JPH10510182A

JPH10510182A - 人口呼吸器

Info

Publication number: JPH10510182A
Application number: JP8517683A
Authority: JP
Inventors: ゲーリーシュローダー; ダブリュー．ビオンディ，ジェームズ; エム．ジョンストン，ダグラス
Original assignee: カルディオパルモナリーコーポレーション
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1998-10-06
Also published as: AU689371B2; IL116236A0; AU4639196A; DE69513042T2; WO1996017641A1; EP0796119B1; US5664563A; DE69513042D1; IL116236A; EP0796119A1

Abstract

(57)【要約】人工呼吸器を用いた治療中に患者によって吸入・排出されるガスフローを制御するためのベンチレータ用空気系が提供される。この空気系は選択した一つまたは複数のガスの患者への供給を制御する空気回路と、患者が吐き出したガスを空気回路から分離するための患者用使い捨て呼吸回路とを含む。空気回路は患者用呼吸回路(12)の可撓性ガスリザーバ(34)の圧縮および膨張を助けるダブルベンチュリ管(54)を含む。

Description

【発明の詳細な説明】人工呼吸器発明の分野本発明は呼吸補助装置、特にベンチレータ(ventilator)に関するものである。発明の背景呼吸機能に障害を持つ患者の生命維持は、通常ベンチレータ（通気装置）のような機械的手段を用いて患者の気道に挿入したチューブを介して周期的に呼吸気を導入・排出することで行われる。正圧の呼吸気を導入することで気体が患者の肺に流入し、肺を膨らませる。ベンチレータは所定の時間間隔でガス圧を下げて患者の肺を収縮させると、呼吸気が受動的に吐き出される。呼吸気を用いて患者の肺を交互に加圧／減圧にする操作（一般に通気サイクルとよばれる）によって患者が生存するのに必要な酸素が肺へ導入され、二酸化炭素が除去される。通気サイクル中、ベンチレータの各部品は患者が吐き出した呼吸気に曝され、それによって汚染される。そのため同じベンチレータで処置を受けた一連の患者間で交差感染の危険が生じる。ベンチレータは弁、チューブおよび各種チャンバの大規模なネットワークで構成されているので、汚染領域を滅菌する試みはまず不可能と思われる。交差感染の危険性は克服すべき１つの問題点であるが、他の問題はベンチレータの呼吸性能（pneumatic performance）に直接関係する問題であることを理解されたい。例えば、患者からの要求に迅速に応答することが強く望まれている。さらに、ウオール供給装置（ wall supply）または圧縮機から吸息（肺へ空気を吸い込むこと）用の気体を直接供給するベンチレータでは供給源からの気体を患者の気道に常に送り続けなければならないため、気体の供給源には大きな負担がかかり、気体供給が短時間で枯渇する結果になりかねない。さらに悪いことに、患者またはベンチレータの要求が供給源の容量を越えることもある。発明の概要本発明は、使い捨て型の患者用呼吸回路に連結可能なコンピュータ制御の空気回路を含むベンチレータ用の呼吸システムを提供する。本発明の患者用呼吸回路は排出された患者の息を空気回路から分離するようになっていて、交差感染の危険は減る。本発明の呼吸システムはシステムをオペレーションし、患者の呼吸を監視するユーザーインターフェースと組合されたコンピュータで制御されるようになっている。本発明の１つの具体例では、空気回路がダブルベンチュリー駆動器、比例制御弁、電子ガス混合装置、内部加湿器および内部フロー・圧力感知装置とを含んでいる。使い捨ての患者用呼吸回路は、所定の設定条件に応じて患者の体内に制御された圧力とフローの波型を供給する袋状リザーバ、吸息用チューブ、排気用チューブ、排気用弁、排気フロートランスデューサおよび排気チェック弁を含んでいる。患者の気道の圧力を測定するために圧力センサを備えることもできる。本発明の患者用呼吸回路を用いることによって、患者は袋状リザーバからいつでも自発的に呼吸をすることが可能になる。空気回路は袋を収容したキャニスターに圧力を加えて袋を介して制御された息を送る。本発明の患者用呼吸回路は従来のベンチレータ回路に比べて大きな利点がある。すなわち、患者による自発的な再呼吸が容易であり、外部でガスを混合するため駆動ガスとは無関係に酸素と空気とを連続的に混合して袋状リザーバへ送ることができ、広範囲の吸息フローでより高い精度およびより正確な負荷制御ができ、さらに、再呼吸および呼気の補助を制御下に行うことができる。