JPH02134162A - 新鮮ガス給気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 本発明は麻酔機用の結合、交換式の新鮮ガス（ｆ’ｒｅ
ｓｈ　ｇａｓ）給気装置に関するものである。

麻酔機は基本的に次の３つの機能を遂行するものである
。

１、麻酔薬の調合（新鮮ガス給気装置）２、呼吸の維持
（呼吸機）、および ３、空気圧系統（選択的に吸引器を備える配管系統）。

麻酔機用の新鮮ガス給気装置は、本質的に下記の４種類
の単一の構成要素から成る。

ａ）麻酔ガス源 ｂ）全気体流量用と濃度調整用の少なくとも２つの流量
計（ロータメータ） Ｃ）麻酔薬用気化器、および ｄ）新鮮ガス流出口 従来技術による新鮮ガス給気装置では、上に挙げた構成
要素のほか、おそらくは余り重要でない構成要素（例え
ば気化器用締切り弁、酸素洗浄弁、酸素用警報弁、Ｎ２
０遮断弁、圧力調整弁、逆止め弁等）も機械的、空気圧
的にしか相互に連結されていないため、構成要素の数が
増加するに従って、混同や漏れの生じる危険性が飛躍的
に増大する。

その他先行技術による新鮮ガス給気装置の欠点として、
酸素濃度と全気体流量を必要に合わせて個別に調節でき
ないため、麻酔医が全気体流量を調節する毎に酸素濃度
を算出しなければならず、反復法を用いてしか所要値に
到達できないという点が挙げられる。

従来技術の新鮮ガス給気装置と共に使用されるロータメ
ータは、特に低測定域において精度が非常に悪いという
欠点に加えて、国際的に規格化されていないために起こ
る致命的な混乱も少なくない。構成要素の１つとして使
用される気化器に致命的であることが証明されている麻
酔薬を誤って充填されることも起こり得る。気化器の原
理に従って動作する気化器に入れる麻酔薬用の安定剤と
して使用されるチモールが詰まって重大な事故につなが
る場合もある。

その上、従来の気化器では麻酔薬の送出を、制御の利か
ない多くの要素（周囲温度、大気圧、担体として作用す
る麻酔ガスの濃度、麻酔薬に対するＮ２０の溶解度）に
従って行なうため、その精度は非常に疑わしいものであ
る。

［発明の概要］ 本発明は上記のような欠点を克服することを目的とする
ものである。すなわち、一方では結合式に構成されてお
り、従ってあらゆる種類の麻酔機に対して交換がきき、
他方では全ての機能を集中的に制御、監視することので
きる装置として機能する麻酔機用新鮮ガス給気装置の設
計方法を提供するものである。

本発明の他の目的は、麻酔薬と混合ガスとの混和を改良
することにある。

本発明によると、 ａ）麻酔ガスの供給と、 ｂ）麻酔ガスの調合（ｄｏｓａｇｅ）および混合（ｍｉ
ｘ−＋ｎｇ）と、 Ｃ）麻酔薬と混合ガスとの調合および混和（ａｄｍｊｘ
ｌｎｇ）と、 ｄ）麻酔薬を添加した混合ガスの患者回路への導入との 各作業を中央制御装置によって制御、監視する麻酔機用
新鮮ガス給気装置によって上記の目的が達成される。

