JPH08229129A - 接続用装置用のトランスファ関数を決めるための方法および呼吸用ガス供給、排除用の装置 - Google Patents
接続用装置用のトランスファ関数を決めるための方法および呼吸用ガス供給、排除用の装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ベンチレータユニットと呼吸器との間の接続
用装置に関するトランスファ関数をより正確に決定す
る。 【構成】 呼吸用ガスの発生において最大の可能な程度
にまでこの影響を補償するために、接続用装置（６）の
トランスファ関数が、装置が呼吸器（８）に接続される
前に決められる。特定のガスフローパターンを持つガス
フローが、ベンチレータユニット（４）内で高い正確さ
をもって発生される。接続用装置（６）によってのみ影
響された、結果的に得られるガスフローパターンがベン
チレータユニット（４）内の測定ユニット（１８、２
０、２２）において高い正確さをもって測定される。
用装置に関するトランスファ関数をより正確に決定す
る。 【構成】 呼吸用ガスの発生において最大の可能な程度
にまでこの影響を補償するために、接続用装置（６）の
トランスファ関数が、装置が呼吸器（８）に接続される
前に決められる。特定のガスフローパターンを持つガス
フローが、ベンチレータユニット（４）内で高い正確さ
をもって発生される。接続用装置（６）によってのみ影
響された、結果的に得られるガスフローパターンがベン
チレータユニット（４）内の測定ユニット（１８、２
０、２２）において高い正確さをもって測定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくともパラメ
ータ圧力および流量に関して前もって決められたガスフ
ローパターンをもって、呼吸器に／から呼吸用ガスを供
給しそして取り去るための接続用装置を通して、生体の
呼吸器に接続されたベンチレータユニットを含むベンチ
レータ装置において、少なくとも接続用装置のためのト
ランスファ関数を決めるための方法に関する。ここにお
いて、トランスファ関数は、接続用装置が前もって決め
られたガスフローパターンに影響する方法を示してお
り、そして呼吸用ガスの圧力および流量の変動を補償す
るために用いることが出来る。
ータ圧力および流量に関して前もって決められたガスフ
ローパターンをもって、呼吸器に／から呼吸用ガスを供
給しそして取り去るための接続用装置を通して、生体の
呼吸器に接続されたベンチレータユニットを含むベンチ
レータ装置において、少なくとも接続用装置のためのト
ランスファ関数を決めるための方法に関する。ここにお
いて、トランスファ関数は、接続用装置が前もって決め
られたガスフローパターンに影響する方法を示してお
り、そして呼吸用ガスの圧力および流量の変動を補償す
るために用いることが出来る。
【０００２】
【従来の技術】過去５０年にわたり、ベンチレータ装置
（呼吸装置）の開発は迅速な発展を遂げてきた。初期的
には、ピストンストローク毎に患者に呼吸用ガスを押し
つけるための単純な機械的ピストン装置を用いていた
が、今日のベンチレータ装置は複数の異なる動作モード
に従って患者に呼吸用ガスを供給するために制御される
ことが出来、その結果、医師は患者にとって最も適切と
思える動作モードを選択することが可能となっている。
（呼吸装置）の開発は迅速な発展を遂げてきた。初期的
には、ピストンストローク毎に患者に呼吸用ガスを押し
つけるための単純な機械的ピストン装置を用いていた
が、今日のベンチレータ装置は複数の異なる動作モード
に従って患者に呼吸用ガスを供給するために制御される
ことが出来、その結果、医師は患者にとって最も適切と
思える動作モードを選択することが可能となっている。
【０００３】1つのそのようなベンチレータ装置は、ス
ウェーデン、ソルナのシーメンスエレマＡＢによるサー
ボベンチレータ３００である。このベンチレータ装置に
は、きわめて速い、そして正確なガス統制装置が備えら
れている。実際には、このことはガスフローが光学的ガ
スフローパターンをもって発生されることが出来るとい
うことを意味している。本出願においては、「ガスフロ
ーパターン」は時間にわたる圧力および流量特性を意味
している。その結果、どのような与えられたガスフロー
パターンにおける圧力および流量も時間にわたって前も
って規定された変動を表示することができる。しかし、
統制装置がターゲットガスフローパターンにほとんど正
確に相当するガスフローを提供することが出来るとして
も、患者によって受け取られるガスフローがターゲット
ガスフローパターンを持っていることを保証するもので
はない。これは、中間にある接続用装置がガスフローの
ガスフローパターンに影響を与えるためである。接続用
装置は、たとえば、チューブ、加湿器、除湿器、細菌フ
ィルタ等を含んでいる。ガスライン中のフロー抵抗およ
び接続用装置中の他の別のコンポーネントは、多少とも
ガスフローに影響を与える。接続用装置によって取り上
げられる総量も別の方法でガスフローに影響を与える。
このことは、ガスが高度に圧縮されていることによる。
ガスフローへの影響は、遅延および形態（ここでいう形
態は時間にわたる圧力および流量における変動を意味し
ている）に関してガスフローのパターンを接続用装置内
において変化させるように働く。
ウェーデン、ソルナのシーメンスエレマＡＢによるサー
ボベンチレータ３００である。このベンチレータ装置に
は、きわめて速い、そして正確なガス統制装置が備えら
れている。実際には、このことはガスフローが光学的ガ
スフローパターンをもって発生されることが出来るとい
うことを意味している。本出願においては、「ガスフロ
ーパターン」は時間にわたる圧力および流量特性を意味
している。その結果、どのような与えられたガスフロー
パターンにおける圧力および流量も時間にわたって前も
って規定された変動を表示することができる。しかし、
統制装置がターゲットガスフローパターンにほとんど正
確に相当するガスフローを提供することが出来るとして
も、患者によって受け取られるガスフローがターゲット
ガスフローパターンを持っていることを保証するもので
はない。これは、中間にある接続用装置がガスフローの
ガスフローパターンに影響を与えるためである。接続用
装置は、たとえば、チューブ、加湿器、除湿器、細菌フ
ィルタ等を含んでいる。ガスライン中のフロー抵抗およ
び接続用装置中の他の別のコンポーネントは、多少とも
ガスフローに影響を与える。接続用装置によって取り上
げられる総量も別の方法でガスフローに影響を与える。
このことは、ガスが高度に圧縮されていることによる。
ガスフローへの影響は、遅延および形態（ここでいう形
態は時間にわたる圧力および流量における変動を意味し
ている）に関してガスフローのパターンを接続用装置内
において変化させるように働く。
【０００４】接続用装置によってもたらされる、少なく
ともいくらかは存在する影響を補償するために、いくつ
かの試みがすでに行われてきた。たとえば、１９９３年
にシーメンスエレマＡＢから発行された、前に指摘した
サーボベンチレータ３００に関する動作説明書ＡＧ ０
５９３ ３．５の９４ページ−９８ページには、接続用
装置の圧縮性体積に関する補償を説明している。補償と
は、たとえばターゲットである毎分の体積を患者に供給
することを確実にするため、患者に供給されるべき呼吸
用ガスに関して、いくらか多い毎分の体積を医師がセッ
トする必要があることを意味している。ここで、医師は
必要な補償を達成するために要求される計算を行わざる
を得ない。大人の患者に関する計算例は、説明書の９８
ページにあり、これはターゲットの毎分の体積が毎分
７．５ｌである時には毎分の体積が毎分２．５ｌだけ増
加されなければならないことを示している。補償は当然
ながら場合毎に変化する。補償の必要は、特に接続用装
置の構成に依存する。しかし、計算例は毎分の体積に関
して必要とされる補償の表現を提供しているだけであ
る。
ともいくらかは存在する影響を補償するために、いくつ
かの試みがすでに行われてきた。たとえば、１９９３年
にシーメンスエレマＡＢから発行された、前に指摘した
サーボベンチレータ３００に関する動作説明書ＡＧ ０
５９３ ３．５の９４ページ−９８ページには、接続用
装置の圧縮性体積に関する補償を説明している。補償と
は、たとえばターゲットである毎分の体積を患者に供給
することを確実にするため、患者に供給されるべき呼吸
用ガスに関して、いくらか多い毎分の体積を医師がセッ
トする必要があることを意味している。ここで、医師は
必要な補償を達成するために要求される計算を行わざる
を得ない。大人の患者に関する計算例は、説明書の９８
ページにあり、これはターゲットの毎分の体積が毎分
７．５ｌである時には毎分の体積が毎分２．５ｌだけ増
加されなければならないことを示している。補償は当然
ながら場合毎に変化する。補償の必要は、特に接続用装
置の構成に依存する。しかし、計算例は毎分の体積に関
して必要とされる補償の表現を提供しているだけであ
る。
【０００５】医師か、またはプログラムされた自動機能
によってかのいずれかによって、補償を提供する他の公
知のベンチレータ装置も存在する。補償は、主として例
えば１９８６年３月にピューリタンベネット社から発売
された７２００シリーズ マイクロプロセッサベンチレ
ータオプション３０／４０、パーツナンバー２０５２２
Ａのような、接続用装置の圧縮性体積の決定に限定され
る。
によってかのいずれかによって、補償を提供する他の公
知のベンチレータ装置も存在する。補償は、主として例
