JPH08508188A - レスピレータ用チューブ、レスピレータ用チューブ付きレスピレータを制御するための方法、およびレスピレータとレスピレータ用チューブからなるシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 肺側の端部に電子信号処理部を備えた圧力センサー（５）を有する人工呼吸チューブ（１０）は、人工呼吸の補助および管理の間に中心気道圧力を連続測定するために使用する。人工呼吸装置内で測定される気道圧力とは異なり、連続測定の中心気道内圧では肺と胸郭の機械的性質に人工呼吸をよりうまく適合させることができる。さらに、得られた圧力信号は人工呼吸装置のさまざまな機能を制御するのに好適である。全体として電子圧力センサーを一体化した気管挿管チューブを用いた人工呼吸は価格上昇を招くことなく患者にとって安全かつ快適なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】 レスピレータ用チューブ、レスピレータ用チューブ付きレスピレータを制御す るための方法、およびレスピレータとレスピレータ用チューブからなるシステム 本発明は、患者の気道に挿管するレスピレータチューブ、とくに膨張自在なカ フを有するかまたは有さない気管挿管または気管支挿管用チューブ、またはレス ピレータ接続用の形状をなす近位端と気道挿管用の形状をなす遠位端を有する気 管切開チューブまたは気管切開用カニューレであって、少なくとも一つの内腔が 近位端から遠位端まで延在し、気管内圧を記録するための装置を付属するチュー ブに関する。 本発明はまた、呼吸ガス供給源および呼吸ガス供給源に接続自在なレスピレー タチューブを備えたレスピレータ、ならびにレスピレータおよび／または患者の 値の関数として呼吸ガス供給源からの呼吸ガス投与量を制御する制御装置を用い て患者の呼吸の補助または管理を行うためのシステム に関する。 本発明はまた、患者の呼吸補助および／または呼吸管理のためのレスピレータ を制御するための方法にも関し、前記レスピレータは患者の気道に挿管でき、膨 張自在なカフを有するかまたは有さないレスピレータチューブに接続してあり、 近位端はレスピレータへ接続するための形状で遠位端は気道内へ挿管するための 形状を成し、チューブの近位端から遠位端へ延在する少なくとも一つの内腔を有 するようなレスピレータに関する。レスピレータチューブおよびレスピレータチ ューブに接続自在で患者の値を用いて制御自在に成してある呼吸ガス供給源を有 する呼吸補助または呼吸管理のためのレスピレータは、欧州特許第ＥＰ００２２ ０４４Ａ１号から周知となっている。レスピレータの制御装置を用いることで、 換気量、呼吸回数、分時換気量、経時流量パターン、吸気終了時の呼吸停止、呼 吸ガス流量の大きさ、吸気終了時の圧力、圧力ピーク、PEEP圧、装置死腔量、お よび装置コンプライアンスなどの呼吸パラメータ を調整することとができる。 従来技術によれば、呼吸補助ならびに呼吸管理を行っている間に測定されるこ とになるのはつねに気道内での普遍的な気道内圧だが、臨床的には、レスピレー タで調べることができるのは通常気道内圧だということになる。しかしこのよう にして測定した気道内圧は換気チューブや加湿システムまた挿管用チューブ（い わゆる人工気道）の抵抗によって変化するので、患者の気道内で普遍的ないわゆ る中心気道内圧とは大幅に異なることも多い。症例ごとに人工気道のそれぞれの 部材の構成が異なるため、レスピレータ内で遠隔的に測定した気道内圧と気管支 の中心気道内圧の間には一定の比率が存在しない。これは、レスピレータ内で測 定した圧力から気管支内の「真の」中心気道内圧を推論することができない、と いうことを意味する。 気管挿管チューブとレスピレータホースの間のコネクタで測定した気道内圧だ けが臨床上では唯一例外的である。しかしこのようにして測定した 気道内圧は気管挿管チューブで見られる圧力低下に関して気管内の中心気道内圧 とは異なっている。この圧力低下は人工気道システムにおいて最大であると同時 に最も変化量の多いものでもある。これは気管挿管チューブの曲率と気管支分泌 物による予測不可能な内腔の狭窄との間で解剖学的に発生する差によるものであ る。気管挿管チューブとレスピレータホースの間で測定した気道内圧はさほど「 誤っている」ものではないが、「真の」気管の中心気道内圧について何らかの結 論を引き出すことができるものではない。 換気または呼吸支持のために高頻度陽圧換気が可能なレスピレータが周知であ る。ドイツ国特許第ＤＥ−ＯＳ２８４７６８１号による気管挿管チューブは例え ばこの目的のために使用するものである。例えばチューブ内に分泌物が溜ってま たはチューブが折れ曲がったことで、排気経路が塞がれたときに気管支内に異常 に高い陽圧が発生するのを防止するためまたはこれを検出するためには、ドイツ 国特許第ＤＥ−ＯＳ２８３４０３７号に おいて、センサーチューブを用いて気管内の通常圧力をモニターすることが既に 案出されている。