JPH049545B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一時的に呼吸が停止した患者または
十分に呼吸ができない患者のための呼吸機能を行
なわせるために、用いられる人工呼吸装置に関
し、その目的とするところは、構造および操作が
簡単であり、したがつて広範囲に実施することが
できる人工呼吸装置を提供することである。

第１図は本発明の一実施例の系統図であり、第
２図はその動作波形図である。吸気ガス圧源１か
らの吸気ガス、たとえば酸素や空気などの吸気ガ
スは、減圧弁２から第１切換え弁７に与えられ
る。この第１切換え弁７のノーマル位置Ｄから
は、第２切換え弁８のオフセツト位置Ｇとなる方
向のパイロツト圧を与えるパイロツトポート８ｂ
にパイロツト圧が、流路９を経て与えられる。

第２図１は、第２切換え弁８のノーマル位置Ｆ
となる方向にパイロツト圧が与えられるパイロツ
トポート８ａの時間経過を示し、第２図２はパイ
ロツトポート８ｂのパイロツト圧の時間経過を示
し、第２図３は第１切換え弁７のオフセツト位置
Ｅとなる方向にパイロツト圧を与えるパイロツト
ポート７ａの時間経過を示し、第２図４は第１切
換え弁７のノーマル位置Ｄとなる方向にパイロツ
ト圧が与えられるパイロツトポート７ｂの時間経
過を示す。このパイロツトポート７ｂに接続され
た流路１５は、流路８２，２１に接続される。第
２切換え弁８がオフセツト位置Ｇのとき、流路２
４と流路２１が接続され、流路８２を介して絞り
１３を経てマスク４に吸気ガスが与えられる。マ
スク４は、患者に吸気ガスを与えるとともに、呼
気ガスを大気に放散する逆止機能を有する。時刻
ｔ０〜ｔ１における吸気時間Tin中において、減
圧弁２からの吸気ガスが流路６を経て第１切換え
弁７のノーマル位置Ｄからさらに流路９を経て第
２切換え弁８のパイロツトポート８ｂにパイロツ
ト圧として与えられる。これによつて第２切換え
弁８は、オフセツト位置Ｇに接続状態となる。第
１切換え弁７のノーマル位置Ｄを介するパイロツ
ト圧は流路８０と経て絞り４９からパイロツトポ
ート８ａと第２タンク２３とに与えられ、これに
よつて第２図１に示すごとくパイロツトポート８
ａのパイロツト圧が時間経過とともに増大してゆ
く。減圧弁２から流路２４を介する吸気ガスは、
第２切換え弁８のオフセツト位置Ｇから流路２
１，１５を経て第１切換え弁７のパイロツトポー
ト７ｂに与えられるとともに、流路８２，１７か
ら逆止弁１６を経てパイロツトポート７ａと第１
タンク２２とに与えられる。そのため、第１切換
え弁７は、ばね力によつてノーマル位置Ｄの接続
状態に保たれる。流路２１からの吸気ガスは、流
路８２から絞り１３を経てマスク４に与えられ、
患者の吸気が行なわれる。パイロツトポート７
ａ，８ａにはタンク２２，２３が接続される。

