JP3945902B2 - 人工呼吸器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自発呼吸の困難な患者に対して強制的に空気を供給するとともに、患者の自発呼吸があったときは患者の負荷をなるべく減少させるように動作する人工呼吸器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の人工呼吸器を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0003】
従来の人工呼吸器50は、陽圧Ap及び陰圧Anの両方の空気圧を同時に発生するブロワ52と、ブロワ52で発生した陽圧Ap又は陰圧Anを交互に選択して所定の振動空気圧Apnに変換するロータリバルブ機構54と、ロータリバルブ機構54からの振動空気圧Apnに付勢されて作動し患者Pに空気を供給するダイヤフラム機構56とを備えたものである。更に、人工呼吸器50には、ダイヤフラム機構56のダイヤフラム561の中立位置を一定に保つダイヤフラム中立位置制御装置60と、吸気を導入する吸気導入部62とが付設されている。
【0004】
ブロワ52は、陽圧管521及び陰圧管522を有し、陰圧管522から空気を吸入し、その空気を陽圧管521から吐出する。陰圧管522には、外気と連通するオリフィス管523が接続されている。陽圧管521には、外気と連通するオリフィス管524が接続されている。
【0005】
ロータリバルブ機構54は、ポート541,542,543を有するロータリバルブ544と、ロータリバルブ544を回転させる駆動部545とから構成されている。駆動部545は、図示しない電動機及び減速機からなり、ロータリバルブ544を例えば900rpmで回転させる。ロータリバルブ544は、一回転するごとに、ポート541とポート543とのみを一回連通させ、続いてポート542とポート543とのみを一回連通させる。ポート543には、振動空気圧Apnをダイヤフラム機構56へ伝達する振動空気圧管546が接続されている。振動空気圧管546には、流量制御バルブ547が挿入されている。
【0006】
ダイヤフラム機構56は、加圧室562及び被加圧室563と、加圧室562と被加圧室563との間を仕切るとともに伸縮自在の部材で形成されたダイヤフラム561とを備えている。加圧室562は振動空気圧管546に接続されている。
【0007】
吸気導入部62は、外気と予め準備された酸素とを吸入し混合するブレンダ621と、ブレンダ621から送り出される空気を加湿する加湿器622とから構成されている。加湿器622には、加湿器622を経た吸気Aiを患者Pへ供給する吸気管623が接続されている。吸気管623には、被加圧室563が連通されるとともに、患者Pの近傍に圧力センサ624が取り付けられている。
【0008】
ダイヤフラム中立位置制御装置60は、ダイヤフラム機構56のダイヤフラム561の位置を検出するダイヤフラム位置センサ601と、陽圧Ap、陰圧An又は振動空気圧Apnを制御する圧力制御バルブ64と、ダイヤフラム位置センサ601で検出されたダイヤフラム561の位置に基づき圧力制御バルブ64を制御する制御部66とを備えている。
【0009】
圧力制御バルブ64は、構造的にはロータリバルブに類似しており、ポート641〜645を有する本体646と、本体646の一部を正逆方向に回動させるアクチュエータ647とから構成されている。アクチュエータ647は、図示しない電動機及び減速機からなり、本体646の一部を所望の角度に回動させることができる。制御部66は、例えばCPU、ROM、RAM、入出力インタフェース等からなるマイクロコンピュータである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
人工呼吸器50では、一個のブロワ52で陽圧発生及び陰圧発生の両方の仕事を請け負うため、ブロワ52の換気量が不十分となっていた。一方、人工呼吸器50の換気量を上げるには、ブロワ52のパワーを上げるといったことが考えられる。しかし、一個のブロワ52でパワーを上げようとすると、寸法及び重量とも非常に大きい特殊なブロワになってしまう。そのようなブロワは、市販されていないので、特注品扱いとなってしまう。このことが、従来の人工呼吸器の小型化、軽量化及び低コスト化の妨げとなっていた。また、このような大きいブロワ52では、200V電源が必要になるか、又は100V電源にしても大電流用のコンセントが必要になるので、一般病院での使用には適していなかった。
【0011】
次に、その理由について説明する。「ブロワ」とは、モータとファンとからなり、吸引側から空気を吸引し、この吸引側で吸引した空気を吐出側から吐出する装置である。ブロワ52では、吸引側で空気を吸引することにより陰圧Anを発生すると同時に、この吸引側で吸引した空気を吐出側で吐出することにより陽圧Apを発生している。
【0012】