必要に応じて袋状リザーバの外周を減圧することによってデッドスペースガスの一部を袋へ戻して１回の換気量を吐き出すために患者が行わなければならない努力を軽減することもできる。図面の簡単な説明本発明とその他の特徴および利点は本明細書および添付図面を参照することによって、より明瞭に理解できよう。図１は本発明の呼吸システムの概念図。図２は図１のダブルベンチュリ管の断面図。図３は図１の患者用使い捨て型呼吸回路の具体例を示す概念図。図４はキャニスター、可撓性リザーバおよび加湿器の例を示す断面図。図５は本発明の加湿器の例を示す断面図。図６はキャニスターマニホルドの例を示す平面図。図７は図６のマニホルドの側面図。図８は図６のキャニスターマニホルドを別の方向から見た側面図。図９は図６のキャニスターマニホルドの線９−９による断面図。図10は図９のキャニスターマニホルドの一部の詳細図。図11は図６のキャニスターマニホルドの底面図。図12は図６のキャニスターマニホルドをさらに別の方向から見た側面図。図13は図６のキャニスターマニホルドの線13−13による断面図。発明の詳細な説明図１は空気回路10と患者用使い捨型呼吸回路12とを備えた本発明の呼吸システムの概念図である。回路要素の詳細は患者用使い捨て呼吸回路12の要素のみを分離して示した図３を図１と併せて参照されたい。制御ユニット、例えばコンピュータやユーザーインターフェース、例えばキーボード、タッチスクリーンと、この制御ユニットから各種電子制御装置類、例えば弁やセンサー等に連結された制御ワイヤまたはラインとは当業者に周知であるので、ここでは説明しない。以下では制御法とオペレータの入力操作のみを説明する。空気回路10は当業者に周知の連結装置を介して純粋酸素源14と、「通常」空気源16と、圧縮気体源18等の気体供給装置とに連結された状態で示されている。この空気系には必要に応じて追加の供給源に連結でき、また、より少数の供給源に連結することができる。以下、この空気系の特徴とその構成例を空気系を通る正常な気体の流れで説明する。供給源14、16および18から供給される気体は空気回路10に入り、比例フロー制御弁20、22によって混合され、混合ガスが作られる。気体は患者に向かって常に制御弁20、22の下流へ流れるので汚染源が患者用呼吸回路12を介して外部からシステムに侵入するのを防止することができるが、滅菌可能な温度まで加熱可能な領域またはチャンバ24を加熱装置26で加熱し、それらをフロー制御弁20、22の下流に配置することによって汚染防止効果をさらに高めることもできる。制御弁および加熱可能なチャンバ24の下流には水等の液体を収容した容器28が備えられている。混合ガスはこの液体上または液体中を通過することによって水分が与えられる。容器28には充填口30を介して必要に応じて自動的に液体が補充されるようになっている。ヒーター32はオペレータによって選択可能な温度に液体を保つ。典型的な用途では乾燥ガスが流速３〜20リットル／分で連続的にチャンバ26を通る。この流れは圧力の低い比較的一定なガス流であるので容器26は比較的簡単な設計にすることができ、患者毎に使い捨て可能な安価な材料を用いて製造することができる。図５は容器26の例を示す概念図である。加湿された混合ガスは容器28から患者用呼吸回路12の一部である可撓性袋すなわちリザーバ34へ導かれる。リザーバ34は患者ごとに使い捨てるためのもので、壁面が薄いゴム弾性材料または可撓性プラスチックで製造することができる。例えばリザーバは１平方インチ当たり２ポンドの圧力と華氏180 度以上の温度に耐え得る厚さ0.007 インチのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）シートを用いて作られる。図示した具体例では、可撓性リザーバ34は密閉された剛体のキャニスタ36内に配置されている。キャニスタ36には熱源38が組み合わされていて、可撓性リザーバ34を温め、加熱・加湿された気体を患者用呼吸回路12へ送めるようになっている。可撓性リザーバ34を加熱することによって患者が再呼吸したガス中の凝縮物を再蒸発させて凝縮物の蓄積を防ぐことができ、補助の加湿器を用いてさらに加湿する必要性を下げることができる。例えば、熱源38はキャニスタ36の一部に巻付けられた熱ブランケットで構成することができる。熱源38は患者の体内に送られるガスの温度を監視する温度センサ76に応答する。図４はハウジング40内に固定された可撓性リザーバ34と、キャニスター36と、容器28との具体的構成例の断面図である。可撓性リザーバはマニホルド42に対して取外し自在な状態で密封連結されている。マニホルドはキャニスター36に取外し自在な状態で密封連結されている。