JP6247217B2 - 初期段階の呼気における口呼吸の検出 - Google Patents

Description

本開示は、圧力補助装置を伴う呼吸治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出することに関する。

医療機器を使用する患者の医学的な障害を治療すること又は医療機器を使用する患者の状態を診断、治療、若しくは監視することが知られている。例えば、閉塞性睡眠時無呼吸（ＯＳＡ）等、肺又は呼吸器系の疾患を患う患者は、しばしば圧力補助装置で治療される。このような圧力補助装置の１つの例は、持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）装置である。ＣＰＡＰ装置は、気道に「添え木を当てる」ために、患者の呼吸周期に渡って患者の気道に流れ又は流体を提供し、したがって、睡眠中の気道の潰れを防ぐ。

圧力補助装置の他の例は、バイレベル陽圧治療を提供し、この治療では、患者の気道に提供される流体の圧力が、医学的な効果及び／又は患者の快適さを最大にするように、変化する又は患者の呼吸周期と同期する。このタイプの装置は、バイレベル気道陽圧（ＢｉＰＡＰ）装置として知られている。幾つかのＢｉＰＡＰ装置では、より低い圧力が、患者の吸気相中より呼気相中に患者に供給される。患者に供給される圧力が患者の検出された状態に基づいて変化するオートタイトレーション陽圧治療を提供することも知られている。このような検出された状態は、患者がいびきをかいていること、又は、無呼吸、呼吸低下若しくは上気道抵抗を示していることを含み得る。

いったん患者が呼吸障害と診断されると、彼又は彼女は典型的には、圧力補助治療、すなわち、圧力補助のモード（例えば、持続的、バイレベル又はオートタイトレーション）を処方され、規定された圧力補助レベルが与えられる。圧力補助治療（圧力補助のモード及び圧力設定）は、典型的には、患者が睡眠研究室での睡眠検査を受けた後、医師によって処方される。

そのシステムのそれぞれが圧力補助を提供するモードを示す、上述の圧力補助システムのいずれかを使用する患者の治療では、このようなシステムの使用に関連する様々なパラメータを監視することが望ましい。典型的には、圧力補助装置のリークが、呼吸の開始と終了との間に圧力補助装置によって提供される流体の全流量に基づいて、連続的に又は周期的に推定される。推定されたリークは次に、患者に供給された流体の流量を推定するために、圧力支持装置によって供給された流体の全流量から引かれる。限定されない例として、一回呼吸量、ピーク流量、呼気／吸気（Ｉ／Ｅ）状態、及び／又は他のパラメータ等のパラメータは、患者に供給される流体の流量の推定値から得られる。したがって、様々なパラメータの正確な推定は、リークの正確な推定に依存する。

上気道呼吸異常を持つ患者はしばしば、彼／彼女の口を使って呼吸する。患者が圧力補助装置を使用するとき、彼／彼女は、鼻により高い圧力があるので、鼻を通して空気を吸い込む。しかし、患者は時々、口により少ない圧力があるので、口を通じて息を吐く。息を吐く間の口呼吸のこの現象は、例えば、ＯＳＡ及び／又は他の肺若しくは呼吸器の疾患を患う患者に観察することができる。口呼吸は、ある流量が口を通じて失われるので、患者に供給される流体の流量の推定値を減少させる又は患者に供給される流体の流量の推定値に影響を与える。

したがって、本発明の目的は、リーク推定への従来のアプローチの欠点を克服するために、圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出することである。

この目的は、本発明の１つの態様にしたがって、圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するように構成されたシステムを提供することによって、達成される。システムは、圧力発生器、センサ、及び１又は複数のプロセッサを含む。圧力発生器は、患者の気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧流を発生するように構成される。センサは、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関連する情報を伝える出力信号を提供するように構成される。１又は複数のプロセッサは、コンピュータプログラムモジュールを実行するように構成される。コンピュータプログラムモジュールは、パラメータモジュール、呼吸抽出モジュール、パラメータ極値モジュール、及び口呼吸検出モジュールを有する。パラメータモジュールは、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、出力信号に基づいて、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータを決定するように構成される。１又は複数のパラメータは、第１のパラメータを含む。呼吸抽出モジュールは、パラメータモジュールによって決定された１又は複数のパラメータに基づいて、患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するように構成される。パラメータ極値モジュールは、患者による呼吸の与えられた呼気相の間の第１のパラメータのレベルにおける局所的な極値を同定するように構成される。口呼吸検出モジュールは、患者が、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた第１のパラメータのレベルを解析することによって与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するように構成される。サンプリングウィンドウは、第１のパラメータのレベルにおいて同定された局所的な極値から又は同極値に隣接して始まる。

