JP2688453B2 - 動脈血液中ｃｏ２監視と閉ループ制奥装置 - Google Patents

動脈血液中ｃｏ２監視と閉ループ制奥装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、人工呼吸患者の動脈血液中のCO2分圧（以
下PaCO2と略記する）を連続的にそして非侵入的に監視
するための装置に関する。
関連技術の説明 機械的呼吸は、自分自身の呼吸を制御することができ
ない集中治療室中の患者に必要とされる。呼吸の速度
は、動脈中のCO2が望ましい範囲内にあるように調節さ
れなければならない。慣用的には、臨床医が周期的に抜
き取られた血液サンプルを基にして呼吸器の設定を調節
する。急速に変化するCO2分圧を監視するためには（監
視するまたは閉ループの制御の目的用に）、連続的で非
侵入的な監視器が望ましい。既知の経皮性変換器は、非
侵入的であるが、44℃まで患者の皮膚の加熱及び30分の
長い安定化時間を必要とし、この長い安定化時間がこれ
らの変換器を連続的な監視には不満足なものにする。一
定の動脈対一回呼吸の終わりの（end−tidal）CO2差を
仮定する既知の方法は、呼吸／かん流（perfusion）の
変化の間は信頼できず、そして閉じたループの呼吸制御
を履行する試みは、制御されるべき変数、即ち、CO2分
圧を連続的にかつ非侵入的に観察することができないた
めに大部分は成功しなかった。
かくして、CO2分圧を監視する直接方法は侵入性であ
り、そして間接方法は、特に、測定不可能な特性である
死腔によって一回呼吸の終わりのCO2が影響されるの
で、信頼できるものではない。
かくして、連続的でかつ実質的に非侵入性のCO2分圧
の評価を与えるための装置を提供することが長い間望ま
れていた。
発明の要約 簡単にそして一般的な言葉で言えば、本発明は、患者
の呼吸を監視しそして死腔比、即ち、肺胞の死腔対肺胞
の潮汐的周期の、即ち一回呼吸の（tidal）容量の比の
決定を基にしてPaCO2（CO2分圧）を決定することによっ
て、人工呼吸患者の動脈血液中のCO2分圧を連続的にそ
して非侵入的に監視するための装置を提供する。この装
置は、一般的に、患者の息の測定可能なパラメータを連
続的に監視する手段、患者の血液サンプルからCO2分圧
の入力値を得て、そして患者の息のパラメータ及びこの
入力値を使用して死腔比を計算する手段、並びに死腔比
がその後も一定に留まるという仮定を基にしてCO2分圧
を連続的に決定する手段を具備する。
その他の測定可能なデータから得られる決定ルールは
また、好ましくは、死腔比の変化の開始を確認するため
に使用され、そして次に新しい死腔比が、患者の息のパ
ラメータ及び患者の血液サンプルからのCO2分圧の次の
入力値から決定される。
PaCO2（CO2分圧）の決定は、好ましくは、式 VD ALV／VT ALV＝（PaCO2−PE◇CO2）／（PaCO2−PiCO2） 〔式中、 VD ALVは肺胞の死腔であり、 VT ALVは肺胞の一回呼吸の容量であり、 PE◇は肺胞の一回呼吸の容量からの十分に混合して吐
出されたCO2であり、 そして PiCO2は吸い込まれたCO2である〕 を基にする。
十分に混合して吐出されたCO2、吸い込まれたCO2、肺
胞の一回呼吸の容量及び肺胞の死腔は、患者の呼吸の測
定可能なパラメータである。
死腔比の変化を確認するための決定ルールを決定する
ために使用されるその他の測定可能なデータは、好まし
くは、肺の機能的構造及びCO2生成における傾向に関連
する。
本発明の装置は、好ましくは、決定されたCO2分圧の
値を基にして患者の呼吸を調節する手段を更に具備す
る。
本発明のもう一つの特徴においては、人工呼吸患者の
動脈血液中CO2分圧（PaCO2）を連続的にそして侵入せず
に監視するための装置が提供される。この装置は、好ま
しくは、患者の息に関する測定可能なパラメータを連続
的に監視しそしてそれに関するデータを供給するための
カプノグラフ、及び息のパラメータデータを受けるため
のカプノグラフに接続され、そしてCO2分圧情報及び息
のパラメータデータを基にした患者の血液サンプルのCO
2分圧に関する情報を受けるのに適した、死腔比を決定
するための手段を具備する。この死腔比、及び死腔比が
その後も一定に留まるという仮定を基にしてCO2分圧を
連続的に決定するための手段もまた、好ましくは、具備
される。しかしながら、死腔比の変化の開始の確認を可
能にして更に決定ルールを受けて、それによって死腔比
を再計算するための次の血液サンプルの必要性を合図す
るための手段もまた、具備されることが好ましい。
本発明の装置は、好ましくは、装置によって決定され
たCO2分圧の値を基にして呼吸器の操作を制御するため
に機械的呼吸器に接続される。
本発明のこれらの及びその他の特徴及び利点は、以下
の詳細な説明、及び本発明の特徴を例として図示する添
