JPH0924099A - 人工呼吸装置および人工呼吸装置を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 患者に対して至適化された人工呼吸を得るこ
とのできる人工呼吸システムおよび上記のように人工呼
吸システムを制御する方法を提供する。 【解決手段】 本願発明の人工呼吸装置は、制御可能な
吸気パルスを患者に送出する供給ユニット（２）と、肺
の機能に関する少なくとも１つのパラメータを表示する
ためのモニタリングユニット（１４）と、測定した血中
ガスパラメータに基づいて至適最大吸気圧と圧振幅を求
める制御ユニットを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、人工呼吸装置に
関する。本願発明はまた、人工呼吸装置を制御する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】肺は生体において最も重要な器官の１つ
である。肺の主要な機能は生体と外気とのガス交換であ
る。肺のなかで空気中の酸素（Ｏ_２）が血管へ拡散さ
れ、血管から炭酸ガス（ＣＯ_２）が空気中へと拡散され
る。そしてＣＯ_２は呼気の際に肺から取り出される。実
際のガス交換は肺胞内の空気と体液の界面において行わ
れる。健康な人の肺には約３０億個の肺胞があり、その
総面積は約１００ｍ^２である。肺胞は微細な毛細血管網
を構成している肺毛細血管網内にある。この毛細血管は
非常に薄く、赤血球は１度に１つづつしか通過できな
い。

【０００３】創傷や病気、または人工呼吸（麻酔中等）
のために肺機能が影響され、患者（通常は人または家
畜）が自発呼吸を十分に維持出来ない場合がある。その
場合、人工的なレスピレーションないしは換気が必要と
なる。急を要する際に最も簡単で時間のかからない人工
呼吸法は口うつし法である。しかし、この方法は長期治
療には向かず、全ての急性疾患に対応できるものでもな
い。

【０００４】器械的人工呼吸法はこれまでにも長い間知
られており、一例としていわゆる鉄の肺がある。鉄の肺
では、患者は首までチャンバに覆われる。患者に強制的
に吸気を行わせるため、空気がこのチャンバからポンプ
で排出され、その結果肺が強制的に膨張させられる。こ
うして空気が肺に流入するわけである。この種の一般に
陰圧呼吸と呼ばれる人工呼吸法では、装置がかさばるこ
とと患者の体を完全に覆わなければならないことが大き
な欠点であった。

【０００５】１９５０年代のポリオの大流行の際、人工
呼吸を必要とする患者の数が急増したため、陽圧呼吸法
が開発された。原理的には、ピストンポンプにより過圧
を作り出し、チューブと呼吸マスクを介して患者の肺に
空気を強制的に送気するものであった。当初ポンプは手
動で制御され、大抵は学生が患者の肺に定期的に空気を
送気した。その後、ポンプ用の器械的装置が開発され
た。

【０００６】これら初期の陽圧ベンチレーション装置は
ほとんどが、患者の１回換気量（Ｖ_ｔ）を制御して、規
定量、すなわちポンプのストローク量を吸気毎に患者の
肺へ送気していた。この方法は、肺が良好なコンプライ
アンスを有している場合には問題は無い。しかし、無気
肺区域がある場合、すなわち肺が“固く”なっている場
合には、送気により肺内に圧力が生じ、肺が損傷を受け
ることがある。肺の各領域に対する圧力が異なると、剪
断力が生じ、肺が損傷を受けたり患者の回復が遅れる。
絶対圧力が高いと、隣接する肺胞により介在する毛細血
管が収縮し、生命維持に不可欠な血流が妨げられる（過
拡張；ｏｖｅｒｄｉｓｔｅｎｔｉｏｎ）。重篤な症状の
場合、過度の圧力により組織が破裂することもある。

【０００７】その後、人工呼吸装置は大幅に改良され
た。６０年代に入っては、電子的に制御されたベンチレ
ータが開発され、既存の器械的ベンチレータより正確に
圧力と流量を制御できるようになった。また、いくつか
の新しい換気様式が開発された。

【０００８】現在の技術水準におけるベンチレータ装
置、例えばスウェーデンのシーメンス・エルマ社製サー
ボベンチレータ３００では、医師は多数の換気モード例
えば圧制御ＰＣ、圧補助ＰＳ、換気量制御ＶＣ、換気量
補助ＶＳ、圧補助換気量制御ＰＲＶＣ、持続的気道内陽
圧呼吸ＣＰＡＰその他、およびこれらの様々なバリエー
ションから選択することができる。また、１つのベンチ
レータを新生児、小児および成人の患者に使用すること
もできる。

【０００９】しかしながら、呼吸気を患者の肺に送気す
るだけでは不十分である。肺は個人差があり、例えばコ
ンプライアンスや無肺区域の多少に差があるため、治療
は必ず個々の患者に応じて行わなければならない。特
に、陽圧式人工呼吸法による場合には、送出する呼吸ガ
スの圧力または量が高過ぎないようにしないと、気圧傷
害や過膨張による損傷をきたすことがある。前述したよ
うに、極端なピーク圧によって肺における過拡張や組織
破裂が引き起こされることもある。さらには、多大な１
回換気量（Ｖ_ｔ）や内圧変化、肺の機能的残気量（ＦＲ
Ｃ）を下回った呼気終末肺気量、ならびに閉状態から開
状態への移行の繰り返しによる肺胞内の表面活性物質の
喪失の危険性もある。表面活性物質が喪失されると肺が
固くなる。患者の状態の変化（改善ないし悪化）に合わ
せて治療も変化させる必要がある。別のモードを選択し
てもよいし、吸気パルスに関連した多くのパラメータの
内の１つを変化させることもできる。よって、患者の状
態を監視する事の重要性は早くから認識されていたので
あり、この点でも進歩が遂げられた。

【００１０】患者をいかに治療するかを判断するにあた
って、医師が最初に考慮したのはおそらく肺の力学であ
ったと思われる。スパイロメータを他の器具と組み合わ
せて、肺力学のパラメータ、例えば１回換気量、残気量
および機能的残気量（ＦＲＣ）を測定できた。また、肺
の抵抗とコンプライアンスも様々な測定および計算方法
によって測定された。これらのパラメータを用いて、医
師は肺の状態を知ることができた。さらに、死腔も考慮
しなければならない要素であった。正常な肺の場合、
口、鼻、咽頭、気管および気管支が解剖学的死腔を構成
する。これに、人工呼吸装置と患者を繋ぐチューブも死
腔に加わり、それだけ吐いた息に含まれる炭酸ガス濃度
の高いガスを再吸入する量が増える。よって、肺の換気
を改良し、特に過小換気（高過ぎる血中ＣＯ_２レベルと
なる）や過大換気（低過ぎる血中ＣＯ_２レベルとなる）
を避けるために、ＣＯ_２もまた考慮しなければならなか
った。

【００１１】以上のような付加的考慮とは別に、患者の
容態を全般的に監視することが、とりわけ集中治療にお
いて重要な手段となってきた。通常、監視という場合、
ＥＣＧ、ＥＥＧ，ＣＯ_２酸素飽和度（Ｓ_ａＯ_２）の測定
を含み、また最近では血液中の酸素分圧（Ｐ_ａＯ_２）と
炭酸ガス分圧（Ｐ_ａＣＯ_２）の測定も含む。熟練した医
師であればこうした測定の後、患者に換気させて、上記
のような監視されたパラメータから生命維持に必要な
値、例えば十分な酸素飽和度が得られるようにする。

【００１２】吸気パルスパラメータに対して閉ループ方
式を利用する方法が公知である。それによれば、体機能
パラメータの測定に基づいて、制御装置により吸気パル
スパラメータが自動的に変化させられる。米国特許出願
５，１０３，８１４に記載されたベンチレータ装置で
は、患者のＳ_ａＯ_２測定値に基づいて呼吸ガス内の酸素
割合が制御される。すなわち、Ｓ_ａＯ_２が閾値を下回る
時には患者により多くの酸素（Ｆ_ｉＯ）が供給され、Ｓ
_ａＯ_２が閾値を上回る場合には呼吸ガス中のＦ_ｉＯが低
減されるのである。同様の装置はＥＰ−Ａ−５０４ ７
２５にも記載されている。このような装置における大き
な問題点は、１つのパラメータを変化させるだけでは不
十分であるということである。例えば、肺が突然虚脱し
た場合、Ｏ _２を１００％に増加したとしても、最適なガ
ス交換を得ることはできないのである。

【００１３】自動化の試みは他にもなされている。“適
応肺換気コントローラを用いた、器械的換気装置からの
自動ウィーニング”と題する論文（“Ａｕｔｏｍａｔｉ
ｃｗｅａｎｉｎｇ ｆｒｏｍ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇ ａｎ ａｄａｐｔ
ｉｖｅ ｌｕｎｇ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｔ
ｒｏｌｌｅｒ”，Ｌｉｎｔｏｎ他、Ｃｈｅｓｔ １９９
４ Ｄｅｃ；１０６（６），１８４３−１８５０）は患
者の自動ウィーニング装置が記載されている。この装置
は一呼吸毎に自動的に患者の肺力学に適応するもので、
呼吸仕事量を最小限に抑え、肺胞換気を維持し、内在Ｐ
ＥＥＰ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ＰＥＥＰ）を避けるよう
構成されている。米国特許出願４，９８６，２６８には
より完全な制御が目標とされている。呼気に含まれる酸
素と炭酸ガスが測定され、これらと所定の肺エラスタン
スと空気粘性係数に基づいて、１回換気量（Ｖ_ｔ）なら
びに呼吸速度（ＲＲ）が自動的に計算され設定される。
さらに別の装置が“適応肺換気コントローラ”と題する
論文（Ｌａｕｂｓｃｈｅｒ他、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇ．１９９４ Ｊａｎ； ４１
（１）；５１−５９）に記載されている。この装置によ
れば、医師は必要な総肺胞換気量をプログラムすれば、
制御システムが自動的に器械速度と吸気圧レベルを調節
することによりその必要レベルを維持するよう動作す
る。調節は患者の肺の構造および合計死腔に基づいて行
われる。

【００１４】上記のシステムによれば特定の機能または
特定の患者カテゴリーに対するシステムを自動化でき
る。しかし、これらによって患者の容態を問わず呼吸を
完全に自動制御できるわけではなく、また回復時間の短
縮化を目標にしたものは数少ない。

【００１５】いずれにしろ、患者にとってどのような人
工呼吸法が最適であるかを決定する際には多くのパラメ
ータや要素を考慮しなければならない。患者と、または
肺の状態に関わるパラメータは多く見つけ出されてきた
が、これらパラメータ間の関連や、いかにそれらを利用
すれば最適治療が行い得るのかという点は分かっていな
い。起こりうる問題としては、酸素供給不足、過小換
気、過大換気、量損傷、圧外傷、過拡張、組織破裂、剪
断力等がある。特に、個々の患者に対して最適な人工呼
吸を行わせることがこれまで常に課題であったが、その
ようなシステムは未だ実現していない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の第１の課題
は患者に対して至適化された人工呼吸を得ることのでき
る人工呼吸システムを提供することである。このシステ
ムにおいては、患者の容態に最も関連の深いパラメータ
が考慮され、患者と肺の回復時間を短縮させることが目
標とされている。

【００１７】本願発明の第２の課題は、上記のように人
工呼吸システムを制御する方法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題は本願発
明によれば、以下のように構成された人工呼吸システム
によって実現される。すなわち、本願発明の人工呼吸装
置は、呼吸ガス供給ユニット、補正ユニット、モニタリ
ングユニットおよび制御ユニットを具備する。呼吸ガス
供給ユニットは肺に接続可能であり、呼吸ガスの可制御
呼気パルスを肺に送出する。補正ユニットは呼吸ガス供
給ユニットに作用接続されており、該ユニットに供給さ
れた制御信号に基づいて呼気パルスを制御する。モニタ
リングユニットにより肺の機能に関する少なくとも１つ
のパラメータが測定される。そして制御ユニットはモニ
タリングユニットに接続されており、呼気パルスパラメ
ータの変化を測定する。

【００１９】基本的には、人工呼吸において最も重要な
点は肺に対する圧力負担を低減すると同時に血管系に対
する十分な酸素供給を確保することであると、現在のと
ころ認識されている。そうすることにより、患者に対す
るマイナスの影響を最小限に抑えつつ、生命維持に必要
な条件をもたらすことができる。

