(57)【要約】  酸素等の圧縮医療ガスを、ブロワ（１）により引き込まれる空気と混合するための混合器を備え、医療ガス用のガスライン（１０）と空気ライン（１１）を含み、これらが共通の呼吸ガスライン（１２）へと開放する人工呼吸器（１４）および／または麻酔器において、ガスライン（１０）の共通のガスライン（１２）への開口部は、ブロワ（１）の下流にあり、ガスライン（１０）の中にはガス流量を可変的に調整するための調整弁（８）が設置され、共通の呼吸ガスライン（１２）の中には、呼吸ガス流量を測定するための流量センサ（３）が設置され、ガスライン（１０）には、ガス流量を測定するための流量センサ（９）が設置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素等の圧縮医療ガスを、ブロワ（１）により引き込まれる空気と混合するための混合器を備え、医療ガス用のガスライン（１０）と空気ライン（１１）を含み、これらが共通の呼吸ガスライン（１２）へと開放する人工呼吸器（１４）および／または麻酔器において、前記ガスライン（１０）の前記共通のガスライン（１２）への開口部は、前記ブロワ（１）の下流にあり、前記ガスライン（１０）の中にはガス流量を可変的に調整するための調整弁（８）、好ましくは比例制御弁が設置され、前記共通の呼吸ガスライン（１２）の中には、呼吸ガスの量を調整するための調整弁（４）、好ましくは比例制御弁が設置され、前記呼吸ガスライン（１２）の中には、前記呼吸ガス流量を測定するための流量センサ（３）が設置され、
前記ガスライン（１０）に、ガス流量を測定するための流量センサ（９）が設置されることを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項２】
請求項１に記載の人工呼吸器（１４）および／または麻酔器において、
入口側において、前記ガスライン（１０）の中にガス圧を低減させる減圧弁（６）が設置され、
その下流に前記調整弁（８）が配置され、
ガス圧を低減させる前記減圧弁（６）は好ましくは、可変的に調整できることを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の人工呼吸器および／または麻酔器において、
前記ガスラインの中の、ガス圧を低減させる前記減圧弁（６）とガス流量を可変的に調整するための前記調整弁（８）の間に安全弁（７）が設置されることを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の人工呼吸器および／または麻酔器において、
前記ブロワ（１）が前記空気ラインの中に配置されることを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の人工呼吸器および／または麻酔器において、
前記空気ライン（１１）の中の、前記ブロワ（１）と、前記空気ライン（１１）の前記呼吸ガスライン（１２）への開口部との間に、前記ブロワ（１）の方向へのガスの還流を防止する逆止弁（２）が設置されることを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の人工呼吸器および／または麻酔器において、
前記呼吸ガスライン（１２）の中の出口側にガス圧センサ（５）が設置されることを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の人工呼吸器および／または麻酔器において、
前記呼吸ガスライン（１２）への医療ガスの流れは、前記ガスライン（１０）に入る、減圧された可能性のあるガスの固有の圧力のみによって起こされることを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の人工呼吸器および／または麻酔器において、
前記人工呼吸器および／または麻酔器（１４）の前記調整弁（８）と前記流量センサ（３、９）は制御ユニット（１３）に接続され、これが前記調整弁（８）を、前記ガスライン（１０）の中の前記流量センサ（９）と前記呼吸ガスライン（１２）の中の前記流量センサ（３）の測定値に応じて制御することを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の人工呼吸器および／または麻酔器において、
前記制御ユニット（１３）が、ガス圧を低減させる前記減圧弁（６）および／または、ガス流量を呼吸サイクルに応じて可変的に調整する前記調整弁（８）を制御することを特徴とする人工呼吸器および／または麻酔器。
【請求項１０】
呼吸ガスが、酸素等の圧縮医療ガスをブロワ（１）によって搬送される空気と混合することによって供給され、医療ガスのためのガスライン（１０）と空気ライン（１１）を有し、これらが共通のガスライン（１２）へと開放する人工呼吸器および／または麻酔器の操作方法において、
