(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスフロー、特に患者の呼吸ガスの圧力及び／又はフローを測定するためのものであって、測定されるガスフローを搬送するためのもので壁部（２）により限定される管状のフロー・チャンネル（１）と、該フロー・チャンネル内に配置されて該フロー・チャンネル内のガスフローを規制する規制要素（３）と、前記フロー・チャンネル内にて開口して前記規制要素に帰因する圧力差を測定するための測定チャンネル（４）とを含む測定変換器に関し、測定されるガスフローに直接露出する前記フロー・チャンネル（１）の壁部（２）及び／又は前記規制要素（３）の表面に内側で水分を保持する材料を設けて該材料の表面から水滴又は水分を含有する滴を除去することを特徴とする測定変換器。
【請求項２】
前記内側で水分を保持する材料は毛管状の多孔性物質であることを特徴とする請求項１に記載の測定変換器。
【請求項３】
前記内側で水分を保持する材料はコロイドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定変換器。
【請求項４】
前記内側で水分を保持する材料は吸湿性の物質であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項５】
前記内側で水分を保持する材料は毛管状の多孔性で非吸湿性の物質であることを特徴とする請求項１に記載の測定変換器。
【請求項６】
前記毛管状の多孔性で非吸湿性の物質には早急の初期水分含有のための吸湿性物質が付加されることを特徴とする請求項５に記載の測定変換器。
【請求項７】
前記内側で水分を保持する材料は吸湿特性を有する物質と水分保持特性を有する物質との混合物であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項８】
前記水分保持材料として使用される物質は浸透圧にてその重さの２０％、便宜的には５０％、好ましくは１００％を越える水分を吸収することができる物質であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項９】
前記内側で水分を保持する材料は寒天、ゼラチン及び／又はカルシウム塩化物を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１０】
前記内側で水分を保持する材料には耐久性を改善する物質が付加されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１１】
前記内側で水分を保持する材料は前記表面にフィルム状の皮膜（Ｐ）を形成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１２】
前記内側で水分を保持する材料で形成される前記皮膜（Ｐ）は前記表面で非可動であることを特徴とする請求項１１に記載の測定変換器。
【請求項１３】
前記壁部（２）及び／又は規制要素（３）の物質は内側で水分を保持する材料で浸透されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１４】
前記表面は多孔性となるように処理されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１５】
前記変換器は内側で水分を保持する材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１６】
前記測定変換器（Ｄ）は患者の気管に挿入することができる挿管（Ｉ）に接続する肺活量計であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１７】
ガス分析器（Ａ）のための試料採取器として機能する測定チャンネル（５）は前記測定変換器（Ｄ）に接続されることを特徴とする請求項１６に記載の測定変換器。
【請求項１８】
前記測定変換器（Ｄ）はピトー圧力の測定法に基いてピトー管原理で動作し、前記フロー規制要素（３）は前記フローに対向する１つ又はこれ以上の羽根で構成されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の測定変換器。
【請求項１９】
前記規制要素（３）には前記測定チャンネル（４）のオリフィス（１２）の周囲で半径方向に配置された羽根（１３）を含み、各羽根はこれに当たるガスフローを前記オリフィスへ案内する溝（１４）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の測定変換器。
【請求項２０】
