(57)【要約】  気体の流動を患者の気道に供給する圧力サポートシステム10が開示される。このシステムは、圧力発生器14、トルクモニタ22、回転モニタ24及びプロセッサ18を有する。圧力発生器は、羽根車28及びモータ26を有する。モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が羽根車へ供給されるように、羽根車はモータに結合される。羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、気体は羽根車にトルクを印加し、羽根車は気体に力を印加して気体流動を生成する。トルクモニタは、モータによって生成されるトルクに関連した情報を決定する。回転モニタは、羽根車及び/又はモータの回転速度に関連した情報を決定する。プロセッサは、トルク及び回転モニタによって決定される情報に基づいて、気体の流動の一つ以上のパラメータを決定する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する圧力サポートシステムであって、
当該システムは、圧力発生器、トルクモニタ、回転モニタ及びプロセッサを有し、
前記圧力発生器は羽根車及びモータを有し、前記モータはトルクを生成するように構成され、前記羽根車は、呼吸可能気体の本体中を回転するように当該羽根車を駆動するために前記モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が前記羽根車に供給されるように前記モータに結合し、前記羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、前記気体が前記羽根車にトルクを印加し、前記羽根車が、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する対応する力を呼吸可能気体の本体に印加し、
前記トルクモニタは、前記モータによって生成されるトルクに関連する情報を決定するように構成され、
前記回転モニタは、前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報を決定するように構成され、
前記プロセッサは、前記トルクモニタによって決定された情報及び前記回転モニタによって決定された情報に基づいて、前記圧力発生器によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータを決定するように構成され、呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータの決定は、前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の調整を含む、
圧力サポートシステム。
【請求項２】
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の調整は、ウィンデイジによって引き起こされる前記差分の少なくとも一部、摩擦によって引き起こされる前記差分の一部、又は前記羽根車の回転速度の一つ以上の変化によって引き起こされる前記差分の一部のうちの一つ以上を含む、請求項１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項３】
呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータは、呼吸可能気体の加圧流動の圧力、流量又はボリュームのうちの一つ以上を含む、請求項１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項４】
前記モータはトルクを生成するためにある量の電流を引き、前記モータによって生成されるトルクに関連する情報は、前記モータによって引かれる電流の量に関連する情報を含む、請求項１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項５】
前記プロセッサが、
(a)  前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連する情報を決定すること、
(b)  前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連する前記決定された情報に基づいて、前記モータによって生成されるトルクの全量に関連する情報を調整すること、並びに
(c)  前記モータによって生成されるトルクに関連する前記調整された情報及び前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報に基づいて、前記圧力発生器によって生成される呼吸可能気体の流動の前記一つ以上のパラメータを決定すること、
によって、呼吸可能気体の流動の前記一つ以上のパラメータの決定を調整するように構成される、
請求項１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度の変化率に関連する情報を決定するように構成され、前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分に関連する情報の前記プロセッサによる決定が、前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度の変化率に関連する前記決定された情報に基づいて行われる、請求項５に記載の圧力サポートシステム。
【請求項７】
前記プロセッサが、予め定められた患者治療アルゴリズムに従って、呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給するように前記圧力発生器を制御するために、呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータの決定を実施するように構成される、請求項１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項８】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、CPAP、C-flex、bi-flex、A-flex、二相性、自動滴定、自動サーボベンチレーション又は比例補助ベンチレーション気道陽圧治療のうちの一つ以上を含む、請求項７に記載の圧力サポートシステム。
【請求項９】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、無呼吸、呼吸低下、流動制限又は交代性無呼吸のうちの一つ以上に対する治療を含む、請求項７に記載の圧力サポートシステム。
【請求項１０】
予め定められた患者治療に従って呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給するように前記圧力発生器を制御することは、リーク推定、吸気/呼気状態、トリガ、患者回路圧力、又はリーク補償アルゴリズムのうちの一つ以上を実施することを含む、請求項７に記載の圧力サポートシステム。
【請求項１１】
呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する方法であって、
モータによって羽根車を駆動し、前記モータはトルクを生成するように構成され、前記羽根車は、呼吸可能気体中を回転するように当該羽根車を駆動するために前記モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が前記羽根車に供給されるように前記モータに結合し、前記羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、前記気体が前記羽根車にトルクを印加し、前記羽根車が、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する対応する力を前記気体に印加し、
当該方法はさらに、
前記モータによって生成されるトルクに関連する情報を決定し、
前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報を決定し、
前記モータによって生成されるトルクに関連する前記情報並びに前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報に基づいて、前記羽根車の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータを決定し、
呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータの決定は、前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の調整を含むように実行される、方法。
【請求項１２】
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の気体の調整は、ウィンデイジによって引き起こされる前記差分の少なくとも一部、摩擦によって引き起こされる前記差分の少なくとも一部、又は前記羽根車及び/若しくは前記モータの回転速度の一つ以上の変化によって引き起こされる前記差分の少なくとも一部のうちの一つ以上を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータは、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力又はボリュームのうちの一つ以上を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記モータはトルクを生成するためにある量の電流を引き、前記モータによって生成されるトルクに関連する情報は、前記モータによって引かれる電流の量に関連する情報を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
気体を加圧する呼吸可能気体の加圧流動へと前記羽根車から伝達されない前記モータによって前記羽根車に供給される力の量の調整を反映するように、呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータを決定することが、
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連する情報を決定すること、