【００２０】原則として、肺胞の基本的性質を考慮する
必要がある。肺胞はラプラスの法則、すなわちＰ＝２γ
／ｒによって説明できる。ここで、Ｐはある特定の半径
を持った気泡を維持するために要する圧力、γは液体と
ガスの界面における表面張力、そしてｒは気泡の半径で
ある。つぶれた肺胞を膨らませるためには比較的高圧が
必要であるが、肺胞の膨張につれて半径が増加するに従
い、低い圧力で膨張させることが出来るようになる。つ
まり、肺胞が膨張しているときは、高い内圧を加えなく
ても開いたままでいられるのである。肺を拡張しておく
ことの重要性は“肺の拡張と肺拡張の維持”と題された
論文（“Ｏｐｅｎ ｕｐ ｔｈｅ ｌｕｎｇ ａｎｄ
ｋｅｅｐ ｔｈｅ ｌｕｎｇ ｏｐｅｎ”，Ｉｎｔｅｎ
ｓｉｖｅＣａｒｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，１９９２，１
８： ３１９−３２１）に詳述されている。本願発明の
人工呼吸システムはこの性質を肺全体に応用して利用
し、該性質と生命維持に不可欠なパラメータである血管
の酸素供給とを組み合わせている。

【００２１】肺に供給される圧力―特にピーク圧力と圧
力振幅―を最小限に抑えることで、心肺系に対するマイ
ナスの影響、例えば圧外傷、量外傷および低酸素血管収
縮等を完全に避けることは出来ないにせよ、最小限にす
ることができる。本願発明の人工呼吸システムは、患者
の自発呼吸が無い場合の圧調節モードと、患者の自発呼
吸がある場合の圧補助モードにおいて最も効率よく作動
する。しかし、他の動作モードにおいても同様の有利な
結果をもたらすことができる。例えば、換気量調節モー
ドにおいて、圧力を測定して呼吸ガスの供給を制御する
ことにより、所望の圧力パラメータを得、維持すること
ができる。

【００２２】また、上記第２の課題は本願発明によれば
以下の構成を有した方法によって解決される。

【００２３】すなわち、呼気流が流量計で測定され、吸
気／呼気時間比（Ｉ：Ｅ比）と呼吸速度（ＲＲ）の至適
化設定が、測定された終末呼気流（Φ_ＥＥ）とピーク呼
気流（Φ_ＰＥ）との間の商に基づいて決定される。

【００２４】

【発明の実施の形態】例えば、好適な血中ガスパラメー
タは酸素分圧（Ｐ_ａＯ_２）である。Ｐ_ａＯ_２は最適な血
中ガスパラメータであり、血管系の酸素供給量を表す。
Ｐ_ａＯ_２は、例えば血中酸素飽和度や、呼気酸素含有量
を測定して動脈血酸素供給量を算定するよりも好まし
い。なぜなら、血液が完全に飽和している時でも、Ｐ_ａ
Ｏ_２は変化するからである。

【００２５】本願システムでは、関連のあるパラメータ
は全てその場で自動的に測定されるため、動作は完全に
自動化されている。以下に説明するように、その他の動
作も可能である。

【００２６】本願発明の別の実施形態においては、測定
されたパラメータを表示するためのモニタスクリーンが
モニタリングユニットに接続されている。モニタスクリ
ーンはまた制御ユニットに接続して測定された吸気パル
スパラメータを表示させることもできる。モニタリング
スクリーンは人工呼吸装置と医師との間の完璧なインタ
フェースとして動作する。医師は人工呼吸装置を自動的
に動作させて患者の換気全般を装置に任せるべきか、あ
るいは制御ユニットはそのスクリーン上に所望の新しい
パラメータを表示するだけにとどめるかを選択できる。
後者の場合、医師自身が、患者の治療ないしは診断のた
めの表示パラメータを用いるかどうかを決める。モニタ
スクリーンとモニタリングユニットは患者用モニタリン
グシステム全体の一部とすることができる。例えば、集
中治療において、ＥＣＧ，ＥＥＧのモニタリング、およ
び血行動態パラメータ、例えば血圧、酸素飽和度、血中
酸素分圧および炭酸ガス分圧、酸素消費量、炭酸ガス発
生量等ならびにその他のパラメータを測定して、モニタ
スクリーン上に表示することができる。

【００２７】概して、本願発明の人工呼吸装置はあらゆ
る人工換気に対する応用可能性を持っている。病院にお
いて、本願発明のベンチレータ装置をスタッフのための
教育機器として使用することも可能である。モニタスク
リーンを介した相互的操作により、すべての段階におい
て患者の容態に関する情報と、個々の場合においていか
に患者を換気させるかが分かる。

【００２８】本願発明のさらに別の実施例においては、
まず初めに肺が虚脱しているかをチェックすることによ
り、肺の状態が測定される。これは、血中酸素分圧から
知ることができる。肺が虚脱している場合、拡張圧手順
が開始される。拡張圧（Ｐ_ａ）の決定に続いて肺の終圧
（Ｐ_ｃ）が決定される。終圧（Ｐ_ｃ）は、肺を換気して
血管に十分な酸素を供給する際の、最低圧を示してい
る。

【００２９】人工呼吸装置の制御方法は複数の論理的規
準、すなわちプロトコルから構成されるのが好ましい。
肺の状態を所定の間隔で評価することにより、所定の規
準すなわちプロトコルを必要に応じて開始させることが
できる。特に、本願発明においては拡張プロトコル、低
減プロトコル、維持プロトコルおよびウィーニングプロ
トコルを具備する。開放プロトコルにおいては拡張圧
（Ｐ_ｏ）が決定される。低減プロトコルでは閉圧
（Ｐ_ｃ）が決定される。維持プロトコルでは肺を拡張し
た状態に保つ。そして、最後に、患者が人工呼吸装置か
ら離脱可能な程度に回復した時にウィーニングプロトコ
ルが開始される。これらのプロトコルは患者の容態に従
って開始されるので、通常は常に上記の順番に従う。す
なわち、拡張プロトコル、低減プロトコル、維持プロト
コル、そしてウィーニングプロトコルの順番である。

【００３０】本願における呼気パルスという用語は、呼
気パルスとその肺に対する作用を規定するあらゆる関連
性を持ったパラメータ全てを指す。例えば、呼気終末陽
圧(ＰＥＥＰ)は通常呼気の終わり毎に設定される肺に対
する外部過圧として設定される。次の吸気パルスはこの
高められた圧力のもとで始まるため、肺に対する呼気パ
ルスの作用もまた呼気終末陽圧 (ＰＥＥＰ)に依存す
る。よって、ＰＥＥＰもまた吸気パルスの関連パラメー
タである。同様の考え方は呼気時間についても当てはま
る。すなわち、任意の吸気パルスも、例えば吸気時間と
呼気時間との比率に依存しているからである。

【００３１】

【実施例】以下に、図面を参照しながら本願発明の実施
例を詳細に説明する。

【００３２】本願発明の人工呼吸装置は、ガス入口２
Ａ，２Ｂ，２Ｃを介して制御可能量のガスを取り入れる
ガス送気ユニット２を有する。取り込まれたガスはガス
供給ユニット２において所定の割合で混合され、ガス供
給システム６を介して患者の肺に供給される。呼吸ガス
は吸気相の間に間欠的にも、また連続的にも送出でき、
呼吸ガスの吸気パルスが吸気相の間に重畳される。ガス
送出ユニット２は補正ユニット８によって補正される。
補正ユニット８は呼吸ガスの流れ、圧力、ガス混合比、
タイミング等を補正するものである。これらの吸気パル
スパラメータはすべて医師あるいは他の臨床スタッフに
より制御パネル１０に入力可能であり、その場合制御信
号は制御パネル１０からデータバス１２を介して補正ユ
ニット８へ送られる。制御パネル１０にはまた年齢、性
別、体重、体格等の患者情報を入力するための機能を持
たせることもでき、それらの情報により治療をさらに至
適化することができる。その他の、本願システムにとっ
て意味のある情報としては、人工呼吸の理由（疾病、呼
吸不全、呼吸筋不全等）、および患者の肉体的状態に関
する情報（チアノーゼ、胸壁移動、気腫、皮膚温等）が
考えられる。

【００３３】患者４はまたモニタリングユニット１４に
も接続されている。モニタリングユニット１４は患者４
の血管系に接続された血中ガスアナライザ１４Ａと、患
者４の肺に対する呼吸ガスの出入りを測定するための流
量計１４Ｂと、患者４の肺内部または近隣の圧力を測定
するための圧力ゲージ１４Ｃと、患者４の血圧を測定す
るための血圧計１４Ｄと、呼気ガス内の炭酸ガス含有量
を測定するためのＣＯ_２メータを有する。

【００３４】測定ユニットのその他の構成要素としては
酸素計１４Ｇ，肺力学計１４Ｈ，心電計１４Ｉおよび脳
波計１４Ｊが考えられる。体温およびその他の患者の状
態を反映するパラメータの計器を測定ユニット１４に含
めることも可能である。

【００３５】すべての測定されたパラメータはデータバ
ス１７を介してモニタスクリーン１６へ送ることができ
る。モニタスクリーン１６では、グラフまたは数値をデ
ィスプレイに表示させることができる。医師は制御ノブ
２０を使って見たいパラメータを選択できる。モニタス
クリーン１６にはまた、上記制御パネル１０の所で説明
した患者データを入力するための機能を持たせることも
可能である。モニタリングユニット１４はまた、データ
バス２４を介して制御ユニット２２にも接続されてい
る。制御ユニット２２はさらにデータバス１２を介して
制御パネル１０に接続されており、そこから一連の吸気
パルスパラメータならびに選択された換気モードと患者
の種類、すなわち新生児、小児、成人の別が入力され
る。制御ユニット２２はまた、患者の体重、体格、年
齢、性別に関する情報を制御パネル１０またはモニタス
クリーン１６を介して受け取ることもできる。モニタリ
ングユニット１４上の測定パラメータと、制御パネル１
０およびモニタスクリーン１６上の現在の設定をもと
に、制御ユニット２２は人工呼吸装置に対する至適な設
定、特に吸気パルス、例えば吸気圧（ＰＩＰ）、終末
圧、陽（ＰＥＥＰ）、陰（ＮＥＥＰ）、呼吸速度（Ｒ
Ｒ）および吸気／呼気時間比（Ｉ：Ｅ比）等に対する至
適設定を新たに算定、決定する。

【００３６】制御ユニット２２はまたモニタリングユニ
ット１４内の実測パラメータに関連したパラメータを算
定することができ、これらの算定されたパラメータもま
たモニタスクリーン１６上に表示できる。算定されるパ
ラメータは例えば１回換気量、分時換気量、酸素消費
量、ＣＯ_２１回発生量およびＣＯ_２分時発生量である。
これら算定パラメータはまた、新たな設定値の計算にも
用いることができる。時間の経過に伴うパラメータ値の
変化、例えば血中ガス、酸素消費量等もまた制御ユニッ
ト２２により測定でき、新たな設定値の決定に用いるこ
とができる。

【００３７】図１におけるブロックは物理的構造という
よりは機能を表している。つまり、モニタリングユニッ
ト１４内の計器のうちいくつか（流量計１４Ｂ、圧力計
１４Ｃなど）および補正ユニット８はガス供給ユニット
２と一体化する事も可能である。また一方で、モニタリ
ングユニット１４内の他の計器、例えば血中ガスアナラ
イザ１４Ａなどは別の装置から構成することができる。
同様に、制御ユニット２２とモニタスクリーン１６はパ
ソコン等のコンピュータにより構成することができる。

【００３８】新しい設定値の決定は反復法に基づいてお
こなうことができる。すなわち、一度設定を変える毎に
変化結果をモニタリングユニット１４でモニタし、そし
てまた新たに設定を変えるのである。上記設定値はま
た、現在の患者データと、制御ユニット２２の知識背景
としての役割を果たすデータベース内に蓄積された患者
データに基づいて、純粋に数学的計算により決定するこ
ともできる。知識背景を有するこのデータベースは、測
定パラメータと設定された吸気パルスパラメータの両方
の最大値と閾値を決定する際に非常に有用である。

