特開 2025-5637 人工呼吸システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025005637

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】人工呼吸システム

(51)【国際特許分類】

   A61M 16/12 20060101AFI20250109BHJP

   A61M 16/00 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

A61M16/12

A61M16/00 325

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105892

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000138060

【氏名又は名称】株式会社メトラン

(71)【出願人】

【識別番号】596165589

【氏名又は名称】学校法人 聖マリアンナ医科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原 雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】中根 伸一

(72)【発明者】

【氏名】清水 直樹

(72)【発明者】

【氏名】秋山 類

(57)【要約】

【課題】高頻度振動換気において換気効果を向上することが可能な人工呼吸システムを提供する。
【解決手段】
ヘリウムおよび酸素を含む吸気ガスＧｉを患者Ｘに供給する人工呼吸システム１００であって、一端１ａが患者Ｘに接続される接続チューブ１と、接続チューブ１における他端１ｂに接続されて、所定の換気用周波数で振動を与えた吸気ガスＧｉを接続チューブ１へ送気する吸気ガス供給装置２と、を備え、上記の換気用周波数は１５Ｈｚ以上、好ましくは４５Ｈｚ以下、より好ましくは２５Ｈｚ以上４５Ｈｚ以下、さらに好ましくは２５Ｈｚ以上３５Ｈｚ以下となっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘリウムおよび酸素を含む吸気ガスを患者に供給する人工呼吸システムであって、
一端が前記患者に接続される接続チューブと、
前記接続チューブにおける他端に接続されて、所定の換気用周波数で振動を与えた前記吸気ガスを前記接続チューブへ送気する吸気ガス供給装置と、
を備え、
前記換気用周波数は１５Ｈｚ以上となっている人工呼吸システム。

【請求項2】

前記換気用周波数は４５Ｈｚ以下となっている請求項１に記載の人工呼吸システム。

【請求項3】

前記換気用周波数は２５Ｈｚ以上４５以下となっている請求項１に記載の人工呼吸システム。

【請求項4】

前記換気用周波数は２５Ｈｚ以上３５Ｈｚ以下となっている請求項１に記載の人工呼吸システム。

【請求項5】

前記吸気ガス供給装置は、
前記接続チューブにおける前記他端に接続されるリザーバーと、
酸素を含むメインガスに対して前記換気用周波数で振動を与えた状態で該メインガスを送気するメインガス供給器と、
前記メインガス供給器と前記リザーバーとを接続し、前記メインガスが流通するとともに前記換気用周波数の振動を前記リザーバーに伝達するメインガス流通路と、
ヘリウムおよび酸素を含むガスであるヘリウム／酸素混合ガスを前記リザーバー、または前記接続チューブに導入するヘリウム／酸素供給装置と、
を有し、
前記リザーバーは、前記メインガスと前記ヘリウム／酸素混合ガスとを混合する空間を画成する請求項１から４のいずれか一項に記載の人工呼吸システム。

【請求項6】

前記ヘリウム／酸素供給装置は、
ヘリウムを貯留するヘリウム供給源と、
酸素を貯留する酸素供給源と、
前記ヘリウム供給源および前記酸素供給源と前記リザーバーとの間、または、前記ヘリウム供給源および前記酸素供給源と前記接続チューブとの間を接続するヘリウム供給路と、
前記ヘリウム供給路の途中に設けられ、前記ヘリウム供給源からのヘリウムと前記酸素供給源からの酸素とを混合して前記ヘリウム／酸素混合ガスを生成するガス混合器と、
を有する請求項５に記載の人工呼吸システム。

【請求項7】

前記ヘリウム／酸素供給装置は、
ヘリウム／酸素混合ガスを貯留する混合ガス供給源と、
前記混合ガス供給源と前記リザーバーとの間、または、前記混合ガス供給源と前記接続チューブとの間を接続するヘリウム供給路と、
を有する請求項５に記載の人工呼吸システム。

【請求項8】

前記メインガス流通路は、
前記メインガスを前記リザーバーに供給する供給路と、
前記メインガスを前記リザーバーから回収する回収路と、
を有する請求項５に記載の人工呼吸システム。

