JP2000060974A - 弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 患者換気装置において利用可能な構造が単純
な弁を提供する。 【解決手段】 カフ７が、内側流路５及び外側流路４の
対向面のいずれか一方に対して液密シールを形成し、こ
れにより外側流路４を通る流れを遮断するように、膨張
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁、特に、吸気ガ
ス及び呼気ガスの流路を別個に提供するために患者換気
装置における吸気ガス及び呼気ガスのための共通の流路
に接続可能な弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】レスピレータ、ベンチレータ及び麻酔剤
供給装置等の、公知の患者換気装置は、管回路に関連し
ている。これらの管回路は、通常、換気装置から患者へ
呼吸ガスを供給するための吸気ラインと、患者から空気
又はその他の呼気の収容設備へ呼気を搬送するための呼
気ラインとを有している。一般的な使用においては、患
者に感染するおそれのある回路内におけるバクテリア増
殖の可能性を最小限にするた、管回路は、クリーニング
又は交換のために頻繁に、例えば１日毎に取り外されな
ければならない。さらに、吸気アーム及び別個の呼気ア
ームにおけるフレキシブルな管の長さが長いことによ
り、患者の一回換気量と肺胸郭コンプライアンスの決定
が困難となる。なぜならば、管は、呼吸サイクル中の圧
力変化に応答して半径方向に膨張及び収縮する傾向があ
るからである。患者の快適性をも考慮しなければなら
ず、患者、特に“ホームケア”中の患者は、“ケア環
境”の中で動き回ることを望んでおり、管の量が少ない
ほど、患者の移動がより容易でかつ快適となる。したが
って、回路内の管の長さ及び数を最小限にすることが望
ましい。

【０００３】このことは、吸気ガス及び呼気ガスのため
の共通の流路を提供することによって達成され、この共
通の流路は、ひいては、管回路の一部に対して２つのガ
スラインの代わりに唯一つのガスラインを用いる。この
ことを行うためには、患者が呼気ガスを再吸入すること
を回避するために又は換気装置内で吸気ガスと呼気ガス
とを別個に処理できるようにするために、吸気ガス流と
呼気ガス流とを分離させることができるような弁装置が
必要とされる。

【０００４】このことを達成するために換気装置におい
て使用される１つの公知の弁は、米国特許第５００２０
５０号明細書に開示されている。この弁は、吸気ガスの
ための入口と呼気ガスのための出口とを有する弁体と、
弁を患者の気道に接続させるための共通の入口／出口と
を有している。同心的に配置された内側のガス流路と外
側のガス流路とが設けられており、それぞれのガス流路
が、共通のガス流路を介して共通の入口／出口に接続さ
れた一方の端部と、入口及び出口に個々に接続された他
方の端部とを有している。内側ガス流路の端部の近傍に
差動領域弁手段が配置されており、この差動領域弁手段
は、吸気ガスが常に大きな面領域に衝突するように配置
されている。この吸気ガスは、弁の開閉が、吸気ガスに
よって弁手段に加えられる圧力に依存するように弁の操
作制御を提供する。弁手段は、弁を通過する加圧された
吸気ガス流に応答して、弁の共通軸線に沿って滑動可能
であり、これにより、共通のガス流路の端部をシール
し、弁出口と共通流路との間のガスの通過を遮断する。
差動領域弁手段に呼気ガスによって加えられる圧力が、
吸気ガスによって加えられる圧力を超過すると、弁手段
は反対方向へ滑動し、これにより共通の流路の端部を開
放させ、呼気ガスが弁手段を通過して外側のガス流路
へ、さらに弁から出口へ流出することができる。さら
に、差動領域弁手段には逆止め弁も取り付けられてお
り、この逆止め弁は、一方向の流れのみを弁手段に流過
させる。

