JP2003010331A - 呼吸用気体供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陽圧式人工呼吸補助装置と酸素濃縮装置を併
用して用いる場合に、設定変更やチューブの繋ぎ替え作
業を簡便に行い、且つ、必要な量の酸素を吸入すること
ができない等の危険性を無くすような呼吸用気体供給装
置を提供することを課題とする。 【解決手段】 酸素濃縮装置と陽圧式人工呼吸補助装置
を連結させた新しい呼吸用気体供給装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用の気体を供
給する呼吸用気体供給装置に関する。さらに詳細には、
空気中から酸素を分離供給する医療用酸素濃縮装置、お
よび加圧された空気を供給する医療用陽圧式人工呼吸補
助装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、喘息、肺気腫症、慢性気管支炎等
の呼吸器系疾患に苦しむ患者が増加する傾向にあるが、
その最も効果的な治療法の一つとして酸素吸入療法があ
り、空気中から酸素濃縮気体を直接分離する酸素濃縮装
置が開発され、使用時の利便性、保守管理の容易さから
酸素吸入療法のための治療装置として次第に普及するよ
うになって来ている。

【０００３】かかる医療用酸素濃縮装置としては、酸素
選択透過膜を用いた膜分離型酸素濃縮装置と、窒素又は
酸素を選択的に吸着し得る吸着剤を用いた吸着型酸素濃
縮装置が知られている。更には、酸素イオンを選択的に
透過する固体電解質膜を利用し、電気化学的に酸素を生
成する装置なども有る。吸着型酸素濃縮装置としては、
気体圧縮機、または気体吸引機を用いた圧力変動吸着型
酸素濃縮装置があり、通常、窒素を選択的に吸着し得る
吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで圧縮空気を
導入して加圧状態で窒素を吸着させることにより酸素濃
縮気体を得る吸着工程と、吸着床の内圧を減少させて窒
素を脱着させ吸着剤の再生を行なう脱着工程を交互に行
なうことにより酸素濃縮気体を患者に供給する呼吸用気
体供給装置である。また、酸素濃縮気体を患者に供給す
るためのインターフェースとしては、酸素濃縮気体をチ
ューブによって鼻腔へと導く鼻カニューラが一般的であ
る。

【０００４】一方、医療用陽圧式人工呼吸補助装置は、
肺結核後遺症や慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫など
自発呼吸だけでは十分な換気が得られない換気不全患者
の呼吸をサポートするために使用される間欠的陽圧式人
工呼吸補助装置、および睡眠時無呼吸症候群など睡眠時
に気道閉塞を呈する患者に対して、気道を常に陽圧に保
つことのできる持続陽圧式人工呼吸補助装置が普及しつ
つある。

【０００５】また、心不全のように循環障害を持つ疾患
においては、過換気と低換気が繰り返し現れるチェーン
ストークス呼吸を呈することで知られている。このよう
な睡眠呼吸障害に対する治療法として、高濃度酸素療法
や間欠的陽圧式人工呼吸補助療法、および持続陽圧式人
工呼吸療法の有用性が認められつつある。

【０００６】間欠的陽圧式人工呼吸補助装置の中でも最
も一般的な鼻マスクを用いるタイプを、図１を用いて説
明する。本体１は２〜３０cmH2O程度の陽圧空気を間欠
的に発生し、導管２に送る。中でも、使用者７の吸気と
呼気に合わせて２レベルの圧力、例えば図２に示すよう
に、吸気時陽圧（IPAP：Inspiration Positive Airway
Pressure）：１２〜１５cmH2O、呼気時陽圧（EPAP：Exp
iration Positive Airway Pressure）：２〜４cmH2Oの
設定圧力で陽圧空気を使用者に供給するタイプが主流で
ある。導管２は、マスククッション６を固定するマスク
フレーム５に繋がり、マスククッション６を通して、陽
圧空気を使用者７の鼻腔へ送る。呼気排出孔３は使用者
７の呼気ガスを呼吸回路外へ排出するために設けてあ
り、治療用ガス混入ポート４は、陽圧空気以外に酸素な
ど治療用ガスの混入を必要とする患者に対して治療用ガ
スの投入口として使用される。

