JP2018505010A - 凍結された粒子の気管内送達のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

低体温を誘発するために、呼吸ガスおよび凍結された氷または他の粒子（ＦＳＰ）を患者の肺の気管支に送達する治療システム。呼吸ガスおよびＦＳＰは、通常、別個の管腔を通して送達される。ＦＳＰ管腔の閉塞は、管腔の加熱および／または冷却によって阻止されることができる。呼気ガスまたは体温の温度が、測定されてもよく、コントローラは、測定された温度に基づいて、患者の深部体温を制御するために、氷粒子が送達される持続時間またはレートを調節することができる。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、仮出願第６２／１１９，７１１号（代理人管理番号第３２１３８−７０７．１０２号）（出願日２０１５年２月２３日）、仮出願第６２／１３１，７７３号（代理人管理番号第３２１３８−７０８．１０１号）（出願日２０１５年３月１１日）、仮出願第６２／２４６，３０６号（代理人管理番号第３２１３８−７０９．１０１号）（２０１５年１０月２６日），および仮出願第６２／２７７，４１２号（代理人管理番号第３２１３８−７１１．１０１号）（出願日２０１６年１月１１日）の利益を主張するものであり、これらの全体の開示は、参照により本明細書中に援用される。本願はまた、出願第１４，４７９，１２８号（代理人管理番号第３２１３８−７０７．２０１号）（出願日２０１４年９月５日）の一部継続出願であり、その優先権を主張するものであり、これは、仮出願第６１／８７５，０９３号（代理人管理番号第３２１３８−７０７．１０１号）（出願日２０１３年９月８日）の優先権を主張するものであり、その全体の開示は、参照により本明細書中に援用される。

（１．発明の分野）
以下の発明は、概して、患者の体温の選択的修正および制御のための装置および方法に関する。具体的には、本発明は、患者の肺を通してもたらされる熱交換によって、患者の体温を低下させるためのシステムおよび方法に関する。

呼吸システムは、肺の中に導入される媒体またはガスとの増進された熱交換を通した治療用低体温の迅速誘発のための経路を提供する。以下の発明は、限定ではないが、急性心筋梗塞および脳卒中を含む、種々の状態を治療するための治療用低体温を誘発するために有用である。低体温を誘発するための単純方法は、当技術分野において公知であって、冷却ブランケット内への患者の封入、侵襲性血管内血液冷却カテーテル、氷を用いた患者の単純体外包装、冷温生理食塩水の注入等のような方法を含む。しかしながら、これらの方法は全て、低体温温度が患者のために達成され得る速度の欠如に悩まされる。

（２．背景技術の説明）
以下の共同所有の米国特許および米国特許公開、すなわち、第８，４０２，９６８号、第８，２８１，７８６号、第８，１００，１２３号、第２０１２／０１６７８７８号、第２０１４００６０５３４号、および第２０１５／００６８５２５号（その全開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）は、患者の肺との熱交換を通して誘発される低体温に関する。

米国特許第８，４０２，９６８号明細書 米国特許第８，２８１，７８６号明細書 米国特許第８，１００，１２３号明細書

以下に説明される実施形態は、典型的には、多くの場合、凍結された噴霧の形態における、生理食塩水、水、または別の水溶液を含む凍結された粒子と並行して、呼吸ガスを肺の中に導入し、それによって、患者との熱交換を増進させ、続いて、治療用低体温誘発の速度を増進させることによって、既存の誘発される低体温アプローチに優る改良を提供する。

本発明は、患者の深部体温を低下させるための方法を提供する。本方法は、典型的には、一連の吸気サイクルの間、呼吸ガスおよび凍結された粒子（ＦＳＰ）を患者の肺の気管または気管支に送達するステップを含む。患者の呼吸系は、肺、気管、鼻洞、および鼻腔を含み、肺は、右気管支および左気管支に分裂し、順に、より小さい二次および三次気管支に分岐し、なおもさらに、細気管支として知られるより小さい管に分岐する、主気管支を備える。具体的実施形態では、ＦＳＰは、患者が換気される、および／または吸気するにつれて、気管または主気管支の中に放出され、左および右気管支の中に、かつそれを越えて搬送されるであろう。溶解および患者冷却が、分岐する気管支の少なくとも一部の全体を通してＦＳＰが注入され、溶解するにつれて生じるであろう。他の事例では、ＦＳＰは、例えば、右および左気管支のそれぞれ内に位置する退出ポートを伴う分岐されたＦＳＰ管腔を使用することによって、右および／または左気管支内に放出され得る。

大部分の実施形態では、呼吸ガスおよびＦＳＰは、患者の吸気／換気サイクルのうちのいくつかの少なくとも一部の間、典型的には、別個のまたは隔離された管腔を通して、標的気管支に別個に送達される。ＦＳＰは、通常、氷であって、大部分もしくは全体的に水またはより一般的には生理食塩水を含むが、また、凍結された二酸化炭素または他の非毒性材料でもあり得、溶解または昇華し、溶解または昇華のエンタルピーの結果、体熱を吸収する。呼気ガスの温度は、典型的には、少なくともいくつかの呼気サイクルの間に測定され、患者に送達される凍結された粒子の量は、呼気ガスの測定された温度に基づいて、標的深部体温を達成するために調節されることができる。

本発明の方法の多くの実施形態では、ＦＳＰ管腔は、ＦＳＰ送達の間、閉塞を阻止するように操作されるであろう。例えば、管腔は、継続的または周期的に、ＦＳＰ凍結点、典型的には、約０℃を下回る温度を維持するように冷却され、管腔を通した遷移の間、外部から生産される粒子の溶解を阻止してもよい。他の事例では、管腔は、継続的または周期的に、加熱され、ＦＳＰ凍結点を上回る温度を提供し、管腔を通した遷移の間、ＦＳＰの溶解および再凍結から生じ得る、粒子凝集を溶解してもよい。

本発明はまた、患者の深部体温を低下させるためのシステムを提供する。本システムは、典型的には、ある量のＦＳＰを送達するように構成される、少なくとも１つの管腔と、呼吸ガスを患者の呼吸系内の気管支に送達するための別個のまたは隔離された管腔とを備える。温度センサが、随意に、少なくとも１つの導管を通して呼気されているガスの温度を測定するために提供され、コントローラが、呼気温度を表示し、随意に、少なくとも１つの導管を通した凍結された粒子の送達の量、持続時間、および／またはレートを調節するように構成される。本システムを使用して、患者の標的深部体温は、患者の呼吸系に送達される凍結された粒子の量またはレートを手動でおよび／または自動的に調節することによって、達成および維持されることができる。

これらのシステムの多くの実施形態では、温度修正ユニットが、ＦＳＰ管腔を選択的に加熱または冷却し、ＦＳＰ送達の間、閉塞を阻止するために提供されるであろう。例えば、管腔は、継続的または周期的に、冷却ジャケットおよび／または熱電（ペルチェ効果）冷却器を用いて冷却され、ＦＳＰ凍結点、典型的には、約０℃を下回る温度を維持し、管腔を通した遷移の間、外部から生産される粒子の溶解を阻止してもよい。他の事例では、管腔は、継続的にまたは周期的に、ＦＳＰ管腔の長さの少なくとも一部（通常、長さの全部）内またはそれにわたって配置される加熱ワイヤまたは類似加熱要素を使用して加熱され、ＦＳＰ凍結点を上回る温度を提供し、管腔を通した遷移の間、ＦＳＰの溶解および再凍結から生じ得る、粒子凝集を溶解してもよい。

第１の側面では、本発明は、患者の深部体温を低下させるための方法を提供する。呼吸ガスが、患者の肺の気管または気管支に呼吸管腔を通して送達される。ＦＳＰ源からの凍結された粒子（ＦＳＰ）はまた、肺気管支に呼吸管腔と別個のＦＳＰ管腔を通して送達される。ＦＳＰは、ＦＳＰ管腔から気管支の中に退出し、気管支内の呼吸ガス中に分散される。分散されたＦＳＰは、肺および肺気管支内で溶解し、患者の深部体温を低下させ、所望の程度の低体温を提供する。呼吸ガスは、典型的には、患者の吸気サイクルのうちの少なくともいくつかの少なくとも一部の間に送達されるが、患者の呼気サイクルの任意の部分の間には送達されない。ＦＳＰ源は、典型的には、患者の外部にあって、気管支へのＦＳＰの送達は、通常、事前に形成されたＦＳＰをＦＳＰ源から送達することを含む。

