JPH08501969A - 液体換気のためのプロセス制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液体換気装置が患者の肺経路の少なくとも一部を介して呼吸液体を送給する換気処置を制御するためのプロセスが提供される。このプロセスにおいて、液体換気装置に関連するいくつかのプロセスパラメータについての所望の範囲が設定される。これらの所望の範囲は、中央処理装置５０に入力される。その後、液体換気装置についての初期設定は、液体換気処置中に最初に生ずる実際の状態がそれらそれぞれの所望範囲になるように行われる。その後、この処置が開始される。処置中に、状態がセンサー１６、２１及び２７によって連続して監視される。ＣＰＵ５０は、センサー読み取りと所望の範囲とを比較していくつかの食い違いを修正するように動作する。ＣＰＵ５０は、アラーム５１４を誘発できる。

Description

【発明の詳細な説明】 液体換気のためのプロセス制御発明の分野 本発明は、呼吸可能液体を患者の肺組織へ導入するための方法及びプロセス制 御装置に関する。これらの方法及びプロセス制御装置は、また患者の肺経路を介 して生物剤を患者に送給する手段としても患者の体内温度及び体外温度を制御す るための手段としても有用である。発明の背景 大人及び子供の人間と動物とにおける生理的なガス交換と酸塩基状態とが、液 体呼吸技術（「液体換気（リキッドベンチレーション）」）によって維持できる ということは知られている。液体換気に関連する固有の生理的特性のために、こ の技術は、これまで治療するのが難しいあるいは不可能であった多くの異なるタ イプの病気の治療に使用されている。液体換気処置による何らかの方法で治療で きる病気の例には、限定するものではないが、新生児の呼吸困難症候群と成人の 呼吸困難症候群とある種の肺癌でさえ含まれる。 多くの異なるタイプの液体換気装置が医療業によって現在使用されている。こ のような従来装置の例には、限定するものではないが、空気ポンプ装置と要求に より調 節される電気機械式ふいご装置と重力補助装置とローラーポンプ装置とが含まれ る。 予期されるように、患者の生理的必要の頻繁な変化のために、このような処置 を受ける患者は、調整を行う必要があるかどうかを決定するために監視される。 しかしながら、このような患者を連続して監視することは、労働及びコストが増 大するので、代表的には、これらの状態が定期的に監視される。 調整を行う必要が定期的な状態チェックの間によく発生するので、患者は最適 でない換気条件を受けることがよくある。調整されるべき必要のある設定と、患 者が最適でない換気状態を受ける時間期間とに頼ると、その得られる結果は破滅 的なものになることがある。 医者は、液体換気処置が患者の治療において自分たちを援助することができる という点でこの方法を理解しているけれども、この処置がどのようにすれば安全 に実施できるかについては余りわかっていないので、患者にこの処置を受けさせ るのを躊躇している。例えば、医者は、適切に行われないと、液体換気されてい る患者が数回の呼吸サイクル内に次の状態のいくつかを経験することがあること を知っている：それらには、肺の過膨張、気道の虚脱、患者へ及び患者からのガ スの不完全拡散、その他同様の症状がある。 患者が液体換気を受けている時に生じ得る可能性のある合併症があるにもかか わらず、医者は、それらに関連 する利点のために、まだ、ますます病院の応用にこれらの処置を行うことを試み ている。したがって、現在、液体換気処置を安全に行う手段が即刻必要とされて いる。これまで、今日の高度に複雑化した技術と数十万の高度に熟練した専門家 の全てに囲まれていても、このような手段は存在しない。むしろ、従来の液体換 気処置中に生じる合併症の可能性は、この処置を実施する特定の医者の熟練及び 知識と患者の生理的強さ及び安定性とに大きくかかっている。定義 用語「肺経路（パルモナリ・パスウェイ）」と「肺組織（パルモナリ・システ ム）」とは、ここでは交換して使用でき、通常の呼吸サイクル中に空気によって 通常占有される領域に関する。このような領域には、限定するわけではないが、 肺内の気管及び左右の気管支及び細気管支及び肺胞の、肺管、スペースあるいは 体積が含まれる。 用語「呼吸液体（ブレッシング・リキッド）」と「呼吸可能液体（ブリーザブ ル・リキッド）」とは、ここでは交換して使用でき、酸素を患者の肺組織へ送給 して二酸化炭素を取り除く能力をもつ液体に関する。液体換気処置によく利用さ れる呼吸可能液体の例には、限定するわけではないが、塩類とペルフルオル化学 薬品とその他同様物とが含まれる。現在好ましいと考えられる呼吸液 体の一つは、ペルフルオルカーボン（「ＰＦＣ」）液体である。 例えば、普通の人間の体温あるいはその近辺では、ほとんどのタイプのＰＦＣ 液体は、比較的不活性で、ノン−バイオトランスフォーマブルで、無毒性で、化 学的かつ熱的に安定である。さらに、これらの液体は、低い表面張力（すなわち 、Ｈ₂Ｏのものより約７５％低い）、酸素に対する高い溶解度（すなわち、塩類 のものより約１６倍大きい）、二酸化炭素についての高い溶解度（すなわち、塩 類のものより約３倍大きい）、関連する生物学的不活性のようなそれらの生物学 的特性のために、特に液体換気処置で使用するのに適している。 用語「液体浄化（リキッド・ラバージ）」と「液体換気（リキッド・ベンチレ ーション）」と「液体浄化／換気（リキッド・ラバージ／ベンチレーション）」 とは、ここでは交換して使用でき、患者の肺経路の少なくとも一部を介しての呼 吸液体の、重力で補助される及び／あるいは機械的に補助される、送給に関する 。発明の要約 本発明の第一の目的は、液体換気処置を安全に行うための新規な方法を提供す ることである。 本発明の第二の目的は、自己監視及び自己調整型の液体換気装置を提供するこ とである。 本発明の第三の目的は、生物剤、トレーサガス、トレ ーサ液体及び／あるいはそれらの何らかの化合物を患者の肺経路を介して患者に 導入するための手段として、液体換気処置を安全に行うための新規な方法を採用 することである。 本発明の第四の目的は、液体換気中の患者の体内及び体外の温度を管理し監視 し調整する新規な手段を提供することである。 本発明のこれらの目的とその他の目的とは、呼吸可能液体を患者の肺組織へ導 入するための新規な方法の出現によって提供される。 本発明の第一の実施例によれば、呼吸液体が患者の肺経路の少なくとも一部を 通る換気処置を管理し監視し調整するための新規なプロセスが提供される。この 実施例では、特定の換気装置に関連するあるプロセスパラメータについての範囲 が設定される。その後、換気装置に対する初期設定が、換気処置中の実際の状態 が設定範囲内になるように設定される（すなわち、患者の「換気の概要（プロフ ィール）」が設定される）。その後、換気処置が開始される。 換気処置中に、実際の状態が監視される。これらの監視される状態は、上記の 設定範囲に関係する。 実際に生じる状態を監視した後、新規なプロセスは、初期設定が調整される必 要があるかどうかを決定する。その必要があるとなると、この調整は、この新規 なプロセスによって及び／あるいはこれに連結されたサーボ制 御ネットワークによって発生される適当な信号を受信した後、操作人によって実 行できる。 本発明の第二の実施例によれば、患者の肺経路を介して生物剤（例えば、薬剤 、トレーサガス及び／あるいはトレーサ液体、他）を患者に送給するためのプロ セスが提供される。この実施例では、生物剤は、呼吸可能液体と混合される、及 び／あるいは、呼吸可能液体へ注入される。この生物剤を含む液体は、その後、 上述した新規なプロセスによって管理され監視され調整される液体換気処置にお いて呼吸媒体として使用される。 本発明の第三の実施例によれば、患者の体内及び体外の温度を制御するための プロセスが提供される。この実施例では、患者の体温は、上述した実施例のいず れかの呼吸可能液体の温度を調節することによって制御される。 本発明の他の目的、実施例、態様及び特徴は、この明細書を読むことで当業者 には容易に評価されるだろう。図面の簡単な説明 以下に簡単に説明される添付図面と結合して後述する詳細な説明を考察すると 本発明がより理解しやすくなるので、本明細書に記載される本発明のより十分な 理解が得られることだろう。 図１Ａは、液体換気処置中の気道圧力及び肺胞圧力の圧力対時間の波形である 。 図１Ｂは、液体換気処置中の食道圧力の流れ対時間の波形である。 図１Ｃは、液体換気処置中の、呼吸サイクルの終端での肺内の液体の体積と一 回の肺の液体換気体積とを示す体積対時間の波形である。 図２は、液体換気処置中の理想的な体積及び圧力の状態を例示する体積対圧力 のループである。 図３は、液体換気処置中の理想的な流れ及び体積の状態を例示する流れ対体積 のループである。 図４は、過膨張圧力を例示する体積対圧力のループである。 図５Ａは、気道虚脱を例示する体積対圧力のループである。 図５Ｂは、気道虚脱を例示する流れ対体積のループである。 図６は、過度の液体の流れを例示する体積対圧力のループである。 図７は、液体換気装置における漏れを例示する体積対圧力のループである 図８は、患者が液体換気されているときの液体制御装置及びガス制御装置及び 温度制御装置間の相互作用を例示する本発明の実施例の一つの概略ブロック図で ある。 図９は、本発明を実施するときに使用できる液体制御装置の一実施例のブロッ ク図である。 図１０は、本発明を実施するときに使用できるガス制御装置の一実施例のブロ ック図である。 図１１は、本発明を実施するときに使用できる温度制御装置の一実施例のブロ ック図である。 図１２Ａ〜１２Ｃは、本発明の方法を実施するプログラム可能な制御器によっ て実行される好ましいシーケンスのステップを例示するフローチャートである。詳細な説明 本発明は、呼吸可能液体を患者の肺経路内へ導入するための手段を提供する。 図１Ａ−Ｃに図示されるように、液体換気処置中の圧力及び流れ及び体積の変 化が、一様な周期的波形を描いている。この現象は、従来のガス換気処置におい て見られるものとかなり異なる。