JP2002136598A - 人工呼吸装置用呼気弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠隔操作で、かつ応答性良く患者の呼気圧等
の空気の排出圧力を調整する。 【解決手段】 予め定める移動方向に往復変位可能な弁
体１５に強磁性片２１を埋設し、弁体１５と対向して電
磁石３０を設け、電磁石３０に励磁電流を付与して強磁
性片２１との間で磁気吸引力を発生し、磁気吸引力によ
って弁体１５を弁座１６に着座させる。弁座１６に形成
されている弁孔１８には、弁体１５とは反対側から患者
の呼気が導かれる。磁気吸引力は直流電源装置３６から
電磁石３０に付与される励磁電流を制御することによっ
て遠隔操作で調整できるので、磁気吸引力を患者の呼気
終末陽圧（ＰＥＥＰ圧）に対応する磁気吸引力に設定す
れば、患者の呼気の圧力を呼気期間中ＰＥＥＰ圧に保つ
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工呼吸装置に好
適に適用することの可能な呼気弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人工呼吸装置を装着した患者の呼気期間
に呼気の圧力（以後、呼気圧と呼ぶ）を大気圧よりも高
い圧力に調整する場合がある。この圧力は呼気終末陽圧
（以後、ＰＥＥＰ圧と称す）と呼ばれる。このように呼
気圧をＰＥＥＰ圧に保つことは、人工呼吸管理中の肺胞
の虚脱の防止などに有用である。このＰＥＥＰ圧は患者
毎に、または患者の状態によって異なる値に調整され
る。呼気圧をＰＥＥＰ圧に保つためには、人工呼吸装置
の呼気管路に呼気圧がＰＥＥＰ圧未満では大気への通路
を閉じ、ＰＥＥＰ圧以上では大気への通路を開く呼気弁
装置を設けることが必要である。

【０００３】典型的な呼気弁装置の先行技術としては、
逆止弁に類似した構成が知られている。この第１先行技
術では、弁体がばね力によって弁座に押付けられ、ばね
力はばねの基端部に当接するボルトを伸縮することによ
ってＰＥＥＰ圧に応じて手動で調整される。

【０００４】第２の先行技術では、呼気弁装置は強磁性
片または永久磁石片を埋設した弁体と、先端に永久磁石
片を取付けたボルトとを含んで構成される。弁体はボル
トの永久磁石片と埋設した強磁性片との間の磁気吸引力
によって弁座に押付けられ、磁気吸引力はボルトを伸縮
することによってＰＥＥＰ圧に応じて手動で調整され
る。

【０００５】第３の先行技術では、弁体に代わって弾発
的に膨張および収縮の可能な袋体が設けられる。袋体は
送風機からの空気によって膨張して弁座を閉じる。送風
機からの空気の圧力は、圧力検出器で検出した空気圧が
ＰＥＥＰ圧になるように圧力制御弁を制御することによ
って調整される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記第１および第２の
先行技術には、ばね力および磁気吸引力の調整が手動に
よるボルトの伸縮によって行われるので、応答性が悪く
調整時間が長くかかるという問題がある。さらに、遠隔
操作ができないという問題がある。また、吸気期間の吸
気の圧力（以後、吸気圧と呼ぶ）がＰＥＥＰ圧よりも高
い場合には、後述の図２に示すように吸気管路と呼気管
路とがつながっているので、吸気の一部が呼気弁装置を
介して大気に排出され、患者に吸気が充分に供給されな
いという問題がある。またこの問題を解消するために
は、呼気弁装置の上流側に開閉弁を新たに設ける必要が
ある。

【０００７】前記第３の先行技術には、空気源の構成が
複雑であり、多くの構成要素を必要とするとともに装置
が大形化するという問題がある。また送風機を常時運転
し続けなければならないので、騒音が発生し、静粛であ
るべき環境が悪化するという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、簡単な構成で小形化を図
ることが可能であり、遠隔操作で、かつ応答性良く患者
の呼気圧等の空気の排出圧力を調整可能な人工呼吸装置
の呼気弁装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、弁箱と、弁箱
内に形成される弁室内で予め定める移動方向に延びる移
動軸線に沿って往復変位可能に設けられる少なくとも一
部分が強磁性材料から成る弁体と、弁孔が形成され、弁
体が着座および離間する弁座であって、弁孔には弁体と
は反対側から呼気が導かれる弁座と、弁体との間で磁気
吸引力を発生する電磁石と、電磁石に前記磁気吸引力に
対応した電力を調整可能に与える電磁力励磁手段とを含
むことを特徴とする人工呼吸装置用呼気弁装置である。

【００１０】本発明に従えば、一部分が強磁性材料から
成る弁体を電磁石との間で発生する磁気吸引力によって
弁座に着座させることができる。磁気吸引力は、電磁力
励磁手段から与えられる電力によって調整可能であるの
で、磁気吸引力を呼気および吸気期間で個別に設定する
ことができる。したがって、呼気期間には磁気吸引力を
ＰＥＥＰ圧に設定して呼気圧をＰＥＥＰ圧に保つことが
可能であり、吸気期間には吸気圧よりも高い圧力に設定
して吸気の排出を防止し、吸気を充分に患者に供給する
ことができる。また電磁石によって磁気吸引力が調整さ
れるので、応答性が良くかつ遠隔操作が可能である。ま
た構成が簡単であるので、小形化を図ることができる。

【００１１】また本発明は、弁体は、弾発性を有するゴ
ムまたは合成樹脂から成る弁体本体と、弁体本体内で前
記移動軸線上に埋設される強磁性材料から成る強磁性片
とを含むことを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、後述の図３に示すように
弁体本体はゴムまたは合成樹脂から成るので、弁座を気
密に塞ぐことができる。また弁体本体内に強磁性材料か
ら成る強磁性片が埋設されるので、電磁石との間で磁気
吸引力を発生させることができる。

【００１３】また本発明は、強磁性片は永久磁石片であ
って、電磁石はこの永久磁石片との間で磁気吸引力が発
生する極性となるように電磁力励磁手段によって励磁さ
れることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、後述の図５に示すように
強磁性片は永久磁石片であるので、永久磁石片と電磁石
との対向面の極性を相互に逆極性にして電磁石との間
で、強い磁気吸引力を発生させることができる。

【００１５】また本発明は、弁箱には、めねじ部材が形
成されており、めねじ部材に螺合するおねじ部材であっ
て、弁体の移動軸線の延長線上に軸線を有し、前記電磁
石を固定し、移動軸線に沿って移動可能なおねじ部材を
さらに含むことを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、後述の図７に示すように
おねじ部材に電磁石が固定され、おねじ部材は弁箱に形
成されためねじ部材と螺合して弁体の移動軸線に沿って
移動可能であるので、電磁石と弁体との間隔を調整する
ことが可能となる。したがって、電磁石と弁体との間で
発生する磁気吸引力の大きさを広範囲にわたって調整す
ることができる。

【００１７】また本発明は、電磁石は、弁箱内に設けら
れ、弁体の移動軸線の延長線上に軸線を有する強磁性材
料から成る棒状のコアと、コアを外囲して同軸に配置さ
れるコイルとを含むことを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、後述の図１に示すように
電磁石は弁箱内に設けられるので、構成を簡素化するこ
とが可能となり、小形化を図ることができる。

【００１９】また本発明は、電磁石は、弁体の移動軸線
の延長線上に軸線を有し、一端部が弁箱内に延び、他端
部が弁箱外に突出して延びる強磁性材料から成る単一の
棒状のコアと、弁箱外に突出したコアを外囲して同軸に
配置されるコイルとを含むことを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、後述の図８に示すように
電磁石のコアが弁箱外に突出し、突出したコアを外囲し
てコイルが配置されるので、リード線の配線を容易に行
うことが可能となる。

