(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の呼吸に対応して間欠的に陽圧ガスを供給する陽圧ガス発生装置、使用者に該陽圧ガスを供給するための呼吸用インターフェース、および該陽圧ガス発生装置と該呼吸用インターフェースを繋ぐ導管手段を備えた間欠的陽圧式人工呼吸補助装置において、使用者の自発呼吸の吸気時間及び呼気時間を検出する呼吸時間検出手段、該吸気時間及び呼気時間の検出結果を記憶する記憶手段、該記憶手段に記憶された結果に基づいて次の自発呼吸の吸気時間及び呼気時間を予測する演算手段を備え、予測吸気時間及び予測呼気時間の演算結果に応じて該陽圧ガス発生装置によって発生する吸気時陽圧ガス供給と呼気時陽圧ガス供給の切り替えのタイミングを制御する制御手段を備えることを特徴とする間欠的陽圧式人工呼吸補助装置。
【請求項２】
該呼吸時間検出手段が、該陽圧ガス発生装置、該呼吸用インターフェース、および該導管手段からなる呼吸回路中に備えることを特徴とする請求項１に記載の間欠的陽圧式人工呼吸補助装置。
【請求項３】
該呼吸時間検出手段が該陽圧ガス発生装置出口端に設けられた流量検出手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の間欠的陽圧式人工呼吸補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は医療用人工呼吸装置に属する。さらに詳細には、高炭酸ガス血症のような換気不全使用者の治療に適する間欠的陽圧換気療法（IPPV：Intermittent Positive Pressure Ventilation）に使用する間欠的陽圧式人工呼吸補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用間欠的陽圧式人工呼吸補助装置は、結核後遺症や慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、肺気腫など自発呼吸だけでは十分に換気することができない使用者の呼吸をサポートするために使用されている。中には、夜間のみ換気補助が必要となるような使用者もあり、このような使用者では在宅で使用されるケースも数多い。
【０００３】
図１に、間欠的陽圧式人工呼吸補助装置の中でも最も一般的な鼻マスクを用いるタイプを示す。本体１は２〜３０cmH2O程度の陽圧ガスを間欠的に発生し、導管２に送る。中でも、使用者７の吸気と呼気に合わせて２レベルの圧力、例えば吸気時陽圧（IPAP：InspirationPositiveAirwayPressure）１５ｃｍＨ２Ｏ、呼気時陽圧（EPAP:ExpirationPositiveAirwayPressure）４ｃｍＨ２Ｏで陽圧ガスを供給するタイプが主流である。導管２は、マスククッション６を固定するマスクフレーム５に繋がり、マスククッション６を通して、陽圧ガスを使用者７の鼻腔へ送る。呼気排出孔３は使用者７の呼気ガスを呼吸回路外へ排出するために設けてあり、また、酸素など治療用ガスの混入を必要とする場合には、治療用ガス混入ポート４より治療用ガスを混入して使用する。
【０００４】
一般的に、間欠的陽圧式人工呼吸補助装置における陽圧ガス供給制御方式としては、３つの方式が主流であり、現在市販されている殆どの装置は、これらの方式の幾つかを兼ね備えている。第１は、使用者の自発呼吸を検出し、それに同調するように吸気、呼気に応じて陽圧ガスを供給するタイプ、第２は、使用者の自発呼吸とは無関係に、予め決められた吸気時間・呼気時間に応じて強制的に陽圧ガスを供給するタイプ、第３は、これら２つを合わせたような方式で、基本的には使用者の自発呼吸を検知し、吸気、呼気に応じて陽圧ガスを供給するが、ある時間が経過しても使用者の自発呼吸が検知されない場合には、予め決められた時間に応じて陽圧ガスを供給する方式である。これら制御方式の中から、各使用者にとって最適な方式を選んで使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが使用者によっては、上記いずれの方式でも呼吸補助装置が自発呼吸にうまく同調しない場合がある。使用者はうまく呼吸ができず、装置を不快に感じ、また治療効果が出ないために治療を継続することが出来ないケースが発生している。
【０００６】