【請求項9】

前記吸気ガス供給装置は、
酸素を含むメインガスに対して前記換気用周波数で振動を与えた状態で該メインガスを送気するメインガス供給器と、
前記メインガス供給器と前記接続チューブとを接続し、前記メインガスが流通するメインガス流通路と、
ヘリウムおよび酸素を含むガスであるヘリウム／酸素混合ガスを前記メインガス供給器に導入するヘリウム／酸素供給装置と、
を有し、
前記メインガス供給器は、前記ヘリウム／酸素混合ガスに対して前記換気用周波数で振動を与えた状態で該ヘリウム／酸素混合ガスを前記メインガスとともに送気する請求項１から４のいずれか一項に記載の人工呼吸システム。

【請求項10】

前記メインガス流通路は、
前記メインガスおよび前記ヘリウム／酸素混合ガスを前記接続チューブに供給する供給路と、
前記メインガスおよび前記ヘリウム／酸素混合ガスを前記接続チューブから回収する回収路と、
を有する請求項９に記載の人工呼吸システム。

【請求項11】

前記吸気ガス供給装置は、前記回収路を流通する前記ヘリウム／酸素混合ガス中のヘリウムを回収するヘリウム回収器をさらに有する請求項１０に記載の人工呼吸システム。

【請求項12】

ヘリウムおよび酸素を含む吸気ガスを患者に供給する人工呼吸システムであって、
一端が前記患者に接続される接続チューブと、
前記接続チューブにおける他端に接続されて、所定の換気用周波数で振動を与えた前記吸気ガスを前記接続チューブへ送気する吸気ガス供給装置と、
を備え、
前記吸気ガス供給装置は、
前記接続チューブにおける前記他端に接続されるリザーバーと、
酸素を含むメインガスを送気するメインガス供給器と、
前記メインガス供給器と前記リザーバーとを接続し、前記メインガスが流通するメインガス流通路と、
ヘリウムおよび酸素を含むガスであるヘリウム／酸素混合ガスを前記リザーバー、または前記接続チューブに導入するヘリウム／酸素供給装置と、
を有し、
前記リザーバーは、前記メインガスと前記ヘリウム／酸素混合ガスとを混合する空間を画成する人工呼吸システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高頻度振動換気法を用いた人工呼吸システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、人工呼吸法の一つとして高頻度振動換気法（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ：ＨＦＯ）という方式が存在する。この高頻度振動換気法では、解剖学的死腔よりも少ない一回換気量の吸気ガスを高頻度で振動させることにより換気を行うため、吸気ガスに圧力をかけて肺に送る一般的な人工呼吸法に比べて気道内圧を低く抑えることができ、特に呼吸器官の未発達な新生児等に効果的な人工呼吸法として広く知られている。

【0003】

ところでこのような高頻度振動換気法では一般的には酸素を含むガス（例えば空気と酸素の混合ガス）を吸気ガスとして使用するが、例えば特許文献１に記載されているように、ヘリウムと酸素の混合ガスを吸気ガスとして用いることも可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６１０４５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そして特許文献１にも記載されているように高頻度振動換気法においてヘリウムと酸素を混合した吸気ガスを用いた場合、ヘリウムは密度が小さく、細い気道でも吸気ガスが流れ易くなるため換気効果の改善が期待できるものの、依然としてさらなる換気効果改善の要望がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

そこで本発明は、高頻度振動換気において、さらなる換気効果の向上が可能な人工呼吸システムを提供する。

【0007】

本発明の一態様に係る人工呼吸システムは、ヘリウムおよび酸素を含む吸気ガスを患者に供給する人工呼吸システムであって、一端が前記患者に接続される接続チューブと、前記接続チューブにおける他端に接続されて、所定の換気用周波数で振動を与えた前記吸気ガスを前記接続チューブへ送気する吸気ガス供給装置と、を備え、前記換気用周波数は１５Ｈｚ以上となっている。

【0008】

上記人工呼吸システムでは、前記換気用周波数は４５Ｈｚ以下となっていてもよい。

【0009】

上記人工呼吸システムでは、前記換気用周波数は２５Ｈｚ以上４５以下となっていてもよい。

【0010】

上記人工呼吸システムでは、前記換気用周波数は２５Ｈｚ以上３５Ｈｚ以下となっていてもよい。

【0011】

上記人工呼吸システムでは、前記吸気ガス供給装置は、前記接続チューブにおける前記他端に接続されるリザーバーと、酸素を含むメインガスに対して前記換気用周波数で振動を与えた状態で該メインガスを送気するメインガス供給器と、前記メインガス供給器と前記リザーバーとを接続し、前記メインガスが流通するとともに前記換気用周波数の振動を前記リザーバーに伝達するメインガス流通路と、ヘリウムおよび酸素を含むガスであるヘリウム／酸素混合ガスを前記リザーバー、または前記接続チューブに導入するヘリウム／酸素供給装置と、を有し、前記リザーバーは、前記メインガスと前記ヘリウム／酸素混合ガスとを混合する空間を画成してもよい。

