(57)【要約】本発明は呼吸補助装置を開放ループで調整する方法に関し、該方法は圧縮室（１）を弾性浮動膜（２）を用いてそれぞれが空気又は呼吸用混合気の入口（５，７）と圧縮空気の出口（６，８）とに連通された２つの区画室（３，４）に分割することにより構成し、前記浮動膜（２）をその周縁を前記室（１）の壁に固定することにより案内し、界磁コイル（１４）を前記浮動膜（２）に固定し、前記界磁コイル（１４）を前記浮動膜（２）を変形させる方向に位置する空隙（Ｅ）の中に配置し、前記出口（６，８）を通って流出する空気の瞬間的な流量を測定し、前記界磁コイル（１４）を励勢し、圧縮空気の設定圧力と前記瞬間的流量と前記装置の常数とに基づき供給電流の瞬間的な強さと方向とを連続して計算することからなっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸補助装置のために圧力を開放ループ式に調整する方法であって、弾性浮動膜（２）によりそれぞれが空気又は呼吸ガス入口（５，７）と圧縮空気出口（６，８）とに連結された２つの区画室（３，４）に分割された圧縮室（１）が形成され、前記浮動膜（２）がその周縁を前記圧縮室（１）の壁に締結することにより案内され、駆動コイル（１４）が前記浮動膜（２）の中央に締結され、該駆動コイル（１４）が前記浮動膜（２）が変形される方向に配置された空隙（Ｅ）の中に置かれ、前記出口（６，８）により流出する空気の瞬間的な流量が測定され、前記駆動コイル（１４）が、供給電流の瞬間的な強さと方向とを連続して計算することにより吹き込まれた空気の基準圧力と前記瞬間的な流量と前記呼吸補助装置の常数との関数として電流が供給されることを特徴とする開放ループ式の圧力調整方法。
【請求項２】
前記瞬間的な流量が前記浮動膜（２）の軸方向位置の変化を時間の関数として連続的に検知することにより測定されることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整方法。
【請求項３】
呼吸補助装置であって、圧縮室（１）と、該圧縮室（１）をそれぞれが空気又は呼吸ガス入口（５，７）と圧縮ガス出口（６，８）とに連結された２つの区画室（３，４）に分割し、前記室（１）の壁に締結された周縁によって案内される、弾性浮動膜（２）と、該膜（２）の中央に締結された駆動コイル（１４）と、該駆動コイル（１４）が配置され、前記浮動膜（２）が変形される方向に位置する空隙（Ｅ）と、前記圧縮室（１）の流量を測定する手段と、前記駆動コイル（１４）の供給電流の瞬間的な強さを計算するためのディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）とを具備することを特徴とする呼吸補助装置。
【請求項４】
前記膜（２）が少なくとも２つの弾性により伝導する弾性案内要素（１７，１８）に組合わされ、前記駆動コイル（１４）を前記ディジタル信号処理ユニット（ＤＳＰ）によって制御される電流供給源に接続することを特徴とする請求項３に記載の呼吸補助装置。
【請求項５】
前記案内及び連結手段が前記膜（２）の中心に関し対称に配置されたＣｕ−Ｂｅ合金からなる少なくとも２つのアーム（１７，１８）を具備していることを特徴とする請求項４に記載の呼吸補助装置。
【請求項６】
前記駆動コイル（１４）と前記空隙（Ｅ）が電動モータを形成することを特徴とする請求項３から５のうちの１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項７】
前記弾性浮動膜（２）が前記室（１）の壁に３から８％の伸長度の直径方向の予張力のもとに締結されていることを特徴とする請求項３から５のうちの１項に記載の呼吸補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は呼吸補助装置のための開放ループ式圧力調整方法に関し、またこの方法を実施するための圧縮装置の圧縮用具に関する。
【０００２】
変動する空気流量を一定圧力で供給することが必要とされる呼吸補助装置で生じる問題は応答時間の問題である。実際に、患者が必要とする瞬間的な吸入流量とは無関係の開業医によって調節される気管内の基準圧力を生成し、呼気が呼気弁を通過し、吸入弁が次に閉じられるようするのに成功することが必要となる。
