(57)【要約】  人工呼吸器を装着した対象個人の自発呼吸を監視するためのシステムであって、個人の食道の遠位端への挿入のための栄養チューブと、栄養チューブが使用されているときにセンサ（単数または複数）が個人の食道の遠位端に位置するような位置で栄養チューブ上に配置されたセンサ（単数または複数）であって、下部食道括約筋（ＬＥＳ）および／またはＬＥＳに近接する組織を含む食道の組織との接触により値を感知するために設置されるセンサ（単数または複数）と、センサ（単数または複数）によって感知された値の分析にしたがって個人の横隔膜運動の周波数帯域の指標を計算するための、および個人を機械的に換気するための人工呼吸器のパラメータ（単数または複数）の調節のためのコードであって、調節のための命令は栄養チューブが使用されている間に計算される、コードと、を含む、システムが提供される。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工呼吸器を装着した対象個人の自発呼吸を監視するためのシステムであって、
前記人工呼吸器を装着した対象個人の食道の遠位端への挿入のための栄養チューブと、
前記栄養チューブが前記食道内に位置し使用されているときに少なくとも一つのセンサが前記対象個人の前記食道の前記遠位端に位置するような位置で前記栄養チューブの前記遠位端の近くに配置された前記少なくとも一つのセンサであって、下部食道括約筋（ＬＥＳ）および前記ＬＥＳに近接する組織のうちの少なくとも一つを含む前記食道の組織との接触により値を感知するために設置される、少なくとも一つのセンサと、
コンピューティングデバイスの少なくとも一つのハードウェアプロセッサによる実行のためのコードが記憶された非一時的メモリであって、前記コードは、前記少なくとも一つのセンサによって感知された値の分析にしたがって前記人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数帯域の指標を計算し、前記対象個人を機械的に換気するための人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための命令を計算するためのコードを含む、非一時的メモリと
を含み、
前記人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための前記命令は前記栄養チューブが使用されている間に計算される、
システム。
【請求項２】
前記少なくとも一つのセンサは、インピーダンス値を感知するための少なくとも一つの電極を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも一つの電極は、前記栄養チューブの前記遠位端に位置する膨張可能バルーンに装着され、前記膨張可能バルーンが膨張されたときに前記少なくとも一つの電極が前記食道の組織に接触する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記栄養チューブの遠位部分に連結された容積が圧力に依存する少なくとも一つの食道体であって、膨張されたときに前記食道の組織に接触する少なくとも一つの食道体
をさらに含み、
前記少なくとも一つのセンサは、膨張されたときの前記少なくとも一つの食道体内の圧力を感知する圧力センサを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＬＥＳおよび前記ＬＥＳに近接する組織のうちの少なくとも一つに接触する前記少なくとも一つのセンサは、前記横隔膜運動によって生み出される圧力変化を感知する圧力センサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも一つのパラメータは、換気サイクルの周波数を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記人工呼吸器の前記少なくとも一つのパラメータは、前記計算された横隔膜運動の周波数にしたがって換気サイクルの施行を同期させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも一つのセンサによって感知された電流値の指標である電流信号のフーリエ変換を計算し、前記フーリエ変換の最大値を識別し、前記最大値に対応する周波数および振幅にしたがって前記横隔膜運動の周波数を計算するためのコードをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記フーリエ変換の前記最大値は、約０．２〜０．５ヘルツ（Ｈｚ）の範囲内で識別される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
過去の時間間隔の間に前記少なくとも一つのセンサによって感知された値に基づいて帯域通過フィルタを計算するためのコードであって、前記帯域通過フィルタは、過去の時間間隔の間に取得された圧力値のフーリエ変換から計算された最大値に対応する周波数にしたがって、および前記最大値に基づく周波数帯域幅にしたがって計算される、コードと、前記横隔膜運動の周波数帯域を計算するために圧力値の指標である前記電流信号に前記帯域通過フィルタを適用するためのコードとをさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記周波数帯域幅は、前記フーリエ変換の値が前記最大値の少なくとも半分である周波数範囲にしたがって計算される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記帯域通過フィルタは、ローパスフィルタにハイパスフィルタが続くカスケードを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記人工呼吸器のスペクトル帯域にしたがって帯域阻止フィルタを計算するためのコードをさらに含み、分析するステップは、前記少なくとも一つのセンサによって感知された前記値に前記帯域阻止フィルタを適用することにより、前記少なくとも一つのセンサによって感知された前記値から前記人工呼吸器の干渉信号を除去するステップを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも一つのセンサは、前記食道の組織に接触するときに前記下部食道括約筋から約０〜５センチメートル以内に位置する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
複数の時間間隔にわたって測定された複数の横隔膜運動の周波数にしたがって動向曲線を計算するためのコードと、
前記動向曲線にしたがって将来の時間間隔での将来の横隔膜運動の周波数を予測するためのコードと
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記将来の時間間隔での前記将来の横隔膜運動の周波数が要件を満たすことが予測されるときにクライアント端末のディスプレイ上への提示のためのアラートを生成するためのコード
をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記人工呼吸器は、正常な呼吸速度内の周波数で前記対象個人を換気する従来の人工呼吸器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
神経信号のフィルタリングのためのフィルタを計算するため、および前記フィルタを前記少なくとも一つのセンサによって感知された値に適用するためのコードをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
人工呼吸器を装着した対象個人の自発呼吸を監視するための方法であって、
前記人工呼吸器を装着した対象個人の食道の遠位端への挿入のための栄養チューブを提供するステップであって、前記栄養チューブはその遠位部分の近くに配置された少なくとも一つのセンサを含む、ステップと、
前記栄養チューブが前記食道内に位置し使用されているときに前記少なくとも一つのセンサが前記対象個人の前記食道の前記遠位端に位置するときに前記少なくとも一つのセンサによって値を感知するステップであって、前記少なくとも一つのセンサは、下部食道括約筋（ＬＥＳ）および前記ＬＥＳに近接する組織のうちの少なくとも一つを含む前記食道の組織に接触したときに値を感知する、ステップと、
前記少なくとも一つのセンサによって感知された前記値の分析にしたがって、前記人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数帯域の指標を計算するステップと、
前記対象個人を機械的に換気するための人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための命令を計算するステップと
を含み、
前記人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための前記命令は、前記栄養チューブが使用されている間に計算される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１７年９月２０日に出願された米国特許仮出願第６２／５６０，７２３号、および２０１８年６月６日に出願された米国特許仮出願第１６／０００，９２２号の優先権の利益を主張し、これらの内容は全て、本明細書に完全に記載されているかのように全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、その一部の実施形態において、人工呼吸器を装着した患者の治療に関し、より具体的には、人工呼吸器を装着した患者の自発呼吸を追跡するためのシステムおよび方法に関するがこれに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
特定の患者のニーズに合わせた換気の調節は、患者の生存および回復における重要な要素である。長期に及ぶ人工呼吸器の使用は、高い罹患率および死亡率と関連する。患者を人工呼吸器からできるだけ早く離脱させるべきである。人工呼吸器の継続期間の４０％が離脱のプロセスに費やされると推定される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第一態様によれば、人工呼吸器を装着した対象個人の自発呼吸を監視するためのシステムは、人工呼吸器を装着した対象個人の食道の遠位端への挿入のための栄養チューブと、栄養チューブが食道内に位置し使用されているときに少なくとも一つのセンサが対象個人の食道の遠位端に位置するような位置で栄養チューブの遠位端の近くに配置された少なくとも一つのセンサであって、下部食道括約筋（ＬＥＳ）およびＬＥＳに近接する組織のうちの少なくとも一つを含む食道の組織との接触により値を感知するために設置される少なくとも一つのセンサと、コンピューティングデバイスの少なくとも一つのハードウェアプロセッサによる実行のためのコードが記憶された非一時的メモリであって、コードは、少なくとも一つのセンサによって感知された値の分析にしたがって人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数帯域の指標を計算し、対象個人を機械的に換気するための人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための命令を計算するためのコードを含む、非一時的メモリと、を含み、人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための命令は栄養チューブが使用されている間に計算される。
【０００５】
