JP2000152993A - 改良型人工呼吸器始動装置 - Google Patents
改良型人工呼吸器始動装置Info
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 患者始動呼吸を患者に与えるための改良型装
置の提供。 【解決手段】ガス流を供給する1つのチューブ、及びガ
スを呼気弁に送る別のチューブを設けた人工呼吸器16
と、患者の肺に連通した気管内チューブ12と、人工呼
吸器の供給チューブを気管内チューブに接続するための
コネクタとを有しており、このコネクタは、室と、二方
チェック弁26とを備え、この二方チェック弁は、吸気
チェック弁と呼気チェック弁とを含んでいる。コネクタ
の壁24には、圧力変換器12に接続するための開口が
設けられている。コネクタの室の容積は、約1.0〜
1.3cm3 であり、圧力変換器が、室内に約0.25
〜2.0cmの深さの水に相当する圧力の低下を感知し
た時、呼気弁が、開放位置から閉鎖位置に選択的に移動
し、呼気弁は、所定時間後に閉鎖位置から開放位置に移
動する。
置の提供。 【解決手段】ガス流を供給する1つのチューブ、及びガ
スを呼気弁に送る別のチューブを設けた人工呼吸器16
と、患者の肺に連通した気管内チューブ12と、人工呼
吸器の供給チューブを気管内チューブに接続するための
コネクタとを有しており、このコネクタは、室と、二方
チェック弁26とを備え、この二方チェック弁は、吸気
チェック弁と呼気チェック弁とを含んでいる。コネクタ
の壁24には、圧力変換器12に接続するための開口が
設けられている。コネクタの室の容積は、約1.0〜
1.3cm3 であり、圧力変換器が、室内に約0.25
〜2.0cmの深さの水に相当する圧力の低下を感知し
た時、呼気弁が、開放位置から閉鎖位置に選択的に移動
し、呼気弁は、所定時間後に閉鎖位置から開放位置に移
動する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、患者の呼吸を助け
るために使用される人工呼吸器に、特に患者自発呼吸の
開始を検出して人工呼吸器を始動させることによって、
患者の呼吸と同期した患者補助呼吸を与えるために使用
される改良型装置及び方法に関する。
るために使用される人工呼吸器に、特に患者自発呼吸の
開始を検出して人工呼吸器を始動させることによって、
患者の呼吸と同期した患者補助呼吸を与えるために使用
される改良型装置及び方法に関する。
【0002】
【発明の背景】多くの様々な疾患の患者は、衰弱などの
ために、自力で十分な酸素供給量を得ることができない
場合が多い。多くの場合、患者は、自分ではまったく呼
吸できないか、人工呼吸器の補助で生き続けることがで
きるだけである。患者は、自分で呼吸できるが、呼吸す
るために患者が費やすエネルギが、病気を適当に治療す
るために必要なエネルギを患者から奪い取っている場合
もある。この場合、人工呼吸器を使用して、人工呼吸器
から供給される酸素を与えることによって、患者の呼吸
を助けることが非常に有用である。
ために、自力で十分な酸素供給量を得ることができない
場合が多い。多くの場合、患者は、自分ではまったく呼
吸できないか、人工呼吸器の補助で生き続けることがで
きるだけである。患者は、自分で呼吸できるが、呼吸す
るために患者が費やすエネルギが、病気を適当に治療す
るために必要なエネルギを患者から奪い取っている場合
もある。この場合、人工呼吸器を使用して、人工呼吸器
から供給される酸素を与えることによって、患者の呼吸
を助けることが非常に有用である。
【0003】呼吸が困難な患者に、人工呼吸器を使用す
ることは周知である。一般的に使用されるある形式の人
工呼吸器は、正圧人工呼吸器として知られている。正圧
人工呼吸器は、人工呼吸器が発生させる外部圧力によっ
て、必要な空気、純酸素、または患者が必要とする他の
混合ガスを患者の肺に送り込む。人工呼吸器では、患者
の口または鼻へ通して、直接的に患者の気管に挿入され
る気管内チューブにより、ガスを患者に送り込む。人工
呼吸器は、患者に、適当な混合ガスを適当な温度で適当
な間隔を置いて供給するように調節することができる。
ることは周知である。一般的に使用されるある形式の人
工呼吸器は、正圧人工呼吸器として知られている。正圧
人工呼吸器は、人工呼吸器が発生させる外部圧力によっ
て、必要な空気、純酸素、または患者が必要とする他の
混合ガスを患者の肺に送り込む。人工呼吸器では、患者
の口または鼻へ通して、直接的に患者の気管に挿入され
る気管内チューブにより、ガスを患者に送り込む。人工
呼吸器は、患者に、適当な混合ガスを適当な温度で適当
な間隔を置いて供給するように調節することができる。
【0004】このような人工呼吸器は、患者が所定時間
だけ呼気できるように構成されている。そのため、患者
が呼気するべきと装置が決定した時、呼気弁は開放す
る。患者の肺は、呼気弁の開放によって生じたシステム
内の減圧の作用を受けて、ガスを肺から呼気弁を経て周
囲空気に押し出す。所定時間後、人工呼吸器は、呼気弁
を閉鎖し、人工呼吸器から送られたガスによって生じる
圧力上昇が患者の肺を満たす。再び、上記の所定時間
後、呼気弁は開放し、患者は呼気することができる。
だけ呼気できるように構成されている。そのため、患者
が呼気するべきと装置が決定した時、呼気弁は開放す
る。患者の肺は、呼気弁の開放によって生じたシステム
内の減圧の作用を受けて、ガスを肺から呼気弁を経て周
囲空気に押し出す。所定時間後、人工呼吸器は、呼気弁
を閉鎖し、人工呼吸器から送られたガスによって生じる
圧力上昇が患者の肺を満たす。再び、上記の所定時間
後、呼気弁は開放し、患者は呼気することができる。
【0005】このような正圧人工呼吸器は、自力ではま
ったく呼吸できない患者には有用である。しかし、その
ような人工呼吸器は、この明細書で患者自発呼吸と呼ぶ
自力での呼吸はできるか、しようとする患者に使用する
場合には、問題があると思われる。例えば、患者が正圧
人工呼吸器を装着した状態で自律呼吸を行い、人工呼吸
器が患者の呼吸パターンと同期していない時、患者が自
力で肺から空気を送り出そうとしているのに、人工呼吸
器が空気を患者の肺に送り込むことがある。このような
場合、人工呼吸器は、患者に予想外の害を与えるおそれ
がある。
ったく呼吸できない患者には有用である。しかし、その
ような人工呼吸器は、この明細書で患者自発呼吸と呼ぶ
自力での呼吸はできるか、しようとする患者に使用する
場合には、問題があると思われる。例えば、患者が正圧
人工呼吸器を装着した状態で自律呼吸を行い、人工呼吸
器が患者の呼吸パターンと同期していない時、患者が自
力で肺から空気を送り出そうとしているのに、人工呼吸
器が空気を患者の肺に送り込むことがある。このような
場合、人工呼吸器は、患者に予想外の害を与えるおそれ
がある。
【0006】人工呼吸器の補助を、患者の自然呼吸パタ
ーンに合わせた人工呼吸器が開発されている。この人工
呼吸器は、患者自発呼吸の開始を正確に決定し、患者始
動呼吸を、すなわち患者自発呼吸の開始を検出した時
に、人工呼吸器によって与えられる呼吸を、できる限り
迅速に与えようとしている。このような場合、センサが
患者自発呼吸をできる限り素早く感知し、そのことを、
トリガ信号で人工呼吸器に報告することによって、人工
呼吸器が患者の吸気を助ける外圧を適当に与える一方、
患者が息を吐くときには、外圧を加えないようにするこ
とが重要である。
ーンに合わせた人工呼吸器が開発されている。この人工
呼吸器は、患者自発呼吸の開始を正確に決定し、患者始
動呼吸を、すなわち患者自発呼吸の開始を検出した時
に、人工呼吸器によって与えられる呼吸を、できる限り
迅速に与えようとしている。このような場合、センサが
患者自発呼吸をできる限り素早く感知し、そのことを、
トリガ信号で人工呼吸器に報告することによって、人工
呼吸器が患者の吸気を助ける外圧を適当に与える一方、
患者が息を吐くときには、外圧を加えないようにするこ
とが重要である。
