(57)【要約】【課題】断熱膨張による冷却によって発生する結露に対応し、測定系への液体浸入を防止する。【解決手段】呼吸ガスが流入する流入口１４と、処理済ガスを排出させる排出口１５と、液体をトラップ処理するための処理室１３と、を有する筐体１２と、前記流入口１４と前記排出口１５とに挟まれた前記処理室１３内に設けられ、処理室１３を、前記流入口１４側の第一室１７と前記排出口１５側の第二室１８とに区分するフィルタ１６と、前記第二室１８とフィルタ１６とフィルタ１６の近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段であるヒータ線２３とを具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸ガスが流入する流入口と、処理済ガスを排出させる排出口と、液体をトラップ処理するための処理室と、を有する筐体と、
前記流入口と前記排出口とに挟まれた前記処理室内に設けられ、処理室を、前記流入口側の第一室と前記排出口側の第二室とに区分するフィルタと、
前記第二室側とフィルタとフィルタの近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする液体分離装置。
【請求項２】
前記加熱手段を前記フィルタに付設したことを特徴とする請求項１に記載の液体分離装置。
【請求項３】
前記加熱手段を前記第一室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体分離装置。
【請求項４】
前記加熱手段を前記第二室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体分離装置。
【請求項５】
前記第一室側を冷却する冷却手段を
具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液体分離装置。
【請求項６】
前記筐体に取り付けられる貯液タンクを備え、
前記筐体には、第一室内から液化した液体を前記貯液タンクに導く廃液路が形成されており、
前記第一室に対して前記貯液タンク側を陰圧とする圧制御手段を
具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体分離装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体分離装置を備えた呼吸ガス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、呼吸ガスの測定等に用いると好適な液体分離装置及びその液体分離装置を用いた呼吸ガス測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、呼吸ガスをサンプリングチューブを用いて測定装置に導くサイドストリーム方式と称される吸引手法においては、呼吸気中に含まれる水蒸気が結露し測定装置内に入り込むことで装置が故障する虞があった。これに対応するために、口腔から測定装置に至るサンプリングチューブの途中または測定装置入力部（測定装置に至る前、または、サンプリングチューブと測定装置の間に）に液体分離装置であるウォータトラップを設けて結露した水を除去するように構成されている。
【０００３】
このウォータトラップにおいては、気体を通過させるが液体を通過させないフィルタが用いられている（特許文献１、２等）。しかしながら、供給ガスが高湿度であると、フィルタを通過して下流側（二次側）に到る際に断熱膨張による冷却により下流側に結露が生じる可能性があり、十分なものとは言えない。
【０００４】
断熱膨張による冷却結露に対する対策として、フィルタを通過した下流側に水分を吸収するウォータヒューズを設けたものもあるが、ウォータヒューズは吸水により膨張して流路を閉塞し、測定が不能となる。また、ウォータヒューズの交換は煩わしくコスト高につながる問題も生じる（特許文献３）。
【０００５】
また、このウォータトラップにおいては高湿度の呼吸ガスがそのまま測定装置に流入するので、測定装置内の温度変動や圧力変動によって測定装置内で結露する可能性があり十分なものとは言えない。
【０００６】
上記に対し、ナフィオンチューブ（“Nafion”は登録商標）と呼ばれるチューブをウォータトラップの下流側に用いた装置も提供されている。このチューブは、非多孔質で、スルホン酸の水和性を利用した拡散による水の受渡しを行うもので、チューブ内外の湿度を同じにする性質を持ったものである。
【０００７】
しかしながら、上記チューブは環境湿度が高いとその効果が低く、また、上記ウォータトラップでの断熱膨張により冷却結露した水に対してはほとんど効果がない。また、上記チューブは経年劣化を生じるという問題もあった。
