特許 6396892 呼吸の快適さのための圧力の制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6396892

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】呼吸の快適さのための圧力の制御

(51)【国際特許分類】

   A61M 16/00 20060101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   A61M16/00 305A

   A61M16/00 315

【請求項の数】25

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2015-512716(P2015-512716)

(86)(22)【出願日】2013年5月13日

(65)【公表番号】特表2015-516266(P2015-516266A)

(43)【公表日】2015年6月11日

(86)【国際出願番号】US2013040749

(87)【国際公開番号】WO2013173219

(87)【国際公開日】20131121

【審査請求日】2016年3月11日

(31)【優先権主張番号】61/646,571

(32)【優先日】2012年5月14日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】509116613

【氏名又は名称】レスメド・モーター・テクノロジーズ・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【弁理士】

【氏名又は名称】有原 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(72)【発明者】

【氏名】フレミング，デイヴィッド・ジェイムズ

(72)【発明者】

【氏名】グランバーグ，マイケル

【審査官】 芝井 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５２１８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００７１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５１３３８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｍ １６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

呼吸処置装置において吸気又は呼気の指示を確定する方法であって、
呼吸処置を提供するように構成されたブロワに供給される電流を測定するステップと、
前記測定された電流から第１の電流信号及び第２の電流信号を導出するステップであって、前記第１の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、前記第２の導出される電流信号は電流の短期測定量であるステップと、
前記第１の導出される電流信号及び前記第２の導出される電流信号の関数として、吸気又は呼気の指示をプロセッサによって確定するステップと
を含む方法。

【請求項2】

前記第１の導出される電流信号及び／又は前記第２の導出される電流信号は、前記測定される電流をフィルタリングすることによって導出される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の導出される電流信号は、第１の時定数を有するローパスフィルタによって導出される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間である、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第２の導出される電流信号は、第２の時定数を有するローパスフィルタによって導出される、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第２の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間である、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の導出される電流信号及び前記第２の導出される電流信号の前記関数は、前記第１の導出される電流信号と前記第２の導出される電流信号との比較を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の導出される電流信号に補償信号を付加するステップを更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記補償信号は、吸気又は呼気の前記指示に基づくものであり、前記補償信号は呼吸サイクルにおけるフェーズ変化を判断する際の遅延についての補償をするためのものである、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

吸気又は呼気の前記指示に基づいて、異なる補償信号が前記第１の導出される電流信号に付加される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１の導出される電流信号及び前記第２の導出される電流信号の前記関数は、前記第２の導出される電流信号と前記第１の導出される電流信号及び前記補償信号の和との比較を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の導出される電流信号を、吸気又は呼気の指示子の遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって維持するステップを更に含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

吸気又は呼気の前記指示に基づいて前記ブロワによって生成される圧力処置の設定を、前記プロセッサによって制御するステップを更に含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

吸気又は呼気の指示を確定する呼吸処置装置であって、
インペラ及びモータを含むブロワであって、患者インタフェースに対する圧力処置を生成するように構成されるブロワと、
前記モータに供給される電流を表す電流信号を生成するように構成される電流検知回路と、
前記検知回路に結合されたプロセッサであって、該プロセッサは、（ａ）前記電流検知回路から第１の電流信号及び第２の電流信号を導出するように構成され、前記第１の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、前記第２の導出される電流信号は電流の短期測定量であり、また、（ｂ）前記第１の導出される電流信号及び前記第２の導出される電流信号の関数として吸気又は呼気の指示を確定するように構成されるプロセッサと
を備えている呼吸処置装置。

【請求項15】

前記プロセッサは、前記測定される電流をフィルタリングすることによって前記第２の導出される電流信号を生成するフィルタを備えている、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記フィルタは、第１の時定数を有するローパスフィルタを備えている、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記第２の導出される電流信号又は前記測定される電流をフィルタリングすることによって前記第１の導出される電流信号を生成する更なるフィルタを更に備えている、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

前記更なるフィルタは、第２の時定数を有するローパスフィルタを備え、前記第１の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間であり、前記第２の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間である、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記第１の導出される電流信号及び前記第２の導出される電流信号の前記関数は、前記第１の導出される電流信号と前記第２の導出される電流信号との比較を含む、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項20】

前記プロセッサは、前記第１の導出される電流信号に補償信号を付加するように更に構成されている、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項21】

前記補償信号は、吸気又は呼気の前記確定された指示の関数であり、前記補償信号は呼吸サイクルにおけるフェーズ変化を判断する際の遅延についての補償をするためのものである、請求項２０に記載の装置。

【請求項22】

前記プロセッサは、吸気又は呼気の前記確定された指示に基づいて前記第１の導出される電流信号に異なる補償信号を付加するように構成されている、請求項２１に記載の装置。

【請求項23】

前記第１の導出される電流信号及び前記第２の導出される電流信号の前記関数は、前記第２の導出される電流信号と前記第１の導出される電流信号及び前記補償信号の和との比較を含む、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項24】

前記プロセッサは、吸気又は呼気の前記確定された指示に関連する遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって前記第１の導出される電流信号を維持するように更に構成されている、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項25】

前記プロセッサは、吸気又は呼気の前記指示に基づいて前記ブロワによって生成される前記圧力処置の設定を制御するように更に構成される、請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、換気、気道陽圧（ＣＰＡＰ：Positive Airway Pressure）処置又は非侵襲的陽圧換気（ＮＩＰＰＶ：Non-Invasive Positive Pressure Ventilation）を含む補助呼吸中に呼吸流量の指示子を検出する方法及び装置に関する。より詳細には、本技術は、呼吸についての改善された快適さを提供するため、補助呼吸中に患者に供給される圧力処置を制御することに関する。本方法及び装置は、睡眠呼吸障害（ＳＤＢ：Sleep Disordered Breathing）、いびき障害（snoring disorder）、又は他の呼吸障害を処置するために使用することができる。

【0002】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１２年５月１４日に出願された「Control of Pressure For Breathing Comfort」と題する米国仮特許出願第６１／６４６，５７１号の出願日の利益を主張する。この特許文献の開示は引用することによりその全体が本明細書の一部をなすものとする。

【背景技術】

【0003】

ＳＤＢのＣＰＡＰ処置は、導管及びマスクを使用して、患者の気道に、加圧された呼吸に適したガス、通常、空気を送出することを含むことができる。ＣＰＡＰについて使用されるガス圧力は、通常、患者要件に応じて、最大１８０Ｌ／分の流量（マスクにおいて測定）で、４ｃｍＨ_２Ｏ〜２８ｃｍＨ_２Ｏの範囲になる。加圧されたガスは、患者の気道について空気スプリント（pneumatic splint）として作用すると言われ、特に呼吸の吸気フェーズ中の気道圧潰を防止する。複相型（bi-level）ＰＡＰデバイスでは、患者についての改善された呼吸の快適さを提供するために、より高い圧力が呼吸サイクルの吸気フェーズ中に提供され、より低い圧力が呼吸サイクルの呼気フェーズ中に提供される。幾つかのＣＰＡＰデバイスでは、吸気圧力処置設定からの略１ｃｍＨ_２Ｏ〜３ｃｍＨ_２Ｏの圧力の低下であると考えることができる呼気圧力軽減が、吸気フェーズと比較して呼気フェーズ中に提供される。

【0004】

ＣＰＡＰ装置は、通常、鼻マスク若しくは口腔鼻マスク、又は鼻クッション若しくは鼻ピローの装置等の患者インタフェースにつながる空気送出チューブを介して患者に、空気等の加圧された呼吸ガスを供給するための流れ生成器又はブロワを含む。

【発明の概要】

【0005】

本技術の一形態は、モータ電流測定に基づいて気道陽圧（ＰＡＰ）デバイスによってユーザに供給される圧力を制御するようになっている改良された方法及び装置を含む。こうした装置は、空気流を測定するために流量センサ又は圧力センサを含むことなく実装することができる。

【0006】

本技術の別の形態は、気道陽圧（ＰＡＰ）デバイス内のブロワに供給される電流の測定量に基づいて呼吸流量の変化を確定するようになっている方法及び装置を含む。呼吸流量の検出される変化は、ブロワの速度を制御し、その結果、ブロワにより供給される圧力を制御するために使用することができる。

【0007】

本技術の別の形態は、ＰＡＰデバイスのモータに供給される電流の変化を評価することによって、吸気と呼気との間の遷移を検出するようになっている方法及び装置に関する。

【0008】

本技術の別の形態は、ＰＡＰデバイスのモータに供給される電流の変化を評価することによって、吸気と呼気との間の遷移を検出し、吸気中に第１の圧力、そして、呼気中に第２の圧力を送出するようモータを制御するようになっている方法及び装置に関する。

