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発明の名称 換気データ処理方法および装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2000−176016(P2000−176016A)
公開日 平成12年6月27日(2000.6.27)
出願番号 特願平10−354750
出願日 平成10年12月14日(1998.12.14)
代理人 【識別番号】100074147
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 崇
発明者 宇都宮 秀孝 / 横尾 正
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 人工呼吸器を接続された患者の口元付近の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、その患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理する換気データ処理方法であって、PEEPを変更し、前記圧力センサが検出した圧力データに基づいてPEEPの変化分を検出し、前記流量センサの出力に基づいて得られる患者呼吸容積データに基づいてPEEPの変化に対応した患者呼吸容積データの変化分を検出し、これらの変化分の比を求めることを特徴とする換気データ処理方法。
【請求項2】 人工呼吸器を接続された患者の口元付近の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、その患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理する換気データ処理装置であって、前記流量センサの出力に基づいて患者呼吸容積データを検出する容積データ検出手段と、前記圧力センサから得られる圧力データに基づいてPEEPの変化分を検出するPEEP変化分検出手段と、前記容積データ検出手段から得られる容積データに基づいてPEEPの変化に対応した患者呼吸容積の変化分を検出する容積変化分検出手段と、これらの変化分の比を求める変化分比計算手段と、を具備することを特徴とする換気データ処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工呼吸器を接続された患者の口元付近の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、その患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理する換気データ処理方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】人工呼吸器下での患者の呼吸管理を行う上で重要になるパラメータとして、換気力学的な側面から、コンプライアンスC、呼吸抵抗Rがあげられる。換気力学的に呼吸回路を考えた場合、等価回路は図6のようになる。ここで、負荷はCとRであり、駆動源は、患者の呼吸筋圧(横隔膜、肋間筋などによる呼吸筋圧の総称)Pmusと人工呼吸器の駆動圧(人工呼吸器圧)Paw である。
【0003】図6の等価回路において、次式が成立する。
ΔPaw= R×f+ E×V+Pmus …(1)ここで、E=1/Cf;流量FlowV;患者呼吸容積Volume, 吸気開始時点の値をゼロとする。
ΔPaw=Paw-PEEP(PEEP;呼気終末陽圧;positive end-expiratorypressure)
【0004】この構成によれば、患者のC,Rに応じて、呼吸筋圧(自発呼吸圧)Pmusを人工呼吸器圧Paw で補助しながら、必要な換気量を確保している、と言える。C,Rはウィーニングに向けて、変化していくことが多い。従って、負荷C、Rを必要な時にいつでも知り得ることは呼吸管理上、特に換気力学的な管理の上から重要である。
【0005】C,Rを求める方法はいくつか提案されているが、いずれも自発呼吸圧Pmusを測定できないので、自発呼吸がない、すなわちPmus=0の条件付きで求めていた。
【0006】例えば調節呼吸モードでEIP (吸気終末休止期間)においては、流量f はゼロなので、Pmus=0ならば、(1) 式において、ΔPaw= E×V …(2)となって、1/EすなわちコンプライアンスCはΔPaw とV を測定すれば求められる。しかし、自発呼吸がある場合は呼吸筋圧Pmusが発生しており、Pmusは測定ができないためコンプライアンスを正確に測定することはできない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来はこのように、Pmus=0であるとしてC,Rを求めていたので、自発呼吸があるときはC,Rの値を正確に求めることはできなかった。特にCを求めることは困難であった。
【0008】本発明の目的は、自発呼吸がある場合であってもコンプライアンスCを正確に求めることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る換気データ処理方法は、人工呼吸器を接続された患者の口元付近の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、その患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理する換気データ処理方法であって、PEEPを変更し、前記圧力センサが検出した圧力データに基づいてPEEPの変化分を検出し、前記流量センサの出力に基づいて得られる患者呼吸容積データに基づいてPEEPの変化に対応した患者呼吸容積データの変化分を検出し、これらの変化分の比を求めることを特徴とする。
【0010】請求項2に係る換気データ処理装置は、人工呼吸器を接続された患者の口元付近の呼吸回路内の圧力を検出する圧力センサの出力と、その患者の呼吸流量を検出する流量センサの出力を処理する換気データ処理装置であって、前記流量センサの出力に基づいて患者呼吸容積データを検出する容積データ検出手段と、前記圧力センサから得られる圧力データに基づいてPEEPの変化分を検出するPEEP変化分検出手段と、前記容積データ検出手段から得られる容積データに基づいてPEEPの変化に対応した患者呼吸容積の変化分を検出する容積変化分検出手段と、これらの変化分の比を求める変化分比計算手段と、を具備することを特徴とする。
