(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ガス送出相を含む、及び呼気相中、外因性終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）をＰＥＥＰレベルで供給する換気モードを行うように構成可能である機械的換気装置、
呼吸チューブ回路、及び
少なくとも１つのプロセッサ
を有する呼吸監視システムにおいて、
前記呼吸チューブ回路は、
患者ポート、
前記機械的換気装置から前記患者ポートにガスを供給するために接続されるガス吸入ライン、
患者の肺に入るガス流を測定するために接続されるガス流メータ、及び
前記患者ポートにおけるガスの圧力を測定するために接続される圧力センサ
を含み、前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記ガス流メータにより測定される肺に入るガス流の積分からなる代理圧力を計算する、及び
前記代理圧力がトリガ圧力しきい値より下に減少するとき、前記換気モードの前記吸入ガス送出相をトリガする
ようにプログラムされる、呼吸監視システム。
【請求項２】
前記代理圧力は、前記圧力センサにより測定される、前記患者ポートにおけるガスの圧力が最初のしきい値より下に減少するときに計算を開始する前記積分からなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記最初のしきい値は、前記ＰＥＥＰレベルである、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記患者の肺からのガスの排気を調整するために構成される呼気バルブをさらに有し、
前記機械的換気装置は、前記呼気バルブを少なくとも部分的に開いた設定にする又は制御することにより、前記外因性ＰＥＥＰを前記ＰＥＥＰレベルで供給する一方、前記圧力センサにより測定される、前記患者ポートにおける前記ガスの圧力を、前記ＰＥＥＰレベルに維持するように制御されるガス流で前記患者ポートにガスを同時に供給することを含む前記換気モードを行うように構成可能である、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記トリガ圧力は、前記ＰＥＥＰレベルよりも低い、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記代理圧力は、前記呼吸チューブ回路のチューブ回路コンプライアンス値により変倍される、前記ガス流メータにより測定される肺に入るガス流の積分からなる、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記代理圧力が
【数６】
0006811892.tif 000007
からなるとき、Ｐｐｒｏｘ（ｔ）は、前記代理圧力であり、ＰＥＥＰは、前記外因性ＰＥＥＰレベルであり、Ｔ０は、前記患者ポートにおいて、前記圧力センサにより測定される圧力がＰＥＥＰに達した時間であり、Ｔｆは、吸気相が開始する時間であり、Ｑｌｕｎｇ（ｔ）は、前記ガス流メータにより測定される、肺に入るガス流であり、及びＣｔｕｂｅは、前記呼吸チューブ回路のチューブ回路コンプライアンスである、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのプロセッサは、長方形又は台形則の数値積分を使用して、前記ガス流メータにより測定される、前記肺に入るガス流の積分を計算するようにプログラムされる、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
呼吸監視方法を行うための、少なくとも１つの電子プロセッサにより実行可能な命令を記憶している非一時的なコンピュータ可読媒体において、前記方法は、
吸入ガス送出相を含む、及び外因性終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）をＰＥＥＰレベルで供給する換気モードを行うように構成可能である機械的換気装置に動作可能なように接続される呼吸チューブ回路のガス流メータにより測定される、肺に入るガス流の積分からなる代理圧力を計算するステップ、並びに
前記代理圧力がトリガ圧力しきい値より下に減少するとき、前記換気モードの前記吸入ガス送出相をトリガするステップ
を有する非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
前記呼吸監視方法は、