第二態様によれば、人工呼吸器を装着した対象個人の自発呼吸を監視するための方法は、人工呼吸器を装着した対象個人の食道の遠位端への挿入のための栄養チューブを提供するステップであって、栄養チューブはその遠位部分の近くに配置された少なくとも一つのセンサを含む、ステップと、栄養チューブが食道内に位置し使用されているときに少なくとも一つのセンサが対象個人の食道の遠位端に位置するときに少なくとも一つのセンサによって値を感知するステップであって、少なくとも一つのセンサは、下部食道括約筋（ＬＥＳ）およびＬＥＳに近接する組織のうちの少なくとも一つを含む食道の組織に接触したときに値を感知する、ステップと、少なくとも一つのセンサによって感知された値の分析にしたがって、人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数帯域の指標を計算するステップと、対象個人を機械的に換気するための人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための命令を計算するステップとを含み、人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータの調節のための命令は、栄養チューブが使用されている間に計算される。
【０００６】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、人工呼吸器を装着した患者を人工呼吸器から離脱させるプロセスを改善することにより、人工呼吸器を装着した患者を治療する技術を改善する。
【０００７】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、患者を人工呼吸器から離脱させる技術的問題に関する。横隔膜運動の周波数の測定は、人工呼吸器を装着した患者の自然な呼吸の傾向の指標であり、患者を人工呼吸器から離脱させるための、人工呼吸器によって施行される換気速度の同期（すなわち周波数および位相の同期、例えば位相同期ループ（ＰＬＬ）のために使用できる。空気の吸入のために横隔膜が胸部の容積を増加させるように運動を開始していることが検出されるときには、人工呼吸器が空気を送達するように設定されうる。横隔膜が空気を押し出すために肺の容積を減少させるように運動するときには、人工呼吸器が患者の肺から空気を引き抜くように設定されうる。
【０００８】
本明細書に記載のシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、挿管された患者が人工呼吸器を用いずに呼吸する自然な傾向を感知する。挿管された患者が人工呼吸器を用いずに呼吸する自然な傾向を示す信号は、例えば患者の横隔膜の自然な運動よりも人工呼吸器によって設定された周波数で患者から空気を強制的に出し入れする人工呼吸器のほうが強いために、本来なら検出が困難でありうる。横隔膜の自然な運動を含む信号は、人工呼吸器に基づいて生成されるはるかに大きな振幅の信号によってかき消されうる。
【０００９】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、人工呼吸器を調節する過去に記載されたシステムおよび方法を上回る、以下を含む利点を提供する。
【００１０】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、正常な呼吸速度内の周波数で、例えば毎分約２５〜４０呼吸、毎分約２０〜３０呼吸、毎分約１２〜１８呼吸、毎分約１０〜３０呼吸、またはその他の値の周波数で患者を換気する従来の人工呼吸器を調節するように設計される。人工呼吸器の速度は、本明細書に記載されるように計算される運動する横隔膜の周波数にしたがって、任意に運動する横隔膜の位相に一致させようと試みながら調節される。対照的に、他のシステムおよび／または方法は、正常な呼吸よりもはるかに速い、例えば正常より四倍速い非常に速い換気速度で動作する高周波数の人工呼吸器を調節するように設計されうる。
【００１１】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、（本明細書に記載されるように）ＬＥＳにおよび／またはＬＥＳに近接して位置するセンサの出力の分析に基づいて、横隔膜の実際の動きの正確な指標を取得する。対照的に、一部の他のシステムおよび／または方法は、人工呼吸器を横隔膜に同期させるために食道のＬＥＳの一般的エリアで感知された神経電気活動を用いる、換言すれば、本明細書に記載されるシステムおよび／または方法の少なくとも一部の実施態様は、人工呼吸器が横隔膜の自然な呼吸の生体力学的動きを可能な限り忠実に追跡するように設計される。神経電気活動は、横隔膜の実際の動きの指標ではなく、患者の脳からの吸い込む要求を表し、横隔膜の実際の動きを表すものではない。
【００１２】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、神経信号が電極対に対するコモンモードを形成することから、神経信号のフィルタリングアウトに基づいて横隔膜の実際の動きの正確な指標を取得する。したがって、横隔膜運動の周波数の指標である取得された信号は、高ミリボルトレベルでありうるが、信号対雑音比が高く、そこから横隔膜の動きの周波数の正確な値を取得できる。
【００１３】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、患者の胃および／または消化器系に経腸栄養を送達するために患者の食道に位置合わせされる既存の栄養チューブの性能を改善する。一部の実施態様では、他の目的で、例えば逆流する胃内容物が食道に沿って上昇するのを阻止するために使用しうる膨張可能食道体（例えばバルーン）、および／または電極（単数または複数）を、患者の呼吸の周波数を計算するために分析しうる食道壁の圧力変化を測定するためおよび／またはインピーダンス値の変化を測定するために使用しうる。
【００１４】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、少なくとも一つのセンサは、インピーダンス値を感知するための少なくとも一つの電極を含む。
【００１５】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、少なくとも一つの電極は、栄養チューブの遠位端に位置する膨張可能バルーンに装着され、膨張可能バルーンが膨張されたときに、少なくとも一つの電極が組織の食道の組織に接触する。
【００１６】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、システムは、栄養チューブの遠位部分に連結された容積が圧力に依存する少なくとも一つの食道体のためのコード命令をさらに含み、および／または方法は、栄養チューブの遠位部分に連結された容積が圧力に依存する少なくとも一つの食道体をさらに含み、少なくとも一つの食道体は、膨張されたときに食道の組織に接触し、少なくとも一つのセンサは、膨張されたときの少なくとも一つの食道体内の圧力を感知する圧力センサを含む。
【００１７】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、ＬＥＳおよびＬＥＳに近接する組織のうちの少なくとも一つに接触する少なくとも一つのセンサは、横隔膜運動によって生み出される圧力変化を感知する圧力センサを含む。
【００１８】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、少なくとも一つのパラメータは換気サイクルの周波数を含む。
【００１９】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、人工呼吸器の少なくとも一つのパラメータは、計算された横隔膜運動の周波数にしたがって換気サイクルの施行を同期する。
【００２０】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、システムは、少なくとも一つのセンサによって感知された電流値の指標である電流信号のフーリエ変換を計算し、フーリエ変換の最大値を識別し、最大値に対応する周波数および振幅にしたがって横隔膜運動の周波数を計算するためのコード命令をさらに含み、および／または方法は、少なくとも一つのセンサによって感知された電流値の指標である電流信号のフーリエ変換を計算するステップと、フーリエ変換の最大値を識別するステップと、最大値に対応する周波数および振幅にしたがって横隔膜運動の周波数を計算するステップと、をさらに含む。
【００２１】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、フーリエ変換の最大値は、約０．２〜０．５ヘルツ（Ｈｚ）の範囲内で識別される。
【００２２】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、システムは、過去の時間間隔の間に少なくとも一つのセンサによって感知された値に基づいて帯域通過フィルタを計算するためのコード命令をさらに含み、および／または方法は、過去の時間間隔の間に少なくとも一つのセンサによって感知された値に基づいて帯域通過フィルタを計算するステップをさらに含み、帯域通過フィルタは、過去の時間間隔の間に取得された圧力値のフーリエ変換から計算された最大値に対応する周波数にしたがって、および最大値に基づく周波数帯域幅にしたがって計算され、および横隔膜運動の周波数帯域を計算するために圧力値の指標である電流信号にフィルタを適用するためのコードを含む。
【００２３】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、周波数帯域幅は、フーリエ変換の値が最大値の少なくとも半分である周波数範囲にしたがって計算される。
【００２４】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、帯域通過フィルタは、ローパスフィルタにハイパスフィルタが続くカスケードを含む。
【００２５】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、システムは、人工呼吸器のスペクトル帯域にしたがって帯域阻止フィルタを計算するためのコード命令をさらに含み、および／または方法は、人工呼吸器のスペクトル帯域にしたがって帯域阻止フィルタを計算するステップをさらに含み、分析するステップは、少なくとも一つのセンサによって感知された値に帯域阻止フィルタを適用することにより、少なくとも一つのセンサによって感知された値から人工呼吸器の干渉信号を除去するステップを含む。
【００２６】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、少なくとも一つのセンサは、食道の組織に接触するときに下部食道括約筋から約０〜５センチメートル以内に位置する。
【００２７】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、システムは、複数の時間間隔にわたって測定された複数の横隔膜運動の周波数にしたがって動向曲線を計算するためのコード命令をさらに含み、および／または方法は、複数の時間間隔にわたって測定された複数の横隔膜運動の周波数にしたがって動向曲線を計算するステップをさらに含み、および動向曲線にしたがって将来の時間間隔での将来の横隔膜運動の周波数を予測するためのコードを含む。
【００２８】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、システムは、将来の時間間隔での将来の横隔膜運動の周波数が要件を満たすことが予測されるときにクライアント端末のディスプレイ上への提示のためのアラートを生成するためのコード命令をさらに含み、および／または方法は、将来の時間間隔での将来の横隔膜運動の周波数が要件を満たすことが予測されるときにクライアント端末のディスプレイ上への提示のためのアラートを生成するステップをさらに含む。
