JP2003070915A - Apparatus and method for blending gas for respirator - Google Patents

Apparatus and method for blending gas for respirator

Info

Publication number
JP2003070915A
JP2003070915A JP2001268499A JP2001268499A JP2003070915A JP 2003070915 A JP2003070915 A JP 2003070915A JP 2001268499 A JP2001268499 A JP 2001268499A JP 2001268499 A JP2001268499 A JP 2001268499A JP 2003070915 A JP2003070915 A JP 2003070915A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
air pump
air
oxygen concentration
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001268499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Ozaki
賢二 尾崎
Shinya Yonezawa
信也 米澤
Kazutoshi Soga
一利 曽我
Koichi Ishii
弘一 石井
Haruhiko Nakada
治彦 中田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Safety Service Industries Co Ltd
Original Assignee
Kawasaki Safety Service Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Safety Service Industries Co Ltd filed Critical Kawasaki Safety Service Industries Co Ltd
Priority to JP2001268499A priority Critical patent/JP2003070915A/en
Publication of JP2003070915A publication Critical patent/JP2003070915A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Accessories For Mixers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To blend gas by a simple constitution. SOLUTION: This apparatus is composed of an air pump 3 for feeding air for inspiration to a patient by reciprocation with extension and contraction. The air pump 3 is connected to first pipelines 4a and 4b for guiding blend gas containing oxygen. At the middle position of the first pipelines 4a and 4b, a stop valve 5 for opening and disconnecting the first pipelines 4a and 4b and a pressure regulating valve 6 positioned on a downstream side of the stop valve 5 for regulating a pressure within the air pump 3, in the flowing direction of the blend gas, a second gas pipeline 7 for guiding the air gas to the first pipelines 4b is connected to the downstream side of the stop valve 5 in the flowing direction of the blend gas, and an air feeding check valve 8 for feeding air to the pump 3 is provided in the second gas pipeline 7. The blend gas and air are blended by simple constitution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人工呼吸器に好適
に適用することのできる人工呼吸器用ガス混合装置およ
びガス混合方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas mixing device for a ventilator and a gas mixing method which can be suitably applied to a ventilator.

【0002】[0002]

【従来の技術】自発呼吸が困難な患者の肺の換気機能を
支援する人工呼吸器において、患者の吸気のために供給
されるガスの酸素濃度は、大気である空気ガスの酸素濃
度から空気ガスの酸素濃度を超える高い酸素濃度までの
間で、患者毎にまたは患者の状態によって異なる値に調
整される。患者の吸気のために供給されるガスの酸素濃
度の調整は、空気ガスと酸素または空気ガスよりも高い
濃度で酸素を含有するブレンドガスとを混合することに
よって行われる。
2. Description of the Related Art In a ventilator that supports the ventilation function of the lungs of a patient who has difficulty breathing spontaneously, the oxygen concentration of the gas supplied for inhaling the patient is the oxygen concentration of the air gas which is the atmosphere. It is adjusted to a value different for each patient or depending on the condition of the patient up to a high oxygen concentration exceeding the oxygen concentration of. The adjustment of the oxygen concentration of the gas supplied for the inspiration of the patient is performed by mixing air gas and oxygen or a blend gas containing oxygen at a higher concentration than air gas.

【0003】空気ガスと酸素またはブレンドガスとを混
合する従来の人工呼吸器用ガス混合装置は、レギュレー
タ、専用の混合器および流量調整弁などを備え、たとえ
ば高圧酸素ガスをレギュレータによって圧力調整し、圧
力調整された酸素ガスと空気ガスとを専用の混合器によ
って混合し、流量調整弁によって流量調整をして人工呼
吸器の空気ポンプに導入し、空気ポンプの作動によって
患者に吸気として供給される。
A conventional gas mixing device for a ventilator which mixes air gas with oxygen or a blended gas is equipped with a regulator, a dedicated mixer and a flow rate adjusting valve. For example, the pressure of high pressure oxygen gas is adjusted by the regulator, and the pressure is adjusted. The adjusted oxygen gas and air gas are mixed by a dedicated mixer, the flow rate is adjusted by a flow rate adjusting valve, introduced into the air pump of the ventilator, and supplied to the patient as inspiration by the operation of the air pump.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の人工呼吸器用ガ
ス混合装置には、以下のような問題点がある。前述のよ
うに従来の人工呼吸器用ガス混合装置は、レギュレー
タ、専用の混合器および流量調整弁など多数の部品を必
要とするので、その構造が複雑となり、製造工程が増加
して生産性を悪くし、また製造コストを増加させる。
The conventional gas mixing device for a ventilator has the following problems. As described above, the conventional gas mixer for a ventilator requires a large number of parts such as a regulator, a dedicated mixer, and a flow rate adjusting valve, which complicates the structure and increases the number of manufacturing processes, resulting in poor productivity. And also increase the manufacturing cost.

【0005】また往復動型の人工呼吸器の空気ポンプ内
へ患者の吸気のために混合ガスを供給する場合、空気ポ
ンプ内の内部圧力が不要に上昇しないように、精度の高
いレギュレータおよび流量調整弁を部品として設けなけ
ればならないので、高価な部品価格による製造コストの
増加とともにその調整操作が繁雑になるという問題があ
る。また専用の混合器には、混合するべきガスのブリー
ド量(漏らし量)の有るものがあり、混合するべきガス
が不所望に消耗されるので、運転コストが増加する問題
がある。
Further, when supplying the mixed gas into the air pump of the reciprocating ventilator for inhaling the patient, the regulator and the flow rate are adjusted with high accuracy so that the internal pressure in the air pump does not unnecessarily rise. Since the valve has to be provided as a component, there is a problem that the adjusting operation becomes complicated as the manufacturing cost increases due to the expensive component price. In addition, some dedicated mixers have a bleed amount (leakage amount) of gas to be mixed, and the gas to be mixed is undesirably consumed, which causes a problem of increasing operating cost.

【0006】本発明の目的は、簡易な構成でガスの混合
を可能にするとともに、混合ガスの酸素濃度を目標酸素
濃度に調整する時間を短縮することができる人工呼吸器
用ガス混合装置およびガス混合方法を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a gas mixing device for an artificial respirator and a gas mixing device which can mix gases with a simple structure and can shorten the time for adjusting the oxygen concentration of the mixed gas to the target oxygen concentration. Is to provide a method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、伸長と縮退と
の往復動によって患者に吸気を供給する空気ポンプと、
空気ポンプに接続されブレンドガスを空気ポンプに導く
第1管路と、第1管路の途中位置に設けられ第1管路を
開放/遮断する開閉弁と、第1管路の開閉弁よりもブレ
ンドガスの流れ方向下流側に設けられ、空気ポンプ内の
圧力を調整する圧力調整弁と、第1管路の圧力調整弁よ
りもブレンドガスの流れ方向下流側に接続され、空気ガ
スを第1管路に導く第2管路と、第2管路に設けられ空
気ガスを空気ポンプに給気する給気逆止弁とを含むこと
を特徴とする人工呼吸器用ガス混合装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises an air pump for delivering inspiration to a patient by reciprocating movements of extension and retraction.
A first pipe line connected to the air pump for guiding the blend gas to the air pump, an opening / closing valve for opening / closing the first pipe line provided at an intermediate position of the first pipe line, and an opening / closing valve for the first pipe line The pressure adjusting valve, which is provided on the downstream side in the flow direction of the blend gas and adjusts the pressure in the air pump, is connected to the downstream side in the flow direction of the blend gas with respect to the pressure adjusting valve of the first pipeline, and the air gas is A gas mixing device for a ventilator, comprising: a second conduit that leads to a conduit; and a supply check valve that is provided in the second conduit and supplies air gas to an air pump.

【0008】本発明に従えば、患者に吸気を供給する空
気ポンプにはブレンドガスを空気ポンプに導く第1管路
が接続され、第1管路の途中位置には第1管路を開放/
遮断する開閉弁が設けられ、第1管路の開閉弁よりもブ
レンドガスの流れ方向下流側には空気ポンプ内の圧力を
調整する圧力調整弁が設けられ、第1管路の圧力調整弁
よりもブレンドガスの流れ方向下流側には空気ガスを第
1管路に導く第2管路が接続され、第2管路には空気ガ
スを空気ポンプに給気する給気逆止弁が設けられる。こ
のことによって、専用の混合器および複雑かつ高精度な
流量調整機構を必要とせず、開閉弁、圧力調整弁および
給気逆止弁の組合せという簡易な構成で、ブレンドガス
と空気ガスとを混合することができるので、製造コスト
を低減し装置の小型化を実現することが可能になる。ま
た開閉弁による第1管路の開放または遮断によって、空
気ポンプに導入するブレンドガスと空気ガスとを切換え
ることができるので、ブレンドガスと空気ガスとの混合
操作を容易に行うことが可能になる。
According to the present invention, the air pump for supplying inspiration to the patient is connected to the first conduit for guiding the blended gas to the air pump, and the first conduit is opened at an intermediate position of the first conduit.
An on-off valve for shutting off is provided, and a pressure adjusting valve for adjusting the pressure in the air pump is provided on the downstream side of the on-off valve of the first pipeline in the flow direction of the blend gas. Also, a second conduit for guiding the air gas to the first conduit is connected to the downstream side in the flow direction of the blended gas, and a supply check valve for supplying the air gas to the air pump is provided in the second conduit. . This makes it possible to mix the blended gas and the air gas with a simple structure that does not require a dedicated mixer and a complicated and highly accurate flow rate adjustment mechanism, and is a combination of an on-off valve, a pressure adjustment valve and an air supply check valve. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the device can be downsized. Further, by opening or shutting off the first conduit by the opening / closing valve, the blend gas and the air gas introduced into the air pump can be switched, so that the blending operation of the blend gas and the air gas can be easily performed. .

【0009】また本発明は、前記空気ポンプが伸長およ
び縮退する位置を検出する位置検出手段と、位置検出手
段の検出出力に応答し、開閉弁による第1管路の開放と
遮断とを制御する制御手段とをさらに含むことを特徴と
する。
Further, according to the present invention, the position detecting means for detecting the position where the air pump extends and retracts, and the opening and closing of the first conduit by the opening / closing valve in response to the detection output of the position detecting means are controlled. And a control means.

【0010】本発明に従えば、空気ポンプが往復動方向
に移動する距離を精度よく検出することが可能となり、
空気ポンプの往復動方向に直交する方向の断面積に空気
ポンプの伸長による往復動方向への移動距離を乗算する
ことによって、ブレンドガスおよび空気ガスの空気ポン
プへの導入量を定めることができる。したがって、空気
ポンプの移動距離に応じて開閉弁の開放と遮断とを制御
することによって、空気ポンプへ導入するブレンドガス
の量と空気ガスの量とを精度よく定めることができるの
で、空気ポンプ内におけるブレンドガスと空気ガスとか
らなる混合ガスの酸素濃度を精度よく調整することが可
能になる。
According to the present invention, it becomes possible to accurately detect the distance that the air pump moves in the reciprocating direction,
The amount of blend gas and air gas introduced into the air pump can be determined by multiplying the cross-sectional area in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the air pump by the moving distance in the reciprocating direction due to the extension of the air pump. Therefore, the amount of the blend gas and the amount of the air gas to be introduced into the air pump can be accurately determined by controlling the opening and closing of the open / close valve according to the moving distance of the air pump. The oxygen concentration of the mixed gas composed of the blend gas and the air gas can be adjusted with high accuracy.

【0011】またブレンドガスを空気ポンプに導入して
いるときは、給気逆止弁によって空気ガスの第1管路内
への流入を防止できるので、ブレンドガスが空気ガスに
よって希釈されることがない。したがって、ブレンドガ
スの酸素濃度は一定に保たれるので、空気ポンプ内にお
けるブレンドガスと空気ガスとの混合ガスの酸素濃度を
精度よく調整することができる。
Further, when the blend gas is introduced into the air pump, the feed gas check valve can prevent the air gas from flowing into the first pipe line, so that the blend gas may be diluted by the air gas. Absent. Therefore, since the oxygen concentration of the blend gas is kept constant, the oxygen concentration of the mixed gas of the blend gas and the air gas in the air pump can be accurately adjusted.

【0012】また本発明は、前記制御手段は、位置検出
手段によって検出される空気ポンプの伸長した位置と縮
退した位置との差によって得られる行程Liの実績を順
次n回分ストアするメモリと、メモリにストアされたn
回分の行程Liを読出し、
According to the present invention, the control means stores the result of the stroke Li obtained by the difference between the extended position and the retracted position of the air pump detected by the position detecting means sequentially for n times, and a memory. Stored in n
Read the number of strokes Li,

【数2】 によって与えられる平均行程Laを演算する演算手段と
を含み、制御手段は、演算手段による演算結果に応答し
空気ポンプの行程を平均行程Laと予め定められる余裕
行程Lbとの和になるように空気ポンプの伸長する位置
と縮退する位置とを制御することを特徴とする。
[Equation 2] Calculating means for calculating the average stroke La given by the control means, and the control means is responsive to the calculation result by the calculating means, so that the stroke of the air pump is equal to the sum of the average stroke La and the predetermined margin stroke Lb. It is characterized by controlling the position where the pump extends and the position where it contracts.

【0013】本発明に従えば、空気ポンプの行程実績す
なわち患者の換気量実績に基づいて平均行程Laを演算
手段によって求め、求められた平均行程Laに従って空
気ポンプを往復動させるので、空気ポンプ内容積のうち
患者の換気に用いられる容積以外の容積を少なくするこ
とができる。このことによって、患者の吸気を供給する
空気ポンプ内における混合ガスの酸素濃度を変更すると
き、患者の換気に用いられる容積以外の空間が空気ポン
プにおいて占める容積を少なくすることができるので、
空気ポンプ内の混合ガスの酸素濃度を変更後の目標酸素
濃度に調整するために要する時間を短縮することができ
る。
According to the present invention, the average stroke La is calculated by the calculating means on the basis of the stroke record of the air pump, that is, the ventilation volume record of the patient, and the air pump is reciprocated according to the calculated average stroke La. Volumes other than those used for patient ventilation can be reduced. By this, when changing the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump that supplies the patient's inspiration, the volume occupied by the space other than the volume used for ventilation of the patient in the air pump can be reduced,
The time required to adjust the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump to the target oxygen concentration after the change can be shortened.

