JP6574117B2 - 呼吸ガス供給システム - Google Patents

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Description

本発明は呼吸ガス供給システムおよびそれを制御する方法に関し、特に、患者のリアルタイムな呼吸状態に伴って、対応した呼吸テンプレートを変更することができる呼吸ガス供給システムおよびそれを制御する方法に関する。また、本発明は該制御する方法を実行するプログラムに関する。
一部の患者は疾患や不調などにより、自力で呼吸して必要な酸素濃度を取得することができず、この場合には、体の必要な呼吸運動を維持することで該酸素濃度を補足するために、患者は呼吸ガス供給システムを借りる必要がある。そして、呼吸ガス供給システムは患者の無呼吸−低呼吸指数（ａｐｎｅａ−ｈｙｐｏｐｎｅａ ｉｎｄｅｘ, ＡＨＩ）の同定を補助することができ、患者が呼吸または睡眠過程において、上気道部分または全部が閉塞した状態をできるだけ早く発見することで、起こり得る危険を避ける。
ＡＨＩを同定するためには、一般的に、正常な呼吸大小、すなわち、いわゆる呼吸テンプレート（ｂｒｅａｔｈ ｔｅｍｐｌａｔｅ）と比較する。現在の呼吸ガス供給システムは呼吸テンプレートの作成方式では、システムが起動した後にすぐ所定の呼吸テンプレートを作成し、患者が睡眠時間内の全体にわたって用いられることが多い。しかしながら、実際には、人類は睡眠過程において複数の異なる段階、例えば、浅い眠り、深い眠り、レム睡眠、目覚めなどに分けられ、異なる段階には患者の呼吸状態も異なる。そのため、睡眠時間内の全体にわっていずれも所定の呼吸テンプレートを比較の基礎とすると、患者の実際の呼吸状態を完全に反映できず、同定には誤差が発生しやすい。そのため、呼吸ガス供給システムの呼吸テンプレート作成方式を学習することには、さらに改善する余地がある。
本発明は患者の呼吸状態と共に対応した呼吸テンプレートをリアルタイムに変更することができる呼吸ガス供給システムを提供することを目的とし、動的呼吸テンプレートのデザインを介して、患者の異なる睡眠過程において対応した呼吸テンプレートおよび判断基準を反映する。
本発明の目的は下記の技術方法により実現される。本発明に係る呼吸ガス供給システムは、流路を通過して患者に呼吸ガスを供給し、呼吸ガス供給システムは気流センサ、制御ユニットおよび記憶ユニットを具備する。気流センサは流路のガス状態を検知することに用いられ、制御ユニットが気流センサに電気接続し、制御ユニットが初期テンプレート値を提供し、かつ気流センサから呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行することに用いられ、第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、制御ユニットはすべての第１呼吸サンプリング段階によって第１テンプレート値を演算し生成して初期テンプレート値を置換し、第１テンプレート値を演算し生成した後に、制御ユニットは気流センサから呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、制御ユニットはすべての第２呼吸サンプリング段階によって第２テンプレート値を演算し生成し、最後に第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させ、更新テンプレート値を得て第１テンプレート値を置換し、かつ前記操作を繰り返して新しい第２テンプレート値を演算し生成することで新しい更新テンプレート値を取得し、記憶ユニットは制御ユニットに電気接続し、第１テンプレート値、各第２テンプレート値および各更新テンプレート値を記憶することに用いられる。
本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法は、上述のような呼吸ガス供給システムに応用され、該方法は、(a)初期テンプレート値を提供し、流路について呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行するステップと、(ｂ)第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第１呼吸サンプリング段階によって第１テンプレート値を演算し生成して初期テンプレート値を置換するステップと、(ｃ)第１テンプレート値を演算し生成した後に、流路について呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行するステップと、(ｄ)第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第２呼吸サンプリング段階によって第２テンプレート値を演算し生成するステップと、(ｅ)第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させ、更新テンプレート値を得て第１テンプレート値を置換するステップと、および(ｆ)、ステップ(ｃ)乃至(ｅ)を繰り返すステップと、を含む。
本発明に係るプログラムは、流路のガス状態を検知することに用いられ、コンピューターにロード(load)されると、該プログラムは上述のような呼吸ガス供給システムの制御方法を実行する。