前記医療ガスの前記共通の呼吸ガスライン（１２）への供給が前記ブロワ（１）の下流で行われ、前記医療ガスの前記呼吸ガスライン（１２）への供給が前記ガスライン（１０）の中の調整弁（８）、好ましくは比例制御弁によって制御され、
前記呼吸ガスの量が、前記呼吸ガスライン（１２）の中の調整弁（４）、好ましくは比例制御弁により調整されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記医療ガスの前記呼吸ガスライン（１２）への流れが、前記ガスライン（１０）に入る、減圧された可能性のあるガスの固有の圧力のみによって起こされること、および／または
前記ガスライン（１０）の中の調整弁（８）が、前記ガスライン内に設置された流量センサ（９）と前記呼吸ガスライン（１２）に設置された流量センサ（３）の測定値に応じて制御されること
を特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の方法において、
前記流量センサ（３、９）の測定値がリアルタイムで評価され、相互に関連付けられ、前記調整弁（８）が前記測定値の処理に応じてリアルタイムで制御されること、および／または、
好ましくは、前記ガスライン（１０）の中の前記調整弁（８）の制御が、呼吸サイクルに応じて行われること、および／または、
好ましくは、呼吸サイクルが、前記呼吸ガスライン（１２）の中の出口側に配置されたガス圧センサ（５）によって判断されること
を特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法において、
前記ガスライン（１０）において、入口側の前記医療ガスの圧力が、前記調整弁（８）に関して上流に配置された弁（６）によって減圧されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法において、
呼吸サイクルに応じてガス圧を低減させる前記減圧弁（６）は、出口側において前記呼吸ガスライン（１２）で呼吸が検出されない時に前記弁（６）が絞られるように制御されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法において、
前記空気ライン（１１）への前記医療ガスの還流が、前記ブロワ（１）と、前記空気ライン（１１）の前記呼吸ガスライン（１２）への開口部との間に配置された逆止弁（２）によって防止されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
呼吸装置において、
医療ガスラインと、
空気ラインと、
共通の呼吸ガスラインであって、前記医療ガスラインと前記空気ラインの両方が前記呼吸ガスラインへと開放しているような共通の呼吸ガスラインと、
前記空気ライン内のブロワであって、前記空気ラインが前記ブロワの下流で前記共通の呼吸ガスラインへと開放しているようなブロワと、
前記医療ガスラインの中の、医療ガス流量を可変的に調整するように構成された第一の調整弁と、
前記共通の呼吸ガスラインの中の、呼吸ガスの量を調整するように構成された第二の調整弁と、
前記共通の呼吸ラインの中の、呼吸ガスの流量を測定するように構成された第一の流量センサと、
前記医療ガスラインの中の、医療ガスの流量を測定するように構成された第二の流量センサと、
を備えることを特徴とする呼吸装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の呼吸装置において、
前記第一の調整弁は比例制御弁であり、
前記第二の調整弁は比例制御弁である
ことを特徴とする呼吸装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の呼吸装置において、
前記医療ガスラインの中の、医療ガスの圧力を減圧するように構成された可変的に調整可能な減圧弁をさらに備え、前記第一の調整弁は前記可変的に調整可能な減圧弁の下流に配置されることを特徴とする呼吸装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の呼吸装置において、
前記医療ガスラインの中の安全弁をさらに備え、前記安全弁は前記減圧弁と前記第一の調整弁の間に配置されることを特徴とする呼吸装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の呼吸装置において、
前記第一と第二の流量センサと、前記第一の調整弁に動作的に接続され、前記第一の調整弁を、前記第一と第二の流量センサにより測定される数値に応じて制御する制御ユニットをさらに備えることを特徴とする呼吸装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の呼吸装置において、
前記制御ユニットが前記減圧弁を制御することを特徴とする呼吸装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の呼吸装置において、
