(57)【要約】  ガス混合物の調製、特に人口呼吸が必要な患者のための呼吸ガスの調製、及び追加のガス成分、特にキセノンの、ガス混合物例えば患者のための呼吸ガスへの適用が、特に簡単に、キセノンの消費損失を可能な限り少なくして可能な関連装置及び方法に関する。本発明の装置は、挿管チューブ（２）、ガス混合室（３）及び圧力発生器（４）を有する呼吸器（１）を含む。選択素子（５）は、戻り呼吸ガスの目的物成分を残りの成分から選択するために、又はその逆のために、挿管チューブとガス混合室の間に設けられ、目的物供給接続部（７）が、制御される供給調整器（９）と供給成分貯留部（１０）とに接続されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿管チューブ（２）、
ガス混合室（３）及び圧力発生器（４）
を有する呼吸器（１）において、    
挿管チューブ（２）とガス混合室（３）の間に、戻り呼吸ガスの目的物成分（Ｚ）とその残りの成分（残部）についての、又はその逆についての、選択素子（５）が設けられ、及び
目的物供給接続部（７）が、制御される供給調整器（９）と供給成分貯留部（１０）とに接続されていることを特徴とする呼吸器（１）。
【請求項２】
目的物成分（Ｚ）の濃度を計測する少なくとも一つのセンサ（６）が呼吸器の呼吸ガスのガス経路に設けられ、
センサ（６）は供給調整器（９）を制御することを特徴とする請求項１に記載の呼吸器（１）。
【請求項３】
選択素子（５）が、目的物成分（Ｚ）を戻り呼吸ガスの残りの成分（残部）から分離するための能動性分離装置であることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項４】
選択素子（５）が、一方では目的物成分に対して、他方ではガス混合物の残りの成分に対して、おそらくは通過方向に依存して、異なる透過性を有する、受動性選択バリヤ、特に膜、であることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項５】
目的物供給接続部（７）に圧力発生器（４'）が接続（閉ループ）されていることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項６】
目的物排出接続部（８）が、貯留部（１０）および／または供給調整器（９）に接続された呼吸ガスのガス経路の区域、特にセンサ（６）を含む区域に設けられ、これにより貯留部（１０）に接続された、特に完全な混合物のための、バイパス（１１）が設けられていることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項７】
選択膜（１２）が、特に両方向において、目的物成分（Ｚ）に対してのみ透過性を有し、ガス混合物の他の成分に対して不透過性であり、目的物排出接続部（８）が膜（１２）の清浄目的物成分側に配置されている（計画解決策）ことを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項８】
膜（１２）が、ガス混合物の目的物成分（Ｚ）以外の他の全ての成分に対して透過性であり、この性質は膜の両流動方向に対し該当し、供給接続部（７）及び排出接続部（８）は膜（１２）の目的物接続側から始まることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項９】
センサ（６）、調整器（９）、及び、少なくとも、貯留部（１０）用の目的物送給接続部（13）が、特に貯留部（１０）を、またおそらくは目的物圧力発生器（４'）を含めて、バイパス導管(11a,b)を介して呼吸器(1)に接続可能な一体ユニットとして目的物制御ユニット（１４）中に配置されていることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項１０】
呼吸器（１）が、選択素子（５）、特に膜（１２）を含む目的物制御ユニット(14)を接続するためのガス経路に目的物アダプタ（１５）を有し、目的物アダプタ（１５）は、挿管チューブ（２）とガス混合室（３）との間の接続器として挿入され得、Ｙ字形経路を挿管チューブ（２）における特にＹ片（１６）の下流に有することを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項１１】