【００３９】新たに決定した設定値はモニタスクリーン
１６上に表示することができる。表示された設定はさら
に別の設定を促すものと見なせば、医師はそれに従って
設定を変えることもできる。また、人工呼吸器の次の自
動設定に関する情報を表示することもできる。その場合
は、制御ユニット２２からさらに別の制御信号が発生さ
れ、データバス２６を介して補正ユニット８に送られ
る。この別の制御信号はこの場合制御パネル１０からの
制御信号に優先する。好適には、装置を完全に自動にす
るか（閉ループ換気）、半自動にするかまたは手動にす
るかは医師が選択できる。

【００４０】至適設定を決定できるよう、制御ユニット
２２は一連の決定プロトコルないしは制御方法を有す
る。図２に、そのような一連のプロトコルの基本例を示
す。患者の人工呼吸装置への接続に引き続いて、患者の
容態に関する評価（２８）がなされ、容態に応じて異な
るプロトコルが制御ユニット２２により作動される。よ
って、患者４の肺が虚脱している場合には拡張プロトコ
ル３０が作動される。拡張プロトコル３０については以
下に詳述する。肺が、十分に拡張している場合には、低
減プロトコル３２が作動される。この低減プロトコル３
２についても以下に詳述する。低減プロトコル３２の主
な目的は、肺が十分に拡張していられる最低ピーク圧の
ＰＩＰと圧振幅を求めることである。次に、血管中に十
分酸素供給の維持しつつも肺を最低可能な圧力で拡張し
ておくために維持プロトコル３４が作動される。最後
に、患者が基本的には健康であるが人工呼吸の使用によ
り呼吸器系筋肉が弱まった、ないしは患者が人工呼吸に
慣れてしまったという場合に、ウィーニングプロトコル
３６が開始される。これも、以下に詳述する。通常、こ
れらプロトコルは同じ順番で進む。すなわち、拡張、低
減、維持、ウィーニングである。

【００４１】本願発明の人工呼吸装置は基本的には、血
管系に十分な酸素供給を確保しつつ、心肺系に与えるマ
イナスの影響を最低限に抑えるというコンセプトに基づ
いている。このコンセプトを実現するためには、肺の基
本的機能、特に肺胞の機能が考慮されなければならな
い。図３に体積／圧力の図を示す。図中において、曲線
３５は虚脱した肺胞内の体積と圧力の関係を示してい
る。曲線３５の第１部分３５Ａでは、圧力は急速に上昇
するが、体積はわずかしか上昇しない。これは、上記し
たように、ラプラスの法則に関する理由によるものであ
る。肺胞を拡張するために高い圧力が必要とされてい
る。肺胞が膨らみ始めると、第２領域３５Ｂで示すよう
に体積の増加がより急速になってくる。ある点３５Ｃに
おいて、曲線３５は曲がる。この点は肺胞の拡張圧Ｐ
_ｏａと呼ばれる。肺胞はさらに膨らむが、体積の増加は
より低い膨張圧で進む。この状態が第３の領域３５Ｄま
で進み、ついには平衡状態に達する。この平衡状態にあ
るのが第２の変わり点である。さらに肺胞の膨張を進め
るためには、組織の反作用があるため、圧力を増やす必
要がある。この関係が第４の領域３５Ｆまで維持され
る。ここにおいて肺胞は、胸部によってこれ以上の膨張
が妨げられる程度にまで膨張している。この段階でいく
ら圧力を上昇しても肺組織に損傷を与え、心肺系の減圧
を引き起こすのみである。図中に閉圧Ｐ_ｃと、理想的な
ピーク吸気圧ＰＩＰおよび呼気終末陽圧ＰＥＥＰを示
す。ＰＩＰとＰＥＥＰとの違いは吸気パルスに対する圧
振幅ΔＰにある。この関係が肺全体に適用される。

【００４２】規準の論理的集合体すなわちプロトコルを
実行に移す第１の方法が図４に示されている。図示のフ
ローチャートは至適酸素供給を得るために必要な様々な
ステップを表している。ここで先ず最初に、患者の至適
人工呼吸に必要な原理を、図３に関連して上記説明した
ものに加えて説明しておく。要するに十分な肺胞換気、
すなわち酸素を供給して炭酸ガスを除去すれば良いわけ
であるが、これだけでは不十分である。好適には、空気
のみ（低い吸気酸素濃度）を用いて心肺系に対するダメ
ージを最小限に抑える必要がある。血液への酸素供給の
制御は例えば酸素飽和度（Ｓ_ａＯ_２）ではなく酸素分圧
（Ｐ_ａＯ_２）の測定に基づいて行う。Ｐ_ａＯ_２が好まし
いのは、それが１００％Ｐ_ａＯ_２においてもガス交換を
反映するからである。さらに、圧力、特に最大吸気圧PI
P、および吸気パルスの圧振幅はできるだけ低くした方
がよい。そうすることにより、肺と心肺系に対する物理
的悪影響が最小限となるからである。呼吸速度（ＲＲ）
と吸気／呼気時間比（Ｉ：Ｅ比）は、呼気の終末におけ
る肺内圧、いわゆる内在呼気終末陽圧（ｉｎｔｒｉｎｓ
ｉｃ ＰＥＥＰ又はＰＥＥＰ_ｉ）に影響を与えるので、
これらもまた至適化のために変化させる。

【００４３】本願発明によれば、ほとんどの患者の場
合、比較的シンプルな手段でＰＩＰ，ＰＥＥＰ（ＰＩＰ
−ＰＥＥＰ＝圧振幅）、ＲＲおよびＩ：Ｅ比を至適化す
ることが可能である。Ｐ_ａＯ_２，血圧および吸気流量Φ
_Ｅが、必要な測定パラメータである。これらのパラメー
タの重要性とパラメータ間の関連を認識したことによ
り、真の閉ループ換気が可能となったのである。

【００４４】図４を再び参照し、第１のブロック３８か
ら全ての手順が始まる。第２のブロック４０において、
酸素分圧Ｐ_ａＯ_２と、呼吸速度ＲＲ等の換気条件の測定
値が制御ユニットによって読みとられる。肺が十分に拡
張しているかどうかの判断が次にブロック４２でなされ
る。この判断はこの場合、基本的には実測Ｐ_ａＯ_２に基
づいて行われる。測定Ｐ_ａＯ_２が所定の閾値を下回るよ
うであれば、肺が拡張していないと判断される。その場
合、すなわちブロック４２の出力がＮｏである時、ブロ
ック４４で拡張プロトコルが作動される。拡張プロトコ
ル処理では、肺が拡張され、よって血管への酸素供給が
改善される。設定を新たにする必要があることもある。
さらにＰ_ａＯ_２の測定と設定値の読取りがブロック４０
で再び行われ、その後ブロック４６にて肺の状態がさら
にテストされる。

【００４５】この段階で、閉圧Ｐ_ｃが決定されたかどう
かがチェックされる。決定されていなければ、すなわち
ブロック４６の出力がＮｏの場合、ブロック４８におい
て低減プロトコルが開始される。低減プロトコルが終了
した後、ブロック４０における測定と読取りが再びなさ
れる。低減プロトコル処理の間、新たな設定が好ましい
か、そして過小換気ないしは過大換気の有無が判定され
る。

【００４６】閉圧Ｐ_ｃが決定された後、すなわちブロッ
ク４６の出力がＹｅｓである場合、維持およびウィーニ
ングプロトコルがブロック５０で開始される。維持およ
びウィーニングプロトコル処理は肺の拡張を維持し、そ
して最終的には患者を人工呼吸への依存から離脱させる
ために行う。維持およびウィーニングプロトコルに引き
続くブロック５２において、ウィーニングが成功したか
どうかの試験が行われる。不成功であれば、すなわちブ
ロック５２の出力がＮｏであると、ブロック４０での測
定と読取りを再び行う。一方、ウィーニングが成功して
いれば、つまりブロック５２の出力がＹｅｓであれば、
治療はブロック５４で終了となり、患者は人工呼吸装置
から離される。

【００４７】次に、図５から図１７において、患者の肺
の至適換気を得るための第２の方法が図示してある。こ
の第２の方法に関連して様々なプロトコルをより詳細に
説明する。

【００４８】図５のフローチャートにより第２の方法の
概略を示す。ブロック５６から手順が始まり、ブロック
５８に進み、吸気時間と呼気時間の至適比（Ｉ：Ｅ比）
が求められる。至適比が見つかるまで、すなわちブロッ
ク６０の出力がＮｏである限り、この手順は継続され
る。至適Ｉ：Ｅ比が求められると、すなわちブロック６
０の出力がＹｅｓとなれば、ブロック６２において至適
呼吸速度（ＲＲ）が求められる。Ｉ：Ｅ比の場合と同
様、この至適呼吸比（ＲＲ）を見つける手順はそれが見
つかるまで続けられる。ブロック６４の出力がＹｅｓと
なり至適ＲＲが決定されると、ブロック６６において拡
張圧Ｐ_ｏを求める作業から第２の方法が開始される。上
記の決定の場合と同じく、このブロック６８とブロック
６６間のループは拡張圧Ｐ_ｏが見つかるまで続く。ブロ
ック６６と６８はこのように上述した拡張プロトコルに
対応するのである。実際には、“本来の”拡張圧Ｐ_ｏが
見つからない場合がある（主に重篤な肺の状態によ
る）。第２の方法は引き続き低減プロトコルに進み、ブ
ロック７０で閉圧Ｐ_ｃを求める動作が始まる。閉圧Ｐ_ｃ
とは基本的には肺が、一旦拡張した後に再び虚脱し始め
る圧力のことである。ブロック７２における判断は、閉
圧Ｐ_ｃが見つかるまで繰り返される。こうして求められ
た拡張および閉圧（Ｐ_ｏ，Ｐ_ｃ）は順番に設定され、肺
はブロック７４における維持プロトコルに従って拡張が
維持される。第２の方法はブロック７６で終了し、患者
はウィーニングされる。

【００４９】図６に２つの図を示す。１つは吸気パルス
７８に対する圧力対時間の関係を表す。吸気パルス７８
はＰＥＥＰレベルにおける低圧とＰＩＰの最大圧を有す
る。パルス７８は吸気時間ｔ_ｉの長さの吸気相と、呼気
時間ｔ_ｅの長さの呼気相を有する。この圧力対時間の図
の下にあるのは流量と時間の関係を表す図であり、吸気
および呼気間における患者への換気の出入りを表す。流
量曲線８０は急峻に最大吸気量Φ_ＰＩにまで上昇し、呼
気流量Φ_ＥＩで終わる。終末呼気流量Φ_ＥＩは常にゼロ
でなければならない。ゼロに至るまでに、１回換気量は
肺内で再配分されている。呼気の間、最初流入量は多
く、最大呼気流量Φ_ＰＥに達するが、それは、肺と外気
との圧力差が大きいからである。呼気の終末において、
終末呼気流量Φ_ＥＥを測定する。終末呼気流量Φ
_ＥＥは、次の吸気パルスが肺と外気（チューブ）との間
の圧差が等しくなる前に新たに始まる場合、ゼロより大
きい。最大呼気流量Φ_ＰＥと終末呼気流量Φ_ＥＥとに基
づいて、これらの比、すなわちＥＥＰ_ｋ流量を算定でき
る。このＥＥＰ_ｋ流量をもとに、至適Ｉ：Ｅ比と至適Ｒ
Ｒを、図７と８のフローチャートに示したように決定で
きる。

【００５０】図７には、至適Ｉ：Ｅ比を第２の方法に従
って求めるサブステップが示されている。同図におい
て、第１のブロック８２が開始である。既述のＥＥＰ_ｋ
流量（ＥＥＰ_ｋΦ）はそれから所望のＥＥＰ_ｋΦ値−こ
の場合は４０−と比較される。終末呼気流量Φ_ＥＥは常
に最大呼気流量Φ_ＰＥより小さいため、ＥＥＰ_ｋΦは常
に１より小さい。所望の値４０はよって、分数、すなわ
ち０．４０ないし４０％を指す。所望の値は本例におい
ては４０が用いられたが、１から９９の間の値であれ
ば、人工呼吸装置に接続された患者に応じて（すなわ
ち、年齢、体格、体重、性別、人工呼吸を必要とする理
由等）、適宜選択できる。適切な値は知識データベース
に基づいて選択できる。しかし、所望のＥＥＰ_ｋΦに対
する好適な間隔は３０から４０である。同様のことは、
通常パーセンテージで表されるＩ：Ｅ比についても言え
る。もしもＥＥＰ_ｋ流量がこの所望のＥＥＰ_ｋΦ値を超
えるならば、すなわちブロック８４の出力がＮｏである
場合、ブロック８６において患者に対する至適Ｉ：Ｅ比
が求められたことになる。ＥＥＰ_ｋ流量が４０を下回る
場合、つまりブロック８４の出力がＹｅｓであれば、
Ｉ：Ｅ比はブロック８８においてＩ：Ｅ比の最大設定値
と比較される。上記したのと同様に、最大Ｉ：Ｅ比は患
者と患者の条件に依存する。１から９９％のいずれの値
も可能である。ここでもまた、知識データベースにより
個々の患者に対する適当な値が求められる。本実施例に
おいては、最大Ｉ：Ｅ比は８０％である。Ｉ：Ｅ比がす
でに最大値である、すなわちブロック８８の出力がＮｏ
であるとき、このＩ：Ｅ比がとりあえず至適Ｉ：Ｅ比と
して用いるが、それは患者の状態によりそれより適当な
値が決定できなかったからである。そして、手順はブロ
ック８６で終了する。