【0014】また本発明は、前記いずれかに記載の人工
呼吸器用ガス混合装置を準備し、患者に供給されるべき
吸気の予め定める目標酸素濃度が新たに設定された状態
で空気ポンプが最初の往復動を開始するとき、空気ポン
プを往復動方向の長さが最も短くなるように予め定めら
れた位置まで縮退し、開閉弁を開いてブレンドガスを圧
力調整弁に導き、空気ポンプを伸長することによって前
記ブレンドガスを空気ポンプに導くことを特徴とする人
工呼吸器用ガス混合方法である。
The present invention also provides the gas mixing device for a ventilator according to any one of the above, wherein the air pump is first operated in a state in which a predetermined target oxygen concentration of inspiration to be supplied to the patient is newly set. When starting the reciprocating motion, the air pump is retracted to a predetermined position so that the length in the reciprocating direction becomes the shortest, and the on-off valve is opened to introduce the blend gas to the pressure regulating valve to extend the air pump. In this way, the blended gas is introduced into an air pump, thereby providing a gas mixing method for a respirator.

【0015】本発明に従えば、患者に供給すべき吸気の
予め定められる目標酸素濃度が新たに設定された状態で
空気ポンプが最初の往復動を開始するとき、空気ポンプ
を往復動方向の長さが最も短くなるように予め定められ
た位置まで縮退し、ブレンドガスを空気ポンプに導入す
る。このことによって、患者の吸気を供給する空気ポン
プ内における混合ガスの酸素濃度を変更するとき、目標
酸素濃度に置換するべき空気ポンプの内容積のうち、空
気ポンプが行程を移動することによって定まる容積以外
の空間の容積を最小にすることができるので、空気ポン
プ内の混合ガスの酸素濃度を変更後の目標酸素濃度に調
整するために要する時間を短縮することができる。
According to the present invention, when the air pump starts the first reciprocating motion with the predetermined target oxygen concentration of the inspiration to be supplied to the patient newly set, the length of the air pump in the reciprocating motion direction is increased. The blend gas is introduced into the air pump by retracting to a predetermined position so that the length becomes shortest. As a result, when changing the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump that supplies inspiration to the patient, the volume determined by the air pump moving in the stroke, out of the inner volume of the air pump that should be replaced with the target oxygen concentration. Since the volume of the space other than the above can be minimized, the time required to adjust the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump to the target oxygen concentration after the change can be shortened.

【0016】また本発明は、前記いずれかに記載の人工
呼吸器用ガス混合装置を準備し、患者の換気量に対応す
る空気ポンプの伸長する位置と縮退する位置との差であ
る換気行程L1を求め、空気ポンプが直後に行うべき往
復動における空気ポンプ中のブレンドガスと空気ガスと
が混合されてなる混合ガスの酸素濃度(Cn)を、空気
ポンプの直前に行われた往復動における空気ポンプ中の
ブレンドガスと空気ガスとが混合されてなる混合ガスの
酸素濃度(Cn-1)に基づいて予測する酸素濃度予測式
を設定し、前記酸素濃度予測式に基づいて空気ポンプに
ブレンドガスを導く行程であるブレンドガス導入行程L
2を求め、求められたブレンドガス導入行程L2と換気
行程L1とによって空気ガスを空気ポンプに導く行程で
ある空気ガス導入行程L3(=L1−L2)を求め、空
気ポンプが直後に行うべき往復動において換気行程L1
を伸長するとき、ブレンドガス導入行程L2に従ってブ
レンドガスを空気ポンプに導入し、空気ガス導入行程L
3に従って空気ガスを空気ポンプへ導入することを特徴
とする人工呼吸器用ガス混合方法である。
The present invention also provides the gas mixing device for a ventilator according to any one of the above, and sets the ventilation stroke L1 which is the difference between the extended position and the retracted position of the air pump corresponding to the ventilation volume of the patient. The oxygen concentration (C n ) of the mixed gas obtained by mixing the blended gas and the air gas in the air pump in the reciprocating motion to be performed immediately after the air pump is determined by the air in the reciprocating motion performed immediately before the air pump. An oxygen concentration prediction formula is set based on the oxygen concentration (C n-1 ) of the mixed gas obtained by mixing the blended gas and the air gas in the pump, and the air pump is blended based on the oxygen concentration prediction formula. Blend gas introduction step L, which is the step of guiding the gas
2 is obtained, an air gas introduction step L3 (= L1-L2) that is a step of guiding the air gas to the air pump is obtained by the obtained blend gas introduction step L2 and the ventilation step L1, and the reciprocation that the air pump should immediately perform. Ventilation stroke L1
When extending, the blend gas is introduced into the air pump according to the blend gas introduction step L2, and the air gas introduction step L
A method of mixing gas for an artificial respirator, which is characterized in that air gas is introduced into an air pump according to item 3.

【0017】本発明に従えば、酸素濃度予測式に基づい
て得られるブレンドガス導入行程L2と空気ガス導入行
程L3とに従ってブレンドガスおよび空気ガスが空気ポ
ンプ内にそれぞれ導入される。この酸素濃度予測式に基
づいて得られるブレンドガスと空気ガスとが混合されて
なる換気行程L1内の混合ガスの酸素濃度は、新たな目
標酸素濃度が設定された後に空気ポンプが往復動する初
期の期間において、設定変更後の目標酸素濃度を上げる
ときは目標酸素濃度よりも高い濃度が得られ、または設
定変更後の目標酸素濃度を下げるときは目標酸素濃度よ
りも低い濃度が得られる。
According to the present invention, the blend gas and the air gas are introduced into the air pump in accordance with the blend gas introducing process L2 and the air gas introducing process L3 obtained based on the oxygen concentration predicting equation. The oxygen concentration of the mixed gas in the ventilation stroke L1 obtained by mixing the blended gas and the air gas, which is obtained based on this oxygen concentration prediction equation, is the initial value at which the air pump reciprocates after the new target oxygen concentration is set. In the period, the concentration higher than the target oxygen concentration is obtained when increasing the target oxygen concentration after the setting change, or the concentration lower than the target oxygen concentration is obtained when decreasing the target oxygen concentration after the setting change.

【0018】したがって、空気ポンプ内の酸素濃度を目
標酸素濃度に変更するべく設定変更した後に空気ポンプ
を繰返し往復動させるとき、設定変更後目標酸素濃度に
達するまでに空気ポンプが往復動する初期の期間におい
て、目標酸素濃度よりも酸素濃度の高いまたは酸素濃度
の低い混合ガスを空気ポンプ内に導入することができる
ので、空気ポンプ内の混合ガスの酸素濃度を変更後の目
標酸素濃度に調整するために要する時間を短縮すること
ができる。
Therefore, when the air pump is repeatedly reciprocated after the setting is changed to change the oxygen concentration in the air pump to the target oxygen concentration, the initial reciprocating movement of the air pump is reached before the target oxygen concentration is reached after the setting is changed. During the period, a mixed gas having a higher oxygen concentration or a lower oxygen concentration than the target oxygen concentration can be introduced into the air pump, so the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump is adjusted to the target oxygen concentration after the change. The time required for this can be shortened.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態であ
る人工呼吸器用ガス混合装置1の構成を簡略化して示す
概略断面図であり、図2は図1に示す人工呼吸器用ガス
混合装置1を備える人工呼吸器2の全体構成を示す系統
図である。
1 is a schematic cross-sectional view showing a simplified structure of a gas mixing device 1 for an artificial respirator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a gas for an artificial respirator shown in FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration of a ventilator 2 including a mixing device 1.

【0020】人工呼吸器用ガス混合装置1(以後、ガス
混合装置1と略称する)、伸長と縮退との往復動によっ
て患者に吸気を供給する空気ポンプ3と、空気ポンプ3
に接続されブレンドガスを空気ポンプ3に導く第1管路
4a,4bと、第1管路4a,4bの途中位置に設けら
れ第1管路4a,4bを開放/遮断する開閉弁5と、第
1管路4a,4bの開閉弁5よりもブレンドガスの流れ
方向下流側に設けられ、空気ポンプ3内の圧力を調整す
る圧力調整弁6と、第1管路4a,4bの圧力調整弁6
よりもブレンドガスの流れ方向下流側に接続され、空気
ガスを第1管路4bに導く第2管路7と、第2管路7に
設けられ空気ガスを空気ポンプ3に給気する給気逆止弁
8と、第2管路7の空気ガスの流れ方向上流側に設けら
れる空気入口フィルタ9とを含む。
A gas mixing device 1 for a ventilator (hereinafter abbreviated as "gas mixing device 1"), an air pump 3 for supplying inspiration to a patient by reciprocating motion of extension and contraction, and an air pump 3
Connected to the first pipeline 4a, 4b for guiding the blend gas to the air pump 3, and an on-off valve 5 provided at an intermediate position of the first pipeline 4a, 4b for opening / closing the first pipeline 4a, 4b, A pressure adjusting valve 6 that is provided on the downstream side of the on-off valve 5 of the first pipelines 4a and 4b in the flow direction of the blend gas and that adjusts the pressure in the air pump 3, and a pressure regulating valve of the first pipelines 4a and 4b. 6
A second pipe line 7 that is connected to the downstream side of the blend gas in the flow direction and guides the air gas to the first pipe line 4b, and an air supply provided to the second pipe line 7 to supply the air gas to the air pump 3. It includes a check valve 8 and an air inlet filter 9 provided on the upstream side of the second pipeline 7 in the flow direction of the air gas.

【0021】第1管路4aは耐圧ホースまたは金属管な
どからなり、また第1管路4bは合成樹脂製の管体であ
り、ブレンドガスの流路を形成する。第1管路4aは、
ブレンドガスの流れ方向上流側に設けられ、図示しない
ブレンドガスの供給源と開閉弁5とを接続する。第1管
路4bは、第1管路4aよりもブレンドガス流れ方向下
流側に設けられ、圧力調整弁6と空気ポンプ3とを接続
する。ここでブレンドガスは、酸素ガスとたとえば窒素
ガスまたは大気である空気ガスとをブレンドし、空気ガ
スの酸素濃度よりも高い酸素濃度としたガスである。な
おブレンドガスは、酸素ガスのみからなるものもその範
疇に含むものとする。
The first pipe line 4a is made of a pressure-resistant hose or a metal pipe, and the first pipe line 4b is a tube made of synthetic resin and forms a flow path for blend gas. The first conduit 4a is
It is provided on the upstream side in the flow direction of the blend gas, and connects the supply source of the blend gas (not shown) to the on-off valve 5. The first conduit 4b is provided on the downstream side in the blend gas flow direction with respect to the first conduit 4a, and connects the pressure regulating valve 6 and the air pump 3 to each other. Here, the blended gas is a gas having an oxygen concentration higher than that of the air gas by blending oxygen gas with, for example, nitrogen gas or air gas which is the atmosphere. It should be noted that the blended gas is also included in the category of a blended gas composed of only oxygen gas.

【0022】開閉弁5は、たとえば電磁弁によって実現
され、第1管路4a,4bを開放/遮断することができ
る。開閉弁5は、後述する制御手段60に電気的に接続
され、制御手段60からの出力信号に応答し、第1管路
4a,4bを開放/遮断する。本実施の形態では、開閉
弁5は電磁弁であるけれども、電磁弁に代えて流量調整
弁が設けられる構成であってもよい。流量調整弁を絞
り、その流量を零にすることによって、電磁弁による第
1管路4a,4bの遮断と同様に作用させることができ
る。
The opening / closing valve 5 is realized by, for example, an electromagnetic valve, and can open / shut off the first conduits 4a and 4b. The on-off valve 5 is electrically connected to the control means 60, which will be described later, and responds to an output signal from the control means 60 to open / shut off the first pipelines 4a and 4b. In the present embodiment, the on-off valve 5 is a solenoid valve, but it may have a configuration in which a flow rate adjusting valve is provided instead of the solenoid valve. By restricting the flow rate adjusting valve and reducing the flow rate to zero, it is possible to operate similarly to shutting off the first pipelines 4a and 4b by the solenoid valve.

【0023】圧力調整弁6は、たとえばステンレス製の
ケーシング10を備える。ケーシング10は、円筒状に
形成される直円筒部11と直円筒部11に連なり中空の
略円錐台状に形成される円錐台部12とを有する。直円
筒部11の開閉弁5寄りには、ブレンドガスを圧力調整
弁6に吸入する吸入口13が形成され、吸入口13に
は、開閉弁5と圧力調整弁6とを連結する連結管路14
が接続される。直円筒部11内方に形成される弁室15
には、弁体16と弁体16が着座および離間する弁座1
7とが設けられる。弁座17は直円筒部11の内方に向
って環状に突出して形成される環状突出部23に設けら
れ、弁座17には弁孔18が形成される。
The pressure regulating valve 6 has a casing 10 made of stainless steel, for example. The casing 10 has a right cylindrical portion 11 formed in a cylindrical shape and a truncated cone portion 12 connected to the right cylindrical portion 11 and formed in a hollow substantially truncated cone shape. A suction port 13 for sucking the blended gas into the pressure regulating valve 6 is formed near the on-off valve 5 of the straight cylindrical portion 11, and the suction port 13 has a connecting pipe line for connecting the on-off valve 5 and the pressure regulating valve 6. 14
Are connected. The valve chamber 15 formed inside the straight cylindrical portion 11
The valve seat 16 on which the valve body 16 and the valve body 16 are seated and separated from each other.
And 7 are provided. The valve seat 17 is provided on an annular projecting portion 23 formed by projecting annularly toward the inside of the right cylindrical portion 11, and a valve hole 18 is formed in the valve seat 17.

【0024】弁体16には、弁体16から垂直に立上が
り、弁体16の軸線方向に長く延びる弁軸19が一体的
に設けられ、弁軸19の弁体16と反対側の遊端部には
球状の押付け部材20が装着される。弁軸19の長手方
向のほぼ中間には、弁軸19の半径方向外方に突出して
ばね保持部21が形成される。ばね保持部21には、第
1ばね部材22の一端部が固定され、第1ばね部材22
の他端部は弁座17を形成する前記環状突出部23に固
定される。このようにして第1ばね部材22は、そのば
ね力によって弁体16を弁座17に着座させる。
The valve body 16 is integrally provided with a valve shaft 19 which rises vertically from the valve body 16 and extends in the axial direction of the valve body 16, and the free end portion of the valve shaft 19 opposite to the valve body 16 is provided. A spherical pressing member 20 is attached to the. A spring holding portion 21 is formed substantially in the middle of the valve shaft 19 in the longitudinal direction so as to project radially outward of the valve shaft 19. One end of the first spring member 22 is fixed to the spring holding portion 21, and the first spring member 22 is fixed.
The other end of is fixed to the annular protrusion 23 forming the valve seat 17. In this way, the first spring member 22 causes the valve element 16 to be seated on the valve seat 17 by its spring force.

