(57)【要約】熱及び水分交換器（ＨＭＥ）の内面に塗布されるプレ顔料及び活性剤を使用した、熱及び水分交換器（ＨＭＥ）用の水分インジケータが提供される。前記着色剤は、水分に曝された場合には３単位以上のΔＥ（色差）の変色を呈するが、高湿度に曝された場合には変色を呈さない。前記着色剤は、通常の光条件下で、前記熱及び水分交換器の本体部を介して人間の肉眼ではっきりと視認できる。この可視的な水分インジケータを備えたＨＭＥ装置は、ＨＭＥ装置の交換時期を介護者に示すことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱及び水分交換器（ＨＭＥ）用の水分インジケータであって、
前記熱及び水分交換器の内面に塗布されるプレ顔料及び活性剤を含み、
前記プレ顔料が、水分に曝された場合には前記熱及び水分交換器の本体部を介して視認可能な変色を呈するが、高湿度に曝された場合には変色を呈さないものであることを特徴とするインジケータ。
【請求項２】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
当該インジケータが、通常の光条件下で人間の肉眼ではっきりと視認できることを特徴とするインジケータ。
【請求項３】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
当該インジケータが、３単位以上のΔＥ（色差）の変色を呈することを特徴とするインジケータ。
【請求項４】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
前記プレ変色剤が、メチルバイオレットラクトン、マラカイトラクトン、フルオレセイン、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、ロイコメチレンブルー、ローズベンガル、ニュートラルレッド、アリザリン、クリスタルバイオレット、エリトロシン、メチルグリーン、メチルバイオレット、エオシンイエロー、ブロモフェノールブルー、コンゴレッド、ブロモクロロフェノールブルー、エチルオレンジ、ブロモクレゾールグリーン、コチニール、クロロフェノールレッド、ブロモクレゾールパープル、ニトラジンイエロー、ブロモチモールブルー、ニュートラルレッド及びそれらの混合物から成る群より選択されることを特徴とするインジケータ。
【請求項５】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
前記活性剤が、カルボン酸ベース酸及びスルホン酸ベースの酸から成る群より選択されることを特徴とするインジケータ。
【請求項６】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
前記活性剤が、２−スルホサリチル酸、アスコルビン酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸、乳酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸から成る群より選択されることを特徴とするインジケータ。
【請求項７】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
変色に要する時間が、１分未満であることを特徴とするインジケータ。
【請求項８】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
ストライブ、ドット、四角形、線、円形、星形、花形、またはそれらのパターンで前記熱及び水分交換器に塗布されることを特徴とするインジケータ。
【請求項９】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
粉末コーティング、粘着性結合剤コーティング、紙コーティグ、紙ステッカー、または樹脂コーティングとして熱及び水分交換器に塗布されることを特徴とするインジケータ。
【請求項１０】
請求項１に記載の水分インジケータであって、
前記着色剤の前記活性剤に対する比が、１：１００、１：５０、１：２０または１：１０であることを特徴とするインジケータ。
【請求項１１】
熱及び水分交換器（ＨＭＥ）用の水分インジケータであって、
前記熱及び水分交換器の内面に塗布されるプレ顔料及び活性剤を含み、
前記プレ顔料が、水分に曝された場合には前記熱及び水分交換器の本体部を介して視認可能な３単位以上のΔＥ（色差）の変色を呈するが、高湿度に曝された場合には変色を呈さないものであることを特徴とするインジケータ。
【請求項１２】
熱及び水分交換器（ＨＭＥ）であって、
熱及び水分交換体と、
内面及び外面を有し、その少なくとも一部が透明または半透明であり、かつ、前記熱及び水分交換体を収容するように構成された中央部分と、
チューブ挿入口を画定する入口と、
別のチューブ挿入口を画定する出口と、
前記熱及び水分交換器の内面に塗布されるプレ顔料及び活性剤を含み、
