JPS60246767A

JPS60246767A - 呼吸用加温加湿器

Info

Publication number: JPS60246767A
Application number: JP59033301A
Authority: JP
Inventors: 寧大島; ぬで島　雅博
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1984-02-23
Filing date: 1984-02-23
Publication date: 1985-12-06
Also published as: JPH0133184B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■３発明の背景（技術分野）本発明は、麻酔器、人工呼吸器等を患者に使用する際、
吸気ガスの温度、湿度を好適な状態にするための呼吸用
加温加温器に関するものである。

（先行技術およびその問題点）この種の形式の加温加温器には、例えば、実公昭５２−
３９１１号、特開昭５３−１２６７９６号および特開昭
５５−７３２６８号以外にも多くのものが知られている
。これらの従来の加温加温器は、代表的に模式的に示す
と第１図、第２図および第３図のようになる。第１図に
示すものは、ハウジング１内に紙またはアルミ箔を使用
し、波状に成形体と平板とを重ねてスパイラル状に巻い
た温熱交換体を内蔵したものである。第２図に示すもの
は、実公昭５２−３９１１号に記載されているもので、
ハウジングｌ内にアルミニウム製網３の間に不織布など
の多孔性材４を−挟んで重ねた湿熱交換体を内蔵したも
のである。第３図に示すものは、特開昭５５−７３２６
８号に記載されているもので、ハウジングｌ内に繊維の
綿状塊５とセルロース性の発泡体６を組み合せた湿熱交
換体を内蔵したものである。

第１図および第２図に示すものは、後に詳細に説明する
ように、温熱交換体を通過する際呼気は冷却され、呼気
に含まれている水蒸気は凝結し水滴となって交換体に付
着し、・潜熱と水分を交換体に与える形式のものであっ
た。従って、初めの呼気温における飽和水蒸気量と交換
体通過後の呼気温の飽和水蒸気量の差が、水分として蓄
積されるのみであり、一般に加湿性能が低いという欠点
がおった。第３図に示すものは、呼気の冷却による水蒸
気の凝結の他に、微細な通路を通過することによって水
分が湿熱交換体に収着される。このため水分の蓄積は高
い。しかしながら、湿熱交換体自身の熱伝導率が低いた
め、十分な蓄熱効果を発揮させるためには接触面積を広
く採る必要があり、容積が大きくなるという欠点があっ
た。

さらに、第１図に示すようなハウジング内に一定幅の波
状の紙テープを巻いてロール状とした湿熱交換体を有し
ているものがある。この装置は死腔容量は小さいが、ロ
ールの中心部が密になっており、圧力損失が大きいとい
う欠点を有している。さらに、第２図、第３図に示すも
のも同様に圧力損失が大きいという欠点を有している。

そして、この呼吸用加温加湿器は、手術後の患者によく
用いられるものであり上記の圧力損失は直接吸気抵抗と
なるため特に問題となってた。

ＩＩ　、発明の目的従って、本発明は、患者に挿管した気管内チューブまた
は気管切開チューブを一端に接続し、他端に麻酔器また
は人工呼吸器等に接続されている呼吸用ガス導入チュー
ブに接続して使用するもので、吸気ガス（例えば、空気
、麻酔器）を自然呼吸に近い状態にかつ安定的に加温、
加湿するもので、死腔容量も小さくかつ、圧力損失が少
なく、軽量で、容易に製造することができる呼吸用加温
加湿器を提供することを目的とするものである。

■８発明の具体的構成本発明は、ハウジングに気管内チューブ又は気管切開チ
ューブ接続用開口端と呼吸用ガス導入チューブ接続用開
口端とを有する呼吸用加湿器において、前記呼吸用加温
加湿器の通気方向に多数の貫通孔を有するセラミックス
の温熱交換体を前記ハウジング内にこの湿熱交換体を経
てのみ通気が行なわれるよう配設したことを特徴とする
呼吸用加温加湿器を提供するものである。

本発明はまた、ハウジングに気管内チューブ又は気管切
開チューブ接続用開口端と呼吸用ガス導入チューブ接続
用開口端とを有す−る呼吸用加湿器において、前記呼吸
用加温加湿器の通気方向に多数の貫通孔を有し、吸湿性
物質を担持させたセラミックスの湿熱交換体を前記ハウ
ジング内にこの温熱交換体を経てのみ通気が行なわれる
よう配設したことを特徴とする呼吸用加温加湿器を提供
するものである。

