JP2000279521A

JP2000279521A - 人工呼吸器

Info

Publication number: JP2000279521A
Application number: JP11092950A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Sugiura; 康仁杉浦
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】酸素の消費量の低減を課題とする。【解決手段】酸素を発する吸気導入部６２と、空気圧
を発生する空気圧発生源５２と、振動空気圧を出力する
振動空気圧発生機構２０と、酸素に振動空気圧を付勢す
るダイヤフラム機構５６とを備え、振動空気圧発生機構
２０が、空気圧発生源から陽圧を付勢される陽圧入力部
２１４と、陰圧が付勢される陰圧入力部２１５と、陽圧
入力部２１４からダイヤフラム機構５６への陽圧の接続
と遮断とを自在に切り替えられる陽圧用切り替えバルブ
２２Ａと、この切り替え動作を付勢する陽圧用付勢手段
２３Ａと、陰圧入力部２１５からダイヤフラム機構５６
への陰圧の接続と遮断とを自在に切り替えられる陰圧用
切り替えバルブ２２Ｂと、この切り替え動作を付勢する
陰圧用付勢手段２３Ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工呼吸器に係
り、特に、高頻度人工呼吸法をも行い得る人工呼吸器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の人工呼吸器として、酸素と空気の
混合気（吸気）に対して、陽圧（大気圧を越える圧力）
と陰圧（大気圧未満の圧力）とが繰り返される振動空気
圧を付勢し，患者へ供給するものが特願昭６３−２８３
９１５号，特願昭６３−２８３９２８号又は特開平２−
１３１７７３号公報に掲載されている。

【０００３】この人工呼吸器では、陽圧及び陰圧の両方
の空気を同時に発生するブロワと、これに接続される振
動空気圧を発生する振動空気圧発生機構と、振動空気圧
により振動を付勢されて供給用の酸素に当該振動空気圧
を伝達するダイヤフラムと、酸素供給源と、酸素供給及
び呼気排出を行う管路とを有している。

【０００４】上記高頻度人工呼吸器に装備された振動空
気圧発生機構１００を図１４に示す。この振動空気圧発
生機構１００は、ブロワから陽圧を付勢される陽圧入力
ポート１０１とブロワから陰圧を付勢される陰圧入力ポ
ート１０２と振動空気圧を出力する出力ポート１０３と
大気中に開放された大気開放ポート１０４とが形成され
た筐体１０５と、陽圧入力ポート１０１と出力ポート１
０３とを接続し且つ陰圧入力ポート１０２と大気開放ポ
ート１０４とを接続する第１の接続状態と陽圧入力ポー
ト１０１と大気開放ポート１０４とを接続し且つ陰圧入
力ポート１０２と出力ポート１０３とを接続する第２の
接続状態とを選択的に切り替えるバルブ部材１０６と、
このバルブ部材１０６の切り替え動作を連続的に付勢す
る付勢手段１０９とを備えている。

【０００５】上記バルブ部材１０６は、筐体１０５の内
部において回転支軸１０６ａを介して回転自在に装備さ
れた円柱体で構成されている。一方、付勢手段１０９
は、一定方向に一定速度で回転する駆動モータを備え、
バルブ部材１０６に対して一定の回転方向に回転動作の
付勢を行う。

【０００６】また、筐体１０５において、陽圧入力ポー
ト１０１がバルブ部材１０６の一方の端面に面し、陰圧
入力ポート１０２が他方の端面に面し、出力ポート１０
３と大気開放ポート１０４とがその外周面に面してい
る。そして、出力ポート１０３と大気開放ポート１０４
とは、バルブ部材１０６の回転支軸１０６ａを挟んで互
いに反対側に位置している。

【０００７】さらに、上記バルブ部材１０６には、その
一方の端面から外周面にかけて連通する第１の流路１０
７と、その他方の端面から外周面にかけて連通する第２
の流路１０８とが設けられている。これら第１の流路１
０７と第２の流路１０８とは、バルブ部材１０６の回転
支軸１０６ａを挟んで互いに反対側に形成されており、
各々の外周面における開度（出力ポート１０３又は大気
開放ポート１０４に向けて開かれた開口部の大きさ）が
等しく設定されている。

【０００８】この振動空気圧発生機構１００では、ブロ
ワにより、陽圧入力ポート１０１には陽圧が、陰圧入力
ポート１０２には陰圧が、それぞれ常時付勢された状態
にある。そして、付勢手段１０９により、バルブ部材１
０６に一定回転数で回転動作が付勢されると、第１の流
路１０７と第２の流路１０８とがそれぞれ陽圧入力ポー
ト１０１と陰圧入力ポート１０２とを交互に出力ポート
１０３に接続し、これにより出力ポート１０３からは、
陽圧と陰圧とが均一な時間配分で交互に繰り返される振
動空気圧が出力される。

【０００９】そして、この振動空気圧がダイヤフラムを
介して吸気に高頻度の振動を伝達し、かかる振動状態で
吸気が患者に供給される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、単一のバルブ部材１０６に、陽圧入力ポート
１０１と出力ポート１０３とを接続するための第１の流
路１０７と、陰圧入力ポート１０２と出力ポート１０３
とを接続するための第２の流路１０８とが同時に形成さ
れており、これが付勢手段１０９の駆動モータにより一
定方向に回転駆動されるため、陽圧入力ポート１０１と
陰圧入力ポート１０２とが交互に出力ポート１０３に接
続される構造となっていた。

