JP7873232B2 - 呼吸ガス混合物から二酸化炭素を分離する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、呼吸ガス混合物から少なくとも二酸化炭素（ＣＯ２）を分離する方法および装置に関する。分離は、例えば分子フィルタとして作用する膜を用いて実施される。

人工呼吸または麻酔において生じるような二酸化炭素含有ガス混合物からＣＯ２を分離することは、困難な課題である。

投与された呼吸ガスは、節約および安全性の理由から、閉回路内を循環し、酸素および／またはＣＯ２および／または麻酔ガスは消費に応じて補充され、二酸化炭素は回路から取り除かれることは公知である。一般に、人工呼吸系中で二酸化炭素の蓄積が行われることは避けるべきである。通常では、０．５％の濃度値は、越えることが望ましくない限界値である。

除去しなければならない二酸化炭素の量は、個々の適用に依存する。呼気は約５％の二酸化炭素を含む。この濃度は、呼吸回路内で、０．５％以下の値に低減されるのが好ましい。

通常では、ＣＯ２は、ソーダライムに結合され、この回路から取り除かれる。しかしながら、ソーダライムは再利用可能ではなく、廃棄しなければならない。

したがって、本発明の課題は、所定の呼吸ガスを分離するための廉価でかつ有効な手段を提供することである。本発明の課題はまた、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガス濃度の比率の調整を提供することでもある。

本発明は、少なくともＯ２およびＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路内を流れる呼吸ガス混合物を分離する方法において、呼吸ガス混合物を、第一の流れの下で第一の分離材料に導き、第一の分離材料は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料に導き、第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を呼吸ガス混合物から分離し、分離された二酸化炭素ＣＯ２を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素Ｏ２を再び第一の分離材料に供給する、呼吸ガス混合物を分離する方法を含む。

この方法は付加的に、第一の分離材料が、より小さな分子である酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を選択的に通過させ、少なくとも一つの揮発性麻酔剤を引き留めることも特徴とする。

この方法は付加的に、第一の分離材料が拡散フィルタであることも特徴とする。

この方法は付加的に、呼吸ガスを、濃度勾配に基づき、拡散フィルタを介して分離することも特徴とする。

この方法は付加的に、第二の分離材料が拡散フィルタであることも特徴とする。

本発明は、これとは別にまたは付加的に、第二の分離材料が、より小さな分子である窒素Ｎ２および／または酸素Ｏ２を選択的に通過させ、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも十分に引き留める、方法（または装置）に関する。

この方法は付加的に、第二の分離材料が、少なくとも５０：１のＮ２および／またはＯ２のＣＯ２に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることも特徴とする。

この方法は付加的に、第二の分離材料が、少なくとも１００：１のＮ２および／またはＯ２のＣＯ２に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることも特徴とする。

この方法はさらに、第一の流れが、４～２５ｌ／ｍｉｎであることも特徴とする。

この方法は、第一の流れが、３～１８ｌ／ｍｉｎであることも特徴とする。

この方法は付加的に、第一の流れを、送風機または圧縮ガス源またはポンプにより生成することも特徴とする。

この方法は、第一の流れが、少なくとも段階的に１０～３０％の酸素を含む呼吸ガスを含むことも特徴とする。

この方法はさらに、第二の流れが、４～２５ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする。

この方法は付加的に、第二の流れが、６～１８ｌ／ｍｉｎであることも特徴とする。

この方法は、第二の分離材料が、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出系内へ放出されるＣＯ２の流れが、第一の分離材料のパージ流れよりも小さくなるような大きさのＯ２のＣＯ２に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることも特徴とする。

この方法は、第二の流れが、ファンまたは圧縮ガス源またはポンプにより生成されることによっても傑出している。

この方法は付加的に、呼吸ガス混合物を、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路から取り出すことも特徴とする。

この方法は、第一の分離材料が、第一の出口で呼吸ガスを導通するように吸気ガス経路と接続され、第一の分離材料の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、呼吸ガス源が配置されていることも特徴とする。

この方法は付加的に、第一の分離材料の下流でかつ呼吸ガス源の上流に、（酸素の）フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されていることも特徴とする。

この方法は付加的に、呼吸ガス源の下流に、酸素センサおよび／または流量センサおよび／またはＣＯ２センサが配置されていることも特徴とする。

この方法は、呼吸ガス混合物が、少なくとも窒素Ｎ２、酸素Ｏ２、二酸化炭素ＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を有することも特徴とする。

この方法は、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合の調整も可能にする。このため、本発明によると、呼吸ガスの、特にＯ２、ＣＯ２および／または麻酔ガスの供給または給送が提供されている。同様に、呼吸ガス混合物からの所定の呼吸ガスの少なくとも一部分の分離または除去が提供されている。このために必要な調整、特に必要なアクチュエータの制御は、複数の部分制御ユニットに分割されていることもできる制御ユニットにより行われる。

本発明は、少なくともＯ２およびＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路内を流れる呼吸ガス混合物を分離する装置において、呼吸ガス混合物を、第一の流れの下で第一の分離材料に導き、第一の分離材料は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料に導き、第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を呼吸ガス混合物から分離し、分離された二酸化炭素ＣＯ２を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素Ｏ２を再び第一の分離材料に供給する、呼吸ガス混合物を分離する装置にも関する。

この装置は、任意に呼吸ガス混合物がこの場合直接または強制的に患者によってまたはポンプもしくはタービンによって分離材料に送られ、第一の分離材料は、少なくとも酸素Ｏ２および／または二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離するように設定されかつ形成されていて、少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス経路内に留まり、呼吸ガス経路は、呼吸ガスポンプ（この呼吸ガスポンプは、弁またはタービンまたは呼吸ガス源であることができる）を有し、呼吸ガスは、患者インターフェースを介して患者に送られることも特徴とする。

この装置は、任意に前記第一の分離材料は、呼吸ガスホースの枝部内の拡散フィルタとして形成されていることができるか、または呼吸ガス用の供給部、上部チャンバ、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部、拡散フィルタ、下部チャンバおよび下部チャンバから第二の分離材料の方向で呼吸ガス経路に向かう呼吸ガス用の搬出部および第二の分離材料からの導管から来る下部チャンバ内への供給部を備えたフィルタハウジングとして構成されていることができることも特徴とする。

この装置は、分離された残りの呼吸ガス混合物（少なくとも窒素Ｎ２および酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む）は、第二の流れの下で導管を介して第二の分離材料に導かれ、第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２は、呼吸ガス混合物から分離され、分離された二酸化炭素ＣＯ２は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出され、分離された二酸化炭素の流れを調整する手段が存在することも特徴とする。

この装置はさらに、呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に（窒素Ｎ２および）酸素Ｏ２は、導管を介して再び第一の分離材料に供給され、このために、導管内にまたは導管とガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプ／タービンが配置されていて、この呼吸ガスポンプ／タービンは、呼吸ガスの必要なパージ流れ（これは単にボリュームシフトであることもできる）を生成することも特徴とする。

この装置は、導管内で第一の分離材料と第二の分離材料との間に逆止弁が配置されていて、この逆止弁は、呼吸ガスの一方向の流れを選択的に防止することも特徴とする。

本発明によると、分離材料１および分離材料２は、同じにまたは異なるように構成されている。これは、特にフィルタの選択に関して当てはまる。例えば、フィルタは、酸素および二酸化炭素および／または麻酔剤に対して様々に選択的である。

