JP6391185B2 - 呼吸回復器装置及びフロー監視 - Google Patents

Description

本発明は、吸気フェーズ中にガスフロー導管から患者にガスを流すよう開き、また呼気フェーズ中に閉じて呼気ガスの大部分が前記ガスフロー導管に流入するのを阻止し、その代わりに大気に流出させる構成とした患者側バルブであって、呼気ガス圧によって開いて呼気ガスを呼気流路に沿って流れるようにする第１弁素子を有する、該患者側バルブを備える種類の装置、呼吸回復器装置、及びフロー監視に関する。

呼吸回復器は、一時的に呼吸できなくなっている患者に呼吸ガスを供給するのに使用する。携帯型呼吸回復器は弾性バッグの形態とすることができ、或る量の空気を患者に供給するためバッグを手動で絞り込み、新たな量の空気を供給できるようバッグを釈放するとバッグは空気を再充填する。代案として、呼吸回復器は、調時バルブ及び様々な他の制御器を有する機械的なデバイスとすることができ、また酸素シリンダに接続し、このデバイスは、呼吸ガス又は呼吸ガスの一部を供給し、また呼吸回復器のコンポーネントを駆動する動力をも供給する。このような呼吸回復器の例は、以下の特許文献１〜８に記載されている。

英国特許第２１７４７６０号明細書 英国特許第２１７４６０９号明細書 欧州特許第３４３８１８号明細書 欧州特許第３４２８８３号明細書 欧州特許第３４３８２４号明細書 英国特許第２２８２５４２号明細書 欧州特許第６９１１３７号明細書 英国特許第２２８４１５９号明細書 英国特許第２２７０６２９号明細書

これら呼吸回復器は、周期的にガスを患者に通常呼吸に適合する流量で供給するよう構成する。呼吸回復器又は人工呼吸器のユーザーに対して呼気の１回換気量の指標、すなわち、各サイクルで患者が吐き出した息のガス量を提供することができるようにするのが望ましい。通常、フローは患者バルブと患者との間におけるラインに接続した個別のフローセンサによって測定する。フローセンサはフラップ素子を有し、このフラップ素子は、開孔の両側の側面間で移動しかつ両方向のフローによって開くが、吸気フロー及び呼気フロー双方に対しては阻止する。フラップ素子の両側の側面に開口する圧力ラインは、それぞれに対応する圧力センサまで延在し、フラップ素子の両側における圧力差の指標を計算し、また次にフローの流量を導き出すことができる。これら装置は、吸気フロー及び呼気フローの双方を阻害する欠点を有する。

本発明の目的は、とくに、呼吸回復器又は人工呼吸器に使用してフローを監視するための装置及び方法を得るにある。

本発明の一態様によれば、上述の種類の装置を提供し、この装置は、前記呼気流路における第１弁素子の下流側に配置した第２弁素子を有し、前記第２弁素子は、呼気フェーズ中に前記第１弁素子を通過するガス圧によって開き、前記第２弁素子は大気に開口するチャンバに連通し、また前記装置は、前記患者側バルブから延在する圧力監視用に２つの第１チャネル及び第２チャネルを備え、前記第１チャネルは、前記第２弁素子の上流側の側面に加わるガス圧力にさらされるよう開口し、前記第２チャネルは、前記第２弁素子の下流側の側面に加わるガス圧力にさらされるよう開口し、また前記第１チャネル及び第２チャネルは、前記第２弁素子の両側における圧力差から呼気ガスフローの指標を出力する差圧測定装置まで延在することを特徴とする。

本発明装置は、好適には、呼気ガスフローから呼気の１回換気量指標を導き出す処理部、例えば、呼気ガスフロー出力を時間積分することによって導き出す処理部を有する。前記第１チャネル及び第２チャネルは、好適には、前記ガスフロー導管の内側に沿って導管長さの大部分にわたり延在する。好適には、前記ガスフロー導管は、１条の可撓性波形管材によって設ける。前記第２弁素子は、好適には、フラップ弁を有するものとする。

本発明の他の態様によれば、呼吸回復器と、上述した第１態様による装置とを備える呼吸回復器システムであって、前記ガスフロー導管を、前記呼吸回復器のガス出口に接続する、該呼吸回復器システムを提供する。