【００２１】また本発明は、電磁石は、弁箱内に設けら
れ、弁体の移動軸線の延長線上に軸線を有する強磁性材
料から成る棒状の第１コアと、弁箱外に突出して設けら
れ、第１コアの軸線の延長線上に軸線を有し、電気絶縁
体を介して第１コアと連結される第２コアと、第２コア
を外囲して同軸に配置されるコイルとを含むことを特徴
とする。

【００２２】本発明に従えば、後述の図９に示すように
弁箱内に電磁石の第１コアが設けられ、弁箱外に突出し
て第２コアが設けられ、第１コアと第２コアとが電気絶
縁体を介して連結され、第２コアを外囲してコイルが配
置されるので、第２コアおよびコイルの取外しが容易で
あり、メンテナンス性を向上することができる。

【００２３】また本発明は、電磁石は、弁箱内に設けら
れ、弁体の移動軸線の延長線上に軸線を有する強磁性材
料から成る棒状のコアと、コアの外周面から半径方向外
方に間隔をあけてコアと同軸に配置される強磁性材料か
ら成る円筒状の磁力発生部材と、コアの弁体から遠ざか
った端部と磁力発生部材の弁体から遠ざかった端部とを
連結する強磁性材料から成る連結部材と、コアの外周面
と磁力発生部材の内周面との間の空間に配置されるコイ
ルとを含むことを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、後述の図１０に示すよう
にコイルがコアの外周面と磁力発生部材の内周面との間
の空間、すなわち強磁性材料によって囲まれた空間に配
置されるので、電磁石から発生する磁力の大きさを増大
することができる。

【００２５】また本発明は、弁箱と、弁箱内に設けら
れ、膨張および収縮が可能な可撓性を有する材料から成
る袋体と、弁孔が形成され、袋体が膨張時に着座して塞
ぎ、収縮時に離間して解放する弁座であって、弁孔には
袋体とは反対側から呼気が導かれる弁座と、袋体に予め
定める圧力の空気を調整可能に供給する空気供給手段と
を含むことを特徴とする人工呼吸装置用呼気弁装置であ
る。

【００２６】本発明に従えば、後述の図１２に示すよう
に可撓性を有する材料から成る袋体を空気供給手段から
の空気によって膨張させて弁座に着座させることができ
る。空気の圧力は空気供給手段によって調整可能である
ので、呼気および吸気期間で個別に予め定める値に設定
することができる。したがって、呼気期間には空気圧を
ＰＥＥＰ圧に設定して呼気圧をＰＥＥＰ圧に保つことが
可能であり、吸気期間には吸気圧よりも高い圧力に設定
して吸気の排出を防止し、吸気を充分に患者に供給する
ことが可能となる。

【００２７】また本発明は、前記空気供給手段は、容積
が可変の密閉空間を有し、袋体に通路を介して接続され
る容積可変手段と、容積可変手段の容積を電磁力によっ
て変化させる電磁石手段と、電磁石手段に前記予め定め
る空気圧力に対応した電力を調整可能に与える電磁力励
磁手段とを含むことを特徴とする。

【００２８】本発明に従えば、電磁石手段の電磁力によ
って容積可変手段の容積を変化させることができるの
で、袋体に供給される空気の圧力を応答性良く、かつ遠
隔操作によって調整することができる。

【００２９】また本発明は、前記容積可変手段は、予め
定める軸線方向に伸縮可能なベローズと、ベローズの軸
線方向一端部が固定され、空気通路を有する基体とを含
み、前記電磁石手段は、ベローズ内に設けられ、ベロー
ズの他端部で、かつベローズの軸線上に取付けられる強
磁性材料から成る強磁性片と、ベローズ内にベローズの
軸線と同軸に強磁性片と対向して設けられ、強磁性片と
磁気結合して磁気吸引力を発生する電磁石とを含むこと
を特徴とする。

【００３０】本発明に従えば、後述の図１３に示すよう
に強磁性片として永久磁石片が設けられ、ベローズを電
磁石と永久磁石片との間の磁気吸引力で伸縮させること
によって袋体に空気を供給することができるので、簡単
な構成で確実に袋体に供給される空気の圧力を調整する
ことが可能である。

【００３１】また本発明は、前記空気供給手段は、予め
定める軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状のベローズと、ベ
ローズの軸線方向一端部が固定され、空気通路を有する
基体と、ベローズの軸線方向他端部に固定される可動コ
イルと、可動コイルの移動領域内でベローズの軸線方向
に垂直な磁界を発生し、可動コイルに電磁力を発生する
磁界発生手段とを含むことを特徴とする。

【００３２】本発明に従えば、後述の図１４に示すよう
に磁界発生手段によって可動コイルに電磁力を発生して
可動コイルを駆動し、ベローズを伸縮させることができ
る。これによって、簡単な構成で確実にベローズを駆動
することができるので、袋体に供給される空気の圧力を
調整することができる。

【００３３】また本発明は、前記の呼気弁装置と、患者
に吸気を吐出逆止弁を介して供給する空気ポンプと、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
と、空気ポンプの吐出逆止弁と装着部材とを接続し、患
者に空気ポンプからの吸気を導く吸気管路と、吸気管路
の途中位置から分岐し、先端部に呼気弁装置を設け、呼
気弁装置に患者の呼気を導く呼気管路と、吐出逆止弁の
上流側および下流側における空気の圧力の差を検出する
差圧検出手段と、吸気期間中は呼気弁装置の弁孔を閉じ
るように制御する制御手段とを含むことを特徴とする人
工呼吸気装置である。

【００３４】本発明に従えば、後述の図２に示すように
吸気管路は空気ポンプと患者の装着部材とを接続し、呼
気管路は吸気管路の途中位置から分岐し、呼気管路の先
端部には呼気弁装置が設けられている。吸気期間中、制
御手段によって呼気弁装置の弁体解放圧力が吸気圧以上
になるように制御が行われるので、吸気圧が高くても吸
気の呼気弁装置からの排出が防止される。これによっ
て、患者に充分に吸気を供給することができる。また呼
気管路に吸気排出防止用の開閉弁を設ける必要がなくな
り、装置の構成を簡素化することが可能となる。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の第１形態
である人工呼吸装置用呼気弁装置３の構成を簡略化して
示す断面図である。この図１に示す人工呼吸装置用呼気
弁装置３（以後、呼気弁装置と略称する）は、人工呼吸
期間中、患者の呼気圧を大気圧よりも高いＰＥＥＰ圧に
調整する。ＰＥＥＰ圧は患者毎または患者の状態によっ
て異なる予め定める値に設定される。

【００３６】図２は、図１に示す呼気弁装置３を備える
人工呼吸装置１の全体の構成を示す系統図である。人工
呼吸装置１は、空気ポンプ４を備える。空気ポンプ４に
は外部の空気が入口５ａから吸入され、出口５ｂから吐
出される。吐出された空気は吸気管路６を経て矢符７で
示されるように患者の口または鼻の少なくとも一方に装
着される呼吸マスクなどの装着部材８に導かれ、患者に
吸気として供給される。患者の呼気は矢符９で示される
ように吸気管路６の途中位置から分岐した呼気管路１１
を経て呼気弁装置３に導かれ、呼気管路１１の先端部に
設けられた呼気弁装置３から大気放散される。人工呼吸
装置１の構成についてはさらに後述する。

【００３７】呼気弁装置３は、図１に示すように合成樹
脂から成る弁箱１３を備える。弁箱１３内には弁室１４
が形成され、弁室１４には弁体１５と弁座１６とが設け
られる。弁体１５は、予め定める移動方向に延びる移動
軸線１７を有し、弁室１４内で移動軸線１７に沿って往
復変位可能に設けられる。弁座１６は弁体１５が着座お
よび離間する台座であり、弁座１６には弁孔１８が形成
される。弁孔１８は移動軸線１７の延長線上に軸線を有
する。