これらの方法はさらに、ＦＳＰの送達の間、ＦＳＰ管腔の遮閉または閉塞を阻止するステップを含んでもよい。例えば、閉塞阻止は、ＦＳＰ送達サイクルの少なくとも一部の間、ＦＳＰ管腔を加熱するステップを含んでもよい。代替として、閉塞を阻止するステップは、ＦＳＰ送達サイクルの少なくとも一部の間、ＦＳＰ管腔を冷却し、ＦＳＰが溶解することを防止するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、閉塞を阻止するステップは、典型的には、送達サイクルの間および／または吸気サイクル間の異なる時間におけるＦＳＰ管腔の加熱および冷却の両方の組み合わせを含んでもよい。さらに他の実施形態では、閉塞を阻止するステップは、患者からの呼気ガスの流動がＦＳＰ管腔の中に戻ることを阻止するステップを含んでもよい。

ＦＳＰ管腔の中への患者からの呼気ガスの逆流を阻止するステップは、いくつかの方法で行われてもよい。第１に、一方向流動弁が、ＦＳＰ管腔の遠位端またはその近傍に設置され、したがって、湿気の多い呼気ガスがＦＳＰ管腔の上流端に進入することを防止してもよい。代替として、または加えて、遮断弁が、治療プロトコルの間、遮断弁がアクセスされ得るように、典型的には患者の外部にある、ＦＳＰ管腔内のはるか下流に提供されてもよい。そのような外部遮断弁はまた、一方向弁を備えてもよいが、より典型的には、以下により詳細に説明されるように、制御システムを使用して制御され得る、オン−オフ弁であろう。

これらの方法の他の具体的実施形態では、ある流動する体積の搬送ガスが、ＦＳＰのボーラスを指向させ、ＦＳＰを流動する搬送ガス中に同伴させ、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産する。そのような事例では、搬送ガスの一部は、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流から通気され、ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産してもよい。ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流は、次いで、ＦＳＰ管腔を通して患者に送達される。このように、搬送ガス流中の呼吸ガスの量は、減少され、患者へと換気または呼吸ガス流中で送達されるガスの量が、増加されることを可能にし、これは、ひいては、患者の換気を制御するためのより多くのオプションを提供し得る。

全実施形態では、ＦＳＰ管腔および／またはＦＳＰ源とＦＳＰ管腔との間の他の送達構成要素の表面のうちの少なくともいくつかは、湿気の凍結および／または管腔の閉塞を阻止するように処理またはコーティングされることが望ましくあり得る。

第２の側面では、本発明は、患者の深部体温を低下させるための方法を提供する。複数のＦＳＰボーラスが、流動する搬送ガスの中に分散され、ＦＳＰを流動する搬送ガス中に同伴させ、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産する。ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流は、別個のガス流と同時に、また、患者の吸気サイクルと同期して、患者の肺に送達される。個々のボーラス中のＦＳＰの量および／または吸気サイクルのレートは、調節され、患者の冷却レートを制御してもよい。

具体的実施形態では、ＦＳＰの単一ボーラスが、各患者吸気に伴って送達されてもよく、冷却レートは、人工呼吸器によって送達される吸気レートを調節することによって制御される。他の実施形態では、冷却レートは、該個々のボーラス中のＦＳＰの量を調節することによってさらに制御されてもよい。なおも他の実施形態では、冷却レートは、個々のボーラス中のＦＳＰの量を調節することによって、全体的に、かつそれのみによって、制御されてもよい。

これらの方法では、呼吸ガスの一回換気量が、患者に送達され、各吸気サイクル上で送達される呼吸ガス体積および搬送ガス体積の和を含む。患者に送達される呼吸ガスの一回換気量は、ＦＳＰをその中に分散させた後、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を別個の呼吸ガス流とともに患者の肺に送達する前に、搬送ガスの一部をＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流から通気させ、減少された、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産することによって、標的レベルに調節されてもよい。総呼吸ガス（呼吸ガス流および粒子分散ガス流の両方）の標的一回換気量は、典型的には、吸気サイクルあたり１５０ｍｌ〜１，０００ｍｌ、通常、２５０ｍｌ〜７５０ｍｌの範囲内である。そのような場合、典型的には、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流中に元々存在するガスの少なくとも５０％は、通気され、ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産する。

第３の側面では、本発明は、患者の深部体温を低下させるためのシステムを提供する。そのようなシステムは、典型的には、呼吸ガスを患者の肺の気管支に送達する、外部人工呼吸器と組み合わせて使用されるように構成される。本システムは、通常、患者の気管を通して気管支に前進させるために構成される管状デバイスを備え、デバイスは、呼吸管腔と、呼吸管腔から隔離されるＦＳＰ管腔とを有する。外部ＦＳＰ源が、ＦＳＰを管状デバイスのＦＳＰ管腔に送達するように構成され、コントローラが、ＦＳＰ源からＦＳＰ管腔を通したＦＳＰの送達量または重量を調節するように構成される。したがって、患者の標的深部体温は、ＦＳＰ送達量またはレートを調節することによって達成および維持されることができる。

具体的実施形態では、本システムは、呼気ガスまたは体温の温度を測定するように構成される、センサを含んでもよい。コントローラは、測定された温度を受信し、測定された温度の変化に応答して、ＦＳＰ管腔を通したＦＳＰの送達量またはレートを調節することができる。通常、コントローラは、フィードバック制御アルゴリズムに従って、測定された温度に応答して、ＦＳＰの送達量またはレートを自動的に制御するように構成される。さらに他の実施形態では、コントローラは、ユーザが、測定された温度に応答して、ＦＳＰ送達の送達量またはレートを手動で制御することを可能にするように構成されてもよい。

これらのシステムは、ＦＳＰ管腔内のＦＳＰの溶解および再凍結から生じるＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するようにさらに修正されてもよい。例えば、加熱器が、ＦＳＰを加熱し、ＦＳＰの溶解および再凍結から生じるＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するために提供されてもよい。特に、加熱器は、ＦＳＰ管腔の少なくとも一部にわたって位置付けられる、電気トレースまたはコイルを備えてもよい。他の実施形態では、本システムは、ＦＳＰ管腔を冷却し、ＦＳＰの溶解を阻止し、したがって、ＦＳＰ管腔を閉塞させる後続再凍結を阻止するように構成される、冷却ジャケット等の冷却器を提供してもよい。

本システムはさらに、ＦＳＰのボーラスを外部ＦＳＰ源から提供し、次いで、ある体積の搬送ガスをボーラスを通して流動させ、ＦＳＰを流動する搬送ガス中に同伴させ、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するための手段を備えてもよい。そのようなシステムはさらに、搬送ガスの一部をＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流から通気させ、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するための手段を含んでもよい。ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流は、次いで、ＦＳＰ管腔に送達されてもよい。典型的には、搬送ガスは、通気され、吸気サイクルあたり１５０ｍｌ〜１，０００ｍｌ、通常、２５０ｍｌ〜７５０ｍｌの範囲内の患者に送達される総呼吸ガスの一回換気量を生産してもよい。多くの場合、コントローラは、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流中に元々存在するガスの少なくとも５０％を通気させ、減少された、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するように構成されるであろう。

本明細書で使用されるように、語句「一回換気量」は、余剰努力が適用されないときの正常吸気と呼気との間に変位される空気の正常体積を表す、肺体積を指す。健康な若いヒトの成人では、一回換気量は、吸気あたり約５００ｍＬまたは体質量６〜８ｍＬ／ｋｇである。

本発明の新規特徴は、添付の請求項に具体的に記載される。本発明の特徴および利点のより深い理解は、本発明の原理が利用される例証的実施形態を記載する、以下の発明を実施するための形態と、付随の図とを参照することによって得られるであろう。

図１は、特許出願第１４，４７９，１２８号に示されるように、凍結された粒子の噴霧を患者に送達するために、ＦＳＰ管腔および呼吸ガス管腔の両方を有する気管内管を備える、システムを図示する。

