(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（ＰＴ）の自動換気のための麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）であって、
・患者（ＰＴ）に向けられた呼吸ガス用換気チューブ（ＢＳ）を接続するための、呼気ポート（ＥＰ）および吸気ポート（ＩＰ）と、
・呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）と、
・呼吸ガスの体積流量（Ｖ・）を検出する少なくとも１つの体積流量センサ（ＶＳ）、二酸化炭素濃度を検出する少なくとも１つの呼吸ガスセンサ（ＡＳ）、および、呼吸ガスの圧力（Ｐ）を検出する少なくとも１つの圧力センサ（ＤＳ）と、
・さらに、第１の動作モード（ＭＯ１）において、設定された換気頻度（ＲＲ）および検出された圧力（Ｐ）および設定された目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ）に依存して前記呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）を駆動するように構成された、少なくとも１つの計算ユニット（Ｒ）と、
を備えた、麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）において、
前記計算ユニット（Ｒ）は、さらに、
・前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、
・前記動作状態が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように前記計算ユニットが前記呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モード（ＭＯ２）への移行を可能にする、
ように構成されており、
前記計算ユニット（Ｒ）は、前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、
・検出された体積流量（Ｖ・）に基づいて、患者（ＰＴ）に供給される１回換気量（ＶＴ）を求め、
・さらに、検出された二酸化炭素濃度に基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）を求め、
さらに、
・求められた１回換気量（ＶＴ）、
・体積上方限界値（ＶＴＯ１）、
・体積下方限界値（ＶＴＵ１）、
・求められた呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）、
・濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）、
・および濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）、
に依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ）の適応化および換気頻度（ＲＲ）の適応化を行う
ようにさらに構成されている、
ことを特徴とする麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項２】
前記計算ユニット（Ｒ）は、設定された時間内で前記動作状態が識別された場合に、前記第２の動作モード（ＭＯ２）への移行を可能にするように構成されている、
請求項１記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項３】
前記計算ユニットは、設定された時間内で前記動作状態が識別された場合に、前記第２の動作モード（ＭＯ２）への移行を自動的に行うように構成されている、
請求項２記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項４】
前記計算ユニットは、前記動作状態が識別された場合、
・前記望ましい動作状態の存在を表す出力信号（ＡＳ）を出力し、
・さらに入力信号（Ｅ）に応じて前記第２の動作モード（ＭＯ２）へ移行する、
ように構成されている、
請求項１または２記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項５】
前記麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）はさらに、呼吸ガスの麻酔ガス濃度を検出する少なくとも１つの呼吸ガスセンサ（ＡＳ）を備え、
前記望ましい動作状態は、望ましい第１の動作状態であり、ここで、
前記計算ユニットはさらに、前記第２の動作モード（ＭＯ２）において、
・検出された麻酔ガス濃度に基づいて、自動換気に関する望ましい第２の動作状態が存在することを識別し、
・前記第２の動作状態が識別された場合、前記望ましい第２の動作状態の存在を表す第２の出力信号を出力する、
ように構成されている、
請求項１記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項６】
前記計算ユニットはさらに、前記第２の動作モード（ＭＯ２）において、蒸気（Ｖ）の動作状態を表す情報信号（ＳＩ）にさらに依存して、前記望ましい第２の動作状態が存在することを識別するように構成されている、
請求項５記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項７】
前記計算ユニットは、前記第２の動作状態が識別された場合、さらなる入力信号（Ｅ２）に応じてまたは自動的に、圧支持換気が行われるように前記計算ユニットが前記呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第３の動作モード（ＭＯ３）へ移行するように構成されている、
請求項５記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項８】
前記計算ユニット（Ｒ）は、
前記第２の動作モードにおいて、前記呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）を
・検出された圧力（Ｐ）および従圧式換気または圧支持換気のために設定された第２の目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，ΔＰ）に依存して駆動し、
・検出された体積流量（Ｖ・）に基づいて、患者（ＰＴ）に供給される１回換気量（ＶＴ）を求め、
・検出された二酸化炭素濃度に基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）を求め、
さらに、
・求められた１回換気量（ＶＴ）、
・体積上方限界値（ＶＴＯ１）、
・体積下方限界値（ＶＴＵ１）、
・求められた呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）、
・濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）、
・および濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）、
に依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，ΔＰ）の適応化および換気頻度（ＲＲ，ＲＲｍｉｎ）の適応化を行う、
ように構成されている、
請求項５記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項９】
前記計算ユニット（Ｒ）は、前記第３の動作モード（ＭＯ３）において、検出された圧力（Ｐ）および設定された目標圧力値（ΔＰ）に依存して、前記呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）を駆動するように構成されており、ここで、
前記計算ユニット（Ｒ）はさらに、前記第３の動作モードにおいて、検出された麻酔ガス濃度に依存して、目標圧力値（ΔＰ）の適応化を行うように構成されている、
請求項７記載の麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項１０】
患者（ＰＴ）の自動換気のための麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）の動作方法であって、
・呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）が、吸気ポート（ＩＰ）を介して呼吸ガスを供給し、呼気ポート（ＥＰ）を介して呼吸ガスを戻すステップと、
・少なくとも体積流量センサ（ＶＳ）が、呼吸ガスの体積流量（Ｖ・）を検出するステップと、
・少なくとも１つの呼吸ガスセンサ（ＡＳ）が、呼吸ガスの二酸化炭素濃度を検出するステップと、
・少なくとも１つの圧力センサ（ＤＳ）が、呼吸ガスの圧力（Ｐ）を検出するステップと、