【0009】

本技術の幾つかの実施形態は、吸気又は呼気の指示を確定するための呼吸処置装置の方法を含む。本方法は、呼吸処置を提供するように構成されるブロワに供給される電流を測定することを含むことができる。本方法はまた、測定された電流から第１の電流信号及び第２の電流信号を導出するステップを含むことができる。第１の導出される電流信号は電流の長期測定量とすることができ、第２の導出される電流信号は電流の短期測定量とすることができる。本方法はまた、第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数として吸気又は呼気の指示を、プロセッサによって確定するステップを含むことができる。

【0010】

幾つかの場合、第１の導出される電流信号は、測定される電流をフィルタリングすることによって導出することができる。また、第１の導出される電流信号は、第１の時定数を有するローパスフィルタによって導出することもできる。任意選択で、第２の導出される電流信号は、測定される電流をフィルタリングすることによって導出することができる。さらに、第２の導出される電流信号は、第２の時定数を有するローパスフィルタによって導出することもできる。幾つかの場合、第１の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間とすることができ、第２の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間とすることができる。

【0011】

任意選択で、第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第１の導出される電流信号と第２の導出される電流信号との比較を含むことができる。幾つかの場合、本方法は、第１の導出される電流信号に補償信号を付加するステップも含むことができる。幾つかの場合、本方法は、吸気又は呼気の指示に基づいて第１の導出される電流信号に補償信号を付加するステップを更に含むことができる。同様に、吸気又は呼気の指示に基づいて、様々な補償信号を、第１の導出される電流信号に付加することができる。幾つかの実施形態において、第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第２の導出される電流信号と第１の導出される電流信号及び補償信号の和との比較を含むことができる。本方法は、第２の導出される電流信号を、吸気又は呼気の指示子の遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって維持するステップも含むことができる。本方法は、吸気又は呼気の指示に基づいてブロワによって生成される圧力処置の設定を、プロセッサによって制御するステップを更に含むことができる。

【0012】

本技術の幾つかの実施形態は、吸気又は呼気の指示を確定する呼吸処置装置を含むことができる。本装置は、インペラ及びモータを有するブロワを含むことができる。ブロワは、患者インタフェースに対する圧力処置を生成するように構成することができる。本装置はまた、モータに供給される電流を表す電流信号を生成するように構成される電流検知回路を含むことができる。本装置はまた、検知回路に結合されたプロセッサを含むことができる。このプロセッサは、（ａ）電流検知回路から第１の電流信号及び第２の電流信号を導出するように構成され、第１の導出される電流信号は電流の長期測定量とすることができ、第２の導出される電流信号は電流の短期測定量とすることができ、また、（ｂ）第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数として吸気又は呼気の指示を確定するように構成することができる。

【0013】

幾つかの場合、プロセッサは、測定される電流をフィルタリングすることによって第１の導出される電流信号を生成するフィルタを備えることができる。フィルタは、第１の時定数を有するローパスフィルタを備えることができる。任意選択で、本装置は、第１の導出される電流信号をフィルタリングすることによって第２の導出される電流信号を生成する更なるフィルタを更に備えることができる。幾つかの場合、プロセッサは、第２の導出される電流信号をフィルタリングすることによって第１の導出される電流信号を生成する更なるフィルタを更に備えることができる。この更なるフィルタは、第２の時定数を有するローパスフィルタを備える。第１の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間とすることができ、第２の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間とすることができる。

【0014】

任意選択で、第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第１の導出される電流信号と第２の導出される電流信号との比較を含むことができる。さらに、プロセッサは、第１の導出される電流信号に補償信号を付加するように更に構成することができる。プロセッサはまた、吸気又は呼気の確定された指示の関数として第１の導出される電流信号に補償信号を付加するように更に構成することができる。幾つかの場合、プロセッサは、吸気又は呼気の確定された指示に基づいて、第１の導出される電流信号に異なる補償信号を付加するように構成することができる。幾つかの場合、第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第２の導出される電流信号と第１の導出される電流信号及び補償信号の和との比較を含むことができる。またさらに、プロセッサは、吸気又は呼気の確定された指示子に関連する遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって第１の導出される電流信号を維持するように更に構成することができる。また、プロセッサは、吸気又は呼気の指示に基づいてブロワによって生成される圧力処置の設定を制御するように更に構成することができる。もちろん、上記態様の幾つかの部分は、本発明の部分態様を形成することができる。また、これらの部分態様及び／又は態様のうちの様々なものは、様々な方法で組み合わせることができ、本技術の追加の態様又は部分態様も構成することができる。

【0015】

本技術の他の特徴は、以下の詳細な説明、要約書、図面、及び特許請求の範囲に含まれる情報を検討することから明らかになるであろう。

【0016】

本技術の上記のまた他の特徴及び利点は、図面を参照して、また、本技術の非制限的な例示的な実施形態によって、以下に続く詳細な説明において更に述べられる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本技術の態様に係る流れ検出システムを示す略図である。

【図2】本技術の幾つかの実施形態における、電流解析のために実装することができるプロセッサの例示的な要素の図である。

【図3】本技術の態様に係るブロワによって供給される圧力を生成するためのブロワ速度制御器についての状態機械図である。

【図4】本技術の幾つかの実施形態についてのシステムアーキテクチャの例示的な構成要素を示すブロック図である。

【図5】本技術に関するシステムを示す図である。患者インタフェース３０００を装着している患者１０００は、ＰＡＰデバイス４０００から陽圧の空気の供給を受ける。ＰＡＰデバイスからの空気は、加湿器５０００において加湿され、空気回路４１７０に沿って患者１０００に進む。

【図6】本技術の１つの形態による患者インタフェースを示す図である。

【図7a】本技術の１つの形態によるＰＡＰデバイスを示す図である。

【図7b】図７ａのＰＡＰデバイスの空気圧回路の概略図である。上流及び下流の方向が示されている。

【図7c】図７ａのＰＡＰデバイスの電気構成要素の概略図である。

【図8】本技術の１つの態様による加湿器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本明細書では、語「を備える（comprising）」は、「オープン（open）」の意味で、すなわち、「を含む（including）」の意味で理解されるべきであり、したがって、その「クローズド（closed）」の意味、すなわち、「だけからなる（consisting only of）」の意味に限定されない。対応する意味は、それらが現れるところの対応する語「備える（comprise）」、「備えた（comprised）」、及び「備える（comprises）」に帰属すべきである。

【0019】

用語「空気（air）」は、呼吸可能なガス、例えば補助酸素を有する空気を含むと考えられる。本明細書で述べるブロワ又は流れ発生器を、空気以外の流体を送り込む（pump）ように設計することができることも認知されている。

【0020】

ＰＡＰデバイス１１０は、モータ１１４を有する流れ発生器又はブロワ１１２を含むことができ、モータ１１４は、加圧されたガス又は空気の供給物を生成するためにモータ１１４のロータ１１６に結合されたインペラ１１８を駆動するように構成される。モータ１１４は、プロセッサ１２０によって制御され、プロセッサ１２０は、ボリュート又は他の流れ誘導チャンバ内でロータ１１６が回転し、その結果インペラ１１８が回転する速度を制御する駆動信号をモータ１１４に提供する。好ましい実施形態では、モータ１１４は、ロータ１１６が回転するときのモータの逆起電力（ＥＭＦ）を測定することによってモータの速度を確定することができる、ホール効果センサのないモータ等のセンサレス（例えば、転流（commutation）又は位置センサなし）モータとすることができる。プロセッサ１２０は、ブロワの測定速度をブロワの所望の速度と比較し、所望の速度を維持するようにモータの電圧又は電流を調整することによってモータ１１４を所望のモータ速度に維持するために、フィードバック制御ループを備える。幾つかの場合、本技術は、付加的なセンサなし（例えば、流量センサ及び／又は圧力センサなし）で実装することができる。

【0021】

システム及びブロワの特性、例えば、空気送出導管に沿う圧力低下等は、好ましくは予め決定されている。そのため、モータ速度と送出される圧力との関係は既知である。その結果、ＰＡＰデバイスはブロワの速度を制御し、所望の圧力を提供する。幾つかの場合、圧力センサによって確定される実際の圧力測定値は存在しない場合がある。しかし、幾つかの場合、圧力は、既知の又は測定済みのパラメータから推定又は計算することができる。幾つかの場合、本明細書で述べる電流信号解析は、流量センサ、圧力センサ、及び／又は速度センサなしの実装態様を可能にするように、ＰＡＰデバイス又は他の呼吸圧力処置デバイスが最小検知構成（例えば、電流検知抵抗器（複数の場合もある）だけ）によって動作することを可能にすることができる。しかし、本明細書でより詳細に示すように、幾つかの場合、こうしたセンサの１つ又は複数は、装置とともに実装することができる。こうした場合、電流信号解析は、センサに基づいて動作をチェックするために冗長サイクリング若しくはトリガプロセスとして働くことができるか、又は、センサの１つ若しくは複数における故障の検出時に、バックアッププロセスとしてその他の方法で起動することができる。

