JP2023547719A - 呼吸ガス混合物から二酸化炭素を分離する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、呼吸ガス混合物から二酸化炭素を分離する方法および装置に関する。分離は、分子フィルタとして作用する膜を用いて実施される。【選択図】図1
Description
本発明は、呼吸ガス混合物から少なくとも二酸化炭素(CO2)を分離する方法および装置に関する。分離は、例えば分子フィルタとして作用する膜を用いて実施される。
人工呼吸または麻酔において生じるような二酸化炭素含有ガス混合物からCO2を分離することは、困難な課題である。
投与された呼吸ガスは、節約および安全性の理由から、閉回路内を循環し、酸素および/またはCO2および/または麻酔ガスは消費に応じて補充され、二酸化炭素は回路から取り除かれることは公知である。一般に、人工呼吸系中で二酸化炭素の蓄積が行われることは避けるべきである。通常では、0.5%の濃度値は、越えることが望ましくない限界値である。
除去しなければならない二酸化炭素の量は、個々の適用に依存する。呼気は約5%の二酸化炭素を含む。この濃度は、呼吸回路内で、0.5%以下の値に低減されるのが好ましい。
通常では、CO2は、ソーダライムに結合され、この回路から取り除かれる。しかしながら、ソーダライムは再利用可能ではなく、廃棄しなければならない。
したがって、本発明の課題は、所定の呼吸ガスを分離するための廉価でかつ有効な手段を提供することである。本発明の課題はまた、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガス濃度の比率の調整を提供することでもある。
本発明は、少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路内を流れる呼吸ガス混合物を分離する方法において、呼吸ガス混合物を、第一の流れの下で第一の分離材料に導き、第一の分離材料は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料に導き、第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素CO2を呼吸ガス混合物から分離し、分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び第一の分離材料に供給する、呼吸ガス混合物を分離する方法を含む。
この方法は付加的に、第一の分離材料が、より小さな分子である酸素O2および二酸化炭素CO2を選択的に通過させ、少なくとも一つの揮発性麻酔剤を引き留めることも特徴とする。
この方法は付加的に、第一の分離材料が拡散フィルタであることも特徴とする。
この方法は付加的に、呼吸ガスを、濃度勾配に基づき、拡散フィルタを介して分離することも特徴とする。
この方法は付加的に、第二の分離材料が拡散フィルタであることも特徴とする。
本発明は、これとは別にまたは付加的に、第二の分離材料が、より小さな分子である窒素N2および/または酸素O2を選択的に通過させ、少なくとも二酸化炭素CO2を少なくとも十分に引き留める、方法(または装置)に関する。
この方法は付加的に、第二の分離材料が、少なくとも50:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることも特徴とする。
この方法は付加的に、第二の分離材料が、少なくとも100:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることも特徴とする。
この方法はさらに、第一の流れが、4~25l/minであることも特徴とする。
この方法は、第一の流れが、3~18l/minであることも特徴とする。
この方法は付加的に、第一の流れを、送風機または圧縮ガス源またはポンプにより生成することも特徴とする。
この方法は、第一の流れが、少なくとも段階的に10~30%の酸素を含む呼吸ガスを含むことも特徴とする。
この方法はさらに、第二の流れが、4~25l/minであることを特徴とする。
この方法は付加的に、第二の流れが、6~18l/minであることも特徴とする。
この方法は、第二の分離材料が、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出系内へ放出されるCO2の流れが、第一の分離材料のパージ流れよりも小さくなるような大きさのO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることも特徴とする。
この方法は、第二の流れが、ファンまたは圧縮ガス源またはポンプにより生成されることによっても傑出している。
この方法は付加的に、呼吸ガス混合物を、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路から取り出すことも特徴とする。
この方法は、第一の分離材料が、第一の出口で呼吸ガスを導通するように吸気ガス経路と接続され、第一の分離材料の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、呼吸ガス源が配置されていることも特徴とする。
この方法は付加的に、第一の分離材料の下流でかつ呼吸ガス源の上流に、(酸素の)フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されていることも特徴とする。
この方法は付加的に、呼吸ガス源の下流に、酸素センサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることも特徴とする。
この方法は、呼吸ガス混合物が、少なくとも窒素N2、酸素O2、二酸化炭素CO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を有することも特徴とする。
この方法は、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合の調整も可能にする。このため、本発明によると、呼吸ガスの、特にO2、CO2および/または麻酔ガスの供給または給送が提供されている。同様に、呼吸ガス混合物からの所定の呼吸ガスの少なくとも一部分の分離または除去が提供されている。このために必要な調整、特に必要なアクチュエータの制御は、複数の部分制御ユニットに分割されていることもできる制御ユニットにより行われる。
本発明は、少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路内を流れる呼吸ガス混合物を分離する装置において、呼吸ガス混合物を、第一の流れの下で第一の分離材料に導き、第一の分離材料は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料に導き、第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素CO2を呼吸ガス混合物から分離し、分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び第一の分離材料に供給する、呼吸ガス混合物を分離する装置にも関する。
この装置は、任意に呼吸ガス混合物がこの場合直接または強制的に患者によってまたはポンプもしくはタービンによって分離材料に送られ、第一の分離材料は、少なくとも酸素O2および/または二酸化炭素CO2を少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離するように設定されかつ形成されていて、少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス経路内に留まり、呼吸ガス経路は、呼吸ガスポンプ(この呼吸ガスポンプは、弁またはタービンまたは呼吸ガス源であることができる)を有し、呼吸ガスは、患者インターフェースを介して患者に送られることも特徴とする。
この装置は、任意に前記第一の分離材料は、呼吸ガスホースの枝部内の拡散フィルタとして形成されていることができるか、または呼吸ガス用の供給部、上部チャンバ、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部、拡散フィルタ、下部チャンバおよび下部チャンバから第二の分離材料の方向で呼吸ガス経路に向かう呼吸ガス用の搬出部および第二の分離材料からの導管から来る下部チャンバ内への供給部を備えたフィルタハウジングとして構成されていることができることも特徴とする。
この装置は、分離された残りの呼吸ガス混合物(少なくとも窒素N2および酸素O2および二酸化炭素CO2を含む)は、第二の流れの下で導管を介して第二の分離材料に導かれ、第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素CO2は、呼吸ガス混合物から分離され、分離された二酸化炭素CO2は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出され、分離された二酸化炭素の流れを調整する手段が存在することも特徴とする。
この装置はさらに、呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に(窒素N2および)酸素O2は、導管を介して再び第一の分離材料に供給され、このために、導管内にまたは導管とガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプ/タービンが配置されていて、この呼吸ガスポンプ/タービンは、呼吸ガスの必要なパージ流れ(これは単にボリュームシフトであることもできる)を生成することも特徴とする。
この装置は、導管内で第一の分離材料と第二の分離材料との間に逆止弁が配置されていて、この逆止弁は、呼吸ガスの一方向の流れを選択的に防止することも特徴とする。
本発明によると、分離材料1および分離材料2は、同じにまたは異なるように構成されている。これは、特にフィルタの選択に関して当てはまる。例えば、フィルタは、酸素および二酸化炭素および/または麻酔剤に対して様々に選択的である。
この装置は補足的に、第二の分離材料が、上部および下部を備えたフィルタとして構成されていて、これらの部の間に、拡散フィルタが配置されていて、上部は、呼吸ガス混合物(これは第一の分離材料から来る)用の供給部と、周囲環境への搬出部とを有し、下部は、第一の分離材料の方向で呼吸ガス経路に向かう搬出部を有し、搬出部と供給部との間で呼吸ガス経路内に、呼吸ガス用のパージ流れを生成するポンプ/タービンが配置されていることも特徴とする。
この装置は、任意に拡散フィルタが蒸気滅菌可能、つまり134℃まで熱安定性であることも特徴とする。
この装置は、任意に両方の拡散フィルタが、膜フィルタ/平面フィルタとしてまたは管(中空ファイバー)として形成されていて、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で60l/minの流れが可能であり、かつ流れ方向および/または拡散方向で2cmH2O(==mbar、==hPa)の最大圧力損失を超えないように形成されていることも特徴とする。
この装置は、任意にN2および/またはO2のCO2に対する拡散フィルタの透過性の比率が、CO2が主に引き留められるように形成され、透過性の比率は、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出導管系内へ放出されるCO2の流れが、分離材料での第一の段階でのパージ流れよりも小さくなるような大きさであることも特徴とする。
この装置は、分離材料内への第一の流れが4~30l/minであり、分離材料内への第二の流れが1~35l/minであることも特徴とする。
この装置は、任意に第一のチャンバと後続するチャンバとの間のパージ流れを、必要に応じて調整することができるので、第一段階を終えたCO2含有率は調節可能であることも特徴とする。
この装置は、第一の分離材料の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、呼吸ガスポンプが配置されていることも特徴とする。
