(57)【要約】  開示されるのは患者の人工呼吸または呼吸補助の際の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のためのシステムである。このシステムは次の要素を備える。人工呼吸または呼吸補助されるべき患者の気道と接触可能なインターフェース（１）、周囲圧力以上の第１圧力を有する呼吸ガス流を生成するための機器（２）、呼吸ガス流がインターフェース（１）に導かれる少なくとも１つの吸気管（３）、エアロゾル発生器（４）、生成された粉末エアロゾルがエアロゾル発生器（４）からインターフェース（１）に導かれる少なくとも１つのエアロゾル管（５）、および、人工呼吸または呼吸補助される患者の呼吸信号を検知する呼吸センサ（６）。本発明のシステムの特徴は、弁（７）がインターフェース（１）とエアロゾル発生器（４）との間の少なくとも１つのエアロゾル管（５）の中に配置され、検知された呼吸信号に応じてその弁が制御されることと、生成された粉末エアロゾルを貯蔵するための中間タンク（８）が弁（７）とエアロゾル発生器（４）との間に配置され、中間タンク（８）内の粉末エアロゾルが第１圧力以上の第２圧力を有することである。【選択図】図１
2019520925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工呼吸または呼吸補助される患者の気道に接触可能なインターフェース（１）と、
呼吸ガス流を生成するための機器（２）であって前記呼吸ガス流の圧力が周囲圧力以上である第１圧力である機器と、
前記呼吸ガス流が前記インターフェース（１）に導かれる少なくとも１つの吸気管（３）と、
エアロゾル発生器（４）と、
生成された粉末エアロゾルが前記エアロゾル発生器（４）から前記インターフェース（１）に導かれる少なくとも１つのエアロゾル管（５）と、
人工呼吸または呼吸補助される患者の呼吸信号を検知する呼吸センサ（６）とを備え、患者の人工呼吸または呼吸補助の際に粉末エアロゾルの呼吸制御に適用するためのシステムにおいて、
インターフェース（１）とエアロゾル発生器（４）との間の前記少なくとも１つのエアロゾル管（５）に設けられ、検知された前記呼吸信号に応じて制御される弁（７）と、
前記弁（７）と前記エアロゾル発生器（４）との間に設けられ生成された粉末エアロゾルが貯蔵される中間タンク（８）とを有し、
前記中間タンク（８）内の前記粉末エアロゾルの圧力が前記第１圧力以上の第２圧力である
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
弁（７）は、開放状態で少なくとも１つのエアロゾル管（５）の断面に対応した開口部を有する
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
弁（７）の切替時間は、２０ミリ秒未満である
ことを特徴とする請求項１または２記載のシステム。
【請求項４】
弁（７）とインターフェース（１）との間の管の管容積が患者の１回呼吸量よりも小さい
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のシステム。
【請求項５】
弁（７）とインターフェース（１）との間の管の管容積が最大で患者の１回呼吸量の１０分の１である
ことを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
中間タンク（８）の容積および前記中間タンク（８）と弁（７）との間の管の管容積の合計が患者の１回呼吸量より大きい
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一記載のシステム。
【請求項７】
中間タンク（８）の容積および前記中間タンク（８）と弁（７）との間の管の管容積の合計が患者の１回呼吸量の２倍以上である
ことを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
中間タンク（８）が少なくとも１つの柔軟な壁を有する
ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一記載のシステム。
【請求項９】
エアロゾル発生器（３）が中間タンク（８）内の第２圧力に応じて制御される
ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一記載のシステム。
【請求項１０】