前記呼吸回復器は、好適には、ガス作動呼吸回復器とする。

本発明のさらに他の態様によれば、呼気ガスのみが流れる呼気流路と、及び吸気フロー中にほぼ閉じ、また呼気フロー中に開く一方向弁とを有する患者の呼吸回路におけるフローを監視する方法を提供し、この監視方法は、前記一方向弁の上流側の側面から圧力出力を導き出すステップと、前記一方向弁の下流側の側面から圧力出力を導き出すステップと、並びに前記上流側の圧力出力及び前記下流側の圧力出力からフロー指標を導き出すステップと、を有することを特徴とする。

本発明のさらに別の態様によれば、患者側のバルブ組立体であって、前記組立体の装置側端部と患者側端部との間にガス流路を有し、前記ガス流路は、患者側端部領域及び装置側端部領域を有し、前記装置側端部領域は、患者に供給する吸気ガスフローのみを受け入れるよう構成し、前記患者側端部領域は、吸気ガスフロー及び患者からの呼気ガスフローの双方を受け入れるよう構成した、該バルブ組立体を提供し、前記バルブ組立体は、前記患者側端部領域から呼気フェーズ中に開くバルブを経由する呼気ガス流路に至る開口を有し、これにより呼気ガスが呼気フェーズ中に前記呼気ガス流路に沿って流れるよう構成し、また前記呼気ガス流路は、前記呼気ガス流路内に配置して、前記呼気ガス流路に沿うガスフローを表す出力指標を発生する構成を有することを特徴とする。

前記呼気ガス流路内に配置した構成は、逆止弁と、及び前記逆止弁の両側の側面に向けて開口する第１圧力感知チャネル及び第２圧力感知チャネルとを有する。

以下に、本発明による患者呼吸回路を有する呼吸回復器システム及びその使用方法を、例示として添付図面につき説明する。

呼吸回復器システムを概略的に示し、また圧力監視センサを概略的に示す。 患者側バルブ組立体及びガス導管の一部切除して示す斜視図であり、呼気フェーズ中のガスフローを示す。 吸気フェーズ中における患者側バルブ組立体及びガス導管の一部切除して示す斜視図である。 吸気フロー及び呼気フローにおける圧力差変化がどのようになるかを示すグラフである。 患者側バルブの出口における逆止フラップ弁の斜視図である。

先ず、図１につき説明すると、呼吸回復器システムは、呼吸回復器１のユニットと、呼吸回復器のガス供給入口１０に接続した酸素シリンダ２と、及び換気ガス出口１１に接続した患者側の呼吸回路３とを備える。

呼吸回復器１のユニットは、「Ｐａｒａｐａｃ」という商標名（”Parapac”はスミスズ・メディカル・インターナショナル社の登録商標）の下でスミスズ・メディカル・インターナショナル社（Smiths Medical International Limited）によって販売されているのと同様のものであり、呼気の１回換気量を計算しまたディスプレイ１２に表示する機能が付加されている。呼吸回復器１のユニットは、機械的ガス作動型であり、酸素シリンダ２からのガスが呼吸ガス又は呼吸ガスの一部を供給するとともに、呼吸回復器のコンポーネント、例えば、調時バルブ、空気取込み混合器及び様々な他の制御器を駆動する動力を供給する。呼吸回復器１は、呼吸の吸気フェーズ中に調整可能な周期的ガス混合気をガス出口１１に、またこのガス出口１１から呼吸回路３に供給する。

呼吸回路３は、２つの主コンポーネント、すなわち、ガス供給導管３０と、患者側バルブ組立体３１とを有する。ガス供給導管３０は、可撓性で波形チューブ３０′の形態をとり、またこのチューブに沿って延在する２つの小ボア圧力監視チャネル又はライン３２及び３３を有する。呼吸回路３の装置側端部３４で圧力ライン３２及び３３はそれぞれのスピゴット３５及び３６に接続し、これらスピゴット３５及び３６は呼吸回復器１におけるそれぞれに対応する圧力センサ３２０及び３３０（その機能を後で説明する）にガス接続する。スピゴット３５及び３６は、ガス出口１１内、又はガス出口１１の一方の側面に配置することができる。