図２は、特許出願第１４，４７９，１２８号に示されるように、本発明のシステムおよび方法において有用な例示的凍結された粒子送達パターンを図示する、グラフである。

図３は、本発明の特徴のうちのいくつかを組み込む、冷却ジャケットを有する患者インターフェース管（ＰＩＴ）の概略図である。

図４は、本発明の特徴のうちのいくつかを組み込む、加熱コイルを有する患者インターフェース管（ＰＩＴ）の概略図である。

図５および５Ａは、本発明の特徴のうちのいくつかを組み込む、組み合わせられた人工呼吸器−ＰＩＴを図示する。 図５および５Ａは、本発明の特徴のうちのいくつかを組み込む、組み合わせられた人工呼吸器−ＰＩＴを図示する。

図６は、本発明の特徴のうちのいくつかを組み込む、移動可能な内部隔壁を有する組み合わせられた人工呼吸器−ＰＩＴを図示する。

図７および７Ａ−７Ｃは、構成要素が分解された状態にある、分離可能なＰＩＴおよび人工呼吸器管構成要素を有する組み合わせられた人工呼吸器−ＰＩＴを図示する。 図７および７Ａ−７Ｃは、構成要素が分解された状態にある、分離可能なＰＩＴおよび人工呼吸器管構成要素を有する組み合わせられた人工呼吸器−ＰＩＴを図示する。

図８および８Ａ−８Ｃは、構成要素が組み立てられた状態にある、図７、７Ａ、および７Ｂの組み合わせられた人工呼吸器−ＰＩＴを図示する。

図９および９Ａは、患者への呼吸ガスおよびＦＳＰの両方の送達のためのシステム内で接続される、図７、７Ａ、および７Ｂの組み合わせられた人工呼吸器−ＰＩＴを図示する。

図１０は、本発明のＰＩＴおよび人工呼吸器管を通した送達のために、ＦＳＰ流および呼吸ガスの両方を発生および制御するためのシステムを図示する。

図１１は、ＦＳＰの測定されたボーラスを流動するガス流の中に注入するためのボルトおよびブリーチアセンブリを図示する。

図１２Ａ−１２Ｄは、ＦＳＰのボーラスを生産するための図１１のボルトおよびブリーチアセンブリの段階的使用を図示する。

図１３Ａおよび１３Ｂは、それぞれ、ＦＳＰを搬送するガス体積を減少させ、呼気ガスの逆流を防止するために、図１１のボルトおよびブリーチアセンブリの下流に配置され得る、ピンチ式通気および隔離弁を図示する。

システム概要：本発明による例示的システム１０の概要が、図１に図示される。本発明のシステムは、概して、凍結された生理食塩水、水、または他の生体適合性水溶液（集合的に、以降、凍結された固体粒子または「ＦＳＰ」と称される）を含む、もしくはそれから成る粒子を生産する、粒子発生器２４と、機械的呼吸システム２２と、気管内管に類似する、管状デバイス１２とを含む。本発明のシステムは、ＦＳＰを、典型的には、凍結された噴霧の形態において、体外場所から患者の肺の略正常体温（すなわち、約３７℃）かつ高相対湿度環境の中に効率的に送達するように構成される。

管状デバイス１２は、呼吸ガスおよびＦＳＰを直接患者Ｐの肺Ｌに送達する。管状デバイス１２は、患者の食道および気管を通した口腔内留置のために構成され、膨張管１６を介して、気管内管のための従来の様式において、患者の主気管支ＭＢ内の管状デバイスの遠位端を隔離するように膨張され得る、カフ１４を含むであろう。管状デバイス１２は、別個の遠位ポート１８および２０で終端し、それぞれ、呼吸ガスおよびＦＳＰを患者の肺Ｌに別個に送達する、少なくとも２つの管腔を有する、単一本体または押出成形体として示される。遠位ポート１８および２０は、典型的には、必ずしもではないが、軸方向または別様に分離され、ＦＳＰの溶解および再凍結をもたらし得、ひいては、呼吸管腔の閉塞を生じさせ得る、呼吸管腔の中へのＦＳＰの逆流を阻止するであろう。通常、呼吸ガスポートは、主気管支ＭＢ内の上流に（口Ｍに向かって）配置され、任意の直接汚染を最小限にするであろう。また、以下に説明されるであろうように、凍結された粒子は、好ましくは、患者の吸気サイクルの間のみ送達され、したがって、ＦＳＰが患者の呼気サイクルの間に呼気管腔に進入するリスクは、低減される。他の実施形態では、以下に説明されるように、管状デバイスは、呼吸ガス送達導管と別個のＦＳＰ送達導管を含んでもよい。別個のＦＳＰ送達導管および呼吸ガス送達導管は、同軸方向に、平行に、相対的螺旋巻線を伴って、または同等物において配列されてもよい。

患者Ｐが管状デバイス１２を挿管された後、呼吸空気が、従来の様式において人工呼吸器または他の呼吸源２２から提供されるであろう。加えて、ＦＳＰの連続ボーラスが、ＦＳＰ源２４から弁２６を通して送達されるであろう。示されるように、弁２６は、ＦＳＰ流動を制御するが、以下に説明される他の実施形態では、別個の「パフ」弁が、搬送ガスのバーストを提供し、これは、ＦＳＰを同伴させ、呼吸ガスと混合させ、ＦＳＰを肺の中に送達するであろう。コントローラ２８は、管状デバイス１２の出口に位置する温度センサ３０を通して、患者の呼気の温度を感知する。後続実施形態に示されるように、温度センサは、代替として、または加えて、システム内および／または患者上の種々の場所、例えば、測定されている温度が肺により近似するように、管状デバイス１２の遠位端の近傍に位置し得る。本センサは、本明細書に後述される監視および／または制御プロトコルのいずれかにおいて使用されてもよい。センサ３０によって測定される温度は、典型的には、導線３２によってコントローラ２８に提供され、コントローラ上に表示され、医師または他のユーザが、患者の深部体温を制御するために、氷粒子の送達を手動で調節することを可能にしてもよい。代替として、弁２６は、前述のように、自動制御信号をコントローラ２８から受信する、信号ライン３４を介して、制御されてもよい。本システムは、肺内の流体増加および／または換気圧増加を示すための他のセンサを含んでもよく、それらのセンサからのデータは、随意に、コントローラに送達され、必要とされる場合、送達されるＦＳＰの量を自動的に減少させてもよい。

通常、氷または他のＦＳＰは、吸気サイクルの一部のみの間、送達されるであろう。例えば、図２に示されるように、患者の吸気または換気圧Ｐが、例えば、図２の上に示されるように、人工呼吸器２２の出力圧力を測定する圧力センサを使用することによって、監視されてもよい。圧力は、典型的には、連続吸気／換気間に生じる最小値を伴う、正弦波８０となるであろう。図２の上から２番目のグラフに示されるように、ＦＳＰは、通常、吸気／換気サイクルの中間で生じる、一連のバーストまたはパフ８２において送達されてもよい。バーストまたはパフの数および各個々のバーストまたはパフ中の氷の量は、変動されてもよく、各パフの数および／または体積が多くなるほど、当然ながら、患者のさらなる冷却に変換されるであろう。

パフの使用は、システムの氷送達構成要素の閉塞を防止することに役立つため、望ましいが、必要ではない。凍結された粒子が、代替として、単一スパイク８６において送達されてもよく、スパイク中の凍結された粒子の量は、それぞれ、実線および破線に示されるように、スパイクの持続時間またはレートのいずれかを制御することによって、変動されてもよい。同様に、バーストは、方形波の形態である必要はなく、また、図２の下に示されるように、時変プロファイルを有し得る。再び、送達の持続時間またはレートは、任意の所与のスパイクまたは放出において送達される凍結された粒子の総量を判定するであろう。