本発明の他の態様は、圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するための方法に関する。方法は、センサから出力信号を受信するステップを含む。出力信号は、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関連する情報を伝える。方法は、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、出力信号に基づいて、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータを決定するステップを含む。１又は複数のパラメータは、第１のパラメータを含む。方法は、１又は複数の決定されたパラメータに基づいて、患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するステップを含む。方法は、患者による呼吸の与えられた呼気相の間の第１のパラメータのレベルにおける局所的な極値を同定するステップを含む。方法は、患者が、与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するために、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた第１のパラメータのレベルを解析するステップを含む。サンプリングウィンドウは、第１のパラメータのレベルにおいて同定された局所的な極値から又は同極値に隣接して始まる。

本発明の他の態様は、圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するように構成されたシステムに関する。システムは、圧力発生手段、センサ手段、パラメータ決定手段、呼吸抽出手段、最小流量同定手段、及び口呼吸検出手段を含む。圧力発生手段は、患者の気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧流を発生するように構成される。センサ手段は、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関連する情報を伝える出力信号を提供するように構成される。パラメータ決定手段は、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、出力信号に基づいて呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータを決定するように構成される。１又は複数のパラメータは、第１のパラメータを含む。呼吸抽出手段は、１又は複数の決定されたパラメータに基づいて、患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するように構成される。最小流量同定手段は、患者による呼吸の与えられた呼気相の間の第１のパラメータのレベルにおける局所的な極値を同定するように構成される。口呼吸検出手段は、患者が、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた第１のパラメータのレベルを解析することによって、与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するように構成される。サンプリングウィンドウは、第１のパラメータのレベルにおいて同定された局所的な極値から又は同極値に隣接して始まる。

本技術のこれら及び他の目的、特徴、及び特性、並びに動作の方法及び構造の関連する要素の機能及び部品の組み合わせ及び製造の経済性は、添付の図面を参照して以下の記載及び添付の請求項を検討すると、より明らかになり、全ての図面は、この明細書の一部を形成し、同様の参照番号は、様々な図において対応する部分を示す。本技術の一つの実施形態において、ここに示される構造的な構成要素は、縮尺に合わせて描かれる。しかしながら、図面は例示及び説明のみを目的とするものであり、本技術の限定ではないことが、明確に理解されるべきである。加えて、ここでいずれの実施形態に示される又は記載される構造的特徴は、他の実施形態でも同様に使用されることができることが理解されるべきである。しかしながら、図面は、図示及び説明のみを目的とし、本技術の限定の定義として意図されないことが明確に理解されるべきである。

１又は複数の実施形態による、圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するように構成されたシステムを示す。 呼吸中の様々な流れ信号の例示のプロットを示す。 呼吸中の様々な流れ信号の例示のプロットを示す。 １又は複数の実施形態による、患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するための例示のアプローチを示す。 １又は複数の実施形態による、圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するための方法を示すフローチャートである。

ここで使用されるように、「ある（“ａ”、“ａｎ”）」及び「その（“ｔｈｅ”）」の単数形は、文脈がそうでないと明確に示さない限り、複数を含む。ここで使用されるように、２以上の部分又は構成要素が「結合される」という文は、部分が直接的に若しくは間接的に、即ち連結が生じる限りにおいて１以上の中間部分又は部品を介して、接続される又は一緒に動作することを意味する。ここで使用されるように、「直接結合される」とは、２つの要素が互いに直接的に接触することを意味する。ここで使用されるように、「固定的に結合される」又は「固定される」とは、２つの構成要素が、互いに対して一定の向きを維持しながら、１つのものとして動くように結合されていることを意味する。

ここで使用されるように、単語“単一の”は、構成要素が単一部分又はユニットとして作られることを意味する。すなわち、別々に作られた後で１つのユニットとして一緒に結合される部品を含む構成要素は、“単一の”構成要素又はボディではない。ここで採用されるように、２以上の部品又は構成要素が互いに“係合する”という文は、それらの部品が互いに対して直接的に或いは１以上の中間部品若しくは中間構成要素を通じて力を及ぼすことを意味する。ここで採用されるように、用語“数”は、１又は１より大きい整数（すなわち複数）を意味する。

ここで使用される、例えば、頂部、底、左、右、上、下、前、後、及びそれらの派生語であり、それらに限定されない方向を示す表現は、図に示す複数の要素の位置決めに関するものであり、請求項に明示的に記載されない限り、請求項を限定するものではない。

例示的な実施形態は、口呼吸が発生するときの圧力補助装置のリーク推定に対する従来のアプローチの１又は複数の不完全を解決又は大きく軽減する。例えば、口呼吸の検出は、リーク推定手順の間の流体流れパターンの異常の兆候を提供するために使用されることができる。口呼吸検出は、圧力補助装置のＩ／Ｅトリガを向上させることができる。口呼吸は、医療提供者に患者の事象として報告されることができる。鼻腔抵抗が、これは特定の呼吸インターフェースを使って低いコンプライアンスをもたらすことができる、口呼吸によって示され得る。

