JPS63503207A - コンピュ−タゲ−テッド陽圧呼気システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コンピュータゲーテッド陽圧呼気システム背　景　技　術 通常に呼吸する場合、人の横隔膜は下降して人の胸腔を拡張し、かくして胸腔内 に大気圧に比較して陽圧が生ずる。

空気は大気圧により陽圧の胸腔内に送り込まれる。多くの患者、例えばショック 、損傷または心臓機能不全を被っている事故の被害者は、呼吸を補助するための 人工呼吸器または換気器を必要とする場合がある。従来の人工呼吸器は間欠的陽 圧呼気を用いて肺内に充満するまで患者の肺内の圧力を増大する。空気は肺の自 然の堅さにより受動的に追出される。

かかる人工呼吸器は既に大気圧下にある肺に陽圧呼気を送り込む。肺内の圧力は 通常の場合と対照的に大気圧以上に増大し、これが心臓の血液送出能力を阻害す る。通常の呼吸中においては、陰肺圧が空気を吸気すると生じ、これが心臓に血 液が充満することを補助する。生じた圧力勾配（周囲の比較的陽圧および胸郭の 陽圧）は心臓の圧縮または送出運動に続いて心臓が開くときに心臓に充満するの を補助する。しかし、人工呼吸器を用いる如く肺房内の圧力が増大する場合には 、心臓に流入または流出する血液量は減少する。また、心臓は高い圧力に抗して 圧出しなければならない。少ない心臓血液搏出量が生ずる。

動脈の酸素圧を改善する通常の技術にはポジティブーエンドーイクスピラトリプ レッシャ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ−Ｅｎｄ−ＥｘｐｉｒａｔｏｒｙＰｒｅｓｓｕｒｅ ）　（Ｐ　Ｅ　Ｅ　Ｐ　）が用いられ、この場合低い水準の陽圧が陽圧呼気の間 気道に維持される。ＰＥＥＰには標準スイッチが用いられる。弁に用いられる圧 力信号は弁の高または低圧状態を制御する。弁が十分に用いている場合は低いＰ ＥＥＰ状態が生ずる。弁の部分的閉鎖により呼吸の間に高い肺内圧が生じ、この 理由は、チダル（ｔｅｄａ　１　）容積から若干の空気が漏出してはならないか らである。しかし、ＰＥＥＰの１０ｃｍの水圧においては、心臓血液搏出量は著 しく減少する。静脈内流体はこの心臓血液搏出量の減少を最小限にする作用にお いて脈管容積を増大するのに用いられる。患者は既に心臓機能を害されている場 合があり、脈管内容積増大の利点を最小にするかまたは打消してしまう。更に、 人工呼吸器を必要とする患者には代表的に適当な腎臓機能が欠如しており投与し た流体を処理することができない。患者の静脈内流体を処理する能力（補助また は補助なし）に比較して著しく多量の静脈内流体を用いる場合には、該流体が患 者の肺に入ることがある。

正の変力剤を多量の血液を送出するため心臓の圧縮を増大するのに用いる。心臓 が通常より強く働きこの結果心臓機能不全または不整脈を生ずることは明らかで ある。しばしば、医者は増大した静脈内流体および正の変力剤とＰＥＥＰの組合 せを指示する。

若干の研究者は心臓血液搏出量に対する心臓周期−肺圧の特定の増大の作用を評 価した。これらの研究者は高頻度ジエｙト換気（ｈｉｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ 　ｊｅｔ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）をＲ−Ｒ間隔の種々の相に同調させた。カ ールソン（Ｃａｒｌｓｏｎ）とピンスキー（Ｐｉｎｓｋｙ）は、陽圧搏動が心拡 張と同調してしする場合には陽圧換気の心機能抑制剤の効果が最小になることを 見出した。しかし、オツトー（Ｏｔｔｏ）とタイソン（Ｔｙｓｏｎ）は、陽゛圧 搏動を心臓周期の種々の部分に同調させる間心臓血液搏出量の有意な変化を見出 さなかった。

