(57)【要約】  気道内呼吸センサが、換気ガス供給回路内に配置されず、患者からの自発呼吸の空気流に曝される気道内呼吸センサのための方法およびシステムを提供する。さらに、本発明の方法およびシステムを使用して、気道内呼吸センサの能力を損なう恐れがある気道内呼吸センサと組織との接触、または壊死組織片の蓄積から保護することができる。
2010527703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテルと、
前記カテーテルの外面に結合された１つまたは複数の気道内呼吸センサと、
近位端が患者の体外に位置付けられるように適合され、遠位端が前記患者の気道内に配置されるように適合された空気流透過性保護具とを備え、
前記空気流透過性保護具が前記カテーテルを少なくとも部分的に取り囲んで、前記空気流透過性保護具が前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが組織と接触するのを阻止し、前記１つまたは複数の気道内呼吸センサ上への壊死組織片の蓄積を低減するようになされた、呼吸感知および換気供給装置。
【請求項２】
前記空気流透過性保護具が気管切開チューブ・カニューレである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記カニューレが１つまたは複数の開窓を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記カニューレが前記カテーテルを少なくとも部分的に取り囲み、前記カニューレと前記カテーテルの間の環状空間を形成する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記空気流透過性保護具が保護シールドである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記保護シールドが、少なくとも一端が先細りになされたシールド、前記換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
換気カテーテルと、
１つまたは複数の開窓を有する気管切開チューブ・カニューレであって、前記カニューレが前記換気カテーテルを少なくとも部分的に取り囲んで、前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間に環状空間を生成する気管切開チューブ・カニューレと、
前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間の前記環状空間内の１つまたは複数の気道内呼吸センサとを備える、呼吸感知および換気供給装置。
【請求項９】
前記換気カテーテルが前記カニューレの遠位部分を越えて気道内に延びる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記換気カテーテルを前記カニューレ内の所定の位置に位置付けるためのポジショナーをさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記ポジショナーがかご型デバイスである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ポジショナーが前記カニューレの壁内のデフレクタである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記換気カテーテルの遠位先端部の動きを阻止するためのアンカをさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の開窓が、前記カニューレの上位側、前記カニューレの下位側、前記外側カニューレの横側、およびその組み合わせからなるグループから選択される位置に配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、感知管腔を有するチューブ、感知サブアセンブリ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサがアレイに配置された複数の素子であり、１つの素子が基準信号として使用される、請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記換気カテーテルに結合される、請求項８に記載の装置。
【請求項１８】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記カニューレに結合される、請求項８に記載の装置。
【請求項１９】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記換気カテーテルおよび前記カニューレから分離される、請求項８に記載の装置。
【請求項２０】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが換気カテーテル・ガス供給回路と連通しない感知管腔であり、前記感知管腔が前記環状空間内に配置された感知素子およびポートを備え、前記感知素子が身体の外部に配置され、前記感知管腔と連通する、請求項８に記載の装置。
【請求項２１】
前記換気カテーテルが前記カニューレから取り外し可能である、請求項８に記載の装置。
【請求項２２】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサに対して近位の位置にある前記カニューレと前記換気カテーテルの間のシールをさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項２３】
前記換気カテーテルが前記カニューレから取り外し可能な連結部を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項２４】
（ａ）近位端および遠位端を有する管状部材であって、前記近位端が患者の体外に位置付けられるように適合され、前記遠位端が前記患者の気道内に位置付けられるように適合され、前記管状部材が１つまたは複数の開窓を含み、患者による自発呼吸が前記１つまたは複数の開窓を通過する、管状部材と、
（ｂ）前記管状部材の管腔内の１つまたは複数の気道内呼吸センサとを備え、
前記管状部材の遠位端部分が前記気道内に位置付けられて、前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記気道内に配置されるようになされ、
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記気道内に存在する間に前記患者による自発呼吸に曝される、呼吸感知および換気供給装置。
【請求項２５】
前記１つまたは複数の開窓が、前記管状部材の上位側、前記管状部材の下位側、前記管状部材の横側、およびその組み合わせからなるグループから選択される位置に配置される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、感知管腔を有するチューブ、感知サブアセンブリ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
（ａ）呼吸感知管腔ポートを含む少なくとも１つの呼吸感知管腔を含む換気ガス供給のための換気カテーテルと、
（ｂ）前記カテーテルの一部を少なくとも部分的に取り囲んで、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートを保護する空気流透過性保護具と、
（ｃ）前記少なくとも１つの呼吸感知管腔を外部センサに連結するための連結部とを備え、
前記カテーテルが前記患者の気道内に配置されて、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートおよび透過性保護具を前記気道内に位置付けるように構成され、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートが前記空気流透過性保護具によって保護されるが、前記気道内の自発的空気流に曝される、呼吸感知および換気供給装置。
【請求項２８】
前記空気流透過性保護具が１つまたは複数の開窓を備え、前記１つまたは複数の開窓が、前記空気流透過性保護具の上位側、前記空気流透過性保護具の下位側、前記空気流透過性保護具の横側、およびその組み合わせからなるグループから選択される位置に配置される、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記外部センサが、温度センサ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求２７に記載の装置。
【請求項３０】
換気ガスを供給するための換気カテーテルと、
前記換気カテーテルの外面上に位置付けられた少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートと、
前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートを少なくとも部分的に取り囲む空気流透過性シールドとを備え、
前記空気流透過性シールドが前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートと組織の接触を阻止し、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートへの壊死組織片の蓄積を低減する、呼吸感知および換気カテーテル装置。
【請求項３１】
前記空気流透過性シールドが折りたたみ可能なかごである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記空気流透過性シールドが近位端から遠位端まで先細りになされた錘状体であり、前記錘状体が１つまたは複数の開窓をさらに備える、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記空気流透過性シールドがカフである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記空気流透過性シールドが小孔スリーブである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
前記空気流透過性シールドが前記換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能である、請求項３０に記載の装置。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートが患者の体外のセンサに連結され、前記センサが、温度センサ、圧力センサ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３７】
少なくとも１つの気道内呼吸センサを、近位端が患者の体外に存在するように適合され遠位端が患者の気道内に存在するように適合されて位置付けられた管状ガイド内に挿入することを含み、
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが人工呼吸器のガス流内に配置されず、
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが組織との接触および壊死組織片の蓄積から前記管状ガイドによって保護される、呼吸感知および換気のための方法。
【請求項３８】
