説明

液体分離装置及び呼吸ガス測定装置

【課題】断熱膨張による冷却によって発生する結露に対応し、測定系への液体浸入を防止する。
【解決手段】呼吸ガスが流入する流入口14と、処理済ガスを排出させる排出口15と、液体をトラップ処理するための処理室13と、を有する筐体12と、前記流入口14と前記排出口15とに挟まれた前記処理室13内に設けられ、処理室13を、前記流入口14側の第一室17と前記排出口15側の第二室18とに区分するフィルタ16と、前記第二室18とフィルタ16とフィルタ16の近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段であるヒータ線23とを具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、呼吸ガスの測定等に用いると好適な液体分離装置及びその液体分離装置を用いた呼吸ガス測定装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、呼吸ガスをサンプリングチューブを用いて測定装置に導くサイドストリーム方式と称される吸引手法においては、呼吸気中に含まれる水蒸気が結露し測定装置内に入り込むことで装置が故障する虞があった。これに対応するために、口腔から測定装置に至るサンプリングチューブの途中または測定装置入力部(測定装置に至る前、または、サンプリングチューブと測定装置の間に)に液体分離装置であるウォータトラップを設けて結露した水を除去するように構成されている。
【0003】
このウォータトラップにおいては、気体を通過させるが液体を通過させないフィルタが用いられている(特許文献1、2等)。しかしながら、供給ガスが高湿度であると、フィルタを通過して下流側(二次側)に到る際に断熱膨張による冷却により下流側に結露が生じる可能性があり、十分なものとは言えない。
【0004】
断熱膨張による冷却結露に対する対策として、フィルタを通過した下流側に水分を吸収するウォータヒューズを設けたものもあるが、ウォータヒューズは吸水により膨張して流路を閉塞し、測定が不能となる。また、ウォータヒューズの交換は煩わしくコスト高につながる問題も生じる(特許文献3)。
【0005】
また、このウォータトラップにおいては高湿度の呼吸ガスがそのまま測定装置に流入するので、測定装置内の温度変動や圧力変動によって測定装置内で結露する可能性があり十分なものとは言えない。
【0006】
上記に対し、ナフィオンチューブ(“Nafion”は登録商標)と呼ばれるチューブをウォータトラップの下流側に用いた装置も提供されている。このチューブは、非多孔質で、スルホン酸の水和性を利用した拡散による水の受渡しを行うもので、チューブ内外の湿度を同じにする性質を持ったものである。
【0007】
しかしながら、上記チューブは環境湿度が高いとその効果が低く、また、上記ウォータトラップでの断熱膨張により冷却結露した水に対してはほとんど効果がない。また、上記チューブは経年劣化を生じるという問題もあった。
【0008】
また、装置内を高温化して相対湿度を低下させて装置内部での結露を防ぐ手法を採用した装置は消費電力が大きいという問題があり、また、上記ウォータトラップでの断熱膨張による冷却結露に対しては効果がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】米国特許第6896713B1号明細書
【特許文献2】米国特許公開第2009/0084383A1号公報
【特許文献3】国際公開第WO03/035224A1号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記のようなウォータトラップ装置における現状に鑑みてなされたもので、その目的は、断熱膨張による冷却結露に対応し、測定系へ液体が浸入して装置を故障させることを防止可能とする液体分離装置及び呼吸ガス測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明に係る液体分離装置は、呼吸ガスが流入する流入口と、液体をトラップ処理するための処理室と、処理済ガスを排出させる排出口と、を有する筐体と、前記流入口と前記排出口とに挟まれた前記処理室内に設けられ、処理室を、前記流入口側の第一室と前記排出口側の第二室とに区分するフィルタと、前記第二室側とフィルタとフィルタの近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段とを具備することを特徴とする。