前記制御ユニットが前記第一の調整弁を呼吸サイクルに応じて制御することを特徴とする呼吸装置。
【請求項２３】
請求項１６に記載の呼吸装置において、
前記空気ラインの中の、前記ブロワに向かうガスの還流を防止するように構成された逆止弁をさらに備えることを特徴とする呼吸装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の呼吸装置において、
前記逆止弁は前記ブロワの下流に設置されることを特徴とする呼吸装置。
【請求項２５】
請求項１６に記載の呼吸装置において、
前記呼吸ガスラインの中に設置されたれガス圧センサをさらに備えることを特徴とする呼吸装置。
【請求項２６】
請求項１６に記載の呼吸装置において、
前記第一と第二の流量センサと、前記第一の調整弁に動作的に接続され、前記第一の調整弁を、前記第一と第二の流量センサにより測定された数値に応じて制御する制御ユニットをさらに備えることを特徴とする呼吸装置。
【請求項２７】
呼吸装置の操作方法において、
ブロワによって空気を空気ラインに搬送するステップと、
圧縮医療ガスを医療ガスラインに供給するステップと、
前記搬送された空気と前記圧縮医療ガスを呼吸ガスラインの中で混合するステップと、
前記呼吸ガスラインへの前記圧縮医療ガスの供給を第一の調整弁で制御するステップと、
前記呼吸ガスラインからの呼吸ガスの量を、前記呼吸ガスラインの中の第二の調整弁により調整するステップと、
を含むことを特徴とする操作方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の呼吸装置の操作方法において、
前記第一の調整弁を、前記呼吸ガスラインの中の第一の流量センサにより測定された数値に応じて、および前記医療ガスラインの中の第二の流量センサにより測定された数値に応じて制御するステップをさらに含むことを特徴とする操作方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の呼吸装置の操作方法において、
前記第一と第二の流量センサの測定値を評価し、相関させるステップと、
前記第一の調整弁を、前記測定値を評価し、関連付けることに応じて制御するステップと、
をさらに含むことを特徴とする操作方法。
【請求項３０】
請求項２７に記載の呼吸装置の操作方法において、
前記第一の調整弁を呼吸サイクルに応じて制御するステップをさらに含むことを特徴とする操作方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の呼吸装置の操作方法において、
前記呼吸ガスラインの出口側のガス圧センサで呼吸サイクルを判断するステップをさらに含むことを特徴とする操作方法。
【請求項３２】
請求項２７に記載の呼吸装置の操作方法において、
医療ガスの圧力を前記第一の調整弁の上流に設置された減圧弁により減圧するステップをさらに含むことを特徴とする操作方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の呼吸装置の操作方法において、
前記減圧弁を呼吸サイクルに応じて、前記呼吸ガスラインにおいて呼吸されていないことが検出された時に、前記減圧弁が絞られるように制御するステップをさらに含むことを特徴とする操作方法。
【請求項３４】
請求項３２に記載の呼吸装置の操作方法において、
前記空気ラインへの医療ガスの還流を、前記ブロワと呼吸ガスラインの間に配置された逆止弁によって防止されることを特徴とする操作方法。
【請求項３５】
呼吸装置において、
医療ガスラインと、
空気ラインと、
共通の呼吸ガスラインであって、前記医療ガスラインと前記空気ラインの両方が前記呼吸ガスラインへと開放しているような共通の呼吸ガスラインと、
前記空気ライン内のブロワであって、前記空気ラインが前記ブロワの気流で前記共通の呼吸ガスラインへと開放しているようなブロワと、
前記医療ガスラインの中の、医療ガス流量を可変的に調整するように構成された第一の調整弁と、
前記共通の呼吸ガスラインの中の、呼吸ガスの量を調整するように構成された第二の調整弁と、
前記共通の呼吸ラインの中の、呼吸ガスの流量を測定するように構成された第一の流量センサと、
前記医療ガスラインの中の、医療ガスの流量を測定するように構成された第二の流量センサと、
前記医療ガスラインの中の、医療ガスの圧力を減圧するように構成された可変的に調整可能な減圧弁であって、前記第一の調整弁が前記可変的に調整可能な減圧弁の下流に設置されるような減圧弁と、
前記医療ガスラインの中の安全弁であって、前記減圧弁と前記第一の調整弁の間に設置された安全弁と、
前記空気ラインの中の、前記ブロワに向かうガスの還流を防止するように構成された逆止弁であって、前記ブロワの下流に配置された逆止弁と、
前記呼吸ガスラインの中に設置されたガス圧センサと、
