JPH03504206A - 水質汚染を防ぐための患者のインターフェースシステムおよび方法 - 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】 水質汚染を防ぐための患者のインターフェースこの発明は吸気されかつ呼吸され る気体をモニタするモニタ装置と患者をインターフェースするシステムおよび方 法に関し、かつより特定的には、凝結水または他の液体がモニタ装置の検知部分 に侵入することを防ぐためのシステムおよび方法に関する。

発明の背景 呼吸および麻酔の気体のモニタリングはモニタ技術の発達とともに高水準の技術 的進歩を遂げ、患者の状態における好ましくない傾向の素早い診断および治療を 可能にし、生存率を改善し、術後早い時期での抜管を可能にし、かつ集中治療室 での期間を短縮することを可能にする。呼吸気体および麻酔剤のモニタリングの 適用は、酸素消費量、二酸化炭素の産出量、麻酔剤の吸収の測定と、麻酔器の回 路の断線および空気塞栓の血液中への導入を検知することを含む。患者の呼吸お よび麻酔の気体を継続的に分析することは治療の過程での患者の安全を改善する 上でますます重要になってきている。たとえば、患者の呼吸気体内にある麻酔剤 の濃度とアイデンティティについて一息ごとにモニタすることにより麻酔剤の投 与および制御についてのより科学的な基礎が得られる。

患者の呼吸気体に関する継続的で、−息ごとのモニタリングおよび患者のシステ ムにおける多重の特定の呼吸気体および麻酔剤について同時に測定することによ りしばしば診断と治療とが容易になり、接近する問題が進むのを予測しかつこれ を防ぐことができ、がっ他の態様では治療現場にいる医者および他の健康管理関 係者に対して瞬時にデータを提供することができる。患者の呼吸における興味の いかなる気体の測定も継続的にサンプルされかつ適切な形式の気体分析装置によ りモニタされ得る。たとえば、患者の二酸化炭素のレベルをモニタしているとき 、呼吸において二酸化炭素の量が鋭く減少すればこれが切迫した呼吸に関する不 全を示すかもしれない。同様に二酸化炭素のレベルにおける鋭い増加は注意を要 する他の状態を示しているかもしれない。

患者の呼吸をモニタすることは、赤外線（ＩＲ）、ポーラログラフ（ｐｏｌａｒ ａｇｒａｐｈ）、ｖススペクトロメータ（ＭＳ）、ラマンスペクトロメータその 他を含む多くの形式の商業的に入手可能な気体分析器を使用して現在入手可能で ある。モニタ装置のいくつかの高価格により、単一のモニタが数人の患者に同時 に接続されるかもしれない。これらの状況の多くにおいて、気体分析装置が遠隔 位置におかれかつ長い毛細管が患者を分析装置のユニットに接続するために使用 される。吸気を湿らせることは通常行なわれており、かつ患者からの呼気がしば しばほとんど１００％の相対湿度でありかつ３７℃になるので、患者と分析装置 とをインターフェースする管内で水分が室温で容易に凝結し得る。だいたいにお いてすべての商業的に入手可能な気体分析装置（たとえばＩＲ，ポーラログラフ 、ＭＳ。

ラマンスペクトロメータその他）は、凝結した水または他の液体が分析装置の検 知器部分に侵入する場合、悪影響を受ける。加えて、呼気のサンプル内に水蒸気 が存在すると、呼気の濃度を測定するときのエラーの原因になり得る。

分析に先立ち呼気から水蒸気を取り除くための１つの先行技術の方法は、たとえ ば呼気を乾燥器内に導入することにより呼気を物理的に乾燥させる。１つのこの ようなシステムは乾燥剤としての硫酸カルシウム（ＣａＳｏ４）で満たした乾燥 器を使用して開発されてきた。このような乾燥器のシステムは少なくとも２つの 重大な問題を経験している。第１に、乾燥剤は注意深くモニタされかつ消耗した ときに規則的に取替えられなければならない。第２に、気体の乾燥を達成するた めに必要とされる大きな乾燥器の体積によりシステム内に増大された無駄な空間 が作り出されかつしたがって気体の組成における変化を測定するためにより長い 「ウォッシュアウト時間」が生じる結果となる。ここでの無駄な空間と言う用語 はサンプルが患者の口から出された時点とそのサンプルがガス分析装置内へ入る 時点との間のシステム内におけるいかなる空間をも意味する。これは接続管、フ ィルタ、乾燥剤、バルブ、トラップその他の内の空間を含むと考えられる。用語 「ウォッシュアウト時間」は１単位の気体のサンプルが洗い出されるかまたはシ ステム内にすでにある気体を変位するために必要とされる時間の量を意味する。

