JPH04506019A - 医療用換気器具における又はこれに関する改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 医療用換気器具における又はこれに関する半生＊改良本発明は、医療用換気器具 （ａ＋ｅｄｉｃａｌ　ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒｓ　）における又はこれに関する改 良に関し、特に、医療用換気器具の操作のコントロールの改良に関する。

公知の医療用換気器具には２つの基本的なタイプがある。

１つは一定容積流量発生器と呼ばれる公知の医療用換気器具であり、呼吸用の新 鮮なガスを比較的高圧で操作するようになっており、そのため、この換気器具は 、呼吸サイクル中において患者に供給される呼吸用ガスの容積が、換気器具に負 荷を与える肺特性の変化、すなわち、気道（ａｉｒｗａｙｓ）の抵抗や肺の屈従 （ｃｏｍｐｌ　１ａｎｃｅ　）に拘らず略々一定に保たれるように、呼吸用の新 鮮なガスの所定の流れをもたらすことができる流量発生器として機能する。この タイプの換気器具は、年令の異なる患者全てに亘って使用することができず、肺 に高圧を生じさせてしまう。

もう１つの公知の医療用換気器具は、比較的低圧を発生させるように作動する圧 力発生器として機能するが、呼吸サイクル中において、患者に供給される換気呼 吸用ガスの容積を肺の特性の変化に応じて一定に保つことができない。この圧力 発生器タイプの換気器具は、広く使用されており、どのような年令の患者に対し ても安全に利用され得る。

後者の公知の医療用換気器具は、一旦設定されると後は一定に保たれる圧力を予 め設定するようになっているので、最初の圧力状態が患者の肺の最初の状態に対 応するように設定された後にこのような換気器具に接続された患者の肺の状態が 変化すると、呼吸サイクル中の患者の肺に送られるガス容積や呼吸サイクルの排 気時の終了時における排気ガス中の二酸化炭素濃度、いわゆる最終呼吸気二酸化 炭素濃度のような生理学的呼吸因子にかなりの変化を生じさせることになる。

本発明の目的は、圧力発生器型の改良された医療用換気器具、及び、肺の特性に 変化があった場合でも、患者の呼吸の所定の生理学因子を自動的に調節するよう に、この種の換気器具を操作する方法を提供することである。

従って、第１に、本発明は、コントロールされるべき所望値の呼吸因子を得るよ うに患者に供給される呼吸用新鮮ガスの圧力を最初に設定する手段と、その後の 操作中に前記呼吸因子の値を測定する手段と、前記呼吸因子の測定値の前記所望 値からの変化を検出する手段と、供給される前記呼吸用新鮮ガスの圧力を変化さ せて前記呼吸用因子を前記所望値に維持するように呼吸因子の前記測定値の変化 に応じて前記設定手段を調節する手段とを有してなる医療用換気器具を提供する ものである。

そして、本発明は、患者に供給される呼吸用新鮮ガスの圧力を変化させることが できる医療用換気器具を操作する方法であって、コントロールされるべき所望値 の呼吸因子を得るように前記呼吸用新鮮ガスの圧力を最初に設定し、その後の前 記換気器具の操作中に前記呼吸因子を測定し、測定された前記呼吸因子の所望値 からの変化を検出し、前記呼吸用因子を前記所望値に維持するように前記換気器 具によって供給される前記呼吸用新鮮ガスの圧力を前記呼吸因子の変化に応じて 調節することからなる方法を提供するものである。

本発明がより容易に理解できるように、以下、図面を参照して実施例を説明する 。

第１図は、本発明による１つの実施例の医療用換気器具のブロック図である。

第２図は、本発明による他の実施例の医療用換気器具のブロック図である。

第１図に示されるように、本発明の１つの実施例に係る医療用換気器具は、可撓 性患者用チューブ２を具えた換気ダクト１を有している。換気ダグト１は、可撓 性患者用チューブ２によって、患者４の気道に挿入するための気管チューブ３に 接続されている。

比較的低圧の呼吸用ガスの供給源５は、呼吸用新鮮ガス管６によって、気道チュ ーブ３の内側端近傍の患者用チューブ２の患者側において流入ロアに接続されて いる。

呼吸用新鮮ガス管６は、換気ダクトと比較して細くなっている。換気操作中では 、呼吸用ガスが管６を通じて連続的に送られ、新鮮ガス管６の流量センサ８が各 々の吸排気のサイクルの排気時に管６を通じて供給される呼吸用新鮮ガスの容積 を測定する。