第２図１の実線で示すごとく第２切換え弁８の
パイロツトポート８ａのパイロツト圧が上昇し
て、時刻ｔ１において、パイロツトポート８ｂの
パイロツト圧よりもオフセツト動作を行なうため
のばねのばね力を含む作動圧Ｐ２だけ低い値に達
すると、第２切換え弁８はその時刻ｔ１において
ノーマル位置Ｆに切換わる。そのため流路２１が
大気開放される。したがつて第１切換え弁７のパ
イロツトポート７ｂは流路１５，２１を介して大
気開放されることになる。このとき第１切換え弁
７は、時刻ｔ１以降において、ノーマル位置Ｄか
らオフセツト位置Ｅに接続状態となり、これによ
つて流路８０，９０が大気開放される。したがつ
て第２切換え弁８の一方のパイロツトポート８ａ
は逆止弁３１および流路８０を介して、また他方
のパイロツトポート８ｂは流路９を介して、大気
開放されることになる。そのため第２切換え弁８
はノーマル位置Ｆの接続状態に保たれる。時刻ｔ
１以降において第１切換え弁７のパイロツトポー
ト７ａのパイロツト圧は絞り弁４８と第１タンク
２２との働きによつて第２図３の実線で示すごと
く徐々に低下してゆく。第１切換え弁７のパイロ
ツトポート７ａのパイロツト圧が第１切換え弁７
の作動圧Ｐ１にまで低下すると、第１切換え弁７
はその時刻ｔ２において再びノーマル位置Ｄに切
換わる。このようにして時刻ｔ１〜ｔ２における
呼気時間Tex中に呼気が行なわれ、時刻ｔ２以降
において第２切換え弁８がノーマル位置となり、
再び吸気が行なわれる。

減圧弁２の２次圧を調整して大きくすると、第
２図の仮想線で示すごとく波形が変化し、呼気は
時刻ｔ０〜ｔ１ａまでの長時間に行なわれ、呼気
は時刻ｔ１ａ〜ｔ２ａの長時間で行なわれる。減
圧弁２の２次圧を大きくすることによつて、絞り
１３を介するマスク４への吸気ガスの一回換気量
が大きくなり、このとき吸気時間および呼気時間
が長く、呼吸数が小さくなる。したがつて減圧弁
２の２次圧を、マスク４を装着する患者の体重な
どに応じて選択することによつて、適切な人工呼
吸を行なうことができる。そのため操作が容易で
ある。

吸気時間Tinは、減圧弁２の２次圧をＰ、Ｒ
１，Ｒ２を絞り４９，４８の抵抗、Ｃ１，Ｃ２を
タンク２３，２２の容積とし、ΔPを P2＝P1−ΔP …(1) とすれば、 Tin＝R1・C1Ｐ−ΔP−P1／Ｐ−ΔP＋１ …(2) で表わされる。また呼気時間Texは次式で表わさ
れる。

Tex＝R2・C2Ｐ−ΔP＋１／P2＋１ …(3) 本発明の他の実施例として、流路９，８０の接
続点８３（第１図参照）に絞り１３を介してマス
ク４を接続し、流路８２，１７の接続点８４と絞
り１３の接続を切離してもよい。

第３図は本発明の他の実施例の系統図であり、
第４図はその動作波形図である。第３図では第１
図の対応する部分に同一の参照符を付す。注目す
べき特徴は、第１切換え弁７は５ポートを有し、
そのノーマル位置Ｄにおいて、絞り１３を介して
マスク４に連通する流路８１は大気開放されて、
呼気時間Tex中、呼気が行われる。吸気時間Tin
中は、第１切換え弁７がオフセツト位置Ｅに接続
状態となつて、流路６から流路８１に吸気ガスが
供給され、このとき流路８０および第２切換え弁
８のパイロツトポート８ｂは、そのオフセツト位
置Ｅから大気開放される。

第４図１は第２切換え弁８のパイロツトポート
８ａの時間経過を示し、第４図２はパイロツトポ
ート８Ｂのパイロツト圧の変化を示し、第４図３
は第１切換え弁７のパイロツトポート７ａの時間
経過を示し第４図４は第１切換え弁７のパイロツ
トポート７ｂにおけるパイロツト圧の時間経過を
示す。第３図示の実施例の動作は、前述の第１図
示の実施例と同様である。

この第３図示の実施例でもまた、減圧弁２の２
次圧を設定することによつて１回換気量ならび
に、呼気時間および呼気時間に従う呼吸数を最適
な値に設定することができ、操作が容易であると
いう利点がある。