ここで、陽圧Apを使用する場合は、ロータリバルブ機構54がブロワ52の吐出側を陽圧管521を介して振動空気圧管546に連通させると同時にブロワ52の吸引側を閉塞させる。このとき吸引側が完全に閉塞されると吐出用の空気が得られなくなるので、吸引側の陰圧管522には外気と連通するオリフィス管523が接続されている。逆に、陰圧Anを使用する場合は、ロータリバルブ機構54がブロワ52の吐出側を閉塞させると同時にブロワ52の吸引側を陰圧管522を介して振動空気圧管546に連通させる。このとき吐出側が完全に閉塞されると吸引した空気を出せなくなるので、吐出側の陽圧管521にも外気と連通するオリフィス管524が接続されている。その結果、陽圧Apを使用する場合、吸引側ではオリフィス管523を介して空気が吸引されるが、吐出側では振動空気圧管546を介して空気が吐出されるだけでなくオリフィス管524を介して空気が洩れて流出してしまう。逆に、陰圧Anを利用する場合、吐出側ではオリフィス管524を介して空気が吐出されるが、吸引側では振動空気圧管546を介して空気が吸引されるだけでなくオリフィス管523を介して空気が流入してしまう。このように、人工呼吸器50では、オリフィス管623,524を介して行われる空気の無駄な漏出及び流入が必然的に伴う。そして、単純にブロワ52のパワーの増大によって人工呼吸器50に必要とされる換気量を賄おうとすると、前述した通り、ブロワ52の寸法及び重量の増大や特注化による高コスト化の弊害が生じ、人工呼吸器の小型軽量化及び低コスト化の妨げとなり、また、200V電源や大電流用のコンセントが必要となって、一般病院での使用に適さなくなる。
【0013】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、小型かつ軽量及び低コストを実現できるとともに、一般病院での使用に適した人工呼吸器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成するために研究を重ねた結果、陽圧及び陰圧の両方を発生するブロワを、陽圧のみを発生する陽圧ブロワ及び陰圧のみを発生する陰圧ブロワに置き換えて前述のオリフィス管を不要とすることにより消費電力を低減でき、これにより小型かつ軽量及び低コストを実現できることを見い出した。例えば、大型の特殊なブロワ一台の代わりに、一般的なブロワ二台を用いるのである。一般的なブロワは、小型かつ軽量で市販もされており、しかも100Vの商用電源で使用できる。
【0015】
本発明は、この知見に基づきなされたものである。すなわち、本発明に係る人工呼吸器は、
空気圧を発生する空気圧発生源と、この空気圧発生源で発生した陽圧と陰圧とを交互に選択して所定の振動空気圧に変換する振動空気圧発生機構と、この振動空気圧発生機構からの振動空気圧に付勢されて作動し患者の口元に空気を供給するダイヤフラム機構とを備えた人工呼吸器であって、
前記空気圧発生源は、陽圧の空気圧を発生する陽圧発生源と、陰圧の空気圧を発生する陰圧発生源とから成り、
前記振動空気圧発生機構は、前記陽圧発生源に陽圧管を介して連結するとともに前記陰圧発生源に陰圧管を介して連結し、
前記陽圧発生源は、その吸引部から大気中の空気を吸引するとともに吸引した空気をその吐出部から前記陽圧管内に吐出して陽圧を発生する一方、
前記陰圧発生源は、その吸引部から前記陰圧管内の空気を吸引するとともに吸引した空気をその吐出部から大気中へ吐出して陰圧を発生し、
前記陽圧発生源で発生する陽圧の絶対値と前記陰圧発生源で発生する陰圧の絶対値とがほぼ等しくなるように陽圧発生源の吐出特性と陰圧発生源の吸引特性とを略対称的にしたものである。
【0016】
次に、上述のように一台のブロワを二台のブロワに置き換えてオリフィス管を不要にすると、なぜ消費電力が低減するのか、その理由について説明する。
本発明では、吸引側から空気を吸引するとともに吸引した空気を外気へ吐出することにより陰圧を発生する陰圧ブロワ(陰圧発生源)と、外気から空気を吸引するとともに吸引した空気を吐出側へ吐出することにより陽圧を発生する陽圧ブロワ(陽圧発生源)とを備えている。
ここで、陽圧を使用する場合は、ロータリバルブ機構(振動空気圧発生機構)が陽圧ブロワの吐出側を陽圧管を介して振動空気圧管に連通させると同時に陰圧ブロワの吸引側を閉塞させる。このとき陰圧ブロワの吸引側が完全に閉塞されても、これとは全く無関係に、陽圧ブロワは吐出用の空気をその吸引部を介して外気から吸引するので、従来、陽圧の生成に際してブロワが空気を吸い込むために必要であった陰圧管上のオリフィス管は不要である。
逆に、陰圧を使用する場合は、ロータリバルブ機構が陽圧ブロワの吐出側を閉塞させると同時に陰圧ブロワの吸引側を陰圧管を介して振動空気圧管に連通させる。このとき陽圧ブロワの吐出側が完全に閉塞されても、これとは全く無関係に、陰圧ブロワは吸引した空気をその吐出部を介して外気へ吐出するので、従来、陰圧の生成に際してブロワが空気を吐き出すために必要であった陽圧管上のオリフィス管は不要である。
このように、陰圧管上のオリフィス管および陽圧管上のオリフィス管が共に不要となるため、陽圧を使用する場合における陽圧管からの空気の無駄な漏出がなくなって陽圧の生成効率が改善され、また、陰圧を使用する場合における陰圧管からの空気の無駄な流入がなくなって陰圧の生成効率が改善される。
