JP2000513618A

JP2000513618A - 呼吸装置のための特殊ガス投与量供給装置

Info

Publication number: JP2000513618A
Application number: JP10545345A
Authority: JP
Inventors: ハイノネン，エルッキ
Original assignee: インストルメンタリウムコーポレイション
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 2000-10-17
Also published as: EP0923397A1; WO1998047555A1; US5918596A; EP0923397B1; CA2255010A1

Abstract

(57)【要約】呼吸装置のための特殊ガス投与量供給装置（１３）は、特殊ガス供給源（１５）に接続されている特殊ガス流れ導管（１９）を有する。特殊ガス投与量供給装置（１３）は、特殊ガスのためのキャリアガス供給源（２３）を備え、好適には患者呼吸回路（２）の吸気分岐（６）からガスを回収することによってキャリアガスが得られる。所望の特殊ガス投与量パラメータ及び患者の呼吸パターンとに従って制御可能である弁（２１）は、特殊ガス投与量供給装置（１３）の出口導管（２２）へ供給するために、特殊ガスをキャリアガスへ流入させる。出口導管（２２）が、患者への供給のために、呼吸回路（２）の患者分岐（６）に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】呼吸装置のための特殊ガス投与量供給装置発明の背景呼吸器治療においては、患者は呼吸器に接続され、同呼吸器が患者の呼吸を補助する。呼吸器は、典型的には、所定の割合の一つ又はそれ以上のガスが入っている呼吸ガスを混合して作成する手段を備え、加圧されているガス源が呼吸器に接続される。ガス混合物は十分な量の酸素を含まなくてはならない。この理由で、ガスの一つは常に酸素であり、あるいは又、最も簡単化された単一ガス源の装置においては、ガスは空気となる。酸素と混合されるべき他のガスは、最も典型的には、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）を含み、ヘリウム又はキセノンを含むこともある。混合機能を果たすために、各ガス流れ経路はガス流量を調節するための調節手段を有し、これは典型的には弁である。現在の技術状態では、マイクロプロセッサ制御装置が種々の圧力センサ、流れセンサ、及び／又は位置センサから受け取る情報に従って、これらの調節手段がマイクロプロセッサ制御装置によって動かされ、所定の制御パラメータ値へ調節する。制御パラメータは、呼吸パターンを規定する複数の様々な基準を含む。これらのパラメータは、例えば、吸気及び呼気の時間、呼吸回数、一回呼吸量（一回の呼吸の容量）、吸気流量、吸気圧力、及び終末呼気陽圧である。現在の呼吸器治療は、患者が自力で呼吸するように促す。したがって、現状技術水準の人工呼吸器は、患者による自発呼吸の試みを補助すると共に、必要なときに呼吸を補助する又は呼吸を行うための圧力を供給するようにされている。患者は、吸気分枝と、呼気分枝と、気管内挿入管又は呼吸マスクで終わっている患者分枝とを備える呼吸回路を通して呼吸器に接続される。これらの要素がＹ字部品コネクタで一緒に接続される。吸気分岐が呼吸器に呼吸ガス混合物用出口で接続されると共に、Ｙ字コネクタの入口に接続される。呼気分岐がＹ字コネクタの出口に接続されると共に、呼吸器内に普通は含まれる呼気弁に接続される。患者が呼吸回路に接続されて、患者分岐を通して気管内挿入管又は呼吸マスクへ接続される。患者が吸気を行っているときには、呼気弁が閉じられる。超過圧力によって、呼吸ガスが吸気分岐を通して気管内挿入管又は呼吸マスクへ、さらに患者の肺へと供給される。呼気の間は、呼吸器にさらに含まれる吸気弁が閉じられて、呼気弁が開かれ、肺の内部の圧力を減少させる。この圧力減少は肺の張力及び弾性に基づいている。一回呼吸量は、最も小さい赤ん坊の場合の数十ミリリットルから大人の場合の１リットル以上までに及ぶ。呼吸数はさらに毎分数十回から下は毎分数回まで変化する。代表的な呼吸ガス流量は１リットル／分の水準から上は１０リットル／分までに及ぶが、これらの値を越えることさえあり得る。呼吸ガスの容積が吸気期の間に供給され、この期間は典型的には呼吸周期の三分の一である。したがって、ピーク吸気流量は容易に３０リットル／分を越え、予め設定される吸気圧力に基づく吸気調節において、瞬間的には１００リットル／分に到達する。呼吸治療時には、診断及び治療のために、特殊ガスを含む呼吸ガスを作り上げる必要性が存在する。