ウォッシュアウト時間は酸素、二酸化酸素、麻酔剤および患者の吸気と呼吸とを 構成する他のものの濃度における変化をモニタする上で重要な要素である。大き な全体的体積又は無駄な体積が代謝気体内に存在する場合、それに対応する大き いウォッシュアウト時間が作り出され、結果として吸気および呼気の組成におけ る時間に依存する変化を素早くかつ正確に測定するための能力が減じられること になる。乾燥器のシステムに関連する長いウォッシュアウト時間により呼気の一 部ごとの分析において酸素および二酸化炭素の濃度における時間に依存する変化 を測定するために必要な動的な応答ができなくなる。乾燥器めシステムの大きい 全体的な体積と無駄な体積とが結果として分析される気体の組成における変化に より劣った感応性をもたらしかつ気体の酸素、二酸化炭素および麻酔剤の組成の 測定はより不正確になる。したがって、水蒸気を取り除くために乾燥剤を使用す るシステムではしばしば頻繁に乾燥剤を取替える必要がありかつ一部ごとのデー タの入手を妨げるサンプルラインにおける長い遅延時間がしばしばもたらされる 。加えて、いくつかの適用においては、乾燥剤がモニタされている気体を吸収し かつ不正確な測定をもたらすかもしれない。

気体サンプルからの湿気、患者の分泌物および他の液体を取り除くためのもう１ つの一般的な技術では、湿気を凝結させるために気体の線において冷トラップ（ ｃｏｌｄｔｒａｐ）を採用する。凝結技術は、一般的にいって一部には冷トラッ プにより気体運搬システムに付加される過剰に大きい無駄な空間により完全に上 首尾なものとはいえなかった。大きい無駄な空間と長いウォッシュアウト時間の 問題はすでに乾燥器のシステムに関して述べられたがこれはまた冷トラップのシ ステムについても当てはまる。

１つのこのような冷トラップのシステムは、Ｎ、Ｓ、デノ（Ｎ、Ｓ、Ｄｅｎｏ） およびＥ、カモン（Ｅ、Ｋａｍ。

ｎ）による迅速応答オンライン呼気測定のための乾燥機」（Ａ　　ＤＲＹＥＲＦ ＯＲＲＡＰＩＤ　　ＲＥＳＰＯＮＳＥ　　０Ｎ−Ｌ　Ｉ　ＮＥ　　ＥＸＰ　Ｉ　 ＲＥＤ　　ＧＡＳ）と題する論文に記載される。この論文では呼気のサンプルを 分析装置に達する前に乾燥させるための水凝結法が開示される。

この開示された方法は凝結水を取り除くために氷のバス（ｉｃｅ　　ｂａｔｈ） コンデンサとセパレータとからなる乾燥器を使用する。他の冷トラップコンデン サ装置と同様、この方法は一部ごとの分析測定目的でその装置を使用する機会を 低減させる長い応答時間を有する。

ラリー−Ｇ、ウォン（Ｌａｒｒｙ　　Ｇ、Ｗｏｎｇ）およびドゥエイン・Ｒ，ウ エステンスコー（Ｄｗａｙｎｅ　　Ｒ。

Ｗｅｓｔｅｎｓｋｏｗ）による「呼吸気体分析における水蒸気の影響の除去Ｊ　 　（ＥＬＩＭＩＮＡＴＩＮＧ　　ＴＨＥＥＦＦＥＣＴ　　ＯＦ　　ＷＡＴＥＲＶ ＡＰＯＲＩＮ　　ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ　　ＧＡＳ　　ＡＮＡＬＹＳＩＳ）と Ｊｉする論文によれば既知温度まで気体のサンプルを冷却することにより呼気の サンプルからの水蒸気を部分的に取り除くための方法が述べられる。この方法は 実質的には０゜測定に関する水蒸気の圧力の影響を最小限にする。ドールトンの 分圧の法則に基づき、所与の温度および圧力での水の蒸気圧は一定でありかつ他 の気体の濃度とは関係がない。

呼気分析における水蒸気の影響はすべてのサンプルされた気体を特定の低くされ た温度にもたらすことにより低減される。飽和気体のサンプルを既知の温度まで 下げることにより、水蒸気の分圧が決定され得る。したがって、気体が適切な装 置内で温度で十分つりあいを取られている場合、水蒸気圧は一定である。しかし ながら、上記のシステムは一息ごとの測定には適していない、というのは大きい 無駄な空間により応答時間を含むいくつかの所望の性能特性が損なわれるからで ある。そのうえ、このシステムは、サンプルからの少ない量の湿気を取り除くが 、基本的には水分除去システムではなくかつ気体のサンプル内に含まれる水蒸気 のほとんどが気体分析装置内に侵入することを可能にする。

「呼吸のための熱および湿気交換装置Ｊ　　（ＨＥＡＴ　　ＡＮＤ　　ＭＯＩＳ ＴＵＲＥ　　ＥＸＣＨＡＮＧＩＮＧ　　ＤＥＶＩＣＥ　　ＦＯＲＲＥＳＰＩＲＡ ＴＩＯＮ）という名称の米国特許第４．０９０．５１３号には、呼吸空気を運ぶ 管から湿気を取り除くための装置が開示される。湿気が交換層上に蓄積しかつド レナージ管を介して装置から流れ出る。

