JPH0131233Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、患者の呼吸器内に新鮮な呼吸用ガス
を供給するための人工呼吸装置に関するもので、
特に、高頻度で往復駆動されるピストンによつ
て、呼吸用ガスに高頻度振動を生じさせるように
した、高頻度人工呼吸装置に関するものである。

（従来の技術） 呼吸器系障害等の患者には、人工呼吸が施され
る。その場合、呼吸器内に供給する呼吸用ガス
を、通常の呼吸数より著しく高い頻度で振動させ
るようにすると、肺の内圧を上昇させずに、その
酸素・炭酸ガス交換機能を高めることができると
いうことが知られている。

そこで、呼吸用ガスを高頻度で振動させるよう
にした高頻度人工呼吸装置が種々提案されてい
る。

第４図は、従来のそのような高頻度人工呼吸装
置の一例を示すものである。

この図に示されているように、人工呼吸装置の
主管路１は、その一端がシリンダ２に接続されて
いる。このシリンダ２内に設けられたピストン３
は、リニアモータ４によつて、４〜30Hzの高頻度
で往復駆動されるようになつている。主管路１の
他端は、ローパスフイルタ５に接続されている。
このローパスフイルタ５は、ラビリンス状の通路
５ａを有し、その通路５ａの端末部を排気口５ｂ
によつて外気に開放したもので、高速の流れに対
しては大きな抵抗を示すが、ゆつくりとした流れ
はスムーズに通すようになつている。

また、主管路１の中間部にはガス供給管６が接
続されており、呼吸用ガス源（図示せず）から送
られる新鮮な呼吸用ガスが、加湿器７によつて加
湿された後、そのガス供給管６を通して主管路１
内に供給されるようになつている。その供給量
は、通常、１分間に５〜７程度とされている。

ローパスフイルタ５内には、同じ呼吸用ガス源
から供給される呼吸用ガスを噴出するベンチユリ
ノズル８が設けられている。このベンチユリノズ
ル８は、主管路１から流出するガスに対して反対
方向にガスを噴出するもので、それによつて主管
路１内が大気圧より高い圧力となるようにされて
いる。一方、主管路１には、その内部の圧力が所
定値より高くなつたとき開くバルブ９が設けられ
ている。そして、主管路１内の圧力は圧力モニタ
１０によつて監視され、その圧力に応じて、ベン
チユリノズル８から噴出する呼吸用ガスの量が制
御されるようになつている。こうして、主管路１
内の圧力は、大気圧よりやや高い適正範囲の大き
さに維持されるようになつている。

更に、主管路１の中間部には、コネクタ１１が
設けられている。このコネクタ１１は、主管路１
から分岐するチユーブ接続管１２を有するもの
で、そのチユーブ接続管１２には、患者の呼吸
器、例えば気管１３内に挿入される気管内チユー
ブ１４が接続されるようになつている。

このように構成された人工呼吸装置において
は、主管路１内には連続的に新鮮な呼吸用ガスが
供給され、ローパスフイルタ５を通して排出され
る。すなわち、主管路１内は、常に呼吸用ガスが
充満した状態に保たれる。したがつて、ピストン
３を高頻度で往復駆動すると、主管路１内の呼吸
用ガスが高頻度振動をすることになる。その振動
は、ローパスフイルタ５によつて遮られるので、
外部に放出されることはない。

このように主管路１内に高頻度振動が生じる
と、その振動が気管内チユーブ１４及び患者の気
管１３を通して患者の肺１５に伝えられる。した
がつて、肺１５内のガスが高頻度振動をすること
になり、そのガスの拡散が促進されて、肺１５の
酸素・炭酸ガス交換機能が良好に働くようにな
る。

患者が自発呼吸すると、その呼気はローパスフ
イルタ５を通して外部に排出される。その場合、
呼気の流れはゆつくりとしたものであるので、ロ
ーパスフイルタ５によつて抵抗を受けることはな
い。

