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JP2719541B2 - 治療用ガスを吸入させかつ定量分析用の呼気ガスをサンプリングするための装置 - Google Patents

治療用ガスを吸入させかつ定量分析用の呼気ガスをサンプリングするための装置

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JP2719541B2
JP2719541B2 JP1504797A JP50479789A JP2719541B2 JP 2719541 B2 JP2719541 B2 JP 2719541B2 JP 1504797 A JP1504797 A JP 1504797A JP 50479789 A JP50479789 A JP 50479789A JP 2719541 B2 JP2719541 B2 JP 2719541B2
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gas
carbon dioxide
patient
nostril
exhalation
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エイ バウ，エドウィン
エフ クレイン，ジュニア，イー
ジー ボイセン，フィリップ
Original Assignee
サルター ラブス
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、生体の医学的治療及び監視手段に関し、さ
らに詳しくは、生体の吸気中へ治療ガスを吹きこみ、及
び生体の呼気ガスをサンプリングして、それに含まれる
少なくとも１種のガス状成分を定量分析するための装置
に関する。
発明の背景 患者である生体の病気あるいは手術に際して、生体の
吸気に、酸素あるいは麻酔用ガスを補足する必要が生じ
ることがある。このような場合には、生体の肺胞を通過
する血液中の、たとえば二酸化炭素等の少なくとも１種
のガス成分の量を、量的に正確に決定することが重要で
ある。
集中治療状態、あるいは局部麻酔、もしくは全身麻酔
を施した状態では、肺胞内の呼吸ガスの組成を正確に決
定することが、患者の肉体の機能をより快く管理するこ
と、及び患者の治療を、それらの機能の状態に、より好
適に適合させることに役立つ。また、生体の呼気中の少
なくとも１種のガス成分を正確に測定することは、肉体
の条件を決定するための診断方法を改良する助けにもな
る。
呼気ガス中の少なくとも１種のガス成分の濃度の測定
は、比較的短い反応時間をもつて連続的に遂行され、進
行中の医学的処置における迅速な修正を可能として、生
体に対する不利な効果あるいは損傷を防止する。
特別に関心が持たれている一分野は、最終呼気中の二
酸化炭素、すなわち患者が自然に呼吸をしている状態
で、呼気の最後における呼気ガス中の二酸化炭素の分圧
をモニターすることである。
挿管法によらずに（気管末端管を挿管する必要がな
い）、自然に呼吸をしている患者における最終呼気中の
二酸化炭素量をモニターすることは、挿管されていない
患者が覚醒している間、及び局部麻酔を受けている間、
あるいは全身麻酔後の回復室にいる間の、酸素補給の処
置をする際に、特に有益である。
しかし、呼気ガス中の二酸化炭素を検出し、かつ、そ
れによつて無呼吸状態を判断するために、サンプリング
と酸素管理を組合せて行なうようにした従来の装置は、
動脈血中のガス成分の実際量と相関関係のある、二酸化
炭素の量的解析をすることができない。その結果、酸素
補給を受けて覚醒している患者の呼吸気のサンプリング
によって、局所もしくは局部麻酔、あるいは静脈内の鎮
静の結果として生じる呼吸の抑圧の量を、量的に決定す
ることができない。
患者の呼気ガス中に治療ガスを吸入させ、同時に、患
者の呼気中の少なくとも１種のガス成分を測定するため
には、従来は、呼吸ガスのサンプルと、吸入された治療
ガスの少なくともある量とを、両方の呼気ガスを受ける
チャンバーあるいは導管を通して引き込ませていた。
例えば、「麻酔学（Anesthesiology）」65:565-566
（1986年）に記載のハンティントン（Huntington）他の
論文には、患者の鼻と口を覆う酸素マスクから、呼吸ガ
スのサンプルを引きこむことが示されている。ハンティ
ントンらは、不通のIVカテーテルを、使い捨て式酸素マ
スクの片側を通して、患者の鼻の近くに挿入し、かつ、
質量分光計のサンプリングチューブに接続した。この著
書によれば、この手法は、以下に記述するイベラ（Iber
ra）他、及びノーマン（Norman）他による装置に比し
て、「満足の行くものであり、しかも簡単」である。
「麻酔学」63:572-573（1985年）に記載のイベラ及びリ