【０００７】持続陽圧式人工呼吸補助装置は間欠的陽圧
式人工呼吸補助装置と構成は殆ど同じであるが、使用者
の吸気/呼気によらず常に一定の陽圧空気を気道に供給
するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】陽圧式人工呼吸補助装
置の中でも、鼻マスクを用いる非侵襲的タイプの陽圧式
人工呼吸補助装置は、医師による管理が比較的簡単であ
り、在宅において治療を実施するケースが急激に増加し
ている。また、そのような患者の殆どは高濃度酸素ガス
の混入治療を必要としており、患者は陽圧式人工呼吸補
助装置のみならず酸素濃縮装置も所有し、医師の指導の
基に両装置をチューブ等で繋ぎ合わせ、高濃度酸素の混
ざった陽圧空気を吸入する。

【０００９】しかしながら、このような患者は昼間と睡
眠時で処方が異なることが多く、状況に応じて各装置の
設定変更やチューブの繋ぎ替えを頻回に行なわなければ
ならない。例えば、昼間は高濃度酸素吸入療法のみを実
施し、睡眠時は高濃度酸素ガスを混入した間欠的陽圧式
人工呼吸療法を実施する場合が多い。このような場合
は、患者は、昼間は酸素濃縮装置に直接繋いだ鼻カニュ
ーラから高濃度酸素を吸入し、夜間は鼻カニューラを酸
素濃縮装置から外して、チューブによって酸素濃縮装置
と鼻マスクを繋ぎ、更に夜間の設定流量となるように酸
素流量を設定し直す必要がある。当然ながら、翌日の昼
間は再び鼻カニューラに接続し直して高濃度酸素流量を
調整する必要があり、これらの作業は患者にとって大き
な負担となってしまうことに加え、チューブ接続ミスや
設定変更ミス等によって必要な量の高濃度酸素を吸入す
ることができないといった危険性が増えることは言うま
でもない。

【００１０】本発明は、陽圧式人工呼吸補助装置と酸素
濃縮装置を併用して用いる場合に、設定変更やチューブ
の繋ぎ替え作業を簡便に行い、且つ、必要な量の高濃度
酸素を吸入することができない等の危険性を無くすよう
な呼吸用気体供給装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
め、本発明者は鋭意検討した結果、酸素濃縮装置と陽圧
式人工呼吸補助装置を連結させた新しい呼吸用気体供給
装置を提供することによって課題を解決できることを見
出した。

【００１２】即ち本発明は、呼吸用陽圧空気を発生する
陽圧空気発生手段、使用者に該陽圧空気を供給するため
の陽圧空気供給用呼吸インターフェース、および該陽圧
空気発生手段と該陽圧空気供給用呼吸インターフェース
を繋ぐ導管手段を備えた陽圧式人工呼吸補助手段と、空
気中から酸素を分離し高濃度酸素を発生する酸素濃縮手
段、該高濃度酸素を使用者に送るための酸素供給用呼吸
インターフェースを備えた酸素供給手段を備えた呼吸用
気体供給装置において、該高濃度酸素を該酸素供給用呼
吸インターフェース、又は該導管もしくは該陽圧空気供
給用呼吸インターフェースに供給する酸素供給切り換え
手段を備えることを特徴とする呼吸用気体供給装置を提
供するものである。

【００１３】また本発明は、かかる切り換え手段が電磁
弁であり、かつ該陽圧式人工呼吸補助手段及び該酸素供
給手段が其々別の電源を備え、両電源のON/OFFの状態を
検知して、該酸素供給切り換え手段を自動的に切り換え
る制御手段を備えることを特徴とする呼吸用気体供給装
置を提供するものである。

【００１４】また本発明は、かかる陽圧式人工呼吸補助
手段及び該酸素供給手段が其々別の電源を備え、両電源
のON/OFFの状態を検知して、該高濃度酸素の供給流量を
自動的に切り換える制御手段を備えることを特徴とする
呼吸用気体供給装置を提供するものである。

【００１５】更に本発明は、特にかかる陽圧式人工呼吸
補助手段が、使用者の呼吸に対応し、吸気時に吸気時設
定圧力、呼気時に該吸気時圧力よりも低い呼気時設定圧
力で陽圧空気を供給することを特徴とする間欠的陽圧式
人工呼吸補助手段であることを特徴とする呼吸用気体供
給装置を提供するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の呼吸用気体供給装置は、
呼吸用陽圧空気を発生する陽圧空気発生手段、使用者に
該陽圧空気を供給するための陽圧空気供給用呼吸インタ
ーフェース、および該陽圧空気発生手段と該陽圧空気供
給用呼吸インターフェースを繋ぐ導管手段を備えた陽圧
式人工呼吸補助手段と、空気中から酸素を分離し高濃度
酸素を発生する酸素濃縮手段、および該高濃度酸素を使
用者に送るための酸素供給用呼吸インターフェースを備
えた酸素供給手段を有する呼吸用気体供給装置であり、
該酸素供給用呼吸インターフェース、又は該導管内もし
くは該陽圧空気供給用呼吸インターフェース内に該高濃
度酸素を供給するように流路を切り換えるための酸素供
給切り換え手段から構成される。

