JP2015181894A - 呼吸補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】患者の呼吸負担を軽減し、かつ、装置の汚染を低減する。【解決手段】呼吸補助装置１は、気体供給源１０から吸気経路１１を介して接続部１２まで気体を案内する。吸気経路１１には、気体供給源１０の気体を接続部１２側に通過させると同時に、鼻又は口から排出される呼気が気体供給源側１０に流入することを抑止する逆止弁６０を配置する。なお、吸気経路１１において逆止弁６０よりも接続部１２側に呼気弁１５を配置して、呼気時に呼気弁１５を開放して呼気を吸気経路１１から排出することが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、呼吸補助装置に関する。

睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ）は、睡眠中に気道の筋肉が弛緩して舌根部や軟口蓋が下がり、気道を閉塞することによって生じる。この種の患者に対しては、気道に陽圧（正圧）を印加する送風機（ブロア）を備えた呼吸補助装置が利用される（非特許文献１参照）。呼吸補助装置は、送風機から供給される圧縮空気を吸気として患者の気道に送り込む。この際、気道の乾燥を抑制するために圧縮空気を吸気経路で加湿してから患者に供給することも行われている。

吸気経路における患者から近い部位には複数の通気孔が形成される。患者からの呼気は、圧縮空気の流入に抗して吐き出され、この通気孔を介して排出される。

株式会社メトラン、［online］、製品情報＞ジャスミン、［平成２６年１月２７日検索］、インターネット（ＵＲＬ：http://www.metran.co.jp/products/products2/190.html）

近年、呼吸補助装置は小型化の傾向にあり、それに伴って吸気経路が短縮される可能性がある。本発明者らの未公知の研究では、吸気経路が短くなると、吸気経路の容量が少なくなるため、呼気が吸気経路を経て送風機まで逆流する可能性があった。結果、患者にとって呼気抵抗が大きくなり、嫌悪感を生じさせやすいという問題があった。

更に患者の呼気が送風機まで逆流すると、ブロアが呼気で汚染されるという問題があった。

また、吸気経路には呼気排出用の通気孔が形成されているが、送風機からの吸気用の圧縮空気も、この通気孔から常に漏れ出している。例えば送風機から毎分８０リッターの圧縮空気を供給しても、その内の３０リッター程度は通気孔から排出されてしまう。結果、送風機の電力が無駄に消費されているという問題もあった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、気体供給源からの吸気経路が短い場合であっても、気体供給源の汚染を低減し、かつ、患者の呼気負担を低減させることが可能な呼吸補助装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する呼吸補助装置は、気体を供給する気体供給源と、鼻又は口に接続されて前記気体を供給する接続部と、前記気体供給源と前記接続部を連通して前記気体を案内する吸気経路と、前記吸気経路に設けられ、前記気体供給源の前記気体を前記接続部側に通過させると同時に、前記鼻又は口から前記接続部を介して排出される呼気が前記気体供給源側に流入することを抑止する逆止機構と、前記吸気経路を構成する経路構成部材において前記逆止機構よりも前記接続部側に形成されて前記呼気を排出する通気孔と、を備えることを特徴とする。