他の凝結湿気除去システムに関しては、低減された応答時間および水分の除去を 考慮するためにこのシステムが適する適用を制限している。

液体がモニタ装置に到達することを防ぐためのもう１つの方法が、「多層インタ ーフェースシステムおよび方法」という名称の米国特許第４．４８５．８２２号 に開示される。この特許は流体が分析装置内に侵入することを防ぐためにディス ク型の疎水性のフィルタに依存する患者のインターフェースを開示する。このシ ステムは低い無駄な空間の体積のディ°スクフィルタを使用することによりほと んどの冷トラップおよび乾燥器のシステムの劣った応答時間の問題を克服する。

しかしながら、このようなインターフェースでは、患者が加湿器を必要とする場 合、フィルタを通る気体の流れを遮るのに十分な水分がフィルタ内で凝結し得る 。いくつかの場合においては、分析装置への気体の流量および周囲温度に依存し て、これは３０分以内に発生し得る。フィルタが頻繁に取替えられなければなら ないので、これは医療スタッフおよび患者にとって不都合なばかりか、フィルタ が取替えられている期間重要な医療情報を失う結果にもなり得る。

「医療気体サンプルシステムにおいて使用するための装置および方法Ｊ　　（Ａ ＰＰＡＲＡＴＵＳ　　ＡＮＤ　　ＭＥＴＨ○Ｄ　　ＦＯＲＵＳＥ　　ＩＮ　　Ａ 　　ＭＥＤＩＣＡＬ　　ＧＡＳ　　ＳＡＭＰＬＩＮＧ　　ＳＹＳＴＥＭ）という 名称の米国特許第４，５４９．５５３号には、自動換気を行なっている患者への 気体管からのサンプルの気体の流れを提供するための方法が開示される。その気 体管は気体管の壁面に配置された気体拡散膜を含む。気体拡散膜は、余分な水が 蓄積しかつ気体のサンプルが流れるのを遮蔽することをなくすために水吸収性ま たは水通過性の材料で製作されてよい。

好ましい実施例では非ぬれ性の（ｎｏｎ−ｗｅｔｔａｂｌｅ）気体拡散膜が、水 のサンプル気体の流れへの侵入を防ぐまたは低減するために使用され、さもなけ れば、水は膜を飽和させかつ最終的に膜を通って気体のサンプルの流れに侵入す る。非ぬれ性というのは、ここでは膜が抵抗するまたは液体で飽和され得ないこ とを意味しかつその表面が抵抗するかまたは液体で覆われ得ないことを意味する 。テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）メツシュの膜がこの適用に関しては適 当な非ぬれ性の膜である。テフロン（登録商標）は、プラウエア州つィルミント ンのＥ、１．デュ・ボン・ド・ナムール・アンド・カンパニー・インコーホレー テッドの登録商標である。この方法では、サンプルの流れの遮蔽の回数を恐らく は低減するが、システムからの湿気を取り除くことはまったくなくかつなお長期 間の使用では閉塞を受けやすい。加えて、第１Ａ図に示される実施例では、大き な体積の漏斗を組入れこれが気体運搬システムにおける無駄な空間の体積を増大 させかつ結果として劣った応答時間特性をもたらす。

気体運搬回路内での水の凝結を防ぐためのより最近の方法では、水蒸気に対しは 高い透過性を有するが同時に分析されている呼吸および麻酔気体に関しては大変 低い浸透性を有するポリマを含むインターフェースの管が使用される。

１つのこのようなポリマはデュポン社の研究者により開発されたものでナフィオ ン（登録商標）管という管の形式で市場に出され−Ｃいる。ナフィオン（登録商 標）はプラウエア州、ウイルミントンの、Ｅ、Ｉ・デュ・ポンφド・ナムール・ アンド・カンパニー・インコーホレーテッドの登録商標である。ナフィオン（登 録商標）の管を患者への接続部分に近い患者の呼吸回路に直接取付けることで、 サンプルの気体内での水蒸気の大部分が、フィルタの障壁に到達する前に消散し てしまう。この方法の不利な点はナフィオン（登録商標）の管の高いコストにあ る。所望の量の水蒸気を取り除くために十分な長さのナフィオン（登録商標）の 管の部分は患者のインターフェースを含む他のコンポーネントのコストに対して 大変高価格である。したがって、使い捨て可能な気体サンプルラインというより はむしろ再使用可能なものがそれ自体使用の間にクリーニングされかつ滅菌され ることが必要であると一般的には考えられていこれまでの患者のインターフェー スから液体を取り除（ための多くの試みがインターフェースシステムに無駄な空 間のレベルを持ち込みこれがモニタシステムにより得られる結果の精度に悪影響 を与えている。無駄な空間の問題を克服しようとする他の試みは、１）高価な材 料を使用し、使い捨て可能な患者のインターフェースに組込まれるとき、そのイ ンターフェースを１回使用のアイテムとしては大変高価格なものにするか、また は２）短期間のうちに遮蔽を受けるものである。