第３図示の実施例では、呼気時間Tex中におい
て減圧弁２から流路６，２４を介して流れる吸気
ガスが第１および第２切換え弁７，８のパイロツ
ト流体としてのみ用いられる。この呼気時間Tex
において減圧弁２からの吸気ガスがマスク４に供
給されることはなく、また吸気時間Tin中、マス
ク４には流路６と流路８１とが第１切換え弁７の
オフセツト位置Ｅで接続され、絞り１３を経て吸
気ガスが供給される。この吸気時間Tinでは、流
路２４は、第２切換え弁８のノーマル位置Ｆにお
いて遮断されている。したがつて吸気時間Tinお
よび吸気時間Texは、流路８１からマスク４に供
給される吸気ガスの流量には無関係となる。その
ため、流量に応じて２次圧が大きく変化するいわ
ば低精度の減圧弁２が用いられた場合において
も、吸気時間Tinと吸気時間Texが正確となり、
呼吸数が正確に維持されることになる。しかも、
一回換気量を大きくして呼吸数を大きくするため
に減圧弁２の２次圧を高くした場合においても、
一回換気量の増大に拘らず呼吸比（＝吸気時間
Tin／呼気時間Tex）をほぼ一定に保つことがで
きる。したがつてその呼吸比を最適な範囲１／
1.5〜２に常に保つことが可能である。

減圧弁２は２次圧を設定するためのばね力を連
続的に変化する構造を有してもよく、これによつ
て一回換気量と呼吸数と最適な範囲で連続的に変
えることができる。

吸気時間Tinは次式で表わされる。

Tin＝R2・C2lnＰ＋１／P2＋１ …(4) 呼気時間は次式で表わされる。

Tex＝R1・C1Ｐ−P1／Ｐ＋１ …(5) 第５図は本発明のさらに他の実施例の全体の系
統図であり、第６図はその動作を説明するための
波形図である。前述の実施例と対応する部分には
同一の参照符を付す。吸気ガス圧源１からの吸気
ガスは、減圧弁２から流路８５を経て第１切換え
弁に与えられるとともに、第２切換え弁８に与え
られる。流路８５からのパイロツト圧は、第６図
の時刻ｔ０以降において、第１切換え弁７のノー
マル位置Ｄから流路９を経て第２切換え弁８のパ
イロツトポート８ｂに与えられる。流路９および
パイロツトポート８ｂのパイロツト圧の時間経過
は第６図２に示される。ノーマル位置Ｄを介する
流路８５からのパイロツト圧は、絞り４９を経て
パイロツトポート８ａおよび第２可変容積タンク
４５に与えられる。パイロツトポート８ａのパイ
ロツト圧は、第６図１に示すごとく時刻ｔ０から
時刻ｔ１までの呼気時間Tex中において、時間経
過とともに上昇してゆく。こうしてパイロツトポ
ート８ａには、第２切換え弁８においてノーマル
位置Ｆとなる方向のパイロツト圧が与えられる。
パイロツトポート８ｂには、第２切換え弁８のオ
フセツト位置Ｇとなる方向のパイロツト圧が与え
られる。この時刻ｔ０からｔ１に至る呼気時間
Tex中において、第２切換え弁８はオフセツト位
置Ｇに接続状態にある。したがつて流路８５から
のパイロツト圧は、オフセツト位置Ｇから流路２
１を経て流路１５から第１切換え弁７のパイロツ
トポート７ｂに与えられるとともに、流路１７を
経て逆止弁１６からパイロツトポート７ａおよび
第１可変容積タンク４４に与えられる。パイロツ
トポート７ａには第１切換え弁７のオフセツト位
置Ｅとなる方向のパイロツト圧が与えられ、パイ
ロツトポート７ｂには第１切換え弁７のノーマル
位置Ｄとなる方向のパイロツト圧が与えられる。
これによつて第１切換え弁７は、第１切換え弁に
設けられたばねの力によつて呼気時間Tex中、ノ
ーマル位置Ｄに接続状態のままとなる。

