JPH0317502B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、人工呼吸装置に於ける吸気開始時期
を制御するためのセンサーの構成に関する。

［従来の技術］ 従来、呼吸筋の疾病、肺呼吸の疾病などによつ
て有効に換気し得ない状態に陥つた場合に、呼吸
を介助又は人工的に行わせるのに人工呼吸装置が
利用されてきたが、そのうちの従量式人工呼吸装
置では、呼吸量がよく判り、呼吸が停止したり、
減つたりしても早期に発見できると共に、換気量
を容易に調節できることから安全性が高いという
ことで多用されるに至つている。

この従来の従量式呼吸装置では、第１９図に示
すように、この装置本体からの吸気管６及び呼気
管７が吸気状態と呼気状態とを弁別する機能有す
る分岐管５を介して単一の気管チユーブ８と連接
され、またこの気管チユーブ８の口端８ａ近傍に
は周回状にカフ５０が設けられてなる。このカフ
５０は連通するチユーブ５１を介して膨縮され
る。

上記した従来装置を使用するに際しては第１９
図に示すように、カフを収縮させた状態５０′で
気管チユーブ８を気管５２内に挿入し、その後に
カフ５０を膨張させて気管５２を閉じて気道内圧
を気管チユーブ８内と一致させ、その気道内圧が
設定値以下となつたときに設定させた一回量の酸
素等（例えば、500〜700c.c.／回）が吸気管６内に
送気するように機能動作する。

なお、子供の場合は、カフ５０を使用すると、
気管チユーブ８の抜去後にその部分が挟窄化して
危険なためカフ５０の使用ができず、気道内圧を
計測すること自体が難しいため、一般には、定常
流式乃至はタイムサイクル式と呼ばれる回路内に
常に酸素を流して子供が自由に吸気し得るように
しつつ、一分間に５〜40回程度の範囲で呼気バル
ブを閉じ、この時のみ強制的に呼吸させるという
方法が採用されている。

［本発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来の従量式人工呼吸装置の用法に関
し、調節呼吸時に於いては問題が少ないが、離脱
期に入り、間欠的強制呼吸や持続的陽圧呼吸モー
ドになると患児がうまく同調できないことが多
い。この原因として、新生児や乳児では筋力自体
が弱くしかもカフなし気管チユーブを使用するた
め喉頭からのリークが避けられず、回路内の容量
が相対的に大きいことも加わつて患児が吸気努力
をしても気道内圧が十分低下せず、そのために吸
気弁を開くことができないか或いはタイミングが
遅れることにあると考えられる。また肺の状態の
悪い新生児、乳児の開心術後例では、その肺のコ
ンプライアンスの低さに加えて胸部骨格の未発達
なため、患児が横隔膜を収縮させても横隔膜付着
部の胸郭が陥凹し有効な呼吸運動が妨げられると
いう問題点があつた。

一方、前記した定常流方式の人工呼吸装置で
は、呼吸量のモニターが不正確であり、肺の状態
が変化すれば換気量を変動させる必要があるた
め、重症患者に対しての適用ができない場合があ
るという問題点がある。

本発明の目的は、上記した諸問題点の解消に応
じ、特に生後６ケ月未満の新生児、乳児に対して
適用することが可能な人工呼吸装置に於ける送気
開始時期の制御のためのセンサーを提供するにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記した目的を達成するため、生後６
ケ月未満の新生児、乳児について吸気早期に認め
られる身体表面上の陥凹及び膨隆の現象の知見に
基づいて、人工呼吸装置の制御用センサーにつ
き、次のように構成した。

即ち、人工呼吸装置に於ける入力信号に応じて
各種ガスボンベから酸素等を気管チユーブに送り
込むように制御する制御部に信号入力すべく連結
される装置が、胸郭運動による人体表面上の陥凹
又は膨隆に伴つて圧力差として感知しこれを信号
として出力する機能を有するセンス部と、このセ
ンス部を前記陥凹部位又は膨隆部位上に固定する
固定部材と、前記センス部の出力信号を前記制御
部に伝導する伝導部とからなることを特徴とす
る。

胸郭運動による人体表面上の陥凹は、生後６ケ
月未満の新生児、乳児の肋間及び胸骨上窩にて、
特に横隔膜付着部の肋間にて顕著に生じ、その程
度は子供の体格や重症度により約２〜10mmの陥凹
を示す。なお、その発生原因は、呼気の開始に合
わせて横隔膜を下動させて肺を拡張させるという
本来の呼気のため中々肺が膨らまず、結果的に横
隔膜が付着する部分が内側へ引つぱられ、かつ胸
部が未だ柔軟なためと考えられる。このため、こ
の陥凹現象は吸気の開始時期にほぼ一致して生じ
るのである。また膨隆は、上記した呼吸の開始に
伴う横隔膜の下動によつて上記の陥凹に比して
やゝ遅れて腹部の中心付近に生じ、その膨隆の度
合いも約２〜10mmの程度である。

