麻酔システムおよび麻酔システムの運転方法
【課題】 従量制御時の換気量のロスを補償することができる麻酔システムを提供する。
【解決手段】 麻酔システム１は、ベローズトップ６ｃがベローズ６ａを包むチャンバ６ｂの天井から下方へ移動する距離を測定するベローズ位置センサ６ｄと、予めベローズ６ａとチャンバ６ｂの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入するとき、前記ベローズトップの移動量と、該所定量をベローズトップ６ｃの該移動量で除した機能的断面積のデータを制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として記憶するメモリと、該移動量と機能的断面積のデータと、患者気道に接続する前に駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化に基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める制御部７と、患者気道に接続後、前記システムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスをベローズインチャンバ６に供給する駆動ガス発生器５とを有する。
【解決手段】 麻酔システム１は、ベローズトップ６ｃがベローズ６ａを包むチャンバ６ｂの天井から下方へ移動する距離を測定するベローズ位置センサ６ｄと、予めベローズ６ａとチャンバ６ｂの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入するとき、前記ベローズトップの移動量と、該所定量をベローズトップ６ｃの該移動量で除した機能的断面積のデータを制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として記憶するメモリと、該移動量と機能的断面積のデータと、患者気道に接続する前に駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化に基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める制御部７と、患者気道に接続後、前記システムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスをベローズインチャンバ６に供給する駆動ガス発生器５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、麻酔システムおよび麻酔システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、全身麻酔において患者呼吸管理を担う麻酔用ベンチレータには、大別して、（１）ガス駆動ベローズインチャンバ型ベンチレータ、（２）電気駆動ピストン型ベンチレータの二種類がある。ベローズインチャンバ型のベンチレータの従来技術として特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００３】
前者が駆動ガス量を制御するのに対し、後者はピストンの移動距離を制御する。
それぞれに特徴があるが、特に呼吸回路の圧−容量コンプライアンス、以下臨床の慣例に従い「システムコンプライアンス」と呼ぶ、の影響によって生じる一回換気量ロスに対する補償方法が大きく異なっている。
【特許文献１】特開２０００−３２５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、今日麻酔用ベンチレータとして主に用いられているベローズインチャンバは、呼気相でベローズが上昇する倒立型と呼ばれるタイプであり、（１）ベローズの動きが直視可能でベンチレータ動作の正常性モニタとして機能する、（２）呼吸回路のリークやガス不足が生じてもすぐには換気動作異常とならず、しかもその状態を発見しやすい、（３）ベローズは患者呼気を受けて受動的に上昇するため患者との同調性に優れる、（４）ベローズは駆動ガスによって駆動されるので従量制御・従圧制御どちらにも無理なく対応できる、などの利点を有する。他方、ベローズは元来安定した断面積を有しないため駆動量を正確に測定できない。そのため他の手段、例えば精度的に限界のある差圧検出型のフローセンサなどに頼る他なく、システムコンプライアンスの測定に限界があった。このため、従量制御時のシステムコンプライアンスによる換気量のロスを十分な精度で補償することが困難であるという問題があった。
【０００５】
他方ピストン型のベンチレータでは、駆動量＝断面積×移動距離であり、システムコンプライアンスの測定は比較的容易であり信頼性も高い。しかし、ピストン型のベンチレータは通常電気モータで駆動され、（１）患者呼気との同調性がないこと、（２）呼吸回路にリークがあっても一見正常に動作するので、気づいた時には回路内ガス不足により大きな陰圧を生じること、（３）ピストンの質量が大きいので流量の俊敏な制御が必要な従圧制御には向かないことなどの欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ベローズインチャンバ型のベンチレータを用いた場合であっても、従量制御時のシステムコンプライアンスによる換気量のロスを十分な精度で補償することができる麻酔システムおよび麻酔システムの運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の麻酔システムは、吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムにおいて、前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定する測定手段と、
前記ベローズと前記チャンバの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入し、前記ベローズトップの移動量と、該駆動ガス所定量を前記ベローズトップの移動量で除した機能的断面積の、制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として、工場出荷以前に予め記憶するメモリと、そこから参照されるデータと、患者気道に接続する前に駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化とからリーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算手段と、患者気道に接続後に、前記リーク量を含むシステムコンプライアンスによって失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給手段とを有する。
【０００８】
本発明によれば、リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量の一部を予め上乗せして送ることで、ベローズインチャンバ型のベンチレータを用いた場合であっても、前記ベローズインチャンバ型のベンチレータの利点をそのままに、従量制御時の換気量ロスを十分な精度で補償することができる。
【０００９】
また上記発明において、前記演算手段は、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、駆動ガスでチャンバ内を加圧し、呼吸回路内圧が一定の圧Ｐｐｌで安定したときのベローズトップの移動量をＤＢ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から参照されるベローズ駆動量と機能的断面積をＶＢ、ＳＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼ぶ。
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給手段は、患者接続端を患者気道に接続し、駆動ガスＶＢでベローズインチャンバを駆動したとき、吸気プラトー圧Ｐｐｌ、呼気終末圧ＰＥＥＰであるとすると、前記ＣＳｉにＰｐｌとＰＥＥＰの差を乗じた量、ＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ) を上乗せした駆動ガス量として供給するものである。
