告システム（例えば、警告システム１００２）に警告を出すことができる他の任意の形式のデータに対応してもよい。例えば、警告は、警告システム１００２によって出力される可聴音に対応してもよく、警告システム１００２は、介護者に患者の状態を確認するように警告するスピーカを含むモバイル装置に対応してもよい。一実施形態では、警告は、テキストメッセージ、電話、電子メール、或いは介護者及び／又は臨床医のユーザ装置によってレンダリングされる任意の他のタイプのデジタルメッセージに対応する。
【００７３】
図６Ａ及び図６Ｂは、様々な実施形態による、例示的な流量制御装置１５０の側面図及び斜視図の説明図である。例示的で非限定的な実施形態では、流量制御装置１５０は、患者インターフェイス１２０、特に、鼻インターフェイス１３０に接続される。あるいはまた、又はさらに、流量制御装置１５０の別の例は、発生器１１０に接続することができる。図６Ａは、組み立てられた流量制御装置を提示するが、図６Ｂは、流量制御装置の様々な構成要素の斜視図を示す。１つの例示的な実施形態では、流量制御装置１５０は、スロットルバルブに対応する。
【００７４】
高流量のガス（例えば、空気、濃縮酸素と混合された空気、実質的に純粋な酸素等）は、第１の構成要素６０２を介して制御装置１５０に入ることができる。次に、受け取った空気は、構成要素６０２を介して構成要素６１０に送られ、構成要素６１０は、長手方向軸線に沿って構成要素６０２と整列している。流れは、制御装置１５０によって、構成要素６１０により一体的に形成された排気ポート６１２に向けて構成要素６０８に戻るように構成される。流量は、構成要素６０４及び６０６を介して制御装置１５０によって調整することができる。例えば、構成要素６０６は、構成要素６０４を排気ポート６１２の上に移動させ、それにより、通気状態から周囲環境への流れを部分的に又は完全に遮る。一実施形態では、流量制御装置１５０は、電気コイルを介して操作され、それにより、マシン（例えば、プロセッサ２４０）は、規定の流量の入力又は流量調整を受け取り、制御装置１５０にポート６１２を開閉させることができる。一実施形態では、デジタル読み出しがＩ／Ｏインターフェイス２４６を介して利用可能であり、制御装置１５０が調整される際の流量の変化を示す。さらに、構成要素６０４の位置をポート６１２の周りに固定し、それにより制御装置１５０の換気量を固定するロック機能を含めることができる。
【００７５】
図７は、様々な実施形態による、鼻インターフェイスを含む患者インターフェイスの説明図である。非限定的な例示的な実施形態では、患者インターフェイス１２０は、拡大図で提示されている鼻インターフェイス１３０を含む。例示的な実施形態としての鼻インターフェイス１３０は、導管３０２及び３０４の端部の空間内に適合する鼻ピロウ（枕）ピースに対応する。図７から分かるように、加熱及び加湿された高流量のガスは、ポート３００を介して導管３０２内に送られる。図示の実施形態では、ポート３００は、２つの別個のインターフェイスにセグメント化され、一方が、加熱及び加湿された高流量のガスを受け取り、加熱及び加湿された高流量のガスを導管３０２に送り、他方が、鼻インターフェイス１３０及び／又は患者から排出されたガスを受け取り、排出されたガスを周囲環境への換気のために通気口に送る。加熱及び加湿された高流量のガスが患者インターフェイスの片側を下って鼻インターフェイス１３０を通り、バックアップ導管３０４に進むパターンにより、バイパス流のパターンを生成できる。あるいはまた、当業者は、受け取った加熱及び加湿された高流量のガスを第１の導管３０２に導くために、仕切りをポート３００内に含めることができることを認識するだろう。
【００７６】
非限定的な実施形態では、鼻インターフェイス１３０は、第１の開口部７０２及び第２の開口部７０４を含む。開口部７０２及び７０４は、導管３０２を介して受け取った加熱及び加湿された高流量のガスが患者の上気道に出力されて、呼吸療法及び規定の流量、酸素濃度、及び圧力設定を提供するように構成される。開口部７０２及び７０４の構成は、噴射効果が経験されるようなものであるが、出力されるガスは、鼻気道を横切って流れ、患者によって吸入されるようなものである。さらに、開口部７０２及び７０４の構成は、患者から排出されたガスの少なくとも一部、及び出力されるガスの少なくとも一部が、開口部７０２及び７０４によって受けられ、導管３０４を介して排出することができるようなものである。
【００７７】