両発明において、前記セラミックス製温熱交換体がハニ
カム状のセラミックス構造体であり、そのセル数が１０
０〜２５００セル／ｉｎ２であるのが好適である。また
、前記温熱交換体が含有する吸湿性物質は、グリセリン
、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリ
ル酸塩類、ポリビニルアルコール、グリコール類、塩化
カルシウムおよび塩化リチウムよりなる群から選択され
た少なくとも一種の化合物で、前記吸湿性物質の担持量
が０．０５〜０．８０ｇ八ゴへあるのが特に好適である
。

以下、本発明の呼吸用加温加湿器を添付図面に示す好適
実施例につき詳細に説明する。

呼吸用加温加湿器１０は、第４図に示すように、患者１
１の気管１２に挿入された気管内チューブ１３の基端に
装着されたコネクタ１４と、麻酔器、人工呼吸器等に接
続されている蛇管１５との間に介挿して使用され、自然
呼吸に近い状態をつくり出す作用をする。

本発明においては、第１〜３図に代表的に示し１　た従
来の呼吸用加温加湿器よりも、より自然に近い状態をつ
くり出すことができるようにするために、以下に詳細に
述べるような構造とする。

第５図に示すように、本発明の呼吸用加温加湿器１０は
、両端に、気管内チューブまたは気管切開チューブのコ
ネクタに接続する受口１６、および麻酔器、人工呼吸器
等に接続される呼吸用ガス導入チューブを接合する受口
１・７が設けられた／＼ウジング１８を有し、この／＼
ウジング内に通気性かつ吸湿性を有する温熱交換体１９
を、この部材を経てのみ通気が行われるよう配設してな
るものである。

ハウジング１８内に配設される湿熱交換体１９は、軸線
方向に多数の貫通孔を有するセラミックス構造体である
。その代表例としては断面が蜂巣状のハニカムセラミッ
クスを挙げることができる。ハニカムセラミックス２０
は、第６図に示すように、断面全体がほぼ均一な貫通孔
２１を有し、温度および湿度の変化により形状が変化せ
ず、貫通孔が直線のため呼吸による空気流通時の圧力損
失が非常に小さい。また、貫通孔を多数有するため小容
量にもかかわらず表面積を大きくすることが可能であり
、湿熱交換効率を非常に高めることができる。本発明に
用いるハニカムセラミックスは図示した円筒状形状以外
に三角形、六角形などの角柱体、正弦状体など任意の形
状とすることができる。ハニカムセラミックスはＯリン
グ２２等によりハウジング１８内に固定される。

また、ハニカムセラミックスが有する多数の貫通孔を含
む一単位は一般にセルと称呼され、本発明で用いるハニ
カムセラミックスにおけるセル黙は１００〜２５００セ
ル／１ｎ２が望ましい。その理由は、次の通りである。

一般に湿熱交換率を高める為には湿熱交換体の表面積を
大きくする必要がある。この表面積を大きくする方法と
しては湿熱交換体容量を大きくする、またはセル数を増
すことである。事実上、湿熱交換体容量を大きくするこ
とは死腔量の増加になる為セル数の増加によって表面積
を増加することが好ましい。一方、セル数を増すことは
セルピッナが小さくなりセル壁厚、セル形状にも影響さ
れるが、開孔率の減少につながり圧力損失の上昇を招く
ことになる。よって、２５００セル／ｉｎ２以下である
ことが好ましい。逆にセル数が少なすぎると湿熱滲換率
が下がり好適な吸気ガスの温度、湿度を得ることが出来
ない。よって、１００セル／ｌｎ２以上であることが好
ましい。

次に、本発明の呼吸用加温加湿器に用いる／＼ニカムセ
ラミックスの温熱交換体としては、以下“に述べるもの
が好適である。

（ａ）ハニカムセラミックスの好適材質（１）コージー
ライト２Ｍｇ０・２Ａ文２０３＠５Ｓ１０２（２）ムライト　３Ａ見２０３・２　Ｓｉ０２（３）ア
ルミナ　Ａ文２０３（４）リチウム命アルミニウムΦシリケート・Ｌｉ２０
　轡　Ａ文２０３　・４Ｓｉ０２（５）チタン酸アルミ
ニウムＡ文２０３　・Ｔｉ０２（６）炭化珪素　５ｉＣ（ｂ）表面積製品の総表面積は、加温加湿性能、死腔容量、圧力損失
軸よび使用対象によって定まる。