図１は、１又は複数の実施形態による、圧力補助装置１１を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するように構成されたシステム１０を示す。呼吸の治療の間、呼吸可能なガスの加圧流が、治療法にしたがって、患者１２の気道に供給される。治療法は、肥満低換気症候群、閉塞性睡眠時無呼吸、及び／又は他の肺若しくは呼吸器系の疾患等、呼吸器系の状態を治療するように計画され得る。１つの実施形態では、システム１０は、圧力発生器１４、電子記憶装置１６、ユーザインターフェース１８、１又は複数のセンサ２０、プロセッサ２４、及び／又は他のコンポーネントの１又は複数を含む。

１つの実施形態では、圧力発生器１４は、患者１２の気道への供給のために呼吸可能なガスの加圧流を発生するように構成される。圧力発生器１４は、治療目的のために、又は他の目的のために、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータ（例えば、流量、圧力、体積、湿度、温度、ガス組成等）を制御し得る。１又は複数のパラメータは、治療法（例えば、さらに以下で議論される）にしたがって制御され得る。治療法は、患者１２の生活の質を維持する及び／又はそうでなければ向上させるように構成され得る。限定されない例として、圧力発生器１４は、呼吸不全又は気道閉塞症候群を治療するために呼吸可能なガスの加圧流の圧力を制御するように構成され得る。圧力発生器１４は、患者１２に陽圧気道治療を提供するように構成された陽圧発生器を含み得る。このような装置は、例えば、米国特許第６、１０５、５７５号に記載され、その全体が参照によりここに援用される。

呼吸可能なガスの加圧流は、患者インターフェース２６を介して患者１２の気道に供給される。患者インターフェース２６は、圧力発生器１４によって生じた呼吸可能なガスの加圧流を患者１２の気道に送るように構成される。このようなものとして、患者インタフェース２６は、導管２８及びインタフェース器具３０を含む。導管２８は、呼吸可能なガスの加圧流をインタフェース器具３０に送り、インタフェース器具３０は、呼吸可能なガスの加圧流を患者１２の気道に供給する。インタフェース器具３０のいくつかの例は、例えば、気管内チューブ、鼻カニューレ、鼻マスク、鼻／口マスク、フルフェイスマスク、トータルフェイスマスク、又は患者の気道にガスの流れを送る他のインタフェース器具を含み得る。本発明は、これらの例に限定されず、任意の患者インタフェースを使用する患者１２に対する呼吸可能なガスの加圧流の供給も考慮する。

図１は、単枝型のパッシブシステムである患者インタフェース２６を持つシステム１０の構成を示すが、これは、限定することを意図しない。本開示の範囲は、患者インタフェース２６がインタフェース器具３０から呼気を受けるように構成された第２の導管を含む二枝型システムとして形成される実施形態を含むことが理解される。第２の導管は、このような流体を大気に排出し得る、このような流体をフィルタに送り得る、及び／又はこのような流体をシステム１０内の構成要素を含む他の構成要素に送り得る。

１つの実施形態では、電子記憶装置１６は、情報を電子的に記憶する電子記憶媒体を有する。電子記憶装置１６の電子記憶媒体は、システム１０と一体に（すなわち、実質的に取り外し不能に）提供されるシステム記憶部、及び／又は例えばポート（例えば、ＵＳＢポート、ファイヤワイヤポート等）又はドライブ（例えば、ディスクドライブ等）を介してシステム１０に取り外し可能に接続可能である取り外し可能な記憶部の一方又は両方を含み得る。電子記憶装置１６は、光学的に読み込み可能な記憶媒体（例えば、光ディスク等）、磁気的に読み込み可能な記憶媒体（例えば、磁気テープ、磁気ハードドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブ等）、電荷ベースの記憶媒体（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等）、半導体記憶媒体（例えば、フラッシュドライブ等）、及び／又は他の電子的に読み込み可能な記憶媒体の１又は複数を含み得る。電子記憶装置１６は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ２４により決定される情報、ユーザインタフェース１８を介して受信される情報、及び／又はシステム１０が適切に機能することを可能にする他の情報を記憶し得る。電子記憶装置１６は、（全体的に又は部分的に）システム１０内の別箇の構成要素であり得る、又は電子記憶装置１６は、（全体的に又は部分的に）システム１０の１つ又は複数の他の構成要素（例えば、圧力発生器１４、ユーザインタフェース１８、プロセッサ２４、及び／又はシステム１０の他の構成要素）と一体に設けられ得る。