【0007】患者の自発呼吸の開始を感知して、人工呼
吸器に信号を送るために多くの形式のセンサが公知であ
る。マクウィリアムズ(McWilliams)の米国特許第5,5
13,631号に示されている形式のセンサは、患者の
鼻の外表面に取り付けられる。このセンサは、定容量エ
ンベロープの圧縮によって移動を感知する空気圧装置で
ある。患者の呼吸前の横隔膜の移動の直前に発生する鼻
翼の反射行動の結果として発生する患者の鼻からの移動
を空気圧装置で感知して、人工呼吸器に伝達する。この
装置は、意図されている目的には十分であるが、すべて
の状態に置いて完全に正確であるわけでなく、実際に呼
吸の前でない鼻の移動によっても始動される。また、患
者が患者自発呼吸を行う時に、できる限り素早く信号を
発生することもできない。
吸器に信号を送るために多くの形式のセンサが公知であ
る。マクウィリアムズ(McWilliams)の米国特許第5,5
13,631号に示されている形式のセンサは、患者の
鼻の外表面に取り付けられる。このセンサは、定容量エ
ンベロープの圧縮によって移動を感知する空気圧装置で
ある。患者の呼吸前の横隔膜の移動の直前に発生する鼻
翼の反射行動の結果として発生する患者の鼻からの移動
を空気圧装置で感知して、人工呼吸器に伝達する。この
装置は、意図されている目的には十分であるが、すべて
の状態に置いて完全に正確であるわけでなく、実際に呼
吸の前でない鼻の移動によっても始動される。また、患
者が患者自発呼吸を行う時に、できる限り素早く信号を
発生することもできない。
【0008】ブロディ(Brody)の米国特許第5,54
2,415号は、患者補助呼吸用の人工呼吸器用のセン
サを開示している。センサが患者の腹部にテープで留め
られ、患者の横隔膜の移動を表す出力信号を発生する。
時間に対する出力信号の変化率を決定する。時間に対す
る変化率が所定値を超えた時、外部人工呼吸器による患
者の肺の換気が開始される。この装置は、意図されてい
る目的には十分であるが、すべての状態に置いて完全に
正確であるわけでなく、呼吸以外の腹部の移動によって
も始動される。
2,415号は、患者補助呼吸用の人工呼吸器用のセン
サを開示している。センサが患者の腹部にテープで留め
られ、患者の横隔膜の移動を表す出力信号を発生する。
時間に対する出力信号の変化率を決定する。時間に対す
る変化率が所定値を超えた時、外部人工呼吸器による患
者の肺の換気が開始される。この装置は、意図されてい
る目的には十分であるが、すべての状態に置いて完全に
正確であるわけでなく、呼吸以外の腹部の移動によって
も始動される。
【0009】人工呼吸器によって与えられているガスの
流量が、患者自発呼吸の開始によって変化するのを感知
することによって、患者自発呼吸の開始を感知する患者
補助人工呼吸器も公知である。例えば、キム(Kimm)他の
米国特許第5,660,171号及び第5,390,6
66号は、吸気及び呼気流量の比較によって、圧力補助
換気の流れを開始するシステム及び方法を開示してい
る。このシステムは、連続ガス流を患者に与えるととも
に、システムが流量の違いによって患者の吸気を感知し
た時、追加ガスを患者に与える。このシステムは、多く
の流量計16、18、32、41、42及び43を使用
して、システム内のガスの流量を感知し、かつ2つの比
例ソレノイド弁20及び22を使用して、患者との間で
受け渡しされる空気の流量を制御する。この装置は、意
図されている目的には十分であるが、多くの流量計をな
くし、それによって、装置の製造コストを削減するとと
もに、患者の呼吸に対する応答性を高めることによっ
て、装置を改良する余地がある。各流量計には相当なコ
ストがかかり、各患者用に変更しなければならない場合
もあるため、流量計は法外に高価なものである。さら
に、人工呼吸器は、空気を加湿する場合が多く、患者の
呼気ガスは湿度が100%である。そのため、流量計の
周囲に凝結する場合が多く、これがガスの流量の測定に
悪影響を与えることとなる。
流量が、患者自発呼吸の開始によって変化するのを感知
することによって、患者自発呼吸の開始を感知する患者
補助人工呼吸器も公知である。例えば、キム(Kimm)他の
米国特許第5,660,171号及び第5,390,6
66号は、吸気及び呼気流量の比較によって、圧力補助
換気の流れを開始するシステム及び方法を開示してい
る。このシステムは、連続ガス流を患者に与えるととも
に、システムが流量の違いによって患者の吸気を感知し
た時、追加ガスを患者に与える。このシステムは、多く
の流量計16、18、32、41、42及び43を使用
して、システム内のガスの流量を感知し、かつ2つの比
例ソレノイド弁20及び22を使用して、患者との間で
受け渡しされる空気の流量を制御する。この装置は、意
図されている目的には十分であるが、多くの流量計をな
くし、それによって、装置の製造コストを削減するとと
もに、患者の呼吸に対する応答性を高めることによっ
て、装置を改良する余地がある。各流量計には相当なコ
ストがかかり、各患者用に変更しなければならない場合
もあるため、流量計は法外に高価なものである。さら
に、人工呼吸器は、空気を加湿する場合が多く、患者の
呼気ガスは湿度が100%である。そのため、流量計の
周囲に凝結する場合が多く、これがガスの流量の測定に
悪影響を与えることとなる。
【0010】患者補助呼吸の開始を検出する別の公知の
方法は、患者の自発呼吸の開始時のガスの圧力の変化を
測定するものである。このような圧力の変化を検出する
公知の装置として、マサチューセッツ工科大学で開発さ
れた圧力始動装置がある(図1を参照)。MIT式人工
呼吸器始動装置は、2つの個別のチェック弁、すなわち
吸気チェック弁及び呼気チェック弁を有するY字形コネ
クタを用いており、各チェック弁は、Y字形コネクタの
別々の位置に配置されている。チェック弁の構造は、患
者回路(患者と人工呼吸器との間のチューブ)の約60
0cm3 である比較的大容積の残り部分から分離した、
約10cm3 の比較的小容積を与えている。患者が患者
自発呼吸を開始した時、患者の肺が膨張し、それによっ
て、患者の肺とチェック弁との間の空間の容積が増加す
ることにより、この空間内の圧力が低下する。この室の
壁に設けられて圧力変換器に接続された開口が、この圧
力変化を測定して、患者が患者補助呼吸を行っていると
いう信号を人工呼吸器に送ることができる。
方法は、患者の自発呼吸の開始時のガスの圧力の変化を
測定するものである。このような圧力の変化を検出する
公知の装置として、マサチューセッツ工科大学で開発さ
れた圧力始動装置がある(図1を参照)。MIT式人工
呼吸器始動装置は、2つの個別のチェック弁、すなわち
吸気チェック弁及び呼気チェック弁を有するY字形コネ
クタを用いており、各チェック弁は、Y字形コネクタの
別々の位置に配置されている。チェック弁の構造は、患
者回路(患者と人工呼吸器との間のチューブ)の約60
0cm3 である比較的大容積の残り部分から分離した、
約10cm3 の比較的小容積を与えている。患者が患者
自発呼吸を開始した時、患者の肺が膨張し、それによっ
て、患者の肺とチェック弁との間の空間の容積が増加す
ることにより、この空間内の圧力が低下する。この室の
壁に設けられて圧力変換器に接続された開口が、この圧
力変化を測定して、患者が患者補助呼吸を行っていると
いう信号を人工呼吸器に送ることができる。
【0011】患者補助呼吸によって生じる圧力変化は、
吸気チェック弁のクラッキング圧力に打ち勝つのに十分
であり、従って人工呼吸器から流れたガスがチェック弁
を通ってコネクタを通過し、気管内チューブを経て患者
の肺に流入することができる。所定時間後に呼気弁が開
放し、これによって、患者に送られていたガスの圧力が
解放されるため、吸気チェック弁が閉鎖される。患者の
肺に送られている圧力が低下すると、肺が休止状態まで
収縮し、患者は息を吐く。呼気チェック弁を押しつける
コネクタの室内の増加圧力は、呼気チェック弁のクラッ
キング圧力に打ち勝つのに十分であり、従って呼気チェ
