(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に人工的な呼吸をさせるために使用される人工呼吸器および気管内チューブ（endotracheal tube）または気管開口チューブ（tracheostomy tube）などのチューブと共にオペレータに使用される、前記チューブから二酸化炭素を排気するための装置であって、
（１）ガス源と、
（２）前記ガス源から前記患者に人工的な呼吸をさせるために使用される前記チューブ内部に位置するカテーテルの端部にガスを送気するための送気チューブと、
（３）前記ガス源および前記送気チューブに接続されたバルブであって、開放したときに、前記ガス源から前記送気チューブおよびカテーテルを介してガスを送気して前記患者に人工的な呼吸をさせるために使用される前記チューブから前記二酸化炭素を排気させるバルブと、
（４）前記患者に人工的な呼吸をさせるために使用される前記チューブ内の換気用ガスの流れの変化を検出する流量計と、
（５）前記バルブと前記流量計とに接続されたプログラム可能なコントローラとを備え、
前記コントローラが、プログラムに従って、また、前記流量計によって検出される前記換気用ガスの流れの変化とオペレータによって設定される少なくとも１つのパラメータとに呼応して、前記バルブを開放および閉塞するように動作可能であることを特徴とするチューブから二酸化炭素を排気するための装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記オペレータによって設定される少なくとも１つのパラメータは、前記バルブが開放しているときのガスの流量を含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、前記オペレータによって設定される少なくとも１つのパラメータは、前記流量計によって検知される流量であって、コントローラによって前記バルブを閉塞させる流量を含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記オペレータによって設定される少なくとも１つのパラメータは、前記コントローラによって前記バルブが開放した状態を維持可能な最大の時間を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、前記オペレータによって設定される少なくとも１つのパラメータは、（ａ）前記流量計によって検知される流量であって、前記バルブを開放させる流量、（ｂ）前記流量計によって検知される流量であって、前記バルブを閉塞させる流量、および（ｃ）前記バルブのいずれか１つのサイクル内で前記バルブが開放した状態を維持可能な最大の時間を含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、前記少なくとも１つのパラメータは、前記バルブが開放しているときの前記バルブを流れるガスの流量を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、医療処置に使用される人工呼吸器（ベンチレータ）に関する。より具体的には、本発明は、制御された安全な方法で人工呼吸器から二酸化酸素を排気するためのシステムに関する。
【０００２】
発明の背景
Ｉ．発明の分野
従来技術において、患者の治療に使用される人工呼吸器およびその関連機器は多数存在する。この人工呼吸器は、生命の維持に必要な酸素を患者の肺に供給するという重要な役割を有する。人工呼吸器に対し、その登場以来、多くの重要な改良が加えられている。しかしながら、従来技術において最良とされている人工呼吸器であっても、非常に深刻な問題を１つ抱えている。即ち、時間の経過によるＣＯ２の蓄積によって、健康状態が良くないために人工呼吸器による治療を受けている患者の健康に大きな害を及ぼす可能性がある。
【０００３】
ＩＩ．従来技術の説明
１９６０年代以降、人工呼吸器または患者の気道に存在する「デッドスペース」における二酸化炭素の蓄積による弊害が明らかになってきた。その後、医師達は、口および上気道に存在するデッドスペースを気管開口（形成）術を用いてバイパスしようとする試みを行ってきた。気管開口術が用いられる場合には、吸気は、二酸化炭素が蓄積する可能性のある口または上気道を通過することがない。最近では、気管ガス注入（ｔｒａｃｈｅａｌ ｇａｓ ｉｎｓｕｆｆｌａｔｉｏｎ）として知られる技術が人工呼吸器および患者の気道のデッドスペースから二酸化炭素を「排気する（ｆｌｕｓｈ）」ために用いられている。