前記少なくとも１つの電子プロセッサを用いて、前記呼吸チューブ回路の圧力センサにより測定される、前記呼吸チューブ回路の患者ポートにおけるガスの圧力が、しきい値より下に減少するときに開始する前記積分からなる前記代理圧力を計算するステップ
をさらに含む、請求項９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記しきい値は、前記ＰＥＥＰレベルである、請求項１０に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記呼吸監視方法は、
前記呼吸チューブ回路の呼気バルブを少なくとも部分的に開いた設定にする又は制御することにより前記外因性ＰＥＥＰをＰＥＥＰレベルで供給する一方、前記呼吸チューブ回路の圧力センサにより測定される、前記呼吸チューブ回路の患者ポートにおけるガスの圧力を前記ＰＥＥＰレベルに維持するように制御されるガス流でガスを前記患者ポートに同時に供給するステップ
をさらに含む、請求項９乃至１１の何れか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記トリガ圧力は前記ＰＥＥＰレベルよりも低い、請求項１２に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記呼吸監視方法は、
前記少なくとも１つの電子プロセッサを用いて、前記呼吸チューブ回路のチューブ回路コンプライアンス値により変倍される、前記ガス流メータにより測定される、前記肺に入るガス流の積分として前記代理圧力を計算するステップ、
をさらに含む、請求項９乃至１３の何れか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記呼吸監視方法は、前記少なくとも１つの電子プロセッサを用いて、数式
【数７】
0006811892.tif 000008
を用いて前記代理圧力を計算するステップをさらに含み、Ｐｐｒｏｘ（ｔ）は、前記代理圧力であり、ＰＥＥＰは、前記外因性ＰＥＥＰレベルであり、Ｔ０は、前記呼吸チューブ回路の患者ポートにおいて、前記呼吸チューブ回路の圧力センサにより測定される圧力がＰＥＥＰに達した時間であり、Ｔｆは、吸気相が開始する時間であり、Ｑｌｕｎｇ（ｔ）は、前記ガス流メータにより測定される、肺に入るガス流であり、及びＣｔｕｂｅは、前記呼吸チューブ回路のチューブ回路コンプライアンスである、請求項９乃至１４の何れか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記呼吸監視方法は、
前記少なくとも１つの電子プロセッサを用いて、長方形又は台形則の数値積分を使用して、前記ガス流メータにより測定される、前記肺に入るガス流の積分を計算するステップをさらに含む、請求項９乃至１５の何れか一項に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下のことは、医学的治療分野、呼吸療法分野、医学的換気分野及び関連する分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の換気中、ガス送出を開始したいとする患者の要求の検出は、２つ主要な方法論を用いてその業界において行われてきた。これらは、圧力及び流量信号に基づく、圧力トリガ及び流量トリガと夫々呼ばれている。圧力トリガ機構を使用するとき、吸入ガス送出相の開始は、呼吸チューブ回路の患者ポートにおける圧力が患者の努力によって、療法士が事前に設定した圧力しきい値より下に減少したときに起こる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧力トリガ方法の使用中、現代の換気装置は、呼吸サイクルの呼気相の期間中ずっと患者チューブ回路へのガス送出の提供を一時停止する。従って、患者が呼吸をするための努力を始めるとき、患者の努力が患者の肺内の圧力をチューブ回路内に存在する圧力より下に下げるので、前記チューブ回路と患者の肺との間にガスが流れる。ガスが肺に移動し、チューブ回路が枯渇するので、チューブ回路にある圧力は低下する。その圧力が介護人により選択される既定のしきい値よりも低くなるとき、換気装置は、（介護人により事前に選択もされる）換気装置のモダリティに適したガス送出の目標に従って、吸入ガス送出相を開始する。
【０００４】
現代の換気装置は通例、専門家が吸入ガス送出相をトリガするのに適切な圧力しきいレベルを設定することを可能にする（０．５ｃｍＨ２Ｏの分解能を持つ０．５から２０ｃｍＨ２Ｏである一般的な範囲を用いた）圧力感度設定を提供する。
【０００５】