上記呼吸補助装置において、前記逆止機構は、前記呼気の圧力又は流れを利用して機械的に動作する逆止弁であることを特徴とする。

上記呼吸補助装置において、前記逆止機構は、前記呼気を検知して得られる電気信号を利用して動作する動作弁であることを特徴とする。

上記呼吸補助装置には、更に前記通気孔を開閉する呼気弁が設けられ、前記呼気弁は、吸気時には前記通気孔を閉じると共に、呼気時には前記通気孔を開くことを特徴とする。

上記呼吸補助装置には、前記呼気を検出する呼気センサが配置され、前記呼気センサの呼気検知によって前記呼気弁を開閉することを特徴とする。

上記呼吸補助装置において、前記呼気センサは、前記経路構成部材において前記逆止機構よりも前記接続部側に配置されることを特徴とする。

上記呼吸補助装置において、前記呼気センサは気圧計であることを特徴とする。

上記呼吸補助装置において、前記吸気経路における前記気体供給源と前記逆止機構の間には、前記気体供給源の気体を放出する排気孔が形成されることを特徴とする。

上記呼吸補助装置には、更に前記排気孔を開閉する排気弁が設けられ、前記排気弁は、吸気時には前記排気孔を閉じると共に、呼気時には前記排気孔を開くことを特徴とする。

上記呼吸補助装置は、前記気体供給源と前記接続部の間の前記吸気経路の長さが５００ｍｍ以下となることを特徴とする。

上記呼吸補助装置は、前記逆止弁と前記接続部の間の前記吸気経路の長さが３００ｍｍ以下となることを特徴とする。

上記呼吸補助装置において、前記気体供給源が送風機であり、該送風機が人体に固定されることを特徴とする。

上記呼吸補助装置は、前記送風機が頭部に固定されることを特徴とする。

上記呼吸補助装置は、前記経路構成部材において前記逆止機構よりも前記気体供給源側に、前記気体を加湿する加湿装置が配置されることを特徴とする。

本発明によれば、患者の呼吸負担を軽減し、装置の汚染を低減するという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施形態に係る呼吸補助装置の断面図である。 同呼吸補助装置の側面図である。 制御ユニットのハード構成を示すブロック図である。 制御ユニットの機能構成を示す概略図である。 チャンバー部分の断面図であり、（Ａ）は呼気弁の開放時を示し、（Ｂ）は呼気弁の閉鎖時を示す。 呼吸補助装置の使用状態図である。 モーメントを説明する呼吸補助装置の使用状態図である。 本実施形態の他の例に係る呼吸補助装置を示す使用状態図である。 本実施形態の他の例に係る呼吸補助装置を示す使用状態図である。 本実施形態の他の例に係る呼吸補助装置のチャンバー部分の断面図であり、（Ａ）は呼気弁の開放時を示し、（Ｂ）は呼気弁の閉鎖時を示す。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る呼吸補助装置１について詳細に説明する。図１は、呼吸補助装置１の断面図であり、図２は側面図である。図３は、制御ユニット１６のハード構成を示すブロック図である。図４は、制御ユニット１６の機能構成を示す概略図である。図５は、吸気経路を構成するチャンバー１１部分の断面図であり、図５（Ａ）は呼気弁１５の開放時を示し、図５（Ｂ）は呼気弁１５の閉鎖時を示す。図６は、呼吸補助装置１の使用状態図である。なお、各図において、一部の構成や、断面を示すハッチング等を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、各図において、部材の大きさを適宜誇張して表現する。

図１に示される呼吸補助装置１は、気道に陽圧を作り出すためのものであり、呼吸障害の患者が利用する。この呼吸補助装置１は、いわゆるプロングタイプである。具体的に、呼吸補助装置１は、気体供給源となる送風機１０と、吸気経路の一部を構成するチャンバー１１と、人体への接続部となる一対のプロング１２と、呼気を検出する呼気センサとして機能する気圧計１３と、逆止弁６０と、下流側加湿器７０と、上流側加湿器８０と、流量計１４と、呼気弁１５と、制御ユニット１６と、ケース１７を備えている。なお、ここでは人体の鼻に接続されるプロングタイプを例示しているが、口に接続されるマスクタイプの構造であっても良い。

送風機１０は、チャンバー１１を介して一対のプロング１２に繋がる。この送風機１０は、一対のプロング１２を介して利用者の鼻腔（気道）に空気を送り出す。これにより、送風機１０は、気道に陽圧を作り出す。送風機１０は、筐体２１の内部に羽根車やモーターＭが内蔵されている（図示省略）。

