JP2002119595A - 患者の人工呼吸を補助するための装置 - Google Patents
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Abstract
それぞれに備わっている連続周期で患者の呼吸作用を人
工的に補助するための装置(10)であって、出口オフ
ィスによって加圧気体の流れを供給する加圧気体供給源
(12)と、気体供給源(12)を主吸気パイプ(1
4)に接続する移送回路(52)が備わる気体流分配ユ
ニット(50)と、前記移送回路の中に介在され、この
装置(10)の制御回路によって、主パイプ(14)に
おける流速の値と圧力の値との関数として制御される、
前記気体流を調整するための吸気バルブ(54)とを備
えてなり、吸気バルブ(54)が、方向制御式回転バル
ブの形態をなす。
Description
を補助するための装置に関するものである。
位相とある種の呼気位相とがそれぞれに備わっている連
続周期で患者の呼吸作用を人工的に補助するための装置
に関するものである。
くの種類の装置があるが、これらはまた、人工呼吸装置
としても知られており、とりわけ、吸気位相の間に患者
に通気上の補助を与えることによって呼吸に関する問題
を緩和することができるものである。
のマスクによって鼻と口とが覆われるとともに、吸気回
路が、とりわけ患者に吸気をさせるように接続される。
きるようにするために、人工呼吸を補助するための装置
は、相異なった種類の呼吸補助モード、とりわけ、容積
測定人工呼吸型のモード、打診人工呼吸型のモードおよ
び気圧人工呼吸型のモードに従って操作することのでき
るものでなければならない。
補助装置には、一定容積および/または所定容積の空気
を患者へ移送することが必要になる。吸気位相の間に患
者へ供給された空気の流速は、一定のものであってもよ
く、漸減するものでも、漸増するものでも、正弦曲線を
描くものでも、その他のものでもよい。
トルから150リットルまで及ぶことのできる広範囲の
値にわたって変化することができる。すべての場合にお
いて、この値は完全に調整しなければならない。加え
て、患者の呼気位相から吸気位相への切り換えの際にお
ける流速の増大継続時間と、患者の吸気位相から呼気位
相への切り換えの際における流速を減らすために取られ
る時間とは、できるだけ短いものである必要がある。
装置には、気体、とりわけ大量の気体を、患者の吸気位
相を通じて一定の圧力で移送することが必要になる。こ
の型の人工呼吸では、加圧気体の流速は、容積測定人工
呼吸型モードにおけるそれよりも高い。気体の圧力を高
めるために取られる時間は、できるだけ短いものである
必要がある。しかしながら、人工呼吸補助装置、とりわ
け家庭で使用するための人工呼吸装置にあっては、この
時間を最小限に減らすことは難しいことが分かってい
る。
の人工呼吸補助装置にあっては、人工呼吸のさまざまな
モードの間に振幅変調された気体の流速を患者へ位相す
ることが必要になる。その振動の周波数は、毎秒1〜1
0バーストにあるが、これを公知の種類の補助装置で得
ることは難しい。これは、吸気バルブの慣性によって前
述の要件が常に満たされるとは限らないからである。
は、ベローあるいはファンホイールであってもよい加圧
気体供給源のような要素が作用することができるよう
に、電源が必要になる。
めの人工呼吸装置では、前述の3つのモードを常に用い
ることができるとは限らない。
患者の家庭で使用することができる。どちらかの場合に
おいて、このような装置は、歩行可能な患者によってそ
の移動能力を妨げることがないようにして使用すること
ができ、また、従って、人工呼吸を補助するために提供
された独立装置は、彼らにとって好都合である。
電池をその装置に取り付けることが必要である。しかし
ながら、その独立性は、この人工呼吸補助装置の中へ組
み込まなければならないそのような電池のかさ、重量お
よびコストのために、かなり制限される。
よって治療されたきわめて多様な範囲の疾患によれば、
それぞれの装置にいくぶん特殊な機能を与えなければな
らない、ということがわかる。従って、それぞれの型の
装置に対応した疾患の種類がある。これによって、それ
ぞれの種類について作られた装置の部品の数が減る一方
で、設計および製造のコストが増えることになる。
における上記の諸欠点を解決することを目的とする。
観点で、この発明によれば、ある種の吸気位相とある種
の呼気位相とがそれぞれに備わっている連続周期で患者
の呼吸作用を人工的に補助するための装置であって、移
送されることになっている加圧気体の流れを出口オリフ
ィスによって患者の上部気道へ供給する加圧気体供給
源、この気体供給源の出口オリフィスを、患者が着用す
ることになっているマスク、とりわけ顔マスク型のマス
クに取り付けられた主吸気パイプの第1自由端と第2自
由端とに接続する移送回路が備わっている加圧気体流分
配ユニット、および、前記移送回路の中に介在され、ま
た、この装置の制御回路によって、とりわけ、主パイプ
における流速の値と圧力の値との関数として制御され
る、前記気体流を調整するための吸気バルブを備えてな
り、吸気バルブが、方向制御式回転バルブの形態に作ら
れていることを特徴とする装置が提案されている。
を制御するための吸気バルブが、管状のバルブ本体と、
この本体の中で回転することができるように取り付けら
れたスプールとを備えてなり、バルブ本体には、その壁
面に、気体の流れを気体供給源の出口オリフィスから主
吸気パイプの第1自由端へ移送することのできる縦長の
長円形開口があり、スプールは、その軸端の一方と1つ
の軸端面とで閉鎖されており、この閉鎖端の反対側の端
では、スプールが回転すると、気体流を移送させる前記
長円形開口の通路断面積が次第に変化するように、外形
が作られており、気体供給源の出口オリフィスが、第1
穴の第1自由端の中へ開口しており、その第2自由端
が、スプールの閉鎖端によって塞がれており、また、分
配ユニットには凹所があり、この凹所は、一方で、その
凹所が補完する縦長長円形開口に対向して開口し、他方
で、主吸気パイプの第1自由端が固定されている自由端
へ向いた第2盲穴の中へ開口しており、スプールが、こ
の発明の装置の制御回路によって制御されたモータ、と
りわけステッピング型モータによって回転し、スプール
には、その角度位置を間欠送りするための装置があり、
