JPH0819610A - 気道陽圧式呼吸補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】使用者の呼吸の状態に対応して、系内の設定圧
力を可変にして、使用者の呼吸補に適した設定圧力が内
の圧力を調節するための圧力が自動的に設定できる呼吸
補助装置を提供しようとするものである。 【構成】系内の圧力を調節するための圧力調節手段と、
使用者の呼吸サイクルの少くとも一部に関する情報を検
出するための呼吸検出手段と、該呼吸検出手段による検
出結果に基づいて呼吸の有無を判断する判断手段と、該
判断手段によって呼吸無しとの判断が所定時間内に所定
回数あった場合に該系内の圧力を所定値だけ高めるため
に該圧力調節手段および／または送風手段の制御をする
制御手段を具備したことを特徴とする気道陽圧式呼吸補
助装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大気空気を昇圧して鼻
マスクを介して鼻孔部に供給する気道陽圧式の呼吸補助
装置に関する。更に詳細には、睡眠時無呼吸症候群の治
療手段の好適なものとして、睡眠時に昇圧空気を鼻孔部
を通して呼吸気道内に送気し、気道内を持続的に陽圧に
維持して気道部の閉塞に起因する呼吸停止を防止するた
めの装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の非呼吸同調型の気道陽圧式呼吸補
助装置（ＣＰＡＰ装置とも言う）においては、呼気時に
おいても高い陽圧のままになっており呼気すなわち空気
の排出がしづらいという難点があった。また、これまで
に呼吸同調型の気道陽圧式呼吸補助装置も開発されてい
る。しかしこれらの気道陽圧式呼吸補助装置では、運転
が開始された後は少くとも吸気期間において大体一定の
系内圧力になるように空気が供給され、しかもその運転
が連続的に続けられていたために、正常な呼吸時におい
ても装置の運転がなされて使用者に不快感を与えたり、
無駄な装置の運転による無用な電力消費がなされていた
ことが多かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これまでの
気道陽圧式呼吸補助装置において問題点であった、少く
とも吸気期間において大体一定の系内圧力になるように
空気が供給され、しかもその運転が連続的に続けられる
という無駄な運転を無くした改善された気道陽圧式呼吸
補助装置を提供しようとするものである。即ち、使用者
の呼吸の有無に応じて装置の系内圧力を調節したり運転
の中止・再開を行うことによって、装置の無駄な運転を
出来るだけ無くするようにした気道陽圧式呼吸補助装置
を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の気
道陽圧式呼吸補助装置における使用者の正常呼吸時にお
ける無駄な運転を防止して使用者の不快感を出来るだけ
軽減することを目的として鋭意研究した結果、例えば使
用者の呼吸の有無を判断してその結果によって装置の運
転圧力の昇降や運転自体の停止・再開を行うようにする
ことが非常に有効であることを見出だし、本発明に到達
したものである。

【０００５】即ち本発明は、大気圧よりも高い圧縮空気
を送出する圧縮空気用の送風手段と、該送風手段の送出
側に連結された導管手段と、該導管手段の他端側に備え
られたマスク手段とを具備した呼吸補助装置であって、
系内の圧力を調節するための圧力調節手段と、使用者の
呼吸サイクルの少くとも一部に関する情報を検出するた
めの呼吸検出手段と、該呼吸検出手段による検出結果に
基づいて呼吸の有無を判断する判断手段と、該判断手段
によって呼吸無しとの判断が所定時間内に所定回数あっ
た場合に該系内の圧力を所定値だけ高めるために該圧力
調節手段および／または送風手段の制御をする制御手段
を具備したことを特徴とする気道陽圧式呼吸補助装置を
提供するものである。

【０００６】かかる本発明の装置には、該制御手段が、
該系内の圧力を所定値だけ高めた後において、該判断手
段によって呼吸無しとの判断が所定時間内に所定回数あ
った場合に、該系内の圧力を更に所定値だけ高めること
を必要に応じて繰り返すようにするものである気道陽圧
式呼吸補助装置が含まれる。

