自動調整方法及び装置
ＰＡＰ療法を受けている患者(1)に付与される治療ガスの付与を制御する装置(100)及び方法(200)について開示する。この方法は、ある圧力で患者の気道にガスの流れを供給するステップと、その流れの周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの範囲からの情報を得るステップと、その情報に基づいて前記圧力を調整するステップとを含む。又、装置は、ある圧力で患者の気道にガスの流れを供給するための送風機(15)と、その流れの特性を測定するためのセンサ(11)と、その特性の周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの範囲からの情報を得るためのコントローラ(9)と、その情報に基づいて前記圧力を調整するための圧力レギュレータとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ＰＡＰ療法を受けている患者に付与される正の空気圧を制御するための方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
睡眠中の患者の気道に障害があると、空気の流れが制限されて、無呼吸、呼吸低下又はいびきを引き起こす。障害は、しばしば、咽頭変形（Collapsed pharynx）である。又、障害は、部分気道障害であって、空気流の変形特性を招くこともある。呼吸低下は、完全ではないが５０％以上の流れの減少である。しかしながら、無呼吸は、空気流の完全な停止である。これら状態は、各々、睡眠妨害をしばしば招く。
【０００３】
睡眠妨害に罹っている患者をＰＡＰ（Positive Airway Pressure）療法で処置することが良く知られている。この療法には、ＣＰＡＰ（Continuous Positive Airway Pressure）、ＶＰＡＰ（Variable Positive Airway Pressure）、ＢｉＰＡＰ（Bi-level Positive Airway Pressure）、又は多数の他の形式の呼吸療法がある。患者の咽頭に正の圧力を付与すると、この変形を最小化又は防止する上で助けとなる。ＰＡＰ療法は、現在、通常送風機である圧力源を含む装置によりチューブを通して就寝中の患者が着用しているマスクへ行なわれる。
【０００４】
付与される圧力を制御することが望まれる。圧力があまりに低いと、問題の解決にならない。圧力があまり高いと、口や咽頭が乾いたり、付与される圧力に抗して呼気することが困難である、等で、患者に不快感を招くことになる。最適な圧力を付与することが困難であるのは、夜間の睡眠中に気道障害が起きるからである。１つの解決策は、特定の患者に対して最適な圧力を見出して、その圧力を維持するように試みることである。この方法は、患者が睡眠診療所に滞在し、睡眠の専門家が一晩以上の睡眠全体にわたり患者の呼吸過程を監視し、その患者に適した圧力を規定し、そしてその適切な圧力を付与するように装置をセットすることを必要とする。この方法は、当然、患者にとって不便で且つ経費がかかり、且つ通常の患者は馴染んだベッドや周囲環境から離れたときに同じ睡眠が取れないので、不正確になる傾向がある。
【０００５】
従って、睡眠の中心部で患者に付き添う必要なく付与圧力を調整できることが望まれる。家庭内で調整する種々の方法が考えられている。一般的に有効であると思われる１つの方法は、患者を監視して、気道障害の始まりを予想し、それに応答して、圧力を調整するよう試みることである。上部気道の抵抗上昇又は流れ障害が予想され又はそれが進行中であるときには、装置が付与圧力を増加させる。患者か正常な睡眠に復帰すると、付与圧力が減少される。従って、流れ障害が生じているとき又は生じようとしているときを決定することが問題である。あまり高い又はあまり低い圧力が付与されるときに上述した問題を回避するために正確に予想することが望まれる。
【０００６】
この問題を解決するための種々の方法が提案されている。Halpern氏の米国特許第５，１０７，８３１号では、装置が患者への空気流を監視し、そして患者の呼吸が流量又は時間巾の所定スレッシュホールドを満足しなくなったときに気道障害の事象であると断定する。Gruenke氏の米国特許第５，１３４５，９９５号では、装置が患者への空気流を監視し、そして流れ対時間波形の形状を分析する。この波形の形状が平坦となり、即ち正弦波よりもプラトーに良く似たものとなる傾向がある場合に、装置は、気道障害の事象であると断言する。Sullivan氏の米国特許第５，２４５，９９５号では、装置が患者の音声をマイクロホンで監視する。可聴のいびきが検出された場合には、装置が気道障害の事象であると断言する。同様に、Behbehani氏の米国特許第５，９５３，７１３号では、装置が、患者の気道に配置されたインターフェイス内の全圧力を測定し、そして１００ないし１５０Ｈｚの範囲の周波数データを神経ネットワークに入力して、咽頭壁振動（いびき）の存在を決定し、これは、Behbehani氏によれば、睡眠不調呼吸の前兆である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの方法は、ＰＡＰ治療中に付与圧力を制御する上で完全に満足であると証明されていない。例えば、‘７１３特許では、１００ないし１５０Ｈｚの範囲で測定することにより、本質的にいびきをテストするが、（本発明で述べるような）部分気道障害に関する情報の測定も分析も行なわない。というのは、この情報は、０ないし２５Ｈｚの低い周波数範囲で見られるものだからである。図１及び２は、典型的な呼吸のエネルギー対周波数の、周波数ドメインにおけるプロットである。明らかなように、全て低い周波数において、正常な呼吸と、部分気道障害により特徴付けられる呼吸との間には、著しい差がある。本発明は、この差を利用して、治療上のガスの付与を制御する。
【０００８】
更に、従来技術の方法は、高ノイズ環境において信号を分析するのに満足なものではない。本発明者は、気道障害の事象の始まりを検出し、そして夜間にわたる個人の呼吸からの結果のような高ノイズ信号から付与圧力を制御する別の方法を発見した。従って、本発明の方法及び装置は、患者からの信号を分析して、ＰＡＰ治療中の付与圧力を制御するという必要性を満足する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、その一実施形態において、ＰＡＰ療法を制御する方法であって、ある圧力で患者の気道にガスの流れを供給するステップと、前記流れの周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るステップと、前記情報に基づいて前記圧力を調整するステップとを備えた方法を提供する。別の実施形態において、本発明は、制御されたＰＡＰ療法を与える装置であって、患者の気道にガスの流れを供給する送風機と、前記流れの特性を測定するセンサと、前記特性の周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るコントローラと、前記情報に基づき前記圧力を調整する圧力レギュレータとを備えた装置を提供する。
【００１０】
本発明の構造及び動作の編成及び態様、並びにその更に別の目的及び効果は、同様の要素が同じ参照番号で示された添付図面を参照した以下の詳細な説明から最も良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、種々の形態で実施できるが、本発明の原理を理解するための特定の実施形態を図示して詳細に説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態のＰＡＰ装置１００が図３に示されており、患者１は、吸気コンジット３を通して湿った加圧ガスを受け入れる。この配送システムは、ＣＰＡＰ、ＶＰＡＰ、ＢｉＰＡＰ、又は多数の他の形式の呼吸療法であることを理解されたい。本発明の装置１００及び方法２００は、ＣＰＡＰに使用するものとして説明するが、当業者であれば、ＶＰＡＰ又はＢｉＰＡＰや、別のＰＡＰ療法システムに使用するように容易に適応させることができよう。
【００１３】
吸気コンジット３は、その一端が、好ましくは米国特許第６，６６２，８０３号に説明されたものであるマスク２に取り付けられる。吸気コンジット３は、その他端が、ある量の水６を収容する加湿チャンバー５の出口４に接続される。吸気コンジット３は、コンジットの壁を加熱してコンジット内の湿ったガスの凝結を減少する加熱ヒータワイヤ（図示せず）又は他の適当な加熱素子を含んでもよい。加湿チャンバー５は、プラスチック材料で形成されるのが好ましく、そして加湿器８のヒータプレート７に直接接触する高熱伝導性のベース（例えば、アルミニウムベース）を有してもよい。
【００１４】
電子コントローラ９が、装置１００の種々の要素を制御する。コントローラ９は、この技術で良く知られたように、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＡＬＵ、１つ以上のレジスタ、データバス、カウンタ（少なくとも呼吸回数カウンタ１２０及び圧力減少カウンタ１３０を含む）、及び１つ以上のバッファ（少なくとも円形バッファ１１０を含む）を備えたマイクロプロセッサベースのコントローラでよい。コントローラ９は、そのＲＡＭ及びＲＯＭに記憶されたコンピュータソフトウェアコマンドを実行する。
【００１５】
コントローラ９は、装置のユーザが、例えば、患者１へ供給されるガスの種々の特性の所定の要求値（プリセット値）、例えば、ガスの初期空気流、圧力、湿度又は温度をセットできるようにするユーザ入力ダイヤル１０のようなソースから入力を受け取る。コントローラ９は、好ましくは送風機１５に配置される差圧力センサ１１から空気流に関する入力を受け取るのが好ましい。或いは又、差圧力センサ１１は、マスク２の上流、例えば、コンジット３内や、マスク２のどこかのような、どこにでも配置できる。或いは又、コントローラ９は、送風機１５からマスク２までの任意のポイントで流れを直接測定することにより空気流に関連した入力を受け取ってもよい。又、コントローラ９は、他のソース、例えば、温度センサ１２からコネクタ１３及びヒータプレート温度センサ１４を経て入力を受け取ってもよい。
【００１６】
ユーザ設定入力及び他の入力に応答して、コントローラ９は、いつ（又はどんなレベルまで）ヒータプレート７を付勢して、加湿チャンバー５内の水６を加熱すべきか決定する。加湿チャンバー５内のある量の水６が加熱されるにつれて、水蒸気が水面より上のチャンバー５の容積を満たし始め、そして送風機１５のようなガス供給装置から供給されて入口１６を経てチャンバー５に入るガス（例えば、空気）の流れと共に、加湿チャンバー５の出口４から放出される。患者１からの呼気ガスは、図３では、周囲へ直接放出される。
【００１７】
送風機１５には、送風機の入口１７を通して空気又は他のガスを引き込む可変圧力調整装置、例えば、変速ファン２１が設けられる。変速ファン２１の速度は、装置１００の種々の要素からの入力に応答して電子コントローラ９により制御されると共に、ダイヤル１９を経てユーザがセットした圧力又はファン速度の所定の要求値（プリセット値）により制御される。
【００１８】
コントローラ９は、次の５つのアルゴリズムでプログラムされる。
１．呼吸検出アルゴリズム；
２．無呼吸検出アルゴリズム；
３．呼吸低下検出アルゴリズム；
４．部分気道障害検出アルゴリズム；及び
５．圧力調整アルゴリズム
【００１９】
これらのアルゴリズムは、図４に示すように相互作用する。患者１が装置１００をターンオンすると、コントローラ９は、圧力センサ１１からデータを受け取り、メインアルゴリズムをスタートする（ステップ２００）。圧力センサ１１は、差圧力センサであるのが好ましく、コントローラ９は、差圧力データを空気流データに変換する。コントローラ９は、生のアナログ流れ信号を５０Ｈｚでサンプリングし（ステップ２０２）、そしてバイアス流を計算する（ステップ２０４）。例えば、マスク２又は装置１００のどこかでの漏れから生じるバイアス流は、バターワース(Butterworth)ローパスフィルタ（立上り時間が約３０秒）を経て得られるのが好ましい。それ故、コントローラ９の円形バッファ１１０に記憶された情報は、コントローラ９がバイアス流を除去するので、正味空気流データである（ステップ２０６）。コントローラ９の円形バッファ１１０は、データを連続的に更新し、そしてそのデータを１５秒間記憶する（ステップ２０８）。従って、これらのアルゴリズム全体にわたり、分析される流れは、バイアス流を含まない。即ち、流れは、ゼロ流の周りで振動する。
【００２０】
到来する流れデータは、漏れの存在について連続的にチェックされる（ステップ２１０）。著しい漏れが検出されると、アルゴリズムは、漏れが解明されるまで休止される。
【００２１】
漏れが全くないか、行なわれた１０回の呼吸より少ない場合には、図５を参照して述べるように、呼吸検出アルゴリズムにより現在データが分析される（ステップ３００）。呼吸検出アルゴリズムは、最も古い呼吸がどこで始まりそして終わるか決定する。
【００２２】