本発明によって実現される主な利点は、麻酔機の動作の
安全性および精度がかなり改善される点にある。

具体的には次のような利点が得られる。

イ）集中制御であるため、酸素濃度と全気体流量を２つ
の独立した調整弁によって調節でき、面倒な反復法を用
いる必要がない； 口）全流量範囲（０，２〜１５ｐ／分）に亘って酸素体
積で±２％の高精度を達成できる；ハ）気化器の設定を
変えても、酸素濃度は一定となる； ニ）低酸素症のガス混合状態の発生が自動的に防止され
る； ホ）酸素圧が低下した場合、自動的に外気動作に切換わ
る； へ）何らかの危険な警報状態が発生した時、自動的に酸
素のフラッジ（１’１ｕｓｈ）が誘発される；ト）酸素
濃度は周囲条件のパラメータと無関係になる； チ）麻酔薬の濃度を全流量範囲（０，２〜１５Ｎ　／分
）に亘って非常に精密に調整できる；ワ）中央制御装置
を用いているため、酸素濃度および麻酔薬濃度に影響を
及ぼす全てのパラメータを自動的に補償することができ
る； ヌ）本発明では制御と監視を集中的に行なうため、高価
な麻酔薬の消費量を個々の患者について算出できるため
、病院の経営上相当の経費節減になる； ル）本発明による新鮮ガス給気装置は、自動麻酔誘導モ
ード（当初は流量を太きくシ、その後は麻酔を維持する
のに必要な最小量になるまで自動的に流量を減少して行
くモード）を初めて可能にした； ヲ）予備麻酔薬に関する表示が自動的に行なわれ、予備
麻酔薬の量が一定値を下回ると、警報が発せられる； ワ）気化器の充填を必要としない； ｈ）装置内で圧力降下が生じた場合、自動的に警報が発
せられる； ヨ）圧力が異なる（２〜６バール）ガス源を使用できる
； 夕）、中央制御装置により、装置の出力値を入力値に遡
及させることができる（呼吸系統における濃度をフィー
ドバックして遠隔制御することができる）； し）旧式の麻酔機にも本発明装置を容易に取付けること
ができる； ソ）１つの流量計を用いて酸素とＮ２０を交互に供給す
るため、流量計に誤差があってもその誤差が相殺される
ので、高い測定精度が維持されるツ）正確に所定量の麻
酔薬が供給されるため、濃度誤差はきわめて小さくなる
。

本発明の特徴となる種々の新規の特長については、本明
細書の一部を成す特許請求の範囲に特定的に指摘した通
りである。本発明とその利点および本発明によって達成
される目的についての理解を助けるために、本発明の好
適実施態様について図解した添付図面およびそれについ
ての説明文を参照されたい。

好適な実施態様の説明 第１図を参照しながら、まず本発明装置の構成要素につ
いて詳細に説明する。

ガス吸入口１．２．３は、麻酔機とガス供給網または病
院のガスボンベとをつなぐ接続口である。

麻酔用として酸素１とＮ２０ガス２が使用される。

これ以外にもガス吸入口を設けても良く、例えば吸入口
３を圧縮空気用、二酸化炭素用、ヘリウム用等として設
けることができる。吸入圧力は通常で３．５バ一ル程度
である。

ガス吸入口１．２．３の下流側にフィルタ４．５．６が
配設されており、ガス吸入口１．２．３から発生する特
に固体の異物が流入するのを防止する働きを有する。こ
れによって、純粋なガスのみが患者に到達するようにで
きる。

逆止め弁７．８．９がフィルタ４．５．６の下流に設け
られており、ガスを一方向にのみ流す働きをしている。

これによってガスの逆混合を防止できる。

電気作動式ガス弁１Ｏ１１１Ｓ１２　（酸素弁１Ｏ１Ｎ
２０弁１１、圧縮空気弁１２）が逆止め弁７．８．９の
下流側に設けられる。酸素弁ｌＯが酸素弁接続線路４４
を介して電子制御装置２０と接続され、Ｎ２０弁１１が
Ｎ２０弁接続線路４５を介して電子制御装置２０と接続
され、圧縮空気弁１２が圧縮空気接続線路４７を介して
電子制御装置２０と接続される。電圧を印加すると、対
応する弁が作動されて、ガス流が前記弁を通って流れる
ようになる。

ガス吸入口１．２．３から逆止め弁７．８．９およびガ
ス弁１０．１１．１２を介してフィルタ４．５．６へと
続くガス導管１３．１４．１５がガス弁１Ｏ１１１゜１
２の下流で合流し、測定用オリフィス１Ｂへ導かれる、
　ＩＩ定定寸オリフィス１Ｂ流量に比例する圧力降下を
有する層流オリフィスである。このｎｊ定定寸オリフィ
ス１６ら導管１７．２３が流量圧力変換器１８まで続い
ている。変換器１８は差圧降下（測定用オリフィスＩＢ
によって測定される）を流量に比例する電気信号１９に
変換し、これを制御装置２０に送る。