【００２９】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、人工呼吸器は、正常な呼吸速度内の周波数で対象個体を換気する従来の人工呼吸器である。
【００３０】
第一および第二態様のさらなる実施態様の形態では、システムは、神経信号のフィルタリングのため、および少なくとも一つのセンサによって感知された値にフィルタを適用するためのフィルタを計算するためのコード命令をさらに含み、および／または方法は、神経信号のフィルタリングのため、および少なくとも一つのセンサによって感知された値にフィルタを適用するためのフィルタを計算するステップをさらに含む。
【００３１】
特に定義しない限り、本明細書で使用する全ての技術および／または科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により通常理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様のまたは等価な方法および材料を、本発明の実施形態の実践または試験に使用することができるが、例示的な方法および／または材料を下記に記載する。矛盾する場合、定義を含む特許明細書が優先する。加えて、材料、方法、および実施例は単なる例示であり、必ずしも限定を意図するものではない。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態について、その例示のみを目的として添付の図面を参照して本明細書に記載する。以下、特に図面を詳細に参照して示す細部は、例示を目的とし、また本発明の実施形態の詳細な説明を目的とすることを強調する。同様に、図面と共に説明を見ることで、本発明の実施形態をどのように実践し得るかが当業者には明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】本発明の一部の実施形態による、ＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された値に基づいて人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数を監視し、監視された周波数に基づいて人工呼吸器のパラメータを調節するための方法のフローチャートである。
【図１Ｂ】本発明の一部の実施形態による、一つ以上のセンサによってＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された値を分析するための例示的な方法のフローチャートである。
【図１Ｃ】本発明の一部の実施形態による、追加の特徴を含む図１Ａの方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一部の実施形態による、ＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された値に基づいて人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数帯域を監視し、監視された周波数に基づいて人工呼吸器のパラメータを調節するためのシステムのブロック図である。
【図３】本発明の一部の実施形態による、人工呼吸器によって機械的に換気された対象個人の食道内の栄養チューブを描く概略図、および対象個人の横隔膜運動の周波数の計算のためのバルーン内の圧力および／またはインピーダンス値の感知を示す食道の下側部分の拡大図である。
【図４】本発明の一部の実施形態による、ＬＥＳにおよび／またはＬＥＳに近接して置かれたセンサの生信号出力の一例の概略図である。
【図５】本発明の一部の実施形態による、食道内のＬＥＳにおよび／またはＬＥＳに近接して位置するセンサによって測定された値の時間領域信号のフーリエ変換を示す概略図である。
【図６】本発明の一部の実施形態による、整合帯域通過フィルタを適用することによるインピーダンスセンサの出力の処理を示す概略図である。
【図７】本発明の一部の実施形態による、インピーダンスセンサの過去の出力のフーリエ変換の分析にしたがって帯域通過フィルタがチューニングされる、図６を参照して説明されたチューナブル狭帯域通過フィルタを適用することによるインピーダンスセンサの電流出力の処理を示す概略図である。
【図８】本発明の一部の実施形態による、センサ（単数または複数）によって感知された値のフーリエ変換の分析に基づいて作成される帯域通過フィルタを示す概略図である。
【図９】本発明の一部の実施形態による、センサにより出力された時間領域値をフィルタリングするための帯域通過フィルタのアナログ実施態様の例示的なアーキテクチャの概略図である。
【図１０】本発明の一部の実施形態による、センサによって出力された時間領域値をフィルタリングするための帯域通過フィルタのデジタル実施態様の例示的なアーキテクチャの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、その一部の実施形態において、人工呼吸器を装着した患者の治療に関し、特に、人工呼吸器を装着した患者の自発呼吸を追跡するためのシステムおよび方法に関するがこれに限定されない。
【００３５】
本明細書で使用する周波数は、周波数帯域を指す。
【００３６】
本発明の一部の実施形態の一態様は、人工呼吸器を装着した対象個人の自発呼吸を監視し、食道内に位置するセンサ（単数または複数）により感知された、監視された自発呼吸信号に基づいて人工呼吸器のパラメータ（単数または複数）を調節するためのシステム、装置、および／または方法に関する。下部食道括約筋（ＬＥＳ）でおよび／またはＬＥＳに近接する食道の組織の値を感知する少なくとも一つのセンサの出力の分析にしたがって、人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の波形の周波数帯域の指標が計算される。周波数帯域は、横隔膜の動きが必ずしも純粋な一つの調波ではなく、その他の周波数を含むより一般的な波形であるために計算される。少なくとも一つのセンサが、対象個人の食道の少なくとも遠位端部分に挿入される栄養チューブの遠位部分に位置する。計算された横隔膜運動の波形は、対象個人が助けを借りずに呼吸する自然な傾向の指標を提供する。対象個人を人工呼吸器から離脱させるために、横隔膜運動の周波数にしたがって人工呼吸器の一つ以上のパラメータが調節される。人工呼吸器のパラメータの調節は、人工呼吸器を装着した患者に経腸栄養を与えるために栄養チューブが使用されている間に調節される。
【００３７】
任意に、少なくとも一つのセンサは、インピーダンス値を感知する一つ以上のインピーダンスセンサ、任意に電極を含む。インピーダンスは、一つ以上の電流、任意に交流電流が印加されたときに一つ以上の電極によって測定される電圧値に基づいて計算されうることに留意されたい。時間間隔にわたり測定されたインピーダンス値が分析されて、横隔膜運動の周波数の指標が計算される。
【００３８】
代わりにまたは加えて、少なくとも一つのセンサは、食道の遠位端部分内のＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して膨張される食道体（例えばバルーン）内の圧力値を感知する圧力センサを含む。時間間隔にわたり測定された圧力値が分析されて、横隔膜運動の周波数帯域の指標が計算される。
【００３９】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、人工呼吸器を装着した患者を人工呼吸器から離脱させるプロセスを改善することにより、人工呼吸器を装着した患者を治療する技術を改善する。
【００４０】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、患者を人工呼吸器から離脱させる技術的問題に関する。横隔膜運動の周波数の測定は、人工呼吸器を装着した患者の自然な呼吸の傾向の指標であり、患者を人工呼吸器から離脱させるための、人工呼吸器によって施行される換気速度の同期（すなわち周波数および位相の同期、例えば位相同期ループ（ＰＬＬ））のために使用できる。空気の吸入のために横隔膜が胸部の容積を増加させるように運動を開始していることが検出されるときには、人工呼吸器が空気を送達するように設定されうる。横隔膜が空気を押し出すために肺の容積を減少させるように運動するときには、人工呼吸器が患者の肺から空気を引き抜くように設定されうる。
【００４１】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、挿管された患者が人工呼吸器を用いずに呼吸する自然な傾向を感知する。挿管された患者が人工呼吸器を用いずに呼吸する自然な傾向を示す信号は、例えば患者の横隔膜の自然な運動よりも人工呼吸器によって設定された周波数で患者から空気を強制的に出し入れする人工呼吸器のほうが強いために、本来なら検出が困難でありうる。横隔膜の自然な運動を含む信号は、人工呼吸器に基づいて生成されるはるかに大きな振幅の信号によってかき消されうる。
【００４２】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、人工呼吸器を調節する過去に記載されたシステムおよび方法を上回る、以下を含む利点を提供する。
【００４３】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、正常な呼吸速度内の周波数で、例えば毎分約２５〜４０呼吸、毎分約２０〜３０呼吸、毎分約１２〜１８呼吸、毎分約１０〜３０呼吸、またはその他の値の周波数で患者を換気する従来の人工呼吸器を調節するように設計される。人工呼吸器の速度は、本明細書に記載されるように計算される運動する横隔膜の周波数にしたがって、任意に運動する横隔膜の位相に一致させようと試みながら調節される。対照的に、他のシステムおよび／または方法は、正常な呼吸よりもはるかに速い、例えば正常より四倍速い非常に速い換気速度で動作する高周波数の人工呼吸器を調節するように設計されうる。
【００４４】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、（本明細書に記載されるように）ＬＥＳにおよび／またはＬＥＳに近接して位置するセンサの出力の分析に基づいて、横隔膜の実際の動きの正確な指標を取得する。対照的に、一部の他のシステムおよび／または方法は、人工呼吸器を横隔膜に同期させるために食道のＬＥＳの一般的エリアで感知された神経電気活動を用いる、換言すれば、本明細書に記載されるシステムおよび／または方法の少なくとも一部の実施態様は、人工呼吸器が横隔膜の自然な呼吸の生体力学的動きを可能な限り忠実に追跡するように設計される。神経電気活動は、横隔膜の実際の動きの指標ではなく、患者の脳からの吸い込む要求を表し、横隔膜の実際の動きを表すものではない。
【００４５】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、神経信号が電極対に対するコモンモードを形成することから、神経信号のフィルタリングアウトに基づいて横隔膜の実際の動きの正確な指標を取得する。したがって、横隔膜運動の周波数の指標である取得された信号は、高ミリボルトレベルでありうるが、信号対雑音比が高く、そこから横隔膜の動きの周波数の正確な値を取得できる。
【００４６】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、患者の胃および／または消化器系に経腸栄養を送達するために患者の食道に位置合わせされる既存の栄養チューブの性能を改善する。一部の実施態様では、他の目的で、例えば逆流する胃内容物が食道に沿って上昇するのを阻止するために使用しうる膨張可能食道体（例えばバルーン）、および／または電極（単数または複数）を、患者の呼吸の周波数を計算するために分析しうる食道壁の圧力変化を測定するためおよび／またはインピーダンス値の変化を測定するために使用しうる。
