JPH07516A - 患者通気装置の呼吸の吸息サイクル中に閉ループ気道圧力を制御するためのシステム及び方法 - Google Patents
患者通気装置の呼吸の吸息サイクル中に閉ループ気道圧力を制御するためのシステム及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所望の圧力レベルを得るため流れ供給弁及び
逃がし弁を組み合わせて制御することによって、患者の
気道内圧力を呼吸の吸息サイクル中に制御するためのシ
ステム及び方法の提供する。 【構成】 流れ供給弁を所望供給流量で通過する呼吸ガ
スの流れを制御し、逃がし弁を通して呼吸ガスを所望の
流出流量で通気することによって、通気装置の気道圧力
を吸息サイクル中に制御し、所望の気道圧力を得る。通
気システムをフィードバック制御するためにエラーの量
を決定するため、実際の供給流量の計測値、呼息／逃が
し弁を通る実際の流出流量の計測値、及び気道内の圧力
の計測値を所望の値と比較する。
逃がし弁を組み合わせて制御することによって、患者の
気道内圧力を呼吸の吸息サイクル中に制御するためのシ
ステム及び方法の提供する。 【構成】 流れ供給弁を所望供給流量で通過する呼吸ガ
スの流れを制御し、逃がし弁を通して呼吸ガスを所望の
流出流量で通気することによって、通気装置の気道圧力
を吸息サイクル中に制御し、所望の気道圧力を得る。通
気システムをフィードバック制御するためにエラーの量
を決定するため、実際の供給流量の計測値、呼息／逃が
し弁を通る実際の流出流量の計測値、及び気道内の圧力
の計測値を所望の値と比較する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、呼吸通気装置に関し、
更に詳細には、所望の圧力レベルを得るため流れ送出弁
及び逃がし弁を組み合わせて制御することによって、患
者の気道内圧力を呼吸の吸息サイクル中に制御するため
のシステム及び方法に関する。
更に詳細には、所望の圧力レベルを得るため流れ送出弁
及び逃がし弁を組み合わせて制御することによって、患
者の気道内圧力を呼吸の吸息サイクル中に制御するため
のシステム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療用通気装置は、患者が何らかの理由
で適切な呼吸を自力でできない場合に患者の呼吸を補助
するように設計されている。幾つかの形態の通気装置シ
ステムでは、患者が吸息の努力を始めた後に、圧力の補
助の形態で患者が通気又は換気される。このようなシス
テムでは、介護者が入力した目標圧力に至るため、呼吸
の開始後直ちに圧力を高めるのが望ましい。このように
圧力を高めることによって、患者の肺に呼吸ガスを供給
する流れを患者の気道内に生ぜしめる。従来の圧力制御
式通気装置システムは、圧力制御装置、流れ制御装置、
及び気道の入口側に設けられた目標圧力に到ったときに
流れを遮断するフローバルブ、即ち流れ弁又は流量弁を
使用することによって、患者へのガスの流れを制御す
る。しかしながら、このような制御方法は、圧力が患者
の生理学的状態及び気道の構造に応じて目標圧力を多か
れ少なかれオーバーシュートするために患者を過圧して
しまうことがよくある。大抵の場合、オーバーシュート
した状態が続き、かくして、患者の肺は呼吸の全吸息サ
イクルに亘って過圧される。これが起こった場合には、
所望の圧力よりも高い圧力によって患者の肺に損傷が加
わる可能性がある。例えば、患者が胸郭又は腹部に外科
手術を最近受けた場合、このような過圧により縫合部又
は外科手術で最近修復された血管が破裂する可能性があ
り得る。同様に、喘息や肺気腫の患者のような非常に虚
弱な又は衰弱した患者は、呼吸圧力が所望の圧力以上で
ある場合に被害を受け易い。
で適切な呼吸を自力でできない場合に患者の呼吸を補助
するように設計されている。幾つかの形態の通気装置シ
ステムでは、患者が吸息の努力を始めた後に、圧力の補
助の形態で患者が通気又は換気される。このようなシス
テムでは、介護者が入力した目標圧力に至るため、呼吸
の開始後直ちに圧力を高めるのが望ましい。このように
圧力を高めることによって、患者の肺に呼吸ガスを供給
する流れを患者の気道内に生ぜしめる。従来の圧力制御
式通気装置システムは、圧力制御装置、流れ制御装置、
及び気道の入口側に設けられた目標圧力に到ったときに
流れを遮断するフローバルブ、即ち流れ弁又は流量弁を
使用することによって、患者へのガスの流れを制御す
る。しかしながら、このような制御方法は、圧力が患者
の生理学的状態及び気道の構造に応じて目標圧力を多か
れ少なかれオーバーシュートするために患者を過圧して
しまうことがよくある。大抵の場合、オーバーシュート
した状態が続き、かくして、患者の肺は呼吸の全吸息サ
イクルに亘って過圧される。これが起こった場合には、
所望の圧力よりも高い圧力によって患者の肺に損傷が加
わる可能性がある。例えば、患者が胸郭又は腹部に外科
手術を最近受けた場合、このような過圧により縫合部又
は外科手術で最近修復された血管が破裂する可能性があ
り得る。同様に、喘息や肺気腫の患者のような非常に虚
弱な又は衰弱した患者は、呼吸圧力が所望の圧力以上で
ある場合に被害を受け易い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】こうした理由のため、
オーバーシュートを無くすため又は患者の気道が長期間
に亘って過圧されることのないようにするため、圧力制
御式通気装置での呼吸の送出を制御できるのが望まし
い。基本的な形体を大きく変化させることなく及び現存
