JP5758189B2

JP5758189B2 - 水分捕集装置

Info

Publication number: JP5758189B2
Application number: JP2011104502A
Authority: JP
Inventors: 尚史小林; 伸二山森; 鈴木　克佳; 克佳鈴木
Original assignee: Nihon Kohden Corp
Current assignee: Nihon Kohden Corp
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2031-05-09
Also published as: EP2522275A1; JP2012232067A; US20120285458A1

Description

この発明は、呼吸ガスが流れる流路の一部に設けられ、呼吸ガスの連続測定に用いることができる水分捕集装置に関するものである。

サイドストリーム方式（サンプリング方式）による呼吸ガス測定においては、サンプリングチューブを介して呼吸ガスの一部を取り込むため、呼吸ガスに含まれる水分がサンプリングチューブや測定装置において液化し、測定を妨げる虞があり、場合によっては測定装置が故障する可能性がある。

そこで従来においては、水分捕集装置であるウォータートラップを測定装置に前置して、水分を分離するようにしている。しかしながら、このウォータートラップによって呼吸ガスを測定装置へ導く経路が複雑化する場合があり、また、液化した水等が適切にウォータートラップに蓄積されるように圧力を加える必要が生じるなどの問題があり、またウォータートラップにおいて適切に液化を進行させるために冷却機構を備えるなど、構成の複雑化及びコスト高を招来する問題があった。

上記のような複雑化したウォータートラップに対し、ガスサンプリングチューブの外周を親水性材４で被覆し、更に乾燥部材のハウジング３で覆い、ガスサンプリング流路の途中に設けた親水性材６でバクテリア等を捕らえると共に、親水性材４の毛細管現象により水分をハウジング３側へ導くようにし、測定装置側への水の浸入を防止するものが知られている（特許文献１参照）。

国際公開第ＷＯ２０１０／０３０２２６Ａ号パンフレット

本発明は上記のような水分捕集装置における現状に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単で安価な構成によって呼気に含まれる水分を比較的長期に亘って交換することなく捕集することが可能な水分捕集装置を提供することである。

本発明に係る水分捕集装置は、呼吸ガスが流れる流路に設けられ、呼吸ガスと接触する呼吸ガス接触部と、前記呼吸ガス接触部と一体に形成され、外気に触れる外気接触部とにより構成される多孔質体と、天板を有すると共に底面に開口部を有するガス容器部であって、前記開口部から当該ガス容器部の室内に向かって前記呼吸ガス接触部が臨む状態となり、前記外気接触部が前記開口部から前記ガス容器部の外側に突出した状態で前記多孔質体を前記開口部に保持するガス容器部と、前記天板に接続され、呼吸ガスを前記ガス容器部の室内に流入させる流入チューブと、前記天板に接続され、前記ガス容器部の室内に流入した後の呼吸ガスを流出させる流出チューブとを具備することを特徴とする。

本発明に係る水分捕集装置は、流入チューブは流出チューブより前記底面側に備えられることを特徴とする。

本発明に係る水分捕集装置は、流入チューブと流出チューブの間には仕切板が備えられることを特徴とする。

本発明に係る水分捕集装置は、流入チューブと流出チューブの少なくともいずれかには金属部材が挿入されていることを特徴とする。

本発明に係る水分捕集装置によれば、多孔質体により構成されているため、呼吸ガスに含まれている水分が液化した場合に的確に水分を捕集して保持することができる。また、外気接触部が多孔質体により呼吸ガス接触部と一体に構成されているため、上記捕集された水分が外気接触部へ移動して蒸散されるので、水分の捕集しながら蒸散を可能とするため、比較的長期に亘って使用することが可能である。さらに水分捕集装置はシンプルな構造であるため、装置構成を単純化するだけでなく、装着も容易であるなど、取り扱いが極めて容易である。

本発明に係る水分捕集装置によれば、ガス容器部に流入チューブから呼吸ガスが流入し、このガス容器部から流出チューブを介して測定装置へ呼吸ガスを導く場合に、ガス容器部が、呼吸ガス接触部を臨ませた状態で当該呼吸ガス接触部を保持するので、ガス容器部において水分が捕集されて呼吸ガス接触部に吸収される。

本発明に係る水分捕集装置によれば、天井側からガス容器部に流入した呼吸ガスの水分が捕集されて、重量により底部側の呼吸ガス接触部に吸収され、適切な水分捕集が行われる。

本発明に係る水分捕集装置によれば、流入チューブは流出チューブより前記底面側に備えるため、液化した水分が流入チューブから排出された際に、流出チューブに陰圧がかけられていても、流出チューブに誤って吸引されることがない。

本発明に係る水分捕集装置によれば、流入チューブと流出チューブの間には仕切板が備えられるため、液化した液体が流入チューブから排出された際に、流出チューブに誤って吸引されることがない。

本発明に係る水分捕集装置によれば、流入チューブと流出チューブの少なくともいずれかには金属部材が挿入されているため、金属部材近傍の呼吸ガスは急激に冷却され、効率的な水分捕集を可能とする。