呼気の終わりに陽圧を維持するように機械的換気が構成される場合、厄介な問題が生じる。この事例に対する１つの手法において、呼吸の吸入ガス送出相をトリガ／開始するための換気装置の機構は、選択されるしきい値及び終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）レベルの設定（基準点）を使用する。事前に設定したしきい値とＰＥＥＰレベルの設定との差がチューブ回路の患者ポートにおいて測定される圧力より低い又は同じである場合、ガス送出が開始される。そうでなければ、患者ポートにおける圧力が監視され続ける。
【０００６】
以下のことは、上述した問題及びその他のことを克服する新しい並びに改善される装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある態様によれば、呼吸監視システムは、吸入ガス送出相を含む、及び呼気相中、外因性終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）をＰＥＥＰレベルで供給する換気モードを行うように構成される機械的換気装置を含む。呼吸チューブ回路は、患者ポート、機械的換気装置から患者ポートにガスを供給するために接続されるガス吸入ライン、患者の肺に入るガス流を測定するために接続されるガス流メータ、及び患者ポートにおけるガスの圧力を測定するために接続される圧力センサを含む。少なくとも１つのプロセッサは、ガス流メータにより測定される肺に入るガス流の積分からなる代理圧力を計算する、及び代理圧力がトリガ圧力しきい値より下に減少するとき、換気モードの吸入ガス送出相をトリガするようにプログラムされる。
【０００８】
もう１つの態様によれば、非一時的なコンピュータ可読媒体は、呼吸監視方法を行うための、少なくとも１つの電子プロセッサにより実行可能な命令を記憶している。この方法は、吸入ガスの送出相を含む、及び外因性終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）をＰＥＥＰレベルで供給する換気モードを行うように構成される機械的換気装置に動作可能なように接続される呼吸チューブ回路のガス流メータにより測定される、肺に入るガス流の積分からなる代理圧力を計算するステップ、及び代理圧力がトリガ圧力しきい値より下に減少するとき、換気モードの吸入ガス送出相をトリガするステップ、を含む。
【０００９】
もう１つの態様によれば、呼吸監視システムは、吸入ガス送出相を含む、及び外因性終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）をＰＥＥＰレベルで供給する換気モードを行うように構成される機械的換気装置を含む。呼吸チューブ回路は、患者ポート、機械的換気装置から患者ポートにガスを供給するために接続されるガス吸入ライン、患者の肺に入るガス流を測定するために接続されるガス流メータ、及び患者ポートにおけるガスの圧力を測定するために接続される圧力センサを含む。少なくとも１つのプロセッサは、肺に入るガス流、又は機械的換気装置により供給されるガス流の積分からなる代理圧力を計算する、及び代理圧力がトリガ圧力しきい値より下に減少するとき、換気モードの吸入ガス送出相をトリガするようにプログラムされ、代理圧力は
【数１】
0006811892.tif 000002
により計算され、ここでＰｐｒｏｘ（ｔ）は代理圧力であり、ＰＥＥＰは外因性ＰＥＥＰレベルであり、Ｔ０は、患者ポートにおける圧力センサにより測定される圧力がＰＥＥＰに達した時間であり、Ｔｆは、吸気相が開始する時間であり、Ｑｌｕｎｇ（ｔ）は、肺に入る測定されるガス流、又は機械的換気装置により供給される推定されるガス流であり、Ｃｔｕｂｅは、呼吸チューブ回路のチューブ回路コンプライアンスである。
【００１０】
１つの利点は、換気中の患者における圧力レベルの監視の改善にある。
【００１１】
もう１つの利点は、開示される患者チューブシステムのトリガプロセスが他のトリガ方法ほど漏洩に対し敏感ではないので、開示される患者チューブシステムに漏洩がある場合に換気装置が自動的にトリガするのを避けるために、機械的換気装置より患者チューブシステムに送出されるフローを介して、呼気中、終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）が維持されるための能動的な制御器を用いる換気の場合、吸入ガス送出相の圧力トリガの使用を容易にすることである。
【００１２】
もう１つの利点は、送出されるガス流により維持されるＰＥＥＰ設定を用いる換気の場合、上記圧力トリガを提供することにあり、この利点において、吸入ガス送出相をトリガするための圧力しきい値は、呼気バルブを調整又は閉じることによりＰＥＥＰが受動的に維持される場合に使用されるしきい値と上手く関係している（又は幾つかの実施例において等しい）。