つまり、本発明の人工呼吸器では、空気の無駄な漏出及び流入がないので、人工呼吸器に必要とされる換気量を賄うために寸法及び重量の大きなブロワを敢えて利用する必要がなくなる。一例を述べれば、従来一台で1.35KWのブロワが必要であったのに対して、本発明では二台合わせても0.85KWのブロワでよく、消費電力を約37%低減できた。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る人工呼吸器の一実施形態を示す構成図である。図2は、図1の人工呼吸器における陽圧ブロワの吐出特性及び陰圧ブロワの吸引特性の一例を示すグラフである。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図5と同一部分は同一符号を付すことにより重複説明を省略する。
【0018】
本実施形態の人工呼吸器10は、陽圧Apの空気圧を発生する陽圧ブロワ12p(陽圧発生源)と、陰圧Anの空気圧を発生する陰圧ブロワ12n(陰圧発生源)と、陽圧ブロワ12pで発生した陽圧Apと陰圧ブロワ12nで発生した陰圧Anとを交互に選択して所定の振動空気圧Apnに変換するロータリバルブ機構54(振動空気圧発生機構)と、ロータリバルブ機構54からの振動空気圧Apnに付勢されて作動し患者Pに空気を供給するダイヤフラム機構56とを備えたものである。
【0019】
陽圧ブロワ12pは、大気中からフィルタ14および該陽圧ブロワ12pの吸引部を介して空気を吸引し、吸引した空気を該陽圧ブロワ12pの吐出部を介して陽圧管521へ吐出することにより、陽圧Apを生成する。フィルタ14は、吸引する空気中から塵埃を除去するためのものである。陰圧ブロワ12nは、該陰圧ブロワ12nの吸引部を介して陰圧管522から空気を吸引し、吸引した空気を該陰圧ブロワ12nの吐出部およびサイレンサ16を介して大気中へ吐出することにより、陰圧Anを生成する。サイレンサ16は、吐出の際に生ずる音を消すためのものである。また、陽圧ブロワ12pの吸引部及び陰圧ブロワ12nの吐出部に、それぞれ流量制御弁181,182が設けられている。
【0020】
また、図2に示すように、陽圧ブロワ12pの吐出する空気の流量と陰圧ブロワ12nの吸引する空気の流量とが等しい状況下においては、陽圧Apの絶対値と陰圧Anの絶対値とはほぼ等しくなる(別の言い方をすれば、陽圧の絶対値と陰圧の絶対値との差がほぼ等しい)。陽圧Apと陰圧Anとの差に起因するダイヤフラム561の偏り(平均中立位置のずれ)は、後述するように、ダイヤフラム中立位置制御装置60によって解消する。ダイヤフラム中立位置制御装置60は、陽圧Apの絶対値と陰圧Anの絶対値との差が大きいほど、ダイヤフラム561の偏りを解消しにくくなる。したがって、陽圧ブロワ12pの吐出特性と陰圧ブロワ12nの吸引特性とは、対称的であることが好ましい。
【0021】
なお、陽圧ブロワ12pの吐出特性と陰圧ブロワ12nの吸引特性とが対称的でない場合でも、ダイヤフラム中立位置制御装置60又は流量制御弁181,182によって、一定範囲内での調整が可能である。
【0022】
図3及び図4は、圧力制御バルブ64の本体646の一例を示す断面図である。以下、図1乃至図4に基づき説明する。
【0023】
本体646は、外筒状の固定体648と、固定体648に内接する内筒状の回動体649とから構成されている。固定体648には、ポート641〜645が設けられている。回動体649には、透孔649a,649b,649c,649dと、仕切り板649eと、開口端649f,649gとが設けられている。
【0024】
ポート641には、陽圧管521と連通する陽圧バイパス管681が接続されている。ポート642には、陰圧管522と連通する陰圧バイパス管682が接続されている。ポート643には、振動空気圧管546と連通する振動空気圧バイパス管683が接続されている。ポート644,645には、それぞれ大気開放ポート684,685が接続されている。
【0025】
回動体649は、アクチュエータ647によって回動する。回動体649は、その回動角度に応じて、陽圧低下流路701及び陰圧印加流路702(図3)又は陰圧低下流路703及び陽圧印加流路704(図4)の、どちらか一方を選択できる。陽圧低下流路701は、陽圧バイパス管681→ポート641→開口端649f→透孔649a→ポート644→オリフィス管684と空気が進む流路であり、陽圧ブロワ12pで発生した陽圧Apの絶対値を低下させる。陰圧印加流路702は、振動空気圧バイパス管683→ポート643→透孔649d→開口端649g→ポート642→陰圧バイパス管682と空気が進む流路であり、ダイヤフラム561を付勢する振動空気圧Apnに陰圧ブロワ12nで発生した陰圧Anを印加する。陰圧低下流路703は、オリフィス管685→ポート645→開口端649g→ポート642→陰圧バイパス管682と空気が進む流路であり、陰圧ブロワ12nで発生した陰圧Anの絶対値を低下させる。陽圧印加流路704は、陽圧バイパス管681→ポート641→開口端649f→透孔649c→ポート643→振動空気圧バイパス管683と空気が進む流路であり、ダイヤフラム561を付勢する振動空気圧Apnに陽圧ブロワ12pで発生した陽圧Apを印加する。各流路を流れる空気の量は、アクチュエータ647によって回動体649を微小角度づつ回動させることにより、連続的に変化させることができる。また、回動体649の角度によっては、全ての流路を選択しないことも可能である。
