医療用温湿度交換器の周期応答特性に関する一次元数値解析

摘要

手術時などにおいて，患者の適切な呼吸を確保す ることは重要である．そのために，人工的な呼吸管理 が行われる．医療用温湿度交換器（Heat and Moisture Exchanger with Filter, 以後HMEFと記す）は，患者の 呼気に含まれる熱や水分を人工鼻に蓄えて使用する パッシブな方法である．患者の呼気に含まれる熱や水 分を利用するために，加温加湿性能には制限があるが， 接続が容易であり，他の装置との接続も不要で，患者 の有する温度湿度環境を超えないことから，緊急時に も容易に使用できる利点がある．また，人工鼻は簡便 な機器であることから，一般的には1回使用すると廃 棄されることから，細菌，ウイルスなどの院内感染な どの防止にも優れている．人工鼻は呼気，吸気それぞ れ約2～4 s の周期変動環境下で用いられることから， Kitamura (2017)が実験的に明らかにしているように， 呼吸時の人工鼻出口，入口の温度，湿度は周期的に変 動し，さらに時間の経過とともに過渡的に変化する． しかしながら，その詳細は十分に明らかにされている とは言えない．そこで本研究では，現象をできるだけ 単純化した一次元モデルを構築し，数値計算を行い， 実験結果と比較して，湿度，温度変化の挙動について 検討を加える．