(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（ＰＴ）の自動換気のための人工呼吸装置（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）と、
・呼吸ガスの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）と、
・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、
・少なくとも１つの計算ユニット（Ｒ）と、
を備え、
前記計算ユニット（Ｒ）は、検出された圧力（Ｐ）および設定された目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，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いる、
人工呼吸装置（ＢＶ）において、
前記計算ユニット（Ｒ）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依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，ΔＰ）の適応化を行い、
・さらに、検出された体積流量（Ｖ・）および検出された二酸化炭素濃度に依存して、換気頻度（ＲＲ，ＲＲｍｉｎ）の適応化を行う、
ように構成されている、
ことを特徴とする人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項２】
前記計算ユニット（Ｒ）は、検出された圧力（Ｐ）、設定された目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ）およびさらに換気頻度（ＲＲ）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、
前記計算ユニット（Ｒ）は、自動換気を従圧式換気として行うべく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いる、
請求項１記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項３】
前記計算ユニット（Ｒ）は、自動換気を圧支持換気として行うべく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、
前記計算ユニット（Ｒ）は、換気頻度（ＲＲｍｉｎ）に依存して警報信号（ＷＳ）の出力を調整するように構成されている、
請求項１記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項４】
前記計算ユニット（Ｒ）は、
・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）を求める、
ように構成されており、
前記計算ユニット（Ｒ）は、さらに、求められた１回換気量（ＶＴ）と求められた呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）とに依存して、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１記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項５】
前記計算ユニット（Ｒ）は、さらに、求められた１回換気量（ＶＴ）、目標１回換気量（ＶＴＺ）、求められた呼気終末二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２）および目標二酸化炭素濃度（ｅｔＣＯ２Ｚ）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４記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項６】
前記計算ユニット（Ｒ）は、
・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４記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項７】
前記計算ユニット（Ｒ）は、
・検出された圧力（Ｐ）、設定された目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，ΔＰ）およびさらに換気頻度（ＲＲ，ＲＲｍｉｎ）に依存して、前記呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）を駆動し、
・さらに、自動換気を従圧式換気として行うべく、前記呼吸ガス圧送ユニット（ＡＧＦ）を駆動し、
・さらに、検出された体積流量（Ｖ・）に基づいて患者（ＰＴ）の自発呼吸活動を識別し、
・さらに、識別結果に依存して、濃度限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１，ｅｔＣＯ２Ｕ１）を適応化する、
ように構成されている、
請求項４記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項８】
前記計算ユニット（Ｒ）は、患者（ＰＴ）の肺特性に関する設定に依存して、
・体積上方限界値（ＶＴＯ１）、
・体積下方限界値（ＶＴＵ１）、
・濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）、
・および濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）、
を選定するように構成されている、
請求項４記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項９】
前記計算ユニット（Ｒ）は、患者（ＰＴ）の望ましいガス交換率に関する設定に依存して、
・濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）、
・および濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）、
を選定するように構成されている、
請求項４記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項１０】
前記体積上方限界値は、第１の体積上方限界値（ＶＴＯ１）であり、
前記体積下方限界値は、第１の体積下方限界値（ＶＴＵ１）であり、ここで、
前記計算ユニット（Ｒ）は、さらに、
・第２の体積上方限界値（ＶＴＯ２）、
・および第２の体積下方限界値（ＶＴＵ２）、
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４記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項１１】
前記濃度上方限界値は、第１の濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ１）であり、