この装置は、任意に第一の分離材料の下流でかつ吸気ガスポンプの上流に、(酸素の)フレッシュガス供給部および/または麻酔ガス供給部が配置されていることも特徴とする。
この装置は、呼吸ガスポンプの下流に、酸素ガスセンサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることも特徴とする。
この装置は、任意にカスケード化されたパージ流れ処理が分離材料により提供されていて、この場合、第二の分離材料は、二重または多重の拡散フィルタとして構成されていることも特徴とする。
この装置は、第二の分離材料が少なくとも二酸化炭素CO2を呼吸ガス混合物から分離し、上部チャンバから出口を介して呼吸ガス搬出管系内へ除去し、ポンプが除去された二酸化炭素CO2を導管を介して再び第二の分離材料の入口に導くことも特徴とする。
この装置は、拡散フィルタによって拡散された呼吸ガス混合物の、ここでは例えば6%のCO2をなおも有する残りの部分、つまり主に窒素N2および酸素O2は、下部チャンバから開口部を通って第二の分離材料に送られ、入口を通ってここに流入することも特徴とする。
この装置は、第二のフィルタの入口は、第一のフィルタの出口と接続され、第二の分離材料の下部内ではそれによりさらに低減されたCO2割合が支配し、こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び第一の分離材料に供給されることも特徴とする。
本発明は、本発明による装置を有するホース系(ホースシステム)も含む。
本発明は、本発明による装置を有する人工呼吸器も含む。
本発明は、方法の工程を実施するために設定されかつ形成された人工呼吸器も含む。
本発明は、
- 呼吸ガス混合物を、第一の流れの下で第一の分離材料に導き、
- 第一の分離材料は、少なくとも酸素O2と二酸化炭素CO2とを分離し、
- 酸素および低減された割合のCO2は、再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくとも酸素および高められた割合の二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料に導き、
- 第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素CO2を呼吸ガスから分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2および低減された割合のCO2を再び第一の分離材料に供給する、
少なくともO2とCO2とを含み、かつ呼吸ガス経路内を流れる呼吸ガス混合物を分離する装置を含む人工呼吸器も含む。
- 呼吸ガス混合物を、第一の流れの下で第一の分離材料に導き、
- 第一の分離材料は、少なくとも酸素O2と二酸化炭素CO2とを分離し、
- 酸素および低減された割合のCO2は、再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくとも酸素および高められた割合の二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料に導き、
- 第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素CO2を呼吸ガスから分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2および低減された割合のCO2を再び第一の分離材料に供給する、
少なくともO2とCO2とを含み、かつ呼吸ガス経路内を流れる呼吸ガス混合物を分離する装置を含む人工呼吸器も含む。
本発明は、これとは別にまたは付加的に、呼吸ガス混合物を、ガス混合物の成分の輸送を行うことができる特別な半透膜の一方の側に沿って導き、膜は、CO2および/または少なくとも一つの揮発性麻酔剤の膜を通過する輸送が、呼吸ガス混合物の他のガス成分の輸送よりも実質的にあまり有効でないように行われるように選択され、二つの膜が使用される、呼吸ガス混合物からCO2を分離する方法および装置からなる。
特許請求の範囲において個別に挙げられた特徴は、任意の、技術的に有意義な様式で互いに組み合わせることができかつ本発明の他の実施形態を示すことができることを指摘する。詳細な説明は、本発明を、特に図面との関連でさらに特徴付けかつ詳述する。
さらに、本明細書で使用される、二つの特徴の間にありかつこれらの特徴を互いに結び付ける接続詞の「および/または」は、常に、本発明による対象の第一の実施形態では第一の特徴だけが存在することができ、第二の実施形態では第二の特徴だけが存在することができ、第三の実施形態では、第一の特徴と第二の特徴とが存在することができると解釈される。
従属請求項は、本発明の互いに独立した多様な好ましい発展形態に関し、これらの特徴は、技術的に有意義な範囲内で当業者により互いに自由に組み合わせることができる。このことは、特に、多様な請求項のカテゴリーの境界を越えても通用する。
呼吸ガス混合物は、本発明の意味範囲で、酸素O2および二酸化炭素(CO2)および/または少なくとも窒素N2および/または少なくとも一つの麻酔ガス(例えば、セルボフルラン、デスフルラン、笑気、キセノン…)を含む呼吸可能な混合物である。
本発明による使用されるフィルタは、使用されるガスおよび蒸気に対して化学的に耐性である。フィルタモジュールは全体として、清浄化および/または滅菌されることができるように設定されかつ形成されている。したがって、フィルタまたはフィルタモジュールは、少なくとも134℃の必要な耐熱性を有する。
CO2分圧またはCO2割合を低減する複数の方法を互いに組み合わせる場合、つまりCO2分圧の調節を、膜の呼吸ガス混合物とは反対側でガスパージによりおよび膜の呼吸ガスとは反対側での全圧の低下により行うことが特に有利である。
使用される膜の本質的な利点は特に、ハロゲン化炭化水素に対して高い耐性を有することにある。この理由から、この膜は、特に、これらの物質に著しく曝されることが想定される麻酔系または人工呼吸系中での長時間適用のために特に適している。
本発明によると、呼吸ガス値または呼吸ガスパラメータに関する、例えば二酸化炭素に関する情報を提供するために、センサを利用することができる。
本発明によると、人工呼吸器は、施設適用のための非侵襲的機器または侵襲的臨床人工呼吸器または麻酔人工呼吸器であり、したがって、それぞれ、二酸化炭素が人工呼吸の成果または患者の状態についての重要な指針パラメータであることができる機器または適用である。
図1は、呼吸ガス混合物3を分離する本発明による装置および方法を示す。呼吸ガス混合物3は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2および任意に窒素N2および/または少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含む。
呼吸ガス混合物3は、呼吸ガス経路4を流れ、第一の流れの下で第一の分離材料1に導かれる。呼吸ガス混合物3は、少なくとも部分的に少なくとも一つの導管8を通過するように呼吸ガス経路4を流れる。導管8は、少なくとも、導管8aと導管8bとに区分することができる。呼吸ガス混合物3は、この場合、直接または強制的に(患者によってまたはポンプもしくはタービンによって)分離材料1に運ばれる。
第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および/または二酸化炭素CO2を少なくとも一つの揮発性麻酔剤(A)から分離するように設定されかつ形成されている。
少なくとも一つの揮発性麻酔剤は、再び呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス経路4内に留まる。呼吸ガス経路4は、タービンとして構成されていることができる呼吸ガスポンプ5(これは、弁またはタービンまたは呼吸ガス源であることができる)を有する。患者インターフェース6を介して、呼吸ガスは患者7に送られる。
第一の分離材料1は、単に、呼吸ガスホースの(例えば呼気)枝部内の拡散フィルタを表すことができるか、または第一の分離材料1は、呼吸ガス用の供給部111、上部チャンバ11、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部112、拡散フィルタ12、下部チャンバ13、および下部チャンバ13からの呼吸ガス用の搬出部132および下部チャンバ内への供給部131を備えたフィルタハウジングとして構成されていることができる。
分離された残りの呼吸ガス混合物(少なくとも窒素N2および酸素O2および二酸化炭素CO2を含む)は、第二の流れの下で導管8aを介して第二の分離材料2に導かれる。第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2は呼吸ガス混合物から分離される。分離された二酸化炭素CO2は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境25もしくは呼吸ガス搬出系25内へ放出される。
この場合、分離された二酸化炭素の流れを調整する手段24が存在する。
呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に(窒素N2および)酸素O2は、導管8bを介して再び第一の分離材料1に供給される。このために、導管8b内にまたは導管8aおよび/または8bとガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプ/タービン10が配置されていて、この呼吸ガスポンプ/タービンは、呼吸ガスの必要なパージ流れ(これは単にボリュームシフトであることもできる)を生成する。導管8a内では、第一の分離材料1と第二の分離材料2との間に逆止弁9が配置されていることができ、この逆止弁は、呼吸ガスの一方の方向への流れを選択的に防止する、つまり特に第二の分離材料2から第一の分離材料1への流動を防止する。
第一の分離材料1は、より小さな分子である窒素N2、酸素O2、二酸化炭素CO2を選択的に通過させかつ例えば揮発性麻酔剤のようなより大きな分子を引き留めるように設定されかつ形成されている。第一の分離材料1は、ここでは、上部11と下部13とを備えたフィルタとして構成されていて、これら部の間に拡散フィルタ12が配置されている。上部11は、呼吸ガス混合物3用の供給部111と、患者7の方向で呼吸ガス経路4に向かう搬出部112を有する。
下部13は、供給部131と、第二の分離材料2の方向で呼吸ガス経路8aに向かう搬出部132を有する。第二の分離材料は、より小さな分子である窒素N2、酸素O2を選択的に通過させかつ少なくとも二酸化炭素CO2を少なくとも十分に引き留めるように設定されている。第二の分離材料2は、拡散フィルタ22を含むことができる。
第二の分離材料2は、ここでは、上部21と下部23とを備えたフィルタとして構成されていて、これらの部の間に拡散フィルタ22が配置されている。上部21は、(第一の分離材料から来る)呼吸ガス混合物3用の供給部211と、周囲環境25への搬出部212を有する。
下部23は、第一の分離材料1の方向で呼吸ガス経路8bに向かう搬出部231を有する。搬出部231と供給部131との間には、呼吸ガス経路内にポンプ/タービン10が配置されていて、このポンプ/タービンは、呼吸ガス用のパージ流れを生成する。搬出部212と周囲環境との間には、狭窄部24が配置されていて、この狭窄部は、CO2含有呼吸ガスの流れを調整する。呼吸ガスは、濃度勾配に基づき拡散フィルタ12、22を介して分離される。
第一の分離材料1は、例えば拡散フィルタ12を含む。拡散フィルタ12(少なくとも上部チャンバ11)は、患者ガスで汚染されるので、浄化処理可能(滅菌可能、洗浄可能)であるのが好ましい。拡散フィルタ12は、蒸気滅菌可能、つまり134℃まで熱安定性であることが好ましい。今日の化学的吸収剤は、比較的短時間(例えば、4~10時間の稼動工程)後に消費され、その後に、フッ素-塩素-炭化水素(揮発性麻酔剤)を含むことから、その後に、特殊廃棄物となる。したがって、拡散フィルタは、1年の耐用年数で、かつ毎週の浄化処理で約50回のオートクレーブサイクルに耐えなければならない。
