(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
肺内の空気圧を求める圧力ゲージ（２６）と、肺への空気供給量を求める流量計（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）とを有する肺内への空気流量および肺内の空気圧を調整する換気装置／呼吸器（２）において、吸気フェーズの少なくとも一期間中に求められた空気圧および求められた空気量を記憶させるために圧力ゲージ（２６）に接続された記憶装置（４０）および流量計（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、）と、記憶された圧力測定値と気量測定値との関係から肺の開放圧力(５８、６６)を求めるために記憶装置（４０）と接続された計算装置（４６）とを有し、前記開放圧力（５８、６６）で肺のいくつかの肺胞が膨張することを特徴とする肺内への空気流量および肺内の空気圧を調整する換気装置／呼吸器。
【請求項２】
開放圧力（５８、６６）を表示するために計算装置（４６）に接続されたディスプレイ装置（３８）、たとえばデジタルディスプレイまたはモニターを有することを特徴とする請求項１記載の換気装置／呼吸器。
【請求項３】
制御装置（４８）は計算装置（４６）と呼気バルブ（３４）に接続され、計算装置（４６）で求められた開放圧力（５８、６６）に依存して呼気バルブ（３４）を自動調節し、周囲の圧力より大きな呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）が、呼気フェーズの終末で肺内に維持されることを特徴とする請求項１または２記載の換気装置／呼吸器。
【請求項４】
制御装置（４８）は、開放圧力の所定のパーセント、たとえば開放圧力（５８、６６）の６０-１００％で肺内の最低の終末圧を設定することを特徴とする請求項３記載の換気装置／呼吸器。
【請求項５】
換気装置／呼吸器が、呼吸サイクル毎の吸気フェーズの期間中に前に求められた空気量を肺に供給し、記憶装置(４０)が、呼吸サイクル毎の吸気フェーズ終末での肺内の圧力を記憶し、計算装置（４６）が、前に求められた空気量が肺に供給される場合に肺に生じる相対圧力増加分を求め、所定の数の呼吸サイクルにわたって相対圧力増加分が減少しているのか、増加しているのか、または不変であるのかを決定することを特徴とする請求項３または４記載の換気装置／呼吸器。
【請求項６】
制御装置（４８）は、呼気終末陽圧を変化させることにより、求められた圧力増加分を維持するように努めることを特徴とする請求項５記載の換気装置／呼吸器。
【請求項７】
計算装置（４６）は、所定の間隔での開放圧力（５８、６６）を求めることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の換気装置／呼吸器。
【請求項８】
計算装置（４６）は、記憶された空気供給量が所定のしきい値（５６）を超えるときの圧力に開放圧力（５８）を設定することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の換気装置／呼吸器。
【請求項９】
計算装置（４６）は、所定の圧力増加分が、所定の気量値を超える気量増加分を引き起こす圧力に開放圧力を設定することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の換気装置／呼吸器。
【請求項１０】
計算装置（４６）は、吸気フェーズの所定間隔内、たとえば最小値（６０）と最大値（６２）の間で空気圧の記憶値と空気量とに最適に適合する曲線を設定し、適合する曲線が所定の気量値、たとえば零の値と交差する圧力に開放圧力（６６）を設定することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の換気装置／呼吸器。
【請求項１１】
計算装置（４６）は、選択された間隔で最小二乗法により適合曲線（６４）を設定することを特徴とする請求項１０記載の換気装置／呼吸器。
【請求項１２】
計算装置は、直線性の曲線（６４）に適することを特徴とする請求項１０または１１記載の換気装置／呼吸器。
【請求項１３】
