(57)【要約】呼吸ガスのフローを受けている人工呼吸器装着患者（４）に薬を供給する方法は、患者（４）に対して呼吸操作を行うステップと、患者（４）に対する呼吸操作の生理的影響をモニタするステップと、モニタされた前記生理的影響に応答して自動的に、最適化された呼吸操作を定めるステップと、患者（４）に対して最適化された呼吸操作を行うステップとを有する。また、人工呼吸器装着患者にエアゾール化された薬を供給するシステムが提供される。
2010531671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸ガスのフローを受けている人工呼吸器装着患者に薬を供給する方法であって：
（Ａ）前記患者に対して呼吸操作を行うステップ；
（Ｂ）前記患者に対する前記呼吸操作の生理的影響をモニタするステップ；
（Ｃ）モニタされた前記生理的影響に応答して自動的に、最適化された呼吸操作を定めるステップ；及び
（Ｄ）前記患者に対して前記最適化された呼吸操作を行うステップ；
を有する方法。
【請求項２】
前記患者に対して呼吸操作を行うステップは：
（ｉ）第１の所定期間の間、フローに関連して正常一回換気量及び正常流量を変更するステップ，
（ｉｉ）前記薬をエアゾール化するよう構成される薬物供給装置を、前記第１の所定の期間の存続期間より短い存続期間を有する第２の所定の期間の間、作動させるステップ，及び
（ｉｉｉ）エアゾール化された前記薬を前記呼吸ガスのフローを介して前記患者に供給するステップ，
を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記正常一回換気量を変更するステップは、当該正常一回換気量を増大させるステップを有する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記正常流量を変更するステップは、当該正常流量を減少させるステップを有する、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記正常一回換気量を変更するステップ、前記正常流量を変更するステップ、及び前記薬物供給装置を作動させるステップは、略同時に起こる、請求項２記載の方法。
【請求項６】
自動的に前記最適化された呼吸操作を定めるステップは：
前記ガスのフローに関連する最適化された一回換気量を選択するステップ；
前記ガスのフローに関連する最適化された一回流量を選択するステップ；
前記第１の所定期間に係る最適化された存続期間を選択するステップ；及び
前記第２の所定期間に係る最適化された存続期間を選択するステップ；
のうち少なくとも１つを有する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記患者に対する前記呼吸操作の生理的影響をモニタするステップは、肺コンプライアンス、気道抵抗、循環圧力、呼吸数、分時拍出量、動脈血中酸素の分圧、動脈血中二酸化炭素の分圧、及び動脈血中酸素飽和の割合のうち少なくとも１つに関連する信号を受信するステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記呼吸操作及び前記最適化された呼吸操作を行う前に前記患者への指示を生成するステップを更に有する請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記呼吸操作を行うステップは、０から１０秒の間の吸入時間に毎分０から９９リットルの間の流量で０から４０００ミリリットルの間の一回換気量を供給するステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記呼吸操作を行うステップは、０．５から５秒の間の吸入時間に毎分１０から５０リットルの間の流量で１００から１０００ミリリットルの間の一回換気量を供給するステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
人工呼吸器装着患者へのガスのフローの供給及び薬の供給を調整する方法であって：
フロー発生器により前記ガスのフローを生成するステップ；
前記フロー発生器に関連する多数の第１の動作パラメータを決定するステップ；
前記フロー発生器に関連する多数の第２の動作パラメータと、薬物供給装置に関連する多数の動作パラメータとを有する呼吸操作を定めるステップ；
前記フロー発生器に関連する前記多数の第２の動作パラメータ及び前記薬物供給装置に関連する前記多数の動作パラメータが調整されて実施される場合に、前記患者に対して前記呼吸操作を行うステップ；
前記呼吸操作に対する前記患者の生理的反応をモニタするステップ；及び
前記患者の前記生理的反応に応答して自動的に、最適化された呼吸操作を定めるステップ；
を有する方法。
【請求項１２】
前記患者に対して前記呼吸操作を行うステップは：
（ｉ）第１の所定期間の間、フローに関連して正常一回換気量及び正常流量を変更するステップ，
（ｉｉ）前記薬をエアゾール化するよう構成される薬物供給装置を、前記第１の所定の期間の存続期間より短い存続期間を有する第２の所定の期間の間、作動させるステップ，及び
