JP2006167447A - 人工呼吸のための加湿器システム - Google Patents

Abstract

【課題】人工呼吸を受ける患者に提供される気体を加湿および加温するための新規な改善された加湿器システムを提供すること。
【解決手段】呼吸気体を加熱および加湿するための加湿器システムであって：ハウジングであって、対向する第一の端部および第二の端部、これらの端部の間のチャンバ、第一の端部における第一のポート、ならびに第二の端部における第二のポートを有する、ハウジング；水分および熱を保持し得る材料を含む、チャンバ内のＨＭＥ材料の本体；このチャンバ内の水透過性デバイスであって、ハウジングが、この水透過性デバイスと連絡する水再充填入口を有する、水透過性デバイス；この水透過性デバイスに水を供給するために、この水再充填入口に接続されている、ハウジングの外側の水供給部；ならびにハウジングを加熱し、そしてこのハウジングを所定の温度に維持するための、ハウジングの外側に設置されたヒータ、を備える、システム。
【選択図】なし

Description

本発明は、人工呼吸のサポートを必要とする患者のための、呼吸気体を加湿および加温するための加湿器システムに関する。

人が正常に呼吸する場合、その人の上気道の粘膜は、吸息される気体が肺に入る前に、その吸息される空気を体温（３７℃）および１００％相対湿度に加熱および加湿し得る。患者が機械的換気を受けている場合、その患者の上気道は、人工気道（例えば、気管内チューブまたは気管開口術）によって迂回される。機械的換気に由来する気体が通常冷たく乾燥しているので、患者は、体熱および水を失わせないために、吸息される気体が患者の肺に入る前に、その吸息される気体を加熱および加湿する必要がある。

伝統的に、患者が機械的換気からの吸息気体を加熱および加湿するという目的を達成するために２つの技術が存在する。これらの１つは、能動（ａｃｔｉｖｅ）加熱加湿器と呼ばれる装置を使用することである。この装置の１つの例は、Ｆｉｓｈｅｒ ＆ Ｐａｙｋｅｌ、Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄの会社によって開発および製造された加熱加湿器である。この装置は、加熱器、この加熱器によって加熱される水室、および時々、機械的換気器の呼吸回路に配置される加熱ワイヤを備える。機械的換気器から来る冷たく乾燥した気体は、最初に、患者の肺に入る前に水室を通って流れ、そして水室中の熱水に接触することによって、加熱および加湿される。いくつかの場合において、加熱ワイヤは、長い呼吸回路での水の凝縮を避けるために、安定な高温を維持するために、呼吸回路に配置される。

他の伝統的な技術は、受動加熱湿気交換体または吸湿凝集加湿器（ｈｙｇｒｏｓｃｏｐｉｃ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｈｕｍｉｄｉｆｉｅｒ）（ＨＭＥ）を使用することである。１つのこのようなＨＭＥは、Ｈｕｄｓｏｎ ＲＣＩ Ｉｎｃ．（Ｔｅｍｅｃｕｌａ、ＣＡ）によって作製される。このＨＭＥは、プラスチックハウジングおよびこのハウジングの内側に配置されるＨＭＥ材料から作製される。ＨＭＥ材料は、通常、塩を用いて処理され得る吸湿性の発泡体または紙から作製される。ＨＭＥが人工気道の外側端部に配置される場合、患者が吐き出す場合に、吐き出された気体からの熱および水分を保持する。次の吸息の際に、機械的換気器からの乾燥した冷たい気体が、先の呼吸においてＨＭＥで保持された熱および水分によって加熱および加湿される。

能動加熱加湿器は、患者の生理学的観点から、良好な加熱および加湿能力を提供する。しかし、特殊な様式の呼吸回路のアセンブリを必要とする、このような加湿器を使用することは、非常に煩わしい。熱が、室内の空気と熱交換される呼吸回路を通して浪費されるので、この加湿器は、出力効率も乏しい。呼吸回路における加熱ワイヤの使用は、電気的および火災安全性の懸念を課し得る。他方、受動ＨＭＥは、使用が非常に簡便であり、電気および火災の観点からのいかなる安全性の懸念も課さない。ＨＭＥの制限は、その不適切な加熱および加湿出力である。吸息気体が３７℃で１００％相対湿度を得るために、４４ｍｇ／Ｌの水分を含むことが必要であり、ＨＭＥは、通常、３０ｍｇ／Ｌのみを提供し得る。従って、ＨＭＥは、その不適切な能力に起因して、長期の機械的換気に使用され得ない。

能動加熱加湿器および受動ＨＭＥの欠点を避けるために、いくらかの発明者らが、受動ＨＭＥと能動加熱および加湿要素とを組み合わせる設計を考えている。いくつかの組み合わされたＨＭＥ能動加熱加湿器は、非常に複雑であり、多くの部品を有し、コストが高い。これは、これらが、使い捨て可能な様式で使用され得ず、再使用は、交差感染の危険を生じることを意味する。