【００４７】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、単に手作業の手順の自動化を行うのではなく、人が鉛筆および／または紙を使用して手作業で行うことができない追加の自動化された特徴を行う。現在の慣行によれば、患者の離脱は自発呼吸の試行に基づいて行われ、これは時間のかかる手作業の工程である。さらに、自発呼吸の試行は頻繁に行うことができず、その結果、患者の挿管時間が必要以上に長くなりうる。対照的に、本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、手作業の行為に基づいて急に人工呼吸器から切り離すのではなく、患者自身の呼吸能力によって誘導されながら患者を人工呼吸器からゆっくりと離脱させるために、人工呼吸器のパラメータを徐々に調節する。本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、患者に栄養を与えるために既に使用されている栄養チューブのセンサ（単数または複数）によって感知された値の分析に基づいて、横隔膜運動の周波数帯域の自動化されたリアルタイムの任意に継続的な監視を提供する。横隔膜運動の周波数にしたがった人工呼吸器の同期により、患者を離脱させるプロセスを自動化でき、および／または患者を離脱させる時間を短縮できる。
【００４８】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令に関係する特徴を全体としてみると、特徴の組み合わせから、横隔膜運動の周波数を計算する単純な数学的演算をはるかに上回るものが得られる。本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令は、数学的計算（例えば数式、フーリエ変換）に関係するだけではなく、収集、記憶される特定のデータ、ならびに人工呼吸器を装着した対象個人の食道内の栄養チューブの遠位端部分に位置するＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して値を感知するセンサによってデータが収集される方法に関係する。
【００４９】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、人工呼吸器の技術分野の中の基礎となる技術的プロセスを改善する。
【００５０】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、患者を人工呼吸器から離脱させる独自の固有の高度な技術を提供する。
【００５１】
本明細書に記載されるシステム、方法、装置、および／またはコード命令の少なくとも一部の実施態様は、物理的な現実の構成要素、例えばＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して値を感知するセンサ（単数または複数）、栄養チューブ（例えば経鼻胃チューブ、経腸栄養チューブ）、圧力センサの出力を分析する計算ハードウェア（例えばハードウェアプロセッサ（単数または複数）、物理メモリデバイス）、人工呼吸器、およびディスプレイのうちの一つ以上に結び付けられる。
【００５２】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、必ずしもその用途が、以下の記載に示す、および／または図面および／または実施例で例示する、構成の詳細および要素の配置および／または方法に限定されるものではないことを理解するべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、また、さまざまな手段で実施または実行することが可能である。
【００５３】
本発明は、システム、方法、および／またはコンピュータプログラム製品でありうる。コンピュータプログラム製品は、プロセッサに本発明の諸態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を含むコンピュータ可読記憶媒体（または複数の媒体）を含みうる。
【００５４】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによる使用のために命令を保持および記憶できる有形のデバイスでありうる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば電子記憶デバイス、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、電磁記憶デバイス、半導体記憶デバイス、または上記の任意の適切な組み合わせであってもよいがこれらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストには、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能リードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブルコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ‐ＲＯＭ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、メモリスティック（商標）、フロッピー（登録商標）ディスク、および上記の任意の適切な組み合わせが含まれる。本明細書で使用されるコンピュータ可読記憶媒体は、電波もしくは他の自由に伝搬する電磁波、導波路もしくは他の伝送媒体を通って伝搬する電磁波（例えば光ファイバケーブルを通過する光パルス）またはワイヤを通して伝送される電気信号などの一時的信号それ自体であると解釈されてはならない。
【００５５】
本明細書に記載のコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれのコンピューティング／処理デバイスに、または外部コンピュータもしくは外部記憶デバイスに、例えばインターネット、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワークおよび／またはワイヤレスネットワークなどのネットワークを介してダウンロードすることができる。ネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイコンピュータ、および／またはエッジサーバを含みうる。各コンピューティング／処理デバイスのネットワークアダプタカードまたはネットワークインタフェースは、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、それぞれのコンピューティング／処理デバイスの中のコンピュータ可読記憶媒体に記憶するためにコンピュータ可読プログラム命令を転送する。
【００５６】
本発明の動作を実行するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、機械命令、機械依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、または、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む一つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されるソースコードもしくはオブジェクトコードのいずれかでありうる。コンピュータ可読プログラム命令は、全体的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上かつ部分的にリモートコンピュータ上で、または全体的にリモートコンピュータもしくはサーバ上で実行されうる。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続されることができ、または（例えばインターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを通じて）外部コンピュータに接続がなされうる。本発明の態様を行うために、一部の実施形態では、例えばプログラム可能論理回路、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラム可能論理アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路が、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用して電子回路をパーソナライズすることによりコンピュータ可読プログラム命令を実行しうる。
【００５７】
本発明の態様は、本明細書において、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャート図および／またはブロック図を参照して説明される。フローチャート図および／またはブロック図の各ブロック、ならびにフローチャート図および／またはブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータ可読プログラム命令によって実施されうることが理解されよう。
【００５８】
これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令がフローチャートおよび／またはブロック図の単数または複数のブロックで指定される機能／行為を実施するための手段を生み出すように、機械を産出するために、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、またはその他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されうる。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体がフローチャートおよび／またはブロック図の単数または複数のブロックで指定される機能／行為の態様を実施する命令を含む製品を含むように、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されて、コンピュータ、プログラム可能データ処理装置、および／または他のデバイスに特定の様式で機能するよう指示することもできる。
【００５９】
コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイスで実行する命令がフローチャートおよび／またはブロック図の単数または複数のブロックで指定される機能／行為を実施するように、コンピュータ実施プロセスを産出するために、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスにロードされて、コンピュータ、他のプログラム可能装置または他のデバイスで一連の動作ステップを行わせることもできる。
【００６０】
図中のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実施態様のアーキテクチャ、機能性、および動作を示す。これに関して、フローチャートまたはブロック図の各ブロックは、指定される論理機能（単数または複数）を実施するための一つ以上の実行可能命令を含む命令のモジュール、セグメント、または部分を表しうる。一部の代替的実施態様では、ブロックに記載される機能は、図に記載される以外の順序で生じうる。例えば、連続して示される二つのブロックは、実際には実質的に同時に実行されることもあり、またはブロックが関連する機能性によって逆の順序で実行されうることもある。ブロック図および／またはフローチャート図の各ブロック、ならびにブロック図および／またはフローチャート図のブロックの組み合わせは、指定される機能または行為を行うかまたは専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせを実行する専用ハードウェアベースのシステムによって実施されうることも注目されよう。