前記管状ガイドが気管切開チューブ・カニューレである、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記カニューレが人工呼吸器のガス流を供給するための換気カテーテルを少なくとも部分的に取り囲み、前記カニューレが前記カニューレと前記換気カテーテルの間の環状空間を形成する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが前記環状空間内に存在する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記カニューレが１つまたは複数の開窓を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記管状ガイドが保護シールドである、請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記保護シールドが、少なくとも一端が先細りになされたシールド、前記換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４５】
少なくとも１つの気道内呼吸センサを換気ガス供給回路内ではなく患者の気道の空気流の経路内に挿入すること、
前記患者の気道の空気流を前記少なくとも１つの気道内呼吸センサで監視すること、
換気ガス供給回路内の少なくとも１つの換気ガス・センサを操作すること、
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサで前記患者の気道の空気流を監視すると同時に前記少なくとも１つの換気ガス・センサで換気ガスの供給を監視すること
を含む、呼吸感知および換気のための方法。
【請求項４６】
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが換気カテーテルに結合される、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが保護具によって少なくとも部分的に取り囲まれる、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記保護具が気管切開チューブ・カニューレである、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記カニューレが１つまたは複数の開窓を備える、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記保護具が空気流透過性シールドである、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記空気流透過性シールドが、かご、錘状体、カフ、一組のワイヤまたはフィラメント、少なくとも一端が先細りになされたシールド、前記換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５３】
カテーテル内の換気ガス供給チャネルを介して患者に換気ガスを供給するための換気カテーテルと、
前記換気カテーテル・ガス供給回路と連通しない感知導管と、
開口部が気道内に位置付けられた場合に前記感知導管を通る前記患者の呼吸を感知するための前記感知導管内の開口部と、
前記患者の呼吸を感知するための前記感知導管と連通する感知素子であって、前記患者の体外に配置される感知素子と、
前記換気カテーテルおよび感知導管開口部を少なくとも部分的に取り囲む保護具と
を備える、呼吸感知および換気のための装置。
【請求項５４】
前記保護具が気管切開チューブ・カニューレである、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記カニューレが１つまたは複数の開窓を備える、請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
前記感知素子が圧力センサ、流量センサ、温度センサ、または超音波センサからなるグループから選択される、請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
前記保護具が、かご、錘状体、カフ、一組のワイヤまたはフィラメント、少なくとも一端が先細りになされたシールド、前記換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
換気カテーテルと、
気管切開チューブ・カニューレであって、前記チューブ・カニューレが前記換気カテーテルを少なくとも部分的に取り囲んで、前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間に環状空間を生成する気管切開チューブ・カニューレと、
前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間の前記環状空間内の１つまたは複数の気道内呼吸センサとを備える、呼吸感知および換気供給装置。
【請求項５９】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記換気カテーテルに結合される、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記カニューレに結合される、請求項５８に記載の装置。
【請求項６１】
前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記換気カテーテルおよび前記外側カニューレから分離される、請求項５８に記載の装置。
【請求項６２】
前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される、請求項５８に記載の装置。
【請求項６３】
（ａ）換気ガス供給チャネルおよび呼吸感知管腔を含む換気カテーテルであって、前記呼吸感知管腔が感知ポートを含み、前記換気カテーテルが、気管切開チューブの前記管腔内に配置され、前記換気カテーテルが前記気管切開チューブによって少なくとも部分的に取り囲まれて、前記感知ポートが気管壁と接触するのを阻止するように構成された、換気カテーテルと、
（ｂ）前記呼吸感知管腔と連通する前記患者の体外の呼吸センサと
を備える、呼吸感知および換気供給装置。
【請求項６４】
前記外部の呼吸センサが圧力センサである、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項６５】
前記換気ガス供給チャネルが前記患者の体外の流量または圧力センサに連結される、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項６６】
前記気管切開チューブが二重カニューレ気管切開チューブ・カニューレである、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項６７】
前記気管切開チューブが単一カニューレ・チューブである、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項６８】
前記換気カテーテルが前記気管切開チューブに連結するための係止コネクタを有する、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項６９】
前記気管切開チューブが気道内に位置付けられた開窓を有する、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７０】
前記換気カテーテルがセンタリング形状を有して、前記感知ポートが前記気管切開チューブの内側壁と接触するのを阻止する、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７１】
前記感知ポートが前記換気カテーテルの遠位端から離れて位置付けられる、請求項６３に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７２】
（ａ）（ｉ）換気ガス供給チャネル、（ｉｉ）感知ポートを含む呼吸感知管腔、（ｉｉｉ）前記感知ポートを少なくとも部分的に取り囲む空気流透過性シールドを含む換気カテーテルと、
（ｂ）前記呼吸感知管腔と連通する患者の体外に配置された呼吸センサと
を備え、前記カテーテルが患者の気道内に配置されるように構成されて、前記感知ポートおよび前記空気流透過性シールドの少なくとも一部が前記患者の気道内に位置付けられ、前記空気流透過性シールドが前記感知ポートが前記気道壁と接触するのを阻止し、前記感知ポートが前記気道内の空気流に曝されるようになされた、呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７３】
前記外部の呼吸センサが圧力センサである、請求項７２に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７４】
前記換気ガス供給チャネルが前記患者の体外の流量または圧力センサに連結される、請求項７２に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７５】
前記感知ポートが前記換気カテーテルの遠位端から離れて位置付けられる、請求項７２に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７６】
前記換気カテーテルが小孔ガイドを通って配置されるように構成される、請求項７２に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７７】
前記空気流透過性シールドが折りたたみ可能である、請求項７２に記載の呼吸感知および換気供給装置。
【請求項７８】
換気カテーテルの一端を患者の気管切開チューブ内に挿入し、前記換気カテーテルがガス供給チャネル、および呼吸感知管腔、並びに呼吸感知管腔ポートを含むこと、および
前記換気カテーテルの第２の端部で前記ガス供給チャネルを換気ガス源に、前記呼吸感知管腔を呼吸センサ素子に連結すること
を含む、呼吸感知および換気供給のための方法。
【請求項７９】
連結するステップが圧力センサである外部呼吸センサへの連結を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記連結するステップが前記換気ガス供給チャネルを患者の体外の流量または圧力センサに連結することを含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
係止コネクタを有する前記換気カテーテルを前記気管切開チューブに連結するステップをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８２】
前記気管切開チューブの開窓を前記気道内に位置付けるステップをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８３】
前記換気カテーテルのセンタリング形状を使用して前記換気カテーテルを中心に位置付けて、前記感知ポートが前記気管切開チューブの内側壁と接触するのを阻止するステップをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８４】
前記感知ポートを前記換気カテーテルの遠位端から離して位置付けるステップをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８５】
換気カテーテルの一端を小孔を通して患者の気道内に挿入し、前記換気カテーテルがガス供給チャネル、呼吸感知管腔、および呼吸感知管腔ポートを含み、保護シールドが前記気道内に挿入された前記カテーテルのセクションを少なくとも部分的に取り囲んで、前記感知管腔ポートが前記気道壁と接触するのを阻止すること、および
前記換気カテーテルの第２の端部で前記ガス供給チャネルを換気ガス源に、前記呼吸感知管腔を呼吸センサ素子に連結することを含む、呼吸感知および換気供給のための方法。
【請求項８６】
前記連結するステップが圧力センサである外部呼吸センサへの連結を含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記連結するステップが前記換気ガス供給チャネルを患者の体外の流量または圧力センサに連結することを含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項８８】