【００１０】
また上記発明において、前記演算手段は、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示することができる。
【００１１】
また本発明の麻酔システムの運転方法は、吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムの運転方法において、前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定手段によって測定する測定ステップと、該駆動ガス所定量を前記ベローズトップの移動量で除した機能的断面積と前期ベローズトップの移動量のデータテーブル又は近似計算式を制御ソフトウェアが参照する参照ステップと、前記の参照データと、患者気道に接続する前に駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化とに基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算ステップと、患者気道に接続後、前記リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給ステップと、を有する。
【００１２】
本発明によれば、リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量の一部を予め上乗せして送ることで、従量制御時の換気量ロスを補償することができる。
【００１３】
上記発明において、前記演算ステップでは、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧をＰｐｌ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記機能的断面積をＳＢ、前記ベローズトップの移動量ＤＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼ぶ。
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給ステップでは、患者接続端を患者気道に接続し、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧をＰｐｌ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰであるとすると、前記ＣＳｉにＰｐｌとＰＥＥＰの差を乗じた量、ＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ) を上乗せした駆動ガス量として供給する。
【００１４】
また上記発明において、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示するステップをさらに含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ベローズインチャンバ型のベンチレータを用いた場合であっても、前記ベローズインチャンバ型のベンチレータの利点をそのままに、従量制御時の換気量のロスを十分な精度で補償することができる麻酔システムおよび麻酔システムの運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】配管系統を中心に本発明の実施の形態を示す麻酔システム全体の構成図である。
【図２】ベローズインチャンバにおける吸気と呼気の動作を説明するための図である。
【図３】初期システムコンプライアンス測定の原理を説明するための簡易図である。
【図４】機能的断面積ＳＢとベローズトップの移動量ＤＢのデータテーブル又は近似計算式の取得方法とデータ例である。
【図５】初期システムコンプライアンスＣＳｉと毎分リーク量ＶＬの測定方法を具体的に説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、配管系統を中心に本発明の実施の形態を示す麻酔システム全体の構成図である。図１に示すように、麻酔システム１は、麻酔ガス供給部２、ベローズインチャンバ６を含む循環式の呼吸回路３、余剰ガス排出回路４、駆動ガス発生器５、を有する。
なお、ベローズインチャンバ６は、駆動ガス発生器５と並んでベンチレータ（人口呼吸器）の主な構成要素であるが、ベローズインチャンバ６の内部を呼吸気が通過することから呼吸回路３の一部でもあり、本出願ではこの考え方により以下の説明を行う。
【００１９】
麻酔ガス供給部２は、酸素（Ｏ2）又は、酸素（Ｏ2）に亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）又は空気のいずれか一方を加え、これに気化器２６において揮発性麻酔薬を気化させたガスを混合し新鮮ガスとして呼吸回路３へ供給する。呼吸回路３は循環式呼吸回路であり、麻酔ガス供給部２から供給される新鮮ガスと、患者Ａの呼気から二酸化炭素を吸収除去した後の循環気を混合し、吸気として患者Ａに送る。余剰ガス排出回路４は、余剰ガス排出弁３２を出た余剰ガスを、余剰ガスインタフェース３３を介して、室内に漏らさないように、また呼吸回路３に有害な吸引圧が及ばないようにして吸引源へ排出する。
【００２０】
麻酔ガス供給部２は、酸素（Ｏ2）、亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）、空気（ＡＩＲ）それぞれの減圧弁１６・１８・２０と、流量調節弁１３・１４・１５、流量計２１・２２・２３、揮発性麻酔薬の気化器２６、Ｏ2フラッシュ弁２７を有する。気化器２６は、酸素（Ｏ2）、亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）、空気（ＡＩＲ）の混合ガスを導入し、これに揮発性麻酔薬、例えばハロタン、エンフルラン、イソフルラン、セボフルラン、デスフルラン等を気化させて混合する。Ｏ2フラッシュ弁２７は、前記減圧弁、流量調節弁・流量計と気化器２６を経ずに、酸素を呼吸回路３に供給可能に設けられている。
【００２１】
酸素（Ｏ2）減圧弁１６には、既設のＯ2供給配管から酸素ガス（Ｏ2）を利用する場合、またはボンベ減圧弁１７を介してＯ2ボンベから酸素ガス（Ｏ2）を利用する場合のそれぞれに対応する供給配管が接続されている。また亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）減圧弁１８には、既設のＮ2Ｏ供給配管から亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）を利用する場合、またはボンベ減圧弁１９を介してＮ2Ｏボンベから亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）を利用する場合のそれぞれに対応する供給配管が接続されている。空気（ＡＩＲ）減圧弁２０には、既設のＡＩＲ供給配管から空気を導入する供給配管が接続されている。
【００２２】
呼吸回路３は、患者への吸気のみを通す吸気弁１０、患者からの呼気のみを通す呼気弁１１、二酸化炭素吸収キャニスタ１２、新鮮ガス開閉弁２８、呼吸回路切換弁２９、ＡＰＬ弁３０などを含む循環式呼吸回路である。またベローズインチャンバ６にも吸気・呼気が通過するので呼吸回路３に含まれる。
【００２３】
二酸化炭素吸収キャニスタ１２は、患者Ａの呼気から二酸化炭素を吸収除去し、その二酸化炭素を含まない再生呼気を循環使用するためのものである。二酸化炭素吸収キャニスタ１２の内部には、ソーダライムなどの二酸化炭素吸収剤が充填されている。新鮮ガス開閉弁２８は、吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする開閉弁であって、麻酔ガス供給部２から送られる新鮮ガスを、吸気時には呼吸バッグに導入し、呼気時には呼吸回路３に導入するためのものである。