目的物アダプタ（１５）が、バイパス導管(11a,b)及び目的物制御ユニット（１４）と共に、一定の、特に後着嵌合可能なアプリケータユニット（２０）を形成することを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項１２】
供給調整器(9)及びおそらくはセンサ（６）が、特に電気的又は電子的な、制御システム（１９）と結合され、これらは協働して呼吸ガスの混合物中の目的物成分（Ｚ）の濃度を一定に維持することができることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項１３】
目的物成分（Ｚ）が、希ガス、特にキセノンであることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項１４】
目的物成分（Ｚ）のための制御システム（１９）が、呼吸器（１）の制御システム（１９'）と結合され、特に、それに組み込まれていることを特徴とする前記請求項の一つに記載の呼吸器（１）。
【請求項１５】
ガス混合物中の目的物ガス成分を回収し混合する方法において、
少なくとも目的物ガス成分を部分的に消費する閉サイクル中で、ガス混合物が消費者により流され、
混合物中の目的物ガス成分の濃度が、ループにおける少なくとも一つの位置で計測、特に連続的に計測され、
目的物濃度を実際の濃度と比較することにより、追加の目的物成分の供給が制御されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
目的物成分の実際の濃度の計測が、消費者の直ぐ近くで行われることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
目的物ガス成分の実際の濃度の計測が、混合物を抽出して混合物に主ループからの追加の目的物成分を供給するバイパスにおいて行われることを特徴とする前記請求項の一つに記載の方法。
【請求項１８】
ガス混合物中の目的物ガス成分を再使用し追加的に混合する方法において、
ガス混合物が開サイクル中で流され、目的物ガス成分が、サイクルの終了前に混合物の残部から分離されて、特にリサイクルと圧縮による時間遅れを伴っての目的物ガス供給のための目的物ガス貯留部に供給されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【利用分野】
【０００１】
本発明は、ガス混合物の調製、特に呼吸器疾患の患者のための呼吸ガスの調製に関する。
【背景技術】
【０００２】
個々の成分の所定濃度が維持されたガス混合物のオンデマンド(on demand)方式での提供が、現時点での最新技術水準である。
【０００３】
完全なガス混合物が使用者に閉サイクルではなくて開サイクルで提供され、ガスの目的物成分(target fraction)が一部消費されるが、目的物成分の残りが再使用又は少なくとも収集されなければならないとき、これは、特に、処理量に依存して、及び、他の成分に対しどの目的物成分が取り扱われるかということに依存して、非常に困難になる。
【０００４】
目的物成分が例えばキセノンのような希ガスであると、取り扱いは更に複雑になる。
【０００５】
医学の分野では、特に、呼吸器疾患の患者の呼吸サイクルへのキセノンの導入が、患者を鎮静させ、また患者の脳の機能を保護するのに有効であることが明らかになっている。
【０００６】
しかしながら、下記の事実は、この識見の実用化を困難にしている：
−  要求される量のキセノンは１リットルに付き１５米ドルとかなり高価であり、１患者の呼吸１分当たり６リットル消費され、また
−  コスト圧力によって、キセノンを提供できる新しい呼吸機器の獲得が遅れている。
【発明の開示】
【技術的目的】
【０００７】
よって本発明の目的は、追加のガス成分、特にキセノン、を、ガス混合物内、例えば患者用の呼吸ガス内で、非常に簡単な態様で、しかもキセノンの使用上のロスを可及的に少なくして、与えることができる装置及び方法を提供することである。
【解決手段】
【０００８】
この目的は請求項1、15及び16の特徴により達成される。好適な実施形態は従属請求項から得られる。
【０００９】
呼吸ガス調製のための目的物成分用の調節可能な供給調整器により、呼吸ガス中の目的物成分、例えばキセノンの割合（percentage）が、必要条件に従って正確に調節され得る。
【００１０】
呼吸ガスの残りがキセノンを含有しない場合、呼吸ガスは例えば酸素を追加した周囲空気から作られるから、目的物成分の事前含量を計測するセンサも必要でない。
【００１１】
