JP2002085569A - 呼吸回路用の管腔および呼吸回路 - Google Patents

呼吸回路用の管腔および呼吸回路

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくともわずかでも従来技術を改良したよ
うな管腔、または少なくとも大衆および医師に有用な選
択肢を与える管腔を提供する。 【解決手段】 呼吸回路用の管腔は少なくとも部分的に
親水性材料の部分と組み合わされたヒータを有する。ヒ
ータの目的は管腔内に集まった凝結液を蒸発させること
にあり、この場合、凝結液はまず親水性材料によって吸
収される。被加熱ウィックは集まった水が患者へと流れ
て窒息を起こしてしまう危険性を減少させる。被加熱ウ
ィックは凝結液が集まる管腔内の低い地点に位置するよ
うに管腔内に自由に動けるように載置されるのが好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は管腔に関し、特に呼
吸回路で使用するための管腔に関する。
【０００２】
【従来の技術】特に医療分野での呼吸補助では、比較的
制限された大きさの管腔を介して相対湿度の高い気体が
供給され且つ戻される。このように相対湿度が高いと、
大抵管腔の内壁において凝結が起こってしまう。従来で
は、凝結量を少なくすることによって、あるいは管腔か
ら凝結液体を排出するために管腔内に集積地点を設ける
ことによって、凝結の不利な効果を減らす試みがなされ
ている。一般に、凝結を減らすことは、凝結の発生を少
なくするために気体流および／または管腔の壁の温度を
維持することまたは上げることによって行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、少な
くともわずかでも上記技術を改良したような管腔、また
は少なくとも大衆および医師に有用な選択肢を与える管
腔を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第一の特徴において、本
発明は加熱手段を備える呼吸回路用の管腔から成り、該
加熱手段は管腔内に配置されると共に少なくとも部分的
に親水性材料の部分と組み合わされ、管腔の外部から親
水性材料内に水または液体を直接供給するための手段を
もたない。
【０００５】第二の特徴において、本発明は呼気気体流
路と、この呼気気体流路内に配置されると共に少なくと
も部分的に親水性材料の部分と組み合わされた加熱手段
とを有する呼吸回路から成る。
【０００６】本発明に関する当業者にとって、特許請求
の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱することなく、
構造の変更、大きく異なった実施例および応用例を提案
することができる。開示および説明は純粋に例示目的で
あり、限定する意図はない。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、呼吸回路を形成する管
腔の全長に亘って被加熱ウィックを提供する。なお、被
加熱ウィックは親水性材料の部分と組み合わされたヒー
タを意味する。被加熱ウィックは凝結液が集まる管腔内
の低い位置に被加熱ウィックの少なくとも一部が位置す
るように管腔内に自由に動けるように載置される。集ま
った凝結液は親水性材料によって吸収され、ヒータから
の熱によって再び蒸発せしめられる。
【０００８】図１（Ａ）および図７に示したように、被
加熱ウィック１００は内側の絶縁性疎水層１１２を覆う
外側の親水性材料１０８を具備し、内側絶縁性疎水層１
１２はヒータ要素１１０を覆う。管腔１０２内に収集さ
れた水は親水性材料１０８に引き寄せられ且つ吸い込ま
れ、そしてヒータ要素１１０によって加熱されて再び蒸
発せしめられる。中間の絶縁性疎水層１１２は内部のヒ
ータ要素１１０をシステムの残りの部分から電気的に絶
縁するために提供される。
【０００９】図７に示したような被加熱ウィック１００
は、ヒータワイヤ１１０上に絶縁性疎水層１１２と親水
層１０８とを共有押出成形することにより構成される。
親水層に適する材料にはポリエステル発泡体またはポリ
ウレタン発泡体、または例えばコットンのような親水性
材料の編物が含まれる。また、疎水層に適する材料には
ポリプロピレンコーティングまたはシリコーンコーティ
ングが含まれる。
【００１０】被加熱ウィックの別の形態を図１（Ｂ）〜
（Ｄ）に示す。図１（Ｂ）では、被加熱ウィックはルー