【００３８】図３は、図１に示す弁体１５の構成を簡略
化して示す断面図であり、図４は図３の切断面線ＩＶ−
ＩＶから見た断面図である。弁体１５は弁体本体２０を
備える。弁体本体２０は、弾発性を有するゴムまたは合
成樹脂から成り、その移動軸線１７に垂直な断面形状は
弁座１６側に凸に湾曲した略半円形である。弁体本体２
０には、弁座１６と反対側に移動軸線１７に沿って延び
る案内棒２２が固定される。案内棒２２には、アルミニ
ウムから成る補強リング２３が装着され、補強リング２
３の外周部は弁体本体２０に形成されたリング状凹所に
嵌め込まれる。これによって弁体本体２０は補強され、
半径方向の剛性が向上する。弁体本体２０内には、移動
軸線１７上に強磁性材料から成る強磁性片２１、たとえ
ば鉄片が埋設される。本発明の他の実施の形態では、強
磁性片２１として鉄粉を弁体本体内に分散して混合させ
てもよい。このように弁体１５は、少なくとも一部分が
強磁性材料によって構成される。

【００３９】再び図１を参照して、弁室１４には円筒状
の案内部材２４が移動軸線１７と同軸に設けられ、案内
部材２４は固定部材２５を介して弁箱１３に固定され
る。弁体１５の案内棒２２は、案内部材２４の挿通孔に
挿通される。弁箱１３には、呼気導入口２７および呼気
排出口２８が形成される。呼気導入口２７は、移動軸線
１７と垂直な方向の軸線を有し、弁座１６に関して弁体
１５の反対側に形成される。呼気排出口２８は、移動軸
線１７の延長線上に軸線を有し、弁座１６に関して弁体
１５側に形成される。弁箱１３内には、弁孔１８に関し
て弁室１４とは反対側に入口空間２９が形成される。こ
れによって、呼気導入口２７は外部と入口空間２９とを
連通し、弁孔１８は入口空間２９と弁室１４とを連通
し、呼気排出口２８は弁室１４と外部とを連通する。し
たがって、弁孔１８には、弁体１５とは反対側から呼気
が導かれる。入口空間２９には電磁石３０が設けられ
る。電磁石３０は、強磁性材料から成る棒状のコア３１
と、コア３１を外囲して同軸に配置されるコイル３３と
を含む。コア３１は移動軸線１７の延長線上に軸線を有
し、基端部が弁箱１３に固定され、先端部が強磁性片２
１と対向して間隔Ｌ１をあけて配置される。間隔Ｌ１
は、たとえば３ｍｍである。コイル３３はリード線３４
を介して電磁力励磁手段である直流電源装置３６に接続
される。直流電源装置３６は、直流電源３７と可変抵抗
器３８と電流計３９とを含む。直流電源３７はコイル３
３に電力、すなわち励磁電流を付与する。励磁電流の大
きさは可変抵抗器３８によって可変可能である。

【００４０】コイル３３に励磁電流を付与して電磁石３
０を励磁すると電磁石３０と強磁性片２１との間に磁気
吸引力が発生する。磁気吸引力が発生すると、弁体１５
は案内部材２４に案内されて移動軸線１７に沿って移動
し、弁座１４に着座して弁孔１８を塞ぐ。磁気吸引力は
コイル３３に付与される励磁電流を増大するにつれて大
きくなる。したがって励磁電流を制御することによって
磁気吸引力を調整することができる。

【００４１】このように、本実施の形態では、電磁石３
０の励磁電流の調整によって磁気吸引力を調整すること
ができるので、患者の吸気期間と呼気期間とで磁気吸引
力を異なる値に設定することができる。すなわち、患者
の吸気期間においては、磁気吸引力は吸気圧が弁体１５
に作用しても弁孔１８が開かないような値に選ばれる。
これによって、吸気圧が高い場合でも吸気が吸気管路６
および呼気管路１１を経て呼気弁装置３から大気中に排
出されないように磁気吸引力を設定することができるの
で、吸気のロスを低減することが可能となり、吸気を患
者に充分供給することができる。

【００４２】患者の呼気期間においては、磁気吸引力は
ＰＥＥＰ圧未満の呼気が弁体１５に作用しても弁孔１８
が開かないように、かつＰＥＥＰ圧以上の呼気が弁体１
５に作用するとき弁孔１８が開くように設定される。こ
れによって、患者の呼気圧は呼気期間中ＰＥＥＰ圧に一
定に保たれる。また電磁石に付与される励磁電流によっ
て磁気吸引力が調整されるので、遠隔操作で、かつ患者
の呼気に同期して応答性良く呼気弁装置３を作動させる
ことができる。また構成が簡単であるので、呼気弁装置
３の小形化を図ることができる。また磁気吸引力によっ
て弁体１５が弁座１６に着座しているので正立状態で使
用できないときには傾けた状態でも、上下逆様の状態で
も使用することができる。

【００４３】図５は、本発明の実施の第２形態である呼
気弁装置４１の構成を簡略化して示す断面図である。本
実施の形態の呼気弁装置４１は前記呼気弁装置３と類似
し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべ
きは、本実施の形態では弁体４３内に永久磁石片４４が
埋設されており、永久磁石片４４と電磁石３０のコア３
１との対向面の極性が相互に逆極性になるように設定さ
れている点である。すなわち、電磁石３０は永久磁石片
４４との間で磁気吸引力が発生する極性になるように励
磁されている。たとえば、前記対向面において永久磁石
片４４の極性がＮ極になるように、かつ電磁石３０のコ
ア３１の極性がＳ極になるように励磁される。

【００４４】これによって、本実施の形態の磁気吸引力
は励磁電流が同一の場合、実施の第１形態の磁気吸引力
よりも大きい磁気吸引力を得ることができる。したがっ
て、同一の磁気吸引力を得るために必要な励磁電流値を
小さくすることが可能となり、省電力を図ることができ
る。本実施の形態のその他の構成は、実施の第１形態の
構成と同一であり効果も同一である。本実施の形態で
は、さらに前記対向面の極性を同極性になるように設定
して電磁石３０と永久磁石片４４との間に磁気反発力を
発生させることも可能である。

【００４５】図６は、図５に示すコイル３３に付与され
る励磁電流と、電磁石３０と永久磁石片４４との間に発
生する磁気吸引力または磁気反発力との関係を示すグラ
フである。図６から、前記対向面の極性が逆極性になる
ようにコイル３３に励磁電流を付与するときには、図６
の横軸のプラス領域に示すように励磁電流が大きくなる
につれてほぼ直線的に磁気吸引力が増加することが判
る。また前記対向面の極性が同極性になるようにコイル
３３に励磁電流を付与するときには、図６の横軸のマイ
ナス領域に示すように励磁電流の絶対値が大きくなるに
つれて磁気吸引力が減少、すなわち磁気反発力が増加す
ることが判る。また励磁電流が零のときには、永久磁石
片４４と電磁石３０の強磁性材料であるコア３１との間
の磁気吸引力によってＰ点で示すように磁気吸引力がわ
ずかに発生していることが判る。

【００４６】これによって、コイル３３に付与される励
磁電流を制御すれば、電磁石３０と弁体４３の永久磁石
片４４との間の磁気吸引力または磁気反発力を調整する
ことができる。したがって、磁気吸引力を発生させて弁
体４３を弁座１６に着座させることも、磁気反発力を発
生させて弁体４３を弁座１６から離間させることも可能
となり、本実施の形態の呼気弁装置４１を全開および全
閉が可能な開閉弁としても使用することができる。