【００２４】
ベローズインチャンバの動作説明を図２に示す。６は、ベローズインチャンバであって、内部のガスを呼吸回路３に供給する上下に伸縮可能なベローズ６ａを、透明な圧力容器であるチャンバ６ｂ内に配したものである。ベローズ６ａは通常肉薄の軟質ゴムなどで作られており、その内と外（チャンバ内）の圧力差によって、極めて敏感に伸縮動作が可能な構造になっている。
【００２５】
ベローズ６ａの内と外（チャンバ内）とは、二つのガス出入口を持つポップオフ弁６ｅを介して接続されており、またポップオフ弁６ｅの内部にはチャンバ内の圧力を受けて前記ガス流入口を開閉するダイアフラムが備えられている。
吸気相においては、図２（ａ）に示すように余剰ガス排出弁３２が閉じられ、駆動ガス発生器５から送られる駆動ガスの圧力によって、前記ポップオフ弁６ｅのダイアフラムがベローズ６ａ内外の流通を遮断し、チャンバ内へ流入した駆動ガスによってベローズ６ａが収縮させられ、呼吸回路３へ吸気ガスが押し出される。
呼気相においては、同図（ｂ）に示すように余剰ガス排出弁３２が開かれ、余剰ガスが呼吸回路３から排出され、前記ポップオフ弁６ｅを通過する際に、そのダイアフラムが抵抗となりベローズ６ａの内外に一定の差圧、例えば２ｈＰａ程度を生じさせる。これによってベローズ６ａは膨らみ上昇する。
【００２６】
このベローズインチャンバ６には、測定手段としてのベローズ位置センサ６ｄが設けられている。ベローズ位置センサ６ｄは、ベローズトップ６ｃがそれを包むチャンバ６ｂの天井から下方へ移動する距離ＤＢを測定し、測定した移動量のデータを制御部７へ送る。ベローズ位置センサ６ｄは、例えばワイヤー式リニアエンコーダー、超音波又は光学式位置センサ、磁歪式変位センサ等によって構成されている。
【００２７】
呼吸バッグ３３は患者Ａへ手動で吸気を送り込むための圧縮可能な袋状のものであり、麻酔システム１ではベンチレータ使用中には、吸気時に新鮮ガスを一時的に貯留しておくリザバーの役目もする。この呼吸バッグ３３は患者Ａへ送る吸気の供給量に応じて種々の大きさのものが用意されていて適宜交換可能となっている。
【００２８】
呼吸回路切換弁２９は、麻酔システム１の運転状態を、ベローズインチャンバ６を駆動するガスを供給する駆動ガス発生器５を用いる自動運転（ベンチレータ運転）、または呼吸バッグ３３を用いる手動運転に切り換える。ＡＰＬ弁３０は呼吸回路３から余剰ガス排出回路４に向かう流路に設けられ、手動運転時の呼吸回路３内の圧力調節に用いられる。
【００２９】
制御部７は演算手段として機能し、麻酔システム１の運転状態を制御する。この制御部７は、信号入出力部、ヒューマンインタフェース、マイクロプロセッサ・ＣＰＵ・ＭＰＵ等の演算処理手段と、記憶部としてのメモリとを少なくとも有している。制御部７は、ベンチレータ機能とモニタ機能のコントローラとして、ヒューマンインタフェース及びフローセンサ８、ベローズ位置センサ６ｄからの信号を処理し、余剰ガス排出弁３２、新鮮ガス開閉弁２８、呼吸回路切換弁２９、駆動ガス発生器５などを制御する。また制御部７は、麻酔ガス供給部２において信号入出力を有し制御可能なデバイスを使用すれば、流量計測と流量調節を担うこともできる。
【００３０】
呼吸回路３と余剰ガス排出回路４の間には、余剰ガス排出弁３２を有する。余剰ガス排出弁３２は、前記自動運転つまりベンチレータ使用中の吸気時に閉じ、呼気時に開く。余剰ガス排出弁３２の開閉は制御部７によって制御される。また余剰ガス排出弁３２を通して排出されたガスは、吸引源によって吸引された後、そのまま大気に放出されるか、あるいは必要に応じて麻酔薬や亜酸化窒素ガス等を分解および／または吸着してから大気に放出される。
【００３１】
循環式呼吸回路３に存在する吸気弁１０は、患者Ａへのガスの流れ（吸気）は許容するものの、その逆の流れは規制するように作動する。同様に呼気弁１１は、患者Ａからのガスの流れ（呼気）は許容するものの、その逆の流れは規制するように作動する。呼気の一部は二酸化炭素吸収キャニスタ１２に運ばれ、残りの一部は余剰ガスとして排出される。
駆動ガス発生器５は、換気量を制御対象とした従量制御と、換気圧力を制御対象とした従圧制御の何れも選択可能であり、制御部７によって制御される。
【００３２】
図３は、特にベンチレータ使用時のシステムコンプライアンスを説明するために必要な要素を記したものであり、図４は、特にベローズインチャンバ６における駆動量ＶＢ、移動量ＤＢ、機能的断面積ＳＢの関係を記すデータテーブル又は近似計算式の取得法を説明するものである。
以下、[機能的断面積ＳＢの決定と保存]、[システムコンプライアンスＣＳの測定と換気量ロスの補償]、[呼吸回路の毎分リーク量の測定]、それぞれについての原理的な説明を加える。
【００３３】
[機能的断面積ＳＢの決定と保存]
図４において、ベローズ６ａとチャンバ６ｂの間の空間へ、使用範囲の最小量から最大量まで、校正された容積目盛を有するシリンジ（駆動ガス発生器５）で空気量ＶＢを注入するとき、ベローズトップ６ｃは下方へＤＢ移動する。このときのＶＢをベローズトップ６ｃの移動量ＤＢで除した値を機能的断面積ＳＢと定義する。
つまり、機能的断面積ＳＢは次式によって示される。
・ＳＢ=ＶＢ／ＤＢ
上記の方法で得られた、ベローズトップの移動量ＤＢと機能的断面積ＳＢのデータテーブル、又はその近似計算式は、制御部７内のメモリに保存され、制御ソフトウェアによって制御上必要な時に参照される。
また上記シリンジで注入されたＶＢは、実際に駆動ガス発生器５によってベローズインチャンバ６を動作させる際には、測定されたＤＢの値を元に前記メモリ内から対応するＳＢを呼び出し、ベローズ駆動量ＶＢ＝ＳＢ×ＤＢとして計算され表示される。
【００３４】
[システムコンプライアンスＣＳの測定と換気量ロスの補償]
図３において、駆動ガスＶＢでチャンバ６ｂ内を加圧した時の呼吸回路３の内圧をＰｐｌ、その加圧を解放しベローズ６ａがチャンバ６ｂ天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰとするとき、制御部７は、上記機能的断面積ＳＢのデータに基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求める。
・ＣＳ＝（ＶＢ−ＶＩ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ−ＶＩ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）
図３に示すように、患者気道に接続する前にフローセンサ８の患者接続端を閉じた状態では、吸気量ＶＩ＝０となり、特にこのときのシステムコンプライアンスを初期システムコンプライアンスと呼びＣＳｉと表し、
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)となる。
制御部７は、駆動ガス発生器５を制御して、初期システムコンプライアンスＣＳｉで失われる換気量の一部ＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)を予め上乗せした駆動ガスをベローズインチャンバ６に送ることで、従量制御時の換気量ロスを補償することができる。
【００３５】
[呼吸回路の毎分リーク量の測定]
さらに、制御部７は、上記Ｐｐｌを維持する時間を十分に延長し、呼吸回路３の膨張が終了した後もさらに一定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間のベローズトップ６ｃの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、呼吸回路３の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、不図示のディスプレイに表示することができる。
【００３６】
次に図３・図５によって動作について説明する。
（１）まず、図３に示すように呼吸回路３のフローセンサ８の患者接続端を閉じる。