呼吸気体モニタ技術の向上および一息ごとの呼吸気体モニタリングへの増大した 需要が、気体分析システムの検知部分に水蒸気が到達することを防ぐ患者のイン ターフェースシステムへの必要性を際立たせている。このような患者のインター フェースシステムは気体の移送システムおよび気体分析装置の検知部分の閉塞ま たは汚染の頻度を低減しまたはこれを取り除く筈である。このようなシステムは 内部で水蒸気が凝結しかつインライフィルタまたは分析装置の気体のセル等のシ ステムのコンポーネントを目づまりさせる危険を除去または低減するはずである 。加えて、患者のインターフェースシステムは望ましくは分泌物、凝結水、およ び微粒子物の形式の汚染物質が気体分析装置内へ侵入することを防ぐための障壁 を提供するであろう。衛生上の理由でこのようなインターフェース装置は１回使 用のアイテムであることが好ましい。しかしながら、経済的な理由で、１回使用 のアイテムは、単一の使用の後に廃棄されるのであれば、手が出せないほど高価 格であってはならない。

本件発明の装置はこれらすべての要件を満たすものである。

発明の要約 本件発明は、患者の吸気および呼気をモニタする気体分析装置に患者をインター フェースするための方法および装置である。この発明は気化技術を使用して吸気 および呼気内に含まれる湿気がサンプルラインを遮るまたは気体の分析装置の検 知器部分に到達することを禁じるかまたは防ぐ。

より詳細には、この発明は、患者の呼吸気体の分析のための気体モニタ装置と患 者をインターフェースするための方法およびシステムに関する。この発明の１つ の実施例は、患者の気道から吐出された気体のサンプルを受ける患者のリンクを 含む。患者のリンクは、気化部分に取付けられた管部分を備える。好ましい実施 例では、気化部分は複数の近位の（ｐ　ｒｏｘ　ｉｍａ　ｔ　ｅ）回転で円筒状 のスプールのまわりに管を巻くことによって形成された管のコイルを備える。気 化部分は呼吸気体内に典型的に含まれるいかなる凝結した湿気の蒸発をも有利に 容易にする加熱されたエレメントによりケース化される。気化部分の出力に取付 けられるのは気化した湿気荷は透過性があるが微粒子物および液体は通過させな い疎水性のフィルタである。フィルタを通ったのち、気体は水蒸気には高い透過 性を有するが、呼吸気体、麻酔剤の気体および他の分析されている気体に対して は大変低い透過性を有する管の材料を含むセパレータ部分に入る。フィルタを通 る気化した湿気が、気体の分析装置の検知器部分に入る湿気の量を実質的に低減 する水蒸気透過性の管のセパレータ部分を介してシステムから発散して外へ出る 。

この発明の１つの実施例では、この発明は気道回路を介して患者の呼吸気体をサ ンプルしかつその気体のサンプルを気体分析セルへ送出するための装置を備える 。第１の長さの管を含む患者のリンクは気道回路に接続し、呼吸気体のサンプル を受けかつそのサンプルを気体の分析セルの方へ移送する。気化部分は患者のリ ンクからサンプルを受けかつそのサンプル内に含まれる湿気を蒸発させる。気化 部分は円筒状の本体部分を有するスプールを含む気化コイルを含む。本体部分は 第１の端部および第２の端部を有する。

第２の長さの管は本体部分のまわりに巻付いて複数の近位的回転とコイルの出力 を有するコイルを形成する。ディスク型のフィルタは入力と出力を有し、フィル タへの入力がコイルからの出力に接続する円筒状本体の第２の端部におかれる。

気化部分はブロックを予め定められた温度まで加熱するための手段と、ブロック 内に気化コイルを受は入れるためのチャンバとを有する加熱ブロックにより囲ま れる。

入力および出力を有するセパレータ部分はディスクフィルタの出力に接続され、 セパレータがフィルタからのサンプルを受けかつ前記気体のサンプルから水蒸気 部分を取去り乾燥した気体のサンプルを形成する。セパレータ部分はそこで乾燥 した気体のサンプルを気体分析セルへ送る。

１つの実施例では、セパレータ部分は水蒸気透過性部分を含む。たとえば、水蒸 気透過性の部分はナフィオン（登録商標）の管の部分でもよい。

この発明のもう１つの実施例は、患者の気道内の気体をサンプルしかつそのサン プルを気体のモニタに送るための装置を含み、その装置は、患者の気道から気体 のサンプルを得る患者のリンクおよび患者のリンクから気体のサンプルを受ける 気化部分とを含み、かつそのサンプルを気体のモニタに送る前にサンプル内に含 まれた凝結した湿気を蒸発させる。

この発明はさらに、１）患者からの気体のサンプル部分を抽出するステップ、２ ）そのサンプル部分に含まれた湿気を蒸発させるステップ、３）そのサンプルか ら気化された湿気を取り除（ステップ、および４）モニタ装置へサンプルを送る ステップとを含む患者の気体をモニタする方法を含む。