【0022】

ＰＡＰデバイス１１０は、任意選択で、ユーザがデバイス、例えばオン／オフボタンと相互作用することを可能にする、１つ又は複数のボタン及び／又はダイアル等のユーザインタフェース１２２及び／又はコントロール１２４を含むことができる。

【0023】

ＰＡＰデバイスは、通常、空気送出導管（図示せず）に結合されたガス出口１２６を含んでおり、ブロワ１１２によって生成される加圧されたガスの流れをマスク又は鼻組立体等の患者インタフェースユニット（図示せず）に送出する。

【0024】

或る例では、ＰＡＰデバイスは、呼吸サイクルの吸気フェーズ中に第１の圧力を、また、呼吸サイクルの呼気フェーズ中に第２の圧力を送出するように構成することができる。第１の圧力は第２の圧力以上である。第１の圧力と第２の圧力との圧力差は、圧補助と呼ばれ、こうした圧力差は、呼気圧力軽減（ＥＰＲ）を提供するために、０ｃｍＨ_２Ｏ、１ｃｍＨ_２Ｏ、２ｃｍＨ_２Ｏ、又は３ｃｍＨ_２Ｏに設定することができる。ＰＡＰデバイスがバイレベルＰＡＰデバイスであるとき、より高い圧補助値を提供することができる。好ましくは、第１の圧力は４ｃｍＨ_２Ｏと２８ｃｍＨ_２Ｏとの間であり、第２の圧力は２ｃｍＨ_２Ｏと２０ｃｍＨ_２Ｏとの間である。

【0025】

呼吸中、患者インタフェースに送出される流れは、ユーザの呼吸サイクルとともに変動することになる。流れのこうした変化は、適切な圧力を送出する所望のモータ速度にブロワを維持するために提供される電流のレベルの変化をもたらすことになる。電流のレベルのこれらの変化を使用して、起こっている流れの変化を評価し、吸気から呼気への、またその逆に、呼気から吸気への遷移を検出することができる。そのため、幾つかの実施形態では、モータの相電流ではなく、ブロワのモータのブリッジ駆動回路に供給される電流を、流れについてのプロキシとして使用することができる。

【0026】

幾つかのこうした場合において、例えば、（ブリッジ回路を介して）モータに印加される電圧がほぼ一定である可能性が高いとき、電流は、或る特定の時間における流れについてのプロキシとして働くことができる。モータを制御するための、ソース電圧（例えば、バス電圧）のパルス幅変調（ＰＷＭ）の実装態様の場合、バス電圧より低いモータへの電圧が、モータに印加されることになる（例えば、印加電圧は、バス電圧にＰＷＭパーセンテージを掛けた値に等しくすることができる）。

【0027】

代替的に、幾つかの実施形態では、ブロワに対する電力は、流れについてのプロキシとして使用することができる。こうした場合、ブロワに対する供給電流の電流信号は、モータに対する電圧を表す信号とともに乗算器回路に提供することができる。その後、電流信号ではなく、こうした電力信号を本明細書で述べるプロセスに印加することができる。

【0028】

そのため、幾つかの実施形態では、モータ電流信号を測定し、記録してもよい。任意選択で、その信号を表すサンプリング済みデータとすることができる測定済みモータ電流信号ＭＣＳは、その後、アナログ処理回路（例えば、アナログプロセッサ）、若しくはデジタル処理回路（例えば、デジタルプロセッサ）、又はこれらの任意の組合せ等のプロセッサ又は処理回路によって処理することができる。

【0029】

こうしたプロセッサ又は処理回路の一実施形態の例示的な要素が図２に示される。幾つかの場合、処理回路に印加されるモータ電流信号ＭＣＳは、１つ又は複数の電流検知抵抗器を使用して測定することができる。任意選択で、ホールセンサ、電流変圧器、プリント回路基板（ＰＣＢ）トレース（抵抗器の変形）等の他のデバイスを、電流を測定するために実装することができる。電流は、モータリード線又はコモンブリッジボトム（common bridge bottom）において測定することができる。電流はまた、２つ又は３つのセンサ等によってブリッジトップ又はボトムにおいて測定することができる。幾つかの場合、測定される電流は、モータのコイルの相電流の平均とすることができる。

【0030】

測定されるモータ電流信号ＭＣＳは、その後、１つ又は複数のフィルタ等による図２に示すフィルタリング等によって処理されて、種々の評価信号を導出することができる。例えば、測定されるモータ電流信号ＭＣＳを、ローパスフィルタ（例えば、５３Ｈｚ又は１６０Ｈｚカットオフ周波数を有する１次ローパスフィルタ、移動平均フィルタ、高次フィルタ、又は同様なもの）等のフィルタ２０２によってフィルタリングして、信号内のノイズ又は外乱を除去することができる。こうしたフィルタリングから導出される信号は、瞬時若しくは短期間モータ電流信号ＳＴＣ、又は電流の短期間平均測定量であると考えることができる。こうした信号は、流量センサなしで、現在の流量レベルの指示子として採用することができる。こうしたフィルタリングの選択されたパラメータ又は時定数（複数の場合もある）に基づいて、電流の短期間測定量は、１未満の平均呼吸、例えば、平均呼吸の半分未満の期間にわたるモータ電流の測定量であると考えることができる。

【0031】

長期モータ電流信号ＬＴＣはまた、図２に示す更なるフィルタ２０６等によるフィルタリングによって導出することができる。例えば、短期モータ電流信号ＳＴＣは、ローパスフィルタ（例えば、０．００３Ｈｚカットオフ周波数を有する１次ローパスフィルタ、移動平均フィルタ、高次フィルタ、又は同様なもの）等のフィルタ２０６によってフィルタリングすることができる。こうした処理によって導出される信号は、漏れ等によるベース流量レベルの指示として採用することができる。漏れは、患者インタフェースからの故意の漏れ及び／又はシステムに関するフィッティング問題による他の漏れを含む場合がある。したがって、フィルタリングのパラメータ又は時定数（複数の場合もある）に基づいて、長期モータ電流信号ＬＴＣは、単一の呼吸より長い所定の期間にわたる電流の測定量であると考えることができる。したがって、ＬＴＣはまた、電流の長期平均測定量であると考えることができる。例えば、ＬＴＣは、４回、５回、６回、７回、又は８回の呼吸等の２回〜１０回の呼吸の範囲内等で複数回の呼吸の継続時間にわたって導出することができる。代替的に、所定の期間は、所定の数の以前の電流値を記録するのにかかる時間を含むことができる。又は、先行する所定の秒数、例えば、３０秒以上等の先行する１０秒〜９０秒、１５秒〜５０秒、２０秒〜４０秒にわたって記録される電流値等の時間ベース限界として設定することができる。しかし、長期モータ電流についての他の期間を利用することができることが理解されるべきである。

【0032】

デジタル処理の場合、モータ電流又はそのモータ電流のフィルタリングからの導出信号は、５Ｈｚ等の１ＫＨｚ〜２０ＫＨｚのサンプリングレートでサンプリングすることができる。そのため、幾つかの場合、長期又は短期の導出測定量は、サンプリングデータによって相応して計算することができる。しかし、他のサンプリングレートを実装することができることを当業者は理解するであろう。

【0033】

任意選択で、本技術の幾つかの実施形態では、吸気フェーズと呼気フェーズとの間の圧力を変更するための速度の変化中等、モータによる既知の速度変化中、フィルタリングの計算は、こうした変化に関連する電流をフィルタに印加することを回避するため調整することができる。例えば、長期モータ電流信号を導出するためのフィルタリングは、こうした変化に基づいて休止又は一時的に停止することができる。代替的に、こうした変化中に得られる電流値は、長期測定量の計算から排除することができる。

【0034】

なおさらに、幾つかのバージョンでは、モータ速度の故意の／既知の変化中にフィルタの状態を維持するために、実際のモータ電流の値又は実際のモータ電流に基づく値ではなく、フィルタのコンテンツ（例えば、フィルタの長期平均）に正味の値を全く付加しないように計算される数値定数とすることができるメンテナンス値又は「ブランキング値（blanking value）」を、任意選択で、フィルタリングに適用することができる。例えば、モータ加速／減速メンテンス因子は、モータによるこうした既知の速度変化中にフィルタ２０６に適用することができる。こうした処理の例は、図２を参照して考えることができる。切換え又は決定要素２０５は、短期モータ電流ＳＴＣ、又は、メンテナンス信号発生器２０４若しくは他のバッファからのメンテナンス信号をフィルタ２０６に選択的に適用することができる。こうした切換え要素についての条件又はロジックは、本明細書でより詳細に論じられる。

