JP7528205B2 - 肺の過膨張を自動的に回避するｐ／ｖ手技を実施するための方法及び当該方法を実施するために構成された人工呼吸器 - Google Patents

Description

本発明は、患者に人工呼吸を行うための人工呼吸器に関するものであり、当該人工呼吸器は、
－患者の人工呼吸のための吸気呼吸ガスを供給する呼吸ガス源アセンブリ、
－吸気呼吸ガスフローを形成し、値を変更するように構成されたフロー変更装置、
－吸気呼吸ガスフローを呼吸ガス源アセンブリから患者に向かって輸送するために、動作中に患者のより近くに位置している近位長手方向端部と、動作中に患者からより離れて位置する遠位長手方向端部と、を有する呼吸ガスチューブアセンブリ、
－吸気呼吸ガスフローの値を呼気呼吸ガスフローの値と同様に検出するように構成されたフローセンサアセンブリ、
－呼吸ガスチューブアセンブリ内での吸気呼吸ガスの圧力を、呼気呼吸ガスの圧力と同様に検出するように構成された圧力センサアセンブリ、
－データ記憶装置を有する制御装置であって、信号を伝達できるようにデータ記憶装置、フローセンサアセンブリ及び圧力センサアセンブリと接続されており、フロー変更装置の動作出力を、吸気呼吸ガスフローを変更するために制御するように構成された制御装置、
を含んでおり、
制御装置は、Ｐ／Ｖ手技を実施するためにフロー変更装置を作動させるように構成されており、Ｐ／Ｖ手技では、吸気段階において患者に、呼吸ガス圧力を上昇させて呼吸ガスが供給され、当該呼吸ガスは、呼気段階において、圧力上昇の終了後に、患者からパッシブに流出し、吸気段階の間にも呼気段階の間にも、多数の呼吸ガス圧力に関して、それぞれＰ／Ｖ手技に基づいて患者内に存在する手技呼吸ガス体積が、存在する呼吸ガス圧力に割り当てられて決定される。

本発明はさらに、好ましくは患者の肺の肺組織のリクルータビリティ及び伸縮性を評価するためのデータを決定するために、患者の肺でＰ／Ｖ手技を実施するための方法に関する。

冒頭に挙げた種類の人工呼吸器、及び、患者の肺にＰ／Ｖ手技を行うための方法は、特許文献１から知られている。特許文献１は、呼気終末陽圧（以下において当業者と一致して「ＰＥＥＰ」（Positive End-Expiratory Pressureの頭文字より）と表記する）を、具体的な患者に関して、患者又は患者の肺へのいわゆるＰ／Ｖ手技を通じて、決定することを教示している。

特許文献１から知られた当該Ｐ／Ｖ手技では、開始呼吸ガス圧力を始点とし、呼吸ガス圧力を持続的に上昇させながら、所定の吸気呼吸ガス最終圧力に達するまで、患者に吸気呼吸ガスが供給される。この際、吸気Ｐ‐Ｖ曲線が記録されるが、吸気Ｐ‐Ｖ曲線は、Ｐ／Ｖ手技の吸気段階の間に患者にそれぞれ供給される吸気呼吸ガス体積を、それぞれ存在する呼吸ガス圧力に割り当てて表している。

所定の呼吸ガス最終圧力に達した後、依然として継続しているＰ／Ｖ手技の範囲内で、それまでに供給された呼吸ガスを呼気呼吸ガスとして、やはりそれぞれ依然として患者内に存在する呼吸ガス体積を検出しながら、各検出の際に存在する呼気呼吸ガスの圧力に割り当てて、患者の肺から漏出させる。このためにも、Ｐ‐Ｖ曲線が、ここでは呼気Ｐ‐Ｖ曲線が記録されるが、呼気Ｐ‐Ｖ曲線は、Ｐ／Ｖ手技の呼気段階の間に患者内に存在する呼吸ガス体積を、検出の間に存在する呼気呼吸ガス圧力に割り当てて表している。Ｐ／Ｖ手技は、所定の最終圧力において終了する。

吸気Ｐ‐Ｖ曲線と呼気Ｐ‐Ｖ曲線とは、共通の呼吸ガス圧力領域を通過するが、両曲線はヒステリシスを有している。呼気Ｐ‐Ｖ曲線は、広い中間呼吸ガス圧力領域にわたって、同じ呼吸ガス圧力値において、より高い体積値を有している。

特許文献１は、Ｐ／Ｖ手技が実施される患者それぞれに関して適したＰＥＥＰを、呼気Ｐ‐Ｖ曲線と吸気Ｐ‐Ｖ曲線とが、最大の差分値を有する圧力として自動的に決定することを教示している。

両方のＰ‐Ｖ曲線の特性に基づいて、両方のＰ‐Ｖ曲線の間の体積差の最大値が検出された場合、呼気段階の間にさらに呼気呼吸ガスの圧力が低下する際、呼気Ｐ‐Ｖ曲線と吸気Ｐ‐Ｖ曲線との体積差は減少し、当該体積差が新たに増大することは予測されないので、特許文献１は、呼気段階の間に呼気Ｐ‐Ｖ曲線と吸気Ｐ‐Ｖ曲線との間の体積差の最大値が認識され得た場合、Ｐ／Ｖ手技の呼気段階を中断するように推奨している。

特許文献２からは、標準的な装置による患者の人工呼吸の間に決定される吸気Ｐ‐Ｖ曲線から、人工呼吸が施されている患者の肺の現在のコンプライアンスを算出し、肺の現在のコンプライアンスが所定の閾値よりも小さい場合に、圧力レベル、ＰＥＥＰ、吸気持続時間、呼気持続時間及び呼吸率等の人工呼吸パラメータを変更することを教示する人工呼吸器が知られている。

この際、「コンプライアンス」は、当業者にとって一般的であるように、体積変化に対する肺の弾性抵抗を表している。コンプライアンスは、当業者にとって一般的であるように、呼吸ガスの圧力変化によってもたらされる肺容積の容積変化の比によって決定されている。「現在のコンプライアンス」は、完全な吸気段階にわたって決定された全体のコンプライアンス又は平均的なコンプライアンスとは異なり、具体的な時点におけるコンプライアンス、又は、具体的な吸気状態において存在するコンプライアンスを表している。

特許文献２は、肺の完全な又は部分的な虚脱を回避するために、それぞれ人工呼吸が施されている肺の病理学的状態に応じて、異なる量の呼吸ガスを患者に供給しなければならないと指摘している。この際、一般的に、病気の肺は、健康な肺よりも小さい換気領域を有する。従って、特許文献２によると、各患者に関して、固有のコンプライアンス閾値を予め決定しなければならず、当該コンプライアンス閾値と、装置によってもたらされる吸気段階の間の現在のコンプライアンスが比較される。特許文献２は、いくらかの患者に関して付加的に可能な安全措置として、吸気段階の間に決定された現在のコンプライアンスが所定の閾値を下回ると同時に、吸気段階を中断することを挙げている。

本出願において、「コンプライアンス」という概念によって表されるのは、個別の事例で異なる記載がなされない限り、現在のコンプライアンスである。

十分に息が吐出された状態において、肺の人工吸気が開始する時点で、吸気呼吸ガス圧力の上昇は、まず肺の比較的小さな容積増大をもたらす。従って、肺のコンプライアンスの値は、Ｐ／Ｖ手技の吸気段階の開始時点では小さい。肺を吸気呼吸ガスである程度満たした後で、肺の容積は、吸気呼吸ガスの圧力増大と共にＰ／Ｖ手技の開始時点よりも大きく増大するので、このＰ／Ｖ手技の時間的に中間の段階では、肺のコンプライアンスの値は、手技の開始時点よりも大きい。Ｐ／Ｖ手技の終わり近くには、既に呼吸ガスで著しく満たされた肺は、吸気呼吸ガスの圧力がさらに上昇しても、もはや容積に関しては拡大し得ないので、Ｐ／Ｖ手技の終わり近くには、肺のコンプライアンスの値は再び低下する。

従って、特許文献２は、各患者に関して、圧力レベル、ＰＥＥＰ、吸気持続時間、呼気持続時間、呼吸率等に影響を与えるための適切なコンプライアンス閾値を決定することの利点を挙げているが、この所定のコンプライアンス閾値の決定は、コンプライアンス閾値が適用される人工呼吸に先行する。このように、患者の既往歴に従ってコンプライアンス閾値を患者別に予め算出することは、複雑かつ時間を要する。さらに、患者固有のコンプライアンス閾値の決定と、当該コンプライアンス閾値の人工呼吸器への伝達は、エラーを生じやすい。

欧州特許第２ ０９１ ４２９号明細書 米国特許第５，９１５，３８１号明細書

本発明の課題は、特許文献１から知られた人工呼吸器をさらに発展させ、Ｐ／Ｖ手技を実施する際に、可能な限り少ない負担で、患者がＰ／Ｖ手技の健康への不利な作用から十分に保護され、Ｐ／Ｖ手技から得られる測定データに肺の過膨張の作用によって加えられる負荷が、可能な限り小さい規模になるようにすることにある。