【００６１】
ここで、本発明の一部の実施形態による、ＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された値に基づいて人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数を監視し、監視された周波数に基づいて人工呼吸器のパラメータ（単数または複数）を調節するための方法のフローチャートである図１Ａを参照する。また、本発明の一部の実施形態による、一つ以上のセンサによってＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された値を分析するための例示的な方法のフローチャートである図１Ｂも参照する。また、本発明の一部の実施形態による、いくつかの追加の任意の特徴を含む図１Ａの方法のフローチャートである図１Ｃも参照する。
【００６２】
また、本発明の一部の実施形態による、ＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された値に基づいて人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数帯域および／または波形を監視し、監視された周波数に基づいて人工呼吸器のパラメータ（単数または複数）を調節するためのシステム２００のブロック図である図２も参照する。図１Ａ〜１Ｃを参照して説明される方法の行為の一つ以上は、本明細書に記載されるシステム２００の構成要素によって、例えばメモリ２０８（本明細書においてデータ記憶デバイスとも呼称される）に記憶されるコード命令２０８Ａを実行するコンピューティングデバイス２０６のプロセッサ２０４（単数または複数）によって、実施されうる。
【００６３】
栄養チューブ２１２が、患者に栄養を与えるための経腸栄養チューブとして実施される。経腸栄養チューブは、患者の胃腸系内、例えば胃、十二指腸、または上部小腸内に設置される。経腸栄養を与えられている人工呼吸器を装着した患者の横隔膜運動の周波数は、患者に栄養を与えるために経腸栄養チューブが既に食道内に設置されていることから、追加のプローブの挿入を必要とせずに監視しうる。経腸栄養チューブは、患者の横隔膜運動、すなわちセンサに対して可変圧力および／または応力を及ぼして、測定される対応する電気信号を産出する横隔膜運動の結果生じる波形を監視する追加の機能を提供する。
【００６４】
代わりにまたは加えて、栄養チューブ２１２は、胃から内容物を排出するための経鼻胃（ＮＧ）チューブとして実施される。ＮＧチューブは、患者の胃腸系内、例えば胃、十二指腸、または上部小腸内に設置される。胃内容物のドレナージが行われているおよび／または胃がドレナージ状態に維持されている人工呼吸器を装着した患者の前記横隔膜運動およびその結果生じる信号は、患者を治療するためにＮＧチューブが既に必要であることから、追加のプローブの挿入を必要とせずに監視しうる。
【００６５】
栄養チューブ２１２は、その遠位端部分に位置する一つ以上のセンサ２０２を含む。栄養チューブ２１２が使用されており、患者に経腸栄養を与えるために食道内に設置されているときには、センサ（単数または複数）２０２が、食道のＬＥＳおよびＬＥＳに近接する組織（例えば食道の内壁）内の値を感知するために設置される。センサ（単数または複数）２０２は、ＬＥＳおよび／もしくは食道の組織に直接接触してもよく、ならびに／または、横隔膜の動きにより生成される可変圧力の結果生じるＬＥＳおよび／もしくは食道の組織に接触する別の要素の測定を行ってもよい。
【００６６】
任意に、センサ（単数または複数）２０２は、インピーダンスセンサ、任意に体内電極（単数または複数）を含む。インピーダンスセンサ（単数または複数）は、栄養チューブ２１２が対象患者の食道に挿入されたときにインピーダンスセンサ（単数または複数）がＬＥＳにおよび／または下部食道括約筋（ＬＥＳ）に近接して、例えば食道内のＬＥＳの上方に、または胃（例えば胃洞）内に設置されるように、栄養チューブ２１２の遠位端に設置される。
【００６７】
体内電極（単数または複数）は、インピーダンスセンサの例示的な実施態様を表し、ＬＥＳに近接してインピーダンスを感知するためのインピーダンスセンサの他の実施態様が使用されてもよいことに留意されたい。電極（単数または複数）およびインピーダンスセンサ（単数または複数）という用語は、置き換えられる場合もある。
【００６８】
インピーダンスセンサ（単数または複数）は、例えば米国特許第９，２２６，８７８号を参照して説明されるように、栄養チューブに沿ったいくつかの位置で露出されたワイヤであって、露出されたワイヤがインピーダンスセンサとして作用する、ワイヤとして実施されることができる。
【００６９】
インピーダンスセンサ（単数または複数）は、栄養チューブ２１２が食道内に設置されているときにバルーンが拡張（例えば膨張）されたときにインピーダンスセンサ（単数または複数）と食道および／または胃の内壁との間に接触部が（任意に力を加えることによって）形成されるように、膨張可能なバルーン上に位置しうる。接触部は、体内電極（単数または複数）（および／またはインピーダンスセンサ（単数または複数）の他の実施態様）と近くの組織との間で電気信号および／または電流を伝送する。
【００７０】
センサ（単数または複数）２０２は、既存の既製栄養チューブ２１２への接続のための取り付け機構、任意にクリップオン取り付け具、例えばクリップ、Ｃ型クリップを伴いうる。あるいは、経腸栄養チューブは、センサ（単数または複数）２０２と一体的に製造され、例えばセンサ（単数または複数）２０２は、経腸栄養チューブの外面に接着、圧着、射出成形、および／または内蔵される。
【００７１】
システム２００は、任意にパッド電極として実施される一つ以上の体外電極を含みうる。体外電極は、対象患者の皮膚の外に置くために設計される。体外電極は、皮膚の表面に粘着するための粘着性部分を含みうる。体外電極は、体外電極と皮膚との間に導電性を提供する任意の伝導媒体（例えばゲル）とともに、皮膚の表面の上に設置されうる。
【００７２】
体内電極（単数または複数）と体外電極（単数または複数）との間に電流、任意に交流電流が印加される。インピーダンスセンサ（単数または複数）が電圧を感知し、測定された電圧にしたがってインピーダンスが計算される。
【００７３】
あるいは、一部の実施態様では、センサ（単数または複数）２０２は、栄養チューブ２１２の遠位端に位置する任意に弾性の一つ以上の食道体、例えば膨張可能バルーン（単数または複数）を含む。食道体は、例えば逆流の指標の識別に応答して膨張されるように、および／または患者の肺液を感知するために設計されうる。一例では、食道体は膨張されると食道の内壁に接触して、逆流する消化（例えば胃）内容物が食道を経由して上昇するのを阻止または抑制する。逆流の指標は例えば、食道内、例えば栄養チューブ２１２の遠位端に位置する電極（単数または複数）により測定されたインピーダンス値の分析によって検出されうる。栄養チューブ２１２および逆流の識別に応答して膨張される食道体の例示的な実施態様の追加の詳細は、共通の発明者および同一譲受人に対する米国特許第９，２２６，８７８号を参照して見られる。米国特許第９，２２６，８７８号の内容は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【００７４】
任意に、圧力センサが食道体内の圧力を感知する。圧力センサは、少なくとも食道体が膨張され、食道の内壁に接触しているときの圧力を感知する。圧力センサは、例えば食道体の膨張および／または収縮を制御するために、食道体内の圧力を継続的に感知しうる。
【００７５】
代わりにまたは加えて、横隔膜がＬＥＳエリアの圧力を変化させる際に横隔膜運動を検出するために、小型圧力および／または応力センサ（単数または複数）が栄養チューブのＬＥＳインピーダンスセンサの近くに装着される。
【００７６】
任意に、流体コントローラが、食道体を膨張させるための流体を送達する。流体コントローラは、食道体の収縮のために食道体２１４から流体を排出しうる。流体コントローラは、例えば一つ以上のポンプ、バルブ（単数または複数）、流体シリンジ（単数または複数）、および／または以上の組み合わせとして実施されうる。
【００７７】
食道体の膨張のための例示的な流体には、液体（例えば生理食塩水、水）、および／または気体（例えば酸素、窒素、二酸化炭素）が含まれる。
【００７８】
コンピューティングデバイス２０６が、一つ以上のデータインタフェース２１６、例えばネットワークインタフェース、有線接続、無線接続、ローカルバス、他の物理インタフェースの実施態様、および／または仮想インタフェース（例えばソフトウェアインタフェース、アプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）、ソフトウェア開発キット（ＳＤＫ））を介して、センサ（単数または複数）２０２と通信しうる。
【００７９】
コンピューティングデバイス２０６は、例えばスタンドアロンの一体型ユニット、仮想機械、クライアント端末、サーバ、コンピューティングクラウド、モバイルデバイス、デスクトップコンピュータ、シンクライアント、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ウェアラブルコンピュータ、メガネ型コンピュータ、およびウォッチ型コンピュータとして実施されうる。コンピューティングデバイス２０６は、図１Ａ〜１Ｃを参照して説明される行為の一つ以上を行うローカルに記憶されたソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むカスタマイズされたユニットとして実施されうる。代わりにまたは加えて、コンピューティングデバイス２０６は、既存のコンピューティングデバイスにロードされるコード命令として実施されうる。代わりにまたは加えて、コンピューティングデバイス２０６は、既存のコンピューティングデバイス内にインストールおよび／または統合されたハードウェアおよび／またはコード命令（例えばアクセラレータカード）として実施されうる。
【００８０】
コンピューティングデバイス２０６のプロセッサ（単数または複数）２０４は、例えば中央処理ユニット（単数または複数）（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（単数または複数）（ＧＰＵ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（単数または複数）（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（単数または複数）（ＤＳＰ）、および特定用途向け集積回路（単数または複数）（ＡＳＩＣ）として実施されうる。プロセッサ（単数または複数）２０４は、並列処理のために、クラスタとしておよび／または一つ以上のマルチコア処理ユニットとして設けられうる一つ以上のプロセッサ（同種または異種）を含みうる。プロセッサ（単数または複数）２０４は、ハードウェアプロセッサであってもよい。
【００８１】
メモリ２０８が、プロセッサ（単数または複数）２０４によって実行可能なコード命令を記憶する。メモリ２０８は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、仮想メモリ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、および／または記憶デバイス、例えば不揮発性メモリ、磁気媒体、半導体メモリデバイス、ハードドライブ、リムーバブル記憶装置、および光媒体（例えばＤＶＤ、ＣＤ‐ＲＯＭ）として実施される。メモリ２０８は、図１Ａ〜１Ｃを参照して説明される方法の一つ以上の行為を実施するコード命令２０８Ａを記憶する。代わりにまたは加えて、図１Ａ〜１Ｃを参照して説明される方法の一つ以上の行為は、ハードウェアで実施される。