呼吸が検出されない場合には（ステップ２１２）、メインアルゴリズムは、生のアナログ流信号をサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。呼吸が検出された場合には（ステップ２１２）、呼吸回数カウンタ１２０が増加され（ステップ２１４）、そしてメインアルゴリズムは、生の信号をサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。
【００２３】
患者１は、無呼吸又は呼吸低下が生じるまでに最低１０回は呼吸すると仮定するので、好ましい実施形態のメインアルゴリズムは、少なくとも１０回の呼吸が生じたかどうか決定するためにカウントする（ステップ２１６）。１０回を越える呼吸が生じた場合には、装置は、図７を参照して以下に述べるように、無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）へ進む。１０回未満の呼吸しか生じない場合には、コントローラ９の円形バッファ１１０が生のアナログデータをサンプリングし続ける（ステップ２０２）。
【００２４】
１０回の呼吸が生じると、メインアルゴリズムは、図４に示すように進む。無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）は、図７を参照して詳細に述べるように、到来するリアルタイムの流れを常にチェックし、無呼吸が生じたかどうか調べる。無呼吸が生じる場合には、図９を参照して述べるように、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。無呼吸が終了すると（ステップ２２０）、メインアルゴリズムは、生のデータをサンプルすることで開始する（ステップ２０２）。無呼吸が生じない場合には、呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）がコールされる。
【００２５】
新たな呼吸が検出されない場合には（ステップ２２２）、アルゴリズムは、最後の部分的障害又は無呼吸以来、２．５分が経過したかどうか調べるチェックを行う（ステップ２２４）。もしそうでなければ、メインアルゴリズムは、生データをサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。呼吸が検出された場合には、図８を参照して述べるように、呼吸低下検出アルゴリズムがコールされ（ステップ６００）、その後、図６を参照して述べるように、部分気道障害アルゴリズム（ステップ４００）がコールされる。
【００２６】
呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）は、呼吸が呼吸低下の一部分であるかどうか調べるべくチェックを行う。部分気道障害アルゴリズム（ステップ４００）は、部分気道障害をチェックするためにコールされる（ステップ２３２）。呼吸低下検出アルゴリズムで、呼吸低下が生じたことが見つかると（ステップ２２６）、メインアルゴリズムは、呼吸低下における呼吸が部分気道障害を示すかどうか調べるべくチェックを行う（ステップ２２８）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズムがコールされる（ステップ７００）。もしそうでなければ、メインアルゴリズムは、最後の部分障害又は無呼吸事象以来、２．５分が経過したかどうか調べるべくチェックを行う（ステップ２３０）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズムがコールされる（ステップ７００）。もしそうでなければ、メインアルゴリズムは、生のデータをサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。
【００２７】
部分気道障害アルゴリズムは、呼吸低下が生じなかった場合に、部分気道障害をチェックする（ステップ２３２）。現在呼吸が部分気道障害を示す場合には、メインアルゴリズムは、以前の２つの呼吸が部分気道障害２を示したかどうか調べるべくチェックを行う（ステップ２３４）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。現在呼吸が部分気道障害を示さない場合（ステップ２３２）、又は以前の２つの呼吸が部分気道障害を示さない場合には（ステップ２３４）、メインアルゴリズムは、最後の部分障害又は無呼吸事象以来、２．５分が経過したかどうか調べるべくチェックを行う。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされ、さもなければ、メインアルゴリズムは、生のデータをサンプリングすることで開始する。
【００２８】
前記アルゴリズムを使用して、付与される正の気道圧力は、療法処置を達成するために患者１により要求される最低圧力である。これらアルゴリズムの詳細を以下に説明する。
【００２９】
呼吸検出アルゴリズム
図５に示すように、プログラムが開始されて以来、どれほど多くの呼吸が検出されたかに基づいて、２つのルーチンが使用される。２つのルーチンは、その一方が、患者１の呼吸周期を組み込むという点で、異なる。
【００３０】
呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）は、最初に、以前の呼吸の終了が流れバッファ内に依然含まれるかどうか決定する（ステップ３０２）。以前の呼吸の終了ポイントが流れバッファに依然ある場合には、次の呼吸の開始（吸気の開始即ちＴstart）が、以前の呼吸の終了ポイントに続くデータポイントとなる（ステップ３０４）。以前の呼吸の終了ポイントがバッファにない場合には（例えば、無呼吸が生じた場合には）、５リッター／分より大きな流れデータの断片の直後に、５リッター／分未満の流れデータの断片が生じると（ステップ３０６）、流れバッファをサーチしてＥfを見出すことにより、新たな終了ポイントが決定され、ここで、Ｅfは、バッファにおける最大の流れの０．１５倍であり（ステップ３０８）、そして流れは増加し、即ち流れがＥf未満であるのに続いて、流れがＥfより大きくなる（ステップ３１０）。次いで、新たな終了ポイントＴendは、次の呼吸の開始としてセットされる（ステップ３０４）。
【００３１】
このポイントにおいて、アルゴリズムは、２０を越える呼吸が生じたかどうか決定する（ステップ３１２）。もしそうであれば、アルゴリズムは、Ｔstart後の平均呼吸周期の最後の１／４にわたる最大流Ｍfを見つけるためのサーチを行なう（ステップ３１４）。２０以下の呼吸が生じた場合には、Ｍfは、Ｔstart後の次の１秒の最大流として定義される。
【００３２】
呼気の終了ポイントＴendは、２つの基準ポイント間をサーチすることにより決定される（ステップ３１８）（基準ポイントｔ1、ｔ2は、差圧力センサ１１から決定された患者への空気流・対・時間のプロットである図１０に示されている）。各基準ポイントｔ1、ｔ2は、基準値より大きな流れデータ値に続いて基準値より小さな流れデータ値が発生するのを決定することにより識別され（ステップ３２０、３２２）、ここで、ｔ2は、Ｔstart後のＴ1の後である。
【００３３】
基準値は、次の式で与えられる。
基準値＝０．２ｘＭf
但し、Ｍfは、吸気の始め以来の平均呼吸周期ｘ０．２５の最大流である（ステップ３１４で見出される）。
【００３４】
Ｍfは、差圧力センサ１１から決定された患者１への空気流・対・時間のプロットである図１０に示されている。
【００３５】
ｔ1とｔ2との間の周期は、０．５秒より大きくなければならない（ステップ３２６）。そうでない場合には、ｔ2が再び見出される（ステップ３２２）。２つの基準ポイントｔ1、ｔ2間のゼロより大きな最大流が計算され、これを使用して、呼気の終了Ｅfが決定される（ステップ３２８）。呼気の終了は、次の通りである。
Ｅf＝０．１５ｘＭt1-t2
但し、Ｍt1-t2＝ｔ1とｔ2との間の最大流であり、Ｍt1-t2、ｔ1及びｔ2は、図１１に示されている。
【００３６】
Ｅf未満の流れデータ値の直後にＥfより大きな流れデータ値が続くことは、呼吸の終了Ｔendを指示する（ステップ３３０）。それ故、呼吸は、ＴstartからＴendまでである（ステップ３３２）。次いで、装置は、以下に述べる呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）により決定されるように、呼吸が呼吸低下の一部分でないとすれば、最大流Ｍt1-t2を記憶し、そして呼吸の周期を記憶する（ステップ３３４）。
【００３７】
呼吸周期及び最大吸気流は、以下に述べるように、無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）及び呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）により使用される。
【００３８】
部分気道障害アルゴリズム
部分気道障害検出アルゴリズム（ステップ４００）が図６に示されている。このアルゴリズムは、呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）により既に検出された呼吸を、部分気道障害（上部気道の部分障害）の存在について分析する。
【００３９】
患者１が呼吸すると、肺と大気との間に圧力勾配が発生される。これらの圧力勾配及びベルヌイの効果と結合された上部気道の生理機能は、吸気中に上部気道の部分的変形を生じさせる。この部分的変形は、睡眠無呼吸障害をもつ人々に流行している。
【００４０】
呼吸が部分気道障害を含むかどうか決定するために、フーリエ分析を使用して、吸気流を、部分気道障害に特有の特徴について分析する。信号がフーリエ変換を経て周波数ドメインにマップされると、周波数ドメイン情報を表わしそして分析する仕方は多数ある。フーリエ変換の直接的結果を分析することができ、これは、フーリエ変換のサイン成分の振幅（オリジナル信号の奇数成分を表わす情報）及びフーリエ変換のコサイン成分の振幅（オリジナル信号の偶数成分を表わす情報）を与える。或いは又、フーリエ変換から、位相対周波数のプロット、及びエネルギー対周波数のプロット（エネルギースペクトル）を構成することができる。位相及びエネルギー情報を使用して、オリジナル波形を分析することができる。エネルギー対周波数プロットとは別に、大きさ対周波数プロットを構成する。好ましい実施形態では、エネルギースペクトルを使用して、部分気道障害の存在を決定する。部分気道障害は、図１及び２に示すように、低周波数におけるエネルギースペクトルの分析から検出することができる。
【００４１】
より詳細には、患者への治療ガスの流れのフーリエ変換の周波数高調波のグループを含むエネルギーステートメントが、周波数ドメイン事項から発生される。この技術は、著しい量のバックグランドノイズを有することのある信号の分析を許す。全ての処理及び分析は、患者の応答と周波数ドメインにおけるエネルギースペクトルの特性との間の観察された関係に基づいて、周波数ドメインで行なわれる。
【００４２】
更に、厳しい気道障害は、吸気中にピーク流量の減少をしばしば生じ、これは、呼気に対して吸気に費やす時間を延長する結果となる。この吸気時間の増加は、部分気道障害検出アルゴリズムに組み込まれる。
【００４３】
呼吸サイクルの吸気段階のみから情報を得るために、２つの吸気段階を逆に結合したものより成る波形においてフーリエ分析が実行される。その結果は、次のように定義される奇数関数となる。
【００４４】
標準的なフーリエ級数定義は、次の通りである。
但し、ｎは、高調波の数であり、Ａnは、高調波コサイン係数であり、Ｂnは、高調波サイン係数であり、そしてＴは、サイクルの周期である。式（１）に基づいて式（２）を変更すると、次のようになる。
というのは、関数の偶数部分を表わす全てのＡnがゼロだからである。
【００４５】
吸気波形にフーリエ分析を適用するために、本発明の好ましい実施形態のアルゴリズムは、先ず、到来する流れ信号をサンプリングする。次いで、吸気が呼気から分離されて、式（１）のように操作され、循環関数の単一周期を表わすＮ個のデータポイントのベクトル、ｙ＝［ｙ1ｙ2・・・ｙN］を与える。データは、時間的に均一にサンプリングされ、従って、ｔj+1＝τｊであり、ここで、τは、データポイントｊ＝０、・・・−１間のサンプリングインターバルである。ｙの離散的フーリエ変換は、次のように定義される。
但し、ｉは、負の１の平方根であり、そしてｋ＝０、・・・Ｎ−１である。変換の各ポイントＹk+1は、関連周波数を有する。
【００４６】
好ましい実施形態では、基本的周波数ｋ＝１が、ｆ2＝１／τＮとして定義され、そして第１の高調波周波数ｋ＝２が、ｆ3＝２／τＮとして定義される。
呼吸が部分気道障害であるかどうか決定するために、特定周波数及び周波数のグループの相対的エネルギーが分析される。これを行なうために、エネルギースペクトルが計算され、
そして全エネルギーが１に等しくなるように正規化される。
【００４７】
好ましい実施形態では、最初の１３の高調波が分析のために考慮される。というのは、それより高い高調波における相対的電力はごく僅かだからである。分析される高調波は、ゼロから２５Ｈｚの周波数範囲である。正常な呼吸の吸気輪郭のエネルギー分布は、一般に、基本的周波数に関連したＷ2に位置する大半のエネルギーを有し、そして少量のエネルギーが高調波間に分布される。本発明は、フーリエ分析により発生されるエネルギースペクトルのこの特性を使用して、特定周波数又は周波数グループに位置する相対的エネルギーが、実験で観察されるスレッシュホールドより高い場合に、呼吸が部分気道障害と思われると仮定する。