いくつかの組み合わせ設計において、ＨＭＥ材料、加熱要素、および水蒸発要素は、全て、ハウジング内に収容される。水蒸発要素は、水を再充填するために、外側の水管に接続される。加熱要素は、外側電力に接続される。全てのこれらの設計は、電気的危険を火災の危険を有する。加熱要素が、制御の間違いの結果または空の水の配管の結果として過熱された場合、ハウジング内の加熱要素は、ハウジング内の材料を焼き得る。これは、特に、患者が高濃度の酸素を使用している場合、危険である。

（発明の要旨）
人工呼吸を受ける患者に提供される気体を加湿および加温するための新規な改善された加湿器システムを提供することが本発明の目的である。

本発明の１つの局面に従って、呼吸気体を加熱および加湿するための加湿装置が提供され、この装置は、ハウジングであって、このハウジングが、換気出力への接続のための入口および患者への吸息気体を供給するための患者に接続するための出口を有する内側チャンバを有し、このチャンバが、熱水分交換（ＨＭＥ）材料および水透過性要素を含み、このハウジングが、水透過性要素と連絡する水再充填入口を有する、ハウジング；水を水透過性要素に供給するための水再充填入口に接続されるハウジングの外側の水供給部；ならびにハウジングを加熱し、ハウジングを所定の温度に維持するためのハウジングの外側の加熱要素を備える。

本発明の例示的実施形態において、加熱要素は、ハウジングの周囲に解除可能に取り付けられ、クラムシェル設計であり得、１つの長手縁部に沿って蝶番によって一緒にされた２つの半円筒形の半体を有する。２つの半体は、ハウジングの外側の周囲で一緒になって閉じられ得、自由長手縁部が、解除可能なラッチによって一緒に固定される。この配置において、加熱要素は、完全にハウジングの外側であり、ハウジング内の任意の潜在的な汚染に曝されず、一方、ハウジングおよび内容物が、各使用の後に処分され、置換され得るので、再使用可能である。

水分および熱交換（ＨＭＥ）材料は、紙または吸湿性材料であり得、塩（例えば、塩化カルシウム）で前処理され得る。この材料は、呼吸サイクルの呼息部分の間に患者の呼息気体からの熱および水分を保持するために使用される。保持される熱および水分は、次の吸息期の間に換気器から入ってくる冷たい乾燥した気体によって採取される。加熱要素は、水分および加熱保持材料からの熱の損失を減少させるのに役立つ。

本発明の１つの例において、ハウジングは、細長であり、その長さに沿って延びる水分および熱保持材料の本体を有し、一方、水透過性要素は、本体の長さの少なくとも一部に沿って螺旋様式で水分および熱保持材料の周囲に巻かれる。ワイヤは、水を輸送し得、水透過性である壁を有する多孔性繊維の束またはチューブの束を備え得る。壁は、化学反応によって膜または壁を横切る水を輸送する材料（例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標））であり得る。繊維またはチューブは、水供給部に接続されるか、ハウジングの外側のシステムを再充填する。乾燥した入って来る気体が水透過性ワイヤを通ってまたは水透過性ワイヤのそばを通る場合、これらの気体は、チューブの水透過性膜または壁を通ってワイヤから水を採取する。次いで、水再充填システムは、自動的に、重力によってチューブを再充填する。

水透過性要素が例示的な実施形態において細長部材またはワイヤ様部材であるが、他の形状であり得、中空または腔を有する平坦部材であり得る。熱水分保持（ＨＭＥ）材料は、代表的に、受動熱水分交換体（ＨＭＥ）または吸湿性凝縮加湿器（例えば、吸湿性発泡体、カルシウム塩またはリチウム塩のような塩で処理された紙、または他の熱水分交換材料）で使用される任意のタイプの材料であり得る。水透過性要素は、熱水分保持材料に沿って、チャンバの全長に延びるか、または出口までハウジングの長さの一部のみに延び得、熱および水分交換材料のみを含む換気器または入口側部にハウジングの一部を残し得る。水透過性要素またはワイヤは、熱および水分保持材料の端部を超えてハウジングの患者端部に延び得る。

加熱要素は、ハウジングを所定の温度（固定温度であり得るか、またはユーザによって調節可能であり得る）に加熱するために制御され得る。本発明の例示的な実施形態において、制御温度センサーまたは温度計が、温度をモニターするためにハウジングの外側表面に配置される。制御温度計は、所望の温度レベルに基づいて加熱器出力を調節するための制御システムに接続される出力を有する。制御温度計から間隔を空けて配置された第２の温度計は、実際の温度をモニターするために使用され得、モニターされる温度の出力表示が提供され得る。