（ｉｉｉ）エアゾール化された前記薬を前記呼吸ガスのフローを介して前記患者に供給するステップ，
を有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記正常一回換気量を変更するステップは、当該正常一回換気量を増大させるステップを有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記正常流量を変更するステップは、当該正常流量を減少させるステップを有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記正常一回換気量を変更するステップ、前記正常流量を変更するステップ、及び前記薬物供給装置を作動させるステップは、略同時に起こる、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
自動的に前記最適化された呼吸操作を定めるステップは：
前記ガスのフローに関連する最適化された一回換気量を選択するステップ；
前記ガスのフローに関連する最適化された一回流量を選択するステップ；
前記第１の所定期間に係る最適化された存続期間を選択するステップ；及び
前記第２の所定期間に係る最適化された存続期間を選択するステップ；
のうち少なくとも１つを有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記患者に対する前記呼吸操作の生理的影響をモニタするステップは、肺コンプライアンス、気道抵抗、循環圧力、呼吸数、分時拍出量、動脈血中酸素の分圧、動脈血中二酸化炭素の分圧、及び動脈血中酸素飽和の割合のうち少なくとも１つに関連する信号を受信するステップを有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記呼吸操作及び前記最適化された呼吸操作を行う前に前記患者への指示を生成するステップを更に有する請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記呼吸操作を行うステップは、０から１０秒の間の吸入時間に毎分０から９９リットルの間の流量で０から４０００ミリリットルの間の一回換気量を供給するステップを有する、請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
前記呼吸操作を行うステップは、０．５から５秒の間の吸入時間に毎分１０から５０リットルの間の流量で１００から１０００ミリリットルの間の一回換気量を供給するステップを有する、請求項１１記載の方法。
【請求項２１】
人工呼吸装着患者にエアゾール化された薬を供給するシステムであって：
呼吸ガスのフローを生成するよう構成されるベンチレータ；
薬をエアゾール化するよう構成される噴霧器；
前記エアゾール化された薬のレセプトに対する前記患者の応答に関連する出力信号を生成するよう構成されるモニタリング装置；及び
前記ベンチレータ、前記噴霧器、及び前記モニタリング装置と動作上結合されるコントローラ；
を有し、
前記コントローラは：
呼吸操作を生成するよう前記ベンチレータ及び前記噴霧器の動作を調整し，且つ
前記モニタリング装置からの前記出力信号に応答して、自動的に、前記患者に対する前記エアゾール化された薬の供給を最適化するよう前記ベンチレータの設定及び前記噴霧器の設定を定める
よう構成される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、患者にエアゾール化された薬を投与することに関し、より具体的に、薬の供給に係る効率を高めるべく呼吸操作の供給を最適化することに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の呼吸路を介して薬を運ぶことが知られている。このような供給アプローチは、疾病、特に、肺器官に影響を及ぼす疾病の局所的及び全身的な作用を扱うための治療法の発展を可能にしてきた。
【０００３】
ネブライザー（噴霧器）は、呼吸路を介して薬を運ぶために用いられる一般的な装置である。一般に、ネブライザーは、水溶性の薬を、患者が吸入するエアゾールに変換する。ネブライザーは、薬をエアゾール化するための様々なメカニズムを用いてよい。例えば、空気圧式（又は噴射式）のネブライザーは、水溶性の薬をエアゾール形態に分散させるために圧縮空気を用いる。超音波ネブライザーは、対照的に、高周波振動を発生させる圧電素子を励起するために電源を用いる。斯かる振動は、小さな液滴を水溶性の薬の表面から分離させて、エアゾールを形成する。振動メッシュ式（ＶＭＴ（Vibrating  Mesh  Technology））ネブライザーは、微視的な開口を多数内包するメッシュを用いる。振動はメッシュ（又はネブライザー内の他の構成要素）で引き起こされ、水溶性の薬をメッシュ開口から押し出す。水溶性の薬は、エアゾールの形でメッシュ開口から押し出される。
【０００４】