前記感知ポートを前記換気カテーテルの遠位端から離して位置付けるステップをさらに含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項８９】
前記換気カテーテルを前記小孔ガイドを通して位置付けるステップをさらに含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項９０】
前記挿入するステップが折りたたみ可能な前記空気流透過性シールドの挿入を含む、請求項８５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、肺線維症、急性呼吸不全症候群（ＡＲＤＳ）、神経筋障害、睡眠無呼吸、および／または他の関連する状態など、呼吸障害および呼吸疾患を患う人のための換気療法に関する。より詳細には、本発明は、呼吸センサを保護する方法、システム、および装置の提供を含む、呼吸感知を使用した患者の呼吸パターンの正確かつ確実な測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の人工呼吸器には２つの一般的タイプの制御システムがある。第１のタイプでは、臨床家によって選択された周波数に基づいて患者にガスが供給される。選択された周波数での供給は患者の活動とは無関係である。この制御システムは、患者が、非覚醒、鎮静、無応答、または麻痺した状態の場合に使用される。このタイプのシステムでは、人工呼吸器が患者の代わりに呼吸を行う。第２のタイプの制御システムでは、患者によって行われる吸気努力に応答して患者にガスが供給される。このタイプの換気は患者の呼吸を助けるものである。２つのタイプの制御システムを組み合わせた人工呼吸器および換気のモードもある。
【０００３】
患者の呼吸努力に応答する制御システムの場合、呼吸努力センサが吸気の検出に必要とされる。基本的な従来のシステムでは、呼吸センサは圧力または流量センサを使用して吸気の開始を検出する。この吸気努力センサは、換気ガス供給回路によって供給される換気ガスの経路内に配置される。換気ガス供給回路は、一般に、人工呼吸器によって供給される呼吸ガスの経路として定義される。吸気努力センサは、人工呼吸器の内部、または人工呼吸器と管材の患者側の端部を含む患者との間の管材内に存在してもよい。１つまたは複数の吸気努力センサを患者の体内に配置し、または患者の体外に取り付けて、呼吸努力の検出を向上させ、かつ／または人工呼吸器のガス供給の応答時間を改善するための様々な試みがなされてきた。
【０００４】
換気ガス供給回路内の圧力または流量センサは、吸気の開始を検出して、人工呼吸器の患者へのガスの供給を開始させるのにうまく使用されてきた。しかし、吸気開始の他に全体の呼吸曲線を測定する必要があり、またはその測定が望まれる場合に、換気ガス供給回路内のセンサでは、人工呼吸器によって供給されるガスもセンサを通過するために不十分な結果しか得られない。したがって、センサは、患者の呼吸ではなく、換気ガス回路を通って供給されるガスを測定する。閉鎖換気システムでは、人工呼吸器の活動が全体の肺活動に近似するために、センサのこの位置付けは十分ではない。開放換気システム、または患者の自発呼吸を促進する換気システムでは、換気ガス供給回路内のセンサは全体の呼吸曲線の測定に不十分である。
【０００５】
人工呼吸器のガス供給回路内ではないセンサは全体の呼吸活動を測定する能力を有する。たとえば、胸部インピーダンス・センサを使用して、患者の全体の呼吸曲線を測定し、その信号を使用して人工呼吸器を制御し、人工呼吸器を患者の呼吸と同期化することができる。この手法は改善策であるが、胸部インピーダンス信号が患者の動作および腹部の動きによって生じるドリフト、ノイズ、並びにアーチファクトの影響を受けやすい欠点がある。他の技法では、呼吸衝動に関連する神経活動が患者の呼吸の測定に使用される。しかしこの方法は、侵襲性であり、神経活動を検出するために通常は食道内に電極を配置する必要があることが不利である。
【０００６】
参照により本明細書に上記の全体が組み込まれる、米国特許非仮出願第１０／８７０，８４９号（米国刊行物２００５／００３４７２１号）には、換気ガス供給回路内ではないセンサを有する呼吸感知の新規の形態が記載されている。このセンサは、たとえば患者の気管内など、患者の気道内に配置可能であるが、換気ガス供給回路内には配置されない。こうすると、人工呼吸器からのガス供給がセンサの測定に影響を与えない。この気道内センサは、患者の自然に吸入されるガス流、患者の自然に呼出されるガス流、および肺容量に対する人工呼吸器のガス供給の影響を測定することができる。センサは、従来のシステムのように人工呼吸器の供給回路を流れるガスを測定することができない。この呼吸感知法は、患者の吸気の開始だけでなく、全体の呼吸パターンを測定することができる。これは、人工呼吸器の患者の自然の呼吸パターンへの同期化を最適化して、患者を快適にするのに有利である。また、呼吸曲線の様々な部分中、吸気の中間、または呼気相の特定の部分中などに療法を提供することが目的の場合、この方法を使用して、全体呼吸曲線を正確に測定することもできる。しかし、この新規の呼吸感知技法は実行に移すのが簡単でなく、明瞭でもない。患者の気道内のセンサは、組織の相互作用、患者間のばらつき、長期間にわたる所与の患者の体内の変動、および制御不可能な可変の物理的環境から派生する問題の影響を受けやすい。たとえば、気道内の壊死組織片がセンサ上に積もり、信号アーチファクトを発生し、全体呼吸曲線を正確かつ確実に測定するセンサの能力を損なう恐れがある。または、センサが気管壁と接触する可能性があり、それによって患者の信号を損なうこともある。あるいは、呼吸中の気管の動きが信号に影響を与える可能性もある。
【０００７】
確実かつ正確な呼吸測定を行う改良型呼吸感知システムおよび方法が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、気道内呼吸センサのための方法およびシステムを対象とし、特に換気ガス供給回路内ではなく、患者の自発呼吸空気流に曝されるセンサを対象とする。本発明は現在の呼吸感知技法の改良型である。さらに、気道内センサを組織との接触または壊死組織片の蓄積など妨害から防護し保護するための装置および方法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、呼吸感知および換気供給装置を対象とする。この装置は、カテーテルと、前記カテーテルの外面に結合された１つまたは複数の気道内呼吸センサと、近位端が患者の体外に位置付けられるように適合され、遠位端が患者の気道内に配置されるように適合された空気流透過性保護具とを備え、前記空気流透過性保護具が前記カテーテルを少なくとも部分的に取り囲んで、前記空気流透過性保護具が前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが組織と接触するのを阻止し、前記１つまたは複数の気道内呼吸センサ上への壊死組織片の蓄積を低減する。空気流透過性保護具は気管切開チューブ・カニューレでもよい。カニューレは１つまたは複数の開窓を有することができる。カニューレはカテーテルを少なくとも部分的に取り囲み、カニューレとカテーテルの間に環状空間を形成する。空気流透過性保護具は保護シールドでもよい。保護シールドを、少なくとも一端が先細りになされたシールド、換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサを、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。
【００１０】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給装置を対象とする。この装置は、換気カテーテルと、１つまたは複数の開窓を有する気管切開チューブ・カニューレであって、前記カニューレが前記換気カテーテルを少なくとも部分的に取り囲んで、前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間に環状空間を生成する気管切開チューブ・カニューレと、前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間の前記環状空間内の１つまたは複数の気道内呼吸センサとを備える。換気カテーテルはカニューレの遠位部分を越えて気道内に延びることができる。ポジショナーを設けて、換気カテーテルをカニューレ内の所定の位置に位置付けることができる。ポジショナーはかご型デバイスでもよい。ポジショナーはカニューレの壁内のデフレクタでもよい。アンカを設けて、換気カテーテルの遠位先端部の動きを阻止することができる。１つまたは複数の開窓を、カニューレの上位側、カニューレの下位側、外側カニューレの横側、およびその組み合わせからなるグループから選択される位置に配置することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサを、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、感知管腔を有するチューブ、感知サブアセンブリ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサは、気道内に配置された複数の素子でもよく、１つの素子が基準信号として使用される。１つまたは複数の気道内呼吸センサを換気カテーテルに結合することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサをカニューレに結合することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサを換気カテーテルおよびカニューレから分離することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサは、換気カテーテル・ガス供給回路と連通しない感知管腔でもよく、感知管腔は、環状空間内に位置付けられた感知素子およびポートを備え、感知素子は身体の外部に配置され、感知管腔と連通する。換気カテーテルをカニューレから取り外すことができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサに近位の位置でカニューレと換気カテーテルの間にシールを設けることができる。換気カテーテルはカニューレとの可動連結部を備えることができる。
【００１１】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給装置を含む。この装置は、（ａ）近位端および遠位端を有する管状部材であって、前記近位端が患者の体外に位置付けられるように適合され、前記遠位端が前記患者の気道内に位置付けられるように適合され、前記管状部材が１つまたは複数の開窓を含み、患者による自発呼吸が前記１つまたは複数の開窓を通過するようになされた管状部材と、（ｂ）前記管状部材の管腔内の１つまたは複数の気道内呼吸センサとを備え、前記管状部材の遠位端部分が前記気道内に位置付けられて、前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記気道内に配置され、前記１つまたは複数の気道内呼吸センサが前記気道内に存在する間に前記患者による自発呼吸に曝される。１つまたは複数の開窓を、管状部材の上位側、管状部材の下位側、管状部材の横側、およびその組み合わせからなるグループから選択される位置に配置することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサを、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、感知管腔を有するチューブ、感知サブアセンブリ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給装置を含む。この装置は、（ａ）呼吸感知管腔ポートを含む少なくとも１つの呼吸感知管腔を含む換気ガス供給のための換気カテーテルと、（ｂ）前記カテーテルの一部を少なくとも部分的に取り囲んで少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートを保護する空気流透過性保護具と、（ｃ）前記少なくとも１つの呼吸感知管腔を外部センサに連結するための連結部とを備え、前記カテーテルが、前記患者の気道内に配置されて、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートおよび透過性保護具を前記気道内に位置付けるように構成され、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートが前記空気流透過性保護具によって保護されるが、前記気道内の自発的空気流に曝される。前記空気流透過性保護具は、１つまたは複数の開窓を備えることができ、開窓は、前記空気流透過性保護具の上位側、前記空気流透過性保護具の下位側、前記空気流透過性保護具の横側、およびその組み合わせからなるグループから選択される位置に配置される。外部センサは、温度センサ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される。