陽圧が異常に高くなったときには、間接制御スイッチ機構によ り呼吸ガス供給源を遮断する。ドイツ国特許第ＤＥ−ＯＳ２８３４０３７号によ るチューブの欠点は、センサーチューブも塞栓し得るためそのときには気管内の 異常な陽圧をもはや検出できなくなることである。またドイツ国特許第ＤＥ−Ｏ Ｓ４１１６６０８号では、チューブ内または気管内の気道内圧を測定するための 一つまたはそれ以上の圧力測定線を備えた気管挿管チューブを用いて呼吸管理を 改善している。これらの圧力線も同様に分泌物により急激に塞栓することがあり 、気道内圧の連続測定用として、すなわちレスピレータの連続制御用としては信 頼性に欠ける。ドイツ国特許第ＤＥ−ＯＳ２８３４０３７号および第ＤＥ−ＯＳ ４１１６６０８号による気管挿管用チューブでは、液体で圧力測定線を連続的に 洗浄して塞栓を除去し分泌物を排除することが必要である。しかしこれは圧力測 定線の洗浄液が患 者の気道内に流入し得ることになる。これは患者にとって大きな欠陥であり、新 生児や未熟児、小児等では受け入れ不可能である。さらに、圧力測定線はチュー ブの実効断面積を減少させ、とくに小さい子どもでは呼吸の障害になる。 実験的には、ドイツ国特許第ＤＥ−ＯＳ４１１６６０８号において提案されて いるように、中心気道内圧は気管またはチューブ内へ挿管する圧力測定チューブ を介して測定したり、または気管挿管用チューブの壁内に形成し液体を満たした 圧力測定線を用いて測定する。この装置は気管内またはチューブ内に挿管した細 いチューブが気管支分泌物で急激に塞栓してしまい、頻繁に洗浄する必要がある ことから生体内での中心気道内圧の連続測定は行うことができない。さらに、圧 力測定線は製造が困難で壊れやすい。そのため臨床的には受け入れられずレスピ レータの連続制御にこれらを用いることはできない。 本発明の目的は、分泌物による障害またはチューブの折れ曲がりによる障害の 危険性なしに人工 呼吸を行う患者の気管内において支配的ないわゆる中心気道内圧を測定する装置 を提供することである。さらに、本発明の目的はレスピレータに供給する呼吸ガ スの制御を改善すること、言い替えれば患者の状態に合わせて調節することで制 御を最適化することである。本発明は、この点に関して、例えばヨーロッパ特許 第ＥＰ−００２２１４４Ａ１号に記載されているような既知のレスピレータおよ びシステムから出発している。 本発明では、チューブ外側に圧力センサーをチューブの遠位端付近に取り付け チューブ外側の中心気道内圧を測定する等の方法でこの種のレスピレータチュー ブを整形することにより目的を実現するものである。本発明によれば、圧力セン サーのセンサー表面はチューブの外側にあるおよび／またはチューブの外側の一 部を形成する。圧力センサーはまたチューブ先端に取り付ける言い替えればチュ ーブの遠位端の一番先端の領域に取り付けることもできる。これにより本発明に よるレスピレータチューブではチューブ外側の中心気道内 圧をチューブの内腔に沿って流れる呼吸ガスの流れから離れたところで測定する ことができるようになる。この方法では、呼吸ガスの流れにより変化を受けない 中心気道内圧も測定される。圧力測定装置を圧力センサーとして設計し、チュー ブ外側に取り付けることにより、気道分泌物による塞栓を防止し、チューブが折 れた場合にも中心気道内圧の連続的記録が可能になるので、患者の関数としてこ れに接続したレスピレータの連続モニターおよび制御が可能である。 本発明によれば、レスピレータチューブの外側に取り付けた圧力センサーは容 量性または圧電性圧力センサーとすることができる。圧力センサーは、測定しよ うとするパラメータ、この場合には中心気道内圧、の作用により変形する変形自 在なメンブレンを有する。圧電性圧力センサーの変形の度合は取り付けた圧電抵 抗により電気信号に変換し、一方容量性圧力センサーにおいては容量性信号変換 により電気信号に変換する。このような圧力センサーは例えばドイツ国特許第Ｄ Ｅ４００ ４１７９Ａ１、および「Spektrum der Wissenschaft」１９９４年２月号１０６ 〜１０７ページに記載されている。 本発明によるレスピレータチューブには電子圧力センサーとして設計した圧力 センサーを取り付け、また検出した中心気道内圧の値（測定値）の信号処理のた めの電子回路を設けておき、さらに処理回路をマイクロモジュールに結合するの がとくに望ましい。このような電子式圧力センサーは圧力センサーチップと呼ば れることもあり、例えばドイツ国特許第ＤＥ４０１７２６５Ａ１号から周知とな っており、変形自在な素子すなわち圧力センサーを前述のドイツ国特許第ＤＥ４ ００４１７９Ａ１号にしたかって設計することができる。好適な対象は遠位端近 くでチューブの外側に、検出した測定値の信号処理のための集積回路とともにい わゆる電子圧力センサーすなわち容量性または圧電性圧力センサーを取り付けて あるレスピレータチューブで、電子回路と圧力センサーがマイクロモジュールを 形成する。