JP7352757B2 - 換気マスク - Google Patents

Description

本発明は麻酔マスク及び換気マスクの改善に関する。

手術中、患者は、通常、麻酔をかけた状態に置かれる。最も一般的な送達システムは、麻酔ガス及び酸素を含むキャニスタと、ガス流量及び患者の呼吸を調整するシステムと、呼吸、酸素供給、及び麻酔ガス混合物の送達のための患者の気道の能力（ｐｏｔｅｎｃｙ）を確保するデバイスとからなる。換気マスクが、緊急時及び／又は選択的な気道管理のいずれかにおいて患者に酸素を提供するのに使用され、限定しないが、これには、患者が手術のために麻酔をかけられる前、手術又は手技中に患者が鎮静剤を投与されるとき、患者が麻酔状態から回復するとき、患者が麻酔状態から回復した後、及び、患者が酸素補給を必要するような任意の事象中、等が含まれる。しかし、従来の換気マスクは理想的であるとは言えない。

更に、手術中に患者に対して迅速な挿管処置を行うことが必要であるような状況が生じる可能性がある。フル・フェイス・マスク、つまり患者の鼻及び口の両方を覆うマスクは緊急性のある状況においては問題がある。その理由は、挿管処置を行うために患者の口を露わにするためにマスクを取り外さなければならないからである。しかし、マスクを取り外すことで、酸素の補給も排除されることになる。

本発明者らの同時係属の国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／４４９３４号、国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０３４２７７号、及び国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０４４３４１号（以下、’９３４、’２７７、及び’３４１ＰＣＴ出願と称す）において、従来技術による上記の問題及び他の問題を克服する改善された換気／麻酔マスクを提供しており、これが、一態様において、互いに着脱自在に接続される、鼻用チャンバ及び口用チャンバをそれぞれ画定する、鼻部分又は鼻用マスクと、口部分又は口用マスクとを備えるコンビネーション・マスクを提供することによってなされ、ここでは、鼻用マスクが口用マスクとは別個に使用され得るか又はコンビネーション・マスク／口用マスクとして口用マスクに接続され得る。また、１つ又は複数のポートを備える鼻用マスクと、患者の顔の上でマスクを保持するための多様なストラップ・システムとを提供している。また、呼吸終末ＣＯ_２又は他のガスを感知するための１つ又は複数のセンサを備える、ガスを排出するための鼻のみのためのマスク（ｎａｓａｌ ｏｎｌｙ ｍａｓｋ）を提供している。本発明者らの同時係属の国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ１６／０３７０７０号（以下、’０７０ＰＣＴ出願と称す）を参照されたい。このような鼻用／口用コンビネーション・マスク（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｎａｓａｌ／ｏｒａｌ ｍａｓｋ）及び鼻のみのためのマスクは、アリゾナ州、トゥーソンの、Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．からＳｕｐｅｒＮ０_２ＶＡ（登録商標）の商標で市販されている。

国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／４４９３４号 国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０３４２７７号 国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０４４３４１号 国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ１６／０３７０７０号

本発明は、マスクの着用時に患者の上唇の少なくとも一部分に被せるように鼻用マスクの底部に隣接するところに呼気スクープを提供することにより、上記の本発明者らのＰＣＴ出願で説明されるマスク等の鼻用マスクの改善を実現するものである。呼気スクープが、可撓性の、好適には弾性変形可能である材料で形成され得、機械的に又は接着によりマスクに固定される。別法として、呼気スクープが、鼻用マスクの外側表面内にある適合する溝の中に嵌め込まれるためのリップを備えるように形成され得るか又はマスクと一体に形成され得る。呼気スクープが可撓性であり、それにより、患者の上に鼻用マスクが留まるようにしながら、外科医が呼気スクープを邪魔にならないようにするために圧縮するか又は押すことが可能となりまたそれにより患者の口へアクセスすることが可能となる。別法として、呼気スクープがそれ自体で折り畳まれ得、それにより、患者の上に鼻用マスクが留まるようにしながら、患者の口へのアクセス経路を残すようにする。

一態様では、本発明が、マスクの着用時に患者の上唇の上に重なるように適合される、マスクの下側部分に隣接して固定される、可撓性材料又は弾性変形可能材料で形成される呼気スクープを有する鼻用マスクを提供する。