本発明に係る呼吸ガス供給システムの第２実施例は気流センサ、制御ユニットおよび記憶ユニットを具備する。気流センサは流路のガス状態を検知することに用いられ、制御ユニットが初期テンプレート値を提供し、かつ気流センサから流路のガス状態を呼吸サンプリング値に継続して転換することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行することに用いられ、第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、制御ユニットはすべての第１呼吸サンプリング段階によって第１テンプレート値を演算し生成して初期テンプレート値を置換し、第１テンプレート値を演算し生成した後に、制御ユニットは気流センサから流路のガス状態を呼吸サンプリング値に継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、制御ユニットはすべての第２呼吸サンプリング段階によって第２テンプレート値を演算し生成し、最後に第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させ、更新テンプレート値を得て第１テンプレート値を置換し、かつ前記操作を繰り返して前回のテンプレート値を置換する新しい更新テンプレート値を演算し生成し、記憶ユニットは初期テンプレート値、第１テンプレート値、各第２テンプレート値および各更新テンプレート値を受信して記憶することに用いられる。
本発明に係る呼吸ガス供給システムの第３実施例は、初期テンプレート値を提供する初期値提供手段と、流路のガス状態を検出することで呼吸サンプリング値を生成する検出手段と、呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第１呼吸サンプリング手段と、第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第１呼吸サンプリング段階に基づいて第１テンプレート値を演算し生成することで初期テンプレート値を置換する第１テンプレート値生成手段と、第１テンプレート値を演算し生成した後に、呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第２呼吸サンプリング手段と、第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第２呼吸サンプリング段階に基づいて第２テンプレート値を演算し生成する第２テンプレート値生成手段と、第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させることで更新テンプレート値を得て第１テンプレート値を置換し、かつ第２呼吸サンプリング手段、第２テンプレート値生成手段によって前記操作を繰り返して新しい該第２テンプレート値を演算し生成することで新しい更新テンプレート値を取得する更新テンプレート値生成手段と、初期テンプレート値、第１テンプレート値、各第２テンプレート値および各更新テンプレート値を記憶する記憶手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る呼吸ガス供給方法は、起動した後に流路を介して呼吸ガスを患者に供給する呼吸器と、初期テンプレート値を提供する初期値提供手段と、流路のガス状態を検出することで呼吸サンプリング値を生成する検出手段と、第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第１呼吸サンプリング手段と、第１テンプレート値を生成する第１テンプレート値生成手段と、第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第２呼吸サンプリング手段と、第２テンプレート値を生成する第２テンプレート値生成手段と、更新テンプレート値を生成する更新テンプレート値生成手段と、初期テンプレート値、第１テンプレート値、各第２テンプレート値および各更新テンプレート値を記憶する記憶手段とを備え、呼吸器は初期値提供手段によって初期テンプレート値を提供し、かつ記憶手段によって初期テンプレート値を記憶し、検出手段は流路に連通することで呼吸サンプリング値を生成し、第１呼吸サンプリング手段によって呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、第１テンプレート値生成手段によってすべての第１呼吸サンプリング段階に基づいて第１テンプレート値を演算し生成することで初期テンプレート値を置換し、かつ記憶手段によって第１テンプレート値を記憶し、第１テンプレート値を演算し生成した後に、第２呼吸サンプリング手段によって呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、第２テンプレート値生成手段によってすべての第２呼吸サンプリング段階に基づいて第２テンプレート値を演算し生成すると、かつ記憶手段によって第２テンプレート値を記憶し、第２テンプレート値を演算し生成した後に、更新テンプレート値生成手段によって第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させることで更新テンプレート値を生成して第１テンプレート値を置換し、かつ記憶手段によって更新テンプレート値を記憶し、第２呼吸サンプリング手段、第２テンプレート値生成手段および更新テンプレート値生成手段によって前記操作を繰り返して新しい第２テンプレート値を演算し生成することで新しい更新テンプレート値を取得することを特徴とする。
図１は本発明に係る呼吸ガス供給システムのシステムブロック図である。 図２は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第１実施例のフローチャートである。 図３は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第２実施例のフローチャートである。 図４は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第３実施例のフローチャートである。 図５は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第３実施例における前処理ステップの細部のフローチャートである。