圧力センサーは半導 体ウエハ上にメンブレンと電気機械的信号コンバータを超小型機械部品として、 測定値すなわち中心気道内圧の値から得られた電気信号を評価するための電子回 路とともに一体化するのが望ましい。この場合の圧力センサーは、例えばドイツ 国特許第ＤＥ４００４１７９Ａ１号に記載されているように、並列に結線して高 い出力信号を発生するようにした複数の圧力センサー素子から構成することがで きる。 圧力センサーは差の原理にしたがって動作する。言い替えれば、圧力差を求め これを電気信号に変換している。測定値のアナログ信号を増幅して、アナログ− デジタル・コンバータを用いてデジタル信号に変換し、マイクロプロセッサで評 価する。信号の増幅後、雑音に強いパルス幅変調信号（ＰＷＭ）への変換はパル ス幅変調回路とデジタル制御により実行することができる。この電子信号処理は チップとして設計し、圧力センサーを小さなモジュール内で測定センサーとして 組み込む。超小型の電子信号処理を含む容量性圧力センサ ーは生体内に導入するのに好適である。電子圧力センサーの大きさと性質は、気 管内へのチューブ挿管が障害されず、また換気に必要とされるチューブ内腔に有 害な影響を与えること無く、肺に対して端部付近のチューブ外側への装着が可能 となるように、選択する。電子圧力センサーをチューブ外側に取り付ける方法の 一つとしては、電子回路を含むチップの側面を有するマイクロモジュールがチュ ーブの外側すなわちチューブ外壁に取り付けられて固定されるように、接着また は溶着により固定することである。これによりこの領域でチューブの外径がわず かに膨らむことになる。未熟児、新生児、乳幼児等に使用するような非常に小さ いレスピレータチューブでは、チューブ外径の増大は望ましくない。このような チューブでは外部から内側に向かってチューブの壁に凹部をスタンプし、マイク ロモジュールをこの凹部に配置し、例えば接着によりここに固定するのが望まし い。本発明による電子圧力センサーの取り付け方法であっても、圧力センサーの センサー表面がチ ューブ遠位端の近くでチューブの外側に維持されるような構成になる。 カフを備えていないチューブでは、圧力センサーはチューブ先端、言い替えれ ば、チューブの近位端から最も遠いチューブの遠位端が望ましい端部の近くに取 り付けることもできる。 膨張自在なカフを有するレスピレータチューブの場合、本発明によれば圧力セ ンサーを膨張自在なカフとカフのすぐそばのチューブの遠位端の間でチューブ外 側に取り付ける。この位置は、呼吸ガスの流れから離れており、気管内の普遍的 な中心気道内圧が影響を受けない地点で測定されるので、結果として呼吸ガスの 流れによる誤差を避けられる。圧力センサーで得られた連続測定中心気道内圧は 肺と胸郭の機械的性質に関して、測定した中心気道内圧の値を供給して制御する レスピレータの補助で、呼吸を改善することができる。 本発明によるレスピレータチューブの有利な実施例は請求の範囲第２項から第 ９項の特徴に含まれる。 本発明の対象はまた請求の範囲第１０項のプレアンブルによる患者の人工呼吸 の補助および／または制御のためのシステムである。中心気道内圧のエラー無し 連続測定をおこなうため、すなわち普遍的な中心気道内圧の関数としてレスピレ ータの連続的エラー無し制御を行うためには、チューブの外側でチューブ先端の 近くの遠位端に配置するか、またはチューブの外側の凹部に配置した、気管内の 普遍的な中心気道内圧の連続測定用圧力センサーをレスピレータチューブに設け 、圧力センサーには検出した中心気道内圧の値（測定値）の信号処理のための電 子回路を備えておき、電子回路をセンサーと結合させてマイクロモジュールを形 成させ、電子圧力センサーはレスピレータ上の制御装置と配線で接続してレスピ レータおよび／または呼吸ガス供給源を気道内において普遍的な中心気道内圧の 関数として制御し、処理を行い評価した測定値を配線によってデジタル信号とし て導出することが提案される。 電子圧力センサーを一体化したレスピレータチ ューブは、レスピレータチューブの端部に取り付けた圧力測定ユニットが肺に面 しており中心気道内圧を連続的に測定するので呼吸の補助および管理を改善する 。つまり、現在一般的なレスピレータ内のまたは気管挿管チューブとレスピレー タチューブの間のコネクタにおける気道内圧の測定に比べ、呼吸の補助および管 理の両面で肺と胸郭の機械的性質により良く合わせることができる。これはレス ピレータチューブとレスピレータホースの機械的性質（コンプライアンスと抵抗 ）による気道内圧の誤差が存在しないためである。呼吸補助および管理のための システムで使用するレスピレータチューブは、請求の範囲第１項から第９項の特 徴にしたかって設計するのが望ましい。 本発明の別の実施例は、患者の気道内に挿管することができ呼吸ガスで加圧で き、膨張自在なカフを有するかまたは有さないレスピレータチューブを備え、気 道内圧の関数として患者の呼吸の補助および／または管理に供する気道内圧を検 出するための装置を含むレスピレータを制御するため の方法に関するものである。