医師によって処方される薬の投薬量は再現可能且つ正確な方法で投与されることが重要である。再現性及び正確性は、薬の投与中に行われる１又はそれ以上の呼吸操作に大いに依存する。用語“呼吸操作（respiration  maneuver）”、“操作（maneuver）”、及びこれらの派生語は、薬の一部及び／又は全ての投薬量の投与に関する多数の呼吸サイクル特性及び／又は投薬特性をいう。用語“呼吸操作”は、例えば、それらに限られないが、毎分の呼吸数（ＢＰＭ）、吸入流量、一回換気量、患者に供給されるエアゾールの量、エアゾールパルス存続期間、及び投薬事象の存続期間を包含すると理解されうる。
【０００５】
Ｄｅｎｙｅｒ等による米国特許出願番号第１０／５３５，５９７号（特許文献１）は、本願と同じ発明主体及び委任代理人によるものであって、その全文を参照により本願に援用されるものであり、患者に対する薬供給の正確性及び再現性を改善する呼吸操作を教示する。概して、特許文献１は、患者が薬の投与を受けている薬物供給装置における信号発生方法を教示する。斯かる信号は、患者が所望の呼吸操作を達成することを助けるためにフィードバックとして使用されてよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願番号第１０／５３５，５９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、引用文献１は、概して、自発呼吸可能な患者（例えば、人工呼吸器を装着していない患者）を対象としている。人工呼吸器装着患者は、対照的に、生成されたフィードバック信号に適切に反応することができず、従って、所望の呼吸操作を達成することができない。
【０００８】
ベンチレータ回路による患者へのエアゾール化された薬の供給は効率的でないことがある。幾つかの場合に、公称の投薬量の１０から３０パーセントしか実際には患者に届かない。残りの薬は、例えば、呼気ストリームで吐き出されるか、又はベンチレータ回路、気管内チューブ、及び患者の上気道に密着して失われる。
【０００９】
呼気ストリームで失われる薬を減らすために行われる試みには、例えば、吸入の間だけエアゾール発生器をトリガすること、沈降時間を増やすこと、及びエアゾール化された薬の投与中に患者の位置を適応させることがある。密着により失われる薬を減らすために行われる試みには、例えば、ベンチレータ回路及び患者インターフェース装置（例えば、気管内チューブ、マスク等）との間にエアゾール発生器（例えば、ネブライザー）を移動すること、エアゾール発生中は加湿を一時中断すること、及び吸入流量を減らすことがある。これらの試みの夫々が、望むより少ない結果しか得られず、一般に、臨床医による積極的行動を必要とする。例えば、臨床医は、吸入流量を減らすべくベンチレータの設定を手動で調整しなければならない。
【００１０】
従って、既知のシステムに関連するこれらの及び他の問題を解消する、人工呼吸器装着患者に対するエアゾール化された薬の改善された供給を提供する装置及び方法が、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面に従って、呼吸ガスのフローを受けている人工呼吸器装着患者に薬を供給する方法は、前記患者に対して呼吸操作を行うステップと、前記患者に対する前記呼吸操作の生理的影響をモニタするステップと、モニタされた前記生理的影響に応答して自動的に、最適化された呼吸操作を定めるステップと、前記患者に対して前記最適化された呼吸操作を行うステップとを有する。
【００１２】
本発明の他の側面に従って、人工呼吸器装着患者へのガスのフローの供給及び薬の供給を調整する方法は、フロー発生器により前記ガスのフローを生成するステップと、前記フロー発生器に関連する多数の第１の動作パラメータを決定するステップと、前記フロー発生器に関連する多数の第２の動作パラメータ及び薬物供給装置に関連する多数の動作パラメータとを有する呼吸操作を定めるステップと、前記フロー発生器に関連する前記多数の第２の動作パラメータ及び前記薬物供給装置に関連する前記多数の動作パラメータが調整されて実施される場合に、前記患者に対して前記呼吸操作を行うステップと、前記呼吸操作に対する前記患者の生理的反応をモニタするステップと、前記患者の前記生理的反応に応答して自動的に、最適化された呼吸操作を定めるステップとを有する。
【００１３】
本発明の他の側面に従って、人工呼吸装着患者にエアゾール化された薬を供給するシステムは、呼吸ガスのフローを生成するよう構成されるベンチレータと、薬をエアゾール化するよう構成される噴霧器と、前記エアゾール化された薬のレセプトに対する前記患者の応答に関連する出力信号を生成するよう構成されるモニタリング装置と、前記ベンチレータ、前記噴霧器、及び前記モニタリング装置と動作上結合されるコントローラとを有し、前記コントローラは、呼吸操作を生成するよう前記ベンチレータ及び前記噴霧器の動作を調整し、且つ、前記モニタリング装置からの前記出力信号に応答して、自動的に、前記患者に対する前記エアゾール化された薬の供給を最適化するよう前記ベンチレータの設定及び前記噴霧器の設定を定めるように、構成される。