【０００４】
気管ガス注入とは、人工呼吸による処置を受けている患者の気管内チューブに低流（ｌｏｗ ｆｌｏｗ）の酸素または大気を導入することである。ガスは、小型のカテーテルまたは二次的な径路を介して気管内チューブの遠位端部に導かれる。この機能によって、気管竜骨（気管分岐部）の真上に酸素または大気が導入されて気管内チューブから二酸化炭素が排気され、次の呼吸の際に二酸化炭素を「再び吸い込む」ことがないようにすることが可能となる。
【０００５】
従来、気管ガス注入は、連続的なガスの流れ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｇａｓ ｆｌｏｗ）を用いることによって行われている。この方法には幾つかの欠点がある。第１に、この連続的なガスの流れによって分泌物が乾燥するため、このような分泌物の除去が困難になる。第２に、連続的なガスの流れによって粘膜が乾燥し、組織に損傷が及ぼされることがある。第３に、付加的なガスの流れによって所望の呼吸量（換気量）が増加し、結果として呼気圧が上昇するため、人工呼吸器の設定が不正確なものになる。第４に、付加的なガスの流れを用いた場合、人工呼吸器を使用しようとする患者により大きな努力が求められる。
【０００６】
発明の要旨
上述した二酸化炭素の蓄積および気管ガス注入に伴う弊害に鑑み、二酸化炭素が再び吸い込まれることがないように二酸化炭素の排気を達成し、気管ガス注入に伴う弊害を最小限にするシステムに対する強い要求が存在する。本発明は、患者の（体内のガスの）流量をモニタし、所定のアルゴリズムおよび臨床医の設定したパラメータに従って断続的に気管ガス注入を実施するものであり、この要求を全て満たすものである。気管ガス注入を連続的に実施するものとは異なり、本発明においては、上述した弊害（副作用）が生ずること無しに呼気に含まれる二酸化炭素を適切に排気することが可能な呼気相の後期にのみ、気管ガス注入が実施される。
【０００７】
本発明は、以下に記載された本発明の詳細な説明および付随する請求項を添付図面と併せて参照することによって良好に理解できるであろう。各図面において、同一の構成要素に対しては同一の参照符号が付与されている。
【０００８】
好ましい実施の形態の詳細な説明
図１は、チューブ２および３によって流量計４、即ち、呼吸流量計（ｐｎｅｕｍｏｔａｃｈｏｍｅｔｅｒ）に接続された人工呼吸器１を概略的に示す。また、流量計４は、人工呼吸（換気）治療を施すために患者の咽喉に挿管するように設計された気管内チューブ５に接続されている。さらに、図１は、気管ガス注入（ＴＧＩ）コントローラ１０を示す。この気管ガス注入（ＴＧＩ）コントローラ１０は、換気状態を示す（ガスの）流れの変化を検知することができるように一対のリード線１２および１４によって流量計４に接続されている。また、気管ガス注入（ＴＧＩ）コントローラ１０は、ガス源１６と、ＴＧＩカテーテル２０に接続された送気チューブ１８とに接続されている。ＴＧＩカテーテル２０は、気管内チューブ５内に設けられる。この構成によれば、ＴＧＩコントローラ１０は、人工呼吸治療をモニタするとともに、ガス源１６、送気チューブ１８、およびＴＧＩカテーテル２０と協働し、呼気中に含まれる二酸化炭素が蓄積する可能性のある気管内チューブ５および他の周辺のデッドスペースの排気をするためのガスを供給することができる。
【０００９】
図２は、ＴＧＩコントローラ１０の構造をより詳細に示している。この構造により、ＴＧＩコントローラ１０が装置のほかの構成要素と協働して呼気を排気することが可能となる。図２に示すように、ＴＧＩコントローラは、流量計２２と、一次調節器２４と、比例弁２６と、４つのポテンショメーター３０、３２、３４、３６および電気的な接続部３８によって変圧器に接続された制御回路２８とを備える。
【００１０】