層流オリフィス１６を通過したガスは所定容積を有する
貯蔵槽２１に運ばれる。貯蔵槽は流入ガスを一定時間貯
蔵してそれらを混合させる。貯蔵槽２１内の混合ガスは
一般に２００〜１０００ミリバールの圧力下にある。

ガス弁１Ｏ１１１，１２の何れかに故障が生じた場合、
超過圧力弁２２が貯蔵槽２１内の最大圧力を所定値に制
限する。この時の設定値は一般に１．２バ一ル程度であ
る。

槽内圧力変換器２４が貯蔵槽２１内の測定圧力を電気信
号２５に変換し、これを電気制御装置２０に送る。

貯蔵槽２Ｉの下流に配設された流量調整弁２６（例えば
パイロット弁や質量流量制御器）が貯蔵槽２１から連続
的なガス流を生み出す。このガス流は線路２７を介して
伝達される流量に関する電気設定値と関連している。実
際の流量は電子制御装置２０につながる流量測定信号線
路２８によって測定される。

麻酔薬容器２９．３０またはその他の適当なフラスコ、
受容器等の中に流体状の揮発性麻酔薬３１．３２が入っ
ている。異なる棚類の麻酔薬３１．３２を用いる場合、
１つまたはそれ以上の麻酔薬容器２９．３０を付加する
ことができる。

液体調合装置３３（例えば制御式注射器またはポンプ等
）が麻酔薬容器２９．３０から所定量の流体麻酔薬３１
．３２を取出し、それを安全弁３５まで運ぶ。

調合する流体麻酔薬３１．３２の量は流体設定値線路３
４を介して予め設定される。新鮮ガス給気装置に故障が
生じたり動作しなくなった時に流体３Ｌ　３２の輸送が
行なわれるのを安全弁３５が防止する。気化器３６が線
路４８を通って供給される電気エネルギーによって調合
液体３Ｌ　３２を気体状態に変換する。

この変換に必要なエネルギーが気化した液体の盆を表す
ＡＪ［定値となる。気化器３６の温度が一定値に保持さ
れ、その値が温度測定信号３７の形で測定されて電子制
御装置２０に送られる。

混合室３８において、気化器３６から供給される気体麻
酔薬と貯蔵槽２１から流ｊｌ調整弁２６によって調整さ
れて送られて来るガス流とが混合される。混合室３８で
調製された新鮮ガスが流出口３９（図示せず）を介して
患者配管系統へと供給される。

動作上の故障が生じた場合、非常弁４ｏによって自動的
に流出口３９への酸素の流れ、ひいては患者への酸素の
流れが保証される。この非常弁４ｏは電子制御装置２０
から非常弁制御線路４６を介して作動される。

使用者はフラッジ弁４１を用いて所定の高酸素ガス流量
（一般には４０ｇ／分）で患者配管系統、ひいては患者
に供給することもできる。このフラッジ弁４１は使用者
により直接作動される。

電子制御装置２０はガスの混合、ガス流の調合および麻
酔薬の混和を全体的に調整し制御する。使用者により選
択されたパラメータ、例えば所望のガス濃度、所望の流
量、所望の麻酔薬濃度に従って、本発明装置の対応する
部品、装置および要素が制御および／または調整される
。

主電源４２は電子装置および対応する部品に電気エネル
ギーを供給する働きをする。？ｌＩｉ流源が故障したり
、主給電線４２が故障した場合でも、バッテリー電源４
３によって一定時間は装置全体の動作を維持することが
できる。