（２）駆動ガス発生器５から、チャンバ６ｂ内へ駆動ガスを送り、ベローズ６ａを加圧する。
（３）図５に示すように、呼吸回路３の内圧がＰｐｌとなるように加圧するとき、空気圧縮と回路材質の膨張によって、ベローズトップ６ｃは下方へＤＢ移動する。また、加圧を解放した後の呼吸回路３の安定した内圧ＰＥＥＰを記録する。
このとき移動量ＤＢはベローズトップ６ｃに取り付けられたベローズ位置センサ６ｄによって測定され、制御部７は、該ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から機能的断面積ＳＢとベローズ駆動量ＶＢを入手する。
【００３７】
（４）次に、制御部７は、前記（１）〜（３）の結果から、呼吸回路３の初期システムコンプライアンスを、ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)によって求める。
（５）一定の一回換気量を送る従量制御で人工呼吸するとき、システムコンプライアンスによる一回換気量のロスはＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)であるから、事前にこのロス分を駆動ガスに上乗せしてベローズインチャンバ６を駆動することにより、望む一回換気量が得られる。
【００３８】
（６）（３）のとき、駆動ガスＶＢでチャンバ６ｂ内を加圧した時の呼吸回路３の内圧Ｐｐｌを維持する時間を十分に延長し、呼吸回路３の膨張が終了した後もさらに一定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間のＤＢの変化量ΔＤＢから、呼吸回３路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔ が得られる。
【００３９】
さらに図５を用いて、初期システムコンプライアンスＣＳｉ・毎分リーク量ＶＬの測定方法の一例をより具体的に説明する。呼吸回路の吸気圧Ｐｐｌを一定に、例えば３０ｈＰａに維持する従圧制御で、例えば三回呼吸動作させる。一回目は均し運転であり、その直前に図５（ａ）に示すように、最初の時間ｔ１の期間、ベローズトップ６ｃがチャンバ６ｂ内天井に達して安定していることを確認し、原点校正ＤＢ＝０を行う。次の二、三回目の吸気相の前半、例えばｔ２＝４秒の期間、空気圧縮と回路材質の膨張が安定し呼吸回路３全体の圧力が均等化する期間に、同図（ｂ）に示すように、リーク量を含む呼吸回路３の初期システムコンプライアンスＣＳｉを測定する。これに続く吸気相の後半、例えばｔ３＝６秒の期間、同図（ｃ）に示すように、リークがあると３０ｈＰａを維持するためにベローズ６ａがさらに下へ駆動される。この６秒間の低下量を一分間の量ＶＬに換算する。以上二、三回目それぞれの結果を平均化し、初期システムコンプライアンスＣＳｉ、毎分リーク量ＶＬを得ることができる。
【００４０】
本実施形態によれば、機構的にはベローズインチャンバ型のベンチレータを基本としながら、ベローズの位置を測定するデバイスの追加によって、ピストン型ベンチレータの距離制御を実現することで、両者の短所を改善することができる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。本発明の麻酔システムの運転方法は麻酔システム１によって実現され、測定ステップ、記憶ステップ、演算ステップ、供給ステップは所定のプログラムを実行する制御部７より制御される。
【符号の説明】
【００４２】
１ 麻酔システム
２ 麻酔ガス供給部
３ 呼吸回路
４ 余剰ガス排出回路
５ 駆動ガス発生器
６ ベローズインチャンバ
６ａ ベローズ
６ｂ チャンバ
６ｃ ベローズトップ
６ｄ ベローズ位置センサ
６ｅ ポップオフ弁
７ 制御部
８ フローセンサ
１０ 吸気弁
１１ 呼気弁
１２ 二酸化炭素吸収キャニスタ
２６ 気化器
２８ 新鮮ガス開閉弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、麻酔システムおよび麻酔システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、全身麻酔において患者呼吸管理を担う麻酔用ベンチレータには、大別して、（１）ガス駆動ベローズインチャンバ型ベンチレータ、（２）電気駆動ピストン型ベンチレータの二種類がある。ベローズインチャンバ型のベンチレータの従来技術として特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００３】
前者が駆動ガス量を制御するのに対し、後者はピストンの移動距離を制御する。
それぞれに特徴があるが、特に呼吸回路の圧−容量コンプライアンス、以下臨床の慣例に従い「システムコンプライアンス」と呼ぶ、の影響によって生じる一回換気量ロスに対する補償方法が大きく異なっている。
【特許文献１】特開２０００−３２５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、今日麻酔用ベンチレータとして主に用いられているベローズインチャンバは、呼気相でベローズが上昇する倒立型と呼ばれるタイプであり、（１）ベローズの動きが直視可能でベンチレータ動作の正常性モニタとして機能する、（２）呼吸回路のリークやガス不足が生じてもすぐには換気動作異常とならず、しかもその状態を発見しやすい、（３）ベローズは患者呼気を受けて受動的に上昇するため患者との同調性に優れる、（４）ベローズは駆動ガスによって駆動されるので従量制御・従圧制御どちらにも無理なく対応できる、などの利点を有する。他方、ベローズは元来安定した断面積を有しないため駆動量を正確に測定できない。そのため他の手段、例えば精度的に限界のある差圧検出型のフローセンサなどに頼る他なく、システムコンプライアンスの測定に限界があった。このため、従量制御時のシステムコンプライアンスによる換気量のロスを十分な精度で補償することが困難であるという問題があった。
【０００５】
他方ピストン型のベンチレータでは、駆動量＝断面積×移動距離であり、システムコンプライアンスの測定は比較的容易であり信頼性も高い。しかし、ピストン型のベンチレータは通常電気モータで駆動され、（１）患者呼気との同調性がないこと、（２）呼吸回路にリークがあっても一見正常に動作するので、気づいた時には回路内ガス不足により大きな陰圧を生じること、（３）ピストンの質量が大きいので流量の俊敏な制御が必要な従圧制御には向かないことなどの欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ベローズインチャンバ型のベンチレータを用いた場合であっても、従量制御時のシステムコンプライアンスによる換気量のロスを十分な精度で補償することができる麻酔システムおよび麻酔システムの運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の麻酔システムは、吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムにおいて、前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定する測定手段と、
前記ベローズと前記チャンバの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入し、前記ベローズトップの移動量と、該駆動ガス所定量を前記ベローズトップの移動量で除した機能的断面積の、制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として、工場出荷以前に予め記憶するメモリと、そこから参照されるデータと、患者気道に接続する前に駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化とからリーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算手段と、患者気道に接続後に、前記リーク量を含むシステムコンプライアンスによって失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給手段とを有する。