・少なくとも１つの計算ユニット（Ｒ）が、第１の動作モード（ＭＯ１）において、設定された換気頻度（ＲＲ）、検出された圧力（Ｐ）および設定された目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ）に依存して、前記呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）を駆動するステップと、
を含む、方法において、
前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、
・前記計算ユニット（Ｒ）が、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、患者の自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、
・前記動作状態が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように前記計算ユニットが前記呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モード（ＭＯ２）への移行を可能にし、
前記計算ユニット（Ｒ）は、前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、
・検出された体積流量（Ｖ・）に基づいて、患者（ＰＴ）に供給される１回換気量（ＶＴ）を求め、
・さらに、検出された二酸化炭素濃度に基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）を求め、
さらに、
・求められた１回換気量（ＶＴ）、
・体積上方限界値（ＶＴＯ１）、
・体積下方限界値（ＶＴＵ１）、
・求められた呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）、
・濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）、
・および濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）、
に依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ）の適応化および換気頻度（ＲＲ）の適応化を行う
ようにさらに構成されている、
ことを特徴とする動作方法。
【請求項１１】
患者（ＰＴ）の自動換気のための、麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）用の計算ユニット（Ｒ）であって、
・呼吸ガスの体積流量を表す体積流量信号を検出し、
・呼吸ガスの二酸化炭素濃度を表す二酸化炭素濃度信号を検出し、
・呼吸ガスの圧力を表す圧力信号を検出し、
・第１の動作モード（ＭＯ１）において、前記計算ユニット（Ｒ）が、呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）のための駆動信号（ＡＮＳ）を、設定された換気頻度、検出された圧力信号（ＤＳＳ）および設定された目標圧力値（ΔＰ）に依存して求め、該駆動信号（ＡＮＳ）を供給する、
計算ユニット（Ｒ）において、
前記計算ユニットは、
・前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、
・前記動作状態が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように前記計算ユニットが前記呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モード（ＭＯ２）への移行を可能にする、
ように構成されており、
前記計算ユニット（Ｒ）は、前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、
・検出された体積流量（Ｖ・）に基づいて、患者（ＰＴ）に供給される１回換気量（ＶＴ）を求め、
・さらに、検出された二酸化炭素濃度に基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）を求め、
さらに、
・求められた１回換気量（ＶＴ）、
・体積上方限界値（ＶＴＯ１）、
・体積下方限界値（ＶＴＵ１）、
・求められた呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）、
・濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）、
・および濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）、
に依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ）の適応化および換気頻度（ＲＲ）の適応化を行う
ようにさらに構成されている、
ことを特徴とする計算ユニット（Ｒ）。
【請求項１２】
患者（ＰＴ）の自動換気のための麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）の動作方法であって、
・前記麻酔時人工呼吸装置（ＢＶ）用の計算ユニット（Ｒ）が、呼吸ガスの体積流量を表す体積流量信号を検出するステップと、
・前記計算ユニット（Ｒ）が、呼吸ガスの二酸化炭素濃度を表す二酸化炭素濃度信号を検出するステップと、
・前記計算ユニット（Ｒ）が、呼吸ガスの圧力を表す圧力信号を検出するステップと、
・第１の動作モード（ＭＯ１）において、前記計算ユニット（Ｒ）が、設定された換気頻度、検出された圧力信号（ＤＳＳ）および設定された目標圧力値（ΔＰ）に依存して、呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）のための駆動信号（ＡＮＳ）を求め、該駆動信号（ＡＮＳ）を供給するステップと、
を含む、方法において、
前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、
前記計算ユニット（Ｒ）が、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、患者の自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、
前記動作状態が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように前記計算ユニットが前記呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モード（ＭＯ２）への移行を可能にし、
前記計算ユニット（Ｒ）は、前記第１の動作モード（ＭＯ１）において、
・検出された体積流量（Ｖ・）に基づいて、患者（ＰＴ）に供給される１回換気量（ＶＴ）を求め、
・さらに、検出された二酸化炭素濃度に基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）を求め、
さらに、
・求められた１回換気量（ＶＴ）、
・体積上方限界値（ＶＴＯ１）、
・体積下方限界値（ＶＴＵ１）、
・求められた呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）、
・濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）、
・および濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）、
に依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ）の適応化および換気頻度（ＲＲ）の適応化を行う
ようにさらに構成されている、
ことを特徴とする動作方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの計算ユニット（Ｒ）上でコンピュータプログラム手段により前記方法を実行する、
請求項１２記載の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術から、患者の従圧式換気を行う麻酔時人工呼吸装置および方法が公知である。
【背景技術】
【０００２】
また、こうした換気方法の範囲において、患者をいわゆるコンフォートゾーンに保持するいわゆるウィーニングを行い、ここで、ウィーニングのために、圧支持換気の範囲で、検出された１回換気量および呼気終末二酸化炭素濃度に依存して、目標圧力値または支持圧力値を適応化することも公知である。こうした方法は、いわゆる「スマートケア／ＰＳ」プロセスとしても知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、麻酔時人工呼吸装置によって患者の従圧式換気を行い、この麻酔時人工呼吸装置が患者の自動換気だけでなく、複数の動作モード間の移行も有利に行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の課題は、請求項１記載の麻酔時人工呼吸装置によって解決される。また、本発明の課題は、請求項１１記載の麻酔時人工呼吸装置の動作方法によって解決される。さらに、本発明の課題は、請求項１２記載の計算ユニットによって解決される。さらに、本発明の課題は、請求項１３記載の方法によって解決される。
