JP3502389B2 - ポータブル・ドラグ・コンプレッサ駆動型機械式換気装置 - Google Patents
ポータブル・ドラグ・コンプレッサ駆動型機械式換気装置Info
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Description
り出すための医療機器、より詳細にはコンプレッサ駆動
型の機械式換気装置に関する。
しくは麻酔をかけられている患者の肺の中へ及び肺から
外への呼吸気体流を容易にするために、機械式換気装置
が使用されている。
供し、このような反復的サイクルの各々は2つの相、す
なわち吸気相とそれに続く呼気相に分けられる。
者の肺の中への陽圧吸気気体流の動きによって特徴づけ
られる。換気サイクルの呼気相は、肺の収縮が起こり得
るようにするのに充分な陽圧吸気流の停止によって特徴
づけられる。呼出された気体は、典型的には呼出バルブ
を通して換気装置回路から排出される。肺及び胸部筋系
が正常なコンプライアンスを示す患者は、呼出という行
為は通常、換気装置からの機械的な補助なしで自発的に
起こり得る。
定の量を維持するため、呼出中に気道圧力を制御するこ
とが、時として望ましい。このような技術は往々にし
て、無気肺又はその他の要因による肺の能力不全を治療
するのに利用される。
くさまざまな分類スキームの下でまとめられてきた。一
般に、機械式換気装置は、換気装置サイクルの吸気相を
a)トリガリングする、b)制限する、又はc)終結さ
せる(例えば循環させる)ために利用されるパラメータ
に応じてまとめる又は分類することができる。
の吸気相を開始する作用である。吸気相の開始は、換気
装置又は患者によってトリガリングされ得る。吸気相の
始めのトリガリングに利用される変数及び/又はパラメ
ータとしては、時間(すなわち呼吸速度)、患者による
自発的吸入の開始及び/又はそれらの組合せが含まれ
る。
化すべく規定の範囲内に吸気気体流を維持する仕方のこ
とを意味する。制限する変数及び/又はパラメータは典
型的には換気装置によって制限されるが、患者の努力及
び/又は肺のコンプライアンス及び気道の抵抗といった
ような生理学的変数の結果として変化し得る。吸気相を
制限するために利用される変数及び/又はパラメータと
しては、流量、気道圧力及び送り出し量が含まれる。
吸気流が停止され、換気装置及び/又は患者が呼気相へ
と「循環」することができるようになる時点のことを意
味する。換気装置の制御設定値に応じて、吸気相の終結
は換気装置又は患者によってもたらされ得る。吸気相を
終結させるのに利用される変数及び/又はパラメータと
しては、時間と、ピーク気道圧力と、及び/又は一回換
気量(Vt)が含まれる。
「モード」を送り出すのに利用され、患者の臨床的状態
及び機械的換気の全体的な目的(すなわち長期換気、短
期換気、換気装置からの引離しなど)に基づいて、特定
の換気モードが選択又は規定される。
気装置によって非同期的に供給される間欠的な機械的膨
張を受ける換気モードである。
に強制換気呼吸を受ける換気モードである。強制換気装
置呼吸は、患者の自発的吸気努力と同期化される。
努力による影響を受けない時間的間隔で患者に送り込ま
れる換気モードである。制御型機械式換気は、自発的に
呼吸していない患者通常、利用される。
置呼吸の頻度を自分自身の意志で変更できるが、受ける
各換気装置呼吸の流量及び一回換気量(Vt)は変更でき
ない換気モードである。制御型強制呼吸は、設定された
呼吸速度に基づいて換気装置により開始される。さら
に、患者は、補助呼吸を要求し、トリガリングすること
ができる。補助呼吸が首尾よくトリガリングされた後、
呼出バルブは閉じられ、所定の一回換気量、ピーク流量
及び波形を満たすべく気体が患者に送り出される。
置によって送り出される各々の呼吸の循環 を制御する特定の機能に従って分類される。
換気装置パラメータには、下記のものが含まれる。
られ、制限及び循環される呼吸である。
れるが、換気装置により制限及び循環される呼吸であ
る。
れ、換気装置により制限され、患者により循環される呼
吸である。
れ、制限され、循環される呼吸である。患者の努力によ
って流量ひいては呼吸の吸気量が制限されるが、その一
方で換気装置もまた、患者の吸気需要に対し一定の圧力
を維持するには低すぎる流量を提供することによって、
呼吸を制限することができる。
強制呼吸である。吸気相は、予め設定された呼吸速度に
基づいて換気装置によって開始される。予め設定された
一回換気量、ピーク流量及び波形設定に基づいて呼吸送
り出しが完全であると決定された時点で、吸気相が終了
し、呼気相が開始される。換気装置は、次の吸気相が始
まるまで、呼気相にとどまる。
型支持呼吸であ。容積調節型補助呼吸は、「補助ウィン
ドウ」が開いているときにのみ開始され得る。「補助ウ
ィンドウ」というのは、患者の呼気努力を検出する目的
で吸気流を監視するように換気装置がプログラミングさ
れている間隔又は時間である。換気装置の呼吸がトリガ
がかけられた時点で、このような呼吸の吸気相は、予め
設定された一回換気量のピーク流量及び波形が達成され
るまで続行される。その後、呼出バルブが開放された呼
気相を発生させる。換気装置は、次の患者のトリガリン
グ型呼吸又は次の強制吸気相が開始するまで呼気相にと
どまる。
圧力を用いて換気装置によって送り出される。圧力制御
の間、目標圧力及び吸気時間の両方が設定され、換気装
置によって送り出される一回換気量はこれらの圧力及び
時間の設定値の関数である。各々の圧力調節型呼吸送り
出される実際の一回換気量は、患者の生理によって強く
影響される。
装置によって制限され、患者により循環される。かくし
て、各々の呼吸は、患者の吸気努力によってトリガがか
けられるが、このようなトリガがひとたびかけられる
と、換気装置は、所定の気道圧力が吸気相を通して確実
に維持されるようにする。患者の吸気流が予め設定され
た基準線レベルまで減少した時点で、吸気相は終わり、
呼気相が開始する。
の値に等しい、機械トリガリング及び循環型で容積調節
型の強制呼吸である。各々のため息呼吸の吸気相は、予
め設定された一回換気量及びピーク流量を送り出す。各
々のため息呼吸の吸気相の持続時間は、通常5.5秒とい
う最大時間に制限される。換気装置は、一定の呼吸数又
は一定の時間的間隔(典型的には7分毎に100回)のう
ちいずれか短かい方の間隔の後、自動的にため息機能を
送り出すように設定できる。ため息呼吸機能は、調節、
補助及びSIMVの作動モード中に使用でき、典型的には、
圧力調節型呼吸タイプ又は連続気道陽圧(CPAP)の場合
無効化されるか又は利用されない。
の一回換気量、持続時間及びフローパターンを完全に制
御できる状態にあるが、その一方で換気装置が患者の自
発的吸気努力を単に増幅するようなタイプの換気装置呼
吸である。
出しが圧力支持呼吸と類似しているタイプの換気装置呼
吸である。さらに、換気装置は、予め選ばれた一回換気
量(Vt)がこのような自発的に開始された呼吸中に確実
に送り出されるようにプログラミングされる。
めの酸素−空気混合器具が備わっていることが望ましい
場合がある。通常の室内空気は21%という酸素含有量
(FiO2)をもつ。臨床的実践は、往々にして患者を21%
〜100%の酸素FiO2で換気することが望ましい。したが
って、機械式換気装置は、規定の酸素富化FiO2を提供す
るべく大気と特定量の酸素を配合するためのシステムを
内蔵していることが望ましい。通常、容積押しのけ形器
具を利用する容積循環換気装置は、酸素混合機構を内蔵
しており、圧縮酸素が大気と組合わされて、換気装置サ
イクルの呼気相中置換チャンバ内に両方の気体が引き込
まれるにつれて選択されたFiO2が生成される。ベローズ
の無いタイプの容積循環型換気装置は、所望の相対的容
積の酸素と空気を混合するため、及び換気装置の呼気回
路を通してこのような酸素−空気混合物を送り出すため
の、その他の空気−酸素配合システムを内蔵していた。
者の換気を改善するために呼気後方圧が望まれる場合
に、望まれるパターン又は量でこのような後方圧を加え
るように予め設定できる、別々に制御可能な呼出バルブ
が内含されていた。
力モードの例である: i.連続気道陽圧(CPAP) 連続気道陽圧(CPAP)は、患者による自発的呼吸の期
間中に利用される。この換気モードは、患者の自発的呼
吸サイクルの吸気相及び呼気相の両方の間の連続的な気
道陽圧の維持によって特徴づけされる。
内に所定のレベルの陽圧が維持される。典型的には、こ
れは、回路圧が予め選択された陽圧レベルまで低下する
まで呼出バルブが開放し、この時点で呼出バルブが再び
閉じて予め選択された最終呼気陽圧(PEEP)を維持する
ことができるような形で呼出バルブを制御することによ
って達成される。
制限し、かつ/又は終結されるのに利用できる変数及び
/又はパラメータの数及びタイプに関して固有の制限条
件を有するいくつかの非複合ポータブル換気装置が内含
されていた。先行技術のこのような非複合換気装置は往
々にして充分電力効率がよく、ポータブル利用のため充
分なほどに小型であるものの、その機能的な制限条件の
ため、典型的に複合換気モード及び/又は呼吸タイプの
長期にわたる換気又は送り出しのためには不適切なもの
となっている。
られているタイプの非ポータブル式の複合マイクロプロ
セッサ制御型換気装置も含まれていた。このような換気
装置は典型的に、換気装置サイクルの吸気相をトリガリ
ングし、制限し、かつ終結させるためにさまざまな異な
る変数及び/又はパラメータを利用するようにプログラ
ミングされ得るマイクロコンピュータ制御装置を内蔵し
ている。このタイプの複合換気装置は典型的には、数多
くの異なる換気モード及び/又は呼吸タイプを送り出す
ことができ、さまざまな容積循環型、圧力循環型又は時
間循環型モードにて選択的に作動可能である。しかし、
これらの先行技術の複合換気装置は典型的に、蓄電池駆
動のポータブル利用のためには過度にサイズが大きく電
力効率も悪すぎるものであった。これらの要因の結果と
して、先行技術の複合マイクロプロセッサ制御型換気装
置の大部分は、病院の集中治療室使用するためにのみ実
現可能である。
モードを送り出すことのできる小型蓄電池駆動の複合マ
イクロプロセッサ制御の機械式換気装置が利用できれば
患者にとって有用でありうるような状況が数多く存在す
る。例えば、重症患者は時として、救急車及びヘリコプ
タといったようなさまざまな輸送車両に乗って病院の外
部に輸送されることを必要とする。同様に、重症管理患
者は時として病院内で、重症者管理病棟から、重症者管
理病棟では受けられない診断又は治療処置を受けること
のできるさまざまな特別処置部域(例えば放射線医学部
門、救急処置室、カテーテル挿入処置室など)まで一時
的に移動させられる。さらに、長期にわたる換気を必要