【０００３】
２つの型の呼吸補助装置が存在する。
第１の型の装置は加圧された呼吸ガス供給源を具備し、その流量と圧力とが可変狭さく部を有する調整弁によって調整される。
第２の型の装置は加圧ガス供給源を有しておらず、圧力と流量を変えることのできる圧縮機を有している。
【０００４】
現存する装置は閉鎖ループ装置の安定とその応答時間との間の折衷案を必要とする圧力フィードバックを伴って作動する。
このような装置の応答時間は約５０から１５０ミリ秒であり、一方弁の応答時間は約４から１０ミリ秒である。
【０００５】
固定されたパラメータでなくかつその測定が複雑すぎる摩擦が生じたならばこのような装置を開放ループで作動することはできなくなる。開放ループで作動させるためには、したがってまず第１に機械的な摩擦なしで実際に作動する圧縮装置を見つけ出すことが絶対的に必要である。
【０００６】
フランス特許第２，７３３，６８８号は加圧ガス供給源が電磁的に作動される膜を有する圧縮機である呼吸補助装置をすでに提案している。この圧縮機は、環状磁石の中心に同軸に配置された軟鉄芯を貫通し各端部で環状膜が取付けられた堅い円形プレートを担持する案内シャフトを有する可変容積の２つの室を含むケーシングを具備し、環状膜の周縁はケーシングの内壁に締結され、それによりケーシングの内部に２つの室を区画形成し、２つの室の各容積は前記プレートと前記膜の変位によって変化するものである。各室は少なくとも１つの入口弁と少なくとも１つの出口弁とを具備し空気の流入と流出を制御するようにしている。
【０００７】
このような圧縮装置は、案内シャフトが摩擦の発生源であったならば開放ループ様式で作動する装置の要求を満たすものではなくなる。
【０００８】
本発明の目的は膜圧縮機を具備する呼吸装置を調整する方法を提供し、それによりその応動時間が実質的に圧縮装置の膜の応動時間に減少できるようにすることである。
【０００９】
このため、本発明の主題は第１に請求項１に記載されているように、呼吸補助装置を開放ループ様式で調整する方法である。本発明の主題はまた請求項３に記載されているように呼吸補助装置である。
【００１０】
本発明の方法とこの方法を実施する装置の利点は機械的摩擦がないことから生じ、駆動コイルの瞬間的な供給電流を計算するためには流量を測定し基準圧力を知ることで十分であり、他のパラメータは呼吸補助装置の常数からなっている。
【００１１】
添付図面は概略的に例示として、本発明の主題である方法を実施するための呼吸補助装置の一実施態様を示している。
【００１２】
本発明の調整方法を実施することができるようにするため、図１に示される圧縮装置は、シリコーンで作られた浮動弾性膜２により２つの区画室３と４に分割された圧縮室１が内部に形成されたケーシングＣを具備して構成され、弾性膜２の周縁はこの圧縮室１の壁に締結されている。この浮動膜２は２つの区画室の間にシールを提供する。この膜２は、開放ループ式では調整することのできない重要かつ本質的に可変のパラメータを構成する機械的摩擦を発生する他の案内部材を除き、全体がその周縁を室１の壁に締結することにより案内されているので、浮動と称される。
【００１３】
好ましくは、この浮動膜２は室１の壁に締結された時ある種の予張力を受ける。このため、この膜は直径方向に３から８％、好ましくは４から５％だけ伸長される。この予張力の目的は加えられた圧力が利用されない時の膜の無用の動揺を制限することである。
【００１４】
各区画室３，４はそれぞれ２つの開口５，６又は７，８によって外部と連通する。好ましくは各区画室は複数の入口弁と出口弁を具備している。これら開口５〜８の各々はそれぞれ逆止弁９から１２によって制御される。各区画室３，４の２つの弁９，１０又は１１，１２はそれぞれ相互に逆に作用し、それにより弁９と１１が空気を各区画室３，４に流入させるが、しかし空気が区画室から流出するのを阻止するようにし、一方弁１０と１２は空気がこれらの区画室３，４から出て行くことができるが入ることはできないようにする。
【００１５】