【００８２】
コード命令２０８Ａは、図１Ｃの行為１１６を参照して説明される一つ以上の特徴を行うことができ、例えば、任意にＬＥＳエリアの栄養チューブの遠位端に位置するインピーダンスセンサ（単数または複数）（例えば電極）および任意に一つ以上の外部に位置する電極によって測定されたインピーダンス値（単数または複数）の分析に基づいて胃逆流イベントを検出する。圧力および／または応力センサが使用されるときには、圧力および／または応力センサの出力がプロセッサ（単数または複数）に入力される。胃逆流イベントの検出に応答して食道体を自動的に膨張させるために命令が生成されうる。代わりにまたは加えて、コード命令２０８Ａは、栄養チューブ２１２の遠位端に位置するインピーダンスセンサ（単数または複数）（例えば電極）および任意に一つ以上の外部に位置する電極によって測定されたインピーダンス値（単数または複数）に基づいて、対象個人の肺の中の肺液の量を感知してもよい。肺液量の周期的感知のために食道体を自動的に周期的に膨張させるために命令が生成されうる。コンピューティングデバイス２０６は、データ、例えば横隔膜運動の周波数の履歴を記憶するためのデータ記憶デバイス２１８を含みうる。データ記憶デバイス２１８は、例えばメモリ、ローカルハードドライブ、リムーバブル記憶ユニット、光ディスク、仮想メモリ、記憶デバイスとして、ならびに／または（例えばネットワーク接続を介してアクセスされる）リモートサーバおよび／もしくはコンピューティングクラウドとして実施されうる。
【００８３】
コンピューティングデバイス２０６は、ユーザがデータ（例えば患者情報）を入力し、および／または提示されたデータ（例えば計算された横隔膜運動の周波数、横隔膜運動の周波数の動向）を閲覧するための機構を含むユーザインタフェース２２０を含み、および／またはこれと通信する。例示的なユーザインタフェース２２０は、例えばタッチスクリーン、ジェスチャデバイス、ディスプレイ、キーボード、マウス、およびスピーカとマイクロホンとを使用する音声起動ソフトウェアのうちの一つ以上を含む。ネットワーク２２６上でコンピューティングデバイス２０６と通信するクライアント端末２２２および／またはサーバ（単数または複数）２２４などの外部デバイスが、ユーザインタフェース２２０として機能することができ、例えばアプリケーションを実行するスマートフォンが、通信インタフェース（例えばネットワークインタフェース、セルラインタフェース、短距離無線ネットワークインタフェース）を使用して、ネットワーク２２６上でコンピューティングデバイス２０６との通信（例えばセルラ、ネットワーク、短距離無線通信）を確立しうる。ユーザは、任意にグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）アプリケーションを介して、スマートフォンのディスプレイ上でデータを入力および／またはデータを閲覧することができる。
【００８４】
コンピューティングデバイス２０６は、ネットワークインタフェース２２８を介してネットワーク２２６上でクライアント端末（単数または複数）２２２および／またはサーバ（単数または複数）２２４と通信しうる。ネットワークインタフェース２２８は、例えばネットワークインタフェースカード、ハードウェアインタフェースカード、無線インタフェース、ケーブルに接続するための物理インタフェース、ソフトウェアで実施される仮想インタフェース、より高いレイヤの接続性を提供する通信ソフトウェア、および／または他の実施態様として実施されうる。
【００８５】
クライアント端末（単数または複数）２２２および／またはサーバ（単数または複数）２２４は、コンピューティングデバイス２０６によって生成される指標および／またはアラート、例えば現在計算される横隔膜運動の周波数帯域、計算される横隔膜運動の周波数帯域の動向、横隔膜運動の周波数帯域が要件を満たさないかまたは要件を満たすとの警告を受信しうる。例示的なクライアント端末（単数または複数）２２２には、モバイルデバイス、スマートフォン、タブレットコンピュータ、遠隔に位置するパーソナルコンピュータ、メガネ型コンピュータ、およびウォッチ型コンピュータが含まれる。例示的なサーバ（単数または複数）２２４には、病院医療記録サーバ（例えば伝送されたデータが患者の電子医療記録に自動的に記入されうる）、および／または遠隔監視ステーション（例えば病棟の複数の患者を監視するナースステーション）が含まれる。
【００８６】
コンピューティングデバイス２０６は、ネットワーク２２６を介して、対象個人を機械的に換気する人工呼吸器２３０と通信しうる。コンピューティングデバイス２０６によって自動的に生成される人工呼吸器２３０の一つ以上のパラメータの調節のための命令が、ネットワーク２２６上で人工呼吸器２３０に伝送されうる。しばらくして、人工呼吸器の波形が自然な横隔膜の動きに（例えば可能な限り、および／または相関値に基づく一致要件内で）一致して、患者の離脱を助ける。
【００８７】
ここで図１Ａに戻ると、１０２で、栄養チューブ２１２が食道を経由して、人工呼吸器２３０により機械的に換気された対象患者の食道の遠位端に挿入される。栄養チューブ２１２は、栄養チューブ２１２の少なくとも遠位端が人工呼吸器を装着した患者の胃内腔内にある一方でセンサ（単数または複数）２０２を含むセグメント（単数または複数）が患者の食道内、任意に食道の下部に、例えば下部食道括約筋（ＬＥＳ）の上方および／またはＬＥＳに近接して、例えばＬＥＳの高さおよび／またはＬＥＳの約０〜３センチメートル（ｃｍ）、または約０〜５ｃｍ、または約０〜１０ｃｍまたはその他の値以内に置かれるように食道内に配置されるサイズおよび形状とすることができる。
【００８８】
栄養チューブ２１２は、口から挿入される経口チューブ、および／または鼻から挿入される経鼻胃チューブであってもよい。栄養チューブ２１２の遠位端は、経腸栄養のために使用されるときに消化器系内に設置されるように設計される。
【００８９】
栄養チューブ２１２は、人工呼吸器を装着した対象個人に栄養を与えるために挿入される。
【００９０】
栄養チューブが患者に栄養を供給するために使用されている間に、インピーダンスセンサおよび／または圧力センサを通して横隔膜運動の周波数の指標が計算される。
【００９１】
ここで、本発明の一部の実施形態による、人工呼吸器２３０により機械的に換気された対象個人の食道内の栄養チューブ２１２を示す概略図３０２、ならびに対象個人の横隔膜３０６の運動の周波数帯域の計算のためのバルーン圧力および／またはインピーダンス値の感知を示す食道下部の拡大図３０４である図３を参照する。
【００９２】
対象個人の気管３１０内に位置する呼吸チューブ３０８が、対象個人の肺３１２に人工呼吸器２３０による機械的換気を行う。栄養チューブ２１２が、対象個人の食道内に位置する。栄養チューブ２１２の下部は、対象個人の胃３１４の中に設置される。
【００９３】
任意に、栄養チューブ２１２が対象個人に栄養を与えるために使用されているときに下部食道括約筋（ＬＥＳ）（および／または圧力センサ）３１８に近接する栄養チューブ２１２上の位置に、任意に電極（単数または複数）として実施されるインピーダンスセンサ３１６が位置する。例えばセンサ３１６は、ＬＥＳ３１８と一列に並んで位置し、ならびに／または、ＬＥＳ３１８の下方および／もしくは上方約１〜１０センチメートル（ｃｍ）、もしくは約１〜５ｃｍ、もしくは約１〜３ｃｍの範囲内に位置する。代わりにまたは加えて、ＬＥＳ３１８に近接する位置で栄養チューブ２１２の遠位端部分に位置する食道バルーン３２０が膨張される。食道バルーン３２０内の呼吸圧力３２２が、圧力センサによって感知される。
【００９４】
センサ情報信号３２４（すなわち測定されたインピーダンス値および／または圧力値）は、センサの電気的接続３２８を介してコンソール３２６に伝送される。コンソール３２６は、センサ情報信号３２４から計算される、計算された横隔膜運動の周波数帯域にしたがって人工呼吸器２３０のパラメータを手動および／または自動で調節するための命令を生成する。
【００９５】
ここで図１Ａに戻ると、１０４で、センサ（単数または複数）２０２が、ＬＥＳに近接する食道の内壁および／またはＬＥＳの一つ以上の値、例えば電極（単数または複数）によって感知された膨張した食道体（例えばバルーン）内の圧力値および／またはインピーダンス値を測定する。感知される値は横隔膜運動の影響を受けることから、感知された値の分析により横隔膜運動の周波数の指標が得られる。
【００９６】
インピーダンス値は、ミリボルト（ｍＶ）のレベル、例えば約１〜１０ｍＶ、または約１〜１００ｍＶでありうる。
【００９７】
センサ（単数または複数）２０２がバルーン上に設置されるインピーダンスセンサ（例えば電極（単数または複数））として実施されるときには、バルーンの膨張によって電極（単数または複数）が食道内壁と周期的に接触させられうる。あるいは、電極（単数または複数）は、例えば栄養チューブの穴を介して露出されるワイヤ対として実施されるときには、ＬＥＳに近接する食道の組織と（ほぼ）常に接触していてもよい。
【００９８】
心臓（例えばその心尖）が食道に影響を与えるエリアの近くにセンサ（例えばインピーダンスおよび／または圧力センサ）の一つ以上が位置する場合の実施態様では、コードは、所望の横隔膜関連信号のより良好なフィルタリングのためにコーディアル情報（cordial information）を抽出するための命令をさらに含む。
【００９９】
一部の実施態様では、センサ（単数または複数）２０２は、一つ以上の外部に設置された電極、例えば対象個人の皮膚上に設置されたパッド電極を利用してインピーダンス値を感知する。
【０１００】
一つ以上の印加電流、任意に交流電流、ならびにセンサ２０２（単数または複数）（例えば電極（単数または複数））および／または外部に設置された電極で測定される圧力降下の分析に基づいてインピーダンス値が測定されうる。
【０１０１】
センサ（単数または複数）２０２によって感知された値は、分析のために分割されうる時間間隔にわたって記録される。分析される各時間間隔は、複数の人工呼吸器のサイクルおよび／または自然な呼吸のサイクルを含むのに十分な長さであり、例えば約１〜５分、または５〜１０分、または１〜１０分、またはその他の値である。
【０１０２】
センサ（単数または複数）２０２によって感知された値は、その時間間隔にわたり連続的でありうるアナログ信号として、および／またはその時間間隔にわたる複数の離散値を含むデジタル信号として記憶されてもよい。
【０１０３】
ここで、本発明の一部の実施形態による、ＬＥＳにおよび／またはＬＥＳに近接して置かれたセンサ、例えばインピーダンスセンサおよび／または圧力センサの、ある時間間隔にわたる生出力信号の例を示す概略図である図４を参照する。横隔膜の動きの周波数は、時間領域信号からは容易に識別できない。例えば、点４０２Ａ〜Ｃのいずれかが意味のある値を表すのか、雑音を表すのか、またはその他の無関係な特徴を表すのかは不明である。
【０１０４】
ここで図１Ａに戻ると、１０６で、ＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して食道の組織と接触して栄養チューブ上に位置するセンサ（単数または複数）２０２によって感知された値の分析にしたがって、横隔膜運動の周波数の指標が計算される。
【０１０５】
神経信号が電極対に対するコモンモードを形成することから、神経信号がフィルタリングアウトされることに留意されたい。代わりにまたは加えて、ＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された神経信号、任意に横隔膜に関連する神経信号（例えば筋電図検査（ＥＭＧ））、心電図検査（ＥＣＧ）信号、および／または他の神経信号をフィルタリングアウトするようにフィルタが設計されうる。神経信号をフィルタリングアウトするように設計されるフィルタは、例えば本明細書に記載される他のフィルタ（単数または複数）（例えば帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ）に対するカスケードフィルタとして実施されてもよく、および／または本明細書に記載される他のフィルタ（単数または複数）が神経信号もフィルタリングアウトするように設計されてもよい。
