JP2021007759A - 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム - Google Patents
柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021007759A JP2021007759A JP2020157382A JP2020157382A JP2021007759A JP 2021007759 A JP2021007759 A JP 2021007759A JP 2020157382 A JP2020157382 A JP 2020157382A JP 2020157382 A JP2020157382 A JP 2020157382A JP 2021007759 A JP2021007759 A JP 2021007759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- filter
- sample
- patient
- breath
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 119
- 230000037361 pathway Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 8
- 239000003570 air Substances 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 241001631457 Cannula Species 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000007435 diagnostic evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000003434 inspiratory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/082—Evaluation by breath analysis, e.g. determination of the chemical composition of exhaled breath
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/097—Devices for facilitating collection of breath or for directing breath into or through measuring devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
- A61B5/6814—Head
- A61B5/6819—Nose
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physiology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
【課題】呼気のある部分と呼気の別の部分との間でのガスの混合を最小化する呼気分析デバイスを提供する。【解決手段】呼気の終末部分をサンプリングして分析するときには、システムは、デバイスの内部で、終末サンプルと終末サンプルの前後のガスとの間で生じ得る混合を回避する。システムは、極端に狭く一様な断面を有しておりデッドスペースが極端に少ない構成要素を含む流路を用いる。【選択図】図9
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2013年8月30日に出願された米国仮出願第61/872,270号の利益を主張しており、この仮出願の内容は全体として本明細書に組み入れられる。
本出願は、2013年8月30日に出願された米国仮出願第61/872,270号の利益を主張しており、この仮出願の内容は全体として本明細書に組み入れられる。
本開示は、呼気サンプルに関して行われる診断検査の分野に関し、さらに詳しくは、呼気サンプルの正確なサンプル収集と正確なサンプル測定とを行えるようにするために、呼気検査システムの気体力学と流体力学とを最適化することに関する。
呼気の一部分を分離して測定する呼気分析デバイスは、通常、使い捨ての患者インターフェースと、患者インターフェースからサンプルを引き出しそのサンプルを分析するための計器とを有する。患者から引き出される呼気は、配管、コネクタ、弁、フィルタおよびセンサなど、患者インターフェースと計器との両方における様々な構成要素を通過して移動することが必要である。しかし、呼気サンプルの異なる構成部分(たとえば、呼気と吸気との開始、中間および終端)が、異なるガス部分のカラムであって、各カラムが先行カラムの後にあり、隣接するカラムの間の境界が境界ゾーンまたは領域ではなく離散的な境界線の形態をとるようなカラムとして、システムを通過して移動することが望まれる。システムは、隣接する部分からのガスが相互に混合せず、境界領域ではなくて境界線が存在するように、設計されるべきである。これを達成するひとつの方法は、システム全体を通過する断面の狭い流体経路を有することである。しかし、一定のサンプリング流量、乱流、抗力およびそれ以外の因子など、他の競合する設計制約条件があるため、この断面の抵抗性が高すぎてはならない。適切なシステムは、狭いフロー経路チャネルに対する必要性と最終的な所望の結果を達成するための最小限の抵抗性に対する必要性とを均衡させるのである。