【００４８】
一般に、正常な呼吸の場合に、吸気に費やす時間の割合は４０％であり、呼気は６０％である。気道が部分的変形である患者１は、最大吸気流を達成できない。従って、患者１は、吸気に費やす時間を呼気に対して延長する。吸気に費やす時間は、部分気道障害の間には、全呼吸の５０％以上に増加する。
【００４９】
従って、部分気道障害検出アルゴリズムは、先ず、平均より大きい吸気に費やす全呼吸の部分である初期比Ｉinspを計算する（ステップ４０２）。バイアス流は既に除去されており（ステップ２０４、２０６）、従って、呼吸の平均は、ゼロ又はゼロに非常に近いものでなければならないことに注意されたい。次いで、アルゴリズムは、呼吸の吸気部分を決定し、２つの吸気段階を逆に結合したものより成る波形を構成する（ステップ４０４）。次いで、アルゴリズムは、逆に結合された波形の離散的エネルギースペクトルを周波数ｆの関数として計算する（ステップ４０６）。
Ｗ(ｆ)＝｜ＦＦＴ(波形)｜2
【００５０】
所定レベル、好ましくは、基本的周波数の１３倍、より上の周波数（又は高調波）には、著しいエネルギーが含まれないと仮定する。それ故、エネルギースペクトルは、好ましい実施形態では、基本的周波数の１３倍までしか含まれない（ステップ４０８）。次いで、アルゴリズムは、全エネルギーが１に等しくなるようにエネルギースペクトルを正規化する（ステップ４１０）。
正規化エネルギースペクトル＝Ｗ(ｆ)／ΣＷ(ｆ)
【００５１】
この計算は、たとえ各呼吸が別の呼吸と時間巾、一回呼吸気量及び最大流量が相違するとしても、全ての呼吸が同一に分析されるように行なわれる。
次いで、アルゴリズムは、異なる高調波周波数に対応するエネルギーを、情報保持値へとグループ分けする（ステップ４１２）。これらの情報保持値は、吸気に費やされる呼吸の割合に基づいて計算されたスレッシュホールド値と比較される（ステップ４１４）。情報保持値及びスレッシュホールド値は、実験で決定される。
【００５２】
好ましい実施形態では、次のような４つの情報保持値、即ちＷfirst、Ｗsecond、Ｗfreq、及びＷhigh_freq、が使用される。
【００５３】
従って、Ｗfirstは、第１高調波のエネルギーに対応し、Ｗsecondは、第２高調波のエネルギーに対応し、Ｗfreqは、最初の１３個の高調波のエネルギーに対応し、そしてＷhigh_freqは、５ないし１３の高調波のエネルギーに対応する。他の情報保持値は、他の数学演算を使用して異なる高調波周波数に対応するエネルギーから得ることができる。
【００５４】
好ましい実施形態では、２つのスレッシュホールドＴfreq及びＴhigh_freqが使用される。これらの値は、吸気で費やす呼吸の割合Ｉinspの値（ステップ４０２で計算された）に基づいて変化し、実験で次のように決定されている。
【００５５】
これらの実験で決定した値を使用して、アルゴリズムは、スレッシュホールドに対する情報保持和を計算する。Ｗsecondが０．１以上である場合には（ステップ４１６）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４１８）。Ｗfirstが０．０２以上であり、Ｗsecondが０．０２以上であり且つＷfreqが０．１２以上である場合には（ステップ４２０）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４２２）。Ｗfirst及びＷsecondの和が０．０６以上であり且つＷfreqが０．１２以上である場合には（ステップ４２４）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４２６）。Ｗfirst及びＷsecondの和が０．０７以上であり且つＷfreqが０．１１以上である場合には（ステップ４２８）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４３０）。ＷfreqがＴfreq以上である場合には（ステップ４３２）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４３４）。Ｗhigh_freqがＴhigh_freq以上である場合には（ステップ４３６）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４３８）。これらの比較がどれも真でない場合には、呼吸は正常である（ステップ４４０）。
【００５６】
無呼吸検出アルゴリズム
無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）が図７に示されている。無呼吸（流れの停止）を検出するために、コントローラ９は、到来する流れデータ（マイナスバイアス流）を、以前のピーク吸気流で決定されたスレッシュホールドμ1と比較する。呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）は、呼吸低下の一部ではなく、最大又はピーク吸気流を既に記憶している。無呼吸検出アルゴリズムは、最後の１０回の呼吸のうちの最も古い５回の呼吸の平均ピーク吸気流の２０％としてスレッシュホールドμ1を計算する（ステップ５０２）。次いで、アルゴリズムは、Ｔapnoeaを計算する（ステップ５０４）。
Ｔapnoea＝１．７ｘ（最後の５０回の呼吸にわたって平均化された呼吸周期）
しかしながら、Ｔapnoeaは、１０秒から１５秒でなければならない。
【００５７】
到来する流れがスレッシュホールドμ1未満である場合には、無呼吸が発生していることがある。この条件をＴapnoeaより長い時間中満足する場合には（ステップ５０６）、無呼吸が発生しており（ステップ５０８）、さもなければ、無呼吸は発生していない（ステップ５１０）。無呼吸が発生している場合には、アルゴリズムは、流れがスレッシュホールドμ1より増加して、無呼吸が終了したことを指示するときを調べるべくチェックを行う（ステップ５１２）。
【００５８】
呼吸低下検出アルゴリズム
呼吸低下（流れの減少）を検出するために、図８に示された呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）は、記憶された呼吸を、以前のピーク吸気流で決定されたスレッシュホールドμ2と比較する（ステップ６０２）。無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）と同様に、スレッシュホールドμ2は、呼吸低下の部分を構成しない最後の１０個のうちの最も古い５つの呼吸に対するピーク吸気流から計算される。このスレッシュホールド（μ2）は、最も古い５つの呼吸の平均ピーク吸気流の６０％として得られる（ステップ６０２）。
【００５９】
到来する流れが、１２秒より長い時間周期中、スレッシュホールド（μ2）未満である場合には（ステップ６０４）、おそらく呼吸低下が生じており、さもなければ、呼吸低下が生じていない（ステップ６０６）。呼吸低下として分類されるべき事象については、流れがμ2未満になって以来３０秒以内に、流れがμ2より大きくなるように、流れが増加しなければならない（ステップ６０８）。この流れの増加が検出された場合には、呼吸低下が発生しており（ステップ６１０）、さもなければ、事象は、呼吸低下ではない（ステップ６１２）。
【００６０】
圧力調整アルゴリズム
無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）の間に無呼吸が検出された場合には、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。又、呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）の間に呼吸低下が検出され、且つ呼吸低下において部分気道障害呼吸がある場合（ステップ２２８）、或いは呼吸低下はないが、現在呼吸及び２つの以前の呼吸が部分気道障害である場合には（ステップ２２６、２３２、２３４）、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。呼吸低下がなく、且つ現在呼吸が部分気道障害を示さず又は以前の２つの呼吸が部分気道障害を示さず、しかも、それが最後の部分気道障害以来２．５分続く場合には（ステップ２２６、２３２、２３４、２２４）、圧力調整アルゴリズムがコールされる。又、呼吸低下はあるが、部分気道障害呼吸を伴わず、且つそれが最後の部分気道障害事象又は無呼吸以来所定の周期、好ましくは、２．５分より長く続く場合には（ステップ２２６、２２８及び２３０）、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。圧力調整アルゴリズムは、図９ａないし図９ｄに示されている。
【００６１】
圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）は、患者へ付与される治療圧力を制御するために、圧力を調整すべきかどうかそしてどれほど調整すべきか決定する。好ましい実施形態の最初のルールとして、このアルゴリズムは、無呼吸として分類される事象に対して、圧力を１０ｃｍＨ2Ｏの最大値に増加するだけである（ステップ７０２）。
【００６２】
このアルゴリズムは、第１に、睡眠周期の開始以来、圧力低下があったかどうか決定するためのチェックを行う（ステップ７０４）。このような低下がなかった場合には、アルゴリズムは、何らかの種類の障害事象が検出されたかどうか、又、圧力が所定の最大値、好ましくは、１０ｃｍＨ2Ｏより低いかどうか決定する（ステップ７０６）。これら条件を満足すると、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７０８）。部分的気道障害を伴う呼吸低下の事象では、コントローラ９が圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７１０）、そして別の圧力変化を許すまでに１０秒待機する（ステップ７１２）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７１４）、そして別の圧力変化を許すまでに６０秒待機する（ステップ７１６）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７１８）、そして別の圧力変化を許すまでに１０秒待機する（ステップ７２０）。
【００６３】
睡眠周期の開始以来、以前の圧力低下があった場合（ステップ７０４）、又は障害事象が検出されそしてその圧力が１０ｃｍＨ2Ｏ未満であるという条件を満足しない場合には（ステップ７０６）、アルゴリズムは、６つの連続する圧力低下があったかどうか決定する。もしそうであれば、合計連続圧力低下カウンタ１３０がゼロにリセットされる（ステップ７２２）。
【００６４】
次いで、アルゴリズムは、所定の時間周期、好ましくは、２．５分の間、正常な呼吸があったかどうか決定する（ステップ７２４）。もしそうであれば、コントローラ９は、圧力を０．５ｃｍＨ2Ｏだけ低下する（又、圧力低下カウンタ１３０を１だけ増加する）。
【００６５】
所定の時間周期中に正常な呼吸がなかった場合には（ステップ７２４）、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下が発生している（ステップ７２８）。次のステップは、以前の圧力変化に依存する。以前の連続圧力変化が、合計１ｃｍＨ2Ｏ以上の総和の増加であり、且つ現在圧力が１０ｃｍＨ2Ｏ未満である場合には（ステップ７３０）、アルゴリズムは、上述したように、ステップ７０８へ進む。そうでなければ、コントローラ９は、図９ｂ、９ｃ及び９ｄに示すように、障害事象の性質に基づく量及び以前の圧力低下の量だけ圧力を増加するように進む。
【００６６】
以前の合計圧力低下が１ｃｍＨ2Ｏより大きい場合には（ステップ７３２）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７３４）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７３６）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７３８）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７４０）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７４２）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を０．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７４４）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７４６）。
【００６７】