プ状に戻るヒータ要素１１０を有し、このヒータ要素１
１０は絶縁性疎水層１１２にコーティングされ、これら
ヒータ要素１１０および絶縁性疎水層１１２の全体はそ
の周りを包囲する親水層１０８内に納められる。図１
（Ｃ）に示した変更例では、ヒータ要素は電気抵抗ヒー
タであり、抵抗の高いほうの電気抵抗ヒータの部分１２
０と抵抗の低いほうの電気抵抗ヒータの部分１２１とを
有する。これら部分１２０、１２１は互いに絶縁されて
いるが、離れた端部では連結されている。図１（Ｄ）に
示した更なる別の変更例では、被加熱ウィック１００は
管腔内に単純なループとして配置される。上記の全ての
変更例では、被加熱ウィックの両端部が管腔の一方の端
部にあり、このため動力源にヒータ要素を単一の接続で
繋げることができる。図１（Ｃ）の実施例では、離れた
端部におけるヒータ要素の電圧が供給電圧の半分より低
くなり、適切な選択を行った場合にはこの電圧がゼロに
非常に近くなるという付加的な利点を有する。
【００１１】吸気管腔および呼気管腔の両方に被加熱ウ
ィックが提供されてもよい。この場合、一本の被加熱ウ
ィックが吸気管腔を下って進み、そして呼気管腔を通っ
て戻る。このとき、両端に容易に電気的な接続をなすこ
とができるようにこれら管腔の端部は極めて近いわけで
はないが比較的隣接している。
【００１２】被加熱ウィックの両端には動力源に連結す
るための接続部が設けられる。被加熱ウィックの端部は
チューブまたは管腔のコネクタ内の電気コネクタに直接
電気的に接続されてもよい。例えば、これらコネクタは
電圧源からのプラグを受容するためのソケットである。
あるいは、被加熱ウィックは、人工呼吸器または湿度調
節装置のような補助呼吸装置の取付具であってもよい。
また、被加熱ウィックはこのような補助呼吸装置の呼吸
管腔接続ポート内から延びてもよいし、該ポート内のソ
ケットに差し込まれてもよい。被加熱ウィックに動力を
供給するのには様々な別の形態も考えられる。
【００１３】ヒータ要素１１０は管腔内で起こる凝結の
全体的なレベルを下げるために気体流に熱を供給するの
にも効果的である。同時に、起こった凝結は被加熱ウィ
ックによって吸引されて、ヒータ要素１１０の熱により
再び蒸発される。よって、呼吸回路の吸気アームに被加
熱ウィックが提供された場合、呼吸回路に入る前に気体
流に供給された湿気は凝結によって失われることがな
く、代わりに被加熱ウィックによって再び蒸発せしめら
れる。このことは管腔用排出ポートの必要性をなくすと
同時に呼吸回路の全体の給湿にかける仕事量を低減させ
る。
【００１４】呼気管腔に被加熱ウィックが提供された場
合、被加熱ウィックは管腔用排出ポートの必要性をなく
す。さらに、被加熱ウィックは少なくとも管腔壁の一部
が通気性材料で形成された呼気管腔と共に使用された時
に付加的な利点を提供する。このような構成を図６に示
す。
【００１５】ここで使用される通気性材料は、液体の水
または呼吸気体を通さずに水蒸気を通す材料である。こ
のような材料の通気性は組成、物理的構造またはこれら
の組合せによって提供される。
【００１６】このような材料の一つは、極めて高い親水
特性を有する活性過フルオロポリマー材料（activated
perfluorinated polymer）である。このポリマー材料の
例はアメリカ合衆国フェイエットヴィル（Fayetteville
USA）のデュポン社（DuPont）フロオロ製品部（Fluoro
products）のナフィオン（NAFION）という商標名で売
買されているポリマー材料である。この材料は、その親
水特性が極めて高い点および押出成形が可能である点、
特に他のプラスチック材料との共有押出成形（co-extru
sion）が可能である点で有用である。
【００１７】（ａ）親水性熱可塑性プラスチックおよび
（ｂ）通気特性を示す織物製品を含む他の材料も考えら
れる。好適な材料は親水性ポリエステルブロック共重合
体（hydrophilic polyesterblock copolymer）を均一で
平坦なフィルム状にしたものである。このようなフィル
ムの一つの例はSYMPATEXという商標名で販売されている
フィルムである。この材料は特に薄いフィルムの製造に
適している。
【００１８】被加熱ウィックを備えた管腔の応用例を図
６に示した。親水性材料でコーティングされたヒータ要
素１１０は半透性管腔１０２および吸気管腔１０１の全
長に亘って延びる。使用時、給湿気体が吸気管腔１０１