【０００７】更に上記の本発明の装置には、該制御手段
が、該判断手段によって呼吸無しとの判断が所定時間内
に所定回数ない場合には該系内の圧力を所定値だけ低く
することを一回または必要に応じて複数回繰り返す機能
をも具備したものである気道陽圧式呼吸補助装置が含ま
れる。

【０００８】更に上記の本発明の装置には、該系内の設
定圧力の最低値が、０〜４０mmＨ₂ Ｏ（ゲージ圧）の範
囲内にある気道陽圧式呼吸補助装置が含まれる。尚、系
内の設定圧力が０mmＨ₂Ｏ（ゲージ圧）の場合には装置
の運転を停止した状態とし、該系内の設定圧力を０mmＨ
₂Ｏ（ゲージ圧）から所定値だけ高める際に装置の運転
を開始するための運転調節手段をも具備した気道陽圧式
呼吸補助装置が好ましい態様として挙げられる。

【０００９】更に上記の本発明の装置には、該系内の設
定圧力の最高値が、３００mmＨ₂Ｏ（ゲージ圧）以下で
ある気道陽圧式呼吸補助装置が含まれる。

【００１０】以下に、本発明の呼吸補助装置について、
必要に応じて図面を用いながら更に詳細に説明する。即
ち、本発明の呼吸補助装置は、導管手段に設けられた自
動開閉弁手段やリーク弁の開度を調節する系内圧力調節
手段と、患者の呼吸サイクルの少なくとも一部に関する
情報，例えば呼気期間における圧力低下を検出するため
の呼吸検出手段を備え、さらに呼吸検出手段による検出
結果から呼吸の有無を判断する判断手段と、その判断結
果に基づいて必要に応じて系内圧力調節手段や送風手段
を調整することによる系内圧力の設定を自動的に高く設
定変更するための制御手段を備えたことを特徴としてい
る。かかる装置では、最初に設定圧力を低くして空気を
連続モードで供給する気道陽圧式呼吸補助操作を行い、
所定時間内での呼吸無しの判断についての一定の基準
で、系内圧力の設定を自動的に高く設定変更すると共
に、呼吸同調型の気道陽圧式呼吸補助操作に切り替わる
ようにするための機能を制御手段に含めることが望まし
い。

【００１１】また、本発明の呼吸補助装置は、制御手段
によって一定の基準で系内圧力の設定を自動的に高く設
定変更した後に呼吸無しの判断がなされた場合に、更に
系内圧力の設定を自動的に高く設定変更する操作を、必
要に応じて繰り返すようにするための機能を制御手段に
含めることが望ましい。但し、その場合における設定圧
力の最高値としては、３００mmＨ₂Ｏ（ゲージ圧）程度
が好ましい。このことによって、患者の状態に適した設
定圧力が自動的に選択できることになる。

【００１２】さらに本発明の呼吸補助装置は、上記の操
作によって設定圧力が高められた後において、一定時間
経過後に、所定時間の間に呼吸が無いとの判断がなされ
ない場合には、一定の基準で系内圧力の設定を自動的に
低く設定変更し、必要に応じてその操作を繰り返すよう
にするための機能を制御手段に含めることが望ましい。
尚、この場合に、最終的に系内の設定圧力が十分に低く
なった時には、呼吸同調型から連続モードの気道陽圧式
呼吸補助操作に切り替わるようにするための機能を制御
手段に含めることが望ましい。これらの機能によって、
患者の呼吸が正常に戻った場合にその状態に適合して、
設定圧力を低下させて患者の負担をできるだけ軽減し得
ることが可能になる。

【００１３】この様にして本発明の装置は、使用者の呼
吸の状態に適応して、最低限必要な低い設定圧力での気
道陽圧式呼吸補助操作が、最低限必要な期間だけ行うよ
うにして、患者の負担を出来るだけ軽減することが可能
になる優れた効果を奏する。