別の態様では、呼気スクープが邪魔にならないようにするために押しつぶされるように適合され、それにより患者の口へアクセスすることが可能となる。

別の態様では、呼気スクープがそれ自体で折り畳まれるように適合され、それにより患者の口へアクセスすることが可能となる。

別の態様では、マスクが、患者の口及び／又は鼻から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取するための呼気終末ＣＯ_２ポートを有する。

別の態様では、マスクが、麻酔機械、換気機械、ハイパーインフレーション・バッグ、或いは他の換気アクセサリ又はガス・アクセサリに取り付けられるように適合される換気ポートを有する。

別の態様では、マスクが、マスクの内部に酸素を供給するために酸素供給源に接続されるように適合される酸素ポートを更に有する。

別の態様では、マスクが、１つ又は複数のマスク・ストラップを取り付けるためのタブ又はアイレットを有する。

本発明はまた、患者に対して換気を行うための方法を提供し、この方法が、マスクの着用時に患者の上唇の上に重なるように適合される、マスクの下側部分に隣接して固定される、可撓性材料又は弾性変形可能材料で形成される呼気スクープを有する鼻用マスクを提供することと、必要である場合に患者の口へのアクセスを実現するために呼気スクープを邪魔にならないようにするために移動させることとを含む。

この方法の一態様では、呼気スクープが邪魔にならないようにするために押しつぶされ得、それにより患者の口へアクセスすることが可能となる。

この方法の別の態様では、呼気スクープがそれ自体で折り畳まれ、それにより患者の口へアクセスすることが可能となる。

別の態様では、この方法が、上述の呼気スクープを備える鼻用マスクを提供することと、患者の口及び／又は鼻から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取することにより、呼気終末ＣＯ_２モニタを使用して呼気終末ＣＯ_２ポートを監視することとを含む。

別の態様では、マスクが、麻酔機械、換気機械、ハイパーインフレーション・バッグ、又は他の換気アクセサリ若しくはガス・アクセサリに取り付けられるか、或いはマスクの内部に酸素を供給するための酸素供給源に取り付けられる。

本発明はまた、マスクの着用時に患者の上唇に被さるように適合される、マスクの下側部分に隣接して固定される呼気スクープを有する鼻用マスクを提供し、ここでは、上記呼気スクープが、マスクの着用時に患者の口へアクセスするのを可能にする開口部と、開口部を閉鎖するための、スクープの内部表面上に配置される可撓性フラップとを有する。一実施例では、開口部が、アパーチャ、或いは１つ又は複数のスリットを備える。

本発明はまた、患者に対して換気を行うための方法を提供し、この方法が、マスクの着用時に患者の口の少なくとも一部分に被さるように適合される、マスクの下側部分に隣接して固定される呼気スクープを有する鼻用マスクを提供することであって、呼気スクープが患者の口へアクセスするのを可能にするアパーチャを有することと、アパーチャを通過させるように機能ツールを押すことにより患者の口へアクセスすることとを含む。

一実施例では、ツールが排除され、アパーチャがフラップによって実質的に閉じられる。

更に、マスクの着用時に患者の口の少なくとも一部分に被さるように適合される、マスクの下側部分に隣接して固定される呼気スクープを有する鼻用マスクが提供され、上記マスクが、患者の口及び鼻から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取するための呼気終末ＣＯ_２ポートを更に有し、ここでは、上記呼気終末ＣＯ_２ポートが、インターフェース・コネクタに接続されるためのインターフェースを更に装備する。

一実施例では、インターフェース・コネクタがルアー・ロック・インターフェース・コネクタを備える。最後に、本発明は、上述の鼻用マスクを提供することと、インターフェース・コネクタを通してマスクの内部に流体を導入することとを含む、患者に対して換気を行うための方法を提供する。

一実施例では、流体がリドカイン等の鎮静剤を含む。

別の実施例では、インターフェース・コネクタを通して加えられた流体がマスク内でガスと混合される。

別の実施例では、本発明が、マスクの口用ＣＯ_２採取ポート及び鼻用ＣＯ_２採取ポートの間で流量を実質的に釣り合わせるための機構を提供することにより、口用ＣＯ_２採取ポート及び鼻用ＣＯ_２採取ポートを有する上述の鼻用マスクに対して改善を行うのを実現する。