を通って下り、Ｔ形コネクタ１０３を通って流れ、そし
て患者（図示せず）へと搬送される。患者が息を吐き終
えると、気体はＴ形コネクタ１０３を通って流れ、そし
て通気性呼気管腔１０２を通って流れる。呼気気体は既
に湿気で飽和状態にあり、通気性呼気管腔１０２の壁は
比較的冷えているので、気体内の蒸気の一部が凝結し、
水が管腔内で集まり、最も低い地点１０６へ向かって流
れる。上述したように、このように水が集まることは望
ましいことではなく、したがって集まった水を再び蒸発
させるために被加熱ウィック１００が提供される。この
ことは特に通気性材料が、水蒸気を通すが液体の水を通
さないSYMPATEXのような材料である場合に重要である。
このような材料は有害な細菌やウイルスを撃退するとい
う能力に利点があるが、この利点は液体の水を通さない
という欠点によって相殺されてしまう。ところが、集ま
った水を被加熱ウィックによって再び蒸発させることに
よって、水を蒸気状態で通気性膜を通過させることがで
きる。
【００１９】図１を参照すると、一つの実施例では、呼
吸回路の呼気肢管用の管腔４は、その壁１の一部として
半透膜の一つ以上の長手方向に延びるストリップ２、３
を有するように形成される。
【００２０】図８には、呼気肢管用の管腔の別の実施例
を示す。ここでは、管腔の可撓性を有する壁膜全体は通
気性プラスチック膜を螺旋状に巻きつつ押出成形すると
同時に通気性プラスチック膜の隣接する縁同志をシール
することにより形成される。
【００２１】図４および図５には、同軸管腔形態の気体
流通路として本発明の呼気肢管用の管腔が提供される更
なる特徴を示す。ここでは、呼気気体および吸気気体は
それぞれ内側管腔または内側管腔と外側管腔との間の空
間で流れ、使用時には液体の水ではなく水蒸気のみが呼
気気体通路から吸気気体通路へと移動せしめられる。
【００２２】図２および図８を参照すると、チューブ状
膜６を支持するために螺旋状の内側（または外側）補強
部材３０、または管状であって輪状の一連の補強部材が
チューブ状膜６の外側（または内側）に設けられる。螺
旋状支持部材または輪状支持部材は、例えば（半透膜の
領域以外の）管腔壁で使用された材料のようなポリマー
プラスチック材料から形成されてもよいし、または延伸
鋼ワイヤのような金属ワイヤ支持部材であってもよい。
【００２３】図２に示した管腔は複数の方法のうちの一
つの方法で形成される。例えば、チューブ状膜６は連続
的なチューブの形で供給される。あるいは、チューブ状
膜６はテープの形で供給されて、最終的に図８の管腔と
されてもよい。押出成形されたテープ８１の形で供給さ
れる場合には、膜は直前に巻き付けられた膜の上に次の
膜が配置されるようにして螺旋状に巻き付けられる。そ
して、やや溶融状態で提供された螺旋状支持リム３０を
隣り合った巻き間の重なった部分に配置する。そして、
螺旋状支持リム３０からの熱が二つの隣り合ったストリ
ップを接着し、冷却後に可撓性のある弾性管腔が形成さ
れる。
【００２４】図８を参照すると、幾つかの通気性材料の
欠点を減らすために付加的な長手方向の補強部材が提供
される。この補強部材は複数の補強糸８３の形態をと
る。補強糸８３は管腔の長さ方向と平行に延び、螺旋状
補強リブ間を渡るようにしてこれらリブ上に支持され
る。多くの糸が提供されてもよい。例えば、八本の糸が
チューブの周囲に離間して配置されてもよい。補強糸８
３は多少強度を上げ且つリブの間隔が広がらないように
管腔の偶発的な延伸を防止し、且つ相対的に内圧が低い
場合に管腔の圧縮を小さくする。
【００２５】図３を参照すると、図１に示したような管
腔は管腔壁の残りの部分はプラスチック材料によって形
成されるように半透性材料（この材料が適切な押出成形
可能な材料である場合）を共有押出成形することによっ
て形成されてもよい。適切な共有押出成形用ダイ９を図
３に示す。ここでは、ダイ開口の周囲部分７の対には半
透性プラスチック材料が押出成形され、環状押出開口の
残りの部分８には非透過性のプラスチック壁材料が押出
成形される。
【００２６】管腔壁の通気性領域の目的は、特定の排出
位置とは無関係に呼吸回路に沿ってその呼気肢管から水
蒸気（および或る材料では液体の水）を発散させること
ができるようにすることにある。このことは飽和状態の
気体が呼気肢管を通って流れる間にこの気体を乾燥させ
ることによって呼気肢管での凝結の発生を防止する。さ
らに、このことは付属の機器、例えばフィルタ、人工呼
吸器およびその均等物に到達する気体の湿気を減少さ