【００１４】本発明における送風手段の具体例として
は、系内を例えば０〜３００mmＨ₂Ｏの陽圧状態とする
ためのブロワー，ファン等が挙げられる。マスク手段と
しては、呼気が外部に排出出来るように小さな穴が設け
られたカバー手段で鼻のみを覆ったものからなり顔面に
密着し得るように固定バンドを有したものが挙げられ
る。また、本発明における圧力調節手段の具体例として
は、リーク弁の他に導管手段の途中に具備された開度が
自動的に調節できる自動開閉弁手段等が挙げられる。呼
吸サイクルの少なくとも一部に関する情報を検出する呼
吸検出手段の具体例としては、送風手段からマスク手段
に至る導管手段の途中の分岐菅に設けられたダイヤフラ
ム式の圧力センサーを含むものが挙げられる。尚この圧
力センサーは圧力調節手段の上流側，下流側のどちらに
接続されても良いが下流側の方が好ましい。

【００１５】また呼吸の有無を判断するための判断手段
の具体例としては、マイクロプロセッサーユニット（Ｍ
ＰＵ）を用いたものが挙げられる。圧力調節手段や送風
手段の制御手段の具体例としては、ＭＰＵ等のコンピュ
ータ手段が挙げられる。

【００１６】次に、本発明の呼吸同調型の気道陽圧式呼
吸補助操作における、吸気期間を検出するための呼吸検
出手段の具体例について説明する。一般に呼吸補助装置
を用いて空気供給圧を大気圧から陽圧状態に切り替えた
場合の人間の呼吸における系内での圧力変動パターンを
模式的に示すと、図１のようになる。即ち、呼気期間を
大気圧に保ち吸気期間が開始すると共に所定の流量の空
気を気道に供給して陽圧状態に切り替えた場合には、図
１のように、呼気終了後であって吸気が開始する時点
において、瞬間的に系内の圧力が急激に低下しする現象
が見られる。その後に吸気が開始されると共に空気が供
給されて陽圧状態になり始め、吸気量が少なくなると共
に系内の圧力が徐々に上昇し、空気の供給量と吸気との
バランス上の部分から圧力上昇率が低下する。吸気が
終了し呼気に移行する直前では瞬間的に呼吸休止状態
になって系内の圧力が急激に立ち上がる現象が認められ
る。尚、の後は陽圧状態が解放され系内の圧力が低下
していく場合を示している。

【００１７】本発明における呼吸検出手段の具体例とし
ては、圧力検出手段により系内の圧力（Ｐ）を測定し、
圧力変化演算手段によりその系内の圧力（Ｐ）の時間に
関する△Ｐ／△ｔを算出することによって、系内の圧力
が急激に低下するの時点を吸気開始と検出するものが
挙げられる。尚、その際にリーク弁等の系内の圧力調節
手段を制御手段により制御して吸気開始に合わせて確実
に空気の供給を始めるようにすることが望ましい。即
ち、△Ｐ／△ｔが予め設定された所定の第１基準値より
も小さくなって系内の圧力が急激に低下するが検出さ
れた時点でリーク弁を閉じる等の圧力調節手段を制御し
てマスク手段に供給する空気流量を増加して吸気を確実
に行わせるようにする。

【００１８】かかる本発明の呼吸検出手段では、同様に
して△Ｐ／△ｔを算出することによって、系内の圧力が
急激に立ち上がり始める点の時点を実質上の吸気終了
時と検出する。尚、その際にはリーク弁等の系内の圧力
調節手段を制御して実質上呼気が開始される前に系内の
圧力が低下するようにすることが望ましい。即ち、△Ｐ
／△ｔが予め設定された所定の第２基準値よりも大きく
なって系内の圧力が急激に立ち上がるが検出された時
点でリーク弁を所定量だけ開く等の圧力調節手段を制御
して系内の圧力を低下させて呼気が容易にできるように
したものである。

