JPS5830059B2 - 人工呼吸装置における圧力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人工呼吸用装置の圧力を制御するための方法と
装置に関するものである。

人工呼吸のために従来用いられてきた大低の装置の操作
方法は、自然の呼吸回数の大きさ程度の回数で患者の肺
に呼吸ガスを周期的に供給することに基づいており、２
つの原則的な制御方法が呼吸ガスの流れを制御するのに
用いられている。

いわゆる圧力制御装置においては、予め設定された最大
圧力がつくられ、そしてその後各呼吸サイクルの間患者
の肺の中で再び減少する。

いわゆる容量制御装置においては、一定量の呼吸ガスが
各呼吸サイクルの間患者に供給される。

各呼吸サイクルの間、または特殊な状態が起った場合に
はある種の制御方法から他の制御方法に転換する装置も
ある。

圧力制御と容量制御の装置の共通の特徴は呼吸サイクル
のかなりの部分の間患者の肺の中に比較的高い圧力が連
続的に維持されることである。

このことは高圧位相の間肺胞血管（ａｌｖｅｏｌａｒ
ｂｌｏ−ｏｄ ｖｅｓｓｅｌ）の中のパルス波の伝
播を減少するという良くない結果を生ずる。

この欠点は循環器の弱い患者、例えば新生児または未熟
児の場合または循環器病気の場合に特に重大である。

本発明の目的はこの欠点を取除くかまたは減少し、そし
て人工呼吸装置を制御して改良された人工呼吸を得るこ
とであり、詳述すれば循環器の弱い患者に対して改良さ
れた人工呼吸を与えることである。

したがって、本発明の一態様においては、肺胞流動経路
における、パルス波の伝播中のパルス同期信号に応答し
て呼吸ガスの圧力を直ちに減少させかつ、その後で再び
圧力を直ちに増加させる人工呼吸用装置の圧力制御法を
提供する。

他の態様において、本発明はパルス同期信号に応答する
ように適合したタイミング装置と、患者用の呼吸ガス源
と組み合わされ、かつ前記パルス同期信号に応答して患
者用管路（ｄｕｃｔ）の中の圧力を減少するために前記
タイミング装置によって制御される圧力制御装置とを有
する人工呼吸用装置の圧力制御装置を提供する。

圧力を制御するために用いられるパルス同期信号は色々
の方法で得られる。

１つの方法は心電計、（ＥＣＧ）のＲスパイクを定める
心電計のトリがパルスを用いることである。

他の方法では制御信号はプレシスモグラフ（ｐｌｅｔｈ
ｙｓｍｏｇｒａｐｈ ）から、または心臓鼓動量をレオ
グラフ的（ｒ、ｈｅｏｇｒａｐｈｉｃ）に決定する装置
からまたは超音波により血行を測定するための装置から
得られる。

一般的に、制御信号は、カテーテル（ｃａｔｈｅｔｅｒ
）の中にある圧力変換器、光学センサ、超音波装置、音
響変換器およびこれ等に類するものによって血液の圧力
、流量、流速、加速度およびその他の量の直接および間
接測定により、および心臓の活性流量（ａｃｔｉ−ｖｅ
ｆｌｏｗ ）または圧力のすべての測定から得ることが
できる。

このようにして得られたパルスは測定時間と肺胞の中の
パルス波の到着の間に経過する時間の量だけ遅延させな
ければならない。

プレシスモグラフから得られた信号の場合またはレオグ
ラフ測定によって得られた信号の場合に、この時間は測
定点如何によるであろうし、また生理学的条件により影
響されしたがって患者毎に異なるかも知れない。

適当に形成された後の遅延パルスは呼吸装置に供給され
、そこで呼吸圧力を減少するのに用いられる。

弁、ポンプおよびこれ等に類するいろいろな装置が人工
呼吸装置の空気装置においてこの目的のために用いるこ
とができ、これらの装置のあるものは後で説明されるで
あろう。

