JP3309339B2 - 気管内換気用および気管内肺換気用装置 - Google Patents
気管内換気用および気管内肺換気用装置Info
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- A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
- A61M2205/32—General characteristics of the apparatus with radio-opaque indicia
Description
【発明の詳細な説明】 関連出願 本出願は、米国特許出願番号第07/606,967号（1990年
10月31日に出願）の部分継続出願である。
10月31日に出願）の部分継続出願である。
技術分野 本発明は、気管内換気（intratracheal ventilatio
n）および気管内肺気管（intratracheal pulmonary ven
tilation）の方法とその装置に関する。より詳しくは、
本発明は、新鮮な空気と酸素の混合物を患者の気管およ
び肺に送り込むために使用するカテーテルに関する。
n）および気管内肺気管（intratracheal pulmonary ven
tilation）の方法とその装置に関する。より詳しくは、
本発明は、新鮮な空気と酸素の混合物を患者の気管およ
び肺に送り込むために使用するカテーテルに関する。
背景技術 先天性横隔膜ヘルニア（CDH）は、現在のところ死亡
率が50％以上である。現在、CDHに罹患している患者に
必要な換気処置をするための信頼できる方法が切望され
ている。
率が50％以上である。現在、CDHに罹患している患者に
必要な換気処置をするための信頼できる方法が切望され
ている。
最近の実験的および臨床的知見は、新生児、小児およ
び成人の呼吸困難症候群（RDS）の救急時には高い最大
吸気圧（peak inspiratory pressure:PIP）で機械的換
気（MV）を行うことを強く示唆している。重篤な肺損傷
からの回復は、しばしば体外膜酸素供給（extracorpore
al membrane oxygenation:ECMO）または体外二酸化炭素
除去（extracorporeal carbon dioxideremoval:ECCO
2R）を使用することによって促進されるが、一方、気道
圧は顕著に減少する（肺休止）。このとき、大量のCO2
は体外の膜肺（membrane lung:ML）によって除去される
が、より少ない一回換気量（tidal volumes:VT）、呼吸
数（respiratory rates:RR）および最大吸気圧（PIP）
が許容される。そのような肺休止は、体外の膜肺（ML）
の使用によってのみ達成され得るというわけではない。
び成人の呼吸困難症候群（RDS）の救急時には高い最大
吸気圧（peak inspiratory pressure:PIP）で機械的換
気（MV）を行うことを強く示唆している。重篤な肺損傷
からの回復は、しばしば体外膜酸素供給（extracorpore
al membrane oxygenation:ECMO）または体外二酸化炭素
除去（extracorporeal carbon dioxideremoval:ECCO
2R）を使用することによって促進されるが、一方、気道
圧は顕著に減少する（肺休止）。このとき、大量のCO2
は体外の膜肺（membrane lung:ML）によって除去される
が、より少ない一回換気量（tidal volumes:VT）、呼吸
数（respiratory rates:RR）および最大吸気圧（PIP）
が許容される。そのような肺休止は、体外の膜肺（ML）
の使用によってのみ達成され得るというわけではない。
現在使用されているような従来の機械的肺換気は、呼
吸数が非常に多いときには効果的であると考えられてい
ない。理由の一つとして、死腔換気が避けられないから
である。
吸数が非常に多いときには効果的であると考えられてい
ない。理由の一つとして、死腔換気が避けられないから
である。
CO2除去における解剖学的死腔の影響はよく認識され
ている。成人および小児では、60回／分を越える頻度で
の機械換気（MV）（または自発呼吸）は、しばしば効果
的でない。
ている。成人および小児では、60回／分を越える頻度で
の機械換気（MV）（または自発呼吸）は、しばしば効果
的でない。
肺換気の分野での研究がなされてきているが、現在実
際に対応できると考えられている呼吸数を十分に越えた
呼吸数にも対応できる方法および装置に対する必要性は
依然残っている。
際に対応できると考えられている呼吸数を十分に越えた
呼吸数にも対応できる方法および装置に対する必要性は
依然残っている。
米国特許第4,082,093号（Fryら）は、換気系とともに
使用する代償弁（compensator valve）の使用を開示し
ている。呼気終末陽圧（positive end expiratory pres
sure:PEEP）弁も、肺の人工的な残存圧を維持するため
に備えられている。PEEPの規模はサイクル毎に変更でき
る。代償弁は、呼気サイクルの終了時の肺圧を一定にす
るために機能する。
使用する代償弁（compensator valve）の使用を開示し
ている。呼気終末陽圧（positive end expiratory pres
sure:PEEP）弁も、肺の人工的な残存圧を維持するため
に備えられている。PEEPの規模はサイクル毎に変更でき
る。代償弁は、呼気サイクルの終了時の肺圧を一定にす
るために機能する。
米国特許第4,141,356号（Smargiassi）は、補助呼吸
モードおよび自発呼吸モードの両方を備えた呼吸系を開
示している。制御回路は、患者の呼吸パターンに反応
し、予め定められたパターンにしたがって２モード間で
系を変更させる。図１に示すように、当該系は、空気と
酸素の両方の混合物を供給するために使用されるレギュ