入口開口５，７は大気と連通し、一方開口６と８は加圧された空気を患者の気管に取り入れるようになっている出口ダクト１３に開口している。
【００１６】
好ましくは円形の浮動膜２は円筒状の駆動コイル１４を担持する。この駆動コイル１４はプラスチックの中空円筒体１５の上に巻かれ（図１）、円筒体の底１５ａは浮動膜２に固定されている。それぞれがＣｕ−Ｂｅ合金で作られた２つの弓形の弾性アーム１７，１８が中空円筒１５の底１５ａと浮動膜２との間に置かれた２つの銅の半円板１６ａ，１６ｂを２つの半リング１９，２０にそれぞれ連結する。変更例として、これら弓形アーム１７，１８の各々はまた数個の平行なアームに分割することもできる。これら２つの弾性アーム１７，１８は浮動膜２の中心に関して対称となっている。２つの半リング１９，２０はケーシングＣの２つの部分の間で締結され駆動コイル１４に供給する電源Ｉの２つの各極に接続されている。
【００１７】
これらの２つのアーム１７，１８はまた浮動膜２と駆動コイル１４とにより形成された駆動要素を中心に置きまたこの駆動要素をその変位中に案内する作用をする。
【００１８】
この駆動コイル１４は、磁力が本質的にコイルの位置とは無関係である電動モータを形成する永久磁石２３の２つの極にそれぞれ接続された軟鉄芯２１と軟鉄のヨーク（継鉄）２２との間に形成された空隙Ｅの中に置かれる。
【００１９】
圧縮装置はまた浮動膜２によって担持された反射面に対向して置かれた発光ダイオードと、浮動膜２の位置に依存して反射面により反射された光をピックアップするようになっているフォトダイオード（光電変換装置）２５とを具備し、浮動膜２の変位は受け取った電流の強さＩの関数として駆動コイル１４により誘導される。
【００２０】
上記の圧縮装置の記載から明らかなように、可動要素が浮動膜２からなるこの装置は機械的摩擦を発生する他の可動部分を有しておらず、摩擦は浮動膜２と弾性アーム１７，１８の材料に生じるにすぎず、しかもこの摩擦は装置の常数の中に包含されまた非常に低い値である。
【００２１】
さらにまた、圧縮装置は単一の浮動膜を具備するだけであるため、動く質量は騒音の発生が最小となるように減少される。浮動膜２は空隙Ｅが小さな高さの駆動コイル１４を必要とし、それにより浮動膜２に加えられた力の分布がこの浮動膜２の位置に関係なく均一となるようにする。
空隙の高さｈ≧コイルの行程＝コイルの高さであることが必要である。
【００２２】
低い高さのコイル１４はまたその抵抗を減少する利点を有し、したがってジュール熱の損失（Ｉ２ Ｒ）を減少し、そのため圧縮装置の全体の効率が向上する。
【００２３】
この圧縮装置は、出口ダクト１３に供給された加圧空気の与えられた基準圧力に対する変数が、瞬間的な吸入に依存ししたがって患者によって発生された低い圧力に依存する必要とされる流量だけであることにより、開放ループ装置により呼吸補助装置を制御することが完全に可能となり、そのためフィードバックを有する調整装置に比べて、応動時間を５倍から１０倍減少させることができる。
【００２４】
流量は有利には浮動膜２の位置を検知することにより測定することができ、浮動膜の表面は反射され又は反射要素に組合わされ、特定の入射角、例えば６０°の入射角を有する光のスポットを反射面に送る発光ダイオード２４を助け、フォトダイオード２５は浮動膜２によって反射された光をこの浮動膜２の位置の関数として受け取る。好ましくは、浮動膜２の振幅は固定されている。
【００２５】
圧縮装置の出口の空気圧力は
【数１】
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であり、ここで
Ｐａｗ＝圧縮装置からの空気の出口圧力
Ｐｅ＝気管内基準圧力
ＰＥＴＴ ＝呼吸補助装置のノズル、主として挿管カニューレにおける圧力降下
【数２】
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Ｓ＝膜の有効表面積
したがって：
【数３】
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【００２６】
