JP2007229206A

JP2007229206A - ネーザルｃｐａｐ素子

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Publication number: JP2007229206A
Application number: JP2006054494A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kawahashi; 橋正昭川; Kenji Hosoi; 井健司細
Original assignee: Saitama University NUC
Current assignee: Saitama University NUC
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP4710015B2

Abstract

【課題】未熟児の自発呼吸に応答する呼吸補助動作は安定し信頼性高く維持し、肺圧変動は適切な範囲に下げる。
【解決手段】噴流ノズル３；それとの間に噴流路４をおいて、先端がノズル３の空気噴流に対向する位置にあって空気噴流の流れる方向に延び、空気噴流を第１および第２噴流に分割する噴流分岐板５（５ａ，５ｂ）；第１噴流が流入する第１分岐路７およびそれに連続するキャビティ９；第２噴流が流入する第２分岐路８およびそれに連続する排気ポート１３；および、キャビティ９に連続し、鼻腔プロング１２が結合する鼻腔プロングポート１０，１１；を備えるネーザルＣＰＡＰ素子１において、前記噴流分岐板５（５ａ，５ｂ）の先端の後部に、キャビティ９と第２分岐路８との間の空気通流を許すバイパス６を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネーザルＣＰＡＰに関し、特に、未熟児への使用に適したネーザルＣＰＡＰ素子に関する。近年、ネーザル(Nasal)ＣＰＡＰ（Continuous Positive Airway Pressure）が、未熟児の呼吸補助又は呼吸障害の治療に用いられつつある。ＣＰＡＰは、呼気相終末においても気道内圧を陽圧に保ち、呼気相での肺胞虚脱を防止することにより機能的残気量を増加させ、肺内シャントを減少し、低酸素血症を改善する。鼻孔に陽圧を加えるものをネーザルＣＰＡＰと呼ぶ。

特開２００４−３２１５４９号公報。

ネーザルＣＰＡＰの利点は、（１）気管内挿管する必要がなく簡易にＣＰＡＰがかけられる、（２）挿管チューブの気道抵抗がなく呼吸仕事量が軽減できる、（３）気管内挿管に伴う気道感染症を回避することができることなどが挙げられる。

しかしながら他方においては、（１）鼻孔取り付け部の鼻孔への強い圧迫による鼻孔狭窄、鼻中隔壊死を発症する可能性がある、（２）固定方法が難しく、リークにより十分なＣＰＡＰを維持することが困難である、（３）食道へも陽圧がかかるため、腸管が拡張して栄養が入れにくくなることがあるといった、改善すべき点もある。

これに対処するために、微細な自発呼吸にも敏感に反応し、安定した気道内圧を提供し、呼気時の回路内抵抗を解消するため、流体力学的原理を応用したものが登場してきている。例えば、インファントフローシステムと呼ばれるものがある。インファントフローシステムにおいては、鼻孔部への衝突噴流の不安定性を利用することから、素子の基本形状が鼻孔に対抗する形状となっており、空気供給管および呼気排出管等を鼻から額に掛けて顔面部を縦に横切って装着しなければならない。したがって、これを固定するための方法が複雑になってしまい、特に未熟児に使用した場合には多大な装着負担を与え、長時間のネーザルＣＰＡＰ実施時に患者の鼻腔狭窄や鼻中隔壊死などを招くおそれがあるという、改善すべき点が依然としてあった。

上記特許文献１は、ネーザルＣＰＡＰ実施時の新生児（例えば未熟児）に対する素子の装着負担軽減を可能にする小型で横型のネーザルＣＰＡＰ素子を提供する。この種の従来の１例を図５に示す。図５に示すネーザルＣＰＡＰ素子１は、空気を噴出する噴流ノズル３，該噴流ノズル３との間に噴流路４をおいて、先端が該噴流ノズル３の空気噴流に対向する位置にあって前記空気噴流の流れる方向に延び、前記空気噴流を第１および第２噴流に分割する噴流分岐板５，第１噴流が流入する第１分岐路７およびそれに連続するキャビティ９，第２噴流が流入する第２分岐路８およびそれに連続する排気ポート１３、および、前記キャビティ９に連続し、鼻腔プロング（図示せず）に連通する鼻腔プロングポート１０，１１、を備える。