【００１９】

【実施例】以下に実施例を挙げて更に具体的に本発明の
装置について説明するが、本発明はこの実施例によって
なんら限定されるものではない。

【００２０】図２に本発明の呼吸補助装置のブロックダ
イヤグラムを示す。図２の装置では、圧縮空気を送出す
る手段として直流ブラシレスモーターを動力源とした送
風ファン１を使用し、加湿器２，鼻マスク３を通して患
者４に圧縮空気を供給している。また患者４に付与され
るべき医師による処方圧力は、直流ブラシレスモーター
に印加される電圧およびファン１と加湿器２の間に設け
られたボイスコイル型リークバルブ５の開閉度によって
決定される。このボイスコイル型リークバルブ５の開閉
度は、コイルに流す電流によってコントロールされてい
る。

【００２１】さらに図２の装置は、加湿器２と、鼻マス
ク３の間に、系内の圧力の変動を検出するダイヤフラム
式の圧力センサー６が設けられており、この圧力センサ
ー６によって検出された圧力信号をオペアンプを含む増
幅器７等で、−２０〜２３０mmＨ₂Ｏ（ゲージ圧）の範
囲の圧力信号を０〜５Ｖの範囲の電気信号の変換し、１
００Ｈｚのローパスフィルター８にて高周波ノイズをカ
ットした後、サンプルホ−ルド回路９においてデータを
ホールドし、Ａ／Ｄ変換器１０で８ビットの分解能でＡ
／Ｄ変換して、得られたデータをマイクロプロセッサー
ユニット（ＭＰＵ）１１に取り込んでいる。

【００２２】またこの装置では、ＭＰＵにおいて圧力の
変化を△Ｐ／△ｔで評価して吸気終了時を検出し、その
検出結果に基づいてリークバルブ５の開くことによっ
て、呼気時の系内の圧力を低下させることができ、呼吸
同調型の呼吸補助装置としても機能し得るものである。

【００２３】かかる本発明の呼吸補助装置は、患者４の
呼吸状態を検出することができ、その検出された呼吸状
態に応じて呼吸の有無を判断して、その判断に応じて自
動的に系内の設定圧力を昇降させることによって、患者
の無呼吸を確実に防止しようとするものである。

【００２４】具体的には、患者４が鼻マスクを装着して
装置の電源を入れ運転を開始し、まず０〜４０mmＨ₂Ｏ
（ゲージ圧）の設定圧力で連続的に空気を鼻マスクに供
給して、圧力センサー６で患者の呼吸の有無をモニター
する。即ち、系内圧力が、０〜４０mmＨ₂Ｏ（ゲージ
圧）なる初期設定圧力より１０mmＨ₂Ｏだけ下まわった
ことが検出されたときには呼吸有りと判断し、その呼吸
サイクルにおいて１０mmＨ ₂Ｏだけ下まわったことが検
出されないときには呼吸無しと判断してＭＰＵ内のカウ
ンターを１にセットする。このようにしてカウントされ
た呼吸無しの判断の回数が３０分内に５回以上であれ
ば、異常呼吸と見なして、直流ブラシレスモーターの回
転数を高くして送風ファン１の送風量を多くして設定圧
力を５０mmＨ₂Ｏ（ゲージ圧）に切り替える。さらのこ
の切り替えと共に、患者の呼気期間にボイスコイル型リ
ークバルブ５を開いて系内圧力を低下させる呼吸同調型
の気道陽圧式呼吸補助操作を開始する。

【００２５】その後、呼吸同調型の気道陽圧式呼吸補助
操作の呼気期間に対応した減圧時の圧力，つまりリーク
バルブ５を解放したときの最低圧力より１０mmＨ₂ Ｏだ
け下まわったことが検出されたとき（例えば４０mmＨ₂
Ｏ（ゲージ圧）であれば、３０mmＨ₂ Ｏ（ゲージ圧）を
下まわったとき）には呼吸有りと判断し、その呼吸サイ
クルにおいて最低圧力より１０mmＨ₂ Ｏだけ下まわった
ことが検出されないときには呼吸無しと判断してＭＰＵ
内のカウンターを１にセットする。このようにしてカウ
ントされた呼吸無しの判断の回数が３０分内に５回以上
であれば、異常呼吸と見なして、直流ブラシレスモータ
ーの回転数を更に高くして送風ファン１の送風量を多く
して設定圧力を更に２０mmＨ₂ Ｏだけ高くする。必要に
応じて、これらの操作を繰り返して、患者の無呼吸が発
生しない設定圧力での運転を可能にする。