付の図面から明らかになるであろう。
図面の詳細な説明 図１は、本発明の装置の基本的な機能ブロック図であ
り、 図２は、図１の装置のためのソフトウェアフローチャ
ートの形のブロック図であり、 図３は、患者の各々の息に関する気道CO2分圧対吐き
出された容量のグラフであり、 図４は、本発明による主な方法ステップを示す略図で
あり、 図５は、CO2分圧の推定値を示すテスト結果のグラフ
であり、そして 図６（Ａ）及び６（Ｂ）は、本発明の装置の詳細な機
能ブロック図を示す。
好適な実施例の詳細な説明 図１においては、カプノグラフ10の出口ポートは、結
線11を経由して、アナログからデジタルへの（A/D）コ
ンバータ12に接続されている。カプノグラフ10は、例え
ば、HP−78356で良く、そしてA/Dコンバータ12は、アナ
ログ装置例えばRT1−815から成って良い。
A/Dコンバータ12は、結線13及び14を経由して、例え
ばIBM対応のPC−AT286で良いコンピュータ15に接続され
ている。結線13はコンピュータ15の割り込みポートへの
ものであり、そして結線14はデータポートへのものであ
る。
機械的呼吸器16例えばPuritan−Bennett 7200は、典
型的には、示されるようにA/Dコンバータ12とコンピュ
ータ15の両方に接続されている。結線17及び18は、呼吸
器のアナログポートへのものであり、そしてそれぞれ圧
力及び流量に関する信号を運ぶ。結線19は、呼吸器16の
デジタルポートへのものであり、そしてコンピュータ15
へのRS−232リンクを与える。
さて図４を参照して説明すると、本発明の方法は、事
実、２つの主なモジュール（それらの第一のものはCO2
分圧の推定器20でありそしてそれらの第二のものは決定
モジュール21である）を含む。推定モジュール20は、患
者23の各々の息から取られる、即ち、一息ずつの分析に
よる測定値に関する入力22の情報を受ける。決定モジュ
ール21は、患者に関するその他の測定可能な例えば肺の
機能的構造及びCO2生成における傾向から得られる入力2
4の情報を受け、そして例えば前の実験によって得られ
た決定ルールを含む。これらのルールは、Expertシステ
ムのルールベースとして供給される。
CO2分圧の推定器20は式（１）によって記述される。
VD ALV／VT ALV＝（CO2分圧−PE◇CO2）／（CO2分圧−PiC
O2） （１） 〔式中、 VD ALVは肺胞の死腔であり、 VT ALVは肺胞の一回呼吸の容量であり、 PE◇CO2は肺胞の一回呼吸の容量からの十分に混合し
て吐き出されたCO2であり、そして PiCO2は吸われたCO2である〕。
死腔比は、肺胞の死腔対肺胞の一回呼吸の容量の比で
ある。
図３の単一の息のテストグラフ中に示されるように各
々の息に関する気道CO2分圧対吐き出された容量のプロ
ットから種々のパラメータを得ることができる。したが
って： 区域abcfhea＝一回呼吸の容量VT（また、吐かれた容
量） 区域abcdea＝区域Ｚ＝気道の死腔の容量VD AW 区域edcfghe＝肺胞の一回呼吸の容量VT ALV 区域adghea＝区域Ｘ＝血液との直接の気体交換に関係
する肺胞の一回呼吸の容量の部分 図３のテストグラフ上で、PE1CO2は一回呼吸の終わり
のCO2であり、そしてVT ALVはガス交換中に含まれる一回
呼吸の容量である。肺胞の死腔（区域Ｙによって表され
る）は、肺胞に達するがガス交換には参加しない吸われ
たガスの部分である。VDaw、即ち気道の死腔は、このプ
ロットの極大変曲点である。図１から、PE◇CO2及びPiC
O2は式（２）〜（５）を使用して見出すことができる。
PE◇CO2＝区域X/VT ALV （２） PiCO2＝PE◇CO2−ＰbagCO2 （３） PEbagCO2＝ＰbagCO2＊VT／VT ALV （４） ＰbagCO2＝（VCO2＊863）／（VT＊ｆ） （５） 式中の＊は掛け算を意味する。
区域Ｘを式（２）において使用して、十分に混合して
吐き出されたCO2分圧PE◇CO2を計算する。
区域dcfgd＝区域Ｙ＝肺胞の死腔、VD ALV 式（２）から決定されたPE◇CO2は、急速作動の気体
分析器を使用して、連続する呼吸において計算された混
ざって吐かれた空気の中のCO2の分圧の連続する値の平
均である。
式（３）のPiCO2は呼吸する回路から再呼吸されたCO2
の量である。それは肺から排除されるが、呼吸する回路
から排出されないCO2の量である。
式（４）から決定されたPEbagCO2は、１回の呼吸につ
いてダグラス・バッグの中に集められた混ざって吐かれ
た空気の中のCO2の分圧である。
式（５）のＰbagCO2は、ダグラス・バッグを使用し
て連続するサンプルの中に集められた混ざって吐かれた
空気の中のCO2の分圧の平均値である。又式中、ｆは呼
吸速度である。
CO2は、以下の式（６）〜（７）中に示されるよう