図６〜13はマニホルド42を各種の異なる角度から詳細に見た図で、図10はマニホルド42を定位置に固定するために対応表面と当接されるリップの詳細図である。図４を参照すると、マニホルド42は容器28に連結された第１ポート44と、気道 48（患者の身体へ続く、図１、図３参照）に連結された第２ポート46と、以下で説明する排気ポートに連結された第３ポート50とを有していることがわかる。キャニスターはポート52を有し、気体はこのポート52を介してキャニスター36 の内部へ向かう方向とキャニスターから出る方向との２つの方向に流れることができる。デュアルまたはダブルベンチュリ管54は、ポート52を介してキャニスター36の内部と連絡している。図２はダブルベンチュリ管54をより詳細に示したもので、この図では第１および第２のジェットチューブ56、58が喉部60の両側にそれぞれの出口を喉部60の方に向けた状態で配置されている。第１ジェットチューブ56から放出された気体はポート62（このポートにはフィルタ64（図１参照）が備えられていてもよい）を介して流入する室内の空気を随伴して、この空気をポートを通ってキャニスター36内２へ導き、可撓性リザーバ34の外側に圧縮力を加える。反対に、第２ジェットチューブ58から放出された気体は、キャニスタ36内の気体を随伴して、この気体をポート62を通って導き、キャニスター内部の圧力を下げ、可撓性リザーバ34に加わる圧力を低下させる。このようにキャニスター36内の圧力によって可撓性リザーバ34に加わる力が変化し、患者の体内に出入りする流れが変化する。ダブルベンチュリ管54は、キャニスター36内に大気圧以下の圧力条件を誘導することができ、患者の全呼吸サイクルのうちの呼気相（空気を吐き出す時間）の完了を早めて、肺の弾性反動のみを利用して空気の吐き出しを行う場合よりも早く次の吸入サイクルが開始されるようにすることができる。これによって呼吸速度を速めることが可能になり、肺への酸素供給および二酸化炭素除去の両方でさらに進んだ治療を行うことができる。これによって１回の換気量を少なくし、吸息圧力（肺に空気を吸い込む時の圧力）を低くし、さらに気道の平均圧を低くすることができる。図２に示した具体例ではダブルベンチュリ管54とキャニスター36との間にフロートランスデューサ66が配置され、キャニスターに出入りする流れを測定するようになっている。患者の肺に送り込まれた気体の量はフロートランスデューサ66 からの出力信号を用いて計算することができる。図１に示すように、キャニスター36内部の圧力を測定するためにキャニスター内部と連絡した圧力トランスデューサ68が備えられている。また、患者の肺に送り込まれるガスの圧力を測定するために第２の圧力トランスデューサ70が備えられている。第１および第２の圧力トランスデューサ68、70からの信号を比較することによってシステムが完全であることおよび操作圧力が適当であることを監視することができる。キャニスター36内の圧力の制御は比例フロー弁72を駆動して行われる。この比例フロー弁72は三方弁74に種々の流量の気体流を供給する。この三方弁は第１および第２のジェットチューブ56、58のいずれか一方に気体流を導くか、いずれにも導かないようにする。すなわち、単一の比例フロー弁72、例えばソレノイドを用いて吸息（空気を吸い込むこと）相および呼息（空気を吐き出すこと）相の両方で患者の気道の流れおよび圧力を制御することができる。患者の体内に送り込まれる混合ガスは比例フロー弁72を通過する気体とは異なるということに注意されたい。例えば、ダブルベンチュリ管54は普通の空気を用いて操作し、患者には純粋な酸素を供給することができる。上記特徴に加えて、比例弁72によって駆動されるダブルベンチュリ管54を組み合わせることによって比例弁を作動させた時に短時間で大きな流れを得ることが可能になるということに注意されたい。すなわち、フローの大部分はジェット流の開始時にジェット流によって随伴される大気であるので、必要な全フローの一部のみを選択されたベンチュリジェットチューブに気体を供給する呼吸回路12へ送ればよい。両方のフローが同時に開始するので、ジェットのみを駆動する比例弁によって決まる応答時間で、ジェットからのわずかなフローで患者に多量のフローが供給される。ジェットが必要とする流れはベンチュリ管出口に供給される流れよりも少量であるために、比較的小さい弁すなわち応答の速い弁を使用することができる。比例フロー弁72を作動するための制御信号はフィードバック制御ループの圧力トランスデューサ68から得られるか、患者の吸入／排気量を監視するために必要に応じて使用される近接フロートランスデューサ71から得られる。すなわち、比例フロー弁54は圧力信号またはフロー信号のいずれかを用いて制御することができる。呼気弁すなわち排気弁78は患者用呼吸回路12から気体を排出できるようにする弁である。