患者の呼吸ガスの圧力及び／又はフローを測定するためのものであって、患者の気管に挿入される挿管（Ｉ）と、該挿管に接続して、測定されるガスフローを搬送するもので壁部（２）により限定される管状のフロー・チャンネル（１）を含む測定変換器（Ｄ）と、前記フロー・チャンネル内に配置されて前記フロー・チャンネル内のガスフローを規制する規制要素（３）と、該規制要素に帰因する圧力差を測定するための測定装置（８）と、前記フロー・チャンネル内にて開口して前記フロー・チャンネルから前記測定装置へ圧力を送達する測定チャンネルとを含むシステムに関し、測定されるガスフローに直接露出する前記フロー・チャンネル（１）の壁部（２）及び／又は前記規制要素（３）の表面に内側で水分を保持する材料を設けて使用状態において前記材料の表面から水滴又は水分を含有する滴を除去することを特徴とするシステム。
【請求項２１】
前記内側で水分を保持する材料は毛管状の多孔性物質であることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記内側で水分を保持する材料はゼラチン又は寒天のようなコロイドであることを特徴とする請求項２０又は２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記内側で水分を保持する材料は吸湿性の物質であることを特徴とする請求項２０乃至２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記内側で水分を保持する材料は毛管状の多孔性で非吸湿性の物質であることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記多孔性で非吸湿性の物質には吸湿性の物質を付加して早急の初期水分含有を達成することを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記内側で水分を保持する材料は吸湿特性を有する物質と水分保持特性を有する物資との混合物であることを特徴とする請求項２０乃至２５のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２７】
前記水分保持材料として使用される物質は浸透圧にてその重さの２０％、便宜的には５０％、好ましくは１００％を越える水分を吸収することができる物質であることを特徴とする請求項２０乃至２６のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２８】
前記内側で水分を保持する材料は寒天、ゼラチン及び／又はカルシウム塩化物を含むことを特徴とする請求項２０乃至２７のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２９】
前記内側で水分を保持する材料には耐久性を改善する物質が付加されることを特徴とする請求項２０乃至２８のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３０】
前記内側で水分を保持する材料は前記問題の表面にフィルム状の皮膜（Ｐ）を形成することを特徴とする請求項２０乃至２９のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３１】
前記内側で水分を保持する材料で形成される前記皮膜（Ｐ）は前記表面で非可動であることを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記壁部（２）及び／又は規制要素（３）の物質は内側で水分を保持する材料で浸透されることを特徴とする請求項２０乃至３１のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３３】
前記問題の表面は多孔性となるように処理されることを特徴とする請求項２０乃至３２のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３４】
前記測定変換器（Ｄ）は内側で水分を保持する材料で形成されることを特徴とする請求項２０乃至３３のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３５】
前記測定変換器（Ｄ）は患者の気管に挿入することができる挿管（Ｉ）に接続する肺活量計であることを特徴とする請求項２０乃至３４のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３６】
ガス分析器（Ａ）のための試料採取器として機能する測定チャンネル（５）は前記測定変換器（Ｄ）に接続されることを特徴とする請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記測定変換器（Ｄ）はピトー圧力の測定法に基いてピトー管原理で動作し、前記フロー規制要素（３）として前記フローに対向する１つ又はこれ以上の羽根を有することを特徴とする請求項２０乃至３６のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３８】
前記システムは呼吸ガスの組成を決定するためのガス分析器（Ａ）を含むことを特徴とする請求項２０乃至３７のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項３９】