各種態様および実施例は単なる例示に過ぎず、限定するものではない。そのため、本明細書を参考した後に、当業者は発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その他の様々な形態および実施例で実施されることが可能である。以下の詳しい説明及び特許請求の範囲によれば、該実施例の特徴およびメリットをより明らかにする。
本文において、「１つ」または「一個」を使用して本文に記載の素子を記述する。これはただ、説明の便宜上、かつ本発明の範囲に対して一般的な意義を有する。そのために、そのほかの意義を明らかに言及しない限り、ここでの記載は１つまたは少なくとも一個を含み、かつ単数も複数を含むことと理解すべきである。
本文において、用語「第１」または「第２」などの類似の序数は、主に同じまたは類似した素子または特徴を区別し、或いは示唆するためのものであり、かつこれらの素子または特徴が空間または時間的順序を必ずしも含むことがない。ある状況または形態で、序数は取り替えて使用することができ、本発明の実施を影響しないと理解すべきである。
また、本文において、用語「包含する」、「含む」、「有する」、「含有する」またはそのほかの類似の用語は特徴・構成・ステップあるいは構造の存在を意味する。ただし、その他の特徴・構成・ステップあるいは構造の存在や付加の排除を意味するものではない。例えば、複数の要件を含む素子、構成、製品または装置は本文に記載のこのような要件のみに限定されず、明示せずに該素子、構成、製品または装置が通常に固有するそのほかの要件を含むことができる。
図１は本発明に係る呼吸ガス供給システム１０のシステムのブロック図である。図１に示すように、本発明に係る呼吸ガス供給システム１０は患者が呼吸するための流路２０に対応して設けられ、該流路２０を介して呼吸ガスを患者に供給し、流路２０におけるガス状態を検知し、呼吸テンプレートを時宜に調整する効果に達する。本実施例において、流路２０とはガス輸送管路であり、ガス輸送ホース、患者に付けた出力部材（例えば、呼吸器または排気管）などの組み合わせを含むことができ、そのほかの類似の素子も含むことができ、前記呼吸ガスが空気または酸素などのガスであってもよい。
本発明において、呼吸ガス供給システム１０は気流センサ１２、制御ユニット１３および記憶ユニット１４を具備し、制御ユニット１３が気流センサ１２および記憶ユニット１４に電気接続する。気流センサ１２は流路２０内に設けられ、流路２０のガス状態を検出し、患者の呼吸サンプリング値を取得することに用いられる。更に、信号転換器を含むセンサユニットは流路２０内に設けられることができる。信号転換器は流路２０のガス状態を呼吸サンプリング値に転換し、制御ユニット１３が呼吸サンプリング値を受信する。ここで、気流センサ１２は流量センサであってもよく、測定したガス状態がガス流量であり、気流センサ１２は圧力センサであってもよく、測定したガス状態がガス圧力であり、エンドデザインまたは必要に応じて変更する。当然ながら、デザインにより、気流センサ１２が流量センサおよび圧力センサを同時に含むことが可能である。以下の実施例において、気流センサ１２は流量センサを例として説明するが、本発明はこれに限定されない。
制御ユニット１３は初期テンプレート値を提供するために用いられ、システムが起動した後にすぐ設定した１つの呼吸テンプレートを使用することができるようになり、制御ユニット１３は取得したデータに基づいて新しいテンプレート値の演算、および使われたテンプレート値の置換などを実行することができ、かつ使用者が入力した指令に基づいて対応操作を実行することができる。制御ユニット１３は中央処理ユニットまたはマイクロプロセッサであってもよく、前記ハードウェア素子と、ファームウェアまたはソフトウェア（例えば操作システムまたはアプリケーションなど）との組み合わせであってもよい。ここでの初期テンプレート値は設定体重より小さい場合に対応した正常な呼吸値を呼吸テンプレート値とし、大部分の患者に適用し、基本的に該設定体重は一般の普通人の平均体重を基準にし、例えば、該設定体重が５０ｋｇである場合には、システムはまず５０ｋｇより小さい人が対応した正常な呼吸値を初期テンプレート値にするが、本発明はここに限定されない。
記憶ユニット１４は制御ユニット１３を介して演算処理した各テンプレート値を受信して記憶することが用いられ、制御ユニット１３が随時に必要なテンプレート値を取得して新しいテンプレート値を演算することができる。記憶ユニット１４はメモリ、ハードディスクまたはそのほかのデータ記憶機能付きの素子であってもよい。
本発明に係る呼吸ガス供給システム１０は気圧調節装置１１をさらに含み、気圧調節装置１１が制御ユニット１３に電気接続し、かつそれ自体が該流路２０に連通する。気圧調節装置１１は制御ユニット１３の指令に基づいて、調整流路２０内の呼吸ガスの圧力を調整するために用いられる。気圧調節装置１１は送風機、またはそのほかの気圧調節機構を提供することが可能な素子であってもよい。
また、本発明に係る呼吸ガス供給システム１０は入出力インターフェース１５をさらに含み、入出力インターフェース１５は制御ユニット１３に電気接続し、使用者の指令入力を受信し、かつ現在のシステムが実行した状態または関連情報を表示することに用いられ、使用者と制御ユニット１３との間の通信を媒介する。ここでの入出力インターフェース１５はタッチパネル、表示装置とインターフェースソフトウェアとの組み合わせ、または表示装置と実体キーとの組み合わせなどであってもよい。
図２は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第１実施例のフローチャートである。以下、図１に示す呼吸ガス供給システム１０を例として本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法を説明するが、本発明はここに限定されていないと注意すべきである。図２に示すように、本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法はステップａ乃至ステップfを含む。以下、該方法の各ステップを詳しく説明する。