とする患者がつねに救急病院の重症者管理病棟に入院す
る候補者であるとはかぎらず、一工程下の病棟又は長期
治療施設へと送られる可能性もある。同様に、外来患者
も連続的又は間欠的な換気支援を必要とする場合があ
る。これらの患者の多くは、複合マイクロプロセッサ制
御式換気装置の使用による恩恵を受けることができるは
ずであるのに、病院の重症者管理病棟以外の環境の下で
はこのような換気装置を利用することが実現不可能であ
ることから、かかる恩恵を受けることができないことが
ある。
型換気装置の使用可能性に対する前述の制限条件から見
て、当該技術分野では、輸送車両内、長期治療施設及び
患者の自宅といったように病院の重症者管理病棟以外の
環境使用することができる一方で、さまざまな近代的な
換気装置モード及び呼吸タイプのプログラミングされた
送り出しを行なうことのできるポータブル式で高効率の
換気装置の開発に対して大いなる必要性が存在してい
る。
特許第4,493,614号(チュー他(chu et al.))に
は、内部又は外部蓄電池電力でのみ作動可能なポータブ
ル式換気装置の中で使用可能であるとされる往復動ピス
トンポンプが記述されている。
107号(シピン(Sipin))は、ポータブル式換気装置内
で利用するのに充分小さいように見える回転ドラグコン
プレッサ気体送り出しシステムについて記述している。
米国特許第4,957,107号に記述されているシステムは、
圧縮気体の実質的に定常な流れを送り出す高速回転コン
プレッサを利用する。回転コンプレッサは、換気装置サ
イクルの各々の吸気相の始めと終わりで加速及び減速し
ない。むしろ、回転コンプレッサは連続的に作動し、ダ
イバータバルブは、a)換気サイクルの吸気相の間に患
者の体内へと、及びb)換気サイクルの呼気相の間に排
出通路を通してコンプレッサの流れを相互に導くために
利用される。
ル型機械式換気装置の開発に対する実質的な必要性がま
だ存在している: A.単一のポータブル式蓄電池又は蓄電池パックを唯一の
電源として用いて長時間(すなわち少なくとも2.5時
間)作動できると、 B.上述のIMV、SMV、CMV、PAV、A/C及びVPASといったよ
うな様々な異なる換気装置モードでの使用のためにプロ
グラミングできる。
患者を換気するのに使用可能である。
つ。
ることができる。
タブル型である。
反復的に加速及び減速することによって間欠的な吸気気
体流を送り出すための回転コンプレッサを内蔵する機械
式換気装置を提供することにより、先行技術の上述の欠
点及び必要性に対処するものである。各々の吸気換気相
の開始前に、回転コンプレッサは停止されるか又は基本
回転速度で回転させられる。吸気相の開始時点で、回転
コンプレッサは、所望の吸気気体流を送り出すために、
より大きい速度まで加速される。各々の吸気相の終り
で、コンプレッサの回転速度は基本速度まで減速される
か、又は次の吸気換気相の開始まで停止させられる。コ
ンプレッサのタイミング及び回転速度を制御するべく、
プログラミング可能な制御装置が好ましくは内蔵されて
いる。さらに、制御装置は、近代的臨床実践利用されて
いる通り、さまざまな換気モード及びさまざまな呼吸タ
イプでコンプレッサを作動させるようにプログラミング
され得る。
換気装置と共に場合によっては利用可能な酸素配合器具
が提供されている。本発明の酸素配合器具は、可変的サ
イズの流量制限オリフィスを有する一連のバルブを含ん
で成る。バルブは、吸気気体流の所望の酸素富化を提供
するべく個別に開閉される。本発明の酸素配合器具は、
換気装置の制御装置と結びつけられた又はこれとは分離
したプログラミング可能な制御装置により制御され得
る。
するハウジング及び換気サイクルの呼気相中に気道圧を
制御するためのバルブ調節システムを含んで成る呼出バ
ルブ器具が提供されている。圧力変換器が呼出中の気道
圧力を監視し、その出力は制御装置により、所望の気道
圧力を維持するべくバルブ調節システムを調節するため
に用いられる。
吸気流のトリガリングのために利用できる患者の呼出流
量を正確に測定するために、呼出流量変換器を利用して
いる。好ましい実施態様は、呼出流量変換器は、呼出バ
ルブと一体化した形で形成されているが、当業者であれ
ば、これがシステム内に挿入可能な別々の構成要素であ
り得るということが認識できるだろう。好ましい実施態
様、変換器の性能精度を保証するために、各々の流量変
換器の特定の作動特性はメモリーデバイス、好ましくは
無線周波トランスポンダの中に記憶され、そのトランス
ポンダは、呼出流量変換器についての特定の較正情報を
制御装置に伝送するために呼出バルブ内に取りつけられ
ている。さらに、呼出バルブ内の流量変換器の特定の構
造及び取り付けは、製造上の不精確さが最小限に収まる
ように特定的に設計されている。
についての以下の詳細な説明を読み理解し、かつ添付図
面を考慮することによって明らかになることだろう。
ョンの空気−酸素配合器具と、及び、c)制御可能な呼
出バルブ及びd)換気装置、酸素配合器具及び呼出バル
ブの機能を制御し調整するように作動するプログラミン
グ可能な制御装置又は中央処理ユニット(CPU)を内蔵
する本発明の好ましい換気装置システムの基本的概略図
である。
ある。
ネルの正面図である。
好ましいドラグコンプレッサ器具の斜視図である。
ンプレッサの構成要素の立面図である。
図である。
ある。
スパイダボビン構成要素の斜視図である。
図である。
図である。
い流量制限フラッパ構成要素の立体分解斜視図である。
れた流量対速度対圧力のデータのグラフ例と、それから
計算された呼出バルブ特徴づけアルゴリズムである。
である実施態様を説明し図示することを目的として提供
されており、本発明を実践に移すことのできる実施態様
を全て説明することを意図されたものではない。したが
って、以下の詳細な説明及び添付図面は、添付のクレー
ムの範囲を制限するものとみなされるべきものではな
い。
10は、一般的に、a)プログラミング可能なマイクロプ
ロセッサ制御装置12、b)換気装置14、c)オプション
の酸素配合器具16及びd)呼出バルブ器具18を含んで成
り、これは好ましくはポータブル式の蓄電池駆動システ
ムとして実現される。
回転ドラグコンプレッサ30を内蔵している。制御装置12
から受理した制御信号に応答して、コンプレッサ30内の
羽根付き回転子は、特定的に制御された時間中、及び/
又は特定的に制御されたパラメータ内で回転させられ、
ライン22を通して、吸気気体流を患者PTに提供する。
に、b)制御ライン17を介してオプションの酸素配合器
具16に、そしてc)制御ライン19を介して、そして同様
に流量変換器トランスポンダ(21)と送受信機(23)の
間の無線周波通信によって呼出バルブ18に電気的にイン
タフェイスされているプログラミング可能なマイクロプ
ロセッサを含む。好ましくは、以下で詳述するとおり、
前記トランスポンダ及び送受信機は呼出バルブ18に内蔵
されている。
又は呼吸タイプにしたがって吸気流をトリガをかけ、制
限及び循環させるために、選択されたパラメータ(例え
ば時間、流量、一回換気量(Vt)、気道圧力、自発呼吸
開始など)を利用するようにプログラミングされてい
る。
ルブ18を通して呼出することができる。呼出バルブ18を
通しての呼気流の流量又は圧力は、制御装置12からライ
ン19を通して受理される制御記号に応答して呼出バルブ
18内の流量制限度を変化させることによって制御され
る。こうして、呼出バルブ18を利用して、選択された呼
気後方圧(例えばCPAP、PEEP)を作り出すことが可能と
なる。
気気体流の酸素含有量を富化するために、オプションの
酸素配合器具16を利用することができる。好ましい酸素
配合器具16は、各々特定のサイズをもつ流量制限オリフ
ィスをもつ複数(好ましくは5つ)のソレノイドバルブ
52を含む。これらのソレノイドバルブ52は、酸素流入マ
ニホールド26と酸素流入マニホールド28の間に平行に配
置されている。制御装置12は、酸素流入マニホールド28
を通してアキュムレータ54内に酸素の計量された流れを
提供するべく特定の時間個々のソレノイドバルブ52を開
閉するようにプログラミングされている。導管24及びフ
ィルター50を通してアキュムレータ54内に大気が引き込
まれ、ここで大気は、酸素の計量された流入流と組合わ
されて、規定の酸素濃度(FIO2)を含有する酸素富化さ
れた吸気流を提供する。
で85〜264VACの範囲内で電圧入力が供給された時に作動
することになる。
ましくは交流電源コードを接続することができる。
ましくは30分の作動を提供することのできる内部蓄電池
を内含している。内部蓄電池の作動中、制御装置12によ
り、いくつかの可欠表示装置が減光されるか又は無効化
される。内部蓄電池は、好ましくは交流電源ケーブルを
通して提供される交流電源入力若しくは別の蓄電池の充
電器によって再充電可能である。内部蓄電池は、好まし
くは、完全放電状態から、24時間以内に完全充電状態と
なることができる。好ましい制御装置12aのパネル上に
示された内部蓄電池充電ライト306は、内部蓄電池の充
電中、所望の場合、付加的に点滅させることできる。
くは4〜8時間の作動を提供することのできる外部蓄電
池又は蓄電池セットを含んでいてよい。外部蓄電池の使
用中、いくつかの可欠表示装置が制御装置12によって減
光又は無効化され得る。蓄電池又は蓄電池セットは、好
ましくは、交流電源ケーブルを通しての交流電力の供給
又は別の蓄電池充電器により再充電可能である。外部蓄
電池又は蓄電池セットが、完全放電状態から24〜48時間
以内で完全充電状態となり得ることが好ましい。所望の
制御装置12aのパネル上の外部蓄電池充電ライト310は、
外部蓄電池又は蓄電池セットの充電中、望まれる場合に
は付加的に点滅させることができる。
は、システム10の特定の能力及びオプションの酸素配合
器具16が内蔵されているか否かに応じて変動する、とい
うことが理解されるであろう。
装置システム10の比較的複雑な実施態様に関連して使用
可能である好ましい制御装置器具12aの制御パネルを示
す。
及び制御装置、及び好ましい制御装置12aが特定の制御
設定値のオペレータ入力を受理し、利用する方法につい
て、以下で説明する。
えるスタンバイ/オフスイッチ(図示せず)を内蔵して
いる。制御装置12aの正面パネル上には一群の表示灯300
が具備されており、これについては「モニター」という
見出しの項目で詳しく後述する。一般にパネル表示灯に
は、換気装置がオンに切換えられた時点で点灯状態とな
る「オン」インジケータ302が含まれている。交流電源
コードが存在し電圧が特定の作動範囲外にあるとき、交
流電力低/故障表示灯304が活化する。低い又は不良の
交流電力を検知した時点で、制御装置12aは、自動的に
換気装置14を内部蓄電池電力に切換える。換気装置は、