ーズ（Lees）の論文には、質量分光計のサンプリングカ
テーテルを、通常の鼻用カニューレの１対の尖端の１つ
に挿入する装置が記載されている。
著者は、サンプリングカテーテルは、局部麻酔中の肺
換気交換のモニターに使用しうるように構成されている
と述べているが、本発明者の試みでは、この構成では、
量的な測定は不確実であった。その理由は、最終呼気の
二酸化炭素の測定量と、動脈内の二酸化炭素の測定量と
の間に、はなわだしい誤差が出るからである。
イベラ及びリーズの構成では、動脈内の二酸化炭素量
と最終呼気の二酸化炭素量との測定値の誤差がはなわだ
しく大きくて、動脈内の二酸化炭素の質的表示が不安定
であることは、既に認められている。この問題のため
に、この分野における前記ハンティントン他のような研
究者は、イベラとリーズの構成は不完全なものであると
結論づけるにいたり、酸素補給を管理されながら、挿管
されていない患者における、最終呼気の二酸化炭素の量
的測定のための装置を完成するために、他の解決手段を
模索した。
また、「麻酔学」64:664（1986年）に記載されてい
る、ノーマン他の論文には、「不満足な」イベラとリー
ズの構成に代えて、サンプリングカテーテル（イベラと
リーズのものから、人体に最も近いコネクタを除いたも
の）の先端を、通常の鼻孔空気管の咽頭部開口から1cm
のところに縫合することについて記載されている。鼻孔
空気管は、患者の鼻孔に完全にはめこまれて、これを閉
塞するため、きわめて不快なものである。
したがって、この論文に注意書きされているように、
空気管の挿入に際して、「局部麻酔薬を含む潤滑剤」が
必要となる。この修正された鼻孔空気管の装置は、イベ
ラとリーズの構成に比して、「ET CO2（最終呼気の二酸
化炭素）曲線の作成に適合性があるが、「いずれの方法
も、気管末端管を通してET CO2を監視するのに比べる
と、信頼性が落ちる。」さらに、ノーマン他の装置に
は、酸素などの治療ガスを吸入させるための手段がつい
ていない したがって、この分野においては、覚醒中の患者に治
療用ガスを吸入させるととこに、患者の呼気ガスの一部
をサンプリングすることによつて、呼気ガス中のガス成
分の組成の測定値と、患者の動脈血内の同じ組成の測定
値との間の量的な相関関係を求めることが、切実に求め
られている。
イベラ他の装置や、ハンティントン他の装置では、こ
の要求を満たすことはできない。これらの装置による
と、呼気サンプル中の最終呼気の二酸化炭素の測定値
と、動脈の二酸化炭素の測定値との誤差がきわめて大き
く、量的に正しい相関関係を得ることができないからで
ある。
ノーマン他の装置にも、このような欠陥が見られ、し
かも、呼気ガスのサンプリングと同時に治療ガスを吸入
させる手段を備えていない。
本発明は、上述の要求を充足することを目的とするも
のである。
発明の要約 本発明は、上述した従来手段の欠点を克服し、かつ覚
醒中の患者に治療ガスを吸入させ、それと同時に、サン
プリングをして、呼気ガス中のガス成分の組成を、正確
かつ確実に量的測定を行いうるようにした管理及びサン
プリング装置を提供するものである。
本発明の鼻孔用カニューレは、覚醒中の患者に対する
酸素補給に使用できる。また、沈静しているか、もしく
は麻酔中の患者の気管に挿入された気管末端管を通して
行われる挿管法サンプリングによる最終呼気の二酸化炭
素の測定値と等しい量の、最終呼気の二酸化炭素測定値
を得るたに使用することができる。
本発明による量的測定値は、動脈血の実際の値と直接
に対応する。サンプリングと解析の養生法は、それ単独
で、あるいは患者が吸入する自然の空気に、酸素等の治
療ガスを混ぜて吸入させる養生法と併せて行なわれる。
従来手段による量的測定の結果に信頼性が薄かったの
は、呼気ガスのサンプルの少なくとも一部が、治療ガス
によって汚染されたからであると考えられる。
本発明の１つの目的は、サンプルしたガスの流路に、
治療ガスが漏入したりあるいは逆流することを、実質的
に防止することである。
この目的、それ以外の目的を達成し、かつ幾多の長所
を有する本発明の方法及び装置においては、通常のカニ
ューレと同様の細長い筒状本体を、実質的に不浸透性の
壁部材によって、吸気側と呼気側の多岐管に分割し、こ
の壁部材と、筒状本体又は鼻用枝管などの本体から延び
る壁とを、気密に結合して、二つの多岐管の間に連続し
た気密シールを形成してある。これにより、吸入される
治療ガスの流路と呼気ガスの流路とを確実に遮蔽する手
段を備え、かつ呼気ガスのガス成分の組成を、動脈血中
のガス成分の組成の直接の測定値に対して、医学的には
重視するに足りない僅かな誤差をもって、量的に測定し
うる装置が得られる。
本発明によると、患者の動脈血中の、一つあるいはそ
れ以上のガス成分の組成の量を、常に正確に、従って高