【００１７】かかる陽圧空気発生手段は、空気を加圧し
て陽圧空気を発生する手段であり、ブロアが用いられ
る。陽圧空気供給の制御は、使用者の医師の処方圧力に
合わせて吸気時間に吸気時陽圧（IPAP）、呼気時に呼気
時陽圧（EPAP）のガスを供給するように、陽圧空気発生
手段の発生を制御するものであり、陽圧空気発生手段出
口から導管手段、陽圧空気供給用呼吸インターフェース
内の呼吸回路に圧力センサー、流量センサー等を設ける
ことにより患者の吸気開始点、呼気開始点を検出し、こ
れに応じて陽圧空気発生手段の供給圧力を切り換え制御
する装置や、吸気時間、呼気時間を予め設定しておき、
それに従って陽圧空気発生手段の供給圧力を切り換え制
御し、使用者がそれに呼吸を合わせるものが使用され
る。

【００１８】陽圧空気供給用呼吸インターフェースは、
使用者の鼻に陽圧空気を供給する鼻マスクや、鼻および
口を覆うフェイスマスクなどの呼吸用マスクが用いられ
る。これらには、使用者の呼気をマスク外に排出する呼
気排出孔が設けられている。

【００１９】また、酸素濃縮手段には吸着型の酸素濃縮
手段、電解質を用いた電気化学型の酸素濃縮手段を用い
ることが出来る。吸着型の酸素濃縮手段とは、窒素を選
択的に吸着しうる吸着剤を充填した吸着床に空気圧縮手
段で圧縮空気を導入して加圧状態で窒素を吸着させるこ
とにより酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床の内圧
を減少させて窒素を脱着させ吸着剤の再生を行なう脱着
工程を交互に行なうことにより酸素を濃縮する加圧型手
段、あるいは常圧空気を導入し常圧で窒素を吸着する工
程と、気体吸引により吸着床の内圧を常圧より減圧して
窒素を脱着させ吸着剤の再生を行なう脱着工程を交互に
行なうことにより酸素を濃縮する減圧型手段、またこれ
ら加圧型手段、減圧型手段をくみあわせたものである。

【００２０】かかる吸着剤としては、窒素に対して選択
的吸着性を有する結晶性ゼオライトモレキュラーシーブ
がある。このようなゼオライトにはカチオンとして金属
元素を有するゼオライトが好ましい。空気圧縮手段にお
ける電気駆動式機械手段としてはコンプレッサー、ポン
プなどが挙げられる。気体吸引手段における電気駆動式
機械手段としてもコンプレッサーが使用される。また、
濃縮された酸素を使用者に供給するための酸素供給用呼
吸インターフェースとしては、使用者の鼻腔に管を挿入
するタイプの鼻カニューラが使用される。

【００２１】また、本発明における呼吸用気体供給装置
は、該酸素供給手段によって生成された高濃度酸素を鼻
カニューラ、または呼吸用マスク内もしくは該導管内に
供給するよう切り換える手段を備える。

【００２２】該酸素供給切り換え手段としては手動の切
り換え弁や電磁弁等の弁手段を用いるのが好ましい。こ
れらの弁手段は、１次側はチューブ等を介して酸素濃縮
手段における酸素供給口に接続し、２次側を鼻カニュー
ラおよび呼吸用マスク内に先端を配置した接続用チュー
ブに接続する。または、マスク内に先端を配置したチュ
ーブの代わりに導管内に酸素を供給するような位置に２
次側を接続したチューブを用いても良い。すなわち、導
管内にチューブ先端を配置させたり、Ｔ字管等にチュー
ブを接続しＴ字管を導管内に配置させれば良い。

【００２３】また、該弁手段として電磁弁を用いれば、
患者が手で弁手段を切り換える手間を無くすことができ
る。例えば、電磁弁の駆動を装置の電源と連動させるこ
とによって自動的に弁の切り換えが可能となる。

