JPH05123402A - 噴流換気システム - Google Patents

噴流換気システム

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JPH05123402A
JPH05123402A JP4116373A JP11637392A JPH05123402A JP H05123402 A JPH05123402 A JP H05123402A JP 4116373 A JP4116373 A JP 4116373A JP 11637392 A JP11637392 A JP 11637392A JP H05123402 A JPH05123402 A JP H05123402A
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JP
Japan
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conduit
gas
jet
ventilation system
pressure
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JP4116373A
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English (en)
Inventor
Roger L Atkins
エル．アトキンズ ロジヤー
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Bunnell Inc
Original Assignee
Bunnell Inc
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0096—High frequency jet ventilation

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新生児から成人までにわたる各層の患者の呼
吸器系へ単一の気管連接導管（８）を通じて酸素および
空気の陽圧パルスを送出し、更に低頻度および高頻度換
気の両機能を結合し得るようにした、効率的且つ新規な
噴流換気システムを提供すること。 【構成】 加圧気体源（１２），（１６）と、患者の口
内へ挿入する気管連接導管（８）と、それに気体圧力パ
ルスを送出すべく導管（８）に設けられた噴流ノズル
（４）と、加圧気体を送るため気体源（１２），（１
６）と導管（８）とを連結する主送出導管（２８）と、
ノズル（４）を通る流量を選択的に変動させるべく送出
導管（２８）に接続された諸制御装置と、患者からの吐
出空気を運び去るため連接導管（８）に連結された排出
導管（６０）とを主要構成要素としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人間の呼吸器系へ空気
のバーストまたは噴流を噴射して換気および呼吸を補助
する、新規な、改良されたシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】酸素および空気の陽圧パルスの、人間の
呼吸器系への機械的な応用は、新生児、小児および成人
の保護施設においては可成り日常的になっている。より
一般的な換気装置の場合には、比較的に大きな容積の酸
素および空気が、人間の正常な吸入頻度と概ね合致する
頻度で人間の呼吸器系へ使用される。容積換気装置とし
て周知され且つ成人および小児の集中治療施設で一般に
使用される別の形式の換気装置を、一定の時間間隔で酸
素および空気を使用する様態、または酸素および空気の
使用を生起させるために呼吸作用力を利用する様態で、
作動させることもできる。
【０００３】新生児集中治療施設では一般に、乳児の呼
吸器系に取り付けられた患者呼吸回路を通って新鮮な気
体（酸素および空気）の概ね一定のバイアス流れをもた
らす、時間サイクル式の圧力制限された換気装置が使用
されている。図１には、乳児の気管へ挿入された管８内
の気体の圧力が呼気弁４のダイアフラム２の背後の圧力
で制御されるようにした、代表的な従来技術による時間
サイクル式の圧力制限された換気装置の気体作用線図が
示されている。この線図は、呼吸回路の給送管８内の圧
力がダイアフラム２の背後の圧力を超え、その際に気体
が排出管１２を経由して逸出し得るまで、図１に示した
患者呼吸回路からの呼気の出口を閉鎖している。乳児の
呼吸器の機械的な換気は、終末呼息陽圧（ＰＥＥＰ）と
呼ばれる低い値と、圧力限界と呼ばれる高い値との間で
呼気弁４ダイアフラム圧力を変動させることによって得
られる。図１の換気装置により、一定の換気速度で、操
作員の選んだ設定に基づく一定時間にわたり、乳児への
気体の使用が繰り返される。呼吸作用力に基づく乳児へ
の気体の送出を生起させる新生児の換気装置を生成すべ