より具体的には、本発明は、鼻用チャンバと口用チャンバとの間の圧力差の関数として抵抗を変化させることにより、鼻用採取開口部及び口用採取開口部の間で流量を実質的に一定に維持するための、マスクの鼻用チャンバの内部に位置する圧力ベースの流れ抵抗装置（ｆｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）を提供する。

本発明の一態様では、マスクの着用時に患者の上唇の上に重なるように適合される、マスクの下側部分に隣接して固定される呼気スクープを有する鼻用マスクが提供され、上記マスクが、患者の口から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取するための第１のポートと、患者の鼻から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取するための第２のポートとを有し、上記マスクが、患者の口及び鼻から吐き出される、呼気終末ＣＯ_２ポートまでのＣＯ_２の採取流量（ｓａｍｐｌｉｎｇ ｆｌｏｗ）を実質的に一定に維持するように適合される、上記第２のポストに連通される圧力ベースの流れ抵抗装置を更に有する。

別の実施例では、圧力ベースの流れ抵抗装置が、第１のポートと第２のポートとの間の圧力差の関数として抵抗を変化させることにより、（ＰＢ－ＰＣ）^１／２／Ｒ_ＢＣによって定義されるＱ_ＢＣである流量を一定に維持することにより、一定の流量を維持する。

別の態様では、圧力ベースの流れ抵抗装置が、マスクの鼻用チャンバと呼気終末ＣＯ_２ポートとの間を連通する２つ以上の孔を有するマニホルドを備え、鼻用チャンバと呼気終末ＣＯ_２ポートとの間の圧力差により流れが生じる。

別の態様では、マニホルドが、圧力の関数として偏向して呼気終末ＣＯ_２ポートに対しての流れ抵抗を変化させる可撓性膜を備える。この態様では、偏向量δＺが、好適には、圧力差Ｐ_Ｂ－Ｐ_Ｃに比例して抵抗Ｒ_ＢＣと共に変化する。

別の態様では、最大流れ抵抗が膜内の孔の幾何形状によって定められ、ここでは膜内の中央開口部のおかげで膜により遮断されることがない。

別の態様では、圧力が膜をＺ方向に偏向させるときに膜が膜内の１つ又は複数の孔への流れを遮断する。

本発明はまた、患者に対して換気を行うための方法を提供し、この方法が、マスクの着用時に患者の上唇の上に重なるように適合される、マスクの下側部分に隣接して固定される呼気スクープを有する鼻用マスクを提供することであって、上記マスクが、患者の口から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取するための第１のポートと、患者の鼻から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取するための第２のポートとを有し、上記マスクが、患者の口及び鼻から吐き出される、呼気終末ＣＯ_２ポートまでのＣＯ_２の採取流量を実質的に一定に維持するように適合される、上記第２のポストに連通される圧力ベースの流れ抵抗装置を更に有することと、採取流量を呼気終末ＣＯ_２ポートに接続することとを含む。

この方法の別の態様では、圧力ベースの流れ抵抗装置が、第１のポートと第２のポートとの間の圧力差の関数として抵抗を変化させることにより、（ＰＢ－ＰＣ）^１／２／Ｒ_ＢＣによって定義されるＱ_ＢＣである流量を一定に維持することにより、一定の流量を維持する。

この方法の別の態様では、圧力ベースの流れ抵抗装置が、マスクの鼻用チャンバと呼気終末ＣＯ_２ポートとの間を連通する２つ以上の孔を有するマニホルドを備え、鼻用チャンバと呼気終末ＣＯ_２ポートとの間の圧力差により流れが生じる。

この方法の別の態様では、マニホルドが、圧力の関数として偏向して呼気終末ＣＯ_２ポートに対しての流れ抵抗を変化させる可撓性膜を備える。この態様では、偏向量δＺが、好適には、圧力差Ｐ_Ｂ－Ｐ_Ｃに比例して抵抗Ｒ_ＢＣと共に変化する。