に、CO2小部分（FCO2）及び流量信号を積分することに
よって毎分毎に計算することができる二酸化炭素生成で
ある。
〔式中、は流量であり、FCO2はCO2の小部分であ
り、PCO2はカプノグラフ信号であり、Pairwayは気道圧
力であり、PBは気圧計圧力でありそしてPH2Oは蒸気圧で
ある。
一息ずつの処理は、混ざって吐かれたCO2、吸われたC
O2、肺胞の一回呼吸の容量及び気道死腔を生じさせる。
ただ一つの未知数は血液サンプル分析の後で得られるCO
2分圧であり、死腔比を計算することができる。死腔比
がその後も一定に留まることを仮定して、式（１）を使
用して次のCO2分圧を計算することができる。１分の中
の息の平均を基にして毎分１回、CO2分圧の推定値を計
算する。
以下に述べるようなシステムを実行する時には、ある
種の補正が必要とされる： （ａ）流量信号は、BTPS（体温圧力飽和させた）からST
PD（標準温度圧力乾燥）へと補正されなければならな
い。
（ｂ）流量信号とカプノグラフ信号との間の遅延時間に
関して補正を行わなければならない。遅延時間は、簡単
な吸息保持及び気道管組織を通る急速な吐き出しによっ
て見い出され、そして流量及びカプノグラフ信号の開始
を調整する。
（ｃ）気道管組織のコンプライアンスのための補正。コ
ンプライアンス容量による流量（dp／dt）Ｃ＝Ｖ 〔式中、 Ｐは気道圧力、 Ｃは管組織のコンプライアンス、そして Ｖはコンプライアンスによる流量である。〕 を使用して、アナログ流量信号から差し引く。
（ｄ）再呼吸をすることに関する補正は、式（６）を使
用して流量及びCO2の比を連続的に積分することによっ
て行われる。
（ｅ）蒸気圧及び気道圧力に関するカプノグラフ信号の
補正は、式（７）によって行われる。
上で述べたように、決定ルールは、死腔比の変化を指
示してそれによってシステムが新しい血液テストを必要
とするという信号を出しても良いルールを決定するため
に実験によって得られる。
以下のものが、誘導される決定ルールである： （ｉ）肺胞の微小容量が増しそしてCO2生成が減る場合
には、死腔比が変更される可能性がある。
（ii）肺胞の微小容量が減りそしてCO2生成が増加する
場合には、死腔比が変更された可能性がある。
（iii）肺胞の微小容量が増しそして動脈または一回呼
吸の終わりのCO2が増す場合には、死腔比が変わった可
能性がある。
（iv）肺胞の微小容量が減りそして動脈または一回呼吸
の終わりのCO2が減る場合には、死腔が変わった可能性
がある。
死腔比の変化を指示する他のルールを誘導することも
可能である。例えば、気道抵抗、ピーク気道圧力（PA
P）、ピーク容量、SaO2、吸気対吐気の比、及び正の終
端吐気圧力（PEEP）に関する変化は、死腔比の変化を指
示するはずである。血液テスト結果を含む臨床試験の
間、これらのパラメータを自動的に記録することによっ
て、パラメータの変化と死腔比の変化との間の相関を行
うことができる。
もし必要ならば、呼吸の閉ループの制御を、予言され
たCO2分圧に基づいて実行可能である。この場合の制御
器は、機械的呼吸器に関する一回呼吸の容量及び呼吸の
比の設定に関して決定され、設定点でのCO2分圧を達成
しそして維持する一組のルールである。これらの制御器
ルールは、呼吸器設定のための現存する臨床プロトコル
を基にしている。
制御アルゴリズムを以下に提示する： 第一に、CO2分圧の設定点を以下のように決定しなけ
ればならない： 最も最近の血液ガス結果からのpH値が与えられ、pHが
7.36〜7.44である場合には、CO2分圧の設定点は、40mmH
g、即ち不履行値である。pHが限界を越える場合には、
新しいCO2分圧の設定点を計算するために以下の式を使
用する。
pH＝6.1＋log（HCO3 -／（0.03＊CO2分圧）） 〔式中、pHは7.4であり、そしてHCO3 -は最も最近の血液
ガス分析の結果からのものである〕。CO2分圧の設定点
はまた、上の計算を無視して、臨床医が設定することも
できる。
次に、次の５分間のための呼吸の設定は、以下の式に
よって設定することができる。
PaCO2＊（VT ALV＊ｆ）＝PaCO2′＊（VT ALV′＊ｆ′） 〔式中、PaCO2は設定点であり、（VT ALV＊ｆ）はこの設
定点を達成するために必要とされる肺胞の微小呼吸であ
り、PaCO2′は最新の推定値であり、そして（VT ALV′＊
ｆ′）は最新の微小呼吸である〕。
微小容量から実際のVT及びｆを決定するためには、以
下の手順に従う： （１）VTは500mlより小さくはない、 （２）VTは1000mlより大きくはない、 （３）ピーク気道圧力（PAP）は40より大きくはない、
ようにVTを増しそしてｆを一定に保持する。（２）また
は（３）を満たすことができない場合には、 （ａ）ｆは10bpmより小さくはない、 （ｂ）ｆは20bpmより大きくはない（そして10bpmより少