この弁78は仕切り板80と弁座82とで構成することができる。仕切り板 80の片側はキャニスター36の内部に通じ、キャニスター内部の圧力に応答する。吸息相開始時のように、キャニスー内部の圧力が上昇した場合には、仕切り板が弁座82に押しつけられ、それによって吸息相の間、排気弁78は閉じられる。吸息相が終了すると、キャニスター36内の圧力が低下するか、低下させられる。それによって仕切り板80上の圧力が緩和され、ガスが排気弁78から排出できるようになる。別の空気系の具体例では、排気弁78が開く前に可撓性リザーバ34を再び膨張させるには、排気弁58は約２cmＨ₂Ｏのバイアス圧力を必要とする。典型的な用途では、患者が吐き出す空気の初めの部分（肺におけるガス交換に使用されなかった部分）は可撓性リザーバ34に戻るが、可撓性リザーバが一杯になると、患者が吐き出す空気の後の方の部分（ガス交換に使用された部分）は排気弁78を介して放出される。上記排気弁78のもう一つの特徴は、ＰＥＥＰ(Positive End Expiratory Press ure)とよばれるある種の肺治療において、患者の気道の圧力を高いレベルに保持して肺にある小さな気道を開いた常態に保つ点にある。ＰＥＥＰは、上記空気系でキャニスター圧力トランスデューサ68または患者の気道圧力トランスデューサ70からの圧力フィードバック制御信号に応答するダブルベンチュリ管54を用いて、呼息相中、常にキャニスター36に圧力をかけ続けることに行うことができる。キャニスター36と排気弁78とに同時に圧力を供給することによってノンフロー状態で大気圧よりも高い圧力を維持することができる。吸息相ではダブルベンチュリ管54を用いて比例フロー弁72がフローと圧力とを制御しているので、システムを複雑、高価にせずにサーボ制御のＰＥＥＰ機能を達成することができる。可撓性リザーバ34は１つまたは複数のガス供給源14、16、18を補助する再呼吸リザーバの役目をし、患者が吐出したガスの所定部分で満たされる。再呼吸リザーバ34は肺でのガス交換に利用されなかった分のデッドスペースガスを再利用してガスの利用率を向上させる他に、必要な場合に患者の動脈中のＣＯ₂レベルを調節するための部分再呼吸を行うことができる。患者が吐出し、再呼吸されるガスの量は供給ガスフロー制御弁20、22を介して供給されるガスの量によって調節される。これらの弁はガスサンプリングアレー 84（図３参照）からの信号を用いて電子制御することができ、このガスサンプリングアレーは吸息および／または呼息されたＣＯ₂レベルを測定して所望の再呼吸レベルを与え、患者の肺のＣＯ₂除去および酸素取込みを独立に制御する。供給フロー制御弁20、22を調節することによってガス混合物を変更することもできる。従来の直接駆動式のベンチレータと比較した場合の図示した構造の別の利点は、本発明ではフロー制御弁20、22が空気系に断続的でなく連続的にガスを供給できるので、例えば病院の壁に設けた出口、空気圧縮機、ガス濃縮装置または加圧ガスボンベに対する要求流量が少なくなり、大きな圧力変動（送り込まれるガスの体積および濃度の精度に影響を与える）の危険性が低下する点にある。また、本発明の可撓性リザーバ34を用いることによって患者は一定量の配合・加湿された混合物を取り入れることができ、患者が呼吸を開始するための努力を減すことができる。患者が呼吸を開始するとリザーバ内のガス量が減少し、フロートランスデューサ66がそれを感知して、臨床医の意図する通りに呼吸数が増加される。この容量トリガによって患者が行う呼吸の全仕事量が減り、患者の疲労を緩和し、不慮のトリガが起こる危険性が低下する。同様に、患者が呼気を開始すると吐き出されたガスによって可撓性リザーバ34内の体積中の圧力が上昇するが、患者の気道内の圧力はフロートランスデューサ66によって感知され、上昇しない。患者は少ない努力で呼吸サイクルの制御を維持できるので、機械的通気装置の下で患者の呼吸推進力をより良好な状態で維持することができる。可撓性リザーバ34の他の特徴はわずかな測定ガスを含む特別なガス混合物を導入できる点にある。１つの具体例では追加のガス供給源からチャンバ24の上流で特別なガス混合物が導入される。患者の気道内の微量のガス濃度はガスサンプリングアレー84で測定される。上記のガス混合物を用いた希釈ガス平衡法は可撓性リザーバ34を用いて容易に行うことができる。１つの実施例では、機能残留能すなわち全肺容量の測定で用いられるメタンまたはヘリウム等の不活性ガスでリザーバ34を完全に満たし、患者は平衡点に達するまでこの不活性ガスを再呼吸する。再呼吸の能力によって患者はベンチレータを付けた状態のままで通気状態および肺機能を評価することができる。従来型のベンチレータでは、この種の試験を行うには患者をベンチレータから外して専用の肺機能検査室へ移送しなければならず、これは臨床上は一般に好ましいことではない。