鼻インターフェイス１３０は、発生器１１０及び／又は流量制御装置１５０を使用して、鼻インターフェイス１３０での圧力を制御するのを可能にする。例えば、発生器１１０は、患者に供給されている高流量のガスに関する規定の圧力でガス流を供給することができる一方、流量制御装置１５０は、鼻インターフェイス１３０を出ることができるガス流の量を調整して、鼻インターフェイス１３０での圧力を維持する、及び／又は鼻インターフェイス１３０での圧力を増減させることができる。一実施形態では、鼻インターフェイス１３０を介して患者の鼻の周りに形成されたシールによって、システム１００は、特定の圧力設定を患者に提供することができる。例えば、発生器１１０にダイヤルインされる流量が３０Ｌ／分であり、流量と圧力との間の関係が１０Ｌ／分の流量毎である場合に、１ｃｍＨ２Ｏの圧力があり、本質的に３ｃｍＨ２Ｏの圧力が３０Ｌ／分の流量によって供給される。従って、患者の鼻を迂回する気流があったとしても、患者インターフェイス１３０は所望の圧力に加圧される。
【００７８】
高流量の経鼻療法の多数の有利な特徴を達成することができる。最初の効果は、高流量のガスを気道に噴射することであり、これにより、以前の呼気からＣＯ２ガスが取り除かれる。これにより、気道に追加の圧力がさらに加わり、患者の肺への気道が「開かれる」のを容易にし、これにより、換気、ＣＯ２除去、及び血液の酸素供給がより向上する。
【００７９】
図７には、単一の鼻インターフェイス１３０のみが示されているが、一実施形態では、異なる鼻インターフェイスを、患者インターフェイス１２０と併せて使用することができる。従って、各鼻インターフェイスは、異なる形状、構成、及び／又は開口部サイズ／形状を有し、高流量のガスが患者に供給される流れる方法、及び排出されたガスを受け取り、排気する方法を変更する。一実施形態では、１つ又は複数の開口部のサイズ、開口部（複数可）の形状を調整し、及び／又は鼻インターフェイスの他の適切なパラメータを変更する可変制御を有する単一の鼻インターフェイスが含まれる。例えば、鼻インターフェイス１３０は、異なる患者及び／又は療法に使用することができる異なる構成オプションを含み得る。例えば、第１のカニューレ構成（例えば、特定のサイズ及び形状を有する１つ又は複数の開口部）を有する第１の鼻インターフェイスが、ある療法に使用され得る一方、第２のカニューレ構成（例えば、異なるサイズ及び／又は形状を有する１つ又は複数の開口部）を有する第２の鼻インターフェイスが、別の療法に使用され得る。
【００８０】
さらに別の実施形態では、鼻インターフェイス１３０は、鼻インターフェイス１３０の１つ又は複数の開口部のサイズ及び／又は形状が調整可能であるように可変である。この特定のシナリオでは、鼻インターフェイス１３０及び／又は患者インターフェイス１２０は、鼻インターフェイス１３０の１つ又は複数の開口部を調整するように構成された１つ又は複数のポート面積制御に結合される。例えば、ポート面積制御は、バルブ、スイッチ、又はデジタルインターフェイスに対応し得、これは、加熱及び加湿された高流量のガスが鼻インターフェイス１３０を出て、患者に供給される鼻インターフェイス１３０内の開口部のサイズを変更するために使用することができる。
【００８１】
図８Ａ〜図８Ｃは、様々な実施形態による、高い漏れが検出されたシナリオの例示的なグラフである。図８Ａは、高い漏れシナリオ（例えば、Ｑｌ＞Ｑｐ）における患者へのガス流を説明する例示的なグラフである。この特定のシナリオでは、患者（例えば、患者１０２）への流量は、患者が依然として呼吸し得るという点で図４Ｃのものと実質的に同様の形状のままであり得る。しかしながら、この特定のシナリオでは、Ｑｐの大きさは、図４Ｃの場合よりも小さい。
【００８２】
図８Ｂは、流量センサ１１４によって測定した流量を説明する例示的なグラフである。この特定のシナリオでは、測定した流量は、規定された６０ｌｐｍの流量よりも大きい。特に、吸入中の流量は、測定される流量を規定の流量よりもはるかに大きい値にさらに増大させる。
【００８３】