前記第一と第二の流量センサと、前記第一の調整弁に動作的に接続され、前記第一の調整弁を、前記第一と第二の流量センサにより測定された数値に応じて制御し、前記減圧弁を制御するように動作的に接続され、また前記第一の調整弁を呼吸サイクルに応じて制御するように動作的に接続された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする呼吸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、先願である２０１０年９月８日に出願された米国仮特許出願第６１／３８１，０５６号の優先権の利益、またはその通常出願としての利益を主張し、本願はまた、先願である２０１０年９月７日に出願された欧州特許出願第１０１７５６６８号の優先権の利益も主張し、欧州特許出願第１０１７５６６８号と米国特許出願第６１／３８１，０５６号の全文を引用により、あらゆる点において、本願にそのものが記載されているかのようにすべて本願に援用する。
【０００２】
本発明は、酸素等の圧縮医療ガスをブロワにより引き込まれる空気と混合するための混合器を備え、医療ガスのためのガスラインと空気ラインを含み、これらが共通の呼吸ガスラインへと開放している人工呼吸器および／または麻酔器（lung ventilator and/or anaesthesia machine ）に関する。
【０００３】
本発明は、酸素等の圧縮医療ガスをブロワにより引き込まれる空気と混合することによって呼吸ガスが供給され、医療ガスのためのガスラインと空気ラインを含み、これらが共通の呼吸ガスラインへと開放している人工呼吸器および／または麻酔器の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
公知の人工呼吸器は酸素と空気を混合し、これらのガスはいずれも、病院の高圧配管システムまたはガスボンベから高圧（約２〜７バール）下で供給される。両方のガスが特定の比率（たとえば１：１）で混合され、呼吸サイクル中に患者に供給される。混合は一般に、ガスが呼吸マスクまたは呼吸チューブの上流に配置された混合タンクへと（通常、オン／オフ弁を介して）供給され、そこから制御式換気弁を介して患者に供給される。
【０００５】
上記の変形もあり、その場合は別々の２本の加圧ラインから供給される両方のガスが人工呼吸器の出口で直接混合され、患者に供給される際に２つの制御式換気弁（比例制御弁）、すなわち圧縮空気用の１つと高圧酸素用の１つを通る。両方の比例制御弁によって同時に患者へのガス流量が調整され、その結果、必要な量のガスと必要な混合ガスが得られる。
【０００６】
しかしながら、これらの方法による動作を適正に行わせるには、どちらのガスについても略同じ圧力の高圧システムを設置しなければならない。基本的な欠点は、最初から圧縮空気が必要である点である。これに加えて、圧縮空気の減圧により温度が下がる。そのため、呼吸空気が外から加湿される場合、患者用チューブをあたためなければ結露が発生する。
【０００７】
新しいタイプの人工呼吸器では、空気流および／または空気圧がファンホイール（ブロワやタービンとも呼ばれる）の形態のブロワによって生成される。その利点は、空気を圧縮ガスとして利用する必要がなく、単純に周囲の大気中から引き込めることである。このようなシステムにおいては、高圧タンク（病院内の配管または酸素ボンベ）から酸素（またはその他のガスまたは混合ガス）を追加するために、酸素を、弁を介してブロワの入口領域へと吹き込み、空気のほかに、ブロワによっても酸素が呼吸マスクの前の換気弁へと搬送されるようになっている。
【０００８】
しかしながら、この設計には問題がある。これは高圧の酸素を比較的低圧の空気供給源に混合する問題は解決するが、以下のような欠点を有する。
【０００９】
純度の高い酸素が比較的高温のブロワを介して搬送されるため、発火の危険性が大幅に高まる。酸素の量を正確に調整することができず、これが、換気不良および／または比較的高価な酸素の浪費につながる。患者の吸息時に、不必要に大量の酸素が供給され、無駄になる。
【００１０】
先行技術について、多数の文献を利用しながら以下にさらに詳しく説明する。
【００１１】
米国特許第４０２２２３４（Ａ）号は、２種類のガスが特定の比で相互に混合されてから、呼吸ガスラインへと供給される人工呼吸器を開示している。その目的のために、圧力室が設置され、その中に異なるガスが逐次的に供給される。圧力室内の圧力が特定の数値まで低下するとすぐに、まずガスＡが導入される。この結果として圧力が上昇して別の閾値に達すると、ガスＢが導入されて所定の最終圧力となる。この最終圧力に到達するとすぐに、混合ガスが圧力室から放出されてタンク内に供給され、そこから呼吸ガスが引き出される。
【００１２】