【００４７】図７は、本発明の実施の第３形態である呼
気弁装置４６の構成を簡略化して示す断面図である。本
実施の形態の呼気弁装置４６は実施の第１形態の呼気弁
装置３に類似し、対応する部分には同一の参照符号と付
す。注目すべきは、移動可能なおねじ部材４７が設けら
れ、電磁石３０がおねじ部材４７に固定されている点で
ある。おねじ部材４７は、弁体１５の移動軸線１７の延
長線上に軸線を有する合成樹脂から成る円板状部材であ
り、その外周面にはおねじが形成されている。おねじ部
材４７は合成樹脂から成る弁箱４９に形成されているめ
ねじ部材４８に螺合して移動軸線１７に沿って往復変位
可能である。おねじ部材４７の弁体１５を臨む内面には
電磁石３０のコア３１が固定される。これによって、お
ねじ部材４７を回転すると弁体１５の弁座１６への着座
状態における弁体１５の強磁性片２１と電磁石３０との
間の間隔Ｌ１を自在に調整することができるので、弁体
１５の強磁性片２１と電磁石３０との間で発生する磁気
吸引力の大きさを広範囲にわたって調整することが可能
となる。本実施の形態のその他の構成は実施の第１形態
の構成と同一であり、効果も同一である。

【００４８】図８は、本発明の実施の第４形態である呼
気弁装置５０の構成を簡略化して示す断面図である。本
実施の形態の呼気弁装置５０は実施の第１形態の呼気弁
装置３に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付
す。注目すべきは、電磁石５１のコア５３が弁箱外に突
出している点である。コア５３は、単一本であり、移動
軸線１７の軸線の延長線上に軸線を有し、一端部が入口
空間２９内に延び、他端部が合成樹脂から成る弁箱５４
を貫通して弁箱外に突出して延在する。コイル３３は弁
箱外に突出したコア５３を外囲して同軸に配置される。
このようにコイル３３が弁箱外に配置されるので、リー
ド線３４の配線を容易に行うことが可能となる。本実施
の形態のその他の構成は実施の第１形態の構成と同一で
あり、効果も同一である。

【００４９】図９は、本発明の実施の第５形態である呼
気弁装置５５の構成を簡略化して示す断面図である。本
実施の形態の呼気弁装置５５は、実施の第４形態の呼気
弁装置５０に類似し、対応する部分には同一の参照符号
を付す。注目すべきは、電磁石５６のコアが単一でな
く、２本のコアによって構成されている点である。電磁
石５６は、弁箱５４の入口空間２９内に設けられ、前記
移動軸線１７の延長線上に軸線を有する第１コア５７
と、弁箱外に突出して設けられ、第１コア５７の軸線の
延長線上に軸線を有し、電気絶縁体５８を介して第１コ
ア５７と連結される第２コア５９と、第２コア５９を外
囲して同軸に配置されるコイル３３とを含んで構成され
る。これによって第２コア５９およびコイル３３を容易
に取外すことができるので、メンテナンス性を向上する
ことができる。本実施の形態のその他の構成は実施の第
４形態の構成と同一であり、効果も同一である。

【００５０】図１０は、本発明の実施の第６形態である
呼気弁装置６１の構成を簡略化して示す断面図であり、
図１１は図１０の切断面線ＸＩ−ＸＩから見た断面図で
ある。本実施の形態の呼気弁装置６１は、実施の第１形
態の呼気弁装置３に類似し、対応する部分には同一の参
照符号を付す。注目すべきは、コイル３３が円筒状の強
磁性材料から成る磁力発生部材６４によってさらに外囲
されている点である。電磁石６３は、弁箱１３の入口空
間２９内に設けられ、前記移動軸線１７の延長線上に軸
線を有する強磁性材料から成るコア３１と、コア３１の
外周面から半径方向外方に間隔をあけてコア３１と同軸
に配置される円筒状の磁力発生部材６４と、コア３１の
弁体１５から遠ざかった端部と磁力発生部材６４の弁体
１５から遠ざかった端部とを連結する強磁性材料から成
る連結部材６５と、コア３１の外周面と磁力発生部材６
４の内周面との間の空間に配置されるコイル３３とを含
んで構成される。また連結部材６５は、弁箱１３に固定
される。これによって、コイル３３は強磁性材料によっ
て囲まれた空間に配置されるので、電磁石６３から発生
する磁力の大きさを増大することができる。本実施の形
態のその他の構成は、前記実施の第１形態の構成と同一
であり、効果の同一である。

【００５１】図１２は、本発明の実施の第７形態である
呼気弁装置６７の構成を簡略化して示す断面図である。
呼気弁装置６７は、弁箱６８と空気供給手段６９とを備
える。弁箱６８内には弁室７０が形成され、弁室７０に
は袋体７１と弁座７３とが設けられる。袋体７１は、空
気の出入りによって膨張および収縮が可能な可撓性を有
する材料から成り、予め定める空気供給方向に延びる軸
線７４を有する。袋体７１は、たとえば弾発性を有する
ゴムまたは合成樹脂から成る風船によって実現される。
袋体７１は、弾発性を有するゴムまた合成樹脂から成る
ダイヤフラムによって実現されてもよい。袋体７１は、
略円筒状の保持部材７２に同軸に取付けられる。保持部
材７２の一端部には直径の大きい取付部７２ａが形成さ
れ、取付部７２ａの外周面には環状溝が形成される。袋
体７１は、空気の出入口である開口端部を有し、袋体７
１の開口端部は、前記取付部７２ａの環状溝に弾発的に
嵌まり込んで固定される。保持部材７２の外周面には、
おねじが形成され、保持部材の軸線まわりには空気通路
７２ｂが形成される。

【００５２】弁座７３は袋体７１が接触および離間する
台座であり、弁座７３には弁孔７５が形成される。弁孔
７５は袋体７１の軸線７４の延長線上に軸線を有する。
弁箱６８には、呼気導入口７６および呼気排出口７７が
形成される。呼気導入口７６は袋体７１の軸線７４の延
長線上に軸線を有し、呼気排出口７７は袋体７１の軸線
７４の延長線に垂直な軸線を有する。呼気導入口７６と
弁孔７５とは直線状に連なり、相互に連通する。弁箱６
８の弁座７３と対向する面には、円板状の取付部材７８
が着脱可能に螺合しており、取付部材７８の中心部には
前記保持部材７２が着脱可能に同軸に螺合している。保
持部材７２の他端部は、取付部材７８から軸線方向外方
に突出しており、保持部材７２はロックナット７９によ
って取付部材７８に固定される。保持部材７２および取
付部材７８の軸線は、袋体７１の軸線７４の延長線上に
存在する。保持部材７２の他端部には接続チューブ８０
を介して空気供給手段６９が接続される。

【００５３】空気供給手段６９は、ほぼ直円筒状のベロ
ーズ８３を備える。ベローズ８３は、たとえばゴムまた
は合成樹脂などの弾発性を有する材料から成り、その軸
線８３ａ方向（図１２の左右方向）に伸縮可能である。
ベローズ８３の軸線８３ａは、袋体７１の軸線７４に垂
直な平面に対して垂直である。ベローズ８３は、容積が
可変の密閉空間を有し、密閉空間内には空気が充填され
る。ベローズ８３は蛇腹状であり、その断面はジグザグ
に形成される。ベローズ８３の軸線方向一端部、すなわ
ち弁箱６８側の端部は、剛性の基体８４に固定される。
基体８４は固定位置に設けられ、基体８４には空気通路
８４ａが形成される。ベローズ８３の軸線方向他端部に
は、剛性の端板８５が固定される。ベローズ８３と基体
８４と端板８５とは容積可変手段を構成する。

