JP4881320B2 - ガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングと、患者側の呼吸装置に接続し得る第１のポートと、患者に対して両方向にガスが流れることができるガス処理素子と、このガス処理素子を通して患者に酸素を供給する第２の酸素供給ポートとを有し、前記酸素供給ポートが管状のステムの形状をなすガス処理装置に関する。

本発明は、これに限定するものではないが、特に、患者の呼吸装置に接続する種類の熱および湿気交換器（ＨＭＥ）に関する。

気管切開チューブ又は気管内チューブのように、患者が気管内に挿入されたチューブを通して呼吸する場合、気管支へのガスフローは鼻を通過するように温められかつ湿気を帯びることはない。ガスがなんらかの方法で温められかつ湿気を帯びることがない限り、このことは患者の咽喉を傷つけ不快にするおそれがある。ガスは換気回路中の加湿器により調整されるが、最も便利なように、熱および湿気交換器（ＨＭＥ）が用いられる。ＨＭＥは小さく、軽量の装置であり、吸湿性物質で処理されたペーパー又は発泡体のような１個以上の交換素子を有する。患者が息を吐き出す際に、ガスは交換素子を通過し、交換素子に熱および湿気の大部分を引き渡す。患者が息を吸う際には、ガスは反対方向に交換素子を通過して、交換素子中における大部分の熱および湿気を吸収し、その結果患者により吸われたガスは温められかつ湿気を帯びる。これらのＨＭＥは低コストであり一回使用の後に使い捨てできるため、清掃の必要がなく、またいかなる二次感染を引き起こすおそれもない。これらは呼吸回路に接続するか、または、単に気管チューブの機械側端部に接続し、患者が自発的に呼吸している大気中に開放した状態にすることができる。

ＨＭＥ、Ｔｈｅｒｍｏｖｅｎｔの商品名（「Ｔｈｅｒｍｏｖｅｎｔ」はスミスズ・インターナショナル社の登録商標）の下で英国ケント州ハイズのスミスズ・インターナショナル社により、ＴｒａｃｈＶｅｎｔの商品名（「ＴｒａｃｈＶｅｎｔ」はハドソンＲＣＩ社の登録商標）の下でハドソンＲＣＩ社により、又ＤＡＲ社、Ｍｅｄｉｓｉｚｅ社、Ｉｎｔｅｒｓｕｒｇｉｃａｌ社、および他の製造業者により販売されている。ＨＭＥは、大抵の場合、酸素供給チューブを接続することができる酸素吸入ポートを有する。これは、ＨＭＥを経由して患者に補助酸素を投与することを可能にする。有利なことに、酸素ポートは患者から離れる側のＨＭＥ素子の側面に開口し、したがって、酸素は患者に届く前にＨＭＥ素子を必ず通過しなければならない。酸素供給ポートを備えたＨＭＥの従来例は、以下の特許文献に記載されている。
英国特許第２３９１８１６号明細書 国際公開第０１／７２３６５号 米国特許第５５０５７６８号明細書 スウェーデン国特許第５１６６６６号明細書 米国特許第３８８１４８２号明細書 独国特許第２０３０２５８０号明細書 独国実用新案第２０１１４３５５号明細書 国際公開第９７／０１３６６号 米国特許出願公開第２００２／０１５７６６７号明細書 米国特許第６４２２２３５号明細書 欧州特許第１２０８８６６号明細書 米国特許第４９７１０５４号明細書