【００２４】即ち、該陽圧式人工呼吸補助手段と該酸素
供給手段（或は該酸素濃縮手段）がそれぞれ別の電源を
備え、（１）該陽圧式人工呼吸補助手段と該酸素濃縮手
段の両方の電源をＯＮにした場合に、電磁弁が作動して
該高濃度酸素の供給先を該接続用チューブに接続し、
（２）該陽圧式人工呼吸補助手段の電源をＯＦＦ、且つ
該酸素濃縮手段の電源をＯＮにした場合に、電磁弁が作
動して該高濃度酸素の供給先を該酸素供給用呼吸インタ
ーフェースに接続する。

【００２５】更に、該酸素濃縮手段を使用せず該陽圧式
人工呼吸補助手段のみで治療を行なう場合には、陽圧空
気が接続用チューブを通って酸素濃縮手段内に逆流し、
患者に十分な陽圧空気の供給ができないことを防ぐた
め、（３）該電磁弁によって、該陽圧式人工呼吸補助手
段の電源をＯＮ、且つ該酸素濃縮手段の電源をＯＦＦに
した場合に、該高濃度酸素の供給口から該接続用チュー
ブ間の流路を閉とすることにより、該高濃度酸素の供給
口から該接続用チューブ間の流路を遮断するのが望まし
い。

【００２６】また、本発明の呼吸用気体供給装置は該酸
素供給手段を単独で使うか、もしくは該陽圧式人工呼吸
補助手段と組み合わせて使うかによって、自動的に酸素
供給流量を切り換える手段を持つ。

【００２７】酸素供給手段単独で使用する場合と、該陽
圧式人工呼吸補助手段と組み合わせて使う場合の酸素流
量は、予め医師によって処方された値を装置に入力して
おき、其々の電源に連動させて酸素流量を自動切り換え
するのが好ましい。

【００２８】即ち、該酸素供給手段および該陽圧式人工
呼吸補助装置の電源が両方ともＯＮの場合には、陽圧空
気に酸素を混入して吸入する場合の設定酸素流量になる
ように、該高濃度酸素流量を自動的に変更するよう制御
し、該酸素供給手段の電源がＯＮ、且つ該陽圧式人工呼
吸補助装置の電源がＯＦＦの場合には、酸素のみを吸入
する場合の設定酸素流量になるように該高濃度酸素流量
を自動的に変更するよう制御する。もしくは、電源のＯ
Ｎ/ＯＦＦによって電磁弁の動作や自動設定変更を行な
う代わりに、あるボタンを押すなど、使用者が特定の入
力を行った場合に、電磁弁の動作や自動設定変更を行な
うようにすることも可能である。

【００２９】また、呼吸状態のモニタ手段を備え、呼吸
状態に応じて該高濃度酸素流量を自動的に変化させても
良い。例えば、血中酸素飽和度をモニタするパルスオキ
シメーターを該モニタ手段として備え、酸素飽和度が低
い場合に該高濃度酸素流量を増やし、酸素飽和度が高い
場合に該酸素流量を減らすことによって、患者の時々刻
々と変化する病態に応じて最適な治療を施すことがで
き、過剰な酸素吸入を避けることもできる。

【００３０】また、呼吸状態が良い場合には該陽圧式人
工呼吸補助手段を自動的にＯＦＦとし、高濃度酸素吸入
療法のみとし、呼吸状態が悪い場合には高濃度酸素を混
入した陽圧式人工呼吸補助療法に自動的に切り換える方
法も考えられる。更に、呼吸状態の程度に応じて、陽圧
式人工呼吸補助手段によって発生する陽圧空気の圧力を
自動調整することによって、より効果的な治療を提供で
きる。この場合、該モニタ手段として、呼吸に関連した
胸腹の動きを測定するレスピバンド、吸気と呼気を測定
する鼻および口サーミスタまたは鼻および口の微圧計、
更に脳波計などを用いることができる。

【００３１】

【実施例】本発明の呼吸用気体供給装置を、図３の好適
な実施例を用いて更に詳細に説明する。コンプレッサー
で加圧された空気は、吸着剤を充填した吸着床に送ら
れ、吸着床内を間欠的に加減圧して濃縮酸素を発生し、
濃縮酸素は製品タンクへ運ばれる。製品タンクの下流に
は流量設定器が設けられており、予め処方されていた設
定流量および制御手段aからの信号に応じて流量を決定
する。流量設定器の更に下流には電磁弁が備えられてお
り、制御手段aからの信号に応じて、酸素の供給を鼻カ
ニューラ１０、または鼻マスク内に先端を配置された接
続用チューブ１１に切り換える。なお、接続用チューブ
１１の先端は導管２内でも構わない。また、電磁弁は酸
素濃縮手段８の電源aがＯＦＦの場合には接続用チュー
ブ１１への流路を閉じ、陽圧式人工呼吸補助手段９から
の陽圧空気の逆流を防ぐ。加湿器は、高濃度酸素を加湿
するために設けられており、酸素濃縮手段８の内部に設
けられても良いし、外部に設けられていても良い。