本発明の前記したセンス部としては、先ず、固
形タイプのものに関し、膨縮可能な外郭とこの外
郭部を定形に維持すべく柔軟質のスペーサーを内
装したもの、また圧力差を直接的に電気信号に変
換して捉えるダイオード、感圧トランジスタ等の
固体センサーを通用することができるほか、身体
上に取り巻かれるベルト上に備えられるべき可変
抵抗器等の機能部材であつて上記ベルトの長手方
向に沿つた長さの変化を捉えるものであつてベル
ト上の所定位置にスペーサーを有するものを含
む。またこの機能部材は電気的諸量の変化を検知
するものであつて、インピーダンスの変化を捉え
る可変抵抗器のほか、インダクタンスの変化を捉
えるソレノイドコイルを含む。その他のセンス部
として、内圧の変化を検知するものであるが、そ
の内圧に応じてその外形を自在に変形するバルン
センサーであつてもよい。

なお、前記した固形タイプのセンサーが適用さ
れる場合にあつては、このセンサー上であつて前
記固定部材との間に弾性部材を介在させた構成を
も本発明は含む。この弾性部材の例としてはガー
ゼを折り重ねたもの、スポンジ等がある。

また、固定部材としては、前記センス部を前記
した陥凹部又は膨隆部上に固定してその周辺に粘
着固定される通常の粘着テープであつてもよい
し、またテープ片状の硬質プラスチツク板等の一
片面上の両端部乃至は全面部に粘着層を形成した
ものであつてもよい。また上記したプラスチツク
板を弾性材で形成し、これを偏平状若しくは中央
部が凹形を呈するように変形して用いることがで
きる。その他身体上に取り巻くことができるベル
トであつてもよい。

なお、本発明に於いて、上記したセンス部と、
弾性部材と及び固定部材とは予め一体的に固定さ
れることを要件としない。

また、伝導部は、センス部が前記の固定センサ
ー又は可変抵抗器等の機能部材からなる場合には
電線等の伝導材であり、この電導材の至端には人
工呼吸装置本体の制御部上のターミナルに接続さ
れるコネクタを備えることができる。またセンス
部が前記したバルンセンサーである場合には、チ
ユーブ管等の気管材により伝導部が形成される。
この気管材はセンス部であるバルン内に通ずる状
態で連結される。この気管材の至端には人工呼吸
装置本体上のトランスデユーサーに接続し得るコ
ネクタ部を設けることができる。この場合、コネ
クタ部が接続される上記した制御部側に気圧変化
を電気的信号に変換するトランスデユーサーを内
蔵させておくことが必要である。

［作用］ 本発明に係る人工呼吸装置の制御用センサーに
於けるセンス部は人体表面上に現れる一定部位の
陥凹又は膨隆の現象を感知するから、この陥凹及
は膨隆の発生が患者の吸気開始早期にほぼ一致す
ることと相俟つて、患者の呼吸動作につき人工呼
吸装置に対する初期設定量に応じて過不足なく酸
素等を供給することができる。

また、センス部は人体表面上の一定の挟小な部
位に現れる陥凹又は膨隆の現象を検知するもので
あるから、センス部に対する固定も陥凹部又は膨
隆部の周囲付近にのみ及ぶような粘着テープ等の
極めて簡単な固定部材をもつて足りる。

また、前記したように、センス部上に積載した
状態で固定部材との間に弾性部材を伴う構成であ
る場合には、この弾性部材の弾性は固定当初に於
いてセンス部を安定した状態で固定することが可
能となり、前記陥凹又は膨隆に対する検知精度を
高めるように作用する。

また、上記した弾性部材の作用は、固定部材と
して弾性を呈するテープ片状のプラスチツク板が
用いられる場合（この場合、特にそのプラスチツ
ク板の中央部分が凹形状に形成されているときに
はその弾性作用は一層高められる。）、又はセンス
部としてバルンセンサーが用いられる場合、その
バルン自体に生じる弾性によつて同様に発揮され
る。

また上記したバルンセンサーが用いられる場
合、検知対象が陥凹部であるときには、そのバル
ンの自在変形性に応じて陥凹部に対しその隅々に
まで変形部分が及ぶから、より確実な検知が図れ
る。