呼吸媒体（すなわち、液体対ガス）の物理的性 質の違いのために、効果的なガス交換を最大にしかつ心臓血管の相互作用を最小 にしかつ気圧性傷害の危険を最小にするには、圧力と流れと体積とについての特 定の波形が液体換気処置に対して要求される。 適当なトランスジューサ及び／あるいはＡ／Ｄコンバータ及び／あるいはオン ライン処理装置を使用することによって、液体換気プロセスのオンライン視覚フ ィードバック及びサーボ制御されるフィードバック情報を表示することが可能に なる。特に、この情報は、時間の関数 としての同時間の圧力及び流れ及び体積のトレーシング（図１Ａ−Ｃ参照）と、 圧力の関数としての体積のトレーシング（図２参照）と、体積の関数としての流 れのトレーシング（図３参照）とを表示できる。この情報を適当なアルゴリズム を使用して数学的に処理することによって、患者の診断に役立つ情報を生成する ことが可能になると共に最も効果的な換気の概要（すなわち、「換気のプロフィ ール」）を決定することが可能になる。 この表示される情報は、肺の機械的特性（例えば、コンプライアンス、抵抗、 呼吸動作、圧力要件、他）を評価するのに使用でき、かつ肺組織の換気パラメー タ（例えば、一回の換気体積（タイダル・ボリューム）、瞬間換気（ミニット・ ベンチレーション）、呼吸の速度及び位相、他）を変えるのに使用できる。特に 、肺の機構について、液体換気中の肺のコンプライアンスの測定は、表面の特性 に関係ない肺組織の特性の診断上の評価において独特なものである。圧力及び流 れ及び体積の関係のオンライン視覚化表示は、操作人が初期の換気パターンを視 覚的に確認して基線状態を作成することを可能にする。この例が、図２及び３に 図示される。 例えば、図３では、圧力及び体積のループは、ピークの気道圧力と肺胞圧力と 肺胞体積とが吸息及び呼息中に限定されるように制御される。この例では、気道 圧力は、バイパスバルブのフィードバック制御あるいは駆動圧力の制御によって 自動的に調節される。 肺胞圧力は、圧力及び流れ及び体積のオンライン分析により数学的にあるいは 流れの解釈により実験的に決定される。その後、決定された肺胞圧力は、好まし くは液体の流れ及び／あるいは呼吸速度及び／あるいは呼吸位相に関して、マイ クロプロセッサ連結制御により及び／あるいは手動調整により調節されて限定さ れる。さらに、肺の体積は、吸息及び呼息の流れに関して異なるオンライン調節 により調整される（例えば、図３参照）。 図２及び３に例示されるような視覚化フィードバックを使用することによって 、換気に関する診断上の決定を行うことが可能になる。特に、肺の過膨張、呼息 中の気道の虚脱、過度の吸息及び呼息の流れもしくは呼吸の速度状態、そして／ あるいは気管内の漏れもしくは詰まりの問題、のような状態を検出することが可 能である。 肺の過膨張の存在を検出する視覚表示の例が、図４に例示される。さらに、気 道の虚脱の存在を検出する視覚表示の例は、図５Ａ及び５Ｂに図示される。図５ Ａにおいて、気道の虚脱は、体積対圧力を検査することによって決定される。他 方、図５Ｂにおいて、気道の虚脱は、流れ対体積を検査することによって例示さ れる。過度の吸息もしくは呼息の流れ又は呼吸の状態を示す視覚表示の例が図６ に例示される。最後に、気管内の漏れを示す視覚表示の例が図７に例示される。 見てわかるように、本発明を実施することによって、換気パラメータがそれら の所望の範囲にあるかどうかを 知ることばかりでなく、適当な液体換気の概要を維持するためにパラメータが調 整されなければならないかどうかを知ることも可能になる。例えば、適当に位置 付けられたモニターは、液体の圧力がその所望の範囲の外側にあることを示すこ とができる。しかしながら、図４〜７に例示される視覚表示は、どうしてその所 望の範囲の外側にあるかそして／あるいはこの問題を調整するためにどんな動作 を取るべき必要があるかを示す。 過膨張圧力、気道の虚脱、過度の流れ及び／あるいは漏れのような液体換気の 問題を同定する、圧力、体積及び／あるいは流れのパラメータでマイクロコンピ ュータをプログラムすることは、本発明の範囲内である。この例では、監視され た数値が液体換気プロセス中にマイクロコンピュータ内へ送給されるので、マイ クロコンピュータは、パラメータが調整される必要があるならどれだけの量だけ 調整されるべきなのか指示する信号を発生するように設計できる。 本発明の実施例の一つは、液体換気装置のプロセスパラメータを管理し監視し 調整するための新規な方法に関する。本発明のこの実施例をより良く理解するた めに、これらのプロセスパラメータは、（ａ）液体制御装置（「ＬＣＳ」）か、 （ｂ）ガス制御装置（「ＧＣＳ」）か、（ｃ）温度制御装置（「ＴＣＳ」）の内 の一つの中へ分類されている。 図８は、本発明のＬＣＳ、ＧＣＳ及びＴＣＳのブロッ ク略図であり、これらの制御装置が互いにそして患者とどのように相互作用して いるかを示す。特定のＬＣＳ、ＧＣＳ及びＴＣＳの図解の詳細な実施例が、図９ 〜１１に例示される。これらについて、後述される。 概して、ＬＣＳは、液体換気処置中に患者の肺経路の少なくとも一部を介して 呼吸液体の循環を調節するように設計される。この制御装置は、呼吸液体の圧力 、流速及び体積のオンライン評価から得られる情報を使用する。これはまた、吸 い込み及び吐き出し呼吸液体のサンプル中に含まれる種々のガスのレベル（例え ば、呼吸の、トレーサの、他）の評価から得られる情報も使用する。 他方、ＧＣＳは、ガス回路、液体回路及び患者内の種々のガスの分圧及び緊張 及び濃度を管理し監視し調整するように設計される。この制御装置は、（ａ）ガ スが呼吸液体と混合する前のガス回路のサンプル中、（ｂ）吸い込む前の吸い込 み呼吸液体中及び吐き出し後の吐き出し呼吸液体のサンプル中、（ｃ）換気処置 中の患者の循環系から採取した血液サンプル中の、吸息のガスレベル及び／ある いは呼息のガスレベル及び／あるいはトレーサのガスレベルのオンライン評価か ら得られる情報を使用する。 さらに、ＧＣＳは、また患者の生理的安定性を維持するように使用できる種々 の生理的パラメータを評価するように設計できる。例えば、呼吸ガスと同時に不 活性な トレーサガスを使用することによって、酸素消費量、二酸化炭素生成量、呼吸商 、心臓の排出量、効果的な肺の血液の流れ、拡散デッドスペース、解剖学的なデ ッドスペース、肺実質内及び肺外の短絡、拡散容量、肺組織水及びその他、のよ うな生理的パラメータを決定することが可能である。 最後に、ＴＣＳは、液体換気中の患者の体内及び／あるいは体外の温度を管理 し監視し調整するように設計される。この制御装置は、患者の適当な身体の部所 、器官、領域内の及び／あるいはそれら上の温度感知手段から得られる情報を使 用する。 例えば、ＴＣＳは、吸い込まれる呼吸液体の温度を調整することによって患者 の体内温度を管理し監視し調整するように設計できる。一方、ＴＣＳは、患者の 身体の表面温度を調整することによって患者の体外温度を管理し監視し調整する ように設計できる。 体内及び体外の温度を設定した範囲内に維持することは、液体換気中では非常 に重要である。例えば、温度が身体の熱中間帯の数度内に注意深く維持されてい ないと、患者は、熱的衝撃と、心拍停止と、脳溢血と、肺出血と、減じられたガ ス交換による新陳代謝の合併症と、心肺の不安定性と、死といったような生理的 結果を招くことになるかもしれない。 本発明の新規な制御プロセスは、ほとんどの液体換気装置に適用できる。好ま しい液体換気装置は、幾分、患 者の特定の必要と医者が利用できる資源とに依存する。一旦、これらの変数が同 定されると、熟達した職工（医者）が最も適当な液体換気装置を選択することが できるだろう。 上述したプロセス制御装置（すなわち、ＬＣＳ，ＧＣＳ及びＴＣＳ）の各々は 、多数のパラメータと関連付けられて、液体換気処置の前、処置中及び／あるい は処置後に管理され監視され調整されるように設計された。換気処置中に制御さ れる特定の組のパラメータは、幾分、患者の必要と使用される液体換気装置とに 依存する。 本発明によれば、液体換気処置を始める前に、患者の初期の換気概要が設定さ れる。ここで、あるプロセスパラメータについての所望の範囲が、患者の特定の 必要に依存して決定される。ほとんどの例では、患者の初期概要を設定するとき に、次のパラメータについての所望の範囲が決定される：（ａ）呼吸液体の圧力 、流速、一回の肺の液体換気体積、及び休んでいる肺の液体体積；（ｂ）ガス回 路と、吸い込まれる及び吐き出される呼吸液体と、患者の循環系と、の単位体積 中の種々のガスの濃度；（ｃ）液体換気処置中の患者の体内及び体外の温度と吸 い込んだ呼吸液体の温度。 ＬＣＳに関連するパラメータについて設定される範囲のいくつかは、次のもの についての最小値及び最大値である：（ａ）患者の肺経路を通る時の呼吸液体の 圧力；（ｂ）患者の肺経路を通る時の呼吸液体の一回の肺の液 体歓喜体積；（ｃ）液体換気処置中の呼吸液体の休んでいる肺の液体体積；（ｄ ）患者の肺経路を通る時の呼吸液体の流速；（ｅ）単位体積の吸い込まれる呼吸 液体から患者により吸収されるべき酸素の量；（ｆ）単位体積の吐き出される呼 吸液体により患者から吸収されるべき二酸化炭素の量。ＬＣＳに関連するパラメ ータについて設定された範囲の上記したリストは、全てを含んでいない。特に、 ＬＣＳについて設定できる別の範囲は、単位体積の吸い込まれた呼吸液体から患 者により吸収されるべきトレーサガス（例えば、水素、窒素酸化物、アルゴン、 他）が使用されるならば、このトレーサガスの量についての最小値及び最大値で ある。 簡単な理由として、ＬＣＳの動作は、三つのサブレベル制御に分類され得る。 第一サブレベル制御は、換気処置前及び換気処置中の、液体の圧力、液体の流速 及び液体の体積とを管理し、かつ呼吸液体から及び／あるいは呼吸液体よって吸 収されるガスの量を管理するように設計される。何らかの適当な手段がこの目的 を達成するために使用できるけれども、一連の変りやすい流れ及び／あるいは圧 力の手段を使用することが現在では好ましい。 ＬＣＳについての第二サブレベル制御は、換気処置前及び換気処置中の、実際 の液体の圧力、液体の流速、液体の体積を監視し、かつ呼吸液体から及び／ある いは呼吸液体よって吸収されるガスの量を監視するように設計 される。何らかの適当な手段がこの目的を達成するために使用できるけれども、 一連の液体センサー及び／あるいはガスセンサーを使用することが現在では好ま しい。 