JP2005517505A - 呼吸装置 - Google Patents

Abstract

呼吸通路（２）と、該呼吸通路から結合部を介して延出する排気通路（４）と、使用時には呼吸通路に正圧を維持するように、呼吸通路にガスを導入するべく配置されたガス入口通路とを、互いに連通する関係をもって備える呼吸装置。ガス入口通路（８）は、使用時に、ガスを呼吸通路（２）に導入するように配置される。呼吸通路（２）が正圧に維持されるように、ガスがガス入口通路（８）から呼吸通路（２）に導入される部分に於いて、ガス入口通路（８）の軸線が、呼吸通路（２）の最も狭い部分に対して横方向にオフセット（１０）している。

Description

本発明は、患者特に人間の患者が呼吸するのを補助するために、呼吸サイクルの間に空気の流路を常に正圧に保つような呼吸装置に関する。

呼吸が困難である患者を補助するためにＣＰＡＰ（連続的正圧流路圧：continuous positive airways pressure）を用いることが治療上有効であることが認識されている。特に有効な非侵襲性ＣＰＡＰ装置として、ＥＰ−Ａ−０４４７４４３に記述され、出願人により「ＩＮＦＡＮＴ ＦＬＯＷ（登録商標）」ジェネレータとして市販されているものがある。この装置は、呼吸疾患症候群を治療する際に呼吸を容易にし、信頼できるＣＰＡＰを提供するものとして知られている。このように呼吸を容易にすることは、患者が回復する時間を短縮するばかりでなく、集中治療に於ける医療コストを低減する上でも有効である。

患者に供給された新鮮なガスの一部を排気通路に直接排出するようなジェットバイパス現象が呼吸の労力を軽減する上で重要であることが認識されている。

本出願人は、少なくともある応用に於いて、このような装置をさらに改善することが可能であることに思い至った。

ある１つの面に於いて、本発明は、呼吸通路と、該呼吸通路から結合部を介して延出する排気通路と、使用時には前記呼吸通路に正圧を維持するように、前記呼吸通路にガスを導入するべく配置されたガス入口通路とを、互いに連通する関係をもって備える呼吸装置であって、前記ガス入口通路が前記呼吸通路に前記ガスを導入する部分に於ける前記ガス入口通路の軸線が、前記呼吸通路の軸線に対して横方向にオフセットしていることを特徴とする呼吸装置を提供する。

このように、本発明は、前記ガス入口通路の軸線が、前記呼吸通路の軸線に対して横方向にオフセットしているようなＣＰＡＰ型呼吸補助装置を提供する。このようなオフセットを設けることにより、呼吸サイクルに於いて呼吸通路に於ける圧力の変動を抑制することができる。これは、呼吸に要する労力を低減し、患者の回復を促進する上で有効であることが確認されている。

さらに、設定されるべき横方向のオフセットは、あらかじめ予測されたジェットバイパスを提供するように設定されている。特に、空気の通路に対して一定の正圧を維持することが、多くの場合、呼吸を補助する上で最も適当であるが、場合によっては、吸気期間に於いて特に圧力を増大させることが有益であることが見いだされた。これは、特に患者が肺を適切に膨張させることができないような重篤な場合に於いて特に好適である。圧力を増大させることにより、肺胞動員を促進することができる。吸気圧力の増大は、バイパスの度合いを適切に定めることにより達成することができる。

上記したように、所要のバイパス効果は、ガス入口通路を呼吸通路の軸線に対してオフセットさせることにより達成できるが、さらにそのようなオフセットをシミュレートすることによっても同様の効果を達成することができる。即ち、呼吸通路の断面積が変化し、ガスの入口が、呼吸通路の狭い部分の中心軸に対してオフセットしていれば、ガス入口が呼吸管の主軸線に対してオフセットしている必要がない。狭い部分は、例えば部分的なバッフルのような呼吸通路のごく一部に設けられたものであってよい。

このように、或る好適実施例に於いては、前記呼吸通路が概ね一定の断面積を有し、前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の主軸線に対して横方向にオフセットする
呼吸通路は、任意の断面形状を有するものであって良く、例えば３角形或いは長円形断面形状を有するものであって良い。或いは、概ね円形の断面形状を有するものであって良い。同様に、排気通路も、３角形、長円形或いは円形等の任意の断面形状を有するものであって良く、呼吸通路と同様の断面形状を有する必要はない。