【0012】

上記人工呼吸システムでは、前記ヘリウム／酸素供給装置は、ヘリウムを貯留するヘリウム供給源と、酸素を貯留する酸素供給源と、前記ヘリウム供給源および前記酸素供給源と前記リザーバーとの間、または、前記ヘリウム供給源および前記酸素供給源と前記接続チューブとの間を接続するヘリウム供給路と、前記ヘリウム供給路の途中に設けられ、前記ヘリウム供給源からのヘリウムと前記酸素供給源からの酸素とを混合して前記ヘリウム／酸素混合ガスを生成するガス混合器と、を有いてもよい。

【0013】

上記人工呼吸システムでは、前記ヘリウム／酸素供給装置は、ヘリウム／酸素混合ガスを貯留する混合ガス供給源と、前記混合ガス供給源と前記リザーバーとの間、または、前記混合ガス供給源と前記接続チューブとの間を接続するヘリウム供給路と、を有してもよい。

【0014】

上記人工呼吸システムでは、前記メインガス流通路は、前記メインガスを前記リザーバーに供給する供給路と、前記メインガスを前記リザーバーから回収する回収路と、を有してもよい。

【0015】

上記人工呼吸システムでは、前記吸気ガス供給装置は、酸素を含むメインガスに対して前記換気用周波数で振動を与えた状態で該メインガスを送気するメインガス供給器と、前記メインガス供給器と前記接続チューブとを接続し、前記メインガスが流通するメインガス流通路と、ヘリウムおよび酸素を含むガスであるヘリウム／酸素混合ガスを前記メインガス供給器に導入するヘリウム／酸素供給装置と、を有し、前記メインガス供給器は、前記ヘリウム／酸素混合ガスに対して前記換気用周波数で振動を与えた状態で該ヘリウム／酸素混合ガスを前記メインガスとともに送気してもよい。

【0016】

上記人工呼吸システムでは、前記メインガス流通路は、前記メインガスおよび前記ヘリウム／酸素混合ガスを前記接続チューブに供給する供給路と、前記メインガスおよび前記ヘリウム／酸素混合ガスを前記接続チューブから回収する回収路と、を有してもよい。

【0017】

上記人工呼吸システムでは、前記吸気ガス供給装置は、前記回収路を流通する前記ヘリウム／酸素混合ガス中のヘリウムを回収するヘリウム回収器をさらに有してもよい。

【0018】

本発明の他の態様に係る人工呼吸システムは、ヘリウムおよび酸素を含む吸気ガスを患者に供給する人工呼吸システムであって、一端が前記患者に接続される接続チューブと、前記接続チューブにおける他端に接続されて、所定の換気用周波数で振動を与えた前記吸気ガスを前記接続チューブへ送気する吸気ガス供給装置と、を備え、前記吸気ガス供給装置は、前記接続チューブにおける前記他端に接続されるリザーバーと、酸素を含むメインガスを送気するメインガス供給器と、前記メインガス供給器と前記リザーバーとを接続し、前記メインガスが流通するメインガス流通路と、ヘリウムおよび酸素を含むガスであるヘリウム／酸素混合ガスを前記リザーバー、または前記接続チューブに導入するヘリウム／酸素供給装置と、を有し、前記リザーバーは、前記メインガスと前記ヘリウム／酸素混合ガスとを混合する空間を画成する。

【発明の効果】

【0019】

上記の人工呼吸システムによれば、高頻度振動換気において換気効果を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第一実施形態に係る人工呼吸システムの概略図である。