［実施例］ 第１図は、人工呼吸装置に於ける本発明に係る
制御用センサーの配線、配管図である。人工呼吸
装置本体１内には制御部２を内蔵して有する。ま
たこの制御部２に関連するトランスデユーサーに
は本発明に係る制御用センサーを構成するセンス
部３がチユーブ管４を介して接続されている。ま
た人工呼吸装置本体１上にはそのソケツト部に一
端部のコネクタ部を嵌着させることにより吸気管
６及び呼気管７が夫々連結されている。これらの
吸気管６及び呼気管７は夫々その他至端部に於い
て分岐管５によつて収束され、この分岐管５を介
して気管チユーブ８に連結されている。分岐管５
内には気管チユーブ８と吸気管６又は呼気管７と
の連通状態をその気流方向に応じて選択する弁を
備える。また人工呼吸装置本体１にはエアーコン
プレツサー９が減圧弁、ローターメーター、コン
トロールバルブ１０等を介して配管接続させれ、
また酸素ボンベ１１及びチツ素ボンベ（又は圧縮
空気ボンベ）１２が減圧弁、ニードルバルブ、ロ
ーターメーター等を介して配管接続されている。
なお、１３は消費酸素等を記録する記録計であ
る。

制御部２は装置本体１に含まれる設定装置によ
つて予め設定された内容に従つてコントロールバ
ルブ１０を開いて、センス部３からの信号の入力
に応じて電磁バルブを開放するように制御し、ボ
ンベ１１又は／及び１２から設定内容に応じて酸
素若しくは空気乃至はチツ素又はこれらの混合ガ
スを吸気管６を介して気管チユーブ８に強制的に
送り込むように動作する。

また、第２図及び第３図には、検知対象の部位
たる陥凹又は膨隆が生ずる具体的な身体上の位置
を示した。１６は肋骨、１７は胸骨、１８は頚
骨、１９は脊椎、２０は肺、２１は胸膜、２２は
横隔膜であり、２３は横隔膜付着部である。新生
児、乳児の患者について、肋間２４及び胸骨上窩
２５に陥凹が、また腹部２６の中央に膨隆が夫々
顕著に認められる。

第４図には、本発明の第一の実施例での人工呼
吸装置の制御用センサーを示す。このセンサー
は、扁平状の気圧センス部３と、弾性部材として
の折り畳んで複層にされたガーゼ３０と、及び固
定部材としての粘着テープ３１とからなる。これ
らの構成各部は、第５図に示すように、肋間の陥
凹対象部２４面に感圧面を合わせて気圧センス部
３をその上部に積載されたガーゼ３０を介して加
圧状態で粘着テープ３１によつて固定することに
よつて一体化される。なお、より具体的には第３
図に二点鎖線で示した。また気圧センス部３は膨
縮可能な外郭とこの外郭内に配された柔軟質スペ
ーサー３ａとからなり、この外郭にはチユーブ４
が連通状態で接続され、チユーブ４至端は装置本
体１内のトランスデユーサーに接続されている。
スペーサー３ａは外郭の膨縮時にセンス部３の扁
平形状を維持し、また特に加圧時には僅かに圧縮
変形されることによつて、その変形に伴う内圧の
変化がチユーブ４及びトランスデユーサーを介し
て制御部２に電気的信号として入力される。従つ
て、気圧センス部３には当初主としてガーゼ３０
に基づく弾性によつて加圧状態にあるが、第６図
に示すように、陥凹２４ａが生じたときにその加
圧が減衰乃至は無圧状態となり、この状態変化が
電気信号として捉えられて制御部２に入力され
る。この際、制御部２の制御機能により吸気管６
に通ずる弁が開放され所定量の酸素等（例えば、
80c.c.）が気管チユーブ８から患者の気管内に送気
されることになる。

また、第７図には、本発明の第二の実施例での
人工呼吸装置の制御用センサーを示す。このセン
サーでは、テープ片状でその中央部が凹形に変形
された弾性プラスチツク板３３を固定部材とする
もので、このプラスチツク板３３はその凹形に基
づく中央部の凸面側にて気圧センス部３と弾性部
材としてのスポンジ３２を介して相互に固定され
てなる。またこのプラスチツク板３３にはその凸
面側の両端面部に夫々粘着層３４，３４を有し陥
凹対象部２４に合わせて配し、各粘着層３４をそ
の付近に粘着されることによつてセンス部３等が
固定される。このとき、センス部３の感圧面はス
ポンジ３２及びプラスチツク板３３の変形に基づ
く弾性が作用して加圧状態にある。従つて、陥凹
２４ａが生じると、第９図に示すように、センス
部３に対する加圧が減圧乃至は無圧に転じて、そ
のことが前記同様に検知される。

