(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（１２）、少なくとも支援的で、部分的な人工呼吸を施すための人工呼吸器（１０）であって、呼吸ガス誘導装置（３０）と、前記人工呼吸器（１０）が人工呼吸動作を行っている間に、前記呼吸ガス誘導装置（３０）内の呼吸ガスの圧力を変更するための圧力変更装置（１６）と、所与の呼吸ガス分時換気量が前記患者に供給されるように前記圧力変更装置（１６）を制御する制御装置（１８）と、を有しており、前記制御装置（１８）は、動作データ及び／又は患者データを前記制御装置（１８）に伝送するためのデータ入力部（２４、２６）を有しており、前記制御装置（１８）は、前記圧力変更装置（１６）の動作に関する、人工呼吸動作パラメータとしての人工呼吸の一回換気量か又は呼吸頻度を、選択的に、所定の第１のデータ相関（５４）、又は、前記第１のデータ相関とは異なる所定の第２のデータ相関（５０）を用いて算定するように構成されている人工呼吸器（１０）において、
前記制御装置（１８）は、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）との関連における呼吸抵抗を示す抵抗データ値に応じて、データ相関（５０、５４）を、所定の前記第１のデータ相関（５４）及び所定の前記第２のデータ相関（５０）から選択し、所定の前記呼吸ガス分時換気量に関する人工呼吸動作パラメータを、前記第１のデータ相関（５４）及び前記第２のデータ相関（５０）から選択されたデータ相関（５０、５４）に基づいて算定するように構成されていることを特徴とする人工呼吸器（１０）。
【請求項２】
前記人工呼吸器（１０）が、前記抵抗データ値を決定するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項３】
前記人工呼吸器（１０）が、前記抵抗データ値を繰り返し決定するように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項４】
前記人工呼吸器（１０）が、前記抵抗データ値を各人工呼吸サイクルの後で、又は、各人工呼吸サイクルに関して決定するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項５】
前記人工呼吸器（１０）は、前記抵抗データ値を決定するために、前記圧力変更装置（１６）及び／又は前記呼吸ガス誘導装置（３０）の動作パラメータを検出するための１つ又は複数のセンサと、データ伝送が可能であるように接続されていることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項６】
前記人工呼吸器（１０）が、抵抗データ値に関して、所定の第１の基本データ相関（５２）に従って、第１の人工呼吸基本動作パラメータを決定し、前記第１の基本データ相関とは異なる、所定の第２の基本データ相関（５０）に従って、第２の人工呼吸基本動作パラメータを決定するように構成されており、前記人工呼吸器（１０）はさらに、前記第１の人工呼吸基本動作パラメータと前記第２の人工呼吸基本動作パラメータとを互いに比較し、比較の結果に応じて、人工呼吸動作パラメータを、所定の前記第１のデータ相関（５４）又は所定の前記第２のデータ相関（５０）を用いて算定するように構成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項７】
前記第１のデータ相関（５４）が、前記第１の基本データ相関（５２）及び／又は前記第２の基本データ相関（５０）の関数であること、及び、前記第２のデータ相関（５０）が、前記第１の基本データ相関（５２）及び／又は前記第２の基本データ相関（５０）の関数であることを特徴とする、請求項６に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項８】
前記第１のデータ相関（５４）が、前記第１の基本データ相関（５２）及び前記第２の基本データ相関（５０）から平均値を形成する関数であることを特徴とする、請求項７に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項９】
前記平均値は、算術平均値であることを特徴とする、請求項８に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１０】
前記第２のデータ相関（５０）は、前記第２の基本データ相関（５０）であることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１１】
前記人工呼吸器（１０）は、前記第１の人工呼吸基本動作パラメータが、前記第２の人工呼吸基本動作パラメータよりも大きい場合には、前記人工呼吸動作パラメータとして、前記第１の人工呼吸基本動作パラメータと前記第２の人工呼吸基本動作パラメータとの平均値を用いるように構成されており、前記第１の人工呼吸基本動作パラメータが、前記第２の人工呼吸基本動作パラメータよりも小さいか、又は、人工呼吸基本動作パラメータと同じである場合は、前記人工呼吸動作パラメータとして、前記第２の人工呼吸基本動作パラメータを用いるように構成されていることを特徴とする、請求項６から１０のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１２】
前記平均値は、算術平均値であることを特徴とする、請求項１１に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１３】
前記人工呼吸器（１０）で選択可能な、及び／又は、設定可能な呼吸ガス需要値の少なくとも一部に関して、それぞれ抵抗データ値の閾値（５６）が存在しており、前記制御装置（１８）は、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）の前記抵抗データ値が、前記抵抗データ値の閾値（５６）よりも低い場合、前記人工呼吸動作パラメータを、前記第１のデータ相関（５４）に従って算定し、具体的な前記患者（１２）の前記抵抗データ値が、前記抵抗データ値の閾値（５６）を超える場合には、前記人工呼吸動作パラメータを、前記第２のデータ相関（５０）に従って算定するように構成されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１４】
前記制御装置（１８）は、前記人工呼吸動作パラメータを、前記第１の基本データ相関（５２）及び／又は前記第２の基本データ相関（５０）の関数の形において算定するように構成されていることを特徴とする、請求項６〜１２のいずれか一項を引用する請求項１３に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１５】
前記第１のデータ相関（５４）と前記第２のデータ相関（５０）とは、前記抵抗データ値の閾値（５６）に対して前記患者の前記抵抗データ値が低くも高くもない場合には、同じ動作データ及び患者データにおいて、前記人工呼吸動作パラメータに関して略同一の値の算定をもたらすことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１６】