本発明による方法は、気管内にレスピレータチュー ブとともに挿入することのできる圧力センサーを用いてチューブ外側で気管内の 普遍的な中心気道内圧を連続的に測定し、前記センサーはチューブ外側でチュー ブ先端の近傍またはチューブの遠位端近くまたはチューブ外側に配置した凹部で チューブ外側に取り付け、検出した測定値の信号処理のための電子回路を備え、 圧力センサーの電子信号処理の結果として得られた電気的デジタル信号を用いて レスピレータの機能を制御することを特徴とする。 気管内の中心気道内圧の連続測定は呼吸機能のモニターにおいて重要な役割を 演じるのみならず、選択した呼吸モード（ＢＩＰＡＰ、ＡＰＲＶ、ＩＭＰＲＶ、 ＰＡＶ、ＨＦＰＰＶ）に対しても重要である。逆に、測定した中心気道内圧は呼 吸の補助および管理においてレスピレータの制御に用いる。 呼吸の補助の場合、レスピレータ内のいわゆるトリガーがレスピレータ内に設 定してある圧力低 下（トリガー閾値）の基線上で患者による吸気努力を検出する。トリガーの最も 敏感な設定（例えばレスピレータ内で−０．５ミリバール）であっても、吸気開 始のたびに患者はプリセットしてあるトリガー圧力に加えて、人工気道内に発生 する圧力差に打ち勝つ必要がある。中心気道内圧が本発明によりレスピレータ内 に供給されてトリガーを作動させると、人工気道で必要とされる患者の余分なト リガーのための努力が不要となるので、呼吸の補助を容易にすることができる。 呼吸管理の場合、過剰に高い気道内圧（いわゆる気圧外傷）の有害な影響は「 圧力限界」または「圧力上限」機能によりレスピレータ内で減少する。レスピレ ータはプリセットしてある圧力に達した場合に呼吸ガスの供給を遮断するかまた は排出に切り替わる。臨床的には測定された高い気道内圧が実際に患者に達して いるか、または気道内の抵抗の増加によるものなのかを特定する必要がある。本 発明により中心気道内圧が供給されレスピレータ内の「圧力限界」または「圧力 上限」機 能を制御する場合、危険なほど高い中心気道内圧は人工気道内の塞栓から即時に 識別することができる。 一方、肺の酸素取り込みに問題がある場合には呼吸に高い気道内圧を提供する のが望ましい。中心気道内圧が分からなければ個々の症例で人工気道内の圧力低 下の度合は分からないため、臨床的には安全性のため「圧力限界」と「圧力上限 」機能を低すぎる値に設定してしまうことがあり得る。本発明により「圧力限界 」と「圧力上限」機能の制御のために中心気道内圧が供給される場合、レスピレ ータと肺に面したチューブの端部すなわち遠位端の間の圧力低下を起こすことな く受け入れ可能な最大気道内圧を完全に使用することがきる。 本発明によれば、臨床的な態様で連続的に中心気道内圧すなわち患者の気管内 で普遍的な気道圧力を最初に測定することが可能である。中心気道内圧を知るこ との最大の利点は、肺と胸郭の機械的性質（コンプライアンスおよび抵抗）に呼 吸の 補助および管理を調整でき人工気道の機械的性質により調整が必ずしも誤差を生 じることがない点である。 中心気道内圧がレスピレータへ供給される場合、「トリガー閾値」と「圧力限 界」ならびに「圧力上限」機能をこれによって制御することができる。第１の例 では、呼吸努力が減少し呼吸の快適性が改善される。第２の例では、制御パラメ ータ「中心気道内圧」が気圧外傷の危険と高圧換気の間の難しい調整をより確実 に行えるようにできる。 何らかの形で圧力センサーを備えたレスピレータチューブを用い電子信号処理 を用いる換気は価格が上昇せず患者にとって安全かつ快適なものである。本発明 において用いる電子圧力センサーは、中心気道内圧の測定値のデジタル伝送が可 能であるという利点を有しており、これは信号の品質の点で大いなる利点を有し ている。 本発明による方法の有利な実施例は請求の範囲第１２項から第１４項の特徴に 含まれる。 応用の別の重要な例は中心気道内圧で制御するレスピレータの呼気吸引による 呼気の能動的支援である。全ての気管挿管チューブは呼気を遅延させるので、こ れまで基本的には受動的に行われていた。これは呼吸補助無し、呼吸補助あり、 呼吸管理のいずれの場合にも適用される。呼吸頻度が高いかまたは呼気時間が短 い−呼吸システムの抵抗とコンプライアンスの積である定数の３から５倍以下− の場合には、呼気の終端で一般に望ましくない陽圧が頻繁に発生する。この現象 は、「ガストラッピング」「ダイナミック・ハイパーインフレーション」、「隠 蔽PEEP」「怠慢なPEEP」、「固有PEEP」、または「自動PEEP」と呼ばれている。 中心気道内圧の連続測定により、レスピレータは自動PEEPが少なくとも回避され るまたは呼気が加速されるように呼出時に十分な吸引ができるが、負の中心気道 内圧となることはない。呼気の能動的支援を伴う機械的換気において、それまで より高い分時呼吸量を用いることができる。さらに、自動PEEP作用もそれまでよ り良くモニターで きる。 レスピレータを用いた自発呼吸では、トリガー機能が重要であるが、同様に吸 気中または呼吸サイクル全体での中心気道内圧の連続測定もかなりの重要性を有 している。