【００５４】ベローズ８３内には、電磁石８６および強
磁性片８９が設けられる。電磁石８６は、強磁性材料か
ら成るコア８７と、コア８７を外囲して同軸に配置され
るコイル８８とを含む。コア８７は、ベローズ８３の軸
線８３ａと同軸に基体８４に固定される。強磁性片８９
は、たとえば鉄片であり、ベローズ８３の軸線８３ａと
同軸に端板８５に固定される。強磁性片８９とコア８７
の先端部とは対向して間隔Ｌ２をあけて配置される。こ
の電磁石８６と強磁性片８９とは電磁石手段を構成す
る。コア８７の先端部にはスペーサ８７ａが設けられ
る。スペーサ８７ａは、合成樹脂またはゴムなどの非磁
性体からなり、コア８７と強磁性片８９との密着を防止
する。これによって、コア８７と強磁性片８９とを容易
に離間させることが可能となる。このように電磁石手段
がベローズ８３内に配置されるので、構成を簡素化する
ことが可能であり、省スペースを図ることができる。

【００５５】コイル８８はリード線９０を介して電磁力
励磁手段である直流電源装置９１に接続される。直流電
源装置９１は直流電源９２と可変抵抗器９１ａと電流計
９１ｂとを含む。直流電源９２は、コイル８８に励磁電
流を付与する。励磁電流の大きさは可変抵抗器９１ａに
よって可変可能である。本発明の他の実施の形態では、
基体８４と端板８５との間にベローズ８３の容積を増大
する方向にばね力を与えるコイルばねを設けてもよい。

【００５６】直流電源装置９１からコイル８８に励磁電
流を付与してコイル８８を励磁すると、電磁石８６は強
磁性片８９と磁気結合して磁気吸引力を発生する。発生
した磁気吸引力は強磁性片８９をベローズ８３の弾発力
に打ち勝ってコア８７の先端部に近接させるので、ベロ
ーズ８３の内容積が小さくなり、ベローズ８３内の空気
の圧力が増加する。ベローズ８３内の空気の圧力が増加
すると袋体７１が膨張して弁孔７５を気密に塞ぐ。ベロ
ーズ８３内の空気の圧力は励磁電流によって調整可能で
あり、励磁電流の大きさを大きくすれば高くなり、励磁
電流の大きさを小さくすれば低くなる。袋体７１は、呼
気導入口７６から導入される呼気の圧力が袋体７１の内
部空気の圧力よりも高ければ収縮して弁孔７５を解放
し、呼気を呼気排出口７７から外部に放散する。

【００５７】このように、本実施の形態の呼気弁装置６
７は、空気供給手段６９の電磁石８６の励磁電流の調整
によって弁孔７５を塞ぐ袋体７１の内部空気圧を調整可
能であるので、患者の吸気期間と呼気期間とで袋体７１
の内部空気圧を異なる値に設定することができる。すな
わち、患者の吸気期間においては前記内部空気圧は吸気
圧が袋体７１に作用しても弁孔７５が開かないような値
に選ばれる。これによって、吸気圧が高い場合でも吸気
が吸気管路６および呼気管路１１を経て呼気弁装置６７
から大気中に排出されないように袋体７１の内部空気圧
を設定することができる。したがって、吸気のロスを低
減することが可能となり、吸気を患者に充分に供給する
ことができる。

【００５８】患者の呼気期間においては、袋体７１の内
部空気圧はＰＥＥＰ圧未満の呼気が袋体７１に作用して
も弁孔７５が開かないように、かつＰＥＥＰ圧以上の呼
気が袋体７１に作用するとき弁孔７５が開くように設定
されるので、患者の呼気圧をＰＥＥＰ圧になるように容
易に調整することが可能となる。また電磁石６３に付与
される励磁電流によって袋体７１の内部空気圧が調整さ
れるので、遠隔操作で、かつ患者の呼吸に同期して、応
答性良く呼気弁装置６７を作動させることができる。ま
た、空気源として送風機が用いられないので、騒音問題
を解消することができる。

【００５９】図１３は、本発明の実施の第８形態である
呼気弁装置９３の構成を簡略化して示す断面図である。
本実施の形態の呼気弁装置９３は前記図１２に示す呼気
弁装置６７と類似し、対応する部分には同一の参照符号
を付す。注目すべきは、本実施の形態の空気供給手段９
４には、端板８５に永久磁石片９５が設けられ、永久磁
石片９５と電磁石８６のコア８７との対向面の極性が相
互に逆極性になるように設定されている点である。すな
わち、たとえば前記対向面において永久磁石片９５の極
性がＮ極に、コア８７の極性がＳ極になるように設定さ
れる。これによって、本実施の形態における磁気吸引力
は、励磁電流が同一の場合、実施の第７形態の磁気吸引
力よりも大きい磁気吸引力を得ることが可能となり、ベ
ローズ８３の変位量を大きくすることができる。したが
って、同一のベローズ８３の変位量を得るために必要な
励磁電流値を小さくすることが可能となり、省電力を図
ることができる。本実施の形態のその他の構成は、実施
の第７形態の構成と同一であり、効果も同一である。

【００６０】本実施の形態では、さらに前記対向面の極
性を同極性になるように設定して実施の第２形態と同様
に電磁石８６と永久磁石片９５との間に磁気反発力を発
生させることも可能である。コイル８８に付与される励
磁電流と、電磁石８６と永久磁石片９５との間に発生す
る磁気吸引力または磁気反発力との関係は前記図６と同
様である。これによって、コイル８８に付与される励磁
電流を制御すれば、前述のように電磁石８６と永久磁石
片９５との間の磁気吸引力または磁気反発力を調整する
ことができるので、磁気吸引力が発生するときにはベロ
ーズ８３の内容積を小さくして袋体７１の内部空気圧を
高めることができ、磁気反発力が発生するときにはベロ
ーズ８３の内容積を大きくして袋体７１の内部空気圧を
低下させることができる。したがって、袋体７１を膨張
させて弁孔７５を塞ぐことも、袋体７１を収縮させて弁
孔７５を開くことも可能となり、本実施の形態の呼気弁
装置９３を全開および全閉が可能な開閉弁としても使用
することができる。

【００６１】図１４は、本発明の実施の第９形態である
呼気弁装置９７の構成を簡略化して示す断面図である。
本実施の形態の呼気弁装置９７は前記図１２に示す呼気
弁装置６７と類似し、対応する部分には同一の参照符号
を付す。注目すべきは本実施の形態では、ベローズ８３
の端板８５は連結接続部材９８を介してベローズ８３の
軸線８３ａの延長線上に配置された駆動手段９９に連結
される。駆動手段９９は、ベローズ８３の端板８５に連
結接続部材９８を介して固定されるコイル１００と、こ
のコイル１００にベローズ８３の軸線８３ａ方向の移動
範囲内で直流磁界を与える永久磁石部材１０１とを含
む。コイル１００は、軸線８３ａの延長線上に軸線を有
する円筒体であり、リード線９０を介して直流電源装置
９１に接続される。

【００６２】永久磁石部材１０１は、一方の磁極（たと
えばＮ）を有する円筒状の第１磁石部材１０３と、他方
の磁極（たとえばＳ）を有する棒状の第２磁石部材１０
４と、第１および第２磁石部材１０３，１０４を連結す
る連結片１０５とを含む。第１磁石部材１０３は、第２
磁石部材１０４の半径方向外方に間隔をあけて同軸に配
置され、コイル１００は、第１磁石部材１０３の内周面
と第２磁石部材１０４の外周面との間の空間に存在す
る。連結片１０５は、第１および第２磁石部材１０３，
１０４のベローズ８３から遠ざかった端部に配置され、
両者を連結する。永久磁石部材１０１は、連結部材１０
６を介して基体８４に連結される。第１および第２磁石
部材１０３，１０４の軸線はコイル１００の軸線と同軸
である。これによって、第１および第２磁石部材１０
３，１０４の間の空間には、半径方向に均一な磁界が形
成される。本実施の形態のその他の構成は、実施の第７
形態の構成と同一であり、効果も同一である。