ック弁は開き、患者の呼気ガスが呼気チェック弁を通っ
て、呼気弁から周囲空気に逃げることができる。患者が
息を吐き出し終わると、呼気チェック弁を押しつける圧
力が低下し、呼気チェック弁は閉鎖される。その後、患
者自発呼吸でその過程を再び開始することができる。
吸気チェック弁のクラッキング圧力に打ち勝つのに十分
であり、従って人工呼吸器から流れたガスがチェック弁
を通ってコネクタを通過し、気管内チューブを経て患者
の肺に流入することができる。所定時間後に呼気弁が開
放し、これによって、患者に送られていたガスの圧力が
解放されるため、吸気チェック弁が閉鎖される。患者の
肺に送られている圧力が低下すると、肺が休止状態まで
収縮し、患者は息を吐く。呼気チェック弁を押しつける
コネクタの室内の増加圧力は、呼気チェック弁のクラッ
キング圧力に打ち勝つのに十分であり、従って呼気チェ
ック弁は開き、患者の呼気ガスが呼気チェック弁を通っ
て、呼気弁から周囲空気に逃げることができる。患者が
息を吐き出し終わると、呼気チェック弁を押しつける圧
力が低下し、呼気チェック弁は閉鎖される。その後、患
者自発呼吸でその過程を再び開始することができる。
【0012】MIT式人工呼吸器始動装置は、その意図
している目的には十分であるが、改良の余地がある。例
えば、MIT式装置の室の約10cm3 である容積は、
比較的大きく、従って圧力センサを反応させるために、
比較的大きい圧力変化が必要になる。言い換えると、室
が比較的大きいと、患者自発呼吸の開始によって生じる
圧力変化に対する装置の感度が低下し、センサが患者の
呼吸を感知する前に、呼吸を試みる間に患者は余分な力
を加えることにもなる。このように、圧力変換器によっ
て感知される十分な圧力降下を発生するために、患者自
発呼吸が比較的強くなければならない。
している目的には十分であるが、改良の余地がある。例
えば、MIT式装置の室の約10cm3 である容積は、
比較的大きく、従って圧力センサを反応させるために、
比較的大きい圧力変化が必要になる。言い換えると、室
が比較的大きいと、患者自発呼吸の開始によって生じる
圧力変化に対する装置の感度が低下し、センサが患者の
呼吸を感知する前に、呼吸を試みる間に患者は余分な力
を加えることにもなる。このように、圧力変換器によっ
て感知される十分な圧力降下を発生するために、患者自
発呼吸が比較的強くなければならない。
【0013】さらに、比較的大きい容積であることによ
って、呼気チェック弁が閉じる時、患者から吐き出され
たガスが、室から完全には除去されないという別の問題
が生じる。そのため、患者には容認できない質のガス交
換になる可能性があり、患者が実際に、10cm3 まで
の呼気ガスを吸い込む可能性がある。このことは、1回
の呼吸量が、8〜10cm3 である未熟児では現実的な
問題である。
って、呼気チェック弁が閉じる時、患者から吐き出され
たガスが、室から完全には除去されないという別の問題
が生じる。そのため、患者には容認できない質のガス交
換になる可能性があり、患者が実際に、10cm3 まで
の呼気ガスを吸い込む可能性がある。このことは、1回
の呼吸量が、8〜10cm3 である未熟児では現実的な
問題である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従って、以上の説明か
ら、患者自発呼吸の開始時に発生する圧力変化に対する
感度を高めた改良型人工呼吸器始動装置が、確かに必要
とされていることがわかると思う。この改良型人工呼吸
器始動装置は、低コストで製造及び使用できなければな
らない。それは、患者の呼吸パターンに対応できる必要
があり、また、患者自発呼吸の開始以外の事象により、
で開始されてはならない。さらにこの改良型人工呼吸器
始動装置は、最小限の可動部材だけを用いており、洗浄
及び殺菌が容易であるか、使い捨てできることが必要が
ある。
ら、患者自発呼吸の開始時に発生する圧力変化に対する
感度を高めた改良型人工呼吸器始動装置が、確かに必要
とされていることがわかると思う。この改良型人工呼吸
器始動装置は、低コストで製造及び使用できなければな
らない。それは、患者の呼吸パターンに対応できる必要
があり、また、患者自発呼吸の開始以外の事象により、
で開始されてはならない。さらにこの改良型人工呼吸器
始動装置は、最小限の可動部材だけを用いており、洗浄
及び殺菌が容易であるか、使い捨てできることが必要が
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、人工呼吸器か
ら、患者始動呼吸を与えるための改良型の方法及び装置
に関する。本発明は、患者自発呼吸の開始を検出する能
力を向上させるとともに、ガス交換の割合及び質を向上
させる。また本発明は、人工呼吸器/患者システム内に
使用されるコネクタにも関する。このコネクタは、室を
形成する壁と、吸気チェック弁及び呼気チェック弁を含
む二方チェック弁とを備えている。
ら、患者始動呼吸を与えるための改良型の方法及び装置
に関する。本発明は、患者自発呼吸の開始を検出する能
力を向上させるとともに、ガス交換の割合及び質を向上
させる。また本発明は、人工呼吸器/患者システム内に
使用されるコネクタにも関する。このコネクタは、室を
形成する壁と、吸気チェック弁及び呼気チェック弁を含
む二方チェック弁とを備えている。
【0016】本発明の改良型人工呼吸器始動装置は、患
者自発呼吸の開始時に、患者の肺が膨張し始めた時に生
じる圧力低下を迅速かつ正確に検出できるとともに、患
者補助呼吸を人工呼吸器からのガス流で迅速に開始する
ことができるようにする十分に小さい容積を有する室を
備えている。
者自発呼吸の開始時に、患者の肺が膨張し始めた時に生
じる圧力低下を迅速かつ正確に検出できるとともに、患
者補助呼吸を人工呼吸器からのガス流で迅速に開始する
ことができるようにする十分に小さい容積を有する室を
備えている。
【0017】本発明の人工呼吸器始動装置は、一定流量
のガス供給源、すなわち、人工呼吸器を気管内チューブ
で患者の肺に接続するとともに、呼気弁を介して患者の
呼気を周囲空気に接続する大きいガス流回路の一部であ
る。
のガス供給源、すなわち、人工呼吸器を気管内チューブ
で患者の肺に接続するとともに、呼気弁を介して患者の
呼気を周囲空気に接続する大きいガス流回路の一部であ
る。
【0018】前記人工呼吸器は、吸気チェック弁のクラ
ッキング圧力に打ち勝つには不十分な圧力で一定流量の
ガスを与える。患者自発呼吸の吸気段階の開始の直前の
時点では、吸気及び呼気チェック弁の両方が閉鎖してお
り、室、気管内チューブ及び患者の肺の内部の領域が限
定されている。人工呼吸器からのガス流は、チェック弁
の上方で患者Y字形チューブを通り、開放中の呼気弁を
通過して、周囲の空気中に流出する。
ッキング圧力に打ち勝つには不十分な圧力で一定流量の
ガスを与える。患者自発呼吸の吸気段階の開始の直前の
時点では、吸気及び呼気チェック弁の両方が閉鎖してお
り、室、気管内チューブ及び患者の肺の内部の領域が限
定されている。人工呼吸器からのガス流は、チェック弁
の上方で患者Y字形チューブを通り、開放中の呼気弁を
通過して、周囲の空気中に流出する。
【0019】患者が患者自発呼吸を開始すると、患者の
肺の容積が増加し始める。肺の容積がこのように増加す
ることによって、室/気管内チューブ/肺の全体容積が
増加するため、室領域内のガスの圧力低下を、例えば室
の内部に連通している圧力変換器によって検出すること
ができる。
肺の容積が増加し始める。肺の容積がこのように増加す
ることによって、室/気管内チューブ/肺の全体容積が
増加するため、室領域内のガスの圧力低下を、例えば室
の内部に連通している圧力変換器によって検出すること
ができる。
【0020】患者自発呼吸の開始が圧力変換器で検出さ
れると、圧力変換器は、患者が患者自発呼吸を開始し、
従って患者が患者始動呼吸を必要としていることを示す
信号を人工呼吸器に送る。その結果、人工呼吸器が呼気
