(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に取り付けられ、前記ハウジングの内部空間を人工呼吸器側空間および患者側空間に区画形成する、運動可能な隔壁と、
前記人工呼吸器側空間に接続され、前記人工呼吸器側空間の圧力を変動させて前記隔壁を動かすことにより、患者の呼気動作および吸気動作を誘発する人工呼吸器と、を備え、
前記ハウジングは、
(a) 前記人工呼吸器とガスが通過可能に連絡する前記人工呼吸器側空間の人工呼吸器オリフィスと、
(b) 前記患者とガスが通過可能に連絡する前記患者側空間の患者吸気オリフィスと、
(c) 吸気ガス源とガスが通過可能に連絡する前記患者側空間のバイアス流入オリフィスと、
(d) 前記患者側空間の呼気戻しオリフィスと、
(e) 前記患者側空間のバイアス放出オリフィスとを備えており、さらに、
前記バイアス放出オリフィスおよび前記人工呼吸器側空間に連絡せしめられたバイパスラインと、
前記呼気動作の間は、ガスが前記バイパスラインを通して前記バイアス放出オリフィスから前記人工呼吸器側空間に流れることを許容する一方、前記吸気動作の間には、ガスが前記人工呼吸器側空間から前記バイアス放出オリフィスに向かって流れることを妨げる放出弁と、
前記隔壁に連結せしめられ、前記人工呼吸器によって前記隔壁が動かされたときに、前記人口呼吸器側空間および前記患者側空間の間の圧力差を生じさせる隔壁付勢手段と、
前記患者とガスが通過可能に連絡する入口、および前記呼気戻しオリフィスを通過可能に連絡する出口を備えたＣＯ２洗浄機と、
前記吸気ガス源から前記バイアス流入オリフィスに向かうバイアス流を調節するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記吸気ガス源および前記患者側空間を連絡し、前記吸気ガス源から前記患者側空間に向けてバイアス流を流すバイアス流ラインと、
前記バイアス流ラインの途中に分岐して設けられ、前記バイアス流の一部を排ガス流として分離する排ガス流ラインと、
前記排ガス流ラインに設けられた第１の排ガス制御バルブと、
前記排ガス流ラインにおける前記第１の排ガス制御バルブの下流側に設けられた第２の排ガス制御バルブと、を有し、
前記呼気動作時において、前記人工呼吸器が前記人工呼吸器側空間の圧力を減少させ、前記放出弁が、ガスが前記バイパスラインを通して前記患者側空間から前記人工呼吸器側空間に向かって流れることを許容するように動作して、前記バイアス流が増加することによって、前記人工呼吸側空間内の圧力および前記排ガス流の圧力の間の圧力差が許容し得る圧力範囲内でなくなったとき、前記コントローラが前記第１の排ガス制御バルブを閉じて、あるいは、前記バイアス流が増加することによって、前記患者側空間内の圧力および前記排ガス流の圧力の間の圧力差が許容し得る圧力範囲内でなくなったとき、前記コントローラが、前記第２の排ガス制御バルブを閉じて、前記排ガス流を減少させることによって、前記バイアス流を制御する一方、
前記吸気動作時において、前記人工呼吸器が前記人工呼吸器側空間の圧力を増加させ、前記放出弁が、ガスが前記バイパスラインを通して前記患者側空間から前記人工呼吸器側空間に向かって流れることを妨げるように動作して、前記バイアス流が前記呼気動作時よりも減少することによって、前記人工呼吸側空間内の圧力および前記排ガスの圧力の間の圧力差が許容し得る圧力範囲内になったとき、前記コントローラが前記第１の排ガス制御バルブを開き、あるいは、前記バイアス流が前記呼気動作時よりも減少することによって、前記患者側空間内の圧力および前記排ガスの圧力の間の圧力差が許容し得る圧力範囲内になったとき、前記コントローラが、前記第２の排ガス制御バルブを開いて、前記排ガス流を増加させることによって、前記バイアス流を制御するようになっていることを特徴とする分離装置。
【請求項２】
前記隔壁付勢手段は、前記隔壁を当該隔壁付勢手段と当該隔壁との連結が外れないように付勢することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項３】
前記隔壁付勢手段は、前記隔壁に連結せしめられた運動可能なロッドを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項４】
前記ロッドの運動を規制する当接部をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の分離装置。
【請求項５】
前記隔壁付勢手段は、スプリングを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項６】
前記スプリングおよび前記隔壁に連結せしめられた運動可能なロッドをさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の分離装置。
