JP4248094B2 - 呼吸補助装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の主題は、患者が人工呼吸下にあるか無いかに拘わらず、自発呼吸が無いか不十分である患者に使用できる呼吸補助装置である。
【０００２】
【従来の技術】
マスク並びに口用、鼻用、気管内用及び気管切開用プローブ又はカニューレのような種々の装置が知られているが、これらは人工呼吸器及び／又は麻酔器と患者の呼吸器系との間のジョイントを形成することを意図している。本質的に管の形をしているこれらの装置は、状況に応じ、患者の口や鼻にこれらを保持するフランジやカラーのような固定部材を基端の近くに、或いはそれらに代えて摩擦によってこれらを気管内に保持する膨張バルーンを先端の近くに有することができる。
【０００３】
既知の装置は重大な欠点を有している。例えば、既知の型の管が人工呼吸器から外され、そして患者が酸素富化の空気を必要としているとき、酸素源に連絡されたプローブを前記管内に導入することが必要である。更に、自発呼吸が不十分な場合には、自発呼吸が完全に回復するまで、患者は必然的に呼吸器に連結したままにされていなければならない。
【０００４】
このような欠点を克服するため、管によって形成される主流路に加えて、患者に通気することを意図して呼吸ガス（酸素、空気或いは空気/酸素混合体）の噴流を注入させる少なくとも１つの、例えばその管壁内に形成される、補助流路を有し、この補助流路が管の先端近傍で主流路に開口している呼吸補助装置を提供することが、例えば欧州特許ＥＰ−Ａ−０ ３９０ ６８４の書類において、既に提案されている。
【０００５】
通気の間に呼吸ガスの噴流が、この噴流の運動エネルギーが粘膜の損傷を起こす危険性を有するのであるが、直接患者の粘膜に打ちかかることを防止するために、後者の装置においては、主流路に開口している該補助流路の先端が少なくとも主流路に平行になっていて、そして各補助流路の先端開口に向かい合って、呼吸通気ガスの噴流をその主流路の内側に向けて反らす手段が設けられている。
【０００６】
このようにして、該補助流路を通る呼吸ガスの噴流は、それが主流路に流入するときに、主流路の軸心に向けて反らされる。前記主流路の内部において、前記反らせ手段の後流で、補助流路の主流路への出口を起点とし、断面積が徐々に減少しつつ主流路の軸心に沿って軸方向に延びてその中心部のみを占める楕円形の圧力ゾーンが形成されるが、一方その高圧力ゾーンの後流で前記呼吸ガスの噴流の圧力が低下し、ガスの噴流が管の先端を通って低圧で流出することを実験測定結果が示している。実験は又、管の先端開口の下流で、全呼吸空間で圧力が低く且つ一定に維持されていることを示している。この圧力は、補助流路の呼吸ガスの流量に依存している。結果として、上述の書類による呼吸補助装置では、例えば、酸素や酸素/空気混合体を竜骨の高さで直接患者の肺に送り込むことが可能であり、このようにして他の既知のプローブにおいて存在し成人において全呼吸空間の約３分の１であり且つ未熟児において約２分の１である死腔の発生をを抑制する。この死腔の抑制は、全患者ケースにおいて２５％以上、特定のケースにおいて略５０％の呼吸サイクルの性能向上に対応している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして、欧州特許ＥＰ−Ａ−０ ３９０ ６８４の書類における装置は特に有効である。しかしながら、補助流路へ供給するための高圧（数バール）の呼吸ガス源を必要とする欠点を有している。このようなガス源は入手できないこともあり、安全性の理由から低圧（例えば１バールより低い）で呼吸ガス源を使用できるようにするのに好都合である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、低圧の呼吸ガス源で作動できるように欧州特許ＥＰ−Ａ−０ ３９０ ６８４の書類における装置を改良することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明によれば、呼吸補助装置は主流路を形成すると共に、その主流路が患者の呼吸器系を外部に連通するようにその先端を介して患者の呼吸管に連結されるように意図された管を有しており、更にかかる呼吸ガスの噴流を前記呼吸器系に吹き込むように呼吸ガス源に連絡すると共に主流路の先端近傍でそれに開口している少なくとも一つの補助流路を有し、呼吸通気ガスの噴流を該主流路の内部に向かって反らす手段が該補助流路の先端開口に向き合って設けられ、その結果、主流路の内部の該反らせ手段の後流で、前記先端開口を起点とし、且つその主流路の軸心に沿って延びる楕円形の圧力ゾーンが形成され、主流路の中心部のみを占めるように主流路の内壁面から離れるに従いその断面積が徐々に減少する該装置は、（該呼吸ガスの噴流に関連し）該反らせ手段の下流で該主流路内に配設されたリングを有するという事実により、そして前記リングが、その内壁面と該楕円形圧力ゾーンとの間に位置して、該主流路の円周空間から少なくとも部分的に隔離することにより該楕円形圧力ゾーンを取り囲むという事実により特徴付けられる。
【００１０】
本出願人は、このリングによって、同一圧力の楕円形圧力ゾーンを得ながら低圧の呼吸ガス源を使用することが可能であること、或いはその代わりに、同一圧力の呼吸ガス源を使用しながら高圧の楕円形圧力ゾーンを得ることが可能であることを発見した。従って、該リングが主流路を周辺で限定することにより且つその断面の中心部のみを自由にしたままにすることによって、その楕円形圧力ゾーンを形成するために呼吸ガス源の圧力のより良い使用を許容するかのようである。
【００１１】
本出願人は、実験によって、該リングを該反らせ手段から隔離する距離が、主流路の先端部の直径に略等しいことが有利であることを発見した。該リングは該主流路の内部に固定されることもできるし、該管の一体部を形成しても良い。しかしながら、呼吸ガス源への圧力ゲインを最適化することができるように、この距離は調整自在とすることが好適である。同じ目的で、後者の開口を該圧力ゾーンの中心部分に最良の可能範囲で適合するように該リングの内径は調整自在にするのが又好適である。そして、該管の先端部の内部に滑りにより導入したり取り外したりすることができ、種々の内径の交換自在のリングセットを準備するのが好都合である。その代わりに、その内径の修正が容易にできる態様で膨張自在のカフスの形のリングを使用することが可能である。
【００１２】
又、本発明により、呼吸ガス源を補助流路に連絡する導管に湿度調節装置を設けることが特に容易であることに留意すべきである。事実、本発明は、該導管内の呼吸ガスの圧力を良好な加湿を可能にするレベルまで低下することを可能にする。このようにして、患者の粘膜が乾くのを防止することが可能である。
【００１３】
本発明による装置が好適に複数の補助流路を持つとき、少なくともそれらの幾つかは呼吸ガスが一緒に供給されるのが好都合である。該流路への一体供給は、前記管と同軸の分配リングによって実現される。更に、一体供給がされない前記補助流路は、医薬品のような付加的なガス状生成物を導入するのに使用されることができる。
【００１４】
このようにして、本発明による装置が、完全な安全性を以て、
吹き込まれた呼吸ガスの加湿、
乾燥を起こさない呼吸補助の長期間挿管、
呼吸補助中の医薬品又は麻酔薬の注入、
適当なプローブが組み合わされる補助流路を設けることができるので、圧力を動的に測定すること、
粘液による補助流路の閉塞を防止するために該流路内に呼吸ガスの微小流を流すこと、
圧力が自動的に制限され、肺毛細管の潰れの危険性が無くなるので、交換容積を増加すること、
交換酸素を同量とするための、補助の二次効果を低下する混合物中の酸素量の低減、及び
現用の呼吸器よりも廉価の呼吸器を使用する可能性
を可能にする。
【００１５】
特に安全上の理由により、本発明による装置が、呼吸ガス源を前記補助流路に連絡する導管に設けられた制御弁を有し、且つ該弁が患者の呼気の圧力を検出するセンサによって制御されることが又好適である。このようにして、該弁は患者の吐き出しの間閉じることができるため、この吐き出しは管を通じて自由になり、呼吸ガスの噴流と前記中心部の楕円形圧力ゾーンが抑制される。前記センサは前記リングの下流で、即ち前記反らせ手段から離れる方向で患者の呼気を検出するのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
