(57)【要約】  患者の呼吸ベンチレーションシステムにおける回路コンプライアンス補償されるボリューム制御30のシステム及び方法であり、流動調節フィードバックサーボ制御ループ40と、ボリューム転送制御装置34と、患者ボリューム観察装置33を含んでいる。流動調節フィードバックサーボ制御ループでは、患者ボリュームの評価はフィードバック制御に使用され、１回の呼吸量がサーボ調節で実現され、ピーク吸息流動はセット１回の呼吸量と評価された患者のボリュームとの間のボリューム誤差に基づいて変調される。したがって一定の吸息時間と一定のＩ：Ｅ比が維持できる。ボリューム転送制御では、フィードバックボリューム誤差はボリューム誤差の比率に正規化され、制御装置の利得はボリューム誤差の割合に基づいてダイナミックに変化され、ボリュームのターゲットに近づくとき制御装置の負担は最小にされる。患者ボリューム観察装置は、評価された回路ボリュームと測定された実質的な転送されるボリュームとに基づいて患者の転送されるボリュームを評価するように動作可能であり、測定された実質的な転送されるボリュームは漏洩と弁の力学の影響を含んでおり、真の患者の呼吸で同時に捕捉される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の呼吸ベンチレーションシステムにおける回路コンプライアンス補償されたボリューム制御用システムにおいて、
回路ボリュームＶＣＣと、回路圧力ＰＹと呼気回路のＰＥＥＰとの差圧力ΔＰＹとの関係を提供するための回路コンプライアンス評価装置と、
前記ＶＣＣとΔＰＹの関係に基づいて評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴを提供するように動作する回路ボリューム評価装置と、
測定されＶＯＬＮＥＴとして指定されるマシン転送された実質的ボリュームから、評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴを減算することによって評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴを提供するように動作する患者ボリューム観察装置と、
評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴとセットの１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとに基づいてマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＳＹＳを更新するように動作するボリューム転送制御装置とを具備している回路。
【請求項２】
前記関係はＶＣＣとΔＰの座標においてＶＣＣ＝ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰ・（ＰＹ−ＰＥＥＰ）＋ＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴとして表される線形関係を含んでおり、ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰは線形関係の勾配であり、ＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴは線形関係とΔＰＹ軸のインターセプトである請求項１記載のシステム。
【請求項３】
回路コンプライアンス評価装置は患者がマシンのベンチレーションを受ける前に、前記関係を評価するように種々の回路ボリュームＶＣＣにおける応答圧力差ΔＰＹを測定するように動作する請求項１記載のシステム。
【請求項４】
測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴは、測定された吸息流動ＱＩＮＳＰと測定呼気流動ＱＥＸＰとの差流動として規定された実質的な流動ＱＮＥＴの積分により得られる請求項１記載のシステム。
【請求項５】
さらに、実質的な流動ＱＮＥＴを計算するために測定された吸息および呼気流動ＱＩＮＳＰとＱＥＸＰを受けるための加算器／減算器を具備している請求項４記載のシステム。
【請求項６】
さらに、流動差ＱＮＥＴを測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴへ積分するための積分器を具備している請求項５記載のシステム。
【請求項７】
測定されたマシン転送されたボリュームＶＯＬＮＥＴは更新され、それぞれの吸息相の開始時にリセットされる請求項１記載のシステム。
【請求項８】
測定された差流動ＱＮＥＴが吸息相期間中にゼロを横切るとき、評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは更新され、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴは吸気相が後続する呼気相の開始時にリセットされる請求項１記載のシステム。
【請求項９】
差流動ＱＮＥＴが吸息相期間中にゼロを横切らないとき、評価された回路ボリュームと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは更新され、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴが呼気相の開始後ゼロを横切るとき、または呼気相が差流動ＱＮＥＴがゼロを横切ることが検出される前、予め定められた時間の期間が開始するときリセットされる請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
予め定められた期間は約１００ｍ秒である請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
さらに、セットの１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴとの間のボリューム差として規定されるボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲを計算するための加算器／減算器を具備している請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
ボリューム転送制御装置はさらに、
ボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲの絶対値とセットの１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとの比により規定されたボリューム誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲを提供するための誤差比率変換器と、
ボリューム誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲの関数としてボリューム誤差の利得ＫＶＴＩＤを決定するための利得スケジューラと、
利得ＫＶＴＩＤとそのボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲの積を加算することによって回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬKを更新するボリューム積分器とを具備し、回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬはそれぞれの吸息相の開始時に更新される請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
ボリューム転送制御装置はさらに最小値よりも低い回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬが出力されるのを阻止するためのボリューム制限装置を具備している請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
さらに、患者の流動ＱＹを測定するように動作する流動センサと、
測定された患者の流動ＱＹを積分することにより測定された患者のボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを提供するように動作する積分器とを具備している請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
さらに、測定された患者のボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙがセットの１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴ以上であるとき、ボリューム転送制御装置の出力ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬの計算を停止するように動作する請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
測定された患者のボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＹとＶＯＬＮＥＴはそれぞれの吸息相の開始時にリセットされる請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
測定された吸息流動ＱＩＮＳＰと測定された呼気流動ＱＥＸＰとの差流動ＱＮＥＴが呼気により後続される吸息相でゼロを横切るとき、測定された患者のボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙと測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴは呼気相の開始時にリセットされる請求項１４記載のシステム。
【請求項１８】
吸息相期間中に差流動ＱＮＥＴがゼロを横切らないとき、測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙと測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴは、差流動ＱＮＥＴが呼気相の開始後にゼロを横切るとき、または呼気相が差流動ＱＮＥＴがゼロを横切る前、予め定められた時間の期間で開始するときリセットされる請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬはシステムの任意のユーザ設定が変更されるときはいつでもＩＮＩ＿ＣＫＴ＿ＶＯＬにリセットされる請求項１２記載のシステム。
【請求項２０】
利得ＫＶＴＩＤはボリューム誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲと共に増加し減少する請求項１２記載のシステム。
【請求項２１】
さらに、セットの１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴを有する回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを所望されるマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＳＥＴ＿ＣＴＬへ加算するように動作する加算器／減算器と、
測定された吸息流動ＱＩＮＳＰを実際の吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰへ積分する積分器と、
所望されるマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＳＥＴ＿ＣＴＬと実際の吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰとを比較することにより現在の呼吸位相を決定するための位相検出器を具備している請求項１２記載のシステム。
【請求項２２】