【０００５】
本発明の有利な実施形態は、各従属請求項の対象となっており、部分的に図を参照して行う以下の説明において詳細に説明される。
【０００６】
患者の自動換気のための麻酔時人工呼吸装置を提案する。当該麻酔時人工呼吸装置は、患者に向けられた呼吸ガス用換気チューブを接続するための、呼気ポートおよび吸気ポートと、呼吸ガス圧送ユニットと、呼吸ガスの体積流量を検出する少なくとも１つの体積流量センサ、二酸化炭素濃度を検出する少なくとも１つの呼吸ガスセンサ、および呼吸ガスの圧力を検出する少なくとも１つの圧力センサと、さらに、第１の動作モードにおいて、設定された換気頻度および検出された圧力および設定された目標圧力値に依存して呼吸ガス圧送ユニットを駆動するように構成された、少なくとも１つの計算ユニットとを備える。ここで、計算ユニットはさらに、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、この動作状態が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モードへの移行を可能にするように構成されている。
【０００７】
本発明の装置は、この装置により、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、換気の望ましい動作状態が存在することを識別できるため、有利である。こうした動作状態は、体積流量から導出される量、好ましくは１回換気量と、二酸化炭素濃度から導出される量、好ましくは呼気終末二酸化炭素濃度とが、それぞれ望ましい相関関係を有するかまたは設定されたそれぞれの限界値に対する望ましい値位置を有する場合に得られる。このようにすれば、場合により、患者の換気の第２の動作モードへの移行を許容できることを導出可能である。
【０００８】
好ましくは、計算ユニットは、設定された時間内で上記の動作状態が識別された場合に、第２の動作モードへの移行を可能にするように構成される。これにより、つねに連続して上記の動作状態の発生を試行または待機せずに、合理的なまたは設定された時間内で上記の動作状態が達成された場合にのみ方法が第２の動作モードへ移行することが保証される。この場合、好ましくは、計算ユニットは、第２の動作モードへの移行を自動で行える。好ましくは、こうした自動的な移行時にも、望ましい動作状態の存在または第２の動作モードへの移行を表す出力信号が出力される。これにより、医師には、動作状態が達成されたことおよび動作モードの移行が行われたことが報知される。
【０００９】
好ましくは、計算ユニットは、上記の動作状態が識別された場合、望ましい動作状態の存在を表す出力信号を出力し、さらに入力信号に応じて第２の動作モードへ移行するように構成される。上記の動作状態が発生すると、このことは、医師にとって、患者がおそらく望ましい呼吸挙動を有することの示唆となりうる。この場合、装置の、自動換気に関する上記の動作状態の存在を表す出力信号の出力は、医師にとって、第１の動作モードから第２の動作モードへの移行を考慮すべきことの示唆となりうる。ついで、医師は、入力信号により、第２の動作モードへの移行を実行することができる。その後、第２の動作モードにおいて、従圧式換気または圧支持換気が実行可能となる。麻酔の範囲においては、患者が従圧式換気により換気されるのが通常の状況である。医師には、時折、人工呼吸装置によって完全に定められた動作モード、好ましくは第２の動作モードで患者を換気させるべき時点を定めなければならないというタスクが生じる。この場合、医師は、こうした第２の動作モードによる換気が可能となる程度に患者が充分に安定しているかどうかを考慮しなければならないので、このために可能であれば患者の呼吸活動の特性を考慮する必要がある。このとき、望ましい動作状態が存在していることの示唆は、医師のための補助見解となりうる。本発明の装置は、好ましくは特に有利に換気を自動で行う。なぜなら、装置は、体積流量および二酸化炭素濃度に基づいて、自動換気に関する動作状態が存在することを識別でき、この場合に、出力信号の出力によって医師にこれを示すことができるからである。医師が自ら実際に装置をさらなる第２の動作モードへ移行させるべきことを決定した場合、この医師は入力または入力信号により、自身の監視のもと、自動的に移行を生じさせることができる。このように、第２の動作モードを実行するかどうかは医師に委ねられており、一方、医師はその決定において出力信号の出力によるサポートを受ける。
【００１０】
有利な構成によれば、計算ユニットは、第１の動作モードにおいて、検出された体積流量に基づいて患者に供給される１回換気量を求め、さらに、検出された二酸化炭素濃度に基づいて呼気終末二酸化炭素濃度を求め、さらに、求められた１回換気量、体積上方限界値、体積下方限界値、求められた呼気終末二酸化炭素濃度、濃度上方限界値および濃度下方限界値に依存して、目標圧力値の適応化および換気頻度の適応化を行うように構成される。装置のこの構成は、定められた限界値と、従圧式換気が行われる第１の動作モードの進行中に測定された１回換気量および呼気終末二酸化炭素濃度とに基づいて、目標圧力値および換気頻度の双方を適応化でき、これにより、患者が換気した１回換気量および呼気終末二酸化炭素濃度を、限界値によって定められた限界範囲内、すなわちコンフォートゾーン内で維持できるので、有利である。好ましくは、麻酔時人工呼吸装置は、１回換気量が体積上方限界値と体積下方限界値との間にあり、さらに呼気終末二酸化炭素濃度が濃度上方限界値と濃度下方限界値との間にある場合に、望ましい動作状態が存在することを識別する。
【００１１】
好ましくは、麻酔時人工呼吸装置はさらに、呼吸ガスの麻酔ガス濃度を検出する少なくとも１つの呼吸ガスセンサを備え、望ましい動作状態は望ましい第１の動作状態であり、ここで、計算ユニットはさらに、第２の動作モードにおいて、検出された麻酔ガス濃度に基づいて自動換気に関する望ましい第２の動作状態が存在することを識別し、第２の動作状態が識別された場合、この望ましい第２の動作状態の存在を表す第２の出力信号を出力するように構成される。本発明のこの構成は、このようにすることで、第２の動作モード中、自動換気に関するさらなる望ましい第２の動作状態が達成されたことを医師に報知できるので、有利である。この場合、医師は、可能であれば自動換気の変更を考慮することができる。好ましくは、第２の動作状態が識別されると、第２の動作モードから、圧支持換気を実行するように計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第３の動作モードへの移行が自動的に行われる。
【００１２】
好ましくは、計算ユニットはさらに、第２の動作モードにおいて、蒸気の動作状態を表す情報信号に依存して、自動換気に関する望ましい第２の動作状態が存在することを識別するように構成される。本発明のこの構成は、このようにすることで、第２の動作状態の有無の検査の進行中、麻酔薬の主源としての蒸気が望ましい動作状態を有するかどうかも考慮できるので、有利である。例えば、蒸気が望ましい動作状態で形成されている場合、出力信号は、医師によって、麻酔時換気の終末相が達成されうることの示唆として評価されうる。
【００１３】
好ましくは、計算ユニットは、第２の動作状態が識別された場合、さらなる入力信号に応じて、圧支持換気が行われるように計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第３の動作モードへ移行するように構成される。本発明のこの構成は、第２の動作状態が存在することの示唆として出力信号を医師が評価でき、これにより、患者に圧支持換気のみが適用される第３の動作モードへの移行を考慮できるようになるので、有利である。圧支持換気は、患者自らが、さらなる麻酔薬の供給を遮断した後、麻酔時換気の終期でまさに所望される自発呼吸活動を示すことを考慮するものである。この場合、医師は、定められたパラメータの設定によって自ら圧支持換気のモードへの移行を行う必要はなく、計算ユニットが、医師の入力に基づきその監視のもとで、自動的にこうした圧支持換気のモードへの移行を行う。
【００１４】
好ましくは、計算ユニットは、第２の動作モードにおいて、呼吸ガス圧送ユニットを、検出された圧力および従圧式換気または圧支持換気に対して設定された第２の目標圧力値に依存して駆動し、さらに検出された体積流量に基づいて、患者に供給される１回換気量を求め、検出された二酸化炭素濃度に基づいて呼気終末二酸化炭素濃度を求め、さらに、求められた１回換気量、体積上方限界値、体積下方限界値、求められた呼気終末二酸化炭素濃度、濃度上方限界値および濃度下方限界値に依存して、目標圧力値の適応化および換気頻度の適応化を行うように構成される。本発明のこの構成は、第２の動作モード中、１回換気量およびさらに呼気終末二酸化炭素濃度に依存して、目標圧力値に関してだけでなく換気頻度に関しても従圧式換気または圧支持換気が適応化されるので、有利である。
