JPH02209157A

JPH02209157A - 人工呼吸器

Info

Publication number: JPH02209157A
Application number: JP2747789A
Authority: JP
Inventors: Kazufuku Nitsuta; 一福新田; Takayuki Okabe; 岡部　高之; Mitsuo Nemoto; 三雄根本
Original assignee: Metran Co Ltd
Current assignee: Metran Co Ltd
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1990-08-20
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2798259B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は人工呼吸器に関するものである。

（従来技術）人工呼吸器は、一般に、低周波での呼吸すなわち健康人
の呼吸回数とほぼ同一の回数で患者に強制的呼吸を与え
るものとなっている。より具体的には、吸気ガスの供給
源に連なる吸気通路と該吸気通路に連なる吸気通路とが
与えられて、吸気通路に設けた例えば電磁式の開閉弁を
所定の周期で開閉することにより、吸気ガスの間欠的な
供給が行なわれ、この間欠的な吸気ガスの供給サイクル
が１分間に２０回前後に設定される。このような呼吸状
態を、本出願では第１呼吸状態と呼ぶことにする。

一方、最近では、吸気ガスを連続的に供給しつつ、高周
波での呼吸例えば１秒間に１０回ないし３０回程度の回
数で呼吸させる人工呼吸器が開発され、本出廓人によっ
て既に実用化されている。

このような高周波振動による人工呼吸は、吸気ガスと患
者の肺との間でのガス変換を極めて効率的に行え、しか
も患者の肺を大きく膨縮させる必要のないことから、今
後の人工呼吸器として大いに注目を浴びている。このよ
うな呼吸状態を本出願では第２呼吸状態と呼ぶことにす
る。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、最近の医療の世界では、人工呼吸を行なって
いる最中に、前述した第１呼吸状態による人工呼吸と、
第２呼吸状態による人工呼吸とを選択的に行なうことが
できるようにしたものが望まれている。

しかしながら、従来の人工呼吸器は、上記第１呼吸状態
人工呼吸を行なうものと、第２呼吸状態で人工呼吸を行
なうものとは、全く別個独立した装置として構成されて
いる。したがって、呼吸状態を変更するには、人工呼吸
器の装置そのものを変更しなければならないのは勿論の
こと、患者に対する人工呼吸器の回路接続をも変更しな
ければならなかった。このことは、人工呼吸をかなり長
い時間中断しなければならないことになる。また、各呼
吸状態専用の人工呼吸器を互いに別個独立して設けるこ
とは、コスト上、スペース上等の観点からも不利となる
。

したがって、本発明の目的は、第１呼吸状態による人工
呼吸と第２呼吸状態による人工呼吸とを選択的に切換使
用できるようにした人工呼吸器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明にあっては次のような構成としであ
る。すなわち、吸気ガスをＩ「欠的に供給して低周波の
呼吸を行なわせる第１呼吸状態と、吸気ガスを連続的に
供給しつつ高周波の呼吸を行なわせる第２呼吸状態とを
選択的に切換えられるようにした人工呼吸器であって、吸気ガスの供給源に連なる吸気通路と、それぞれ前記吸
気通路に連なり、第１呼吸状態用の第１呼気通路および
第２呼吸状態用の第２呼気通路と、前記吸気通路に接続され、吸気ガスの供給を間欠的に行
なわせる状態と、吸気ガスの供給を連続的に行なわせる
状態とに切換えるための切換手段と、前記吸気通路に接続され、吸気ガスが連続的に供給され
るときに該吸気通路を流れる流量を小さなものに制限す
る流量調整手段と、前記吸気通路と第１呼吸通路と第２呼吸通路とを含む呼
吸通路に接続され、高周波の振動を与えるための加振手
段と、少なくとも前記加振手段よりも前記供給源側において前
記吸気通路に接続され、第２呼吸状態のときに作動され
て高周波の振動が該供給源側に伝達されるのを防止する
フィルタ手段と、それぞれ前記第１呼気通路に接続され
、前記第１呼吸状態のときに該第１呼気通路からの呼気
ガスの吐出圧を調整する第１圧力調整手段、および前記
第２呼吸状態のときに該第１呼気通路からの呼気ガスの
吐出を遮断する第１遮断手段と、それぞれ前記第２呼気
通路に接続され、前記第２呼吸状態のときに該第２呼気
通路からの吐出圧を調整する第２圧力調整手段、および
前記第１呼吸状態のきに該第２呼気通路からの呼気ガス
の吐出を遮断する第２遮断手段、を備えていることを特徴とする人工呼吸器、を備えた構
成としである。