このような高頻度人工呼吸装置において、従来
は、そのシリンダ２内のピストン３は、通常のシ
リンダユニツトと同様に、ピストンリング３ａを
介してシリンダ２の内面に摺接するものとされて
いた。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、このような人工呼吸装置は、１回の
治療において平均１週間、長い場合には１か月以
上もの長期にわたつて連続運転されるものであ
る。したがつて、人工呼吸装置には耐久性が特に
要求される。

しかしながら、従来の高頻度人工呼吸装置のよ
うに、シリンダ２とピストン３との間をピストン
リング３ａによつてシールするようにしたもので
は、ピストン３が高頻度で往復駆動されるので、
シリンダ２の内面やピストンリング３ａが摩耗す
ることは避けられない。したがつて、耐久性を高
めることは難しい。しかも、そのような摩耗が生
じると、その摩耗粉が主管路１内の呼吸用ガスに
混ざり、患者の肺１５に入つてしまう恐れがあ
る。

また、そのようなものでは、シリンダ２とピス
トンリング３ａとの摩擦によつて熱が発生するの
で、シリンダ２やピストン３の冷却機構が必要と
なつている。そのために、その構造も複雑なもの
となつている。

シリンダ２の内面を潤滑することができればよ
いのであるが、シリンダ２内には呼吸用ガスが導
入され、患者の肺１５に連通するようにされてい
るので、潤滑剤を使用することもできない。

本考案は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、構造が簡単で、しかも
耐久性の高い高頻度人工呼吸装置を得ることであ
る。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案では、高頻
度人工呼吸装置の主管路内に高頻度振動を発生さ
せるピストンのピストンリングとして、その外径
がシリンダ内径よりある程度小さいものを用いる
ようにしている。そして、主管路内に呼吸用ガス
を供給するガス供給管を、気管内チユーブが接続
されるチユーブ接続管に接続するようにしてい
る。

（作用） このように構成することにより、シリンダ内面
とピストンリングとの間にはすきまが形成される
ので、これらが摩耗することはなくなる。しか
も、ピストンの往復動によつて、主管路内の呼吸
用ガスを高頻度振動させることはできる。

そして、そのようなすきまを設けることによつ
てシリンダとピストンとの間からガスがリークす
ることになるが、ガス供給管が患者の口元に近い
チユーブ接続管に接続されているので、患者に対
する呼吸用ガスの供給量は十分に確保される。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の実施例を説明す
る。

図中、第１図は本考案による高頻度人工呼吸装
置の一実施例を示すシステム図である。なお、こ
の実施例において、その基本的構造は第４図に示
された従来のものと同様であるので、対応する部
分には同一の符号を付すことにより、その詳細な
説明は省略する。

第１図から明らかなように、シリンダ２内で往
復駆動されるピストン３のピストンリング３ａ
は、その外径がシリンダ２の内径より小さくされ
ている。したがつて、ピストンリング３ａとシリ
ンダ２の内面との間には、すきまｒが形成されて
いる。そのすきまｒの大きさは、0.05〜0.15mm程
度とされている。

また、主管路１に呼吸用ガスを供給するガス供
給管６は、主管路１から分岐するチユーブ接続管
１２に接続されている。

その他の構成は、第４図のものと同様である。

このように構成された高頻度人工呼吸装置にお
いては、呼吸用ガス源から１分間に５〜７程度
の割合で新鮮な呼吸用ガスが供給され、加湿器７
によつて加湿された後、ガス供給管６を通してチ
ユーブ接続管１２に導かれる。そして、そのガス
は、気管内チユーブ１４及び患者の気管１３を通
して肺１５に導入されるとともに、主管路１及び
シリンダ２内に充満し、ローパスフイルタ５を通
して外部に排出される。

そこで、モータ４によりピストン３を高頻度で
往復駆動すると、シリンダ２内のガスが膨張収縮
し、主管路１内のガスに高頻度の振動が発生す
る。そして、その振動が患者の肺１５内に伝えら
れる。