ステップａ：初期テンプレート値を提供し、かつ流路２０について呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する。
本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法を実行する前に、まず、流路２０の出力部材を患者の口および鼻に着ける必要があり、流路２０に密閉のガス通路を構成させる。この時に、流路２０内に設けられた気流センサ１２も流路２０内のガス状態を検知し始め、呼吸サンプリングを継続的に行って患者の対応した呼吸サンプリング値を取得し、かつ制御ユニット１３に伝送する。制御ユニット１３は、まず初期テンプレート値を提供し、システムが起動した後の最初に比較する呼吸テンプレートに使用し、かつ制御ユニット１３も継続的に受信した呼吸サンプリング値に基づいて、第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し始める。
本実施例において、それぞれの第１呼吸サンプリング段階は設定時間内におけるすべての呼吸サンプリング値のうちに第１呼吸波形特徴を取得する。それぞれの呼吸サンプリング値は呼吸波形であり、呼吸波形ごとに対応した波形特徴を取得することができる。そのため、第１呼吸サンプリング段階ごとに、制御ユニット１３は設定時間内に複数の呼吸波形を取得し、かつ設定に基づいてこれらの呼吸波形のうちから第１呼吸波形特徴を取得し、後続操作に用いられる。ここで、第１呼吸波形特徴は最大呼吸振幅、呼吸波形面積、呼気振幅、吸気振幅、呼気波形面積および吸気波形面積のうちの１つである。以下の説明において、第１呼吸波形特徴は設定時間内におけるすべての呼吸波形のうちの最大呼吸振幅を例として説明するが、本発明はこれに限定されず、エンドデザインまたは必要に応じて改変される。前記設定時間も設定により調整することができ、例えば、設定時間は数十秒乃至数分であってもよい。
ステップｂ：第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第１呼吸サンプリング段階によって第１テンプレート値を演算し生成して初期テンプレート値を置換する。
制御ユニット１３は第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行した後に、対応した第１設定回数の複数の第１呼吸波形特徴を取得し、そのため、制御ユニット１３は取得したすべての第１呼吸波形特徴に基づいて、第１テンプレート値を演算し生成することができる。例えば、制御ユニット１３はすべての取得した最大呼吸振幅を演算、合計した後に平均振幅値を取って、第１テンプレート値を生成し、かつ該第１テンプレート値で初期テンプレート値を置換し、初回の呼吸テンプレート更新を行うが、第１テンプレート値の生成方法はこれに限定されていない。前記第１設定回数は設定によって調整することができ、例えば、第１設定回数は数回乃至数十回であってもよい。ここで、第１テンプレート値は記憶ユニット１４内に記憶することができる。
また、第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する過程において、患者が咳を出したり、くしゃみをしたり、あるいはそのほかの突発要因の影響で、取得した第１呼吸波形特徴の誤差が大きすぎることを避けるために、制御ユニット１３はフィルターモジュール１３１を含み、すべての第１呼吸波形特徴において現れた異常値をフィルタリングする。例えば、制御ユニット１３は取得したすべての最大呼吸振幅に対してフィルターモジュール１３１を介して分析してフィルタリングし、フィルターモジュール１３１がある一個または複数の最大呼吸振幅がそのほかの最大呼吸振幅より大きすぎ、或いは小さ過ぎると判断する時に、それを異常値と見なしてまずフィルタリングして排除することができ、さらにフィルタリングしたそのほかの最大呼吸振幅を演算して第１テンプレート値を生成する。それによって、異常値によって生成される第１テンプレート値の誤差を減少する。
ステップｃ：第１テンプレート値を演算し生成した後に、流路２０について呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する。
制御ユニット１３が第１テンプレート値を演算し生成した前後に、気流センサ１２はまだ流路２０内のガス状態を間断なく継続的に検知し、患者の対応した呼吸サンプリング値を継続的に取得し、かつ制御ユニット１３まで伝送する。第１テンプレート値を演算し生成した後に、制御ユニット１３は継続的に受信した呼吸サンプリング値に基づいて、第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し始める。
本実施例において、それぞれの第２呼吸サンプリング段階は特定回数内におけるすべての呼吸サンプリング値のうちに第２呼吸波形特徴を取得する。すなわち、第２呼吸サンプリング段階ごとに、制御ユニット１３は対応した特定回数の複数の呼吸波形を取得し、かつ設定に基づいてこれらの呼吸波形のうちに第２呼吸波形特徴を取得し、後続操作に用いられる。ここで、第２呼吸波形特徴は同様に最大呼吸振幅、呼吸波形面積、呼気振幅、吸気振幅、呼気波形面積および吸気波形面積のうちの１つであってもよい。以下の説明において、第２呼吸波形特徴は特定回数内におけるすべての呼吸波形のうちの最大呼吸振幅を例として説明するが、本発明はここに限定されず、エンドデザインまたは必要に応じて改変される。前記特定回数も設定により調整することができ、例えば特定回数が数回乃至数十回であってもよい。