典型的な特殊ガスは、血液酸素飽和度を引き上げる肺血流及び患者酸素取り込みを向上させるための一酸化窒素（ＮＯ）、肺機能残気量（ＦＲＣ）を測定するためのＳＦ₆（六フッ化硫黄）、及び肺毛細血管血流を測定するための一酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ）である。ガスは、例えば欧州特許第ＥＰ６４０３５７号に示されるような複数機能用単一ガス貯留器へ一緒にされてもよい。調節されるガスが極めて少量であるので、一酸化窒素（ＮＯ）の供給又は投与から特殊な問題が生じる。通常の水準は、０．１ｐｐｍ（百万分の一）から始まって上は数十ｐｐｍまでである。調節を容易にするために、ＮＯガスが圧力容器中のＮ₂中で約１００〜１０００ｐｐｍへ割合に希釈され、この圧力容器からガスが供給される。他の問題はＮＯの反応性である。Ｏ₂と共にＮＯから、極めて毒性の強い最終生成物である二酸化窒素（ＮＯ₂）が生成される。この生成を最小に抑えるためには、ＮＯ及びＯ₂が互いと反応せざるを得ない接触時間を最小に抑える供給システムを設計することが有利となる。供給システムの有利な形態に対するさらなる要求条件は使用者人間工学から発生する。患者を世話する人は上述の呼吸回路を着けた状態で患者の口の近くでしばしば仕事をする。この領域で必要とされる付加的な装置が少なければ少ないほど、人間工学的な観点からはよい装置である。現状の技術は、呼吸回路構成要素を通して患者に前もって設定された量の特殊ガスを供給するために、様々な供給システムを備える。供給システムは呼吸回路構成要素を備えている。供給システムは吸気と、連続で又は同期して、作動してもよい。欧州特許第ＥＰ６４０３５６号は補助的に患者に呼吸をさせるために連続流れ供給システムを提示している。このシステムにおいては、ガス混合装置内で特殊ガスが呼吸ガスと混合される。呼吸回路が接続管を使用して変更される。吸気分岐と呼気分岐の両方がこの接続管と接続される。したがって、患者は吸気分岐を通して接続管からガスを吸入し、呼気分岐を通して接続管へガスを吐出する。ガス混合装置は添加される所定の濃度の特殊ガスと共に呼吸ガスの連続した流れを接続管に供給する。供給システムにおいては、ピーク流量要求条件を満たすために、連続流量が２０リットル／分に設定される。より大きいピーク流量でさえも接続管からの逆流としては可能である。ＮＯとＯ₂の反応時間を最小に抑えると共に、患者が接続管を通して既に吐き出したガスを再吸入する危険性を最小に抑えるために、比較的高い流量が使用される。この装置は、ＮＯ供給の前述の問題を解決するが、高流量であるために、この装置は呼吸ガス及びＮＯの非常に大きな損失を引き起こす。特に、ＮＯは非常に高価であり、経済的損失をも引き起こす。ＮＯ及び最終生成物ＮＯ₂ の有毒性により、排気装置は安全な作業のための必須条件である。さらに、この装置は呼吸器からの呼吸補助を必要とする患者に関する供給の問題を解決してはいない。呼吸器に関する供給システムが欧州特許第ＥＰ６４０３５７号に示されている。記載されるシステムは、この場合にはＮＯ、トレーサガス、及び希釈ガスの一定濃度の混合物である特殊ガスを呼吸回路を通して肺へ供給するためのものである。特殊ガスが接続管を介して呼吸回路へ供給される。供給システムが、呼吸器の呼気端部から測定されるトレーサガスによって、フィードバック制御される。供給システムが、説明されてはいないが、換気装置によって制御されるので、特殊ガス供給は自然と搏動性を持ち、吸気流れの変動と同期していると結論できる。ＮＯ₂形成の危険性を最小に抑えるために、たとえ気管内挿入管を通して肺の内部へ入れてでも、特殊ガス混合物接続管をできるかぎり患者の肺の近くに引き入れることが有利であると記述されている。しかしながら、特殊ガスの少ない流れの問題が残っており、この問題がさらに強調されてさえいる。第一に、接続管が長ければ長いほど、システムを始動させるときに特殊ガスが配管の患者端部に到達するまでにかかる時間が長くなる。少ない供給の例は以下のようになるでろう。５０ｍｌの一回呼吸量で、１０００ｐｐｍの供給源からの０．５ｐｐｍのＮＯ濃度が一秒で供給される。このためには、０．０２５ｍｌのパルス容積が必要となる。直径１ｍｍである接続管の場合には、この容積は管の３ｃｍを占める。第二に、さらに悪いことに、吸気時に、特殊ガスが供給されるべきときに、呼吸回路内の圧力が増加する。増加した圧力は接続管のガスの圧縮を引き起こさせ、少量のガスが肺へ流れることを妨げる。呼気時に、圧力が減少させられ、圧縮された特殊ガスが接続管から直接呼気流れへ流れ出し、必要とされる治療効果が達成されない。これら両方の問題が、特殊ガスの流れが少なくなるほど且つ接続管が長くなるほど、悪化させられる。