JP2002159577A - 呼吸装置の適応性トリガの方法及び呼吸装置 - Google Patents
呼吸装置の適応性トリガの方法及び呼吸装置Info
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Abstract
つの基づき第1の呼吸表示信号を決定し、該呼吸表示信
号をトリガ必要条件と比較し、呼吸表示信号がトリガ必
要条件を満たした場合にトリガ信号を発生する方法にお
いて、呼吸に関連した興奮性細胞信号を測定し、測定さ
れた興奮性細胞信号に基づき第2の呼吸表示信号を決定
し、第2の呼吸表示信号に関してトリガ必要条件を適応
させる。
Description
念部による呼吸装置の適応可能なトリガのための方法に
関する。
吸装置にも関する。
吸相、すなわち吸気相及び呼気相の開始に関する。これ
は、「トリガは吸気相の開始にのみ関する」という言葉
によって通常理解されるものよりも広い意味である。
患者に提供する全ての公知の装置に関する。これは、特
にベンチレータ、レスピレータ、麻酔器、蘇生装置を含
む。
び圧力に基づくトリガ機能を有する。
告第0459647号明細書より公知であり、この明細
書は、所定の流量のガスが患者に供給される呼吸ベンチ
レータを開示している。流量の変化が測定され、流量の
変化がしきい値(トリガレベル)を超過した場合に呼吸
支持がトリガされる。
4050458号明細書より公知である。この場合、圧
力が測定され、微分された圧力信号のサインの変化に関
して分析される。変化が生じた場合、補助吸気相を開始
することができる。自然に生じる圧力変化による自己ト
リガを回避するために、所定の圧力降下の存在は、吸気
相のトリガのための付加的な要求であることができる。
が、自発吸気努力の実際の開始(脳の呼吸中枢において
生じる)からトリガが実際に生じるまでに遅れが生じ
る。この遅れは200ms以上となるおそれがある。こ
れの一部は、神経信号の伝達時間と呼吸筋肉の反応時間
とによるものであり、呼吸筋肉は、圧及び流量の変化が
生じる前に機能し始めなければならない。しかしなが
ら、遅れの主要な部分は、トリガレベルが、自己トリガ
(すなわち装置は、患者による努力がない場合に吸気相
を開始するためにトリガされる)のいかなる危険性をも
回避するために十分に高く設定されていることによる。
したがって、吸入の効果がトリガ必要条件に達して吸気
相が開始するまでに時間がかかる。
ガシステムの変化、例えば容積トリガシステムに対して
も存在する。
の努力は米国特許第5373842号明細書に開示され
ており、この場合、プレッシャートリガシステムは、所
要のトリガ圧レベルを変化させるために、バイアス流に
おける流量測定を利用する。
ステムであるが、多少の遅れが依然として生じる。
ラメータを使用しており、このパラメータは、例えば、
欧州特許出願公告第0324275号明細書に開示され
ているような、胸を横切ったインピーダンス、国際公開
第00/00245号パンフレットに開示されているよ
うな神経信号、及び国際公開第99/43374号パン
フレットに開示されているような筋肉(筋電)信号であ
る。
量/圧関連トリガパラメータと同じ遅れを有している。
なぜならば、インピーダンスは、肺が筋肉活動によって
変化し始めるまで変化しないからである。この場合、ま
た、他のインピーダンス源からの自己トリガを回避する
ためにしきい値が設定されなければならない。
において理想的であるわけではない。例えば筋肉検出
は、通常、横隔膜における筋電信号に関する。しかしな
がら、国際公開第99/43374号パンフレットが述
べているように、吸入は、他の筋肉グループによって開
始することができる。呼吸に関する全ての筋肉における
活動を測定することは現実的ではない。この問題の解決
策は、国際公開第99/43374号パンフレットにお
いて提案されており、すなわち、並行して動作する別個
のフロー又はプレッシャートリガシステムを有するこ
と、及び早いもの順トリガ動作を使用することである。
遅れは、フロー/プレッシャートリガシステムに対して
(筋肉トリガに対しても)依然として生じる。
トリガする全てのシステムは、トリガのための十分に高
いしきい値が設定されない限り自己トリガの危険性があ
る。
トリガ方法を改良する方法を達成することである。
ムに対して、改良されたトリガ特徴を有する呼吸装置を