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の前記少なくとも一部に関連する前記決定された情報に基づいて、前記モータによって生成される全トルクに関連する情報を調整すること、並びに
前記モータによるトルクに関連する前記調整された情報及び前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報に基づいて、前記圧力発生器によって生成される呼吸可能気体の流動の前記一つ以上のパラメータを決定すること、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度の変化率に関連する情報を決定することをさらに含み、前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連する情報を決定することが、前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度の変化率に関連する前記決定された情報に基づく、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
予め定められた患者治療アルゴリズムに従って呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給するように前記モータを制御することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、CPAP、C-flex、bi-flex、A-flex、二相性、自動滴定、比例補助ベンチレーション気道陽圧治療又は自動サーボベンチレーションのうちの一つ以上を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、無呼吸、呼吸低下、流動制限又は交代性無呼吸のうちの一つ以上に対する治療を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
予め定められた患者治療に従って呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給するように前記圧力発生器を制御することは、リーク推定、吸気/呼気状態、トリガ、患者回路圧力、又はリーク補償アルゴリズムのうちの一つ以上を実施することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する圧力サポートシステムであって、
当該システムは、圧力発生器、トルクモニタ、回転モニタ及びプロセッサを有し、
前記圧力発生器は羽根車及びモータを有し、前記モータはトルクを生成するように構成され、前記羽根車は、前記気体の本体中で当該羽根車を駆動するために前記モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が前記羽根車に供給されるように前記モータに結合し、前記羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、前記気体が前記羽根車にトルクを印加し、前記羽根車が、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する対応する力を呼吸可能気体の本体に印加し、
前記トルクモニタは、前記モータによって生成されるトルクに関連する情報を決定するように構成され、
前記回転モニタは、前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報を決定するように構成され、
前記プロセッサは、トルク調整モジュール及び流動モジュールを有し、
前記トルク調整モジュールは、前記トルクモニタから前記モータによって生成されたトルクに関連する情報を受け取り、前記モータによって生成されたトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連する情報を決定し、前記モータによって生成されたトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の前記少なくとも一部に関連する情報に基づいて前記トルクモニタから受け取られた情報を調整するように構成され、
前記流動モジュールは、前記モータによって生成されるトルクに関連する前記調整された情報並びに前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に基づいて、前記圧力発生器によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の流量を決定するように構成される、
圧力サポートシステム。
【請求項２２】
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の気体の調整は、ウィンデイジによって引き起こされる前記差分の少なくとも一部、摩擦によって引き起こされる前記差分の少なくとも一部、又は前記羽根車及び/若しくは前記モータの回転速度の一つ以上の変化によって引き起こされる前記差分の少なくとも一部のうちの一つ以上を含む、請求項２１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項２３】
前記モータはトルクを生成するためにある量の電流を引き、前記モータによって生成されるトルクに関連する情報は、前記モータによって引かれる電流の量に関連する情報を含む、請求項２１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項２４】
前記トルク調整モジュールが、前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度の変化率に基づいて、前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の前記少なくとも一部を決定する、請求項２１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項２５】
前記プロセッサがさらに、予め定められた患者治療アルゴリズムに従って呼吸可能気体の加圧流動が患者に供給されるように前記圧力発生器の動作の一つ以上の態様を制御するように構成される制御モジュールを有する、請求項２１に記載の圧力サポートシステム。
【請求項２６】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、CPAP、C-flex、bi-flex、A-flex、二相性、自動滴定、自動サーボベンチレーション又は比例補助ベンチレーション気道陽圧治療のうちの一つ以上を含む、請求項２５に記載の圧力サポートシステム。
【請求項２７】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、無呼吸、呼吸低下、流動制限又は交代性無呼吸のうちの一つ以上に対する治療を含む、請求項２５に記載の圧力サポートシステム。
【請求項２８】
予め定められた患者治療に従って呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給するように前記圧力発生器を制御することは、リーク推定、吸気/呼気状態、トリガ、患者回路圧力、又はリーク補償アルゴリズムのうちの一つ以上を実施することを含む、請求項２５に記載の圧力サポートシステム。
【請求項２９】
呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する圧力サポートシステムであって、
当該システムは、
モータによって羽根車を駆動する手段を有し、前記モータはトルクを生成するように構成され、前記羽根車は、呼吸可能気体の本体中を回転するように当該羽根車を駆動するために前記モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が前記羽根車に供給されるように前記モータに結合し、前記羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、前記気体が前記羽根車にトルクを印加し、前記羽根車が、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する対応する力を前記気体に印加し、
当該システムはさらに、
前記モータによって生成されるトルクに関連する情報を決定する手段、
前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報を決定する手段、
前記モータによって生成されるトルクに関連する前記情報並びに前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報に基づいて、前記羽根車の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータを決定する手段、
を有し、
呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータの決定は、前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の調整を含むように実行される、システム。
【請求項３０】
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の気体の調整は、ウィンデイジによって引き起こされる前記差分の少なくとも一部、摩擦によって引き起こされる前記差分の少なくとも一部、又は前記羽根車及び/若しくは前記モータの回転速度の一つ以上の変化によって引き起こされる前記差分の少なくとも一部のうちの一つ以上を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータは、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力又はボリュームのうちの一つ以上を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
前記モータはトルクを生成するためにある量の電流を引き、前記モータによって生成されるトルクに関連する情報は、前記モータによって引かれる電流の量に関連する情報を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３３】