第三に、接続管又は第二ガス混合装置が患者に近くなるほど、解決策は人間工学的に悪くなる。欧州特許第ＥＰ６４０３５７号の他の実施形態においては、特殊ガスが呼吸器内で混合される。しかしながら、表題「一酸化窒素の管理のための試作モデルを使用した、異なる一回呼吸量に関する機械的な換気時の吸入された一酸化窒素（ＮＯ）の異なる量に適した二酸化窒素（ＮＯ₂）の生成」のＲ．クレン（Ｋｕｈｌｅｎ）らによって記された論説に記載されているように、（ＮＯ）管理特殊ガスと呼吸ガスとの間の反応時間が長くされることにより、ＮＯ₂形成が増加される恐れがある。しかしながら、有害な合成物が米国特許第ＵＳ５４８５８２７号に記されるようなガス洗浄器によって吸入直前に呼吸ガスから除去されてもよい。さらに、呼吸器を出る呼吸ガス全てが肺へ到達するわけではないことから、特殊ガスのある種の消失が起こる。したがって、この装置は呼吸器から吐き出されるガスを廃棄する必要性を生じさせる。人間工学の観点から、患者の近くに付加的な装置を必要としないので、この実施形態は有利である。しかしながら、ガス洗浄器が必要となる可能性は人間工学を損なうであろう。米国特許第ＵＳ５４２３３１３号は欧州特許第ＥＰ６４０３５７号に記載のものと類似の要素を備える呼吸治療装置と共に使用される特殊ガス供給装置を記載している。この装置は制御の観点から欧州特許羽第ＥＰ６４０３５７号と異なっている。欧州特許第ＥＰ６４０３５７号は吸入される混合物中の特殊ガスを一定濃度にすることを目標としている一方で、米国特許第ＵＳ５４２３３１３号に記載されるシステムは呼吸周期と無関係なパルスで特殊ガスを供給する。有利なパルス周波数が５３Ｈｚとなるように規定される。高周波パルスの場合には、拡散により、より一様なガス分布が肺へ到達することが特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、全特殊ガス流量範囲が非常に低く、同様に欧州特許第ＥＰ６４０３５７号に対して挙げられた問題がここでも存在するという事実を高周波パルスは変えていない。さらに別のＮＯ供給システムが欧州特許第ＥＰ６４９４４５号に記されている。この文書は吸入される呼吸ガスへ一定濃度のＮＯを供給するために設計されている装置をさらに記載している。この装置は呼吸器治療に関して使用されることができるが、呼吸器へ結合されてはいないことがこの装置の特徴である。呼吸ガス流れセンサがこの装置に含まれている。制御装置はこのセンサからデータを受け取って、ＮＯガスの流れを調節し、要求される呼吸ガス濃度を維持する。ＮＯガスが１０００ｐｐｍのＮＯを含むＮＯ／Ｎ₂混合ガス貯留器から得られる。なければ濃度を所望の点まで減少させることができない低濃度のＮＯが必要とされる結果、さらに別のＮ₂圧力源の形態の装置、調節弁、ＮＯ濃度分析装置が、ＮＯ混合濃度をさらに希釈し、調節されるＮＯ混合流れにガス容積を加えるために、具備される。流れが増加されることは換気圧力変動及び出口チャネル容積充填によって引き起こされる前述の問題を減少させるが、その問題を無くしてはいない。発明の開示本発明の目的は、特殊ガスを呼吸ガスと混合するための装置を提供することである。この特殊ガスは、Ｎ₂を含む所定の混合ガスに供給されるＮＯのような治療用ガス、又は、ＳＦ₆（六フッ化硫黄）やＮ₂Ｏのような診断用ガスであってもよい。本発明の他の目的は、特殊ガスの消費を最小に抑え、且つ、特殊ガスによる環境汚染又は他のガスと特殊ガスとの反応生成物と関連する環境汚染を低減させるために、特殊ガスの使用量を最適化して、特殊ガスと呼吸ガスとを混合する装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、患者によって吸入される前の特殊ガスと呼吸ガスとの間の相互作用時間を可能な限り短くさせる特殊ガスと呼吸ガスとを混合する装置を提供することである。さらに別の目的は、最悪の場合の呼吸回路圧力変動の下であっても必要とされる最も少ない量の特殊ガスを呼吸ガスと混合できる装置を提供することである。本発明の装置はさらに使用に関して人間工学的に設計されている。この目的を達成するために、患者の口又は喉の近くの中心作業領域にある装置が最小限に抑えられている。呼吸ガスと混合される特殊ガスの所望の作用は肺の限定されたガス依存領域（ｇａｓｄｅｐｅｎｄｅｎｔａｒｅａｓ）において起こる。本発明によれば、特殊ガスの使用量を最適化するために、肺の目標領域へ流れる呼吸ガスが装置の特殊ガス供給点を通過するときに合わせ、特殊ガスが特殊ガス供給点で呼吸ガスと混合される。例として、肺から肺毛細管循環へのＮＯの拡散は、肺胞、すなわち、肺の最深部において起こる。したがって、有利には、吸気が始まるとき又は呼気の終期に合わせて、肺のできるだけ近くで且つできるだけ迅速に、ＮＯ混合ガスが呼吸ガス吸気流れへ供給される。