ユーザインタフェース１８は、システム１０と１又は複数のユーザ（例えば、患者１２、介護士、研究者、治療決定者、及び／又は他のユーザ等）との間のインタフェースを提供するように構成され、これを介して、ユーザは、システム１０に情報を提供し得る、及びシステム１０から情報を受信し得る。これは、まとめて「情報」と称される、データ、キュー、結果、及び／又は命令及び任意の他の通信可能なアイテムが、ユーザと、圧力発生器１４、電子記憶装置１６、プロセッサ２４、及び／又はシステム１０の他の構成要素の１又は複数との間で通信されることを可能にする。ユーザインタフェース１８に含めるのに適したインタフェース装置の例は、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、表示画面、タッチスクリーン、スピーカ、マイクロフォン、インジケータ光、可聴アラーム、プリンタ、触覚フィードバック装置、及び／又は他のインタフェース装置を含む。１つの実施形態では、ユーザインタフェース１８は、複数の別々のインタフェースを含む。１つの実施形態では、ユーザインタフェース１８は、圧力発生器１４と一体に設けられる少なくとも１つのインタフェースを含む。ユーザインタフェース１８は、システム１０の調整可能パラメータを修正するように患者１２から入力を受信するように構成され得る。例えば、ユーザインタフェース１８は、呼吸状態検出の感度又は応答時間を修正又は選択するように患者１２から入力を受信するように構成され得る（例えば、呼吸状態遷移検出に対する閾値が、目盛付きのノブ又は１から１０までの数を表示するデジタルインタフェースを用いて感度の増加又は減少のいずれかに関して調整され得る）。

配線で接続された又は無線のいずれかの他の通信技術も、ユーザインタフェース１８として本発明により考えられることが理解されるべきである。例えば、本発明は、ユーザインタフェース１８が、電子記憶装置１６により提供される取り外し可能な記憶インタフェースと一体にされ得ることを考慮する。この例では、情報は、ユーザがシステム１０の実施をカスタマイズすることを可能にする取り外し可能な記憶装置（例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、リムーバブルディスク等）からシステム１０にロードされ得る。ユーザインターフェース１８としてシステム１０とともに使用するように適合された他の例示的な入力装置及び技術は、限定されるものではないが、ＲＳ−２３２ポート、ＲＦリンク、ＩＲリンク、モデム（電話、ケーブル又は他）を含む。要するに、システム１０と情報を通信する任意の技術が、本発明によりユーザインタフェース１８として考えられる。

センサ２０は、患者１２の呼吸努力及び／又は患者の呼吸の間の流体の流量に関する情報を伝える１つ又は複数の出力信号を発生するように構成される。流体は、吸入される呼吸可能なガス、吐き出される呼吸可能なガス、及び／又は他の呼吸可能な流体を含み得る。１つの実施形態では、センサ２０は、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関する情報を伝える出力信号を発生する。１又は複数のパラメータは、例えば、流量、体積、圧力、組成（例えば、１又は複数の成分の濃度）、湿度、温度、加速度、速度、音響特性、呼吸を示すパラメータの変化、及び／又は他の流体パラメータの１又は複数を含み得る。１つの実施形態では、センサ２０は、流量センサ及び圧力センサである。センサ２０は、このようなパラメータ（例えば、圧力発生器１４又は患者インタフェース２６における呼吸可能なガスの加圧流との流体連通を通じて）を直接測定する１又は複数のセンサを含み得る。センサ２０は、間接的に呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数の流体パラメータに関する出力信号を発生する１又は複数のセンサを含み得る。例えば、センサ２０の１又は複数は、圧力発生器１４の動作パラメータ（例えば、バルブドライバ又はモータ電流、電圧、回転速度、及び／又は他の動作パラメータ）及び／又は他のセンサに基づいて出力を発生し得る。

呼吸努力に関する情報を伝える他の出力信号が考えられる。例えば、センサ２０は、呼吸筋努力を機械的に検出するセンサ（例えば、患者１２の胸部の周りのバンド上に着用される）、患者１２の画像を取得する及び／又は患者１２の位置及び／又は運動（例えば、速度又は加速度）を測定する光学センサを含み得る。

センサ２０は、圧力発生器１４に隣接して配置された２つの独立したセンサ及びインタフェース器具３０に隣接して配置された１つの独立したセンサとして図示されるが、これは、限定することを意図しない。センサ２０は、例えば、圧力発生器１４内に、導管２８内に（連通して）、インタフェース器具３０内に（連通して）、及び／又は他の場所に等、単一の場所又は複数の場所に配置される１又は複数のセンサを含み得る。

幾つかの実装では、センサ２０の１つ又は複数は、システム１０の外側且つ患者１２のより近くに配置され得る。このような実装では、外部に位置するセンサ２０によって発生された出力信号は、有線及び／又は無線構成によりプロセッサ２４に中継されることができる。独立したユーザインタフェースは、センサ２０により発生された出力信号を受信し、ここに記載された技術の幾つか又は全てを実装して出力信号を処理し、及び／又は決定された情報の少なくとも幾つかを表示する外部に位置するセンサ２０に含まれ得る。