【００１３】
以下の詳細な説明を読み、理解すると、本開示の更なる利点が当業者に分かるだろう。如何なる所与の実施例が、上述した利点を全く達成しない、１つ、２つ以上又は全てを達成する、及び／又は他の利点を達成することも分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示は、様々な構成要素及び構成要素の配列、並びに様々なステップ及びステップの配列の形をとってよい。図面は好ましい実施例を例示することを単に目的とし、本開示を限定するとは考えるべきではない。
【図１】本開示のある態様に従う、提案される換気装置の概略図を示す。
【図２】図１の換気装置に使用する例示的な方法のフローチャートを示す。
【図３】本開示のもう１つの態様に従う、提案される換気装置の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下のことは、機械的換気という状況において吸入ガス送出相をトリガさせることの改善に関する。従来では、このトリガに対し２つの手法がある。圧力ベースのトリガにおいて、自発吸気の開始は、呼吸チューブ回路の患者ポートにおける圧力がトリガしきい値より下の値までの減少として検出される。流量ベースのトリガにおいて、自発吸気の開始は、開示される患者チューブシステムへの陽圧のガス流がトリガしきい値より上への増大として検出される。
【００１６】
換気システムが制御される外因性呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）を提供するように設計される場合、困難が生じる。これは、肺内の圧力レベルが低いことによる肺胞の崩壊を防ぐために、幾人かの患者に対し行われる。これに対し２つの手法がある。バルブベースの手法において、ＰＥＥＰに達したとき、呼気バルブは閉じられるので、呼吸回路にあるガスの容積は一定に保たれる。ここで、吸気が始まるにつれて圧力は減少するので、圧力ベースのトリガにおいて特別な困難はない。
【００１７】
しかしながら、幾つかの換気システム、例えばブロアベースのシステムにおいて、前記呼気バルブを少なくとも部分的に開いたままにする、及び目標ＰＥＥＰ値を維持するためにブロアを介してガス流を送出することにより、ＰＥＥＰの維持が能動的に行われることができる。ここで、吸気努力は単にブロアのフローの増大分のオフセットであるため、圧力ベースのトリガは、効果的ではない。従って、この動作モードにおいて、通常の手法は、流量ベースのトリガを用いることである。
【００１８】
流量ベースのトリガが一般的に効果的であるのに対し、生じ得る１つの困難は、フローのノイズを誘発するトリガであることを分かっている。ブロアベースの換気装置の場合、呼吸回路におけるノイズは、流量変動として一般に示され、これら変動が大き過ぎる場合、これらは、患者の自発の吸気努力との同期を失うことに至る吸入ガス送出相の誤ったトリガを誘発する。
【００１９】
上述した問題に対する解決法は、計算される"仮想(virtual)"又は"代理(proxy)"圧力の減少に基づく吸気流のトリガである。ある実施例において、仮想又は代理圧力の計算は、
【数２】
0006811892.tif 000003
により与えられる。ここで、ＰＥＥＰは、換気パラメータである外因性ＰＥＥＰである、Ｔ０は、患者ポートにおける圧力センサにより測定される圧力がＰＥＥＰに到達する（Ｐｐｒｏｘ（ｔ＝Ｔ０）＝ＰＥＥＰであるような）時間である、及びＱｌｕｎｇ（ｔ）は、流量センサにより測定される肺に入るガス流である（ガス流が肺に向かうとき、Ｑｌｕｎｇ（ｔ）は正である）。項Ｃｔｕｂｅは、換気装置の回路の製造業者により与えられる、又はＣ＝ΔＶ／ΔＰの関係を用いて実験的に測定され得るチューブ回路コンプライアンスであり、ここでΔＰは、前記チューブシステムに送出されるガスの容積ΔＶに対し測定される圧力変化である。
【００２０】
代理圧力Ｐｐｒｏｘ（ｔ）がしきい圧力より下に減少するとき、すなわちＰｐｒｏｘ（ｔ＝Ｔ１）＝Ｐｔｈ（ここでＰｔｈは、ＰＥＥＰより下の何らかの値）であるとき、吸入ガス送出相がトリガされる。有利なことに、代理圧力は、ＰＥＥＰを受動的に設定するために呼気バルブが完全に閉じられた場合に実際に測定される圧力に似ている。すなわち、代理圧力は、ＰＥＥＰの制御が呼気バルブを完全に閉じたことにより操作した場合、患者の呼吸努力により引き起こされる圧力低下の推定である。故に、例えばＰｔｈは、能動的なＰＥＥＰの制御方法論が使用されるとき、その種類のトリガ機構に使用される"標準"値に設定される。