ＬＣＳについての第三サブレベル制御は、ＬＣＳの第二サブレベル制御から監 視される情報を評価するように設計される。この第三サブレベル制御は、またい くつかの調整が液体換気処置に行われる必要があるかどうかを決定するように設 計できる。何らかの適当な手段がこの目的を達成するために使用できるけれども 、初期設定できるように、監視される数値を受信するようにそして必要な比較及 び計算を行うようにプログラムされる中央処理装置を使用することが現在では好 ましい。ＬＣＳが本発明による上述のサブレベル制御の各々を実行するように設 計できる方法の一例が、図９に図示される。この実施例の詳細な説明は後述され る。 ＧＣＳに関して、これに関連するパラメータとして設定される範囲のいくつか は、次のものについての最小値と最大値である：（ａ）呼吸液体に混合されてい るガスの単位体積中の酸素の濃度；（ｂ）患者による吸息の前の呼吸液体の単位 体積中の酸素の濃度；（ｃ）吐き出された呼吸液体の単位体積中の酸素の濃度； （ｄ）吐き出された呼吸液体の単位体積中の二酸化炭素の濃度；（ｅ）液体換気 処置中の患者の循環系中の酸素の濃度。 呼吸液体は比較的高価であることから、ほとんどの液 体換気処置では、吐き出された呼吸液体が循環される。これらの事情の下で、そ の再利用の前に、呼吸液体は、吐き出されたガス中に含まれる不都合なガス（例 えば、二酸化炭素）をきれいに除去しなければならない。したがって、呼吸液体 が循環されるのであれば、ＧＣＳに関連するパラメータとして設定されなければ ならない別の範囲は、患者による再度の吸息の前の呼吸液体単位体積中の二酸化 炭素の濃度についての最小値と最大値である。 ＧＣＳに関連するパラメータとして設定される範囲の上記リストは、全てを含 んでいない。特に、ＧＣＳについて設定できる別の範囲は、吸い込まれる及び／ あるいは吐き出される呼吸液体の単位体積から患者により吸収されるべきトレー サガス（例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素酸化物、他）が使用されるならば、 このトレーサガスの濃度についての最小値及び最大値である。 ガス回路、液体回路及び患者内部のガスの濃度を管理し監視し調整するために 、何らかの適当な手段が使用できる。現在好ましい構成の一つは、一連のガスセ ンサー、ポンプ及び／あるいはバルブを使用する。 簡単な理由として、ＧＣＳの動作もまた、三つのサブレベル制御に分類され得 る。ＧＣＳについての第一サブレベル制御は、呼吸ガス及びトレーサガスと呼吸 液体とが混合する前の回路内の種々の呼吸ガス及びトレーサガスの濃度を管理し 監視し調整するように設計される。こ のＧＣＳサブレベル制御では、この装置は、数ある中で、ガスの流れがその中に 適当な濃度の酸素を含んでいるかどうかを決定するように設計される。 ＧＣＳについての第二サブレベル制御は、酸素を含むガスが呼吸液体と混合さ れた後の呼吸液体内の種々の呼吸ガス及びトレーサガスの濃度を管理し監視し調 整するように設計される。このＧＣＳのサブレベル制御では、この装置は、数あ る中で、呼吸液体が有効に酸化されたかどうかを決定するように設計される。こ の決定は、酸化された呼吸液体が患者に吸い込まれる前に行われる。 ＧＣＳについての第三サブレベル制御は、種々の呼吸ガス及びトレーサガスが 使用される場合、液体換気処置中の患者内の呼吸ガス及びトレーサガスの濃度を 管理し監視し調節するように設計される。このＧＣＳのサブレベル制御では、こ の装置は、数ある中で、患者内で所望レベルの酸化が達成されたかどうかを決定 するように設計される。 ＧＣＳについての第三サブレベル制御は、全ての内で最も重要である。例えば 、他のＧＣＳのサブレベル制御がそれらの所望のパラメータ内で動作していても 、患者が十分な量の酸素を受け取っていないのであれば、いくつかの調節が行わ れなければならない。 本発明によれば、患者内の酸化のレベルを制御する多くの方法がある。例えば 、ＧＣＳの第一サブレベル制御 に関して、ガス回路内の酸素濃度を変えるように設計される調節が行い得る。さ らに、ＧＣＳの第二サブレベル制御に関して、患者による吸息前の呼吸液体内の 酸素濃度を変えるように設計される調節が行い得る。これらの処置のいずれかが 個々にあるいは選択して実施される時に、患者の酸化レベルを変えることができ る。 上記に加えて、患者内の酸化レベルは、本発明によれば、ＬＣＳのパラメータ にある変更を行うことによって調節できる。特に、患者の肺組織を通る酸化され た呼吸液体の流度を変えることによって、及び／あるいは休んでいる肺の液体体 積もしくは一回の肺の液体換気体積を変えることによって、患者の酸化レベルも また変えることができる。 調節される必要のある種々の制御装置の特定のパラメータは、患者の換気概要 に関連する特定の体積対圧力のループと特定の流れ対体積のループ（例えば、図 ２及び３を参照）によって、少なくとも一部、決定されるだろう。言い換えれば 、本発明の制御装置が、パラメータの少なくとも一つがその所望の範囲の外側に あることを示すと、上記のループは、パラメータが問題を訂正するために調整さ れる必要がありそしてどれほどの量をかを決定するように評価される。 ＧＣＳが本発明に従って上記サブレベルの制御の各々を実行するように設計さ れる方法の一例が、図１０に例示される。この実施例の詳細な説明は、後述され る。 ＴＣＳに関して、ＴＣＳに関連するパラメータについて設定される範囲のいく つかは、次のものの最小値と最大値である：（ａ）患者による吸息の前の吸い込 まれる呼吸液体の温度；（ｂ）液体換気処置中の患者の体内温度；（ｃ）液体換 気処置中の患者の体外温度。 ＴＣＳに関連するパラメータについて設定される範囲の上記リストは、全てを 含んでいない。特に、ＴＣＳについて設定できる他の範囲には、限定するもので はないが、ガスと呼吸液体とが混ざる前のガス回路内のガス及び／あるいは呼吸 液体の温度；患者の肺経路を通るときの呼吸液体の温度；吐き出された呼吸液体 の温度；についての最小値と最大値とが含まれる。 当該技術分野の専門家には知られている何か適当な手段が、患者の体内温度及 び体外温度とガス回路及び液体回路の温度とを管理し監視し調整されるために使 用できる。一つの現在好ましい構成は、一連の熱センサーと、加熱／冷却源と、 ポンプと、混合用バルブとを使用する。 この好ましい実施例では、身体つまり身体のある領域の温度調節は、内部手段 及び／あるいは外部手段によって達成できる。例えば、患者の体内温度は、吸い 込まれる呼吸液体の温度を調節するように設計される加熱／冷却手段によって操 作できる。他方、患者の体外温度は、患者の身体の表面温度を調節するように設 計される加熱／冷却手段によって操作できる。 ＴＣＳが本発明に従って実施されるように設計される方法の一例が、図１１に 例示される。この実施例の詳細な説明は、後述される。 本発明に従ってＬＣＳ，ＧＣＳ及びＴＣＳに関連する所望のパラメータを設定 する場合、少なくとも次のことを考慮に入れる必要がある：使用される特定の液 体換気装置と、患者の特定の生理的状態と、患者が液体換気されている目的とに ついてである。一旦、患者が確認されて適当な判断がなされると、熟練した職人 は、所望のパラメータの範囲を容易に設定できる。 ＬＣＳ及びＴＣＳのパラメータの最適な所望の範囲は、患者間で大きく異なる 。しかしながら、その変異の程度は、大人の人間についてのＧＣＳのパラメータ の最適の所望の範囲を扱う時ほど大きくない。例えば、肺疾患でないほとんどの 大人の患者の場合、吸い込まれる呼吸液体中の所望の酸素濃度は、概して約３０ ０〜約４００ｍｍＨｇの範囲にある。他方、肺疾患のほとんどの大人の患者の場 合には、吸い込まれる呼吸液体中の所望の酸素濃度は、概して約４００〜約６０ ０ｍｍＨｇの範囲にある。 さらに、ほとんどの大人の患者の場合、患者の循環系における所望の酸化レベ ルは次の通りである：酸素張力（テンション）は概して約８０〜約１００ｍｍＨ ｇの範囲にあり、動脈の酸素飽和点は概して約８５％以上である。 ＬＣＳ、ＧＣＳ及びＴＣＳに関連するパラメータの所望の範囲が本発明に従っ て設定されると、患者の初期の換気概要についての設定が行われる。これらの初 期設定は調整できるので、液体換気処置中に監視されるもしくは判定されるだろ う実際の状態が設定される所望の範囲内になる。 これらの初期設定の調整は、幾分、使用される特定の液体換気装置と患者の特 定の必要とに依存する。しかしながら、これらの特定にかかわらず、次の初期設 定が行われなければならない：（ａ）開始時の肺の液体体積；（ｂ）呼吸液体の 最初の圧力；（ｃ）最初の一回の肺の液体換気体積；（ｄ）呼吸液体の最初の流 速；（ｅ）患者による吸息の前の呼吸液体の単位体積中の最初の酸素濃度；（ｆ ）休んでいる肺の液体体積；（ｇ）吸い込み及び吐き出しのピークの気道圧力； （ｈ）ピークの肺胞圧力及び食道圧力；（ｉ）呼吸回数；（ｊ）吸い込み対吐き 出しの液体の流れのタイミング比率；（ｋ）患者のコアボディ温度；（ｌ）患者 により吸い込まれる前の呼吸液体の温度。 初期設定の上記リストは、全部を含んでいない。特に、先に記述したように、 吐き出された呼吸液体は、一般に循環される。したがって、ほとんどの例では、 吐き出された呼吸液体は、二酸化炭素のような不要なガス全てをきれいに除去さ れなければならない。したがって、これらの事情の下では、行われなければなら ない別の初期 設定は、患者による再度の吸息の前に呼吸液体の単位体積中の二酸化炭素の濃度 である。 最適な初期の換気概要は患者間で異なる。しかしながら、多くの普通の大人で は、典型的な初期設定は、次の範囲内になるように調整される：（ａ）開始時の 肺の液体の体積は約２０〜約３０ｍｌ／ｋｇの範囲にある；（ｂ）呼吸液体の最 初の圧力は約−５０〜約５０ｃｍＨ₂Ｏの範囲にある；（ｃ）最初の一回の肺の 液体換気体積は約１０〜約２０ｍｌ／ｋｇの範囲にある；（ｄ）呼吸液体の最初 の流速は約−３００〜約３００ｍｌ／ｍｍ／ｋｇの範囲にある；（ｅ）呼吸液体 の単位体積中の最初の酸素濃度は約１００〜約６００ｍｍＨｇの範囲にある；（ ｆ）休んでいる肺の液体体積は約２０〜約４０ｍｌ／ｋｇの範囲にある；（ｇ） 吸い込み及び吐き出しの気道のピーク圧力は約８０〜約１００ｃｍＨ₂Ｏと約− ８０〜約１００ｃｍＨ₂Ｏとの範囲にそれぞれある；（ｈ）肺胞及び食道のピー ク圧力は約１５〜約２０ｃｍＨ₂Ｏと約１５〜約２０ｃｍＨ₂Ｏとの範囲にそれぞ れある；（ｉ）呼吸回数は１分間当たり約３〜約８回の範囲にある；（ｊ）吸い 込み対吐き出しのガスのタイミング比率は約１：２〜約１：４の範囲にある；（ ｋ）患者のコアボディの温度は約２５〜約３９℃の範囲にある；（１）吸い込ま れる前の呼吸液体の温度は約２０〜約４２℃の範囲にある。 