えば１９８６年３月にピューリタンベネット社から発売
された７２００シリーズ マイクロプロセッサベンチレ
ータオプション３０／４０、パーツナンバー２０５２２
Ａのような、接続用装置の圧縮性体積の決定に限定され
る。
【０００６】しかし、圧縮性体積の決定はガスフローの
ガスフローパターンが実際に接続用装置内においてどの
ように影響されているかを実際的に表示することは出来
ない。上に指摘したように、「ガスフローパターン」は
時間にわたる圧力および流量変動を意味している。もし
流れているガスが、接続用装置を通過するガスピラーと
して観察されるのであれば、ガスピラーの簡単な圧縮で
さえピラーのフランクを変え、そして特にその圧力およ
び流量を変動させるということを現実化する。こうし
て、圧縮性体積は、たとえばガスピラーが患者の呼吸器
への通路において影響されるためにターゲット圧力がフ
ランクを増加させる方法に関して、何の表示も行わな
い。このため、接続用装置の圧縮性体積に関する補償の
決定は、ガスフローパターンの補償を計算するのに用い
るための十分な情報を供給することはない。すでに指摘
したように、ガスの流れもまた接続用装置の中で遅延さ
れる。
ガスフローパターンが実際に接続用装置内においてどの
ように影響されているかを実際的に表示することは出来
ない。上に指摘したように、「ガスフローパターン」は
時間にわたる圧力および流量変動を意味している。もし
流れているガスが、接続用装置を通過するガスピラーと
して観察されるのであれば、ガスピラーの簡単な圧縮で
さえピラーのフランクを変え、そして特にその圧力およ
び流量を変動させるということを現実化する。こうし
て、圧縮性体積は、たとえばガスピラーが患者の呼吸器
への通路において影響されるためにターゲット圧力がフ
ランクを増加させる方法に関して、何の表示も行わな
い。このため、接続用装置の圧縮性体積に関する補償の
決定は、ガスフローパターンの補償を計算するのに用い
るための十分な情報を供給することはない。すでに指摘
したように、ガスの流れもまた接続用装置の中で遅延さ
れる。
【０００７】患者の呼吸器（一次的には肺）における無
秩序の診断および治療の両方に関連して、肺の種々の機
械的パラメータの決定は望ましいものである。抵抗およ
びコンプライアンスの決定は、特に重要である。概略的
にいえば、コンプライアンスは、公知のベンチレータ装
置の接続用装置における圧縮性体積の決定と類似の方法
で決めることが出来る。しかし、１つの問題は、ガスフ
ローにおいて接続用装置の影響が十分には知られておら
ず、そのため肺の機械的パラメータの決定は不確かなも
のである。さらに、それら機械的パラメータの属性もま
たガスフローのガスフローパターンに影響を与えうる。
秩序の診断および治療の両方に関連して、肺の種々の機
械的パラメータの決定は望ましいものである。抵抗およ
びコンプライアンスの決定は、特に重要である。概略的
にいえば、コンプライアンスは、公知のベンチレータ装
置の接続用装置における圧縮性体積の決定と類似の方法
で決めることが出来る。しかし、１つの問題は、ガスフ
ローにおいて接続用装置の影響が十分には知られておら
ず、そのため肺の機械的パラメータの決定は不確かなも
のである。さらに、それら機械的パラメータの属性もま
たガスフローのガスフローパターンに影響を与えうる。
【０００８】ベンチレータ技術における徐々の向上して
いる正確なそして精密な装置の開発に伴い、以前には不
可能であった補償のための要素を決定しそして配慮する
能力もまた必要となっている。
いる正確なそして精密な装置の開発に伴い、以前には不
可能であった補償のための要素を決定しそして配慮する
能力もまた必要となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、ベンチレータユニットと呼吸器との間の接続用装置
に関するトランスファ関数のより正確な決定を提供する
ことである。
は、ベンチレータユニットと呼吸器との間の接続用装置
に関するトランスファ関数のより正確な決定を提供する
ことである。
【００１０】本発明の別の目的は、従来よりも正確に、
ガスのフローパターンにおける呼吸器の影響を決定する
ための手法を提供することである。
ガスのフローパターンにおける呼吸器の影響を決定する
ための手法を提供することである。
【００１１】付加的な目的は、従来よりも正確に、抵抗
およびコンプライアンスのような呼吸器の種々のパラメ
ータを決定するための方法を提供することである。
およびコンプライアンスのような呼吸器の種々のパラメ
ータを決定するための方法を提供することである。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、特定のガスフ
ローパターンに従って呼吸用ガスを供給し、そして除去
するために呼吸器に接続されることができる、そしてガ
スフローパターンにおける中間的な接続用装置の影響を
補償することの出来る、装置を提供することである。
ローパターンに従って呼吸用ガスを供給し、そして除去
するために呼吸器に接続されることができる、そしてガ
スフローパターンにおける中間的な接続用装置の影響を
補償することの出来る、装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】トランスファ関数を決定
するための方法は以下の方法ステップ（段階）による本
発明に含まれており：接続用装置のベンチレータユニッ
トへの接続し；ベンチレータユニット内のガス調節ユニ
ットから第１試験ガスフローパターンでガスを供給し、
ガスに関して続いて起こる応答性ガスフローパターンを
測定ユニットにおいて測定し；そして試験ガスフローパ
ターンと応答性ガスフローパターンからトランスファ関
数を決定する。
するための方法は以下の方法ステップ（段階）による本
発明に含まれており：接続用装置のベンチレータユニッ
トへの接続し；ベンチレータユニット内のガス調節ユニ
ットから第１試験ガスフローパターンでガスを供給し、
ガスに関して続いて起こる応答性ガスフローパターンを
測定ユニットにおいて測定し；そして試験ガスフローパ
ターンと応答性ガスフローパターンからトランスファ関
数を決定する。
【００１４】原理的には、この処理は電子装置（たとえ
ば自動制御装置）において未知の装置に関するトランス
ファ関数の決定に類似している。しかし、ここには大き
な差異がある。第１に、流れおよび圧縮性が考慮される
ように、ガスは確立するのに難しい極めて特殊な特性を
持っている。第２に、ガスフローパターンが近似される
信頼性の高い決定を行うための十分に正確なガスフロー
の調節は従来、ベンチレータ技術においては不可能であ
った。特に時間にわたる圧力および流量の変化に関して
は、以前の装置は、発散されたガスフローが実際に必要
なガスフローパターンを持つことを確実にするために、
十分な迅速さおよび正確さをもってこれを達成すること
が不可能であった。
ば自動制御装置）において未知の装置に関するトランス
ファ関数の決定に類似している。しかし、ここには大き
な差異がある。第１に、流れおよび圧縮性が考慮される
ように、ガスは確立するのに難しい極めて特殊な特性を
持っている。第２に、ガスフローパターンが近似される
信頼性の高い決定を行うための十分に正確なガスフロー
の調節は従来、ベンチレータ技術においては不可能であ
った。特に時間にわたる圧力および流量の変化に関して
は、以前の装置は、発散されたガスフローが実際に必要
なガスフローパターンを持つことを確実にするために、
十分な迅速さおよび正確さをもってこれを達成すること
が不可能であった。
【００１５】トランスファ関数の数学的な決定は、複数
の公知の方法で実行されることが可能である。１つの可
能性は、接続用装置に関する入力信号として接続用装置
に供給されるガスの流量および圧力を用い、そして接続
用装置に関する出力信号として全体の接続用装置を通過
したガスの流量および圧力を用いることである。反対
に、それら全ての流量および圧力が接続用装置に関する
入力信号として用いられることも出来、そして呼吸器に
接続されるべき接続用装置の一部において流量および圧
力が測定され、そして出力信号として用いられることも
できる。たとえばボックス−ジェンキンスモデル構造の
ような数学的なモデル構造が、測定値に使用されそして
適用される。一般的にいえば、ボックス−ジェンキンス
モデルは以下のように（独立形式で）表現される。
の公知の方法で実行されることが可能である。１つの可
能性は、接続用装置に関する入力信号として接続用装置
に供給されるガスの流量および圧力を用い、そして接続
用装置に関する出力信号として全体の接続用装置を通過
したガスの流量および圧力を用いることである。反対
に、それら全ての流量および圧力が接続用装置に関する
入力信号として用いられることも出来、そして呼吸器に
接続されるべき接続用装置の一部において流量および圧
力が測定され、そして出力信号として用いられることも
できる。たとえばボックス−ジェンキンスモデル構造の
ような数学的なモデル構造が、測定値に使用されそして
適用される。一般的にいえば、ボックス−ジェンキンス
モデルは以下のように（独立形式で）表現される。
【００１６】 ｙ（ｔ）＝Ｇ（ｑ，Θ）ｕ（ｔ）＋Ｈ（ｑ，Θ）ｅ
（ｔ） ここでｕ（ｔ）は接続用装置に関する入力信号であり、
そしてｙ（ｔ）は出力信号である。ボックス−ジェンキ
ンスモデルはよく知られており、そしてたとえば１９９
１年にスチューデントリトレーチャ社から発行された
Ｌ．ルジャンヌおよびＴ．グラッドによる「モデル シ
ミュレーション」（２３４ページ）のような自動制御文