可撓性リザーバはさらに、アセチレン等の特別なガスの混合物を完全に再呼吸するために使用することができる。このようなガスは、血流中への吸収に伴う濃度の低下を測定して肺での血液の流れを評価するのに使用される。この試験では患者に空気系を接続した状態で、濃度が分かっている上記気体を可撓性リザーバ 34に入れ、平衡点に達するまで配合気体源からの気体の供給を遮断して完全にこの混合物を再呼吸するして行うことができる。図１、図３から分かるように、患者の気道圧トランスデューサ70はインラインフィルタ86を設け、空気回路から患者用呼吸回路出口へ向かって常に気体を流すことによって患者の呼気から保護されている。圧力とフローの測定トランスデューサ70、71はそれぞれ複数の回路部品に効率的に配置できる。１つの具体例では、患者の気道圧トランスデューサ70が信号を出し、この信号を用いて患者の気道圧を所望値に保つように比例フロー弁72からのガス流を調節する。キャニスター圧力トランスデューサ68からの出力信号と患者の気道圧トランスデューサ70からの信号とを比較することによってさらに追加の確認ができる。患者の気道圧トランスデューサ70で空気系を監視して欠陥が検出された場合に患者用呼吸回路の圧力を解放する安全弁88を作動させることもできる。この安全弁88は通常、低圧調節装置92によって圧力が供給される安全ソレノイド弁90によって閉じた状態に保たれる。患者の息を患者用呼吸回路12内に保持することは有利なことであるが、この利点は患者用呼吸回路12が使い捨てでなければ交差感染の危険性の方が大きくなるということは理解できよう。そのために、患者が吐き出した空気と触れる部品は全て、図３に示すように空気回路10から容易に取り外されるようになっている。従って、交差感染を最小限に抑えるためには、排気弁78および患者安全弁88も使い捨ての患者用呼吸回路12の一部にすることができる。以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、形状や細部を種々変更し、削除し、付加しても本発明の精神および範囲を逸脱するものではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１１月１４日【補正内容】請求の範囲１．ガス供給源と流体連通したベンチレータ用空気系であって、比例制御弁を備えた空気回路であって、密封キャニスターと流体連通したダブルベンチュリ管の第１ジェットと第２ジェットの一方に導く弁に所定量のガスを供給するようになっている空気回路と、ガスを患者用呼吸回路に導入するための第１ポートと、入口よりも下流に位置したガスに水分を与えるための加湿器と、各種の量のガスを含有可能な可撓性リザーバと、この可撓性リザーバの下流に位置する第２ポートとを有し、可撓性リザーバが加湿器より下流で密閉キャニスター内に配置されている、患者用呼吸回路とを、含み、第１ジェットを介して導かれたガスは密閉キャニスター内のガスをキャニスターの外部へ向かって随伴して可撓性リザーバの外側の圧力を低下させ、第２ジェットを介して導かれるガスは密閉キャニスターの内部へ向かってガスを随伴して可撓性リザーバの外側圧力を上昇させるようにした点が改良されたベンチレータ。２．ガスを通過する滅菌チャンバと、この滅菌チャンバを加熱するための加熱装置とを備え、滅菌チャンバが患者用呼吸回路よりも上流に位置する請求項１に記載の空気系。３．システムオペレータの制御に応答して加湿器内の液体を所定温度に保持するヒータをさらに含む請求項１に記載の空気系。４．可撓性リザーバおよび加湿器に連結可能なマニホルドを含み、このマニホルドはキャニスター内に可撓性リザーバを着脱自在な状態で密閉してキャニスター内側と可撓性リザーバ外側との間にダブルベンチュリ管と流体連通した領域を区画する請求項１に記載の空気系。５．マニホルドと第２ポートとの間の気管と、排気ポートとをさらに有し、マニホルドが加湿器、可撓性リザーバ、気道および排気ポートに流体を供給する請求項４に記載の空気系。６．上記領域と流体連通した第１の圧力トランスデューサと、第２ポートの近くにある第２の圧力トランスデューサとを備えた請求項４に記載の空気系。７．キャニスター内の上記領域と、可撓性リザーバよりも下流のガスフローとに流体連通した排気弁をさらに含み、この排気弁は可撓性リザーバ内に所定の圧力が達成されるまでは閉鎖状態にある請求項４に記載の空気系。８．可撓性リザーバを温めるために密閉キャニスターに組み込まれた熱源を有する請求項１に記載の空気系。９．熱源がキャニスターの一部に巻付けられた熱ブランケットで構成される請求項８に記載の空気系。 10．可撓性リザーバの下流でガスの温度を監視して熱源に制御信号を送る温度センサーを含む請求項８に記載の空気系。 