本発明は、本課題を、装置に関連する態様に従って、冒頭に挙げた種類の人工呼吸器によって解決し、当該人工呼吸器の制御装置は、
－Ｐ／Ｖ手技の吸気段階の間に、フローセンサアセンブリ及び圧力センサアセンブリの信号に基づいて、それぞれ患者の肺の肺コンプライアンスを表す一連のコンプライアンス値を決定する、
－一連のコンプライアンス値に従って、基準コンプライアンス値を決定する、
－吸気段階に関する中断基準として、基準コンプライアンス値を基に、基準コンプライアンス値とは異なる値の中断コンプライアンス値を閾値として決定する、及び、
－当該中断コンプライアンス値に到達した、又は、超過した場合に、吸気段階を中断する、ように構成されている。

フローセンサアセンブリ及び圧力センサアセンブリを用いて、制御装置は容易に、一連のコンプライアンス値を決定することが可能であり、一連のコンプライアンス値はそれぞれ、Ｐ／Ｖ手技を実施している間の異なる時点における患者の肺の肺コンプライアンスを表している。フローセンサアセンブリは、吸気段階の間の吸気呼吸ガス及び呼気段階の間の呼気呼吸ガスのフロー、すなわち体積流量を測定する。呼吸ガスのフロー又は体積流量は、時間単位当たりの患者の肺内における呼吸ガスの体積の変化に相当する。

Ｐ／Ｖ手技は、例えば所定の呼吸ガス圧力の圧力上昇率で、又は、所定の吸気呼吸ガス体積流量、例えば一定の呼吸ガス体積流量で、行われ得る。

フローセンサアセンブリは、複数のフローセンサを有することが可能であり、例えば吸気呼吸ガスフローに関して１つ、呼気呼吸ガスフローに関して１つのフローセンサを有することが可能である。好ましくは、フローセンサアセンブリは、吸気呼吸ガスフロー及び呼気呼吸ガスフローを検出するために、１つのフローセンサのみを含んでいる。当該フローセンサは、好ましくは、近位には呼吸ガスチューブアセンブリと患者インターフェースとの間に配置されているが、遠位には人工呼吸器のハウジング内に受容されていてもよく、当該ハウジング内には、例えばフロー変更装置も受容されている。より高い手技の確実性を得るために、人工呼吸器は、それぞれ、吸気呼吸ガスフロー及び呼気呼吸ガスフローを検出する複数のフローセンサを有していてもよく、例えば人工呼吸器のハウジング内に遠位フローセンサを、患者の近くに近位フローセンサを有していてよい。対応することは、圧力センサアセンブリにも適用され、圧力センサアセンブリは同様に、吸気呼吸ガスの圧力及び呼気呼吸ガスの圧力を測定するために、１つ又は複数の圧力センサを有し得る。

時間的間隔を通じた呼吸ガスのフローの積分によって、当該時間的間隔の間に呼吸ガスチューブアセンブリ内を流れた呼吸ガスの体積が決定され得る。これは、当該時間的間隔において、吸気呼吸ガスとして肺に供給されたか、又は、呼気呼吸ガスとして肺から流出した呼吸ガスの体積でもある。

人工呼吸の間又はＰ／Ｖ手技の間に生じ得る他の任意の呼吸ガス体積と区別するために、本出願では、Ｐ／Ｖ手技の間の吸気呼吸ガスの患者の肺への供給によって、及び、呼気呼吸ガスの患者の肺からの流出によって、患者の肺に存在する呼吸ガス体積は、「手技呼吸ガス体積」と表される。不確かな場合、吸気段階の間の手技呼吸ガス体積は、吸気段階の間の時間を通じた吸気呼吸ガスフローの積分であり、呼気段階の間の手技呼吸ガス体積は、呼気段階の間の時間を通じた呼気呼吸ガスフローの積分を差し引いた、吸気段階の終了時点における吸気呼吸ガスフローの積分の値である。従って、手技呼吸ガス体積は、吸気段階の始めから呼気段階の終わりまでの時間の関数として表現することができる。呼吸ガスチューブアセンブリ内の呼吸ガス圧力も、時間の関数として表現可能であるので、手技呼吸ガス体積は、吸気段階及び呼気段階における呼吸ガスチューブアセンブリ内の呼吸ガス圧力の関数としても表現可能である。

本出願において、Ｐ‐Ｖ曲線又はＰ‐Ｖ相関と表されるのは、それぞれ存在する手技呼吸ガス体積と、その間に存在する呼吸ガス圧力と、の間の機能的相関である。

好ましくは、人工呼吸器は、Ｐ／Ｖ手技の間のプロセス及び部分プロセスの時間的長さと、Ｐ／Ｖ手技の間の時点を決定可能にするために、時間測定装置も含んでいる。時間測定装置を用いて、吸気呼吸ガスの圧力であるにせよ、呼気呼吸ガスの圧力であるにせよ、呼吸ガス圧力の変化も正確に決定することが可能である。しかしながら、時間測定装置は、必要不可欠なものではない。例えば、制御装置が、所定の既知の時間的間隔においてセンサ信号を照会するように構成されていてよく、それぞれ照会されたセンサアセンブリの検出値の間で、つねに既知の時間的長さが経過している。例えば呼吸ガス圧力又は呼吸ガス体積等の、関連するパラメータの経時的変化も、十分正確に決定することが可能である。

このように決定されたコンプライアンス値は、そのまま、具体的に人工呼吸を施される患者の肺の患者固有の特性である。従って、大きな負担を生じずに、一連のコンプライアンス値から、基準コンプライアンス値を導出することが可能であり、基準コンプライアンス値は、人工呼吸を施される患者それぞれに関して、同様に固有である。

このように決定された基準コンプライアンス値を基に、到達又は超過した際に吸気段階が中断されるところの中断コンプライアンス値が決定される場合、Ｐ／Ｖ手技の間に患者が「過吸気」になること、すなわち患者の肺が過剰な量の呼吸ガス又は／及び過剰な大きさの呼吸ガス圧力によって過膨張する、又は、全体的に負荷を加えられる、もしくは、損傷することが防止され得る。さらに、肺の過膨張は、肺を受容している胸腔の、胸郭によって制限された容積ゆえに、しばしば人工呼吸を施される患者の心臓血管系への不利な負荷もたらす。なぜなら、過膨張した肺は、例えば血管等の圧縮可能な組織を詰め込むための空間を必要とするからである。

従って、制御装置は、Ｐ／Ｖ手技の吸気段階の間にセンサを用いて得られたデータから、各患者に関して適切な、個々の中断コンプライアンス値を、吸気段階の中断に関する閾値として自動的に決定し、使用することができる。従って、所定の中断コンプライアンス値の決定のための患者の複雑な既往歴、及び、人工呼吸器への中断コンプライアンス値の伝達の際に生じ得るエラー、は回避され得る。

従って、制御装置は、患者に配慮して、既に各Ｐ／Ｖ手技の間に決定された中断基準を基に、各Ｐ／Ｖ手技の吸気段階を中断するように構成されていてよい。従って、制御装置はさらに、１人かつ同一の患者の中断されない人工呼吸の間において、患者の肺の健康状態それぞれに応じて、値の異なる中断コンプライアンス値を、閾値かつ中断基準として適用させるように構成されていてよい。制御装置は特に、１人かつ同一の患者の中断されない人工呼吸の間に、各呼吸、又は、２呼吸ごと、もしくは、ｎが整数であるｎ呼吸ごとに、中断コンプライアンス値を決定し、決定が含まれる呼吸に関して、好ましくは後続の中断コンプライアンス値の決定まで適用するように構成されていてよい。

基本的に、制御装置がオンラインで、すなわち進行しているＰ／Ｖ手技の間に、上述のセンサ信号から、一連のコンプライアンス値をどのようにして決定し得るかについては、様々な可能性が存在する。例えば、制御装置は、呼吸ガス圧力に割り当てられた体積変化値と、同じ呼吸ガス圧力に割り当てられた圧力変化値と、からの商に基づいて、一連のコンプライアンス値を算出するように構成されていてよく、このとき、体積変化値は、手技呼吸ガス体積の経時的変化を表し、圧力変化値は、呼吸ガス圧力の経時的変化を表している。つまり、このためには、体積変化値が決定され得る異なる時点における２つの体積値の検出と、異なる時点における、好ましくは両方の体積値が検出される同じ時点における、２つの呼吸ガス圧力値の検出と、で十分であり、ここから、圧力変化値を決定することが可能である。これは、差分商に基づく手法である。

代替的に、又は、冗長性の供給のために付加的に、制御装置は、呼吸ガス圧力に割り当てられた流動値と、同じ呼吸ガス圧力に割り当てられた圧力変化値と、からの商に基づいて、一連のコンプライアンス値を算出するように構成されていてよく、このとき、流動値は、吸気呼吸ガスフローを表している。上述したように、流動値は、時間単位当たりの、肺に供給される、又は肺から漏出する、呼吸ガス体積の変化に関する基準である。これもまた、差分商に基づく決定手法である。