患者送達システム：凍結された生理食塩水または他の水性粒子（ＦＳＰ）が、ＦＳＰリザーバ２４または他の源に接続される、患者インターフェース管（ＰＩＴ）を含む、管状デバイス１２を患者に挿管することによって送達される。ＰＩＴは、複数の構成を有することができ、加熱される、冷却される、または能動温度制御から解放されることができる。ＰＩＴは、管の内部部品のみ、外部部品のみ、または両方に加熱／冷却要素を有し得る。また、分離された断熱層を外側に有し得る。これらの構成は、異なる状況における利点および用途を有する。適切に機能するために、管は、動作の間、閉塞されないままでなければならない。随意に、管は、研磨される、および／または疎水性もしくは親水性材料コーティングの層をその内部表面に有してもよい。

ＰＩＴは、システムの最遠位構成要素であって、それを通してＦＳＰは、患者と直接接触する前に通過する。ＰＩＴの主要機能は、ＦＳＰ（乾燥粒子としてエアロゾル化され得る、湿潤粒子としてエアロゾル化され得る、軟氷の形態であり得る、または別様であり得る）が、ＦＳＰリザーバまたは他の源から患者の気管を通して患者の肺の中に自由に流動することを可能にすることである。ＰＩＴは、凍結された生理食塩水からの妨害物（流動管腔の遮閉）、人工呼吸器一回換気量の意図されない損失、または患者、凍結された生理食塩水、および／またはシステムの他の構成要素間の他の有害相互作用を阻止もしくは防止するように慎重に設計される。

ＰＩＴは、種々の具体的設計を有してもよく、以下を含む、種々の構成において、呼吸または換気管と組み合わせられてもよい。
設計１：能動冷却式ＰＩＴ−冷却された空気を利用して、デバイスからの熱（熱負荷）を除去する。
設計２：能動加温式ＰＩＴ−ＮｉＣｒワイヤまたは他の加熱要素を利用して、熱をデバイス上に印加する（熱負荷を誘発する）。
設計３：多腔型ポリマーＰＩＴ−単一の統合された管内における別個の（独立）ＦＳＰ送達および呼吸チャネルのために設計され、能動的に冷却または能動的に加温され得る。
設計４：組み合わせられたＰＩＴ−分離可能な構成要素を有する、人工呼吸器管。

設計１：能動冷却式患者インターフェース管：能動冷却式ＰＩＴが、冷蔵された呼吸空気または他のガス（液体窒素、液体アルゴン、液体酸素、熱電、圧縮冷蔵、または他の冷却方法の使用によって冷却される）を使用して、凍結された生理食塩水送達管腔の内部表面（直径）の温度を０℃またはそれを下回って低下させる。送達管の温度は、ＦＳＰの溶解を防止するために、０℃を下回って維持される。ＰＩＴの冷温は、ＦＳＰがＰＩＴ内で凍結されたままであることを確実にし、ＦＳＰの溶解および再凍結に起因するＰＩＴ管腔の遮閉を防止する。ＰＩＴは、気管の過剰冷却を阻止し、組織損傷を防止するために、通常、外側が断熱されるであろう。

図３に示されるように、ＰＩＴ１００は、（１）凍結された生理食塩水送達、（２）環状冷却空間、および（３）温度監視システムを提供するように設計されることができる。冷蔵された空気またはガス等の冷却剤（呼吸ガスと同一であり得る）が、ＦＳＰ送達導管１０２を中心として同軸方向に配置される環状冷却空間１０４を通して循環される。ＦＳＰ送達管腔の温度は、１つまたはそれを上回る温度センサ１０６を用いて監視されることができ、環状冷却空間を通る冷却剤の流率を計測することによって、および／または環状冷却空間に進入する冷却剤の温度を制御することによって、精密に制御されることができる。ＰＩＴ１００は、患者の気管への損傷を防止するために断熱され、金属またはポリマー材料から構築されることができる。さらに、環状冷却空間からの退出に応じて、冷蔵された空気は、手技または実験のために要求される他の構成要素を冷却するために利用されてもよい。温度監視センサ１０６は、熱電対、サーミスタ、ＲＴＤ、または同等物であってもよく、ＦＳＰ送達導管１０２の長さに沿って、通常、その内側表面に沿って、事前に選択された間隔または場所において設置され、温度監視および／または能動フィードバック制御を提供してもよい。ＦＳＰは、ＦＳＰ送達導管１０２内のＦＳＰ送達管腔１１０を通して送達され、断熱層１０８が、通常、ＦＳＰ送達導管１０２の外部にわたって提供され、患者の気管および食道を環状冷却空間１０４の低温から保護するであろう。

設計２：能動加熱式患者インターフェース管：能動加熱式ＰＩＴが、抵抗ワイヤ加熱器（ニッケル−クロム合金（ＮｉＣｒ）、合金５２、または同等物）等の加熱器を使用して、ＰＩＴのＦＳＰ送達管腔の少なくとも一部の温度を０℃を上回って増加させる。加熱しないと、管腔を通したＦＳＰの通過は、ＰＩＴの管壁を冷却させる。管が０℃（氷点）を下回って冷却されるにつれて、ＦＳＰは、送達チャネル内で溶解し始めるであろう。液体の一部は、再凍結および凝集し、部分的または完全に、送達管腔を閉塞し得る。管壁を０℃（氷点）を上回って加熱することによって、液体境界層が生成され、ＦＳＰが管を通して容易に「摺動」することを可能にする。管壁の温度は、送達されているＦＳＰの用量または量に基づいて選択されることができる。ＰＩＴ壁は、種々の方法において、典型的には、抵抗コイルを管の周囲に巻着し、それを電流を用いて加熱することによって、加熱されることができる。代替として、ＰＩＴ壁は、高温流体（空気、液体）を図３の設計と類似または同じ管の周囲の閉回路内に供給することによって加熱され得る。

例示的能動加熱式ＰＩＴ１５０は、図４に図示され、ＦＳＰ送達導管１５４の外部表面にわたって巻着される、加熱コイル１５２等の加熱要素を含む。断熱層１５６が、加熱コイル１５２ならびにＦＳＰ送達導管１５４の残りの外部表面を被覆し、ＦＳＰが、ＦＳＰ送達導管１５４の中心管腔１５８を通して送達される。温度監視が、特に、ＰＩＴの遠位先端の近傍に少なくとも１つのセンサを有し、患者の肺内の温度を監視する、１つまたはそれを上回る温度センサ１６０によって提供されてもよい。加熱コイル１５２および／または他の加熱要素は、ＰＩＴ材料の周囲に巻着される、および／またはその中に埋め込まれてもよい。

電流または他のエネルギーが、典型的には、直流（ＤＣ）電力供給源を使用して、加熱要素を通して循環される。ＦＳＰ送達管腔１５８の温度は、典型的には、可変電圧電力供給源、分圧器、または同等物を使用することによって、加熱コイル１５６または他の電気加熱要素に送達される電圧のレベルを調節することによって、精密に制御されることができる。代替として、または加えて、ＦＳＰ送達管腔１５８内の温度は、多くの場合、コントローラ駆動式パルス幅変調（ＰＷＭ）ドライバを使用して、オン−オフ制御によって維持されてもよい。

設計３：多腔型ポリマー患者インターフェース管：ＰＩＴは、少なくとも２つの隔離される管腔を有する単一デバイス内において呼吸ガス送達およびＦＳＰ送達の両方を提供するための統合されたユニットとして形成されてもよい。そのような統合されたＰＩＴ−人工呼吸器管の実施形態は、能動的に加熱され得るか、能動的に冷却され得るか、または能動的加熱および能動的冷却の両方が行われ得ることにより、ＦＳＰ送達管腔が凍結された生理食塩水送達のために適切な温度のままであって（前述のように）、同様に、呼吸ガスが所望の温度で送達されることを確実にしてもよい。

例示的多腔型統合人工呼吸器管−ＰＩＴ２００は、図５および５Ａに示され、従来の気管内管と設計および寸法が類似する、ポリマー本体２０２を含む。ＰＩＴ本体２０２は、通常、図５Ａに示されるように、三角形押出成形体として形成され、これは、喉頭を通した肺への通過を促進する。患者の声帯を保持する喉頭は、拡張されると、略三角形周縁を有し、喉頭を通して通過しなければならない本体２０２の部分は、ＦＳＰ管腔、人工呼吸器（呼吸ガス）管腔、および任意の他の管腔の生成のために利用可能な本体の内部面積が、最大限にされ得るように、サイズおよび形状が類似する周縁を有してもよい。