以前の圧力低下が１ｃｍＨ2Ｏより大きいが、１．５ｃｍＨ2Ｏ以下である場合には（ステップ７４８）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７５０）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７５２）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７５４）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７５６）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７５８）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を０．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７６０）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７６２）。
【００６８】
以前の圧力低下が１．５ｃｍＨ2Ｏより大きいが、２ｃｍＨ2Ｏ以下である場合には（ステップ７６４）（図９ｃ）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７６６）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７６８）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７７０）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７７２）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７７４）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７７６）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７７８）。
【００６９】
以前の圧力低下が２ｃｍＨ2Ｏより大きいが、３．５ｃｍＨ2Ｏ以下である場合には（ステップ７８０）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７８２）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７８４）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７５４）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７８８）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７９０）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を１．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７９２）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７９４）。
【００７０】
以前の圧力低下が３．５ｃｍＨ2Ｏより大きい場合には（ステップ７９６）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７９８）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を全圧力低下の半分だけ増加し（ステップ８００）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ８０２）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を全圧力低下の半分だけ増加し（ステップ８０４）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ８０６）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を全圧力低下の半分だけ増加し（ステップ８０８）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ８１０）。
【００７１】
本発明の好ましい実施形態を図示して説明したが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本発明の種々の変形を案出することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】正常な呼吸と、部分気道障害により特徴付けられる呼吸とに対するエネルギー対周波数の周波数ドメインにおけるプロットである。
【図２】正常な呼吸と、部分気道障害により特徴付けられる呼吸とに対するエネルギー対周波数の周波数ドメインにおけるプロットである。
【図３】本発明の好ましい実施形態のＰＡＰ装置を例示する図である。
【図４Ａ】本発明の好ましい実施形態の方法のメインアルゴリズムを示すブロック図であって、５つのアルゴリズムの相互作用を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の好ましい実施形態の方法のメインアルゴリズムを示すブロック図であって、５つのアルゴリズムの相互作用を示す図である。
【図５Ａ】本発明の好ましい実施形態の呼吸検出アルゴリズムのブロック図である。
【図５Ｂ】本発明の好ましい実施形態の呼吸検出アルゴリズムのブロック図である。
【図６Ａ】本発明の好ましい実施形態の部分気道障害アルゴリズムを示すブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の好ましい実施形態の部分気道障害アルゴリズムを示すブロック図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態の無呼吸検出アルゴリズムのブロック図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態の呼吸低下検出アルゴリズムのブロック図である。
【図９ａ−１】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ａ−２】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｂ−１】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｂ−２】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｃ−１】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｃ−２】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｄ】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムのブロック図である。
【図１０】Ｔstart及びＭfを示す空気流対時間のグラフである。
【図１１】Ｔend、ｔ1、ｔ2及びＭt1-t2を示す空気流対時間のグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ＰＡＰ療法を受けている患者に付与される正の空気圧を制御するための方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
睡眠中の患者の気道に障害があると、空気の流れが制限されて、無呼吸、呼吸低下又はいびきを引き起こす。障害は、しばしば、咽頭変形（Collapsed pharynx）である。又、障害は、部分気道障害であって、空気流の変形特性を招くこともある。呼吸低下は、完全ではないが５０％以上の流れの減少である。しかしながら、無呼吸は、空気流の完全な停止である。これら状態は、各々、睡眠妨害をしばしば招く。
【０００３】
睡眠妨害に罹っている患者をＰＡＰ（Positive Airway Pressure）療法で処置することが良く知られている。この療法には、ＣＰＡＰ（Continuous Positive Airway Pressure）、ＶＰＡＰ（Variable Positive Airway Pressure）、ＢｉＰＡＰ（Bi-level Positive Airway Pressure）、又は多数の他の形式の呼吸療法がある。患者の咽頭に正の圧力を付与すると、この変形を最小化又は防止する上で助けとなる。ＰＡＰ療法は、現在、通常送風機である圧力源を含む装置によりチューブを通して就寝中の患者が着用しているマスクへ行なわれる。
【０００４】
付与される圧力を制御することが望まれる。圧力があまりに低いと、問題の解決にならない。圧力があまり高いと、口や咽頭が乾いたり、付与される圧力に抗して呼気することが困難である、等で、患者に不快感を招くことになる。最適な圧力を付与することが困難であるのは、夜間の睡眠中に気道障害が起きるからである。１つの解決策は、特定の患者に対して最適な圧力を見出して、その圧力を維持するように試みることである。この方法は、患者が睡眠診療所に滞在し、睡眠の専門家が一晩以上の睡眠全体にわたり患者の呼吸過程を監視し、その患者に適した圧力を規定し、そしてその適切な圧力を付与するように装置をセットすることを必要とする。この方法は、当然、患者にとって不便で且つ経費がかかり、且つ通常の患者は馴染んだベッドや周囲環境から離れたときに同じ睡眠が取れないので、不正確になる傾向がある。
【０００５】
従って、睡眠の中心部で患者に付き添う必要なく付与圧力を調整できることが望まれる。家庭内で調整する種々の方法が考えられている。一般的に有効であると思われる１つの方法は、患者を監視して、気道障害の始まりを予想し、それに応答して、圧力を調整するよう試みることである。上部気道の抵抗上昇又は流れ障害が予想され又はそれが進行中であるときには、装置が付与圧力を増加させる。患者か正常な睡眠に復帰すると、付与圧力が減少される。従って、流れ障害が生じているとき又は生じようとしているときを決定することが問題である。あまり高い又はあまり低い圧力が付与されるときに上述した問題を回避するために正確に予想することが望まれる。
【０００６】
この問題を解決するための種々の方法が提案されている。Halpern氏の米国特許第５，１０７，８３１号では、装置が患者への空気流を監視し、そして患者の呼吸が流量又は時間巾の所定スレッシュホールドを満足しなくなったときに気道障害の事象であると断定する。Gruenke氏の米国特許第５，１３４５，９９５号では、装置が患者への空気流を監視し、そして流れ対時間波形の形状を分析する。この波形の形状が平坦となり、即ち正弦波よりもプラトーに良く似たものとなる傾向がある場合に、装置は、気道障害の事象であると断言する。Sullivan氏の米国特許第５，２４５，９９５号では、装置が患者の音声をマイクロホンで監視する。可聴のいびきが検出された場合には、装置が気道障害の事象であると断言する。同様に、Behbehani氏の米国特許第５，９５３，７１３号では、装置が、患者の気道に配置されたインターフェイス内の全圧力を測定し、そして１００ないし１５０Ｈｚの範囲の周波数データを神経ネットワークに入力して、咽頭壁振動（いびき）の存在を決定し、これは、Behbehani氏によれば、睡眠不調呼吸の前兆である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの方法は、ＰＡＰ治療中に付与圧力を制御する上で完全に満足であると証明されていない。例えば、‘７１３特許では、１００ないし１５０Ｈｚの範囲で測定することにより、本質的にいびきをテストするが、（本発明で述べるような）部分気道障害に関する情報の測定も分析も行なわない。というのは、この情報は、０ないし２５Ｈｚの低い周波数範囲で見られるものだからである。図１及び２は、典型的な呼吸のエネルギー対周波数の、周波数ドメインにおけるプロットである。明らかなように、全て低い周波数において、正常な呼吸と、部分気道障害により特徴付けられる呼吸との間には、著しい差がある。本発明は、この差を利用して、治療上のガスの付与を制御する。
【０００８】
更に、従来技術の方法は、高ノイズ環境において信号を分析するのに満足なものではない。本発明者は、気道障害の事象の始まりを検出し、そして夜間にわたる個人の呼吸からの結果のような高ノイズ信号から付与圧力を制御する別の方法を発見した。従って、本発明の方法及び装置は、患者からの信号を分析して、ＰＡＰ治療中の付与圧力を制御するという必要性を満足する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、その一実施形態において、ＰＡＰ療法を制御する方法であって、ある圧力で患者の気道にガスの流れを供給するステップと、前記流れの周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るステップと、前記情報に基づいて前記圧力を調整するステップとを備えた方法を提供する。別の実施形態において、本発明は、制御されたＰＡＰ療法を与える装置であって、患者の気道にガスの流れを供給する送風機と、前記流れの特性を測定するセンサと、前記特性の周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るコントローラと、前記情報に基づき前記圧力を調整する圧力レギュレータとを備えた装置を提供する。