パイロツトポート８ａのパイロツト圧が、第６
図２に示されるパイロツトポート８ｂのパイロツ
ト圧よりも第２切換え弁８の作動圧Ｐ２だけ低い
値にまで達した時刻ｔ１において、第２切換え弁
８は、第２切換え弁に設けられたばねの力によつ
てノーマル位置Ｆに接続状態となる。そのため流
路２１，１５は大気開放され、これによつて、パ
イロツトポート７ｂのパイロツト圧が第６図４に
示すように抜ける。また流路２１，１７も同時に
大気開放されるが、パイロツトポート７ａのパイ
ロツト圧は、絞り４８と第１可変容積タンク４４
の働きによつて第６図３に示すように時間経過と
ともに低下してゆく。パイロツトポート７ａのパ
イロツト圧が、第１切換え弁７に設けられたばね
の力に見合う圧力Ｐ１より高いｔ２までは、第１
切換え弁７をオフセツト位置Ｅに保持する。この
とき流路９は第１切換え弁７のオフセツト位置Ｅ
によつて大気開放される。パイロツトポート８ｂ
は大気開放される。またパイロツトポート８ａは
逆止弁３１を介して大気開放される。こうして第
２切換え弁８はノーマル位置Ｆに保たれる。

時刻ｔ２において第１切換え弁７のパイロツト
ポート７ａが第１切換え弁７の作動圧Ｐ１に達す
ると、第１切換え弁７は、これに設けられたばね
の力によつて再びノーマル位置Ｄに接続状態とな
る。この時刻ｔ１からｔ２までの吸気時間Tin中
において、流路８５からの吸気ガスは、減圧弁８
６からオフセツト位置Ｅを経て流路１１および絞
り２９からマスク４に供給される。また減圧弁８
６の２次圧は、流路５３から可変容積タンク４
４，４５の制御室４６，４７に与えられる。第１
可変容量タンク４４においては、大径ピストン５
０と小径ピストン５１とが制御室４６内で連結棒
５２によつて連結されており、小径ピストン５１
によつて規定されるタンク室８７は、第１切換え
弁７のパイロツトポート７ａに接続される。大径
ピストン５０は、ばね室８９内のばね８８によつ
てタンク室８７側にばね付勢されている。このば
ね室８９は大気に開放されている。第２可変容量
タンク４５は、第１可変容量タンク４４と同一構
造を有し、大径ピストン５４と小径ピストン５５
とが制御室４７内で連結棒５６によつて連結され
ており、第２切換え弁８のパイロツトポート８ａ
にはタンク室９０が接続され、大気に開放された
ばね室９１内のばね９２は大径ピストン５４をタ
ンク室９０側にばね付勢する。

減圧弁８６の２次圧を大きくすることによつ
て、吸気時間Tin中におけるマスク４への流量が
大となり、１回換気量を大きくすることができ
る。この２次圧が大きいとき、可変容量タンク４
４，４５の大径ピストン５０，５４は、ばね８
８，９２のばね力に抗して第５図の左方に変位
し、このときタンク室８７，９０の容積を大きく
する。したがつて絞り４９を介してパイロツトポ
ート８ａに与えられるパイロツト圧の上昇速度が
小さくなり、したがつて時刻ｔ０からｔ１までの
呼気時間Texが長くなるとともに、パイロツトポ
ート７ａから絞り４８を経て大気放散されるパイ
ロツト圧の低下速度が小さくなり、低下に要する
時間が長くなり、したがつて吸気時間Tinが大と
なる。そのため呼吸数が減少する。このようにし
て減圧弁８６の２次圧の調整によつて、１回換気
量を大きくし、かつ呼吸数を小さくしたり、また
１回換気量を小さくし、かつ呼吸数を大とする操
作を行なうことができ、操作が極めて容易であ
る。