【0026】
次に、人工呼吸器10の動作を説明する。
【0027】
陽圧ブロワ12pで発生した陽圧Apと陰圧ブロワ12nで発生した陰圧Anとは、ロータリバルブ機構54によって振動空気圧Apnに変換される。ロータリバルブ機構54で発生した振動空気圧Apnは、ダイヤフラム機構56に伝達される。ダイヤフラム機構56では、振動空気圧Apnの周期によってダイヤフラム561が振動し、ダイヤフラム561の振動が吸気管623内の圧力を変化させる。また、常時、患者Pに吸気Aiが供給されている。患者Pの呼気は流量制御弁607から排出される。常時の流量制御弁607は、呼気が流れ出る程度に開いている。
【0028】
ダイヤフラム561の凹凸動作は、ダイヤフラム位置センサ601よって検出され、ダイヤフラム561の動作情報として制御部66へ常時出力されている。ここで、自発呼吸に起因してダイヤフラム561の凹凸動作が乱れると、この情報は直ちに制御部66へ出力される。すると、制御部66は、流量制御バルブ607を制御して、吸気管623内の圧力を制御する。これにより、自発呼吸に際しての患者Pの負担を軽減するようになっている。
【0029】
ダイヤフラム561の中立位置が中心からずれると、ダイヤフラム561の往復運動が制限されるため、人工呼吸器10の呼吸動作が不完全となる。そこで、ダイヤフラム中立位置制御装置60は、ダイヤフラム機構56の動作を妨げない範囲で、加圧室562と被加圧室563との圧力差を小さくすることにより、ダイヤフラム561の中立位置を保つように動作する。すなわち、制御部66は、ダイヤフラム位置センサ601から得られるダイヤフラム561の動作情報に基づき、ダイヤフラム561の平均中立位置のずれを常に判断し、ダイヤフラム561の平均中立位置がずれると次のように動作する。
【0030】
ダイヤフラム561の中立位置が患者P側(図面で右側)にずれると、圧力制御バルブ64の陽圧低下流路701及び陰圧印加流路702を選択する。すると、陽圧ブロワ12pで発生した陽圧Apの絶対値が陽圧低下流路701によって低下するとともに、陰圧ブロワ12nで発生した陰圧Anが陰圧印加流路702によって振動空気圧Apnに印加されることにより、振動空気圧Apnが低下する。これにより、ダイヤフラム561の中立位置が中心へ(図面で左側へ)戻る。
【0031】
逆に、ダイヤフラム561の中立位置が陽圧ブロワ12p及び陰圧ブロワ12n側(図面で左側)にずれると、陰圧低下流路703及び陽圧印加流路704を選択する。すると、陰圧ブロワ12nで発生した陰圧Anの絶対値が陰圧低下流路703によって低下するとともに、陽圧ブロワ12pで発生した陽圧Apが陽圧印加流路704によって振動空気圧Apnに印加されることにより、振動空気圧Apnが上昇する。これにより、ダイヤフラム561の中立位置が中心へ(図面で右側へ)戻る。
【0032】
ダイヤフラム561を中立位置へ戻すことに要する時間は、陽圧Apのみならず陰圧Anも制御することにより短縮されるとともに、振動空気圧Apnを大気ではなく陰圧An側又は陽圧Ap側に開放することにより、大きい圧力差を利用できるので、さらに短縮される。
【0033】
なお、本発明は、いうまでもなく、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、回動体649は、陽圧低下流路701若しくは陰圧低下流路703のどちらか一方を選択できるもの、又は陰圧印加流路702若しくは陽圧印加流路704のどちらか一方を選択できるものとしてもよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明に係る人工呼吸器によれば、陽圧及び陰圧の両方を発生する空気圧発生源に代えて、陽圧のみを発生する陽圧発生源及び陰圧のみを発生する陰圧発生源を用いて、従来必要とされていた陰圧管上のオリフィス管と陽圧管上のオリフィス管を不要化したことにより、次の効果を奏する。
【0035】
(1)陽圧発生源及び陰圧発生源は、小型かつ軽量で低消費電力の市販のブロワ等を使用できる。
(2)陽圧発生源及び陰圧発生源がそれぞれ小型かつ軽量であるので、医者や看護婦の取り扱いやすい、実用的な寸法及び重量の人工呼吸器を実現できる。
(3)陽圧発生源及び陰圧発生源がそれぞれ低消費電力であることにより、特殊な電源を必要としないので、一般病院内での使用に適した人工呼吸器を実現できる。
(4)陽圧発生源及び陰圧発生源は、特注品ではなく市販品を使用できるので、低コストである。
(5)陽圧発生源及び陰圧発生源がそれぞれ独立していることにより、メンテナンスを容易にできる。
【0036】
また、陽圧発生源で発生する陽圧の絶対値と陰圧発生源で発生する陰圧の絶対値とがほぼ等しくなるように陽圧発生源の吐出特性と陰圧発生源の吸引特性とを略対称的にしていることにより、ダイヤフラムの中立位置に偏りのない理想的な呼吸を実現できる。
【0037】
請求項2記載の人工呼吸器によれば、陽圧発生源の吸引側及び陰圧発生源の吐出側にそれぞれ流量制御弁を設けたことにより、陽圧発生源の吐出特性と陰圧発生源の吸引特性とが対称的でなくても、ダイヤフラムの中立位置に偏りのない理想的な呼吸を実現できる。
【0038】