【００１１】従って、この従来の振動空気圧発生機構１
００を備えた人工呼吸器では、図７（Ｃ）に示すよう
な、大気圧を示す直線を挟んで陽圧と陰圧とが均一な周
期で繰り返されるいわゆるsin波のような圧力特性でし
か人工呼吸を行うことができなかった。

【００１２】従って、上記従来の人工呼吸器にあって
は、上述のような圧力特性に好適な人工呼吸法，例えば
高頻度人工呼吸法にしか適用することができなかった。

【００１３】

【発明の目的】本発明の目的は、高頻度人工呼吸法のみ
ならず種々の人工呼吸法に適用できる人工呼吸器を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、患者への酸素を含んだ吸気を供給する吸気導入部
と、陽圧及び陰圧の両方の空気圧を同時に発生する空気
圧発生源と、この空気圧発生源で発生した陽圧又は陰圧
を選択して振動空気圧を出力する振動空気圧発生機構
と、この空気圧発生源からの陽圧又は陰圧に付勢されて
作動し，吸気導入部から患者に供給される酸素に振動空
気圧を付勢するダイヤフラム機構と、を備えている。

【００１５】そして、振動空気圧発生機構が、空気圧発
生源から陽圧が付勢される陽圧入力部と、空気圧発生源
から陰圧が付勢される陰圧入力部と、陽圧入力部からダ
イヤフラム機構への陽圧の接続と遮断とを自在に切り替
える陽圧用切り替えバルブと、この切り替え動作を付勢
する陽圧用付勢手段と、陰圧入力部からダイヤフラム機
構への陰圧の接続と遮断とを自在に切り替える陰圧用切
り替えバルブと、この切り替え動作を付勢する陰圧用付
勢手段と、を備えている。

【００１６】上記の構成では、吸気導入部から吸気が発
せられ、これに対してダイヤフラム機構を介して振動空
気圧が付勢される。かかる振動空気圧に付勢されて、吸
気は、患者の肺の内部まで送り込まれ、当該肺内で吸気
と呼気の換気が行われる。

【００１７】このとき、陽圧入力部と陰圧入力部に対し
ては、それぞれ個別に陽圧用付勢手段と陰圧用付勢手段
とが作動してダイヤフラムに陽圧又は陰圧の付勢が行わ
れるため、振動空気圧発生機構から出力される振動空気
圧は、単に陽圧と陰圧の単純な繰り返しに限られず、様
々な態様で行うことができる。

【００１８】例えば、自発呼吸をしていない患者に対し
ては、短い周期で陽圧を陰圧とを繰り返し付勢するいわ
ゆる高頻度人工呼吸法による人工呼吸が行われ、自発呼
吸を行う患者に対しては、当該患者の一般的な周期に合
わせた陽圧の繰り返しのみの付勢による人工呼吸が行わ
れる。

【００１９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の構成を備えると共に、陽圧用付勢手段に対
して、陽圧入力部とダイヤフラム機構との接続と遮断と
をそれぞれ個別の時間配分で繰り返し行わせる動作制御
を行う制御手段を備えている。

【００２０】かかる構成では、陽圧の付勢時間とその休
止時間とが異なる間隔で連続する振動空気圧を形成し、
これに応じた吸気を患者に供給することができる。

【００２１】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明と同様の構成を備えると共に、陽圧用切り替えバル
ブ及び陰圧用切り替えバルブをその回転量により開度が
変わるロータリーバルブとすると共に、陽圧用付勢手段
及び陰圧用付勢手段がそれぞれのロータリーバルブの回
転を付勢するステッピングモータを備える構成とし、制
御手段は、各ステッピングモータの動作制御を行うとい
う構成を採っている。

【００２２】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明と同様の動作、即ち、陽圧の付勢時間と休止時間の
設定が、ロータリーバルブに対するステッピングモータ
の回転角度及び回転速度の制御により行われる。

【００２３】請求項４記載の発明では、請求項２又は３
記載の発明と同様の構成を備えると共に、患者の呼吸に
よる呼気の圧力変化を検出する圧力センサを有し、制御
手段は、陽圧用付勢手段に対して、圧力センサによる検
出圧力が一定値よりも低くなるときに陽圧室とダイヤフ
ラム機構とを接続する動作制御を行うという構成を採っ
ている。

【００２４】請求項４記載の発明では、自発呼吸を行う
患者に対して特に有効であり、患者が自発呼吸で吸い込
み動作を行うことにより、患者近傍の圧力に一定の低下
を生じると、これを検知した制御手段により、ダイヤフ
ラム機構を介して吸気に陽圧が印加される。従って、患
者の吸い込み動作に応じて吸気の供給が行われる。

【００２５】本願発明は、以上のように作用し、これに
より、前述した目的を達成しようとするものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
１３に基づいて説明する。この実施形態では、患者Ｐに
対し酸素吸入と呼気排出を行う人工呼吸器１２を示す。
この人工呼吸器１２は、酸素供給源としての吸気導入
部６２と、陽圧及び陰圧の両方の空気圧を同時に発生す
るブロワ５２（空気圧発生源）と、ブロワ５２で発生し
た陽圧又は陰圧を選択して所定の振動空気圧に変換する
振動空気圧発生機構２０と、振動空気圧発生機構２０か
らの振動空気圧に付勢されて作動し，吸気導入部６２か
ら患者Ｐに供給される酸素（厳密には空気と混合された
酸素）に振動空気圧を付勢するダイヤフラム機構５６
と、酸素を患者Ｐに供給すると共に呼気を排出する管路
と、振動空気圧発生機構２０の動作制御を行う制御手段
３とを備えている。