【0025】圧力調整弁6の円錐台部12の台面部24
には、ブレンドガスを第1管路4bに向けて排出する排
出口25が形成され、排出口25には、第1管路4bが
接続される。円錐台部12の台面部24の反対側に位置
する底面は開口部であり、この開口部を封止するように
ダイアフラム26が前記押付け部材20を臨んで設けら
れる。ダイアフラム26の外方には、ダイアフラム26
を保護する覆い部材27がさらに設けられる。
The base portion 24 of the truncated cone portion 12 of the pressure regulating valve 6
A discharge port 25 for discharging the blended gas toward the first pipe line 4b is formed at, and the first pipe line 4b is connected to the discharge port 25. A bottom surface of the truncated cone portion 12 located on the opposite side of the base surface portion 24 is an opening portion, and a diaphragm 26 is provided so as to face the pressing member 20 so as to seal the opening portion. The diaphragm 26 is provided outside the diaphragm 26.
A cover member 27 for protecting the is further provided.

【0026】この圧力調整弁6は、第1管路4bおよび
空気ポンプ3内のガス圧力が、大気圧よりも小さい値に
なるとき開状態となり、ブレンドガスを第1管路4bお
よび空気ポンプ3内に導入することによって、第1管路
4bおよび空気ポンプ3内のガス圧力が大気圧と平衡す
るように調整する。
The pressure regulating valve 6 is opened when the gas pressure in the first pipe line 4b and the air pump 3 becomes a value smaller than the atmospheric pressure, and the blended gas is supplied to the first pipe line 4b and the air pump 3. The gas pressure in the first conduit 4b and the air pump 3 is adjusted so as to be balanced with the atmospheric pressure by introducing the gas into the inside.

【0027】第1管路4bおよび空気ポンプ3内のガス
圧力が、大気圧よりも予め定める圧力P1だけ小さい負
圧になるとき、ダイアフラム26は大気圧によって円錐
台部12内方に向けて膨出するように設定される。ダイ
アフラム26が膨出するとき、ダイアフラム26は弁軸
19の遊端部に設けられる押付け部材20を空気ポンプ
3側に向けて押す。弁軸19および弁体16は、第1ば
ね部材22のみによって環状突出部23に保持されてい
る状態であるので、ダイアフラム26が押付け部材20
を押すことによって、弁軸19は、弁体16と弁座17
とによって形成される1点を支点30として矢符28方
向に変位する。したがって、弁体16の支点30を形成
する側に対する反対側は弁座17と離間するので、弁孔
18が開放されて圧力調整弁6は開状態となる。
When the gas pressure in the first conduit 4b and the air pump 3 becomes a negative pressure smaller than the atmospheric pressure by a predetermined pressure P1, the diaphragm 26 expands toward the inside of the truncated cone 12 by the atmospheric pressure. Set to go out. When the diaphragm 26 expands, the diaphragm 26 pushes the pressing member 20 provided at the free end of the valve shaft 19 toward the air pump 3 side. Since the valve shaft 19 and the valve body 16 are held by the annular protrusion 23 only by the first spring member 22, the diaphragm 26 is pressed by the pressing member 20.
The valve stem 19 and the valve seat 17 are pushed by pressing.
It is displaced in the direction of the arrow 28 with one point formed by and as a fulcrum 30. Therefore, the opposite side of the valve body 16 to the side forming the fulcrum 30 is separated from the valve seat 17, so that the valve hole 18 is opened and the pressure regulating valve 6 is opened.

【0028】開閉弁5が開状態でありかつ圧力調整弁6
が開状態であるとき、ブレンドガスは、弁室15および
円錐台部12内方に形成される第1空間29を経て、排
出口25から第1管路4bに排出される。排出口25か
ら排出されたブレンドガスは、第1管路4bを経て空気
ポンプ3内に導入されて、空気ポンプ3内と第1管路4
b内とのガス圧力が大気圧と平衡する状態まで圧力が増
加したとき、ダイアフラム26は膨出前の状態に戻る。
ダイアフラム26が膨出前の状態に戻るとき、弁軸19
は矢符28方向の反対方向に変位する。ダイアフラム2
6が膨出前の状態に戻ると、押付け部材20を押してい
ない状態になるので、弁体16は弁座17に着座し弁孔
18は閉じられて圧力調整弁6が閉状態となり、ブレン
ドガスの第1管路4bへの導入が阻止される。
The on-off valve 5 is open and the pressure adjusting valve 6
Is open, the blend gas is discharged from the discharge port 25 to the first conduit 4b through the valve chamber 15 and the first space 29 formed inside the truncated cone portion 12. The blended gas discharged from the discharge port 25 is introduced into the air pump 3 via the first pipe line 4b, and the inside of the air pump 3 and the first pipe line 4 are introduced.
When the gas pressure in b is in equilibrium with the atmospheric pressure, the diaphragm 26 returns to the state before the expansion.
When the diaphragm 26 returns to the state before the expansion, the valve shaft 19
Is displaced in the direction opposite to the arrow 28 direction. Diaphragm 2
When 6 returns to the state before swelling, the pressing member 20 is not pushed, so the valve body 16 is seated on the valve seat 17, the valve hole 18 is closed, the pressure adjusting valve 6 is closed, and the blend gas The introduction into the first conduit 4b is blocked.

【0029】給気逆止弁8は、内方に弁室31が形成さ
れる弁箱32と、弁箱32の空気入口フィルタ9寄りに
形成される給気口33と、弁箱32の第1管路4b寄り
に形成される排気口37とを備える。給気口33および
排気口37には、第2管路7がそれぞれ接続される。弁
室31内には、弁座34と、弁座34に着座または離間
する弁体35と、弁体35を弁座34に押圧する第2ば
ね部材36とが設けられる。
The air supply check valve 8 includes a valve box 32 having a valve chamber 31 formed therein, an air supply port 33 formed near the air inlet filter 9 of the valve box 32, and a first valve box 32. The exhaust port 37 is formed near the first conduit 4b. The second pipeline 7 is connected to the air supply port 33 and the exhaust port 37, respectively. In the valve chamber 31, a valve seat 34, a valve body 35 that is seated on or away from the valve seat 34, and a second spring member 36 that presses the valve body 35 against the valve seat 34 are provided.

【0030】給気逆止弁8の弁箱32は、円筒形状を有
し、たとえばプラスチックからなる。第2ばね部材36
は、金属製の線材を空気ガスの流れ方向に延びる軸線ま
わりにコイル状に巻きまわして形成される。第2ばね部
材36の一端部38は、弁箱32の排気口37を臨んで
固定され、第2ばね部材36の他端部39には前記弁体
35が装着される。弁体35はたとえば合成樹脂からな
り、略円板状の形状を有する。コイル状に形成される第
2ばね部材36のばね力は、大気圧に対する空気ポンプ
3内および第1管路4b内の負圧が、予め定める圧力P
2以上になると圧縮されるようなばね定数のものが選定
される。
The valve box 32 of the air supply check valve 8 has a cylindrical shape and is made of, for example, plastic. Second spring member 36
Is formed by winding a metal wire into a coil around an axis extending in the direction of air gas flow. One end 38 of the second spring member 36 is fixed so as to face the exhaust port 37 of the valve box 32, and the valve body 35 is attached to the other end 39 of the second spring member 36. The valve element 35 is made of, for example, a synthetic resin and has a substantially disc shape. The spring force of the coil-shaped second spring member 36 is set such that the negative pressure in the air pump 3 and the first pipe line 4b with respect to the atmospheric pressure is a predetermined pressure P.
A spring constant having a spring constant is selected so that it is compressed when it becomes 2 or more.

【0031】このことによって、弁室31内が圧力P2
の負圧になったとき、大気圧によって第2ばね部材36
が軸線方向に圧縮され、弁体35が弁座34から離間す
るので、給気逆止弁8が開状態となり、大気である空気
ガスが第1管路4bおよび空気ポンプ3内へ給気され
る。
As a result, the pressure in the valve chamber 31 becomes P2.
When the negative pressure of the second spring member 36 becomes
Is compressed in the axial direction and the valve element 35 is separated from the valve seat 34, so that the air supply check valve 8 is opened, and the air gas which is the atmosphere is supplied into the first conduit 4b and the air pump 3. It

【0032】ここで圧力調整弁6が開状態となる前記予
め定める圧力P1は、給気逆止弁8が開状態となる前記
予め定める圧力P2未満、すなわちP1<P2になるよ
うに設定される。たとえば圧力調整弁6が開状態となる
予め定める圧力P1は、2〜3cmH2Oに設定され、
給気逆止弁8が開状態となる予め定める圧力P2は10
cmH2Oに設定される。
The predetermined pressure P1 at which the pressure regulating valve 6 is opened is set below the predetermined pressure P2 at which the air supply check valve 8 is opened, that is, P1 <P2. . For example the pressure P1 the predetermined pressure regulating valve 6 is opened is set to 2~3cmH 2 O,
The predetermined pressure P2 at which the supply check valve 8 is opened is 10
It is set to cmH 2 O.

【0033】このことによって、空気ポンプ3内の負圧
がP1〜P2の範囲にあり、ブレンドガスを空気ポンプ
3に導入しているときは、給気逆止弁8によって空気ガ
スが第1管路4b内へ流入することを防止できるので、
ブレンドガスが空気ガスによって希釈されることがな
い。したがって、空気ポンプ3内へ導入されるブレンド
ガスの酸素濃度は一定に保たれるので、空気ポンプ3内
におけるブレンドガスと空気ガスとの混合ガスの酸素濃
度を精度よく調整することができる。なお空気ポンプ3
内にそれぞれ導入されるブレンドガスと空気ガスとが混
合されて生成されるガスをここでは混合ガスと呼ぶ。
As a result, when the negative pressure in the air pump 3 is in the range of P1 to P2 and the blend gas is being introduced into the air pump 3, the air check valve 8 supplies the air gas to the first pipe. Since it can be prevented from flowing into the passage 4b,
The blend gas is not diluted with air gas. Therefore, the oxygen concentration of the blend gas introduced into the air pump 3 is kept constant, so that the oxygen concentration of the mixed gas of the blend gas and the air gas in the air pump 3 can be accurately adjusted. Air pump 3
The gas produced by mixing the blended gas and the air gas respectively introduced therein is referred to as a mixed gas here.

【0034】ガス混合装置1に空気ガスを取入れる入口
である第2管路7の先端に設けられる空気入口フィルタ
9は、空気ポンプ3に導入されるべき空気ガスから塵埃
を除去する防塵フィルタである。空気入口フィルタ9
は、前述のような塵埃除去だけでなくたとえばヘパフィ
ルタなどを複合させて除菌機能をも備えるものであって
もよい。
The air inlet filter 9 provided at the tip of the second conduit 7 which is an inlet for introducing air gas into the gas mixing device 1 is a dust-proof filter for removing dust from the air gas to be introduced into the air pump 3. is there. Air inlet filter 9
May have not only the above dust removal function but also a sterilization function by combining a hepa filter or the like.

【0035】空気ポンプ3は、ほぼ直円筒状のポンプベ
ローズ41を備える。ポンプベローズ41は、たとえば
ゴムなどの材料からなり、可撓性を有し軸線42方向に
伸縮可能である。ポンプベローズ41の軸線方向一端部
には、剛性の取付部材43が固定され、軸線方向他端部
には基体44が連結される。取付部材43は、円板状の
形状を有しており、軸線42方向に移動可能である。基
体44は取付部材43に対向し、図示しない基台上に設
けられる軌道部材45の固定位置に設けられる。これに
よって、ポンプベローズ41と取付部材43と基体44
とによって囲まれる第2空間46が形成される。基体4
4の第2空間46を臨み基体44に形成されるガス導入
口40に前記第1管路4bが接続される。
The air pump 3 has a pump bellows 41 having a substantially right cylindrical shape. The pump bellows 41 is made of a material such as rubber, has flexibility, and can expand and contract in the direction of the axis 42. A rigid mounting member 43 is fixed to one end of the pump bellows 41 in the axial direction, and a base 44 is connected to the other end of the pump bellows 41 in the axial direction. The mounting member 43 has a disc shape and is movable in the direction of the axis 42. The base body 44 faces the mounting member 43 and is provided at a fixed position of a track member 45 provided on a base (not shown). As a result, the pump bellows 41, the mounting member 43, and the base 44
A second space 46 surrounded by and is formed. Base 4
The first pipe line 4b is connected to the gas introduction port 40 formed in the base body 44 so as to face the fourth second space 46.

【0036】ポンプベローズ41を伸長および縮退の往
復動からなる伸縮駆動するためにポンプ駆動手段48が
設けられる。ポンプ駆動手段48はねじ機構を備え、ね
じ機構はボールねじ49から成る。ボールねじ49は、
ポンプベローズ41の外方に設けられ前記軸線42方向
に延びるねじ部材50と、ボールナット51とを備え
る。ねじ部材50とボールナット51とは、ボールねじ
溝に装着されたボールを介して螺合する。ねじ部材50
の他端部は、軌道部材45の他端部に備わる第1端板5
2に取付けられた軸受によって回転自在に支持される。
A pump drive means 48 is provided for driving the pump bellows 41 to expand and contract by reciprocating motion of expansion and contraction. The pump drive means 48 comprises a screw mechanism, which comprises a ball screw 49. Ball screw 49
A screw member 50 provided outside the pump bellows 41 and extending in the direction of the axis 42, and a ball nut 51 are provided. The screw member 50 and the ball nut 51 are screwed together through a ball mounted in the ball screw groove. Screw member 50
The other end of the first end plate 5 provided at the other end of the track member 45.
It is rotatably supported by the bearings attached to 2.

【0037】ねじ部材50の一端部は、軌道部材45の
一端部に備わる第2端板53に取付けられた軸受によっ
て回転自在に支持される。ねじ部材50の一端部は、第
2端板53を貫通して突出し、突出部にはプーリ54が
取付けられる。ボールナット51は、支持部材55を介
して取付部材43と連結されている。前記基台上には、
駆動源である電動機56が設けられる。電動機56の機
軸にはプーリ57が取付けられており、ねじ部材50の
プーリ54と機軸のプーリ57との間には、伝動手段で
ある伝動ベルト58が張架されている。
One end of the screw member 50 is rotatably supported by a bearing attached to the second end plate 53 provided at one end of the track member 45. One end of the screw member 50 penetrates the second end plate 53 to project, and the pulley 54 is attached to the projecting portion. The ball nut 51 is connected to the mounting member 43 via the support member 55. On the base,
An electric motor 56, which is a drive source, is provided. A pulley 57 is attached to the shaft of the electric motor 56, and a transmission belt 58, which is a transmission means, is stretched between the pulley 54 of the screw member 50 and the pulley 57 of the shaft.