呼吸可能気体の加圧流動へと前記羽根車から伝達されない前記モータによって前記羽根車に供給される力の量の調整を反映するように、呼吸可能気体の加圧流動の前記一つ以上のパラメータを決定することが、
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連する情報を決定すること、
前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の前記少なくとも一部に関連する前記決定された情報に基づいて、前記モータによって生成される全トルクに関連する情報を調整すること、及び
前記モータによって生成されるトルクに関連する前記調整された情報及び前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度に関連する情報に基づいて、前記圧力発生器によって生成される呼吸可能気体の流動の前記一つ以上のパラメータを決定すること、
を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３４】
前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度の変化率に関連する情報を決定する手段をさらに含み、前記モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって前記羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連する情報を決定することが、前記羽根車及び/又は前記モータの回転速度の変化率に関連する前記決定された情報に基づく、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
予め定められた患者治療アルゴリズムに従って呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給するように前記モータを制御する制御手段をさらに含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３６】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、CPAP、C-flex、bi-flex、A-flex、二相性、自動滴定、比例補助ベンチレーション気道陽圧治療又は自動サーボベンチレーションのうちの一つ以上を含む、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記予め定められた患者治療アルゴリズムが、無呼吸、呼吸低下、流動制限又は交代性無呼吸のうちの一つ以上に対する治療を含む、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３８】
予め定められた患者治療に従って呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給するように前記圧力発生器を制御することは、リーク推定、吸気/呼気状態、トリガ、患者回路圧力、又はリーク補償アルゴリズムのうちの一つ以上を実施することを含む、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力サポートシステムによって患者に供給される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータの決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸障害(例えば閉塞性睡眠時無呼吸(OSA))を圧力サポート装置(例えば持続性気道陽圧(CPAP)装置) で治療することはよく知られている。CPAP装置は、気道を「支える」ために患者の呼吸サイクルを通して流体の流動を患者の気道に供給し、それによって、睡眠の間、そのつぶれを防止する。「流体」という本明細書で用いられる用語は任意の気体を指し、気体混合物又は浮遊する粒子(例えばエアロゾル薬剤)をその中に伴う気体を含む。最も一般には、圧力サポートシステムによって患者に供給される流体は、加圧された空気である。そのようなCPAP装置の例は、Respironics社(Murrysville, Pa)によって製造されるREMstar(R)ファミリのCPAP装置である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の圧力サポート装置は、一般に、患者に供給される気体の流動の流量、圧力及び/又はボリュームを直接測定することが可能なセンサに依存する。しかしながら、そのようなセンサはこれらの設計のコストを増加させて、これらのセンサは、有害な動作状態(例えば、水分、熱、振動など)にさらされる場合がある。従来の圧力サポート装置によって患者に供給されている気体の流動のパラメータを決定するための従来の技術に関する他の欠点も存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する圧力サポートシステムに関する。一実施例において、当該システムは、圧力発生器、トルクモニタ、回転モニタ及びプロセッサを有する。圧力発生器は、羽根車(インペラとも呼ばれる) 及びモータを有する。モータは、トルクを生成するように構成される。モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が、呼吸可能気体の本体中で回転するように羽根車を駆動するモータ中の回転子に提供されるように、羽根車はモータに結合する。羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、気体はトルクを羽根車に印加し、そして羽根車は対応する力を呼吸可能気体の本体に印加して、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する。トルクモニタは、モータによって生成されるトルクに関連した情報を決定するように構成される。回転モニタは、羽根車及び/又はモータの回転速度に関連した情報を決定するように構成される。プロセッサは、トルクモニタによって決定される情報及び回転モニタによって決定される情報に基づいて、圧力発生器によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータを決定するように構成される。呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータの決定は、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の調整を含む。
【０００５】
本発明の他の態様は、呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する方法に関する。一実施例において、本方法は、モータにより羽根車を駆動することを含み、モータはトルクを生成するように構成され、呼吸可能気体の本体中を回転するように羽根車を駆動するモータ中の回転子に、モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が提供されるように、羽根車がモータに結合する。羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、気体はトルクを羽根車に印加し、そして羽根車は対応する力を気体に印加して、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する。本方法はさらに、モータによって生成されるトルクに関連した情報を決定すること、羽根車及び/又はモータの回転速度に関連した情報を決定すること、並びに、モータによって生成されるトルクに関連した情報及び羽根車及び/又はモータの回転速度に関連した情報に基づいて、羽根車の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータを決定することを含む。呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータの決定は、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の調整を含むように行われる。
【０００６】
本発明の他の態様は、呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する圧力サポートシステムに関する。一実施例において、当該システムは、圧力発生器、トルクモニタ、回転モニタ及びプロセッサを有する。圧力発生器は、羽根車及びモータを有する。モータは、トルクを生成するように構成される。モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が、気体の本体中で羽根車を駆動するモータ中の回転子に提供されるように、羽根車はモータに結合する。羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、気体はトルクを羽根車に印加し、そして羽根車は対応する力を呼吸可能気体の本体に印加して、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する。トルクモニタは、モータによって生成されるトルクに関連した情報を決定するように構成される。回転モニタは、羽根車及び/又はモータの回転速度に関連した情報を決定するように構成される。
【０００７】
プロセッサは、トルク調整モジュール及び流動モジュールを有する。トルク調整モジュールは、トルクモニタからモータによって生成されるトルクに関連した情報を受け取って、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連した情報を決定して、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連した情報に基づいてトルクモニタから受け取られる情報を調整するように構成される。流動モジュールは、モータによって生成されるトルクに関連する調整された情報並びに羽根車及び/又はモータの回転速度に基づいて、圧力発生器によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の流量を決定するように構成される。
【０００８】
