JP2011522611A - 熱水分交換ユニット - Google Patents

Abstract

患者用呼吸回路（１０）と共に用いられる熱水分交換ユニット（５０）である。ユニットは、筐体（５２）と、ＭＤＩポート（５６）組立品と、熱水分交換媒体（５４）とを有する。筐体（５２）は、患者側ポート（５８）と、人工呼吸器側ポート（６０）と、両ポート間の内蔵領域とを形成する。ＭＤＩポート（５６）組立品は、内蔵領域の内部に突出するとともに定量型ディスペンサーの一部を受け取るように配置されたフレーム（８０）を有する。フレーム（８０）は、出口端部（８２）で終端するとともに流路口（８４）を形成する。熱水分交換媒体（５４）は、ＭＤＩポート（５６）組立品の出口端部に最も近接するところに中間面を形成するために内蔵領域内に保持される。ユニット（１６）は、出口端部と中間面との間に物体が存在しないことを特徴とする。

Description

本発明は、一般的に患者用呼吸回路の構成部材に関連し、特に患者用呼吸回路と共に用いられる熱水分交換ユニット（Heat and Moisture Exchange Unit、ＨＭＥユニット）に関連する。

患者の呼吸を補助するために、人工呼吸器や呼吸回路が利用されることは、従来から知られている。人工呼吸器や呼吸回路は、自身で呼吸することが困難な患者に対し、機械的な補助を提供する。患者は、手術その他の医療行為を受けるとき、しばしば、人工呼吸器につながれて呼吸用ガスの提供を受ける。このような呼吸回路の欠点の１つは、運ばれる空気が患者の肺にとって適切な湿度レベルや温度にならないということである。

患者に対し適切な湿度や温度の空気を提供する目的で、ＨＭＥユニットを呼吸回路に対し流体連結することができる。なお、ＨＭＥは、総括名称であるとともに、単純な凝縮加湿器、吸湿凝縮加湿器、疎水性凝縮加湿器なども含む。

ＨＭＥユニットは、一般的に言うと、熱および水分を保持する媒体や材料（ＨＭ媒体）を含む筺体で構成される。ＨＭ媒体は、患者の肺から吐き出された空気の熱および水分を保有し、保有したその熱および水分を人工呼吸器から出る呼吸用の空気へ受け渡す。ＨＭ媒体は、発泡剤、紙、又は未処理若しくは吸湿性材料などで処理済みのその他の適切な材料であっても良い。

ＨＭＥユニットは、人工呼吸器から呼吸回路に送られる熱および湿気に主眼を置いているが、欠点も存在する。例えば、噴霧状薬物粒子を患者の肺へ運ぶために（例えばネブライザー経由で）呼吸回路に導入することは非常に一般的である。しかしながら、呼吸回路の中にＨＭＥユニットがある場合、薬物粒子は、簡単にＨＭ媒体の中を通ることができないため、患者にも運ばれにくい。

加えて、ＨＭ媒体は、液体状薬物の液滴によって詰まる可能性もあり、この場合にはＨＭＥユニットの抵抗が上昇してしまうことがある。これらの問題を解決する手段の１つは、噴霧状薬物を導入するときに、呼吸回路からＨＭＥユニットを取りはずすことであるが、この作業は時間がかかるとともに間違いが起こりやすく、また、回路の圧力が低下した時に、肺気量の上昇分がロスする可能性もある。

あるいは、ＨＭ媒体を空気流路から選択的若しくは完全に隔離する複雑なバイパス構造・バルブを取り入れた各種ＨＭＥユニットも提案されている。例えば、バイパス型のＨＭＥユニットは、ＨＭ媒体の内部若しくは全体にバイパス構造を採用する。これらや他のバイパス型のＨＭＥユニットは、実施可能であるものの、操作が困難であり（例えば、摩擦によってかみ合う２つの筺体ユニットを介護人が回転させることを要する等）、比較的複雑であり費用も高い。

上述のことから、ＨＭＥユニットを、従来のバイパス型ＨＭＥユニットに関わる諸問題に対処するためのＨＭ媒体におけるバイバス的特徴を有するように改良することについて需要がある。