システムを通過して移動する2つのガス部分の間の境界が離散的な直線であり得る場合には、関心対象であるたとえば呼気の終端などの呼気の部分が、その捕捉および隔離が可能だと仮定するならば、前端および後端が他の呼気部分で汚染され得ないことを心配することなく、その全体を理論的に測定することが可能である。もうひとつのオプションは、関心対象の部分のごく中心のみを測定すること、たとえば、その部分の冒頭の25%と終端の25%とを排除し、中間の50%のみを分析することである。これによって、境界領域のために汚染の対象となり得る前端および後端におけるサンプルの部分を用いるのを回避することになり、さらに、このタイプのシステムは、終末サンプルの中間部分から純粋な終末ガスを測定することが理論的に可能となり得る。しかし、呼気のサンプルを収集し測定するために要求されるシステムは、実質的に動的な外部および内部環境で動作するのであって、認識および制御が困難な可変の条件が存在するのであるから、可能であるならば、混合を完全に回避するのが最善である。他のガスと混合された境界を含むサンプルが測定される場合には、その結果は汚染されている可能性が高く、関心対象のガス部分よりも周囲の空気を多く含むガスと混合されているために希釈化されているか、または、逆に、調査対象のガスによって濃縮されていることになる。混合を回避することにより、調査対象であるガスに関する真実の純粋で正確な読み取りが保証される。同一の開示および原理が、息における非ガス状の被検体を含む他の被検体に適用され、さらに、臨床的な状態および症候群の宿主としての気管支樹における異なる部分からのガスからの被検体を測定することに適用される。本明細書では、終末呼気検査が、例示的目的のために用いられる。
混合という問題に対する解決策は、以下の図面に記載されているように、システムのすべての構成部分を通じて適切な断面積を維持するために、構成要素中の流体経路において従来は用いられたことのない新規な特徴を用いることである。
本発明の目的を達成するための例示的な装置及び方法は、次の通りである。
(1)本発明の装置は、呼気被検物を測定するための装置であって、
鼻プロングと、
インレットおよびアウトレットを備えたノーズピースと、
鼻プロングからノーズピースのインレットまで延びる第1のフロー・チャネルと、
ノーズピースの内部にあり、ノーズピースのインレットからノーズピースのアウトレットまで延びる第2のフロー・チャネルであって、その断面がノーズピースのインレットとノーズピースのアウトレットとの間で実質的に一定である、第2のフロー・チャネルと、
ノーズピースのアウトレットから呼気測定システムまで延びる第3のフロー・チャネルと、を備える装置である。
(2)前記装置において、さらに、すべての3つのフロー・チャネルが連続的な管の一部を形成しても良い。
(3)前記装置において、さらに、連続的な管は、0.01インチと0.06インチとの間の断面直径を有しても良い。
(4)前記装置において、さらに、断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
(5)前記装置は、ノーズピースのアウトレットの反対側においてノーズピースに接続されたサポートをさらに備えており、サポートは第2のフロー・チャネルに流体的に接続されていなくても良い。
(6)前記装置において、さらに、サポートと第3のチャネルとが接続され、サポートと第3のチャネルとノーズピースとがループを構成しても良い。
(7)前記装置は、サポートと第3のチャネルとを結合する接続部をさらに備えており、ループは接続部を含んでも良い。
(8)前記装置において、また、第1、第2、および第3のフロー・チャネルは、直線状のガス・フロー・プロファイルがそれらを通過するように構成されていても良い。
(9)前記装置において、また、フロー・チャネルの断面直径は、0.01インチと0.06インチとの間であっても良い。
(10)前記装置において、さらに、フロー・チャネルの断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
(11)本発明の方法は、呼気被検物を測定するための方法であって、
鼻プロングを患者に挿入するステップを含んでおり、
第1のフロー・チャネルは、鼻プロングからノーズピースのインレットまで延び、
第2のフロー・チャネルは、ノーズピースのインレットからノーズピースのアウトレットまで延びており、第2のフロー・チャネルの断面がノーズピースのインレットとノーズピースのアウトレットとの間で実質的に一定であり、
第3のフロー・チャネルは、ノーズピースのアウトレットから呼気測定システムまで延びる方法である。
(12)前記方法において、さらに、すべての3つのフロー・チャネルが連続的な管の一部を形成していても良い。
(13)前記方法において、さらに、連続的な管は、0.01インチと0.06インチとの間の断面直径を有していても良い。
(14)前記方法において、さらに、断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
(15)前記方法において、また、ノーズピースのアウトレットの反対側においてノーズピースに接続されたサポートをさらに備えており、サポートは第2のフロー・チャネルに流体的に接続されていなくても良い。
(16)前記方法において、さらに、サポートと第3のチャネルとが接続され、サポートと第3のチャネルとノーズピースとがループを構成していても良い。
(17)前記方法において、さらに、サポートと第3のチャネルとを結合する接続部をさらに備えており、ループは接続部を含んでも良い。
(18)前記方法において、また、第1、第2、および第3のフロー・チャネルは、直線状のガス・フロー・プロファイルがそれらを通過するように構成されていても良い。
(19)前記方法において、さらに、フロー・チャネルの断面直径は、0.01インチと0.06インチとの間であっても良い。
(20)前記方法において、さらに、フロー・チャネルの断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
本発明の目的を達成するための例示的な装置及び方法は、次の通りである。
(1)本発明の装置は、呼気被検物を測定するための装置であって、
鼻プロングと、
インレットおよびアウトレットを備えたノーズピースと、
鼻プロングからノーズピースのインレットまで延びる第1のフロー・チャネルと、