この方法の別の態様では、最大流れ抵抗が膜内の孔の幾何形状によって定められ、ここでは膜内の中央開口部のおかげで膜により遮断されることがない。

この方法の別の態様では、圧力が膜をＺ方向に偏向させるときに膜が膜内の１つ又は複数の孔への流れを遮断する。

添付図面と併せて以下の詳細な説明から本発明の別の特徴及び利点が理解される。

本発明の第１の実施例による呼気スクープを組み込む鼻用マスクを示す正面図である。 本発明の第１の実施例による呼気スクープを組み込む鼻用マスクを示す背面図である。 本発明の第１の実施例による呼気スクープを組み込む鼻用マスクを示す上面図である。 本発明の第１の実施例による呼気スクープを組み込む鼻用マスクを示す斜視図である。 患者の上にある本発明による呼気スクープを備える鼻用マスクを示す斜視図である。 オーラル・アクセスを実現するために邪魔にならないようにするために圧縮されるか又は押される呼気スクープを示す、図２と同様の図である。 オーラル・アクセスを実現するように折り畳まれる呼気スクープを備える鼻用マスクを示す、図２と同様の図である。 本発明の第２の実施例による、口へのアクセス経路を得る代替の方法を示している、呼気スクープを備える鼻用マスクを示す斜視図である。 図５の呼気スクープを使用して如何にしてオーラル・アクセスが達成されるかを示す、図５と同様の図である。 本発明の第３の実施例を示す、図５と同様の図である。 本発明の別の第４の実施例を示す、図２と同様の斜視図である。 本発明の別の第４の実施例を示す、図２と同様の斜視図である。 本発明の別の第４の実施例を示す、図２と同様の斜視図である。 図２のマスクのＣＯ_２採取ポートを示す側断面図である。 図２のマスクを示す側断面図である。 図２のマスクに従う流体流れを示す概略図である。 本発明の好適な実施例によるマスクを示す内側からの斜視図である。 図１２Ａの鼻用マスクの可撓性シール・フラップ・バルブを示す拡大図である。 図１２Ａの鼻用マスクを示す側断面図である。 開位置にある図１２Ｂのシールを示す側断面図である。 図１３Ａのシール・フラップ・バルブを示す、図１３Ａと同様の図である。

本明細書で使用される「鼻用マスク」は、好適には、アリゾナ州、トゥーソンの、Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＳｕｐｅｒＮ０_２ＶＡ（登録商標）の鼻用マスクを具体的に含めた、上記の本発明者らの’９３４、’２７７、’３４１、及び’０７０ＰＣＴ出願で説明されるマスク等の鼻用マスクに類似の鼻用マスクを含む。

図１Ａ～１Ｄは、上記の本発明者らの国際特許出願公開第ＰＣＴ／ＵＳ１６／３７０７０号の図１６Ａ～１６Ｅで説明される鼻用マスクにある程度類似する鼻用マスク１０の正面図、背面図、上面図、及び斜視図であるが、マスクの下側部分１４に固定される、可撓性の、また好適には弾性変形可能である材料で形成される呼気スクープ１２を有する。呼気スクープ１４が、好適には、００２０から００５０のＯＯデュロメータ硬さ、２～１０のショアＡ硬さ、より好適には３～７のショアＡ硬さ、最も好適には約５のショアＡ硬さを有する。より柔らかい材料がより良好である。

更に図２を参照すると、マスク１０が、呼気終末（ＥＴ：ｅｎｄ－ｔｉｄａｌ）ＣＯ_２ポート１８に取り付けられる、吸引するように適合される、及び患者の口呼気及び鼻呼気の両方からガス試料を取り出すように適合されるガス採取デバイス（１６のところに想像線で示される）を更に有する。ＥｔＣＯ_２マニホルドの１つの開口部２０が、鼻用マスク１０の外側において、患者によるマスクの着用時に患者の上唇の上に重なるために呼気スクープ１２の後方に位置し、ここでは、ガス採取デバイス１６により負圧（大気圧未満の圧力）が発生する。マニホルドの第２の開口部２２が鼻用マスクの内側において患者の鼻孔の下に重なるように位置し、ここでは、ガス採取デバイス１６によりやはり負圧が発生する。患者が呼気するとき、口呼気及び鼻呼気が開口部２０、２２を通して集められ、マニホルドを通って前進し、ＥｔＣＯ_２ポートから外に出る。ＥｔＣＯ_２ポートが、負圧を提供したガス採取デバイス１６に接続されている。次いで、ＣＯ_２等のガスの濃度レベルがガス採取デバイス１６によって測定される。