【００１０】
本発明の構造及び動作の編成及び態様、並びにその更に別の目的及び効果は、同様の要素が同じ参照番号で示された添付図面を参照した以下の詳細な説明から最も良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、種々の形態で実施できるが、本発明の原理を理解するための特定の実施形態を図示して詳細に説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態のＰＡＰ装置１００が図３に示されており、患者１は、吸気コンジット３を通して湿った加圧ガスを受け入れる。この配送システムは、ＣＰＡＰ、ＶＰＡＰ、ＢｉＰＡＰ、又は多数の他の形式の呼吸療法であることを理解されたい。本発明の装置１００及び方法２００は、ＣＰＡＰに使用するものとして説明するが、当業者であれば、ＶＰＡＰ又はＢｉＰＡＰや、別のＰＡＰ療法システムに使用するように容易に適応させることができよう。
【００１３】
吸気コンジット３は、その一端が、好ましくは米国特許第６，６６２，８０３号に説明されたものであるマスク２に取り付けられる。吸気コンジット３は、その他端が、ある量の水６を収容する加湿チャンバー５の出口４に接続される。吸気コンジット３は、コンジットの壁を加熱してコンジット内の湿ったガスの凝結を減少する加熱ヒータワイヤ（図示せず）又は他の適当な加熱素子を含んでもよい。加湿チャンバー５は、プラスチック材料で形成されるのが好ましく、そして加湿器８のヒータプレート７に直接接触する高熱伝導性のベース（例えば、アルミニウムベース）を有してもよい。
【００１４】
電子コントローラ９が、装置１００の種々の要素を制御する。コントローラ９は、この技術で良く知られたように、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＡＬＵ、１つ以上のレジスタ、データバス、カウンタ（少なくとも呼吸回数カウンタ１２０及び圧力減少カウンタ１３０を含む）、及び１つ以上のバッファ（少なくとも円形バッファ１１０を含む）を備えたマイクロプロセッサベースのコントローラでよい。コントローラ９は、そのＲＡＭ及びＲＯＭに記憶されたコンピュータソフトウェアコマンドを実行する。
【００１５】
コントローラ９は、装置のユーザが、例えば、患者１へ供給されるガスの種々の特性の所定の要求値（プリセット値）、例えば、ガスの初期空気流、圧力、湿度又は温度をセットできるようにするユーザ入力ダイヤル１０のようなソースから入力を受け取る。コントローラ９は、好ましくは送風機１５に配置される差圧力センサ１１から空気流に関する入力を受け取るのが好ましい。或いは又、差圧力センサ１１は、マスク２の上流、例えば、コンジット３内や、マスク２のどこかのような、どこにでも配置できる。或いは又、コントローラ９は、送風機１５からマスク２までの任意のポイントで流れを直接測定することにより空気流に関連した入力を受け取ってもよい。又、コントローラ９は、他のソース、例えば、温度センサ１２からコネクタ１３及びヒータプレート温度センサ１４を経て入力を受け取ってもよい。
【００１６】
ユーザ設定入力及び他の入力に応答して、コントローラ９は、いつ（又はどんなレベルまで）ヒータプレート７を付勢して、加湿チャンバー５内の水６を加熱すべきか決定する。加湿チャンバー５内のある量の水６が加熱されるにつれて、水蒸気が水面より上のチャンバー５の容積を満たし始め、そして送風機１５のようなガス供給装置から供給されて入口１６を経てチャンバー５に入るガス（例えば、空気）の流れと共に、加湿チャンバー５の出口４から放出される。患者１からの呼気ガスは、図３では、周囲へ直接放出される。
【００１７】
送風機１５には、送風機の入口１７を通して空気又は他のガスを引き込む可変圧力調整装置、例えば、変速ファン２１が設けられる。変速ファン２１の速度は、装置１００の種々の要素からの入力に応答して電子コントローラ９により制御されると共に、ダイヤル１９を経てユーザがセットした圧力又はファン速度の所定の要求値（プリセット値）により制御される。
【００１８】
コントローラ９は、次の５つのアルゴリズムでプログラムされる。
１．呼吸検出アルゴリズム；
２．無呼吸検出アルゴリズム；
３．呼吸低下検出アルゴリズム；
４．部分気道障害検出アルゴリズム；及び
５．圧力調整アルゴリズム
【００１９】
これらのアルゴリズムは、図４に示すように相互作用する。患者１が装置１００をターンオンすると、コントローラ９は、圧力センサ１１からデータを受け取り、メインアルゴリズムをスタートする（ステップ２００）。圧力センサ１１は、差圧力センサであるのが好ましく、コントローラ９は、差圧力データを空気流データに変換する。コントローラ９は、生のアナログ流れ信号を５０Ｈｚでサンプリングし（ステップ２０２）、そしてバイアス流を計算する（ステップ２０４）。例えば、マスク２又は装置１００のどこかでの漏れから生じるバイアス流は、バターワース(Butterworth)ローパスフィルタ（立上り時間が約３０秒）を経て得られるのが好ましい。それ故、コントローラ９の円形バッファ１１０に記憶された情報は、コントローラ９がバイアス流を除去するので、正味空気流データである（ステップ２０６）。コントローラ９の円形バッファ１１０は、データを連続的に更新し、そしてそのデータを１５秒間記憶する（ステップ２０８）。従って、これらのアルゴリズム全体にわたり、分析される流れは、バイアス流を含まない。即ち、流れは、ゼロ流の周りで振動する。
【００２０】
到来する流れデータは、漏れの存在について連続的にチェックされる（ステップ２１０）。著しい漏れが検出されると、アルゴリズムは、漏れが解明されるまで休止される。
【００２１】
漏れが全くないか、行なわれた１０回の呼吸より少ない場合には、図５を参照して述べるように、呼吸検出アルゴリズムにより現在データが分析される（ステップ３００）。呼吸検出アルゴリズムは、最も古い呼吸がどこで始まりそして終わるか決定する。
【００２２】
呼吸が検出されない場合には（ステップ２１２）、メインアルゴリズムは、生のアナログ流信号をサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。呼吸が検出された場合には（ステップ２１２）、呼吸回数カウンタ１２０が増加され（ステップ２１４）、そしてメインアルゴリズムは、生の信号をサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。
【００２３】
患者１は、無呼吸又は呼吸低下が生じるまでに最低１０回は呼吸すると仮定するので、好ましい実施形態のメインアルゴリズムは、少なくとも１０回の呼吸が生じたかどうか決定するためにカウントする（ステップ２１６）。１０回を越える呼吸が生じた場合には、装置は、図７を参照して以下に述べるように、無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）へ進む。１０回未満の呼吸しか生じない場合には、コントローラ９の円形バッファ１１０が生のアナログデータをサンプリングし続ける（ステップ２０２）。
【００２４】
１０回の呼吸が生じると、メインアルゴリズムは、図４に示すように進む。無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）は、図７を参照して詳細に述べるように、到来するリアルタイムの流れを常にチェックし、無呼吸が生じたかどうか調べる。無呼吸が生じる場合には、図９を参照して述べるように、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。無呼吸が終了すると（ステップ２２０）、メインアルゴリズムは、生のデータをサンプルすることで開始する（ステップ２０２）。無呼吸が生じない場合には、呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）がコールされる。
【００２５】
新たな呼吸が検出されない場合には（ステップ２２２）、アルゴリズムは、最後の部分的障害又は無呼吸以来、２．５分が経過したかどうか調べるチェックを行う（ステップ２２４）。もしそうでなければ、メインアルゴリズムは、生データをサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。呼吸が検出された場合には、図８を参照して述べるように、呼吸低下検出アルゴリズムがコールされ（ステップ６００）、その後、図６を参照して述べるように、部分気道障害アルゴリズム（ステップ４００）がコールされる。
【００２６】
呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）は、呼吸が呼吸低下の一部分であるかどうか調べるべくチェックを行う。部分気道障害アルゴリズム（ステップ４００）は、部分気道障害をチェックするためにコールされる（ステップ２３２）。呼吸低下検出アルゴリズムで、呼吸低下が生じたことが見つかると（ステップ２２６）、メインアルゴリズムは、呼吸低下における呼吸が部分気道障害を示すかどうか調べるべくチェックを行う（ステップ２２８）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズムがコールされる（ステップ７００）。もしそうでなければ、メインアルゴリズムは、最後の部分障害又は無呼吸事象以来、２．５分が経過したかどうか調べるべくチェックを行う（ステップ２３０）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズムがコールされる（ステップ７００）。もしそうでなければ、メインアルゴリズムは、生のデータをサンプリングすることで開始する（ステップ２０２）。
【００２７】
部分気道障害アルゴリズムは、呼吸低下が生じなかった場合に、部分気道障害をチェックする（ステップ２３２）。現在呼吸が部分気道障害を示す場合には、メインアルゴリズムは、以前の２つの呼吸が部分気道障害２を示したかどうか調べるべくチェックを行う（ステップ２３４）。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。現在呼吸が部分気道障害を示さない場合（ステップ２３２）、又は以前の２つの呼吸が部分気道障害を示さない場合には（ステップ２３４）、メインアルゴリズムは、最後の部分障害又は無呼吸事象以来、２．５分が経過したかどうか調べるべくチェックを行う。もしそうであれば、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされ、さもなければ、メインアルゴリズムは、生のデータをサンプリングすることで開始する。
【００２８】
前記アルゴリズムを使用して、付与される正の気道圧力は、療法処置を達成するために患者１により要求される最低圧力である。これらアルゴリズムの詳細を以下に説明する。
【００２９】
呼吸検出アルゴリズム
図５に示すように、プログラムが開始されて以来、どれほど多くの呼吸が検出されたかに基づいて、２つのルーチンが使用される。２つのルーチンは、その一方が、患者１の呼吸周期を組み込むという点で、異なる。
【００３０】
呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）は、最初に、以前の呼吸の終了が流れバッファ内に依然含まれるかどうか決定する（ステップ３０２）。以前の呼吸の終了ポイントが流れバッファに依然ある場合には、次の呼吸の開始（吸気の開始即ちＴstart）が、以前の呼吸の終了ポイントに続くデータポイントとなる（ステップ３０４）。以前の呼吸の終了ポイントがバッファにない場合には（例えば、無呼吸が生じた場合には）、５リッター／分より大きな流れデータの断片の直後に、５リッター／分未満の流れデータの断片が生じると（ステップ３０６）、流れバッファをサーチしてＥfを見出すことにより、新たな終了ポイントが決定され、ここで、Ｅfは、バッファにおける最大の流れの０．１５倍であり（ステップ３０８）、そして流れは増加し、即ち流れがＥf未満であるのに続いて、流れがＥfより大きくなる（ステップ３１０）。次いで、新たな終了ポイントＴendは、次の呼吸の開始としてセットされる（ステップ３０４）。
【００３１】
このポイントにおいて、アルゴリズムは、２０を越える呼吸が生じたかどうか決定する（ステップ３１２）。もしそうであれば、アルゴリズムは、Ｔstart後の平均呼吸周期の最後の１／４にわたる最大流Ｍfを見つけるためのサーチを行なう（ステップ３１４）。２０以下の呼吸が生じた場合には、Ｍfは、Ｔstart後の次の１秒の最大流として定義される。
【００３２】
呼気の終了ポイントＴendは、２つの基準ポイント間をサーチすることにより決定される（ステップ３１８）（基準ポイントｔ1、ｔ2は、差圧力センサ１１から決定された患者への空気流・対・時間のプロットである図１０に示されている）。各基準ポイントｔ1、ｔ2は、基準値より大きな流れデータ値に続いて基準値より小さな流れデータ値が発生するのを決定することにより識別され（ステップ３２０、３２２）、ここで、ｔ2は、Ｔstart後のＴ1の後である。