せ、凝結液が蓄積してしまう危険性を低減し、これによ
りこれらの作動が改善される。
【００２７】本発明の更なる特徴に関して、図４および
図５に例示したように、一つ以上の長手方向に延びる半
透膜のストリップを有する管腔はさらに、受動給湿装置
として同軸の呼吸回路内に組み込まれてもよい。特に、
図４の断面図を参照すると、同軸の呼吸回路は外側管腔
１１と内側管腔１０とを備える。特に熱伝達に関する理
由で、内側管腔１０の空間１２において吸気流が搬送さ
れる。呼気流は内側管腔１０と外側管腔１１との間の空
間１３において搬送され、折り返された被加熱ウィック
１００が呼気流が搬送される空間内に備えられる。空気
流の状況をそれぞれ図５に矢印２０、１９で示した。
【００２８】図１、図２および図３を参照して上述した
ように、内側管腔１０はその壁１内に一つ以上の半透膜
の長手ストリップ２、３を有するように形成される。し
たがって、呼気流空間１３内の湿気は半透膜の部分２、
３を通過し、吸気流空間１２内の吸気流を加湿する。
【００２９】半透膜は相対的な水蒸気の分圧で作用する
ので流れが互いに逆向きとなっている構成では吸気流は
受動的に実質的に加湿される。
【００３０】図５には図４に示した同軸管腔を有する回
路構成を示すが、ここでは吸気流路および呼気流路の両
流路内に被加熱ウィック１００（例えば患者側端部コネ
クタ１５で折り返される）が配置されている。この呼吸
回路では、管腔は患者側の端部コネクタ１５および、吸
気ポート１７と呼気ポート１８とを有する通気装置側の
端部コネクタ１６を有する。なお、互いに逆向きに流れ
る吸気流２０と呼気流１９とを示す。
【００３１】最も広い形態では、本発明は、少なくとも
部分的に親水性材料の部分と組み合わされたヒータを備
える呼吸回路用の管腔である。ヒータの目的は凝結して
管腔内に集まる液体を蒸発させることにある。被加熱ウ
ィックは給湿器ではないので管腔の外部から液体が親水
性材料へと直接供給されることはない。被加熱ウィック
は、集まった水が患者へと流れて窒息を招いてしまう危
険性を減少させる。このことは患者へと流入する気体の
湿度レベルの予想可能性を向上する。被加熱ウィックは
凝結液が集まる管腔の低い地点に位置するように管腔内
に自由に動けるように載置されるのが好ましい。
【００３２】管腔が呼気管腔である場合、または少なく
とも被加熱ウィックが呼吸回路の呼気流路内に配置され
ている場合であって、管腔の壁の少なくとも一部が通気
性材料から形成される場合、被加熱ウィックは呼気気体
を受動的に除湿するという追加の利点を有する。通気性
材料は蒸気のみを通過させるので、管腔内の凝結液体の
蒸発により実質的に液体も通過することができるように
なる。
【００３３】本発明の別の特徴は被加熱ウィックの構成
にあり、被加熱ウィックは好ましくは外側の親水性層と
共に共有押出成形された内側の疎水性絶縁層で覆われる
細長い加熱要素である。
【００３４】図示した上記実施例によって代表される概
念は上述したもののみを組み合わせて限定するものでは
ない。例えば、図６および図７を参照して説明した被加
熱ウィックは図４および図５の同軸管腔内で使用されて
もよいし、図６のような別個の肢管腔で使用されてもよ
い。同様に、通気性膜が組み込まれた管腔は、図４およ
び図５に示した同軸形態における内側管腔であろうとま
たは図６の単一の呼気側管腔であろうと、図１および図
３に示したように共有押出成形物として形成されてもよ
いし、または図８に示したような押出成形されたテープ
として形成されてもよし、通気性膜が複数の別の材料で
あってもよい。好適な実施例として且つ他の実施例を越
える特別な利点をもたらすものとして幾つかの実施例を
説明したが、他の多くの実施例が商業的に利用可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼吸回路の呼気肢管用の管腔の断面図
である。
【図２】可能性のある一つの構成に関する管腔壁の部分
の断面図である。
【図３】図１の管腔と同様な透過性材料の二つの長手ス
トリップを有する管腔を押出成形するための、共有押出
成形用ダイヘッドの断面図である。
【図４】呼気気体流路内に被加熱ウィックが組み込まれ
た本発明の更なる実施例の同軸呼吸回路の断面図であ
る。
【図５】吸気気体流路および呼気気体流路内に被加熱ウ
ィックを備えた同軸呼吸回路の部分断面側面図である。
【図６】本発明に適合するように形成され且つ本発明の
