JP2000176016A - 換気データ処理方法および装置 - Google Patents

換気データ処理方法および装置

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JP2000176016A
JP2000176016A JP10354750A JP35475098A JP2000176016A JP 2000176016 A JP2000176016 A JP 2000176016A JP 10354750 A JP10354750 A JP 10354750A JP 35475098 A JP35475098 A JP 35475098A JP 2000176016 A JP2000176016 A JP 2000176016A
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peep
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patient
pressure
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Hidetaka Utsunomiya
秀孝 宇都宮
Tadashi Yokoo
正 横尾
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Nippon Koden Corp
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Nippon Koden Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 人工呼吸器が接続された患者に自発呼吸があ
る場合であってもコンプライアンスCを正確に求めるこ
と 【解決手段】 換気データ処理装置6に動作を開始させ
た後、操作者は人工呼吸器1の操作部を操作してPEEPを
変更する。換気データ処理装置6は、圧力センサ4と流
量センサ5から与えられるデータに基づいて、ΔPEEPと
これに対応する患者回路内容積の変化分ΔVolumeを求
め、その比を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工呼吸器を接続
された患者の口元付近の呼吸回路内の圧力を検出する圧
力センサの出力と、その患者の呼吸流量を検出する流量
センサの出力を処理する換気データ処理方法および装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】人工呼吸器下での患者の呼吸管理を行う
上で重要になるパラメータとして、換気力学的な側面か
ら、コンプライアンスC、呼吸抵抗Rがあげられる。換
気力学的に呼吸回路を考えた場合、等価回路は図6のよ
うになる。ここで、負荷はCとRであり、駆動源は、患
者の呼吸筋圧(横隔膜、肋間筋などによる呼吸筋圧の総
称)Pmusと人工呼吸器の駆動圧(人工呼吸器圧)Paw で
ある。
【0003】図6の等価回路において、次式が成立す
る。 ΔPaw= R×f+ E×V+Pmus …(1) ここで、E=1/C f;流量Flow V;患者呼吸容積Volume, 吸気開始時点の値をゼロとす
る。 ΔPaw=Paw-PEEP(PEEP;呼気終末陽圧;positive end-
expiratorypressure)
【0004】この構成によれば、患者のC,Rに応じ
て、呼吸筋圧(自発呼吸圧)Pmusを人工呼吸器圧Paw で
補助しながら、必要な換気量を確保している、と言え
る。C,Rはウィーニングに向けて、変化していくこと
が多い。従って、負荷C、Rを必要な時にいつでも知り
得ることは呼吸管理上、特に換気力学的な管理の上から
重要である。
【0005】C,Rを求める方法はいくつか提案されて
いるが、いずれも自発呼吸圧Pmusを測定できないので、
自発呼吸がない、すなわちPmus=0の条件付きで求めてい
た。
【0006】例えば調節呼吸モードでEIP (吸気終末休
止期間)においては、流量f はゼロなので、Pmus=0なら
ば、(1) 式において、 ΔPaw= E×V …(2) となって、1/EすなわちコンプライアンスCはΔPaw
とV を測定すれば求められる。しかし、自発呼吸がある
場合は呼吸筋圧Pmusが発生しており、Pmusは測定ができ
ないためコンプライアンスを正確に測定することはでき
ない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来はこのように、Pm
us=0であるとしてC,Rを求めていたので、自発呼吸が
あるときはC,Rの値を正確に求めることはできなかっ
た。特にCを求めることは困難であった。
【0008】本発明の目的は、自発呼吸がある場合であ
ってもコンプライアンスCを正確に求めることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る換気デー
タ処理方法は、人工呼吸器を接続された患者の口元付近
の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、そ
の患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理す