い信頼性をもって指示する手段が提供される。
本発明における隔壁は、この分野において周知である
種々の他の形状としてもよい。
本発明による新しい装置は、鼻用カニューレの形状
で、１対の鼻用枝管の中間位置に、筒状本体の中を、長
さ方向の二つの完全に分離した、気密のチャンバーとし
て分割する内部隔壁を備えている。このチャンバーの一
つは、鼻用枝管に連通した治療ガス用であり、他は、他
方の鼻用枝管に連通したサンプリングガス用である。
内部隔壁は、好ましくは、筒状本体と一体的に成形す
るのが好ましいが、隔壁と筒状本体の内面とを、接着
剤、溶剤あるいは超音波溶接によって気密に接合しても
よい。
これらのすべての変形例において、シール手段は、隔
壁の全周縁を筒状本体の内面に気密に接合するととも
に、治療ガスの管とサンプリングガスの管とを絶縁する
連続的な気密シールを形成している。
本発明の新しい装置の変形例として、通常の鼻用カニ
ューレにおいて、サンプリング用の枝管を、動脈ガスの
枝管から確実に隔離させてもよい。
この場合、通常型のカニューレを、比較的柔軟で、弾
力性のあるプラスチック材料で作り、カニューレの筒状
本体における一つの鼻用枝管の基部に、一個の孔を設け
る。
カニューレの材質より硬い材料で作ったノズル状の部
品を、その孔を通して、鼻用枝管の中に挿入する。ノズ
ルの直径は、孔あるいは対応する鼻用枝管の内径よりも
かなり大きくしてあり、カニューレの材料が、これらの
部分に挿入されたノズルに、気密的に密着するようにし
てある。挿入されたノズルの内部は、吸気用あるいは呼
気用となり、ノズルの外面は、カニューレの筒状本体の
内面に当接して、他方の管と区分する。
挿入されるノズル部材の外面には、フランジを設け、
これに、ネジあるいはその他の結合手段によつて接続し
たコネクタを介して、ノズルから治療ガスを供給する
か、あるいは、呼気ガスのサンプルを吸入するための、
可撓性ある導管を接続する。
鼻用枝管がテーパー状である場合には、ノズルの本体
も、ほぼ同様のテーパー状としておくことが好ましい。
ノズル部材の外径は、対応する枝管の内径よりも大き
くしておき、ノズルが枝管の長さ全体に挿入されたとき
に、枝管内に挿入されたノズルの部分が、長さにそって
ほぼ完全に充填されて、確実な閉止状態が得られるよう
にしておくことが好ましい。このシール結合の長さは、
ガスの圧力あるいはカニューレの操作によって、気密性
が損なわれるおそれを減少させる効果がある。
ほぼ全長にわたって結合させることが最も望ましい
が、ノズルの外周面と枝管の内周面とを、枝管の長さの
中、少なくとも一部で、好ましくは枝管の長さの大部分
にわたって結合させて、シールすることもある。
また本発明の装置においては、吸気用管路に連通する
第１の枝管と、呼気用管路に連通する第２の枝管とを設
けてもよい。第１の枝管は、人体などの生体の鼻の一方
の鼻孔内に装着して、生体の吸気中に酸素等の治療用ガ
スを吸入させる。第２の枝管は、他方の鼻孔内に装着し
て、生体の呼気の一部を、量的解析用のガスサンプルと
して吸引させる。
ガスサンプル移送手段が、吸引されたガスサンプルの
ほぼ全部を、ガスサンプルのガス成分組成の少なくとも
１種、たとえば二酸化炭素の量的測定をする装置に移送
するために付設されている。吸引部分は、吸入される治
療ガスから実質的に絶縁されており、吸引部分における
ガス成分組成の量が、生体の動脈血内における同じガス
成分組成の量とほぼ比例するようにしてある。
カニューレの細長い筒状本体には、１本の筒状部と、
各枝管が鼻孔内に位置できるように、カニューレを、鼻
に近接した皮膚上に支持するための、筒状部の一側方に
沿って延びるほぼ平らな基板とを設けておくのがよい。
ほぼ平らな基板によって支持される枝管の位置に対す
る基板の位置、及びその方向は、カニューレを鼻に対し
て所要の位置に保持するように定められる。
この実施例では、筒状部と基板部との断面形状を、ほ
ぼ一定としてある。各鼻用枝管の外径は、対応する鼻通
路の鼻孔の内径よりもかなり小さくして、枝管が、鼻を
通る生体の吸気及び呼気を閉塞しないようにしてある。
そのために、各枝管の横断面の形状と寸法を、枝管が装
着される鼻通路の鼻孔の断面積に対して、好ましくは約
２分の１以下に、より好ましくは約３分の１以下にす
る。
鼻用枝管の軸線とほぼ直交する管からなる孔つき本体
と、この本体の両端部の中間に設置されて、本体を、ほ
ぼ等しい容積の吸気用と呼気用との管路に分割する隔壁
とを備えている本発明のカニューレは、いくつかの利点
がある。
その１つは、各鼻用枝管が、鼻孔に気持よく、かつ充
分にはめこまれるように、まず、側方に延び、ついでほ
ぼ平行に曲げてあることである。この実施例の他の利点
は、カニューレの鼻用枝管を鼻孔内に正しく位置決めし
たときに、治療ガス用の吸気用管路及び分析ガス用の呼