鼻用マスクの内部チャンバが、換気ポート２３を通して、麻酔機械又は別の換気デバイス（２４のところに想像線で示される）によって加圧される。患者の鼻からの流れが鼻用チャンバの内部のマニホルドの開口部の負圧のところまで取り出される。患者の口が大気圧であり、口呼気の流れが呼気スクープによって誘導され、呼気スクープにおいて、この流れが、マニホルド開口部を通して、ガス採取システムによって提供される負圧によって取り出される。鼻呼気及び口呼気の両方の試料がマニホルドを通って流れ、ＥｔＣＯ_２ポート１８から外に出てガス採取デバイス１６に達する。マスク１０が、酸素供給源（２７のところに想像線で示される）から患者へと酸素を供給するための酸素ポート２５を更に有する。

可撓性呼気スクープのデザインの１つの利点は、外科医が挿管チューブ又は内視鏡２６等のデバイスを使用するために患者の口へアクセスする必要があるとき、呼気スクープ１２が公称の「ｙ」方向においてデバイスによって曲げられるか又は押され、それにより図３に示されるように患者の口へのアクセスを実現する。

１つの可撓性呼気スクープ１２のデザインの別の利点は、外科医が患者の口へアクセスする必要があるとき、２つの安定した状態が存在することになり、ここでは、図２に示されるようにスクープ１２が患者の上唇及び／又は口の上に重なるか、或いはスクープ１２が公称の「Ｘ」軸を中心としてそれ自体で折り畳まれ得てそれにより図４に示されるようにスクープ１２により口を覆わない安定した状態が維持されることである。これにより示されるように患者の口へアクセスすることが可能となり、それでも鼻側のＥｔＣＯ_２が集められ得る。内視鏡２６又は他のデバイスが患者の口から取り外されている状態では、臨床医が継続して口ＥｔＣＯ_２試料を集めることを決定する場合には、可撓性呼気スクープ１２が「Ｘ」軸を中心として広げられ得、図２のように患者の口を再び覆うことができる。

タブ及び／又はアイレット３０を１つ又は複数のヘッド・ストラップ（図示せず）を取り付けることで鼻用マスクが完成する。

図５及び６を参照すると、本発明の代替的実施例において、呼気スクープ１２Ａが、アンカー５４のところで呼気スクープ１２Ａの内側に取り付けられるフラップ５２によって覆われる円形アパーチャ５０を有する。呼気スクープ１２Ａは図１～４の呼気スクープ１２に形状が類似するが、可撓性材料で作られる必要はない。フラップ５２及びアンカー５４は想像線で示される。その理由は、フラップ５２及びアンカー５４がスクープ１２Ａの内部にあるからである。フラップ５０が通常は閉位置にあり、患者によるマスクの着用時にマスク内の負圧によりスクープ１２Ａの内側表面に接触して保持される。

図６が、アパーチャ５０を通して挿入される挿管チューブ又は内視鏡２６等の機能デバイスを示しており、ここではフラップ５２を横に押してそれにより患者の口へアクセスするのを可能にし、一方で呼気終末採取等を継続するのを可能にする。フラップ５０は可撓性であり、それにより機能デバイスの周りを実質的に密閉する。機能ツール２６が取り外されると、アパーチャ５０がフラップ５０により再び密閉される。

図７に示される別の実施例では、アパーチャ５０がスリップ７０に置き換えられ、スリップ７０が７４のところで呼気スクープ１２Ｂの内部に固着される可撓性フラップ７２によって補強される。ポート５０と同様に、スリット７０が呼気スクープを通して機能デバイスを挿入するのを可能にし、それにより、呼気スクープを定位置に残したままにして呼気終末ＣＯ_２採取等を継続するのを可能にする一方で、患者の口へのアクセス経路を与える。

図５～６及び７の実施例に関して以下のことに留意されたい。喉頭鏡、気管内チューブ、内視鏡、又は他の機能デバイスを通過させるのを可能にするように、アパーチャ、スリット、及びフラップには任意の幾何形状が使用され得、それにより呼気スクープを通過することが可能となり、また一方で、呼気終末ＣＯ_２の継続的な監視のために呼気スクープを定位置に残したままにする。フラップが可撓性を有することを理由として、フラップが機能ツールの周りを実質的に密閉し、それにより、口から吐き出されるＣＯ_２を継続的に集めるのを可能にする。ツールがスクープから取り外されると、フラップがアパーチャ又はスリットを再び閉鎖する。