なくはない）、 （ｃ）吸気対吐気の比（I:E）は1:2より小さい、 ようにVTを一定に保持しそしてｆを増す。
（ｂ）または（ｃ）が越えられる場合には、ピーク空気
流量（PAF）を増さねばならない。
VT/f/PAP/平均圧力/PAF/I:Eのどれか一つにおいて限
界を越えること無しには所望の微小容量を達成すること
ができない場合には、臨床医に警告するために警告メッ
セージが表示されるであろう。
上から明らかなように、本発明のシステムは、一つの
実施態様に従って、PC−ATコンピュータで実行される。
Puritan−Bennett 7200呼吸器からのアナログ流量及び
圧力信号並びにHP−78356カプノグラフからの気道CO2信
号はアナログからデジタルへと変換されそしてコンピュ
ータを使用して実時間で処理される。各々の息は、以後
の処理の前に、非生理学的な波形例えば不完全な自発的
な式を拒絶するためにチェックされる。CO2分圧は毎分
計算されそして決定ルールは行使される。
決定ルールを公式化する際に為されるすべての計算を
実証するために、テストが行われた。CO2生成及び混ざ
って吐かれたCO2をDouglasバッグ法に対してテストし
た。気道死腔を、既知の死腔を呼吸器回路中に導入する
ことによってチェックした。気道管コンプライアンス、
流量とカプノグラフ信号との間の時間遅延、及び再度息
をすることを考慮に入れるために、補正をしなければな
らなかった。CO2分圧の推定値の精度をテストするため
に、ICU患者に関して臨床試験を実施した。各々の患者
毎に、一回呼吸の容量及び呼吸速度を、初期設定の30％
の最大まで異なる組み合わせで変えた。各々の変更及び
約10分の安定化期間の後で、血液サンプルを取り出して
推定値をチェックした。各々の臨床実験は、90分にわた
る６〜８の操作を含んでいた。
肺胞の死腔比に影響する因子及び程度を確認するため
に、死腔を変えるための特定の手順を臨床実験中に組み
入れる。患者を調和させることまたはベッドを傾けるこ
とによって、患者の姿勢を変える。もう一つの手順は、
気管支拡張器を管理することであった。種々の測定可能
なパラメータを、死腔変化に関する相関のために実験の
間、記録する。これらは、気道コンプライアンス及び抵
抗、ピーク気道圧力、ピーク空気流量、吸気時間、正の
終端吐気圧力（PEEP）、吸気対吐気の比（I:E）、CO2対
吐気容量波形の傾斜、一回呼吸の終わりのCO2及びSaO2
を含む。
死腔比が初期値の30％までの幅で変化した時でさえ、
テスト結果はCO2分圧の信頼できる推定値（±5mmHg）を
示す。これは、推定器が死腔比の幾らかの変化に対して
たくましいことを示す。
テスト結果はまた、肺胞の一回呼吸の容量及び周波数
変化が一回呼吸の終わりのCO2、推定されたCO2分圧また
はCO2生成の予期された変化を伴わない時に死腔比変化
を予期することができることを示した。一つの試験から
の結果を図５中に提示する。点Ａでは、肺胞の一回呼吸
の容量と呼吸速度との積（肺胞の微小容量）の増加は末
端の一回呼吸のCO2と推定されたCO2分圧との両方の低下
を伴わず、血液テストが必要とされることを示す。点Ｂ
では、肺胞の微小容量の減少は、一回呼吸の終わりのCO
2の増加を伴わない。各々の場合において、この新しい
推定システムは、一定の動脈−一回呼吸の終わりの差を
基にした伝統的な方法を使用することと比較して、死腔
比変化を正確に確認し、そしてCO2分圧を信頼できるよ
うに推定する。
コンプライアンス及び抵抗、ピーク気道圧力、ピーク
流量、SaO2及びI:Eに対する変化は、死腔比の変化を指
示するはずであるが、これらの関係が定量化され得る前
にもっと多い結果が必要とされる。
これらの結果は、CO2分圧の推定器が、広い範囲の呼
吸器設定に関する連続的な推定を可能にするほど十分に
たくましいことを示す。大きな死腔変化に関しては、実
験的に誘導されたルールを、血液ガステストを合図する
ために信頼することができる。それにもかかわらず、死
腔比変化のすべての可能なケースをカバーするために
は、一層の臨床実験が必要とされる。Expert Systemを
組み入れることによって、知識ベースを、もっと多くの
臨床データが利用可能になるように、容易に拡張するこ
とができる。
本発明の更に一層十分な理解の目的のために、以下の
説明は、本発明による装置をプログラムするための疑似
のコードを与える。このプログラムは、本発明の装置の
自明の機能的なブロック図である図６と関連させて読ま
なければならない。
主プログラム システム準備：ハードウェア準備及びパラメータ初期
化。繰り返せ タイマ：時間カウンタとして各々の割り込みサービス
形の固定周波数のＡからＤへの変換を使用して、実時間
のトラックを保持すること。毎分（“onemin"フラッ
グ）及び５分（“fivemin"フラッグ）後にフラッグを立