【図2】上記人工呼吸システムの変形例１の概略図である。

【図3】上記人工呼吸システムの変形例２の概略図である。

【図4】本発明の第二実施形態に係る人工呼吸システムの概略図である。

【図5】実施例において実験に使用した人工呼吸システムの概略図である。

【図6】上記実施例の実験１の結果を示すグラフである。

【図7】上記実施例の実験２の結果を示すグラフである。

【図8】上記実施例の実験３の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

〈第一実施形態〉
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（全体構成）
図１に示すように人工呼吸システム１００は、高頻度振動換気法（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ、以下、「ＨＦＯ」とする）により吸気ガスＧｉを患者Ｘに供給するシステムである。すなわち人工呼吸システム１００は、患者Ｘの気管に接続される接続チューブ１と、吸気ガスＧｉを接続チューブ１へ送気する吸気ガス供給装置２とを備えている。

【0022】

（接続チューブ）
接続チューブ１の一端１ａは患者に接続される。本実施形態においては接続チューブ１の一端１ａ側の一部分が患者Ｘの気管に挿入されて留置される。すなわち接続チューブ１は挿管チューブとなっているが、一般的に人工呼吸器に用いられるものであれば特に限定されるものではない。なお接続チューブ１は経鼻挿管、経口挿管、または気管切開によって患者Ｘの気管に挿入される。そして接続チューブ１において患者Ｘの気管の外側に位置する他端１ｂが、詳しく後述する吸気ガス供給装置２におけるリザーバー２３の一端２３ａに接続される。また接続チューブ１の一端１ａと他端１ｂとの間には、詳しく後述する吸気ガス供給装置２のヘリウム供給路３５が接続されるヘリウム導入口１ｃが形成されている。

【0023】

（吸気ガス供給装置）
吸気ガス供給装置２は本実施形態ではいわゆるジャクソンリース回路を構成している。すなわち吸気ガス供給装置２は、圧縮空気を生成するコンプレッサ２０と、上記圧縮空気をメインガス（酸素含有ガス）Ｇｍとして送気するメインガス供給器２１と、メインガス供給器２１と接続チューブ１とを接続するメインガス流通路２２およびリザーバー２３と、ヘリウムおよび酸素を含むガスをリザーバー２３へ導入するヘリウム／酸素供給装置２４とを有している。

【0024】

（コンプレッサ）
コンプレッサ２０は、外部から空気Ａを取り込んで圧縮空気を生成する。コンプレッサ２０は一般的に人工呼吸器に用いられるものであればよく、構造は特に限定されるものではない。

【0025】

（メインガス供給器）
メインガス供給器２１はコンプレッサ２０に接続され、コンプレッサ２０から圧縮空気を取り込んでメインガスＧｍとし、このメインガスＧｍに対して所定の換気用周波数の振動を与えた状態で送気する機器であって、いわゆるＨＦＯによる換気を行うＨＦＯ換気装置である。このメインガス供給器２１の構造は特に限定されるものではないが、例えばピストン式のＨＦＯ換気装置が好適である。なおコンプレッサ２０は必須ではなく、例えば人工呼吸システム１００が設置される病院等の配管から圧縮空気をメインガス供給器２１へ直接取り込んでもよい。

【0026】

さらに本実施形態ではメインガス供給器２１は、メインガスＧｍに対して１５Ｈｚ以上、好ましくは４５Ｈｚ以下、より好ましくは２５Ｈｚ以上４５Ｈｚ以下、さらに好ましくは２５Ｈｚ以上３５Ｈｚ、最も好ましくは３５Ｈｚの換気用周波数で振動を与えるように設定される。

【0027】

（メインガス流通路）
メインガス流通路２２は、メインガス供給器２１と詳しく後述するリザーバー２３の他端２３ｂとを接続し、メインガスＧｍが流通する管路である。メインガス流通路２２は、リザーバー２３へメインガスＧｍを供給する供給路２２ａと、リザーバー２３からメインガスＧｍを回収する回収路２２ｂとを有している。供給路２２ａと回収路２２ｂとは並列に設けられている。回収路２２ｂはメインガス供給器２１に設けられた排気口２１ｘに連通しており、回収路２２ｂを介してメインガス供給器２１に流入したメインガスＧｍがメインガス供給器２１の外部に排気されるようになっている。以下、供給路２２ａを流通するメインガスＧｍを「供給側メインガスＧｍｓ」とし、回収路２２ｂを流通するメインガスＧｍを「回収側メインガスＧｍｅ」とする。

【0028】

供給路２２ａと回収路２２ｂとは、後述するリザーバー２３の他端２３ｂよりもメインガス供給器２１に近い側、すなわちこの他端２３ｂよりも供給側メインガスＧｍｓの流通方向の上流側において互いに連通しており、メインガスＧｍが常に供給路２２ａおよび回収路２２ｂを流通している状態となっている。

