JP2016123554A - 呼吸補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１台の呼吸補助装置で患者に合った吐出圧パターンを選択可能にする。【解決手段】呼吸補助装置１には、波形が異なる複数の吐出圧パターンのデータが記憶されており、操作者は、その複数の吐出圧パターンの中から患者に合った所望の吐出圧パターンを呼吸補助装置１の筐体２に設けられたスイッチＳＷ１〜ＳＷ３により選択することが可能になっている。呼吸補助装置１は、選択された所望の吐出圧パターンのデータに基づいてブロワ６および制御バルブ７を制御するとともに、呼吸補助装置１の気体流路の途中に設けられたブロワ圧センサＳ１、差圧センサＳ２および吐出圧センサＳ３からの検出データに基づいてブロワ６および制御バルブ７の動作を調節することにより、呼吸補助装置１の吐出口４から所望の吐出圧パターンの気体を吐出することが可能な構成になっている。【選択図】図４

Description

本発明は、呼吸補助装置に関するものである。

入院患者に対する医療用として、あるいは一般家庭での在宅医療用などとして、患者の呼吸を補助するための様々な呼吸補助装置が使用されている。ここで、呼吸補助装置においては、呼吸波形の立ち上がり時間（以下、ライズタイムという）を変更することにより呼吸補助装置から吐出される気体の圧力(以下：吐出圧という)の上昇時の緩急を変更することができる構造になっているものがある。なお、呼吸補助装置については、例えば、特許文献１〜３に開示がある。

特開２０１３−１４４１７８号公報 特開２０１４−１３３１６６号公報 特開２０１４−１５１１０４号公報

しかし、患者の病態および生理的はそれぞれ異なる。そのため、ライズタイムの設定変更だけでは、全身の酸素化の改善、組織の虚血進行の軽減を図る事ができず、また患者に苦痛や不快感を与え、適切な換気補助とならない場合が有る。このような場合は、他の呼吸補助装置への変更を検討することになるが、新しい呼吸補助装置の導入には、操作方法やメンテナンス手順、および異常発生時の対応などの訓練(教育)が必要となる結果、使用開始までに多くの時間と費用がかかり、医療施設、および患者に多大な負荷をかける要因となる。また、他の呼吸補助装置の導入までの間、患者の生活の質を低下させる場合が有る。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、１台の呼吸補助装置で患者に合った吐出圧パターンを選択することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の呼吸補助装置は、吸気となる気体を吐出する気体吐出手段と、前記気体吐出手段から吐出される気体の吐出状態を、予め記憶された複数の吐出圧パターンの中から選択された吐出圧パターンのデータに基づいて制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、前記気体吐出手段は、前記気体を送り出す送風手段と、前記送風手段の下流に設置され、前記送風手段から吐出される気体の状態を制御する気体制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明において、前記送風手段から送り出された気体の圧力を検出する第１の検出手段と、前記気体制御手段の下流の気体の流量を検出する第２の検出手段と、前記第２の検出手段の下流の気体の圧力を検出する第３の検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記複数の吐出圧パターンの中から選択された吐出圧パターンのデータと、前記第１の検出手段、前記第２の検出手段および前記第３の検出手段の検出データとに基づいて、前記送風手段、前記気体制御手段またはその両方の動作を制御することにより、前記気体吐出手段から吐出される気体の吐出状態を制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段に記憶された前記複数の吐出圧パターンの波形を表示する表示部を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段に記憶された前記複数の吐出圧パターンの中から１つの吐出圧パターンを選択する選択手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１台の呼吸補助装置で患者に合った吐出圧パターンを選択することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る呼吸補助装置の外観を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１の呼吸補助装置に記憶された複数の吐出圧パターンの波形の一例を示した波形図である。 図２（ａ）〜（ｃ）の吐出圧パターンの波形を合わせて示した波形図である。 図１の呼吸補助装置の概略構成図である。 図４の呼吸補助装置の回路ブロック図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本実施の形態における呼吸補助装置の外観を示す斜視図である。