図２に示されるように、筐体２１は、樹脂で成型された送風機１０の本体であり、外観形状が略円錐台の上部２１ａと、外形形状が略円柱の下部２１ｂと、この下部２１ｂから側方に延出した吐出管２１ｃと、から構成される。上部２１ａは、上方に向けて滑らかに湾曲している。そして、上部２１ａは、上端に円形の吸気口２６を有している。吐出管２１ｃは、先端に吐出口２７を有している。送風機１０は、吸気口２６から空気を取り込み、吐出口２７から空気を送り出す。なお、空気に限定されず、薬品を混合した空気や、酸素などその他の気体であってもよい。

吸気口２６の上流側（吸気側）、即ちケース１７と吸気口２６の間には、上流側加湿器８０が配置される。上流側加湿器８０は、送風機１０に取り込まれる気体を、当該送風機１０の上流側で、当該送風機１０内を結露させない程度に加湿する。具体的に、上流側加湿器８０は、加湿用の水を収容する容器８１と、送風機１０の上流に配置され容器８１から供給された水を蒸発させる透水性部材８２などを備える。この上流側加湿器８０は、ケース１７に固定された一体型のものであってもよいし、加湿用の水を収容する容器８１がケース１７とは別に設けられて配管によって透水性部材８２に供給される構造であってもよい。なお、上流側加湿器８０の詳細は、例えば特許第４７７１７１１号公報の加湿器を参照されたい。

図１に戻って、チャンバー１１は、送風機１０から送り出された空気（吸気）の経路となる。このチャンバー１１には、プロング１２が取り付けられる一対の通気孔１１ａと、呼気弁１５によって開閉される通気孔１１ｂと、送風機１０の吐出口２７が接続される接続口１１ｃと、が形成されている。一対のプロング１２は、利用者の鼻に挿入されるノズルであり、チャンバー１１の通気孔１１ａに着脱可能に取り付けられる。これにより、一対のプロング１２は、送風機１０から送り出された空気を吸気として利用者の鼻腔に導く。また、一対のプロング１２は、利用者の呼気をチャンバー１１に導く。チャンバー１１によって構成される吸気経路の距離、即ち送風機１０の吐出口２７からプロング１２までの距離は５００ｍｍ以内が好ましく、望ましくは３１０ｍｍ以内とする。ここでは５０ｍｍ以内で約３０ｍｍ程度となっている。

下流側加湿器７０は送風機１０の吐出口２７に接続され、吐出口２７から送り出された気体を、送風機１０の下流側で、利用者の気道を乾燥させない程度（結露させる程度）に加湿する。具体的に、下流側加湿器７０は、ケース１７の脇に固定配置されて加湿用の水を収容する容器７１と、チャンバー１１内において吐出口２７の下流に配置され、容器７１から供給された水を蒸発させる透水性部材７２などを備えている。この下流側加湿器７０は、ケース１７に固定された一体型のものであってもよいし、加湿用の水を収容する容器７１がケース１７とは離れた場所に設けられて配管で供給される別体型であってもよい。また、上流側加湿器８０と下流側加湿器７０の水容器８１、７１を共通化することもできる。下流側加湿器７０の詳細は、例えば特許第４７７１７１１号公報の加湿器を参照されたい。

逆止弁６０は、本発明における逆止機構を構成しており、チャンバー１１において下流側加湿器７０よりも下流側に配置され、下流側加湿器７０を通過した気体をプロング１２側に案内する。一方、プロング１２からチャンバー１１に吐き出された呼気が逆止弁６０側に流れ込もうとすると、その流れを阻止する。具体的に逆止弁６０は、送風機１０からチャンバー１１への気体の流れを正方向とした場合、その気体の流れ方向が逆転すると機械的に流れを阻止するパッシブ構造となっている。即ち、逆止弁６０は、呼気の圧力（呼気と供給気体の圧力差）又は呼気の流れを物理的に利用して、機械的に動作することになる。逆止弁６０からプロング１２までの吸気経路の距離は３００ｍｍ以下が好ましく、望ましくは１００ｍｍ以下とし、更に望ましくは５０ｍｍ以下とする。ここでは２０ｍｍ程度となっている。なお、ここでは呼気で機械的に動作する逆止弁を例示しているが、気圧計１３等の呼気を検出するセンサを利用し、その電気信号によって電気的に動作する動作弁などを用いることもできる。動作弁としては、例えば電磁弁を用いてもよく、後述する呼気弁と同様のピエゾ素子を利用しても良い。