弁を閉じ、それによって、人工呼吸器のチューブの圧力
が上昇し、吸気チェック弁のクラッキング圧力に打ち勝
つ。
れると、圧力変換器は、患者が患者自発呼吸を開始し、
従って患者が患者始動呼吸を必要としていることを示す
信号を人工呼吸器に送る。その結果、人工呼吸器が呼気
弁を閉じ、それによって、人工呼吸器のチューブの圧力
が上昇し、吸気チェック弁のクラッキング圧力に打ち勝
つ。
【0021】吸気チェック弁が開放すると、患者自発呼
吸と同期して、人工呼吸器から流れたガスは、吸気チェ
ック弁を通って室を通過し、患者の気管内チューブを経
て患者の肺に流入する。人工呼吸器には、ガスが患者の
肺に流れる所定時間が設定されており、この所定時間後
に呼気弁が再度開放され、それにより、人工呼吸器から
流れたガスが呼気弁を通って、システムから周囲空気中
に流出することができる。
吸と同期して、人工呼吸器から流れたガスは、吸気チェ
ック弁を通って室を通過し、患者の気管内チューブを経
て患者の肺に流入する。人工呼吸器には、ガスが患者の
肺に流れる所定時間が設定されており、この所定時間後
に呼気弁が再度開放され、それにより、人工呼吸器から
流れたガスが呼気弁を通って、システムから周囲空気中
に流出することができる。
【0022】呼気弁が開放すると、吸気チェック弁にお
ける圧力が、吸気チェック弁のクラッキング圧力より低
い値まで低下し、そのために吸気チェック弁が閉じる。
吸気チェック弁でこのように圧力が低下することによっ
て、患者の肺の内部の圧力も低下する。この圧力低下に
よって、患者の肺がそれの休止状態まで収縮する。患者
の肺が収縮すると、肺は内部からガスを吐き出す。肺か
ら吐き出されたガスによって、呼気チェック弁のクラッ
キング圧力より大きい圧力増加が室内に発生し、これに
よって、呼気チェック弁が開放し、患者の肺から出た呼
気ガスが、患者Y字形チューブ34を流れて、開放中の
呼気弁を通って周囲空気に流出することができる。
ける圧力が、吸気チェック弁のクラッキング圧力より低
い値まで低下し、そのために吸気チェック弁が閉じる。
吸気チェック弁でこのように圧力が低下することによっ
て、患者の肺の内部の圧力も低下する。この圧力低下に
よって、患者の肺がそれの休止状態まで収縮する。患者
の肺が収縮すると、肺は内部からガスを吐き出す。肺か
ら吐き出されたガスによって、呼気チェック弁のクラッ
キング圧力より大きい圧力増加が室内に発生し、これに
よって、呼気チェック弁が開放し、患者の肺から出た呼
気ガスが、患者Y字形チューブ34を流れて、開放中の
呼気弁を通って周囲空気に流出することができる。
【0023】肺から、ほとんどすべてのガスが吐き出さ
れると、室内の圧力が再び低下し、呼気チェック弁が閉
じることができる。その後、患者が患者補助呼吸を行い
始め、室内の圧力が再び低下すると、上記過程が再開さ
れる。
れると、室内の圧力が再び低下し、呼気チェック弁が閉
じることができる。その後、患者が患者補助呼吸を行い
始め、室内の圧力が再び低下すると、上記過程が再開さ
れる。
【0024】本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細
な説明を読めば明らかになるであろう。
な説明を読めば明らかになるであろう。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明は、人工呼吸器で患者始動
呼吸を行うための改良方法及び装置として具現されてい
る。また本発明は、比較的小さい容積の室を有する患者
/人工呼吸器システム内の改良型コネクタに関する。室
がこのように比較的小さい容積であることによって、ガ
ス交換の割合及び質を向上させるとともに、圧力変化に
対する感度を高め、それによって、患者自発呼吸の開始
を、より正確に早期かつ迅速に検出できるため、他の人
工呼吸器始動装置より好都合である。
呼吸を行うための改良方法及び装置として具現されてい
る。また本発明は、比較的小さい容積の室を有する患者
/人工呼吸器システム内の改良型コネクタに関する。室
がこのように比較的小さい容積であることによって、ガ
ス交換の割合及び質を向上させるとともに、圧力変化に
対する感度を高め、それによって、患者自発呼吸の開始
を、より正確に早期かつ迅速に検出できるため、他の人
工呼吸器始動装置より好都合である。
【0026】本発明は、患者の気管内チューブ12を人
工呼吸器16から延びたチューブ14と、周囲空気20
に選択的に連通するチューブ18とに接続されるコネク
タ10を備えている(図2、図3、図4及び図5を参
照)。なお添付図面は、本発明の概念を説明するだけの
ものであり、製作用ではなく、必ずしも正確に縮尺して
示されているわけでもない。
工呼吸器16から延びたチューブ14と、周囲空気20
に選択的に連通するチューブ18とに接続されるコネク
タ10を備えている(図2、図3、図4及び図5を参
照)。なお添付図面は、本発明の概念を説明するだけの
ものであり、製作用ではなく、必ずしも正確に縮尺して
示されているわけでもない。
【0027】コネクタ10は、室22を有し、この室2
2の一部を形成している少なくとも1つの壁24を有し
ている。室22は、コネクタ10の壁24と、後述する
二方チェック弁26の底部と、コネクタの底縁部28と
交差する平面とによって形成されている。本発明のコネ
クタ10の室22の容積は、約1.0〜1.3cm3で
あることが好ましい。コネクタ10はまた、ガスが通る
第1及び第2開口30及び32を有している。当該技術
の専門家には周知のように、開口30及び32は円筒形
であり、気管内チューブ12及び患者Y字形チューブ3
4の開口とはめ合わされる寸法にすることができる。コ
ネクタ10の室22は、円筒形でもよいが、必ずしもそ
の必要はなく、また、室22の24壁の内部に含まれる
空間の容積を最小限に抑えるとともに、低コストで簡単
に製造できるような形状でなければならない。
2の一部を形成している少なくとも1つの壁24を有し
ている。室22は、コネクタ10の壁24と、後述する
二方チェック弁26の底部と、コネクタの底縁部28と
交差する平面とによって形成されている。本発明のコネ
クタ10の室22の容積は、約1.0〜1.3cm3で
あることが好ましい。コネクタ10はまた、ガスが通る
第1及び第2開口30及び32を有している。当該技術
の専門家には周知のように、開口30及び32は円筒形
であり、気管内チューブ12及び患者Y字形チューブ3
4の開口とはめ合わされる寸法にすることができる。コ
ネクタ10の室22は、円筒形でもよいが、必ずしもそ
の必要はなく、また、室22の24壁の内部に含まれる
空間の容積を最小限に抑えるとともに、低コストで簡単
に製造できるような形状でなければならない。
【0028】コネクタ10の壁24は、気管内チューブ
12及び患者Y字形チューブ34との連結状態を維持で
きる十分な強度を有する、どのような材料で形成しても
よく、好ましくは、使い捨てである非圧熱滅菌形材料、
例えばABSプラスチックで形成される。安全上の理由
から、その材料を使い捨てで非圧熱滅菌式にして、人工
呼吸器を使用する各患者に専用のコネクタを支給するこ
とによって、人工呼吸器を使用する患者の息に含まれる
ことが多く、オートクレーブの使用では除去できないこ
とがある細菌またはウィルスの伝染の可能性を低減させ
ることが好ましい。また、コネクタ10の壁24を透明
にして、室22の内部を観察しうるようにすることによ
って、室22内のガスの通路を閉塞する可能性がある異
物が、室22内に含まれているかどうかを知るようにす
ることが好ましい。
12及び患者Y字形チューブ34との連結状態を維持で
きる十分な強度を有する、どのような材料で形成しても
よく、好ましくは、使い捨てである非圧熱滅菌形材料、
例えばABSプラスチックで形成される。安全上の理由
から、その材料を使い捨てで非圧熱滅菌式にして、人工
呼吸器を使用する各患者に専用のコネクタを支給するこ
とによって、人工呼吸器を使用する患者の息に含まれる
ことが多く、オートクレーブの使用では除去できないこ
