(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
肺ストレスを評価する装置において、
（ａ）呼吸ガスの流れを被験者の肺に供給する手段と、
（ｂ）前記供給によって引き起こされる前記被験者の気道または肺の圧力を、時間（Ｐ−ｔ）との関係において、測定する手段と、
（ｃ）前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係のプロフィールを、前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係の凸性または凹性を決定することによって決定する手段と、
（ｄ）前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係の凸性または凹性に基づき、前記被験者の肺のストレスを評価する手段と、
を含むことを特徴とする、肺ストレスを評価する装置。
【請求項２】
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係の凸性または凹性が、その関係に数学的なアルゴリズムを適用することによって決定される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プロフィールを決定する手段が、
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係に、べき乗式Ｐａｏ＝ａ＊ｔｂ＋ｃを当てはめる手段と、
少なくとも、プロフィールに関する決定要素として定数ｂを決定する手段とを含み、
それにより、
ｂ＜１であるならば、プロフィールは凹であり、コンプライアンスの増加に対応しており、
ｂ＝１であるならば、プロフィールは直線であり、一定のコンプライアンスに対応しており、
ｂ＞１であるならば、プロフィールは凸であり、コンプライアンスの減少に対応している、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記肺のストレスを評価する手段が、
決定された定数ｂを、所定の区間（０．５〜０．９）と比較する手段を有し、
決定された定数ｂが所定の区間内にあるならば、被験者の肺の肺ストレスは最小であり、
決定された定数ｂが所定の区間に達しないならば、肺ストレスは肺胞の開閉に起因し、
決定された定数ｂが所定の区間を越えるならば、肺胞は過度に拡張している、
と判定する、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記決定された定数ｂに対する所定の区間が、０.５と０.９５との間に下限を、そして１.０５と１.５との間に上限を有する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記プロフィールを決定する手段が、
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係に、多項式Ｐａｏ＝α＋β＊ｔ＋γ＊ｔ２を当てはめる手段と、
少なくとも、プロフィールに関する決定要素として定数γを決定する手段とを有し、
それにより、
γ＜０であるならば、プロフィールは凹であり、コンプライアンスの増加に対応しており、
γ＝０であるならば、プロフィールは直線であり、コンプライアンスは一定であることに対応しており、
γ＞０であるならば、プロフィールは凸であり、コンプライアンスの減少に対応している、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記肺のストレスを評価する手段が、
決定された定数γを所定の区間と比較する手段を有し、
決定された定数γが所定の区間内にあるならば、被験者の肺の肺ストレスは最小であり、
決定された定数γが所定の区間に達しないならば、肺ストレスは肺胞の開閉に起因し、
決定された定数γが所定の区間を越えるならば、肺胞は過度に拡張している、
と判定する、請求項６記載の装置。
【請求項８】
プロフィールの決定が呼吸の度に行われる、請求項１から７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
プロフィールの決定が複数の呼吸の平均を基に行われる、請求項１から７のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載の装置であって、
装置のオペレーションに関する情報をオペレータに表示するためのディスプレイユニットと警報ユニットとを有し、
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係のプロフィールの決定に基づいて、下記の少なくとも１つの動作を実行する制御手段を有する、