本発明の加湿器システムは、受動熱水分交換体およびハウジング内の単一のチャンバで一緒に組み合わされる能動熱吸湿体または水透過性要素を組み合わせ、加熱要素がハウジングの外側に配置される。水透過性要素は、その水透過性膜を通して呼吸気体に水分を能動的に追加するが、一方、呼吸気体は、受動ＨＭＥ体から水および熱を採取する。ハウジングの外側に加熱要素を配置することによって、内側に配置するよりも、過熱、火災、および電気的な危険を減少させる。温度制御システムは、過熱（潜在的に、気道を焼き得る）および加熱不足（低体温を引き起こし得る）を避ける。加熱要素がハウジングの外側にある（交差感染または汚染が懸念されるハウジングの内側ではない）ので、加熱要素は、再使用可能な部分として作製され得る。唯一の使い捨て可能な部品は、ハウジングおよびその内容物であり、これは、この装置の単回使用を安価にする。

水透過性要素は、熱水分交換体要素の周りに巻かれるワイヤまたは細長部材を備え、加湿器ハウジング内のデッドスペースの量を減少させる。これは、患者によって再び吸入される加湿器内に残る呼息された気体内の二酸化炭素の量を減少させ、患者の血液内の過剰なカルボネート（ｈｙｐｅｒｃａｒｂｏｎａｔｅ）およびアシドーシスの危険を減少させる。

この配置は、単一のコンパクトなハウジングに受動ＨＭＥ体と組み合わせた能動加湿要素を提供し、これは、単回の患者の使用のための使い捨てユニットとして安価にし得る。同時に、加熱器は、潜在的な交差感染にも汚染にも暴露されないので、ハウジングの外側にあり、費用をセーブするために再使用され得る。