ピンチャツク（Ｐｉｎｃｈａｋ）は高頻度ジエツト換気の最もよい頻度を記載し た。また、彼は肺動脈圧（ＰＡＰ）の律動的振動および全身血圧の律動的変化に も注目した。これら振動に対する可能な説明は、ジェット搏動が公簿度数と同調 しまた同調せずに行われることである。彼のデータを評価すると、ジェット気道 圧ピークが初期収縮中に生ずる場合、高い肺動脈圧および低い全身血圧が生ずる ことが明らかである。ピンチャツクはこのことについて意見を述べていないが、 彼の記録したデータは肺動脈圧が血圧とまさに反対に漸増しまた漸減することを 示している。肺動脈圧の増大の妥当な説明は、簡単には左心室充満の減少を引き 起こし従って心臓血液搏出量の減少に次いで全身血圧の減少を引き起こす肺血管 の抵抗の増大の反映である。全身血圧のわずかな振動が心臓血液搏出量の振動を もたらす場合には、この際ピンチャツクの研究がビンスキーとカールソンの研究 を支持し、陽気適圧が心拡張の間にはほとんど有害でないことを示す。

発明の要約 本発明は、ポジティブエンドーイクスビラトリプレツシャ（ＰＥＥＰ）システム を補強するためのコンピュータゲーテッド陽圧呼気システムに関するものである 。Ｒ波即ち電気的な心臓収縮の開始を決定するため、心電図装置の出力を増幅し 二乗にするかまたは心電図装置のＬＥＤを光学的に監視する。信号を乗算器に供 給し、ここでＲ−Ｒ波の時間を示すＲ−Ｒ’波信号（時間）が医者により設定さ れた可変間隔と掛算される。この結果により生じた積（Ｒ−Ｒ波掛ける可変間隔 ）をソレノイド作動する三方弁を作動させるのに用いる。通常、三方弁は閉じて おり普通に作用する標準ＰＥＥＰ弁に陽圧を通す。作動した場合、三方弁は開い てＰＥＥＰ弁が患者に低圧を供給する如く比較的低し）圧力がＰＥＥＰ弁に通る のを可能にする。

従って、ＰＥＥＰは次の６搏の直前に可変時間の比のため除去される。ＰＥＥＰ 弁を、三方弁をゲートするコンピュータにより制御して圧力降下を生ぜしめ、心 臓が充満するのを可能にする。一度心臓が充満すると、ＰＥＥＰはいかなる有害 な作用もなくもとに戻る。患者の呼吸を患者の６搏と整合させて心臓血液搏出量 を最大にする。更に、圧力は心臓が送出することを改善する努力が終わった直後 に置換することができる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明のゲーティングシステムの系統図、第２図は、三方弁に連結す る第１図のマイクロコンピュータの構成要素の系４ｆ！Ａ図、 第３図は、小樽間隔を検出する第２の例を示す系統図である。

発明の詳細な説明 ＰＥＥＰシステムの如き治療装置に連結されるコンピュータゲーテッド陽圧呼気 システムを、第１図に示す。標準呼気（ＰＥＥＰ）弁１４を介して人工呼吸器ま たは換気器１２を使用する患者１０を示す。ＰＥＥＰ弁１４弁開４して低および 高圧を患者１０に供給する。本発明においては、患者１０に心電図装置（ＥＫＧ ）１６を接続する。連続する６搏をＥＫＧ１６により検出し各６搏を示す信号は マイクロコンピュータ１８への出力であり、マイクロコンピュータの詳細は第２ 図および第３図に示す。可変間隔をマイクロコンピュータ１８への第２の入力と して発生器２０により発し、間隔の値は主治医により設定される。マイクロコン ピュータ１８は２０により可変間隔信号とＥＫＧ１６による連続公簿間の時間を 示す値とを組合せ、制御した出力を三方弁２４のソレノイド２２に発する。三方 弁２４を第１端部により陽圧給源２６に連結する。弁の第２端部を比較的低い圧 力の給源２日に空気的に連結しくｐｎｅｕｍａｔｉｃａｌｌｙｃｏｎｎｅｃｔ） 　、一方第３端部をＰＥＥＰ弁１４弁開４し、患者はこの弁１４を介して陽圧呼 気を受け取る。