【0029】

（リザーバー）
リザーバー２３は、接続チューブ１の他端１ｂとメインガス流通路２２とを接続する管路であって、例えば振動減衰の比較的少ない硬めの材料によって形成されている。本実施形態においてはリザーバー２３には蛇管（フレキシブルチューブ）が採用されている。このリザーバー２３は、メインガス流通路２２の供給路２２ａを介してメインガス供給器２１から送気される供給側メインガスＧｍｓと、後述するヘリウム／酸素混合ガスＧｘとを混合する空間を内側に画成している。

【0030】

（ヘリウム／酸素供給装置）
ヘリウム／酸素供給装置２４は、ヘリウムを貯留するヘリウム供給源３０と、酸素を貯留する酸素供給源３１と、ヘリウム供給源３０および酸素供給源３１とリザーバー２３との間を接続するヘリウム供給路３５と、ヘリウム供給路３５の途中に設けられたガス混合器３２とを有している。

【0031】

ヘリウム供給源３０はヘリウムタンクであり、酸素供給源３１は酸素タンクである。

【0032】

ガス混合器３２は、ヘリウム供給源３０からのヘリウムと、酸素供給源３１からの酸素とを混合してヘリウム／酸素混合ガスＧｘを生成する。ガス混合器３２においてはヘリウムと酸素との混合比率が適宜調整されるようになっている。

【0033】

ヘリウム供給路３５の一端３５ａは、例えばリザーバー２３の一端２３ａに寄った位置（接続チューブ１の他端１ｂに近い位置）でリザーバー２３に接続されている。そしてガス混合器３２からのヘリウム／酸素混合ガスＧｘはリザーバー２３に導入され、ヘリウム／酸素混合ガスＧｘはリザーバー２３内においてメインガスＧｍと混合され、吸気ガスＧｉとなる。この際、メインガス供給器２１においてメインガスＧｍ（供給側メインガスＧｍｓ）に与えられた換気用周波数の振動は、メインガス流通路２２によってリザーバー２３および接続チューブ１に伝達され、メインガスＧｍおよびヘリウム／酸素混合ガスＧｘからなる吸気ガスＧｉ全体に対しても、換気用周波数の振動が与えられるようになっている。

【0034】

（作用効果）
以上説明した本実施形態の人工呼吸システム１００によれば、吸気ガスＧｉに対して１５Ｈｚ以上、好ましくは４５Ｈｚ以下、より好ましくは２５Ｈｚ以上３５Ｈｚ以下、さらに好ましくは２５Ｈｚ以上３５Ｈｚ以下、最も好ましくは３５Ｈｚの換気用周波数で振動を与えて患者Ｘの気管に送気することができる。この結果、比較的密度の小さいヘリウムを含む吸気ガスＧｉによって吸気ガスＧｉの流動抵抗を低減しつつ、１５Ｈｚ以上の周波数の振動を吸気ガスＧｉに付与する超高頻度振動換気を用いることで、肺胞レベルまでの振動伝搬が可能となり、吸気ガスＧｉを患者Ｘの呼吸器官まで確実に到達させることができ、１５Ｈｚ未満の高頻度振動換気に比べて換気効果を向上することが可能となる。

【0035】

また、ジャクソンリース回路を構成する吸気ガス供給装置２を用い、ヘリウム／酸素供給装置２４によってヘリウム／酸素混合ガスＧｘをリザーバー２３に導入するようにしたため、メインガス供給器２１からメインガスＧｍとともにヘリウム／酸素混合ガスＧｘを送気する場合に比べて、ヘリウム／酸素混合ガスＧｘの使用量を減らすことができる。すなわち、メインガス供給器２１からメインガスＧｍとともにヘリウム／酸素混合ガスＧｘを送気する場合は、常にヘリウム／酸素混合ガスＧｘをメインガスＧｍとともにメインガス流通路２５を流し続けることになり、患者Ｘの気管に到達せず、呼吸に寄与しないヘリウム／酸素混合ガスＧｘが多くなり、ヘリウム／酸素混合ガスＧｘを無駄に消費することになる。この点、本実施形態の吸気ガス供給装置２を用いることで、呼吸に必要な量（例えば４～８〔Ｌ／ｍｉｎ〕程度）だけヘリウム／酸素混合ガスＧｘをリザーバー２３および接続チューブ１へ導入すればよいため、高価なヘリウムの使用量を抑えることができ、コストダウンにつながる。