【００１４】
本発明のこれらの及び他の目的、機能、及び特徴と、関連する構造要素の動作及び機能の方法並びに製造の部品及び経済性の組合せとが、添付の図面を参照して以下の記載及び添付の特許請求の範囲を考慮することで明らかになるであろう。図面中、同じ参照番号は様々な図で対応する部分を表す。なお、当然のことながら、図面は例示及び説明のためにのみ用いられ、本発明の技術的範囲を定義するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に従う呼吸療法の管理を提供するよう構成されるシステムの概略図である。
【図２】本発明の一実施例に従って人工呼吸器装着患者に薬を供給する動作過程を表す。
【図３】本発明の他の実施例に従って人工呼吸器装着患者に薬を供給する動作過程を表す。
【図４】本発明の一実施例に従う人工呼吸器装着患者に対するエアゾール化された薬の供給を表すグラフである。
【図５】図４のエアゾール化された薬の供給に関連する肺コンプライアンスを表すグラフである。
【図６】図４のエアゾール化された薬の供給に関連する肺抵抗を表すグラフである。
【図７】図４のエアゾール化された薬の供給に関する循環圧力を表すグラフである。
【図８】本発明の一実施例に従う人工呼吸器装着患者に対するエアゾール化薬物療法を表すグラフである。
【図９】図８のエアゾール化薬物療法に関する毎分呼吸数を表すグラフである。
【図１０】図８のエアゾール化薬物療法に関する心拍を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
例えば、左、右、時計回り、反時計回り、上端、下端、上、下、及びその派生語等の、ここで使用される方向に関するフレーズは、図面に示されている要素の向きに関するものであり、明示されない限り特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１７】
ここで用いられるように、用語“数（number）”は１であるか又は１よりも多いことを意味し、数量を示す語が何ら付されていない用語は、明示されない限り、複数参照も包含する。
【００１８】
ここで用いられるように、２又はそれ以上の部分がともに“接続”又は“結合”されるという記述は、それらの部分が直接的に繋ぎ合わされるか、あるいは、１又はそれ以上の中間部品を介して繋ぎ合わされることを意味する。更に、ここで用いられるように、２又はそれ以上の部分が“取り付け”られるという記述は、それらの部分が直接的に繋ぎ合わされることを意味する。
【００１９】
図１には、一実施例に従って人工呼吸器装着患者にエアゾール化された薬を供給するシステム１が示されている。システム１は、フロー発生器２、エアゾール発生器３、患者モニタリング装置５、及びコントローラ６を有する。
【００２０】
フロー発生器２は、患者回路７を介して患者４に伝達される呼吸ガスのフローを生成するよう構成されている。本実施例で、ベンチレータ２は、例えば、ペンシルベニア州マリーズヴィルのレスピロニクス社から市販されているＢｉＰＡＰ（登録商標）／Ｖｉｓｉｏｎベンチレータ又はＢｉＰＡＰ（登録商標）／Ｆｏｃｕｓベンチレータ等の人工呼吸器であって、フロー発生器として用いられている。しかし、他の装置が使用されてよい、と考えられる。図１から分かるように、呼吸ガスのフローは、患者インターフェース装置８（例えば、気管内チューブ８）を介して患者４に運ばれる。気管内チューブ８は、患者回路７と流体伝達（fluid  communication）の関係にある。なお、他の患者インターフェースが用いられてよい、と考えられる。エアゾール発生器３は、患者７の下流に、すなわち、この場合には患者回路７と気管内チューブ８との間に配置される。結果として、患者回路７内におけるエアゾール化された薬の密着は除かれる。噴霧器３は、例えば、レスピロニクス社から市販されているＳｉｄｅｓｔｒｅａｍネブライザー等のネブライザーであって、本実施例におけるエアゾール発生器として用いられている。しかし、他の装置が使用されてよい、と考えられる。
【００２１】
モニタリング装置５は、例えば、提供される呼吸操作に応答して、患者４の生理状態を追跡するよう構成される。斯かるモニタリング装置５の例には、レスピロニクス社から市販されているＮＩＣＯ心肺管理システム及びＣａｐｎｏｇａｒｄカプノグラフがある。しかし、他の装置が使用されてよい、と考えられる。通常、多数のセンサ（図１には図示せず。）が患者４に付けられ、信号線１２を介してモニタリング装置５と通信する。ハードワイヤー接続を介する通信として表されているが、モニタリング装置５は、本発明の適用範囲内において、多数のセンサと無線通信してよい、と考えられる。モニタリング装置５は、例えばそれらに限られないが、肺コンプライアンス、気道抵抗、循環圧力、呼吸数、分時拍出量、動脈血中酸素の分圧、動脈血中二酸化炭素の分圧、及び動脈血中の酸素飽和の割合に関する信号を受信してよい。
【００２２】