上述のように構成された本発明による人工呼吸は、第１
呼吸状態とす条には、切換手段によって吸気ガスを間欠
的に供給する状態とし、流量調整手段によって吸気ガス
の流量を大きい状態とし、加振手段を停止させ、フィル
タ手段を非作動状態とし、第２遮断手段を遮断状態とす
ればよい。

また、第２呼吸状態とするには、切換手段によって吸気
ガスを連続的に供給する状態とし、流量調整手段によっ
て吸気ガスの流量を小さいものとし、加振手段およびフ
ィルタ手段を作動させ、第１遮断手段を遮断状態とすれ
ばよい。そして、フィルタ手段の作動によって、加振手
段によるガス振動が大きく減衰されることなく効果的に
行なわれることになる。すなわち、吸気通路側には、大
きな容積を占める機器類、例えば加湿器等が存在するの
が一般的であり、フィルタ手段が無いと、この大きな容
積中の吸気ガスまで不用に加振しなければならなくなっ
てしまう！なお、第１圧力調整手段によって、従来同様、第１呼吸
状態での人工呼吸時における平均圧力が調整され、また
第２圧力調整手段によって第２呼吸状態での人工呼吸時
における平均圧力が調整される。

（実施例）以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図において、ｌはアダプタである。このアダプタ１
は、患者の肺に接続される共通接続口ｌａと、それぞれ
この共通接続口１ａに連なる第１〜第４の４つの接続口
ｔｂ〜ｌｅを有する。第１の接続口１ｂには、吸気ガス
の供給源となる貯溜タンク２により伸びる吸気通路３が
接続されている。第２接続口１ｂには、第１［＋７吸状
態用の第１呼気通路４が、また第３接続口１ｄには第２
呼吸状態用の第２呼気通路５が接続されている。そして
、第４接続口１ｅには、圧力伝達通路６を介して圧力セ
ンサ７が接続されている。なお、上記タンク２には、こ
こから所定圧の吸気ガスが吸気通路３へ供給されるよう
に、調圧弁（図示略）等が付設されている。また、第２
呼気通路５は、他の通路３．４よりも有効開口面積が小
さくされている。

前記吸気通路３には、そのｔ流側（タンク２側）から下
流側へ順次、電磁式の開閉弁１１、可変絞り１２）逆止
弁１３ａを内蔵したボックス１３、加湿器１４．ロータ
リバルブ１５が接続されている。

上記開閉弁１１は、切換手段を構成するもので、所定サ
イクル（低周波サイクル）でのＯＮ、ＯＦＦにより、吸
気ガスを間欠的に供給、遮断する。また、開閉弁１１は
、ＯＮされ続けることにより、連続して吸気ガスを流す
。

上記可変絞り１２は、流量調整弁を構成するもので、吸
気通路３を流れる吸気ガスの流量を大小に変更する。勿
論、第１呼吸状態のときは吸気ガスの間欠的な作動のた
め比較的多用に流れるようにされ、また第２呼吸状態の
ときは吸気ガスの連続的な供給のため比較的少屓流れる
ようにされる。

上記ボックス１３は、吸気ガスの加湿器１４側への流れ
を常時許容する。そして、このボックス１３には、通路
１６を介して一種のアキュムレータとして機能するエア
バッグ１７が接続されている。そして、ボックス１３側
からエアバッグ１７側への流れが、逆止弁１３ａによっ
て阻１ヒされる。