この際、体積変化値及び圧力変化値は、一致した時間的間隔、好ましくは一致した時点に関して有効であり、従って、体積変化値と圧力変化値とは、互いに時間的に割り当てられているということに留意すべきである。呼吸ガス圧力が時間と共に変化し、患者の肺内に存在する呼吸ガス体積が時間と共に変化する場合、呼吸ガス圧力の変化ゆえに、患者の肺内に存在する呼吸ガス体積は、呼吸ガス圧力と共に変化する。流動値及び圧力変化値に関しては、同じことが、変更すべきところは変更して適用される。

この際、それぞれ必要なセンサ値の検出時点の一致におけるある程度の時間的な不確かさは、甘受され得る。しかしながら、必要なセンサ値の検出時点がより一致するほど、センサ値から算出されるコンプライアンスはより正確になる。

基準コンプライアンス値の決定に関しても、様々な可能性が存在する。

第１の好ましい実施形態によると、制御装置は、Ｐ／Ｖ手技の吸気段階の開始以降、値がまず大きくなった後に小さくなる、一連のコンプライアンス値から、値が最も大きいコンプライアンス値を基準コンプライアンス値として選択するように構成されていてよい。選択された基準コンプライアンス値は、有利には、制御装置のデータ記憶装置に一時的に保存される。

Ｐ／Ｖ手技の間に観察される、患者の肺内に存在する呼吸ガス体積と、それぞれ呼吸ガスチューブアセンブリ内に存在する呼吸ガス圧力と、の明確な相関を考察する場合、コンプライアンスは、呼吸ガス圧力と共に変化する呼吸ガス体積の、呼吸ガス圧力に従う一次導関数である。一次導関数は、２つの方法のみを挙げるとすれば、不連続の測定点を用いて、それ自体が周知である方法で、差分商によって決定され得るか、又は、不連続の測定点の補間によって、微分可能な関数とその導関数とを通じて決定され得る。

より単純に表現すると、コンプライアンスは、呼吸ガス圧力の関数としての、吸気手技呼吸ガス体積のグラフの勾配である。冒頭に示した、Ｐ／Ｖ手技の吸気段階の間におけるコンプライアンスの変化に基づいて、手技呼吸ガス体積のグラフは、呼吸ガス圧力の関数として、凹形の湾曲を有する、Ｐ／Ｖ手技の開始呼吸ガス圧力のより近くに位置する部分と、凸形の湾曲を有する、Ｐ／Ｖ手技の最終圧力のより近くに位置する部分と、を有している。一般的には、異なる湾曲方向を有する両方の部分の間の移行部における変曲点は、吸気Ｐ‐Ｖ曲線の、非常に大きな値の、又は最大の値の、コンプライアンスを有している。Ｐ‐Ｖ手技の開始呼吸ガス圧力及び最終圧力は、同じ値の圧力を有していてよい。しかしながら、開始呼吸ガス圧力及び最終圧力は異なっていてもよく、好ましくは最終圧力は、開始呼吸ガス圧力よりも低い呼吸ガスの絶対圧力である。基本的に、開始呼吸ガス圧力は、医学的に有意義な範囲内で自由に選択される。好ましくは、開始呼吸ガス圧力として、各患者に関して決定されたＰＥＥＰから、ＰＥＥＰの約１．６倍までに達する圧力領域内に位置する圧力が選択されており、この際、領域の境界が含まれている。

従って、付加的又は代替的に、制御装置は、呼吸ガス圧力と、各呼吸ガス圧力に割り当てられた吸気手技呼吸ガス体積と、から成る一連の値のペアから、一連の値のペアを表すグラフの、異なる湾曲方向を有して湾曲している部分の間における変曲点を決定し、変曲点の呼吸ガス圧力に割り当てられたコンプライアンス値を、基準コンプライアンス値として選択するように構成されていてよい。変曲点の決定のために、制御装置は、それ自体が周知である方法で、体積値の二次導関数を圧力値の関数として、圧力に従って形成するように構成されていてよい。これは、別の選択肢によると、一次導関数の決定のように、２回微分可能な関数を用いた、得られた測定値の補間とその導関数とを通じて行われ得る。この場合、基準コンプライアンスは、一連の値のペアの二次導関数が、ゼロの値か、又は、ゼロの値に最も近い値を有しているところの呼吸ガス圧力値に位置する。二次導関数の形成は、さらなる別の選択肢によると、一次導関数の決定と同様に、差分商を通じて行われ得る。

好ましくは、上述の一連の値のペアは、Ｐ‐Ｖ曲線を形成する。

基準コンプライアンス値の選択又は決定のための上述の両方の好ましい種類によって、一方では、基準コンプライアンス値が選択され、当該基準コンプライアンス値は、経験によると、Ｐ／Ｖ手技の吸気段階の時間的な中間領域に位置しており、当該中間領域では、殆ど確実に、人工吸気による肺の過負荷は存在しない。加えて、このように選択された基準コンプライアンス値を始点として、さらなる吸気段階の間に生じるコンプライアンス値は、基準コンプライアンス値よりも小さい値になるので、基準コンプライアンス値を始点として、有意義な中断コンプライアンス値が、大きな確実性で得られる。

中断コンプライアンス値を決定するために、制御装置は、中断コンプライアンス値を、基準コンプライアンス値の所定の係数との乗算によって、又は、基準コンプライアンス値と所定の被加数との加算によって算出するように構成されていてよい。所定の被加数は、好ましくはマイナスである。なぜなら、中断コンプライアンス値は、上述したコンプライアンス値の推移の性質ゆえに、吸気段階の間、一般的に、基準コンプライアンス値として好ましい最大のコンプライアンス値よりも小さいからである。同じ理由で、所定の係数は、好ましくは１よりも小さい。

好ましい実施例では、中断コンプライアンス値は、基準コンプライアンス値の７５％から９５％、好ましくは８０％から９２．５％、特に好ましくは８５％から９１％であり得る。特に好ましくは、中断コンプライアンス値は、基準コンプライアンス値の約９０％であるが、これは、中断コンプライアンス値が、最大として生じるコンプライアンス値の近くにおいて選択されている場合、すなわち最大として生じるコンプライアンス値の約４０％から６０％の範囲において選択されている場合である。これは、基準コンプライアンス値を基にする中断コンプライアンス値の算出の方法には左右されずに有効である。こうして、吸気段階の間の患者の肺の過負荷、特に過膨張が確実に回避され得る。

基本的に、先行技術から知られているように、Ｐ／Ｖ手技を、人工呼吸を施される各患者に特に適したＰＥＥＰを決定するために実施することが考えられ得る。

しかしながら、Ｐ／Ｖ手技によって、機能する肺の容積のリクルートメントのためのリクルートメント手技の予想される成果に関する、信頼できる確実な叙述が得られることが明らかになっている。

この際、中断コンプライアンス値の上述の中断基準の使用は、特に有利である。なぜなら、これによって、リクルートメント手技の予想される成果を評価するための値を考慮することが回避され得るからであり、当該値は、肺の過負荷の間に検出され、従って、評価に含めることで、評価結果を不都合に歪める可能性がある。

肺の過負荷の間、特に肺の過膨張の間における、中断コンプライアンス値の自動的な決定による値の検出を回避するための上述の方法とは異なり、かつ、当該方法に対して代替的に、あまり好ましくない実施形態によると、肺の過膨張の間における値の望ましくない検出は、以下のようにも実現し得る。

第１の選択肢によると、Ｐ／Ｖ曲線の二次導関数の所定のマイナスの値は、中断基準として用いられ得る。二次導関数は、制御装置によって、上述したように決定され得る。少なくとも１つのさらなる付加基準として、中断基準は、制御装置によって、二次導関数がゼロを通過した後で初めて、又は、二次導関数のそれまでに検出されたプラスの値に従って、アクティブにされ得る。

第２の選択肢によると、先行技術から知られているように、まず第１のＰ／Ｖ手技が、吸気中断基準を決定せずに実施され得る。この第１のＰ／Ｖ手技の間に、肺の過膨張が確認される場合、制御装置は、第２のＰ／Ｖ手技を、減少させた最終圧力で実施するように構成されていてよい。第１のＰ／Ｖ手技の間に、肺の過膨張が確認されない場合、第１のＰ／Ｖ手技の間に得られた値又は／及び得られたＰ‐Ｖ曲線が、肺のリクルータビリティの評価に用いられ、その他の場合には、第２のＰ／Ｖ手技の間に得られた値又は／及び得られたＰ‐Ｖ曲線が用いられる。

第３の選択肢によると、制御装置は、操作者から、又は呼び出し可能なＰ／Ｖ手技に関するデータソースから、得られる最終圧力を、所定の安全性限界値の減算によってか、又は、１より小さい値、好ましくは０．７８から０．９２の間、約０．８の値との乗算によって、所定の程度だけ低下させるように構成されていてよい。