【００６３】このように、コイル１００が磁界内に存在
するので、コイル１００に直流電源装置９１から直流電
流が付与されると、コイル１００には、コイル１００の
軸線方向の電磁力が直流電流の方向に応じて発生する。
したがって、直流電流の方向を切換えることによってベ
ローズ８３はコイル１００の軸線方向に往復駆動され
る。ベローズ８３が移動すると、ベローズ８３の内容積
が変化するので、袋体７１の内部圧力を変化させること
ができる。このようにして、本実施の形態においても実
施の第７および第８形態と同様に袋体７１の内部圧力を
調整可能である。

【００６４】以上述べたように、図７に示す実施の第３
形態ではおねじ部材４７に電磁石３０が固定されている
けれども、実施の第４〜第６形態の電磁石５１，５６，
６３を実施の第３形態のおねじ部材４７に固定するよう
に構成してもよい。またベローズ８３を駆動する駆動手
段の構成は、図１４に示す実施の第９形態の駆動手段９
９に限定されるものではなく、他の構成、たとえば電磁
アクチュエータであってもよい。またベローズに代わっ
てダイヤフラムを用いてもよい。また、図７〜図１０に
示す実施の第３〜第６形態の強磁性片２１に代って永久
磁石片を設けるように構成してもよい。

【００６５】図１５は、図２に示す空気ポンプ４の構成
を簡略化して示す断面図である。空気ポンプ４は、ほぼ
直円筒状のベローズ１１１を備える。ベローズ１１１
は、軸線１１２方向（図１５の左右方向）に伸縮可能で
ある。ベローズ１１１は、たとえばゴムまたは合成樹脂
などの材料から成り、可撓性を有する。ベローズ１１１
は、蛇腹状であり、その断面はジグザグに形成される。
ベローズ１１１の軸線方向一端部には、剛性の端板１１
３が固定される。ベローズ１１１の軸線方向他端部は、
固定位置に設けられる基体１１４の基部１１４ａに固定
される。基体１１４は、基部１１４ａと連結部材１１４
ｂとを含んで構成される。外部からの空気の入口５ａと
ベローズ１１１の内部空間１１５との間には、給気逆止
弁１１６が介在される。この給気逆止弁１１６は、弁座
１１７に着座し、また離間する弁体１１８と、弁体１１
８を弁座１１７に向けてばね力を与えるばね１１９とを
含む。基体１１４の基部１１４ａにはまた、吐出逆止弁
１２１が設けられる。この吐出逆止弁１２１は、基部１
１４ａに形成された弁座１２２とその弁座１２２に着座
することができる弁体１２３と、弁体１２３を弁座１２
２に向けてばね力を与えるばね１２４とを含む。

【００６６】ベローズ１１１を伸縮駆動するために、駆
動手段１２６が設けられる。この駆動手段１２６は、ベ
ローズ１１１の前記一端部の端板１１３に取付部材１２
７を介して固定されるコイル１２８と、このコイル１２
８に、ベローズ１１１の軸線１１２方向の移動範囲内で
直流磁界を与える磁界発生手段である永久磁石部材１２
９とを含む。コイル１２８は、軸線１１２と同一軸線を
有する環状体であり、この実施の形態では、たとえば直
円筒状に形成される。永久磁石部材１２９は、一方の磁
極（たとえばＮ）を有する磁石部材１３１と、他方の磁
極（たとえばＳ）を有するもう一つの磁石部材１３２
と、これらの磁石部材１３１，１３２の前記軸線１１２
方向の一端部で連結する強磁性材料から成る連結片１３
３とを含む。

【００６７】磁石部材１３１，１３２は、直円筒状であ
り、磁石部材１３１が磁石部材１３２の半径方向外方に
間隔をあけて同心円状に配置される。これらの磁石部材
１３１，１３２間の空間１３４には、半径方向に均一な
直流磁界が形成される。この磁界内に、コイル１２８が
存在する。したがって、コイル１２８に直流電流が供給
されることによって、コイル１２８には、軸線１１２の
方向の電磁力が、フレミング左手の法則に従って発生
し、こうしてベローズ１１１は、軸線１１２方向の前後
に往復駆動される。コイル１２８および磁石部材１３
１，１３２は、軸線１１２を共通の軸線とする。

【００６８】基体１１４の基部１１４ａには、直円柱状
の案内部材１３５の基端部が固定される。この案内部材
１３５は、端板１１３を挿通し、軸線方向外方（図１５
の右方）に突出する。端板１１３には、案内部材１３５
の外周面に低摩擦力で接触する軸受１３７が設けられ
る。軸受１３７は、アキシャルベアリングであり、端板
１１３を案内部材１３５に沿って軸線１１２の方向に案
内する。案内部材１３５は、前述の軸線１１２と同一軸
線を有する。これによってベローズ１１１は、軸線１１
２に垂直な半径方向の芯ずれを生じることなく、ベロー
ズ１１１が円滑に伸縮変位することができるようにな
る。したがって、コイル１２８と磁石部材１３１，１３
２との接触を防止することができる。端板１１３には、
帽状のカバー１３８が固定され、案内部材１３５の遊端
部１３９を均一に覆う。

【００６９】基体１１４の基部１１４ａには、端板１１
３の位置、すなわちベローズ１１１の前記一端部の軸線
１１２に沿う位置を検出する位置検出器１０７が設けら
れる。この位置検出器１０７は、たとえば端板１１３に
固定された強磁性材料から成る可動片と基部１１４ａに
連結部材１１４ｂを介して固定されるコイルとを含む差
動トランスなどによって実現されてもよく、そのほかの
構成によって実現されてもよい。

【００７０】駆動手段１２６のコイル１２８には、図２
に示される制御手段１０８によって制御される励磁電力
が供給され、これによって、コイル１２８に電磁力が発
生し、ベローズ１１１の駆動力が得られる。この駆動力
は、設定回路１０９によって調整自在に設定することが
できる。コイル１２８に励磁電流が与えられることによ
って、ベローズ１１１は図１５の縮小位置から、カバー
１３８の参照符１３８ａで示される伸長位置まで変位す
ることができ、またその逆方向に変位することができ
る。

【００７１】患者が肺の換気機能を行うとき、吸気は、
ベローズ１１１の内部空間１１５内の空気が吐出逆止弁
１２１を経て吸気管路６から矢符７で示されるように患
者の呼吸マスクなどの装着部材８に供給される。駆動手
段１２６のコイル１２８に与えられる電流を、制御手段
１０８によって適切に定めることによって、吸気の圧力
を適切に設定することができる。患者の呼気が呼気管路
１１を経て呼気弁装置３から大気放散されるとき、駆動
手段１２６は、制御手段１０８によって制御され、ベロ
ーズ１１１が図１５の右方に伸長される。これによって
外部の空気は、入口５ａから給気逆止弁１１６を経てベ
ローズ１１１の内部空間１１５に吸入される。こうして
患者の吸気と呼気との各期間に一致するようにして、空
気ポンプ４から空気が間欠的に供給されることになる。
また呼気弁装置３の電磁石３０のコイル３３に与えられ
る励磁電流は、吸気圧および患者のＰＥＥＰ圧に応じて
設定回路１０９によって設定される。

【００７２】患者の状態、すなわち患者が吸気状態であ
るのか、あるいは呼気状態であるのかは、図２に示す差
圧検出器１１０によって検出される。差圧検出器１１０
は、吐出逆止弁１２１の上流側の圧力と、下流側の圧力
との差を検出する。さらに詳しく述べると、差圧検出器
１１０は、ベローズ１１１の内部空間１１５の圧力と、
吸気管路６内の圧力との圧力差を検出する。すなわち、
内部空間１１５の圧力が吸気管路６内の圧力よりも高い
ときには、吸気状態であることが検出され、吸気管路６
内の圧力が内部空間１１５の圧力よりも高いときには呼
気状態であることが検出される。制御手段１０８は、差
圧検出器１１０の出力に応答し、患者の吸気と呼気との
各期間に応じてベローズ１１１を駆動する駆動手段１２
６を制御するとともに、呼気期間中、呼気弁装置３を弁
孔１８が閉状態を保つように制御する。