ノーズピースの内部にあり、ノーズピースのインレットからノーズピースのアウトレットまで延びる第2のフロー・チャネルであって、その断面がノーズピースのインレットとノーズピースのアウトレットとの間で実質的に一定である、第2のフロー・チャネルと、
ノーズピースのアウトレットから呼気測定システムまで延びる第3のフロー・チャネルと、を備える装置である。
(2)前記装置において、さらに、すべての3つのフロー・チャネルが連続的な管の一部を形成しても良い。
(3)前記装置において、さらに、連続的な管は、0.01インチと0.06インチとの間の断面直径を有しても良い。
(4)前記装置において、さらに、断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
(5)前記装置は、ノーズピースのアウトレットの反対側においてノーズピースに接続されたサポートをさらに備えており、サポートは第2のフロー・チャネルに流体的に接続されていなくても良い。
(6)前記装置において、さらに、サポートと第3のチャネルとが接続され、サポートと第3のチャネルとノーズピースとがループを構成しても良い。
(7)前記装置は、サポートと第3のチャネルとを結合する接続部をさらに備えており、ループは接続部を含んでも良い。
(8)前記装置において、また、第1、第2、および第3のフロー・チャネルは、直線状のガス・フロー・プロファイルがそれらを通過するように構成されていても良い。
(9)前記装置において、また、フロー・チャネルの断面直径は、0.01インチと0.06インチとの間であっても良い。
(10)前記装置において、さらに、フロー・チャネルの断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
(11)本発明の方法は、呼気被検物を測定するための方法であって、
鼻プロングを患者に挿入するステップを含んでおり、
第1のフロー・チャネルは、鼻プロングからノーズピースのインレットまで延び、
第2のフロー・チャネルは、ノーズピースのインレットからノーズピースのアウトレットまで延びており、第2のフロー・チャネルの断面がノーズピースのインレットとノーズピースのアウトレットとの間で実質的に一定であり、
第3のフロー・チャネルは、ノーズピースのアウトレットから呼気測定システムまで延びる方法である。
(12)前記方法において、さらに、すべての3つのフロー・チャネルが連続的な管の一部を形成していても良い。
(13)前記方法において、さらに、連続的な管は、0.01インチと0.06インチとの間の断面直径を有していても良い。
(14)前記方法において、さらに、断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
(15)前記方法において、また、ノーズピースのアウトレットの反対側においてノーズピースに接続されたサポートをさらに備えており、サポートは第2のフロー・チャネルに流体的に接続されていなくても良い。
(16)前記方法において、さらに、サポートと第3のチャネルとが接続され、サポートと第3のチャネルとノーズピースとがループを構成していても良い。
(17)前記方法において、さらに、サポートと第3のチャネルとを結合する接続部をさらに備えており、ループは接続部を含んでも良い。
(18)前記方法において、また、第1、第2、および第3のフロー・チャネルは、直線状のガス・フロー・プロファイルがそれらを通過するように構成されていても良い。
(19)前記方法において、さらに、フロー・チャネルの断面直径は、0.01インチと0.06インチとの間であっても良い。
(20)前記方法において、さらに、フロー・チャネルの断面直径は、0.02インチと0.04インチとの間であっても良い。
図1(図1a,図1b)には、患者インターフェースCと計器Mとを含む、システムの全体が記載されている。記載されている場合には患者インターフェースは鼻カニューレであるが、経口カニューレ、気管カニューレ、気管支カニューレ、マウスピース、メインストリーム収集アダプタ、マスクおよびそれ以外など、他のタイプの患者インターフェースとサンプリング・カニューレとを用いることも可能である。カニューレは、ノーズピースNPと、鼻プロングPと、一方の側の流体流路管T1と、このカニューレを顔に対して保持することを助けるための他方の側の非流路管T2と、計器Mに接続するためのコネクタCとを含む。コネクタは、これが存在しない場合には計器とセンサとを害し得る患者からの湿気とバクテリアとをフィルタリングするための1つまたは複数のフィルタF1を含む。計器は、カニューレ取付けのためのインレット・コネクタC2と、周囲インレットambからのガスと患者インレットPtからのガスとの間で切り換えるためのインレット弁V1と、周囲インレットにおけるフィルタF2と、患者からのガスの呼吸パターンを照会するための呼吸パターン・センサS1と、分析されることになるサンプルを含むためのサンプル管10と、それぞれがサンプル管に至るインレットおよびアウトレット弁V2およびV3と、サンプル管におけるガス・サンプルを迂回するように他のガスの方向を変更させるためのバイパス管12と、サンプル管におけるガスをガス組成センサS2にプッシュするためのプッシュ管14と、サンプルを患者から引き出し、オプションとしてサンプルをガス組成センサにプッシュするためのポンプPと、ポンプから生じる微粒子からシステムを保護するためのポンプ・アウトレット・フィルタF3と、ガス組成センサS2と、ポンプが患者からサンプルを引き出しているのか、それともサンプルをガス組成センサにプッシュしているのかを制御するための弁V4とを含む。計器は、動作のためのバッテリBと、制御機能とそれ以外の機能とのためのマイクロプロセッサuPと、ユーザ・インターフェースUIとを含み得る。
図1aでは、ガスが患者から集められているときの計器のガス流路「a」が示されているが、サンプル管10を満たす経路「a」であるか、または、サンプル管10をバイパスする経路「aa」であるかのいずれかである。図1bには、サンプルがガス組成センサに至るように迂回されているガス流路「b」が示されている。