【０００８】
また、装置内を高温化して相対湿度を低下させて装置内部での結露を防ぐ手法を採用した装置は消費電力が大きいという問題があり、また、上記ウォータトラップでの断熱膨張による冷却結露に対しては効果がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６８９６７１３Ｂ１号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００９／００８４３８３Ａ１号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ０３／０３５２２４Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のようなウォータトラップ装置における現状に鑑みてなされたもので、その目的は、断熱膨張による冷却結露に対応し、測定系へ液体が浸入して装置を故障させることを防止可能とする液体分離装置及び呼吸ガス測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る液体分離装置は、呼吸ガスが流入する流入口と、液体をトラップ処理するための処理室と、処理済ガスを排出させる排出口と、を有する筐体と、前記流入口と前記排出口とに挟まれた前記処理室内に設けられ、処理室を、前記流入口側の第一室と前記排出口側の第二室とに区分するフィルタと、前記第二室側とフィルタとフィルタの近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る液体分離装置は、前記加熱手段を前記フィルタに付設したことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る液体分離装置は、前記加熱手段を前記第一室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る液体分離装置は、前記加熱手段を前記第二室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る液体分離装置は、前記第一室側を冷却する冷却手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る液体分離装置は、前記筐体に取り付けられる貯液タンクを備え、前記筐体には、前記第一室内から液化した液体を前記貯液タンクに導く廃液路が形成されており、前記第一室に対して前記貯液タンク側を陰圧とする圧制御手段を具備することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る呼吸ガス測定装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体分離装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る液体分離装置では、フィルタによって区分された排出口側の第二室側とフィルタとフィルタの近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段が設けられているので、断熱膨張による冷却によって第二室に結露が生じる環境においても加熱により結露が生じることが無く、測定系へ液体が浸入して装置を故障させることを防止できる。
【００１９】
本発明に係る液体分離装置では、加熱手段を前記フィルタに付設した構成を有するので、断熱膨張による冷却が生じる付近において加熱を行い、確実に結露を抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る液体分離装置では、前記第一室側を冷却する冷却手段を具備するので、第一室において高湿度の呼吸ガスから水分を除去することができ、除湿された呼吸ガスが測定装置に流入するので、測定装置内部での結露によって装置を故障させることを低消費電力で確実に防止できる。
【００２１】
本発明に係る液体分離装置では、第一室に対して貯液タンク側を陰圧とする構成が採用されているので、第一室の結露を的確に貯液タンクへ導くことができ、第一室に結露した液体が貯留して呼吸ガスの通過が障害されることを防止できる。
【００２２】
本発明に係る液体分離装置を呼吸ガス測定装置に備えることで、呼吸ガス中に含まれる水蒸気が結露し呼吸ガス測定装置内に入り込むことで装置が故障することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に係る液体分離装置が用いられる呼吸ガス測定装置のブロック図。
【図２】第１の実施形態に係るトラップ部の構成図。
【図３】第２の実施形態に係るトラップ部の構成図。