【００７３】図１６は、図２に示す人工呼吸装置１の動
作を説明するための図である。図１６（１）は患者の吸
気と呼気の肺の換気機能を示す図であり、図１６（２）
は空気ポンプ４の給気逆止弁１１６の開閉動作を示す図
であり、図１６（３）は空気ポンプ４の吐出逆止弁１２
１の開閉動作を示す図であり、図１６（４）は呼気弁装
置３の開閉動作を示す図である。吐出逆止弁１２１から
吸気管路６を経て吸気が患者に供給される時刻ｔ１〜ｔ
２では、吐出逆止弁１２１が開状態であり、給気逆止弁
１１６および呼気弁装置３は閉状態である。この吸気期
間中においては、呼気弁装置３の弁体１５には予め定め
る高圧の吸気圧が弁体１５に作用しても弁孔１８が開か
ないような磁気吸引力が付与される。すなわち、呼気弁
装置３の電磁石３０に、このような磁気吸引力に対応す
る高励磁電流が付与される。予め定める高圧の吸気圧
は、過去の実績に基づいて最大級の圧力に設定される。
これによって、呼気期間中、呼気弁装置３の弁体解放圧
力が吸気圧以上に保たれるので、吸気の呼気弁装置３か
らの排出が防止される。すなわち、前述のように吸気管
路６に接続されている呼気管路１１を経て呼気弁装置３
に導かれ、呼気弁装置３から大気中に排出される吸気の
流れが遮断される。したがって、患者に吸気を充分に供
給することができる。また呼気弁装置３の上流側に吸気
排出防止用の開閉弁を設ける必要がなくなり、装置の構
成を簡素化することが可能となる。

【００７４】患者の呼気の時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、
給気逆止弁１１６および呼気弁装置３が開状態であり、
吐出逆止弁１２１が閉状態である。この呼気期間中にお
いては、呼気弁装置３の弁体１５には、ＰＥＥＰ圧未満
の呼気圧が弁体１５に作用しても弁孔１８が開かないよ
うな、かつＰＥＥＰ圧以上の呼気圧が弁体１５に作用す
ると弁孔１８が開くような磁気吸引力が付与される。す
なわち、呼気弁装置３の電磁石３０にこのような磁気吸
引力に対応する励磁電流が付与される。これによって、
呼気期間中、患者の呼気圧をＰＥＥＰ圧に一定に保つこ
とができる。

【００７５】人工呼吸装置１に設けられる呼気弁装置
は、実施の第１形態の呼気弁装置３に限定されるもので
はなく、実施の第２〜第９形態の呼気弁装置４１，４
６，５０，５５，６１，６７，９３，９７のいずれであ
ってもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の本発明によ
れば、一部分が強磁性材料から成る弁体を電磁石との間
で発生する磁気吸引力によって弁座に着座させることが
できる。磁気吸引力は、電磁力励磁手段から与えられる
電力によって調整可能であるので、磁気吸引力を呼気お
よび吸気期間で個別に設定することができる。したがっ
て、呼気期間には磁気吸引力をＰＥＥＰ圧に設定して呼
気圧をＰＥＥＰ圧に保つことが可能であり、吸気期間に
は吸気圧よりも高い圧力に設定して吸気の排出を防止
し、吸気を充分に患者に供給することができる。また電
磁石によって磁気吸引力が調整されるので、応答性が良
くかつ遠隔操作が可能である。また構成が簡単であるの
で、小形化を図ることができる。

【００７７】また請求項２記載の本発明によれば、弁体
本体はゴムまたは合成樹脂から成るので、弁座を気密に
塞ぐことができる。また弁体本体内に強磁性材料から成
る強磁性片が埋設されるので、電磁石との間で磁気吸引
力を発生させることができる。

【００７８】また請求項３記載の本発明によれば、強磁
性片は永久磁石片であるので、永久磁石片と電磁石との
対向面の極性を相互に逆極性にして電磁石との間で、強
い磁気吸引力を発生させることができる。

【００７９】また請求項４記載の本発明によれば、おね
じ部材に電磁石が固定され、おねじ部材は弁箱に形成さ
れためねじ部材と螺合して弁体の移動軸線に沿って移動
可能であるので、電磁石と弁体との間隔を調整すること
が可能となる。したがって、電磁石と弁体との間で発生
する磁気吸引力の大きさを広範囲にわたって調整するこ
とができる。

【００８０】また請求項５記載の本発明によれば、電磁
石は弁箱内に設けられるので、構成を簡素化することが
可能となり、小形化を図ることができる。

【００８１】また請求項６記載の本発明によれば、電磁
石のコアが弁箱外に突出し、突出したコアを外囲してコ
イルが配置されるので、リード線の配線を容易に行うこ
とが可能となる。

【００８２】また請求項７記載の本発明によれば、弁箱
内に電磁石の第１コアが設けられ、弁箱外に突出して第
２コアが設けられ、第１コアと第２コアとが電気絶縁体
を介して連結され、第２コアを外囲してコイルが配置さ
れるので、第２コアおよびコイルの取外しが容易であ
り、メンテナンス性を向上することができる。

【００８３】また請求項８記載の本発明によれば、コイ
ルがコアの外周面と磁力発生部材の内周面との間の空
間、すなわち強磁性材料によって囲まれた空間に配置さ
れるので、電磁石から発生する磁力の大きさを増大する
ことができる。

【００８４】また請求項９記載の本発明によれば、可撓
性を有する材料から成る袋体を空気供給手段からの空気
によって膨張させて弁座に着座させることができる。空
気の圧力は空気供給手段によって調整可能であるので、
呼気および吸気期間で個別に予め定める値に設定するこ
とができる。したがって、呼気期間には空気圧をＰＥＥ
Ｐ圧に設定して呼気圧をＰＥＥＰ圧に保つことが可能で
あり、吸気期間には吸気圧よりも高い圧力に設定して吸
気の排出を防止し、吸気を充分に患者に供給することが
可能となる。

【００８５】また請求項１０記載の本発明によれば、電
磁石手段の電磁力によって容積可変手段の容積を変化さ
せることができるので、袋体に供給される空気の圧力を
応答性良く、かつ遠隔操作によって調整することができ
る。

【００８６】また請求項１１記載の本発明によれば、強
磁性片として永久磁石片が設けられ、ベローズを電磁石
と永久磁石片との間の磁気吸引力で伸縮させることによ
って袋体に空気を供給することができるので、簡単な構
成で確実に袋体に供給される空気の圧力を調整すること
が可能である。

【００８７】また請求項１２記載の本発明によれば、磁
界発生手段によって可動コイルに電磁力を発生して可動
コイルを駆動し、ベローズを伸縮させることができる。
これによって、簡単な構成で確実にベローズを駆動する
ことができるので、袋体に供給される空気の圧力を調整
することができる。

【００８８】また請求項１３記載の本発明によれば、吸
気管路は空気ポンプと患者の装着部材とを接続し、呼気
管路は吸気管路の途中位置から分岐し、呼気管路の先端
部には呼気弁装置が設けられている。吸気期間中、制御
手段によって呼気弁装置の弁体解放圧力が吸気圧以上に
なるように制御が行われるので、吸気圧が高くても吸気
の呼気弁装置からの排出が防止される。これによって、
患者に充分に吸気を供給することができる。また呼気管
路に吸気排出防止用の開閉弁を設ける必要がなくなり、
装置の構成を簡素化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態である人工呼吸装置用
呼気弁装置３の構成を簡略化して示す断面図である。

【図２】図１に示す呼気弁装置３を備える人工呼吸装置
１の全体の構成を示す系統図である。

【図３】図１に示す弁体１５の構成を簡略化して示す断
面図である。

【図４】図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図であ
る。

【図５】本発明の実施の第２形態である呼気弁装置４１
の構成を簡略化して示す断面図である。

【図６】図５に示すコイル３３に付与される励磁電流
と、電磁石３０と永久磁石片４４との間に発生する磁気
吸引力または磁気反発力との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の実施の第３形態である呼気弁装置４６
の構成を簡略化して示す断面図である。