内部蓄電池内の電力が最低レベルに達するまで、内部蓄
電池電力で作動し続けることになる。内部蓄電池内の電
力が最低レベルに達した時点で、制御装置12aは、内部
蓄電池灯及び/又は可聴警報装置308が、内部蓄電池が
ほぼ消耗し切っていることを知らせる。
されている。この外部蓄電池灯及び/又は可聴警報装置
は、外部蓄電池が使用中であり、かつ受容できる作動範
囲である蓄電池電圧を有する場合に活化する。この状態
の間、制御装置12aは全ての可欠表示装置及びインジケ
ータを停止させることになる。
がオフに切換えられている場合、換気装置に接続された
あらゆる内部又は外部蓄電池は、交流電流の入力によっ
て充電されることになる。内部蓄電池充電表示灯306及
び外部蓄電池充電表示灯306及び外部蓄電池充電済み表
示灯310が具備され、このような条件が存在する場合
に、蓄電池の充電を点滅又は点灯表示する。
つ)のモード選択ボタン322、324、326、328、330を内
蔵する。モード選択ボタン322は、補助調節(a/c)にシ
ステム10を設定する。モード選択ボタン324はシステム1
0を同期間欠的強制換気(SIV)に設定する。モード選択
ボタン326はシステムを連続気道陽圧(CPAP)に設定す
る。容積保証圧力支持(VAPS)又は比例補助換気などと
いった付加的な特定の換気モードのために制御装置12a
がプログラミングされ得るようにするため、予備のモー
ド選択ボタン328、330が具備されている。制御装置が付
加的な特定の換気モードのためにプログラミングされた
時点で、選択ボタン328、330はそれに対応してラベル付
けされ、このようなひき続きプログラミングされた換気
モードを送り出すべく換気装置を設定するのに利用され
る。
一回換気量表示装置332が具備される。一回換気設定ボ
タン332aを押した時点で、選択された一回換気量をダイ
ヤル設定するべく、値設定ノブ300を利用することがで
きる。このとき、一回換気量表示装置332は現在選択さ
れている一回換気量の値のデジタル表示を提供すること
になる。
ある。
速度表示装置334が具備される。呼吸速度設定ボタン334
aを押した時点で、所望の呼吸速度をダイヤル設定する
べく値設定ノブ300を利用することができる。その後、
呼吸速度表示装置334が現在選択されている呼吸速度を
表示することになる。
80回である。
ピーク流量設定ボタン336aが具備される。ピーク流量設
定ボタン336aを押した時点で、所望のピーク流量をダイ
ヤル設定するべく値設定ノブ300を利用することができ
る。その後、ピーク流量表示装置336が現在選択されて
いるピーク流量のデジタル表示を提供することになる。
リットルである。
量感度設定ボタン338aが具備される。流量感度設定ボタ
ン338aを押した時点で、所望の流量感度設定値をダイヤ
ル設定するために値設定ノブ300を利用することができ
る。その後、流量感度設定値表示装置338が現在選択さ
れている流量感度設定値のデジタル表示を提供すること
になる。
圧力支持呼吸の開始のためのトリガレベルを決定する。
患者の自由意志による呼気努力の開始が、(タービンバ
イアス流)−(呼気流)=患者の流量という式によって
決定されるような気道流量の変化を生み出す。患者の気
道流量が感度設定値を上回る時点でトリガがかけられ
る。選択可能な流量感度設定値の典型的な範囲は、1分
あたり1〜10リットルであるか又はオフである。
上回らないが、気道圧力が設定されたPEEPレベルより5c
mH2Oよりも下に低下した場合、呼気サイクルが開始され
現モード及び制御設定値に基づいて呼吸が送り出される
ことになるフェールセーフ機能も内蔵することができ
る。
ジタル表示装置340が具備される。PEEP/CPAP設定ボタン
340aを押した時点で、所望のPEEP/CPAP設定値をダイヤ
ル設定するべく値設定ノブ300を利用することができ
る。
りとの間で維持される患者の回路内の圧力レベルを設定
する。これは、「基線」圧力としても知られている。
る。
設定ボタン342aが具備される。圧力支持設定ボタン142a
を押した時点で、所望の圧力支持設定値をダイヤル設定
するために値設定ノブ300を利用することができる。
圧力を決定する。この制御は、圧力支持レベルを、PEEP
/CPAP設定により設定される基線設定値より上に設定す
る。送り出される合計圧力は、PEEP又はCPAP値+圧力支
持に等しい。
ートル(cmH2O)であるか、又はオフである。
ン348aが具備されている。FiO2設定ボタン348aを押した
時点で、患者PTに送り出され、そしてバイアス流のため
に使用されている空気/酸素混合気の中の所望の酸素部
分の百分率をダイヤル設定するために値設定ノブ300を
利用することができる。FiO2設定値に応答して、制御装
置12は、所定のFiO2を実施するために酸素配合器具16に
対して制御信号を発出することになる。
(すなわち21〜100パーセントの酸素)である。
力制御設定ボタン350aが具備されている。圧力制御設定
ボタン350aを押した時点で、所望の圧力制御値をダイヤ
ル設定するため、値設定ノブ300を利用することができ
る。
利用できるようにし、各々の圧力調節呼吸の送り出しの
間に、吸気圧力レベルを決定する。圧力制御設定は、圧
力レベルをあらゆるPEEPよりも上に設定する。
ることが好ましい。
する吸気時間設定ボタン352aを具備することができる。
吸気時間設定ボタン352aを押した時点で、所望の吸気時
間をダイヤル設定するべく300の値設定を利用すること
ができる。設定される吸気時間は圧力調節呼吸の吸気相
の時間である。こうして、この吸気時間設定は通常、圧
力調節換気のために使用可能である。
とが好ましい。
るよう制御装置12をその後プログラミング又は拡張でき
るようにするため、付加的なデジタル表示装置344、34
6、354、356及び対応する設定ボタン344a、346a、354
a、356aが具備備される。
ン/オフボタン360を押した時点で、制御装置12は換気
装置14にため息呼吸を送り出させることになる。ため息
呼吸は、通常一回換気量設定値表示装置332上に示され
た現行の一回換気量の1.5倍に等しい容積調節型強制呼
吸である。ため息呼吸は、ピーク流量設定値表示装置33
6上に示された電流ピーク流量設定値にしたがって送り
出される。ため息呼吸の吸気相は好ましくは最大5.5秒
に制限される。ため息呼吸の間、呼吸同期は自動的に1.
5倍の率で増大させられる。ため息呼吸機能は、全ての
換気モードの間に利用可能である。
は、呼吸100回毎に又は7分毎のうちいずれか先に起こ
った時点で容積調節型ため息呼吸を送り出すことにな
る。ため息呼吸ボタン360には、ため息オン/オフボタ
ン360が押され、ため息/呼吸機能が活動状態となった
時点で点灯する視覚的表示灯360aが含まれている。
ン362を押した時点で、制御装置12は、付随する容積及
び/又は圧力制御設定値にしたがって、単一の容積調節
型又は圧力制御呼吸を換気装置14に送り出させることに
なる。手動式呼吸ボタン362を押した時点で表示灯362a
が短時間点灯する。
報装置オン/オフ制御ボタン364が具備される。遠隔警
報装置オン/オフ制御ボタン364を押した時点で、表示
灯364aが点灯する。遠隔警報装置オン/オフボタン364
を押すと、遠隔警報装置は有効化される。この機能が有
効化されると、警報条件がハードワイヤ又は無線周波
(ワイヤレス)を介して、患者の病室の外に取りつけて
警報条件が存在するときに部屋の外にいる付き添い人に
それを知らせることができるようになっている遠隔警報
装置まで伝送される。
ては、以下でさらに詳しく記述する。
減速テーパ流れ波形起動ボタン368が含まれている。方
形流れ波形起動ボタン366を押した場合、表示灯366aが
点灯し、換気装置は、ピーク流量表示装置336に入力さ
れ示されているようなピーク流量設定値にしたがって一
定の速度で吸気流を送り出すことになる。減速テーパ波
形起動ボタン368を押した時点で、表示灯368aは点灯
し、換気装置はピーク流量表示装置336上に入力され示
されているようなピーク流量設定値にまで当初増大する
吸気流を送り出すことになり、その後、この吸気流は吸
気相の終りでピーク流量設定値の50パーセントまで減速
する。
呼気の後に患者を高い圧力に保持できるようにするため
に呼気保持起動ボタン370が具備されている。遅延期間
の長さは、最大限界が適用された状態で、呼気保持ボタ
ン370が押されたままにとどまっている時間によって決
定される。
るようにする呼気保持起動ボタン372も内含している。
呼気保持の間、タービン30の作動は停止され、呼出バル
ブ18は閉鎖状態にとどまる。呼気保持期間の終りで測定
されるような最終呼気圧力から呼気保持期間の始めで記
録された気道圧読み取り値を差し引いた差は、モニター
ウィンドウ384上に表示されることになる。
(MIP)テスト操作を開始できるようにするため、最大
吸気圧テストボタン334も内蔵している。この操作は、
換気装置に患者へ又は患者からの全ての流れを停止させ
る。このとき、患者の吸気努力が監視され、モニターウ
ィンドウ384の中にMIP/NIFとして表示される。
に表示灯376aを点灯させ、システム10が現行のFiO2設定
値及び/又は呼吸タイプ設定とは無関係に3分間患者に
対し1.00のFiO2(すなわち100%の酸素)を送り出すよ
うにする100%O2起動ボタン376を内含している。
的として又はその他の臨床的理由で換気装置回路から患
者を遮断する前に患者PTを高酸素状態にするために3分
間にわたり患者PTに100%の酸素を選択的に送り出すこ
とができる。
く、制御装置12aをプログラミングできるようにするた
め、表示灯378aを伴う付加的制御起動ボタン378が具備
される。
(図示せず)がスタンバイ位置にある場合にそれを表示
するため、制御装置12の正面パネルには、交流電力表示
灯304が具備されている。
具備されており、所定のカラー信号にしたがって、蓄電
池充電レベルを表示する。別に内部蓄電池充電表示灯30
6を具備することもでき、これは所定のカラー信号にし
たがって充電状態を表示することになる。
され、これは所定のカラー信号にしたがって蓄電池充電
レベルを表示することになる。別の外部蓄電池充電表示
器310を具備してもよく、これは所定のカラー信号にし
たがって充電状態を表示する。
表示装置380が含まれる。気道圧棒グラフ表示装置380に
は、緑色のインジケータバーが表われ、あらゆる時点で
の実時間気道圧が表示される。以下の「警報装置」の見
出しでより詳しく記述されているように、高低ピーク圧
力警報装置設定を表示するため気道圧棒グラフ上には赤
色インジケータが現われる。現行のPEEP/CPAP設定、圧
力支持設定及び/又は圧力制御設定を表示するべく、気