前記濃度下方限界値は、第１の濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ１）であり、ここで、
前記計算ユニット（Ｒ）は、さらに、
・第２の濃度上方限界値（ｅｔＣＯ２Ｏ２）、
・および第２の濃度下方限界値（ｅｔＣＯ２Ｕ２）、
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４記載の人工呼吸装置（ＢＶ）。
【請求項１２】
患者（ＰＴ）の自動換気のための人工呼吸装置（ＢＶ）用の計算ユニット（Ｒ）であって、
・呼吸ガスの体積流量（ＶＳ）を表す体積流量信号（ＶＳＳ）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（ＫＳＳ）を検出し、
・呼吸ガスの圧力（Ｐ）を表す圧力信号（ＤＳＳ）を検出し、
・検出された圧力信号（ＤＳＳ）および設定された目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，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、
ように構成されている、
計算ユニット（Ｒ）において、
前記計算ユニット（Ｒ）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依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，ΔＰ）の適応化を行い、
・さらに、検出された体積流量（Ｖ・）および検出された二酸化炭素濃度に依存して、換気頻度（ＲＲ，ＲＲｍｉｎ）の適応化を行う、
ように構成されている、
ことを特徴とする計算ユニット（Ｒ）。
【請求項１３】
患者（ＰＴ）の自動換気のための人工呼吸装置（ＢＶ）を動作させる方法であって、
・前記人工呼吸装置（ＢＶ）の計算ユニット（Ｒ）が呼吸ガスの体積流量（Ｖ・）を表す体積流量信号（ＶＳＳ）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（ＫＳＳ）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（Ｐ）を表す圧力信号（ＤＳＳ）を検出するステップと、
・前記計算ユニット（Ｒ）が検出された圧力信号（ＤＳＳ）および設定された目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，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）を供給するステップと、
を含む、方法において、
・前記計算ユニット（Ｒ）が検出された体積流量（Ｖ・）および検出された二酸化炭素濃度に依存して、目標圧力値（Ｐｉｎｓｐ，ΔＰ）の適応化を行い、
・前記計算ユニット（Ｒ）がさらに、検出された体積流量（Ｖ・）および検出された二酸化炭素濃度に依存して、換気頻度（ＲＲ，ＲＲｍｉｎ）の適応化を行う、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記計算ユニット（Ｒ）上の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１３記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータ、プロセッサ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実行される際に、請求項１３記載の方法を実行するプログラムコードを含む、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術から、患者の従圧式換気または圧支持換気を行う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、患者の従圧式換気または圧支持換気を行い、可能な場合に患者にとって有利な換気状態の達成を改善された方式で自動的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１２記載の患者の自動換気のための方法によって解決される。さらに、本発明の課題は、請求項１３記載の患者の自動換気のための人工呼吸装置用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１４記載の患者の自動換気のための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１６記載の本発明の方法を実行するためのプログラムコードを含むプログラム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する。
【０００６】
本発明の、患者の自動換気のための人工呼吸装置を提案する。当該人工呼吸装置は、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と、呼吸ガスの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と、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、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。
【０００７】
本発明の人工呼吸装置は、計算ユニットが、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依存した目標圧力値の適応化だけでなく、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依存した換気頻度の適応化も行うように構成されているため、有利である。これにより、可能な場合に、好ましくは従圧式換気または圧支持換気である自動換気の範囲における患者の換気の改善された形態が達成される。よって、目標圧力値に関してだけでなく、考慮すべき換気頻度に関しても、換気が変更される。
【０００８】
好ましくは、計算ユニットは、検出された圧力、設定された目標圧力値およびさらに換気頻度に依存して、呼吸ガス圧送ユニットを駆動するように構成され、計算ユニットはさらに、自動換気を従圧式換気として行うべく、呼吸ガス圧送ユニットを駆動するように構成される。本発明のこの構成は、従圧式換気の範囲で換気頻度が呼吸ガス圧送ユニットを駆動するために計算ユニットによって利用されるので、有利である。
【０００９】
好ましくは、計算ユニットは、自動換気を圧支持換気として行うべく、呼吸ガス圧送ユニットを駆動するように構成され、計算ユニットは、換気頻度に依存して、警報信号の出力を調整するように構成される。本発明のこの構成は、換気頻度に依存した警報信号の出力を、計算ユニットが、先行して、検出された１回換気量および検出された二酸化炭素濃度に依存して換気頻度をどのように適応化したかに応じて定めることができるので、有利である。こうした警報信号は、その後に、医師が場合により自動換気の変更を考慮するために、可能な場合に示唆として用いることができる。
【００１０】