気用管路に接続される可撓性の管の部分が、生体の眼あ
るいは口の上を通らないようになっていることである。
また、本発明は、サンプリング用の鼻用枝管を、治療
ガス吸入用の枝管よりも長くして、鼻孔内により深く挿
入されるようにした、変形例をも含むものである。
長くしたサンプリング用枝管は、最終期の呼気ガスの
サンプリングに際して、鼻孔内で、室内空気が枝管の口
に吸引される可能性を小さくさせる。もし枝管の口に、
したがってサンプリング用管路に、室内空気が流入する
と、最終呼気の測定値の精度は著しく低下する。
本発明は、治療ガスとしての酸素の吸入、及び呼気の
ガス成分としての二酸化炭素の測定に、特に有用であ
る。
この場合、吸気側管路を、可撓性の管で酸素ガス供給
源に接続し、かつ、サンプリング又は呼気側管路を、吸
引される呼気ガス中の二酸化炭素の量を測定するため
に、別の可撓管で、赤外線カプノメータ（capnometer）
あるいは質量分光計などのガス分析器に接続する。酸素
を、吸気側管路を介して、一方の鼻孔に連続的に導入
し、また、呼気ガスの一部を、呼気側管路を介して、他
方の鼻孔から連続的に吸引し、測定した二酸化炭素のピ
ーク圧力値をもって、最終呼気の値とするのがよい。
図面の簡単な説明 添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施例等につ
いて、詳細に説明するが、これによって、本発明をよく
理解しうることと思う。
第１図は、本発明による鼻用カニューレの斜視図であ
る。
第２図は、第３図及び第４図は、通常型の鼻用カニュ
ーレから、本発明の改良された鼻用カニューレを作る要
領を説明する斜視図である。
第５図は、第１図示の鼻用カニューレの部分破断正面
図である。
第６図は、第１図あるいは第５図示のカニューレを、
ガス供給源と呼気監視装置に接続して、患者に使用させ
る状態を示す斜視図である。
第７図は、動脈血二酸化炭素と、第２〜４図示の改良
された鼻用カニューレによる最終呼気の二酸化炭素との
測定値を対比したデータを示すグラフである。
第８図は、動脈血二酸化炭素と、通常型の気管末端管
による最終呼気の二酸化炭素との測定値を対比したデー
タを示すグラフである。
第９図は、第２〜４図示の改良された鼻用カニューレ
によって得られたデータと、通常型の気管末端管によっ
て得られたデータとを、比較して示すグラフである。
好適な実施例、及びその他の実施例の説明 第１図において、符号（10）で示す鼻用カニューレ
は、筒状本体（12）、及び第６図示のようにして、人体
の鼻孔に挿入される１対の鼻用枝管（14）（16）を備え
ている。
筒状本体（12）の内面には、内部チャンバーを吸気側
管路（20）と呼気側管路（22）した分割する硬質の隔壁
（18）が、気密を保って設けられている。
隔壁（18）は、実質的に不浸透性の材料で作られ、呼
気側管路（20）と吸気側管路（22）との間の通気を遮断
している。カニューレ（10）全体は、可撓性のプラスチ
ツク材料で作られている。
隔壁（18）は、第５図に最もよく示されるように、筒
状本体（12）と一体的に成形することが望ましい。しか
し、隔壁（18）を、筒状本体（12）とは別体のものと
し、たとえば接着剤によるか、隔壁の材料で溶解して本
体の材料と溶着させるか、超音波溶接によるか、その他
の手段で、筒状本体（12）の壁面に、気密に接合しても
よい。
第１図及び第６図に示すように、吸気側管路（20）
は、可撓管（25）により酸素流量制御装置（24）に接合
され、呼気側サンプリング管路（22）は、他の可撓管
（27）により、呼吸ガス分析器（26）に接続されてい
る。
可撓管（25）及び（27）は、カニューレから取外し可
能としてもよく、あるいは、可撓管（25）の末端部（3
3）、及び可撓管（27）の末端部（35）を、筒状本体（1
2）の対応する端部に接着して永久的に固定して、カニ
ューレの一部分となるようにしてもよい。この場合、各
管の末端部（33）及び（35）は、隔壁（18）を筒状本体
（12）内に装着する手段と同様の手段で、それぞれの位
置に気密に固着される。
カニューレ（10）と各管が一体でない場合には、筒状
本体（12）を、各管の末端部（33）及び（35）よりも弾
性が大きい材料で作り、各管の末端部を、カニューレの
管路に圧入して装着し、各末端部と対応する管路とを、
気密に嵌合する。
また、カニューレ（10）は、筒状本体（12）を患者の
上唇の上に支持し、かつ鼻用枝管（14）及び（16）を患
者の鼻（31）の鼻孔内へ位置させるための、細長くてほ
ぼ平らな基板（29）を備えている。枝管（14）及び（1
6）の位置と方向に対する基板（29）の位置は、カニュ
ーレを保持し、各部材を鼻（31）及び鼻孔に対して所要
の位置に保持するように定めてある。
第１図示の実施例において、管の末端部（33）は、吸