る換気データ処理方法であって、PEEPを変更し、前記圧
力センサが検出した圧力データに基づいてPEEPの変化分
を検出し、前記流量センサの出力に基づいて得られる患
者呼吸容積データに基づいてPEEPの変化に対応した患者
呼吸容積データの変化分を検出し、これらの変化分の比
を求めることを特徴とする。
【0010】請求項2に係る換気データ処理装置は、人
工呼吸器を接続された患者の口元付近の呼吸回路内の圧
力を検出する圧力センサの出力と、その患者の呼吸流量
を検出する流量センサの出力を処理する換気データ処理
装置であって、前記流量センサの出力に基づいて患者呼
吸容積データを検出する容積データ検出手段と、前記圧
力センサから得られる圧力データに基づいてPEEPの変化
分を検出するPEEP変化分検出手段と、前記容積データ検
出手段から得られる容積データに基づいてPEEPの変化に
対応した患者呼吸容積の変化分を検出する容積変化分検
出手段と、これらの変化分の比を求める変化分比計算手
段と、を具備することを特徴とする。
【0011】上記の方法、装置によれば、PEEPは人工呼
吸器の設定値であり、自発呼吸の影響を受けない。また
呼気終末時点では、深呼吸など意識的に呼吸している場
合を除き、平均的に見れば、自発呼吸が休止していると
考えられる。従って、PEEPを変更し、PEEPの変化とPEEP
の変化に対応した呼気終末時点のVolume変化を測定すれ
ば自発呼吸があってもなくてもコンプライアンスCを求
めることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図2は、本発明の換気データ処理
装置が用いられる測定システムの全体構成を示す図であ
る。この図に示すように、患者の気道は導管2aの一端
に接続されている。導管2aの他端はYアダプタ3の第
1の出入口に接続されている。Yアダプタ3の第2およ
び第3の出入口はそれぞれ導管2b,2cを介して人工
呼吸器1の吸気側と呼気側に接続されている。患者の口
元付近における導管2aには、導管2a内の圧力すなわ
ち人工呼吸器圧Paw を検出する圧力センサ4と、患者の
呼気および吸気の流量Flowを検出する流量センサ5が設
けられている。実際には、導管2aに差圧発生機構を設
け、その差圧を2本のチューブで患者の口元から離れた
箇所に設置された圧力センサに導き、これによって流量
と圧力を測定するものが一般的であるが、ここではその
ようなものを含めて概念的に患者の口元に両センサが存
在するとしている。
【0013】圧力センサ4と、流量センサ5の出力は、
換気データ処理装置6に至るようにされている。換気デ
ータ処理装置6は図1に示すようにコンピュータシステ
ムによる構成である。すなわち、換気データ処理装置6
は、演算制御を行うCPU(中央処理装置)7、処理プ
ログラムや必要なデータを記憶し、あるいは処理の過程
でデータを一時的に記憶するためのメモリ8、データを
表示する表示手段9、キーボード等から成る入力手段1
0、外部からのデータを本システムに取り込むための入
力インタフェース11とシステムバス12を備えてい
る。更にA/D変換器13、14を備え、これらはそれ
ぞれ圧力センサ4と、流量センサ5の出力を入力インタ
フェース11を通してA/D変換している。
【0014】次にこのように構成された測定システムの
動作を説明する。図3は換気データ処理装置6が行う処
理のフローチャートである。この図を参照して説明す
る。
【0015】この測定システムの操作者は、換気データ
処理装置6の動作を開始させて、しばらくの後、人工呼
吸器1の操作部を操作してPEEPを変更する必要がある。
【0016】換気データ処理装置6が動作開始となる
と、圧力センサ4と、流量センサ5の出力を取り込み、
流量Flowのデータから、1呼吸を認識する(ステップ1
01)。ここで吸気開始点をFlow波形データから認識
し、記憶しておき、次の吸気開始点を認識した時点で記
憶していた前の吸気開始点から今回の吸気開始点の1つ
前の時点(呼気終末点)までを1呼吸と認識する。
【0017】次に、認識した1呼吸において、呼気終末
VolumeとPEEPを求め、それぞれの値をメモリ8にストア
する(ステップ102)。呼気終末VolumeはFlow波形デ
ータの積分により求め、PEEPは呼気終末時点の圧力セン
サ4の出力値から求める。
【0018】次に、PEEPが変化したかを判断する(ステ
ップ103)。すなわち、今回求めたPEEPと前回求めた
PEEPとの差が所定以上であるかを判断する。この判断結
果がNOであれば、ステップ101に戻り、YES であれば
スタートから呼吸がn1呼吸以上行われたかを判断する
(ステップ104)。このステップはPEEP変化前の安定
したデータを採用するために設けている。この判断結果
がNOであれば、検出不能であると判断してその旨を表示
手段9により表示し(ステップ105)、処理を終了す
る。
【0019】ステップ104において、YES と判断する
と、PEEP変化後、呼吸がn2呼吸以上行われたかを判断す
る(ステップ106)。このステップはPEEP変化後の安
定したデータを採用するために設けている。このステッ
プでNOと判断すると、1呼吸を認識し(ステップ10
7)、認識した1呼吸において、呼気終末VolumeとPEEP
