JP3802099B2

JP3802099B2 - 人工呼吸器

Info

Publication number: JP3802099B2
Application number: JP09447695A
Authority: JP
Inventors: 俊尚高木; 幹男安川; 康仁杉浦; 宏士高林; 克由鈴木; 芳嗣山田; 一福新田
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; Suzuki Motor Co Ltd; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Suzuki Motor Co Ltd; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JPH08266582A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、人工呼吸器に係り、とくに自発呼吸回路を備えた人工呼吸器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来例を示す。この図４において、符号５１はモニターポート５０を介して患者Ｐの口元に空気を供給する吸気回路を示し、符号５２は患者Ｐから吐出される空気を外部に放出する呼気回路を示す。また、符号５３は、吸気回路５１に併設され患者Ｐに対して所定の呼吸動作を強要する呼吸振動発生手段を示す。この呼吸振動発生手段５３には、自発呼吸回路５４が併設されている。
【０００３】
この呼吸振動発生手段５３は、空気圧発生源たるブロア５５と、このブロア５５からの空気圧を所定周期の振動空気圧に変換するロータリバルブ機構５６と、このロータリバルブ機構５６からの振動空気圧に付勢されて作動し前述した吸気回路５１に所定周期の振動空気圧を印加するダイヤフラム機構５７とを備えている。符号５６ａはロータリバルブ機構５６を駆動するロータリバルブ駆動モータを示す。符号５３Ａは、ロータリバルブ駆動モータ５６ａおよびブロア５５等の電源を示す。
【０００４】
ダイヤフラム機構５７は、加圧室５７Ａおよび被加圧室５７Ｂと、この加圧室５７Ａと被加圧室５７Ｂとの間を仕切ると共に伸縮自在の部材で形成されたダイヤフラム５７Ｃとを備えている。このダイヤフラム５７Ｃの凹凸動作は位置センサ５８によって検出され当該ダイヤフラム５７Ｃの動作情報として図示しない制御部に送りこまれるようになっている。
【０００５】
吸気回路５１は、外部空気と予め準備された酸素（Ｏ₂）とを吸入し混合するブレンダ５１Ａと、このブレンダ５１Ａから送り出される空気を加湿する加湿器５１Ｂと、この加湿器５１Ｂから送りだされる空気を前述したモニターポート５０に案内する吸気パイプ５１Ｃとを備えている。
【０００６】
そして、この吸気パイプ５１Ｃ部分に、前述したダイヤフラム機構５７からの呼吸振動が印加され、これによって吸気回路５１内の空気が患者Ｐに対して強制的に送りこまれるようになっている。
【０００７】
更に、前述したブロア５５とロータリバルブ機構５６とは、陽圧回路５６Ａと陰圧回路５６Ｂとによって連通され、陽圧回路５６Ａには陽圧の大小をコントロールする陽圧調整バルブ６１が、また、陰圧回路５６Ｂには陰圧の大小をコントロールする陰圧調整バルブ６２が、各々装備されている。
【０００８】
そして、この二つの調整バルブ６１，６２によって、患者Ｐに対する振動流供給量と，患者Ｐの肺内圧に相当する患者口元圧力とを調整することができるようになっている。具体的には、二つの調整バルブ６１，６２を同時に同角度ずつ調整することでブロア５５の陽圧側と陰圧側の圧力バランスをくずし、これによって患者の口元圧力を調整するようになっている。
【０００９】
また、自発呼吸回路５４は、前述したようにブロア５５の陽圧側から固定オリフィス５４ａを介してバイパスされ、ダイヤフラム機構５７の被加圧室５７Ｂの出力回路に連通されている。この自発呼吸回路５４には、図４に示すように一方向バルブ６５と吸気圧調整バルブ６６とが直列接続されている。この内、吸気圧調整バルブ６６は、ダイヤフラム機構５７から出力される強制空気圧を低減制御する機能を備えている。
【００１０】