献において説明されている。上のモデルは前記文献中で
は一次元の場合に関して説明されているが、本発明によ
ってこのモデルを適用するためには多次元に一般化、す
なわち上のモデルはマトリクス等式、される。
（ｔ） ここでｕ（ｔ）は接続用装置に関する入力信号であり、
そしてｙ（ｔ）は出力信号である。ボックス−ジェンキ
ンスモデルはよく知られており、そしてたとえば１９９
１年にスチューデントリトレーチャ社から発行された
Ｌ．ルジャンヌおよびＴ．グラッドによる「モデル シ
ミュレーション」（２３４ページ）のような自動制御文
献において説明されている。上のモデルは前記文献中で
は一次元の場合に関して説明されているが、本発明によ
ってこのモデルを適用するためには多次元に一般化、す
なわち上のモデルはマトリクス等式、される。
【００１７】トランスファ関数の決定においては、既知
の特性を持つ肺モデルがトランスファ関数の決定におけ
る接続用装置と共に用いられることが好都合である。こ
の肺モデルは接続用装置の出力信号を発生するために、
適切に流量計および圧力計を含んでいる。
の特性を持つ肺モデルがトランスファ関数の決定におけ
る接続用装置と共に用いられることが好都合である。こ
の肺モデルは接続用装置の出力信号を発生するために、
適切に流量計および圧力計を含んでいる。
【００１８】この方法の改善は、以下の付加的方法論的
段階により本発明によって達成される：呼吸器に接続用
装置を接続し；ベンチレータユニット内のガス調節ユニ
ットから第２の試験ガスフローパターンでガスを供給
し；そのガスに関して引き続いて起こる第２の応答ガス
フローパターンを測定ユニット内で測定し；そして第２
の試験ガスフローパターンからのガスのフローパター
ン、第２応答ガスフローパターン、および求められたト
ランスファ関数への呼吸装置の影響を決定する。
段階により本発明によって達成される：呼吸器に接続用
装置を接続し；ベンチレータユニット内のガス調節ユニ
ットから第２の試験ガスフローパターンでガスを供給
し；そのガスに関して引き続いて起こる第２の応答ガス
フローパターンを測定ユニット内で測定し；そして第２
の試験ガスフローパターンからのガスのフローパター
ン、第２応答ガスフローパターン、および求められたト
ランスファ関数への呼吸装置の影響を決定する。
【００１９】もし接続用装置と呼吸器とが２つの相互的
に接続された装置として扱えるならば、呼吸器の特性お
よびガスフローのガスフローパターン上でのその影響
は、接続用装置がガスフローパターンに影響を及ぼす方
法が配慮されるときに決めることが可能である。この影
響はトランスファ関数の決定から知られるため、呼吸器
の影響は従来可能であったよりもさらに正確に決めるこ
とが出来る。原理的には、同じ試験ガスフローパターン
が、トランスファ関数および呼吸器の影響の両方を決定
するために使用されることが出来る。
に接続された装置として扱えるならば、呼吸器の特性お
よびガスフローのガスフローパターン上でのその影響
は、接続用装置がガスフローパターンに影響を及ぼす方
法が配慮されるときに決めることが可能である。この影
響はトランスファ関数の決定から知られるため、呼吸器
の影響は従来可能であったよりもさらに正確に決めるこ
とが出来る。原理的には、同じ試験ガスフローパターン
が、トランスファ関数および呼吸器の影響の両方を決定
するために使用されることが出来る。
【００２０】ベンチレータユニットが動作することので
きるベンチレータモードにおいて存在する異なる周波数
スペクトラに相当する周波数スペクトラムで、試験ガス
フローパターンが表現されるならば好都合である。
きるベンチレータモードにおいて存在する異なる周波数
スペクトラに相当する周波数スペクトラムで、試験ガス
フローパターンが表現されるならば好都合である。
【００２１】全ての型式の接続用装置に関して理想的な
トランスファ関数を得るために、リニアおよびノンリニ
アの両方であることが望ましい、いくつかの数の前もっ
てプログラムされたモデル構造、全てのモデル構造は測
定値に適応され、そして高度の相関を表現しているモデ
ル構造がトランスファ関数として選択される、からトラ
ンスファ関数が決められるならば好都合である。
トランスファ関数を得るために、リニアおよびノンリニ
アの両方であることが望ましい、いくつかの数の前もっ
てプログラムされたモデル構造、全てのモデル構造は測
定値に適応され、そして高度の相関を表現しているモデ
ル構造がトランスファ関数として選択される、からトラ
ンスファ関数が決められるならば好都合である。
【００２２】
【発明の実施の形態】この方法を実行するための装置
は、本発明によって達成され、装置はベンチレータユニ
ットおよび、ベンチレータユニットに接続されたそして
呼吸器に接続可能な接続用装置を含むような、本発明に
よって達成され、前記ベンチレータユニットは、特定の
ガスフローパターンで呼吸用ガスフローを発生させるた
めの、ベンチレータユニットの吸気部分において少なく
とも１つの流量計および圧力計を含んでいるガス調節ユ
ニットと、およびガスパラメータ圧力および流量を測定
するためにベンチレータユニットの呼気部分において流
量計および圧力計を含んでいる測定ユニットとを含んで
おり、呼吸用ガスフローの特定のガスフローパターンに
関する接続用装置のトランスファ関数を決めるために、
測定ユニットおよびガス調節ユニットに接続された補償
ユニットによって特徴づけられる。
は、本発明によって達成され、装置はベンチレータユニ
ットおよび、ベンチレータユニットに接続されたそして
呼吸器に接続可能な接続用装置を含むような、本発明に
よって達成され、前記ベンチレータユニットは、特定の
ガスフローパターンで呼吸用ガスフローを発生させるた
めの、ベンチレータユニットの吸気部分において少なく
とも１つの流量計および圧力計を含んでいるガス調節ユ
ニットと、およびガスパラメータ圧力および流量を測定
するためにベンチレータユニットの呼気部分において流
量計および圧力計を含んでいる測定ユニットとを含んで
おり、呼吸用ガスフローの特定のガスフローパターンに
関する接続用装置のトランスファ関数を決めるために、
測定ユニットおよびガス調節ユニットに接続された補償
ユニットによって特徴づけられる。
【００２３】この装置の改善は、補償ユニットが、接続
用装置の入力信号として吸気部分における複数のメータ
ーからの測定信号および、出力信号として呼気部分にお
ける複数のメーターからの測定信号を使用することから
トランスファ関数を決めるために設けられることによっ
て達成される。これは前に説明された第１の場合に相当
する。
用装置の入力信号として吸気部分における複数のメータ
ーからの測定信号および、出力信号として呼気部分にお
ける複数のメーターからの測定信号を使用することから
トランスファ関数を決めるために設けられることによっ
て達成される。これは前に説明された第１の場合に相当
する。
【００２４】この明細書においては、装置はさらに、生
体の呼吸器に関する少なくとも１つの機械的肺パラメー
タを決定するために測定ユニットおよび補償ユニットに
接続された診断ユニットを含むならば好都合である。診
断ユニットが機械的肺パラメータ抵抗およびコンプライ
アンスの一方または両方を決定することが出来るならば
特に好都合である。
体の呼吸器に関する少なくとも１つの機械的肺パラメー
タを決定するために測定ユニットおよび補償ユニットに
接続された診断ユニットを含むならば好都合である。診
断ユニットが機械的肺パラメータ抵抗およびコンプライ
アンスの一方または両方を決定することが出来るならば
特に好都合である。
【００２５】この装置の改善は、測定ユニットがさら
に、接続用装置に接続可能な試験肺および、流量および
／または圧力を測定するために前記試験肺内に配置され
た流量計および／または圧力計を含み、そして補償ユニ
ットが、接続用装置の入力信号として吸気部分および呼
気部分における複数のメーターからの測定信号と、そし
て出力信号として試験肺内の複数のメーターからの測定
信号とを用いてトランスファ関数を決めるような本発明
によって達成される。これは前に説明された第２の場合
に相当する。十分な情報は、流量または圧力に関するト
ランスファ関数を修得した時にのみ得られるということ
に注目すべきである。試験肺がベンチレータユニット内
に集約されるならば好都合である。
に、接続用装置に接続可能な試験肺および、流量および
／または圧力を測定するために前記試験肺内に配置され
た流量計および／または圧力計を含み、そして補償ユニ
ットが、接続用装置の入力信号として吸気部分および呼
気部分における複数のメーターからの測定信号と、そし
て出力信号として試験肺内の複数のメーターからの測定
信号とを用いてトランスファ関数を決めるような本発明
によって達成される。これは前に説明された第２の場合
に相当する。十分な情報は、流量または圧力に関するト
ランスファ関数を修得した時にのみ得られるということ
に注目すべきである。試験肺がベンチレータユニット内
に集約されるならば好都合である。
【００２６】これに関連して、決められたガスフローパ
ターンで呼吸用ガスのその発散を変化させるよう、ガス
調節ユニットに送られることができる補償係数を計算す
るために補償ユニットが設けられ、その結果呼吸用装置
が決められたガスフローパターンに基本的に従った呼吸
用ガスフローを受けることが出来れば好都合である。一
旦トランスファ関数が知られたならば、ガス供給の制御
は容易に補償することが出来、その結果患者は実際に意
図されたガスフローパターンを受ける。
ターンで呼吸用ガスのその発散を変化させるよう、ガス