本発明は、さらに、以下を提供する：
（項目１）
呼吸気体を加熱および加湿するための加湿器システムであって、以下：
ハウジングであって、このハウジングは、対向する第一の端部および第二の端部、これらの端部の間のチャンバ、第一の端部における第一のポート、ならびに第二の端部における第二のポートを有し、このチャンバは、呼吸気体のための流路を規定し、この第一のポートは、換気器の呼吸回路への接続のためのものであり、そしてこの第二のポートは、患者に接続して、呼吸気体をこの患者に供給し、そしてこの患者から呼息された気体を受けるためのものである、ハウジング；
チャンバ内の熱水分交換（ＨＭＥ）材料の本体であって、このＨＭＥ材料は、水分および熱を保持し得る材料を含む、ＨＭＥ材料の本体；
このチャンバ内の水透過性デバイスであって、ハウジングが、この水透過性デバイスと連絡する水再充填入口を有する、水透過性デバイス；
このハウジングの外側の水供給部であって、この水透過性デバイスに水を供給するために、この水再充填入口に接続されている、水供給部；ならびに
このハウジングの外側に設置されたヒータであって、このハウジングを加熱し、そしてこのハウジングを所定の温度に維持するための、ヒータ、
を備える、システム。
（項目２）
上記ヒータが、上記ハウジングの周りに取り外し可能に設置されている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記ヒータが、円筒形の形状のヒータであり、そして上記ハウジングの周りに接近して取り付けられるための所定の寸法を有し、そして第一対の嵌合長手軸方向縁部および第二対の嵌合長手軸方向縁部を有する第一の半円筒形半体および第二の半円筒形半体を備え、これらの半体が、１対の長手軸方向縁部に沿って、一緒に蝶番で留められており、そしてこのハウジングの周りで閉位置で、これらの半体を解放可能に一緒に固定するための、第二対の長手軸方向縁部上の解放可能ラッチ機構を有する、項目２に記載のシステム。
（項目４）
上記ヒータが、上記加熱要素の各半体にわたって延びる、外側断熱カバーをさらに備える、項目３に記載のシステム。
（項目５）
上記ハウジングが、細長く、そして上記ＨＭＥ材料の本体が、上記チャンバの長さの少なくとも主要な部分に沿って延びており、そしてこのチャンバを実質的に満たしており、これによって、このチャンバを通って流れる呼吸気体が、この材料に接触する、項目１に記載のシステム。
（項目６）
上記水透過性デバイスが、細長く、そして上記水分および熱の保持材料の周りに、螺旋の様式で、上記ＨＭＥ材料の本体の長さの少なくとも一部分に沿って巻き付けられており、これによって、呼吸気体が、この水透過性デバイスと接触する、項目５に記載のシステム。
（項目７）
上記水透過性デバイスが、複数の管を備え、これらの管が、一緒に巻き付けられて、細長編組部材を形成しており、各管が、水透過性の壁を有する、項目６に記載のシステム。
（項目８）
各管の壁が、化学反応によってこれらの壁を横切って水を輸送する材料の壁である、項目７に記載のシステム。
（項目９）
上記水供給部が、重力によって、上記水透過性デバイスに水を供給するために、上記ハウジングの上方に位置する、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
上記ハウジングの温度を検出するための少なくとも１つの温度センサ、ならびにこのハウジングの温度を選択された温度に維持するようにヒータの出力を制御するための、温度センサおよびヒータに接続された制御ユニットを備える、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
上記温度センサが、上記ハウジングの外側に設置されている、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
上記温度センサが、上記ヒータの内壁に設置されており、これによって、このセンサが、上記ハウジングの外側表面と接触している、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
上記断熱カバーが、上記加熱要素より長く、そして各加熱要素が、この断熱カバーの対応する端部より短く終わる、上記ハウジングの第二の端部に最も近い端部を有し、これによって、このカバーの端部の突出部分を残し、そして温度センサが、この断熱カバーの端部の突出部分の内面に設置されており、これによって、この温度センサが、上記ヒータがハウジングの周りの閉位置にある場合に、このハウジングの外側表面と接触し、そして制御ユニットが、このハウジングを選択された温度に維持するために、このヒータの出力を制御するように、温度センサおよびヒータに接続されている、項目４に記載のシステム。
（項目１４）
上記加熱要素の上記内面上の上記第一の温度センサから間隔を空けて、さらなる温度センサを備え、このさらなる温度センサが、上記制御ユニットに接続されており、そして両方の温度センサの出力が、上記ハウジングの温度をモニタリングし、そして上記ヒータの出力を制御するために使用される、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
上記ＨＭＥ材料の本体が、上記チャンバの長さの少なくとも主要な部分に沿って、上記第一の端部から延び、そして上記水透過性デバイスが、このＨＭＥ材料の本体の長さの一部分に沿って、上記ハウジングの上記第二の端部まで延びている、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
上記水透過性要素が、上記ハウジングの患者側の端部において、ＨＭＥ材料の本体の端部を越えて延びる、項目１に記載のシステム。
（項目１７）
加湿器装置であって、以下：
ハウジングであって、このハウジングは、対向する第一の端部および第二の端部、このハウジングの第一の端部における第一のポート、およびこのハウジングの第二の端部における第二のポート、ならびに第一のポートおよび第二のポートと連絡している、ハウジングにおけるチャンバを有する、ハウジング；
このチャンバ内の熱水分交換材料であって、この熱水分交換材料は、これらのポートの間でこのチャンバを通って流れる呼吸気体と接触するための、熱水分交換材料；
呼吸気体に水分を追加するための、チャンバ内の水透過性デバイスであって、この水透過性デバイスの少なくとも一部分は、このチャンバの、ＨＭＥ材料と同じ領域に位置しており；
このハウジングが、水透過性デバイスを再充填するように、外部の水供給部から水を供給するために、この水透過性デバイスに接続された水供給ポートを有する、水透過性デバイス；ならびに
このハウジングの外側に設置され、そしてチャンバを囲んでいる、ヒータ、
を備える、装置。
（項目１８）
上記熱水分交換材料が、ほぼ円筒形の材料の本体を備え、そして上記水透過性デバイスが、この円筒形本体の少なくとも一部分の周りに巻き付けられた細長部材を備える、項目１７に記載の装置。
（項目１９）
上記細長部材は、一緒に巻き付けられた複数の中空管を備え、各管が、水透過性材料から作製された壁を有する、項目１８に記載の装置。
（項目２０）
上記ヒータが、上記ハウジングの周りに取り外し可能に設置されている、項目１７に記載の装置。
（項目２１）
上記ハウジングの温度を検出するための温度センサ、ならびにこのハウジングを所定の温度まで加熱するように上記ヒータを制御するための、ヒータおよびこの温度センサに接続された制御ユニットを備える、項目１７に記載の装置。

呼吸気体を加熱および加湿するための加湿器システムは、ハウジングを有し、このハウジングは、内部チャンバ、第一の端部における第一のポート、および第二の端部における第二のポートを有し、この第一のポートは、換気器呼吸回路に接続するためのものであり、そしてこの第二のポートは、呼吸気体を患者に供給するため、および患者から呼息された気体を受けるために、患者に接続されるためのものである。熱水分交換（ＨＭＥ）材料の本体が、このチャンバの内部に位置し、そして水透過性デバイスが、このチャンバ内に位置する。このハウジングは、この水透過性デバイスと連絡する、水再充填入口を有する。このハウジングの外側の水供給部が、この水再充填入口に接続されて、水を、水透過性デバイスに供給する。このハウジングの外側に設置されたヒータが、熱をこのハウジングに供給し、そしてこのハウジングを、選択された温度に維持する。