【0038】電動機56には、空気ポンプ3を構成する
ポンプベローズ41が伸長および縮退する位置を検出す
る位置検出手段59が設けられる。位置検出手段59
は、たとえばエンコーダなどによって実現される。エン
コーダは、電動機56の回転数を距離に換算して予め定
める基準位置に対する移動距離を求めるものであり、基
準位置に対するポンプベローズ41の伸長および縮退に
ともなう位置を検出することができる。位置検出手段5
9の検出出力は制御手段60に入力され、制御手段60
は位置検出手段59の検出出力に応答し、すなわち空気
ポンプ3のポンプベローズ41の伸長および縮退する位
置に応じて開閉弁5の動作を制御し、第1管路4a,4
bの開放/遮断を行う。空気ポンプ3においては、空気
ポンプ3に備わるポンプベローズ41が伸長および縮退
をするので、以後往復動する位置および伸長/縮退等の
表現を、ポンプベローズ41の位置およびポンプペロー
ズ41の伸長/縮退等として表す。
The electric motor 56 is provided with position detecting means 59 for detecting the position where the pump bellows 41 constituting the air pump 3 extends and contracts. Position detecting means 59
Is realized by, for example, an encoder. The encoder converts the number of revolutions of the electric motor 56 into a distance to obtain a moving distance with respect to a predetermined reference position, and can detect a position associated with extension and contraction of the pump bellows 41 with respect to the reference position. Position detecting means 5
The detection output of 9 is input to the control means 60, and the control means 60
Responds to the detection output of the position detecting means 59, that is, controls the operation of the opening / closing valve 5 in accordance with the position where the pump bellows 41 of the air pump 3 expands and contracts, and the first pipelines 4a, 4
Open / shut off b. In the air pump 3, since the pump bellows 41 included in the air pump 3 expands and contracts, the reciprocating position and the expressions such as expansion / contraction are referred to as the position of the pump bellows 41 and the expansion / contraction of the pump pellose 41. And so on.

【0039】制御手段60は、たとえばCPU(Centra
l Processing Unit)を搭載するマイクロコンピュータ
などによって実現される。制御手段60には、ポンプベ
ローズ41の伸長および縮退した位置を検出した実績を
ストアするメモリ61と、位置検出手段59によって検
出されるポンプベローズ41の伸長した位置と縮退した
位置との差によって与えられる行程および後述する酸素
濃度予測式に基づく酸素濃度などを演算する演算手段6
2とを備える。また制御手段60は、演算手段62の演
算結果に応答し、制御信号を出力してポンプベローズ4
1を伸長および縮退させる位置を制御することができ
る。
The control means 60 is, for example, a CPU (Centra).
l Processing Unit) is realized by a microcomputer equipped with. The control means 60 is provided with a memory 61 for storing the results of detecting the expanded and contracted positions of the pump bellows 41, and the difference between the expanded position and the contracted position of the pump bellows 41 detected by the position detecting means 59. Calculating means 6 for calculating the stroke and the oxygen concentration based on the oxygen concentration prediction formula described later
2 and. Further, the control means 60 outputs a control signal in response to the calculation result of the calculation means 62 to output the pump bellows 4
It is possible to control the position where 1 is expanded and contracted.

【0040】次に空気ポンプ3の動作を説明する。電動
機56を駆動すると、その回転運動は伝動ベルト58を
介してねじ部材50に伝えられ、ねじ部材50を回転駆
動する。ねじ部材50の回転運動はボールナット51の
直線運動に変換され、ボールナット51を回転方向に応
じてねじ部材50の一端部側または他端部側に移動させ
る。ボールナット51を移動させると、ボールナット5
1に支持部材55を介して連結されている取付部材43
が移動する。取付部材43が移動することによって、ポ
ンプベローズ41がねじ部材50の回転運動に対応する
方向に移動して伸縮する。
Next, the operation of the air pump 3 will be described. When the electric motor 56 is driven, its rotational movement is transmitted to the screw member 50 via the transmission belt 58, and the screw member 50 is rotationally driven. The rotational movement of the screw member 50 is converted into the linear movement of the ball nut 51, and the ball nut 51 is moved to one end side or the other end side of the screw member 50 depending on the rotation direction. When the ball nut 51 is moved, the ball nut 5
1 is attached to the mounting member 43 via a supporting member 55.
Moves. When the mounting member 43 moves, the pump bellows 41 moves and expands / contracts in a direction corresponding to the rotational movement of the screw member 50.

【0041】ポンプベローズ41が伸長すると、空気ポ
ンプ3内すなわち第2空間46(以後、空気ポンプ3内
のことを第2空間46として表す)および第1管路4b
の圧力が低下する。このとき前述のように予め設定され
る大気圧からの負圧は、圧力調整弁6が開状態となる負
圧P1<給気逆止弁8が開状態となる負圧P2となるよ
うに設定される。
When the pump bellows 41 extends, the inside of the air pump 3, that is, the second space 46 (hereinafter, the inside of the air pump 3 will be referred to as the second space 46) and the first conduit 4b.
Pressure drops. At this time, the negative pressure preset from the atmospheric pressure as described above is set so that the pressure adjusting valve 6 is in the open state P1 <the negative pressure P2 in which the air supply check valve 8 is open. To be done.

【0042】したがって、ポンプベローズ41が伸長し
て第2空間46の圧力が低下するのにともなって、圧力
調整弁6のみが開状態である期間と、圧力調整弁6およ
び給気逆止弁8の両方が開状態である期間とが発生す
る。すなわち負圧がP1以上P2未満の状態では、圧力
調整弁6のみが開状態となり、負圧がP2以上の状態で
は、圧力調整弁6および給気逆止弁8の両方が開状態と
なる。
Therefore, as the pump bellows 41 expands and the pressure in the second space 46 decreases, only the period in which only the pressure adjusting valve 6 is open, and the pressure adjusting valve 6 and the air supply check valve 8 are opened. And both are open. That is, when the negative pressure is P1 or more and less than P2, only the pressure adjusting valve 6 is open, and when the negative pressure is P2 or more, both the pressure adjusting valve 6 and the air supply check valve 8 are open.

【0043】圧力調整弁6のみが開状態にあるとき、開
閉弁5を開状態とすることによって、第2空間46にブ
レンドガスのみを導入することができる。また圧力調整
弁6および給気逆止弁8の両方が開状態にあるとき、圧
力調整弁6は開状態であるけれども開閉弁5を閉状態と
することによって、ブレンドガスの第2空間46への導
入を阻止することができるので、第2空間46には空気
ガスのみを導入することができる。
When only the pressure adjusting valve 6 is open, the open / close valve 5 is opened so that only the blend gas can be introduced into the second space 46. When both the pressure adjusting valve 6 and the air supply check valve 8 are in the open state, the pressure adjusting valve 6 is in the open state, but the open / close valve 5 is closed so that the second space 46 of the blended gas enters the second space 46. Since it is possible to prevent the introduction of air, only the air gas can be introduced into the second space 46.

【0044】第2空間46内の圧力は、ポンプベローズ
41が伸長する位置と相関を有するので、位置検出手段
59による検出出力に応答し制御手段60によって開閉
弁5の開閉を制御し、ブレンドガスのみを第2空間46
に導入する期間および空気ガスのみを第2空間46に導
入する期間を定め、第2空間46内でブレンドガスと空
気ガスとが混合されて生成される混合ガスの酸素濃度を
調整することができる。
Since the pressure in the second space 46 has a correlation with the position where the pump bellows 41 extends, the control means 60 controls the opening and closing of the on-off valve 5 in response to the output detected by the position detecting means 59, and the blend gas Only the second space 46
And a period of introducing only the air gas into the second space 46 can be determined, and the oxygen concentration of the mixed gas generated by mixing the blend gas and the air gas in the second space 46 can be adjusted. .

【0045】図2に示す本実施の形態のガス混合装置1
を備える人工呼吸器2は、ガス混合装置1と、患者の口
または鼻の少なくとも一方に装着される装着部材71
と、ガス混合装置1に備わる空気ポンプ3の基体44に
設けられる吐出逆止弁47と装着部材71とを接続し、
患者に空気ポンプ3からの吸気を導く吸気管路72と、
吸気管路72の途中位置から分岐して先端部に呼気弁装
置70を設け、呼気弁装置70に患者の呼気を導く呼気
管路73と、前述の位置検出手段59の検出出力に応答
し開閉弁5の開閉動作を制御する制御手段60であって
患者の吸気期間中は呼気弁装置70を閉じるように制御
する制御手段60とを含む。
The gas mixing apparatus 1 of this embodiment shown in FIG.
A ventilator 2 including a gas mixing device 1 and a mounting member 71 mounted on at least one of a mouth and a nose of a patient.
And a discharge check valve 47 provided on the base body 44 of the air pump 3 provided in the gas mixing device 1 and the mounting member 71,
An intake line 72 for guiding intake from the air pump 3 to the patient,
An exhalation valve device 70 is provided at a tip end of the inhalation duct 72 branching from an intermediate position, and an expiratory duct 73 for guiding the exhalation of the patient to the exhalation valve device 70, and opening / closing in response to the detection output of the position detecting means 59 described above. The control means 60 controls the opening / closing operation of the valve 5 and controls the expiratory valve device 70 to be closed during the inspiration period of the patient.

【0046】ポンプベローズ41が縮退すると、第2空
間46内の圧力が増大するので、給気逆止弁8が閉じ、
前記吐出逆止弁47が開く。またポンプベローズ41の
縮退が位置検出手段59によって検出され、検出出力が
制御手段60に入力され、制御手段60は検出出力に応
答して開閉弁5を閉じる。したがって、基体44に形成
される混合ガス排出口81から吸気管路72へ混合ガス
が供給される。なお混合ガス排出口81と吐出逆止弁4
7との間には、吐出される混合ガスの圧力検出口である
ポンプ圧検出口82が設けられる。
When the pump bellows 41 contracts, the pressure in the second space 46 increases, so that the air supply check valve 8 closes.
The discharge check valve 47 opens. Further, the contraction of the pump bellows 41 is detected by the position detection means 59, the detection output is input to the control means 60, and the control means 60 closes the on-off valve 5 in response to the detection output. Therefore, the mixed gas is supplied from the mixed gas outlet 81 formed in the base body 44 to the intake pipe line 72. The mixed gas outlet 81 and the discharge check valve 4
A pump pressure detecting port 82, which is a pressure detecting port for the discharged mixed gas, is provided between the pump pressure detecting port 82 and the pump 7.

【0047】吸気管路72は、空気ポンプ3の吐出逆止
弁47と装着部材71とを接続する管路であり、吐出逆
止弁47を経て供給された混合ガスを患者に導く。吸気
管路72には、吸気側流量計83、第1流量差圧検出口
84a,84bおよび吸気フィルタ85が設けられてい
る。なお吸気側流量計83は省略される構成であっても
よい。
The intake pipe line 72 is a pipe line that connects the discharge check valve 47 of the air pump 3 and the mounting member 71, and guides the mixed gas supplied through the discharge check valve 47 to the patient. The intake conduit 72 is provided with an intake-side flow meter 83, first flow rate differential pressure detection ports 84a and 84b, and an intake filter 85. The intake side flow meter 83 may be omitted.

【0048】呼気管路73は、装着部材71と呼気弁装
置70とを接続する管路であり、患者の呼気を呼気弁装
置70に導く。呼気管路73には、呼気フィルタ86が
設けられている。呼気弁装置70の呼気の流れ方向下流
側には、呼気弁装置70と人工呼吸器2の外部への開口
部である排気口87とを接続する排気管路88が設けら
れる。
The exhalation conduit 73 is a conduit connecting the mounting member 71 and the exhalation valve device 70, and guides the exhalation of the patient to the exhalation valve device 70. An exhalation filter 86 is provided in the exhalation duct 73. An exhaust pipe line 88 that connects the exhalation valve device 70 and an exhaust port 87 that is an opening to the outside of the ventilator 2 is provided on the downstream side of the exhalation valve device 70 in the flow direction of exhalation.

【0049】吸気管路72の途中位置から呼気管路73
への分岐は、分岐部材91によって実現され、吸気管路
72は呼気管路73と装着部材71とに連通される。分
岐部材91と装着部材71との間には、患者の気道圧検
出センサ92が設けられ、気道圧検出センサ92の検出
出力は、前記制御手段60に入力される。なお気道圧検
出センサ92は、吸気管路72の吐出逆止弁47と分岐
部材91との間の適切な位置に設けられる構成であって
もよい。
From the midway position of the inspiratory line 72 to the expiratory line 73
Is branched by the branching member 91, and the inspiratory conduit 72 communicates with the expiratory conduit 73 and the mounting member 71. A patient airway pressure detection sensor 92 is provided between the branch member 91 and the mounting member 71, and the detection output of the airway pressure detection sensor 92 is input to the control means 60. The airway pressure detection sensor 92 may be configured to be provided at an appropriate position between the discharge check valve 47 and the branch member 91 of the intake conduit 72.

【0050】ポンプベローズ41が伸長すると、第2空
間46の圧力が減少するので、給気逆止弁8が開き、吐
出逆止弁47が閉じる。またポンプベローズ41の伸長
が位置検出手段59によって検出され、検出出力が制御
手段60に入力され、制御手段60は検出出力に応答し
て開閉弁5の開閉を制御する。したがって、基体44に
形成され第1管路4bが接続されるガス導入口40から
空気ガスまたはブレンドガスが第2空間46に導入され
る。
When the pump bellows 41 extends, the pressure in the second space 46 decreases, so that the air supply check valve 8 opens and the discharge check valve 47 closes. Further, the expansion of the pump bellows 41 is detected by the position detection means 59, the detection output is input to the control means 60, and the control means 60 controls opening / closing of the on-off valve 5 in response to the detection output. Therefore, the air gas or the blend gas is introduced into the second space 46 from the gas introduction port 40 formed in the base body 44 and connected to the first conduit 4b.

【0051】次に第2空間46にブレンドガスと空気ガ
スとが導入されて生成される混合ガスの酸素濃度調整に
ついて説明する。患者の吸気である混合ガスの酸素濃度
は、大気の酸素濃度である約21%に限定されるもので
はなく、大気の酸素濃度以上の範囲において患者毎にま
たは患者の状態毎に異なって設定される。したがって、
第2空間46に準備される混合ガスの酸素濃度は、患者
毎にまたは患者の状態毎に異なって調整されなければな
らない。
Next, the adjustment of the oxygen concentration of the mixed gas produced by introducing the blend gas and the air gas into the second space 46 will be described. The oxygen concentration of the mixed gas, which is the inspiration of the patient, is not limited to the atmospheric oxygen concentration of about 21%, but is set differently for each patient or for each patient's condition within the range of the atmospheric oxygen concentration or higher. It Therefore,
The oxygen concentration of the mixed gas prepared in the second space 46 must be adjusted differently for each patient or each patient's condition.