ハニカムセラミックス単位体積当りの表面積は、ハニカ
ム形状、セルピッチ、セル壁厚によって定まる。加温加
湿器に好適なハニカムセラミックスの単位体積当りの表
面積は１５〜６０ｃｎｆ／ｃゴで、これを使用し温熱交
換体容量ｌＯ〜１００ｃｎｆの大きさの製品とすると、
製品の総表面積は１５０〜６０００ＣＵｆとなる。

また、本発明に用いるハニカムセラミックスのよう、な
湿熱交換体の温熱交換効率を高めるため、ハニカムセラ
ミックスには吸湿性物質を担持させるのが良い。

ここでいう吸湿性物質とは次のような性能を併せ有する
ものをいう。ｔなわち、吸湿性物質とは、水またはアル
コール類と任意の割合で混合可能な常温で不揮発性の液
体、および水またはアルコール類に可溶な固体で、その
吸湿性能は標準状Ｉ　態（温度２０°Ｃ１湿度６５％）
で５％以上の含水率を有し、一旦吸湿した水分を容易に
放出しうる能力を有する毒性の低い物質であり、具体例
としては、グリセリンの他に、ポリビニルピロリドン、
ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩類、ポ４リビニルア
ルコール、グリコール類、塩化カルシウム、塩化リチウ
ム等を挙げることができ、本発明においてはこれらを単
独でまたは複合して用いることができる。

ハニカムセラミックスに吸湿性物質を担持させた湿熱交
換体１９を生成する方法は含漬、スプレー法など任意で
よいが、その−例として／＼ニカムセラミックスにグリ
セリンを含漬させる方法につき簡単に説明する。水洗浄
した／＼ニカムセラミックスを十分乾燥させた後、グリ
セリンまたはグリセリンの水またはアルコール希釈溶液
（希釈倍率４倍以内）に浸漬して均一に溶液をしみ込ま
せる。約２〜３分浸漬後引き上げ、十分タレを切った後
、室温および４０℃オーブン中に３〜２４時間放置し、
水またはアルコールを揮発させ、所定の含有率に調節す
る。

温熱交換体へのグリセリンのような吸湿性物質の含有量
は、湿熱交換体の単位体積当りで０．０５〜０．８０ｇ
／ｃａｒが好適である。ハニカムセラミックスに吸湿性
物質を含漬させたとき、一般に加温加湿性能は吸湿性物
質の増加°に伴い上昇する。しかしながら過剰な吸湿性
物質の含漬はセルの目づまりを、生じ圧力損失の上昇を
引き起こす。セル数１００〜２５００／ｉｎ２の場合、
目づまりを生じない好適な吸湿性物質の含漬量は０．０
５〜０．６０ｇ１０ｆである。

温熱交換体の一実施例およびそれを用いた加温加湿器の
性能について以下に一例を挙げる。

〈実施例１〉第５図に示す形状の容器で容積が１３−１湿熱交換体収
納部の内径が３０４＋１の容器に直径３０ｎ＋ｍ、厚さ
１５ｍｍ、セル形状４角、雇ル壁厚０．３ｍｍ、セルピ
ッチ１．８ｍｍ　、セル数２５０セル／ｉｎ２、有効表
面積　約２００ｄのコージライト製ハニカムセラミック
スからなる湿熱交換体を使用し一１１回換気量８００ｔ
ＲＡ、呼吸数１０回／分、吸気呼気比＝１＝１の換気条
件で換気した時の温度変化および湿度変化をそれぞれ第
７ａ図および第７ｂ図に示す。これらの図かられかるよ
うに、加温加湿器よりの出力として、２４℃、８５％Ｒ
Ｈ（２１＋ａ５１／ｕ）が保たれ、この時吸気ガスの温
度湿度は、約２０℃、３０％ＲＨ（５ｍｇ／文）、呼気
ガスの温度湿度は、約３２’０．１００％ＲＨ（３３，
８ｍｇ／　ｍ１ｌ）であり、優れた性能を発揮した。