レーター10および12もまた含む。
モードおよび自発呼吸モードの両方を備えた呼吸系を開
示している。制御回路は、患者の呼吸パターンに反応
し、予め定められたパターンにしたがって２モード間で
系を変更させる。図１に示すように、当該系は、空気と
酸素の両方の混合物を供給するために使用されるレギュ
レーター10および12もまた含む。
米国特許第4,202,330号（Jariabka）は、酸素を投入
するために気管に挿入される小管13を開示している。当
該管は、バルブ装置30に31で連結されている導管20に連
結されている。第二の導管40は、バルブの挿入口32に連
結され、該導管の他端は、低温で酸素を供給する酸素供
給器50に連結されている。
するために気管に挿入される小管13を開示している。当
該管は、バルブ装置30に31で連結されている導管20に連
結されている。第二の導管40は、バルブの挿入口32に連
結され、該導管の他端は、低温で酸素を供給する酸素供
給器50に連結されている。
米国特許第4,224,939号（Lang）は、圧力、容積、速
度、および湿度調節装置への呼吸頻度が制御された状態
で人工呼吸器が空気を供給できる、肺換気系を開示して
いる。上記湿度調節装置には滅菌加熱水が供給される。
上記調節された空気を気管内チューブに供給するチュー
ブ部分９および12は、Ｔ字形管11を介して膨張性バッグ
10に連結されている。
度、および湿度調節装置への呼吸頻度が制御された状態
で人工呼吸器が空気を供給できる、肺換気系を開示して
いる。上記湿度調節装置には滅菌加熱水が供給される。
上記調節された空気を気管内チューブに供給するチュー
ブ部分９および12は、Ｔ字形管11を介して膨張性バッグ
10に連結されている。
米国特許第4,232,667号（Chalonら）は、流量計によ
って制御された状態で、カリナ（気管竜骨:carina）の
近位に配置された吸気リム（inspiratory limb）16およ
び気管内小管の中に酸素と麻酔剤の両方を通す換気系を
開示する。呼気リム18は、吸気リム16を取り巻いてい
る。上記呼気リムは、呼気バルブ34に連結されている。
このリムには、もつれを防ぐために間隙用肋材20が備え
られている。
って制御された状態で、カリナ（気管竜骨:carina）の
近位に配置された吸気リム（inspiratory limb）16およ
び気管内小管の中に酸素と麻酔剤の両方を通す換気系を
開示する。呼気リム18は、吸気リム16を取り巻いてい
る。上記呼気リムは、呼気バルブ34に連結されている。
このリムには、もつれを防ぐために間隙用肋材20が備え
られている。
米国特許第4,421,113号（Gedeonら）は、強制分時拍
出量（mandatory minute volume:MMV）処置を実施する
ための肺換気装置を開示する。上記呼吸ガス供給源は、
少なくとも必要とされる最大容量に等しい容積のガスを
送り込む。吸気系は、自発呼吸のために患者の気道に連
結される。換気装置は、呼吸ガス供給源に連結され、信
号によって始動し、予め決定された一回換気量を強制的
呼吸のために患者に送り込む。
出量（mandatory minute volume:MMV）処置を実施する
ための肺換気装置を開示する。上記呼吸ガス供給源は、
少なくとも必要とされる最大容量に等しい容積のガスを
送り込む。吸気系は、自発呼吸のために患者の気道に連
結される。換気装置は、呼吸ガス供給源に連結され、信
号によって始動し、予め決定された一回換気量を強制的
呼吸のために患者に送り込む。
米国特許第4,773,411号（Downs）は、機能的残気量
（functional residual capacity:FRC）を増すために、
持続性陽圧気道圧（continuous positive airway press
ure:CPAP）を確保する呼吸方法および装置を開示する。
CPAP以上の上昇気道圧サイクルを強制するかわりに、CP
AP圧レベル以下の低気道圧の周期的サイクルを通じて、
気道圧開放換気（airway pressure release ventilatio
n:APRV）が、肺胞換気量および二酸化炭素排出量の増大
を達成するために用いられる。呼吸ガスは、気密仕立て
の気管チューブを含む種々の装置によって供給される。
（functional residual capacity:FRC）を増すために、
持続性陽圧気道圧（continuous positive airway press
ure:CPAP）を確保する呼吸方法および装置を開示する。
CPAP以上の上昇気道圧サイクルを強制するかわりに、CP
AP圧レベル以下の低気道圧の周期的サイクルを通じて、
気道圧開放換気（airway pressure release ventilatio
n:APRV）が、肺胞換気量および二酸化炭素排出量の増大
を達成するために用いられる。呼吸ガスは、気密仕立て
の気管チューブを含む種々の装置によって供給される。
米国特許第4,593,690号（Sheridanら）は、いろいろ
な方向に折れ曲がることができるように設計された膨張
性気球状カフ（inflatable balloon cuff）をもつ気管
内チューブを開示する。
な方向に折れ曲がることができるように設計された膨張
性気球状カフ（inflatable balloon cuff）をもつ気管
内チューブを開示する。
米国特許第4,716,896号（Ackerman）は、患者の口か
ら挿入される気管内チューブ40を開示する。該気管内チ
ューブ40の中には、流動体を送り込むカテーテル10があ
る。該カテーテル10は、その遠位端に開口部18aおよび1
8bをもつ。このカテーテルは、種々のプラスチック素材
から作られる。
ら挿入される気管内チューブ40を開示する。該気管内チ
ューブ40の中には、流動体を送り込むカテーテル10があ
る。該カテーテル10は、その遠位端に開口部18aおよび1
8bをもつ。このカテーテルは、種々のプラスチック素材