給気管接続ポート１５には実質的に定圧力で空気が供給される。この空気は、給気管接続ポート１５から噴流ポート２を経てノズル３に入り、ノズル３から流出する空気噴流は、噴流路４を進むと噴流分岐板５の先端のナイフエッジで、第１噴流と第２噴流に２分割され、第１噴流はキャビティポートである第１分岐路７を通ってキャビティ９に入って壁面に沿うように時計方向に旋回する。これによりキャビティ９には陽圧（ＣＰＡＰ：Continuous Positive Airway Pressure）が加わっている。第２噴流は、余剰エア流路である第２分岐路８を通って排気ポート１３を進んで、排気管接続ポート１８から外部に流出する。鼻腔プロング（nose prongs：鼻孔に結合する２股チューブ部材；例えば図１上の１２）が装着される接続ポート１６，１７と同軸で連続する鼻腔プロングポート１０，１１が、それらの軸心をノズル３の軸心（ｘ方向）と直交するｙ方向に平行にして、キャビティ９に開いている。すなわち連通している。

鼻腔プロングポート１０，１１に、新生児（例えば未熟児）の自発呼吸により、吸気圧が加わると、キャビティ９の空気がポート１０，１１に引かれるので、キャビティ９の圧力が下がり、これによりノズル３からキャビティ９への第１噴流の空気流量が増加する。これが新生児の吸気を助勢（補助；増幅）する。ポート１０，１１に呼気圧が加わるとキャビティ９の圧力が上がり、これによりノズル３から排気ポート１３への第２噴流の空気流量が増加し、ノズル３からキャビティ９への第１噴流の空気流量が低下する。これが新生児の呼気を容易にする。このように、自発呼吸に対して呼吸補助動作、いわば増幅動作、を行う。

また、吸気管接続ポート１５に接続される空気供給管と、排気管接続ポート１８に接続される排気管とが同じ方向ｘに配置され、接続ポート１６，１７に結合される鼻腔プロングがこれらに対して垂直方向ｙに配置されるため、これらの管を、例えば図４に示すように、患者の顔面を横に横切らせて装着することが可能になり、装着負担が軽減する。

ところで、キャビティ９の陽圧（ＣＰＡＰ）を安定にし、自発呼吸に応答する呼吸補助動作、すなわち流体制御素子による自発呼吸圧の増幅、を安定にし信頼性を高くするためには、ノズルの噴流をある程度以上のパワーにするのが好ましく、キャビティ９の淀み圧（陽圧）を５００Ｐａ（パスカル）程度とするのが良い。しかしそうすると、呼吸補助による肺圧変動が３００〜４００Ｐａにもなることがあり、未熟児に対しては過大になることがあると考えられる。

本発明は、自発呼吸に応答する呼吸補助動作は安定し信頼性の高いものに維持し、しかも呼吸補助による肺圧変動は適切な範囲に下げることを目的とする。

（１）空気を噴出する噴流ノズル(3)；該噴流ノズル(3)との間に噴流路(4)をおいて、先端が該噴流ノズル(3)の空気噴流に対向する位置にあって前記空気噴流の流れる方向に延び、前記空気噴流を第１および第２噴流に分割する噴流分岐板(5a,5b)；第１噴流が流入する第１分岐路(7)およびそれに連続するキャビティ(9)；第２噴流が流入する第２分岐路(8)およびそれに連続する排気ポート(13)；および、前記キャビティ(9)に連続し、鼻腔プロング(12)が結合する鼻腔プロングポート(10,11)；を備えるネーザルＣＰＡＰ素子(1)において、
前記噴流分岐板(5a,5b)の前記先端の後部に、前記キャビティ(9)と第２分岐路(8)との間の空気の通流を許すバイパス(6)を設けたことを特徴とする、ネーザルＣＰＡＰ素子(図１)。

（２）空気を噴出する噴流ノズル(3)；
該噴流ノズル(3)との間に噴流路(4)をおいて、先端が該噴流ノズル(3)の空気噴流に対向する位置にあって、前記空気噴流を第１および第２噴流に分割するウエッジ(5a)；
前記空気噴流の流れる方向に関して前記ウエッジ(5a)の下流にあって前記空気噴流の流れる方向に延びる分離部(5b)；
第１噴流が流入する第１分岐路(7)およびそれに連続するキャビティ(9)；
第２噴流が流入する第２分岐路(8)およびそれに連続する排気ポート(13)；
前記キャビティ(9)に連続し、鼻腔プロング(12)が結合する鼻腔プロングポート(10,11)；および、
前記ウエッジ(5a)と分離部(5b)との間のバイパス(6)；を備え、
前記キャビティ(9)と第２分岐路(8)は前記分離部(5b)で区分され、しかも、前記バイパス(6)が、前記キャビティ(9)と第２分岐路(8)との間の空気の通流を許す；
ネーザルＣＰＡＰ素子(図１)。

なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の符号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。

上記（１）および（２）のネーザルＣＰＡＰ素子(図１)によれば、鼻腔プロングポート(10,11)に、新生児（例えば未熟児）の自発呼吸により、吸気圧が加わると、キャビティ(9)の空気が鼻腔プロングポート(10,11)に引かれるので、キャビティ(9)の圧力が下がり、これにより噴流ノズル(3)からキャビティ(9)への空気流量が増加する。これが新生児の吸気を助勢（補助）する。鼻腔プロングポート(10,11)に呼気圧が加わるとキャビティ(9)の圧力が上がり、これにより噴流ノズル(3)から排気ポート(13)への空気流量が増加し、噴流ノズル(3)からキャビティ(9)への空気流量が低下する。これが新生児の呼気を容易にする。このように、自発呼吸に対して呼吸補助動作を行う。

噴流分岐板(5a,5b)の前記先端の後部に、前記キャビティ(9)と第２分岐路(8)との間の空気の通流を許すバイパス(6)を設けたので、バイパス(6)を通してキャビティ(9)から第２分岐路(8)に常時空気が流れる。このバイパス(6)が呼吸に伴なうキャビティ(9)の圧力変動を緩和する。すなわち、吸気期間には、吸気によりキャビティ(9)の圧力が下がると、バイパス(6)を通してキャビティ(9)から第２分岐路(8)に流れる空気流量が減少してキャビティ(9)の圧力低下量が小さく、呼気期間には、呼気によりキャビティ(9)の圧力が上がると、バイパス(6)を通してキャビティ(9)から第２分岐路(8)に流れる空気流量が増加してキャビティ(9)の圧力上昇量が小さい。すなわち、呼吸補助による肺圧変動が小さくなる。例えば、キャビティ９の淀み圧（陽圧）を５００Ｐａ（パスカル）程度とするとき、呼吸補助による肺圧変動を１００〜１５０Ｐａにすることができ、未熟児に最適な呼吸補助をすることができる。

（３）前記空気噴流に関して前記噴流ノズル(3)の、上流側に該噴流ノズル(3)に連通する給気ポート(2,15)が、下流側に前記排気ポート(13)が設けられ；前記噴流ノズル(3)のノズル軸(x)に直交する方向(y)に、前記鼻腔プロングポート(10,11)の中心軸が延びる；請求項１又は２に記載のネーザルＣＰＡＰ素子(図１)。

これによれば、給気管接続ポート(15)に接続される空気供給管(21)と、排気管接続ポート(18)に接続される排気管(24)とが同じ方向ｘに配置され、前記鼻腔プロングポート(10,11)結合される鼻腔プロング(12)が、前記空気供給管(21)と排気管(24)に対して垂直方向ｙに配置されるため、これらの管を、例えば図４に示すように、患者の顔面を横に横切らせて装着することが可能になり、装着負担が軽減する。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

図１に、本発明の一実施例のネーザルＣＰＡＰ素子１の縦断面を示す。なおこの図面は、実物よりも拡大して素子断面を示す。ネーザルＣＰＡＰ素子１は合成樹脂製である。可撓性樹脂製の鼻腔プロング１２には、新生児の鼻孔に挿入される、ｙ方向で外方に突出する２本の可撓管（flexible tube）がある。新生児に素子１を装着した外観を図４に示す。

従来例（図５）と同様に、ネーザルＣＰＡＰ素子１には、空気を噴出する噴流ノズル３，該噴流ノズル３との間に噴流路４をおいて、先端が該噴流ノズル３の空気噴流に対向する位置にあって前記空気噴流の流れる方向に延び、前記空気噴流を第１および第２噴流に分割する噴流分岐板５ａ，５ｂ，第１噴流が流入する第１分岐路７およびそれに連続するキャビティ９，第２噴流が流入する第２分岐路８およびそれに連続する排気ポート１３、および、前記キャビティ９に連続し、鼻腔プロング１２に連通する鼻腔プロングポート１０，１１、がある。そして、それらに加えて、噴流分岐板５ａ，５ｂの先端のナイフエッジ部分５ａを分断するバイパス６が噴流分岐板に開いている。

換言すると、噴流ノズル３との間に噴流路４をおいて、先端がノズル３の空気噴流に対向する位置にあって該空気噴流を第１および第２噴流に分割するウエッジ５ａ，該空気噴流の流れる方向に関してウエッジ５ａの下流にあって空気噴流の流れる方向に延びる分離部５ｂ、および、ウエッジ５ａと分離部５ｂとの間のバイパス６、を備える。キャビティ９と第２分岐路８は分離部５ｂで区分され、しかも、バイパス６が、キャビティ９と第２分岐路８との間の空気の通流を許す。