道圧棒グラフ表示装置380上には、コハク色のインジケ
ータが現われることになる。気道圧棒グラフ表示装置38
0のそばには患者努力表示灯382が位置づけられ、自発的
呼吸、補助及び圧力支持呼吸を全て含む患者が開始した
呼吸の発生を表示するために点灯する。
表示装置384及びそれに付随するモニター選択ボタン386
を内含している。制御装置12は、監視されたさまざまな
パラメータを表示するためにプログラミングされる。モ
ニター選択ボタン386を押す毎に、モニター表示装置384
上に表示された監視対象のパラメータは変化する。個々
のパラメータには、呼出された一回換気量すなわち比
率、平均気道圧、PEEP、ピーク吸気圧、合計呼吸速度、
合計毎分換気量、が含まれていてよい。
作動している場合に所定の表示期間後に制御装置12が自
動的にモニター表示装置384を非点灯状態にさせるよう
にする表示電力節約機能も内蔵させることができる。モ
ニター選択ボタン386を押す毎に、表示装置384は所定の
時間だけ点灯し、次に非点灯状態となる。この機能によ
り、システム10は、内部又は外部蓄電池のみで作動させ
られているときに電力を節約することができる。
操作中に特別の又は異なるパラメータ群をモニター表示
装置384に表示させるようにプログラミングすることが
できる。特定の操作中に表示され得る特別なパラメータ
群の例としては、以下のものが含まれる: ・実時間圧力(全ての操作の開始時点及び最中): ・プラトー圧力(吸気保持) ・コンプライアンス(吸気保持) ・最終呼気圧力(呼気保持) ・自動PEEP(呼気保持) ・最大吸気圧力(MIP/NIF) 警報装置及び限界 好ましい制御装置12は、単数又は複数の制限パラメー
タのオペレータ入力を受理し、このような制限パラメー
タを上回った又はまさに上回ろうとしている場合に可聴
及び/又は視覚的警報装置表示を提供するようにプログ
ラミングされ得る。
制御パネル上に現われる定常灯又は点滅灯を含んでいて
よい。
た期間中、(例えば3秒間)、人間の耳で識別すること
のできる音を発出する磁気式ブザー又は電子ブザーを含
んで成る。好ましくは、いずれかの警報装置の可聴部分
はオペレータによって自由意志でミュート又は起動解除
され得る。
界外にない場合、各々の警報装置を自動的にリセットす
るように制御装置12をプログラミングすることが好まし
い。
の制限パラメータ及び警報装置限界は以下のとおりであ
る: 1.高ピーク圧力 好ましい制御装置12は、その正面パネル上に、高圧デ
ジタル表示装置390及びそれに対応する高圧警報限界設
定ボタン390aを内含する。高圧警報限界設定ボタン390a
を押した時点で、所望の高圧警報限界値をダイヤル設定
するべく、値設定ノブ300を利用することができる。こ
のような高圧警報限界値は、このとき高圧警報限界表示
装置390上に表示されることになる。
定されている高圧警報限界は、全ての呼吸タイプについ
て最大ピーク吸気圧力を設定することになる。監視され
た気道圧が現在設定されている高圧警報限界を上回る場
合、制御装置12によって可聴及び視覚的警報が起動さ
れ、制御装置は直ちにシステム10に呼気モードまで循環
させ、かくして、気道圧が基線バイアス流レベルまで戻
れるようにし、かつ、呼出バルブ18に沿う圧力が現在設
定されているあらゆるPEEPレベルに調節される。
れるのを防ぐため、制御装置12は、ため息呼吸の送り出
し中、1.5倍の率で高圧警報限界値を自動的に調整する
ようにプログラミングされることになる。その際、140c
mH2Oを上回る高圧限界値を結果としてもたらさないこと
が条件となる。制御装置12は好ましくは、ため息呼吸の
送り出し中でさえ140cmH2Oの高圧限界設定値を上回らな
いように、プログラミングされる。
ク圧力限界設定ボタン392aも同様に具備される。低ピー
ク圧力限界設定ボタン392aを押した時点で、所望の低ピ
ーク気道圧警報限界値をダイヤル設定するべく、値設定
ノブ300を利用することができる。このとき、このよう
な低ピーク圧力警報限界値は、低ピーク圧力表示装置39
2内に表示される。
象の気道圧が低ピーク圧力警報限界設定値を超えなかっ
た場合、可聴及び/又は視覚的警報装置が活化されるこ
とになる。
支持呼吸の間に低ピーク気道圧警報装置を不活性化する
ように予めプログラミングされている。
となる。
設定ボタン394aが具備される。低毎分換気量設定ボタン
394aを押した時点で、値設定ノブ300を用いて、所望の
低毎分換気量警報設定値をダイヤル設定することができ
る。現在設定されている低毎分換気量警報設定値は、デ
ジタル表示装置394内に表示されることになる。
情報に基づいて現在の呼出された毎分換気量を計算し、
この呼出された毎分換気量が現在設定されている低毎分
換気量警報限界以下になった時点で、可聴及び/又は視
覚警報をトリガリングするようにプログラミングされ
る。この警報は、全ての呼吸タイプについて有効であ
る。
〜99.9リットル/分である。
を超えた時点で、可聴及び/又は視界的無呼吸警報をト
リガリングするようにプログラミングすることができ
る。制御装置12は好ましくは、無呼吸警報条件が存在す
る時にバックアップ機械換気を開始するべくプログラミ
ングされていてもよい。
まうまで、意図的に無呼吸警報を停止することができな
いようにプログラミングされる。
り、かかる制限パラメータを超えた時点で聴覚及び/又
は視覚警報を提供するように制御装置12を今後拡張又は
プログラミングできるように、予備の警報限界表示装置
396、398及び対応する予備の警報限界設定ボタン396a、
及び398aが具備される。
作動状態灯インジケータ400が具備される。制御装置に
は、所定の「換気装置非作動状態」条件が存在する場合
に換気装置非作動灯を点灯させるようにプログラミング
される。
10に接続され、システム10が受理する電圧が規定の作動
範囲外にある場合、視覚及び/又は聴覚警報を活化する
ようにプログラミングされる。制御装置12は好ましく
は、この条件下で、内部蓄電池電源にシステム10を自動
的に切換えるようにもプログラミングされる。交流電源
低/故障警報は停止させることができ、内部低蓄電池警
報208が起動状態となって内部蓄電池が消耗されたこと
を表示するまで、停止状態にとどまることになる。
が許容可能な作動範囲外にある場合に、視覚及び/又は
聴覚警報を起動させるように、制御装置12をプログラミ
ングすることができる。
回る又は下回るとき、聴覚及び/又は視覚警報を提供す
るように、制御装置12をプログラミングすることができ
る。
く、機械的な可変圧力リリーフバルブ64を内含してい
る。
であってよい。
る毎に自己テスト機能を実行するようにプログラミング
することができる。このような自己テスト機能は好まし
くは、マイクロプロセッサ、メモリー、変換器及び空気
圧制御回路といったような内部構成要素の適切な機能を
確認する。このような自己テスト機能は同様に、好まし
くは、電子サブシステムが適正に機能しており、マイク
ロプロセッサ電子部品に関連するエラー条件を検出する
ことができる、ということをも確認する。
ーケンスを入力する有資格オペレータが故障対策及び較
正情報にアクセスできるようにするべくプログラミング
されていてもよい。この機能に従うと、キーオペレータ
は、制御装置がモニター表示装置384上に次のもののよ
うな情報を表示するよう誘発することができる: 「ソフトウェア見直し、ピーク流量及び圧力変換器出
力、ランプテスト/全表示、流量圧力変換器用の自動ゼ
ロ及びパージ機能、以前の状態又は故障コードを含む事
象検出メニュー、遠隔警報テスト及びプログラム、及び
データ通信テスト及びプログラム」 同様に、制御装置12は、任意のキーシーケンスを入力
した有資格オペレータがユーザー選択メニュー及びセッ
トアップメニューをアクセスできるようにするために、
プログラミングされ得る。このようなメニューは、以下
のもののような情報のモニター表示装置384を内含する
ことができる: ・システムロック、有効化又は無効化 ・可変的無呼吸間隔と、 ・言語選択、及び ・ユーザー確認テスト。
は、システム10の作動中でもアクセス可能であってもよ
い。
くは、剛性コンプレッサハウジング106の中に配置され
た両面多重羽根付き回転子104を含む回転ドラグコンプ
レッサ器具30を内蔵する。流入/流出マニホールド108
は、コンプレッサハウジング106と一体形成され、気体
流をコンプレッサ器具30の中に及びここから外へ導くた
めの2本の流入通路112と2本の流出通路110を内蔵す
る。
な電動モーター102が好ましくはコンプレッサハウジン
グ106の中に一体化して取りつけられている。あるいは
また、コンプレッサハウジング106とは分離したケーシ
ング又はハウジングの中にモーター102を入れる、つま
り収納することができる。モーターシャフト114は、回
転子104の中央ハブ118の中に形成された中ぐり116の中
へ横方向に延びている。図示されている通り、回転子10
4の中央ハブ118の中ぐり116は、その片側に形成された
矩形のキー溝121を内含し、モーターシャフト114は、そ
の上に形成された対応する細長い矩形ラグを内含してい
てよい。モーターシャフト114の矩形ラグは回転子ハブ1
18のキー溝121の中に挿入され、これと摩擦係合し、か
くして回転子ハブ118の中ぐり116の中でモーターシャフ
ト114が回転的に滑動するか又は回転するのを防いでい
る。しかしながら、図8〜9に示されたラグ及びキー溝
121以外のさまざまな代替的取付け構造を利用して回転
子104にモーターシャフト114を回転可能な形で取りつけ
ることも可能である。
うに凹状に形成される。このような凹状形態は、回転子
ハブ118上に付加的な補強用リブ又はボスを形成した結
果生じるように回転子104の質量を大幅に増大させるこ
となく、回転子104に対して構造上の一体性及び強度を
付与するのに役立つ。
が回転子104の前面の周囲に延びており、第2の環状ト
ラフ122が回転子104の背面の周囲に延びている。
のまわりには、角度的に等間隔で、多数の回転子羽根受
入れスロット126が形成されている。回転子の羽根128が
各々の環状トラフ120、122のまわりに間隔がとられた場
所に取りつけられており、かくして各羽根128の半径方
向周囲縁部127が対応する羽根収容スロット126内に挿入
されこの中に収まり、各羽根の前縁部129が図示されて
いるように開放環状トラフ120又は122を横断するように
なっている。各々の羽根128は、接着剤又はその他の適
切な手段により、回転子104の本体に取りつけられてい
る。
等な圧力平衡及び対称な重量分布を促進するべく回転子
104の相対する側に、軸方向に心合せされた位置すなわ
ち食い違い状でない直接相対する位置に置かれている。