計算装置は、非直線性の曲線（６４）に適することを特徴とする請求項１０または１１記載の換気装置／呼吸器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、肺内への空気流量および肺内の空気圧を調整する換気装置／呼吸器に関し、前記装置は、肺内の空気圧を求める圧力ゲージと、肺への空気供給量を求める流量計とを有している。
【０００２】
【従来の技術】
健康な肺において、空気は吸気（吸息）の間、気道および気管支を通して肺の肺胞に到達する。ガス交換は肺胞で行われるので血液に酸素が摂取され、二酸化炭素は同時に肺胞で空気に移送される。呼気（呼息）の間、二酸化炭素で満たされた空気は肺から抜かれ、新鮮な空気の導入を可能にする。健康な肺は大きなコンプライアンス、つまり柔軟性を有するので、肺内の空気圧が過度に増加することなく、人が呼吸をする度に比較的大きな空気量を吸入することができる。効果的な酸素と二酸化炭素の交換は、心臓の負荷および身体への生命に必要な酸素の供給に対し重要である。ガス交換が損なわれるようになると、心臓は肺を介してより多くの血液を送り出さなければならないので、心臓の負荷が増加する。
【０００３】
障害や疾患において、肺機能は生命を脅かす状態が生じる程度に悪影響を受けることがある。たとえば、肺胞が虚脱し、肺の毛細血管での肺胞および血液における空気間の重要なガス交換を損ない、最悪の場合阻害することがある。または肺のコンプライアンスが低下し、呼吸の度に不十分な空気量を吸入することがある。損傷した肺を換気装置／呼吸器に接続することが患者の生命を維持するのに必要なことがある。換気装置／呼吸器は、肺胞を拡げるのに全く十分な空気圧を肺に与えることができ、十分な肺の開放と開放の維持は、B.Lachmannによる”Open up the lung and keep the lung open ”Intensive Care Medicine(1992) 18:319-321と表題付けされた文献に記載されている。肺胞を拡げるために比較的高圧の空気を肺に供給しなければならないのに対し、一度拡げられた肺胞の開放を維持するために、換気装置／呼吸器による呼吸期間中はずっと低い圧力が必要になる。同時に強制呼吸において、高圧および／または大量の呼吸ガスの下では、特に同時に肺のコンプライアンスが不十分であると肺外傷のリスクが増加する（気圧外傷および／または気量外傷）。
【０００４】
この状況での別の側面は、換気装置／呼吸器を接続された患者から、正常な自発呼吸が開始される前に所定の時間内に装置を取り外さなければならないことである。高い絶対圧力、大きな圧力変化、および／または空気／呼吸の大きな気量変化を伴う不必要な重い負荷が肺にかからないように強制呼吸を実施すると、必要な取外し時間をかなり短くすることができる。また、肺に外傷を与えない治療は治癒を促進させ、このことは患者に対し明らかに好適なものである。より早期の治癒は、たとえば寝台が非常に高価な集中治療において際立った経済的利益をもたらす。
【０００５】
現代の換気装置／呼吸器は、肺内にある種の陽圧の形態を作り出すことにより肺の開放を完全に維持する様々な換気原理により動作する。このことは、呼気終末で肺内に陽圧（内在性ＰＥＥＰ）を生じさせるために、たとえば呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）を生成する換気装置を有することにより、または呼気の相対期間を低減することにより達成することができ、両方法は肺胞の開放を維持する。第３の選択は、呼吸レートを増加させて肺内の空気の余剰状態を保持させ、肺胞の開放を維持する陽圧を作り出すことである。後者の方法は吸気と呼気との比率に大きく依存する。
【０００６】
医者の患者に対する治療方法の選択を困難にしている考慮すべき別のファクターは、全ての肺に個性があり治療に対し様々に反応するという事情であり、このことは肺の開放圧力および肺の開放を維持するのに必要な圧力に影響を与える。さらに、支配条件に対する全ての個々の肺の反応は変化する。したがって、適応する治療は、疾患または損傷した肺が治癒しつつある場合は特に重要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの課題は、前述の問題を解決し、医療スタッフにとって各患者の要求に最適な換気モードを利用しやすくする冒頭の換気装置／呼吸器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、換気装置／呼吸器がさらに、吸気フェーズの少なくとも一期間中に求められた空気圧および求められた空気量を記憶させるために圧力ゲージに接続された記憶装置および流量計と、記憶された圧力測定値と気量測定値との関係から肺の開放圧力を求めるために、記憶装置と接続された計算装置とを有し、前記開放圧力で肺のいくつかの肺胞が膨張する本発明による換気装置／呼吸器により達成される。