この発明の装置が気圧型人工呼吸補助モードにおいて作
動するときに、この装置によって患者に気体を所定容積
で供給しなければならない吸気位相の間、この装置の前
記制御回路は、前記通路断面積が長円形開口の全体に相
当するように、スプールの角度位置および気体供給源に
よってもたらされた圧力を調整し、この発明の装置が気
圧型人工呼吸補助モードにおいて作動するときに、この
装置によって患者に気体を所定圧力で供給しなければな
らない吸気位相の間、この装置の前記制御回路は、前記
通路断面積が長円形開口の全体に相当するように、スプ
ールの角度位置を制御するとともに、この装置の前記制
御回路は、吸気パイプの中における気体の圧力が所定の
気体圧力であるように、気体供給源によってもたらされ
た圧力を調整し、この発明の装置が打診型人工呼吸補助
モードにおいて作動するときに、この装置によって患者
に所定の気体流速に関して揺れ動く流速を供給しなけれ
ばならない吸気位相の間、この装置の制御回路は、所定
流速に相当する所定位置に関してスプールの角度位置を
前後に切り換えるように制御するとともに、気体供給源
によって供給された圧力を調整し、加圧気体供給源に
は、前記制御回路によって速度について制御された回転
式電気機械と、この回転式電気機械に電気的動力が供給
されたときに、ケーシングのガイドボリュートを通して
気体流を追いやる羽根付きホイールの回転を駆動するロ
ータの自由端とが備わっており、そのケーシングには、
少なくとも1つの注入個所があり、この注入個所が、別
の上流側圧力供給源によって供給された少なくとも1つ
の加圧気体を第1圧力よりも高い第2圧力で注入するた
めに、前記ボリュートの中へ開口しており、また、その
第2圧力にある前記加圧気体は、前記羽根付きホイール
の回転と前記回転式電気機械のロータの回転とを、その
加圧気体が第1圧力で患者へ供給されるように、また、
その回転式電気機械が発電機として作用し、電気エネル
ギーを作り出すように、駆動することができるものであ
り、第2圧力にある少なくとも1種類の気体の流れが、
そのケーシングの中へ、そのボリュートに対して多かれ
少なかれ接線方向に注入され、前記上流側圧力供給源
が、病院の環境において利用することのできる加圧気体
回路から少なくともなり、圧力の供給源が、加圧気体貯
蔵所からなり、この貯蔵所が、人工呼吸を補助するため
のこの装置の中に組み込まれており、第2圧力にある気
体が、少なくとも一部、空気から作られており、第2圧
力にある加圧気体が、少なくとも一部、治療用気体から
作られており、この治療用気体が酸素であり、圧力調整
手段が上流側の圧力供給源と注入個所110との間に介
挿されており、この装置が、その加圧気体を第2圧力で
計量するためのバルブを備えており、そのバルブの開口
が、前記呼気バルブの開口に比例して制御され、発電機
として作用する前記回転式電気機械によって供給された
電気エネルギーが、この装置の電気消費システムに少な
くとも一部、動力を供給し、発電機として作用する前記
回転式電気機械によって作られた電気エネルギーが、こ
の装置の電気消費システムに動力を供給して、このシス
テムを少なくとも一部、充電し、その回転式電気機械に
よって作られた電気エネルギーが、その電気消費システ
ムによって消費された電気エネルギーよりも大きく、そ
の結果、人工呼吸を補助するためのこの装置が、独立し
たものであり、分配ユニットが、制御手段を備えてな
り、この制御手段は、単一回路の吸気パイプの中に、あ
るいは二重回路の呼気パイプの中に、等しい優先順位で
配置された呼気バルブの開閉を指示することができ、こ
の装置が二重回路を有しているときに、その呼気バルブ
が、分配ユニットに固定されたモジュールの中に配置さ
れているとともに、制御手段を呼気バルブへ接続するた
めのパイプを備えており、制御手段が、正の呼気圧力を
呼気バルブへ加えることができ、また、この正の呼気圧
力が、ファンによってもたらされ、分配ユニットが、呼
気位相の間に単一回路の吸気パイプあるいは二重回路の
呼気パイプを通過する気体の流速を測定する測定手段を
備えており、この装置に二重回路が備わっているとき
に、その呼気バルブが、分配ユニットに固定されたモジ
ュールと、前記計量手段を呼気パイプへ接続するための
少なくとも1つのパイプとを備えてなる。
添付図面に行われる参照を理解するための以下の詳細な
説明を読むことで、明らかになる。
一あるいは類似である要素は同じ参照数字によって表す
ことにする。
従って作られた、患者の人工呼吸を補助するための装置
が例示されている。
源12を備えてなり、この供給源はたとえば、電気モー
タの備わっているモータ駆動式のファンユニットあるい
はファンホイールの形態に作られ、加圧空気を主吸気パ
イプ14へ絶えず供給する。この供給源12の下流端
は、患者の上部気道、言い換えれば鼻および口を覆うマ
スク15に接続されている。
が介挿されており、このバルブ16は、ここでは、気圧
で作動するバルーンバルブの形態に作られている。吸気
バルブ16は、患者の吸気位相の間に開き、呼気位相の
間に閉じる。しかしながら、バイパスパイプ18が吸気
バルブ16を迂回しており、その結果、たとえ呼気位相
の間であっても、たとえば患者のマスク15での空気漏
れを埋め合わせるように、吸気パイプ14を通過するた
めの小さい漏洩流速度が許容される。
吐き出された気体が加圧空気供給源へ向かって戻るおそ
れを防止する逆止めバルブ20および圧力・流速センサ
ー22が、吸気パイプ14の中に相次いで存在してい
る。
的に作動するバルブ24があることがわかった。このバ
ルブ24には、3つの入口24−1,24−2,24−
3があり、これらはそれぞれ、管路によって、吸気バル
ブ16のバルーン、供給源12の出口、および吸気バル
ブ16の下流にある吸気パイプ14に接続されている。
動するバルブ24は、それゆえ、その入口24−1がそ
の入口24−2に連通するように、あるいは、その入口
24−1がその入口24−3に連通するように、切り換
えることができる。前者の場合には、吸気バルブ16に
おけるバルーンの中の圧力は、吸気バルブ16を閉じる
圧力供給源12によってもたらされた圧力である。一
方、図1に従って、電気的に作動するバルブ24がその
入口24−1および24−3を連通させると、呼気バル
ブ16は開き、圧力供給源12によってもたらされた加
圧空気すなわち混合気を患者に送る。