【００２７】上述の吸気導入部６２は、外気と予め準備
された酸素とを吸入し混合するブレンダ６２１と、ブレ
ンダ６２１から送り出される空気を加湿する加湿器６２
２とから構成されている。加湿器６２２には、加湿器６
２２を経た吸気を患者Ｐへ供給する吸気管６２３が接続
されている。吸気管６２３には、ダイヤフラム機構５６
の被加圧室５６３が連通されるとともに、その末端で三
方分岐管７を介して患者Ｐに至る末端吸気管６０５に接
続されている。この末端吸気管６０５の途中には、患者
Ｐの吸気状態を検出する圧力センサ６２４が取り付けら
れている。また、三方分岐管７には、下方に延設された
呼気の排出を行うための排気管６０４が装備されてい
る。

【００２８】この排気管６０４の排出端部側には、開閉
を自在に切り替えることができる電磁バルブ３１が装備
されている。この電磁バルブ３１は、制御手段３からの
制御信号によりその開度が自在に調節される。

【００２９】ダイヤフラム機構５６は、加圧室５６２及
び被加圧室５６３と、加圧室５６２と被加圧室５６３と
の間を仕切るとともに伸縮自在の部材で形成されたダイ
ヤフラム５６１とを備えている。加圧室５６２は振動空
気圧管５４６を介して振動空気圧発生機構２０が装備さ
れている。

【００３０】さらに、この振動空気圧発生機構２０は、
陽圧管５２１及び陰圧管５２２を介してブロワ５２と接
続されている。このブロワ５２は、陰圧管５２２から空
気を吸入し、その空気を陽圧管５２１から吐出する。

【００３１】ここで、図２及び図３に基づいて、振動空
気圧発生機構２０について詳説する。図２は、振動空気
圧発生機構２０の後述する回転軸に沿った断面図を示し
ている。

【００３２】この振動空気圧発生機構２０は、所定の内
部空間を有する筐体２１と、筐体２１の内部空間に回転
自在に装備された円柱状の陽圧用切り替えバルブ２２Ａ
及び陰圧用切り替えバルブ２２Ｂと、陽圧用切り替えバ
ルブ２２Ａに回転力を付勢する陽圧用付勢手段２３Ａ
と、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂに回転力を付勢する陰
圧用付勢手段２３Ｂとを備えている。

【００３３】筐体２１は、均一の外径から成る各切り替
えバルブ２２Ａ，２２Ｂの当該外径よりもわずかに大き
な内径の筒状体２１１と、筒状体２１１の両端部を閉塞
する蓋体２１２Ａ，２１２Ｂと、後述する各ポートが形
成される配管接続体２１３とを備えている。

【００３４】筒状体２１１の内部における長手方向中間
部には、内部を二分する仕切り壁２１１ａが形成されて
いる。そして、この仕切り部２１１ａは、気体の流通を
遮断している。

【００３５】上記陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、蓋体
２１２Ａと上記仕切り部２１１ａに軸受けを介して装備
された回転軸２２１Ａに軸支されて筒状体２１１の内部
における仕切り部２１１ａ寄りに配設されている。

【００３６】上記陰圧用切り替えバルブ２２Ｂは、蓋体
２１２Ｂと上記仕切り部２１１ａに軸受けを介して装備
された回転軸２２１Ｂに軸支されて筒状体２１１の内部
における仕切り部２１１ａ寄りに配設されている。各回
転軸２２１Ａ，２２１Ｂは、いずれも筒状体２１１の中
心軸上に配設されている。

【００３７】さらに、筐体２１には、前述の陽圧管５２
１が接続される陽圧入力部としての陽圧入力ポート２１
４と陰圧管５２２が接続される陰圧入力部としての陰圧
入力ポート２１５と大気中に開放された大気開放ポート
２１６と前述した振動空気圧管５４６を介してダイヤフ
ラム機構５６に振動空気圧を出力する出力ポート２１７
Ａ，２１７Ｂが設けられている。

【００３８】陽圧入力ポート２１４は陽圧管５２１を介
してブロワ５２により陽圧が付勢され、陰圧入力ポート
２１５は陰圧管５２２を介してブロワ５２により陰圧が
付勢される。さらに、陽圧入力ポート２１４は、筐体２
１の一端部近傍において筒状体２１１及び配管接続体２
１３を貫通して形成され、陽圧用切り替えバルブ２２Ａ
の一端面に連通している。また、陰圧入力ポート２１５
は、筐体２１の他端部において筒状体２１１及び配管接
続体２１３を貫通して形成され、陰圧用切り替えバルブ
２２Ｂの一端面に連通している。

【００３９】また、出力ポート２１７Ａ，２１７Ｂは、
筒状体２１１の各切り替えバルブ２２Ａ，２２Ｂの外周
面に対向する位置においてそれぞれ貫通して形成されて
いる。一方、大気開放ポート２１６は、各切り替えバ
ルブ２２Ａ，２２Ｂの外周面に対向する位置においてそ
れぞれ貫通して形成されている貫通穴２１６Ａ，２１６
Ｂに同時に連通している。これら出力ポート２１７Ａ，
２１７Ｂと大気開放ポート２１６とは、筒状体２１１の
中心軸を挟んで対称となる位置に設けられている。

【００４０】各切り替えバルブ２２Ａ，２２Ｂは、それ
ぞれの中心に回転軸２２１Ａ，２２１Ｂが挿通され、ピ
ンにより当該各回転軸２２１Ａ，２２１Ｂと一体的に回
転する構造となっている。

