JPH10505765A - 圧力制御式呼吸補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 換気モジュール（8）は吸入圧力指令（AI）に基づいて吸入圧力（P）を調節する。制御モジュールは各サイクルの呼吸容積（VTI）を最小容積指令（VTImini）と比較し、圧力指令（AI）を２つの極端値（AImini、AImaxi）間の間隔から逸脱させることなく、呼吸容積（VTI）を最小値（VTImini）よりもぎりぎりに大きく維持する方向に圧力指令（AI）を変化させる。圧力モード換気の長所と容積型換気の長所とを組み合わせるために利用される。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力制御式呼吸補助装置 本発明は、圧力制御式の呼吸補助装置に関する。 従来機械的換気に使用されている呼吸補助装置（即ち、換気装置）は主として ２つのグループに分けることができる。即ち、各呼吸サイクル毎に所定の容積を 供給することを特徴とする容積型装置と、各呼吸サイクル毎に所定の圧力を供給 することを特徴とする圧力制御式装置とである。 容積型装置には、所定の呼吸流量が保証されるという利点があるが、重要な難 点もある。特に、容積型装置は、印加される圧力が吹送の終期に高まる傾向があ るので、患者を気圧障害の危険にさらす。更に、装置による容積の供給が終わる 瞬間とは異なる瞬間に患者の呼吸運動が現れる可能性があるという意味において 、患者が装置に適応しなくなる虞れがある。 これに対して、圧力制御式装置は患者と装置とを最良に同期させるのを可能に すると共に、供給される最大圧力は事前に分かるので気圧障害の危険を回避する ことができる。ところが、各サイクルで患者に供給される容積および呼吸流量は 保証されない。 本発明の目的は、前述した公知の２つの換気モードの利点を組み合わせた呼吸 補助装置を提供することにある。 本発明に従えば、圧力モード式呼吸補助装置は、吸入圧力下の患者回路の吸入 支管に呼吸可能なガスを供給する手段を備え、その特徴は、 −呼吸流量を測定する手段と、 −呼吸流量を指令と比較する手段と、 −呼吸流量が指令よりも小さい時に吸入圧力を増加させ、呼吸流量が指令より も大きい時に吸入圧力を減少させる調節手段、 を備えていることである。 従って、指令として印加される所定の容積を確保する方向に圧力が制御される 。 その結果、圧力を不制御状態で増加させる危険を冒すこともなく、患者の呼吸リ ズムと装置のリズムとの間の不適応の危険を生じることもなく、容積が保証され る。特に、本発明は、吸入位相から呼息位相に移る（その逆も然り）にあたり患 者の呼吸運動を検出するようになったフランス特許 2,695,830に記載された形式 の装置に完全に適合する。 気圧障害の危険を完全に回避するため、供給される容積又は流量が不充分な場 合でも患者に印加される圧力が超えることができないような、所定の最大圧力を 設定する手段を設けるのが好ましい。 また、流量不足と圧力が所定の最大値に調節されたこととが同時に起こったこ とを報知する信号装置その他の警報装置を設け、装置のこの無力状況を報知して 、指令として固定値の呼吸流量を確保するのが好ましい。 本発明において、“呼吸流量”という表現は、単位時間内に吸入又は呼息され た呼吸可能なガスの流量だけでなく、呼吸サイクルによって吸入又は呼息された ガスの容積又は量を意味するものとして用いる。 好ましくは、調節手段は、吸入流量と指令との間のずれに百分率において等し い圧力変動を吸入圧力に加える。 しかしながら、圧力の極端値が設けてあり、かつ、斯る変動の印加によりこの 極端値を超える結果となる場合には、新たな吸入圧力は圧力の極端値に等しくす る。 本発明の他の特徴や効果は、非限定的な実施例に関する以下の記載から更に明 らかとなろう。 