ここで、取得した呼吸サンプリング値が有効データであることを確保するために、制御ユニット１３は、まずフィルターモジュール１３１を介して特定回数内におけるすべての呼吸サンプリング値のうちに閾値より低いものをフィルタリングし、その後続いて第２呼吸波形特徴を取得する。例えば、呼吸サンプリング値は呼吸波形を例とすると、閾値が第１テンプレート値の８０%に設定され、それによって、フィルターモジュール１３１は該呼吸波形の呼吸振幅が第１テンプレート値の８０%より低いものをフィルタリングし、その後続けて行う計算における誤差を避ける。ただし、該閾値は設定により調整することができる。
ステップｄ：第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第２呼吸サンプリング段階によって第２テンプレート値を演算し生成する。
前記ステップｂのように、制御ユニット１３は第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行した後に、対応した第２設定回数の複数の第２呼吸波形特徴を取得し、そのために、制御ユニット１３は取得したすべての第２呼吸波形特徴に基づいて、第２テンプレート値を演算し生成する。例えば、制御ユニット１３はすべての取得した最大呼吸振幅を演算し、合計した後に平均振幅値を取り、第２テンプレート値を生成するが、第２テンプレート値の生成方法はここに限定されていない。前記第２設定回数は設定により調整することができ、例えば第２設定回数は数回乃至数十回であってもよい。ここで、第２テンプレート値は記憶ユニット１４内に記憶することができる。
同様に、第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する過程において、取得した呼吸波形特徴の誤差が大きすぎることを避けるように、制御ユニット１３はフィルターモジュール１３１によってすべての第２呼吸波形特徴において現れた異常値をフィルタリングし、さらにフィルタリングした後のほかの第２呼吸波形特徴を演算して第２テンプレート値を生成する。それによって、異常値によって生成された第２テンプレート値の誤差を低減させる。
ステップｅ：第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させ、更新テンプレート値を得て第１テンプレート値を置換する。
第２テンプレート値を演算し生成した後に、制御ユニット１３は記憶ユニット１４から第１テンプレート値および第２テンプレート値を読み取り、かつ両者の整合演算を実行して、更新テンプレート値が得られる。演算し生成した第２テンプレート値と第１テンプレート値との差が大きすぎる場合には（例えば、第２テンプレート値が第１テンプレート値より大きい）、軽率に第２テンプレート値で第１テンプレート値を置換すると、患者にとって負担になり、負荷することが困難になる。そのために、本発明では、第１テンプレート値および第２テンプレート値について整合計算を実行し、更新テンプレート値を得る。一実施例において、制御ユニット１３は第１テンプレート値および第２テンプレート値の平均値を演算して更新テンプレート値と生成することができるが、本発明はこれに限定されず、例えば、制御ユニット１３は重み演算方式を利用し、第１テンプレート値および第２テンプレート値の加重平均値を演算して更新テンプレート値と生成し、あるいは第１テンプレート値と第２テンプレート値との比例分配方式で更新テンプレート値を演算し生成することができる。生成した更新テンプレート値は第１テンプレート値を置換することに用いられ、後続の呼吸テンプレート更新とする。ここで、更新テンプレート値も記憶ユニット１４内に記憶することができる。
ステップｆ：ステップ(ｃ)乃至(ｅ) を繰り返す。
更新テンプレート値を演算し生成して第１テンプレート値を置換した後に、制御ユニット１３は前記ステップ(ｃ)乃至(ｅ)を繰り返し、新しい第２テンプレート値を継続的に演算し生成し、かつ記憶ユニット１４から新しい第２テンプレート値および前回に生成した新しい第１テンプレート値を読み取り、同様に整合計算によって新しい更新テンプレート値を取得し、かつ前回の第１テンプレート値をさらに再置換し、ここで、反復演算操作を繰り返して実行する。それによって、本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法は患者の現状に基づいて、対応した呼吸テンプレートをリアルタイムに更新し、より効果的、かつ正確的な呼吸ガス供給方式を提供する。
図３を参照されたい。図３は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第２実施例のフローチャートである。図３に示すように、本実施例において、本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法はさらにステップｇを含み、すなわち、いずれかの呼吸サンプリング値と現在テンプレート値を比較することで、気圧調節装置１１に通知して流路２０内の呼吸ガスの圧力を調整させる。なお、現在テンプレート値が初期テンプレート値、第１テンプレート値または更新テンプレート値であってもよい。
本発明に係る呼吸ガス供給システムは患者のＡＨＩの同定を補助判断するものであって、そのために制御ユニット１３を介して、ステップ(ａ)乃至(ｅ)の過程において、取得したいずれかの呼吸サンプリング値と現在テンプレート値を随時に比較し、気圧調節装置１１に通知して調整流路２０内の呼吸ガスの圧力を対応して調整する必要があるかどうかを判断する。呼吸ガス供給システム１０が異なる時期において異なる呼吸テンプレート値を対応して採用する。ここで、現在テンプレート値が記憶ユニット１４内に記憶された初期テンプレート値、第１テンプレート値および更新テンプレート値のうちの一つであってもよいが、同一時点において上述の三者の１つを現在テンプレート値とする。つまり、第１テンプレート値をまだ生成しない前に、初期テンプレート値を現在テンプレート値とするが、第１テンプレート値が初期テンプレート値を置換してから第２テンプレート値をまだ生成していない時点より前まで、第１テンプレート値を現在テンプレート値とし、更新テンプレート値が第１テンプレート値を置換した後に、更新テンプレート値を現在テンプレート値とする。