好ましくは、計算ユニットは、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ｅｔＣＯ２を求め、求められた１回換気量と求められた呼気終末二酸化炭素濃度とに依存して、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。この場合、好ましくは、計算ユニットは、求められた１回換気量、目標１回換気量、求められた呼気終末二酸化炭素濃度および目標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る。これにより、１回換気量および呼気終末二酸化炭素濃度の、それぞれの目標値に向けた制御が達成される。
【００１１】
好ましくは、計算ユニットは、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、それぞれの限界値により、１回換気量および呼気終末二酸化炭素濃度を基準として、患者の換気のためのいわゆるコンフォートゾーンが定義され、このコンフォートゾーンと一方の１回換気量との比較ならびに呼気終末二酸化炭素濃度との比較により、換気中に患者をこのコンフォートゾーンに維持するため、換気頻度および目標圧力値の適応化が行われるので、有利である。こうしたコンフォートゾーンは場合により患者にとって有利となるものであってよく、または可能な場合には適切な換気であってよい。これは、換気頻度および目標圧力値の適応化が、２つのパラメータ、すなわち１回換気量および呼気終末二酸化炭素濃度と限界値によって定義されるコンフォートゾーンとに依存して行われることにより達成される。
【００１２】
好ましくは、計算ユニットは、検出された圧力、設定された目標圧力値およびさらに換気頻度に依存して呼吸ガス圧送ユニットを駆動し、さらに、自動換気を従圧式換気として行うべく呼吸ガス圧送ユニットを駆動し、さらに、検出された体積流量に基づいて患者の自発呼吸活動を識別し、さらに、識別結果に依存して濃度限界値を適応化するように構成される。本発明のこの構成は、従圧式換気の進行中に可能であって、場合によっては患者の望ましくない自発呼吸トライアルに対して濃度限界値の適応化により可能な場合には対抗措置を導入できるので、有利である。
【００１３】
好ましくは、計算ユニットは、患者の肺特性に関する設定に依存して、体積上方限界値、体積下方限界値、濃度上方限界値および濃度下方限界値を選定するように構成される。この構成は、限界値によって定義されるコンフォートゾーンについて患者の肺特性を考慮できるので有利である。こうした肺特性は、医師の設定により設定可能であるかまたは入力可能である。
【００１４】
好ましくは、計算ユニットは、患者の望ましいガス交換率に関する設定に依存して、濃度上方限界値および濃度下方限界値を選定するように構成される。この構成は、濃度限界値を用いたコンフォートゾーンの定義が、患者の望ましいガス交換率に関する医師の設定に依存して選択可能となるので、有利である。こうしたガス交換率は、例えば、患者のいわゆる正常換気または例えば患者の軽度の過換気によって特徴づけられる。したがって、ガス交換率は、換言すれば、患者のベンチレーション率または換気度である。
【００１５】
好ましくは、体積上方限界値は第１の体積上方限界値であり、また体積下方限界値は第１の体積下方限界値であり、ここで、計算ユニットはさらに、第２の体積上方限界値および第２の体積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、目標圧力値の適応化および換気頻度の適応化が、それぞれ、１回換気量に関する第１の上方限界値および第１の下方限界値に基づいて剛性的に行われるだけでなく、適応化のための第２の体積限界値の考慮に基づいて、第１の限界値からの１回換気量の偏差の程度も考慮可能であるので、有利である。
【００１６】
好ましくは、濃度上方限界値は第１の濃度上方限界値であり、また濃度下方限界値は第１の濃度下方限界値であり、ここで、計算ユニットはさらに、第２の濃度上方限界値および第２の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、目標圧力値の適応化および換気頻度の適応化が、それぞれ、呼気終末二酸化炭素濃度に関する第１の上方限界値および第１の下方限界値に基づいて剛性的に行われるだけでなく、適応化のための第２の濃度限界値に基づいて、第１の限界値からの呼気終末二酸化炭素濃度の偏差の程度も考慮可能であるので、有利である。
【００１７】
また、患者の自動換気のための方法を提案する。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、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、計算ユニットにより、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ステップとを含む。
【００１８】
さらに、患者の自動換気のための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、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、呼吸ガス圧送ユニットのための駆動信号を形成するように構成されている。この計算ユニットは、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駆動信号を求め、検出された体積流量信号および検出された二酸化炭素濃度信号に依存して、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。
【００１９】
さらに、患者の自動換気のための人工呼吸装置を動作させる方法を提供する。この方法は、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、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形成するステップと、検出された体積流量信号および検出された二酸化炭素濃度信号に依存して、目標圧力値の適応化および換気頻度の適応化を行うステップとを含む。好ましくは、この方法は、少なくとも１つの計算ユニット上のコンピュータプログラム手段により実行される。さらに、コンピュータ、プロセッサ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実行される際に、上述した方法を実行するプログラムコードを含む、プログラムを提案する。
【００２０】
提案した人工呼吸装置の利点は、提案した患者の自動換気のための方法にも当てはまる。同様に、これらの利点は、提案した、患者の自動換気のための人工呼吸装置用の計算ユニットの利点にも当てはまる。同様に、これらの利点は、請求項１２記載の自動換気のための人工呼吸装置を動作させる方法および提案したプログラムコードを含むプログラムにも当てはまる。
【００２１】
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】
【００２２】
【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に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】本発明の人工呼吸装置を示す図である。