【0035】

呼吸の異なるフェーズを検出する等のため流量の変化を判断するために、瞬時又は短期モータ電流ＳＴＣは、長期モータ電流ＬＴＣと比較することができる。こうした比較は、吸気又は呼気の指示子又は信号ＩＥＳ等の呼吸流量の変化の指示を提供するのに役立つことができる。こうした処理の例は、図２の比較器要素２１２を参照して考えることができる。例えば、瞬時又は短期モータ電流が長期モータ電流より大きいとき、比較は、流量が増加しているという指示（indication）として採用することができる。瞬時又は短期モータ電流が長期モータ電流より小さいとき、比較は、流量が減少しているという指示として採用することができる。こうした増加する流量は、吸気が起こっているという指示として働くことができ、こうした減少する流量は、呼気が起こっているという指示として働くことができる。そのため、患者の呼吸サイクルの異なるフェーズ、吸気及び呼気の開始は、長期電流と比較される瞬時又は短期電流の変化のこの評価に基づいて流量の変化をモニタすることによって判断することができる。呼吸の異なるフェーズの開始の検出が使用されて、異なる呼吸フェーズについて送出される圧力を必要に応じて変化させるためモータ速度を変更するモータ制御プロセッサ等のための、トリガ及び／又はサイクリング信号を提供することができる。例えば、比較に基づいて、比較器２１２は、呼気の場合に正の信号又は高い信号を生成し、吸気の場合にヌル信号又は低い信号を生成する（又はその逆）ように構成することができる。このとき、正のＩＥＳ信号は、呼気圧力用のブロワの速度変化を設定する制御信号として働くことができる。このとき、ヌル信号又は低いＩＥＳ信号は、吸気圧力用のブロワの別の速度変化を設定する制御信号として働くことができる。

【0036】

幾つかの実施形態では、補償因子が、任意選択で実装されて、患者の呼吸サイクルのフェーズ変化を電流から判断することと、送出される圧力を変更するようにモータ速度を調整することとの間の遅延又はラグを補償することができる。それにより、補償因子の実装は、ＩＥＳ信号でモータ速度（及び結果として生じる圧力）を少し早期に調整させることができ、それにより、モータ速度の実際の変化は、患者又はユーザの呼吸サイクルの変化と同期する可能性が高くなる。こうした実施形態は、補償発生器２１０−１、２１０−２、及び加算器２０８等のコンバイナ要素を示す図２を参照して考えることができる。この例では、加算器２０８は、ＩＥＳ信号の状態に基づいて発生器又はバッファからの補償信号を選択的に加算する。切換え又は決定要素２１１は、複数の信号発生器２１０−１、２１０−２（１つ又は複数のバッファ等）からの異なる補償信号を加算器２０８に選択的に印加することができる。こうした切換え要素用の条件又はロジックは、切換え制御要素２１８を参照して本明細書でより詳細に論じられる。本質的に、切換え制御要素２１８は、ＩＥＳ信号（又は検出される吸気若しくは呼気の状態）に基づいて、切換え又は決定要素２１１を制御して、図３の状態機械を参照して本明細書で論じる時間に、長期モータ電流信号に正又は負の補償因子を適用することができる。

【0037】

補償因子を使用するシステムでは、瞬時又は短期モータ電流は、長期モータ電流に対し補償因子を加算又は減算したものを表す調整済み長期モータ電流と比較される。こうした場合、瞬時又は短期モータ電流が長期モータ電流から補償因子を減算した値より小さい場合、比較器２１２は、呼気を示すＩＥＳ信号を生成することになり、それにより、モータ速度を、ＩＥＳ信号に応答して、呼気圧力モータ速度に調整することができる。同様に、瞬時又は短期モータ電流が長期モータ電流に補償因子を加算した値より大きい場合、比較器２１２は、吸気を示すＩＥＳ信号を生成することになり、それにより、モータ速度を、ＩＥＳ信号に応答して、吸気圧力モータ速度に調整することができる。

【0038】

幾つかの実施形態では、補償因子（ＣＦ）は、電流の設定済みバッファレベル、例えば２ｍＡ〜１０ｍＡとすることができる。代替の配置構成では、補償因子は、長期モータ電流の分数又はパーセンテージ等の比率として自動的に確定することができる。更なる配置構成では、補償因子は、吸気及び／又は呼気フェーズ中の電流の検出されるピークの関数として計算することができる。こうした配置構成では、吸気及び／又は呼気フェーズ中のピーク電流が検出され、補償因子は、ピーク値の比率（例えば、分数又はパーセンテージ）として確定される。代替の配置構成では、補償因子は、最後のＩＥＳ遷移以来の時間に基づいて確定することができる。

【0039】

図２に更に示すように、比較器２１２のＩＥＳ信号出力は、任意選択で、切換え又は決定要素２１３、バッファ２１６、及びエッジ起動式ブランキングタイマ２１４に印加することができる。ＩＥＳ信号の最新の状態は、バッファ２１６内に保持され、このバッファから切換え又は決定要素２１３に出力することができる。そのため、切換え又は決定要素２１３は、比較器からのＩＥＳ信号の電流状態又はバッファ２１６からのＩＥＳ信号の以前のものであるが最新の状態を選択的に出力することになる。この点に関して、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４は、切換え又は決定要素２１３用の制御信号ＣＳを生成することになる。エッジ起動式ブランキングタイマ２１４のプロセスは、比較器から出力されるＩＥＳ信号の変化を検出するエッジ検出器を含むことになる。エッジの検出は、その後、所定の時間間隔を有するタイマを始動することができる。所定の時間間隔中に、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４は、比較器からのＩＥＳ信号ではなく、バッファ２１６内に保持されるＩＥＳ信号の直前で最新の状態を選択するよう、切換え又は決定要素２１３を設定する制御信号を出力することになる。他の時間では、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４は、バッファ２１６内に保持されるＩＥＳ信号の以前のものであるが最新の状態ではなく、比較器からのＩＥＳ信号を選択するよう、切換え又は決定要素２１３を設定する制御信号ＣＳを出力することになる。こうした制御は、吸気圧力用の吸気速度設定と呼気圧力用の呼気速度設定との間でモータが変化しているとき等、モータの速度が変化する時間中に、より安定したＩＥＳ信号を可能にすることができる。したがって、モータ速度の上述した変化に関連する典型的な時間に等しいか又はそれを超える時間量の間、バッファ２１６の出力をＩＥＳ信号として使用するように、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４のタイミング間隔の所定の時間を選択することができる。

【0040】

さらに、メンテナンス信号発生器２０４を参照して上記で述べたように、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４によって出力される制御信号ＣＳは、切換え又は決定要素２０５を制御するために印加することができる。この点に関して、フィルタ２０６への入力は、メンテナンス信号発生器２０４の出力に選択的に変更することができる。そのため、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４は、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４のタイミング間隔の所定の時間の間、フィルタに対するメンテンス信号の印加を選択的に制御することができる。そのため、フィルタ２０６は、吸気速度設定及び／又は呼気速度設定に関連する変化等のモータ速度の変化に関連する通常の時間に等しいか又はそれを超える時間量の間、メンテンス信号の出力を受信することができる。他の時間では、切換え又は決定要素２０５は、エッジ起動式ブランキングタイマ２１４の制御下で、短期間電流がフィルタ２０６に印加されることを可能にすることができる。