上記加湿器１４は、従来同様、吸気ガスを加湿するもの
であり、これに加えて吸気ガスを加温するようにもなっ
ている。

上記ロータリバルブ１５は、フィルタ手段を構成するも
ので、第１呼吸状態のときは、その弁体１５ａが第２図
に示す状態となって、吸気ガスは弁体１５ａ周囲の大き
な空間１５ｂを通るように、すなわち吸気通路３の有効
開口面積を十分大きくする。また、第２呼吸状態のとき
には、その弁体１５ａが第１図の示す状態となって、吸
気ガスは弁体１５ａに形成された小さな有効開口面積を
有する連通口（オリフィス）１５ｃを通って流れる。弁
体１５ａが第１図に示す状態となったときが、フィルタ
手段としてのロータリバルブ１５が作動したときであり
、このときは、アダプタｌ側のガスが高周波振動される
も、この高周波振動がロータリバルブ１５よりも上流側
へは伝達されないことになる（ローパスフィルタとして
作用）。

前記第１呼気通路４には、加振手段としでの加振装置２
１が接続されている。この加振装置２１は、ピストン機
構２２と、このピストン機構２２を往復駆動するための
駆動手段としてのりニアモータ２３と、を有する。

このピストン機構２１は、シリンダ２４とこの内部に摺
動自在に嵌挿されたピストン２５とを有し、このピスト
ン２５によってシリンダ２４内に作動室２６が画成され
ている。そして、この作動室２６が、第１呼気通路３の
一部をも構成している１、すなわち、シリンダ２４には
、それぞれ作動室２６に開口する第１、第２の２つのボ
ート２７．２８が形成されて、一方のボ”−ト２７に第
１呼気通路４が接続される一方、他方のボート２８が当
該第１呼気通路４の出口ボートを構成している。

上記出口ボート２８には、第１圧力調整手段および第１
遮断手段としての制御弁２９が設けられている。この制
御弁２９は、ダイヤフラム式とされて、ケーシング３０
と該ケーシング内に圧力室３１を画成するダイヤフラム
３２とを有し、該ダイヤフラム３２が出口ボート２８に
臨んでいる。

上記圧力室３１にはパイロット通路３３が連なり、この
パイロット通路３３には圧力調整弁３４が接続されてい
る。これにより、圧力調整弁３４で圧力室３１に対する
信号用エア圧を調整することによって、出口ボート２７
の開弁圧が調整される。そして、この開弁圧は、第１呼
吸状態のときは比較的小さい値とされて、当該第１呼吸
状態における第１呼気通路４からの吐出圧が調整される
（第１圧力調整手段として機能）。また、第２呼吸状態
のときは、出口ボート２７の開弁圧が大きくされて、呼
吸通路内の圧力が異常上昇するのが防出される（第１遮
断手段として機能）。

前記第２呼気通路５には、第２圧力調整手段および第２
遮断手段としての制御弁４１が接続されている。この制
御弁４１は、スプール式とされて、ケーシング４２とこ
の内部に摺動自在に嵌挿されたスプール４３とを何する
。ケーシング４２には、スプール４３のストローク方向
一端側において、第２呼気通路５が連なる人口ボート４
４が開口され、ストローク方向他端側においてボート４
５が開口されている。また、ケーシング４２には、スプ
ール４３の径方向において、大気に開放された出口ボー
ト４６が開口されると共に、ホト４７が開口されている
。−・方、スプール４３には、出口ボート４４側端部に
おいて弁部４３ａが形成され、この弁部４３ａが、スプ
ール４３の摺動に応じて出口ボート４４の内周縁に形成
された弁座４２ａに離着座される。そして、スプール４
３は、リターンスプリング４８によって、弁部４３ａが
弁座４２ａから離間される方向に付勢されている。この
弁部４３ａが弁座４２ａから離間したときに入口ボート
４４が出口ボート４６と連通され、逆に弁部４３ａが弁
座４２　ａに着座したときに一ヒ記両ボート４４と４６
とが遮断される（第２遮断手段として機能−第３図参照
）。なお、スプール４３の摺動（弁部４３　ａの弁座４
２ａに対する離着座）は、前記ボート４５から後述する
信号用エア圧を供給、遮断することにより切換えられる
。