【００２６】また、患者の状態が好転するなどして、上
記のように調整された設定圧力であってもその時の患者
の状態にとって高すぎる場合がある。そのために図１の
装置では、調整された設定圧力で呼吸同調型の気道陽圧
式呼吸補助操作の運転を行い、リークバルブ５を解放し
たときの最低圧力より１０mmＨ₂ Ｏだけ下まわったこと
が検出された状態が続き、最低圧力より１０mmＨ₂ Ｏだ
け下まわったことが検出されることが２時間に１度も無
かった場合には、その設定圧力を２０mmＨ₂ Ｏだけ低く
するように直流ブラシレスモーターの回転数を低くす
る。更に同様の操作を繰り返して行い、必要に応じて設
定圧力を低下させ、最終的に設定圧力が５０mmＨ₂ Ｏ
（ゲージ圧）になった時点で、呼吸同調型の気道陽圧式
呼吸補助操作から一定圧力、即ち０〜４０mmＨ₂ Ｏ（ゲ
ージ圧）での連続加圧モードでの気道陽圧式呼吸補助操
作に戻るようにする。

【００２７】

【発明の効果】本発明の呼吸補助装置によれば、使用者
の呼吸の状態に合わせて、設定圧力を高めて無呼吸の発
生を確実に防止することが可能になる優れた効果を奏す
る。特に好ましい態様では、使用者の呼吸の状態に適応
して、最低限必要な低い設定圧力での気道陽圧式呼吸補
助操作が、最低限必要な期間だけ行うようにして、患者
の負担を出来るだけ軽減することが可能になる優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】大気圧から陽圧状態に切替えた場合の人間の呼
吸時の圧力変動パターンの例示。

【図２】本発明の呼吸補助装置の模式的例示。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気圧よりも高い圧縮空気を送出する圧
   縮空気用の送風手段と、該送風手段の送出側に連結され
   た導管手段と、該導管手段の他端側に備えられたマスク
   手段とを具備した呼吸補助装置であって、系内の圧力を
   調節するための圧力調節手段と、使用者の呼吸サイクル
   の少くとも一部に関する情報を検出するための呼吸検出
   手段と、該呼吸検出手段による検出結果に基づいて呼吸
   の有無を判断する判断手段と、該判断手段によって呼吸
   無しとの判断が所定時間内に所定回数あった場合に該系
   内の圧力を所定値だけ高めるために該圧力調節手段およ
   び／または送風手段の制御をする制御手段を具備したこ
   とを特徴とする気道陽圧式呼吸補助装置。
2. 【請求項２】 該制御手段が、該系内の圧力を所定値だ
   け高めた後において、該判断手段によって呼吸無しとの
   判断が所定時間内に所定回数あった場合に、該系内の圧
   力を更に所定値だけ高めることを必要に応じて繰り返す
   ようにするものである請求項１の気道陽圧式呼吸補助装
   置。
3. 【請求項３】 該制御手段が、該判断手段によって呼吸
   無しとの判断が所定時間内に所定回数ない場合には該系
   内の圧力を所定値だけ低くすることを一回または必要に
   応じて複数回繰り返す機能をも具備したものである請求
   項１または２の気道陽圧式呼吸補助装置。
4. 【請求項４】 該系内の設定圧力の最低値が、０〜４０
   mmＨ₂Ｏ（ゲージ圧）の範囲内にある請求項１〜３のい
   ずれか記載の気道陽圧式呼吸補助装置。
5. 【請求項５】 該系内の設定圧力の最高値が、３００mm
   Ｈ₂Ｏ（ゲージ圧）以下である請求項１〜３のいずれか
   記載の気道陽圧式呼吸補助装置。