【0041】

図３は、モータ速度、その結果、ブロワによって送出される圧力を制御するモータ速度コントローラについての例示的な状態機械の略図である。状態１、３０２では、モータは、モータ速度を呼気モータ速度に設定するコマンド信号を提供される。上記で述べたように、減速に起因する電流の変化を補償するために、この速度遷移フェーズ中の電流値の記録を休止又は一時的に停止してもよく、又は、減速メンテナンス因子をフィルタリングプロセスについて適用してもよい。呼気モータ速度に達する（それは、所望の速度と測定若しくは推定される速度との比較又は所定の期間の経過に基づいて判定することができる）と、モータ速度コントローラは、状態２、３０４に移動し、そこで、短期間モータ電流（ＳＴＣ）が長期間モータ電流（ＬＴＣ）に補償因子（ＣＦ）を加算したものより大きくなる時間まで呼気圧力を維持するように運転し続けるようモータにシグナリングする。短期間電流（ＳＴＣ）が長期間電流（ＬＴＣ）に補償因子（ＣＦ）を加算したものより大きくなると、モータ速度コントローラは、状態３、３０６に遷移し、モータ速度を吸気モータ速度まで増加させるコマンド信号がモータに送信される。やはり上記で述べたように、この状態の間、この速度遷移フェーズ中の電流値の記録を、休止又は一時的に停止することができるか、又は、加速メンテナンス因子をフィルタリングプロセスについて利用して、加速に起因する電流の変化を補償することができる。設定された吸気モータ速度に達する（それは、所望の速度と測定若しくは推定される速度との比較、又は所定の期間の経過に基づいて判定することができる）と、モータ速度コントローラは、状態４、３０８に遷移する。状態４、３０８の間、短期間電流（ＳＴＣ）が長期間電流（ＬＴＣ）から補償因子（ＣＦ）を減算したものより小さくなる時間まで吸気圧力モータ速度を維持するように運転し続けるようモータにシグナリングする。短期間電流（ＳＴＣ）が長期間電流（ＬＴＣ）から補償因子（ＣＦ）を減算したものより小さくなると、モータ速度コントローラは、元の状態１、３０２に遷移し、サイクルが継続する。

【0042】

或る特定のオプションの配置構成では、モータコントローラは、状態１、３０２と状態２、３０４との間に更なる状態１．５、３０３を含むことができる。状態１．５、３０３では、短期間電流（ＳＴＣ）が長期間電流（ＬＴＣ）と比較される前に、所定の呼気圧力遅延が設定される。こうした遅延は、最小期間の間、呼気が起こることを保証し、及び／又は、状態２、３０４から状態３、３０６に入るようにする偽りのトリガが回避されることを保証することができる。更なる配置構成（図示せず）では、同様な吸気圧力遅延状態３．５を状態３０６と状態３０８との間に付加して、最小期間の間、吸気が起こることを可能にすることを保証することができる。

【0043】

或る特定の例では、モータは、送出される圧力を吸気モータ速度から呼気モータ速度まで変更するモータ速度の変化について能動制動が起こらないように、フリーホイールすることを可能にすることができる。モータを減速させるためのフリーホイールは、米国特許出願公開第２００７／００１７５１８号に記載される方法又は装置を使用することができる。この特許文献の開示は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなすものとする。代替的に、モータの或る形態の制動を利用して、吸気と呼気との間の遷移を制御することができる。

【0044】

或る特定のシステムでは、治療を最初に開始するとき、第２の所定の期間が過ぎてしまうまで、長期モータ電流を計算するときの遅延が存在する場合がある。或る特定の例では、第２の所定の期間は、少なくとも長期平均電流を計算するときに使用される程度の長い所定の期間とすることができる。遅延は、ユーザが治療の開始に順応し、デバイスが電流値を記録し始めるためのセトリング時間を提供することができる。デバイスは、このセトリング時間中に吸気と呼気の両方の間に単一の一定圧力（すなわち、単一の設定モータ速度）を提供するように構成することができる。

【0045】

代替的に、長期モータ電流は、最初に、所定の初期平均電流値に設定することができる。所定の初期平均電流値は、製造中のシステムの事前特徴付けによってデバイス内に予め設定してもよいし、又は、直前の治療セッションからの長期平均電流に基づいて設定してもよい。付加的に又は代替的に、或る特定の例示的なデバイスでは、所定の期間は、最初に、治療の開始時（例えば、治療の最初の１分〜２分の間）に（例えば、１０秒、１５秒、又は２０秒に）短縮されて、長期平均電流のより速い計算を提供することができる。こうしたデバイスでは、電流値は、治療が開始されるとすぐに記録されて、異なる呼吸フェーズ中に圧力に対して調整を行なって又は行うことなく、異なる呼吸フェーズを検出するため流れの変化を評価することができる。

【0046】

図２に示さないが、幾つかの実施形態では、付加的な「観測器（observer）」プロセスコンポーネントを含むことができる。観測器は、設計時にわかっているシステムパラメータ（モータトルク定数、システム慣性等）に基づいて、圧力変化中のモータの加速／減速による、モータに供給される電流の部分を推定するように構成することができる。この推定によって、電流は、本明細書で述べるフィルタリングの前に調整することができる。したがって、（長期モータ電流を減算した後の）患者の流れを示す短期モータ電流は、吸気又は呼気のより単純な指示ではなく、患者の呼吸の流れの状態のより連続的な指示子として採用することができる。こうした信号は、その後、単純な２重レベル制御指示子と対照的に、患者の呼吸サイクル内でより連続的な方式で処置圧力に対する変更を制御するための基礎として働くことができる。

【0047】

更なる例として、処理回路が図２の回路要素として示されているが、これらの要素のプロセスを、デジタルプロセッサのアルゴリズム又は処理によって実装してもよいことが理解されるであろう。こうした場合、デジタルプロセッサは、集積化チップ、メモリ、及び／又は、他の制御命令、データ若しくは情報記憶媒体を含むことができる。例えば、プロセス方法を包含するプログラムされた命令は、メモリ内の集積化チップ上でコード化してもよいし、又はその他の方法で、特定用途向け集積化チップ（ＡＳＩＣ）を形成してもよい。こうした命令は、同様に又は代替的に、適切なデータ記憶媒体を使用してソフトウェア又はファームウェアとしてロードしてもよい。

【0048】

例示的なシステムアーキテクチャ
本技術に適するこうしたコントローラの例示的なシステムアーキテクチャが図４のブロック図に示される。図において、呼吸処置装置用の本明細書で述べるモータ電流解析プロセスを有するコントローラ４０１は、１つ又は複数のプロセッサ４０８を含むことができる。システムはまた、モニタ又はＬＣＤパネル等の上に、本明細書で述べるように事象（例えば、吸気又は呼気等）検出レポートを出力するディスプレイインタフェース４１０を含むことができる。例えば、キーボード、タッチパネル、制御ボタン、マウス等用のユーザ制御／入力インタフェース４１２もまた設けられて、本明細書で述べる制御方法をアクティブ化又は修正することができる。システムはまた、プログラミング命令、電流信号、速度信号、逆ＥＭＦ信号、モータ制御信号等のデータを受信／送信するための、バス等のセンサ又はデータインタフェース４１４を含むことができる。デバイスはまた、通常、上述した方法（例えば、図２及び図３）の制御命令を含むメモリ／データ記憶コンポーネント４２０を含むことができる。これらは、４２２の、モータ電流信号処理（例えば、前処理方法、フィルタ、値発生器、ブランキング又はメンテナンス値発生ロジック、タイマ、補償発生ロジック、観測器プロセス、エッジ検出器等）用のプロセッサ制御命令を含むことができる。これらはまた、本明細書でより詳細に論じる４２４の、モータ電流信号処理に基づく処置制御（例えば、処置変更、速度制御等）用のプロセッサ制御命令を含むことができる。最後に、それらはまた、フィルタ時定数、フィルタパラメータ、ブランキング値、メンテナンス値、補償値、処置設定、圧力対速度設定テーブル等の、これらの方法のための記憶されたデータ４２６を含むことができる。幾つかの実施形態では、ソフトウェアを汎用コンピュータにロードすると、汎用コンピュータが本明細書で論じる方法のうちの任意の方法に従う専用コンピュータとして働くことができるよう、上述した方法を制御するための、これらのプロセッサ制御命令及びデータを、汎用コンピュータが使用するためのソフトウェアとしてコンピュータ可読記録媒体に収容してもよい。

【0049】

例示的な呼吸処置装置
１．１ 処置システム
一形態では、本技術は、図５及び図７ａに示すもの等の、呼吸障害を処置する装置の一部を形成することができる。この装置は、空気等の加圧呼吸ガスを、患者インタフェース３０００に通じる空気送達チューブを介して患者１０００に供給するためのフロージェネレータ又はブロワを備えることができる。

【0050】

１．２ 治療
一形態では、本技術は、一方又は両方の鼻孔及び／又は口を介して、患者１０００の気道の入口、例えば患者の鼻腔等に、陽圧を印加するステップを含む、呼吸障害を処置するための方法の一部として働くことができる。例えば、ＰＡＰデバイス４０００は、鼻持続気道陽圧（Continuous Positive Airway Pressure：ＣＰＡＰ）治療を生成して、後口咽頭壁の前方にかつそこから離れるように軟口蓋及び舌を押すことによって上気道の閉塞性睡眠時無呼吸（Obstructive Sleep Apnea：ＯＳＡ）を処置することができる。