【図６】本発明の方法の種々の実施形態の初期化および動作開始の方法ステップを示す図である。
【図７】本発明の方法の第１の実施形態による各方法ステップを示す図である。
【図８】限界値を示す図である。
【図９】本発明の方法の第２の実施形態による各方法ステップを示す図である。
【図１０】本発明の方法の第３の実施形態による各方法ステップを示す図である。
【図１１】医師による設定の可能な設定値を示す表である。
【図１２】ａ，ｂそれぞれ、本発明の第１の実施形態または第２の実施形態による方法を実行するための限界値を含む表である。
【図１３】第３の実施形態による本発明の方法を実行するための限界値を含む表である。
【図１４】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１５】目標圧力値および換気頻度を適応化するための値を含む表である。
【図１６】濃度限界値を適応化するための方法部分ステップを示す図である。
【図１７】１回換気量および呼気終末二酸化炭素濃度を考慮するケースでの代替的な好ましい方法部分ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。また、こうした動作方式は、文献
・"Beatmungsmodi in der Intensivmedizin", Karin Deden, Draeger Medical GmbH
から知ることができる。さらに、従圧式換気または圧支持換気の動作方式は、文献
・取扱説明書 "Zeus Infinity Empowered", Draeger Medical AG & Co.KG, 第１版, 2009年2月
からも知ることができる。
【００２４】
図１には、トリガ制御を説明するための、時間に関する圧力値の圧力特性Ｐが示されており、さらに、体積流量時間特性Ｖ・（Ｖの微分）も示されている。患者が人工呼吸装置によって換気される場合、吸気相ＩＮＰの前に圧力が呼気終末最小圧力ＰＥＥＰ（呼気終末陽圧）へ向かって制御されるように、圧制御が行われる。患者が自発呼吸トライアルを行うと、体積流量Ｖ・がいわゆるトリガ閾値またはフロートリガ閾値ＦＴを時点ＺＰで上回る。この場合、閾値が上方超過されると、圧力Ｐが、最小圧力ＰＥＥＰを差圧ΔＰだけ上回る最大圧力Ｐｍａｘへ向かって制御されるように制御が行われる。通常、吸気相の期間Ｔ＿ＩＰが設定され、これにより、ついで、期間Ｔ＿ＩＰの経過後に呼気相ＥＸＰが開始され、呼気相の間に再び圧力Ｐが最小圧力ＰＥＥＰへ向かって低下する。こうして、呼気相の間、患者からの体積流量Ｖ・の流出に基づいて、負の体積流量Ｖ・が生じる。
【００２５】
このようなトリガ制御式の換気は、通常、圧支持換気の範囲で行われ、これについて図３に即してもういちど説明する。こうした圧支持換気はさらに、好ましくは、患者が自身で開始したトリガに基づいて最小呼吸頻度ｆｍｉｎまたはＲＲｍｉｎを生じさせなければならないように行われ、このため、隣接する吸気相の２つの開始時点間の最大時間ウィンドウＴｍａｘが生じる。患者がトリガした換気によって、時間ウィンドウＴｍａｘの経過後に新たな吸気が行われなくなってしまうような場合または患者自身の呼吸頻度が最小呼吸頻度ＲＲｍｉｎを下回ってしまうような場合には、警報を出力することができる。こうした警報は、医師が示唆として評価して、場合により自動換気の変更を考慮することができる。
【００２６】
図２には、患者の自発呼吸トライアルが許容されない従圧式換気のケースでの、圧力時間特性Ｐおよび体積流量時間特性Ｖ・が示されている。ここでは、吸気相に対する固定の期間Ｔｉと換気頻度ｆまたはＲＲとが設定される。頻度ｆまたはＲＲは、この場合、隣接する各吸気相の２つの始点間の時間間隔Ｔを定める。吸気相が開始されると、圧力は、最小値ＰＥＥＰから最大圧力値または目標圧力値Ｐｉｎｓｐへ向かって調整または制御される。
【００２７】
図４には、圧支持のために、患者のフロートリガによる患者の自発呼吸トライアルを許容する従圧式換気の動作方式が示されている。よって、圧力Ｐが目標圧力値Ｐｉｎｓｐへ向かって制御される上述した圧制御をともなう吸気相が生じる。さらに、患者が自発呼吸によって生じさせたトリガに基づく圧支持をともなう吸気相が生じ、ここで、最小圧力ＰＥＥＰを差圧ΔＰだけ上回る圧力レベルへ向かって圧力値の支持または調整が行われる。
【００２８】
図５には、本発明の、患者ＰＴの自動換気のための装置ＢＶが示されている。本発明の人工呼吸装置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、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ＥＰ，ＩＰを、通常、患者ＰＴの肺ＬＵによる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へ連通させている。
【００２９】
また、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。
【００３０】
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。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な少なくとも１つの計算ユニットである。
【００３１】
さらに、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。
【００３２】
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によって実現される。
【００３３】
さらに、人工呼吸装置ＢＶは、呼吸ガスの二酸化炭素濃度を検出する呼吸ガスセンサＡＳを有する。センサＡＳは、好ましくは、ＹピースＹＳでの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。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。計算ユニットＲは、駆動信号ＡＮＳを介し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。
【００３４】
人工呼吸装置ＢＶが麻酔時人工呼吸装置である好ましいケースでは、人工呼吸装置ＢＶは、好ましく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。この場合、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を呼吸循環回路へ導入することができる。さらに、麻酔時人工呼吸装置としての人工呼吸装置ＢＶは、好ましくは、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。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。計算ユニットＲは、好ましくは、調整信号ＮＧＡＳにより麻酔ガス混合ユニットＮＧを調整する。
【００３５】