呼吸ガス需要が、パーセント分時換気量で表記されていることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１７】
前記抵抗データ値が、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）の気道の、及び／若しくは、前記呼吸ガス誘導装置（３０）の流れ抵抗値（レジスタンス）、並びに／又は、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）の呼吸器官の、及び／若しくは、前記呼吸ガス誘導装置（３０）の伸展性の値（コンプライアンス）を考慮することを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１８】
前記抵抗データ値は、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）との関連における、流れ抵抗値（レジスタンス）と伸展性の値（コンプライアンス）との積から形成される人工呼吸時定数を考慮することを特徴とする、請求項１７に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項１９】
前記抵抗データ値は、前記人工呼吸時定数であることを特徴とする、請求項１８に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項２０】
第１の基本データ相関（５２）又は前記第１のデータ相関（５４）が、人工呼吸のために費やされる最小限の力という仮説に基づいているが、同時に、人工呼吸の際に行われる最小限の仕事という仮説には基づいていないこと、及び、第２の基本データ相関（５０）又は前記第２のデータ相関（５０）が、人工呼吸の際に行われる最小限の仕事という仮説に基づいているが、同時に、人工呼吸に費やされる最小限の力という仮説には基づいていないことを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項２１】
一方では、第１の基本データ相関（５２）又は前記第１のデータ相関（５４）が、他方では、第２の基本データ相関（５０）又は前記第２のデータ相関（５０）が、それぞれ、患者の肺胞気量、患者の呼吸器官の死容積、患者の気道の流れ抵抗、患者の呼吸器官の伸展性、呼吸ガス誘導装置の流れ抵抗、呼吸ガス誘導装置の伸展性、及び、呼吸頻度からの個々の若しくは複数の変数の相関、又は、前記変数の内の個々の、若しくは、複数の変数から導出された、若しくは、組み合わされた変数の相関を含んでいることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項２２】
一方では、第１の基本データ相関（５２）又は前記第１のデータ相関（５４）が、他方では、第２の基本データ相関（５０）又は前記第２のデータ相関（５０）が、それぞれ、患者の肺胞気量、患者の呼吸器官の死容積、患者の気道の流れ抵抗、患者の呼吸器官の伸展性、呼吸ガス誘導装置の流れ抵抗、呼吸ガス誘導装置の伸展性、及び、呼吸頻度からの個々の若しくは複数の変数の相関、又は、前記変数の内の個々の、若しくは、複数の変数から導出された、若しくは、組み合わされた変数の相関を指定していることを特徴とする、請求項２１に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項２３】
前記第１の基本データ相関（５２）又は前記第１のデータ相関（５４）は、ミードに基づくデータの相関であり、及び／又は、前記第２の基本データ相関（５０）又は前記第２のデータ相関（５０）は、オーティスに基づくデータの相関であることを特徴とする、請求項２２に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項２４】
前記制御装置（１８）が、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）の患者データに応じて、患者の呼吸器官の分容積、及び／又は、呼吸ガス需要を算定するように構成されていることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載の人工呼吸器（１０）。
【請求項２５】
前記制御装置（１８）が、患者の呼吸器官の死容積を、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）の理想体重に応じて算定するように、及び／又は、分時換気量を、人工呼吸を施されるべき前記患者（１２）の理想体重に応じて算定するように構成されていることを特徴とする、請求項２４に記載の人工呼吸器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者、特に人間の患者に、少なくとも支援的で、部分的な人工呼吸を施すための人工呼吸器に関する。人工呼吸器は、呼吸ガス誘導装置と、圧力変更装置と、制御装置と、を有している。圧力変更装置は、人工呼吸器が人工呼吸動作を行っている間に、呼吸ガス誘導装置内の呼吸ガスの圧力を変更するために用いられる。制御装置は、人工呼吸器の動作、特に圧力変更装置の動作の制御に用いられる。制御装置は、動作データ及び／又は患者データを制御装置に伝送するためのデータ入力部を有している。制御装置は、人工呼吸器、特に圧力変更装置の動作に関する、人工呼吸動作パラメータを、選択的に、所定の第１のデータ相関、又は、第１のデータ相関とは異なる所定の第２のデータ相関を用いて算定するように構成されている。
【背景技術】
【０００２】
このような人工呼吸器は、例えば外科又は集中治療医学における、人間に人工呼吸を施すための臨床的な使用から知られている。人工呼吸器は、もはや自発呼吸が不可能である人間に、完全な人工呼吸を施すために用いられ得る。これに含まれるのは、呼吸器官に麻酔をかけられた患者、又は、昏睡状態の患者である。従って、本出願は、集中治療用人工呼吸器の他に、麻酔用人工呼吸器にも関するものであるが、それに限定されるものではない。しかしながら、冒頭に挙げた種類の人工呼吸器を、単に、ある程度の自発呼吸が可能ではあるが、その呼吸ガスの需要を自力で完全に満たすことはできない人間に対する支援的な人工呼吸に用いることも可能である。
【０００３】
人間医学の他に、本発明に係る人工呼吸器は、獣医学でも、例えば麻酔状態の動物に人工呼吸を施すために用いられる。このような獣医学的に治療される動物も、本発明においては「患者」とする。
【０００４】
呼吸ガス誘導装置によって、呼吸ガスが患者に、特にその呼吸器官に誘導される。呼吸ガス誘導装置は、少なくとも段階的に、消費され、代謝された呼吸ガスを患者から大気中に排出するためにも用いられ得る。呼吸ガス誘導装置は、例えばホース管等の、少なくとも１つの呼吸ガス導管と、吸気及び呼気のための流路を選択するための少なくとも１つの弁と、を含んでいる。
【０００５】
患者の人工呼吸に必要な、呼吸ガス誘導装置内の呼吸ガス流は、圧力変更装置によってもたらされ、圧力変更装置は、呼吸ガス誘導装置内の呼吸ガスの圧力を変更し、従って、患者の体外の呼吸ガス量と、患者の呼吸器官内部のガス圧との間に圧力差を形成し、それによって、患者の呼吸器官への、又は、患者から放出される呼吸ガス流をもたらすように構成されている。一般的に、圧力変更装置は、呼吸ガス誘導装置内の呼吸ガスの圧力を操作するために、ポンプ、送風機、及び、圧縮機等を含んでいる。