本発明のいくつかの態様は、患者用呼吸回路と共に用いられる熱水分交換ユニットに関する。熱水分交換ユニットは、筺体と、ＭＤＩポート組立品と、熱水分媒体とを備える。筺体は、患者側ポートと、人工呼吸器側ポートと、両ポート間の内蔵領域とを形成する。

ＭＤＩポート組立品は、内蔵領域の中に突出するフレームを備え、フレームは、定量型ディスペンサーの一部を受け取るように配置される。フレームは、出口端部で終端するとともに流路口を形成する。熱水分媒体は、内蔵領域内に保持されるとともに、ＭＤＩポート組立品の出口端部に最も近接するところに中間面を形成する。熱水分交換ユニットは、いくつかの態様において、出口端部と中間面との間に物体が存在しないという点に特徴がある。

本発明のＨＭＥユニットと共に用いられる患者用呼吸回路の一例を単純化して示す図 本発明のＨＭＥユニットと共に用いられる患者用呼吸回路の別の例を単純化して示す図 本発明のある実施形態と併用して用いられるＨＭＥユニットの斜視図 ＨＭＥユニットの上面図 ＨＭＥユニットの底面図 ＨＭＥユニットの側面図 ＨＭＥユニットの第１の端面図 ＨＭＥユニットの第２の端面図 図４のＨＭＥユニットを線Ａ−Ａに沿って切断した断面図 図６のＨＭＥユニットを線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図 図６のＨＭＥユニットを線Ｃ−Ｃに沿って切断したものを傾斜させた端面図

添付の図面は、実施形態をより理解するために用いられ、本明細書に組み込まれると共に本明細書の一部を構成する。図面は実施形態を示し、図面と明細書の記述とを組み合わせることで実施形態の原理を説明する。他の実施形態および実施形態の多くの利点は、以降の詳細な説明を参照することにより容易に理解される。図面の構成要素は、必ずしも互いにスケール通りではない。部材等については同様の番号を参照することで、対応する同様の部分を指し示すものとする。

以降、図面を参照しながら説明を行うが、図面は本明細書の一部を構成するものであり、図面には、本発明によって実施可能な特定の実施形態が表されている。これに関連して、例えば、「頂（上）」、「底（下）」、「前」、「後」などの方向に関する用語は、本明細書において図中の方向を表すものとして用いるが、これらの用語はあくまでも説明のために用いており、実施形態の構成要素が様々な方向を向くことができることからも、これらの用語によって本発明の範囲は制限されない。また、他の実施形態をとることも可能であり、本発明の範囲を超えない程度の構造的若しくは論理的な変更を加えても良い。したがって、以降の説明は、本発明の範囲を制限するものではなく、また、本発明の範囲は、添付の請求項によって定められる。

以降で詳細に説明するように、本発明の原理に適う態様は、人工呼吸器とあわせて利用することができるＨＭＥユニット・装置に関する。図１は、その１つとして呼吸回路１０を示す。呼吸回路１０は、複数の柔軟なチューブ部材を備え、チューブ部材は、患者１２と人工呼吸器（図示せず）との間につながれている。２肢型の呼吸回路である図１の呼吸回路１０は、さらに、加圧空気源１４、本発明の範囲内のＨＭＥユニット１６（ブロック形式で図示）およびネブライザー１８を備えても良い。

呼吸回路１０の一例によれば、患者１２とＨＭＥユニット１６をつなぐための患者用チューブ２０が備えられている。患者用チューブ２０のうち患者１２に近いほうの一端は、患者の口、喉を通って肺の中まで届く気管内チューブであっても良く、あるいは、患者の喉から肺に空気を運ぶ気管カニューレ（図１には図示せず、図２の４６に例示）であっても良い。

一方、ＨＭＥユニット１６のうち患者用チューブ２０と反対側には、コネクター２２が延びており、コネクター２２の一例としてＹ字型がある。Ｙ字型コネクター２２は、例えば呼吸回路１０から空気を排出するための呼気用チューブ２４（一般的に呼気肢（exhalation limb）と呼ぶ）のような付加的なチューブとつなぐことができる。第２のチューブ２６（一般的に吸入肢（inhalation limb）と呼ぶ）は、人工呼吸器（図示せず）とつながれる。