【００１５】
好ましくは、計算ユニットは、第３の動作モードにおいて、検出された圧力および設定された目標圧力値に依存して、呼吸ガス圧送ユニットを駆動するように構成され、ここで、計算ユニットはさらに、第３の動作モードにおいて、検出された麻酔ガス濃度に依存して、目標圧力値の適応化を行うように構成される。本発明のこの構成は、このようにすることで、装置が、第３の動作モードにおいて、麻酔ガス濃度を考慮して圧支持換気相における目標圧力値を適応化できるので、有利である。
【００１６】
さらに、患者の自動換気のための麻酔時人工呼吸装置を動作させる方法を提案する。この方法は、呼吸ガス圧送ユニットの駆動により、吸気ポートを介して患者に呼吸ガスを供給し、呼気ポートを介して呼吸ガスを戻すステップと、少なくとも１つの体積流量センサにより、呼吸ガスの体積流量を検出するステップと、少なくとも１つの呼吸ガスセンサにより、呼吸ガスの二酸化炭素濃度を検出するステップと、少なくとも１つの圧力センサにより、呼吸ガスの圧力を検出するステップと、少なくとも１つの計算ユニットにより、第１の動作モードにおいて、設定された換気頻度、検出された圧力および設定された目標圧力値に依存して、呼吸ガス圧送ユニットを駆動するステップとを含む。ここで、この方法は、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、この動作状態が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モードへの移行を可能とすることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、方法は、上記の動作状態が識別された場合、望ましい動作状態の存在を表す出力信号が出力され、さらに、入力信号に応じて、従圧式換気または圧支持換気が行われるよう計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モードへの移行が行われることを特徴とする。
【００１８】
さらに、患者の自動換気のための、麻酔時人工呼吸装置用の計算ユニットを提案する。この計算ユニットは、第１の動作モードにおいて、呼吸ガスの体積流量を表す体積流量信号を検出し、さらに呼吸ガスの二酸化炭素濃度を表す二酸化炭素濃度信号を検出し、さらに呼吸ガスの圧力を表す圧力信号を検出するように構成されている。計算ユニットはさらに、呼吸ガス圧送ユニットのための駆動信号を形成し、ここで、計算ユニットは、設定可能な換気頻度、検出された圧力信号および設定された目標圧力値に依存してこの駆動信号を形成するように構成されている。計算ユニットはさらに、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、この動作状態が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モードへの移行を可能にするように構成されている。
【００１９】
好ましくは、計算ユニットは、上記の動作状態が識別された場合、望ましい動作状態の存在を表す出力信号を出力し、さらに、入力信号に応じて、従圧式換気または圧支持換気が行われるように計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モードへ移行するように構成される。
【００２０】
さらに、患者の自動換気のための麻酔時人工呼吸装置を動作させる方法を提案する。この方法は、第１の動作モードにおいて、呼吸ガスの体積流量を表す体積流量信号を検出するステップと、呼吸ガスの二酸化炭素濃度を表す二酸化炭素濃度信号を検出するステップと、呼吸ガスの圧力を表す圧力信号を検出するステップと、計算ユニットが、設定された換気頻度、検出された圧力信号および設定された目標圧力値に依存して、呼吸ガス圧送ユニットのための駆動信号を求め、この駆動信号を供給するステップとを含む。ここで、この方法は、検出された体積流量および検出された二酸化炭素濃度に基づいて、自動換気に関する望ましい動作状態が存在することを識別し、その存在が識別された場合、従圧式換気または圧支持換気が行われるように計算ユニットが呼吸ガス圧送ユニットを駆動する第２の動作モードへの移行を可能とすることを特徴とする。
【００２１】
好ましくは、上記の動作状態が存在することが識別された場合、望ましい動作状態の存在を表す出力信号が出力され、さらに、入力信号に応じて、従圧式換気または圧支持換気が行われるよう呼吸ガス圧送ユニットが駆動される第２の動作モードへの移行が行われる。
【００２２】
さらに、上述した麻酔時人工呼吸装置の動作方法を、少なくとも１つの計算ユニット上でコンピュータプログラム手段によりこの方法が実行されるように構成することを提案する。
【００２３】
以下に、本発明を、図の特定の実施形態に即して詳細に説明する。ただし、各実施形態は、全般的な発明思想を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】吸気および呼気の進行中の圧力時間特性ならびに体積流量時間特性を示す図である。
【図２】患者の自発呼吸トライアルを不能とした従圧式換気の範囲での、圧力時間特性ならびに体積流量時間特性を示す図である。
【図３】患者の自発呼吸トライアルにおいて行われる圧支持換気の範囲での、圧力時間特性ならびに体積流量時間特性を示す図である。
【図４】患者の自発呼吸トライアルを許容する従圧式換気の範囲での、圧力時間特性ならびに体積流量時間特性を示す図である。
【図５】本発明の麻酔時人工呼吸装置を示す図である。
【図６】第１の動作モードおよび第２の動作モードにおける本発明の方法の各ステップを示す図である。
【図７】設定可能な限界値を示す図である。
【図８】第２の動作モードの進行中に行われる各ステップと別の動作モードへの移行とを示す図である。
【図９】平均肺胞内麻酔ガス濃度の時間特性を示す図である。
【図１０】医師が設定可能な設定値を示す表である。
【図１１】本発明の方法を実行するための可能な限界値を示す表である。
【図１２】それぞれ、１回換気量または呼気終末二酸化炭素濃度に基づいて換気度またはガス交換率を求めるための表である。
【図１３】可能な種々の動作モードを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１から図４には従来技術から公知の曲線特性が示されており、これらの曲線特性に基づいて、トリガ制御、圧支持換気、自発呼吸トライアルを許容しない従圧式換気ならびに自発呼吸トライアルを許容する従圧式換気の動作方式を説明する。
【００２６】
図１には、時間ｔに関する圧力特性Ｐおよび体積流量特性Ｖ・（Ｖの微分）が示されている。フロートリガは、フロー閾値ＦＴが体積流量Ｖ・によってトリガ時点ＺＰで上方超過されることで行われ、これにより、ついで、圧力が、吸気相ＩＮＰ中、最小圧力ＰＥＥＰ（呼気終末陽圧）から圧力増大分ΔＰだけ最大圧力Ｐｍａｘへ向かって調整される。吸気相ＩＮＰに続いて、呼気相ＥＸＰが行われる。好ましくは、呼気相ＥＸＰの開始点は、体積流量Ｖ・が負の信号特性によって必然的に通過する下方閾値ＵＳＷによって定めることができる。
【００２７】
図２には、吸気相での圧力が圧力最大値Ｐｉｎｓｐへ調整され、吸気相が時間Ｔｉによって設定される純粋な従圧式換気の進行中の、圧力時間特性Ｐおよび体積流量特性Ｖ・が示されている。患者の換気の頻度ｆまたはＲＲは、この場合、固定に設定されている。こうして、連続する各吸気相の各始点間の時間を定める時間Ｔが得られる。
【００２８】
図３には、純粋な圧支持換気の範囲での、圧力特性Ｐおよび体積流量特性Ｖ・が示されている。患者の呼吸頻度が所定の最小頻度ｆｍｉｎまたはＲＲｍｉｎを下回る場合、好ましくは警報信号の形態の警報を出力することができる。このように、各吸気相の各始点間の最大時間Ｔｍａｘは、最小呼吸頻度ｆｍｉｎまたはＲＲｍｉｎによって設定される。吸気相では、圧力Ｐが、最小圧力ＰＥＥＰに基づき、圧力上昇量または目標圧力値ΔＰだけ高められる。
【００２９】
図４には、患者の自発呼吸に基づいて、都度の圧支持をともなう都度の吸気相を実行可能な従圧式換気の動作方式が示されている。
【００３０】
従圧式換気または圧支持換気の動作方式は、２０１５年１２月２日付にてドイツ特許商標庁へ提出された、出願人Draegerwerk AG & Co.KGaA、発明者Stefan Mersmann, Wilfried Buschke, Prof.Christoph Hoermannによる独国特許出願"Beatmungsvorrichtung und Verfahren zur automatisierten Beatmung eines Patienten"から知ることができる。また、こうした動作方式は、文献
・"Beatmungsmodi in der Intensivmedizin", Karin Deden, Draeger Medical GmbH
・取扱説明書"Zeus Infinity Empowered", Draeger Medical AG & Co.KG, 第１版, 2009年2月