拡散フィルタ12および22の両方は、膜フィルタ/平面フィルタとしてまたは管(中空ファイバー)として形成されている。この場合、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で60l/minの流れが可能であり、かつ流れ方向および/または拡散方向で2cmH2O(=mbar、=hPa)の最大圧力損失を超えないように形成されている。場合により、多数の膜または多数の中空ファイバーを並列化することができる。
拡散フィルタ12、22は、多様なプラスチック、セラミック、圧縮ガラスビーズ、または焼結もしくは圧延金属(またはこれらの組合せ)から製造されることができる。多くの場合、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、セルロース、セルロースエステル(酢酸セルロース、硝酸セルロース)、再生セルロース(RC)、シリコーン、ポリアミド(「ナイロン」、より正確には:PA6、PA6.6、PA6.10、PA6.12、PA11、PA12)、ポリアミドイミド、ポリアミド尿素、ポリカルボナート、セラミック、特殊鋼、銀、ケイ素、ゼオライト(ケイ酸アルミニウム)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリピペラジンアミドが使用される。
これらの原材料の組合せは、多くの場合、支持層(例えば、酢酸セルロース)と被覆(例えば、ポリアミド)とからなる薄膜(「TF」、英語で「thin film」)を製造するために使用される。
第二の分離材料22は、より小さな分子である窒素N2および酸素O2を選択的に通過させかつ少なくとも二酸化炭素CO2を少なくとも十分に引き留めるように設定されている。第二の分離材料2は、拡散フィルタ22を含む。N2およびO2のCO2に対する拡散フィルタ22の透過性の比率は、少なくとも50:1である。N2およびO2のCO2に対する透過性の比率は、少なくとも100:1であることもできる。この透過性の比率は、好ましくは、第2段階後に、周囲環境または呼吸ガス搬出導管系25内へ放出されるCO2の流れが、第一段階(分離材料1)におけるパージ流れよりも小さくなるような大きさであるべきである。
分離材料1内への第一の流れは、例えば4~25l/minまたは6~18l/minである。放出される流れは、できる限り小さくするべきである。放出される流れは、典型的な平均呼気患者流れよりもできる限り小さくすべきである。
成人患者は、平均で1分間に8リットル未満の呼吸ガスを吐き出し、この呼吸ガスは、平均して≦5%のCO2を含む。このガスは拡散フィルタ2内で10~12倍に濃縮されることができる場合、(212を通して)放出される流れについて0.6~0.8l/minの流量が生じ、これは許容可能である。
第一の流れは、送風機または圧縮ガス源またはポンプ5によって生成されるか、または患者が、例えば、分離材料1が呼気ホース内にある場合、分離材料1内へ直接息を吹き込む。この例では、呼吸ガス経路4は呼気ガス経路4eである。
分離材料2内への第二の流れは、1~25l/minまたは6~18l/minである。チャンバ13と上部チャンバ21と下部チャンバ23との間のパージ流れは、必要に応じて調整することができる。それにより、132で第一段階を終えたCO2含有率を調節することができる。第一段階の出口(132)での比較的高いCO2含有率は、患者にとっては理想的ではないが、バッテリー駆動でエネルギを節約することができかつ駆動時間を延長することができる。
第二の流れは、送風機または圧縮ガス源またはポンプ10により生成される。呼吸ガス混合物3は、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路4eから取り出される。第一の分離材料1は、第一の出口112で呼吸ガスを導通するように吸気ガス通路4iと接続されていて、第一の分離材料1の下流でかつ吸気患者接続部6の上流に、呼吸ガスポンプ5が配置されている。第一の分離材料1の下流でかつ呼吸ガスポンプ5の上流に、任意に(酸素の)フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されている。呼吸ガスポンプ5の下流に、任意にセンサ、特に酸素センサおよび/または麻酔ガスセンサが配置されている。呼吸ガスポンプ5の下流に、任意に流量センサが配置されている。呼吸ガスポンプ5の下流に、任意にCO2センサ(カプノメトリ)が配置されている。センサはさらに、呼吸ガス経路内で第一の分離材料1の前方におよび/または第一の分離材料1の後方に配置されていることができる。センサはまた、呼吸ガス経路内で第二の分離材料2の前方におよび/または第二の分離材料2の後方に配置されていることもできる。
この方法および装置は、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合を調整/制御することも可能である。このため、本発明によると、呼吸ガスの、特にO2、CO2および/または麻酔ガスの供給または給送が予定されている。同様に、呼吸ガス混合物からの所定の呼吸ガスの少なくとも一部の分離または除去が予定されている。このために必要な調整、特に必要なアクチュエータの制御は、複数の部分制御ユニットに分割されていることもできる制御ユニットにより行われる。
特に、アクチュエータ、つまり特に、流れの制御のためのポンプ/タービン5、10、26、呼吸ガス(割合)を除去するための手段24、逆止弁9、(酸素の)フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が、制御/調整される。
呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合の調整/制御のために、制御ユニットは、ユーザプリセットおよび/または保存された命令および/またはセンサ信号を考慮する。特に、少なくとも一つの流量センサおよび/またはCO2センサおよび/またはO2センサおよび/または麻酔ガスセンサのセンサ信号を考慮する。
図2は、呼吸ガス混合物3を分離する本発明による装置および方法を示す。呼吸ガス混合物は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2および任意に窒素N2および/または少なくとも一つの揮発性麻酔剤(A)を含む。図2は、図1による装置を示すが、分離材料2によるカスケード化されたパージ流れ浄化処理を伴う。これは、拡散係数が100を明らかに下回る場合またはガス損失をさらに低減すべき場合に使用することができる。理論的には、任意のいくつかの段階をカスケード化することができる。各段階について、一つのポンプが必要である。しかしながらこれらの流れは極めて小さいため、ポンプは、小さくかつ廉価に設定しかつ形成することもできる。その結果、カスケード化されたパージ流れ浄化処理によって、CO2の高い濃度に蓄積された少量のガスを放出することが可能である。
第一の拡散フィルタ12を通過した後に分離された、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を含み、ここでは例えば60%のCO2を有する残りの呼吸ガス混合物は、第二の流れの下で導管8aを介して第二の分離材料2に導かれる。第二の分離材料は、より小さな分子である窒素N2、酸素O2を選択的に通過させかつ少なくとも二酸化炭素CO2を少なくとも十分に引き留めるように設定されている。第二の分離材料2は、二重または多重の拡散フィルタ2として構成されている。
第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2は、呼吸ガス混合物から分離され、上部チャンバ21から出口212を介して除去される。分離された二酸化炭素CO2は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境25もしくは呼吸ガス搬出系(呼吸ガス導出管系)25内へ放出される。呼吸ガス搬出系25は、任意に、分離された二酸化炭素CO2を、導管27を介して再び第二の分離材料2の入口211に供給するポンプ26を有する。
拡散フィルタ22により拡散された、呼吸ガス混合物の、ここでは例えば6%のCO2をなおも有する残りの部分、つまり、主に窒素N2および酸素O2は、下部チャンバ23から開口部231を通して第二の分離材料2′に導かれ、ここでは入口211′を通して導入される。
第一のフィルタは、上部21と下部23とで構成され、これらの部の間に拡散フィルタ22が配置されている。上部21は、呼吸ガス混合物3用の供給部211と、周囲環境25への搬出部212とを有する。搬出部212と周囲環境との間には、狭窄部24が配置されていて、この狭窄部は、CO2含有呼吸ガスの流れを調整する。
下部23は、第二のフィルタ2′の方向への搬出部231を有する。
第二のフィルタ2′の供給部211′は、第一のフィルタの搬出部231と接続される。上部21′は、ポンプ26に向かう搬出部212′を有し、このポンプは、CO2含有呼吸ガス(6%のCO2を有する)を、導管27を介して第一のフィルタ2の供給部211に導く。したがって、第二の分離材料2′の下部23′内に、この例では、CO2割合は0.6%に低減される。こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び第一の分離材料1に供給される。第二のフィルタの搬出部231′と第一のフィルタの供給部131との間で呼吸ガス経路内に、呼吸ガス用のパージ流れを生成する呼吸ガスポンプ10が配置されている。
図1の実施形態に相応して、図2による実施形態の場合でも、第一の分離材料1の下流でかつ吸気患者接続部6の前方に、呼吸ガスポンプ5が配置されていることもできる。第一の分離材料1の下流でかつ呼吸ガスポンプ5の上流に、任意に(酸素の)フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されている。呼吸ガスポンプ5の下流に、任意にセンサ、特に酸素センサおよび/または麻酔ガスセンサが配置されている。呼吸ガスポンプ5の下流に、任意に流量センサが配置されている。呼吸ガスポンプ5の下流に、任意にCO2センサ(カプノメトリ)が配置されている。センサはさらに、呼吸ガス経路内で第一の分離材料1の前方におよび/または第一の分離材料1の後方に配置されていることができる。センサはまた、呼吸ガス経路内で第二の分離材料2の前方におよび/または第二の分離材料2の後方にまたは導管27内にも配置されていることもできる。
この方法および装置は、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合を調整/制御することも可能である。このため、本発明によると、呼吸ガスの、特にO2、CO2および/または麻酔ガスの供給または給送が提供されている。同様に、呼吸ガス混合物からの所定の呼吸ガスの少なくとも一部の分離または除去が提供されている。このために必要な調整、特に必要なアクチュエータの制御は、複数の部分制御ユニットに分割されていることもできる制御ユニットにより行われる。
特に、アクチュエータ、つまり特に、流れの制御のためのポンプ/タービン5、10、26、呼吸ガス(割合)を除去するための手段24、逆止弁9、(酸素の)フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が、制御/調整される。
呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合の調整/制御のために、制御ユニットは、ユーザプリセットおよび/または保存された命令および/またはセンサ信号を考慮する。特に、少なくとも一つの流量センサおよび/またはCO2センサおよび/またはO2センサおよび/または麻酔ガスセンサのセンサ信号を考慮する。
図3は、本発明による人工呼吸器における本発明による教示(装置および方法)の適用および教示の含意を示す。図3は、血行動態学的に安定の麻酔された患者に関して、CO2の排出の際の肺胞換気VAの重要性を示す。図3は、容量カプノグラフィーを用いた肺胞換気をモニタリングする際の多様な患者固有の生理学的パラメータの推移を示す。(B)では、(A)での制御された人工呼吸下での呼吸頻度(RR)の毎分15から10までの呼吸数の低下(i)によるならびに一回換気量(VT)の増加(ii)および減少(iii)による血行動態学的に安定の患者における肺胞換気(VA)の変化を示す。