達成することである。
示された方法が、請求項1の特徴部に開示された方法ス
テップを有することにより達成される。
従属請求項より明らかである。
量及び/又は圧を利用する従来のトリガ方法に基づく。
改良は、フロー及び/又はプレッシャートリガ方法のた
めのトリガ必要条件を適応させるために、呼吸に関する
興奮性細胞信号を利用することである。
プ、すなわち神経細胞と筋肉細胞とに分類される。つま
り、呼吸に関連した興奮性細胞は、呼吸動作に携わる全
ての神経及び筋肉を含む。
に関するトリガ必要条件を適応させる1つの有利な方法
は、興奮性細胞信号に基づきトリガレベルを調節するこ
とである。興奮性細胞信号は、開始する呼吸を示すの
で、自己トリガの危険性は実際にはあまり重要ではな
く、したがって、トリガレベルは、純粋なフロー及び/
又はプレッシャートリガ方法において可能であるよりも
著しく高い感度を有するように設定することができる。
るトリガ必要条件を適応させる別の有利な方法は、トリ
ガが可能にされる窓を調節又は形成することである。こ
の場合、一定の高い感度を、トリガレベルのために設定
することができる。興奮性細胞信号が指示して初めて、
トリガが許容され、吸気相(又は呼気相)を開始する。
ん可能である。例えば、興奮性細胞信号の所定のレベル
(トリガのためのこのような信号のみを使用する公知の
システムのためのトリガしきい値よりも低くてよい)
は、トリガが生じることができる窓を開放する。信号レ
ベルが増大するに従い(吸気が考慮されているならば)
流量及び/又は圧力トリガレベルは、より高い感度に向
かって変更される。これにより、より高い感度を使用す
ることができ、さらに、信号妨害による自己トリガの危
険性を最小限にすることができる。
トリガに関する。しかしながら、本発明による方法は、
吸気相に限定されない。本発明による方法は、呼気相を
トリガするためにも利用可能である。
の測定された最大圧/流量レベルに基づく。吸気サイク
ルを終了することは、例えば、測定された流量が最大流
量のあるパーセンテージよりも低下した場合に行うこと
ができる。本発明による方法においては、このパーセン
テージは、興奮性細胞信号を利用することによって適応
させることができる1つの特定のトリガ必要条件であ
る。
発明は、さらに、トリガ必要条件の別の適応を適用する
ことによって改良することができる。1つのこのような
別の適応は、前記米国特許第5373842号明細書に
開示された公知の流量依存圧力トリガシステムの使用で
あることができる。
づき行われる適応に加えて利用可能である。特に、極め
て小さく正確な圧力センサの開発における進歩を考慮す
ると、今や、肺内で圧力測定を行うことは現実的となっ
た。したがって、圧力測定は、より信頼性よくかつ利用
可能となった。
た呼吸装置が、請求項7の特徴部に開示された特徴を有
することにより達成された。
従属請求項より明らかである。
術の装置に基づき、この装置は、次いで、興奮性細胞信
号を検出するための興奮性細胞信号検出器に装着又は接
続されており、さらに、方法に関して上に開示したもの
に対応する所要の計算及び適応を行うように装備又は修
正されている。
の(及びこの信号から呼吸に関連した情報を抜き出し/
変換し/計算するための)あらゆる公知の従来の装置
を、本発明による呼吸装置に接続して使用することがで
きる。特に、吸入の開始を決定するために興奮性細胞信
号情報を使用するあらゆる公知の装置を、本発明の呼吸
装置に接続して使用することができる。
照にさらに詳しく説明する。
示されている。呼吸装置2は、この実施例においては、
呼吸ガスを患者に供給したり、呼吸ガスを患者4から除
去したりするために患者4に接続されたベンチレータユ
ニット6から成っている。接続はこの場合、気管内チュ
ーブ、気管切開チューブ、フェースマスク等を介して患
者に接続することができる慣用のチューブ系8を用いて
示されている。
施例においては、食道横隔膜筋電計測法検出器10、も
接続されている。興奮性細胞信号検出器は、カテーテル
リード12を介して患者4に接続されており、コミュニ
ケーションリンク14を介して、呼吸装置の他の部分と
コミュニケーションすることができる。
る。この場合、呼吸装置16は、同じケーシング内に全
ての部材を有している。呼吸装置2のように、慣用のチ
ューブ系6が呼吸装置16を患者4に接続させている。
