JP2000116784A - 補助呼吸のための装置 - Google Patents

補助呼吸のための装置

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JP2000116784A
JP2000116784A JP11290147A JP29014799A JP2000116784A JP 2000116784 A JP2000116784 A JP 2000116784A JP 11290147 A JP11290147 A JP 11290147A JP 29014799 A JP29014799 A JP 29014799A JP 2000116784 A JP2000116784 A JP 2000116784A
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ventilator
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ヴォールド レイフ
Siegfried Kallert
カレルト ジークフリート
Harald Kirchner
キルヒナー ハラルト
Brigitte Stroetmann
シュトレートマン ブリギッテ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 人工呼吸器を使用した呼吸補助の間に呼吸筋
肉組織の衰弱を減じる又は回避するように構成された補
助呼吸のための装置を得る。 【解決手段】 生物２の呼吸神経系及び／又は呼吸筋肉
組織を刺激するために生物２に接続された刺激装置１０
が設けられており、この刺激装置が、特定の間隔を置い
て刺激信号を発するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念部による補助呼吸のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】様々な病気及び負傷の結果患者は呼吸補
助を必要とする。特に負傷又は病気が患者の呼吸系を苦
しめる場合には、必要性は直接的であることができる。
例えば麻酔及び集中治療の間には、必要性は間接的であ
ることもできる。呼吸補助は、自発呼吸を容易にするこ
とから、呼吸の全体調節にまで亘る全てを包含すること
ができる。呼吸補助を提供するためには、通常人工呼吸
器（レスピレータ）が用いられる。
【０００３】“患者”とは、本願明細書中ではあらゆる
生物、すなわち人間又は動物であることができる。
【０００４】長期の調節呼吸において生じる１つの問題
は、患者の呼吸筋組織が衰弱することである。したがっ
て、補助呼吸の真の必要性が排除された後には、大抵患
者は自発的に呼吸する能力を失っている。したがって、
人工呼吸器から患者をウィーニングするためにより長い
時間がかかる。このことは、治療期間が長くなることに
より社会へのコスト増大を生ぜしめ、さらに重要なこと
には、患者の不快感及び二次的病気の危険性を増大す
る。
【０００５】通常の呼吸補助に関する別の問題は、補助
自体が通常の呼吸を反映していないことである。
【０００６】呼吸の通常の仕組みは、呼吸筋を使用する
ことによって肺に負圧を積極的に形成することに基づ
く。次いで、吸気時に空気が肺に吸入される。肺及び胸
郭におけるこの負圧により、心臓の充満が改善され、心
臓の排出量が増大される。呼気は消極的であり、呼吸筋
の弛緩に従う。
【０００７】しかしながら、呼吸補助の間、ガスは、高
められた圧力をかけられながら患者に供給される。した
がって、呼吸補助の吸気の間には、通常の吸気の間より
も肺内の圧力が高い。この増大した圧力は循環系に影響
を与える。肺及び胸郭における増大した圧力は、心臓の
充満を減少させ、心臓排出量を低下させる。極めて高い
正圧においては、肺損傷（バロトラウマ）及び過膨張の
危険性もある。
【０００８】通常の呼吸の仕組みを刺激する公知の１つ
の方法は、呼吸筋（特に横隔膜）につながる神経（特に