ガス入口通路は、少なくとも呼吸通路内に部分的に突入する個別の管を含むものであって良い。好ましくは、ガス入口通路は、呼吸通路内に向けて開かれている。即ち、ガス入口通路の口が、装置の壁に設けられていて良い。最も好ましくは、前記ガス入口通路が、前記呼吸通路と前記排気通路との間の前記結合部に向けて、その外側から開かれている。

好ましくは、前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の軸線に対して、或いはその最も狭い部分の軸線に対して、前記排気通路に向けて前記横方向にオフセットしている。これにより、ガス入口通路から送り出される新鮮な空気のジェットが、少なくとも部分的に、呼吸通路と排気通路との間の結合部の内縁のエルボーに、或いは狭い部分の下縁部に向けられる。エルボー或いは他の流れ狭窄手段は、空気のジェットを、呼吸通路と排気通路との間で分配し、所要のバイパスを実現する。

ガス入口通路は、呼吸通路に対して平行であって良い。しかしながら、ガス入口通路が、呼吸通路の軸線に対して、排気通路から離反する向きに約５度程度の小さい角度をもって傾斜しているのがより好ましい。これにより、多少性能が向上することが確認された。

実際、ガス入口通路の傾斜は、横方向のオフセットほどは顕著でないとしても、バイパスの度合いに影響を及ぼし、傾斜角を適切に定めれば、ガス入口通路が横方向にオフセットしていなくとも、有用な程度にバイパスを実現し得ることが確認された。このような観点から、本発明は、呼吸通路と、該呼吸通路から結合部を介して延出する排気通路と、使用時には前記呼吸通路に正圧を維持するように、前記呼吸通路にガスを導入するべく配置されたガス入口通路とを、互いに連通する関係をもって備える呼吸装置であって、前記ガス入口通路の軸線が、前記呼吸通路の軸線に対して傾斜していることを特徴とする呼吸装置を提供する。

本発明の先に述べた特徴によれば、前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の軸線に対して、前記呼吸通路と前記排気通路との間の前記結合部に於いて横方向にオフセットし、或いはその最も狭い部分の軸線に対して横方向にオフセットしていると良い。

明らかに、横方向のオフセットの度合いは、流れの分配比に影響を及ぼし、従って、バイパスの度合いに対して影響を及ぼす。本発明の実施例に於いては、オフセットを、排気通路から離反する方向に設けることも考えられるが、そのためには、ガス入口通路の傾斜を相当大きくしなければならず、これは他の理由から好ましくない。

上記したように、呼吸通路或いはその最も狭い部分に対するガス入口通路のオフセット及び傾斜は、使用時に於けるオフセットの度合いに影響を及ぼす。これは、呼吸通路に於ける圧力分布に対して様々に有益な効果を発揮する。一般に、特定の圧力分布が、広範囲の患者に適合している。しかしながら、場合によっては、バイパスの度合いを変更し、圧力分布を変更し得るのが望ましいことが見出された。或る実施例では、異なるオフセット量及び又は異なる傾斜角を有する２つ以上のガス入口通路が設けられる。医師は、所望の使用方法を採用する際に、どのガス入口通路を用いるべきか選択することができる。

或いは、或る実施例では、可動式ガス入口通路が用いられる。この場合、ガス入口通路のオフセット量及び傾斜角のいずれかのみを変更したり、或いはその両者を変更し得るように構成することができる。或る実施例では、ガス入口通路は、装置本体に枢着され、両者間がフレキシブルなスリーブなどで気密に接続される。別の実施例では、ガス入口通路は、装置本体に摺動可能に接続され、やはりシール、ガスケットなどにより気密性が確保される。

本発明のいずれの実施例に於いても、ガス入口通路が、前記呼吸通路又は前記排気通路のいずれよりも小さい断面積、例えば１／４以下の断面積を有するのが望ましい。通路が円形である実施例に於いては、その比が、例えば１．４ｍｍ対５ｍｍとされる。

本発明の或る実施例では、前記呼吸通路及び前記排気通路がいずれも直線的であって、好ましくは９０度以上の角度をもって互いに合流する。

本発明の呼吸装置は、患者の顔に直接装着するべく適合されているものであって良い。例えば、患者の鼻孔に挿入されるべき一対の呼吸管を備えるものであって良い。実際、呼吸装置が子供用である場合には、患者の鼻腔が呼吸通路の一部をなすと考えることができる。或いは、呼吸装置は、患者の顔に装着されるべきマスクに接続するべく適合されているものであって良い。マスクは、患者の鼻及び口を覆い、かつ呼吸通路に連通する。