図８Ｃは、図８Ａ及び図８Ｂによって示される高い漏れシナリオ中のバルブへの電流フローを説明する例示的なグラフである。図８Ｃから分かるように、測定された患者の流量が規定の流量の近くに増大するにつれて、流量制御装置を閉めるために流量制御装置１５０に供給される電流も増大する。一実施形態では、制御装置１６０は、電流が特定の時間に亘って閾値を超えるかどうかを判定し、これらの基準に基づいて高い漏れシナリオを特定するように構成される。例えば、制御装置１６０が患者の各吸入で流量制御装置１５０を閉じるように試行し続けると、電流は、患者の呼吸数と一致する特定の時間間隔で閾値を超えて増大する。従って、制御装置１６０は、図１０を参照して以下で説明するように、監視システム１００６に現在の情報を提供することができ、監視システム１００６は、閾値インターフェイス１００４によって指定された閾値を超えたと判定し、次に警告信号を生成し、その警告信号を警告システム１００２に送信することができる。
【００８４】
図９Ａ〜図９Ｃは、様々な実施形態による、患者が検出されないシナリオの例示的なグラフである。図９Ａ〜図９Ｃは、患者が鼻インターフェイス１３０に接続されていないように見える様々なシナリオに関する。例えば、患者は、鼻インターフェイス１３０を取り外したか、鼻インターフェイス１３０が壊れたか、又は鼻流出口が詰まっているかもしれない。図９Ａに確認されるように、この特定のシナリオにおける患者の流量は実質的にゼロである（例えば、０ｌｐｍ）。これは、患者が存在しないため、又は鼻流出口が詰まっているために、患者からの吸入／呼気による影響をシステム１００が感じ取れないためである。
【００８５】
図９Ｂは、患者が検出されないシナリオにおける流量の例示的なグラフである。図９Ｂから分かるように、流量センサ１１４によって測定される流量は、規定の流量（例えば、６０ｌｐｍ）で略一定である。これは、（例えば、図４Ｂから分かるように）標準的な呼吸特性に対応しているように見えるが、図９Ｃを観察すると、追加の情報が明らかになる。図９Ｃでは、制御装置１６０から流量制御装置１５０に供給される電流は一定である。これは、電流に変化がないことを示しており、電流の変化がないことは、検出される患者の呼吸の欠如（例えば、図９Ａ）に対応する。
【００８６】
一実施形態では、監視システム１００６は、制御装置１６０から流量制御装置１５０に供給される電流量を表すデータに基づいて、流量制御装置１５０の動きがない（例えば、バルブの動きがない又は抵抗Ｒｅがない）と判定するように構成される。一実施形態では、監視システム１００６は、電流量が所定の時間よりも長い間一定のままである場合に、「患者が検出されなかった」シナリオを示し、次に警告を生成し、その警告を警告システム１００２に送信することを決定するように構成される。
【００８７】
図１０は、様々な実施形態による、図１Ａ〜図１Ｃのもの等の制御装置と通信する警告システム及びモニタの説明図である。例示的な実施形態では、システム１０００は、１つ又は複数のガスモニタ１００４と通信する制御装置１６０をさらに含む。ガスモニタ（複数可）１００４は、警報システム１０００２とさらに通信する。
【００８８】
一実施形態では、モニタ（複数可）１００４は、制御装置１６０に結合され、測定した圧力及び測定した流量の出力を監視するのを可能にする。例えば、モニタ（複数可）１００４は、流量がいつ閾値を超えるか、圧力がいつ閾値を超えるか、電流がいつ閾値を超える、又は漏れがいつ閾値を超えて検出されるかを判定することができる。一実施形態では、モニタ（複数可）１００４は、患者及び／又は臨床医から入力閾値を受け取ることができる閾値インターフェイス１００６を含み、次に、閾値を使用して、患者の１つ又は複数の呼吸パラメータ（例えば、一回呼吸量、呼吸数、血中酸素濃度等）がいつその患者の正常範囲又は指定範囲内にないかを判定する。異常なイベントがモニタ（複数可）１００６によって存在すると判定された場合に、モニタ（複数可）１００６は、警告を生成し、警告を警告システム１００２に送信するように構成される。
【００８９】
一実施形態では、警告システム１００２は、システムに異常なイベントが発生していることを示すアラーム（例えば、可聴アラーム、視覚的アラーム等）を生成するモバイル装置等の装置に対応するが、これに限定されるものではない。例えば、鼻インターフェイス１３０が患者から接続解除された場合に、制御装置１６０は、流量制御装置１５０に供給される電流が一定のままであり得ることを判定し得、これは、呼吸パターンが検出されないことを示す。別の例として、高い漏れが発生した場合に、流量制御装置１５０に供給されている電流は、閾値電流値を超え得、これは、異常な状況が発生していることを示す。この特定のシナリオでは、モニタ（複数可）１００６は、鼻インターフェイス１３０で検出された漏れが閾値インターフェイス１００４にプログラムされた閾値を超えると判定し、警告を生成して警告システム１００２に送信し、介護者に患者の状態をチェックするよう通知する。