調節ユニットに送られることができる補償係数を計算す
るために補償ユニットが設けられ、その結果呼吸用装置
が決められたガスフローパターンに基本的に従った呼吸
用ガスフローを受けることが出来れば好都合である。一
旦トランスファ関数が知られたならば、ガス供給の制御
は容易に補償することが出来、その結果患者は実際に意
図されたガスフローパターンを受ける。
【００２７】
【実施例】本発明による装置および方法の１つの実施例
が、添付図面を参照しながらより詳細に説明される。
が、添付図面を参照しながらより詳細に説明される。
【００２８】図１に示されているベンチレータ装置２に
は、ベンチレータユニット４および接続用装置６を含ん
でおり、そして生体の呼吸器８に接続されている。ここ
で、ベンチレータユニット４および接続用装置６は、請
求項６から９に記載される装置を構成している。呼吸器
８には、ベンチレータユニット４から接続用装置６を通
して呼吸用ガスが供給される。呼吸器８から吐き出され
るガスは、接続用装置６を通してベンチレータユニット
４に戻される。原理的には、ベンチレータユニット４は
スウェーデン、ソルナのシーメンスエレマＡＢによる変
更されたサーボベンチレータ３００からなることが出来
る。
は、ベンチレータユニット４および接続用装置６を含ん
でおり、そして生体の呼吸器８に接続されている。ここ
で、ベンチレータユニット４および接続用装置６は、請
求項６から９に記載される装置を構成している。呼吸器
８には、ベンチレータユニット４から接続用装置６を通
して呼吸用ガスが供給される。呼吸器８から吐き出され
るガスは、接続用装置６を通してベンチレータユニット
４に戻される。原理的には、ベンチレータユニット４は
スウェーデン、ソルナのシーメンスエレマＡＢによる変
更されたサーボベンチレータ３００からなることが出来
る。
【００２９】原理的には、ベンチレータユニット４は吸
気部分および呼気部分を持っている。３つのガス接続部
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは吸気部分によって配置され
る。ベンチレータユニット４にガスを供給するために３
つのガス源がそれらに接続されることができる。たとえ
ば、病院内に供給される通常大気、高圧配管された空気
および酸素がガス接続部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに接続
されることができる。あるいは、可搬性加圧ガスシリン
ダーまたはボトル用いることもできる。
気部分および呼気部分を持っている。３つのガス接続部
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは吸気部分によって配置され
る。ベンチレータユニット４にガスを供給するために３
つのガス源がそれらに接続されることができる。たとえ
ば、病院内に供給される通常大気、高圧配管された空気
および酸素がガス接続部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに接続
されることができる。あるいは、可搬性加圧ガスシリン
ダーまたはボトル用いることもできる。
【００３０】第１流量計１２Ａ、第２流量計１２Ｂ、お
よび第３流量計１２Ｃは、通過するガスの流量を測定す
るために各ガス接続部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにおいて
ベンチレータユニット４の吸気部分に配置されている。
第１吸気バルブ１４Ａ、第２吸気バルブ１４Ｂ、および
第３吸気バルブ１４Ｃもまた、通過するガスの流量を調
節するために各ガス接続部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに配
置されている。供給されたガスは混合室１６内で呼吸用
ガスとなるよう混合され、これは呼吸器８に供給され
る。第１圧力計１８もまた、呼吸用ガスの圧力を測定す
るためにベンチレータユニット４の吸気部分に配置され
る。
よび第３流量計１２Ｃは、通過するガスの流量を測定す
るために各ガス接続部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにおいて
ベンチレータユニット４の吸気部分に配置されている。
第１吸気バルブ１４Ａ、第２吸気バルブ１４Ｂ、および
第３吸気バルブ１４Ｃもまた、通過するガスの流量を調
節するために各ガス接続部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに配
置されている。供給されたガスは混合室１６内で呼吸用
ガスとなるよう混合され、これは呼吸器８に供給され
る。第１圧力計１８もまた、呼吸用ガスの圧力を測定す
るためにベンチレータユニット４の吸気部分に配置され
る。
【００３１】呼吸器８から吐き出されたガスは、ベンチ
レータユニット４の呼気部分に運ばれる。ガスパラメー
タ圧力および流量を測定するため、第２圧力計２０およ
び第４流量計２２がこの部分内に配置される。これもま
たベンチレータユニット４の呼気部分に配置されている
呼気バルブ２４は、主として呼気の間のどのような反対
圧力、すなわちＰＥＥＰ（ポスト−呼気エンド圧力）、
を調節するためのものである。全てのベンチレータユニ
ット４の機能は、制御ユニット２６によって制御されそ
して統制される。吸気バルブ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、
流量計１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃおよび制御ユニット２６
は、ガス制御ユニット内のサブエレメントとしてここに
含まれる。
レータユニット４の呼気部分に運ばれる。ガスパラメー
タ圧力および流量を測定するため、第２圧力計２０およ
び第４流量計２２がこの部分内に配置される。これもま
たベンチレータユニット４の呼気部分に配置されている
呼気バルブ２４は、主として呼気の間のどのような反対
圧力、すなわちＰＥＥＰ（ポスト−呼気エンド圧力）、
を調節するためのものである。全てのベンチレータユニ
ット４の機能は、制御ユニット２６によって制御されそ
して統制される。吸気バルブ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、
流量計１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃおよび制御ユニット２６
は、ガス制御ユニット内のサブエレメントとしてここに
含まれる。
【００３２】接続用装置６は、実行されるべき資料の種
類および装置４、６に接続されるべき患者にいくらか依
存して、複数の異なるコンポーネントを含むことが出来
る。しかし、通常は接続装置６は、患者に呼吸用ガスを
運ぶ吸気ライン２８と、患者の肺をドライアウトから守
るための加湿器３０と、Ｙピース３２、気管チューブ３
４と、ベンチレータユニット４に吐いたガスを戻し運ぶ
呼気ライン３６と、流量計２２内での凝結の形成を防ぐ
ための除湿器３８およびベンチレータユニット４の汚染
を防ぐための細菌フィルタ４０を持っている。
類および装置４、６に接続されるべき患者にいくらか依
存して、複数の異なるコンポーネントを含むことが出来
る。しかし、通常は接続装置６は、患者に呼吸用ガスを
運ぶ吸気ライン２８と、患者の肺をドライアウトから守
るための加湿器３０と、Ｙピース３２、気管チューブ３
４と、ベンチレータユニット４に吐いたガスを戻し運ぶ
呼気ライン３６と、流量計２２内での凝結の形成を防ぐ
ための除湿器３８およびベンチレータユニット４の汚染
を防ぐための細菌フィルタ４０を持っている。
【００３３】接続用装置６は、ベンチレータユニット４
によって発生されそして供給される呼吸用ガスのフロー
パターンに影響を与える。この影響は、たとえば接続用
装置６を形成するコンポーネントと、それらコンポーネ
ントの属性に依存する。たとえば、吸気チューブ２８と
呼気チューブ３６の長さはガスフローパターンに影響す
る。吸気チューブ２８と呼気チューブ３６の弾性でさえ
ガスフローパターンに影響する。言及された他のコンポ
ーネントもまた、知られていない方法でガスフローパタ
ーンに影響を与える。このことはベンチレータユニット
４によって発生されるターゲットガスフローパターン
が、接続用装置６を通過するその通路の仮定において変
化することを意味している。その結果、呼吸器８によっ
て受け取られるガスフローパターンは、ターゲットガス
フローパターンからは偏っている。
によって発生されそして供給される呼吸用ガスのフロー
パターンに影響を与える。この影響は、たとえば接続用
装置６を形成するコンポーネントと、それらコンポーネ
ントの属性に依存する。たとえば、吸気チューブ２８と
呼気チューブ３６の長さはガスフローパターンに影響す
る。吸気チューブ２８と呼気チューブ３６の弾性でさえ
ガスフローパターンに影響する。言及された他のコンポ
ーネントもまた、知られていない方法でガスフローパタ
ーンに影響を与える。このことはベンチレータユニット
４によって発生されるターゲットガスフローパターン
が、接続用装置６を通過するその通路の仮定において変
化することを意味している。その結果、呼吸器８によっ
て受け取られるガスフローパターンは、ターゲットガス
フローパターンからは偏っている。
【００３４】このため、呼吸器８に前もって規定された
ガスフローパターンで呼吸用ガスフローを高信頼度で供
給するためには、ベンチレータユニット４内の呼吸用ガ