本件発明のインターフェースシステムは代替のシステムおよび方法に対しいくつ かの重大な利点を有する。これによれば、気化技術を利用することによる凝結水 の結果としてフィルタの閉塞が低減される。また分析装置の内部に水蒸気が凝結 しかつ装置内の気体分析セルを汚染する危険を除去または低減する。したがって 本件発明は、コスト効果的な態様で、優れた性能を提供する装置で、先行技術の 装置の制限の多くを克服する。

図面の簡単な説明 本件発明の好ましい実施例が、以下の図面においておよび図面により示され、同 様の参照数字は同様の部分を示す。

第１図は本件発明に従う患者のインターフェースシステムを示す斜視図である。

第２図はこの発明の気化部分の詳細を示す断面図である。

第３図は第２図の線３−３に沿って破断した断面図である。

第４図はこの発明の患者のリンクおよび気化コイルを示す斜視図である。

第５図は第１図の患者のインターフェースシステムの平面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図、第４図および第５図は、本件発明の好ましい実施例の特徴を組み込む患 者のインターフェースシステム１０を示す。インターフェースシステム１０は患 者の回路１１を経由して、患者の吸気および呼気をサンプルしかつモニタする気 体モニタ装置１２に患者を接続するための装置である。患者のインターフェース システム１０はこれらに制限されているわけではないが赤外線（ＩＲ）、ポーラ ログラフ、マススペクトロメータ（ＭＳ）ラマンスペクトロメータその他を含む 多くの商業的に入手が可能な気体分析装置とともに使用され得る。本件発明と両 立する１つの特定的な気体分析装置は、本件発明の同一譲受人に譲渡された「レ ーザ起動のラマン光による多重チャネルの気体分子分析Ｊ　　（ＭＵＬＴＩ−Ｃ ＨＡＮＮＥＬ　　ＭＯＬＥＣＵＬＡＲＧＡＳ　　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　　ＢＹ　　 ＬＡＳＥＲＡＣＴＩＶＡＴＥＤ　　ＲＡＭＡＮ　　ＬＩＧＨＴ）とイウ名称の係 属出願連続番号第１０６．７９１号に開示され、ここに引用により援用する。

インターフェースシステム１０は、第１図および第５図に見られるように、患者 のリンク２０、気化部分３０およびセパレータ部分４０を含む。患者のリンク２ ０は入力端部４４および出力端部４６を有する１本の可撓性の管またはホース４ ２を備える。入力端部４４は患者の気道通路に接続されかつ出力端部４６は気化 部分３０の入力に接続される。気化部分３０の出力は、出力４７が気体モニタ１ ２の気体入力に接続されたセパレータ部分４０の入力に接続される。

動作において、患者のリンク２０は患者の気道通路内へ入口をつけかつ患者の吸 気および呼気のサンプルを受ける。

管４２がサンプルを気化部分３０へ送る。気体のサンプルはかなり湿気を含んだ ものかもしれないので、湿気の（１くらかが気化部分３０に到達する前に凝結す る可能性がある。

この発明の１つの実施例に従えば、気化部分３０は気体のサンプルを加熱してサ ンプル内に含まれたいかなる凝結した湿気をも蒸発させる。したがって、気化部 分に到達するいかなる凝結水も、気体の移送システムのこの部分を通る間に蒸発 する。気体のサンプルはそこでセパレータ部分へ運搬されそこでサンプルの水蒸 気部分はサンプルを含む残りの気体から分離される。この態様で、実質的に乾燥 した気体のサンプルだけが気体分析装置内へ入ることができる。

典型的には、気体分析装置のコンポーネントである気体または真空ポンプが、患 者の気道からインターフェースシステム１０を介して気体分析装置へ空気をポン プ動作しまたは引き込む。

患者のリンク２０は入力端部４４でコネクタ４８を含む。

１つの実施例では、コネクタ４８は管５０を有し、この管はそこから伸びて患者 の顔面のオリフィスに入りかつ患者の気道内での、呼吸または麻酔の気体のサン プルが抽出されるべき地点で終端となる。コネクタ４８は気管内の導管、鼻のカ ニユーレ、または顔面のマスク装置に取付けられ、気管の切開部、鼻および／ま たは口それぞれを経由して患者の気道内への侵入を容易にし得る。患者の気道に 侵入するための様々な手段のより詳細な記載が米国特許第４，４８５．８２２号 に見られる。

可撓性の管４２が、インターフェース１０の気化部分３０へ吸気および呼気のサ ンプルを送る。管４２は、好ましくは弾性および可撓性の材料から製作される円 筒状の形の管である。管は、モニタ装置への吸気および呼気のサンプルの継続的 かつ急速な運搬を容易にするために小さい直径を有することが好ましい。小さい 直径によりインターフェース１０の無駄な空間の体積が低減され、すでに述べた とおり、−息ごとの分析の過程では特に有利である速い応答時間をシステムにも たらす。管４２の内径（ＩＤ）は約０゜０２０インチないし約０．０６０インチ の範囲内で選択されることが望ましくかつ管の壁厚は約０．０１０インチないし 約０．０４０インチの範囲内であることが望ましい。