【００１３】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気カテーテル装置を含む。この装置は、換気ガスを供給するための換気カテーテルと、前記換気カテーテルの外面上に位置付けられた少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートと、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートを少なくとも部分的に取り囲む空気流透過性シールドとを備え、前記空気流透過性シールドが前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートと組織の接触を阻止し、前記少なくとも１つの呼吸感知管腔ポート上への壊死組織片の蓄積を低減する。空気流透過性シールドは折りたたみ可能なかごでもよい。空気流透過性シールドは、近位端から遠位端まで先細りになされた錘状体でもよく、前記錘状体はさらに１つまたは複数の開窓を備える。空気流透過性シールドはカフでもよい。空気流透過性シールドは小孔スリーブでもよい。空気流透過性シールドは換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能でもよい。少なくとも１つの呼吸感知管腔ポートを患者の体外のセンサに連結することができ、センサは、温度センサ、圧力センサ、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択される。
【００１４】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気のための方法を含む。この方法は、少なくとも１つの気道内呼吸センサを近位端が患者の体外に存在するように適合され遠位端が患者の気道内に存在するように適合されるように位置付けられた管状ガイド内に挿入することを含み、前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが人工呼吸器のガス流内に配置されず、前記少なくとも１つの気道内呼吸センサが組織との接触および壊死組織片の蓄積から前記管状ガイドによって保護される。管状ガイドは気管切開チューブ・カニューレでもよい。カニューレは人工呼吸器のガス流を供給するための換気カテーテルを少なくとも部分的に取り囲み、カニューレはカニューレと換気カテーテルの間に環状空間を形成する。少なくとも１つの気道内呼吸センサは環状空間内に存在することができる。カニューレは１つまたは複数の開窓を有することができる。管状ガイドは保護シールドでもよい。保護シールドを、少なくとも一端が先細りになされたシールド、換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。少なくとも１つの気道内呼吸センサを、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気のための方法に関する。この方法は、少なくとも１つの気道内呼吸センサを換気ガス供給回路内ではなく患者の気道の空気流の経路内に挿入すること、前記患者の気道の空気流を前記少なくとも１つの気道内呼吸センサで監視すること、換気ガス供給回路内の少なくとも１つの換気ガス・センサを操作すること、および、前記少なくとも１つの気道内呼吸センサで前記患者の気道の空気流を監視すると同時に前記少なくとも１つの換気ガス・センサで人工呼吸器のガス供給を監視することを含む。少なくとも１つの気道内呼吸センサを換気カテーテルに結合することができる。少なくとも１つの気道内呼吸センサを保護具で少なくとも部分的に取り囲むことができる。保護具は気管切開チューブ・カニューレでもよい。カニューレは１つまたは複数の開窓を備えることができる。保護具は空気流透過性シールドでもよい。空気流透過性シールドを、かご、錘状体、カフ、一組のワイヤまたはフィラメント、少なくとも一端が先細りになされたシールド、換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。少なくとも１つの気道内呼吸センサを、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。
【００１６】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気のための装置に関する。この装置は、カテーテル内の換気ガス供給チャネルを介して患者に換気ガスを供給するための換気カテーテルと、前記換気カテーテル・ガス供給回路と連通しない感知導管と、開口部が気道内部に存在する場合に感知導管を通る患者の呼吸を感知するための感知導管内の開口部と、前記患者の呼吸を感知するための前記感知導管と連通する感知素子であって、前記患者の体外に配置される感知素子と、前記換気カテーテルおよび感知導管開口部を少なくとも部分的に取り囲む保護具とを備える。保護具は気管切開チューブ・カニューレでもよい。カニューレは１つまたは複数の開窓を備えることができる。感知素子を、圧力センサ、流量センサ、温度センサ、または超音波センサからなるグループから選択することができる。保護具を、かご、錘状体、カフ、一組のワイヤまたはフィラメント、少なくとも一端が先細りになされたシールド、換気カテーテルの外面に接触するように折りたたみ可能なシールド、小孔スリーブ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。
【００１７】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給装置に関する。この装置は、換気カテーテルと、気管切開チューブ・カニューレであって、前記チューブ・カニューレが前記換気カテーテルを少なくとも部分的に取り囲んで、前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間に環状空間を生成する気管切開チューブ・カニューレと、前記カニューレの内径と前記換気カテーテルの外径の間の前記環状空間内の１つまたは複数の気道内呼吸センサとを備える。１つまたは複数の気道内呼吸センサを換気カテーテルに結合することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサをカニューレに結合することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサを換気カテーテルおよび外側カニューレから分離させることができる。少なくとも１つの気道内呼吸センサを、温度センサ、圧力センサ、圧力感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、およびその組み合わせからなるグループから選択することができる。
【００１８】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給装置に関する。この装置は、（ａ）換気ガス供給チャネルおよび呼吸感知管腔を含む換気カテーテルであって、前記呼吸感知管腔が感知ポートを含み、前記換気カテーテルが、前記気管切開チューブの管腔内に配置されて、前記換気カテーテルが前記気管切開チューブによって少なくとも部分的に取り囲まれて、前記感知ポートが気管壁と接触するのを阻止するように構成された換気カテーテルと、（ｂ）前記呼吸感知管腔と連通する前記患者の体外の呼吸センサとを備える。外部呼吸センサは圧力センサでもよい。換気ガス供給チャネルを患者の体外の流量または圧力センサに連結することができる。気管切開チューブは二重カニューレ気管切開チューブ・カニューレでもよい。気管切開チューブは単一カニューレ・チューブでもよい。換気カテーテルは気管切開チューブに連結するための係止コネクタを有することができる。気管切開チューブは気道内に位置付けられた開窓を有することができる。換気カテーテルはセンタリング形状を有して、感知ポートが気管切開チューブの内側壁に接触するのを阻止することができる。感知ポートを換気カテーテルの遠位端から離して位置付けることができる。
【００１９】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給装置を対象とする。この装置は、（ａ）（ｉ）換気ガス供給チャネル、（ｉｉ）感知ポートを含む呼吸感知管腔、（ｉｉｉ）前記感知ポートを少なくとも部分的に取り囲む空気流透過性シールドを含む換気カテーテルと、（ｂ）前記呼吸感知管腔と連通する患者の体外に配置された呼吸センサとを備え、前記カテーテルが、患者の気道内に配置されて、前記感知ポートおよび前記空気流透過性シールドの少なくとも一部が患者の気道内に位置付けられ、前記空気流透過性シールドが前記感知ポートが前記気道壁と接触するのを阻止し、前記感知ポートが前記気道内の空気流に曝されるように構成される。外部呼吸センサは圧力センサでもよい。換気ガス供給チャネルを患者の体外の流量または圧力センサに連結することができる。感知ポートを換気カテーテルの遠位端から離して位置付けることができる。換気カテーテルを小孔スリーブを通って配置されるように構成することができる。空気流透過性シールドは折りたたみ可能でもよい。
【００２０】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給のための方法に関する。この方法は、換気カテーテルの一端を患者の気管切開チューブ内に挿入し、前記換気カテーテルがガス供給チャネル、および呼吸感知管腔、並びに呼吸感知管腔ポートを含むこと、および前記換気カテーテルの第２の端部で前記ガス供給チャネルを換気ガス源に、前記呼吸感知管腔を呼吸感知素子に連結することを含む。連結するステップは圧力センサである外部呼吸センサへの連結を含むことができる。連結するステップは、換気ガス供給チャネルを患者の体外の流量または圧力センサに連結することを含むことができる。換気カテーテルは気管切開チューブへの係止コネクタを有することができる。この方法は、気管切開チューブの開窓を気道内に位置付けることを含むことができる。この方法は、換気カテーテルのセンタリング形状を使用して、換気カテーテルを中心に位置付けて、感知ポートが気管切開チューブの内側壁と接触するのを阻止するステップを含むことができる。この方法は、感知ポートを換気カテーテルの遠位端から離して位置付けるステップを含むことができる。
【００２１】