コントローラ６は、とりわけ、プロセッサ、メモリ、及びユーザインターフェース装置（図示せず。）を有してよい。一般に、プロセッサは、呼吸操作の供給を最適化する多数のルーチンを実行するよう構成される。斯かるルーチンは、例えばそれらに限定されないが、プロセッサが実行可能なソフトウェア、ファームウェア、及びその他の様々な形態のいずれかをとりうる。例えば、プロセッサは、ベンチレータ２及び噴霧器３の動作を調整するためのルーチンを実施するよう構成されてよい。メモリは、例えばそれらに限定されないが、例えばコンピュータの内部記憶領域の形をしたデータ記憶用レジスタを提供するＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭＳ、及びその他の様々なタイプの内部及び／又は外部の記憶媒体のいずれであってもよく、揮発性メモリ又は不揮発性メモリであってよい。メモリは、とりわけ、プロセッサによって実行可能な多数のルーチンのための記憶を提供する。ユーザインターフェースには、マウス、キーボード、及び／又はディスプレイが含まれるが、これらに限定されない。
【００２３】
コントローラ６は、ベンチレータ２、噴霧器３、及びモニタリング装置５と通信するよう構成されている。本実施例で、コントローラ６は、信号線９を介してベンチレータ２と、信号線１１を介して噴霧器３と、信号線１０を介してモニタリング装置５と通信する。ハードワイヤー接続を介する通信として表されているが、本発明の適用範囲内において、システム１は１又はそれ以上の無線通信装置を組み込んでよい（例えば、コントローラ６はベンチレータ２、噴霧器３、及び／又はモニタリング装置５と無線で通信してよい）、と考えられる。
【００２４】
図１では個別の構成要素として示されているが、装置及び／又はそれらの機能のうち１又はそれ以上は、本発明の適用範囲内において、単一の装置にまとめられてよい、と考えられる。例えば、コントローラ６の機能は、ベンチレータ２に組み込まれて、ベンチレータ２によって実行されてよい。
【００２５】
システム１は、ベンチレータ２及び噴霧器３の動作が同期するように適合される。ここでより詳細に論じられるように、コントローラ６は、限定されることなく、患者４の呼吸サイクルを決定し、患者の呼吸サイクルの一部の間噴霧器３を作動させ、エアゾール供給の間ベンチレータ２の動作を制御するよう構成される。コントローラ６は、呼吸操作及び／又は投与薬に対する患者の生理的反応に応答してベンチレータ２及び噴霧器３の動作を最適化するよう構成される。
【００２６】
図２は、本発明の一実施例に従って人工呼吸器装着患者に薬を供給する動作過程を表す。例示であって限定でなく、本実施例における患者は、６リットルの総肺容量（ＴＬＣ）、４．８リットルの肺活量（ＶＣ）、及び１．２リットルの残留量（ＲＶ）を有する、１５４ポンド（７０キログラム）の平均的な大人サイズの男性患者である。正常呼吸の間、この患者は５００ミリリットルの一回換気量、毎分１０回の呼吸数（１０ＢＰＭ）、及び毎分５リットル（５Ｌ／ｍｉｎ）の分時拍出量を有するとする。当業者には当然のことながら、本発明は、このような患者に全く限定されず、どんな患者にも容易に適合され得る。
【００２７】
動作２１で、呼吸操作が斯かる患者に対して行われる。本実施例で、コントローラ６は、所望の呼吸操作が生ずるように、ベンチレータ２及び噴霧器３の動作を同期させるよう構成される。例えば、コントローラ６は、およそ３秒（３ｓｅｃ）の時間期間に毎分２４リットル（２４Ｌ／ｍｉｎ）の割合で呼吸ガスのフローを供給するようベンチレータ２を調整する。この操作は、患者の肺活量のおよそ２５パーセントに当たる１．２リットルの一回換気量を提供する。更に、コントローラ６は、薬をエアゾール化させる吸入フェーズの開始段階の間噴霧器３を作動させ、“清浄な空気”の期間がエアゾールパルス後に実現されることを可能にする吸入フェーズの終了の前（吸入段階の終了２秒前）に噴霧器３を停止させる。
【００２８】
動作２２で、呼吸操作及び投与薬に対する患者の生理的反応がモニタされる。本実施例で、モニタリング装置５は、呼吸操作及び投与薬に対する患者の生理的反応を追跡する。多数のセンサ（図１に図示せず。）が患者４に付けられており、信号線１２を介してモニタリング装置５と通信する。モニタリング装置５は、例えばそれらに限定されないが、肺コンプライアンス、気道抵抗、循環圧力、呼吸数、分時拍出量、動脈血中酸素の分圧、動脈血中二酸化炭素の分圧、及び動脈血中の酸素飽和の割合に関連する信号を受信してよい。
【００２９】
動作２３で、呼吸操作は、動作２２でモニタされた患者の生理的反応に応答して自動的に最適化される。本実施例で、モニタリング装置５は、信号線１０を介してコントローラ６に患者の生理的反応に関連する多数の信号を送信する。コントローラ６は、最適化された呼吸操作を計算するためにこれらの信号を用いる。例えば、コントローラ６は、肺コンプライアンス、気道抵抗、及び循環圧力に関連する信号を用いて、最適化された呼吸操作によって供給される新たな吸入量を計算することができる。
【００３０】