気圧計１３は、チャンバー１１内において逆止弁６０よりも下流側に配置される。この気圧計１３は、チャンバー１１内の気圧を計測し、計測結果を信号にして制御ユニット１６に出力する。流量計１４は、逆止弁６０よりも上流側、具体的には送風機１０の吐出管２１ｃ内に配置される。この流量計１４は、送風機１０から送り出される空気の流量を計測し、計測結果を信号にして制御ユニット１６に出力する。

呼気弁１５は、チャンバー１１に形成された通気孔１１ｂを塞ぐように、当該チャンバー１１内に配置される。この呼気弁１５は、所定のタイミングで通気孔１１ｂを開放してチャンバー１１内に導かれた呼気を大気に放出し、それ以外の時は通気孔１１ｂを塞ぐことで送風機１０からの空気（吸気）の流出を防止する。

この呼気弁１５は、電圧の印加量に応じて変位するピエゾ素子（圧電素子）３３を金属板３４に積層したモノモルフ（ユニモルフ）構造であって、かつ、片持ち梁（カンチレバー）構造の弁である。このため、呼気弁１５は、ピエゾ素子３３が反ったり延びたりするように変位することで開閉する。すなわち、呼気弁１５は、ピエゾ素子３３が、チャンバー１１の内面に対して離隔し又は近接して当接するように変位することで、当該ピエゾ素子３３自体が、チャンバー１１に形成された通気孔１１ｂを開閉する。

具体的に、呼気弁１５は、図５（Ａ）に示されるように、ピエゾ素子３３に電圧が印加されていない初期状態の時に呼気経路の内側に向けて反った形状になり、チャンバー１１に形成された通気孔１１ｂを開放する。そして、呼気弁１５は、図５（Ｂ）に示されるように、ピエゾ素子３３に電圧が印加された時に延びた形状になり、チャンバー１１に形成された通気孔１１ｂを閉鎖する。なお、呼気弁１５は、例えばネジ（図示省略）などによって適宜固定されている。

ここでは、呼気弁１５としてモノモルフ構造を紹介しているが、勿論、２枚のピエゾ素子を貼り合わせたバイモルフ構造を採用することもできる。また、呼気弁１５が変位するストロークは、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。 図３に示されるように、制御ユニット１６は、ＣＰＵ３６と、第１記憶媒体３７と、第２記憶媒体３８と、バス３９と、等を備えている。

ＣＰＵ３６は、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて本制御ユニット１６の各種機能を実現する。第１記憶媒体３７は、いわゆるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）であり、ＣＰＵ３６の作業領域として使用される。第２記憶媒体３８は、いわゆるＲＯＭ（リード・オンリー・メモリー）であり、ＣＰＵ３６で実行されるプログラムを記憶する。バス３９は、ＣＰＵ３６、第１記憶媒体３７、第２記憶媒体３８等を一体的に接続して通信を行う配線となる。

図４に示されるように、制御ユニット１６は、機能構成として、センシング部４１と、呼気弁制御部４２と、流量制御部４３と、を備えている。センシング部４１は、気圧計１３のセンシングデータを常に取得して呼気弁制御部４２に伝達する。更に、このセンシング部４１は、気圧計１３及び流量計１４のセンシングデータを常に取得して流量制御部４３に伝達する。呼気弁制御部４２は、センシング部４１のセンシングデータを参照して、呼気弁１５への制御信号を、目標となる開放量に近づくように制御する。流量制御部４３は、センシング部４１のセンシングデータを参照して、送風機１０のモーターへの制御信号を、目標となる流量値に近づくように制御する。

