JP2015521952A - 脈動ガス柱を生成するための装置 - Google Patents

Abstract

重畳式高頻度ジェット換気のための脈動ガス柱４を生成するための装置において、呼吸装置１によって提供される低頻度呼吸ガスフローのための第１の接続部１４と、第１の接続部１４に連通する第１のジェット・ノズル１５と、第１のジェット・ノズル１５の下流に配置された第１のベンチュリ本体１８と、呼吸装置１によって提供される高頻度呼吸ガスフローのための第２の接続部２０と、第２のジェット・ノズル２１の下流に配置された第２のベンチュリ・ノズル２４とが設けられ、第１のベンチュリ本体１８及び第２のベンチュリ本体２４が、呼吸チューブのための共通接続部３２に関連付けられる。

Description

本発明は、重畳式高頻度ジェット換気のための脈動ガス柱（ｇａｓ ｃｏｌｕｍｎ）を生成するための装置に関するものである。

本発明はさらに、特に気管支鏡又は喉頭鏡を用いた開放又は部分開放換気システムにおける本発明の装置の使用に関するものであり、それにより、少なくとも１つのジェット・ノズルを介して換気装置によって生成される呼吸ガスの流れが、周囲空気の付加的な取り入れと共に、逆行フローとして呼気チューブを介して患者に導入される。

高頻度換気において、高く連続した肺胞膨張圧が、高いガスフローを利用して、換気システムにおいて生成される。呼吸ガスは一般にジェット技術を使用して送出される。「ジェット」と言う用語は、ノズルを通して高速で圧縮された容積のガスを配向して送出することを意味するものとして理解されるべきである。換気システムが開放されると、ノズルの端部でいわゆるベンチュリ効果が生じ、これは、水流ジェットポンプの原理に従って呼吸ガス容積を増加させる。このようにしてジェット流を取り囲む空気が吸い込まれ、それにより、肺に到達するガスの容積を換気装置により送出されたガスの量より実質的に大きくすることができる。周囲環境から吸い込まれるガスの付加的な容積は「同伴（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）」と呼ばれる。システムに組み込まれた発振器によって、ガスフローは１〜１５ヘルツの標準的な頻度で脈動する振動運動を行うように設定される。

脈動ガス柱を生じさせるためにベンチュリ管がジェット・ノズルの下流に配設された換気装置は、独国特許出願公開第３３２９４８５号から既知である。

重畳式ジェット換気では、異なる頻度の２つのタイプのジェット換気が組み合わされる。高頻度呼吸ガスフローが低頻度呼吸ガスフローに重畳される。低頻度部分は毎分４０までの頻度で送出されるが、重畳された高頻度部分は１〜１５Ｈｚの頻度で送出される。純粋な高頻度換気において、換気は、気管を通るガスの容積の移動に基づくのではなく、むしろ気道の全ての部分における呼吸ガスの連続的な混合に基づくことを特徴とする。重畳式ジェット換気において、この高頻度換気の効果が、従来の低頻度換気の利点と組み合わされる。２つの互いに異なる換気頻度の使用は、一方で、呼気中の適切な基本的充填（陽性の最終呼気圧）を確実にして完全な肺虚脱を防ぎ（高い換気頻度）、他方で、吸気中の対応する膨張（吸気圧安定状態）を確実にする（低い換気頻度）。

重畳式ジェット換気において、換気ガスは、例えばＴコネクタによって送出され、このＴコネクタの横材は、呼吸ガスのバイアスフローに接続される。この点について、直角にＴコネクタの横材に接続されたＴコネクタの管状部の開断面より小さい開断面を有する複数の管がＴコネクタの横材に垂直に配置された装置が欧州特許出願公開第０８２３８４９号から既知である。これら複数の管はＴコネクタの横材に直角な管状部の方向に延び、この場合は少なくとも２つの管が異なる頻度の脈動圧縮ガスを運搬する。