制御装置は、上述の３つの選択肢の内の１つを実施するように構成されていてよい。

Ｐ／Ｖ手技のデータから直接、リクルートメント手技の成果の見込みを確実に評価することは、有利である。なぜなら、当該評価は、コンピュータ断層撮影検査の実施の代替となり得るからである。従って、人工呼吸を施されている患者は、リクルートメント手技の成果の見込みに関して、少なくとも部分的に患者の肺が虚脱している場合、その病床で直接検査され得る。リクルートメント手技は、医療従事者の間で知られている任意のリクルートメント手技であってよい。

人工呼吸を施されている各患者のリクルートメント手技の成果の見込みを評価するために必要なデータを提供するために、制御装置は、体積の商を、
－Ｐ／Ｖ手技の間に、呼吸ガス圧力に関して生じる呼気手技呼吸ガス体積と吸気手技呼吸ガス体積との間の差の最大になる値、及び、
－Ｐ／Ｖ手技の間に通過される呼吸ガス圧力領域の、上側端部領域における手技呼吸ガス体積値と下側端部領域における手技呼吸ガス体積値との間の差分値、
から算出するように構成されていてよく、下側端部領域は、Ｐ／Ｖ手技が開始する際の開始呼吸ガス圧力を含み、開始呼吸ガス圧力の１．０５倍まで達しており、上側端部領域は、中断コンプライアンス値が割り当てられた中断呼吸ガス圧力を含み、中断呼吸ガス圧力の９５％で開始する。

後のリクルートメント手技の成果の見込みに関する最終的な評価のために、制御装置は、体積の商が所定の第１の閾値を超える場合に、患者の肺のリクルートメントのためのリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有していることを示す出力を形成するように構成されていてよいが、必ずしも構成されている必要はない。この所定の第１の閾値は、好ましくは３８％から４６％の間にあるが、これまでの調査では、リクルートメント可能と予想される患者の肺を、リクルートメント不可能と予想される患者の肺から区別するために、第１の閾値として最も適切なのは４２％であることが明らかになっている。

代替的又は付加的に、制御装置は、人工呼吸を施される各患者のリクルートメント手技の成果の見込みを評価するために必要なデータを供給するために、ヒステリシスの商を、
－Ｐ／Ｖ手技が開始する際の開始呼吸ガス圧力と中断コンプライアンス値が割り当てられている中断呼吸ガス圧力との間の呼吸ガス圧力の関数としての、呼気手技呼吸ガス体積及び吸気手技呼吸ガス体積のグラフであるヒステリシス面の表面積から、及び、
－ヒステリシス面に外接する長方形の表面積から算出するように構成されていてよく、当該長方形の１つの角は、Ｐ／Ｖ手技の間に通過する呼吸ガス圧力領域の下側端部領域における下側呼吸ガス圧力値と、当該下側呼吸ガス圧力値に割り当てられた呼吸ガス体積値と、によって決定されており、当該下側端部領域は、開始呼吸ガス圧力を含み、開始呼吸ガス圧力の１．０５倍まで達しており、当該長方形の対角線上で反対側に位置する角は、上側端部領域における上側呼吸ガス圧力値によって、及び、当該上側呼吸ガス圧力値に割り当てられた呼吸ガス体積値によって決定されており、当該上側端部領域は、中断コンプライアンス値が割り当てられた中断呼吸ガス圧力を含み、中断呼吸ガス圧力の９５％で開始する。

上述したデータから、リクルートメント手技の成果の見込みを評価するために、制御装置は、ヒステリシスの商が所定の第２の閾値を超える場合に、患者の肺のリクルートメントのためのリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有していることを示す出力を形成するように構成されていてよいが、必ずしも構成されている必要はない。好ましくは、第２の閾値の数値は、第１の閾値の数値とは異なっている。ヒステリシスの商に関しては、２８％から３６％の範囲における第２の閾値が有意義であることが明らかになっている。好ましくは、これまでの調査に基づき、第２の閾値は３２％である。

人工呼吸器の呼吸ガス源アセンブリは、呼吸ガス源として、吸気口を有することが可能であり、吸気口を通って、周囲空気又はガスが、所定のガス容器から吸入され得ることが補足され得る。呼吸ガス源アセンブリは、付加的又は代替的に、呼吸ガス源としてガス容器を、例えば貯蔵容器として、又はしばしば病院で見られるように、人工呼吸器を局所的に取り付けられたガス容器と接続する供給チューブに接続するための接続構造として、有することが可能である。様々なガスを呼吸ガスに混合する可能性を提供するために、呼吸ガス源アセンブリは、上述したように個々の呼吸ガス源を複数有し得る。この際、混合されるべき様々なガスは、調達及び膨張のゆえに、異なる温度又は／及び異なる湿度を有し得る。吸気呼吸ガスが、一度調整された湿度を有して患者に実際に到達することを確実にするために、特に好ましくは吸気方向において、存在することが好ましい加湿装置の下流では、加湿装置から流出する呼吸ガスフローには、もはや呼吸ガス成分は付加されない。

冒頭に挙げた課題は、患者の肺にＰ／Ｖ手技を実施するための方法、特に肺組織のリクルータビリティの評価に関するデータを決定するための方法によっても解決され、当該方法は、以下のステップ：
－Ｐ／Ｖ手技を実施し、この際、吸気段階において、呼吸ガス圧力を上昇させながら吸気呼吸ガスを患者に供給するステップ、
－吸気段階の間に供給された吸気手技呼吸ガス体積、又は、吸気呼吸ガスの吸気手技体積流量、を吸気段階の間に決定し、呼吸ガス圧力を決定するステップ、
－それぞれ患者の肺の肺コンプライアンスを表している一連のコンプライアンス値を決定するステップ、
－一連のコンプライアンス値に従って、一連のコンプライアンス値から基準コンプライアンス値を決定するステップ、
－基準コンプライアンス値を基に、基準コンプライアンス値とは異なる値の中断コンプライアンス値を、中断閾値として決定するステップ、及び、
－中断コンプライアンス値が到達又は超過された場合に、吸気段階を中断するステップ、
を含んでいる。

好ましくは、本発明は、上述の方法を実施するように構成された装置にも関する。これは、好ましくは、上述され、さらに発展させられた人工呼吸器である。

人工呼吸器を記載する際に説明された方法の態様は、本発明に係る方法のさらなる発展形態であり、本発明に係る方法を記載する際に説明された装置の態様は、本発明に係る人工呼吸器のさらなる発展形態である。

既に記載したように、当該方法によって、過度に高い呼吸ガス圧力による患者の肺の過負荷が防止され得る。過負荷の防止、特に肺の過膨張の防止によって、肺の過負荷状態における測定値又は測定値のペアの検出も回避される。過負荷状態で検出された一連の測定値のペアは、肺の通常の負荷状態で検出された値のペアに比べて、限られた妥当性のみを有しているか、又は、一連の測定値のペアが属している測定結果を歪めることになる。

Ｐ／Ｖ手技から、人工呼吸が施される患者のさらなる治療に関するデータを得ることを可能にするために、好ましくは吸気段階には呼気段階が時間的に続いており、呼気段階では、呼吸ガスが患者からパッシブに流出し、呼気段階の間に、呼気呼吸ガス圧力も呼気手技呼吸ガス体積値も決定され、呼気手技呼吸ガス体積値は、Ｐ／Ｖ手技ゆえに、呼気段階の間に患者に存在する呼気手技呼吸ガス体積を表している。

本発明に係る方法でも本発明に係る装置、特に人工呼吸器でも、Ｐ／Ｖ手技の間に、手技呼吸ガス体積値が、呼吸ガス圧力に割り当てられて、値のペアとして、又は、値の相関として、検出され保存される。この際、手技呼吸ガス体積値には、その検出の間に存在する呼吸ガス圧力が割り当てられる。

吸気手技呼吸ガス体積値の決定は、例えば吸気段階開始以降の流動値の積分によって、比較的容易である一方で、呼気手技呼吸ガス体積値の決定は、より大きな計算に関する負担を必要とする。本発明に係る方法の範囲内での呼気手技呼吸ガス体積値の決定は、例えば、
－呼気段階の間に吐出された呼気呼吸ガスの体積の決定、又は／及び、
－呼気呼吸ガスの呼気手技体積流量の決定、
を含み得る。

呼気手技呼吸ガス体積値は、決定の吐出された体積、又は、呼気段階のそれまでの持続時間を通じて積分された手技体積流量を差し引いた、吸気段階の終了時点での吸気手技呼吸ガス体積値から決定され得る。

さらに、各患者の肺でのリクルートメント手技の成果の見込みに関して後に評価するためのデータを決定するための方法は、Ｐ／Ｖ手技の間に通過される呼吸ガス圧力領域の上側端部領域における、Ｐ／Ｖ手技の間に呼吸ガス圧力に関して生じる、呼気手技呼吸ガス体積及び吸気手技呼吸ガス体積と基準手技呼吸ガス体積との間の差の最大となる値からの、体積の商の算出を含むことが可能であり、当該上側端部領域は、中断コンプライアンス値が割り当てられた中断呼吸ガス圧力を含み、中断呼吸ガス圧力の９５％で開始している。ここでは、特に、本発明に係る人工呼吸器との関連において、体積の商に関して上述した内容が適用される。