図２Ａ及び２Ｂにつき説明すると、患者側バルブ３１は、ほぼＴ字状断面の装置は外側のハウジング４０を有し、このハウジング４０は一方の装置側端部に管状の突出部４１を有し、この突出部４１に導管３０の患者側端部を嵌め込む。ハウジング４０の反対側の患者側端部における突出部４２は、装置側端部の突出部４１と軸線方向に整列して前方に突出する。患者側端部の突出部４２は普通のルエル式のテーパ付き接続面４３を有する。使用にあたり、患者側端部の突出部４２は、フェースマスク、気管チューブ、喉頭マスク、又はガスを患者に出入りさせることができる他の人工気道に接続する。通常は、ＨＭＥ（heat and moisture exchange element）を患者側バルブ３１とフェースマスク等との間に接続する。このことは、温かさ及び湿り気を患者の呼吸経路内に保持し、この保持は呼気の熱及び湿気を吸気ガスと交換することによって行う。さらに、患者側バルブ３１に進入する湿気量を減少し、バルブ内での水分凝縮を減少するのに役立つ。

貫通ボア４４は患者側端部及び装置側端部における突出部４２と突出部４１との間でハウジング４０に沿って延在する。円形形状の可撓性フラップ弁４５は、貫通ボア４４に沿う中間部分でボアの横方向に延在するよう取り付け、フラップ弁の後側、すなわち装置側の側面はハウジング４０内部に形成した環状弁座４６（図２Ｂに明示する）に着床する。図２Ｂに示すように、このフラップ弁４５は、弁の装置側の側面にかかるガス圧が反対側の側面におけるガス圧を超える吸気フェーズ中に撓んで弁座４６から離れ、ガスはボアに沿って両側端部間の患者側バルブ３１を通過できる。フラップ弁４５の患者側の側面における圧力は、呼吸回復器１のユニット内における圧力ゲージ１３と、導管３０に沿って延在する小ボアチューブ１３０を介して連通する。この圧力は、アラームにも供給して圧力が所定限界を逸脱するとき警報を発生できるようにするのが好ましい。呼気フェーズ中（図２Ａ参照）では、フラップ弁４５の患者側の側面における圧力が反対側の側面における圧力を超え、これにより弁座４６に強制的に押し付けられ、したがって、ガスがフラップ弁を通過して流動するのを阻止する。

呼気弁２０は弁ハウジング４０内でフラップ弁４５の上方に配置する。この域における弁ハウジング４０には、貫通ボア４４の軸線に平行な平面上に延びて存在するベースプレート４８の周りに上方に突出する円形リム４７を形成する。リム４７は外側面周りにテーパ付きのリップ４９を有し、このリップ４９に対して円形の呼気弁キャップ５１における内側面周りの対応するリップ５０が掛け留めされて、キャップ５１をハウジング４０の所定位置に保持する。キャップ５１は、ベースプレート４８全体に沿って延在する呼気弁素子５３の外端縁５２を拘束する。呼気弁素子５３は、平坦な中央領域５４と、この中央領域５４よりも薄くかつより可撓性がある周方向に延在するＵ字状周端縁領域５５とを有する円形弾性薄膜の形態とする。キャップ５１は、呼気弁素子５３の上方に小さい容積の上側チャンバ５６を画定し、この上側チャンバ５６は、呼気弁素子５３における外端縁５２の直ぐ外側でベースプレート４８に設けた第１小開口５７を介して、フラップ弁４５の装置側におけるボア４４と連通する。同様の小さい容積の下側チャンバ６０ベースプレート４８の上方で呼気弁素子５３の下方に画定する。ベースプレート４８における第２小開口６１は、フラップ弁４５の患者側におけるボア４４から下側チャンバ６０に向けて開口する。

呼気弁素子５３の下側面は、下側チャンバ６０の外端縁でベースプレート４８から突出する棚部６２に平素着座し、下側チャンバからガスが漏れるのを阻止する。呼気弁素子両側における差圧変化によって持ち上がるとき、棚部６２の上端縁と呼気弁素子の下側面との間に隙間を生じ、呼気ガス流路６３の一方の端部に開口する。ガス流路６３は、Ｕ字状端縁領域５５の患者側の側面下方で横方向に延在する水平チャネル６４によって形成し、この水平チャネル６４は、ハウジング４０の両側の側面で下方に延在する２つの垂直チャネル（図面では見えていない）に開口する。