請求項3記載の人工呼吸器によれば、ダイヤフラムの中立位置を一定に保つダイヤフラム中立位置制御装置を備えたことにより、陽圧発生源の吐出特性と陰圧発生源の吸引特性とが対称的でなくても、ダイヤフラムの中立位置に偏りのない理想的な呼吸を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る人工呼吸器の一実施形態を示す構成図である。
【図2】図1の人工呼吸器における陽圧ブロワの吐出特性及び陰圧ブロワの吸引特性の一例を示すグラフである。
【図3】図1のダイヤフラム中立位置制御装置における圧力制御バルブの本体の一例を示す断面図であり、陽圧低下流路及び陰圧印加流路を選択した状態である。
【図4】図1のダイヤフラム中立位置制御装置における圧力制御バルブの本体の一例を示す断面図であり、陰圧低下流路及び陽圧印加流路を選択した状態である。
【図5】従来の人工呼吸器を示す構成図である。
【符号の説明】
10 人工呼吸器
12p 陽圧ブロワ(陽圧発生源)
12n 陰圧ブロワ(陰圧発生源)
181,182 流量制御弁
54 ロータリバルブ機構(振動空気圧発生機構)
56 ダイヤフラム機構
60 ダイヤフラム中立位置制御装置
64 圧力制御バルブ
66 制御部
Ap 陽圧
An 陰圧
Apn 振動空気圧
P 患者
Claims (3)
- 空気圧を発生する空気圧発生源と、この空気圧発生源で発生した陽圧と陰圧とを交互に選択して所定の振動空気圧に変換する振動空気圧発生機構と、この振動空気圧発生機構からの振動空気圧に付勢されて作動し患者の口元に空気を供給するダイヤフラム機構とを備えた人工呼吸器であって、
前記空気圧発生源は、陽圧の空気圧を発生する陽圧発生源と、陰圧の空気圧を発生する陰圧発生源とから成り、
前記振動空気圧発生機構は、前記陽圧発生源に陽圧管を介して連結するとともに前記陰圧発生源に陰圧管を介して連結し、
前記陽圧発生源は、その吸引部から大気中の空気を吸引するとともに吸引した空気をその吐出部から前記陽圧管内に吐出して陽圧を発生する一方、
前記陰圧発生源は、その吸引部から前記陰圧管内の空気を吸引するとともに吸引した空気をその吐出部から大気中へ吐出して陰圧を発生し、
前記陽圧発生源で発生する陽圧の絶対値と前記陰圧発生源で発生する陰圧の絶対値とがほぼ等しくなるように陽圧発生源の吐出特性と陰圧発生源の吸引特性とを略対称的にしたことを特徴とする人工呼吸器。 - 前記陽圧発生源は、大気中に開放された吸引部と前記陽圧管が連結された吐出部とを備え、
前記陰圧発生源は、大気中に開放された吐出部と前記陰圧管が連結された吸引部とを備え、
前記陽圧発生源の吸引部及び前記陰圧発生源の吐出部に、それぞれ流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項1記載の人工呼吸器。 - 前記ダイヤフラム機構のダイヤフラムの中立位置を一定位置に保つダイヤフラム中立位置制御装置を更に備え、
前記ダイヤフラム中立位置制御装置は、前記ダイヤフラムの位置を検出するダイヤフラム位置センサと、前記陽圧、前記陰圧又は前記振動空気圧を制御する圧力制御機構と、前記ダイヤフラム位置センサで検出されたダイヤフラムの位置に基づき前記圧力制御機構を制御する制御部とを備えた、請求項1又は2記載の人工呼吸器。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101975221B1 (ko) * | 2017-12-29 | 2019-05-07 | (주)인터오션 | 호흡 장치를 포함한 다중압력 일체형 챔버 시스템 |
Families Citing this family (49)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6708690B1 (en) * | 1999-09-03 | 2004-03-23 | Respironics, Inc. | Apparatus and method for providing high frequency variable pressure to a patient |
US6581596B1 (en) * | 1999-09-24 | 2003-06-24 | Respironics, Inc. | Apparatus and method of providing high frequency variable pressure to a patient |
JP3721912B2 (ja) * | 2000-01-11 | 2005-11-30 | スズキ株式会社 | 高頻度人工呼吸器 |
DE10014959C1 (de) * | 2000-03-25 | 2001-05-03 | Draeger Medizintech Gmbh | Vorrichtung zur Messung eines Atemgasbestandteils in einer Atemgasleitung |
JP2004511311A (ja) * | 2000-10-19 | 2004-04-15 | マリンクロッド・インコーポレイテッド | 二重気体供給部を備える人工呼吸器 |