【0011】上記の方法、装置によれば、PEEPは人工呼吸器の設定値であり、自発呼吸の影響を受けない。また呼気終末時点では、深呼吸など意識的に呼吸している場合を除き、平均的に見れば、自発呼吸が休止していると考えられる。従って、PEEPを変更し、PEEPの変化とPEEPの変化に対応した呼気終末時点のVolume変化を測定すれば自発呼吸があってもなくてもコンプライアンスCを求めることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図2は、本発明の換気データ処理装置が用いられる測定システムの全体構成を示す図である。この図に示すように、患者の気道は導管2aの一端に接続されている。導管2aの他端はYアダプタ3の第1の出入口に接続されている。Yアダプタ3の第2および第3の出入口はそれぞれ導管2b,2cを介して人工呼吸器1の吸気側と呼気側に接続されている。患者の口元付近における導管2aには、導管2a内の圧力すなわち人工呼吸器圧Paw を検出する圧力センサ4と、患者の呼気および吸気の流量Flowを検出する流量センサ5が設けられている。実際には、導管2aに差圧発生機構を設け、その差圧を2本のチューブで患者の口元から離れた箇所に設置された圧力センサに導き、これによって流量と圧力を測定するものが一般的であるが、ここではそのようなものを含めて概念的に患者の口元に両センサが存在するとしている。
【0013】圧力センサ4と、流量センサ5の出力は、換気データ処理装置6に至るようにされている。換気データ処理装置6は図1に示すようにコンピュータシステムによる構成である。すなわち、換気データ処理装置6は、演算制御を行うCPU(中央処理装置)7、処理プログラムや必要なデータを記憶し、あるいは処理の過程でデータを一時的に記憶するためのメモリ8、データを表示する表示手段9、キーボード等から成る入力手段10、外部からのデータを本システムに取り込むための入力インタフェース11とシステムバス12を備えている。更にA/D変換器13、14を備え、これらはそれぞれ圧力センサ4と、流量センサ5の出力を入力インタフェース11を通してA/D変換している。
【0014】次にこのように構成された測定システムの動作を説明する。図3は換気データ処理装置6が行う処理のフローチャートである。この図を参照して説明する。
【0015】この測定システムの操作者は、換気データ処理装置6の動作を開始させて、しばらくの後、人工呼吸器1の操作部を操作してPEEPを変更する必要がある。
【0016】換気データ処理装置6が動作開始となると、圧力センサ4と、流量センサ5の出力を取り込み、流量Flowのデータから、1呼吸を認識する(ステップ101)。ここで吸気開始点をFlow波形データから認識し、記憶しておき、次の吸気開始点を認識した時点で記憶していた前の吸気開始点から今回の吸気開始点の1つ前の時点(呼気終末点)までを1呼吸と認識する。
【0017】次に、認識した1呼吸において、呼気終末VolumeとPEEPを求め、それぞれの値をメモリ8にストアする(ステップ102)。呼気終末VolumeはFlow波形データの積分により求め、PEEPは呼気終末時点の圧力センサ4の出力値から求める。
【0018】次に、PEEPが変化したかを判断する(ステップ103)。すなわち、今回求めたPEEPと前回求めたPEEPとの差が所定以上であるかを判断する。この判断結果がNOであれば、ステップ101に戻り、YES であればスタートから呼吸がn1呼吸以上行われたかを判断する(ステップ104)。このステップはPEEP変化前の安定したデータを採用するために設けている。この判断結果がNOであれば、検出不能であると判断してその旨を表示手段9により表示し(ステップ105)、処理を終了する。
【0019】ステップ104において、YES と判断すると、PEEP変化後、呼吸がn2呼吸以上行われたかを判断する(ステップ106)。このステップはPEEP変化後の安定したデータを採用するために設けている。このステップでNOと判断すると、1呼吸を認識し(ステップ107)、認識した1呼吸において、呼気終末VolumeとPEEPを求め、それぞれの値をメモリ8にストアし(ステップ108)、PEEPが変化したかを判断する(ステップ109)。これらのステップ107〜109は上記のステップ101〜103と同様である。ステップ109において、PEEPが変化しないと判断するとステップ106に戻る。一方、PEEPが変化したと判断すると、検出不能であると判断してその旨を表示手段9により表示し(ステップ112)、処理を終了する。PEEPが不安定となっているときの測定を避けるためである。
【0020】ステップ106において、YES と判断すると、メモリ8にストアされている(n1+n2) 呼吸の呼気終末VolumeとPEEPとからそれぞれの変化量ΔVolume、ΔPEEPを求める(ステップ110)。図4に一例を示す。この例では、PEEP変化の前後において、呼気終末VolumeとPEEPのそれぞれの曲線について最小2乗法を用いて直線近似を行い、ΔVolumeとΔPEEPを求めたものである。図中、Aは呼気終末Volume曲線、BはPEEP曲線、a1はPEEP変化前の呼気終末Volumeの近似直線、a2はPEEP変化後の呼気終末Volumeの近似直線、b1はPEEP変化前のPEEPの近似直線、b2はPEEP変化後のPEEPの近似直線をそれぞれ示している。直線a1,a2 直線b1,b2 それぞれの傾きはセンサのオフセット値によって決まり、PEEPの変化の前後では一定とみなすことができるから、図4に示すようにΔVolumeは直線a1とa2の差、ΔPEEPは直線b1とb2の差として求めることができる。
【0021】次のステップ111では求めたΔVolumeとΔPEEPによりコンプライアンスC=ΔVolume/ΔPEEPを計算し、処理を終了する。この結果はメモリ8にストアすると共に表示手段9により表示する。この表示は、例えば図4に示したように、呼気終末Volume曲線やPEEP曲線等と共に行っても良い。
【0022】尚、参考のために、PEEP変化の前後における人工呼吸器圧Paw 、流量Flow、容積Volumeの各データの一例を図5に示す。これらのデータを逐次検出してストアし、上記とは異なる表示モードで表示するようにしても良い。
【0023】ところで、ウィーニング時に用いるパラメータとしてはCとRの両方が揃っていることが望ましいが、Rの方は従来手法によって得るようにする。例えば、圧力Paw にパルスを与え、Rを測定する方法は知られている。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法および装置によれば、人工呼吸器が接続された患者に自発呼吸がある場合であってもコンプライアンスCを正確に求めることができる。




 

 


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