ノズル３には噴流ポート２が連続しており、該噴流ポート２に給気管接続ポート１５（図２）が連続している。この給気管接続ポート１５に、給気口金２２が装着され、該給気口金２２に給気チューブ２１が繋がっている。給気チューブ２１には、図示しない空気給送装置から、定圧空気が供給される。排気ポート１３には、スロットル１４が挿入され、排気ポート１３に連続する排気管接続ポート１８（図２）に、排気口金２３が装着され、該排気口金２３に排気チューブ２４が繋がっている。スロットル１４は、キャビティ９の陽圧を所望の定圧（例えば平均圧５００Ｐａ）に安定化するために、給気チューブ２１を通して噴流ポート２に定圧空気を送り込む、図示しない空気供給装置の送出圧仕様に合わせて、排気ポート１３の流路抵抗を調整（設定）するためのものである。所要の送出圧仕様の空気給送装置のみを使用する場合、あるいは空気給送装置において信頼性が高い調整（設定）が可能な場合には、スロットル１４は省略し、排気ポート１３を所要の流路抵抗に設計して置けばよい。

鼻腔プロングポート１０，１１には鼻腔プロング接続ポート１６，１７（図２）が連続しており、これらの接続ポート１６，１７に、鼻腔プロング１２が装着されている。鼻腔プロング１２の、新生児の鼻孔に挿入される、ｙ方向で外方に突出する２本の可撓管は、キャビティ９に連通している。

図１に示すネーザルＣＰＡＰ素子１を使用するとき、鼻腔プロング１２の、ｙ方向で外方に突出する２本の可撓管を、新生児（未熟児）の鼻孔に挿入すると、図４に示すように、給気チューブ２１および排気チューブ２４が、新生児の顔面を横に横切る。この状態で、図示しないバンド，紐などの付いた固定保持具で素子１が頭部に固定される。

このような使用状態で、給気管接続ポート１５に実質的に定圧力で空気が供給される。この空気は、給気管接続ポート１５から噴流ポート２を経てノズル３に入り、ノズル３から流出する空気噴流は、噴流路４を進むと噴流分岐板の先端に相当するウエッジ（楔）５ａのナイフエッジで、第１噴流と第２噴流に２分割され、第１噴流はキャビティポートである第１分岐路７を通ってキャビティ９に入って壁面に沿うように時計方向に旋回する。これによりキャビティ９には陽圧が加わっている。第２噴流は、余剰エア流路である第２分岐路８を通って排気ポート１３を進んで、排気管接続ポート１８から外部に流出する。

図２には、鼻腔プロングポート１０，１１に、新生児の自発呼吸により、吸気圧が加わっている吸気相での、ネーザルＣＰＡＰ素子１内の空気流の概要を実線矢印で示し、図３には、鼻腔プロングポート１０，１１に、新生児の自発呼吸により、呼気圧が加わっている呼気相での、ネーザルＣＰＡＰ素子１内の空気流の概要を実線矢印で示す。ノズル３からの噴流により素子１に供給される空気量は，毎分約７リットルであるが、この大部分は、ＣＰＡＰすなわち気道内の平均圧（MAP：Mean Airway Pressure）を維持するためのもので、キャビティ９内を３次元的に循環して、ウエッジ５ａと分離部５ｂとの間の隙間であるバイパス６の、ｚ方向で下側と上側の壁面近くから、第２分岐路８に流出する。

新生児の呼吸による吸気，呼気の流量は、一回の呼吸で約２０ミリリットル程度で、呼吸回数は毎分３０回程度であるので、1分間あたりの吸気量，呼気量は、約０．６リットルとなり、供給される空気量の10％程度である。したがって、主たる空気の流れは、
ノズル３−キャビティ９−バイパス６−スロットル１４−排気管接続ポート１８
となり、一部が、鼻腔プロング１２を通過して、吸気（図２）および呼気（図３）となる。また、ウエッジ５ａで分離される流れは、キャビティ９方向の流れすなわち第１噴流が大部分で、第２分岐路８方向の第２噴流量は少ない。しかし、第１噴流量と第２噴流量との比は、吸気相と呼気相とで少し異なり、吸気相では第１噴流量が少し増加するが、呼気相では第１噴流量が少し低下する。