本発明の他の態様は、呼吸感知および換気供給のための方法に関する。この方法は、換気カテーテルの一端を小孔を通して患者の気道内に挿入し、前記換気カテーテルがガス供給チャネル、呼吸感知管腔、および呼吸感知管腔ポートを含み、保護シールドが前記気道内に挿入された前記カテーテルのセクションを少なくとも部分的に取り囲んで前記感知管腔ポートが前記気道壁と接触するのを阻止すること、および前記換気カテーテルの第２の端部で前記ガス供給チャネルを換気ガス源に、前記呼吸感知管腔を呼吸センサ素子に連結することを含む。連結するステップは圧力センサである外部呼吸センサへの連結を含むことができる。連結するステップは、換気ガス供給チャネルを患者の体外の流量または圧力センサに連結することを含むことができる。この方法は、感知ポートを換気カテーテルの遠位端から離して位置付けるステップを含むことができる。この方法は、換気カテーテルを小孔ガイドを通して位置付けるステップを含むことができる。挿入するステップは、折りたたみ可能な空気流透過性シールドの挿入を含むことができる。
【００２２】
本発明の他の特徴、利点、および実施形態を記載するが、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲を考慮すれば明らかになるであろう。さらに、理解されるように、上記の本発明の概要および以下の詳細な記載は例示であり、請求される本発明の範囲を限定することなく更なる説明を提供するものである。
【００２３】
本発明の更なる理解のために本発明に含められ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、詳細な説明と併せて、本開示の原理を説明する働きをするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】人工呼吸器ガス供給回路内の呼吸センサを使用して呼吸努力を検出するための従来技術を示す図である。
【図１ｂ】超音波流量計を使用する任意の従来技術を示す図である。
【図１ｃ】ロタメータ流量計を使用する任意の従来技術を示す図である。
【図１ｄ】感知された圧力が必ずしも呼吸に対応しない図１ａのシステムからの信号を示すグラフである。
【図２ａ】呼吸感知および人工呼吸器制御に胸部インピーダンスを使用する従来技術を示す図である。
【図２ｂ】環境または安定性の問題によって生じる図２ａのインピーダンス信号のドリフトを示すグラフである。
【図３ａ】気道内呼吸センサが人工呼吸器の制御および呼吸活動の監視に使用される従来技術を示す図である。
【図３ｂ】環境問題によって生じる図３ａのセンサ信号の乱れを示すグラフである。
【図４】換気カテーテル、有窓外側カニューレ、環状空間内の呼吸センサ、および人工呼吸器を含む本発明のシステム全体を示す部分断面図である。
【図５】換気カテーテル、有窓外側カニューレ、呼吸感知管腔と感知ポート、および患者の体外の人工呼吸器内に配置されたセンサを含む本発明のシステム全体を示す部分断面図である。
【図６】呼吸センサが環状空間内に存在する状態の換気カテーテルおよび非有窓外側カニューレを示す図である。
【図７】換気カテーテルおよび外側カニューレの呼吸センサ部分を有する外側カニューレを示す図である。
【図８】換気カテーテル、および外側カニューレの一部としての呼吸感知管腔およびポートを有する外側カニューレを示す図である。
【図９】換気カテーテル、外側カニューレ、および換気カテーテルと外側カニューレの間の空間内に配置された別個のセンサ・アセンブリを示す図である。
【図１０】換気カテーテル、外側カニューレ、および換気カテーテルと外側カニューレの間の空間内に配置された別個の感知管腔アセンブリを示す図である。
【図１１】チャネルがカテーテルとカニューレの間で環境に開放され、センサがチャネル内に存在する状態の換気カテーテルおよび外側カニューレを示す図である。
【図１２Ａ】有窓外側カニューレを有する二重管腔気管切開チューブを示す図である。
【図１２Ｂ】内側カニューレが除去された図１２Ａの外側カニューレを示す図である。
【図１２Ｃ】感知素子が環状空間内に位置付けられた図１２Ｂの有窓外側カニューレの内部に配置された換気カテーテルを示す断面図である。
【図１３】代替の調節可能な換気カテーテルのコネクタの詳細図である。
【図１４】感知管腔ポートが環状空間内に位置付けられた図１２Ｂの有窓外側カニューレの内部に配置された換気カテーテルの部分断面図である。
【図１５】気道内呼吸感知が有窓単一カニューレの気管切開チューブ内部で保護された状態の換気カテーテルを示す図である。
【図１６】気道内呼吸センサが下位と上位の開窓位置を有する有窓外側カニューレの内部で保護された状態の換気カテーテルを示す断面図である。
【図１７】外側カニューレの横壁の開窓を有する外側カニューレを有する換気カテーテルを示す図である。
【図１８Ａ】換気カテーテルの位置付けおよび固定形状を有する、気道内呼吸センサが有窓外側カニューレの内部で保護された状態の換気カテーテルを示す断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａで示した換気カテーテルの端面図である。
【図１９】換気カテーテルと有窓外側カニューレの間に環状間隙を生成するくぼみを有する有窓外側カニューレを有する換気カテーテルを示す図である。
【図２０Ａ】外側カニューレの壁内の開窓に隣接するくぼみを有して、換気カテーテルと有窓外側カニューレの間に環状間隙を生成する有窓外側カニューレ内部の換気カテーテルを示す断面図である。
【図２０Ｂ】くぼみが下位側にある図２０Ａのデバイスを示す図である。
【図２１Ａ】換気カテーテルと有窓外側カニューレの間に環状間隙を生成するための外側カニューレの内壁内の突起を有する有窓外側カニューレ内部の換気カテーテルを示す断面図である。
【図２１Ｂ】くぼみが下位側にある図２１Ａのデバイスを示す図である。
【図２２】貫通を最小限に抑えた有窓外側カニューレの内部で気道内呼吸センサが保護された状態の換気カテーテルを示す図である。
【図２３】センサが小孔スリーブによって保護されている小孔スリーブを通して挿入された換気カテーテルを示す図である。
【図２４】折りたたみ可能な空気透過性シールドで気道内呼吸センサが保護された状態の換気カテーテルを示す図である。
【図２５Ａ】カテーテル・シャフトに接触するように折りたたみ可能であり、使用の際に拡張可能な透過性ワイヤかごシールドで気道内呼吸センサが保護された状態の換気カテーテルを示す図である。
【図２５Ｂ】図１０ａで示した換気カテーテルを示す断面図である。
【図２６】カテーテル・シャフトに接触するように押し曲げ可能かつ折りたたみ可能であり、使用の際に拡張可能な透過性の錘状体シールドで気道内呼吸センサが保護された状態の換気カテーテルを示す図である。
【図２７】追加の人工呼吸器ガス供給センサを有する図４で示したシステムのシステム配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、圧力センサが換気ガス供給回路２１内に配置された従来技術の人口呼吸器呼吸検出開始システムを示す図である。人工呼吸器Ｖは、換気ガスを患者Ｐに換気ガス供給回路２１および換気チューブ２５を通して送ることができる。換気回路圧力タップ２２を換気ガス供給回路２１内に配置することができる。換気回路圧力タップ２２は、換気ガス供給回路２１内の圧力を感知することができる。したがって、患者Ｐが吸気すると、肺Ｌ内に生成された負圧が気管Ｔに伝達され、換気回路圧力タップ２２内の負圧を検出することができる。換気回路圧力タップ２２は人工呼吸器呼吸供給制御ユニット２０と連通状態でもよい。
【００２６】
別法として，図１ｂで示したように、圧力センサの代わりに流量センサを使用することもできる。流量センサは超音波流量センサ３０または他のタイプの流量センサでもよい。別法として，図１ｃで示したように、ロタメータ流量センサ３２を換気ガス供給回路２１内に配置して、図１ａおよび１ｂで示したように、患者Ｐによる吸気を検出することもできる。
【００２７】
センサ２２、３０、３２からの読み取りを表す信号を人工呼吸器Ｖ内の人工呼吸器呼吸供給制御ユニット２０に通信することができる。換気ガス供給回路２１内のセンサ２２、３０、３２は呼吸の開始を測定することができる。人工呼吸器呼吸供給制御ユニット２０が信号を受信した後、人工呼吸器Ｖを始動して、機械的呼吸を患者Ｐに換気ガス供給回路２１を通して供給することができる。人工呼吸器Ｖの始動後、センサ２２、３０、３２は人工呼吸器Ｖの活動を測定することができる。センサ２０、３０、３２は患者の呼吸を正確に測定することはできない。
【００２８】
図１ｄは、患者の実際の呼吸のトレーシングＲと比較したセンサ２２、３０、３２によって検出された患者の気管圧Ｐ（ｔ）の測定値を示す図である。患者の吸気５４は、患者の吸気圧５０からの圧力の低下としてセンサ２２、３０、３２によって最初に検出されるものである。しかし人工呼吸器Ｖの始動後、センサ２２、３０、３２は人工呼吸器呼吸供給圧力５２を測定することができるだけで、患者の呼気５６を測定することができない。
【００２９】
図２ａは、呼吸センサが胸部インピーダンス・センサである従来技術の人工呼吸器始動システムを示す図である。呼吸センサは換気ガス供給システム２１内に配置されない。胸部インピーダンス・センサは、患者の呼吸を表す信号が呼吸と関連しない患者Ｐの動きによる影響を受ける欠点がある。胸部インピーダンス・バンド６２を胸部インピーダンス・ワイヤ６０によって人工呼吸器Ｖおよび対応する人工呼吸器呼吸供給制御ユニット２０に連結することができる。
【００３０】
図２ｂは患者Ｐの呼吸トレースＲを示す図であり、気管の空気流トレーシングＱで示した患者の気管Ｔ内のガス流と比較した一定時間の患者の実際の呼吸に対応することができる。それぞれ胸部インピーダンス吸気トレース７４および胸部インピーダンス呼気トレース７６で分かるように、患者の吸気気管流曲線６４および患者の呼気気管流曲線６６を胸部インピーダンス・バンド６２で検出することができる。しかし、動作、および患者の位置、並びに他の要因によって、胸部インピーダンス信号は胸部インピーダンス信号ドリフト７８を有する可能性があり、または患者の動作から胸部インピーダンス信号ノイズ８０を有する可能性がある。
【００３１】
図３ａは従来技術の呼吸感知システムを示す図である。気道内呼吸センサ１９０を患者の気管Ｔ内の患者Ｐの空気流経路内に配置することができる。
【００３２】
気道内呼吸センサ１９０を使用して、患者Ｐによる自発呼吸を検出することができる。自発呼吸を有効に測定するには、気道内呼吸センサ１９０を換気ガス供給回路２１内に配置しないことが好ましい。本開示では、換気ガス供給回路２１内に配置されないセンサを換気ガス供給回路２１に対して「平行」であると考えることができる。本開示では、換気ガス供給回路２１内に配置されたセンサを換気ガス供給回路２１に関して「直列」であると考えることができる。換気ガス供給回路２１内のセンサは人工呼吸器Ｖの始動後に自発呼吸を十分に測定することができない。なぜなら、そのときセンサは人工呼吸器Ｖによって供給されるガスを主に測定し、自発呼吸では人工呼吸器Ｖよりもかなり少ない空気しか移動させることができないからである。人工呼吸器の換気ガス供給回路と連通状態のセンサを持たない利点は、センサが人工呼吸器Ｖによって供給されるガス流内に存在しないために、人工呼吸器Ｖの始動後でもセンサが全体の自発呼吸信号を測定できることである。人口呼吸器のガス供給回路の外部のセンサは、人工呼吸器Ｖから供給されるガスを直接測定しない。
【００３３】
図３ａの気道内呼吸センサ１９０は換気ガス供給回路２１と連通しなくてもよい。気道内呼吸センサ１９０を換気チューブ２５の外面上に取り付けることができる。気道内呼吸センサ１９０は自発呼吸を測定し、自発呼吸を表す信号を生成することができる。信号を気道内呼吸感知ワイヤ９２、無線技法、ＲＦＩＤ、または他の通信技法によって人工呼吸器Ｖの人工呼吸器呼吸供給制御ユニット２０に通信することができる。
【００３４】