く試みがなされているが、検出（乳児の場合）および時
宜を得た応答の困難さの故に、この種の試みは概して不
首尾であることが判明している。更になるべくなら、容
積換気装置と、新生児の時間サイクル／圧力制限式換気
装置とを、小児の集中治療または新生児の集中治療の何
れにも使用し得る一つのユニットに結合することが望ま
しい。
【０００４】酸素および空気が、正常な吸入頻度と概ね
合致する頻度で人間の呼吸器系へ使用される、在来の換
気装置研究方法に加えて、人間の呼吸器系への酸素およ
び空気の急速な陽圧パルスの応用により、呼吸に関する
各種の問題や疾患を抱える人々を益することができる。
正常以上に高い吸気および呼気速度で、気体の陽圧パル
スを患者に加える装置および方法が、米国特許第４，４
８１，９４４号および第４，５３８，６０４号ならびに
それらに引用された参考資料に開示されている。言うま
でもなく、この種の換気装置は呼吸に関する全ての問題
には適しておらず、呼吸に関する完全な治療を施すべき
場合には、急速パルス換気装置および在来の換気装置の
双方が必要であろう。
【０００５】
【発明の課題】本発明の目的は、酸素および空気の陽圧
パルスを更に効率的に使用して人間の呼吸器系を換気す
る換気システムを提供することにある。
【０００６】本発明の目的はまた、酸素および空気が噴
射され、患者の呼吸器系に向けて噴出されるようなシス
テムを提供することにある。
【０００７】また本発明の目的は、単一の気管連接管を
通じて送出するように、通常の低頻度換気を高頻度換気
と結合し得る換気システムを提供することにある。
【０００８】本発明のまたの目的は、小児の換気または
新生児の換気の何れにも利用し得るシステムを提供する
ことにある。
【０００９】本発明の別の目的は、呼吸回路内のデッド
スペースを減少でき、従って吐気気体の再呼吸も同様に
減少されるようなシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の以上その他の諸
目的は、加圧気体の源と、一端を患者の口およびのどへ
の挿入用とした気管連接導管と、導管の一端へ加圧気体
を向けるため導管の他端に配設された噴流ノズルと、噴
流ノズルへ加圧気体を送出するため気体の源と気管連接
導管の他端との間に連結された主送出導管とを包含する
噴流換気システムの特定の例示的な実施態様によって実
現される。噴流ノズルを通る流量を選択的に変動させる
ため、主送出導管に制御ユニットが連結される。患者に
より吐出された空気を運び去るため、気管連接導管に排
出導管が一端で連結されている。
【００１１】本発明の一態様によれば、主送出導管から
気管連接導管の噴流ノズルに近い位置へ加圧気体を送出
するため主送出導管と気管連接導管の他端との間に連結
された制御送出導管が制御ユニットに包含されている。
制御ユニットにはまた、気管連接導管に向け制御送出導
管を流過する気体の圧力、従って噴流ノズルを通る気体
流量、を変動させるため制御送出導管内に配設され且つ
制御信号に応答する吸気弁が包含されている。吸気弁へ
送られ、それにより制御送出導管を流過する気体の圧力
の変動を制御するための制御信号が、制御信号源により
選択的に生成される。制御信号の適切な生成により、在
来の換気速度、高頻度噴流換気速度、または在来の換気
および高頻度換気速度の組合せの何れかを、全て一つの
システムで生起させることができる。
【００１２】本発明の以上その他の諸目的、諸特徴およ
び諸利点は、添付諸図面に関連して呈示される以下の詳
細な説明の考察により明らかとなる。
【００１３】
【実施例】さきに簡単に述べた如く、図１には、新生児
集中治療施設で用いられる在来の時間サイクル式の圧力
制限された換気装置の構成図が示されている。
【００１４】図２には、固体噴流ノズル４を介して患者
の呼吸器系へ一連の気体圧力パルスを付加するシステム
の構成図が示されている。気管連接管８の一端には気体
噴流ノズル４が配設されているが、その他端は患者の口
内への在来の様態での挿入用である。気管連接管８は、
成人、小児または乳児の何れの患者の口やのどへも容易
に挿入し得るほどの長さと細さであるよう、様々な大き
さに形成される。
【００１５】図２にはまた、それぞれ空気および酸素の
別々の源１２，１６が包含されており、それらは混合器
／調整器２０へ供給され、ここで空気および酸素が所望
濃度に混合され且つ一定の供給圧力、例えば約１３８×
１０3 Ｐａ（２０ｐｓｉ）、に調整される。次いで混合
気体は、（換気に使用される周囲圧力付近まで気体が膨
張した後）加湿器２４内で、約３７℃および１００％Ｒ
Ｈの温度および湿度にまで加熱され且つ加湿される。こ
れまで説明した装置は全て、換気に関しては慣習的なも
のである。
【００１６】気体は加湿器２４から主送出導管２８を経
由して、少しく論議する気体流制御装置を包有する患者