しかし、そのタイプのジェット換気の欠点は、ジェット・ノズルによって、比較的高いせん断力が生じるため、肺への外傷の危険性があることである。

独国特許出願公開第３３２９４８５号 欧州特許出願公開第０８２３８４９号

本発明の目的は、急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ：Ａｃｕｔｅ Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ Ｄｉｓｔｒｅｓｓ Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）の急性期、又はその他の呼吸症状の出現時にも重畳式ジェット換気を採用することであり、この場合に換気は完全に行なわれ、それにより肺が優しく処置される。この目的は、より低い吸入酸素濃度（ＦＩＯ_２：ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｏｘｙｇｅｎ）及びより低い換気圧の同じ血液ガスレベルに対して、従来の換気よりも低いせん断力を発生させることである。本発明のさらなる目的は、システムによって求められる、遅延なしに、吸気の終わりに迅速な呼気を確実にすることである。

この目的は、本発明によって達成される。本発明は、上で定義されたタイプの装置であって、換気装置によって生成された低頻度呼吸ガスフローのための第１の接続部と、第１の接続部に連通する第１のジェット・ノズルと、第１のジェット・ノズルの下流に配設された第１のベンチュリ本体と、換気装置によって生成された高頻度呼吸ガスフローのための第２の接続部と、第２の接続部に連通する第２のジェット・ノズルと、第２のジェット・ノズルの下流に配設された第２のベンチュリ本体とを有し、第１のベンチュリ本体及び第２のベンチュリ本体が換気チューブ用の共通接続部に連通する装置を提案する。低頻度及び高頻度呼吸ガスフローは、それぞれのベンチュリ本体又はベンチュリ管を互いに別々に流れているため、これは、ガスの低頻度及び高頻度振動柱を互いに別々に生じさせることができることを意味する。同時に、換気装置によって送出された２つの呼吸ガスフローは別々に処理されるので、換気装置を安全に機能させるために必要な２つのフローの圧力測定を、確実に別々に実行することができる。それゆえ、例えばいくつかの換気装置において呼気段階時の残圧の測定を行うことで、その測定値は危険分析の対象となり、必要に応じて警報信号を発生させることができる。低頻度及び高頻度呼吸ガスフローが万一共に接続され、共通のジェット・ノズルから押し出されるとしたら、このタイプの警報機能は実行されないはずである。

第１のベンチュリ本体及び第２のベンチュリ本体は、換気チューブ用の共通接続部に連通しているので、別々に生成された振動ガス柱は、標準管システムの呼気分岐に１つの出口だけが接続されるように組み合わされることができる。

好ましいさらなる実施例において、第１のジェット・ノズル及び第２のジェット・ノズルはそれぞれ、周囲空気をジェット流と同伴させるために、周囲空気に連通する吸引室に開口している。ジェット流がノズル開口部を出る際に同伴する周囲空気は、実質的に換気に役立っている。共に吸引された膨張ガス及び呼吸ガスによって形成される呼吸ガスの全量によって、ガス交換に必要なガス量は成り立っている。

低頻度及び高頻度ガス柱を完全に別々に生じさせることを徹底するために、第１のジェット・ノズルに関連する吸引室は、第１の吸気開口部を介して周囲空気に連通するのが好ましく、第２のジェット・ノズルに関連する吸引室は、第２の吸気開口部を介して周囲空気に連通するのが好ましい。

呼吸ガスフローがそれぞれのベンチュリ本体を出ると、ガスは、状況によっては相当量のノイズを引き起こす場合がある。このノイズ量は性質上物理的であり、換気の効率を低減させなければ低減させることはできない。有利には、さらに消音器が、第１の吸気開口部及び第２の吸気開口部のそれぞれに接続される。関係する衛生上の要件に従うために、さらなる好ましい実施例において、第１吸気開口部及び第２の吸気開口部のそれぞれにフィルタが接続される。

根本的に、上述した吸気開口部を介して呼気を生じさせることができる。呼気空気は次いで換気チューブの接続部を介して装置に流れ込み、その後、第１及び第２のベンチュリ本体を介して吸気開口部に供給される。

しかし、好ましくは、装置の別個の出口を介して呼気が生じる。この点について、本発明による装置のさらなる実施例において、換気チューブ用の接続部に連通する呼気開口部が設けられる。呼気の際、呼吸空気は、第１又は第２のベンチュリ本体を介して送り込まれず、経路の少なくとも１つの別個の区間を介して、すなわち少なくとも一部分において、吸気のために設けられたガス路とは異なる換気チューブの接続部から呼気開口部まで送り込まれる。有利には、フィルタ及び任意の消音器が呼気開口部に接続される。特に有利には、吸気及び呼気には異なるフィルタが使用され、これはそれゆえ実質的に衛生的状況を改善する。