とがある細菌またはウィルスの伝染の可能性を低減させ
ることが好ましい。また、コネクタ10の壁24を透明
にして、室22の内部を観察しうるようにすることによ
って、室22内のガスの通路を閉塞する可能性がある異
物が、室22内に含まれているかどうかを知るようにす
ることが好ましい。
【0029】図2に示されているように、本発明のコネ
クタは、一定流量ガス供給源、すなわち人工呼吸器16
を気管内チューブ12で患者の肺に接続するとともに、
呼気弁36を介して、患者の呼気を周囲空気20に接続
する大きいガス流回路の一部である。本発明のシステム
は、当該技術では公知のように、チューブ14及び18
で形成され、これらのチューブは、一般的に使用される
プラスチックまたは他の材料で形成されている。気管内
チューブ12も、当該技術の専門家には周知の、どのよ
うな気管内チューブでもよい。
クタは、一定流量ガス供給源、すなわち人工呼吸器16
を気管内チューブ12で患者の肺に接続するとともに、
呼気弁36を介して、患者の呼気を周囲空気20に接続
する大きいガス流回路の一部である。本発明のシステム
は、当該技術では公知のように、チューブ14及び18
で形成され、これらのチューブは、一般的に使用される
プラスチックまたは他の材料で形成されている。気管内
チューブ12も、当該技術の専門家には周知の、どのよ
うな気管内チューブでもよい。
【0030】人工呼吸器16は、患者に送る必要がある
一定流量の空気、純酸素、あるいは他のガス、または混
合ガスを送り出す。この人工呼吸器16は、幼児、小
児、または成人患者用の電気−空気圧式で連続流形の時
間サイクル式圧力制限人工呼吸器にすることができる。
この人工呼吸器は、呼吸速度、吸気時間、始動感度、吸
気及び呼気圧力、波形、FiO2、流量などの多くの変
数に関して調節することができ、これらの変数及びデー
タを、ユーザまたは治療従事者に表示してもよい。ガス
を加湿する必要がある場合、人工呼吸器16から送られ
たガスが患者の肺に入る前に、加湿器を流れるようにし
てもよい。好ましくは人工呼吸器16は、患者が幼児の
場合には、約2〜12リットル/分、患者が成人の場合
には、約16〜32リットル/分の流量で一定のガス流
を与える。この人工呼吸器は、0〜80cmの深さの水
に相当する圧力で、一定のガス流を与えるが、この圧力
は、後述するように、呼気弁36が開放している時に、
吸気チェック弁38のクラッキング圧力に打ち勝つには
不十分である。
一定流量の空気、純酸素、あるいは他のガス、または混
合ガスを送り出す。この人工呼吸器16は、幼児、小
児、または成人患者用の電気−空気圧式で連続流形の時
間サイクル式圧力制限人工呼吸器にすることができる。
この人工呼吸器は、呼吸速度、吸気時間、始動感度、吸
気及び呼気圧力、波形、FiO2、流量などの多くの変
数に関して調節することができ、これらの変数及びデー
タを、ユーザまたは治療従事者に表示してもよい。ガス
を加湿する必要がある場合、人工呼吸器16から送られ
たガスが患者の肺に入る前に、加湿器を流れるようにし
てもよい。好ましくは人工呼吸器16は、患者が幼児の
場合には、約2〜12リットル/分、患者が成人の場合
には、約16〜32リットル/分の流量で一定のガス流
を与える。この人工呼吸器は、0〜80cmの深さの水
に相当する圧力で、一定のガス流を与えるが、この圧力
は、後述するように、呼気弁36が開放している時に、
吸気チェック弁38のクラッキング圧力に打ち勝つには
不十分である。
【0031】コネクタ10はさらに、他端部に配置され
ている圧力変換器42に室22のガスを送るチューブ
(図示せず)を取り付けるための開口40を壁24の一
部分に有している。圧力変換器42は、例えば、約0.
25cm〜2cmの深さの水に相当する小さい圧力変化
を読み取ることができる変換器である。
ている圧力変換器42に室22のガスを送るチューブ
(図示せず)を取り付けるための開口40を壁24の一
部分に有している。圧力変換器42は、例えば、約0.
25cm〜2cmの深さの水に相当する小さい圧力変化
を読み取ることができる変換器である。
【0032】コネクタ10内に二方チェック弁26が配
置されており、これは、室22のすぐ上方に配置されて
いる(図2、図3、図4及び図5)。二方チェック弁2
6は、吸気チェック弁38と呼気チェック弁44とを有
している。吸気チェック弁38は、ガスが人工呼吸器1
6から吸気チェック弁38を通って患者の肺に進むこと
ができるようにする(図4を参照)。吸気チェック弁3
8は、プラグ46から成り、このプラグ46がコネクタ
10の壁50の内側48に押しつけられることによっ
て、プラグの上下空間の間が気密シールされる。プラグ
は、ばね52または他の同様な装置の力でコネクタ10
の壁50に押しつけられている。プラグ46は、好まし
くは、医療品質のシリコン、マイラー、ポリウレタン、
エラストマー及び他の同様なポリマーを含むいずれの種
類のプラスチックまたは同様の材料で形成される。
置されており、これは、室22のすぐ上方に配置されて
いる(図2、図3、図4及び図5)。二方チェック弁2
6は、吸気チェック弁38と呼気チェック弁44とを有
している。吸気チェック弁38は、ガスが人工呼吸器1
6から吸気チェック弁38を通って患者の肺に進むこと
ができるようにする(図4を参照)。吸気チェック弁3
8は、プラグ46から成り、このプラグ46がコネクタ
10の壁50の内側48に押しつけられることによっ
て、プラグの上下空間の間が気密シールされる。プラグ
は、ばね52または他の同様な装置の力でコネクタ10
の壁50に押しつけられている。プラグ46は、好まし
くは、医療品質のシリコン、マイラー、ポリウレタン、
エラストマー及び他の同様なポリマーを含むいずれの種
類のプラスチックまたは同様の材料で形成される。
【0033】吸気チェック弁38は、クラッキング圧
力、すなわち、ばね52の力に打ち勝って、プラグ46
をばね52に向かって移動させるために必要な圧力が約
2〜2.5cmの深さの水に相当する(図4)。このた
め、プラグ46の人工呼吸器16側のガスの圧力が、プ
ラグ46の室22側のガスの圧力より、2cmの深さの
水に相当する分以上に大きい場合、プラグ46は、ばね
52の力に逆らって移動する。コネクタ10の壁50
は、吸気チェック弁38のプラグ46がばね52に向か
って移動した時、プラグ46の縁部が、コネクタ10の
壁50と接触しなくなる形状であり、そのために開口5
4が形成され、それによって、ガスが人工呼吸器16か
ら吸気チェック弁38を通り、室22を経て、気管内チ
ューブ12を通過して患者の肺に流入することができ
る。
力、すなわち、ばね52の力に打ち勝って、プラグ46
をばね52に向かって移動させるために必要な圧力が約
2〜2.5cmの深さの水に相当する(図4)。このた
め、プラグ46の人工呼吸器16側のガスの圧力が、プ
ラグ46の室22側のガスの圧力より、2cmの深さの
水に相当する分以上に大きい場合、プラグ46は、ばね
52の力に逆らって移動する。コネクタ10の壁50
は、吸気チェック弁38のプラグ46がばね52に向か
って移動した時、プラグ46の縁部が、コネクタ10の
壁50と接触しなくなる形状であり、そのために開口5
4が形成され、それによって、ガスが人工呼吸器16か
ら吸気チェック弁38を通り、室22を経て、気管内チ
ューブ12を通過して患者の肺に流入することができ
る。
【0034】呼気チェック弁44は、ガスが患者の肺か
ら呼気チェック弁44を経て、人工呼吸器16に流れる
ことができるようにする(図5及び図6を参照)。呼気
チェック弁44は、吸気チェック弁38のプラグ46の
中央に形成された開口56を覆う位置に設けられてい
る。好ましくは呼気チェック弁44は、医療品質のシリ
コーン、マイラー、ポリウレタン、エラストマー、また
は他の同様のポリマーで形成され、リングの外側部分5
8をほぼ円形のフラップ60に取り付けた形状を有して
いる。好ましくは外側部分は、全体的に吸気チェック弁