の構成要素を使用してこのようなオーバーシュートの制
御を行うことができるのが特に有利である。本発明はこ
のような目的を達成する。
オーバーシュートを無くすため又は患者の気道が長期間
に亘って過圧されることのないようにするため、圧力制
御式通気装置での呼吸の送出を制御できるのが望まし
い。基本的な形体を大きく変化させることなく及び現存
の構成要素を使用してこのようなオーバーシュートの制
御を行うことができるのが特に有利である。本発明はこ
のような目的を達成する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】簡潔に一般的な言葉で述
べると、本発明は、流れ送出供給弁及び逃がし弁の両方
を制御することによって呼吸の吸息サイクル中に患者通
気装置気道圧力を制御するためのシステム及び方法を提
供する。流れ送出供給弁及び逃がし弁は、両方とも患者
の気道と連通している。流れ制御弁は、所望の気道圧力
レベルを達成するのに必要な流量で呼吸ガスの通気流れ
を供給するように制御され、逃がし弁は所望の気道圧力
に基づく逃がし弁圧力制御装置からの信号、及び所望の
逃がし弁流量及び計測された呼息流量に基づく逃がし弁
流れ制御装置からの信号に応じて開放される。本発明を
使用することによって、患者の気道内の圧力の制御が改
善され、特に、オーバーシュートの制御及び吸息サイク
ル中過圧状態のままであることに関し改善がなされる。
人工呼吸器の吸息サイクル中に遭遇する現在の問題点
は、圧力制御式通気についての吸息サイクル中の患者の
気道圧力のオーバーシュートの制御である。サイクルが
主に標準圧力及び流れ制御装置によって制御される場合
には、制御装置が流れ弁に、開放して吸息の最初の相中
に患者に呼吸ガスを迅速に供給するように指令したと
き、患者には気道圧力のオーバーシュートが加わり易
い。このような過圧は、患者の気道を迅速に充填する必
要があり、流れ弁しか制御できないような場合には、大
抵、不可避である。かくして、呼吸サイクルの吸息サイ
クル中に患者の気道圧力を更に正確に制御するのが非常
に望ましい。これは、患者の肺の過圧が数多くの望まし
からぬ作用をもたらすためである。
べると、本発明は、流れ送出供給弁及び逃がし弁の両方
を制御することによって呼吸の吸息サイクル中に患者通
気装置気道圧力を制御するためのシステム及び方法を提
供する。流れ送出供給弁及び逃がし弁は、両方とも患者
の気道と連通している。流れ制御弁は、所望の気道圧力
レベルを達成するのに必要な流量で呼吸ガスの通気流れ
を供給するように制御され、逃がし弁は所望の気道圧力
に基づく逃がし弁圧力制御装置からの信号、及び所望の
逃がし弁流量及び計測された呼息流量に基づく逃がし弁
流れ制御装置からの信号に応じて開放される。本発明を
使用することによって、患者の気道内の圧力の制御が改
善され、特に、オーバーシュートの制御及び吸息サイク
ル中過圧状態のままであることに関し改善がなされる。
人工呼吸器の吸息サイクル中に遭遇する現在の問題点
は、圧力制御式通気についての吸息サイクル中の患者の
気道圧力のオーバーシュートの制御である。サイクルが
主に標準圧力及び流れ制御装置によって制御される場合
には、制御装置が流れ弁に、開放して吸息の最初の相中
に患者に呼吸ガスを迅速に供給するように指令したと
き、患者には気道圧力のオーバーシュートが加わり易
い。このような過圧は、患者の気道を迅速に充填する必
要があり、流れ弁しか制御できないような場合には、大
抵、不可避である。かくして、呼吸サイクルの吸息サイ
クル中に患者の気道圧力を更に正確に制御するのが非常
に望ましい。これは、患者の肺の過圧が数多くの望まし
からぬ作用をもたらすためである。
【０００５】本発明は、従来の圧力制御装置及び流れ制
御装置、並びに流れ制御弁及び患者管システムを介して
患者への呼吸ガスの供給を制御するための通気装置呼吸
ガス供給システムと組み合わせた能動的に制御される逃
がし弁を使用する。患者の気道内の圧力を更に正確に制
御するため、制御入力に応じて呼吸ガスを通気する逃が
し弁が設けられている。逃がし弁への制御入力は、所望
の気道圧力を表す信号及び逃がし流れの所望のレベルと
実際の逃がし弁流れとの間の差を表す信号から得られ
る。本発明の方法及び装置を使用すると、吸息サイクル
の第１の段階中に肺を迅速に充填するために非常に強い
初期流量を使用した場合でも、患者の気道内の圧力を制
御してオーバーシュートをなくすことができる。本発明
の現在の好ましい実施例では、患者の所望の気道圧力を
患者の計測された気道圧力に加算し、圧力制御装置への
入力として使用されるエラー信号をつくりだす。圧力制
御装置は、所望の圧力を得るための所望の流れを表す流
れ制御信号を出力する。流れ制御信号は、流れ弁の出力
に加算され、流れ弁制御装置を駆動するのに使用される
エラー信号を提供する。好ましくは調節自在の能動的に
制御される弁である逃がし弁は、患者の気道に連結さ
れ、所望の圧力を表す信号及び逃がし流れエラー信号か
ら得られたコマンド信号によって駆動される。逃がしエ
ラー信号は、計測された逃がし弁流れとシステム及び医
療上のパラメータと関係した多くの要因に基づいて確立
された所望の逃がし弁流れとの間の差に基づいている。
例えば、患者は、ネブライザ等による投薬を受けること
がよくあるが、こうした場合、呼息した呼吸ガス中に未
吸収の薬剤が含まれる。このような場合には、他人が患
者の薬にさらされることを制限するため、逃がし弁の流
れを毎分１リットル（ Liter/minute ）といった比較的
低レベルに制限するのが望ましい。一般的には、逃がし