ＶＯＬＩＮＳＰ≧ＶＯＬＳＥＴ＿ＣＴＬならば、呼吸サイクルは吸息位相から呼気位相へ循環する請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
さらに、回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬへ変換するためのボリューム流動変換器を具備している請求項１１記載のシステム。
【請求項２４】
回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬはＱＴＩＤ＿ＣＴＬ＝６０・（ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬ／＾ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴ）として計算され、ここで＾ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴは評価された吸息時間である請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
評価された吸息時間＾ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴは予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴとセットの１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴに基づいて決定される請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴは方形波の予め設定されたピーク吸息流動定数ＱＰＥＡＫ＿ＵＳＥＲまたは、減速波形の吸息位相は予め設定されたピーク吸息流動定数ＱＰＥＡＫ＿ＵＳＥＲ及び時間ｔの関数に等しい請求項２５記載のシステム。
【請求項２７】
【数１】
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である請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
さらに、回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬを有する予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴを必要とされる吸息流動ＱＩ＿ＳＥＴへ加算するための加算器／減算器を具備している請求項２３記載のシステム。
【請求項２９】
患者の呼吸ベンチレーションシステムにおける回路コンプライアンス補償されたボリューム制御システムにおいて、
測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴとベンチレーションシステムの患者回路の回路コンプライアンスとに基づいて、測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを提供し、または患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴを評価するように動作する仮想センサと、
測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙまたは評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴに基づいて、回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを提供するように動作するボリューム転送制御装置を具備しているシステム。
【請求項３０】
前記ボリューム転送制御装置は、
ボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲの絶対値とセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとの比にしたがってボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲを加重し、ボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲが測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙまたは評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとの間のボリューム差として規定される利得スケジューラと、
回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを利得スケジューラにより加重されたボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲにより更新するためのボリューム積分器とを具備している請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
前記利得スケジューラはボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとの比によって増加及び減少する利得を提供するように動作する請求項３０記載のシステム。
【請求項３２】
さらに、所望される吸息流動ＱＩ＿ＳＥＴを提供するために、回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを回路コンプライアンスボリューム流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬへ変換するためのボリューム流動変換器を具備している請求項２９記載のシステム。
【請求項３３】
前記仮想センサは患者回路から患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを測定するためのＹ流動センサを含んでいる請求項２９記載のシステム。
【請求項３４】
測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙはそれぞれの吸息相の開始時にリセットされる請求項２９記載のシステム。
【請求項３５】
測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴを計算するために測定された差流動ＱＮＥＴが呼気相により後続される吸気相の期間中にゼロを横切るとき呼気が開始する時間にリセットされる請求項２９記載のシステム。
【請求項３６】
差流動ＱＮＥＴが吸息相期間中にゼロを横切らないとき、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは、差流動ＱＮＥＴが呼気相の開始後にゼロを横切るとき、または呼気相が流動差ＱＮＥＴがゼロを横切る前、予め定められた時間の期間で開始するときリセットされる請求項３５記載のシステム。
【請求項３７】
吸息ガスを患者に供給するための吸息ポートと、呼気ガスを患者から受けるための呼気ポートを有するベンチレータと、
吸息ポートに接続されている一端部を有する吸息リムと、呼気ポートに接続されている一端部を有する呼気リムと、呼息および呼気リムの他の端部に組み合わされている一端部と患者に接続される他方の端部とを有する患者ピースとを有する患者回路と、
回路コンプライアンス補償されているボリューム制御システムとを具備し、このボリューム制御システムは、
測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと患者回路の回路コンプライアンスとに基づいて、患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴを評価し、または患者回路の患者ピースで測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを提供するように動作する患者ボリューム観察装置と、
評価または測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴまたはＶＯＬＴＩＤ＿Ｙとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴに基づいて、吸息流動ＱＩＮＳＰ＿ＳＥＴを更新するために回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを出力するように動作するボリューム転送制御装置を具備しているベンチレーションシステム。
【請求項３８】
回路コンプライアンス補償されたボリューム制御システムはさらに、回路コンプライアンスと患者回路の患者ピースで測定された圧力との間の関係に基づいて、回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴを計算するように動作する回路コンプライアンス評価装置を具備している請求項３７記載のベンチレーションシステム。
【請求項３９】
患者ボリューム観察装置は評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴを測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴから減算することにより患者ボリュームを評価するように動作する請求項３８記載のベンチレーションシステム。
【請求項４０】
回路コンプライアンス補償されたボリューム制御システムはさらに、回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬへ変換するためのボリューム流動変換器を具備している請求項３８記載のベンチレーションシステム。
【請求項４１】
さらに、回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬを付加することによって吸息流動ＱＩＮＳＰ＿ＳＥＴを更新するための加算器／減算器を具備している請求項３７記載のベンチレーションシステム。
【請求項４２】
ボリューム転送制御装置はさらに、
フィードバックボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲの絶対値とセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとの比により規定された誤差比率を提供し、フィードバックボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲは測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙまたは評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴの間のボリューム差として規定される誤差比率変換器と、
誤差比率にしたがってフィードバックボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲを加重するための利得ＫＶＴＩＤを提供するように動作する利得スケジューラと、
加重されたボリューム誤差を付加することにより回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを更新するためのボリューム積分器とを具備している請求項３７記載のベンチレーションシステム。
【請求項４３】
さらに、セット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴと予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴとに基づいて評価された更新された吸息流動ＱＩＮＳＰ＿ＳＥＴと吸息時間とにしたがって吸息および呼気ポートを制御するサーボ制御サブシステムを具備している請求項３７記載のベンチレーションシステム。
【請求項４４】