吸気時間Tinにおいては、減圧弁８６からの吸
気ガスが第１切換え弁７のオフセツト位置Ｅを介
して流路１１からマスク４に与えられる。この吸
気時間Tin中においては、減圧弁８６からの吸気
ガスが、同時に吸気時間Tinおよび／または呼気
時間Texを定めるためのパイロツト圧として用い
られることはない。また呼気時間Tex中において
は、流路８５からの比較的小流量の吸気ガスがパ
イロツト圧として絞り４９を介して第２切換え弁
８のパイロツトポート８ａに与えられることにな
る。したがつて呼気時間Texと吸気時間Tinが正
確であるという優れた利点が発揮される。

減圧弁８６からの２次圧は第１切換え弁７およ
び第２切換え弁８のパイロツト圧として用いられ
ていない。したがつて、減圧弁８６の２次圧はそ
れらの切換え弁７，８の作動圧Ｐ１，Ｐ２を考慮
することはなく、比較的低く設定することができ
る。しかも、絞り２９の圧力−流量特性に依存し
て、減圧弁８６の２次圧の小さな変化量で、マス
ク４に与えられる吸気ガスの流量を大きく変化す
ることが可能である。

減圧弁２の２次圧を調整して大きくすると、第
６図の仮想線で示すごとく波形が変化し、吸気は
時刻ｔ０〜ｔ１ａまでの長時間に行なわれ、呼気
は時刻ｔ１ａ〜ｔ２ａの長時間で行なわれる。減
圧弁２の２次圧を大きくすることによつて、絞り
２９を介するマスク４への吸気ガスの一回換気量
が大きくなり、このとき吸気時間および呼気時間
が長く、呼吸数が小さくなる。したがつて減圧弁
２の２次圧を、マスク４を装着する患者の体重な
どに応じて選択することによつて、適切な人工呼
吸を行なうことができる。そのため操作が容易で
ある。