前記スプール４３には、入口ボート４４に向けて伸びる
小径のノズル部４３ｂが形成されると共に、このノズル
部４３ｂを前記ボート４７と連通させる連通路４３ｃが
形成されている。これにより、入口ボート４４が出口ボ
ート４６と連通している第１図の状態で、ボート４７か
らエアを供給すると、このエアがノズル部４３ｂより噴
射され、この噴射されるエア圧の調整により、第２呼気
通路５からの吐出圧が調整される（第２圧力調整手段と
して機能）。

前記制御弁４１に対しては、三方切換弁４９が付設され
ている。この三方切換弁４９には１通路５０から常時所
定圧のエアが供給されており、三方切換弁４９の切換態
様に応じてこのエアが、通路５１を介して前記ボート４
７に供給される状態と（第２呼吸状態）、通路５２を介
して前記ボート４５に供給される状態（第１呼吸状態）
とに切換えられる。そして、通路５１あるいは５２に対
する供給エア圧は、電空コンバータ５３によって調整さ
れる。

上記通路５２からは通路５２ａが分岐されて、この分岐
通路５２ａが、前記エアバッグ１７用の通路１６に接続
されている。そして、この分岐通路５２ａには、可変絞
り５４が接続されている。

この可変絞り５４の調整により、少なくとも第１呼吸状
態のとき、エアバッグ１７内に所定量のエアが貯留され
る。

第１図中Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成され
た制御ユニットである。この制御ユニットＵには、前記
圧力センサ７からの信号の他、スイッチ６１〜６４から
の信号が入力される。また、制御ユニットＵからは、前
記各吸気類１１．１２．１５．２３．３４．４９．５３
．５４に出力される。上記スイッチ６１〜６４のうち、
スイッチ６１は、第１呼吸状態と第２呼吸状態との選択
を行うためのものである。スイッチ６２は、第２呼吸状
態での加振周波数（ｌＯＨｚ〜３０Ｆ１Ｚで無段階）を
指令するものである。スイッチ６３は、リニアモータ２
３の往復ストローク量を指令するものである。スイッチ
６４は、アダプタ１内での平均圧力を指令するものであ
る。

次に、以上のような構成の作用について説明する。

■第２呼吸状態このときは、リニアモータ２３が駆動されて、呼吸回路
に高周波振動が与えられる。このときのピストン２５の
往復同回数が高周波振動の振動数（Ｉ　Ｏ）（ｚ〜３０
　Ｈ７，）を決定し、また往復のストローク晴が、与え
る振動の仕事量となる（患者の肺の８晴に応じて設定）
。この第２呼吸状態では、各機器類の作動状態は次のよ
うにされる。先ず、開閉弁１１は開状態のままに保持さ
れる。可変絞り１２は流量を制限すべく小さい開度とさ
れる。ロータリバルブ１５は高周波振動が加湿器１４等
の上流側に伝達されるのを防止すべく、第１図の状態と
される。圧力調整弁３４は、大きなエア圧を圧力室コ３
１に供給して、制御弁２９を安全弁（リリーフ弁）とし
て機能させる。三方切換弁５０は、エアを通路５１側に
供給して、通路５２側を大気へ開放させる。これにより
、制御弁４１は、第１図に示すように、入口ボート４４
と出口ボート４６とを連通させた状態で、ノズル４３ｂ
からエアを噴射する。この噴射エア圧は、圧力センサ７
で読出される圧力が指定圧力（平均圧力）となるように
電空コンバータ５３をフィードベック制御することによ
って調整される。

■第１呼吸状態このときは、リニアモータ２３が停止Ｆされる他（ピス
トン２５が例えば第１図左方ストローク端となる位置で
停止）、各機器類の作動は次のようにされる。先ず、開
閉弁１１は、健康人の自然の呼吸回数に応じたサイクル
（１分間に２０回程度）で、開と閉とが繰り返される。

可変絞り１２は、流量を大きくすべく、開度が大きくさ
れる。

ロータリバルブ１５は、第２図に示すようにされる。三
方切換弁５０は、エアを通路５２側へ供給する方向に切
換えられる。これにより、スブール４３が第３図のよう
になって、第２呼気通路５が閉じられ、またノズル部４
３ｂからのエア噴射も行なわれないものとなる。圧力調
整弁３４は、圧力センサ７で検出される圧力が指定圧力
（平均圧力）となるようにフィードバック制御される。