【００９０】
請求項において、括弧の間に置かれた参照符号は、請求項を限定するものとして解釈すべきではではない。「備える、有する、含む（comprising）」又は「含む、有する（including）」という用語は、請求項に記載されているもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。いくつかの手段を列挙する装置クレームでは、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの同一のアイテムによって具現化され得る。ある要素に先行する「１つの（a,  an）」という単語は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。いくつかの手段を列挙する任意の装置クレームでは、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの同一のアイテムによって具現化され得る。特定の要素が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの要素を組み合わせて使用できないことを示すものではない。
【００９１】
上記で提供された説明は、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられているものに基づいて例示の目的で詳細を与えるが、そのような詳細は単にその例示の目的のためであり、開示は、明示的に開示された実施形態に限定されず、逆に、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内にある修正及び同等の構成をカバーすることを意図していることを理解されたい。例えば、本開示は、可能な範囲で、任意の実施形態の１つ又は複数の特徴を任意の他の実施形態の１つ又は複数の特徴と組み合わせることができることを企図していることを理解されたい。
【図１Ａ】
2021508544.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
2021508544.tif 000013
【図５】
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【図６Ａ】
2021508544.tif 000015
【図６Ｂ】
2021508544.tif 000016
【図７】
2021508544.tif 000017
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2021508544.tif 000019
【図８Ｃ】
2021508544.tif 000020
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2021508544.tif 000022
【図９Ｃ】
2021508544.tif 000023
【図１０】
2021508544.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月27日(2020.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
経鼻療法システムであって、当該経鼻療法システムは、
鼻インターフェイスと、
該鼻インターフェイスを介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するように構成される少なくとも１つの流量センサと、
規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて、前記ガス流の圧力量を決定するように構成される少なくとも１つの圧力センサと、
前記鼻インターフェイスと連通し、且つ該鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の量を制御するように動作可能なバルブと、
前記少なくとも１つの流量センサ、前記少なくとも１つの圧力センサ、及び前記バルブに動作可能に結合される制御装置と、を含み、
該制御装置は、
前記患者に供給すべき呼吸療法の規定の流量と前記流量との間の流量差を決定し、
前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量が前記規定の流量及び前記規定の圧力に維持されるように、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量を制御するべく前記バルブの出力設定を調整するように構成され、