本実施の形態の呼吸補助装置１は、呼吸器疾患や神経筋疾患等により換気補助の必要な患者に対して家庭内で換気補助を行うための装置である。呼吸補助装置１を構成する筐体２は、例えばプラスチックからなり、その外形は、例えば扁平な略直方体状に形成されている。呼吸補助装置１の外寸は、家庭内で使用可能な大きさに形成されており、特に限定されるものではないが、呼吸補助装置１の筐体２の長さ（長手方向の寸法）は、例えば２２０ｍｍ程度、筐体２の幅（長手方向に直交する短方向の寸法）は、例えば１４０ｍｍ程度、筐体２の厚さは、例えば１７４ｍｍ程度である。

呼吸補助装置１の筐体２の表面（図１において上面）には、表示部３が目視可能な状態で設置されている。表示部３は、呼吸補助装置１の操作状況やメッセージ等が表示される装置であり、例えば、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）により形成されている。また、呼吸補助装置１の筐体２の長手方向の一端面には吐出口４が設けられている。吐出口４は、呼吸補助装置１で生成された気体（空気など、患者にとって吸気となる気体）を吐出する開口部である。

ところで、本実施の形態の呼吸補助装置１においては、換気補助のための複数の吐出圧パターンの気体を１台で吐出することが可能な構成になっている。これにより、医療施設では、１台の呼吸補助装置１で患者に合った吐出圧パターンを選択することができる。このため、複数の呼吸補助装置を用意する必要が無くなるので、装置の入れ替えにかかる時間、費用および訓練（教育）を削減することができる。したがって、医療施設および患者等の負担を大幅に軽減することができる。

呼吸補助装置１の筐体２の表面において表示部３の近傍には、例えば、３個のスイッチ（選択手段）ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が設置されている。このスイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、上記した複数の吐出圧パターンの中から１つの吐出圧パターンを選択するためのスイッチである。ここでは、説明を簡単にするため、例えば、呼吸補助装置１に３個の吐出圧パターンが記憶されており、１つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が１つの吐出圧パターンに対応している。

ただし、呼吸補助装置１に記憶される吐出圧パターンの数は、３個に限定されるものではなく、３個以上でも良い。その場合、３個以上の吐出圧パターンについてはスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の組み合わせ（例えば、４番目の吐出圧パターンを選択する場合は、２個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を同時に押す等）により選択することが可能な構成にしても良い。または、表示部３にメニュー表示された吐出圧パターンの中から適切な波形の吐出圧パターンを選択することが可能な構成にしても良い。

また、表示部３の画面に複数の吐出圧パターンの一覧を表示し、その一覧の中から所望の吐出圧パターンを選択することが可能な構成としても良い。この場合、所望の吐出圧パターンを選択するために、筐体２の表面に矢印キーおよび選択キー（選択手段）等を設け、表示部３の画面中の所望の吐出圧パターンに矢印キーでカーソルを合わせ、選択キーで確定することで所望の吐出圧パターンを選択することが可能な構成にしても良い。

また、上記した複数の吐出圧パターンの波形を表示部３の画面に表示させても良い。複数の吐出圧パターンの波形を呼吸補助装置１の操作マニュアルに記載しても良いが、複数の吐出圧パターンの波形を表示部３の画面に表示させることにより、操作マニュアルを見る手間を省けるので、吐出圧パターンの選択操作を容易にすることができる。

また、表示部３をタッチパネルで構成し、表示部３の画面中の文字、アイコン（吐出圧パターンの波形を含む）またはボタン等に直接触れることにより、表示部３の画面中に表示される吐出圧パターンの波形のページを変えたり、所望の吐出圧パターンを選択したりすることが可能な構成にしても良い。このタッチパネル式の表示部３の場合は、所望の吐出圧パターンを選択する選択手段を兼ねている。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）は図１の呼吸補助装置に記憶された複数の吐出圧パターンの波形の一例を示した波形図、図３は図２（ａ）〜（ｃ）の吐出圧パターンの波形を合わせて示した波形図である。