警報ユニットで警報を発生させる動作、
肺ストレスが存在しているという警告をディスプレイユニット上に発生させる動作、
少なくとも１つの制御パラメータの変更を決定する動作、
決定された変更をディスプレイユニット上に表示する動作、
決定された変更にしたがって自動的に制御パラメータをリセットする動作、
回復処置に関する勧告をディスプレイユニット上に示す動作、
回復処置を自動的に実行する動作、装置。
【請求項１１】
前記制御パラメータは、陽性呼気終圧（ＰＥＥＰ）、呼吸ガスにおける酸素の割合（ＦｉＯ２）および１回換気量（ＶＴ）のうちの１つに関連する、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係の決定されたプロフィールに基づいて、前記制御パラメータを変更する、請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
呼吸ガスの流れを被験者の肺に供給する際に、呼吸ガス流を調節するための、少なくとも１つの第１ガス調節器と第２ガス調節器とを有し、
前記供給によって引き起こされる前記被験者の気道または肺の圧力を、時間（Ｐ−ｔ）との関係において測定する少なくとも１つの圧力計を有し、
セット制御パラメータに基づいてガス調節器を制御するための、および圧力−時間（Ｐ−ｔ）関係を確立するための、１つの制御ユニットを有する呼吸装置において、
該制御ユニットは、
第１のフェーズの間には、初期の１回換気量と、初期の呼吸レートと、全呼吸周期と相対的な初期の吸気時間と、一定の吸気ガス流と、初期の酸素割合と、初期のＰＥＥＰ値とを有する呼吸サイクルを提供するために、第１のガス調節器と第２のガス調節器を制御し、
第２のフェーズの間には、初期のＰＥＥＰ値を漸進的に増加させるために第１のガス調節器と第２のガス調節器を制御し、
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係に、べき乗式Ｐａｏ＝ａ＊ｔｂ＋ｃを当てはめることによって、前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係のプロフィールを決定し、
または
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係に、多項式Ｐａｏ＝α＋β＊ｔ＋γ＊ｔ２を当てはめることによって、前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係のプロフィールを決定し、
定数ｂまたはγを所定の区間と比較し、
定数ｂまたはγが所定の区間内に入るとき、次のフェーズに進み、
第３のフェーズの間には、所定の膨張圧力と膨張時間とを有する少なくとも１つの回復処置を提供するために、第１のガス調節器と第２のガス調節器とを制御し、
定数ｂまたはγを決定し、
定数ｂまたはγを所定の区間と比較し、
定数ｂまたはγが所定の区間より下であれば、ＰＥＥＰ値をさらに漸進的に増加させ、
定数ｂまたはγが定められた区間を越えるまで、少なくとも１つの回復処置を繰り返し、
定数が定められた区間を越えた後、次のフェーズを開始し、
第４のフェーズの間には、定数ｂまたはγを決定し、
定数ｂまたはγを所定の区間と比較し、
定数ｂまたはγが所定の区間内に達するまでＰＥＥＰ値を漸進的に減少させるために、第１のガス調節器と第２のガス調節器を制御するよう構成されている、ことを特徴とする呼吸装置。
【請求項１４】
前記呼吸装置はオペレータインタフェースを有し、
初期の１回換気量と、初期の呼吸レートと、全呼吸周期と相対的な初期の吸気時間と、初期の酸素割合と、初期のＰＥＥＰ値とが、オペレータインタフェースを介して制御ユニットに入力される、請求項１３記載の呼吸装置。
【請求項１５】
呼吸装置を制御するための方法であって、
（ａ）呼吸ガスの流れが被験者の肺に供給され、
（ｂ）前記供給によって引き起こされる前記被験者の気道または肺の圧力を、時間（Ｐ−ｔ）との関係において、測定し、
（ｃ）前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係のプロフィールを、前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係の凸性または凹性を決定することによって決定し、
（ｄ）前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係の凸性または凹性に基づき、前記被験者の肺のストレスを評価する、
ことを特徴とする、方法。
【請求項１６】