スフローの発生は接続用装置６の影響に関して補償され
るべきである。必要な補償は、各々の独特な接続用装置
６のセットアップの際にベンチレータユニット４によっ
て自動的に決められる。実際には、これは装置４、６、
が最初にセットアップされ、そして患者に接続されるよ
う整えられた時に実行される。患者が接続される前に、
接続用装置６のセットアップのためにトランスファ関数
を決めるための試験ルーチンが実行される。ここで、ト
ランスファ関数は流入ガスフローパターンのフローパタ
ーンへの使用される接続用装置６の影響を表している。
特定のガスフローパターンでの呼吸用ガスの発生は、こ
の影響に関しては補償されることが出来、そして患者は
彼／彼女のために医師によって選択された呼吸用ガスフ
ローパターンを可能な限り正確に追従する呼吸用ガスフ
ローを受けることが出来る。
ガスフローパターンで呼吸用ガスフローを高信頼度で供
給するためには、ベンチレータユニット４内の呼吸用ガ
スフローの発生は接続用装置６の影響に関して補償され
るべきである。必要な補償は、各々の独特な接続用装置
６のセットアップの際にベンチレータユニット４によっ
て自動的に決められる。実際には、これは装置４、６、
が最初にセットアップされ、そして患者に接続されるよ
う整えられた時に実行される。患者が接続される前に、
接続用装置６のセットアップのためにトランスファ関数
を決めるための試験ルーチンが実行される。ここで、ト
ランスファ関数は流入ガスフローパターンのフローパタ
ーンへの使用される接続用装置６の影響を表している。
特定のガスフローパターンでの呼吸用ガスの発生は、こ
の影響に関しては補償されることが出来、そして患者は
彼／彼女のために医師によって選択された呼吸用ガスフ
ローパターンを可能な限り正確に追従する呼吸用ガスフ
ローを受けることが出来る。
【００３５】図２は、接続用装置６を試験するための形
態を示している。この瞬間には、試験肺５８がすでに接
続用装置６に接続されている。試験肺５８は、Ｙピース
３２または気管チューブ３４に接続されているチューブ
６０と、制御ユニットに測定値を送るために、両方とも
制御ユニット２６に接続されている第５流量計６２およ
び第３圧力計６４とを含んでいる。加えて、チューブ６
０は、第１試験肺バルブ６８が配置されている第１ライ
ン６６Ａと、そして第２試験肺バルブ７０が配置されて
いる第２ライン６６Ｂに細分される。試験肺５８を通る
呼吸用ガスの通過の型式の全てをシミュレートすること
が出来る。加えて、シミュレートされた呼吸器に実際に
達するガスフローパターンに関する実際の測定値もまた
得られる。
態を示している。この瞬間には、試験肺５８がすでに接
続用装置６に接続されている。試験肺５８は、Ｙピース
３２または気管チューブ３４に接続されているチューブ
６０と、制御ユニットに測定値を送るために、両方とも
制御ユニット２６に接続されている第５流量計６２およ
び第３圧力計６４とを含んでいる。加えて、チューブ６
０は、第１試験肺バルブ６８が配置されている第１ライ
ン６６Ａと、そして第２試験肺バルブ７０が配置されて
いる第２ライン６６Ｂに細分される。試験肺５８を通る
呼吸用ガスの通過の型式の全てをシミュレートすること
が出来る。加えて、シミュレートされた呼吸器に実際に
達するガスフローパターンに関する実際の測定値もまた
得られる。
【００３６】呼吸器８が接続されている時に、図１にお
ける気管チューブ３４によって流量計および圧力計が使
用されることは、試験肺５８からの測定結果を、接続さ
れている呼吸器の型式を迅速に確立するのに用いること
を可能とすることに注目すべきである。たとえば、抵抗
およびコンプライアンスの複数の組み合わせが試験肺５
８内でシミュレートされるならば、呼吸器の抵抗および
コンプライアンスに関するより信頼出来る情報を直接的
に得ることが出来る。
ける気管チューブ３４によって流量計および圧力計が使
用されることは、試験肺５８からの測定結果を、接続さ
れている呼吸器の型式を迅速に確立するのに用いること
を可能とすることに注目すべきである。たとえば、抵抗
およびコンプライアンスの複数の組み合わせが試験肺５
８内でシミュレートされるならば、呼吸器の抵抗および
コンプライアンスに関するより信頼出来る情報を直接的
に得ることが出来る。
【００３７】図３は、接続用装置６に関するトランスフ
ァ関数を決めるための第１モデルを示している。計算モ
デルは図２によってセットアップするために用いること
が出来る。第１圧力計１８において測定されたガス圧Ｐ
i（吸気圧力）と、第１、第２および第３流量計１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにおいて測定された総ガスフローΦ
i（吸気流量）と、第２圧力計２０において測定された
ガス圧Ｐe（呼気圧力）と、そして第４流量計２２にお
いて測定されたガス流量Φe（呼気流量）とが入力信号
として用いられる。この装置からの出力信号は、試験肺
５８からの測定値、すなわち第３圧力計６４において測
定された圧力Ｐtおよび流量Φtである。全ての信号
Ｐi、Φi、Ｐe、Φe、ＰtそしてΦtは時間と共に変化し
そして接続用装置６に関するトランスファ関数は前もっ
て規定される入力信号が発生する出力信号を示してい
る。トランスファ関数のためのモデル構造を割り当て、
そしてこれを与えられた条件の下で測定された入力と出
力信号に適用することにより、前もって規定された出力
信号が、前もって規定された出力信号を発生するために
必要な入力信号の計算により、トランスファ関数を経て
高い正確さをもって得ることが出来る。
ァ関数を決めるための第１モデルを示している。計算モ
デルは図２によってセットアップするために用いること
が出来る。第１圧力計１８において測定されたガス圧Ｐ
i（吸気圧力）と、第１、第２および第３流量計１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにおいて測定された総ガスフローΦ
i（吸気流量）と、第２圧力計２０において測定された
ガス圧Ｐe（呼気圧力）と、そして第４流量計２２にお
いて測定されたガス流量Φe（呼気流量）とが入力信号
として用いられる。この装置からの出力信号は、試験肺
５８からの測定値、すなわち第３圧力計６４において測
定された圧力Ｐtおよび流量Φtである。全ての信号
Ｐi、Φi、Ｐe、Φe、ＰtそしてΦtは時間と共に変化し
そして接続用装置６に関するトランスファ関数は前もっ
て規定される入力信号が発生する出力信号を示してい
る。トランスファ関数のためのモデル構造を割り当て、
そしてこれを与えられた条件の下で測定された入力と出
力信号に適用することにより、前もって規定された出力
信号が、前もって規定された出力信号を発生するために
必要な入力信号の計算により、トランスファ関数を経て
高い正確さをもって得ることが出来る。
【００３８】トランスファ関数の決定は、公知の自動制
御技術を適用することによって実行出来る。たとえば、
ボックス−ジェンキンスモデル構造が、トランスファ関
数として利用出来る。このモデルは、一般的な構造： Ｙ（ｔ）＝Ｇ（ｑ，Θ）ｕ（ｔ）＋Ｈ（ｑ，Θ）ｅ
（ｔ）、 ここで、Ｙ（ｔ）は、カラムベクトル［Ｐt（ｔ）、Φt
（ｔ）］、すなわち出力信号、である。Ｇ（ｑ，Θ）
は、時間変位演算子ｑを持つマトリクスであり、そして
重みづけ関数Θは入力信号ｕ（ｔ）上の演算であり、す
なわちカラムベクトル［Ｐi（ｔ），Ｐe（ｔ），Φ
i（ｔ）,Φe（ｔ）］である。Ｈ（ｑ，Θ）は、Ｇ
（ｑ，Θ）に、そしてホワイトノイズからなるｅ（ｔ）
上の演算子に相当する。この、そして類似のモデル構造
はよく知られており、そして技術文献、特に自動制御に
関する文献において、説明されている。このため、重み
付け関数を決めるための純粋に数学的な計算の詳細な説
明は必要ではない。
御技術を適用することによって実行出来る。たとえば、
ボックス−ジェンキンスモデル構造が、トランスファ関
数として利用出来る。このモデルは、一般的な構造： Ｙ（ｔ）＝Ｇ（ｑ，Θ）ｕ（ｔ）＋Ｈ（ｑ，Θ）ｅ
（ｔ）、 ここで、Ｙ（ｔ）は、カラムベクトル［Ｐt（ｔ）、Φt
（ｔ）］、すなわち出力信号、である。Ｇ（ｑ，Θ）
は、時間変位演算子ｑを持つマトリクスであり、そして
重みづけ関数Θは入力信号ｕ（ｔ）上の演算であり、す
なわちカラムベクトル［Ｐi（ｔ），Ｐe（ｔ），Φ
i（ｔ）,Φe（ｔ）］である。Ｈ（ｑ，Θ）は、Ｇ
（ｑ，Θ）に、そしてホワイトノイズからなるｅ（ｔ）
上の演算子に相当する。この、そして類似のモデル構造
はよく知られており、そして技術文献、特に自動制御に
関する文献において、説明されている。このため、重み
付け関数を決めるための純粋に数学的な計算の詳細な説
明は必要ではない。
【００３９】接続用装置６に関するトランスファ関数を
決めるための第２のモデル。この計算モデルは、呼吸器
８が接続用装置６に接続される前に図１によるセットア
ップのために用いることが出来る。測定は、試験肺なし
で行われるか、または前もって決められた属性を持つ１
つまたはそれ以上の試験肺を用いて行われることが出来
る。このモデルにおいては、吸気圧力Ｐiおよび呼気流
量Φiは、入力信号として使用され、そして呼気圧力Ｐe
および呼気流量Φeは、出力信号として用いられる。上
に用いられたものと類似のモデル構造は、このモデルに
おいても都合よく使用することが出来る。
決めるための第２のモデル。この計算モデルは、呼吸器
８が接続用装置６に接続される前に図１によるセットア
ップのために用いることが出来る。測定は、試験肺なし
で行われるか、または前もって決められた属性を持つ１