このとき、シリンダ２の内面とピストン３のピ
ストンリング３ａとの間にはすきまｒがあり、そ
のすきまｒを通してガスがリークするが、そのす
きまｒは比較的小さいので、主管路１内には確実
に振動を発生させることができる。そして、その
リーク量は、すきまｒが0.05〜0.15mm程度であれ
ば、水柱15cmの圧力の下においても、１分間に２
以内に抑えられる。主管路１には１分間に５〜
７程度の新鮮なガスが常時供給されており、し
かも、もともと主管路１はローパスフイルタ５を
介して外気に開放されているので、通常はその程
度のガスがリークしても実用上問題となることは
ない。

ところで、患者から人工呼吸装置を離脱させる
ときには、呼吸用ガス源からの呼吸用ガスの供給
量を徐々に低減させる。そのとき、ガス供給管６
がシリンダ２に近い位置に接続されていると、供
給される新鮮なガスがシリンダ２側から流出して
しまい、患者に送られるガス量が不足することに
なる。しかしながら、本考案では、そのガス供給
管６が、患者の口元に近いチユーブ接続管１２に
接続されているので、そのようなときにも、患者
に供給される新鮮ガスの量は十分に確保される。

このようにして、ピストン３のピストンリング
３ａをシリンダ２の内面に接触させなくても、人
工呼吸装置を確実に働かせることができる。した
がつて、シリンダ２の内面やピストンリング３ａ
の摩耗を防止することができ、その耐久性を高め
ることができる。また、ピストンリング３ａとシ
リンダ２の内面との間に摩擦熱が生じることもな
いので、その冷却機構が不要となり、シリンダ２
やピストン３の構造を簡単なものとすることがで
きる。更に、モータ４に要求されるパワーも低減
され、小型モータを用いることができるようにな
るので、装置全体をコンパクトなものとすること
ができる。

第２図は、本考案による人工呼吸装置の他の実
施例を示すシステム図である。

この実施例においては、コネクタ１１のチユー
ブ接続管１２に他のチユーブ１６が接続され、そ
のチユーブ１６の先端に他のチユーブ接続管１７
が取り付けられている。そして、そのチユーブ接
続管１７に気管内チユーブ１４が接続されるよう
になつている。すなわち、これらチユーブ接続管
１２，１７及びチユーブ１６によつて、主管路１
から分岐する１本の長いチユーブ接続管が形成さ
れている。ガス供給管６は、その先端側のチユー
ブ接続管１７に接続されている。したがつて、主
管路１からの分岐部とガス供給管６の接続部との
間は十分に長くされている。

その他の構成は第１図の実施例と同様であるの
で、対応する部分に同一の符号を付すことによ
り、その説明は省略する。

このように構成された人工呼吸装置において
は、ガス供給管６の接続部が主管路１の分岐部か
ら十分に離れているので、ガス供給管６から供給
される新鮮な呼吸用ガスが主管路１を通して流出
することは、より一層抑制されるようになる。す
なわち、肺１５への新鮮ガスの供給効率が高ま
り、呼吸用ガス源からの新鮮ガスの供給量を低減
させることができる。

主管路１の分岐部からガス供給管６の接続部ま
でのチユーブ接続管の長さは、３〜20cm程度とす
ればよい。その長さが長すぎると、主管路１内の
振動が肺１５に十分に伝えられなくなつてしま
う。

本考案者らは、このような人工呼吸装置に模擬
肺を接続して、そのガス供給効果を確かめる実験
を行つた。その実験では、ガス供給管６から１分
間に１の流量で純粋酸素ガスを供給し、時間経
過に伴う模擬肺内の酸素濃度を測定することとし
た。そのときの主管路１内の圧力は水柱15cmで、
シリンダ２からは１分間に４のリークが生じる
ように設定した。

このような同一条件の下で、ガス供給管６が、
（）主管路１の分岐部から15cm離れた位置に接
続された第２図の実施例に相当するもの、（）
コネクタ１１のチユーブ接続管１２に接続された
第１図の実施例に相当するもの、（）第４図の
従来例のように主管路１の中間部に直接接続され
たもの、のそれぞれについての実験を行つた。