【0052】混合ガスの酸素濃度を調整するに際し、調
整時間を短縮するためには、酸素濃度を調整すべき第2
空間46の容積が、患者の換気量に等しい最小必要量の
容積であることが望ましい。ただし実用の人工呼吸器に
備わる往復動型の空気ポンプは、最も縮退した場合にお
いてもその内容積は零にはならず、空気ポンプの行程外
の距離と空気ポンプの往復動方向に垂直な断面積とによ
って定まる容積(以後、行程外容積Bvと呼ぶ)を備え
ている。また人工呼吸器の一般的な作動においては、行
程外容積Bvと患者の換気量との和を超える容積が空気
ポンプの内容積として設定されている。このように、空
気ポンプの内容積には換気に不要な容積が多く含まれる
ので、混合ガスを目標酸素濃度に調整するために長時間
を要している。
In adjusting the oxygen concentration of the mixed gas, in order to shorten the adjustment time, the second oxygen concentration should be adjusted.
The volume of space 46 is preferably the minimum required volume equal to the ventilation of the patient. However, the reciprocating type air pump provided in a practical respirator does not have a zero internal volume even when it is most degenerated, and the distance outside the stroke of the air pump and the direction perpendicular to the reciprocating direction of the air pump are cut off. It has a volume determined by the area (hereinafter referred to as a stroke outside volume Bv). Further, in general operation of the ventilator, a volume exceeding the sum of the out-of-stroke volume Bv and the ventilation volume of the patient is set as the internal volume of the air pump. As described above, since the internal volume of the air pump includes a large volume that is unnecessary for ventilation, it takes a long time to adjust the mixed gas to the target oxygen concentration.

【0053】ガス混合装置1は、空気ポンプ3の内容積
すなわち第2空間46の容積を行程外容積Bvと患者の
換気量および予め定められる余裕換気量との和に制御す
ることができる。図3は、換気量に応じてポンプベロー
ズ41を伸長した状態を簡略化して示す図である。図3
(a)は、患者の換気量が少ない場合の第2空間46の
容積を示す。ポンプベローズ41の往復動方向に垂直な
断面の平均面積S1と、ポンプベローズ41の行程外距
離LBとを乗算した結果(S1×LB)が行程外容積B
vである。また前記平均面積S1と空気ポンプ3の換気
行程LLとを乗算した結果(S1×LL)が患者の換気
量である。
The gas mixing apparatus 1 can control the inner volume of the air pump 3, that is, the volume of the second space 46 to the sum of the out-of-stroke volume Bv and the ventilation volume of the patient and a predetermined marginal ventilation volume. FIG. 3 is a simplified view showing a state in which the pump bellows 41 is extended according to the ventilation volume. Figure 3
(A) shows the volume of the second space 46 when the ventilation volume of the patient is small. The result (S1 × LB) obtained by multiplying the average area S1 of the cross section of the pump bellows 41 perpendicular to the reciprocating direction by the stroke outside distance LB of the pump bellows 41 is the stroke outside volume B.
v. The result (S1 × LL) obtained by multiplying the average area S1 by the ventilation stroke LL of the air pump 3 is the ventilation volume of the patient.

【0054】また図3(b)は、患者の換気量が多い場
合の第2空間46の容積を示す。行程外容積Bvは、患
者の換気量が少ない場合と同様(S1×LB)であり、
患者の換気量は、平均面積S1とポンプベローズ41の
換気行程LGとの乗(S1×LG)である。少ない換気
量(S1×LL)または多い換気量(S1×LG)のい
ずれの場合に対しても、ガス混合装置1は患者の換気量
実績に応じて第2空間46の容積を、患者の換気量およ
び余裕換気量と行程外容積Bvとの和に制御する。
Further, FIG. 3B shows the volume of the second space 46 when the ventilation volume of the patient is large. The out-of-stroke volume Bv is the same as when the patient's ventilation is small (S1 × LB),
The ventilation volume of the patient is the product of the average area S1 and the ventilation stroke LG of the pump bellows 41 (S1 × LG). In either case of low ventilation volume (S1 × LL) or high ventilation volume (S1 × LG), the gas mixing device 1 determines the volume of the second space 46 according to the actual ventilation volume of the patient. The sum of the volume and the excess ventilation and the outside stroke volume Bv is controlled.

【0055】第2空間46の容積を行程外容積Bvと患
者の換気量および余裕換気量との和とする制御は、次の
ようにして実現できる。空気ポンプ3に備わる位置検出
手段59は、ポンプベローズ41の伸長した位置と縮退
した位置とを検出し、さらにその差である行程Liを検
出することができる。位置検出手段59によって検出さ
れる行程Liの実績は、順次制御手段60に備わるメモ
リ61にストアされる。メモリ61にストアされた直前
の行程実績からn回分を遡って読出し、式(1)によっ
て与えられる平均行程Laを、制御手段60に備わる演
算手段62によって演算する。
The control in which the volume of the second space 46 is the sum of the out-of-stroke volume Bv and the ventilation volume and margin ventilation volume of the patient can be realized as follows. The position detection means 59 provided in the air pump 3 can detect the extended position and the retracted position of the pump bellows 41, and further can detect the stroke Li which is the difference between them. The track record of the stroke Li detected by the position detection means 59 is stored in the memory 61 provided in the sequential control means 60. The previous travel record stored in the memory 61 is read back n times, and the average travel La given by the equation (1) is calculated by the calculation means 62 provided in the control means 60.

【0056】[0056]

【数3】 [Equation 3]

【0057】制御手段60は、演算手段62による演算
結果である平均行程Laを位置検出手段59および電動
機56に制御信号として出力し、ポンプベローズ41の
行程を平均行程Laと前記余裕換気量に相当する余裕行
程Lbとの和になるように、ポンプベローズ41の伸長
する位置と縮退する位置とを制御する。このようにし
て、第2空間46の容積は、行程外容積Bv(=S1×
LB)と患者の換気量実績(S1×La)および余裕換
気量(S1×Lb)との和に制御される。
The control means 60 outputs the average stroke La, which is the calculation result of the arithmetic means 62, to the position detecting means 59 and the electric motor 56 as a control signal, and the stroke of the pump bellows 41 corresponds to the average stroke La and the above-mentioned excess ventilation volume. The position where the pump bellows 41 extends and the position where the pump bellows 41 retract are controlled so as to be the sum of the margin stroke Lb. In this way, the volume of the second space 46 is the out-of-stroke volume Bv (= S1 ×
LB) and the actual ventilation volume of the patient (S1 × La) and the marginal ventilation volume (S1 × Lb).

【0058】このことによって、患者の吸気を供給する
第2空間46における混合ガスの酸素濃度を変更すると
き、患者の換気に用いられる容積および余裕換気量の容
積以外の空間が第2空間46において占める容積を行程
外容積Bvのみとすることができるので、第2空間46
の混合ガスの酸素濃度を変更後の目標酸素濃度に調整す
るために要する時間を短縮することができる。
As a result, when the oxygen concentration of the mixed gas in the second space 46 for supplying the inspiratory air of the patient is changed, a space other than the volume used for the ventilation of the patient and the volume of the marginal ventilation is the second space 46. Since the volume occupied can be only the out-of-stroke volume Bv, the second space 46
The time required to adjust the oxygen concentration of the mixed gas to the target oxygen concentration after the change can be shortened.

【0059】図4はポンプベローズ41を最も縮退させ
た状態を簡略化して示す図であり、図5は図4に示すポ
ンプベローズ41を伸長させた状態を簡略化して示す図
である。人工呼吸器2を作動するべく混合ガスの目標酸
素濃度が新たに設定された状態でポンプベローズ41が
最初の往復動を開始するとき、または患者に供給されて
いる混合ガスの酸素濃度を変更するべく目標酸素濃度が
新たに設定された状態でポンプベローズ41が最初の往
復動を開始するとき、図4に示すように、ポンプベロー
ズ41を往復動方向の長さが最も短くなるように行程外
距離LBを残すだけの位置まで縮退させる。行程外距離
LBを残すだけの位置までポンプベローズ41を縮退さ
せることによって、第2空間46の容積は、最小の行程
外容積Bvのみとなる。
FIG. 4 is a simplified view showing the pump bellows 41 in the most retracted state, and FIG. 5 is a simplified view showing the pump bellows 41 shown in FIG. 4 in the extended state. When the pump bellows 41 starts the first reciprocating movement with the target oxygen concentration of the mixed gas newly set to operate the ventilator 2, or the oxygen concentration of the mixed gas supplied to the patient is changed. Therefore, when the pump bellows 41 starts the first reciprocating motion with the target oxygen concentration newly set, as shown in FIG. 4, the pump bellows 41 is out of the stroke so that the length in the reciprocating direction becomes the shortest. It is degenerated to a position where only the distance LB is left. By contracting the pump bellows 41 to a position where only the outside stroke distance LB is left, the volume of the second space 46 becomes only the minimum outside stroke volume Bv.

【0060】このことによって、患者の吸気を供給する
空気ポンプ3の第2空間46における混合ガスの酸素濃
度を変更するとき、目標酸素濃度に置換するべき第2空
間46容積のうち、ポンプベローズ41が行程を移動す
ることによって定まる容積以外の空間の容積を最小の行
程外容積Bvのみとすることができるので、第2空間4
6の混合ガスの酸素濃度を変更後の目標酸素濃度に調整
するために要する時間をさらに短縮することができる。
As a result, when the oxygen concentration of the mixed gas in the second space 46 of the air pump 3 that supplies the patient's inhalation is changed, the pump bellows 41 of the volume of the second space 46 to be replaced with the target oxygen concentration. Since the volume of the space other than the volume determined by moving the stroke can be set to only the minimum outside stroke volume Bv, the second space 4
It is possible to further reduce the time required to adjust the oxygen concentration of the mixed gas of No. 6 to the target oxygen concentration after the change.

【0061】図6は、ポンプベローズ41が行程を移動
する状態を示す概略図である。ガス混合装置1は、位置
検出手段59によるポンプベローズ41が伸長する位置
の検出出力に応答し、制御手段60が開閉弁5による第
1管路4a,4bの開放と遮断とを制御することによっ
て、第2空間46に導入されるブレンドガスと空気ガス
との容積比を変化させて混合ガスの酸素濃度を調整す
る。ポンプベローズ41の往復動方向に垂直な断面の平
均面積S1は、ポンプベローズ41の往復動方向におい
て一定であるので、ポンプベローズ41内に導入される
ブレンドガスおよび空気ガス、また換気量の容積比は、
距離であるブレンドガス導入行程L2、空気ガス導入行
程L3および換気行程L1の比によって表すことができ
る。なお、空気ポンプ3が縮退と伸長とを行う1往復動
を、以後ストロークと称することがある。
FIG. 6 is a schematic view showing a state where the pump bellows 41 moves in the stroke. In the gas mixing device 1, in response to the detection output of the position where the pump bellows 41 extends by the position detection means 59, the control means 60 controls the opening and closing of the first conduits 4 a, 4 b by the opening / closing valve 5. The volume ratio of the blend gas and the air gas introduced into the second space 46 is changed to adjust the oxygen concentration of the mixed gas. Since the average area S1 of the cross section perpendicular to the reciprocating direction of the pump bellows 41 is constant in the reciprocating direction of the pump bellows 41, the blend gas and air gas introduced into the pump bellows 41, and the volume ratio of the ventilation volume. Is
It can be represented by the ratio of the blend gas introduction stroke L2, the air gas introduction stroke L3, and the ventilation stroke L1 which are distances. Note that one reciprocating movement in which the air pump 3 retracts and extends is sometimes referred to as a stroke hereinafter.

【0062】混合ガスの酸素濃度を目標酸素濃度に調整
するべくポンプベローズ41の往復動を繰返すとき、目
標酸素濃度に到達するまでの往復動のうち初期の数スト
ロークにおいて、設定変更前の酸素濃度よりも設定変更
後の目標酸素濃度が高い場合には、目標酸素濃度を超え
る酸素濃度の混合ガスを導入し、設定変更前の酸素濃度
よりも設定変更後の目標酸素濃度が低い場合には、目標
酸素濃度未満の酸素濃度の混合ガスを導入することによ
って、終始目標酸素濃度に等しい酸素濃度の混合ガスを
導入する調整方法に比べて、ポンプベローズ41内のガ
スの酸素濃度を目標酸素濃度に調整する時間を短縮する
ことができる。
When the pump bellows 41 is repeatedly reciprocated to adjust the oxygen concentration of the mixed gas to the target oxygen concentration, the oxygen concentration before the setting change is made in the initial several strokes of the reciprocation until the target oxygen concentration is reached. If the target oxygen concentration after changing the setting is higher than that, a mixed gas with an oxygen concentration exceeding the target oxygen concentration is introduced, and if the target oxygen concentration after changing the setting is lower than the oxygen concentration before changing the setting, By introducing a mixed gas having an oxygen concentration less than the target oxygen concentration, the oxygen concentration of the gas in the pump bellows 41 is set to the target oxygen concentration as compared with the adjusting method of introducing a mixed gas having an oxygen concentration equal to the target oxygen concentration all the time. The adjustment time can be shortened.