或る実施例では、長寸の管が排気通路に連通するように設けられる。これは本発明の作動にとって必須ではないが、騒音を低減することが見出された。

以下に、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１に示された呼吸装置は、互いに連通する呼吸通路２及び排気通路４を有する。呼吸通路２の遊端部は、患者とのインターフェイスとなるべきフェイスマスク、鼻孔に挿入される呼吸管その他のデバイスに接続される。

排気通路４は、図示されない管により大気に向けて開かれている。これは、呼吸通路に対して斜めに合流し、結合部の内側に角部６を形成する。

ガス入口通路８は、排気通路４との結合部に於いて呼吸通路２に向けてガスを導入するように、呼吸装置に結合されている。ガス入口通路８が呼吸通路２にガスを導入するべき部分８ａに於いて、ガス入口通路８の軸線１２と呼吸通路２の軸線１４との間にオフセットが設けられている。

ガス入口通路８及び呼吸通路２のそれぞれの軸線１２、１４は、互いに平行をなしていない。なぜなら、一方の軸線１２が角度Ａをもって傾斜しているからである。さらに、ガス入口通路８の直径すなわち断面積が、呼吸通路２或いは排気通路４よりも実質的に小さく定められている。

図２Ａ〜２Ｃは、図１に示された装置の動作を模式的に表している。まず、図２Ａは患者の吐気時に於ける新鮮なガスの流れのパターンを示す。ガス入口及び呼吸通路８，２の軸線１２，１４間のオフセットのために、ガス入口通路付近８からの新鮮なガスのジェット１６が、呼吸通路と排気通路との間の結合部に於ける角部６に衝当する。そのため、ジェット１８の一部が、呼吸通路２をバイパスし、排気通路４に向けて真っ直ぐに流れる。バイパスの量は、呼吸通路２に於いて反転し、排気通路４に向けて流れる部分による寄与を受ける。この流れは、患者が吐き出すガスと合流し、ジェット１６を下向きに変向させ、それだけ大きな運動量のガスを角部６に衝当させる。

バイパスの効果は、呼吸通路２に於ける圧力を低減させ、バイパスを設けない場合に比較して患者が息を吐く際に必要となる労力を低減することにある。

図２Ｂは、患者の吐気期間と吸気期間との間の過渡的な状態であるゼロ呼吸時に於ける新鮮なガスの流れのパターンを示す。ジェット１６が、吐気により変向されないことから、ジェット１８のバイパスが大幅に減少していることがわかる。しかしながら、オフセット１０及びループバック新鮮ガス流れ２０から、依然として多少のバイパスが存在することを示している。新鮮なガスは、吐き出される空気の圧力に対して抗することがなく、そのバイパスされる部分が小さいことから、新鮮なガスのループ２０が、図２Ａに示された吐気時よりも大きいことがわかる。

最後に、図２Ｃは患者の吸気時に於ける新鮮なガスの流れのパターンを示す。この期間に於いては、バイパスの度合いは同様に低いが、患者の肺の内部に形成される低気圧が新鮮なガスの流れの大部分を吸い込むことになることから、完全にバイパスがなくなったわけではない。図示されているように、それ自体に向けてループバックし、排気通路４を流れる新鮮なガスの流れ２０が依然として存在する。患者の必要に応じて、ループした流れは、外気からの新鮮なガスの補給を増強するために反転させることができる。

図３は、本発明に基づく呼吸ジェネレータ２２をテストするための実験装置を模式的に示している。呼吸ジェネレータ２２は、互いに直交する呼吸通路２及び排気通路４を有する。両チャネルは５ｍｍの内径を有する。内径１．４ｍｍのガス入口通路８が、その中心軸線が呼吸通路の軸線に対して１．５ｍｍオフセットするように呼吸通路の端部に設けられている。呼吸通路２は、管により図示されないアクチュエータにより駆動されるピストンを含む肺シミュレータ２６に接続されている。アクチュエータは、患者の吸気パターンを再現するようにコンピュータにより制御される。肺シミュレータ２６の入口に於いて、パソコンに接続された圧力トランスデューサに向けて圧力フィードライン２８が接続され、圧力を測定しかつ記録し得るようにしてある。この圧力フィードラインは、ガス入口チャンネル８の端部から７ｃｍ下流側に設けられている。

人工的な肺は、３０mlの換気量を有し、吐気に対する吸気量が３：７となるように設定されており、これは子供の典型的な特性をシミュレートするものである。ガス入口通路８は、３７℃の新鮮な空気の源に接続される。第１の実験に於いては、新鮮なガスの流量は毎分８リットルに設定された。圧力トランスデューサにより記録された圧力が図４のグラフに於いて線Ａにより示されている。