さらなる例として、図２は、別の呼吸回路４０を示す。本発明によるＨＭＥユニット１６は、呼吸回路４０とあわせて用いることができる。呼吸回路４０は、単一肢の呼吸回路であり、人工呼吸器（図示せず）を患者１２と流体連結するように機能する。

呼吸回路４０において、患者用チューブ２０は、患者１２およびＨＭＥユニット１６と流体連結している。単一のチューブ４２は、ＨＭＥユニット１６から患者１２と反対側に延びる。人工呼吸器（図示せず）は、チューブ４２を経由して直接ＨＭＥユニット１６とつながれている。必要であれば、呼吸回路４０を、（図１の２肢型の呼吸回路１０と同様に）気管カニューレ４６につないでも良い。

上述の呼吸回路に関する一般的な説明を念頭に置きながら、図１および図２のＨＭＥユニット１６として利用可能なＨＭＥユニット５０についてその構成を図３−１１に示す。ＨＭＥユニット５０は、筐体５２と、ＨＭ媒体５４と、ＭＤＩポート５６とを備える。各構成要素の詳細については、以降で説明するが、筺体５２は通常、第１のポート５８と、第２のポート６０と、中間体６２とを備えるものとする。

ＨＭ媒体５４は、中間体６２の内蔵領域の中に入るようにサイズおよび形状が定められており、この点を考量すると、ＨＭ媒体５４は、熱および水分を保持する性質を持つものとして先行技術において知られる様々な構造をとることができる。また、紙や充填材のような他の構造をとることもできる。ＨＭ媒体５４という用語は、より一般的な概念では、微粒子フィルターのような他の機能を併せ持つかどうかにかかわらず、熱および水分を保持することができる全ての材料を意味する。

構造によっては、ＨＭ媒体５４は、一般的に略矩形の形状を有し、対向する第１および第２の主要面７０、７２を形成する。ＨＭ媒体５４の最終的な組立を行った後に、第１の主要面７０が第１のポート５８に連通するとともに、第２の主要面７２が第２のポート６０に連通するようにする。

ＨＭＥユニット５０の構造によれば、容易に第２のポート６０から第１のポート５８を取り外してＨＭ媒体５４を取り替えることができる。あるいは、ＨＭＥユニット５０が汚れやそれ以外の原因で使用不可能となったときに、ユニット全体を取り替えるような構造を採用しても良い。

図９に示すように、ＨＭＥユニット５０は、比較的広い範囲のＨＭ媒体５４の表面領域（すなわち第１および第２の主要面７０，７２）が第１の流路Ａに接するようにして、ＨＭ媒体５４を方向づけるが、このとき、顕在的な空気抵抗はできるだけ低減されている。さらに詳細に述べると、第１の流路Ａを通る空気はＨＭ媒体５４の厚さを超えて流れるが、その厚さはＨＭ媒体５４の長さおよび幅よりも小さい。したがって、患者がＨＭＥユニット５０を介して呼吸を行うときの抵抗は、最小限になる。

ＨＭＥユニット５０は、任意にフィルター６４を備えても良く、フィルター６４は、ＨＭ媒体５４を汚したり若しくはその機能や寿命に悪影響を与える可能性がある微粒子を取り除く。フィルター６４は、第２の主要面７２に近接する内蔵領域６２の中に配置されて人工呼吸器に近い方のポートに対し解放された状態にある。

ＨＭＥユニット５０がフィルター６４を備えない態様においては、内蔵領域６２の容積の許容範囲は、実施形態によっては３０ｍＬ以下である。あるいは、ＨＭＥユニット５０がフィルター６４を備える態様においては、内蔵領域６２の容積の許容範囲は６０ｍＬ以下である。