気側管路（20）に嵌合され、管の末端部（35）は、呼気
側管路（22）に嵌合されている。
第６図に示すように、酸素供給管の放出端と、サンプ
リング用管の吸気端とを、筒状本体（12）の軸線に対し
て直交させてあるため、各管が、患者の眼や口の上にか
かることはなく、使用上便利である。
第２図から第４図は、通常型の鼻用カニューレを、本
発明による酸素管理と最終呼気の二酸化炭素の正確な測
定とを行なうための鼻用カニューレに改造する要領を示
すものである。
通常型カニューレ（40）における１対の枝管（46）
（46）の一方の基部（45）に近い位置で、筒状本体（4
3）に、小さい孔（42）をあける。注射器キャップの先
端部を取外してノズル（50）を得、この改造した注射器
キャップを、第３図示のように、孔（42）を通して、右
側の鼻用枝管（46）内に挿入する。
孔（42）は、針あるいは小型のドリルを用いてあける
のがよく、ノズル（50）の直径よりも充分小さい径と
し、孔の縁が、テーパーのノズル本体（52）に気密に当
接するようにする。このために、筒状本体（43）は、充
分な弾性を備えるプラスチック材料で作ることが望まし
い。
枝管（62）が挿入されるノズル本体（52）のテーパー
状部の外径は、ノズル本体と枝管との係合部分の長さ全
体にわたって、枝管の内径よりも大きくしてある。これ
により、ノズルの外面と枝管の内面との気密な結合が確
保され、ノズルの内面で構成される呼気側管路（54）
と、ノズル本体（52）の外面と、カニューレの筒状本体
（43）の壁面とで構成される吸気側管路（44）との間と
の導通は防がれる。
ノズル本体（52）は、枝管の長さのかなりの部分が気
密に当接するように、枝管（46）の内面へ延ばすことが
必要である。しかし、ノズル本体（52）と枝管（46）と
は、鼻用枝管（46）の長さの大部分にわたって気密に当
接することが望ましく、第２図ないし第４図に示される
ように、枝管の長さのほぼ全体に亘って当接しているこ
とが、より望ましい。
実際には、ノズル本体（52）が、枝管（46）のほぼ全
長を越えて、枝管（46）の先端から鼻孔内に届くように
延びており、かつサンプリングガスに室内空気が混入し
ないようにしておくことが望ましい。これについては、
第５図に基いて後に詳細に述べる。
ノズル本体（52）の形状は、図示の円錐形以外として
もよい。たとえば、枝管（46）の長さの中間部が気密に
当接するように、球形のノブを備えるものとしてもよ
い。
本発明のこの改造例における他の重要な特徴は、枝管
（46）を大きい弾性を備える材料で作り、一方、ノズル
本体（52）を枝管よりも硬い材料で作ることにより、枝
管の内面が、それより大きいノズル本体の外面で押し拡
げられて、枝管の内面が、ノズル本体（52）の外面に気
密に当接するようにしてあることである。
この相互作用により、ゴム管に、それより大きい物体
を挿入した際の気密保持と同様に、枝管（46）の内面と
ノズル本体（52）の外面との間に、連続的に気密シール
が形成される。
第３図及び第４図に示すように、ノズル（50）には大
径のフランジ（56）を設けて、ネジつきキャップ（60）
及び案内管（62）を備える接続具（58）を装着し、その
テーパー状の中間部品（64）を介して、サンプリング管
（27′）を接続し、管（27′）とノズル管路（54）を連
通させてある。
ノズル（50）、キャップ（60）、あるいはその両者
を、適度の弾性のあるプラスチック材料で成形すれば、
フランジ（56）にキャップ（60）を気密に結合するため
のネジを設けなくてもよい。しかし、より確実な結合の
ために、第２図及び第３図に破線（66）で示すように、
フランジ（56）に雄ネジを設けて、キャップ（60）の雌
ネジと螺着するのがよい。
また、ノズル本体（52）を、カニューレ（40）の内面
を完全に閉塞するような寸法とし、それのみで、吸気側
管路（44）を形成させ、第３図及び第４図に示すよう
に、通常型カニューレにおける第２の酸素供給管（2
5′）（第２図）を切り取ってもよい。
もし、ノズル本体（52）によって、カニューレの孔を
充分に閉塞できない場合には、第２図に示すように、第
２の酸素供給管（25′）に、熱溶着等の閉塞手段によつ
て気密シール（49）を設け、この気密シールの外方で、
（53）として示す面で切り取ってもよい。
その他の変形例として、酸素を、酸素供給管（25′）
を経て、ノズル本体（52）の周囲へ送り込むようにして
もよい。
第２図ないし第４図から明らかなように、鼻用枝管
（46）の基部（45）の近くに孔（42）がるために、サン
プリング用プローブ（57）をカニューレの基板（48）に
対して傾斜させ、それにより、サンプリング用プローブ
（57）の口（61）、ノズル本体（52）が挿入される前の
枝管（46）の口（51）と同じ位置とすることができる。