複数の接続要素（15）および閉鎖要素を有する導管（14）を有し、人工呼吸される患者の呼吸の場合、または、呼吸補助される患者の呼吸補助の場合の粉末エアロゾルの呼吸制御に適用されるために請求項１ないし９いずれか一記載のシステムに使用される弁（７）であって、前記閉鎖要素は柔軟な壁部（16）を有し、その柔軟な壁部は前記導管（14）の内壁上に周方向に均等に配置されるため、それぞれ前記導管（14）の前記内壁とともに制御室（17）を形成し、互いに総容積システムに接続され制御流体によって印加可能であるため、前記閉鎖要素は前記制御室（17）内の制御流体の圧力上昇に基づき前記導管の断面の内側方向に圧縮される
ことを特徴とする弁（７）。
【請求項１１】
弁（７）は、３ないし５つの放射状に左右対称に配置された同一の閉鎖要素を有し、制御室（17）の容積が前記閉鎖要素と同じ大きさである
ことを特徴とする請求項１０記載の弁（７）。
【請求項１２】
総容積システムの総容積が患者の１回の呼吸量の３分の１以下である
ことを特徴とする請求項１０または１１記載の弁（７）。
【請求項１３】
弁（７）が請求項１０ないし１２いずれか一記載の弁である
ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一記載のシステム。
【請求項１４】
周囲圧力以上の第１圧力の呼吸ガス流（２）を生成し、
呼吸ガス流を、人工呼吸または呼吸補助される患者の気道と接触するインターフェース（１）への案内（３）し、
粉末エアロゾルを生成（４）し、
生成された前記粉末エアロゾルを前記インターフェースへ案内（５）し、
呼吸信号（６）の検知という段階を内容として含み患者の人工呼吸または呼吸補助の場合の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のための方法において、
生成された前記粉末エアロゾルを粉末エアロゾルの生成場所（４）と前記インターフェース（１）との間の中間タンク（８）に貯蔵し、前記中間タンク（８）に貯蔵された前記粉末エアロゾルが前記第１圧力以上の第２圧力であり、
生成された前記粉末エアロゾルの供給を、検知された前記呼吸信号に応じて中間タンク（８）とインターフェース（１）との間にある弁（７）を介して調節する
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の人工呼吸または呼吸補助の際の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のためのシステムおよびそのシステムに基づく方法に関する。さらに本発明のシステムで使用される弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工呼吸は、外部補助装置または供給源によって、生理的呼吸が部分的または完全に引き受けられることである。すなわち、人工呼吸は、自発呼吸が不十分な場合、または、自発呼吸が完全に停止した場合に実施される。それに対して呼吸補助は、自発呼吸の補助を意味し、その際には連続的な過剰圧力が全呼吸周期にわたって適用される（ＣＰＡＰ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ａｉｒｗａｙ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）。患者は、その呼吸深度、呼吸数および気流を自分で決定できる。つまり呼吸補助適用の前提は、原則的には患者が自発呼吸の能力を有していることである。
【０００３】
そのため、例えば作用物質による（細菌性、ウイルス性、真菌症性の）肺感染症の局所治療の際に、特に人口呼吸または呼吸補助がなされる患者の場合、このようなシステムおよび方法の著しい医学的な需要が生じる。特にこのような需要は未熟児および新生児におけるいわゆる呼吸窮迫症候群（ＩＲＤＳ：Ｉｎｆａｎｔ  Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  Ｄｉｓｔｒｅｓｓ  Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）の治療の場合に生じ、その場合、未熟な肺がいわゆる界面活性剤（肺の中の特殊な界面活性剤）をわずかな量のみ生成するかまたは全く生成しない。そのため、肺胞が崩壊し、気体交換に関与できなくなる。その結果、酸素欠乏および息切れや、場合によっては肺障害が起こる。未熟児または新生児は、治療のために人工呼吸または呼吸補助が施されて、界面活性剤が肺の中に導入されなければならない。これは現在、界面活性剤懸濁液の点滴注入によって侵襲的に行われている。
【０００４】
ここでは吸入投与のための局所的肺薬の必要量が1日当たり数１００ｍｇまでの有効成分を含み、「古典的な」吸入投与より２〜３桁大きい。患者によって使用されるべき携帯型または固定型の吸入器のさらなる開発にも、特に集中治療用人工呼吸技術と結合するエアロゾル投与システムの開発にも緊急の必要性がある。