【０００６】
圧力変更装置は、減圧弁も含み得る。例えば、病院ではしばしば中心的な呼吸ガス供給設備とされている、取り付けられた呼吸ガス蓄圧器に接続された減圧弁が、本発明に係る圧力変更装置として用いられ得る。減圧弁によって、処置室及び／又は病室における補給ステーションで、呼吸ガス供給設備から流出可能な呼吸ガスの圧力は、人工呼吸に適した圧力範囲、例えば約３０ｍｂａｒの超過圧力最大値を有する圧力範囲にまで低下し得る。
【０００７】
人工呼吸器、特に圧力変更装置の動作、さらに、呼吸ガス誘導装置の弁の動作は、人工呼吸動作の間、制御装置によって制御される。つまり、制御装置によって、圧力変更装置の動作に関する、少なくとも１つの人工呼吸動作パラメータが、それぞれ前もって決定された第１のデータ相関又は第２のデータ相関を選択的に用いて算定され得る。
【０００８】
同属の人工呼吸器は、特許文献１から知られている。当該文献は、極めて一般的に、可能な限り最適な人工呼吸を患者に施すことを課題としており、特に、人工呼吸を施されるべき患者の詳細には決定されていない活動に応じて、一回換気量と適切な呼吸頻度とを、人工呼吸動作パラメータとして、既知のデータ相関である、オーティス（Ｏｔｉｓ）の式か、又は、ミード（Ｍｅａｄ）の式に従って、算定することを教示している。しかしながら、当該文献は、どのような基準に従って、どのような活動に応じて、一方の式又は他方の式を用いるべきなのかについては記載していない。
【０００９】
基本的に、オーティス及びミードの計算式は、数十年来、人工呼吸動作パラメータの算定に用いられてきた基盤である。医薬療法において、人工呼吸器は、生命維持機能を果たすだけではなく、人工呼吸動作パラメータを誤って選択した場合に、機能が十分に果たされないというのみならず、治療が行われる患者それぞれに、極めて有害な作用を与え得るので、専門家、特に人工呼吸器で患者に処置を行う医療従事者は、上述の、維持されてきたオーティス又はミードの式とは別の計算式を用いることに、極めて慎重である。これらの式については、人工呼吸器の機能を満たす動作のために適していることが十分に知られている。
【００１０】
特許文献２からは、本発明でも、呼吸ガス誘導装置として使用可能である人工呼吸ホースシステムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００７／０８５１０８号
【特許文献２】国際公開第２０１３／０４５５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、冒頭に挙げた人工呼吸器をさらに改善し、特に、当該人工呼吸器が、患者の実際の呼吸ガス需要に、より正確に合わせられ得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によると、本課題は、同属の人工呼吸器によって解決され、当該人工呼吸器においては、制御装置は、所定の呼吸ガス需要に関する人工呼吸動作パラメータを、人工呼吸を施されるべき患者との関連における呼吸抵抗を示す抵抗データ値に応じて、第１のデータ相関又は第２のデータ相関に従って算定するように構成されている。
【００１４】
その際、好ましくは、制御装置が、人工呼吸を施されるべき患者との関連における呼吸抵抗を示す抵抗データ値に応じて、所定の第１のデータ相関及び所定の第２のデータ相関から、１つのデータ相関を選択し、所定の呼吸ガス需要に関する人工呼吸動作パラメータを、第１のデータ相関及び第２のデータ相関から選択されたデータ相関に基づいて算定するように構成されていることが想定される。
【００１５】
本出願における人工呼吸動作パラメータは、人工呼吸器、特に圧力変更装置の動作に関して、人工呼吸器において設定されたパラメータである。患者データは、人工呼吸を施されるべき患者について記したデータであり、例えば、体重、身長、病像、年齢、性別、ＢＭＩ、健康状態等である。
【００１６】
基本的に、人工呼吸は常に、人工呼吸器及び患者の、システムに内在する呼吸抵抗に反して行われる。人工呼吸器は、この呼吸抵抗に反して、患者の肺胞に新鮮な呼吸ガスを十分に供給するという課題を遂行しなければならない。消費された呼吸ガスを肺胞から排出するという、呼吸抵抗に反する課題も考えられるものの、患者の肺胞への新鮮な呼吸ガスの供給（吸気）のみを、人工呼吸器によって支援することが好ましい。吐出（呼気）は、一般的に、単に、患者の呼吸器官の身体的緊張（Koerperspannung）が増大することによってもたらされるが、この身体的緊張は、直前に行われた吸気段階の間に、体内に導入されたガスによって生じたものである。このために、患者に新鮮な呼吸ガスを運ぶ吸気ホースを遮断する吸気弁が閉止した後、一般的には、呼気弁が開口するので、患者の呼吸器官の身体的緊張は、消費された呼吸ガスを大気中に放出することによって緩められ得る。
【００１７】
人工呼吸を行う度に克服しなければならない呼吸抵抗は、場合に応じて異なる。人工呼吸器は一般的に、特に呼吸ガス誘導装置に関して、標準化された部材を用いるので、同じ人工呼吸器で人工呼吸を施された２人の異なる患者の呼吸抵抗における差異は、実質的に、患者自身に依存する。患者のその時々の状態に依存して、呼吸抵抗は、大部分、患者に起因し得る。とは言え、ここで指摘しておくべきことに、人工呼吸器の、呼吸ガスを誘導する部材も、呼吸抵抗に関与している。人工呼吸器の呼吸抵抗への関与は、個別の場合において、又は、一連の場合において、患者の呼吸抵抗への関与に対して、考慮されないままである可能性があるが、この単純化によって、現実から大きく逸脱することはない。
【００１８】
「人工呼吸を施されるべき患者との関連における呼吸抵抗」という表現は、いずれにせよ、人工呼吸の際に克服しなければならない呼吸抵抗全体は、上述したように、場合によっては、単純化して考慮されることが許容されてはいるものの、基本的には決定的であるべきだということを表すべきである。この使用された表現は、それぞれの人工呼吸の場合における呼吸抵抗と同じ意味を有している。
【００１９】
患者の呼吸ガス需要は、その代謝から生じ、当該代謝に関して、呼吸ガスが酸化のために必要とされる。当該呼吸ガス需要は、一回換気量、すなわち、一回の呼吸の呼吸ガス量と、呼吸頻度、すなわち所定の時間内、一般的には１分の間に、呼吸を繰り返した数で乗じて表現され得る。
【００２０】
その際、１つかつ同一の呼吸ガス需要は、一回換気量及び呼吸頻度の値の様々なペアを通じて実現され得る。一方の値の増加は、逆に、それぞれ他方の値の減少を必要とする。
【００２１】
病像、鎮静程度、疲労といった、患者の様々な状態と、性別、体格、筋肉量、健康状態といった患者の体質とについて、それぞれ適した一回換気量に関して、様々な臨床的に受容された基準値が存在している。しかしながら、これらの基準値は、大体の方向付けを与えることが可能であるに過ぎない。なぜなら、いずれの治療例も、患者それぞれの個別の身体状況及び健康状態に、大きく左右されるからである。
【００２２】
呼吸抵抗は、構成要素として、例えば、呼吸ガスを誘導する導管壁と呼吸ガスとの摩擦によって、及び、呼吸ガス流における乱流によってもたらされる流れ抵抗と、代替的又は付加的な構成要素として、例えば、呼吸ガスを患者の体内に導入する間における、呼吸ガスを誘導する管の変形、及び、患者の身体の変形によってもたらされる身体的抵抗と、を有し得る。患者それぞれの状態及び体質に応じて、呼吸抵抗の構成要素それぞれの、異なる重み付けが生じ得る。