【０００８】
本発明によれば、リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量の一部を予め上乗せして送ることで、ベローズインチャンバ型のベンチレータを用いた場合であっても、前記ベローズインチャンバ型のベンチレータの利点をそのままに、従量制御時の換気量ロスを十分な精度で補償することができる。
【０００９】
また上記発明において、前記演算手段は、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、駆動ガスでチャンバ内を加圧し、呼吸回路内圧が一定の圧Ｐｐｌで安定したときのベローズトップの移動量をＤＢ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から参照されるベローズ駆動量と機能的断面積をＶＢ、ＳＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼ぶ。
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給手段は、患者接続端を患者気道に接続し、駆動ガスＶＢでベローズインチャンバを駆動したとき、吸気プラトー圧Ｐｐｌ、呼気終末圧ＰＥＥＰであるとすると、前記ＣＳｉにＰｐｌとＰＥＥＰの差を乗じた量、ＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ) を上乗せした駆動ガス量として供給するものである。
【００１０】
また上記発明において、前記演算手段は、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示することができる。
【００１１】
また本発明の麻酔システムの運転方法は、吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムの運転方法において、前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定手段によって測定する測定ステップと、該駆動ガス所定量を前記ベローズトップの移動量で除した機能的断面積と前期ベローズトップの移動量のデータテーブル又は近似計算式を制御ソフトウェアが参照する参照ステップと、前記の参照データと、患者気道に接続する前に駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化とに基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算ステップと、患者気道に接続後、前記リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給ステップと、を有する。
【００１２】
本発明によれば、リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量の一部を予め上乗せして送ることで、従量制御時の換気量ロスを補償することができる。
【００１３】
上記発明において、前記演算ステップでは、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧をＰｐｌ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記機能的断面積をＳＢ、前記ベローズトップの移動量ＤＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼ぶ。
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給ステップでは、患者接続端を患者気道に接続し、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧をＰｐｌ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰであるとすると、前記ＣＳｉにＰｐｌとＰＥＥＰの差を乗じた量、ＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ) を上乗せした駆動ガス量として供給する。
【００１４】
また上記発明において、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示するステップをさらに含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ベローズインチャンバ型のベンチレータを用いた場合であっても、前記ベローズインチャンバ型のベンチレータの利点をそのままに、従量制御時の換気量のロスを十分な精度で補償することができる麻酔システムおよび麻酔システムの運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】配管系統を中心に本発明の実施の形態を示す麻酔システム全体の構成図である。
【図２】ベローズインチャンバにおける吸気と呼気の動作を説明するための図である。
【図３】初期システムコンプライアンス測定の原理を説明するための簡易図である。
【図４】機能的断面積ＳＢとベローズトップの移動量ＤＢのデータテーブル又は近似計算式の取得方法とデータ例である。
【図５】初期システムコンプライアンスＣＳｉと毎分リーク量ＶＬの測定方法を具体的に説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、配管系統を中心に本発明の実施の形態を示す麻酔システム全体の構成図である。図１に示すように、麻酔システム１は、麻酔ガス供給部２、ベローズインチャンバ６を含む循環式の呼吸回路３、余剰ガス排出回路４、駆動ガス発生器５、を有する。
なお、ベローズインチャンバ６は、駆動ガス発生器５と並んでベンチレータ（人口呼吸器）の主な構成要素であるが、ベローズインチャンバ６の内部を呼吸気が通過することから呼吸回路３の一部でもあり、本出願ではこの考え方により以下の説明を行う。
【００１９】
麻酔ガス供給部２は、酸素（Ｏ2）又は、酸素（Ｏ2）に亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）又は空気のいずれか一方を加え、これに気化器２６において揮発性麻酔薬を気化させたガスを混合し新鮮ガスとして呼吸回路３へ供給する。呼吸回路３は循環式呼吸回路であり、麻酔ガス供給部２から供給される新鮮ガスと、患者Ａの呼気から二酸化炭素を吸収除去した後の循環気を混合し、吸気として患者Ａに送る。余剰ガス排出回路４は、余剰ガス排出弁３２を出た余剰ガスを、余剰ガスインタフェース３３を介して、室内に漏らさないように、また呼吸回路３に有害な吸引圧が及ばないようにして吸引源へ排出する。
【００２０】
麻酔ガス供給部２は、酸素（Ｏ2）、亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）、空気（ＡＩＲ）それぞれの減圧弁１６・１８・２０と、流量調節弁１３・１４・１５、流量計２１・２２・２３、揮発性麻酔薬の気化器２６、Ｏ2フラッシュ弁２７を有する。気化器２６は、酸素（Ｏ2）、亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）、空気（ＡＩＲ）の混合ガスを導入し、これに揮発性麻酔薬、例えばハロタン、エンフルラン、イソフルラン、セボフルラン、デスフルラン等を気化させて混合する。Ｏ2フラッシュ弁２７は、前記減圧弁、流量調節弁・流量計と気化器２６を経ずに、酸素を呼吸回路３に供給可能に設けられている。
【００２１】