添付された図面の各図は、本発明が達成される態様を明確に示す。これらの図において、同一符号は同一の構成部材を示している。
図１は、本発明装置の実施例１の基端部２及び先端部３のみを図式的に且つ拡大スケールで示している。この実施例は、例えば、バルーン付き又は無しの経口鼻の気管内プローブ、小児科用気管支内プローブ、ガスモニタリング用プローブ、気管支内プローブ、鼻咽頭プローブ、小児用解剖学的挿管プローブ、コーレ型新生児用プローブ、ゲデル型カニューレプローブ、酸素療法用経鼻プローブ、睡眠時無呼吸治療用鼻マスク又は頬鼻マスク又は鼻バルーンを構成することができる。
【００１７】
装置１は、可撓な、或いは（患者の形態に適合するように）予成形され、そして基端部２の開口６及び先端部３の開口７を介して外部に開いている主流路５を画成している管４を有している。
【００１８】
このようにして、主流路５は開口６及び開口７との間の流通を確保することができ、開口の一つ（開口７）が患者の気道内に位置するように意図され、一方他方（開口６）は患者の体外に配置されるように意図されている。この開口６は、大気に開口することができ、この場合患者は主流路５を通じて新鮮空気を吸い込み、且つ汚れた空気を吐き出す。以下に説明されるように、又、患者が前記主流路５を介して該呼吸ガス源から呼吸ガスを吸い込み、この主流路を再び介して大気に汚れたガスを吐き出すように開口６を加圧呼吸ガス源に連絡して一方向性バルブ系を構成することもできる。
【００１９】
主流路５の内径は数ミリメートルのオーダーである。内径を３mm、７mm、８mm及び12mmとする試行が満足のいくものであった。
【００２０】
更に、補助流路８が管４の壁の中に形成されているが、補助流路８は主流路５のほぼ全長に亘って延びていて、以下に述べるように加圧呼吸ガス源に連絡するようになっている。
【００２１】
加圧呼吸ガス源への連絡は、基端部２寄りの管４を漏れ無しに取り囲んでおり、且つ該管４の周りに密封環状室１０を画成するリング９によって実施され得る。補助流路８は、管４の壁の局部的な切り欠き１１によって室１０に連通しており、前記室１０は導管１２を介して呼吸ガス源に連絡している。勿論、流路８の基端部は、例えば管４の基端面４Ｐを通して組み込まれたストッパ１３によって閉じられている。
【００２２】
補助流路８は、主流路５の直径よりも小さい直径を有している。補助流路８の直径は１mmより小さいのが好ましく、４００乃至８００ミクロンのオーダーであるのが好都合である。先端において、補助流路８は、管４の内壁１５にある凹み１４に開口している。凹み１４は環状であって先端部３の中心軸心１６を中心としている。前記補助流路８がその開口１７を介して開いている主流路５の拡大部を構成するように実質的に横切り或いは僅かに傾斜している面１４ａ、並びに面１４ａに続き且つ軸心１６に向かって窄まっている面１４ｂをそれが有している。
【００２３】
このようにして、補助流路８が構成要素９〜１２を介して加圧呼吸ガスの供給を受けると、対応するガス状噴流が傾斜面１４ｂに衝突し、これは呼吸ガスの噴流を軸心１６に向かって（図１の矢印Ｆ）ガス状噴流を偏向し、該先端開口１７を起点とし先端部３の軸心１６に沿って先端開口７に向かって延びる楕円形の圧力ゾーン１８を主流路５の先端部３内に発生させる。圧力ゾーン１８の断面積は、凹み１４から先端開口７に向かって漸減し、該圧力ゾーン１８は管４の内壁１５から離れるように継続して動き管４の先端部３の中心部のみを占める。圧力ゾーン１８の下流で、呼吸ガスの偏向噴流は軸心１６の近傍で低圧ゾーン１９を発生し、これは基端開口から先端開口に向かう主流路５内ガス循環を促進する。これは患者の吸入を増進する。
【００２４】
少なくとも一つの補足流路２０が管４の管壁の中に設けられており、管４の先端面４Ｄの２０Ａで外部に開放し、圧力タップとして機能している。
【００２５】
安全上の理由により、校正排気弁２１は管４の基端部２に設けられる。このようにして、偶発的過大圧が主流路５内に生ずる場合には、この過大圧を即座に解消するためにガスが管４の壁を経由して患者の外部に逃げる。
【００２６】
図２及び図３に示されるように、補助流路８は管４の軸心の周りに規則的に配設されている。その数は使用先（成人又は小児）により変動するが、一般には３個と９個の間である。更に、補助流路８の少なくとも一つが、流体医薬を投与するために専用化されている。