【０００５】
慢性疾患の場合、特に患者インターフェースにおける比較的高い投与量による適用時間の短縮に、高い医学的需要がある。粉体の分散がここでは有望な方法である。しかし、エアロゾル化技術と人工呼吸技術との最適な連動が重要である。
【０００６】
特に子供の場合、調整能力の欠如および発達段階で変化する肺の状況に適応できるように、解剖学および呼吸力学の観点に基づく自動システムの開発が求められている。そのため、現場での感覚的な呼吸監視および投与量制御との密接な結びつきが必要である。例えば非特許文献１および非特許文献２のように、呼吸における液体の噴霧がすでに広く普及している。
【０００７】
また、粉末吸入器も知られてきている。例えば、特許文献１には、粉末エアロゾルの人工呼吸システムでの適用のためのシステムが示されており、粉末エアロゾルが継続的に追加投与される。但しこのような種類の追加投与では、粉末エアロゾルのより大きな部分が肺深部に沈着して完全な効果を得られない状態で使用される。そのため、このような操作法はコスト高かつ効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１２２１０３号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ、Ｎｏ．１４、ｐ．１−６、Ａｒｚｕ  Ａｒｉ、「Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｔｈｅｒａｐｙ  ｆｏｒ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｐａｔｉｅｎｔｓ、Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｉｓｓｕｅｓ、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ＆  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」
【非特許文献２】Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ、Ｎｏ．１４、ｐ．７−１２、Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ、Ｍｏｄｅｒａｔｏｒ  Ｔｉｍｍ  Ｍｙｅｒｓ、「Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｔｈｅｒａｐｙ  ｉｎ  ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｌｙ  Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  ａｎｄ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ  ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ  ｐａｔｉｅｎｔ、Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ＆  Ｉｓｓｕｅｓ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、簡単な構成であるとともに、低コストの構造により治療効率を高めるように、粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のためのシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、請求項１の特徴を有する患者の人工呼吸または呼吸補助の場合の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のためのシステムによって解決される。そのようなシステムの有利な発展形態は従属請求項２ないし９および請求項１３に示される。本発明の付加的な態様は、請求項１０の特徴を有する患者の人工呼吸または呼吸補助の場合の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のための本発明のシステムに使用される弁である。そのような弁の有利な発展形態は従属請求項１１ないし１２に示される。本発明のさらなる態様は請求項１４の特徴を有する患者の人工呼吸または呼吸補助の場合の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のための方法である。
【００１２】