代替的又は付加的に、各患者の肺でのリクルートメント手技の成果の見込みに関して後に評価するためのデータを決定するための方法は、ヒステリシスの商の、
－Ｐ／Ｖ手技が開始する際の開始呼吸ガス圧力と中断コンプライアンス値が割り当てられている中断呼吸ガス圧力との間の呼吸ガス圧力の関数としての、呼気手技呼吸ガス体積及び吸気手技呼吸ガス体積のグラフであるヒステリシス面の表面積、及び、
－ヒステリシス面に外接する長方形の表面積からの算出を含むことが可能であり、当該長方形の１つの角は、Ｐ／Ｖ手技の間に通過する呼吸ガス圧力領域の下側端部領域における下側呼吸ガス圧力値と、当該下側呼吸ガス圧力値に割り当てられた呼吸ガス体積値と、によって決定されており、下側端部領域は、開始呼吸ガス圧力を含み、開始呼吸ガス圧力の１．０５倍まで達しており、長方形の対角線上の反対側に位置する角は、上側端部領域における上側呼吸ガス圧力値によって、及び、当該上側呼吸ガス圧力値に割り当てられた呼吸ガス体積値によって、決定されており、上側端部領域は、中断コンプライアンス値が割り当てられた中断呼吸ガス圧力を含み、中断呼吸ガス圧力の９５％で開始する。

人工呼吸器に関連して上述したように、当該方法はさらに、データ決定の後で、リクルートメント手技の成果の見込みを評価するために、データ評価のステップを有し得る。このために、当該方法は、体積の商を所定の第１の閾値と比較するステップを有することが可能であり、比較結果に依存して、患者の肺のリクルートメントのためのリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有しているか否かを示す出力が形成される。所定の第１の閾値に関しては、上述の内容が適用される。好ましくは、体積の商が、第１の閾値を超過する値を有する場合、リクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有していることを示す出力が形成される。その他の場合には、通知が出力されないか、又は、反対の内容の通知が出力されることが好ましい。

上述のヒステリシスの商からリクルートメント手技の成果の見込みを評価するために、当該方法は、ヒステリシスの商を所定の第２の閾値と比較するステップを有することが可能であり、比較結果に依存して、患者の肺のリクルートメントのためのリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有しているか否かを示す出力が形成される。第２の閾値に関しては、やはり、上述の内容が適用される。これまでの調査に基づいて、第２の閾値は３２％であることが好ましい。好ましくは、ヒステリシスの商が、所定の第２の閾値を超過する場合、患者の肺のリクルートメントのためのリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有していることを示す出力が形成される。

以下において、添付の図面を用いて、本発明を詳細に記載する。示されているのは以下の図である。

本発明に係る、患者の人工呼吸のために準備された人工呼吸器を示す概略図である。 本発明に係る人工呼吸器によるＰ／Ｖ手技を通じて決定されたＰ‐Ｖ曲線と、その評価と、を示す概略図である。

図１において、本発明に係る人工呼吸器の実施形態に、全体として参照符号１０が付されている。人工呼吸器１０は、図示された例では、ヒト患者１２の人工呼吸に用いられる。

人工呼吸器１０は、ハウジング１４を有しており、ハウジング１４内には、吸気口１５が形成されており、かつ、ハウジング材料が不透明なので外側から視認できないものの、フロー変更装置１６及び制御装置１８が受容されている。吸気口１５は、フロー変更装置１６が、人工呼吸器の外部環境Ｕから周囲空気を吸入し、それ自体が周知である浄化の後に、フィルタを通じて、呼吸ガスとして患者１２に供給することを可能にする。従って、吸気口１５は、本出願の意味における呼吸ガス源アセンブリである。

吸気口１５内には、周囲温度センサ１７が存在していてよく、周囲温度センサ１７は、周囲Ｕの空気の温度を測定し、制御装置１８に伝達する。

フロー変更装置１６は、それ自体が周知である方法で構成されており、ポンプ、圧縮機、送風機、圧力タンク、減圧弁等を有し得る。さらに、人工呼吸器１０は、それ自体周知であるように、吸気弁２０と呼気弁２２とを有している。

制御装置１８は、一般的に、コンピュータ又はマイクロプロセッサとして実現されている。制御装置１８は、人工呼吸器１０の動作に関して必要なデータを記憶し、必要に応じて呼び出すことを可能にするために、図１において参照符号１９が付されたデータ記憶装置を含んでいる。データ記憶装置１９は、ネットワーク運用に際して、ハウジング１４の外側に位置していてもよく、データ転送接続によって、制御装置１８と接続されていてよい。データ転送接続は、ケーブル又は無線リンクによって形成されていてよい。しかしながら、データ転送接続の障害が、人工呼吸器１０の動作に影響を与え得ることを防止するために、データ記憶装置１９は、好ましくは制御装置１８に統合されているか、又は、少なくとも制御装置１８と同じハウジング１４に受容されている。

人工呼吸器１０に又はより正確には制御装置１８にデータを入力するために、人工呼吸器１０は、入力装置２４を有することが可能であり、入力装置２４は、図１に示された例では、キーボードによって表されている。以下においてさらに言及するように、キーボードは、必ずしも制御装置１８の唯一のデータ入力部でなくともよい。実際には、制御装置１８は、キーボードに対して付加的又は代替的に、例えばネットワーク導線、無線リンク、又は、センサ接続部２６等の、様々なデータ入力部を通じて、データを得ることができる。

治療している臨床医にデータを出力するために、人工呼吸器１０は、出力装置２８を有することが可能であり、図示された例では、スクリーンを有している。

人工呼吸のために、患者１２は、人工呼吸器１０と、より正確にはハウジング１４内のフロー変更装置１６と、呼吸ガスチューブアセンブリ３０を介して接続されている。このために、患者１２は、患者インターフェース３１として、気管内チューブを用いて挿管されている。患者インターフェース３１の近位長手方向端部３１ａは、吸気呼吸ガスフローＡＦを、患者１２の肺に放出する。近位長手方向端部３１ａを通って、呼気呼吸ガスフローＥＦも、呼吸ガスチューブアセンブリ３０に流入する。

患者インターフェース３１の遠位長手方向端部３１ｂは、呼吸ガスチューブアセンブリ３０と接続するように構成されている。位置３１ｃから、吸気方向において下流に、近位長手方向端部３１ａまで、患者インターフェースは、患者１２の身体に囲まれている。これは逆に言うと、患者インターフェース３１は、その遠位長手方向端部３１ｂから位置３１ｃまで、外部環境Ｕに曝露されており、外部環境と、主に対流熱伝導を行うように接続されていることを意味している。

呼吸ガスチューブアセンブリ３０は、吸気ホース３２を有しており、吸気ホース３２を通じて、新鮮な呼吸ガスが、フロー変更装置１６から患者１２の肺に誘導され得る。吸気ホース３２は、中断されていてもよく、第１の吸気ホース３４と第２の吸気ホース３６とを有することが可能であり、第１の吸気ホース３４と第２の吸気ホース３６との間には、集中的に加湿し、必要に応じて患者１２に供給される吸気呼吸ガスの温度調整も行うための加湿装置３８が設けられていてよい。加湿装置３８は、外部の液体容器４０と接続されていてよく、液体容器４０によって、加湿のための水、又は、例えば気道の炎症抑制又は気道の拡大のための薬剤も、加湿装置３８に供給され得る。本発明に係る人工呼吸器１０を麻酔下での人工呼吸器として用いる際には、このような方法で、揮発性の麻酔薬が管理されて、人工呼吸器１０によって、患者１２に投与され得る。加湿装置３８は、このために、所定の湿度を有する新鮮な呼吸ガスを、必要に応じて薬剤エアロゾルを添加して、所定の温度で、患者１２に供給するように機能する。

当該例では、第２の吸気ホース３６は、チューブ加熱装置３７によって電気で加熱可能である。チューブ加熱装置３７は、制御装置１８によって、動作するように作動可能である。上述の内容とは異なり、第１の吸気ホース３４も加熱可能であってよく、又は／並びに、少なくとも一方のホース３４若しくは／及び３６が、電気チューブ加熱装置３７としての他方のホースによって、例えば熱交換媒体が周りを流れることを通じて、加熱可能であってよい。

呼吸ガスチューブアセンブリ３０は、上述の吸気弁２０及び呼気弁２２の他に、さらに呼気ホース４２を有しており、呼気ホース４２を通じて、代謝された呼吸ガスが呼気呼吸ガスフローＥＦとして、患者１２の肺から外部環境Ｕに放出される。

呼吸ガスチューブアセンブリ３０の遠位長手方向端部３０ｂでは、吸気ホース３２が吸気弁２０と連結され、呼気ホース４２が呼気弁２２と連結されている。両方の弁の内、好ましくはそれぞれ１つの弁のみが、ガスフローを通過させるために同時に開かれている。弁２０及び２２の作動制御は、同様に制御装置１８によって行われる。