〈実施例２〉実施例１と同一の容器を用い、直径３０＋ａ■、厚さ１
５ｍｍ、セル形状４角、セル壁厚０．３＋ｓｍ　、セル
ピッチ１．６層■、セル数２５０セル／　ｉ　Ｈ２、有
効表面積　約２００ｃｎｆのコージライト製ハニカムセ
ラミックスに吸湿性物質としてグリセリンを約０．２ｇ
／　ｔｎｒコーティングした湿熱交換体を使用し、１回
換気量８００１１Ｉ、呼吸数１０回／分、吸気呼気比＝
１＝１の換気条件で換気した時の温度変化および湿度変
化をそれぞれ第８ａ図および第８ｂ図に示す。これらの
図かられかるように、加温加湿器よりの出力として、２
６°Ｃ１８５％ＲＨ（２３ｍｌｌＺ文）が保たれ、この
時吸気ガスの温度湿度は、約２０℃、３０％ＲＨ（５ｍ
ｇ／文）、呼気ガスの温度湿度は、約３２°Ｃ，ｌＯＯ
％ＲＨ（３３，８ｍｇ／蔽）であり、優れた性能を発揮
した。

なお、上記例のみならず、／＼ニカムセラミ・ンクスを
セルローススポンジ、ポリビニルアルコールの発泡体、
フェルト、ウレタンスポンジ、不織布、繊維塊等と組み
合わせた複合湿熱交換体も使用可能である。

そして、実施例１および２に示すものと比較例として、（１）第３図に示し、内容積３０−５内径ｂのハウジン
グ内に中空円筒状のガス透過性かつ吸湿性の部材より成
る温熱交換体を有している特開昭５５−７３２６８に示
されるもの（比較例１）、（２）第１図に示し、内容積８ａｌｌ、内径２３ｆｆｉ
１１の容器内に一定幅の波状の紙テープを巻いてロール
）　状とした湿熱交換体を収納したもの（比較例２）、とのそれぞれの圧力損失は、下表のようになった。

表　１尚、圧力損失の測定は、第９図に示す通り、調圧弁２３
、流量計２４を経て、６０Ｊｌ／ｍｉｎの定常空気流を
送気したときの湿熱交換器２５の前後の差圧を水マノメ
ータ２６を使用して行った。

■９発明の具体的作用次に、本発明の呼吸用加温加湿器の作用につき簡単に説
明する。

第４図に示すように接続された状態で、加温加湿器には
交互に呼気、吸気が通過する。呼気の時には、呼気の熱
および湿気はハニカムセラミックスのような多孔性セラ
ミックス構造体に蓄積される。吸気の時には、多孔性セ
ラミックス構造体は蓄積した湿分を吸気中に容易に放出
し、またセラミックス構・遺体に蓄積された熱も吸気中
に放出され、吸気により自然呼吸に近い状態に加温加湿
される。さらに、本発明で用いるセラミックスに吸湿性
物質を担持された場合、少量で十分な湿分及び温度付与
性を高める無毒性物質であり、変質しにくい物質でもあ
るので、その機能を長期間に亘って保持する。

■１発明の具体的効果本発明による呼吸用加温加湿器は、従来のものに比して
以下に述べるような多くの利点を有する。

（１）本発明においては、ハニカムセラミックスのよう
なセラミック構造体に、呼吸気の通気を行なわせる構造
であるから、圧力損失が極めて少ない呼気の温度および
湿度が十分に上記部材に移行し、吸気中にこの温度およ
び湿分が放出されることにより、従来のものに比してよ
り自然呼吸に近い状態を実現することができる。

（２）さらに、本発明におけるセラミックス構造体にグ
リセリンのような吸湿性物質を担持された場合は、湿熱
交換体に担持されている吸湿、性物質が、使用前から一
定の湿分を保持しているため、使用の際、その保持して
いる湿分の放出により早期に加湿が可能となり、さらに
加温効果も高くなる。

（３）吸湿性物質をセラミックス構造体に予め担持させ
た部材をハウジング内に配設するだけの簡単な構造であ
るから、殆んど保守の必要がなく、また維持費も不要で
あり、製造が容易で安価に供給でき、その結果、治療コ
ストを低減できる。