ＨＭＥは多くの場合気管チューブの端部に接続されているため、ＨＭＥの構造はできる限りコンパクトであることが望ましい。

本発明の目的は、従来に代わるべきガス処理装置を得るにある。

本発明によれば、上述の種類のガス処理装置において、ハウジングの外表面に窪みを設け、不使用時には酸素供給ポートの大部分が窪み内に収まる構成したことを特徴とする。

本発明装置は、好適には、ハウジングの両側の端部に２個のガス処理素子を有する構成とする。酸素供給ポートは、ハウジングの両側端部間の中間に配置する。ガス処理素子のそれぞれを、ＨＭＥ交換素子とする。好適には、ハウジングを細長の形状とし、酸素供給ポートがハウジングの軸線方向にほぼ直交する方向に延在する構成とする。酸素供給ポートを、ポートの大部分が窪み内に収まる第１位置から、酸素供給チューブとの接続のために前記ポートが前記窪みから突出する第２位置に変位可能にする。酸素供給ポートは、回転または滑動によって変位可能にする。ハウジングは、第１ポートのほぼ反対側に位置する吸引開孔を有し、この吸引開孔をフラップによりカバーし、このフラップは、吸引用カテーテルを患者側呼吸装置内に吸引開孔から挿管できるよう、変位可能にする。酸素供給通路は、好ましくは、ハウジングに沿って延在させ、またガス処理素子の各々における外表面上に開口させ、酸素供給ポートを酸素供給通路に対してある角度に指向させ、酸素供給ポートから酸素供給経路に流入できる位置で酸素フローが流れの方向を変化させ、酸素供給通路の断面積を酸素供給ポートの断面積より大きくし、酸素が酸素供給ポートから酸素供給通路に流入する位置で酸素圧が低下する構成にする。

本発明によるＨＭＥの実施例を、添付図面につき説明する。

まず、図１〜図４に関して、ＨＭＥは、継手部またはポート２を備える外側ハウジング１を有しており、ポート２により気管チューブ３に接続する。ハウジング１は、両側の端部に２個の熱および水分のための交換素子４を支持し、これら交換素子４により患者に供給されるガスを温めまた湿気をもたせる。酸素供給ポート５を、ハウジング１に取り付け、必要なときに患者に補助酸素を供給できるようにする。

ハウジング１は、ほぼ円筒状であり、剛性プラスチック材から鋳造する。患者用継手部２は、ハウジングの長さの中間部分からハウジングの半径方向外方に突出させ、またテーパ付き内面２０を有しており、このテーパ付き内面２０を気管チューブ３の端部における標準雄形テーパ付き継手部２１に接続し得るようにする。継手部２は、交換素子４の内面に連通するハウジング１の内部空間２２に開口する。

交換素子４は、それぞれ従来型であり、水分保持を促進する吸湿性の塩で処理した波形ペーパーの渦巻きロールを有するディスク形状とする。交換素子４は、ハウジング１の軸線に交差する方向に延在させ、内方に突出する環状のフランジ２３，２４により、ハウジングの端部に保持する。各交換素子４の外表面３０は、ハウジング１の端部と対応するフランジ板２３，２４との間に形成される湾曲溝孔３１の後方に配置する。各湾曲溝孔３１は、ハウジング１の下側側面に沿う隆起部３３中で、ＨＭＥの長手方向に延びて存在（延在）する酸素導管３２に連通する。交換素子４の外表面３０とハウジング１の端部との間のスペースは、交換素子４を接触および汚染から保護するのに役立つ。

ハウジング長さの中間部分で、隆起部３３を、ハウジング１の外部下側側面にテーパ付きの窪み４０によって分断する。窪み４０の深さは、隆起部３３の幅の約半分とし、酸素導管３２は窪みの裏側では減少した幅でハウジング１の全長にわたり連続し、その結果両側端部における溝孔３１は、酸素導管３２を介して互いに連通する。窪み４０は、酸素供給ポート５を収容しかつ保護するのに役立つ。

酸素供給ポート５は円形のテーパ付き外側断面を有するステム５１により形成し、このステム５１の外方遊端５２は、その内方端部５３より小さい直径を有する。酸素供給ポート５は、継手部２に対して平行にこの継手部２とは反対方向、すなわち、ハウジング１の軸線に対して直交する方向に突出する。酸素供給ポート５は、ハウジング下側面の窪み４０内に配置し、酸素供給ポート５の長さは酸素供給ポートが窪みの範囲内に完全に収まる長さとする。ＨＭＥの変更例においては、酸素供給ポートはその全長の大部分が窪みの範囲内に収まるならば、酸素供給ポートは窪みから僅かにはみ出るようにすることができる。酸素供給ポート５の周囲の窪み４０内の空間は、例えば酸素供給チューブ（図示せず）の端部における雌形継手部を押し込み、ポートに保持できるようにする。