38のプラグ46の上部に載置されている一方、ほぼ円
形のフラップ60は、外縁部62だけがプラグ46の上
方に位置し、フラップ60の残りの内側部分は、プラグ
46の開口56を覆っている。呼気チェック弁44は、
呼気チェック弁の外側リング部分58の上方位置で、プ
ラグ46の一部分の下側にはまった保持リング64を使
用して、吸気チェック弁38のプラグ46の表面上の位
置に保持されている。
ら呼気チェック弁44を経て、人工呼吸器16に流れる
ことができるようにする(図5及び図6を参照)。呼気
チェック弁44は、吸気チェック弁38のプラグ46の
中央に形成された開口56を覆う位置に設けられてい
る。好ましくは呼気チェック弁44は、医療品質のシリ
コーン、マイラー、ポリウレタン、エラストマー、また
は他の同様のポリマーで形成され、リングの外側部分5
8をほぼ円形のフラップ60に取り付けた形状を有して
いる。好ましくは外側部分は、全体的に吸気チェック弁
38のプラグ46の上部に載置されている一方、ほぼ円
形のフラップ60は、外縁部62だけがプラグ46の上
方に位置し、フラップ60の残りの内側部分は、プラグ
46の開口56を覆っている。呼気チェック弁44は、
呼気チェック弁の外側リング部分58の上方位置で、プ
ラグ46の一部分の下側にはまった保持リング64を使
用して、吸気チェック弁38のプラグ46の表面上の位
置に保持されている。
【0035】呼気チェック弁44は、クラッキング圧
力、すなわち、フラップ60を持ち上げてプラグ46の
開口56の一部を露出させるために必要な圧力が、約2
〜2.5cmの深さの水に相当する(図5及び図6を参
照)。そのため、プラグ46の患者側のガスの圧力が、
プラグ46の人工呼吸器16側のガスの圧力より2cm
深さの水に相当する以上に大きい場合、フラップ60は
押し上げられて、ガスは、吸気チェック弁38のプラグ
46の開口を通って呼気チェック弁44に向かい、周囲
空気20へ進む。
力、すなわち、フラップ60を持ち上げてプラグ46の
開口56の一部を露出させるために必要な圧力が、約2
〜2.5cmの深さの水に相当する(図5及び図6を参
照)。そのため、プラグ46の患者側のガスの圧力が、
プラグ46の人工呼吸器16側のガスの圧力より2cm
深さの水に相当する以上に大きい場合、フラップ60は
押し上げられて、ガスは、吸気チェック弁38のプラグ
46の開口を通って呼気チェック弁44に向かい、周囲
空気20へ進む。
【0036】本発明によって、患者自発呼吸の開始を迅
速に、コネクタ10の室22内の最初の0.25〜2c
mの深さの水に相当する圧力変化で検出することができ
るという利点が得られる。この変化は、患者の肺の最初
の1〜1.5cm3 以内の容積変化に対応する。患者自
発呼吸の開始を検出することによって、人工呼吸器16
は、患者に人工呼吸器による患者始動呼吸を、さらに正
確かつ迅速に与えることができるという利点が得られ
る。さらに、そのような早期検出によって、患者が患者
始動呼吸の開始前に呼吸を開始するために、過大な努力
を費やす必要がなくなる。患者の努力をそのように軽減
することによって、患者のエネルギを患者の疾病の治療
にさらに適切に使用することができる。
速に、コネクタ10の室22内の最初の0.25〜2c
mの深さの水に相当する圧力変化で検出することができ
るという利点が得られる。この変化は、患者の肺の最初
の1〜1.5cm3 以内の容積変化に対応する。患者自
発呼吸の開始を検出することによって、人工呼吸器16
は、患者に人工呼吸器による患者始動呼吸を、さらに正
確かつ迅速に与えることができるという利点が得られ
る。さらに、そのような早期検出によって、患者が患者
始動呼吸の開始前に呼吸を開始するために、過大な努力
を費やす必要がなくなる。患者の努力をそのように軽減
することによって、患者のエネルギを患者の疾病の治療
にさらに適切に使用することができる。
【0037】本発明は、以下のようにして、患者の呼吸
の開始を検出して患者始動呼吸を与える。患者が前の呼
吸の呼気段階を完了し、呼吸の吸気段階をまさに開始し
ようとしていると仮定すると、システムは、吸気及び呼
気チェック弁38及び44の両方が閉鎖した状態にあ
り、室22、気管内チューブ12及び患者の肺の内部の
領域が限定されている(図3を参照)。人工呼吸器16
からのガス流は、二方チェック弁26の上方で患者Y字
形チューブ34を通り、開放中の呼気弁36を通過して
周囲空気20に流出する。
の開始を検出して患者始動呼吸を与える。患者が前の呼
吸の呼気段階を完了し、呼吸の吸気段階をまさに開始し
ようとしていると仮定すると、システムは、吸気及び呼
気チェック弁38及び44の両方が閉鎖した状態にあ
り、室22、気管内チューブ12及び患者の肺の内部の
領域が限定されている(図3を参照)。人工呼吸器16
からのガス流は、二方チェック弁26の上方で患者Y字
形チューブ34を通り、開放中の呼気弁36を通過して
周囲空気20に流出する。
【0038】患者が患者自発呼吸を開始すると、患者の
肺の容積が増加し始める。肺の容積がこのように増加す
ることによって、室22/気管内チューブ12/肺の全
体容積が増加するため、室領域内のガスの圧力低下が生
じる(図4を参照)。この圧力低下を、圧力変換器42
によって検出することができる。圧力変換器42は、ガ
スシステム及び電子機器のノイズを濾過するための当該
分野では周知のアナログ及びデジタルフィルタを有する
マイクロプロセッサに接続されている。このマイクロプ
ロセッサは、システム内に約0.1cmの深さの水の圧
力のノイズが存在すると仮定して、室内の0.25〜2
cmの深さの水に相当する圧力の低下を見出す。このマ
イクロプロセッサは、圧力変換器で測定して濾過した後
の室内の圧力低下が患者による患者自発呼吸の開始のし
るしであると想定するように、事前プログラムされてい
る。
肺の容積が増加し始める。肺の容積がこのように増加す
ることによって、室22/気管内チューブ12/肺の全
体容積が増加するため、室領域内のガスの圧力低下が生
じる(図4を参照)。この圧力低下を、圧力変換器42
によって検出することができる。圧力変換器42は、ガ
スシステム及び電子機器のノイズを濾過するための当該
分野では周知のアナログ及びデジタルフィルタを有する
マイクロプロセッサに接続されている。このマイクロプ
ロセッサは、システム内に約0.1cmの深さの水の圧
力のノイズが存在すると仮定して、室内の0.25〜2
cmの深さの水に相当する圧力の低下を見出す。このマ
イクロプロセッサは、圧力変換器で測定して濾過した後
の室内の圧力低下が患者による患者自発呼吸の開始のし
るしであると想定するように、事前プログラムされてい
る。
【0039】患者自発呼吸の開始が、圧力変換器42及
びマイクロプロセッサで検出された時、患者が患者自発
呼吸を開始し、患者が患者始動呼吸を必要としているこ
とを表す信号が人工呼吸器16に送られる。その結果、
人工呼吸器16は呼気弁36を閉じる(例えば、図1を
参照)。呼気弁36は、電気信号で開閉することができ
るどのような弁でもよい。呼気弁36は、周囲空気20
に開放して、システム内を流れているガスがシステムか
ら周囲空気に流れ出ることができるようにする。
びマイクロプロセッサで検出された時、患者が患者自発
呼吸を開始し、患者が患者始動呼吸を必要としているこ
とを表す信号が人工呼吸器16に送られる。その結果、
人工呼吸器16は呼気弁36を閉じる(例えば、図1を
参照)。呼気弁36は、電気信号で開閉することができ
るどのような弁でもよい。呼気弁36は、周囲空気20
に開放して、システム内を流れているガスがシステムか
ら周囲空気に流れ出ることができるようにする。
【0040】呼気弁36が閉じることによって、システ
ム内を流れているガスがシステム内に留まり、呼気弁3
6を通って周囲空気20に流出しなくなる。流れている
ガスが、システム内に留まらなければならないので、人
工呼吸器チューブ14及び18の圧力は上昇する。圧力
が上昇すると、吸気チェック弁38のクラッキング圧力