ボックス３２へ流れる。患者ボックス３２は、患者へ供
給される気体の流量や圧力をより良く制御するため、患
者へ可成り接近するように配設される。患者ボックス３
２は、マニホルド３６を経由して、既に述べた気体噴流
ノズル４へ連結される。
【００１７】患者ボックス３２には、気体噴流ノズル４
へ向かう気体のバイアス（またはベース）流れを制御す
べく、マイクロプロセッサ４４の制御下に作動される可
変絞り弁４０と、気体噴流ノズル４を通る気体の流れを
止めるために使用できるピンチ弁４８と、矢張り気体噴
流ノズル４を通る気体流量を制御すべくマイクロプロセ
ッサ４４の制御下に作動する吸気弁５２とが包有されて
いる。ピンチ弁４８と吸気弁５２とは、主送出導管２８
を気体噴流ノズル４に近い位置で気管連接導管８へ接続
する制御送出導管５４内で直列に連結されている。主送
出導管２８内の気体の温度を測定するため、主送出導管
の可変絞り弁４０とマニホルド３６との間にサーミスタ
５６が配設されている。マニホルド３６には排出導管６
０が連結されており、その中に、排出導管を通る（患者
から吐出された）排出気体の流れを測定する風速計６４
が配設されている。加湿器２４から可変絞り弁４０への
気体の流れを測定するため、主送出導管２８の加湿器と
可変絞り弁との間に別の風速計６８が配設されている。
２組の風速計６４，６８およびサーミスタ５６は全て、
少しく説明する目的のために同定された諸装置によって
得られる測定値を周期的に読み取り且つ記録するマイク
ロプロセッサ４４に連結されている。
【００１８】患者ボックスにはまた、気管連接導管８内
に形成された内孔へ連結管７６を介して連結された気道
圧力変換器７２も包含されている。その名が示す如く、
気道圧力変換器７２により、気道連接導管８内の圧力、
従って患者の気管連接気道内の圧力が検出され、マイク
ロプロセッサ４４への（圧力を表示する）信号が得られ
る。
【００１９】マイクロプロセッサ４４には、例えば気体
圧力パルスの圧力レベルおよび周波数を設定する入力信
号をマイクロプロセッサへ供給し得る制御スイッチ８４
と、システムに関連する各種パラメタを表示する表示装
置８８と、マイクロプロセッサおよびシステム内のその
他の構成諸要素へ電力を供給する電力供給装置９２とが
連結されている。
【００２０】気道連接導管８内の空気圧は気体噴流ノズ
ル４を通る流量と直接に関連しているので、上記流量を
制御すること、即ち種々の流量間を遷移させることは、
気管連接導管８内の諸空気圧の制御およびそれらの間の
遷移に対する備えとなるものである。特に吸気弁５２
は、マイクロプロセッサ４４からの信号に応じ、制御送
出管５４を通る空気の送出を制御して、各種の異なる吸
入気体流量と、従って気管連接導管８内の各種の異なる
空気圧との間の迅速な遷移に備えるものである。例えば
吸気弁５２の適切な設定により４種の圧力レベルを選定
できるが、これら４種の圧力レベルは、（１）陽性終末
呼息圧力（ＰＥＥＰ）、（2)通常換気ピーク吸気圧力
（ＣＶＰＩＰ）、（３）高頻度換気ピーク吸気圧力（Ｈ
ＦＶＰＩＰ）および（４）高頻度換気を通常換気呼吸へ
重ね、または積み重ねることによりもたらされるピーク
吸息圧力（ＳＴＫＰＩＰ）である。これら各種の圧力
は、吸気弁５２の例示的な作動サイクルとして、図３お
よび図４に図式的に示され（且つ識別され）ている。既
に示されているように、これら４種の圧力は、操作員に
より自由に選定され、また噴流換気システムへ統合され
ても良い。
【００２１】指摘した４種の圧力レベルを独立に生起さ
せるに適した例示的な吸気弁構造体が、
付出願の同時係属米国出願第 号に開示され
ている。一般にこの種の吸気弁構造体には、マイクロプ
ロセッサ４４の制御下にある２組の独立に作動される可
動つまみによってつまむべく位置決めされたたわみ管が
利用される。２組のつまみの各々は、たわみ管と相対的
な二つの異なる位置へ移動されて、それにより、たわみ
管に対する４種のつまみ配置組合せが得られる。
【００２２】吸気弁５２の可動つまみの一方は通常速度
の換気を送出するために用いられ、他方のつまみは高頻
度換気を送出するために用いられる。従って、最初に述
べたつまみのみが作動されると、換気は通常速度のみで
得られ、また他方のつまみのみが作動されると、換気は
高頻度の速度でのみ得られる。双方のつまみが作動され
ると、組合せまたは重ねられた通常速度および高頻度の
速度が同時に得られるが、この種の圧力波形が図４に示
されている。
【００２３】吸気弁５２は前述の様態で、圧力レベルお
よび圧力レベルの変化の頻度の双方につき、気管連接導
管８内の気体の流れを制御する。吸気された気体の流れ
は噴流ノズル４を経て気管連接導管８へ導入され、患者
に向けで「噴射」される。患者の気道圧力は吸入気体噴
流をある点に停止させるに十分な値と平衡しているのの
で、吸入気体噴流の運動量は、患者の呼吸器系を換気す