図2には、管部分T3からのサンプリング経路の断面が、図1に示された患者インターフェースから示されている。患者から引き出されつつあるガスの異なる部分がカニューレ54を通過して移動する様子が示されている。観察され得るように、異なる部分の間は、混合状態にある転移ゾーンではなくて、印の付された描写がなされている。呼気のセグメントは、境界における相互の混合が最小限または無視可能であるように、離散的なパケットとして移動している。これは、いくつかの実施形態によって可能になるガス・フローの振る舞いであり、この振る舞いは、患者の呼気の一定部分においてガスを測定するのに用いられる呼気分析システムにおいて望ましいものである。サンプリング経路の直径または有効直径は、典型的には0.010から0.080インチであり、好ましくは0.020から0.060インチであり、最も好ましくは0.030から0.040インチである。これらの直径または有効直径は、システム全体を通じて維持され、最小限のフロー抵抗性と流路における柱状フローの反混合の振る舞いとの競合する要件を均衡させるように選択される。
図3には、垂直軸に振幅を取り、水平軸に1つの呼吸周期を取って、1回の呼吸のガス組成がグラフ化されている。このグラフは、従来技術を用いたガス組成測定といくつかの実施形態を用いたガス組成測定との2つの場合を示す。従来技術では、測定されたガス組成の振幅が、本明細書に記載されているいくつかの実施形態の振幅と比較して低いのであるが、その理由は、従来技術による例では、ガス・サンプルが、システム全体を通じて様々なデッドスペース体積を通過することによって、希釈されるからである。本開示を表す曲線では、ガス・サンプルが混合されず、汚染されず純粋に維持され、したがって、正確な診断評価のためにセンサ信号が真のガス組成と相関され得るので、信号振幅が、その最大電位に到達する。
図4から図6は、たとえば、従来技術において用いられるフィルタなど、ガス・サンプリング経路におけるあるコンポーネントの一例の断面を記載している。この例では、フィルタは、システムに過剰なデッドスペースを追加して、ガスが混合することを許容するため、結果的に、図3に示された従来技術によるガス組成曲線を生じる。湿気とバクテリアとをフィルタリングするためには、ガス分析システムにおいて、フィルタが要求されることがあり得る。図4は、フィルタ120のインレット側のガス経路管T3と、ディスク・タイプ・フィルタであるフィルタ要素121と、フィルタのアウトレット側のガス経路コンジットとを示している。図5に示されるように、フィルタのインレット側にあるガス・サンプリング経路は、端と端とが相互に隣接する呼気の異なる部分を含む。ガスは、たとえば呼気の開始112、呼気の終末114および吸気110という、離散的なパケットとして移動する。ガスは、フィルタに入り、フィルタのより大きな断面フロー・プロファイルに膨張するが、さらに、直線状のフロー・プロファイルを有するフィルタを通過して移動し、図5のフィルタ部分に示されている複数のガス部分の間の離散的な境界を維持する、と考えられ得るかも知れない。しかし、現実には、このようなことは生じない。そうではなく、図6に示されるように、複数のガス部分は、患者のガスがフィルタに入る前にフィルタに存在したベースライン・ガスと混合することに加えて、フィルタにおいて相互に混合する。現実に生じる実際のガス混合は、次の通りである。ガスは、直線状のフロー・プロファイルとしてフィルタを通過して移動するのではなく、非直線状のプロファイルとして移動するのであって、それにより、フィルタの内部において呼気の複数の異なる部分がガス130を相互に混合するに至る。結果的には、フィルタのアウトレット側では、異なる複数のガス部分の間の境界が曖昧になり、異なる複数のガス部分の間には、混合が生じたガス・ゾーンが存在し、終末前のガスが汚染され(132)、終末ガスが汚染される(134)ことになる。さらに、一定のシステム動力学および寸法の条件の下では、フィルタ容積が、呼気ガスの一定の部分に対して大きすぎる場合もあり得る。たとえば、ガスの関心対象である部分が0.Xmlであり、フィルタ容積がX.0である場合には、ガスの関心対象である部分はフィルタ容積の10%を占めるに過ぎず、拡散とそれ以外のガス混合原理とによって、他のガスと混合する可能性が生じる。動的である優勢な状態に応じて、関心対象であるガス部分の全体が、希釈され、濃縮され、または他のガスにより汚染され得る。
図7は、患者からの湿気とバクテリアとをフィルタリングによって除去するための、低デッドスペースのフィルタリング・システムを示す。この例では、フィルタは、システムにデッドスペースを追加することがないため、ガスが混合することを防止し、結果的に、図3に示されたガス組成曲線に示されている従来技術に対する改善を生じさせる。管状の親水性フィルタ60は、カニューレ・コネクタC1のフィルタ・ハウジング50の内部のガス流路の内壁の上に、同心円状に配置され得る。フィルタ60は、接着剤58を用いて取り付けることができ、歪み解放管56の助けによりカニューレ管54と結合され得る。また、フィルタ上に湿気が集積することを防止し、バクテリアをフィルタリングによって除去するために、第2段の疎水性フィルタ62を用いることができ、流路において流路と実質的に垂直に配置され得る。複数のフィルタを組み合わせることにより、バクテリアがフィルタを通過することを防止するのであるが、その理由は、水蒸気が懸濁液から濃縮して、フィルタ領域の壁部に沿って集積する微粒子水を形成するからである。バクテリアは微粒子水に付着し、したがって、第2段のフィルタを通過して移動することはない。したがって、第2段のフィルタは、バクテリアをフィルタリングするのに通常用いられるよりもより大きなミクロンの気孔サイズであることが可能である。たとえば、バクテリアをフィルタリングで除去するのに通常用いられる0.2ミクロンのものではなくて、1から5ミクロンのフィルタで十分であろう。0.2ミクロンのフィルタは、混合を防止するのに必要とされる小さなガス・フロー・チャネルにおいて用いられる場合には、実質的に高いフロー抵抗性を生じさせ得るため、システムによって用いられるポンプの圧力ヘッドの等級を実質的に上昇させ得るのであって、さもなければ、空気を患者から引き出すことが、より困難になる。