【０００９】
肺胞が虚脱した肺において、原理的に強制吸気の開始時には肺内の圧力だけが増加する。この状態では肺に供給される気量は限界的である。気量は肺胞が拡げられると増加し、圧力と気量との関係は健康な肺の通常の関係に次第に似てくる。肺が満たされるとさらに空気を供給することはできない。吸気が継続されない限り圧力は増加しない。開放圧力を記憶値に基づき設定することができる。基本的にこの開放圧力を大半の虚脱肺胞が膨張し、つまり拡げられる圧力と定義することができる。この開放圧力の検知により、医者は各患者に対する治療形態、特に肺に及ぼされる最低圧力を調整することができる。実際の肺の治療を各呼吸の所定の量の供給に基づかせることができる。この空気量は、しばしば肺が保有できる最大気量よりかなり小さいことがある。
【００１０】
ここで、換気装置／呼吸器が計算装置に接続されたディスプレイ装置、たとえばデジタルディスプレイまたはモニターを有し、開放圧力を表示できると好適である。このことにより医者は、所定の開放圧力を直接入手し、適宜に適応化した呼吸器官の治療を行うことができる。
【００１１】
換気装置／呼吸器の改良は、本発明により制御装置が計算装置と呼気バルブに接続され、計算装置で求められた開放圧力に依存して呼気バルブを自動調節し、周囲の圧力より大きな呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）が、各呼気フェーズの終末で肺内に維持されることにより達成される。
【００１２】
このことにより、患者が呼気終末陽圧を確実に受ける換気装置／呼吸器の自動調節制御が達成され、前記呼気終末圧は肺に対する不必要な外傷を防止するように十分に低く、しかも最適な肺機能が保証されるように十分に高いものである。
【００１３】
この関係において、開放圧力の所定のパーセント、たとえば開放圧力の６０-１００％で肺内の最低の終末圧を設定すると好適である。
【００１４】
換気装置／呼吸器の改善は、本発明により換気装置／呼吸器が、呼吸サイクル毎の吸気フェーズの期間中に前に求められた空気量を肺に供給し、記憶装置が、呼吸サイクル毎の吸気フェーズ終末での肺内の圧力を記憶し、計算装置が、前に求められた空気量が肺に供給される場合に肺に生じる相対圧力増加分を求め、所定の数の呼吸サイクルにわたって相対圧力増加分が減少しているのか、増加しているのか、または不変であるのかを決定することにより達成される。
【００１５】
一度肺胞が拡げられると患者は、肺が保持できる最大気量と比較して、通常かなり少ない気量で換気される。しかし、これらの少ない気量での圧力でさえも肺の状態に影響される。たとえば、肺が癒されると、供給されたガスの気量の圧力は呼吸の度に減少する。このことは、新しい肺の状態に適合する新しいＰＥＥＰを求めるために、新しい開放圧力の決定を実行できることを意味する。吸気フェーズの終末での圧力は、供給された空気量と肺の状態とに依存するので、新しいＰＥＥＰを求めるのに開放圧力の完全に新しい評価は必要ない。代わりに換気装置／呼吸器は、所定のＰＥＥＰ値を伴う治療の開始時に、供給される空気量により生じる圧力増加分が再び現れるまで、自動的にＰＥＥＰを減少させることができる。換言すると、換気装置／呼吸器は、絶対圧力（つまりＰＥＥＰ）を変化させることにより各呼吸に対する所定の相対圧力-気量曲線の維持に努める。したがって、相対圧力-気量曲線は、圧力-気量の特性関係図において圧力軸に沿って置き換えられる。
【００１６】
代替的に、または補足的に、換気装置／呼吸器を、計算装置が所定の間隔での開放圧力を求めるように構成することができる。この開放圧力は、前述のように肺の健康状態に依存して変化する。したがって、圧力は常に可能な限りの低圧を維持し、肺に対する外傷を防止する。
【００１７】
換気装置／呼吸器を、ディスプレイ装置が開放圧力に基づく適度なＰＥＥＰを表示するように適切に構成することができるので、医者は提案された終末圧を設定すべきかどうか判断することができる。また、ディスプレイ装置を、開放圧力の新しい決定値が正当であり、または新しいＰＥＥＰが正当であることを示すのに用いることができる。