【００２７】
本発明による装置の管４は、高圧注入を許容するシリコン又は鉄の選択的なコグを施して、呼吸プローブに既に使用されている如何なる材料、例えばポリ塩化ビニール、から製作できる。
勿論、本発明による装置の寸法は、成人、子供、幼児或いは未熟児だったりする患者の大きさと管とを適合する形態に本質的に依存して大きく変動する。
【００２８】
更に装置１は、管４の基端部２の開口６に接続ライン２３を介して、及び補足流路２０に接続ライン２４を介してそれぞれ連絡しいる供給制御装置２２を有している。
供給制御装置２２は、供給源２５を経由して加圧呼吸ガスの供給を受けるが、供給制御装置２２は調節可能な減圧器／流量計２７が設けられている導管２６を介して連絡している。
【００２９】
減圧器／流量計２７の出口は、分岐導管２８を介して導管１２に連絡しているが、これには第１の制御弁２９，第２の制御弁３０，及び湿度調整装置３１が直列的に設けられている。
制御弁２９は、接続ライン３２を介して供給制御装置２２により制御される。
【００３０】
制御弁３０は、接続ライン３４を介して検出器３３により制御される。検出器３３は、患者の呼吸中において吸い込みから吐き出しへの変化を検出できる圧力センサ又は流量センサである。検出器３３の計測口３５は先端開口７の近くに設けられている。
【００３１】
先端部３内において計測口３５と傾斜した偏向面１４ｂの間に配置されて、中央の圧力ゾーン１８を取り囲み、且つ該中央の圧力ゾーン１８と流路５の先端部３の内壁１５との間に位置する環状外周空間３７を少なくとも幾分局所的に占めるリング３６が配設されている。
そのようなリング３６によって、上述されているように、圧力ゾーン１８を生成するに必要とされる呼吸ガス源２５の圧力は低下することができる。
【００３２】
普通、リング３６と傾斜した偏向面１４ｂとの間隔ｄは、主流路５の先端部の直径に近い。
しかしながら、呼吸ガス源２５の圧力の必要な最適低減を達成するためには、二重矢印３８によって示されるようにこの距離ｄを調節自在にするのが有効である。同じ理由により、二重矢印４０によって示されるように、リング３６の中心開口３９の直径を調整自在にするのが又有効である。この二重調整は、主流路５の先端部内に滑りにより取り付けられるように選択されることができる数個の交換可能なリング３６のセットによって達成される。リング３６は、代替的に膨張によって内径が変更され得る膨張自在のカフス状部材によって構成される。
【００３３】
本発明による装置１の操作モードは次のようになる。
人工呼吸モードにおいて、供給制御装置２２は一方において、導管１２にガスが供給されないように接続ライン３３を介して弁２９を閉じるように制御し、そして他方において、接続ライン２３を通して管４に呼吸ガスを送る。この装置２２は、導管２６から受け入れ且つ管４に送る呼吸ガスの圧力及び流量を調整することが可能な手段（図示しない。）を有している。もし過大圧力が患者の気道内に発生したら、補足流路２０と接続ライン２４を介して検知され、そして操作を停止する装置２２に伝えられる。更に、もしこの過大圧力が、校正弁２１の校正閾値を越えると、例えば補足流路２０が粘液によって閉塞され、過大圧力情報を装置２２に伝達できないので、この弁２１は開放し、基流路５は大気に連通される。
【００３４】
呼吸補助モードにおいて、供給制御装置２２は、開口６を大気に連通させるために接続ライン２３を断ち、そして弁３０，湿度調整装置３１、及び補助流路８を通して呼吸ガスの連続又はパルス噴流を患者に送るように接続ライン３３を介して弁２９を制御する。
従来装置よりも低い供給源圧力２５を用いて、圧力ゾーン１８及び低圧ゾーン１９はこのようにして形成され、患者の容易な通気を可能とする。そして患者は容易且つ自由に吸い込むことができる。吸い込みの後に、患者が吐き出しを始めると、検出器３３がこの吐出の開始を検出して弁３０を閉じるように制御する。このようにして、呼吸ガスの噴流、圧力ゾーン１８及び低圧ゾーン１９は消滅し、患者は主流路５を通して自由に吐き出すことができる。
もし通気中に、上述したように患者の気道に過大圧力が発生したら、過大圧力は検知され、補足流路２０を経由して伝達されて、装置２２が弁２９を閉じ、そして導管２８が患者へガスを送るのを停止する。
