(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波発振式（ＨＦＯ）人工呼吸器であって、
発振器ユニット（２）を有し、
該発振器ユニット（２）は、ガス導管（６，１０，１４，１６）の近位端に対して、所定の量のガスを所定の高周波数で交互に供給および除去し、
前記ガス導管（６，１０，１４，１６）は、前記発振器ユニット（２）に接続可能な近位端（４）および患者の気道に接続可能な遠位端（１８）を有し、
前記近位端（４）と前記遠位端（１８）との間には、バイアスガスのためのインレット（２４）およびアウトレット（２０）が配置されている形式のものにおいて、
該人工呼吸器はさらに、流量制御装置（３８）を有し、
該流量制御装置（３８）は、患者の気道に送出する所定の吸気換気量を確立するために、前記導管（６，１０，１４，１６）の遠位端（１８）と前記アウトレット（２０）との間に、前記発振器ユニット（２）によって供給された所定の量のガスを配分することを特徴とするＨＦＯ人工呼吸器。
【請求項２】
前記流量制御装置（３８）は、前記導管（６，１０，１４，１６）内において前記インレット（２４）と前記アウトレット（２０）と前記遠位端（１８）との間に配置されたサイズ可変の制流部（４０）を有し、
該制流部（４０）は、そのサイズを変化させて、前記導管（６，１０，１４，１６）の近位端（４）と遠位端（１８）との間のガス流に対する抵抗を調節するように動作する、請求項１記載のＨＦＯ人工呼吸器。
【請求項３】
前記インレット（２４）に接続可能なバイアスガス供給部（２６）と、
前記インレット（２４）を通過するバイアスガスの流量を調節するための手段（３０，３２）と、
前記制流部（４０）のサイズを前記バイアスガスの流量に依存して変化させるように構成された制御手段（３２）とを有する、請求項２記載のＨＦＯ人工呼吸器。
【請求項４】
前記導管（６，１０，１４，１６）内のガス流パラメータを、前記流量制御装置（３８）と前記遠位端（１８）との間の位置（１４）で監視し、前記ガス流パラメータを表す出力を供給するように適合された流量センサ（３４）と、
前記出力を受け取り、前記制流部（４０）のサイズを変化させて、所定の換気量を確立するように適合された制御手段（３２）とを有する、請求項２または３記載のＨＦＯ人工呼吸器。
【請求項５】
前記ガス導管（６，１０，１４，１６）は、１つの構成部材（１２）を有し、
前記構成部材（１２）は、前記発振器ユニット（２）に接続可能な第１の枝管（１０）、前記アウトレット（２０）に接続可能な第２の枝管（２２）および患者の気道に接続可能な共通茎（１４）を有し、
該共通茎（１４）は、その内部に配置されたサイズ可変の制流部（４０）を有する、請求項２から４のいずれか１項記載のＨＦＯ人工呼吸器。
【請求項６】
前記流量制御装置（３８）は、さらに、前記導管（６，１０，１４，１６）の遠位端（１８）と前記アウトレット（２０）との間に、前記発振器ユニット（２）によって除去された所定の量のガスを配分し、吸気換気量の呼気換気量に対する所定の比を確立するように構成されている、請求項１から５のいずれか１項記載のＨＦＯ人工呼吸器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波発振式（ＨＦＯ）人工呼吸器に関する。この高周波発振式人工呼吸器は、高周波圧力振動を平均気道圧を中心として呼吸ガス中に誘発することによって、少量のガスを患者の気道に出入れさせ、十分な呼吸補助を提供する形式のものである。
【０００２】
【従来の技術】
発振器ユニットを有するＨＦＯ人工呼吸器は公知である。この発振器ユニットは、所定の量（発振器容積）のガスを、所定の高周波数で、交互に、ガス導管の近位端に供給しかつそこから除去するためのものである。このガス導管は、発振器ユニットに接続することのできる近位端と、患者の気道に接続することのできる遠位端とを有し、この導管の近位端と遠位端との間には、バイアスガスのためのインレットと、ガスをこの導管から除去するためのアウトレットがある。このアウトレットは典型的には、可変流動抵抗を有し、これは、適切なバイアスガスの流量と合わさって導管内のガスに対する平均気道圧を確立する。この気道圧は、肺を十分に開かせ、最適なガス輸送を達成するように選択されている。そして、導管内のガス圧は、発振器ユニットによってガスが交互に供給および除去されることにより、この平均気道圧を中心として振動する。このため、所定の量のガスが導管の遠位端を通って移動し、交互に、患者の気道に供給（吸気換気量）され、患者の気道から除去される（呼気換気量）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
公知のＨＦＯ人工呼吸器の１つの問題は、公知のＨＦＯ人工呼吸器が比較的に柔軟でないということである。というのも、吸気換気量および呼気換気量が発振器容積に依存しているからである。したがって、発振器容積を、これら換気量のいずれかを変化させるために、変化させなければならない。発振器が任意の精度または速度で変化するような発振器ユニットを提供することは、困難である。
【０００４】