第2段のフィルタは、また、計器とセンサとに対して有害であり得るアルデヒド類やケトン類などのガスのような、より大きな分子をフィルタリングによって除去するようにも機能する。この湿気フィルタ構成は、流路から、0.001mlの水を抽出し蓄積することが可能であり得るのであって、これにより、5時間に及ぶ動作の間、患者からの湿気をフィルタリングによって除去する能力が提供される。サンプリング・カニューレのマシン端に配置されると、呼気ガスが患者からフィルタまで移動する時点までに、ほとんどの水粒子および分子はカニューレの壁部に接触し、表面の特性に応じて、壁部に沿ってカニューレの残りの長さを移動することにより、水は、管状フィルタに到達する時点までに、壁部に沿って存在して、フィルタによって容易に吸収される。さらに、フィルタの長さは、水粒子または分子がガス流の中に存在している場合に、飛行時間によって、それらがフィルタ領域から出る前にフィルタ媒体に確実に接触するようなものであり得る。
図8は、直線湿気フィルタ80の代替例を記載しており、この代替例では、ガス流路が1つまたは複数の曲げまたは方向転換82をするように設計されている。同心円状の親水性フィルタ要素60を、フィルタ80の直線部分に配置することができる。これらの曲げにより、水粒子もしくは分子または蒸気が、曲がった領域において流路壁上に衝突することが促進され、それにより、水が親水性フィルタ媒体と接触する可能性が最大化される。このフィルタ構成は、システムに追加的なフロー抵抗性を追加せず、不必要なデッドスペースを追加することもなく、しかし、効果的な湿気フィルタリングを提供する。
図9は、鼻サンプリング・カニューレの患者端におけるノーズピースNPを記載しており、流路管T1がノーズピースの一端に取り付けられ、鼻プロングPと連通し、非流路管T2がノーズピースの他端に取り付けられ、このアセンブリが患者の顔に固定されることを助けている。プロングを鼻の下に位置決めすることを助け、カニューレを固定する管を患者の顔に結合するために、適合的なノーズピース部分NPが含まれている。流路管と鼻プロングとは、正しい内径の管の隣接する部分であり得る。適合的なノーズピースは、管の隣接部分の大きな曲率を許容し、クッション性と心地よさとを提供して、ねじれおよび障害を回避するように、球根状である。ガス流路の断面は、一定のままであり、拡大された部分やデッドスペース容積を有しておらず、したがって、混合を生じさせる振る舞いはどのようなものでも回避させる。
図9に示されたノーズピースとは対照的に、図10は、従来技術において一般的であるノーズピースを記載している。この従来技術によるノーズピースと、関連する管および鼻プロング・アセンブリとは、流路においてデッドスペース容積を有する。フィルタの例において説明されたように、この容積により、測定の対象になっている呼気ガスの部分に混合と汚染とが生じ得る。対照的に、図9は、このデッドスペースが完全に回避された設計である。
図11は、インレット・ガスを患者ガスから周囲ガスに切り換えるための制御弁が、何らかの量のデッドスペースを本来的に有する3方ソレノイド弁ではなく、デッドスペースを有しない1対のピンチ・スタイル弁である代替的な計器を記載している。患者からのガスはコネクタC2から入り、周囲のガスは周囲インレット・フィルタF2を経由して入り、入って来るガスは、ポンプPによって引かれ、センサS3を通過して移動する。ピンチャ弁V1aおよびV1bは、利用可能なインレット経路の1つをピンチして閉じるように、協働して動作する。弁V1aは、周囲インレット経路を閉鎖する閉じられた状態で示されており、弁V1bは、システムが患者からの空気を引き入れることを可能にするように、開いている。所望の狭い断面の管IDが弁V1bを通過することによって、ガス経路におけるデッドスペースが原因でガスが混合し汚染状態になる可能性は存在しない。ピンチ用の弁はシステムの体積を追加するものではないが、他方で、ガスが弁機構の内部的な作用部を通過するように移動するほとんどのソレノイド弁の設計は、システムに対していくらかの量のデッドスペースを追加することになり、それは、この臨床における応用では、混合に起因する理由により、精度を低下させ得る。
さらに、図11は、別の構成を記載しており、この構成では、センサS3が、(1)測定のために受け入れ可能な呼気を見つけ目標とするのに用いられる呼吸パターンの測定と、(2)問題となっているガスのガス組成分析という2つの機能を果たす。この場合、センサは、たとえば0.2秒以内など、比較的迅速にガスに応答することができる高速センサである。この構成では、別個のガス組成センサに後で転送するために所望のガス部分を他の部分から分離させる必要がない。図12には代替的な構成が記載されており、この構成では、システムは周囲ガス・サンプリング経路を含んでおらず、したがって、患者ガスと周囲ガスとの間で切り換えを行う制御弁が要求されないので、弁におけるデッドスペースに関連したガスの混合の潜在性が回避される。
図13から図16は、分割フロー設計と称される、ガスの相互混合を回避する最小限のデッドスペースの設計のための代替的な構成を記載している。患者からの入来フローは、2つの経路に分割される。下側の経路は、弁VCと呼気パターン・センサS1とを通過し、T字管T4とポンプと弁V3とを通過して、排気に至る。上側の経路は、呼気パターン・センサS1を迂回し、サンプル収集弁への弁V1に至るか、または、V1とサンプル収集管とを迂回してT字管T2を経由して弁V2に至り、また、ポンプを通過し、弁V3を通過して排気に至るか、のいずれかである。この構成は、呼気パターン・センサが、気体を混合させる潜在性を有する実質的に十分なデッドスペースを有するタイプである場合に、便利である。上側および下側の経路の抵抗値、速度および移動距離は、所望のガス・サンプルの開始および終末がV1に到達する時間がセンサS1を通過して移動するサンプルのタイミングに基づいて正確に予測可能であるように、慎重に均衡が取られ、理解され、制御される。結果的に測定されることになるサンプルの流路に存在する弁V4と弁V1とは、弁のデッドスペースに起因する混合を回避するために、ソレノイド弁ではなくピンチャ弁であり得るということに注意すべきである。図13は、呼気サンプル取得の間のシステムを図示しており、捕捉され分析されることが望まれる呼気ガスの部分が概略的に示されている。ガスのこの部分は、YコネクタY1において、下側の経路を移動する部分と上側の経路を移動する部分との2つの部分に分岐する。両方の部分が、本来的に、測定されることが意図されている同じ濃度の被検物を有する。下側の経路では、サンプルは、弁とセンサS2とによって希釈されることがあり得るが、それは関心対象ではない。下側の経路は、上側の経路におけるサンプルのタイミングを理解するためだけに、用いられている。