呼吸圧力をパルス波が肺胞経路を通過した後再び増加さ
せて圧力曲線を調整し心臓の左側に帰る血液に付加加速
度パルスを伝える。

従って、これは補助的肺循環ポンプの作用を果す。

第１図に示されているように、管路３を通して患者１に
接続された呼吸装置２によって患者に人工呼吸が行なわ
れる。

患者１は新生児または未熟児または成人であってもよい
。

患者の種類によって別種の呼吸装置が用いられるが、そ
うであってもその呼吸装置の制御はほとんど同じである
。

本発明による装置は容量制御装置、圧力制御装置または
これらの混成装置に対し等しく用いることができる。

弁４は患者用管路３にそなえられ、そしてその位置によ
り患者を呼吸装置に接続するかまたは周囲の空気に接続
する。

弁のこの２つの位置は図中の拡大図のＩ、■で示されて
いる。

この実施例の弁４は電磁弁であって、その転換は電気パ
ルスによって行なわれる。

この転換のために必要な電気パルスは電気接続器５を通
して弁に供給される。

弁のための転換信号は、本実施例においては、患者の心
電計から得られる。

この目的のために従来の心電計電極６が患者に取付けら
れ、そしてこれらの電極は接続器Ｉを通して心電計８の
入力に接続される。

いわゆるトリガパルスは心電計のＲスパイクから得られ
る。

この心電計トリガパルスは患者を監視する目的で大低の
場合に用意されているから、心電計装置にとって本発明
を実施する装置に組入れるのにそれは特に必要ではない
。

心電計トリが信号はタイミング回路９に供給される。

タイミング回路９の目的はＥＣＧトリ力信号に関して一
定の遅延をもった方形波信号を得ることである。

この目的のために、タイミング回路は従来の方法で直列
に接続された２つの単安定マルチバイブレークを有して
おり、第１の単安定マルチバイブレークは１つのパルス
を生じ、その継続時間は心電計トリが信号に対するタイ
マ回路の出力パルスの遅延を定め、そしてその後端は第
２のマルチバイブレークを駆動する。

この種のタイミング回路は集積モジュールとして市販さ
れている。

例えばメサズ、エクサ・インテグレーテッド・システム
・インコーホレーテッド（Ｍｅｓｓｒｅ 、 Ｅｘ−ａ
ｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓ３ｙｓｔｅｍ Ｉｎｃ
ｏｒｐｏｒａｔｅｄ ）によるモジュールＸＲ２５５６
を用いることができ、これは２つのクロック段階を含み
、それらが適当に接続された時、本発明に含まれるクロ
ックの機能を得ることができる。

タイミング回路は２つのポテンシオメータを含み、この
ポテンシオメータによって、ソレノイド弁制御パルスと
心電計キャリアパルスの間の距離と制御パルス自身の継
続時間の両方が調節されるので、単安定マルチバイブレ
ーク回路のパルス継続時間を変えることができる。

タイミング回路９の出力信号はソレノイド弁４を動作さ
せるのに必要な程度にまで増幅器１０によって増幅され
る。

第１図に示されている装置の動作は次の通りである。

調節可能な一定の周波数で呼吸装置２により患者１に人
工呼吸が行なわれる。

すなわち、一定量の呼吸ガスが患者の肺に一定の時間間
隔で送られそしてそれから排気される。

同時に患者の心電図が測定装置によって測定され、これ
によってＲスパイクを定めるパルスが得られる。

このいわゆる心電計トリがパルスは弁４のためのタイマ
の中に制御パルスを生ずる。

制御パルスの継続時間の開弁はＩで示された位置から■
で示された位置に変り、そして呼吸装置から患者に供給
されていた呼吸ガスが阻止され、患者は周囲の空気に接
続される。

呼吸の全サイクル中は患者の肺の中の圧力は実際上周囲
の空気圧力より高いから、弁が患者の肺と雰囲気空気の
間を通ずるようにした瞬間に肺内の圧力が急に下るであ
ろう。