平均気道圧を確立することに加えて、バイアスガスはまた、患者によって排気されかつ導管に呼気換気量の一部として引き込まれた二酸化炭素（ＣＯ２）をアウトレットを通して排出することによって、この二酸化炭素が再び呼吸されることのないようにする。ＣＯ２が除去される率は、導管をインレットからアウトレットまで通過するバイアスガスの流量に依存する。
【０００５】
公知のＨＦＯ人工呼吸器のもう１つの問題は、可変のバイアスガス流量を提供するためには、発振器ユニットは、所望の吸気換気量より大きい可変的な発振器容積を提供することができなければならないということである。これは、バイアスガスの流量が増加するにつれて、所定の平均気道圧を維持するためには、アウトレットでの流動抵抗が減少しなければならないからである。しかしながら、このために、より大量の発振器容積がアウトレットを通って流れてしまう。というのも、アウトレットでの抵抗が導管の遠位端における抵抗と較べて低いからである。所望の吸気換気量を維持するためには、発振器容積を、この吸気換気量を超えるまで増加させなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明によって、高周波発振式（ＨＦＯ）人工呼吸器であって、発振器ユニットを有し、該発振器ユニットは、ガス導管の近位端に対して、所定の量のガスを所定の高周波数で交互に供給および除去し、前記ガス導管は、前記発振器ユニットに接続可能な近位端および患者の気道に接続可能な遠位端を有し、前記近位端と前記遠位端との間には、バイアスガスのためのインレットおよびアウトレットが配置されている形式のものにおいて、該人工呼吸器はさらに、流量制御装置を有し、該流量制御装置は、患者の気道に送出するための所定の吸気換気量を確立するために、前記導管の遠位端と前記アウトレットとの間に、前記発振器ユニットによって供給された所定の量のガスを配分することを特徴とするＨＦＯ人工呼吸器を提供することによって解決される。発振器容積を導管の遠位端とアウトレットとの間で分配するように構成された流量制御装置を設けることによって、吸気換気量は、発振器容積とは独立して調節することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
有利には、流量制御装置はサイズ可変の制流部を有し、この制流部は、導管内において、インレットとアウトレットと導管の遠位端との間、例えばＹピースコネクタの共通茎に配置されている。この制流部は、そのサイズが変化するにつれて、導管の遠位端へのガス流および遠位端からのガス流に対する抵抗を調節するように動作する。（導管内にあることによって、人工呼吸器の死腔を著しく増加させることのない制御装置を提供することができる。）
付加的に、ＨＦＯ人工呼吸器は、発振器の総容積を変化させることのできる発振器ユニットを有していてもよい。例えば、異なる範疇の患者、例えば成人、小児および新生児の呼吸補助で使用するために異なる最大発振器容積を提供することができる発振器ユニットを有していてもよい。また、このＨＦＯ人工呼吸器は、各範疇に属する個々の患者の呼吸補助の必要性に適するように換気量を変化させるよう構成された流量制御装置を有していてもよい。これによって、精確な、したがって比較的高価な発振器容積制御設備を必要とせずに、ＨＦＯ人工呼吸器の動作範囲を拡大することができる。
【０００８】
【実施例】
本発明の例としての実施例を、添付した図を参照して説明する。
【０００９】
図１を参照すると、公知のＨＦＯ人工呼吸器が示されている。このＨＦＯ人工呼吸器では、発振器ユニット２がガスチューブ６の第１の端部４に接続されており、このガスチューブ６の第２の端部８は、Ｙピース接続部材１２の枝管１０に接続されている。Ｙピース１２の共通茎１４は、患者の気道に接続するための端部１８を有する気管内チューブ１６に接続されている。したがって、チューブ６、第１の枝管１０およびＹピース１２の共通茎１４ならびにオプションとして気管チューブ１６は、発振器ユニット２に接続された近位端４、および患者の気道に接続するための遠位端１８を有する導管を構成するものとして見ることができる。調節可能な流動抵抗、例えば可変開口圧力茸弁２０が、Ｙピース１２の第２の枝管２２に接続され、ガスのためのアウトレットを提供している。
【００１０】
ガスチューブ６は、その第１の端部４に近接したインレット２４を有し、バイアスガス供給部２６に接続されている。このバイアスガス供給部２６は、１つまたは複数のインレットポート（ここでは３つ図示されている）２８ａ〜ｃを有し、これらインレットポートは、１つまたは複数の外部加圧ガス源（図示せず）に接続されている。バイアスガス供給部２６は、当業者には公知のように、インレット２４を通して連続的にバイアスガス流を提供するように改造された従来の機械的人工呼吸器であってもよい。バイアスガス供給部２６は一般的には、ガス調整ユニット３０を有し、これが外部ソースからガスを受け取り、調整して（例えば、ガスを混合し、熱および／または水分量を調節して）呼吸ガスを作り出し、これをチューブ１６にバイアスガスとして供給する。またバイアスガス供給部２６は制御電子装置３２を有する。この制御電子装置３２は、有利には、ユーザインタフェース（図示せず）を備え、このユーザインタフェースを介して人工呼吸器の動作パラメータがユーザによって入力される。またこの制御電子装置３２は、ガス調整ユニット３０を制御して、とりわけ、所望のバイアスガス流を提供し、さらに茸弁２０の開口圧力を制御して、所望の平均気道圧が達成されるようにする。平均気道圧は、導管６，１０，１４，１６内の圧力センサ３４を使用してモニタすることができる。この圧力センサ３４は、この平均気道圧を表す出力を制御電子装置３２に供給し、そこでこの出力は弁２０を制御するために使用される。