弁の流れを制限して呼吸器によるガスの使用を制限する
のが望ましい。本発明の好ましい実施例では、逃がし弁
は、有利には、当該技術分野で周知の力平衡式呼息弁で
ある。このような弁は、電気的な入力、空気圧の入力、
又は機械的な入力によって制御される。
御装置、並びに流れ制御弁及び患者管システムを介して
患者への呼吸ガスの供給を制御するための通気装置呼吸
ガス供給システムと組み合わせた能動的に制御される逃
がし弁を使用する。患者の気道内の圧力を更に正確に制
御するため、制御入力に応じて呼吸ガスを通気する逃が
し弁が設けられている。逃がし弁への制御入力は、所望
の気道圧力を表す信号及び逃がし流れの所望のレベルと
実際の逃がし弁流れとの間の差を表す信号から得られ
る。本発明の方法及び装置を使用すると、吸息サイクル
の第１の段階中に肺を迅速に充填するために非常に強い
初期流量を使用した場合でも、患者の気道内の圧力を制
御してオーバーシュートをなくすことができる。本発明
の現在の好ましい実施例では、患者の所望の気道圧力を
患者の計測された気道圧力に加算し、圧力制御装置への
入力として使用されるエラー信号をつくりだす。圧力制
御装置は、所望の圧力を得るための所望の流れを表す流
れ制御信号を出力する。流れ制御信号は、流れ弁の出力
に加算され、流れ弁制御装置を駆動するのに使用される
エラー信号を提供する。好ましくは調節自在の能動的に
制御される弁である逃がし弁は、患者の気道に連結さ
れ、所望の圧力を表す信号及び逃がし流れエラー信号か
ら得られたコマンド信号によって駆動される。逃がしエ
ラー信号は、計測された逃がし弁流れとシステム及び医
療上のパラメータと関係した多くの要因に基づいて確立
された所望の逃がし弁流れとの間の差に基づいている。
例えば、患者は、ネブライザ等による投薬を受けること
がよくあるが、こうした場合、呼息した呼吸ガス中に未
吸収の薬剤が含まれる。このような場合には、他人が患
者の薬にさらされることを制限するため、逃がし弁の流
れを毎分１リットル（ Liter/minute ）といった比較的
低レベルに制限するのが望ましい。一般的には、逃がし
弁の流れを制限して呼吸器によるガスの使用を制限する
のが望ましい。本発明の好ましい実施例では、逃がし弁
は、有利には、当該技術分野で周知の力平衡式呼息弁で
ある。このような弁は、電気的な入力、空気圧の入力、
又は機械的な入力によって制御される。
【０００６】以上のことから、本発明は、通気装置によ
る患者の呼吸の吸息サイクル中に、流れ制御弁及び呼息
弁であるのがよい逃がし弁の両方を能動的に制御し、こ
れによって圧力及び流れの迅速な立ち上がり時間及び所
望の目標圧力を越えた気道圧力のオーバーシュートの減
少の両方を提供することによって、患者の気道圧力を制
御するための改善された方法及び装置を提供するという
ことがわかる。本発明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示す添付図面から明
らかになるであろう。
る患者の呼吸の吸息サイクル中に、流れ制御弁及び呼息
弁であるのがよい逃がし弁の両方を能動的に制御し、こ
れによって圧力及び流れの迅速な立ち上がり時間及び所
望の目標圧力を越えた気道圧力のオーバーシュートの減
少の両方を提供することによって、患者の気道圧力を制
御するための改善された方法及び装置を提供するという
ことがわかる。本発明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示す添付図面から明
らかになるであろう。
【０００７】
【実施例】圧力制御式通気システムは、患者の呼吸の開
始を通気装置が検出した後、加圧された呼吸ガスの流れ
を患者に提供する。しかしながら、ガスの流れが精密に
制御されていない場合には、圧力が目標レベルよりも高
くなることによって患者の気道、及びかくして患者の肺
を過圧することがあり得る。こうした場合には、患者は
不快感を覚え、或いは高い圧力の作用により呼吸器系に
損傷を受けることすらあり得る。図１に示す従来技術の
圧力制御式通気装置制御システムは、所望の圧力をエラ
ー加算手段２に入力する手段を有し、エラー加算手段２
は、患者の気道システム６内の患者圧力を計測する圧力
センサ４からの入力も受入れる。計測した圧力と所望の
圧力との差がエラー信号であり、このエラー信号は、所
望の流量を表示する信号を発生する圧力制御装置８への
入力として使用される。所望の流量を加算手段１０で流
れセンサ又は流量センサ１６からの信号に加算し、流れ
弁制御装置又は流量弁制御装置１２への入力として使用
される流れエラー信号をつくりだす。流れ弁制御装置１
２は、流れ弁１４を駆動する流れ弁又は流量弁コマンド
を発生する。流れ弁１４は、患者の気道及び管システム
６への流れを制御する。
始を通気装置が検出した後、加圧された呼吸ガスの流れ
を患者に提供する。しかしながら、ガスの流れが精密に
制御されていない場合には、圧力が目標レベルよりも高
くなることによって患者の気道、及びかくして患者の肺
を過圧することがあり得る。こうした場合には、患者は
不快感を覚え、或いは高い圧力の作用により呼吸器系に
損傷を受けることすらあり得る。図１に示す従来技術の
圧力制御式通気装置制御システムは、所望の圧力をエラ
ー加算手段２に入力する手段を有し、エラー加算手段２
は、患者の気道システム６内の患者圧力を計測する圧力
センサ４からの入力も受入れる。計測した圧力と所望の
圧力との差がエラー信号であり、このエラー信号は、所
望の流量を表示する信号を発生する圧力制御装置８への
入力として使用される。所望の流量を加算手段１０で流