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係の凸性または凹性が、その関係に数学的なアルゴリズムを適用することによって決定される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記プロフィールを決定するために、
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係に、べき乗式Ｐａｏ＝ａ＊ｔｂ＋ｃを当てはめ、
少なくとも、プロフィールに関する決定要素として定数ｂを決定し、
それにより、
ｂ＜１であるならば、プロフィールは凹であり、コンプライアンスの増加に対応しており、
ｂ＝１であるならば、プロフィールは直線であり、一定のコンプライアンスに対応しており、
ｂ＞１であるならば、プロフィールは凸であり、コンプライアンスの減少に対応している、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記プロフィールを決定するために、
前記圧力と時間（Ｐ−ｔ）との関係に、多項式Ｐａｏ＝α＋β＊ｔ＋γ＊ｔ２を当てはめ、
少なくとも、プロフィールに関する決定要素として定数γを決定し、
それにより、
γ＜０であるならば、プロフィールは凹であり、コンプライアンスの増加に対応しており、
γ＝０であるならば、プロフィールは直線であり、コンプライアンスは一定であることに対応しており、
γ＞０であるならば、プロフィールは凸であり、コンプライアンスの減少に対応している、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に基づき、肺ストレスを決定するための方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、請求項５の上位概念に基づく呼吸装置に関する。
【０００３】
本発明はまた、請求項１１の上位概念に基づく呼吸装置に関する。
【０００４】
【従来の技術】
合衆国特許第ＵＳ ４ ３５１ ３４４号では、肺コンプライアンスをモニタするための方法と装置が開示されている。ガスの一定の流れが吸気の間に供給され、そして圧力対時間関係が記録される。この圧力−時間関係は直線性に関して分析される。より詳細には、この圧力−時間関係における直線スロープ部分の時間の長さが決定される。この時間の長さは限界値と比較され、そしてその比較に基づいて患者のためのコンプライアンス状態の表示を行うことができる。
【０００５】
しかしながら、こうして得られた情報は、肺の状態の決定において、および肺の処置を改善するためのツールとして適切に使われるためには、不十分であり、かつ決定的でない。
【０００６】
機械的な呼吸装置が、多くの環境において生命維持処置として用いられている。しかしそれはまた、機械的換気の力学と生理学が考慮されないならば、既にある病気を悪化させ、肺損傷を誘発しさえすることがある。肺はもともと虚脱を起こしやすい傾向を有する。通常の呼吸においては、この傾向は胸壁とサーファクタントと呼ばれる自然物質により中和される。
【０００７】
病気においては虚脱を起こす傾向はより顕著であり、エリア（肺胞ユニット）は息の吐き出し／呼気の間には早くつぶれ、そして吸入／吸気の間には遅く開く。この周期的な気道の開閉が、全体的な空気漏れ、肺胞損傷の拡散、肺浮腫および肺の炎症等の肺損傷として顕在化することもある。それらすべては、呼吸装置誘発肺損傷（ＶＩＬＩ）と呼ばれている。肺胞ユニットの周期的な開閉は正しく定められた陽性呼気終圧(ＰＥＥＰ)の管理により中和することができる。
【０００８】
ＶＩＬＩを引き起こすと想定される第２のメカニズムは、（ボルトラウマ(量性外傷)を起こす可能性のある）多量の１回換気量、または（バロトラウマ（気圧性外傷）を起こす可能性のある）高吸気気道圧を与えることである。
【０００９】
両方とも肺組織を過度に伸展させ、液体貯留、炎症およびさらなる肺硬直に導く。適切な１回換気量またはピーク圧力を設定することにより、バロ／ボルトラウマを避けることができる。
【００１０】
呼吸装置設定が最適化されてない場合、ＶＩＬＩが顕在化する前の期間は、ストレス増加の期間であると考えることができる。したがって、特定の呼吸装置設定の結果である肺ストレスの程度の決定は、肺ストレス指数（ＰＳＩ）と考えることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、どの特定の患者に対する呼吸装置設定により引き起こされた肺ストレスであっても、それを評価するための方法を提供することである。より詳細には、本発明の課題は、肺ストレス指数ＰＳＩを評価するための方法を提供することである。ＰＳＩは肺の状態を診断する過程における重要なツール、そして被験者に生じる被害が最小となる適切な処置を決定するための重要なツールでもあり得る。