ャビティが、図示されている通り流入110及び流出112溝
路と心合せ状態となるように、コンプレッサハウジング
106の中に回転可能な形で取りつけられている。
の反復的な突発的始動及び停止によるシステム駆動機構
構成要素に対する磨耗又は応力を最小限におさえるた
め、回転子104の全体的質量を最小限におさえることが
好ましい。この目的のため、回転子104の本体は、好ま
しくはアルミニウムといったような軽量材料で作られ、
回転子104の個々の羽根128は好ましくは、ガラスが充て
んされたエポキシートいった軽量材料で作られる。回転
子104の本体がアルミニウムで作られ、羽根128がガラス
充てんされたエポキシで作られている実施態様では、羽
根128の半径方向縁部をその対応する羽根収容スロット1
26内に結合させるため、エポキシートいったような適切
な接着剤を利用することができる。あるいはまた、羽根
128と回転子104を単体構造として形成するように金属
(例えばアルミニウム)、重合体又は複合材料を成形す
る成形プロセスなどによって、回転子及び羽根を一体と
して形成することが考えられる。
の中に取りつけられ固定された後、個々の羽根128は好
ましくは、回転子104の前面の第1の環状トラフ120と回
転子104の背面の第2の環状トラフ122の間で、回転子10
4の本体を通って横方向に突出した平坦な横方向平面TP
に対して迎え角Aをなして配置される。角度Aは好まし
くは30〜60度の範囲内にあり、図8〜10に示された好ま
しい実施態様では55度である。このような角度Aは、回
転子104の最適な流れ生成効率を提供するように選択さ
れる。
を生成するため、回転子104の加速、減速及び回転速度
のタイミングを精確に制御することが必要である。回転
子104及びコンプレッサ30のその他の構成要素(例えば
回転子104、コンプレッサハウジング106、モーター10
2)を製造する際には標準の製造誤差を維持することが
できるが、個々のコンプレッサ30は典型的にはその回転
速度及び差圧の関数として幾分か個々の流量出力変動を
示す。かくして、吸気流を制御することのできる精度を
最適化するためには、個々のコンプレッサ30についてさ
まざまなタービン速度で精確な流量及び圧力データを獲
得し、使用中の特定のコンプレッサ30により生み出され
た圧力及び/又は流量の個々の変動を制御装置12が調整
できるようにするためにかかる特徴づけデータをこの制
御装置12に提供することが好ましい。実際問題として、
これは次に記す2つの方法のうちのいずれかで達成でき
る。1つの方法は、製造時点で各々のコンプレッサ30に
ついて離散的流量、速度及び圧力の測定値を生成し、特
定のコンプレッサ30が設置される時点で換気装置制御装
置12に対してこのような離散的流量、速度及び圧力の値
の表を提供することである。制御装置12は、特定のコン
プレッサ30についてこのような変数のいずれか2つの関
数として必要な内挿法による数学的工程を実行して、瞬
間的な流量、速度又は圧力が決定されるように対応的に
プログラミングされることになる。第2の方法は、一範
囲の正常に作動する回転子の速度にわたって一連の流
量、速度及び圧力データ点を経験的に生成し、その後、
個々のコンプレッサ30を特徴づけするために、速度、流
量、圧力の関係を表わす唯一の等式を誘導することにあ
る。このような個々の特徴づけ等式は次に制御装置12内
にプログラミングされるか又はその他の形で制御装置に
提供され、この制御装置は、使用中の個々のコンプレッ
サ30を制御するために精確な瞬間的速度、流量及び圧力
制御信号を計算するのにこのような等式を利用するよう
にプログラミングされる。このような図形的な速度、流
量、圧力の関係を表わすデータ及びそこから誘導された
特徴づけ等式の一例が、図12に示されている。
コンプレッサ30を制御するために(図12)に示されてい
るような特徴づけ等式を受けとり処理する能力をもつ制
御装置12を提供することには、多大な出費と制御装置12
のサイズ拡大が必要とされるだろう。したがって、技術
的現状をかんがみて、上述の2つの方法のうちの前者の
方すなわち、離散的流量、速度及び圧力の値のデータベ
ースを提供し、換気サイクルにおける各々の吸気相で提
供された気体の圧力、流量及び/又は容積のコンプレッ
サ特異的制御を維持するために、必要とされる提供され
たデータ点の数学的内挿法を実行するよう制御装置12を
プログラミングする方法を利用することが最も好まし
い。離散的な流量、速度及び圧力バルブの実験的に生成
されたデータベースは、EPROM又はその他のあらゆる適
切なデータベース記憶装置上へとコード化され得る。こ
のようなEPROM又はその他のデータベース記憶装置はコ
ンプレッサ30自体の上又は中に設置でき、適切な回路を
介して制御装置12に連絡され得る。あるいはまた、この
ようなEPROM又はデータベース記憶装置を、特定のコン
プレッサ30が換気装置14内に設置される時点で、制御装
置内に直接設置することもできる。
た吸気流は、コンプレッサ出口34からライン22を通って
患者PTへと退出する。図2に示されている通り、作動中
の換気装置14によって生成される音を低減させるため、
まわりに形成された一定量の消音材料をもつ中空チャン
バといった出力サイレンサ60が、好ましくは吸気流ライ
ン22の上に配置される。さらに、最大吸気力操作の実行
の間に必要とされる、吸気流のオペレータ制御の停止を
達成するため、好ましくは、吸気流ライン22上に吸気閉
塞バルブ62が取りつけられる。さらに、患者PTに対する
過度の吸気圧の送り出しに対し保護するため、吸気流ラ
イン22に対して圧力リリーフバルブ64が連結される。圧
力リリーフバルブ64はオペレータにより、所望の限界圧
力に手動で設定され得る。
ン22を通しての所望の吸気気体流を生成するべくコンプ
レッサ30内で回転子130を周期的に回転させることによ
って動作する。回転子130をできるかぎり急速に加速及
び減速することが好ましい。このような急速な加速/減
速は、回転子104の上述の低質量構成の結果としての慣
性効果の減少によって容易になる。換気装置サイクルの
各々の吸気相中の回転子104の回転速度及び回転時間
は、吸気相のトリガリング、制限及び終結のために選択
された変数及び/又はパラメータに基づいて制御装置12
によって制御される。
又は圧力は、制御装置が受理したEPROMに記憶されたコ
ンプレッサ特徴づけデータ、ならびに差圧変換器36によ
って監視されるようなコンプレッサ30の出口側34と入口
側32の間の圧力変化(△p)及び回転子104の回転速度
の周期的又は連続的監視に基づいて、制御装置によって
制御される。
又は圧力という2つの利用可能な閉ループアルゴリズム
のいずれかによって呼吸を送り出すようにプログラミン
グされる。
の所定の指令波形を生成する。波形は、フロントパネル
からの現在の流量、容積及び波形の入力設定値を用いて
生成される。経時的な流量の数学的積分は、送り出され
た容積に等しいことから、制御装置は適切な吸気時間を
決定することができる。
装置は、コンプレッサを駆動するのに当該技術分野周知
の閉ループ制御技術を用い、コンプレッサの差圧及び回
転速度を定期的に読みとり、次に実際の流量に到達する
べく特定の記憶されたコンプレッサ特徴づけデータを呼
び出す。実際の流量がわかると、これは比較され、現在
指令されている流量に比較又は「フィードバック」さ
れ、結果として得られる誤差が誘導される。次にこの誤
差は制御アルゴリズムを通して処理され、それにしたが
ってコンプレッサ速度が調整される。このプロセスは、
吸気が完了するまで連続的にくり返される。
複数の呼吸タイプが含まれる。これらの呼吸タイプで
は、制御装置は、フロントパネルから入力されるような
圧力を達成するのに必要とされる通りに、流量を提供す
るためにコンプレッサに指令する。
は、当該技術分野周知の閉ループ制御技術を用いてコン
プレッサ30を駆動し、所望の患者の気道圧を達成する。
制御装置は、定期的に実際の気道圧を読みとる。実際の
圧力がわかったならば、それは「フィードバック」され
現行の指令圧力と比較され、結果として得られる誤差が
誘導される。このとき、この誤差は制御アルゴリズムを
通して処理され、コンプレッサ速度は所望の圧力を送り
出すためにそれにしたがって調整される。このプロセス
は、吸気が完了するまで連続的に反復される。
がひとたび達成されると、制御装置はコンプレッサモー
タ102に対して、停止するか或いは基線レベルまで減速
して換気装置を呼気相まで循環させるよう信号を送る。
気取入口24から引き出された大気と規定量の酸素を混合
して21%〜100%の規定酸素含有量(FiO2)をもつ吸気
流を提供するために酸素配合器具16の作動を制御するよ
うに追加のプログラミング又は装備が施されてもよい。
具16は、中空容器又はアキュムレータ54内に開放する空
気入口ライン24を含む。
マニホールドを介して一連のソレノイドバルブ52まで導
く。制限的な意味はないものの、図3に示されているよ
うな好ましい実施態様は、5つの別々のソレノイドバル
ブ52a〜52eが利用される。このような別々のソレノイド
バルブ52a〜52eは、特定の(通常は異なった)サイズの
流量制限オリフィスを中に有している。流量制限オリフ
ィスの各々は、開放位置に維持される単位時間あたりに
異なる量の酸素をアキュムレータ54内に通すことができ
るようにするために形成されている。制御装置12は、規
定の酸素濃度(FiO2)を結果としてもたらすに必要な量
の酸素をアキュムレータ54に提供するために、各々のソ
レノイドバルブ52a〜52eが開放状態にとどまらなくては
ならない特定の時間を決定するように予めプログラミン
グされている。
子104の回転速度は制御装置12によって測定され、この
データから制御装置12は、アキュムレータ54からのコン
プレッサ30を通した気体流を決定することができる。制
御装置12は、前記アキュムレータ54から引き出された富
化気体の蓄積容積を決定するためにコンプレッサ30を通
して引き出される空気流を積分する。気体流を規定のFi
O2レベルに維持するためには、この除去された容積の一
部分をアキュムレータ54内で純粋酸素と置換しなければ
ならない。
って定義される、各ソレノイド52a〜52eについての所定
のトリガ容積と比較される: トリガ容積=(ソレノイド流量×時間×79)/〔(Fi
O2−21)×2〕 最小のものから始めて、現在開いていない各々のソレ
ノイドが比較される。蓄積された容積が1つのソレノイ
ド52についてのトリガ容積に達した時点で、制御装置12
は一定の期間ソレノイド52を開き、酸素が酸素入口ライ
ン26からソレノイド52を通ってアキュムレータ54内に流
れることができるようにする。このとき、制御装置12