患者の呼吸ベンチレーションシステムにおける回路コンプライアンス補償されるボリューム制御方法において、
ａ）患者呼吸ベンチレーションシステムのマシン転送された実質的ボリュームと患者回路の回路コンプライアンスとに基づいて患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴを評価し、または患者回路の患者ピースに位置されている流動センサを介して患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを測定し、
ｂ）セット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとフィードバックボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲとに基づいて回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを更新するステップを含み、回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬは初期設定値ＩＮＩ＿ＣＫＴ＿ＶＯＬを有し、フィードバックボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲは患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴまたはＶＯＬＴＩＤ＿Ｙとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴとの間のボリューム差として規定される方法。
【請求項４５】
マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙはそれぞれの吸息相の開始時にリセットされ更新される請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
患者ボリュームが評価されるとき、ステップ（ａ）はさらに、
ａ１）吸息および呼気流動ＱＩＮＳＰとＱＥＸＰの流動差を計算することによりマシン転送された実質的な流動ＱＮＥＴを提供し、
ａ２）マシン転送実質的ボリュームＱＮＥＴをマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴへ積分するステップを含んでいる請求項４４記載の方法。
【請求項４７】
評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫT＿ＥＳＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴが更新され、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙとは、マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴが吸息相期間中にゼロを横切ることが検出された場合には呼気相の開始時にリセットされる請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
実質的流動ＱＮＥＴが吸息相期間中にゼロを横切らないとき、評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは更新され、マシン転送された実質的な流動ＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは、
呼気相の開始後実質的流動ＱＮＥＴがゼロを横切るときと、
呼気が予め定められた時間にわたって開始された後に早期にリセットされる請求項４６記載の方法。
【請求項４９】
前記ステップ（ａ）はさらに、
ａ３）呼吸回路の患者回路圧力ＰＹと回路ボリュームＶＣＣとの間に関係を与え、
ａ２）測定された患者回路圧力ＰＹと関係から評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴを与え、
ａ３）評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴをマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴから減算することによって評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴを与えるステップを含んでいる請求項４４記載の方法。
【請求項５０】
さらに、前記ステップｂ）は、
ｂ１）セット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴにわたってボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲの絶対値を割算することによりボリューム誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲを計算し、
ｂ２）ボリューム誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲの関数として利得ＫＶＴＩＤを決定し、
ｂ３）利得ＫＶＴＩＤとそのボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲとの積を加算することによって回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを更新するステップを含んでいる請求項４４記載の方法。
【請求項５１】
さらに、ｃ）回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬへ変換するステップを含んでいる請求項４４記載の方法。
【請求項５２】
回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬはＱＴＩＤ＿ＣＴＬ＝６０・（ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬ／＾ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴ）により計算され、ここで＾ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴはセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴと、予め設定された吸息ピーク流動ＱＰＥＡＫ＿ＵＳＥＲと、予め選択された波形とに基づいて評価された吸息時間である請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
さらに、ｄ）回路コンプライアンス流動補償係数の流動ＱＴＩＤ＿ＣＴＬに予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴを加算することにより更新された吸息流動ＱＩ＿ＳＥＴを与えるステップを含んでいる請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
患者回路を通してマシンのベンチレーションを受ける患者のために使用される回路コンプライアンス補償されるボリューム制御方法において、
測定されたマシン転送された実質的ボリュームから、患者回路の回路コンプライアンスに基づいて評価された回路ボリュームを減算することにより、測定された患者ボリューム又は評価された患者ボリュームを与え、
患者ボリュームとセット１回の呼吸量との間のボリューム差を計算することによりフィードバックボリューム誤差を評価し、
フィードバックボリューム誤差の絶対値とセット１回の呼吸量との比により規定される利得によってフィードバックボリューム誤差を加重し、
回路コンプライアンスボリューム補償係数の初期値を予め設定し、
利得により加重されたフィードバックボリューム誤差に基づいて回路コンプライアンスボリューム補償係数を更新するステップを含んでいる方法。
【請求項５５】
さらに、誤差比率が変化するとき利得を調節するステップを含んでいる請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
フィードバックボリューム誤差がゼロであるとき利得はゼロに調節される請求項５４記載の方法。
【請求項５７】
さらに、それぞれの吸息相の開始時に測定されたマシン転送された実質的ボリュームをリセットするステップを含んでいる請求項５４記載の方法。
【請求項５８】
さらに、測定されたマシン転送された実質的流動が呼気相により後続される吸息相期間中にゼロを横切るときのみ、呼気相の開始時に測定されたマシン転送された実質的ボリュームをリセットするステップを含んでいる請求項５４記載の方法。
【請求項５９】
マシン転送された実質的流動が吸息相期間中にゼロを横切らないとき、さらに呼気相の開始後にマシン転送された実質的流動がゼロを横切るとき、またはマシン転送された実質的流動がゼロを横切る前の予め定められた時間の期間にわたって呼気相が開始されるとき、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴをリセットするステップを含んでいる請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
さらに、更新された回路コンプライアンスボリューム補償係数を回路コンプライアンス流動補償係数へ変換するステップを含んでいる請求項５４記載の方法。
【請求項６１】
さらに、回路コンプライアンス流動補償係数を予め定められたピーク吸息流動と加算することにより更新された吸息流動を与えるステップを含んでいる請求項６０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、患者の呼吸ベンチレーションシステムにおける回路コンプライアンス補償されるボリューム制御用システムおよび方法に関し、特に患者の回路コンプライアンスを効率的及び正確に評価し補償することによって全ての年齢及び大きさの患者に適している呼吸ベンチレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸ベンチレーションシステムで正確なセットの１回の呼吸量（ボリューム）を患者に転送するために、患者の回路コンプライアンスは補償されなければならない。患者の回路コンプライアンスの補償は特に肺のコンプライアンスが回路のコンプライアンスの約１３分の１程度に小さい新生児の患者には困難である。回路のコンプライアンスの補償なしでは、不正確なボリュームと不適切な流れが患者に転送される。それ故、呼吸ベンチレーションシステムで患者の回路コンプライアンス補償を助けるための種々の設計及びアルゴリズムが提案されている。現在、多くの回路コンプライアンス補償設計またはアルゴリズムの設定または方法は実際に患者の転送される１回の呼吸量を呼気する能力に影響し、したがってガスのトラップ（取込み）と自動ＰＥＥＰを生じさせる。それ故、市場で入手可能な大部分のベンチレータはボリューム転送における厳しい正確度についての要求のために新生児の患者に適用される回路コンプライアンス補償設計を可能にしない。したがって正確なボリューム転送は臨床医の負担になっている。
【０００３】
現在、１セットの１回の呼吸量に対して患者の回路ボリュームの評価を直接付加する２つのアルゴリズムが普通に使用されている。普通に使用されるアルゴリズムの１つでは、患者の回路ボリュームの評価は特定のピーク流動を有する吸息時間を延長することにより直接１セットの１回の呼吸量へ付加される。患者の回路ボリュームは（呼気圧力トランスデューサにより測定される）ピーク気道圧力と患者の回路コンプライアンスの評価を使用して計算される。理解されるように、吸息時間の延長はしばしば患者の転送される１回の呼吸量を呼気する能力に影響し、したがってガスのトラップと自動ＰＥＥＰを生じる。このような悪い効果は肺のコンプライアンスが患者の回路コンプライアンスの約１３分の１に過ぎない程度の小さい若い小児または新生児の患者には一層重大である。それ故、第１のアルゴリズムに基づく患者の回路コンプライアンス補償は小さい肺コンプライアンスを有する患者には適していない。さらに、このようなアルゴリズムは気道抵抗および／または肺のコンプライアンスに変化が生じたとき応答しない。