てよ。
“onemin"フラッグが妥当である場合には、 Ventrequest:逐次ポートにリクエストコードを送るこ
とによって呼吸器からデータをリクエストせよ。第一の
リクエストは“SPD"、即ち患者のデータを送れ、であ
る。
FndCO2prod：その１分に関する二酸化炭素生成及び混
ざって吐かれた二酸化炭素を計算することをリクエスト
せよ。
Checkcomq:命令（comm.）列をチェックすること。列
が空でない場合には、Readvent:呼吸器から受ける特性
を読め。
上の計算が満足である場合には、 Sbt_CO2calc：生理学的パラメータ及びCO2分圧の予言
の計算をリクエストせよ。
“fivemin"フラッグが妥当でありそして上の計算が満足
である場合には、 InvokeExpert:死腔比が変わるかどうかテストせよ。
InvokeControl:ルールを制御せよ。
Checkkey:キーヒットのためにキーボードをチェック
せよ。キーヒットの場合には、 Processkeyhit:採取された血液のマーキングのための
“M". CO2分圧、pH,HCO3の入力。
プログラムから出るための“Q"。
ハードウェアテストが失敗した場合には、 Safe−exit.:出る前に、すべての割り込みを不可能に
し、A/D変換を消し、そしてすべてのファイルを閉じ
よ。
0.5〜4.0秒が経過した場合には、キューからのデータを
処理せよ： Toscrn:スクリーンの上に表示せよ。
Tostore:ファイル中に記憶せよ。
FndCO2prod：CO2生成計算は進行中。
Sbt_CO2calc:SBT計算は進行中。
システムからの出口まで。
システムの準備 変数を初期化せよ。
図面（プロットするための軸等）を初期化せよ。
ハードウェア準備：デジタル及びアナログインタフェ
ースするための割り込みを準備すること。
ハードウェア準備 実時間データを記憶するための巡回バッファ記憶装置
（AtoDqueue）を準備せよ。
逐次ポートから受ける文字列を記憶するための巡回バ
ッファ記憶装置（Commqueue）を準備せよ。
設定周波数（100Hz）で変換するために、そして３の
第一チャンネルのための、各々の変換の完了時の割り込
みを発生させるために、アナログからデジタルへの変換
カードをプログラムせよ（この３つのチャンネルは、気
道流量、圧力及びカプノグラフ信号である）。
呼吸器からのアナログ流量及び圧力、並びにカプノグ
ラフからのカプノグラフ波形を読むために、A/Dカード
のための割り込みベクトルを設定しそして実施せよ（割
り込みサービスルーチン：（SetAtoD）。
呼吸器からのデジタルデータを読むために、逐次ポー
トのための割り込みベクトルを設定しそして実施せよ
（割り込みサービスルーチン:SetComm）。
割り込みサービスルーチン:SetAtoD “タイマ”ルーチンのための、タイミングカウンタを
増加させよ。
ポートからの変換データを読め。
他の２つのチャンネルをリクエストしそして読め。
（これらの３つのチャンネルは、流量、圧力及びカプノ
グラフ波形である）。
信号を同期させるために流量、圧力波形及びカプノグ
ラフ波形の間に遅延時間を置け。
データを巡回バッファ記憶装置中に入れよ（AtoDqueu
e）。 割り込みサービスルーチン:SetComm 受けた文字を巡回バッファ記憶装置中に置け（Commqu
eue）。 タイマ“onemin"または“fivemin"フラッグが
設定されていた場合には、それをクリアせよ（印が実時
間ループの回りを１回だけ通過させられることを保証す
るためトークンの除去）。
チェックタイミングカウント。（ISRによって発生さ
れた、Set−AtoD）。
１分が経過していた場合には、“onemin"フラッグを
設定せよ。
５分が経過していた場合には、“fivemin"フラッグを
設定せよ。
FndCO2prod 進行している計算の間に（データカウントによっ
て）、 列の頭から尾まで繰り返せ、 CO2（mmHg）、気道流量（Lpm）及び圧力信号（mmHg）
を読め。
CO2小部分を計算せよ： CO2小部分＝CO2／（PB−PH2O＋圧力） 〔式中、PB＝760、PH2O＝47〕。
流量のための補正： 流量（Lpm）＝流量： コンプライアンス＊（圧力−前の圧力）＊60/PTTOM
S、〔式中、コンプライアンス＝5.17ml/mmHg、PTTOMS＝
10〕。
気道流量＞＋1.21pm（吐気相）である場合には、 CO2流量＝CO2流量＋流量＊CO2小部分。
（気道流量及びCO2小部分の積分） Expvol＝expvol＋流量。（息中の吐かれた容量の計
算）。
１分のCO2生成に関してリクエストする場合には、 CO2生成＝CO2流量＊BTPStoSTPD＊PTTOMS/60〔式中、B
TPStoSTPD＝0.8262〕。
Expvol（ml）＝expvol＊BTPStoSTPD＊PTTOMS/60。