横隔膜神経）又は筋肉自体を刺激することである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、人工呼吸器を使用した呼吸補助の間に呼吸筋肉
組織の衰弱を減じる又は回避するように工夫された補助
呼吸のための装置を得ることである。
【００１０】本発明の別の課題は、人工呼吸器を用いた
呼吸治療におけるウィーニング時間を短縮するように工
夫された補助呼吸のための装置を得ることである。
【００１１】本発明の更に別の課題は、ほぼ通常の呼吸
の仕組みが、人工的な呼吸補助によって提供されること
ができる装置を得ることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
れば、補助呼吸のための装置が請求項１の特徴部に示し
たように構成されることにより達成された。
【００１３】本発明による補助呼吸のための装置の有利
な改良は、請求項１に係る従属請求項に開示されてい
る。
【００１４】
【発明の効果】呼吸筋組織を直接的又は間接的に刺激し
て特定の間隔で活発に働かせる刺激装置が設けられてい
ることにより、複数の利点が得られる。呼吸筋の衰弱が
減じられる。このことは、特に、長期間（例えば数週
間）調節呼吸補助を行われる患者のために、治療期間及
びウィーニング時間を即座に短縮する。呼吸筋組織が運
動させられ、患者がより早く十分な自発呼吸を再開する
ことができ、より早期に人工呼吸器から離脱することが
できる。呼吸するための患者の刺激が人工的な手段によ
って抑制される場合には、患者はより容易に自発呼吸を
再開することができる。
【００１５】刺激装置は、呼吸筋組織に結合した神経系
を刺激することによって呼吸筋組織を間接的に刺激する
ことも、呼吸筋組織自体を刺激することによって直接的
に刺激することもできる。これらの組合せも可能であ
る。
【００１６】刺激装置による刺激は、所定の間隔を置い
た人工呼吸器を用いる呼吸補助の代わりに提供されるこ
とができる。したがって、刺激は、特定数の呼吸サイク
ル間の間隔において適切に行われる。呼吸サイクル数
は、患者の状態、呼吸支持のタイプ等に依存する。
【００１７】刺激装置による刺激は、所定の間隔を置い
て人工呼吸器によって提供される呼吸補助と同期的に提
供されることもできる。ここでは、“同期的に”とは、
事象の経過が自発呼吸サイクルを疑似している、すなわ
ち、呼吸筋組織が刺激に対して積極的に応答する度に人
工呼吸器が呼吸補助を提供するように、刺激装置による
刺激が提供される。共通の制御ユニットが人工呼吸器及
び刺激装置を制御することができる。
【００１８】択一的に、患者の肺へのガス流を検出する
ことに基づき、人工呼吸器が、支持呼吸補助で応答する
ことができる（通常とトリガと呼ばれる）。
【００１９】各呼吸サイクルにおいて同時刺激が行われ
ることができ、これにより最も自然な呼吸サイクルを達
成し、又は多数の呼吸サイクルの間に間隔において行わ
れることができる。呼吸サイクル数は、一定であること
も、刺激装置によって提供される各刺激に関連して決定
されることもできる。後者の場合、呼吸サイクル数の変
化は、測定ユニットによって測定される種々異なる患者
パラメータに関連することができる。これらの患者パラ
メータは、患者の状態を反映しており、制御ユニット
は、患者パラメータに基づき、刺激の間により短い又は
より長い間隔が必要とされているかどうかを決定するこ
とができる。
【００２０】以下の実施例は、間隔を変化させる適合性
を示している。呼吸が最初に人工呼吸器によって完全に
制御される患者は、呼吸筋組織の衰弱を回避するため
に、例えば３呼吸間隔で刺激を受ける。次いで、患者
は、状態が改善すると自発的に呼吸しようとする。次い
で、患者は自己の呼吸筋組織を活性化させるので、刺激
は、例えば５呼吸サイクルに一度にまで減じることがで
きる。患者の自発呼吸が改善されるに従って刺激の必要
性は更に減じられ、刺激は、例えば１０呼吸サイクルに
一度に減じられることができる。
【００２１】別の例においては逆の手順、すなわち刺激
の回数の段階的な増大も、より適切である。調節呼吸に
おいては、呼吸筋組織の衰弱を減じるために１０又は２