【００３３】
基準値は、次の式で与えられる。
基準値＝０．２ｘＭf
但し、Ｍfは、吸気の始め以来の平均呼吸周期ｘ０．２５の最大流である（ステップ３１４で見出される）。
【００３４】
Ｍfは、差圧力センサ１１から決定された患者１への空気流・対・時間のプロットである図１０に示されている。
【００３５】
ｔ1とｔ2との間の周期は、０．５秒より大きくなければならない（ステップ３２６）。そうでない場合には、ｔ2が再び見出される（ステップ３２２）。２つの基準ポイントｔ1、ｔ2間のゼロより大きな最大流が計算され、これを使用して、呼気の終了Ｅfが決定される（ステップ３２８）。呼気の終了は、次の通りである。
Ｅf＝０．１５ｘＭt1-t2
但し、Ｍt1-t2＝ｔ1とｔ2との間の最大流であり、Ｍt1-t2、ｔ1及びｔ2は、図１１に示されている。
【００３６】
Ｅf未満の流れデータ値の直後にＥfより大きな流れデータ値が続くことは、呼吸の終了Ｔendを指示する（ステップ３３０）。それ故、呼吸は、ＴstartからＴendまでである（ステップ３３２）。次いで、装置は、以下に述べる呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）により決定されるように、呼吸が呼吸低下の一部分でないとすれば、最大流Ｍt1-t2を記憶し、そして呼吸の周期を記憶する（ステップ３３４）。
【００３７】
呼吸周期及び最大吸気流は、以下に述べるように、無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）及び呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）により使用される。
【００３８】
部分気道障害アルゴリズム
部分気道障害検出アルゴリズム（ステップ４００）が図６に示されている。このアルゴリズムは、呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）により既に検出された呼吸を、部分気道障害（上部気道の部分障害）の存在について分析する。
【００３９】
患者１が呼吸すると、肺と大気との間に圧力勾配が発生される。これらの圧力勾配及びベルヌイの効果と結合された上部気道の生理機能は、吸気中に上部気道の部分的変形を生じさせる。この部分的変形は、睡眠無呼吸障害をもつ人々に流行している。
【００４０】
呼吸が部分気道障害を含むかどうか決定するために、フーリエ分析を使用して、吸気流を、部分気道障害に特有の特徴について分析する。信号がフーリエ変換を経て周波数ドメインにマップされると、周波数ドメイン情報を表わしそして分析する仕方は多数ある。フーリエ変換の直接的結果を分析することができ、これは、フーリエ変換のサイン成分の振幅（オリジナル信号の奇数成分を表わす情報）及びフーリエ変換のコサイン成分の振幅（オリジナル信号の偶数成分を表わす情報）を与える。或いは又、フーリエ変換から、位相対周波数のプロット、及びエネルギー対周波数のプロット（エネルギースペクトル）を構成することができる。位相及びエネルギー情報を使用して、オリジナル波形を分析することができる。エネルギー対周波数プロットとは別に、大きさ対周波数プロットを構成する。好ましい実施形態では、エネルギースペクトルを使用して、部分気道障害の存在を決定する。部分気道障害は、図１及び２に示すように、低周波数におけるエネルギースペクトルの分析から検出することができる。
【００４１】
より詳細には、患者への治療ガスの流れのフーリエ変換の周波数高調波のグループを含むエネルギーステートメントが、周波数ドメイン事項から発生される。この技術は、著しい量のバックグランドノイズを有することのある信号の分析を許す。全ての処理及び分析は、患者の応答と周波数ドメインにおけるエネルギースペクトルの特性との間の観察された関係に基づいて、周波数ドメインで行なわれる。
【００４２】
更に、厳しい気道障害は、吸気中にピーク流量の減少をしばしば生じ、これは、呼気に対して吸気に費やす時間を延長する結果となる。この吸気時間の増加は、部分気道障害検出アルゴリズムに組み込まれる。
【００４３】
呼吸サイクルの吸気段階のみから情報を得るために、２つの吸気段階を逆に結合したものより成る波形においてフーリエ分析が実行される。その結果は、次のように定義される奇数関数となる。
【００４４】
標準的なフーリエ級数定義は、次の通りである。
但し、ｎは、高調波の数であり、Ａnは、高調波コサイン係数であり、Ｂnは、高調波サイン係数であり、そしてＴは、サイクルの周期である。式（１）に基づいて式（２）を変更すると、次のようになる。
というのは、関数の偶数部分を表わす全てのＡnがゼロだからである。
【００４５】
吸気波形にフーリエ分析を適用するために、本発明の好ましい実施形態のアルゴリズムは、先ず、到来する流れ信号をサンプリングする。次いで、吸気が呼気から分離されて、式（１）のように操作され、循環関数の単一周期を表わすＮ個のデータポイントのベクトル、ｙ＝［ｙ1ｙ2・・・ｙN］を与える。データは、時間的に均一にサンプリングされ、従って、ｔj+1＝τｊであり、ここで、τは、データポイントｊ＝０、・・・−１間のサンプリングインターバルである。ｙの離散的フーリエ変換は、次のように定義される。
但し、ｉは、負の１の平方根であり、そしてｋ＝０、・・・Ｎ−１である。変換の各ポイントＹk+1は、関連周波数を有する。
【００４６】
好ましい実施形態では、基本的周波数ｋ＝１が、ｆ2＝１／τＮとして定義され、そして第１の高調波周波数ｋ＝２が、ｆ3＝２／τＮとして定義される。
呼吸が部分気道障害であるかどうか決定するために、特定周波数及び周波数のグループの相対的エネルギーが分析される。これを行なうために、エネルギースペクトルが計算され、
そして全エネルギーが１に等しくなるように正規化される。
【００４７】
好ましい実施形態では、最初の１３の高調波が分析のために考慮される。というのは、それより高い高調波における相対的電力はごく僅かだからである。分析される高調波は、ゼロから２５Ｈｚの周波数範囲である。正常な呼吸の吸気輪郭のエネルギー分布は、一般に、基本的周波数に関連したＷ2に位置する大半のエネルギーを有し、そして少量のエネルギーが高調波間に分布される。本発明は、フーリエ分析により発生されるエネルギースペクトルのこの特性を使用して、特定周波数又は周波数グループに位置する相対的エネルギーが、実験で観察されるスレッシュホールドより高い場合に、呼吸が部分気道障害と思われると仮定する。
【００４８】
一般に、正常な呼吸の場合に、吸気に費やす時間の割合は４０％であり、呼気は６０％である。気道が部分的変形である患者１は、最大吸気流を達成できない。従って、患者１は、吸気に費やす時間を呼気に対して延長する。吸気に費やす時間は、部分気道障害の間には、全呼吸の５０％以上に増加する。
【００４９】
従って、部分気道障害検出アルゴリズムは、先ず、平均より大きい吸気に費やす全呼吸の部分である初期比Ｉinspを計算する（ステップ４０２）。バイアス流は既に除去されており（ステップ２０４、２０６）、従って、呼吸の平均は、ゼロ又はゼロに非常に近いものでなければならないことに注意されたい。次いで、アルゴリズムは、呼吸の吸気部分を決定し、２つの吸気段階を逆に結合したものより成る波形を構成する（ステップ４０４）。次いで、アルゴリズムは、逆に結合された波形の離散的エネルギースペクトルを周波数ｆの関数として計算する（ステップ４０６）。
Ｗ(ｆ)＝｜ＦＦＴ(波形)｜2
【００５０】
所定レベル、好ましくは、基本的周波数の１３倍、より上の周波数（又は高調波）には、著しいエネルギーが含まれないと仮定する。それ故、エネルギースペクトルは、好ましい実施形態では、基本的周波数の１３倍までしか含まれない（ステップ４０８）。次いで、アルゴリズムは、全エネルギーが１に等しくなるようにエネルギースペクトルを正規化する（ステップ４１０）。
正規化エネルギースペクトル＝Ｗ(ｆ)／ΣＷ(ｆ)
【００５１】
この計算は、たとえ各呼吸が別の呼吸と時間巾、一回呼吸気量及び最大流量が相違するとしても、全ての呼吸が同一に分析されるように行なわれる。
次いで、アルゴリズムは、異なる高調波周波数に対応するエネルギーを、情報保持値へとグループ分けする（ステップ４１２）。これらの情報保持値は、吸気に費やされる呼吸の割合に基づいて計算されたスレッシュホールド値と比較される（ステップ４１４）。情報保持値及びスレッシュホールド値は、実験で決定される。
【００５２】
好ましい実施形態では、次のような４つの情報保持値、即ちＷfirst、Ｗsecond、Ｗfreq、及びＷhigh_freq、が使用される。
【００５３】
従って、Ｗfirstは、第１高調波のエネルギーに対応し、Ｗsecondは、第２高調波のエネルギーに対応し、Ｗfreqは、最初の１３個の高調波のエネルギーに対応し、そしてＷhigh_freqは、５ないし１３の高調波のエネルギーに対応する。他の情報保持値は、他の数学演算を使用して異なる高調波周波数に対応するエネルギーから得ることができる。
【００５４】
好ましい実施形態では、２つのスレッシュホールドＴfreq及びＴhigh_freqが使用される。これらの値は、吸気で費やす呼吸の割合Ｉinspの値（ステップ４０２で計算された）に基づいて変化し、実験で次のように決定されている。
【００５５】
これらの実験で決定した値を使用して、アルゴリズムは、スレッシュホールドに対する情報保持和を計算する。Ｗsecondが０．１以上である場合には（ステップ４１６）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４１８）。Ｗfirstが０．０２以上であり、Ｗsecondが０．０２以上であり且つＷfreqが０．１２以上である場合には（ステップ４２０）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４２２）。Ｗfirst及びＷsecondの和が０．０６以上であり且つＷfreqが０．１２以上である場合には（ステップ４２４）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４２６）。Ｗfirst及びＷsecondの和が０．０７以上であり且つＷfreqが０．１１以上である場合には（ステップ４２８）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４３０）。ＷfreqがＴfreq以上である場合には（ステップ４３２）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４３４）。Ｗhigh_freqがＴhigh_freq以上である場合には（ステップ４３６）、呼吸が部分気道障害である（ステップ４３８）。これらの比較がどれも真でない場合には、呼吸は正常である（ステップ４４０）。
【００５６】
無呼吸検出アルゴリズム
無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）が図７に示されている。無呼吸（流れの停止）を検出するために、コントローラ９は、到来する流れデータ（マイナスバイアス流）を、以前のピーク吸気流で決定されたスレッシュホールドμ1と比較する。呼吸検出アルゴリズム（ステップ３００）は、呼吸低下の一部ではなく、最大又はピーク吸気流を既に記憶している。無呼吸検出アルゴリズムは、最後の１０回の呼吸のうちの最も古い５回の呼吸の平均ピーク吸気流の２０％としてスレッシュホールドμ1を計算する（ステップ５０２）。次いで、アルゴリズムは、Ｔapnoeaを計算する（ステップ５０４）。
Ｔapnoea＝１．７ｘ（最後の５０回の呼吸にわたって平均化された呼吸周期）
しかしながら、Ｔapnoeaは、１０秒から１５秒でなければならない。
【００５７】
到来する流れがスレッシュホールドμ1未満である場合には、無呼吸が発生していることがある。この条件をＴapnoeaより長い時間中満足する場合には（ステップ５０６）、無呼吸が発生しており（ステップ５０８）、さもなければ、無呼吸は発生していない（ステップ５１０）。無呼吸が発生している場合には、アルゴリズムは、流れがスレッシュホールドμ1より増加して、無呼吸が終了したことを指示するときを調べるべくチェックを行う（ステップ５１２）。
【００５８】
呼吸低下検出アルゴリズム
呼吸低下（流れの減少）を検出するために、図８に示された呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）は、記憶された呼吸を、以前のピーク吸気流で決定されたスレッシュホールドμ2と比較する（ステップ６０２）。無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）と同様に、スレッシュホールドμ2は、呼吸低下の部分を構成しない最後の１０個のうちの最も古い５つの呼吸に対するピーク吸気流から計算される。このスレッシュホールド（μ2）は、最も古い５つの呼吸の平均ピーク吸気流の６０％として得られる（ステップ６０２）。
【００５９】