プロセッサ２４は、システム１０に情報処理能力を提供するように構成される。このようなものとして、プロセッサ２４は、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械、及び／又は情報を電子的に処理する他の機構の１又は複数を含み得る。プロセッサ２４は、図１において単一のエンティティとして示されているが、これは、単に説明目的のためである。幾つかの実装において、プロセッサ２４は、複数の処理ユニットを含み得る。これらの処理ユニットは、同じ装置（例えば、圧力発生器１４）内に物理的に配置され得る、又はプロセッサ２４は、協調して動作する複数の装置の処理機能を表し得る。

図１に示されるように、プロセッサ２４は、１又は複数のコンピュータプログラムモジュールを実行するように構成され得る。１又は複数のコンピュータプログラムモジュールは、パラメータモジュール３１、フィルタモジュール３２、呼吸抽出モジュール３４、パラメータ極値モジュール３６、口呼吸検出モジュール３８、及び／又は他のモジュールの１つ又は複数を含み得る。プロセッサ２４は、モジュール３１、３２、３４、３６、及び／又は３８を、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアのある組み合わせ；及び／又はプロセッサ２４上で処理能力を構成する他の機構により実行するように構成され得る。

モジュール３１、３２、３４、３６、及び３８は図１に単一の処理ユニット内の同一場所にされて示されるが、プロセッサ２４が複数の処理ユニットを含む実装では、モジュール３１、３２、３４、３６、及び／又は３８の１又は複数が、他のモジュールから離れて配置され得ることが理解されるべきである。以下に記載される異なるモジュール３１、３２、３４、３６、及び／又は３８により提供される機能の記載は、説明目的であり、限定することは意図されず、任意のモジュール３１、３２、３４、３６、及び／又は３８が、記載されるより多い又は少ない機能を提供し得る。例えば、モジュール３１、３２、３４、３６、及び／又は３８の１又は複数は、取り除かれることができ、その機能の幾つか又は全ては、モジュール３１、３２、３４、３６、及び／又は３８の他のものにより提供され得る。他の例として、プロセッサ２４は、モジュール３１、３２、３４、３６、及び／又は３８の１つに属する機能の幾つか又は全てを実行し得る１又は複数の追加的なモジュールを実行するように構成され得る。

パラメータモジュール３１は、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、センサ２０の出力信号に基づいて呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータを決定するように構成される。上述のように、１又は複数のパラメータは、例えば、流量、体積、圧力、組成（例えば、１又は複数の成分の濃度）、湿度、温度、加速度、速度、音響特性、呼吸を示すパラメータの変化、及び／又は他の流体パラメータの１又は複数を含み得る。

図２Ａ及び２Ｂは、呼吸中の様々な流れ信号の例示のプロットを示す。より具体的には、図２Ａは、通常の呼吸からの時間に応じた流れ信号４０のプロットを示す一方、図２Ｂは、口呼吸が発生している呼吸からの時間に応じた流れ信号４２のプロットを示す。幾つかの実施形態では、流れ信号４０及び４２は、センサ２０からの出力信号に基づくパラメータとして決定される。ここでは、流れ信号４０及び４２は、幾つかの実施形態にしたがって、インターフェース器具３０を通過する呼吸可能なガスの流量を示す。

口呼吸が生じるとき、鼻呼吸とは対照的に、鼻を通る流体の流量の減少がある。呼気の間の口呼吸は、呼気相の間の流れ信号４２における流量の減少によって特徴付けられる。すなわち、口呼吸は、呼気の間の流れ信号４２を低下させる。呼気の間の通常の呼吸に関して、流れ信号４０は、急速に最小流量に減少し、徐々にベースライン流量まで増加して戻り、そして次の吸気の開始まで再び急速に増加する。しかし、口呼吸の呼吸に関して、口が息を吐き出すために駆り出されるとき、流れ信号４２は、その正の勾配を緩める又は平らにする。口呼吸は、呼気相の終わりより初期の危機の間により大きく流れ信号４２を（流れ信号４０に比べて）歪める。これは、呼気の流量が、その終わりに向かってより呼気の開始において高いためである。

図１を再び参照すると、フィルタモジュール３２は、流れ信号（例えば、流れ信号４０及び／又は流れ信号４２）及び／又はセンサ２０からの他の出力信号の高周波成分を抑制すること又はそれらからの微分によってフィルタされた信号を提供するように構成される。図２Ａでは、フィルタされた流れ信号４４は、流れ信号４０をフィルタ処理する結果を示す。同様に、図２Ｂでは、フィルタされた流れ信号４６は、流れ信号４２をフィルタ処理する結果を示す。限定されない例として、フィルタモジュール３２は、流れ信号（又は他の出力信号）を、平滑化することによって、フィルタ処理（ハイパス、ローパス、バンドパス等）することによって、及び／又は他の処理技法によって、処理し得る。幾つかの実施形態によれば、流れ信号（例えば、流れ信号４０及び／又は流れ信号４２）は、高周波成分を抑制するとともに低周波成分のみを通すようにフィルタ処理される。高周波成分は、約０．２Ｈｚより高い信号の成分を含み得る。低周波成分は、約０．１Ｈｚより低い信号の成分を含み得る。