換気器１２の通常の作動下では、ＰＥＥＰ弁１４弁開４器１２による交互の低お よび高陽圧呼気〔約０．２８　ｋｇ／ｃｍ”（約４ｐｓｉ））を患者１０に直接 供給するように作動する。しかし、マイクロコンピュータ１８の出力に応じて、 ソレノイド２２が付勢され比較的低い圧力の給源２８からの陽圧を出力部３０に おいて発生させる。出力部３０における陽圧によりＰＥＥＰ弁１４弁開４゜ＰＥ ＥＰ弁１４弁開４に開くので、低圧が換気器１２から患者１０により受け取られ る。本発明においては、この結果により生じた低圧が、予備検出した６搏の直前 に生じて心臓を保証し、充満する場合は高圧に抗して作動しない。ＰＥＥＰシス テム自体は心臓が搏動する場合に非常にしばしば高圧を生じ、心臓の充満を阻害 し心臓血液搏出量を減少させる。

第２図においては、マイクロコンピュータ１８の詳細が明らかである。ＥＫＧ１ ６の出力は演算増幅器３２を介してタイマー３４に伝達されタイマー３４は増幅 されたＥＫＧ信号を二乗して連続６搏に対応する一連の電気パルスを発生スる。

タイマー３４の電気パルスはメモリー／計算機３６により受け取られメモリー／ 計算機３６は連続心博聞の間隔を示す時間を決定する。この時間は次の６搏を予 測するのに用いられ従って低圧をこの次の６搏の間および直前に患者に伝達する 。可変間隔発生器２０は、例えば代表的なアナログ制御によって主治医により１ ５〜４００マイクロセコンドに設定される。２０による可変間隔信号および計算 機３６による時間信号を用いて乗算器３８に積を生じさせる。この結果により生 じた積を信号として用いてソレノイド３２を付勢し、三方弁２４を制御する。

通常の状態においては、三方弁２４は陽圧給源２６を出力部３０に連結させ、Ｐ ＥＥＰ弁１４弁開４的に閉じた状態にする。従って、換気器１２は高、陽圧呼気 を患者に発することができる。しかし、ＥＫＧ１６が秒毎に６搏を検出すると仮 定する。ＥＫＧ信号を３２で増幅し、タイマー３４により二乗して、１秒のこの 時間をメモリー３６で計算する。可変間隔発生器が主治医によって０．８秒に設 定される場合には、乗算器３８が時間と０．８秒に等しい可変間隔の積（１，Ｏ Ｘ　０．８　）を生ずる。かくして、次の予測した６搏の０．２秒前（直前の６ 搏から０．８秒）にソレノイド２２が付勢される。直ちに三方弁２４は出力部３ ０を減圧給源２８に開（。従って、生じた除圧がＰＥＥＰ弁１４弁士４に開き低 圧が患者に到達する。６搏度数が変化する場合には、予測した６搏と実際の６搏 との差を検出してパルスのタイミングを補正する。ソレノイドに対するパルスの 時間の長さを第２タイマー（図示せず）により制御する。

第３図は６搏を決定または感知するための第２の例を示す。光検出器４０を代表 的に心電図装置の一部分の明滅Ｌ　Ｅ　Ｄ　（ｂｌｉｎｋｉｎｇ　Ｌ　Ｅ　Ｄ　 ）を検出するのに用いる。ＬＥＤ４２の光でオン・オフする光検出器４０は、タ イマーまたはウェーブスフエラー（ｗａｖｅ　５ｑｕａｒｅｒ）を必要とせず翫 従って第２図の例の方法においては連続処理をするための増幅器３２に直接入力 する。