【００１２】
本発明の別の課題は、肺ストレスおよびＰＳＩの評価を実行することができる呼吸装置を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の課題は、被験者の処置を最小限のＶＩＬＩでより効果的に行うために使用することができる呼吸装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題を解決する方法は、請求項１の上位概念による方法であって、請求項１の特徴部分に述べられたステップを有するものとして得られる。
【００１５】
この方法の有利な改善は、請求項１に従属する請求項において開示される。
【００１６】
この方法は被験者の肺に供給されたガス流に基づいて圧力−時間関係を得ることを含んでいる。この関係のプロフィールを分析することにより、重要な情報を引き出すことができる。より詳細には、このプロフィールの凸性または凹性を決定することにより、適切な情報が提供される。
【００１７】
１つの有利な分析は、このプロフィールをべき乗式に当てはめることにより得られる。例えば、この等式はＰａｏ＝ａ＊ｔｂ＋ｃの形式であって、ここでＰａｏは圧力であり、ｔは時間であり、ｂおよびｃは定数である。ｂはプロフィールの形状の決定要素であるので、定数ｂの決定が特に興味深い。ｂが１に等しいならば、このプロフィールは直線から成り、ｂが１より小であるならば、プロフィールは凹であり、そしてｂが１より大ならば、プロフィールは凸である。
【００１８】
凸のプロフィールは、肺の漸進的な過拡張（コンプライアンスの減少）の危険に対応することが知られており、そして凹のプロフィールは肺胞ユニットの周期的な開閉（コンプライアンスの増加）に関連する危険に対応することが知られている。プロフィールはまたＳ字形、すなわち凹部分と凸部分の両方を有することもあり得る。
【００１９】
圧力−時間関係についての分析は、呼吸ごとに、または複数の呼吸の平均値に基づき行うことができる。
【００２０】
別の有利な分析は、プロフィールを多項式に当てはめることにより得られる。この多項式は、例えば、Ｐａｏ＝α＋β＊ｔ＋γ＊ｔ２の形式を有し、ここでＰａｏは圧力、ｔは時間であり、そしてα、βおよびγは定数である。定数γの決定は、γがプロフィールの形状の決定要素であるために、特に興味深い。γが０に等しければ、プロフィールは直線からなり、γが０より小であれば、プロフィールは凹となり、そしてγが０より大であれば、プロフィールは凸となる。
【００２１】
本発明の課題を解決する呼吸装置は、請求項７の上位概念による装置であって、請求項７の特徴部分にしたがって作製されるものとして得られる。
【００２２】
有利な改善および実施例は請求項７に従属する請求項から明白である。
【００２３】
基本的には、本装置は呼吸装置のガス流を調節するガス調節器と（直接的または間接的に）圧力を測るための圧力計とを有する。有利には、本装置はガス調節器を制御するための気道圧および制御ユニットを有する。このガス調節器は、時間に関して圧力を測定する間、少なくとも一定の呼吸ガス流を吸気フェーズの間に供給するためのものである。制御ユニットはさらに、上に説明された方法を行うよう構成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
１つの有利な実施例では、制御ユニットは定数ｂを１つの区間と比較するよう構成される。有利には、この区間は０.５と０.９５との間に下限を、そして１.０５と１.５との間に上限を有する。定数ｂがその区間内に入る限り、肺ストレスは存在しない。定数ｂがその区間外にあるならば、肺ストレスが存在する。したがって、定数ｂの値は肺ストレスの存在の指摘と、その大きさの両方を提供する。したがって定数ｂは、肺ストレス指数ＰＳＩのための値として使用することができる。
【００２５】
定数γを使用した場合にも、同様の結果が得られる。
【００２６】
別の有利な実施例では、この装置はディスプレイユニットと警報ユニットを有する。制御ユニットはさらに、例えば定数ｂまたはγの値(肺ストレス指数)に依存して、複数の動作のうちの少なくとも１つを実施するよう構成される。制御ユニットは、ストレス指数が高すぎるか、または低すぎる場合には、警報を発生させることができる。それは、傷害を与える可能性のある処置が被験者に施されていることを示す。制御ユニットはディスプレイユニット上に、Ｐ-ｔ関係と同様に、ストレス指数を表示することができる。それは肺ストレスを減少させるために制御パラメータにおける適当な変化を計算し、そしてオペレータのためにこれらをオプションとしてディスプレイユニット上に表示することができる。それは制御パラメータにおける適当な変化の計算にしたがって自動的に制御パラメータをリセットすることができる。それは回復処置が提供されるべきであるかどうかを決定することができる。したがって、回復処置を勧告／自動的に実行する等が可能である。