この種のガス混合には、ガスを連続的に混合できないという欠点がある。また、圧力測定が正確でない可能性があるため、所望の濃度の数値の通りにガスを正確に混合することができない。さらに、このシステムには圧力室のための別のタンクが必要となり、空間要求が非常に大きくなる。
【００１３】
米国特許第４５８７９６７（Ａ）号明細書は可変流ピストン人工呼吸器を開示しており、この場合、酸素は酸素タンク（酸素ボンベ）から供給される。酸素ラインには調整弁（比例制御弁）があり、これはパルス幅変調信号に比例する酸素流を生成する。酸素流が混合室内に流れ、その中にはピストンポンプから他のラインによって空気が供給される。呼吸ガスは混合室から直接患者に供給され、混合室と患者の間にセンサが設置され、これが呼吸空気の酸素濃度を測定する。センサはすべて、ピストンポンプと同様に制御装置に接続される。
【００１４】
このようなシステムの欠点は、酸素含有量の測定に誤りが伴う可能性があり、温度、湿度、ガス流量等に大きく依存することである。また、ピストンシステムからは連続的なガス流を提供できない。したがって、呼吸ガスの投与量を細かく、正確に調整することができない。
【００１５】
米国特許第５３８３４９９（Ａ）号明細書は、ガスを混合し、間欠的に供給する制御システムを開示している。このシステムは、酸素と空気の圧縮ガス源を使用する。両方のガスの供給ラインが大型の圧縮容器へと開放し、その中でガスが混合される。呼吸ガスは、この圧縮容器から必要な量だけ引き出される。
【００１６】
特に不利なのが、混合ガスを貯蔵するための大きな圧縮容器であり、これによって空間要求が大きくなり、重量も増す。
【００１７】
国際公開第２００８／０９２０２１（Ａ２）号パンフレットは、酸素等の圧縮医療ガスをブロワによって引き込まれる空気と混合するための混合器を備えるシステムを開示しており、これは、医療ガスのためのガスラインと空気ラインを有し、これらは共通の呼吸ガスラインへと開放する。ガスラインの共通のガスラインへの開口部は、ブロワより下流にある。ガスラインの中には、ガス流量を可変的に調整する調整弁が設置され、共通の呼吸ガスラインの中には、呼吸ガスの量を調整する調整弁が設置される。呼吸ガスラインには、呼吸ガスの流量を測定する流量センサが設置される。米国特許出願公開第２００９／０２４１９６０（Ａ１）号明細書は、このような種類で別の高圧低圧二重の呼吸システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第４０２２２３４号明細書
【特許文献２】米国特許第４５８７９６７号明細書
【特許文献３】米国特許第５３８３４９９号明細書
【特許文献４】国際公開第２００８／０９２０２１号パンフレット
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／０２４１９６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、一方で公知の低圧ブロワ技術、他方で公知の高圧酸素を用いて動作するが、上記のような発火の危険がなく、酸素が浪費されず、空気と酸素またはその他の医療ガス、たとえば麻薬、窒素、ＣＯ2との混合物の量を正確に調整する新しい人工呼吸器を考案することである。より詳しくは、本発明の目的は、先行技術において発生する欠点を排除し、医療ガスと空気の混合を正確に制御できる、人工呼吸器および／または麻酔器を提供することである。これに加えて、患者に投与される呼吸ガスの量は、最適に制御されるべきでる。特に、新しいシステムでは、呼吸ガス内の酸素濃度が、呼吸サイクルの影響に関係なく確実に一定に保たれるべきである。本発明により、人工呼吸器の空間要求と重量が小さく保たれ、安全性が向上されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴を有する人工呼吸器および／または麻酔器により達成される。
【００２１】
本発明の方策によって、空気への医療ガスの供給を正確に調整可能であり、それと同時に、呼吸ガスの量を正確に調整することができる。その中で、高圧医療ガスが、周辺から引き込まれる低圧の空気と混合される。以下の説明の中では「酸素」という用語が時々使用されるが、本発明はすべての医療ガスに応用できる。本発明においては、空気だけがブロワの中を流れ、その結果、医療ガスが入口の方向に失われることはない。このようにして、必要なガスの組成をより正確に設定できる。
【００２２】
適切な制御により、酸素の供給を測定パラメータに応じて明確に制御できる。測定パラメータは、ライン内の流量等のシステム内パラメータと、呼吸サイクル等の患者特定パラメータのいずれかにも関する。このようにして、酸素を正確に混合できるだけでなく、不要な時には効率的に節約できる。呼息段階では、ガスライン内のこの調整弁を絞ることができる。吸息側の調整／比例制御弁により、患者の方向への混合ガスを最適な量に調整できる。２つの調整弁の相互作用によって、正確に調整された混合ガスが供給される。本発明は、タンクが不要であるため、小型の構造であることを特徴とする。ブロワによって十分な流量が確保されるが、それに関係なく、所定の酸素濃度に調整されるため、患者にとっての最大流量が提供される。