そのためレスピレータの吸気気流は、患者のガス交換または客観的状 態にとって有利な中心気道内圧パターンを実現するため吸気相全体でサーボ制御 の方法で患者の吸気の必要に合わせて調整することができる。 本発明は図面において実施例の態様で図示してあり図面を参照して詳細に説明 する。図面において、 図１は使用中のレスピレータチューブの略図である。 図２は呼吸補助の略図である。 図３は呼吸管理の略図である。 図４は呼気の能動的支援を示す略図である。 図１は気管挿管チューブとして設計したレスピレータチューブ１０を示したも ので、該チューブは詳細には図示していないレスピレータのレスピ レータホースへ接続するための円筒形のコネクタを有する近位端１９と、遠位端 １８と、チューブ側壁１１と、連続内腔１３とを有する。バルーンとも称する膨 張自在なカフ１４は遠位端の近くの外側に設ける。カフを膨張させるための供給 ラインは図示していない。カフ１４と遠位端１８の間の領域には、カフの近くで 、圧力センサー５がチューブ１０の外側に固定してあるか、またはチューブ側壁 の外部の凹部に配置しここに固定してある。圧力センサー５もチューブの一番遠 い端部または正面に直接チューブ先端１３ａ近くに配置できる。この位置は小型 チューブや膨張自在なカフを備えていないチューブで有利である。圧力センサー の線６はチューブに沿って外部に引き出し、レスピレータとの接続用に端部にプ ラグ７を設けてある。線６は例えば接着によってチューブ外側に固定する。線６ はチューブの側壁に埋設しても良い。気管挿管チューブ１０は図示したように患 者の気管内に挿管する。参照番号２は大気管支を示す。 中心気道内圧の連続測定に伴う問題は肺に面したレスピレータチューブ１０の 端部において信号処理を有する電子圧力センサー５が、遅延する等の制限なしに 呼吸の補助および管理が行え生体内の中心気道内圧の連続測定が可能なように配 置することで、解決されている。電子圧力センサーとして例えば電子信号処理を 有する容量性圧力センサーを用いることができ、これは製作し装着できるように 配線した時点での大きさが９×１．２×０．８ミリメートル（長さ×幅×高さ） である。圧力センサーは例えば大気圧に対して−１００ｍｍＨｇから＋４００ｍ ｍＨｇまでの測定範囲を有する。−５０から＋５０ｍｍＨｇの範囲での精度は± １ｍｍＨｇ、また−１００ｍｍＨｇから＋４００ｍｍＨｇまでの範囲では±３ｍ ｍＨｇである。このような測定信号の評価用の小型電子回路を一体化した圧力セ ンサーは商業的に入手可能である。 図２は圧力センサーＤＳを取り付けた気管挿管チューブを図１にしたがって用 い患者の呼吸補助 を行う動作図を示す。圧力センサーＤＳは患者の気管Ｌ−Ｐにおける中心気道内 圧ＡＴＤを拾い上げ測定値ＡＳを一体化した電子信号処理回路ＳＶに供給し、こ こから検出した中心気道内圧ＡＴＤに対応する電気信号ＥＳとくにデジタル信号 をレスピレータへ供給してトリガーＴを制御する。これによってレスピレータ上 で呼吸ガス供給源ＧＳを遮断するなどにより制御している。圧力センサーＤＳと 電子信号処理は構造的ユニットを形成する。 図３は電気信号ＥＳがレスピレータＢＧの圧力限界ＤＢに作用する呼吸管理の 機能図を示す。 図４は電気信号ＥＳがレスピレータＢＧに供給されて「呼気の能動的支援」機 能ＡＥを制御することで呼気時にレスピレータが呼吸ガスドレンＡＧＡを介して 正確な量を吸引し少なくとも自動PEEPを回避するかまたは中心気道内圧に負圧が 発生しないように呼気を加速させるような呼吸補助あり、呼吸補助なし、または 呼吸管理に応用可能な機能図である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月１０日 【補正内容】 ドイツ国特許第ＤＥ−ＯＳ２８３４０３７号および第ＤＥ−ＯＳ４１１６６０ ８号による気管挿管用チューブでは、液体で圧力測定線を連続的に洗浄して塞栓 を除去し分泌物を排除することが必要である。しかしこれは圧力測定線の洗浄液 が患者の気道内に流入し得ることになる。これは患者にとって大きな欠陥であり 、新生児や未熟児、小児等では受け入れ不可能である。さらに、圧力測定線はチ ューブの実効断面積を減少させ、とくに小さい子どもでは呼吸の障害になる。 実験的には、ドイツ国特許第ＤＥ−ＯＳ４１１６６０８号において提案されて いるように、中心気道内圧は気管またはチューブ内へ挿管する圧力測定チューブ を介して測定したり、または気管挿管用チューブの壁内に形成し液体を満たした 圧力測定線を用いて測定する。この装置は気管内またはチューブ内に挿管した細 いチューブが気管支分泌物で急激に塞栓してしまい、頻繁に洗浄する必要がある ことから生体内での中心気道内圧の連続測定は行うことができない。さらに、圧 力測定線 は製造が困難で壊れやすい。そのため臨床的には受け入れられずレスピレータの 連続制御にこれらを用いることはできない。 米国特許第ＵＳ−Ａ−４８１３４３１号により公知の気管内チューブは肺内圧 を測定するために液圧式圧力変換器と液圧式圧力伝達器とを有する測定装置を備 えている。