更なる特徴に関する被加熱ウィックを有する呼気肢管を
備えた呼吸回路の図である。
【図７】本発明の更なる特徴の被加熱ウィックの切断斜
視図である。
【図８】本発明の更なる実施例の呼気肢管腔の部分断面
側面図である。
【符号の説明】
１…管腔壁 ２…ストリップ ３…ストリップ ４…管腔 １００…被加熱ウィック １０８…親水層 １１０…ヒータ要素 １１２…絶縁性疎水層
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月３日（２００１．１０．
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】図２に示した管腔は複数の方法のうちの一
つの方法で形成される。例えば、チューブ状膜６は連続
的なチューブの形で供給される。あるいは、チューブ状
膜６はテープの形で供給されて、最終的に図８の管腔と
されてもよい。押出成形されたテープ８１の形で供給さ
れる場合には、膜は直前に巻き付けられた膜の上に次の
膜が配置されるようにして螺旋状に巻き付けられる。そ
して、やや溶融状態で提供された螺旋状支持リブ３０を
隣り合った巻き間の重なった部分に配置する。そして、
螺旋状支持リブ３０からの熱が二つの隣り合ったストリ
ップを接着し、冷却後に可撓性のある弾性管腔が形成さ
れる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド ピーター ボールドウィン ニュージーランド国，オークランド，パパ トートー，スコット ロード １／10 Ｆターム(参考） 4C167 AA01 BB10 BB11 BB42 CC16 CC21 GG03 GG04 GG05 GG06 GG08 HH16

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 呼吸回路用の管腔であって、前記管腔内
    に配置されると共に少なくとも部分的に親水性材料の部
    分と組み合わされた加熱手段を有し、水または液体を前
    記管腔の外部から前記親水性材料に直接供給するための
    手段をもたない管腔。
  2. 【請求項２】 前記加熱手段は内側の疎水性絶縁層およ
    び外側の親水層に覆われた細長い加熱要素を具備する請
    求項１に記載の管腔。
  3. 【請求項３】 前記加熱手段は、その全長の少なくとも
    一部に亘って凝結した水蒸気が集まる前記管腔内の低い
    位置に位置するように、該管腔内に自由に動けるように
    載置される請求項１または２に記載の管腔。
  4. 【請求項４】 前記管腔は呼気管腔であり、前記加熱手
    段は該管腔の呼気流路内に配置され、少なくとも前記管
    腔の全長に亘って該管腔は少なくとも一部の領域が通気
    性材料からなる管腔壁を有する請求項１〜３のいずれか
    一つに記載の管腔。
  5. 【請求項５】 前記少なくとも一部の領域は前記管腔の
    全長に亘って分布する請求項４に記載の管腔。
  6. 【請求項６】 呼気気体流路と、該呼気気体流路内に配
    置されると共に少なくとも部分的に親水性材料の部分と
    組み合わされた加熱手段とを備える呼吸回路。
  7. 【請求項７】 前記加熱手段は内側の疎水性絶縁層と外
    側の親水層とに覆われる細長い加熱要素を具備する請求
    項６に記載の呼吸回路。
  8. 【請求項８】 前記加熱手段は、その全長の少なくとも
    一部に亘って凝結した水蒸気が集まる前記管腔内の低い
    位置に位置するように、該管腔内に自由に動けるように
    載置される請求項６または７に記載の管腔。
  9. 【請求項９】 前記呼気気体流路は少なくとも一つの管
    腔壁によって画成され、該管腔壁の少なくとも一部の領
    域は通気性材料で形成される請求項６〜８のいずれか一
    つに記載の管腔。
  10. 【請求項１０】 前記呼吸回路は内側管腔および外側管
    腔を有する同軸呼吸回路であり、該内側管腔は該外側管
    腔内に配置され、吸気流路または呼気流路の一方が前記
    内側管腔内に提供され、吸気流路または呼気流路の他方
    が前記内側管腔と前記外側管腔との間に提供され、前記
    内側管腔の壁の少なくとも一部の領域が通気性材料で形
    成される請求項１〜９のいずれか一つに記載の管腔。
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