から作られる。
米国特許第4,892,095号（Nakhgevany）は、その末端
に拡散装置22をもつ気管内チューブを開示する。
に拡散装置22をもつ気管内チューブを開示する。
本発明は、肺換気に用いられている従来の方法および
装置を改良するものである。
装置を改良するものである。
発明の開示 本発明の目的の１つは、低い最大気道圧（peak airwa
y pressures）および現在実際に対応できると考えられ
ている呼吸数をはるかに越える呼吸数を可能にする気管
内換気および気管内肺換気のための装置を提供すること
である。
y pressures）および現在実際に対応できると考えられ
ている呼吸数をはるかに越える呼吸数を可能にする気管
内換気および気管内肺換気のための装置を提供すること
である。
本発明の別の目的は、呼気終末気管内気道圧（end ex
piratory intratracheal airway pressures）の減少を
可能にする、気管内肺換気のための装置を提供すること
である。
piratory intratracheal airway pressures）の減少を
可能にする、気管内肺換気のための装置を提供すること
である。
本発明のまた別の目的は、患者の気管および肺に空気
と酸素の随意の混合物を送り込むカテーテルを提供する
ことである。
と酸素の随意の混合物を送り込むカテーテルを提供する
ことである。
本発明のさらに別の目的は、新規な先端の形状を有す
るカテーテルを提供することである。
るカテーテルを提供することである。
本発明のなお別の目的は、気管内換気の呼気サイクル
中の気管内気道圧を制御するための新規なカテーテルを
使用する方法を提供することである。
中の気管内気道圧を制御するための新規なカテーテルを
使用する方法を提供することである。
本発明によって、以下を含む換気補助を患者に提供す
る方法が提供される。
る方法が提供される。
患者のカリナ付近の領域にカテーテルの遠位端を配置
し、 カテーテルを介して患者に酸素を含むガス混合物を持
続的に供給し、さらに、 カテーテルの遠位端から供給される酸素を含むガス混
合物の供給方向を、カテーテルの遠位端の向う側で大気
圧以下の圧力を生じるように制御する。
し、 カテーテルを介して患者に酸素を含むガス混合物を持
続的に供給し、さらに、 カテーテルの遠位端から供給される酸素を含むガス混
合物の供給方向を、カテーテルの遠位端の向う側で大気
圧以下の圧力を生じるように制御する。
さらに、本発明は、カテーテルの遠位端に配置された
カテーテルチップを含む、換気補助のためのカテーテル
を提供するが、このカテーテルチップは、当該カテーテ
ルチップからのガスの流れをカテーテルチップの遠位端
の向く方向と反対方向に向けるための手段を含んでい
る。
カテーテルチップを含む、換気補助のためのカテーテル
を提供するが、このカテーテルチップは、当該カテーテ
ルチップからのガスの流れをカテーテルチップの遠位端
の向く方向と反対方向に向けるための手段を含んでい
る。
図面の簡単な説明 本発明は、これから添付の図面を引用して記載される
が、これらは非制限的な例として提供されるものであ
る。
が、これらは非制限的な例として提供されるものであ
る。
図１は、本発明の一実施例にしたがって用いられる換
気系を示す模式図である。
気系を示す模式図である。
図２は、本発明の一実施例にしたがって用いられるカ
テーテルを示す模式図である。
テーテルを示す模式図である。
図3Aは、開放末端カテーテルを示す模式図である。
図3Bは、拡散装置付チップを有するカテーテルを示す
模式図である。
模式図である。
図3Cは、本発明の一実施例によるチップを有するカテ
ーテルを示す模式図である。
ーテルを示す模式図である。
本発明を実施するための最良の態様 本発明は気管内換気（ITV）または気管内肺換気（ITP
V）の方法を目的とするが、ここでは、新鮮な加湿され
た空気・酸素が、患者のカリナの近傍または近くの部位
において患者の気管を介して一定の流速で供給される。
V）の方法を目的とするが、ここでは、新鮮な加湿され
た空気・酸素が、患者のカリナの近傍または近くの部位
において患者の気管を介して一定の流速で供給される。
実施に際しては、新鮮な加湿空気・酸素は、その遠位
端に拡散装置をもつ微小カテーテルを介して供給される
が、このカテーテルは、気管内チューブもしくは気管吻
合術チューブを介して挿入されるか、またはカリナ位に
載るように経皮的に挿入される。持続的ガス流は、一回
の呼吸当たり、解剖学的死腔の約２〜４倍の速度で供給
される。下記に述べるように死腔は、気管、および使用
される気管吻合術チューブもしくは気管内チューブの体
積から求められるが、これは、例えば成人では約120cc
である。
端に拡散装置をもつ微小カテーテルを介して供給される
が、このカテーテルは、気管内チューブもしくは気管吻
合術チューブを介して挿入されるか、またはカリナ位に
載るように経皮的に挿入される。持続的ガス流は、一回
の呼吸当たり、解剖学的死腔の約２〜４倍の速度で供給
される。下記に述べるように死腔は、気管、および使用
される気管吻合術チューブもしくは気管内チューブの体
積から求められるが、これは、例えば成人では約120cc
である。
本発明の方法は、従来の機械換気と併用しても、ま
た、従来の機械換気なしに単独で用いてもよい。従来の
機械換気と併用しないで用いる場合は、本発明の気管内
換気（ITV）方法は、持続的陽圧気道圧（CPAP）と併用
して用いてもよい。持続的ガス流を用いて、一定のまた
は持続的陽圧気道圧（CPAP）モードでは、呼吸は患者に
よってコントロールされる。従来の機械換気を用いな
い、気管内肺換気（ITPV）制御換気モードを実施する場
合は、時間間隔が決められた呼気バルブが呼吸数を決定
し、一方、空気・酸素の分時流量（minute flow）が一
回の呼吸当たりの一回換気量（VT）、したがって最大吸
気圧（PIP）を決定する。この態様では、新鮮空気・酸