【0063】酸素濃度が新たに設定された後、ポンプベ
ローズ41が往復動する初期の数ストロークにおいて、
目標酸素濃度よりも高濃度または低濃度である第2空間
46に導入されるべき混合ガスの酸素濃度は、酸素濃度
予測式に基づいて設定される。ここで酸素濃度予測式
は、ポンプベローズ41が直後に行うべきストロークに
おける混合ガスの予測酸素濃度Cnを、ポンプベローズ
41の直前ストロークにおける混合ガスの酸素濃度C
n-1を用いて求めるものである。1例としてブレンドガ
スに酸素濃度100%のガス、すなわち酸素ガスを用い
る場合には、酸素濃度予測式は次の式(2)によって与
えられる。 Cn(%)=100×[L1×{100α+Cair×(1−α)}+ (L0−L1)×Cn-1]/L0 …(2) ここで、L0:ポンプベローズの往復動方向の長さ(c
m) L1:換気行程(cm) Cair:大気の酸素濃度(%) Cn-1:直前ストロークの混合ガス酸素濃度(%)
After the oxygen concentration is newly set, in the initial several strokes in which the pump bellows 41 reciprocates,
The oxygen concentration of the mixed gas that is higher or lower than the target oxygen concentration and should be introduced into the second space 46 is set based on the oxygen concentration prediction formula. Here, the oxygen concentration prediction formula is such that the predicted oxygen concentration C n of the mixed gas in the stroke that the pump bellows 41 should immediately perform is the oxygen concentration C n of the mixed gas in the stroke immediately before the pump bellows 41.
It is obtained using n-1 . As an example, when a gas having an oxygen concentration of 100%, that is, an oxygen gas is used as the blend gas, the oxygen concentration prediction formula is given by the following formula (2). C n (%) = 100 × [L1 × {100α + Cair × (1-α)} + (L0-L1) × C n-1 ] / L0 (2) where L0 is the reciprocating direction of the pump bellows. Length (c
m) L1: Ventilation stroke (cm) Cair: Oxygen concentration in the atmosphere (%) Cn -1 : Oxygen concentration in the mixed gas of the previous stroke (%)

【0064】また酸素ガス導入量の換気量に対する比で
ある混合比αは、式(3)によって与えられる。 α=L2/L1 …(3) ここで、L1:換気行程(cm) L2:酸素ガス(ブレンドガス)導入行程(cm)
The mixing ratio α, which is the ratio of the oxygen gas introduction amount to the ventilation amount, is given by the equation (3). α = L2 / L1 (3) where L1: Ventilation process (cm) L2: Oxygen gas (blend gas) introduction process (cm)

【0065】ポンプベローズ41は行程外距離を有する
けれども、ポンプベローズ41のストロークによって置
換できる容積は、換気行程L1によって定まる換気量で
あるので、換気量以外のポンプベローズ41内容積{S
1×(L0−L1)}を零と仮定し、ポンプベローズ4
1内の混合ガスの酸素濃度が目標酸素濃度Csetに達し
ている状態における混合比αbase(以後、混合比基準値
αbaseと呼ぶ)を用い、予測酸素濃度Cnを求める。前
記混合比基準値αbaseは、式(4)によって与えられ
る。 αbase=(Cset−Cair)/(100−Cair) …(4) ここで、Cset:目標酸素濃度 (%) Cair:大気の酸素濃度(%)
Although the pump bellows 41 has an out-of-stroke distance, the volume that can be replaced by the stroke of the pump bellows 41 is the ventilation volume determined by the ventilation stroke L1, so the pump bellows 41 internal volume other than the ventilation volume {S
1 × (L0-L1)} is assumed to be zero, and the pump bellows 4
The predicted oxygen concentration C n is obtained by using the mixing ratio αbase (hereinafter referred to as the mixing ratio reference value αbase) in a state where the oxygen concentration of the mixed gas within 1 has reached the target oxygen concentration Cset. The mixture ratio reference value αbase is given by equation (4). αbase = (Cset−Cair) / (100−Cair) (4) where Cset: target oxygen concentration (%) Cair: atmospheric oxygen concentration (%)

【0066】予測酸素濃度Cnの演算に際し、換気行程
L1等の値は次のようにして求めることができる。換気
行程L1は、たとえば直前の縮退距離Liを用いること
ができる。ポンプベローズ41の往復動方向の長さL
0,目標酸素濃度Csetおよび大気の酸素濃度Cairは、
予め定められる値であるので、図示しないたとえばキー
ボードなどの入力手段によって、制御手段60に予め入
力して与えることができる。
When calculating the predicted oxygen concentration C n , the values of the ventilation stroke L1 and the like can be obtained as follows. For the ventilation stroke L1, for example, the immediately preceding degenerate distance Li can be used. Length L of pump bellows 41 in the reciprocating direction
0, the target oxygen concentration Cset and the atmospheric oxygen concentration Cair are
Since it is a predetermined value, it can be given in advance to the control means 60 by input means such as a keyboard (not shown).

【0067】直前ストロークの混合ガス酸素濃度Cn-1
は、たとえば酸素濃度検知器を空気ポンプ3に設けるこ
とによって検出することが可能であり、酸素濃度検知器
の検出出力を制御手段60に入力し演算に供することが
できる。このようにして得られる値を用い、制御手段6
0に備わる演算手段62によって予測酸素濃度Cnを算
出することができる。予測酸素濃度Cnの演算は、制御
手段60に備わる演算手段62に限定されるものではな
い。予め演算式をプログラムした卓上計算器などを準備
し、演算に必要なデータを入力して算出してもよい。
Oxygen concentration C n-1 of the mixed gas in the previous stroke
Can be detected, for example, by providing an oxygen concentration detector in the air pump 3, and the detection output of the oxygen concentration detector can be input to the control means 60 and used for calculation. Using the value thus obtained, the control means 6
The predicted oxygen concentration C n can be calculated by the calculation means 62 provided in 0. The calculation of the predicted oxygen concentration C n is not limited to the calculation means 62 provided in the control means 60. It is also possible to prepare a desk calculator or the like in which an arithmetic expression is programmed in advance and input the data necessary for the arithmetic operation for calculation.

【0068】式(4)によって与えられる混合比基準値
αbaseを酸素濃度予測式(2)に代入し、少なくとも換
気容積内において目標酸素濃度Csetが達成されるとき
の予測酸素濃度Cnを求める。次に混合ガスに設定され
る目標酸素濃度が高くなるように変更する場合について
例示すると、この予測酸素濃度Cnが、第2空間46の
容積全体を目標酸素濃度Csetのばらつき許容範囲の最
大値以下、すなわち(Cn≦Cset+a)を満足する最大
混合比αmaxを求める。ここで最大混合比αmaxが1を超
える場合には、最大混合比αmaxを1とする。得られた
最大混合比αmaxを式(4)に代入し、酸素ガス導入行
程L2を求める。
The mixture ratio reference value αbase given by the equation (4) is substituted into the oxygen concentration prediction equation (2) to obtain the predicted oxygen concentration C n when the target oxygen concentration Cset is achieved at least in the ventilation volume. Next, exemplifying a case where the target oxygen concentration set in the mixed gas is changed to be high, the predicted oxygen concentration C n is the maximum value of the allowable variation range of the target oxygen concentration Cset in the entire volume of the second space 46. The following is obtained, that is, the maximum mixing ratio αmax that satisfies (C n ≦ Cset + a) is determined. Here, when the maximum mixing ratio αmax exceeds 1, the maximum mixing ratio αmax is set to 1. The obtained maximum mixing ratio αmax is substituted into the equation (4) to obtain the oxygen gas introduction process L2.

【0069】このようにして求められた酸素ガス導入行
程L2と、酸素ガス導入行程L2に基づいて求められる
空気ガス導入行程L3(=L1−L2)に従って酸素ガ
スおよび空気ガスを第2空間46にそれぞれ導入して混
合ガスを生成する。このようにして生成される混合ガス
の酸素濃度は、新たに目標酸素濃度を設定した後のポン
プベローズ41の往復動の初期の数ストロークにおいて
は、目標酸素濃度よりも高いすなわち換気行程L1に占
める酸素ガス導入行程L2の割合が高いストロークが行
われる。
Oxygen gas and air gas are supplied to the second space 46 in accordance with the oxygen gas introduction stroke L2 thus obtained and the air gas introduction stroke L3 (= L1-L2) obtained based on the oxygen gas introduction stroke L2. Each is introduced to produce a mixed gas. The oxygen concentration of the mixed gas thus generated is higher than the target oxygen concentration, that is, in the ventilation stroke L1, in the initial several strokes of the reciprocating movement of the pump bellows 41 after the target oxygen concentration is newly set. A stroke in which the proportion of the oxygen gas introduction process L2 is high is performed.

【0070】逆に混合ガスに設定される目標酸素濃度が
低くなるように変更する場合について例示すると、この
予測酸素濃度Cnが、第2空間46の容積全体を目標酸
素濃度Csetのばらつき許容範囲の最小値以上、すなわ
ち(Cn≧Cset−a)を満足する最小混合比αminを求
める。ここで最小混合比αminが0未満である場合に
は、最小混合比αminを0とする。得られた最小混合比
αminを式(4)に代入し、酸素ガス導入行程L2を求
める。
On the contrary, when the target oxygen concentration set in the mixed gas is changed to be low, the predicted oxygen concentration C n is the allowable range of variation of the target oxygen concentration Cset in the entire volume of the second space 46. Or more, that is, the minimum mixing ratio αmin that satisfies (C n ≧ Cset−a) is obtained. Here, when the minimum mixing ratio αmin is less than 0, the minimum mixing ratio αmin is set to 0. The obtained minimum mixing ratio αmin is substituted into the equation (4) to obtain the oxygen gas introduction process L2.

【0071】以下目標酸素濃度を高くする場合と同様
に、酸素ガス導入行程L2と空気ガス導入行程L3とに
従って酸素ガスおよび空気ガスを第2空間46にそれぞ
れ導入して混合ガスを生成する。このようにして生成さ
れる混合ガスの酸素濃度は、新たに目標酸素濃度を設定
した後のポンプベローズ41の往復動の初期の数ストロ
ークにおいては、目標酸素濃度よりも低いすなわち換気
行程L1に占める酸素ガス導入行程L2の割合が低いス
トロークが行われる。
Similarly to the case where the target oxygen concentration is increased, oxygen gas and air gas are introduced into the second space 46 according to the oxygen gas introduction process L2 and the air gas introduction process L3, respectively, to generate a mixed gas. The oxygen concentration of the mixed gas thus generated is lower than the target oxygen concentration, that is, occupies the ventilation stroke L1 in the initial several strokes of the reciprocating movement of the pump bellows 41 after the target oxygen concentration is newly set. A stroke in which the proportion of the oxygen gas introduction process L2 is low is performed.

【0072】図7は、酸素濃度予測式に基づいて第2空
間46のガスの酸素濃度を調整する動作を説明するフロ
ーチャートである。ステップa1では、混合比基準値α
baseを、式(2)の酸素濃度予測式に代入して予測酸素
濃度Cnを算出する。ステップa2では、算出結果であ
る予測酸素濃度Cnが、目標酸素濃度Csetに対してプラ
スマイナスa%の濃度範囲内であるか否かが判断され
る。この判断結果が肯定であるときステップa3に進
む。ステップa3では、混合比基準値αbaseを混合比α
として式(3)に代入し、ブレンドガス導入行程L2を
算出し、ブレンドガス導入行程L2に基づいて空気ガス
導入行程L3(L1−L2)を算出する。
FIG. 7 is a flow chart for explaining the operation of adjusting the oxygen concentration of the gas in the second space 46 based on the oxygen concentration prediction formula. In step a1, the mixture ratio reference value α
The predicted oxygen concentration C n is calculated by substituting base into the oxygen concentration prediction formula (2). In step a2, it is determined whether or not the predicted oxygen concentration C n , which is the calculation result, is within a concentration range of plus or minus a% with respect to the target oxygen concentration Cset. When this determination result is affirmative, the process proceeds to step a3. In step a3, the mixture ratio reference value αbase is set to the mixture ratio α.
And the blend gas introduction stroke L2 is calculated, and the air gas introduction stroke L3 (L1-L2) is calculated based on the blend gas introduction stroke L2.

【0073】ステップa2における判断結果が否定であ
るときステップa4に進む。ステップa4では、予測酸
素濃度Cnが、目標酸素濃度Csetのばらつき許容範囲の
最大値である(Cset+a)以下、すなわち(Cn≦Cse
t+a)を満足する最大の混合比αmaxを算出する。ステ
ップa5では、混合比αmaxを混合比αとして式(3)
に代入し、ブレンドガス導入行程L2を算出し、ブレン
ドガス導入行程L2に基づいて空気ガス導入行程L3
(L1−L2)を算出する。
When the determination result in step a2 is negative, the process proceeds to step a4. In step a4, the predicted oxygen concentration C n is not more than (Cset + a) which is the maximum value of the allowable variation range of the target oxygen concentration Cset, that is, (C n ≤Cse).
The maximum mixing ratio αmax that satisfies t + a) is calculated. In step a5, the mixture ratio αmax is set to the mixture ratio α, and the formula (3) is used.
To calculate the blend gas introduction stroke L2, and based on the blend gas introduction stroke L2, the air gas introduction stroke L3.
Calculate (L1-L2).

【0074】ステップa6では、ポンプベローズ41の
伸長を開始する。ステップa7では、ポンプベローズ4
1がブレンドガス導入行程L2の伸長開始位置にあるこ
とを位置検出手段59によって検出し、位置検出手段5
9の検出信号に応答して制御手段60が開閉弁5を開き
第1管路4a,4bを開放する。ステップa8では、ポ
ンプベローズ41が、ステップa3またはステップa5
の算出結果であるブレンドガス導入行程L2を伸長する
ことによって、ブレンドガスが圧力調整弁6および第1
管路4bを経て第2空間46に導入される。
At step a6, the expansion of the pump bellows 41 is started. In step a7, the pump bellows 4
The position detecting means 59 detects that 1 is at the extension start position of the blend gas introduction stroke L2, and the position detecting means 5
In response to the detection signal of 9, the control means 60 opens the on-off valve 5 and opens the first pipelines 4a and 4b. At step a8, the pump bellows 41 moves to step a3 or step a5.
By extending the blend gas introduction stroke L2 which is the calculation result of the
It is introduced into the second space 46 via the conduit 4b.

【0075】ステップa9では、ポンプベローズ41が
ブレンドガス導入行程L2の伸長を終えて空気ガス導入
行程L3の開始位置にあり、ポンプベローズ41の伸長
位置が位置検出器59によって検出され、位置検出手段
59の検出信号に応答して制御手段60が開閉弁5を閉
じて第1管路4a,4bを遮断する。ステップa10で
は、ポンプベローズ41が、空気ガス導入行程L3を伸
長する。このとき、前述のように開閉弁5が閉じられて
いるのでブレンドガスは第2空間46に導入されること
がなく、給気逆止弁8が開くので空気ガスが第2空間4
6に導入される。
In step a9, the pump bellows 41 is at the start position of the air gas introduction process L3 after the extension of the blend gas introduction process L2, and the extension position of the pump bellows 41 is detected by the position detector 59, and the position detecting means is used. In response to the detection signal from 59, the control means 60 closes the on-off valve 5 to shut off the first pipelines 4a and 4b. At step a10, the pump bellows 41 extends the air gas introduction stroke L3. At this time, since the on-off valve 5 is closed as described above, the blended gas is not introduced into the second space 46, and the air supply check valve 8 is opened, so that the air gas is discharged into the second space 4.
Introduced in 6.