【００２７】
有利には、本発明による装置は、ＰＥＥＰ、１回換気量、気道圧、Ｉ：Ｅ比率、または他の呼吸器により制御されるパラメータの自動リセットのために使用することができる。
【００２８】
本発明の課題を解決する呼吸装置はまた、請求項１３の上位概念による装置であって、請求項１３の特徴部分にしたがって作製されるものとして得られる。
【００２９】
有利な改善および実施例は、請求項１３に従属する請求項から明白である。
【００３０】
基本的にこの呼吸装置は、呼吸ガス流を調節するための少なくとも１つの第１のガス調節器および第２のガス調節器と、少なくとも１つの圧力計と、セット制御パラメータに基づいてガス調節器を制御し、かつ圧力−時間（Ｐ−ｔ）関係を確立するための制御ユニットとを有する。
【００３１】
肺へのストレスを最小にしつつ適切な処置を達成するために、制御ユニットはフェーズに応じて一連の動作を実行するよう構成される。
【００３２】
第１のフェーズの間には、制御ユニットは第１のガス調節器および第２のガス調節器を制御する。これらガス調節器は、初期の１回換気量、初期の呼吸レート、全呼吸周期と相対的な初期の吸気時間、一定の吸気ガス流、初期の酸素割合および初期のＰＥＥＰ値を有する呼吸サイクルを提供するためのものである。すべての初期値は、制御ユニット内で前もって設定するか、例えば体重、診断などの患者情報に基づいて制御ユニットにより計算することができるか、またはオペレータによりオペレータインタフェースから入力することができる。
【００３３】
第２のフェーズの間には、制御ユニットは第１のガス調節器と第２のガス調節器を制御し、初期のＰＥＥＰ値を漸進的に増加させ、そしてストレス指数を決定する。ストレス指数（例えば定数ｂまたはγ）が所定の区間と比較され、そしてストレス指数が所定の区間内にあれば、制御ユニットは次のフェーズに進むことができる。
【００３４】
第３のフェーズの間には、制御ユニットは第１のガス調節器と第２のガス調節器を制御し、所定の膨張圧力および膨張時間とを有する少なくとも１つの回復処置を提供する。この膨張圧力は３０〜４０ｃｍＨ２Ｏのレベル、または必要であればそれより高くすることもできる。ストレス指数が決定されて、そして所定の区間と比較される。ストレス指数が所定の区間より下にあるならば、制御ユニットは装置を制御して、ＰＥＥＰ値のさらに漸進的に増加させ、１つまたは複数の回復処置を繰り返させる。ストレス指数が所定の区間を超えるまで、これが続けられる。その後、次のフェーズを開始することができる。
【００３５】
第４のフェーズの間には、制御装置ユニットはストレス指数を決定して、そしてそれを所定の区間と比較し続ける。同時に、それは第１のガス調節器と第２のガス調節器とを制御して、ＰＥＥＰ値を漸進的に減少させる。ストレス指数が所定の区間内に入るまで、これが続けられる。
【００３６】
これらすべてのフェーズの結果は、装置に対して非ストレス設定が達成されるということである。オペレータインタフェースを通して、オペレータは全手順または特定のフェーズを繰り返すことができる。有利には、オペレータインタフェース上に、進行のためのリクエストを表示するよう制御ユニットを構成することにより、いずれかのフェーズの開始がオペレータに対し初期化を要求するよう構成するとよい。
【００３７】
【実施例】
本発明の実施例が以下に図面を使用してより詳細に開示される。
【００３８】
図１は圧力−時間ダイアグラムＰ−ｔにおける３つの異なった呼吸サイクルを示す。このサイクルは、吸気の定常流、休止および呼気の間の圧力を測定することにより得られる。第１のサイクルは吸気の間、実質的に直線であるプロフィール２Ａを有する。第２のサイクルは吸気の間、凸のプロフィール２Ｂを有する。
そして第３のサイクルは吸気の間、凹のプロフィール２Ｃを有する。
【００３９】
一定の圧力を有するガスの供給の間に、実際の肺圧力を決定することにより類似のカーブを得ることができる。実際の肺圧力は、肺の中の（例えば竜骨、またはその近くの）圧力を測定することにより、または周知の方法で肺の中の圧力を計算することにより決定することができる。
【００４０】
したがって、本発明はガスが被験者に供給されるすべての状況に適用することができる。
【００４１】
本発明の方法により、有利な情報をプロフィール２Ａ〜Ｃから得ることができる。より詳細には、プロフィールの凸性または凹性が重要な情報を提供する。
【００４２】