号検出器は、横隔膜導出信号検出器16Aである。横隔
膜導出信号検出器16Aは、センサライン18によって
示したように患者4の横隔膜神経に接続されている。
例が図2に示されている。実施例2と実施例16とで異
なる部材は破線で示されている。図2に示した詳細な実
施例は、本発明の方法に関する呼吸装置の動作の理解に
関連したエレメントのみを示している。
ユニット22A及び第2の弁ユニット22Bによって、
患者(図示せず)への及び患者からのガス流を調整す
る。呼吸ガスを形成するために混合されたガスは、第1
のガス入口24A及び第2のガス入口24Bを介して供
給される。ガスは、第1の弁ユニット20Aにおいて調
和させられかつ混合される。別のガスを呼吸ガスに混合
したい場合には、付加的なガス入口を設けることができ
る。呼吸ガスは、吸気チューブ26を介して患者へ供給
され、呼気チューブ28を介して患者から導出される。
第2の弁ユニット20Bは、患者からの呼吸ガスの流出
を制御する。排出部30はガスを排出する。
ト32によって制御される。この場合、呼吸相のトリガ
に関する制御ユニット32の動作のみが論じられる。支
持呼吸のための特定の流量及び圧力を提供するためのニ
ューマチックユニット20の実際の制御は、従来のシス
テムにおいてよく知られている。
は、第1の呼吸表示信号(例えば患者の肺内の圧力)を
決定するために第1の決定ユニットによって使用され
る。
比較のためにコンパレータ38へ伝送される。基本的
に、コンパレータ38は、回路(ハードウェアにおいて
形成されるならば)又はプログラミング(ソフトウェハ
において形成されるならば)から成ることができ、コン
パレータは、第1の呼吸表示信号を、呼気相時には吸気
トリガレベルと比較し、吸気相時には呼気トリガレベル
と比較することができる。例として、以下は吸気トリガ
レベルとの比較に関する。
レータ38に入力された第1の呼吸表示信号は、最終的
に吸気トリガレベルに到達する。これに基づき、信号発
生器40はトリガ信号を発生し、このトリガ信号は、制
御ユニット32において別の制御手段42によって利用
され、ニューマチックユニット20における第1の弁ユ
ニット20Aを制御することによって吸気相を開始す
る。
相を開始するために制御することができる。
性細胞信号の検出から引き出される第2の呼吸表示信号
によって適応される。興奮性細胞、すなわち神経又は筋
肉は、筋電信号を発生し、この筋電信号を、情報を引き
出すために検出及び処理することができる。この例で
は、呼吸に関する情報が関心事である。したがって、呼
吸に携わる神経及び/又は筋肉からの信号が検出される
べきである。
おける横隔膜と、斜角筋と、外部肋間筋と、呼気時にお
ける腹筋と、内部肋間筋とである。これらのうち、横隔
膜が最も重要であるため、筋肉信号を検出するに当たり
最大の関心が寄せられる。従来技術の議論に関連して開
示したように、食道カテーテル44を使用して横隔膜筋
電信号を検出することが知られており、前記食道カテー
テルには、信号を検出するために複数のセンサ46が設
けられている。第2の決定ユニット48において、第2
の呼吸表示信号を形成するために、信号は、あらゆる公
知の方法でフィルタをかけられ、増幅され又は処理され
ることができる。
伝送される。適応ユニット50はコンパレータ38に接
続されている。トリガレベル(オペレータによって設定
されるか、呼吸装置の種々異なる用途に対して固定され
ている)は、適応ユニット50を介してコンパレータ3
8にリンクされている。
させ、呼吸相のより確実で、敏感でかつ安定したトリガ
を達成する。
は、第2の呼吸表示信号に応じてトリガレベルを調節す
ることである。吸気トリガのために、このことは(この
実施例においては)トリガレベル自体が患者内の実際圧
力(第1の呼吸表示信号)に近付けられることを意味す
る。したがって、コンパレータ38及び信号発生器40
は、従来のプレッシャートリガシステムを用いて可能で
あるよりも早期に、患者からの吸気努力に応答する。
圧力トリガにおける高い感度を維持することである(す
なわちトリガレベルは実際圧力に近い)。自己トリガを
回避するために適応は、第2の呼吸表示信号が低すぎる
限りトリガを抑制することにある。第2の呼吸表示信号
が所定のレベルに達すると、圧力に基づくトリガが可能