添付図面において： 第１図は本発明の装置の第１実施例の模式図； 第２図は第１図の装置の制御手段の動作のフローチャート； 第３図および第４図は第１図同様の模式図で、本発明の装置の２つの実施例を 示す。 第１図に示した実施例では、呼吸補助装置は患者回路１を備え、この回路は、 ２方向支管５を介して吸入支管３および呼息支管４に接続された患者接続部２（ 即 ち、顔面マスク若しくは鼻マスク、又は挿管式気管チューブ若しくは気管切開式 気管チューブ）を備えている。呼息支管４は呼息装置６を備え、この呼息装置は 呼息弁と該弁の制御装置（図示せず）を備えている。患者の呼吸の吸入位相にお いては、呼息弁は閉じている。患者の呼吸の呼息位相においては、呼息弁は、患 者が大気圧で呼息出来るように開いてもよいし、或いは、所定の或る程度の過剰 圧力で呼息するのを患者に強制するべく排出弁のように作動させてもよい。 マスク２とは反対側の吸入支管３の端部は吸入補助式換気モジュール８に接続 してある。このモジュールは、呼吸可能なガスを調節可能な圧力で吸入支管３を 介してマスク２に向かって供給するための手段（例えば、速度調節可能なモータ ・タービン群）と、瞬間流量の変動などに基づいて患者の呼吸運動を検出するた めの手段と、呼息手段６の呼息弁と吸入弁（吸入支管３に配置してある）を制御 するための手段を備えており、この呼息弁と吸入弁を制御するための手段は、吸 入位相においては吸入弁を開くと共に呼息弁を閉じ、呼息位相においては吸入弁 を閉じると共に呼息弁を開く。従って、吸入位相においては、患者は吸入支管３ と気密に連通し、吸入支管３内を流れる容積は吸入されたガスの容積に対応する 。そして、呼息位相においては、患者は呼息支管４と気密に連通し、呼息支管４ 内を流れる容積は吐き出されたガスの容積に対応する。 この種の吸入補助装置（又は、同じ形式の吸入補助装置）は先行技術、特に、 フランス特許 2,695,830に記載されている。 換気モジュール８は圧力制御装置を有することができる。この圧力制御装置は 、検知器10によって検出された吸入支管３内の圧力Ｐを圧力指令AIと比較し、例 えば圧力Ｐが指令AIに等しくなる方向にモータ・タービン群の回転速度を調節す る。 本発明に従えば、呼吸補助装置は患者の呼吸流量を制御する制御手段11を備え ている。この制御手段11は、吸入位相において換気モジュール８が吸入支管３に 印加すべき圧力指令AIを制御するためのモジュール９を備えている。 制御手段11は、更に、各呼吸サイクルの際に患者が吸入する容積VTIを測定す るための測定モジュール12を備えている。測定モジュール12は容積VTIを表 す信号を制御モジュール９に供給する。制御モジュール９は、VTI信号を受け取 る入力13と、サイクル当たりの最小吸入容積VTIminiの形の最小呼吸流量指令と 、最小吸入圧力指令AIminiと、最大吸入圧力指令AImaxiとをこの装置の使用者が 制御モジュールに入力するのを可能にするための３つの入力14、16、17を備えて いる。 一般的には、制御モジュール９は測定された流量VTIを指令VTIminiと比較し、 指令AIが２つの極端値AIminiとAImaxiとの間の間隔から逸脱しないようにしなが ら、測定流量VTIを指令VTIminiに近づける方向に圧力指令AIを調節する。この間 隔内で、制御モジュール９は、測定された容積VTIが指令VTIminiよりも小さい場 合には指令AIを増大させようとし、その逆の場合には圧力指令AIを減少させよう とする。 この装置を作動させるには、圧力指令AIがAIminiに等しい時に呼吸流量VTIがV TIminiよりも大きな値になるように指令VTIminiとAIminiを選ぶ。