にも、詳細に説明されている。
【００３１】
図１３には、ここで提案している麻酔時人工呼吸装置を好ましくは駆動しうる、可能な種々の動作モードの概観が示されている。第１の動作モードＭＯ１では、患者の自発呼吸トライアルを許容しない純粋な従圧式換気が行われる。このタイプの換気については、図２に関連して先に詳細に説明した。さらに、自動換気に関する望ましい動作状態が存在することが識別された場合、第２の動作モードＭＯ２への移行が可能となる。これは、好ましくは、設定された時間内で上記の動作状態が識別された場合に可能となる。この場合、好ましくは、第２の動作モードＭＯ２への移行が自動的に行われる。好ましくは、望ましい第１の動作状態の存在を表す出力信号の出力が行われる。この場合、好ましくは、医師の入力Ｅによる動作開始があったときに、第２の動作モードＭＯ２への移行が行われる。好ましくは、医師の入力Ｅは、この場合に第２の動作モードＭＯ２の可能な種々の実行形態Ｍ１もしくはＭ２もしくはＭ３のうち定められた実行形態を実行するという選択であってもよい。種々の実行形態Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は自動換気の各形態であり、第１の実行形態Ｍ１では、患者の自発呼吸トライアルを許容しない純粋な従圧式換気が行われ、また第２の実行形態Ｍ２では、患者の自発呼吸トライアルを許容する従圧式換気が行われ、さらに第３の実行形態Ｍ３では、患者の自発呼吸トライアルの範囲の純粋な圧支持換気が行われる。
【００３２】
第２の動作モードＭＯ２では、換気を実行する装置の計算ユニットが、検出された圧力と設定された目標圧力値とに依存して呼吸ガス圧送ユニットを駆動するように構成されており、ここで、計算ユニットはさらに、検出された体積流量または求められた１回換気量に依存して、かつ検出された二酸化炭素濃度または求められた呼気終末二酸化炭素濃度に依存して、目標圧力値の適応化および換気頻度の適応化を行うように構成されている。純粋な従圧式換気、自発呼吸トライアルを許容する従圧式換気ならびに純粋な圧支持換気のこうした実行形態Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３については、２０１５年１２月２日付にてドイツ特許商標庁へ提出された、出願人Draegerwerk AG & Co.KGaA、発明者Stefan Mersmann, Wilfried Buschke, Prof.Christoph Hoermannによるドイツ国特許出願"Beatmungsvorrichtung und Verfahren zur automatisierten Beatmung eines Patienten"に詳細に示されている。
【００３３】
第２の動作モードＭＯ２において、図８に即して後に詳述する方法を用いて、自動換気に関する望ましい第２の動作状態が存在することが識別されると、第２の動作モードＭＯ２から第３の動作モードＭＯ３への移行が好ましくは自動的に行われる。好ましくは、望ましい第２の動作状態の存在を表す相応の出力信号が出力される。好ましくは、医師のさらなる入力Ｅ２に応じて、第２の動作モードＭＯ２から第３の動作モードＭＯ３への移行が行われる。当該第３の動作モードＭＯ３では、患者の自発呼吸トライアルの範囲での純粋な圧支持換気が行われる。
【００３４】
図５には、患者ＰＴの自動換気のための本発明の麻酔時人工呼吸装置ＢＶが示されている。本発明の麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、患者ＰＴに向けられた換気チューブＢＳに接続可能な吸気ポートＩＰおよび呼気ポートＥＰを有する。当該換気チューブＢＳを介して、呼吸ガスが患者に供給され、また患者から再び装置ＢＶへ排出される。供給は吸気ポートＩＰを介して、排出は呼気ポートＥＰを介して行われる。換気チューブＢＳは、各ポートＩＰ，ＥＰの端子を、通常、患者ＰＴの肺ＬＵを介した換気のためにこの患者ＰＴに導入されるチューブの終端部となるいわゆるＹピースＹＳへ連通している。
【００３５】
また、麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、呼吸ガス圧送ユニットＡＧＦを有する。好ましくは、呼吸ガス圧送ユニットＡＧＦは、ピストンＫＯをモータＭによって往復運動させることのできるピストンユニットＫＥである。
【００３６】
さらに、装置ＢＶは少なくとも１つの計算ユニットＲを有し、この計算ユニットＲは、複数の計算ユニットの複合体によっても実現可能である。計算ユニットＲは、駆動信号ＡＮＳによって呼吸ガス圧送ユニットＡＧＦを駆動するように構成されている。
【００３７】
さらに、麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、呼吸ガスの圧力を検出する圧力センサＤＳを有する。圧力センサＤＳは、圧力センサ信号ＤＳＳを計算ユニットＲへ供給する。
【００３８】
人工呼吸装置ＢＶは、呼吸ガスの体積流量を検出する少なくとも１つの体積流量センサＶＳを有する。体積流量センサＶＳは、体積流量センサ信号ＶＳＳを計算ユニットＲへ供給する。
【００３９】
好ましくは、最小圧力ＰＥＥＰは、好ましくは呼気ポートＥＰの領域に配置される弁ＰＶによって形成される。
【００４０】
さらに、麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、少なくとも１つの呼吸ガスセンサＡＳを有する。センサＡＳは、好ましくは、ＹピースＹＳで呼吸ガスの測定プローブを導出しかつ測定ガスポートＬＴＰに接続された測定ガス導管ＬＴの後方に設けられる。
【００４１】
少なくとも１つの呼吸ガスセンサＡＳは、呼吸ガスの二酸化炭素濃度を検出するように構成されている。呼吸ガスセンサは、二酸化炭素濃度信号ＫＳＳを計算ユニットＲに供給する。さらに、少なくとも１つの呼吸ガスセンサＡＳは、好ましくは、呼吸ガスの麻酔ガス濃度を検出するように構成されている。呼吸ガスセンサは、好ましくは麻酔ガス濃度信号ＡＧＳを計算ユニットＲへ供給する。少なくとも１つの呼吸ガスセンサＡＳは、好ましくは個別のセンサでなく、１つのセンサユニットＡＳである。こうしたセンサユニットＡＳは、上述した各濃度の検出のためにそれぞれ専用に構成された複数のセンサを含む。
【００４２】
麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、二酸化炭素吸収器ＣＡと麻酔ガス混合ユニットＮＧとを有する。麻酔ガス混合ユニットＮＧは、好ましくは蒸気Ｖを含む。麻酔ガス混合ユニットＮＧを介して、麻酔に必要な混合ガスが呼吸循環系へ導入される。この場合、こうした混合ガスは、少なくとも１種類の麻酔薬を含む。
【００４３】
さらに、麻酔時人工呼吸装置は、麻酔ガス送管ＡＮＦまたは麻酔ガス送管ＡＮＦへの端子を有する。
【００４４】
計算ユニットＲは、調整信号ＮＧＡＳにより、麻酔ガス混合ユニットＮＧを調整する。麻酔ガス混合ユニットＮＧは、好ましくは、麻酔ガス混合ユニットＮＧが麻酔薬を呼吸ガスに導入しているか否かを表すステータス信号ＳＩを計算ユニットＲへ供給する。好ましくは、当該ステータス信号ＳＩは、蒸気Ｖが開放されているか否かを表す。
【００４５】
麻酔時人工呼吸装置ＢＶ内のガス流は、好ましくは逆止弁ＲＶによってコントロールされる。
【００４６】
図５の麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、オペレータまたは医師が行うことのできる麻酔時人工呼吸装置ＢＶでの入力を受信可能な入力ユニットＥＥまたは入力ユニットＥＥへのインタフェースを有する。
【００４７】
計算ユニットＲは、好ましくは、本発明の方法を実行するために、メモリユニットＭＥＭにアクセスする。
【００４８】
計算ユニットＲは、好ましくは、純粋な圧支持換気の進行中、最小の換気頻度を下回る換気頻度が生じたことを表す警報信号ＷＳを出力する。当該出力は、好ましくは、装置ＢＶのデータインタフェースＤＡＳを介して行われる。好ましくは、装置ＢＶ自体が、好ましくは光学的かつ／または音響的に警報を出力する警報信号出力ユニットＷＳＥを備える。
【００４９】
計算ユニットＲは、好ましくは、識別された動作状態の存在を表す出力信号ＡＵＳを出力する。こうした出力は、好ましくは、データインタフェースＤＡＳを介して図示されていない表示ユニットへ出力される。好ましくは、出力は、装置ＢＶの一部である表示ユニットＡＥを介して行われる。
【００５０】
本発明の麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、第１の動作モードで、患者ＰＴの純粋な従圧式換気を行うように構成されている。また、本発明の麻酔時人工呼吸装置ＢＶは、第２の動作モードにおいて、実行形態Ｍ１もしくはＭ２もしくはＭ３のいずれかにしたがい、図１３に関連して説明したごとく換気を行うように構成されている。
【００５１】