るに必要な圧力に変換される。
【００２４】患者からの吐出気体は、気管連接導管８を
通り、排出導管６０を流出する。排出導管６０は、吐出
気体の出口としてのみならず、患者による自発的呼吸の
ための新鮮な気体の容器として、また吸入気体噴流によ
り生成される騒音を軽減する消音器としても役立つ。
【００２５】主送出管２８内に位置決めされたサーミス
タ５６により、吸入気体の温度の尺度が得られる。この
情報は、加熱器が置かれさえすれば、加湿器２４内およ
び患者の呼吸回路内での上記加熱器の制御のため、マイ
クロプロセッサ４４によって利用できる。
【００２６】風速計６４，６８により、患者から、且つ
また患者への気体流量がそれぞれ測定され、従って二つ
の測定値の差が患者への正味の気体の流れを表示する。
マイクロプロセッサ４４はこの情報を積分して１回換気
量を定め、呼吸作用力により機械的な換気および同期化
を誘発するように用いられる。この情報の別の用途は、
患者からの管８の滑りを検出すること（この場合、患者
からの気体流量は零であり、患者への気体流量は依然多
い）、または管８の周囲に発生し得る空気漏れの量を定
めることである。
【００２７】上述の噴流換気システムの諸利点の中に
は、気体圧力パルスの更に迅速な送出と、在来の諸方法
におけるよりも低い呼気抵抗とがある。また既に述べた
如く、この噴流換気システムは気体圧力パルスを、通常
の換気速度および高頻度換気速度の双方を以て送出でき
る。単一の装置が双方の速度で気体圧力パルスを送出で
きるので、広範囲の呼吸の諸問題を処理するためにより
少ない設備しか必要とせず、従って非常に低い原価が達
成される。更に、成人および小児の呼吸支援と同様に、
このシステムを乳児または新生児の呼吸支援に備えるこ
とができる。最後に、呼吸回路内の機械的デッドスペー
スがこのシステムで可成り除去され、従って気体の再呼
吸が低減され、より少ない１回換気量を用いて所望の気
体交換を達成できる。（機械的デッドスペースは、呼息
時間が、システムが平衡に達するに不十分な場合、吐出
された気体に占有され、従って患者のＰＥＥＰは換気装
置のＰＥＥＰ設定点よりも高い。従って気管連接管内の
気体量は呼吸間に新鮮な気体と置換されず、そのため吐
出された気体の若干は再呼吸される。言うまでもなく、
吸入された気体の酸素濃度は再呼吸によって希釈され、
それにより有効性が低下する。）
【００２８】上述の諸装置は、本発明の原理を例示する
に過ぎないことは理解されるべきである。本発明の精神
および範囲を逸脱することなく、数多くの変更態様およ
び代替装置を当業者によって案出することができ、また
特許請求の範囲は、上記変更態様および装置を包含すべ
く意図されたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】在来の時間サイクル式の圧力制限された換気装
置の空気圧線図。
【図２】本発明の原理に従って作られた噴流換気システ
ムの空気圧線図。
【図３】高頻度換気装置気道圧力波形を伴った在来の換
気装置気道圧力波形を示す図。
【図４】在来および高頻度換気装置気道圧力波形の和を
構成する積み重ねた換気装置気道圧力波形を示す図。
【符号の説明】
４ 気体噴流ノズル ８ 気管連接導管 ２８ 主送出導管 ４０ 可変絞り弁 ５２ 吸気弁 ５４ 制御送出導管 ６０ 排出導管 ６４ 第二風速計 ６８ 第一風速計 ７２ 気道圧力変換器 ８０ 内孔

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 人間の呼吸器系へ気体圧力パルスを送出
    することにより人間の呼吸を補助する噴流換気システム
    にして、 加圧気体の源と、 一端を人間の口およびのどへの挿入用とした気管連接導
    管と、 導管の前記一端へ加圧気体を向けるため導管の他端に配
    設された噴流ノズルと、 噴流ノズルへ加圧気体を送出するため気体の源と気管連
    接導管の他端との間に連結された主送出導管と、 噴流ノズルを通る流量を選択的に変動させるため主送出
    導管に連結された制御装置と、 人間により吐出された空気を運び去るため気管連接導管
    に一端を連結された排出導管とを含む噴流換気システ
    ム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の噴流換気システムにし
    て、主送出導管を通る噴流ノズルへのガスの基本流量を
    設定するため主送出導管内に配設された可変絞り弁を包
    含する噴流換気システム。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の噴流換気システムにお
    いて、前記制御装置に、 主送出導管から気管連接導管の噴流ノズルに近い位置へ
    加圧気体を送出するため主送出導管と気管連接導管の他