この装置は補足的に、第二の分離材料が、上部および下部を備えたフィルタとして構成されていて、これらの部の間に、拡散フィルタが配置されていて、上部は、呼吸ガス混合物（これは第一の分離材料から来る）用の供給部と、周囲環境への搬出部とを有し、下部は、第一の分離材料の方向で呼吸ガス経路に向かう搬出部を有し、搬出部と供給部との間で呼吸ガス経路内に、呼吸ガス用のパージ流れを生成するポンプ／タービンが配置されていることも特徴とする。

この装置は、任意に拡散フィルタが蒸気滅菌可能、つまり１３４℃まで熱安定性であることも特徴とする。

この装置は、任意に両方の拡散フィルタが、膜フィルタ／平面フィルタとしてまたは管（中空ファイバー）として形成されていて、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で６０ｌ／ｍｉｎの流れが可能であり、かつ流れ方向および／または拡散方向で２ｃｍＨ２Ｏ（＝＝ｍｂａｒ、＝＝ｈＰａ）の最大圧力損失を超えないように形成されていることも特徴とする。

この装置は、任意にＮ２および／またはＯ２のＣＯ２に対する拡散フィルタの透過性の比率が、ＣＯ２が主に引き留められるように形成され、透過性の比率は、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出導管系内へ放出されるＣＯ２の流れが、分離材料での第一の段階でのパージ流れよりも小さくなるような大きさであることも特徴とする。

この装置は、分離材料内への第一の流れが４～３０ｌ／ｍｉｎであり、分離材料内への第二の流れが１～３５ｌ／ｍｉｎであることも特徴とする。

この装置は、任意に第一のチャンバと後続するチャンバとの間のパージ流れを、必要に応じて調整することができるので、第一段階を終えたＣＯ２含有率は調節可能であることも特徴とする。

この装置は、第一の分離材料の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、呼吸ガスポンプが配置されていることも特徴とする。

この装置は、任意に第一の分離材料の下流でかつ吸気ガスポンプの上流に、（酸素の）フレッシュガス供給部および／または麻酔ガス供給部が配置されていることも特徴とする。

この装置は、呼吸ガスポンプの下流に、酸素ガスセンサおよび／または流量センサおよび／またはＣＯ２センサが配置されていることも特徴とする。

この装置は、任意にカスケード化されたパージ流れ処理が分離材料により提供されていて、この場合、第二の分離材料は、二重または多重の拡散フィルタとして構成されていることも特徴とする。

この装置は、第二の分離材料が少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を呼吸ガス混合物から分離し、上部チャンバから出口を介して呼吸ガス搬出管系内へ除去し、ポンプが除去された二酸化炭素ＣＯ２を導管を介して再び第二の分離材料の入口に導くことも特徴とする。

この装置は、拡散フィルタによって拡散された呼吸ガス混合物の、ここでは例えば６％のＣＯ２をなおも有する残りの部分、つまり主に窒素Ｎ２および酸素Ｏ２は、下部チャンバから開口部を通って第二の分離材料に送られ、入口を通ってここに流入することも特徴とする。

この装置は、第二のフィルタの入口は、第一のフィルタの出口と接続され、第二の分離材料の下部内ではそれによりさらに低減されたＣＯ２割合が支配し、こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び第一の分離材料に供給されることも特徴とする。

本発明は、本発明による装置を有するホース系（ホースシステム）も含む。

本発明は、本発明による装置を有する人工呼吸器も含む。

本発明は、方法の工程を実施するために設定されかつ形成された人工呼吸器も含む。

本発明は、
－ 呼吸ガス混合物を、第一の流れの下で第一の分離材料に導き、
－ 第一の分離材料は、少なくとも酸素Ｏ２と二酸化炭素ＣＯ２とを分離し、
－ 酸素および低減された割合のＣＯ２は、再び呼吸ガス経路に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
－ 少なくとも酸素および高められた割合の二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料に導き、
－ 第二の分離材料により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を呼吸ガスから分離し、
－ 分離された二酸化炭素ＣＯ２を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
－ 呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素Ｏ２および低減された割合のＣＯ２を再び第一の分離材料に供給する、
少なくともＯ２とＣＯ２とを含み、かつ呼吸ガス経路内を流れる呼吸ガス混合物を分離する装置を含む人工呼吸器も含む。

本発明は、これとは別にまたは付加的に、呼吸ガス混合物を、ガス混合物の成分の輸送を行うことができる特別な半透膜の一方の側に沿って導き、膜は、ＣＯ２および／または少なくとも一つの揮発性麻酔剤の膜を通過する輸送が、呼吸ガス混合物の他のガス成分の輸送よりも実質的にあまり有効でないように行われるように選択され、二つの膜が使用される、呼吸ガス混合物からＣＯ２を分離する方法および装置からなる。

特許請求の範囲において個別に挙げられた特徴は、任意の、技術的に有意義な様式で互いに組み合わせることができかつ本発明の他の実施形態を示すことができることを指摘する。詳細な説明は、本発明を、特に図面との関連でさらに特徴付けかつ詳述する。

さらに、本明細書で使用される、二つの特徴の間にありかつこれらの特徴を互いに結び付ける接続詞の「および／または」は、常に、本発明による対象の第一の実施形態では第一の特徴だけが存在することができ、第二の実施形態では第二の特徴だけが存在することができ、第三の実施形態では、第一の特徴と第二の特徴とが存在することができると解釈される。

従属請求項は、本発明の互いに独立した多様な好ましい発展形態に関し、これらの特徴は、技術的に有意義な範囲内で当業者により互いに自由に組み合わせることができる。このことは、特に、多様な請求項のカテゴリーの境界を越えても通用する。

呼吸ガス混合物は、本発明の意味範囲で、酸素Ｏ２および二酸化炭素（ＣＯ２）および／または少なくとも窒素Ｎ２および／または少なくとも一つの麻酔ガス（例えば、セルボフルラン、デスフルラン、笑気、キセノン…）を含む呼吸可能な混合物である。

本発明による使用されるフィルタは、使用されるガスおよび蒸気に対して化学的に耐性である。フィルタモジュールは全体として、清浄化および／または滅菌されることができるように設定されかつ形成されている。したがって、フィルタまたはフィルタモジュールは、少なくとも１３４℃の必要な耐熱性を有する。

ＣＯ２分圧またはＣＯ２割合を低減する複数の方法を互いに組み合わせる場合、つまりＣＯ２分圧の調節を、膜の呼吸ガス混合物とは反対側でガスパージによりおよび膜の呼吸ガスとは反対側での全圧の低下により行うことが特に有利である。

使用される膜の本質的な利点は特に、ハロゲン化炭化水素に対して高い耐性を有することにある。この理由から、この膜は、特に、これらの物質に著しく曝されることが想定される麻酔系または人工呼吸系中での長時間適用のために特に適している。

本発明によると、呼吸ガス値または呼吸ガスパラメータに関する、例えば二酸化炭素に関する情報を提供するために、センサを利用することができる。

本発明によると、人工呼吸器は、施設適用のための非侵襲的機器または侵襲的臨床人工呼吸器または麻酔人工呼吸器であり、したがって、それぞれ、二酸化炭素が人工呼吸の成果または患者の状態についての重要な指針パラメータであることができる機器または適用である。

呼吸ガス混合物を分離する本発明による装置および方法を示す。 分離材料によるカスケード化されたパージ流れ浄化処理を伴う、呼吸ガス混合物を分離する本発明による装置および方法を示す。 容量カプノグラフィーを用いた肺胞換気をモニタリングする際の多様な患者固有の生理学的パラメータの推移を示す。