送気ガスジェット１０は、呼吸用ダクト１中に設けられており、供給ライン１２ によって高圧の送気ガス供給源１１に接続されている。送気ガスは、呼吸用新鮮 ガスと同じものでも異なるものでもよい、供給ライン１２にはソレノイドバルブ １４が設けられており、このソレノイドバルブ１４は、ジェット１０に高圧ガス のパルスを供給するチョッパー（ｃｈｏｐｐｅｒ　）として機能する電気パルス 発生器（図示せず）によってコントロールされている。ジェット１０は、呼吸用 ダクト１中において患者の方に向って送気ガスを軸方向に送るように向けられて おり、新鮮ガス管６を通じ流入ロアで送られる低圧の呼吸用ガスに周期的に変化 する圧力を与えるようになっている。流入ロアとジェット１０の間隔は、流入ロ アとジェット１０との間の換気ダクト中のガスの柱（ｃｏｌｕｍｎ）が、送気ガ スがなくとも呼吸操作の一部を行い得るように、流入ロアかも送られる呼吸用新 鮮ガスに必要な圧力変化を与える流体ピストンとして機能するようになっている 。

呼吸サイクルの排気時に患者の肺から出されるガスは、比較的大きな換気ダグト １を通じて、排気時に流入ロアに供給される新鮮ガスとともに換気器具の外に排 出される。流量センサ１５が、換気ダクト中に組み込まれており、患者の肺から 排出されたガスの容積及び排気時に供給される呼吸用新鮮ガスの容積からなる給 排気容積を測定するように構成されている。

流量調節器又は圧力調節器のいずれでもよいが、ソレノイドバルブ１４と送気ガ ス供給源１１の間の供給バイブ１２に調節器１６が接続されている。調節器１６ は、ソレノイドバルブ１４に供給されるガスの流量又は圧力を変化させる手動で 調節可能なコントロール手段１７を有する。流量センサ８は、呼吸の排気時に新 鮮ガス供給管６を通じて供給される新鮮ガスの容積を表わす電気測定信号を発し 、流量センサ１５は、排気時に換気ダグト１を通じて流れる総容積を表わす電気 測定信号を発する。

電気測定信号は、ライン１８．１９によって引算回路２０に送られ、引算回路２ ０は、２つのセンサ８，１５によって送られる信号を引算する。引算回路２０の 出力２１に送られる引算電気測定信号は、呼吸の排気時に患者の肺から排出され たガスの容積を表わし、患者の肺を換気するガスの容積、すなわち、いわゆる排 気呼吸気容積に対応している１回路２０の出力における信号は、ノーマリ−クロ ーズド（ｎｏｒｍａｌｌｙ　ｃｌｏｓｅｄ）遮断スイッチ２５（図では開いてい る）によって出力２１と接続されている基準メモリー２４を介してコンパレータ ２３の第１人力２２に送られる。また、回路２０の出力２１は、現在値メモリー （ｃｕｒｒｅｎｔ　ｖａｌｕｅ　ｍｅ＋＋＋ｏｒｙ）　２７を介してコンパレー タ２３の第２人力２６に接続されている。コンパレータ２３の出力２８は、調節 器１６のコントロール部材１７を調節するように機能するサーボモータ２９に接 続されている。また、引算回路２０の出力２１を、換気容積の測定値を表示する ディスプレー装置３ｏに接続することもできる。

第１図に基づき上述した換気器具を使用するに際して、調節器１６のコントロー ル部材１７は、まず、換気開始時において患者の肺に、患者の状態の変化に拘ら ず維持されることが望ましい所望の容積のガスを送るように手動で調節される。

一旦、所望の換気容積に達すると、基準メモリー２４と引算回路２０を切るよう に遮断スイッチが開かれ、そして、メモリー２４が所定値の換気容積に対応する 引算測定信号の固定基準値を記憶し、コンパレータ２３の入力２７にこの基準値 に対応する信号を送る。しかし、現在値メモリー２７は、呼吸サイクルの各々の 排気終了時に引算回路２０の出力に送られる引算測定信号の新しい値に更新され 続け、コンパレータ２３の入力２６に更新された現在値に対応する信号を送る。

その後において、例えば、患者の肺の屈従の結果としての変化があって換気容積 が所望値から異なった場合、コンパレータ２３の入力２２．２６に送られる信号 が異なり、コンパレータは出力２８を通じてサーボモータ２９にエラー信号を送 る。サーボモータ２９は、換気容積をその初期所望値に戻すように適切な方法で コントロール部材１７を調節するように作動する。