【００４１】さらに、各切り替えバルブ２２Ａ，２２Ｂ
には、前述した各入力ポート２１４，２１５に対面して
いるそれぞれの端面からその外周面にかけてそれぞれ切
り欠きが設けられている。

【００４２】陽圧用切り替えバルブ２２Ａの切り欠き
は、当該陽圧用切り替えバルブ２２Ａの回転により出力
ポート２１７Ａと大気開放ポート２１６の貫通穴２１６
Ａとに選択的に直面することとなる。このため、陽圧用
切り替えバルブ２２Ａの陽圧入力ポート２１４と対面す
る端面から外周面にかけて形成された切り欠きは、陽圧
入力ポート２１４から出力ポート２１７Ａ又は大気開放
ポート２１６を選択的に連通する第１の流路２１８を形
成する。

【００４３】また、同様にして、陰圧用切り替えバルブ
２２Ｂの切り欠きは、当該陰圧用切り替えバルブ２２Ｂ
の回転により出力ポート２１７Ｂと大気開放ポート２１
６の貫通穴２１６Ｂとに選択的に直面することとなる。
このため、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂの陰圧入力ポー
ト２１５と対面する端面から外周面にかけて形成された
切り欠きは、陰圧入力ポート２１５から出力ポート２１
７Ｂ又は大気開放ポート２１６を選択的に連通する第２
の流路２１９を形成する。

【００４４】図３（Ａ）は、陽圧用切り替えバルブ２２
Ａをその回転軸２２１Ａに沿った方向であって陽圧入力
ポート２１４側から見た一部切り欠いた説明図，図３
（Ｂ）は、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂをその回転軸２
２１Ｂに沿った方向であって陰圧入力ポート２１５側か
ら見た一部切り欠いた説明図である。図中の矢印Ｚは、
いずれも前述した付勢手段２３Ａ，２３Ｂにより付勢さ
れる一定の回転方向を示す。また、各部の矢印Ｕは陽圧
の流れを示し、矢印Ｄは陰圧の流れを示す。

【００４５】陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、陽圧入力
ポート２１４と対面する側の端面から外周面にかけて切
り欠かれており、これによって第１の流路２１８が形成
されている。この第１の流路２１８は、陽圧用切り替え
バルブ２２Ａの外周面において、回転軸２２１Ａを中心
に１８０度の範囲で切り欠いて形成されている。

【００４６】また同様にして、陰圧用切り替えバルブ２
２Ｂは、陰圧入力ポート２１５と対面する側の端面から
外周面にかけて切り欠かれており、これによって第２の
流路２１９が形成されている。この第２の流路２１９
は、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂの外周面において、回
転軸２２１Ｂを中心に１８０度の範囲で切り欠いて形成
されている。

【００４７】このため、切り替えバルブ２２Ａ（２２
Ｂ）は、その回転により、陽圧入力ポート２１４（陰圧
入力ポート２１５）からダイヤフラム機構５６までの接
続（第１の流路２１８（第２の流路２１９）が出力ポー
ト２１７Ａ（２１７Ｂ）側を向いているとき）と遮断
（第１の流路２１８（第２の流路２１９）が大気開放ポ
ート２１６側を向いているとき）とを自在に切り替えら
れる構造を呈している。

【００４８】また同時に、切り替えバルブ２２Ａ（２２
Ｂ）は、その回転量（回転角度）により出力ポート２１
７Ａ（２１７Ｂ）に対する開度が変化するロータリーバ
ルブとして機能する。これは即ち、切り替えバルブ２２
Ａ（２２Ｂ）の角度によっては、第１の流路２１８（第
２の流路２１９）が出力ポート２１７Ａ（２１７Ｂ）と
完全に重なり合う（最大開度）状態となり、また或い
は、第１の流路２１８（第２の流路２１９）の円周方向
両端部において、出力ポート２１７Ａ（２１７Ｂ）と重
なり合う部分の大きさが変わるため、そのような機能を
生じる。

【００４９】後述するが、この切り替えバルブ２２Ａ
（２２Ｂ）は、付勢手段２３Ａ（２３Ｂ）のステッピン
グモータ２３１Ａ（２３１Ｂ）により回転動作が付勢さ
れる。このため、切り替えバルブ２２Ａ（２２Ｂ）の回
転角度を徐々に変化させることにより、ダイヤフラム機
構５６に対して緩やかな圧力変化で陽圧（陰圧）を付勢
することができる。また或いは、最大開度状態から１８
０度の急速な回転を行うことにより遮断状態に切り替わ
り、最大圧力（最小圧力）から大気圧状態までの急速な
切り替えを行うことが可能である。

【００５０】陽圧用付勢手段２３Ａは、図２の如く、筐
体２１の一端部に併設され、当該筐体２１の外部に露出
した回転軸２２１Ａの一端部と係合している。即ち、こ
の陽圧用付勢手段２３Ａは、ステッピングモータ２３１
Ａとその回転数を減じて回転軸に伝達する減速歯車機構
２３２Ａとから構成されている。

【００５１】また同様に、陰圧用付勢手段２３Ｂは、図
２の如く、筐体２１の他端部に併設され、当該筐体２１
の外部に露出した回転軸２２１Ｂの一端部と係合してい
る。即ち、この陰圧用付勢手段２３Ｂは、ステッピング
モータ２３１Ｂとその回転数を減じて回転軸に伝達する
減速歯車機構２３２Ｂとから構成されている。