本体２０２は、典型的には、従来の機械的換気機械を使用して患者を換気するための１つの管腔２０４と、患者の吸気サイクルの間のＦＳＰの送達のための別の管腔２０６とを含む、少なくともいくつかの管腔を有するであろう。換気管腔２０４およびＦＳＰ管腔２０６は、通常、その全長にわたって相互から隔離され、患者の呼気の間、ＦＳＰと温かい湿った空気との混合を限定するであろう。温かい呼気空気中の湿気は、ＦＳＰ管腔の壁上で凍結し得、温かい空気はまた、部分的に、ＦＳＰを溶解し、さらなる自由液体をＦＳＰ管腔内に生成し得る。両源からの液体は、ＦＳＰ管腔壁上で再凍結し得、これは、ひいては、管腔を閉塞させ、システムの性能を有意に低減させる。

随意に、多腔型押出成形ＰＴＩ本体内の１つまたはそれを上回る内壁もしくは隔壁が、壁または隔壁を横断する圧力差の変化に応答して、再位置付けされるように形成されてもよい。図６に示されるように、押出成形ポリマー本体２５２を有するＰＩＴ−人工呼吸器管２５０は、移動可能な隔壁２５８によって分離および隔離されるＦＳＰ送達管腔２５４および換気管腔２５６を有することができる。吸気の間、呼吸ガス圧力がＦＳＰ送達圧力未満になると、隔壁２５８は、完全線に示されるように、ＦＳＰ送達管腔２５４のためのより大きい断面面積を生成するように偏移するであろう。逆に言えば、呼気の間、ＦＳＰが送達されていないとき、呼気圧力がより大きくなり、隔壁２５８の位置を偏移させ、換気管腔２５６の面積を最大限にし、背圧を低減させるであろう。

再び、図５および５Ａを参照すると、人工呼吸器一回換気量が、人工呼吸器管腔２０４を通して送達される一方、ＦＳＰが、ＦＳＰ管腔２０６を通して送達される。図５および５Ａの特定の実施形態では、呼吸管腔の断面（油圧）直径は、７ｍｍＥＴＴのものとほぼ同等であってもよい一方、凍結された生理食塩水送達管腔は、示されるような相対的サイズを有する。能動冷却式ＰＩＴ（図３）および能動加熱式ＰＩＴ（図４）に関して説明されるものに類似する温度管理特徴は、統合された人工呼吸器−ＰＩＴの実施形態内でも同様に使用されてもよい。本体２０２は、加熱ワイヤをＦＳＰ管腔２０６の周囲またはそれに隣接して配索するための熱管理管腔を含んでもよく、例えば、冷却または加熱アクチュエータが、並行して、または独立して、呼吸管腔および凍結された生理食塩水送達管腔のための要求される温度を維持するために使用され得る。人工呼吸器−ＰＩＴ２００の温度は、既知の間隔または場所におけるＰＩＴの長さに沿って設置される温度監視デバイス（熱電対、ＲＴＤ、またはその他）からのフィードバックに基づいて、制御されてもよい。吸引管腔２１０もまた、人工呼吸器−ＰＩＴが、放出後、ＦＳＰが溶解するにつれて肺内に蓄積する、過剰水を吸引することを可能にするために提供されてもよい。

設計４：分離可能な構成要素を有する、組み合わせられたＰＩＴ−人工呼吸器管：図７および８を参照すると、組み合わせられたＰＩＴ−人工呼吸器管アセンブリ３００は、以下に説明および図示されるように、ＰＩＴ３０２と、ＰＩＴ３０２を同軸方向に受容するように構成される、中心管腔３０５を有する別個の換気管３０４とを含む。

ＰＩＴ３０２は、図７Ａに最良に見られるように、一方向弁３０６をその遠位端３０８に有する。一方向弁３０６は、典型的には、任意の瞬間において弁を横断して存在する圧力差に応答して開閉する、一対の対向フラップ３０９を有するダックビル弁である。特に、弁のフラップ３０９は、以下により詳細に説明されるように、図７Ａにおける破線に示されるように、ＰＩＴの管腔３２０内の比較的により高い圧力に応答して、開放し、これは、例えば、分散されたＦＳＰがＰＩＴを通して遠位方向に送達されると生じるであろう。

ＰＩＴ３０２はさらに、整合停止部３１０をその近位端３１２の近傍に備えてもよい。加えて、１つまたはそれを上回る電気導線３１４が、図７Ｂの断面図に最良に見られるように、典型的には、内部コイルまたはトレース３１８を使用して、ＰＩＴを加熱するために、電流をＰＩＴに供給し、導線をＰＩＴに沿って設置される１つまたはそれを上回る熱電対３１６に提供するために提供されるであろう。例えば、熱電対または他の温度センサ３１６が、システムの使用の間、患者の肺内の温度を測定するために、ＰＩＴの遠位端３０８の近傍に設置されてもよい。加えて、または代替として、複数の熱電対または他の温度センサが、管腔の閉塞をもたらし得るＦＳＰの溶解および再凍結を制御および阻止することに役立てるため、ＦＳＰが管腔を辿って送達されるにつれて中心管腔３２０内の温度を測定するために、ＰＩＴの長さに沿って設置されてもよい。一方向弁３０６もまた、患者の呼気サイクルの間、肺からの湿った空気がＦＳＰ送達管腔３２０に進入することを防止するであろうため、管腔の閉塞を阻止することに役立つであろう。加熱コイルまたはトレース３１８もまた、管腔壁を周期的または継続的に加熱し、霜取り不要冷凍庫に類似する様式において、管腔壁に沿った着氷および氷蓄を阻止することによって、ＦＳＰ送達管腔３２０の内壁に沿った氷の凍結を阻止するために使用されてもよい。

人工呼吸器管３０４は、典型的には、膨張可能バルーンまたは「カフ」３２２をその遠位端３２４またはその近傍に含む。膨張可能カフ３２２は、従来の気管内管上のカフに類似し、ＰＩＴ−人工呼吸器管アセンブリ３００が患者の気管を通して患者の肺に導入された後、患者の気管支に対してシールするように膨張可能であろう。カフ３２２は、以下により詳細に説明されるように、肺内のＦＳＰの分散が最大限にされるように、ＰＩＴの遠位端３０８の中心に置く、患者の換気が制御され、患者の換気と同期してＦＳＰの送達および分散を最大限にし得るように、カフの遠位の肺をシールすることとの両方の役割を果たすであろう。

組み合わせられたＰＩＴ−人工呼吸器管アセンブリ３００はさらに、接続ポート３２８をその近位端に有する、膨張管３２６を含むであろう。ポート３２８は、注射器３５８（図９）または他の従来のバルーン膨張源への接続のために構成されるであろう。ＰＩＴ−人工呼吸器管アセンブリ３００はさらに、図８に最良に示されるように、組み合わせられたＰＩＴ−換気管３００を組み立てるために、患者の吸気および呼気を提供するための人工呼吸器への接続のためのポート３３０と、管腔３０５を通したＰＩＴの同軸方向挿入を可能にするための第２のポート３３１とを有する、近位継手３３２を含むであろう。

いったんＰＩＴ３０２が換気管３０４の管腔３０５の中に挿入されると、呼吸管腔３４２が、図８Ａ−８Ｃに最良に見られるように、ＰＩＴ３０２の外部表面と換気管３０４の内部管腔表面との間の環状空間または間隙によって形成されるであろう。したがって、継手３３２のポート３３０を通して進入する呼吸ガスは、環状管腔３４２を通して遠位に進行可能であって、ＰＩＴの遠位端３０８を囲繞する環状開口部を通して退出可能であろう。換気管３０４の管腔３０５の中へのＰＩＴ３０２の挿入は、換気管３０４上の近位継手３３２の近位表面３３１に係合する、ＰＩＴ上の整合停止部３１０によって限定される。