一旦、ＬＣＧ、ＧＣＳ及びＴＣＳのパラメータの初期 設定が設定されると、この情報は中央処理装置へ送給される。その後、液体換気 処置が開始される。 先に述べたように、本発明によれば、患者が液体換気されている間、ある実際 の状態が監視される。監視される状態は、上述の設定した所望の範囲と患者の最 初の換気概要とに関係する。 何らかの適当な方法が、本発明に従って行われる液体換気処置中の患者の及び 制御装置の生理的パラメータを監視するために使用できる。さらに好ましい監視 方法のいくつかの例には、限定するわけではないが、センサー、トランスジュー サ、Ａ／Ｄコンバータ、オンライン処理装置及び／あるいは同様のものの実行が 含まれる。 実際の液体換気状態が監視される及び／あるいは判断されると、これらは、液 体換気処置の開始前に設定されるようなこれらそれぞれの所望の範囲と比較され ることによって評価される。この比較が、患者の最適な換気概要を維持するのに 必要な情報を提供する。 例えば、液体、ガスあるいは患者のループが閉鎖系とを判断されると、その後 、ガス装置に追加される酸素の量は、液体装置によって吸収される量に等しい。 患者によって消費される量は、吐き出された呼吸液体中にある酸素の量より少な いこの量に等しい。したがって、閉鎖系内にある酸素濃度レベルを監視すること によってかつこれに追加される酸素の量を調節することによって、患者による酸 素消費量が評価されて制御され得る。 さらに、吐き出される呼吸液体は、その中の酸素濃度及び二酸化炭素濃度を監 視するためにサンプルされる。さらに、患者の血液中の酸素濃度もまた監視され る。この情報を使うと、患者からの二酸化炭素の取り出しと患者への酸素の供給 とを最大にするために必要とされる最適な呼吸速度と一回の肺の液体換気体積と が決定できる。 本発明によると、監視される状態は当業者に知られている何か適当な手段によ って評価できる。上述したように、このような評価を使用するための好ましい方 法の一つは、オンライン中央処理装置（「ＣＰＵ」）の使用を採用する。ここで 、設定される所望の範囲と、初期の換気概要と、実際の監視された状態とがＣＰ Ｕへ送給される。ＣＰＵは、その後必要な比較と計算を行う。 監視されるパラメータがそれらの所望の範囲内に維持されていないことをこの 評価が示すのであれば、ＣＰＵは、アラームを発するように及び／あるいはサー ボ制御されるバルブ調節ネットワークを作動するように設計される信号を発生す るだろう。この発生される信号は、少なくとも一部、患者の体積対圧力のループ 、及び／あるいは患者の最適な流れ対体積のループに基づいているだろう。 このＣＰＵは、ピークの気道圧力と肺胞の圧力及び体積が吸息及び呼息中に限 定されるように呼吸液体の圧力及び体積のループを制御するのに使用できる。こ のよう な状態の下で、ＣＰＵに連結されたサーボ制御ネットワークは、バイパスバルブ のフィードバック制御によって及び／あるいは駆動圧力の制御によって気道圧力 を自動的に調節するように使用できる。ＣＰＵは、また適当に位置付けられたセ ンサーによりこれに供給される圧力、流れ及び体積のデータのオンライン分析に よって肺胞の圧力を決定するのに使用される。 ＣＰＵは、また患者の内部の酸素濃度レベルを管理し監視し調整するのに使用 されるのが好ましい。この好ましい実施例では、ＣＰＵはガス回路、液体回路及 び患者内部の酸素濃度レベルを連続して監視する。患者内部の酸素のレベルが所 望の範囲外にあるならば、ＣＰＵは必要な調節を行うように設計される信号を発 生できる。 例えば、酸素濃度は、ＣＰＵに連結されたサーボ制御ネットワークによって調 節される。このネットワークはガス−液体交換器内の酸素濃度を調節する。これ が、吸い込まれる呼吸液体の単位体積中の酸素濃度を変えることになる。また、 ＣＰＵに連結されたサーボ制御ネットワークは、ガス−液体交換器によって呼吸 液体の流速を調節できる。これは、吸い込まれる呼吸液体の単位体積中の酸素濃 度に影響する。 ＣＰＵは、操作人に必要な調整を行うように指示するアラームを作動するよう に及び／あるいはメッセージを発するように設計される信号を発生させることさ えできる。この後者の方法は、他のものと同じように自動化さ れないけれども、まだ患者の特定の必要に依存する最も好ましい技術であるかも しれない。 ＣＰＵは、またＬＣＳを調整することによって酸素濃度レベルを調節するよう に設計される信号を発生する。特に、呼吸液体が患者の肺経路を通る速度を調節 することは、患者により吸収される酸素の量に影響する。 従って、ＣＰＵは、吸い込まれる呼吸液体中の酸素濃度と酸化された液体が患 者の肺を流れる速度との両方を調節するように設計される信号を発生できる。Ｃ ＰＵは特定の患者についての最適な換気概要を即座に決定するようにプログラム できるので、患者が最適でない状態を課せられる時間の量は実質的に減少される 。 上記制御装置を使用する場合には、液体換気中の患者の体内及び／あるいは体 外の温度と、患者により吸い込まれる前の呼吸液体の温度とを管理し監視し調整 するにはＣＰＵを使用するのが現在では好ましい。この実施例において、所望の 温度は、呼吸液体の温度を調節するＣＰＵによって及び／あるいは患者の手足（ 四肢）、胴体及び頭部の温度を調節することによって維持される。 先に述べたように、好ましくは、熱センサーが、患者の体内及び体外の温度を 監視するのに使用される。センサーの位置付けは、幾分かは、監視されている温 度に依存する。 センサーの最適な位置付けは、特定患者を囲む特質と使用される液体換気装置 とに依存するけれども、多くの 例では、一つの体内温度用センサーは代表的には肺に隣接して配置される。さら に、体外温度用センサーは代表的に次の位置内もしくはその上に配置される：（ ａ）患者の胴のコア温度を監視するために食道及び直腸内；（ｂ）患者の頭部の コア温度を監視するために鼓膜の近辺；（ｃ）患者の身体表面周辺の温度を監視 するために手足の表面上；（ｄ）加熱源及び／あるいは冷却源のそれぞれの温度 を監視するために加熱源内及び／あるいは冷却源内；（ｅ）吸い込まれるガス流 回路内；（ｆ）吐き出されるガス流のための凝縮器回路（コンデンサ・サーキッ ト）内。 本発明によれば、加熱手段及び／あるいは冷却手段が体内温度及び体外温度を 直接あるいは間接的に調節するために使用される。このような加熱手段及び／あ るいは冷却手段は、吸い込まれるガス及び液体、手足、胴体及び／あるいは頭部 の温度を調節するのに使用できる。さらに、このような加熱手段及び／あるいは 冷却手段は、個々に制御される表面の断熱ブラッケット内の対流的な熱い／冷た い液体、体の表面上対流的な熱い／冷たいガス、放射発生熱、マイクロ波発生熱 源及び／あるいは放射線加熱源と、液体回路及び／あるいはガス回路内の熱交換 器との形式でよい。 図１２Ａ〜１２Ｃによれば、本発明の方法の好ましい実施において中央処理装 置によって実行される一連のステップのフローチャートが図示される。当業者は 、図示 された一連のステップがデジタルプロセッサ内に入力され得る及び／あるいはに デジタルプロセッサによって実行できる原子コード命令へ容易に減らし得ること を理解するだろう。 フローチャートのスタート時には、種々の制御装置のパラメータについての所 望範囲が、５００において設定される。さらに、患者の心臓血管及び血液のガス のパラメータもまた５００において設定される。これらのパラメータは、その後 ５０２に示される中央処理装置の出力ポートへ伝達される。 患者の最初の換気のファイルに関連するパラメータを表す数値は、その後、５ ０４で示されるように、中央処理装置へ送給されるか、あるいは格納されていれ ばそのメモリから取り出される。 読み込まれるＬＣＳに関連する数値のタイプには、（ａ）患者の肺経路を通過 する時の呼吸液体の圧力；（ｂ）患者の肺経路を通過する時の呼吸液体の一回の 肺の液体換気体積；（ｃ）液体換気中の呼吸液体の休んでいる肺の液体体積；（ ｄ）患者の肺経路を通過する時の呼吸液体の流速；（ｅ）単位体積の吸い込まれ る呼吸液体から患者により吸収される酸素の量；（ｆ）患者から単位体積の呼吸 液体によって吸収される二酸化炭素の量；が含まれる。 読み込まれるＧＣＳに関連する数値のタイプには、（ａ）呼吸液体と混合され るガスの単位体積中の酸素濃度 ；（ｂ）患者による吸息前の呼吸液体の単位体積中の酸素濃度；（ｃ）吐き出さ れた呼吸液体の単位体積中の酸素濃度；（ｄ）吐き出された呼吸液体の単位体積 中の二酸化炭素濃度；（ｅ）液体換気処置中の患者の循環系中の酸素濃度；が含 まれる。 読み込まれるＴＣＳに関連する数値のタイプには、（ａ）患者による吸息前の 吸い込まれる呼吸液体の温度；（ｂ）液体換気中の患者の体内温度；（ｃ）液体 換気中の患者の体外温度；が含まれる。 ステップ５０６において、プログラムルーチンが、第一吸息の期間中に遅らさ れる。 この好ましい実施例では、上述したＬＣＳ、ＧＣＳ及びＴＣＳの吸息及び呼息 に関連する数値の連続測定のためのセンサーが提供される。特に、中央処理装置 は、「Ａ」で例示される換気ループの実行中にその入力ポートを介して連続して 監視された吸息に関連するデータを読み込む。同様に、中央処理装置は、「Ｂ」 で例示される換気ループの実行中にその入力ポートを介して連続して監視された 呼息に関連するデータを読み込む。 吸い込み呼吸サイクルのプログラムループとこのループを実行するための制御 時間とが、５０８で示されるように入力される。一旦、吸い込み呼吸サイクルル ープが入力されると、上述したＬＣＳ，ＧＣＳ及びＴＣＳの数値が「Ａ」から５ １０で示されるように中央処理装置の入力ポートから読み込まれる。