【0036】

なお本実施形態においては換気用周波数を１５Ｈｚ以上、好ましくは４５Ｈｚ以下、より好ましくは２５Ｈｚ以上４５Ｈｚ以下、さらに好ましくは２５Ｈｚ以上３５Ｈｚ、最も好ましくは３５Ｈｚに設定しているが、必ずしもこの条件に限定されず、その他の周波数によって人工呼吸システム１００を動作させてもよい。この場合、少なくともジャクソンリース回路を構成する吸気ガス供給装置２を採用することで高価なヘリウムの使用量を抑えることができるため、ヘリウムの使用による高い換気効果を得つつコストダウンを図ることが可能となる。

【0037】

また図２に示すように、ヘリウム／酸素供給装置２４Ｘは、上記のヘリウム供給源３０および酸素供給源３１に代えてヘリウム／酸素混合ガス（ヘリオックス）を貯留する混合ガス供給源３０Ｘを有していてもよい。この場合、上記のガス混合器３２も不要となり、装置構成を簡素化できる。

【0038】

また図３に示すようにヘリウム／酸素供給装置２４Ｙのヘリウム供給路３５Ｙは、ヘリウム供給源３０および酸素供給源３１と接続チューブ１との間を接続してもよい。この場合、ヘリウム供給路３５Ｙの一端３５Ｙａは接続チューブ１のヘリウム導入口１ｃに接続され、ガス混合器３２からのヘリウム／酸素混合ガスＧｘは接続チューブ１に導入される。なおヘリウム／酸素供給装置２４Ｙにおいても、図２に示す混合ガス供給源３０Ｘを採用してもよい。

【0039】

〈第二実施形態〉
次に本発明の第二実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお第一実施形態と同一の構成要素には第一実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0040】

（全体構成）
図４に示すように本実施形態の人工呼吸システム１００Ａでは、吸気ガス供給装置２Ａはジャクソンリース回路を構成するものではない。すなわち、吸気ガス供給装置２Ａは、メインガス供給器４１と、メインガス流通路２２と、ヘリウム／酸素供給装置２４と、メインガス流通路２２からヘリウムを回収するヘリウム回収器４３とを有している。

【0041】

メインガス供給器４１は、第一実施形態のメインガス供給器２１と同様に、コンプレッサ２０から圧縮空気を取り込んでメインガスＧｍとし、このメインガスＧｍに対して所定の換気用周波数の振動を与えた状態でメインガス流通路２２を通じて送気する機器である。メインガス供給器４１にはメインガス流通路２２の回収路２２ｂに連通する排気口４１ｘが設けられている。

【0042】

またメインガス供給器４１には、ヘリウム／酸素供給装置２４からヘリウム／酸素混合ガスＧｘが導入される。そしてメインガス供給器４１は、ヘリウム／酸素混合ガスＧｘに対して換気用周波数で振動を与えた状態で、ヘリウム／酸素混合ガスＧｘをメインガスＧｍとともにメインガス流通路２２を通じて送気する。すなわちメインガス供給器４１はメインガスＧｍとヘリウム／酸素混合ガスＧｘを混合して送気する。

【0043】

ここで本実施形態では、メインガス流通路２２は接続チューブ１の他端１ｂに直接接続されており、第一実施形態に記載のリザーバー２３に相当する構成は設けられていない。よってメインガス流通路２２の供給路２２ａと回収路２２ｂとは、接続チューブ１の他端１ｂよりもメインガス供給器４１に近い側、すなわちこの他端１ｂよりも供給側メインガスＧｍｓの流通方向の上流側において互いに連通している。

【0044】

ヘリウム回収器４３はメインガス供給器４１の排気口４１ｘに接続されており、メインガス供給器４１を介して回収路２２ｂに連通している。ヘリウム回収器４３は、不図示の吸着剤等を有し、回収側メインガスＧｍｅからヘリウムを吸着、分離してヘリウムのみを回収する。

【0045】

（作用効果）
人工呼吸システム１００Ａでは、ヘリウムをメインガスＧｍに予め混合した状態で送気することで、吸気ガスＧｉを患者Ｘに供給し続けることになり、ヘリウムの使用量が大きくなってしまうが、ヘリウム回収器４３を設けることでヘリウムをヘリウム回収器４３で回収することができ、高価なヘリウムの再利用が可能となり、コストダウンにつながる。