また、第１０図には、本発明の第三の実施例で
の人工呼吸装置の制御用センサーを示す。このセ
ンサーでは、両端下面部に夫々粘着層３６，３６
を有するテープ片状の硬質プラスチツク板３５
と、このプラスチツク板３５の下面中央部に上部
部分が固着されたバルンセンサー３７とからな
る。３７ａはその固着部を示す。このバルンセン
サー３７にはチユーブ３８がコネクタ部３８ａを
介して連通して接続されていて、チユーブ３８の
至端は装置本体１のトランスデユーサーに接合さ
れている。バルンセンサー３７は当初、第１１図
に示すように、陥凹対象部２４との間に圧縮変形
状態にある。従つて、陥凹２４ａが生じたときに
は、第１２図に示すように、バルンセンサー３７
は膨張状態となつてその内部気圧は減少する。こ
の気圧の減少が電気信号として捉えられて前記同
様に制御される。この際、バルンセンサー３７自
体が前記した弾性部材と同様の弾性作用を発揮
し、またバルンセンサー３７の自在変形性によつ
て陥凹を確実に捉えることができるから、陥凹の
程度が僅かな場合でも十分にそのセンサー機能を
発揮させることができる。

また、膨隆対象部への適用構成を第１３図に示
す。この図示は、前記した第一の実施例での人工
呼吸装置の制御用センサーを適用した場合のもの
であり、腹部２６中央の膨隆対象部にセンス部３
の感圧面を合わせてガーゼ３０を介して粘着テー
プ３１により固定してなる。この場合には、当初
センス部３は予め膨張した状態で固定され、第１
４図に示すように、膨隆２６ａが生じたとき、セ
ンス部３は圧縮変形される。この圧縮に伴うセン
ス部３の内圧の変化が前記同様に信号として検知
される。

また、第１５図には、本発明の第四の実施例で
の人工呼吸装置の制御用センサー４０を示した。
このセンサー４０は、ベルト部４１が長手方向に
沿つて弾性を伴つて伸縮する伸縮部４２を有し、
両端を結合部４３のように結合して環状に形成さ
れる。またベルト４１上には伸縮部４２を跨つて
凹部４５と凸部４６との接面状態での組合せに係
る電気的抵抗体４４が固設されている。この電気
的抵抗体４４は伸縮部４２の伸縮に伴つてその長
さが変化することによつてそのインピーダンスを
変えることができる。またベルト４１の内面上に
は、第１６図にも示すように、陥凹対象部２４に
対応してスペーサー４８，４８を有する。ベルト
４１は当初ある程度緊張した状態で身体上に取り
巻かれているが、陥凹２４ａが生じたとき、スペ
ーサー４８，４８がこれに落ち込んだ状態となつ
て伸縮部４２の弾性によりベルト４１の周囲長さ
を縮退せしめ、これによつて電気的抵抗体４４の
インピーダンス値が低下する。このインピーダン
ス値の変化をモニターすることによつて制御部２
が動作されるのである。

また、上記のセンサー４０は膨隆対象部に対し
ても同様に適用される。なお、この場合には、膨
隆に伴うベルト部４１の周囲長さの伸長によつ
て、上昇するインピーダンスの変化が検知される
ことになる。

適用例 １ 次に、前記第一の実施例での制御用センサーの
適用例を示す。なおこの制御用センサーのセンス
部３は直径23mm、厚３mmの円板形で、最小検出圧
が１mmＨｇであり、予めチユーブ管４を介して装
置本体１のトランスデユーサーに接続されてい
る。この制御用センサーを開胸術を施した乳児
（体重；６Kg）の肋間に第３図に二点鎖線で示す
態様で固定し、また気管チユーブ８をカフなしの
状態で患者の気管４１内に挿入した。

この制御用センサーを適用した場合のセンス部
３にて検知した圧変化をモニターし、プリンター
で記録した結果を第１７図で特性ａで示した。ま
た同時に、16ゲージアンギオキヤスを穿刺固定し
気道内圧の変化を特性ｂで示し、また心電図の特
性ｃをプリンターで記録した。この結果、特性ａ
からは胸郭運動による検知圧が吸気開始時にマイ
ナス３〜５mmHgの谷型波形を呈することが確認
される。また特性ａと特性ｂとの比較に於いて、
特性ａの谷のピーク位置と特性ｂの山とのピーク
位置とを対比するとき、気道内圧の変化からは呼
吸に関係なく間欠的強制呼吸が入つている場合が
多くあることが認められ、胸郭運動、即ち呼吸努
力が気道内圧に殆ど反映されていないことが確認
される。また特性ｃとの比較に於いて、特性ｃで
のピークは主として体動に伴うものと考えられ、
心電図波形も呼吸動作とは無関係であることが確
認される。このようなことから、本発明の制御用
センサーによれば、手足の動き等体動に伴うアー
チフアクトの混入という点に対しても十分に対処
し得ることが判る。従つてまた、特性ａの谷のピ
ークに合わせて送気を開始することにより、患児
は苦痛なく補助呼吸に順応することが確認されて
いる。