装置が使用者の自発呼吸を検知し、吸気、呼気に応じて陽圧ガスを供給する方式では、例えば使用者の自発呼吸が弱過ぎる場合などでは、装置が使用者の呼吸を検出することが出来ない場合があり、使用者はうまく呼吸ができない。また、使用者が呼吸努力をしないと装置が呼吸を検出できない場合もあり、本来呼吸を楽にさせるべき装置が逆に使用者に負担をかける結果になっている。また、呼吸用インターフェースから突発的な空気漏れが生じた場合や、使用者が寝返りを打って該導管が突然動いた場合などの外乱を、装置が使用者の呼吸と誤認識してしまうことがあり、呼気時に突然吸気時陽圧まで圧力が上昇し、使用者は息を吐き出すことができなくなってしまう。更に、たとえ装置が使用者の自発呼吸を検出できたとしても使用者の自発呼吸を検出してから陽圧ガスを供給するまでに時間遅れが発生し、不快感を覚える場合もある。
【０００７】
予め決められた吸気時間、呼気時間に応じて装置が陽圧ガスを供給する方式では、呼吸補助装置の設定が使用者の自発呼吸サイクルに合っている場合は良いが、そうでない場合には使用者はこの療法に負担を感じる。
【０００８】
まず、呼吸補助装置における吸気時間および呼気時間の設定が、使用者の自発呼吸サイクルよりも長い場合、呼気の始まり部分では、使用者が息を吐き始めたいにも関わらず装置から呼気時陽圧よりも高い吸気時陽圧が供給されるため、「吐き始めたいのに吐けない」状態が起こり、吸気の始まり部分では、使用者が吸い始めても装置からは吸気時圧力が供給されないため、「吸いにくい」状態が起こる。呼吸補助装置の設定が使用者の自発呼吸サイクルよりも短い場合は逆の現象が生じる。更に呼吸補助装置の設定時に使用者の呼吸サイクルに合っていたとしても、睡眠中、特にREM期などは自発呼吸パターンが変わることが報告されており、使用者の呼吸は常に一定のリズムでは無いため、使用者と装置が同調しないことが十分に考えられる。以上のような理由から、この方式では装置が使用者の自発呼吸に同調することは比較的難しく、治療を成功させるには、装置の最適な設定を行うことが不可欠であるため、医者にとっても時間と労力を要する方式である。
【０００９】
使用者の自発呼吸がある時間検出されない場合にのみ予め決められた時間に応じて陽圧ガスを供給する方法でも、設定によっては上述と同様な問題が発生してしまうことは容易に想像できる。
【００１０】
本発明は、使用者の呼吸に対応して使用者に間欠的に陽圧ガスを供給する間欠的陽圧換気補助療法において、使用者に負担をかける事無く使用者の自発呼吸に装置が自動的に同調していくような間欠的陽圧人工呼吸補助装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するため、本発明者は鋭意検討した結果、使用者の自発呼吸の吸気時間と呼気時間を検出し、次の自発呼吸の吸気時間と呼気時間を予測する手段と備えることにより上記の課題を解決できることを見出した。
【００１２】
即ち本発明は、使用者の呼吸に対応して間欠的に陽圧ガスを供給する陽圧ガス発生装置、使用者に該陽圧ガスを供給するための呼吸用インターフェース、および該陽圧ガス発生装置と該呼吸用インターフェースを繋ぐ導管手段を備えた間欠的陽圧式人工呼吸補助装置において、使用者の自発呼吸の吸気時間及び呼気時間を検出する呼吸時間検出手段、該吸気時間及び呼気時間の検出結果を記憶する記憶手段、該記憶手段に記憶された結果に基づいて次の自発呼吸の吸気時間及び呼気時間を予測する演算手段を備え、予測吸気時間及び予測呼気時間の演算結果に応じて該陽圧ガス発生装置から陽圧ガス供給を制御する制御手段を備えることを特徴とする間欠的陽圧式人工呼吸補助装置を提供するものである。
【００１３】
また本発明は、かかる制御手段が、該陽圧ガス発生装置によって発生される吸気時陽圧ガス供給と呼気時陽圧ガス供給の切り替えのタイミングを制御する手段であることを特徴とする間欠的陽圧式人工呼吸補助装置を提供するものである。
【００１４】
また本発明は、かかる呼吸時間検出手段が、該陽圧ガス発生装置、該呼吸用インターフェース、および該導管手段中の呼吸回路中に備えることを特徴とする間欠的陽圧式人工呼吸補助装置であり、特に該呼吸時間検出手段が該陽圧ガス発生装置出口端に設けられた流量検出手段であることを特徴とする間欠的陽圧式人工呼吸補助装置を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の間欠的陽圧式人工呼吸補助装置は、使用者の呼吸に対応して間欠的に陽圧ガスを供給する陽圧ガス発生装置、使用者に該陽圧ガスを供給するための呼吸用インターフェース、および該陽圧ガス発生装置と該呼吸用インターフェースを繋ぐ導管手段から構成される。
【００１６】