ＮＯは肺組織及び肺循環へ非常に素早く吸収され、したがって呼吸ガスに残って酸素と反応することはないことが知られている。環境汚染がさらに低減され、あるいは、無くなることさえある。ＮＯを肺のできるかぎり近くで呼吸ガスと反応させることはさらにＮＯが吸収される前の呼吸ガス酸素との反応時間を最小に抑える。呼吸回路における圧力変動及び呼吸ガスと混合される特殊ガスの量が少ないことから発生する問題が、本発明においては、特殊ガス投与弁を配置し、高圧（有利には０．９ｂａｒから大気圧より高い２ｂａｒまで）特殊ガスチャネルを呼吸ガス回路圧力から分離し、特殊ガスで満たされる又は呼吸回路圧力変動で圧縮される中間容積なしにガスを直接呼吸回路へ排出することによって解決される。呼吸回路のＹ字部品の付近、詳細には、Ｙ字部品と患者の口または喉の間の作業環境は、多くの場合、非常に混み合っている。患者は、患者分岐に設けられている開閉可能な開口を通してか又は単に呼吸回路から気管内挿入管を取り外すかのいずれかによって、気管内挿入管を通してしばしば定期的に吸引される。患者がさらに移動される又は自分で動くことさえある。呼吸回路はこれらの動きに追従しなくてはならない。したがって、この移動可能な領域の装置の重量及び量は最小に抑えられるべきである。本発明は、特殊ガスを呼吸ガスと混合させる装置におけるこれらの要求を満たすものである。装置はユーザが規定した容量の特殊ガスを患者吸入流れと同期して投与し、この同期がさらにユーザによって規定される。特殊ガス投与弁は本質的には呼吸回路圧力で呼吸回路部分へ直接ガス量を放出する。投与装置は混み合っている作業環境を妨害することはない距離を患者から離して設けられ、有利には、呼吸器又は呼吸ガス源の内部又は近くに設けられる。少量の特殊ガスが、吸気導管と平行に設けられている有利には０．５〜２ｍｍである小径のキャリアガス出口導管へ投与される。このキャリアガス出口導管は、キャリアガス供給源から特殊ガスが呼吸ガスと混合される場所まで、有利には呼吸回路Ｙ字部品と患者の肺との間の場所まで、延びている。キャリアガス出口導管内には、高速であるが少量であるガスが流れている。特殊ガスをこの導管内へ投与する間に、この投与ガスがキャリアガスによって呼吸ガス混合点まで素早く搬送される。例として、投与点から混合点まで１ｍあり、直径が１ｍｍであるキャリアガス出口導管の場合には、０．５リットル／分のキャリアガス流れは混合点へ１００ｍｓで特殊ガス量を流し、この１００ｍｓという時間枠は、最も典型的には１秒から２秒である全吸入時間と比較して、非常に良好である。キャリアガス流れの大きさは重要ではなく、供給の観点で流れを測定することは不可欠なものではない。しかしながら、特殊ガスを適切に流すためにキャリアガスを監視することは安全の観点で利点となるであろう。キャリアガスは、有利には、特殊ガス投与の終わりに又は特殊ガス投与と同時に流され始める。キャリアガスと特殊ガスの間の反応が起こるかもしれない場合には、特殊ガスとキャリアガスが連続的な塊としてキャリアガス出口導管を移送されるときの反応時間を最小に抑えられる。全特殊ガスが呼吸ガスと混合するのを保証するために、キャリアガス流れは、ちょうどよい時間の間、有利には、少なくともキャリアガス出口導管を通って特殊ガスが流れて投与量が終わるまでの投与流れ時間の間、流れ続ける。キャリアガスは所望であれば連続して流されることができる。キャリアガス供給源は、例えば空気又はＯ₂といった圧力源であってもよい。しかしながら、最少の一回呼吸量の場合には、この最も少ないキャリアガス流れでさえも吸入されるガス組成に影響を逆に与え得ることを心に留めておかなくてはならない。さらに、付加的な加圧供給源が必要とされる。有利には、キャリアガスは吸入される呼吸ガスと同じ組成を有するべきである。このことは、圧力が引き上げられている呼吸ガス用に付加的な出口を有する呼吸装置の場合には、付加的な出口をキャリアガス流れ供給源として使用することによって成し遂げられ得る。特殊ガス投与装置自身が呼吸回路の吸気分岐から呼吸ガスを吸引すると共にキャリアガスラインへ放出するポンプの形態のキャリアガス供給源を備えるときには、より一般的な解決策が行われるであろう。吸気分岐から患者分岐へ高速で呼吸ガスをキャリアガスとしてポンプで送ることは、呼吸ガス組成、吸入一回呼吸量（呼吸回路容積は変化しないので）、又は吸入圧力へ影響を与えない。呼吸回路において必要とされる付加的装置はキャリアガス吸引接続部材及びキャリアガスライン端部接続部材だけである。これらのうちの前者の接続部材が吸気分岐の呼吸装置端部に設けられることができる。したがって、作業領域の装置は、キャリアガス出口導管端部接続部材及びキャリアガス出口導管自体のみである。