本発明は、添付の図面とともに、本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明からより良く理解される。図面において、類似の参照番号は、類似の部分を示す。

本発明により、人工呼吸を受ける患者に提供される気体を加湿および加温するための新規な改善された加湿器システムが提供される。

（図面の詳細な説明）
図１は、本発明の例示的な実施形態に従う加湿器システムを示し、一方、図２〜５は、図１の加湿装置１０の詳細を示す。このシステムは、基本的に、換気器と患者との間でインラインで接続されるように構成された加湿装置１０、この加湿装置に接続された温度制御および出力供給ユニット１２、およびこの加湿装置にも接続される水再充填ライン３０を有する水供給ユニット１４を備える。

加湿装置は、図２および図３により詳細に示され、細長ハウジング１６を備える。この細長ハウジングは、換気呼吸回路への接続のための一端のコネクタポート１８および患者への接続のための他端の第２コネクタポート２０を有する。ハウジングは、プラスチックまたは熱伝導性プラスチックであり得る。可撓性チュービング２１の長さは、患者が頭を移動させる場合、または医療スタッフが気道ケアを行う場合、加湿器システムと患者との間の引っ張りを減少させるために、ポート２０をハウジングに接続する。ハウジング内の加湿器チャンバ２２は、熱および水分交換（ＨＭＥ）材料の本体２４を備え、そして細長ワイヤ様水透過性部材２５が、図２および３で最も良く示されるように、螺旋様式で本体２４の外側に巻かれる。部材２５の１つの端部は、水再充填ライン３０への接続のためにハウジング上のコネクタポート２６内に延びる。

図３に最良に図示されるように、ＨＭＥ材料本体２４は、第一のコネクタポート１８に隣接する、大きい方の直径の部分２８（この部分は、加湿器チャンバ２２を実質的に満たす）、およびこの部分２８からチャンバ２２の端部まで延びる、小さい方の直径の部分２９を有する。水透過性部材またはワイヤ２５が、小さい方の直径の部分２９の周りに、ポート２６から巻き付けられ、これは、ＨＭＥ本体の小さい方の直径の部分と大きい方の直径の部分との接合部に隣接しており、そして部分２９の端部まで続く。この実施形態における水透過性部材は、チャンバ２２の長さの約３分の２に沿って、このチャンバの患者側の端部まで延びる。これによって、このチャンバの長さの３分の１は、ＨＭＥ材料のみで満たされた、呼吸器側を残す。この水透過性部材またはワイヤは、図２に図示されるように、本体２４の端部を越えて延び得る。ワイヤ２５の一端は、コネクタポート２６において、水再充填ライン３０を介して、水供給部１４に接続される。

クラムシェルの設計のヒータ３２が、ハウジングの周りに取り外し可能に固定され、これによって、図２〜４に最良に図示されるように、このハウジングを完全に囲み、そして加湿器チャンバ２２の全長に延びる。このヒータは、ハウジング１６の外側であり、そしてハウジング１６とは別個であるので、このハウジング内に、電流は存在しない。ヒータ３２は、図４において、加湿器ハウジングから離して示されている。ヒータ３２は、２つの部分（円筒形の加熱要素３４および外側断熱カバー３５）を有する。断熱カバー３５は、周囲の室温への熱の損失を減少させるため、および患者または医療人員の火傷を防止するために、加熱要素３４を保護し、そして加熱要素３４を囲む。

この加熱要素は、電気加熱要素、マイクロ波ヒータ、または他の任意の型の発熱器であり得る。この加熱要素および外側カバーは、２つの半円筒形半体として形成され、１つの長手方向縁部に沿って、蝶番３６によって一緒に接合される。この蝶番は、物理的な蝶番であってもよく、加熱要素および／またはカバー材料のより薄い部分によって形成される、機能的蝶番であってもよい。このヒータの２つの半体は、長手軸方向の自由縁部が解放可能なラッチ３８（これは、任意の従来の設計であり得る）によって一緒に固定されて、ハウジングの外側の周りで一緒に閉じられ得る。外側ケーシング半体およびヒータ要素半体の、対向する長手軸方向縁部は、水入口またはコネクタポート２６の周りにフィットするための、一致するノッチまたはインデント４０を有する。

加熱要素３４は、図２に図示されるように、この加湿器の患者側の断熱カバー３５の第一の端部より短く終わる。第一の温度センサまたは温度計４２が、図３および図４に最良に図示されるように、この第一の端部に隣接して、加熱要素３４から間隔を空けた位置で、ヒータの外側カバーまたはケーシング３５の内側表面に設置される。このセンサは、このヒータがハウジングの周りに固定される場合に、ハウジング１６の外側表面と接触するように位置決めされ、そして下流のハウジングの温度をモニタリングする。１つ以上のさらなる温度センサ４４が、加熱要素３４の内側表面に、第一の温度センサの上流で配置されて、ヒータの温度をモニタリングし得る。センサ（単数または複数）は、温度をモニタリングし、そしてユニット１２の温度制御システムにフィードバックを提供するために使用される。