【００２３】
これは、家庭用人工呼吸器のほか、集中治療室や手術室で使用される人工呼吸器および／または麻酔器に関係する。その他の圧力および／またはガス流量および／または容積センサが、患者への流量に影響を与えることができる。
【００２４】
ガスライン内のガス流量を測定する流量センサと、呼吸ガスライン内の呼吸ガスを測定する流量センサが設置される。個々の流量センサの測定値を相互に関係付けることができ、それによって、流量の各々の比から、空気中の医療ガスの濃度に関する正確な結論を引き出すことができる。すると、ガスライン内の調整弁をこの測定値の処理に応じて作動させることができる。フィードバックループを通じて、特定のガス濃度に対応する最適な弁の設定を行うことができる。
【００２５】
１つの実施形態において、ガス圧を低下させる弁がガスライン内に設置され、この調整弁はその下流に配置される。この方策には、調整弁より前の医療ガスの圧力が、圧力タンクと比較してすでに大きく減圧されているため、ガス流量の調整が簡単になり、より正確になるという利点がある。
【００２６】
１つの実施形態において、ガス圧を低下させる弁は可変的に調整可能である。これによって、弁の連続的な調整と、ガスライン内の調整弁以前の圧力のどのような設定も可能となる。この減圧弁の絞りは、以下の段階において有利である。すなわち、呼吸の休止時のように換気弁において呼吸が行われず、調整弁が絞られ、または完全に閉じると、絞られた調整弁の前は高圧となる。調整弁を再び開くと、均圧によって過剰に大量の酸素が呼吸ガスラインに流入し、その結果、呼吸ガス内の酸素の濃度が高すぎることになる。しかしながら、調整弁と同時に減圧弁が絞られると、過剰な高圧と過剰な酸素を防止できる。測定パラメータの評価と同様に、これもリアルタイムで実行できる。
【００２７】
１つの実施形態において、安全弁がガスライン内の、好ましくはガス圧を低下させる弁とガス流量を可変的に調整する調整弁の間に設置され、その結果、患者とスタッフに対する安全性をさらに高めることができる。
【００２８】
１つの実施形態において、ブロワが空気ライン内に配置され、医療ガスが動作中にあたたまったブロワの部品に接触しえないようにされる。これは、特に酸素に関連があり、これは発火のリスクを大幅に低減させることができるからである。
【００２９】
１つの実施形態において、逆止弁が空気ライン内の、ブロワと空気ラインの呼吸ガスラインへの開口部との間に設置され、ブロワの方向へのガスの還流が防止される。これによって酸素の場合の発火の危険性がさらに低下し、それは圧力比が変化したとしても、酸素のブロワ方向への還流を防止できるからである。また、酸素が外部に到達し、浪費されるのも防止される。
【００３０】
１つの実施形態において、圧力センサが呼吸ガスライン内の、出口側に設置される。この圧力センサにより、呼吸ガスの圧力を、患者に供給する前にモニタできる。この圧力センサはまた、呼吸サイクルを検出するために使用でき、それが調整弁のための制御パラメータとなる。
【００３１】
１つの実施形態において、医療ガスの呼吸ガスラインへの流入は、おそらく減圧されている（減圧された可能性のある）、ガスラインに入るガスの固有の圧力のみによって起こされる。したがって、ガスラインの中には、医療ガスのための積極的な搬送装置が不要である。人工呼吸器に接続された高圧ガスは、固有ガスを使って呼吸ガスラインの方向に搬送される。
【００３２】
１つの実施形態において、人工呼吸器および／または麻酔器の調整弁と流量計が制御ユニットに接続され、これがガスライン内の流量センサと呼吸ガスライン内の流量センサの測定値に応じて調整弁を制御する。流量／相互に関する流量の比が、ガスライン内の調整弁のための制御パラメータとして使用される。測定データはリアルタイムで継続的に評価され、必要であれば、校正表と比較されて相互に関連付けられ、その後、調整弁のリアルタイムでの制御のための開始点となる。指定された濃度と異なる場合、または新たに指定された濃度を設定する時、調整弁は自動的に再調整可能である。
【００３３】
１つの実施形態において、制御ユニットは、ガス圧を低下させる弁および／または呼吸サイクルに応じてガス流量を調整するための調整弁を制御する。この実施形態においては、流量の測定値が制御パラメータとして使用されるだけでなく、弁の開閉も呼吸サイクルに応じて行われる。酸素が実際に必要な時だけ供給されるように制御され、その結果、酸素を節約することができる。
【００３４】