本発明の実施形態に係る水分捕集装置を用いた医療システムの一例を示すブロック図。発明の第１の実施形態に係る水分捕集装置を示す斜視図。図２のＡ−Ａ断面図。発明の第２の実施形態に係る水分捕集装置を示す斜視図。発明の第２の実施形態に係る水分捕集装置を示す正面図。図５のＢ−Ｂ断面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態に係る水分捕集装置を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態に係る水分捕集装置１０は、例えば図１に示される人工呼吸器８０と呼吸ガス測定装置２を用いた医療システムに用いることができる。

人工呼吸器８０は、一方向弁である吸気弁８２、感染防止フィルタ８６、加温加湿器８７、ウォータートラップ８８及び呼吸回路８１を介して患者Ａの呼吸器系に接続され、また当該患者Ａの呼吸器系は、呼吸回路８１、感染防止フィルタ９０及び一方向弁である呼気弁８３を介して人工呼吸器８０の排気管９１に接続されており、人工呼吸器８０から吸気弁８２を介して患者に呼吸ガスを送出し、患者の呼吸ガスを呼気弁８３、排気管９１を介して、排気口９１Ａから外部に排出している。

この人工呼吸器８０を含む医療システムにおいては、感染防止フィルタ８６、９０、加温加湿器８７、ウォータートラップ８８及び呼吸回路８１は、交換や滅菌、或いは患者毎に取り換え可能とするために、容易に着脱できるような構成となっている。

また、人工呼吸器８０には当該人工呼吸器８０の各部に電力供給を行う電源部８５が備えられている。尚、手動や別途の圧力源等で作動させる簡易な人工呼吸器においては、電源部を備えていないものもある。

排気口９１Ａには、分岐フィッティング９２が形成されており、この分岐フィッティング９２には流入チューブであるサンプリングチューブ３１が接続され、サンプリングチューブ３１は水分捕集装置１０に接続されている。更に、水分捕集装置１０には流出チューブであるサンプリングチューブ３２が接続され、サンプリングチューブ３２はバクテリアフィルタ３３を介して呼吸ガス測定装置２に接続されている。

第１の実施形態に係る水分捕集装置１０は、図２と図３に示されるように構成されている。即ち、第１の実施形態に係る水分捕集装置１０は、二枚の円盤板が一体に重ねられた形状の多孔質体１１を備える。多孔質体１１の上側の円盤板１２の直径が、下側の円盤板１３の直径よりも短く形成されている。

多孔質体１１は、例えば表面を親水化したポリエチレンを焼結形成により多孔体に成形したもので、旭化成ケミカルズ株式会社のサンファイン（登録商標）と呼ばれる多孔質体を用いることができる。

水分捕集装置１０は、頭部（天井）に天板１４を有し底部が開口したガス容器部１５を備える。このガス容器部１５は、円筒形状であるが、どのような形状であっても良い。ガス容器部１５の開口部には、多孔質体１１の上側の円盤板１２が嵌合し下側の円盤板１３がストッパとなり、全体として多孔質体１１がガス容器部１５の蓋として機能する。

この結果、円盤板１２は、呼吸ガスと接触する呼吸ガス接触部として機能する。また、円盤板１３は、呼吸ガス接触部と一体に形成され、外気に触れる外気接触部として機能する。ガス容器部１５は、呼吸ガス接触部である円盤板１２をガス容器部１５の室内向かって臨ませた状態で当該呼吸ガス接触部である円盤板１２を保持する。

サンプリングチューブ３２のチューブ内において、図２のように、ガス容器部１５に挿入されている先端部には、中空の円筒状の金属部材１６がサンプリングチューブ３２に挿入され、保持される。また図示しないが棒状の金属部材１６が挿入され内壁の摩擦によって保持されても良い。金属部材１６とサンプリングチューブ３２の内壁には間隙が存在し、金属部材１６がサンプリングチューブ３２を閉塞することはない。なお図２において、金属部材１６はサンプリングチューブ３２に挿入されているが、サンプリングチューブ３１に挿入されても良いし、サンプリングチューブ３１と３２の両方に挿入されても良い。

システムの稼働状態において、上記のように構成された水分捕集装置１０を、図１に示されているように、サンプリングチューブ３１、３２に吊り下げて多孔質体１１が最下部に位置する状態として使用することが好適である。このような状態においては、サンプリングチューブ３２から到来する呼吸ガスはガス容器部１５に入り、更にサンプリングチューブ３１から流出する過程において、特にガス容器部１５の内側やサンプリングチューブ３１の金属部材１６が設けられている付近において冷却されて、呼吸ガスに含まれる水分が液化することになる。

なお、図示しないが、サンプリングチューブ３１とサンプリングチューブ３２とは、ガス容器１５内において、異なる長さであっても良い。具体的にはサンプリングチューブ３２から円盤部１２までの距離は、サンプリングチューブ３１から円盤部１２までの距離より短いことが望ましい。サンプリングチューブ３１には陰圧がかけられるが、異なる長さとすることで、サンプリングチューブから液化した液体が、サンプリングチューブ３１に吸引されることを防ぐためである。また、図示しないが、サンプリングチューブ３１とサンプリングチューブ３２との間に液化した液体がサンプリングチューブ３１に吸引されないように、仕切板が設けられてもなお良い。