【００２１】
図１を参照すると、呼吸療法装置１０の実施例が示され、この装置は、機械的換気を患者１４に送出するように構成される機械的換気装置１２を含む。従って、この呼吸監視システム１０は、機械的換気システム又は装置とも呼ばれる。
【００２２】
呼吸療法装置１０は、気換装置の設定に従って、吸入ガスライン１６を介して換気される患者１４にガス流及び／又は圧力を送出する機械的換気装置１２を介して、患者に機械的換気を施すのに使用される。呼気ガスは、呼気ガスホース１８を介して換気装置１２に戻る。患者ポート２８（例示的な実施例においてＹ字部品である、又はその代わりに気管チューブでも、或いは幾つかの場合、フルフェイスマスクでもよい）は、吸気中において、ガスを吸入ガスライン１６の排出端から換気される患者１４につなぐ、及び呼気中において、呼気ガスを換気される患者１４から呼気ガスライン１８につなぐ。換気される患者１４が受けている換気モード又は他の療法に依存して設けられる他の多数の補助的な構成要素は図１に示されていない。そのような補助的な構成要素は、例として、通常は、吸入酸素濃度（ＦｉＯ２）の換気装置の設定により制御される、制御される酸素濃度をガス流に送出するための酸素ボトル又は他の医療グレードの酸素供給源、吸入ライン１６に繋げられる加湿器及び患者１４に栄養を与えるための経鼻胃チューブ等を含む。機械的換気装置１２は、例示的な例において、医師、呼吸専門家又は他の医療従事者がこれを介して換気装置の設定を視覚化する、並びに測定される変数（例えばガスの圧力及びガス流）及び機械的換気装置１２の動作パラメータを監視するタッチセンサー式のディスプレイ２２を含むユーザインタフェースを持つ。それに加えて又はその代わりに、前記ユーザインタフェースは、物理的なユーザ入力の制御（ボタン、ダイアル、スイッチ等）、キーボード、マウス、警報装置又は表示灯等を含んでよい。
【００２３】
図１に示されるように、機械的換気装置１０は、患者ポート２８、ガス流メータ３０、圧力センサ３２及び呼気バルブ３４と一緒に、吸入ライン１６並びに排出ライン１８を含む呼吸チューブ回路２６を含む。ガス流メータ３０及び圧力センサ３２は各々、従来知られるハードウェアセンサとすることができる。吸入ガスライン１６は、機械的換気装置１２から患者ポート２８にガスを供給するために接続される。患者ポート２８は、Ｙ字部品に固定されるか、又は別の方法で取り付けられる。ガス流メータ３０は、概略的に示される、及び例えば患者ポート２８の吸気口に入るガス或いはガス流、又は吸入ライン１６にあるガス或いはガス流を測定することにより、患者の肺へのガス流を測定するために接続される。圧力センサ３２も同様に概略的に示される、及び患者ポート２８におけるガスの圧力を測定するために接続される。例示的な呼気バルブ３４が呼気ライン１８上に取り付けられて示されているが、代わりに呼気バルブが患者ポート２８内に組み込まれる又は換気装置１２の内部にあってもよい。呼気バルブは、ガス排気ライン１８を介して患者の肺からのガスの呼気又はガスを調整するように構成される、例えば呼気バルブ３４が完全に閉じられるとき、患者ポート２８から排気ライン１８に呼気ガスが流れないのに対し、呼気バルブ３４が部分的に閉じられる設定は、呼気ガス又はガス流に制御される抵抗を導入することができる。
【００２４】
機械的換気装置１２は、例えばＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＳＳＤ(solid state drive)若しくは他の電子記憶媒体のような非一時的な記憶媒体４０、又は磁気ディスク或いは他の磁気記憶媒体に記憶されるファームウェア３８を実行することにより、換気のサイクルを制御するための電子プロセッサ３６も含む。非一時的記憶媒体４０はさらに、換気装置のパラメータ又は設定、例えば換気モード（例えば、限定ではない１つの例示的な例として、圧力支援換気又はＰＳＶ）又は換気モードのパラメータ（例えば、例示的なＰＳＶモードにおける圧力支援設定）等を記憶する。電子プロセッサ３６は、例えばマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は従来知られる適切なハードウェアコントローラとすることができる。
【００２５】