キャリアガス出口導管は有利には２ｍｍ程度の外径であり、特殊ガスが管内にある時間が短いことは使用可能な材料の選択を広くする。小型で可撓性のキャリアガス出口導管は取り扱いが容易でり、キャリアガス出口導管とそのコネクタを呼吸回路と一体とすることは様々な種類の監視装置において既に幅広く利用されている普通の技術である。感知装置又は高濃度高圧力特殊ガス配管が作業領域に設けられることはなく、したがって損傷しにくいことから、この装置構成はさらに特殊ガス投与装置の信頼性を増加させる。本発明の他の実施形態においては、キャリアガス流れが呼気期に同じキャリアガス出口導管を通して吸引されることができ、吸気期にはこのキャリアガス導管を通してキャリアガスが放出される。しかしながら、この場合には、呼吸回路容積が変化するために、吸気容積が影響を受け、もしキャリアガス出口導管が患者分岐へ放出しているのであれば、デッドスペースの増加が起こる。さらに、ＮＯの吸収が完全でない場合には、ＮＯ₂形成の危険性が増加する。あるいはまた、キャリアガス出口導管が吸気分岐へ放出することができるとしても、このことは放出点から肺までの増加した容積分の供給遅れを増加させる。本発明の様々な他の特徴、目的、及び利点は以下の詳細な説明及び図面から明らかとなる。図面の簡単な説明図１は、本発明の装置を示す略図である。図２は、本発明の別形態の装置を示す略図である。発明の詳細な説明図１に示される第一実施形態において、呼吸器１は、自発的呼吸量及び頻度を模擬することによって患者の肺を換気するために使用される従来の呼吸器である。呼吸器技術は本願で必要とされる程度には公知となっており、詳細には説明しない。呼吸回路２は、吸気分岐３と、Ｙ字部品コネクタ４と、呼気分岐５と、患者分岐６とを備える。吸気分岐３は呼吸器吸気出口からＹ字コネクタ４まで延びており、キャリアガス流れのための吸引点１２を含んでいる。呼気分岐５はＹ字部品コネクタ４を呼吸器呼気入口と接続する。自由選択の流れ測定要素７と、キャリアガス放出点８と、気管内挿入管９又は呼吸マスクとが患者分岐６に含まれており、これらはＹ字部品から患者気管１０まで、さらに患者の肺１１までの導管を形成する。呼吸回路はさらに、患者の必要性に応じて、給湿器又はフィルタのような、監視又は治療目的のための他の要素を含んでいてもよい。特殊ガス投与装置１３が呼吸器１から分離されて示されているが、所望であれば、二つの要素が一つに統合されることができる。その場合には、特殊ガス投与装置の制御装置は呼吸器制御装置用のものと同じようなものとなるであろう。特殊ガス投与装置１３は特殊ガスのための入口ライン１４を含む。この入口ライン１４の導管は、高圧特殊ガス供給源１５を圧力調節器１６と接続する。圧力調節器１６の出口圧力は有利には少なくとも０．９ｂａｒまでに調節される。この圧力の存在及び量を監視するために、圧力センサ１７が調節された圧力ラインに結合される。圧力調節器１６は特殊ガス供給源１５と接続されて設けられた方がよい。圧力調節器１６が流れ導管１９によって流れ測定装置１８へ接続される。図１に示されるように、流れ感知は二つの流れセンサを連続して接続することによって二重にされる。これは管理のためであり、この管理がさらに幾つかの他の手段で構成されることもできる。流れ測定装置１８は流れを第一弁２０へ放出させ、さらに投与弁２１へ放出する。投与弁は特殊ガスをキャリアガス供給源２３からキャリアガス放出点８まで延びているキャリアガス出口導管２２へ放出する。特殊ガスのキャリアガスへの放出が特殊ガス投与点で起こる。図１には、本発明の実施形態が示されており、この実施例においては、キャリアガス供給源２３が吸気分岐３から吸引ライン２５を通してキャリアガス流れを吸引している。特殊ガス投与装置１３の制御装置２６が患者分岐６に設けられている呼吸ガス流れセンサ７と接続されている。同様に、制御装置が、センサ１８ａ及び１８ｂ、弁２０及び２１、及びキャリアガス供給源２３に接続されている。制御装置２６のさらに別の接続は制御盤２７となされている。この制御盤が、予め設定される投与量関連パラメータを制御装置２６へ与えるため、さらに自由選択として、特殊ガス投与装置の作動に関する情報を表すために、使用される。異なる種類の特殊ガスが供給される可能性の観点から、これらの特殊ガスの容器は有利には自動的に識別されるべきである。この識別は例えばピンコード（ｐｉｎｃｏｄｅ）、バーコード、磁気ピンインデキシング（ｐｉｎｉｎｄｅｘｉｎｇ）、磁気又は電気記憶要素又はガス組成測定でなし得る。特殊ガス供給源１５から制御装置２６へのこの識別情報が識別信号ライン２８を通して伝達される。流れセンサ２９及び逆止め弁３０がキャリアガス供給源２３と特殊ガス投与点２４との間に配置される。流れセンサ２９がキャリアガス流れを監視するために使用される。