第３図は、その実験結果を示すグラフである。

この図から明らかなように、（）の従来例の
ようにガス供給管６を主管路１に直接接続したも
のでは、シリンダ２から大量にガスがリークする
と、ガス供給管６からかなりの新鮮ガスが供給さ
れない限り、肺に新鮮ガスを十分に供給すること
ができない。これに対して、ガス供給管６を主管
路１から分岐するチユーブ接続管に接続した場合
には、（）のようにそのチユーブ接続管の長さ
が短い場合にも、肺内の新鮮ガスの濃度を十分に
高めることができる。そのチユーブ接続管の長さ
を（）のように十分に長くすると、肺内の新鮮
ガスの濃度が更に短時間でより高められることが
わかる。

このように、主管路１から分岐する気管内チユ
ーブ１４接続用のチユーブ接続管にガス供給管６
を接続するようにし、その主管路１からの分岐部
とガス供給管６の接続部との間の長さを十分に長
くすることによつて、シリンダ２から比較的大量
のガスがリークする場合にも、ガス供給管６から
供給される新鮮な呼吸用ガスを肺１５内に導入さ
せることが可能となる。

なお、上記実施例においては、ローパスフイル
タ５がラビリンス状の通路５ａを有するものとし
ているが、ローパスフイルタ５としては、その
他、細長いチユーブを渦巻状に巻き付けたもの
や、呼吸用ガスを逆方向に噴出させることによつ
て高頻度の振動の放出を阻止するようにしたチヤ
ンバ型のもの等を用いることもできる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、主管路内のガスに高頻度振動を発生させるピ
ストンのピストンリングを、シリンダ内径より小
さい外径のものとして、そのピストンリングがシ
リンダ内面に摺接しないようにしているので、こ
れらが摩耗することが防止され、耐久性の高いも
のとすることができる。しかも、その間のすきま
は小さくてよいので、主管路内のガスには確実に
高頻度の振動を生じさせることができる。

また、ピストンリングとシリンダ内面とが摺接
しないので、それらの間に摩擦熱が生じることも
なくなる。したがつて、その冷却機構が不要とな
り、構造を簡単なものとすることができるように
なる。更に、ピストンリングとシリンダ内面との
間の摩擦がなくなることにより、ピストンを駆動
するリニアモータ等の所要馬力が小さくてすむよ
うになり、装置全体を安価なものとすることがで
きる。

そして、呼吸用ガスを供給するガス供給管を、
患者の口元に近い気管内チユーブ接続用のチユー
ブ接続管に接続するようにしているので、ピスト
ンとシリンダとの間からガスがリークしても、患
者には新鮮な呼吸用ガスを確実に供給することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による高頻度人工呼吸装置の
一実施例を示すシステム図、第２図は、本考案に
よる高頻度人工呼吸装置の他の実施例を示すシス
テム図、第３図は、本考案による高頻度人工呼吸
装置の効果を確認するために行つた実験結果のグ
ラフ、第４図は、従来の高頻度人工呼吸装置の一
例を示すシステム図である。 １……主管路、２……シリンダ、３……ピスト
ン、３ａ……ピストンリング、４……リニアモー
タ、５……ローパスフイルタ、６……ガス供給
管、１２……チユーブ接続管、１４……気管内チ
ユーブ、１６……チユーブ、１７……チユーブ接
続管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 高頻度で往復駆動されるピストンを有するシ
   リンダに一端が接続され、他端がローパスフイ
   ルタを介して外気に開放された主管路と、 その主管路内に呼吸用ガスを供給するガス供
   給管と、 前記主管路から分岐し、患者の呼吸器内に挿
   入される気管内チユーブが接続されるチユーブ
   接続管と、 を備えた高頻度人工呼吸装置において； 前記ピストンのピストンリングの外径が、前
   記シリンダの内面との間に所定量のすきまが形
   成される程度にそのシリンダの内径より小さく
   されているとともに、 前記ガス供給管が、前記チユーブ接続管に接
   続されていることを特徴とする、 高頻度人工呼吸装置。 (2) 前記チユーブ接続管の、前記主管路からの分
   岐部と前記ガス供給管が接続される接続部との
   間の長さが十分に長くされている、 実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の高頻度
   人工呼吸装置。