11．キャニスターに出入りするガス流を測定するためのフロートランスデューサを含む請求項１に記載の空気系。 12．患者用呼吸回路の第１ポートおよび各ガス供給源と流体連通した複数のガスフロー制御弁と、第２ポートの近くにあるガスサンプリングアレーとをさらに有し、ガスサンプリングアレーから出た信号に対して複数のガスフロー制御弁が応答するようになっている請求項１に記載の空気系。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年２月２８日【補正内容】さらに悪いことに、患者またはベンチレータの要求が供給源の容量を越えることもある。従来技術の国際特許第9-003 820 号には、使い捨て用構造部分と再使用される構造部分とを含み、これらの部分は組み合せたものが新しいガス用インタフェースポートおよび患者のオーバーフローポートとに自動的になるように構成された麻酔再呼吸システムが記載されている。他に関連する文献は欧州特許第281180号、第166305号および米国特許第 47474 02号である。欧州特許第281180号には特定の呼吸パターンに従って圧力を変化させることの可能な閉じたラインシステム内で呼吸気を循環させるポンプを備えた呼吸装置が記載されている。欧州特許第166305には一つまたは複数のガス供給源から選択された治療ガスを調製するためのガス調製部分と、調製されたガス混合物を患者に供給する通常は機械的に駆動されるベンチレータ部分とを含む麻酔および／または人工呼吸装置が記載されている。米国特許第4747402 号には空気を呼吸する動物に速い周期で通気するための方法が記載されている。発明の概要本発明は、使い捨て型の患者用呼吸回路に連結可能なコンピュータ制御の空気回路を含むベンチレータ用の呼吸システムを提供する。本発明の患者用呼吸回路は排出された患者の息を空気回路から分離するようになっていて、交差感染の危険は減る。本発明の呼吸システムはシステムをオベレーションし、患者の呼吸を監視するユーザーインターフェースと組合されたコンピュータで制御されるようになっている。本発明の１つの具体例では、空気回路がダブルベンチュリー駆動器、比例制御弁、電子ガス混合装置、内部加湿器および内部フロー・圧力感知装置とを含んでいる。使い捨ての患者用呼吸回路は、所定の設定条件に応じて患者の体内に制御された圧力とフローの波型を供給する袋状リザーバ、吸息用チューブ、排気用チューブ、排気用弁、排気フロートランスデューサおよび排気チェック弁を含んでいる。患者の気道の圧力を測定するために圧力センサを備えることもできる。本発明の患者用呼吸回路を用いることによって、患者は袋状リザーバからいつでも自発的に呼吸をすることが可能になる。空気回路は袋を収容したキャニスターに圧力を加えて袋を介して制御された息を送る。本発明の患者用呼吸回路は従来のベンチレータ回路に比べて大きな利点がある。すなわち、患者による自発的な再呼吸が容易であり、外部でガスを混合するため駆動ガスとは無関係に酸素と空気とを連続的に混合して袋状リザーバへ送ることができ、広範囲の吸息フローでより高い精度およびより正確な負荷制御ができ、さらに、再呼吸および呼気の補助を制御下に行うことができる。必要に応じて袋状リザーバの外周を減圧することによってデッドスペースガスの一部を袋へ戻して１回の換気量を吐き出すために患者が行わなければならない努力を軽減することもできる。体例では、患者の気道圧トランスデューサ70が信号を出し、この信号を用いて患者の気道圧を所望値に保つように比例フロー弁72からのガス流を調節する。キャニスター圧力トランスデューサ68からの出力信号と患者の気道圧トランスデューサ70からの信号とを比較することによってさらに追加の確認ができる。患者の気道圧トランスデューサ70で空気系を監視して欠陥が検出された場合に患者用呼吸回路の圧力を解放する安全弁88を作動させることもできる。この安全弁88は通常、低圧調節装置92によって圧力が供給される安全ソレノイド弁90によって閉じた状態に保たれる。患者の息を患者用呼吸回路12内に保持することは有利なことであるが、この利点は患者用呼吸回路12が使い捨てでなければ交差感染の危険性の方が大きくなるということは理解できよう。そのために、患者が吐き出した空気と触れる部品は全て、図３に示すように空気回路10から容易に取り外されるようになっている。従って、交差感染を最小限に抑えるためには、排気弁78および患者安全弁88も使い捨ての患者用呼吸回路12の一部にすることができる。請求の範囲１．