図１は、呼吸ガス混合物３を分離する本発明による装置および方法を示す。呼吸ガス混合物３は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２および任意に窒素Ｎ２および／または少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含む。

呼吸ガス混合物３は、呼吸ガス経路４を流れ、第一の流れの下で第一の分離材料１に導かれる。呼吸ガス混合物３は、少なくとも部分的に少なくとも一つの導管８を通過するように呼吸ガス経路４を流れる。導管８は、少なくとも、導管８ａと導管８ｂとに区分することができる。呼吸ガス混合物３は、この場合、直接または強制的に（患者によってまたはポンプもしくはタービンによって）分離材料１に運ばれる。

第一の分離材料１は、少なくとも酸素Ｏ２および／または二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも一つの揮発性麻酔剤（Ａ）から分離するように設定されかつ形成されている。

少なくとも一つの揮発性麻酔剤は、再び呼吸ガス経路４に供給されるかまたは呼吸ガス経路４内に留まる。呼吸ガス経路４は、タービンとして構成されていることができる呼吸ガスポンプ５（これは、弁またはタービンまたは呼吸ガス源であることができる）を有する。患者インターフェース６を介して、呼吸ガスは患者７に送られる。

第一の分離材料１は、単に、呼吸ガスホースの（例えば呼気）枝部内の拡散フィルタを表すことができるか、または第一の分離材料１は、呼吸ガス用の供給部１１１、上部チャンバ１１、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部１１２、拡散フィルタ１２、下部チャンバ１３、および下部チャンバ１３からの呼吸ガス用の搬出部１３２および下部チャンバ内への供給部１３１を備えたフィルタハウジングとして構成されていることができる。

分離された残りの呼吸ガス混合物（少なくとも窒素Ｎ２および酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む）は、第二の流れの下で導管８ａを介して第二の分離材料２に導かれる。第二の分離材料２により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２は呼吸ガス混合物から分離される。分離された二酸化炭素ＣＯ２は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境２５もしくは呼吸ガス搬出系２５内へ放出される。

この場合、分離された二酸化炭素の流れを調整する手段２４が存在する。

呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に（窒素Ｎ２および）酸素Ｏ２は、導管８ｂを介して再び第一の分離材料１に供給される。このために、導管８ｂ内にまたは導管８ａおよび／または８ｂとガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプ／タービン１０が配置されていて、この呼吸ガスポンプ／タービンは、呼吸ガスの必要なパージ流れ（これは単にボリュームシフトであることもできる）を生成する。導管８ａ内では、第一の分離材料１と第二の分離材料２との間に逆止弁９が配置されていることができ、この逆止弁は、呼吸ガスの一方の方向への流れを選択的に防止する、つまり特に第二の分離材料２から第一の分離材料１への流動を防止する。

第一の分離材料１は、より小さな分子である窒素Ｎ２、酸素Ｏ２、二酸化炭素ＣＯ２を選択的に通過させかつ例えば揮発性麻酔剤のようなより大きな分子を引き留めるように設定されかつ形成されている。第一の分離材料１は、ここでは、上部１１と下部１３とを備えたフィルタとして構成されていて、これら部の間に拡散フィルタ１２が配置されている。上部１１は、呼吸ガス混合物３用の供給部１１１と、患者７の方向で呼吸ガス経路４に向かう搬出部１１２を有する。

下部１３は、供給部１３１と、第二の分離材料２の方向で呼吸ガス経路８ａに向かう搬出部１３２を有する。第二の分離材料は、より小さな分子である窒素Ｎ２、酸素Ｏ２を選択的に通過させかつ少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも十分に引き留めるように設定されている。第二の分離材料２は、拡散フィルタ２２を含むことができる。

第二の分離材料２は、ここでは、上部２１と下部２３とを備えたフィルタとして構成されていて、これらの部の間に拡散フィルタ２２が配置されている。上部２１は、（第一の分離材料から来る）呼吸ガス混合物３用の供給部２１１と、周囲環境２５への搬出部２１２を有する。

下部２３は、第一の分離材料１の方向で呼吸ガス経路８ｂに向かう搬出部２３１を有する。搬出部２３１と供給部１３１との間には、呼吸ガス経路内にポンプ／タービン１０が配置されていて、このポンプ／タービンは、呼吸ガス用のパージ流れを生成する。搬出部２１２と周囲環境との間には、狭窄部２４が配置されていて、この狭窄部は、ＣＯ２含有呼吸ガスの流れを調整する。呼吸ガスは、濃度勾配に基づき拡散フィルタ１２、２２を介して分離される。

第一の分離材料１は、例えば拡散フィルタ１２を含む。拡散フィルタ１２（少なくとも上部チャンバ１１）は、患者ガスで汚染されるので、浄化処理可能（滅菌可能、洗浄可能）であるのが好ましい。拡散フィルタ１２は、蒸気滅菌可能、つまり１３４℃まで熱安定性であることが好ましい。今日の化学的吸収剤は、比較的短時間（例えば、４～１０時間の稼動工程）後に消費され、その後に、フッ素－塩素－炭化水素（揮発性麻酔剤）を含むことから、その後に、特殊廃棄物となる。したがって、拡散フィルタは、１年の耐用年数で、かつ毎週の浄化処理で約５０回のオートクレーブサイクルに耐えなければならない。

拡散フィルタ１２および２２の両方は、膜フィルタ／平面フィルタとしてまたは管（中空ファイバー）として形成されている。この場合、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で６０ｌ／ｍｉｎの流れが可能であり、かつ流れ方向および／または拡散方向で２ｃｍＨ２Ｏ（＝ｍｂａｒ、＝ｈＰａ）の最大圧力損失を超えないように形成されている。場合により、多数の膜または多数の中空ファイバーを並列化することができる。

拡散フィルタ１２、２２は、多様なプラスチック、セラミック、圧縮ガラスビーズ、または焼結もしくは圧延金属（またはこれらの組合せ）から製造されることができる。多くの場合、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セルロース、セルロースエステル（酢酸セルロース、硝酸セルロース）、再生セルロース（ＲＣ）、シリコーン、ポリアミド（「ナイロン」、より正確には：ＰＡ６、ＰＡ６．６、ＰＡ６．１０、ＰＡ６．１２、ＰＡ１１、ＰＡ１２）、ポリアミドイミド、ポリアミド尿素、ポリカルボナート、セラミック、特殊鋼、銀、ケイ素、ゼオライト（ケイ酸アルミニウム）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリピペラジンアミドが使用される。

これらの原材料の組合せは、多くの場合、支持層（例えば、酢酸セルロース）と被覆（例えば、ポリアミド）とからなる薄膜（「ＴＦ」、英語で「ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ」）を製造するために使用される。

第二の分離材料２２は、より小さな分子である窒素Ｎ２および酸素Ｏ２を選択的に通過させかつ少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも十分に引き留めるように設定されている。第二の分離材料２は、拡散フィルタ２２を含む。Ｎ２およびＯ２のＣＯ２に対する拡散フィルタ２２の透過性の比率は、少なくとも５０：１である。Ｎ２およびＯ２のＣＯ２に対する透過性の比率は、少なくとも１００：１であることもできる。この透過性の比率は、好ましくは、第２段階後に、周囲環境または呼吸ガス搬出導管系２５内へ放出されるＣＯ２の流れが、第一段階（分離材料１）におけるパージ流れよりも小さくなるような大きさであるべきである。