型の呼気バルブ16について説明する文書FR−A―2
760 196号を有効に参照できる。
パイプ26を備えており、その上流端28は例えば患者
のマスク15に接続され、その下流端30は例えば大気
中に開いている。
ブ32は、公知の方法で、呼気パイプ26の中へ介挿さ
れている。呼気バルブ32は、患者の吸気位相の間に閉
じ、呼気位相の間に一部あるいは全部、開く。呼気バル
ブ32におけるバルーンの中の圧力は、バルブ32の開
閉を決めるものであるが、これは制御回路34によって
調整される。
を作用させる方法は、ここで、いっそう詳しく説明され
る。
は膨張する。従って、呼気バルブ32が閉じて、どのよ
うな気体も呼気パイプ26を通って流れないようにな
る。
バルーンは、気体が呼気パイプ26を通って流れるよう
に、収縮する。
には、呼気位相が開始した直後であって、たとえば10
0〜200ミリ秒の間の後に、呼気バルブ32のバルー
ンの収縮を停止させることが必要である。
ンの中の圧力が、正の呼気圧力について選ばれた値より
もちょうど3ミリバール高い値まで下がったときに、呼
気バルブ32のバルーンの収縮を停止させるように選ぶ
ことは、可能である。
6の中における呼気バルブ32の上流にいる患者によっ
て吐き出された空気の及ぼした力が、呼気バルブ32に
おけるバルーンの中の圧力を調整することによって設定
できるしきい値よりも高くなったときだけ、開く。
吸を補助するための装置10によれば、先に説明された
ように、最適の作用をさせることができない。
れば、患者の呼吸作用を人工的に補助するための装置1
0であって、加圧気体供給源12の出口オリフィスを、
主吸気パイプ14の第1自由端と、患者が着用すること
になっているマスク15の取り付けられた第2自由端と
に接続するための移送回路52が備わっている加圧気体
流分配ユニット50を備えてなる装置10が提案されて
いる。
10は、図2に示されている。
間にある気体の流れを正確に調整しかつ加減するため
に、移送回路52の中に吸気バルブ54が介挿されてい
る。
おける、図示されていない制御回路によって、特に、移
送回路52の中にある気体の流速の値および圧力の値に
従って、制御される。この制御回路には、特に、電気信
号を処理して数式化することを可能にする電子回路が備
わっている。
れば、吸気バルブ54によって引き起こされた圧力降下
を測定することが可能になる。この第1測定手段56に
よって、吸気バルブ54の上流側と下流側との圧力差を
表す情報が制御回路へ移送される。
取り付けられてそれぞれ吸気バルブ54の上流側および
下流側にある、図示されていない第1ダクトあるいは通
路および第2ダクトあるいは通路によって移送回路52
に接続された差動圧力センサーからなるものであっても
よい。
の下流端近傍の圧力を測定することが可能になる。この
第2測定手段58によって、吸気パイプ14の中の圧力
を表す情報が制御回路へ移送される。
された圧力センサーからなるものであってもよい。
れたものに類似した差動圧力センサーからなるものであ
ってもよい。このようなセンサーを使うことで、人工呼
吸補助装置10の構成部品の数を減らすことができ、従
って、その製造コストを減らすことができる。この場
合、差動圧力センサーには、2つの圧力入口が備わって
おり、その1つは、図示されていないダクトによって移
送回路52に接続され、その他方は、大気に直接、接続
されている。
を通って流れ、かつ、患者のマスク15へ移送された気
体流に多かれ少なかれ相当する気体流の流速を測定する
ことが可能になる。
つの圧力センサーが備わっており、これらは、その機能
が圧力降下を引き起こすためのものである部材のそれぞ
れの側に配置されている。
52を通過する気体の流れを最適に調整するために、吸
気バルブ54は回転スプール型のものである。
よび呼気位相から吸気位相への切り換え時に、とりわ
け、そのバルブを開閉するのに取られる時間を減らすよ
うにするために、通路を通過する気体の流れに対する通
路断面積を、低い慣性が備わった迅速駆動装置によって
変化させることができる。
気体供給源12の出口オリフィスに軸線状に心合わせさ
れた管状本体62が備わった回転式分配器の形態にあ
る。
は、分配ユニット50の第1穴64に、封止によって収
納されている。
方向に向けられた長円形の第1開口、すなわち長穴66
が備わっている。分配ユニット50には、長円形開口6
6に面した凹所68が作られている。
って、管状本体62の内側を、分配ユニット50の中に
軸方向に作られた第2穴70に接続することができる。
び70は、平行であり、また、互いに重ね合わされてい
る。
を通る気体の流れに対する最大通路断面積が規定され
る。このように規定された最大通路断面積は、人工呼吸
を補助するための装置10が容積測定呼吸補助モードで
作動するときに、気体の最大容積を移送するのに必要と
された通路断面積よりも大きい。
速、言い換えれば患者の気道へ移送された気体の流速を
管理するために、スプール72が、軸X−Xの周りに回
転することができるように、取り付けられている。
スリーブ74が備わっており、これは、管状本体62の
下流端78を塞ぐための後方横断壁76から軸に平行に
延びている。従って、第1穴64の中へ導き入れられた
加圧空気流は、長円形66および凹所68を通してだ
け、漏れて出ることができる。
から軸に平行に延びて、穴64からスカート74の上流
端へ向かっている。その最大軸方向寸法は、スカート7
4の前方部が閉鎖位置で管状本体62の長円形開口66
を完全に塞ぐことができるように、規定される。
体供給源12の出口オリフィスが、管状本体62の上流
側自由端におけるオリフィス82の内側に直接、封止に
よって取り付けられている。
74の前方軸端面80が輪郭形成されている。
がある。
る。軸方向の溝84は、スプール72が、広く開かれた
位置として知られたある角度位置にあるときに、溝84
が長円形開口66に対向して延びており、そのときの流
れに対する通路断面積が先に規定された最大通路断面積
に相当するように、スプール72の後方横断壁76の近
傍へ延びている。従って、軸方向の溝84の幅は、約2
0度の角度によって作られた扇形に対応している。
軸端どうしの間に延びているらせん86の全体形状の曲
線に相当している。
が示されており、この図によって、2つの区域と、とり
わけらせん86の輪郭とがいっそうはっきりと示されて