【００３２】陽圧式人工呼吸補助手段９は、制御手段b
によってブロアを制御し、ブロアは吸気時圧力とこれ以
下の呼気時圧力を発生し導管２に送る。圧力計は陽圧空
気の圧力値を制御手段bに送り、制御手段bはこの値を基
に予め設定された圧力となるようブロアの回転数を制御
する。また、流量計は患者の呼吸を検知して制御手段b
に送り、制御手段bは患者の呼吸が吸気であるか呼気で
あるかを判断し、所定の圧力を発生するようブロアの回
転数を制御する。

【００３３】酸素濃縮手段８の電源a、および陽圧式人
工呼吸補助手段９の電源bのＯＮ/ＯＦＦ信号は、それぞ
れ制御手段aに送られ、制御手段aは、ＯＮ/ＯＦＦ信号
に応じて電磁弁の切り換え、および設定酸素流量の自動
変更を行なう。

【００３４】また、酸素濃縮手段８と陽圧式人工呼吸手
段９はそれぞれを分離することができ、組み合わせて用
いる場合には台座式のドッキングステーション等によっ
て両手段が接続され、両手段をドッキングさせることに
よって、両手段間で接続用チューブ１１および電源ＯＮ
/ＯＦＦ信号が自動的に接続されるのが好ましい。

【００３５】

【発明の効果】本発明により、陽圧式人工呼吸補助装置
と酸素濃縮装置を併用して用いる場合に、設定変更やチ
ューブの繋ぎ替え作業の手間を軽減し、更に、設定変更
のミスやチューブの繋ぎ替えミスが原因となって処方さ
れた量の酸素を吸入できない等の危険性を無くし、簡単
且つ安全な治療器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鼻マスク式の間欠的陽圧式人工呼吸補助装置。

【図２】一般的な間欠的陽圧式人工呼吸補助装置におけ
る供給圧力パターン。

【図３】本発明の好適な呼吸用気体供給装置。

【符号の説明】

１．陽圧空気発生手段 ２．導管 ３．呼気排出孔 ４．治療用ガス混入ポート ５．マスクフレーム ６．鼻マスク ７．使用者 ８．酸素濃縮手段 ９．陽圧式人工呼吸補助手段 １０．鼻カニューラ １１．接続用チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 呼吸用陽圧空気を発生する陽圧空気発生
   手段、使用者に該陽圧空気を供給するための陽圧空気供
   給用呼吸インターフェース、および該陽圧空気発生手段
   と該陽圧空気供給用呼吸インターフェースを繋ぐ導管手
   段を備えた陽圧式人工呼吸補助手段と、空気中から酸素
   を分離し高濃度酸素を発生する酸素濃縮手段、該高濃度
   酸素を使用者に送るための酸素供給用呼吸インターフェ
   ースを備えた酸素供給手段を備えた呼吸用気体供給装置
   において、該高濃度酸素を該酸素供給用呼吸インターフ
   ェース、又は該導管もしくは該陽圧空気供給用呼吸イン
   ターフェースに供給する酸素供給切り換え手段を備える
   ことを特徴とする呼吸用気体供給装置。
2. 【請求項２】 該切り換え手段が電磁弁であり、かつ該
   陽圧式人工呼吸補助手段及び該酸素供給手段が其々別の
   電源を備え、両電源のON/OFFの状態を検知して、該酸素
   供給切り換え手段を自動的に切り換える制御手段を備え
   ることを特徴とする請求項１記載の呼吸用気体供給装
   置。
3. 【請求項３】 該陽圧式人工呼吸補助手段及び該酸素供
   給手段が其々別の電源を備え、両電源のON/OFFの状態を
   検知して、該高濃度酸素の供給流量を自動的に切り換え
   る制御手段を備えることを特徴とする請求項１、２に記
   載の呼吸用気体供給装置。
4. 【請求項４】 該陽圧式人工呼吸補助手段が、使用者の
   呼吸に対応し、吸気時に吸気時設定圧力、呼気時に該吸
   気時圧力よりも低い呼気時設定圧力で陽圧空気を供給す
   ることを特徴とする間欠的陽圧式人工呼吸補助手段であ
   ることを特徴とする請求項１〜３に記載の呼吸用気体供
   給装置。