この孔（42）の位置は、鼻用枝管（46）の基部（45）
の反対側に孔を設けた場合よりもすぐれている。ノズル
（50）を挿入すると、枝管は、まっすぐに、カニューレ
基板（48）に平行に保持するからである。後者の位置づ
けは、呼気ガスのサンプルを効率よく吸引するために必
要とされる鼻孔の下方の位置に比して、口（61）の位置
が高くなるために、望ましくないのである。
基板（48）に対するプローブ（57）の正しい傾斜度
は、ノズル本体（52）が長くて、改良前の枝管の口（5
1）を超えて、プローブ（57）の口（61）に達するよう
な場合には、特に重要である。
第５図は、第１図示のカニューレの変形例を示す部分
破断図で、サンプリング用枝管（16′）の長さを、治療
ガス供給用枝管（14′）よりも長くしたものである。こ
の延長量は、標準の枝管（14′）の長さに対して、100
％を上限とし、好ましくは約20ないし60％、より好まし
くは約50％とする。
延長した枝管（16′）の口（51′）は、変形例のカニ
ューレ（10′）を、第６図示のカニューレ（10）と同じ
位置で使用する場合に、鼻孔内の深い位置からガスサン
プルを吸引する位置となる。通常型の鼻用枝管に比し
て、鼻孔内のより深い位置で呼気ガスのサンプルを吸引
すると、鼻の周囲に存在する室内空気がガスサンプルに
混入することはなくなる。延長量が100％より大きい
と、両方の鼻孔から空気を受け入れる頭蓋骨の中で、呼
気ガスに治療ガスが混入することとなる。
また、第５図には、カニューレ（10′）の筒状本体
（12′）の壁と一体的に成形された隔壁（18′）が示さ
れている。
実験による測定値と比較データ 第２図ないし第４図のカニューレの有効性をテストす
るために、患者の呼気中の二酸化炭素の最終呼気の部分
圧力（PETCO2）が、動脈血の二酸化炭素の対応する部分
圧力（PaCO2）に臨床的に近づくように、赤外線分光計
によって測定をした。
通常型の鼻用カニューレ（米国フロリダ州オレンジパ
ークに所在のハドソン・オキシゲン・セラピー・セール
ス・カンパニー（Hudson Oxygen Therapy Sales Compan
y）から入手）を、第２図ないし第４図にしたがって改
造し、一方の鼻孔からの呼気ガスをモニターする間に、
他方の鼻孔に酸素を吸入できるようにしてある。このカ
ニューレは、筒状本体の長さが約50mm、外径が約6mmで
あり、鼻用枝管の長さが約10mm、テーパー部の外径が、
基部で約6mm、先端で約5mmである。
比較的硬質のプラスチックで作られた円錐形の注射器
キャップの先端部を取外してノズル（50）を作り、キャ
ップの最小端を、比較的大きい針を備える枝管の一つの
基部に設けた小孔へ挿入する。注射器キャップのテーパ
ー部の外径は、基部で約7.5mm、先端で約6mmである。
注射器キャップを、キャップのテーパー部の外面と枝
管の内面との間の気密が保持されるように、枝管内に充
分にはめこむ。
必要に応じて、注射器キャップで、カニューレの端部
（47）を吸気側管路（44）から遮断して、酸素供給管
（25′）を、カニューレの端部（68）に近い個所で切り
取ることができるようにする。しかし、筒状本体（43）
内のノズル（50）の中間部の回りに流入する酸素が、酸
素吸入管（25）を経て、改造されていない枝管（46）を
介して本体の吸気側管路（44）に入るようにして、酸素
供給管（25′）を元のままに残してある場合には、端部
（47）を完全に閉塞する必要はない。
赤外線カプノメーター（capnometer）（商品名「SARA
CAP」、米国ミズーリ州セントルイス所在のアレゲニイ
・インタナショナル・メジカル・テクノロジー（Allegh
eny International Medical Technology）より入手）か
らのサンプリング管（27′）は、コネクタ（58）により
注射器キャップのフランジ（56）に接続される。各管
（25）（25′）及び（27′）は、すべて外径が約4mmで
あり、カニューレのプラスチック材料よりも硬いプラス
チック材料で作られている。
カプノメータの較正は、メーカーの指定に従って、５
％の二酸化炭素、40％の亜酸化窒素及び55％の酸素を含
む既知のガスサンプルを使用して行なう。
テストは、心臓外科の治療を受けている35才から80才
（平均年齢は67才）の21名の患者からとった呼気ガスの
サンプルを用いて行なった。
患者の手術室に運び、酸素管理は、前述の改造された
鼻用カニューレを使用して、毎分３リットルで始めた。
次いで、動脈管を設置し、血液内ガスの決定のために採
血した。血液サンプルの抽出と同時に、最終呼気中の二
酸化炭素測定値が、カプノメーターのスクリーンの表示
を印刷することによって得られた。
次いで麻酔を始め、患者に、気管末端管を挿入して、
機械的換気を行なった。血液のサンプリングと、最終呼