垂直チャネルは、患者側バルブ組立体３１の下側から垂下するドーム状出口成形体６７の上端に形成した上流通気チャンバ６６に開口する。この上流通気チャンバ６６は、孔６９を設けたフロア６８を有し、この孔６９を介して下側の下流通気チャンバ７０に開口する。孔６９の下側面は、逆止弁７１によってカバーし、この逆止弁７１は、弁座を形成するよう孔の間に設けた下方突出リップ７２に着床する。したがって、逆止弁７１は、呼気弁２０の下流側に位置する。逆止弁７１は、図４に最も明示するように、外側取付けリング７３を有し、この外側取付けリング７３から短い舌状部７４を半径方向内方に突出させ、その内側端部にはリング７３内に同心状に位置する円形の弁プレート素子７５を支持する。逆止弁７１は、ポリエステル材料（例えば、Melinex 401CW）の薄いシートから押し抜いた統合的一体ワンピース構成部材である。弁７１は取付けリング７３によってフロア６８の下側表面に取り付け、弁プレート素子７５は孔６９に重なるよう位置する。逆止弁７１の構造を材質は、弁座７２に軽く接触するだけであり、上流側通気チャンバ６６の圧力が僅かに上昇するとき容易に開くように選択する。自然状態では、弁プレート素子７５は、実際上弁座７２に接触しないが、弁上方に、例えば、患者が息を吸い込むことによって生ずるような負圧が加わる場合、弁座に封止接触させるよう弁プレート素子７５を引き込む。したがって、逆止弁７１の１つの機能は、息を吸い込む場合、ガスは呼気ガス流路を経由することなく、呼吸回復器から吸込まれる。さらに、上流側通気チャンバ６６は一方の圧力ライン３２に連通し、この圧力ライン３２はかかりを有するスピゴット７６の一方の端部外面に嵌合し、スピゴット７６の他方の端部は上流側通気チャンバに開口する。このようにして、上流側通気チャンバ６６における圧力変化は呼吸回復器１における圧力センサ３２０と連通する。間仕切りプレート１７０は、圧力監視ライン３２の開放端部領域における凝縮液を捕集するトレイとして作用し、これにより凝縮液は圧力ラインから退去することができる。

下流側通気チャンバ７０は、大気に開口する出口孔７８を有し、また下側端部における２個の凝縮液ドレイン孔７９を有し、チャンバ内に捕集するいかなる凝縮液も排出できるようにする。チャンバ７０は、さらに、垂直方向テーパ付きのスピゴット８１に連通する下流側圧力監視チャネル８０を有する。第２圧力監視ライン３３は、スピゴット８１の上端上に嵌合し、またスピゴット上でライン周りに押し下げたスリーブ８２によって、導管３０の患者側端部から突出する管状の側面ポート８３内の所定位置に確実に保持する。

したがって、ライン３２及び３３に沿って供給される２つの圧力信号は、呼気流路６３内のみで障害物又はブラフボディ（鈍頭物体）をなす逆止弁７１の両側の側面から派生する。

動作にあたり吸気フェーズ中に、呼吸回復器のユニット１は、出口１１、及びひいては導管３０の装置側端部に正のガス圧を生ずる。このガス圧は導管３０の患者側端部及び患者側バルブ組立体３１に連通する。フラップ弁４５の装置側の側面に加わる正圧によりフラップ弁を開かせ、これにより、ガスはフラップ弁を通過して患者側バルブ３１の患者側端部に、及びひいては患者に流れることができる。フラップ弁４５の装置側の側面に加わる正圧は、さらに、ガスを開口５７から呼気弁素子５３上方の上側チャンバ５６に流入させ、呼気弁素子５３が棚部６２に押し付けるよう下方に保持し、かつ他の開口６１を経る流路を確実に閉鎖して、ガスが呼気流路６３から漏洩しないことを確実にする。この吸気フェーズは、図３のグラフで参照符号「Ｉ」で示す。このグラフにおける正フローは患者へのフローを示し、負フローは患者からのフローを示す。吸気フェーズ「Ｉ」中には上流側チャンバ６６及び下流側チャンバ７０には供給されず、逆止弁７１の両側の側面に加わる圧力は等しく、ゼロ差圧出力、したがって、ゼロフロー出力となる。