【0051】

ＰＡＰデバイス４０００は、ＣＳＲ、ＯＨＳ、ＣＯＰＤ、ＭＤ、及び胸壁障害を処置するために使用されてきた非侵襲的換気（Non-invasive ventilation：ＮＩＶ）を生成することができる。ＮＩＶの幾つかの例では、圧力処置は、例えば１回換気量又は毎分換気量を測定し、ターゲット換気を満たすように換気の測定量を制御することによってターゲット換気を実施ように制御することができる。換気の瞬時測定量と換気の長期測定量との比較等による換気の測定量のサーボ制御は、ＣＳＲに抗する処置として働くことができる。幾つかのこうした例では、装置によって送出される圧力処置の形態は、圧補助換気とすることができる。こうした圧力処置は、通常、吸気中のより高いレベルの圧力（例えば、ＩＰＡＰ）の生成を、また、呼気中のより低いレベルの圧力（例えば、ＥＰＡＰ）の生成を提供する。

【0052】

１．３ 患者インタフェース３０００
図６に示すように、本技術の一態様による非侵襲的患者インタフェース３０００は、以下の機能的態様、すなわち、シール形成構造３１００、プレナムチャンバ３２００、位置決め及び安定化構造３３００、及び空気回路４１７０に接続するための接続ポート３６００を含むことができる。幾つかの形態では、機能的態様は、１つ又は複数の物理構成要素によって提供することができる。幾つかの形態では、１つの物理構成要素は、１つ又は複数の機能的態様を提供することができる。使用の際、シール形成構造体３１００は、気道への陽圧の空気の供給を容易にするために、患者の気道への入口を取り囲むように配置される。

【0053】

１．４ ＰＡＰデバイス４０００
図７ａ、７ｂ及び７ｃに示されるように、本技術の１つの態様による例示的なＰＡＰデバイス４０００は、機械構成要素及び空気圧構成要素４１００、電気構成要素４２００を備えることができ、１つ又は複数のアルゴリズムを実行するようにプログラムすることができる。このＰＡＰデバイスは、外部ハウジング４０１０を有することができる。外部ハウジング４０１０は、外部ハウジング４０１０の上側部分４０１２及び外部ハウジング４０１０の下側部分４０１４の２つの部分で形成される。代替の形態では、外部ハウジング４０１０は、１つ又は複数のパネル４０１５を備えることができる。ＰＡＰデバイス４０００は、ＰＡＰデバイス４０００の１つ又は複数の内部構成要素を支持するシャーシ４０１６を備えることができる。１つの形態では、空気圧ブロック（pneumatic block）４０２０が、シャーシ４０１６によって支持されるか、又はその一部分として形成される。ＰＡＰデバイス４０００は、取っ手４０１８を備えることができる。

【0054】

ＰＡＰデバイス４０００の空気経路は、吸入口エアフィルタ４１１２、吸入口マフラ４１２２、陽圧の空気を供給することが可能な制御可能圧力デバイス４１４０（好ましくは、ブロワ４１４２）、及び放出口マフラ４１２４を備えることができる。１つ又は複数の圧力センサ（例えば、圧力トランスデューサ４２７２）及び流量センサ（例えば、流量トランスデューサ４２７４）を、任意選択で空気経路に備えることができる。

【0055】

空気圧ブロック４０２０は、空気経路のうちの、外部ハウジング４０１０内に位置する部分を含む。

【0056】

ＰＡＰデバイス４０００は、電源装置４２１０、１つ又は複数の入力デバイス４２２０、中央コントローラ４２３０、療法デバイスコントローラ４２４０、療法デバイス４２４５、１つ又は複数の保護回路４２５０、メモリ４２６０、選択的トランスデューサ４２７０、データ通信インタフェース４２８０、及び１つ又は複数の出力デバイス４２９０を有する。電気構成要素４２００は、単一のプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）４２０２上に実装することができる。代替の形態では、ＰＡＰデバイス４０００は、２つ以上のＰＣＢＡ４２０２を備えることができる。

【0057】

ＰＡＰデバイス４０００の中央コントローラ４２３０は、１つ又は複数のアルゴリズムモジュールを実行するようにプログラムすることができる。これらのアルゴリズムモジュールは、１つの実施態様では、前処理モジュール、療法エンジンモジュール、圧力制御モジュール、及び故障状態モジュールを含む。

【0058】

以下では、ＰＡＰデバイス４０００は、人工呼吸器と区別することなく呼ばれる。

【0059】

１．４．１ ＰＡＰデバイスの機械構成要素及び空気圧構成要素４１００
１．４．１．１ エアフィルタ（複数の場合もある）４１１０
本技術の１つの形態によるＰＡＰデバイスは、１つのエアフィルタ４１１０、又は複数のエアフィルタ４１１０を備えることができる。

【0060】

１つの形態では、吸入口エアフィルタ４１１２は空気経路の開始部において、ブロワ４１４２の上流に位置している。図７ｂを参照されたい。

【0061】

１つの形態では、放出口エアフィルタ４１１４、例えば抗菌性フィルタは、空気圧ブロック４０２０の放出口と患者インタフェース３０００との間に位置している。図７ｂを参照されたい。

【0062】

１．４．１．２ マフラ（複数の場合もある）４１２０
本技術の１つの形態では、吸入口マフラ４１２２は、空気経路においてブロワ４１４２の上流に位置している。図７ｂを参照されたい。

【0063】

本技術の１つの形態では、放出口マフラ４１２４は、空気経路においてブロワ４１４２と患者インタフェース３０００との間に位置している。図７ｂを参照されたい。

【0064】

１．４．１．３ 圧力デバイス４１４０
本技術の１つの形態では、陽圧の空気の流量を生成するための圧力デバイス４１４０は、制御可能ブロワ４１４２である。例えば、このブロワは、ボリュート内に収容された１つ又は複数のインペラを有するブラシレスＤＣモータ４１４４を備えることができる。ブロワは、約４ｃｍＨ_２Ｏ〜約２０ｃｍＨ_２Ｏの範囲、又は他の形態では約３０ｃｍＨ_２Ｏまでの陽圧の空気の供給を、例えば約１２０リットル／分で送達することが可能である。

【0065】

圧力デバイス４１４０は、療法デバイスコントローラ４２４０の制御下にある。

【0066】

１．４．１．４ トランスデューサ（複数の場合もある）４２７０
本技術の１つの形態では、１つ又は複数のトランスデューサ４２７０が、圧力デバイス４１４０の上流に位置することができる。この１つ又は複数のトランスデューサ４２７０は、空気経路のその地点における空気の性質を測定するように構成及び準備されている。

【0067】

本技術の１つの形態では、１つ又は複数のトランスデューサ４２７０は、圧力デバイス４１４０の下流であって、空気回路４１７０の上流に位置する。この１つ又は複数のトランスデューサ４２７０は、空気経路のその地点における空気の性質を測定するように構成及び準備されている。

【0068】

本技術の１つの形態では、１つ又は複数のトランスデューサ４２７０は、患者インタフェース３０００に近接して位置する。

【0069】

１．４．１．５ アンチスピルバック弁（anti-spill back valve）４１６０
本技術の１つの形態では、アンチスピルバック弁が、加湿器５０００と空気圧ブロック４０２０との間に位置している。このアンチスピルバック弁は、水分が加湿器５０００から例えばモータ４１４４へ上流に向けて流れる危険性を低減するように構成及び準備されている。

【0070】

１．４．１．６ 空気回路４１７０
本技術の一態様による空気回路４１７０は、空気圧ブロック４０２０と患者インタフェース３０００との間での空気又は呼吸可能ガスの流れを可能にするように構成及び準備されている。

【0071】

１．４．１．７ 酸素送達
本技術の１つの形態では、補助酸素４１８０を、空気経路における或る地点に送達することができる。

【0072】

本技術の１つの形態では、補助酸素４１８０は、空気圧ブロック４０２０の上流に送達される。

【0073】

本技術の１つの形態では、補助酸素４１８０は、空気回路４１７０に送達される。

【0074】

本技術の１つの形態では、補助酸素４１８０は、患者インタフェース３０００に送達される。

【0075】

１．４．２ ＰＡＰデバイスの電気構成要素４２００
１．４．２．１ 電源装置４２１０
本技術の１つの形態では、電源装置４２１０は、ＰＡＰデバイス４０００の外部ハウジング４０１０の内部にある。本技術の別の形態では、電源装置４２１０は、ＰＡＰデバイス４０００の外部ハウジング４０１０の外部にある。

【0076】

本技術の１つの形態では、電源装置４２１０は、電力をＰＡＰデバイス４０００のみに提供する。本技術の別の形態では、電源装置４２１０は、電力をＰＡＰデバイス４０００及び加湿器５０００の双方に提供する。