【請求項７】
前記隔壁付勢手段はソレノイドを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項８】
前記ソレノイドに磁気的に結合せしめられ、かつ前記隔壁に連結せしめられた運動可能なロッドをさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の分離装置。
【請求項９】
前記洗浄機とガスが通過可能に連絡し、ガスが前記洗浄機から前記患者に向かって流れることを妨げる一方、前記患者からの呼気が前記洗浄機を通って流れることを許容する逆止め弁をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１０】
前記隔壁側吸気オリフィスとガスが通過可能に連絡し、前記患者からの呼気が前記洗浄機を通って流れることを促進するとともに、前記患者側吸気オリフィスからのガスが前記患者に向かって流れることを許容する逆止め弁をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１１】
前記放出弁は、前記患者側空間の圧力が前記人工呼吸器側空間の圧力を越えたとき、ガスが前記バイアス放出オリフィスから前記人工呼吸器側空間に向かって流れることを許容することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１２】
前記放出弁は、前記呼気動作の間にガスが前記バイアス放出オリフィスから前記人工呼吸器側空間に向かって流れることを許容することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１３】
前記バイアス流入オリフィスは、ベーパライザとガスが通過可能に連絡していることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１４】
前記バイアス流入オリフィスは、ブレンダとガスが通過可能に連絡していることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１５】
前記バイアス流入オリフィスは、ミキサーとガスが通過可能に連絡していることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１６】
前記バイアス流入オリフィスは、ネブライザとガスが通過可能に連絡していることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１７】
前記患者側空間の領域内に配置された取り外し可能なライナをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【請求項１８】
前記隔壁は前記ハウジングに連結せしめられたアコーディオンスリーブを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
「優先権の主張」
本出願は、２００１年７月２０日付けでなされた米国特許出願６０／３０７，０６０および２００２年６月２８日付けでなされた米国特許出願６０／３９２，３１４に基づく、優先権主張を伴うものである。
【０００２】
本発明は、一般に患者に対して吸気ガスを供給するために使用される人工呼吸器、ベンチレータおよびオシレータに関するものである。ここに用いられる用語「人工呼吸器」は、人工呼吸器、ベンチレータおよびオシレータを集合的に意味するものである。
【背景技術】
【０００３】
いわゆる「円形循環回路」と呼ばれる再呼吸回路が、手術室において揮発性の麻酔剤を維持するために使用されている。コストを節約する手段として、低バイアス流装置（ＬＢＦ装置）を麻酔の分野に用いることがなされつつある。効率性の観点からすると有効なものではあるが、幾つかのＬＢＦ装置は臨床医が使用するには非常に煩雑なものである。なぜなら、これらの装置は、目標とされる吸気ガス流の流速を達成するためにバイアス流を手動的に調節する必要があるからである。新たな麻酔装置が、非常に低速のバイアス流を促進すべく、ほぼ閉じた循環麻酔系を提供する。これらのＬＢＦ麻酔装置の例は、フィジオ社によって提供されるフィジオフレックスマシーンおよび米国特許第５，０９４，２３５号に記載されるような装置である。これらのＬＢＦ麻酔装置を用いることによって臨床医は、望まれる酸素濃度並びに望まれる吸気または呼気による麻酔剤濃度を設定する。これらのＬＢＦ麻酔装置は、集中治療室において用いられるような正確に動作するベンチレータを用い、それと同時に、患者の呼吸する息をベンチレータによって提供されるガスから分離することによって、患者の換気を正確に制御することを可能とするように設定されていない。
【発明の開示】
【０００４】
以下、添付図面を参照して、本発明の課題および特徴をより詳細に説明する。