前記プレ顔料が、水分に曝された場合には当該熱及び水分交換器の前記中央部分を介して視認可能な３単位以上のΔＥ（色差）の変色を呈するが、高湿度に曝された場合には変色を呈さないものであることを特徴とする熱及び水分交換器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の熱及び水分交換器であって、
前記水分インジケータが、前記中央部分の前記内面に、粉末コーティング、粘着性結合剤コーティング、紙コーティグ、紙ステッカーまたは樹脂コーティングとして塗布されることを特徴とする熱及び水分交換器。
【請求項１４】
請求項１２に記載の熱及び水分交換器であって、
前記水分インジケータが、前記中央部分の前記内面に、ストライブ、ドット、四角形、線、円形、星形、花形またはそれらのパターンで塗布されることを特徴とする熱及び水分交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱及び水分交換器用の水分インジケータに関する。
【背景技術】
【０００２】
救急集中治療では、患者の肺の機械的換気を行うために人工呼吸器（レスピレータとも呼ばれる）が使用される。人工呼吸器は、換気ガスを患者に送達する換気チューブまたはチューブ回路であるホースセットに接続される。患者側では、換気チューブは一般的に、患者の下気道への直接的かつ確実なアクセスを提供する人工呼吸用の気管カテーテルまたはチューブに接続される。熱及び水分交換器（ＨＭＥ：heat and moisture exchange）が、呼吸アシストまたは空気供給を必要とする患者のための呼吸チューブシステムの一部として使用される。熱及び水分交換器は一般的に、換気チューブの患者側に設置され、気管カテーテルに隣接配置される。
【０００３】
アシストされていない通常呼吸の場合、呼気が肺から外部環境へ移動する際に、呼気に含まれる熱及び水分は口腔、鼻腔あるいは咽頭の内壁に吸収される。吸収された熱及び水分はその後、次回の呼吸のときに吸気に戻され、肺の粘膜を加湿状態及び適切な温度に保つのを助ける。肺の機械的換気はこの生体システムを迂回して行われるため、暖かい乾燥した空気が肺に導入されることになる。しばらくすると、人工呼吸器装着患者の気道は乾燥するため、痛みや不快感が生じ、場合によっては肺の損傷が生じることもある。
【０００４】
ＨＭＥ装置は、換気回路における、暖かい湿った空気が患者から排出される位置に配置される。呼気は、ＨＭＥ装置に入るとすぐに、前記水分及び熱は気流経路に配置された吸収性材料によって吸収される。前記吸収性材料層は、次回の呼吸サイクルのときに、吸収した熱及び水分を呼気に与える。このような暖かさ及び高湿度の保存は、患者の肺及び筋肉層が乾燥することを防止する。加えて、ＨＭＥ装置は、患者に供給される呼吸用空気にウイルスが混じるのを防止するために、ウイルスフィルタとして作用することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，０９０，５１３号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００４／０２５５９５２号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Color Technology in the Textile Industry, 2nd Edition, Published 1997 by AATCC (American Association of Textile Chemists & Colorists)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
肺には暖かさと湿度が求められているが、液体水分は求められていない。肺への液体水分の進入の防止は、通常は、ＨＭＥ装置に設けられた、液体水分を捕捉する機能を果たす特殊な発泡体によりなされる。しかし、時間が経過するに従い、前記水分が前記発泡体内に蓄積されていくとともに、装置の圧力降下が増大する。圧力降下が増大すると、患者の呼吸に要する労力が増加するため、患者は呼吸が困難になる。現在では、介護者は患者の呼吸困難を観察し、それをＨＭＥ装置の交換時期の合図として使用している。
【０００８】
各患者が呼吸の労働で疲労するのを観察するよりも、何らかのインジケータをＨＭＥ装置に組み込み、ＨＭＥ装置に或るレベルの水分が蓄積されたのでＨＭＥ装置を交換する必要があることを介護者に知らせるようにした方が明らかに有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、介護者にＨＭＥ装置の交換時期を示すことができる視覚的な水分インジケータを有するＨＭＥ装置に関する。さらに、病院の救急病棟は、警報として使用される可聴アラーム及びブザーを非常に多く有しているので、本発明の装置は或る距離から観察可能な鮮明な変色を呈するように構成され得る。所望に応じて、補助的な変色アラーム（例えば電子機器）を本発明の水分インジケータと共に使用して、水分インジケータの変色を知らせる可聴または電子信号を提供するように構成することもできる。本発明の水分インジケータの変色は、液体水分によりトリガーされ、高湿度によっては、たとえ湿度が９５％に達した場合でも、トリガーされない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＨＭＥ装置を使用した機械的換気を受けている患者の図である。