【0077】

１．４．２．２ 入力デバイス４２２０
本技術の１つの形態では、ＰＡＰデバイス４０００は、人がこのデバイスとインタラクトすることを可能にするボタン、スイッチ、又はダイアルの形態の、１つ又は複数の入力デバイス４２２０を備える。これらのボタン、スイッチ、又はダイアルは、物理デバイスとすることもできるし、タッチスクリーンを介してアクセス可能なソフトウェアデバイスとすることもできる。これらのボタン、スイッチ、又はダイアルは、１つの形態では、外部ハウジング４０１０に物理的に接続することもできるし、別の形態では、中央コントローラ４２３０に電気接続されている受信機と無線通信することもできる。

【0078】

１つの形態では、入力デバイス４２２０は、人が値及び／又はメニュー選択肢を選択することを可能にするように構成及び準備することができる。

【0079】

１．４．２．３ 中央コントローラ４２３０
本技術の１つの形態では、中央コントローラ４２３０は、ｘ８６ＩＮＴＥＬプロセッサ等の、ＰＡＰデバイス４０００を制御するのに好適なプロセッサである。

【0080】

本技術の別の形態による、ＰＡＰデバイス４０００を制御するのに好適なプロセッサは、ARM Holdings社が提供しているＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍプロセッサに基づくプロセッサを含む。例えば、ST MICROELECTRONICS社が提供しているＳＴＭ３２シリーズのマイクロコントローラを用いることができる。

【0081】

本技術の更に代替の形態による、ＰＡＰデバイス４０００を制御するのに好適な別のプロセッサは、ＡＲＭ９ベースの３２ビットＲＩＳＣ ＣＰＵファミリから選択されたメンバを含む。例えば、ST MICROELECTRONICS社が提供しているＳＴＲ９シリーズのマイクロコントローラを用いることができる。本技術の或る特定の代替の形態では、１６ビットＲＩＳＣ ＣＰＵをＰＡＰデバイス４０００用のプロセッサとして用いることができる。例えば、TEXAS INSTRUMENTS社によって製造されたＭＳＰ４３０ファミリのマイクロコントローラからのプロセッサを用いることができる。

【0082】

プロセッサは、１つ又は複数のトランスデューサ４２７０及び１つ又は複数の入力デバイス４２２０から入力信号（複数の場合もある）を受信するように構成されている。

【0083】

プロセッサは、出力デバイス４２９０、療法デバイスコントローラ４２４０、データ通信インタフェース４２８０、及び加湿器コントローラ５２５０のうちの１つ又は複数に出力信号（複数の場合もある）を提供するように構成されている。

【0084】

プロセッサ、又は複数のそのようなプロセッサは、メモリ４２６０に記憶されたコンピュータプログラムとして表された１つ又は複数のアルゴリズム等の本明細書において説明する１つ又は複数の方法論を実施するように構成することができる。幾つかの場合には、前に論述したように、そのようなプロセッサ（複数の場合もある）は、ＰＡＰデバイス４０００と統合することができる。しかしながら、幾つかのデバイスでは、プロセッサ（複数の場合もある）は、呼吸治療の送達を直接制御することなく、本明細書において説明する方法論のうちの任意のものを実行する等の目的で、ＰＡＰデバイスの流量生成構成要素とは別個に実装することができる。例えば、そのようなプロセッサは、本明細書において説明するセンサのうちの任意のもの等からの記憶されたデータの解析によって、人工呼吸器又は他の呼吸関連事象の制御設定を決定する目的で、本明細書において説明する方法論のうちの任意のものを実行することができる。

【0085】

１．４．２．４ クロック４２３２
好ましくは、ＰＡＰデバイス４０００は、プロセッサに接続されたクロック４２３２を備える。

【0086】

１．４．２．５ 療法デバイスコントローラ４２４０
本技術の１つの形態では、療法デバイスコントローラ４２４０は、プロセッサによって実行されるアルゴリズムの一部分を形成する圧力制御モジュールである。

【0087】

本技術の１つの形態では、療法デバイスコントローラ４２４０は、専用化されたモータ制御集積回路を含むことができる。例えば、１つの形態では、ONSEMI社によって製造されたＭＣ３３０３５ブラシレスＤＣモータコントローラが用いられる。幾つかの実施形態では、治療デバイスコントローラ４２４０は、治療デバイス４２４５のモータのブリッジ回路に結合することができる図２のコンポーネントの１つ又は複数を含むことができる。

【0088】

１．４．２．６ 保護回路４２５０
任意選択で、本技術によるＰＡＰデバイス４０００は、１つ又は複数の保護回路４２５０を備える。

【0089】

本技術による保護回路４２５０の１つの形態は、電気保護回路である。

【0090】

本技術による保護回路４２５０の１つの形態は、温度安全回路又は圧力安全回路である。

【0091】

１．４．２．７ メモリ４２６０
本技術の１つの形態によれば、ＰＡＰデバイス４０００は、メモリ４２６０、好ましくは不揮発性メモリを備える。幾つかの形態では、メモリ４２６０は、バッテリ駆動スタティックＲＡＭを含むことができる。幾つかの形態では、メモリ４２６０は、揮発性ＲＡＭを含むことができる。

【0092】

好ましくは、メモリ４２６０は、ＰＣＢＡ４２０２上に位置する。メモリ４２６０は、ＥＥＰＲＯＭ又はＮＡＮＤフラッシュの形態とすることができる。

【0093】

付加的に又は代替的に、ＰＡＰデバイス４０００は、メモリ４２６０の着脱可能な形態のもの、例えば、セキュアデジタル（ＳＤ）標準規格に従って作製されたメモリカードを備える。

【0094】

１．４．２．８ トランスデューサ４２７０
オプションのトランスデューサは、デバイスの内部に存在することもできるし、ＰＡＰデバイスの外部に存在することもできる。外部のトランスデューサは、例えば、空気送達回路、例えば患者インタフェースに位置することもできるし、その一部分を成すこともできる。外部のトランスデューサは、データをＰＡＰデバイスに送信又は転送するドップラレーダ移動センサ等の非接触センサの形態とすることができる。

【0095】

１．４．２．８．１ 流量４２７４
本技術によるオプションの流量トランスデューサ４２７４は、差圧トランスデューサ、例えば、SENSIRION社が提供しているＳＤＰ６００シリーズの差圧トランスデューサに基づくことができる。この差圧トランスデューサは、空気圧回路と流体連通し、圧力トランスデューサのそれぞれのものは、流量制限要素における第１の地点及び第２の地点のそれぞれに接続される。

【0096】

使用中、流量トランスデューサ４２７４からの信号、すなわち総流量Ｑｔ信号が、プロセッサによって受信される。ただし、そのような流量信号を生成するか又は流量を推定するための他のセンサを実装することができる。例えば、幾つかの実施形態では、熱線質量流量センサ等の質量流量センサを実装して、流量信号を生成してもよい。任意選択で、流量は、米国特許出願第１２／１９２，２４７号に記載されている方法論のうちの任意のもの等に従って、本明細書で説明した他のセンサの１つ又は複数の信号から推定することができる。この米国特許出願の開示内容は、引用することによって、本明細書の一部をなすものとする。

【0097】

１．４．２．８．２ 圧力
本技術によるオプションの圧力トランスデューサ４２７２は、空気圧回路と流体連通して位置することができる。好適な圧力トランスデューサの一例は、HONEYWELL社のＡＳＤＸシリーズからのセンサである。代替の好適な圧力トランスデューサは、GENERAL ELECTRIC社が提供しているＮＰＡシリーズからのセンサである。

【0098】

使用中、圧力トランスデューサ４２７２からの信号は、プロセッサによって受信される。１つの形態では、圧力トランスデューサ４２７２からの信号は、プロセッサによって受信される前にフィルタリングされる。

【0099】

１．４．２．８．３ モータ速度
本技術の１つの形態では、モータ速度信号４２７６を生成することができる。モータ速度信号４２７６は、療法デバイスコントローラ４２４０によって提供することができる。モータ速度は、例えば、ホール効果センサ等のオプションの速度センサが生成することができるか、又は上述したように逆ＥＭＦから推測することができる。

【0100】

１．４．２．９ データ通信システム
本技術の１つの好ましい形態では、データ通信インタフェース４２８０が設けられ、プロセッサに接続される。データ通信インタフェース４２８０は、好ましくは、リモート外部通信ネットワーク４２８２に接続可能である。データ通信インタフェース４２８０は、好ましくは、ローカル外部通信ネットワーク４２８４に接続可能である。好ましくは、リモート外部通信ネットワーク４２８２は、リモート外部デバイス４２８６に接続可能である。好ましくは、ローカル外部通信ネットワーク４２８４は、ローカル外部デバイス４２８８に接続可能である。