を求め、それぞれの値をメモリ8にストアし(ステップ
108)、PEEPが変化したかを判断する(ステップ10
9)。これらのステップ107〜109は上記のステッ
プ101〜103と同様である。ステップ109におい
て、PEEPが変化しないと判断するとステップ106に戻
る。一方、PEEPが変化したと判断すると、検出不能であ
ると判断してその旨を表示手段9により表示し(ステッ
プ112)、処理を終了する。PEEPが不安定となってい
るときの測定を避けるためである。
【0020】ステップ106において、YES と判断する
と、メモリ8にストアされている(n1+n2) 呼吸の呼気終
末VolumeとPEEPとからそれぞれの変化量ΔVolume、ΔPE
EPを求める(ステップ110)。図4に一例を示す。こ
の例では、PEEP変化の前後において、呼気終末Volumeと
PEEPのそれぞれの曲線について最小2乗法を用いて直線
近似を行い、ΔVolumeとΔPEEPを求めたものである。図
中、Aは呼気終末Volume曲線、BはPEEP曲線、a1はPEEP
変化前の呼気終末Volumeの近似直線、a2はPEEP変化後の
呼気終末Volumeの近似直線、b1はPEEP変化前のPEEPの近
似直線、b2はPEEP変化後のPEEPの近似直線をそれぞれ示
している。直線a1,a2 直線b1,b2 それぞれの傾きはセン
サのオフセット値によって決まり、PEEPの変化の前後で
は一定とみなすことができるから、図4に示すようにΔ
Volumeは直線a1とa2の差、ΔPEEPは直線b1とb2の差とし
て求めることができる。
【0021】次のステップ111では求めたΔVolumeと
ΔPEEPによりコンプライアンスC=ΔVolume/ΔPEEPを計
算し、処理を終了する。この結果はメモリ8にストアす
ると共に表示手段9により表示する。この表示は、例え
ば図4に示したように、呼気終末Volume曲線やPEEP曲線
等と共に行っても良い。
【0022】尚、参考のために、PEEP変化の前後におけ
る人工呼吸器圧Paw 、流量Flow、容積Volumeの各データ
の一例を図5に示す。これらのデータを逐次検出してス
トアし、上記とは異なる表示モードで表示するようにし
ても良い。
【0023】ところで、ウィーニング時に用いるパラメ
ータとしてはCとRの両方が揃っていることが望ましい
が、Rの方は従来手法によって得るようにする。例え
ば、圧力Paw にパルスを与え、Rを測定する方法は知ら
れている。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法および装置によれば、人工
呼吸器が接続された患者に自発呼吸がある場合であって
もコンプライアンスCを正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の全体構成を示すブロック図。
【図2】図1に示した装置が用いられた測定システムの
全体図。
【図3】図1に示した装置の動作を説明するためのフロ
ーチャート。
【図4】PEEP変化の前後において測定された呼気終末Vo
lumeとPEEPを示す図。
【図5】圧力Paw 、流量Flow、容積Volumeの関係の一例
を示す図。
【図6】換気力学的な呼吸回路の等価回路を示す図。
【符号の説明】
4 圧力センサ 5 流量センサ 6 換気データ処理装置 7 CPU 8 メモリ 9 表示手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人工呼吸器を接続された患者の口元付近
    の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、そ
    の患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理す
    る換気データ処理方法であって、 PEEPを変更し、 前記圧力センサが検出した圧力データに基づいてPEEPの
    変化分を検出し、 前記流量センサの出力に基づいて得られる患者呼吸容積
    データに基づいてPEEPの変化に対応した患者呼吸容積デ
    ータの変化分を検出し、 これらの変化分の比を求めることを特徴とする換気デー
    タ処理方法。
  2. 【請求項2】 人工呼吸器を接続された患者の口元付近
    の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、そ
    の患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理す
    る換気データ処理装置であって、 前記流量センサの出力に基づいて患者呼吸容積データを
    検出する容積データ検出手段と、 前記圧力センサから得られる圧力データに基づいてPEEP
    の変化分を検出するPEEP変化分検出手段と、 前記容積データ検出手段から得られる容積データに基づ
    いてPEEPの変化に対応した患者呼吸容積の変化分を検出
    する容積変化分検出手段と、 これらの変化分の比を求める変化分比計算手段と、を具
    備することを特徴とする換気データ処理装置。
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