【０００５】しかしながら、この装置は機械的に複雑で
あり、シール自体は管の端部である比較的小さな領域上
に形成されているので、小さな粒子は、適切なシールが
形成されることを妨げる。さらに、一旦製造されて、弁
手段の差動領域が設定されると、弁の操作は、主に、別
々の領域に作用する吸気ガス及び呼気ガスの相対的な圧
力を変化させることによって制御可能である。したがっ
て、弁の操作は、基本的に、管回路の吸気ライン内のガ
ス量を変化させることによって制御される。このライン
は、弁の容量と比較して比較的大きな容量を有してお
り、このことは、吸気変化に対する弁の応答が比較的遅
くなる。

【０００６】別の公知の弁が、米国特許第５５３８００
２号明細書に開示されており、この弁は、１対の同心的
な管を有しており、これらの管は、これらの管の間に狭
幅なチャネルを形成するように配置されており、このチ
ャネルを通って呼吸ガスが患者へ供給される。内側の管
は、患者の呼吸装置を外部へ接続するために配置されて
おり、内側のチャネル内には膨張可能なカフが配置され
ており、このカフは、呼吸ガスが外側の狭幅なチャネル
を通過しているときに膨張して自己に対しシールするよ
うになっている。この自己シール装置の欠点は、比較的
不十分なガスシールが形成されることである。これは、
カフがシールを形成するためにほぼ完全に膨張させられ
ると、２つの面の間の接触領域が小さくなり、カフの膨
張が比較的小さい場合には、接触面にしわが形成され、
このことは、不十分なシール又は低圧時に解離可能な面
を形成するからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、患者
換気装置において利用可能な構造が単純な弁を提供する
ことであり、この場合、比較的大きなシール領域を提供
することができ、弁手段の操作が、管回路内の吸気ガス
及び呼気ガスの相対的圧力にほぼ無関係に行うことがで
きる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このことは、請求項１に
よる、請求項１の特徴を有する弁によって達成された。

【０００９】

【発明の効果】互いに対してほぼ平行に、有利には同心
的に配置された内側管の外面と外側管の内面とが重なり
合った領域の間においてシールする膨張可能なカフとし
ての弁手段を提供することによって、シールが、カフ外
面の大きな領域に亘って形成されてよい。さらに、外部
の圧縮流体源と接続可能なカフの内側を有することによ
り、弁の開閉は、吸気ガス又は呼気ガスのいずれにも依
存する必要はない。さらに、弁は、唯一の可動部材、す
なわち膨張可能なカフから成る弁手段を備えた、比較的
単純な構造を有している。

【００１０】可変領域流れ制限部を提供するように、カ
フの膨張程度が制御可能であると有利であり、前記可変
領域流れ制限部は、例えば、呼気ガス流を調整して患者
の呼吸サイクルの呼気相の間に肺を陽圧に保持すること
を目的として、換気装置において使用可能な呼気終末陽
圧（ＰＥＥＰ)弁を提供するために用いられてよい。こ
のようなＰＥＥＰ人工呼吸器操作モードは、当該技術分
野においてよく知られているが、ここでは新規の形式で
行われる。付加的に又は択一的に、可変領域流れ制限部
は、差圧流量計に関連して使用されてよく、これによ
り、膨張させられたカフのサイズは変化させられ、大き
なダイナミックフローレンジに亘って流量計の線形性を
維持する。可変領域流れ制御流量計の操作原理は、当該
技術分野においてよく知られており、例えば米国特許第
４９３８０７７号明細書及び米国特許第４００６６３４
号明細書に記載されている。

【００１１】カフは、一体的構成を提供するように、内
側管又は外側管のいずれか一方に取り付けられて、弁と
一体的に形成されていてよい。このことは、例えば、カ
フが膨張して外側通路の内面に対してシールするように
カフを内側通路の外面に配置することによって達成され
てよい。

【００１２】本発明のこれらの目的及び利点並びにその
他の目的及び利点は、以下の実施例の記載及び添付の図
面を考慮することにより、より明確に理解されるであろ
う。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
につき詳しく説明する。