【0046】

なお本実施形態においても、図２に示すヘリウム／酸素供給装置２４Ｘのように、上記のヘリウム供給源３０および酸素供給源３１に代えてヘリウム／酸素混合ガス（ヘリオックス）を貯留する混合ガス供給源３０Ｘを有していてもよい。

【0047】

ここで本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【0048】

接続チューブ１は、患者Ｘの気管に挿入されて留置される挿管チューブでなくともよく、例えば患者Ｘに装着したマスク（不図示）に接続チューブ１の一端１ａを接続してもよい。

【0049】

またメインガスＧｍは圧縮空気である必要はなく、呼吸に適切な量の酸素を含む酸素含有ガスであれば特に限定されない。

【実施例0050】

次に人工呼吸システムを用いて、換気効果を確認する実験を行った結果について説明する。
〈実験装置〉
実験に用いた人工呼吸システム２００は上記第一実施形態の人工呼吸システム１００に相当する。よって図５に示すように人工呼吸システム２００の吸気ガス供給装置２０２はいわゆるジャクソンリース回路を構成するものとなっている。実験においては、患者Ｘに代えて被検体Ｙとなる動物（ウサギ）の気管に接続チューブ２０１を経口挿管した（気管切開でもよい）。被検体Ｙの体重は約３〔ｋｇ〕である。

【0051】

また実験において人工呼吸システム２００には以下の製品を使用した。
・コンプレッサ２２０：株式会社東機貿製 ＭＡＣＳ－５０
・メインガス供給器２２１：株式会社メトラン製 Ｈｕｍｍｉｎｇ Ｖｕｅ
・リザーバー２２３：蛇管（内容積：１００〔ｍｌ〕）

【0052】

〈実験条件〉
メインガス供給器２２１からメインガスＧｍとなる圧縮空気を、以下の換気用周波数で振動させ、かつ１０〔Ｌ／ｍｉｎ〕の流量で送気した。またヘリウム／酸素供給装置２２４からはリザーバー２２３へ向けてヘリウム／酸素混合ガスＧｘを８〔Ｌ／ｍｉｎ〕で送気した。実験において、実施例１では換気用周波数を１５Ｈｚ、実施例２では換気用周波数を２５Ｈｚ、実施例３では換気用周波数を３５Ｈｚ、実施例４では換気用周波数を４５Ｈｚとした。また実施例１～４との比較のための比較例として、換気用周波数を５Ｈｚとした実験も実施した。

【0053】

（実験１）
実験１においては、最初にヘリウム／酸素混合ガスＧｘ中のヘリウムと酸素の体積比（ヘリウム：酸素）を０％：１００％とした状態で送気し（図６のＰｒｅ－Ｈｅ）、その後、ヘリウム／酸素混合ガスＧｘ中のヘリウムと酸素の体積比（ヘリウム：酸素）を７９％：２１％とした状態でヘリウム／酸素混合ガスＧｘを接続チューブ２０１へ送気し（図６のＨｅ－ｏｎ）、最後にヘリウム／酸素混合ガスＧｘ中のヘリウムと酸素の体積比（ヘリウム：酸素）を再び０％：１００％とした状態で送気した（図６のＰｏｓｔ－Ｈｅ）。

【0054】

以上の条件のもとで実験１を行った際の被検体Ｙの動脈血二酸化炭素分圧（以下、ＰａＣＯ_２〔ｍｍＨｇ〕）を測定した結果を図６に示す。横軸が吸気ガスＧｉ中のヘリウムの有無を示し、縦軸が被検体ＹのＰａＣＯ_２の値を示している。なお実験結果のＰａＣＯ_２の値は、実施例１～４および比較例のそれぞれおいて４回ずつ行った実験の結果の平均値となっている。

【0055】

図６によれば、ヘリウムの有無に関わらず、比較例に比べてすべての実施例１～４でＰａＣＯ_２の値が低くなっており、換気用周波数が１５Ｈｚ以上で、換気効果が向上することが確認できた。さらに実施例３（換気用周波数が３５Ｈｚ）の場合に最も換気効果が高く、実施例３の次に実施例２（換気用周波数が２５Ｈｚ）の換気効果が高いことが確認できた。