呼吸抽出モジュール３４は、患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するように構成される。幾つかの実施形態では、このような推定は、ガスパラメータモジュールによって決定された１又は複数のパラメータ（例えば、流れ信号４０及び／又は流れ信号４２）、センサ２０からの他の出力信号、及び／又は患者による呼吸に関連付けられた他の情報に基づく。吸気相と呼気相との間の遷移は、フィルタされた信号（例えば、フィルタされた流れ信号４４及び／又はフィルタされた流れ信号４６）及び／又はセンサ２０からの他のフィルタされた出力信号に基づいて推定されることができる。

図３は、１又は複数の実施形態による、患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するための例示のアプローチを示す。図３では、流れ信号４８がフィルタされた流れ信号５０とともにプロットされている。幾つかの実施形態では、吸気相と呼気相との間の遷移を推定することは、フィルタされた流れ信号（例えば、フィルタされた流れ信号５０）が流れ信号（例えば、流れ信号４８）と交わる点を同定することを含む。このような交点の例は、図３に交点５２として示される。対応する推定された呼吸状態はＩ／Ｅ状態信号５４によって示され、高い値は吸気相に関連付けられ、低い値は呼気相に関連付けられる。

図１に戻って見ると、パラメータ極値モジュール３６は、患者１２による呼吸の与えられた呼気相の間の第１のガスパラメータのレベルにおける局所的な極値（例えば、最大値又は最小値）を同定するように構成される。一般的に言えば、典型的には、与えられた呼吸に関して、吸気の間の最大流量の点から呼気の間の最小流量の点への、流れ信号の傾斜に急な勾配がある。図２Ａ及び２Ｂは、通常及び口呼吸の両方に関して、どのように流の曲線が、吸気から呼気への遷移（例えば、交点５６及び／又は交点５８参照）から最小流量に、減少するかを示す。最小値６０及び最小値６２は、呼気の間のこのような最小流量の例を示す。

口呼吸検出モジュール３８は、患者が、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた第１のガスパラメータのレベルを解析することによって与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するように構成される。サンプリングウィンドウは、同定された局所的な極値から又は同極値に隣接して始まる。上述のように、第１のパラメータのレベルの局所的な極値は局所的な最小値であり得る。例示的な実施形態では、サンプリングウィンドウの期間は、与えられた呼吸の期間より少ない。例えば、サンプリングウィンドウは、１秒の期間又は他の期間を有し得る。幾つかの実施形態によれば、サンプリングウィンドウ内で出力信号を解析することは、サンプリングウィンドウ内の出力信号が最初に増加し、次に平らになる又は減少するようになるかどうかを決定することを含み、肯定的な決定は、患者による口呼吸の発生を示す。

通常の呼吸に関して、流れ信号は、呼気の終わりに向かって平らになる前に、増加関数であることが予想される。しかし、初期の呼気の間に口呼吸がある場合、流れの一部が口を通り抜けるので、流れは、それが平らになる前に僅か短時間のみ増加関数である（例えば、図２Ａ及び２Ｂ参照）。幾つかの実施形態では、このような平坦化は、口呼吸の発生を示すために同定され得る。

（外１）

を各呼吸の最小流量の点から全流量信号のｉ番目のサンプルでありｉ≧０であるとする。
その結果、

（外２）

は、

のように、

（外３）

のｎ個のサンプルの平均流量であり、ｊ＝（０、１、２、．．．．）である。通常の呼吸に関して、

（外４）

の勾配は、最小流量の点から最初は０より大きくなるはずである。その結果、口呼吸の呼吸は、

（外５）

の勾配が、最小流量の点から０以下である所に同定されることができる。
すなわち、ｊ＞０に対して、

である。

ｎ個のサンプルの平均を取ることは、流れ信号をダウンサンプリングすることに相当する。このようなものとして、ｎは、流れ信号の勾配を決定するための時間間隔が、センサ２０からの任意の固有の変動を打ち消すのに十分大きく且つ通常の呼吸流挙動からの任意の相違をとらえるのに十分小さいように、選択されるべきである。

図４は、１又は複数の実施形態による、圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するための方法６４を示すフローチャートである。以下に示される方法６４の動作は、例示であることが意図される。幾つかの実装では、方法６４は、記載されていない１又は複数の追加の動作と共に、及び／又は以下に説明される１又は複数の動作なしに実現され得る。加えて、方法６４の動作が図４に示されるとともに以下に説明される順序は、限定することを意図されない。

幾つかの実装では、方法６４は、１又は複数の処理装置（例えば、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械及び／又は電子的に情報を処理するための他の機構）に実装され得る。１又は複数の処理装置は、電子記憶媒体に電子的に記憶される命令に応じて方法６４の動作の幾つか又は全てを実行する１又は複数の装置を含み得る。１又は複数の処理装置は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又は方法６４の動作の１又は複数の実行のために特に設計されたソフトウェアを通じて構成される１又は複数の装置を含み得る。