（４）ハニカムセラミックスのセル数がｌＯＯ〜２５０
０セル／ｉ１２のハニカムセラミックス構造体を用いれ
ば、上述した諸交換を安定的に具現することができる。

（５）吸湿性物質として、グリセリン、ポリビニルピロ
リドン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩類、ポリビ
ニルアルコール、グリコール類、塩化力ルシュム、塩化
リチウム等を用い、その使用量を０．０５〜０．８０ｇ
／ｌｒｉとすることにより、温熱交換体の効率が非常に
高く、交換体容量を小さくすることができるとともに、
安定した加温加湿性能を有する均一な製品が得られる。

（６）死腔容量が非常に小さいので、Ｃ０２の蓄積が少
なく、またガスの圧縮も小さく、正確な換気量が得られ
る。

鳴

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は従来の代表的呼吸用加温
加湿器の模式的縦断面図、第４図は呼吸用加温加湿器の
実際の使用状態を示す線図、第５図は本発明の呼吸用加
温加湿器の縦断面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線で
の断面図、第７図および第８図はそれぞれハニカムセラ
ミックスにグリセリンを担持させないおよび担持させた
湿熱交換体を用いた時の特性を示すもので、第７ａ図お
よび第８ａ図はその温度変化を、第７ｂ図および第８ｂ
図は湿度変化を示すグラフ、第９図は湿熱交換体の圧力
損失を測定するのに用いた測定装置の線図である。符ｉの説明、１・・・ハウジング、２・・・紙等の渦巻状体、３・・
・アルミニウム網、４・・・多孔性材、５・・・綿状塊
、６・・・発泡体、ｌＯ・・・本発明の呼吸用加温加湿
器、１１・・・患者、１２・・・気管、１３−気管内チ
ューブ、１４・・・コネクタ、１５・・・呼吸用ガス導
入チューブ、１６．１７・・・受口、１８・・・ハウジ
ング、１９・・・湿熱交換体、２０・・・ハニカムセラ
ミックス、２１・・・貫通孔、２２・・・０リング、２
３・・・調圧弁、２４・・・流量計、２５・・・温熱交
換器、２６・・・水マノメータ特許出願人　チル千株式
会社第６図第７ａ図　第７ｂ図温度麦企　１度変化。第８ａ図　第８ｂ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ハウジングに気管内チューブ又は気管切開チュー
ブ接続用開口端と呼吸用ガス導入チューブ接続用開口端
とを有する呼吸用加湿器において、前記呼吸用加温加湿
器の通気方向゛に多数の貫通孔を有するセラミックスの
湿熱交換体を前記ハウジング内にこの湿熱交換体を経て
のみ通気が行なわれるよう配設したことを特徴とする呼
吸用加温加湿器。
（２）前記セラミックス製温熱交換体がハニカム状のセ
ラミックス構造体であり、そのセル数が１００〜２５０
０セル／ｉｎ２である特許請求の範囲第１項記載の呼吸
用加温加湿器。
（３）ハウジングに気管内チュー・ブ又は気管切開チュ
ーブ接続用開口端と呼吸用ガス導入チューブ接続用開口
端とを有する呼吸用加湿器において、前記呼吸用加温加
湿器の通気方向に多数の貫通孔を有し、吸湿性物質を相
持させたセラミックスの温熱交換体を前記ハウジング内
にこの湿熱交換体を経てのみ通気が行なわれるよう配設
したことを特徴とする呼吸用加温加湿器。
（４）前記温熱交換体が含有５する吸湿性物質は、グリ
セリン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリ
アクリル酸塩類、ポリビニルアルコール、グリコール類
、塩化カルシウムおよび塩化リチウムよりなる群から選
択された少なくとも一種の化合物である特許請求の範囲
第３項に記載の呼吸用加温加湿器。
（５）前記セラミックス製温熱交換体がハニカム状のセ
ラミックス構造体であり、そのセル数が１００〜２５０
０セル／　ｉ　Ｊ１２である特許請求の範囲第３項また
は第４項記載の呼吸用加温加湿器。
（６）前記吸湿性物質の相持量が０．０５〜０．６０ｇ
１０ｆである特許請求の範囲第５項記載の呼吸用加温加
湿器。