本発明は、特に持続的気道陽圧呼吸法（ＣＰＡＰ）による呼吸補助の場合、または、人工呼吸の場合の、呼吸ガスの供給のための循環の中での粉末エアロゾルの呼吸制御に適用するものである。本発明の適用は、特に未熟児や新生児や幼児、さらに例えば慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）の少年および成人を対象とする。
【００１３】
人工呼吸または呼吸補助される患者の気道と接触可能なインターフェースと、呼吸ガスが環境圧力以上の第１圧力を有するように呼吸ガス流を生成するための機器と、呼吸ガス流がインターフェースに導かれる少なくとも１つの吸気管と、エアロゾル発生器と、生成された粉末エアロゾルがインターフェースに導かれる少なくとも１つのエアロゾル管と、患者の呼吸信号を検知する呼吸センサとを有るシステムにおいて、本発明では、粉末エアロゾルを適用前に直接インターフェースに準備し、需要に応じて供給する。供給は、インターフェースとエアロゾル発生器との間の少なくとも１つのエアロゾル管の中に配置された弁を介して調節される。また、弁は検知された呼吸信号に応じて制御され、生成された粉末エアロゾルは弁とエアロゾル発生器との間に配置された中間タンクに貯蔵され、中間タンクに貯蔵された粉末エアロゾルは第１圧力以上の、好ましくは２〜３ｍバール大きい第２圧力を有する。弁が開かれると、粉末エアロゾルは直接吸入ガス流に混合されるか、または短時間それも完全にこれの代わりをする。
【００１４】
粉末エアロゾルは、気体中の固体懸濁粒子から成る不均一な混合物（分散液）である。特に吸湿性の吸入可能な乾燥粉末の場合、肺を完全に乾燥させないことを保証するために固体懸濁粒子は、乾燥したまま適用することも、適用前に加湿することもできる吸入可能な乾燥粉末にて構成される。粉末エアロゾルは最大粒子直径が４μｍであることが好ましい。
【００１５】
呼吸信号は息を吸う、吐くおよび止めるの段階で構成できる。人工呼吸の際、目標サイズの機械的人工呼吸ストロークは、ボリューム制御（Ｖｏｌｕｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，  ＶＣＶ）されるか、または、圧力制御（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，  ＰＣＶ）されるかに応じて処理される。呼吸センサは胸郭や腹壁の運動、インターフェースの温度、インターフェースでの流れ、および、インターフェースでの圧力の少なくともいずれかを介して呼吸信号を決定する。人工呼吸の際、呼吸信号は呼吸ガス流の生成のための機器を介して検知することもできる。この場合、呼吸ガス流の生成のための機器は呼吸センサを含む。
【００１６】
弁の制御のために呼吸センサの検知された呼吸信号が分析され、呼吸周期の経過が決定される。すると粉末エアロゾルが投与されるべき呼吸周期内の予め設定された時点で弁が開く。
【００１７】
ここで呼吸ガス流の生成のための機器は、例えば換気扇および圧縮ガス容器等である。
【００１８】
エアロゾル発生器は特許文献１に記載の装置を含みうる。
【００１９】
生成された粉末エアロゾルは直接少なくとも１つのエアロゾル管を介してインターフェースに導かれることも、間接的に少なくとも１つの吸気管を介することもでき、その際には、生成された粉末エアロゾルは少なくとも１つのエアロゾル管を通って少なくとも１つの吸気管に導かれ、その中でさらにインターフェースに導かれる。
【００２０】
インターフェースは、例えば呼吸マスク、チューブ、マウスピース、鼻カニューレおよびプロング等を有している。ここでインターフェースは、少なくとも１つの吸気管用の接続を有する構成にしてもよい。さらにインターフェースは、少なくとも１つのエアロゾル管用の接続および呼気管用の接続の少なくともいずれかを備えた構成にしてもよい。
【００２１】
呼気管は、例えば患者の呼気空気流を呼吸ガス流の生成のための機器に逆送できる。呼吸ガス流の生成のための機器に侵入しその機能を妨害しないように、粉末エアロゾルの呼気空気流中に含まれる粉末粒子を分離するために、呼気管は、１つまたは複数のフィルタを有する構成にしてもよい。
【００２２】
インターフェースは、粉末エアロゾルを含む呼吸気を別に排出するためのもう１つの管を有する構成にしてもよく、このもう１つの管は吐出弁を有する構成にしてもよい。特に吐出弁も呼吸センサによって検出された呼吸信号に応じて制御することができるため、患者の吸気中に弁が開いて吐出弁が閉じ、あるいは患者の呼気中に弁が閉じて吐出弁が開いている。このようにインターフェース内の死容積、つまり患者の呼気の後にインターフェースの中に残る呼気容積はさらに最小化されうる。なお、吐出弁が直接インターフェースに接続している構成が好適である。特に吐出弁は弁と同じ構造および同じ機能を有する構成にしてもよい。