陽圧ガス供給の制御は、吸気時間、呼気時間に合わせてＩＰＡＰ、ＥＰＡＰ圧力を切り替え、間欠的に陽圧ガスを導管手段、呼吸用インターフェースに供給するとともに、使用者の自発呼吸の吸気時間及び呼気時間を検出する呼吸時間検出手段、該吸気時間及び呼気時間の検出結果を記憶する記憶手段、該記憶手段に記憶された結果に基づいて次の自発呼吸の吸気時間及び呼気時間を予測する演算手段を備え、予測吸気時間及び予測呼気時間の演算結果に応じて該陽圧ガス発生装置から陽圧ガス供給する切り替え時間を補正制御する制御手段を備えることを特徴とする間欠的陽圧式人工呼吸補助装置である。
【００１７】
かかる使用者自発呼吸を検出する呼吸時間検出手段は、少なくとも呼吸の吸気開始点、呼気開始点を検出し、吸気時間、呼気時間を検出できるものであり、呼吸に伴うガスの流量変化、圧力変化を検出する流量計、圧力計を用いることができ、差圧式流量センサー、熱線式流量センサー等を用いるのが好ましい。流量計を用いて使用者の自発呼吸を検出するときには、使用者に十分な圧力を供給するために、圧損の少ない流量計を使用する必要がある。
【００１８】
かかる検出手段は陽圧ガス発生装置から導管手段、呼吸用インターフェースまでの呼吸回路中の何れかに設けるが、装置の構成上陽圧ガス発生装置内部のガス出口端に設けるのが好ましい。また、使用者の呼吸に伴う胸の動き、胸鎖乳突筋や横隔膜筋などの呼吸筋電位、もしくは脳波を測定することでも自発呼吸の検出は可能である。但し、これらの方法は、筋電位や脳波測定用プローブを直接体に取り付ける必要があり、使用者への負担が増えてしまうことに加え、装置が大掛かりになり且つ高価になる。
【００１９】
また、本発明の予測演算手段は、記憶手段に記憶された過去数回分の呼気時間、吸気時間の結果に基づいて次の自発呼吸の吸気時間及び呼気時間を予測する演算手段であり、数回の各時間の平均をとることにより次回吸気、呼気時間を予測することが出来る。使用者との同調をよくするためには過去２〜５回分のデータを平均するのが好ましい。かかる結果に基づいて陽圧ガス発生装置のＩＰＡＰ，ＥＰＡＰの切り替え時間を変更する。
【００２０】
呼吸時間の検出は、使用するセンサー、センサー設置場所によって異なるが、基本的には吸気開始点と呼気開始点を検出して各点間の時間を測定すれば良い。図２は、間欠的陽圧式人工呼吸補助装置を装着した健常人が呼吸を行った時の、呼吸インターフェース（鼻マスク）の呼気排出孔よりもヒト側に差圧式流量センサーを設置し、呼吸回路中の流量を測定した結果である。かかる流量のすべてはヒトが呼吸した分に等しく、該陽圧ガス発生装置から使用者方向への流量が正である。即ち、流量が負から正にゼロクロスする点が吸気開始点、正から負にゼロクロスする点が呼気開始点であり、吸気時間と呼気時間を求めることができる。また圧力センサーを用いた場合も、呼吸に伴う陽圧、陰圧の変化から吸気開始点および呼気開始点を検出することにより吸気時間、呼気時間を求めることが出来る。
【００２１】
導管手段中や、該陽圧ガス発生装置中に流量計を設けた場合は、測定したガス流量の一部は、呼気排出孔から排出される分を含むため、使用者の自発呼吸を検出するには、呼気排出孔からの流出流量を算出し、これを差し引くことにより流量データを補正し、呼気、吸気時間を求めることが出来る。鼻マスク等からの漏れがある場合にはその分も同様に補正する必要がある。
【００２２】
図３に本発明の好適な間欠的陽圧式人工呼吸補助装置の概略図を示す。陽圧ガス発生装置出口端部に差圧式流量計を備え、上述の方法により、流量計によって検出した吸気時間、および呼気時間を、過去２呼吸分記憶させることが出来るメモリーを備え、演算手段により各時間の平均値を求め、次回の吸気時間および呼気時間予測決定し、陽圧ガス発生装置のＩＰＡＰ、ＥＰＡＰ切り替え時間とする。また、安全に使用できることを約束するために、予め吸気時間および呼気時間に上限と下限を設けておき、予測した時間がこれ以上、もしくはこれ以下の場合には上限もしくは下限時間分だけの陽圧ガスを供給するようにするのが望ましい。
【００２３】
こうして予測された吸気、および呼気時間に応じて陽圧ガスを使用者に供給制御することにより、使用者のコンプライアンスが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】鼻マスク式の間欠的陽圧式人工呼吸補助装置。
【図２】呼吸回路中の流量データ。
【図３】本発明の間欠的陽圧式人工呼吸補助装置の好適な実施例。
【符号の説明】
１．本体
２．導管
３．呼気排出孔
４．治療用ガス混入ポート
５．マスクフレーム
６．マスククッション
７．使用者
８．流量検出手段
【図１】
0004464520.tif 000002
【図２】
0004464520.tif 000003
【図３】
0004464520.tif 000004