適用例 ２ 次に、前記第一の実施例での制御用センサーを
生後23日目の新生児（体重；2.2Kg）に上記適用
例１の場合と同様に適用し、センス部３での圧変
化をモニターし、プリンターで記録した結果を特
性ｄとして第１８図に示した。この特性ｄの谷の
各ピークでのスパイクe₁〜e₈位置に合わせて２mm
Hg以上の減圧時に制御部２が動作して吸気管６
へ送気するバルブが開かれるようにセツトした。
この結果、患児は苦痛なく補助呼吸に順応した。

［発明の効果］ 本発明は、上述のように構成されるから次のよ
うな効果を奏する。

先ず、患児の呼吸開始時を迅速かつ正確に検知
して吸気バルブをいち早く開くことができること
から、患児の呼吸をその動作に順応して楽に行わ
せることができる。

また、本発明の制御用センサーは身体上の挟小
な部分の変化を検知するものであり、極めて簡単
な固定構成によることができるから、軟弱でしか
も体動の多い子供への装着の場合の弊害が少な
く、安全でかつ有利である。

また、検知が確実であるから患児が気管チユー
ブを嫌つて暴れるような非常の際にも確実に送気
し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図…本発明の人工呼吸装置の制御用センサ
ーの配線、配管図、第２図…人体胸部の部分断面
正面図、第３図…同縦断面図、第４図…本発明の
人工呼吸装置の制御用センサーの斜視図、第５図
…同説明的縦断面図、第６図…同説明的縦断面
図、第７図…同正面図、第８図…同説明的縦断面
図、第９図…同説明的縦断面図、第１０図…同斜
視図、第１１図…同説明的縦断面図、第１２図…
同説明的縦断面図、第１３図…同説明的縦断面
図、第１４図…同説明的縦断面図、第１５図…同
斜視図、第１６図…同説明的縦断面図、第１７図
…特性図、第１８図…特性図、第１９図…従来装
置に於ける部分縦断面図。 図面符号の説明、１……人工呼吸装置本体、２
……制御部、３……センス部、２４ａ……陥凹、
２６ａ……膨隆、３２……弾性部材、３１，３２
……固定部材、３５……固定板、３７……バルン
センサー、４０……ベルト型センサー、４４……
電気的抵抗体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人工呼吸装置に於ける入力信号に応じて各種
   ガスボンベから酸素等を気管チユーブに送り込む
   ように制御する制御部に信号入力すべく連結され
   る装置が、胸郭運動による人体表面上の陥凹又は
   膨隆に伴つて圧力差として感知しこれを信号とし
   て出力する機能を有するセンス部と、このセンス
   部を前記陥凹部位又は膨隆部位上に固定する固定
   部材と、前記センス部の出力信号を前記制御部に
   伝導する伝導部とからなることを特徴とする人工
   呼吸装置の制御用センサー。 ２ 前記センス部が、固形タイプであり、この固
   形タイプのセンス部が前記固定部材との間に弾性
   部材を介存して固定される構成を特徴とする請求
   項第１項に記載の人工呼吸装置の制御用センサ
   ー。 ３ 前記センス部が、前記固定部材面上に部分的
   に固定されたバルンによつて構成され、前記伝導
   部はこのバルンでの形状変化を気圧変化として前
   記制御部に伝達するチユーブ管からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の人工呼吸
   装置の制御用センサー。 ４ 前記固定部材が、テープ片状で前記センス部
   を固定する両端部面上に粘着層を有する弾性板か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項又は第３項に記載の人工呼吸装置の制御用
   センサー。 ５ 前記弾性板の中央部分が前記陥凹の生ずる向
   きに凹形に形成されてなることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項に記載の人工呼吸装置の制御用
   センサー。 ６ 前記固定部材が、前記陥凹又は膨隆が生ずる
   部位を含んで身体上を取り巻くことができるベル
   トからなり、前記センス部が、このベルト上の前
   記陥凹部又は膨隆部に面する部位に固定されたス
   ペーサーとこのベルトの長手方向に沿つての長さ
   の変化を電気的諸量の変化として出力できる機能
   部材とからなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の人工呼吸装置の制御用センサー。