本発明の他の態様は、呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する圧力サポートシステムに関する。本発明の一実施例において、当該システムはモータによって羽根車を駆動するための手段を有し、モータはトルクを生成するように構成され、呼吸可能気体の本体中を回転するように羽根車を駆動するモータ中の回転子に、モータによって生成されるトルクの少なくとも一部が提供されるように、羽根車がモータに結合する。羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、気体はトルクを羽根車に印加し、そして羽根車は対応する力を気体に印加して、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する。本システムはさらに、モータによって生成されるトルクに関連した情報を決定するための手段、羽根車及び/又はモータの回転速度に関連した情報を決定するための手段、並びに、モータによって生成されるトルクに関連した情報及び羽根車及び/又はモータの回転速度に関連した情報に基づいて、羽根車の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータを決定するための手段を含む。呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータの決定は、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部の調整を含むように行われる。
【０００９】
本発明のこれらの及び他の目的、特徴及び特性は、操作方法、構造の関連素子の機能、パーツの組み合わせ及び製造の経済と同様に、その全てがこの明細書の一部を形成する添付の図面を参照して、以下の説明及び添付の特許請求の範囲の考察により明らかになる。様々な図面において、同様の参照番号は対応する部分を指す。しかしながら、図面は図解及び説明のみを目的とするものであり、本発明の限定を定義するものとして意図されていないことが、明確に理解されるべきである。明細書及び請求の範囲において、単数形の名詞は、文脈において別途明確に述べられない限り、その名詞が指すものが複数含まれることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一つ以上の実施の形態による圧力サポートシステム。
【図２】本発明の一つ以上の実施の形態による流動、電流及び速度曲線を示す図。
【図３】本発明の一つ以上の実施の形態による呼吸可能気体の加圧流動を患者に供給する方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の原理による圧力サポートシステム10の一般的な構成が、図1を参照して以下に説明される。圧力サポートシステム10は、予め定められた患者治療アルゴリズムに従って、呼吸可能気体の加圧流動を患者12に供給するように構成される。予め定められた患者治療アルゴリズムに従って呼吸可能気体の加圧流動を患者12に供給するために、圧力サポートシステム10は、(例えば、従来の圧力サポートシステムにおいて必要とされているように)流動、圧力及び/又はボリュームを直接測定することが可能なセンサを必要とすることなく、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又はボリュームに関連した情報を決定することが可能である。しかしながら、いくつかの実施の形態において、これらのパラメータの一つ以上に関する情報の決定は、任意のこれらのパラメータの直接測定を必要とすることなく、これらのパラメータの他のものを直接測定する一つ以上のセンサを含むシステムにおいて行われることができることが認識されなければならない。
【００１２】
一実施例において、圧力サポートシステム10は、圧力発生器14、患者回路16、プロセッサ18及びメモリ20を有する。圧力発生器14は、患者回路16を介して患者12に供給される呼吸可能気体の加圧流動を生成するように動作可能である。圧力発生器14の動作のさまざまな態様は、(トルクモニタ22及び回転モニタ24として図1に図示される)一つ以上のモニタによってモニタリングされることができ、このことは後で論じられる。一つ以上のモニタによってモニタリングされる圧力発生器14の動作の態様に基づいて、プロセッサ18は、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又はボリュームに関連した情報を決定する。プロセッサ18は、呼吸可能気体の加圧流動が予め定められた患者治療アルゴリズムに従って患者12に供給されるように圧力発生器14を制御するために、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又はボリュームに関する情報を利用する。
【００１３】
圧力発生器14は、矢印Aによって示されるように、呼吸気体の供給源(例えば周囲の大気又は呼吸気体貯蔵タンク又はシステム) から流体(例えば呼吸気体) を受け取り、その出力において気体の圧力を上昇させる。圧力発生器14は、モータ26及びそのモータに結合する羽根車28を含む。例示的な実施の形態において、羽根車は、駆動軸を介してモータに結合する。この結合は、直接的であることができ、又は、例えばギヤアセンブリを通して間接的であることができる。本発明はさらに、例えば、羽根車をモータの回転子と共に形成する又はモータ中の回転子に羽根車を固定することによって、モータに羽根車を直接結合させることを意図する。モータ26と羽根車28との組み合わせは、しばしば、送風機と呼ばれる。
【００１４】
動作の間、モータ26はトルクを生成する。モータ26によって生成されるトルクの少なくとも一部が羽根車28に供給されるように、羽根車28はモータ26に結合する。このように羽根車28に印加されるトルクは、羽根車を駆動して、圧力発生器14内に存在する呼吸可能気体の本体中を回転するようにさせる。本発明は、羽根車28が様々な構成を持つことができることを意図する。本発明で使用するのに適した羽根車の一つの例は、米国特許第6,622,724に開示される(参照によりその内容が本明細書に組み込まれる)。本発明はさらに、羽根車が開いた又は閉じた翼であることができ、そしてファン型の構成及び/又は翼配列を持つように構成されることができることを意図する。
【００１５】
羽根車28が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、羽根車28は、対応する力を(例えば矢印Aに沿った)呼吸可能気体に印加し、(例えば矢印Bによって示される)呼吸に適した加圧気体の流動を生成するように、呼吸可能気体を圧縮する。したがって、モータは、患者への供給のための気体の加圧流動を生成するのに用いられる羽根車にトルクを印加する。
【００１６】
気体が(例えば羽根車28の羽根に沿って)羽根車28にトルクを印加することがさらに理解されるべきである。羽根車がその中を通過する気体によって羽根車に印加されるトルクは、(1)羽根車が浸される媒体の流体特性、(2)「流体負荷」と一般的に呼ばれる、送風機の排気口及び/又は吸気口における流動及び/又は圧力条件、並びに、(3)送風機設計又は構成(例えば羽根車の形状(羽根の形、数、間隔、サイズなど)、送風機の他の部分に対する羽根車の回転方向、及び送風機の吸排気口の形状) のような項目に関連している。流体特性の例は、温度、湿度、圧力、気体組成、粘性率、質量/密度など(すなわち、羽根車がその中を通過する媒体の特性に影響を及ぼす任意のもの)を含む。加えて、流体負荷は、羽根車及びモータによってトルクとして「経験される」。流体負荷は、例えば、送風機の排気口における患者により誘発される圧力/流動変化、リークの変化、又は、送風機の排気口における圧力及び流動に影響を与える任意の他の項目を含む。羽根車/モータに作用するこれらのそれぞれのトルク成分の全ては、以下に詳細に論じられるように、圧力サポートシステムによって患者に供給される呼吸可能気体の加圧流動と関連した一つ以上のパラメータを決定するために考慮されることができる。 
【００１７】
モータ26は、A/Cモータ(例えば、ケージ型回転子又は巻線型回転子を含む単相電動機及び/又は多相電動機、磁気抵抗を含む同期電動機、巻線状領域及び永久磁石、スイッチ磁気抵抗及びステッパーを含む不変磁気抵抗機など)、又はD/Cモータ(例えば、ブラシレスモーター、コアレスモータなど)を含むことができる。モータ26は、電源30(例えば、A/C又はD/C電源(例えば壁ソケット、バッテリーなど))から引かれる電流によって駆動されることができる。電源30からモータ26に供給される電流の量を制御することによって、モータ26の動作の一つ以上の態様が制御されることができる。例えば、トルク、回転速度、回転加速度及び/又はモータ26の動作の他の態様が制御されることができる。
【００１８】
一実施例において、患者回路16は、圧力発生器14の出力から、圧力サポートシステム10のコンポーネントを収容するハウジング36の(一般に34で示される)外部結合へと流体(例えば呼吸可能気体の加圧流動)を運ぶ管路32を含む。ハウジング36は、ハウジング36に含まれる圧力サポートシステム10のコンポーネントを囲む破線によって、図1に概略的に図示される。しかしながら、ハウジング36のこの図は制限的であることを目的としないことが認識されるべきである。他の実施の形態において、圧力サポートシステム10のより多くの又は少数のコンポーネントが、ハウジング36内に含まれることができる。加えて、複数のハウジングが、示されたコンポーネントを運ぶために用いられることができる。患者回路16はさらに、ハウジング36の外部結合34に取り付けられる管路38を含む。患者回路16は、他の一実施例において、代わりとして、圧力発生器14に直接接続され、以下で説明される圧力インタフェース装置40へと伸びる単一の管路を有することができる。管路38は、ハウジング36から患者12の気道に呼吸可能気体の加圧流動を運ぶ。
【００１９】
患者回路16の終端の患者インタフェース装置40は、患者回路16中の呼吸可能気体の加圧流動を患者12の気道に給送する。本発明は、患者インタフェース装置40が、患者回路16の端部を患者12の気道に連通するために適した任意の装置であることを意図する。適切な患者インタフェース装置の例は、鼻マスク、経口マスク又はマウスピース、経鼻/経口マスク、経鼻カニューレ、気管チューブ、挿管チューブ、フード又はフルフェイスマスクを含む。適切なインタフェース装置のこのリストは、排他的又は網羅的であることを意図しないことが理解されるべきである。