【００５２】次に、制御手段３について図１に基づいて
説明する。この制御手段３は、主に、陽圧用付勢手段２
３Ａのステッピングモータ２３１Ａ及び陰圧用付勢手段
２３Ｂのステッピングモータ２３１Ｂの回転動作、及び
これに伴う前述した電磁バルブ３１の動作制御を行う。

【００５３】即ち、この制御手段３は、各ステッピング
モータ２３１Ａ，２３１Ｂを１ステップごとに駆動させ
る駆動電力をパルス出力する駆動回路と、この駆動回路
に動作に応じた駆動電力を出力させる制御回路とを有し
ている。また、制御手段３には、外部から、陽圧の周波
数（単位時間当たりの付勢回数）、陽圧の出力時間、負
圧の出力時間を入力する入力盤３２が併設されており、
前述の制御回路は入力された設定情報に応じた駆動電力
を駆動回路に出力させる。

【００５４】ここで、前述した陽圧用切り替えバルブ２
２Ａ、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂは、いずれも、前述
した図３（Ａ）のように各流路２１８，２１９がいずれ
も大気開放ポート２１６側に向いている状態を基準位置
（０[°]）に設定されている。従って、陽圧又は陰圧を
遮断状態とするときは、各駆動回路により各ステッピン
グモータ２３１Ａ，２３１Ｂの回転角度は０[°]の位置
に位置決めされ、陽圧又は陰圧を接続するためには、各
駆動回路により各ステッピングモータ２３１Ａ，２３１
Ｂの回転角度は１８０[°]の位置に位置決めされる。

【００５５】また、入力盤３２からは、前述した電磁バ
ルブ３１の開度が入力される。これにより、電磁バルブ
３１は、人工呼吸器１２の行う人工呼吸法に応じた適宜
な開度に調節される。また、制御手段３の制御回路に
は、電磁バルブ３１の開閉動作をさらに、入力盤３２か
らの入力設定により、電磁バルブ３１の開閉動作と陽圧
用切り替えバルブ２２Ａの接続・遮断動作とを同期させ
る機能を有している。この機能によると、陽圧用切り替
えバルブ２２Ａがダイヤフラム機構５６と接続状態にあ
るとき（最大開度のとき、即ち、陽圧用切り替えバルブ
２２Ａの回転角度が１８０[°]のとき）に電磁バルブ３
１は閉じられ、陽圧用切り替えバルブが遮断状態にある
とき（回転角度が０[°]のとき）には電磁バルブ３１は
開放される動作制御が電磁バルブ３１に対して行われ
る。そして、入力盤３２では、この同期させる機能（以
下、電磁バルブ同期機能とする）を使用するかしないか
を予め設定することが可能である。

【００５６】以下、制御手段３による人工呼吸器１２の
動作例を示す。

【００５７】まず、調節呼吸モードによる人工呼吸方法
を示す。この調節呼吸モードは、患者の自発呼吸に関係
なく設定したサイクル（１０〜１５[回／分]）で連続し
て吸気に陽圧が付勢されて患者に供給されると共に、各
陽圧の付勢の谷間となるサイクルで吸気が大気圧に戻さ
れ、その間に患者の肺から呼気が排出される。

【００５８】かかる調節呼吸モードでは、入力盤３２か
ら、例えば、陽圧の周波数を１０[回／分]、陽圧の出力
時間を３[sec]、負圧の出力時間を０[sec]と入力する。
また、入力盤から電磁バルブ同期機能を使用する設定を
する。

【００５９】図４（Ａ）は、バルブ動作パターンを示
し、図４（Ｂ）は、そのときの圧力センサ６２４により
検出される患者近傍の圧力変化を示す。上述の入力によ
り、陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、１８０[°]の位置
で３[sec]停止し、０[°]の位置に回転して３[sec]停止
し、再び１８０[°]の位置に回転し同様の動作を繰り返
す。また、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂは、出力時間を
０[sec]に設定したため、０[°]の位置で遮断状態を維
持する。また、電磁バルブ同期機能により、電磁バルブ
３１は、陽圧用切り替えバルブ２２Ａが１８０[°]の位
置で停止する度に閉じられ、陽圧に付勢された吸気の外
部漏れを防いでいる。

【００６０】このとき、ブロワ５２は作動状態にあり、
吸気導入部からは吸気の供給が行われているものとす
る。これにより、振動空気圧発生機構２０では、図４
（Ａ）に示すバルブ動作パターンに応じた振動空気圧を
生じ、ダイヤフラム機構５６を介して吸気に付勢され、
患者に図４（Ｂ）に示す圧力パターンで吸気が供給され
る。

【００６１】次に、間接的強制換気（ＩＭＶ）による人
工呼吸方法を示す。このＩＭＶモードは、患者に自発呼
吸を行わせながら吸気供給を行う人工呼吸法であり、調
節呼吸モードよりも少なく設定したサイクル（１〜１０
[回／分]）で連続して吸気に陽圧が付勢されて患者に供
給されると共に、各陽圧の付勢の谷間となるサイクルで
吸気が大気圧に戻され、その間に患者に自発呼吸を行わ
せる。

【００６２】かかるＩＭＶモードでは、入力盤３２か
ら、例えば、陽圧の周波数を５[回／分]、陽圧の出力時
間を３[sec]、負圧の出力時間を０[sec]と入力する。ま
た、前述したバルブ同期機能を使用する設定を行う。