れセンサ又は流量センサ１６からの信号に加算し、流れ
弁制御装置又は流量弁制御装置１２への入力として使用
される流れエラー信号をつくりだす。流れ弁制御装置１
２は、流れ弁１４を駆動する流れ弁又は流量弁コマンド
を発生する。流れ弁１４は、患者の気道及び管システム
６への流れを制御する。
【０００８】このようなシステムを使用し、患者の気道
及び患者の肺が構成するリザーバを呼吸の開始後に加圧
することによって迅速に満たす。理想的には、目標圧力
に至ると直ちにガス流を遮断しなければならないが、従
来技術の制御装置及びガス送出システムの動的応答は、
圧力をオーバーシュートさせ、その結果、患者を過圧す
ることがしばしばある。本発明は、介護者が設定した目
標値を越えて圧力が大幅にオーバーシュートしたままに
ならないようにするため、吸息の流れ及び圧力、及び患
者回路システムの逃がし弁の両方を能動的に制御するた
めのシステム及び方法を提供する。図２に示すように、
本発明は、図１に例示した種類の圧力制御式通気システ
ムを使用するとともに、呼息弁であるのがよい逃がし弁
を能動的に制御し、気道圧力を制御する。更に詳細に
は、加算器２はエラー信号を出力し、この信号は、入力
された所望の圧力及び圧力センサ４からの計測された気
道圧力に基づいて、圧力制御装置８への入力として使用
される。圧力制御装置８は所望の流量を出力し、この流
量は、加算手段１０によって流れセンサ１６が計測した
流量に加えられる。加算手段１０の出力は、流れ弁制御
装置１２及びかくして流れ弁１４を駆動し、所定の流量
を患者の気道６を通して患者に提供するのに使用され
る。更に、本発明は、所望の圧力を呼息弁制御装置２０
に入力し、呼息弁制御装置２０の出力を加算手段２２で
加算し、呼息弁１８を駆動するための呼息弁コマンドを
つくりだす。加算手段２２への他の入力は、呼息弁の流
れ又は流量制御装置２４の出力であり、呼息弁流れ制御
装置２４は、加算手段２６の出力によって駆動される。
加算手段２６は、所望の逃がし流れ及び呼息弁逃がし流
れセンサ２８が計測した呼息弁逃がし流れから得られた
逃がし流れエラー信号を出力し、これを呼息弁流れ制御
装置に入力する。
及び患者の肺が構成するリザーバを呼吸の開始後に加圧
することによって迅速に満たす。理想的には、目標圧力
に至ると直ちにガス流を遮断しなければならないが、従
来技術の制御装置及びガス送出システムの動的応答は、
圧力をオーバーシュートさせ、その結果、患者を過圧す
ることがしばしばある。本発明は、介護者が設定した目
標値を越えて圧力が大幅にオーバーシュートしたままに
ならないようにするため、吸息の流れ及び圧力、及び患
者回路システムの逃がし弁の両方を能動的に制御するた
めのシステム及び方法を提供する。図２に示すように、
本発明は、図１に例示した種類の圧力制御式通気システ
ムを使用するとともに、呼息弁であるのがよい逃がし弁
を能動的に制御し、気道圧力を制御する。更に詳細に
は、加算器２はエラー信号を出力し、この信号は、入力
された所望の圧力及び圧力センサ４からの計測された気
道圧力に基づいて、圧力制御装置８への入力として使用
される。圧力制御装置８は所望の流量を出力し、この流
量は、加算手段１０によって流れセンサ１６が計測した
流量に加えられる。加算手段１０の出力は、流れ弁制御
装置１２及びかくして流れ弁１４を駆動し、所定の流量
を患者の気道６を通して患者に提供するのに使用され
る。更に、本発明は、所望の圧力を呼息弁制御装置２０
に入力し、呼息弁制御装置２０の出力を加算手段２２で
加算し、呼息弁１８を駆動するための呼息弁コマンドを
つくりだす。加算手段２２への他の入力は、呼息弁の流
れ又は流量制御装置２４の出力であり、呼息弁流れ制御
装置２４は、加算手段２６の出力によって駆動される。
加算手段２６は、所望の逃がし流れ及び呼息弁逃がし流
れセンサ２８が計測した呼息弁逃がし流れから得られた
逃がし流れエラー信号を出力し、これを呼息弁流れ制御
装置に入力する。
【０００９】本発明を使用することによって、患者の気
道の圧力のオーバーシュートは、呼息弁によって、検出
された流れ及び所望の圧力に基づいて能動的に制御され
る。本発明の別の利点は、所望の圧力曲線を入力し、本
発明の閉ループシステムを使用してこの曲線を正確に辿
ることができるということである。かくして、本発明
は、単に固定レベルの目標圧力に適合できるというので
はなく、種々の呼吸方法に適合できる。本発明では種々
の逃がし弁を使用できるけれども、呼息弁として使用さ
れる一つの特定の形態の力平衡弁が有利であることがわ
かっている。図３及び図４は、このような呼息弁のうち
の二つの種類を示し、これらの弁はバルーン型又はダイ
ヤフラム型である。図３に示すバルーン型弁は、パイロ
ット圧力入口３２からの圧力によって膨らませたバルー
ン３０を有し、呼息流が弁に及ぼす力がパイロット圧力
でつくりだされた力を越えたとき、呼息流が弁を開く。
同様に、図４のダイヤフラム弁には、弁の外側本体、弁
ポペット、及びダイヤフラム３４の後側の領域によって
形成されたキャビティに作用し、かくして呼息流を図３
のバルーン弁と同様に制御するパイロット圧力入口３２
が設けられている。本発明の逃がし弁の目的についてこ
のような弁が有用であることがわかっているが、本発明
の逃がし弁について、電気的に、機械的に、又は空気圧
で駆動される他の弁、又はこれらの駆動機構の組み合わ
せを有利に使用できる。
道の圧力のオーバーシュートは、呼息弁によって、検出
された流れ及び所望の圧力に基づいて能動的に制御され
る。本発明の別の利点は、所望の圧力曲線を入力し、本