【図２】ＨＭＥの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
熱及び水分交換器（ＨＭＥ）は、呼気相のときに患者から吐き出される呼気に含まれる熱及び水分を保持し、吸気相のときに患者が吸い込む吸気に熱及び水分を戻すことにより、気管や肺の冷却及び乾燥に起因する患者の炎症の防止を助ける。また、ＨＭＥ装置は、患者に人工呼吸器すなわちレスピレータが装着された場合や気管切開術後に自発呼吸する場合などの、呼吸プロセスにおいて鼻がバイパスされた場合に、通常は鼻から提供される暖気び加湿を代替するために使用することもできる。ＨＭＥ装置の例は、米国特許第４，０９０，５１３号明細書（特許文献１）に見ることができる。
【００１２】
図１に見ることができるように、患者１の気道２には気管内チューブ３が挿管されている。気管内チューブ３は、気管内チューブ３と人工呼吸器チューブレッグ５との間にＨＭＥ装置６を取り付けることを可能にするためのコネクタ４を有する。人工呼吸器（図示せず）は、人工呼吸器チューブレッグ５の一方のチューブに空気を供給し、人工呼吸器チューブレッグ５の他方のチューブから空気を排出することにより、適切な呼吸空気を患者に提供する。
【００１３】
図２は、図１のＨＭＥ装置６の断面図である。ＨＭＥ装置６は、チューブ挿入孔１４を有する入口８と、別のチューブ挿入孔１３を有する出口９と、熱及び水分交換体１２を収容する拡大された中央部分７とを有する。熱及び水分交換体１２は、空気流に対して垂直に配置された層、多孔性発泡体、または、両者の組み合わせであり得る。ＨＭＥ装置はまた、米国特許出願第２００４／０２５５９５２号明細書（特許文献２）に記載されているように、その内部を通して吸引カテーテルを通過させることができるような形状に形成することもできる。
【００１４】
図示しない別の実施形態では、ＨＭＥ装置は、入口及びチューブ挿入孔は１つであるが、出口は１つではなく、出口側に複数の開口を有するように構成することもできる。この実施形態は、患者への人工呼吸器によるアシストは不要になったが、呼吸空気の暖気及び加湿が所望される場合に用いられる。
【００１５】
従来技術において未解決なままの問題は、ＨＭＥ装置が水で飽和し、交換する必要がある時期を、患者の呼吸疲労を合図とすることなく知ることである。本発明のＨＭＥ装置は、該装置が水分で飽和した場合に、そのことを変色により知らせる。本発明のＨＥＭ装置は、水分に曝された場合にのみ変色を呈し、高湿度に曝された場合は変色を呈さない。本開示のインジケータは、活性剤と互いに混合させたときは無色であり、高湿度（＞９５％、３７℃）に２４時間曝された場合も無色のままであるが、水分（液体水分）に曝された場合に鮮やかな、つまり通常の光条件下で人間が肉眼でその変色を認識することができる、あるいはΔＥ（色差）が３．０単位以上の変色信号を素早く（＜１分）生成するプレ顔料（pre-colorant）を含むことを特徴とする。
【００１６】
Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊の色値測定（CIE 1976 Commission Internationale de I'Eclairage）を、サンプルの変色の度合いを示すΔＥ値を生成するのに使用することができる。ΔＥ値は、下記の方程式に従って計算される。
ΔＥ＝ＳＱＲＴ［（Ｌ＊標準−Ｌ＊サンプル）２＋（ａ＊標準−ａ*サンプル）２＋（ｂ＊標準−ｂ＊サンプル）２］
ΔＥの値が大きくなると、色強度の変化が大きくなる。硬化ステップにおいて色強度が増加しない限り、ΔＥの大幅な増加は、通常はフェーディング（fading）を示す。試験はASTM DM 224-93及びASTM E308-90に従って行われる。ΔＥの値が３．０単位未満の場合、そのような変色は通常の光条件下では人間の肉眼で観察することができないことが一般的に認められている。スペクトロデンシトメータ（spectrodensitometer）試験の詳細な説明は、「Color Technology in the Textile Industry, 2nd Edition, Published 1997 by AATCC (American Association of Textile Chemists & Colorists)」（非特許文献１）に記載されている。