例示的な図１において、２つの顕著な設定、つまり外因性ＰＥＥＰ設定４２及び換気モードの吸入ガス送出相のトリガを（明細書に開示される代理圧力と共に）制御するトリガ圧力しきい値（Ｐｔｈ）４４が示される。ＰＥＥＰ設定４２及びトリガ圧力しきい値４４は、ユーザインタフェースを介して、又は既知の患者特性に基づいて適切な値を決定する追加の自動制御装置により呼吸療法システム１０に入力されてよい。図１は、単一の非一時的記憶媒体４０を図示するのに対し、一般的にはそのような媒体が２つ以上あってよいことに注意されたい。例えば、幾つかの実施例において、ファームウェア３８は、換気装置の設定４２、４４とは異なる非一時的記憶媒体に記憶される。さらに、電子プロセッサ３６は、センサ３０、３２から、及び機械的換気装置１２の他の構成要素、又は換気装置１２と動作可能なように通信している他の構成要素、例えば補助酸素供給及び／又は生理学的センサ（例えば心拍モニター、パルスオキシメーター）等から測定値（例えばサンプル）を受け取るために動作可能なように接続される。通例、電子プロセッサ３６及び非一時的記憶媒体４０は、高い信頼性を提供する有線接続を容易にするために、機械的換気装置１２の内蔵構成要素であるが、構成要素が外部の有線（例えばＵＳＢケーブル）又はワイヤレス接続（例えばBluetooth(登録商標)）により動作可能なように接続されるより分散した配置が代わりに考えられる。
【００２６】
引き続き図１を参照すると、換気装置１２により実施される例示的な換気プロセスにおいて、換気装置１２は、その間に換気装置１２により陽圧が吸気ホース１６を介して患者ポート２８に印加される吸入ガス送出相、その間に患者が息を吐く呼気相、及びその間に換気装置１２が患者ポート２８において外因性ＰＥＥＰを能動的に維持する層を含む機械的換気を行うと仮定される。さらに、明細書に記載される実施例において、圧力をプログラムされたＰＥＥＰ設定４２に維持するために、患者ポート２８に陽圧を供給することにより、換気装置が外因性ＰＥＥＰを能動的に維持すると仮定される。
【００２７】
さらに、例示的な換気プロセスは、トリガ圧力しきい値４４を使用する圧力トリガを用いる。しかしながら、このプロセスは、能動的な外因性ＰＥＥＰの維持を使用することにより複雑化される。なぜ受動的にＰＥＥＰを維持する状況が最初に考慮されるかを考えてみる。
【００２８】
換気装置がＰＥＥＰをＰＥＥＰ設定４２に受動的に維持する場合、呼気相が圧力をこのＰＥＥＰ設定４２まで下げさせるとき、呼気バルブ３４を調整する、及び最終的に完全に閉じることによりそれが行われる。呼気バルブ３４が閉じられた場合、ガスの容積は不変であり、故に圧力センサ３２により測定される圧力は略一定である。ＰＥＥＰを受動的に維持する場合、次の吸入ガス送出相（すなわち、呼気終末の終了後に始まる次の呼吸サイクルの吸入ガス送出相）の圧力トリガは、圧力センサ３２を用いて圧力を測定し、測定される圧力がトリガ圧力しきい値４４よりも下に減少するとき、前記吸入ガス送出相をトリガするという簡単な方法である。患者が初期吸気を行うにつれて、これは肺を膨張させ、それにより容積を増大させ、その結果として圧力が減少するので、この圧力の減少は自然に生じる。圧力しきい値４４は、既知のＰＥＥＰ設定４２と一緒に、特定の患者の自発呼吸能力の専門知識に基づいて、呼吸療法士によりプログラムされる。例えば、低いＰｔｈ設定は通例、低い呼吸能力の患者に対しプログラムされ、Ｐｔｈは常にＰＥＥＰ設定２より低い。一般的に、呼吸療法士は流量及び圧力センサ３０、３２により測定されるような患者の呼吸を検査するので、Ｐｔｈ設定は試行錯誤により調整されてよい。
【００２９】
この方法は、能動的な外因性ＰＥＥＰの維持の場合には応用不可能であり、この場合、患者が次の自発呼吸を始めるために息を吸い始めるとき、この自発吸気により生じる圧力の減少は、圧力センサ３２の読み取り値を用いて圧力をプログラムされたＰＥＥＰ設定４２で制御するために、機械的換気装置１２により印加される増大した陽圧により打ち消されるからである。従来では、流量トリガを用いることを呼吸療法士に選択させる。これは、患者の自発的な吸気と、換気装置１２により印加される外部圧力との両方により、ガス流は実際には増大するので、能動的な外因性ＰＥＥＰを維持しながら作動したままである。しかしながら、例えば凝縮水がチューブシステム内をスラッシュすることにより、呼吸回路２６内にノイズが存在する場合、このノイズは一般的に流量変動として現れる。これらの流量変動が大きすぎる場合、吸入ガス送出相の偽の流量ベースのトリガを誘発し、患者の自発的な吸気努力との共時性を失うことになる。ガス流の供給原が２つある、つまり患者の自発的な吸気努力と、外因性ＰＥＥＰを維持するために換気装置１２により印加される陽圧があるので、本件においてノイズの可能性は高められる。
【００３０】