図14においては、ガスの所望のサンプルが、弁V1と弁V2との間のサンプル管の中に入れられ、いったんサンプルが配置されると、これらの弁のポート制御を切り換えることによって、そこに隔離される。次に、サンプルが汚染されないよう、周囲インレットが、残存する患者ガスをシステムの下側経路から流すために、解放されることがあり得る。図15では、上側経路とバイパス管とが、サンプルの汚染のどのような可能性も回避するために、周囲の空気によって流される。次に、図16に示されているように、サンプルは、分析のために、弁V1と弁V2との間にあるその保持位置からセンサS2に、転換され得る。
説明された実施形態において、この空気力学システムが、別個の呼吸パターン・センサと別個の呼気被検物組成センサとを備えることがあり得る、ということに注意すべきであるが、実施形態においては、これらの2つの機能は同一のセンサによって処理され得ると考えられる。測定が望まれるガスの部分は、ガスの終末部分、ガスの深い肺胞サンプル、ガスの下側の空路サンプル、ガスの中間の空路サンプル、またはガスの上側の空路サンプルであり得る。本発明において説明されたシステムは、呼気中の様々な被検物を測定し、モニタリングし、推定し、または評価するために用いられ得るのであり、さらに、様々な疾病、不調、症候群を評価または診断するために用いられ得る。
Claims (1)
- 本明細書に記載の発明。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361872270P | 2013-08-30 | 2013-08-30 | |
US61/872,270 | 2013-08-30 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019144373A Division JP6768128B2 (ja) | 2013-08-30 | 2019-08-06 | 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021007759A true JP2021007759A (ja) | 2021-01-28 |
Family
ID=52584196
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016537919A Active JP6570529B2 (ja) | 2013-08-30 | 2014-08-29 | 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム |
JP2019144373A Active JP6768128B2 (ja) | 2013-08-30 | 2019-08-06 | 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム |
JP2020157382A Pending JP2021007759A (ja) | 2013-08-30 | 2020-09-18 | 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム |
Family Applications Before (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016537919A Active JP6570529B2 (ja) | 2013-08-30 | 2014-08-29 | 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム |
JP2019144373A Active JP6768128B2 (ja) | 2013-08-30 | 2019-08-06 | 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150065902A1 (ja) |
EP (1) | EP3038688A4 (ja) |
JP (3) | JP6570529B2 (ja) |
KR (1) | KR20160050048A (ja) |
CN (2) | CN111481201A (ja) |
AU (3) | AU2014312040A1 (ja) |
BR (1) | BR112016004065A2 (ja) |
CA (1) | CA2922347A1 (ja) |
IL (1) | IL244303A0 (ja) |
MX (1) | MX2016002629A (ja) |
RU (1) | RU2016111649A (ja) |
SG (1) | SG11201601439QA (ja) |
WO (1) | WO2015031846A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201704367D0 (en) * | 2017-03-20 | 2017-05-03 | Exhalation Tech Ltd | A breath condensate analyser |
FR3089127B1 (fr) | 2018-11-30 | 2020-11-20 | Aptar France Sas | Dispositif de distribution de produit fluide synchronisé avec l'inhalation |