【0056】

さらに実施例２（２５Ｈｚ）、実施例３（３５Ｈｚ）、および実施例４（４５Ｈｚ）においては、吸気ガスＧｉにヘリウムが含まれる場合（図６のＨｅ－ｏｎ）の方が、吸気ガスＧｉにヘリウムが含まれない場合（図６のＰｒｅ－Ｈｅ、およびＰｏｓｔ―Ｈｅ）と比べて、比較例（５Ｈｚ）からのＰａＣＯ_２の減少量が大きくなっていることが確認できた。したがって吸気ガスＧｉにヘリウムを用いた場合には、換気用周波数が２５Ｈｚ以上４５Ｈｚ以下で特に換気効果向上を期待できることが確認できた。

【0057】

（実験２）
次に実験１とは異なり、酸素濃度を一定とした実験２を行った。実験２においては、実験装置に不図示の窒素供給源を設け、最初にヘリウムに代えた窒素と酸素の体積比（窒素：酸素）を７０％：３０％とした状態で送気し（図７のＰｒｅ－Ｈｅ）、その後、ヘリウムと酸素の体積比（ヘリウム：酸素）を７０％：３０％とした状態でヘリウム／酸素混合ガスＧｘを接続チューブ２０１へ送気し（図７のＨｅ－ｏｎ）、最後に窒素と酸素の体積比（窒素：酸素）を再び７０％：３０％とした状態で送気した（図７のＰｏｓｔ－Ｈｅ）。

【0058】

以上の条件のもとで実験２を行った際の被検体Ｙの動脈血二酸化炭素分圧（以下、ＰａＣＯ_２〔ｍｍＨｇ〕）を測定した結果を図７に示す。なお実験結果のＰａＣＯ_２の値は、実施例１～４および比較例のそれぞれおいて３回ずつ行った実験の結果の平均値となっている。

【0059】

図７によれば、比較例ではヘリウムの有無によってＰａＣＯ_２の値にほとんど変化が無い一方で、すべての実施例１～４においてＰａＣＯ_２の値がヘリウムの存在によって減少した。よって１５Ｈｚ以上（特に３５Ｈｚ）の周波数の振動を吸気ガスＧｉに付与する超高頻度振動換気において吸気ガスＧｉにヘリウムを含有させることで、高い換気効果を期待できることが確認できた。

【0060】

（実験３）
次に実験３として、各実施例１～４（同一個体を使用）において、ヘリウムの有無によるＰａＣＯ_２の値の差異、および末梢気道におけるアンプリチュード（気道内圧振幅）の値の差異について確認する実験を行った。実験２と同様に本実験において「ヘリウム有り」の場合には、ヘリウム／酸素混合ガスＧｘ中のヘリウムと酸素の体積比（ヘリウム：酸素）は７０％：３０％とした状態で送気し、「ヘリウム無し」の場合には、ヘリウムに代えた窒素と酸素の体積比（窒素：酸素）を７０％：３０％とした状態のガスを送気した。

【0061】

以上の条件のもとで実験３を行った結果、末梢気道でのアンプリチュード（気道内圧振幅）の値は、実施例１～４のいずれにおいてもヘリウムの有無によって大きな差異は無いにもかかわらず、実施例１～４のいずれにおいても「ヘリウム有り」の場合には、「ヘリウム無し」の場合に比べてＰａＣＯ_２の値が小さくなっており、ヘリウムを含むガスを使用することによってＣＯ_２排泄の効果が向上することが確認できた。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明の人工呼吸システムによれば、高頻度振動換気において換気効果を向上することが可能となる。

【符号の説明】

【0063】

１、２０１…接続チューブ
２、２Ａ、２０２…吸気ガス供給装置
２０、２２０…コンプレッサ
２１、４１、２２１…メインガス供給器
２２…メインガス流通路
２２ａ…供給路
２２ｂ…回収路
２３、２２３…リザーバー
２４、２４Ｘ、２４Ｙ、２２４…ヘリウム／酸素供給装置
２５…メインガス流通路
３０…ヘリウム供給源
３０Ｘ…混合ガス供給源
３１…酸素供給源
３２…ガス混合器
３５、３５Ｙ…ヘリウム供給路
４３…ヘリウム回収器
１００、１００Ａ、２００…人工呼吸システム
Ｇｉ…吸気ガス
Ｇｍ…メインガス
Ｇｘ…ヘリウム／酸素混合ガス
Ｘ…患者

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】