前記ガス分析器（Ａ）のための試料採取器として機能する前記測定チャンネル（５）は呼吸装置（２２）と患者との間に配置されることを特徴とする請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記ガス分析器（Ａ）のための試料採取器として機能する前記測定チャンネル（５）は前記挿管（Ｉ）と前記呼吸装置（２２）との間に配置されることを特徴とする請求項３８又は３９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
本発明はガスフローを測定するための測定変換器に関するものであり、特に請求項１の序文で定義されているように、患者の呼吸の圧力及び／又は流れを測定するための測定変換器に関するものである。更に本発明は請求項２０の序文で定義されているように、患者の呼吸の圧力及び／又は流れを測定するためのシステムに関するものである。
病院においては集中治療及び手術に際して患者の呼吸を配慮して呼吸器を使用せねばならない。ガスが患者の肺に支障なく出入りして流れることが当然のこととして絶対的に重要なことである。ガス流路の状態は吐き出しガスの濃度を測定することにより、またガスの流れと圧力を測定することにより監視することができる。特に吐き出しガスの二酸化炭素の含有量を監視することは手術室においては慣例として広く行われている。しかしながら、流れと圧力の測定は安全性に関して、またこれらが機械的な手術の量と肺の呼吸新陳代謝の計算を可能とする点で絶対的な付加要素である。
原則的には、多くの利用可能なタイプのフロー変換器があるが、臨床状態での測定には多くの問題がある。このフローは患者の気管に挿入されたいわゆる挿管の端から測定される。従って、変換器は気管からの湿度と粘性分泌物に晒される。このような汚染要素は特に通常使用されるタービン・熱線変換器の動作に悪影響を及ぼすことは明らかである。超音波変換器は汚染に対してかなりの耐性があるが、フロー・プロフィル、温度及びガス組成の変化に依存するものであり、複雑な補償を必要とする。差引き圧力変換器は臨床使用にはかなり適している。管内のフローは無変流又は乱流となることがある。無変流の場合には、管内に置かれたフロー規制要素にまたがる圧力差はそのフローに直接的に比例する。乱流の場合には、その圧力差はそのフローの平方に依存する。更に、その圧力差はそのフロー管の横断面積の平方に依存する。現在使用されている変換器は概してプラスチック製のものであり、プラスチックの表面に対する水分の接触角度が大きいために水分の濃度がフロー変換器の内壁に小さな滴を形成する。問題となるのは、凝縮した水がこれの中で集まる分泌物と共に変換器の横断面積を縮小して測定される圧力差を増大することである。測定された圧力差が過大であれば、計算されるフロー値も高すぎることとなり、これは正しくない。この点で小さな横断面積の変換器は最も敏感である。測定変換器を短時間使用する場合には、発生誤差は余り大きくないが、継続的に使用される場合、例えば、湿度のある状態で１時間又はこれ以上使用されると、測定結果の誤差はかなりのものになる。この問題を除去するための１つの方法は変換器を凝縮阻止の温度まで加熱することである。しかしながら、この方法は加熱器と電気的接続を必要とするので、実際には使用が困難であり、また加熱器を備えた変換器は作成すると高価なものになる。また、加熱器は患者に対して危険な要素となる。
本発明の目的は上記の諸問題を除去することである。
特に本発明の目的は呼吸ガスのフローを規制する改良された変換器を提供することであり、凝縮水及び患者の粘性分泌液に反応せず、且つ汚れた状況においても安定した手術ができる変換器を提供することである。更に本発明の目的は患者の呼吸の圧力及び／又はフローを測定するための改良されたシステムを提供することである。
本発明の測定変換器の特徴とするところは請求項１に記載されており、本発明のシステムの特徴とするところは請求項２０に記載されている。
本発明の測定変換器は測定されるガスを搬送するためのものであって、壁部により限定された管状フロー・チャンネルと、このフロー・チャンネルに配置されてこのフロー・チャンネルのガスフローを規制する規制要素と、このフロー・チャンネル内に開口して前記規制要素に帰因する圧力差を測定ための測定チャンネルとを備えることを特徴とするものである。
本発明においては、フロー・チャンネル壁部及び／又は測定されるガスフローに直接接触する規制要素の表面にはこれの内部に水分抑制材料を設けてこの材料の表面から水滴又は水滴含有水分を除去する。この材料は毛管状の多孔性物質又は膠状質の物質（コロイド）とすることができる。また、吸湿性の物質としてもよい。多孔性の物質においては毛管力が水分を保持し、更にこの材料が吸湿性のものであれば、水分はこの材料又はこれの孔の表面に物理的に付着し（吸着）、或いはこの材料の内部に付着する（吸収）。この特性は一般的に収着と呼ばれる。その理由は個々のケースにおいてそれが吸着か吸収かを決定するのが困難だからである。コロイドは多孔性ではなく、一種の極微フィラメント状のものであって、その相互間にて水分を保持する。典型的には水分は物理的に拘束される。