分離材料１内への第一の流れは、例えば４～２５ｌ／ｍｉｎまたは６～１８ｌ／ｍｉｎである。放出される流れは、できる限り小さくするべきである。放出される流れは、典型的な平均呼気患者流れよりもできる限り小さくすべきである。

成人患者は、平均で１分間に８リットル未満の呼吸ガスを吐き出し、この呼吸ガスは、平均して≦５％のＣＯ２を含む。このガスは拡散フィルタ２内で１０～１２倍に濃縮されることができる場合、（２１２を通して）放出される流れについて０．６～０．８ｌ／ｍｉｎの流量が生じ、これは許容可能である。

第一の流れは、送風機または圧縮ガス源またはポンプ５によって生成されるか、または患者が、例えば、分離材料１が呼気ホース内にある場合、分離材料１内へ直接息を吹き込む。この例では、呼吸ガス経路４は呼気ガス経路４ｅである。

分離材料２内への第二の流れは、１～２５ｌ／ｍｉｎまたは６～１８ｌ／ｍｉｎである。チャンバ１３と上部チャンバ２１と下部チャンバ２３との間のパージ流れは、必要に応じて調整することができる。それにより、１３２で第一段階を終えたＣＯ２含有率を調節することができる。第一段階の出口（１３２）での比較的高いＣＯ２含有率は、患者にとっては理想的ではないが、バッテリー駆動でエネルギを節約することができかつ駆動時間を延長することができる。

第二の流れは、送風機または圧縮ガス源またはポンプ１０により生成される。呼吸ガス混合物３は、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路４ｅから取り出される。第一の分離材料１は、第一の出口１１２で呼吸ガスを導通するように吸気ガス通路４ｉと接続されていて、第一の分離材料１の下流でかつ吸気患者接続部６の上流に、呼吸ガスポンプ５が配置されている。第一の分離材料１の下流でかつ呼吸ガスポンプ５の上流に、任意に（酸素の）フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されている。呼吸ガスポンプ５の下流に、任意にセンサ、特に酸素センサおよび／または麻酔ガスセンサが配置されている。呼吸ガスポンプ５の下流に、任意に流量センサが配置されている。呼吸ガスポンプ５の下流に、任意にＣＯ２センサ（カプノメトリ）が配置されている。センサはさらに、呼吸ガス経路内で第一の分離材料１の前方におよび／または第一の分離材料１の後方に配置されていることができる。センサはまた、呼吸ガス経路内で第二の分離材料２の前方におよび／または第二の分離材料２の後方に配置されていることもできる。

この方法および装置は、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合を調整／制御することも可能である。このため、本発明によると、呼吸ガスの、特にＯ２、ＣＯ２および／または麻酔ガスの供給または給送が予定されている。同様に、呼吸ガス混合物からの所定の呼吸ガスの少なくとも一部の分離または除去が予定されている。このために必要な調整、特に必要なアクチュエータの制御は、複数の部分制御ユニットに分割されていることもできる制御ユニットにより行われる。

特に、アクチュエータ、つまり特に、流れの制御のためのポンプ／タービン５、１０、２６、呼吸ガス（割合）を除去するための手段２４、逆止弁９、（酸素の）フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が、制御／調整される。

呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合の調整／制御のために、制御ユニットは、ユーザプリセットおよび／または保存された命令および／またはセンサ信号を考慮する。特に、少なくとも一つの流量センサおよび／またはＣＯ２センサおよび／またはＯ２センサおよび／または麻酔ガスセンサのセンサ信号を考慮する。

図２は、呼吸ガス混合物３を分離する本発明による装置および方法を示す。呼吸ガス混合物は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２および任意に窒素Ｎ２および／または少なくとも一つの揮発性麻酔剤（Ａ）を含む。図２は、図１による装置を示すが、分離材料２によるカスケード化されたパージ流れ浄化処理を伴う。これは、拡散係数が１００を明らかに下回る場合またはガス損失をさらに低減すべき場合に使用することができる。理論的には、任意のいくつかの段階をカスケード化することができる。各段階について、一つのポンプが必要である。しかしながらこれらの流れは極めて小さいため、ポンプは、小さくかつ廉価に設定しかつ形成することもできる。その結果、カスケード化されたパージ流れ浄化処理によって、ＣＯ２の高い濃度に蓄積された少量のガスを放出することが可能である。

第一の拡散フィルタ１２を通過した後に分離された、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含み、ここでは例えば６０％のＣＯ２を有する残りの呼吸ガス混合物は、第二の流れの下で導管８ａを介して第二の分離材料２に導かれる。第二の分離材料は、より小さな分子である窒素Ｎ２、酸素Ｏ２を選択的に通過させかつ少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも十分に引き留めるように設定されている。第二の分離材料２は、二重または多重の拡散フィルタ２として構成されている。

第二の分離材料２により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２は、呼吸ガス混合物から分離され、上部チャンバ２１から出口２１２を介して除去される。分離された二酸化炭素ＣＯ２は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境２５もしくは呼吸ガス搬出系（呼吸ガス導出管系）２５内へ放出される。呼吸ガス搬出系２５は、任意に、分離された二酸化炭素ＣＯ２を、導管２７を介して再び第二の分離材料２の入口２１１に供給するポンプ２６を有する。

拡散フィルタ２２により拡散された、呼吸ガス混合物の、ここでは例えば６％のＣＯ２をなおも有する残りの部分、つまり、主に窒素Ｎ２および酸素Ｏ２は、下部チャンバ２３から開口部２３１を通して第二の分離材料２′に導かれ、ここでは入口２１１′を通して導入される。

第一のフィルタは、上部２１と下部２３とで構成され、これらの部の間に拡散フィルタ２２が配置されている。上部２１は、呼吸ガス混合物３用の供給部２１１と、周囲環境２５への搬出部２１２とを有する。搬出部２１２と周囲環境との間には、狭窄部２４が配置されていて、この狭窄部は、ＣＯ２含有呼吸ガスの流れを調整する。

下部２３は、第二のフィルタ２′の方向への搬出部２３１を有する。

第二のフィルタ２′の供給部２１１′は、第一のフィルタの搬出部２３１と接続される。上部２１′は、ポンプ２６に向かう搬出部２１２′を有し、このポンプは、ＣＯ２含有呼吸ガス（６％のＣＯ２を有する）を、導管２７を介して第一のフィルタ２の供給部２１１に導く。したがって、第二の分離材料２′の下部２３′内に、この例では、ＣＯ２割合は０．６％に低減される。こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び第一の分離材料１に供給される。第二のフィルタの搬出部２３１′と第一のフィルタの供給部１３１との間で呼吸ガス経路内に、呼吸ガス用のパージ流れを生成する呼吸ガスポンプ１０が配置されている。

図１の実施形態に相応して、図２による実施形態の場合でも、第一の分離材料１の下流でかつ吸気患者接続部６の前方に、呼吸ガスポンプ５が配置されていることもできる。第一の分離材料１の下流でかつ呼吸ガスポンプ５の上流に、任意に（酸素の）フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されている。呼吸ガスポンプ５の下流に、任意にセンサ、特に酸素センサおよび／または麻酔ガスセンサが配置されている。呼吸ガスポンプ５の下流に、任意に流量センサが配置されている。呼吸ガスポンプ５の下流に、任意にＣＯ２センサ（カプノメトリ）が配置されている。センサはさらに、呼吸ガス経路内で第一の分離材料１の前方におよび／または第一の分離材料１の後方に配置されていることができる。センサはまた、呼吸ガス経路内で第二の分離材料２の前方におよび／または第二の分離材料２の後方にまたは導管２７内にも配置されていることもできる。