ケーブル４５は、ヒータおよび温度センサを、制御ユニット１２に接続する。この制御ユニットは、ヒータ要素への電力供給を制御し、そして温度をモニタリングする。ディスプレイ４６が、温度センサ４２（モニタ温度計）によって検出される実際の温度を示す。使用者が温度設定を変更するために、制御ノブ４８が、ユニット１２に提供される。制御ユニット１２はまた、使用者が選択したハウジングの温度を達成する目的で、ヒータへの電力出力を、リアルタイムの様式で、センサ４２および４４によって検出された温度に基づいて、制御するように配置される。検出された実際の温度が高すぎる場合、電力供給は、ヒータの電力出力を低下させるように制御される。温度が低くなりすぎる場合、このヒータへの電力供給は、所望の温度が達成されるまで、増加される。この配置は、ハウジング１６における温度の能動的なサーボ制御を提供し、これによって、より一定した温度が提供される。これは、過熱および潜在的な気道の火傷、または過少加熱（これは、体温下降を生じ得る）の危険性を減少させる。

ＨＭＥ材料は、紙、発泡体、または水分および熱を保持し得る他の任意の材料であり得る。ＨＭＥ材料の本体は、気体がこの材料を通って流れることを可能にするために十分に多孔性であり、その結果、水分および熱が、この材料から、吸息された呼吸気体へと取り込まれ得、そしてこの材料は、熱および水分を、患者によって呼息された気体から吸収し得る。

細長い水透過性要素またはワイヤ２５は、水透過性材料から作製され、そして中空の内部を有する複数の繊維の束（例えば、日本のＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｒａｙｏｎ Ｃｏ．Ｌｔｄによって製造される、ＳＴＥＲＡＰＯＲＥ（登録商標）中空繊維）を備え得る。あるいは、図５に図示されるように、水透過性要素２５は、水透過性膜から作製された壁５２を有する、複数の中空管５０を備え得る。これらの管は、図５に示されるように、一緒に編組されて、ワイヤまたは単一の細長部材２５を形成し、これが、チャンバ２２の内壁の周り、またはＨＭＥ要素２４の外側の周りに巻き付けられ得る。管５０は、任意の型の水輸送可能管（例えば、Ｔｏｍｓ Ｒｉｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙによって製造される、ＰｅｒｍａＰｕｒｅ ＬＬＰによって製造されるＮａｆｉｏｎ（登録商標）管）であり得る。Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）管は、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）材料と水との化学反応を介して、この膜または管の壁を通して水を輸送する。管５０は、重力の作用の下で、水供給部１４から水を満たされる。重力による、水でのこの管の自動的な再充填は、過剰の水和を回避し得る。過剰の水和は、能動水再充填システムを用いると起こり得る。水再充填ラインが空であることを検出し、そしてこのシステムの操作者に、水瓶または供給部１４が交換または再充填される必要があることの警告を提供する目的で、任意の水滴センサが、水再充填ライン３０に提供され得る。

水透過性要素は、図示される実施形態においては、ＨＭＥ材料の本体の外側の周りに、ＨＭＥ材料とハウジングの内壁との間で巻き付けられるが、この要素は、代替の実施形態においては、それとは異なるように位置決めされ得る。例えば、この材料は、ＨＭＥ材料の本体の患者側の端部と、患者へのコネクタ２０との間の空間に位置し得る。

本発明の加湿器システムが、図１におけるように組み立てられ、そして換気器呼吸回路と患者との間でインラインで接続され、そして患者が吸息する場合、この換気器からくる冷たい乾燥した気体が、ポート１８を介して加湿器チャンバ２２に入り、次いで、コネクタポート２０を介して患者の呼吸系に入る。チャンバ２２に入る、冷たい乾燥した気体は、最初に、ＨＭＥ材料２４に保持された熱および水分を、再度取り込む。これらの気体は、ハウジング１６に取り付けられ、そしてこのハウジング１６を囲むヒータ３２によって、さらに加熱される。水分透過性管５０を通過する乾燥気体はまた、透過性の膜を通して水を取り込み、そして水再充填システムが、重力によって自動的に、この管内に水を再充填する。従って、換気気体は、この気体が患者の肺に達する前に、加熱および加湿される。

患者が呼息する場合、この呼息された気体は、換気器呼吸回路の呼息分岐を通って、コネクタポート２０を介して加湿器チャンバに入り、水透過性ワイヤまたは管５０を通過し、そしてＨＭＥ要素を通り、次いで、ポート１８を介して、室内空気へと出る。呼息された気体における熱および水分は、熱水分交換材料２４に保持され、次いで、次の吸息の際には、換気器から入ってくる冷たい乾燥した気体によって、再度取り込まれる。

