(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガス成分および第２のガス成分を含む呼吸ガス混合気の混合を監視するための方法において、
混合前の第１ガス成分の水分含有率値をデータプロセッサに指示するステップと、
混合前の第２ガス成分の水分含有率値をデータプロセッサに指示するステップと、
混合気の水分含有率値を測定するステップと、
混合気の測定された前記水分含有率値をデータプロセッサに指示するステップと、
前記データプロセッサにおいて、混合気内の前記第１ガス成分および前記第２ガス成分のうち１つまたは双方の量を示す値を、前記第１のガス成分の水分含有率値と前記第２のガス成分の水分含有率値と前記混合気の水分含有率値とを使用して求めるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
水分を第１ガス成分および第２ガス成分のうち１つに導入する付加的なステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
水分を、所定の水分レベルに到達するように導入する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
第１のガス成分および第２のガス成分を含む呼吸ガス混合気の混合を監視するための監視装置において、
データプロセッサ（４０）と、混合前の第１ガス成分の水分含有率値を検出するために動作する第１の手段（３４）と、混合前の第２ガス成分の水分含有率値を検出するために動作する第２の手段（３６）と、呼吸ガス混合気の水分含有率値を測定するために動作するセンシング手段（３８）とが設けられており、
前記第１手段（３４）は、得られた第１ガス成分の水分含有率値を前記データプロセッサ（４０）へ送出し、
前記第２手段（３６）は、得られた第２ガス成分の水分含有率値を前記データプロセッサ（４０）へ送出し、
前記データプロセッサ（４０）は、混合気内の前記第１ガス成分および前記第２ガス成分のうち１つまたは双方の量を示す値を、前記第１のガス成分の水分含有率値と前記第２のガス成分の水分含有率値と前記混合気の水分含有率値とを使用して求め、該第１のガス成分および該第２のガス成分のうち１つまたは双方の量を示す前記値に依存する出力を供給するように構成されていることを特徴とする監視装置。
【請求項５】
水分を、第１ガス成分および第２ガス成分のうち１つに導入するように適合された給湿器（３２）が設けられている、請求項４記載の監視装置。
【請求項６】
前記第１手段および第２手段のうち１つまたは双方はセンサ（３４、３６）を有し、
前記センサは、水分含有率値を測定し、データプロセッサ（４０）へ供給するために動作する、請求項４または５記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者換気装置または吸入麻酔剤供給システムのような機械的呼吸補助装置によって供給するための２成分呼吸ガス混合気、とりわけ空気酸素混合気の混合を監視するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸素富化空気混合気または一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）の混合気等のガスが呼吸可能なガスに混合された混合気を呼吸ガスとして患者に供給するために発明された機械的呼吸補助装置が公知である。この呼吸補助装置には、呼吸ガス混合気の第１の成分のための吸気口が設けられている。この第１の成分は、たとえば空気等の呼吸可能なガスである。この第１成分は大気から呼吸補助装置内へ取り込むか、または圧縮ガス源から供給することができる。また呼吸補助装置には、２成分混合気の第２の成分、たとえば酸素または一酸化二窒素のための吸気口、および呼吸ガス混合気のための排気口も設けられている。この第２成分は、典型的には圧縮ガス源から供給される。しばしば自動流量調整弁が両吸気口のうち１つまたは両吸気口に取り付けられ、この自動流量調整弁を通流するガス流を調整するために操作される。この調整は、呼吸ガスの測定された空気酸素混合気および所望の空気酸素混合気に依存して行われる。ガスセンサが混合気とのガス連通部に配置されており、このガスセンサによって混合気内のどちらか１つの成分、たとえば酸素レベルが監視され、これを指示する出力が供給される。通常コントローラが設けられており、センサおよび自動流量調整弁に操作可能であるように接続されている。このコントローラによって、関連する吸気口を通流するガス流がセンサ出力に応答して変化される。このガスセンサは典型的には化学センサであり、今日の化学センサの寿命は、機械的補助装置の予想寿命と比較して限られている。