を超えて、吸気チェック弁38が開放し、それによっ
て、新鮮なガスが人工呼吸器16から吸気チェック弁3
8を通って室22に流れ込み、気管内チューブ12を経
て、患者の肺に流入することができる(図4を参照)。
ム内を流れているガスがシステム内に留まり、呼気弁3
6を通って周囲空気20に流出しなくなる。流れている
ガスが、システム内に留まらなければならないので、人
工呼吸器チューブ14及び18の圧力は上昇する。圧力
が上昇すると、吸気チェック弁38のクラッキング圧力
を超えて、吸気チェック弁38が開放し、それによっ
て、新鮮なガスが人工呼吸器16から吸気チェック弁3
8を通って室22に流れ込み、気管内チューブ12を経
て、患者の肺に流入することができる(図4を参照)。
【0041】患者自発呼吸の開始を迅速に早期検出する
ことによって、患者が患者自発呼吸を開始した直後に、
人工呼吸器からガスが流れることができる。言い換える
と、患者自発呼吸の開始の早期検出と、吸気チェック弁
38の迅速な開放とによって、新鮮な人工呼吸器ガス
が、非常に短時間のうちに患者の肺に導入されるため、
患者に、患者の自発呼吸と適切に同期した患者始動呼吸
を正確に確実に与えることができる。
ことによって、患者が患者自発呼吸を開始した直後に、
人工呼吸器からガスが流れることができる。言い換える
と、患者自発呼吸の開始の早期検出と、吸気チェック弁
38の迅速な開放とによって、新鮮な人工呼吸器ガス
が、非常に短時間のうちに患者の肺に導入されるため、
患者に、患者の自発呼吸と適切に同期した患者始動呼吸
を正確に確実に与えることができる。
【0042】人工呼吸器16には、ガスが患者の肺に流
れる所定の時間が設定されている。これは、前述したよ
うに、人工呼吸器に関して調節できる変数の1つが吸気
時間である。このため、この所定時間中、呼気弁36は
閉鎖状態にあり、人工呼吸器16から送られたガスは、
吸気チェック弁38を通過して患者の肺に流入する(図
4を参照)。吸気時間は、好ましくは約0.1〜3.0
秒である。この所定時間後、呼気弁36が再度開放さ
れ、それによって、人工呼吸器16から流れたガスは、
呼気弁36を通って、システムから周囲空気20に流出
する。
れる所定の時間が設定されている。これは、前述したよ
うに、人工呼吸器に関して調節できる変数の1つが吸気
時間である。このため、この所定時間中、呼気弁36は
閉鎖状態にあり、人工呼吸器16から送られたガスは、
吸気チェック弁38を通過して患者の肺に流入する(図
4を参照)。吸気時間は、好ましくは約0.1〜3.0
秒である。この所定時間後、呼気弁36が再度開放さ
れ、それによって、人工呼吸器16から流れたガスは、
呼気弁36を通って、システムから周囲空気20に流出
する。
【0043】呼気弁36が開放すると、吸気チェック弁
38における圧力は、吸気チェック弁38のクラッキン
グ圧力より低い値まで低下し、そのため、吸気チェック
弁38が閉じる。吸気チェック弁38でこのように圧力
が低下することにより、患者の肺の内部の圧力も低下す
る。この圧力低下によって、患者の肺は、それの休止状
態まで収縮する。患者の肺が収縮すると、肺は内部から
ガスを吐き出す。肺から吐き出されたガスによって、呼
気チェック弁44のクラッキング圧力より大きい圧力増
加が室内に発生し、これによって、呼気チェック弁44
が開放し、患者の肺から出た呼気ガスが、患者Y字形チ
ューブ34を流れ、開放した呼気弁36を通って周囲空
気20に流出する。(図2を参照)。
38における圧力は、吸気チェック弁38のクラッキン
グ圧力より低い値まで低下し、そのため、吸気チェック
弁38が閉じる。吸気チェック弁38でこのように圧力
が低下することにより、患者の肺の内部の圧力も低下す
る。この圧力低下によって、患者の肺は、それの休止状
態まで収縮する。患者の肺が収縮すると、肺は内部から
ガスを吐き出す。肺から吐き出されたガスによって、呼
気チェック弁44のクラッキング圧力より大きい圧力増
加が室内に発生し、これによって、呼気チェック弁44
が開放し、患者の肺から出た呼気ガスが、患者Y字形チ
ューブ34を流れ、開放した呼気弁36を通って周囲空
気20に流出する。(図2を参照)。
【0044】肺からほとんどすべてのガスが吐き出され
ると、室22内の圧力は再び低下し、呼気チェック弁4
4が閉じる。その後、患者は患者補助呼吸を行い始め、
室内の圧力が再び低下すると、上記過程が再開される。
ると、室22内の圧力は再び低下し、呼気チェック弁4
4が閉じる。その後、患者は患者補助呼吸を行い始め、
室内の圧力が再び低下すると、上記過程が再開される。
【0045】比較的小型の室22とともに二方チェック
弁26を使用することによって、患者が患者自発呼吸を
開始した時の室内の圧力変化が、室が大型である場合よ
りも、迅速で大きくなる。例えば、本発明の室は、約
1.0〜1.3cm3 とすることができる。これは、こ
の室の容積が、MIT式人工呼吸器始動装置(図1を参
照)の1/10に減少することを示している。このよう
に、室22の容積が1/10に減少することによって、
圧力の変化を、本発明の装置では、MIT式装置の場合
よりも10倍も迅速に検出できるという利点が得られる
(図1)。これは、患者が患者自発呼吸を開始した時の
患者の肺の容積の変化によって圧力変化が発生し、圧力
の変化は容積の変化に正比例しているためである。この
ため、患者自発呼吸において、圧力変換器によって検出
できる十分な圧力変化を生じるために必要とされる患者
の努力は小さくなる。
弁26を使用することによって、患者が患者自発呼吸を
開始した時の室内の圧力変化が、室が大型である場合よ
りも、迅速で大きくなる。例えば、本発明の室は、約
1.0〜1.3cm3 とすることができる。これは、こ
の室の容積が、MIT式人工呼吸器始動装置(図1を参
照)の1/10に減少することを示している。このよう
に、室22の容積が1/10に減少することによって、
圧力の変化を、本発明の装置では、MIT式装置の場合
よりも10倍も迅速に検出できるという利点が得られる
(図1)。これは、患者が患者自発呼吸を開始した時の
患者の肺の容積の変化によって圧力変化が発生し、圧力
の変化は容積の変化に正比例しているためである。この
ため、患者自発呼吸において、圧力変換器によって検出
できる十分な圧力変化を生じるために必要とされる患者
の努力は小さくなる。
【0046】さらに、患者が息を吐き出し、室内の圧力
が、呼気チェック弁44のクラッキング圧力より低い値
まで低下した時も、呼気ガスの一部が、室22内に残留
するであろう。室の容積が比較的小さく、約1.0〜
1.3cm3 であるため、患者自発呼吸の開始時に少量
の呼気ガスが患者の肺に戻るだけである。このため、本
発明の装置でのガス交換の割合及び質が、MIT式装置
(図1)の場合より相当に改善される。例えば、本発明
では、次の呼吸時に患者に戻される可能性がある呼気ガ
スの量、すなわち患者のガス交換率は、せいぜい約1.
0〜1.3cm3 に気管内チューブ12のさらに小さい
容積を加えた量である。しかし、MIT式装置(図1)
では、室66の容積が約10cm3 である。従って、M
IT式装置では、次の呼吸時に患者に戻される可能性が
ある呼気ガスの量が10cm3 にもなると思われる(図
1)。1回の呼吸量が250cm3 である成人の場合、
これは問題にならない量であるが、未熟児の場合、1回
の呼吸量が約7〜10cm3 であり、呼気ガスだけを吸
い込むことになる。
が、呼気チェック弁44のクラッキング圧力より低い値
まで低下した時も、呼気ガスの一部が、室22内に残留
するであろう。室の容積が比較的小さく、約1.0〜
1.3cm3 であるため、患者自発呼吸の開始時に少量
の呼気ガスが患者の肺に戻るだけである。このため、本
発明の装置でのガス交換の割合及び質が、MIT式装置
(図1)の場合より相当に改善される。例えば、本発明
では、次の呼吸時に患者に戻される可能性がある呼気ガ
スの量、すなわち患者のガス交換率は、せいぜい約1.