気の二酸化炭素の測定を、同時に反復して行なった。す
べての血液サンプルにつき、標準組成ガスを用い、一定
間隔で自動調整されるラジオメータABL 2血液ガス分析
器を使用して、血液内ガスの測定を行なった。
平均測定値及び標準偏差値は、改造した鼻用カニュー
レ及び気管末端管を介して得られたサンプルとしての、
最終呼気の二酸化炭素、動脈血の二酸化炭素及び動脈血
と最終呼気との差（PaCO2-PETCO2）について計算して得
た。
改造されたカニューレを用いて得られた動脈血の二酸
化炭素、最終呼気の二酸化炭素、及び両者の差のデータ
と、挿管法による気管末端管を用いて得られたそれらの
データとの比較のために、研究者のＴテストを使用し
た。
Ｔ−統計を用いて、動脈血と最終呼気との差に対する
信頼区間が計算され、かつピアソン・プロダクト・モー
メント相関係数（Pearson Product Moment Correlation
Coefficient）は、改造されたカニューレと気管末端管
の両方に対する動脈血の二酸化炭素と、最終呼気の二酸
化炭素との対比で決定した。
第７図は、覚醒中の患者に、本発明の改造された鼻用
カニューレを用いて得られた、動脈血の二酸化炭素対最
終呼気の二酸化炭素のテスト測定値を示すものであり、
第８図は、麻酔中の患者に、気管末端管を用いて得られ
た、動脈血の二酸化炭素対最終呼気の二酸化炭素のテス
ト測定値を示すものである。
異なる患者における動脈血の二酸化炭素は、改造され
た鼻用カニューレを使用して、酸素供給量を毎分３リッ
トルとした場合に、29.9から44.5mmHg.であり、気管末
端管を使用して100％の酸素を供給した場合に、25.8か
ら45.7mmHg.であった。
ピアソン・プロダクト・モーメント相関係数（ｒ）
は、改造された鼻用カニューレでは0.9982で、気管末端
管の挿管法では、0.9966であった。改造された鼻用カニ
ューレあるいは気管末端管のいずれの場合でも、使用中
に混濁は起っていなかった。
動脈血の二酸化炭素、最終呼気の二酸化炭素及び両者
の差の測定値及び標準偏差値を、第１表に示す。
第１表 鼻用カニューレ 気管末端管 PaCO2 38.6±3.84 36.8±4.74 PETCO2 36.5±4.68 33.7±5.28 PaCO2-PETCO2 2.1±2.18 3.1±2.80 第９図は、第１表のデータをグラフとして示したもの
である。
改造された鼻用カニューレを用いて得られた動脈血の
二酸化炭素、最終呼気の二酸化炭素、あるいは両者の差
と、通常型の気管末端管を用いて得られたそれらの値と
の間には、医学的に重要な差は見られない。計算された
信頼される差値を基礎として、改造された鼻用カニュー
レを用いた動脈血と最終呼気の差は、95％の信頼度で1.
09から3.10の間として、また、通常型の気管末端管を用
いた値は、1.78から4.40間として示される。
21名の患者の中、19名には、自発的換気に代わる処置
はとられなかった（自然呼吸）。しかし、２名は、主と
して口で呼吸をしており、改造された鼻用カニューレに
よる最終呼気の二酸化炭素の測定値は、明かに低かった
（それぞれ15.4及び17.8mmHg.）。
カニューレの測定は、すべて覚醒している患者につい
て行なわれたので、これらの２名に、口を閉じるように
指示したところ、最終呼気の測定値は、ほぼ標準値に近
くまで増加した。従って、これら２名の患者が口を閉じ
た時に得られたデータは、ここに示されるデータに含ま
れている。
その他の患者について、カニューレによるサンプリン
グの間に口呼吸の要素がいくらかあるとしても、重要視
すべき偏差は、上述の２名の患者のみに見られた。
上述の本発明のカニューレによる最終呼気の二酸化炭
素の測定値、並びに第１表及び第７図ないし第９図に示
すテストデータには、対応する動脈血の二酸化炭素の測
定値と、注目すべき一致性がある。また、その差値は、
本発明以前において、他の直接の動脈血測定に比して、
酸素管理中の量的管理を有効に行なう唯一ものと信じら
れていた気管末端管によって得られる差値の範囲に、明
かに入っている。
したがって、改造されたカニューレで得られた動脈血
と最終呼気との差の平均値は、気管末端管で得られた動
脈血と最終呼気との差の平均値と比較して、有利であ
る。
したがって、本発明は、最終呼気の二酸化炭素の量
を、動脈血の二酸化炭素の実際のレベルに近似したもの
として、正確で、首尾一貫し、かつ再現性あるものとし
て測定することができ、多数の覚醒中の患者について、
この目的のために使用できる。
従来、酸素供給の管理に際して、呼気ガスの正確な測
定は、重い沈静作用か全身麻酔を施した患者に、気管末
端管を挿管するという攻撃的な方法によってのみ、遂行
されていた。これに対して、本発明は、気管末端管によ
るサンプリングによる攻撃的方法に比較して、非攻撃的