本発明のシステムは患者の気管に挿入されるように形成された挿管と、この挿管に接続して、測定されるガスフローを搬送する管状のフロー・チャンネルで、壁部により限定されるチャンネルから成る測定変換器と、このフロー・チャンネル内に配置されてこのチャンネル内のガスフローを規制する規制要素と、この規制要素に帰因する圧力差を測定するための測定装置と、前記フロー・チャンネル内に開口してこのフロー・チャンネルから前記測定装置へ圧力を送達する測定チャンネルとを備えることを特徴とするものである。
本発明においては、フロー・チャンネル及び／又は規制部材の表面は測定されるガスフローに直接接触するものであり、この表面にはその内側に水分を保持する材料を設けて、使用状態においてこの材料の表面から水滴又は水滴含有水分を除去するようにする。この使用状態が流量計にとって問題となる性質のものである。即ち、この使用状態は高い相対湿度を含み、この結果として変換器の内面に水分が凝縮する。患者の呼吸エアはこの種の環境の典型的な実例である。
本発明は変換器の内側に水分を保持する材料を使用することにより変換器材料の表面の水分に作用させて、凝縮水分が吸収されて測定変換器の内面に沿って拡散するようにする原理に基くものであり、これによって、変換器の横断面積が過度に縮小することを防止する。従って、小さな水滴も迅速に相互に結合して連続したフィルムとなり、変換器から流出することができる。この流れの読取りは設定された許容範囲内で長時間継続することとなり、これが集中治療において特に重要なことである。この現象は水分とこの材料との接触角度が小さい状況でも同じである。しかしながら、内側で水分を保持する材料の場合はこの接触角度の値は決定的重要性をを持つものではない。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料は毛管状の多孔性、非吸湿性の物質である。この場合変換器には使用前に湿度を加えねばならず、また使用中はこの湿度を維持する配慮をせねばならない。砂及び同様の物質がこの材料の良好な実例である。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料は毛管状の多孔性、非吸湿性の物質でこれに多少の吸湿性の物質を加えたものであり、初期の湿り気を速めるためのものである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料は毛管状の多孔性、吸湿性の物質である。この場合この物質は湿度のある環境において水分が容易に浸透し、毛管力がこの浸透を促進する。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料はコロイドである。典型的には、このコロイドは吸湿性であって水分、例えば、ゼラチン及び寒天でゲルとなる。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料は水分の浸透圧でその重さの２０％、便宜的には５０％、好ましくは１００％を越える水分を吸収することができる。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料は問題の表面にフィルム状のコーティングを形成するものである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料で形成されるコーティングはその表面に固定されるものである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料で形成されるコーティングにはその表面に接着を促進する物質を付加したことである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、壁部及び／又は規制要素の材料は活物質が含浸されたものである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、内側で水分を保持する材料で形成されるコーティングは耐久性を改善する物質が付加されたことである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、その表面は多孔性とすべく処理されたことである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、この変換器は内側で水分を保持する材料、即ち、多孔性の物質で形成されされたことである。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、この測定変換器は患者の気管に挿入される挿管に接続される肺活量測定変換器である。この変換器は同一部分に組み込まれてガス分析器のための試料採取器として機能する測定チャンネルを含むことができる。この測定チャンネルは内側で水分を保持する材料でコートすることができる。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、ガス分析器のための試料採取器は測定変換器に接続されている。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、この測定変換器はピトー圧力の測定に基くピトー管原理で作用する変換器であり、そのフロー規制要素はフローに対向して向けられた１つ又はこれ以上の羽根で構成される。