従って、もし 患者が予想通りに呼吸しているならば、圧力指令AIはAIminiで安定し、呼吸流量 は最小指令VTIminiよりも大きくなる。測定された呼吸流量がVTIminiよりも小さ くなり、その結果制御モジュール９が設定した指令AIが増大する惧れがあるのは 、呼吸異常又は故障（例えば、呼吸管の一部閉塞）の場合でしかない。呼吸が正 常に戻ったならば、呼吸流量は再び指令VTIminiよりも大きくなるので、制御モ ジュール９は大なり小なり迅速に圧力指令AIを値AIminiにする。 次に、第２図を参照にしながら、制御モジュール９が実行する動作をより詳し く説明する。最初に、AIをAlminiと等しくする（ステップ18）。 次に、各呼吸サイクルの終わりに、又は各呼息位相の最中に、前回の吸入位相 の時の吸入容積の測定値VTIを求め（ステップ19）、次いで判定21により指令VTI miniと比較する。測定容積VTIがVTIminiよりも大きいか等しい場合、換言すれば 、患者が吸入した容積が充分である場合には、圧力指令AIがAIminiよりも大きい かどうかを判定22で決定する。圧力指令が最小値に等しい場合には、理想的な状 態（容積は少なくとも最小値に等しく、圧力は最小）にあることになるので、次 回の吸入容積の測定値を求めるステップ19に直ちに戻る。反対の場合には、 吸入した容積はステップ23によって圧力指令を減少させるに充分であり、ステッ プ23では、圧力指令AI（相対値で表される）に変動（吸入容積VTIと指令VTImini との間のずれにパーセンテージにおいて等しく記号が逆の変動）を加える。この 式は、測定容積VTIがVTIminiに等しい場合には、圧力指令AIに対して修正は何等 加えられない（０％の変動）ようになっている。 次に測定容積VTIに対する判定21に戻り、測定容積が指令VTIminiよりも小さい 場合には、患者を一層助勢するべく圧力指令AIを増加させる。しかしその前に、 判定24によって、圧力指令AIが既に最大値AImaxiに達していないかを調べる。も し達しているならば、アラームを作動させて（ステップ26）、緊急介入の必要を 報知する。 反対に、圧力指令AIが未だAImaxiに等しくなっていない場合には、前のように ステップ23に行って、測定容積VTIと指令VTIminiとの間のずれにパーセンテージ において等しく記号が逆の変動を指令AIに加える。 ステップ23での計算に応じて増減させた指令AIを換気モジュール８の入力に実 際に印加する前に、先ず、計算した新たな数値AIが最大値AImaxiを超えていない かを判定27で調べると共に、最小値AIminiよりも小さくないかを判定28で調べる 。 新たな数値AIがこれらの極端値のいづれかを超える場合には、換気モジュール ８に印加される指令AIは該極端値と等しくされる（ステップ29および31）。 第３図の実施例については第１図の実施例との相違のみを説明する。 第３図の実施例ては、呼吸流量は、各サイクルで吸入した容積を介して測定す るのではなくて、各サイクルで呼息した容積VTEを介して測定される。このため 、吸入支管13のVTI測定モジュール12は廃止してあり、それに代えて呼息支管４ にVTE測定モジュール32が設けてある。 制御モジュール９に印加される最小呼吸流量指令はこの実施例ではサイクル当 たりの呼息容積指令VTEminiであり、モジュール32から供給された測定値と直接 に比較することができる。 吸入容積について測定をするか、それとも呼息容積について測定をするかをケ ース・バイ・ケースで選択するのが有利なことがあろう。第４図の実施例はこの やり方を提供するものてあり、第１図の実施例との相違のみを説明する。 この実施例では、測定モジュール42は患者回路１の２方向支管５に設置してあ り、容積を測定すべき流れの方向を選択する手段43を備えている。この選択に応 じて、モジュール42は測定値VTI又はVTEを供給する。