【０００４】
第２の方法では、患者の回路ボリュームの評価は予め設定されたピーク吸息流を増加することによってセットの１回の呼吸量に付加され、これは最終的に平均ピーク気道圧力の増加を生じさせる。患者の回路ボリュームは先の（４つの）強制／マシン呼吸の平均ピーク気道圧力と患者の回路コンプライアンスの評価を使用して計算される。患者の回路ボリュームはしたがって呼吸の繰り返しで連続的に上昇される。平均ピーク気道圧力の正のフィードバックにより、第２のアルゴリズムは回路コンプライアンスと患者（肺）コンプライアンスとの比が１３：１程度の高さである新生児の患者のサイズでランナウェイ（集中しない）状態を設定できる。さらにこのアルゴリズムはピーク気道圧力の正のフィードバックの結果として生じるガス圧縮のような効果のために気道抵抗が高い場合には頑強ではない。したがって、このアルゴリズムは大人および幾らかの小児患者サイズにのみ効果的であり、気道抵抗および／または肺コンプライアンスの変化が生じたときは応答しない。
【０００５】
それ故、任意の前述の悪い影響なく全ての患者のサイズに臨床的に許容可能な患者の呼吸ベンチレーションシステムで回路補償されるボリューム制御を行うように動作可能なシステム及び方法を開発する必要がある。
【発明の開示】
【発明の概要】
【０００６】
患者の全てのサイズと年齢に臨床的に許容可能な患者の呼吸ベンチレーションシステムにおける回路コンプライアンス補償されたボリューム制御のためのシステムおよび方法が提供される。ここで提供されるようなシステムおよび方法はボリューム転送を通して吸息時間対呼息時間の一定比（Ｉ：Ｅ比）を維持しながら患者が正確な吸息流動を受けることを可能にする。一定のＩ：Ｅ比が維持されるので、ガスのトラッピングと自動ＰＥＥＰが防止される。既存の装置上のセンサは患者の回路コンプライアンスを補償するために必要とされるボリュームを評価し、正確な吸息流動を決定するために使用され、そのためにシステム及び方法を実行するために付加的な装置は必要とされない。システムの動作及び方法は患者およびベンチレーションシステムの支配物理学に基づいて設計され、それによってベンチレータによるボリューム転送およびベンチレータの弁力学によるアクセスボリューム転送の期間中に呼気リムを通る漏洩が考慮される。それ故、このシステム及び方法は気道抵抗と患者のコンプライアンスの変化に対して頑強である。
【０００７】
患者の呼吸ベンチレーションシステムにおける回路コンプライアンス補償されるボリューム制御のためのシステムは３つの主要なサブシステムに分割されることができ、流動調節されるフィードバックサーボ制御ループと、ボリューム転送制御装置と、患者ボリューム観察装置とを含んでいる。流動調節されるフィードバックサーボ制御ループでは、患者のボリュームの評価または測定された患者のボリュームはフィードバック制御に使用され、それによって患者へのセットの１回の呼吸量の転送が実現されることができる。吸息流動はセットの１回の呼吸量と評価された患者のボリュームとの間のボリューム誤差に基づいて変調される。したがって一定の吸息時間と一定のＩ：Ｅ比が維持されることができる。ボリューム転送制御では、フィードバックボリューム誤差はボリューム誤差の割合（パーセンテージ）に正規化され、フィードバックボリューム誤差はボリューム誤差の割合に基づいてダイナミックに決定された利得により加重される。したがって所望される１回の呼吸量は制御装置の労力を最小にして得られることができる。患者ボリューム観察装置は、呼気リムの漏洩と弁の力学により影響されたボリュームが真の患者の呼吸により同時に捕捉されながら、評価された回路ボリュームと測定されたマシン転送の実質的ボリュームとに基づいて患者ボリュームを評価するように動作可能である。
【０００８】
回路コンプライアンス補償されるボリューム制御方法は評価された回路ボリュームと測定されたマシン転送された実質的ボリュームとに基づいて患者ボリュームを評価し、評価される患者ボリュームのフィードバックに基づいてマシン転送された実質的ボリュームを調節し、吸息流動を変調するステップを含んでいる。評価される回路ボリュームは回路ボリュームと、回路コンプライアンスに基づいて評価された回路圧力との関係により得られる。マシン転送された実質的ボリュームはダイナミック利得スケジューリングにより調節される。特に利得はセットの１回の呼吸量と評価された患者のボリュームとの間のボリューム差とセットの１回の呼吸量との比として規定される正規化されたボリューム誤差においてダイナミックに調節される。それによって、所望された吸息流動は一定の吸息時間とＩ：Ｅ比が維持されることができながら、変調されることができ、患者のボリュームは評価されることができる。
【０００９】
前述のボリューム制御システムを含むベンチレーションシステムも提供される。ベンチレーションシステムは吸息ガスを患者に供給し、患者から呼気される呼気ガスを受けるためのベンチレータを含んでいる。システムはさらに患者回路、好ましくは吸息および呼気ガスをそれぞれ患者へ及び患者から転送するためのＹ回路を具備している。センサ及びトランスデューサは吸息および呼気流動、Ｙ回路圧力、ＰＥＥＰを測定するために設けられる。既存の流動センサと圧力トランスデューサの読取及び読取の計算によって、回路コンプライアンス補償されるボリューム制御システムは測定された結果と評価された患者ボリュームに基づいて回路ボリュームと患者ボリュームを評価するように動作し、それによってマシン転送された実質的ボリュームを調節するための回路コンプライアンスボリューム補償係数を提供し、それによって吸息流動を変調するように転送され、所望される１回の呼吸量を患者へ転送する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ここで説明する種々の実施形態のこれらおよび他の特徴と利点は以下の説明と図面に関して良好に理解されるであろう。類似の符合は全体を通して類似の部分を指している。
【００１１】
電子回路では、電流Ｉは高い電位レベルから低い電位レベルへ流れる。電流Ｉが抵抗、インダクタ、キャパシタまたは負荷のような受動回路素子を通って流れるとき、電圧降下ΔＶはこのような素子を横切って生成される。電気回路の２以上の受動回路素子が相互に並列に接続されるとき、総電流はそれぞれの素子を流れるように分配される２つのより小さい電流に分割される。電流の大きさは素子の抵抗、コンダクタンス、およびキャパシタンスのような特性値にしたがう。患者の呼吸回路では、ガス流Ｑは電流Ｉに類似する方法で高圧力レベルから低圧力レベルへ循環し、通気路抵抗のような回路素子を通るガス流Ｑは電気回路の電圧降下ΔＶに類似の圧力降下ΔＰを発生する。図１は患者の呼吸回路の回路図を示している。示されているように患者の呼吸回路は典型的にベンチレータと患者との間にガスを循環するための患者回路を含んでいる。ベンチレータは吸息ガス流ＱＩＮＳＰを提供し、患者回路を通る患者への及び患者からの呼気ガス流ＱＥＸＰをそれぞれ受ける。理想的には吸息ガス流ＱＩＮＳＰと呼気ガス流ＱＥＸＰとの流動差、即ち実質的流動ＱＮＥＴは全て患者に転送され、それによって必要とされる１回の呼吸量を与える。しかしながら、実際には、患者回路内のボリュームの損失はその回路コンプライアンスＣＴに少なくとも部分的に起因する膨張性のために避けられない。回路コンプライアンスＣＴは肺のコンプライアンスＣＬと並列して流通し、電気回路中のキャパシタに類似した動作をする。
【００１２】
回路コンプライアンス補償なしでは、実質的ガスＱＮＥＴ流ＱＮＥＴにより積分されるマシン転送された実質的ボリュームＶＮＥＴは患者に転送される１回の呼吸量に等価である。しかしながら前述したように実質的ガス流ＱＮＥＴの一部が回路コンプライアンスＣＴによりオフセットされるとき、実際に患者の肺に転送されるボリュームは必要とされる１回の呼吸量よりも実際には小さい。さらに回路コンプライアンスＣＴは患者回路によりオフセットされるボリュームと患者回路を横切る圧力との比として規定される。オフセットボリュームは回路コンプライアンスＣＴに比例する。それ故、回路コンプライアンスＣＴが肺のコンプライアンスＣＬよりも非常に大きいとき、実質的流動ＱＮＥＴの大部分は患者の肺に供給される代わりに患者回路に分配される。
【００１３】
この実施形態では、患者回路は接地圧レベルＰＥＥＰに接続される。それ故、患者回路を横切る圧力はしたがって患者回路ＰＹの患者ピースで測定される圧力とＰＥＥＰとの圧力差である。この実施形態では、通気路抵抗ＲＬは患者の通気路中に存在し、それによって患者の肺に与えられる圧力はＱＬ２ＲＬの係数により減少される。患者回路ＰＹの圧力と肺圧力ＰＬは次式により表されることができる。  
ＰＹ＝ＰＬ＋ＱＬ２ＲＬ            （１）  
規定により、回路コンプライアンスＣＴと肺コンプライアンスＣＬは以下のように表されることができる。  
ＣＬ＝ＶＴＩＤ／（ＰＬ−ＰＥＥＰ）          （２）  
ＣＴ＝ＶＣＣ／（ＰＹ−ＰＥＥＰ）          （３）  
ここでＶＴＩＤはＶＬに等価であり、これは患者の肺に転送される実際のガスボリュームであり、ＶＣＣは回路コンプライアンスによりオフセットされるガスボリュームである。ガスボリュームＶＴＩＤとＶＣＣは患者回路と患者の肺Ｌを通って流れるガス流ＱＴとＱＬを積分することにより転送されることができる。それ故、ガスボリュームＶＣＣとＶＬとの合計は式（４）により表されるようにマシン転送された実質的ボリュームＶＮＥＴに等しく、それは実質的なガス流ＱＮＥＴから積分されることができる。  
ＶＮＥＴ＝ＶＣＣ＋ＶＴＩＤ          （４）  
式（３）と（４）から、患者ボリュームの評価は以下のように表されることができる。  
＾ＶＴＩＤ＝ＶＮＥＴ−ＶＣＣ＝ＶＮＥＴ−ＣＴ（ＰＹ−ＰＥＥＰ）          （５）
式（１）と（２）から、
ＰＹ−ＰＥＥＰ＝（ＶＴＩＤ＋ＣＬ）＋ＱＬ２ＲＬ          （６）
式（５）と（６）から、ベンチレータが転送するために必要とする実質的ボリュームの評価は以下のようになる。  
ＶＮＥＴ＝ＶＴＩＤ＋ＣＴ（ＰＹ−ＰＥＥＰ）または、  
ＶＮＥＴ＝ＶＴＩＤ＋ＣＴ（ＶＴＩＤ／ＣＬ＋ＱＬ２・ＲＬ）及びそれ故、  
＾ＶＮＥＴ＝（１＋（ＣＴ／ＣＬ））ＶＴＩＤ＋ＣＴ・ＱＬ２・ＲＬ          （７）  
式（７）から、マシン転送された実質的ボリュームＶＮＥＴは、肺のコンプライアンスＣＬ、回路コンプライアンスＣＴ、通気路抵抗ＲＬ、所望される患者流動ＱＬ、所望される患者流動ＶＴＩＤが知られているならば計算されることができる。式（７）のボリュームパラメータが対応するガス流の積分であるので、圧力パラメータＰＹは典型的に患者回路のピーク圧力を示すことが認識されよう。
【００１４】
式（７）では、肺のコンプライアンスＣＬと通気路抵抗ＲＬは時間または状態により変化する可能性があるので、所望される患者の１回の呼吸量を実現するために実時間ベースで適切なマシン転送されたボリュームを所望であるように正確に決定することは非常に困難である。このことは通常の回路コンプライアンス補償設計が肺の特定のサイズを有する患者に対してのみ適用可能であるという主要な理由に思われる。それ故この実施形態で与えられているように、回路コンプライアンス補償されるボリューム制御用システム及び方法はベンチレータ中の既存のセンサを使用して患者回路のボリュームと患者の１回の呼吸量とを評価する。実際の吸息流動ＱＩＮＳＰと呼気流動ＱＥＸＰとはベンチレータの既存のセンサにより測定され、マシン転送された実質的流動ＱＮＥＴはその差から得られることができる。このような方法で、種々のボリューム変数は患者の真の吸息と呼気に基づいて得られることができる。
【００１５】