素は患者のカリナで導入されるので気管を飛び越え、し
たがって、気管は呼気のためにのみ利用される。気管を
バイパスすることによって、解剖学的死腔は効果的に減
少し、それによって、一回の呼吸当たり、解剖学的死腔
の約0.5の新鮮空気・酸素の流量が許容される。ITPVモ
ードでは、10〜120回／分またはそれ以上の適切な呼吸
数を用いることができるということが決定された。
た、従来の機械換気なしに単独で用いてもよい。従来の
機械換気と併用しないで用いる場合は、本発明の気管内
換気（ITV）方法は、持続的陽圧気道圧（CPAP）と併用
して用いてもよい。持続的ガス流を用いて、一定のまた
は持続的陽圧気道圧（CPAP）モードでは、呼吸は患者に
よってコントロールされる。従来の機械換気を用いな
い、気管内肺換気（ITPV）制御換気モードを実施する場
合は、時間間隔が決められた呼気バルブが呼吸数を決定
し、一方、空気・酸素の分時流量（minute flow）が一
回の呼吸当たりの一回換気量（VT）、したがって最大吸
気圧（PIP）を決定する。この態様では、新鮮空気・酸
素は患者のカリナで導入されるので気管を飛び越え、し
たがって、気管は呼気のためにのみ利用される。気管を
バイパスすることによって、解剖学的死腔は効果的に減
少し、それによって、一回の呼吸当たり、解剖学的死腔
の約0.5の新鮮空気・酸素の流量が許容される。ITPVモ
ードでは、10〜120回／分またはそれ以上の適切な呼吸
数を用いることができるということが決定された。
従来の機械換気（MV）と併用して用いる場合には、該
機械換気（MV）は、一回換気量（VT）が低い場合におい
て、したがって最大吸気圧（PIP）が低い場合におい
て、圧力制御モードで操作され、呼吸数（RR）は、適切
な肺胞換気ができるように調整される。
機械換気（MV）は、一回換気量（VT）が低い場合におい
て、したがって最大吸気圧（PIP）が低い場合におい
て、圧力制御モードで操作され、呼吸数（RR）は、適切
な肺胞換気ができるように調整される。
本発明の方法によると、解剖学的死腔換気が効果的に
排除され、したがって、現在実際的と考えられている範
囲をはるかに越える呼吸数を可能にする。後効果とし
て、最大気道圧が極めて低いため、肺に損傷を受けてい
る患者をさらに悪化させることはない。
排除され、したがって、現在実際的と考えられている範
囲をはるかに越える呼吸数を可能にする。後効果とし
て、最大気道圧が極めて低いため、肺に損傷を受けてい
る患者をさらに悪化させることはない。
本発明の技術は、高頻度換気（high frequency venti
lation）とは別個のものである。なぜならば、本発明に
おいては、一回換気量が個々の肺ユニットに応じて管理
された正常範囲内にあるからである。すなわち、はるか
に低い一回換気量および極めて高い呼吸数または振動数
を有する高頻度換気・振動とは異なる。実験では、極め
て低い最大気道圧で正常容積のわずか12％の肺で優れた
ガス交換が達成された。
lation）とは別個のものである。なぜならば、本発明に
おいては、一回換気量が個々の肺ユニットに応じて管理
された正常範囲内にあるからである。すなわち、はるか
に低い一回換気量および極めて高い呼吸数または振動数
を有する高頻度換気・振動とは異なる。実験では、極め
て低い最大気道圧で正常容積のわずか12％の肺で優れた
ガス交換が達成された。
本発明の開発中に行われた健康な動物を用いた実験で
は、呼吸数（VT）を１〜2ml/kgの低さまで減少させ、一
方、最大吸気圧（PIP）を、呼気終末陽圧（PEEP）を越
えて３〜4cmH2O、頻度120回／分で維持した。本発明の
方法または装置を用いることによる長期的副作用は生じ
なかった。
は、呼吸数（VT）を１〜2ml/kgの低さまで減少させ、一
方、最大吸気圧（PIP）を、呼気終末陽圧（PEEP）を越
えて３〜4cmH2O、頻度120回／分で維持した。本発明の
方法または装置を用いることによる長期的副作用は生じ
なかった。
気管内換気（ITV）の単独使用、もしくは持続的陽圧
気道圧（CPAP）状態での気管内換気（ITV）の使用、ま
たは従来の機械換気（MV）と併用しての気管内換気（IT
V）の使用は、低頻度および高頻度の両方の範囲で肺胞
換気を著しく促進する。この態様の換気は、両方とも高
頻度換気とは異なり、二酸化炭素の除去を十分行ないな
がら一回換気量を少なくあるいは正常値近くにすること
ができる。
気道圧（CPAP）状態での気管内換気（ITV）の使用、ま
たは従来の機械換気（MV）と併用しての気管内換気（IT
V）の使用は、低頻度および高頻度の両方の範囲で肺胞
換気を著しく促進する。この態様の換気は、両方とも高
頻度換気とは異なり、二酸化炭素の除去を十分行ないな
がら一回換気量を少なくあるいは正常値近くにすること
ができる。
解剖学的死腔が持続的に新鮮な空気・酸素に曝される
場合、有効な換気は優に60回／分以上に達する。これ
は、高い呼吸数（RR）および低い一回換気量（VT）を、
したがって低い最大吸気圧（PIP）を許容し、高い気道
圧で誘発される肺損傷を顕著に低下させまたは排除す
る。
場合、有効な換気は優に60回／分以上に達する。これ
は、高い呼吸数（RR）および低い一回換気量（VT）を、
したがって低い最大吸気圧（PIP）を許容し、高い気道
圧で誘発される肺損傷を顕著に低下させまたは排除す
る。
図１は、本発明の一実施例にしたがい用いられる換気
系を示す模式図である。図１に示すように、小型カテー
テル１は、空気・酸素供給物の加湿および温度調節のた
めの手段３に、アダプター２（例えばシリコンコネクタ
ー）によって一方の端で連結されている。
系を示す模式図である。図１に示すように、小型カテー
テル１は、空気・酸素供給物の加湿および温度調節のた
めの手段３に、アダプター２（例えばシリコンコネクタ
ー）によって一方の端で連結されている。
カテーテル１の遠位端は拡散装置４を含み、これは、
使用に際して気管吻合術チューブまたは気管内チューブ