本測定変換器及びシステムの実施例においては、この規制要素は測定チャンネルのオリフィスの周囲に半径方向に配置された複数の羽根を備え、各羽根はこれに当たるガスフローを前記オリフィスへ案内する溝を備えている。
本システムの実施例においては、このシステムは呼吸ガスの組成を決定するためのガス分析器を含む。
本システムの実施例においては、ガス分析器のための試料採取器として機能する測定チャンネルは挿管と呼吸装置との間に配置される。
本システムの実施例においては、ガス分析器のための試料採取器として機能する測定チャンネルは呼吸装置と患者の間に配置される。
以下に本発明を幾つかの実施例をもって添付の図面を参照の上詳細に説明する。
図１は本発明の測定変換器の第１実施例の縦断面図、
図２は本発明の測定変換器の第２実施例の縦断面図、
図３は本発明の測定変換器の第３実施例の縦断面図、
図４は本発明の測定変換器の第４実施例の縦断面図、
図５は本発明の測定変換器の第５実施例の縦断面図、
図６は図５の線分ＶＩ−ＶＩ視の断面図、
図７は本発明の測定変換器の第６実施例の縦断面図、
図８は皮膜が施されていない測定変換器Ａと、本発明により内側に水分を保持する材料で皮膜が施された測定変換器で時間の関数として測定された信号図、
図９は従来技術の測定変換器の壁部の表面の一対の水滴の形状を示す図、
図１０は本発明により内側に水分を保持する材料で処理された変換器壁部の表面の水滴の形状を示す図、そして
図１１は本発明のシステムの実施例を示す図である。
図１乃至７はガスフローを測定するために設計された相異なるタイプの測定変換器を示すものであり、これらは本発明により活物質の皮膜を施すことで改善することができる。主たるタイプのフロー変換器とその原理は、例えば、参考として文献Doebelinの測定システム、マグロウヒル  Kogakusha,1976において開示されている。
図１乃至７に示す測定変換器は測定されるガスフローを搬送する管状のフロー・チャンネル１を含む。このフロー・チャンネルは壁部２により限定されており、この内部のガスフローを規制するための規制要素３が設けられている。フロー・チャンネル１には測定チャンネル４が導通しており、これは測定装置に接続して、フロー規制要素３の作用によりフロー・チャンネルに生じる圧力差を測定するためのものである。測定されるガスフローに直接露出したフロー・チャンネル１の壁部２及び／又は規制部材の表面には内側で水分を保持する材料が設けられて前記表面にて水分を保持し、水滴が形成されぬようにしてフロー・チャンネルの直径がほとんど変わらぬようにする。この作用はこの材料の高度の水分保持能力に基くものであり、従って、この材料又は材料の混合物は通常吸湿性であることが好ましい。
図１に示す実施例においては、フロー・チャンネル１内のフローを規制する規制要素３は開口であり、この開口の両側には圧力測定チャンネル４のオリフィス７がある。これらオリフィスは測定チャンネル管４を介して圧力差を測定する要素である測定装置８に接続している。その形状としては、開口６は上記の文献に開示されているように種々の外観のものでよいが、凝縮水分に対する感度はすべての実施例において同じであり、この規制開口は最も小さな直径であるが故に最も重要な部分である。
図２に示すように、規制要素３はフロー・チャンネル１の狭められた部分９とすることができる。これはいわゆるベンチュリ管であり、流線型であるが故にそれだけ損失が小さい。湿気に対する感度は図１の規制開口を備えた変換器と同じである。
図３に示すフロー測定変換器においては、フロー・チャンネルでフローを規制する規制要素３は測定チャンネル４のオリフィス１０で構成されてフロー内に置かれている。これらオリフィス１０は対称的に配置されて管の両方向において同じ感度でフローの測定ができるようになっている。これらオリフィス１０は典型的にはフロー・チャンネル管１の中央部に置かれて測定チャンネル管４を介して測定装置８に接続される。これらオリフィス１０はピトー管の変形である。このような変換器は相対的にフロー抵抗が低いが、フロー・プロフィルが均等でない場合には測定誤差が生じる。これは、例えば、呼吸束の測定において生ずるものであり、米国特許明細書ＮＯ．５０８８３３２に記載されている通りである。この手法は凝縮水分に対する感度は比較的低いが、その動作は原理的には上記の変換器のそれと同じである。