    端との間に連結された制御送出導管と、 気管連接導管に向け制御送出導管を流過する気体の圧
    力、従って噴流ノズルを通る気体流量、を変動させるた
    め制御送出導管内に配設され且つ制御信号に応答する吸
    気弁装置と、 吸気弁装置へ送るべく制御信号を選択的に生成する信号
    装置とが含まれている噴流換気システム。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の噴流換気システムにお
    いて、前記吸気弁装置に、選択自在な第一速度で制御送
    出導管内の気体の圧力を変動させる第一装置と、第一速
    度よりも高い選択自在な第二速度で制御送出導管内の気
    体の圧力を同時に変動させる第二装置とが包含されてい
    る噴流換気システム。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の噴流換気システムにし
    て、 気管連接導管の前記一端付近の点まで延びる如く気管連
    接導管内に画定された内孔と、 内孔に連結され且つそれと連通する圧力検出導管と、 内孔内の空気圧力、従って人間の気管連接気道内の空気
    圧力、の表示を発現するため圧力検出導管に連結された
    圧力変換器とを包含する噴流換気システム。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載の噴流換気システムにし
    て、 主送出導管へ、その中での流量を測定すべく配設された
    第一風速計と、 排出導管へ、その中での流量を測定すべく配設された第
    二風速計とを包含する噴流換気システム。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の噴流換気システムにし
    て、換気容積の基準を得るため、第一および第二風速計
    により測定された流量を統合すべく第一および第二風速
    計に連結された統合装置を包含する噴流換気システム。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載の噴流換気システムにし
    て、第一および第二風速計により測定された流量が予め
    定められた量だけ相違した際に警報信号を生成すべく第
    一および第二風速計に連結された検出装置を包含する噴
    流換気システム。
  9. 【請求項９】 人間の呼吸器系へ気体圧力パルスを送出
    して人間の呼吸を補助する方法にして、（ａ） 気管連
    接導管を、その一端を人間の口およびのどへ挿入するよ
    うに準備する段階と、（ｂ） 噴流ノズルを、導管の一
    端へ向かう方向に置いて導管の他端に設ける段階と、
    （ｃ） 噴流ノズルへ加圧ガスを供給して、導管の一端
    へ向かう気体の噴射を可能にさせる段階と、（ｄ） 噴
    流ノズルを通る気体の流量を選択的に変動させる段階と
    を含む方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において、段階
    （ｄ）が、（ｅ） 噴流ノズルの位置付近で、気管連接
    導管へ加圧制御気体を送出する段階と、（ｆ） 気管連
    接導管へ送出された制御気体の圧力を選択的に変動させ
    て、それにより、噴流ノズルを通る気体流量を変動させ
    る段階とを含むようにした方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の方法において、段
    階（ｆ）が、（ｇ） 気管連動導管へ送出された制御気
    体の圧力を第一および第二速度で同時に変動させる段階
    を含み、前記第一速度が前記第二速度の幾倍も大である
    ようにした方法。
JP4116373A 1991-05-10 1992-05-08 噴流換気システム Pending JPH05123402A (ja)

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US698297 1991-05-10
US07/698,297 US5239994A (en) 1991-05-10 1991-05-10 Jet ventilator system

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US (1) US5239994A (ja)
EP (1) EP0512285B1 (ja)
JP (1) JPH05123402A (ja)
AT (1) ATE158952T1 (ja)
CA (1) CA2064264A1 (ja)
DE (1) DE69222564T2 (ja)

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