【0101】

１つの形態では、データ通信インタフェース４２８０は、プロセッサの一部分である。別の形態では、データ通信インタフェース４２８０は、プロセッサとは別個の集積回路である。

【0102】

１つの形態では、リモート外部通信ネットワーク４２８２はインターネットである。データ通信インタフェース４２８０は、（例えば、イーサネット（登録商標）又は光ファイバを介した）有線通信、又は無線プロトコルを用いてインターネットに接続することができる。

【0103】

１つの形態では、ローカル外部通信ネットワーク４２８４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又は民生赤外線プロトコル等の１つ又は複数の通信標準規格を利用する。

【0104】

１つの形態では、リモート外部デバイス４２８６は、１つ又は複数のコンピュータ、例えばネットワークコンピュータのクラスタである。１つの形態では、リモート外部デバイス４２８６は、物理コンピュータではなく、仮想コンピュータとすることができる。いずれの場合も、そのようなリモート外部デバイス４２８６は、臨床医等の適切に認可された人にアクセス可能とすることができる。

【0105】

好ましくは、ローカル外部デバイス４２８８は、パーソナルコンピュータ、移動電話、タブレット、又はリモコンである。

【0106】

１．４．２．１０ オプションのディスプレイ、アラーム等を備える出力デバイス４２９０
本技術による出力デバイス４２９０は、視覚ユニット、オーディオユニット、及び触覚ユニットのうちの１つ又は複数の形態を取ることができる。視覚ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイとすることができる。

【0107】

１．４．２．１０．１ ディスプレイドライバ４２９２
ディスプレイドライバ４２９２は、ディスプレイ４２９４上での表示を目的とした文字、シンボル、又は画像を入力として受け取り、ディスプレイ４２９４にそれらの文字、シンボル、又は画像を表示させるコマンドにそれらを変換する。

【0108】

１．４．２．１０．２ ディスプレイ４２９４
ディスプレイ４２９４は、ディスプレイドライバ４２９２から受信したコマンドに応答して文字、シンボル、又は画像を視覚的に表示するように構成されている。例えば、ディスプレイ４２９４は、８セグメントディスプレイとすることができる。この場合、ディスプレイドライバ４２９２は、数字「０」等の各文字又は各シンボルを、８つのセグメントのそれぞれが特定の文字又はシンボルを表示するようにアクティブ化されるか否かを示す８つの論理信号に変換する。

【0109】

１．４．２．１１ 療法デバイス４２４５
本技術の好ましい形態では、療法デバイス４２４５はコントローラの制御下にあり、療法を患者１０００に送達する。

【0110】

好ましくは、療法デバイス４２４５は、陽圧空気デバイス４１４０である。

【0111】

１．５ 加湿器５０００
本技術の一形態では、図８に示す例等の加湿器５０００が提供される。加湿器は、図７ｃに示すように、水リザーバ及び加熱プレート５２４０を含むことができる。

【0112】

特定の実施形態を参照して本明細書における技術を説明してきたが、これらの実施形態は、本技術の原理及び適用の単なる例示にすぎないことが理解されるべきである。したがって、本技術の趣旨及び範囲から逸脱することなく、非常に多くの変更を例示の実施形態に行うことができ、他の配置構成を案出することができることが理解されるべきである。

【0113】

更なる技術例
例１．呼吸処置装置において吸気又は呼気の指示を確定する方法であって、
呼吸処置を提供するように構成されたブロワに供給される電流を測定するステップと、
前記測定された電流から第１の電流信号及び第２の電流信号を導出するステップであって、前記第１の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、前記第２の導出される電流信号は電流の短期測定量であるステップと、
前記第１の導出される電流信号及び前記第２の導出される電流信号の関数として、吸気又は呼気の指示をプロセッサによって確定するステップと
を含む方法。

【0114】

例２．第１の導出される電流信号は、測定される電流をフィルタリングすることによって導出される、例１の方法。

【0115】

例３．第１の導出される電流信号は、第１の時定数を有するローパスフィルタによって導出される、例２の方法。

【0116】

例４．第２の導出電流信号は、測定される電流をフィルタリングすることによって導出される、例１〜例３の任意の１つの例の方法。

【0117】

例５．第２の導出される電流信号は、第２の時定数を有するローパスフィルタによって導出される、例３の方法。

【0118】

例６．第１の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間であり、第２の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間である、例３の方法。

【0119】

例７．第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第１の導出される電流信号と第２の導出される電流信号との比較を含む、例１〜例６の任意の１つの例の方法。

【0120】

例８．第１の導出される電流信号に補償信号を付加するステップを更に含む、例１〜例７の任意の１つの例の方法。

【0121】

例９．吸気又は呼気の指示に基づいて第１の導出電流信号に補償信号を付加するステップを更に含む、例１〜例８の任意の１つの例の方法。

【0122】

例１０．吸気又は呼気の指示に基づいて、様々な補償信号が第１の導出される電流信号に付加される、例１〜例９の任意の１つの例の方法。

【0123】

例１１．第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第２の導出される電流信号と第１の導出される電流信号及び補償信号の和との比較を含む、例８〜例１０の任意の１つの例の方法。

【0124】

例１２．第２の導出される電流信号を、吸気又は呼気の指示子の遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって維持するステップを更に含む、例１〜例１１の任意の１つの例の方法。

【0125】

例１３．吸気又は呼気の指示に基づいてブロワによって生成される圧力処置の設定を、プロセッサによって制御することを更に含む、例１〜例１２の任意の１つの例の方法。

【0126】

例１４．吸気又は呼気の指示を確定する呼吸処置装置であって、
インペラ及びモータを含むブロワであって、患者インタフェースに対する圧力処置を生成するように構成されるブロワと、
モータに供給される電流を表す電流信号を生成するように構成される電流検知回路と、
検知回路に結合されたプロセッサであって、このプロセッサは、（ａ）電流検知回路から第１の電流信号及び第２の電流信号を導出するように構成され、第１の導出される電流信号は電流の長期測定量であり、第２の導出される電流信号は電流の短期測定量であり、また、（ｂ）第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数として吸気又は呼気の指示を確定するように構成されるプロセッサと
を備えている呼吸処置装置。

【0127】

例１５．プロセッサは、測定される電流をフィルタリングすることによって第１の導出される電流信号を生成するフィルタを備えている、例１４の装置。

【0128】

例１６．フィルタは、第１の時定数を有するローパスフィルタを備えている、例１５の装置。

【0129】

例１７．第１の導出される電流信号をフィルタリングすることによって第２の導出される電流信号を生成する更なるフィルタを更に備えている、例１４〜例１６の任意の１つの例の装置。

【0130】

例１８．プロセッサは、第２の導出される電流信号をフィルタリングすることによって第１の導出される電流信号を生成する更なるフィルタを更に備え、この更なるフィルタは、第２の時定数を有するローパスフィルタを備え、第１の時定数は平均呼吸より短いオーダの期間であり、第２の時定数は平均呼吸より長いオーダの期間である、例１６の装置。

【0131】

例１９．第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第１の導出される電流信号と第２の導出される電流信号との比較を含む、例１４〜例１８の任意の１つの例の装置。

【0132】

例２０．プロセッサは、第１の導出される電流信号に補償信号を付加するように更に構成されている、例１４〜例１８の任意の１つの例の装置。

【0133】

例２１．プロセッサは、吸気又は呼気の確定された指示の関数として第１の導出される電流信号に補償信号を付加するように更に構成されている例１４〜例１８の任意の１つの例の装置。

【0134】

例２２．プロセッサは、吸気又は呼気の確定された指示に基づいて第１の導出される電流信号に異なる補償信号を付加するように構成されている、例２０及び例２１の任意の１つの例の装置。

【0135】

例２３．第１の導出される電流信号及び第２の導出される電流信号の関数は、第２の導出される電流信号と第１の導出される電流信号及び補償信号の和との比較を含む、例１４〜例１９及び例２１〜例２２の任意の１つの例の装置。

【0136】

例２４．プロセッサは、吸気又は呼気の確定された指示子に関連する遷移中に、電流の測定量ではなくブランキング値によって第１の導出される電流信号を維持するように更に構成されている、例１４〜例２３の任意の１つの例の装置。

【0137】

例２５．プロセッサは、吸気又は呼気の指示に基づいてブロワによって生成される圧力処置の設定を制御するように更に構成される、例１４〜例２４の任意の１つの例の装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図8】