【００２０】
患者回路16が単リム回路として、すなわちそれが呼吸可能気体の加圧流動を患者12の気道に給送する一つの管路だけを持つとして図示されるので、それは、その他の点では閉じたシステムから気体(例えば患者が吐き出した気体)を排気する排気要素42を含む。排気のこの流動は、図1において矢印Cによって示される。本発明は、患者回路16に、患者インタフェース装置40に、又はその両方の場所に、排気要素42を設けることを意図する。従来の排気素子の例は、例えば、米国特許第Re. 35,339号（Rapoport）、米国特許第5,937,855号（Serowski et. al.）、米国特許第6,112,745号（Lang）や、公開されたPCT出願番号WO 00/78381（Gunaratnam et al.）及びWO 98/34665（Kwok）に記載される。これらの文献は、それらの全体として参照によって本開示に組み込まれる。
【００２１】
さまざまな他のコンポーネントが、患者回路16中に設けられることができ、又は患者回路16に結合することができることが理解されるべきである。例えば、バクテリアフィルタ、圧力制御弁、流量制御弁、センサ、度数計、加圧フィルタ、加湿器及び/又はヒーターが、患者回路中に設けられることができ、又は患者回路に取り付けられることができる。同様に、他のコンポーネント、例えばセンサ、消音器及びフィルタは、圧力発生器14の吸気口に設けられることができる。
【００２２】
図1には示されないが、本発明はさらに、呼吸可能気体の一次流動と組み合わせて、気体の二次流動を供給することを意図する。例えば、患者12に供給される吸気酸素の割合を制御するために、任意の適切な供給源からの酸素の流動が、圧力発生器14の吸気口の上流に又は(例えば患者回路16中に又は患者インタフェース装置40において)圧力発生器14の下流に供給されることができる。
【００２３】
簡潔に上述されたように、圧力発生器14の動作の一つ以上の態様は一つ以上のモニタによってモニタされる。図1に図示される実施の形態において、この一つ以上のモニタは、トルクモニタ22及び回転モニタ24を含む。トルクモニタ22は、モータ26によって生成されるトルクに関連した情報をモニタする。例えば、一実施例において、モータ26によって生成されるトルクに関する情報は、電力供給源30からモータ26によって引かれる電流(例えば、モータ26の１つのレッグの電流、モータ26の2つのレッグの電流、モータ26の3つのレッグの電流、フラックスなど)に関連した情報を含む。電力供給源30からモータ26によって引かれる電流に関連した情報をモニタリングすることは、予め定められた間隔で(例えばサンプリングレートで)引かれている電流の量を示す測定値を提供することを含む。モータ26によって引かれる電流の量は、モータ26によって生成されるトルクに関連している。
【００２４】
モータ26によって生成されるトルクに関連した情報としてモータ26によって引かれる電流をモニタリングすることに関して本発明のさまざまな態様が以下に説明されるが、これは単に解説を目的とするものである。モータ26によって生成されるトルクに関する他の計量がモニタリングされることができることが意図される。例えば、力に関連した情報をモニタリングすることが可能なセンサが、モータ26によって生成されるトルクに関連した情報を提供するために実装されることができる。他の例として、トルク自体が、モータ26内に提供される内部センサによって、又は、モータ26によって生成されるトルクの測定値を生成するために提供される個別のセンサによって、モニタリングされることができる。
【００２５】
回転モニタ24は、モータ26及び/又は羽根車28の回転に関連した情報をモニタリングする。モータ26及び/又は羽根車28の回転に関連した情報をモニタリングすることは、予め定められた間隔でモータ26及び/又は羽根車28の回転速度の測定値を提供することを含むことができる。モニタ22及び24の一方又は両方は、圧力発生器14に組み込まれる別々のハードウェアセンサを含むかもしれないし、含まないかもしれないことが理解されるべきである。例えば、一実施例において、トルクモニタ22は、モータ26に供給されている電流を直接測定するためにシステム10内に設けられた電流計であり、一方、他の実施の形態では、トルクモニタ22は、モータ26への電力の供給を制御するプロセッサ18内のモジュール(例えば制御モジュール58)に組み込まれる。
【００２６】
プロセッサ18は、モニタ22及び24から、モータ26によって生成されているトルク並びにモータ26及び/又は羽根車28の回転に関連した情報を受け取り、この情報に基づいて、患者12に供給されている呼吸可能気体の加圧流動の流動、圧力及び/又はボリュームに関連した情報を決定する。プロセッサ18は、一つ以上の予め定められた患者治療アルゴリズムに従って呼吸可能気体の加圧流動を提供するように圧力発生器14を制御するために、決定された情報を利用する。
【００２７】
ここで使用しているように、「予め定められた患者治療アルゴリズム」という用語は、呼吸可能気体の加圧流動の流動、圧力及び/又はボリュームの一つ以上が一つ以上の要因に基づいて変更されるように、呼吸可能気体の加圧流動を患者12に供給するためのアルゴリズムを指す。これは、呼吸可能気体の加圧流動の流動、圧力及び/又はボリュームの一つ以上を、患者12の呼吸(例えば患者12の吸息及び/又は呼息に基づくトリガ変化)に基づいて、予め定められたタイミング間隔に基づいて、患者12の体位に基づいて、及び/又は、一つ以上の他の予め定められた出来事若しくはトリガに基づいて、変化させることを含むことができる。他の例として、呼吸可能気体の加圧流動の流動、圧力及び/又はボリュームの一つ以上は、流動、圧力及び/又はボリュームのうちの他の一つを実質的に一定に保つように変更されることができる(例えばCPAPベンチレーション)。
【００２８】
他の形態において、呼吸処置治療(すなわち患者治療アルゴリズム) は、二相性陽圧治療を患者に提供することを含む。この処置治療において、患者の気道に供給される流体の圧力は変化し、又は、患者に対する治療効果及び快適性を最大化するために、患者の呼吸サイクルと同期する。吸息の間、患者は吸気気道陽圧(IPAP)を受け取り、呼息の間、患者は、IPAPより低い呼気気道陽圧(EPAP)を受け取る。吸気フェーズの間よりも低い圧力が患者の呼気フェーズの間にその患者に供給される、「二相性」圧力サポートを提供する圧力サポート装置の例は、ピッツバーグ(ペンシルヴェニア州)のRespironics社によって製造及び供給されるBiPAP(R)ファミリの装置である。二相性治療が様々な異なるパターンを持つ圧力波形を提供することができることが留意されるべきである。例えば、圧力は、従来の矩形波で、又は、健康な人間の圧力若しくは流動波形をより厳密に模倣する形態で、供給されることができる。
【００２９】
検出された患者の状態（例えば、患者がいびきをかいているか、又は無呼吸、呼吸低下若しくはいびきを経験しているかどうか）に基づいて患者に提供される圧力が自動的に調整される呼吸処置治療を提供することがさらに知られている。圧力サポート装置が、呼吸障害を治療するためにちょうど必要な程度の圧力を患者に提供しようと試みるので、この呼吸治療技術は、自動滴定型圧力サポートと呼ばれる。患者がいびきをかいているか否かに基づいて患者に供給される圧力を調整する装置の例は、Respironics社によって製造及び供給されるREMstar(R) Auto装置である。
【００３０】
陽圧を患者に提供する他のモードを提供する他の圧力サポートシステムがさらに知られている。例えば、比例的補助ベンチレーション(PAV(R))モードの圧力サポートは、患者に対する快適性を高めるために、患者に供給される気体の圧力が患者の呼吸労力によって変化する陽圧治療を提供する。米国特許第5,044,362号及び5,107,830（共にYounes）(それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる)は、PAVモードで動作することが可能な圧力サポート装置を教示する。
【００３１】
比例的気道陽圧(PPAP)装置は、患者によって生成される流動に基づいて、呼吸気体を患者に供給する。米国特許第5,535,738号、5,794,615号、6,105,575号、6,609,517号及び6,932,084号(あわせて「PPAP特許」と呼ばれる)  (参照によりそれらの内容が本明細書に組み込まれる)は、PPAPモードで動作することが可能な圧力サポート装置を教示する。患者の呼吸流動に基づいて患者に供給される圧力を調整する装置の例は、Respironics社によって製造及び供給されるC-Flex(TM)又はBi-Flex(R)装置を有するREMstar(R) Pro、Plus又はAutoである。用語"C-Flex"は、患者に供給される圧力が呼息の間の流動に比例して低減されるCPAP呼吸処置治療を提供する装置を指す。用語"Bi-Flex"は、IPAP又はEPAP圧力が流動に比例してさらに低減される二相性呼吸処置治療を提供する装置を指す。
【００３２】
そのような呼吸療法の組み合わせを提供することがさらに知られている。例えば、C-Flex(TM)を有するREMstar(R) AutoのようなC-Flexを有するCPAP装置は自動滴定することができ、CPAP圧力は、患者のモニタリングされた状態に基づいて、処置セッションの間に変化する。同様に、Bi-Flex(TM)を有するBi-PAP(R) AutoのようなBi-Flexを有する二相性装置は自動滴定することができ、IPAP及びEPAP圧力は、患者のモニタリングされた状態に基づいて、処置セッションの間に変化する。自動滴定二相性装置において、圧力サポート(PS)と呼ばれるIPAPとEPAPとの間の差分は、装置がどのように構成されるかによって、自動滴定アルゴリズムに従って変化することができるか、又は、一定に保たれることができる。
【００３３】