【００５１】しかし、もしもＩ：Ｅ比が最大を下回る、
すなわちブロック８８の出力がＹｅｓの場合、Ｉ：Ｅ比
は第１のＩ：Ｅ比閾値−本実施例では６７％−と比較さ
れる。Ｉ：Ｅ比が６７％を超える、すなわちブロック９
０の出力がＮｏの場合、新たにブロック９２でＩ：Ｅ比
が設定され、４０からＥＥＰｋ流量を引いた数値と現在
のＩ：Ｅ比の合計に等しくなるようにされる。そしてブ
ロック８４において、ＥＥＰ_ｋ流量を決定し所望のＥＥ
Ｐ_ｋΦ値と比較する手順が繰り返される。しかし、Ｉ：
Ｅ比が６７％を下回る、すなわちブロック９０の出力が
Ｙｅｓであれば、ＥＥＰ_ｋ流量はブロック９４において
第１のＥＥＰ_ｋΦ閾値と比較される。この第２の比較に
おいて、閾値は１５である。ブロック９４の出力がＮ
ｏ，すなわちＥＥＰ_ｋ流量が１５を上回る場合、ブロッ
ク９２に従って新しいＩ：Ｅ比が設定される。ＥＥＰ_ｋ
流量が１５を下回る、つまりブロック９４の出力がＹｅ
ｓであれば、Ｉ：Ｅ比はブロック９６においてＩ：Ｅ比
の最大値に設定される。そしてブロック８４における判
断が再開され、現在のＥＥＰ_ｋ流量が第１のＥＥＰ_ｋΦ
閾値と比較される。

【００５２】同様に、図８には至適呼吸速度ＲＲを求め
るためのサブステップが示されている。この手順は開ｓ
ｈブロック９８で始まり、至適Ｉ：Ｅ比の評価の場合と
同様、ＥＥＰ_ｋ流量が、ブロック１００において所望の
ＥＥＰ_ｋΦ−再び４０−と比較される。ＥＥＰ_ｋ流量が
所望のＥＥＰ_ｋΦ値を上回る、すなわち出力Ｎｏの場合
は至適呼吸速度ＲＲも求たったことになり、手順はブロ
ック１０２で終了する。しかし、ＥＥＰ_ｋ流量が所望の
ＥＥＰ_ｋΦ値を下回る場合、すなわちブロック１００の
出力がＹｅｓであれば、呼吸速度ＲＲはブロック１０４
において呼吸速度ＲＲの最大値と比較される。呼吸速度
ＲＲがすでに最大値と等しい、すなわち出力がＮｏであ
れば、至適呼吸速度ＲＲが（とりあえず）求められたこ
とになり、手順はブロック１０２で終了する。

【００５３】呼吸速度ＲＲが最大値を下回る、すなわち
ブロック１０４の出力がＹｅｓであれば、ＥＥＰｋ流量
値はブロック１０６において第２のＥＥＰ_ｋΦ閾値と比
較される。本実施例では第２のＥＥＰ_ｋΦは２０であ
る。もしＥＥＰ_ｋ流量が２０をより少ない、すなわち出
力がＹｅｓの場合、呼吸速度ＲＲは現在の呼吸速度ＲＲ
の２倍に設定される。ＥＥＰ_ｋ流量が２０を超える、す
なわちブロック１０６の出力がＮｏの場合、ＥＥＰ_ｋ流
量はブロック１１０において第３のＥＥＰ_ｋΦ閾値、こ
の場合３０と比較される。ＥＥＰ_ｋ流量が３０より大き
ければ、すなわち出力がＮｏの場合、呼吸速度ＲＲはブ
ロック１１２で新たに現在呼吸速度ＲＲの１．２倍に設
定され、ブロック１００においてＥＥＰ_ｋ流量は再び第
１のＥＥＰ_ｋΦ閾値である４０と比較される。

【００５４】ＥＥＰ_ｋ流量が第３のＥＥＰ_ｋΦ閾値であ
る３０を上回らない、すなわちブロック１１０の出力が
Ｙｅｓであれば、呼吸速度ＲＲは新たにブロック１１４
において１．５倍にされ、ブロック１００におけるＥＥ
Ｐ_ｋ流量の評価が再開される。

【００５５】図６と７に示した、これらＩ：Ｅ比とＲＲ
の評価ステップに続いて拡張プロトコルが始まる。図９
に、拡張圧Ｐｏを決定するための一連の吸気パルス１１
６Ａ−１１６Ｆが示されている。最初の２つの吸気パル
ス１１６Ａは呼吸終末陽圧ＰＥＥＰ_１と最大吸気圧ＰＩ
Ｐ_１を有する。それらは吸気時間ｔ_ｉと呼気時間ｔ_ｅを
有する。この吸気および呼気時間は図７と８に示したス
キームに従って評価されたものである（Ｉ：Ｅ比とＲＲ
のどちらもｔ_ｉとｔ_ｅに影響する。）。第１の吸気パル
ス１１６Ａによって十分に肺を拡張出来ない場合、すな
わち十分なＰ_ａＯ_２が得られない場合、新しい吸気パル
スないしは吸気パルスシーケンス１１６Ｂが用いられ
る。第２の吸気パルス１１６Ｂは最大圧ＰＩＰ_２が高め
られているが、ＰＥＥＰ_１は第１の吸気パルス１１６Ａ
と同じである。肺が拡張しない限り、連続的にＰＩＰお
よび／またはＰＥＥＰ値が増加される。この手順は、肺
が十分に拡張する、またはＰＩＰとＰＥＥＰレベルの最
大設定が達せられるまで続けられる。

【００５６】開圧Ｐ_ｏを求め、吸気パルスシーケンスを
決定するための手順が図１０のフローチャートに示され
ている。同図において、開始ブロック１１８は拡張プロ
トコルの開始点を示す。酸素分圧Ｐ_ａＯ_２が先ず最初に
（複数の吸気パルスの送出の後）ブロック１２０におい
て分析され、測定Ｐ_ａＯ_２をＰ_ａＯ_２閾値と比較するこ
とにより肺が十分に拡張しているかどうかが評価され
る。肺が十分に拡張している、すなわち出力がＹｅｓで
あれば、開圧Ｐ_ｏが見つかったことになり、手順はブロ
ック１２４にて終了する。肺が十分に拡張していなけれ
ば、この手順はブロック１２６に進み、１回換気量Ｖｔ
がＶｔ閾値である７ｍｌ／ｋｇと比較される。例示の閾
値（７ｍｌ／ｋｇ）はまた、患者に応じて１から２０ｍ
ｌ／ｋｇの幅広い範囲から選択できる。通常は、５〜７
ｍｌ／ｋｇの値が用いられる。言い換えれば、体重７０
ｋｇの患者の場合、Ｖ_ｔ閾値は４９０ｍｌである。患者
の体重は図１に関して説明したように、制御パネル１０
またはモニタスクリーン１６から入力される。あるいは
また、モニタリングユニット１４に患者用の体重計１４
Ｆを設けることも可能である。体重の代わりに体格を用
いて１回換気量を決定することもできる。そうすれば患
者の脂肪量による１回換気量への影響を無くすことがで
きる（脂肪量は肺の大きさとは無関係である）。

【００５７】１回換気量がＶ_ｔ閾値を上回る場合、すな
わち出力がＹｅｓであれば、ブロック１２８において過
小換気を疑う。過小換気であるということは、肺胞の換
気が不十分であり、患者の肺と血管系内の炭酸ガスＣＯ
_２含量が増加する。過小換気が無い、すなわち出力がＮ
ｏであれば、内在ＰＥＥＰが測定され、許容最大内在Ｐ
ＥＥＰと比較される。内在ＰＥＥＰが最大内在ＰＥＥＰ
値を下回る場合、つまり出力Ｙｅｓの場合、外部ＰＥＥ
Ｐがブロック１３２において最大外部ＰＥＥＰ値と比較
される。外部ＰＥＥＰが最大外部ＰＥＥＰ値を上回らな
ければ、つまり出力Ｎｏの場合、ブロック２１０におい
て新たにＰＥＥＰは現在ＰＥＥＰプラス２ｃｍＨ_２Ｏに
等しく設定される。そして手順はブロック１２０で再開
し、Ｐ_ａＯ_２分析に入る。Ｐ_ａＯ_２がガス交換の増加に
反応するには、拡張した肺胞量の増加のため少し時間が
かかるため、測定前に１〜２分待たなければならない。

【００５８】外部ＰＥＥＰが最大外部ＰＥＥＰ値と等し
いまたはそれを上回る、すなわちブロック１３２の出力
がＮｏである場合、ブロック１４０において新たに最大
値を用意すべきかどうかが評価される。あらたにＰＥＥ
Ｐの最大値を用意する場合には、手順はブロック１２０
において新たな最大ＰＥＥＰ値に移行する。同様に、内
在ＰＥＥＰが最大ＰＥＥＰ_１値を上回る場合、すなわち
ブロック１３０の出力がＮｏであれば、ブロック１４０
において新たに最大値を用意するべきか否かが評価され
る。

【００５９】次に、１回換気量Ｖ_ｔがＶ_ｔ閾値である７
ｍｌ／ｋｇと比較されたブロック１２６に戻る。１回換
気量Ｖ_ｔがこの閾値より小さければ、手順はブロック１
４２に続き、現在ＰＩＰが最大ＰＩＰ値と比較される。
最大ＰＩＰ値は２０〜７０ｃｍＨ_２Ｏの間の値であれば
良いが、好ましくは４０〜６０ｃｍＨ_２Ｏの間である。
もし、現在ＰＩＰが最大ＰＩＰ値より小さい、すなわち
出力Ｙｅｓの場合、新しいＰＩＰは前回のＰＩＰ＋２ｃ
ｍＨ_２Ｏに等しく設定され、ブロック１２０においてＰ
_ａＯ_２分析が再開する。しかし、ＰＩＰが最大ＰＩＰ値
を上回る、すなわち出力Ｎｏの場合、ブロック１４０に
おいて新しい最大値を用意するべきか否かが評価され
る。そうでなければ、手順はブロック１２４にて終了
し、現在ＰＩＰ圧が拡張圧Ｐ_ｏとなる。その場合、肺を
拡張する際に損傷を与えるおそれがある。最後に、過小
換気がある場合、つまりブロック１２８の出力がＹｅｓ
の場合、ＰＩＰは再び最大ＰＩＰ値とブロック１４２に
おいて比較され、手順は上記のごとく継続する。そし
て、開圧Ｐ_ｏまたは最大許容圧をすべての肺に対して求
める。

【００６０】開圧はいずれの公知の手順、特に、公知ス
ウェーデン特許出願番号９５０２０３１−９および９５
０２０３２−７に記載された手順によって求めることが
できる。開圧を求める別の方法はＳＥ−Ｃ−５０１５６
０に記載されている。