【００１７】
光の強度又は明度は、ルクス（ｌｘ）で表される。例えば、夏の曇りの日は、約３０，０００〜４０，０００ｌｘと推定され、真冬日は約１０，０００ｌｘと推定される。英国規格協会の昼光照度実施規定（BS 8206 Part 1）に、人工光についての実施規定が定められている。職場に必要な光についての或る一般的なガイダンスを次に示す。
・一般的なオフィス、研究室、台所    ５００ｌｘ
・製図室                            ７５０ｌｘ
・工具室及び塗装作業              １０００ｌｘ
・グラフィック複製の検査          １５００ｌｘ
したがって、本発明の目的において、「通常の光条件」は、BS 8206 Part 1に従って決定されるように、約５００〜２０００ｌｘ、より望ましくは、約７５０〜ｌ５００ｌｘの光条件を指す。
【００１８】
プレ顔料（pre-colorant）及び活性剤は、ＨＭＥ装置の内部環境に曝されるように、ＨＭＥの内側に塗布される。プレ顔料及び活性剤は、図２の装置の中央部分７の内側に塗布される。当然ながら、ＨＭＥ装置の中央部分が透明材質であること、あるいは、通常の光条件下でＨＭＥ装置の中央部分を介して変色を人間が肉眼で観察できる程度にＨＭＥ装置の中央部分が十分に半透明な材質であることが条件である。
【００１９】
プレ顔料は、ラクトンであり得、例えば、メチルバイオレットラクトン、マラカイトラクトン、フルオレセイン、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、ロイコメチレンブルーなどであり得る。
【００２０】
プレ顔料すなわち変異性顔料（mutable colorant）は、上記のリストに分類される染料であり得、例えばローズベンガル、ニュートラルレッド、アリザリン、クリスタルバイオレット、エリトロシン、メチルグリーン、メチルバイオレット、エオシンイエロー、ブロモフェノールブルー、コンゴレッド、ブロモクロロフェノールブルー、エチルオレンジ、ブロモクレゾールグリーン、コチニール、クロロフェノールレッド、ブロモクレゾールパープル、ニトラジンイエロー、ブロモチモールブルー、ニュートラルレッドなどであり得る。
【００２１】
活性剤は酸であり得、例えば２−スルホサリチル酸、アスコルビン酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸、乳酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタン−スルホン酸などであり得る。
【００２２】
これらの化合物はＨＭＥ装置内において一定位置に固着されたままであり、ＨＭＥ装置を通過する空気流中には混合しないので、ＨＭＥ装置内でのこれらの化合物の使用は、ＨＭＥ装置を通じた患者の呼吸に有害ではないと考えられる。前記化合物が前記空気流中に混合したとしても、前記空気流中における前記化合物の濃度は、有害作用が発生しない程度の低いレベルであると考えられる。
【００２３】
ＨＭＥ装置に塗布される組成物中におけるプレ顔料の量は、通常の光条件下で人間の肉眼で見ることができるようにするための効果的な量であり得る。この量は、ＨＭＥ装置の透明度に左右される。ＨＭＥ装置が完全に透明である場合、必要とされるプレ顔料の効果的な量または効果的な濃度は、明らかに少ないものとなる。同じように、ＨＭＥ装置が半透明の場合、必要とされるプレ顔料の効果的な量はより多いものとなる。着色剤の活性剤に対する適切な比は、１：１００、１：５０、１：２０または１：１０である。
【００２４】
後述する例では、前記組成物は粉末である。前記粉末は、それを塗布するための一時的な溶剤（fugitive solvent）と混合される。そのような溶剤には、非水性溶剤が含まれる。特に適している溶剤は、アセトン、エタノール（１００％）、イソプロパノール（１００％）、トルエン、キシレン、アセトニトリル、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、酢酸エチル、石油スピリット（石油エーテル）などである。
【００２５】
また、前記組成物は、上記の溶液を使用し乾燥させることにより、紙ベースのラベルに組み込むこともできる。このように、公知の印刷方法を用いて前記組成物をラベル上に印刷し、前記ラベルをＨＭＥ装置の内側に貼り付けるようにすることもできる。また、前記組成物は、ＨＭＥ装置に、ストライブ、ドット、四角形、線、円形、星形、花形などのパターンで塗布することもできる。さらに、粉末組成物を水溶液または分散性樹脂もしくは接着剤中に分散させて、前記水溶液等をＨＭＥ装置に塗布するようにすることもできる。前記組成物は、粉末コーティング、粘着性結合剤コーティング、紙コーティグ、紙ステッカー、または樹脂コーティングとして塗布することもできる。
【００２６】