本発明の別の実施例が図８Ａ～８Ｃに示される。この実施例では、ＥｔＣＯ_２ポート１６が、シリンジ８４等のルアー・インターフェース接続部８２を有するルアー接続部８０を有し、それにより他のデバイスにインターフェース接続される能力をポート１６に提供する。したがって、ポート１６が、シリンジ内に含まれる、リドカイン等の鎮静剤を含めた、流体又はガスを送達するのに利用され得る。図８Ａ～８ＢがＥｔＣＯ_２ポート１６に接続された流体で充填されたシリンジ８４を示し、図８Ｃが圧縮されたシリンジ８４を示し、流体がマスクの内部へ吐き出されている。Ｏ_２ポート又は換気ポート８６のいずれか或いはその両方を通って流れるＯ_２等のガスが、送り込まれる流体と混合され、それにより流体を噴霧化し、次いで流体が患者によって吸入される。

再び図２を参照すると、上で述べたように、マスク１０が、患者の口呼気及び鼻呼気の両方からガス試料を取り出すように適合される、呼気終末（ＥＴ）ＣＯ_２ポート１８に取り付けられる吸引形態のガス採取デバイス（１６のところに想像線で示される）を更に有する。患者によるマスクの着用時、鼻用マスク１０の外側において、ＥｔＣＯ_２マニホルドの１つの開口部２０が、患者の上唇の上に重なるための呼気スクープ１２の後方にあり、ここでは、ガス採取デバイス１６により負圧（大気圧未満の圧力）が発生する。鼻用マスクの内側において、マニホルドの第２の開口部２２が鼻孔の下方にあり、ここでは、ガス採取デバイス１６によりやはり負圧が発生する。患者が呼気するとき、口呼気及び鼻呼気が開口部２０、２２を通して集められ、マニホルドを通って前進し、ＥｔＣＯ_２ポートから外に出る。ＥｔＣＯ_２ポートが、負圧を提供したガス採取デバイス１６に接続されている。次いで、ＣＯ_２等のガスの濃度レベルがガス採取デバイス１６によって測定される。

更に図９～１１を参照すると、使用時に口呼気が単一の開口部である孔２０を通してＣＯ_２ポートに入り、鼻呼気が図２に示されるように単一の開口部である孔３０を通ってＣＯ_２ポートに入る。ＣＯ_２ポートがＣＯ_２監視デバイスに接続され、ＣＯ_２監視デバイスが吸引力を発生させ、採取ラインにより呼気試料を集める。マスクが非加圧構成で動作し、ここでは、酸素がＯ_２ポート２５を通して供給され、換気ポート２３が周囲空気に対して開いており、ここでは酸素及びＣＯ_２の呼気が流出し、更にはマスクが加圧構成で動作し、ここでは、酸素が換気ポート及び任意選択で更に酸素ポートを通ってマスクに入る。次いで、ＣＯ_２の呼気及び酸素が換気ポート２３を通って外に出る。換気ポート２３が、麻酔機械、ベンチレータ、ＣＰＡＰ機械、又はハイパーインフレーション・システム上にあるような換気バッグに接続されている。

パイプを通る体積流量Ｑは式１～５に示される流体力学の原理によって決定される。
Ｑ＝πφ^２Ｖ／４ 式１
ΔＰ＝ρｆＬＶ^２／２φ 式２
ΔＰ＝（８ρｆＬ／π^２φ^５）Ｑ^２ 式３
Ｒ^２＝（８ρｆＬ／π^２φ^５） 式４
Ｑ＝ΔＰ^１／２／Ｒ 式５
ここでは、
Ｑ＝体積流量（ｍ^３／分）
ρ＝流体密度（ｋｇ／ｍ^３）
φ＝パイプ直径（ｍ）
Ｖ＝流体速度（ｍ／分）
ΔＰ＝２つのポイントの間の圧力差（Ｐａ）
ｆ＝パイプの摩擦係数
Ｌ＝パイプ長さ（ｍ）
Ｒ＝パイプ抵抗（Ｐａ^１／２－分／ｍ^３）