【００６１】開圧が見つけられると、第２の方法は、図
５におけるブロック７０と７２に対応する低減プロトコ
ルに進む。低減プロトコルの第１のフェーズはどの圧力
が再び虚脱するか、すなわち、閉圧Ｐ_ｃを決定すること
である。図１１において、一連の吸気パルス１４６Ａ−
１４６Ｅが示されている。これらの吸気パルス１４６Ａ
−１４６Ｅは図９の吸気パルスシークエンスに対応する
が、ＰＩＰとＰＥＥＰが低減している。よって、２つ目
の吸気パルス１４６Ｂは１つ目の吸気パルス１４６Ａよ
り小さいＰＩＰを有し、３つ目の吸気パルス１４６Ｃは
さらに小さなＰＩＰを有している。４番目のパルスで
は、ＰＥＥＰとＰＩＰの両方が低減され、５番目と６番
目の吸気パルス１４６Ｅと１４６Ｆにおいてはわずかに
ＰＩＰが変化せられている。閉圧Ｐ_ｃを求めるための手
順は図１２のフローチャートに記載され、ブロック１４
８から始まる。

【００６２】拡張圧Ｐ_ｏを求めるためのステップと同様
に、ブロック１５０においてＰ_ａＯ_２が分析され、その
後ブロック１５２において肺が拡張しているかどうかが
チェックされる。以下、Ｐ_ａＯ_２の測定に言及する時に
は、肺胞の変化はすべてＰ_ａＯ_２に影響を与えるだけの
時間を持ったものと前提する。肺が拡張していないと
き、閉圧Ｐ_ｃは決定されており、ブロック１５４におい
て閉圧を求める手順は終了される。しかし、これは通常
手順の最初には当てはまらず、肺は通常拡張している、
すなわちブロック１５２の出力はＹｅｓである。そし
て、ブロック１５６において重度の過小換気があるかど
うかチェックされる。出力がＹｅｓの場合、外部ＰＥＥ
Ｐが最小外部ＰＥＥＰ値を越えているかどうかがブロッ
ク１６２においてチェックされる。外部ＰＥＥＰが最小
外部ＰＥＥＰ値より小さい場合、すなわち出力Ｎｏの場
合、ブロック１６０において新しい最小値を用意すべき
か否かがチェックされる。そうでなければ、手順はブロ
ック１５４において終了する。新しい最小値が準備され
た、すなわち出力Ｙｅｓの場合、手順はブロック１５０
でのＰ_ａＯ_２の分析とともに再開する。外部ＰＥＥＰが
最小外部ＰＥＥＰ値を上回っていれば、つまり出力Ｙｅ
ｓの時、ブロック１６４において新しいＰＥＥＰが現在
のＰＥＥＰ値から２ｃｍＨ_２Ｏを引いた値に等しくなる
よう設定される。そして、手順はブロック１５０におい
てＰ_ａＯ_２の分析とともに再開する。

【００６３】ブロック１５６における重度の過小換気チ
ェックの結果がＮｏであれば、今度はＰＩＰが最小ＰＩ
Ｐ値を越えているかどうかがブロック１６６にてチェッ
クされる。ＰＩＰが最小ＰＩＰ値より小さければ、つま
り出力Ｎｏの場合、手順はブロック１５８において継続
し過大換気をチェックする。過大換気は不必要な肺胞の
換気から生じ、少量の炭酸ガスの生成によりその徴候を
示す。これは呼気ガスまたは血中炭酸ガス分圧を調べる
ことによりわかる。もし過大換気があり出力がＹｅｓの
場合、ブロック１６０で新しい最小値がひつようかどう
かチェックする必要がある。ブロック１５８の過大換気
の制御において、過大換気がある、すなわち出力Ｎｏの
場合、ブロック１６２において上記したごとくＰＥＥＰ
が評価される。

【００６４】しかし、ＰＩＰがまだ最小値を上回ってい
れば、つまりブロック１６６において出力Ｙｅｓであれ
ば、手順はブロック１６８において１回換気量Ｖ_ｔが７
ｍｌ／ｋｇ（図１０のチェックと同様）より小さいかを
チェックすることにより継続される。１回換気量Ｖ_ｔが
確かにこのＶ_ｔ閾値より小さく、出力がＹｅｓであれ
ば、手順はブロック１７０において過小換気の有無をチ
ェックするとにより継続し、もし出力がＹｅｓであれ
ば、ブロック１６２から再開する。

【００６５】ブロック１６８と１７０におけるチェック
のうちいずれかがＮｏであれば、つまり、１回換気量Ｖ
_ｔが７ｍｌ／ｋｇを越えている、または過小換気が無い
ならば、現在のＰＩＰが第１のＰＩＰ閾値とブロック１
７２において比較される。その場合、第１のＰＩＰ閾値
は４０ｃｍＨ_２Ｏである。もし、ＰＩＰが第１のＰＩＰ
閾値を越えていれば（閉圧（Ｐ_ｃ）手順の初期にはよく
あるケースである）、ＰＩＰは新たに限愛のＰＩＰから
第１の所定の低減分、例えば３ｃｍＨ_２Ｏを引いた値に
等しくなるよう設定される。新しいＰＩＰが設定された
後、Ｐ_ａＯ_２をブロック１５０において再び分析する。
ここでもまた、分析の前に所定の時間経過させなければ
ならない。それは、低減されたＰＩＰによる肺と血管系
における反応が起こるのを確認するためである。もし、
現在のＰＩＰがすでに４０ｃｍＨ_２Ｏより小さければ、
つまりブロック１７２の出力がＮｏであれば、現在のＰ
ＩＰは第２のＰＩＰ閾値とブロック１７６において比較
される。この場合第２のＰＩＰ閾値は２５ｃｍＨ_２Ｏで
あり、もし現在のＰＩＰがこの第２のＰＩＰを越えるよ
うであれば、つまり出力Ｙｅｓであれば、新しいＰＩＰ
が現在のＰＩＰから第２の所定低減量、例えば２ｃｍＨ
_２Ｏを引いた値に等しくなるよう、ブロック１７８にお
いて設定される。前記と同様、新しい値を設定したとき
はブロック１５０においてＰ_ａＯ_２を分析する。ＰＩＰ
が２５ｃｍＨ_２Ｏをさえも下回る場合には、ブロック１
８０において第３の閾値と比較する。第３のＰＩＰ閾値
はプログラムされた最小ＰＩＰ値であり、例えば２０ｃ
ｍＨ_２Ｏである。ＰＩＰは通常、実測ＰＩＰであるの
で、この段階ではブロック１６６における制御の際には
最小値より大きいにもかかわらず、制御最小ＰＩＰ値を
下回っているかもしれない。そうであれば、手順はブロ
ック１５８において、ブロック１６６においてＰＩＰが
最小ＰＩＰ値を下回っていた時の場合と同様、再開す
る。通常は、しかし、手順のこの段階においてはげんこ
うＰＩＰは少なくとも最小値より大きく、出力はＹｅｓ
であり、ＰＩＰは新たに現在ＰＩＰから第３の所定低減
量、例えば１ｃｍＨ_２Ｏを引いた値に等しく鳴るようブ
ロック１８２において設定される。そして手順はブロッ
ク１５０においてＰ_ａＯ_２を分析することにより再開す
る。この手順は後のＰＩＰとＰＥＥＰの低減とともに、
肺がまた虚脱したと見なされるまで続けられる。言い換
えれば、測定Ｐ_ａＯ_２が所定のＰ_ａＯ_２閾値を下回る、
または２つのＰ_ａＯ_２計測値間の、所定のレベルを上回
る大きさの変化を生じた際に、手順は終わる。

【００６６】血中ガスパラメータ（Ｐ_ａＯ_２）中の変化
はまた、新しい設定値を決定するときにも利用できる。
たとえば、拡張および閉圧を決定する際に、測定ＰａＯ
２の変化を用いて新しいＰＩＰまたはＰＥＥＰを決定で
きる。

【００６７】閉圧が求められたら、次のフェーズ、すな
わち肺の拡張を維持するステップに入ることができる。
これは、図１３のフローチャートに示されている。開始
はブロック１８４で示され、まず最初に必要なことは決
定された拡張および閉圧（Ｐ_ａとＰ_ｃ）をブロック１８
６で順番に設定することである。この手順の最大の目的
すなわち肺の拡張を維持することを達成するために、ブ
ロック１８７と１８８においてＰ_ａＯ_２を分析し、閾値
と比較される。測定されたＰ_ａＯ_２などから肺が拡張し
ていないと分かれば、新しい拡張圧Ｐｏと閉圧Ｐｃを求
めなければならず、よって図９と１１のフローチャート
に記載された手順が繰り返され、これら２つの重要な圧
値が求められる。肺が拡張している限り、つまり出力Ｙ
ｅｓであれば、維持手順はブロック１９２において過大
換気をチェックして継続する。出力がＮｏで過大換気が
無ければ、ブロック１９４において過小換気の有無がチ
ェックされる。出力Ｎｏで過小換気が無い限り、ブロッ
ク１９５において血行動態がチェックされる。これらの
制御、すなわちブロック１９２における過大換気、ブロ
ック１９４における過小換気、およびブロック１９５に
おける血行動態の制御はすべて、肺や血管系に対する悪
影響無しに最低限可能な圧力をもってして患者に人工呼
吸を行わせるという、本願発明による主要な構成の重要
な要素をなす。血行動態がＯＫであり、ブロック１９５
の出力がＹｅｓであれば、手順はブロック１９６におい
て終了する。この手順は治療の間所定の間隔で繰り返さ
れ、患者の状態が安定していることを確実にする。

【００６８】ブロック１９２の出力がＹｅｓで、過大換
気がある場合は、それが呼吸速度、ＰＥＥＰ圧、ＰＩＰ
のいずれによるのか、また、死腔を増加できるかどうか
が表化される。この評価手順は図１４のフローチャート
に記載されている。

【００６９】この評価はブロック２０６からはじまり、
まずさ遺書にブロック２０８において呼吸速度が１．２
倍にされる。そして、ブロック２１０において過大換気
がチェックされ、呼吸速度がうまく増加していれば過大
換気は無いということになり、評価はブロック２１２に
おいて終了する。出力がＹｅｓで過大換気がまだあるよ
うであれば、ブロック２１４において呼吸速度ＲＲがす
でに２回増加されたかがチェックされる。まだであれば
ブロック２０８において呼吸速度は再び１．２倍にさ
れ、もう１度過大換気をチェックする。呼吸速度ＲＲが
すでに２回増加されていた場合、すなわちブロック２１
４の出力がＹｅｓの場合、呼吸速度はそれ以上増加させ
ない。そのかわり、ＰＥＥＰが最大ＰＥＥＰ値より大き
いかが、ブロック２１６においてチェックされる。ＰＥ
ＥＰが最大ＰＥＥＰより小さければ、ブロック２１８に
おいてＰＥＥＰは２ｃｍＨ_２Ｏだけ増加される。そし
て、２２０において、ＰＥＥＰのこの増加が過大換気に
対して何らかの影響を与えたかがチェックされる。その
結果、過大換気が無くなっていれば、ブロック２１２に
おいて評価は終了し、呼吸速度ＲＲとＰＥＥＰは該新し
い設定が用いられる。しかし、過大換気がまだあれば、
ＰＥＥＰが２ｃｍＨ_２Ｏずつ、最大ＰＥＥＰ値に達する
まで増加される。この間、過大換気が無くならなけれ
ば、ブロック２２２において今度はＰＩＰを低減しなけ
ればならない。ＰＩＰは１ｃｍＨ_２Ｏだけ低減される。
この低減の後、ブロック２２４において肺がまだ拡張し
ているかどうかがまずチェックされる。拡張していれ
ば、ブロック２２６においてＰＩＰの増加によって過大
換気が無くなったかどうかがチェックされる。過大換気
が無くなっていれば、評価は成功となり、ブロック２１
２において終了する。まだ過大換気があれば、ブロック
２２８において人工呼吸装置の死腔を増加させる。その
場合、死腔は過大換気が無くなるまで増加させる。死腔
を増加させるたび毎に、ブロック２２４において肺がま
だ十分に拡張しているかどうかがチェックされる。測定
Ｐ_ａＯ_２から肺がもう拡張していないと分かれば、ブロ
ック２３０において再び拡張させなければならず、ブロ
ック２３２において維持手順を再開させる必要がでてく
る。図１４の肺の拡張を維持するブロック２３２は図１
３の肺を拡張させる手段に対応する。

【００７０】死腔を増加させるためにはいくつかの方法
がある。最も手っ取り早い解決法は言うまでもなく物理
的死腔を、特に患者と人工呼吸装置との間のチュービン
グを伸ばすことにより増加することである。しかし、こ
れでは患者を人工呼吸装置から外す必要があり、患者の
回復が十分出ない場合には肺を虚脱させてしまう恐れが
ある。新しいチュービングを付加すると、評価スキーム
を初めからやり直して手順全体を繰り返さなければなら
なくなる。主にこの理由から、死腔を増加させるたびに
肺の拡張をチェックしなければならないのである。

