JP2006223332A - 呼吸回路用の加湿装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 呼吸管内における吸気の流れの異常を検出することができる、呼吸回路用の加湿装置を提供する。
【解決手段】 加湿部３１は、呼吸回路１における吸気管１１の内部に配置される。さらに、加湿部３１は、例えば疎水性中空糸や疎水性膜を用いることにより、吸気管１１の内部を流れる吸気中に水分を供給できる構成となっている。通水部３２は、加湿部３１に水分を供給する供給部３２１と、加湿部３１に供給された水分を送り出すための送出部３２２とを備える。制御部３３は、供給部３２１における水温と、送出部３２２における水温との差の情報を用いて、吸気の異常を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、呼吸回路用の加湿装置に関するものである。
従来から、人工呼吸用の呼吸回路が用いられている。呼吸回路における吸気管の始端には、人工呼吸器が接続されており、患者に対して吸気を提供できるようになっている。
ところで、呼吸回路においては、人工呼吸器の故障や呼吸回路の損傷などの、何らかの原因により、吸気が供給されなくなるおそれがある。そこで、吸気が正しく供給されていることを、何らかの手段で監視する必要がある。
一方、本出願人は、既に、吸気管内に中空糸を配置することで吸気の加湿を行う装置を提案している（下記特許文献１参照）。
特開平９−１２２２４２号公報
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたもので、呼吸管内における吸気の流れの異常を検出することができる、呼吸回路用の加湿装置を提供しようとするものである。
請求項１記載の呼吸回路用の加湿装置は、加湿部と、通水部と、制御部とを備えている。前記加湿部は、呼吸回路における吸気管の内部に配置されるものである。前記加湿部は、前記吸気管の内部を通る吸気中に水分を供給できる構成となっている。前記通水部は、前記加湿部に水分を供給する供給部と、前記加湿部に供給された水分を送り出すための送出部とを備えている。前記制御部は、前記供給部における水温と、前記送出部における水温との差の情報を用いて異常検出を行う構成となっている。
請求項２記載の呼吸回路用の加湿装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記加湿部が、疎水性中空糸又は疎水性膜によって構成されているものである。
請求項３記載の呼吸回路用の加湿装置は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記加湿部が、前記吸気管における患者側の端部近傍に配置されているものである。
請求項４記載の呼吸回路用の加湿装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記通水部の全部又は一部が、前記吸気管の内部に配置されているものである。
請求項５記載の呼吸回路用の加湿装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のものにおいて、前記制御部が、「前記供給部における水温と、前記送出部における水温との差が規定値以下であること」を条件として、前記異常検出を行うものである。
請求項６記載の呼吸回路用の加湿装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のものにおいて、前記通水部及び前記加湿部に送り出される水分の圧力が、前記呼吸回路における吸気管の内圧よりも高い値とされているものである。
本発明に係る呼吸回路用の加湿装置によれば、呼吸管内における吸気の流れの異常を検出することができる、呼吸回路用の加湿装置を提供することが可能となる。
以下、本発明に係る呼吸回路用の加湿装置の一実施形態を、添付の図面を参照して説明する。
（本実施形態の構成）
まず、本実施形態の加湿装置３が用いられる呼吸回路１の構成を概略的に説明する。この呼吸回路１は、吸気管１１と、呼気管１２と、Ｙ形のマウスピース１３とから構成されている。
吸気管１１の始端には、人工呼吸器２が接続される。吸気管１１の終端と呼気管１２の始端とは、マウスピース１３における対応する端部にそれぞれ接続される。マウスピース１３は、患者に装着されることにより、患者に呼吸を行わせることができるようになっている。
このような呼吸回路１や人工呼吸器２は、従来からよく知られているものなので、詳細な説明は省略する。
本実施形態の加湿器３は、加湿部３１と、通水部３２と、制御部３３と、貯水槽３４と、ポンプ３５と、加熱部３６とを主要な要素として備えている。
加湿部３１は、呼吸回路１における吸気管１１の内部に配置されるものである（図１参照）。
本実施形態における加湿部３１は、吸気管１１における患者側の端部近傍に配置されている。加湿部３１と吸気管１１との間には、それらの位置関係を固定する取付具（図示せず）が備えられていることが好ましい。