図９−１１に示されるように、ＭＤＩポート組立品５６は、内蔵領域６２の中に突出したフレーム８０を備える。ＭＤＩポート組立品５６は、定量型ディスペンサー（図示せず）の一部を受け取る。フレーム８０は、出口端部８２で終端するとともに流路口８４を形成する。流路口８４のサイズおよび形状は、ＭＤＩポート組立品５６を通じて患者１２に服用される物質に応じて変えても良い。出口端部８２は、第１のポート５８と第１の主要面７０との間に位置する。出口端部８２と中間面である第１の主要面７０との距離は、おおよそ０．５インチ以下である。

ネブライザー１８を用いることが好ましくない場合には、ＭＤＩポート５６からネブライザー１８を取り外し、ＭＤＩポート５６にプラグ（図示せず）を差し込んでも良く、そうすることで、呼吸回路１０、４０を加圧しないで済むとともに、呼吸回路１０、４０から入ってくる病原体その他の物体を遮断することができる。

ＨＭＥユニット５０は、抵抗測定器（図示せず）を備えても良い。抵抗測定器は、様々な形状を有しても良く、また、抵抗測定器の一般的な役割は、ＨＭＥユニット５０における圧力差や微分抵抗が所定の値を超えたかどうか識別することである。

抵抗測定器は、第１の流路Ａに沿って第２のポート６０と流体連結するため、ＨＭ媒体５４にわたって、ＨＭＥユニット５０の内部圧力差に曝される。抵抗測定器は、機械であっても良く（例えばシリコンダイアフラム）、電気的部品が組みこまれていても良く、さらには、その両方であっても良い。

ＨＭ媒体５４に過度の圧力差が生じた場合、抵抗測定器は、介護人に対し、ＨＭＥユニット５０に潜在的な問題が生じている（例えば、ＨＭ媒体５４が過度に空気抵抗を受けている）旨の警告その他の指示を与える。

この点を考慮して、筺体５２の内部に抵抗測定器が配置される場合には、筺体５２を通して抵抗測定器が見えるように、筺体５２に関連し、かつ抵抗測定器の近傍に位置する１つ以上の壁を、少なくとも部分的に透明にしても良い。

ＨＭＥユニット５０は、その使用中において、例えば図１の呼吸回路１０や図２の呼吸回路４０などの呼吸回路と流体連結している。患者用チューブ２０は、第１のポート５８と流体連結し、第２のポート６０は、人工呼吸器（図示せず）につながれたチューブと流体連結する。したがって、第１のポート５８は、患者側ポートとして機能し、第２のポート６０は、人工呼吸器側ポートとして機能する。

このように、患者１２がＨＭＥユニット５０を通じて吸入若しくは排出する空気は、ＨＭ媒体５４を必ず通過し（フィルター５０がある場合はフィルター５０も同様に通過し）、そのときに、ＨＭ媒体５４は、排出された空気から熱および水分を吸収し、その吸収した熱および水分を患者の肺に送り込む空気へ受け渡す。

本明細書に開示された特徴は、参照することにより組み込んだものも含めて、特定の状況に合致するように組み合わせることができる。また、当業者にとって自明な範囲の様々な修正および変化を加えることができる。

Claims (19)