５を通して患者のカリナ６の近くまたは隣接した位置に
配置される。拡散装置４は、好ましくはカテーテルの遠
位端と一体をなし、さらに医療用として適切な素材（例
えばシリコンゴム）で作られている。同様に、カテーテ
ルも医療用として適切な素材（例えばシリコンまたはテ
フロン）で作られる。好ましい具体例では、拡散装置
は、患者のカリナの近傍または近くに拡散装置が適切に
配置されたことを確認するために利用できる、検出可能
なマーカーまたはタッグ（例えば放射線不透過性タンタ
ルマーカー）を含む。
使用に際して気管吻合術チューブまたは気管内チューブ
５を通して患者のカリナ６の近くまたは隣接した位置に
配置される。拡散装置４は、好ましくはカテーテルの遠
位端と一体をなし、さらに医療用として適切な素材（例
えばシリコンゴム）で作られている。同様に、カテーテ
ルも医療用として適切な素材（例えばシリコンまたはテ
フロン）で作られる。好ましい具体例では、拡散装置
は、患者のカリナの近傍または近くに拡散装置が適切に
配置されたことを確認するために利用できる、検出可能
なマーカーまたはタッグ（例えば放射線不透過性タンタ
ルマーカー）を含む。
図１および２に図示するように、カテーテルは、慣用
的な取り付け具７を通して挿入される。取り付け具７
は、気管吻合術チューブまたは気管内チューブ５に連結
されていて、口８および９を含み、これらはそれぞれ気
球を含む機械換気装置および呼気終末陽圧調節装置（po
sitive end expiratory pressure regulator）に連結す
ることができる。本発明にしたがえば、取り付け具７
は、カテーテル１が気管吻合術チェーブまたは気管内チ
ューブ５の中を通過できるように、図示したように改変
される。
的な取り付け具７を通して挿入される。取り付け具７
は、気管吻合術チューブまたは気管内チューブ５に連結
されていて、口８および９を含み、これらはそれぞれ気
球を含む機械換気装置および呼気終末陽圧調節装置（po
sitive end expiratory pressure regulator）に連結す
ることができる。本発明にしたがえば、取り付け具７
は、カテーテル１が気管吻合術チェーブまたは気管内チ
ューブ５の中を通過できるように、図示したように改変
される。
空気・酸素供給物の加湿および温度調節のための手段
３は、十分な長さの管10によってアダプター２に連結さ
れる。空気・酸素供給物の加湿および温度調節用手段に
よる調整後、上記空気・酸素供給物の温度が維持される
のを確実にするために、管10および、取り付け具７から
管10に伸びるカテーテル部分の両方を、適切な保温材
（例えば薄いプラスチックの多層性ラップ）で覆うかま
たはくるむ。
３は、十分な長さの管10によってアダプター２に連結さ
れる。空気・酸素供給物の加湿および温度調節用手段に
よる調整後、上記空気・酸素供給物の温度が維持される
のを確実にするために、管10および、取り付け具７から
管10に伸びるカテーテル部分の両方を、適切な保温材
（例えば薄いプラスチックの多層性ラップ）で覆うかま
たはくるむ。
空気・酸素供給物の加湿および温度調節手段３は、貯
水槽11を含むが、これは滅菌水で満たされ、適切な手段
（例えば、電熱器）で約37℃に加熱される。貯水槽11の
上部は、空気・酸素供給管12および管10の構成部分が連
結されている、２個の口または取り付け具を有する覆い
で閉じられている。空気・酸素は、空気・酸素供給管12
に計器付の適切な空気・酸素供給源13から供給される
が、この供給源は、室温での空気14および酸素15の両供
給のそれぞれの計測が可能である。
水槽11を含むが、これは滅菌水で満たされ、適切な手段
（例えば、電熱器）で約37℃に加熱される。貯水槽11の
上部は、空気・酸素供給管12および管10の構成部分が連
結されている、２個の口または取り付け具を有する覆い
で閉じられている。空気・酸素は、空気・酸素供給管12
に計器付の適切な空気・酸素供給源13から供給される
が、この供給源は、室温での空気14および酸素15の両供
給のそれぞれの計測が可能である。
図２は、本発明の一実施例にしたがって用いられるカ
テーテルを示す模式図である。図２に示すように、拡散
装置４は、好ましくは該カテーテルの遠位端の一部とし
て形成され、その長軸にそって複数のガス通過口を有す
る。
テーテルを示す模式図である。図２に示すように、拡散
装置４は、好ましくは該カテーテルの遠位端の一部とし
て形成され、その長軸にそって複数のガス通過口を有す
る。
使用に際して、カテーテルは、該拡散装置４が患者の
カリナ位またはその近くに配置されるように、気管吻合
術チューブまたは気管内チューブ５を通して挿入され
る。カテーテルのもつれを防止するために、当該カテー
テルは、ガイドワイヤーの補助の下に挿入、配置しても
よい。
カリナ位またはその近くに配置されるように、気管吻合
術チューブまたは気管内チューブ５を通して挿入され
る。カテーテルのもつれを防止するために、当該カテー
テルは、ガイドワイヤーの補助の下に挿入、配置しても
よい。
使用にあたっては、カテーテルに供給される空気・酸
素混合物の酸素濃度は、21.1〜100％に調節することが
できる。したがって、当該混合物は、必要に応じて純粋
空気から純粋酸素まで変化させることができる。
素混合物の酸素濃度は、21.1〜100％に調節することが
できる。したがって、当該混合物は、必要に応じて純粋
空気から純粋酸素まで変化させることができる。
図１に示したシステムの使用試験では、約5psiのガス
流圧を用いて約8.4リットル／分のガス流量が提供さ
れ、約10psiのガス流圧を用いて約13.4リットル／分の
ガス流量が提供され、約15psiのガス流圧を用いて約17.
7リットル／分のガス流量が提供された。
流圧を用いて約8.4リットル／分のガス流量が提供さ
れ、約10psiのガス流圧を用いて約13.4リットル／分の
ガス流量が提供され、約15psiのガス流圧を用いて約17.