動作６６において、出力信号がセンサ（例えば、センサ２０）から受信される。出力信号は、呼吸可能なガスの加圧流が患者（例えば、患者１２）の気道に供給されるとき、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関連する情報を伝える。幾つかの実施形態によれば、動作６６は、プロセッサ２４と同じ又は同様のプロセッサによって実行される。

動作６８において、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、出力信号に基づいて、呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータが決定される。１又は複数のパラメータは、第１のパラメータを含む。幾つかの実施形態によれば、動作６８は、パラメータモジュール３１と同じ又は同様のパラメータモジュールによって実行される。

動作７０において、時間に応じて第１のパラメータの高周波成分を抑えることによってフィルタされた信号が提供される。幾つかの実施形態によれば、動作７０は、フィルタモジュール３２と同じ又は同様のフィルタモジュールによって実行される。

動作７２において、１又は複数の決定されたパラメータに基づいて患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移が推定される。幾つかの実施形態によれば、動作７２は、呼吸抽出モジュール３４と同じ又は同様の呼吸抽出モジュールによって実行される。

動作７４において、患者による呼吸の与えられた呼気相の間の第１のパラメータのレベルにおける局所的な極値が同定される。幾つかの実施形態によれば、動作７４は、パラメータ極値モジュール３６と同じ又は同様のパラメータ極値モジュールによって実行される。

動作７６において、患者が、与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するために、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた第１のパラメータのレベルが解析される。サンプリングウィンドウは、第１のパラメータのレベルにおいて同定された局所的な極値から又は同極値に隣接して始まる。幾つかの実施形態によれば、動作７６は、口呼吸検出モジュール３８と同じ又は同様の口呼吸検出モジュールによって実行される。

請求項において、括弧の間に置かれるいずれの参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。単語「有する」又は「含む」は請求項に挙げられたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。幾つかの手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同じアイテムによって具体化され得る。要素の前の単語１つの（“ａ”又は“ａｎ”）は、複数のこのような要素の存在を除外しない。幾つかの手段を列挙するいずれの装置クレームにおいても、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同じアイテムによって具体化され得る。ある要素が相互に異なる従属請求項に挙げられるという単なる事実は、これらの要素が組み合わせて使用できないことを示すものではない。

技術が現在最も実用的かつ好適と見なされるものに基づいて説明目的のために詳細に説明されたが、このような詳細は単にその目的のためであり、如何なる限定を課すものでもなく、反対に、開示は添付の請求の範囲の精神及び範囲内にある変更及び均等の構成を含むことを目的とすることが理解されるべきである。例えば、本技術は、可能な範囲で、任意の実施形態の１又は複数の特徴が、他の任意の実施形態の１又は複数の特徴と組み合わされることを考慮することが理解されるべきである。

Claims (9)

