JP2015507201A - ガスサンプリング装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、患者又は工業プロセスなどの他のガス供給源からガスサンプルを採取するガスサンプリング装置１００に関する。ガスサンプリング装置は、ガスポンプ１１３によって作られたガス供給源からのガス流量を制御するための流量コントローラ１１４及び流量センサ１１２を有する。ガス流量は、流量センサ及びポンプに対して上流に配置された関連する吸収管１８０を介して吸引される。

Description

本発明はガスサンプリング装置、特に医療用の呼気ガスサンプリング装置に関する。

呼気サンプルを採取する現行の方法では、患者に袋の中でしばらく息を吐いてもらうというものである。その後、揮発性有機化合物を呼気サンプルから採取するために、採取された呼気は吸収管を介して押し出される、あるいは吸引される。

呼気サンプルを押し出すこと、あるいは吸引することは、ポンプによって行うことができる。しかし、現在利用できるポンプは非常に嵩張り、ポンプをチューブ系フィットと共に吸収管及び呼吸袋に取り付けるのは時間がかかるうえ、患者のベッド脇で利用するには適していない。

さらに、例えば人工呼吸器を使用しているため、袋の中で息を吐けない患者から呼気サンプルを採取するのは問題がある。

米国特許第５，８２６，５７７号では、チャンバを画定する本体を有するマニホールドを含むガス検出器にサンプルガスを供給するための呼気ガス分析モジュールが開示されている。チャンバは、マニホールド体を通って伸びる主通路、マニホールド本体のベースにおける出口端（ｏｕｔｌｅｔ ｅｎｄ）から出て、主通路に向かってマニホールド本体に伸びる出口通路、そして主通路と出口通路の内部端（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｅｎｄ）との間に伸びて流体連通する計量オリフィス（ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｏｒｉｆｉｃｅ）を含む。入口管が主通路の一端でマニホールド本体に取り付けられ、主通路と流体連通する内部通路を画定する。採取管が主通路のもう一端でマニホールド本体に取り付けられ、主通路と流体連通する内部通路を画定する。逆止弁は入口管内の内部通路に位置し、主通路への流体の流入を許容し、主通路から逆流しないように正しく取り付けられる。耐ガス溜（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）は採取管の自由端に取り付けられ、採取管の一端はマニホールド本体と向い合せになる。耐ガス溜（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｇａｓ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）は採取管内の内部通路と流体連通する貯蔵室を画定する。

上記の問題のため、本発明の発明者は改良されたガスサンプリング装置が役立つことをよく理解し、その結果、本発明を考案した。

ガスサンプリング装置の改良を達成することは有益なことである。一般に、発明は１つ以上の上述の短所を個々に、あるいは組み合わせて軽減又は解消しようとする。特にこれは、従来の装置を患者のベッド脇で使用する、及び／又は自ら呼吸できない患者に使用する、という上述した従来装置の不向きな問題、あるいは先行技術の他の問題を解決する方法を提供するという本発明の目的として捉えることができる。

１つ以上のこれらの懸念にうまく取り組むために、本発明の第１の特徴では、以下を含むガスサンプリング装置を提示する。
‐ガスを受けるための入口。
‐前記入口を通して前記ガスを吸引するために前記入口に流体接続されたポンプ。
‐前記入口を通して吸引されたガスの流量を測定するための流量センサ。
‐前記の測定されたガス流量に応じて前記ポンプを制御するための流量コントローラ。

ポンプはガスサンプリング装置への流れを作り出すための十分な圧力与えないガス供給源からガスサンプルの採取を有益に行うことができる。このように、医療用途では、ポンプは袋又はガスサンプリング装置に息を活発に吐けない患者から呼気ガスを採取できるようにする。

一実施形態において、ガス採取器がガスの内容物を抽出できるように、ポンプで吸引されたガスをガス採取器を通して流すことを可能にする方法で、ガスサンプリング装置は関連するガス採取器と接続できるように構成されている。例えば、ガス採取器はガス又は呼気ガスから揮発性有機化合物を抽出できる吸収管でよい。ガス採取器を入口の後の場所でガスサンプリング装置のある部分に収容することができる。あるいは、ガスがガス採取器を通って入口に吸引されるように、ガスサンプリング装置の入口は関連するガス採取器と接続できるように構成することができる。

一実施形態において、ポンプ及び流量センサはガス採取器に対して下流に配置されている。このように下流に配置することによって、ガス採取器により抽出されるガスの内容物がポンプ及び流量センサで汚染されることを防ぐことができる。