いる。
て、長円形開口66が、気体流に対する通路断面積を変
えるような方法で塞がれる。
ら遠ざかるように、横断壁76から軸方向後方へ延びて
いるシャンク88が備わっている。このシャンク88に
は、スプール72を回転させるための部材92が通過す
ることができるように、軸X−Xに沿った穴90が作ら
れている。この部材92は、シャンク88に対して回転
しないようにされている。この部材92は他の軸穴90
にきちんと納まっているのが好ましい。
こではステッピング型の電気モータ94の出力シャフト
である。モータ94の回転は、この装置10の制御回路
によって制御される。
6の位置とを、第1長円形開口66に対して角度的に間
欠送りするために、シャンク88の表面に横断フランジ
96が設けられている。その放射状面の周縁において、
フランジ96には、その角度位置を認識することのでき
る装置が備わっている。
が示されている光学装置98と協働するエンコーダーホ
イールに相当する。
装置98によって、スプール72の角度位置を表す情報
が制御回路へ移送される。
きわめて多くの利点が明らかになる。
する方法と、吸気バルブ54によって患者の上部気道へ
移送された気体の流れが調整される方法とは、次のとお
りである。
72は、図12に示された、閉じられている前記位置に
ある。この場合、スカート74によって、長円形開口6
6が完全に塞がれている。
0は、漏洩流速として知られた気体流速がその通路断面
積を通って絶えず流れることができるように、第1長円
形開口66を完全には塞いでいないのが好ましい。
よって、とりわけ患者のマスク1における漏洩を埋め合
わせることができる。
て吸気位相に切り換えられると、長円形開口66の中の
気体に対する通路断面積を増大させるように、モータ9
4によってスプール72が図13に示された所定位置へ
回転する。
圧力差が一定であるときには、吸気バルブ54を通過す
る気体の流速は、一定であり、また、長円形開口66を
通る気体の流れに対する通路断面積に比例している。従
って、患者の上部気道へ移送された気体の流速は正確に
測定される。
きるだけ速く行う必要がある。これは、患者によって吸
い込まれた気体の流速が最大であるのは吸気位相の開始
時であるからである。閉鎖位置から所定位置への切り換
えの速さが充分ではないときには、患者は吸気のための
努力をしなければならないが、これは問題である。
りわけ、可動部品の慣性、モータ94の特性、およびス
プールの回転角度に左右される。
を最適化するために、可動部品は、それらの質量および
それらの慣性をできるだけ多く減らすことのできる材料
と形状で作られている。
速度に達するように、高い加速度が与えられる。
端面80の輪郭と、患者によって要求された人工呼吸の
型式とに左右される。
測定人工呼吸補助モードで作動するとき、この装置10
は患者に所定容積の気体を供給しなければならない。
流速は一定であってもよく、ある種の疾患では、その流
速を変化させること、たとえば、流速を増大させ、減少
させ、あるいは正弦曲線の形状に従わせることが必要で
ある。
ブ54の上流側と下流側との圧力差が一定に維持される
ように、この装置10の制御回路によって、気体供給源
の出口における気体の圧力が調整される。加えて、長円
形オリフィス66の通路断面積が所定容積の気体を移送
することのできる大きさになるように、この装置10の
制御回路によって、スプール72の回転が制御される。
るとき、モータ94によって、スプール72は、所定容
積の気体を移送することができるように、所定位置に置
かれる。スプール72が回転する角度は、前方端面80
の輪郭に左右されるが、1回転より常に小さい。
あるときには、スプール72は、モータ94によって初
期位置に置かれ、その後、吸気位相の間に移送された気
体の容積が気体の所定容積に相当するように、吸気位相
の間にモータ94によって回転する。
型人工呼吸補助モードで作動するときには、患者に所定
圧力で気体が供給されなければならない。
高いものであるかもしれない。加えて、患者による気体
の所要量と、従って、気体の流速とが、一番高いのは、
吸気位相の開始時点である。
速く通過できることは、吸気バルブ54について必要で
ある。
は、溝84が長円形開口66に対向するように、モータ
94によって2〜3度、回転する。このように、モータ
94が少し回転することによって、吸気バルブ54が閉
じられている位置から、最大流速を移送することのでき
る広く開かれた位置への切り換えが可能になる。
は、吸気パイプ14の中における圧力の値に基づいて、
制御回路によって制御される。この値は、第2測定手段
58によってもたらされる。
その通路断面積を通る気体の流速が増大するように、そ
の軸端の一方で拡張されている。
全に露出するように、スプールの回転する角度をわずか
に増大させることが必要である。
た位置にあるときにスカート74によって露出されるこ
とのない長円形開口66の部分に作られているのが好ま
しい。このようにされていると、それを通過する気体の
最大流速は、気圧モードでは増大するが、容積測定モー
ドでは調整の精度は減少しない。
型人工呼吸補助モードで作動するときには、この装置
が、所定の気体流速について揺れ動く流速を患者に供給
しなければならない吸気位相の間、この装置10の制御
回路によって、所定の流速に対応している所定の角度位
置についてスプール72の位置を前後に切り換えるよう
に制御される。この制御回路によれば、吸気バルブ54
の上流側と下流側との間の圧力差を一定にすることを保
証するように、気体供給源12によってもたらされた圧
力の調整もまた可能になる。
補助するための装置10によれば、患者へ移送された加
圧気体の流れを精密にかつ迅速に調整することが可能に
なる。
するための装置10にはまた、2つの通気バルブ99が
備わっている。従って、患者が供給位相にあるときに、
加圧気体の供給源あるいは吸気バルブ54が故障して、
分配ユニット50の中における空気流の循環が遮断され
ると、通気バルブ99は、第2穴70における低下の値
が所定値よりも下であるときに開くことができる。従っ
て、患者は、外側からの空気の中で呼吸をすることがで
きる。この場合、この装置10の呼気バルブは開いた状
態にあるので、患者は、バルブ99を通して呼吸した空
気を吐き出すことができる。
式電気機械100を備えてなり、そのロータ102の自