なお、患者自身が呼吸動作をして吸気ガスが不足するよ
うなときは、逆止弁１３ａが開かれて、エアバッグ１７
内のエアがアダプタ１側へと供給される。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含むものである。

■第２呼気通路５を第１呼気通路４と並列に設けること
なく、該第１呼気通路４から分岐させて構成するように
してもよい。

■加振装置２１は、第１呼気通路４に限らず、第２呼気
通路５あるいは吸気通路３に接続することもできる。勿
論、加振袋＠２１は、アダプタ１の極力近傍に接続する
のが、患者の肺に対する高周波振動を効果的に行なわせ
る上で好ましいものである。

■加振装置２１は適宜の形式のもの、例えば回転式送風
器としてのフロアとロータリ式の切換バルブとを設けて
、切換バルブによって、呼吸回路をブロアの吸込口と吐
出口とを交互に連通させることにより加振することもで
きる。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、第１呼吸
状態と第２呼吸状態との間での切換えを容易かつ速やか
に行うことができる。また、第１呼吸状態用と第２呼吸
状態用との各人−［呼吸器において共通化し得る機器類
も多数存するため、これ等を別途独立して設置する場合
に比してコスト士、スペース上等の観点からも有利とな
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。第２図、第３図は主要機器類について第１図に示す態様
とは異なる作動態様を示す図。ｌ：アダプタ（患者接続用）２：タンク（吸気ガス供給源）３：吸気通路４：第１呼気通路５：第２呼気通路ｌｌ：開閉弁（切換手段）１２：可絞り（流量調整手段）１４：加湿器１５：ロータリバルブ（フィルタ手段）２１：加振装置２２：ピストン機構２３：リニアモータ２９：制御弁（第１圧力調整手段、第１遮断手段）４１：制御弁（第２圧力調整手段、第２遮断手段）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸気ガスを間欠的に供給して低周波の呼吸を行な
わせる第１呼吸状態と、吸気ガスを連続的に供給しつつ
高周波の呼吸を行なわせる第２呼吸状態とを選択的に切
換えられるようにした人工呼吸器であって、吸気ガスの供給源に連なる吸気通路と、それぞれ前記吸気通路に連なり、第１呼吸状態用の第１
呼気通路および第２呼吸状態用の第２呼気通路と、前記吸気通路に接続され、吸気ガスの供給を間欠的に行
なわせる状態と、吸気ガスの供給を連続的に行なわせる
状態とに切換えるための切換手段と、前記吸気通路に接続され、吸気ガスが連続的に供給され
るときに該吸気通路を流れる流量を小さなものに制限す
る流量調整手段と、前記吸気通路と第１呼吸通路と第２呼吸通路とを含む呼
吸通路に接続され、高周波の振動を与えるための加振手
段と、少なくとも前記加振手段よりも前記供給源側において前
記吸気通路に接続され、第２呼吸状態のときに作動され
て高周波の振動が該供給源側に伝達されるのを防止する
フィルタ手段と、それぞれ前記第１呼気通路に接続され、前記第１呼吸状
態のときに該第１呼気通路からの呼気ガスの吐出圧を調
整する第１圧力調整手段、および前記第２呼吸状態のと
きに該第１呼気通路からの呼気ガスの吐出を遮断する第
１遮断手段と、それぞれ前記第２呼気通路に接続され、
前記第２呼吸状態のときに該第２呼気通路からの吐出圧
を調整する第２圧力調整手段、および前記第１呼吸状態
のきに該第２呼気通路からの呼気ガスの吐出を遮断する
第２遮断手段、を備えていることを特徴とする人工呼吸器。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記吸気通路に加湿器が接続され、前記フィルタ手段が該加湿器の下流側に配置されている
もの。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記切換手段が
開閉弁によつて構成されているもの。
（４）特許請求の範囲第１項において、前記流量調整手
段が可変絞りによって構成されているもの。
（５）特許請求の範囲第１項において、前記フィルタ手段が、前記第１呼吸状態に前記吸気通路
の有効開口面積を大きくし、前記第２呼吸状態のときに
該吸気通路の有効開口面積を小さくする切換弁によって
構成されているもの。