この範囲の管の寸法では、約３０ｍ１／ｍｉｎないし約４００ｍ１／ｍｉｎの範 囲内での気体の流量が容易になる。

１つの実施例では、管部分４２のＩＤは約０．０４０インチでありかつ壁厚は約 ０．０３２インチである。この実施例では、管部分４２の長さは入力端部４４と 出力端部４６との間に含まれおよそ１０フイートである。しかしながら、これら の寸法は例示目的のみのためのものでありかつ他の寸法も本件発明を実施するた めに選択され得る点を理解されたい。

１つの実施例では、気化部分３０は加熱ブロック５４内に位置決めされた可撓性 の管５２のコイルを含む。コイル５２および管４２は、管４２の長さの末端に形 成されたコイルを有する単一の長さの管を含んでよい。コイルを含む管の長さは 、所望の程度のコイルを通る湿気の蒸発を実行するために選択される。いくつか の要素がこの長さ選択に影響を与え、それらは加熱ブロックの温度、コイルの表 面を加熱器の内壁から分離する距離、サンプル内の湿気の量、コイルを通る気体 の流量、管の壁厚およびコイルの全体の露出された表面積を含む。コイルセグメ ントを含む管の長さは特定の適用に依存して２インチから５０インチまで変化し てもよい。この実施例では、コイル５２を含む管の部分の長さは約２フイートで ある。

コイル５２はヘッド部分５８を有するスプール５６のまわりに管４２を巻き付け ることにより形成される。第２図に示されるように、ヘッド５８は管４２がそこ を通って挿入される中心部分に形成された開口６０を有する。第３図に最もよく 見られるように、スプール５６は２つの半円形の壁面部分６２．６４を含む。ス プール５６の半円形の壁面部分６２．６４はスプール５６の長さに沿って縦方向 にのびる２つのスロット６６．６８を規定する。管４２はヘッド５８内の開口６ ０を介してスプール５６の内側領域へ入る。管４２はそこでスロット６６．６８ の１つを介してスプールの内部を出てかつスプールの外部のまわりに巻かれてコ イル５２を形成する。管の端部はそこでスロット６６．６８の１つを介して再び スプールの内側に入りかつディスクフィルタ７０の入力に取付けられる。第２図 、第４図および第５図に示される実施例では、ディスクフィルタ７０もまたヘッ ド部分５８に対向してスプール５６のベースを形成する。１つの実施例では、気 化コイル５２の直径は約１．１５インチである。

第２図、第３図および第５図に示される加熱ブロック５４は主要部分７２と、そ こから突き出す延長部分７４とを含む。主要部分６２は、気化コイル５２を収容 するべく適当に形作られかつ大きさ決めされた円筒状のオープニング７６を含む 。延長部分７４はそこを通って加熱器８０を受は入れるチャネル７８を有する。

加熱ブロック５４はアルミニウムまたは銅等のいずれかの適当な熱導電性材料か ら製作されてもよい。

円筒状のオープニング７６は気化コイル５２を完全に囲む内側の壁面７７を含む 。これにより加熱ブロック５４からコイル５２への均一な熱の伝達が容易になる 。コイル５２がオープニング７６内に挿入されるとき、コイル５２は内側の壁面 ７７にごく近くにおかれ、それによりコイルを介して流れる気体を加熱しかつそ こに含まれる湿気を蒸発させるようにブロック５４からコイル５２へ効果的に熱 が伝送されることを可能にする。典型的には、コイル５２の外側の露出された部 分は、コイルの露出された表面と加熱器の壁面７７との間の距離が約０．０１０ インチから約０゜１００インチの範囲内にあるように位置決めされる。

加熱器８０は電気抵抗性の加熱ロッドまたは他の熱をブロック５４に供給する能 力がある装置を含んでよい。加熱器８０はブロック５４の温度を、コイル５２を 介して移動する湿気を蒸発させるために十分な予め定められた温度まで上昇させ る。加熱器８０はブロック温度を検知する加熱器ブロック５４上に装着されたサ ーモスタット８２により調整される。サーモスタットはブロック５４の温度を予 め定められた温度に維持するために選択される。使用されてよい１つのこのよう なサーモスタットはブロックの温度が下限のしきｂ℃値を下回って落下するとき 加熱器をオンにしかつブロック温度が上限のしきい値を上回る場合加熱器をオフ にするバイメタルのスイッチである。ブロック５４の予め定められた温度は典型 的には約３７℃から約７５℃の範囲内にある。１つの実施例ではサーモスタット ８２は約５０℃の制御温度を有する。