定義により、陽性呼気終圧ＰＥＥＰは呼気相の最後に測定される圧力ＰＹである。それ故、患者がマシンのベンチレーションを受ける前に、患者回路の接地圧力レベルはゼロまたは他の予め設定された値である。回路コンプライアンスＣＴは患者回路に既知のボリュームを供給し、特定の回路ボリュームにおける応答回路圧力を測定することにより決定されることができる。特定の患者回路に対する回路コンプライアンスＣＴはしたがって回路ボリュームＶＣＣと回路圧力ΔＰＹ（＝ＰＹ）の間の経験的関係により表されることができる。患者回路が図１に示されているようにベンチレータと患者との間でガスを循環するために与えられるとき、回路圧力ΔＰＹ（ＰＹ−ＰＥＥＰ）を回路コンプライアンス関係に与えることにより回路ボリュームＶＣＣを得ることができる。この実施形態では、回路圧力ＰＹは吸息相期間中の患者回路の呼気リムで測定される圧力、即ちＩ相期間中ＰＹ＝ＰＥＸＰとして規定され、すなわち、ＰＹはＰＥＸＰと呼気相ＰＩＮＳＰ期間中の患者回路の吸息リムで測定される圧力との間の平均圧力、即ちＥ相期間中ＰＹ＝（ＰＩＮＳＰ＋ＰＥＸＰ）／２である。
【００１６】
図２は回路ボリュームＶＣＣと経験データから得られた圧力差ΔＰＹとの間の関係を示している。示されているように経験データは回路ボリュームＶＣＣと差回路圧力ΔＰＹとの間のほぼ線形関係を示している。それ故、回路コンプライアンスＣＴを反映する勾配ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰを有する直線はグラフから描かれることができ、回路ボリュームＶＣＣは次式により与えられることができる。  
＾ＶＣＣ＝ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰ・（ＰＹ−ＰＥＥＰ）＋ＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴ      （８）  
ここで、ＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴはＶＣＣ軸によるインターセプトである。式（８）で与えられているような数式に加えて、検索表では種々の圧力の応答回路ボリュームの経験データも回路ボリュームＶＣＣの評価に使用されることができることが認識されよう。さらに特定の状態にしたがって、回路ボリュームと圧力との非線形関係が得られ、回路ボリュームの評価に使用されることもできる。
【００１７】
患者回路の回路ボリュームが得られるとき、患者に転送される１回の呼吸量は式（４）から評価されることができ、即ち、  
＾ＶＴＩＤ＝ＶＮＥＴ−＾ＶＣＣ          （９）  
前述したように、マシンＶＮＥＴにより転送される実質的ボリューム、即ち吸息と呼気ガス流ＱＩＮＳＰとＱＥＸＰとの間の差はマシンＱＮＥＴにより転送される実質的流動を積分することにより転送されることができる。
【数１】
2009511174.tif 000003
【００１８】
この実施形態では、回路ボリュームＶＣＣは差ガス流、即ち実質的ガス流ＱＮＥＴ（＝ＱＩＮＳＰ−ＱＥＸＰ）がゼロを交差するまで更新されず、それ故実質的なマシン転送されたボリュームＶＮＥＴの計算は吸息相の開始から実質的流動ＱＮＥＴがゼロを交差するときまで差ガス流ＱＮＥＴにわたって積分される。吸息相が終了する前に実質的流動ＱＮＥＴがゼロを交差する場合、回路ボリュームＶＣＣと１回の呼吸量ＶＴＩＤは吸息相の終わりに評価される。
【００１９】
図３は、前述したように回路コンプライアンス補償されるボリューム制御用のシステムを含んだ患者の呼吸ベンチレーション回路またはベンチレーションシステムを示している。図３に示されているように、ベンチレーションシステムはベンチレータ10と、吸息ガスと呼気ガスをベンチレータ10と患者との間で循環するための患者回路20と、回路コンプライアンス補償されるボリューム制御装置のシステム30と、ベンチレータ10の動作を制御するためのサーボ制御サブシステム40を含んでいる。ベンチレータ10は典型的に患者およびベンチレーションシステムの種々の状態及びパラメータを表示するためのモニタのようなユーザインターフェースと、オペレータまたはユーザが必要とされる設定及びパラメータを入力することを可能にする入力装置（図示せず）とを含んでいる。入力装置はボタンまたはフロントパネルに設けられた任意の調節装置、またはキーボード、マウス或いはユーザが入力設定情報をベンチレータ10へ入力することを可能にする遠隔制御装置を含めたその他の装置を含むことができる。代わりにモニタ12はディスプレイと入力装置の両者が一体化されているタッチスクリーンの形態であってもよい。入力データまたは情報に基づいて、プロセッサは所望の動作を行うためにベンチレータ10を制御するように動作する。ベンチレータ10はさらに吸息ガスと呼気ガスがそれぞれ患者回路20を通って患者へ供給されまたは患者から受けられる吸息ポート14と呼気ポート16を含んでいる。吸息流動制御弁またはオリフィスは典型的に吸息流動ＱＩＮＳＰを制御するために吸息ポート14に設置され、呼気弁は好ましくは呼気ポート16の開／閉状態を制御するために呼気ポート16に設置される。この実施形態では、吸息および呼気流動センサ11と13はそれぞれ吸息ＱＩＮＳＰと呼気流動ＱＥＸＰを測定するために吸息ポート14と呼気ポート16に設置される。さらに吸息圧力トランスデューサ15と呼気圧力トランスデューサ17もまた吸息圧力ＰＩＮＳＰと呼気圧力ＰＥＸＰをそれぞれ測定するために設置される。
【００２０】
示されているように、Ｙ回路のような患者回路20はベンチレータ10を患者に接続するために使用され、それによってベンチレータ10と患者との間でガスを循環するための呼吸回路を構成する。Ｙ回路20は１端部が吸息ポート14に接続されている吸息リム22と、１端部がベンチレータ10の呼気ポート16に接続されている呼気リム24を含んでいる。吸息ポート14と呼気ポート16の他方の端部は患者ピース26の１端部で融合し、その患者ピース26の他方の端部は患者に与えられている。フィルタのような他のアクセサリまたはコンポーネントはＹ回路20の種々の部分に設置されることができる。患者に転送されるガス流ＱＹを直接測定するために、流動センサ28は好ましくは患者ピース26に設置される。吸息流動センサ11および呼気流動センサ13と吸息圧力トランスデューサ15および呼気圧力トランスデューサ17はまた吸息リム22および呼気リム24にそれぞれ設置されることができることが認識される。好ましくは、吸息流動ＱＩＮＳＰ、呼気流動ＱＥＸＰ、吸息圧力ＰＩＮＳＰ、呼気圧力ＰＥＸＰとＰＥＥＰは予め定められた周波数によりサンプリングされる。例えば１実施形態では、これらのプロセスは２ｍ秒毎にサンプリングされる。ベンチレータ10はさらにＱＩＮＳＰ、ＱＥＸＰ、ＰＩＮＳＰ、ＰＥＸＰと他のセンサ読取を含んだ測定されたプロセスパラメータを回路コンプライアンス補償されるボリューム制御システム30へ出力する前に処理するように動作するセンサプロセッサ18を具備することができる。このセンサプロセッサ18はセンサ11、13、15、17、28及び回路コンプライアンス補償されるボリューム制御システム30と通信する個々のセンサを含むことができる。その代わりに、センサプロセッサ18はベンチレータ10の動作を制御するベンチレータ10の前述のプロセッサに一体化されることができる。
【００２１】
図３及び４を参照すると、回路コンプライアンス補償されるボリューム制御装置30のシステムは回路コンプライアンス評価装置31、患者回路ボリューム評価装置32、患者ボリューム観察装置33、ボリューム転送制御装置34、ボリューム流動変換器35を含んでいる。前述したように、患者回路20の回路コンプライアンスＣＴは患者がマシンベンチレーションを受ける前に種々の所定の回路ボリュームＶＣＣで圧力差ΔＰＹを測定することにより評価されることができる。この実施形態では、回路コンプライアンス評価装置31は回路コンプライアンスＣＴを評価するように動作し、それによって勾配ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰとインターセプトＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴを含めた回路ボリュームＶＣＣと圧力差ΔＰＹとの間の関係も得られることができる。回路コンプライアンス評価装置31の勾配ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰとＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴはその後患者回路ボリューム評価装置32に出力される。回路ボリューム評価装置32はまた圧力トランスデューサ17により測定されるＹ回路圧力ＰＹとＰＥＥＰを受信するためベンチレータ10に接続されており、それによって圧力差ΔＰＹが計算されることができる。ΔＰＹ、ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰとインターセプトＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴに基づいて、患者回路ボリュームＶＣＣは式（８）により評価されることができ、患者ボリューム観察装置33へのＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴ出力として示される。回路ボリュームＶＣＣと応答圧力差ΔＰＹとの間の関係を数学的に表す式（８）に加えて、回路コンプライアンスＣＴはまた経験データに基づいて回路ボリュームの応答圧力差を提供する検索表の形態であってもよいことが認識される。
【００２２】
患者ボリューム観察装置33は測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴを受信するように動作し、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴ、即ち実質的流動ＱＮＥＴと、回路ボリューム評価装置32により得られた評価される回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴとを一体化することにより得られたマシン転送された実質的ボリュームを受信するように動作する。評価される回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴを測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴから減算することにより、患者ボリューム、即ち実際に患者に転送される評価される１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは患者ボリューム観察装置33により提供される。好ましくは、評価される回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴと評価される患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは吸息相から呼気相までの真の呼吸が循環するときのタイミングの代わりに、実質的流動ＱＮＥＴがゼロを交差するときのタイミングにしたがって更新される。ボリューム変数の更新タイミングをさらに後述する。
【００２３】
この実施形態では、遮断された患者回路が検出されるとき、または任意のタイプの回路の完全性の警報が付勢されるとき、ボリューム変数は患者回路が再度接続されるか警報がオフになるまで更新されない。即ち、マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴ、評価される患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴ、および評価される回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴは以下のように先に計算された値で固定される。  
ＶＯＬＮＥＴK＝ＶＯＬＮＥＴK-1 
ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴK＝ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴK-1 
ＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴK＝ＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴK-1            （１１）
ここでＫは前述のボリューム変数のサンプリング数を示しているインデックスである。これらのボリューム変数のサンプリング間隔は個々のベンチレータ設定と患者状態のような要因に基づいて決定される。
【００２４】
流動センサ28がＹ回路20に設置されるとき、患者流動ＱＹも測定されることができる。測定された患者流動ＱＹは過剰な回路コンプライアンス補償ボリューム係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬが発生されることを阻止するように、回路転送制御装置34のボリューム限度を容易にするために測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを計算するために使用されることができる。測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは回路コンプライアンス補償ボリューム係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを計算するために評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴを置換するために使用されることができる。さらに、吸息流動ＱＩＮＳＰはまた吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰを得るために積分されることもできる。測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙと吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰの適用をこの明細書で詳細に後述する。式（１１）で表されているボリューム変数に類似して、測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは患者の回路の遮断が検出されたか警報が以下のように付勢されるときはいつでも固定される。
【００２５】
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK-1 
ＶＯＬＩＮＳＰK＝ＶＯＬＩＮＳＰK-1                （１１−１）
好ましくは、それぞれの吸息相の開始時またはベンチレータ10の任意のユーザ設定値が変化するときはいつでも、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴ、測定される患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙ、吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰは初期値（この実施形態では０）にリセットされ、以下のようにサンプリング間隔（この実施形態では２ｍ秒）毎に初期値から更新される。  
ＶＯＬＮＥＴK-1＝０，ＶＯＬＮＥＴK＝（ＱＮＥＴK／６０）＊０．００２  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK-1＝０，ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝（ＱＹK／６０）＊０．００２  
ＶＯＬＩＮＳＰK-1＝０，ＶＯＬＩＮＳＰK＝（ＱＩＮＳＰK／６０）＊０．００２      （１２）
吸息相期間中、実質的流動ＱＮＥＴ、患者の転送される流動ＱＹと吸息流動ＱＩＮＳＰは連続的に監視される。吸息相が少なくとも予め定められた時間（例えばＴＩＭＥＩＮＳＰ＞５０ｍ秒）で開始し、実質的流動ＱＮＥＴがゼロを横切るとき（即ちＱＮＥＴK＜０、ＱＮＥＴK-1＞０であるとき）、ゼロを横切る実質的流動ＱＮＥＴが検出され、フラグが付けられ、マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴ、測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙ、吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰは次式のように連続的に更新される。  
ＶＯＬＮＥＴK＝ＶＯＬＮＥＴK-1＋（ＱＮＥＴK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＮＥＴK＝ｍａｘ（ＶＯＬＮＥＴK，０）  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK-1＋（ＱＹK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝ｍａｘ（ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK，０）  
ＶＯＬＩＮＳＰK＝ＶＯＬＩＮＳＰK-1＋（ＱＩＮＳＰK／６０）＊0.002      （１３）
実質的流動ＱＮＥＴが吸息相期間中にゼロを横切ることが検出されたならば、評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは以下のように吸息相が後続する呼気層の開始時に更新される。
【００２６】
＾ＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴK＝ＣＫＴ＿ＣＭＰＳＬＰ・（ＰＹK−ＰＥＥＰＫ）＋ＣＫＴ＿ＣＭＰＩＮＴ 
＾ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴK＝ＶＯＬＮＥＴK−＾ＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴK 
＾ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴK＝ｍａｘ（＾ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴK，０）          （１４）  
マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは初期セットアップ値にリセットされ、以下のように初期値から更新される。  
ＶＯＬＮＥＴK-1＝０，ＶＯＬＮＥＴK＝（ＱＮＥＴK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＮＥＴK＝ｍｉｎ（ＶＯＬＮＥＴK，０）  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝０，ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝（ＱＹK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝ｍｉｎ（ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK，０）          （１５）
実質的な流動ＱＮＥＴが吸息相期間中にゼロを横切らない状態下では、マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは呼気相の開始時にリセットされない。即ち、マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは以下のように呼気期間中に連続的に更新される。  
ＶＯＬＮＥＴK＝ＶＯＬＮＥＴK-1＋（ＱＮＥＴK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＮＥＴK＝ｍａｘ（ＶＯＬＮＥＴK，０）  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK-1＋（ＱＹK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝ｍａｘ（ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK，０）  
ＶＯＬＩＮＳＰK＝ＶＯＬＩＮＳＰK-1＋（ＱＩＮＳＰK／６０）＊0.002        （１６）
ゼロを交差する実質的流動ＱＮＥＴがマシンが呼気相へ循環された後、１００ｍ秒のような予め定められた期間内に検出されるとき（即ちＴＩＭＥＥＸＰ＞１００ｍ秒およびＱＮＥＴK-1＞０およびＱＮＥＴK＜０であるとき）、または代わりにゼロを交差する実質的流動ＱＮＥＴが検出される前に１００ｍ秒のような予め定められた時間にわたって呼気が継続するとき（即ちＴＩＭＥＥＸＰ＜１００ｍ秒およびＱＮＥＴK＞０）。評価される回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴと評価される患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは式（１４）のように更新され、マシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは初期設定値にリセットされ以下のようにそこから更新される。  
ＶＯＬＮＥＴK-1＝０，ＶＯＬＮＥＴK＝（ＱＮＥＴK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＮＥＴK＝ｍｉｎ（ＶＯＬＮＥＴK，０）  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝０，ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝（ＱＹK／６０）＊0.002，  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK＝ｍｉｎ（ＶＯＬＴＩＤ＿ＹK，０）          （１７）  
この実施形態では、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴと測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙはマシン呼吸相の相の代わりにゼロを横切る実質的流動ＱＮＥＴのタイミングにしたがってリセットされる。これは評価された回路ボリュームＶＯＬＣＫＴ＿ＥＳＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴの計算が真の患者の吸入と呼息と同期されることを可能にする。それによってより正確な実際の患者ボリュームが計算されることができる。評価された患者ボリュームＶＯＬ＿ＥＳＴはそれ故ゼロを交差する実質的な流動ＱＮＥＴのタイミングにしたがって更新され、それによって全てのマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴは患者の呼吸及びマシンの呼吸が位相外であるとき、即ち実質的流動ＱＮＥＴがマシンの呼吸が呼気相へ循環しているときにゼロを交差しないときについて考慮されることができる。
【００２７】