【００２３】
１つかつ同一の状態における１人かつ同一の患者に関して、原則的に受容され、維持されてきたオーティス及びミードの式は、実際に専門家によって認知された唯一の式であるが、１つかつ同一の人工呼吸動作パラメータに関して、異なる値、しばしば著しく異なる値につながり得ることが明らかになっている。その際、出願人の最新の調査によると、驚くべきことに、患者それぞれの活動はあまり重要ではなく、むしろ、人工呼吸の間に患者に関連して引き起こされる呼吸抵抗が重要である。
【００２４】
従って、患者それぞれと関連した呼吸抵抗は、患者それぞれ及びその具体的な呼吸ガス需要にとって最適な人工呼吸動作パラメータを算定するための２つの所定のデータ相関から、１つのデータ相関を選択するための、おそらく最も適したパラメータである。
【００２５】
オーティス及びミードに従ってそれぞれ算定可能な人工呼吸動作パラメータは、常に許容範囲にはある。しかしながら、個々の場合において、一方の式に従って算定された人工呼吸動作パラメータが、それぞれ他方の式に従って算定された人工呼吸動作パラメータよりも有利である可能性がある。
【００２６】
ここでは、オーティス及びミードの式が傑出した意義を有しているので、再三再四、これらの式が言及されているが、本発明に係る人工呼吸器は、所定のデータ相関を、これらの式に限定されるものではない。基本的に、本発明の思想は、所定の第１のデータ相関及び所定の第２のデータ相関から、それぞれ、具体的に存在する治療状況にとって最適であるか、又は、最適な人工呼吸動作パラメータにつながるデータ相関を選択することにある。
【００２７】
これは、まさに、本発明によって開かれた可能性を含んでいる。つまり、人工呼吸の間に、克服されるべき呼吸抵抗が十分に変化する場合、１つかつ同一の呼吸ガス需要を有する１人かつ同一の患者に、本発明に係る人工呼吸器によって、異なるときに、異なるデータ相関に従って算定された人工呼吸動作パラメータで人工呼吸が施される。呼吸抵抗の変化は、例えば、部分的な治癒によって、又は、薬による介入によって、もたらされ得る。患者の位置を変えるだけですでに、呼吸抵抗の変化がもたらされ得る。その際、例えば患者の昏睡状態が続く場合、患者は、人工呼吸の間の時間を超えて、つねに同じ活動を有し得る。つまり、本発明によると、制御装置は、特に、所定の呼吸ガス需要に関する人工呼吸動作パラメータを、人工呼吸を施されるべき患者との関連における呼吸抵抗を示す抵抗データ値に専ら依存し、患者自身の活動、特に呼吸活動からは独立して、第１のデータ相関又は第２のデータ相関に従って算定するように構成されている。
【００２８】
人工呼吸を施されるべき患者との関連における呼吸抵抗それぞれは、有利には、当該呼吸抵抗を示す抵抗データ値によって表現され、当該抵抗データ値は、表及び図において、別のパラメータの値、又は、データ相関にも割り当てられ得る。
【００２９】
基本的に、上述のデータ入力部を通じて、制御装置にデータを入力することが考えられ得る。従って、抵抗データ値も、治療を行っている医師が手動で、データ入力部を通じて、制御装置に入力することができる。そのために、データ入力部は、キーボード等の、適切な入力装置と接続されているか、又は、接続可能である。
【００３０】
しかしながら、有利には、人工呼吸器は、抵抗データ値を、人工呼吸を施されるべき患者それぞれとの関連において決定するように構成されている。そのために、人工呼吸器は、例えば圧力変更装置の動作パラメータを、経時的変化において算定することができる。付加的又は代替的に、人工呼吸器を、１つ又は複数のセンサと、データ伝送が可能であるように接続することが可能であり、当該センサは、圧力変更装置及び／又は呼吸ガス誘導装置の動作パラメータを検出するように構成されている。当該センサによって検出された検出データは、データ入力部を通じて、制御装置に伝達可能であり、制御装置は、それ自身既知の算定モデルに従って、センサによって検出されたデータ値から、人工呼吸を施されるべき患者との関連において、現在の抵抗データ値を決定し得る。
【００３１】
すでに示唆したように、呼吸抵抗と、従って呼吸抵抗を示す抵抗データ値とは、経時的に変化し得るか、又は、かなりの確率で変化するので、人工呼吸器は、本発明の有利なさらなる発展形態によると、抵抗データ値を繰り返し決定するように構成されており、それによって、人工呼吸器、より正確には、その圧力変更装置は、可能な限り最新のデータと、そこから導き出された人工呼吸動作パラメータを用いて運転される。
【００３２】
特に好ましくは、人工呼吸器は、抵抗データ値を、各人工呼吸サイクルの後、又は、各人工呼吸サイクルに関して決定するように構成されているので、後続の人工呼吸サイクルそれぞれに関して、必要な人工呼吸動作パラメータは、可能な限り大きい現実性を有して存在する。
【００３３】
第１のデータ相関又は第２のデータ相関を用いた、人工呼吸動作パラメータの算定は、所定の入力データの組に式を適用するという、単純な算定ステップであり得る。しかしながら、人工呼吸動作パラメータの算定は、複数の算定段階を経て行われることもあり得る。例えば、人工呼吸器は、まず抵抗データ値に関して、所定の第１の基本データ相関に従って、第１の人工呼吸基本動作パラメータを決定し、第１の基本データ相関とは異なる、所定の第２の基本データ相関に従って、第２の人工呼吸基本動作パラメータを決定するように構成され得る。人工呼吸器はさらに、第１の人工呼吸基本動作パラメータと第２の人工呼吸基本動作パラメータとを互いに比較し、比較の結果に応じて、人工呼吸動作パラメータを、所定の第１のデータ相関又は所定の第２のデータ相関を用いて算定するように構成され得る。
【００３４】
すでに算定された人工呼吸基本動作パラメータと、その算定のために行われた作業とを、人工呼吸動作パラメータの決定にさらに用いるためには、第１のデータ相関が関数であると有利である。第１の基本データ相関及び／又は第２の基本データ相関の関数と、第１の人工呼吸基本動作パラメータ及び／又は第２の人工呼吸基本動作パラメータの、同じ人工呼吸動作パラメータにつながる関数とは、同じである。例えば、第１のデータ相関は、第１の基本データ相関と第２の基本データ相関とから平均値を形成する関数であり得る。また、第１のデータ相関と、第１の人工呼吸基本動作パラメータと第２の人工呼吸基本動作パラメータとから平均値を形成する関数とが同じである。基本的に、当該平均値は、あらゆる種類の平均値、すなわち算術平均、幾何平均、又は、調和平均による平均値であり得る。しかしながら、人工呼吸の分野において用いるためには、算術平均による平均値が特に有利であることが明らかになっている。
【００３５】