【0076】ステップa11では、ポンプベローズ41
が換気行程L1(=L2+L3)の伸長を終了し、空気
ガスの導入が停止され、第2空間46におけるブレンド
ガスと空気ガスとの混合が終了する。ステップa12で
は、ポンプベローズ41が縮退を開始し、第2空間46
の混合ガスは、吐出逆止弁47から吸気管路72に供給
される。ポンプベローズ41の縮退が開始された後、ス
テップa1に戻り以降のステップが繰返される。なお、
目標酸素濃度を低くするときには、ステップa4の(C
n≦Cset+a)を満足する最大の混合比αmaxに代え
て、(Cn≧Cset−a)となる最小の混合比αminが選
択される。
At step a11, the pump bellows 41
Ends the extension of the ventilation stroke L1 (= L2 + L3), the introduction of the air gas is stopped, and the mixing of the blended gas and the air gas in the second space 46 is ended. At step a12, the pump bellows 41 starts to contract, and the second space 46
The mixed gas is supplied from the discharge check valve 47 to the intake pipe line 72. After the contraction of the pump bellows 41 is started, the process returns to step a1 and the subsequent steps are repeated. In addition,
When lowering the target oxygen concentration, in step a4 (C
Instead of the n ≦ Cset + a) the maximum mixing ratio αmax which satisfies, (C n ≧ Cset-a ) become minimum mixing ratio αmin is selected.

【0077】図8は目標酸素濃度を高くする場合の第2
空間46の混合ガス酸素濃度と時間との関係を示す図で
あり、図9は目標酸素濃度を低くする場合の第2空間4
6の混合ガス酸素濃度と時間との関係を示す図である。
FIG. 8 shows the second method for increasing the target oxygen concentration.
It is a figure which shows the relationship between the mixed gas oxygen concentration of space 46, and time. FIG. 9 shows the 2nd space 4 when making target oxygen concentration low.
It is a figure which shows the relationship between the mixed gas oxygen concentration of 6 and time.

【0078】図8(a)中の第1ライン95は、患者の
吸気として供給されるポンプベローズ41内の混合ガス
の目標酸素濃度を高くするに際し、ポンプベローズ41
の往復動における初期の数ストロークにおいて、前述の
ようにして生成される目標酸素濃度よりも高い酸素濃度
を有する混合ガスを、第2空間46に導入した場合の混
合ガス酸素濃度と時間との関係を示す。図8(b)中の
第2ライン96は、ポンプベローズ41の往復動におい
て終始目標酸素濃度の混合ガスを、第2空間46に導入
した場合の混合ガス酸素濃度と時間との関係を示す。終
始目標酸素濃度の混合ガスを導入した場合の第2ライン
96に比べて、目標酸素濃度よりも高い酸素濃度の混合
ガスを導入した場合の第1ライン95の方が、短い時間
で第2空間46のガスを目標酸素濃度である設定濃度に
調整することができる。
The first line 95 in FIG. 8A is used to increase the target oxygen concentration of the mixed gas in the pump bellows 41 supplied as the patient's inspiratory air when the pump bellows 41 is increased.
Of the mixed gas oxygen concentration and time when the mixed gas having the oxygen concentration higher than the target oxygen concentration generated as described above is introduced into the second space 46 in the initial several strokes of the reciprocating motion of Indicates. The second line 96 in FIG. 8B shows the relationship between the oxygen concentration in the mixed gas and the time when the mixed gas having the target oxygen concentration is introduced into the second space 46 during the reciprocating movement of the pump bellows 41. Compared to the second line 96 in the case of introducing the mixed gas having the target oxygen concentration from beginning to end, the first line 95 in the case of introducing the mixed gas having an oxygen concentration higher than the target oxygen concentration has the second space in a shorter time. The gas of 46 can be adjusted to the set concentration which is the target oxygen concentration.

【0079】図9(a)中の第3ライン97は、患者の
吸気として供給される第2空間46の混合ガスの目標酸
素濃度を低くするに際し、ポンプベローズ41の往復動
における初期の数ストロークにおいて、前述のようにし
て生成される目標酸素濃度よりも低い酸素濃度を有する
混合ガスを、第2空間46に導入した場合の混合ガス酸
素濃度と時間との関係を示す。図9(b)中の第4ライ
ン98は、ポンプベローズ41の往復動において終始目
標酸素濃度の混合ガスを、第2空間46に導入した場合
の混合ガス酸素濃度と時間との関係を示す。終始目標酸
素濃度の混合ガスを導入した場合の第4ライン98に比
べて、目標酸素濃度よりも低い酸素濃度の混合ガスを導
入した場合の第3ライン97の方が、短い時間でポンプ
ベローズ41内のガスを目標酸素濃度である設定濃度に
調整することができる。
A third line 97 in FIG. 9 (a) indicates several initial strokes in the reciprocating motion of the pump bellows 41 when the target oxygen concentration of the mixed gas in the second space 46 supplied as the inspiration of the patient is lowered. 3 shows the relationship between the oxygen concentration of mixed gas and time when the mixed gas having the oxygen concentration lower than the target oxygen concentration generated as described above is introduced into the second space 46. A fourth line 98 in FIG. 9B shows the relationship between the mixed gas oxygen concentration and the time when the mixed gas having the target oxygen concentration is introduced into the second space 46 during the reciprocating movement of the pump bellows 41. Compared with the fourth line 98 when the mixed gas having the target oxygen concentration is constantly introduced, the third line 97 when the mixed gas having the oxygen concentration lower than the target oxygen concentration is introduced has a shorter time in the pump bellows 41. The gas inside can be adjusted to a target oxygen concentration, which is a set concentration.

【0080】以上に述べたように、本発明の実施の形態
では、ガス混合装置1は、位置検出手段59と制御手段
60とを含んで構成されるけれども、これに限定される
ことなく、位置検出手段59と制御手段60とを含まな
い構成であってもよい。
As described above, in the embodiment of the present invention, the gas mixing device 1 is configured to include the position detecting means 59 and the control means 60, but the position is not limited to this, and the position detecting means 59 and the control means 60 are not limited thereto. The configuration may not include the detection unit 59 and the control unit 60.

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明によれば、患者に吸気を供給する
空気ポンプにはブレンドガスを空気ポンプに導く第1管
路が接続され、第1管路の途中位置には第1管路を開放
/遮断する開閉弁が設けられ、第1管路の開閉弁よりも
ブレンドガスの流れ方向下流側には空気ポンプ内の圧力
を調整する圧力調整弁が設けられ、第1管路の圧力調整
弁よりもブレンドガスの流れ方向下流側には空気ガスを
第1管路に導く第2管路が接続され、第2管路には空気
ガスを空気ポンプに給気する給気逆止弁が設けられる。
このことによって、専用の混合器および複雑かつ高精度
な流量調整機構を必要とせず、開閉弁、圧力調整弁およ
び給気逆止弁の組合せという簡易な構成で、ブレンドガ
スと空気ガスとを混合することができるので、製造コス
トを低減し装置の小型化を実現することが可能になる。
また開閉弁による第1管路の開放または遮断によって、
空気ポンプに導入するブレンドガスと空気ガスとを切換
えることができるので、ブレンドガスと空気ガスとの混
合操作を容易に行うことが可能になる。
According to the present invention, the air pump for supplying inspiration to the patient is connected to the first conduit for guiding the blend gas to the air pump, and the first conduit is provided at an intermediate position of the first conduit. An opening / closing valve for opening / closing is provided, and a pressure adjusting valve for adjusting the pressure in the air pump is provided on the downstream side of the opening / closing valve of the first pipeline in the flow direction of the blend gas, and the pressure adjustment of the first pipeline is provided. A second pipe line that guides the air gas to the first pipe line is connected to the downstream side of the valve in the flow direction of the blend gas, and a supply check valve that supplies the air gas to the air pump is connected to the second pipe line. It is provided.
This makes it possible to mix the blended gas and the air gas with a simple structure that does not require a dedicated mixer and a complicated and highly accurate flow rate adjustment mechanism, and is a combination of an on-off valve, a pressure adjustment valve and an air supply check valve. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the device can be downsized.
Also, by opening or shutting off the first conduit with the on-off valve,
Since the blend gas and the air gas introduced into the air pump can be switched, the blending operation of the blend gas and the air gas can be easily performed.

【0082】また本発明によれば、空気ポンプが往復動
方向に移動する距離を精度よく検出することが可能とな
り、空気ポンプの往復動方向に直交する方向の断面積に
空気ポンプの伸長による往復動方向への移動距離を乗算
することによって、ブレンドガスおよび空気ガスの空気
ポンプへの導入量を定めることができる。したがって、
空気ポンプの移動距離に応じて開閉弁の開放と遮断とを
制御することによって、空気ポンプへ導入するブレンド
ガスの量と空気ガスの量とを精度よく定めることができ
るので、空気ポンプ内におけるブレンドガスと空気ガス
とからなる混合ガスの酸素濃度を精度よく調整すること
が可能になる。
Further, according to the present invention, it is possible to accurately detect the distance that the air pump moves in the reciprocating direction, and the reciprocating movement of the air pump due to the extension of the air pump is carried out in the cross-sectional area in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the air pump. The amount of blend gas and air gas introduced into the air pump can be determined by multiplying the moving distance in the moving direction. Therefore,
By controlling the opening and closing of the on-off valve according to the movement distance of the air pump, the amount of the blend gas to be introduced into the air pump and the amount of the air gas can be accurately determined. It is possible to accurately adjust the oxygen concentration of a mixed gas composed of gas and air gas.

【0083】またブレンドガスを空気ポンプに導入して
いるときは、給気逆止弁によって空気ガスの第1管路内
への流入を防止できるので、ブレンドガスが空気ガスに
よって希釈されることがない。したがって、ブレンドガ
スの酸素濃度は一定に保たれるので、空気ポンプ内にお
けるブレンドガスと空気ガスとの混合ガスの酸素濃度を
精度よく調整することができる。
When the blended gas is introduced into the air pump, the feed gas check valve can prevent the air gas from flowing into the first pipe line, so that the blended gas may be diluted with the air gas. Absent. Therefore, since the oxygen concentration of the blend gas is kept constant, the oxygen concentration of the mixed gas of the blend gas and the air gas in the air pump can be accurately adjusted.

【0084】また本発明によれば、空気ポンプの行程実
績すなわち患者の換気量実績に基づいて平均行程Laを
演算手段によって求め、求められた平均行程Laに従っ
て空気ポンプを往復動させるので、空気ポンプ内容積の
うち患者の換気に用いられる容積以外の容積を少なくす
ることができる。このことによって、患者の吸気を供給
する空気ポンプ内における混合ガスの酸素濃度を変更す
るとき、患者の換気に用いられる容積以外の空間が空気
ポンプにおいて占める容積を少なくすることができるの
で、空気ポンプ内の混合ガスの酸素濃度を変更後の目標
酸素濃度に調整するために要する時間を短縮することが
できる。
Further, according to the present invention, the average stroke La is calculated by the calculating means based on the stroke record of the air pump, that is, the ventilation volume record of the patient, and the air pump is reciprocated according to the calculated average stroke La. It is possible to reduce the volume of the internal volume other than the volume used for ventilation of the patient. As a result, when changing the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump that supplies the patient's inspiration, the volume occupied by the space other than the volume used for ventilation of the patient in the air pump can be reduced, so that the air pump It is possible to shorten the time required to adjust the oxygen concentration of the mixed gas inside the target oxygen concentration after the change.

【0085】また本発明によれば、患者に供給すべき吸
気の予め定められる目標酸素濃度が新たに設定された状
態で空気ポンプが最初の往復動を開始するとき、空気ポ
ンプを往復動方向の長さが最も短くなるように予め定め
られた位置まで縮退し、ブレンドガスを空気ポンプに導
入する。このことによって、患者の吸気を供給する空気
ポンプ内における混合ガスの酸素濃度を変更するとき、
目標酸素濃度に置換するべき空気ポンプの内容積のう
ち、空気ポンプが行程を移動することによって定まる容
積以外の空間の容積を最小にすることができるので、空
気ポンプ内の混合ガスの酸素濃度を変更後の目標酸素濃
度に調整するために要する時間を短縮することができ
る。
Further, according to the present invention, when the air pump starts the first reciprocating motion in the state where the predetermined target oxygen concentration of the inspiration to be supplied to the patient is newly set, the air pump moves in the reciprocating motion direction. The blend gas is introduced into an air pump by retracting to a predetermined position so that the length becomes the shortest. By this, when changing the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump that supplies the inspiration of the patient,
Of the internal volume of the air pump to be replaced with the target oxygen concentration, the volume of the space other than the volume determined by the movement of the air pump can be minimized, so the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump can be reduced. The time required to adjust to the changed target oxygen concentration can be shortened.

【0086】また本発明によれば、酸素濃度予測式に基
づいて得られるブレンドガス導入行程L2と空気ガス導
入行程L3とに従ってブレンドガスおよび空気ガスが空
気ポンプ内にそれぞれ導入される。この酸素濃度予測式
に基づいて得られるブレンドガスと空気ガスとが混合さ
れてなる換気行程L1内の混合ガスの酸素濃度は、新た
な目標酸素濃度が設定された後に空気ポンプが往復動す
る初期の期間において、設定変更後の目標酸素濃度を上
げるときは目標酸素濃度よりも高い濃度が得られ、また
は設定変更後の目標酸素濃度を下げるときは目標酸素濃
度よりも低い濃度が得られる。
Further, according to the present invention, the blend gas and the air gas are introduced into the air pump in accordance with the blend gas introducing process L2 and the air gas introducing process L3 obtained based on the oxygen concentration predicting equation. The oxygen concentration of the mixed gas in the ventilation stroke L1 obtained by mixing the blended gas and the air gas, which is obtained based on this oxygen concentration prediction equation, is the initial value at which the air pump reciprocates after the new target oxygen concentration is set. In the period, the concentration higher than the target oxygen concentration is obtained when increasing the target oxygen concentration after the setting change, or the concentration lower than the target oxygen concentration is obtained when decreasing the target oxygen concentration after the setting change.

【0087】したがって、空気ポンプ内の酸素濃度を目
標酸素濃度に変更するべく設定変更した後に空気ポンプ
を繰返し往復動させるとき、設定変更後目標酸素濃度に
達するまでに空気ポンプが往復動する初期の期間におい
て、目標酸素濃度よりも酸素濃度の高いまたは酸素濃度
の低い混合ガスを空気ポンプ内に導入することができる
ので、空気ポンプ内の混合ガスの酸素濃度を変更後の目
標酸素濃度に調整するために要する時間を短縮すること
ができる。
Therefore, when the air pump is repeatedly reciprocated after the setting is changed to change the oxygen concentration in the air pump to the target oxygen concentration, the initial reciprocating motion of the air pump is reached until the target oxygen concentration is reached after the setting is changed. During the period, a mixed gas having a higher oxygen concentration or a lower oxygen concentration than the target oxygen concentration can be introduced into the air pump, so the oxygen concentration of the mixed gas in the air pump is adjusted to the target oxygen concentration after the change. The time required for this can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態である人工呼吸器用ガス
混合装置1の構成を簡略化して示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a simplified configuration of a gas mixing device for a ventilator 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す人工呼吸器用ガス混合装置1を備え
る人工呼吸器2の全体構成を示す系統図である。
FIG. 2 is a system diagram showing the overall configuration of a ventilator 2 including the gas mixing device 1 for ventilator shown in FIG.