図２及び９～１１に示される最新のマスク１０のための流体流れモデルが、以下で説明されるように定義される、個別の圧力及び流量を有する４つのノード・ポイントを有する。
ＣＯ_２ポートへの口用開口部である孔２０の入口のノード・ポイントＡ
－ 孔２０の直径、φ_ａ＝φ_{ＣＯ２ポート}
－ 孔２０のところの圧力、Ｐ_Ａ
－ 孔２０を通る口呼気の体積流量、Ｑ_ＡＣ
－ ノードＡからノードＣまでのパイプ抵抗、Ｒ_ＡＣ
－ ノードＡからノードＣまでのパイプの長さ、Ｌ_ＡＣ
ＣＯ_２ポートへの鼻用開口部である孔２２の入口のノード・ポイントＢ
－ 孔２２の直径、φ_ｂ
－ 孔２２のところの圧力、Ｐ_Ｂ
－ 孔２２を通る鼻呼気の体積流量、Ｑ_ＢＣ
－ ノードＢからノードＣまでのパイプ抵抗、Ｒ_ＢＣ
－ ノードＢからノードＣまでのパイプの長さ、Ｌ_ＢＣ
ＣＯ_２ポートへの孔２２の出口に隣接するＣＯ_２ポートの内部のノード・ポイントＣ
－ ＣＯ_２ポートの直径、φ_{ＣＯ２ポート}
－ ノードＣのところの圧力、Ｐ_Ｃ
－ ノードＣを通る体積流量、Ｑ_ＣＤ
－ ノードＣからノードＤまでのパイプ抵抗、Ｒ_ＣＤ
－ ノードＣからノードＤまでのパイプの長さ、Ｌ_ＣＤ
ＣＯ_２ポートの出口のノード・ポイントＤ（ＣＯ_２試料ラインへのコネクタ）
－ ＣＯ_２ポートの直径、φ_{ＣＯ２ポート}
－ ノードＤのところの圧力、Ｐ_Ｄ
－ ノードＤを通る体積流量、Ｑ_ＣＤ
各々のノード・ポイントの間の流量は以下のように定義される。
Ｑ_ＡＣ＋Ｑ_ＢＣ＝Ｑ_ＣＤ 式６
Ｑ_ＡＣ＝（Ｐ_Ａ－Ｐ_Ｃ）^１／２／Ｒ_ＡＣ 式７
Ｑ_ＢＣ＝（Ｐ_Ｂ－Ｐ_Ｃ）^１／２／Ｒ_ＢＣ 式８
Ｑ_ＣＤ＝（Ｐ_Ｃ－Ｐ_Ｄ）^１／２／Ｒ_ＣＤ 式９
理想的には、呼気ＣＯ_２を測定するために、口呼気からの流量Ｑ_ＡＣ及び鼻呼気からの流量Ｑ_ＢＣが等しい。非加圧構成では、Ｐ_Ａ及びＰ_Ｂの両方がほぼ等しく、また大気圧に等しい。この構成では、ノード間の付随する抵抗Ｒ_ＡＣ及びＲ_ＢＣが、関連のパイプ直径及びパイプ長さを適切に構成することにより等しくなるように設計される。ここでの課題は、加圧構成において、マスクの鼻部分ＰＢが大気圧及びＰ_Ａを基準とした１０～１５ＣＭ Ｈ_２Ｏの公称値まで加圧されることである。この構成では、Ｑ_ＢＣに等しいＱ_ＡＣを有するために、Ｒ_ＢＣがＲ_ＡＣより比例的に大きいことが必要である。Ｒ_ＢＣが増大しないと、Ｑ_ＢＣがＱ_ＡＣより大きくなる。非加圧構成及び加圧構成の両方においてＣＯ_２採取のために実質的に等しい口側の流れ及び鼻側の流れを維持することを目的として、等しい流量を維持するためにＲ_ＢＣがＰ_Ｂの関数として変化しなければならない。

本明細書で使用される「流量を実質的に釣り合わせる」及び「実質的に一定の流量」という表現は相互交換可能に使用され、約１０体積％の範囲内、好適には約５体積％の範囲内、より好適には約２～３体積％の範囲内の流れを意味する。