呼気フェーズ「Ｅ」中には、呼吸回復器１のユニットは導管３０へのガス供給を停止し、これにより、患者は息を吐いて呼気ガス流を患者側バルブ組立体３１の患者側端部４２に供給できる。このことは、フラップ弁４５の患者側の側面に加わる圧力を増大させ、フラップ弁４５の反対側の側面を弁座４６に強制的に接触させる。呼気ガスは開口６１から呼気弁素子５３下方の下側チャンバ６０内に流入し、これにより呼気弁素子を持ち上げ、また棚部６２を越えて呼気ガス流路６３内にガスを流入させることができる。したがって、圧力は上流側通気チャンバ６６内で増大し、逆止弁７１を開き、ガスを下流側通気チャンバ７０内に流入させることができ、また出口７８から大気に流出させることができる。これにより、逆止弁７１の両側の側面からの圧力信号を圧力ライン３２及び３３に沿って呼吸回復器内のセンサ３２０及び３３０に連通させる。上流側通気チャンバ６６内の圧力は、下流側通気チャンバ７０内におけるよりも高く、図３において曲線「ＤＰ」で示す正の圧力差として現れる。この圧力差は、呼吸回復器１内のプロセッサ３４０によって測定し、また流量測定値に変換する。次にこの流量測定値は、呼気期間にわたり積分することによって１回換気の総呼気量測定値に変換し、これをディスプレイ１２に表示する。呼吸回復器１は、さらに、大気圧にさらされ、またプロセッサ３４０に接続した気圧センサ３５０を有し、これによって大気圧変動に応じて適正な修正を行うことができる。

圧力ライン３２及び３３が小さい直径であることによって、粒子、分泌物又は流体（とくに、低温条件中に凍結する場合）に詰まり易くなる。このことを回避するため、呼吸回復器は、周期的に、例えば、１吸気フェーズにつき１回、又は数吸気フェーズにつき１回短い正ガスパルスを双方のラインに自動的に送るよう構成する。

本発明によれば、吸気ガス流路を塞ぐことなく、呼気の１回換気量の表示を得ることができる。さらに、患者側バルブ自体内にフロー感知を組み入れることにより、よりコンパクトな構成とすることができ、また個別コンポーネントを患者側バルブに連結する必要性を回避できる。

Claims (6)

1. 呼吸回復器（１）と、一方の端部において前記呼吸回復器（１）のガス出口（１１）に接続するガスフロー導管（３０）と、該ガスフロー導管の他方の端部に接続され、吸気フェーズ中に該ガスフロー導管から患者にガスを流すよう開き、また呼気フェーズ中に閉じて呼気ガスの大部分が前記ガスフロー導管に流入するのを阻止し、その代わりに大気に流出させる構成とした患者側バルブ（３１）であって、呼気ガス圧によって開いて呼気ガスを呼気流路（４４）に沿って流れるようにする第１弁素子（５３）を有する、該患者側バルブ（３１）を備える呼吸回復器システムにおいて、前記患者側バルブ（３１）は、前記呼気流路における第１弁素子（５３）の下流側に配置した第２弁素子（７１）を有し、前記第２弁素子（７１）は、呼気フェーズ中に前記第１弁素子（５３）を通過するガス圧によって開き、前記第２弁素子（７１）は大気に開口するチャンバ（７０）に連通し、また前記患者側バルブ（３１）は、前記患者側バルブ（３１）から前記ガスフロー導管（３０）に沿って延在する圧力監視用の２つの第１チャネル及び第２チャネル（３２及び３３）を備え、前記第１チャネル（３２）は、前記第２弁素子（７１）の上流側に加わるガス圧力にさらされるよう開口し、前記第２チャネル（３３）は、前記第２弁素子（７１）の下流側に加わるガス圧力にさらされるよう開口し、また前記第１チャネル及び第２チャネル（３２及び３３）は、前記第２弁素子（７１）の両側における圧力差から呼気ガスフローの指標を出力する前記呼吸回復器（１）における差圧測定装置（３２０，３３０，３４０）まで延在することを特徴とする、呼吸回復器システム。
2. 請求項１記載の呼吸回復器システムにおいて、前記差圧測定装置は、呼気ガスフローから呼気の１回換気量指標を導き出す処理部（３４０）を有することを特徴とする、呼吸回復器システム。
3. 請求項２記載の呼吸回復器システムにおいて、前記呼気の１回換気量指標は、呼気ガスフロー出力を時間積分することによって導き出すことを特徴とする、呼吸回復器システム。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の呼吸回復器システムにおいて、前記ガスフロー導管（３０）は、可撓性波形管材（３０′）によって設けることを特徴とする、呼吸回復器システム。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項記載の呼吸回復器システムにおいて、前記第２弁素子は、フラップ弁（７１）を有することを特徴とする、呼吸回復器システム。
6. 請求項１〜４のうちいずれか一項記載の呼吸回復器システムにおいて、前記呼吸回復器はガス作動呼吸回復器（１）とする呼吸回復器システム。

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