引き続き図１を参照すると、吸入ガス送出相の圧力トリガに対する改善される手法が開示され、これは、能動的な外因性ＰＥＥＰを調整する場合において作動する。この手法は、非一時的／揮発性記憶媒体４０（例えばファームウェア３８）に記憶され、電子プロセッサ３６により読み取り及び実行される命令を実行する機械的換気装置１２の電子プロセッサ３６により適切に行われる。動作５０において、呼気相中、圧力センサ４３により読み取られる圧力が監視され、減少する圧力がプログラムされるＰＥＥＰ設定４２のレベルまで下がるときを検出する。これは、呼気相の終わりをトリガする。動作５０により検出される呼気相の終わりの時間は、本明細書においてＴ０と示される。呼気相は、吸入ホース１６を介して患者ポート２８に陽圧を供給するために、少なくともブロア又は他のガス流発生装置を動作させることを含む動作により、呼吸療法システム１０における圧力を制御してＰＥＥＰ設定４２と合致させるために、圧力センサ３２により読み取られる圧力を使用する能動的なＰＥＥＰ維持プロセス５２を実行することを含む。このＰＥＥＰ維持プロセス５２は、呼気相中にわたり実行される。前記圧力は、呼気相中にＰＥＥＰレベルを横断し、ＰＥＥＰより上の値まで戻る。能動的なＰＥＥＰ維持プロセス５２は、呼気相中にわたり流れ抵抗を増大させる（又は調整する）ために、例えば呼気バルブ３４を部分的に閉じる（又は能動的に調整する）ような他の制御機構を任意に含んでよい。
【００３１】
能動的なＰＥＥＰ維持５２を始めると同時に、代理圧力（Ｐｐｒｏｘ）の監視プロセス５４が始まる。幾つかの実施例において、この代理圧力は、受動的な外因性ＰＥＥＰの調整／制御中、患者がトリガ努力をする場合に観察される圧力を推定することを目的としている。代理圧力の監視プロセス５４は、図２を参照してより詳細に説明されるが、代理圧力の概念は、以下のように理解される。受動的な外因性ＰＥＥＰの維持の場合、ＰＥＥＰの制御は、換気装置の呼気バルブ３４の調整を用いて、患者ポート２８における圧力センサ３２により測定される圧力の制御を介して実行される。圧力トリガモードにおいて、呼気相中、患者チューブシステムへの全てのガス供給は中断され、故にトリガ努力中に患者の肺に送出されるガスの全ては、チューブシステム２６自身からもたらされる。従って、吸気ホース１６を介して患者ポート２８に換気装置１２により供給されるガスの動的な制御を介して、圧力レベルをＰＥＥＰ設定４２に維持するために、能動的なＰＥＥＰ制御を使用するシステムに対し、（代替の受動的なＰＥＥＰ制御の場合のように）患者の肺に送出されるガスの全てがチューブシステムからもたらされると仮定する。チューブシステム２６における圧力の変化は、空気コンプライアンスの定義Ｃ＝ΔＶ／ΔＰを用いて決定されることができ、ここでΔＶは、（ガス流メータ３０により測定されるガス流の積分である）容量の変化及びΔＰは、圧力センサ３２により測定される圧力の変化である。従って、システムに送出されるガスを動的に供給することによりＰＥＥＰを制御し、患者−チューブシステムにおける圧力をプリセットされたＰＥＥＰレベルに効果的に維持する換気装置において、チューブシステムにおける圧力レベルに対する"仮想の(virtual)"変化（ΔＰ）を、肺に送出されるガスの量（ΔＶ）の関数として推定することが可能である。このために、コンプライアンスの定義は、ΔＰ＝ΔＶ／Ｃと置き替えられる。容量の変化は、
【数３】
0006811892.tif 000004
として計算され、ここでＱｌｕｎｇは、換気装置１２により肺に送出されるガス流であり、τは、（新しい呼吸が生じる現在の時間、故に、積分の終了時間である時間ｔｆと区別するために）積分の時間を示す。Ｔ０は、患者ポート２８における圧力が、呼気相が始まってから、初めてＰＥＥＰレベルを下方向に交差する時間を指している。コンプライアンスＣ＝Ｃｔｕｂｅ、すなわち、チューブ回路２６のコンプライアンスである。これは、
【数４】
0006811892.tif 000005
を生じさせる。
【００３２】
引き続き図１を参照すると、決定動作５６において、代理圧力がプログラムされたしきい圧力設定４４まで減少したかが決定される。代理圧力が未だこのしきい圧力設定まで低下していない場合、フローは、ブロック５４に戻り、代理圧力の監視を続ける。圧力しきい値４４に到達したと決定動作５６が検出したとき、これは、次の呼吸のための次の吸入ガス送出相（動作６０）をトリガする。これは、図１に記号６２で示される自動終了が示すように、能動的なＰＥＥＰ調整／制御５２のトリガの終了を伴う。
【００３３】
図２を参照すると、呼吸監視方法１００がフローチャートとして図示される。１０２において、電子プロセッサ３８は、ガス流メータ３０により測定される肺に入るガス流の積分からを有する代理圧力を計算するようにプログラムされる。幾つかの実施例において、代理圧力は、圧力センサ３２により測定される患者ポート２８におけるガスの圧力がしきい値より下に減少するときに計算を開始する積分からなる。例えば、このしきい値はＰＥＥＰレベルである。