図５の人工呼吸装置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。
【００３６】
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。
【００３７】
計算ユニットＲはさらに、好ましくは警報信号ＷＳを出力することができる。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。
【００３８】
本発明の人工呼吸装置は、患者ＰＴの従圧式換気または圧支持換気を実行するように構成されている。
【００３９】
図６には、本発明の方法の種々の実施形態を実行するための図５の人工呼吸装置をトリガ可能な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。
【００４０】
図１１には、表Ｔ１として、図６のステップＳ１の範囲の種々の入力の可能性が示されている。第１の列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な種々の項目または設定が示されている。ここでの項目または設定は、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である。
【００４１】
さらに、図１１の第２の列ＳＰ２には、患者の肺特性（"Lung mechanic"）に関する設定の種々の可能性が示されている。この設定では、正常な肺または拘束性の肺または閉塞性の肺特性を表すことができる。
【００４２】
さらに、図１１の第３の列ＳＰ３には、本発明の方法の３つの実行形態から１つの実行形態の選択を設定できるようにするための可能な設定が示されている。自発呼吸の抑圧"oppress spontaneous breathing (SB)"の選択は、純粋な従圧式換気の進行中に患者の自発呼吸トライアルを抑圧する、本発明の方法の第１の実行形態Ｍ１の選択を表す。自発呼吸の許容の"permit spontaneous breathing (SB)"の選択は、従圧式換気の進行中に患者の自発呼吸トライアルを許容する、本発明の方法の第２の実行形態Ｍ２の選択を表す。自発呼吸の要求"demand spontaneous breathing (SB)"の選択は、純粋な圧支持換気の進行中に、患者の自発呼吸トライアルを強制的に促すかまたはこの自発呼吸トライアルを前提とする、本発明の方法の第３の実行形態Ｍ３の選択を表す。
【００４３】
"oppress spontaneous breathing (SB)"なる名称に代えて、"Controlled Ventilation（「規定換気」）"なる代替的な名称を用いることもある。"permit spontaneous breathing (SB)"なる名称に代えて、"Augmented Ventilation（「増幅換気」）"なる代替的な名称を用いることもある。"demand spontaneous breathing (SB)"なる名称に代えて、"Forced Spontaneous Breathing（「強制自発呼吸」）"なる代替的な名称を用いることもある。
【００４４】
好ましくは、計算ユニットＲは、出力信号ＡＧＳを表示ユニットＡＥに供給し、これにより、表示ユニットＡＥによって、上述した設定のうち１つもしくは複数の設定を観察者の選択に対して表示するための情報を光学表示するように構成される。好ましくは、出力信号ＡＧＳの出力は、装置ＢＶの組込み要素でない表示ユニット上で設定の表示を行うために、データインタフェースＤＡＳを介して行われる。
【００４５】
ユーザまたは医師による、上述した設定のうち１つもしくは複数の設定の選択またはセレクトは、図５に示されている人工呼吸装置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、人工呼吸装置ＢＶに属する入力インタフェースＥＥまたは人工呼吸装置ＢＶと通信する入力インタフェースＥＥであってよく、ここで、入力ユニットは、例えばキーボード、タッチパネル、回転‐押しボタンおよび／またはコンピュータマウスである。
【００４６】
図６に戻って、ステップＳ２では、換気に関連するパラメータの初期化を行うことができる。ここで、換気頻度ＲＲは好ましくは１２呼吸回数／分に設定され、可能な必要差圧ΔＰは１０ｍｂａｒに設定され、最小圧力ＰＥＥＰは５ｍｂａｒに設定され、トリガ閾値ＦＴは３Ｌ／秒に設定され、可能な場合の必要最大圧力値Ｐｉｎｓｐは１８ｍｂａｒに設定される。なお、当業者には、ここに示した値が例示の値にすぎず、本発明の方法を実行する際に、また本発明の装置を実現する際に、別様にも選定可能であることは明らかである。
【００４７】
ステップＳ３では、本発明の方法のステップＳ１での、選択された実行形態Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に関する設定の入力またはセレクトに応じて、各ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６への分岐を行うことができる。
【００４８】
図７には、本発明の方法の第１の実行形態Ｍ１を行う方法ステップＳ４が示されている。ここで、第１の実行形態Ｍ１は、患者の自発呼吸トライアルを許容しない従圧式換気である。
【００４９】
第１の方法部分ステップＳ４１では、限界値またはいわゆるコンフォートゾーンＫＯＺが定義される。このことにつき、当該ステップＳ４１に対応して、図８を参照されたい。
【００５０】
図８には、計算ユニットＲが検出した体積流量から、体積上方限界値ＶＴＯ１と体積下方限界値ＶＴＵ１との間に入る、患者が吸入した１回換気量ＶＴを求める際につねに定められるコンフォートゾーンＫＯＺが示されている。また、コンフォートゾーンＫＯＺを達成するには、計算ユニットＲが二酸化炭素濃度信号ＫＳＳに基づいて求めた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との間に入ることが必要である。
【００５１】
可能な場合に達成可能な目標は、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を有するようになるかまたはこれを呼吸し、同時に、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との間に入るよう、患者の換気を行うことである。
【００５２】
図７の部分ステップＳ４１に関して、図１２ａを用い、表Ｔ２を参照すれば、患者の肺特性に関する設定およびガス交換率もしくは換気度の選択により、各体積限界値ＶＴＯ１，ＶＴＵ１および各濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１をどのように選択できるかを理解することができる。
【００５３】
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、患者が吸入した１回換気量を求める。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と吸気相の設定期間Ｔｉとに基づいて、期間Ｔｉの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、吸気相の期間は、体積流量閾値ＦＴが上方超過された際に吸気相の開始が推定され、続いて体積流量閾値ＦＴ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して求めることもできる。