そして、自発呼吸に際して生じるダイヤフラム５７Ｃの凹凸動作が乱れると、この情報は直ちに位置センサ５８によって検出され当該ダイヤフラム５７Ｃの異常動作，即ち自発呼吸情報として図示しない制御部に送りこまれ、同時に吸気圧調整バルブ６６が作動し、ダイヤフラム機構５７から出力される強制空気圧を低減制御して当該自発呼吸に際しての患者の負担を軽減するようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、例えば患者の口元圧力の調整に際して二つの調整バルブ６１，６２を閉じていくと、ブロア５５の出力側回路が閉じられることからブロア５５に負荷がかかり、ブロア吸入の空気温度が上昇すると共に，消費電力が増大するという不都合があった。
【００１２】
また、上記従来例にあっては、振動流量と口元圧力の設定をダイヤフラム５７Ｃの動作に依存している。このため、例えば患者Ｐの容体に合わせて口元圧力を上昇させるため、二つの調整バルブ６１，６２を操作してダイヤフラム５７Ｃに印加される平均圧Ｅ₀を上昇させると、二つの６１，６２バルブを閉じていくため、ブロアからの流量が減少し、ダイヤフラム５７Ｃの繰り返し動作範囲（動作ストローク）が制限され、これがため振動流量Ｑが図５に示すように減少するという不都合があった。
【００１３】
更に、口元圧力平均値を高めた状態ではダイヤフラム５７Ｃが下流（被加圧室５７Ｂ側）に偏移してしまい、これがため位置センサ５８が場合によっては誤った情報を出力するという不都合が生じ、これがため自発呼吸の検知に支障をきたすという不都合があった。
【００１４】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、とくに、適度の振動流量を維持しつつ口元圧力の平均圧を患者の容体に合わせて可変設定することが可能な人口呼吸器を提供することを、その目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、モニターポートを介して患者の口元に空気を供給する吸気回路と、患者から吐出される空気を外部に放出する呼気回路と、吸気回路に併設され患者に対して所定の呼吸動作を強要する呼吸振動発生手段と、この呼吸振動発生手段に併設された自発呼吸回路とを備えている。
【００１６】
呼吸振動発生手段は、空気圧発生源たるブロアと、このブロアからの空気圧を所定の振動空気圧に変換するロータリバルブ機構と、このロータリバルブ機構からの振動空気圧に付勢されて作動し吸気回路に所定の振動空気圧を印加する加圧室および被加圧室を備えたダイヤフラム機構とを備えて構成されている。
【００１７】
また、ブロアの陰圧側に外部空気吸引回路を設けると共に、ブロアの陽圧側とモニターポートとの間に前述した自発呼吸回路を併設する。
【００１８】
そして、この自発呼吸回路の下流側を流路分岐パーツによりダイヤフラム機構の加圧室側と患者口元側とに分岐して、ダイヤフラム機構の加圧室および被加圧室の両側から圧力をかける、という構成を採っている。これによって前述した目的を達成しようとするものである。
【００１９】
【作用】
まず、稼働状態において、ブロア５は、外気吸引バルブ６Ｂｂの作動により陰圧側に空気を吸い込み、一方、陽圧側からは自発呼吸回路４として一定の空気量を吐出させる。この場合、陰圧側から空気を吸い込むことにより圧力制御範囲が変えられるため、しぼんでしまった肺に通常より高い圧力（サイ圧）をかけて押し広げることができる。同時に、従来より明らかに大量の空気をブロア５に容易に送り込まれる。このサイ圧は、この二つの圧力調整バルブ１２，１３を全閉することで形成することができる。
【００２０】
更に、自発呼吸回路４はその下流側が前述したようにダイヤフラム機構７の加圧側７Ａと患者口元とに分岐されており、これにより、ダイヤフラム７Ｃに対してはその両側から圧力をかける。このため、ダイヤフラム７Ｃの前後での圧力バランスが保てるので、平均圧を高めてもダイヤフラム７Ｃが何れの側に張り付くことなく、その振れ位置が中央部に設定され、位置センサ８の正常動作が確保される。
【００２１】
患者Ｐに送り込まれる振動流は、その大きさがロータリバルブ機構６とダイヤフラム機構７の加圧室側７Ａとの間に装備された流量調整バルブ１５によって直接制御される。一方、患者口元の平均圧力は、自発呼吸回路４の圧力調整バルブ１２と排気圧調整バルブ１３とによって、振動流制御とは独立して成されるようになっている。即ち、振動流と患者口元の平均圧力の各値は、独立して個別に且つ自在に可変設定される。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。
【００２３】
まず、図１において、符号１はモニターポート１０を介して患者Ｐの口元に空気を供給する吸気回路を示し、符号２は患者Ｐから吐出される空気を外部に放出する呼気回路を示す。また、符号３は、吸気回路１に併設され患者Ｐに対して所定の呼吸動作を強要する呼吸振動発生手段を示す。この呼吸振動発生手段３には、自発呼吸回路４が併設されている。モニターポート１０としては、本実施例ではＹ字状に形成されたものが使用されている。