二酸化炭素の排出(VCO2)(Dに示される)および肺胞CO2分圧(PACO2)(Cに示される)は、反対に挙動する。動脈CO2分圧(PaCO2)は、(C)において、肺胞PACO2の上方に示される(Cにおいて上側の線)。
口および鼻孔から肺胞までの気道の全ての部分が、実際にガス交換に関与しているわけではない。人工呼吸の「効果」を評価するためおよび場合により最適化するために、「有効な」肺胞換気の割合に関する情報が極めて役立つ。CO2は、その高い溶解度およびその溶解度から生じる極めて高い動力学に基づき、肺胞換気(VA)についての理想的な指標である。したがって、呼気ガス混合物中で測定されたCO2分圧(PETCO2)の測定およびカプノグラフィー曲線の形でのグラフ表示が、換気の連続的監視のために提供される。カプノグラフィーを用いた換気の定性的評価の例は:切断、無呼吸、不適切な挿管の排除、閉塞、患者-ベンチレータ非同期の排除などである。さらに、PETCO2は、換気の調整のための定量的尺度として使用され、安定な血行動態学でかつ一定の物質代謝で、高いPETCO2指標は、換気過小であり、低いPETCO2指標は換気過剰である。この両方は、実際には、人工呼吸器での分時換気量(VE)の適応に追従する。VEは、一回換気量と呼吸頻度との積であるので、これらの二つの成分の変調がこのために適している。原則として、肺保護的人工呼吸によって体積、生体、および外圧の損傷を回避するため、今日では低い一回換気量(VT)が努められる。しかしながら、この場合、特に、各呼吸時にガス交換に関与する肺胞の他に、死腔も換気されるという事実を考慮しなければならない。この死腔換気の割合は、人工呼吸の効率に決定的に影響を及ぼす。分時換気、肺胞換気(VA)および死腔換気(VD)について、次の簡単な式が当てはまる:
VE=VA+VD
VE=VA+VD
つまり、VEは、ガスが肺毛細血管と接触してそれによりガス交換に関与する有効部分(肺胞換気=VA)と、ガス交換に関与しない無効部分(死腔=VD)から構成される。したがって、VAとそのVEの割合は、呼吸の効率についての尺度であり、特に呼吸制限者の場合、VAおよびVDは、人工呼吸設定を最適化するために重要な特性パラメータである。したがって、VAは、
VA=VE-VD
として算出される。
VA=VE-VD
として算出される。
図3は、血行動態学的に安定した麻酔された患者に関して、CO2の排出の際のVAの重要性を示す。呼吸頻度およびVTの変化は、反対の意味で、CO2分圧およびCO2排出(VCO2)に影響を及ぼすVAの変化を誘導する。VAが高まり、VCO2が大きくなると、肺胞毛細血管膜の両側の分圧が低下し、低炭酸ガス血症を引き起こす。反対に、VAが低くなると、CO2排出が低下し、それにより、高炭酸ガス血症を引き起こす。
カプノグラフィーは、略して呼気CO2ともいわれる呼気二酸化炭素の量または割合を決定し、グラフィック表示するために適した手段である。この場合、機械的に人工呼吸される患者のCO2動態学は、非侵襲的方法でおよびリアルタイムで表示される。特に、容量カプノグラフィーは、機械的人工呼吸患者の臨床モニタリングのための適切な手段である。
この場合、カプノグラフィーを用いて、呼吸サイクルの間の呼吸ガス中のCO2濃度を測定することができる。CO2濃度は、この場合、ランベルト・ベールの法則に従って赤外線の吸収により規則的に計算され、通常ではmmHgの単位で分圧として表される。呼吸の間のCO2排出のグラフィック表示は、カプノグラムといわれ、対応する測定機器はカプノグラフといわれる。
患者の1回だけの呼吸の際に排出されるCO2の量、または具体的にはCO2の体積の患者固有の生理学的パラメータを、呼気の一回換気量に対して呼気CO2を積分することにより、容量カプノグラフィーにより非侵襲的に決定することができる。
したがって、提案による方法の過程で、少なくとも一つの技術的換気パラメータの調整のための自動的推定を引き出すために、CO2の拡散を、人工換気の成果を表す患者固有の生理学的パラメータとして考慮することができる。したがって、生理学的に成果があるが患者に優しい人工換気を保証することができる。
この教示の更なる態様によると、患者の人工換気のための人工呼吸器が提案される。提案による人工呼吸器は、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータ(例えばO2またはCO2)の検知のために設定されている測定装置(センサ)と少なくとも一つの技術的換気パラメータの確認のために設定されている制御装置と、測定装置と制御装置との情報伝達を行う調整ユニットとを含み、この場合、技術的換気パラメータに基づいて患者の換気が行われ、少なくとも一つの技術的換気パラメータは、換気パラメータの呼吸ガス圧、分時換気量、一回換気量、呼吸頻度、呼気終末陽圧、および/または人工呼吸器により提供される吸気酸素濃度および/または人工呼吸器により提供されるCO2割合もしくはCO2分圧の少なくとも一つに対応する。この場合、測定装置は、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータの繰り返しの測定を時間間隔で実施するように設定されている。調整ユニットは、患者固有の生理学的パラメータの繰り返しの測定に基づいて少なくとも一つの技術的換気パラメータの調整を実施するように設定されている。
患者の人工的換気のための提案による人工呼吸器は、好ましくは、上述の方法を用いてかつ/または装置の利用下で稼動されるように設定される。
特に、人工呼吸器に関しては、人工的に換気される患者の一つの呼吸から次の呼吸までに変化する呼吸する肺の機能状態を、換気設定の調整に取り込むという認識が重要である。一方では技術的換気パラメータの形の、他方では患者固有の生理学的パラメータの形の、技術的ならびに生理学的特性パラメータを、人工呼吸器の調整に同時に取り込むことにより、新次元の人工呼吸器が達成される。この手順は、現代の集中治療医療が今現在曝されている、つまり重症化患者が増加しても患者の在院期間を短縮するという厳しい条件下でも、人工呼吸療法の安全な制御を可能にする。
提案による人工呼吸器は、患者固有の生理学的パラメータによって患者の状態を自動的に監視し、規則的時間間隔で提案された調整/制御によって技術的換気パラメータを、患者の成果がありかつ穏やかな人工呼吸を行うように自動的に適応させることができる。
人工呼吸器のさらに好ましい実施形態によると、測定装置は、カプノグラフとして形成され、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータの繰り返しの測定をカプノグラフィー、好ましくは容量カプノグラフィーを用いて実施するように設定され、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータは、患者の肺内でのCO2ガス交換を直接表す少なくとも一つのパラメータ、好ましくは呼気ガス混合物中の呼気終末CO2分圧、肺胞CO2分圧、または患者の一回の呼吸の際に排出されるCO2の体積のパラメータの少なくとも一つに対応することが予定されている。
人工呼吸器のさらに好ましい実施形態によると、測定装置は、カプノグラフとして形成され、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータの繰り返しの測定をカプノグラフィー、好ましくは容量カプノグラフィーを用いて実施するように設定され、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータは、患者の肺内でのCO2ガス交換を直接表す少なくとも一つのパラメータ、好ましくは呼気ガス混合物中の呼気終末CO2分圧、肺胞CO2分圧、または患者の一回の呼吸の際に排出されるCO2の体積のパラメータの少なくとも一つに対応することが予定されている。
出願時の特許請求の範囲は以下の通り。
[請求項1]
少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する方法において、
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
- 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくともO2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び、前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する方法。
[請求項2]
前記第一の分離材料1は、より小さな分子である酸素O2および二酸化炭素CO2を選択的に通過させ、少なくとも一つの揮発性麻酔剤を引き留めることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
[請求項3]
前記第二の分離材料2は、より小さな分子である窒素N2および/または酸素O2を選択的に通過させ、少なくとも二酸化炭素CO2を少なくとも十分に引き留めることを特徴とする、請求項1または2の少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項4]
前記第一の分離材料1および/または前記第二の分離材料2は、拡散フィルタ2であることを特徴とする、請求項1から3までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項5]
前記第二の分離材料2は、少なくとも50:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から4までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項6]
前記第二の分離材料2は、少なくとも100:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から5までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項7]
前記第一の流れは、4~25l/minであることを特徴とする、請求項1から6までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項8]
前記第一の流れを、送風機または圧縮ガス源またはポンプにより生成することを特徴とする、請求項1から7までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項9]
前記第一の流れは、少なくとも段階的に10~30%の酸素を含む呼吸ガスを含むことを特徴とする、請求項1から8までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項10]
前記第二の流れは、4~25l/minであることを特徴とする、請求項1から9までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項11]
前記第二の分離材料2は、拡散フィルタであり、前記拡散フィルタは、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出系25内へ放出されるCO2の流れが、前記第一の分離材料1のパージ流れよりも小さくなるような、O2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から10までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項12]
前記第二の流れは、ファンまたは圧縮ガス源またはポンプ10により生成されることをと特徴とする、請求項1から11までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項13]