【００６３】図５（Ａ）は、バルブ動作パターンを示
し、図５（Ｂ）は、そのときの圧力センサ６２４により
検出される患者近傍の圧力変化を示す。上述の入力によ
り、陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、１８０[°]の位置
で３[sec]停止し、０[°]の位置に回転して９[sec]停止
し、再び１８０[°]の位置に回転し同様の動作を繰り返
す。また、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂは、出力時間を
０[sec]に設定したため、０[°]の位置で遮断状態を維
持する。また、電磁バルブ同期機能により、電磁バルブ
３１は、陽圧用切り替えバルブ２２Ａが１８０[°]の位
置で停止する度に閉じられ、陽圧に付勢された吸気の外
部漏れを防いでいる。

【００６４】これにより、振動空気圧発生機構２０で
は、図５（Ａ）に示すバルブ動作パターンに応じた振動
空気圧を生じ、ダイヤフラム機構５６を介して吸気に付
勢され、患者に図５（Ｂ）に示す圧力パターンで吸気が
供給される。この図５（Ｂ）に示す区間Ｓにおいて患者
は自発呼吸を行う。符号Ｂは、圧力センサ６２４で検出
された、自発呼吸における吸い込み動作による圧力の低
下と吐出動作による圧力の上昇による圧力変動である。

【００６５】次に、高頻度ジェット換気（ＨＦＪＶ）に
よる人工呼吸方法を示す。このＨＦＪＶモードは、１回
の換気量を少なくし、周波数を高くする（６０[回／分]
以上）特殊な換気法である。

【００６６】かかるＨＦＪＶモードでは、入力盤３２か
ら、例えば、陽圧の周波数を６０[回／分]、陽圧の出力
時間を０．５[sec]、負圧の出力時間を０[sec]と入力す
る。

【００６７】図６（Ａ）は、バルブ動作パターンを示
し、図６（Ｂ）は、そのときの圧力センサ６２４により
検出される患者近傍の圧力変化を示す。上述の入力によ
り、陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、１８０[°]の位置
で０．５[sec]停止し、０[°]の位置に回転して０．５
[sec]停止し、再び１８０[°]の位置に回転し同様の動
作を繰り返す。また、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂは、
出力時間を０[sec]に設定したため、０[°]の位置で遮
断状態を維持する。

【００６８】これにより、振動空気圧発生機構２０で
は、図６（Ａ）に示すバルブ動作パターンに応じた振動
空気圧を生じ、ダイヤフラム機構５６を介して吸気に付
勢され、患者に図６（Ｂ）に示す圧力パターンで吸気が
供給される。このとき、陽圧の最大開度となる時間が短
いため、付勢される陽圧も低くなり、換気量も少なくな
る。

【００６９】次に、高頻度振動換気（ＨＦＯ）による人
工呼吸方法を示す。このＨＦＯモードは、従来例で示し
た高頻度人工呼吸器による人工呼吸方法と等しく、陽圧
と陰圧とが１：１の割合で交互に吸気に付勢される。

【００７０】かかるＨＦＯモードでは、入力盤３２か
ら、例えば、陽圧の周波数を６０[回／分]、陽圧の出力
時間を０．５[sec]、負圧の出力時間を０．５[sec]と入
力する。ここで、前述した制御手段３の制御回路では、
陽圧と陰圧が同時に付勢されることがないように、陽圧
と陰圧の双方の出力時間が同時に入力された場合には、
陽圧用切り替えバルブ２２Ａが遮断状態となったときに
陰圧用切り替えバルブ２２Ｂは最大開度となるようにス
テッピングモータ２３１Ｂの動作制御を行う機能が設定
されている。

【００７１】図７（Ａ）は、陽圧用切り替えバルブ動作
パターンを示し、図７（Ｂ）は、陰圧用切り替えバルブ
動作パターンを示し、図７（Ｃ）は、そのときの圧力セ
ンサ６２４により検出される患者近傍の圧力変化を示
す。上述の入力により、陽圧用切り替えバルブ２２Ａ
は、１８０[°]の位置で０．５[sec]停止し、０[°]の
位置に回転して０．５[sec]停止する。陽圧用切り替え
バルブ２２Ａが０[°]の位置に回転すると同時に陰圧用
切り替えバルブ２２Ｂは、１８０[°]の位置で０．５[s
ec]停止し、０[°]の位置に回転して０．５[sec]停止す
る。陰圧用切り替えバルブ２２Ｂが０[°]の位置に回転
すると同時に陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、１８０
[°]の位置に回転して同様の動作が繰り返される。

【００７２】これにより、振動空気圧発生機構２０で
は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すバルブ動作パターンに応
じた振動空気圧を生じ、ダイヤフラム機構５６を介して
吸気に付勢され、患者に図７（Ｃ）に示すsin波状の圧
力パターンで吸気が供給される。

【００７３】また、上述の各人工呼吸方法と異なり、制
御手段３の制御回路に、圧力センサ６２４の検出圧力が
一定値（例えば大気圧）よりも低くなる場合に、陽圧用
切り替えバルブ２２Ａを最大開度とする動作制御を行う
機能を設けても良い。この場合、入力盤３２には、この
ような圧力センサ６２４の出力に基づいて動作制御を行
うように切り替える切り替えスイッチを設けることが必
要となる。

【００７４】かかる機能に基づいて行われる補助呼吸
（Assist）モードによる人工呼吸方法を示す。この補助
呼吸モードは、患者の自発呼吸によって生じる圧力低下
を圧力センサ６２４により検出し、この検出時に吸気に
陽圧を一定時間付勢して吸気供給を行う人工呼吸法であ
る。