基本的に、制御回路２８は、プログラム可能なデジタルコンピュータであり、通常、プロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、１つ以上のＡＤ変換器、さらに、通常制御用コンピュータに関連した他の構成要素を備える。制御回路のコンピュータは、メモリにプログラムを格納し、このプログラムに基づいて種々の入力に応答することによって比例弁２６のアクチュエータ（通常は、ソレノイド）に対する制御信号を生成する。制御回路２８によって受信される入力には、ポテンショメータ３０、３２、３４および３６によって受信される入力を含む。ＴＧＩ（ガスの）「流量」は、ポテンショメーター３０によって管理される。バルブ２６が開放する換気流量は、ポテンショメーター３２によって管理される。ポテンショメータ３４は、バルブ２６が閉塞する換気流量を設定するために使用される。ポテンショメータ３６は、バルブ２６の開放を維持可能な最大の時間を設定するために使用される。
【００１１】
以上の本発明の構成要素に関する説明によって、本発明の利点がより良好に理解されよう。本発明の主な利点は、気管ガス注入の実施の際に連続的なガスの流れを用いることに伴う弊害が最小限になることである。これは、流れを発生させる時間を制限することによって達成される。流れを発生させるのに最も効果的な時期は、呼気終末である。呼吸が吸気相にある場合には、人工呼吸器が機能していない状態になっているため、気管ガス注入による効果が得られない。また、呼吸が呼気相の初期にある場合には、患者の呼気によって気管ガス注入によるガスが気管内チューブから吐き出されることになる。従って、気管ガス注入によるガスは、呼気相の最後に送気されるもののみがＣＯ２を含有する呼気を適切に排気し、この呼気を所望とされた大気または酸素に換気する機能を果たす。
【００１２】
本発明のコントローラは、患者の（体内のガスの）流量をモニタし、ポテンショメータを用いて、所定のプログラムおよび臨床医の設定したパラメータに基づいて、気管ガス注入によるガスの流れを断続的に発生させる。このプログラム、流量計２２によって検出された流れの変化、および臨床医によるポテンショメータの設定に基づいて、制御回路は比例弁２６の作動を制御する。
【００１３】
比例弁は、吸気相の間、さらに、呼気相の大半の間、閉塞した状態が維持される。呼気の流量が減少した後にのみ、コントローラ１０が比例弁２６を開放させ、気管ガス注入によるガスがチューブ１８を介してＴＧＩカテーテル２０に流れるようになる。この相の間、ＴＧＩ（ガス）は、気管内チューブおよびその周りの領域のガスを排気させる機能を果たす。流量計２２が吸気開始の前兆を示す呼気の流量の急速な減少を検知すると、コントローラ１０は、再び比例弁２６のソレノイドに制御信号を送信し、この比例弁２６を閉塞させる。従って、吸気相の間、また、呼気相において呼気の流量が減少し始めてバルブが開放されるまではＴＧＩ（ガス）が送気されることはない。このコントローラ１０の構成により、流量、即ち、ＴＧＩが始動する流量、ＴＧＩが終了する流量、および呼吸サイクルに渡ったＴＧＩ（ガス）の送気時間を臨床医が設定することが可能になる。また、これは、ポテンショメータ３０、３２、３４および３６を用いて成し遂げられるものでもある。代替的には、プログラムを修正することによって、ＴＧＩの始動後、ポテンショメータの１つを用いて設定可能な所定の間、バルブ２６が開放された状態を維持するようにしてもよい。
【００１４】
本発明によれば、気管内チューブおよびその周りのデッドスペースのＣＯ２が排気されるため、二酸化炭素が再び患者に吸い込まれるようなことがなくなることが明らかであろう。また、ＴＧＩ（ガス）が連続的に送気されることがなく、最適な時点でのみ送気されるため、コントローラ１０により精密な人工呼吸器の制御が可能となり、連続的なＴＧＩ（ガス）の使用に伴う上述した弊害の幾らかを回避することが可能となる。最後に、コントローラ１０は、圧力の変化に応答するものではなく、流量の変化に応答するものであるため、精度が大幅に向上する。なお、流量ではなく、圧力を検知するようにした場合には、人工呼吸器に正の圧力が付与されるまでは、コントローラによってＴＧＩ（ガス）の流れが止められることがない。このことは、患者による人工呼吸器の使用をより困難にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示す概略図である。
【図２】気管ガス注入コントローラを示す概略図であるが、特に、この気管ガス注入コントローラが本発明に組み込まれた他の構成要素と協働して機能する様態を示す図である。
【図１】
0003566925.tif 000002
【図２】
0003566925.tif 000003