人口呼吸器ガス供給回路２１と連通しない気道内呼吸センサ１９０の気管Ｔ内への位置付けは、気道内呼吸センサ１９０が環境の影響および患者の動作からのドリフトおよび妨害を受けにくいために、従来のシステムに勝る改善がみられる。このセンサは、患者Ｐにとっても侵襲性および突出度が比較的低く、監視する臨床家にとっても比較的便利である。気道内呼吸センサ１９０を患者Ｐの気道に挿入される換気チューブ２５の一部分２４に取り付けることができる。さらに、人工呼吸器Ｖが換気ガス供給回路２１を通して患者Ｐにガスを供給し始めたときに、気道内呼吸センサ１９０による測定が人工呼吸器Ｖの動作による影響を受けず、患者Ｐの自発呼吸を測定し続けることができる。
【００３５】
図３ｂは、呼吸センサ信号トレーシングＳと比較した気管の空気流トレースＱを示す。患者の吸気気管流６５および患者の呼気気管流６７が、それぞれ吸気トレース７５および呼気トレース７７と良好に比較される。しかし、気道内呼吸センサ１９０は、気管Ｔの壁など組織との接触、または気道内呼吸センサ１９０の表面上への壊死組織片の蓄積の影響を受けやすい。組織との接触および／または壊死組織片の蓄積は、組織との接触または壊死組織片９４からの気道内呼吸センサ信号の減衰で示したように、気道内呼吸センサ１９０からの測定を損なう恐れがある。気道内呼吸センサ１９０の有効性および正確さの保護は、人工呼吸器ガス供給回路２１の適切な機能を確保するために重要である。
【００３６】
図４は、本発明の一実施形態のシステム図である。換気カテーテル２７を気管切開チューブなど外側チューブ２８の内部に配置することができ、１つまたは複数の呼吸センサ９０を換気カテーテル２７と外側チューブ２８の間の環状空間４６内に配置して、壊死組織片の蓄積および気管壁との接触から保護することができる。通常、患者の自発呼吸の空気流の少なくとも一部が環状空間内を移動しやすくなるように、システムを構成することができる。センサ信号を人工呼吸器Ｖに伝送して、人工呼吸器を制御することができる。人工呼吸器Ｖをガス供給回路２１と共に換気カテーテル２７に取り付けることができる。外側チューブ２８は開窓１００を含んで、ガスが環状空間４６の内外に容易に流れるようにすることができる。
【００３７】
気道内呼吸センサ９０を、気管Ｔ、鼻、口、のど、気管支、または吸入および呼出される空気の経路内の他の部位内に配置することができる。さらに、理解されるように、本発明の実施形態を、カテーテルが感知および治療のために任意の管腔構造内に配置される他の生理的用途に適用することができる。また理解されるように、適切な修正により、本発明の実施形態を再使用可能またはディスポーザブルにすることができ、大人、小児、または新生児に使用されるように適合させることができる。
【００３８】
本発明の原理による呼吸センサは、温度センサ、圧力センサ、感知管腔、ガス組成センサ、流量センサ、超音波センサ、比抵抗センサ、圧電センサ、光放射率／反射率センサ、または呼吸を感知することができる任意の他のセンサでもよい。呼吸センサは単一の感知素子／変換器でもよい。別法として、呼吸センサは、信号測定値の冗長性のための複数の感知素子／変換器を含むこともできる。また呼吸センサは、複数の素子のうちの少なくとも１つを基準信号として使用することができるように感知アレイに配置された複数の素子を含むことができる。本開示では、センサは単数または複数で呼ばれ、上記の構成の全てが当てはまる。
【００３９】
好ましくは、図４で示したように、呼吸センサを患者Ｐの気道に挿入される換気チューブの一部に取り付けることができる。別法として、図５のシステム図で示したように、外部呼吸センサ９６を身体外部に配置することもできる。外部呼吸センサ９６は患者の気道内に生じる空気流または呼吸圧力を感知導管または管腔４２を介して測定することができる。感知導管または管腔４２は、換気チューブ２７と外側チューブ２８の間の環状空間４６内で患者の気道内の開口部または感知ポート４４を有することができる。導管または管腔４２は、開口部４４からたとえば人工呼吸器Ｖ内に配置されたセンサ９６など外部呼吸センサまで延びることができる。センサ９６は制御ユニット２０と通信して、ガス供給デバイス１４２を制御し、患者へのガスの供給を調節することができる。
【００４０】
外側チューブ２８内の開窓１００を図４および５で示したように設けて、自発呼吸空気流が環状空間内を移動しやすくすることができる。別法として、図６で示したように、外側チューブ２８が開窓を持たず、外側チューブ２８を通る開放流路を不要にして、呼吸センサ９０が、生じる気管の呼吸圧力を記録することもできる。
【００４１】
図４〜６で示したように、呼吸センサ、または外部呼吸センサ、および対応する感知導管を換気チューブに結合することができる。別法として、呼吸センサ、または外部呼吸センサ、および対応する感知導管を本明細書に記載した本発明の他の構成要素に統合することもできる。たとえば、図７で示したように、呼吸センサ９０は外側カニューレ２８の内側壁の一部でもよい。換気カテーテル２７は、外側カニューレ２８に挿入されると、呼吸センサ９０との電気接続を形成して、センサ信号をワイヤリング９２で人工呼吸器に伝送することができる。
【００４２】
または図８で示したように、感知管腔４２および感知管腔ポート４４を外側カニューレ２８に結合することができる。換気カテーテル２７が外側カニューレ２８に連結されると、外側カニューレの感知管腔４２がそれぞれ空気式雌と雄連結部１０４、１０３を介して、たとえば前に図５で示した人工呼吸器Ｖ内に配置されたセンサ９６など外部センサまで患者から離れるように延びる外部管腔１０９（図示せず）に連結される。図７および８では、センサ９０、または感知管腔４２およびポート４４を外側チューブ２８の上位側に配置することができる。その場合、開窓が存在する場合は、（後に記載するように）開窓を外側チューブの横壁に配置することができる。別法として、図７および８で示したセンサ９０、または感知管腔４２およびポート４４を外側チューブ２８の下位側に配置することもできる。その場合は開窓を外側チューブ２８の上位側に配置することができる。さらに、センサ９０、または感知管腔４２およびポート４４を外側チューブ２８の横壁に配置することもできる。
【００４３】
別法として、呼吸センサまたは外部呼吸センサを本発明の様々な構成要素から分離することもできる。たとえば図９で示したように、センサ９０を含む別個のアセンブリ９７を換気カテーテル２７と外側カニューレ２８の間の環状空間４６に挿入することができる。別個のアセンブリ９７およびセンサ９０をハンドル１０５を使用して挿入し、または引き込めることができる。
【００４４】
あるいは、図１０で示したように、感知管腔４２を備える別個のアセンブリ９８を換気カテーテル２７と外側カニューレ２８の間の環状空間４６に挿入することができる。その場合、感知管腔４２は外部感知管腔１０９を介して、たとえば図５で示したように人工呼吸器Ｖのセンサ９６など身体外部に位置付けられたセンサに連結される。別個のアセンブリ９８および感知管腔４２をハンドル１０６を使用して挿入し、または引き込めることができる。
【００４５】
本明細書に記載したように、呼吸センサのための保護構成、装置、および方法の様々な実施形態を提供して、呼吸センサと組織の接触および呼吸センサ上への壊死組織片の蓄積を低減することができる。自発呼吸が空気流透過性の覆いを通過し、呼吸センサに到達することができるようにする空気流透過性の覆い、保護具、シールドで、呼吸センサを少なくとも部分的に取り囲むことができる。したがって、本発明の原理により、記載し図で示した様々な実施形態および構成が企図されるが、特定の実施形態および構成は限定的なものではない。
【００４６】
図１１は換気チューブ２７と外側カニューレ２８の間の環状空間４６が矢印１０７で示した周囲空気と連通することができる代替形態を示す図である。矢印１５０で示した気管Ｔ内の自発呼吸の空気流の一部が環状空間４６を通って周囲に出入りすることができる。センサ９０を環状空間４６内に配置し、呼吸信号を記録することができる。
【００４７】
図１２Ａ〜１２Ｃは、気管切開チューブ内側カニューレ１１０および気管切開チューブ外側カニューレ２８を含む二重カニューレ気管切開チューブ・アセンブリ２３を使用する際の操作順序および構成を示す図である。本発明では、用語、換気カテーテル、換気チューブ、および関連する表現は互換可能に使用される。同様に、用語、気管切開チューブ、外側カニューレ、外側チューブ、および関連する表現も互換可能に使用される。代替実施形態の要素の様々な組み合わせを本発明の範囲内で互いに組み合わせることができる。
【００４８】
図１２Ａは気管切開チューブ内側カニューレ１１０を取り囲む気管切開チューブ外側カニューレ２８を示す図である。気管切開チューブ外側カニューレ２８を気管切開チューブ内側カニューレ１１０に対して配置して、環状空間４６が気管切開チューブ外側カニューレ２８の内面と気管切開チューブ内側カニューレ１１０の外面の間に存在するようにすることができる。気管切開チューブ外側カニューレ２８は１つまたは複数の開窓１００を有して、空気流が環状空間４６内に入ることができるようにする。矢印１５０で示したように、自発呼吸は、１つまたは複数の開窓１００を通過して環状空間４６に入り、気管切開チューブ外側カニューレ２８の端部１５１を出ることができる。人工呼吸器からの換気ガス（矢印１５２）は気管切開チューブ内側カニューレ１１０を通過して気管切開チューブ内側カニューレ１１０の端部１５３を出て患者の気道内に入る。換気ガス（矢印１５２）および／または自発呼吸１５０は、それぞれ気管切開チューブ内側カニューレ１１０および環状空間４６を反対方向に通過することもできる。開窓１００は、ガス流が二重カニューレ気管切開チューブ２３から上方の気道に出入り可能にすることができる。開窓１００は呼出された空気流が声帯を通過できるようにすることによって発語を可能にすることもできる。
【００４９】
二重カニューレ気管切開チューブ２３は、気管切開チューブ・ネック・フランジ１１２および／または気管切開チューブ換気回路コネクタ１１１を含むことができる。気管切開チューブ換気回路コネクタ１１１は二重カニューレ気管切開チューブ２３を様々なタイプの人工呼吸器に連結できるようにする。二重カニューレ気管切開チューブ２３の構成は、人工呼吸器および換気カテーテルを取り外し、患者が外側カニューレを通して呼吸できるようにする選択肢を有することが好ましい場合に使用することができる。
【００５０】
図１２Ｂは、気管切開チューブ内側カニューレ１１０が気管切開チューブ外側カニューレ２８から除去され、外側カニューレ２８が患者の気道内の定位置に残された状態の本発明の一実施形態を示す図である。
【００５１】
図１２Ｃは、気管切開チューブ内側カニューレ１１０が内側カニューレ換気カテーテル２６に置き換えられた他の変形形態を示す図である。内側カニューレ換気カテーテル２６を気管切開チューブ外側カニューレ２８の内部に配置して、内側カニューレ換気カテーテル２６と気管切開チューブ外側カニューレ２８の間の環状空間４６内で気道内呼吸センサ９０が正確に位置付けられるように、内側カニューレ換気カテーテル２６を構成することができる。たとえば、正確な位置付けには、後で説明するように、呼吸センサを外側カニューレの長さに対して正確な深さに挿入すること、またはセンサを外側カニューレの内側壁に対して正確な周囲方向に配置することが含まれる。したがって、気道内呼吸センサ９０を環状空間４６内で保護し、組織との接触または壊死組織片の蓄積の影響を受けにくくすることができる。しかし、気道内呼吸センサ９０は吸気と呼気の方向で（図１２Ａで示した）自発呼吸１５０と連通することができ、患者Ｐの呼吸パターンを検出し、測定することができる。
【００５２】