それぞれの吸息相の開始時に、患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴの評価は設定値と評価されるときの実際の値との間の１回の呼吸量の誤差を示すボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲを得るために１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴから減算される。ボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲはしたがって所望されるマシン／システム転送される実質的ボリュームＶＯＬＳＹＳを調整するためにボリューム転送制御装置34により評価された回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを計算するために使用されることができ、それによってベンチレータ10の吸息流動ＱＩ＿ＳＥＴを変調するように所望のマシン／システム転送ボリュームＶＯＬＳＹＳを調整する。この実施形態では、ボリューム転送回路34の初期出力は計算の開始時に予め決定され、即ち回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬは以下のように初期化される。  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬ＝ＩＮＩ＿ＣＫＴ＿ＶＯＬ          （１８）  
回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬはベンチレータ10のユーザ設定が変更されるとき初期値ＩＮＩ＿ＣＫＴ＿ＶＯＬにリセットされる。即ち、新しいパラメータセットがシステムに入力されるときにはいつでも、回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬは初期値ＩＮＩ＿ＣＫＴ＿ＶＯＬにリセットされ、呼吸毎に更新される。
【００２８】
図５に示されている実施形態では、ボリューム転送制御装置34はさらに誤差比率変換器341、利得スケジューラ342、および現在の呼吸Ｋについての回路コンプライアンスボリューム補償ボリューム係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬKを生成するためのボリューム積分器344を具備している。誤差比率変換器341は以下のように、フィードバックボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲKとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴKとの比を計算するために使用される。  
ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲK＝（｜ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲK｜／ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴK）×１００  （１９）  
誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲKは回路コンプライアンスＣＴと患者の肺コンプライアンスＣＬとの比の有効な指示を提供する。即ち誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲKがさらに大きいとき、これは測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴの大部分が患者の肺に与えられる代わりに患者回路20に分配されることを示している。このような状態では、多量のボリュームが正確なマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＳＹＳを提供するために回路コンプライアンスＣＴを補償するために必要とされる可能性があり、したがってこのような十分なボリュームが患者の肺に転送されることができる。それ故、ボリューム転送制御装置34はさらに誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲKにしたがってフィードバックボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲKを加重するために、誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲKを受信し、その誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲKにしたがって利得ＫＶＴＩＤを提供する利得スケジューラ342を具備している。利得ＫＶＴＩＤとボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲKの積はその後乗算器343により得られる。利得ＫＶＴＩＤとボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲKの積、即ち加重されたボリューム誤差はその後積分器344で先の呼吸で計算された回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK-1に付加され、現在の呼吸についての回路コンプライアンス補償された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK-1は以下のように評価されることができる。  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK＝ＫＶＴＩＤ＊ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲK＋ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK-1      （２０）  
ボリューム転送制御装置34はさらに負の回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬKが出力されるのを阻止するためのボリュームレストリクタ345を具備する。特に、ボリュームレストリクタ345は以下のように、最大値とゼロとの間にボリューム転送制御装置34の出力を制限する。  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK＝ｍａｘ．（ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK，０）          （２１）  
前述したように、測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙはボリューム転送制御装置34が回路コンプライアンスを補償するための過剰なボリューム係数を発生することを阻止するためのボリューム限度として使用されることができる。この程度までは、回路コンプライアンス補償される圧力制御用のシステム30はさらに測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを受信しその患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙをセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴに対して比較するように動作するボリュームリミッタ37を具備している。測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙがユーザにより予め設定されたセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴに到達する前、即ちＶＯＬＴＩＤ＿Ｙ＜ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴであるとき、ボリューム転送制御装置34は式（２０）に基づいて回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを生成するために正常に動作する。測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙが１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴに到達するとき、ボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲはゼロとして設定され、  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲ＝０          （２２）  
ボリューム転送制御装置34の出力、即ち回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬは以下のように先の呼吸で計算された値に固定される。  
ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK＝ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK-1          （２３）  
効率的に、ボリュームリミッタ37は測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙがセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴよりも小さいときボリューム転送制御装置34の動作をオンに切り換えるか付勢し、測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙがセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴに等しいかそれを超えるとすぐにボリューム転送制御装置の動作をオフに切り換えるか消勢するように動作する。
【００２９】
表Ｉは誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲにしたがった例示的な利得ＫＶＴＩＤ設定を示している。  
【表１】
2009511174.tif 000004
【００３０】
表Ｉにしたがって、誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲKが１００％および１５０％であるとき、利得ＫＶＴＩＤは４に設定され、それによって４倍のフィードバックボリューム誤差ＶＯＬＴＩＤ＿ＥＲＲKが先に評価された回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK-1に付加される。誤差比率ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲが５０％、２５％、０に低下したとき、利得ＫＶＴＩＤは結果としてそれぞれ２．５、２、１まで減少する。経験的データは利得ＫＶＴＩＤが効率的にＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲにより変化し、所望される１回の呼吸量が４つの呼吸サイクル内で実現されることができるように所望されるマシン／システム転送される実質的ボリュームを調和させる。
【００３１】