【００１８】
原理的に、求められる開放圧力は、肺が開いているまたは拡げられた時の圧力を称するので、他の換気原理が用いられる場合の所望の終末圧として利用することができる。制御装置により、呼気の持続時間、吸気と呼気との比率等をディスプレイ装置を介して調節し、提案することができる。
【００１９】
測定圧力値と測定気量値との関係から開放圧力を求めるには多数の方法がある。１つの方法は、計算装置により、記憶された空気供給量が所定のしきい値を超えるときの圧力に開放圧力を設定する本発明により達成される。
【００２０】
前述のように、虚脱肺胞を有する肺内の圧力は、肺に供給される空気量が特に増加することなく、肺胞が膨張し開放し始めるまで増加する。この状態での空気供給量は、吸気フェーズの間の圧力に関連してより急峻に増加し始める。空気供給量に対する適切なしきい値を設定すると、開放圧力を少なくともいくつかの肺胞が拡げられる圧力に設定することができる。
【００２１】
開放圧力を求める本発明の別の方法は、計算装置により、開放圧力が次のような圧力に設定される。すなわち所定の圧力増加分が、所定の空気量値を超える空気量増加分を引き起こす圧力に開放圧力を設定する。
【００２２】
前述と同じ理由で、所定の圧力間隔にわたって観察すると、肺胞が開放し始めるときの気量増加分は前の増加分より大きい。わずかな圧力増加分が十分な気量増加分を生成するところでその圧力を求めると、開放圧力をこの圧力に設定することができる。
【００２３】
開放圧力を求める第３の方法は、計算装置により、吸気フェーズの所定間隔内、たとえば最小値と最大値の間で圧力の記憶値と気量とに最適に適合する曲線を設定し、適合する曲線が所定の気量値、たとえば零の値と交差する圧力に開放圧力を設定する本発明により達成される。
【００２４】
一度損傷した肺が拡げられるとその肺は、損なわれたコンプライアンスのため肺への与えられた空気供給量に対しより大きな圧力増加を必要とするとしても、健康な肺のように動作する。そこで記憶された圧力値と気量値の間隔内で曲線を適合させることができ、基本的に曲線は間隔内の記憶値をたどり、最終的に肺が開放し始める圧力を求めるのに用いることができる。開放圧力を求めるための気量値との交点の利用は最適なことである。気量に対する適値は零である。気量値は、肺に供給される気量を称し、常に空気残気量を保有する肺内の空気量でないことに再度注意すべきである。曲線が記憶値に最大限適合する間隔は、たとえば最小値と最大値とで決定されることは前に説明した。当然その間隔は、最小圧力とピーク圧力、またはそれらのどのような組合せでも決定することができる。間隔の限界値を、医者（手動）またはプログラムされた条件に基づく制御装置のどちらでも設定することができる。後者の場合、たとえば小さな圧力変化に対する気量変化を用い得ることがあり、つまり間隔を、圧力増加分に対する気量増加分が所定の限界値より大であるような間隔で設定することができる
曲線を記憶値に適合させる１つの好適な方法は最小二乗法である。
【００２５】
計算装置を直線性の曲線と非直線性の曲線のどちらにも適するように構成することができる。
【００２６】
要すると、肺に対する様々な疾患および損傷で大半の肺胞が虚脱することがある。それ自体が肺を損傷させ、回復を阻害するおそれのある比較的高い陽圧が肺胞を拡げるのに必要である。呼吸サイクル全体を通して肺胞の開放を維持するために、呼気フェーズの終末で陽圧がしばしば適用される。本発明による換気装置により、肺に対する開放圧力（５８、６６）を肺に供給された空気圧および空気量に対する測定値から求めることができる。換気装置は、前記測定値を記憶し、圧力に対する測定値と気量に対する測定値との関係から開放圧力（５８、６６）を求める。求められた開放圧力（５８、６６）を、医者は呼吸フェーズに対する適切な呼気終末圧（ＰＥＥＰ）を設定するのに利用することができ、または換気装置内の制御装置により適切な呼気終末圧を自動的に設定するのに利用することができる。
【００２７】
【実施例】