発明の閉ループシステムを使用してこの曲線を正確に辿
ることができるということである。かくして、本発明
は、単に固定レベルの目標圧力に適合できるというので
はなく、種々の呼吸方法に適合できる。本発明では種々
の逃がし弁を使用できるけれども、呼息弁として使用さ
れる一つの特定の形態の力平衡弁が有利であることがわ
かっている。図３及び図４は、このような呼息弁のうち
の二つの種類を示し、これらの弁はバルーン型又はダイ
ヤフラム型である。図３に示すバルーン型弁は、パイロ
ット圧力入口３２からの圧力によって膨らませたバルー
ン３０を有し、呼息流が弁に及ぼす力がパイロット圧力
でつくりだされた力を越えたとき、呼息流が弁を開く。
同様に、図４のダイヤフラム弁には、弁の外側本体、弁
ポペット、及びダイヤフラム３４の後側の領域によって
形成されたキャビティに作用し、かくして呼息流を図３
のバルーン弁と同様に制御するパイロット圧力入口３２
が設けられている。本発明の逃がし弁の目的についてこ
のような弁が有用であることがわかっているが、本発明
の逃がし弁について、電気的に、機械的に、又は空気圧
で駆動される他の弁、又はこれらの駆動機構の組み合わ
せを有利に使用できる。
【００１０】以上から、本発明は、患者に呼吸ガスを所
望の流量及び圧力レベルで提供するための通気システム
用の改善された空気圧駆動式電子制御圧力制御システム
を提供するということが明らかである。更に詳細には、
本発明は、更に精巧な通気方法の目標圧力流れ曲線を組
み込むことによって、患者の気道圧力が介護者によって
設定された目標圧力より高くオーバーシュートしないよ
うにすることができる。本発明を従来技術の通気装置と
組み合わせて使用すると、性能が大幅に改善される。図
５及び図６は、従来技術の制御装置を使用した通気装置
の吸息相についての圧力と流れ時間の変化を示す。更に
詳細には、図５は、指令された望ましい３０cmH2O の圧
力についての患者のワイ(wye) での患者圧力をH2O （水
柱）のcmで示す。従来技術の制御装置が発生するこの圧
力曲線からわかるように、患者の気道圧力は、吸息開始
後の呼吸の大部分に亘って所望の圧力よりも７cmH2O 程
度高い状態のままである。使用する最初の吸息速度を更
に緩慢にすればこのオーバーシュートを或る程度緩和で
きるが、このような方法では呼息中の肺の充填が緩慢に
なり、及びかくして通気が悪くなる。図６に示すよう
に、図５と比較すると、患者は、呼吸の送出を完了した
後、過圧されたままである。これは、従来技術の制御装
置を使用したことによる望ましからぬ結果である。
望の流量及び圧力レベルで提供するための通気システム
用の改善された空気圧駆動式電子制御圧力制御システム
を提供するということが明らかである。更に詳細には、
本発明は、更に精巧な通気方法の目標圧力流れ曲線を組
み込むことによって、患者の気道圧力が介護者によって
設定された目標圧力より高くオーバーシュートしないよ
うにすることができる。本発明を従来技術の通気装置と
組み合わせて使用すると、性能が大幅に改善される。図
５及び図６は、従来技術の制御装置を使用した通気装置
の吸息相についての圧力と流れ時間の変化を示す。更に
詳細には、図５は、指令された望ましい３０cmH2O の圧
力についての患者のワイ(wye) での患者圧力をH2O （水
柱）のcmで示す。従来技術の制御装置が発生するこの圧
力曲線からわかるように、患者の気道圧力は、吸息開始
後の呼吸の大部分に亘って所望の圧力よりも７cmH2O 程
度高い状態のままである。使用する最初の吸息速度を更
に緩慢にすればこのオーバーシュートを或る程度緩和で
きるが、このような方法では呼息中の肺の充填が緩慢に
なり、及びかくして通気が悪くなる。図６に示すよう
に、図５と比較すると、患者は、呼吸の送出を完了した
後、過圧されたままである。これは、従来技術の制御装
置を使用したことによる望ましからぬ結果である。
【００１１】図７及び図８は、本発明の制御システムを
使用したシステムの改善された性能を示す。図７を参照
すると、呼吸をひとたび開始したとき患者の肺を迅速に
充填するために、図５に示すような迅速な立ち上がり時
間が用いられている。しかしながら、従来技術の制御装
置とは異なり、本発明は、肺の充填後に圧力のオーバー
シュートを減少させることができ、気道圧力を３０cmH2
O の所望の圧力に維持できる。図８を参照すると、患者
への流れの流量の経時変化が、逃がし弁からの流れとと
もに示してある。圧力の最初のピーク近くでの逃がし弁
からの比較的穏やかな流量により、患者の気道圧力を所
望のレベルに迅速に戻すことができるということがわか
る。更に、１．２秒のしるしのところでグラフに示すよ
うに、呼息サイクルを開始するために気道内の圧力を迅
速に減少させるのに逃がし弁を使用できる。かくして、
本発明を使用することによって、患者は、従来技術の制
御装置と比較して、過圧された状態のままであることが
ほとんどなくなる。本発明を個々の別々の圧力制御装
置、流れ制御装置、及び呼息制御装置を提供するものと
して説明したが、これらの機能を、設けられた流れセン
サ及び圧力センサからの適切な入力部及び供給流れ弁及
び圧力調整機構への出力部を持つ一つ又はそれ以上のマ
イクロプロセッサで実行することもできるということは
理解されるべきである。
使用したシステムの改善された性能を示す。図７を参照
すると、呼吸をひとたび開始したとき患者の肺を迅速に
充填するために、図５に示すような迅速な立ち上がり時
間が用いられている。しかしながら、従来技術の制御装
置とは異なり、本発明は、肺の充填後に圧力のオーバー