7リットル／分のガス流量が提供された。
図１に示した系の使用試験では、気管および気管吻合
術チューブまたは気管内チューブの死腔は、約120ccと
測定された。したがって、機械換気と併用して用いる場
合は、１回の呼吸当たり死腔の２倍の推奨ガス流量が用
いられるが、一方、持続的陽圧気道圧（CPAP）または補
助なし自発換気に際しては、予め定められた呼吸数での
定常ガス流を決定するために以下の等式を用いた： 流量＝呼吸数×２×死腔 図１に示した系を用いるとき、この等式から以下の流
量が算出された。
術チューブまたは気管内チューブの死腔は、約120ccと
測定された。したがって、機械換気と併用して用いる場
合は、１回の呼吸当たり死腔の２倍の推奨ガス流量が用
いられるが、一方、持続的陽圧気道圧（CPAP）または補
助なし自発換気に際しては、予め定められた呼吸数での
定常ガス流を決定するために以下の等式を用いた： 流量＝呼吸数×２×死腔 図１に示した系を用いるとき、この等式から以下の流
量が算出された。
呼吸数 流量 20回／分 4800cc/分 40回／分 9600cc/分 60回／分 14400cc/分 80回／分 19200cc/分 気管内肺換気（ITPV）として使用する場合は、ガス流
量はより大きな呼吸数で僅かに上昇するだけであるの
で、必要とされる流量は顕著に減少する。その理由は、
すべての新鮮なガスが気管死腔を飛び越えて送り込まれ
るからである。
量はより大きな呼吸数で僅かに上昇するだけであるの
で、必要とされる流量は顕著に減少する。その理由は、
すべての新鮮なガスが気管死腔を飛び越えて送り込まれ
るからである。
以下の非制限的な例は、本発明の特徴および特性を説
明するために提示されるものであり、本発明を制限する
ものと解してはならない。下記の例中、肺の百分率は容
積百分率である。
明するために提示されるものであり、本発明を制限する
ものと解してはならない。下記の例中、肺の百分率は容
積百分率である。
例１ 約10kgの一群の健康な若い仔羊の左肺（全体のおよそ
43％）、さらに右肺下葉および心臓葉（81％）、さらに
右肺中葉（RML）（88％）を順次ガス交換から除外し
た。いくつかの試験では、当該肺葉を外科的に切除し、
他の試験では、対応する葉を支配する気管支動脈および
肺動脈を結紮した。
43％）、さらに右肺下葉および心臓葉（81％）、さらに
右肺中葉（RML）（88％）を順次ガス交換から除外し
た。いくつかの試験では、当該肺葉を外科的に切除し、
他の試験では、対応する葉を支配する気管支動脈および
肺動脈を結紮した。
仔羊を鎮静剤で麻痺させた。試験は、制御モードMV
（Servo 900C）を用い、残存肺全体を基準にして20ml/k
g未満の一回換気量（VT）、120回／分までの呼吸数（R
R）、12〜15cmH2Oの最大吸気圧（PIP）、3cmH2Oの呼気
終末陽圧（PEEP）で実施した。
（Servo 900C）を用い、残存肺全体を基準にして20ml/k
g未満の一回換気量（VT）、120回／分までの呼吸数（R
R）、12〜15cmH2Oの最大吸気圧（PIP）、3cmH2Oの呼気
終末陽圧（PEEP）で実施した。
右肺上葉（RUL）および右肺中葉（RML）（残存肺19
％）をもつこれらの仔羊を、48時間以内に機械換気（M
V）の室内空気に置いた。RUL（肺全体の12％）のみの換
気は、適切な肺胞換気を行うためにより高い一回換気量
（VT）および最大吸気圧（PIP）を必要としたが、呼吸
困難症候群（RDS）を起こし８時間以内に死亡した。
％）をもつこれらの仔羊を、48時間以内に機械換気（M
V）の室内空気に置いた。RUL（肺全体の12％）のみの換
気は、適切な肺胞換気を行うためにより高い一回換気量
（VT）および最大吸気圧（PIP）を必要としたが、呼吸
困難症候群（RDS）を起こし８時間以内に死亡した。
例２ この例２では、上記例１の結果と比較するために本発
明の換気システムまたは方法をテストした。
明の換気システムまたは方法をテストした。
拡散装置を介して空気および酸素の加湿混合物の持続
流を、残存肺のために算出した一回換気量の４倍の速度
で（これは気管の解剖学的死腔を効果的に排除する）、
カリナ位の気管内に直接送った。単一バルブで呼吸頻度
を制御した。
流を、残存肺のために算出した一回換気量の４倍の速度
で（これは気管の解剖学的死腔を効果的に排除する）、
カリナ位の気管内に直接送った。単一バルブで呼吸頻度
を制御した。
この例では、残存RULのみをもつ仔羊は２時間以内に
室内空気に置かれた。このとき呼吸数（RR）は60〜120
回／分、最大吸気圧（PIP）は14〜19cmH2O、呼気終末陽
圧（PEEP）は3cmH2O、平均肺動脈圧（mPAP）は30〜35mm
Hgであった。その後、同じ肺が従来の機械換気（MV）の
“最適（optimal）”設定で管理され、短時間の“良好
期間（honeymoon period）”を得たが、徐々に悪化し、
12時間後に重篤な呼吸困難症候群（RDS）により、この
子羊は死亡した。３日間続いた実験では、気管の病変は
認められなかった。
室内空気に置かれた。このとき呼吸数（RR）は60〜120
回／分、最大吸気圧（PIP）は14〜19cmH2O、呼気終末陽
圧（PEEP）は3cmH2O、平均肺動脈圧（mPAP）は30〜35mm
Hgであった。その後、同じ肺が従来の機械換気（MV）の
“最適（optimal）”設定で管理され、短時間の“良好
期間（honeymoon period）”を得たが、徐々に悪化し、
12時間後に重篤な呼吸困難症候群（RDS）により、この
子羊は死亡した。３日間続いた実験では、気管の病変は
認められなかった。
本発明の換気方法は、健康な残存肺と釣り合った比較
的正常な一回換気量が用いられるので、高頻度換気およ
びその類型とは異なることが分かった。本発明の方法
は、実際上の解剖学的死腔を顕著に減少させながら高速
度の肺換気を可能にする。その結果、正常な気道圧、肺
損傷の排除および低い平均肺動脈圧（mPAP）が得られ
る。
的正常な一回換気量が用いられるので、高頻度換気およ
びその類型とは異なることが分かった。本発明の方法
は、実際上の解剖学的死腔を顕著に減少させながら高速
度の肺換気を可能にする。その結果、正常な気道圧、肺
損傷の排除および低い平均肺動脈圧（mPAP）が得られ
る。
気管内換気は、現行の機械換気（MV）の実施の前段階
およびすべての段階で、患者の管理に衝撃的な影響を与
えるであろうと考えられる。
およびすべての段階で、患者の管理に衝撃的な影響を与
えるであろうと考えられる。
本明細書に記載されている最も単純な形態において、
本発明の気管内換気は、新鮮な空気および酸素の混合物
が通過する、気管および肺内へのカテーテルチューブの
挿入を含む。理想的には、空気・酸素流は、患者の臨床
状態および最適な治療プロトコールをもとにして選択さ
れるべきであるが、高速度ガス流（これは特定の治療プ
ロトコールとしては理想的である）では、新鮮な空気お
よび酸素の流れによって生じる圧力は、ある程度の逆圧
を生じ、これが呼気を障害し、肺を持続的な膨張過剰状