なお、図１において、制御ユニット１６をケース１７の外に図示して理解を容易にしているが、実際には、制御ユニット１６は、ケース１７の中に収容されている。

次に、図５及び図６を用いて、呼吸補助装置１における呼気弁１５の制御例について説明する。

利用者が呼気する場合、チャンバー１１内が昇圧する。この際、逆止弁６０の機能によって送風機１０側への呼気の逆流が阻止されるので、チャンバー１１の圧力が素早く上昇する。とりわけ、逆止弁６０からプロング１２までの間のチャンバー１１（吸気経路）の容積が小さいことを有効活用し、送風機１０側へ逆流しようとする呼気を逆止弁６０で阻止することでチャンバー１１内の圧力を急上昇させる。チャンバー１１内が昇圧すると、その昇圧した値が気圧計１３によって素早くセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１６に出力される。制御ユニット１６は、センシングデータに基づいて、呼気弁１５を制御する。すなわち、制御ユニット１６は、呼気弁１５を動作させ、チャンバー１１の通気孔１１ｂを開放する（図５（Ａ）参照）。呼気は、通気孔１１ｂから放出される。この際、送風機１０のモーター２４を制御して送風機１０の流量を絞る又は停止しても良い。

呼気の放出により、チャンバー１１内が減圧する。チャンバー１１内が減圧すると、その減圧した値が気圧計１３によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１６に出力される。制御ユニット１６は、センシングデータに基づいて、呼気弁１５を制御する。すなわち、制御ユニット１６は、呼気弁１５を動作させ、通気孔１１ｂを閉鎖する（図５（Ｂ）参照）。これにより、チャンバー１１内に閉空間が形成され、吸気動作が可能になる。送風機１０の駆動を維持している場合は、自然にプロング１２側に気体が供給される。呼気時に送風機１０を停止させている場合は、このタイミングで送風機１０の駆動を開始しても良い。

利用者が吸気する場合、チャンバー１１内が減圧する。チャンバー１１内が減圧すると、その減圧した値が気圧計１３によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１６に出力される。制御ユニット１６は、センシングデータに基づいて、送風機１０のモーター２４を制御する。すなわち、制御ユニット１６は、モーター２４を駆動して、送風機１０の流量を増大させる。なお、この吸気動作の検出タイミングで、送風機１０をＯＮにすることも可能である。

送風機１０から空気が吸気として送り出されることにより、チャンバー１１内が昇圧する。チャンバー１１内が昇圧すると、その昇圧した値が気圧計１３によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１６に出力される。制御ユニット１６は、センシングデータに基づいて吸気の終了タイミングと判定し、送風機１０のモーター２４を制御する。すなわち、制御ユニット１６は、モーター２４を停止又は低速にして、送風機１０から吸気として空気が送り出されることを停止又は抑制する。以後同様に、呼気動作と吸気動作とを繰り返す。

なお、ケース１７には、送風機１０の吸気口２６に上流側加湿器８０が配置されている。この上流側加湿器８０は送風機１０の騒音を吸音する効果も期待できる。なお、この上流側加湿器８０の更に上流側に塵埃の導入を防止する多孔質部材（連続気泡のスポンジ等）が配置することが好ましい。

次に、図６及び図７を用いて、呼吸補助装置１の使用状態について説明する。

呼吸補助装置１は、一対のプロング１２を鼻腔に挿入して用いる。ケース１７は、送風機１０を収容した部分が利用者の口の上に置かれ、当該利用者の口に接触する。すなわち、送風機１０は、利用者の口に間接的に接触する。この呼吸補助装置１によれば、利用者の体の中心軸から送風機１０の重心までの距離を、従来と比較して短くすることができる。これにより、横になる利用者が寝返りを打ったり顔の向きを変えたりする場合に、送風機１０によるモーメントを小さくすることができる。また、送風機１０が口の上に置かれているので、寝返りを打ったり顔の向きを変えたりした場合に、送風機１０を顔で枕に押し付けることにならずにすむ。結果として、利用者の負担を軽減することができる。