加熱器ブロック７８の円筒状のオープニング７６は２ピースの管のコネクタの雌 部分８５が位置決めされるより小さい、同心のオープニング８４内で終端となる 。２ピースのコネクタの雄部分８６が気化コイル５２の出力部分に接続されるフ ィルタ７０の出力を形成しかつまた気化コイルのベースを形成する。コイル５２ がオープニング７６内に位置決めされかつ雄および雌コネクタ部分８５．８６が ともに結合されると、コイル５２は自動的に加熱器ブロック５４のオープニング ７６内に整列される。

フィルタ７０はディスク型でありかつ約４ｍｍから約５０ｍｍの範囲の直径を有 する。フィルタ７０はその体積に比較して広い表面積を有しかつ小さい気孔の大 きさを有する。たとえば、気孔の大きさは約０．２ミクロンから約１．２ミクロ ンまで変化してよい。この形状は微粒子物または液体等の、サンプル内に存在す る非気体成分によるフィルタの浸透を制限する。これら非気体成分はフィルタの 表面で捕らえられる。したがって、フィルタ７０は患者からの分泌物および他の 液体がモニタ装置へ送られることを防ぎかつ気体のサンプルが自由に気体モニタ へ通過することを可能にする。その機能に鑑みて、フィルタ７０はＰＴＦＥ（ボ アテックス）および疎水性グレードアクリルコポリマ膜（ベルサボール）等の疎 水性フィルタ材料から組立てられることが有利である。ディスクフィルタ７０は セパレータ部分４０の入力に接続された出力を有する。

セパレータ部分４０は水蒸気透過性の管８８の部分を含む。典型的には、管８８ は約６インチから約４８インチの範囲内の長さを有し、約０．０２０インチから 約０．０８５インチの範囲内での内径（ＩＤ）を有しかつ壁厚が約０゜００４イ ンチから約ｏ、ｏｏｓインチの範囲内である。本件発明の１つの実施例では、管 ８８が水蒸気に対しては高い透過性を有するが、分析されている呼吸および麻酔 気体に管しては大変低い透過性を有するポリマを含む。したがって、サンプルが セパレータ部分４０を通るとき水蒸気を急速に気体のサンプルから発散してしま う。これらの特徴を有する１つの商業的に入手可能な製品は、デュポンの研究者 により開発されたものでかつナフィオン（登録商標）の管として管形式で市場に 出されているポリマである。１つの実施例では、約２４インチの長さ、約０．０ ４０インチのＩＤおよび約０．００６インチの壁厚を有するナフィオン（登録商 標）の管の部分が使用される。ナフィオン（登録商標）の管８８はディスク膜フ ィルタ７０の流出側に直接取付けられ、したがってサンプル内に含まれかつ気化 コイル５２内で気化される水蒸気の大部分が、サンプルが気体の分析セルに到達 する前にナフィオン（登録商標）の管を介して気体運搬システムから発散して外 へ出る。管８８の出力端部は気体分析セルに接続するコネクタ４７に取付けられ る。図示された形状では、ナフィオン（登録商標）管８８は気体運搬システムの 端部付近にありかつしたがってその入力で気体分析装置に永久に取付けられ得る 。

この位置では、ナフィオン（登録商標）の管８８は（患者の使用の後クリーニン グしかつ消毒をする必要がない。

ここに記載されるシステムおよび方法は、呼吸気体の分析の管の水質汚染を防ぐ 上で主に使用されるために開発されたものである。しかしながら、この発明はま た他の装置および適用に関しても有益である。上記の記載は呼吸気体の分析に適 用される発明の実施例を含むが、当業者に自明である他の適用も存在する。

この発明はその精神または本質的特性から逸脱することなく他の特定の形式で実 施され得る。上記の実施例はいずれの点においても例示的なものとしてのみ考慮 されかつ制限するものとしては考慮されていない。本件発明の範囲は、したがっ て先行の記載によるよりはむしろ添付の請求項により示される。請求項の均等な 意味および範囲内にあるすべての変更はその範囲内に包含されるものとする。