AU2020255671A1 (en) * | 2019-03-31 | 2021-12-02 | Agscent Pty Ltd | Biological sample capturing device |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6799575B1 (en) * | 2001-04-21 | 2004-10-05 | Aaron Carter | Cannula for the separation of inhaled and exhaled gases |
US6656128B1 (en) * | 2002-05-08 | 2003-12-02 | Children's Hospital Medical Center | Device and method for treating hypernasality |
US7549316B2 (en) * | 2002-10-08 | 2009-06-23 | Ric Investments, Llc. | Integrated sample cell and filter and system using same |
WO2005011556A2 (en) * | 2003-07-28 | 2005-02-10 | Salter Labs | Respiratory therapy system including a nasal cannula assembly |
US20050070823A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-03-31 | Donofrio William T. | Response testing for conscious sedation involving hand grip dynamics |
US7597733B2 (en) * | 2004-01-23 | 2009-10-06 | Ric Investments, Llc | Liquid absorbing filter assembly and system |
US7007694B2 (en) * | 2004-05-21 | 2006-03-07 | Acoba, Llc | Nasal cannula |
DE102005000922A1 (de) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Seleon Gmbh | Luftbrille, Nasenstück, Y-Stück sowie Verfahren |
US8161971B2 (en) * | 2006-08-04 | 2012-04-24 | Ric Investments, Llc | Nasal and oral patient interface |
US8171935B2 (en) * | 2006-11-15 | 2012-05-08 | Vapotherm, Inc. | Nasal cannula with reduced heat loss to reduce rainout |
US9055888B2 (en) | 2009-01-05 | 2015-06-16 | Oridion Medical (1987) Ltd. | Exhaled breath sampling with delivery of gas |
US9132250B2 (en) * | 2009-09-03 | 2015-09-15 | Breathe Technologies, Inc. | Methods, systems and devices for non-invasive ventilation including a non-sealing ventilation interface with an entrainment port and/or pressure feature |
CA2790706A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Criticare Systems, Inc. | Inline water trap |
US20110257550A1 (en) * | 2010-03-20 | 2011-10-20 | Jay Choi | Method and Apparatus for Continuous Monitoring of Exhaled Carbon Dioxide |
CN113440711A (zh) | 2010-10-18 | 2021-09-28 | 费雪派克医疗保健有限公司 | 鼻插管、导管和固定系统 |
-
2014
- 2014-08-29 RU RU2016111649A patent/RU2016111649A/ru unknown
- 2014-08-29 CA CA2922347A patent/CA2922347A1/en not_active Abandoned
- 2014-08-29 US US14/474,019 patent/US20150065902A1/en not_active Abandoned
- 2014-08-29 SG SG11201601439QA patent/SG11201601439QA/en unknown
- 2014-08-29 MX MX2016002629A patent/MX2016002629A/es unknown
- 2014-08-29 CN CN201911348818.1A patent/CN111481201A/zh active Pending
- 2014-08-29 WO PCT/US2014/053567 patent/WO2015031846A1/en active Application Filing