酸素供給ポート５に供給される酸素は、ポートを貫通する比較的細い通路を流れ、酸素導管３２の幅減少区域３２′に流入する。この幅減少区域３２′の空間は、酸素供給ポートを通る通路の断面積（通常約３．１ｍｍ^２）より大きな断面積（通常約１３．４ｍｍ^２）を有しており、これにより酸素フローが酸素供給ポート５から区域３２ ′に流れ込む際に酸素圧が降下することになる。酸素フローが酸素供給ポート５から出て両方向に流れ出る際に、酸素フローは急激に９０°にわたり流れの方向を変える。流れの方向この急変は、乱流および更なる圧力降下を生じる。酸素は幅減少区域３２′から主区域３２の両側端部に流れ込み、また、これら主区域３２が幅減少区域３２′より大きな断面積（通常約４７．９ｍｍ）を有するために、酸素圧の更なる降下が結果として起こる。酸素供給ポート５からの両側方向への酸素フローは、ポートが中央に配置されていること、およびポートが左右対称に配置されていることから、ほぼ等しい。酸素は、酸素導管３２に沿って流れ、溝孔３１から２個の交換素子４の外表面３０上に流出する。このようにして、補助酸素は、気管を通過する前には、交換素子４を通過しなければならない。その結果酸素は、外気と同じように温められかつ湿気を帯びる。酸素供給ポート５から交換素子４の外表面への酸素フロー通路のジオメトリによって生じる圧力降下は、溝孔３１からのフローの割合を減らして、最大の割合の酸素が交換素子を通過せずに交換素子の領域に残ることを確実にする。このことは、交換素子４の領域で外気との酸素混合効率が最大となることを、従って患者に供給される濃度酸素が最大となることを確実にするのに役立つ。

ＨＭＥは、さらに、気管チューブの継手部２の直ぐ反対側に位置する吸引アクセス用の開孔６０を有する。開孔６０は、長方形で通常はカバーまたはフラップ６１によりカバーして閉鎖し、このフラップの一方の端部はハウジング１と一体に形成し、ウェブまたは一体ヒンジ６２によりハウジングに取り付け、この一体ヒンジ６２は、フラップが開孔上で上下動できるように屈曲可能とする。フラップ６１の端縁と開孔６０は、フラップが開孔の所定位置にスナップ嵌合し、ほぼ気密の封止を生ずることができるよう、形成する。フラップ６１の遊端６３はハウジング１から遠ざかるように曲げ出し、フラップが閉じた際のリップを形成し、このリップによりフラップを掴んで開けることができるようにする。患者の気管チューブ３を吸引する必要がある場合には、臨床医はフラップ６１を開いて、継手部２を通して気管チューブに吸引チューブを挿管する。これによりＨＭＥを取り除く必要を回避することができる。フラップ６１の開孔６０における嵌合は、例えば咳のように、患者により圧力が上昇した場合には外に外れることができるようにすることもできる。このことは、圧力を逃がす性能を提供する。吸引開孔６０の寸法は比較的大きくし、その結果吸引用カテーテルと吸引開孔の端縁との接触が最小限になるようにカテーテルを挿入することができ、カテーテルをこすりつけることを最小限にすることによりカテーテル外面の分泌物が剥がれ落ちてＨＭＥ内に残る危険性を減少する。好ましくは、吸引開孔６０の幅は、ＨＭＥが使われる気管チューブ３の内径と少なくともほぼ等しくし、通常幅は約１０ｍｍであり、深さは約１６ｍｍとする。吸引用カテーテルは、気管チューブの内径の半分以下とした外径にすべきであり、通常吸引用カテーテルの最大寸法は１６Ｆ、すなわち外径５．３ｍｍであり、内径１０ｍｍの気管チューブに使用する。