図６には、本発明の方法を実行するために図５の麻酔時人工呼吸装置ＢＶをトリガ可能とするための動作開始ステップが示されている。ステップＳ１では、ユーザまたは医師による設定の入力が行われる。
【００５２】
図１０の表Ｔ１に、図６のステップＳ１の範囲で可能な種々の入力または設定の可能性が示されている。第１列ＳＰ１には、患者の望ましい換気度または望ましいガス交換率を選択可能にするための種々の入力または設定が見出される。ここでは、好ましくは、正常換気または軽度の過換気のバリエーションが見られる。このような入力は、図５に示されている麻酔時人工呼吸装置ＢＶのインタフェースＥＥまたは入力ユニットＥＥによって受信することができる。当該入力ユニットＥＥは、好ましくは、麻酔時人工呼吸装置ＢＶに属するものであってよく、または、麻酔時人工呼吸装置ＢＶと通信するキーボード、タッチパネルおよび／またはコンピュータマウスの形態の入力ユニットであってよい。
【００５３】
図１０の第２列ＳＰ２には、さらに、患者の肺特性（"lung mechanic"）に関する入力または設定の種々の可能性が見出される。この設定では、正常な肺、拘束性の肺または閉塞性の肺という肺特性を表すことができる。
【００５４】
図６に戻って、ステップＳ２では、換気に関するパラメータの初期化を行うことができる。この場合、好ましくは、換気頻度ＲＲが１２呼吸回数／ｍｉｎ、最小圧力ＰＥＥＰが５ｍｂａｒ、最大圧力値Ｐｉｎｓｐが１８ｍｂａｒに設定される。なお、当業者には、ここに示した値が例としての値にすぎず、本発明の方法が実行される際および本発明の装置が実現される際に別の値も選定可能であることは明らかである。
【００５５】
方法ステップＳ３では、好ましくはいわゆるコンフォートゾーンＫＯＺを表す限界値が定められる。これにつき、ステップＳ３に対応して図７を考察する。
【００５６】
図７には、コンフォートゾーンＫＯＺが示されている。このコンフォートゾーンＫＯＺは、計算ユニットＲが、検出された体積流量から、患者が呼吸した１回換気量ＶＴを求める際につねに定められ、ここで、この１回換気量ＶＴは、体積上方限界値ＶＴＯ１と体積下方限界値ＶＴＵ１との間にある。さらに、コンフォートゾーンＫＯＺを得るためには、計算ユニットＲにより、二酸化炭素濃度信号ＫＳＳに基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２を求め、この呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が濃度上方限界値ｅｔＣＯ２Ｏ１と濃度下方限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１との間にあることも必要である。
【００５７】
好ましくは方法の達成すべき目的は、換気によって患者が体積限界値ＶＴＯ１，ＶＴＵ１内にある１回換気量ＶＴを有するかまたはこれを呼吸し、同時に濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｏ１，ｅｔＣＯ２Ｕ１内にある呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が形成されるよう、患者の換気を行うことである。
【００５８】
図６のステップＳ３に関連して、図１１の表Ｔ２を参照すると、患者の肺特性（"Lung mechanic"）に関する設定ならびにガス交換率または換気度（「正常換気」「軽度の過換気」）に関する設定を選択することにより、各体積限界値ＶＴＯ１，ＶＴＵ１および各濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１をどのように選定できるかが見て取れる。
【００５９】
図５の計算ユニットＲは、検出された体積流量に基づいて、患者が呼吸した１回換気量ＶＴを求める。このために、計算ユニットＲは、好ましくは、検出された体積流量および吸気相の期間Ｔｉに基づいて、期間Ｔｉにわたる体積流量の積分値としての１回換気量を求める。これに代えて、体積流量閾値が上方超過された際に吸気相の開始が推定され、体積流量閾値が下方超過された際に吸気相の終了が推定されるように、吸気相の期間を求めてもよい。
【００６０】
計算ユニットＲは、検出された二酸化炭素濃度に基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２を求める。好ましくは、図１に示されているような、体積流量と下方閾値または負の閾値ＵＳＷとの比較により、検出された体積流量が下方閾値を下方側から通過した際に、呼気終末相の終了が推定される。
【００６１】
図５の計算ユニットＲによって求められた１回換気量の値および呼気終末二酸化炭素濃度の値は、好ましくは、４秒ごとに測定値として供給される。
【００６２】
図６のステップＳ４によれば、さしあたり１５秒間が待機される。
【００６３】
ついで、方法ステップＳ５では、第１の動作モードＭＯ１が既に、好ましくは５分超の最大時間にわたって、または最大時間未満の時間にわたって持続しているかどうかが検査される。設定された、好ましくは５分の最大時間が上方超過された場合、この方法は、好ましくはこの方法を中止する方法ステップＳ３０へ移行する。つまり、設定された最大時間、好ましくは５分以内に、自動換気に関する望ましい動作状態が識別されなかった場合、第１の動作モードＭＯ１から第２の動作モードＭＯ２への移行は可能とはならない。好ましくは、計算ユニットにより、望ましい動作状態が最大時間以内に達成されなかったことを表す出力信号が出力される。このことは、場合により医師が、第２の動作モードにより安定に換気するための適正な呼吸挙動を患者が設定された時間内に有さないことの示唆として評価できる。
【００６４】
第１の動作モードＭＯ１が好ましくは５分の設定時間未満しか持続しない場合、方法は方法ステップＳ６へ移行する。
【００６５】
ついで、ステップＳ６の範囲において、考慮すべき１回換気量ＶＴが、最後の６０秒間に生じたかまたは測定された１回換気量の測定値の前処理によって、好ましくはメディアンフィルタリングによって、求められる。同様に、考慮すべき呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２も、最後の６０秒間に生じたかまたは最後の６０秒間以内に測定された呼気終末二酸化炭素濃度の測定値の前処理によって、好ましくはメディアンフィルタリングによって、求められる。
【００６６】
１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が求められた後、ステップＳ７の範囲において、１回換気量に基づく換気度、さらに呼気終末二酸化炭素濃度に基づく換気度が求められる。
【００６７】
これについて、１回換気量ＶＴと先行して求められた限界値との比較による種々の換気度を表Ｔ３に定めている図１２を参照されたい。ここでは、先に表Ｔ２に示したような上方および下方の限界値ＶＴＯ１，ＶＴＵ１だけでなく、さらなる第２の限界値ＶＴＯ２，ＶＴＵ２も用いられている。これら第２の限界値ＶＴＯ２，ＶＴＵ２は、同様に図７にも記されている。つまり、第１の限界値ＶＴＯ１，ＶＴＵ１からの１０％または２０％の偏差を考慮する各第２の限界値ＶＴＯ２，ＶＴＵ２が用いられる。
【００６８】
相応のことが、濃度値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１、ならびに、これら第１の濃度値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１から５％または１０％偏差した、同様に図７に記されているさらなる第２の濃度値ｅｔＣＯ２Ｕ２，ｅｔＣＯ２Ｏ２との比較における、呼気終末二酸化炭素濃度に基づく換気度についても当てはまる。したがって、図１２の表Ｔ４に基づいて、呼気終末二酸化炭素濃度に基づく換気度を求めることができる。
【００６９】
ついで、方法ステップＳ８では、求められた１回換気量ＶＴが体積限界値内に入るかどうかが検査される。言い換えれば、測定された１回換気量が上方限界値ＶＴＯ１と下方限界値ＶＴＵ１との間にあるかどうかが検査される。入っていない場合、方法ステップＳ９へ分岐し、そこで、方法ステップＳ１０とともに、目標圧力値Ｐｉｎｓｐが適応化される。
【００７０】
方法ステップＳ９では、望ましい圧力変化量Ｐｄｉｆｆが求められる。当該圧力変化量Ｐｄｉｆｆを用いて、場合により、それぞれの患者に適する分当たり体積ＭＶ、すなわち
ＭＶ＝ＲＲ×ＶＴ
を得ることができる。
【００７１】
これは、目標１回換気量ＴＶＴが設定されるように行われる。このことは、好ましくは上方体積限界値ＶＴＯ１および下方体積限界値ＶＴＵ１に依存して、
ＴＶＴ：＝（ＶＴＯ１−ＶＴＵ１）／２
にしたがって行われる。
【００７２】
こうして、設定された圧力適応化値ＤＥＰ、目標１回換気量ＴＶＴおよび測定された１回換気量ＶＴに基づいて、望ましい圧力変化量ＰｄｉｆｆをステップＳ１０で求めることができる。これは、
Ｐｄｉｆｆ：＝（（ＴＶＴ−ＶＴ）×ＤＥＰ）／ＶＴ
にしたがって行われる。
【００７３】
ステップＳ１０では、ついで、目標圧力値Ｐｉｎｓｐの適応化が、好ましくは