【００２３】
少なくとも１つの吸気管は、少なくとも１つフィルタや弁、逆止弁等が、呼吸ガス流の生成のための機器とインターフェースや生成された粉末エアロゾルを供給する場所との間に設けられた構成にしてもよい。
【００２４】
弁が直接インターフェースに、または間接的にその領域中にあり、インターフェースの機能が妨害されず、つまりインターフェースの患者における操作性および位置関係が弁の大きさおよび重さによって影響を受けないほど好ましい。しかし同時に開放状態の弁は、生成された粉末エアロゾルを最適に通過させるべきである。このために開いた状態の弁は、少なくとも１つのエアロゾル管の断面に対応する開口部を有する構成にしてもよい。弁が例えば縁のような急激な移行部を有さない場合の好適である。
【００２５】
粉末エアロゾルの最適な投与時点を実現するために、弁の切替時間は、２０ミリ秒より短いことが好ましい。
【００２６】
エアロゾル発生器とインターフェースとの間の無駄時間あるいは死容積をさらに低減するために、弁とインターフェースとの間の管容積は、患者の１回呼吸量より小さいことが好ましく、特に弁とインターフェースとの間の管容積は患者の１回呼吸量の１０分の１以下であることが好ましい。
【００２７】
ここでいう死容積とは、弁の解放後の粉末エアロゾルがインターフェースに届くまで充填されるべき容積である。無駄時間とは、弁の解放後に粉末エアロゾルがインターフェースに届くまでの時間の長さである。
【００２８】
１回呼吸量あるいは呼吸数には次の標準値が基準となる（Ｗａｌｓｈ,Ｂ.Ｋ.他、「Ｐｅｒｉｎａｔａｌ  ａｎｄ  ｐｅｄｉａｔｒｉｃ  ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｃａｒｅ ｅｖｏｌｖｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ」、第３版、ＩＳＢＮ ９７８−１−４１６０−２４４８−４、または、Ｐｈｉｌｉｐ Ｃｈｉ  Ｌｉｐ  Ｋｗｏｋ、Ｈａｋ−Ｋｉｍ  Ｃｈａｎ  「Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｏｆ  ｉｎｈａｌａｔｉｏｎ  ｄｒｕｇｓ  ｔｏ  ｃｈｉｌｄｒｅｎ  ｆｏｒ  ａｓｔｈｍａ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｄｉｓｅａｓｅｓ」、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ、７３(２０１４年)、ｐ．８３−８８）。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
常に十分な量の粉末エアロゾルを提供するために中間タンクの容積および中間タンクと弁との間の管容積の合計は、患者の１回呼吸量より大きいことが好ましく、特に中間タンクの容積および中間タンクと弁との間の管容積の合計は、患者の１回呼吸量の２倍以上であることがより好ましい。
【００３１】
さらに、中間タンクの中に貯蔵された粉末エアロゾルの恒常的な圧力を介して粉末エアロゾルの一定の供給流を弁の全開口時間に亘って保証するために、中間タンクが少なくとも１つの弾性壁を有する構成が好ましい。
【００３２】
また、粉末エアロゾルを中間タンクに常に十分に提供できるように、エアロゾル発生器を中間タンクに存在する第２圧力に応じて制御することが好ましい。
【００３３】
より好ましい形態では、弁が接続要素と複数の閉鎖要素とを有する導管を有し、閉鎖要素は柔軟な壁部分を有し、導管の内壁上に周囲部分に沿って放射状に均等に配分されて配置されるため、それぞれ導管の内壁とともに互いに総容積システムに接続し制御流体によって印加可能である制御室を形成し、閉鎖要素は、制御室の中に存在する制御流体の圧力上昇のために導管の断面の内側方向に互いに対して圧縮される。
【００３４】
特に弁は３〜５つの放射状に左右対称に配置され同一に形成された閉鎖要素を有し、閉鎖要素の制御室の容積は等しい。そのため柔軟な壁部分は、制御流体の圧力上昇によって耳金形に変形して、エアロゾル管を遮断する。制御室を複数の、特に３〜５つの容積に関して同じ大きさの閉鎖要素に分割することで、特に高い左右対称性を弁内に閉塞状態の間に達成できる。
【００３５】
さらに、閉鎖要素が導管の中に配置され、それらの両端が耐圧に固定されたエラストマー膜の管スリーブとして形成される構成が好ましく、エラストマー膜の管スリーブが周方向に一体に配置され軸方向に沿って設けられた複数の補強部を有し、補強部間に柔軟な壁部分を形成するため、導管の内壁とエラストマー膜の管スリーブの外壁との間に複数の制御室が構成される。特に３〜５つの放射状に左右対称に配置され同一に形成された制御室が、導管の内壁とエラストマー膜の管スリーブの外壁との間に成形されて、制御室の容積は同じ大きさである。なお、エラストマー膜の管スリーブはシリコン膜の管スリーブとしてもよい。