上記の全ては、予め定められた患者治療アルゴリズムの例であり、CPAP、二相性ベンチレーション、C-flex、A-flex、Bi-flex、自動滴定、比例補助ベンチレーション(PAV)若しくは自動サーボベンチレーション又はそれらの組み合わせを含むことができる。一実施例において、予め定められた患者治療アルゴリズムは、無呼吸、呼吸低下、流動制限、交代性無呼吸及び/又は他の呼吸現象の一つ以上に対処するように設計された治療を提供する。予め定められた患者治療アルゴリズムの実施に含まれる動作は、リーク推定、吸気/呼気状態、トリガ、患者回路圧力、リーク補償アルゴリズム及び他の動作を含むことができる。
【００３４】
メモリ20は、プロセッサ18に有効に結合される電子的に読取り可能な記憶媒体を提供する。この有効な結合は、図1で矢印によって図示される。メモリ20は、光学的に読取り可能な記憶メディア(例えば、光ディスクなど)、磁気的に読取り可能な記憶メディア(例えば、磁気テープ、磁気ハードドライブ、フロッピードライブなど)、固体記憶メディア(例えば、フラッシュドライブなど)及び/又は他の電子的に読取り可能な記憶メディアを含むことができる。メモリ20は、ソフトウェアアルゴリズム、データ及び/又はプロセッサ18が適切に機能することを可能にすることができる他の情報を記憶することができる。
【００３５】
一実施例において、システム10は、プロセッサ18とオペレータ又は患者12との間のインタフェースを提供するユーザインタフェース44を含む。これは、情報、データ及び/又は命令並びに任意の他の通信可能な項目(あわせて「データ」と呼ばれる)が、ユーザとプロセッサ18との間で通信されることを可能にする。このデータは、図1において矢印で図示される有効な通信リンクによって、ユーザインタフェース44からプロセッサ18へと伝達されることができる。インタフェース44に含めるのに適した従来の入力装置の例は、キーパッド、ボタン、スイッチ又はキーボードを含む。インタフェース44に含めるのに適した従来の出力装置の例は、ディスプレイ、ライト若しくは他の視覚的な指示、又は、音声に基づく装置(例えばスピーカ)を含む。
【００３６】
有線又は無線の他の通信技術も、インタフェース44として本発明によって意図されることが理解されるべきである。例えば、本発明は、データがスマートカードからプロセッサ18にロードされる又はプロセッサ18からスマートカードへロードされることを可能にするスマートカード端子を設けることを意図する。圧力サポートシステム10で使用するために適応された他の例示的なインタフェース装置及び技術は、RS-232ポート、CDリーダ/ライタ、DVDリーダ/ライタ、RFリンク、IRリンク、モデム(電話、ケーブル又はその他)を含む（但しそれらに限られない）。要するに、プロセッサ18との間でデータを提供する、受け取る又は交換するための任意の技術が、インタフェース44として本発明によって意図される。
【００３７】
プロセッサ18に戻って、プロセッサ18が一つの実体として図1に示されるが、これは単に解説を目的としたものであることが理解されるべきである。いくつかの実現例において、プロセッサ18は、複数の処理ユニットを含むことができる。これらの処理ユニットは、同じ装置内に(例えばシステム10のハウジング36内に)物理的に位置することができ、又は、プロセッサ18は、協調して動作する複数の装置の処理機能を表すことができる。複数の装置が実装される場合において、それらの装置の間に有効な通信リンクが、それらの間の通信及び協調を可能にするために、形成されることができる。例えば、いくつかの実施の形態において、プロセッサ18は、システム10の他のコンポーネントの外部の一つ以上のプロセッサ(例えばホストコンピュータ)、システム10の一つ以上のコンポーネントに集積的に含まれる一つ以上のプロセッサ(例えばハウジング36内に集積的に含まれる一つ以上のプロセッサなど)、又はその両方を含むことができる。システム10内の他のコンポーネントの外部のプロセッサは、いくつかのケースにおいて、冗長な処理をシステム10中のコンポーネントと一体化されるプロセッサに提供することができ、並びに/又は、この外部プロセッサは、システム10の動作及び/若しくは患者12に供給される呼吸可能気体の加圧流動に関連した更なる情報を決定するために追加の処理を提供することができる。
【００３８】
図1に示されているように、一実施例において、プロセッサ18は、トルク調整モジュール46、流動モジュール50、圧力モジュール52、ボリュームモジュール54、治療モジュール56、及び制御モジュール58を含む。モジュール46, 50, 52, 54, 56及び/又は58は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアや、ソフトウェア、ハードウェア及び/又はファームウェアのなんらかの組み合わせで実装されることができ、あるいはその他の態様で実装されることができる。モジュール46, 50, 52, 54, 56及び/又は58が一つの処理ユニットの中で同じ場所に位置するとして図1に図示されるが、プロセッサ18が複数の処理ユニットを含む実装では、モジュール46, 50, 52, 54, 56及び/又は58は他のモジュールから離れて設置されることができ、モジュール46, 50, 52, 54, 56及び/又は58間の有効な通信は、一つ以上の通信リンクを介して達成されることができることが理解されるべきである。そのような通信リンクは、無線又は有線であることができる。
【００３９】
トルク調整モジュール46は、トルクモニタ22によって提供されるモータ26によって生成されるトルクに関連した情報を調整する。例えば、一実施例において、トルク調整モジュール46は、トルクモニタ22によって提供されるモータ26によって引かれている電流の測定値を調整する。上で述べられたように、モータ26によって引かれる電流の量はモータ26によって生成されるトルクに関連している。この関係は、
2010520034.tif 000002
として表現されることができる。
【００４０】
ここで、Tはモータ26によって生成されるトルクを表し、KTはモータートルク感度定数に関連し、そしてIは電力供給源30からモータ26によって引かれる電流を表す。式(1)に表現される関係は、モータ26によって引かれる全電流に基づいてモータ26によって生成されるトルクの総量を決定するために利用されることができる。しかしながら、モータ26によって生成されるトルクの全てが羽根車28に及び/又は呼吸可能気体の加圧流動に伝達されるというわけではないので、呼吸可能気体の加圧流動のパラメータ(例えば、流量、圧力、ボリュームなど)は同様に(モータ26によって生成される総トルクに基づいて)決定されることができない。トルク調整モジュール46によって行われる電流測定値及び/又はモータ26によって生成されるトルクに関する他の計量の調整は、トルクモニタ22によって提供される情報からの呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータの改善された決定を可能にする。
【００４１】
モータ26が羽根車28を回転させるように駆動されるので、モータ26によって生成されるトルクは、モータ26/羽根車28システムによって経験される反作用力の合計に等しい。これは大まかに、
2010520034.tif 000003
として表現されることができる。
【００４２】
ここで、Tmotorは、モータ26によって生成される全トルクを表し、Tflowは、羽根車28が気体中を回転するとき、呼吸可能気体の流動によって羽根車28に印加されるトルクを表し(例えば気体を加圧する圧縮力に対応する)、Twindageは、モータ26の内部で生成されるウィンデイジ（windage）に起因するモータ26によって経験されるトルクを表し、Tfrictionは、モータ26/羽根車28システム中の摩擦/静摩擦のために消失されるトルクを表し、Taccelerationは、(例えば慣性に起因する)羽根車28の回転速度を変えるのに用いられるトルクを表し、Totherは、モータ26/羽根車28システムによって経験される一つ以上の他のねじれによって消失されるトルクを表す。Totherは、例えば、(1)羽根車が浸される媒体の流体特性、及び(2)送風機設計又は構成のような、羽根車28に作用するトルクを含む。
【００４３】
モータ26によって生成されるトルク(Tmotor)と電力供給源30からモータ26によって引かれる電流(Imotor)との間の(式(1)によって示される)関係によって、及び式(2)に基づいて、電力供給源30からモータ26によって引かれる電流(Itotal)は、モータ26によって生成される全トルク(Tmotor)の成分に対応する成分へと分解されることができる。これは、
2010520034.tif 000004
として示される。
【００４４】
ここで、Itotalはモータ26によって引かれる全電流を表し、IflowはTflowの部分を生成するためにモータ26によって引かれる電流を表し、IwindageはTwindageと等しく反対向きのトルクを生成するためにモータ26によって引かれる電流を表し、Ifrictionは、Tfrictionと等しく反対向きのトルクを生成するためにモータ26によって引かれる電流を表し、IaccelerationはTaccelerationと等しく反対向きのトルクを生成するためにモータ26によって引かれる電流を表し、IotherはTotherと等しく反対向きのトルクを生成するためにモータ26によって引かれる電流を表す。
【００４５】
モータ26によって生成される全トルクを反映しているトルクモニタ22によって提供される情報(例えば一実施例においてItotal)からモータ26による羽根車28の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又は体積測定の改善された決定を容易にするために、調整された情報が呼吸可能気体によって羽根車に印加されるトルクに更に正確に対応するように、トルク調整モジュール46は前記情報を調整する。例えば、トルクモニタ22がモータ26によって引かれる電流に関連した情報を提供する実施の形態では、電流の調整された測定値は、羽根車28の回転による呼吸可能気体の加圧流動の圧縮と関連したトルク成分、すなわちTflowに対応する電流の成分(この電流成分は式(3)においてIflowで表される）を更に厳密に反映する。式(1)に示される電流とトルクとの間の関係を用いて、TflowはIflowに関して、以下のように表現されることができる。
2010520034.tif 000005