混ざって吐かれたCO2（mmHg）＝CO2生成＊863＊0.826
2/Expvol。
リターンせよ。
READVENT 巡回バッファ記憶装置から文字を読め（Commqueu
e）。
キャリッジリターンに遭遇する（即ち、受けるメッセ
ージの終わり）場合には、 メッセージの頭がSPD（患者のデータを送れ）か、SLM
（肺の機能的構造を送れ）かまたはSVS（呼吸器の状態
を送れ）のいずれであるかをチェックせよ。
受けた各々のメッセージに関して、メッセージのサイ
ズによる、そして種々のパラメータの読みが生理学的な
範囲内であるかどうかをエラーチェックすること。
SPDを受ける場合には、SLMがリクエストされるであろ
う。
SLMを受ける場合には、SVSがリクエストされるであろ
う。
SVSを受ける場合には、そしてすべてのデータが受け
入れ可能である場合には、呼吸器リクエストの完了を示
すためにフラッグが設定されるであろう。
（呼吸器からのパラメータ読みは以下のものを含む:R
R（速度）、MV（分容量）、MAP（平均空気圧力）、IE
（吸気土吐気の比）、VT（一回呼吸の容量）、SMV（自
発的MV）、PAP（ピーク気道圧力）、SRR（設定速度）、
SVT（設定VT）、PIF（ピーク吸気圧力）、PEEP（正の終
端吐気圧力）、DMC（動的コンプライアンス）、DMR（動
的抵抗）。
Sbt CO2calc 進行する計算の場合には、 各々の式に関して、流量＜−1.2Lpm（吸気相）である
場合には、 Tinsp（吸気時間）がカウントされる。
各々の息に関して、流量＜＋1.2Lpm（吐気）である場
合には、 コンプライアンス流量に関して補正せよ。
一回呼吸の容量（Vt）を計算せよ： Exvol（ml）＝expvol＋（流量＊PTPOMS/1000）。
単一の息のCO2吐気曲線（気道CO2（mmHg）対expvol
（ml））をプロットせよ。
気道CO2対expvolの勾配を計算せよ。
CO2対expvolの極大変曲点を記録せよ； これは気道死腔、VDairwayである。
吐気（流量＜−1.2Lpm）の終わりには、 波形が非生理学的である（50未満のデータ点、または
極大変曲点が見い出されない）場合には息からのデータ
を拒絶せよ。
一回呼吸の終わりのCO2、最大気道CO2を決定せよ。
CO2対expvolの平坦域の傾斜を計算せよ。
合計することによって、単一の息のCO2の下での面積
（areaX）を計算せよ。
この息に関して計算されたパラメータは、１分以内で
前の息からのパラメータと加算される。これらのパラメ
ータは以下のものである。：息の数、areaX、V
Dairway、一回呼吸の容量（VT）、一回呼吸の終わりのC
O2（ETCO2）、平坦域相傾斜、Tinsp及び拒絶された波形
の数。
CO2予言に関してリクエストする場合には、 動脈のCO2サンプルが取り出されている（マークされ
ている）がまだ入手できない場合には、 分のパラメータはバッファ記憶装置中に保持される。
動脈のCO2が入手できる場合には、 最後の分にわたるすべてのパラメータに関する平均が
計算される。（各々のパラメータの平均値は、息の合計
／全数である）。
この平均から、以下の計算が行われる： VT ALV（肺胞の一回呼吸の容量）＝VT−VDairway。
PE＊CO2（混ざって吐かれたCO2を袋に入れよ）＝area
X/VT ALV。
PEbagCO2（混ざって吐かれたCO2を袋に入れよ）＝CO2
prod＊863/（VT＊ｆ）。
PEbagCO2＝PEbagCO2＊VT／VT ALV。
PiCO2−PECO2＝PEbagCO2。
PaCO2即ちCO2分圧が新しい場合には、 新しい死腔比を計算せよ： VD ALV（肺胞の死腔）＝VT ALV（PaCO2）／（PaCO2−Pi
CO2）。
Alvcon（死腔比）＝VD ALV／VT ALV。
VDphy（生理学的死腔）＝VD ALV／AD airway。
推定されたPCO2（EPaCO2）＝（PECO2−AlvconPiCO2）
／（１−Alvcon）。
InvokeExpert:死腔比が変わったかどうかをチェックす
るためのルール。
（必要とされるパラメータは以下のものである:MV、E
TCO2、EPaCO2、CO2prod、傾斜、DMC、DMR、Tinsp、PEE
P、PAP）。
以下のルールが３回連続して発射される時にはいつで
も、警告が発生される（パラメータは最も最近の血液ガ
スの結果から得られた値と比較されることに着目せ
よ）： MVが800ml以上増しそしてETCO2が少なくとも2mmHgだ
け低下しないかどうか。
MVが800ml以上減りそしてETCO2が少なくとも2mmHgだ
け増えないかどうか。
MVが800ml以上増しそしてEPaCO2が少なくとも2mmHgだ
け低下しないかどうか。
MVが800ml以上減りそしてEPaCO2が少なくとも2mmHgだ