【００７１】図１６に、本願人工呼吸装置用の接続装置
６が示されている。接続装置６は呼吸ガス駆動ユニット
２と患者４とをお互いに接続する。接続装置は、それぞ
れのガス入口２Ａ，２Ｂ，２Ｃからのガスを混合して呼
吸ガスにするためのミキシングチャンバ２５４を有す
る。混合された呼吸ガスは吸気チューブ２５６を介して
気管チューブ２５８またはそれに対応する患者への接続
チューブに導かれる。呼気ガスは患者から気管チューブ
２５８と呼気チューブ２６０を介して導かれる。気管チ
ューブ２５８上には膨張縮小可能な材質の部分２６２を
配設して、患者を離脱させることなく死腔を変化できる
ようにする事ができる。この部分２６２を膨らませるこ
とにより、死腔が増加する。

【００７２】死腔を膨らませる別の方法によれば、第１
のバルブ２６４と第２のバルブ２６６を使用する。第１
のバルブは呼気チューブ２６０内に位置し、呼気チュー
ブ内の流量を制御できる。第２のバルブ２６６はガス供
給ユニット２内の呼気チューブと吸気チューブの接続点
に位置する。第２のバルブ２６６は通常は閉じられてお
り、呼吸ガスは上記のごとく接続装置６を通過する。し
かし、呼気の終末部分において第２バルブ２６６を開い
て第１バルブ２６４を閉じることにより、呼気ガスは呼
気チューブ２６０内を流れることができない。なぜな
ら、チューブ２６０は第１バルブ２６４によりシールさ
れているからである。その代わり、呼気ガスは吸気チュ
ーブ２５６内を吸気チューブ２５６と呼気チューブ２６
０との開口に向かって、すなわち第２バルブ２６６の方
へ流れる。吸気チューブ２５６の一部はこの場合気管チ
ューブ２５８の延長部として、あるいは部分２６２の膨
張部分として働く。次に吸気パルスが送気されると、第
１バルブ２６４は開き、第２バルブ２６６は閉じて、他
の正常な吸気と同様に吸気が始まる。

【００７３】本願の装置にはさらに別のガス接続管２６
８が具備されている。この別のガス接続管は可制御ガス
源に接続され、気管チューブ２５８を終端としている。
ガスチューブ２６８内のガス流は呼吸ガス流と同時に制
御可能であり、患者に供給されるガスの全体量を正確に
制御できるようになっている。ガスチューブ２６８はま
た死腔を増加させる、ないしは同様の効果を得るために
活用できる。つまり、物理的に死腔を変化させるのでは
なく、呼吸ガス内に少量の炭酸ガスを、直接またはこの
別のガスチューブ２６８を介して加えるのである。この
炭酸ガスの付加を制御して吸気の始まりと共に供給され
るようにすれば、死腔を増加したのと同様の効果が得ら
れる。付加する炭酸ガスの量は個々の患者に合わせて、
過大換気の無いときの測定値、体重またはその他の算定
値と比較して計算できる。

【００７４】過大換気の検知に基づくすべてのチェック
が終了し、新しい設定が準備されたなら、図１３の維持
手順が再開される。

【００７５】図１３において、ブロック１９４の出力が
Ｙｅｓで過小換気がある場合、ブロック２００において
死腔が大きすぎるか、または最大吸気圧ＰＩＰが誤って
いないかが評価される。図１５に示されたこの評価は開
始ブロック２３４から始まる。まず、ブロック２３６に
おいて死腔が死腔の最小値を越えているかがチェックさ
れる。そうであれば、ブロック２３８において死腔が低
減される。その後、再びブロック２４０において過小換
気の有無がチェックされる。もしなければ、評価はブロ
ック２４２において終了する。過小換気が存在し、死腔
が最小値を越えている限り、この手順が繰り返される。
死腔がその最小値に達してもなお、過小換気、すなわち
ブロック２３６の出力がＮｏである場合、現在のＰＩＰ
が最大許容ＰＩＰを越えているかどうかがブロック２４
４においてチェックされる。現在ＰＩＰが最大ＰＩＰを
越えていなければ、ブロック２４６において現在ＰＩＰ
値が１ｃｍＨ_２Ｏだけ増加せられる。過大換気の場合に
関しての評価と同様に、ＰＩＰは過小換気が無くなるま
で、または最大ＰＩＰに達するまで１ｃｍＨ_２Ｏずつ増
加される。ここでもまた、最大ＰＩＰにより損傷を与え
かねない圧力が避けられる。よって、ブロック２４８に
おいて過小換気の有無が調べられる。現在のＰＩＰが最
大ＰＩＰに達する前に、過小換気が無くなっていれば、
評価はブロック２４２にて終了となる。もし、過小換気
が継続するようであれば、つまりブロック２４６の出力
がＹｅｓであれば、そして現在ＰＩＰが最大ＰＩＰに達
している場合は、しばらくの間過小換気をそのままにし
ておき、評価をブロック２４２にて終了させる。

【００７６】過大換気の場合と同様に、死腔もまた、患
者に対して過小換気の原因となっているチュービングを
物理的に除去することにより簡単に変化できる。ここで
もまた、患者を外すことは肺を虚脱させるというリスク
があるため、手順全体を繰り返す必要がでてくる。再び
図１６を参照して、患者は必ずしも装置から外す必要は
ない。膨張可能部分２６２を圧縮することにより死腔を
減少できる。死腔を減少させるべつの方法は、ガスチュ
ーブ２６８を介して呼気相の終わりに空気を送る方法で
ある。そうすれば、最後の呼気量が一定量の空気と混ざ
り、吸気相の始まる際には吸い込まれる呼吸ガスの量は
低減される。もし、上記したような、第１バルブ２６４
と第２バルブ２６６の機能（図１６）を利用して死腔を
増加させていた場合には、通常の吸気／呼気タイミング
に戻ることにより、すなわち第１バルブ２６４と第２バ
ルブ２６６を使用することなく、死腔を簡単に低減でき
る。

【００７７】図１３のブロック１９５における血行動態
のチェックにより血行動態の減圧が見られた場合、気
胸、すなわち空気が肺の胸膜領域に入り込んでないかを
ブロック２０１でチェックする必要がある。気胸は多く
の場合、胸壁の穿孔により引き起こされる。開放性気胸
の場合、肺は虚脱し、換気が行われなくなる。人工呼吸
の間には、閉鎖性気胸の確率が高い。閉鎖性気胸は肺の
断裂であり、気管系と胸膜空間が直通状態となる。気胸
の存在する、すなわち出力Ｙｅｓの場合、ブロック２０
２において、例えば胸管を挿入して圧を開放しなければ
ならない。血行動態は好適には心肺系の減圧をモニタリ
ングユニットによる血圧測定に基づいてチェックして制
御する。その他の血行動態減圧を示す測定値ももちろん
使用可能である。

【００７８】心肺系の減圧はあるが気胸は無いという場
合、つまりブロック２０１の出力がＮｏの場合、あるい
は気胸が早い段階で除去された場合、ブロック２０４に
おいて組織間液交換を行う。組織間液交換がうまくいけ
ば、許容最大量まで交換を行う。その後、患者には心肺
活性薬を投与して、これらの困難および患者にたいする
副作用を無くす。これらの手段がすべて取られたこと
が、人工呼吸装置の制御パネルまたはモニタスクリーン
に所定のコードを入力して医師が確認したのち、維持シ
ーケンスはブロック１９６において終了する。

【００７９】所定の間隔をおいて、制御ユニットは維持
手順を繰り返す。

【００８０】患者が十分回復したならば、離脱させる必
要がある。患者をウィーニングさせる基本的な原理は急
激に患者に自発呼吸をさせないことである。はじめはゆ
っくりと、そして患者が十分自発呼吸するにつれて、だ
んだんと速く調節換気から補助換気へと移行する。

【００８１】図１７にこのことをフローチャートを用い
て示す。ウィーニングプロトコル、ないしは手順はブロ
ック２７０から始まる。先行のプロトコルと同様、ブロ
ック２７２においてＰ_ａＯ_２が測定される。測定Ｐ_ａＯ
_２は第１の閾値Ｔ_１と、ブロック２７４において比較さ
れる。第１の閾値Ｔ_１はあるレベルの良好な酸素供給に
対応する。この段階では、肺は拡張しており、患者は実
際上人工呼吸を必要とする状態からは回復している。

【００８２】測定Ｐ_ａＯ_２値が第１の閾値Ｔ_１より小さ
い場合、すなわち出力Ｎｏのとき、ブロック２７６にお
いて第２の閾値Ｔ_２と比較される。第２の閾値Ｔ_２は十
分だと考えられるある一定量の酸素供給に対応する。測
定Ｐ_ａＯ_２が第２の閾値Ｔ_２と等しい、または上回る場
合、つまり第１の閾値Ｔ_１と第２の閾値Ｔ_２の中間にあ
る場合、現在の設定をとりあえず維持し、所定時間の経
過後（本実施例では１０分）、ブロック２７８において
Ｐ_ａＯ_２が新たに測定され、手順はブロック２７２から
再開する。

【００８３】測定Ｐ_ａＯ_２値がブロック２７４において
第１の閾値Ｔ_１より小さい場合、患者の自発呼吸速度
（ＲＲ_Ｓ）が測定され、ブロック２８０においてＲＲ_Ｓ
の閾値と比較される。ＲＲ_Ｓ閾値は十分な自発呼吸に関
わるもので、測定自発呼吸速度がこの閾値を越える場
合、つまり出力Ｙｅｓの場合、ウィーニングはブロック
２８２にて終了する。

【００８４】しかし、測定自発呼吸速度が不十分である
場合、あるいはまたＰ_ａＯ_２が第２の閾値Ｔ_２より小さ
い場合、設定値がブロック２８４において評価され、そ
の後で新しい設定値とともに手順はブロック２７２から
再開する。測定Ｐ_ａＯ_２が低すぎたか、または測定自発
呼吸速度が低すぎたかに応じて、現在ＰＩＰ，ＰＥＥ
Ｐ，ＲＲ，Ｉ：Ｅ比を増加または低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本願の人工呼吸装置の１実施例を表す図
である。

【図２】図２は肺系の換気を至適化するための基本的コ
ンセプトを示す図である。

【図３】図３は虚脱した肺の圧力対体積図である。

【図４】図４は本願発明による人工呼吸装置を制御する
ための第１の方法を示すフローチャートである。

【図５】図５は本願発明による人工呼吸装置を制御する
ための第２の方法を示すフローチャートである。

【図６】図６は吸気パルスの圧力図と流量図である。

【図７】図７は第２の方法の第１のサブステップを示す
フローチャートである。

【図８】図８は第２の方法の第２のサブステップを示す
フローチャートである。

【図９】図９は拡張圧を決定するための吸気パルスの図
である。

【図１０】図１０は第２の方法の第３のサブステップを
示すフローチャートである。

【図１１】図１１は閉圧を決定するための吸気パルスを
示す図である。

【図１２】図１２は第２の方法の第４のサブステップを
示すフローチャートである。

【図１３】図１３は第２の方法の第５のサブステップを
示すフローチャートである。

【図１４】図１４は第２の方法の第６のサブステップを
示すフローチャートである。

【図１５】図１５は第２の方法の第７のサブステップを
示すフローチャートである。

【図１６】図１６は本願発明の人工呼吸装置に使用可能
な呼吸ガス供給装置を示す図である。

【図１７】図１７は第２の方法の第８のサブステップを
示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ ガス供給ユニット ４ 患者 ６ ガス供給装置 ８ 補正ユニット １０ 制御パネル １２、２４、２６ データバス １４ モニタリングユニット １６ モニタリングスクリーン １８ ディスプレイ ２０ ノブ ２２ 制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュテファン ベーム ドイツ連邦共和国 ベルギッシュ グラー トバッハ プラッツァー ヘーエンヴェー ク ７アー