ガス供給源と流体連通した空気系を備えたベンチレータであって、空気系が下記(a)と(b)： (a) 所定量のガスを三方弁(74)に供給するための比例制御弁を備えた空気回路(1 0)であって、三方弁(74)はガスをダブルベンチュリ管(54)の第１ジェット(56)と第２ジェット(58)の一方へ導き且つ密閉キャニスター(36)と流体連通した双方向ポート(52)およびフロートランスデューサ(66)を介して導くようになっている空気回路(10)と、 (b) ガスを患者用呼吸回路に導入するための第１ポートと、入口よりも下流に位置したガスに水分を与えるための加湿器(28)と、各種の量のガスを含有可能な可撓性リザーバ(34)と、この可撓性リザーバの下流に位置する第２ポートとを有し、可撓性リザーバが加湿器より下流で密閉キャニスター内に配置されている、患者用使い捨て呼吸回路(12)と、を含み、第１ジェットおよび双方向ポート(52)を介して導かれたガスは密閉キャニスター内のガスをキャニスターの外部へ向かって随伴して可撓性リザーバの外側の圧力を低下させ、第２ジェットを介して導かれるガスは密閉キャニスターの内部へ向かってガスを随伴して可撓性リザーバの外側圧力を上昇させるようにした点が改良されたベンチレータ。２．ガスを通過する滅菌チャンバと、この滅菌チャンバを加熱するための加熱装置(26)とを備え、滅菌チャンバが患者用呼吸回路よりも上流に位置する請求項１に記載の空気系。３．システムオペレータの制御に応答して加湿器内の液体を所定温度に保持するヒータ(32)をさらに含む請求項１に記載の空気系。４．可撓性リザーバおよび加湿器に連結可能なマニホルドを含み、このマニホルドはキャニスター内に可撓性リザーバを着脱自在な状態で密閉してキャニスター内側と可撓性リザーバ外側との間にダブルベンチュリ管と流体連通した領域を区画する請求項１に記載の空気系。５．マニホルドと第２ポートとの間の気管と、排気ポートとをさらに有し、マニホルドが加湿器、可撓性リザーバ、気道および排気ポートに流体を供給する請求項４に記載の空気系。６．上記領域と流体連通した第１の圧力トランスデューサ(68)と、第２ポートの近くにある第２の圧力トランスデューサとを備えた請求項４に記載の空気系。７．キャニスター内の上記領域と、可撓性リザーバよりも下流のガスフローとに流体連通した排気弁(78)をさらに含み、この排気弁は可撓性リザーバ内に所定の圧力が達成されるまでは閉鎖状態にある請求項４に記載の空気系。８．可撓性リザーバを温めるために密閉キャニスターに組み込まれた熱源を有する請求項１に記載の空気系。９．熱源がキャニスターの一部に巻付けられた熱ブランケットで構成される請求項８に記載の空気系。 10．可撓性リザーバの下流でガスの温度を監視して熱源に制御信号を送る温度センサーを含む請求項８に記載の空気系。 11．キャニスターに出入りするガス流を測定するためのフロートランスデューサ (66)を含む請求項１に記載の空気系。 12．患者用呼吸回路の第１ポートおよび各ガス供給源と流体連通した複数のガスフロー制御弁と、第２ポートの近くにあるガスサンプリングアレーとをさらに有し、ガスサンプリングアレーから出た信号に対して複数のガスフロー制御弁が応答するようになっている請求項１に記載の空気系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョンストン，ダグラスエム. アメリカ合衆国マサチューセッツ州 01890，ウインチェスター，ウインスロップストリート 48

Claims

【特許請求の範囲】１．ガス供給源と流体連通したベンチレータ用空気系であって、比例制御弁を備えた空気回路であって、密封キャニスターと流体連通したダブルベンチュリ管の第１ジェットと第２ジェットの一方に導く弁に所定量のガスを供給するようになっている空気回路と、ガスを患者用呼吸回路に導入するための第１ポートと、入口よりも下流に位置したガスに水分を与えるための加湿器と、各種の量のガスを含有可能な可撓性リザーバと、この可撓性リザーバの下流に位置する第２ポートとを有し、可撓性リザーバが加湿器より下流で密閉キャニスター内に配置されている、患者用呼吸回路とを、含み、第１ジェットを介して導かれたガスは密閉キャニスター内のガスをキャニスターの外部へ向かって随伴して可撓性リザーバの外側の圧力を低下させ、第２ジェットを介して導かれるガスは密閉キャニスターの内部へ向かってガスを随伴して可撓性リザーバの外側圧力を上昇させるベンチレータ用空気系。２．ガスを通過する滅菌チャンバと、この滅菌チャンバを加熱するための加熱装置とを備え、滅菌チャンバが患者用呼吸回路よりも上流に位置する請求項１に記載の空気系。３．システムオペレータの制御に応答して加湿器内の液体を所定温度に保持するヒータをさらに含む請求項１に記載の空気系。４．可撓性リザーバおよび加湿器に連結可能なマニホルドを含み、このマニホルドはキャニスター内に可撓性リザーバを着脱自在な状態で密閉してキャニスター内側と可撓性リザーバ外側との間にダブルベンチュリ管と流体連通した領域を区画する請求項１に記載の空気系。