US6745770B2 (en) | 2002-01-08 | 2004-06-08 | Resmed Limited | Flow diverter for controlling the pressure and flow rate in a CPAP device |
EP3064242A1 (en) * | 2003-04-28 | 2016-09-07 | Advanced Circulatory Systems Inc. | Ventilator and methods for treating head trauma and low blood circulation |
US6929007B2 (en) * | 2003-09-08 | 2005-08-16 | J.H. Emerson Company | Insufflation-exsufflation system with percussive assist for removal of broncho-pulmonary secretions |
US6860265B1 (en) * | 2003-09-08 | 2005-03-01 | J.H. Emerson Company | Insufflation-exsufflation system for removal of broncho-pulmonary secretions with automatic triggering of inhalation phase |
WO2007004898A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Fisher & Paykel Healthcare Limited | A breathing assistance apparatus with a manifold to add auxiliary gases to ambient gases |
WO2007062400A2 (en) * | 2005-11-23 | 2007-05-31 | Jianguo Sun | Method and apparatus for providing positive airway pressure to a patient |
US7594508B2 (en) * | 2006-07-13 | 2009-09-29 | Ric Investments, Llc. | Ventilation system employing synchronized delivery of positive and negative pressure ventilation |
CN101594901A (zh) | 2006-10-20 | 2009-12-02 | 都市健康系统公司 | 手动肺通气装置 |
US9352111B2 (en) | 2007-04-19 | 2016-05-31 | Advanced Circulatory Systems, Inc. | Systems and methods to increase survival with favorable neurological function after cardiac arrest |
US8151790B2 (en) | 2007-04-19 | 2012-04-10 | Advanced Circulatory Systems, Inc. | Volume exchanger valve system and method to increase circulation during CPR |
US20100163043A1 (en) * | 2008-06-25 | 2010-07-01 | Hart William T | Self-contained oral ventilation device |
CA2686149C (en) * | 2008-11-17 | 2016-11-01 | The Metrohealth System | Combination lung ventilation and mucus clearance apparatus and method |
DE102009030819A1 (de) * | 2009-06-26 | 2011-01-05 | Msa Auer Gmbh | Künstliche Lunge |
US9724266B2 (en) | 2010-02-12 | 2017-08-08 | Zoll Medical Corporation | Enhanced guided active compression decompression cardiopulmonary resuscitation systems and methods |
US12016820B2 (en) | 2010-02-12 | 2024-06-25 | Zoll Medical Corporation | Enhanced guided active compression decompression cardiopulmonary resuscitation systems and methods |
DK2621569T3 (en) * | 2010-09-28 | 2017-07-31 | B&D Electromedical Ltd | treatment Device |