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体（４）の肺に接続可能な、肺に呼吸
   ガスの可調節吸気パルス（７８）を発生、供給するため
   の呼吸ガス供給ユニット（２）と、 呼吸ガス供給ユニット（２）に接続された補正ユニット
   （８）であり、補正ユニット（８）に供給される制御信
   号に基づいて吸気パルス（７８；１１６Ａ−１１６Ｆ；
   １４６Ａ−１４６Ｆ）の発生、供給を制御する補正ユニ
   ット（８）と、肺の機能に関する少なくとも１つのパラ
   メータを測定するためのモニタリングユニット（１４、
   １４Ａ−１４Ｆ）と、 モニタリングユニット（１４，１４Ａ−１４Ｆ）に接続
   されて吸気パルスパラメータの変化を測定するための制
   御ユニット（２２）を具備した人工呼吸装置において、 モニタリングユニット（１４，１４Ａ−１４Ｆ）が、血
   中ガスパラメータを測定するために生体（４）に接続さ
   れた血中ガスアナライザ（１４Ａ）を有し、 制御ユニット（２２）により、制御可能な吸気パルス
   （７８；１１６Ａ−１１６Ｆ；１４６Ａ−１４６Ｆ）の
   至適最大圧（ＰＩＰ）と圧振幅が、測定血中ガスパラメ
   ータにもとづいて決定され、 前記至適最大吸気圧（ＰＩＰ）と圧振幅は、圧外傷、量
   損傷、過拡張、および低酸素血管収縮等の悪影響を最小
   限に抑えつつ血管系に十分な酸素供給を行えるよう設定
   される構成を有した、人工呼吸装置。
2. 【請求項２】 血中ガスアナライザ（Ｃ１４Ａ）により
   血中酸素分圧（Ｐ_ａＯ_２）が測定され、 制御ユニット（２２）により、測定Ｐ_ａＯ_２が所定のＰ
   _ａＯ_２閾値を上回るような、最小ピーク吸気圧（ＰＩ
   Ｐ）と圧振幅が決定される、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 モニタリングユニット（１４，１４Ａ−
   １４Ｆ）がさらに肺に対する呼吸ガスの出入り流量
   （Φ）を測定するための流量計（１４Ｂ）を有し、 制御ユニット（２２）により外部呼気終末陽圧（ＰＥＥ
   Ｐ_ｅ）、呼吸速度（ＲＲ）および吸気／呼気時間比
   （Ｉ：Ｅ比）等の吸気パルスパラメータが１つあるいは
   複数決定される構成を有した、請求項１または請求項２
   記載の装置。
4. 【請求項４】 制御ユニットにより呼気終末流量（Φ
   _ＥＥ）と最大呼気流量（Φ_ＰＥ）が決定され、 決定された呼気終末流量（Φ_ＥＥ）と最大呼気流量（Φ
   _ＰＥ）との間の商に基づいて至適呼吸速度（ＲＲ）およ
   び／または至適吸気／呼気時間比（Ｉ：Ｅ比）が決定さ
   れる構成を有した、請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 測定パラメータを表示するためにモニタ
   リングユニット（１４，１４Ａ−１４Ｆ）に接続され
   た、および／または決定された吸気パルスパラメータを
   表示するために制御ユニット（２２）に接続された、モ
   ニタスクリーン（１６、１８）を具備した、請求項１か
   ら４のいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 制御ユニット（２２）から吸気パルスパ
   ラメータにおける変化に基づいて制御信号が発生される
   構成を有した、請求項１から５のいずれか１項記載の装
   置。
7. 【請求項７】 手動で入力された換気モードおよび／ま
   たは吸気パルスパラメータに基づいてさらに別の制御信
   号を供給するために、補正ユニット（８）に接続された
   制御パネル（１０）を有する、請求項１から６のいずれ
   か１項記載の装置。
8. 【請求項８】 制御ユニット（２２）により肺の拡張圧
   （Ｐ_ｏ）が決定される構成を具備した、請求項１から７
   のいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】 制御ユニット（２２）により肺の閉圧
   （Ｐ_ｃ）が決定される構成を具備した、請求項１から８
   のいずれか１項記載の装置。
10. 【請求項１０】 血中ガスアナライザ（１４Ａ）により
    血中炭酸ガス分圧が測定される構成を具備した、請求項
    １から９のいずれか１項記載の装置。
11. 【請求項１１】 モニタリングユニット（１４，１４Ａ
    −１４Ｆ）が、呼気ガス中のＣＯ_２濃度を測定するため
    のＣＯ_２計（１４Ｅ）を有し、制御ユニット（２２）に
    より、終末１回換気量ＣＯ_２，ＣＯ_２毎分発生量、ＣＯ
    _２１回発生量、無効１回換気量、および有効換気等のう
    ち、いずれか１つまたは複数のＣＯ_２ パラメータが決定
    される構成を有する、請求項１から１０のいずれか１項
    記載の装置。
12. 【請求項１２】 制御ユニット（２２）により、所定の
    間隔で過小換気の有無が決定される、請求項１から１１
    のいずれか１項記載の装置。
13. 【請求項１３】 過小換気の場合、それを避けるため
    に、制御ユニット（２２）により最大吸気圧（ＰＩＰ）
    および／または人工呼吸装置の死腔（ＤＳ）の変化量が
    決定される、請求項１２記載の装置。
14. 【請求項１４】 制御ユニットが所定の間隔で過大換気
    の有無を決定する、請求項１０から請求項１３のうちい
    ずれか１項記載の装置。
15. 【請求項１５】 過大換気が検知された場合に、制御ユ
    ニットにより、過大換気を避けるため、最大吸気圧（Ｐ
    ＩＰ）および／または終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ）および
    ／または人工呼吸装置の死腔（ＤＳ）および／または呼
    吸速度における変化が測定される、請求項１４記載の装
    置。
16. 【請求項１６】 モニタリングユニット（１４，１４Ａ
    −１４Ｆ）が、血圧を測定するための血圧計（１４Ｄ）
    を有し、 制御ユニット（２２）が所定の間隔で心肺系減圧の有無
    を測定し、 前記減圧があれば制御ユニット（２２）から心肺系減圧
    信号が発生され、この信号は好適には音響／映像警報の
    発生および／または吸気パルスパラメータを制御するた
    めに用いることのできる構成を具備した、請求項１から
    １５のいずれか１項記載の装置。
17. 【請求項１７】 制御ユニット（２２）により反復的に
    吸気パルスパラメータが変化され、新たな吸気パルスパ
    ラメータを有した所定の吸気パルスが肺に供給された後
    に、その効果を測定パラメータからモニタする構成を具
    備した、請求項１から１６のいずれか１項記載の装置。
18. 【請求項１８】 生体の肺に接続可能な人工呼吸装置の
    制御方法において、 以下のステップ、すなわち、 ａ）吸気時間と呼気時間の至適比（Ｉ：Ｅ比）を決定
    し、 ｂ）至適呼吸速度（ＲＲ）を決定し、 ｃ）肺の拡張圧（Ｐｏ）を決定し、 ｄ）肺の閉圧（Ｐｃ）を決定し、 ｅ）所定の間隔で肺の状態をモニタし、必要であれば肺
    に供給される吸気パルスの変化を決定し、 ｆ）吸気パルスを変化させて自発呼吸を促進するステッ
    プを具備した、制御方法。
19. 【請求項１９】 ステップａ）が以下のサブステップ、
    すなわち、 ａ１） 現在のＩ：Ｅ比を読み取り、 ａ２） 終末呼気流量（Φ_ＥＥ）を測定し、 ａ３） 最大呼気流量（Φ_ＰＥ）を測定し、 ａ４） 測定された終末呼気流量（Φ_ＥＥ）と最大呼気
    流量（Φ_ＰＥ）とのＥＥＰ_ｋΦ比を計算し、 ａ５） 計算されたＥＥＰ_ｋ比を所定の第１ＥＥＰ_ｋ閾
    値と比較し、 ａ６） 計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第１ＥＥＰ_ｋΦ閾値
    を越える場合、現在のＩ：Ｅ比を至適Ｉ：Ｅ比と決定
    し、 ａ７） 計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第１のＥＥＰ_ｋΦ閾
    値を越えない場合、現在のＩ：Ｅ比を所定の最大Ｉ：Ｅ
    比と比較し、 ａ８） 現在のＩ：Ｅ比が所定の最大Ｉ：Ｅ比を越える
    場合、現在のＩ：Ｅ比を至適Ｉ：Ｅ比と決定し、 ａ９） 現在のＩ：Ｅ比が所定の最大Ｉ：Ｅ比を越えな
    い場合、現在のＩ：Ｅ比を所定の最大Ｉ：Ｅ比と比較
    し、 ａ１０） 現在のＩ：Ｅ比が所定のＩ：Ｅ比閾値を越え
    る場合、新たにＩ：Ｅ比を計算し、その新たな比は第１
    ＥＥＰ_ｋΦ閾値から計算されたＥＥＰ_ｋΦ比を引いた値
    と現在のＩ：Ｅ比との差に等しく、上記サブステップを
    ａ１）から繰り返し、 ａ１１） 現在のＩ：Ｅ比が所定のＩ：Ｅ比閾値を越え
    ない場合、計算されたＥＥＰ_ｋΦ比を第２のＥＥＰ_ｋΦ
    閾値と比較し、 ａ１２） 計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第２のＥＥＰ_ｋΦ
    閾値を越える場合、新たにＩ：Ｅ比を、最大Ｉ：Ｅ比と
    等しくなるように設定し、上記サブステップをａ１）か
    ら繰り返し、 ａ１３） 計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第２のＥＥＰ_ｋΦ
    閾値を越えない場合、現在のＩ：Ｅ比を至適Ｉ：Ｅ比と
    決定するサブステップを有した、請求項１８記載の方
    法。
20. 【請求項２０】 第１のＥＥＰ_ｋΦ閾値が３０から４０
    の間であり、第２のＥＥＰ_ｋΦ閾値が１０から２０の間
    であり、Ｉ：Ｅ比閾値が好適には６０から８０％の間で
    ある、請求項１８記載の方法。
21. 【請求項２１】 ステップｂ）が以下のサブステップ、
    すなわち、 ｂ１）現在呼吸速度（ＲＲ）を読み取り、 ｂ２）終末呼気流量（Φ_ＥＥ）を測定し、 ｂ３）最大呼気流量（Φ_ＰＥ）を測定し、 ｂ４）測定された終末呼気流量（Φ_ＥＥ）と最大呼気流
    量（Φ_ＰＥ）とのＥＥＰ_ｋΦ比を計算し、 ｂ５）計算されたＥＥＰ_ｋ比を所定の第１ＥＥＰ_ｋ閾値
    と比較し、 ｂ６）計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第１ＥＥＰ_ｋΦ閾値を
    越える場合、現在の呼吸速度（ＲＲ）を至適呼吸速度と
    決定し、 ｂ７）計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第１のＥＥＰ_ｋΦ閾値
    を越えない場合、現在の呼吸速度を所定の最大呼吸速度
    と比較し、 ｂ８）現在の呼吸速度が所定の最大呼吸速度を越える場
    合、現在の呼吸速度を至適呼吸速度と決定し、 ｂ９）現在の呼吸速度（ＲＲ）が所定の最大呼吸速度を
    越えない場合、計算されたＥＥＰ_ｋΦを第２のＥＥＰ_ｋ