５．マニホルドと第２ポートとの間の気管と、排気ポートとをさらに有し、マニホルドが加湿器、可撓性リザーバ、気道および排気ポートに流体を供給する請求項４に記載の空気系。６．上記領域と流体連通した第１の圧力トランスデューサと、第２ポートの近くにある第２の圧力トランスデューサとを備えた請求項４に記載の空気系。７．キャニスター内の上記領域と、可撓性リザーバよりも下流のガスフローとに流体連通した排気弁をさらに含み、この排気弁は可撓性リザーバ内に所定の圧力が達成されるまでは閉鎖状態にある請求項４に記載の空気系。８．可撓性リザーバを温めるために密閉キャニスターに組み込まれた熱源を有する請求項１に記載の空気系。９．熱源がキャニスターの一部に巻付けられた熱ブランケットで構成される請求項８に記載の空気系。 10．可撓性リザーバの下流でガスの温度を監視して熱源に制御信号を送る温度センサーを含む請求項８に記載の空気系。 11．キャニスターに出入りするガス流を測定するためのフロートランスデューサを含む請求項１に記載の空気系。 12．患者用呼吸回路の第１ポートおよび各ガス供給源と流体連通した複数のガスフロー制御弁と、第２ポートの近くにあるガスサンプリングアレーとをさらに有し、ガスサンプリングアレーから出た信号に対して複数のガスフロー制御弁が応答するようになっている請求項１に記載の空気系。 13．ガス供給源と流体連結したベンチレータ用空気系であって、キャニスター可撓性リザーバ上記リザーバと流体連結したマニホルドであって、上記マニホルドはキャニスター内に着脱自在な状態で密閉してキャニスター内側と可撓性リザーバ外側との間の領域を規定し、可撓性リザーバを温めるために密閉キャニスターに組み込まれた熱源、可撓性リザーバと流体連結した気道、ガスフロー制御弁より下流にあって、上記ガスの一部を通して加熱滅菌ガスを提供する滅菌チャンバー、上記滅菌チャンバーを加熱するための加熱器、上記滅菌ガスを加湿するため上記ガスフロー制御弁より下流にあって、可撓性リザーバと流体連結した加湿器、上記加湿器を加熱する加熱器、上記ガスフロー弁から所定量のガスを提供する比例制御弁、ダブルベンチュリを経てガスを随伴する第１ジェットと第２ジェットを有するダブルベンチュリであって、上記領域および上記キャニスターと流体連結しているダブルベンチュリ、上記比例制御弁により送られるガスを上記第１ジェットと第２ジェットの一方に送るベンチュリ制御弁であって、第１ジェットを介して導かれたガスは密閉キャニスター内のガスをキャニスターの外部へ向かって随伴して可撓性リザーバの外側の圧力を低下させ、第２ジェットを介して導かれるガスは密閉キャニスターの内部へ向かってガスを随伴して可撓性リザーバの外側圧力を上昇させるベンチュリ制御弁、を含むベンチレータ用空気系。 14．ガス供給源と流体連結したベンチレータ用空気系であって、キャニスター可撓性リザーバ上記リザーバと流体連結したマニホルドであって、上記マニホルドはキャニスター内に着脱自在な状態で密閉してキャニスター内側と可撓性リザーバ外側との間の領域を規定し、可撓性リザーバを温めるために密閉キャニスターに組み込まれた熱源、可撓性リザーバと流体連結した気道、ガスフロー制御弁より下流にあって、上記ガスの一部を通して加熱滅菌ガスを提供する滅菌チャンバー、上記滅菌チャンバーを加熱するための加熱器、上記ガスフロー制御弁より下流にあって、上記滅菌ガスを加湿滅菌ガスにして提供するために加湿するする加湿器であって、可撓性リザーバと流体連結した加湿器、上記加湿器を加熱する加熱器、上記気道で、加湿滅菌ガスの温度を監視して制御信号を熱源に送る温度感知器、上記ガスフロー弁から所定量のガスを提供する比例制御弁、ダブルベンチュリを経てガスを随伴する第１ジェットと第２ジェットを有するダブルベンチュリであって、上記領域および上記キャニスターと流体連結しているダブルベンチュリ、上記比例制御弁により送られるガスを上記第１ジェットと第２ジェットの一方に送るベンチュリ制御弁であって、第１ジェットを介して導かれたガスは密閉キャニスター内のガスをキャニスターの外部へ向かって随伴して可撓性リザーバの外側の圧力を低下させ、第２ジェットを介して導かれるガスは密閉キャニスターの内部へ向かってガスを随伴して可撓性リザーバの外側圧力を上昇させるベンチュリ制御弁、キャニスター内の上記領域および上記気道と流体連結している排気弁、上記キャニスター内の上記領域の出入りするガスを測定するフロートランスデューサ、上記領域および上記気道と流体連結した第２圧力トランスデューサと流体連結した第１圧力トランスデューサと、上記気道と流体連結したガスサンプリングアレーであって、上記ガスフロー制御弁が応答する検出信号を送るガスサンプリングアレーとを、含むベンチレータ用空気系。