【0012】
本発明に係る液体分離装置は、前記加熱手段を前記フィルタに付設したことを特徴とする。
【0013】
本発明に係る液体分離装置は、前記加熱手段を前記第一室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする。
【0014】
本発明に係る液体分離装置は、前記加熱手段を前記第二室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする。
【0015】
本発明に係る液体分離装置は、前記第一室側を冷却する冷却手段を具備することを特徴とする。
【0016】
本発明に係る液体分離装置は、前記筐体に取り付けられる貯液タンクを備え、前記筐体には、前記第一室内から液化した液体を前記貯液タンクに導く廃液路が形成されており、前記第一室に対して前記貯液タンク側を陰圧とする圧制御手段を具備することを特徴とする。
【0017】
本発明に係る呼吸ガス測定装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体分離装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る液体分離装置では、フィルタによって区分された排出口側の第二室側とフィルタとフィルタの近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段が設けられているので、断熱膨張による冷却によって第二室に結露が生じる環境においても加熱により結露が生じることが無く、測定系へ液体が浸入して装置を故障させることを防止できる。
【0019】
本発明に係る液体分離装置では、加熱手段を前記フィルタに付設した構成を有するので、断熱膨張による冷却が生じる付近において加熱を行い、確実に結露を抑制することができる。
【0020】
本発明に係る液体分離装置では、前記第一室側を冷却する冷却手段を具備するので、第一室において高湿度の呼吸ガスから水分を除去することができ、除湿された呼吸ガスが測定装置に流入するので、測定装置内部での結露によって装置を故障させることを低消費電力で確実に防止できる。
【0021】
本発明に係る液体分離装置では、第一室に対して貯液タンク側を陰圧とする構成が採用されているので、第一室の結露を的確に貯液タンクへ導くことができ、第一室に結露した液体が貯留して呼吸ガスの通過が障害されることを防止できる。
【0022】
本発明に係る液体分離装置を呼吸ガス測定装置に備えることで、呼吸ガス中に含まれる水蒸気が結露し呼吸ガス測定装置内に入り込むことで装置が故障することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施例に係る液体分離装置が用いられる呼吸ガス測定装置のブロック図。
【図2】第1の実施形態に係るトラップ部の構成図。
【図3】第2の実施形態に係るトラップ部の構成図。
【図4】第3の実施形態に係るトラップ部を用いて構成された液体分離装置の実施形態の組立斜視図。
【図5】第3の実施形態に係るトラップ部を用いて構成された液体分離装置の実施形態の組立斜視図。
【図6】第3の実施形態に係るトラップ部を用いて構成された液体分離装置の実施形態の組立斜視図。
【図7】第4の実施形態に係るトラップ部の構成図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下添付図面を参照して、本発明に係る液体分離装置の実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。液体分離装置の実施形態は、例えば図1に示されるような呼吸ガス測定装置に用いられる。被験者の呼吸ガスを吸引するサイドストリームのサンプリングチューブ51が液体のトラップ部10に入り、液体分離が行われた呼吸ガスがセンサ群52へ導かれる。
【0025】
センサ群52には、二酸化炭素や酸素や笑気などの麻酔ガスの有無や濃度などを測定するセンサなどが含まれている。このセンサ群52によって検出された信号は処理部53へ送られ、処理されてグラフや数値などの表示イメージなどに変換されて図示しない表示部などの出力手段から出力される。
【0026】
トラップ部10において結露した液体は、貯液タンク11へ流れて貯液される。貯液タンク11と、センサ群52を介したトラップ部10は、ポンプ54によって定期的または連続的に吸引される態様であっても良い。この場合、トラップ部10の第一室よりも貯液タンク11側が陰圧となるように吸引されるのが望ましく、トラップ部10の第一室において結露した液体が確実に貯液タンク11側へ移動して貯液されることになる。