    Φ閾値と比較し、 ｂ１０）計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第２のＥＥＰ_ｋΦ閾
    値を越える場合、計算されたＥＥＰ_ｋΦ比を第３のＥＥ
    Ｐ_ｋΦ閾値と比較し、 ｂ１１）計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第３のＥＥＰ_ｋΦ閾
    値を越える場合、新たに呼吸速度（ＲＲ）を、現在の呼
    吸速度（ＲＲ）を第１の係数で乗した値に等しくなるよ
    う決定し、上記サブステップをｂ１）から繰り返し、 ｂ１２）計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第３のＥＥＰ_ｋΦ閾
    値を越えない場合、新たに呼吸速度（ＲＲ）を、現在の
    呼吸速度（ＲＲ）を第２の係数で乗した値に等しくなる
    よう決定し、上記サブステップをｂ１）から繰り返し、 ｂ１３）計算されたＥＥＰ_ｋΦ比が第２のＥＥＰ_ｋΦ閾
    値を越えない場合、新たに呼吸速度（ＲＲ）を、現在の
    呼吸速度（ＲＲ）を第３の係数で乗した値に等しくなる
    よう決定し、上記サブステップをｂ１）から繰り返すサ
    ブステップを有した、上記請求項１８から請求項２０ま
    でのいずれか１項記載の方法。
22. 【請求項２２】 第１のＥＥＰ_ｋΦ閾値が４０であり、
    第２のＥＥＰ_ｋΦ閾値が２０であり、第３のＥＥＰ_ｋΦ
    閾値が３０であり、第１の係数が１．２であり、第２の
    係数が１．５であり、第３の係数が２である、請求項２
    １記載の方法。
23. 【請求項２３】 ステップｃ）が以下のサブステップす
    なわち、 ｃ１）生体の体重を求め、 ｃ２）現在最大吸気圧（ＰＩＰ）と現在終末呼気正圧
    （ＰＥＥＰ）を有した所定の数の吸気パルスを供給し、 ｃ３）生体の血中酸素分圧（ＰａＯ_２）を測定し、 ｃ４）測定ＰａＯ_２を所定のＰａＯ_２閾値と比較し、 ｃ５）測定ＰａＯ_２が所定のＰａＯ_２閾値を越える場
    合、 ＰＩＰを拡張圧（Ｐ_ｏ）とし、その決定された拡
    張圧（Ｐ_ｏ）と現在ＰＥＥＰを記憶し、 ｃ６）測定ＰａＯ_２が所定のＰａＯ_２閾値を越えない場
    合、生体に対する吸気流量（Φ）を測定し、供給された
    呼吸ガスの１回換気量（Ｖ_ｔ）を決定し、決定された１
    回換気量（Ｖ_ｔ）と体重との間の係数を計算し、計算さ
    れた係数と所定のＶ_ｔ閾値を比較し、 ｃ７）計算された係数が所定のＶ_ｔ閾値を越える場合、
    炭酸ガス含量（Ｃｏ_２含量）を測定し、それを所定のＣ
    ｏ_２含量閾値と比較し、 ｃ８）計算された係数が所定のＶ_ｔ閾値を越えない場
    合、または測定ＣＯ_２含量が所定のＣｏ_２含量閾値を越
    える場合、現在ＰＩＰを所定の最大ＰＩＰ値と比較し、 ｃ９）現在のＰＩＰが最大ＰＩＰ値を越えない場合、現
    在ＰＩＰと第１の所定の増分との和に等しくなるよう新
    たに現在ＰＩＰを設定し、上記サブステップをｃ２）か
    ら繰り返し、 ｃ１０）測定ＣＯ_２含量が所定のＣｏ_２含量閾値を越え
    ない場合、内在終末呼気陽圧（ＰＥＥＰ_ｉ）を測定し、
    それを所定の最大ＰＥＥＰ_ｉ値と比較し、 ｃ１１）測定ＰＥＥＰ_ｉが所定の最大ＰＥＥＰ_ｉ値を越
    えない場合、現在ＰＩＰを最大ＰＩＰ値と比較し、 ｃ１２）現在のＰＩＰが所定の最大ＰＩＰ値を越えない
    場合、、現在ＰＩＰと第２の所定の増分との和に等しく
    なるよう、新たに現在ＰＩＰを設定し、現在ＰＥＥＰと
    第３の所定の増分との和に等しくなるよう新たに現在Ｐ
    ＥＥＰを設定し上記サブステップをｃ２）から繰り返
    し、 ｃ１３）現在ＰＩＰが所定の最大ＰＩＰ値を越える場
    合、現在ＰＥＥＰを所定の最大ＰＥＥＰ値と比較し、 ｃ１４）現在ＰＥＥＰが所定の最大ＰＥＥＰ値を越えな
    い場合、現在のＰＥＥＰと第４の所定の増分との和に等
    しくなるよう新たに現在ＰＥＥＰを設定し、上記サブス
    テップをｃ２）から繰り返し、 ｃ１５）現在ＰＥＥＰが所定の最大ＰＥＥＰ値を越える
    場合、またはサブステップｃ１０）におけるＰＥＥＰ_ｉ
    が所定の最大ＰＥＥＰ_ｉ値を越える場合、新たな最大Ｐ
    ＩＰ値、新たな最大ＰＥＥＰ_ｅ値または新たな最大ＰＥ
    ＥＰ_ｉ値を準備すべきかが決定され、 ｃ１６）新たな最大値が用意されない場合、現在ＰＩＰ
    を拡張圧（Ｐ_ｏ）として決定し、この決定された拡張圧
    （Ｐ_ｏ）と現在ＰＥＥＰを記憶し、 ｃ１７）新たな最大値が用意される場合、それらを設定
    し、上記サブステップをｃ２）から繰り返すサブステッ
    プを有した、上記請求項１８から請求項２２までのいず
    れか１項記載の方法。
24. 【請求項２４】 所定のＶ_ｔ閾値が好適には５から７ｍ
    ｌ／ｋｇ，第１の所定の増分が２ｃｍＨ_２Ｏ，第２の所
    定の増分が２ｃｍＨ_２Ｏ，第３の所定の増分が２ｃｍＨ
    _２Ｏ，そして第４の所定の増分が２ｃｍＨ_２Ｏである、
    請求項２３記載の方法。
25. 【請求項２５】 ステップｄ）が以下のサブステップ、
    すなわち、 ｄ１）所定の、現在最大吸気圧（ＰＩＰ）と現在終末呼
    気陽圧（ＰＥＥＰ）を有した所定の数の吸気パルスを供
    給し、 ｄ２）肺の内部または周辺の圧力、血中酸素分圧（Ｐ_ａ
    ｏ_２）、およびＣＯ_２ 濃度を呼気または血中から測定
    し、 ｄ３）測定Ｐ_ａＯ_２を所定のＰ_ａＯ_２閾値と比較し、 ｄ４）測定Ｐ_ａＯ_２が所定のＰ_ａＯ_２閾値を越えない場
    合、現在ＰＩＰを閉圧（Ｐ_ｃ）として決定し、決定され
    た閉圧（Ｐ_ｃ）と現在ＰＥＥＰを記憶し、 ｄ５）測定Ｐ_ａＯ_２がＰ_ａＯ_２閾値を越えない場合、Ｃ
    Ｏ_２含量を第１の所定のＣＯ_２含量閾値と比較し、 ｄ６）ＣＯ_２含量が第１の所定ＣＯ_２含量閾値を越える
    場合、現在ＰＩＰを所定の最小ＰＩＰ値と比較し、 ｄ７）現在ＰＩＰが所定の最小ＰＩＰ値を越える場合、
    １回換気量（Ｖ_ｔ）を決定して所定のＶ_ｔ閾値と比較
    し、 ｄ８）決定された１回換気量が 所定のＶ_ｔ閾値を越え
    ない場合、ＣＯ_２含量を第２の所定ＣＯ_２含量閾値と比
    較し、 ｄ９）決定された１回換気量が所定のＶ_ｔ閾値を越え
    る、またはＣＯ_２含量が第２の所定閾値を越えない場
    合、現在ＰＩＰ値を第１のＰＩＰ閾値と比較し、 ｄ１０）現在ＰＩＰ値が第１のＰＩＰ閾値を越える場
    合、現在ＰＩＰから第１の所定の減分だけ引いた値に等
    しくなるよう新たに現在ＰＩＰ値を設定し、上記サブス
    テップをｄ１）から繰り返し、 ｄ１１）現在ＰＩＰが第１の所定のＰＩＰ閾値を越えな
    い場合、現在のＰＩＰを第２のＰＩＰ閾値と比較し、 ｄ１２）現在ＰＩＰが第２の所定のＰＩＰ閾値を越える
    場合、現在ＰＩＰから第２の所定減分だけ引いた値に等
    しくなるような新たな現在ＰＩＰを設定し、上記サブス
    テップをｄ１）から繰り返し、 ｄ１３）現在ＰＩＰが第２の所定のＰＩＰ閾値を越えな
    い場合、現在ＰＩＰを所定の最小ＰＩＰ値と比較し ｄ１４）現在ＰＩＰが所定の最小ＰＩＰ値を越える場
    合、現在ＰＩＰから第３の所定減分だけ引いた値に等し
    くなるような新たな現在ＰＩＰを設定し、上記サブステ
    ップをｄ１）から繰り返し、 ｄ１５）現在ＰＩＰが所定の最小ＰＩＰ値を越えない場
    合、またはサブステップｄ５）におけるＣＯ_２含量が第
    １の所定のＣＯ_２閾値を越える場合、またはサブステッ
    プｄ６）における現在ＰＩＰが所定の最小ＰＩＰ値を越
    えない場合、またはＣＯ_２含量が第２の所定閾値を越え
    る場合、ＣＯ_２含量を第３の閾値と比較し、 ｄ１６）ＣＯ_２含量が第３のＣＯ_２閾値を越える場合、
    現在ＰＥＥＰを所定の最小ＰＥＥＰ値と比較し、 ｄ１７）現在ＰＥＥＰが所定の最小ＰＥＥＰ値を越える
    場合、現在ＰＥＥＰから第４の減分だけ引いた値に等し
    くなるような新たな現在ＰＩＰを設定し、上記サブステ
    ップをｄ１）から繰り返し、 ｄ１８）現在ＰＥＥＰが所定の最小ＰＥＥＰ値を越えな
    い場合、またはＣＯ_２含量が第３のＣＯ_２閾値を越えな
    い場合、新たに最小ＰＩＰ値、または最小ＰＥＥＰ値を
    準備できるか決定し、 ｄ１９）新たに最小値を準備できる場合、新たに最小値
    を設定し、手順をサブステップｄ１）から繰り返し、 ｄ２０）新たに最小値を準備できない場合、現在ＰＩＰ
    を閉圧（Ｐ_ｃ）と決定し、決定された閉圧（Ｐ_ｃ）と現
    在ＰＥＥＰを記憶するサブステップを有した、上記請求
    項１８から請求項２４までのいずれか１項記載の方法。
26. 【請求項２６】 所定のＶ_ｔ閾値が好適には５から７ｍ
    ｌ／ｋｇであり、第１の所定のＰＩＰ閾値が好適には３
    ０から４５ｃｍＨ_２Ｏであり、第２の所定ＰＩＰ閾値が
    好適には２０から３０ｃｍＨ_２Ｏであり、第１の所定の
    減分が３ｃｍＨ_２Ｏであり、第２の所定の減分が２ｃｍ
    Ｈ_２Ｏであり、第３の所定の減分が１ｃｍＨ_２Ｏであ
    り、第４の所定の減分が２ｃｍＨ_２Ｏである、請求項２
    ５記載の方法。
27. 【請求項２７】 ステップｅ）が以下のサブステップす
    なわち、 ｅ１）圧力、ＣＯ_２含量、およびＰ_ａＯ_２と血圧を測定
    し、 ｅ２）測定Ｐ_ａＯ_２を所定のＰ_ａＯ_２閾値と比較し、 ｅ３）測定Ｐ_ａＯ_２が所定のＰａＯ２閾値を越えない場
    合、ステップｃ）とｄ）を繰り返し、 ｅ４）測定Ｐ_ａＯ_２が所定のＰ_ａＯ_２閾値を越える場合
    ＣＯ_２含量を第１の所定のＣＯ_２閾値と比較し、 ｅ５） ＣＯ_２含量が第１の所定のＣＯ_２閾値を越える
    場合、呼吸速度（ＲＲ）、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）、
    最大吸気圧（ＰＩＰ）および／または死腔（ＤＳ）の設
    定を、測定ＣＯ_２含量が第１の所定ＣＯ_２閾値を越えな
    いようになるまで変化させ、 ｅ６）ＣＯ_２含量が第１の所定のＣＯ_２閾値を越えない
    場合、 ＣＯ_２含量を第２の所定ＣＯ_２閾値と比較し、 ｅ７） ＣＯ_２含量が第２の所定のＣＯ_２閾値を越える
    場合、死腔（ＤＳ）および／または最大吸気圧（ＰＩ
    Ｐ）の設定を、ＣＯ_２含量が第２の所定ＣＯ_２閾値を越
    えなくなるまで、または死腔とＰＩＰの最大／最小値が
    達せられるまで変化させ、 ｅ８） ＣＯ_２含量が第２の所定のＣＯ_２閾値を越えな
    い場合、血圧を所定の血圧閾値と比較し、 ｅ９）測定された血圧が所定の血圧閾値内にあるときは
    ステップｅ）を終了し、 ｅ１０）血圧が所定の血圧閾値外にあるときは警報を発
    生するサブステップを有した、上記請求項１８から請求
    項２６までのいずれか１項記載の方法。