０の呼吸サイクル毎に刺激を提供することができる。次
いで、刺激は、患者の呼吸筋組織を運動させ、患者に自
己呼吸を開始させるために、５又は１０の呼吸毎に刺激
が増大される。最終的に、患者が、補助なしに十分な自
発呼吸を管理することができるという合図を示すまで、
呼吸サイクル毎に又は一回おきに刺激を提供することが
できる。
【００２２】別の可能性もある。人工呼吸器を使用した
呼吸治療における呼吸筋組織の刺激の利用は、主に、患
者の必要条件と、与えられる治療のタイプとに依存す
る。
【００２３】別の可能性は、刺激（及び人工呼吸器によ
る呼吸支持）を、患者の呼吸努力と同期化させることで
ある。これは、いつ患者が呼吸しようとするかを決定す
るために、患者の神経系、例えば横隔膜神経を検出する
ことによって達成されることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に補助呼吸のための装置の実
施例を図面につきさらに詳しく説明する。
【００２５】図１〜図３には、簡易寝台４上の患者２に
接続された、本発明による補助呼吸のための装置の３つ
の異なる実施例が示されている。医師によって選択され
た呼吸治療に応じて患者２に呼吸ガスを供給するため
に、人工呼吸器６が管系８を介して患者２に接続されて
いる。
【００２６】呼吸治療は、補助治療又は調節治療から成
ることができ、補助治療では患者２は自発的に呼吸する
能力を有しており、調節治療では人工呼吸器６が患者２
の呼吸を完全に調節する。
【００２７】第１実施例（図１）では、神経刺激装置１
０が、刺激ライン１２を介して、患者の呼吸神経系、例
えば横隔膜神経に接続されている。神経刺激装置１０
は、神経に刺激パルスを送る。これらの刺激信号は、筋
組織（横隔膜神経が刺激される場合には主に横隔膜）に
送られ、この筋組織を活性化する。
【００２８】神経刺激装置１０と人工呼吸器６とは、同
期的に動作することができるように相互接続されてい
る。したがって、多数の可能な動作モードが考えられ
る。
【００２９】神経刺激は、人工呼吸器によって提供され
る呼吸支持と同期的に、呼吸サイクル毎に行われること
ができる。
【００３０】したがって、呼吸補助は、最も自然な呼吸
の仕組みに近似する。この場合、人工呼吸器６は支持モ
ードに設定されることができ、神経刺激によって生ぜし
められる呼吸の検出に基づき呼吸補助が供給される。
【００３１】択一的に、患者２が通常の呼吸をしている
場合のように患者２の呼吸筋肉が活性化されたようにな
らないように、神経刺激はかなり弱くすることができ
る。しかしながら、筋肉の活性化は、治療中に筋肉が衰
弱することを妨げるように十分に強いことが望ましい。
このような場合、特に調節呼吸において人工呼吸器６が
患者２の呼吸を調節する場合には、刺激が同期化される
ように２つの機械が適切な形式で一緒に制御されること
が望ましい。
【００３２】この場合、‘同期的な刺激’とは、呼吸と
物理的に同期的である刺激を意味する。原則的に、通常
の自発呼吸は、延髄における呼吸中枢において開始し、
延髄において、体内のレセプタからの様々な入力信号
が、いつ呼吸が行われるのが望ましいかを示す。次い
で、呼吸中枢が呼吸信号を生ぜしめ、これらの呼吸信号
は、神経系によって呼吸筋組織へ送られる。呼吸筋組織
が活性化されると肺内に負圧が形成され、肺に空気が吸
い込まれる。
【００３３】このプロセスと同様に、神経刺激装置１０
は、人工呼吸器６が患者２に呼吸ガスを供給し始める前
の所定の時間において刺激信号を発する。原則的に、こ
の時間は、信号が筋組織に到達して筋組織を活性化させ
るのにかかる時間に対応する。
【００３４】神経刺激は、特定の間隔を置いて行われる
こともできる。神経刺激は、人工呼吸器６によって提供
される呼吸と同期的であることができるか、又は人工呼
吸器６による補助の代わりであることができる。後者の
場合、十分な呼吸をトリガするために刺激は十分に強く
なければならない。次いで、人工呼吸器６は、自発的に
呼吸することができる患者２へ同様に呼吸ガスを供給す
るだけである。
【００３５】これらの間隔は、処置を通じて一定である