【００３４】
他の実施例において、代理圧力は、呼吸チューブ回路のチューブ回路コンプライアンス値により変倍される、ガス流メータ３０により測定される肺に入るガス流の積分からなる。例えば、代理圧力は、以下の数式
【数５】
0006811892.tif 000006
に従って計算され、ここでＰｐｒｏｘ（ｔ）は、代理圧力であり、ＰＥＥＰは外因性ＰＥＥＰレベルであり、Ｔ０は、患者ポートにおいて圧力センサ３２により測定される圧力がＰＥＥＰに達する時間であり、Ｑｌｕｎｇ（ｔ）は、ガス流メータ３０により測定される肺に入るガス流であり、Ｃｔｕｂｅは、呼吸チューブ回路２６のチューブ回路コンプライアンスである。他の例において、プロセッサ３８は、長方形又は台形則の数値積分を使用して、ガス流メータにより測定される肺に入る流量の積分を計算するようにプログラムされる。
【００３５】
他の実施例において、図３に示されるように、代理圧力は、ガス流の漏洩が考慮されるような吸気ライン１６に、機械的換気装置１２により供給されるガスの積分からなる。この実施例において、機械的換気装置１２により供給されるガス流は、漏洩フロー及び肺のフローを含むので、システム１０は、患者ポート２８に配置されるガス流メータ３０を必要とするのではなく、呼吸療法システム１０のガス及び（可能な場合）酸素の供給源７０（すなわち、ブロア及び酸素供給源）の近くにガス及び酸素フローセンサを置くことができる。この例において、Ｑｌｕｎｇ（ｔ）は、漏洩ガス流及び肺のガス流の合計に等しい。
【００３６】
この実施例において、ガス流メータ３０は３つの異なるセンサ、空気流を測定する（例えばＦｉＯ２＝２１％）ために構成されるガス流センサ７２、酸素流を測定するために構成されるＯ２フローセンサ７４、及び患者が吐き出したガス流（換気装置１２により供給される酸素と混合される空気）を測定するために構成される呼気ガス流センサ７６を有する。肺のフローは、式２を用いて推定される。
ＱＬｕｎｇ＝Ｑａｉｒ＋ＱＯ２−Ｑｅｘｈａｌａｔｉｏｎ−Ｑｌｅａｋ−Ｑｔｕｂｅ            式２
ここで、Ｑａｉｒ及びＱＯ２は、センサ７２及び７４により測定されるフローであり、これらセンサは、換気装置１２の内部にあるガス排気ポート７８に置かれる。Ｑｅｘｈａｌａｔｉｏｎは、換気装置１２の内部にあり、呼気バルブ３４に隣接する吸気ポート８０に置かれるセンサ７６から測定されるフローである。Ｑｌｅａｋは、式３から推定される値である。
Ｑｌｅａｋ＝ＧＬｅａｋ＊（Ｐｐ）＾０．５      式３
ここで、ＱＬｅａｋは、（即ち、患者ポート２８にある）漏洩オリフィスから出るガスの推定であり、ＧＬｅａｋは、漏洩オリフィスのコンダクタンス係数であり、Ｐｐは、圧力センサ３２により測定される圧力である。Ｑｔｕｂｅは、式４を使用して推定される値である。
Ｑｔｕｂｅ＝Ｃｔｕｂｅ＊ｄ（Ｐｐ）／ｄｔ        式４
ここで、Ｑｔｕｂｅはシステム１０を加圧又は減圧するのに使用されるガスの推定であり、ｄ（Ｐｐ）／ｄｔは、チューブ（例えば吸気又は呼気ライン１６又は１８）の膨張又は収縮の計測である。
【００３７】
１０４において、代理圧力が一度計算されると、プロセッサ３８は、代理圧力がトリガ圧力より下に減少するとき、換気モードの吸入ガス送出相をトリガするようにプログラムされる。例えば、機械的換気装置１２は、吸入ガス送出相を含む、及び外因性終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）をＰＥＥＰレベルで供給する換気モードを行うように構成される。そうするために、機械的換気装置１２は、呼気バルブ３４を少なくとも部分的に開いた設定するように構成される。同時に、機械的換気装置１２は、圧力センサ３２により測定される、患者ポート２８における圧力をＰＥＥＰレベルに維持するように制御されるガス流で、患者ポート２８にガスを供給するように構成される。換気モードが生じるトリガ圧力は、ＰＥＥＰレベルよりも低い。
【００３８】
本開示は、好ましい実施例を参照して説明されている。上記の詳細な説明を読み、理解すると、修正案又は代替案が他の物に生じてもよい。本開示は、それらが付随の特許請求の範囲及びそれの同等物の範囲内にある限り、上記の修正案又は代替案の全てを含むと考えられることを意味する。
【図１】
0006811892.tif 000009
【図２】
0006811892.tif 000010
【図３】
0006811892.tif 000011