次に本発明装置の各機能について詳細に説明する。

ガスの混合 貯蔵槽２１でのガスの混合（例えば酸素／Ｎ２０；酸素
／空気またはその他の組合せ）は、一定の最大圧力、例
えば１０００ミリバールで行なう。流量調整弁２６が貯
蔵槽２１から例えばＩＮ／分の定常ガス流量で連続的に
誘導する。それによって貯蔵槽２１内の圧力が低下する
。圧力が例えば２００ミリバールの最小値に達すると、
槽内圧力変換器２４と容器内圧力電気信号２５を介して
電子制御装置２０がこの状態を検知する。圧力下限を検
知した電子制御装置は、貯蔵槽２１の充填操作を開始す
る。

次に電子制御装置２０は実際の最小圧力、所望の最大容
器内圧力、流量調整弁２６を通る流出量、貯蔵槽２１の
寸法を基に、前記所望の容器内圧力を達成するために貯
蔵槽２１に送る必要のある全体積を算出する。こうして
求めた全体積（例えば１リツトル）を基に、電子制御装
置２０は例えば３５体積％の所望酸素濃度から酸素とＮ
２０（酸素とＮ２０の混合ガスの場合）のそれぞれの部
分体積を算出する。酸素の部分体積は、所要濃度に先に
算出した全体積を掛けて求められる（例えば０．３５Ｘ
　ｌリットル−３５０ｍ１）。Ｎ２０の部分体積は、該
全体積に達するのに必要な残りの体積として求められる
（例えば１リットル−３５０ｍｌ　＝　６５０　ｍｌ　
）。

次に電子制御装置２０は酸素弁接続線４４を介して酸素
弁ＩＯを作動し、流量測定信号１９　（送出された酸素
体積の測定値）の時間での積分が先に求めた酸素の部分
体積に対応するまでその動作を続ける。

酸素部分体積に達すると電子制御装置２０は酸素弁１０
の動作を停止する。それによって貯蔵槽２１への酸素ガ
スの流れも停止する。電子制御装置２０は、次にＮ２０
弁接続線４５を介してＮ２０弁１１を作動し、流量Ｍ」
定信号１９（送出されたＮ２０体積の測定値）の時間で
の積分が先に算出したＮ２０の部分体積に対応するまで
動作を続ける。Ｎ２０部分体積に達すると、電子制御装
置２０がＮ２０弁１１の動作を停止する。それによって
貯蔵槽２１へのＮ２０ガスの流れも停止し、貯蔵槽２１
内を所要の最大容器内圧力（例えばｔｏｏｏ　ミリバー
ル）に戻すことができる。

貯蔵槽２１内の圧力が再び低下し始めて、最小圧力に達
すると、電子制御装置２０が充填操作を再開する。酸素
とＮ２０の部分体積の測定に同じ測定用オリフィスＩＢ
を使用しているため、測定用オリフィス１６や流量圧力
変換器１８に誤差があっても、その誤差を相殺できるた
め、高精度の濃度を達成することができる。

ガス流量の調整 電子制御装置２０が流量設定線路２７を介して対応する
電気信号を流量調整弁２６に送る。信号の値は選択した
全流量（例えば１ｊ！／分）によって決まる。線路２８
を介して伝達される流ｆｆｉ測定信号が線路２７を介し
て伝達される流量設定値と等しくなるように流量調整弁
２６が調整される。

揮発性麻酔薬の調合 電子制御装置２０が使用者の選択した麻酔薬濃度に従っ
て、一定の設定値を液体設定値線路３４を介して液体調
合装置３３に伝達する。液体調合装置３３が麻酔薬容器
２９．３０から必要量の麻酔薬３１または３２を取出し
、取出した量を液体実際値線路５０を介して電子制御装
置２０に報告すると共に、前記の量の麻酔薬を安全弁３
５を通じて気化器３６に運搬する。

気化器３６において、熱に変換された電気エネルギーに
よって液体が気化される。気化器３６の温度を一定に保
持されるのに必要なエネルギーは供給された液体の量に
よって決まる。これを利用して気化された液体量を監視
することができる。動作上の故障が生じた場合、電子制
御装置２０が安全弁３５の動作を停止し、気化器３Ｂへ
の液体の供給を直ちに停止する。