以上のように本発明によれば、簡単な構造によ
つて人工呼吸装置が実現され、しかもその操作が
容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は
第１図の動作を説明するための波形図、第３図は
本発明の他の実施例の系統図、第４図は第３図の
動作を説明するための波形図、第５図は本発明の
さらに他の実施例の全体の系統図、第６図はその
動作を説明するための波形図である。 １…吸気ガス圧源、２，８６…減圧弁、４…マ
スク、７…第１両パイロツト式スプリングオフセ
ツト形２位置切換え弁、８…第２両パイロツト式
スプリングオフセツト形２位置切換え弁、１６，
３１…逆止弁、２２，２３…タンク、４４，４５
…可変容量タンク、４８，４９…絞り、８７，９
０…タンク室、Ｄ，Ｆ…ノーマル位置、Ｅ，Ｇ…
オフセツト位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ノーマル位置にある第１の両パイロツト式ス
   プリングオフセツト形２位置切換え弁（以下、第
   １切換え弁という）から第２の両パイロツト式ス
   プリングオフセツト形２位置切換え弁（以下、第
   ２切換え弁という）のオフセツト位置となる方向
   にパイロツト圧を与え、また絞りを介して第２切
   換え弁のノーマル位置となる方向と第２タンクに
   前記第２切換え弁のオフセツト位置となる方向の
   パイロツト圧より遅れてパイロツト圧を与え、 オフセツト位置にある第１切換え弁から第２切
   換え弁のオフセツト位置となる方向のパイロツト
   圧および第２逆止弁を介して第２切換え弁のノー
   マル位置となる方向と第２タンクのパイロツト圧
   を同時に抜き、 オフセツト位置にある第２切換え弁から第１切
   換え弁のノーマル位置となる方向のパイロツト圧
   および第１逆止弁を介して第１切換え弁のオフセ
   ツト位置となる方向と第１タンクのパイロツト圧
   を同時に与え、 ノーマル位置にある第２切換え弁から第１切換
   え弁のノーマル位置となる方向のパイロツト圧を
   抜き、また絞りを介して第１切換え弁のオフセツ
   ト位置となる方向と第１タンクのパイロツト圧を
   前記第１切換え弁のノーマル位置となる方向のパ
   イロツト圧より遅れて抜き、 第１切換え弁および第２切換え弁は、それぞれ
   ばねを設け、このばねによつてノーマル位置とな
   る方向とオフセツト位置となる方向に同じパイロ
   ツト圧力が与えられたとき、各切換え弁をノーマ
   ル位置に保持し、 オフセツト位置となる方向とノーマル位置とな
   る方向とのパイロツト圧の差がばねの力に打勝つ
   ている間各切換え弁をオフセツト位置に保持し、 第１および第２切換え弁には、吸気ガス圧源か
   らの吸気ガスを与え、 第１または第２切換え弁の位置には、吸気ガス
   圧源からの吸気ガスをマスクに供給する流路を形
   成したことを特徴とする人口呼吸装置。 ２ 第１および第２切換え弁には吸気ガス圧源か
   ら減圧弁を介して吸気ガスを与え、 第１切換え弁がオフセツト位置にあるとき第１
   切換え弁を介して吸気ガスをマスクに供給するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人口
   呼吸装置。 ３ 第１および第２切換え弁には吸気ガス圧源か
   ら減圧弁を介して吸気ガスを与え、 第２切換え弁がオフセツト位置にあるとき、第
   ２切換え弁を介して吸気ガスをマスクに供給する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人
   口呼吸装置。 ４ ノーマル位置にある第１切換え弁から第２切
   換え弁のオフセツト位置となる方向にパイロツト
   圧を与え、また絞りを介して第２切換え弁のノー
   マル位置となる方向と第２可変容積タンクに前記
   第２切換え弁のオフセツト位置となる方向のパイ
   ロツト圧より遅れてパイロツト圧を与え、 オフセツト位置にある第１切換え弁から第２切
   換え弁のオフセツト位置となる方向のパイロツト
   圧および第２逆止弁を介して第２切換え弁のノー
   マル位置となる方向と第２可変容積タンクのパイ
   ロツト圧を同時に抜き、 オフセツト位置にある第２切換え弁から第１切
   換え弁のノーマル位置となる方向のパイロツト圧
   および第１逆止弁を介して第１切換え弁のオフセ
   ツト位置となる方向と第１可変容積タンクのパイ
   ロツト圧を同時に与え、 ノーマル位置にある第２切換え弁から第１切換
   え弁のノーマル位置となる方向のパイロツト圧を
   抜き、また絞りを介して第１切換え弁のオフセツ
   ト位置となる方向と第１可変容積タンクのパイロ
   ツト圧を前記第１切換え弁のノーマル位置となる
   方向のパイロツト圧より遅れて抜き、 第１切換え弁および第２切換え弁には、それぞ
   ればねを設け、このばねによつてノーマル位置と
   なる方向とオフセツト位置となる方向に同じパイ
   ロツト圧力が与えられたとき、各切換え弁をノー
   マル位置に保持し、 オフセツト位置となる方向とノーマル位置とな
   る方向とのパイロツト圧の差がばねの力に打勝つ
   ている間各切換え弁をオフセツト位置に保持し、 吸気ガス圧源から、第１切換え弁および第２切
   換え弁に吸気ガスを与え、 第１または第２切換え弁の位置には、吸気ガス
   圧源から減圧弁を介して吸気ガスをマスクに供給
   する流路を形成し、 減圧弁の２次圧が大きいとき、前記第１および
   第２の可変容積タンク容積を大きくするようにし
   たことを特徴とする人口呼吸装置。 ５ 第１切換え弁がオフセツト位置にあるとき、
   第１切換え弁を介して吸気ガスをマスクに供給す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   人口呼吸装置。