態にすることが分かっている。この障害は、急性呼吸不
全および慢性呼吸不全の患者で、従来の換気手段ではも
はや十分ではない患者において極めて懸念されるもので
ある。
本発明の気管内換気は、新鮮な空気および酸素の混合物
が通過する、気管および肺内へのカテーテルチューブの
挿入を含む。理想的には、空気・酸素流は、患者の臨床
状態および最適な治療プロトコールをもとにして選択さ
れるべきであるが、高速度ガス流（これは特定の治療プ
ロトコールとしては理想的である）では、新鮮な空気お
よび酸素の流れによって生じる圧力は、ある程度の逆圧
を生じ、これが呼気を障害し、肺を持続的な膨張過剰状
態にすることが分かっている。この障害は、急性呼吸不
全および慢性呼吸不全の患者で、従来の換気手段ではも
はや十分ではない患者において極めて懸念されるもので
ある。
肺の過剰膨張を引き起こす逆圧の問題を克服し、完全
な呼吸サイクル中の気管内気道圧を制御するために、図
3A〜図3Bとともに下記に記載するように、カテーテルチ
ップを改変した。
な呼吸サイクル中の気管内気道圧を制御するために、図
3A〜図3Bとともに下記に記載するように、カテーテルチ
ップを改変した。
図3Aは開放末端カテーテルを示す模式図である。図3A
の開放末端カテーテルを患者のカリナ近くの領域に置
き、新鮮な空気および酸素をカテーテルを介して供給す
る場合、高い気道圧が生じ、これは肺を過剰膨張状態に
保持しがちである。
の開放末端カテーテルを患者のカリナ近くの領域に置
き、新鮮な空気および酸素をカテーテルを介して供給す
る場合、高い気道圧が生じ、これは肺を過剰膨張状態に
保持しがちである。
図3Bは、上記図１および２で考察したように拡散装置
付先端を有するカテーテルを示す模式図である。図3Bに
示すように、拡散装置の使用は、新鮮な空気および酸素
を気管内に送り込むために機能し、一方、図3Aに示した
開放末端カテーテルによってもたらされる遠位端ジェッ
ト効果を排除する。遠位端ジェット効果を避けることに
よって、拡散装置の使用は、遠位気道圧を顕著に減少さ
せることが判明した。
付先端を有するカテーテルを示す模式図である。図3Bに
示すように、拡散装置の使用は、新鮮な空気および酸素
を気管内に送り込むために機能し、一方、図3Aに示した
開放末端カテーテルによってもたらされる遠位端ジェッ
ト効果を排除する。遠位端ジェット効果を避けることに
よって、拡散装置の使用は、遠位気道圧を顕著に減少さ
せることが判明した。
図3Cは、本発明の一実施例の先端を有するカテーテル
を示す模式図である。気管内換気のための融通性を高め
るために、図3Cに示したカテーテルチップ16をカリナ近
くに制御された低圧ゾーンを作るように改良した。
を示す模式図である。気管内換気のための融通性を高め
るために、図3Cに示したカテーテルチップ16をカリナ近
くに制御された低圧ゾーンを作るように改良した。
カテーテルチップ16は、空気および酸素の流れがカリ
ナから遠ざかるようにカテーテルの端から放出されるよ
うにデザインされている。すなわち、カテーテルチップ
16はガス放出口（放出開口部）17を含み、ガス放出口
（放出開口部）17は、空気および酸素の流れをカテーテ
ルの遠位端18からカリナとは反対方向（基部端の方向）
に遠ざけるように方向づける。好ましい実施例では、カ
テーテルチップは、閉鎖遠位端18を有する管状部分（管
状構成部分）19を含み、該管状部分（管状構成部分）19
は、カテーテル（基部）１の端に固定されている。この
好ましい実施例では、管状部分（管状構成部分）19は、
開放端20を有し、これは、図示したように輪状開口部ま
たはガス放出口（放出開口部）17の輪郭をつくる。カテ
ーテルチップの管状部分（管状構成部分）によって包ま
れているカテーテル（基部）１の端は多数の開口部を含
み、これを通して空気および酸素がカテーテル（基部）
１を通り、放出口（放出開口部）17を通過する。
ナから遠ざかるようにカテーテルの端から放出されるよ
うにデザインされている。すなわち、カテーテルチップ
16はガス放出口（放出開口部）17を含み、ガス放出口
（放出開口部）17は、空気および酸素の流れをカテーテ
ルの遠位端18からカリナとは反対方向（基部端の方向）
に遠ざけるように方向づける。好ましい実施例では、カ
テーテルチップは、閉鎖遠位端18を有する管状部分（管
状構成部分）19を含み、該管状部分（管状構成部分）19
は、カテーテル（基部）１の端に固定されている。この
好ましい実施例では、管状部分（管状構成部分）19は、
開放端20を有し、これは、図示したように輪状開口部ま
たはガス放出口（放出開口部）17の輪郭をつくる。カテ
ーテルチップの管状部分（管状構成部分）によって包ま
れているカテーテル（基部）１の端は多数の開口部を含
み、これを通して空気および酸素がカテーテル（基部）
１を通り、放出口（放出開口部）17を通過する。
図3Cに示したカテーテルチップの実施例では、輪状開
口部または放出口（放出開口部）17の間隙“a"は、与え
られたいずれのガス流量についてもカリナ位の流圧特性
を決定する。したがって、間隙“a"は、カリナ位に特定
の所望圧力を与えるために選択する事ができる。
口部または放出口（放出開口部）17の間隙“a"は、与え
られたいずれのガス流量についてもカリナ位の流圧特性
を決定する。したがって、間隙“a"は、カリナ位に特定
の所望圧力を与えるために選択する事ができる。
図3Cに示したカテーテルチップ16は、輪状開口部また
は放出口（放出開口部）17を有するように描かれている
が、カテーテルチップ16の遠位端18に対して反対方向
（基部端の方向：カリナから遠ざかる方向）に空気およ
び酸素の流れを向ける、１個または２個以上の放出口
（放出開口部）が末端20に提供されているかぎり、管状
部分（管状構成部分）19の両端は閉じていてもよい。す
なわち、所望の場合には、輪状開口部または放出口（放
出開口部）は必ずしも用いる必要はない。必須の特色
は、空気および酸素を、カテーテルチップ16の遠位端18
と反対方向（基部端の方向）に空気および酸素を向ける
手段を提供することである。
は放出口（放出開口部）17を有するように描かれている
が、カテーテルチップ16の遠位端18に対して反対方向
（基部端の方向：カリナから遠ざかる方向）に空気およ
び酸素の流れを向ける、１個または２個以上の放出口
（放出開口部）が末端20に提供されているかぎり、管状
部分（管状構成部分）19の両端は閉じていてもよい。す
なわち、所望の場合には、輪状開口部または放出口（放
出開口部）は必ずしも用いる必要はない。必須の特色
は、空気および酸素を、カテーテルチップ16の遠位端18
と反対方向（基部端の方向）に空気および酸素を向ける
手段を提供することである。
図示したようにカリナ近くに配置して使用するとき、
カテーテルチップ16は、カリナから遠ざかるように空気
および酸素流の最高の推力を引き起こし、したがって、
気管内圧を低く維持する。放出口（放出開口部）に小さ
い（例えば0.005〜0.020インチ）間隙“a"をもつことに
よって、生じたガス流の加速は、ベルヌーイ効果によっ