酸素（Ｏ2）減圧弁１６には、既設のＯ2供給配管から酸素ガス（Ｏ2）を利用する場合、またはボンベ減圧弁１７を介してＯ2ボンベから酸素ガス（Ｏ2）を利用する場合のそれぞれに対応する供給配管が接続されている。また亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）減圧弁１８には、既設のＮ2Ｏ供給配管から亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）を利用する場合、またはボンベ減圧弁１９を介してＮ2Ｏボンベから亜酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）を利用する場合のそれぞれに対応する供給配管が接続されている。空気（ＡＩＲ）減圧弁２０には、既設のＡＩＲ供給配管から空気を導入する供給配管が接続されている。
【００２２】
呼吸回路３は、患者への吸気のみを通す吸気弁１０、患者からの呼気のみを通す呼気弁１１、二酸化炭素吸収キャニスタ１２、新鮮ガス開閉弁２８、呼吸回路切換弁２９、ＡＰＬ弁３０などを含む循環式呼吸回路である。またベローズインチャンバ６にも吸気・呼気が通過するので呼吸回路３に含まれる。
【００２３】
二酸化炭素吸収キャニスタ１２は、患者Ａの呼気から二酸化炭素を吸収除去し、その二酸化炭素を含まない再生呼気を循環使用するためのものである。二酸化炭素吸収キャニスタ１２の内部には、ソーダライムなどの二酸化炭素吸収剤が充填されている。新鮮ガス開閉弁２８は、吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする開閉弁であって、麻酔ガス供給部２から送られる新鮮ガスを、吸気時には呼吸バッグに導入し、呼気時には呼吸回路３に導入するためのものである。
【００２４】
ベローズインチャンバの動作説明を図２に示す。６は、ベローズインチャンバであって、内部のガスを呼吸回路３に供給する上下に伸縮可能なベローズ６ａを、透明な圧力容器であるチャンバ６ｂ内に配したものである。ベローズ６ａは通常肉薄の軟質ゴムなどで作られており、その内と外（チャンバ内）の圧力差によって、極めて敏感に伸縮動作が可能な構造になっている。
【００２５】
ベローズ６ａの内と外（チャンバ内）とは、二つのガス出入口を持つポップオフ弁６ｅを介して接続されており、またポップオフ弁６ｅの内部にはチャンバ内の圧力を受けて前記ガス流入口を開閉するダイアフラムが備えられている。
吸気相においては、図２（ａ）に示すように余剰ガス排出弁３２が閉じられ、駆動ガス発生器５から送られる駆動ガスの圧力によって、前記ポップオフ弁６ｅのダイアフラムがベローズ６ａ内外の流通を遮断し、チャンバ内へ流入した駆動ガスによってベローズ６ａが収縮させられ、呼吸回路３へ吸気ガスが押し出される。
呼気相においては、同図（ｂ）に示すように余剰ガス排出弁３２が開かれ、余剰ガスが呼吸回路３から排出され、前記ポップオフ弁６ｅを通過する際に、そのダイアフラムが抵抗となりベローズ６ａの内外に一定の差圧、例えば２ｈＰａ程度を生じさせる。これによってベローズ６ａは膨らみ上昇する。
【００２６】
このベローズインチャンバ６には、測定手段としてのベローズ位置センサ６ｄが設けられている。ベローズ位置センサ６ｄは、ベローズトップ６ｃがそれを包むチャンバ６ｂの天井から下方へ移動する距離ＤＢを測定し、測定した移動量のデータを制御部７へ送る。ベローズ位置センサ６ｄは、例えばワイヤー式リニアエンコーダー、超音波又は光学式位置センサ、磁歪式変位センサ等によって構成されている。
【００２７】
呼吸バッグ３３は患者Ａへ手動で吸気を送り込むための圧縮可能な袋状のものであり、麻酔システム１ではベンチレータ使用中には、吸気時に新鮮ガスを一時的に貯留しておくリザバーの役目もする。この呼吸バッグ３３は患者Ａへ送る吸気の供給量に応じて種々の大きさのものが用意されていて適宜交換可能となっている。
【００２８】
呼吸回路切換弁２９は、麻酔システム１の運転状態を、ベローズインチャンバ６を駆動するガスを供給する駆動ガス発生器５を用いる自動運転（ベンチレータ運転）、または呼吸バッグ３３を用いる手動運転に切り換える。ＡＰＬ弁３０は呼吸回路３から余剰ガス排出回路４に向かう流路に設けられ、手動運転時の呼吸回路３内の圧力調節に用いられる。
【００２９】
制御部７は演算手段として機能し、麻酔システム１の運転状態を制御する。この制御部７は、信号入出力部、ヒューマンインタフェース、マイクロプロセッサ・ＣＰＵ・ＭＰＵ等の演算処理手段と、記憶部としてのメモリとを少なくとも有している。制御部７は、ベンチレータ機能とモニタ機能のコントローラとして、ヒューマンインタフェース及びフローセンサ８、ベローズ位置センサ６ｄからの信号を処理し、余剰ガス排出弁３２、新鮮ガス開閉弁２８、呼吸回路切換弁２９、駆動ガス発生器５などを制御する。また制御部７は、麻酔ガス供給部２において信号入出力を有し制御可能なデバイスを使用すれば、流量計測と流量調節を担うこともできる。
【００３０】
呼吸回路３と余剰ガス排出回路４の間には、余剰ガス排出弁３２を有する。余剰ガス排出弁３２は、前記自動運転つまりベンチレータ使用中の吸気時に閉じ、呼気時に開く。余剰ガス排出弁３２の開閉は制御部７によって制御される。また余剰ガス排出弁３２を通して排出されたガスは、吸引源によって吸引された後、そのまま大気に放出されるか、あるいは必要に応じて麻酔薬や亜酸化窒素ガス等を分解および／または吸着してから大気に放出される。
【００３１】
循環式呼吸回路３に存在する吸気弁１０は、患者Ａへのガスの流れ（吸気）は許容するものの、その逆の流れは規制するように作動する。同様に呼気弁１１は、患者Ａからのガスの流れ（呼気）は許容するものの、その逆の流れは規制するように作動する。呼気の一部は二酸化炭素吸収キャニスタ１２に運ばれ、残りの一部は余剰ガスとして排出される。
駆動ガス発生器５は、換気量を制御対象とした従量制御と、換気圧力を制御対象とした従圧制御の何れも選択可能であり、制御部７によって制御される。
【００３２】
図３は、特にベンチレータ使用時のシステムコンプライアンスを説明するために必要な要素を記したものであり、図４は、特にベローズインチャンバ６における駆動量ＶＢ、移動量ＤＢ、機能的断面積ＳＢの関係を記すデータテーブル又は近似計算式の取得法を説明するものである。
以下、[機能的断面積ＳＢの決定と保存]、[システムコンプライアンスＣＳの測定と換気量ロスの補償]、[呼吸回路の毎分リーク量の測定]、それぞれについての原理的な説明を加える。
【００３３】
[機能的断面積ＳＢの決定と保存]
図４において、ベローズ６ａとチャンバ６ｂの間の空間へ、使用範囲の最小量から最大量まで、校正された容積目盛を有するシリンジ（駆動ガス発生器５）で空気量ＶＢを注入するとき、ベローズトップ６ｃは下方へＤＢ移動する。このときのＶＢをベローズトップ６ｃの移動量ＤＢで除した値を機能的断面積ＳＢと定義する。
つまり、機能的断面積ＳＢは次式によって示される。
・ＳＢ=ＶＢ／ＤＢ
上記の方法で得られた、ベローズトップの移動量ＤＢと機能的断面積ＳＢのデータテーブル、又はその近似計算式は、制御部７内のメモリに保存され、制御ソフトウェアによって制御上必要な時に参照される。
また上記シリンジで注入されたＶＢは、実際に駆動ガス発生器５によってベローズインチャンバ６を動作させる際には、測定されたＤＢの値を元に前記メモリ内から対応するＳＢを呼び出し、ベローズ駆動量ＶＢ＝ＳＢ×ＤＢとして計算され表示される。
【００３４】
[システムコンプライアンスＣＳの測定と換気量ロスの補償]
図３において、駆動ガスＶＢでチャンバ６ｂ内を加圧した時の呼吸回路３の内圧をＰｐｌ、その加圧を解放しベローズ６ａがチャンバ６ｂ天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰとするとき、制御部７は、上記機能的断面積ＳＢのデータに基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求める。
・ＣＳ＝（ＶＢ−ＶＩ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ−ＶＩ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）