呼吸サイクルの間、差し当たり吸気段階が継続する時間に関しては、呼気弁２２が閉じられ、吸気弁２０が開かれており、従って、新鮮な吸気呼吸ガスが、ハウジング１４から患者１２に誘導され得る。新鮮な呼吸ガスのフローは、フロー変更装置１６による呼吸ガスの意図的な圧力上昇を通じてもたらされる。圧力上昇に基づいて、新鮮な呼吸ガスは、患者１２の肺に流入し、肺に近い身体部位、つまり特に胸郭を、肺に近い身体部位の個別の弾性に反して膨張させる。これによって、患者１２の肺の内部におけるガス圧力も上昇する。

吸気段階の終了時点で、吸気弁２０は閉じられ、呼気弁２２が開かれる。呼気段階が開始する。吸気段階の最後まで上昇し続けた、患者１２の肺内に存在する呼吸ガスのガス圧力に基づいて、当該呼吸ガスは、呼気弁２２が開かれた後、外部環境Ｕに流れ、流れが継続する時間の経過と共に、患者１２の肺内のガス圧力は低下する。肺１２内のガス圧力が、人工呼吸器１０で設定された呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）に達した場合、すなわち大気圧よりもわずかに高い圧力に達した場合、呼気段階は、呼気弁２２を閉じることで終了し、さらなる呼吸サイクルが続いていく。

吸気段階の間に、患者１２には、いわゆる人工呼吸１回換気量、つまり呼吸毎の呼吸ガス体積が供給される。人工呼吸１回換気量を、毎分の人工呼吸サイクル数と、すなわち人工呼吸頻度と乗じることによって、実施された人工呼吸の分時換気量が得られる。

好ましくは人工呼吸器１０、特に制御装置１８は、人工呼吸器１０の換気動作の特徴を示す人工呼吸動作パラメータを、換気動作の間に繰り返し更新又は決定するように構成されており、これによって、換気動作が、いずれの時点においても、それぞれ人工呼吸を施されるべき患者１２に、可能な限り最適に合わせられていることが保証される。特に有利には、１つ以上の人工呼吸動作パラメータの決定が、人工呼吸頻度を用いて行われるので、各人工呼吸サイクルに関して、最新の、従って患者１２に最適に適応した人工呼吸動作パラメータが供給され得る。

このために、人工呼吸器１０は、患者の状態又は／及び人工呼吸器１０の動作を監視する１つ以上のセンサと、データを伝達するように接続されていてよい。一連の考えられるセンサの単なる例として、図１では、近位フローセンサ４４が挙げられており、近位フローセンサ４４は、呼吸ガスチューブアセンブリ３０内に存在する呼吸ガスフロー、具体的には、吸気呼吸ガスフローＡＦも呼気呼吸ガスフローＥＦも、その値を検出する。好ましくは差圧センサとして構成された近位フローセンサ４４は、センサ誘導アセンブリ４６を用いて、制御装置１８のデータ入力部２６と連結されていてよい。センサ誘導アセンブリ４６は、電気信号伝送線を含むことが可能であるが、必ずしも含む必要はない。センサ誘導アセンブリ４６は、同様にホースラインを有することが可能であり、当該ホースラインは、流れの方向においてフローセンサ４４の両側に存在するガス圧力を、データ入力部２６に伝達し、データ入力部２６では、当該ガス圧力が、圧力センサ２７によって数量化される。

より正確には、呼吸ガスチューブアセンブリ３０は、好ましい実施例において、その近位長手方向端部領域３０ａに、別個に形成されたＹチューブ部分４７を有しており、Ｙチューブ部分４７は、その遠位端部領域において、第２の吸気ホース３６及び呼気ホース４２と接続されており、Ｙチューブ部分４７は、その近位端部領域において、近位フローセンサ４４に接続されている。

近位フローセンサ４４は、その近位端部領域に、連結構造４４ａを有しており、連結構造４４ａを用いて、カニューレの代わりにマスクであってもよい患者インターフェース３１は、近位フローセンサ４４と連結可能であり、従って、呼吸ガスチューブアセンブリ３０と連結可能である。

第２の吸気ホース３６は、その近位長手方向端部領域に近位温度センサ４８を有することが可能であり、近位温度センサ４８は、第２の吸気ホース３６内の呼吸ガスフローＡＦの温度を、患者１２の可能な限り近くで測定し、制御装置１８に伝達する。

単に完璧を期すために、本発明に係る人工呼吸器１０は、ポータブルな人工呼吸器１０として、転動可能な台５０の上に受容されていてもよいことを指摘しておく。

図２には、Ｐ‐Ｖ曲線が概略的に示されており、図１に係る人工呼吸器１０で実施されたＰ／Ｖ手技によって得られたＰ‐Ｖ曲線が、参照符号５２で示されている。本出願に係るＰ／Ｖ手技は、その他の換気動作とは異なる、１回限りの手技であってよい。しかしながら、本出願に係る一連のＰ／Ｖ手技は、人工呼吸１回換気量を与えるための一連の呼吸であってもよく、従って、医学的に必要が示された患者１２の定期的な人工呼吸の一部であってもよい。

座標系のｘ座標は、矢印の方向において上昇する呼吸ガスの圧力を示しており、座標系のｙ座標は、矢印の方向において上昇する手技呼吸ガス体積を示している。座標系におけるＰ‐Ｖ曲線の描写は、例示的に過ぎず、概略的である。座標系の交点は、必ずしも圧力が０ｍｂａｒで手技呼吸ガス体積が０ｍｌの座標原点ではない。

Ｐ／Ｖ手技は、開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startにおいて、吸気段階を開始する。すなわち、開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startは、吸気呼吸ガスを患者１２の肺に導入するために十分な高さを有している。

吸気段階の開始以降、制御装置１８は、フローセンサ４４及び付属する圧力センサ２７を通じて、吸気呼吸ガスフローＡＦと、呼吸ガスチューブアセンブリ３０内での吸気呼吸ガスフローＡＦの圧力と、を量的に検出し、吸気呼吸ガス圧力と、当該圧力に割り当てられた、患者１２に与えられる手技呼吸ガス体積と、から値のペアを形成する。与えられる手技呼吸ガス体積は、吸気段階の開始時点から検出時点までの吸気呼吸ガスフローの積分に相当する。制御装置１８は、図２に示されたＰ‐Ｖ曲線を決定する。まず、Ｐ‐Ｖ曲線５２の吸気の弧５４が決定される。吸気段階の終了後、まず患者１２に供給された呼吸ガスをパッシブに、すなわち患者１２内に存在する呼吸ガスの圧力下においてのみ、患者１２から周囲Ｕに漏出させることによって、呼気の弧５６が決定される。

吸気段階の最初から、制御装置１８は、連続する吸気呼吸ガス圧力の間の差と、これらの呼吸ガス圧力に割り当てられる手技呼吸ガス体積の差と、から吸気呼吸ガス圧力に割り当てられる肺コンプライアンスＣ_iを、同様に呼吸ガス圧力の関数として決定しており、吸気呼吸ガス圧力の値は、範囲の境界も含めて、呼吸ガス圧力差分の決定に用いられる吸気呼吸ガス圧力の範囲内にある。これは、図２では、呼吸ガス圧力Ｐ_iにおける勾配三角ΔＶ／ΔＰによって例示的に示唆されている。図２のＰ‐Ｖ曲線に関して、これは、吸気段階の間の肺コンプライアンスＣ_iが、呼吸ガス圧力に従うＰ‐Ｖ曲線の一次導関数であることを意味している。従って、基本的に、各呼吸ガス圧力に割り当てられる肺コンプライアンスＣ_iを決定するための様々な方法が利用可能であり、有効である。

制御装置１８は、このように肺コンプライアンスＣ_iと割り当てられた呼吸ガス圧力Ｐ_iとから決定された値のペアを、データ記憶装置１９に保存し、保存された値から、肺コンプライアンスの最大となる値Ｃ_maxを決定する。この際、肺は、吸気段階の開始時点及び吸気段階の終了時点において、それぞれ、吸気段階の中間領域におけるよりも低い値の肺コンプライアンス値Ｃ_iを有するという事実が利用される。従って、値が最大となる値Ｃ_maxが、肺コンプライアンスＣ_iによって到達され、後続のより高い吸気呼吸ガス圧力において決定される肺コンプライアンスＣ_iが、より低い値を有する場合、値が最大となる値によって、吸気段階全体に関して絶対的な肺コンプライアンスの最大値Ｃ_maxも認識されている。

ノイズ成分を見つけ出し、より一層安定した肺コンプライアンスの決定を得るために、Ｐ‐Ｖ曲線は、一般的な平滑化方法で平滑化され得る。

図２では、最大の肺コンプライアンスＣ_maxは、点５８において存在する。点５８に存在する最大の勾配は、点５８におけるＰ‐Ｖ曲線５２の吸気の弧５４との接線５９によって示されている。