は、以下の等式によって定義された蓄積容積からアキュ
ムレータ54に送り出された酸素容積に比例した容積を差
し引くことによって蓄積容積を適切に調整する: 差引き容積=(ソレノイド流量×時間×79)/(FiO2−21)。
12が使用するトリガ容積は各々のソレノイド52について
独立したものであり、特定のソレノイド52a〜52eの流量
容量、規定のFiO2レベル及びソレノイドが開放している
時間量の関数である。好ましい実施態様、各ソレノイド
52が開放している時間量は各ソレノイド52について同じ
であるが、酸素入口圧力の関数として変動し得る。
801pmの流量をそれぞれ伴う4つのソレノイドを有して
いる。FiO2設定値は60%であり、かくして4つのソレノ
イドの各々についてのトリガ容積は、それぞれ8ml、25m
l、66ml・及び133mlである。その上、恒常な酸素入口圧
力が想定され、その結果、ソレノイドについての「オ
ン」時間は100ms、定常コンプレッサ流量は601pm、周期
は1msとなる。以下の表は、さまざまな反復の後の酸素
配合アルゴリズムの状態を表している。
のソレノイドを独立して作動させることにより、0.6FiO
2がコンプレッサ30を通して一貫して送り出される。
出バルブ及び呼出流量変換器アセンブリが描かれてい
る。概覧すると、呼出バルブ18は、中に呼気流通路を構
成するハウジング及び換気サイクルの呼気相中気道圧を
制御するためのバルブ調節システムを含む。呼出バルブ
18は、本書に参考としてその開示が明示的に内含されて
いる1994年7月7日発行の「換気装置呼出バルブ」とい
う名称の米国特許第5,127,400号(デブリース他(DeVri
es et al.))の中で記述されている呼出バルブと数多
くの構造的及び機能的属性を共有している。
らの呼出流量を監視するのに役立ち、かつ制御装置12に
対する出力信号を生成する呼出流量変換器230をさらに
内蔵している。このとき、この出力信号は、制御装置に
よって、患者の呼出が停止した時点を決定しかくして患
者に対する呼気流を開始するために利用される。好まし
い実施態様は、呼出流量変換器230は、製造上の精度不
良を最小限におさえるため、単一の構造の形で呼出バル
ブ18の中に取りつけられている。さらに好ましい実施態
様は、呼出流量変換器230の特定の作動上の特性は、メ
モリーデバイス内に記憶され、これは次に流量測定値の
精度を確実にするため制御装置12に連絡される。本発明
の呼出流量変換器230は、本書にその開示が参考として
明示的に内含されている1991年2月9日発行の「可変オ
リフィス流量検知器」という名称の、ギリュウム他(Gu
illaume et al.)に対する米国特許第4,993,269号の中
で記述されている流量変換器と、数多くの構造的及び機
能的属性を共有している。
バルブ18は、その上の第1の場所で形成された呼出細管
コネクタ202及び第2の場所で形成された流出ポート204
を内含するハウジング200を有する形で作られている。
呼出気体流通路206がハウジング200の内部を通って延び
ており、呼気気体が呼出細管コネクタ202からこの呼出
通路206を通って呼出バルブ18の内部を流れ、その後、
流出ポート204から外へ出ることができるようになって
いる。環状弁座208は、平坦なダイヤフラム210の平面に
対して平行な平面内に配置されていてもよいし、或い
は、図示した実施態様にあるように、環状弁座208に
は、平坦なダイヤフラム210が中に位置づけされている
平面との関係わずかに角度又はテーパーをつけることも
できる。弁座208のこのような角度づけ又はテーパづけ
は、ダイヤフラム210のはためきや、はずみなく弁座208
にダイヤフラム210を収めることを容易にする。エラス
トマ製ディスク又はダイヤフラム210は、角度づけされ
た弁座208の最も遠くに延びている側とまず最初に接触
し、その後角度づけされた弁座208の残りの部分上に収
まるか又は適合し、かくしてダイヤフラム210が平坦な
角度づけされていない弁座208に対し収められた場合に
発生しうるはためき又ははずみの可能性を避けるような
形態及び構造に作られる。
可とう性の繋帯212によって、周りをとり囲む剛性ハウ
ジング200に取りつけられている。ダイヤフラム210が弁
座208に対してしっかりと収まっている閉鎖位置(図11
a)と、ディスク又はダイヤフラム210がハウジング200
内の隣接するキャビティ内に後ろ向きに引戻されかくし
て呼気気体が流れうる制限無しの流路206を提供する完
全開放位と置の間で、繋帯212は、ディスク又はダイヤ
フラム210が交互に前後に移動できるようにする一方
で、ディスク又はダイヤフラム210を環状弁座208を軸方
向に心合せした状態に保持するのに役立つ。
りつけられている。ハウジング200の中には中空の起動
シャフト216が取りつけられ、これは、弁座208との関
係、ダイヤフラム210の位置を制御するため軸方向に前
後に往復運動する。中空起動シャフト216の遠位端部上
には、球状先端部材218が取りつけられている。対応す
る圧力分配プレート214がダイヤフラム210の背面上にと
りつけられている。起動シャフト216の前進運動によ
り、球状先端部材218はプレート214に対して前進圧力を
加え、かくしてダイヤフラム210をその閉鎖位置へと押
しやる。起動シャフト216が完全に前進した位置にある
場合、ダイヤフラム210は環状弁座208に対して、しっか
り突き合わさった状態に保持され、かくして通路206を
通しての流れが終結される。換言すると、起動シャフト
215が引込められた時点で、ダイヤフラム210は弁座208
から離れるように移動し、かくして通路206を通る流れ
が許容される。
ダボビン222配置により制御される。好ましい実施態様
は、電気誘導コイル220は、慣性の問題を最小限におさ
えるべく誘導コイル内で典型的に利用される内部支持構
造を備えずに作られている。この点、コイル220は典型
的には、マンドレル上に巻つけることによって形成さ
れ、その後適当な結合剤又はワニスを塗布することによ
ってこの巻きとり形態に維持される。さらに、好ましい
実施態様では、ボビン222は好ましくは、図11bに示され
ているように、その構造的一体性を維持しながらボビン
222の質量を低減させるためのクロスビーム構成をもつ
状態で形成される。同様にして、シャフト216は好まし
くは、比較的強靱でしかも慣性の問題を最小限におさえ
るのに充分なほど軽量となるように、中空ステンレス鋼
材料で形成される。
の遠位端部につけ加えられ、シャフト216はボビンの中
心に形成されたアパーチャの中に延びており、摩擦又は
その他の方法でボビンにとりつけられ、かくしてシャフ
ト216がボビン222及びコイル220にしたがって前後に移
動するようになっている。誘導コイル220内へと通過す
る電流が増大するにつれて、コイル220は、後向きに磁
石のまわりのコイル収容空間226の中に並進運動し、か
くしてシャフト216及び鈍端部材218を後向きに移動さ
せ、ダイヤフラム210が呼気流路206の弁座208から離れ
た開放位置内へ移動できるようにする。ダイヤフラム21
0がこのような開放位置にある状態で、患者PTからの呼
気流は呼気流通路206を通って呼気ポート204から外へ通
過しうる。
で、誘導コイル内への電流は方向転換し、かくして誘導
コイルを前方に並進運動させる。誘導コイル220のこの
ような前方並進運動はボビン222、シャフト216、及び球
状先端部材218を前進方向に駆動し、かくしてこの球状
先端部材218はダイヤフラム210の裏面上の流れ分配プレ
ート214に押しつけられ、ダイヤフラムが弁座208に対し
収まるようにする。ダイヤフラム210が弁座208に対して
収まった状態で、換気装置サイクルの吸気相が開始で
き、大気が呼気ポート204を通って患者回路内へ吸引又
は逆流しないようになる。
部分のまわりにエラストマカバー217又はダストバリヤ
が取りつけられており、これは、ダスト又は湿気が誘導
コイル220内にしみ出したり移行するのを防ぎながらシ
ャフト216がその完全に伸びた閉鎖位置と完全に引込ん
だ開放位置の間で自由に前後に移動できるようにするよ
うな形態及び構成となっている。
呼出バルブ18のハウジングには、ハウジングセグメント
200b、200c及び200dによって形成される前面部分が含ま
れている。ハウジング部分200bの中には気道圧通路241
が具備され、これによって、呼出通路206内の圧力が気
道圧細管コネクタ233に伝達され得るようになってい
る。気道圧細管コネクタ233は、気道圧を監視し制御装
置12に信号を出力する気道圧変換器68(図2に図示)に
対し細管を介して連絡されている。所望の作動条件に基
づくと、制御装置には、圧力変換器68からの圧力信号の
受理に応えて、呼出空気通路206内に所望の圧力を維持
するべくコイル220に対して印加される電圧を加減す
る。ここで認識できるように、気道圧のこのような監視
は、換気装置サイクルの作動中は連続的に行われる。
くは呼出バルブハウジングと共に配置され、患者DTから
の呼出流量を監視するのに役立つ。より特定的には、本
発明の呼出流量変換器230は、好ましくは患者の実際の
呼気流量の実時間監視を提供するためのフィードバック
制御システムを内蔵している。図11a及び11cを見れば最
も良くわかるように、本発明の呼気流量変換器230は、
ハウジングセグメント200b内の呼出流量206の中に内含
されている。流量変換器230は好ましくは、中にカット
アウト領域406が形成された可とう性材料の平坦なシー
トから形成されている。平坦なシートの周囲部分408
は、このカットアウト領域406の外側に存在し、カット
アウト領域406の中にフラッパ部分231が構成されてい
る。好ましくは重合体材料で形成されているフレーム部
材410及び412が、平坦なシートの周囲部分408上に内向
きの締めつけ圧力を加える目的で、この平坦なシートの
相対する側に取りつけられている。平坦なシートのフラ
ッパ部分231は、かくして、トランスジューサアセンブ
リの開放中央アパーチャ14a及び14bの中でその所望の横
方向位置に保持され、このようなフラッパ部分231はか
くして呼出流に応答して下流側にたわむことができる。
限におさえるため、好ましくはフレーム部材410、412の
少なくとも一方の外側にある表面に対し突き合さった並
置状態で、フレーム部材411が位置づけされている。図1
1c内に示されている好ましい実施態様は、フレーム部材
411は上部フレーム部材410と突き合わせ状態に位置づけ
されている。このようなフレーム部材411は金属フレー
ム部分413を含み、その下側に配置されたエラストマー
製緩衝用ガスケット又は座金415を内含する。フレーム
部材411の中に中央アパーチャ14cが形成され、このよう