【００３６】
柔軟な壁部分が破裂した場合には、制御流体の非常に小さな容積のみがエアロゾル管の中、および人工呼吸または呼吸補助される患者の気道の中に到達するようにするために、総容積システムが患者の１回呼吸量の３分の１以下の総容積である構成がより好ましい。患者が未熟児である場合、特に総容積は最大０．７ｍｌでありうる。より具体的には、弁が内径５ｍｍおよび長さ１０ｍｍでありうる。患者が成人である場合、総容積は最大１４ｍｌでありうる。より具体的には、弁が内径１９ｍｍおよび長さ５０ｍｍでありうる。特に総容積システムは可動ピストンまたは柔軟な要素によって閉鎖される構成にしてもよく、ピストンの運動または柔軟な要素の圧縮により制御流体によって印加される総容積システムへの圧力が上昇する。
【００３７】
上述の性質および任意の性質を有する弁は、患者の人工呼吸または呼吸補助の場合の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のためのシステムで使用する弁としても、本発明の独立した態様として示す。弁は、患者と直接接触するため、特に使用後に廃棄される使い捨て商品として構想されうる。
【００３８】
本発明の他の態様では、患者の人工呼吸または呼吸補助の際の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用のための方法が提供される。これは以下の段階を内容として含む。すなわち、周囲圧力以上の第１圧力を有する呼吸ガス流の生成と、人工呼吸または呼吸補助される患者の気道と接触するインターフェースへの呼吸ガス流の案内と、粉末エアロゾルの生成と、粉末エアロゾルのインターフェースへの案内と、呼吸信号の検知とを含み、生成された粉末エアロゾルが粉末エアロゾルの生成の場所とインターフェースとの間で中間タンクに貯蔵され、中間タンクに貯蔵された粉末エアロゾルは、第１圧力以上で、より好ましくは第１圧力より２〜３ｍバール大きい第２圧力を有し、生成された粉末エアロゾルの供給が検知された呼吸信号に応じて中間タンクとインターフェースとの間にある弁を介して調節される。
【００３９】
粉末エアロゾルの投与は、本発明のシステムあるいは方法で供給時間および中間タンク中に貯蔵された粉末エアロゾルの濃度を介して調節することができる。さらに供給時点を介して粉末エアロゾルの作用部位を、つまりどの肺領域の中に粉末エアロゾルが到達するかを設定できる。そのように粉末エアロゾルは、例えば供給の際に直接呼吸周期の始め、すなわち吸気の始めに肺の深部領域まで到達する。特に粉末エアロゾルは、呼吸周期内にボーラスとして追加できる。
【００４０】
本発明のシステムおよび方法は、より高い酸素含有量を有する呼吸ガスによる人工呼吸あるいは呼吸補助の場合にも適用可能である。
【００４１】
このように本発明のシステムおよび本発明の方法は、粉末エアロゾルの最適な計量およびそれによって高い治療効率を実現するため、適用時間または必要な薬剤量を著しく低減できる。例えばＩＲＤＳ患者の場合には、適用量が約６０％低減できることが見込まれうる。
【００４２】
本発明のさらなる利点および特徴は、添付された図に基づいた複数の実施形態例の以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】患者の呼吸補助の際の粉末エアロゾルの呼吸制御への適用（ＣＰＡＰ法）のための本発明のシステムの概略図を示す。
【図２】本発明において弁の開放状態での概略縦断面図を示す。
【図３】本発明において弁の閉塞状態での概略縦断面図を示す。
【図４】本発明において弁の開放状態での概略断面図を示す。
【図５】本発明において弁の閉塞状態での概略断面図を示す。
【図６】本発明において適用可能なエラストマー膜の管スリーブの弁の開放状態での概略図を示す。
【図７】本発明において適用可能なエラストマー膜の管スリーブの弁の閉塞状態での概略図を示す。
【図８】本発明による粉末エアロゾルの経時変化をグラフで示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１には、本発明に係るシステムにおける様々な構成要素が示される。すなわち、図１には、呼吸補助される患者の気道と接触するインターフェース１、呼吸ガス流の生成のための機器２、呼吸ガス流がインターフェース１に導かれる吸気管３、エアロゾル発生器４、生成された粉末エアロゾルがインターフェース１に導かれるエアロゾル管５、呼吸センサ６、弁７、生成された粉末エアロゾルを貯蔵するための中間タンク８、粉末エアロゾルを加湿するための加湿器12、弁やエアロゾル発生器の制御のための制御装置９、中間タンク中に存在する圧力検知のための圧力センサ13、および、フィルタ11を有する呼気管10が示されている。