換気カテーテル・シールとコネクタ１１６は、密封、安全、および位置付けのために、内側カニューレ換気カテーテル２６を気管切開チューブ外側カニューレ２８に連結することができ、フランジ１１５は内側カニューレ換気カテーテル２６を外側カニューレ２８に挿入しやすくし、それから取り外しやすくする。シールとコネクタは、たとえば、摩擦嵌合シール／コネクタ、ツイスト・ロック・シール／コネクタ、またはスナップ嵌合シール／コネクタ、シリコーンなど圧縮性ガスケット、対合部品のライン間嵌合、対合する先細りのインターフェース、および／または１つの軟性材料と対向する硬い材料のわずかな締り嵌めでもよい。気道内呼吸センサ９０の位置は環状空間４６内部の任意の位置でもよいが、気道内呼吸センサ９０を気管切開チューブ外側カニューレ２８の開窓１００と端部１５１の間に位置付けることが好ましい。センサが外側カニューレの遠位端に非常に近い位置に配置されると、センサが人工呼吸器から換気カテーテルを通って出るガス流によって生成されるヴェンツーリ（Ｖｅｎｔｕｒｉ）アーチファクトの影響を受けやすくなる恐れがある。したがって、センサの位置は外側カニューレの開口部から距離をおいたところが好ましい。
【００５３】
環状空間を通る空気流量は全体の気管の空気流の一部でしかないため、呼吸センサによって測定される呼吸信号は減衰した信号の可能性がある。しかし、測定値は流れまたは圧力を正確に示すものであり、真の振幅を示す必要がないため、これは許容されると考えられる。
【００５４】
図１２Ｃでは、内側カニューレ換気カテーテル２６は剛性を含んで、気道内呼吸センサ９０を外側カニューレの内側壁と不慮に接触させる恐れがある内側カニューレ換気カテーテル２６の望ましくない屈曲を防ぐことができる。
【００５５】
図１３は、内側カニューレ換気カテーテル２６が、カテーテル・シャフト１１８とコネクタ／フランジ１１６／１１５アセンブリの間の調節可能なスライド式シール１１７を含むコネクタ１１６とフランジ１１５のアセンブリを含むことができる代替連結機構を示す図である。換気カテーテルのコネクタ／フランジ・アセンブリ１１６／１１５を使用して、内側カニューレ換気カテーテル２６の遠位先端部Ｄと気道内呼吸センサ９０を所望の位置に位置付けることができる。内側カニューレ換気カテーテル２６を移動させない場合に、換気カテーテルのコネクタ／フランジ・アセンブリ１１６／１１５がカテーテル・シャフト１１８上に係止または自己係止されるように、アセンブリを構成することができる。たとえば、換気カテーテルのコネクタ／フランジ・アセンブリ１１６／１１５は、移動止めシステム、コレット・システム、圧縮クリップ、ばね付勢式押しボタン、または係止ピンを使用することができる。別法として、気道内呼吸センサ９０の位置を調節可能にすることもできる。たとえば、前に図１０で示したように、ロッドまたはワイヤを移動させることによって、センサを前進させ、または引き込めることができる。
【００５６】
図１４は、患者Ｐの体外の近位端から気管Ｔなど気道内に延びる感知管腔４２を示す図である。感知管腔４２は、感知管腔のポート／開口部４４が環状空間４６内に配置された状態で気道内に遠位端を有することができる。図５で示したように、センサを患者Ｐの体外に配置し、感知管腔４２、感知管腔のポート／開口部４４、および／または気道と連通するようにできる。これは、換気カテーテルのコストを下げ、または換気カテーテルの必要とされるサイズを縮小するのに有利である。
【００５７】
図１２〜１４の実装形態の他に、他の換気カテーテルと気管切開チューブの組み合わせおよび相互連結を使用することもできる。
【００５８】
図１５は、信号カニューレ気管切開チューブ２９に挿入されるように適合された換気カテーテル３１を示す図である。気管切開チューブ２９は、１つまたは複数の開窓１００を含んで、自発呼吸が換気カテーテル３１と気管切開チューブ２９の間を通過できるようにする。１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を気管切開チューブ２９内、または換気チューブ３１上に配置することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を上記のように環状空間４６内で保護することができる。換気カテーテル３１および気管切開チューブ２９は上記のように１つまたは複数の対合形状を有して、換気カテーテル３１と気管切開チューブ２９を連結可能にすることができる。１つまたは複数の対合形状は１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を所望の位置に位置付けることができる。
【００５９】
図１５の実施形態は、気管切開チューブ・ネック・フランジ１１２、換気カテーテル・シール１１６、および気管切開チューブ換気回路コネクタ１１１を含むこともできる。この実施形態は、たとえば従来の人工呼吸器が必要な場合など、換気カテーテル３１を除去し、従来の人工呼吸および呼吸回路を単一カニューレの気管切開チューブ２９の１５ｍｍコネクタ１１１に連結できるようにするものである。
【００６０】
本発明の実施形態は、様々なパターンおよび構成の開窓を含んで、ガスがセンサ保護デバイスを通ってセンサ上に通過できるようにすることができる。開窓を任意の位置に配置することができるが、幾つかの好ましい位置および構成を以下に記載する。センサ用ガス透過性シールドは様々な形状および数でもよいが、ガス透過性シールドは、組織とセンサの接触および／またはセンサ上への壊死組織片の蓄積を防止することが好ましい。本発明では、上方向は患者の身体から患者の気道の出口に向く、たとえば上方気道に向く位置を指す。また、下方向は患者の身体から患者の気道の出口から外に向く、たとえば下方気道に向く位置を指す。横方向は上下ではない任意の方向を指す。上記で論じたように、開窓および／またはガス透過性シールドを任意の位置に配置することができる。開窓の形状は、円形、楕円形、または任意の他の妥当な形状でもよい。開窓の位置および形状は上記の任意の組み合わせでもよい。
【００６１】
図１６は、換気カテーテル３３および外側カニューレ気管切開チューブ３４の代替実施形態を示す図である。外側カニューレ気管切開チューブ３４は、気管切開チューブの上位側１２０の１つまたは複数の開窓１００および／または気管切開チューブの下位側１２２の１つまたは複数の開窓１０１を含むことができる。外側カニューレ気管切開チューブ３４の様々な表面の１つまたは複数の開窓１００、１０１は外側カニューレ気管切開チューブ３４を通る吸入かつ呼出されたガス流に対する抵抗を低下させることができる。さらに、外側カニューレ気管切開チューブ３４の様々な表面の１つまたは複数の開窓１００、１０１は、１つまたは複数の開窓１００、１０１が位置ずれし、閉塞され、かつ／または覆われた場合に、外側気管切開チューブ３４を通るガス流への冗長性を与えることができる。図１６は外側カニューレ１２０に連結されたコネクタ／シール１１９も示している。
【００６２】
図１７は、外側カニューレ気管切開チューブ３４の横側１２１の開窓１０２を示す図である。
【００６３】
１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０の適切な位置付けは、呼吸感知および人工呼吸器制御システムを適切に機能させるのに重要である。さらに、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０が長期間にわたり元の位置または所望の位置のままであるようにすることが重要である。１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を位置付けし安定化させる構成および方法を提供する。
【００６４】
図１８Ａは、換気カテーテル３５が１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０を含む一実施形態を示す図である。１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０は、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を外側カニューレ３６内の所望の位置に配置し保持することができる。１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０は、換気カテーテル３５を外側カニューレ３６内の中心に位置付ける助けをして、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０が外側カニューレ３６の内側壁３７と接触しないようにすることができる。１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０は、加圧ガスが換気カテーテル３５を通って供給されたときに、換気カテーテル３５が叩き付けられるのを阻止することもできる。１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０を１つまたは複数の位置に位置付けることができる。たとえば、１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０を１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０付近の位置に位置付けて、確実に１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０が環状空間４６内に適切に位置付けられるようにすることができる。別法として、１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０を換気カテーテル３５の遠位先端部Ｄ付近の位置に位置付けて、ガス供給中の遠位先端部の動きを低減することもできる。換気カテーテル外側シール１１４が示されている。
【００６５】
図１８Ｂは、図１８Ａの端面図である。１つまたは複数の換気カテーテル安定化／位置付けアンカ１３０の他の可能な構成では、１つまたは複数の気道内呼吸センサを環状空間４６内の所望の位置に配置することができる。アンカは、たとえば弾性フィラメントまたは形状記憶合金ワイヤなど圧縮性フィラメントまたはワイヤである。フィラメントまたはワイヤは、たとえばループ形状、またはスポーク、あるいは編物、もしくは織物かごでもよい。アンカ構造の密度は、アンカが開窓の近位でない限り、空気流抵抗がほとんどない、非常に低いものである。アンカが開窓の近位の場合、呼吸センサが呼吸信号を検出するのにそのゾーンの空気流が必要でないために、空気流に対して抵抗性があってもよい。
【００６６】
図１９は、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０が環状空間４６内を流れる空気に確実に曝されるようにするためのカニューレ・デフレクタ４０を示す図である。換気カテーテル３９およびセンサ９０を外側カニューレ３８の内側壁から離して間隔をあけるための図１９のカニューレ・デフレクタ４０が、外側カニューレ３８の上位側に示されている。換気カテーテル３９を外側カニューレ３８の弧の半径よりも大きい弧の半径を有するように形成し、形付けることができる。カニューレ・デフレクタ４０は換気カテーテル３９をより小さい半径に偏倚させることができる。したがって、製造中に換気カテーテル３９の半径を外側カニューレ３８の半径と正確に一致させる必要はない。万一、デフレクタと組織の接触が起きても、激しい接触が回避されるように、カニューレ・デフレクタ４０を非外傷性の形状にすることができる。１つまたは複数の開窓１００を外側カニューレ３８の様々な位置に位置付けることができる。
【００６７】
図２０Ａは、開窓１００に隣接する外側カニューレ３８内のカニューレ・デフレクタ４０を示す図である。１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０および／または感知管腔ポートをカニューレ・デフレクタ４０および開窓１００のすぐ遠位に位置付けることができる。これは、気管の前壁から気管腔内に延びるカニューレの上位または下位部分が比較的短く、デフレクタと開窓が分離されている場合に、気管の前壁と後壁の間の距離がデフレクタと開窓に十分でないときに有利である。
【００６８】