【００７５】かかる補助呼吸モードでは、予め、入力盤
３２から、例えば、陽圧の出力時間を３[sec]、負圧の
出力時間を０[sec]と入力する。また、入力盤３２から
電磁バルブ同期機能を使用する設定をする。

【００７６】図８（Ａ）は、バルブ動作パターンを示
し、図８（Ｂ）は、そのときの圧力センサ６２４により
検出される患者近傍の圧力変化を示す。図８（Ｂ）に示
すように自発呼吸Ｌによる大気圧よりも低い圧力が検出
されると、陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、１８０[°]
の位置で３[sec]停止し、０[°]の位置に回転して新た
な検出待ちとなり、次の検出で、再び１８０[°]の位置
に回転し同様の動作を繰り返す。また、陰圧用切り替え
バルブ２２Ｂは、出力時間を０[sec]に設定したため、
０[°]の位置で遮断状態を維持する。また、電磁バルブ
同期機能により、電磁バルブ３１は、陽圧用切り替えバ
ルブ２２Ａが１８０[°]の位置で停止する度に閉じら
れ、陽圧に付勢された吸気の外部漏れを防いでいる。

【００７７】また、上記機能に基づいて行われる同期式
間接的強制換気（ＳＩＭＶ）による人工呼吸方法を示
す。このＳＩＭＶモードは、患者に自発呼吸を行わせな
がら吸気供給を行う人工呼吸法であり、補助呼吸モード
異なり、単位時間当たりに予め決められた回数となる周
波数（１〜１０[回／分]）でのみ吸気に陽圧が付勢され
て患者に供給されると共に、各陽圧の付勢の谷間となる
サイクルで吸気が大気圧に戻され、その間に患者に自発
呼吸を行わせる。

【００７８】かかるＳＩＭＶでは、入力盤３２から、例
えば、陽圧の制限周波数を５[回／分]、陽圧の出力時間
を３[sec]、負圧の出力時間を０[sec]と入力する。ま
た、入力盤３２から電磁バルブ同期機能を使用する設定
をする。

【００７９】図９（Ａ）は、バルブ動作パターンを示
し、図９（Ｂ）は、そのときの圧力センサ６２４により
検出される患者近傍の圧力変化を示す。図７（Ｂ）に示
すように自発呼吸Ｌによる大気圧よりも低い圧力が検出
されると、陽圧用切り替えバルブ２２Ａは、１８０[°]
の位置で３[sec]停止し、０[°]の位置に回転して新た
な検出待ちとなると共に制限周波数に基づく周期の経過
待ちとなる。次の検出が合ってもかかる周期が経過して
なければで、０[°]の位置を陽圧用切り替えバルブ２２
Ａは維持し、周期経過後，自発呼吸が検出されると、再
び１８０[°]の位置に回転し同様の動作を繰り返す。ま
た、陰圧用切り替えバルブ２２Ｂは、出力時間を０[se
c]に設定したため、０[°]の位置で遮断状態を維持す
る。また、電磁バルブ同期機能により、電磁バルブ３１
は、陽圧用切り替えバルブ２２Ａが１８０[°]の位置で
停止する度に閉じられ、陽圧に付勢された吸気の外部漏
れを防いでいる。

【００８０】また、図１０（Ａ）乃至図１２（Ａ）に、
陽圧用切り替えバルブ２２Ａの回転角度制御による陽圧
用切り替えバルブ動作パターンの各種を示し、図１０
（Ｂ）乃至図１２（Ｂ）に、各々の場合の検出圧力パタ
ーンを示す。

【００８１】即ち、図１０は、定圧型のパターンを示し
ている。この場合、一気に陽圧用切り替えバルブを開け
て一定時間後、一気バルブを閉める動作制御が行われ
る。

【００８２】図１１は、サインカーブ型のパターンを示
している。この場合、徐々に陽圧用切り替えバルブを開
けて、最大開口した後、徐々に閉める動作制御が行われ
る。

【００８３】図１２は、漸増型のパターンを示してい
る。この場合、徐々にバルブを開けて、バルブを最大開
口した後、一気に閉める動作制御が行われる。なお、こ
の場合、出力ポート２１７Ａは、回転軸２２１Ａと二辺
が平行となる長方形形状とすることが望ましい。

【００８４】図１３は、漸減型のパターンを示してい
る。この場合、一気にバルブを開けて最大開口した後、
徐々にバルブを閉める動作制御が行われる。なお、漸増
型の場合と同様に、出力ポート２１７Ａは、回転軸２２
１Ａと二辺が平行となる長方形形状とすることが望まし
い。

【００８５】

【発明の効果】本願発明は、振動空気圧発生機構が、そ
の陽圧入力部と陰圧入力部とのそれぞれについてダイヤ
フラム機構に対する接続と遮断との切り替えを行う陽圧
用切り替えバルブと陰圧用切り替えバルブとを備え、各
バルブごとにその接続と遮断動作を付勢する陽圧用付勢
手段と陰圧用付勢手段とを備える構成のため、従来のよ
うに、陽圧と陰圧とが連続して繰り返される圧力パター
ンで行われる高頻度振動換気しか行えないという不都合
が改善され、例えば、陰圧のみ或いは陽圧のみの付勢を
休止したり、間欠的な陽圧のみの付勢を継続したりとい
う種々の人工呼吸方法に対応することが可能となった。
具体的には、本願発明により、高頻度振動換気のみなら
ず、調節呼吸モード，間欠的強制換気，補助呼吸モー
ド，同期式間欠的強制換気，高頻度ジェット換気等の種
々の人工呼吸法に対応しうる人工呼吸器を提供すること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施形態に係る人工呼吸器を示す構成図
である。