一実施形態において、あらかじめ設定されたガス流量の質量又は体積など、あらかじめ設定されたガス流量を入口を介して吸引するために、流量コントローラはポンプを制御することができる。他の実施例において、あらかじめ設定された流量で、入口を介して呼気ガスを吸引するために、流量コントローラはポンプを制御することができる。ガス採取器を通るガスの流量及び／又は流れを制御する機能は、一貫性及び信頼性のある分析結果を確実にするために重要である。また、異なるサンプル間で変化しないガスの流れ及びガス流量からガスの内容物を抽出する場合でのみ、ガスの異なるサンプルを比較することができる。一実施例において、あらかじめ設定された流量及び／又は流れは、ユーザ入力を介して調節そして設定することができる。

一実施形態において、ポンプ及び流量コントローラは、ガスサンプリング装置に含まれるバッテリーにより電力が供給される。バッテリー駆動式ガスサンプリング装置の使用により、該装置の携帯性をより高めることができる。これは医療用途において特に有益である。

一実施形態において、ガスサンプリング装置の入口は、呼気ガスサンプルを貯蔵するサンプル袋、あるいは患者に自動的に酸素を供給する人工呼吸器などの医療機器と接続することができる。

本発明の第２の特徴はガスサンプリングアセンブリに関し、当該ガスサンプリングアセンブリは以下を含む。
‐第１の特徴に従ったガスサンプリング装置。
‐前記ガスサンプリング装置と流体接続することができるガス採取器。

一実施形態において、ガス採取器はサンプル袋や人工呼吸器といった医療機器に接続可能なコネクタを含む。

本発明の第３の特徴はガスの分析方法に関し、当該方法は以下の工程を含む。
‐第１の特徴に従ったガスサンプリング装置を提供する工程。
‐ガス採取器を前記ガスサンプリング装置に接続する工程。
‐前記ガス採取器の入口又は前記ガスサンプリング装置の前記入口を、分析対象の前記ガスを含む供給源に接続する工程。
‐前記ガス採取器を通してガスを吸引するための前記ガスサンプリング装置を起動する工程。

要約すると、本発明は、患者又は工業プロセスなどのその他のガス供給源からガスサンプルを採取するためのガスサンプリング装置に関する。ガスサンプリング装置は、ガスポンプにより作り出されたガス供給源からのガス流量を制御するための流量コントローラ及び流量センサを有する。ガス流量は、流量センサ及びポンプに対して上流に配置することが好ましい関連する吸収管、つまりガス採取器を通して吸引される。

一般に、本発明のさまざまな特徴は、本発明の範囲内で可能なあらゆる方法で組み合せ及び結合することができる。本発明のその他さまざまな特色、特徴及び／又は利点は、本明細書に説明された実施形態を参照すると明白かつ明瞭である。

本発明の実施形態は、実施例の形でのみ図面を参照して説明される。
ガスサンプリング装置１００を含むガスサンプリングアセンブリ１０１を示す図である。 本発明の一実施形態の方法を示す図である。

図１は、ガスサンプリング装置１００と、ガスサンプリング装置１００と流体接続可能な吸収コンパートメント１８０などのガス採取器１９０と、を有するガスサンプリングアセンブリ１０１を示す。

ガスサンプリング装置１００は、ガスを受けるための入口１１１、入口１１１を介してガスの流量を吸引するために入口１１１に流体接続されたポンプ１１３、ポンプ１１３により入口１１１を通して吸引されたガスの流量を測定するために設けられた流量センサ１１２、そしてポンプ１１３によって吸引されたガスを放出するための出口１２１で構成される。

ポンプ１１３及び流量センサ１１２は互いに流体連通してかつ入口１１１とも流体連通する。ガスが入口１１１を介しポンプ及び流量センサを通して吸引されるように、ポンプ１１３及び流量センサ１１２は入口１１１に対して下流に配置される。図１に示す通り、流量センサ１１２は、入口１１１とポンプ１１３との間に設けられるように、ポンプ１１３に対して上流に配置することができる。あるいは、流量センサ１１２はポンプ１１３に対して下流（図示しない）、つまりポンプ１１３の後に設けることができる。

流量センサ１１２をポンプ１１３に対し上流に配置することで、ガス流量は流量センサ１１２を通して吸引さる。これにより、ポンプ１１３に対して下流に設けられた流量センサ１１２と比較すると、流量センサ１１２は、関連する吸収コンパートメント１８０を通して吸引されたガスの流れ及び流量をより正確に測定することができる。