図１、２、３Ａおよび３Ｂは、本発明による分離装置１０の特徴を示している。分離装置１０は運動可能な隔壁１６を取り巻いて配置されたハウジング１３を備えている。隔壁１６はハウジング１３に連結せしめられたアコーディオンスリーブ１９を有しており、それによって、隔壁１６の運動を可能にしている。隔壁１６はハウジング１３に連結せしめられていることによって、ハウジング１３の患者側空間２２とハウジング１３の人工呼吸器側空間２５を分離している。ハウジング１３はまた、人工呼吸器側空間２５に人工呼吸器２９とガスが通過可能に連絡する人工呼吸器オリフィス２８を備え、また、患者側空間２２に、患者とガスが通過可能に連絡する患者吸気オリフィス３１を備えている。ハウジング１３は患者側空間２２に、吸気ガス源とガスが通過可能に連絡するバイアス流入オリフィス３３を備え、また、患者側空間２２に呼気戻しオリフィス３６を備えている。ハウジング１３は１つまたはそれ以上の構成要素から構成され、例えば、患者側空間２２は１つの構成要素からなり、人工呼吸器側空間２５は別の構成要素からなっているような構成とすることもできる。
【０００５】
本発明による分離装置１０は隔壁１６に連結せしめられた隔壁付勢手段３９を備えている。隔壁付勢手段３９は呼気動作の間に隔壁１６を当該隔壁付勢手段と当該隔壁との連結が外れないように付勢するように動作し得るようになっている。このような隔壁付勢手段３９の一例は、隔壁１６に連結せしめられた運動可能なロッド４２、およびロッド４２に連結せしめられて隔壁１６にずれない位置に向けて付勢する力を与えるためのスプリング４８を備えている。ソレノイド５１がまた、このような付勢力を与えるために使用可能であり、ソレノイド５１はロッド２に磁気的に結合せしめられる。当接部４５がロッド４２によって隔壁１６の運動を規制するために設けられる。
【０００６】
本発明による分離装置１０は、ＣＯ２洗浄機５４を備えている。ＣＯ２洗浄機５４は患者とガスが通過可能に連絡する入口５７と呼気戻しオリフィス３６とガスが通過可能に連絡する出口６０を備えている。逆止め弁６３が洗浄機５４とガスが通過可能に連絡するように設けられ、ガスが洗浄機５４から患者に向かって流れることを妨げる一方、患者からの呼気が洗浄機５４を通って流れることを許容するようになっている。逆止め弁６６が患者吸気オリフィス３１とガスが通過可能に連絡するように設けられ、患者からの呼気が洗浄機５４を通って流れるように促進し、かつ患者吸気オリフィス３１からのガスが患者に向かって流れることを許容するようになっている。
【０００７】
本発明による分離装置１０の一実施例によれば、ハウジング１３は患者側空間２２のバイアス放出オリフィス６９と、バイアス放出オリフィス６９および人工呼吸器側空間２５に対して連結せしめられたバイパスライン７２と、放出弁７５と、を備えている。放出弁７５は、例えば、放出弁７５内のゲートを開放することによって、ガスがバイパスライン７２を通ってバイアス放出オリフィス６９から人工呼吸器側空間２５に向かって流れることを許容するように動作し得る。放出弁７５はまた、ガスが人工呼吸器側空間２５からバイアス放出オリフィス６９に向かって流れることを妨げるように機能する。放出弁７５は患者側空間２２の圧力が人工呼吸器側空間２５の圧力を超えたとき、ガスがバイアス放出オリフィス６９から人工呼吸器側空間２５に向かって流れることを許容するように動作し得る。放出弁７５は、呼気動作の間、ガスがバイアス放出オリフィス６９から人工呼吸器側空間２５に向かって流れることを許容するように動作し得る。
【０００８】
コントローラ７８は、吸気ガス源８０からバイアス流入オリフィス３３に向かうガス流を調節するように動作し得る。コントローラ７８は、バイアス流入オリフィス３３に向かうガス流が所望の流速を得るように動作し得る。図４Ａは、本発明によるコントローラの特徴を示している。コントローラ７８は、人工呼吸器側空間２５および患者側空間２２の間の圧力差に基づいて、バイアス流入オリフィス３３に向かうガス流を調節する。コントローラ７８９はバイアス流入オリフィス３３とガスが通過可能に連絡するバイアスライン８１と、このバイアスライン８１内に配置されたバイアス流制御バルブ８４とを有している。コントローラ７８は、人工呼吸器側空間２５および患者側空間２２の間の圧力差に対応する信号を発生するように動作し得る圧力トランスデューサ８７を有しており、バイアス流制御バルブ８４はこの信号に向かって位置を取り得るようになっている。図４Ｂは、図４Ａに示されたコントローラの一変形例を示している。
【０００９】