【００５４】
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を求める。好ましくは、検出された体積流量が下方閾値を下方側から通過した場合、図１に示されているような体積流量と下方閾値もしくは負の閾値ＵＳＷとの比較により、呼気終末相の終了が推定される。
【００５５】
図５の計算ユニットＲが求めた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。図７の部分ステップＳ４２ではまず１５秒の期間が待機され、ついで、部分ステップＳ４３において、考慮すべき１回換気量ＶＴが、最後の６０秒で生じた１回換気量の測定値をメディアンフィルタリングすることにより求められる。同様に、考慮すべき呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が、最後の６０秒で生じた呼気終末二酸化炭素濃度の測定値に基づく前処理、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。
【００５６】
好ましくは、部分ステップＳ４３ａで、濃度限界値の適応化が行われる。このことは後に図１６に関連して詳細に説明する。
【００５７】
まず、検出された体積流量もしくは１回換気量ＶＴに依存して、かつ検出された二酸化炭素濃度もしくは呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２に依存して、換気頻度ＲＲの適応化および目標圧力値Ｐｉｎｓｐの適応化をどのように行うかを説明する。当該方法の図７の実施形態によればこれは従圧式換気に関連するので、ここでは目標圧力値として圧力値Ｐｉｎｓｐが適応化され、換気頻度として値ＲＲが適応化される。
【００５８】
部分ステップＳ４３において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、部分ステップＳ４４において、１回換気量に基づく換気度が求められ、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。
【００５９】
このことについては、先行して求められた限界値に対する１回換気量ＶＴの比較によって種々の換気度を表Ｔ１０として定めた図１４を参照されたい。ここでは、先の表Ｔ２に示した上方限界値ＶＴＯ１および下方限界値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８にも記されている。つまり、第１の限界値ＶＴＯ１，ＶＴＵ１からの偏差１０％または２０％を考慮した各第２の限界値ＶＴＯ２，ＶＴＵ２が使用される。
【００６０】
相応のことが、濃度値ｅｔＣＯ２Ｏ１，ｅｔＣＯ２Ｕ１およびさらなる第２の濃度値ｅｔＣＯ２Ｏ２，ｅｔＣＯ２Ｕ２に比較した、呼気終末二酸化炭素濃度に基づく換気度もしくはガス交換率にも当てはまる。さらなる第２の濃度値ｅｔＣＯ２Ｕ２，ｅｔＣＯ２Ｏ２は、第１の濃度値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１から５％または１０％偏差しており、同様に図８に記されている。
【００６１】
ここで、図７に戻ると、部分ステップＳ４５において目標圧力値Ｐｉｎｓｐおよび換気頻度ＲＲが適応化されることについて説明できる。この説明は、図１５の表Ｔ２０を用いて行う。図１４の表１０および表１１に基づいて求められた、１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２に基づく換気度を用いて、図１５の表２０に即し、圧力値Ｐｉｎｓｐの変化量ｄＰおよび圧力値ＲＲの変化量ｄＲＲを求めることができる。その後、求められた変化量ｄＰおよびｄＲＲに基づいて、目標圧力値Ｐｉｎｓｐおよび換気頻度が適応化される。これは、
Ｐｉｎｓｐ：＝Ｐｉｎｓｐ＋ｄＰ
ＲＲ：＝ＲＲ＋ｄＲＲ
にしたがって行われる。
【００６２】
患者の自発呼吸活動なしの圧支持換気の実施形態である図７の方法は、ついで、方法部分ステップＳ４２へ戻る。
【００６３】
次に、部分ステップＳ４３ａにおいて好ましくは濃度限界値の適応化がどのように行われるかを説明する。これにつき、図１６には、図７の部分ステップＳ４３ａのさらなる部分ステップが示されている。
【００６４】
図１６には、検出された体積流量に基づいて患者の自発呼吸活動を識別し、ついで識別結果に依存して濃度限界値を適応化する方法部分を開示した部分ステップが示されている。好ましくは、識別結果に依存して、換気頻度も適応化される。
【００６５】
第１の部分ステップＳ１００では、患者の自発呼吸活動が存在するかどうかが検査される。このことについて、体積流量センサの信号が用いられ、この信号が図１に関連して先に説明したようにトリガ閾値を上回ると、患者の自発呼吸または自発呼吸活動が存在すると推定される。この実施例では従圧式換気のモードが行われているので、このこと自体は、患者自身が自発呼吸活動を有することを示すものではない。したがって、こうした自発呼吸トライアルは遮断され、呼気終末二酸化炭素濃度に対する濃度限界値が部分ステップＳ１００の識別結果に依存して適応化されるように従圧式換気が行われるべきである。
【００６６】
部分ステップＳ１００で患者の自発呼吸活動が識別されなかった場合、方法部分ステップＳ１０８への分岐が行われ、ここでは、部分ステップ１０２に示されているような、可能な場合に先行して行われた警報「鎮静度調整」の出力が取り消される。これは、好ましくは図５の出力信号ＡＧＳによって行われる。このために、図５の装置ＢＶは、好ましくは出力信号ＡＧＳの再生のために表示ユニットＡＥを有する。
【００６７】
ついで、方法は、図１６の方法部分を終了させる部分ステップＳ１０７へと続く。
【００６８】
方法部分ステップＳ１００において患者の自発呼吸活動が識別された場合、方法はさらに方法部分ステップＳ１０１へ分岐する。ここでは、本発明の方法の開始前に値ゼロにセットされたカウンタＳＢが検査される。カウンタ値が設定値、例えば値２より小さい場合、方法は方法部分ステップＳ１０１から方法部分ステップＳ１０３へ分岐する。この方法部分ステップＳ１０３では、ついで、濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１が適応化される。つまり、適応化が、部分ステップＳ１００において患者の自発呼吸活動が識別されたかどうかに依存して行われる。
【００６９】
好ましくは、当該濃度限界値は、ステップ１０３において設定値ぶんだけ低減される。当該値は好ましくは値２である。
【００７０】
また、これに続く方法部分ステップＳ１０４では、換気頻度ＲＲの適応化が行われる。好ましくは、換気頻度ＲＲが設定値ぶんだけ、好ましくは値２だけ増大される。
【００７１】