なアパーチャ14cは、上部及び下部フレーム部材410、41
2の中央アパーチャ14a,14bと軸方向に心合せされた状態
にある。
擦係合させ維持するため、呼出バルブハウジング200の
中に上部及び下部突き合せ肩部418a,418bが形成されて
いる。そのように挿入された時点で、上部係合肩部418a
はフレーム部材411の上部表面と突き合わされ、下部突
合せ肩部418は下部フレーム部材412の下部表面に対し突
き合わさって、流量変換器アセンブリ230上に所望の内
向き圧縮力を及ぼす。ここで認識できるように、緩衝用
座金415を内含することによって、周囲部分408のまわり
に締め付け圧力を均等に分布させ、かくして流量変換器
230内の局部応力の発生を最低限におさえることができ
る。
a、418bの間で作動的に位置づけされている場合、上流
圧力ポート232はフラッパ231の上流側にあり、下流圧力
ポート234はフラッパ231の下流側に位置づけられること
になる。このような配置により、フラッパ231の上流及
び下流の圧力差を決定するべく上流圧力ポート232と下
流圧力ポート234を通して、圧力を同時に測定すること
ができる。
きに移行するにつれて、流量変換器230のフラッパ部分2
31は偏向するか又は移動して、かかる呼気気体流がその
フラッパ部分231を横断できるようにすると同時に、穏
やかな流量制限を作り出す。流量変換器230によって作
り出された流量制限の結果、流量変換器230を横断して
圧力差が発生することになる。このような圧力差は、流
量変換器230の反対側(図11aに図示されている通り)に
配置された圧力ポート232及び234によって監視でき、こ
の圧力ポートは、細管連結部240及び235に対して、ハウ
ジングセグメント200c、200b及び200a内に形成された内
部通路により流動的連絡状態にある。フラッパ231の上
流で呼気流路206内に突出するような形で、マニホール
ドインサート201を上流圧力ポート232上に取りつけるこ
とができる。複数の(好ましくは4つの)入口アパーチ
ャ201aがマニホールドインサート201の外部側壁のまわ
りに形成され、共通の中央通路を通って上流圧力ポート
232と連絡し、かくしてその場所における呼気流路206内
の圧力の精確な測定を容易にしている。
呼出差圧変換器70(図2に示されている)を位置づける
ことができる。この呼出差圧変換器70は、流量変換器23
0の下流圧力(P1)及び上流圧力(P2)の間の差を連続
的に測定し制御装置12にそれを提供するべく、第1及び
第3の圧力ポート細管コネクタ240及び235に対し細管を
介して連結されている。呼出差圧変換器70によって決定
された圧力差は制御装置に伝達され、制御装置は、呼気
気体が流路206から出て行く実際の流量を計算するよう
に作動的にプログラミングされている。ここで認識でき
るように、この呼出流量は、次の吸気サイクルの開始の
トリガリングなどといったさまざまな目的で制御装置12
に利用される可能性がある。呼出流量変換器230のため
に利用される特定の形成及び取付け用構造が大部分の状
況下で例外的な精度を提供するものであるにもかかわら
ず、出願人は、ある種の状況の下では、製造及び組立て
の許容誤差によってひき起こされるあらゆる精度不良を
除去することが好ましいということを発見した。したが
って、好ましい実施態様は、各々の呼出流量変換器230
の特定の作動特性、すなわち特定の流量に対する圧力差
は較正目的で測定され、呼出バルブハウジング18の中に
収納された記憶媒体上に記憶される。好ましい実施態様
は、この特定の特徴づけ及び較正情報は、テキサス州オ
ースチンのテキサスインスツルメンツ(Texas Instrume
nts)社が製造するチリス(Tiris)という製品名で市販
されているタイプの無線周波トランスポンダ203上でコ
ード化される。無線周波トランスポンダ203及びその付
随する送受信機アンテナ203aは、図11cに示されている
ように呼出バルブハウジング200の中に取りつけること
ができる。さらに、無線周波トランスポンダは、換気装
置システム10内に位置づけされ、かくして制御装置12の
指令があった時点で、トランスポンダ203の中に収納さ
れた較正及び特徴づけデータは受信機に対し無線周波数
を介して伝達され、制御装置12の中に記憶される。その
後、制御装置には、差圧変換器70により生成された圧力
差の値に基づき呼気流量を特定的に決定するために、こ
のような記憶された較正及び特徴づけデータを利用す
る。
換気装置14、ドラグコンプレッサ30により送り出される
一回換気量又は呼気流の誤差を避けるためにシステムを
定期的に再度ゼロに合わせるための自動較正回路を内蔵
している。
回路は以下の構成要素を内含していると、 a) コンプレッサ30の入口32と差圧変換器36の間のラ
イン上の第1の自動ゼロバルブ74と、 b) 呼出差圧変換器70の第1の圧力(P1)側と呼出バ
ルブ18の第1の圧力ポートの間のライン上の第2の自動
ゼロバルブ76と、 c) 呼出差圧変換器70の第2の圧力(P2)側と呼出バ
ルブ18の第2の圧力(P2)ポート234の間のライン上の
第3の自動ゼロバルブ80と、 d) 出口ポート34と差圧変換器36の間のライン上の第
4の自動ゼロバルブ78と、及び e) 気道圧力ポート241と気道圧力変換器68の間のラ
イン上の第5の自動ゼロバルブ72。自動ゼロバルブ72、
74、76、78、80の各々は、換気装置サイクルの間の選択
された時間的間隔にて、制御装置には自動ゼロバルブ7
2、74、76、78、80に対し大気圧へと開放するよう信号
を送ることができる。ゼロバルブ72、74、76、78、80が
大気圧に対し開放状態にある間、制御装置は、それぞれ
の自動ゼロバルブ72、74、76、80が連結されている各々
の変換器36、68、70を再度ゼロに合わせることができ
る。圧力変換器36、68及び70をこのように定期的に再度
ゼロに合わせることによって、作動中に発生したあらゆ
る基線(ゼロ)ドリフトが補正されることになる。
10の基本的動作をここで記述することができる。ここで
認識できるように、専門技術者が選択した換気装置モー
ドは、表示装置380上での入力制御を介して制御装置12
に対し入力することができる。さらに専門技術者は、図
1に例示されているように、患者PTに対して吸気及び呼
気細管回路を取り付けなくてはならない。
自動較正回路及びシステム検査を開始して、全てのシス
テムパラメータが作動仕様の範囲内に必ずあるようにす
る。その後、吸気が開始され、ここで制御装置12は急速
にドラグコンプレッサ30を加速する。このような加速
中、空気はフィルタ50、アキュムレータ54を通して引き
抜かれ、ライン22を介して患者PTに供給される。このよ
うな吸気相中、制御装置12は、圧力変換器36を介してコ
ンプレッサ30を横切っての圧力降下、そして回転子104
の回転速度を監視する。このデータは次に、吸気気体の
適切な流量及び容積が確実に患者PTに送り込まれるよう
にするため、タービン特徴づけ表を介して制御装置12に
より流量に変換される。さらにこのような吸気相中、呼
出バルブ18は閉鎖位置に維持される。酸素配合が望まれ
るような応用分野では、制御装置12はさらに、後に吸気
流条件中に患者PTに送り出されることになるアキュムレ
ータ54に対する所望の量の酸素を送り出すべく、限時シ
ーケンスにてソレノイドバルブ52a、52b、52c、52d及び
52eのうちの選択されたものを開放する。
は急速にドラグコンプレッサ30を停止させるか又は基本
回転速度まで減速させ、患者は、呼出ライン66及び呼出
バルブ18を通して自由に呼出することができる。所望の
換気モード動作に応じて、制御装置12は気道通路に連結
された圧力変換器68を介して呼出圧力を監視し、所望の
気道圧を維持するために呼出バルブ18内の弁座との関係
バルブの位置を調整する。同時に、制御装置12は、呼出
された流量を計算するべく、呼出圧力変換器70を介して
呼出流量変換器230を横断して存在する圧力差を監視す
る。この呼出された流量は、呼出容積を計算し患者によ
るトリガリングを決定するのに使用される。機械又は患
者によるトリガのいずれかを通して呼吸が要求された時
点で、制御装置は、換気装置システム10のその後の作動
が吸気サイクルと呼気サイクルの間でくり返される状態
で、その後の吸気流サイクルを開始する。
的強制換気(SMIV)、制御型機械式換気(CMV)及び補
助調節換気(A/C)といったようなさまざまな換気モー
ドが全て、本発明の換気装置10上で利用可能な作動モー
ドであるということを確認するであろう。さらに当業者
は、換気装置10に対する制御入力の適切な選択により、
臨床的実践利用される全ての近代的な呼吸タイプ、すな
わち例えば機械循環式強制呼吸、機械循環式補助呼吸、
患者循環式支持呼吸、患者循環式自発呼吸、容積調節強
制呼吸、容積調節補助呼吸、圧力調節呼吸、圧力支持呼
吸、ため息呼吸、比例補助換気及び、容積確保型圧力支
持などを選択することができる、ということを認識する
ことであろう。
Claims (39)
- 【請求項1】哺乳動物である患者の肺を換気するための
回転ドラグコンプレッサー換気装置は、 A.i.気体流入通路及び気体流出通路を有するハウジング
と、 ii.前記ハウジング内に取りつけられ、周囲に円形に形
成された複数の羽根を有する回転子と、前記回転子が第
1の方向に回転させられたとき、前記羽根が前記ハウジ
ング内で気体を圧縮し、この圧縮された気体が前記流出
通路から外へ追い出されることと、 iii.前記コンプレッサに結合され、前記コンプレッサハ
ウジングの中で前記回転子を回転させるためのモーター
とを含む回転ドラグコンプレッサと、 B.所望の吸気気体の流量及び圧力にて前記流出通路を通
して吸気気体流を離散的周期で送り出すため、前記所望
の流量及び圧力に従って、かつ記憶された個々のコンプ
レッサーの特徴づけ情報に従って前記回転子の回転を間
欠的に加速及び減速するための制御装置とを備えている
換気装置。 - 【請求項2】C.前記流入通路に連結され、酸素と大気を
配合して前記コンプレッサハウジングの入口アパーチャ
に酸素富化空気を供給するための酸素配合器具とさらに
組合わされた請求項第1項に記載の換気装置。 - 【請求項3】前記酸素配合器具は、 大気受入れ通路と、 酸素受入れ通路と、 前記大気通路を通して大気を、及び前記酸素通路を通し
て酸素を受入れるためのアキュムレータと、 前記配合器具の酸素受入れ通路内に平行に配置され、一
連の独立した起動が可能なソレノイドバルブと、前記各
ソレノイドバルブは、完全に開放した時点で所定の流量
を有しており、一時間周期あたりに所定量の酸素の通過
を可能にすることと、を含み、 前記酸素配合器具は前記制御装置に連結されており、前