GB2485417B (en) * | 2010-11-15 | 2018-07-18 | Oellgaard Jensen Frede | Reversible proportional fluid control valve |
WO2012085792A2 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ventilator with integrated blower to provide negative or positive pressure in a ventilator system |
EP2686590B1 (en) * | 2011-02-15 | 2020-04-01 | Origin Medical Devices Inc. | Medical ventilator system with variable orifice rotary valve for controlling gas flow |
US8776792B2 (en) | 2011-04-29 | 2014-07-15 | Covidien Lp | Methods and systems for volume-targeted minimum pressure-control ventilation |
US8539952B2 (en) | 2011-05-13 | 2013-09-24 | Hill-Rom Services Pte. Ltd. | Mechanical insufflation/exsufflation airway clearance apparatus |
EP3560537B1 (en) | 2011-12-19 | 2021-03-24 | Zoll Medical Corporation | Systems for therapeutic intrathoracic pressure regulation |
US9993604B2 (en) | 2012-04-27 | 2018-06-12 | Covidien Lp | Methods and systems for an optimized proportional assist ventilation |
US9375542B2 (en) | 2012-11-08 | 2016-06-28 | Covidien Lp | Systems and methods for monitoring, managing, and/or preventing fatigue during ventilation |
US9795752B2 (en) * | 2012-12-03 | 2017-10-24 | Mhs Care-Innovation, Llc | Combination respiratory therapy device, system, and method |
US12080401B2 (en) | 2012-12-03 | 2024-09-03 | Metrohealth Ventures Llc | Combination respiratory therapy device, system and method |
CN105007977B (zh) * | 2013-03-07 | 2019-01-29 | 皇家飞利浦有限公司 | 阀门 |
US9358355B2 (en) | 2013-03-11 | 2016-06-07 | Covidien Lp | Methods and systems for managing a patient move |
US9811634B2 (en) | 2013-04-25 | 2017-11-07 | Zoll Medical Corporation | Systems and methods to predict the chances of neurologically intact survival while performing CPR |
US20140358047A1 (en) | 2013-05-30 | 2014-12-04 | ResQSystems, Inc. | End-tidal carbon dioxide and amplitude spectral area as non-invasive markers of coronary perfusion pressure and arterial pressure |
US10265495B2 (en) | 2013-11-22 | 2019-04-23 | Zoll Medical Corporation | Pressure actuated valve systems and methods |
WO2015101927A1 (en) * | 2014-01-06 | 2015-07-09 | Koninklijke Philips N.V. | Measuring flow in a respiratory therapy device |
WO2016117829A1 (ko) * | 2015-01-22 | 2016-07-28 | 주식회사 산청 | 인공호흡장치 |