本発明による医療用呼吸器具の他の実施例が第２図に概略的に示されている。こ の呼吸器具は、ステム部分３２を具えた換気ダクト３１を有し、ステム部分は患 者３４の気道に挿入するための気管チューブ３３の一端に連結されている。

換気ダクト３１の第１分岐部分３５は、呼吸用新鮮ガスの高圧供給源３７に接続 された呼吸用新鮮ガス管３６にその端部で接続されている。新鮮ガスダクト３６ を通じて流れる呼吸用新鮮ガスは、流量調節器３８によって比較的低圧に調節さ れている。換気ダクトの分岐部分３５は、呼吸サイクルの排気時に分岐部分３５ を通じて供給される新鮮ガスの容積を測定するようになっている流量センサ３９ を具えている。

換気ダクト３１の他の分岐部分４０は、端部に開口を有し、呼吸サイクルの排気 時に分岐部分４０を通じて流れるガスの総容積を測定するようになっている流量 センサ４１を具えている。この給排気容積は、患者の肺から排出されるガス容積 、すなわち、患者の肺を換気するガス容積と、排気時に分岐部分３５を通じて供 給される新鮮ガスの容積からなる。

送気ジェット４２は、換気ダクト３１中に設けられており、呼吸用新鮮ガスの高 圧供給源３７に接続される送気ガスライン４３によって送気ガスを供給する。送 気ガス供給ラインは、ソレノイドバルブ４４と、コントロール部材４７を具えた 流量又は圧力調節器４６を有する。

コントロール部材４７は、コントロール回路の制御下にあるサーボモータ５９に より設定及び調節が可能である。

コントロール回路は、第１図のものと同じようなものであり、ライン４８．４９ の流量センサ３９，４１からの各々の測定信号を受ける引算回路５０、遮断スイ ッチ５５を介して回路５０の出力５１に接続された基準メモリー５４、出力５１ に常時接続された現在値メモリー５７、サーボモータ５９に接続された出力５８ を具えたコンパレータ５３、及びディスプレー装置６０を有している。

第２図に示された上記実施例では、低圧呼吸ガスが、換気器具の作動中、管３６ を通じて継続的に供給される。

ソレノイド４４はジェット４２に呼吸用新鮮ガスのパルスを発生させ、その結果 、比較的高圧の呼吸用ガスの周期的に変化する流れを生じさせ、呼吸の吸気時に 換気ダクトの分岐部分３５を通じて供給される低圧呼吸用ガスを換気ダクトのス テム３２に送り込む、呼吸の排気時では、患者の肺から排出されたガスは、低圧 の呼吸用新鮮ガスとともに、換気ダクトの開口分岐部分４０を通じて送り出され る。このとき、低圧呼吸用新鮮ガスは、換気ダクトの分岐部分３５を通じて継続 的に流される。

患者の肺を換気するガス容積を予め設定される所望のレベルに維持する第２図の 換気器具においては、所望の換気容積に達するまで、まず、調節器４５のコント ロール部材４６が調節され、次いで遮断スイッチ５５が開かれ、そして、サーボ モータ５９が、定常レベルで換気容積を維持するために、基準メモリー５４に記 憶された基準値と現在値メモリー５７に記憶された更新現在値とを比較しながら コントロールされる。

本発明の上記実施例は患者の肺を換気するガス容積の所望値の維持を例示するこ とによって説明されたが、排気プロセスの他の適切な因子を維持するように換気 器具を構成し、換気操作中において維持される因子の現在値を検出する適切な手 段を設けるようにしてもよいことは勿論である０例えば、排気終了時の二酸化炭 素濃度、すなわち、最終呼吸気二酸化炭素濃度を、呼吸サイクルの適切な時に、 気管チューブ３又は３３の先端近傍において、二酸化炭素濃度を測定する公知の 赤外線二酸化炭素検出器のような適切な二酸化炭素検出器７０を設けて所定値を コントロールすることができる。次いで、二酸化炭素検出器からの電気出力を、 引算回路２０又は５０の出力信号の替わりに、基準メモリー及び現在値メモリー に送ることができる。