由端が羽根付きホイール104に取り付けられている加
圧空気供給源12もまた提案されている。
08のガイドボリュート106の中で軸Y−Yの周りに
回転するように取り付けられている。
と、羽根付きホイール104が回転して、ガイドボリュ
ート106を通る気体流が、軸方向に延びている空気取
入口105から出口オリフィス107へ駆動される。こ
の気体流は患者へ移送される。それゆえ、気体供給源1
2は「ファン」モードで作動する。
個所110が備わっているのが好ましく、この個所11
0は、ボリュート106の中へ開口し、図示されていな
い上流側加圧気体供給源によって供給された少なくとも
1種類の気体を、患者へ移送されかつここでは与圧気体
として知られている気体の第1圧力よりも高い第2圧力
でけするためのものである。
力でボリュート106の中へ注入された気体によって、
回転式電気機械100の羽根付きホイール104および
ロータ102は回転することができる。
ネルギーの発生器として作動する。
エネルギーが作り出されるためには、第2圧力にある少
なくとも1種類の気体の流れがボリュート106に対し
て多かれ少なかれ接線方向にケーシング108の中へ注
入されるのが好ましい。
ば、人工呼吸補助装置10の独立性を増大することがで
きる。何が生じるかというと、作り出された電気エネル
ギーを、モータ94およびその制御回路のような電気エ
ネルギーを消費するすべての構成部品に用いることがで
きる、ということである。加えて、作り出された電気エ
ネルギーは、この装置10の蓄電池に電力を供給してそ
れを再充電することさえできる。
環境で利用することのできる加圧気体回路の少なくとも
一部からなっている。
用気体をこの装置に供給することもできる。
54に類似した方法で、本体とスプールとから構成され
ている計量バルブによって計量されるのが好ましい。従
って、この治療用気体計量バルブは、吸気バルブ54が
開く程度に比例して開くように作ることができる。
10に絶えず供給されるときに、回転式電気機械100
によって作り出された電気エネルギーは、人工呼吸を補
助するための装置10に電力を供給するには充分であ
る。この場合、この装置10への主電源はなしですます
ことができる。これによって、この装置10は、電源リ
ード線で主電源に接続されていないので、いっそう扱い
やすくなる。
助するための装置10に近接して設置することのできる
加圧気体の貯蔵所であってもよい。上流側の圧力供給源
はまた、この装置10の中へ組み込まれていてもよい。
圧力供給源と注入個所110との間に介挿されているの
が好ましい。このようにされていると、上流側の圧力供
給源によって、注入個所110の中へ注入される圧力よ
りも高い圧力で気体を供給することができ、圧力調整手
段によって、回転式電気機械100の最適な出力を達成
するように、注入された気体の圧力を適合させることが
できる。
るものであってもよい。
範囲の患者、言い換えれば、家庭で看護された身体的に
健全な患者のような、ある程度の移動能力を持っている
患者と、とりわけ病院の環境で寝たきりの患者との双方
にとって利用できるものであるために、この発明によっ
て、モジュール式の設計である人工呼吸を補助するため
の装置10が提案されている。
るための装置10は、ある程度の移動能力を持った患者
のためにとりわけ使われるようにされ、また、簡単で軽
く、扱いやすく、しかもがっしりした備品を必要とす
る。従って、この人工呼吸を補助するための装置10に
は、「単一回路」118として知られた回路が備わって
おり、言い換えれば、患者の近傍の吸気パイプ14に、
図13による呼気バルブ120が備わっている。
は閉じ、呼気位相の間には開くように指示される。
120へ正の呼気圧力を加えて、患者の肺に固有の圧力
を埋め合わせる。
が備わっている。この制御手段122によって、一方
で、患者の呼気位相および吸気位相の間に呼気バルブ1
20が開きまた閉じるようになり、他方で、正の呼気圧
力(Pep)の値が制御される。
能にするバルブ120の可動壁へ圧力を加えることで、
さもなければ、患者によって吐き出され、外部へ排出さ
れる気体について、獲得することができる。
呼気圧力の値を制御するための、たとえばベーン型ある
いはダイアフラム型の圧縮機が備わっている。
を定期的に供給できる。気体貯蔵所を形成し、供給され
る気体の圧力を増加させ安定させることを可能にする貯
蔵チャンバーを配置することが必要である。チャンバー
の出口オリフィスは、特に制御圧力がその可動壁に加え
られるように呼気バルブ120に接続される。
動壁の変動および正の呼気圧力の不安定を引き起こす。
この不安定は患者の問題を起こしうる。
ための装置10の最適な作動を許容しない。この圧縮機
によれば、所定容積の気体がいつも供給され、貯蔵チャ
ンバーによってその圧力を完全に安定化させることはで
きず、また、これによって、正の呼気圧力の変動が引き
起こされる。
間に妥協を成立させることが必要である。何が起きるか
というと、かなりの気体流速を供給する圧縮機によっ
て、より低い気体流速を供給する圧縮機によって引き起
こされた正の呼気圧力よりも大きい正の呼気圧力の変動
が引き起こされる、ということである。しかしながら、
バルブ120を迅速に作動させて患者に最適な心地よさ
をもたらすために、高い気体流速が必要とされる。
によれば、回転式電気機械からなるファンと羽根付きホ
イールと備えてなり、類似した方法で先に説明された気
体供給源12に接続されている制御手段122が提案さ
れている。
加圧気体の出口圧力が正の呼気圧力の値に相当するよう
に、制御回路によって制御される。
気体流速を所定圧力で迅速に供給することができる。従
って、手段120の作動は速い。
定であるので、貯蔵チャンバーをなしですますことがで
きるとともに、正の呼気圧力の最適な安定性を確保する
ことができる。
ば、患者によって吐き出された気体の圧力に基づいて、
ファンの出口圧力が制御される。このように、正の呼気
圧力は、患者によって吐き出された気体の流速の影響を
受けることはなく、また、気体供給源12の漏洩流速の
どのような値の影響も受けない。
動ダイアフラムへ力が加えられ、患者によって吐き出さ
れた気体の圧力が正の呼気圧力を超えるときにそのバル
ブ120が開かれるように、パイプ124によって、制
御手段122が呼気バルブ120に接続されている。