【図８】本発明の実施の第４形態である呼気弁装置５０
の構成を簡略化して示す断面図である。

【図９】本発明の実施の第５形態である呼気弁装置５５
の構成を簡略化して示す断面図である。

【図１０】本発明の実施の第６形態である呼気弁装置６
１の構成を簡略化して示す断面図である。

【図１１】図１０の切断面線ＸＩ−ＸＩから見た断面図
である。

【図１２】本発明の実施の第７形態である呼気弁装置６
７の構成を簡略化して示す断面図である。

【図１３】本発明の実施の第８形態である呼気弁装置９
３の構成を簡略化して示す断面図である。

【図１４】本発明の実施の第９形態である呼気弁装置９
７の構成を簡略化して示す断面図である。

【図１５】図２に示す空気ポンプ４の構成を簡略化して
示す断面図である。

【図１６】図２に示す人工呼吸装置１の動作を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１ 人工呼吸装置 ３，４１，４６，５０，５５，６１，６７，９３，９７
呼気弁装置 ４ 空気ポンプ ６ 吸気管路 ８ 装着部材 １１ 呼気管路 １３ 弁箱 １５，４３ 弁体 １６，７３ 弁座 １８，７５ 弁孔 ２１，８９ 強磁性片 ２７，７６ 呼気導入口 ２８，７７ 呼気排出口 ３０，５１，５６，６３，８６ 電磁石 ３６，９１ 直流電源装置 ４４，１０１ 永久磁石片 ８３，１１１ ベローズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Ｆターム(参考） 3H106 DA03 DA26 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DD02 EE48 FB11 GA15 HH10 KK01 KK04

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱と、 弁箱内に形成される弁室内で予め定める移動方向に延び
   る移動軸線に沿って往復変位可能に設けられる少なくと
   も一部分が強磁性材料から成る弁体と、 弁孔が形成され、弁体が着座および離間する弁座であっ
   て、弁孔には弁体とは反対側から呼気が導かれる弁座
   と、 弁体との間で磁気吸引力を発生する電磁石と、 電磁石に前記磁気吸引力に対応した電力を調整可能に与
   える電磁力励磁手段とを含むことを特徴とする人工呼吸
   装置用呼気弁装置。
2. 【請求項２】 弁体は、 弾発性を有するゴムまたは合成樹脂から成る弁体本体
   と、 弁体本体内で前記移動軸線上に埋設される強磁性材料か
   ら成る強磁性片とを含むことを特徴とする請求項１記載
   の人工呼吸装置用呼気弁装置。
3. 【請求項３】 強磁性片は永久磁石片であって、電磁石
   はこの永久磁石片との間で磁気吸引力が発生する極性と
   なるように電磁力励磁手段によって励磁されることを特
   徴とする請求項２記載の人工呼吸装置用呼気弁装置。
4. 【請求項４】 弁箱には、めねじ部材が形成されてお
   り、 めねじ部材に螺合するおねじ部材であって、弁体の移動
   軸線の延長線上に軸線を有し、前記電磁石を固定し、移
   動軸線に沿って移動可能なおねじ部材をさらに含むこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の人工呼吸
   装置用呼気弁装置。
5. 【請求項５】 電磁石は、 弁箱内に設けられ、弁体の移動軸線の延長線上に軸線を
   有する強磁性材料から成る棒状のコアと、 コアを外囲して同軸に配置されるコイルとを含むことを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の人工呼吸装
   置用呼気弁装置。
6. 【請求項６】 電磁石は、 弁体の移動軸線の延長線上に軸線を有し、一端部が弁箱
   内に延び、他端部が弁箱外に突出して延びる強磁性材料
   から成る単一の棒状のコアと、 弁箱外に突出したコアを外囲して同軸に配置されるコイ
   ルとを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の人工呼吸装置用呼気弁装置。
7. 【請求項７】 電磁石は、 弁箱内に設けられ、弁体の移動軸線の延長線上に軸線を
   有する強磁性材料から成る棒状の第１コアと、 弁箱外に突出して設けられ、第１コアの軸線の延長線上
   に軸線を有し、電気絶縁体を介して第１コアと連結され
   る第２コアと、 第２コアを外囲して同軸に配置されるコイルとを含むこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の人工呼
   吸装置用呼気弁装置。
8. 【請求項８】 電磁石は、 弁箱内に設けられ、弁体の移動軸線の延長線上に軸線を
   有する強磁性材料から成る棒状のコアと、 コアの外周面から半径方向外方に間隔をあけてコアと同
   軸に配置される強磁性材料から成る円筒状の磁力発生部
   材と、 コアの弁体から遠ざかった端部と磁力発生部材の弁体か
   ら遠ざかった端部とを連結する強磁性材料から成る連結
   部材と、 コアの外周面と磁力発生部材の内周面との間の空間に配
   置されるコイルとを含むことを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載の人工呼吸装置用呼気弁装置。
9. 【請求項９】 弁箱と、 弁箱内に設けられ、膨張および収縮が可能な可撓性を有
   する材料から成る袋体と、 弁孔が形成され、袋体が膨張時に着座して塞ぎ、収縮時
   に離間して解放する弁座であって、弁孔には袋体とは反
   対側から呼気が導かれる弁座と、 袋体に予め定める圧力の空気を調整可能に供給する空気
   供給手段とを含むことを特徴とする人工呼吸装置用呼気
   弁装置。
10. 【請求項１０】 前記空気供給手段は、 容積が可変の密閉空間を有し、袋体に通路を介して接続
    される容積可変手段と、 容積可変手段の容積を電磁力によって変化させる電磁石
    手段と、 電磁石手段に前記予め定める空気圧力に対応した電力を
    調整可能に与える電磁力励磁手段とを含むことを特徴と
    する請求項９記載の人工呼吸装置用呼気弁装置。
11. 【請求項１１】 前記容積可変手段は、 予め定める軸線方向に伸縮可能なベローズと、 ベローズの軸線方向一端部が固定され、空気通路を有す
    る基体とを含み、 前記電磁石手段は、 ベローズ内に設けられ、ベローズの他端部で、かつベロ
    ーズの軸線上に取付けられる強磁性材料から成る強磁性
    片と、 ベローズ内にベローズの軸線と同軸に強磁性片と対向し
    て設けられ、強磁性片と磁気結合して磁気吸引力を発生
    する電磁石とを含むことを特徴とする請求項１０記載の
    人工呼吸装置用呼気弁装置。
12. 【請求項１２】 前記空気供給手段は、 予め定める軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状のベローズ
    と、 ベローズの軸線方向一端部が固定され、空気通路を有す
    る基体と、 ベローズの軸線方向他端部に固定される可動コイルと、 可動コイルの移動領域内でベローズの軸線方向に垂直な
    磁界を発生し、可動コイルに電磁力を発生する磁界発生
    手段とを含むことを特徴とする請求項９記載の人工呼吸
    装置用呼気弁装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のうちのいずれか１つ
    の呼気弁装置と、 患者に吸気を吐出逆止弁を介して供給する空気ポンプ
    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
    材と、 空気ポンプの吐出逆止弁と装着部材とを接続し、患者に
    空気ポンプからの吸気を導く吸気管路と、 吸気管路の途中位置から分岐し、先端部に呼気弁装置を
    設け、呼気弁装置に患者の呼気を導く呼気管路と、 吐出逆止弁の上流側および下流側における空気の圧力の
    差を検出する差圧検出手段と、 吸気期間中は呼気弁装置の弁孔を閉じるように制御する
    制御手段とを含むことを特徴とする人工呼吸気装置。