酸素等の圧縮医療ガスをブロワにより引き込まれる空気と混合することによって呼吸ガスが供給され、医療ガスのためのガスラインと空気ラインを含み、これらが共通の呼吸ガスラインへと開放している人工呼吸器および／または麻酔器の本発明による操作方法は、医療ガスの共通の呼吸ガスラインへの供給がブロワの下流で行われることと、医療ガスの呼吸ガスラインへの供給が、ガスライン内に配置された制御弁、好ましくは比例制御弁によって制御されることと、呼吸ガスの量が呼吸ガスライン内の調整弁で調整されることを特徴とする。
【００３５】
１つの実施形態において、医療ガスの呼気ガスラインへの流入は、おそらく減圧されている、ガスラインに入るガスの固有の圧力のみによって起こされる。
【００３６】
１つの実施形態において、ガスライン内の調整弁は、ガスライン内に設置された流量センサと呼気ガスライン内に設置された流量センサの測定値に応じて制御される。
【００３７】
高圧酸素は好ましくは、ガスライン内の減圧弁を介して流量測定器に供給され、そこから第一の制御可能な比例制御弁を介して呼吸ガスラインに供給される。ブロワもまた、好ましくは逆止弁を介して、この呼吸ガスラインの中に空気を供給する。呼吸ガスラインの外側には、第二の流量測定器と第二の比例制御弁（換気弁）がある。
【００３８】
どちらの比例制御弁も、リアルタイムで、患者の呼吸リズムによって制御される。制御装置が両方の流量測定値を測定し、比較して、予め設定された数値に従って、正しい比の酸素が流量全体の中に混合される。
【００３９】
１つの実施形態において、圧力流量センサの測定値がリアルタイムで評価され、相関され、調整弁はこの測定値の処理に応じてリアルタイムで制御される。このようにして、調整弁を適正に制御することにより、指定された数値との若干のずれを直ちに検出し、補償できる。
【００４０】
１つの実施形態において、ガスライン内の制御弁が呼吸サイクルに応じて制御される。
【００４１】
１つの実施形態において、医療ガスの圧力は、調整弁の上流に配置された弁により、ガスラインの入口側で減圧される。
【００４２】
１つの実施形態において、呼吸サイクルに応じてガス圧を低下させる弁は、出口側において、呼吸ガスライン上で呼吸が検出されなければ弁が絞られるように制御される。
【００４３】
１つの実施形態において、呼吸サイクルは呼吸ガスラインの外側に配置されたガス圧センサによって測定される。もちろん、呼吸サイクルは別の方法で、たとえば、伸縮性の胸部バンドで胸郭の膨張を測定する方法、吸息と呼息の間の酸素濃度を測定する方法等によって判断することも考えられる。
【００４４】
１つの実施形態において、医療ガスの空気ラインへの還流は、ブロワと、空気ラインの、呼吸ガスラインへの開口部との間に配置された逆止弁によって防止される。
【００４５】
人工呼吸器および／または麻酔器にはもちろん、出力ユニットまたは表示装置、コンピュータ、制御プログラムおよび内部センサのほか、当然のことながら患者のための少なくとも１つの換気接続手段を設けることができる。
【００４６】
他の実施形態は図面に示され、特許請求の範囲の従属項に記載されている。本明細書において、「１つの実施形態」、「ある実施形態」という用語は、その実施形態に関連して説明されている具体的な特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。「１つの実施形態において」という用語が本明細書中の異なる箇所で使用されている場合、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すとはかぎらず、別の、または代替的な実施形態は相互に他の実施形態を排除しない。さらに、説明されているさまざまな特徴が、ある実施形態では示されるが、他では示されないかもしれない。同様に、説明されているさまざまな要件が、ある実施形態には必要であるが、他の実施形態には必要でないかもしれない。参照符号のリストは本明細書の一部である。図に基づき、本発名を符号や例を用いて以下にさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による人工呼吸器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、本発明による人工呼吸器１４、たとえば（携帯型の）家庭用人工呼吸器または、集中治療室や手術室で使用される人工呼吸器または麻酔器を示す。機能的に、人工呼吸器１４は２つの領域に分けられる。これらは混合器と換気部である。混合器においては、医療ガス、たとえば酸素、窒素、一酸化物、その他の各種の麻酔、吸入鎮痛剤等が空気と混合される。換気部は、その結果として得られる混合ガスが呼吸用ガスとして適切な圧力と流量（投与量）で患者に供給される通路となる。人工呼吸器１４はそれゆえ、ガスライン１０と空気ライン１１を有し、これらは共通の呼吸空気ライン１２へと開放している。
【００４９】