この流れの正確な大きさは本装置の作動にとって不可欠なものではないけれども、安全上の理由で、流れを監視することによって患者へのキャリアガスの供給を保証することが不可欠とされることがある。逆止め弁３０はキャリアガス流れの方向を制御する。本発明の特殊ガス投与装置１３の作動がここから詳細に説明される。吸入される呼吸ガスへの特殊ガスの投与がなされると、制御装置１３が呼吸周期についての情報を与えられる。この情報は呼吸ガス流れセンサ７から伝達されるが、呼吸装置から与えられてもよい。独立した流れセンサを有することによって、より万能の投与装置が達成され、投与装置が自発的呼吸をする患者に対して使用されることさえも可能となる。流れセンサがさらに吸気分岐３内に設けられることが可能である。制御盤２７を通して、使用者は、呼吸周期と関連する開始点、終了点、又は代わりに投与継続時間、呼吸に関する周期性、吸気当たりの供給される投与量、又は代わりに吸入されるガスにおける特殊ガス濃度のような、特殊ガス投与量関連パラメータを定義することができる。制御装置２６が流れセンサ７及び制御盤２７から得る情報から、制御装置２６は、脈動の間の流量のような所望の特殊ガス脈動パラメータを計算し、脈動を供給するために制御弁２１を開き、供給される脈動量を流れセンサ１８で監視する。同時に、上記のような投与供給の場合には、特殊ガス制御装置はさらに、キャリアガス流れが途切れていれば、キャリアガス供給源２３を作動させて、キャリアガス流れを作りだす。この流れが安全上の理由で流れセンサ２９によって監視されてもよい。キャリアガス流れが検出されなければ、警告が与えられる。特殊ガス脈動の後にキャリアガスが流れ始めさせられる場合には、特殊ガス投与量流れを正しい方向に向けるために、逆止め弁３０が付加される。この逆止め弁３０はさらにキャリアガス供給源２３の一体部分とされてもよい。制御弁２１は有利には比例弁であるが、代替的に、デジタル制御される弁が使用されることが可能である。しかしながら、後者の場合には、弁を通した流れが一定となるであろうことが弁の作動を制御する際に考慮されなくてはならない。弁２０は制御弁２１の安全予備である。流れセンサ１８が要求される投与量以上の特殊ガス投与量を検出すれば、流れが弁２０によって遮断されることができる。弁２０は普通のソレノイド弁であってもよい。流れセンサ１８が有利には特殊ガス流れ導管１９のできるかぎり制御弁２１の近くに設けられる。制御弁２１の下流側に流れセンサを配置することは制御弁２１からキャリアガスラインへの直接の放出を妨害するかもしれず、さらにキャリアガスラインは本質的に呼吸回路圧力となるので、この圧力の変動は流れセンサを通過する流れを往復運動させるかもしれない。調節された圧力ラインにおいては、制御弁２１の近くのセンサ位置は制御弁作動から流れセンサ１８による流れの検出までの気学的反応時間を短くさせる。調節された特殊ガス圧力は、有利には、制御弁２１からキャリアガス出口導管２２へ圧力を放出する際に音速流れ条件を満たすに十分に高い。この基準を満たすことは特殊ガス投与を呼吸回路における圧力変動に対して鈍感にさせる。キャリアガス供給源２３は有利にはポンプである。容積式ポンプのような様々なタイプの技術的水準のポンプを使用することができる。ポンプアクチュエータは例えばポンプによって必要とされる運動を供給するモータ又はコイルとすることができる。自発的に呼吸する患者に使用される特殊ガス投与量供給システムに関する本発明の第二実施形態が図２に示される。この実施形態においては、呼吸装置、Ｙ字部品コネクタ、吸気分岐、呼気分岐はない。呼吸回路２は患者分岐６を含む。呼吸ガス流れセンサ７と、キャリアガス放出点８と、気管内挿入管９又は呼吸マスクが患者分岐６に含まれており、これらが患者気管１０へ、さらには患者の肺１１への導管を形成する。特殊ガス投与装置１３は特殊ガス供給源１５からの入口ライン１４を含む。この特殊ガスライン１４は高圧特殊ガス供給源１５を投与量制御手段３１へ接続する。投与量制御手段３１は、図１の、圧力調節器１６、圧力センサ１７、流れセンサ１８、及び制御弁２０、２１と等価である。投与量制御手段３１は特殊ガスをキャリアガス出口導管２２へ放出する。キャリアガス出口導管２２はキャリアガス供給源２３からキャリアガス放出点８までを接続する。特殊ガスのキャリアガスへ放出は特殊ガス投与点２４で起こる。キャリアガス供給源２３は図１のキャリアガス供給源又はポンプ２３と等価である。キャリアガス供給源２３は特殊ガスと混合されるキャリアガスを特殊ガス投与点２４で供給する。特殊ガス投与装置１３の制御装置２６が患者分岐６に設けられている呼吸ガス流れセンサ７と接続されている。患者呼吸周期情報が呼吸ガス流れセンサ７から制御装置２６へ伝達される。