【００２４】
この呼吸振動発生手段３は、空気圧発生源たるブロア５と、このブロア５からの空気圧を所定周期の振動空気圧に変換するロータリバルブ機構６と、このロータリバルブ機構６からの振動空気圧に付勢されて作動し前述した吸気回路１に所定周期の振動空気圧を印加するダイヤフラム機構７とを備えている。符号６ａはロータリバルブ機構６を駆動するロータリバルブ駆動モータを示す。
【００２５】
ここで、符号３Ａは、ロータリバルブ駆動モータ６ａおよびブロア５等の電源を示す。この電源３Ａの電力は、ラインノイズフィルタ３Ｂ，インバータ３Ｃ，ラジオノイズフィルタ３Ｄを介してブロア５に印加されるようになっている。
【００２６】
ダイヤフラム機構７は、加圧室７Ａおよび被加圧室７Ｂと、この加圧室７Ａと被加圧室７Ｂとの間を仕切ると共に伸縮自在の部材で形成されたダイヤフラム７Ｃとを備えている。このダイヤフラム７Ｃの凹凸動作は位置センサ８によって検出され当該ダイヤフラム７Ｃの動作情報として図示しない制御部に送りこまれるようになっている。
【００２７】
吸気回路１は、外部空気と予め準備された酸素（Ｏ₂）とを吸入し混合するブレンダ１Ａと、このブレンダ１Ａから送り出される空気を加湿する加湿器１Ｂと、この加湿器１Ｂから送りだされる空気を前述したモニターポート１０に案内する吸気パイプ１Ｃとを備えている。そして、この吸気パイプ１Ｃ部分に、前述したダイヤフラム機構７からの呼吸振動が印加され、これによって吸気回路１内の空気が患者Ｐに対して強制的に送りこまれるようになっている。
【００２８】
更に、前述したブロア５とロータリバルブ機構６とは、陽圧回路６Ａと陰圧回路６Ｂとによって連通されている。ここで、ブロア５の陰圧側もしくは陰圧回路６Ｂには、外部空気吸引回路６Ｂａが設けられている。この外部空気吸引回路６Ｂａには外気吸引バルブ６Ｂｂが装備されている。
【００２９】
また、ブロア５の陽圧側とモニターポート１０との間に、前述した自発呼吸回路４が併設されている。
【００３０】
この自発呼吸回路４は、その内部が流路分岐パーツ１１を介して前述したダイヤフラム機構７の加圧室７Ａ側に連通されている。また、ダイヤフラム機構７の加圧室７Ａと流路分岐パーツ１１との間には、外部に向けて配管が分岐され、この分岐された配管部分に、当該自発呼吸回路４内の空気圧を調整する圧力調整バルブ１２が装備されている。更に、前述した呼気回路２には、流路分岐パーツ１１とモニターポート１０との間の配管から分岐して排気圧調整バルブ１３が装備されている。
【００３１】
そして、この二つの調整バルブ１２，１３によって、患者Ｐの肺内圧に相当する患者口元圧力が、吸気回路１側の流量の設定とは独立して調整することができるようになっている。
【００３２】
更に、ロータリバルブ機構６とダイヤフラム機構７の加圧室側７Ａとの間には、前述した吸気回路１内の空気を患者Ｐにおくり込む空気の流量を調整するための流量調整バルブ１５が装備されている。このため、この患者Ｐにおくり込む空気の流量は、患者口元圧力のレベル設定とは独立して任意の大きさに設定することができるようになっている。図２乃至図３にこれを示す。図２は平均圧が正常の場合を示し、図２は平均圧をＥ₀だけ上昇させた場合を示す。即ち、所定の流量を維持しつつ二つの調整バルブ１２，１３によって平均圧をＥ₀を適度に可変設定することが可能となっている。
【００３３】
次に、上記実施例の動作およびその効果等についてを説明する。
【００３４】
まず装置全体を稼働状態に設定すると、ブロア５では、外気吸引バルブ６Ｂｂが作動して陰圧側に空気を吸い込み、一方、陽圧側からは自発呼吸回路４として一定の空気量を吐出させる。この場合、陰圧側から空気を吸い込むことにより圧力制御範囲が変えられるため、サイ圧（Ｓigh 圧）を確実にかけることができる。ここで、サイ圧とは、しぼんでしまった肺を通常より高い圧力をかけることにより押し広げてガス交換効率向上のために使用する正圧をいう。
【００３５】
同時に、従来より明らかに大量の空気をブロア５に送り込むことができるため、ブロア５の負担は明らかに軽減され、かかる点において消費電力が有効に軽減されることとなる。
【００３６】
また、上記実施例では、自発呼吸回路４に圧力調整バルブ１２および排気圧調整バルブ１３が装備されており、これにより、前述したように患者口元圧力が調節される。サイ圧は、この二つの圧力調整バルブ１２，１３を全閉することで形成することができる。