にされる。この方法により、オペレータがトリガ必要条
件を設定する必要がない。
は、前記2つの方法を組み合わせることである。つま
り、トリガは、第2の呼吸表示信号の第1レベルにおい
て可能にされ、次いでトリガレベルは第1の呼吸表示信
号の値に向かって変化させられることができる。
る。横隔膜神経は、呼吸に携わる神経の一例である。こ
の神経に沿った信号をセンサ54(破線で示されてい
る)によって検出することができる。信号処理は、筋肉
信号の場合に行われたものとは多少異なるが、神経信号
から、呼吸に関する情報を引き出す公知の方法が存在す
る。
が図4に示されている。図2におけるエレメントと同一
であることができるエレメントは、同一の参照符号を有
する。
ニット56はガス発生器58、例えば圧縮機又はファン
を有している。ガス発生器58は、入口60を介して空
気を取り入れ、制御ユニット64からの制御信号に従っ
て、呼吸チューブ62への呼吸ガス流を調整する。呼吸
チューブ62を、例えば、呼気のための別個の出口を備
えた呼吸マスクを介して患者に接続することができる。
御ユニット64に伝送する。制御ユニットにおいて、ソ
フトウェアプログラムが圧力信号を受け取り、圧力信号
を処理し、圧力信号をトリガレベルと比較する。つま
り、圧力は第1の呼吸表示信号である。食道カテーテル
44には複数のセンサ46が、食道に導入された後に、
横隔膜からの信号を検出するために設けられている。こ
れらの信号は決定ユニット48へ伝送され、決定ユニッ
ト48は第2の呼吸表示信号を決定する。第2の呼吸表
示信号は、適応ユニット70へ伝送され、トリガ必要条
件を適応させるために使用される。適応は、図2に関連
して前述した方法のいずれかによって行うことができ
る。トリガレベルは、数字52を介して入力される。
目的として、呼吸チューブ62におけるガス流を測定す
るために流量計66が使用される。流量信号は、第3の
呼吸表示信号を決定するために決定ユニットへ伝送され
る。第3の呼吸表示信号は、トリガ必要条件の別の適応
又は組み合わされた適応のために、適応ユニット70へ
送られる。
トリガを可能にするために第2の呼吸表示信号を使用
し、圧トリガレベルの感度を増大させるために第3の呼
吸表示信号を使用することである。
に第2の呼吸表示信号と第3の呼吸表示信号とを組み合
わせることである。
えば、図2に示したニューマチックユニット20を、図
4に示したニューマチックユニット56と交換すること
ができ、またその逆も可能である(個々の制御ユニット
32,64における適当な変更で)。
願に示した実施例に付加するか、組み合わせるか、変更
することによって行うこともできる。例えば、ニューマ
チックユニットは、基本的に、呼吸装置において利用可
能なあらゆる公知のニューマチックユニットであること
ができる。同じことがチューブ系にも当てはまる。例え
ば、麻酔用エレメントは実施例には示されていないが、
もちろん同様に使用することができる。
測定する必要はない。これらの信号を得る別の手段を使
用することもできる。同様に、他の呼吸筋からの筋電信
号を同様に使用することができる。
り、神経信号は横隔膜神経から得る必要はない。
胞信号を使用することにより、呼吸相のためのトリガ必
要条件を修正する又は適応させることであり、方法とし
て又は呼吸装置において実施される。
ある。
り詳細に示す図である。
ある。
ある。
ト、 8 チューブ系、 10 筋電図検出器、 12
カテーテルリード、 16 呼吸装置、 18 セン
サライン、 20 ニューマチックユニット、 22A
第1の弁ユニット、 22B 第2の弁ユニット、
28 呼気チューブ、 30 排出部、32 制御ユニ
ット、 34 センサ、 38 コンパレータ、 40
信号発生器、 42 制御手段、 44 食道カテー
テル、 46 センサ、 48第2の決定ユニット、
50 適応ユニット、 54 センサ、 56 ニュー
マチックユニット、 58 ガス発生器、 60 入
口、 62 呼吸チューブ、 64 制御ユニット、
66 流量計、 70 適応ユニット
Claims (12)
- 【請求項1】 呼吸装置における呼吸相の適応可能なト
リガの方法であって、 パラメータ流量及び圧の少なくとも1つに基づき第1の
呼吸表示信号を決定し、 該呼吸表示信号をトリガ必要条件と比較し、 呼吸表示信号がトリガ必要条件を満たした場合にトリガ