Ｐｉｎｓｐ：＝Ｐｉｎｓｐ＋Ｐｄｉｆｆ
にしたがって行われる。その後、方法は、方法ステップＳ４へ戻る。
【００７４】
方法ステップＳ８での検査により、測定された１回換気量ＶＴが既に設定された体積限界値内すなわちコンフォートゾーン範囲ＫＯＺ内に入ることが識別されると、方法はさらに、ついで呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２を検査する方法ステップＳ１１へ進行する。
【００７５】
方法ステップＳ１１での検査により、呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が濃度限界値内または図７のコンフォートゾーンＫＯＺ内に入らないことが識別されると、方法は、呼吸頻度ＲＲの適応化を行うさらなる方法ステップＳ１２〜Ｓ１５へ分岐する。言い換えれば、測定された呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が二酸化炭素下方限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１と二酸化炭素上方限界値ｅｔＣＯ２Ｏ１との間にない場合、換気頻度ＲＲの適応化が行われる。
【００７６】
続いて、ステップＳ１１からステップＳ１２〜ステップＳ１５への分岐では、まず、図１２の表Ｔ４を用いて、患者の過換気度、正常換気度または低換気度のいずれが生じているかが求められる。表Ｔ４の項目に基づいて、患者の相応の状態を求めることができる。当該状態は、測定された呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２および対応する限界値ｅｔＣＯ２Ｕ２，ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１，ｅｔＣＯ２Ｏ２に依存する。
【００７７】
重度の低換気（"severe hypoventilated"）が生じている場合、方法ステップＳ１２において、換気頻度ＲＲが１分当たり値２ずつ増大されるよう、換気頻度ＲＲの適応化が行われる。
【００７８】
軽度の低換気、軽度の過換気および重度の過換気の相応の換気度に依存する相応の適応化は、代替方法ステップＳ１３もしくはＳ１４もしくはＳ１５にしたがって行われる。ステップＳ１２〜Ｓ１５で換気頻度が適応化された後、方法は、方法ステップＳ４へ分岐して戻る。
【００７９】
方法ステップＳ８での１回換気量ＶＴの検査および方法ステップＳ１１での呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２の検査により、双方の値が対応する限界値ＶＴＯ１，ＶＴＵ１内もしくはｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１内にあることまたはコンフォートゾーンＫＯＺ内にあることが識別された場合、自動換気に関する望ましい動作状態が存在すると見なすことができ、したがって、ステップＳ１１から、さらなるステップＳ１６等への移行により、この望ましい動作状態が識別される。この場合、方法は、方法ステップＳ１１からさらなる方法ステップＳ１６へ分岐し、好ましくは、望ましい動作状態の存在を表す出力信号（「ステータスＯＫ」）が出力される。
【００８０】
ついで、方法ステップＳ１７では、好ましくは医師の入力信号Ｅが待機される。医師の入力Ｅが行われると、その後、好ましくは第２の動作モードＭＯ２への移行が行われる。好ましくは、ステップＳ１１からステップＳ１８への移行は、ステップＳ１７での入力信号Ｅへの検査なしで行われる。
【００８１】
好ましくは、入力Ｅは、図１３に関連して先に詳述した、相応の換気形態の好ましい実行形態Ｍ１もしくはＭ２もしくはＭ３の選択を表す。第２の動作モードＭＯ２では、好ましくはサブステップＳ１８において、医師の入力Ｅに応じ、実行形態Ｍ１もしくはＭ２もしくはＭ３または相応のステップＳ２１もしくはＳ２２もしくはＳ２３への分岐を行うことができる。
【００８２】
第２の動作モードＭＯ２では、さらに、いずれかの実行形態Ｍ１もしくはＭ２もしくはＭ３による換気プロセスと並行して、識別プロセスを実行することができる。このことを次に図８を参照しながら詳述する。
【００８３】
図８では、第２の動作モードの進行中に連続して行うことのできる、自動換気に関する望ましい第２の動作状態が存在することを識別するプロセスを表す方法部分ステップが示されている。この場合これは、好ましくは、医師の所見から患者が安定な呼吸活動を有し、これによりこの医師が、好ましくはさらなる入力Ｅ２により、圧支持換気による第３の動作モードを導入しうる動作状態である。
【００８４】
第２の動作状態の識別のために、呼吸ガスの麻酔ガス濃度が考慮される。
【００８５】
第１の方法部分ステップＳ１００では、まず、１５秒の時間が待機される。
【００８６】
その後、方法部分ステップＳ１０１で、平均肺胞内麻酔ガス濃度が求められる。このような平均肺胞内麻酔ガス濃度は、「最小肺胞内濃度」とも称される。平均肺胞内麻酔ガス濃度ＭＡＣは、好ましくは、文献
・"Primus Infinity Empowered", Draeger Medical GmbH, 3/2010/09版, 132頁−134頁
に開示されているような、正規化量ｘＭＡＣまたはＭＡＣの倍数である。
【００８７】
このような平均肺胞内麻酔ガス濃度ＭＡＣは、図５に示されているような、麻酔ガス濃度信号ＡＧＳによって表される先行の測定値を、所定の時間ウィンドウで平均することで、求められる。
【００８８】
これについて、計算ユニットＲは、図５の麻酔ガス濃度信号ＡＧＳに基づいて、好ましくは、呼気終末相中、麻酔ガスの濃度を求める。これについて、計算ユニットＲは、好ましくは図１の呼気相ＥＸＰの存在を、下方閾値ＵＳＷを用いて、上掲または上述したように導出できる。
【００８９】
ついで、図８の部分ステップＳ１０２では、求められた、所定の時間にわたる平均肺胞内麻酔ガス濃度の時間特性が設定された条件を満足するかどうかが検査される。
【００９０】
これについて、図９には、時間ｔにわたる平均肺胞内麻酔ガス濃度ＭＡＣの時間特性のこうした検査が示されている。測定値ＭＷは、実際の時点ｔＸと、時間インターバルΔｔだけ戻った時点ｔ１とで観察される。平均肺胞内麻酔ガス濃度ＭＡＣは、好ましくは、上述した麻酔ガス濃度ｘＭＡＣである。
【００９１】
先行の時点ｔ１で、平均肺胞内麻酔ガス濃度ｘＭＡＣが、好ましくは値１．１である上方限界値ＯＧを上回る場合、および好ましくは値０．９である下方限界値ＵＧを下回る場合、平均肺胞内麻酔ガス濃度ｘＭＡＣの適切な低下が想定される。これは、麻酔ガス換気相の終期に予測されるような平均肺胞内麻酔ガス濃度の時間的低下であり、ここでは、図５の麻酔ガスユニットＮＧによって、それ以上の麻酔ガスは呼吸ガスへ導入されない。
【００９２】
平均肺胞内麻酔ガス濃度が、方法部分ステップＳ１０２で、所定の時間にわたり、要求される条件を満足する場合、方法は、図５の麻酔ガス混合ユニットＮＧの一部としての蒸気の動作状態をさらに検査する方法ステップＳ１０４へ分岐する。
【００９３】
蒸気がいまだオンである場合、患者の麻酔を真に終了させてよいとは必ずしも予測できないので、方法は、ステップＳ１０４から方法ステップＳ１０３へ分岐する。
【００９４】
方法ステップＳ１０３では、可能な場合に出力されたメッセージ、例えば方法ステップＳ１０５からのメッセージ（「回復考慮」）が取り消される。方法ステップＳ１０２で平均肺胞内麻酔ガス濃度の検査が条件を満足しなかった場合にも、方法は、直接に方法ステップＳ１０２から方法ステップＳ１０３へ分岐する。
【００９５】
方法は、方法ステップＳ１０３から方法ステップＳ１００へ戻る。
【００９６】
方法ステップＳ１０４で、蒸気が形成されていることが識別された場合には、第２の動作状態が存在し、よって、これが識別されることが推定される。したがって、ついで、方法ステップＳ１０５で、好ましくは、望ましい第２の動作状態（「回復考慮」）の存在を表す出力信号が出力される。つまり、患者のいわゆる治癒相または回復層を医師が考慮できる。こうした治癒相または回復相では、好ましくは、ついで、第３の動作モードＭＯ３として純粋な圧支持換気が行われる。
【００９７】
好ましくは方法ステップＳ１０６で、医師によるさらなる入力信号Ｅ２の入力が行われる場合、ステップＳ１０７で第３の動作モードＭＯ３または方法ステップＳ１０８への移行が行われる。
【００９８】
好ましくは、第２の動作状態が識別された際に、第２の動作モードＭＯ２から第３の動作モードＭＯ３への移行が、ユーザまたは医師による入力信号Ｅ２によらずに、自動的に行われる。したがって、この場合、方法は、ステップＳ１０４からステップＳ１０８へ直接に進行する。
【００９９】
第３の動作モードＭＯ３では、計算ユニットが、検出された圧力および設定された目標圧力値に依存して、純粋な圧支持換気の範囲で呼吸ガス圧送ユニットを駆動する。この場合、計算ユニットは、検出された麻酔ガス濃度に依存して目標圧力値ΔＰの適応化を行う。検出された麻酔ガス濃度に依存して計算ユニットが目標圧力値の適応化をどのように行いうるかについては、