ニュートンの法則；駆動コイル１４である可動要素に適用され、浮動膜２と弾性アーム１７，１８は
【数４】
2004516113.tif 000006
を挿入することにより
【数５】
2004516113.tif 000007
を与える。
ここで
ｙ＝浮動膜の内部摩擦
ｋ＝装置のばね常数
これにより
【数６】
2004516113.tif 000008
が得られた。
この式で
【数７】
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【数８】
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【数９】
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すなわち
【数１０】
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これとは別に：
【数１１】
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【００２７】
駆動コイル１４の電流はアナログコンピュータにより又は有利にはディジタル信号処理ユニット（ＤＳＰ）もしくはマイクロコントローラを用いて、連続して計算することができ、ここでＢ，ｌ，Ｓ，η，ｋ，ｍは呼吸装置の公知の構造常数である。
Ｒ１ Ｒ２ は患者の気管に導入されたカニューレに依存する常数である。これらの常数はキーボードにより調整装置の中に入れられ患者に通気する前に予備的な計算により決定される。
【数１２】
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は
【数１３】
2004516113.tif 000015
に基づいて計算され、ｙ（ｔ）はフォトダイオード２５により測定される。
Ｐｅはキーボードを用いる開業医により調整装置にインプットされる所望の気管内基準圧力である。
【００２８】
上記圧縮装置の瞬間的な流量と瞬間的な周波数とは患者からの要求に依存して変わる。
【００２９】
図３に示されるように、本発明の主題である方法を実施する調整装置は好ましくはディジタル信号処理ユニットＤＳＰを具備し、その入力部は駆動コイル１４に供給される電流の強さを計算することにより得られる種々の値を受け取るように接続されている。ＤＳＰに導入された値は、一方においてディジタル値、すなわち常数ｋ，η，ｍ，Ｓ，Ｂ，ｌと値Ｒ１ Ｒ２ Ｐｅであり、他方においてフォトダイオード２５によって供給された、供給電流を時間の関数Ｉｍｅｓ（ｔ）として測定することからと、その役割りが測定された圧力が基準値から離れるよう動かされた場合に警報装置を発動することである安全圧力センサーＰｓからの、アナログ値である。
【００３０】
これらのアナログ値はＤＳＰユニットのアナログ−ディジタル変換器Ａ／Ｄにインプットされまた駆動コイル１４に供給する電流が１２Ｖ又は２４Ｖの電圧が供給される二方向電力増幅器ＡｍＰによって発生され、この増幅器の入力部はＤＳＰユニットのディジタル−アナログ変換器Ｄ／Ａの出力部に接続され、供給電流の強さをＤＳＰユニットにより計算された値の関数として調整する。ＤＳＰユニットは電流が駆動コイル１４を通過する方向とこのコイル１４が軟鉄芯２１と軟鉄ヨーク２２との間の空隙の中で変位する方向とをその位置の関数として決定する他の２つの出力部Ｓｍ，Ｓｄを有しており、それによりこの空隙の中の変位の振幅を決定しまたある方法で浮動膜２がその間で変位される”電子ストッパ”の役割りを演ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の主題である圧縮装置の軸方向断面図である。
【図２】
図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った図である。
【図３】
呼吸装置を調整するための装置の構成図である。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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