図３に示すように、患者気道に接続する前にフローセンサ８の患者接続端を閉じた状態では、吸気量ＶＩ＝０となり、特にこのときのシステムコンプライアンスを初期システムコンプライアンスと呼びＣＳｉと表し、
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)となる。
制御部７は、駆動ガス発生器５を制御して、初期システムコンプライアンスＣＳｉで失われる換気量の一部ＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)を予め上乗せした駆動ガスをベローズインチャンバ６に送ることで、従量制御時の換気量ロスを補償することができる。
【００３５】
[呼吸回路の毎分リーク量の測定]
さらに、制御部７は、上記Ｐｐｌを維持する時間を十分に延長し、呼吸回路３の膨張が終了した後もさらに一定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間のベローズトップ６ｃの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、呼吸回路３の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、不図示のディスプレイに表示することができる。
【００３６】
次に図３・図５によって動作について説明する。
（１）まず、図３に示すように呼吸回路３のフローセンサ８の患者接続端を閉じる。
（２）駆動ガス発生器５から、チャンバ６ｂ内へ駆動ガスを送り、ベローズ６ａを加圧する。
（３）図５に示すように、呼吸回路３の内圧がＰｐｌとなるように加圧するとき、空気圧縮と回路材質の膨張によって、ベローズトップ６ｃは下方へＤＢ移動する。また、加圧を解放した後の呼吸回路３の安定した内圧ＰＥＥＰを記録する。
このとき移動量ＤＢはベローズトップ６ｃに取り付けられたベローズ位置センサ６ｄによって測定され、制御部７は、該ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から機能的断面積ＳＢとベローズ駆動量ＶＢを入手する。
【００３７】
（４）次に、制御部７は、前記（１）〜（３）の結果から、呼吸回路３の初期システムコンプライアンスを、ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)によって求める。
（５）一定の一回換気量を送る従量制御で人工呼吸するとき、システムコンプライアンスによる一回換気量のロスはＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)であるから、事前にこのロス分を駆動ガスに上乗せしてベローズインチャンバ６を駆動することにより、望む一回換気量が得られる。
【００３８】
（６）（３）のとき、駆動ガスＶＢでチャンバ６ｂ内を加圧した時の呼吸回路３の内圧Ｐｐｌを維持する時間を十分に延長し、呼吸回路３の膨張が終了した後もさらに一定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間のＤＢの変化量ΔＤＢから、呼吸回３路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔ が得られる。
【００３９】
さらに図５を用いて、初期システムコンプライアンスＣＳｉ・毎分リーク量ＶＬの測定方法の一例をより具体的に説明する。呼吸回路の吸気圧Ｐｐｌを一定に、例えば３０ｈＰａに維持する従圧制御で、例えば三回呼吸動作させる。一回目は均し運転であり、その直前に図５（ａ）に示すように、最初の時間ｔ１の期間、ベローズトップ６ｃがチャンバ６ｂ内天井に達して安定していることを確認し、原点校正ＤＢ＝０を行う。次の二、三回目の吸気相の前半、例えばｔ２＝４秒の期間、空気圧縮と回路材質の膨張が安定し呼吸回路３全体の圧力が均等化する期間に、同図（ｂ）に示すように、リーク量を含む呼吸回路３の初期システムコンプライアンスＣＳｉを測定する。これに続く吸気相の後半、例えばｔ３＝６秒の期間、同図（ｃ）に示すように、リークがあると３０ｈＰａを維持するためにベローズ６ａがさらに下へ駆動される。この６秒間の低下量を一分間の量ＶＬに換算する。以上二、三回目それぞれの結果を平均化し、初期システムコンプライアンスＣＳｉ、毎分リーク量ＶＬを得ることができる。
【００４０】
本実施形態によれば、機構的にはベローズインチャンバ型のベンチレータを基本としながら、ベローズの位置を測定するデバイスの追加によって、ピストン型ベンチレータの距離制御を実現することで、両者の短所を改善することができる。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。本発明の麻酔システムの運転方法は麻酔システム１によって実現され、測定ステップ、記憶ステップ、演算ステップ、供給ステップは所定のプログラムを実行する制御部７より制御される。
【符号の説明】
【００４２】
１ 麻酔システム
２ 麻酔ガス供給部
３ 呼吸回路
４ 余剰ガス排出回路
５ 駆動ガス発生器
６ ベローズインチャンバ
６ａ ベローズ
６ｂ チャンバ
６ｃ ベローズトップ
６ｄ ベローズ位置センサ
６ｅ ポップオフ弁
７ 制御部
８ フローセンサ
１０ 吸気弁
１１ 呼気弁
１２ 二酸化炭素吸収キャニスタ
２６ 気化器
２８ 新鮮ガス開閉弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムにおいて、
前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定する測定手段と、
前記ベローズと前記チャンバの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入するとき、前記ベローズトップの移動量と、該所定量を該移動量で除した機能的断面積のデータを制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として、工場出荷以前に予め記憶するメモリと、
前記移動量と機能的断面積のデータテーブル又は近似計算式と、患者気道に接続する前に、駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化に基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算手段と、
患者気道に接続後、前記リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給手段と、を有することを特徴とする麻酔システム。
【請求項２】
前記演算手段は、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、駆動ガスで前記チャンバ内を加圧し、前記呼吸回路内圧が一定の圧Ｐｐｌで安定したときのベローズトップの移動量をＤＢ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から参照されるベローズ駆動量と機能的断面積をＶＢ、ＳＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼び、
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給手段は、患者気道に接続後、前記上乗せする駆動ガスをＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)とすることを特徴とする請求項１に記載の麻酔システム。
【請求項３】
前記演算手段は、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示することができることを特徴とする請求項２に記載の麻酔システム。
【請求項４】
吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムの運転方法において、