この方法および装置は、呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合を調整／制御することも可能である。このため、本発明によると、呼吸ガスの、特にＯ２、ＣＯ２および／または麻酔ガスの供給または給送が提供されている。同様に、呼吸ガス混合物からの所定の呼吸ガスの少なくとも一部の分離または除去が提供されている。このために必要な調整、特に必要なアクチュエータの制御は、複数の部分制御ユニットに分割されていることもできる制御ユニットにより行われる。

特に、アクチュエータ、つまり特に、流れの制御のためのポンプ／タービン５、１０、２６、呼吸ガス（割合）を除去するための手段２４、逆止弁９、（酸素の）フレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が、制御／調整される。

呼吸ガス混合物中の所定の呼吸ガスの割合の調整／制御のために、制御ユニットは、ユーザプリセットおよび／または保存された命令および／またはセンサ信号を考慮する。特に、少なくとも一つの流量センサおよび／またはＣＯ２センサおよび／またはＯ２センサおよび／または麻酔ガスセンサのセンサ信号を考慮する。

図３は、本発明による人工呼吸器における本発明による教示（装置および方法）の適用および教示の含意を示す。図３は、血行動態学的に安定の麻酔された患者に関して、ＣＯ２の排出の際の肺胞換気ＶＡの重要性を示す。図３は、容量カプノグラフィーを用いた肺胞換気をモニタリングする際の多様な患者固有の生理学的パラメータの推移を示す。（Ｂ）では、（Ａ）での制御された人工呼吸下での呼吸頻度（ＲＲ）の毎分１５から１０までの呼吸数の低下（ｉ）によるならびに一回換気量（ＶＴ）の増加（ｉｉ）および減少（ｉｉｉ）による血行動態学的に安定の患者における肺胞換気（ＶＡ）の変化を示す。

二酸化炭素の排出（ＶＣＯ２）（Ｄに示される）および肺胞ＣＯ２分圧（ＰＡＣＯ２）（Ｃに示される）は、反対に挙動する。動脈ＣＯ２分圧（ＰａＣＯ２）は、（Ｃ）において、肺胞ＰＡＣＯ２の上方に示される（Ｃにおいて上側の線）。

口および鼻孔から肺胞までの気道の全ての部分が、実際にガス交換に関与しているわけではない。人工呼吸の「効果」を評価するためおよび場合により最適化するために、「有効な」肺胞換気の割合に関する情報が極めて役立つ。ＣＯ２は、その高い溶解度およびその溶解度から生じる極めて高い動力学に基づき、肺胞換気（ＶＡ）についての理想的な指標である。したがって、呼気ガス混合物中で測定されたＣＯ２分圧（ＰＥＴＣＯ２）の測定およびカプノグラフィー曲線の形でのグラフ表示が、換気の連続的監視のために提供される。カプノグラフィーを用いた換気の定性的評価の例は：切断、無呼吸、不適切な挿管の排除、閉塞、患者－ベンチレータ非同期の排除などである。さらに、ＰＥＴＣＯ２は、換気の調整のための定量的尺度として使用され、安定な血行動態学でかつ一定の物質代謝で、高いＰＥＴＣＯ２指標は、換気過小であり、低いＰＥＴＣＯ２指標は換気過剰である。この両方は、実際には、人工呼吸器での分時換気量（ＶＥ）の適応に追従する。ＶＥは、一回換気量と呼吸頻度との積であるので、これらの二つの成分の変調がこのために適している。原則として、肺保護的人工呼吸によって体積、生体、および外圧の損傷を回避するため、今日では低い一回換気量（ＶＴ）が努められる。しかしながら、この場合、特に、各呼吸時にガス交換に関与する肺胞の他に、死腔も換気されるという事実を考慮しなければならない。この死腔換気の割合は、人工呼吸の効率に決定的に影響を及ぼす。分時換気、肺胞換気（ＶＡ）および死腔換気（ＶＤ）について、次の簡単な式が当てはまる：
ＶＥ＝ＶＡ＋ＶＤ

つまり、ＶＥは、ガスが肺毛細血管と接触してそれによりガス交換に関与する有効部分（肺胞換気＝ＶＡ）と、ガス交換に関与しない無効部分（死腔＝ＶＤ）から構成される。したがって、ＶＡとそのＶＥの割合は、呼吸の効率についての尺度であり、特に呼吸制限者の場合、ＶＡおよびＶＤは、人工呼吸設定を最適化するために重要な特性パラメータである。したがって、ＶＡは、
ＶＡ＝ＶＥ－ＶＤ
として算出される。

図３は、血行動態学的に安定した麻酔された患者に関して、ＣＯ２の排出の際のＶＡの重要性を示す。呼吸頻度およびＶＴの変化は、反対の意味で、ＣＯ２分圧およびＣＯ２排出（ＶＣＯ２）に影響を及ぼすＶＡの変化を誘導する。ＶＡが高まり、ＶＣＯ２が大きくなると、肺胞毛細血管膜の両側の分圧が低下し、低炭酸ガス血症を引き起こす。反対に、ＶＡが低くなると、ＣＯ２排出が低下し、それにより、高炭酸ガス血症を引き起こす。

カプノグラフィーは、略して呼気ＣＯ２ともいわれる呼気二酸化炭素の量または割合を決定し、グラフィック表示するために適した手段である。この場合、機械的に人工呼吸される患者のＣＯ２動態学は、非侵襲的方法でおよびリアルタイムで表示される。特に、容量カプノグラフィーは、機械的人工呼吸患者の臨床モニタリングのための適切な手段である。

この場合、カプノグラフィーを用いて、呼吸サイクルの間の呼吸ガス中のＣＯ２濃度を測定することができる。ＣＯ２濃度は、この場合、ランベルト・ベールの法則に従って赤外線の吸収により規則的に計算され、通常ではｍｍＨｇの単位で分圧として表される。呼吸の間のＣＯ２排出のグラフィック表示は、カプノグラムといわれ、対応する測定機器はカプノグラフといわれる。

患者の１回だけの呼吸の際に排出されるＣＯ２の量、または具体的にはＣＯ２の体積の患者固有の生理学的パラメータを、呼気の一回換気量に対して呼気ＣＯ２を積分することにより、容量カプノグラフィーにより非侵襲的に決定することができる。

したがって、提案による方法の過程で、少なくとも一つの技術的換気パラメータの調整のための自動的推定を引き出すために、ＣＯ２の拡散を、人工換気の成果を表す患者固有の生理学的パラメータとして考慮することができる。したがって、生理学的に成果があるが患者に優しい人工換気を保証することができる。

この教示の更なる態様によると、患者の人工換気のための人工呼吸器が提案される。提案による人工呼吸器は、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータ（例えばＯ２またはＣＯ２）の検知のために設定されている測定装置（センサ）と少なくとも一つの技術的換気パラメータの確認のために設定されている制御装置と、測定装置と制御装置との情報伝達を行う調整ユニットとを含み、この場合、技術的換気パラメータに基づいて患者の換気が行われ、少なくとも一つの技術的換気パラメータは、換気パラメータの呼吸ガス圧、分時換気量、一回換気量、呼吸頻度、呼気終末陽圧、および／または人工呼吸器により提供される吸気酸素濃度および／または人工呼吸器により提供されるＣＯ２割合もしくはＣＯ２分圧の少なくとも一つに対応する。この場合、測定装置は、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータの繰り返しの測定を時間間隔で実施するように設定されている。調整ユニットは、患者固有の生理学的パラメータの繰り返しの測定に基づいて少なくとも一つの技術的換気パラメータの調整を実施するように設定されている。