圧力ベースの流れ抵抗装置の好適な実施例が図１２Ａ～１２Ｃに示される。この実施例では、上述のマスク１０に類似の鼻用マスク１００が、マスクの鼻用チャンバをＣＯ_２ポート１８に接続する２つ以上の孔１０４、１０６を備えるマニホルド１０２を有する。更に図１３Ａ及び１３Ｂを参照すると、開口部１１４を有する膜ディスク１１２が孔１１６の上に位置合わせされ、膜ディスク１１２がマニホルド１０２を覆い、ここでは、所与の圧力ＰＢにおいて鼻呼気が、マニホルドの孔１１４、孔１１６、更には孔１１８を通ってＣＯ_２ポート１８の中まで移動することができる。圧力がＰ_{Ｂｃｒｉｔ}まで増大すると、膜ディスク１２が距離δＺだけ上方に移動することによりＺ方向に偏向する。この時点で、鼻用チャンバ１１から孔１１８までの流れが遮断され、孔１１６を通ってのみ移動することができる。その結果、鼻用チャンバ１１からＣＯ_２ポート１８までの流れ抵抗Ｒ_ＢＣが増大する。膜ディスク１１２がδＺ未満の大きさで偏向するときに、（ＰＢ－ＰＣ）^１／２／Ｒ_ＢＣによって定義される流量Ｚ_ＢＣが公称上一定となり口呼気からのＱ_ＡＣに実質的に等しくなるように、孔１１８及び孔１１６の幾何形状が選択され得る。その結果、採取流量が実質的に一様化される。

本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、上記に対して種々の変更が行われ得る。

Claims (18)

1. 鼻用チャンバを形成する内側表面と、呼気終末ＣＯ_２マニホルドと、呼気スクープとを備える鼻用マスクであって、前記呼気終末ＣＯ_２マニホルドは、前記鼻用マスクの外側上且つ前記呼気スクープの後方の第１の開口部と、前記鼻用チャンバで第２の開口部と、前記鼻用マスクの前記外側で呼気終末ＣＯ_２ポートを備え、前記呼気スクープは、前記呼気スクープが邪魔にならないようにするために押しつぶされ、又はそれ自体で折り畳まれるように適合されるように、可撓性材料を備える、鼻用マスク。
2. 前記呼気終末ＣＯ_２ポートは、前記鼻用マスクの上側部分から第１の方向に延在する、請求項１に記載の鼻用マスク。
3. 前記呼気スクープは、前記鼻用マスクの下側部分から延在する、請求項１に記載の鼻用マスク。
4. 患者の鼻から吐き出される呼気ＣＯ_２を採取するための前記患者の鼻孔の下にあるように前記第２の開口部が前記鼻用チャンバに位置づけられる、請求項１に記載の鼻用マスク。
5. 前記第２の開口は、前記第１の開口よりも小さい、請求項１に記載の鼻用マスク。
6. 麻酔機械、換気機械、及び／又はハイパーインフレーション・バッグのいずれかに接続するように構成される換気ポートをさらに備える、請求項１に記載の鼻用マスク。
7. 前記換気ポートは、前記鼻用マスクの上側部分から第１の方向に延在する、請求項６に記載の鼻用マスク。
8. 前記鼻用チャンバに酸素を供給するための酸素源に接続するように構成される酸素ポートをさらに備える、請求項１に記載の鼻用マスク。
9. 前記酸素ポートは、前記鼻用マスクの上側部分から第１方向に延在する、請求項８に記載の鼻用マスク。
10. 前記呼気スクープの材料が、ショアＯＯ００２０から００５０のデュロメータ硬さを有するから材料から形成される、請求項１に記載の鼻用マスク。
11. 前記呼気スクープの材料が、２から１０又は３から７から選択される、ショアＡ硬さを有する材料から形成される、請求項１に記載の鼻用マスク。
12. 前記鼻用マスクの外側表面内に溝をさらに備え、前記呼気スクープが、前記溝の中に嵌め込まれるように構成されるリップを備える、請求項１に記載の鼻用マスク。
13. 前記呼気スクープは前記鼻用マスクと一体的に形成される、請求項１に記載の鼻用マスク。
14. 前記呼気終末ＣＯ_２ポートは、前記鼻用マスクの上側部分から第１の方向に延在し、前記呼気スクープは第２の方向に延在し、前記第２の方向は前記第１の方向と異なる、請求項１に記載の鼻用マスク。
15. 前記呼気スクープは第３の方向に延在する軸の周りで折り畳まれるように構成され、前記第３の方向は、前記第１の方向に対して横断する、請求項１に記載の鼻用マスク。
16. 前記呼気スクープは、前記マスクが装着されたときに、患者の口にアクセス可能に構成される通路を備える、請求項１に記載の鼻用マスク。
17. 前記呼気スクープは、前記通路を閉鎖するために、前記呼気スクープの内部表面上に配置される可撓性フラップを備える、請求項１６に記載の鼻用マスク。
18. 前記通路は、１以上のスロットを備える、請求項１６に記載の鼻用マスク。