そして、送風機１０（ケース１７の送風機１０を収容した部分）が利用者の口を押さえることになり、口を閉じたままにすることを支援できる。これにより、鼻呼吸時に望まれる口を閉じた状態となり、利用者の負担が軽減される。なお、口への接触は、直接的であっても間接的であってもよい。

本呼吸補助装置１によれば、吸気時に経路内が気密となるように呼気弁１５を閉じることができるので、吸気時において、送風機１０から供給される気体が、当該呼気弁１５から漏出する量を軽減できる。

また、この呼吸補助装置１によれば、呼気弁１５がピエゾ素子３３を有してなり、その開放量を微調整できるので、当該呼気弁１５から放出される呼気の流量が急激に変化することを防止できる。呼気弁１５がピエゾ素子３３を有してなるので応答性が速い。具体的に、呼気弁１５として電磁弁を採用する場合には、８ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ程度の時間で開閉するが、上記実施形態のように、ピエゾ素子３３を有してなる呼気弁１５の場合には、１００μｓｅｃ程度の短い時間で開閉できる。従って、呼気時において、逆止弁６０を用いてチャンバー１１内の気圧を急上昇させて気圧計１３の応答性を高め、気圧計１３の応答と略同時に呼気弁１５を開放できるので、利用者の呼気時の負担を軽減できる。

また呼気弁１５がピエゾ素子３３を有してなるので、呼気弁１５として電磁弁を採用する場合と比較して耐久時間が長く、壊れにくい。次いで、呼気弁１５がピエゾ素子３３を有してなるので、呼気弁１５として電磁弁を採用する場合などと比較して、呼吸補助装置１を小型化したり軽量化したりできる。このため、利用者などの顔に掛かる呼吸補助装置１の重力を低減でき、利用者の負担を減らすことができる。

更にこの呼吸補助装置１によれば、逆止弁６０によって呼気が下流側加湿器７０及び送風機１０側に逆流しないので、呼気による装置の汚染を抑制できる。結果、呼吸補助装置１のメンテナンス頻度を低減することが可能になる。

更にまた本呼吸補助装置１によれば、下流側加湿器７０で加湿する前に、予め上流側加湿器８０で加湿しておくことで、利用者の気道に供給される気体の加湿量を増やすことができる。これにより、送風機１０からプロング１２までの吸気経路の距離が短く、下流側加湿器７０で加湿が不十分に行うことが出来ない場合であっても、吸気の加湿を十分に行うことができる。

なお、下流側加湿器７０を設けずに、上流側加湿器８０だけで加湿して、利用者の気道を乾燥させない加湿量を実現する場合を想定すると、送風機１０内に結露が生じてしまう。従って、本呼吸補助装置１によれば、上流側加湿器８０で、送風機１０内に結露が生じない程度の加湿量にしてから、さらに、下流側加湿器７０で、利用者の気道を乾燥させない加湿量（結露させる加湿量）にすることが望ましい。このため、送風機１０内に結露が生じることはない。

この際、送風機１０に内蔵されるモーターがヒーターとして機能するので、それによっても送風機１０内に結露が生じることを防止できる。これにより、上流側加湿器８０による加湿量を増やすことができる。ひいては、送風機１０からの吸気経路が短く下流側加湿器７０による加湿量が少ない場合であっても、利用者の気道を乾燥させない加湿量にすることができる。勿論、モーターとは別に送風機１０内にヒーターを内臓させても良い。

この呼吸補助装置１は、睡眠時無呼吸症候群などの患者が在宅人工呼吸器として使用できる。医療機関における人工呼吸器としても用いることができる。その際、気体供給源として送風機ではなく酸素ボンベ等に置き換えることも可能である。

以上の本実施形態では、患者に対する接続部としてプロング１２を用い、これによって患者の鼻に気体を供給する場合を例示したが、図８に示すように、口を鼻の双方を覆うマスクを接続部とすることもできる。この場合は、マスクの外又は内部に送風機１０を配置し、送風機からマスクの内部空間までの吸気経路（チャンバー１１）の途中に逆止弁を設ける。チャンバー１１を介してマスクに気体を供給する。なお呼気弁１５はマスクの壁に配置しても良い。