図４および図５を合せて参照されたい。図４は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第３実施例のフローチャートであり、図５は本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法の第３実施例において前処理ステップの細部を示すフローチャートである。図４に示すように、本実施例において、本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法はステップａの前にステップｈをさらに含む。
ステップｈ：第１呼吸サンプリング段階を実行する前に流路２０に対して前処理を実行し、流路２０が環境変化による影響を低減させる。
本発明に係る呼吸ガス供給システム１０は正式に起動して稼働する前に、必ず、まず流路２０の状態を確保する。流路２０が各種環境または外部要因に影響されるので、例えば、患者が着けた呼吸器は空気が漏れやすい切れ目が生じたりまたは落下することがあり、患者は呼吸が大きく変化し、その後続けて気流センサ１２の検知誤差を引き起こすことがある。そのため、制御ユニット１３が第１呼吸サンプリング段階を実行する前に、必ず、予め流路２０に対して前処理を実行し、流路２０で環境変化によって生じた影響を低減させる。
図５に示すように、本実施例において、ステップｈについてステップｈ１乃至ステップｈ４を含むことができ、以下、ステップｈにおける各細部のステップを詳しく説明する。
ステップｈ１：流路２０内のガス状態を検知する。
流路２０に対して前処理を実行する前に、必ず、まず現在の流路２０内のガス圧力、流量変化などの状態を確認し、制御ユニット１３が後続の対応操作を実行することに用いられる。そのために、本発明に係る呼吸ガス供給システム１０は気流センサ１２を介して流路２０内のガス状態を検知し、かつ検知結果を制御ユニット１３に伝送する。本実施例において、気流センサ１２は同時に流量センサおよび圧力センサを含むことができ、それぞれ流路２０内のガス圧力および流量を検知する。
ステップｈ２：測定したガス状態に基づいて、流路２０が異なる圧力での非線形効果を等化させる。
制御ユニット１３は測定したガス状態に基づいて、現在の流路２０内の圧力差異を判断し、かつ気圧調節装置１１とあわせて流路２０が異なる圧力での非線形効果を等化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）させ、これらの効果が流路２０に対する影響を低減させる。
ステップｈ３：流路２０が漏洩したかどうかを判断する。
同様に、制御ユニット１３は測定したガス状態、例えば、圧力、流量などに基づいて、現在の流路２０が漏洩するかどうかを判断する。ＹＥＳであると、ステップｈ４を継続し、ＮＯであると、制御ユニット１３は前記処理した流路２０について気流センサ１２を介して呼吸サンプリングを実行し始め、ステップａを継続する。
ステップｈ４：ＹＥＳであると、漏洩補償を実行する。
制御ユニット１３は現在の流路２０が漏洩したと判断すると、気圧調節装置１１とあわせて流路２０に対して漏洩補償を実行する必要があり、漏洩による流路２０に対する影響を低減する。補償した後に、制御ユニット１３は流路２０について気流センサ１２を介して呼吸サンプリングを実行し始め、ステップａを継続する。
それによって、本発明に係る呼吸ガス供給システム１０は動的呼吸テンプレートのデザインを介して、患者の異なる状態により、反復演算を介して対応した呼吸テンプレートをリアルタイムに調整し、デザインを学習しながらその使用性を向上させ、かつより正確的に患者の現状を反映することができる。
また、本発明に係るプログラムは、流路のガス状態を検知することに用いられ、該プログラムは本発明に係る呼吸ガス供給システムの制御方法をコンピューターに実行する。
本発明に係る呼吸ガス供給システム１０の第２実施例において、呼吸ガス供給システム１０の制御ユニット１３は気流センサから流路２０のガス状態を継続して受信し、かつ流路２０のガス状態について信号転換を実行し、患者の呼吸サンプリング値を取得する。記憶ユニット１４は初期テンプレート値と制御ユニット１３を介して演算処理した各テンプレート値を受信して記憶することが用いられ、制御ユニット１３が随時に必要なテンプレート値を取得して新しいテンプレート値を演算することができる。
本発明に係る呼吸ガス供給システム１０の第２実施例は上述のような呼吸ガス供給システムの制御方法に応用する時、前記ステップａのように、同様に制御ユニット１３はまず初期テンプレート値を提供し、記憶ユニット１４か初期テンプレート値を受信して記憶し、後続使用に用いられる。流路２０内に設けられた気流センサ１２は流路２０内のガス状態を検知し始め、制御ユニット１３は気流センサ１２に電気接続し、受信した流路２０のガス状態について信号転換を継続して実行し、患者の呼吸サンプリング値を取得することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し始める。
本実施例において、それぞれの第１呼吸サンプリング段階は設定時間内における呼吸サンプリング値のうちに第１信号特徴を取得する。第１信号特徴は電圧値、電流値、出力値（Power value）波形振幅、波形曲線下面積、頻度および位相角のうちの１つである。前記設定時間も設定により調整することができる。本実施例において、制御ユニット１３は転換を実行して呼吸サンプリング値を取得し、ただし、いずれかの転換機能（エネルギーまたは形式に限定されず）を具備する変換器（例えば整流子、A/D変換器、変圧器または濾波器など）も転換を実行して呼吸サンプリング値を取得することができる。更に、ガス状態は少なくとも１回の転換を実行して呼吸サンプリング値を取得し、制御ユニット１３は呼吸サンプリング値の特徴（例えば前記電圧値、電流値または波形振幅など）に基づいてテンプレート値を演算し生成する。すなわち、ガス状態は任意回の転換を実行しても、転換した呼吸サンプリング値がガス状態に対応する。制御ユニット１３はガス状態に対応した呼吸サンプリング値の特徴に基づいてテンプレート値を演算し生成する。