前記呼吸ガス混合物を、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路から取り出すことを特徴とする、請求項1から12までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項14]
前記第一の分離材料1は、第一の出口で呼吸ガスを導通するように吸気ガス経路4と接続され、前記第一の分離材料1の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、前記呼吸ガス源5が配置されていることを特徴とする、請求項1から13までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項15]
前記第一の分離材料1の下流でかつ前記呼吸ガス源5の上流に、特に酸素の形のフレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項1から14までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項16]
前記呼吸ガス源5の下流に、酸素センサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることを特徴とする、請求項1から15までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項17]
前記呼吸ガス混合物は、少なくとも窒素N2、酸素O2、二酸化炭素CO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を有することを特徴とする、請求項1から16までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項18]
少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する装置において、
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
- 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくともO2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び、前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する装置。
[請求項19]
前記呼吸ガス混合物は、直接または強制的に、患者によってまたはポンプもしくはタービンによって前記第一の分離材料1に送られ、前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および/または二酸化炭素CO2を少なくとも一つの揮発性麻酔剤と分離するように設定されかつ形成されていて、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は、再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは前記呼吸ガス経路内に留まり、前記呼吸ガス経路は、弁またはタービンまたは呼吸ガス源である呼吸ガスポンプ5を有し、前記呼吸ガスは、患者インターフェース6を介して前記患者7に送られることを特徴とする、請求項1から18までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項20]
前記第一の分離材料1は、呼吸ガスホースの枝部内の拡散フィルタとして形成されているか、または呼吸ガス用の供給部111、上部チャンバ11、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部112、拡散フィルタ12、下部チャンバ13および前記下部チャンバ13から前記第二の分離材料2の方向で呼吸ガス経路8aに向かう呼吸ガス用の搬出部132、および前記第二の分離材料の導管8bから来る前記下部チャンバ内への供給部131を備えたフィルタハウジングとして形成されていることを特徴とする、請求項1から19までの少なくともいずれか一項に装置。
[請求項21]
少なくとも窒素N2および酸素O2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物は、第二の流れの下で導管8aを介して第二の分離材料2に導かれ、前記第二の分離材料2により少なくとも二酸化炭素CO2は呼吸ガス混合物から分離され、分離された二酸化炭素CO2は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境25もしくは呼吸ガス搬出系25内へ放出され、前記分離された二酸化炭素の流れを調整する手段24が存在することを特徴とする、請求項1から20までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項22]
前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に窒素N2および酸素O2は、前記導管8bを介して再び前記第一の分離材料1に供給され、このために、前記導管内にまたは前記導管とガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプまたはタービン10が配置されていて、前記呼吸ガスポンプまたはタービンは、前記呼吸ガスの必要なパージ流れまたはボリュームシフトを生成することを特徴とする、請求項1から21までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項23]
前記導管8内では、前記第一の分離材料1と前記第二の分離材料2との間に逆止弁が配置されていて、前記逆止弁は、呼吸ガスの一方の方向の流れを選択的に防止することを特徴とする、請求項1から22までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項24]
前記第二の分離材料2は、上部21および下部23を備えたフィルタとして構成されていて、前記上部と前記下部の間に、拡散フィルタ22が配置されていて、前記上部21は、前記第一の分離材料1から来る前記呼吸ガス混合物3用の供給部211と、周囲環境25への搬出部212とを有し、前記下部23は、前記第一の分離材料1の方向で前記呼吸ガス経路8bに向かう搬出部231を有し、前記搬出部231と前記供給部131との間で前記呼吸ガス経路内に、前記呼吸ガス用のパージ流れを生成するポンプまたはタービン10が配置されていることを特徴とする、請求項1から23までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項25]
前記拡散フィルタ12/22は、蒸気滅菌可能であり、つまり134℃まで熱安定性であることを特徴とする、請求項1から24までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項26]
両方の拡散フィルタ12および22は、膜フィルタおよび/または平面フィルタとしてまたは管および/または中空ファイバーとして形成されていて、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で60l/minの流れが可能であり、かつ拡散方向で2cmH2O(=mbar、=hPa)の最大圧力損失を超えないように形成されていることを特徴とする、請求項1から25までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項27]
N2および/またはO2のCO2に対する前記拡散フィルタ22の透過性の比率は、CO2が主に引き留められるように形成され、前記透過性の比率は、好ましくは、前記周囲環境または前記呼吸ガス搬出系25内へ放出されるCO2の流れが、前記分離材料1での第一の段階での前記パージ流れよりも小さくなるような大きさであることを特徴とする、請求項1から26までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項28]
前記分離材料1中への前記第一の流れは、4~30l/minであり、前記分離材料2中への前記第二の流れ4は、1~35l/minであることを特徴とする、請求項1から27までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項29]
チャンバ13とチャンバ21との間の前記パージ流れは、必要に応じて、132で前記第一の段階を終えたCO2含有率が調節可能であるように調整されることを特徴とする、請求項1から28までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項30]
前記第一の分離材料1の下流でかつ前記吸気患者接続部6の上流に、呼吸ガスポンプ5が配置されていることを特徴とする、請求項1から29までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項31]
前記第一の分離材料1の下流でかつ前記呼吸ガスポンプ5の上流に、特に酸素の形態のフレッシュガス供給部と麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項1から30までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項32]
前記呼吸ガスポンプ5の下流に、酸素センサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることを特徴とする、請求項1から31までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項33]
カスケード化されたパージ流れ浄化処理が、前記分離材料2により提供されていて、前記第二の分離材料2は、二重または多重の拡散フィルタ2として構成されていることを特徴とする、請求項1から32までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項34]
前記第二の分離材料22は、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、前記上部チャンバ21から前記出口212を介して前記呼吸ガス搬出系25内へ除去させ、ポンプ26は、除去された二酸化炭素CO2を導管27を介して再び前記第二の分離材料2の前記入口211に導くことを特徴とする、請求項1から33までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項35]
前記拡散フィルタ22によって拡散した前記呼吸ガス混合物の、ここではなお例えば6%のCO2を有する残りの部分、つまり主に窒素N2および酸素O2は、前記下部チャンバ23から前記開口部231を通って前記第二の分離材料2′に送られ、前記入口211′を通ってここに流入することを特徴とする、請求項1から34までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項36]
前記第二のフィルタの前記入口211′は、前記第一のフィルタの前記出口231と接続され、前記第二の分離材料2′の前記下部23′内では、それによりさらに低減されたCO2割合が支配し、こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び前記第一の分離材料1に供給されることを特徴とする、請求項1から35までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項37]
前記分離材料1および2は異なることを特徴とする、請求項1から36までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項38]
前記分離材料1および2は同一であることを特徴とする、請求項1から37までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項39]
請求項1から38までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有するホースシステム。