同一条件に於いて、毎分８リットルの新鮮なガスの流れについて、出願人の「ＩＮＦＡＮＴ ＦＬＯＷ（登録商標）」ジェネレータを用いて再現実験を行った。但し、圧力はジェネレータ圧力部に於いて測定され、これは０．２５cm水柱圧差のみを考慮する。実験の結果が図４の線Ｂにより表されている。これから、与えられた流量についてより高い空気通路圧力を達成し得るが、呼吸サイクルに於ける圧力の変動が本発明により一層低減していることが示されている。

新鮮なガスの流量を毎分６リットル及び１４リットルに設定して繰り返し実験を行い、それらの結果が図５の線Ｃ及びＤに示されている。図５はまた、毎分８リットルの流量について得られた結果をも線Ａにより示している。このグラフに示されるように、毎分６リットル及び８リットルの場合には、ほとんど無視し得る程度の圧力変動があるのみである。毎分１４リットルの場合には、負の変動が見られた。すなわち、吸気時には圧力が増大し、吐気時には圧力が減少している。これは、軽度の呼吸補助作用を発揮し、呼吸が困難である患者にとっては極めて有益なものとなり得る。

本発明のさらに別の実施例が図６に模式的に示されている。この実施例に於いては、２つの別個の入口通路８ｂ、８ｃが設けられている。第１の入口８ｂは、呼吸通路２の軸線の下側にオフセットして設けられ、所定量のオフセットが実現されている。第２の入口８ｃは、同量のオフセットを伴い、しかも呼吸通路２の軸線に対して傾斜している。これは、例えばより多量の新鮮ガスフローが必要であるような場合に必要となるより多量のバイパスを実現することができる。使用時に、医師等は、必要に応じて入口通路８ｂ、８ｃのいずれを用いるべきかを選択する。これは、ガス供給管を所望の入口通路に接続したり、バルブを用いることにより達成することができる。

本発明のさらに別の実施例が図７に示されている。この実施例に於いて、ガス入口通路８が、ゴムのスリーブ３０を貫通するように延在している。図示されない呼吸装置の内部に於いて、ガス入口通路８が本体に対して枢着されている。これにより、ガス入口通路を、所望のバイパスを達成するように上下に傾斜させることが可能となる。入口８を所望の傾斜角に固定するためにねじなどを用いることができる。

図８はさらに別の実施例を示す。この実施例に於いては、ガス入口通路８が装置の隅部に設けられた凹部３４に受容されたブロック３２に接続されている。ガス入口通路８は、新鮮なガスを呼吸通路に提供するために、装置の内部に向けて開かれたブロック内の内部通路に連通している。ブロック３２は凹部３４の側壁に対して概ね気密に結合される。ブロック３２の運動を阻止するためにストッパを設けることができる。ブロック３４の上面には、その移動を容易にするために突部３６が設けられている。

本発明の呼吸装置のさらに別の実施例が図９Ａから９Ｅに示されている。この実施例に於いては、呼吸通路２が、立面図９Ｃ、９Ｄにより示されるような概ね三角形の断面を有する。呼吸通路２及び排気通路４は互いに連通している。前記実施例と同様に、ガス入口通路８が、呼吸通路２が排気通路４に結合される部分に於いて呼吸通路２に向けてガスを導入するように装置に接続されている。前記実施例と同様に、ガスを導入するガス入口通路８の部分８ａに於いて、ガス入口通路８と呼吸通路２の軸線との間にオフセット１０が設けられている。

前記実施例とは異なり、図９Ａの側面図に示されるように、呼吸通路２が排気通路４に対して直交している。排気通路４は図９Ｅの底面図に示されるように概ね円形の断面を有する。したがって排気通路４は呼吸通路２とは異なる断面形状を有する。最後に図１０Ａから１０Ｅは呼吸装置のさらに別の実施例を示す。この実施例に於いては呼吸通路２は断面図１０Ｃ、１０Ｄにより示されるように概ね長円形の断面を有する。やはり、図１０Ａの側面図に示されるように、呼吸通路２は排気通路４に対して直交している。排気通路４は概ね長円形の断面を有し、したがって図１０Ｅの底面図に示されるように呼吸通路２と同様の断面形状を有する。

以上、本発明を特定の実施例について説明したが、本発明はこれに限らず、当業者であれば、本発明の記述から、本発明の概念から逸脱することなく様々な実施形態に思い至り得るであろう。例えば、吸気期間に於いて、ガス入口通路及び呼吸通路の軸線間のオフセットを増大させることにより、それだけ少量のバイパスが実現されるようにし、空気通路に於ける圧力を意図的に増大させるように構成することもできる。このような装置は、肺胞動員を促進するように、吸気期間に於ける圧力を増大させることから、重度の呼吸疾患症候群を示す患者に対して有効である。