【0027】
トラップ部10は、原理的には図2或いは図3或いは図7に示されるように構成される。即ち、筐体12により構成されるトラップ部10は、呼吸ガスから液体をトラップ処理するための処理室13を備える。筐体12には、呼吸ガスが流入する流入口14と、処理済ガスを排出させる排出口15とが設けられ、流入口14と排出口15とは、処理室13と連絡している。
【0028】
フィルタ16(好適には気液分離機能を有する)が、流入口14と排出口15とに挟まれて処理室内に設けられている。処理室13は、上記フィルタ16によって流入口14側の第一室17と、排出口15側の第二室18とに区分されている。フィルタ16は、流入口14から到来する呼吸ガスから液体をトラップ処理して第一室17に留める。筐体12には、第一室17に連通する排水口19が設けられており、上記第一室17に留められた液体は、排水口19から貯液タンク11へ流れる。21は加熱手段としてのヒータであり、このヒータ21は、ここでは筐体12の外壁に設けられ、第二室18側を加熱する。これにより第二室18が加熱されることになり、フィルタ16を呼吸ガスが通過する際に断熱膨張による冷却によって第二室18に結露が生じる環境においても、加熱により結露が生じることが無く、測定系へ液体が浸入して装置を故障させることを防止できる。
【0029】
また、第一室17側における筐体12の外壁には、冷却手段として、例えばペルチェ素子22が設けられている。このペルチェ素子22は、筐体12の外壁から第一室17を冷却することにより、流入口14から到来する呼吸ガス中の液体成分を第一室17において液化させる。液化した液体は、排水口19から貯液タンク11へ流れる。
【0030】
図3には、第2の実施形態であるトラップ部10Aが示されている。第1の実施形態である図2のトラップ部10とは、加熱手段であるヒータ線23がフィルタ16に付設されている構成において差異を有する。その他の構成は、第1の実施形態である図2のトラップ部10と変わらない。
【0031】
この構成を有するトラップ部10Aでは、フィルタ16に付設したヒータ線23がフィルタ16およびフィルタ16の近傍を暖めるため、フィルタ16を通過する呼吸ガスの断熱膨張による冷却が生じる付近において高温となっており、確実に結露を抑制することができる。
【0032】
図4〜図6には、第3の実施形態に係るトラップ部10Bを備える液体分離装置の構成が示されている。実施形態に係る液体分離装置は、図4に示されるように、放熱フィン61やファン62が一方の側部に設けられたケース60と、タンクホルダ70を介して貯液タンク80が結合されたトラップ部10Bを備えている。
【0033】
図5に示されるように、トラップ部10Bは、フィルタブロック31、パッキン32、フィルタ33、パッキン34、冷却ブロック40、PETシートにより構成されたカバーシート35を備えている。フィルタ33は、好適には気液分離用のフィルタであり、気体を通過させるが水分をトラップするものにより構成される。
【0034】
パッキン32、34は、同じ形状と構造を有するものであり、馬蹄形を有する開口部32A、34Aを囲繞するように形成された樹脂ラバーにより構成される。フィルタ33はパッキン32とパッキン34によって挟みこまれる。挟みこまれた状態のフィルタ33におけるパッキン34側の面であって、開口部32A、34Aによって露出している領域には、ヒータ線36が例えばジグザグ状に貼着されて設けられている。
【0035】
冷却ブロック40は、所定の厚みを有する直方体の形状であり、中央部には、パッキン34によって周縁部が覆われ、遮蔽される馬蹄形状の開口部41が形成されている。開口部41における上部側の終端部には、呼吸ガスの流入口42が穿設されている。流入口42は、冷却ブロック40の側壁上部に形成されたコネクタ受部43から外部へ連通している。コネクタ受部43には、サイドストリームのサンプリングチューブと接続されるルアーコネクタ44が嵌合される。このとき、コネクタ受部43の流入口42には、ルアーコネクタ44の先端部44Aが挿入されることになる。
【0036】
開口部41における下部側の終端部には、トラップした液体を流すための排水口45が形成されており、この排水口45は、冷却ブロック40の底部に形成された結合部46から外部へ連通している。
【0037】