更に本実施形態では、送風機１０と吸気経路を構成するチャンバー１１が一体的になっている場合を例示したが、例えば図９に示される呼吸補助装置１のように、吸気経路を構成する経路構成部材として、ジャバラ構造の管１１１を採用し、これによって送風機１０とマスク（又はプロング）を接続することもできる。このようにすると、送風機１０は患者の頭部の口以外の場所や、胸や腕に固定したり、枕元に配置したりすることができる。結果、逆止弁６０によって呼気が管１１１を介して送風機１０まで逆流することを防止できるので、送風機１０の汚染を抑制できる。

この際、逆止弁６０は、管１１１において、できる限りマスク（又はプロング）に近づけるように配置することが好ましく、両者の距離は３００ｍｍ以下が好ましく、望ましくは１００ｍｍ以下とし、より好ましくは５０ｍｍ以下とする。このように逆止弁６０とマスク（又はプロング）を近づけると、二酸化炭素を多く含む呼気が管１１１側に逆流する量が低減し、次の吸気時に患者が自らの呼気を再び吸い込んでしまうことを抑制できる。また、既に述べたように、逆止弁６０からマスクまでの容量が低減するので、呼気時の昇圧が素早くなり、気圧計１３による呼気の検知時間を短縮できる。結果、マスクの壁に配置される呼気弁１５を素早く開放することができる。

また図１０に示すように、更に本実施形態の応用として、吸気経路において、送風機１０と逆止機構（逆止弁６０）の間に排気孔９１ｂ及び排気弁９５を備えることが好ましい。排気弁９５は、排気孔９１ｂを塞ぐように吸気経路内に配置される。図１０（Ａ）に示すように、排気弁９５は、呼気のタイミングで排気孔９１ｂを開放して、送風機１０から供給される空気を逃がす。図１０（Ｂ）のように、吸気のタイミングで通気孔１１ｂを塞ぐことで送風機１０からの全ての空気（吸気）をプロング１２側に流す。

このようにすると、図１０（Ａ）の呼気中に、逆止弁６０が呼気の逆流を阻止している間、送風機１０をＯＮにしたままの状態でも、上流側の吸気経路の内圧上昇を低減できる。そして、送風機１０がＯＮのまま排気弁９５を閉じれば、図１０（Ｂ）の吸気時に、素早く空気をプロング１２に供給できる。更に、送風機１０の流量の変動量を小さくすることができるので、モーター音の増減も抑制できる。この際、本例のように、排気孔９１ｂ及び排気弁９５を、下流側加湿器７０よりも上流側（送風機１０側）に配置しておき、加湿前の空気を大気に逃がすことが望ましく、下流側加湿器７０の水分の浪費を防止できる。

なお、排気弁９５は、呼気弁１５と同じタイミングで開閉すれば良いことから、気圧計１３による呼気検知を利用してコントローラで制御すればよい。呼気弁１５と排気弁９５を一体化して、通気孔１１ｂと排気孔９１ｂを一つの弁で同時に開閉することも可能である。更にまた、排気孔９１ｂに排気弁９５を設けずに常に開放しておくことも可能であり、排気孔９１ｂから漏れだす分だけ送風機１０の流量を増やせば良い。特に図示しないが、通気孔１１ｂと排気孔９１ｂを接近させておき、通気孔１１ｂから呼気が放出される時には、呼気の流れにつられるようにして、排気孔９１ｂの排気抵抗が小さくなるようにし、通気孔１１ｂから呼気が放出されない時は、排気孔９１ｂの排気抵抗が大きくなるようにすることも好ましい。

また上記実施形態において、気体供給源として、羽根車を有する送風機１０を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばマイクロポンプ等を備えるようにしてもよい。マイクロポンプは、圧電素子が固定されたダイヤフラムを採用するポンプであり、ダイヤフラムの振動によって空気を圧送することが出来る。