記制御装置はさらに所望の酸素濃度設定値の入力を受け
取り、制御信号をソレノイドバルブに対して出力してソ
レノイドバルブの個別の開閉をひき起こし、その結果、
前記アキュムレータ内に前記所望の酸素濃度が得られる
ようさらにプログラミング可能である請求項第2項に記
載の換気装置。 - 【請求項4】前記ソレノイドバルブは、3〜5個の別々
のソレノイドバルブを備える請求項第3項に記載の換気
装置システム。 - 【請求項5】前記制御装置が、前記ソレノイドバルブの
開閉を制御するためにパルス幅変調信号を適用するよう
にプログラミングされている請求項第3項に記載の換気
装置システム。 - 【請求項6】前記制御装置は、少なくとも1つのマイク
ロプロセッサを備えている請求項第1項に記載の換気装
置システム。 - 【請求項7】前記コンプレッサ回転子は、その相対向す
る側面に取りつけられた第1及び第2の1連の羽根をも
つ両面コンプレッサ回転子を備え、 前記コンプレッサハウジングは、第1及び第2の一連の
羽根との関係で配置された第1及び第2のコンプレッサ
流路をそれぞれ形成するように構成され、その結果、コ
ンプレッサ回転子の第1の方向への回転により、a)気
体が前記流入通路内へ引き込まれ、b)それに付随して
第1及び第2の流路の両方を通して気体が圧縮し移動さ
れ、かつc)前記第1及び第2のコンプレッサ流路から
コンプレッサ流路に組合せ気体が呼出されて、前記換気
装置から吸気気体流が供給される請求項第1項に記載の
換気装置。 - 【請求項8】前記コンプレッサ回転子は円形で約5.08〜
15.24cm(2〜6インチ)の直径を有する請求項第7項
に記載の換気装置。 - 【請求項9】前記羽根は30〜60度の迎え角で配置されて
いる請求項第7項に記載の換気装置。 - 【請求項10】前記羽根が55度の迎え角で配置されてい
る請求項第9項に記載の換気装置。 - 【請求項11】前記羽根が、前記両面コンプレッサー回
転子の相対向する側面上に形成された凹状環状トラフ内
に取りつけられており、前記第1及び第2のコンプレッ
サー流路は、前記第1及び第2の環状トラフとの関係で
形成され、その結果、第1の環状トラフ内に取付けられ
た一連の羽根が前記第1のコンプレッサ流路内で気体を
圧縮し、前記第2のトラフ内に取りつけられた一連の羽
根が前記第2のコンプレッサ流路内の気体を圧縮する請
求項第7項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項12】前記羽根を含む回転子が40グラム未満の
質量を有している請求項第7項に記載の換気装置。 - 【請求項13】前記回転子は、 前記モーターによる前記回転子の回転を容易にするべ
く、その中に形成された中央横方向のモーターシャフト
収容用の開口を有する凸状回転子ハブを備える請求項第
7項に記載の換気装置。 - 【請求項14】前記回転子は、アルミニウムで形成され
ている請求項第7項に記載の換気装置。 - 【請求項15】前記羽根がアルミニウムで形成されてい
る請求項第7項に記載の換気装置。 - 【請求項16】およそ30〜40枚の羽根が前記回転子のい
ずれかの側に配置されている請求項第7項に記載の換気
装置。 - 【請求項17】前記コンプレッサの入口に入る気体と前
記コンプレッサの出口から出る気体の間の圧力差を測定
するための差圧変換器をさらに備える請求項第1項に記
載の換気装置。 - 【請求項18】前記コンプレッサの入口に入る気体と前
記コンプレッサの出口に入る気体の間の圧力差を測定す
るための差圧変換器と、 前記コンプレッサの回転速度を測定するための回転速度
計とをさらに備え、 前記差圧変換器及び前記回転速度計は前記制御装置と通
信状態にあり、 前記制御装置は、前記差圧変換器によって測定された圧
力差及び前記回転速度計によって測定された回転速度に
基づいて、前記換気装置によって送り出された吸気気体
流の現在の蓄積された容積及び瞬間的流量を決定するよ
うにプログラミングされている請求項第1項に記載の換
気装置。 - 【請求項19】前記コンプレッサには、特定のコンプレ
ッサについての特定の回転速度、差圧及び流量データを
内含する制御装置の読取りが可能なデータベースが内蔵
されており、前記制御装置はさらに、前記データベース
を読みとり、前記換気装置によって送り出された吸気流
量、容積又は圧力の計算にあたりこのデータベースから
得た情報を利用するようにプログラミングされている請
求項第1項に記載の換気装置。 - 【請求項20】前記制御装置読取り可能データベースが
EPROMを含む請求項第19項に記載の換気装置。 - 【請求項21】装置に給電するためのポータブル蓄電池
と組合わされている請求項第1項に記載の換気装置。 - 【請求項22】前記ポータブル蓄電池は少なくとも2時
間の間、前記機械式換気装置を作動させるのに充分な電
力を有している請求項第21項に記載の換気装置。 - 【請求項23】機械式換気装置内に吸気気体流を作り出
すためのドラグコンプレッサ器具は、 気体流入通路及び気体流出通路を有するハウジングと、 前記ハウジング内に回転可能に取りつけられ、第1の方
向でのその回転によって、a)前記流入通路内に気体を
引き込み、b)前記気体を圧縮し、かつc)前記気体を
前記流出通路から呼出するように構成され組み立てられ
ている回転子と、 前記ハウジング内の前記回転子の回転を制御する制御装
置と、前記制御装置は、所望の吸気気体の流量及び圧力
にて前記流出通路を通して吸気気体流を離散的周期で送
り出すように、前記所望の流量及び圧力に従って、かつ
記憶された個々のコンプレッサーの特徴づけ情報に従っ
て前記回転子を間欠的に加速及び減速させるように作動
することとを備えるコンプレッサ器具。 - 【請求項24】前記回転子は、前縁をもつ少なくとも1
つの1連の羽根を内含する請求項第23項に記載のコンプ
レッサ。 - 【請求項25】前記羽根が30〜60度の迎え角で配置され
ている請求項第24項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項26】前記羽根は、55度の迎え角で配置されて
いる請求項第25項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項27】前記羽根は、前記回転子の回りに延びて
いる環状トラフの中に間隔がとられた状態で配置されて
いる請求項第24項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項28】前記ハウジングはさらに、前記環状トラ
フとの関係で配置され、かつ前記流入及び流出通路に連
結されている少なくとも1つのコンプレッサ流路が前記
ハウジング内に形成されるように構成されている請求項
第27項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項29】前記羽根の各々が前縁及び少なくとも1
つの周縁部を有し、前記羽根は、その前縁が前記トラフ
を横断して横方向に延び、かつ、その周縁部が前記トラ
フと突き合せ状態にあるように、前記トラフ内に取りつ
けられている請求項第28項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項30】前記少なくとも1つの凹状環状トラフ
は、 第1の側面上で前記回転子の周囲に延びている第1の環
状トラフと、 第2の側面上で前記回転子の周囲に延びる第2の環状ト
ラフとを含む請求項第28項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項31】前記ハウジングは、 少なくとも部分的に前記第1の環状トラフ内にあり、前
記流入通路及び前記流出通路に連結されている第1のコ
ンプレッサ流路と、 少なくとも部分的に前記第2の環状トラフ内にあり、前
記流入通路及び前記流出通路に連結されている第2のコ
ンプレッサ流路とを前記ハウジング内に形成するように
構成されている請求項第29項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項32】前記コンプレッサハウジング内に配置さ
れ、かつ、前記回転子に結合されて前記回転子を回転駆
動させる駆動モータをさらに含む請求項第23項に記載の
コンプレッサ。 - 【請求項33】前記流入通路内の気体の圧力と前記流出
通路内の気体圧力の間の差を測定するための差圧変換器
をさらに含む範囲第23項に記載のコンプレッサ。 - 【請求項34】吸気気体流を哺乳動物である患者に送り
込むための回転ドラグコンプレッサ換気装置は、 a)取込みポートと流出ポートをもつ回転ドラグコンプ
レッサと、 b)換気サイクルの吸気相中において、コンプレッサの
流出ポートから患者まで気体を運ぶための吸気気体流通
路と、 c)前記通路を通って吸気気体流を前記患者まで送り出
すために、換気サイクルの呼気相の開始時点で前記コン
プレッサを加速するための手段と、 d)所望の吸気圧力及び流量を維持するために、記憶さ
れた個々のコンプレッサーの特徴づけ情報に従って換気
サイクルの吸気相中に前記コンプレッサを制御するため
の手段と、 e)換気サイクルの吸気相の終りに前記コンプレッサを
減速させるための手段とを備える回転ドラグコンプレッ
サ換気装置。 - 【請求項35】前記吸気気体流通路には、前記患者から
離れるように吸気気体流を迂回させるためのバルブが設
けられている請求項第34項に記載の換気装置。 - 【請求項36】前記回転ドラグコンプレッサは、 その中に形成された前記取込みポートと流出ポートをも
つコンプレッサハウジングと、 第1の方向へのその回転が前記吸気気体流を前記流出ポ
ートから前記吸気気体流通路を通って前記患者まで送り
出させることになるように前記ハウジングの中に取りつ
けられた回転子と、 前記ハウジング内で前記回転子を回転させるためのモー
タとを含む請求項第34項に記載の換気装置。 - 【請求項37】前記コンプレッサを加速、制御及び減速
するための手段は、 前記コンプレッサに接続されたマイクロプロセッサ制御
装置を含む請求項第34項に記載の換気装置。 - 【請求項38】f)換気サイクルの呼気相中、前記患者
から呼気気体流を運ぶための呼出導管と、 g)前記呼出導管の上に配置され、 i)換気サイクルの呼気相中開放して、前記呼出導管か
ら外へ呼気気体流が移行できるようにし、 ii)換気サイクルの吸気相中閉鎖して、気体が前記呼出
導管を通って前記患者の中へ引き込まれるのを防ぐよう
に構成された呼出バルブをさらに含む請求項第34項に記
載の換気装置。 - 【請求項39】f)前記コンプレッサに対し酸素富化空
気を提供するために前記取込みポートに連結された酸素
配合器具をさらに含む、請求項第34項に記載の換気装
置。
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