対応することが、第２のデータ相関に、変更すべきところは変更して適用される。第２のデータ相関は、同様に、第１の基本データ相関及び／又は第２の基本データ相関の関数であり、特に、第１の基本データ相関と第２の基本データ相関とから平均値を形成する関数であり得る。第１のデータ相関に関連した、平均値についての上述の記載は、同様に、第２のデータ相関に当てはまる。ここでも、第１の人工呼吸基本動作パラメータ及び第２の人工呼吸基本動作パラメータの、同じ人工呼吸動作パラメータにつながる関数は、第１の基本データ相関及び／又は第２の基本データ相関の関数と同じである。単純ではあるが有利な解決法においては、第２のデータ相関は第２の基本データ相関であり得るので、人工呼吸動作パラメータが、第２のデータ相関を通じて算定される場合、第２の人工呼吸基本動作パラメータは、人工呼吸動作パラメータである。
【００３６】
両方のデータ相関がそれぞれ、第１の基本データ相関及び／又は第２の基本データ相関の関数である場合、当該関数は、第１の基本データ相関及び／又は第２の基本データ相関の異なる関数であり、それによって、それぞれ人工呼吸を施されるべき患者に可能な限り適しており、可能な限り適応している人工呼吸動作パラメータを、克服されるべき呼吸抵抗に応じて算定することが可能である。
【００３７】
人工呼吸器が、第１の人工呼吸基本動作パラメータと第２の人工呼吸基本動作パラメータとで行う比較は、基本的に、任意の比較であって良く、人工呼吸基本動作パラメータそれぞれから導き出された複数の値を互いに比較する、多段階の比較であっても良い。
【００３８】
特に好ましいのは、多くの計算を必要とせず、繰り返し素早く準備可能な、容易な解決法であり、当該解決法では、人工呼吸器は、第１の人工呼吸基本動作パラメータが、第２の人工呼吸基本動作パラメータよりも大きい場合は、人工呼吸動作パラメータとして、第１の人工呼吸基本動作パラメータと第２の人工呼吸基本動作パラメータとの平均値を用いるように構成されており、第１の人工呼吸基本動作パラメータが、第２の人工呼吸基本動作パラメータよりも小さいか、又は、人工呼吸基本動作パラメータと同じである場合は、人工呼吸動作パラメータとして、第２の人工呼吸基本動作パラメータを用いるように構成されている。
【００３９】
上で挙げた他の平均値も除外されるべきではないが、やはり、算術平均による平均値が好ましい。
【００４０】
付加的又は代替的に、データ相関を、人工呼吸動作パラメータを算定するために、所定の第１のデータ相関及び第２のデータ相関から、抵抗データ値の閾値に応じて、選択することが可能であり、それは、人工呼吸器で選択可能な、及び／又は、設定可能な呼吸ガス需要値の少なくとも一部に関して、それぞれ抵抗データ値の閾値が存在する場合である。このような抵抗データ値の閾値が存在する場合、データ相関を選択するために、制御装置の構成を以下のように定めても良い。すなわち、制御装置は、人工呼吸を施されるべき患者の抵抗データ値が、抵抗データ値の閾値よりも低い場合、人工呼吸動作パラメータを、第１のデータ相関に従って算定し、具体的な患者の抵抗データ値が、抵抗データ値の閾値を超える場合には、人工呼吸動作パラメータを、第２のデータ相関に従って算定するように構成されている。
【００４１】
やはり好ましいことに、第１のデータ相関は、第１の基本データ相関及び／又は第２の基本データ相関の関数であり、第２のデータ相関は、第１の基本データ相関及び／又は第２の基本データ相関の、第１のデータ相関とは異なる関数であり得る。
【００４２】
抵抗データ値の閾値は、実施された実験に基づいて決定され得る。例えば、より小さな抵抗データ値に関して、一方のデータ相関が、第１のデータ相関及び第２のデータ相関から、人工呼吸を施されるべき患者に関してより良く適応した人工呼吸動作パラメータを供給する場合、及び、より大きな抵抗データ値に関して、それぞれ他方のデータ相関が、より良く適応した人工呼吸動作パラメータを供給する場合、抵抗データ値は、抵抗データ値の閾値として算定可能である。どの人工呼吸動作パラメータが、より適切であるかを決定する助けとして、上述の、臨床的に受容された基準値を用いることが可能である。所定の患者の所定の呼吸ガス需要に関して、全体の状況を評価して、患者それぞれに関連する、臨床的に受容された基準値に近い人工呼吸動作パラメータを供給するデータ相関が、確実に、より適している。
【００４３】
所定の呼吸ガス需要に関する抵抗データ値の閾値は、それぞれ人工呼吸動作パラメータの関数としての、第１のデータ相関のグラフと第２のデータ相関のグラフとの交点においても、可能な抵抗データ値に応じて、生じ得る。当該交点において、第１のデータ相関と第２のデータ相関とは、具体的な患者の所定の呼吸ガス需要に関して、すなわち、他の場合には同じ動作データ及び患者データにおいて、人工呼吸動作パラメータに関して同一の値を供給する。従って、当該交点においては、第１のデータ相関又は第２のデータ相関が、人工呼吸動作パラメータの算定に用いられるかどうかは重要ではない。なぜなら、結果は同じだからである。交点、及び、従って抵抗データ値の閾値の一方の側にある値の領域、例えばより低い抵抗データ値に向かう側では、しかしながら、一方のデータ相関が、当該交点の他方の側にある値の領域において、それぞれ他方のデータ相関が供給するよりも有利な人工呼吸動作パラメータを供給し得る。
【００４４】
人工呼吸器で一般的であるように、人工呼吸動作パラメータは、人工呼吸の一回換気量であるか、又は、呼吸頻度であることが好ましい。例えば分時換気量として、すなわち１分間に患者に供給された呼吸ガス量として表現される呼吸ガス需要が既知である場合、そして、本発明は、呼吸ガス需要が所与のものであることを前提としているのだが、既知の呼吸頻度における人工呼吸の一回換気量と、既知の人工呼吸の一回換気量における呼吸頻度とが算定される。なぜなら、分時換気量は、人工呼吸の一回換気量と呼吸頻度との積であるからである。従って、好ましくは、呼吸ガス需要は、分時換気量であり、特に好ましくは、パーセントで表示された分時換気量である。なぜなら、例えば、治療の間に、患者の状態と、それと共に患者の呼吸ガス需要とが変化した場合に、既知のパーセントで示された分時換気量から、その他の分時換気量に非常に容易に換算できるからである。その他の人工呼吸動作パラメータは、例えば、吸気段階の間に呼吸ガス内で得られる超過圧力の最大値、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）、呼吸ガスの相対湿度、呼吸ガスの温度等であり得る。
【００４５】
どの具体的な抵抗形態が、患者に関連した呼吸抵抗に関与し得るかは、冒頭にすでに記載した。この物理学的事実に従って、抵抗データ値は、人工呼吸を施されるべき患者の気道の、及び／又は、呼吸ガスを誘導する人工呼吸器の導管の流れ抵抗値（いわゆる「レジスタンス」）を考慮し得る。場合によって導管内に設けられる弁は、導管の一部と見なされる。流れ抵抗が、呼吸抵抗全体の内の大部分を構成するという、原理的には可能ではあるが、あり得そうもない場合においては、状況に応じて、人工呼吸を行う場合の、又は、患者の流れ抵抗値（レジスタンス）のみを、抵抗データ値として考慮するだけでも十分であり得る。
【００４６】
付加的又は代替的に、抵抗データ値は、人工呼吸を施されるべき患者の呼吸器官の、及び／又は、呼吸ガスを誘導する人工呼吸器の導管の伸展性の値（いわゆる「コンプライアンス」）を考慮し得る。やはり、伸展性の値が、呼吸抵抗全体の内の大部分を構成するという、原理的には可能であるがあり得そうもない場合にとっても、抵抗データ値として、伸展性の値のみを考慮すれば十分であり得る。
【００４７】