0〜1.3cm3 に気管内チューブ12のさらに小さい
容積を加えた量である。しかし、MIT式装置(図1)
では、室66の容積が約10cm3 である。従って、M
IT式装置では、次の呼吸時に患者に戻される可能性が
ある呼気ガスの量が10cm3 にもなると思われる(図
1)。1回の呼吸量が250cm3 である成人の場合、
これは問題にならない量であるが、未熟児の場合、1回
の呼吸量が約7〜10cm3 であり、呼気ガスだけを吸
い込むことになる。
【0047】以上、本発明の特殊な形式を示したが、発
明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えるこ
とができることは明らかである。例えば、吸気及び呼気
チェック弁38及び44は、上記のようなプラグ46及
びばね52とフラップ60の構造を有する必要はない。
それらは、2.0〜2.5cmの深さの水に相当するク
ラッキング圧力を維持することができ、かつ上記利点を
有するように、十分に小さい容積の室を有することがで
きる小型であれば、どのような形式の弁でもよい。従っ
て、本発明は図面に開示され、かつ上に詳細に説明され
ている特定の実施例に制限されるものではない。
明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えるこ
とができることは明らかである。例えば、吸気及び呼気
チェック弁38及び44は、上記のようなプラグ46及
びばね52とフラップ60の構造を有する必要はない。
それらは、2.0〜2.5cmの深さの水に相当するク
ラッキング圧力を維持することができ、かつ上記利点を
有するように、十分に小さい容積の室を有することがで
きる小型であれば、どのような形式の弁でもよい。従っ
て、本発明は図面に開示され、かつ上に詳細に説明され
ている特定の実施例に制限されるものではない。
【図1】従来の人工呼吸器システムの側断面図であり、
システムが吸気段階にあるところを示している。
システムが吸気段階にあるところを示している。
【図2】本発明の改良型人工呼吸器始動装置の実施例の
側断面図であり、システムが呼気段階にあるところを示
している。
側断面図であり、システムが呼気段階にあるところを示
している。
【図3】本発明の改良型人工呼吸器始動装置の実施例の
側断面図である。
側断面図である。
【図4】吸気段階にある時の図3の人工呼吸器始動装置
の側断面図である。
の側断面図である。
【図5】呼気段階にある時の図3の人工呼吸器始動装置
の側断面図である。
の側断面図である。
【図6】閉鎖位置にある呼気チェック弁の平面図であ
る。
る。
10 コネクタ 11 室 12 気管内チューブ 16 人工呼吸器 18 チューブ 20 周囲空気 22 部屋 24 壁 26 二方チェック弁 28 底縁部 30、32 開口 34 Y字型チューブ 36 呼気弁 38 吸気チェック弁 40 開口 42 圧力変換器 44 呼気チェック弁 46 プラグ 48 内側 50 壁 52 ばね 54、56 開口 58 外側部分 60 フラップ 62 外縁部 64 保持リング
Claims (21)
- 【請求項1】 人工呼吸器を患者に接続するための改良
型コネクタであって、 室と、 吸気チェック弁及び呼気チェック弁を含む二方チェック
弁とを備えるコネクタ。 - 【請求項2】 前記室は、少なくとも1つの壁で形成さ
れており、この少なくとも1つの壁には、圧力変換器に
接続するための開口が設けられている請求項1記載の改
良型コネクタ。 - 【請求項3】 前記室の容積は、約1.0〜1.3cm
3 である請求項1記載の改良型コネクタ。 - 【請求項4】 前記吸気チェック弁は、約2〜2.5c
mの深さの水に相当するクラッキング圧力を有している
請求項1記載の改良型コネクタ。 - 【請求項5】 前記呼気チェック弁は、約2〜2.5c
mの深さの水に相当するクラッキング圧力を有している
請求項1記載の改良型コネクタ。 - 【請求項6】 前記吸気チェック弁は、開口を有するプ
ラグと、ばねと有している請求項1記載の改良型コネク
タ。 - 【請求項7】 呼気チェック弁は、リング形部分とフラ
ップ部分とを備えるフラップを有している請求項1記載
の改良型コネクタ。 - 【請求項8】 患者自発呼吸の開始を検出する改良型人
工呼吸器始動装置であって、 容積が約1.0〜1.3cm3 である室と、 吸気チェック弁及び呼気チェック弁を含む二方チェック
弁とを備えており、前記吸気チェック弁のクラッキング
圧力は、約2〜2.5cmの深さの水に相当し、かつ前
記呼気チェック弁のクラッキング圧力は、約2〜2.5
cm深さの水に相当する改良型人工呼吸器始動装置。 - 【請求項9】 さらに、圧力変換器に接続するための開
口を有している請求項8記載の改良型人工呼吸器始動装
置。 - 【請求項10】 前記吸気チェック弁は、開口を有する
プラグとばねとを有している請求項8記載の改良型人工
呼吸器始動装置。 - 【請求項11】 呼気チェック弁は、リング形部分とフ
ラップ部分とを備えるフラップを有している請求項8記
載の改良型人工呼吸器始動装置。 - 【請求項12】 患者始動呼吸を患者の肺に送るための
改良型装置であって、 ガス流を供給する少なくとも1つのチューブを有する人
工呼吸器と、 患者の肺に連通した気管内チューブと、 呼気弁と、 ガスを患者の肺から呼気弁に送る少なくとも1つの呼気
チューブと、 前記人工呼吸器の供給チューブを気管内チューブに接続
するコネクタとを備え、 該コネクタは、室と、吸気チェック弁及び呼気チェック
弁を含む二方チェック弁とを備えている装置。 - 【請求項13】 前記室は、少なくとも1つの壁で形成
されており、この少なくとも1つの壁には、さらに、圧
力変換器に接続するための開口が設けられている請求項
12記載の装置。 - 【請求項14】 前記コネクタの前記室の容積は、約
1.0〜1.3cm3である請求項12記載の装置。 - 【請求項15】 前記吸気チェック弁は、約2〜2.5
cmの深さの水に相当するクラッキング圧力を有してい
る請求項12記載の装置。 - 【請求項16】 前記呼気チェック弁は、約2〜2.5
cmの深さの水に相当するクラッキング圧力を有してい
る請求項12記載の装置。 - 【請求項17】 前記圧力変換器は、前記コネクタの前
記室内の圧力の変化を感知するようになっている請求項
13記載の装置。 - 【請求項18】 前記呼気弁は、閉鎖位置から開放位置
へ、またはその逆に選択的に移動可能であり、前記圧力
変換器が室内に、約0.25〜2.0cmの深さの水に
相当する圧力の低下を感知した時、前記呼気弁は開放位
置から閉鎖位置に選択的に移動し、かつ前記呼気弁は、
所定時間後に閉鎖位置から開放位置に移動するようにな
っている請求項17記載の装置。 - 【請求項19】 前記吸気チェック弁は、開口を有する
プラグとばねと有している請求項12記載の装置。 - 【請求項20】 前記呼気チェック弁は、リング形部分
とフラップ部分とを備えるフラップを有している請求項
12記載の装置。 - 【請求項21】 人工呼吸器から患者始動呼吸を患者の
肺に送る方法であって、 (1)ガス流を供給する1つのチューブ及びガスを開放
中の呼気弁に送る別の チューブとを有する人工呼吸器を準備する段階と、
(2)患者の肺に連通した気管内チューブを準備する段
階と、 (3)室と、患者が患者自発呼吸を開始する前は閉鎖さ
れている吸気チェック弁及び呼気チェック弁を含む二方
チェック弁とを有しており、前記人工呼吸器の前記供給
チューブを、気管内チューブに接続するコネクタを設け
る段階と、 (4)患者の自発呼吸の開始時に、該コネクタの室内の
約0.25〜2.0cmの深さの水に相当する圧力の変
化を圧力変換器で感知する段階と、 (5)呼気弁を閉鎖し、それによって、前記吸気チェッ
ク弁を開放し、それによって、人工呼吸器から送られた
ガスを気管内チューブに流入させる段階と、 (6)所定時間だけ待機する段階と、 (7)所定時間後に呼気弁を再度開放し、それによっ
て、人工呼吸器から送られたガスが呼気弁を通って排出
されるようにする段階と、 (8)患者が肺の内部のガスを吐き出すまで待機し、そ
れから呼気チェック弁を開放し、呼気ガスを開放中の呼
気弁を通して排出する段階と、 (9)段階4から8までを繰り返す段階とを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/183761 | 1998-10-30 | ||
US09/183,761 US6230708B1 (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Ventilator triggering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000152993A true JP2000152993A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=22674178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11310674A Pending JP2000152993A (ja) | 1998-10-30 | 1999-11-01 | 改良型人工呼吸器始動装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6230708B1 (ja) |
JP (1) | JP2000152993A (ja) |
BR (1) | BR9905344A (ja) |
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CN102695536A (zh) * | 2009-08-11 | 2012-09-26 | 雷斯梅德电动科技有限公司 | 单级轴对称鼓风机和便携式通风机 |
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