プロフィール２Ａ〜Ｃを分析するための一つの方法は、それぞれのプロフィールをべき乗式、例えばＰａｏ＝ａ＊ｔｂ＋ｃに当てはめることである。Ｐａｏは気道圧またはＰｔｐを表すが、しかし必ずしも気道の開口部において測定される必要はない。圧力は他のところで測定することができ、そして気道圧は測定された圧力から算定することができる。ｔは時間を表し、そしてａ、ｂおよびｃは定数（どの特定のプロフィールに関しても）である。特に、定数ｂはプロフィールの形状の決定要素であるので、ここでは重要である。ｂ＝１であれば、プロフィールはプロフィール２Ａのように直線であり、ｂ＞１であれば、プロフィールはプロフィール２Ｂのように凸となり、そしてもしｂ＜１であれば、プロフィールはプロフィール２Ｃのように凹である。
【００４３】
もちろんプロフィールを決定するために他の数学的なアルゴリズムを適用することも可能である。１つの明白な代替例は、多項式関数、例えばＰａｏ＝α＋β＊ｔ＋γ＊ｔ２を適用することである。この場合定数γは、プロフィールが凸か、凹か、または直線かを決定するので、最も重要である。より高次の多項式関数を使用することもできる。
【００４４】
他のツールを使用することも可能である。例えば、Ｐ−ｔ関係の最初と最後の座標の間の直線を適用することができる。プロフィールが凸（または実質的に凸）であれば、ほとんどのまたはすべての座標が直線より下に存在するであろう。プロフィールが凹（または実質的に凹）であれば、ほとんどのまたはすべての座標が直線より上に存在するであろう。したがって、測定されたデータの重み付けが結果を提供する。Ｓ字形のプロフィールは段階的に分析され、凸部分と凹部分の両方の存在（ｂに対する複数の値）を示すようにすることができる。実質的に直線のプロフィールは、直線の両側にかなり均等に分散した座標を持つであろう。
【００４５】
ここで、ガスの定常流が被験者に供給されるとき、圧力−体積関係はＰ−ｔ関係と同じ情報を提供するため、Ｐ−ｔ関係の代わりに使用することができるということに注意されたい。（または、言い換えるならば、体積Ｖは定常流Φと時間ｔの積に等しいので（Ｖ＝Φ＊ｔ）、圧力−体積関係は実際には圧力−時間関係である。）図に表す際に、圧力をｙ軸上にとるか、またはｘ軸の上にとるか（時間または時間に関連する変数は他の軸上）は重要ではない。
【００４６】
人工神経網（ＡＮＮ）、パターン認識システムなどを使用することにより、プロフィールを分析することもできる。
【００４７】
ここで、上に説明された分析に戻る。ｂ値は３つのプロフィール２Ａ〜Ｃの１つを示す。
【００４８】
凸のプロフィール２Ｂは、１回換気量の増加に伴い、コンプライアンスが減少することを示している。このような減少は漸進的な過拡張と相関している。これは基本的には、換気された肺胞ユニットの膨張が物理的限界に達したことを意味する。この段階においての処置は、肺組織への物理的な傷害を起こすだけでなく、肺を通した血液循環に有害な影響を与え兼ねない。
【００４９】
凹のプロフィール２Ｃは、１回換気量の増加に伴い、コンプライアンスが増加することを示している。このような増加は、肺の中の肺胞ユニットの開放と相関している。処置の際に、このタイプのプロフィールが呼吸の度に（または複数の呼吸の平均として）表示されるならば、それは肺胞ユニットの周期的な開閉の兆候である。このような処置は理想的でなく、肺に傷害を与える可能性がある。
【００５０】
換言すれば、直線的なプロフィール２Ａが支配的になるような処置に到達することが、患者にとって有益である。これは定数ｂ＝１である状況を意味する。
【００５１】
これに基づいて、定数ｂは肺ストレスの表示として使用することができる。ｂを肺ストレス指数（ＰＳＩ）とすれば、ストレス指数の値は、肺ストレスをオペレータに知らせるために使用することができる。実際には常に変動があるので、正常ストレス指数または最小ストレス指数は所定の区間内で変動することが許容される。この区間は、例えば０．９〜１．１にすることができる。この区間は処置の開始前に、オペレータが設定するようにしてもよい。
【００５２】
次に本発明による呼吸装置を示す図２を参照する。呼吸装置全体は数字４で示されている。装置４は被験者、または患者６に接続される。実質的には、肺呼吸をするどんな動物でも、患者とみなすことができる。
【００５３】
複数のガスが第１のガスインレット８Ａと第２のガスインレット８Ｂを介して装置４に入る。複数のガスは第１のガス調節器１０において混合され、選択された呼吸ガスとなる。呼吸ガスが装置４の外で混合されるならば、１つのガスインレットで十分であろう。呼吸ガスが３以上のガスから成るならば、より多くのガスインレットを使用することもできる。この実施例においては、複数のガスとして、空気と酸素が使用される。
【００５４】