更に上記実施形態では、呼気を検出するセンサとして気圧計を例示したが、呼気の流れを検知するフローセンサを用いることもでき、その他のセンサを用いることも可能である。

また更に上記実施形態では、通気孔１１ｂに呼気弁１５が配置される場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、通気孔１１ｂを常時開放しておくことも可能である。呼気時において、送風機１０から供給される空気が通気孔１１ｂから逃げてしまう分だけ、送風機１０の流量を高めておけば良い。

本発明は、上記各実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

すなわち、上記各実施形態において、各構成の位置、大きさ（寸法）、形状、材質、向き、数量は適宜変更できる。

１ 呼吸補助装置
１０ 送風機
１１ チャンバー（経路）
１２ プロング
１３ 気圧計
１５ 呼気弁
６０ 逆止弁
７０ 下流側加湿器
８０ 上流側加湿器

Claims (14)

1. 気体を供給する気体供給源と、
   鼻又は口に接続されて前記気体を供給する接続部と、
   前記気体供給源と前記接続部を連通して前記気体を案内する吸気経路と、
   前記吸気経路に設けられ、前記気体供給源の前記気体を前記接続部側に通過させると同時に、前記鼻又は口から前記接続部を介して排出される呼気が前記気体供給源側に流入することを抑止する逆止機構と、
   前記吸気経路を構成する経路構成部材において前記逆止機構よりも前記接続部側に形成されて前記呼気を排出する通気孔と、
   を備えることを特徴とする呼吸補助装置。
2. 前記逆止機構は、前記呼気の圧力又は流れを利用して機械的に動作する逆止弁であることを特徴とする、
   請求項１に記載の呼吸補助装置。
3. 前記逆止機構は、前記呼気を検知して得られる電気信号を利用して動作する動作弁であることを特徴とする、
   請求項１に記載の呼吸補助装置。
4. 更に前記通気孔を開閉する呼気弁が設けられ、
   前記呼気弁は、吸気時には前記通気孔を閉じると共に、呼気時には前記通気孔を開くことを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の呼吸補助装置。
5. 前記呼気を検出する呼気センサが配置され、前記呼気センサの呼気検知によって前記呼気弁を開閉することを特徴とする、
   請求項４に記載の呼吸補助装置。
6. 前記呼気センサは、前記経路構成部材において前記逆止機構よりも前記接続部側に配置されることを特徴とする、
   請求項５に記載の呼吸補助装置。
7. 前記呼気センサは気圧計であることを特徴とする、
   請求項５又は６に記載の呼吸補助装置。
8. 前記吸気経路における前記気体供給源と前記逆止機構の間には、前記気体供給源の気体を放出する排気孔が形成されることを特徴とする、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の呼吸補助装置。
9. 更に前記排気孔を開閉する排気弁が設けられ、
   前記排気弁は、吸気時には前記排気孔を閉じると共に、呼気時には前記排気孔を開くことを特徴とする、
   請求項８に記載の呼吸補助装置。
10. 前記気体供給源と前記接続部の間の前記吸気経路の長さが５００ｍｍ以下となることを特徴とする、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の呼吸補助装置。
11. 前記逆止弁と前記接続部の間の前記吸気経路の長さが３００ｍｍ以下となることを特徴とする、
    請求項１乃至１０のいずれかに記載の呼吸補助装置。
12. 前記気体供給源が送風機であり、該送風機が人体に固定されることを特徴とする、
    請求項１乃至１１のいずれかに記載の呼吸補助装置。
13. 前記送風機が頭部に固定されることを特徴とする、
    請求項１２に記載の呼吸補助装置。
14. 前記経路構成部材において前記逆止機構よりも前記気体供給源側に、前記気体を加湿する加湿装置が配置されることを特徴とする、
    請求項１乃至１３のいずれかに記載の呼吸補助装置。

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