ここで図７Ｃを参照すると、吸引管腔３３６が、随意に、典型的には、換気管の遠位端３２４から吸引ポート３４０を含む近位継手３３２まで延在する環状管腔３３６を提供する「二重壁」構造を使用することによって、換気管３０４の壁内に形成されてもよい。便宜的に、複数の吸引ポート３３８が、管の遠位端に形成され、溶解ＦＳＰまたは他の原因の結果として肺内に蓄積し得る、液体の吸引を可能にしてもよい。

ここで図９を参照すると、組み立てられたＰＩＴ−人工呼吸器管アセンブリ３００は、ＦＳＰ発生器およびコントローラ３５０ならびに別個の人工呼吸器３５２に接続されてもよい。人工呼吸器３５２は、従来の人工呼吸器であってもよい、または代替実施形態では、ＦＳＰ発生器およびコントローラ３５０の中に組み込まれてもよい。いずれの場合も、ＦＳＰ発生器およびコントローラ３５０は、コネクタ管３６２を介してＰＩＴ３０２のＦＳＰ管腔３２０に送達される、ＦＳＰを生産するであろう。コネクタ管は、典型的には、断熱され、接続管を通して進行するにつれたＦＳＰからの熱損失およびその溶解を阻止するであろう。随意に、接続管３６２は、冷却され、熱損失および溶解をさらに阻止してもよい。加えて、または代替として、他の実施形態では、接続管３６２は、接続管の内部管腔壁上への溶解されたＦＳＰの再凍結を防止するために、加熱要素を含んでもよい。人工呼吸器３６４は、人工呼吸器管３０４の近位継手３３２上の換気ポート３３０に接続されるであろう。注射器３５８または他の従来の膨張器が、膨張管３２６上の膨張ポート３２８に接続され、アセンブリ３００が、気管支内の通気管の遠位３０８とともに位置付けられ、管を不動化し、気管支を隔離し、冷却プロトコルが開始することを可能にした後、カフ３２２の選択的膨張を可能にしてもよい。

図９Ａの詳細図に最良に示されるように、ＦＳＰは、患者の吸気サイクルの少なくとも一部の間、ＰＩＴ３０２を通して送達される。特に、ＦＳＰは、ＰＩＴ３０２を通して送達され、一方向弁３０６を開放させ、ＦＳＰ３５６を弁を通して放出させる。並行して、呼吸ガスが、ＰＩＴの外側表面と通気管３０４の内側管腔表面との間の環状間隙を通して放出され、呼吸ガス３５４が、粒子３５６を包囲し、患者の肺の中に深く前進することを可能にするであろう。

ここで図１０を参照すると、ＦＳＰ発生器およびコントローラ３５０は、典型的には、複数の個々の構成要素を備え、本明細書に前述されるＰＩＴおよび人工呼吸器管アセンブリのいずれかに送達される個々のＦＳＰボーラスを発生させ、その回数を制御するであろう。ＦＳＰ発生器およびコントローラ３５０はまた、本明細書のいずれかに説明されるように、通常、必要に応じて、加熱電力をＰＩＴおよび／または通気管に、かつ冷却ガスをシステムの他の部分に提供するであろう。典型的には、人工呼吸器３５２は、別個のシステム構成要素であって、多くの場合、ＦＳＰ発生器と組み合わせて制御されるように修正された市販のユニットであろう。特に、圧力センサ３５３が、人工呼吸器３５２の出力圧力を測定し、圧力信号をＦＳＰ発生器およびコントローラ３５０のコントローラ３７０に提供するように接続されてもよい。圧力センサ３５３は、市販のシステムの部品であってもよい、または市販のシステムに追加されてもよい。いずれの場合も、人工呼吸器によって発生される吸気および呼気サイクルを監視するために使用されるであろう。典型的には、コントローラ３７０はまた、人工呼吸器の動作パラメータがコントローラ３７０によって調節され得るように、人工呼吸器３５２と電子的にインターフェースがとられるであろう。他の実施形態では、人工呼吸器は、ＦＳＰ発生器および人工呼吸器の両方の全構成要素が単一ユニット内に含まれ得るように、ＦＳＰ発生器および制御システム自体の一部として提供されてもよい。

ＦＳＰ発生器およびコントローラ３５０は、ＦＳＰを分散させ、分散されたＦＳＰをＰＩＴに送達するために、加圧されたガスを提供するためのガス源３７２を含むであろう。ガス源３７２は、非毒性であって、典型的には、空気、酸素、ヘリオックス、または従来の患者換気内で使用され得るタイプの任意のガス等の従来の呼吸ガスを備えるであろう。ガスは、典型的には、加圧ガスボトル内に提供されるであろうが、圧縮された空気または他の呼吸ガスを発生させるためのコンプレッサの使用もまた、可能であるであろう。ガス源３７２からの加圧されたガスは、ＦＳＰを分散させるために使用される前に、ガスの温度を低下させる、熱交換器３７４、典型的には、液体窒素冷却器を通して送達される。熱交換器３７４からのガスの少なくとも大部分は、「パフ」弁３７６に送達され、ＦＳＰを分散させるために使用されるであろうが、側流３７７もまた、例えば、図３に図示されるＰＩＴの冷却等、システム内の種々の他の冷却機能を提供するために流されることができる。

パフ弁３７６は、吸気サイクルの間、患者への送達のためのＦＳＰを発生させるために、患者の吸気サイクルの間、加圧されたガスが流動することを可能にするために開放するように、コントローラ３７０によって制御される。具体的には、パフ弁３７６からのガスは、以下の図１１に関連して最良に説明される、ＦＳＰ分散ユニット３８０の中に流動し、ＦＳＰの結果として生じるボーラスは、次いで、通常、遮断および通気弁ユニット３８６の一部を形成する、遮断弁３８２の中に流動するであろう。遮断弁３８２は、パフ弁３７６と同時に開放され、患者の呼気サイクルの間、閉鎖され、ＰＩＴおよび冷却システムの他の部分の中への呼気ガスの逆流を阻止するであろう。

遮断および通気弁ユニット３８６の一部を形成する、通気弁３８４は、異なる目的を果たす。通気弁３８４はまた、ＦＳＰが特定の発生器３８０を通してパフガスの流動中に送達されているとき、吸気サイクルの少なくとも一部の間、開放されるであろう。ＦＳＰの完全分散は、比較的に高体積の分散ガスを要求することが見出されている。分散ガスは、非毒性であって、多くの場合、人工呼吸器によって送達される呼吸ガスと同一ガスであろうが、分散ガスが各吸気サイクルの間に患者に送達されるべき一回換気量の大部分を形成することは、望ましくない。通気弁は、過剰分散ガスの一部が、システムから通気されることを可能にする。いったんＦＳＰが、粒子分散ユニット３８０を通して通過した後、分散ガスのパフ中に分散されると、これらの「搬送」または分散ガスの有意な部分を流動するＦＳＰ流から通気させることが可能である。したがって、通気弁３８４を、典型的には、流動制御オリフィス（図示せず）と組み合わせて提供することによって、搬送または分散ガスの有意な部分が、患者に送達される前に、システムから出されてもよい。典型的には、５０％を上回る、多くの場合、６０％を上回る、時として、８０％もの分散ガスが、通気されてもよい。このように、患者に送達される呼吸ガスの大部分は、患者換気をより正常な態様に維持するように制御され得、また、麻酔剤を送達するために使用され得るか、または他の治療用目的のために使用され得る、人工呼吸器３５２から生じるであろう。遮断／通気弁ユニット３８６から出たガスは、次いで、以下により詳細に示されるように、ＰＩＴに送達されるであろう。

人工呼吸器３５２からのガスはまた、随意に、再び、典型的には液体窒素熱交換器であるであろう、熱交換器３７５を通して通過されてもよい。呼吸ガスを冷却するために使用される熱交換器は、分散ガスを冷却するために使用される熱交換器３７４と同一であってもよい。熱交換器３７５は、人工呼吸器の出力に提供され、バイパス３７７が人工呼吸器に戻されている呼気ガスのために提供されることが、好ましい。