吸気，呼気による一番大きな流れの変化は、キャビティ９内に入った第１噴流にある。ウェッジ５ａにより分岐した第１噴流は、ウエッジ５ａに沿い、そして分離部５ｂに沿ってキャビティ９内を時計回りに旋回し、そしてバイパス６を通って第２分岐路８に出る。キャビティ９内のこの旋回流が、吸気時には、図２に示すように、鼻腔プロングポート１０，１１側に偏り、呼気時には、図３に示すように鼻腔プロングポート１０，１１から遠ざかる。この流れの変化は、鼻腔プロングポート１０，１１から吸気時と呼気時にキャビティ９に加わるわずかな圧力変動が、ノズル３からの噴流に干渉してウエッジ５ａ先端での噴流分割比に変化をもたらし、その結果キャビティ内流れの状態が変化して、吸気，呼気を補助することになる。

上述の、バイパス６が存在することによる、キャビティ内圧力変動の緩衝により、キャビティ陽圧を平均値で５００Ｐａ程度に維持する場合で、肺圧の変動を未熟児の快適な呼吸補助に適した、１００〜１５０Ｐａの範囲にすることができる。

また、従来技術（図５）と同様に、給気チューブ２１と排気チューブ２４が同じ方向ｘに配置され、これらに対して、鼻腔プロング１２の、鼻孔に挿入される２本の可撓性チューブが垂直方向ｙに配置されるため、これらの給，排気チューブを、例えば図４に示すように、新生児の顔面を横に横切らせて装着することが可能になり、装着負担が軽減する。

本発明の一実施例のネーザルＣＰＡＰ素子１の縦断面図である。図１に示すネーザルＣＰＡＰ素子１の、鼻腔ブロング接続ポート１６，１７に吸気圧が加わっているときの、素子内空気流の概要を矢印で示す拡大図である。図１に示すネーザルＣＰＡＰ素子１の、鼻腔ブロング接続ポート１６，１７に呼気圧が加わっているときの、素子内空気流の概要を矢印で示す拡大図である。図１に示すネーザルＣＰＡＰ素子１を装着した新生児の正面図である。従来の一例のネーザルＣＰＡＰ素子の縦断面図である。

符号の説明

１：ネーザルＣＰＡＰ素子
２：噴流ポート
３：噴流ノズル
４：噴流路
５：噴流分岐板
６：バイパス
７：第１分岐路
８：第２分岐路
９：キャビティ
１０，１１：鼻腔プロングポート
１２：鼻腔プロング
１３：排気ポート
１４：スロットル
１５：給気管接続ポート
１６，１７：鼻腔プロング接続ポート
１８：排気管接続ポート
２１：給気チューブ
２２：給気口金
２３：排気口金
２４：排気チューブ

Claims

空気を噴出する噴流ノズル；該噴流ノズルとの間に噴流路をおいて、先端が該噴流ノズルの空気噴流に対向する位置にあって前記空気噴流の流れる方向に延び、前記空気噴流を第１および第２噴流に分割する噴流分岐板；第１噴流が流入する第１分岐路およびそれに連続するキャビティ；第２噴流が流入する第２分岐路およびそれに連続する排気ポート；および、前記キャビティに連続し、鼻腔プロングが結合する鼻腔プロングポート；を備えるネーザルＣＰＡＰ素子において、
前記噴流分岐板の前記先端の後部に、前記キャビティと第２分岐路との間の空気の通流を許すバイパスを設けたことを特徴とする、ネーザルＣＰＡＰ素子。
空気を噴出する噴流ノズル；
該噴流ノズルとの間に噴流路をおいて、先端が該噴流ノズルの空気噴流に対向する位置にあって、前記空気噴流を第１および第２噴流に分割するウエッジ；
前記空気噴流の流れる方向に関して前記ウエッジの下流にあって前記空気噴流の流れる方向に延びる分離部；
第１噴流が流入する第１分岐路およびそれに連続するキャビティ；
第２噴流が流入する第２分岐路およびそれに連続する排気ポート；
前記キャビティに連続し、鼻腔プロングが結合する鼻腔プロングポート；および、
前記ウエッジと分離部との間のバイパス；を備え、
前記キャビティと第２分岐路は前記分離部で区分され、しかも、前記バイパスが、前記キャビティと第２分岐路との間の空気の通流を許す；
ネーザルＣＰＡＰ素子。
前記空気噴流に関して前記噴流ノズルの、上流側に該噴流ノズルに連通する給気ポートが、下流側に前記排気ポートが設けられ；前記噴流ノズルのノズル軸に直交する方向に、前記鼻腔プロングポートの中心軸が延びる；請求項１又は２に記載のネーザルＣＰＡＰ素子。