前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定手段によって測定する測定ステップと、
前記ベローズと前記チャンバの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入するとき、前記ベローズトップの移動量と、該所定量を該移動量で除した機能的断面積のデータを制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として、工場出荷以前に予め記憶する記憶ステップと、
前記移動量と機能的断面積のデータテーブル又は近似計算式と、患者気道に接続する前に、駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化に基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算ステップと、
患者気道に接続後、前記システムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給ステップと、を有することを特徴とする麻酔システムの運転方法。
【請求項５】
前記演算ステップは、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、駆動ガスで前記チャンバ内を加圧し、前記呼吸回路内圧が一定の圧Ｐｐｌで安定したときのベローズトップの移動量をＤＢ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から参照されるベローズ駆動量と機能的断面積をＶＢ、ＳＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼び、
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給ステップは、前記上乗せした駆動ガスをＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)とすることを特徴とする請求項４に記載の麻酔システムの運転方法。
【請求項６】
前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の麻酔システムの運転方法。
【請求項１】
吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムにおいて、
前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定する測定手段と、
前記ベローズと前記チャンバの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入するとき、前記ベローズトップの移動量と、該所定量を該移動量で除した機能的断面積のデータを制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として、工場出荷以前に予め記憶するメモリと、
前記移動量と機能的断面積のデータテーブル又は近似計算式と、患者気道に接続する前に、駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化に基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算手段と、
患者気道に接続後、前記リーク量を含むシステムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給手段と、を有することを特徴とする麻酔システム。
【請求項２】
前記演算手段は、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、駆動ガスで前記チャンバ内を加圧し、前記呼吸回路内圧が一定の圧Ｐｐｌで安定したときのベローズトップの移動量をＤＢ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から参照されるベローズ駆動量と機能的断面積をＶＢ、ＳＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼び、
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給手段は、患者気道に接続後、前記上乗せする駆動ガスをＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)とすることを特徴とする請求項１に記載の麻酔システム。
【請求項３】
前記演算手段は、前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示することができることを特徴とする請求項２に記載の麻酔システム。
【請求項４】
吸気量に新鮮ガス定常流が加算されないようにする新鮮ガス開閉弁と、ベローズインチャンバとを備えた循環式呼吸回路を含む麻酔システムの運転方法において、
前記ベローズトップが前記ベローズを包むチャンバの天井から下方へ移動する距離を測定手段によって測定する測定ステップと、
前記ベローズと前記チャンバの間の空間へ所定量の駆動ガスを注入するとき、前記ベローズトップの移動量と、該所定量を該移動量で除した機能的断面積のデータを制御ソフトウェアが参照可能なデータテーブル又は近似計算式として、工場出荷以前に予め記憶する記憶ステップと、
前記移動量と機能的断面積のデータテーブル又は近似計算式と、患者気道に接続する前に、駆動ガスを送ることによって生じる呼吸回路内圧の変化に基づいて、リーク量を含むシステムコンプライアンスを求める演算ステップと、
患者気道に接続後、前記システムコンプライアンスで失われる換気量を予め上乗せした駆動ガスを前記ベローズインチャンバに供給する供給ステップと、を有することを特徴とする麻酔システムの運転方法。
【請求項５】
前記演算ステップは、患者気道に接続する前に患者接続端を閉じた状態で、駆動ガスで前記チャンバ内を加圧し、前記呼吸回路内圧が一定の圧Ｐｐｌで安定したときのベローズトップの移動量をＤＢ、その加圧を解放し前記ベローズが前記チャンバの天井に接して安定しているときの圧をＰＥＥＰ、前記ＤＢに対応する値として前記データテーブル又は近似計算式から参照されるベローズ駆動量と機能的断面積をＶＢ、ＳＢとするとき、リーク量を含むシステムコンプライアンスＣＳを次式によって求め、特にこれを初期システムコンプライアンスＣＳｉと呼び、
・ＣＳｉ＝ＶＢ／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ）＝（ＳＢ×ＤＢ）／（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)
前記供給ステップは、前記上乗せした駆動ガスをＣＳｉ×（Ｐｐｌ−ＰＥＥＰ)とすることを特徴とする請求項４に記載の麻酔システムの運転方法。
【請求項６】
前記駆動ガスＶＢでチャンバ内を加圧した時の呼吸回路内圧Ｐｐｌを維持する時間を所定時間継続し、前記呼吸回路の膨張が終了した後もさらに所定時間Ｔ（秒）加圧を続け、その間の前記ベローズトップの移動量ＤＢの変化量ΔＤＢから、前記呼吸回路の毎分リーク量ＶＬ＝ＳＢ×ΔＤＢ×６０／Ｔを求め、表示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の麻酔システムの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−４５５９３（Ｐ２０１１−４５５９３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７５５０（Ｐ２００９−１９７５５０）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００２００６７７）泉工医科工業株式会社 (56)
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００２００６７７）泉工医科工業株式会社 (56)
[ Back to top ]