しかし、患者により吐き出される戻り呼吸ガスをリサイクルして、必要であれば新たな酸素を追加して、呼吸ガスとして再使用されるのであれば、戻りガスに既に含まれている目的物成分の割合が、センサにより計測されて、目的物成分を追加するときに考慮されなければならない。
【００１２】
上記とは別に，挿管ホ-スと、戻り呼吸ガスの開放出口又は新しい呼吸ガスの調製のためのガス混合室への帰路との間の、戻り呼吸ガスの経路に、目的物成分を再使用するための選択素子が存在する。
【００１３】
これは、戻りガスを大気中へ放出すべき場合、目的物成分をガス混合物の残部から分離する能動性分離器とすることができる。これは遠心分離機、又は単なる膜とすることができ、戻りガスの全成分を雰囲気中へ通過させるが、目的物成分は通過させない。
【００１４】
新たな呼吸ガスを製造するために戻り呼吸ガスがリサイクルされて使用されるのであれば、戻り呼吸ガスに含まれた目的物成分はそこにそのまま保つことができるが、呼吸ガスを新しく処理するには、目的物成分以外の成分が追加され（例えば酸素）又は戻り呼吸ガスから抽出され（例えば二酸化炭素）なければならない。
【００１５】
またここで、他の成分を追加又は抽出するとき、目的物成分が無意図的に取り去られることがないことが、保障されねばならない、。
【００１６】
これは受動性分離器、例えば膜により達成され得、これにより目的物成分以外の成分は混合室に出入りできるが、目的物成分は混合室から出ることはできない。
【００１７】
この場合、新しい呼吸ガスを製造するために戻り呼吸ガスをリサイクルする際、戻り呼吸ガス中の、または新しい呼吸ガスを処理した後で新たな目的物成分を追加する前の、目的物成分の含有量が知られなければならず、それゆえセンサにより計測されなければならない。
【００１８】
次いで目的物供給接続部がセンサの結果に応じて、好ましくは電気的又は電子的制御器を通じて、制御され、この制御器は好ましくは呼吸装置の残部の制御システムに接続され、あるいは組み込まれる。
【００１９】
目的物成分が呼吸ガスの残部から能動的に分離されない場合、目的物成分を含む混合物を排出するための目的物排出接続部が、ガス経路の一部に設けられ、目的物成分の貯留部および／または供給調整器に接続される。そこには好ましくは目的物成分の測定用センサが位置する。
【００２０】
これにより目的物成分を残りの成分から分離する必要がなく、必要な追加の量の目的物成分がガス混合物の経路に、例えばこのように設けられる混合室内に、導入される。
【００２１】
これのために、目的物成分の貯留部と接続された、追加の目的物成分を加えるために使用される目的物供給及び目的物排出接続部を通じる、主ガス経路に対するバイパスが設けられ得る。
【００２２】
主ガス混合物の消費点と反対の目的物供給及び目的物排出の側で、残りのガス混合物が再処理されずに自然環境へ放出される（主ガス混合物の開サイクル）場合、選択素子、例えば目的物成分のほかに他の全ての成分を通す選択膜が必要である。
【００２３】
主ガス混合物がリサイクルされて再処理される場合、選択素子は必要ない。このような場合とは例えば下記の場合である。
【００２４】
−  再処理中に戻り呼吸ガスからどの成分も除去される必要がない場合、及び
【００２５】
−  戻りガスに加えられる新しい量が例えば供給方向にのみガスサイクルへの通過を許す弁を通じて加えられる場合。
【００２６】
呼吸器のような従来のガス処理装置のための後嵌着可能(retrofittable)なアドオン(ad on)装置を提供するために、特に再循環呼吸ガスについて、及び、目的物成分又は目的物成分を含むガス混合物の閉サイクルについて、センサ、供給調整器、並びに、その供給調整器及び目的物成分用の恐らくは必要でない圧力発生器に接続された目的物成分貯留部のための供給接続部を、例えばバイパス導管を形成する、処理装置のガス経路に組み込むことができる部分組立品として、目的物制御装置内に設けることが可能である。
【００２７】
選択ユニットが必要な場合、好ましくはこの選択ユニット、例えば選択膜、はアダプタ内、又は目的物制御ユニット内に配置される。
【００２８】
Ｙ形ガス経路の場合、これはＹスポットと消費者、即ち患者、との間の分岐部のみならず、呼気及び吸気用の分岐部にも配置でき、目的物供給接続部は少なくとも吸気分岐部に配置される。
【実施形態】
【００２９】
次に本発明の実施形態を詳述する。実施形態は次の図に示されている：
【００３０】
Ｆｉｇ．１：方法の原理図
【００３１】
Ｆｉｇ．２：問題を解決する一般的方法の幾つかを示す図、及び