さらに呼吸通路は図示されているような一定断面を有するものでなくても良い。例えばバッフル、段部その他の突部のように断面積が局部的に減少しているものであってもよい。そのような場合には、ガス入口通路の軸線が呼吸通路の主軸線に対してオフセットしていなくても、断面積の減少の具合により決定される有効流体軸線に対してオフセットしていれば良い。

本発明に基づく呼吸装置の模式的断面図である。 呼吸サイクルの間の呼吸装置に於ける空気流を示す模式的流れ図である。 呼吸サイクルの間の呼吸装置に於ける空気流を示す模式的流れ図である。 呼吸サイクルの間の呼吸装置に於ける空気流を示す模式的流れ図である。 本発明の実施例をテストするために用いられたテスト装置を示すダイヤグラム図である。 比較のために同一条件下に於いてテストされた本発明の実施例及び従来例についての圧力対時間グラフである。 ３つの異なるガス入口圧についての圧力対時間グラフである。 本発明の異なる実施例を示す模式的斜視図である。 本発明の異なる実施例を示す模式的斜視図である。 本発明の異なる実施例を示す模式的斜視図である。 本発明に基づく呼吸装置の異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の更に異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の更に異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の更に異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の更に異なる実施例を示す立面図である。 本発明に基づく呼吸装置の更に異なる実施例を示す立面図である。

Claims (17)

1. 呼吸通路と、該呼吸通路から結合部を介して延出する排気通路と、使用時には前記呼吸通路に正圧を維持するように、前記呼吸通路にガスを導入するべく配置されたガス入口通路とを、互いに連通する関係をもって備える呼吸装置であって、
   前記ガス入口通路が前記呼吸通路に前記ガスを導入する部分に於ける前記ガス入口通路の軸線が、前記呼吸通路の軸線に対して横方向にオフセットしていることを特徴とする呼吸装置。
2. 呼吸通路と、該呼吸通路から結合部を介して延出する排気通路と、使用時には前記呼吸通路に正圧を維持するように、前記呼吸通路にガスを導入するべく配置されたガス入口通路とを、互いに連通する関係をもって備える呼吸装置であって、
   前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の最も狭い部分の軸線から、前記呼吸通路に前記ガスを導入する部分に於ける前記ガス入口通路の軸線が、前記呼吸通路の軸線に対して横方向にオフセットしていることを特徴とする呼吸装置。
3. 前記呼吸通路が概ね一定の断面積を有し、前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の主軸線に対して横方向にオフセットすることを特徴とする請求項２に記載の呼吸装置。
4. 前記呼吸通路が、概ね円形の断面を有することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
5. 前記ガス入口通路が、前記呼吸通路に向けて開かれていることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
6. 前記ガス入口通路が、前記呼吸通路と前記排気通路との間の前記結合部に向けて、その外側から開かれていることを特徴とする請求項５に記載の呼吸装置。
7. 前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の軸線に対して、或いはその最も狭い部分の軸線に対して、前記排気通路に向けて前記横方向にオフセットしていることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
8. 前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の軸線に対して、前記排気通路から離反する向きに傾斜していることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
9. 呼吸通路と、該呼吸通路から結合部を介して延出する排気通路と、使用時には前記呼吸通路に正圧を維持するように、前記呼吸通路にガスを導入するべく配置されたガス入口通路とを、互いに連通する関係をもって備える呼吸装置であって、
   前記ガス入口通路の軸線が、前記呼吸通路の軸線に対して傾斜していることを特徴とする呼吸装置。
10. 前記ガス入口通路が、前記呼吸通路の軸線に対して、前記呼吸通路と前記排気通路との間の前記結合部に於いて横方向にオフセットし、或いはその最も狭い部分の軸線に対して横方向にオフセットしていることを特徴とする請求項９に記載の呼吸装置。
11. 異なるオフセット量及び又は異なる傾斜角を有する２つ以上のガス入口通路を有することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
12. 可動式ガス入口通路を有することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
13. 前記ガス入口通路が、前記呼吸通路又は前記排気通路よりも狭いことを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
14. 前記呼吸通路及び前記排気通路がいずれも直線的であって、９０度以上の角度をもって互いに合流することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
15. 患者の顔に直接装着するべく適合されていることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
16. マスクに接続するべく適合されていることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
17. 前記排気通路に連通する長寸の管を更に有することを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の呼吸装置。
    
    

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