加湿部３１は、吸気管１１を流れる吸気中に水分を供給できる構成となっている。具体的には、この実施形態における加湿部３１は、疎水性中空糸によって構成されている。加湿部３１としての疎水性中空糸には、通水部３２によって送られた温水が通過するようになっており、疎水性中空糸の周壁に形成された微小な穴から吸気に水分を発散できるようになっている。
ただし、加湿部３１としては、通水部３２の周壁の一部として用いられた疎水性膜であってもよい。要するに、加湿部３１としては、加湿部３１に供給された水分を吸気に発散ないし供給できる構成であればよい。
通水部３２は、加湿部３１に水分を供給する供給部３２１と、加湿部３１に供給された水分を送り出すための送出部３２２とを備えている。本実施形態では、供給部３２１と送出部３２２とは、共に、柔軟性のあるチューブにより構成されている。
また、供給部３２１と送出部３２２とは、いずれも、その一部が、吸気管１１の内部に配置されている（図１参照）。供給部３２１及び送出部３２２は、吸気管１１の側壁を貫通する部分においては、吸気管１１の気密状態を保つように、適宜なシール部材（図示せず）を介して側壁に取り付けられている。
供給部３２１の始端は、加熱部３６とポンプ３５とを介して、貯水槽３４に接続されている。供給部３２１の終端は、加湿部３１の始端に接続されている。
送出部３２２の始端は、加湿部３１の始端に接続されている。送出部３２２の終端は、貯水槽３４に接続されている。
制御部３３は、供給部３２１における水温と、送出部３２２における水温との差の情報を用いて異常検出を行う構成となっている。このような制御部３３は、適宜な制御用マイコンやパソコンを用いることによって容易に構成することができる。
また、供給部３２１や送出部３２２における水温を検出する方法としては、従来から存在する各種のものを用いることができる。例えば、供給部３２１や送出部３２２の内部又は側面に、適宜な温度プローブを取り付けて、このプローブの測定値を制御部３３に取り込むことができる。
この実施形態の制御部３３は、供給部３２１における水温Ｔ１と、送出部３２２における水温Ｔ２との差ΔＴが規定値Ｔｔｈ以下であることを条件として、異常検出を行う構成となっている。これを数式で表すと、条件式は、例えば次のように記載できる。
｜Ｔ１−Ｔ２｜≦Ｔｔｈ
もちろん、当然のことながら、
｜Ｔ１−Ｔ２｜＜Ｔｔｈ
というような、実質的に等価な条件式を用いることもできる。なお、規定値Ｔｔｈは、目的や状況に応じて操作者が適宜設定しても良いし、制御部３３が何らかの条件を用いて自動的に設定しても良い。
貯水槽３４は、加湿部３１に送り出される水を貯めておくものである。また、貯水槽３１は、加湿部３１に送り出された水を、送出部３２２を介して受け入れるようになっている。貯水槽３４としては、保温性のあるものが好ましい。
ポンプ３５は、貯水槽３４に貯められた水を、通水部３２の供給部３２１に送り出すようになっている。ポンプ３５から送り出される水の圧力は、呼吸回路１における吸気管１１の内圧よりも高い値とされることが好ましい。例えば本実施形態では、ポンプ３５から送り出される水の圧力は、次の条件を満たすように設定される
Ｐ１＞Ｐ２＋Ｐｈ≧Ｐａｗ
ここで、
Ｐ１：ポンプからの送水圧力
Ｐ２：送出部３２２の内圧
Ｐｈ：貯水槽３４の高さ又は水位ｈに対応した圧力
Ｐａｗ：吸気管内部の圧力
である。
加熱部３６は、ポンプ３５から送り出された水を加熱するものである。このような加熱部３６は、適宜なヒータを用いることで容易に構成することができる。本実施形態の加熱部３６は、ポンプ３５から送られた水を６０〜７０℃程度の温度に加熱するように構成されている。
（本実施形態の動作）
次に、本実施形態に係る加湿装置の動作を説明する。まず、前提として、加湿部３１が、図１に示されているように、吸気管１１の内部に既に配置されているとする。ついで、ポンプ３５により、貯水槽３４の内部の水（水分）を、加熱部３６に送り出す。これにより、水温は、所定の温度まで上昇する。加熱後の水温Ｔ１は、制御部３３により取得されて記録される。
ついで、温水は、通水部３２の供給部３２１を介して、加湿部３１に達する。加湿部３１では、水分が吸気に放散される。これにより、吸気の湿度を上昇させることができる。また、本実施形態では、加湿部３１に温水を流しているので、この温水により、吸気の加温を行うこともできる。
加湿部３１を通過した水分は、送出部３２２を通って、貯水槽３４に戻る。その途中（吸気管１１の外部）における水温Ｔ２は、制御部３３により取得されて記録される。
制御部３３は、水温Ｔ１と水温Ｔ２との差ΔＴが規定の値以下であれば、吸気に異常があるとして、警報を発する。
人工呼吸器１から送られる吸気に異常がなければ、加湿部３１や通水部３２を流れる温水と、吸気管１１を流れる吸気とは、熱交換を行う。これにより、加湿部３１を通過した水分の温度は低下する。ここで、もし、例えば人工呼吸器２や吸気管１１に問題を生じて、吸気の流れが停止あるいは著しく減速すると、温水と吸気との熱交換量が低下する。すると、水温Ｔ１と水温Ｔ２との差ΔＴ（厳密にはその絶対値）が減少する。
したがって、本実施形態のように、水温の差ΔＴの情報を用いて（例えばΔＴが規定値以下であるという情報を用いて）、吸気の異常を検知することができる。吸気の異常を検知できれば、例えば警報を発する等の適切な対応を取ることができる。