制御装置がさらに投与量調節装置２１及びキャリアガス供給源２３へ接続される。制御装置２６のさらに別の接続が制御盤２７となされる。この制御盤が、予め設定されている投与量関連パラメータを制御装置２６へ与えるため、さらには自由選択として特殊ガス投与量制御手段３１の作動に関する情報を表すために、使用される。非常に迅速に患者に特殊ガスを供給するために、高速ガス流れがキャリアガス出口導管２２に供給される。このことはキャリアガス出口導管２２に小径の導管を使用することによって達成され、圧力を増加させ、それによって速さを増加させる。キャリアガス出口導管２２と呼吸回路導管３、５、及び９の間のガスライン断面積には差がある。キャリアガス出口導管２２の小容積導管は高速ガス流れを供給する。特別に記述された形態とは別の他の等価な形態、代替形態、修正形態が以下の請求の範囲内で可能である。

Claims

【特許請求の範囲】１．患者への供給のための呼吸回路へ呼吸ガスを供給する呼吸器を有すると共に、患者呼吸を標示するための手段を有する呼吸装置のための特殊ガス投与量供給装置であって、特殊ガス供給源へ接続可能である一つの端部を有する、特殊ガス用流れ導管（１９）と、前記呼吸回路へ接続可能である一つの端部を有する特殊ガス投与量供給装置のための出口導管（２２）にキャリアガス流れを供給するためのキャリアガス供給源（２３）と、前記流れ導管に接続される入口と前記出口導管に接続される出口とを有すると共に、特殊ガスを前記出口導管のキャリアガス流れへ流入させるように作動可能である、制御可能な弁（２１）と、特殊ガス投与量の所望のパラメータを設定するための手段（２７）と、前記呼吸装置の患者呼吸標示手段からの入力を受け取り且つ前記制御可能な弁を作動させるために前記制御可能な弁に接続されている出力を有し、前記入力に従って前記制御可能な弁に患者へ供給するためのキャリアガスへ所望のパラメータを有する特殊ガスをタイミング良く流入させるようにする、制御装置（２６）とを備える、呼吸機器のための特殊ガス投与量供給装置。２．前記呼吸装置の呼吸回路は患者分岐を有し、前記キャリアガス供給源の前記出口導管が前記呼吸回路の前記患者分岐へ接続可能な端部を有することをさらに特徴とする、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。３．前記制御装置が特殊ガス投与量を前記キャリアガスへ流入させるために周期的に前記制御可能な弁を作動させることをさらに特徴とする、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。４．前記キャリアガス供給源が前記出口導管に断続的なキャリアガス流れを供給することをさらに特徴とする、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。５．前記キャリアガス供給源が前記出口導管に断続的なキャリアガス流れを供給するために前記制御装置に結合されることをさらに特徴とし、前記キャリアガスの断続的な供給が前記制御可能な弁の周期的な作動に合わせて調整されている、請求項３に記載の特殊ガス投与量供給装置。６．前記キャリアガス供給源が前記出口導管に連続的なキャリアガス流れを供給することをさらに特徴とする、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。７．前記キャリアガス供給源は、前記呼吸回路と接続可能な入力と、前記出口導管への供給のためのキャリアガスを得るために前記呼吸回路からガスを回収する手段とを有する、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。８．前記回収手段はポンプからなる、請求項７に記載の特殊ガス投与量供給装置。９．前記呼吸回路は吸気分岐を有し、前記キャリアガス供給源の入力は前記呼吸回路の前記吸気分岐に接続可能である、請求項７に記載の特殊ガス投与量供給装置。１０．前記キャリアガス供給源は、特殊ガスの投与量を前記呼吸回路へ所望の時間内に供給するに十分高い流量のキャリアガスを前記出口導管に供給することをさらに特徴とする、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。１１．前記キャリアガス供給源は、前記患者呼吸の呼気期に、前記出口導管を通してガスを吸引することをさらに特徴とする、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。１２．前記流れ導管は、前記特殊ガス供給源に接続可能である前記流れ導管の前記端部の下流側に圧力調節器をさらに含む、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。１３．