ここで図１１を参照すると、粒子分散ユニット３８０は、典型的には、通常、液体窒素冷却器または熱電もしくは他の冷蔵機内等、冷温環境内に維持されるであろう、ＦＳＰホッパ４００を含むであろう。ミキサ４０２は、ＦＳＰがシュート４０４を通してブロックまたはブリーチ４０８内の測定レセプタクル４０６の中に下向きに流動することに役立つ。ブロック４０８は、ＦＳＰが反復様式において通路４１０内のシュート部分の中に落下し、測定された量のＦＳＰをその中に提供するように、シュート４０４を横切る、横方向通路４１０を含む。中空ボア４１４を有するボルト４１２は、以下により詳細に説明されるように、開放遠位端１４が、測定レセプタクル４０６の中に前進され、ＦＳＰの測定された分量を分離し得るように、往復動可能に搭載される。ボルト４１２の近位端４１８は、図１０に見られるパフ弁３７６からの分散ガスを受容する、可撓性ライン４２２に接続される、近位継手４２０を有する。テーパ管４２２が、再び、図１０に示されるように、ＦＳＰが、遮断／通気弁アセンブリ３８６に接続されるライン４２６に送達され得るように、ブロック４０８内の通路４１０の下流端に接続される。

ここで図１２Ａ−１２Ｄを参照すると、粒子分散ユニット３８０は、図１２Ａにおけるその測定および分散サイクルの開始に示される。ボルト４１２は、開放遠位端４１６が、測定レセプタクル４０６内のＦＳＰの一部を通して通過し、「中核」となるように、矢印４２８の方向に遠位に前進される。

ボルト４１２が測定レセプタクル４０６を通して通過後、ボルトの前進は、終了され、パフ弁３７６が、開放され、図１２Ｃにおける矢印４３０によって示されるように、分散ガスの「パフ」をライン４２２を通してボルト４１２の中空ボア４１４の中に放出する。分散ガスは、図１０に示されるように、分散されたＦＳＰのボーラス４３２が、テーパ管４２４を通して、遮断／通気弁アセンブリ３８６につながる輸送管４２６の中に分散および前進されるように、ボア４１４内に存在したＦＳＰを排出する。

図１２Ｄに示されるように、ＦＳＰのボーラス４３２が送達された後、ボルト４１２は、測定レセプタクル４０６の上流のその初期位置まで後退され、付加的ＦＳＰが測定レセプタクルの中に重力によって落下することを可能にしてもよい。粒子分散ユニット３８０は、次いで、典型的には、コントローラ３７０によって、患者の次の吸気サイクルに応じて発生されるであろう、ボーラス発生の次のサイクルの準備ができた状態になる。粒子分散ユニット３８０のための他の構成は、２０１５年３月１１日に出願された仮出願第６２／１３１，７７３号に見出され得る。優先権が、この仮出願に対して主張されており、この出願の全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

ここで図１３Ａ−１３Ｂを参照して、遮断／通気弁ユニット３８６のための例示的実施形態が、説明される。遮断弁３８２および通気弁３８４は両方とも、典型的には、それぞれ、対向ピンチ要素４３８および４４０を含む、「ピンチ」弁であろう。粒子分散ユニット３８０から分散されたＦＳＰを受容する、分散ライン４２６は、ピンチ要素４３８および４４０が、管にわたって閉鎖され、選択的に、図１３Ａに示されるように、管を通る管腔を閉鎖する、または図１３Ｂに示されるように、該管腔を開放し得るように、可撓性管であろう。弁３８２および３８４は両方とも、閉鎖され、患者の呼気サイクルの間、ＰＩＴおよびシステムの任意の他の部分を通した呼気ガスの逆流を阻止することに役立つであろう。しかしながら、ＦＳＰを吸気ガスの中に送達するとき、弁３８２および３８４は、開放されるであろう。弁３８２の開放は、ＦＳＰがＰＩＴに流動することを可能にする一方、通気弁３８４の開放は、分散ガス流から患者に送達される呼吸ガスの量が、人工呼吸器から呼吸ガス流を通して送達されている量に対して減少されるように、過剰搬送ガスが分散されたガス流から通気されることを可能にする。遮断／通気弁ユニットのための代替実施形態の構造の詳細は、２０１６年１月１１日に出願された仮出願第６２／２７７，４１２号に見出され、その全開示は、前述で本明細書に参照することによって組み込まれている。優先権が、本仮出願に対して主張されている。

本発明の他の側面では、多腔型ＰＩＴ−換気管は、上気道の声帯領域を管理するための特徴を含むであろう。そのような実施形態は、口腔をシールするための気道シールバルーンまたはブラダと、声帯領域を開放して保持し、呼吸管が声帯の上方で終端することを可能にし、付加的管を声帯領域を通して挿入する必要なく、患者を換気するための能力を有効にするための拡張特徴とを含んでもよい。加えて、ＰＩＴ−換気管の遠位端には、心合特徴が、凍結された生理食塩水粒子送達管を気管内の中心に維持するために展開される。いくつかの他の管も、バルーンを展開および後退させるための特徴、拡張および心合特徴と同様に、冷温管を気道組織から断熱するために説明される。これらの実施形態は、幾何学的に制約される声帯領域を通して気管にアクセス可能となるように、問題を解決する。特に、より少ない管が、声帯を越えて留置されるために要求され、ＦＳＰを肺に送達するために要求される構成要素を用いて気管へのアクセスを促進する。

他の実施形態は、長時間にわたって声帯にかかる圧力を低減させる。前述の構成のいずれか内のＦＳＰ送達管は、喉頭蓋および声帯の面積内に、管の上流および／または下流部分より狭い、短区画を有することができる。そのような狭い区画は、上流換気および凍結された生理食塩水粒子送達圧力を増加させることを要求するであろうが、それらの圧力は、狭小部の下流で正常まで低下するであろう。好ましい実施形態では、管の断面は、声帯間の空間に嵌合するように、三角形形状であろう。

加えて、前述の実施形態はそれぞれ、随意に、１つまたはそれを上回る二次特徴を有してもよい。前述で図示されるように、ＰＩＴは、温かい湿った空気が患者の呼気サイクルの間にＦＳＰ送達管に進入することを阻止するために、ダックビルまたは類似感圧式一方向弁をＦＳＰ送達管の遠位端に含んでもよい。流動を吸気方向のみに可能にすることによって、ＦＳＰ送達管腔内の気管流体の進入は、防止される。ＦＳＰ管腔に進入することが可能にされる場合、流体は、凍結し、部分的または全体的に、管腔を通したＦＳＰの流動を閉塞し得る。ダックビル弁は、湿気のある空気、身体分泌物、または他の望ましくない物質もしくは流体が、遠位端からＰＩＴに進入することを防止するように設計される。ダックビル弁は、典型的には、ポリマー材料から形成され、凍結された生理食塩水送達管腔の遠位退出口に設置される。

心合／シールバルーンは、２つの機能を提供する。第１に、バルーンは、膨張され、ＰＩＴを気管壁から押進させ、したがって、ダックビル弁が、自由に移動および作動することを可能にすることができる。第２に、バルーンは、自動化された換気が組み合わせられた換気−ＰＩＴ管アセンブリを通して行われ得るように、気管をシールすることができる。

付加的システム特徴として、平滑な通過を促進し、閉塞を低減させることによってＦＳＰ輸送に役立てるための送達管ならびに凍結された生理食塩水粒子輸送管の内側の疎水性および／または親水性コーティングが挙げられる。コーティングに加え、凍結された生理食塩水粒子を搬送するために使用される空気は、概して、非常に冷温かつ乾燥し、したがって、静電電荷を凍結された生理食塩水粒子リザーバ、輸送管、および患者インターフェース管内に蓄積し得る。その結果、空気イオン化が採用され、凍結された生理食塩水粒子および搬送空気によって搬送される電荷を修飾し、静電蓄積を低減させることに役立て、潜在的に、システムを通した凍結された生理食塩水粒子の流動を改良し、閉塞の潜在性を低減させることができる。