【図４】第３の実施形態に係るトラップ部を用いて構成された液体分離装置の実施形態の組立斜視図。
【図５】第３の実施形態に係るトラップ部を用いて構成された液体分離装置の実施形態の組立斜視図。
【図６】第３の実施形態に係るトラップ部を用いて構成された液体分離装置の実施形態の組立斜視図。
【図７】第４の実施形態に係るトラップ部の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下添付図面を参照して、本発明に係る液体分離装置の実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。液体分離装置の実施形態は、例えば図１に示されるような呼吸ガス測定装置に用いられる。被験者の呼吸ガスを吸引するサイドストリームのサンプリングチューブ５１が液体のトラップ部１０に入り、液体分離が行われた呼吸ガスがセンサ群５２へ導かれる。
【００２５】
センサ群５２には、二酸化炭素や酸素や笑気などの麻酔ガスの有無や濃度などを測定するセンサなどが含まれている。このセンサ群５２によって検出された信号は処理部５３へ送られ、処理されてグラフや数値などの表示イメージなどに変換されて図示しない表示部などの出力手段から出力される。
【００２６】
トラップ部１０において結露した液体は、貯液タンク１１へ流れて貯液される。貯液タンク１１と、センサ群５２を介したトラップ部１０は、ポンプ５４によって定期的または連続的に吸引される態様であっても良い。この場合、トラップ部１０の第一室よりも貯液タンク１１側が陰圧となるように吸引されるのが望ましく、トラップ部１０の第一室において結露した液体が確実に貯液タンク１１側へ移動して貯液されることになる。
【００２７】
トラップ部１０は、原理的には図２或いは図３或いは図７に示されるように構成される。即ち、筐体１２により構成されるトラップ部１０は、呼吸ガスから液体をトラップ処理するための処理室１３を備える。筐体１２には、呼吸ガスが流入する流入口１４と、処理済ガスを排出させる排出口１５とが設けられ、流入口１４と排出口１５とは、処理室１３と連絡している。
【００２８】
フィルタ１６（好適には気液分離機能を有する）が、流入口１４と排出口１５とに挟まれて処理室内に設けられている。処理室１３は、上記フィルタ１６によって流入口１４側の第一室１７と、排出口１５側の第二室１８とに区分されている。フィルタ１６は、流入口１４から到来する呼吸ガスから液体をトラップ処理して第一室１７に留める。筐体１２には、第一室１７に連通する排水口１９が設けられており、上記第一室１７に留められた液体は、排水口１９から貯液タンク１１へ流れる。２１は加熱手段としてのヒータであり、このヒータ２１は、ここでは筐体１２の外壁に設けられ、第二室１８側を加熱する。これにより第二室１８が加熱されることになり、フィルタ１６を呼吸ガスが通過する際に断熱膨張による冷却によって第二室１８に結露が生じる環境においても、加熱により結露が生じることが無く、測定系へ液体が浸入して装置を故障させることを防止できる。
【００２９】
また、第一室１７側における筐体１２の外壁には、冷却手段として、例えばペルチェ素子２２が設けられている。このペルチェ素子２２は、筐体１２の外壁から第一室１７を冷却することにより、流入口１４から到来する呼吸ガス中の液体成分を第一室１７において液化させる。液化した液体は、排水口１９から貯液タンク１１へ流れる。
【００３０】
図３には、第２の実施形態であるトラップ部１０Ａが示されている。第１の実施形態である図２のトラップ部１０とは、加熱手段であるヒータ線２３がフィルタ１６に付設されている構成において差異を有する。その他の構成は、第１の実施形態である図２のトラップ部１０と変わらない。
【００３１】
この構成を有するトラップ部１０Ａでは、フィルタ１６に付設したヒータ線２３がフィルタ１６およびフィルタ１６の近傍を暖めるため、フィルタ１６を通過する呼吸ガスの断熱膨張による冷却が生じる付近において高温となっており、確実に結露を抑制することができる。
【００３２】
図４〜図６には、第３の実施形態に係るトラップ部１０Ｂを備える液体分離装置の構成が示されている。実施形態に係る液体分離装置は、図４に示されるように、放熱フィン６１やファン６２が一方の側部に設けられたケース６０と、タンクホルダ７０を介して貯液タンク８０が結合されたトラップ部１０Ｂを備えている。
【００３３】
図５に示されるように、トラップ部１０Ｂは、フィルタブロック３１、パッキン３２、フィルタ３３、パッキン３４、冷却ブロック４０、ＰＥＴシートにより構成されたカバーシート３５を備えている。フィルタ３３は、好適には気液分離用のフィルタであり、気体を通過させるが水分をトラップするものにより構成される。