このように決定された最大の肺コンプライアンスＣ_maxの値は、制御装置１８によって、基準コンプライアンス値Ｃ_refとして選択される。基準コンプライアンス値Ｃ_refを選択した後、制御装置１８は、Ｐ／Ｖ手技の吸気段階が中断される際の中断コンプライアンス値Ｃ_termを自動的に算出する。本実施例では、中断コンプライアンス値Ｃ_termを算出するために、制御装置１８は、基準コンプライアンス値Ｃ_refを、１よりも小さい、例えば０．９である所定の係数と乗じる。

以後、制御装置１８は、上昇する呼吸ガス圧力に関して、それぞれ決定された肺コンプライアンスＣ_iを、中断コンプライアンス値Ｃ_termと比較し、現在の肺コンプライアンスＣ_iが中断コンプライアンス値Ｃ_termに到達しているか、又は超過していることを認識した場合には、吸気段階を終了させる。

これは、図２では、点６０に該当し、点６０では、やはりＰ－Ｖ曲線５２の吸気の弧５４との接線６１によって、肺コンプライアンスＣ_termが視認可能になっている。

代替的又は付加的に、制御装置１８は、呼吸ガス圧力の関数としての手技呼吸ガス体積の推移から、呼吸ガス圧力がより低い値である凹形の部分５４ａと、肺コンプライアンスの最大値Ｃ_maxの位置として、従って、基準コンプライアンス値Ｃ_refとしての、呼吸ガス圧力がより高い値である凸形の部分５４ｂと、の間の変曲点としての点５８を決定することができる。

点６０において、吸気段階が中断することによって、患者１２の肺は、気圧外傷から、又は、各患者１２にとって高すぎる肺内の呼吸ガス圧力によるその他の損傷から、自動的に保護され得る。この際、中断コンプライアンス値Ｃ_termの形での中断基準は、それによって中断されるべきＰ／Ｖ手技の間に決定され、ただちに適用される。

Ｐ‐Ｖ曲線５２の弧５６によって表される後続の呼気段階では、呼気呼吸ガスは、図１に関する上述の説明に従って、患者の肺から周囲Ｕに流れる。この際、呼気の弧５６と吸気の弧５４との間には、Ｐ／Ｖ手技に関して知られたヒステリシスが生じる。

既にＰ／Ｖ手技の際に、肺組織自体が短時間、リクルートメントされ得ることは、例えば呼気段階の間に、開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startにおいて、吸気段階の間よりも高い手技呼吸ガス体積が患者１２内に存在することの原因であり得るのだが、それにもかかわらず、Ｐ／Ｖ手技の間の患者１２の肺のヒステリシス挙動は、患者の肺への医学的に既知のリクルートメント手技の成果の見込みに関する叙述についての確実な指標であり、これによって、肺組織がガス交換に関してリクルートメントされる。

この際、高い吸気呼吸ガス圧力に到達する前に、早期にＰ／Ｖ手技を自動的に中断することは、得られたＰ‐Ｖ曲線の、患者１２の肺組織のリクルートメントのための直後のリクルートメント手技の成果の見込みに関する妥当性を高めるためにも有利である。患者の肺が既に多かれ少なかれ過膨張している所定の高さの最終圧力までＰ／Ｖ手技を続けることによって、妥当性のより低いＰ‐Ｖ曲線を供給することになるかも知れない。

例えば、制御装置１８は、開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startと、中断点６０に存在する中断呼吸ガス圧力Ｐ_termと、の間で、両方の弧５４及び５６が自身の間に含めるヒステリシス面６２の表面積を数量化するように構成されていてよい。さらに、制御装置１８は、長方形６４の表面積を算出するように構成されていてよく、長方形６４の一方の角は、開始呼吸ガス圧力Ｐ_Start及び開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startに割り当てられた吸気手技呼吸ガス体積から成る値のペアに位置しており、その対角線上で反対側の角は、中断呼吸ガス圧力Ｐ_term及び中断呼吸ガス圧力Ｐ_termに割り当てられた手技呼吸ガス体積に位置している。中断呼吸ガス圧力Ｐ_termが存在する点６０では、吸気手技呼吸ガス体積と呼気手技呼吸ガス体積とは、一般的に同じ大きさであるので、ここでは、吸気手技呼吸ガス体積と呼気手技呼吸ガス体積とからの手技呼吸ガス体積値の選択は、重要ではない。

制御装置１８はさらに、ヒステリシスの商を、ヒステリシス面の表面積と長方形面の表面積とから算出し、所定の第１の閾値と比較するように構成されていてよい。ヒステリシスの商が、所定の第１の閾値よりも大きい場合、制御装置１８は、出力装置２８を通じて、人工呼吸が進行中である肺におけるリクルートメント手技が、概ねリクルートメント成功の見込みを有していることを示す通知を出力する。

開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startは、患者に関して設定されたＰＥＥＰであってよいか、又は設定されたＰＥＥＰの約１．６倍までであってよい。好ましくは、Ｐ／Ｖ手技の開始呼吸ガス圧力は、本実施例とは関係なく、５ｍｂａｒから８ｍｂａｒ、好ましくは７ｍｂａｒから８ｍｂａｒの圧力領域に位置している。

代替的又は付加的に、制御装置１８は、呼気の弧５６と吸気の弧５４との差の最大値を決定するように構成されていてよい。これは、図２において、ΔＶ_hyst-maxとして示されている。

さらに、制御装置１８は、吸気手技呼吸ガス体積の最大の体積差を決定するように構成されていてよく、これは一般的に、一方での中断呼吸ガス圧力Ｐ_term、他方での開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startでの、吸気の弧５４の体積座標の差である。当該差は、図２では、ΔＶ_insp-maxとして示されている。

制御装置１８はさらに、体積の商を、呼気の弧５６と吸気の弧５４との間の決定された最大の体積差から、及び吸気の手技呼吸ガス体積の最大の体積差ΔＶ_insp-maxから、算出し、所定の第２の閾値と比較するように構成されていてよい。体積の商が、所定の第２の閾値よりも大きい場合、制御装置１８は、やはり、出力装置２８を通じて、人工呼吸が進行中である患者の肺で実施されたリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有していることを示す通知を出力する。

図２において、長方形６４の垂直方向で右側の辺は、最大の吸気体積差ΔＶ_insp-maxと同様に、特に好ましくは、中断呼吸ガス圧力Ｐ_termの圧力値にのみ位置している。患者の肺へのリクルートメント手技の成果の見込みの評価に関する上述の基準の妥当性は、長方形６４の垂直方向で右側の辺又は／及び最大の吸気体積差ΔＶ_insp-maxが、Ｐ／Ｖ手技の間に通過される呼吸ガス圧力領域の、中断呼吸ガス圧力Ｐ_termの９５％から１００％に至る上側端部領域６６に位置する場合、依然として十分に信頼できるものである。

同様に、長方形６４の垂直方向で左側の辺は、Ｐ／Ｖ手技の間に通過される呼吸ガス圧力領域の、開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startを始点として、開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startの１．０５倍まで至る下側端部領域６８に位置することが可能である。従って、長方形６４の垂直方向で左側の辺が開始呼吸ガス圧力Ｐ_Startに直接位置していることは好ましいものの、必ずしも直接位置している必要はない。

このような方法で、複雑なコンピュータ断層撮影検査を行わずに、肺組織のリクルートメントのために、患者に実施したリクルートメント手技の成果の見込みに関して、患者の人工呼吸を行っている場所において直接患者を評価することができる。

１０ 人工呼吸器
１２ 患者
１４ ハウジング
１５ 吸気口
１６ フロー変更装置
１７ 周囲温度センサ
１８ 制御装置
１９ データ記憶装置
２０ 吸気弁
２２ 呼気弁
２４ 入力装置
２６ センサ接続部、データ入力部
２７ 圧力センサアセンブリ
２８ 出力装置
３０ 呼吸ガスチューブアセンブリ
３０ａ 近位長手方向端部
３０ｂ 遠位長手方向端部
３１ 患者インターフェース
３１ａ 近位長手方向端部
３１ｂ 遠位長手方向端部
３１ｃ 位置
３２ 吸気ホース
３４ 第１の吸気ホース
３６ 第２の吸気ホース
３７ チューブ加熱装置
３８ 加湿装置
４０ 液体容器
４２ 呼気ホース
４４ フローセンサアセンブリ
４４ａ 連結構造
４６ センサ誘導アセンブリ
４７ Ｙチューブ部分
４８ 近位温度センサ
５０ 台
５２ Ｐ‐Ｖ曲線
５４ 吸気の弧、吸気手技呼吸ガス体積
５４ａ、５４ｂ 異なる湾曲方向を有して湾曲している部分
５６ 呼気の弧、呼気手技呼吸ガス体積
５８ 変曲点
５９ 接線
６０ 点
６１ 接線
６２ ヒステリシス面
６４ 長方形
６６ 上側端部領域
６８ 下側端部領域
ＡＦ 吸気呼吸ガスフロー
Ｃ_i 肺コンプライアンス値
Ｃ_max 肺コンプライアンスの最大値
Ｃ_ref 基準コンプライアンス値
Ｃ_term 中断コンプライアンス値
ＥＦ 呼気呼吸ガスフロー
Ｐ_i 呼吸ガス圧力
Ｐ_Start 開始呼吸ガス圧力
Ｐ_term 中断呼吸ガス圧力
Ｕ 外部環境
ΔＰ 圧力変更値
ΔＶ 体積変更値
ΔＶ_hyst-max 呼気の弧５６と吸気の弧５４との差の最大値
ΔＶ_insp-max 上側端部領域（６６）における手技呼吸ガス体積値と下側端部領域（６８）における手技呼吸ガス体積値との間の差分値