接続するために、分配ユニット50には、とりわけ図5
および図7に示されたコネクター121が備わってい
る。
の圧力および流速は、きわめて低い。従って、パイプ1
24は、可撓性であって小さい寸法にすることができ
る。
ために、人工呼吸を補助するための装置10には、呼気
位相の間に吸気パイプを通過する気体の流速を測定する
測定手段126が備わっている。次に、この測定値は、
患者によって吐き出された気体の容積を概算するため
に、制御手段34によって処理される。
力センサー125からなっている測定手段126が組み
込まれている。
イプ129を介して、吸気パイプ14における2つの圧
力タッピン127に接続されている。
傍に置かれた部品128のそれぞれの側に1つ配置され
ており、その機能は圧力降下を引き起こすことである。
それゆえ、制御手段34によれば、2つのセンサー12
5によって供給された、圧力差を表す情報に基づいて、
患者によって吐き出された容積が測定される。
備わっているときには、呼気バルブ120と2つの圧力
タッピン127とが、小さい寸法の可撓性パイプ124
および129によってそれぞれ、測定手段126に接続
されているので、単一吸気回路118は、扱いやすく、
軽く、また、それほどかさばらず、マスク15を使うの
が容易になる。
りしているとともに安価である呼気バルブ120のよう
な構成部品が使われている。
っている分配ユニット50もまた、図15に表された型
の「二重回路」132として知られた回路が備わってい
る人工呼吸を補助するための装置10について使うこと
ができる。
0には、マスク15の近傍で互いに接合されている吸気
パイプ14と呼気パイプ130とが備わっている。
は、分配ユニット50に固定されたモジュール134が
備わっている。
34の中に作られたパイプ124・129によって、そ
れぞれ測定手段126および制御手段122に接続され
ている押し込み部材128および呼気バルブ120が備
わっている。
は正の呼気圧力の調整を混乱させるであろうどのような
漏洩も防ぐために、パイプ124および129の自由端
の周りにシール部材が取り付けられている。
短いので、正の呼気圧力の値と呼気容積の測定値とは、
きわめて正確である。
補助するための装置10は、その健康状態が危険である
患者のために使われるようになっている。
イプ130の中の凝縮と、呼気バルブ120を開くのに
対する抵抗である。
ル134の内側に位置する部分における、呼気パイプ1
30の中の凝縮によって、呼気容積の測定と呼気バルブ
120の作動とが混乱するおそれがある、ということで
ある。
を最小限にし、あるいはさらに取り除くために、モジュ
ール134は、形成された水の粒子が蒸発するように、
加熱される。
は、その下流側自由端がそのパイプ130の最低個所に
なり、その結果、凝縮水の除去を促進するように、全体
に傾けられている。
0の呼気バルブ120には二重回路132が備わってい
るが、この呼気バルブ120は、バルーン136の内側
の気圧によってその可動壁137が環状シート138に
押し付けられてそのバルブの入口オリフィスが塞がれる
「バルーンバルブ」の形態にある。このバルブ120の
入口における圧力がバルーン136の内側における圧力
よりも大きいときには、バルブ120は次に開くことが
でき、従って、気体は、バルブ120を通過して一般に
大気へ向かうことができる。
気圧力が定常状態にあるときに、その正の呼気圧力にわ
たって良好な制御が可能になる。しかしながら、バルブ
120が開いている位相の間、呼気パイプ130の中に
存在しなければならない圧力は、その正の呼気圧力より
も高くなければならない。これら2つの圧力の差は、バ
ルーン136の弾性変形によって生じたものである。
速が最大であるのは、一般に、呼気位相の開始時点であ
る。そのバルーンの弾性変形によってもたらされた高い
圧力によって、次に患者に問題が生じるおそれがある。
段122に、呼気バルブ120の開放を補助するための
システムが備わっているのが好ましい。このようなシス
テムによれば、呼気バルブ120を開くための位相の
間、正の呼気圧力と、呼気バルブ120を開くために加
えられる圧力との差に相当する圧力を加えることができ
る。
のシステムには、電磁アクチュエーターもまた備わって
おり、その可動部分が可動壁137に接続されている。
従って、呼気バルブ120が開くと、電磁アクチュエー
ターの可動部分によって、バルーン136の弾性変形に
よる抵抗力に等価の力が可動壁137に加えられる。
補助するためのシステムによれば、呼気バルブ120を
開くときの電磁アクチュエーターの速度と、呼気バルブ
120が開くときの、正の呼気圧力が手段122によっ
て調整される安定性とを組み合わせることができる。
圧力が正の呼気圧力よりも高いときには、制御手段12
2によってバルーン136に押し込み力を加えなければ
ならない。
置10は、単一回路118あるいは二重回路132で、
等しく容易に使うことができる。従って、この装置10
は、病院の環境において、あるいは家庭において、等し
く容易に使うことができる。
配ユニット50にいっそう容易に取り付けるために、人
工呼吸を補助するための装置10には、制御手段122
と測定手段126とを単一回路118あるいは二重回路
132のパイプ124・129にそれぞれ、等しく容易
に連結することのできるコネクターが備わっている。
を締結するための、図示されていない手段もまた、備わ
っている。
るタッピンであってもよい。これらには、モジュール1
34の相補的要素と弾性的に協働する要素もまた、備わ
っているので、これらの要素は、相補的要素の係合によ
って分配ユニット50に締結することができる。
置の人工呼吸補助周期におけるある位相の間、そして、
とりわけ呼気位相の間、気体供給源12によって供給さ
れた気体の少なくともいくらかを、吸気バルブによっ
て、大気中へ排出することができる。フランス特許出願
FR−A−2714837号文書には、この型式のバル
ブについての説明と図示がある。
における環状円筒壁に、第1開口に対して多かれ少なか
れ90度に方向付けられている第2開口すなわち長穴が
設けられることが提案されている。次に、この第2開口
は、管状本体の内側および接続されるこの装置の外側に
設けることができる。
全体としてV形状である。
給源によって一定の気体の流れがもたらされ、従って、
患者へ移送された気体の流れは、その本体の中における