さらに、その後、方法部分ステップＳ１０５では、カウンタＳＢの増大が行われる。カウンタＳＢのコントロール値（２）は、ステップＳ１０２の警報が出力される前に、適用が許容される濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１および換気頻度ＲＲの適応化試行の最大数を表している。ステップＳ１０２の警報は、患者の自発呼吸トライアルの存在が識別されたことを表している。
【００７２】
部分ステップＳ１０５の後、方法はさらに、設定された期間だけ滞留する方法部分ステップＳ１０６へ移行する。当該期間は好ましくは２分である。
【００７３】
その後、方法はさらに、図７のステップＳ４３ａの方法部分を終了させる方法部分ステップＳ１０７へ移行する。
【００７４】
なお、方法部分ステップＳ１０１において限界値および換気頻度の適応化試行の最大数（この場合には２回の試行）がまだ消費されていなかった場合にのみ、濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１の適応化が方法部分ステップＳ１０３で行われる。したがって、方法部分ステップＳ１０１で濃度限界値および換気頻度がすでに適応化試行の設定最大数で適応化されている場合には、ステップＳ１０２で警報が出力される。その場合、方法は、おそらく濃度限界値および換気頻度の適応化によって望ましい成果が得られなかったために、ステップＳ１０１からステップＳ１０２へ分岐する。
【００７５】
ついで、方法部分ステップＳ１０２において、医師に対し、患者の自発呼吸活動を遮断するために、患者の鎮静度の適応化を医師に要求する出力が行われる。
【００７６】
図９には、第２の実施形態にしたがった本発明の方法を実行するための方法部分ステップが示されている。第１の部分ステップＳ５１では、ふたたび、コンフォートゾーンＫＯＺを表す限界値が、先に図８に即して説明したように、初期化または定義される。これについて、図１２ｂの表Ｔ３から、肺特性（"Lung Mechanic"）に関する設定と、図１４の表Ｔ１０，Ｔ１１からのガス交換率または換気度（"Level of Ventilation"）とを考慮して、相応の第１の体積限界値ＶＴＵ１，ＶＴＯ１および相応の第１の濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｕ１，ｅｔＣＯ２Ｏ１を求めることができる。図８に即して先に説明したような情報を用いて、さらに、相応の第２の体積限界値ＶＴＵ２，ＶＴＯ２および相応の第２の濃度限界値ｅｔＣＯ２Ｕ２，ｅｔＣＯ２Ｏ２を求めることができる。
【００７７】
図９の方法では、患者の自発呼吸活動を許容する従圧式換気が、先に図３および図１に関連して説明したように行われる。こうした自発呼吸活動を許容する従圧式換気では、好ましくは患者がトリガした吸気相中の自発呼吸に基づいて用いられる最小圧力ＰＥＥＰに関連する、第１の目標圧力値としての値ΔＰと、圧制御相中の、設定された換気頻度ＲＲに基づくトリガによって用いられる、第２の目標圧力値Ｐｉｎｓｐとが使用される。頻度ＲＲは、ここでは、患者の少なくとも１回の従圧式換気が行われる最も遅い時点または圧支持換気の頻度を定める換気頻度である。
【００７８】
部分ステップＳ５１で限界値が初期化された後、まず部分ステップＳ５２で設定された期間、好ましくは１５秒が待機される。
【００７９】
その後、部分ステップＳ５３において１回換気量ＶＴと呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２とが、図７および部分ステップＳ４３に関連して先に説明したように行われる。
【００８０】
さらに、部分ステップＳ５４において、１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２に基づくベンチレーションまたは換気の分類が、図７および部分ステップＳ４４に関連して先に説明したように行われる。
【００８１】
部分ステップＳ５５において、２つの目標圧力値ΔＰ，Ｐｉｎｓｐおよび換気頻度ＲＲの適応化が行われる。これにつき、部分ステップＳ５４の結果を用いてまたは図１４の表Ｔ１０，Ｔ１１および図１５の表Ｔ２０を用いて、第１の目標圧力値ΔＰおよび第２の目標圧力値Ｐｉｎｓｐの双方に適用される変化量ｄＰを求めることができる。また、図１５の表Ｔ２０に基づいて、換気頻度ＲＲの変化量ｄＲＲを求めることができる。ついで、当該変化量ｄＲＲが、換気頻度ＲＲに適用される。
【００８２】
その後、方法は部分ステップＳ５２へ戻る。
【００８３】
図１０には、第３の実施形態にしたがった本発明の方法の実行が示されている。ここでは、方法は、図３および図１に関連して先に説明したような、圧支持をともなう吸気相の自発呼吸活動に基づくトリガによる換気である。目標圧力値として値ΔＰが用いられる。換気頻度ＲＲｍｉｎは、ここでは、計算ユニットによる呼吸ガス圧送ユニットの駆動にではなく、計算ユニットが警報信号ＷＳを上述したように出力すべきかどうかを決定するためにのみ用いられる。
【００８４】
部分ステップＳ６１では、上述した限界値またはコンフォートゾーンが、患者の肺特性および換気度またはガス交換率に関する設定を考慮して、図７または図９のステップＳ４１またはステップＳ５１に関連して先に説明したように、定められる。これについては、図１３の表Ｔ４を参照されたい。
【００８５】
部分ステップＳ６２では、設定された期間、好ましくは１５秒が待機される。
【００８６】
ついで、部分ステップＳ６３では、図７および部分ステップＳ４３および図９の部分ステップＳ５３に関連して先に説明したように、１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が求められる。
【００８７】
ついで、部分ステップＳ６４では、ふたたび、１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２に基づくベンチレーションまたは換気の分類が、図７または図９の部分ステップＳ４４またはＳ５４に関連して先に説明したように行われる。
【００８８】
その後、部分ステップＳ６４の結果に依存して、部分ステップＳ６５において、図１５の表Ｔ２０を用いて、圧力変化量ｄＰおよび頻度変化量ｄＲＲが求められる。ついで、目標圧力値ΔＰが圧力変化量ｄＰだけ変化される。さらに頻度ＲＲｍｉｎが頻度変化量ｄＲＲだけ変化される。
【００８９】
続いて、方法はステップＳ６２に戻る。
【００９０】
図１７には、求められた１回換気量、目標１回換気量、求められた呼気終末二酸化炭素濃度および目標二酸化炭素濃度に依存して、目標圧力値Ｐｉｎｓｐおよび／またはΔＰの適応化および換気頻度ＲＲまたはＲＲｍｉｎの適応化を行う、好ましい代替的な方法部分ステップが示されている。
【００９１】
図１７に即して詳しく説明した目標圧力値および換気頻度の変化量は、それぞれ図７，図９に即して説明した図６の３つの実行形態Ｍ１もしくはＭ２もしくはＭ３のいずれかの実行形態に代えて実行可能であり、ここでは、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、または自発呼吸トライアルを許容するもしくは自発呼吸トライアルを要求する純粋な圧支持換気のいずれが行われるかに依存して、ステップＳ７５において種々のパラメータが適応化される。