吸い込み呼 吸サイクル中 には、中央処理装置は「Ｂ」からの監視された吐き出し呼吸サイクルのデータを 無視するように設計される。 次のステップは、吸息中に実際に監視された数値を５１２で示されるように医 者によって中央処理装置内へプログラムされたそれら（ＬＣＳ，ＧＣＳ及びＴＣ Ｓ）それぞれの上限及び下限と比較することである。実際の数値のいくつかがそ れらのそれぞれの特定範囲の外にある場合、中央処理装置は、信号を発生するよ うに設計される。この信号は、５１４で示されるようにアラーム装置へ及び／あ るいは５１６で示されるサーボ制御されるバルブネットワークへ送信できる。い ずれかの例において、５１８で示されるようにエラーを修正するために、適当な 調節が行われる。 全ての監視された数値がそれらのそれぞれの特定した範囲内（あるいは、適当 な調節がなされた後）であれば、ステップ５２０で示されるように吐き出し呼吸 サイクルが存在しているかどうかを決定する必要がある。その答が「ＮＯ」であ れば、吐き出し呼吸サイクルが開始される。 その後、液体換気処置が、５２２で示される吐き出し呼吸サイクルのプログラ ムループへ入る。一旦、吐き出し呼吸サイクルに入ると、上述のＬＣＳ、ＧＣＳ 及びＴＣＳの数値が、「Ｂ」から５１０で示されるように中央処理装置の入力ポ ートから読み込まれる。吐き出し呼吸サイクル中には、中央処理装置が「Ａ」か らの監視され る吸い込み呼吸サイクルのデータを無視するように設計される。 次のステップは、吸い込み呼吸サイクル（すなわち、ステップ５１２〜５２０ ）中に実行されるものと同一である。しかしながら、吐き出し呼吸サイクルが完 了すると、ステップ５２０での返答はこれで「ＹＥＳ」となる。これらの環境の 下で、次のステップは、液体換気処置が５２４で示されるように完了したかどう かを決定することである。 返答が「ＮＯ」であれば、５０８での吸い込み呼吸サイクルのプログラムルー プが再度開始される。しかしながら、返答が「ＹＥＳ」であれば、これは液体換 気プロセスがその所望目標を達成したことを意味する。したがって、次のステッ プは、液体換気プロセスを終了させると同時にこれを５２６で示されるようなガ ス換気プロセスと取り替える。 好ましい実施例では、液体換気状態が連続して監視されて即座に調整される。 その結果、患者が最適でない状態を受ける時間の量が最小になる。 中央処理装置（ＣＰＵ）を使用する別の利点は、空気の状態の影響と他のトレ ーサガスの存在とがあればそれらを判断するようにＣＰＵを設計できるというこ とである。トレーサガスの存在を監視することによって、ＣＰＵは、酸素消費量 、二酸化炭素発生量、呼吸商、心臓の排出量、肺の血液流、拡散デッドスペース 、解剖学的な デッドスペース、肺実質内及び肺外の短絡、拡散容量、肺組織水のようなパラメ ータを決定するようにプログラムできる。 どのようにすればＣＰＵが本発明によるＬＣＳ、ＧＣＳ及びＴＣＳの装置のパ ラメータを管理し監視し調節するようにインターフェースできるかについての特 定の例が、それぞれ図９〜１１に示される。簡単な理由として、各図面は唯一つ の制御装置に向けられる。しかしながら、本発明の方法はこれら装置三つ全てを 共に組み入れていることは理解されるだろう。 図９によれば、この図は本発明により包含されるＬＣＳの一実施例を例示する 。特に、この実施例では、吸息中に、液体が、吸い込み液体貯蔵器１１から吸い 込みバルブ１２を介してライン１５により患者１４へポンプ１０によって循環さ れる。ここで、ポンプ１０と結合したバルブ１２は、吸い込みサイクル中の患者 に送給される吸い込み液体に関連する次のパラメータを決定する。そのパラメー タには、吸い込み液体の流速、吸い込み時間、ピーク膨張圧力、一回の吸い込み 換気体積、吸い込みの肺体積、吸い込み呼吸回数がある。 上記パラメータは、全体として「吸い込みセンサー１６」と呼ばれる圧カセン サー、流速センサー及び体積センサーによって連続して監視される。吸い込みセ ンサー１６は、監視した情報をライン１７を介してＣＰＵ５０へ送信する。 先に同定したパラメータに関連する前もって決めた吸い込み基準データが、ラ イン１８を介して熟達した医者によってＣＰＵ５０へ入力される。ＣＰＵ５０は 、ライン１７を介して吸い込みセンサー１６からＣＰＵ５０内に入力された情報 とライン１８を介してＣＰＵ５０へ入力された前もって決めた吸い込み基準デー タとを比較するように設計される。この比較が行われると、ＣＰＵ５０は、前も って決めた吸い込み基準データのパラメータと実際に生じる吸い込み数値との間 に誤差があるかどうかを決定するように設計される。もし誤差があれば、ＣＰＵ ５０は必要な調節を行うように設計される。 ＣＰＵ５０がこれらの調整を行うように設計できる多数の異なる方法がある。 これらは、当業者にとっては、この明細書を読むことで容易に理解されるだろう 。 ＣＰＵ５０の総合的な目標は、圧力関連の肺と心臓血管との妥協を最小にしな がら最も効果的なガス交換と心臓血管機能とを前もって設定した限界内に維持す ることである。特に、図１〜７に図示されるように、各パラメータ（例えば、圧 力、流れ、体積、他）は、前以て決めた範囲内に維持されるように適当に調節さ れる。 どのように図９に例示されるＬＣＳは生じ得る誤差を修正するように設計でき るかについての一例を説明するに当たっては、図４を考慮する。先に説明したよ うに、図４は、過膨張圧力の存在を例示する体積対圧力のループである。特に、 図４は、圧力−体積のループの伸びた 部分によって表されるような肺の過度の与圧を示す。そこで、肺の体積と一度の 換気体積とはそれらの所定の範囲内にあるけれども、気道圧力の最大値と肺胞圧 力の最大値とは越えれらている。したがって、圧力を制限し、肺の体積及び一回 の換気体積をそれらの所定の範囲内に維持するために、気道圧力及び肺胞圧力と 液体流、呼吸妨害、呼吸コンプライアンス及び吸い込み時間とを相関付ける数学 的なアルゴリズムに従って、吸い込み液体の流れが制限されるべきであり、かつ 吸い込み時間が増大されるべきである。 図４に例示される状態が観察される場合、図９に例示されるＬＣＳは、必要な 変更を実行するように設計される。例えば、これらの事情の下では、ＣＰＵ５０ は、ライン１９及び２０をそれぞれ介してポンプ１０とバルブ１２とを作動する 信号を発生するように設計される。その後、ＣＰＵ５０は、吸い込みセンサー１ ６からライン１７を介してのＣＰＵ５０への信号入力を監視することによって実 際に生じた圧力及び体積を所望のそれらの前もって決めた範囲内に導いた調節が 有効だったかどうかを決定するように設計される。 さらに、いくつかの患者の心臓血管及びガス交換のパラメータもまた監視され るのが好ましい。図９に例示されるＬＣＳにおいて、このようなパラメータは、 全体として「心臓血管センサー２１」と呼ばれるセンサーによって連続して監視 される。心臓血管センサー２１によっ て監視される情報は、ライン２２を介してＣＰＵ５０へ入力される。 また、図９に例示されるＬＣＳにおいて、ＣＰＵ５０は、ライン１８を介して ＣＰＵ５０に入力される所定の吸い込み基準値と、ライン２２を介してＣＰＵ５ ０に入力される心臓血管及びガス交換の値とを比較するように設計される。ライ ン１９、２０に沿って発生される信号により生じる機械的変化が患者の心肺機能 に影響したかどうかを決定するために、この比較が行われる。 呼息中には、液体は、患者１４から吐き出しバルブ２５を介して吐き出し液体 貯蔵器２６へポンプ２４によって循環される。ここで、ポンプ２４に結合したバ ルブ２５は、吐き出しサイクル中の患者から取り出される吐き出し液体に関連す る次のパラメータを決定する；そのパラメータには、吐き出し液体の流速、吐き 出し時間、ピーク収縮圧力、一回の吐き出し換気体積、吐き出しの肺体積、吐き 出し呼吸回数がある。 上述のパラメータは、全体として「吐き出しセンサー２７」と呼ばれる圧力セ ンサー、流速センサー及び体積センサーによって連続して監視される。吐き出し センサー２７は、監視した情報をライン２８を介してＣＰＵ５０へ送信する。 先に同定したパラメータに関連する前もって決めた吐き出し基準データが、ラ イン２９を介して熟達した医者によってＣＰＵ５０へ入力される。ＣＰＵ５０は 、ライ ン２８を介して吐き出しセンサー２７からＣＰＵ５０内に入力された情報とライ ン２９を介してＣＰＵ５０へ入力された前もって決めた吐き出し基準データとを 比較するように設計される。この比較が行われると、ＣＰＵ５０は、前もって決 めた吐き出し基準データのパラメータと実際に生じた吐き出し値との間に誤差が あるかどうかを決定するように設計される。もし誤差があれば、ＣＰＵ５０は必 要な調整を行うように設計される。 上述したように、ＣＰＵ５０がこれらの調整を行うように設計できる多数の異 なる方法がある。これらは、当業者にとっては、この明細書を読むことで容易に 理解されるだろう。 どのように図９に例示されるＬＣＳが生じ得る誤差を修正するように設計でき るかについての一例を説明するに当たっては、図５Ａを考慮する。先に説明した ように、図５Ａは、気道虚脱の存在を例示する体積対圧力のループである。特に 、図５Ａは、圧力−体積のループの伸びた部分によって表されるような肺の過度 の負の与圧を示す。そこで、一回の換気体積はその前もって決めた所定の範囲内 にあるけれども、気道圧力の最小値と肺胞圧力の最小値とは越えられている。し たがって、圧力を制限し、一回の換気体積をその所定の範囲内に維持するために 、気道圧力及び肺胞圧力と液体流、呼吸妨害、呼吸コンプライアンス及び吐き出 し時間とを相関付ける数学的なアルゴリズムに従って、吐き出し液体の流れが制 限 されるべきであり、かつ吐き出し時間が増大されるべきである。 図５Ａに例示される状態が観察される場合、図９に例示されるＬＣＳは、必要 な変更を実行するように設計される。例えば、これらの事情の下では、ＣＰＵ５ ０は、ライン３０及び３１それぞれを介してポンプ２４とバルブ２５とを作動す る信号を発生するように設計される。その後、ＣＰＵ５０は、吐き出しセンサー ２７からライン２８を介してのＣＰＵ５０への信号入力を監視することによって 実際に生じた圧力及び体積を所望のそれらの所定範囲内に導く調節が有効だった かどうかを決定するように設計される。 