次に本発明による換気装置／呼吸器を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明による換気装置／呼吸器の１つの実施例を示す。図１の換気装置２は３つのガス連結部４Ａ、４Ｂ、４Ｃを有し、前記連結部を介して呼吸ガスを換気装置２に供給することができる。各ガス連結部４Ａ、４Ｂ、４Ｃは吸気バルブ６Ａ、６Ｂ、６Ｃを具備し、各ガスの流量を調整する。１つまたは複数のガス連結部４Ａ、４Ｂ、４Ｃを呼吸ガス供給中に作動させることができ、呼吸ガスはたとえば空気および酸素にすることができる。吸気バルブ６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、制御線路８Ａ、８Ｂ、８Ｃを介して調節装置１０により制御される。３つの流量計１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが各ガス連結部４Ａ、４Ｂ、４Ｃに接続されているので、各ガス連結部４Ａ、４Ｂ、４Ｃを介する流量は、可能な限り正確に制御される。各ガス流量に対し求められた値は、測定信号線路１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを介して調節装置１０に送出される。用いられる吸入ガスの成分はミキシングチャンバ１６で混合されて送出される。ガスは吸気の間、換気装置２から吸気チューブ２２を介して患者の肺に到達する。第１圧力ゲージ１８は吸気側の空気圧を測定し、この情報を第１圧力信号線路２０を介して調節装置１０に送出する。
【００２９】
呼気の間患者の肺から呼息されたガスは、呼気チューブ２４を介して換気装置２に還流され、換気装置２内で呼気側の圧力は第２圧力ゲージ２６により測定され、その情報は第２圧力信号線路２８を介して調節装置１０に送出される。呼気側の呼気流量も第４流量計３０で測定され、この測定信号は測定信号線路３２を介して調節装置１０に送出される。換気装置２は制御線路３６を介して調節装置１０により制御される呼気バルブ３４を具備し、呼気を制御し呼気の終末で肺内の陽圧、つまりＰＥＥＰを作り出す。調節装置１０は、医者により選択される操作モードに基づいて患者の吸気と呼気を制御する。ディスプレイ装置３８を用いて、情報たとえば設定値および実測値は、１つまたは複数の表示と棒グラフ、またはモニタ上に示される。また、以下に説明するようにディスプレイ装置３８を推奨ＰＥＥＰを表示するのに用いることができる。
【００３０】
図２は調節装置１０を示すブロック図である。換気装置２内の吸気部および呼気部で測定された圧力は、記憶装置４０に記憶される。吸気部からの流量測定値は、信号線路１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを介して第１積分器４２に送出され、第１積分器４２で吸入の度に患者に供給されたガスの気量が計算される。積分は吸気開始から連続的に実行され、いかなる瞬間においても所定の瞬間までの供給された全気量および気量変化を求めることができる。同様に、呼気側の流量測定値は第２積分器４４で積分され、供給された空気量に対する値は記憶装置４０に送出される。肺内のほとんどの肺胞が開放される開放圧力を計算装置４６で圧力および気量に対し記憶された値から求めることができる。開放圧力を求める関数および理論を図３-図５の説明と関連付けて以下に説明する。全ての測定値はさらに調節装置１０の制御装置４８に送出される。制御装置４８は換気装置２の全ての機能を制御する。図に示すように制御装置４８は、制御線路８Ａ、８Ｂ、８Ｃを介して吸気バルブ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、および制御線路３６を介して呼気バルブ３４を特に制御する。記憶装置４０、計算装置４６、および制御装置４８は、データバスを用いて図に示すように相互に通信することができる。また１つの信号線路が計算装置４６からディスプレイ装置３８まで記されており、開放圧力設定値を表示する。他の設定値や計算されたパラメータもディスプレイ装置３８上に表示させることができる。
【００３１】
図３に、健康な肺に対する第１呼吸曲線５０、および多数の肺胞が虚脱し損傷または疾患のある肺に対する第２呼吸曲線５２を示す。健康な肺では圧力および供給された気量は、曲線５０Ａによる吸気の間に変化する。曲線５０Ｂは、呼気の間の圧力および抜かれる気量を示す。疾患のある肺と比較した相違は非常に明白である。吸気の間、疾患のある肺内の圧力、つまり曲線５２Ａは、供給される気量のいかなる相応の増加も伴わずに上昇する。これは所定の圧力が肺胞の開放を開始させるのに必要であるからである。必要な圧力は決して一定でなく患者から患者へと各患者で変化する。開放圧力に影響するファクターは、たとえば虚脱した肺胞のパーセンテージ、虚脱した肺胞の大きさ、および肺のコンプライアンスである。必要な開放圧力に達すると、吸気曲線５２Ａは健康な肺に対する曲線と基本的に相似であるが、呼気曲線５２Ｂは健康な肺に対するものより長く続いている。肺胞が開放している場合でも、肺のコンプライアンスは吸気曲線５２Ａに強い影響を与える。不十分なコンプライアンスは、大きなコンプライアンスを有する肺の場合より、気量増加に対しより大きな圧力増加を伴う平坦な曲線を惹起する。