Claims (12)

1. 患者（１２）に人工呼吸を行うための人工呼吸器（１０）であって、
   －前記患者（１２）の人工呼吸のための吸気呼吸ガスを供給する呼吸ガス源アセンブリ（１５）、
   －吸気呼吸ガスフロー（ＡＦ）を形成し、値を変更するように構成されたフロー変更装置（１６）、
   －前記吸気呼吸ガスフロー（ＡＦ）を前記呼吸ガス源アセンブリ（１５、６２）から前記患者（１２）に向かって輸送するために、動作中に前記患者（１２）のより近くに位置している近位長手方向端部（３０ａ）と、動作中に前記患者からより離れて位置する遠位長手方向端部（３０ｂ）と、を有する呼吸ガスチューブアセンブリ（３０）、
   －前記吸気呼吸ガスフロー（ＡＦ）の値を、呼気呼吸ガスフロー（ＥＦ）の値と同様に検出するように構成されたフローセンサアセンブリ（４４）、
   －前記呼吸ガスチューブアセンブリ（３０）内での前記吸気呼吸ガスの圧力を、呼気呼吸ガスの圧力と同様に検出するように構成された圧力センサアセンブリ（２７）、
   －データ記憶装置（１９）を有する制御装置（１８）であって、信号を伝達できるように前記データ記憶装置（１９）、前記フローセンサアセンブリ（４４）、及び前記圧力センサアセンブリ（２７）と接続されており、前記フロー変更装置（１６）の動作出力を、前記吸気呼吸ガスフロー（ＡＦ）を変更するために制御するように構成された制御装置（１８）、
   が含まれており、
   前記制御装置（１８）は、Ｐ／Ｖ手技を実施するために前記フロー変更装置（１６）を作動させるように構成されており、Ｐ／Ｖ手技では、吸気段階において前記患者（１２）に、呼吸ガス圧力を上昇させて呼吸ガスが供給され、前記呼吸ガスは、呼気段階において、圧力上昇の終了後に、前記患者からパッシブに流出し、前記吸気段階の間にも前記呼気段階の間にも、多数の前記呼吸ガス圧力に関して、それぞれＰ／Ｖ手技に基づいて前記患者内に存在する手技呼吸ガス体積が、存在する前記呼吸ガス圧力に割り当てられて決定される人工呼吸器において、
   前記制御装置（１８）が、
   －前記吸気段階の間に、前記フローセンサアセンブリ（４４）及び前記圧力センサアセンブリ（２７）の信号に基づいて、それぞれ前記患者（１２）の肺の肺コンプライアンスを表す一連のコンプライアンス値を決定する、
   －一連の前記コンプライアンス値（Ｃ_i）に従って、基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）を決定する、
   －前記吸気段階に関する中断基準として、前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）を基に、前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）とは異なる値の中断コンプライアンス値（Ｃ_term）を閾値として決定する、及び、
   －前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）に到達した、又は超過した場合に、前記吸気段階を中断する、ように構成されていることを特徴とする人工呼吸器（１０）。
2. 前記制御装置（１８）が、一連の前記コンプライアンス値（Ｃ_i）を、
   ｉ）呼吸ガス圧力に割り当てられた体積変更値（ΔＶ）及び前記呼吸ガス圧力に割り当てられた圧力変更値（ΔＰ）からの商であって、前記体積変更値（ΔＶ）は、前記手技呼吸ガス体積の経時的変化を表しており、前記圧力変更値（ΔＶ）は、前記呼吸ガス圧力の経時的変化を表している商から、又は／及び、
   ｉｉ）呼吸ガス圧力に割り当てられた流動値及び前記呼吸ガス圧力に割り当てられた圧力変更値（ΔＰ）からの商であって、前記流動値は前記吸気呼吸ガスフロー（ＡＦ）を表している商から、算出するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の人工呼吸器（１０）。
3. 前記制御装置（１８）が、値がまず大きくなった後に小さくなる、一連の前記コンプライアンス値（Ｃ_i）から、値が最も大きいコンプライアンス値（Ｃ_max）を基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）として選択するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の人工呼吸器（１０）。
4. 前記制御装置（１８）が、吸気呼吸ガス圧力と、前記吸気呼吸ガス圧力それぞれに割り当てられた前記手技呼吸ガス体積と、から成る一連の値のペアから、一連の前記値のペアを表すグラフ（５４）の、異なる湾曲方向を有して湾曲している部分（５４ａ、５４ｂ）の間における変曲点（５８）を決定し、前記変曲点（５８）の前記呼吸ガス圧力に割り当てられた前記コンプライアンス値を、前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）として選択するように構成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
5. 前記制御装置（１８）が、前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）を、前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）と所定の係数との乗算によって、又は前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）と所定の被加数との加算によって、算出するように構成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
6. 前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）が、前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）の７５％から９５％であることを特徴とする、請求項５に記載の人工呼吸器（１０）。
7. 前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）が、前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）の８０％から９２．５％であることを特徴とする、請求項５に記載の人工呼吸器（１０）。
8. 前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）が、前記基準コンプライアンス値（Ｃ_ref）の８５％から９１％であることを特徴とする、請求項５に記載の人工呼吸器（１０）。
9. 前記制御装置（１８）が、体積の商を、前記Ｐ／Ｖ手技の間に、前記呼吸ガス圧力に関して生じる呼気手技呼吸ガス体積（５６）と吸気手技呼吸ガス体積（５４）との間の差の最大となる値（ΔＶ_hyst-max）から、及び、前記Ｐ／Ｖ手技の間に通過される呼吸ガス圧力領域の、上側端部領域（６６）における手技呼吸ガス体積値と下側端部領域（６８）における手技呼吸ガス体積値との間の差分値（ΔＶ_insp-max）から、算出するように構成されており、前記下側端部領域（６８）は開始呼吸ガス圧力（Ｐ_Start）を含み、前記開始呼吸ガス圧力（Ｐ_Start）の１．０５倍まで達しており、前記上側端部領域（６６）は、前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）が割り当てられた中断呼吸ガス圧力（Ｐ_term）を含み、前記中断呼吸ガス圧力（Ｐ_term）の９５％で開始することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
10. 前記制御装置（１８）が、前記体積の商が、所定の第１の閾値を超過する場合、患者の肺のリクルートメントのためのリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有していることを示す出力を形成するように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載の人工呼吸器（１０）。
11. 前記制御装置（１８）が、ヒステリシスの商を、前記Ｐ／Ｖ手技が開始する際の前記開始呼吸ガス圧力（Ｐ_Start）と、前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）が割り当てられている前記中断呼吸ガス圧力（Ｐ_term）と、の間の前記呼吸ガス圧力の関数としての、前記呼気手技呼吸ガス体積（５６）及び前記吸気手技呼吸ガス体積（５４）のグラフであるヒステリシス面（６２）の表面積から、及び、前記ヒステリシス面に外接する長方形（６４）の表面積から、算出するように構成されており、前記長方形の１つの角は、前記Ｐ／Ｖ手技の間に通過する前記呼吸ガス圧力領域の前記下側端部領域（６８）における下側呼吸ガス圧力値と、前記下側呼吸ガス圧力値に割り当てられた呼吸ガス体積値と、によって決定されており、前記下側端部領域（６８）は、前記開始呼吸ガス圧力（Ｐ_Start）を含み、前記開始呼吸ガス圧力（Ｐ_Start）の１．０５倍まで達しており、前記長方形の対角線上で反対側に位置する角は、前記上側端部領域（６６）における上側呼吸ガス圧力値によって、及び、前記上側呼吸ガス圧力値に割り当てられた呼吸ガス体積値によって、決定されており、前記上側端部領域（６６）は、前記中断コンプライアンス値（Ｃ_term）が割り当てられた前記中断呼吸ガス圧力（Ｐ_term）を含み、前記中断呼吸ガス圧力（Ｐ_term）の９５％で開始することを特徴とする、請求項９に記載の人工呼吸器（１０）。
12. 前記制御装置（１８）が、前記ヒステリシスの商が、所定の第２の閾値を超過する場合、患者の肺のリクルートメントのためのリクルートメント手技が、概ね成功の見込みを有していることを示す出力を形成するように構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の人工呼吸器（１０）。

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