【図２】図１の振動空気圧発生機構の各回転軸に沿った
断面図である。

【図３】図３は図２の振動空気圧発生機構の各切り替え
バルブに形成された流路を示す振動空気圧発生機構の回
転軸と垂直な平面に沿った断面図であり、図３（Ａ）は
陽圧用切り替えバルブに沿った断面図であり、図３
（Ｂ）は陰圧用切り替えバルブに沿った断面図である。

【図４】図４（Ａ）は調節呼吸モードの陽圧用切り替え
バルブ動作パターンを示し、図４（Ｂ）は患者近傍の検
出圧力パターンを示す線図である。

【図５】図５（Ａ）はＩＭＶモードの陽圧用切り替えバ
ルブ動作パターンを示し、図５（Ｂ）は患者近傍の検出
圧力パターンを示す線図である。

【図６】図６（Ａ）はＨＦＪＶモードの陽圧用切り替え
バルブ動作パターンを示し、図６（Ｂ）は患者近傍の検
出圧力パターンを示す線図である。

【図７】図７（Ａ）はＨＦＯモードの陽圧用切り替えバ
ルブ動作パターンを示し、図７（Ｂ）はＨＦＯモードの
陰圧用切り替えバルブ動作パターンを示し、図７（Ｃ）
は患者近傍の検出圧力パターンを示す線図である。

【図８】図８（Ａ）は補助呼吸モードの陽圧用切り替え
バルブ動作パターンを示し、図８（Ｂ）は患者近傍の検
出圧力パターンを示す線図である。

【図９】図９（Ａ）はＳＩＭＶモードの陽圧用切り替え
バルブ動作パターンを示し、図９（Ｂ）は患者近傍の検
出圧力パターンを示す線図である。

【図１０】図１０（Ａ）は定圧型の陽圧用切り替えバル
ブ動作パターンを示し、図１０（Ｂ）は患者近傍の検出
圧力パターンを示す線図である。

【図１１】図１１（Ａ）はサインカーブ型の陽圧用切り
替えバルブ動作パターンを示し、図１１（Ｂ）は患者近
傍の検出圧力パターンを示す線図である。

【図１２】図１２（Ａ）は漸増型の陽圧用切り替えバル
ブ動作パターンを示し、図１２（Ｂ）は患者近傍の検出
圧力パターンを示す線図である。

【図１３】図１３（Ａ）は漸減型の陽圧用切り替えバル
ブ動作パターンを示し、図１３（Ｂ）は患者近傍の検出
圧力パターンを示す線図である。

【図１４】従来の人工呼吸器の振動空気圧発生機構の各
回転軸に沿った断面図である。

【符号の説明】

１２人工呼吸器５２ブロワ（空気圧発生源）２０振動空気圧発生機構２２Ａ陽圧用切り替えバルブ（ロータリーバルブ）２２Ｂ陰圧用切り替えバルブ（ロータリーバルブ）２３Ａ陽圧用付勢手段２３１Ａステッピングモータ２３Ｂ陰圧用付勢手段２３１Ｂステッピングモータ２１４陽圧入力ポート（陽圧入力部）２１５陰圧入力ポート（陰圧入力部）３制御手段６２吸気導入部６２４圧力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者への酸素を含んだ吸気を供給する吸
気導入部と、陽圧及び陰圧の両方の空気圧を同時に発生
する空気圧発生源と、この空気圧発生源で発生した前記
陽圧又は前記陰圧を選択して振動空気圧を出力する振動
空気圧発生機構と、この空気圧発生源からの陽圧又は陰
圧に付勢されて作動し，前記吸気導入部から前記患者に
供給される酸素に前記振動空気圧を付勢するダイヤフラ
ム機構と、を備え、前記振動空気圧発生機構が、前記空気圧発生源から前記陽圧が付勢される陽圧入力部
と、前記空気圧発生源から前記陰圧が付勢される陰圧入力部
と、前記陽圧入力部から前記ダイヤフラム機構への前記陽圧
の接続と遮断とを自在に切り替える陽圧用切り替えバル
ブと、この切り替え動作を付勢する陽圧用付勢手段と、前記陰圧入力部から前記ダイヤフラム機構への前記陰圧
の接続と遮断とを自在に切り替える陰圧用切り替えバル
ブと、この切り替え動作を付勢する陰圧用付勢手段と、を備えることを特徴とする人工呼吸器。
【請求項２】前記陽圧用付勢手段に対して、前記陽圧
入力部と前記ダイヤフラム機構との接続と遮断とをそれ
ぞれ個別の時間配分で繰り返し行わせる動作制御を行う
制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の人工
呼吸器。
【請求項３】前記陽圧用切り替えバルブ及び陰圧用切
り替えバルブをその回転量により開度が変わるロータリ
ーバルブとすると共に、前記陽圧用付勢手段及び陰圧用
付勢手段がそれぞれのロータリーバルブの回転を付勢す
るステッピングモータを備える構成とし、前記制御手段は、前記各ステッピングモータの動作制御
を行うことを特徴とする請求項２記載の人工呼吸器。
【請求項４】前記患者の呼吸による前記呼気の圧力変
化を検出する圧力センサを有し、前記制御手段は、前記陽圧用付勢手段に対して、前記圧
力センサによる検出圧力が一定値よりも低くなるときに
前記陽圧室と前記ダイヤフラム機構とを接続する動作制
御を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の人工呼
吸器。