【００３４】
パッキン３２、３４は、同じ形状と構造を有するものであり、馬蹄形を有する開口部３２Ａ、３４Ａを囲繞するように形成された樹脂ラバーにより構成される。フィルタ３３はパッキン３２とパッキン３４によって挟みこまれる。挟みこまれた状態のフィルタ３３におけるパッキン３４側の面であって、開口部３２Ａ、３４Ａによって露出している領域には、ヒータ線３６が例えばジグザグ状に貼着されて設けられている。
【００３５】
冷却ブロック４０は、所定の厚みを有する直方体の形状であり、中央部には、パッキン３４によって周縁部が覆われ、遮蔽される馬蹄形状の開口部４１が形成されている。開口部４１における上部側の終端部には、呼吸ガスの流入口４２が穿設されている。流入口４２は、冷却ブロック４０の側壁上部に形成されたコネクタ受部４３から外部へ連通している。コネクタ受部４３には、サイドストリームのサンプリングチューブと接続されるルアーコネクタ４４が嵌合される。このとき、コネクタ受部４３の流入口４２には、ルアーコネクタ４４の先端部４４Ａが挿入されることになる。
【００３６】
開口部４１における下部側の終端部には、トラップした液体を流すための排水口４５が形成されており、この排水口４５は、冷却ブロック４０の底部に形成された結合部４６から外部へ連通している。
【００３７】
フィルタブロック３１におけるパッキン３２に面する側壁には、パッキン３２によって周縁部が覆われ、遮蔽される馬蹄形状の溝部３７が形成されている。溝部３７の下部側における終端部には、液体がトラップされた後のガスの取入口３８が形成されている。取入口３８からはフィルタブロック３１に形成された流路孔を介して取出口３９へガスの流路が連通されている。
【００３８】
タンクホルダ７０は、所定厚みを有する概ね直方体形状のブロックであり、略中央部には四角柱状に繰り抜かれた透孔７１が形成されている。透孔７１の上部周縁部には、透孔７１を囲繞し、四角リング状のパッキン７２を位置決めするための溝部７３が形成されている。また、タンクホルダ７０における底面側には、貯液タンク８０が取り付けられる。貯液タンク８０はタンクホルダ７０に対し着脱可能にネジまたは嵌合部によって取り付けられる。
【００３９】
タンクホルダ７０の透孔７１から外側の位置には、貯液タンク８０に通じる排出孔７４が形成されている。この排出孔７４の周囲は、冷却ブロック４０の底部に形成された結合部４６が嵌合する溝部７５が形成されている。
【００４０】
タンクホルダ７０の透孔７１に対向して、フィルタブロック３１の底部には孔が形成され、この孔から吸引用の内孔を介して吸引出口８１へ流路が連通している。この吸引出口８１と、先に説明した取出口３９には、有底円筒形状のコネクタガイド８２、８３が取り付けられる。コネクタガイド８２には、図１において説明したポンプ５４へ到るチューブが接続され、コネクタガイド８３には、図１において説明したセンサ群５２へ到るチューブが接続される。これらのチューブを介して吸引が行われている。ここで、カバーシート３５により蓋がされた状態の処理室である開口部４１に対して貯液タンク８０内が陰圧となるようにされている。このため、開口部４１において結露した液体が的確に貯液タンク８０側へと流れてゆくことになる。
【００４１】
フィルタ３３を挟んだパッキン３２とパッキン３４は、フィルタブロック３１と冷却ブロック４０に挟まれた状態において、フィルタブロック３１と冷却ブロック４０がネジ止めされることにより固定される。
【００４２】
このとき、フィルタ３３に貼着されているヒータ線３６の両端部に設けられている端子３６ａ、３６ｂは、フィルタブロック３１の対応位置に設けられている図示しない電極に接触する。この図示しない電極からフィルタブロック３１のコネクタガイド８２、８３が取り付けられている面までリード線が延びており、電極８４、８５に接続されている。円盤状の電極８４、８５の溝部に嵌合して設けられ、電極８４、８５の周縁部にはコネクタガイド８６、８７が取り付けられる。コネクタガイド８６、８７には、電源ケーブルのコネクタがそれぞれ接続され、ヒータ線３６に対する給電が行われる。
【００４３】
組み立てられた状態のトラップ部１０Ｂにおける、冷却ブロック４０の露出面の、カバーシート３５に対応する溝部にはカバーシート３５が貼着される。この結果、カバーシート３５からフィルタブロック３１に到る構成の断面図は、図３に説明したトラップ部１０Ａと同様の構成となる。組み立てられたトラップ部１０Ｂ、タンクホルダ７０及び貯液タンク８０によるユニットは、ケース６０の開口部６３から奥側へ挿入され、ケース６０に嵌合される。
【００４４】