液化した液体は、多孔質体１１の円盤板１２に吸着され、下方の円盤板１３へと浸透してゆく。円盤板１３における表面の多くは外気と接触しているので、円盤に浸透した液体は蒸散される。このため、多孔質体１１は水分を捕集しながら水分の蒸散を続けることなり、多孔質体１１を長い間に亘り使用することができる。

サンプリングチューブ３１及びバクテリアフィルタ３３を介して呼吸ガス測定装置２へ送られた呼吸ガスは水分捕集装置１０において水分が捕集されており、呼吸ガス測定装置２内において結露することはない。呼吸ガス測定装置２には、例えば二酸化炭素濃度センサなどが含まれており、到来した呼吸ガスを受けて二酸化炭素濃度の測定を行い、結果を図示しない表示器などの出力手段かから出力する。また、呼吸ガス測定装置２の二酸化炭素濃度センサの出力を人工呼吸器８０へ送るによって、患者ＡのEtCO2 を測定して患者Ａのガス交換の状況を監視している。なお、サンプリングチューブ内の吸引圧を大きくした場合、呼吸ガスは水分捕集装置１０において多孔質体１１から漏れ出す可能性もあるが、多くの呼吸ガスは水分捕集装置１０からサンプリングチューブ３１を介して呼吸ガス測定装置２へ導かれる程度の漏れとなるものを選択することができ、厳格な精度を要求されない呼吸ガス測定装置２の測定（特に人工呼吸器の排気口における呼吸ガス測定）においては特に問題なく測定が行われる。

図４〜図６には、第２の実施形態に係る水分捕集装置１０Ａが示されている。この水分捕集装置１０Ａは、中央の多孔質体２１が中空の筒体２２である。この実施形態において筒体２２は円筒形であるが、角筒であっても良く、また、長手方向に真っ直ぐでも良いし曲がっていても良い。

筒体２２の両端には、筒体２２の端部が挿入されるスリーブ２３が嵌合されている。スリーブ２３は例えば金属により構成され、中央部２４が大径であり、筒体２２の端部が挿入される部位は、中央部２４より小径の枠部２５となっている。また、中央部２４における枠部２５と反対側には、先端にテーパ状の抜止部２６が形成された中空のフィッティング部２７が形成されている。このフィッティング部２７は、サンプリングチューブ３１、３２の端部に容易に挿入することができる。

筒体２２の外周部２８は、外気に触れる外気接触部として機能し、筒体２２の孔部に臨む内壁部２９が呼吸ガス接触部として機能する。この第２の実施形態に係る水分捕集装置１０Ａは、図１における水分捕集装置１０に配置して使用することができる。この場合、サンプリングチューブ３２から到来する呼吸ガスは入口側のスリーブ２３に入り、更に筒体２２を介して出口側のスリーブ２３から流出する過程において、スリーブ２３を金属製などとしても良い。この場合、スリーブ２３が設けられている付近において呼吸ガスは冷却されて、呼吸ガスに含まれる水分が液化することになる。

液化した液体は、多孔質体２１の筒体２２における内壁部２９に吸着され、外方の外周部２８へと浸透してゆく。この場合において筒体２２が中央部から両端側にＶ字状に湾曲し、この姿勢において使用されていると、スリーブ２３から筒体２２への水分の浸透が良好に進行することが期待される。外周部２８における表面は外気と接触しているので、浸透した液体は蒸散される。このため、多孔質体２１は水分を捕集しながら水分の蒸散を続けることなり、多孔質体２１を長い間に亘り使用することができる。

２呼吸ガス測定装置１０、１０Ａ水分捕集装置
１１、２１多孔質体１２、１３円盤板
１４天板１５ガス容器部
２２筒体２３スリーブ
２４中央部２５枠部
２６抜止部２７フィッティング部
２８外周部２９内壁部
３１、３２サンプリングチューブ３３バクテリアフィルタ

Claims

呼吸ガスが流れる流路に設けられ、呼吸ガスと接触する呼吸ガス接触部と、前記呼吸ガス接触部と一体に形成され、外気に触れる外気接触部とにより構成される多孔質体と、
天板を有すると共に底面に開口部を有するガス容器部であって、前記開口部から当該ガス容器部の室内に向かって前記呼吸ガス接触部が臨む状態となり、前記外気接触部が前記開口部から前記ガス容器部の外側に突出した状態で前記多孔質体を前記開口部に保持するガス容器部と、
前記天板に接続され、呼吸ガスを前記ガス容器部の室内に流入させる流入チューブと、
前記天板に接続され、前記ガス容器部の室内に流入した後の呼吸ガスを流出させる流出チューブと
を具備することを特徴とする水分捕集装置。
流入チューブは流出チューブより前記底面側に備えられる請求項１に記載の水分捕集装置。
流入チューブと流出チューブの間には仕切板が備えられる請求項１または２に記載の水分捕集装置。
流入チューブと流出チューブの少なくともいずれかには金属部材が挿入されている請求項１乃至３のいずれかに記載の水分捕集装置。