【００４６】
トルクモニタ22によって提供される電流測定値(Itotal)をIflowと更に厳密に一致するように調整する際に、トルク調整モジュール46は、モータ26によって生成されるトルクの全量(Tmotor)と呼吸可能気体によって羽根車28に印加されるトルク(Tflow)との間の差分の少なくとも一部に対応するモータ26によって引かれる電流成分の一つ以上を決定する。例えば、これらの電流成分は、Iwindage、Ifriction、Iaccelerationなどを含むことができる。トルク調整モジュール46はそれから、(例えば、Iwindage、Ifriction及び/又はIaccelerationをItotalから差し引くことによって)決定された余分な電流成分を除くことによって、トルクモニタ22により提供されるItotalの測定値を調整する。
【００４７】
モータ26/羽根車28の動作の回転特質に起因して、羽根車28の回転速度を変更するのに用いられるモータ26によって生成されるトルク(Tacceleration)は、
2010520034.tif 000006
として表現されることができることも、認識されるべきである。
【００４８】
ここで、Jmはモータ26/羽根車28システムの慣性モーメントであり、αは羽根車28の回転速度の増加又は減少の間のモータ26/羽根車28システムの角度加速度を表す。同様に、式(1)に示される関係を利用して、Taccelerationはさらに、
2010520034.tif 000007
のように記述されることができる。
【００４９】
式5及び6を組み合わせることで、モータ26/羽根車28システムの角度加速度(α)に関して、Iaccelerationは
2010520034.tif 000008
と書き直されることができる。
【００５０】
トルク調整モジュール46は、αの測定値又は推定からIaccelerationを決定するために、αとIaccelerationとの間のこの関係を利用する。例えば、一実施例において、KT及びJmは、(例えば、キャリブレーションを介して、製造時にプログラムされるなどで)既知であることができ、トルク調整モジュール46は、測定された又は推定されたαに基づいて、式(7)に従ってIaccelerationを決定することができる。他の一実施例において、αの関数としてのIaccelerationは複数の異なるαに対して実験に基づいて決定されることができ、そしてその結果は、測定された又は推定されたαに基づいてIaccelerationを決定するためにトルク調整モジュール46によってアクセスされる参照テーブル中に記憶されることができる。
【００５１】
一実施例において、αは直接測定されない。その代わりに、図1に示される実施の形態のように、システム10は羽根車28の回転速度のモニタだけを含み、その回転加速度のモニタは含まない。これは制限的であることを意図せず、いくつかの実施の形態は、羽根車28の回転加速度を直接モニタリングして、(例えば予め定められた間隔で)羽根車28の回転加速度の測定値をトルク調整モジュール46に提供する回転加速度モニタを含む。しかしながら、羽根車28の回転加速度が直接測定されない実施の形態では、羽根車28の瞬間的なαの近似又は推定は、回転モニタ24によって提供される羽根車28の回転速度の測定値に基づいて、トルク調整モジュール46によって決定されることができる。例えば、回転モニタ24によって提供される回転速度の２つの測定値(例えば２つの最新の測定値)の間の差分が、αの測定値として用いられることができる（例えば、
2010520034.tif 000009
である。ここで、ωtは時刻tでの回転速度を表し、ωt-1は時刻t-1での回転速度を表す）。いくつかの場合において、この差分は、２つの測定値間の時間間隔（例えばサンプリング期間（T））と共に、そのような測定値（例えば
2010520034.tif 000010
）を提供するために用いられることができる。一実施例において、回転速度の測定値の時間的に隣接した対に基づいて作成されたαの２つ以上の測定値は、羽根車28のαを表わす値を決定するために平均されることができる。一実施例において、αの閉ループ推定を決定することは、αの推定をさらに改善するために、モータ26/羽根車28システムの回転速度を(例えば上で説明される方法のうちの一つに従って作成される)αの推定の時間積分と比較することを含むことができる。
【００５２】
一実施例において、Twindage及びTfriction(並びに対応する電流成分Iwindage及びIfriction)は無視できることが仮定され、トルク調整モジュール46は、(例えば上述のような)Iacceleration又はトルクのいくつかの他の計量のうちの対応する成分を決定して、Itotal又はトルクのいくつかの他の計量のうちの対応する成分をしかるべく調整する。しかしながら、この実施の形態は制限的であることを意図せず、他の実施の形態において、Iwindage及びIfrictionの一方若しくは両方又はトルクのいくつかの他の計量のうちの対応する成分が同様に決定され、調整されることができることが認識されるべきである。Iaccelerationを調整するために、例えば、トルク調整モジュール46は、トルクモニタ22によって提供される対応する測定値において示される全電流の量Itotalから、トルク調整モジュール46によってIaccelerationに対して決定される値を差し引くことができる。この調整は、羽根車28によって呼吸可能気体の加圧流動に提供される圧縮力に対応するモータ26によって引かれる電流の成分、すなわちIflowにほぼ等しい調整された電流をトルク調整モジュール46が提供することを可能にする。
【００５３】
羽根車28のαが低下するとき、Tacceleration及びトルク調整モジュール46によって行われる対応するTmotorの調整も小さくなることが、式(5)から認識されるべきである。したがって、モータ26が実質的に一定の速度で羽根車28を駆動している期間の間、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又はボリュームの決定へのトルク調整モジュール46の影響は、比較的小さくなる。しかしながら、羽根車28の速度が変化している場合、トルク調整モジュール46によって行われる調整はより大きくなって、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又はボリュームのシステム10による決定の精度を大幅に高める。
【００５４】
流動モジュール50は、羽根車28の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の流量を決定するように構成される。流動モジュール50は、呼吸可能気体の流動の流量が、羽根車28の回転速度及び羽根車28によって気体に印加される圧縮力(例えば、Tflowに対応する、羽根車28によって気体に印加される力)の関数であるとの原理に基づいて流量を決定する。一実施例において、回転速度の測定値及び電流調整モジュール46によって提供される電力供給源30からモータ26によって引かれる電流の調整された測定値(例えばIflowの決定)に基づいて呼吸可能気体の加圧流動の流量を決定するために、流動モジュール50は、(式(1)として上で示される)TflowとIflowとの間の関係及び回転モニタ24によって提供される回転速度の測定値を利用する。
【００５５】
例えば、流動モジュール50は、羽根車28の回転速度の測定値及び調整された電流の測定値(例えばIflowの決定)の関数として、呼吸可能気体の加圧流動の流量を返す、実験に基づいて予め定められた電流、速度及び流動の曲線の表示を含む。電流、速度及び流動の曲線の表示は、予め定められた曲線からの値、予め定められた曲線の数学的モデル及び/又は３つの可変関数の他の表示すなわち曲線を含む参照テーブルを含むことができる。一例として、図2は、電流、速度及び流動の曲線を示す。
【００５６】
図1に戻って、圧力モジュール52は、羽根車28の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の圧力を決定するように構成される。一実施例において、圧力モジュール52は、(例えば流動モジュール50によって決定される)気体の流量に基づいて呼吸可能気体の流動の圧力を決定する。気体の流量に基づいて呼吸可能気体の流動の圧力を決定する際に、圧力モジュール52は、患者回路16のさまざまな変数を考慮する。圧力モジュール52によって考慮される患者回路16の変数は、回路断面積、回路経路長、患者回路16の開口の形状(例えば、サイズ、形など)、開口の患者回路16上の位置、患者インタフェース装置40の一つ以上の態様及び/又は患者回路16の他の変数のうちの一つ以上を含むことができる。システム10に関して本明細書において説明されるように、呼吸可能気体の加圧流動の流量を最初に決定し、それからこの流量に基づいて呼吸可能気体の流動の圧力を決定することは、制限的であることを意図しないことが認識されるべきである。いくつかの実施の形態において、圧力モジュール52は、(例えば、予め定められた流動、速度及び電流曲線を用いた流動モジュール50に関して上述されたように)予め定められた曲線を用いて、羽根車28の回転速度の測定値及びモータ26によって生成されるトルクの調整された測定値(又は関連した計量)から直接的に、呼吸可能気体の流動の圧力を決定することができる。
【００５７】
ボリュームモジュール54は、羽根車28の回転によって生成される呼吸可能気体の加圧流動の体積測定値を決定するように構成される。一実施例において、ボリュームモジュール54は、(例えば流動モジュール50によって決定される)気体の流量に基づいて、呼吸可能気体の流動の体積測定値を決定する。しかしながら、システム10に関して本明細書において説明されるように、呼吸可能気体の加圧流動の流量を最初に決定し、それからこの流量に基づいて呼吸可能気体の流動の体積測定値を決定することは、制限的であることを意図しないことが認識されるべきである。いくつかの実施の形態において、体積モジュール54は、(例えば、予め定められた流動、速度及び電流曲線を用いた流動モジュール50に関して上述されたように)予め定められた曲線を用いて、羽根車28の回転速度の測定値及びモータ26によって生成されるトルクの調整された測定値(又は対応する計量)から直接的に、呼吸可能気体の流動の体積測定値を決定することができる。