制御信号が終ると弁は再び位置Ｉに変り、患者は再び呼
吸装置に接続されて、その肺内圧力が再び呼吸圧力に上
昇する。

肺胞循環のための最良の救援を得るために、心電計トリ
ガ信号と弁４のための制御信号の始まりの間の時間間隔
は、ＱＲ８複合体の出現またはもつと正確にはＲスパイ
クの出現と肺胞血管系における関連したまたは可能な次
のパルス波の到着の間の間隔にほぼ対応すべきである。

さらに制御パルスの継続時間はパルス波が肺胞血管系を
通過するのに必要な時間に対応しなければならなく、そ
のため、復流加速パルスの所望の作用を得るためにその
後に圧力は急速に増加させられる。

本発明を用いた装置の機能の時間に対する動作の変化は
第２図のパルス図によって理解することができる。

この図の曲線ｅは心電図を示している。曲線ａに示され
ているＥＣＧ）ＩＪガパルスは前記心電計のＲスパイク
から得られる。

この心電計トリがパルスがタイミング回路９に印加され
、そしてそこの第１単安定マルチバイブレータ回路は曲
線すに示されたパルス１１を生じそして第２マルチバイ
ブレーク回路は曲線Ｃに示されたパルス１２を生ずる。

パルス１２はソレノイド弁のための制御パルスを表す。

第２図の曲線Ｃはタイミング９の出力パルス１２を示す
。

パルス１２の継続時間の開弁４は位置Ｈに切替えられ、
その状態では呼吸装置２と患者の間の通路が閉されて患
者の肺から圧力が逃げることができる。

パルス１２の終りに弁は位置Ｉに戻り、そして呼吸装置
２と患者の肺の間が再び通ずるようになる。

曲線ａは呼吸装置圧力の変化を示す。

点線１３は本発明を用いた装置を使わない呼吸装置によ
って得られる呼吸装置圧力を示す。

点１４において 、′弁は位置■に切替り、したがって
圧力は肺の柔軟さによる短い遅延の後に降下する。

点１５はパルス１２の終りに対応し、したがって弁４の
位置Ｉへの転換に対応する。

したがって点１５において、曲線は僅の遅延をもって再
び新しい圧力上昇に吸収される。

点１６で弁は再び切替えられ、したがって圧力は再び降
下する。

点１７で弁は位置Ｉに切替えられ、圧力は再び上昇する
。

同じ工程が各呼吸サイクルの間数回繰返され、そして各
呼吸サイクルにおける切替え動作の数は心博動周波数と
呼吸周波数の比による。

パルス波の到着の際患者のより急速な肺圧力救援を得る
ために、患者をパルス１２の継続時間中大気圧に接続す
る代りに、患者を大気圧以下に接続することが可能であ
る。

このことは第１図の点線で示されているように、弁４を
真空容器１８に接続することによって得られる。

容器１８はポンプ１９によって低い圧力に常に保たれる
。

別の可能な方法は弁４をポンプ１９に直接接続すること
である。

第３図は新生児に人工呼吸を適用するために現在用いら
れている一種の呼吸に本発明による方法の応用を示した
パルス線図である。

この方法では患者の肺は患者がそれ自然に呼吸する正の
最終排気圧に連続的に保たれる。

またこの方法の圧力のパルス同期変調により大幅に改良
された散布が得られ、特に復流補助ポンプの作用が得ら
れる。

図の電気パルスは第２図のものに対応する。

第４図はもう１つの実施例を示しており、そこでは弁４
の代りにポンプ２０が備えられていて、呼吸装置２と患
者１の間の管路からパルス１２の継続時間の間呼吸ガス
を取り去りかつパルス１２の終りにこのようなガスを戻
す。

ポンプを適当に設計することによりより急速に圧力を降
下させることが可能であり、そして特にパルス１２の終
りに行なわれる圧力上昇をより急速に行なわせることが
可能である。