また、本実施形態では、通水部３２の少なくとも一部を、吸気管の内部に配置しているので、通水部３２を流れる温水によっても、吸気の加温を行うことができる。
さらに、本実施形態では、通水部３２の少なくとも一部を、吸気管の内部に配置しているので、通水部３２を流れる温水も、吸気との熱交換を行う。すると、温水と吸気との熱交換量は、加湿部３１のみで熱交換を行う場合に比較して、大きくなる。すると、本実施形態では、吸気が停止した場合と吸気がある場合の熱交換量の差（つまり温度差ΔＴ）が大きくなり、異常の検出感度（ＳＮ比）を高くすることができるという利点もある。
従来、電熱線により吸気を加熱する技術が提案されてきているが、この場合は、吸気が何らかの理由で停止した後、吸気を再開すると、かなり高い温度まで加熱された吸気が患者に供給されることになり、患者に苦痛を与える可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、温水によって吸気を加温しているので、患者に苦痛を与えるほどには吸気温度は高くならず、患者にとっての使用感が良いという利点もある。
また、本実施形態では、ポンプ３５から送り出される水の圧力を、呼吸回路１における吸気管１１の内圧よりも高い値としたので、加湿部３１に対して確実に温水を供給することができる。
また、もし、加湿部３１の内部を負圧にすることによって温水を加湿部３１に供給する場合には、加湿部３１が通気性を有する場合には、加湿部３１に温水を供給できないおそれがある。これに対して、本実施形態では、加湿部３１に対して、ポンプ３５から温水を正圧で送り出すこととしているので、加湿部３１に対して確実に温水を供給することができるという利点がある。
さらに、本実施形態では、加湿部３１を、患者側の近傍に配置しているので、加湿後の吸気の温度低下が少ない。したがって、本実施形態によれば、吸気管１１の内部における結露を生じにくいという利点もある。結露を生じる構造とした場合には、結露による水が患者の呼吸器官に達することがないように、呼吸回路において、水の除去機構を設ける等の必要を生じてしまう。本実施形態では、結露を生じにくい構造となっているので、呼吸回路の構造を簡略化することも可能となる。
なお、前記各実施形態の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、前記に限らない。
さらに、前記した制御部３３などの機能要素どうしは、複合して一つの機能要素に集約されても良い。また、一つの機能要素の機能が複数の機能要素の協働により実現されても良い。さらに、前記した機能要素は、機能として存在していればよく、機能実現のための手段としては、ハードウエア、コンピュータソフトウエア、これらの組み合わせなどの、任意のものを用いることができる。一つの機能要素が、物理的に離散した位置に配置されたハードウエアやコンピュータソフトウエアの協働により実現されてもよい。
本発明の一実施形態に係る加湿装置の概略的な構成を示す説明図である。
符号の説明
１ 呼吸回路
１１ 吸気管
１２ 呼気管
１３ マウスピース
２ 人工呼吸器
３ 加湿装置
３１ 加湿部
３２ 通水部
３２１ 供給部
３２２ 送出部
３３ 制御部
３４ 貯水槽
３５ ポンプ
３６ 加熱部

Claims (6)

  1. 加湿部と、通水部と、制御部とを備えており、
    前記加湿部は、呼吸回路における吸気管の内部に配置されるものであり、
    前記加湿部は、前記吸気管の内部を通る吸気中に水分を供給できる構成となっており、
    前記通水部は、前記加湿部に水分を供給する供給部と、前記加湿部に供給された水分を送り出すための送出部とを備えており、
    前記制御部は、前記供給部における水温と、前記送出部における水温との差の情報を用いて異常検出を行う構成となっている
    ことを特徴とする、呼吸回路用の加湿装置。
  2. 前記加湿部は、疎水性中空糸又は疎水性膜によって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の呼吸回路用の加湿装置。
  3. 前記加湿部は、前記吸気管における患者側の端部近傍に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の呼吸回路用の加湿装置。
  4. 前記通水部の全部又は一部は、前記吸気管の内部に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の呼吸回路用の加湿装置。
  5. 前記制御部は、前記供給部における水温と、前記送出部における水温との差が規定値以下であることを条件として、前記異常検出を行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の呼吸回路用の加湿装置。
  6. 前記通水部及び前記加湿部に送り出される水分の圧力は、前記呼吸回路における吸気管の内圧よりも高い値とされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の呼吸回路用の加湿装置。
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