患者の人工的換気のための提案による人工呼吸器は、好ましくは、上述の方法を用いてかつ／または装置の利用下で稼動されるように設定される。

特に、人工呼吸器に関しては、人工的に換気される患者の一つの呼吸から次の呼吸までに変化する呼吸する肺の機能状態を、換気設定の調整に取り込むという認識が重要である。一方では技術的換気パラメータの形の、他方では患者固有の生理学的パラメータの形の、技術的ならびに生理学的特性パラメータを、人工呼吸器の調整に同時に取り込むことにより、新次元の人工呼吸器が達成される。この手順は、現代の集中治療医療が今現在曝されている、つまり重症化患者が増加しても患者の在院期間を短縮するという厳しい条件下でも、人工呼吸療法の安全な制御を可能にする。

提案による人工呼吸器は、患者固有の生理学的パラメータによって患者の状態を自動的に監視し、規則的時間間隔で提案された調整／制御によって技術的換気パラメータを、患者の成果がありかつ穏やかな人工呼吸を行うように自動的に適応させることができる。

人工呼吸器のさらに好ましい実施形態によると、測定装置は、カプノグラフとして形成され、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータの繰り返しの測定をカプノグラフィー、好ましくは容量カプノグラフィーを用いて実施するように設定され、少なくとも一つの患者固有の生理学的パラメータは、患者の肺内でのＣＯ２ガス交換を直接表す少なくとも一つのパラメータ、好ましくは呼気ガス混合物中の呼気終末ＣＯ２分圧、肺胞ＣＯ２分圧、または患者の一回の呼吸の際に排出されるＣＯ２の体積のパラメータの少なくとも一つに対応することが予定されている。
出願時の特許請求の範囲は以下の通り。
［請求項１］
少なくともＯ２およびＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路４内を流れる呼吸ガス混合物３を分離する方法において、
－ 前記呼吸ガス混合物３を、第一の流れの下で第一の分離材料１に導き、
－ 前記第一の分離材料１は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
－ 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路４に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
－ 少なくともＯ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料２に導き、
－ 前記第二の分離材料２により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を前記呼吸ガス混合物から分離し、
－ 分離された二酸化炭素ＣＯ２を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
－ 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素Ｏ２を再び、前記第一の分離材料１に供給する
呼吸ガス混合物３を分離する方法。
［請求項２］
前記第一の分離材料１は、より小さな分子である酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を選択的に通過させ、少なくとも一つの揮発性麻酔剤を引き留めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
［請求項３］
前記第二の分離材料２は、より小さな分子である窒素Ｎ２および／または酸素Ｏ２を選択的に通過させ、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも十分に引き留めることを特徴とする、請求項１または２の少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項４］
前記第一の分離材料１および／または前記第二の分離材料２は、拡散フィルタ２であることを特徴とする、請求項１から３までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項５］
前記第二の分離材料２は、少なくとも５０：１のＮ２および／またはＯ２のＣＯ２に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項１から４までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項６］
前記第二の分離材料２は、少なくとも１００：１のＮ２および／またはＯ２のＣＯ２に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項１から５までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項７］
前記第一の流れは、４～２５ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする、請求項１から６までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項８］
前記第一の流れを、送風機または圧縮ガス源またはポンプにより生成することを特徴とする、請求項１から７までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項９］
前記第一の流れは、少なくとも段階的に１０～３０％の酸素を含む呼吸ガスを含むことを特徴とする、請求項１から８までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１０］
前記第二の流れは、４～２５ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする、請求項１から９までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１１］
前記第二の分離材料２は、拡散フィルタであり、前記拡散フィルタは、好ましくは、周囲環境または呼吸ガス搬出系２５内へ放出されるＣＯ２の流れが、前記第一の分離材料１のパージ流れよりも小さくなるような、Ｏ２のＣＯ２に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項１から１０までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１２］
前記第二の流れは、ファンまたは圧縮ガス源またはポンプ１０により生成されることをと特徴とする、請求項１から１１までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１３］
前記呼吸ガス混合物を、少なくとも部分的にまたは完全に、呼気ガス経路から取り出すことを特徴とする、請求項１から１２までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１４］
前記第一の分離材料１は、第一の出口で呼吸ガスを導通するように吸気ガス経路４と接続され、前記第一の分離材料１の下流でかつ吸気患者接続部の上流に、前記呼吸ガス源５が配置されていることを特徴とする、請求項１から１３までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１５］
前記第一の分離材料１の下流でかつ前記呼吸ガス源５の上流に、特に酸素の形のフレッシュガス供給部および麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項１から１４までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１６］
前記呼吸ガス源５の下流に、酸素センサおよび／または流量センサおよび／またはＣＯ２センサが配置されていることを特徴とする、請求項１から１５までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１７］
前記呼吸ガス混合物は、少なくとも窒素Ｎ２、酸素Ｏ２、二酸化炭素ＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を有することを特徴とする、請求項１から１６までの少なくともいずれか一項に記載の方法。
［請求項１８］
少なくともＯ２およびＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路４内を流れる呼吸ガス混合物３を分離する装置において、
－ 前記呼吸ガス混合物３を、第一の流れの下で第一の分離材料１に導き、
－ 前記第一の分離材料１は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、
－ 前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路４に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
－ 少なくともＯ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料２に導き、
－ 前記第二の分離材料２により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を前記呼吸ガス混合物から分離し、
－ 分離された二酸化炭素ＣＯ２を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
－ 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素Ｏ２を再び、前記第一の分離材料１に供給する
呼吸ガス混合物３を分離する装置。
［請求項１９］
前記呼吸ガス混合物は、直接または強制的に、患者によってまたはポンプもしくはタービンによって前記第一の分離材料１に送られ、前記第一の分離材料１は、少なくとも酸素Ｏ２および／または二酸化炭素ＣＯ２を少なくとも一つの揮発性麻酔剤と分離するように設定されかつ形成されていて、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は、再び前記呼吸ガス経路４に供給されるかまたは前記呼吸ガス経路内に留まり、前記呼吸ガス経路は、弁またはタービンまたは呼吸ガス源である呼吸ガスポンプ５を有し、前記呼吸ガスは、患者インターフェース６を介して前記患者７に送られることを特徴とする、請求項１から１８までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２０］