該出力設定は、前記流量差に基づいて決定される、
経鼻療法システム。
【請求項２】
前記鼻インターフェイスは、少なくとも１つの鼻流出口、ガス流入口、及びガス流出口を含み、前記ガス流の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの鼻流出口を介して前記患者の鼻気道に出力され、前記一部は、前記規定の流量、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量、及び前記鼻インターフェイスから漏れた前記ガス流の追加の量に関連している、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記バルブに供給された電流量を測定することにより前記流量の変化を決定して、前記バルブを閉める及び／又は開けること、及び
前記電流量及び前記流量の前記変化に基づいて、前記患者に関連する１つ又は複数の呼吸特性を決定することを行うようにさらに構成される、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項４】
前記制御装置と通信するガスモニタをさらに含み、該ガスモニタは、
前記患者の１つ又は複数の呼吸特性が警告条件を満たしているとの判定に応答して警告を生成し、
少なくとも１つの警告システムに前記警告を送信するように構成される、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項５】
前記ガス流を生成するように構成されるポンプをさらに含み、前記制御装置は、
前記ガス流の前記圧力量と前記規定の圧力との間の差に基づいて、前記ポンプに、該ポンプを出る前記ガス流の出力圧力を増減させるような出力信号を生成するようにさらに構成される、請求項１に記載の経鼻療法システム。
【請求項６】
経鼻療法システムを動作させる動作方法であって、当該動作方法は、
鼻インターフェイスを介して患者に供給すべきガス流の流量を決定するステップと、
規定の圧力に少なくとも部分的に基づいて、前記ガス流の圧力量を決定するステップと、
前記鼻インターフェイスと連通しているバルブに動作可能に結合された制御装置が、前記患者に供給すべき呼吸療法の規定の流量と前記流量との間の流量差を決定するステップであって、前記バルブは、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の量を制御するように動作可能である、決定するステップと、
前記鼻インターフェイスに供給される前記ガス流の前記量が前記規定の流量及び前記規定の圧力に維持されるように、前記鼻インターフェイスに供給されている前記ガス流の前記量を制御するべく前記バルブの出力設定を調整するステップであって、前記出力設定は、前記流量差に基づいて決定される、調整するステップと、を含む、
動作方法。
【請求項７】
前記バルブに供給された電流量を測定することにより前記流量の変化を決定して、前記バルブを閉める及び／又は開けるステップと、
前記電流量及び前記流量の前記変化に基づいて、前記患者に関連する１つ又は複数の呼吸特性を決定するステップと、をさらに含む、請求項６に記載の動作方法。
【請求項８】
第１の電流量を前記バルブに供給して該バルブを閉める第１の時間を決定するステップと、
前記第１の電流量を前記バルブに供給して該バルブを再び閉める第２の時間を決定するステップであって、前記患者の呼吸数が、前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間差に基づいて決定される、決定するステップと、をさらに含む、請求項６に記載の動作方法。
【請求項９】
前記患者の１つ又は複数の呼吸特性が警告条件を満たしているとの判定に応答して、前記制御装置と通信するガスモニタが、警告を生成するステップと、
少なくとも１つの警告システムに前記警告を送信するステップと、をさらに含む、請求項６に記載の動作方法。
【請求項１０】
前記ガス流の前記圧力量と前記規定の圧力との間の差に基づいて、ポンプに、該ポンプを出る前記ガス流の出力圧力を増減させるような出力信号を生成するステップをさらに含む、請求項６に記載の動作方法。
【国際調査報告】
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