前記ステップｂのように、同様に制御ユニット１３は第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行した後に、すべての第１呼吸サンプリング段階によって第１テンプレート値を演算し生成して初期テンプレート値を置換することができる。前記第１設定回数は設定によって調整することができる。
前記ステップｃのように、同様に制御ユニット１３は第１テンプレート値を演算し生成した後に、流路２０のガス状態を呼吸サンプリング値に継続して転換することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する。
本実施例において、それぞれの第２呼吸サンプリング段階は特定回数内における呼吸サンプリング値のうちに第２信号特徴を取得する。第２信号特徴は電圧値、電流値、出力値（Power value）、波形振幅、波形曲線下面積、頻度および位相角のうちの１つである。前記特定回数も設定により調整することができる。
前記ステップｄのように、同様に制御ユニット１３は第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行した後に、すべての第２呼吸サンプリング段階によって第２テンプレート値を演算し生成することができる。前記第２設定回数は設定によって調整することができる。
前記ステップｅのように、第２テンプレート値を演算し生成した後に、制御ユニット１３は第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させ、更新テンプレート値を得て第１テンプレート値を置換する。
更新テンプレート値を演算し生成して第１テンプレート値を置換した後に、制御ユニット１３は前記ステップ(ｃ)乃至(ｅ)を繰り返し、前回のテンプレート値を置換する新しい更新テンプレート値を継続的に演算し生成する。
本発明に係る呼吸ガス供給システム１０の第３実施例において、呼吸ガス供給システム１０は初期テンプレート値を提供する初期値提供手段と、流路のガス状態を検出することで呼吸サンプリング値を生成する検出手段と、呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第１呼吸サンプリング手段と、第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第１呼吸サンプリング段階に基づいて第１テンプレート値を演算し生成することで初期テンプレート値を置換する第１テンプレート値生成手段と、第１テンプレート値を演算し生成した後に、呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第２呼吸サンプリング手段と、第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、すべての第２呼吸サンプリング段階に基づいて第２テンプレート値を演算し生成する第２テンプレート値生成手段と、第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させることで更新テンプレート値を得て第１テンプレート値を置換し、かつ第２呼吸サンプリング手段、第２テンプレート値生成手段によって前記操作を繰り返して新しい該第２テンプレート値を演算し生成することで新しい更新テンプレート値を取得する更新テンプレート値生成手段と、初期テンプレート値、第１テンプレート値、各第２テンプレート値および各更新テンプレート値を記憶する記憶手段とを備える。
本発明に係る呼吸ガス供給方法は、起動した後に流路を介して呼吸ガスを患者に供給する呼吸器と、初期テンプレート値を提供する初期値提供手段と、流路のガス状態を検出することで呼吸サンプリング値を生成する検出手段と、第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第１呼吸サンプリング手段と、第１テンプレート値を生成する第１テンプレート値生成手段と、第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行する第２呼吸サンプリング手段と、第２テンプレート値を生成する第２テンプレート値生成手段と、更新テンプレート値を生成する更新テンプレート値生成手段と、初期テンプレート値、第１テンプレート値、各第２テンプレート値および各更新テンプレート値を記憶する記憶手段とを備える。
本実施例において、呼吸器は初期値提供手段によって初期テンプレート値を提供し、かつ記憶手段によって初期テンプレート値を記憶し、検出手段は流路に連通することで呼吸サンプリング値を生成し、第１呼吸サンプリング手段によって呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第１設定回数まで第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、第１テンプレート値生成手段によってすべての第１呼吸サンプリング段階に基づいて第１テンプレート値を演算し生成することで初期テンプレート値を置換し、かつ記憶手段によって第１テンプレート値を記憶し、第１テンプレート値を演算し生成した後に、第２呼吸サンプリング手段によって呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第２設定回数まで第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、第２テンプレート値生成手段によってすべての第２呼吸サンプリング段階に基づいて第２テンプレート値を演算し生成すると、かつ記憶手段によって第２テンプレート値を記憶し、第２テンプレート値を演算し生成した後に、更新テンプレート値生成手段によって第１テンプレート値および第２テンプレート値を整合させることで更新テンプレート値を生成して第１テンプレート値を置換し、かつ記憶手段によって更新テンプレート値を記憶し、第２呼吸サンプリング手段、第２テンプレート値生成手段および更新テンプレート値生成手段によって前記操作を繰り返して新しい第２テンプレート値を演算し生成することで新しい更新テンプレート値を取得する。