シュートを減少させることができ、気道圧力を３０cmH2
O の所望の圧力に維持できる。図８を参照すると、患者
への流れの流量の経時変化が、逃がし弁からの流れとと
もに示してある。圧力の最初のピーク近くでの逃がし弁
からの比較的穏やかな流量により、患者の気道圧力を所
望のレベルに迅速に戻すことができるということがわか
る。更に、１．２秒のしるしのところでグラフに示すよ
うに、呼息サイクルを開始するために気道内の圧力を迅
速に減少させるのに逃がし弁を使用できる。かくして、
本発明を使用することによって、患者は、従来技術の制
御装置と比較して、過圧された状態のままであることが
ほとんどなくなる。本発明を個々の別々の圧力制御装
置、流れ制御装置、及び呼息制御装置を提供するものと
して説明したが、これらの機能を、設けられた流れセン
サ及び圧力センサからの適切な入力部及び供給流れ弁及
び圧力調整機構への出力部を持つ一つ又はそれ以上のマ
イクロプロセッサで実行することもできるということは
理解されるべきである。
【００１２】本発明の特定の形態を示し且つ説明したけ
れども、以上から、種々の変更を本発明の精神及び範囲
から逸脱することなく行うことができるということが明
らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲
もよってのみ限定される。
れども、以上から、種々の変更を本発明の精神及び範囲
から逸脱することなく行うことができるということが明
らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲
もよってのみ限定される。
【図１】従来技術の通気装置の圧力制御式吸息制御シス
テムの概略図である。
テムの概略図である。
【図２】本発明の通気装置の圧力制御式吸息制御システ
ムの概略図である。
ムの概略図である。
【図３】バルーン型力平衡弁の概略断面図である。
【図４】ダイヤフラム型力平衡弁の概略断面図である。
【図５】従来技術の制御装置を使用した、圧力が制御さ
れた吸息相中の患者圧力のグラフである。
れた吸息相中の患者圧力のグラフである。
【図６】従来技術の制御装置を使用した、圧力が制御さ
れた吸息相中の患者への流れのグラフである。
れた吸息相中の患者への流れのグラフである。
【図７】本発明の制御システムを使用した、圧力が制御
された吸息相中の患者圧力のグラフである。
された吸息相中の患者圧力のグラフである。
【図８】本発明の制御システムを使用した、圧力が制御
された吸息相中の患者への流れのグラフである。
された吸息相中の患者への流れのグラフである。
２ エラー加算手段 ４ 圧力センサ ６ 気道システム ８ 圧力制御装置 １０ 加算手段 １２ 流量弁制御装置 １４ 流量弁 １６ 流量センサ １８ 呼息弁 ２０ 呼息弁制御装置 ２２ 加算手段 ２４ 呼息弁流量制御装置 ２６ 加算手段 ２８ 呼息弁逃がし流れセンサ ３０ バルーン ３２ パイロット圧力入口 ３４ ダイヤフラム
フロントページの続き (72)発明者 スタンリー ワイ ウォン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92056 オーシャンサイド フレイジー ロード 5182
Claims (10)
- 【請求項１】 呼吸ガス回路が呼吸ガス源を有し、気道
流路が呼吸ガスを患者用呼吸アタッチメントに供給し、
患者用呼吸アタッチメントへの呼吸ガスの供給を制御す
るための流れ供給弁と、患者から大気への呼吸ガスの通
気を制御するための逃がし弁とを有し、気道流路は患者
用呼吸アタッチメントと流体連通している、患者用通気
装置の気道圧力を呼吸の吸息サイクル中に制御するため
の方法において、 呼吸ガスの供給流を、所望の気道圧力及び実際の気道圧
力に基づいて予め決定された流量で、流れ供給弁を通し
て患者用呼吸アタッチメントへ送出する工程と、 吸息サイクル中に患者用呼吸アタッチメントから逃がし
弁を通して所定の流出流量で呼吸ガスを通気し、所望の
気道圧力を得る工程とを有する方法。 - 【請求項２】 供給流の予め決定された流量を所望の気
道圧力及び実際の気道圧力に基づいて決定し、呼吸ガス
を予め決定された供給流量で送出する流れ供給弁の作動
を制御する供給弁コマンド信号を発生するための工程を
更に有する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 流れ供給弁から呼吸アタッチメントへの
実際の供給流量を計測する工程と、実際の供給流量を予
め決定された供給流量と比較して供給流れエラーを決定
する工程と、供給弁コマンド信号を供給流れエラーに基
づいて変更する工程とを更に有する、請求項２に記載の
方法。 - 【請求項４】 実際の気道圧力を計測する工程と、実際
の気道圧力を瞬間的な所望の気道圧力と比較して気道圧
力エラーを決定する工程と、所望の流量を気道圧力エラ
ーに基づいて変更する工程とを更に有する、請求項２に
記載の方法。 - 【請求項５】 患者用呼吸ガス回路、呼吸ガス回路内の
呼吸ガス源、及び呼吸ガスを患者用呼吸アタッチメント
に供給するための気道流路を持つ通気装置の吸息サイク
ル中に気道圧力を閉ループ制御するためのシステムにお
いて、 呼吸ガスの供給流を呼吸ガス源から患者用呼吸アタッチ
メントへ所望の気道圧力及び実際の気道圧力に基づいた
所望の供給流量で送出するため、前記気道流路内に設け
られた流れ供給弁手段と、 所望の気道圧力を得るため、患者用呼吸アタッチメント
から大気への所望の流出流量での通気を制御するための
逃がし弁手段とを有する、システム。 - 【請求項６】 瞬間的な所望の気道圧力及び実際の気道