図４に示す変換器は層状フロー抵抗に基くものである。フローを規制する規制要素３は管の内側スペースを多数の小さな管１１で分割することで構成されており、各管においてフローが適当な測定範囲で層となるようになっている。この結果この変換器は渋帯する可能性があるが、上記他のタイプの変換器よりも水滴に対する感度が高いことは明らかである。
図３に示す原理に基いて、図５及び６は米国特許明細書ＮＯ．５０８８３３２にて公知の構造の改善されたフロー測定変換器Ｄを示すものである。これはフロー・プロフィルの平均値を測定する。図５はこの変換器の端面図であり、図６は図５の線分ＶＩ−ＶＩ視の縦断面図である。フロー・チャンネル管１内の規制要素３として作用するオリフィス１２の近辺及び周囲には溝を備えた羽根１３が配置されている。この実施例では３つの羽根が設けられている。この配列はすべての方向からピトー圧力を均等に集め、フロー・プロフィルの変化はその結果には何影響を及ぼすことはない。この変換器にガスの濃度を測定するための試料採取管５を接続することも可能である。従って、この変換器は肺活量計とガス分析器Ａの為の試料採取アダプタとの組合せである。
図７は測定変換器の別の実施例を示すものであり、これが図５及び６に示す変換器と違うところは、ガス分析器Ａに接続する試料採取器を構成する測定チャンネル５が挿管Ｉと想定変換器との間に接続された別個の接続部２０に配置されていることであり、これは図１１に示すシステムに相当するものである。これは後程詳しく説明する。
図６に示す変換器は特に長時間の測定において凝縮水分に対して感度を有する。この変換器の材料はプラスチック、例えば、ポリスルホンが好ましい。水分はこの材料の表面に水滴となって集まるが、これは他のプラスチック材の場合と同じである。この状態は図９に示されている。この水滴の高さＨはは約２・Ｈの量をもってフロー変換器の直径を減小する。従って、図１０に示すように、内側で水分を保持する材料に吸収される水分の高さＨBは非常に小さいものとなる。これは水分がこの材料の表面で拡散して水滴を形成することができないからである。高さＨBがどのくらい小さくなるかは使用される材料の厚さ次第であり、また水分を持った材料の膨張の度合い次第であり、またこの材料上の水分フィルム又は水分含有フィルムの厚さ次第である。このように、水分は変換器の表面に凝縮するが、水滴を形成することはできず、余分の水分は変換器の領域から流れ去る。使用されるこの材料の特性は目的とする測定許容量を基準として考慮さるべきものである。勿論できるだけ薄いフィルムを使用するのが好ましいが、その反面で、耐久性がなくてはならず、また保存又は使用状態で余り早く消耗又は分解してはならない。呼吸エアのフロー測定のための理想的な材料は保存状態においては乾燥状態で、温度が体温近くになると相対湿度が１００％近くになる使用状態で早急に活性化する材料である。この材料は安価で生物に対して無害であるが故に使い捨てにすることができる。適当なコロイドは、例えば、ゼラチン及び寒天で、より早急な初期湿度を保証するためにカルシウム塩化物のような吸湿性の物質で処理されたものである。この表面材料を活性化するための特殊な湿り気付加手法もまた考慮することができる。
図８は図６に示す変換器で測定される時間の関数として２つの測定期間を示すものである。図８の縦軸は初期値の百分率としてのフロー信号Ｓを表し、横軸は時間を表す。使用されたガスは患者の温度で十分に水分を有したものであり、非常に大量であっても凝縮が生じた。カーブＡは水分吸収物質の被膜を持たない測定変換器を使用して測定したものである。この変換器とこれに関係する装置の詳細な説明は米国特許明細書ＮＯ．５０８８３３２に記載されている。図８はフロー信号Ｓが１時間で約５％増加したことを示すものである。２時間、２．６時間及び３．２時間で幾つかの小さな滴が結合して１つの大きな滴となり、この変換器から流出した。このテストの開始から２時間で測定された最大誤差は２０％であり、この信号は周期的な水分の流出により常に変化する。悪い状態においては、信号が安定するまで６時間もかかり、誤差は５％を越える。カーブＢは内面が内側で水分を保持する材料で処理された変換器で測定されたものである。換言すると、この状況は図９でなく、図１０に示すものである。カーブＢで表される信号は前記材料が水分の浸透で膨張することにより最初に約２％まで急速に上昇する。その後は、信号誤差は完全日周期で５％の値を越えることはない。この値は正確さの要件と考えることができる。このカーブにおける小さな変化は変換器からの周期的流出によるものである。このテストで使用した変換器はゼラチン、寒天及びカルシウム塩化物を含有する物質の組合せの被膜を備えたものである。これらの物質は高温水においては最初に０．５／２／２％の割合で分解し、変換器の内部は薄いフィルムでコートされ、そしてこの変換器は乾燥される。所望の場合には、防腐剤及び接着を改善する組成物のような付加的物質を有する溶液を使用することができる。このテストの最初の段階でカルシウム塩化物は呼吸エアから水分を急速に吸収してゼラチンからゲルの形成を促進する。ゼラチンそのものとしては体温での水分における分解は遅いので、ゼラチンを拘束するために寒天を付加した。このようにして、手早く使用可能で且つ継続使用に耐える皮膜が得られる。このテストは、内側で水分を保持する被膜が変換器の長時間使用において決定的に重要なものであることを明白に示すものである。