図２１Ａは、外側カニューレ３８の内側壁からのみ突き出たカニューレ・デフレクタ４０を示す図である。外側カニューレ３８の外径はカニューレ・デフレクタ４０による影響を受けない。これは、外側カニューレ３８を気道に挿入し、それから除去するのに有利である。カニューレ・デフレクタ４０は１つまたは複数の開窓１００の付近、またはそれらに隣接してもよく、あるいは１つまたは複数の開窓１００から所定の距離だけ離れてもよい。通常は気管径による限定された空間要件のために、デフレクタと開窓をすぐ近くに配置しなければならない。図１９、２０Ａ、および２１Ａで示した実施形態は、単一のカニューレ気管切開チューブが使用される場合に特に適用される。なぜなら、気管切開チューブ内側カニューレが気管切開チューブ内に配置されないからである。気管切開チューブ内側カニューレは、二重気管切開チューブと共に使用される場合、通常はガス供給が最適化されるようにできるだけ大きいものである。デフレクタには慣例とは反対に比較的小さい径の気管切開チューブ内側カニューレが必要とされる。
【００６９】
図１９、２０Ａ、および２１Ａで示したように、カニューレ・デフレクタ４０および１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を上位位置に位置付ける他に、カニューレ・デフレクタ４０を外側カニューレ３８の他の位置に配置することもできる。カニューレ・デフレクタ４０の他の位置は、図２０Ｂおよび２１Ｂで示したように外側カニューレ３８の下位側１２２でもよく、かつ／または外側カニューレ３８の横側１２１（図示せず）でもよい。好ましくは、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０は換気カテーテル３９の対応する側面に配置される。たとえば、カニューレ・デフレクタ４０が外側カニューレ３８の下位側１２２にある場合、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を換気カテーテル３９の下位側に配置することができる。様々な位置および組み合わせを使用することができる。センサ９０をカテーテル３８の中心線から離れた位置に位置付けて、挿入時にセンサがデフレクタの摩擦によって損傷されないようにすることができる。
【００７０】
図２２は、短い気管切開チューブ４９を有する本発明の一実施形態を示す図である。内側換気カテーテル４７は、短い気管切開チューブ４９の遠位端５１を超えて遠位に延びることができる。図８ａの実施形態は、短い気管切開チューブ４９が、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０が組織と接触するのを阻止し、かつ／または壊死組織片が１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０上に蓄積するのを低減するのに必要なだけ気道内に延びることができるために有益である。したがって、患者の気道を自発呼吸に対してより開放することができるであろう。さらにこの構成は、自発的なガス流が、たとえば気管流および圧力のヴェンツーリ効果、乱流、および減衰など、デバイスによってあまり損なわれないため、真の信号により近い呼吸信号を測定しやすくすることができる。内側換気カテーテル・シール１１３が示されている。
【００７１】
図２３は、換気カテーテル４７を小孔スリーブ４８内に配置されるように適合することができる、本発明の一実施形態を示す図である。小孔スリーブ４８は気道内に僅かに延びることができる。気道内への僅かな延長によって、１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０の十分なシールドを提供して、組織との接触を阻止し、かつ／または壊死組織片の蓄積を低減することができる。図２２の実施形態は、小孔スリーブ４８が比較的小さい径であるために患者Ｐにとってあまり突出しないので有益である。小孔スリーブ４８の使用は、通常、小孔スリーブが従来の人工呼吸器への連結に必要な標準の１５ｍｍコネクタを含まないために、患者Ｐがフルサポートの換気を必要とする危険性がない場合に有用である。小孔スリーブは、スリーブと換気カテーテルの間に空間を生成して、呼吸センサ用の環状空間が画定されるように構成しなければならないため、Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ  Ｔ−Ｔｕｂｅとして周知の同様の従来のデバイスと異なることが好ましい。また、小孔スリーブは、小孔ステントが気管の気道内に延びないために、Ｈｏｏｄ  Ｓｔｏｍａ  Ｓｔｅｎｔなど小孔ステントとして周知の同様の従来のデバイスと異なることが好ましい。小孔スリーブおよびそこを通る主な内腔は、気管腔内への距離を延ばして、呼吸センサ用の環状空間または保護ゾーンを画定しなければならない。一部の患者には、小孔スリーブ・バージョンではない気管切開チューブ互換バージョンが必要とされることがある。たとえば、患者に時々他の呼吸治療および付属品が必要とされる場合、または従来の機械的換気が必要とされる危険性がある場合は、気管切開チューブの一部である１５ｍｍの呼吸コネクタが他の呼吸治療器具への取り付けを容易にするであろう。
【００７２】
本発明の他の実施形態は、１つまたは複数の気道内呼吸センサの代替または補助的な保護具を有することができる。本開示では、用語、保護具およびシールドは互換可能に使用される。保護具の様々な形態を互換可能に、または共に使用することができる。以下の例示の実施形態では、外側カニューレまたは小孔スリーブを代替保護デバイスと置き換え、または共に使用することができる。保護具および／またはシールドは空気流透過性であることが好ましい。
【００７３】
図２４は、換気カテーテル２７上の有窓シールド１３６を示す図である。換気カテーテル２７上を気管Ｔなど気道内に小孔路１３４または他の同様の開口部を通して挿入することができる。換気カテーテルは、小孔路１３４を通して直接挿入されることが好ましいが、必要に応じて、気管切開チューブまたは他の同様の装置を通して挿入することもできる。換気カテーテル・ネック・フランジ１３２は換気チューブ２７を位置付け、固定することができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を換気カテーテル２７上に取り付けることができる。１つまたは複数の気道内呼吸センサを有窓シールド１３６で保護することができる。
【００７４】
有窓シールド１３６はかご型デバイスでもよく、空気流に対して透過性である。かごは、構造の一端または両端が換気カテーテル・シャフトに取り付けられた織物または編物のフィラメントあるいはワイヤ構造でもよい。構造は通常は拡大した寸法を有するが、換気カテーテル２７を小孔１３４を通して挿入するための圧縮した寸法に容易に圧縮することができる。
【００７５】
図２５Ａは、引張りワイヤ機構または伸張機構（図示せず）によって、折りたたまれた状態Ｃから拡張された状態Ｅに、かつその逆に折りたたむことができるかご型有窓シールド１３６を示す図である。引張りワイヤ機構は、かごワイヤ構造の近位端に取り付けられる。ワイヤを近位方向に引っ張ることによって、構造が近位に伸長されて、構造の径が縮小され、または折りたたまれる。したがって、かごワイヤ構造の近位端は換気カテーテル・シャフトにスライド式に取り付けられる。かご型有窓シールド１３６を、温度変化に反応する感温形状記憶合金によって折りたたむこともできる。材料は室温で第１の折りたたまれた状態であり、気道内に挿入されると、材料が室温から気道内部の温度への温度変化に基づいて第２の拡張した状態に入ることができる。かご型有窓シールド１３６を先細りにして、小孔を通して換気カテーテル２７を挿入かつ除去しやすくすることもできる。かごのワイヤは、不快な力の大きさが不要な、挿入または除去しやすい、非常に弾性かつ可撓性でもよい。図２５Ｂは、拡張状態の図２５Ａのデバイスの端面図である。かご型有窓シールド１３６が拡張した状態Ｅの場合、かご型有窓シールド１３６は換気カテーテル２７の径よりも大きい径を有する。しかし、かご型有窓シールド１３６が折りたたまれた状態Ｃの場合、かご型有窓シールド１３６は換気カテーテル２７の径よりも僅かに大きい径を有することができる。折りたたまれた状態Ｃでは、かご型有窓シールド１３６を換気カテーテル２７の外面に接触するように折りたたむことができる。
【００７６】
１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を換気カテーテル２７上に配置することができる。かご型有窓シールド１３６が拡張した状態Ｅの場合に、かご型有窓シールド１３６が少なくとも部分的に１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０を取り囲むことが好ましい。１つまたは複数の気道内呼吸センサ９０は組織との接触を阻止することができ、かつ／または気道内呼吸センサ９０上への壊死組織片の蓄積を低減することができる。
【００７７】
別法として、保護デバイスは、カフ、または空気流透過性の他の同様の構造でもよい。
【００７８】
図２６は、小孔路１３４から外に除去しやすくするように錘状体または先細りでもよい空気流透過性シールド１３８を示す図である。空気流透過性シールド１３８を換気カテーテル２７に空気流透過性シールド１３８の先細りの端部で結合することができる。空気流透過性シールド１３８は折りたたみ式でもよい。空気流透過性シールド１３８を挿入のために折りたたむには、空気流透過性シールド１３８を形状記憶材料で構成することができる。空気流透過性シールド１３８を折りたたまれた状態Ｃで提供し、次いで気道内に挿入後に体温に反応することによって拡張した状態Ｅに拡張させることができる。別法として、空気流透過性シールド１３８を手または機械で折りたたまれた状態Ｃに折りたたみ、次いで気道内に挿入し、次いで拡張した状態Ｅに自己拡張によって、または手動で、あるいは機械的に拡張することもできる。空気流透過性シールド１３８は折りたたまれると所定の錘状体保護シールドの折り目１４０を有することができる。空気流透過性シールド１３８を、気道および小孔から除去する前、またはその最中に、手動で、機械的に、または自動的に折りたたむことができる。
【００７９】
空気流透過性シールド１３８は、１つまたは複数の開窓１００を含むことができる。１つまたは複数の開窓１００は、空気流透過性シールド１３８の折りたたみおよび拡張を容易にする長さでもよい。別法として、空気流透過性シールドは、１つまたは複数の開窓１００なしで空気流に対して透過性でもよい。
【００８０】
本発明の様々な実施形態の気道内呼吸センサを換気ガス供給回路内の呼吸センサと組み合わせて、患者の呼吸と人工呼吸器の活動を別々に同時に監視できるようにすることができる。たとえば図２７で示したように、上記の実施形態で記載した気道内呼吸センサ９０を使用して、患者の呼吸、および人工呼吸器Ｖが患者の呼吸系に与える影響を測定することができる。その間、ガス供給回路２１内の人工呼吸器Ｖの出力を測定するセンサ１０８が人工呼吸器の出力を測定する。
【００８１】
上記は本発明の好ましい実施形態を対象としたものであるが、他の変形形態および修正形態が当業者には明らかであり、本発明の精神または範囲から逸脱することなく作成することができることを留意されたい。さらに、上記に明記されていなくても、本発明の一実施形態に関連して記載した特徴を他の実施形態と併せて使用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
Ｔ  気管；  Ｖ  人工呼吸器；  ２１  換気ガス供給回路；  ２７  換気カテーテル；  
２８  外側チューブ（外側カニューレ）；  ４６  環状空間；  ９０  センサ；  
１００  開窓。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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