け増えないかどうか。
MVが800ml以上増えそしてCO2prodが少なくとも20mlだ
け増えないかどうか。
MVが800ml以上減りそしてCO2prodが少なくとも20mlだ
け減らないかどうか。
傾斜が0.5mmHg/mlより大きく変化するかどうか。
DMRが10cmH20/L/sより大きく変化するかどうか。
DMRが10ml/cmH20より大きく変化するかどうか。
Tinspが0.5sより大きく変化するかどうか。
PAPが10cmH20より大きく変化するかどうか。
前のPEEPが10cmH20未満でありそして5cmH20より大き
く変化するかどうか。
前のPEEPが10cmH20以上でありそして2cmH20より大き
く変化するかどうか。
InvokeControl:呼吸器制御のためのルール。
（必要とされるピーク以下のものである： 血液ガスの結果から入れられた:pH、HCO3、設定限界
（I:E比の最小、速度限界、容量限界、ピーク圧力限
界）。
呼吸器リクエストから:RR MV、MAP、IE、VT、SMV、PA
P、SRR、SVT、PIF、PEEP、DMC、DMR。
計算から:Vdphy、EPaCO2）。
新しい血液テスト結果が入手できる場合には、新しい
CO2設定点を計算せよ： （pH＜7.36）または（pH＞7.44）である場合にはCO2
設定点＝1.6706＊HCO3。
必要とされる肺胞の微小容量を計算せよ（AMVneede
d）； AMV（肺胞の微小容量（ml））＝（MV＊1000−RR＊Vdp
hy）。
AMVneeded＝EPaCO2＊AMV/CO2設定点。
自発的な呼吸に関して補正せよ；（SMV＞０）かつ（R
R＞SRR）である場合には、 RRspont（自発的な速度）＝SRR−RR。
AMVneeded＝AMVneeded−（SMV＊1000−RRspont＊Vdph
y）。制御。
制御 必要とされる微小容量を生成するために、現行の周波
数を使用して必要とされる初期一回呼吸の容量を計算せ
よ： newVT＝（AMVneeded/RR）＋Vdphy。
PAP＞PAP限界である場合には、 繰り返せ 提案されたVT及びRRを、それらの限界が越えられたか
どうか休息させるためにチェックせよ（CheckVT,CheckR
R）；これらのチェックの結果は調査表中に入れられ
る。調査表１を使用してVT及びRRを計算せよ；調査表か
らの結果は、計算された設定が受け入れ可能かどうかを
決定する。
調査表からの結果が“Implement"または“Impossibl
e"のどちらかであるまで。
さもなければ 繰り返せ 限界が越えられたかどうかVT及びRRをチェックせよ。
調査表２を使用してVT及びRRを計算せよ。
結果が“Implement"または“Impossible"のどちらか
であるまで。
VT及びRRをチェックすること CheckVT: VT＞maximumVTである場合には、結果は“Not Increas
e"である。
VT＜minimumVTである場合には、結果は“Not Decreas
e"である。
さもなければ結果は“ok"である。
CheckRR: RR＞maximumRRである場合には、結果は“Not Increas
e RR"である。
RR＜minimumRRである場合には、結果は“Not Decreas
e RR"である。
さもなければ結果は“OK"である。
調査表 VT及びRRに関するチェックを行った後で、VT及びRRの
結果を、次の計算を決定するために適切な調査表として
使用する。
結果が“Inc V"である場合には、VTを50mlだけ増せ。
結果が“Drop V"である場合には、VTを50mlだけ減ら
せ。
VTが変わった場合には、必要とされる微小容量のため
の新しいRRを計算せよ（AMVneeded）： 新しいRR＝AMVneeded/（VT−Vdphy）。
結果が“Inc RR"である場合には、RRを1BPMだけ増
せ。
結果が“Drop RR"である場合には、RRを1BPMだけ減ら
せ。
RRが変わった場合には、必要とされるAMVneededのた
めの新しいVTを計算せよ： 新しいVT＝（AMVneeded/RR）＋Vdphy。
調査表からの結果が“Implement"である場合には、 （IE＜minimumIE）である場合には （新しいRRが現行の設定よりも大きいか等しい）場合
にはPAFを10LPMだけ増せ。（ピーク空気流量を増すこと
によってIE比が最小より上であることを確実にせよ）。
新しいVT及びRRを実行せよ。
結果が“Impossible"である場合には、 必要とされる設定を実行することに不可能性を示すた
めに警告アラームが発生される。
本発明の特定の形が例示され、かつ説明されてきたけ
れども、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く種
々の変形の形成ができることは前述から明らかであろ