ガスサンプリング装置１００は、測定されたガスの流量に応じてポンプ１１３を制御する流量コントローラ１１４を更に含む。例えば、入口１１１からガスの質量や体積といったあらかじめ設定された流量の吸引を行うため、及び／又はあらかじめ設定された流量とともに入口１１１を介して呼気ガスの吸引を行うため、流量コントローラ１１４を測定された流量値に応じてポンプ１１３を制御するように構成することができる。このように、流量コントローラ１１４は接続１２２（好ましくは有線接続）を介し流量センサ１１２を通って、測定された流量値を受け取る。そして、流量コントローラ１１４は接続１２３（好ましくは有線接続）を介してポンプ１１３に制御信号又は駆動信号を提供する。

流量コントローラ１１４はキーボード、タッチセンシティブスクリーン又は同様のユーザ入力手段といった形でユーザ入力機能１１５を有することができる。一実施形態において、流量コントローラ１１４によって制御される流量及び／又流れは、ユーザ入力機能１１５を介して設定することができる。

流量センサ１１２は、流量センサ１１２を通るガスの質量を時間単位で測定する質量流量センサ、あるいは流量センサ１１２を通るガスの体積を時間単位で測定する体積流量センサでよい。

ポンプ１１３は、ダイヤフラムポンプなどの真空ポンプでよい。ペリスタルティックポンプ及びプランジャーポンプを含む、特に医療用の他の種類のエアーポンプが使用される。しかし、これらのポンプのうちいくつかは真空状態を作れないため、ガス採取器１９０に対して下流に配置することができないが、圧力を発生させてガス採取器１９０にガスを送り込むために、ガス採取器１９０に対して上流に配置すべきである。上流に配置するということは、下流のガス採取器によって選択されたガスの内容物が汚染される、ということを意味することができる。

ガスサンプリング装置１００は、医療環境において呼気ガスをサンプリングするために構成されることができる。例えば、呼気ガスは呼吸袋から採取できる。ガスサンプリング装置１００は真空ポンプを有しているため、袋の中に息を吐けない人工呼吸器をつけた患者から呼気ガスサンプルを採取することができる。例えば、呼気サンプルは人工呼吸器の側流から採取することができる。

ガスサンプルの内容物は、ガス採取器１９０を通って流れるガスの内容物を抽出できるガス採取器１９０を用いて分析することができる。例えば、ガス採取器１９０は、吸収管を通して流れる異なるガスの内容物を吸収し、貯蔵することができる吸収管でよい。吸収管に貯蔵されたガスの内容物は、吸収管分析装置により分析することができる。ガス採取器１９０はガス及びガスの内容物を濃縮させて次に分析される液体又は固体にするコールドトラップ装置でもよく、あるいはガス又はガスの内容物を他の分析装置を使わずにリアルタイムで分析することができるガス分析装置でもよい。

ガス採取器１９０がガスの内容物を抽出するために、ポンプによって吸引されたガスがガス採取器１９０又は吸収コンパートメント１８０の一例である吸収管を通って流れるようにする方法で、関連するガス採取器１９０がガスサンプリング装置１００に接続できるように、あるいはガスサンプリング装置１００により収容されるように、ガスサンプリング装置１００は構成される。好ましくは、吸収管１８０又はその他のガス採取器１９０は、流量センサ１１２及びポンプ１１３に対して上流に配置され、吸収管１８０により吸収されるガスの汚染を防ぐべきである。

例えば、ガスサンプリング装置１００の入口１１１は、吸収コンパートメント１８０などの関連するガス採取器１９０との気密接続を可能にするように構成される。吸収コンパートメント１８０は、入口１１１を通して吸引されるガスの内容物を吸収するための吸収材料１８５を含むように構成される。この目的のため、吸収コンパートメント１８０などのガス採取器１９０は、入口１１１と接続可能な出力コネクタ１８２と、ガス採取器１９０と分析対象のガスとの接続を可能にする入力コネクタ１８１とを有する。例えば、入力コネクタ１８１は呼吸袋や人工呼吸器などの医療機器と、人工呼吸器の側流管などを介して接続することができる。吸収コンパートメント１８０はカプセル封入、入口及び出口と共に設けられる吸収管そのものでよい。