この加湿器システムはまた、任意の気体サンプリングポートを、患者が吸息または呼息した気体における気体の濃度をモニタリングするための、呼吸気体モニタへの接続のために適切な位置に有し得る。

この加湿器のハウジングおよび内容物、ポート１８、２０、および可撓性チュービング２１は、単回使用ユニットとして作製され得、他の全ての構成要素は、再使用可能である。このことは、ヒータ３２が、ハウジングの外側に取り外し可能に設置されること、および患者が呼息する気体と全く接触しないことに起因して、実施可能である。水瓶および水再充填瓶もまた、水透過性ワイヤまたは管５０の透過性部材がこの膜を通る微生物の通過を可能にしない場合、再使用され得る。微生物の通過を可能にしない、適切な膜材料の例は、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）である。このシステムにおける使い捨て部品は、ＨＭＥ要素、水透過性ワイヤ、およびハウジング（これは、プラスチック材料であり得る）のみであるので、この加湿器デバイスは、安価に作製され得る。ヒータ要素を、ハウジングの完全に外側に配置することにより、過熱の危険性および火災の危険が低下し、そして呼吸気体によるヒータ構成要素の汚染または相互汚染の危険性もまた、排除される。

ＨＭＥ材料と同じチャンバ内に、水透過性要素を配置することにより、二酸化炭素が収集される加湿器内のデッドスペースが減少し、これによって、患者による二酸化炭素の再呼吸が減少する。このことは、次に、患者の血液中の炭酸過多およびアシドーシスの危険性を低下させる。図５に示されるような、一緒に編組された、複数の小さい中空管の水透過性要素を形成することによって、水透過性要素と呼吸気体との間の接触面積が、単純な平坦な膜などを備える水透過性要素においてよりも増加する。

水分および熱を保持し得、そして保持された水分および熱を熱水分交換材料を通過する気体に与え得る、熱水分交換材料は、温度が高レベルに維持される場合に、最も効率的に機能する。本発明の加湿器における外部ヒータは、ハウジングにおける最適な温度を維持するため、および過剰の加熱または過少な加熱の危険性を低下させるように、制御される。

本発明の例示的な実施形態が、例のみによって上に記載されたが、当業者は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、改変が、開示された実施形態に対してなされ得ることを理解する。

図１は、本発明の例示的な実施形態に従う加湿器システムの概略的な図である。 図２は、外部加熱器が開いた位置である、加湿装置の斜視図（部分的に切断された）である。 図３は、加湿装置の水平断面図である。 図４は、加熱器が開いた位置である、加湿器ハウジングから間隔を空けて配置された外部加熱器の斜視図である。 図５は、加湿器の水透過性ワイヤ形成部分の一部の斜視図である。

Claims (21)