国際調査報告 国際調査報告 Ｇ８９０００８７０ Ｓ＾　３７４８１

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．患者の気道に発生する圧力を変化させることができる医療用換気器具を操作 する方法であって、コントロールされるべき所望値の呼吸因子を得るように前記 圧力を最初に設定し、その後の前記換気器具の操作中に前記呼吸因子を測定し、 測定された前記呼吸因子の前記所望値からの変化を検出し、前記呼吸用因子を前 記所望値に維持するように前記換気器具によって発生される前記圧力を前記呼吸 因子の変化に応じて調節することからなる、方法。
2. ２．前記コントロールされる呼吸因子が前記患者の肺を換気するガスの容積であ る、請求項１記載の方法。
3. ３．排気時に患者から前記換気器具中に排気される排気ガスの総容積を測定し、 排気時に前記換気器具によって送られる呼吸用新鮮ガスの容積を測定し、患者の 肺から排出されたガスの容積を得るために測定された前記排気ガスの総容積から 測定された前記呼吸用新鮮ガスの容積を引算して、前記換気容積が測定される、 請求項２記載の方法。
4. ４．前記コントロールされる呼吸因子が呼吸サイクルの排気時の終了時における 二酸化炭素の濃度である、請求項１記載の方法。
5. ５．コントロールされるべき所望値の呼吸因子を得るように患者に供給される呼 吸用新鮮ガスを最初に設定する手段と、その後の操作中に前記呼吸因子の値を測 定する手段と、前記呼吸因子の前記測定値の前記所望値からの変化を検出する手 段と、供給される前記呼吸用新鮮ガスの圧力を変化させて前記呼吸用因子を前記 所望値に維持するように呼吸因子の前記測定値の変化に応じて前記設定手段を調 節する手段とを有してなる医療用換気器具。
6. ６．前記測定手段が、呼吸サイクルの排気時において患者の肺から排出されるガ スの容積を測定するようになっている、請求項５記載の換気器具。
7. ７．前記測定手段が、排気時に患者から前記換気器具に流入する排気ガスの総容 積を測定するように構成され且つ測定された前記総容積に対応する第１測定信号 を送る第１測定装置と、排気時に前記換気器具によって送られた呼吸用新鮮ガス の容積を測定するように構成され且つ測定された呼吸用新鮮ガスの前記容積に対 応する第２測定信号を送る第２測定装置と、患者の肺から排出されたガスの容積 に対応する演算測定信号を与えるように前記第１測定信号から前記第２測定信号 を引算する引算手段とを有してなる、第６項記載の換気器具。
8. ８．前記演算測定信号の最初の基準値を記憶するように前記呼吸因子の前記所望 値の設定時には開いているノーマリークローズド遮断スイッチを介して前記演算 測定信号が送られる基準メモリーと、前記引算手段から前記演算測定信号を受け るように常時接続されている現在値メモリーと、前記換気器具の操作中において 前記基準メモリーと前記現在値メモリーの内容を比較し、且つ、前記基準メモリ ーと前記現在値メモリーの内容を如何なる差異にも対応するエラー出力信号を送 るコンパレータと、前記コンパレータから前記エラー信号を受けるように接続さ れ、且つ、前記エラー信号に応答して前記換気器具の前記設定手段を調節するよ うに結合されたサーボモータとを有する、第７項の換気器具。
9. ９．前記設定手段が、前記換気器具の換気ダクト中に配置された送気ジェットヘ の送気ガスの供給をコントロールし、且つ、患者に供給される呼吸用ガスの圧力 を維持するように構成されている、請求項５乃至８のいずれか１つに記載の換気 器具。
10. １０．前記設定手段は、高圧送気ガスを前記送気ジェットに送るようになってい る流量調節器又は圧力調節器である、第９項記載の換気器具。
11. １１．換気ダクトの患者側端部において呼吸用新鮮ガスの供給源に接続された流 入口を有し、前記送気ジェットが前記呼吸用ガス流入口と離間しており、前記換 気ダクト中における前記送気ジェットと前記流入口との間のガスの柱が、前記送 気ガスから前記換気ダクトの患者側端部に供給される呼吸用新鮮ガスの流れに圧 力を伝達するような流体ピストンとして機能するようになっている、請求項９又 は１０記載の換気器具。
12. １２．前記換気器具ダクトは、患者に接続されるステムと、呼吸用新鮮ガスの供 給源に接続された第１分岐部分と、呼吸サイクルの排気時に排気ガスを流出させ る第２分岐部分とを有し、呼吸サイクルの吸気時に呼吸用新鮮ガスを前記換気ダ クトの前記第１分岐部分から送り込むように前記ジェットが前記換気ダクトの前 記ステム中に設けられている、請求項９又は１０記載の換気器具。
13. １３．前記測定手段が、呼吸サイクルの排気時の終了時に排気ガス中の二酸化炭 素濃度を測定するようになっている、請求項５記載の換気器具。