う。従って、添付の請求の範囲による以外は本発明を限
定することを意図しない。
フロントページの続き (72)発明者 ロウ，エン―ブーン オーストラリア国，ビクトリア 3124, キャンバーウェル，バーク ロード 764 (56)参考文献 特公 昭64−7793（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】人工呼吸患者の動脈血液中のCO2分圧を連
    続的にかつ非侵入的に監視するための装置であって、該
    装置は： ａ）患者の吸息に関係のある連続的に測定可能なパラメ
    ータを監視し、それに関するデータを付与するための第
    １の手段； ｂ）前記パラメータを監視するための第１の手段に接続
    され、それによって吸息パラメータのデータを受信する
    第２の手段であって、該第２の手段は、患者の血液サン
    プルのCO2分圧に関係し、かつCO2分圧情報と死腔比を決
    定する吸息パラメータのデータとに基づく情報を受信す
    る如く用いられるもの； ｃ）決定された死腔比に基づいてCO2分圧を連続的に決
    定する第３の手段であって、死腔比はそれに伴って、一
    定を維持し、吸息パラメータデータも一定に維持するも
    の； を具備することを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記第１の手段はカプノグラフを具備する
    ものである請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】前記第２の手段はマイクロプロセッサ手段
    を具備するものである、請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】死腔比の変化の開始を、その他の測定可能
    なデータから得られる決定ルールに基づいて、確認し、
    それによって死腔比の再計算するために別の血液サンプ
    ルの必要性を信号化する第４の手段を更に具備する、請
    求項第３項記載の装置。
  5. 【請求項５】該装置により決定されたCO2分圧の値に基
    づいて機械的呼吸装置の動作を制御する第５の手段を更
    に具備した、請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】前記第３の手段は、式 VD ALV／VT ALV＝（PaCO2−PE◇CO2）／（PaCO2−PiCO2） に基づいてCO2分圧を連続的に決定するものである、請
    求項１から５までのいずれかに記載の装置。 ここで、式中VD ALVは肺胞の死腔、 VT ALVは肺胞の１回呼吸の容積 PE◇CO2は肺胞の１回呼吸の容積からのよ
    く混合されて吐き出されたCO2分圧、および PiCO2は吸い込まれたCO2分圧である。
  7. 【請求項７】人工呼吸患者の動脈血液中CO2分圧を連続
    的にかつ非侵入的に監視するための装置であって、該装
    置は、 ａ）患者の吸息に関する測定可能なパラメータを連続に
    監視し、それに関するデータを供給するための手段； ｂ）前記パラメータを監視する手段に接続され、吸息の
    パラメータのデータを受け取り、そして患者の血液サン
    プルのCO2分圧に関係しかつCO2分圧の情報および吸息の
    パラメータのデータに基づく情報を受け取ることができ
    る、死腔比を決定する手段、 ｃ）前記決定された死腔比、および死腔比が引き続いて
    一定に留まるという仮定、および前記手段ａ）において
    得られたデータに基づいてCO2分圧を絶えず繰返して決
    定する手段、 を具備することを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】患者の吸息に関する測定可能なパラメータ
    を連続的に監視し、それに関するデータを供給するため
    の該手段がカプノグラフから成る、請求の範囲第７項記
    載の装置。
  9. 【請求項９】死腔比を決定するための該手段がマイクロ
    プロセッサ手段を具備する、請求の範囲第７項記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】死腔比の変化の開始を確認して、それに
    よって決定ルールを基にして死腔比を再計算するための
    次の血液サンプルの必要性を合図するための手段を更に
    含む、請求の範囲第７項記載の装置。
  11. 【請求項１１】該装置によって決定されたCO2分圧の値
    を基にして機械的呼吸器の操作を制御するための手段を
    更に具備する、請求の範囲第７項記載の装置。
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