図６は、ケース６０において、放熱フィン６１が取り付けられる部分の構成を示す。放熱フィン６１側からケース６０に向かって、板状のペルチェ素子６４、ペルチェ素子６４が収まる四角い開口を有する枠状の断熱部材６５、熱伝達用の金属板６６が並べられている。放熱フィン６１はペルチェ素子６４の発熱側に設けられ、金属板６６はペルチェ素子６４の冷却側に設けられる。これらペルチェ素子６４、断熱部材６５、金属板６６は放熱フィン６１の基板６１Ａと共にネジなどにより一体に固定され、ケース６０の窓部６７から内部の、トラップ部１０Ｂにおけるカバーシート３５に当接するように設けられる。
【００４５】
このような本実施形態に係るトラップ部１０Ｂの構成によって、図３に示したトラップ部１０Ａにおける構成と同様に液体トラップを行うことができる。
【００４６】
即ち、ルアーコネクタ４４から到来する呼吸ガスは、冷却ブロック４０の開口部４１へ入り、ペルチェ素子６４による冷却を受けて結露が生じ、液化した液体は、排水口４５から貯液タンク８０へと導かれる。冷却ブロック４０の開口部４１の呼吸ガスは、フィルタ３３を介してフィルタブロック３１における溝部３７へ到る。このフィルタ３３を呼吸ガスが通過する際に断熱膨張による冷却が起こる。しかしながら、流入口側の第一室である溝部４１側においては、フィルタ３３にヒータ線３６が貼着されて設けられているので、フィルタ３３及びフィルタ３３近傍が暖められており、呼吸ガスがフィルタ３３を通過した際に発生する断熱膨張による冷却に拘らず結露が生じることがない。この結果、フィルタブロック３１に形成された流路孔を介して取出口３９へは液化した液体が流れ出ることなく、コネクタガイド８３からセンサ群が備えられた測定装置側へ液体が浸入することなく、また、除湿された呼吸ガスが測定装置に流入するので測定装置内部での結露が防止されるので、装置を故障から守ることができる。
【００４７】
本実施例において、ヒータ線３６はフィルタ３３に貼着された態様で示すが、フィルタ３３又はフィルタ３３近傍（フィルタ３３を透過する呼吸ガス）が暖められれば良く、ヒータ線３６とフィルタ３３とは離間して設けられても良い。
【００４８】
図７には、第４の実施形態であるトラップ部１０Ｃが示されている。第１の実施形態である図２のトラップ部１０とは、加熱手段であるヒータ線２３がフィルタ１６に付設されている構成において差異を有する。さらに第２の実施形態である図３のトラップ部１０Ａとは、加熱手段であるヒータ線２３がフィルタ１６の第二室側１８に付設されている構成において差異を有する。その他の構成は、第１の実施形態である図２のトラップ部１０、第２の実施形態である図３のトラップ部１０Ａと変わらない。なお図示しないが、トラップ部１０Ｃにおいて、ヒータ線２３とフィルタ１６とは離間して設けても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  トラップ部        １１、８０  貯液タンク
１２  筐体                                      １３  処理室
１４  流入口                                    １５  排出口
１６  フィルタ                                  １７  第一室
１８  第二室                                    １９  排水口
２１  ヒータ                                    ２２  ペルチェ素子
２３  ヒータ線                                  ３１  フィルタブロック
３３  フィルタ                                  ３５  カバーシート
３６  ヒータ線                                  ４０  冷却ブロック
４１  開口部                                    ４２  流入口
４５  排水口                                    ５１  チューブ
５２  センサ群                                  ５３  処理部
６２  ファン                                    ６４  ペルチェ素子
７０  タンクホルダ
【図１】
2012163544.tif 000003
【図２】
2012163544.tif 000004
【図３】
2012163544.tif 000005
【図４】
2012163544.tif 000006
【図５】
2012163544.tif 000007
【図６】
2012163544.tif 000008
【図７】
2012163544.tif 000009