【００３５】
【発明の効果】
このようにして、上述のことから、本発明が穏やかな圧力源を用いて、効率的で信頼性のある湿度調整された呼吸補助を、既知のプローブには固有的であった死腔を殆ど完全に無くしつつ、齎すことが明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例装置の図式図及び拡大された軸方向断面で示す部分図である。
【図２】図１のII−IIに沿う断面図である。
【図３】図１のIII−IIIに沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 装置
２ 基端部
３ 先端部
４ 管
５ 主流路
６、７ 開口
８ 補助流路
９ リング
１０ 室
１１ 切り欠き
１２ 導管
１３ ストッパ
１４ 凹み
１５ 内壁
１６ 軸心
２０ 補足流路
２１ 校正排気弁
２２ 供給制御装置
２３、２４ 接続ライン
２５ 供給源
２６ 導管
２７ 減圧器／流量計
２９、３０ 制御弁
３１ 湿度調整装置
３６ リング

Claims (7)

1. 内壁（１５）を備えた主流路（５）を形成すると共に、中心軸心（１６）、基端部（２）及び先端部（３）を有する管（４）であって、前記主流路（５）が患者の呼吸器系を外部に連通するように前記先端部（３）を介して前記患者の前記呼吸器系に連結されるように計画された該管（４）と、
   先端部及び基端部を有し、呼吸ガスの噴流を前記呼吸器系に吹き込むように導管（２８）を介して呼吸ガス源（２５）に該先端部で連結された少なくとも一つの補助流路（８）をと、を備え、
   該補助流路の前記先端部は、前記主流路（５）の前記先端部近傍で前記主流路（５）に開口する先端開口（１７）を有しており、
   さらに、前記主流路（５）の前記中心軸心（１６）に向かって前記呼吸ガスの噴流を反らす反らし手段（１４ｂ）を備え、
   該反らし手段（１４ｂ）は、前記補助流路（８）の前記先端開口に向き合って設けられ、その結果、楕円形の圧力ゾーン（１８）が前記呼吸ガスの噴流に関して該反らし手段の後流で前記主流路（５）の内部に形成され、
   前記圧力ゾーン（１８）は、前記中心軸心（１６）周り且つ前記先端開口（１７）を起点とした断面積を有すると共に、前記中心軸線（１６）周りの前記主流路の中心部のみを占めるように且つ前記内壁（１５）及び該圧力ゾーン（１８）間に位置する、前記主流路の環状外周空間（３７）により取り囲まれるように、前記主流路の前記内壁（１５）から離れるに従い前記断面積が徐々に減少するように前記主流路（５）の前記中心軸心（１６）に沿って前記先端部の方向に延びて形成されている、呼吸補助装置において、
   該呼吸補助装置は、前記呼吸ガスの噴流に関して前記反らし手段（１４ｂ）の下流で前記主流路（５）内に配設されたリング（３６）を備えており、
   該リング（３６）は、前記主流路（５）の内径を減少させ、そして、前記内壁（１５）と前記圧力ゾーン（１８）との間に位置する、前記主流路の前記環状外周空間（３７）を少なくとも部分的に閉じることにより前記圧力ゾーン（１８）を取り囲んでいる呼吸補助装置。
2. 前記リング（３６）を前記反らし手段（１４ｂ）から離隔する距離（ｄ）が前記主流路（５）の前記先端部の内径に略等しい請求項１記載の呼吸補助装置。
3. 前記リング（３６）を前記反らし手段（１４ｂ）から離隔する距離（ｄ）が調節自在である請求項１記載の呼吸補助装置。
4. 前記呼吸ガス源（２５）を前記補助流路（８）に連絡する前記導管（２８）に湿度調整装置（３１）を有する請求項１記載の呼吸補助装置。
5. 種々の内径を持つ交換自在のリングのセットを有する請求項１記載の呼吸補助装置。
6. 前記呼吸ガス源（２５）を前記補助流路（８）に連絡する前記導管（２８）に設けられた制御弁（３０）を有し、該制御弁（３０）が患者の吐き出しを検知するセンサ（３３）によって制御される請求項１記載の呼吸補助装置。
7. 前記センサ（３３）が前記患者の吐き出しを前記リング（３６）の下流、即ち前記反らし手段（１４ｂ）から離れる方向で検知する請求項６記載の呼吸補助装置。

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