前記第一の分離材料１は、呼吸ガスホースの枝部内の拡散フィルタとして形成されているか、または呼吸ガス用の供給部１１１、上部チャンバ１１、患者に向かう呼吸ガス用の搬出部１１２、拡散フィルタ１２、下部チャンバ１３および前記下部チャンバ１３から前記第二の分離材料２の方向で呼吸ガス経路８ａに向かう呼吸ガス用の搬出部１３２、および前記第二の分離材料の導管８ｂから来る前記下部チャンバ内への供給部１３１を備えたフィルタハウジングとして形成されていることを特徴とする、請求項１から１９までの少なくともいずれか一項に装置。
［請求項２１］
少なくとも窒素Ｎ２および酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物は、第二の流れの下で導管８ａを介して第二の分離材料２に導かれ、前記第二の分離材料２により少なくとも二酸化炭素ＣＯ２は呼吸ガス混合物から分離され、分離された二酸化炭素ＣＯ２は、少なくとも一時的に除去されるかまたは周囲環境２５もしくは呼吸ガス搬出系２５内へ放出され、前記分離された二酸化炭素の流れを調整する手段２４が存在することを特徴とする、請求項１から２０までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２２］
前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に窒素Ｎ２および酸素Ｏ２は、前記導管８ｂを介して再び前記第一の分離材料１に供給され、このために、前記導管内にまたは前記導管とガス導通するように接続して、呼吸ガスポンプまたはタービン１０が配置されていて、前記呼吸ガスポンプまたはタービンは、前記呼吸ガスの必要なパージ流れまたはボリュームシフトを生成することを特徴とする、請求項１から２１までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２３］
前記導管８内では、前記第一の分離材料１と前記第二の分離材料２との間に逆止弁が配置されていて、前記逆止弁は、呼吸ガスの一方の方向の流れを選択的に防止することを特徴とする、請求項１から２２までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２４］
前記第二の分離材料２は、上部２１および下部２３を備えたフィルタとして構成されていて、前記上部と前記下部の間に、拡散フィルタ２２が配置されていて、前記上部２１は、前記第一の分離材料１から来る前記呼吸ガス混合物３用の供給部２１１と、周囲環境２５への搬出部２１２とを有し、前記下部２３は、前記第一の分離材料１の方向で前記呼吸ガス経路８ｂに向かう搬出部２３１を有し、前記搬出部２３１と前記供給部１３１との間で前記呼吸ガス経路内に、前記呼吸ガス用のパージ流れを生成するポンプまたはタービン１０が配置されていることを特徴とする、請求項１から２３までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２５］
前記拡散フィルタ１２／２２は、蒸気滅菌可能であり、つまり１３４℃まで熱安定性であることを特徴とする、請求項１から２４までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２６］
両方の拡散フィルタ１２および２２は、膜フィルタおよび／または平面フィルタとしてまたは管および／または中空ファイバーとして形成されていて、面積および通過断面積の大きさは、流れ方向で６０ｌ／ｍｉｎの流れが可能であり、かつ拡散方向で２ｃｍＨ２Ｏ（＝ｍｂａｒ、＝ｈＰａ）の最大圧力損失を超えないように形成されていることを特徴とする、請求項１から２５までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２７］
Ｎ２および／またはＯ２のＣＯ２に対する前記拡散フィルタ２２の透過性の比率は、ＣＯ２が主に引き留められるように形成され、前記透過性の比率は、好ましくは、前記周囲環境または前記呼吸ガス搬出系２５内へ放出されるＣＯ２の流れが、前記分離材料１での第一の段階での前記パージ流れよりも小さくなるような大きさであることを特徴とする、請求項１から２６までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２８］
前記分離材料１中への前記第一の流れは、４～３０ｌ／ｍｉｎであり、前記分離材料２中への前記第二の流れ４は、１～３５ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする、請求項１から２７までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項２９］
チャンバ１３とチャンバ２１との間の前記パージ流れは、必要に応じて、１３２で前記第一の段階を終えたＣＯ２含有率が調節可能であるように調整されることを特徴とする、請求項１から２８までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３０］
前記第一の分離材料１の下流でかつ前記吸気患者接続部６の上流に、呼吸ガスポンプ５が配置されていることを特徴とする、請求項１から２９までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３１］
前記第一の分離材料１の下流でかつ前記呼吸ガスポンプ５の上流に、特に酸素の形態のフレッシュガス供給部と麻酔ガス供給部が配置されていることを特徴とする、請求項１から３０までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３２］
前記呼吸ガスポンプ５の下流に、酸素センサおよび／または流量センサおよび／またはＣＯ２センサが配置されていることを特徴とする、請求項１から３１までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３３］
カスケード化されたパージ流れ浄化処理が、前記分離材料２により提供されていて、前記第二の分離材料２は、二重または多重の拡散フィルタ２として構成されていることを特徴とする、請求項１から３２までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３４］
前記第二の分離材料２２は、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を前記呼吸ガス混合物から分離し、前記上部チャンバ２１から前記出口２１２を介して前記呼吸ガス搬出系２５内へ除去させ、ポンプ２６は、除去された二酸化炭素ＣＯ２を導管２７を介して再び前記第二の分離材料２の前記入口２１１に導くことを特徴とする、請求項１から３３までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３５］
前記拡散フィルタ２２によって拡散した前記呼吸ガス混合物の、ここではなお例えば６％のＣＯ２を有する残りの部分、つまり主に窒素Ｎ２および酸素Ｏ２は、前記下部チャンバ２３から前記開口部２３１を通って前記第二の分離材料２′に送られ、前記入口２１１′を通ってここに流入することを特徴とする、請求項１から３４までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３６］
前記第二のフィルタの前記入口２１１′は、前記第一のフィルタの前記出口２３１と接続され、前記第二の分離材料２′の前記下部２３′内では、それによりさらに低減されたＣＯ２割合が支配し、こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び前記第一の分離材料１に供給されることを特徴とする、請求項１から３５までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３７］
前記分離材料１および２は異なることを特徴とする、請求項１から３６までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３８］
前記分離材料１および２は同一であることを特徴とする、請求項１から３７までの少なくともいずれか一項に記載の装置。
［請求項３９］
請求項１から３８までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有するホースシステム。
［請求項４０］
請求項１から３９までの少なくともいずれか一項に記載の装置を有する人工呼吸器。
［請求項４１］
請求項１に記載の方法の工程を実施するために設定されかつ形成された人工呼吸器。
［請求項４２］
少なくともＯ２とＣＯ２とを含み、かつ呼吸ガス経路４内を流れる呼吸ガス混合物３を分離する装置を含む人工呼吸器において
－ 前記呼吸ガス混合物３を、第一の流れの下で第一の分離材料１に導き、
－ 前記第一の分離材料１は、少なくとも酸素Ｏ２と二酸化炭素ＣＯ２とを分離し、
－ 酸素および低減された割合のＣＯ２は、再び前記呼吸ガス経路４に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
－ 少なくとも酸素および高められた割合の二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下で第二の分離材料２に導き、
－ 前記第二の分離材料２により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を前記呼吸ガス混合物から分離し、
－ 分離された前記二酸化炭素ＣＯ２を、少なくとも一時的に除去するかまたは周囲環境もしくは呼吸ガス搬出系内へ放出し、
－ 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に酸素Ｏ２および低減された割合のＣＯ２を再び前記第一の分離材料１に供給する
呼吸ガス混合物３を分離する装置を含む人工呼吸器。

Claims (16)