つまたはそれ以上の試験肺を用いて行われることが出来
る。このモデルにおいては、吸気圧力Ｐiおよび呼気流
量Φiは、入力信号として使用され、そして呼気圧力Ｐe
および呼気流量Φeは、出力信号として用いられる。上
に用いられたものと類似のモデル構造は、このモデルに
おいても都合よく使用することが出来る。
【００４０】図３および図４の２つのモデル間の主要な
差異が以下に説明される。図３によるモデルでは、トラ
ンスファ関数はガスフローパターンが気管チューブにお
いて、すなわち呼吸器に接続されている時に作用する方
法を、可能な限り正確に表現するように得られる。この
作用が知られた時には、患者にはよく規定された、前も
って決められたガスフローパターンが供給されることが
出来る。しかし、全体の装置に対する呼吸器８の影響
は、（試験肺５８を用いて、圧力および流量計が呼吸器
８と直接的に関連して用いられない限り）計算すること
が出来ない。呼吸器８の影響は、上に指摘したように間
接的にしか決められない。しかし、図４によるモデル
は、呼吸器８が全体的な装置に影響を与える方法を決め
るために都合よく用いることが出来、そしてその結果呼
吸器８の属性も、従来可能であったよりもさらに正確に
決めることが出来る。これはトレードオフ、つまり呼吸
器８へのガスフローパターンが第１のモデルにおけると
同様の正確さで調節されない、によってのみ達成でき
る。
差異が以下に説明される。図３によるモデルでは、トラ
ンスファ関数はガスフローパターンが気管チューブにお
いて、すなわち呼吸器に接続されている時に作用する方
法を、可能な限り正確に表現するように得られる。この
作用が知られた時には、患者にはよく規定された、前も
って決められたガスフローパターンが供給されることが
出来る。しかし、全体の装置に対する呼吸器８の影響
は、（試験肺５８を用いて、圧力および流量計が呼吸器
８と直接的に関連して用いられない限り）計算すること
が出来ない。呼吸器８の影響は、上に指摘したように間
接的にしか決められない。しかし、図４によるモデル
は、呼吸器８が全体的な装置に影響を与える方法を決め
るために都合よく用いることが出来、そしてその結果呼
吸器８の属性も、従来可能であったよりもさらに正確に
決めることが出来る。これはトレードオフ、つまり呼吸
器８へのガスフローパターンが第１のモデルにおけると
同様の正確さで調節されない、によってのみ達成でき
る。
【００４１】しかし、第１のモデルが適用されるときに
は全ての信号がアクセス出来るので、両方のモデルによ
ってトランスファ関数を同時に決定することは何の問題
もない。
は全ての信号がアクセス出来るので、両方のモデルによ
ってトランスファ関数を同時に決定することは何の問題
もない。
【００４２】図５は、これを実行するために必要な制御
装置２６におけるコンポーネントパーツのブロック図で
ある。流量および圧力に関する測定値は、かなりの数の
測定信号入力端子４２を通して制御ユニット２６内の測
定信号ユニット４４に送られる。
装置２６におけるコンポーネントパーツのブロック図で
ある。流量および圧力に関する測定値は、かなりの数の
測定信号入力端子４２を通して制御ユニット２６内の測
定信号ユニット４４に送られる。
【００４３】フィルタリング、増幅、微分および／また
は積分のようないくつかの信号処理は、測定信号ユニッ
ト４４の中で実行することが出来る。流量信号の積分
は、接続用装置への／からの、供給された、または流れ
出したガスの体積に関する値を提供する。処理された測
定信号はまたディジタル化され、そして次に測定信号ユ
ニット４４から制御ユニット４６に送られる。
は積分のようないくつかの信号処理は、測定信号ユニッ
ト４４の中で実行することが出来る。流量信号の積分
は、接続用装置への／からの、供給された、または流れ
出したガスの体積に関する値を提供する。処理された測
定信号はまたディジタル化され、そして次に測定信号ユ
ニット４４から制御ユニット４６に送られる。
【００４４】これらの信号は制御ユニット４６において
ベンチレータユニット４の制御を決めるために用いら
れ、そして制御信号が、かなりの数の制御信号出力端子
４８を通して発散される。ここで、制御信号は、吸気バ
ルブ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃおよび呼気バルブ２４に関
する制御信号を含むことが出来る。制御信号はまた、示
されてはいないが通常はベンチレータユニット４の部分
を構成するアラーム機能および表示ユニットを制御する
ためにも用いられる。サーボベンチレータ３００は、こ
の明細書の中では明記する必要のない複数のコンポーネ
ントおよび機能を含んでいる最新のベンチレータの標準
的な例である。
ベンチレータユニット４の制御を決めるために用いら
れ、そして制御信号が、かなりの数の制御信号出力端子
４８を通して発散される。ここで、制御信号は、吸気バ
ルブ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃおよび呼気バルブ２４に関
する制御信号を含むことが出来る。制御信号はまた、示
されてはいないが通常はベンチレータユニット４の部分
を構成するアラーム機能および表示ユニットを制御する
ためにも用いられる。サーボベンチレータ３００は、こ
の明細書の中では明記する必要のない複数のコンポーネ
ントおよび機能を含んでいる最新のベンチレータの標準
的な例である。
【００４５】たとえばベンチレータユニット４内のバル
ブ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、２４に関する制御信号の決
定においては、制御ユニット４６は基準信号発生器５２
を通して基準信号を受け取る。一方、基準信号発生器５
２は、医師とのいくつかの形態のインターフェイス、す
なわちベンチレータユニット４に関するターゲット動作
モードをプログラムするために医師によって用いられる
制御パネル、上の基準入力端子５０に接続されている。
このターゲット動作モードは、ベンチレータユニット４
を制御するために必要とされる基準信号を発生する基準
信号発生器５２によって登録される。
ブ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、２４に関する制御信号の決
定においては、制御ユニット４６は基準信号発生器５２
を通して基準信号を受け取る。一方、基準信号発生器５
２は、医師とのいくつかの形態のインターフェイス、す
なわちベンチレータユニット４に関するターゲット動作
モードをプログラムするために医師によって用いられる
制御パネル、上の基準入力端子５０に接続されている。
このターゲット動作モードは、ベンチレータユニット４
を制御するために必要とされる基準信号を発生する基準
信号発生器５２によって登録される。
【００４６】補償ユニット５４は、基準信号発生器５２
に、および測定信号ユニット４４に接続されている。接
続用装置６に関するトランスファ関数の初期的な計算が
行われている時には、補償ユニット５４には、基準信号
発生器５２を通して、どのように試験ガスが発生される
べきかを示す情報、すなわちどの試験ガスフローパター
ンで試験ガスが用いられるか、が送られる。このことは
たとえば、シャープステップ関数またはカラードノイズ
と呼ばれるいくつかの形態を巻き込むことがある。試験
ガスフローパターンは、呼吸器に使用されることのある
動作モードにおいて発生する全てのガスフローパターン
を含んでいることが好都合である。
に、および測定信号ユニット４４に接続されている。接
続用装置６に関するトランスファ関数の初期的な計算が
行われている時には、補償ユニット５４には、基準信号
発生器５２を通して、どのように試験ガスが発生される
べきかを示す情報、すなわちどの試験ガスフローパター
ンで試験ガスが用いられるか、が送られる。このことは
たとえば、シャープステップ関数またはカラードノイズ
と呼ばれるいくつかの形態を巻き込むことがある。試験
ガスフローパターンは、呼吸器に使用されることのある
動作モードにおいて発生する全てのガスフローパターン
を含んでいることが好都合である。
【００４７】次に保守補償ユニット５４は、測定信号ユ
ニット４４から応答ガスフローパターン、すなわち接続
用装置６の影響の後に発生したガスフローパターン、を
受け取る。前に指摘したように、これは上に説明された
１つまたは複数のモデルを含むことが出来る。接続用装
置６に関する既知の入力信号および既知の出力信号を基
に、補償ユニット５４は次に接続用装置６に関するトラ
ンスファ関数を計算することが出来、そしてこの結果は
ベンチレータユニット４の制御を補償することが出来る
制御ユニット４６に送られ、その結果呼吸用ガスが患者
に供給されるための真のガスフローパターンが、医師に
よって選択されたガスフローパターンに可能な限り類似
するようにされる。
ニット４４から応答ガスフローパターン、すなわち接続
用装置６の影響の後に発生したガスフローパターン、を
受け取る。前に指摘したように、これは上に説明された
１つまたは複数のモデルを含むことが出来る。接続用装
置６に関する既知の入力信号および既知の出力信号を基
に、補償ユニット５４は次に接続用装置６に関するトラ
ンスファ関数を計算することが出来、そしてこの結果は
ベンチレータユニット４の制御を補償することが出来る
制御ユニット４６に送られ、その結果呼吸用ガスが患者
に供給されるための真のガスフローパターンが、医師に
よって選択されたガスフローパターンに可能な限り類似
するようにされる。
【００４８】診断ユニット５６もまた制御ユニット２６