[請求項40]
請求項1から39までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有する人工呼吸器。
[請求項41]
請求項1に記載の方法の工程を実施するために設定されかつ形成された人工呼吸器。
[請求項42]
少なくともO2とCO2とを含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する装置を含む人工呼吸器において
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2と二酸化炭素CO2とを分離し、
- 酸素および低減された割合のCO2は、再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくとも酸素および高められた割合の二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された前記二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2および低減された割合のCO2を再び前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する装置を含む人工呼吸器。
出願時の特許請求の範囲は以下の通り。
[請求項1]
少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する方法において、
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
- 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくともO2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び、前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する方法。
[請求項2]
前記第一の分離材料1は、より小さな分子である酸素O2および二酸化炭素CO2を選択的に通過させ、少なくとも一つの揮発性麻酔剤を引き留めることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
[請求項3]
前記第二の分離材料2は、より小さな分子である窒素N2および/または酸素O2を選択的に通過させ、少なくとも二酸化炭素CO2を少なくとも十分に引き留めることを特徴とする、請求項1または2の少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項4]
前記第一の分離材料1および/または前記第二の分離材料2は、拡散フィルタ2であることを特徴とする、請求項1から3までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項5]
前記第二の分離材料2は、少なくとも50:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から4までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項6]
前記第二の分離材料2は、少なくとも100:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から5までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項7]
前記第一の流れは、4~25l/minであることを特徴とする、請求項1から6までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項8]
前記第一の流れを、送風機または圧縮ガス源またはポンプにより生成することを特徴とする、請求項1から7までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項9]
前記第一の流れは、少なくとも段階的に10~30%の酸素を含む呼吸ガスを含むことを特徴とする、請求項1から8までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項10]
前記第二の流れは、4~25l/minであることを特徴とする、請求項1から9までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項11]
前記第二の分離材料2は、拡散フィルタであり、前記拡散フィルタは、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出系25内へ放出されるCO2の流れが、前記第一の分離材料1のパージ流れよりも小さくなるような、O2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から10までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項12]
前記第二の流れは、ファンまたは圧縮ガス源またはポンプ10により生成されることをと特徴とする、請求項1から11までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項13]
前記呼吸ガス混合物を、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路から取り出すことを特徴とする、請求項1から12までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項14]
前記第一の分離材料1は、第一の出口で呼吸ガスを導通するように吸気ガス経路4と接続され、前記第一の分離材料1の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、前記呼吸ガス源5が配置されていることを特徴とする、請求項1から13までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項15]
前記第一の分離材料1の下流でかつ前記呼吸ガス源5の上流に、特に酸素の形のフレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項1から14までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項16]
前記呼吸ガス源5の下流に、酸素センサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることを特徴とする、請求項1から15までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項17]
前記呼吸ガス混合物は、少なくとも窒素N2、酸素O2、二酸化炭素CO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を有することを特徴とする、請求項1から16までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
[請求項18]
少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する装置において、
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
- 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくともO2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び、前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する装置。
[請求項19]
前記呼吸ガス混合物は、直接または強制的に、患者によってまたはポンプもしくはタービンによって前記第一の分離材料1に送られ、前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および/または二酸化炭素CO2を少なくとも一つの揮発性麻酔剤と分離するように設定されかつ形成されていて、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は、再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは前記呼吸ガス経路内に留まり、前記呼吸ガス経路は、弁またはタービンまたは呼吸ガス源である呼吸ガスポンプ5を有し、前記呼吸ガスは、患者インターフェース6を介して前記患者7に送られることを特徴とする、請求項1から18までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項20]
前記第一の分離材料1は、呼吸ガスホースの枝部内の拡散フィルタとして形成されているか、または呼吸ガス用の供給部111、上部チャンバ11、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部112、拡散フィルタ12、下部チャンバ13および前記下部チャンバ13から前記第二の分離材料2の方向で呼吸ガス経路8aに向かう呼吸ガス用の搬出部132、および前記第二の分離材料の導管8bから来る前記下部チャンバ内への供給部131を備えたフィルタハウジングとして形成されていることを特徴とする、請求項1から19までの少なくともいずれか一項に装置。
[請求項21]
少なくとも窒素N2および酸素O2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物は、第二の流れの下で導管8aを介して第二の分離材料2に導かれ、前記第二の分離材料2により少なくとも二酸化炭素CO2は呼吸ガス混合物から分離され、分離された二酸化炭素CO2は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境25もしくは呼吸ガス搬出系25内へ放出され、前記分離された二酸化炭素の流れを調整する手段24が存在することを特徴とする、請求項1から20までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項22]
前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に窒素N2および酸素O2は、前記導管8bを介して再び前記第一の分離材料1に供給され、このために、前記導管内にまたは前記導管とガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプまたはタービン10が配置されていて、前記呼吸ガスポンプまたはタービンは、前記呼吸ガスの必要なパージ流れまたはボリュームシフトを生成することを特徴とする、請求項1から21までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項23]
前記導管8内では、前記第一の分離材料1と前記第二の分離材料2との間に逆止弁が配置されていて、前記逆止弁は、呼吸ガスの一方の方向の流れを選択的に防止することを特徴とする、請求項1から22までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項24]
前記第二の分離材料2は、上部21および下部23を備えたフィルタとして構成されていて、前記上部と前記下部の間に、拡散フィルタ22が配置されていて、前記上部21は、前記第一の分離材料1から来る前記呼吸ガス混合物3用の供給部211と、周囲環境25への搬出部212とを有し、前記下部23は、前記第一の分離材料1の方向で前記呼吸ガス経路8bに向かう搬出部231を有し、前記搬出部231と前記供給部131との間で前記呼吸ガス経路内に、前記呼吸ガス用のパージ流れを生成するポンプまたはタービン10が配置されていることを特徴とする、請求項1から23までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項25]