【００４５】
呼吸ガス流の生成のための機器２は、呼吸ガス流を、吸気管３を介してインターフェース１に供給する。エアロゾル発生器４中で生成された粉末エアロゾルは、場合により加湿器12の中で加湿されエアロゾル管５を介してインターフェース１に導かれる。弁７は、中間タンク８とインターフェース１との間のエアロゾル管５内に設けられ、呼吸センサ６で検知された呼吸信号を分析し評価する制御装置９を介して制御される。エアロゾル発生器３の制御は、例えば中間タンク８内に存在する粉末エアロゾルの圧力13に応じて行われる。患者の呼気流は、呼気管10を介して呼吸ガス流の生成のための機器２に導かれ、呼気流中に含まれる粉末エアロゾルの粉末粒子は、まずフィルタ11の中で分離されるため、呼吸ガス流の生成のための機器２の機能を妨害しない。
【００４６】
粉末エアロゾルは、中間タンク８内の圧力が制御装置９によって予め設定された所定の圧力になるまでエアロゾル発生器４で生成される。弁７は閉じている。患者は、継続的に、呼吸ガス流の生成のための機器２によって提供される呼吸ガス流によって呼吸補助される。呼吸センサ６は、患者の呼吸信号を検知し、その呼吸信号を評価する制御装置９に送る。粉末エアロゾルが追加投与されるべき呼吸周期内の設定された際に、弁７が制御装置９の信号に基づいて開放され、粉末エアロゾルが直接呼吸ガス流に混合されるか、または、粉末エアロゾルが短時間のみ呼吸ガス流の代理もする。設定された供給時間を過ぎると、弁７が制御装置９の信号に基づいて再び閉鎖される。最適な投与時点を実現できるように、弁の切替時間は２０ミリ秒未満である。
【００４７】
図２は、本発明の弁の開放状態での様々な構成要素を示す。すなわち、図２には、導管12、接続要素13、柔軟な壁部14、閉じた総容積システムに互いに接続した制御室15が示されている。このシステムは、制御流体によって印加され、柔軟な壁部は可逆的に制御流体の制御室の圧力に応じて変形可能である。システムを閉鎖する稼働ピストンによる制御室15に存在する制御流体の圧力の上昇により、柔軟な壁部14は耳金形に変形し、生成された粉末エアロゾルが密に封鎖されるように導管の断面の内側方向に収縮される（図３および図５に示す。）。制御室15に存在する制御流体の圧力が減少すると、柔軟な壁部分14は、再び通過可能に開放される（図４に示す。）。未熟児または新生児への適用の場合には、総容積システムの総容積は０．７ｍｌでありうる。また弁は、内径５ｍｍおよび長さ１０ｍｍでありうる。成人への適用の場合には、総容積は１４ｍｌでありうる。また、弁は、内径１９ｍｍ、長さ５０ｍｍでありうる。
【００４８】
図６および図７は、導管中に配置されそれらの両端が耐圧に固定されたエラストマー膜の管スリーブとしての閉鎖要素の特に有利な実施の形態を示し、エラストマー膜の管スリーブは、周方向に均等に配置され長手方向に沿って設けられた複数の補強部18を有し、補強部間には、柔軟な壁部16が設けられている。このため、エラストマー膜の管スリーブを弁に設置する際には、補強部18の領域中のエラストマー膜の管スリーブは、制御室内の制御流体の圧力の上昇によって柔軟な壁部16、つまり補強部18間にある領域に比べて実質的に僅かに変形する。柔軟な壁部16は耳金形に変形し、管が水密に封鎖されるように導管の断面の内側方向に収縮される。
【００４９】
図８は、例示的に本発明による吸入段階の間の薬物投与の経時変化を示す。粉末エアロゾルは、例えば直接吸入段階の始めに供給されるため、肺深部にも到達できる。また、弁を介してエアロゾルボーラスの供給の持続時間および供給時点を調節できる。粉末エアロゾルの供給された容積は、患者の１回呼吸量の２０〜３０％が好ましい。
【符号の説明】
【００５０】
１    インターフェース
２    呼吸ガス流を生成するための機器
３    吸気管
４    エアロゾル発生器
５    エアロゾル管
６    呼吸センサ
７    弁
８    中間タンク
９    制御装置
10    呼気管
11    フィルタ
12    加湿器
13    圧力センサ
14    導管
15    接続要素
16    柔軟な壁部
17    制御室
18    補強部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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