本発明による装置の範囲内の簡易な方法で少なくとも１つの呼気弁を作るために、フロー断面を決定する少なくとも１つの調整可能な弁を、換気チューブの接続部及び呼気開口部を接続するガス路に配設することが好ましい。この少なくとも１つの調整可能な弁は、開口位置へとばね負荷がかけられるように構成されることができる。弁はそれゆえ一種の逆止弁として構成される。この場合、弁に対して、呼気フローは開口方向に作用し、吸気フローは閉口方向に作用する。好ましくは、この少なくとも１つの弁は、開口状態又は閉口状態どちらの場合でも、吸気又は呼気のために設けられたガスの経路を完全に遮断しないように構成される。さらに好ましくは、各ガス路は、例えば９０％だけ遮断されることが好ましい。この目的のために、さらなる好ましい実施例において、少なくとも１つの弁は、呼気空気のフロー最小断面を定める調整可能な止め具と協働する。

構造的に簡易な方法で換気チューブ用の共通接続部を呼気及び吸気に確実に使用することができるようにするために、好ましい実施例において、呼気開口部を含む呼気経路は、第２のベンチュリ本体の下流に沿って隣接する第２の吸気経路に開口しており、第２の吸気経路は、第１のベンチュリ本体の下流に沿って隣接する第１の吸気経路に開口している。このようにして調整可能な弁は各開口部に配設することが可能である。

有利には、調整可能な弁は、第１のジェット・ノズルから生じるジェット流、及び第２のジェット・ノズルから生じるジェット流が、閉口方向に各調整可能な弁に突き当たるように配設される。
以下、図面に示された実例を利用して、本発明をより詳細に説明する。

本発明による装置が使用される換気システムを示す図である。 第１の実施例における本発明による装置の断面図である。 第２の実施例における本発明による装置の断面図である。

図１は、換気装置１、例えばＣａｒｌ Ｒｅｉｎｅｒ社製のＴｗｉｎＳｔｒｅａｍ（商標）多モード人工呼吸器型の換気装置を示す。換気装置１は、低頻度ジェット換気ユニット、及び高頻度ジェット換気ユニットを含む。換気装置１によってもたらされる低頻度呼吸ガスフローは、経路２を介して送出され、高頻度呼吸ガスフローは、経路３を介して送出される。低頻度呼吸ガスフローと高頻度呼吸ガスフローとの組み合わせによって、特殊な換気パターンがもたらされるが、その換気は、重畳式高頻度ジェット換気と記述される。

経路２及び３を介して整えられた呼吸ガスフローは、ジェット・ノズルを介して別々の方法で且つ高圧（０．１〜３．５バール）で、「ジェット修正器」として表される装置４に導入される。ジェット修正器４で形成されたガスフローは、呼気チューブ５を介してバイアスフローに対して脈動ガス柱の形で付勢され、このようにしてバイアスフローが患者の気管６に導入される。バイアスフローは換気装置１によってもたらされ、吸気チューブ７を介して送出される。ガス調節ユニット８によって、バイアスフローに水蒸気が加えられる。

従来の換気とは対照的に、ジェット換気は、肺の中へ（吸気）及び肺の外へ（呼気）の両方の同時に存在する容積フローによって特徴付けられる。ジェット流を細切れにすることから生じる高い運動エネルギーが、肺胞におけるガス分子間のより高頻度の衝突を導き、その結果、肺胞膜を通した血液中への酸素分子の拡散を促進する。外方への連続的なガスフローがあるため、同時に二酸化炭素除去が確実に行われる。

バイアスフローは、標準管システムのＹ片１０の分岐９に、ガス調節ユニット８を介して導入される。Ｙ片１０の代わりに、測定アダプターを設置することができる。ジェット修正器４は、呼気分岐１１の端部に、能動的呼気弁として連結される。したがってジェット修正器４は、経路２及び３からの強いジェット流を、適正な容認されることができるフローパターンに変えるように作用する。

換気装置１の呼気段階の間、バイアスフローは、呼気分岐１０の端部に位置するジェット修正器から自由に流れ出る。換気装置１が吸気段階に切り替わると、ジェット修正器４を通して呼気分岐１０内に逆流が適用され、チューブにおける適切な圧力増加に伴って容積変動が生じ、その結果、呼吸ガス調節されたバイアスフローが肺内へ付勢される。