前記流れ導管へ結合されている圧力センサをさらに含む、請求項１２に記載の特殊ガス投与量供給装置。１４．前記特殊ガス用流れ導管にガス流れセンサをさらに含む、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。１５．前記流れセンサが前記制御可能な弁のすぐ近くに設けられる、請求項１４に記載の特殊ガス投与量供給装置。１６．前記特殊ガス流れ用ガス流れ導管にガス流れ遮断弁をさらに含み、前記遮断弁は前記制御装置によって作動可能である、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。１７．前記キャリアガスのための前記出口導管に逆止め弁とガス流れセンサとをさらに含む、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。１８．前記呼吸回路の前記流れ導管にガス流れセンサをさらに含む、請求項１に記載の特殊ガス投与量供給装置。１９．患者へ呼吸ガスを供給し且つ患者呼吸を標示するための手段を有する呼吸装置のための特殊ガス投与量供給装置であって、特殊ガス供給源に接続可能である一つの端部を有する、特殊ガスのための流れ導管と、前記呼吸回路へ接続可能である一つの端部を有する特殊ガス投与量供給装置のための出口導管に、キャリアガス流れを供給するためのキャリアガス供給源と、前記流れ導管に接続される入口と前記出口導管に接続される出口とを有すると共に、特殊ガスを前記出口導管のキャリアガス流れへ流入させるように作動可能である、制御可能な弁と、特殊ガス投与量の所望のパラメータを設定するための手段と、前記呼吸回路の患者呼吸標示手段からの入力を受け取り、前記制御可能な弁を作動させるために前記制御可能な弁に接続される出力を有し、前記入力に従って前記制御可能な弁に患者へ供給するためのキャリアガスへ所望のパラメータを有する特殊ガスをタイミング良く流入させるようにする、制御装置とを備える、呼吸回路のための特殊ガス投与量供給装置。２０．前記呼吸回路は患者分岐を有し、前記キャリアガス供給源の前記出口導管は前記呼吸回路の前記患者分岐に接続可能な端部を有することをさらに特徴とする、請求項１９に記載の特殊ガス投与量供給装置。２１．前記制御装置は前記キャリアガスへ特殊ガス投与量を流入させるように前記制御可能な弁を作動させることをさらに特徴とする、請求項１９に記載の特殊ガス投与量供給装置。２２．前記キャリアガス供給源は前記出口導管へ前記キャリアガス流れを供給することをさらに特徴とする、請求項１９に記載の特殊ガス投与量供給装置。２３．前記キャリアガス供給源は前記出口導管にキャリアガス流れを供給するために前記制御装置に結合されていることをさらに特徴とし、前記キャリアガス流れの供給が前記弁の作動に合わせて調整されている、請求項２１に記載の特殊ガス投与量供給装置。２４．前記キャリアガス供給源は、特殊ガスの投与量を前記呼吸回路へ所望の時間内に供給するに十分高い流量のキャリアガスを前記出口導管に供給することをさらに特徴とする、請求項１９に記載の特殊ガス投与量供給装置。２５．患者の呼吸回路へ特殊ガス投与量を供給するための方法であって、流れ導管を通して特殊ガス供給源から出口導管へ特殊ガスを流すステップと、キャリアガス流れのためのキャリアガスを前記出口導管に供給するステップと、前記特殊ガスの前記出口導管の前記キャリアガス流れへの流入を制御するために前記流れ導管の流れ調節弁を作動させるステップと、患者呼吸を標示するステップと、特殊ガスを前記出口導管へ流入させるステップと、前記特殊ガス投与量の所望のパラメータを決めるステップと、前記患者の前記呼吸回路へ供給されるために、前記出口導管に流入させられる特殊ガスの投与量を制御するステップとを含む、患者の呼吸回路へ特殊ガス投与量を供給するための方法。２６．前記弁を作動させるステップは特殊ガス投与量をキャリアガスへ流入させるように周期的に前記弁を作動させることをさらに特徴とする、請求項２５に記載の方法。２７．キャリアガス流れのためのキャリアガスを供給するステップは前記出口導管に断続的なキャリアガス流れを供給することをさらに特徴とする、請求項２５に記載の方法。２８．キャリアガス流れのためのキャリアガスを供給するステップは前記出口導管に連続的なキャリアガス流れを供給することをさらに特徴とする、請求項２５に記載の方法。２９．流れ導管を通して特殊ガスを流すステップは前記流れ導管の特殊ガスの流れを感知することをさらに特徴とする、請求項２５に記載の方法。３０．前記出口導管にキャリアガス流れのためのキャリアガスを供給するステップは特殊ガスの投与量を前記呼吸回路へ所望の時間内に供給するに十分高い流量のキャリアガスを前記出口導管に供給することをさらに特徴とする、請求項２５に記載の方法。