国際調査報告

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．気道回路を介して患者の呼吸気体をサンプルしかつこれを気体分析セルへ送 るための装置であって、前記気道回路に接続し、前記呼吸気体の前記サンプルを 受けかつ前記サンプルを前記気体分析セルへ運搬する第１の長さの管を含む患者 のリンクと、 前記患者のリンクからの前記サンプルを受けかつ前記サンプル内に含まれる湿気 を蒸発させる気化部分とを含み、前記気化部分が、 円筒状の本体部分を有するスプールを含む気化コイルを含み、前記本体部分が第 １の端部と第２の端部とを有し、第２の長さの管が前記本体部分のまわりに巻付 いて複数の近位的回転およびコイルの出力を有するコイルを形成し、入力と出力 とを有する膜フィルタをさらに含み、前記フィルタが前記円筒状の本体の前記第 ２の端部に配置され、前記フィルタヘの前記入力が前記コイルからの前記出力に 接続し、かつ 予め定められた温度までセグメントを加熱する手段と、前記セグメント内に前記 気化コイルを受け入れるためのチャンバとを有する加熱されたセグメントとをさ らに含み、前記装置が、 入力および出力を有するセパレータ部分とをさらに含み、前記セパレータの入力 が前記膜フィルタの前記出力に接続され、前記セパレータが前記フィルタからの 前記気体のサンプルを受け、前記気体のサンプルから前記水蒸気部分を除去して 乾燥した気体のサンプルを形成しかつ前記乾燥した気体のサンプルを前記気体分 析セルへ送る、装置。
2. ２．加熱のための前記手段が電気抵抗性加熱エレメントと、前記加熱ブロックの 温度を制御するためのサーモスタットとを含む請求項１に記載の装置。
3. ３．前記セパレータ部分が水蒸気透過性の部分を含む、請求項１に記載の装置。
4. ４．前記水蒸気透過性の部分がナフィオン（登録商標）の管の部分を含む、請求 項３に記載の装置。
5. ５．患者の気道内で気体をサンプルしかつそれを気体モニタへ送るための装置で あって、 前記患者の気道から前記気体のサンプルを入手するための患者のリンクと、 前記患者のリンクから前記気体のサンプルを受け、前記気体サンプルに含まれた 湿気が蒸発する気化部分とを含む、装置。
6. ６．前記サンプルの気体成分を通しかつ前記サンプルの微粒子物および液体成分 を遮断するフィルタをさらに含む、請求項５に記載の装置。
7. ７．水蒸気透過性の部分をさらに含む、請求項５に記載の装置。
8. ８．前記水蒸気透過性の部分がナフィオン（登録商標）の管の部分を含む、請求 項７に記載の装置。
9. ９．前記気化部分内の凝結した湿気を蒸発させるための加熱器をさらに含む、請 求項５に記載の装置。
10. １０．患者の気体をモニタする方法であって、前記患者からの前記気体のサンプ ル部分を抽出するステップと、 前記サンプル部分内に含まれる湿気を蒸発させるステップと、 前記サンプルから前記蒸発した湿気を取除くステップと、前記サンプルをモニタ 装置へ送るステップとを含む、方法。
11. １１．蒸発させる前記ステップが前記サンプル部分内の前記湿気を蒸発させるた めに前記サンプルを予め定められた温度まで加熱するステップを含む、請求項１ ０に記載の方法。
12. １２．前記蒸発した湿気を取り除く前記ステップが水蒸気透過性部分を介して前 記サンプル部分を通すステップを含み、前記水蒸気透過性部分が前記蒸発した湿 気を追い出す、請求項１０に記載の方法。
13. １３．前記水蒸気透過性部分がナフィオン（登録商標）の管の部分を含む、請求 項１２に記載の方法。
14. １４．前記サンプルをフィルタ処理するステップをさらに含む、請求項１０に記 載の方法。
15. １５．患者の気道内の気体をサンプルしかつ気体のサンプルをモニタ装置に送る ための装置であって、第１の部分を含み、 前記第１の部分が、 前記患者の気道から前記気体のサンプルを受ける患者のリンクと、 前記患者のリンクから受けとられた前記サンプル内に含まれる湿気が蒸発させら れる気化部分と、前記サンプルの非気体成分を取り除くフィルタとを含み、 その装置がさらに、 第２の部分を含み、 前記第２の部分が、 前記気化部分を囲む加熱部分と、 蒸発した湿気を選択的に送るための水蒸気透過性部分とを含む装置。
16. １６．前記水蒸気透過性部分がナフィオン（登録商標）の管の部分を含む、請求 項１５に記載の装置。
17. １７．前記第１の部分が、前記第１の部分を単一の患者に対しての使用専用にし かつ各使用の後に前記第１の部分を廃棄することを経済的にする材料を含む、請 求項１５に記載の装置。
18. １８．前記加熱部分が熱導電性ブロックと電気加熱エレメントとを含み、前記加 熱エレメントが前記ブロックの温度を予め定められた温度に維持するための手段 を有する、請求項１５に記載の装置。
19. １９．患者の吸気および呼気をモニタする方法であって、前記患者から前記気体 のサンプル部分を抽出するステップと、 前記サンプル部分内に含まれる凝結した湿気を蒸発させるステップと、 前記サンプル部分をフィルタ処理するステップと、前記サンプルから前記蒸発し た湿気を取除くステップと、前記サンプルをモニタ装置へ送るステップとを含む 、方法。
20. ２０．蒸発させる前記ステップが、前記湿気を蒸発させるために前記サンプルを 予め定められた温度まで加熱するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
21. ２１．前記蒸発した湿気を取除く前記ステップが水蒸気透過性部分を介して前記 サンプル部分を通過させるステップを含み、前記水蒸気透過性の部分が前記蒸発 した湿気を追い出す、請求項１９に記載の方法。
22. ２２．前記水蒸気透過性の部分がナフィオン（登録商標）の管の部分を含む、請 求項２１に記載の方法。