【００３２】
肺胞の各呼気の後の虚脱を放置すると、吸気の度に肺胞を拡げる必要が生じることとなる。このことは肺に各吸気時の不必要な高い終末圧、および各呼吸サイクル中の大きな圧力変動を強いることがある。さらに、過剰な空気量が肺に供給されることがある。これら全ての要因は肺を損傷させ、回復を長引かせる。さらに、患者からの換気装置の取外しがより困難になる。
【００３３】
したがって所定の空気量が肺に供給される場合、肺内のピーク圧力および圧力変動を同時に最小に抑えながら肺胞の開放状態を保持する必要がある。
【００３４】
図４に、少なくともいくつかの肺胞が拡げられる開放圧力を得る２つの方法を示す。本明細書において用語”開放圧力”は、全肺胞を確実に拡げるのに必要な圧力を意味しない。本発明に関し適用される”開放圧力”は、本発明に従って規定するとむしろ疾患または損傷した肺の外傷のない治療を可能とし、治癒の経過を容易にし、または取外しの時間を低減させる圧力である。この開放圧力に基づき、医者は、たとえば呼気フェーズの期間中に適切な終末圧、つまりＰＥＥＰを設定することができる。この終末圧は、次の吸気が始まるまで肺胞の開放を維持する。
【００３５】
２つの説明されるモードを図示するために、多数の測定ポイント５４が圧力-気量の図にマークされている。マークした測定ポイント５４は、全ての可能な測定ポイントを示していないが、２つのモードを明白に図示できる数を選択してある。記憶装置４０による測定値の記憶を、たとえば相対的に高速のサンプリングレートでサンプリングすることにより実行することができ、マークしたポイント数より多い多数の測定ポイントを供給し、当然最も適切な開放圧力を検出する可能性を向上させる。少なくとも２００の測定ポイントが曲線との良好な適合度を得るのに適している。
【００３６】
第１モードは、少量の空気量を肺に供給するだけで肺胞を拡げることができるという事実に基づいている。したがって閾値５６が圧力-気量特性関係図に挿入されている。供給された気量に対する測定値がこの閾値に達した場合、相応する圧力を開放圧力５８と定める。
【００３７】
第２モードは、１つの特性曲線を少なくともいくつかの測定値に適合させることにより開放圧力に到達する。その最小気量６０およびピーク気量６２は、図４の圧力-気量の図に示されており、２つの気量制限値間の測定値だけが曲線６４に適合している。この場合、曲線６４を設定間隔に対する最小二乗法により求めた。ここで、気量軸の零のラインとの適合曲線６４の交点は、開放圧力６６を示す。
【００３８】
求められた開放圧力５８、６６を、ＰＥＥＰ圧力を設定するのに用いることができる。図５に、与えられた換気装置の操作モードに伴って、ＰＥＥＰの選択がどのように肺の機能的残気量（ＦＲＣ）に影響するかを示す。第１柱６８は、ＰＥＥＰ圧力を求めた開放圧力の１００％に設定した場合に得られる。第２柱７０は、ＰＥＥＰを求めた開放圧力の７５％に設定した場合に得られる機能的残気量を示す。第３柱７２は、求めた開放圧力の５０％のＰＥＥＰに対するＦＲＣを示す。第４柱７４は、２５％のＰＥＥＰに対するＦＲＣを示し、第５柱は、０％でのＦＲＣを示す。また、異なるＰＥＥＰ圧力での類似の差異を、肺からの血中（動脈血）の二酸化炭素（Ｃｏ２）および酸素（Ｏ２）の分圧、および他の肺のパラメータに対し示すことができる。
【００３９】
図６に、２つの別々の換気モードに対する異なる呼気終末圧でのＣｏ２分圧の差異を示す。図の左方の４つの柱７８、８０、８２、８４は、呼気終末圧０、４、８、および１５センチメートルの水柱（ｃｍ  Ｈ２Ｏ ）（大気圧に関して陽圧）に対する間欠陽圧換気（ＩＰＰＶ）を対象とする操作モードの結果を示す。右方の４つの柱８６、８８、９０、９２は、同一の終末圧での圧力調整空気量制御（ＰＲＶＣ）を対象とする操作モードに対する結果を示す。ここで測定は健康な肺に関して実施された。これは、前述の曲線適合方法により計算された開放圧力が約４ｃｍ  Ｈ２Ｏ 、つまり柱８０、８８であったことを意味している。過剰なＰＥＥＰの作用は、双方の換気モードに対して明白である。疾患／損傷した肺に対しても同様の結果が現れた。