て惹起されるより低い圧力ゾーンをもたらす。この効果
は、ガスを流れに乗せる傾向をもつ。結果として、カリ
ナ位の遠位気管における圧力は、比較的小さなガス流量
においてさえも、大気圧より低くすることができ、さら
により大きなガス流量では実質的に大気圧以下にするこ
とができる。
カテーテルチップ16は、カリナから遠ざかるように空気
および酸素流の最高の推力を引き起こし、したがって、
気管内圧を低く維持する。放出口（放出開口部）に小さ
い（例えば0.005〜0.020インチ）間隙“a"をもつことに
よって、生じたガス流の加速は、ベルヌーイ効果によっ
て惹起されるより低い圧力ゾーンをもたらす。この効果
は、ガスを流れに乗せる傾向をもつ。結果として、カリ
ナ位の遠位気管における圧力は、比較的小さなガス流量
においてさえも、大気圧より低くすることができ、さら
により大きなガス流量では実質的に大気圧以下にするこ
とができる。
該カテーテルチップのデザイン試験では、図3A〜図3C
に示したカテーテルチップの各々について模擬試験（mo
ck test）を実施した。カテーテル内の設定流量を20リ
ットル／分としたとき、図3Aに示したカテーテルチップ
のカリナ位の測定圧は＋4cmH2Oであった。図3Bに示した
カテーテルチップについてのカリナの測定圧は＋2cmH2O
であった。0.015インチの間隙“a"をもつ、図3Cに示し
たカテーテルチップについてのカリナの測定圧は−8cmH
2Oであった。
に示したカテーテルチップの各々について模擬試験（mo
ck test）を実施した。カテーテル内の設定流量を20リ
ットル／分としたとき、図3Aに示したカテーテルチップ
のカリナ位の測定圧は＋4cmH2Oであった。図3Bに示した
カテーテルチップについてのカリナの測定圧は＋2cmH2O
であった。0.015インチの間隙“a"をもつ、図3Cに示し
たカテーテルチップについてのカリナの測定圧は−8cmH
2Oであった。
さらに試験を行った結果、図3Cに示したカテーテルチ
ップは、すべてのガス流量で大気圧以下の圧力を生じる
ことが分かった。
ップは、すべてのガス流量で大気圧以下の圧力を生じる
ことが分かった。
ある程度の呼気終末陽圧を与えることがしばしば医療
的に必要とされるけれども、本発明のカテーテルチップ
は、個々の必要性に応じて呼気終末圧を変化させるゆと
りを提供する。
的に必要とされるけれども、本発明のカテーテルチップ
は、個々の必要性に応じて呼気終末圧を変化させるゆと
りを提供する。
本発明は特定の手段、材料および実施例を引用して記
載したが、当業者ならば、前述の記載から本発明の必須
の特性を確定することが可能で、さらに、以下の請求の
範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することなく様々
な用途に適合するように、種々の変更および改変を加え
ることができるであろう。
載したが、当業者ならば、前述の記載から本発明の必須
の特性を確定することが可能で、さらに、以下の請求の
範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することなく様々
な用途に適合するように、種々の変更および改変を加え
ることができるであろう。
Claims (3)
- 【請求項１】基部端、遠位端と外壁表面を有するカテー
テルと、 上記カテーテルの上記遠位端に取り付けられた管状構成
部分であって、内部表面、基部端、遠位端と上記カテー
テルの上記基部端に向くように方向づけられた該管状構
成部分の該基部端上の少なくとも１個の放出開口部を有
する管状構成部分と、 上記カテーテルの上記外壁表面と上記管状構成部分の上
記内部表面との間の間隙と、 上記カテーテルの基部端から上記カテーテルを通り上記
カテーテルの遠位端を出て、上記管状構成部分の上記内
部表面を伝い、上記少なくとも１個の放出開口部から出
て、上記カテーテルの上記基部端の方向に方向づけられ
た上記間隙を通って流れるガスの供給と、 を含んでなる、患者のカリナ近くに大気圧以下の圧力を
生じさせる気管内換気用装置。 - 【請求項２】上記少なくとも１個の放出開口部が輪状開
口部からなる、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】上記輪状開口部が約0.005〜0.020インチの
間隙を有する、請求項２に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/702,479 US5186167A (en) | 1990-10-31 | 1991-05-20 | Catheter tip for intratracheal ventilation and intratracheal pulmonary ventilation |
| US702,479 | 1991-05-20 | ||
| PCT/US1992/004005 WO1992020394A1 (en) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | A catheter tip for intratracheal ventilation and intratracheal pulmonary ventilation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07500257A JPH07500257A (ja) | 1995-01-12 |
| JP3309339B2 true JP3309339B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=24821383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50016793A Expired - Fee Related JP3309339B2 (ja) | 1991-05-20 | 1992-05-20 | 気管内換気用および気管内肺換気用装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5186167A (ja) |
| EP (1) | EP0586581B1 (ja) |
| JP (1) | JP3309339B2 (ja) |
| AT (1) | ATE161428T1 (ja) |
| AU (1) | AU658647B2 (ja) |
| CA (1) | CA2109617C (ja) |
| DE (1) | DE69223782T2 (ja) |
| DK (1) | DK0586581T3 (ja) |
| WO (1) | WO1992020394A1 (ja) |
Families Citing this family (67)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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