監視すべき成分、たとえば酸素の常磁特性を感知するガスセンサが入手可能であり、このガスセンサの寿命は化学センサの寿命ほど限られてはいない。しかし、この種のセンサは一般的に高価であり、大部分の機械的呼吸補助装置において発生する機械的振動に対して敏感である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、２成分混合気のガス成分を低コストで監視できる方法と、前記方法を実施するために、寿命が長く、かつ機械的振動に対して耐久性がある装置とを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、混合前の第１のガス成分の水分含有率値の指示をデータプロセッサへ伝送し、混合前の第２のガス成分の水分含有率値の指示をデータプロセッサへ伝送し、混合気の水分含有率値を測定し、測定された前記混合気の水分含有率値をデータプロセッサへ伝送し、前記データプロセッサにおいて前記３つの水分含有率値を使用して第１のガス成分および第２ガス成分のうち１つまたは両ガス成分の量を示す値を求めることによって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
２つの成分のうち１つまたは両成分の量は、両ガス成分の湿度のレベルおよび混合気の湿度のレベルを比較することによって間接的に求められる。こうすることにより、比較的頑強で安価な湿度センサによって、従来使用されてきたガスセンサを代用することができる。
【０００６】
両成分間の水分含有率の有意な差を形成し、ひいては本方法の精度を向上させるため、ガス成分のうち１つに水分を付加するのが有効である。
【０００７】
有利には、選択されたガス成分の湿度の所定のレベルに到達するように水分を付加する。こうすることによって、選択されたガス成分の湿度レベルの監視部に湿度センサを接続する必要がなくなり、所定の湿度レベルの値を直接提供することができる。
【０００８】
【実施例】
図１には、患者換気装置等の機械的呼吸補助装置２が概略的に示されている。この呼吸補助装置２は、一般的に公知のように構成されているので、ここでは本発明を理解するために必要な要素のみを説明する。
【０００９】
呼吸補助装置２には、（本実施例では酸素のための）吸気口４および（本実施例では大気のための）吸気口６が設けられている。本願の発明から逸脱することなく、呼吸ガスの他の成分をこの実施例の空気および酸素の代わりに、または空気および酸素に付加して供給することもできる。
【００１０】
導管８、１０は吸気口４、６に接合されており、呼吸補助装置２内において、酸素および空気それぞれのための内部流路となっている。導管８は酸素吸気口４と混合ユニット１２とを、自動流量調整弁１４を介して接続している。この自動流量調整弁１４は、混合ユニット１２の一部とすることができる。導管１０は空気吸気口６を混合ユニット１２に接続し、本実施例では排気口１６にも接続する。導管１０内の二方弁１８は自動的に操作され、混合ユニット１２か空気排気口１６のいずれかを空気吸気口に接続する。本実施例ではファン２０が、導管１０に接続されて配置されている。このファン２０は、吸気口６を介して呼吸補助装置２外部から空気を引き込むように動作する。択一的に、空気を引き込むための他の手段、たとえばポンプを設けるか、または吸気口６を外部圧縮ガス源に接続することができる。
【００１１】
本実施例では、ファン２０は患者の呼吸サイクルにわたって継続的に動作し、二方弁１８は患者の呼吸サイクルの排気フェーズ中に空気流を排気口１６へ転向するように操作される。導管２２は、混合ユニット１２から排気口２４までの、ガスのための内部流路を提供する。この排気口２４は、患者のチューブ回路の吸気側に接続され、患者の気道へ供給（onward transmission）するために使用される。別の導管２６は、患者のチューブ回路の排気側に接続して使用される吸気口２８を排気口３０に接続する。導管２６は、空気のための導管１０と同様に、水分交換ユニット３２にも接合されている。この水分交換ユニット３２は公知のようにして、導管２６から通流してくる排気ガスから水分を抽出し、この水分を、導管１０から通流してくる吸気ガスへ供給する。他の公知の給湿器を水分交換ユニット３２の代わりに使用することもできる。有利には、給湿器がある量の水蒸気を導管１０内の空気に導入することにより、導管１０から混合ユニット１２へ通過する空気が所定の相対湿度に調整される。
【００１２】
択一的に水分を、混合ユニット１２へ供給される酸素および実質的に乾燥した空気に導入することもできる。２つの成分間の湿度差が効率的に、下記に説明される計算で生じる実質的なエラーを回避できる程度に大きいことが重要である。それゆえ、混合ユニット１２へ供給される両成分のうち１つが実質的に水分を含まないことが望ましい。