【００１４】図１に示したように、弁１は、この実施例
においては、２つの本体区分２，３を有しており、これ
らの本体区分は、相互に嵌合させられた場合に、相俟っ
て、弁１を通る同軸的に配置された外側流路４及び内側
流路５と、共通の流路６とを形成する。膨張可能なカフ
７は、例えば適切な接着剤を使用することによって、縁
部において内側流路５の外面に固定されている。別の流
路８が本体区分２内に形成されており、この流路８は、
図１に示したようにカフ７を膨張させて外側流路４を遮
断するために、圧縮流体源（図示せず）に接続可能であ
る。本体区分２，３には個々に接続片１１，１２が形成
されており、これらの接続片１１，１２は、流体流路
（例えば図示したように共通の流路６に接続された管区
分すなわちガス流導管１４）への弁１の外部接続を容易
にするために設けられている。

【００１５】本体区分２には開口９も設けられており、
これらの開口９は、２つの本体区分２，３が相互に嵌合
させられている場合に、弁の内側流路４と、流体が通流
するようになる。したがって、これらの開口９は、弁１
の外部への流体の通流を提供し、カフ７と協働するよう
に配置されており、これにより、膨張させられるとカフ
７は開口９への及び開口９からの流体の流れを妨害する
ことができ、ひいては弁１を通る流体の流れを制御する
ようになっている。

【００１６】この実施例の場合には、共通の流路６内に
流れ制限部１３が配置されており、流れチャネル１５
が、流れ制限１３のそれぞれの側に、共通の流路６と圧
力が伝わり合うように設けられている。これらの流れチ
ャネル１５は、標準的な差圧流量計１６に接続可能であ
り、これにより、弁１内を両方向に通流する、すなわち
共通の流路６に流入する又は共通の流路６から流出する
流体のための流量測定を行うようになっている。

【００１７】図１に示したように、弁１は、内側流路５
を通って共通の流路６に流入する流体のための入口とし
て作用する接続片１１を備えている。次いで、開口９
は、共通の流路６から外側流路４を通って流れる流体の
ための出口として作用する。流体が弁１を通って内側流
路５から流れる場合にカフを膨張させて外側流路４を遮
断するために、加圧空気が流体通路８を通ってカフ７へ
流れる。弁１を通る流れの方向を反転させるために、カ
フから加圧空気を除去することによってカフは収縮させ
られ、流体が共通の流路６から開口９へ流れることがで
きる。

【００１８】図２に示したように、図１に示した実施例
等の、本発明の弁の１つの使用例は、以下でさらに説明
するように、ベンチレータ又はレスピレータを含む患者
換気装置の管回路内において、呼吸ガスの流れ（図２に
矢印で示した流れ方向）を制御することである。

【００１９】弁１は、患者１７と換気装置１８との間の
ガスの流れを制御するために、患者１７の肺と公知の患
者換気装置１８との間に接続されている。吸気ライン１
９は、換気装置１８から延びており、ガスの内側流路５
の接続片１１に気密にシールされている。呼気ライン２
０は、換気装置１８から延びており、出口開口９を取り
囲むように本体区分２と気密シールされながら結合され
ている。吸気ライン１９と呼気ライン２０とは、少なく
とも弁１に近い長さ部分において、同心的に構成されて
いる。小さなボア通路管２１は、カフ通路すなわち流路
８を圧縮ガス源２２に接続させている。この圧縮ガス源
２２は、弁１内への予期しない漏洩の場合に患者への害
を最小限にするために、人間に対して無害なガスのうち
の１つであると有利である。ガス源２２は、人工呼吸器
装置すなわち換気装置１８に機能上で結合されており、
これにより、カフ７への圧縮ガスの供給は、換気装置１
８の操作サイクルと時期が合わせられることができ、例
えば、カフ７の膨張は、患者の呼吸サイクルの機械的に
補助された吸気相の開始時にトリガされてよい。

【００２０】弁１の共通の流路６は、気密にシールされ
ながら、共通のガス流導管１４と気密に結合されてお
り、この共通のガス流導管１４は、フェースマスク（図
示せず）又は気管内チューブへの入口であってよく、共
通のガス流導管１４を通って、肺１７への吸気及び肺１
７からの呼気が交互に流過する。