気管内チューブはチューブの壁内を長手方向に延びる液充填室を備え ており、この室は遠位端が弾性ダイヤフラムによって外部に対して覆われている 。 液圧を電気信号に変換して肺内圧を表示可能とするために、液充填室の近位端 に圧力変換器が接続される。 本発明の目的は、分泌物による障害またはチューブの折れ曲がりによる障害の 危険性なしに人工呼吸を行う患者の気管内において支配的ないわゆる中心気道内 圧を測定する装置を提供することである。さらに、本発明の目的はレスピレータ に供給する呼吸ガスの制御を改善すること、言い替えれば患者の状態に合わせて 調節することで制御を最適化することである。本発明は、この点に関して、例え ばヨーロッパ特許第ＥＰ−００２２１４４Ａ１号に記載されているような既知の レスピレータおよびシステムから出発している。 中心気道内圧の連続測定に伴う問題は肺に面したレスピレータチューブ１０の 端部において信号処理を有する電子圧力センサー５が、遅延する等の制限なしに 呼吸の補助および管理が行え生体内の中心気道内圧の連続測定が可能なように配 置することで、解決されている。電子圧力センサーとして、例えば、電子的に信 号を処理する容量性圧力センサーを利用することかでき、このセンサーは取付可 能な状態で構成して配線され、寸法が９×１．２×０．８ｍｍ（長さ×幅×高さ ）である。この圧力センサーは、例えば、周囲圧力に対して測定範囲が−１３３ ３２Ｐａ〜＋５３３２８Ｐａ（−１００ｍｍＨｇ〜＋４００ｍｍＨｇ）である。 精度は、−６６６６Ｐａ〜＋６６６６Ｐａ（−５０〜＋５０ｍｍＨｇ）の範囲で は＋／−１３３．２Ｐａ（＋／−１ｍｍＨｇ）、そして−１３３３２Ｐａ〜＋５ ３３２８Ｐａ（−１００〜＋４００ｍｍＨｇ）の範囲では＋／−３９９．６Ｐａ （＋／−３ｍｍＨｇ）である。測定信号を評価するためのマイクロエレクトロニ クスを一体化した このような圧力センサーは市販されている。 図２は圧力センサーＤＳを取り付けた気管挿管チューブを図１にしたがって用 い患者の呼吸補助を行う動作図を示す。圧力センサーＤＳは患者の気管Ｌ−Ｐに おける中心気道内圧ＡＴＤを拾い上げ測定値ＡＳを一体化した電子信号処理回路 ＳＶに供給し、ここから検出した中心気道内圧ＡＴＤに対応する電気信号ＥＳと くにデジタル信号をレスピレータへ供給してトリガーＴを制御する。これによっ てレスピレータ上で呼吸ガス供給源ＧＳを遮断するなどにより制御している。圧 力センサーＤＳと電子信号処理は構造的ユニットを形成する。 図３は電気信号ＥＳがレスピレータＢＧの圧力限界ＤＢに作用する呼吸管理の 機能図を示す。 図４は電気信号ＥＳがレスピレータＢＧに供給されて「呼気の能動的支援」機 能ＡＥを制御することで呼気時にレスピレータが呼吸ガスドレンＡＧＡを介して 正確な量を吸引し少なくとも自動PEEPを回避するかまたは中心気道内圧に負圧が 発生 しないように呼気を加速させるような呼吸補助あり、呼吸補助なし、または呼吸 管理に応用可能な機能図である。 ５．前記圧力センサーは超小型機械部品としてメンブレンと電気機械的信号処 理装置をもって設計し前記測定値から得られた前記電気信号を評価するための前 記電子回路とともに半導体ウェハ上に一体化されることを特徴とする請求の範囲 第４項に記載のレスピレータチューブ。 ６．前記圧力センサーのセンサー表面は前記チューブの外側に配置するかまた は前記チューブ外側の一部を構成することを特徴とする請求の範囲第１項から第 ５項までのいずれか一つに記載のレスピレータチューブ。 ７．前記圧力センサーは前記チューブ（１０）外側に設けた凹部に配置される ことを特徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載のレス ピレータチューブ。 ８．圧力センサー（５）は膨張自在なカフ（１４）とカフ（１４）のすぐ近傍 でチューブ（１０）の遠位端（１８）の間に配置してあることを特徴とする請求 の範囲第１項から第７項までのいずれか一つに記載の膨張自在なカフを有するレ スピ レータチューブ。 ９．前記測定値から得られ評価した前記デジタル信号を送信するため前記圧力 センサー（５）から延出する線（６）は前記チューブ（１０）の外側に沿ってま たは前記チューブ側壁に沿って前記チューブの近位端の方向に案内されることを 特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれか一つに記載のレスピレー タチューブ。 １０．呼吸ガス供給源と呼吸ガス供給源（ＧＳ）に接続可能で気道内圧検出装 置を含むレスピレータチューブ（１０）とを有するレスピレータ（ＢＧ）と、患 者の値、とくに気道内圧に依存してレスピレータを、またはレスピレータチュー ブへの呼吸ガス供給源の呼吸ガスの供給および組成を制御する制御装置とを備え て患者の呼吸の補助および／または管理を行うためのシステムにおいて、レスピ レータチューブ（１０）が患者の気道内の中心気道内圧を連続的に測定する圧力 センサー（５）を備えており、このセンサーがチューブの遠位端（１８）の近傍 でチューブの外面にまたは チューブ先端（１３ａ）の範囲に取付けられ、またはチューブ外面の凹部に嵌め 込まれており、検出された中心気道内圧値（測定値）を信号処理（ＳＶ）する電 子回路を圧力センサー（５）が備えており、患者の気管内の中心気道内圧に依存 してレスピレータ（ＢＧ）または呼吸ガス供給源を制御するために電子圧力セン サー（５）が配線（６）を介してレスピレータの制御装置に接続されており、処 理され評価された測定値がデジタル信号として配線を介して送られることを特徴 とするシステム。 １１．レスピレータが呼吸ガスで負荷可能なレスピレータチューブを備えてお り、かつ気道内圧検出装置を含み、レスピレータチューブが膨張自在なカフを有 し、または有しておらず、かつチューブの近位端から遠位端へと延在する少なく とも１つの内腔を備えている、気道内圧に依存してこのレスピレータを制御する ための方法において、チューブの外側の圧力を連続的に測定する圧力センサーを チューブの遠位端の近傍でチューブの外面に、またはチューブ先端の範囲に、ま たは外側でチューブの外面に設けられた凹部内に有するレスピレータチューブが 使用され、検出された測定値を信号処理する電子回路をレスピレータチューブが 備えており、検出された測定値から圧力センサーの電子信号処理によって、レス ピレータの機能を制御するデジタル電気信号が得られることを特徴とする方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月１７日 【補正内容】 請求の範囲 １．膨張自在なカフ（１４）を有しまたは有していない、患者の気道に挿管す るためのレスピレータチューブ（１０）、とくに気管挿管用または気管支挿管用 チューブ、または気管切開用チューブまたは気管切開用カニューレであって、レ スピレータに接続するように構成された近位端（１９）と、気道内に導入するよ うに構成された遠位端（１８）と、チューブの近位端から遠位端へと連続した少 なくとも１つの内腔（１３）とを有し、気道内圧を検出する装置がこの内腔に付 属して設けられているものにおいて、チューブの外側で中心気道内圧を測定する ために、チューブ（１０）の遠位端（１８）の近傍で電子圧力センサー（５）が チューブ（１０）の外面にまたはチューブ先端（１３ａ）の範囲に取付けられて いることを特徴とする、レスピレータチューブ ２．容量性圧力センサーを用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の レスピレータチューブ。 ３．圧電圧力センサーを用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレ スピレータチューブ。 ４．電子圧力センサーが、検出された中心気道内圧値（測定値）を信号処理す る電子回路を備えており、且つこれに接続されてマイクロモジュールを形成する ことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第３項までのいずれか一つに記載のレス ピレータチューブ。 １２．電子圧力センサーによって得られた電気信号が、レスピレータ内での特 定の圧力降下（トリガー閾値）のときにレスピレータのトリガーを操作するため に供給されることを特徴とする、請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３．圧力限界機能または圧力上限機能を制御するために電気信号がレスピレ ータに供給され、所定の圧力に達するとレスピレータが呼吸ガスの供給を遮断す るかまたは呼気に切換わることを特徴とする、請求の範囲第１１項に記載の方法 。 １４．「呼気の能動支援」機能を制御するために電気信号がレスピレータに供 給されることを特徴とする、請求の範囲第１１項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ Ｋ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．膨張自在なカフを有するかまたは有していない患者の気道に挿管するため のレスピレータチューブとくに気管挿管用または気管支挿管用チューブまたは気 管切開用チューブまたは気管切開用カニューレであって、レスピレータへ接続す るように設計した一つの近位端と気道内に挿入する形状の一つの遠位端を有し、 さらに前記チューブの前記近位端から前記遠位端へ延在する少なくとも一つの内 腔を有してなり、気道内圧を検出するための装置が付属するレスピレータチュー ブにおいて、圧力センサー（５）がチューブ外側（１０）または前記チューブ（ １０）の前記遠位端（１８）に近いところで前記チューブ先端の近傍に取り付け てあり前記チューブ外側で前記中心気道内圧を測定するように成してあることを 特徴とするレスピレータチューブ。 ２．容量性圧力センサーを用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の レスピレータチューブ。 ３．