【００１３】
湿度交換器から得られる、導管１０内の空気の水分含有率は未知であるため、たとえばハニウェル（Honeywell）社から市販されている、電気的キャパシタンスの変化を監視するために動作する水分センサ３４が設けられている。この水分センサ３４は、給湿器３２と混合ユニット１２との間の位置における空気の相対湿度値を調整するために使用される。同様のセンサ３６、３８は、酸素（センサ３６）および酸素‐空気混合気（センサ３８）の相対湿度値を調整するために設けられている。空気および酸素のうち１つまたは双方の相対湿度が既知であれば、それに関連するセンサを省略することができる。
【００１４】
各センサ３４、３６、３８からの出力はそれぞれ、呼吸補助装置２内の空気、酸素、空気‐酸素混合気の相対湿度レベルを表し、これらの出力はデータプロセッサ４０へ供給される。このデータプロセッサ４０は、標準的なプログラミング技術を使用してプログラミングされたマイクロコンピュータとすることができる。望ましいのは、導管１０内の空気および導管８内の酸素のうち１つまたは双方の湿度レベルがたとえばゼロに固定されていることである。こうすることによって、湿度が固定されているガスの相対湿度レベルの値をデータプロセッサ４０へ、発明的でない多くの方法で送出することができる。この値はたとえば、データプロセッサ４０内の記憶装置へプリロードするか、または動作可能であるようにデータプロセッサ４０に接続されたデータ入力装置（図示されていない）、たとえばキーボードまたはタッチスクリーンを使用してユーザによって入力することができる。
【００１５】
データプロセッサ４０は本発明では、以下の数式にしたがって、空気に付加された酸素のパーセンテージを計算するようにプログラミングされている：
ＲＨＯ２・ｘ＋ＲＨＡｉｒ・ｙ＝ＲＨＭＩＸ  （１）
ＲＨＯ２は、付加された酸素の相対湿度値であり、ＲＨＡｉｒは空気の相対湿度値であり、ＲＨＭｉｘは、酸素‐空気混合気の相対湿度値である。
【００１６】
ｘおよびｙはそれぞれ、付加された酸素および空気の割合なので、
ｘ＋ｙ＝１  （２）
ｘ＝（ＲＨＭＩＸ−ＲＨＡｉｒ）/（ＲＨＯ２−ＲＨＡｉｒ）  （３）
空気はすでに約２０．９％の酸素を含んでいるので、酸素すべてのパーセンテージ（％Ｏ２）は、
％Ｏ２＝（ｘ＋ｙ・０．２０９）・１００  （４）
計算された前記パーセンテージに依存する信号がデータプロセッサ４０から送出され、本実施例ではコントロールユニット４２へ供給される。このコントロールユニット４２は、対応する導管８、１０から混合ユニット１２へ通流する酸素および空気の相対的な割合を調整するために使用される制御信号を形成するのに使用される。付加的または択一的に、前記のように計算されたパーセンテージが期待値からの偏差を示すと、感知式の警報器（図示されていない）が作動されるようにすることもできる。本実施例ではコントロールユニット４２は、酸素管路８に所属する流量調整弁１４を自動的に調整するように構成されている。こうすることにより、混合ユニット１２への酸素を調整し、ひいては所望の混合気を得ることができる。
【００１７】
ありがたいことに、上記の数式（１〜３）は以下のように一般化し、２つのどのような成分（Ｃｏｍｐ１およびＣｏｍｐ２）から成る混合気（Ｍｉｘ）の成分でも計算するのに適用することができる：
ＲＨＣｏｍｐ１・ｘ＋ＲＨＣｏｍｐ２・ｙ＝ＲＨＭｉｘ  （５）
ｘ＋ｙ＝１  （６）
ｘ＝（ＲＨＭｉｘ−ＲＨＣｏｍｐ２）/（ＲＨＣｏｍｐ１−ＲＨＣｏｍｐ２）
（７）
さらにありがたいことに、成分ガスＣｏｍｐ１、Ｃｏｍｐ２のうち１つまたは双方を複成分混合気とすることもでき、呼吸補助装置の吸気口へ直接供給するか、あるいは呼吸補助装置内部において成分ガスから生成し、対応する吸気口へ供給することができる。また、２つの成分ガスＣｏｍｐ１、Ｃｏｍｐ２の混合気自体が別の２成分混合気の成分を構成することもできる。この別の２成分混合気の混合は、本発明の方法および装置を使用して監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による監視装置を有する機械的呼吸補助装置を概略的に示した図である。
【符号の説明】
４  酸素のための吸気口
６  大気のための吸気口
８、１０、２２、２６  導管
１２  混合ユニット
１４  自動流量調整弁
１６  空気のための排気口
１８  二方弁
２０  ファン
２４  患者に混合気を供給するための排気口
２８  患者の呼気のための吸気口
３０  排気口
３２  水分交換ユニット
３４、３６、３８  水分センサ
４０  データプロセッサ
４２  コントロールユニット
【図１】
0004478402.tif 000002