【００３２】
Ｆｉｇ．３：本発明による詳細実施形態。
【００３３】
Ｆｉｇ．１は、原理において、如何にして混合室３内で、幾つかの基本成分Ａ，Ｂ，Ｃから混合ガスが生成され、導管、この場合挿管チューブ２、を経て、消費者、例えば患者へ供給されるかを示す。そのため、圧力発生器４、例えばブロワ、が導管内に組み込まれている。この導管中に追加の目的物成分Ｚが目的物供給接続部７を介して供給され、この供給は、供給接続部７を経、調節可能な供給調整器９を経て、貯留部１０から行われる。
【００３４】
この結果、ガス混合物は導管２を通じて消費者に供給されるのみならず、未使用の残部、すなわち戻り呼吸ガスは、再び混合室３へ戻される。
【００３５】
戻り呼吸ガスに含まれた目的物成分Ｚを、混合室３内へ及びそこから成分供給管路を通って外部へ解き放たないようにするために、選択素子５がガスの経路に必要とされる。
【００３６】
これは成分Ｚをガス混合物から分離する能動性分離装置とすることができ、これにより目的物成分Ｚを貯留部へ戻すことができ、あるいは他の場所で再使用され得る。これはまた単に受動性バリヤにすることができ、成分流入部Ａ、Ｂ、Ｃへの目的物成分の逆流を回避する。
【００３７】
Ｆｉｇ．２に示すように、この目的で、目的物成分Ｚは、貯留部１０から混合物へ、好ましくは直接に混合室３に、再び好ましくは貯留部１０と供給接続部７との間の圧力発生器４’での加圧により、供給され得る。
【００３８】
ガス混合物中の目的物成分の含有量は、混合室３において、又は供給管路、例えば混合室への挿管ホ-ス２において、計測され得、また、目的物排出接続部８を経て完全な混合物を抽出し、貯留部１０から追加の目的物成分Ｚを補充した後でバイパスを通じて供給接続部７に再び供給することを通じて、計測され得、目的物成分Ｚの含量は、その供給の前に、センサ６によりバイパス中で計測される。
【００３９】
戻りガスへ一部追加されるべき追加の成分Ａ、Ｂ、Ｃの供給接続部もまた混合室３に通じる。これらの供給接続部Ａ、Ｂ、Ｃを通じての目的物成分Ｚの流出は、それらが成分Ｚに対して透過性でない膜１２の背後に配置されるか、或いは成分Ａ、Ｂ、Ｃを、どの成分であれ、供給方向にのみガス混合室３に通過する方法で供給することにより、回避される。
【００４０】
他方、Ｆｉｇ．２ｂは、混合室が、目的物成分Ｚに対してのみ透過性を有しかつ他の成分Ａ、Ｂ、Ｃに対して不透過性である膜１２を有するという一つの解決策を示す。
【００４１】
従って、目的物送給接続部１３に、及び特に貯留部１０に接続された、目的物供給接続部７は、出口と反対側、すなわち挿管チューブ２に対向した膜１２'の側、における混合室内に配置され、他の成分の接続部Ａ、Ｂ、Ｃは、膜と同じ側に出口接続部として位置している。
【００４２】
Ｆｉｇ．２ｃは、一つの解決策、すなわち、Ｙ片１６より分かれてそれぞれ延びるチューブによる吸気経路17と呼気経路１８であって、好ましくは、中央片すなわち挿管チューブに向かう二つのチューブの一つを選択的に開くフラップを有するものを示す。
【００４３】
Ｆｉｇ．２ｃの実施形態において、呼気チューブ１８からの目的物成分Ｚの分離は、膜１２’を介して行われ、また戻り呼吸ガスの残りは、周囲環境へ放たれ、その場合Ｚ成分に対して不透過性の膜１２を通じるものであるか、或いは、新しい呼吸ガスを調製するために再循環されてガス混合室３に供給され、これにより膜12は必要でなくなるものである。
【００４４】
新たな呼吸用ガスのための混合室へ、貯留部１０から調節可能な供給調整器９を介して追加の目的物成分Ｚが提供される、これにより、圧力発生器４'がこの供給管路に必要となるかもしれない。
【００４５】
貯留部１０へ、呼気経路１７から抽出された目的物成分Ｚも送り込むことができ、浄化装置２１がこの戻り経路に配置される。
【００４６】
この場合、呼吸ガス又は戻り呼吸ガスが、開サイクル又は閉サイクルで選択的に流され、また分離された目的物成分Ｚが閉サイクルで選択的に流され、あるいは開サイクルにも拘わらず再利用される。
【００４７】
Ｆｉｇ．３は、Ｙ片１６を介してまた挿管チューブ２を介して患者に呼吸させる従来の呼吸器1に後嵌着可能なアプリケータユニット２０の適用を示す。
【００４８】
これにより呼吸ガス又は戻り呼吸ガスの閉サイクルが行われるものであり、戻りガスからの呼吸ガスを処理するために、調節可能な供給調整器９を介して補給酸素が追加され、またここに示されないが、ＣＯ２も必要な場合に抽出される。
【００４９】