以上の実施形態は本質には補助説明ためのものだけであり、本発明の実施例または該実施例の応用または用途を限定されていない。また、前記実施形態において少なくとも１つの例示的な実施例を提出したが、本発明は大きく変化することができる。本文に記載の実施例はいずれの方式によって本発明の範囲、用途または形態を限定するものでもない。反対に、前記実施形態は当業者に簡単なガイドとして記載の一つまたは複数の実施例を実施する。また、発明の精神を逸脱することなく素子の機能および配列に対して変更を行うことが可能である。添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物は、本発明の範囲及び精神の範囲内に収まるであろう形式又は改変を網羅するものである。
１０呼吸ガス供給システム １１気圧調節装置 １２気流センサ １３制御ユニット １３１フィルターモジュール １４記憶ユニット １５入出力インターフェース ２０流路 ａ乃至ｈ４ステップ

Claims (6)

  1. 流路を介して呼吸ガスを患者に供給する呼吸ガス供給システムであって、各テンプレート値と該患者の呼吸サンプリング値との比較結果に基づいて呼吸ガスの圧力を調整する呼吸ガス供給システムであり、
    該各テンプレート値は、初期テンプレート値、第１テンプレート値、第２テンプレート値及び更新テンプレート値を含み、該初期テンプレート値は、該呼吸ガス供給システムが起動した後の最初に該患者の呼吸サンプリング値と比較するテンプレート値であり、該第１テンプレート値は、第１設定回数までの患者の呼吸状態に対応したテンプレート値であり、該第２テンプレート値は、第２設定回数までの患者の呼吸状態に対応したテンプレート値であり、
    該呼吸ガス供給システムは、気流センサと、制御ユニットと、記憶ユニットとを含み、
    該気流センサは、該流路のガス状態を検出するためのものであり、
    該制御ユニットは、
    該気流センサに電気接続するものであり、
    初期テンプレート値を提供することに用いられ、
    （１）：該気流センサから呼吸サンプリング値を継続して受信することで第１呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第１設定回数まで該第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、該制御ユニットがすべての該第１呼吸サンプリング段階で得られた呼吸サンプリング値に基づいて第１テンプレート値を演算し生成し、生成された第１テンプレート値で該初期テンプレート値を置換するとともに、第１テンプレート値として記憶ユニットに保存され、
    （２）：該気流センサから該呼吸サンプリング値を継続して受信することで第２呼吸サンプリング段階を繰り返して実行し、第２設定回数まで該第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、該制御ユニットがすべての該第２呼吸サンプリング段階で得られた呼吸サンプリング値に基づいて第２テンプレート値を演算し生成し、第２テンプレート値として記憶ユニットに保存され、
    （３）：該第１テンプレート値および該第２テンプレート値を整合させることで更新テンプレート値を得て、得られた更新テンプレート値で第１テンプレート値を置換するとともに、第１テンプレート値として記憶ユニットに保存され、
    上記（２）及び（３）を繰り返して新しい更新テンプレート値を取得し、
    該記憶ユニットは、該制御ユニットに電気接続し、該初期テンプレート値、該第１テンプレート値、該第２テンプレート値および該更新テンプレート値を記憶する、
    呼吸ガス供給システム。
  2. 該第１呼吸サンプリング段階は設定時間内におけるすべての呼吸サンプリング値から第１呼吸波形特徴を取得し、該第１設定回数まで該第１呼吸サンプリング段階を実行した後に、該制御ユニットはすべての該第１呼吸波形特徴に基づいて該第１テンプレート値を演算し生成し、
    該第２呼吸サンプリング段階は特定回数内におけるすべての該呼吸サンプリング値から第２呼吸波形特徴を取得し、該第２設定回数まで該第２呼吸サンプリング段階を実行した後に、該制御ユニットはすべての該第２呼吸波形特徴に基づいて該第２テンプレート値を演算し生成する請求項１に記載の呼吸ガス供給システム。
  3. 該第１呼吸波形特徴および該第２呼吸波形特徴は最大呼吸振幅、呼吸波形面積、呼気振幅、吸気振幅、呼気波形面積および吸気波形面積のうちの１つである請求項２に記載の呼吸ガス供給システム。
  4. 気圧調節装置をさらに具備し、該制御ユニットに電気接続し、該制御ユニットはいずれかの該呼吸サンプリング値と現在テンプレート値を比較し、比較の結果を該気圧調節装置に通知して該流路内の該呼吸ガスの圧力を調整させ、該現在テンプレート値は該初期テンプレート値、該第１テンプレート値または該更新テンプレート値である請求項１に記載の呼吸ガス供給システム。
  5. 該更新テンプレート値は該第１テンプレート値および該第２テンプレート値の平均値または加重平均値である請求項１に記載の呼吸ガス供給システム。
  6. 該初期テンプレート値は設定体重に対応する呼吸テンプレート値より低いものである請求項１に記載の呼吸ガス供給システム。
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