スカートの角度位置によって調整される。
って、これらの開口が完全に塞がれるように、さもなけ
れば充分にあるいは部分的に塞がれるように、互いに関
して設けられている。
助モードでは、吸気位相の間、スカートによって第2開
口が完全に塞がれるので、供給源12によって供給され
た気体の流れはすべて、主吸気パイプへ移送される。
口が完全に(あるいは、漏洩流速を通過させるために部
分的に)塞がれる。
ために、スカートの角度位置によって、第2開口が開い
て、その気体を大気中へ排出することができる。
置、ならびにスプールにおけるスカートの形状および位
置は、第1開口および第2開口を通る気体についての組
み合わされた通路断面積が、一定であり、人工呼吸を補
助するための装置における作動の位相には無関係であ
る、ようなものであるのが好ましい。
た、人工呼吸を補助するための装置の模式的かつ簡略化
された図であり、この装置は、吸気位相の間に図示され
ている。
工呼吸を補助するための装置の一部における模式的かつ
簡略化された図である。
分配ユニットと、加圧気体供給源とを主として示す分解
斜視図である。
れた加圧気体供給源を正面から見た外観図である。
給源および加圧気体流分配ユニットの断面図である。
圧気体供給源および加圧気体流分配ユニットの部分断面
図である。
る回転スプールの模式的展開図である。
9に示された図の部分詳細図である。
る、前図に示されたものと同様の図である。
単一回路が備わっている、図2に示されたものと同様の
図である。
二重回路が備わっている、図2に示されたものと同様の
図である。
プ,15…マスク,50…分配ユニット,52…移送回
路,54…呼気バルブ,62…本体,64…穴,66…
長円形開口,68…凹所,70…盲穴,72…スプー
ル,80…軸端面,94…モータ,96…間歇送り装
置,100…発電機,102…ロータ,104…ホイー
ル,106…ボリュート,107…オリフィス,108
…ケーシング,110…注入個所,118…回路,12
0…呼気バルブ,122…制御手段,124…パイプ,
126…測定手段,129…パイプ,130…呼気パイ
プ,132…二重回路,134…モジュール。
Claims (26)
- 【請求項1】 吸気の位相と呼気の位相とがそれぞれに
備わっている連続周期で患者の呼吸作用を人工的に補助
するための装置(10)であって、 ‐移送されることになっている加圧気体の流れを出口オ
リフィスによって患者の上部気道へ供給する加圧気体供
給源(12)、 ‐この気体供給源(12)の出口オリフィス(107)
を、患者が着用することになっているマスク(15)、
とりわけ顔マスク型のマスクに取り付けられた主吸気パ
イプ(14)の第1自由端(54)と第2自由端とに接
続する移送回路(52)が備わっている加圧気体流分配
ユニット(50)、および‐前記移送回路(52)の中
に介在され、また、この装置(10)の制御回路によっ
て、とりわけ、主パイプ(14)における流速の値と圧
力の値との関数として制御される、前記気体流を調整す
るための吸気バルブ(54)を備えてなり、 前記気体流を調整するための吸気バルブ(54)が、管
状のバルブ本体(62)と、この本体(62)の中で回
転することができるように取り付けられたスプール(7
2)とを備えてなり、バルブ本体には、その壁面に、気
体の流れを気体供給源(12)の出口オリフィス(10
7)から主吸気パイプ(14)の第1自由端へ移送する
ことのできる縦長の長円形開口(66)があり、スプー
ルは、その軸端の一方と1つの軸端面(80)とで閉鎖
されており、この閉鎖端の反対側の端では、スプール
(72)が回転すると、気体流を移送させる前記長円形
開口(66)の通路断面積が次第に変化するように、外
形が作られている、ことを特徴とする装置(10)。 - 【請求項2】 気体供給源(12)の出口オリフィス
(107)が、第1穴(64)の第1自由端の中へ開口
しており、その第2自由端が、スプール(72)の閉鎖
端によって塞がれており、また、分配ユニット(50)
には凹所(68)があり、この凹所は、一方で、その凹
所が補完する縦長長円形開口(66)に対向して開口
し、他方で、主吸気パイプ(14)の第1自由端が固定
されている自由端へ向いた第2盲穴(70)の中へ開口
していることを特徴とする請求項1に記載の人工呼吸を
補助するための装置(10)。 - 【請求項3】 スプール(72)が、この装置(10)
の制御回路によって制御されたモータ(94)、とりわ
けステッピング型モータによって回転することを特徴と
する請求項1または2に記載の人工呼吸を補助するため
の装置(10)。 - 【請求項4】 スプール(72)が、その角度位置を間
欠送りするための装置(96)を有していることを特徴
とする請求項1〜4のいずれか1に記載の人工呼吸を補
助するための装置(10)。 - 【請求項5】 この装置(10)の制御回路は、前記通
路断面積が所定容積の気体を患者へ移送することのでき
るものであるように、スプール(72)の角度位置と、
気体供給源(12)によって供給された圧力とを制御す
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の
人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項6】 この装置(10)の制御回路は、前記通
路断面積が長円形開口(66)の全体に相当するよう
に、スプール(72)の角度位置を制御するとともに、
この装置(10)の制御回路は、吸気パイプ(14)の
中における気体の圧力が所定の気体圧力であるように、
気体供給源(12)によってもたらされた圧力を調整す
ることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1に記載の
人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項7】 この装置(10)の制御回路が、所定流
速に相当する所定位置に関してスプール(72)の角度
位置を前後に切り換えるように制御するとともに、気体
供給源(12)によって供給された圧力を調整する請求
項6に記載の人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項8】 加圧気体供給源(12)が、前記制御回