詳細は何も示されていないプローブを用いて換気圧を測定することができ、観察の目的で、この測定値を、信号線１２を介して換気装置１に利用可能とすることができる。

図２は、ジェット修正器４のみをより詳細に示す。換気装置１によってもたらされた低頻度呼吸ガスフロー及び高頻度呼吸ガスフローのための接続ソケットを１３と表す。低頻度呼吸ガスフローを、ソケット１３の内周に開いているドリル穴１４を介して分流させ、第１のジェット・ノズル１５に供給する。第１のジェット・ノズル１５は、径方向経路及び第１の吸気開口部１７を介して周囲環境に連通する吸引室１６に開口している。第１のベンチュリ本体又はベンチュリ管１８が吸引室１６に直接連通し、この第１のベンチュリ本体又はベンチュリ管１８は次に第１の吸気経路１９に連通する。

高頻度呼吸ガスフローは、ソケット１３の内周に開いているドリル穴２０を介して分岐され、第２のジェット・ノズル２１に供給される。第２のジェット・ノズル２１は、径方向経路及び第２の吸気開口部２３を介して周囲環境に連通する吸引室２２に開口している。吸引室２２は、第２のベンチュリ本体又は第２のベンチュリ管２４に直接連通し、次に第２の吸気経路２５に連通する。呼気経路２６は、呼気開口部２７を介して周囲環境に連通する第２の吸気経路２５に開口している。枢動軸２８を中心に枢動可能に取り付けられた弁２９が呼気経路２６の開口部に配設される。第２の吸気経路２５は、第１の吸気経路１９に開口している。また、弁３１が、第２の吸気経路２５の開口部に、枢動軸３０を中心に枢動可能に取り付けられる。弁２９及び３１はそれぞれ、開口位置（開口姿勢）へとばね負荷がかけられる。このとき弁の開口位置は、呼気開口部２７と、換気チューブへの接続部３２とを接続するガス路の開口部が最大となる位置である。閉口方向への弁２９及び３１の枢動移動は、詳細には示されていない止め具によって制限され、それによって、弁２９及び３１を完全に遮断することはできない。止め具は、呼気抵抗を調整することができるように、調整可能であることが好ましい。

低頻度呼吸ガスフロー及び高頻度呼吸ガスフローがジェット・ノズル１５及び２１を介して付勢される時、ノズル出口において、吸気開口部１７又は２３を介して吸引される周囲空気が同伴される。呼吸ガスフローはそれぞれ、弁２９又は３１に対してベンチュリ本体１８又は２２を介して送り込まれ、吸い込まれるガスのフロー断面が大きくなるように、吸気段階中に加えられた圧力に応じて、閉口方向に弁を移動させる。高頻度のフロー及び低頻度のフローは第１の吸気経路１９において重畳され、接続部３２を介して吸気段階において呼気チューブ５内へ送出される。呼気段階において、呼気チューブ５からの多量のガスはジェット修正器４内に戻り、ここで第１の吸気経路１９、開かれた弁３１、第２の吸気経路２５、弁２９、呼気経路２６、及び呼気開口部２７を介して周囲環境に送られる。

供給されたガスが放出される時、肺及び気道内の細菌もまた必然的に吐出され、処置区域にいる操作者及びいずれの人員も危険にさらす。このため、フィルタ３３が呼気開口部２７に接続される（図１）。さらに、ノイズを最小限に抑えるために、消音器３４も接続される。フィルタ３３及び消音器は吸気開口部１７及び２３にも接続される。

図３の代替実施例において、図２において使用される参照符号が、図２の実施例において使用される構成要素に関連する限り維持される。図３の実施例は、別個の呼気開口部２７がなくなった点で、図２の実施例とは異なっている。それゆえ呼気空気は、接続部３２を介してジェット修正器４に入った後、さらに吸気経路１９を介して送り込まれ、その後２つの部分のフローに分割され、それらのフローはそれぞれ、ベンチュリ管１８又は２４、及び吸引室１６又は２２を介して、吸気開口部１７又は２３に送られる。他の点では、図３のジェット修正器は、図２のジェット修正器と同様に機能する。図３の実施例は、特にコンパクトな形態をもたらす。