ガス調節器１０はまた、呼吸ガスの圧力および流れを調節する。ガス調節器１０は通常、高圧ガスを低減させるための１つまたはそれ以上の弁を有するが、しかしポータブル呼吸装置においては、調節器はファン、コンプレッサ、またはガス流を発生させるための類似の装置から成ることもできる。
【００５５】
ガス調節器１０を通過した後、呼吸ガスは第１の圧力計１２と第１の流量計１４を通過する。そしてそれは吸気ライン１６を通過して、患者ライン１８そして患者６の中に至る。
【００５６】
呼吸ガスは患者６から患者ライン１８を通って戻り、呼気ライン２０の中に入り、そして第２の流量計２２、第２の圧力計２４および第２のガス調節器２６を介して呼吸ガスアウトレット２８に至る。第２のガス調節器２６は通常、セット終圧（陽性呼気終圧ＰＥＥＰ）を維持するために、呼気の間の呼吸ガス流を制御するために使用される。
【００５７】
圧力計１２、２４および流量計１４、２２は、示されているような場所に配置する必要はない。それらは、例えば、ガス調節器１０、２６の中に組み込まれることもあり得る。それらはまた、装置のガス流経路（例えば、吸気ライン１６および／または患者ライン１８および／または呼気ライン２０）内の他の場所に配置することもできる。より詳細には、肺圧または気道圧を測定するために、患者６の中に圧力計を配置することが可能である。しかしながら、図示された圧力計１２、２４および流量計１４、２２による測定に基づいて、例えば気道圧の相応する値を周知の方法により計算することもできる。
【００５８】
第１のガス調節器１０と第２のガス調節器２６の動作は、制御ユニット３０により制御される。制御ユニット３０はまた、圧力計１２、２４および流量計１４、２２からの情報の受け取りも行う。とりわけ、制御ユニット３０は、測定された情報に基づいて、上で開示したストレス指数を決定する。制御ユニット３０は、周知の制御コンポーネントのどのような組合せからも成ることができる。それは例えば、１つまたはいくつかのプロセッサおよびメモリを有するマイクロプロセッサをベースにしたシステムであってもよい。この機能を遂行するために、ソフトウェアプログラミングを使用することもできる。それはまたＥＰＲＯＭまたは類似のハードワイアコンポーネントを有するか、または内蔵することができる。制御ユニット３０が実行することのできる他の機能およびタスクは以下に論じられる。
【００５９】
オペレータインタフェース３２により、装置４のオペレータは第１の通信リンク３４を介して主に制御ユニット３０と通信することができる。ディスプレイ３６は、ダイアグラム、提示されたパラメータ、パラメータウェーブ、ストレス指数および考えられる限りの情報と同様に、プログラムされたパラメータ、選択可能な関数とパラメータを示すことができる。ディスプレイ３６は、ＣＲＴスクリーン、タッチセンサの有無にかかわずフラットスクリーン、プラズマスクリーンまたはイメージを表示するのに適したどのようなスクリーンからも成ることができる。ディスプレイ３６はオペレータインタフェース３２と統合される必要はない。また１つの装置４にいくつかのディスプレイを使用することもできる。
【００６０】
付加装置（例えば、別のディスプレイ、ＰＣ、データベースへのイントラネットリンク、または遠隔監視ステーション、インターネットリンクなど）が、一般的に参照数字３８で示されている。そしてそれは通信のために装置４に接続することができる。それは第２の通信リンク４０により制御ユニット３０に、および／または第３の通信リンク４２によりオペレータインタフェース３２に接続することができる。
【００６１】
患者６のために装置４をどのように使用することができるかの１つの例が、ここで説明される。
【００６２】
部分的にまたは完全に虚脱した肺を持つ患者６が、装置４に接続されていると仮定する。患者６を生存させることが主要な目標であるとしても、肺にそれ以上の傷害を起こす危険を最小にしてなされるべきである。したがって、制御ユニット３０は多くの動作を行うようプログラムされ／構成されている。これらの動作は複数のフェーズに分けることができる。そしてそれは自動的に、またはオペレータの主導により実行される。
【００６３】
第１のフェーズは、実質的に生命維持処置から成る。制御ユニット３０は、第１のガス調節器１０および第２のガス調節器２６を制御することにより、初期の１回換気量、初期の呼吸レート、呼吸周期と相対的な初期の呼気時間、初期の酸素割合（ＦｉＯ２）および初期のＰＥＥＰ値を有する呼吸サイクルを提供する。
【００６４】
初期値は制御ユニット３０に前もってプログラムすることができる。しかし有利には、オペレータインタフェース３２を介してオペレータにより入力されるか、または年齢、体重、診断、または患者の状態に関する他の利用可能な情報といった患者データに基づき制御ユニット３０により計算されるようにするとよい。ＦｉＯ２は、例えば初期には１００％にセットすることができる。