前記拡散フィルタ12/22は、蒸気滅菌可能であり、つまり134℃まで熱安定性であることを特徴とする、請求項1から24までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項26]
両方の拡散フィルタ12および22は、膜フィルタおよび/または平面フィルタとしてまたは管および/または中空ファイバーとして形成されていて、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で60l/minの流れが可能であり、かつ拡散方向で2cmH2O(=mbar、=hPa)の最大圧力損失を超えないように形成されていることを特徴とする、請求項1から25までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項27]
N2および/またはO2のCO2に対する前記拡散フィルタ22の透過性の比率は、CO2が主に引き留められるように形成され、前記透過性の比率は、好ましくは、前記周囲環境または前記呼吸ガス搬出系25内へ放出されるCO2の流れが、前記分離材料1での第一の段階での前記パージ流れよりも小さくなるような大きさであることを特徴とする、請求項1から26までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項28]
前記分離材料1中への前記第一の流れは、4~30l/minであり、前記分離材料2中への前記第二の流れ4は、1~35l/minであることを特徴とする、請求項1から27までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項29]
チャンバ13とチャンバ21との間の前記パージ流れは、必要に応じて、132で前記第一の段階を終えたCO2含有率が調節可能であるように調整されることを特徴とする、請求項1から28までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項30]
前記第一の分離材料1の下流でかつ前記吸気患者接続部6の上流に、呼吸ガスポンプ5が配置されていることを特徴とする、請求項1から29までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項31]
前記第一の分離材料1の下流でかつ前記呼吸ガスポンプ5の上流に、特に酸素の形態のフレッシュガス供給部と麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項1から30までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項32]
前記呼吸ガスポンプ5の下流に、酸素センサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることを特徴とする、請求項1から31までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項33]
カスケード化されたパージ流れ浄化処理が、前記分離材料2により提供されていて、前記第二の分離材料2は、二重または多重の拡散フィルタ2として構成されていることを特徴とする、請求項1から32までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項34]
前記第二の分離材料22は、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、前記上部チャンバ21から前記出口212を介して前記呼吸ガス搬出系25内へ除去させ、ポンプ26は、除去された二酸化炭素CO2を導管27を介して再び前記第二の分離材料2の前記入口211に導くことを特徴とする、請求項1から33までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項35]
前記拡散フィルタ22によって拡散した前記呼吸ガス混合物の、ここではなお例えば6%のCO2を有する残りの部分、つまり主に窒素N2および酸素O2は、前記下部チャンバ23から前記開口部231を通って前記第二の分離材料2′に送られ、前記入口211′を通ってここに流入することを特徴とする、請求項1から34までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項36]
前記第二のフィルタの前記入口211′は、前記第一のフィルタの前記出口231と接続され、前記第二の分離材料2′の前記下部23′内では、それによりさらに低減されたCO2割合が支配し、こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び前記第一の分離材料1に供給されることを特徴とする、請求項1から35までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項37]
前記分離材料1および2は異なることを特徴とする、請求項1から36までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項38]
前記分離材料1および2は同一であることを特徴とする、請求項1から37までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
[請求項39]
請求項1から38までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有するホースシステム。
[請求項40]
請求項1から39までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有する人工呼吸器。
[請求項41]
請求項1に記載の方法の工程を実施するために設定されかつ形成された人工呼吸器。
[請求項42]
少なくともO2とCO2とを含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する装置を含む人工呼吸器において
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2と二酸化炭素CO2とを分離し、
- 酸素および低減された割合のCO2は、再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくとも酸素および高められた割合の二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された前記二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2および低減された割合のCO2を再び前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する装置を含む人工呼吸器。
Claims (42)
- 少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する方法において、
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
- 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくともO2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び、前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する方法。 - 前記第一の分離材料1は、より小さな分子である酸素O2および二酸化炭素CO2を選択的に通過させ、少なくとも一つの揮発性麻酔剤を引き留めることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記第二の分離材料2は、より小さな分子である窒素N2および/または酸素O2を選択的に通過させ、少なくとも二酸化炭素CO2を少なくとも十分に引き留めることを特徴とする、請求項1または2の少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の分離材料1および/または前記第二の分離材料2は、拡散フィルタ2であることを特徴とする、請求項1から3までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第二の分離材料2は、少なくとも50:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から4までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第二の分離材料2は、少なくとも100:1のN2および/またはO2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から5までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の流れは、4~25l/minであることを特徴とする、請求項1から6までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の流れを、送風機または圧縮ガス源またはポンプにより生成することを特徴とする、請求項1から7までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の流れは、少なくとも段階的に10~30%の酸素を含む呼吸ガスを含むことを特徴とする、請求項1から8までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第二の流れは、4~25l/minであることを特徴とする、請求項1から9までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第二の分離材料2は、拡散フィルタであり、前記拡散フィルタは、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出系25内へ放出されるCO2の流れが、前記第一の分離材料1のパージ流れよりも小さくなるような、O2のCO2に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項1から10までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第二の流れは、ファンまたは圧縮ガス源またはポンプ10により生成されることをと特徴とする、請求項1から11までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記呼吸ガス混合物を、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路から取り出すことを特徴とする、請求項1から12までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の分離材料1は、第一の出口で呼吸ガスを導通するように吸気ガス経路4と接続され、前記第一の分離材料1の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、前記呼吸ガス源5が配置されていることを特徴とする、請求項1から13までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の分離材料1の下流でかつ前記呼吸ガス源5の上流に、特に酸素の形のフレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項1から14までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記呼吸ガス源5の下流に、酸素センサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることを特徴とする、請求項1から15までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 前記呼吸ガス混合物は、少なくとも窒素N2、酸素O2、二酸化炭素CO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を有することを特徴とする、請求項1から16までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