フィルタブロック31におけるパッキン32に面する側壁には、パッキン32によって周縁部が覆われ、遮蔽される馬蹄形状の溝部37が形成されている。溝部37の下部側における終端部には、液体がトラップされた後のガスの取入口38が形成されている。取入口38からはフィルタブロック31に形成された流路孔を介して取出口39へガスの流路が連通されている。
【0038】
タンクホルダ70は、所定厚みを有する概ね直方体形状のブロックであり、略中央部には四角柱状に繰り抜かれた透孔71が形成されている。透孔71の上部周縁部には、透孔71を囲繞し、四角リング状のパッキン72を位置決めするための溝部73が形成されている。また、タンクホルダ70における底面側には、貯液タンク80が取り付けられる。貯液タンク80はタンクホルダ70に対し着脱可能にネジまたは嵌合部によって取り付けられる。
【0039】
タンクホルダ70の透孔71から外側の位置には、貯液タンク80に通じる排出孔74が形成されている。この排出孔74の周囲は、冷却ブロック40の底部に形成された結合部46が嵌合する溝部75が形成されている。
【0040】
タンクホルダ70の透孔71に対向して、フィルタブロック31の底部には孔が形成され、この孔から吸引用の内孔を介して吸引出口81へ流路が連通している。この吸引出口81と、先に説明した取出口39には、有底円筒形状のコネクタガイド82、83が取り付けられる。コネクタガイド82には、図1において説明したポンプ54へ到るチューブが接続され、コネクタガイド83には、図1において説明したセンサ群52へ到るチューブが接続される。これらのチューブを介して吸引が行われている。ここで、カバーシート35により蓋がされた状態の処理室である開口部41に対して貯液タンク80内が陰圧となるようにされている。このため、開口部41において結露した液体が的確に貯液タンク80側へと流れてゆくことになる。
【0041】
フィルタ33を挟んだパッキン32とパッキン34は、フィルタブロック31と冷却ブロック40に挟まれた状態において、フィルタブロック31と冷却ブロック40がネジ止めされることにより固定される。
【0042】
このとき、フィルタ33に貼着されているヒータ線36の両端部に設けられている端子36a、36bは、フィルタブロック31の対応位置に設けられている図示しない電極に接触する。この図示しない電極からフィルタブロック31のコネクタガイド82、83が取り付けられている面までリード線が延びており、電極84、85に接続されている。円盤状の電極84、85の溝部に嵌合して設けられ、電極84、85の周縁部にはコネクタガイド86、87が取り付けられる。コネクタガイド86、87には、電源ケーブルのコネクタがそれぞれ接続され、ヒータ線36に対する給電が行われる。
【0043】
組み立てられた状態のトラップ部10Bにおける、冷却ブロック40の露出面の、カバーシート35に対応する溝部にはカバーシート35が貼着される。この結果、カバーシート35からフィルタブロック31に到る構成の断面図は、図3に説明したトラップ部10Aと同様の構成となる。組み立てられたトラップ部10B、タンクホルダ70及び貯液タンク80によるユニットは、ケース60の開口部63から奥側へ挿入され、ケース60に嵌合される。
【0044】
図6は、ケース60において、放熱フィン61が取り付けられる部分の構成を示す。放熱フィン61側からケース60に向かって、板状のペルチェ素子64、ペルチェ素子64が収まる四角い開口を有する枠状の断熱部材65、熱伝達用の金属板66が並べられている。放熱フィン61はペルチェ素子64の発熱側に設けられ、金属板66はペルチェ素子64の冷却側に設けられる。これらペルチェ素子64、断熱部材65、金属板66は放熱フィン61の基板61Aと共にネジなどにより一体に固定され、ケース60の窓部67から内部の、トラップ部10Bにおけるカバーシート35に当接するように設けられる。
【0045】
このような本実施形態に係るトラップ部10Bの構成によって、図3に示したトラップ部10Aにおける構成と同様に液体トラップを行うことができる。
【0046】