【０１０６】
ここで、本発明の一部の実施形態による、一つ以上のセンサによってＬＥＳでおよび／またはＬＥＳに近接して感知された値を分析するための例示的な方法のフローチャートである図１Ｂを参照する。分析は、センサ（単数または複数）によって出力された時間領域信号を周波数領域に変換して、周波数領域の選択された領域内のピークを識別することに基づく。
【０１０７】
１５０で、時間間隔にわたってセンサ（単数または複数）によって感知された値のフーリエ変換が計算される。フーリエ変換は、圧力および／またはインピーダンス信号に「埋もれた」横隔膜運動の周波数帯域を抽出するように設計される。
【０１０８】
数学的表現の観点からは、生時間領域信号のフーリエ変換は、
Ｓ［ｆ（ｉ）］＝ＦＦＴ｛ｓ［ｋ］｝
と表すことができる。
【０１０９】
任意に、フーリエ変換の最大振幅が識別される。最大振幅に対応するフーリエ変換の周波数にしたがって、横隔膜運動の周波数が計算される。
【０１１０】
フーリエ変換の最大振幅は、横隔膜運動の周波数の指標となることができ、および／または横隔膜運動の周波数を識別する精度を改善するためのフィルタを作成するために使用されることができる。
【０１１１】
最大振幅は、フーリエ変換の局所的範囲について識別されうる。局所的範囲は、横隔膜運動の周波数として最も可能性の高い範囲にしたがって選択される。例えば局所的範囲は、約０．２〜０．５ヘルツ（Ｈｚ）として選択される。選択された範囲内での最大振幅の識別は、例えば心臓および／または神経が原因の他の生理学的現象に関係する他の局所的ピークを除外するのに役立つ。
【０１１２】
フーリエ変換の最大振幅に関連する帯域幅が識別されうる。帯域幅は、フーリエ変換の振幅が最大振幅の少なくとも半分である周波数範囲として表されうる。例示的な帯域幅は、約０．１Ｈｚ、０．２Ｈｚ、または０．３Ｈｚである。
【０１１３】
数学的表現の観点からは、フーリエ変換の最大振幅および帯域幅はそれぞれ、
ｆｍａｘおよびΔｆｍａｘ
と表されうる。
【０１１４】
ここで、本発明の一部の実施形態による、食道内のＬＥＳにおよび／またはＬＥＳに近接して位置するセンサによって測定された値の時間領域信号のフーリエ変換５０２を示す概略図である図５を参照する。フーリエ変換５０２の最大振幅５０４は、０．３Ｈｚとして識別された横隔膜運動の周波数を表す。
【０１１５】
ここで図１Ｂに戻ると、１５２で、時間間隔にわたってセンサ（単数または複数）によって測定された値に基づいて帯域通過フィルタが計算されうる。時間間隔は、現在の時間間隔の値に適用する帯域通過フィルタを計算するための過去の時間間隔、または将来の時間間隔の値に適用する帯域通過フィルタを計算するための現在の時間間隔であってもよい。
【０１１６】
帯域通過フィルタは、過去の時間間隔の間に取得された圧力変化のフーリエ変換から計算された最大値に対応する周波数にしたがって、および／または最大値にしたがって計算された帯域幅（例えばフーリエ変換の値が最大値の少なくとも半分である周波数範囲に対応する）にしたがって、および最大値に基づく周波数帯域幅にしたがって計算され、横隔膜運動の周波数を計算するためにフィルタを圧力変化の指標である電流信号に適用する。
【０１１７】
帯域通過フィルタは、ローパスフィルタにハイパスフィルタが続くカスケードとして実施されうる。
【０１１８】
代わりにまたは加えて、対象個人を機械的に換気する人工呼吸器２３０のスペクトル帯域にしたがって帯域阻止フィルタが計算される。
【０１１９】
１５４で、帯域通過フィルタおよび／または帯域阻止フィルタが、センサ（単数または複数）により測定された現在の時間間隔（および／または将来の時間間隔）の値のフーリエ変換に適用される。
【０１２０】
帯域通過フィルタおよび／または帯域阻止フィルタは、複数の時間間隔にわたってセンサ（単数または複数）によって感知された値の動的に計算されたフーリエ変換にしたがって動的に調節されるチューナブルフィルタであってもよい。
【０１２１】
帯域通過フィルタは、横隔膜運動の周波数の指標を取得する精度に干渉しうる他のソースから生じる信号、例えば神経に基づくソース、心臓に基づくソース、器具に基づくソースから生じる信号を除去することができ、および／または神経信号を測定するシステムに存在しうる説明できない遅延を回避することができる。
【０１２２】
帯域通過フィルタは、センサ（単数または複数）によって測定された値のフーリエ変換の分析にしたがってチューニング命令が取得されるチューナブル選択フィルタとして実施されうる。
【０１２３】
帯域通過フィルタは、アナログおよび／またはデジタルフィルタとして実施されうる。
【０１２４】
ここで、本発明の一部の実施形態による、帯域通過フィルタを適用することによる、図２のセンサ２０２のインピーダンスセンサの実施態様の出力の処理を示す概略図である図６を参照する。ＬＥＳインピーダンスセンサ６０２（例えば電極）が、生時間領域インピーダンス信号６０４を出力する。ＬＥＳインピーダンスセンサ６０２は一例として説明されるが、図２のセンサ（単数または複数）２０２の他の実施態様で置き換えられてもよいことに留意されたい。生時間領域インピーダンス信号６０２は、チューナブル狭帯域通過フィルタ（ＮＢＰＦ）６０４を適用することによりフィルタリングされて、フィルタリングされた信号６０６が作成される。フィルタリングされた信号６０６は、６０８で分析されて横隔膜の動きの周波数が計算され、これを用いて患者を離脱させるために人工呼吸器が同期される。代わりにまたは加えて、生時間領域インピーダンス信号６０４は、６１０で他の用途のために、例えば本明細書に記載されるように栄養チューブの位置特定および／または逆流の検出のために分析される。
【０１２５】
ここで、本発明の一部の実施形態による、帯域通過フィルタ６０４がインピーダンスセンサ６０２の過去の出力のフーリエ変換７０２の分析にしたがってチューニングされる、図６を参照して説明されたチューナブル狭帯域通過フィルタ６０４を適用することによるインピーダンスセンサ６０２の現在の出力の処理を示す概略図である図７を参照する。代わりにまたは加えて、インピーダンスセンサ６０２の生信号６０４出力のフーリエ変換の分析に基づいて、インピーダンスセンサの現在の生出力信号６０４に適用される帯域通過フィルタ６０４がチューニングされる。本明細書に記載されるように、インピーダンスセンサ６０２の現在および／または過去の出力信号のフーリエ変換７０２が計算され、フーリエ変換の最大振幅および／または帯域幅が計算される。本明細書に記載されるように、最大振幅および／または帯域幅にしたがってＮＢＰＦ６０４がチューニングされる。
【０１２６】
ここで、本発明の一部の実施形態による、図２のセンサ（単数または複数）２０２によって感知された時間領域値のフーリエ変換の分析に基づいて作成される帯域通過フィルタを示す概略図である図８を参照する。センサ測定値のフーリエ変換の最大振幅にしたがって帯域通過フィルタの中心ピーク値が設定され、ｆｍａｘ８０２とされる。最大振幅の少なくとも半分の振幅をもつフーリエ変換の周波数の帯域幅にしたがって帯域通過フィルタの帯域幅８０４が設定され、Δｆｍａｘとされる。帯域幅は、帯域幅範囲の低方周波数としてのｆ１と帯域幅範囲の上方周波数としてのｆ２とにより表されうる。
【０１２７】
ここで、本発明の一部の実施形態による、図２のセンサ（単数または複数）２０２により出力された時間領域のインピーダンス値をフィルタリングするための帯域通過フィルタ９０２のアナログ実施態様の例示的なアーキテクチャの概略図である図９を参照する。帯域通過フィルタ９０２は、閾値、任意にｆ２を上回る周波数をフィルタリングアウトするローパスフィルタ９０４構成要素に、閾値、任意にｆ１を下回る周波数をフィルタリングアウトするハイパスフィルタ９０６構成要素が続くカスケードとして実施される。例えば以下の式により、フーリエ変換にしたがって計算された最大周波数および帯域幅にしたがってそれぞれの時定数Ｒ１Ｃ１およびＲ２Ｃ２が計算されうる。
【数１】
2020534061.tif 000003
ここで、本発明の一部の実施形態による、図２のセンサ（単数または複数）によって出力された時間領域の値をフィルタリングするための帯域通過フィルタ１００２のデジタル実施態様の例示的なアーキテクチャの概略図である図１０を参照する。帯域通過フィルタ１００２は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして実施されうる。計算のためのサンプル（すなわち値）の数はＮと表される。
【０１２８】
例えば以下の式：ｆ１＝ｆｍａｘΔ−ｆｍａｘ／２およびｆ２＝ｆｍａｘ＋Δｆｍａｘ／２により、フーリエ変換にしたがって計算された最大周波数および帯域幅したがって帯域通過を定義する周波数ｆ１およびｆ２が計算される。
【０１２９】
帯域の上方および下方周波数ｆ１、ｆ２によってフィルタ係数ｈｋがチューニングされる。ｈ［０］〜ｈ［Ｎ−１］が、フィルタを特徴付ける。
【０１３０】
フィルタタイプにしたがってフィルタ係数ｗｋがチューニングされる。窓要素ｗ［０］〜ｗ［Ｎ−１］は、単純な長方形の窓では１に等しく、より複雑な窓、例えばバートレット窓、ハミング窓、またはその他の窓が望ましい場合には他の値をもちうる。
【０１３１】
矢印１００４は、一例としてｈ０＊ｗ０を示す。
【０１３２】
ＦＩＲフィルタ１００２の演算は、以下の式によって数学的に表すことができる。
【数２】
2020534061.tif 000004
式中、
ｙ［ｎ］１００６は、フィルタリングされた信号の現在のデジタル信号出力を表す。
【０１３３】
ｓ［ｎ］１００８は、図２のセンサ（単数または複数）２０２から取得されたデジタル入力信号を表す。
【０１３４】
ｓ［ｋ］は、一般的場合には最後のＮ個のセンサ出力を用いる典型的な移動窓のデジタル窓である図２のセンサ（単数または複数）２０２からの信号入力ベクトル（最後のＮ個のサンプル０〜Ｎ−１）のｋ番目の要素を表す。
【０１３５】
ｈ［ｋ］は、フィルタの有限インパルス応答のｋ番目の要素を表し、ｋ＝０〜ｋ＝Ｎ−１である。帯域通過フィルタのインパルス応答は、以下の数学的関係、
【数３】
2020534061.tif 000005
にしたがって計算でき、式中、ｆｍａｘおよびΔｆｍａｘは、本明細書に記載されるようにフーリエ変換から計算される。
【０１３６】
ここで図１Ａに戻ると、１０６で、センサ（単数または複数）２０２によって感知された値のフーリエ変換、任意にフィルタリングされたフーリエ変換にしたがって、横隔膜運動の周波数の指標が計算される。
【０１３７】
フィルタリングされたフーリエ変換に対し、大きな位相遅れの補償が行われうる。
【０１３８】
１０８で、計算された横隔膜運動の周波数にしたがって、人工呼吸器２３０の一つ以上のパラメータを調節するための命令が生成される。この命令には、計算された横隔膜運動の周波数にしたがって換気サイクルの施行を同期させることにより換気周波数を調節するための命令が含まれうる。
【０１３９】
自然な横隔膜のリズムを用いて、人工呼吸器が自然な横隔膜の動きと同期してトリガされうる。同期により、患者を離脱させるプロセスおよび／または正常な自発呼吸を回復するプロセスが早められ、これが本明細書に記載されるシステム、装置、方法、および／またはコード命令の少なくとも一部の背後にある理論的根拠である。
【０１４０】