か、例えば患者２の条件に応じて変化することができ
る。後者の例を、図４を参照しながら以下にさらに詳し
く説明する。
【００３６】１つ又は２つ以上の刺激が、特定の間隔を
置いて、例えば、２０呼吸サイクルごとに３つの連続し
た刺激を与えることができる。間隔、刺激の強さ及び刺
激の数の選択は、流行した状況と患者２とによって完全
に規定される。しかしながら、原則的には、刺激を提供
する目的の１つは、人工呼吸器６によって呼吸が調節さ
れている患者２に通常生じる呼吸筋組織の衰弱を回避又
は低減することである。別の目的は、患者２が自発的に
呼吸しようとする初期的な努力における呼吸筋組織を強
化することであり、これら全てのことは、人工呼吸器６
からの患者２のウィーニングを加速するために行われ
る。第３の目的はもちろん、より自然な呼吸形式を疑似
することである。
【００３７】図２及び図３には、呼吸筋組織を活性化す
るための択一的な形式が示されている。すなわち、図２
には、第２実施例が示されており、この場合、筋肉刺激
装置１４が、呼吸筋組織の刺激を提供するために刺激ラ
イン１６を介して患者２に接続されている。図面には、
患者２に接続された外部電極しか示されていないが、患
者内、例えば食道内に配置された筋肉刺激電極を使用す
ることもできる。
【００３８】図３には第３実施例が示されている。この
実施例は、筋肉刺激装置に加え、検出ライン２０を用い
て患者２の本来の神経刺激を検出する呼吸検出装置１８
をも有している。検出ライン２０は、例えば横隔膜神経
に接続されていることができる。
【００３９】患者２の呼吸中枢から生ぜしめられる呼吸
信号は、呼吸検出装置１８によって検出することができ
る。筋肉刺激装置１４による呼吸筋組織の刺激及び／又
は人工呼吸器６による呼吸補助は、呼吸／呼吸における
患者２の自己の努力と同期化することができる。このこ
とは、呼吸中枢と呼吸筋肉組織との間の神経伝達系に損
傷又は障害を有する患者２には極めて有利であることが
できる。
【００４０】図４には第４実施例が示されており、この
場合、第１〜第３実施例における装置及び部材と同一の
装置及び部材には同一の参照符合が用いられている。
【００４１】人工呼吸器６は、管系８を介して、象徴的
に示された患者２に接続されている。管系は、吸気管８
Ａと、呼気管８Ｂと、患者コネクタ８Ｃ（例えば気管チ
ューブ、フェースマスク又は同様のもの）とから成って
いる。医師は、ユーザインタフェース６Ａを使用して、
患者２のための完全な治療手順をプログラムすることが
できる。治療の進行、測定値、プログラム値及び設定に
ついての情報は、ディスプレイ又はモニタに表示するこ
とができる。
【００４２】神経刺激装置１０は、刺激ライン１２と、
患者の呼吸神経系、例えば横隔膜神経を刺激するための
刺激電極１２Ａとを介して患者２に接続されている。
【００４３】患者２の呼吸中枢において生ぜしめられた
信号を検出するために、呼吸検出装置１８が、検出ライ
ン２０と検出電極２０Ａとを介して患者２に接続されて
いる。これらの信号は、神経刺激装置１０及び人工呼吸
器６へ送られる。
【００４４】筋肉刺激装置１４は、刺激ライン１６と刺
激電極１６Ａとを介して患者２の呼吸筋組織に接続され
ている。
【００４５】吸気管８Ａ内（人工呼吸器６内でも可能）
に装着された第１の測定ユニット２２と、呼気管８Ｂ内
（人工呼吸器６内でも可能）に装着された第２の測定ユ
ニット２４とには、流量計と、圧力計とが配置されてお
りかつガスメータを配置することが可能である。多数の
ガス関連のパラメータは、測定ユニット２２，２４によ
って提供される測定値から、患者のために決定されるこ
とができる。
【００４６】最後に、生理学的測定ユニット２６が測定
ライン２８及び測定体２８Ａを介して患者２に接続され
ている。血圧、血液値、体温等の生理学的パラメータ
は、生理学的測定ユニット２６を用いて決定することが
できる。生理学的測定ユニット２６は、人工呼吸器６に
接続されている。
【００４７】人工呼吸器６は、制御ユニット３０を有し
ている。制御ユニット３０は、患者２の治療に関連する
全ての情報、すなわち、ユーザインタフェース６Ａから