肺の体積及び一回の換気体積は心臓血管機能に影響を及ぼすことがあるので、 ＣＰＵ５０によって実行される別のレベルの制御が心肺のパラメータと換気のパ ラメータとの間にフィードバックを含んでいる。特に、図９に例示される実施例 において、肺の体積と一回の換気体積とは、吸い込みセンサー１６、吐き出しセ ンサー２８、センサー３２及びセンサー３３によって連続して監視される。この 監視される情報は、ライン１７、２８、３４及び３５それぞれを介してＣＰＵ５ ０へフィードバックされる。 前述したように、ＣＰＵ５０は、心臓血管センサー２１によって監視される患 者の心臓血管のパラメータ及びガス交換パラメータと、吐き出し基準データ及び 吸い込 み基準データと、を比較するように設計される。この比較を行うことによって、 ＣＰＵ５０は、肺の体積あるいは一回の換気体積の変化が患者の心肺機能に影響 するかどうかを決定できる。 例えば、患者の心臓血管機能が過度の肺体積によって制限されるなら（例えば 、肺体積を増大した、肺管の妨害を増大する、右心室排出量を増大する、他）、 ＣＰＵ５０は、心臓血管機能における誤差を測定して、この誤差を修正する適当 な信号を発生するように設計できる。特に、上述の事情の下では、ＣＰＵ５０が 信号を発生して、ライン１９、２０、３０及び３１それぞれを介してポンプ１０ 、バルブ１２、ポンプ２４及び２５を作動することによって過度の肺の体積を修 正するように設計できる。適当に作動されると、これが吸い込み流速を減じ吐き 出し時間を増大し吸い込み時間を増大することによって過度の肺の体積を修正す る。 これらの調整がなされると、ＣＰＵ５０は、ライン２９及び１８を介してＣＰ Ｕ５０へ入力された所望の前もって決めた吐き出し基準データの範囲内と吸い込 み基準データの範囲内とに患者の心臓血管機能に導く調整が有効であったかどう かを決定するように設計できる。さらに、ＣＰＵ５０は、肺の体積の変化が患者 の心肺機能に影響したかどうかを決定する手段として、ライン２９及び１８を介 してＣＰＵ５０に入力される吐き出し基準データ及び吸い込み基準データと、吸 い込みセンサー１６ 、吐き出しセンサー２７、センサー３２及びセンサー３３により監視される数値 とを比較するように設計できる。 肺の体積が患者の心肺機能を妥協させることによって酸化に直接影響を及ぼす ことができることは注目されるべきである。 上述した同様のフィードバック制御アルゴリズムにおいて、肺の体積は、ＧＣ Ｓに無関係な動脈の酸化を効果的に変化させるように増大あるいは減少させるこ とができる。本発明に従って設計されたＧＣＳの詳細な説明は、後に図１０を説 明する時に記述する。 さらに、肺の機構及び換気のパラメータ（すなわち、一回の換気体積、圧力、 他）の調整によるガス交換を最適化することに加えて、ガス交換は、肺胞内及び 吐き出された液体中の二酸化炭素の張力をセンサー３６を使って測定することに よって最適化できる。センサー３６によって監視されるこの情報は、ライン３７ を介してＣＰＵ５０へ送給される。 これらの事情の下では、ＣＰＵ５０は、数学的なアルゴリズムに従って拡散デ ッドスペースを計算し、かつ呼吸回数及び一回の換気体積を最適化するように設 計できる。ＣＰＵ５０は、ポンプ１０、バルブ１２、ポンプ２４及びバルブ２５ をそれぞれライン１９，２０，３０及び３１を介して作動させることによって呼 息の終わりにいくつかの必要な調整を行うように設計できる。 これらの作動が行われると、ＣＰＵ５０は、二酸化炭素の張力レベルを所定の レベル内に導く調整が有効であったかどうかを決定するように設計できる。さら に、ＣＰＵ５０は、ライン２９及び１８それぞれを介してＣＰＵ５０内に入力さ れた吐き出し基準データ及び吸い込み基準データと、心臓血管センサーにより監 視される数値とを比較して、換気の変化が患者の心肺機能に影響を及ぼしたかど うかを決定するように設計される。 図１０によれば、この図は、この図は本発明により包含されるＧＣＳの一実施 例を例示する。特に、この実施例では、酸素、二酸化炭素及び窒素が、ライン１ ０２、１０４及び１０６それぞれを介してガスマニホールドへ送給される。所望 であれば、不活性のトレーサーガスがライン１０８を介してガスマニホールド１ ００へ選択的に送給できる。 ガスマニホールド１００は、ライン１１２を介してそこからガス混合器１１０ へ送る各ガスの濃度を制御する一連のバルブ（図示せず）を含んでいる。混合器 １１０は、ガスを相同ミクスチャーに入れてこれらを１１４で概して指示される ガス−液体交換器へ送る。 ガス−液体交換器１１４は、ガス入口部１１８と液体入口部１２０とをもつ。 さらに、ガス−液体交換器１１４は、またガス入口部１１８から液体入口部１２ ０へのガスの流れ、逆もまた同じ、を制御するポンプ１２２を含んでいる。 酸素センサー１２４が、ガス−液体交換器のガス入口部１１８内に配置される 。センサー１２４は、ガス−液体交換器のガス入口部１１８を通るガス中の酸素 濃度（すなわち、ガス回路内の酸素の濃度）を監視する。 ガス−液体交換器の液体入口部１２０は、またその内部に酸素センサー１２６ を配置される。センサー１２６は、ガス−液体交換器の液体入口部１２０を通過 する液体中の酸素濃度（すなわち、液体回路内の酸素の濃度）を監視する。 酸素センサー１２４および１２６によって発生される信号が、ライン１３２お よび１３４それぞれを介して分析器１２８および１３０へ送信される。基準酸素 レベルもまた、ライン１３６および１３８それぞれを介して分析器１２８及び１ ３０へ送信される。 分析器１２８へ送られる基準酸素レベルは、ガス回路内の酸素濃度レベルに関 連する前もって決めた数値である。同様に、分析器１３０へ送られた基準酸素レ ベルは、液体回路内の液体中の酸素濃度レベルに関連する前もって決めた数値で ある。 分析器１２８及び１３０は、センサー１２４及び１２６とこれらそれぞれの基 準酸素濃度レベルとの間の誤差を評価する。この情報は、その後、中央処理装置 （ＣＰＵ）５０へ送給される。 ＣＰＵ５０は、ガス−液体交換器１１４のガス入口部１１８及び液体入口部１ ２０内の酸素レベルがこれらそ れぞれの基準酸素レベルと等しくなるために必要な調整を行なうようにプログラ ムされる。ＣＰＵ５０がこれらの調整を行なうようにプログラムできる多数の方 法がある。例えば、信号は流れ制御器１４２へ送信できる。 流れ制御器１４２は、ガス−液体交換器１１４のポンプ１２２と連結される。 先に述べたように、ポンプ１２２は、ガス入口部１１８から液体入口１２０へお よびその逆方向への流体の流れを、そしてその逆も同様に、制御する。従って、 これらの間の流体の流れを適当に調節することによって、各入口部内の酸素濃度 レベルもまた調節できる。 ＣＰＵ５０がガス入口部１１８を通過するガス中と液体入口１２０を通過する 液体中とに含まれる酸素レベルを制御できる別の方法は、適当な信号をライン１ ４４を介してガスマニホールド１００へ送信することによる。この信号は、マニ ホールド１００からガス混合器１１０へ送る酸素の量を制御するバルブを調整す るように設計できる。これにより、ガス入口部１１８および液体入口１２０を通 過するガス濃度が変わる。 上述のように、ＧＣＳ内の第三サブレベル制御が、患者内のガスレベルを管理 し監視し調整する。このサブレベル制御では、酸素センサー１４６が、患者の循 環系の適当な領域内に概して位置付けられる。 酸素センサー１４６は、液体換気プロセス中の患者の血液中の酸素濃度を監視 する。この情報は、ライン１５ ０を介して分析器１４８へ送信される。患者の血液に関係する基準酸素レベルを 表わす信号もまた、ライン１５２を介して分析器１４８へ送信される。 分析器１４８は、センサー１４６によって監視される酸素レベルとライン１５ ２を介して供給される酸素レベルとの間の誤差を評価する。この情報は、ＣＰＵ ５０へ伝送される。それによって、ＣＰＵ５０は、液体換気装置を調整する。 上述のように、ＣＰＵ５０が患者内の酸素濃度レベル内の誤差を修正するよう にプログラムできる多数の異なる方法が存在する。一つの方法は、ガス混合器１ １０を通るときのガスの酸素濃度を制御することによるものである。別の方法は 、流れ制御手段１４２及びポンプ１２２を介してガス−液体交換器１１４内での 酸化されたガスと呼吸液体との混合を制御することによるものである。また別の 方法は、ＬＣＳのある様相を制御することによるものである。行なわれる実際の 調整は、部分的に、患者の最適な体積対圧力のループと患者の最適な流れ対体積 のループとに依存するだろう。 例えば、ＣＰＵ５０は、ＬＣＳに関連する次のパラメータを調整するようにプ ログラムできる：酸化液体が患者の肺経路を通過する速度、液体換気中の患者の 一回の肺の液体換気体積、液体換気中の患者の休んでいる肺の液体体積、及び同 様のもの。これらの調整が単独であるいは選択的に行なわれるときに、これらの 調整は、患者 内の酸素レベルに影響を及ぼすだろう。 ＧＣＳは、また吐き出し呼吸液体中の酸素及び／あるいは二酸化炭素の量を監 視し及び／あるいは調整するように設計できる。この情報は、酸化された呼吸液 体と患者との間のガス交換の効率を決定するときに非常に有用である。 図１０では、吐き出し呼吸液体は、患者からライン１５４を介して送りだす。 センサー１５６が、吐き出される呼吸液体中のガス濃度を監視するように配置さ れる。この監視した情報は、ライン１５８を介してＣＰＵ５０へ送給される。 一部、センサー１５６から受信される情報に基いて、ＣＰＵ５０は、ガス一液 体交換器１１４の液体入口部１２０へ循環される吐き出し呼吸液体の量を制御で きる。この制御の程度は、ＣＰＵ５０により発生されてライン１６４及び１６６ それぞれを介してバルブ１６０及び６２へ送給される信号によりバルブ１６０及 び６２を調整することによって実行できる。 ガス−液体交換器１１４へ循環される前に、吐き出し呼吸液体は、その中の全 ての不要なガスを除去するガス浄化器１６８を通る。浄化されると、吐き出し呼 吸液体は、ガス浄化器１６８からライン１７０を介してガス−液体交換器の液体 入口部１２０へ送られる。 ガス浄化器１６８と液体入口部２０との間には、センサー１７２が挿入される 。このセンサーは、ガス浄化器 １６８を通過した後の吐き出し呼吸液体中のガスのレベルを監視する。