即ち、ルアーコネクタ44から到来する呼吸ガスは、冷却ブロック40の開口部41へ入り、ペルチェ素子64による冷却を受けて結露が生じ、液化した液体は、排水口45から貯液タンク80へと導かれる。冷却ブロック40の開口部41の呼吸ガスは、フィルタ33を介してフィルタブロック31における溝部37へ到る。このフィルタ33を呼吸ガスが通過する際に断熱膨張による冷却が起こる。しかしながら、流入口側の第一室である溝部41側においては、フィルタ33にヒータ線36が貼着されて設けられているので、フィルタ33及びフィルタ33近傍が暖められており、呼吸ガスがフィルタ33を通過した際に発生する断熱膨張による冷却に拘らず結露が生じることがない。この結果、フィルタブロック31に形成された流路孔を介して取出口39へは液化した液体が流れ出ることなく、コネクタガイド83からセンサ群が備えられた測定装置側へ液体が浸入することなく、また、除湿された呼吸ガスが測定装置に流入するので測定装置内部での結露が防止されるので、装置を故障から守ることができる。
【0047】
本実施例において、ヒータ線36はフィルタ33に貼着された態様で示すが、フィルタ33又はフィルタ33近傍(フィルタ33を透過する呼吸ガス)が暖められれば良く、ヒータ線36とフィルタ33とは離間して設けられても良い。
【0048】
図7には、第4の実施形態であるトラップ部10Cが示されている。第1の実施形態である図2のトラップ部10とは、加熱手段であるヒータ線23がフィルタ16に付設されている構成において差異を有する。さらに第2の実施形態である図3のトラップ部10Aとは、加熱手段であるヒータ線23がフィルタ16の第二室側18に付設されている構成において差異を有する。その他の構成は、第1の実施形態である図2のトラップ部10、第2の実施形態である図3のトラップ部10Aと変わらない。なお図示しないが、トラップ部10Cにおいて、ヒータ線23とフィルタ16とは離間して設けても良い。
【符号の説明】
【0049】
10、10A、10B、10C トラップ部 11、80 貯液タンク
12 筐体 13 処理室
14 流入口 15 排出口
16 フィルタ 17 第一室
18 第二室 19 排水口
21 ヒータ 22 ペルチェ素子
23 ヒータ線 31 フィルタブロック
33 フィルタ 35 カバーシート
36 ヒータ線 40 冷却ブロック
41 開口部 42 流入口
45 排水口 51 チューブ
52 センサ群 53 処理部
62 ファン 64 ペルチェ素子
70 タンクホルダ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
呼吸ガスが流入する流入口と、処理済ガスを排出させる排出口と、液体をトラップ処理するための処理室と、を有する筐体と、
前記流入口と前記排出口とに挟まれた前記処理室内に設けられ、処理室を、前記流入口側の第一室と前記排出口側の第二室とに区分するフィルタと、
前記第二室側とフィルタとフィルタの近傍の少なくともいずれかを加熱する加熱手段と
を具備することを特徴とする液体分離装置。
【請求項2】
前記加熱手段を前記フィルタに付設したことを特徴とする請求項1に記載の液体分離装置。
【請求項3】
前記加熱手段を前記第一室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする請求項1に記載の液体分離装置。
【請求項4】
前記加熱手段を前記第二室側に前記フィルタと離間して設けたことを特徴とする請求項1に記載の液体分離装置。
【請求項5】
前記第一室側を冷却する冷却手段を
具備することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の液体分離装置。
【請求項6】
前記筐体に取り付けられる貯液タンクを備え、
前記筐体には、第一室内から液化した液体を前記貯液タンクに導く廃液路が形成されており、
前記第一室に対して前記貯液タンク側を陰圧とする圧制御手段を
具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体分離装置。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体分離装置を備えた呼吸ガス測定装置。

【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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【公開番号】特開2012−163544(P2012−163544A)
【公開日】平成24年8月30日(2012.8.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−217214(P2011−217214)
【出願日】平成23年9月30日(2011.9.30)
【出願人】(000230962)日本光電工業株式会社 (179)
【Fターム(参考)】