のプログラムされたデータ、呼吸検出装置１８、第１及
び第２の測定ユニット２２，２４からの測定信号、生理
学的測定ユニット２６からの情報を収集する。医師によ
ってプログラムされた治療は、獲得された情報に基づき
最適化することができる。
【００４８】患者２が呼吸中枢において適切な呼吸信号
を生ぜしめた場合、人工呼吸器６を介してこれらの信号
との同期化を行うことができる。神経信号のあらゆる所
要の増幅が、神経刺激装置１０によって行われることが
できる。筋肉刺激装置１４を介して付加的な補助を提供
することもできる。
【００４９】患者２の状態は、補助呼吸のための装置に
おける装置によって正確に監視されるので、この状態に
応じて治療を変更することができる。
【００５０】例えば患者の呼吸能力がある理由により完
全に損なわれたならば、特定の間隔を置いた組み合わさ
れた刺激が、前記のように行われることができる。した
がって、筋組織の衰弱は、神経刺激装置１０及び／又は
筋肉刺激装置１４を用いた刺激により減じられることが
できる。例えば、刺激は２０呼吸サイクル毎に行われる
ことができる。
【００５１】患者２の状態が改善し、患者が、自然に呼
吸するための散発的努力を行う場合には、これらの努力
に対する適応を、筋肉刺激を集中させることによって、
例えば１０呼吸サイクル毎の刺激によって行うことがで
きる。このことは、筋組織の運動を増大させ、患者２が
呼吸の増大する部分を引き受け始める時のために患者２
に準備させる。
【００５２】患者２の状態が更に改善して、本来の呼吸
行動の程度が増大すると、刺激は、患者の本来の行動に
関連して、可変の間隔で行われることができる。
【００５３】例えば、患者２が自力で呼吸していない場
合には筋肉組織の直接的又は間接的な刺激を提供するこ
とができ、これにより呼吸筋組織の強さを増大する。
【００５４】択一的に、患者２が自力で呼吸することが
できる場合には、患者の筋組織の活性化を強めるために
刺激を提供することができる。
【００５５】組合せも十分に可能であり、この場合、刺
激は、ほぼ毎呼吸と同時に行われる。
【００５６】患者２の呼吸筋組織を維持しかつ運動させ
ることにより、人工呼吸器６への患者２の依存はより早
期に終了する。これは、病院治療期間が著しく短縮され
ることを意味する。より早く帰宅することができるの
で、患者２は気分が良く、治療期間がより短い場合に
は、後遺症の危険性も減じられる。
【００５７】さらに、治療期間が短縮されることにより
より多くの患者を病院で治療することができる。このこ
とは、病人又は負傷者及び社会全体にとって有利であ
る。
【００５８】前記以外の治療手順の組合せも可能であ
る。本発明の最も顕著な特徴は、呼吸筋組織の刺激（神
経刺激又は筋肉刺激）のための装置と組み合わせられた
人工呼吸器（レスピレータ、麻酔器又はそのための呼吸
装置）を有する、補助呼吸のための装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による補助呼吸のための装置の第１実施
例を示す図である。
【図２】本発明による補助呼吸のための装置の第２実施
例を示す図である。
【図３】本発明による補助呼吸のための装置の第３実施
例を示す図である。
【図４】本発明による補助呼吸のための装置の第４実施
例示す図である。
【符号の説明】
２ 患者、 ４ 簡易寝台、 ６ 人工呼吸器、 ８
管系、 １０ 神経刺激装置、 １２ 刺激ライン、
１４ 筋肉刺激装置、 １６ 刺激ライン、１８ 呼吸
検出装置、 ２０ 検出ライン、 ２２，２４ 測定ユ
ニット、 ２６ 生理学的測定ユニット、 ２８ 測定
ライン、 ３０ 制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハラルト キルヒナー ドイツ連邦共和国 フュルト クッツァー シュトラーセ 93ベー (72)発明者 ブリギッテ シュトレートマン ドイツ連邦共和国 ニュルンベルク メー リングシュトラーセ 31

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 補助呼吸のための装置であって、生物