脈動ガス柱を生じさせるためにベンチュリ管がジェット・ノズルの下流に配設された換気装置は、独国特許出願公開第３３２９４８５号から既知である。重畳式ジェット換気のためのさらなる換気装置は、Ａｌｏｙらの「Ｔｕｂｕｓｌｏｓｅ ｔｒａｎｓｌａｒｙｎｇｅａｌｅ ｓｕｐｅｒｐｏｎｉｅｒｔｅ Ｊｅｔ−Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ」、Ａｌｏｙらの「Ｔｕｂｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｌａｒｙｎｇｅａｌ ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄ ｊｅｔ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ」、Ｓｃｈｒａｇｅｌらの「Ｂｅａｔｍｕｎｇ ｗａｈｒｅｎｄ ｅｉｎｅｒ Ｔｒａｃｈｅｏｔｏｍｉｅ ｂｅｉ ｌａｎｇｓｔｒｅｃｋｉｇｅｒ， ９０％ｉｇｅｒ ｌａｒｙｎｇｅａｌｅｒ Ｓｔｅｎｏｓｅ ｍｉｔｔｅｌｓ ｓｕｐｅｒｐｏｎｉｅｒｔｅｒ Ｈｏｃｈｆｒｅｑｕｅｎｚ Ｊｅｔ−Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｕｂｅｒ ｄａｓ Ｊｅｔ−Ｌａｒｙｎｇｏｓｋｏｐ」、および独国特許出願公開第１０２００６０４９８９９号から既知である。

Claims (12)

1. 重畳式高頻度ジェット換気のための脈動ガス柱を生成するための装置であって、
   換気装置（１）によって作られた低頻度呼吸ガスフローのための第１の接続部（１４）と、
   前記第１の接続部（１４）に連通する第１のジェット・ノズル（１５）と、
   前記第１のジェット・ノズル（１５）の下流に配設された第１のベンチュリ本体（１８）と、
   換気装置（１）によって作られた高頻度呼吸ガスフローのための第２の接続部（２０）と、
   前記第２の接続部（２０）に連通する第２のジェット・ノズル（２１）と、
   前記第２のジェット・ノズル（２１）の下流に配設された第２のベンチュリ本体（２４）と
   を有する装置において、
   前記第１のベンチュリ本体（１８）及び前記第２のベンチュリ本体（２４）が、換気チューブのための共通接続部（３２）に連通している、装置。
2. 前記第１のジェット・ノズル（１５）及び前記第２のジェット・ノズル（２１）がそれぞれ吸引室（１６、２２）に開口しており、前記吸引室（１６、２２）が、周囲空気をジェット流と同伴させるために、前記周囲空気に連通している、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のジェット・ノズル（１５）に関連する前記吸引室（１６）が、第１の吸気開口部（１７）を介して前記周囲空気に連通し、前記第２のジェット・ノズル（２１）に関連する前記吸引室（２２）が、第２の吸気開口部（２３）を介して前記周囲空気に連通することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. フィルタ（３３）及び任意の消音器（３４）が、前記第１の吸気開口部（１７）及び前記第２の吸気開口部（２３）にそれぞれ接続されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記換気チューブのための前記接続部（３２）に連通する呼気開口部（２７）が設けられることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の装置。
6. フィルタ（３３）及び任意の消音器（３４）が前記呼気開口部（２７）に接続されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. フロー断面を定める少なくとも１つの調整可能な弁（２９）が、前記換気チューブのための前記接続部（３２）と、前記呼気開口部（２７）とを接続するガス路に配設されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの調整可能な弁（２９）が、最小フロー断面を定める調整可能な止め具と協働することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの調整可能な弁（２９）が、開口位置へとばね負荷をかけられていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記呼気開口部（２７）を含む呼気経路（２６）が、前記第２のベンチュリ本体（２４）の下流の第２の吸気経路（２５）に開口しており、前記第２の吸気経路（２５）が、前記第１のベンチュリ本体（１８）の下流の第１の吸気経路（１９）に開口していることを特徴とする、請求項５から９までのいずれか一項に記載の装置。
11. 調整可能な弁（２９、３１）が各開口部に配設されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 前記調整可能な弁（２９、３１）は、前記第１のジェット・ノズル（１５）からのジェット流、及び前記第２のジェット・ノズル（２１）からのジェット流が前記それぞれの調整可能な弁（２９、３１）に閉口方向に突き当たるように配設されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。

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