しかしながら、具体的に人工呼吸を行う場合の呼吸抵抗、すなわち患者との関連における呼吸抵抗の、可能な限り現実的な像は、呼吸抵抗を示す抵抗データ値が、人工呼吸を行う場合のレジスタンス及びコンプライアンスを考慮する場合に生じる。従って、抵抗データ値は、好ましくは、人工呼吸を行う場合のレジスタンスとコンプライアンスとの積から形成される人工呼吸時定数を考慮する。その際、「考慮」とは、上述の１つ又は複数の値が、抵抗データ値の決定に用いられるということを意味しており、その際、さらなる値が同様に、抵抗データ値の決定において、役割を演じ得ることを排除すべきではない。しかしながら、抵抗データ値が、この目的ですでに先行技術においてしばしば用いられた、レジスタンスとコンプライアンスとの積である人工呼吸時定数であることが最も好ましい。
【００４８】
人工呼吸動作パラメータ、特に人工呼吸動作パラメータに関する上述の具体例の算定のために、専門家の間には、様々な仮説に基づく様々なアプローチが存在している。例えば、第１の基本データ相関及び第２の基本データ相関から成る基本データ相関、又は、第１のデータ相関及び第２のデータ相関から成るデータ相関は、人工呼吸のために費やされる最小限の力という仮説に基づく可能性があり、それぞれ他方の基本データ相関、又は、それぞれ他方のデータ相関は、人工呼吸の際に行われる最小限の仕事という仮説に基づく可能性がある。原則的に、費やされる最小限の力が、最小限の仕事を行うことは、可能であり得るので、最小限の力を費やすという仮説に関しては、それで算定された人工呼吸の動作点においては、人工呼吸の最小限の仕事も行われるということを除外すべきである。同様に、両方の仮説を差異化するために、人工呼吸の際に行われる最小限の仕事という仮説から算定された人工呼吸の動作点では、同時に、人工呼吸に費やされる力が最小限であるということを除外すべきである。言い換えると、同じ入力変数に関して、異なる仮説が、異なる人工呼吸動作パラメータを供給すべきである。
【００４９】
可能な限り正確に、人工呼吸動作パラメータを算定するために、本発明の有利なさらなる発展形態によると、一方では、第１の基本データ相関又は第１のデータ相関が、他方では、第２の基本データ相関又は第２のデータ相関が、それぞれ、患者の肺胞気量、患者の呼吸器官の死容積、患者の気道の流れ抵抗、呼吸ガス誘導装置の流れ抵抗、患者の呼吸器官の伸展性、呼吸ガス誘導装置の伸展性、及び、呼吸頻度からの１つ若しくは複数の変数の相関、又は、当該変数の内の個々の、若しくは、複数の変数から導出された、若しくは、組み合わされた変数の相関を含んでいるか、又は、好ましくは指定していることが規定されている。その際、第１のデータ相関と、第２のデータ相関とは、両者が同じ変数を含んでいたとしても、異なっている。その際、「含む」とは、上述の変数に加えて、他の変数も、データ相関において考慮され得るということを意味している。その際、「指定する」とは、それぞれのデータ相関が、上述の変数の内の１つ又は複数の変数からのみ形成されていることを意味している。
【００５０】
その際、患者の肺胞気量は、患者に導入された呼吸ガスと患者の血液との間におけるガス交換が行われる有効体積である。患者の呼吸器官の死容積は、人工呼吸が施されるべき患者の呼吸器官の容積であり、当該容積内には、呼吸ガスが存在し、人工呼吸の間に移動するが、死容積内に存在する呼吸ガスは、患者の血液とのガス交換には参加しない。患者の気道の流れ抵抗は、好ましくは呼吸ガス誘導装置の流れ抵抗と共に、それぞれの呼吸事例に関して個別に算定されたレジスタンスである。患者の呼吸器官の伸展性は、好ましくは、呼吸ガス誘導装置の伸展性と共に、それぞれの呼吸事例に関連するコンプライアンスである。
【００５１】
従って、第１の基本データ相関及び第２の基本データ相関から成る基本データ相関、又は、第１のデータ相関及び第２のデータ相関から成るデータ相関は、上述のミードに基づく変数又はデータの相関であり得る。同様に、それぞれ他方の基本データ相関又はデータ相関は、上述のオーティスに基づく変数又はデータの相関であり得る。オーティス及びミードの式は、実践において、数十年に亘り維持されてきただけではなく、広く普及して受容されており、このことは、人工呼吸器を用いて治療を行う者における、人工呼吸器の受容にとって決定的な意義を有している。
【００５２】
基本的に、例えば患者の肺胞気量及び／又は患者の呼吸器官の死容積といった、患者の呼吸器官の分容積を、存在するデータ入力部を通じて、制御装置に伝達すること、又は、入力することが考えられ得る。同じことが、人工呼吸を施されるべき患者の呼吸ガス需要にも当てはまる。人間の呼吸ガス需要は、その体内において代謝されるので、呼吸ガス需要は、例えば、患者それぞれの体重から導出され得る。その際、患者の実際の体重か、又は、患者それぞれに関して、既知の法則に従って算定された理想体重（いわゆるＩＢＷ）等が用いられ得る。患者の状態に応じて、呼吸ガス需要の算定に用いられる体重に係数を乗じて、例えば分時換気量を得ることが可能である。
【００５３】
患者の呼吸器官の死容積も、従来の方法で、体重から、特に上述の理想体重から、やはりそのために決定された係数と乗じること等によって、算定される。
【００５４】
以下に、本発明を、任意の図面を用いて詳細に説明する。示されているのは以下の図である：
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る、患者の人工呼吸のために準備された人工呼吸器の概略図である。
【図２】本発明に係る人工呼吸器によって例示的に用いられる、人工呼吸動作パラメータである人工呼吸時定数及び呼吸頻度の様々な値の相関と、第１の呼吸ガス需要に関する、オーティス及びミードの式に従う、比較的これに対応する相関とを示した図である。
【図３】本発明に係る人工呼吸器によって例示的に用いられる、人工呼吸動作パラメータである人工呼吸時定数及び呼吸頻度の様々な値の相関と、第２の呼吸ガス需要に関する、オーティス及びミードの式に従う、比較的これに対応する相関とを示した図である。
【図４】本発明に係る人工呼吸器によって例示的に用いられる、人工呼吸動作パラメータである人工呼吸時定数及び呼吸頻度の様々な値の相関と、第３の呼吸ガス需要に関する、オーティス及びミードの式に従う、比較的これに対応する相関とを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１には、本発明に係る人工呼吸器の実施形態が示されており、人工呼吸器全体には、参照符号１０が付されている。図示された例において、人工呼吸器１０は、人間の患者１２の人工呼吸に用いられる。
【００５７】
人工呼吸器１０は、ハウジング１４を有しており、ハウジング１４内には、圧力変更装置１６と制御装置１８とが受容され得るが、ハウジングの材料が不透明なので、外側からは視認できない。
【００５８】
圧力変更装置１６は、従来の方法で構成されており、ポンプ、圧縮機、送風機、蓄圧器、減圧弁等を有し得る。さらに、人工呼吸器１０は、従来の方法で、吸気弁２０及び呼気弁２２を有している。
【００５９】