センサー １７２は、監視した情報をライン１７４を介してＣＰＵ５０へ伝送する。吐き出 し呼吸液体中に許容できないレベルの不要なガスが存在すれば、ＣＰＵ５０は、 ガス浄化処置に対して必要な調整を行なうようにプログラムできる。これは、例 えば、ガス浄化時間を増大すること及び／あるいはライン１７３及びルブ１７５ を介して新鮮な呼吸液体源を使ってで循環される液体の量を補足することを含む 。 図１０に記載されるＧＣＳは、本発明のこの様相が実行できる単なる一実施例 に過ぎない。この明細書を読めば、当業者は、特定の液体換気装置及び患者の特 定の必要を受け入れるためにこの特定のＧＣＳをいかに調整すべきか容易に理解 できる。 次に図１１によれば、この図は本発明により包含されるＴＣＳの実施例の一つ を例示する。この実施例では、熱センサーが、ＴＣＳの内部セクション及び外部 セクションにおいて使用される。これらのセンサーは、何らかの適当な形式（例 えば、サーミスタ、熱電対、放射熱源、他）を取ることができる。 図１１において、熱センサー２０２が、ライン２０６を介して液体／ガス交換 器２０４から患者へ送られる吸い込み液体中に位置付けられる。さらに、センサ ー２０８が、患者の食道内に配置される。そしてセンサー２１０が、患者の直腸 内に配置される。これら二つのセンサ ーが、患者の胴部のコア温度を監視する。 センサー２１４は、また鼓膜に隣接して配置される。このセンサーが、患者の 頭部２１６のコア温度を監視する。 さらに、全体をアイテム２１８で指示される複数のセンサーが、全体をアイテ ム２２０と指示される患者の手足の各々に配置される。これらのセンサーは、患 者の表面及び胴体外囲の体温を監視するように設計される。 温度センサー２３０は、呼吸可能液体源２３２内へ配置される。これは、ライ ン２３４を介して呼吸可能液体を液体／ガス交換器２０４へ入れる前の呼吸可能 液体の温度を監視するように設計される。また、センサー２３６は、ガス発生源 ２３８内に配置される。これは、ライン２４０を介して呼吸可能液体を液体／ガ ス交換器２０４へ入れる前のガス源の温度を監視するように設計される。 センサー２４２が、液体／ガス交換器２０４内に配置される。このセンサーは 、患者によって吸い込まれる前の酸化ガスの温度を監視するように設計される。 吐き出された呼吸液体の温度を監視するために、センサー２４４が、吐き出し 液体ライン２４６内に配置される。ライン２４６を通る液体が呼吸液体源２３２ 内に循環されるようであれば、センサー２４４が患者と呼吸可能液体源２３２と の間に挿入される。 上記に加えて、センサー２２２及び２２４が、加熱源 ２２６及び冷却源２２８それぞれ内に配置される。 上記センサーの各々は、ＣＰＵ５０と相互連結される。ＣＰＵ５０は、出力ラ イン２４８及び２５０それぞれを介して加熱源２２６及び冷却源２２８に連結さ れる。 加熱源２２６及び冷却源２２８は、呼吸液体源２３２、ガス源２３８、液体／ ガス交換器２０４及び患者の身体の種々の部分（すなわち、頭部２１６、胴部２ １２及び／あるいは手足２２０）へ加熱手段あるいは冷却手段の特定の量を計量 して提供するように調整できる一連のバルブを有する。ＣＰＵ５０は、ライン２ ４８に沿って送信される出力信号により加熱源のバルブの各々を制御するように 設計される。同様に、ＣＰＵ５０は、またライン２５０に沿って送信される出力 信号により冷却源のバルブの各々を制御するように設計される。 動作において、センサー２０２は、ライン２０６を介して液体／ガス交換器２ ０４から患者へ送られる酸化されたガスの温度を監視する。この記載した情報は 、ライン２５２を介してＣＰＵ５０へ送給される。センサー２０２を通り過ぎる 酸化された呼吸液体の温度が所望のレベルでなかったら、ＣＰＵ５０は、加熱源 ２２６あるいは冷却源２２８へ信号を送信するように設計される。 特に、ライン２０６を通る酸化された呼吸液体の温度がその所望温度以下であ れば、ＣＰＵ５０は、ライン２４８を介して加熱源２２８へ適当な信号を送信す るだろ う。これは、加熱源２２６が酸化呼吸液体の温度を修正レベルまで引き上げるの に必要な適当なバルブを開放にする。これは、ライン２５８を介して呼吸可能な 液体発生源２３２へ及び／あるいはライン２５４を介してガス発生源２３８へ及 び／あるいはライン２５６を介して液体／ガス交換器２０４へ、加熱流体を送給 することによって行うことができる。 同様に、センサー２０２を通る酸化呼吸液体の温度がその所望の温度の範囲以 上であれば、ＣＰＵ５０は出力ライン２５０を介して冷却源２２８へ適当な信号 を送信することになる。このとき、酸化された呼吸液体の温度を適当に調整する ために、適当なバルブが調節されることになる。特に、ＣＰＵ５０は、冷却流体 がライン２６０を介して呼吸液体源２３２へ及び／あるいはライン２６４を介し てガス発生源２３８へ及び／あるいはライン２６２を介して液体／ガス交換器２ ０４へ、送給されるように冷却源２２８を調整できる。 上記例のいずれかにおいて、センサー２３０、２４２及び２３６が、呼吸可能 液体源２３２内、液体／ガス交換器２０４内及びガス源２３８内それぞれの温度 を監視する。これらのセンサーは、信号ライン２６６、２６８及び２７０それぞ れを介してそれらの監視した温度をＣＰＵ５０へ送信する。 上述したように、センサー２１４、２０８、２１０及び２１８が、患者の体内 及び体外の温度を監視するよう に配置される。これらのセンサーは、ライン２７２、２７４、２７６及び２７８ それぞれを介してＣＰＵ５０に連結される。 図１２に例示される特定の実施例において、加熱源２２６及び冷却源２２８は 、患者の頭部２１６、胴部２１２及び手足２２０の温度を独立して制御するよう に設計される。特に、患者の身体の特定の領域がその所望温度の範囲以下である ということをセンサー２１４及び２０８及び２１０あるいは２１８のいずれかが 示したら、ＣＰＵ５０は出力信号ライン２４８を介して適当な信号を加熱源２２ ６へ送信するだろう。ライン２４８を通る信号は、適当な加熱液体がライン２８ ０、２８２あるい２８４それぞれを介して患者の頭部２１６、患者の胴部２１２ あるいは患者の手足２２０に送給されるように加熱源を調節するだろう。同様に 、患者の頭部、胴部及び／あるいは手足がそれらの所望温度の範囲以上であると いうことをセンサーが示したら、ＣＰＵ５０は適当な信号を出力信号ライン２５ ０を介して冷却源２２８へ送信するだろう。この信号は、適当な冷却液体がライ ン２８６、２８８あるいは２９０それぞれを介して患者の頭部２１６、胴部２１ ２あるいは手足２２０へ送給されるように、冷却源２２８を調節するだろう。 図１１は、液体換気中の患者の体内温度及び体外温度を管理し監視し調整する 一つの方法を例示する。本明細書を読むと、当業者は、患者の特定の必要と使用 される 特定の液体換気装置とに適宜依存してこの装置を適応させることができるだろう 。 患者の肺経路を介して患者へ生物剤を送給するための手段としてここに開示さ れる新規な方法を採用することは、本発明の範囲内である。 生物剤がエアゾル剤により患者の肺経路のいくつかの部所へ供給できることは 知られているけれども、この従来技術は、これに関連する欠点をいくつかもつ。 例えば、気道の詰まりと貧弱なコンプライアンスとは、肺内の機械的な時定数と 大きな流れ特性とを変えて、エーロゾル化剤の分配を妨害することがある。 これらの問題が存在するなら、生物剤を患者の肺組織へ送給するための別の従 来の処置が全身的な供給による。しかしながら、この技術は、またこれに関連す る欠点を持つ。例えば、肺管の短絡が肺を目標とする全身的に供給される剤の送 給を制限することがある。 本出願人は、ほとんどの例において、生物剤を呼吸液体によって患者の肺経路 へ送給すると、これらの問題に遭遇しないことを発見した。特に、次の理由のた めに液体の換気／浄化の処置に使用される呼吸液体に混ぜるとき、生物剤の肺へ の供給は高められる：（ａ）それらの低い表面張力により、呼吸液体が一様に配 分されて肺内の終端部のガス交換領域に達する；（ｂ）肺の血流がもっと相同的 に分配されて、換気／灌流が液体を充填された肺内でもっと一様に調和される； （ｃ）呼吸液体は肺 の特定領域に選択的に差し向けることができる；（ｄ）ガス交換は生物剤の供給 中に維持され得る；（ｅ）多くの呼吸液体の生物不活性が、液体媒介物と生物剤 との間の相互作用による起こり得る副作用を防ぐ。 現在の好ましい実施例において、これらの剤を伝送するための手段は、対流式 の大量伝送による。これが、これらの剤が呼吸液体と十分に混合するときに最も 有用となる。 効果的な混合及び対流伝送を達成するために、吸い込み期間の最大流れ状態の 時に剤が呼吸液体中に注入されるのが好ましい。さらに好ましくは、剤は呼吸液 体の流れに垂直に注入される。 注入位置は、例えば、液体換気及び／あるいは浄化装置の共通のライン内に、 あるいは特に設計された気管内にできる。さらに、注入プロセスは、一回の呼吸 中あるいは一連の呼吸中になすことができる。この後者は、時間解放効果となる 。 注入装置は、また呼息中の肺の滲出液をサンプルするように構成できる。呼息 の適当な位相中の吐き出し液体のサンプルの時間−中止が、新鮮な吸い込み呼吸 液体で希釈するのを防ぐために調節される。 見て分かるように、生物剤を患者へ送給するこの方法は、ここに開示された制 御装置と共に組み込むことができる。例えば、ＬＣＳ、ＧＣＳ及びＴＣＳは、呼 吸液体へ導入される生物剤の量と、この剤が導入される手法と 、患者に関するその／それらの導入をの効果とを管理し監視し調整するように設 計できる。ここに開示される制御装置を修正する最適な方法は、導入される剤と 、換気装置と、患者とに依存する。一旦、これらの変数がわかると、当業者は、 この明細書を読んだ後であれば、必要な修正がどのように行われるべきかわかる だろう。 患者の体温を一定に維持するための、あるいは患者に高体温治療もしくは低体 温治療を施すための、手段としてここに開示される新規な制御装置を使用するこ ともまた、本発明の範囲内である。ここで、患者のガス交換を維持することに加 えて、呼吸液体もまた所望の温度を得るための手段として使用できる。本発明に 従ってどのように温度制御が達成できるかについての特定の例が、上述された図 １１に例示される。 当業者にとって明白であるような本発明の技術思想及び範囲から逸脱すること なしに、本発明の実施例に対して種々の修正が行い得ることは、前述から明白で ある。かくして、本発明を記載すると、次のように請求される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ (72)発明者 ウルフソン，マーラ アール. アメリカ合衆国 19118 ペンシルベニア, フィラデルフィア，イースト グレイバー ズ レイン（ウィンドムーア） 806