本発明の種々の実施形態の先述の説明は、例証および説明の目的で提示されている。本発明を開示されたとおりの形態に限定することは、意図されない。多くの修正、変形例、および改良が、当業者に明白となるであろう。例えば、デバイスの実施形態は、種々の小児科用途ならびに種々の獣医学用途のために定寸され、別様に適合することができる。また、当業者は、日常的な実験のみを使用して、本明細書で説明される具体的なデバイスおよび方法の多数の同等物を認識するか、または解明することが可能であろう。そのような同等物は、本発明の範囲内であると見なされ、以下の添付の請求項によって網羅される。一実施形態からの要素、特性、または作用は、本発明の範囲内の多数の付加的な実施形態を形成するように、他の実施形態からの１つまたはそれを上回る要素、特性、もしくは作用と容易に再結合または置換することができる。また、他の要素と組み合わせられるものとして示される、または説明される要素は、種々の実施形態では、独立型要素として存在することができる。よって、本発明の範囲は、説明された実施形態の仕様に限定されず、代わりに、添付の請求項のみによって限定される。

Claims (33)

1. 患者の深部体温を低下させるための方法であって、
   呼吸ガスを前記患者の肺の気管支に呼吸管腔を通して送達するステップと、
   凍結された粒子（ＦＳＰ）をＦＳＰ源から肺気管支に前記呼吸管腔と別個のＦＳＰ管腔を通して送達するステップと、
   を含み、
   前記ＦＳＰは、前記ＦＳＰ管腔から前記気管支の中に退出し、前記気管支内の呼吸ガス中に分散され、前記分散されたＦＳＰは、前記肺気管支および肺内で溶解し、前記患者の深部体温を低下させる、方法。
2. 前記呼吸ガスは、前記患者の吸気サイクルのうちのいくつかの少なくとも一部の間に送達されるが、前記患者の呼気サイクルの間には送達されない、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＦＳＰ源は、前記患者の外部にあって、凍結された粒子（ＦＳＰ）を前記肺気管支に送達するステップは、事前に形成されたＦＳＰを前記ＦＳＰ源から送達するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ＦＳＰの送達の間、前記ＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記ＦＳＰの送達の間、前記ＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するステップは、前記ＦＳＰ管腔を加熱するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ＦＳＰの送達の間、前記ＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するステップは、前記ＦＳＰ管腔を冷却するステップを含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記閉塞を阻止するステップは、前記ＦＳＰ管腔の中への呼気ガスの流動を阻止するステップを含む、請求項４に記載の方法。
8. 前記ＦＳＰ管腔の中への呼気ガスの流動を阻止するステップは、一方向流動弁を前記ＦＳＰ管腔の遠位端またはその近傍に提供するステップを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記ＦＳＰ管腔の中への呼気ガスの流動を阻止するステップは、前記患者の外部および前記ＦＳＰ源の上流に遮断弁を提供するステップを含む、請求項７に記載の方法。
10. 凍結された粒子（ＦＳＰ）を前記肺気管支に前記呼吸管腔と別個のＦＳＰ管腔を通して送達するステップは、ＦＳＰのボーラスを提供し、ある体積の搬送ガスを前記ボーラスを通して流動させ、前記ＦＳＰを前記流動する搬送ガス中に同伴させ、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するステップを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記搬送ガスの一部を前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流から通気させ、ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するステップをさらに含み、前記ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流は、前記ＦＳＰ管腔に送達される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流中に元々存在する前記ガスの少なくとも５０％は、通気され、前記ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ＦＳＰ管腔および前記ＦＳＰ源と前記ＦＳＰ管腔との間の他の送達構成要素の少なくともいくつかの表面は、凍結を阻止するように処理またはコーティングされる、請求項１に記載の方法。
14. 患者の深部体温を低下させるための方法であって、
    凍結された粒子（ＦＳＰ）の複数のボーラスを流動する搬送ガスの中に分散させ、前記ＦＳＰを前記流動する搬送ガス中に同伴させ、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するステップと、
    前記患者の吸気サイクルと同期して、別個の呼吸ガス流と同時に、前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を前記患者の肺に送達するステップと、
    個々のボーラス中のＦＳＰの量および／または前記吸気サイクルのレートを調節し、前記患者の冷却レートを制御するステップと、
    を含む、方法。
15. 単一ボーラスが、各吸気に伴って送達され、前記冷却レートは、人工呼吸器によって送達される吸気レートを調節することによって制御される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記冷却レートはさらに、個々のボーラス中のＦＳＰの量を調節することによって制御される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記冷却レートは、個々のボーラス中のＦＳＰの量を調節することによってのみ制御される、請求項１４に記載の方法。
18. 前記患者に送達される呼吸ガスの一回換気量は、各吸気サイクル上で送達される呼吸ガス体積および搬送ガス体積の和を含む、請求項１４に記載の方法。
19. 前記患者に送達される総呼吸ガスの一回換気量は、前記ＦＳＰをその中に分散させた後、前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流および別個の呼吸ガス流を前記患者の肺に送達する前に、前記搬送ガスの一部を前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流から通気させ、減少された、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産することによって、標的レベルに調節される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記総呼吸ガスの一回換気量の標的レベルは、吸気サイクルあたり１５０ｍｌ〜１，０００ｍｌの範囲内にある、請求項１９に記載の方法。
21. 前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流中に元々存在する前記ガスの少なくとも５０％が、通気され、前記ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産する、請求項２０に記載の方法。
22. 呼吸ガスを前記患者の肺の気管支に送達するように構成される外部人工呼吸器と組み合わせて使用される患者の深部体温を低下させるためのシステムであって、
    前記患者の気管を通して前記気管支に前進させるために構成される、管状デバイスであって、呼吸管腔と、前記呼吸管腔から隔離される凍結された粒子（ＦＳＰ）管腔と
    を有する、管状デバイスと、
    ＦＳＰを前記管状デバイスのＦＳＰ管腔に送達するように構成される、外部ＦＳＰ源と、
    前記外部ＦＳＰ源から前記少なくとも１つのＦＳＰ管腔を通した前記ＦＳＰの送達量またはレートを調節するように構成される、コントローラであって、それによって、前記患者の標的深部体温は、前記ＦＳＰの送達量またはレートを調節することによって達成および維持されることができる、コントローラと、
    を備える、システム。
23. 呼気ガスまたは体温の温度を測定するように構成される、センサをさらに備え、前記コントローラは、前記測定された温度の変化に応答して、前記ＦＳＰ管腔を通した前記ＦＳＰの送達量またはレートを調節する、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記コントローラは、フィードバック制御アルゴリズムに従って、前記測定された温度に応答して、前記ＦＳＰの送達量またはレートを自動的に制御するように構成される、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記コントローラは、ユーザが、前記測定された温度に応答して、前記ＦＳＰ送達の送達量またはレートを手動で制御することを可能にするように構成される、請求項２４に記載のシステム。
26. 前記管腔内の前記ＦＳＰの溶解および再凍結から生じる前記ＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するための手段をさらに備える、請求項２２に記載のシステム。
27. 前記ＦＳＰ管腔を加熱し、前記管腔内の前記ＦＳＰの溶解および再凍結から生じる前記ＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するように構成される、加熱器をさらに備える、請求項２２に記載のシステム。
28. 前記加熱器は、前記ＦＳＰ管腔の少なくとも一部にわたって位置付けられる、電気トレースを備える、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記ＦＳＰ管腔を冷却し、前記管腔内の前記ＦＳＰの溶解および再凍結から生じる前記ＦＳＰ管腔の閉塞を阻止するように構成される、冷却器をさらに備える、請求項２２に記載のシステム。
30. 前記外部ＦＳＰ源は、ＦＳＰのボーラスを提供し、ある体積の搬送ガスを前記ボーラスを通して流動させ、前記ＦＳＰを前記流動する搬送ガス中に同伴させ、ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するための手段を備える、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記外部ＦＳＰ源はさらに、前記搬送ガスの一部を前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流から通気させ、ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するための手段を備え、前記ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流は、前記ＦＳＰ管腔に送達される、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記コントローラは、前記搬送ガスの通気を制御し、吸気サイクルあたり１５０ｍｌ〜１，０００ｍｌの範囲内にある前記患者に送達される総呼吸ガスの一回換気量を生産するように構成される、請求項３０に記載のシステム。
33. 前記コントローラは、前記ＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流中に元々存在する前記ガスの少なくとも５０％を通気させ、前記ガスが減少されたＦＳＰが同伴された流動する搬送ガス流を生産するように構成される、請求項３０に記載のシステム。