内に配置される。診断ユニットは測定ユニット４４に、
および補償ユニット５４に接続される。患者が装置４、
６に接続された後、たとえば抵抗およびコンプライアン
スのような複数の異なるパラメータが患者の肺に関して
正確に決められることが出来る。このことが、上に説明
されたように、すなわち診断ユニット５６が信号ユニッ
ト４４からの実際の測定値と、呼吸用ガスに関するター
ゲットフローパターンに関する基準値と、そして補償ユ
ニット５４からの決められたトランスファ関数とを受け
取った時に、実行される。ターゲット肺パラメータが、
その後に決められる。この情報を基にして、診断ユニッ
ト５６はまたベンチレータ装置２における患者のトラン
スファ関数を決めることが出来る。
内に配置される。診断ユニットは測定ユニット４４に、
および補償ユニット５４に接続される。患者が装置４、
６に接続された後、たとえば抵抗およびコンプライアン
スのような複数の異なるパラメータが患者の肺に関して
正確に決められることが出来る。このことが、上に説明
されたように、すなわち診断ユニット５６が信号ユニッ
ト４４からの実際の測定値と、呼吸用ガスに関するター
ゲットフローパターンに関する基準値と、そして補償ユ
ニット５４からの決められたトランスファ関数とを受け
取った時に、実行される。ターゲット肺パラメータが、
その後に決められる。この情報を基にして、診断ユニッ
ト５６はまたベンチレータ装置２における患者のトラン
スファ関数を決めることが出来る。
【００４９】より大きな資金がガスの異なる属性に支払
われる、より正確な値およびより精密なモデルは、従来
可能であったものよりもより正確なサブシステムのトラ
ンスファ関数の決定の結果として用いることが出来る。
より優れた数学モデルを用いると、たとえば呼吸用ガス
の粘性もまた考慮することが出来る。
われる、より正確な値およびより精密なモデルは、従来
可能であったものよりもより正確なサブシステムのトラ
ンスファ関数の決定の結果として用いることが出来る。
より優れた数学モデルを用いると、たとえば呼吸用ガス
の粘性もまた考慮することが出来る。
【００５０】図２のブロック図は、単に制御ユニット２
６に関する概略的な機能構造を示している。これは種々
の方法で実現出来る。この決定は、ハードウェアまたは
ソフトウェアを用いて行うことが出来る。アナログおよ
びディジタル素子は、適切な時に組み合わせることが出
来る。制御ユニット２６はまた、ベンチレータ装置２の
動作に必要な複数の明記されていない機能を実行するた
めの装置も含んでいる。
６に関する概略的な機能構造を示している。これは種々
の方法で実現出来る。この決定は、ハードウェアまたは
ソフトウェアを用いて行うことが出来る。アナログおよ
びディジタル素子は、適切な時に組み合わせることが出
来る。制御ユニット２６はまた、ベンチレータ装置２の
動作に必要な複数の明記されていない機能を実行するた
めの装置も含んでいる。
【００５１】本発明の別の可能な、直接的な用途は、Ｐ
ＥＥＰに関する前もって規定された値を維持するために
呼気バルブ２４の制御に関するものである。呼息（呼
気）が始まるとき、呼気バルブ２４は完全に開いて呼吸
器８からのガスを放出する。原理的には、このフローは
１つのステップ機能を構成する。フローは次にコンデン
サの放電曲線に類似した方法で衰える。フローが完全に
終了する前に、呼気バルブ２４が閉位置に向かって作動
し、その結果ＰＥＥＰに関する前もって規定されたバル
ブを維持する。呼吸サイクルのこの特定のフェーズに関
する簡単化されたトランスファ関数は、フローの時定数
を測定することによって得られる。時定数は呼気バルブ
２４の調節を改善するために用いることが出来、その結
果、より大きな正確さをもってＰＥＥＰレベルを同様に
維持する一方で、より長く開いたままとすることも出来
る。
ＥＥＰに関する前もって規定された値を維持するために
呼気バルブ２４の制御に関するものである。呼息（呼
気）が始まるとき、呼気バルブ２４は完全に開いて呼吸
器８からのガスを放出する。原理的には、このフローは
１つのステップ機能を構成する。フローは次にコンデン
サの放電曲線に類似した方法で衰える。フローが完全に
終了する前に、呼気バルブ２４が閉位置に向かって作動
し、その結果ＰＥＥＰに関する前もって規定されたバル
ブを維持する。呼吸サイクルのこの特定のフェーズに関
する簡単化されたトランスファ関数は、フローの時定数
を測定することによって得られる。時定数は呼気バルブ
２４の調節を改善するために用いることが出来、その結
果、より大きな正確さをもってＰＥＥＰレベルを同様に
維持する一方で、より長く開いたままとすることも出来
る。
【００５２】説明された実施例の多数の変更が明らかに
適用可能である。たとえば、トランスファ関数モデルを
圧力または流量だけに適用することが出来る。試験肺５
８は、メータと共に、またはメータなしで、複数の方法
で設けることが出来る。子ではまた、ベンチレータユニ
ット４内に設けることも可能である。ボックス−ジェン
キンス以外の他の公知のモデル構造もまた用いることが
出来る。かなりの数のモデル構造が同様に適用でき、そ
して与えられた接続用装置に関して、入力信号と出力信
号との間に最も大きな相関を表すものが用いられる。ベ
ンチレータユニットが作動される都度、トランスファ関
数が自動的に決められるように装置２を設けることがで
きるが、しかしこれはまたスタッフによって決定が命じ
られるように設けることも可能である。トランスファ関
数に関するモデル構造は、リニアと同様、より高い程度
のノンリニアとなりうる。異なるトランスファ関数は、
装置２の動作における特別な動作モードまたはサブステ
ージに関して決めることが出来る。
適用可能である。たとえば、トランスファ関数モデルを
圧力または流量だけに適用することが出来る。試験肺５
８は、メータと共に、またはメータなしで、複数の方法
で設けることが出来る。子ではまた、ベンチレータユニ
ット４内に設けることも可能である。ボックス−ジェン
キンス以外の他の公知のモデル構造もまた用いることが
出来る。かなりの数のモデル構造が同様に適用でき、そ
して与えられた接続用装置に関して、入力信号と出力信
号との間に最も大きな相関を表すものが用いられる。ベ
ンチレータユニットが作動される都度、トランスファ関
数が自動的に決められるように装置２を設けることがで
きるが、しかしこれはまたスタッフによって決定が命じ
られるように設けることも可能である。トランスファ関
数に関するモデル構造は、リニアと同様、より高い程度
のノンリニアとなりうる。異なるトランスファ関数は、
装置２の動作における特別な動作モードまたはサブステ
ージに関して決めることが出来る。
【００５３】
【発明の効果】ベンチレータユニットと呼吸器との間の
接続用装置に関するトランスファ関数をより正確に決定
することができる。
接続用装置に関するトランスファ関数をより正確に決定
することができる。
【図１】患者に接続されたベンチレータ装置の図。
【図２】試験肺に接続されたベンチレータ装置の図。
【図３】ベンチレータ装置内の制御装置の第一の回路ブ
ロック図。
ロック図。
【図４】ベンチレータ装置内の制御装置の第二の回路ブ
ロック図。
ロック図。
【図５】制御装置のコンポーネントブロック図。
２ ベンチレータ装置 ４ ベンチレータユニット ６ 接続用装置 ８ 呼吸器 １０ ガス接続部 １２ 流量計 １４ 吸気バルブ １６ 混合室 １８ 圧力計 ２０ 圧力計 ２２ 流量計 ２４ 呼気バルブ ２６ 制御ユニット ２８ 吸気ライン ３０ 加湿器 ３２ Ｙピース ３４ 気管チューブ ３６ 呼気チューブ ３８ 除湿器 ４０ 細菌フィルタ ４２ 測定信号入力端子 ４４ 測定信号ユニット ４６ 制御ユニット ４８ 制御信号出力端子 ５０ 基準入力端子 ５２ 基準信号発生器 ５４ 補償ユニット ５６ 診断ユニット ５８ 試験肺 ６０ チューブ ６２ 流量計 ６４ 圧力計 ６６ ライン ６８ 試験肺バルブ ７０ 試験肺バルブ
フロントページの続き (72)発明者 マグヌス ノルド スウェーデン国 ブロンマ アルステルス ヴェーゲン 25
Claims (12)
- 【請求項１】 圧力および流量に関する前もって決めら
れたガスフローパターンによって、呼吸器（８）へ／か
ら呼吸用ガスを供給し、そして運び去るために接続用装
置（６）を通して生体の呼吸器（８）に接続するための
ベンチレータユニット（４）を含むベンチレータ装置
（２）内の接続用装置（６）が、前もって決められたガ
スフローパターンにどのように影響するかを示す、少な
くとも１つのトランスファ関数を決めるための、そして
呼吸用ガスの圧力および流量の調整状態を補償するため
に使用することができる方法において、 接続用装置（６）をベンチレータユニット（４）に接続
し、 ベンチレータユニット（４）内のガス調節ユニット（１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１
８、４６）から、第１試験ガスフローパターンでガスを
供給し、 そのガスに関する結果として起こる応答ガスフローパタ
ーンを、測定ユニット（２０、２２；６２、６４）内で
測定し、そして試験ガスフローパターンと相当するガス
フローパターンからトランスファ関数を決める方法ステ
ップ（段階）を含むことを特徴とする、トランスファ関
数決定方法。 - 【請求項２】 請求項第１項記載のトランスファ関数の
決定において、既知の特性を持つ肺モデル（５８）が接
続用装置（６）に接続されるような、請求項第１項記載
の方法。 - 【請求項３】 接続用装置（６）を呼吸器（８）に接続