【００２１】使用時には、換気装置１８は、患者の吸気
相の間には、吸気管１９内に所定量の吸気ガスを供給
し、また、カフ７を膨張させて外側流路４を遮断して、
開口９を通るガス流を妨げるために、圧縮ガス源２２か
らの圧縮ガスの供給をもトリガする。したがって、所定
容量の吸気ガスは、入口接続部１１から弁１を通過し、
内側流路５を通って共通のガス流導管１４へ流れる。ガ
ス流導管１４から、吸気は、肺１７内へ供給される。患
者の呼吸サイクルの呼気相の間、換気装置１８内の弁手
段（図示せず）は、内側流路５への吸気の供給を妨げる
ために閉鎖する。カフ７内のガスは排除され、大気へ排
出されるか、圧縮ガス源２２による再利用のために回収
され、カフ７が収縮すると外側流路４が開放させられ
る。肺１７から、弁１の共通の流路６内へ流れる呼気
は、外側流路４を通り、開口９を通り、呼気ライン２０
内へ流れ、この呼気ライン２０から、呼気ガスは換気装
置１８によって回収される。したがって、カフ７は、患
者の呼吸サイクルの間にカフが膨張したり収縮したりし
ながら、弁の外側流路４を遮断又は開放させるための、
弁手段として作用する。付加的に、又は択一的に、カフ
７が収縮させられる形式を制御することにより、呼気流
路における可変領域流れ制限が提供される。このこと
は、呼気が部分的に膨張させられたカフ７を通過し、ひ
いては換気治療のＰＥＥＰモードを提供しながら、患者
の呼気圧力を制御するために使用されてよい。

【００２２】図３には本発明の弁の別の実施例が示され
ている。図１の弁と同様に、弁３１は２つの本体区分３
２，３３を有しており、これらの本体区分は、相互に嵌
合させられた場合に、内側流路３５と外側流路３４とを
形成する。本体区分３２には開口３９が設けられてお
り、この開口３９は、組み立てられた弁３１において
は、外側流路３４と、弁３１の外部との間に流体の通流
を提供する。図１の実施例と異なる点は、本体区分３
２，３３が、弁３１内に共通の流路が形成されないよう
な長さを有することである。その代わりに、本体区分３
３は共通の流路３１４に直接に接続可能である。膨張可
能なカフ３７が、内側流路３５の外面を取り囲むように
シールされている。カフ３７の膨張及び収縮は、流路３
８に接続可能な加圧ガス源（図示せず）によって制御さ
れる。ポート３１５が、カフ３７のそれぞれの側に１つ
ずつ、外側流路３４と圧力が伝わり合うように設けられ
ている。差圧流量計３１６が、ポート３１５に接続可能
である。カフ７の膨張は、差圧流量計３１６のダイナミ
ックレンジに亘ってより線形の応答を提供するために、
部分的に膨張させられたときにカフが形成する流れ制限
部のサイズを変化させるように制御される。

【００２３】上に記載された弁は本発明による弁の例と
してのみ働くことが当業者によって認められるであろ
う。本願の請求項１によって規定されているような本発
明の範囲内にありながら、発明性のない変更が、上に記
載された弁に対して行われてよい。例えば、内側流路が
呼気を搬送するようにかつ外側流路が吸気を搬送するよ
うにしてよい。又は、膨張可能なカフは、膨張させられ
たときに内側流路の外壁に対してシールするように、外
側流路の内壁に対して固定されて配置されてよい。ま
た、二部構成の本体は、この本体の構造においてプラス
チック射出成形技術を使用することによって単一部材と
して形成されてよい。さらに、上記実施例において使用
されているような、換気装置に通常設けられている既存
の弁に依存する代わりに、流路を通る逆流を回避するた
めに、カフによってシールされないように流路内に一方
向弁が配置されてよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弁の実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の弁を有する患者換気装置の管回路を示
す概略図である。