あるいは、ガスサンプリング装置１００は、ポンプ１１３及び流量センサ１１２に対して上流、そして入口１１１に対して下流に配置されることが好ましいチャンバと共に構成することができる。これは、ガスが入口１１１を介し、収容されたガス採取器１９０、吸収コンパートメント１８０又は吸収材料１８５を通って流れるように、チャンバはガス採取器１９０、吸収コンパートメント１８０又は吸収材料１８５を収容するように構成される。ガス採取器１９０は入口１１１を介してガスサンプリング装置１００に接続されないだけで、他はガスサンプリング装置１００により収容されると、入口１１１を呼吸袋又は人工呼吸器などの医療機器と接続するように構成することができる。

ガスサンプリング装置１００のポンプ１１３及び流量コントローラ１１４は、ガスサンプリング装置１００に含まれるバッテリーによって電力供給が行われる。これにより、医療用ガスサンプリング装置は病院のさまざまな環境において簡単に用いることができ、不便な電力ケーブルは使用しなくてよい。

図２は本発明の一特徴に従った方法の工程を示す。当該工程は以下の通りである。
‐工程２０１はガスサンプリング装置１００を提供する工程を含む。
‐工程２０２はガス採取器１９０又は吸収材料１８５を含む吸収コンパートメント１８０をガスサンプリング装置１００の入口１１１に接続する工程を含む。
‐工程２０３はガス採取器１９０又は吸収コンパートメント１８０の入力コネクタ１８１を分析対象のガスを含む供給源に接続する工程を含む。
‐工程２０４は吸収管１８０又はガス採取器１９０を通してガスを吸引するためのガスサンプリング装置１００を起動する工程を含む。

本発明を図面及び前述の明細書で詳細に説明及び記載してきたが、そのような説明及び記載は限定的ではなく、一例又は例示に過ぎずないものと解釈されるべきである。本発明は開示した実施形態に限定されない。請求項に記載の発明を実施する当業者によって、図面、明細書及び添付の請求項の検討から開示された実施形態の変形例の存在が理解されかつ実施され得る。請求項における“含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”という文言は他の要素又は工程を排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数を排除しない。単一のコントローラ又は他のユニットが請求項に記載されるいくつかの項目の機能を満たすことができる。単に、互いに異なる従属項に特定の手段が記載されているからといって、それらの手段の組み合わせを有益に使用できないという意味ではない。請求項における参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (12)

1. ガスを受けるための入口と、
   前記入口を通して前記ガスを吸引するために前記入口に流体接続されたポンプと、
   前記入口を通して吸引されたガスの流量を測定するための流量センサと、
   前記の測定された前記ガスの流量に応じて前記ポンプを制御するための流量コントローラと、
   を含むガスサンプリング装置。
2. 呼気ガスをサンプリングするための、請求項１に記載のガスサンプリング装置。
3. 関連するガス採取器が前記ガスの内容物を抽出するために、前記ポンプによって吸引された前記ガスを前記ガス採取器を通して流れるようにする方法で前記ガス採取器との接続を可能にするように構成される、請求項１に記載のガスサンプリング装置。
4. 前記入口は、ガスが前記ガス採取器を通して前記入口へ吸引されるように、前記関連するガス採取器との接続を可能にするように構成される、請求項３に記載のガスサンプリング装置。
5. 前記ポンプ及び前記流量センサは前記ガス採取器に対して下流に配置される、請求項１に記載のガスサンプリング装置。
6. 前記流量コントローラは前記入口を介してあらかじめ設定されたガスの流量を吸引するように前記ポンプを制御することができる、請求項１に記載のガスサンプリング装置。
7. 前記流量コントローラは前記入口を介してあらかじめ設定された流量と共に呼気ガスを吸引するように前記ポンプを制御することができる、請求項１に記載のガスサンプリング装置。
8. 前記ポンプ及び前記流量コントローラは前記ガスサンプリング装置に含まれるバッテリーによって電力供給される、請求項１に記載のガスサンプリング装置。
9. 前記入口は医療機器と接続することができる、請求項１に記載のガスサンプリング装置。
10. 請求項１に記載のガスサンプリング装置と、
    前記ガスサンプリング装置と流体接続可能なガス採取器と、
    を含むガスサンプリングアセンブリ。
11. 前記ガス採取器は医療機器に接続可能なコネクタを含む、請求項１０に記載のガスサンプリングアセンブリ。
12. 請求項１に記載のガスサンプリング装置を提供する工程と、
    ガス採取器を前記ガスサンプリング装置に接続する工程と、
    前記ガス採取器の入口又は前記ガスサンプリング装置の前記入口を分析対象の前記ガスを含む供給源に接続する工程と、
    前記ガス採取器を通してガスを吸引するための前記ガスサンプリング装置を起動する工程と、
    を含むガスを分析する方法。

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