1. 圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するように構成されるシステムであって：
   患者の気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧流を発生するように構成される圧力発生器；
   前記呼吸可能なガスの加圧流が前記患者の気道に供給されるとき、前記呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関連する情報を伝える出力信号を提供するように構成される、センサ；及び
   コンピュータプログラムモジュールを実行するように構成される、１又は複数のプロセッサであって、前記コンピュータプログラムモジュールは：
   前記呼吸可能なガスの加圧流が前記患者の気道に供給されるとき、前記出力信号に基づいて、前記呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータを決定するように構成され、前記１又は複数のパラメータは、呼吸可能なガスの流量を含む、パラメータモジュール；
   前記パラメータモジュールによって決定された前記１又は複数のパラメータに基づいて、前記患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するように構成される、呼吸抽出モジュール；
   前記患者による呼吸の与えられた呼気相の間の前記呼吸可能なガスの流量のレベルにおける局所的な極値を同定するように構成される、パラメータ極値モジュール；
   前記患者が、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルを解析することによって前記与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するように構成され、前記サンプリングウィンドウは、前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおいて前記同定された局所的な極値から又は前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおいて前記同定された局所的な極値に隣接して始まる、口呼吸検出モジュール；及び
   時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量の高周波成分を抑えることによってフィルタされた信号を提供するように構成されるフィルタモジュール；を有する、
   １又は複数のプロセッサ、を有し、
   前記呼吸抽出モジュールは、前記フィルタされた信号及び時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量がともにプロットされるとき、前記フィルタされた信号が前記時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量と交わる点を同定することによって、前記吸気相と前記呼気相との間の前記遷移を推定するように構成される、
   システム。
2. 前記口呼吸検出モジュールはさらに、前記サンプリングウィンドウ内で時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量を解析することが、前記サンプリングウィンドウ内の前記呼吸可能なガスの流量が、最初に増加し次に平坦になる又は減少するようになるかどうかを決定することを含むように構成され、肯定的な決定が前記患者の口呼吸の発生を示す、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記サンプリングウィンドウの期間は、前記与えられた呼吸の期間より少ない；又は
   前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおける前記局所的な極値は、局所的な最小値である、
   請求項１に記載のシステム。
4. 圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するように構成される、センサ、及び１又は複数のプロセッサを有するシステムの作動方法であって：
   前記１又は複数のプロセッサが、前記センサから出力信号を受信するステップであって、前記出力信号は、呼吸可能なガスの加圧流が患者の気道に供給されるとき、前記呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関連する情報を伝える、ステップ；
   前記呼吸可能なガスの加圧流が前記患者の気道に供給されるとき、前記１又は複数のプロセッサが、前記出力信号に基づいて、前記呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータを決定するステップであって、前記１又は複数のパラメータは、呼吸可能なガスの流量を含む、ステップ；
   前記１又は複数のプロセッサが、前記１又は複数の決定されたパラメータに基づいて、前記患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するステップ；
   前記１又は複数のプロセッサが、前記患者による呼吸の与えられた呼気相の間の前記呼吸可能なガスの流量のレベルにおける局所的な極値を同定するステップ；
   前記患者が、前記与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するために、前記１又は複数のプロセッサが、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルを解析するステップであって、前記サンプリングウィンドウは、前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおいて前記同定された局所的な極値から又は前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおいて前記同定された局所的な極値に隣接して始まる、ステップ；及び、
   前記１又は複数のプロセッサが、時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量の高周波成分を抑えることによってフィルタされた信号を提供するステップ、を有し、
   前記吸気相と前記呼気相との間の前記遷移を推定する前記ステップは、前記フィルタされた信号及び時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量がともにプロットされるとき、前記フィルタされた信号が前記時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量と交わる点を前記１又は複数のプロセッサが同定するステップを含む、
   作動方法。
5. 前記サンプリングウィンドウ内で時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量を解析する前記ステップは、前記サンプリングウィンドウ内の前記呼吸可能なガスの流量が、最初に増加し次に平坦になる又は減少するようになるかどうかを前記１又は複数のプロセッサが決定するステップを含み、肯定的な決定が前記患者の口呼吸の発生を示す、
   請求項４に記載の作動方法。
6. 前記サンプリングウィンドウの期間は、前記与えられた呼吸の期間より少ない；又は
   前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおける前記局所的な極値は、局所的な最小値である、
   請求項４に記載の作動方法。
7. 圧力補助装置を伴う呼吸の治療の間の初期段階の呼気において口呼吸を検出するように構成されたシステムは：
   患者の気道への供給のための呼吸可能なガスの加圧流を発生するように構成される、圧力発生手段；
   前記呼吸可能なガスの加圧流が前記患者の気道に供給されるとき、前記呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータに関連する情報を伝える出力信号を提供するように構成される、センサ手段；
   前記呼吸可能なガスの加圧流が前記患者の気道に供給されるとき、前記出力信号に基づいて前記呼吸可能なガスの加圧流の１又は複数のパラメータを決定するように構成される、パラメータ決定手段であって、前記１又は複数のパラメータは、呼吸可能なガスの流量を含む、パラメータ決定手段；
   前記１又は複数の決定されたパラメータに基づいて、前記患者による呼吸の吸気相と呼気相との間の遷移を推定するように構成される、呼吸抽出手段；
   前記患者による呼吸の与えられた呼気相の間の前記呼吸可能なガスの流量のレベルにおける局所的な極値を同定するように構成される、最小流量同定手段；
   
   前記患者が、サンプリングウィンドウ内で時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルを解析することによって、前記与えられた呼気相の間に口で呼吸しているかどうかを決定するように構成される、口呼吸検出手段であって、前記サンプリングウィンドウは、前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおいて前記同定された局所的な極値から又は前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおいて前記同定された局所的な極値に隣接して始まる、口呼吸検出手段；及び
   時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量の高周波成分を抑えることによってフィルタされた信号を提供するように構成されたフィルタ手段；を有し、
   前記呼吸抽出手段は、前記フィルタされた信号及び時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量がともにプロットされるとき、前記フィルタされた信号が前記時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量と交わる点を同定することによって、前記吸気相と前記呼気相との間の前記遷移を推定するように構成される、
   システム。
8. 前記口呼吸検出手段はさらに、前記サンプリングウィンドウ内で時間に応じた前記呼吸可能なガスの流量を解析することが、前記サンプリングウィンドウ内の前記呼吸可能なガスの流量が、最初に増加し次に平坦になる又は減少するようになるかどうかを決定することを含むように構成され、肯定的な決定が前記患者の口呼吸の発生を示す、
   請求項７に記載のシステム。
9. 前記サンプリングウィンドウの期間は、前記与えられた呼吸の期間より少ない；又は
   前記呼吸可能なガスの流量の前記レベルにおける前記局所的な極値は、局所的な最小値である、
   請求項７に記載のシステム。

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