たとえば高圧ガスボンベの接続点または高圧ガス配管系の接続手段の形態のガス入口Ｂが、ガスライン１０へと開放しており、その中に医療ガスが流れる。ガスライン１０は入口側に弁６を有し、これは通常、減圧弁であり、それによってガス圧が下流で減圧される。好ましくは、この弁は可変的に調整可能であるため、下流のガス圧を自在に調整できる。調整弁８、すなわち比例制御弁は、共通の呼吸ガスライン１２の方向への医療ガスの流量を決定する。流量センサ９がガスライン１０に組み込まれ、図の例の実施形態では、調整弁８の下流に配置されている。安全のために、安全弁７が減圧弁６と調整弁８の間に設置され、弁の故障または誤動作時に作動し、すなわち、ガスライン１０内の圧力が閾値を超えると閉じる。好ましい実施形態において、安全弁７は制御ユニット１３によっても制御される。減圧弁６も、制御ユニット１３によって制御可能であり、あるいは空気圧式圧力調整器としても設計できる。
【００５０】
医療ガスは、外部の圧力タンクの中に貯蔵され、ガスラインＢを介して供給されるガスの固有の圧力のみによってガスライン１０の中に搬送される。したがって、ガスライン１０の中に積極的な搬送装置は不要となる。
【００５１】
空気入口Ａには、好ましくは引込空気を清浄にするためのフィルタが設けられている。空気入口Ａは、空気ライン１１へと開放しており、この場合、ブロワ１が引き込まれた空気を積極的に搬送する。ブロワ１の下流の空気ライン１１内に逆止弁２があり、これが医療ガスまたは混合ガスの空気入口Ａの方向への還流を防止する。２つのライン１０と１１は共通の呼吸ガスライン１２へと続き、そこにはすでに必要な組成の混合ガスが入っている。呼吸ガスライン１２は、流量センサ３と、調整弁４、好ましくは比例制御弁と、圧力センサ５を有する。調整弁４は、患者特定の医療上の必要性に応じて混合ガスの量を調整する。
【００５２】
ライン内のすべての調整弁とセンサおよびブロワは、制御と信号送信という点で、制御ユニット１３に接続される。制御／信号線は図１中、点線と破線で示されている。本発明の１つの実施形態の重要な特徴は、ガスライン１０の中の調整弁８が制御ユニット１３により、呼吸ガスライン１２の中で搬送される混合ガスが必要な組成となるように制御されることである。この目的のために、制御ユニット１３は常に、好ましくは継続的に、流量センサ３と９により記録される測定値を読み取り、その結果、調整パラメータがこれらの測定値から決定され、調整弁８の調整に使用される。校正データを利用し、および／または温度、圧力、湿度等の他のパラメータを考慮して測定値を処理した後、ガスライン１０の流量のガスライン１２の流量に対する比は重要な役割を果たす。この比により、混合ガス中の医療ガスの比が決まる。（酸素の場合、空気中に自然の比率の酸素がすでに含まれていることを考慮する必要がある。）測定評価の結果が指定の数値または呼吸空気の指定の組成と異なる場合、調整弁８をわずかに再調整でき、フィードバックループが形成される。
【００５３】
特に好ましい実施形態において、流量センサの測定値はリアルタイムで継続的に評価され、調整パラメータとして提供される。弁はまた、このような常に変化する調整パラメータに従って制御され、弁を呼吸サイクルにも合わせることができる。たとえば、呼吸ガスラインの出口Ｃにおいて呼吸が検出されない場合、調整弁８が絞られて、不必要に酸素を供給しないようにすることができる。同様に、呼吸ガスライン内の調整弁４もこの段階で絞られるようにすることができる。絞られている間に調整弁８より前のガスライン１０の中の圧力が過剰にならないように、ガス圧力を低下させるための弁６もまた、好ましくは調整可能である。調整弁８の絞りに応じて、弁６が相応に絞られ、２つの弁６と８の間の圧力が上昇しない。そうでない場合、その後、調整弁８が開くと、過剰な圧力によって、過剰な量の酸素が空気流に供給され、その結果、呼吸ガスライン内の必要なガス組成が崩れる。
【００５４】
好ましい変形において、ブロワ１もまた、呼吸サイクルに応じて制御される。
【００５５】
呼吸サイクルを記録するために、圧力センサ５が呼吸ガスライン１２の出口側で使用される。弁６、８および／または４はそれゆえ、圧力センサ５の測定値に応じてリアルタイムで制御される。呼吸サイクルはもちろん、他のどのような方法によっても記録できる。人工呼吸器１４の呼吸ガス出口Ｃにおいて、通常は呼吸マスクが可撓性のラインによって接続される。
【符号の説明】
【００５６】
１  ブロワ、２  逆止弁、３  流量センサ、４  調整弁、５  圧力センサ、６  弁、７  安全弁、８  調整弁、９  流量センサ、１０  ガスライン、１１  空気ライン、１２  呼吸ガスライン、１３  制御ユニット、１４  人工呼吸器、Ａ  空気入口、Ｂ  ガス入口、Ｃ  呼吸ガス出口。
【図１】
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【国際調査報告】
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