内側で水分を保持する材料の保持能力は使用される材料の構造次第である。これが毛管状の多孔性で非吸湿性の物質であれば、その孔が保持することができる分だけ多量の水分を吸収することができる。この物質自体は水分を吸収するものではない。この水分の上限はこの物質の体積であることは明白である。膨張の現象は生じないが故に、信号誤差は測定を通して小さい。しかしながら、この物質は毛管が水分で充満しない限り作用しない。これは、予め水分を持たせることにより、又はカルシウム塩化物のような吸湿性の物質を使用することにより湿度環境としての初期水分含有を促進することができる。この種の物質の被膜を備えた変換器は容易に殺菌することができる。何故ならこれは高温に耐えるように作成することができるからである。
非吸湿性の被膜物質における収着は水分がこの物質に結合しないが故に一般的に非常に遅い。これに対比して吸湿性の物質では水分の収着は本質的な特性である。先に説明したように、水分を物質に吸収させることができる。或いは水分を物質の表面又は表面構造に吸収させることができる。また、物質の多孔性はその毛管効果を介してその水分保持に影響を与え、そしてその吸湿性が周囲のエアから水分を吸収する物質の能力を決定する。物質における水分の収着は物質の量に対する水分の量の割合という相異なる湿度条件で一般的には測定される。使用状態における水分の圧力は浸透圧に非常に近く、容易に凝縮を可能とするが故に、水分の浸透圧での物質における水分収着は重要な特性である。物質が吸収できる水分の量がそれ自体の重さの２０％である時には、その物質の表面の水滴の生成は実質的に阻止される。特に水分の浸透を加速するために吸湿性の物質を同時に使用した場合である。より便宜的な状況が得られる条件は、物質における水分の収着が５０％以上であり、最も便宜的な状況は浸透圧で測定して水分の収着がその物質の重さの１００％を越える場合である。これは、例えば、ゼラチンに関して言えるが、この結果としての物質の膨張は、その被膜が図８に示すように十分に薄い場合には測定の正確度に大きな影響を及ぼすことはない。吸湿性の物質、即ち、混合物におけるカルシウム塩化物は使用中に少なくとも部分的には分解しがちであるが、変換器はゼラチン及び寒天がゲルとなった後には良好に動作する。このような変換器は、例えば、二三日は動作することができるので、使い捨ての変換器としてはほとんどの場合用が足りることとなる。
水分を被膜変換器から容易に流出させることの他に、この滑らかな表面はまた分泌物がある場合にこれを容易に除去することができる。以上の説明においてはフロー規制要素を使用した少数の典型的な実例について言及したが、これに相当する原理で動作する他のタイプの変換器でも水分を保持する物質を使用することで利点を得て本発明に基く測定の正確度を改善することができることは明らかである。
図１１は挿管Ｉが患者の気管に挿入された実際の使用状態における本発明のシステムを示すものである。呼吸回路には測定変換器Ｄが接続されており、これは、例えば、図７に示すように、活物質で内部が処理された肺活量計変換器に相当するものである。接続部２０はガス濃度を測定するための測定チャンネル５に設けられて、挿管ＩとＹ形部２５との間に接続されている。Ｙ形部２５は呼吸維持装置２２の入り口ホースと出口ホース２３、２４を接続するものである。この接続部２０は通常は患者に最も近接して位置するように接続されるが、図６に示すようなフロー変換器Ｄと一体化することもできる。或いは、この変換器とＹ形部２０との間に置くこともできる。このガス試料採集管５はホースを介して患者監視装置又は分析器Ａに接続され、そこでガスは測定されて信号が処理され、時間の関数としての測定、即ち、吸入及び吐き出しにおける呼吸カーブ又は濃度の読み取りによるガス濃度の変化を表す表示を発生する。この変換器はまた測定装置８を介して分析器Ａに接続される。ここでこの信号は処理されて、吸入及び吐き出しに関するフロー及び圧力の読み取り、並びにこれから得られるその他のの数量の表示を発生する。この測定装置８は分析器Ａの内部に配置することもでき、ガス濃度の測定は接続部２０で実行することができる。
本発明は上記説明した実施例に限定されるものではなく、種々の変形は請求項に記載の発明思想の範囲で可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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