- 2014-08-29 EP EP14840760.4A patent/EP3038688A4/en not_active Ceased
- 2014-08-29 JP JP2016537919A patent/JP6570529B2/ja active Active
- 2014-08-29 CN CN201480054258.8A patent/CN105592879B/zh active Active
- 2014-08-29 AU AU2014312040A patent/AU2014312040A1/en not_active Abandoned
- 2014-08-29 KR KR1020167008189A patent/KR20160050048A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-08-29 BR BR112016004065A patent/BR112016004065A2/pt not_active Application Discontinuation
-
2016
- 2016-02-26 IL IL244303A patent/IL244303A0/en unknown
-
2019
- 2019-05-14 AU AU2019203388A patent/AU2019203388A1/en not_active Abandoned
- 2019-08-06 JP JP2019144373A patent/JP6768128B2/ja active Active
-
2020
- 2020-09-18 JP JP2020157382A patent/JP2021007759A/ja active Pending
-
2021
- 2021-04-28 AU AU2021202651A patent/AU2021202651A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015031846A1 (en) | 2015-03-05 |
AU2021202651A1 (en) | 2021-05-27 |
JP6570529B2 (ja) | 2019-09-04 |
IL244303A0 (en) | 2016-04-21 |
CA2922347A1 (en) | 2015-03-05 |
JP6768128B2 (ja) | 2020-10-14 |
SG11201601439QA (en) | 2016-03-30 |
JP2020008588A (ja) | 2020-01-16 |
BR112016004065A2 (pt) | 2017-09-12 |
CN111481201A (zh) | 2020-08-04 |
EP3038688A4 (en) | 2017-04-26 |
US20150065902A1 (en) | 2015-03-05 |
CN105592879A (zh) | 2016-05-18 |
AU2019203388A1 (en) | 2019-06-06 |
RU2016111649A (ru) | 2017-10-05 |
MX2016002629A (es) | 2016-12-09 |
EP3038688A1 (en) | 2016-07-06 |
KR20160050048A (ko) | 2016-05-10 |
AU2014312040A1 (en) | 2016-03-17 |
JP2016534829A (ja) | 2016-11-10 |
CN105592879B (zh) | 2020-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2021007759A (ja) | 柱状フロー・ガスのサンプリングおよび測定システム | |
US20210085213A1 (en) | Cannabis drug detection device | |
US8240187B2 (en) | Breath sampling device and method for using same | |
JP7491590B2 (ja) | 呼吸サンプル採取器 | |
US5857461A (en) | Multiple channel sample port | |
JP2018105874A (ja) | 呼気から薬物物質をサンプリングするための携帯用サンプリングデバイス及び方法 | |
US20150065901A1 (en) | Universal breath sampling and analysis device | |
CN110226931A (zh) | 一种呼气分析装置及使用方法 | |
US8992430B2 (en) | Breath sampling system | |
JP4613067B2 (ja) | 一体型検体セル−フィルタ及びそれを使用する装置 | |
CN106659431B (zh) | 用于从呼吸气体样本移除液体的液体分离器和气道适配器 | |
WO2015198301A1 (en) | Nano-opto-mechanical sensor | |
JP4288142B2 (ja) | 受動的ガスサンプリングのための装置 | |
WO2016166623A1 (en) | Cannabis drug detection device | |
US20150208951A1 (en) | Breath sampling tubes | |
IL205331A (en) | Respiratory sampling system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201014 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211124 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220215 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220719 |