到来する流れが、１２秒より長い時間周期中、スレッシュホールド（μ2）未満である場合には（ステップ６０４）、おそらく呼吸低下が生じており、さもなければ、呼吸低下が生じていない（ステップ６０６）。呼吸低下として分類されるべき事象については、流れがμ2未満になって以来３０秒以内に、流れがμ2より大きくなるように、流れが増加しなければならない（ステップ６０８）。この流れの増加が検出された場合には、呼吸低下が発生しており（ステップ６１０）、さもなければ、事象は、呼吸低下ではない（ステップ６１２）。
【００６０】
圧力調整アルゴリズム
無呼吸検出アルゴリズム（ステップ５００）の間に無呼吸が検出された場合には、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。又、呼吸低下検出アルゴリズム（ステップ６００）の間に呼吸低下が検出され、且つ呼吸低下において部分気道障害呼吸がある場合（ステップ２２８）、或いは呼吸低下はないが、現在呼吸及び２つの以前の呼吸が部分気道障害である場合には（ステップ２２６、２３２、２３４）、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。呼吸低下がなく、且つ現在呼吸が部分気道障害を示さず又は以前の２つの呼吸が部分気道障害を示さず、しかも、それが最後の部分気道障害以来２．５分続く場合には（ステップ２２６、２３２、２３４、２２４）、圧力調整アルゴリズムがコールされる。又、呼吸低下はあるが、部分気道障害呼吸を伴わず、且つそれが最後の部分気道障害事象又は無呼吸以来所定の周期、好ましくは、２．５分より長く続く場合には（ステップ２２６、２２８及び２３０）、圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）がコールされる。圧力調整アルゴリズムは、図９ａないし図９ｄに示されている。
【００６１】
圧力調整アルゴリズム（ステップ７００）は、患者へ付与される治療圧力を制御するために、圧力を調整すべきかどうかそしてどれほど調整すべきか決定する。好ましい実施形態の最初のルールとして、このアルゴリズムは、無呼吸として分類される事象に対して、圧力を１０ｃｍＨ2Ｏの最大値に増加するだけである（ステップ７０２）。
【００６２】
このアルゴリズムは、第１に、睡眠周期の開始以来、圧力低下があったかどうか決定するためのチェックを行う（ステップ７０４）。このような低下がなかった場合には、アルゴリズムは、何らかの種類の障害事象が検出されたかどうか、又、圧力が所定の最大値、好ましくは、１０ｃｍＨ2Ｏより低いかどうか決定する（ステップ７０６）。これら条件を満足すると、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７０８）。部分的気道障害を伴う呼吸低下の事象では、コントローラ９が圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７１０）、そして別の圧力変化を許すまでに１０秒待機する（ステップ７１２）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７１４）、そして別の圧力変化を許すまでに６０秒待機する（ステップ７１６）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７１８）、そして別の圧力変化を許すまでに１０秒待機する（ステップ７２０）。
【００６３】
睡眠周期の開始以来、以前の圧力低下があった場合（ステップ７０４）、又は障害事象が検出されそしてその圧力が１０ｃｍＨ2Ｏ未満であるという条件を満足しない場合には（ステップ７０６）、アルゴリズムは、６つの連続する圧力低下があったかどうか決定する。もしそうであれば、合計連続圧力低下カウンタ１３０がゼロにリセットされる（ステップ７２２）。
【００６４】
次いで、アルゴリズムは、所定の時間周期、好ましくは、２．５分の間、正常な呼吸があったかどうか決定する（ステップ７２４）。もしそうであれば、コントローラ９は、圧力を０．５ｃｍＨ2Ｏだけ低下する（又、圧力低下カウンタ１３０を１だけ増加する）。
【００６５】
所定の時間周期中に正常な呼吸がなかった場合には（ステップ７２４）、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下が発生している（ステップ７２８）。次のステップは、以前の圧力変化に依存する。以前の連続圧力変化が、合計１ｃｍＨ2Ｏ以上の総和の増加であり、且つ現在圧力が１０ｃｍＨ2Ｏ未満である場合には（ステップ７３０）、アルゴリズムは、上述したように、ステップ７０８へ進む。そうでなければ、コントローラ９は、図９ｂ、９ｃ及び９ｄに示すように、障害事象の性質に基づく量及び以前の圧力低下の量だけ圧力を増加するように進む。
【００６６】
以前の合計圧力低下が１ｃｍＨ2Ｏより大きい場合には（ステップ７３２）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７３４）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７３６）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７３８）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７４０）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７４２）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を０．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７４４）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７４６）。
【００６７】
以前の圧力低下が１ｃｍＨ2Ｏより大きいが、１．５ｃｍＨ2Ｏ以下である場合には（ステップ７４８）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７５０）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７５２）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７５４）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７５６）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７５８）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を０．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７６０）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７６２）。
【００６８】
以前の圧力低下が１．５ｃｍＨ2Ｏより大きいが、２ｃｍＨ2Ｏ以下である場合には（ステップ７６４）（図９ｃ）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７６６）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７６８）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７７０）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７７２）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７７４）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を１ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７７６）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７７８）。
【００６９】
以前の圧力低下が２ｃｍＨ2Ｏより大きいが、３．５ｃｍＨ2Ｏ以下である場合には（ステップ７８０）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７８２）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を１．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７８４）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７５４）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を２ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７８８）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ７９０）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を１．５ｃｍＨ2Ｏだけ増加し（ステップ７９２）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ７９４）。
【００７０】
以前の圧力低下が３．５ｃｍＨ2Ｏより大きい場合には（ステップ７９６）、アルゴリズムは、障害事象が、部分気道障害、無呼吸、又は部分気道障害を伴う呼吸低下であるかどうか決定する（ステップ７９８）。部分気道障害を伴う呼吸低下の場合には、コントローラ９は、圧力を全圧力低下の半分だけ増加し（ステップ８００）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ８０２）。事象が無呼吸であった場合には、コントローラ９は、圧力を全圧力低下の半分だけ増加し（ステップ８０４）、そして別の圧力変化を許すまで６０秒待機する（ステップ８０６）。事象が部分気道障害であった場合には、コントローラ９は、圧力を全圧力低下の半分だけ増加し（ステップ８０８）、そして別の圧力変化を許すまで１０秒待機する（ステップ８１０）。
【００７１】
本発明の好ましい実施形態を図示して説明したが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本発明の種々の変形を案出することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】正常な呼吸と、部分気道障害により特徴付けられる呼吸とに対するエネルギー対周波数の周波数ドメインにおけるプロットである。
【図２】正常な呼吸と、部分気道障害により特徴付けられる呼吸とに対するエネルギー対周波数の周波数ドメインにおけるプロットである。
【図３】本発明の好ましい実施形態のＰＡＰ装置を例示する図である。
【図４Ａ】本発明の好ましい実施形態の方法のメインアルゴリズムを示すブロック図であって、５つのアルゴリズムの相互作用を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の好ましい実施形態の方法のメインアルゴリズムを示すブロック図であって、５つのアルゴリズムの相互作用を示す図である。
【図５Ａ】本発明の好ましい実施形態の呼吸検出アルゴリズムのブロック図である。
【図５Ｂ】本発明の好ましい実施形態の呼吸検出アルゴリズムのブロック図である。
【図６Ａ】本発明の好ましい実施形態の部分気道障害アルゴリズムを示すブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の好ましい実施形態の部分気道障害アルゴリズムを示すブロック図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態の無呼吸検出アルゴリズムのブロック図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態の呼吸低下検出アルゴリズムのブロック図である。
【図９ａ−１】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ａ−２】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｂ−１】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｂ−２】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｃ−１】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｃ−２】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムを示すブロック図である。
【図９ｄ】本発明の好ましい実施形態の圧力調整アルゴリズムのブロック図である。
【図１０】Ｔstart及びＭfを示す空気流対時間のグラフである。
【図１１】Ｔend、ｔ1、ｔ2及びＭt1-t2を示す空気流対時間のグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＡＰ療法を制御する方法において、