【００９２】
純粋な従圧式換気では、ステップＳ７５において、目標圧力値Ｐｉｎｓｐおよび換気頻度ＲＲの既知のパラメータが、測定された１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２に依存して適応化される。自発呼吸トライアルを行う従圧式換気では、ステップＳ７５において、目標圧力値Ｐｉｎｓｐ，ΔＰのパラメータおよび換気頻度ＲＲが、測定された１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２に依存して適応化される。純粋な圧支持換気では、ステップＳ７５において、目標圧力値ΔＰおよび換気頻度ＲＲｍｉｎのパラメータが、測定された１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２に依存して適応化される。
【００９３】
続いて、第１の方法分岐ＶＺ１で、ステップＳ７１，Ｓ７２が進行する。ステップＳ７１では、体積流量信号および二酸化炭素濃度信号に基づいて、測定された１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２が求められる。
【００９４】
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、患者が吸入した１回換気量ＶＴを、好ましくはミリリットル［ｍＬ］単位で求める。これにつき、好ましくは、計算ユニットＲは、検出された体積流量と設定された吸気相の期間Ｔｉとに基づいて、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、吸気相の期間は、体積流量閾値ＦＴが上方超過された際に吸気相の開始が推定され、その後で体積流量閾値ＦＴ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、求めることができる。
【００９５】
計算ユニットＲは、さらに、呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２を、好ましくは水銀柱ミリメートル［ｍｍＨｇ］単位で求める。ついで、好ましくは、図１に示されているように、体積流量と下方閾値または負の閾値ＵＳＷとを比較することにより、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、呼気終末相の終了を推定することができる。
【００９６】
ついで、方法ステップＳ７２で、求められたパラメータＶＴおよびｅｔＣＯ２が更新される。当該更新は、好ましくは、計算ユニットＲが、求められたパラメータＶＴ，ｅｔＣＯ２を図５のメモリユニットＭＥＭに格納するように行われる。例えば、求められたパラメータのこうした更新は１秒から４秒ごとに行われるものと見なすことができる。ただし、本発明はこうした値領域に限定されない。
【００９７】
方法分岐ＶＺ１と並列に進行する方法分岐ＶＺ２では、求められたパラメータＶＴ，ｅｔＣＯ２が、まず図５のメモリユニットＭＥＭから読み出される。
【００９８】
ついで、方法ステップＳ７４では、圧力変化量ｄＰおよび頻度変化量ｄＲＲが求められる。この場合、目標１回換気量ＶＴＺが、好ましくはＶＴＺ＝５００ｍｌとして設定される。また、目標二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２Ｚが、好ましくはｅｔＣＯ２Ｚ＝３８ｍｍＨｇとして設定される。また、好ましくは、患者の肺のコンプライアンスＣＬが、好ましくはＣＬ＝５０ｍＬ／ｍｂａｒとして設定される。好ましくは、換気頻度の変化量ｄＲＲに対する呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２の変化量の作用係数ＤｅｔＣＯ２は、ＤｅｔＣＯ２＝−６ｍｍＨＧ／（１／ｍｉｎ）として設定される。
【００９９】
好ましくは、３つの部分ステップＳ７３，Ｓ７４，Ｓ７５の全体の処理は、１０ｍｓ（ミリ秒）の時間内に行われるので、圧力変化量ｄＰおよび頻度変化量は、１０ｍｓごとに目標圧力値または換気頻度に適用される。
【０１００】
その後、圧力変化量ｄＰを、
ｄＰ＝［（ＶＴＺ−ＶＴ）／ＣＬ］・（１０−３ｓｅｃ／１２０ｓｅｃ）
にしたがって求めることができる。その後、頻度の変化量を、
ｄＲＲ＝［（ｅｔＣＯ２Ｚ−ｅｔＣＯ２）／ＤｅｔＣＯ２］・（１０−３ｓｅｃ／１２０ｓｅｃ）
にしたがって求めることができる。それぞれの後部の補正項
１０−３ｓｅｃ／１２０ｓｅｃ
は、ここでは、分岐ＶＺ２において、パラメータｄＰまたはｄＲＲが、分岐ＶＺ１で測定された１回換気量ＶＴおよび呼気終末二酸化炭素濃度ｅｔＣＯ２よりも迅速に変化することを考慮する項である。
【０１０１】
純粋な従圧式換気が行われる場合、ステップＳ７５において、関連するパラメータの適応化が
Ｐｉｎｓｐ：＝Ｐｉｎｓｐ＋ｄＰ
ＲＲ：＝ＲＲ＋ｄＲＲ
にしたがって行われる。
【０１０２】
自発呼吸トライアルを行う従圧式換気が行われる場合、ステップＳ７５において、関連するパラメータの適応化が、
Ｐｉｎｓｐ：＝Ｐｉｎｓｐ＋ｄＰ
ΔＰ：＝ΔＰ＋ｄＰ
ＲＲ：＝ＲＲ＋ｄＲＲ
にしたがって行われる。
【０１０３】
純粋な圧支持換気が行われる場合、このステップにおいて、関連するパラメータの適応化が、
ΔＰ：＝ΔＰ＋ｄＰ
ＲＲｍｉｎ：＝ＲＲｍｉｎ＋ｄＲＲ
にしたがって行われる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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】
【０１１１】
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
Ｆ，ＲＲ  換気頻度
Ｆｍｉｎ，ＲＲｍｉｎ  最小呼吸頻度
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
Ｍ  モータ
ＬＴ  測定ガス導管
ＬＴＰ  測定ガスポート
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
ＮＧＡＳ  調整信号
Ｐ  圧力
ＰＴ  患者
ＰＥＥＰ  最小圧力
Ｐｉｎｓｐ  最大圧力値
Ｐｍａｘ  最大圧力
ＰＶ  弁
Ｒ  計算ユニット
ＲＲ，ＲＲｍｉｎ  換気頻度
ＲＶ  逆止弁
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６  ステップ
Ｓ４１…Ｓ４６，Ｓ５１…Ｓ５６，Ｓ６１…Ｓ６８  方法部分ステップ
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
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
ＶＺ１，ＶＺ２  方法分岐
ＷＳ  警報信号
ＹＳ  Ｙピース
ΔＰ  差圧
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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