信号を発生する方法において、 呼吸に関連した興奮性細胞信号を測定し、 測定された興奮性細胞信号に基づき第2の呼吸表示信号
を決定し、 第2の呼吸表示信号に関してトリガ必要条件を適応させ
ることを特徴とする、呼吸装置における呼吸相の適応可
能なトリガの方法。 - 【請求項2】 前記トリガ必要条件が、トリガ感度から
成っており、トリガ必要条件の適応が、呼吸相の自然変
化が開始したことを第2の呼吸表示信号が表示した場合
に、第1の呼吸表示信号に関連したより高いトリガ感度
が達成されるように行われる、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記トリガ必要条件が、トリガを可能に
することから成り、呼吸相の自然変化が開始したことを
第2の呼吸表示信号が表示した場合に初めてトリガが生
じることができるように、トリガ必要条件の適応が行わ
れる、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記興奮性細胞信号が、神経信号、有利
には横隔膜導出チャージである、請求項1から3までの
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 前記興奮性細胞信号が、筋肉信号、有利
には横隔膜筋電測定信号である、請求項1から4までの
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 第1の呼吸表示信号の決定が、パラメー
タ流量及び圧のうちの一方に基づき、さらに、パラメー
タ流量及び圧のうちの他方に基づき第3の呼吸表示信号
を決定し、 該第3の呼吸表示信号に関連してトリガレベルをさらに
適応させる、請求項1から5までのいずれか1項記載の
方法。 - 【請求項7】 呼吸装置(2;16)において、 患者(4)に接続可能なチューブ系(8)と、 チューブ系(8)における呼吸ガス流を調節するための
手段から成るニューマチックユニット(20;56)
と、 流量計(66)と圧力計(34)との少なくとも1つか
ら成るセンサシステムと、 前記ニューマチックユニット(20;56)を制御する
ための制御ユニット(32;64)とが設けられてお
り、 該制御ユニットが、センサシステム(34,66)によ
って測定された少なくとも1つのパラメータに基づき第
1の呼吸表示信号を決定するための第1の決定ユニット
(36)と、第1の呼吸表示信号をトリガ必要条件と比
較するためのコンパレータ(38)と、前記第1の呼吸
表示信号及びトリガ必要条件に基づき呼吸相のトリガを
制御するためのトリガ信号を発生するための信号発生器
(40)とを有している形式のものにおいて、 呼吸に関連した興奮性細胞信号を検出するための興奮性
細胞信号検出器(44,46,54)と、 該興奮性細胞信号検出器(44,46,54)によって
検出された興奮性細胞信号に基づき第2の呼吸表示信号
を決定するための第2の決定ユニット(48)と、 前記第2の呼吸表示信号に基づきトリガ必要条件を適応
させるための適応ユニット(50;70)とが設けられ
ていることを特徴とする、呼吸装置。 - 【請求項8】 前記適応ユニット(50;70)が、呼
吸相の自然変化が開始していることを第2の呼吸表示信
号が示した場合に第1の呼吸表示信号に関連したより高
いトリガ感度が得られるようにトリガ必要条件を適応さ
せるようになっている、請求項7記載の呼吸装置。 - 【請求項9】 呼吸相の自然変化が開始していることを
第2の呼吸表示信号が表示した場合にトリガが可能にさ
れるように、適応ユニット(50;70)がトリガ必要
条件を適応させるようになっている、請求項7又は8記
載の呼吸装置。 - 【請求項10】 前記興奮性細胞信号検出器が、神経信
号センサ(54)、有利には横隔膜導出信号センサであ
る、請求項7から9までのいずれか1項記載の呼吸装
置。 - 【請求項11】 前記興奮性細胞信号検出器が、筋肉信
号センサ(44,46)、有利には横隔膜筋電測定セン
サである、請求項7から10までのいずれか1項記載の
呼吸装置。 - 【請求項12】 前記横隔膜筋電測定センサが、検出電
極(46)の配列を有する食道カテーテル(44)から
成る、請求項11記載の呼吸装置。
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