圧電圧力センサーを用いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のレ スピレータチューブ。 ４．電子圧力センサーを圧力センサー（５）として設け、前記センサーには検 出した前記中心気道内圧の値（測定値）の信号処理のための電子回路を備えこれ と結合してマイクロモジュールを形成することを特徴とする請求の範囲第１項か ら第３項までのいずれか一つに記載のレスピレータチユーブ。 ５．前記圧力センサーは超小型機械部品としてメンブレンと電気機械的信号処 理装置をもって設計し前記測定値から得られた前記電気信号を評価するための前 記電子回路とともに半導体ウェハ上に一体化されることを特徴とする請求の範囲 第４項に記載のレスピレータチューブ。 ６．前記圧力センサーのセンサー表面は前記チューブの外側に配置するかまた は前記チューブ外側の一部を構成することを特徴とする請求の範囲第１項から第 ５項までのいずれか一つに記載のレ スピレータチューブ。 ７．前記圧力センサーは前記チューブ（１０）外側に設けた凹部に配置される ことを特徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載のレス ピレータチューブ。 ８．圧力センサー（５）は膨張自在なカフ（１４）とカフ（１４）のすぐ近傍 でチューブ（１０）の遠位端（１８）の間に配置してあることを特徴とする請求 の範囲第１項から第７項までのいずれか一つに記載の膨張自在なカフを有するレ スピレータチューブ。 ９．前記測定値から得られ評価した前記デジタル信号を送信するため前記圧力 センサー（５）から延出する線（６）は前記チューブ（１０）の外側に沿ってま たは前記チューブ側壁に沿って前記チューブの近位端の方向に案内されることを 特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれか一つに記載のレスピレー タチューブ。 １０．呼吸ガス供給源と前記呼吸ガス供給源に接続可能で気道内圧を検出する ための装置を含む レスピレータチューブとを有するレスピレータと、患者の値とくに前記気道内圧 の関数として前記レスピレータおよび／または前記呼吸ガス供給源からの呼吸ガ スの供給および組成を制御する制御装置により患者の呼吸の補助および／または 管理を行うためのシステムであって、前記レスピレータチューブには前記チュー ブの外側でこれの遠位端付近または前記チューブ先端の近傍に取り付けまたは前 記チューブの外側の凹部に配置し患者の気管内で普遍的な中心気道内圧を連続測 定するための圧力センサーを設け、前記圧力センサーは検出した前記中心気道内 圧の値（測定値）の信号処理のための電子回路を有し、電子圧力センサー（５） は前記レスピレータ上の制御装置と配線（６）で接続して患者の気管内で普遍的 な前記中心気道内圧の関数として前記レスピレータまたは前記呼吸ガス供給源を 制御するように成し前記処理し評価した測定値は前記線上をデジタル信号として 導出されることを特徴とするシステム。 １１．気道内圧の関数として患者の呼吸補助ま たは管理を行うためのレスピレータを制御するための方法であって、前記レスピ レータは前記患者の気管内に挿管可能で呼吸ガスで加圧され膨張自在なカフを有 するかまたは有さず少なくとも一つの内腔が近位端から遠位端へ延在し前記気道 内圧を検出するための装置を含むレスピレータチューブを備えてなり、前記チュ ーブ外側で気管内に普遍的な前記中心気道内圧は前記気管内にレスピレータチュ ーブと一緒に挿管することのできる圧力センサーを用いて連続測定され、前記セ ンサーは前記チューブ外側の前記チューブ遠位端近くまたは前記チューブ先端の 付近または前記チューブ外側に設けた外側の凹部に取り付けてあり検出した測定 値の信号処理のための電子回路を備え、前記圧力センサーによる電気信号処理の 結果として得られた前記電子デジタル信号で前記レスピレータの機能を制御する ことを特徴とする方法。 １２．呼吸補助において前記電子圧力センサーから得られた電気信号は前記レ スピレータ内に所定の圧力低下（トリガー閾値）が存在する場合に 前記レスピレータ内のトリガーを作動させるために使用することを特徴とする請 求の範囲第１１項に記載の方法。 １３．呼吸管理中に前記電気信号は前記レスピレータに供給して圧力限度機能 および／または圧力上限を制御し、プリセットした圧力に達したとき前記レスピ レータが前記呼吸ガス供給源を遮断するかまたは排出に切り替わるように成して あることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の方法。 １４．呼吸補助、呼吸補助なしまたは呼吸管理のあいだ前記電気信号は前記レ スピレータに供給して「排出の能動支援」機能を制御し、呼気時に前記中心気道 内圧を負圧にすることなく少なくとも自動PEEPを回避するまたは呼気を加速させ るのに正確に十分なだけ吸引を行うことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載 の方法。