圧力に基づいて所望の供給流量を決定するための手段、
及び流れ供給弁手段の作動を制御する供給弁コマンド信
号を発生し、呼吸ガスを所望の供給流量で送出するため
の手段を更に有する、請求項５に記載のシステム。 - 【請求項７】 流れ供給弁手段から呼吸アタッチメント
への実際の供給流量を決定するための手段、実際の供給
流量を所望の供給流量と比較して供給流れエラーを決定
するための手段、及び供給弁コマンド信号を供給流れエ
ラーに基づいて変更するための手段を更に有する、請求
項６に記載のシステム。 - 【請求項８】 実際の気道圧力を計測するための手段、
実際の気道圧力を所望の気道圧力と比較して気道圧力エ
ラーを決定するための手段、及び所望の流量を気道圧力
エラーに基づいて変更するための手段を更に有する、請
求項６に記載のシステム。 - 【請求項９】 所望の流出流量を決定するための手段、
及び逃がし弁の作動を制御する逃がし弁コマンドを発生
し呼吸ガスを所望の流出流量で通気するための手段を更
に有する、請求項６に記載のシステム。 - 【請求項１０】 人工呼吸器の患者気道圧力を制御する
ための装置において、 所望の目標気道圧力を設定するための手段と、 圧力制御装置と、 流れ弁制御装置と、 呼吸ガス流れ弁と、 前記呼吸ガス流れ弁からの呼吸ガスの流出流れを計測す
るためのセンサと、 前記流れ弁及び患者呼吸システムと流体連通した患者管
気道システムと、 前記患者気道システムと流体連通した圧力センサと、 圧力制御装置を駆動する信号を提供するエラー信号を予
め決定された気道圧力と圧力センサからの信号との間で
つくりだす第１加算手段と、 前記流れ弁制御装置への入力を提供するエラー信号を流
れ制御装置からの出力信号と患者気道流れセンサの出力
信号との間で決定する第２加算手段と前記患者気道シス
テムと流体連通した逃がし弁と、 前記逃がし弁の患者からの流出流と流体連通した逃がし
弁流れセンサと、 所望の気道圧力に基づいてコマンド信号を出力する逃が
し弁制御装置と、 所望の逃がし流れと逃がし弁流れセンサが計測した逃が
し弁流れとの間の差に基づいてエラー信号を出力する第
３加算手段と、 前記第３加算手段からのエラー信号に基づいて逃がし弁
コマンド信号を出力する逃がし弁流れ制御装置と、 前記逃がし弁制御装置の出力信号と前記逃がし弁を制御
するための前記逃がし弁流れ制御装置との間の差に基づ
いて逃がし弁コマンド信号を出力する第４加算手段とを
有する、装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US3325993A | 1993-03-16 | 1993-03-16 | |
| US08/033259 | 1993-03-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07516A true JPH07516A (ja) | 1995-01-06 |
| JP3615238B2 JP3615238B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=21869402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04606494A Expired - Fee Related JP3615238B2 (ja) | 1993-03-16 | 1994-03-16 | 患者用人工呼吸器の呼吸回路の気道圧力を呼吸の吸息サイクル中に制御するシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0615764B1 (ja) |
| JP (1) | JP3615238B2 (ja) |
| CA (1) | CA2118958C (ja) |
| DE (1) | DE69418514T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010522007A (ja) * | 2007-03-21 | 2010-07-01 | レスメド パリ | 人工呼吸器に使用される気体制御バルブ |
| JP2016529922A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-09-29 | ブリーズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | デュアル圧力センサ患者用換気装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6000396A (en) * | 1995-08-17 | 1999-12-14 | University Of Florida | Hybrid microprocessor controlled ventilator unit |
| SE9504120D0 (sv) * | 1995-11-16 | 1995-11-16 | Siemens Elema Ab | Ventilator for respiratory treatment |
| US6102038A (en) * | 1998-05-15 | 2000-08-15 | Pulmonetic Systems, Inc. | Exhalation valve for mechanical ventilator |
| SE9802761D0 (sv) * | 1998-08-19 | 1998-08-19 | Siemens Elema Ab | Bi-directional valve |