上述のように、酸素供給ポートがほぼ完全にその境界範囲内に収まる窪みに酸素供給ポートを配置することにより、ＨＭＥはコンパクトな構成をとることができ、不使用時にＨＭＥの表面が隣接するチューブ、包帯、ワイヤ等にひっかかることがない。

酸素供給チューブに接続する場合には、酸素供給ポートを窪み内に隠す必要はない。代わりに、不使用時にポートを窪み内に隠れるポジションから、使用時にはポートを窪みから突出するポジションに移動可能にする。

図５〜図８に示す実施例の構成においては、酸素供給ポート１０５は、外側テーパ付き部分１０６と、この外側テーパ付き部分に直交するよう突出する短い内側ステム１０７とを有する。図８に明示されているように、ステム１０７は中実とし、そして２股の歯付き端部１０８を形成し、この歯付き端部１０８は、ハウジング１０１の内部空間１２２内へ、窪み１４０の上側壁１１０を貫通する貫通孔１０９に対するスナップ嵌合部とする。ステム１０７の一方の側面は、後壁１４７と貫通孔１０９に隣接する窪み１４０の側壁１４８との間のコーナーに形成される凹んだキャビティ１４６内に、緊密に摺動接触する。キャビティ１４６は、後壁１４７に位置する小開口１４９を有し、壁を貫通して酸素導管１３２に開口する。

通路１５２は、ポート１０５の外側部分１０６を軸線方向に貫通し、開口している前方端部１５１からステムの壁に形成した後方開口１５３に至る。酸素供給ポート１０５は、ステム１０７の軸線の周りに９０°にわたり回転可能とし、歯付き端部１０８が貫通孔１０９に嵌合していることによりステムが貫通孔１０９内で回転できるとともに、ステムと貫通孔との間の摩擦が十分であり、ポートがどのような角度位置に移動してもポートがその位置を維持するのを確実にする。図５に示すポートが収納される状態において、外側部分１０６はハウジング１０１の軸線方向に平行に延在し、窪み１４０の後壁１４７と共にハウジングの外表面に平行に延在する。外側部分１０６の全長は窪み１４０内に配置され外側部分の幅のわずかな部分がはみ出るにとどまり、その結果ポート１０５の大部分が窪みの境界内に収まる。この状態では、ステム１０７の曲面は、開口１４９を通るいかなるガスの流れも遮断する。酸素供給ポート１０５が収納される場合に、図５に示すように、ＨＭＥの外表面は突起により中断されることはほとんどなく、その結果ＨＭＥはコンパクトに収納した形態をとる。

酸素供給ポート１０５を、（図６、７及び８に示すように下方から見て）９０°時計回りに回動するとき、外側部分１０６はハウジング１０１の軸線に直交して外方に突出し、その結果酸素供給チューブを容易に接続することができる。この状態では、酸素供給ポート１０５の後方開口１５３が開口１４９に整列し、この結果酸素が酸素導管１３２に沿って流れることができる。