【００６５】
呼吸サイクルの間、制御ユニット３０はストレス指数を定期的に決定し、そのストレス指数を上に述べた所定の区間と比較する。この区間は、約０．６〜０．９５の下限および約１．０５〜１．４の上限を有するか、または患者６の初期条件から判断して合理的な他のいかなる区間であってもよい。患者６が虚脱した肺を持つこの例では、ストレス指数は所定の区間より下にある可能性が最も大きい。
【００６６】
第２のフェーズは、基本的に肺を開き始めるよう意図されている。それから制御ユニット３０は、（主に）第２のガス調節器２６を制御することにより、ＰＥＥＰの漸進的な増加を達成するよう進む。ストレス指数が下限を超えるまで、すなわち、所定の区間内に入るまで、その増加は続く。ＰＥＥＰの増加の程度は、前もってプログラムされるか、制御ユニット３０により計算されるか、またはオペレータにより入力されることができる。
【００６７】
第３のフェーズにおいては、肺を適切に開くことが目的である。これをするために、１つまたはそれ以上の回復処置が装置４により実行される。回復処置は、実質的に、初期設定と相対的に高められた圧力下における吸気（むしろ膨張）の延長から成る。この吸気はおよそ１分まで続き、圧力は４０〜６０ｃｍＨ２Ｏまで達することもある。再び、この値はそのときの特定の状況に依存して、より高くまたはより低くすることもできる。回復処置のための制御パラメータは前もってプログラムすることも、制御ユニット３０により計算することも、またはオペレータにより入力することもできる。また他の回復処置を使用するともできる。
【００６８】
１つまたは複数の回復処置の後に、ストレス指数が再び決定され、所定の区間と比較される。ストレス指数がその区間より低いか、またはその内側（しかし最適ではない）にあっても、制御ユニット３０は、再びＰＥＥＰを増加させるよう、第２のガス調節器２６を制御する。
【００６９】
それから別の１つまたは複数の回復処置が続いて提供され、その後ストレス指数の新しい決定が行われる。
【００７０】
１つまたは複数の回復処置およびＰＥＥＰ値の増加のこの手続は、ストレス指数が所定の区間の上限を越えるまで継続される。これは、肺が十分に回復し、完全に開いていると見なすことが可能であることを意味している。
【００７１】
第４のフェーズはＰＥＥＰの適切な設定に達することを目的としている。したがって、ストレス指数を決定する間、制御ユニット３０はＰＥＥＰを減少させるよう装置４を制御する。ストレス指数が区間内に入るとき、ＰＥＥＰに関する設定は実質的に最適化される。
【００７２】
肺が開いているので、ＦｉＯ２は下げることができる。ＦｉＯ２の適切な減少は、酸素の飽和が１〜２％だけ減少させられたとき、行われる。飽和および、必要であれば、他の患者データのための計測器が、図２において参照数字４４で示されている。この減少はオペレータにより、または制御ユニット３０（飽和測定にアクセスを要求する）により実行することができる。
【００７３】
オペレータが別の呼吸モードの選択を望むとき、制御ユニット３０は確定された無ストレス設定をオペレータへの提案としてディスプレイ３６上表示することができる。
【００７４】
Ｐ−ｔ関係のプロフィールが（本発明による方法に関連して説明されたような）他の方法で分析されるとき、類似の手続が実行され得るのは当然である。プロフィールは不可避的に、過拡張の危険があるときは凸性を示し、肺胞ユニットが開かれているときは凹性を示す。
【００７５】
上に明示的に言及されてはいないが、この呼吸装置はもちろん当業者にとって周知のどのような機能であれ実行または遂行するよう構成または適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、圧力−時間ダイアグラムにおける呼吸プロフィールの３つの異なったタイプを示す。
【図２】図２は、本発明による呼吸装置の有利な実施例を示す。
【符号の説明】
４  呼吸装置
６  患者
８  ガスインレット
１０  ガス調節器
１２  圧力計
１４  流量計
１６  吸気ライン
１８  患者ライン
２０  呼気ライン
２２  流量計
２４  圧力計
２６  ガス調節器
２８  呼吸ガスアウトレット
３０  制御ユニット
３２  オペレータインタフェース
３４  通信リンク
３６  ディスプレイ
３８  付加装置
４０，４２  通信リンク
４４  他の患者データ
【図１】
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【図２】
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