命令は、（位相同期ループ（ＰＬＬ）ループおよび／または相関追跡ループを介した）人工呼吸器２３０の自動調節のために、コンピューティングデバイス２０６からネットワーク２２６上で人工呼吸器２３０に伝送されうる。命令は、ユーザ（例えば担当医、人工呼吸器の技師）による点検のために、ディスプレイ上に提示されうる。ユーザは命令を点検し、パラメータの自動調節を許可しうる。代わりにまたは加えて、命令は、ユーザによる人工呼吸器２３０の手動調節のためのものであってもよい。手動命令は、コンピューティングデバイス２０６のディスプレイ上に提示され、ならびに／またはディスプレイ上への提示のためにクライアント端末２２２および／もしくはサーバ２２４に伝送されてもよい。
【０１４１】
１１０で、ブロック１０４〜１０８の行為が複数の時間間隔にわたって反復される。反復により、人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数を監視し、横隔膜運動の周波数の動的変化にしたがって対象個人を離脱させるために人工呼吸器のパラメータを動的に調節しうる。ここで、本発明の一部の実施形態による、いくつかの追加の任意の特徴を含む図１Ａの方法のフローチャートである図１Ｃを参照する。ブロック１０２〜１１０は、図１Ａを参照して説明された通りである。
【０１４２】
１１２で、複数の過去の時間間隔にわたって測定された複数の横隔膜運動の周波数にしたがって、動向曲線が計算されうる。動向曲線は、例えば複数の横隔膜運動の周波数による線形回帰として計算することができる。
【０１４３】
任意に、動向曲線にしたがって将来の時間間隔での将来の横隔膜運動の周波数が予測される。
【０１４４】
１１４で、アラートが生成されうる。アラートは、横隔膜運動の周波数が要件にしたがっているとき、例えば閾値を上回るとき、閾値を下回るとき、ある範囲内であるとき、またはある範囲外であるときに、トリガされうる。アラートは、対象個人が自発呼吸を試みていること、および／またはその他の点で離脱できる状態であることを示しうる。
【０１４５】
アラートは、予測される横隔膜運動の周波数が要件にしたがっているとき、例えば閾値を上回るとき、閾値を下回るとき、ある範囲内であるとき、またはある範囲外であるときに、トリガされてもよい。アラートは、対象個人が自発呼吸を試みるであろうと予測されること、および／またはその他の点で離脱できる状態になるであろうと予測されることを示しうる。
【０１４６】
アラートは、例えばクライアント端末、モバイルデバイス、監視ステーションサーバの別のデバイスに伝送されうる。アラートは、例えば画面上に提示され、電子メールおよび／またはテキストメッセージとして送信され、および／またはオーディオメッセージ（例えばオーディオファイルおよび／または通話）として再生されうる。
【０１４７】
１１６で、任意にＬＥＳエリアの栄養チューブの遠位端のバルーン上に位置するおよび／またはチューブ自体の上に位置するセンサ（単数または複数）（例えば電極（単数または複数））によって測定された、計算されたインピーダンスおよび／または圧力に基づいて、一つ以上の追加の特徴が実行されうる。食道内の栄養チューブ上に位置する同じ電極および／またはバルーンが、横隔膜運動の周波数帯域の推定に加えて、一つ以上の追加の特徴を行うことができる。
【０１４８】
例示的な追加の特徴には、以下の一つ以上が含まれる。
【０１４９】
患者の肺液量の推定。患者の肺液量を推定するために、膨張時にバルーンの表面に位置する電極（単数または複数）が食道の内壁に接触して電気的パラメータ（例えばインピーダンス）を測定する。栄養チューブ２１２および膨張されて肺液を感知するバルーンの例示的な実施態様のさらなる詳細は、参照によりその内容が全体として本明細書に組み込まれる同一発明者および同一譲受人に対する国際出願第ＩＢ２０１７／０５７７０２号を参照して見られる。
【０１５０】
交流電流の印加および電圧降下の測定の分析に基づく消化器系内のチューブの位置の監視。例えば、チューブが正しい位置から外れたときに検出するためである。例えば参照により内容が全体として本明細書に組み込まれる本出願の同一発明者による同一発明者および同一譲受人に対する米国特許第９，７１３，５７９号を参照して説明されるように、食道内の栄養チューブ２１２の位置を監視するために、インピーダンスセンサ（単数または複数）により感知されたインピーダンス値が分析される。
【０１５１】
交流電流の印加および電圧降下の測定の分析に基づく消化器系内の液量の推定。例えば逆流を阻止するために、推定液量にしたがって栄養チューブによる経腸栄養送達速度が自動的に調節されうる。食道内に設置された栄養チューブ上に位置するインピーダンスセンサ（単数または複数）に基づいて計算されたインピーダンス測定値に基づいて液量を推定するための例示的なシステムおよび／または方法のさらなる詳細は、本出願の同一発明者による国際出願第ＩＬ２０１５／０５１１５６号を参照して見られる。
【０１５２】
交流電流の印加および電圧降下の測定の分析に基づく胃逆流イベントの検出。例えば、経腸栄養を停止するためである。任意に、胃逆流イベントが検出されるときには、例えば逆流による食道内の液体の存在により推定されたインピーダンス値から（肺液および逆流による総インピーダンスを示す）計算されたインピーダンス値を減算することにより、胃逆流イベントを考慮して肺液の推定が停止および／または調節されうる。胃逆流イベントが検出されないときには、測定されたインピーダンスが食道内の液体の存在（すなわち逆流）による干渉効果を受けない肺液の指標であるとみなされうる。食道内に設置されたチューブ上に位置する電極（単数または複数）に基づいて計算されたインピーダンス測定値に基づいて逆流イベントを検出するための例示的なシステムおよび／または方法のさらなる詳細は、本出願の同一発明者による国際出願第ＩＬ２０１７／０５０６３４号を参照して見られる。
【０１５３】
１１８で、ブロック１０４〜１１６の行為が複数の時間間隔にわたり反復される。反復により、人工呼吸器を装着した対象個人の横隔膜運動の周波数を監視し、横隔膜運動の周波数の動的変化にしたがって対象個人を離脱させるために人工呼吸器の設定を動的に調節しうる。一つ以上の反復の間に追加の特徴が実行されてもよい。
【０１５４】
本発明の様々な実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であることまたは開示された実施形態に限定されることを意図するものではない。通常の技術をもつ当業者には、説明された実施形態の範囲および精神から逸脱することなく、多数の修正例および変形例が明らかであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、市販の技術に対する実際の応用例もしくは技術的改善を最もよく説明するか、または通常の技術をもつ他の当業者が本明細書に開示された実施形態を理解できるようにするために選択されたものである。
【０１５５】
本出願から成熟する特許の存続期間中には、多数の関連するセンサおよび栄養チューブが開発されることが予想され、センサおよび栄養チューブという用語の範囲は、そのような全ての新たな技術を先験的に含むことを意図する。
【０１５６】
本明細書で使用する「約」は、±１０％を指す。
【０１５７】
「具備する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「具備している（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語およびその活用形は、「限定されるものではないが、含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」を意味する。この用語は、「からなる」および「から実質的になる」という用語を包含する。
【０１５８】
「から実質的になる」という語句は、組成物または方法が追加の成分および／または工程を含み得ることを意味する。但しこれは、追加の成分および／または工程が、請求項に記載の組成物または方法の基本的かつ新規な特性を実質的に変更しない場合に限られる。
【０１５９】
本明細書において、単数形を表す「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を示さない限り、複数をも対象とする。例えば、「化合物（a compound）」または「少なくとも１種の化合物」には、複数の化合物が含まれ、それらの混合物をも含み得る。
【０１６０】
「例示的」という語は、本明細書においては「例、事例、または例示として役立つ」ことを意味するために使用される。「例示的」として説明されるいずれの実施形態も、必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有利であるもの、および／または他の実施形態からの特徴の組み込みを除外するものと解釈されるべきではない。
【０１６１】
「任意に」という語は、本明細書においては「一部の実施形態において提供され、他の実施形態においては提供されない」ことを意味するために使用される。本発明のいずれの特定の実施形態も、複数の「任意の」特徴を、そのような特徴が矛盾しない限り含みうる。
【０１６２】
本願全体を通して、本発明のさまざまな実施形態は、範囲形式にて示され得る。範囲形式での記載は、単に利便性および簡潔さのためであり、本発明の範囲の柔軟性を欠く制限ではないことを理解されたい。したがって、範囲の記載は、可能な下位の範囲の全部、およびその範囲内の個々の数値を特異的に開示していると考えるべきである。例えば、１〜６といった範囲の記載は、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６等の部分範囲のみならず、その範囲内の個々の数値、例えば１、２、３、４、５および６も具体的に開示するものとする。これは、範囲の大きさに関わらず適用される。
【０１６３】
本明細書において数値範囲を示す場合、それは常に示す範囲内の任意の引用数（分数または整数）を含むことを意図する。第１の指示数と第２の指示数「との間の範囲」という表現と、第１の指示数「から」第２の指示数「までの範囲」という表現は、本明細書で代替可能に使用され、第１の指示数および第２の指示数と、それらの間の分数および整数の全部を含むことを意図する。
【０１６４】
明確さのために別個の実施形態に関連して記載した本発明の所定の特徴はまた、１つの実施形態において、これら特徴を組み合わせて提供され得ることを理解されたい。逆に、簡潔さのために１つの実施形態に関連して記載した本発明の複数の特徴はまた、別々に、または任意の好適な部分的な組み合わせ、または適当な他の記載された実施形態に対しても提供され得る。さまざまな実施形態に関連して記載される所定の特徴は、その要素なしでは特定の実施形態が動作不能でない限り、その実施形態の必須要件であると捉えてはならない。
【０１６５】
本発明をその特定の実施形態との関連で説明したが、多数の代替、修正および変種が当業者には明らかであろう。したがって、そのような代替、修正および変種の全ては、添付の特許請求の範囲の趣旨および広い範囲内に含まれることを意図するものである。
【０１６６】
本明細書で言及した全ての刊行物、特許および特許出願は、個々の刊行物、特許および特許出願のそれぞれについて具体的且つ個別の参照により本明細書に組み込む場合と同程度に、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。加えて、本願におけるいかなる参考文献の引用または特定は、このような参考文献が本発明の先行技術として使用できることの容認として解釈されるべきではない。また、各節の表題が使用される範囲において、必ずしも限定として解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
2020534061.tif 000006
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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