【００４０】
肺の開放維持も患者の心臓の負荷の低減に寄与する。より効果的に動作する肺は、血液と肺胞内の空気とのガス交換を向上させる。肺を介して流れる血液量は、より非効率な肺の場合ほど大きいものである必要はない。肺の灌流に対する低減された要求は当然心臓の負荷を低減するので、（より非効率な肺の場合ほど）多くの血液を送り出す必要はない。このことは、集中治療等における患者にとって特に重要である。より効果的なガス交換の別の結果は、患者に供給される空気の組成を変えることができることである。特に酸素成分を低減することができる。
【００４１】
開放圧力を求めるために他の処置を用いることができる。たとえば、非直線曲線を選択した間隔内で測定値に適合させることができる。さらに、曲線を吸気サイクルの全ての測定値に適合させることができ、開放圧力を設定された曲線の導関数から求めることができる。さらに、適合する曲線の最小気量と最大気量の制限値を変化させることができる。その間隔を最小圧力とピーク圧力の形態で、またはそれらの組合せとして設定することができる。開放圧力を求めるための異なるモードの別の考えられる組合せは、先ず曲線を全ての測定値に適合させ、導関数がある値を保持する領域を描き、この領域内で新しい曲線を適合させる。その新しい曲線を図４の説明と関連して前に説明したように用いることができる。
【００４２】
圧力を肺に適合させるために、換気装置２に適切なＰＥＥＰを自動的に設定し、前述の方法で開放圧力を定期間隔で求めることもできる。
【００４３】
肺は通常、最大肺気量より小さい空気量で換気される。このことは図７に示されており、開放圧力を求めるための評価曲線９４、および患者に対する治療曲線９６が圧力-気量の図に挿入されている。換気装置２により圧力が記憶され、空気量が測定されるので、ＰＥＥＰの自動自己調整を、開放圧力の決定の反復の要なくプログラムすることができる。このことは、医者が各呼吸で患者の受け取るべき空気量、たとえば０．５リッターを決定した後で、換気装置２が選択された空気量により生じる圧力増加分を計算してこの圧力増加分を一定に維持しようとする場合に達成することができる。一般に吸気の間の圧力増加は肺の状態にのみ依存する。肺が癒されると、治療曲線９６は圧力軸に沿って圧縮される。呼気終末圧が低減される場合、治療曲線９６はその本来の形をとり戻す。原理的に圧力軸上の呼気終末圧の位置はシフトする。したがって換気装置が自動的にＰＥＥＰ値を低減させ、治療曲線９６が本来の形を維持できると好適である。
【００４４】
また、吸気と呼気との比率を求めるために本来のＰＥＥＰを止め、または持続させる場合、設定された開放圧力を他の適切な制御パラメータ、たとえば呼気持続時間を求めるのに使用し、呼気の終末での相応のＰＥＥＰを達成することができる。最も際立った点は、本発明による換気装置／呼吸器により、患者に可能な最良の呼吸器官疾患の看護を提供する医者の能力を増大させるパラメータが達成される。
【００４５】
【発明の効果】
本発明により最適な換気モードで動作する換気装置／呼吸器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による換気装置／呼吸器の構成図である。
【図２】本発明による換気装置の制御調節システムの一部のブロック図である。
【図３】健康な肺と疾患のある肺との差異を示す圧力-気量の線図である。
【図４】本発明により開放圧力を求めることのできる２つの方法を示す図である。
【図５】肺の機能的残気量に関連する種々の終末圧間の差異を示す図である。
【図６】２つの換気原理に対する種々のＰＥＥＰでの血中のＣｏ２ 分圧の変動を示す図である。
【図７】開放圧力を求めるための治療曲線と評価曲線を示す線図である。
【符号の説明】
１０  調節装置
１２  流量計
１８  第１圧力ゲージ
２６  第２圧力ゲージ
３０  流量計
３４  呼気バルブ
３８  ディスプレイ装置
４０  記憶装置
４２  第１積分器
４４  第２積分器
４６  計算装置
４８  制御装置
５８  開放圧力
６４  適合曲線
６６  開放圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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