ボリューム転送制御装置34の出力ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＫKはその後、ボリューム流動変換器35によりＱＴＩＤ＿ＣＴＫKとして回路コンプライアンス流動補償係数へ変換され、それによって吸息ガス流ＱＩＮＳＰは先に計算されたように正確なボリュームを患者に提供するように更新されることができる。ボリューム係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＫKを流動係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＫKへ変換するために、吸息時間ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴKが最初に評価される。セット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴKは吸息相全体を通して時間ｔにわたって予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴKの積分により計算されることができることが知られている。それ故、予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴKとセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴKが知られるとき、吸息時間ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴはこのような関係により評価されることができる。この実施形態では、予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴKは吸息流動の方形波形が選択されるときの予め設定されたピーク流動ＱＰＥＡＫ＿ＵＳＥＲKに等しい。減速波形が選択される場合、予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴKは吸息相へ予め設定されたピーク流動ＱＰＥＡＫ＿ＵＳＥＲKと時間ｔとの関数である。それ故、選択される波形にしたがって、吸息時間ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴは以下のように評価されることができる。  
【数２】
2009511174.tif 000005
【００３２】
回路コンプライアンス流動補償係数ＱＴＩＤ＿ＣＴＬKはしたがって流動ＱＴＩＤ＿ＣＴＬKへ変換されることができる。  
ＱＴＩＤ＿ＣＴＬK＝６０・（ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬ／＾ＴＩＮＳＰ＿ＥＳＴ）          （２６）  
それ故、必要とされる吸息流動ＱＩＮＳＰ＿ＳＥＴKは次式により計算されることができる。  
ＱＩ＿ＳＥＴK＝ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴK＋ＱＴＩＤ＿ＣＴＬK          （２７）  
サーボ制御サブシステム40により使用されるようにおよびボリュームに基づいた循環のために呼吸制御により使用される全体的に命令されたボリューム、即ち所望されるマシン／システム転送される実質的ボリュームＶＯＬＳＹＳは次式のように更新される。  
ＶＯＬＳＹＳK＝ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴK＋ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬK          （２８）  
測定された吸息流動ＱＩＮＳＰから積分された吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰはマシンの呼吸相を決定するために使用されることができる。式（２９）により要約されるように、測定された吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰが更新または所望されるマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＳＹＳ、即ち回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬ（ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴ＋ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬ）で補償されるセット１回ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴよりも小さいとき、マシンの呼吸は吸息相で維持される。しかしながら測定された吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰがマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＳＹＳに等しいかそれより大きいとき、マシンの呼吸はそれぞれ呼気相に入るかすでに入っている。
【数３】
2009511174.tif 000006
【００３３】
図４に示されているように、回路コンプライアンス補償されたボリューム制御用のシステム30はさらに複数の加算器／減算器301、302、303、304を具備している。示されているように、加算器／減算器301は吸息流動ＱＩＮＳＰと呼気流動ＱＥＸＰを受信するように動作し、それらの間の流動差として規定される実質的流動ＱＮＥＴを計算する。加算器／減算器302はセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴとを患者ボリューム観察装置32から受信するために２つの入力を有している。それによってセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴと評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴの差、即ちボリューム差として規定されるフィードバックボリューム誤差ＶＯＬＰＣＴ＿ＥＲＲKがしたがって得られ、ボリューム転送制御装置34へ入力される。加算器／減算器302はセット１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿ＳＥＴと、ボリューム転送制御装置34により計算された回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬに基づいて所望されるマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＳＹＳを計算するためにボリューム流動変換器35をバイパスする。加算器／減算器304の出力はサーボ制御サブシステム40と位相検出器36に接続され、その位相検出器36は吸息流動ＱＩＮＳＰを吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰへ積分するために積分器311に接続された別の入力を有する。吸息ボリュームＶＯＬＩＮＳＰと加算器／減算器304の出力を比較することにより、位相検出器36は式（２９）にしたがってマシンの現在の呼吸相を決定するように動作する。加算器／減算器303はボリューム流動変換器35に接続された入力と、予め定められたピーク吸息流動ＱＰＥＡＫ＿ＳＥＴを受けるための他の入力と、サーボ制御サブシステム40に接続された出力とを有する。加算器303により、所望される吸息流動ＱＩＮＳＰ＿ＳＥＴが計算され、サブシステムサーボ制御システム40へ入力されることができる。積分器311に加えて、他の積分器312と313も患者流動ＱＹが測定されるときにそれぞれマシン転送されたボリュームＶＯＬＮＥＴ及び測定される患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙを計算するために設置されることができる。
【００３４】
前述したように、測定されたマシン転送された実質的ボリュームＶＯＬＮＥＴは患者ボリューム観察装置33へ入力され、測定された１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿Ｙはボリューム転送制御装置34の最大出力を制御するためにボリュームリミッタ37中で使用されることができる。１実施形態では、測定された１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿Ｙは回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを評価するために評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴを置換するためにも使用される。測定された１回の呼吸量ＶＯＬＴＩＤ＿Ｙに基づいて回路コンプライアンス補償されるボリュームを評価するために、スイッチ38が加算器／減算器302を積分器313または患者ボリューム観察装置33へ選択的に接続するために挿入される。単にスイッチ38を動作することによって、測定された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿Ｙまたは評価された患者ボリュームＶＯＬＴＩＤ＿ＥＳＴは回路コンプライアンスボリューム補償係数ＶＯＬＴＩＤ＿ＣＴＬを評価するためのフィードバックとして選択されることができる。
【００３５】
前述の加算器／減算器301-304と積分器311-313はまたシステム30中に個別に形成されることができ、または代わりにこれらはそれぞれの装置へ一体化されることもできる。例えば積分器311と312はそれぞれ位相検出器36と患者ボリューム観察装置33中へ一体化されることができ、加算器／減算器301、302、303は患者ボリューム観察装置33、ボリューム転送制御装置34、サーボ制御サブシステム40の一部としてそれぞれ一体化されることができる。代わりに、加算器／減算器303はまたボリューム流動変換器35の出力へ一体化されることもでき、加算器／減算器304はまたボリューム転送制御装置34の出力へ一体化されることもできる。さらに、回路コンプライアンス補償されるボリューム制御システム30は個々のハードウェアまたはベンチレータ10へ一体化されたプロセッサにより実行されることができる。回路コンプライアンス補償されるボリューム制御システム30はまたベンチレータに接続されたパーソナルまたはラップトップコンピュータによって、またはベンチレータ10のプロセッサによって直接実行されることもできる。
【００３６】
図３および４に示されているように、所望される吸息流動ＱＩ＿ＳＥＴと所望されるマシン転送されたボリュームＶＯＬＳＹＳはサーボ制御サブシステム40へ入力され、このサーボ制御サブシステム40は所望される吸息流動ＱＩ＿ＳＥＴにしたがって、吸息ポートのオリフィスを制御するために流動制御弁コマンド信号ＦＣＶＤ／Ａを生成し、それによって所望される吸息流動ＱＩ＿ＳＥＴを転送するようにベンチレータ10に命令する。流動制御弁コマンド信号ＦＣＶＤ／Ａに加えて、サーボ制御サブシステム40はまた呼気ポート16の開または閉状態を制御するために呼気弁コマンド信号ＥＶＤ／Ａを発生するように動作する。
【００３７】
前述の説明は限定的なものではなく例示として与えられている。前述の説明が与えられることにより、当業者は回路コンプライアンス補償されるボリューム制御システムを構成する種々の方法を含めた変形をここで説明した本発明の技術的範囲内で考えることができる。さらに、ここで説明された実施形態の種々の特徴は単独でまたは相互に変化する組合せで使用されることができ、ここで説明された特別な組合せに限定されることを意図しない。したがって特許請求の範囲は示されている実施形態によって限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】マシンのベンチレーションを受けている患者の呼気回路図。
【図２】経験データから得られた回路コンプライアンスと、経験データから近似された評価された回路コンプライアンスのグラフ。
【図３】回路コンプライアンス補償されたボリューム制御用のシステムを含むベンチレーションシステムを示すブロック図。
【図４】回路コンプライアンス補償されたボリューム制御用のシステムのブロック図。
【図５】図４に示されているシステムのボリューム転送制御装置のブロック図。
【図１】
2009511174.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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