ある圧力で患者の気道にガスの流れを供給するステップと、
前記流れの周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るステップと、
前記情報に基づいて前記圧力を調整するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
前記情報は、前記周波数ドメイン情報から発生される少なくとも１つの情報保持値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、そして前記情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー、及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記少なくとも１つの情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの情報保持値は複数の情報保持値で構成される、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、そして前記複数の情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー、及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記複数の情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
ＰＡＰ療法を制御する装置において、
ある圧力で患者にガスの流れを供給するための送風機と、
前記流れの特性を測定するためのセンサと、
前記特性の周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るためのコントローラと、
前記情報に基づいて前記圧力を調整するように前記コントローラにより制御される圧力レギュレータと、
を備えた装置。
【請求項２７】
前記情報は、前記周波数ドメイン情報から発生される少なくとも１つの情報保持値を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較する、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記少なくとも１つの情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項３２】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記少なくとも１つの情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項３６】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの情報保持値は、複数の情報保持値で構成される、請求項２６に記載の装置。
【請求項４０】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記複数の情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項３９に記載の装置。
【請求項４３】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記複数の情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項３９に記載の装置。
【請求項４４】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項４３に記載の装置。
【請求項４７】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記複数の情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項３９に記載の装置。
【請求項４８】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較する、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項４７に記載の装置。
【請求項５１】
添付図面を参照して説明したＰＡＰ療法を制御する方法。
【請求項５２】
添付図面を参照して説明したＰＡＰ療法を制御する装置。
【請求項１】
ＰＡＰ療法を制御する方法において、
ある圧力で患者の気道にガスの流れを供給するステップと、
前記流れの周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るステップと、
前記情報に基づいて前記圧力を調整するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
前記情報は、前記周波数ドメイン情報から発生される少なくとも１つの情報保持値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、そして前記情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー、及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記少なくとも１つの情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整ステップは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの情報保持値は複数の情報保持値で構成される、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、そして前記複数の情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー、及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記複数の情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記調整ステップは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
患者の呼吸の周期を計算し且つ前記周期の吸気部分を計算するステップを更に備え、前記調整ステップは、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較することを含み、更に、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
ＰＡＰ療法を制御する装置において、
ある圧力で患者にガスの流れを供給するための送風機と、
前記流れの特性を測定するためのセンサと、
前記特性の周波数ドメインにおけるゼロないし２５Ｈｚの周波数範囲からの情報を得るためのコントローラと、
前記情報に基づいて前記圧力を調整するように前記コントローラにより制御される圧力レギュレータと、
を備えた装置。
【請求項２７】
前記情報は、前記周波数ドメイン情報から発生される少なくとも１つの情報保持値を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較する、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記少なくとも１つの情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項３２】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記少なくとも１つの情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項３６】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値をスレッシュホールドと比較する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記コントローラは、更に、前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記少なくとも１つの情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの情報保持値は、複数の情報保持値で構成される、請求項２６に記載の装置。
【請求項４０】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記複数の情報保持値を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項３９に記載の装置。
【請求項４３】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記複数の情報保持値は、少なくとも、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波におけるエネルギー及び前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波におけるエネルギーを含む、請求項３９に記載の装置。
【請求項４４】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項４３に記載の装置。
【請求項４７】
前記情報は、離散的エネルギースペクトルを含み、前記複数の情報保持値は、前記離散的エネルギースペクトルの第１高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの第２高調波のエネルギーと、前記離散的エネルギースペクトルの前記第１高調波ないし第１３高調波のエネルギーの和と、前記離散的エネルギースペクトルの第５高調波ないし前記第１３高調波のエネルギーの和とを含む、請求項３９に記載の装置。
【請求項４８】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々をスレッシュホールドと比較する、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記コントローラは、更に、前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較する、請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
前記コントローラは、更に、患者の呼吸の周期及び該周期の吸気部分を計算し、そして前記複数の情報保持値の各々を複数のスレッシュホールドの１つと比較し、複数のスレッシュホールドの前記１つは、前記吸気部分と前記周期との比に基づいて選択される、請求項４７に記載の装置。
【請求項５１】
添付図面を参照して説明したＰＡＰ療法を制御する方法。
【請求項５２】
添付図面を参照して説明したＰＡＰ療法を制御する装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９ａ−１】
【図９ａ−２】
【図９ｂ−１】
【図９ｂ−２】
【図９ｃ−１】
【図９ｃ−２】
【図９ｄ】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９ａ−１】
【図９ａ−２】
【図９ｂ−１】
【図９ｂ−２】
【図９ｃ−１】
【図９ｃ−２】
【図９ｄ】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００８−５０８９２９（Ｐ２００８−５０８９２９Ａ）
【公表日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２４７６０（Ｐ２００７−５２４７６０）
【出願日】平成１７年８月６日（２００５．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＺ２００５／０００１９６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１４１１４
【国際公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（５０４２９８３４９）フィッシャー アンド ペイケル ヘルスケア リミテッド (41)
【公表日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月６日（２００５．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＺ２００５／０００１９６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１４１１４
【国際公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（５０４２９８３４９）フィッシャー アンド ペイケル ヘルスケア リミテッド (41)
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