異なる種類の麻酔薬３１．３２等を投与することもでき
る。電子制御装置２０を介して所望の麻酔薬３１．３２
を選択して液体調合装置３３が対応する麻酔薬容器２９
．３０から必要量の液体を取出すようにしても良いし、
あるいは使用者が目的に応じた麻酔薬容器２９または３
０を本発明装置に結合して所望の麻酔薬３１または３２
を選択することもできる。後者の場合、液体調合装置３
３がどちらの麻酔薬３１または３２が使用されているか
を検出し、この情報を線路４９を介して電子制御装置２
０に伝達する。

制御 電子制御装置２０は、１つまたはそれ以上の従来形マイ
クロコントローラを新鮮ガス給気装置またはパーソナル
コンピュータ等の別個に設けたコンピュータの中に内蔵
したものから成る。

入力値の導入は使用者が直接に電位差計またはキー等を
介して行なっても良いし、コンピュータ等の別装置から
標準化入力口を介して行なっても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気および空気圧の回路図である。 図中二 １〜３；ガス吸入口（１；酸素、２　：　Ｎ　２０　ｓ
３：圧縮空気）、　４〜６：フィルタ、７〜９：逆止め
弁、　１０：酸素弁、 １１：Ｎ２０弁、　１２：圧縮空気弁、１３〜１５：ガ
ス導管、　１６：測定用オリフィス、１７．２３：導管
、　１８二流量圧力変換器、１９：電気信号、　２０：
中央制御装置、２１：貯蔵槽、　２２：超過圧力弁 ２４：槽内圧力変換器、　２６：流量調整弁、２８：流
量測定信号線路、　２９．３０：麻酔薬容器、３１．３
２：揮発性麻酔薬、　３３：液体調合装置、３５：安全
弁、　３６：気化器、　３８：混合室、３９：流出口、
　４０：非常弁、　４１フラツジ弁、４２：主電源、　
４３：バッテリー電源、４４：酸素弁接続線、　４５：
Ｎ２０弁接続線、４６：非常弁制御線路、　５０：液体
実際値線路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、麻酔機用結合・交換式新鮮ガス給気装置であって、 ａ）麻酔ガスの供給と、 ｂ）麻酔ガスの調合および混合と、 ｃ）混合ガスへの麻酔薬の調合および混和と、 ｄ）麻酔薬を添加した混合ガスの患者回路への導入との
   各動作を中央制御装置（２０）によって制御、監視する
   ように構成されている装置。 ２、前記麻酔ガスの混合を１つの流量計（１６）を介し
   て行ない、該流量計を通る麻酔ガスの流量を１種類ずつ
   交互に測定して、共通の貯蔵槽（２１）に供給し、その
   中で混合するように構成されている請求項１に記載の新
   鮮ガス給気装置。 ３、前記１つの流量計（１６）が流量に比例する圧力降
   下を有する層流オリフィスである請求項２に記載の新鮮
   ガス給気装置。 ４、１つの流量制御弁（２６）によってガス流の調合を
   行なうことにより、ガス流量を制御するように構成され
   ている請求項１に記載の新鮮ガス給気装置。 ５、酸素濃度を一定にしたままで麻酔薬（３１、３２）
   の濃度を変えられるように構成されている請求項１に記
   載の新鮮ガス給気装置。 ６、所定量の流体麻酔薬（３１、３２）を制御条件下で
   気化し、混合ガスに完全に混和するように構成されてい
   る請求項１に記載の新鮮ガス給気装置。 ７、麻酔薬（３１）３２）を添加した混合ガスの組成を
   連続的に監視し、特に酸素濃度を測定、表示するように
   構成されている請求項６に記載の新鮮ガス給気装置。 ８、酸素および麻酔薬（３１、３２）の濃度値を用いて
   前記酸素および麻酔薬（３１、３２）の投与量を制御す
   るように構成されている請求項７に記載の新鮮ガス給気
   装置。 ９、中央制御装置（２０）が１つまたはそれ以上のマイ
   クロコントローラから成る請求項１に記載の新鮮ガス給
   気装置。