1. 患者用呼吸回路と共に用いられる熱水分交換ユニットであって、
   患者側ポートと、人工呼吸器側ポートと、両ポート間の内蔵領域とを形成する筺体と、
   内蔵領域の内部に突出し、定量型ディスペンサーの一部を受け取るように配置され、フレームが出口端部で終わるとともに流路口を形成するＭＤＩポート組立品と、
   内蔵領域内に保持されるとともにＭＤＩポート組立品の出口端部に最も近接するところに中間面を形成する熱水分媒体とを備え、
   出口端部と中間面との間に物体が存在しないことを特徴とする、熱水分交換ユニット。
2. 出口端部は中間面と患者側ポートの間に位置する、請求項１に記載の熱水分交換ユニット。
3. 熱水分媒体は対向する第１および第２の主要面を形成し、中間面が第１の主要面である、請求項１に記載の熱水分交換ユニット。
4. 第１の主要面は出口端部に対して略全体を露出する、請求項３に記載の熱水分交換ユニット。
5. 出口端部と熱水分媒体の間にバイパス型の経路が存在しないことを特徴とする、請求項１に記載の熱水分交換ユニット。
6. 出口端部と中間面との距離が０．５インチ以下である、請求項１に記載の熱水分交換ユニット。
7. 筺体は中間面の反対側に内蔵領域の少なくとも一部を形成する壁部を備え、ＭＤＩポート組立品の少なくとも一部は壁部と一体的に形成される、請求項１に記載の熱水分交換ユニット。
8. ガスの供給を受ける患者の気道と流体連結する患者用呼吸回路であって、
   患者の人体に直接接触し、患者側接触部分を患者の気道と流体連結するように配置された第１の面と、第１の面の反対側に、患者側接触部分の出口まで延びる第２の面とを備える患者側接触部分と、
   患者側接触部分の出口と操作可能な状態でつながれた患者側ポートと人工呼吸器側ポートと両ポート間の内蔵領域とを形成する筺体と、内蔵領域内に保持された熱水分媒体と、定量型ディスペンサーの一部を受け取るように配置されるとともに入口端部および出口端部を備え、かつ壁部を通るように延びるＭＤＩポートとを備え、ＭＤＩポートの出口端部と熱水分媒体とが患者側ポートおよび人工呼吸器側ポートに対して連続して存在するように配置される熱水分交換ユニットと、
   人工呼吸器側ポートに操作可能な状態でつながれて、呼吸回路をガス供給源と流体連結するチューブとを備える、患者用呼吸回路。
9. 内蔵領域の容積が３０ｍＬ以下である、請求項８に記載の呼吸回路。
10. ＭＤＩポートの出口端部と熱水分媒体との距離が０．５インチ以下である、請求項８に記載の呼吸回路。
11. ＭＤＩポートの出口端部は熱水分媒体と患者側ポートの間において存在する、請求項８に記載の呼吸回路。
12. 熱水分交換ユニットはＭＤＩポートの出口端部と熱水分媒体の間に物理的な障壁が存在しないことを特徴とする、請求項８に記載の呼吸回路。
13. 患者用呼吸回路と共に用いられる熱水分交換ユニットであって、
    患者側ポートと人工呼吸器側ポートと両ポート間の内蔵領域とを形成する壁部を備える筺体と、
    対向する第１および第２の主要面を備えるとともに、第１の主要面が患者側ポートに対して解放されるように内蔵領域内に保持される熱水分媒体と、
    内蔵領域内に保持されるとともに、人工呼吸器側ポートに対して解放されるように熱水分媒体の第２の主要面の近傍に配置されるフィルターと、
    定量型ディスペンサーの一部を受け取るように配置されるとともに入口端部と出口端部とを備え、かつ出口端部が熱水分媒体の第１の主要面の近傍にくるように内蔵領域沿いの壁部を通じて延びるＭＤＩポートとを備え、
    ＭＤＩポートの出口端部と熱水分媒体の第１の主要面とが患者側ポートに対して連続した状態で存在するように配置される、熱水分交換ユニット。
14. 内蔵領域の容積が６０ｍＬ以下である、請求項１３に記載の熱水分交換ユニット。
15. 筺体は別として、熱水分媒体の第１の主要面が略全体を露出する、請求項１３に記載の熱水分交換ユニット。
16. ＭＤＩポートの出口端部は開口を形成し、ＭＤＩポート内に取り付けられたディスペンサーから出る液体が開口を通って筺体に流れ、開口の軸は患者側ポートと交差する、請求項１３に記載の熱水分交換ユニット。
17. 出口端部と熱水分媒体の第１の主要面との距離が０．５インチ以下である、請求項１３に記載の熱水分交換ユニット。
18. 筺体は熱水分媒体の第１の主要面の反対側に内蔵領域の少なくとも一部を形成する壁部を備え、ＭＤＩポートの少なくとも一部は壁部と一体的に形成される、請求項１３に記載の熱水分交換ユニット。
19. 患者側ポートと熱水分媒体の第１の主要面との距離が０．５インチ以下である、請求項１３に記載の熱水分交換ユニット。

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