し、 ベンチレータユニット（４）内のガス調節ユニット（１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１
８、４６）から第２試験ガスフローパターンでガスを供
給し、 そのガスに関して結果的に得られた第２応答ガスフロー
パターンを測定ユニット（２０、２２；６２、６４）内
で測定し、そして第２試験ガスフローパターン、第２応
答ガスフローパターンおよび決められたトランスファ関
数からガスのフローパターンへの呼吸器（８）の影響を
決める、付加的な方法論段階を含むような、請求項第１
項または第２項記載の方法。 - 【請求項４】 ベンチレータユニット（４）が、動作す
ることの出来る、ベンチレータモードにおいて存在する
異なる周波数スペクトラに相当するスペクトラムを試験
ガスフローパターンが表現するような、前記いずれかの
請求項に記載の方法。 - 【請求項５】 トランスファ関数が、リニアおよびのリ
ニアの両方であることが望ましい、いくつかの数の前も
ってプログラムされたモデル構造から決められ、全ての
モデル構造が測定値に適用され、そして最も高い相関を
表すモデル構造がトランスファ関数として選択されるよ
うな、前記いずれかの請求項に記載の方法。 - 【請求項６】 ベンチレータユニット（４）と、そして
ベンチレータユニット（４）に接続されている、そして
呼吸器（８）に接続可能な接続用装置（６）とを含む、
生体の呼吸器（８）へ／から呼吸用ガスを供給し、そし
て運び去るための装置（４、６）において、前記ベンチ
レータユニット（４）は、与えられたガスフローパター
ンで呼吸用ガスのフローを発生するために、ベンチレー
タユニット（４）の吸気部分内に配置された少なくとも
１つの流量計（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）および１つの
圧力計（１８）を含むガス調節ユニット（１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１８、４６）
と、圧力および流量を測定するためにベンチレータユニ
ット（４）の呼気部分内に配置された１つの流量計（２
２）および１つの圧力計（２０）を含む測定ユニット
（２０、２２；５８、６２、６４）とを含んでおり、前
記装置（４、６）が、測定ユニット（４４）に接続され
た補償ユニット（５４）と、呼吸用ガスフローの特定の
ガスフローパターンに関する接続用装置（６）のトラン
スファ関数を決めるためのガス調節ユニット（４６）と
を含むことを特徴とする、呼吸用ガス供給、排除用の装
置。 - 【請求項７】 補償ユニット（５４）が、接続用装置
（６）の入力信号として吸気部分内のメーター（１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１８）からの測定信号と、そして
出力信号として呼気部分内のメータ（２０、２２）から
の測定信号とを使用してトランスファ関数を決めるよう
な、請求項第６項記載の装置。 - 【請求項８】 生体の呼吸器（８）に関する少なくとも
１つの機械的肺パラメータを決めるために、診断ユニッ
ト（５６）が測定ユニット（４４）および補償ユニット
（５４）に接続されるような、請求項第７項記載の装
置。 - 【請求項９】 診断ユニット（５６）が機械的肺パラメ
ータ抵抗およびコンプライアンスの一方または両方を決
めるような、請求項第８項記載の装置。 - 【請求項１０】 測定ユニット（５８、６２、６４）が
さらに、接続用装置（６）に接続出来る試験肺（５８）
と、流量および／または圧力を測定するために前記試験
肺（５８）内に配置された流量計（６２）および／また
は圧力計（６４）とを含み、そして補償ユニット（５
４）が、接続用装置の入力信号として吸気部分および呼
気部分内のメーター（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２０、
２２、１８）からの測定信号と、そして出力信号として
試験肺（５８）内のメーター（６２、６４）からの測定
信号とを使用してトランスファ関数を決めるような、請
求項第６項記載の装置。 - 【請求項１１】 試験肺がベンチレータユニット内に統
合化（集約）されているような、請求項第１０項記載の
装置。 - 【請求項１２】 補償ユニット（５４）が、ガス調節ユ
ニット（４６）に送られることの出来る補償係数を計算
するように設けられ、それによって、決められたガスフ
ローパターン変化を持つ呼吸用ガスフローの放出が接続
用装置（６）に関して補償され、そしてその結果、基本
的に呼吸器（８）は決められたガスフローパターンによ
る呼吸用ガスフローを受け取るような、請求用第１０項
または１１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9500275-4 | 1995-01-26 | ||
| SE9500275A SE9500275L (sv) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | Metod och apparat för att bestämma en överföringsfunktion för ett anslutningssystem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08229129A true JPH08229129A (ja) | 1996-09-10 |
| JP3679486B2 JP3679486B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=20396970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01185996A Expired - Fee Related JP3679486B2 (ja) | 1995-01-26 | 1996-01-26 | 接続用装置用のトランスファ関数を決めるための装置および呼吸用ガスを供給および排出するための装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5743253A (ja) |
| EP (1) | EP0723785B1 (ja) |
| JP (1) | JP3679486B2 (ja) |
| SE (1) | SE9500275L (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001054577A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-02-27 | Siemens Elema Ab | ベンチレータに設けられた呼気弁を制御する方法 |
| JP2002528186A (ja) * | 1998-10-27 | 2002-09-03 | エムアーペー・メディツィーンテッヒニク・フューア・アールツト・ウント・パツィエント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | 気道内陽圧による自動呼吸中に供給される空気圧の評価装置 |
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| JP2021511863A (ja) * | 2018-01-24 | 2021-05-13 | フィッシャー アンド ペイケル ヘルスケア リミテッド | 呼吸回路のための医療用管 |
Families Citing this family (42)
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|---|---|---|---|---|
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| US6158432A (en) | 1995-12-08 | 2000-12-12 | Cardiopulmonary Corporation | Ventilator control system and method |
| US6463930B2 (en) | 1995-12-08 | 2002-10-15 | James W. Biondi | System for automatically weaning a patient from a ventilator, and method thereof |
| SE9602913D0 (sv) * | 1996-08-02 | 1996-08-02 | Siemens Elema Ab | Ventilator system and method of operating a ventilator system |
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| US5881717A (en) | 1997-03-14 | 1999-03-16 | Nellcor Puritan Bennett Incorporated | System and method for adjustable disconnection sensitivity for disconnection and occlusion detection in a patient ventilator |
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