動作２４で、最適化された呼吸操作が患者に対して行われる。本実施例で、コントローラ６は、最適化された呼吸操作を行うべくベンチレータ２及び／又は噴霧器３の設定を調整する。コントローラ６は、ベンチレータ２を調整して、例えば、患者の肺活量のおよそ８０パーセントの一回換気量を実現することができる。例えば、ベンチレータ２は、およそ４．５秒（４．５ｓｅｃ）の時間期間に毎分５０リットル（５０Ｌ／ｍｉｎ）の流量を実現するとともに、吸入フェーズの開始段階の間は噴霧器３を作動させ、吸入フェーズの終了前に噴霧器３を停止させるよう調整される（このようにして、“清浄な空気”の期間がエアゾールパルス後に与えられることを可能にする。）。動作２２乃至２４は、治療の過程において必要に応じて何度も繰り返されてよい、と考えられる。例えば、多数の呼吸操作が、一度の治療の間所定の投薬量の薬を全て供給するのに必要とされることがある（すなわち、治療は呼吸操作をいくつでも有してよい。）。更に、治療の最後の呼吸操作に関連する最適化された操作設定は次の治療の最初の呼吸操作に使用されてよい、と考えられる。結果として、次の治療のエアゾール供給が最適化される（例えば、システム１は患者の状態を自動的に“学習”する。）。
【００３１】
図３は、本発明の他の実施例に従ってエアゾール化された薬を供給する動作過程３０を表す。動作３１で、治療が開始される。このとき、臨床医は、所定の投薬量の水溶性の薬を供給システムに取り込み、薬が供給されるべき時間期間を指定する。本実施例で、例えば、臨床医は、所定の投薬量のアルブテロールを噴霧器３に取り込み、その投薬量が５から３０分の期間にわたって供給されるべきことを示す。
【００３２】
次いで、動作制御は動作３２に移る。動作３２で、ベンチレータの正常パラメータが決定される。本実施例で、コントローラ６は、信号線９を介してベンチレータ２から正常パラメータ（例えば、定常状態の呼吸サイクルに関連するパラメータ）を受け取る。本実施例で、例えば、ベンチレータ２は、１．２秒の吸入時間を有して２５Ｌ／ｍｉｎの流量で５００ミリリットルの一回換気量を実現するよう設定される。
【００３３】
正常パラメータを受け取った後、動作制御は動作３３に移る。動作３３で、基準呼吸操作パラメータはロードされる。本実施例で、基準呼吸操作パラメータは、正常ベンチレータ設定から得られ、コントローラ６にロードされる。例えば、限定ではなく、基準呼吸操作に係る一回換気量パラメータは正常一回換気量の１．５倍であり、基準呼吸操作に係る吸入流量パラメータは正常吸入流量パラメータの５０パーセントであり、基準呼吸操作に係るエアゾールパルス時間パラメータは正常吸入時間パラメータのおよそ２５パーセントであって且つ最大２秒の“清浄空気”期間を有する。
【００３４】
基準操作パラメータがロードされた後、呼吸操作が動作３４で定められる。本実施例で、コントローラ６は、この段階で、動作３３でロードされた基準操作パラメータ及び動作３２からの正常動作パラメータを用いて呼吸操作を規定する。上記の例を続けて、コントローラ６によって、基準呼吸操作に係る一回換気量は７５０ミリリットル（すなわち、１．５×５００ミリリットル）であると決定され、吸入流量は１２．５Ｌ／ｍｉｎ（すなわち、２５Ｌ／ｍｉｎの５０％）であると決定され、吸入時間は３．６秒であると決定され、エアゾールパルス時間は０．９秒（すなわち、３．６秒のおよそ２５％）であると決定される。
【００３５】
呼吸操作が規定された後、動作制御は動作３５に移る。動作３５で、呼吸操作の開始が近づいていることを患者に知らせる信号が生成される。本実施例では、例えば、音声信号が生成される。如何なる信号（例えば、限定でなく、聴覚信号、視覚信号、及び／又は触覚信号）又は信号の組み合わせも、本発明の適用範囲内で、呼吸操作の開始が近づいていることを患者に知らせるために使用されてよい、と考えられる。
【００３６】
信号が動作３５で生成された後、動作制御は動作３６に移る。動作３６で、呼吸操作は患者に対して行われる。本実施例で、コントローラ６は、動作３４で規定された呼吸操作を行うよう構成される。従って、コントローラ６は、トリガ信号及びフロー時間信号を信号線９を介してベンチレータ２に送信する。これに応じて、ベンチレータ２は、流量を２５Ｌ／ｍｉｎから１２／５Ｌ／ｍｉｎに減らし、一回換気量を５００ミリリットルから７５０ミリリットルに増やす。更に、コントローラ６は、エアゾールトリガ信号を信号線１１を介して噴霧器３に送信する。これに応じて、噴霧器３は、０．９秒（すなわち、エアゾールパルス時間）の間、水溶性の薬をエアゾール化する。エアゾール化された薬は、ベンチレータ２によって生成された呼吸ガスのフローによって、気管内チューブ８及び患者の上気道を通って患者の肺に運ばれる。噴霧器３は、“清浄空気”期間を提供すべく吸入フェーズの終了前に停止される。
【００３７】
コントローラ６は呼吸操作の実行の前に又はその後に他のコマンドを発してよい、と考えられる。コントローラ６は、例えば、呼吸操作の実行前にベンチレータの加湿器動作を一時停止する第１コマンドと、呼吸操作の実行の後に加湿器動作を復帰させる第２コマンドとを発してよい。
【００３８】