な呼気ガスの定量分析方法を提供するものである。
赤外線カプノグラフィーあるいは質量分光計と組合せ
て、本発明を適用すれば、酸素補給管理中の呼気ガスの
組成の確実な測定値が得られ、人間や温血動物などの生
体の呼吸状態を、非攻撃的にモニターするための、新し
い手段が提供される。
本発明は、全身麻酔からの回復時、及び局部あるいは
部分麻酔中の覚醒している患者に対する各種の処置の進
行時に際して、それらの個体について、良好な患者管理
を行ないうるものと信じられる。本発明は、たとえば白
内障のような比較的短時間の局部処置の際の使用に対し
て、特に利点がある。また、本発明は、重症保護ユニッ
ト内の覚醒中の患者のモニター等の長時間の使用にも、
適していると信じられる。
本発明の実施に際しては、最終呼気の二酸化炭素のモ
ニターの正確さに影響する要素を認識することが重要で
ある。たとえば、他方の鼻孔から酸素を吸入しながら、
一方の鼻孔における最終呼気の二酸化炭素を正確にモニ
ターするには、鼻の隔壁が損なわれずに存在しているこ
とが必要である。
本発明では、吸入される酸素と呼気ガスとは、鼻の隔
壁で絶縁されるようにしてある。孔のあいた鼻の隔壁
は、吸入される酸素に呼気ガスが混入して、最終呼気の
二酸化炭素の測定値が偽の低い値となり、動脈血と最終
呼気とに信頼できない大きな差をもたらすことになる。
さらに、鼻あるいはサンプリング管が身体の分泌物で閉
塞されると、偽の低い測定値が生じる。
他の生じうる誤差の原因は、前述した口呼吸の存在で
ある。肺動脈閉栓症のような病状も、サンプリング装置
を不注意に使用すると、最終呼気と動脈血の誤差を増加
させる。
両方の鼻孔からでなく、片方の鼻孔を通して大量の酸
素を与えると、酸素が供給される側の鼻孔をひどく乾燥
させることになる。そこで、一つの鼻孔を通して長時間
供給される酸素の量は、二つの鼻孔を通して供給する場
合よりも実質的に少なくしておく。たとえば、一つの鼻
孔を通して、毎分３リットルの酸素を供給する場合の鼻
孔の乾燥度は、両方の鼻孔を通して毎分６リットルを供
給する場合と同等である。
したがって、患者に供給されうる酸素の量を、鼻分泌
物のかさぶた又は鼻粘膜の乾燥を生じないで、一方の鼻
孔を通して供給可能な量に制限することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボイセン，フィリップ ジー アメリカ合衆国 フロリダ州 32607 ゲインズヴィル サウスウエストサーテ ィセブンスプレイス 10115

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】患者の鼻の中に処置ガスを吸入し、かつ患
    者の呼気中の二酸化炭素を測定する装置であって； 鼻（31）に接近した皮膚表面に適用される、管状部を
    有する細長い中空体（12）（12′）； 吸入、および呼気マニホールド（20）（22）を軸方向
    に分離・画定し、吸入、および呼気マニホールド（20）
    （22）間で流体が連通するのを確実に防止する気密シー
    ルを形成するように前記中空体（12）（12′）内に布設
    されている隔壁（18）（18′）； 前記吸入マニホールド（20）に接続している供給手段
    （24）； 前記吸入マニホールド（20）と連通していて、前記処
    置ガスを鼻（31）の中へ注入するため鼻（31）の第１鼻
    孔に挿入される第１中空プロング（14）（14′）； 呼気マニホールド（22）と連通していて、鼻（31）の
    第２鼻孔に挿入して呼気ガスの一部を抜取る第２中空プ
    ロング（16）（16′）で、前記各プロング（14）（16）
    （14′）（16′）は鼻孔を塞がないないようにその直径
    は鼻孔の直径より小さくなっている；および 供給手段（24）との接続位置とは離れていて、中空体
    （12）（12′）の端部で呼気マニホールド（22）と接続
    していて、前記抜取られたガスのほぼ全量を、患者の動
    脈血中の二酸化炭素に直接比例する前記抜取られたガス
    中の二酸化炭素の量を定量的に測定する装置へ導入する
    装置；とからなることを特徴とする患者の鼻の中に治療
    ガスを注入し、かつ患者の呼気中の二酸化炭素を測定す
    る装置。
  2. 【請求項２】前記プロング（14）（16）（14′）（1
    6′）の外径がほぼ等しく、そして前記各プロング（1
    4）（16）（14′）（16′）の断面積が、前記各プロン
    グ（14）（16）（14′）（16′）が適用される鼻孔の断
    面積の約1/2より小さいことを特徴とする請求項１記載
    の装置。
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