【００３７】
更に、自発呼吸回路４はその下流側が前述したようにダイヤフラム機構７の加圧側７Ａと患者口元とに分岐されており、これにより、ダイヤフラム７Ｃに対してはその両側から圧力をかけることができる。このため、ダイヤフラム７Ｃの前後での圧力バランスが保てるので、平均圧を高めてもダイヤフラム７Ｃが何れの側に張り付くことなく、その振れ位置を中央部に設定することができ、従って、自発呼吸の発生を、位置センサ８は直ちに且つ高精度に検知することが可能となる。
【００３８】
また、上記実施例では、患者Ｐに送り込まれる振動流は、前述したようにロータリバルブ機構６とダイヤフラム機構７の加圧室側７Ａとの間に装備された流量調整バルブ１５によって直接制御されるようになっている。一方、患者口元の平均圧力は、同じく前述したように自発呼吸回路４の圧力調整バルブ１２と排気圧調整バルブ１３とによって、前述した振動流制御とは独立して成されるようになっている。即ち、上記実施例では振動流と患者口元の平均圧力の各値を、独立して個別に且つ自在に可変設定することができるという利点がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成され機能するので、これによると、外部空気吸引回路の作用によりブロアの陰圧側に外部空気を吸い込むことができ、これによってダイヤフラム機構７の加圧室側７Ａ側に送り込む空気量を任意に設定し得るので加圧室側の圧力制御範囲を比較的大きく確保することができ、このため従来例に比較してより高い口元圧（Ｓigh 圧）をかけることができ、従って、重症肺疾患患者に対しても装置全体を有効に機能させることができ、更に、患者に対する流量制御と圧力制御とを別々に成し得るので、患者の種々の容体に有効に対応することができ、上述した圧力制御を圧力調整バルブおよび排気圧調整バルブによって成し得るようにしたので、同時にダイヤフラム機構の加圧室と被加圧室の内の圧力を同レベルに設定することができ、このため、ダイヤフラムを中央位置に常時設定し得るので自発呼吸の感知がし易くなり、このため、患者も自発呼吸に際してはその負担を大幅に少なくすることができるという従来にない優れた人工呼吸器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１における実施例の動作を示す線図で、流量と患者口元圧との関係を示す図である。
【図３】図１における実施例の動作を示す線図で、患者口元圧の平均圧の変化と流量との関係を示す図である。
【図４】従来例を示すブロック図である。
【図５】図４における従来例の動作を示す線図で、患者口元圧の平均圧の変化と流量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１吸気回路
２呼気回路
３呼吸振動発生手段
４自発呼吸回路
５ブロア
６ロータリバルブ機構
６Ｂａ外部空気吸引回路
７ダイヤフラム機構
７Ａ加圧室
７Ｂ被加圧室
１１流路分岐パーツ
１２圧力調整バルブ
１３排気圧調整バルブ
１５流量調整バルブ

Claims

モニターポートを介して患者の口元に空気を供給する吸気回路と、患者から吐出される空気を外部に放出する呼気回路と、前記吸気回路に併設され患者に対して所定の呼吸動作を強要する呼吸振動発生手段と、この呼吸振動発生手段に併設された自発呼吸回路とを有し、
前記呼吸振動発生手段が、空気圧発生源たるブロアと、このブロアからの空気圧を所定の振動空気圧に変換するロータリバルブ機構と、このロータリバルブ機構からの振動空気圧に付勢されて作動し前記吸気回路に所定の振動空気圧を印加する加圧室および被加圧室を備えたダイヤフラム機構とを備え、
前記ブロアの陰圧側に外部空気吸引回路を設けると共に、前記ブロアの陽圧側と前記モニターポートとの間に前記自発呼吸回路を併設し、
この自発呼吸回路の下流側を流路分岐パーツにより前記ダイヤフラム機構の加圧室側と患者口元側とに分岐して、前記ダイヤフラム機構の加圧室および被加圧室の両側から圧力をかけたことを特徴とする人工呼吸器。
前記請求項１記載の人工呼吸器において、
前記ダイヤフラム機構の加圧室と流路分岐パーツとの間に，当該自発呼吸回路内の空気圧を調整する圧力調整バルブを装備すると共に、前記呼気回路に，前記流路分岐パーツと前記モニターポートとの間の配管から分岐して排気圧調整バルブを装備したことを特徴とする人工呼吸器。
前記請求項２記載の人工呼吸器において、
前記ロータリバルブ機構と前記ダイヤフラム機構の加圧室側との間に、流量調整バルブを装備したことを特徴とする人工呼吸器。