制御装置１８は、一般的に、コンピュータ又はマイクロプロセッサとして実現されている。当該制御装置は、図１には図示されていない記憶装置を含んでおり、それによって、人工呼吸器１０の動作に必要なデータを記憶し、必要に応じて当該データを呼び出すことが可能である。ネットワークを運用する際、記憶装置を、ハウジング１４の外側に配置し、データ伝送接続部を通じて、制御装置１８と接続することができる。データ伝送接続部は、ケーブルリンク又は無線リンクによって形成され得る。しかしながら、データ伝送接続部の障害が、人工呼吸器１０の動作に影響を与えることを防止するために、記憶装置は、好ましくは、制御装置１８に組み込まれているか、又は、少なくとも制御装置１８と同じハウジング１４に受容されている。
【００６０】
データを人工呼吸器１０に、又は、より正確には制御装置１８に入力するために、人工呼吸器１０は、データ入力部２４を有しており、データ入力部２４は、図１に示された例では、キーボードによって表されている。以下において、さらに説明するように、キーボードは、制御装置１８の唯一のデータ入力部ではない。実際に、制御装置１８は、データを、様々なデータ入力部を通じて、例えばネットワーク導線、無線リンク、又は、センサ接続部２６等を通じて得ることが可能であり、これらについては以下で詳細に取り上げる。
【００６１】
データを、治療を行っている臨床医に出力するために、人工呼吸器１０は、出力機器２８を有し得る。図示された例では、スクリーンを有し得る。
【００６２】
人工呼吸のために、患者１２は、人工呼吸器１０と、より正確には、ハウジング１４内の圧力変更装置１６と、呼吸ガス誘導装置３０を通じて接続されている。患者１２は、このために挿管されている。
【００６３】
呼吸ガス誘導装置３０は、吸気ホース３２を有しており、吸気ホース３２を通じて、新鮮な呼吸ガスが、圧力変更装置１６から、患者１２の肺に誘導され得る。吸気ホース３２は、中断されていても良く、第１の吸気ホース３４と第２の吸気ホース３６とを有することが可能であり、これらの間には、意図的に湿気を与え、必要に応じて、患者１２に供給される新鮮な呼吸ガスの温度も調節するための調整装置３８を設けることが可能である。調整装置３８を、外部の液体貯蔵容器４０と接続することが可能であり、液体貯蔵容器４０によって、湿気を与えるための水、又は、炎症を抑えるため、若しくは、気道を拡張するための薬剤が、調整装置３８に供給され得る。麻酔用人工呼吸器として当該人工呼吸器１０を用いる場合、揮発性麻酔薬が管理下で、人工呼吸器１０によって、患者１２に投与され得る。そのために、調整装置３８は、所定の水分含量を有し、場合によっては薬剤のエアロゾルが添加され、所定の温度を有する新鮮な呼吸ガスが、患者１２に供給されるように機能する。
【００６４】
呼吸ガス誘導装置３０は、すでに言及した吸気弁２０及び呼気弁２２の他に、さらに呼気ホース４２を有しており、呼気ホース４２を通じて、代謝した呼吸ガスが、患者１２の肺から大気中に排出される。
【００６５】
吸気ホース３２は、吸気弁２０と連結されており、呼気ホース４２は、呼気弁２２と連結されている。２つの弁の内、それぞれ１つのみが、同時にガス流を通過させるために開口されている。弁２０及び２２の作動制御は、やはり、制御装置１８によって行われる。
【００６６】
人工呼吸サイクルの間、まず、吸気段階の間は、呼気弁２２は閉口しており、吸気弁２０は開口しているので、新鮮な呼吸ガスが、ハウジング１４から患者１２に誘導され得る。新鮮な呼吸ガス流は、圧力変更装置１６によって、呼吸ガスの圧力を意図的に上昇させることでもたらされる。圧力の上昇によって、新鮮な呼吸ガスは、患者１２の肺に流入し、肺内で、肺に近い体の部位、すなわち特に胸郭を、肺に近い体の部位の個別の伸縮性に反して拡張させる。これによって、患者１２の肺内部のガス圧も上昇する。
【００６７】
吸気段階の終わりに、吸気弁２０は閉口し、呼気弁２２が開口する。呼気段階が開始する。吸気段階の終わりまでに上昇した、患者１２の肺内の呼吸ガスのガス圧によって、当該呼吸ガスは、呼気弁２２の開口後、大気中に流れ、流れる時間が経過すると共に、患者１２の肺内のガス圧は減少する。肺１２内のガス圧が、人工呼吸器１０で設定された呼気終末陽圧、すなわち大気圧よりもわずかに高い圧力に達する場合、呼気段階は、呼気弁２２の閉口によって終了し、さらなる人工呼吸サイクルが後続する。
【００６８】
吸気段階の間、患者１２には、いわゆる人工呼吸の一回換気量、すなわち一呼吸当たりの呼吸ガス量が供給される。人工呼吸の一回換気量は、１分あたりの人工呼吸サイクルの数、すなわち呼吸頻度と乗じられ、本発明に基づいて行われる人工呼吸の分時換気量が生じる。
【００６９】
好ましくは、人工呼吸器１０、特に制御装置１８は、人工呼吸器１０の人工呼吸動作を特徴づける人工呼吸動作パラメータを、人工呼吸動作の間、繰り返し更新するか、又は、算定するように構成されており、それによって、人工呼吸動作が、いずれの時点においても、可能な限り最適に、人工呼吸を施されるべき患者１２に合わせられていることが確実化される。特に有利には、１つ又は複数の人工呼吸動作パラメータの決定は、呼吸頻度を用いて行われるので、各人工呼吸サイクルに関して、最新かつ患者１２に最適に適合した人工呼吸動作パラメータが供給され得る。
【００７０】
そのために、人工呼吸器１０は、１つ又は複数のセンサと、データ伝送が可能であるように接続可能であり、当該センサは、患者の状態及び／又は人工呼吸器の動作を監視する。あり得る多くのセンサの単なる例として、図１では、流量センサ４４が挙げられており、流量センサ４４は、呼吸ガス誘導装置内で支配的な呼吸ガス流を検出する。流量センサ４４は、センサ誘導装置４６を用いて、制御装置１８のデータ入力部２６と連結され得る。センサ誘導装置４６は、電気信号伝達ラインを含み得るが、必ずしも含む必要はない。センサ誘導装置４６は同様に、流れ方向において流量センサ４４の両側で支配的なガス圧をデータ入力部２６に伝達するホース管を有し得る。当該ガス圧は、図１には図示されていない圧力センサによって数量化される。
【００７１】
完全性のためだけに指摘されることには、本発明に係る人工呼吸器１０は、可動式の人工呼吸器１０として、車輪で動かすことが可能な台４８の上に受容され得る。
【００７２】
患者に関するデータから、患者１２の呼吸ガス需要が知られている場合、例えば、患者１２の病像を考慮して、患者の理想体重から呼吸ガス需要が算定される場合、患者１２の人工呼吸が成功するためには、一般的に分時換気量又はパーセントでの分時換気量として表された呼吸ガス需要を、各呼吸に分割することが重要である。
【００７３】
図２には、患者１２に関して、％で示される分時換気量が１００％である場合の、３つの異なるデータ相関が示されており、これらのデータ相関は、人工呼吸時定数ＲＣと呼吸頻度との間のそれぞれの相関を示している。人工呼吸時定数ＲＣは、レジスタンスとコンプライアンスとの積から形成される。ＲＣは、患者１２との関連における呼吸抵抗を示している。呼吸頻度は、人工呼吸器１０の人工呼吸動作パラメータの一例である。
【００７４】
その際、曲線５０は、従来のオーティスの式に基づいて、人工呼吸の最小限の仕事という仮説に従って算定されている。曲線５０は、％で示される分時換気量が１００％の場合の、現実的な各人工呼吸時定数値に関して、最も低い呼吸頻度と、従って、最も大きい人工呼吸の一回換気量とを供給する。なぜなら、分時換気量は、呼吸頻度と人工呼吸の一回換気量との積だからである。
【００７５】