図５Ａは本発明によるコントローラ７８の特徴を示したものであり、このコントローラ７８は、ガス流を、バイアス流入オリフィス３３に向かうガス流と矢印９０で示された排ガス流とに分離する。コントローラ７８は、排ガス流９０を制御すべく動作し得る１つまたはそれ以上の排ガス制御バルブ９３、９６を有している。排ガス制御バルブのうちの１つ９３は、人工呼吸器側空間２５内の圧力および排ガス９０の圧力の間の圧力差が許容し得る圧力範囲内にないとき、排ガス流９０を妨げるように動作し得る。排ガス制御バルブのうちの１つ９６は、患者側空間２２内の圧力および排ガス９０の圧力の間の圧力が許容し得る圧力範囲内にないとき、排ガス流９０を妨げるように動作し得る。図５Ｂは図５Ａに示されたコントローラの一変形例を示している。この変形例においては、排ガス制御バルブ９３、９６は電気的なパーツを含んでいない。
【００１０】
バイアス流入オリフィス３３は、吸気ガス源８０からの吸気ガスをハウジング１３の患者側空間２２に向けて供給するために使用される。ベーパライザ、ブレンダ、ミキサーおよび／またはネブライザ（図１および５Ａの９９参照）が、バイアス流入オリフィス３３とガスが通過可能に連絡するように配置されており、これらは吸気ガス中に治療薬を供給するために使用される。
【００１１】
図３Ａ、３Ｂは、ハウジング１３の患者側空間２２の領域内に配置される取り外し可能なライナ１０２を示したものである。ライナ１０２は、呼気に伴う物質が隔壁１６に付着し、汚染することを防止するために使用される。こうして、ライナ１０２およびハウジング１３の患者側空間２２は、最初の患者による分離装置１０の使用が完了した後、取り外され、分離装置１０の残りの部分が次の患者とともに使用される。
【００１２】
図６は本発明による方法を説明したものである。本発明による方法は、上述のような分離装置を準備し（ステップ５００）、治療薬を含む新鮮な吸気ガスバイアス流入オリフィスに供給し（ステップ５０３）、そして、隔壁を動かすことによって吸気ガスが患者吸気オリフィスを通って患者側に出ていくようにする（ステップ５０６）ことによって、吸気ガスを患者の呼吸器系に供給することを含んでいる。
【００１３】
隔壁を動かすことは、人工呼吸器側空間の圧力を増大させることによって実行され、人工呼吸器は、人工呼吸器オリフィスとガスが通過可能に連絡するように設けられ、そして、吸気動作の間に人工呼吸器側空間の圧力を増大させるために使用される。
【００１４】
隔壁はまた、例えば、隔壁付勢手段によって動かされる。本発明の一実施例による方法によれば、隔壁は人工呼吸器による圧力の増加に先立って、隔壁付勢手段によって動かされ、その結果、隔壁は呼気動作の間に当該隔壁付勢手段と当該隔壁との連結が外れないように配置される。これによってガスが患者側空間からパイパスラインを通って人工呼吸器側空間に向かって流され、あるいはそれは人工呼吸器側空間および患者側空間の間の圧力差を生じさせ、患者側空間に向かうバイアス流の増加をもたらす。
【００１５】
本発明による方法は、隔壁を動かすことによって、患者からの呼気が、洗浄機を通って呼気戻しオリフィスに向かって流れることを許容することを含んでいる。これは人工呼吸器側空間の圧力を減少させることによって実行される。人工呼吸器は人工呼吸器オリフィスとガスが通過可能に連絡し、呼気動作の間に人工呼吸器側空間の圧力を減少させる。
【００１６】
本発明による方法は、バイアス放出オリフィスおよび人工呼吸器側空間に連結せしめられたバイパスラインと、ガスがバイパスラインを通ってバイアス放出オリフィスから人工呼吸器側空間に向かって流れることを許容するが、ガスが人工呼吸器側空間からバイアス放出オリフィスに向かって流れることを妨げるように動作し得る放出弁と、を準備することを含んでいる。この方法はさらに、放出弁を開放することによって患者側空間の圧力を減少させることを含んでいる。
【００１７】
この結果、本発明の構成を１つまたはそれ以上の特定の実施例に基づいて説明してきたが、本発明の構成はこれらの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成の範囲内でそれ以外の実施例を案出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による装置の概略構成を示した図である。
【図２】本発明による分離装置の平面図である。
【図３Ａ】図２の３−３線に沿った分離装置の断面図である。
【図３Ｂ】図２の３−３線に沿った分離装置の断面図である。
【図４Ａ】本発明によるコントローラの概略構成を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示したコントローラの変形例を示す図である。
【図５Ａ】本発明によるコントローラの概略構成を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示されたコントローラの一変形例を示す図である。
【図６】本発明による方法のフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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