路によって速度について制御された回転式電気機械(1
00)と、この回転式電気機械(100)に電気的動力
が供給されたときに、ケーシング(108)のガイドボ
リュート(106)を通して気体流を追いやる羽根付き
ホイール(104)の回転を駆動するロータ(102)
の自由端とを備えてなることを特徴とする請求項1〜7
のいずれか1に記載の人工呼吸を補助するための装置
(10)。 - 【請求項9】 ケーシング(108)が、少なくとも1
つの注入個所(110)を有し、この注入個所が、別の
上流側圧力供給源によって供給された少なくとも1つの
加圧気体を第1圧力よりも高い第2圧力で注入するため
に、前記ボリュート(106)の中へ開口しており、ま
た、その第2圧力にある前記加圧気体は、前記羽根付き
ホイール(104)の回転と前記回転式電気機械(10
0)のロータの回転とを、その加圧気体が第1圧力で患
者へ供給されるように、また、その回転式電気機械(1
00)が発電機として作用し、電気エネルギーを作り出
すように、駆動することができるものであることを特徴
とする請求項8に記載の人工呼吸を補助するための装置
(10)。 - 【請求項10】 第2圧力にある少なくとも1種類の気
体の流れが、そのケーシング(108)の中へ、そのボ
リュート(106)に対して多かれ少なかれ接線方向に
注入されることを特徴とする請求項9に記載の人工呼吸
を補助するための装置(10)。 - 【請求項11】 前記上流側圧力供給源が、病院の環境
において利用することのできる加圧気体回路から少なく
ともなっていることを特徴とする請求項9または10に
記載の人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項12】 圧力の供給源が、加圧気体貯蔵所から
なっていることを特徴とする請求項9〜11のいずれか
1に記載の人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項13】 この貯蔵所が、人工呼吸を補助するた
めのこの装置(10)の中に組み込まれていることを特
徴とする請求項12に記載の呼吸を人工的に補助するた
めの装置(10)。 - 【請求項14】 第2圧力にある気体が、少なくとも一
部、空気から作られていることを特徴とする請求項9〜
13のいずれか1に記載の呼吸を人工的に補助するため
の装置(10)。 - 【請求項15】 第2圧力にある加圧気体が、少なくと
も一部、治療用気体から作られていることを特徴とする
請求項9〜14のいずれか1に記載の呼吸を人工的に補
助するための装置(10)。 - 【請求項16】 この治療用気体が、酸素であることを
特徴とする請求項15に記載の人工呼吸を補助するため
の装置(10)。 - 【請求項17】 圧力を調整するための手段が、前記の
他の上流側圧力供給源と注入個所(110)との間に介
挿されていることを特徴とする請求項9〜16のいずれ
か1に記載の人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項18】 この装置が、その加圧気体を第2圧力
で計量するためのバルブを備えており、そのバルブの開
口が、前記呼気バルブ(54)の開口に比例して制御さ
れることを特徴とする請求項9〜17のいずれか1に記
載の人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項19】 発電機として作用する前記回転式電気
機械(100)によって供給された電気エネルギーが、
この装置(10)の電気消費システムに少なくとも一
部、動力を供給することを特徴とする請求項8〜18の
いずれか1に記載の呼吸を人工的に補助するための装置
(10)。 - 【請求項20】 発電機として作用する前記回転式電気
機械(100)によって作られた電気エネルギーが、こ
の装置(10)の電気消費システムに動力を供給して、
このシステムを少なくとも一部、充電することを特徴と
する請求項9〜19のいずれか1に記載の呼吸を人工的
に補助するための装置(10)。 - 【請求項21】 その回転式電気機械(100)によっ
て作られた電気エネルギーが、その電気消費システムに
よって消費された電気エネルギーよりも大きく、その結
果、呼吸を人工的に補助するためのこの装置(10)
が、独立したものであることを特徴とする請求項9〜2
0のいずれか1に記載の呼吸を人工的に補助するための
装置(10)。 - 【請求項22】 分配ユニット(50)が、制御手段
(122)を備えてなり、この制御手段は、単一回路
(118)の吸気パイプ(14)の中に、あるいは二重
回路(132)の呼気パイプ(130)の中に、等しい
優先順位で配置された呼気バルブ(120)の開閉を指
示することができることを特徴とする請求項1〜21の
いずれか1に記載の呼吸を人工的に補助するための装置
(10)。 - 【請求項23】 この装置が二重回路(132)を有し
ているときに、その呼気バルブ(120)が、分配ユニ
ット(50)に固定されたモジュール(134)の中に
配置されているとともに、制御手段(122)を呼気バ
ルブ(120)へ接続するためのパイプ(124)を備
えていることを特徴とする請求項22に記載の人工呼吸
を補助するための装置(10)。 - 【請求項24】 制御手段(122)が、正の呼気圧力
を呼気バルブ(120)へ加えることができ、また、こ
の正の呼気圧力が、ファンによってもたらされることを
特徴とする請求項22または23に記載の人工呼吸を補
助するための装置(10)。 - 【請求項25】 分配ユニット(50)が、呼気位相の
間に単一回路(118)の吸気パイプ(14)あるいは
二重回路(132)の呼気パイプ(130)を通過する
気体の流速を測定する測定手段(126)を備えている
ことを特徴とする請求項1〜24のいずれか1に記載の
人工呼吸を補助するための装置(10)。 - 【請求項26】 この装置が二重回路(132)を有し
ているときに、その二重回路が、分配ユニット(50)
に固定されたモジュール(134)と、測定手段(12
6)を呼気パイプ(130)へ接続するための少なくと
も1つのパイプ(129)とを備えていることを特徴と
する請求項25に記載の人工呼吸を補助するための装置
(10)。
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