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 患者の肺経路の少なくとも一部を介して呼吸液体を循環させるように設 計され、かつ液体回路要素とガス回路要素と温度回路要素とを含んでいる、液体 換気装置を管理し監視し調整するためのプロセスにおいて、 （ａ） 前記液体換気装置の前記液体回路要素、前記ガス回路要素及び前記温 度回路要素に関連するプロセスパラメータについての一組の所望の範囲を設定す るステップであって、前記一組の設定される所望の範囲が患者の生理的必要を考 慮し第一組の信号によって表される、前記ステップと、 （ｂ） 前記第一組の信号をマイクロプロセッサに入力するためのステップと 、 （ｃ） 呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を循環するときに生じ る前記液体換気装置の液体回路要素、ガス回路要素及び温度回路要素の実際の状 態がそれらの対応する設定された所望の範囲内になるように、前記液体換気装置 の前記液体回路要素、前記ガス回路要素及び前記温度回路要素に対して初期調節 を行うステップであって、前記初期調節が患者の初期換気概要を設定する前記ス テップと、 （ｄ） 前記液体換気装置の前記液体回路要素、前記ガス回路要素及び前記温 度回路要素になされる前記初期調節に従って前記患者の肺の経路の少なくとも一 部を介 して前記呼吸液体を循環させるステップと、 （ｅ） 前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を循環するときに 生じる前記液体換気装置の前記液体回路要素、前記ガス回路要素及び前記温度回 路要素の一組の実際の状態を監視するステップであって、前記監視された組の実 際の状態が前記組の設定された所望の範囲に対応し、前記組の監視された実際の 状態が第二組の信号によって表される、前記ステップと、 （ｆ） 前記第二組の信号を前記マイクロプロセッサへ入力するステップと、 （ｇ） 前記第二組の信号が前記第一組の信号によって表されるそれらの対応 する範囲内にあるかどうかを決定するように前記マイクロプロセッサを実行させ るステップであって、前記第二組の信号が前記第一組の信号の外側にある場合は 第三組の信号によって表される、前記ステップと、 （ｈ） 前記第二組の信号が前記第一組の信号によって表されるそれらの対応 する範囲内にあるように前記初期調節の次の調節に対する前記第三組の信号を実 行するステップと、 を有する前記プロセス。 ２． 前記液体換気装置の前記液体回路要素が、呼吸液体の圧力、流速及び体 積のオンライン評価から得られる情報を使うことによって前記患者の肺経路の少 なくと も一部を介しての呼吸液体の循環を調整するように設計される請求項１に記載の プロセス。 ３． 前記液体換気装置の前記液体回路要素が、患者によって吸い込まれる前 と患者によって吐き出された後との前記呼吸液体のサンプル中に含まれる呼吸ガ スレベル及びトレーサーガスレベルの評価から得られる情報を使用する請求項２ に記載のプロセス。 ４． 前記液体換気装置の前記ガス回路要素が、少なくとも次の領域：前記呼 吸液体と混合される前のガスのサンプル中；前記患者によって吸い込まれる前の 呼吸液体のサンプル中；前記患者によって吐き出された後の呼吸液体のサンプル 中；前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環されている 時に前記患者の循環系から採取した血液のサンプル中；に含まれる吸息及び呼息 のガスレベルのオンライン評価から得られる情報を使用することによって、前記 液体換気装置のガス回路要素及び液体回路要素中と患者内とのガスの分圧、張力 及び濃度を調整するように設計される請求項１に記載のプロセス。 ５． 前記液体換気装置の前記ガス回路構成要素が、酸素消費量と、二酸化炭 素生成量と、呼吸率と、心臓の排出量と、有効な肺の血液流と、拡散デッドスペ ースと 、解剖学的デッドスペースと、実質肺内及び肺外の短絡と、拡散容量と、肺組織 水とから成るグループから選択される少なくとも一つの生理的パラメータを決定 するのにトレーサーガスのオンライン評価から得られる情報を使用する請求項４ に記載のプロセス。 ６． 前記液体換気装置の温度回路要素が、患者の適当な身体の部所、器官及 び領域内及びその表面上の温度感知手段から得られる情報を使用することによっ て、前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環されている 時に患者の体内温度及び体外温度を調整するように設計される請求項１に記載の プロセス。 ７． 少なくとも次の初期調節：スタート時の肺の液体体積；呼吸液体の最初 の圧力；最初の一回の肺の液体換気体積；呼吸液体の最初の流速；前記呼吸液体 が前記患者により吸い込まれる前の前記呼吸液体の単位体積中の最初の酸素濃度 ；休んでいる肺の液体体積；ピークの吸い込み気道圧力；ピークの吐き出し気道 圧力；ピークの肺胞圧力；ピークの食道圧力；最初の呼吸回数；吸息対呼息の液 体流れのタイミング比率；患者のコアボディ温度；前記患者によって吸い込まれ る前の呼吸液体の温度；が、前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部 を介して循環される前の液体換気装置の前記液体回路要素、前記ガス回路要素お よび前記温度要素に行なわ れる請求項１に記載のプロセス。 ８． 前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環される 前に液体換気装置の前記液体回路要素、前記ガス回路要素および前記温度要素に 行なわれる前記初期調節は、前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部 を介して循環している間に生じる前記液体換気装置の前記液体回路要素、前記ガ ス回路要素および前記温度要素されるの実際の状態が次の範囲：スタート時の肺 の液体体積が約２０〜約３０ｍｌ／ｋｇの範囲；呼吸液体の最初の圧力が約−５ ０〜約５０ｃｍＨ₂Ｏの範囲；一回の肺の液体換気体積が約１０〜約２０ｍｌ／ ｋｇの範囲；呼吸液体の最初の流速が約−３００〜約３００ｍｌ／ｍｍ／ｋｇの 範囲；前記呼吸液体の単位体積中の最初の酸素濃度が約１００〜約６００ｍｍＨ ｇの範囲；休んでいる肺の液体体積が約２０〜約４０ｍｌ／ｋｇの範囲；ピーク の吸い込み気道圧力が約８０〜約１００ｃｍＨ₂Ｏの範囲；ピークの吐き出し気 道圧力が約−８０〜約−１００ｃｍＨ₂Ｏの範囲；ピークの肺胞圧力およびが食 道圧力が約１５〜約２０ｃｍＨ₂Ｏの範囲；呼吸回数が一分間当たり約３〜約８ 回の範囲；吸息対呼息液のガスのタイミング比率が約１：２〜約１：４の範囲； 患者のコアボディ温度が約２５〜約３９℃の範囲；前記患者によって吸い込まれ る前の呼吸液体の温度が約２０〜約４２℃の範囲；になるようになっている請 求項１に記載のプロセス。 ９． 前記液体換気装置の前記液体回路要素に関連するプロセスパラメータに ついての一組の所望の範囲を設定することは、少なくとも次のもの：前記呼吸液 体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環されるときの前記呼吸液体 の圧力；前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環される ときの前記呼吸液体の一回の肺の液体換気体積；前記呼吸液体が前記患者の肺経 路の少なくとも一部を介して循環されるときの前記呼吸液体の休んでいる肺の液 体体積；前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環される ときの前記呼吸液体の流速；前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部 を介して循環されるときの前記呼吸液体の単位体積から前記患者により吸収され るべき酸素の量；前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循 環されるときの前記呼吸液体の単位体積によって前記患者から吸収されるべき二 酸化炭素の量；についての最小値および最大値を設定することを含んでいる請求 項１に記載のプロセス。 １０． 前記液体換気装置の前記ガス回路要素に関連するプロセスパラメータに ついての一組の所望の範囲を設定することは、少なくとも次のもの：前記呼吸液 体と混合されるガスの単位体積中の酸素濃度；前記呼吸液体が 患者によって吸い込まれる前の前記呼吸液体の単位体積中の酸素濃度；前記呼吸 液体が前記患者によって吐き出された後の前記呼吸液体の単位体積中の酸素濃度 ；前記呼吸液体が前記患者によって吐き出された後の前記呼吸液体の単位体積中 の二酸化炭素；前記呼吸液体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環 されている間の前記患者の循環系内の酸素の濃度；についての最小値及び最大値 を設定することを含んでいる請求項１に記載のプロセス。 １１． 前記液体換気装置の温度回路要素に関連するプロセスパラメータについ ての一組の所望の範囲を設定することは、少なくとも次のもの：前記呼吸液体が 患者によって吸い込まれる前の前記呼吸液体の温度；前記呼吸液体が前記患者の 肺経路の少なくとも一部を介して循環している間の患者の体内温度；前記呼吸液 体が前記患者の肺経路の少なくとも一部を介して循環している間の患者の体外温 度；についての最小値及び最大値を設定することを含んでいる請求項１に記載の プロセス。