呼吸操作が行われた後、動作制御は動作３７に移る。動作３７で、現在の呼吸操作が終了したことを患者に知らせる信号が生成される。本実施例では、例えば、音声信号が生成される。如何なる信号（例えば、限定でなく、聴覚信号、視覚信号、及び／又は触覚信号）又は信号の組み合わせも、本発明の適用範囲内で、呼吸操作が終了したことを患者に知らせるために使用されてよい、と考えられる。
【００３９】
次に、動作制御は動作３８に移る。動作３８で、呼吸操作及び投与薬に対する患者の応答が測定される。本実施例で、ベンチレータ２は、例えば、限定ではなく、肺コンプライアンス、気道抵抗、及び循環圧力等のいくつかのパラメータをモニタするために用いられる。これらのパラメータは、信号線９を介してコントローラ６に送られる。更に、モニタリング装置５は、例えば、限定ではなく、毎分の呼吸数（ＢＰＭ）、分時拍出量、酸素の飽和（ＳＡＯ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）、及び心拍等の幾つかのパラメータをモニタするよう構成される。これらのパラメータは、モニタリング装置５から信号線１０を介してコントローラ６に送られる。
【００４０】
患者の応答が測定された後、動作３９で、吸入量が最適化されているかどうかが判断される。本実施例で、患者の肺活量の８０パーセントである一回換気量が目標として選択され、とりわけ、肺コンプライアンス、気道抵抗、及び循環圧力が、次の操作のための吸入量が増大／低減されるべきかどうかを決定するために用いられる。更に、ＢＰＭ、分時拍出量、ＳＡＯ２、ＣＯ２、及び心拍の各パラメータは、患者のストレスを最小限とするよう次の呼吸操作のパラメータに対する調整が行われ得るかどうかを決定するために用いられる。患者の肺活量の８０パーセントである一回換気量に加えて又はその一回換気量に代えて別の計量が、呼吸操作が最適化されるかどうかを判断するために用いられてよい。
【００４１】
吸入量が最適化されていない場合（例えば、本例で、呼吸操作に係る一回換気量の設定が患者の肺活量の８０パーセントでない場合）、動作３９は“ＮＯ”に枝分かれし、動作制御は動作４０に移る。動作４０で、基準操作パラメータは更新される。本実施例で、基準操作パラメータのうちの１又はそれ以上は、動作３４で定められた呼吸パラメータによって置換される。基準操作パラメータが動作４０で更新された後、又は動作３９が“ＹＥＳ”に枝分かれした場合、動作制御は動作４１に移る。
【００４２】
動作４１で、動作３１で臨床医が供給システムに取り込んだ水溶性の薬の全投薬量が供給されたかどうかが判断される。薬の一部が残っている場合は、動作４１は“ＮＯ”に枝分かれし、動作制御は動作３４に戻る。動作３４で、呼吸操作が定められる。この呼吸操作は、もしあれば、動作４０からの更新された基準パラメータを有する点に留意すべきである。動作３４乃至４１は、薬の全投薬量が患者に供給されるまで、及び／又は、薬が供給されるべき時間期間が満了するまで、繰り返される。本実施例で、呼吸操作の実行の間の時間期間は、前の呼吸操作に対する患者の応答に依存する。例えば、第１の呼吸操作は、患者の心拍を増大させてしまうことがある。後の呼吸操作は、患者の心拍が許容可能なレベルに戻るまで行われない。
【００４３】
動作４１で、噴霧器３に取り込まれた水溶性の薬の全投薬量が供給されたと判断される場合、動作４１は“ＹＥＳ”に枝分かれし、動作制御は動作４２に移る。動作４２で、（動作４０で決定された）更新された基準パラメータの最新の組が記憶される。従って、後の治療（例えば、動作過程３０が実施される次の時間）のための投薬が最適化されうる。
【００４４】
更新されたデフォルト設定が記憶された後、動作制御は動作４３に移る。動作４３で、現在の治療が完了したことを示す信号が生成される。本実施例では、例えば、音声信号が生成される。如何なる信号（例えば、限定でなく、聴覚信号、視覚信号、及び／又は触覚信号）又は信号の組み合わせも、本発明の適用範囲内で、現在の治療が完了したことを患者に知らせるために使用されてよい、と考えられる。動作３５で生成された信号（呼吸操作の開始を患者に知らせる信号）、動作３７で生成された信号（呼吸操作の終了を患者に知らせる信号）、及び動作４３で生成された信号（現在の治療の終了を患者に知らせる信号）は、生成信号の意味に関して患者を混乱させない程十分に相違することが望ましい。
【００４５】
治療が完了したことを示す信号が生成された後、動作４４は動作過程３０を終了する。本実施例で、コントローラ６は、治療が完了したことをベンチレータ２に知らせる。結果として、患者の定常状態の呼吸サイクルに関連するパラメータがベンチレータ２にロードされる。例えば、本例で、ベンチレータ２は、１．２秒の吸入時間において毎分２５リットルの流量で５００ミリリットルの一回換気量を実現するようリセットされる。これらのパラメータは、治療投与により生ずる患者の状態の如何なる変化も反映するよう必要に応じて更新されてよい、と考えられる。例えば、患者に対する投与薬の効果は、強いて、一回換気量パラメータを６００ミリリットルに増大させ得る。
【００４６】