このことは復流補助ポンプとして本発明を実施する装置
の付加作用にとって特に利点がある。

これまで記述した本発明による装置の実施例は現存する
呼吸装置に対する補助装置として役立つ。

本発明の装置の圧力救援機能は呼吸装置の圧力曲線の上
に重ねられる。

本発明のその他の実施例においては呼吸装置の全制御装
置はパルス同期であり、このような実施例は第５図に示
されている。

この場合には呼吸周波数は６博周波数と独立ではなく、
その整数倍である。

吸気相と呼気相はまた６博サイクルの整数倍である。

この種の呼吸装置は呼吸ガス源２１を有しており、その
中の呼吸ガスは高い圧力の下で使うことが可能である。

この種の呼吸装置はまた呼吸ガスの流れを制御しそして
吸気と呼気の間で転換する制御弁２２と、患者用管路か
ら呼気ガスを放出する空気弁２３を有している。

この種の人工呼吸装置のための装置は例えばゲルマン・
オフエンルーグングスシュリフト（Ｇｅｒｍａｎ Ｏ
ｆｆｅｎｌｅｇｕｎｇｓ−ｓｃｈｒｉｆｔ ）第２，３
１４，３５６号に記述されている。

患者用管路３は患者の管挿入のために用いられた呼吸導
管において呼吸ガスの流量と圧力を直接に測定するため
の測定ヘッド２６を通して延びている。

測定ヘッド２６は呼吸ガスの流量およびまたは圧力特性
を表す電気信号を生ずる。

導電体２７はこのようにして得られた信号を電子制御装
置２８に伝送する。

制御装置２８はまた導電体２９゜３０を通して呼吸ガス
の圧力およびまたは流量のための設定点信号が供給され
、そして導電体３１を通して心電計トリガから得られた
心電図と呼吸サイクルを同期制御するための遅延時間制
御信号が供給される。

第２図の圧力グラフに似た呼吸サイクルがこの装置によ
って得られるが、しかしその呼吸サイクルは６博周波数
の整数倍と同期している。

患者の肺内圧力は一定の圧力特性をもった一連の段階で
つくられ、圧力およびまたは流量は本実施例において測
定ヘッド２６を通してのフィードバックにより制御され
る。

前述のような弁によって完全に制御された人工呼吸のた
めの装置は本発明の人工呼吸法を実行するのに特に適し
ているけれども、他の原理に基づく呼吸がパルス同期制
御で動作するようにすることはまた可能である。

それについて動作する呼吸装置のポンプの圧力特性は６
博と同期しなくてはならないであろう。

ポンプにより、このことは機械的あるいは電子的のいず
れかで比較的簡単に達成される。

心電図を含む血液循環の測定されたパラメータと圧力減
少のための制御パルスの間の前記遅延はまたパルス周波
数により自動的に制御される。

遅延時間は心動遅徐（ｂｒａｄｙｃａｒｄｉａ ）と頻
脈（ｃａｃ−ｈｙｃａｒｄｉａ）に対して異った長さで
なければならないから、非線型制御特性、例えばｔを遅
延時間、ｆを心臓鼓動回数として関数ｔ＝７を選定する
ことは利点がある。

血液循環を測定するためのレオグラフ的測定法はまた制
御信号を得るために適当である。

このような方法のための装置は気管上に直接に配置され
、その利点は信号が肺胞血管系にすぐ隣接して得られる
こととパルス波伝送時間の変動による誤差をなくし得る
ことである。

この目的のために気管の両端が適当な測定回路に接続さ
れた電極をそなえることができる。

別のやり方としては、第２電極を胸部の外側に取付ける
ことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は呼吸の患者用管路と関連して本発明による装置
の１つの実施例の概略図を示し、第２図はこの装置の異
った点における機能を示すパルス図と呼吸圧力におよぼ
すその影響の図を示し、第３図は異った動作方法に対す
るパルス図を示し、第４図は本発明の別の実施例の概略
図を示し、第５図は本発明のさらに別の実施例の概略図
を示す。 ４・・・・・・圧力制御装置、弁、９・・・・・・タイ
ミング装置、１９・・・・・・ポンプ、１８・・・・・
・真空容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パルス同期信号に応答するタイミング装置と、患者
   のために呼吸ガス源と組み合わされておりかつ前記パル
   ス同期信号に応答して前記患者への管路中の前記圧力を
   減少するように前記タイミング装置によって制御される
   圧力制御装置と、を有する人工呼吸用装置における圧力
   制御装置。