測定モジュール42の作動モ ードに応じて、制御モジュール９は14に印加される入力を吸入容積指令として、 或いは呼息容積指令として解釈する。吸入支管３にも呼息支管４にも測定モジュ ールは設けてない。 前述したすべての実施例を通じて、第２図のフローチャートは、各吸入サイク ルで容積測定を行うことにより次の吸入位相の際に印加される圧力を補正するの が可能になるような充分な早さで実行される。呼息容積について測定を行う場合 には、圧力の補正は次の吸入位相の進行中にしか起こらない（そして、次の吸入 位相の開始からすぐには起こらない）ようにすることもなお可能である。 本発明は、供給された容積又は流量を測定することが可能で吹送圧力の値を自 動的にパイロット操作することの可能なあらゆる換気装置に適用することができ る。 本発明は、圧力制御式のあらゆる換気モード、特に、“吸入補助”モード並び に“圧力管理”モードに適用することができる。吸入補助は吹送の最中には患者 回路内にほぼ一定の圧力を維持することからなるモードであり、吹送の開始と終 了は患者の呼吸運動によりトリッガされる。圧力管理モードは、吹送の終了を患 者がトリッガしないことを除けば、吸入補助モードと同じであり、吹送の終了は 決まった時間により定まる。 また、制御モジュールは、換気モジュールに印加される圧力指令AIを調節する 代わりに、例えばモータ・タービン群の回転速度（又は、モータ・タービン群に 供給される電力）を調節するようにしてもよい。この場合には、吸入支管３内の 圧力をAlminiおよびAImaxiのような限界値と比較し、かつ、限界値を超えた場合 又は超える虞れがある場合にモータ・タービン群の速度又は出力の補正を開始す ることにより、吸入支管３内の異常圧力を回避することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年９月３０日 【補正内容】 請求の範囲 １．患者の呼吸活動を検出すると共に該活動に同期した吸入および呼息位相を該 呼吸活動に応じて生成する手段と、吸入位相の間に呼吸可能なガスを供給する手 段（8）と、圧力指令（AI）に関連して調節された吸入圧力をもった患者回路（1 ）の吸入支管（3）、とを備えた圧力モードの呼吸補助装置であって： 呼吸流量（VTI；VTE）を測定する手段（12；32；42）と、 呼吸流量（VTI；VTE）を流量指令（VTImini；VTEmini）と比較する手段と、 呼吸流量が流量指令（VTImini；VTEmini）よりも小さい時に吸入圧力指令（AI ）を増加させ、呼吸流量が流量指令（VTImini；VTEmini）よりも大きい時に吸入 圧力指令を減少させる調節手段（11）、 とを備えたことを特徴とする呼吸補助装置。 ２．前記呼吸流量測定手段（12；32；42）は一呼吸サイクルで患者が呼吸した容 積（VTI；VTE）を測定し、前記調節手段（11）は前記呼吸した容積と流量指令と の比較（21）の結果に基づいて次のサイクルで印加する吸入圧力を調節すること を特徴とする請求項１の装置。 ３．前記呼吸流量測定手段（12；42）は患者が吸入した流量（VTI）を測定する ことを特徴とする請求項１又は２の装置。 ４．前記呼吸流量測定手段（32；42）は患者が呼息した流量（VTE）を測定する ことを特徴とする請求項１又は２の装置。 ５．前記呼吸流量測定手段（42）は患者が吸入した流量（VTI）又は吐き出した 流量（VTE）を選択的に測定することを特徴とする請求項１又は２の装置。 ６．該装置は呼吸サイクルの吸入位相の期間中に吸入支管（3）をほぼ気密に患 者の呼吸管に連通させると共に呼吸サイクルの呼息位相の期間中に吸入支管（3 ）内の呼吸可能ガスの循環を遮断する手段（8）を備え、前記呼吸流量測定手段 （12）は吸入支管（3）に接続されていることを特徴とする請求項３の装置。 ７．患者回路（1）は呼息支管（4）を備え、該装置は呼吸サイクルの呼息位相の 期間中に呼息支管（4）をほぼ気密に患者の呼吸管に連通させると共に呼吸サイ クルの吸入位相の期間中に呼息支管（4）内のガスの循環を遮断する手段（5）を 備え、呼吸流量測定手段（32）は呼息支管（4）に接続されていることを特徴と する請求項４の装置。 ８．患者回路（1）は２方向支管（5）を備え、該２方向支管には吸入支管（3） と呼息通路（4）が接続してあり、呼吸流量測定手段（42）は２方向支管（5）に 接続してあって流れの２方向における流量を測定可能であり、流れの方向を選択 するための手段（43）が設けてあり、呼吸流量測定手段（42）は該方向の流量を 測定することを特徴とする請求項５の装置。 ９．前記調節手段は、呼吸流量（VTI；VTE）が流量指令よりも小さい前記場合で あって吸入圧力指令（AI）が所定の最大圧力（AImaxi）よりも小さい時に吸入圧 力（AI）を増加させることを特徴とする請求項１から８のいづれかに基づく装置 。 １０．前記調節手段は、呼吸流量（VTI；VTE）が流量指令よりも大きい前記場合 てあって吸入圧力指令（AI）が所定の最小圧力（AImini）よりも大きい時に吸入 圧力（AI）を減少させることを特徴とする請求項１から９のいづれかに基づく装 置。 １１．呼吸流量（VTI；VTE）が流量指令（VTImini；VTEmini）よりも小さい或い は大きい前記場合の少なくともいづれかの場合には、前記調節手段は測定された 呼吸流量（VTI；VTE）と流量指令（VTImini；VTEmini）との間のずれに伴い増加 する圧力変動を吸入圧力に加えることを特徴とする請求項１から１０のいづれか に基づく装置。 １２．前記圧力変動は、測定された呼吸流量（VTI；VIE）と流量指令（VTImini ；VTEmini）との間のずれに百分率において等しいことを特徴とする請求項１１ の装置。 １３．呼吸流量（VTI；VTE）が流量指令（VTImini；VTEmini）よりも小さい前記 場合および大きい前記場合の少なくともいづれかの場合には、前記調節手段は、 修正された圧力を計算すると共に、該修正された圧力が所定の極端値の手前にあ る場合には該修正された圧力を印加し、該修正された圧力が前記所定の極端値を 超える場合には吸入圧力を前記所定の極端値に等しくすることを特徴とする請求 項１から１０のいづれかに基づく装置。 １４．該装置は、呼吸流量（VTI；VTE）が流量指令（VTImini）よりも小さいこ とと吸入圧力（AI）が少なくとも所定の最大圧力に等しいことの同時発生を報知 する手段（26）を備えていることを特徴とする請求項９又は１３の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．吸入圧力（AI）下の患者回路（1）の吸入支管（3）に呼吸可能なガスを供給 する手段（8）を備えた圧力モードの呼吸補助装置であって： 呼吸流量（VTI；VTE）を測定する手段（12；32；42）と、 呼吸流量（VTI；VIE）を指令（VTImini；VTEmini）と比較する手段と、 呼吸流量が指令（VTImini；VTEmini）よりも小さい時に吸入圧力（AI）を増加 させ、呼吸流量が指令（VTImini；VTEmini）よりも大きい時に吸入圧力を減少さ せる調節手段（11）、 とを備えたことを特徴とする呼吸補助装置。 ２．吸入圧力を調節するため、調節手段（11）は調節された圧力（8）で換気モ ジュールに印加される圧力指令を調節することを特徴とする請求項１の装置。 ３．前記呼吸流量測定手段（12；32；42）は一呼吸サイクルで患者が呼吸した容 積（VTI；VTE）を測定し、前記調節手段（11）は前記呼吸した容積と指令との比 較（21）の結果に基づいて次のサイクルて印加する吸入圧力を調節することを特 徴とする請求項１又は２の装置。 ４．前記呼吸流量測定手段（12；42）は患者が吸入した流量（VTI）を測定する ことを特徴とする請求項１から３のいづれかに基づく装置。 ５．前記呼吸流量測定手段（32；42）は患者が吐き出した流量（VTE）を測定す ることを特徴とする請求項１から３のいづれかに基づく装置。 ６．前記呼吸流量測定手段（42）は患者が吸入した流量（VTI）又は吐き出した 流量（VTE）を選択的に測定することを特徴とする請求項から３のいづれかに基 づく装置。 ７．該装置は呼吸サイクルの吸入位相の期間中に吸入支管（3）をほぼ気密に患 者の呼吸管に連通させると共に呼吸サイクルの呼息位相の期間中に吸入支管（3 ）内の呼吸可能ガスの循環を遮断する手段（8）を備え、前記呼吸流量測定手段 （12）は吸入支管（3）に接続されていることを特徴とする請求項４の装置。 ８．患者回路（1）は呼息支管（4）を備え、該装置は呼吸サイクルの呼息位相の 期間中に呼息支管（4）をほぼ気密に患者の呼吸管に連通させると共に呼吸サイ クルの吸入位相の期間中に呼息支管（4）内のガスの循環を遮断する手段（5）を 備え、呼吸流量測定手段（32）は呼息支管（4）に接続されていることを特徴と する請求項５の装置。 ９．患者回路（1）は２方向支管（5）を備え、該２方向支管には吸入支管（3） と呼息通路（4）が接続してあり、呼吸流量測定手段（42）は２方向支管（5）に 接続してあって流れの２方向における流量を測定可能であり、流れの方向を選択 するための手段（43）が設けてあり、呼吸流量測定手段（42）は該方向の流量を 測定することを特徴とする請求項６の装置。 １０．前記調節手段は、呼吸流量（VTI；VTE）が指令よりも小さい前記場合であ って吸入圧力（AI）が所定の最大圧力（AImaxi）よりも小さい時に吸入圧力（AI ）を増加させることを特徴とする請求項１から９のいづれかに基づく装置。 １１．前記調節手段は、呼吸流量（VTI；VTE）が指令よりも大きい前記場合であ って吸入圧力（AI）が所定の最小圧力（AImini）よりも大きい時に吸入圧力（AI ）を減少させることを特徴とする請求項１から１０のいづれかに基づく装置。 １２．呼吸流量（VTI；VTE）が指令（VTImini；VTEmini）よりも小さい前記場合 および大きい前記場合の少なくともいづれかの場合には、前記調節手段は測定さ れた呼吸流量（VTI；VTE）と指令（VTImini；VTEmini）との間のずれに伴い増加 する圧力変動を吸入圧力に加えることを特徴とする請求項１から１１のいづれか に基づく装置。 １３．呼吸流量（VTI；VTE）が指令（VTImini；VTEmini）よりも小さい前記場合 および大きい前記場合の少なくともいづれかの場合には、前記調節手段は、測定 された呼吸流量（VTI；VTE）と指令（VTImini；VTEmini）との間のずれに百分率 において等しい圧力変動を吸入圧力に印加することを特徴とする請求項１から１ １のいづれかに基づく装置。 １４．呼吸流量（VTI；VTE）が指令（VTImini；VTEmini）よりも小さい前記場合 および大きい前記場合の少なくともいづれかの場合には、前記調節手段は、修正 された圧力を計算すると共に、該修正された圧力が所定の極端値の手前にある場 合には該修正された圧力を印加し、該修正された圧力が前記所定の極端値を超え る場合には吸入圧力を前記所定の極端値に等しくすることを特徴とする請求項１ から１１のいづれかに基づく装置。 １５．該装置は、呼吸流量（VTI；VTE）が指令（VTImini）よりも小さいことと 吸入圧力（AI）が少なくとも所定の最大圧力に等しいことの同時発生を報知する 手段（26）を備えていることを特徴とする請求項１０又は１４の装置。