図４は、本発明の一実施例に従う人工呼吸装着患者に対するエアゾール化された薬の供給に係る単一呼吸操作のグラフ表示である。図４から分かるように、呼吸操作は吸入フェーズの間適用される。呼吸操作は、“清浄空気”期間が後に続くエアゾールパルスを有する。“清浄空気”期間は呼気フェーズの直前にある。図５乃至７は、図４に示されるエアゾール化された薬の供給に関連する肺コンプライアンス、肺抵抗、及び循環圧力を表す。図５を参照すると、肺コンプライアンスの量は、概して、吸入時間期間とともに減少することが分かる。対照的に、図６及び図７を参照すると、肺抵抗及び循環圧力は吸入フェーズの最初の部分の間は比較的一定のままであるが、吸入フェーズの終わり近くで急に増大することが分かる。
【００４７】
図８は、本発明の一実施例に従うエアゾール化薬物療法の間に人工呼吸器装着患者に供給される呼吸ガスのフローを表す。図９及び図１０は、図８のエアゾール化薬物療法に応答する人工呼吸器装着患者の毎分呼吸数（ＢＰＭ）及び心拍を夫々表す。
【００４８】
時間期間“ｔ１”の間、呼吸ガスに定常状態フローは、正常な呼吸を保つよう患者に供給される。患者のＢＰＭ及び心拍は略一定のままである。
【００４９】
時間期間“ｔ２”の間、呼吸操作が患者に対して行われる。図８から分かるように、呼吸操作は、正常な（すなわち、定常状態の）流量の低下、正常な（すなわち、定常状態の）一回換気量の増大、及び“清浄空気”期間を伴うエアゾールパルスを有する。呼吸操作に応答して、患者のＢＰＭは低下し、また、患者の心拍は増大する。ガスのフローに関連する正常な一回換気量及び正常な流量は第１の所定期間の間低下し、噴霧器は、この第１の所定期間の存続期間より短い存続期間を有する第２の所定期間の間作動する。本実施例で、第２の所定期間の存続期間（すなわち、エアゾールパルスの存続期間）は、“清浄空気”期間の存続期間だけ第１の所定期間の存続期間（すなわち、呼吸操作全体の存続期間）より短い。
【００５０】
呼吸操作が行われた後、患者に供給される呼吸ガスの量は若干過渡的となる。図８から分かるように、呼吸ガスのより大きいフローが時間期間“ｔ３”の開始時に患者に供給される。これに応答して、患者のＢＰＭは増大し、また、患者の心拍は低下する。時間期間“ｔ３”の間、患者に供給される呼吸ガスの量は、定常状態が達成されるまで、ゆっくりと安定する。これに応答して、患者のＢＰＭ及び心拍は略一定レベルに戻る。
【００５１】
（時間期間“ｔ４”で示されるように）患者のＢＰＭ及び心拍が一定レベルに戻った後、他の呼吸操作が時間期間“ｔ５”の間行われる。本実施例で、この呼吸操作は最適化されて、流量の低下、一回換気量の増大、及び時間期間“ｔ２”の間に行われた呼吸操作のエアゾールパルスとは異なる、“清浄空気”期間を伴うエアゾールパルスを有する。時間期間“ｔ５”の間に供給される呼吸操作に応答して、患者のＢＰＭは低下し、また、患者の心拍は増大する。
【００５２】
呼吸操作が行われた後、患者に供給される呼吸ガスの量は若干過渡的となる。呼吸ガスのより大きいフローが時間期間“ｔ６”の開始時に患者に供給される。これに応答して、患者のＢＰＭは増大し、また、患者の心拍は低下する。時間期間“ｔ６”の間、患者に供給される呼吸ガスの量は、定常状態が達成されるまで、ゆっくりと安定する。これに応答して、患者のＢＰＭ及び心拍は略一定レベルに戻る。
【００５３】
図８乃至１０には二度の呼吸操作の供給しか表されていないが、本発明の適用範囲内において、患者に対して行われる呼吸操作の回数は何回であってもよい、と考えられる。
【００５４】
特定の呼吸操作が開示される実施例を説明するために用いられたが、当業者には当然に、患者への投薬のために選択された特定の呼吸操作は広範囲の値を包含しうる。例えば、選択される呼吸操作の数は幾つであってもよく、０から４０００ミリリットルの間の一回換気量が、毎分０から９９リットルの流量及び０から１０秒の間の吸入時間で、供給される。一般に、選択される呼吸操作は、１００から１０００ミリリットルの間の一回換気量が毎分１０から５０リットルの流量及び０．５から５秒の間の吸入時間で供給される場合に選択される、と考えられる。
【００５５】
本発明は、最も実際的且つ望ましい実施例であると現在考えられるものに基づいて例示の目的で詳細に記載されてきたが、当然のことながら、このような詳細は斯かる目的のためだけのものであり、本発明は開示される実施例に限定されないが、これに対して、添付の特許請求の範囲の精神及び適用範囲内にある変形及び等価な配置を包含するよう意図される。
【００５６】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００７年４月１９日に出願した米国仮特許出願番号第６０／９２５，３０８号に基づく優先権、及び米国特許出願番号第１２／１００，４８７号に基づく優先権を主張するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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