1. 少なくともＯ２およびＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路（４）内を流れる呼吸ガス混合物（３）の分離方法において、
   － 前記呼吸ガス混合物（３）を、第一の流れの下で拡散フィルタとして形成された第一の分離材料（１）に導き、
   － 前記第一の分離材料（１）は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、これにより少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を取得し、
   － 前記第一の分離材料（１）によって分離された前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路（４）に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
   － 前記分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下でさらなる拡散フィルタとして形成された第二の分離材料（２）に導き、
   － 前記第二の分離材料（２）により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を前記分離された残りの呼吸ガス混合物から分離し、これにより前記呼吸ガス混合物の残りの部分、すなわち主に酸素Ｏ２を取得し、
   － 前記第二の分離材料（２）によって分離された二酸化炭素ＣＯ２を、周囲環境または呼吸ガス搬出系（２５）内へ放出し、
   － 前記呼吸ガス混合物の残りの部分を再び、前記第二の流れに供給する
   呼吸ガス混合物（３）の分離方法。
2. 前記第一の流れまたは第二の流れは、４ｌ／ｍｉｎ～２５ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第二の分離材料（２）は、前記周囲環境または前記呼吸ガス搬出系（２５）内へ放出されるＣＯ２の流れが、前記第一の分離材料（１）のパージ流れよりも小さくなるような、Ｏ２のＣＯ２に対する透過性の比率を有する拡散フィルタであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくともＯ２およびＣＯ２および少なくとも一つの揮発性麻酔剤を含み、かつ呼吸ガス経路（４）内を流れる呼吸ガス混合物（３）を分離する装置を有する、請求項１から３までの少なくともいずれか一項に記載の方法の工程を実施するための人工呼吸器において、
   － 前記呼吸ガス混合物（３）を、第一の流れの下で拡散フィルタとして形成された第一の分離材料（１）に導き、
   － 前記第一の分離材料（１）は、少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を、前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤から分離し、これにより少なくとも酸素Ｏ２および二酸化炭素ＣＯ２を含む分離された残りの呼吸ガス混合物を取得し、
   － 前記第一の分離材料（１）によって分離された前記少なくとも一つの揮発性麻酔剤は再び前記呼吸ガス経路（４）に供給されるかまたは呼吸ガス系内に留まり、
   － 前記分離された残りの呼吸ガス混合物を、第二の流れの下でさらなる拡散フィルタとして形成された第二の分離材料（２）に導き、
   － 前記第二の分離材料（２）により、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を前記分離された残りの呼吸ガス混合物から分離し、これにより前記呼吸ガス混合物の残りの部分、すなわち主に酸素Ｏ２を取得し、
   － 前記第二の分離材料（２）によって分離された二酸化炭素ＣＯ２を、周囲環境または呼吸ガス搬出系（２５）内へ放出し、
   － 前記呼吸ガス混合物の残りの部分を再び、前記第二の流れに供給する
   人工呼吸器。
5. 前記第一の分離材料（１）は、呼吸ガスホースの枝部内の拡散フィルタとして形成されているか、または呼吸ガス用の上部供給部（１１１）、上部チャンバ（１１）、患者（７）に向かう呼吸ガス用の上部搬出部（１１２）、拡散フィルタ（１２）、下部チャンバ（１３）および前記下部チャンバ（１３）から前記第二の分離材料（２）の方向で第一の呼吸ガス経路（８ａ）に向かう下部呼吸ガス用の搬出部（１３２）、および前記第二の分離材料（２）の導管（８ｂ）から来る前記下部チャンバ（１３）内への下部供給部（１３１）を備えたフィルタハウジングとして形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の人工呼吸器。
6. 前記下部チャンバ（１３）と後続のチャンバ（２１）との間のパージ流れは、必要に応じて、下部出口（１３２）で第一の段階を終えたＣＯ２含有率が調節されるように、調整可能であることを特徴とする、請求項５に記載の人工呼吸器。
7. 前記呼吸ガス混合物の残りの部分、つまり主に窒素Ｎ２および酸素Ｏ２は、導管（８ｂ）を介して再び前記第一の分離材料（１）に供給され、このために、前記導管（８ｂ）内にまたは前記導管（８ｂ）とガス導通するように接続して、前記第一の分離材料（１）のパージのためのまたは前記呼吸ガスのボリュームをシフトするためのパージ流れを生成するための呼吸ガスポンプまたはタービン（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項４から６までの少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
8. 導管（８ａ）内では、前記第一の分離材料（１）と前記第二の分離材料（２）との間に逆止弁（９）が配置されていて、前記逆止弁は、呼吸ガスの一方の方向の流れを選択的に防止することを特徴とする、請求項４から７までの少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
9. 前記第二の分離材料（２）は、上部（２１）および下部（２３）を備えたフィルタとして構成されていて、前記上部と前記下部（２１、２３）の間に、拡散フィルタ（２２）が配置されていて、前記上部（２１）は、前記第一の分離材料（１）から来る前記呼吸ガス混合物（３）用の上部供給部（２１１）と、周囲環境（２５）への上部搬出部（２１２）とを有し、前記下部（２３）は、前記第一の分離材料（１）の方向で第二の呼吸ガス経路（８ｂ）に向かう下部搬出部（２３１）を有し、前記下部搬出部（２３１）と供給部（１３１）との間で前記第二の呼吸ガス経路（８ｂ）内に、前記第一の分離材料（１）のパージのためのパージ流れを生成するための呼吸ガスポンプまたはタービン（１０）が配置されていることを特徴とする、請求項４から８までの少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
10. 両方の拡散フィルタ（１２、２２）は、膜フィルタおよび／または平面フィルタとしてまたは管および／または中空ファイバーとして形成されていて、面積および通過断面積の大きさは、前記装置の稼働時に容積流、圧力、温度および前記呼吸ガス混合物の組成に依存して、流れ方向で６０ｌ／ｍｉｎの流れが可能であり、かつ拡散方向で２ｃｍＨ２Ｏ（＝ｍｂａｒ、＝ｈＰａ）の最大圧力損失を超えないように形成されていることを特徴とする、請求項４から９までの少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
11. Ｎ２および／またはＯ２のＣＯ２に対する前記第二の分離材料（２）の前記拡散フィルタ（２２）の透過性の比率は、ＣＯ２が主に引き留められるように形成され、前記透過性の比率は、前記周囲環境または前記呼吸ガス搬出系（２５）内へ放出されるＣＯ２の流れが、前記第一の分離材料（１）での第一の段階でのパージ流れよりも小さくなるような大きさであることを特徴とする、請求項４から１０までの少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
12. 前記装置は、前記装置の稼働時に、前記第一の分離材料（１）中への前記第一の流れは、４ｌ／ｍｉｎ～３０ｌ／ｍｉｎであり、前記第二の分離材料（２）中への前記第二の流れは、１ｌ／ｍｉｎ～３５ｌ／ｍｉｎであるように形成されていることを特徴とする、請求項４から１１までの少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
13. カスケード化されたパージ流れ浄化処理が、前記第二の分離材料（２）により提供されていて、前記第二の分離材料（２）は、二重または多重の拡散フィルタ（２２、２２′）として構成されていることを特徴とする、請求項４から１２までの少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
14. 前記第二の分離材料（２）は、少なくとも二酸化炭素ＣＯ２を前記呼吸ガス混合物から分離し、上部チャンバ（２１）から出口（２１２）を介して前記呼吸ガス搬出系（２５）内へ除去させ、ポンプ（２６）は、除去された二酸化炭素ＣＯ２を導管（２７）を介して再び前記第二の分離材料（２）の入口（２１１）に導くことを特徴とする、請求項１３に記載の人工呼吸器。
15. 第一の拡散フィルタ（２２）によって拡散した前記呼吸ガス混合物の、ここではなお例えば６％のＣＯ２を有する残りの部分、つまり主に窒素Ｎ２および酸素Ｏ２は、下部チャンバ（２３）から開口部（２３１）を通って第二の拡散フィルタ（２２′）に送られ、入口（２１１′）を通ってここに流入することを特徴とする、請求項１３または１４の少なくともいずれか一項に記載の人工呼吸器。
16. 前記第二のフィルタの前記入口（２１１′）は、前記第一のフィルタの出口（２３１）と接続され、前記第二のフィルタの下部（２３′）内では、それによりさらに低減されたＣＯ２割合が支配し、こうして浄化処理された呼吸ガスは、再び前記第一の分離材料（１）
    に供給されることを特徴とする、請求項１５に記載の人工呼吸器。