| DE10017193B4 (de) * | 2000-04-07 | 2007-05-24 | Map Medizin-Technologie Gmbh | Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases und Verfahren zur Steuerung |
| DE10161057A1 (de) * | 2001-12-12 | 2003-07-10 | Heptec Gmbh | Verfahren zur Steuerung des Differenzdrucks in einem CPAP-Gerät sowie CPAP-Gerät |
| CN101171049B (zh) | 2005-05-02 | 2011-04-20 | Saime公司 | 包括气体调节阀的呼吸辅助设备及呼吸辅助方法 |
| CN101171050B (zh) * | 2005-05-02 | 2013-03-27 | 瑞思迈巴黎公司 | 包括气体调节阀的呼吸辅助设备及呼吸辅助方法 |
| US8728059B2 (en) | 2006-09-29 | 2014-05-20 | Covidien Lp | System and method for assuring validity of monitoring parameter in combination with a therapeutic device |
| US8640700B2 (en) | 2008-03-27 | 2014-02-04 | Covidien Lp | Method for selecting target settings in a medical device |
| CN104114218B (zh) | 2011-11-11 | 2017-10-17 | 瑞思迈有限公司 | 用于呼吸治疗的交换器组件 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4527557A (en) * | 1984-11-01 | 1985-07-09 | Bear Medical Systems, Inc. | Medical ventilator system |
| US4838257A (en) * | 1987-07-17 | 1989-06-13 | Hatch Guy M | Ventilator |
| JPH0390164A (ja) * | 1989-06-16 | 1991-04-16 | Manabu Akashi | 患者の呼吸流量に合わせて回路内流量と回路内圧を制御する人工呼吸器 |
-
1994
- 1994-03-14 CA CA002118958A patent/CA2118958C/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-16 DE DE69418514T patent/DE69418514T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-16 EP EP94301859A patent/EP0615764B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-03-16 JP JP04606494A patent/JP3615238B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010522007A (ja) * | 2007-03-21 | 2010-07-01 | レスメド パリ | 人工呼吸器に使用される気体制御バルブ |
| US9144653B2 (en) | 2007-03-21 | 2015-09-29 | Resmed Paris Sas | Passive gas regulating valve for a respiratory system |
| US9981093B2 (en) | 2007-03-21 | 2018-05-29 | Resmed Paris Sas | Passive gas regulating valve for a respiratory system |
| JP2016529922A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-09-29 | ブリーズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | デュアル圧力センサ患者用換気装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2118958A1 (en) | 1994-09-17 |
| DE69418514D1 (de) | 1999-06-24 |
| EP0615764B1 (en) | 1999-05-19 |
| DE69418514T2 (de) | 1999-09-16 |
| JP3615238B2 (ja) | 2005-02-02 |
| EP0615764A1 (en) | 1994-09-21 |
| CA2118958C (en) | 2005-06-07 |
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| Bronzino | Mechanical Ventilation |
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