【００５８】
治療モジュール56は、呼吸可能気体の流動が予め定められた患者治療アルゴリズムに従って患者12に供給されることを保証するために、流動モジュール50、圧力モジュール52及び/又はボリュームモジュール54のうちの一つ以上によって決定される呼吸可能気体の加圧流動のパラメータを分析する。この機能を実行するために、治療モジュール56は、患者12の呼吸に関連した情報(例えば、患者12による吸息及び/若しくは呼息の開始及び/若しくは終了、呼吸現象、呼吸のタイミング、患者12の呼吸に関する他の情報など)を決定するために、関連するパラメータを分析し、並びに/又は、一つ以上の被測定パラメータの現在のレベルを一つ以上の被測定パラメータの所望のレベルと比較することができる。この及び他の分析に基づいて、治療モジュール56は、呼吸可能気体の流動が適切に供給されることを保証するために行われなければならない調整を決定する。例えば、治療モジュール58は、気体の流動の流量及び/又は圧力が、患者12の呼吸パターン、患者12の体位及び/又は他の現象に基づいて動的に増減されなければならないことを決定することができる。
【００５９】
上述されたように、予め定められた患者治療アルゴリズムはCPAP、二相性、C-flex、A-flex、bi-flex、自動滴定、比例補助ベンチレーション気道陽圧治療又は自動サーボベンチレーションを含むことができる。一実施例において、予め定められた患者治療アルゴリズムは、無呼吸、呼吸低下、流動制限、交代性無呼吸及び/又は他の呼吸現象のうちの一つ以上に対処するように設計された治療を提供する。治療モジュール56による予め定められた患者治療アルゴリズムの実現例に含まれる動作は、リーク推定、吸気/呼気状態、トリガ、患者回路圧力、リーク補償アルゴリズム及び/又は他の動作を含むことができる。
【００６０】
制御モジュール58は、予め定められた患者治療アルゴリズムに従って呼吸可能気体の加圧流動を患者12に供給するように圧力発生器14を制御する。一実施例において、これは、(例えば上述のように決定された)治療モジュール56から制御モジュール58に伝達される、呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又はボリュームに対する調整を提供するように圧力発生器14を制御することを含む。制御モジュール58は、例えば、羽根車28の回転速度を増減するために、モータ26によって生成されるトルクの量を制御することによって、呼吸可能気体の流動の流量、圧力及び/又はボリュームの適切な増加又は減少を提供するように圧力発生器14を制御する。
【００６１】
羽根車28の回転速度のこれらの増加及び/又は減少は、呼吸可能気体の流動の一つ以上のパラメータを決定する際にトルク調整モジュール46によって行われる調整が(上で論じられた理由のために)重要になる期間を引き起こす。トルク調整モジュール46の機能を含まない圧力サポートシステムでは、これらの期間の間、羽根車28の回転速度が比較的一定の速度に「落ちつく」まで、圧力発生器の一つ以上のコンポーネントによって経験される慣性が、これらのシステムによる気体の流動の一つ以上のパラメータの正確な決定を妨げる可能性がある。これによって、予め定められた患者治療アルゴリズムの履行を妨げるこれらのシステムにおける遅延が生じる可能性がある。
【００６２】
図3は、本発明の一実施例による、呼吸可能気体の加圧流動を患者の気道に供給する方法60を示すフローチャートを含む。（例えば図1に示され、上述されたように）システム10のコンポーネントによって実行されることができる方法60のさまざまな動作に関して特定の参照が以下で行われるが、これは単に説明を目的としたものであることが認識されるべきである。他の実施の形態において、システム10以外のシステムが、方法60の一部又は全部の動作を実行するために実施されることができる。
【００６３】
方法60は、呼吸可能気体の本体中を回転するように羽根車を駆動するトルクをモータが生成する動作62を含む。羽根車が呼吸可能気体の本体中を回転するとき、気体は羽根車にトルクを印加し、羽根車は、患者への供給のための呼吸可能気体の加圧流動を生成する対応する圧縮力を、呼吸可能気体の本体に印加する。モータは、電源から引かれる電流によって駆動される。一実施例において、モータは、(例えば図1に示されて上で説明された)モータ26と同様のモータを含むことができ、そして羽根車は、(例えば図1に示されて上で説明された)羽根車28と同様の羽根車を含むことができる。
【００６４】
動作64において、モータ/羽根車システムの回転速度に関する情報が決定されることができる。これは、モータ/羽根車システムの回転速度の定期的な測定値を提供することを含むことができる。一実施例において、動作64は、(例えば図1に示されて上で説明された)回転モニタ24と同様の回転モニタによって実行されることができる。
【００６５】
動作66において、モータによって生成されているトルクに関する情報が決定されることができる。これは、モータによって生成されているトルクの量を示す一つ以上の計量(例えば、電流、フラックス、力、トルクなど)の定期的な測定値を提供することを含むことができる。フラックスを測定することは、モータ内の又はモータの外部の巻線フラックス及び/又は磁石フラックスを測定することを含むことを留意すべきである。電流がモニタリングされる計量である場合、この電流は、様々な態様のうちのどれか（例えばガルバニック又はフラックスに基づく電流測定技術）においてモニタリングされることができることが理解されるべきである。一実施例において、動作66は、(例えば図1に示されて上で説明された)トルクモニタ22と同様のトルクモニタによって実行されることができる。
【００６６】
動作68において、モータによって生成されているトルクを示す測定値は、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部を説明するために調整されることができる。この差分は、モータ/羽根車システムにおける摩擦によって引き起こされる差分の一部、ウィンデイジによって引き起こされる差分の一部、羽根車の回転速度の加速及び/若しくは減速によって引き起こされる差分の一部、並びに/又はモータ/羽根車システムによって経験される他のトルクの一つ以上を含むことができる。一実施例において、動作68は、(i)モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連した情報の成分を決定すること、及び(ii)モータによって生成されるトルクの全量に関する情報から、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部に関連した情報の決定された成分を差し引くことによって、モータによって生成されるトルクの全量に関連した情報の測定値を調整することを含む。一実施例において、動作68は、(例えば図1に示されて上で説明された)トルク調整モジュール46と同様のトルク調整モジュールによって実行される。
【００６７】
動作70において、呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータが、動作68で決定される調整されたトルクに関連した情報に基づいて決定される。したがって、動作70で決定される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータは、モータによって生成されるトルクと呼吸可能気体の本体によって羽根車に印加されるトルクとの間の差分の少なくとも一部のための調整を反映する。一実施例において、動作70は、モータによって生成されるトルクに関連した調整された情報及び(例えば動作64によって提供される)羽根車の回転速度に関連した情報に基づく呼吸可能気体の加圧流動の流量、圧力及び/又はボリュームの一つ以上の決定を含む。一実施例において、動作70は、(例えば図1に示されて上で説明された)流動モジュール50、圧力モジュール52及び/又はボリュームモジュール54と同様の流動モジュール、圧力モジュール及び/又はボリュームモジュールの一つ以上によって実行される。
【００６８】
動作70で決定される呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータに基づいて、呼吸可能気体の加圧流動は、予め定められた患者治療アルゴリズムに従って供給されることができる。例えば、動作72において、呼吸可能気体の加圧流動の一つ以上のパラメータの調整は、予め定められた患者治療アルゴリズムに従って決定されることができ、そして動作74において、動作72で決定される調整を提供するためのモータ/羽根車システムの動作の一つ以上の態様(例えば、トルク、回転速度など)の調整が決定されることができる。そして動作74で決定されるモータ/羽根車システムの動作の一つ以上の態様の調整は動作62において実施されることができる。一実施例において、動作72及び74は、それぞれ(例えば図1に示されて上で説明された)治療モジュール56及び制御モジュール58と同様の治療モジュール及び制御モジュールによってそれぞれ実行されることができる。
【００６９】
本発明は、回転モータに関して上で説明された。本発明はリニアモータにも適用されることが理解されるべきである。その場合、トルクは力として表現されるが、本発明の全ての他の態様は、リニアモータの使用に適用可能である。さらに、「羽根車」という用語は、ロータリー、リニア又は他の構成かを問わず、流体を動かすのに適した任意の構造を含むことを意図する。
【００７０】
本発明が、現在最も実用的で好ましい実施の形態であると考えられるものに基づいて説明を目的として詳細に説明されたが、そのような詳細は、単にその目的のためであり、本発明は、開示された実施の形態には制限されず、それどころか、添付の請求の範囲の精神及び範囲内である修正及び均等なアレンジをカバーすることを意図することが理解されるべきである。
【００７１】
例えば、本発明は、可能な範囲で、任意の実施の形態の一つ以上の特徴が、任意の他の実施の形態の一つ以上の特徴と組み合わせられることを意図することが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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