【００１１】
また公知のＨＦＯ人工呼吸器のコンポーネントとして、発振器駆動ユニット３６も設けられている。これは典型的には、発振器ユニット２内の発振器、例えばピストンまたはダイアフラムを選択可能な所定の高周波数およびストローク長で駆動し、所定の量（発振器容積）の呼吸ガスをチューブ６に出し入れし、そうすることによって、導管６，１０，１４，１６の近位端４から遠位端１８へ輸送されるガスに、平均気道圧を中心とする高周波圧力振動を誘発する。この振動は続いて所定量のガスを、交互に、患者の気道へ送り（吸気換気量）、患者の気道から抜く（呼気換気量）。この換気量は、発振器容積に依存している。
【００１２】
図２に示された本発明によるＨＦＯ人工呼吸器を参照する。図１の人工呼吸器と図２の人工呼吸器に共通するコンポーネントは、同じ参照番号を有する。図１に関連して説明した、公知のＨＦＯ人工呼吸器のコンポーネントに加えて、流量制御装置３８は、サイズ可変の制流部を有し、これはここでは、Ｙピース１２の共通茎１４内に配置された膨張性リング４０の形式で示されている。ガスライン４２は、リング４０をガス調整ユニット３０に接続している。このガス調整ユニット３０は、制御電子装置３２によって制御され、要求された通りに、リング４０にガスを供給し、リング４０からガスを抜き取る。このようにして、導管６，１０，１４，１６の遠位端１８とＹピース１２の枝管２２，１０との間のガス流に対する抵抗は、リング４０の膨張および収縮によって調節することができ、したがって吸気換気量および／または呼気換気量も、リング４０の膨張および収縮によって調節することができる。
【００１３】
オペレーションの１つのモードにおいて、本発明のＨＦＯ人工呼吸器は、調節可能なバイアスガス流の使用を促進し、しかも、公知のＨＦＯ人工呼吸器によって要求されるような発振器容積の変化を必要としないように構成することができる。これを実行するために、発振器ユニット２は、発振器容積のガスをチューブ６の近位端４に供給し、リング４０が部分的に膨張したときおよび供給部２６からのバイアス流量が所定の中間レベルにセットされたときに、所望の吸気換気量を十分に供給することができるように選択される。制御電子装置３２は、弁２０と流量制御装置３８の両方の動作を、センサ３４からの流量読み取り出力および圧力読み取り出力に依存して調整するように構成され、これによって所定の平均気道圧および吸気換気量が維持される。したがって、バイアス流量が増加するにつれて、通過ガス流に対する弁２０の抵抗が低下するように調整しなければならない。こうすることによって、所望の平均気道圧を維持することができる。公知のＨＦＯ人工呼吸器では、発振器ユニット２は固定的な発振器容積しか供給できず、このため、発振器容積の大部分が弁２０を通過して流れ、それに比例して吸気換気量が減少する。本発明によるＨＦＯ人工呼吸器では、センサ３４が流量の減少を検出し、これによって、制御電子装置３２がガス調整ユニット３０を操作して、リング４０を収縮させる。気管内チューブ１６の遠位端１８に向かうガス流に対する抵抗は低減し、吸気換気量を所望のレベルに維持することができる。もちろん、ガス調整ユニット３０が、インレット２４を通過するバイアス流を減少させるように動作した場合には、リング４０は、バイアス流に対するその抵抗を弁２０の抵抗と相対的に維持するために膨張する必要がある。
【００１４】
本発明によるＨＦＯ人工呼吸器のオペレーションの別のモードでは、リング４０は、例えば制御電子装置３２のユーザインタフェースを介して入力される所望の吸気換気量を供給するため、またはサイズ可変の発振器容積を作り出すことができる発振器ユニット２を必要とせずに、吸気換気量の呼気換気量に対する比を変化させるために、膨張または収縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のＨＦＯ人工呼吸器の概略的な表示を示す。
【図２】本発明によるＨＦＯ人工呼吸器の概略的な表示を示す。
【符号の説明】
２  発振器ユニット
６  ガスチューブ
１２  Ｙピース
１６，１８  気管内チューブ
２０  アウトレット
２４  インレット
２６  バイアスガス供給部
２８  インレットポート
３０  ガス調整ユニット
３２  制御電子装置
３４  圧力センサ
３６  発振器駆動ユニット
３８  流量制御装置
４０  制流部
【図１】
0004727832.tif 000002
【図２】
0004727832.tif 000003