本発明を、以下の例により説明する。前記組成物は、任意の商業的に既知の方法で塗布することができるが、以下に説明する例では、ただ単に絵筆を使用して前記組成物を塗布し、その後、乾燥させた。
【実施例】
【００２７】
実施例１
【００２８】
クリスタルバイオレットラクトン（１．０ｇ、米国ウイスコンシン州ミルウォーキー所在のアドリッチ・ケミカル社（Aldrich Chemical Company）製）を、同量の２−スルホサリチル酸（アドリッチ社製）と混合させ、オフホワイト色の粉末を作成した。この粉末（０．３ｇ）をスライドガラス上に載せた後、スライドガラス上で広げて薄膜を形成した。このスライドガラスを、培養オーブン（３７℃、湿度９５％）内に２４時間入れた。このオフホワト色の粉末は、変色の兆候を示さなかった。対照的に、この粉末混合体の試料に０．５ｍｌの水を垂らすと、素早く（１分未満で）青色に変色した。
【００２９】
実施例２
【００３０】
マラカイトグリーンラクトン（１．０ｇ、アドリッチ社製）を、同量の２−スルホサリチル酸（アドリッチ社製）と混合させ、オフホワイト色の粉末を作成した。この粉末（０．３ｇ）をスライドガラス上に載せた後、スライドガラス上で広げて薄膜を形成した。このスライドガラスを、培養オーブン（３７℃、湿度９５％）内に一晩入れた。このオフホワト色の粉末は、変色の兆候を示さなかった。対照的に、この粉末混合体の試料に０．５ｍｌの水を垂らすと、素早く（１分未満で）緑色に変色した。
【００３１】
実施例３
【００３２】
コチニール（１．０ｇ、米国ミズーリ州セントルイス所在のシグマ・ケミカル社（Sigma Chemical Company）製）を、同量の２−スルホサリチル酸（アドリッチ社製）と混合させ、紫色の粉末を作成した。この粉末（０．３ｇ）をスライドガラス上に載せた後、スライドガラス上で広げて薄膜を形成した。このスライドガラスを、培養オーブン（３７℃、湿度９５％）内に一晩入れた。この紫色の粉末は、変色の兆候を示さなかった。対照的に、この紫色の粉末混合体の試料に０．５ｍｌの水を垂らすと、３分未満で、鮮赤色に素早く変色した。
【００３３】
実施例４
【００３４】
コチニールを、同量のアスコルビン酸（アドリッチ社製）と混合させ、紫色の粉末を作成した。この粉末（０．３ｇ）をスライドガラス上に載せた後、スライドガラス上で広げて薄膜を形成した。このスライドガラスを、培養オーブン（３７℃、湿度９５％）内に一晩入れた。この紫色の粉末は、変色の兆候を示さなかった。対照的に、この紫色の粉末混合体のサンプルに０．５ｍｌの水を垂らすと、３分未満で、鮮赤色に素早く変色した。
【００３５】
実施例５
【００３６】
ニュートラルレッド（１．０ｇ、アドリッチ社製）を、同量の２−スルホサリチル酸（アドリッチ社製）と混合させ、黄色の粉末を作成した。この粉末（０．３ｇ）をスライドガラス上に載せた後、スライドガラス上で広げて薄膜を形成した。このスライドガラスを、培養オーブン（３７℃、湿度９５％）内に一晩入れた。この黄色の粉末は、変色の兆候を示さなかった。対照的に、この黄色の粉末混合体のサンプルに０．５ｍｌの水を垂らすと、１分未満で、鮮赤色に素早く変色した。
【００３７】
実施例６
【００３８】
アリザリン（０．２ｇ、アドリッチ社製）を、同量の２−スルホサリチル酸（アドリッチ社製）と混合させ、赤色の粉末を作成した。この粉末（０．３ｇ）をスライドガラス上に載せた後、スライドガラス上で広げて薄膜を形成した。このスライドガラスを、培養オーブン（３７℃、湿度９５％）内に一晩入れた。この赤色の粉末は、変色の兆候を示さなかった。対照的に、この赤色の粉末混合体のサンプルに０．５ｍｌの水を垂らすと、１分未満で、黄色に素早く変色した。
【００３９】
実施例７
【００４０】
実施例１で説明した粉末混合体０．５ｇを、ゴムペースト１ｇ（米国オハイオ州コロンバス所在のエルマー・プロダクト社（Elmer's Products Inc）製）と混合させ、白色のペーストを作成した。このペースト（０．３ｇ）を顕微鏡のスライドガラス上に載せた後、スライドガラス上で広げて薄膜を形成した。このスライドガラスを、培養オーブン（３７℃、湿度９５％）内に一晩入れた。この白色のコーティングは、変色の兆候を示さなかった。対照的に、この白色コーティングで被覆されたスライドガラス上に０．５ｍｌの水を垂らすと、白色コーティングは３分未満で青色に素早く変色した。
【００４１】
以上、本発明の様々な実施形態を説明したが、これらの実施形態は例示的なものであり、本発明を限定するものではない。本発明の細部の実施にあたっては、当業者は、開示された実施例に様々な改良を加えることが可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図１】
2011502612.tif 000003
【図２】
2011502612.tif 000004
【国際調査報告】
2011502612.tif 000005
2011502612.tif 000006