酸素供給ポートを展開位置と収納位置との間を回転により移動可能にすることは、重要なことではない。図９に示すように、ポート１０５′は、線形的に摺動可能な抜き差し方式にすることもできる。この構成では、ポート１０５′の内側ステム１４１′を、導管１３２′に開口する短く半径方向に延在するチューブ１７０の外面に、抜き差し摺動可能に取り付ける。外側ステム１４２′は、回動可能なポート１０５と同様に内側ステム１４１′に直交するよう延在する。抜き差し運動は、ポートの収納位置においてポート１０５′のほぼ全体が窪み１４０′の境界内に収納されるのに対して、ポートが展開位置に完全に引き出される際には、外側ステム１４２′は窪み１４０′の外側に突出し、その結果酸素供給コネクタを容易に外側ステムに嵌合することができる。チューブ１７０上への内側ステム１４１′の取り付けは、例えばポート１０５′の回転を防止または許容するようにすることができる。回転を防止する場合、外側ステム１４２′は、ＨＭＥの軸線方向に平行な状態でのみ突出が限定される。回転が許容される場合、外側ステム１４２′は窪み１４０から引き抜かれた後、いかなる所望の方位にも回動することができる。ポート１０５′が突出した場合、ポートの回転は窪み１４０′の側面と接触して阻止されることがないので、ポートは３６０°の範囲にわたり回転することができる。ポート１０５′は、収納位置において、ポートを通るガスの流れを制限する構成にすることができる。これは、ポート１０５′が収納された場合にチューブ１７０の端部を遮断する構造をポートの内部に作る方法により行うことができる。代案として、収納位置において、外側ステム１４２′の開口端部は、窪み１４０′の内部に形成した構造部により遮断するように構成することもできる。チューブ１７０の外面を包囲する内側ステム１４１′の代わりに、他の構成がチューブの内側に抜き差し動作で突入する内側ステムを有する構成にすることもできる。ポートはある角度曲折させる必要はなく、単に真っ直ぐな形状とし、抜き差し運動の軸線に整列するようにすることもできる。この構成において、酸素チューブへの接続を容易にするために、ポートが突出展開位置でロックできるようにすることが望ましい。これは、プルアンドツイストのバヨネット動作により達成できる。使用後ポートのロックを解除し、窪み内の収納位置に収まる。

本発明はＨＭＥｓに限定されるものではなく、ガス処理素子をフィルタとするような他の装置でも使用できると理解されたい。

気管切開チューブの端に接続するＨＭＥの側方からの斜視図である。 ＨＭＥの別方向からの斜視図である。 ＨＭＥの下側から見た斜視図である。 ＨＭＥの部分断面図である。 酸素供給ポートがしまい込まれている他の実施例におけるＨＭＥの斜視図である。 酸素供給ポートが突出している図５のＨＭＥの側面図である。 酸素供給ポートが突出している図５のＨＭＥの下側から見た図である。 酸素供給ポートが伸び出しているＨＭＥの断面図である。 さらに他の変更した実施例であるＨＭＥの側面図である。

Claims (5)

1. ハウジング（１，１０１）と、患者側の呼吸装置（３）に接続し得る第１のポート（２）と、患者に対して両方向にガスが流れることができるガス処理素子（４）と、このガス処理素子（４）を通して患者に酸素を供給する第２の酸素供給ポート（５）とを有し、前記酸素供給ポート（５）が管状のステムの形状をなすガス処理装置において、前記ハウジング（１）の外表面に窪み（４０）を設け、前記酸素供給ポート（５）は前記窪み（４０）内に収まる構成とし、前記酸素供給ポート（５）を前記第１のポート（２）に平行に延在させ、前記ハウジング（１）には、前記第１ポート（２）の側とは直径方向反対側に位置する吸引開孔（６０）を設け、前記ハウジング（１）に対して一体ヒンジ（６２）により連結したフラップ（６１）によって前記吸引開孔（６０）をカバー可能にし、前記フラップ（６１）を、前記患者側呼吸装置（３）内に吸引カテーテルを前記吸引開孔（６０）から挿管できるよう変位可能に構成し、酸素供給通路（３２）を、前記ハウジング（１）に沿って延在させ、また前記ガス処理素子（４）の各々における外表面（３０）上に開口させ、前記酸素供給ポート（５）を前記酸素供給通路（３２）に対してある角度に指向させ、前記酸素供給ポート（５）から前記酸素供給通路（３２）に流入できる位置で酸素フローが流れの方向を変化させ、前記酸素供給通路の断面積が前記酸素ポートの断面積より大きくし、酸素が前記酸素供給ポートから前記酸素供給通路に流入する位置で酸素圧が低下する構成としたことを特徴とするガス処理装置。
2. 前記装置は、前記ハウジング（１）の両側の端部に２個の前記ガス処理素子（４）を有する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記酸素供給ポート（５）を、前記ハウジング（１）の両側端部間の中間に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ガス処理素子のそれぞれを、ＨＭＥ交換素子（４）としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記ハウジング（１）を細長の形状とし、前記酸素供給ポート（５）が前記ハウジングの軸線方向に対して直交する方向に延在する構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。

Images