本発明の範囲から逸脱しない他の変形は当業者には明らかであり、この範囲は請 求の範囲により規定されている。

例えば、マイクロコンピュータを使用せず、マイクロプロセッサ〔例えば、シロ ４コマドアコンピユータ（例えばＣ６４Ｃｏｍｍａｄｏｒｅ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ）　）を適合させ、ソフトウェアを開発して医者が使用するプログラム可能な可 変間隔を用いて搏動時間を検出測定することができる。

国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．陽圧呼気を発生する換気手段を制御するためのゲーティングシステムにおい て、 患者の続発する心搏を感知するための感知手段；感知手段に接続した続発する心 博間の時間を計算するための計算機手段； 計算機手段に電気的に接続し換気手段を制御するため換気手段に空気的に連結す る弁手段を備え、弁手段を陽圧呼気を計算した時間に応じて停止させるように配 置することを特徴とするゲーティングシステム。
2. ２．低圧を、弁手段を介して換気手段に発するため弁手段に空気的に連結した減 圧手段を備えた請求の範囲第１項記載のシステム。
3. ３．陽圧手段、第１、第２および第３端部を有する三方弁から成る弁手段を備え 、第１端部が換気器に空気的に連結し、第２端部が減圧手段に連結し第３端部が 陽圧手段に連結した請求の範囲第２項記載のシステム。
4. ４．三方弁が計算機手段に電気的に接続したソレノイドを備え、該ソレノイドが 三方弁の位置を定める請求の範囲第３項記載のシステム。
5. ５．可変間隔信号を計算機手段に発するため計算機手段に連結した可変手段を備 える請求の範囲第４項記載のシステム。
6. ６．計算機手段が、計算した時間掛ける可変間隔信号に基づく積信号を発するた め感知手段および可変手段に連結した乗算器手段を備えた請求の範囲第５項記載 のシステム。
7. ７．換気器手段が弁手段の第１端部に空気的に連結するゲーテッド弁を備え、ゲ ーテッド弁を換気器手段に対して比較的低い圧力の給源手段の空気的連結により 開放し、ゲーテッド弁が換気器手段に対して陽圧手段の空気的連結により閉鎖す る請求の範囲第６項記載のシステム。
8. ８．患者の治療装置のための空気制御システムにおいて、流体が流通することが できる空気弁； 患者の続発する心搏を感知し搏動信号を発する感知手段； 感知した搏動信号を受信するのに連結され、続発する搏動信号間の時間を計算し 時間信号を発するための計算機手段； 可変間隔信号を発するための可変手段；時間信号および可変間隔信号を受け取り 組合せるために連結され、弁手段を組合せた時間信号および可変間隔信号に応じ て制御するため弁手段に連結した組合せ手段を備えた空気制御システム。
9. ９．弁手段が開放した場合に比較的陰圧を生ずるため弁手段に空気的に連結した 低圧給源手段を備えた請求の範囲第８項記載のシステム。
10. １０．陽圧手段を備え、弁手段が、 治療装置と連結した第１端部手段、減圧手段と連結した第２端部手段、および陽 圧手段と連結した第３端部手段の３個の端部手段を有する三方弁を有する弁手段 を備えた請求の範囲第９項記載のシステム。
11. １１．三方弁が計算機手段に電気的に接続したソレノイドを備え、該ソレノイド が三方弁の位置を定める請求の範囲第１０項記載のシステム。
12. １２．計算機手段が、計算した時間と可変間隔信号の積に基づく積信号を発する ため感知手段および可変手段に連結した乗算器手段を備えた請求の範囲第１１項 記載のシステム。
13. １３．感知手段が、搏動信号を増幅するため感知手段に連結した増幅器手段を備 えた請求の範囲第１２項記載のシステム。
14. １４．計算機手段が、搏動信号を二乗しパルスを乗算器手段に発するため増幅器 手段に連結したタイマー手段を備えた請求の範囲第１３項記載のシステム。
15. １５．感知手段が、光信号を患者の心搏に応答して検出するための光検出器手段 を備え、光検出器手段が増幅器手段への出力を発する請求の範囲第１２項記載の システム。