図２の曲線５２は、人工呼吸時定数ＲＣと呼吸頻度との間におけるデータ相関を示しており、当該データ相関は、従来のミードの式に従って、人工呼吸に費やされる最小限の力という仮説に基づいて算定された。このミードの式に基づくデータ相関は、現実的な人工呼吸時定数値に関して、最も大きい呼吸頻度と、従って、最も小さい人工呼吸の一回換気量と、を供給する。
【００７６】
その際、本発明に係る人工呼吸器１０は、以下のように運転され得る：センサによって検出された値、例えば、呼気段階における呼吸ガス量の、時間相関のある、累積的測定を用いて、現在存在している人工呼吸時定数値が算定され得る。人工呼吸時定数値は、一般的な定義によると、人工呼吸の一回換気量の６３％を吐き出すために必要な時間である。
【００７７】
しかしながら、代替的に、人工呼吸を行う場合の時定数を算定するための、さらなる手法も存在する。この関連において、１９９５年の「Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｃａｒｅ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ」に掲載されたＢｒｕｎｎｅｒの論文、又は、２０００年の「Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ  Ｃａｒｅ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ」に掲載されたＬｏｕｒｅｎｓの論文が参照される。当該論文では、呼気時定数の算定が、呼気一回換気量の７５％の呼気量に達した時点で支配的である呼気流によって除算された呼気一回換気量の７５％の値からの商として提案されている。
【００７８】
決定された最新の人工呼吸時定数値を用いて、人工呼吸器１０、より正確には制御装置１８は、第１の人工呼吸基本動作パラメータとして、曲線５２からミードに基づいて、呼吸頻度を算定し、第２の人工呼吸基本動作パラメータとして、曲線５０からオーティスに基づいて、呼吸頻度を算定する。従って、上述の明細書導入部に基づく実施例において、曲線５０及び５２は、第２の、又は、第１の基本データ相関である。
【００７９】
次のステップにおいて、人工呼吸器１０、より正確には制御装置１８は、第１の人工呼吸基本動作パラメータ、すなわちミードに基づく呼吸頻度を、第２の人工呼吸基本動作パラメータ、すなわちオーティスに基づく呼吸頻度と比較する。比較の結果、ミードに基づく第１の人工呼吸基本動作パラメータが、オーティスに基づく第２の人工呼吸基本動作パラメータよりも大きい場合、人工呼吸器１０は、人工呼吸動作パラメータとしての呼吸頻度を、ミード及びオーティスに基づく呼吸頻度の算術平均値として算定する。
【００８０】
【数１】
0006522771.tif 000002
【００８１】
それに対して、算定された人工呼吸時定数値に関して、オーティスに基づく呼吸頻度が、ミードに基づく呼吸頻度よりも大きい場合、オーティスに基づく呼吸頻度が、人工呼吸基本動作パラメータとして選択される。
【００８２】
図１の例では、現実的に得られる全ての人工呼吸時定数値に関して、オーティスに基づく呼吸頻度は、ミードに基づく呼吸頻度よりも小さいので、つねに、オーティスに基づくデータ相関とミードに基づくデータ相関との算術平均が、データ相関として選択され、それに応じて、既知の分時換気量に関して、及び、算定された人工呼吸時定数値に関して、呼吸頻度が算定される。当該データ相関は、図２において、曲線５４で示されている。
【００８３】
図３には、２００％の分時換気量に関して、略同じ基本データ相関５０及び５２が示されている。図３に関しても、基本的に、図２に関して上述したことが当てはまる。まず、従来の方法で、最新の人工呼吸時定数値ＲＣを算定する。当該人工呼吸時定数値ＲＣに関して、ミード及びオーティスに従って、呼吸頻度を１つずつ算定する。そうして得られたミードに基づく呼吸頻度とオーティスに基づく呼吸頻度とを互いに比較する。ミードに基づく呼吸頻度が、オーティスに基づく呼吸頻度よりも大きい場合、両方の呼吸頻度の算術平均値が、人工呼吸動作パラメータとして、上述の式（１）に従って算定される。オーティスに基づく呼吸頻度がミードに基づく呼吸頻度よりも大きい場合、オーティスに基づく呼吸頻度が、人工呼吸動作パラメータとして、人工呼吸器１０の動作に関して用いられる。
【００８４】
図３において認識されるのは、曲線５０及び５２の基本データ相関は、人工呼吸時定数値が約１．１２ｓである場合、交点５６において交差する。従って、交点５６の左側、すなわち人工呼吸時定数値が１．１２ｓよりも小さい場合、各人工呼吸時定数値に関してミードに基づいて算定された呼吸頻度は、オーティスに基づいて算定された呼吸頻度よりも大きいので、１．１２ｓよりも小さい範囲の人工呼吸時定数値に関しては、つねに上述の式（１）が、人工呼吸器１０において、人工呼吸動作パラメータとして設定されるべき呼吸頻度の算定に用いられる。
【００８５】
これに対して、人工呼吸時定数値が１．１２ｓよりも大きい場合には、つねに逆のことが当てはまる：この場合、各人工呼吸時定数値に関して、オーティスに基づいて算定された呼吸頻度が、ミードに基づいて算定された呼吸頻度よりも大きいので、この人工呼吸時定数値の領域に関しては、つねにオーティスに基づく呼吸頻度が、人工呼吸動作パラメータとして、人工呼吸器１０において設定又は利用される。交点５６は、明細書の冒頭部分で記載したように、抵抗データ値の閾値である。
【００８６】
図４は、図２及び図３と同じ原則的なデータ相関又は基本データ相関を、３００％の分時換気量に関して、すなわち著しく増大した呼吸ガス需要に関して示している。図４に関しては、図３に関して記載したことが、必要な変更を加えて、交点又は抵抗データ値の閾値５６が、図４に関連する呼吸ガス需要に関して、０．７５ｓの人工呼吸時定数値にあるという条件で当てはまる。
【００８７】
本発明に係る人工呼吸器１０では、患者１２に実施する人工呼吸を、具体的な患者及びその状態に、従来よりも良好に合わせることができる。オーティスに基づく算定方法も、ミードに基づく算定方法も、広く認知かつ受容されているので、両方の従来の算定方法の結果の間に位置する値に関しても、適用可能性の認知は拒絶され得ない。というのも、人工呼吸時定数値に関して、及び、具体的な呼吸ガス需要に関して、オーティス及びミードから得られる人工呼吸動作パラメータはいずれも、治療に用いることが可能である場合、これらの既知の人工呼吸動作パラメータの間に位置する、新しい人工呼吸動作パラメータも、治療に用いることが可能だからである。
【符号の説明】
【００８８】
１０  人工呼吸器
１２  患者
１４  ハウジング
１６  圧力変更装置
１８  制御装置
２０  吸気弁
２２  呼気弁
２４、２６  データ入力部
２８  出力機器
３０  呼吸ガス誘導装置
３２  吸気ホース
３４  第１の吸気ホース
３６  第２の吸気ホース
３８  調整装置
４０  液体貯蔵容器
４２  呼気ホース
４４  流量センサ
４６  センサ誘導装置
４８  台
５０  曲線
５２  曲線
５４  曲線
５６  抵抗データ値の閾値
【図１】
0006522771.tif 000003
【図２】
0006522771.tif 000004
【図３】
0006522771.tif 000005
【図４】
0006522771.tif 000006