２０１５年１２月２日付にてドイツ特許商標庁へ提出された、出願人Draegerwerk AG & Co.KGaA、発明者Stefan Mersmann, Wilfried Buschke, Prof.Christoph Hoermannによる出願"Anaesthesiebeatmungsvorrichtung zur automatisierten Beatmung eines Patienten"
に詳細に説明されている。
【０１００】
多くの態様を装置に関連して説明したが、こうした各態様は相応の方法の説明にも該当し、装置のブロックまたは要素は、相応の方法ステップとしてまたは方法ステップの特徴としても理解されうることは自明である。これと同様に、方法ステップに関連してまたは方法ステップとして説明した態様も、相応の装置の相応のブロック／段または詳細もしくは特徴の説明に該当し、または方法ステップを実行するための装置もしくは相応の計算ユニットが構成される。
【０１０１】
図５に示されている計算ユニットＲは、少なくとも１つの計算ユニットと見なすことができる。少なくとも１つの計算ユニットＲの使用は、複数の計算ユニットの組み合わせによっても、好ましくはハードウェアに関連したソフトウェアの使用によっても、実現可能である。所定の構成要求に応じて、本発明の実施例は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアにおいて実現可能である。当該構成は、それぞれの方法が実行されるようにプログラミング可能なハードウェアコンポーネントと協働するかまたは協働可能な、電子的に読み出し可能な制御信号を記憶した、ディジタル記憶媒体、例えばフロッピーディスク、ＤＶＤ，ブルーレイディスク、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ、ＨＤＤまたは他の磁気メモリまたは光学メモリを用いて行うことができる。
【０１０２】
プログラミング可能なハードウェアコンポーネントは、プロセッサ、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、グラフィックプロセッサ（ＧＰＵ：Graphics Processing Unit）、コンピュータ、コンピュータシステム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application-Specific Integrated Circuit）、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）、システムオンチップ（ＳＯＣ：System on Chip）、プログラマブル論理素子、またはマイクロプロセッサを備えたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）によって形成可能である。
【０１０３】
したがって、ディジタル記憶媒体は、機械読み出し可能またはコンピュータ読み出し可能であってよい。つまり、多くの実施例に、ここで説明した方法のいずれかが実行されるようにプログラミング可能なコンピュータシステムまたはプログラミング可能なハードウェアコンポーネントと協働できる、電子的に読み出し可能な制御信号を含むデータ担体が含まれる。したがって、１つの実施例として、ここで説明した方法のいずれかを実行するためのプログラムを記憶したデータ担体（またはディジタル記憶媒体またはコンピュータ読み出し可能な媒体）が挙げられる。
【０１０４】
一般に、本発明の実施例は、プログラムコードを含むプログラム、ファームウェア、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品として、またはデータとして構成可能である。ここで、プログラムコードまたはデータは、プログラムがプロセッサ上またはプログラミング可能なハードウェアコンポーネント上で動作する際にいずれかの方法を実行するという意味において有効である。プログラムコードまたはデータは、例えば、機械読み出し可能な担体上またはデータ担体上に記憶することができる。プログラムコードまたはデータは、特にソースコード、機械コードまたはバイトコードとして、また他の中間コードとして設けることができる。
【０１０５】
別の実施例として、さらに、ここで説明したいずれかの方法を実行するプログラムを表すデータストリームまたは信号列または信号シーケンスが挙げられる。データストリームまたは信号列または信号シーケンスは、例えば、データ通信コネクション、例えばインタネットまたは他のネットワークを介して伝送されるように構成可能である。実施例として、プログラムを表すデータを表現した信号列も可能であり、これは、ネットワークまたはデータ通信コネクションを介した伝送に適する。
【０１０６】
一実施例のプログラムは、いずれかの方法を、実行中に、例えばプログラムがメモリ位置を読み出すかまたは内部に１つもしくは複数のデータを書き込むことにより使用可能であり、このようにすれば、場合により、トランジスタ構造において、増幅器構造においてまたは他の電気的もしくは光学的もしくは磁気的もしくは他の動作原理にしたがって動作する要素において切換過程または他の過程が呼び出される。相応に、メモリ位置の読み出しにより、データ、値、センサ値またはプログラムについての他の情報を検出もしくは決定もしくは測定することができる。したがって、プログラムは、１つもしくは複数のメモリ位置を読み出すことにより、パラメータ、値、測定量および他の情報を検出もしくは決定もしくは測定することができ、かつ１つもしくは複数のメモリ位置への書き込みにより、動作を喚起もしくはトリガもしくは実行し、また他の機器および機械および要素を駆動制御することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
ＡＥ  表示ユニット
ＡＮＦ  麻酔ガス送管
ＡＧＦ  呼吸ガス圧送ユニット
ＡＧＳ  出力信号
ＡＮＳ  駆動信号
ＡＳ  呼吸ガスセンサ
ＢＳ  換気チューブ
ＢＶ  人工呼吸装置
ＣＡ  二酸化炭素吸収器
ｄＰ  圧力値ΔＰの変化量
ｄＲＲ  換気頻度ＲＲの変化率
ＤＡＳ  データインタフェース
ＤＳ  圧力センサ
ＤＳＳ  圧力センサ信号
ＥＥ  入力ユニット
ＥＸＰ  呼気相
ＥＰ  呼気ポート
ｅｔＣＯ２  呼気終末二酸化炭素濃度
ｅｔＣＯ２Ｏ１，ｅｔＣＯ２Ｏ２  濃度上方限界値
ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｕ２  濃度下方限界値
ＦＴ  トリガ閾値
ＩＮＰ  吸気相
ＩＰ  吸気ポート
ＫＥ  ピストンユニット
ＫＯ  ピストン
ＫＯＺ  コンフォートゾーン
ＫＳＳ  二酸化炭素濃度信号
ＬＴ  測定ガス導管
ＬＴＰ  測定ガスポート
Ｍ  モータ
ＭＥＭ  メモリユニット
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  モード
ＮＧ  麻酔ガス混合ユニット
Ｐ  圧力
ＰＴ  患者
ＰＥＥＰ  最小圧力
Ｐｉｎｓｐ  最大圧力値、目標圧力値
Ｐｍａｘ  最大圧力
ＰＶ  弁
Ｒ  計算ユニット
ＲＲ，ｆ  換気頻度
ＲＲｍｉｎ，ｆ＿ｍｉｎ  換気頻度
ＲＶ  逆止弁
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６  ステップ
Ｓ４１…Ｓ４６，Ｓ５１…Ｓ５６，Ｓ６１…Ｓ６８，Ｓ３０…Ｓ３４  方法部分ステップ
ＳＢ  カウンタ
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３  列
Ｔ  時間間隔
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ２０  表
Ｔｉ  期間
Ｔｍａｘ  時間ウィンドウ
ＵＳＷ  下方閾値
Ｖ・  体積流量
Ｖ  蒸気
ＶＴＯ１，ＶＴＯ２  体積上方限界値
ＶＴＵ１，ＶＴＵ２  体積下方限界値
Ｖ１…Ｖ５  換気度
ＶＳ  体積流量センサ
ＶＳＳ  体積流量センサ信号
ＶＴ  １回換気量
ＷＳ  警報信号
ＹＳ  Ｙピース
ΔＰ  差圧、目標圧力値
ＺＰ  トリガ時点
ＮＧＡＳ  調整信号
ＳＩ  ステータス信号
Ｍ  メモリユニット
ＷＳＥ  警報信号出力ユニット
ＭＯ１，ＭＯ２，ＭＯ３  動作モード
Ｐｄｉｆｆ  圧力差
ＴＶＴ  目標１回換気量
ＤＥＰ  圧力適応化値
Ｅ，Ｅ２  入力信号
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  第２の動作モードの実行形態
ＭＡＣ，ｘＭＡＣ  平均肺胞内麻酔ガス濃度
ＡＧＳ  麻酔ガス濃度信号
ＭＷ  測定値
ｔＸ，ｔ１  時点
ＯＧ  上方限界値
ＵＧ  下方限界値
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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