Ｆｉｇ．３ａによれば、アプリケータユニット２０は挿管チューブ２とＹ片１６との間に配置される。アプリケータ(applicator)ユニット２０は、挿管チューブ２とＹ片１６との間に配置され、且つ、図２ａの図と同様にバイパス１１が分岐した、すなわち、ガス混合物中の目的物成分の含有量を計測するセンサ６を有し、目的物成分が、調節可能な供給調整器９を介して目的物成分貯留部１０から、また必要であればバイパス導管中に配置された圧力発生器４'による加圧によって、供給される、目的物アダプタ１５を有している。
【００５０】
供給調整器９は、センサ６から信号を受け、制御システム１９により制御される。好ましくは呼吸器１の制御システム１９'に接続され又はこれに組み込まれる。
【００５１】
目的物成分Ｚ用の供給及び排出の接続部７及び８とＹ片１６との間に張設された膜１２は、目的物成分Ｚ以外の他の全ての成分に対して透過性であり、呼吸ガスの残りのサイクルへの目的物成分Ｚの流入を阻止する。これは、このサイクルの他の入口と出口が、サイクルからのＺ成分の流出を許す場合にのみ必要である。もしこれが特別な入口弁、例えば酸素の入口弁、により阻止されるのであれば、膜１２は省略できる。
【００５２】
Ｆｉｇ．３ｂは、一つの解決策として、目的物成分Ｚのための目的物供給接続部７と目的物流出接続部８が、患者から離れる方向を指すＹ接続部１６の側で、目的物排出接続部８の呼気導管１８に、及び目的物供給接続部７の吸気導管１７に、配置され、目的物成分Ｚは、残部と共に閉ループでバイパス導管１１内を流れるものを示す。
【００５３】
呼吸ガスのサイクルの残部、例えば酸素の送入が、設計上、目的物成分の流出を阻止しない場合、ここでもそれらの各々には膜１２又は１２'が必要である。流出を阻止する場合には膜１２、１２'はここでも省略され得る。
【００５４】
その場合は、センサ６が呼吸ガスのサイクル中に直接に、好ましくは目的物供給接続部７の前方に直接に、配置されるならば、目的物排出接続部８を完全に除外できる。
【００５５】
目的物供給接続部７は、それならば、調節可能な供給調整器９を経てのみ貯留部１０と接続される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】方法の原理図（Ｆｉｇ．１）である。
【図２】問題を解決する一般的方法の幾つかを示す図（Ｆｉｇ．２ａ）である。
【図３】問題を解決する一般的方法の幾つかを示す図（Ｆｉｇ．２ｂ）である。
【図４】問題を解決する一般的方法の幾つかを示す図（Ｆｉｇ．２ｃ）である。
【図５】本発明による詳細実施形態（Ｆｉｇ．３ａ）である。
【図６】本発明による詳細実施形態（Ｆｉｇ．３ｂ）である。
【符号の説明】
【００５７】
１            呼吸器
２            挿管チューブ
３            ガス混合室
４，  ４’    圧力発生器
５            選択素子
６            センサ
７            目的物供給接続部
８            目的物排出接続部
９            供給調整器
１０          貯留部
１１          バイパス      
１１ａ，ｂ    バイパス導管
１２，１２’  膜
１３          目的物送給接続部
１４          目的物制御システム
１５          目的物アダプタ
１６          Ｙ片
１７          吸気チューブ
１８          呼気チューブ
１９          制御器
２０          アプリケータユニット
２１          クリーニング装置
【図１】
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【図２】
2009501031.tif 000004
【図３】
2009501031.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009501031.tif 000007
【図６】
2009501031.tif 000008
【国際調査報告】
2009501031.tif 000009
2009501031.tif 000010
2009501031.tif 000011
2009501031.tif 000012
2009501031.tif 000013
2009501031.tif 000014
2009501031.tif 000015
2009501031.tif 000016