1. 呼吸気体を加熱および加湿するための加湿器システムであって、以下：
   ハウジングであって、該ハウジングは、対向する第一の端部および第二の端部、該端部の間のチャンバ、該第一の端部における第一のポート、ならびに該第二の端部における第二のポートを有し、該チャンバは、呼吸気体のための流路を規定し、該第一のポートは、換気器の呼吸回路への接続のためのものであり、そして該第二のポートは、患者に接続して、呼吸気体を該患者に供給し、そして該患者から呼息された気体を受けるためのものである、ハウジング；
   該チャンバ内の熱水分交換（ＨＭＥ）材料の本体であって、該ＨＭＥ材料は、水分および熱を保持し得る材料を含む、ＨＭＥ材料の本体；
   該チャンバ内の水透過性デバイスであって、該ハウジングが、該水透過性デバイスと連絡する水再充填入口を有する、水透過性デバイス；
   該ハウジングの外側の水供給部であって、該水透過性デバイスに水を供給するために、該水再充填入口に接続されている、水供給部；ならびに
   該ハウジングの外側に設置されたヒータであって、該ハウジングを加熱し、そして該ハウジングを所定の温度に維持するための、ヒータ、
   を備える、システム。
2. 前記ヒータが、前記ハウジングの周りに取り外し可能に設置されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ヒータが、円筒形の形状のヒータであり、そして前記ハウジングの周りに接近して取り付けられるための所定の寸法を有し、そして第一対の嵌合長手軸方向縁部および第二対の嵌合長手軸方向縁部を有する第一の半円筒形半体および第二の半円筒形半体を備え、該半体が、１対の長手軸方向縁部に沿って、一緒に蝶番で留められており、そして該ハウジングの周りで閉位置で、該半体を解放可能に一緒に固定するための、該第二対の長手軸方向縁部上の解放可能ラッチ機構を有する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記ヒータが、前記加熱要素の各半体にわたって延びる、外側断熱カバーをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
5. 前記ハウジングが、細長く、そして前記ＨＭＥ材料の本体が、前記チャンバの長さの少なくとも主要な部分に沿って延びており、そして該チャンバを実質的に満たしており、これによって、該チャンバを通って流れる呼吸気体が、該材料に接触する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記水透過性デバイスが、細長く、そして前記水分および熱の保持材料の周りに、螺旋の様式で、前記ＨＭＥ材料の本体の長さの少なくとも一部分に沿って巻き付けられており、これによって、呼吸気体が、該水透過性デバイスと接触する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記水透過性デバイスが、複数の管を備え、該管が、一緒に巻き付けられて、細長編組部材を形成しており、各管が、水透過性の壁を有する、請求項６に記載のシステム。
8. 各管の壁が、化学反応によって該壁を横切って水を輸送する材料の壁である、請求項７に記載のシステム。
9. 前記水供給部が、重力によって、前記水透過性デバイスに水を供給するために、前記ハウジングの上方に位置する、請求項１に記載のシステム。
10. 前記ハウジングの温度を検出するための少なくとも１つの温度センサ、ならびに該ハウジングの温度を選択された温度に維持するようにヒータの出力を制御するための、該温度センサおよび該ヒータに接続された制御ユニットを備える、請求項１に記載のシステム。
11. 前記温度センサが、前記ハウジングの外側に設置されている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記温度センサが、前記ヒータの内壁に設置されており、これによって、該センサが、前記ハウジングの外側表面と接触している、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記断熱カバーが、前記加熱要素より長く、そして各加熱要素が、該断熱カバーの対応する端部より短く終わる、前記ハウジングの第二の端部に最も近い端部を有し、これによって、該カバーの端部の突出部分を残し、そして温度センサが、該断熱カバーの該端部の突出部分の内面に設置されており、これによって、該温度センサが、前記ヒータが該ハウジングの周りの閉位置にある場合に、該ハウジングの外側表面と接触し、そして制御ユニットが、該ハウジングを選択された温度に維持するために、該ヒータの出力を制御するように、該温度センサおよびヒータに接続されている、請求項４に記載のシステム。
14. 前記加熱要素の前記内面上の前記第一の温度センサから間隔を空けて、さらなる温度センサを備え、該さらなる温度センサが、前記制御ユニットに接続されており、そして両方の温度センサの出力が、前記ハウジングの温度をモニタリングし、そして前記ヒータの出力を制御するために使用される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記ＨＭＥ材料の本体が、前記チャンバの長さの少なくとも主要な部分に沿って、前記第一の端部から延び、そして前記水透過性デバイスが、該ＨＭＥ材料の本体の長さの一部分に沿って、前記ハウジングの前記第二の端部まで延びている、請求項１に記載のシステム。
16. 前記水透過性要素が、前記ハウジングの患者側の端部において、ＨＭＥ材料の本体の端部を越えて延びる、請求項１に記載のシステム。
17. 加湿器装置であって、以下：
    ハウジングであって、該ハウジングは、対向する第一の端部および第二の端部、該ハウジングの該第一の端部における第一のポート、および該ハウジングの第二の端部における第二のポート、ならびに該第一のポートおよび第二のポートと連絡している、該ハウジングにおけるチャンバを有する、ハウジング；
    該チャンバ内の熱水分交換材料であって、該熱水分交換材料は、該ポートの間で該チャンバを通って流れる呼吸気体と接触するための、熱水分交換材料；
    呼吸気体に水分を追加するための、該チャンバ内の水透過性デバイスであって、該水透過性デバイスの少なくとも一部分は、該チャンバの、該ＨＭＥ材料と同じ領域に位置しており；
    該ハウジングが、該水透過性デバイスを再充填するように、外部の水供給部から水を供給するために、該水透過性デバイスに接続された水供給ポートを有する、水透過性デバイス；ならびに
    該ハウジングの外側に設置され、そして該チャンバを囲んでいる、ヒータ、
    を備える、装置。
18. 前記熱水分交換材料が、ほぼ円筒形の材料の本体を備え、そして前記水透過性デバイスが、該円筒形本体の少なくとも一部分の周りに巻き付けられた細長部材を備える、請求項１７に記載の装置。
19. 前記細長部材は、一緒に巻き付けられた複数の中空管を備え、各管が、水透過性材料から作製された壁を有する、請求項１８に記載の装置。
20. 前記ヒータが、前記ハウジングの周りに取り外し可能に設置されている、請求項１７に記載の装置。
21. 前記ハウジングの温度を検出するための温度センサ、ならびに該ハウジングを所定の温度まで加熱するように前記ヒータを制御するための、該ヒータおよび該温度センサに接続された制御ユニットを備える、請求項１７に記載の装置。

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