【図3】換気量に応じてポンプベローズ41を伸長した
状態を簡略化して示す図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which a pump bellows 41 is extended according to a ventilation amount.

【図4】ポンプベローズ41を最も縮退させた状態を簡
略化して示す図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a state in which a pump bellows 41 is most retracted.

【図5】図4に示すポンプベローズ41を伸長させた状
態を簡略化して示す図である。
5 is a simplified view showing a state where the pump bellows 41 shown in FIG. 4 is extended.

【図6】ポンプベローズ41が行程を移動する状態を示
す概略図である。
FIG. 6 is a schematic view showing a state where the pump bellows 41 moves in a stroke.

【図7】酸素濃度予測式に基づいて第2空間46のガス
の酸素濃度を調整する動作を説明するフローチャートで
ある。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of adjusting the oxygen concentration of the gas in the second space 46 based on the oxygen concentration prediction formula.

【図8】目標酸素濃度を高くする場合の第2空間46の
混合ガス酸素濃度と時間との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the oxygen concentration of mixed gas in the second space 46 and time when the target oxygen concentration is increased.

【図9】目標酸素濃度を低くする場合の第2空間46の
混合ガス酸素濃度と時間との関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the oxygen concentration of mixed gas in the second space 46 and time when the target oxygen concentration is lowered.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス混合装置 2 人工呼吸器 3 空気ポンプ 4a,4b 第1管路 5 開閉弁 6 圧力調整弁 7 第2管路 8 給気逆止弁 59 位置制御手段 60 制御手段 61 メモリ 62 演算手段 1 gas mixing device 2 ventilator 3 air pump 4a, 4b 1st pipeline 5 on-off valve 6 Pressure control valve 7 Second pipeline 8 Air check valve 59 Position control means 60 control means 61 memory 62 computing means

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年11月28日(2001.11.
28)
[Submission date] November 28, 2001 (2001.11.
28)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0063[Correction target item name] 0063

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0063】酸素濃度が新たに設定された後、ポンプベ
ローズ41が往復動する初期の数ストロークにおいて、
目標酸素濃度よりも高濃度または低濃度である第2空間
46に導入されるべき混合ガスの酸素濃度は、酸素濃度
予測式に基づいて設定される。ここで酸素濃度予測式
は、ポンプベローズ41が直後に行うべきストロークに
おける混合ガスの予測酸素濃度Cnを、ポンプベローズ
41の直前ストロークにおける混合ガスの酸素濃度C
n-1を用いて求めるものである。1例としてブレンドガ
スに酸素濃度100%のガス、すなわち酸素ガスを用い
る場合には、酸素濃度予測式は次の式(2)によって与
えられる。 Cn(%)=[L1×{100α+Cair×(1−α)}+ (L0−L1)×Cn-1]/L0 …(2) ここで、L0:ポンプベローズの往復動方向の長さ(c
m) L1:換気行程(cm) Cair:大気の酸素濃度(%) Cn-1:直前ストロークの混合ガス酸素濃度(%)
After the oxygen concentration is newly set, in the initial several strokes in which the pump bellows 41 reciprocates,
The oxygen concentration of the mixed gas that is higher or lower than the target oxygen concentration and should be introduced into the second space 46 is set based on the oxygen concentration prediction formula. Here, the oxygen concentration prediction formula is such that the predicted oxygen concentration C n of the mixed gas in the stroke that the pump bellows 41 should immediately perform is the oxygen concentration C n of the mixed gas in the stroke immediately before the pump bellows 41.
It is obtained using n-1 . As an example, when a gas having an oxygen concentration of 100%, that is, an oxygen gas is used as the blend gas, the oxygen concentration prediction formula is given by the following formula (2). C n (%) = [L1 × {100α + Cair × (1-α)} + (L0-L1) × C n-1 ] / L0 (2) where L0 is the length of the pump bellows in the reciprocating direction. (C
m) L1: Ventilation stroke (cm) Cair: Oxygen concentration in the atmosphere (%) Cn -1 : Oxygen concentration in the mixed gas of the previous stroke (%)

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図6[Name of item to be corrected] Figure 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図6】 [Figure 6]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米澤 信也 兵庫県神戸市西区高塚台3丁目2番地16 川重防災工業株式会社神戸本社・本社工場 内 (72)発明者 曽我 一利 兵庫県神戸市西区高塚台3丁目2番地16 川重防災工業株式会社神戸本社・本社工場 内 (72)発明者 石井 弘一 兵庫県神戸市西区高塚台3丁目2番地16 川重防災工業株式会社神戸本社・本社工場 内 (72)発明者 中田 治彦 兵庫県神戸市西区高塚台3丁目2番地16 川重防災工業株式会社神戸本社・本社工場 内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shinya Yonezawa             16-2, Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture             Kawaju Disaster Prevention Industry Co., Ltd.Kobe Head Office / Head Office Factory             Within (72) Inventor Kazutoshi Soga             16-2, Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture             Kawaju Disaster Prevention Industry Co., Ltd.Kobe Head Office / Head Office Factory             Within (72) Inventor Koichi Ishii             16-2, Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture             Kawaju Disaster Prevention Industry Co., Ltd.Kobe Head Office / Head Office Factory             Within (72) Inventor Haruhiko Nakata             16-2, Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture             Kawaju Disaster Prevention Industry Co., Ltd.Kobe Head Office / Head Office Factory             Within

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 伸長と縮退との往復動によって患者に吸
気を供給する空気ポンプと、 空気ポンプに接続されブレンドガスを空気ポンプに導く
第1管路と、 第1管路の途中位置に設けられ第1管路を開放/遮断す
る開閉弁と、 第1管路の開閉弁よりもブレンドガスの流れ方向下流側
に設けられ、空気ポンプ内の圧力を調整する圧力調整弁
と、 第1管路の圧力調整弁よりもブレンドガスの流れ方向下
流側に接続され、空気ガスを第1管路に導く第2管路
と、 第2管路に設けられ空気ガスを空気ポンプに給気する給
気逆止弁とを含むことを特徴とする人工呼吸器用ガス混
合装置。
1. An air pump for supplying inspiration to a patient by reciprocating motion of extension and contraction, a first conduit connected to the air pump for guiding a blend gas to the air pump, and provided at an intermediate position of the first conduit. An opening / closing valve for opening / closing the first pipe line, a pressure adjusting valve provided downstream of the opening / closing valve for the first pipe line in the flow direction of the blend gas, and for adjusting the pressure in the air pump; A second pipe line that is connected to the downstream side of the pressure control valve in the flow direction of the blend gas and guides the air gas to the first pipe line, and a supply pipe that is provided in the second pipe line and supplies the air gas to the air pump. A gas mixing device for a ventilator, comprising a gas check valve.
【請求項2】 前記空気ポンプが伸長および縮退する位
置を検出する位置検出手段と、 位置検出手段の検出出力に応答し、開閉弁による第1管
路の開放と遮断とを制御する制御手段とをさらに含むこ
とを特徴とする請求項1記載の人工呼吸器用ガス混合装
置。
2. A position detecting means for detecting a position where the air pump expands and contracts, and a control means which responds to a detection output of the position detecting means to control opening and closing of the first pipeline by the opening / closing valve. The gas mixing device for a ventilator according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記制御手段は、 位置検出手段によって検出される空気ポンプの伸長した
位置と縮退した位置との差によって得られる行程Liの
実績を順次n回分ストアするメモリと、 メモリにストアされたn回分の行程Liを読出し、 【数1】 によって与えられる平均行程Laを演算する演算手段と
を含み、 制御手段は、演算手段による演算結果に応答し空気ポン
プの行程を平均行程Laと予め定められる余裕行程Lb
との和になるように空気ポンプの伸長する位置と縮退す
る位置とを制御することを特徴とする請求項1または2
記載の人工呼吸器用ガス混合装置。
3. The control means stores the result of the stroke Li obtained by the difference between the extended position and the retracted position of the air pump detected by the position detecting means, sequentially for n times, and a memory that stores the results. Read n strokes Li, and Calculating means for calculating the average stroke La given by the control means, and the control means responds to the calculation result by the calculating means, and sets the stroke of the air pump to the average stroke La and a margin stroke Lb which is predetermined.
The position where the air pump extends and the position where the air pump retracts are controlled so as to be the sum of the following.
A gas mixing device for the ventilator described.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の人工呼
吸器用ガス混合装置を準備し、 患者に供給されるべき吸気の予め定める目標酸素濃度が
新たに設定された状態で空気ポンプが最初の往復動を開
始するとき、 空気ポンプを往復動方向の長さが最も短くなるように予
め定められた位置まで縮退し、 開閉弁を開いてブレンドガスを圧力調整弁に導き、 空気ポンプを伸長することによって前記ブレンドガスを
空気ポンプに導くことを特徴とする人工呼吸器用ガス混
合方法。
4. A gas mixing device for a ventilator according to any one of claims 1 to 3 is prepared, and an air pump is set in a state where a predetermined target oxygen concentration of inspiration to be supplied to a patient is newly set. When starting the first reciprocating motion, retract the air pump to a predetermined position so that the length in the reciprocating direction is the shortest, open the on-off valve to guide the blend gas to the pressure regulating valve, and turn on the air pump. A method for mixing gases for a respirator, which comprises extending the blended gas to an air pump by stretching.
【請求項5】 請求項2または3に記載の人工呼吸器用
ガス混合装置を準備し、 患者の換気量に対応する空気ポンプの伸長する位置と縮
退する位置との差である換気行程L1を求め、 空気ポンプが直後に行うべき往復動における空気ポンプ
中のブレンドガスと空気ガスとが混合されてなる混合ガ
スの酸素濃度(Cn)を、空気ポンプの直前に行われた
往復動における空気ポンプ中のブレンドガスと空気ガス
とが混合されてなる混合ガスの酸素濃度(Cn-1)に基
づいて予測する酸素濃度予測式を設定し、 前記酸素濃度予測式に基づいて空気ポンプにブレンドガ
スを導く行程であるブレンドガス導入行程L2を求め、 求められたブレンドガス導入行程L2と換気行程L1と
によって空気ガスを空気ポンプに導く行程である空気ガ
ス導入行程L3(=L1−L2)を求め、 空気ポンプが直後に行うべき往復動において換気行程L
1を伸長するとき、ブレンドガス導入行程L2に従って
ブレンドガスを空気ポンプに導入し、 空気ガス導入行程L3に従って空気ガスを空気ポンプへ
導入することを特徴とする人工呼吸器用ガス混合方法。
5. The ventilator gas mixing device according to claim 2 or 3 is prepared, and a ventilation stroke L1 corresponding to the ventilation volume of the patient, which is the difference between the extending position and the retracting position of the air pump, is determined. The oxygen concentration (C n ) of the mixed gas formed by mixing the blended gas and the air gas in the air pump in the reciprocating motion to be performed immediately after the air pump is the air pump in the reciprocating motion performed immediately before the air pump. The oxygen concentration prediction formula is set based on the oxygen concentration (C n-1 ) of the mixed gas obtained by mixing the blend gas and the air gas therein, and the blend gas is supplied to the air pump based on the oxygen concentration prediction formula. A blend gas introduction step L2 that is a step that guides the air flow is performed, and an air gas introduction step L3 that is a step that guides the air gas to the air pump by the obtained blend gas introduction step L2 and the ventilation step L1. (= L1−L2) is calculated, and the ventilation stroke L
When extending 1, the blend gas is introduced into the air pump according to the blend gas introduction step L2, and the air gas is introduced into the air pump according to the air gas introduction step L3.
JP2001268499A 2001-09-05 2001-09-05 Apparatus and method for blending gas for respirator Pending JP2003070915A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001268499A JP2003070915A (en) 2001-09-05 2001-09-05 Apparatus and method for blending gas for respirator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001268499A JP2003070915A (en) 2001-09-05 2001-09-05 Apparatus and method for blending gas for respirator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003070915A true JP2003070915A (en) 2003-03-11

Family

ID=19094467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001268499A Pending JP2003070915A (en) 2001-09-05 2001-09-05 Apparatus and method for blending gas for respirator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003070915A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007195869A (en) * 2006-01-30 2007-08-09 Bioactis:Kk Test substance administration system for animal experiment
JP2010506626A (en) * 2006-10-13 2010-03-04 スペースラブズ ヘルスケア,エルエルシー Ventilators that respond quickly to the pathology of respiratory disease

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007195869A (en) * 2006-01-30 2007-08-09 Bioactis:Kk Test substance administration system for animal experiment
JP2010506626A (en) * 2006-10-13 2010-03-04 スペースラブズ ヘルスケア,エルエルシー Ventilators that respond quickly to the pathology of respiratory disease
KR101355736B1 (en) * 2006-10-13 2014-01-27 스페이스랩스 헬스케어, 엘엘씨 Ventilator for rapid response to respiratory disease conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5918597A (en) Peep control in a piston ventilator
US9089660B2 (en) Breathing assistance apparatus
EP1064043B1 (en) Oxygen blending in a piston ventilator
US5490499A (en) Regulation of a propellant gas flow
US6213120B1 (en) Device and method for determining gas volume and volumetric changes in a ventilator
US7669594B2 (en) Volume flow controller
US20030015200A1 (en) Ventilator with dual gas supply
US5540222A (en) Piston-based ventilator design and operation
CN103191502A (en) Mechanical ventilation system utilizing bias valve
US5014694A (en) Ambient pressure air/oxygen blender
CN100518848C (en) Breathing assistance apparatus
JP2003070915A (en) Apparatus and method for blending gas for respirator
SE449566B (en) ANTICOS AND / OR RESPIRATOR PLANT WITH ALTERNATIVE MANUALLY DRIVE PUMP
EP0266963A2 (en) Ventilator exhalation valve
ATE297237T1 (en) LUNG AUTOMATIC MACHINE FOR COMPRESSED AIR BREATHING APPARATUS
CN116236663A (en) Oxygen concentration control device
EP0281180A1 (en) Respirating apparatus for patients
US3973579A (en) Apparatus for controlling the ratio of flow of two gases
JP2001004026A (en) Fixed pressure generating device
JPH03136665A (en) Expiration valve device in artificial respiratory machine
CA2168136C (en) Piston-based ventilator design and operation
SE420567B (en) Lung ventilator
SU520984A2 (en) Device for artificial ventilation of the lungs during bronchoscopy