    （２）の呼吸を容易化、支持及び／又は調節するために
    生物（２）に呼吸ガスを供給するように工夫された人工
    呼吸器（６）が設けられている形式のものにおいて、 生物（２）の呼吸神経系及び／又は呼吸筋組織を刺激す
    るために生物（２）に接続されるように工夫された刺激
    装置（１０，１４）が設けられており、該刺激装置（１
    ０，１４）が、特定の間隔を置いて刺激信号を発するよ
    うに工夫されていることを特徴とする、補助呼吸のため
    の装置。
  2. 【請求項２】 前記特定の間隔が、所定数の呼吸サイク
    ルから成っている、請求項１記載の補助呼吸のための装
    置。
  3. 【請求項３】 前記刺激装置（１０，１４）が、刺激信
    号を発し、特定の間隔を置いた人工呼吸器（６）の呼吸
    ガスの供給の代わりに用いられるように工夫されてい
    る、請求項１記載の補助呼吸のための装置。
  4. 【請求項４】 前記刺激装置が、特定の間隔を置いた人
    工呼吸器の呼吸ガスの供給と同期的に刺激間隔を発する
    ように工夫されている、請求項１記載の補助呼吸のため
    の装置。
  5. 【請求項５】 前記特定の間隔が、１の呼吸サイクルか
    ら成っており、前記刺激装置（１０，１４）が、各呼吸
    サイクルにおいて人工呼吸器（６）の呼吸ガス供給と同
    期的に刺激信号を発するようになっている、請求項４記
    載の補助呼吸のための装置。
  6. 【請求項６】 前記特定の間隔が、一定数の呼吸サイク
    ルから成っている、請求項４記載の補助呼吸のための装
    置。
  7. 【請求項７】 前記特定の間隔が、可変数の呼吸サイク
    ルから成っており、前記特定の間隔を選択する制御ユニ
    ット（３０）が設けられている、請求項４記載の補助呼
    吸のための装置。
  8. 【請求項８】 前記制御ユニット（３０）が、測定装置
    （２２，２４，２６）によって測定された患者パラメー
    タに基づき特定の間隔を選択するようになっている、請
    求項７記載の補助呼吸のための装置。
  9. 【請求項９】 生物（２）の呼吸中枢において生ぜしめ
    られる信号を検出するために生物（２）の神経系に接続
    された呼吸検出装置（１８）が設けられている、請求項
    １から８までのいずれか１項記載の補助呼吸のための装
    置。
JP11290147A 1998-10-14 1999-10-12 補助呼吸のための装置 Pending JP2000116784A (ja)

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SE9803508A SE9803508D0 (sv) 1998-10-14 1998-10-14 System for assisted breathing
SE9803508-2 1998-10-14

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JP2000116784A true JP2000116784A (ja) 2000-04-25

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JP11290147A Pending JP2000116784A (ja) 1998-10-14 1999-10-12 補助呼吸のための装置

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US (1) US6360740B1 (ja)
EP (1) EP0993841B1 (ja)
JP (1) JP2000116784A (ja)
DE (1) DE69918016T2 (ja)
SE (1) SE9803508D0 (ja)

Cited By (8)

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