- 少なくともO2およびCO2および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する装置において、
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および二酸化炭素CO2を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
- 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくともO2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2を再び、前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する装置。 - 前記呼吸ガス混合物は、直接または強制的に、患者によってまたはポンプもしくはタービンによって前記第一の分離材料1に送られ、前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2および/または二酸化炭素CO2を少なくとも一つの揮発性麻酔剤と分離するように設定されかつ形成されていて、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は、再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは前記呼吸ガス経路内に留まり、前記呼吸ガス経路は、弁またはタービンまたは呼吸ガス源である呼吸ガスポンプ5を有し、前記呼吸ガスは、患者インターフェース6を介して前記患者7に送られることを特徴とする、請求項1から18までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記第一の分離材料1は、呼吸ガスホースの枝部内の拡散フィルタとして形成されているか、または呼吸ガス用の供給部111、上部チャンバ11、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部112、拡散フィルタ12、下部チャンバ13および前記下部チャンバ13から前記第二の分離材料2の方向で呼吸ガス経路8aに向かう呼吸ガス用の搬出部132、および前記第二の分離材料の導管8bから来る前記下部チャンバ内への供給部131を備えたフィルタハウジングとして形成されていることを特徴とする、請求項1から19までの少なくともいずれか一項に装置。
- 少なくとも窒素N2および酸素O2および二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物は、第二の流れの下で導管8aを介して第二の分離材料2に導かれ、前記第二の分離材料2により少なくとも二酸化炭素CO2は呼吸ガス混合物から分離され、分離された二酸化炭素CO2は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境25もしくは呼吸ガス搬出系25内へ放出され、前記分離された二酸化炭素の流れを調整する手段24が存在することを特徴とする、請求項1から20までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に窒素N2および酸素O2は、前記導管8bを介して再び前記第一の分離材料1に供給され、このために、前記導管内にまたは前記導管とガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプまたはタービン10が配置されていて、前記呼吸ガスポンプまたはタービンは、前記呼吸ガスの必要なパージ流れまたはボリュームシフトを生成することを特徴とする、請求項1から21までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記導管8内では、前記第一の分離材料1と前記第二の分離材料2との間に逆止弁が配置されていて、前記逆止弁は、呼吸ガスの一方の方向の流れを選択的に防止することを特徴とする、請求項1から22までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記第二の分離材料2は、上部21および下部23を備えたフィルタとして構成されていて、前記上部と前記下部の間に、拡散フィルタ22が配置されていて、前記上部21は、前記第一の分離材料1から来る前記呼吸ガス混合物3用の供給部211と、周囲環境25への搬出部212とを有し、前記下部23は、前記第一の分離材料1の方向で前記呼吸ガス経路8bに向かう搬出部231を有し、前記搬出部231と前記供給部131との間で前記呼吸ガス経路内に、前記呼吸ガス用のパージ流れを生成するポンプまたはタービン10が配置されていることを特徴とする、請求項1から23までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記拡散フィルタ12/22は、蒸気滅菌可能であり、つまり134℃まで熱安定性であることを特徴とする、請求項1から24までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 両方の拡散フィルタ12および22は、膜フィルタおよび/または平面フィルタとしてまたは管および/または中空ファイバーとして形成されていて、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で60l/minの流れが可能であり、かつ拡散方向で2cmH2O(=mbar、=hPa)の最大圧力損失を超えないように形成されていることを特徴とする、請求項1から25までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- N2および/またはO2のCO2に対する前記拡散フィルタ22の透過性の比率は、CO2が主に引き留められるように形成され、前記透過性の比率は、好ましくは、前記周囲環境または前記呼吸ガス搬出系25内へ放出されるCO2の流れが、前記分離材料1での第一の段階での前記パージ流れよりも小さくなるような大きさであることを特徴とする、請求項1から26までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記分離材料1中への前記第一の流れは、4~30l/minであり、前記分離材料2中への前記第二の流れ4は、1~35l/minであることを特徴とする、請求項1から27までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- チャンバ13とチャンバ21との間の前記パージ流れは、必要に応じて、132で前記第一の段階を終えたCO2含有率が調節可能であるように調整されることを特徴とする、請求項1から28までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記第一の分離材料1の下流でかつ前記吸気患者接続部6の上流に、呼吸ガスポンプ5が配置されていることを特徴とする、請求項1から29までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記第一の分離材料1の下流でかつ前記呼吸ガスポンプ5の上流に、特に酸素の形態のフレッシュガス供給部と麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項1から30までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記呼吸ガスポンプ5の下流に、酸素センサおよび/または流量センサおよび/またはCO2センサが配置されていることを特徴とする、請求項1から31までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- カスケード化されたパージ流れ浄化処理が、前記分離材料2により提供されていて、前記第二の分離材料2は、二重または多重の拡散フィルタ2として構成されていることを特徴とする、請求項1から32までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記第二の分離材料22は、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、前記上部チャンバ21から前記出口212を介して前記呼吸ガス搬出系25内へ除去させ、ポンプ26は、除去された二酸化炭素CO2を導管27を介して再び前記第二の分離材料2の前記入口211に導くことを特徴とする、請求項1から33までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記拡散フィルタ22によって拡散した前記呼吸ガス混合物の、ここではなお例えば6%のCO2を有する残りの部分、つまり主に窒素N2および酸素O2は、前記下部チャンバ23から前記開口部231を通って前記第二の分離材料2′に送られ、前記入口211′を通ってここに流入することを特徴とする、請求項1から34までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記第二のフィルタの前記入口211′は、前記第一のフィルタの前記出口231と接続され、前記第二の分離材料2′の前記下部23′内では、それによりさらに低減されたCO2割合が支配し、こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び前記第一の分離材料1に供給されることを特徴とする、請求項1から35までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記分離材料1および2は異なることを特徴とする、請求項1から36までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 前記分離材料1および2は同一であることを特徴とする、請求項1から37までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
- 請求項1から38までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有するホースシステム。
- 請求項1から39までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有する人工呼吸器。
- 請求項1に記載の方法の工程を実施するために設定されかつ形成された人工呼吸器。
- 少なくともO2とCO2とを含み、かつ呼吸ガス経路4内を流れる呼吸ガス混合物3を分離する装置を含む人工呼吸器において
- 前記呼吸ガス混合物3を、第一の流れの下で第一の分離材料1に導き、
- 前記第一の分離材料1は、少なくとも酸素O2と二酸化炭素CO2とを分離し、
- 酸素および低減された割合のCO2は、再び前記呼吸ガス経路4に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
- 少なくとも酸素および高められた割合の二酸化炭素CO2を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料2に導き、
- 前記第二の分離材料2により、少なくとも二酸化炭素CO2を前記呼吸ガス混合物から分離し、
- 分離された前記二酸化炭素CO2を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
- 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素O2および低減された割合のCO2を再び前記第一の分離材料1に供給する
呼吸ガス混合物3を分離する装置を含む人工呼吸器。
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