EP3552649B1 (en) | 2015-04-02 | 2023-08-23 | Hill-Rom Services PTE. LTD. | Pressure control of respiratory device |
US10518048B2 (en) | 2015-07-31 | 2019-12-31 | Hill-Rom Services, PTE Ltd. | Coordinated control of HFCWO and cough assist devices |
WO2017144963A2 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | Trivikram | Respiratory care apparatus |
US11642479B2 (en) * | 2017-03-31 | 2023-05-09 | Trivikram. | Respiratory system |
US11446454B2 (en) * | 2017-11-03 | 2022-09-20 | Loewenstein Medical Technology S.A. | Device for respiratory therapy |
US11559643B2 (en) | 2017-11-14 | 2023-01-24 | Covidien Lp | Systems and methods for ventilation of patients |
EP3501583B1 (de) * | 2017-12-22 | 2021-05-26 | Löwenstein Medical Technology S.A. | Atemtherapiesystem |
US11517691B2 (en) | 2018-09-07 | 2022-12-06 | Covidien Lp | Methods and systems for high pressure controlled ventilation |
JP7352964B2 (ja) * | 2020-04-13 | 2023-09-29 | 日本気圧バルク工業株式会社 | 人工呼吸器システム |
EP4115929A1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-11 | Physio-Assist | Hospital device for stimulating tracheobronchial air |
CN117679627B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-11-29 | 南京诺令生物科技有限公司 | 主动脉内球囊供压装置、主动脉内球囊反搏系统及其驱动方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4397306A (en) * | 1981-03-23 | 1983-08-09 | The John Hopkins University | Integrated system for cardiopulmonary resuscitation and circulation support |
GB8501600D0 (en) * | 1985-01-22 | 1985-02-20 | Hayek Z | Infant ventilator |
US5526805A (en) * | 1993-11-03 | 1996-06-18 | Dryden Engineering Company, Inc. | In-line silencer for clean room breathing apparatus |
GB9410935D0 (en) * | 1994-06-01 | 1994-07-20 | Dranez Anstalt | Ventilator apparatus |
JP3898251B2 (ja) * | 1996-03-28 | 2007-03-28 | スズキ株式会社 | 人工呼吸器のダイヤフラム中立位置制御装置 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10374198A patent/JP3945902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1999
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101975221B1 (ko) * | 2017-12-29 | 2019-05-07 | (주)인터오션 | 호흡 장치를 포함한 다중압력 일체형 챔버 시스템 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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JPH11276588A (ja) | 1999-10-12 |
DE19914749C2 (de) | 2000-06-15 |
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