【図３】本発明による弁の択一的な実施例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 弁、 ２，３ 本体区分、 ４ 外側流路、 ５
内側流路、 ６ 共通の流路、 ７ カフ、 ８ 流
路、 ９ 開口、 １１，１２ 接続片、 １３流れ制
限部、 １４ ガス流導管、 １５ 流れチャネル、
１６ 差圧流量計、 １７ 患者、 １８ 患者換気装
置、 １９ 吸気ライン、 ２０ 呼気ライン、 ２１
ボア通路管、 ２２ 圧縮ガス源、 ３１ 弁、 ３
２，３３本体区分、 ３４ 外側流路、 ３５ 内側流
路、 ３７ カフ、 ３８ 流路、 ３９ 開口、 ３
１４ 共通の流路、 ３１５ ポート、 ３１６ 差圧
流量計

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁（１，３１）であって、共通の流路
   （１４，３１４）へ及び該共通の流路から前記弁を通っ
   て流体を案内するための内側流路（５，３５）及び外側
   流路（４，３４）のほぼ平行な配列が設けられており、
   各流路が、別の方向であり、さらに弁（１，３１）を通
   る流体の流れを制御するための膨張可能なカフが設けら
   れている形式のものにおいて、 前記カフ（７，３７）が、内側流路（５，３５）及び外
   側流路（４，３４）の対向面のいずれか一方に対して液
   密シールを形成し、これにより外側流路（４，３４）を
   通る流れを遮断するように、膨張可能であることを特徴
   とする、弁。
2. 【請求項２】 前記カフ（７，３７）が、外側流路
   （４，３４）に対してシールを形成するように膨張可能
   である、請求項１記載の弁。
3. 【請求項３】 内側流路（５）及び外側流路（４）の流
   路が、外側流路（４）が内側流路（５）を越えて延びて
   いて共通の流れ導管（１４）と接続可能な共通の流路
   （６）を形成するように選択された、互いに異なる長さ
   を有している、請求項１又は２記載の弁。
4. 【請求項４】 内側流路（５，３５）及び外側流路
   （４，３４）から流体を隔離されながら別の流路（８，
   ３８）が設けられており、該別の流路が、カフの膨張を
   制御するために、弁（１，３１）の外部からカフ（７，
   ３７）の内部へ及びカフの内部から加圧流体を案内する
   ために配置されている、請求項１から３までのいずれか
   １項記載の弁。
5. 【請求項５】 前記カフ（３７）が、外側流路（３４）
   を通る流れに対して可変領域流れ制限部を提供するため
   に膨張可能である、請求項１から４までのいずれか１項
   記載の弁。
6. 【請求項６】 流れ方向に沿って可変領域流れ制限部
   （３７）のそれぞれの側に、外側流路（３４）内の流過
   流体と圧力が伝わるように配置された、可変領域流れ制
   限部（３７）のそれぞれの側に生ぜしめられる差圧を測
   定しかつ該差圧から流路（３４）を通る流量を決定す
   る、差圧流量計（３１６）が設けられている、請求項５
   記載の弁。
7. 【請求項７】 換気装置管回路であって、吸気源（１
   ８）と接続可能な第１端部を有する吸気ライン（１９）
   と、呼気収容設備（１８）と接続可能な第１端部を有す
   る呼気ライン（２０）と、患者の気道（１７）に接続可
   能な第１端部を有する共通のガスライン（１４）とが設
   けられている形式のものにおいて、 前記回路が、付加的に、請求項１から６までのいずれか
   １項に記載の弁（１）を有しており、内側の流体流路
   （５）が、吸気ライン（１９）又は呼気ライン（２０）
   の一方の第２端部に接続されており、外側の流体流路
   （４）が、呼気ライン（２０）又は吸気ライン（１９）
   の他方の第２端部に接続されており、これにより、共通
   のガスライン（１４）へ及び共通のガスライン（１４）
   から弁（１）を通って呼吸ガスを案内するようになって
   いることを特徴とする、換気装置管回路。
8. 【請求項８】 カフが、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）を提
   供するために、制御可能に膨張可能である、請求項５又
   は６に係る場合における請求項７記載の換気装置。