図２（ａ）の吐出圧パターンＢ１の波形は、気体圧が呼吸開始時すぐに上昇するが途中から緩やかな上昇に切り替わり、所定時間経過後に下降する波形になっている。図２（ｂ）の吐出圧パターンＢ２の波形は、気体圧が呼吸開始時に一気に上昇した後、途中から緩やかに下降する波形になっている。図２（ｃ）の吐出圧パターンＢ３の波形は、気体圧が階段状に上昇および下降する波形になっている。患者は、この３個の吐出圧パターンＢ１〜Ｂ３から患者に合った吐出圧パターンを選択することができる。

次に、図４は図１の呼吸補助装置の概略構成図、図５は図４の呼吸補助装置の回路ブロック図である。なお、図４において、白抜きの矢印は気体の流れを、線状の矢印は電気の流れを示している。

呼吸補助装置１は、気体圧回路部（気体吐出手段）Ａと、制御回路部（制御手段）Ｃとを有している。気体圧回路部Ａは、患者にとって吸気となる気体を生成して吐出する回路部であり、取り入れ口５と、ブロワ（送風手段）６と、制御バルブ（気体制御手段）７と、流量測定部８の測定管Ｐと、吐出口４と、ホース９と、マスク１０とを有している。一方、制御回路部Ｃは、予め記憶された複数の吐出圧パターンの中から選択された吐出圧パターンに応じて、気体圧回路部Ａから吐出される気体の吐出状態を制御する回路部であり、主制御部ＭＣと、ブロワ６のブロワ用モータＭ１と、ブロワ圧センサ（第１の検出手段）Ｓ１と、制御バルブ７のバルブ用モータＭ２と、流量測定部８の差圧センサ（第２の検出手段）Ｓ２と、吐出圧センサ（第３の検出手段）Ｓ３と、表示部３と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３とを有している。なお、呼吸補助装置１の制御回路部Ｃは、交流電源用のアダプタＡＰを介して家庭用の交流電源（ＡＣ１００Ｖ）ＰＳ等に電気的に接続される。

気体圧回路部Ａの取り入れ口５は、呼吸補助装置１の筐体２の外部の気体を筐体２の内部に取り入れるための開口部であり、筐体２の長手方向の他端面（吐出口４が配置された面の対向面）に設けられている。この取り入れ口５には、筐体２の内部に取り入れる気体を清浄化するために気体中のゴミや塵埃等のような異物を除去するフィルタ（図示せず）が設けられている。

取り入れ口５の下流にはブロワ６が設置されている。ブロワ６は、呼吸補助装置１の筐体２の外部の気体を取り入れ口５から取り入れ圧縮して下流に送る送風機であり、羽部Ｆとブロワ用モータＭ１とを有している。ブロワ６の羽部Ｆは、その回転運動により気体を筐体２内に取り入れて圧送する部材であり、ブロワ用モータＭ１と機械的に接続されている。ブロワ６に代えてファン等のような他の送風機を使用しても良い。

ブロワ６の下流にはブロワ圧センサＳ１を介して制御バルブ７が設置されている。ブロワ圧センサＳ１は、ブロワ６から圧送された気体の圧力を検出するセンサである。制御バルブ７は、気体の流量・圧力を制御するバルブであり、弁体Ｖとバルブ用モータＭ２とを有している。制御バルブ７の弁体Ｖは、気体流路の開口量を変えることにより気体の流量・圧力を制御する部材であり、バルブ用モータＭ２と機械的に接続されている。

制御バルブ７の下流には流量測定部８が設置されている。流量測定部８は、ブロワ６から制御バルブ７を介して送られた気体の流量を測定する測定器であり、測定管Ｐと差圧センサＳ２とを有している。測定管Ｐは、制御バルブ７を介して送られた気体を流す配管である。この測定管Ｐには、気体の流れる方向に沿って所定の長さだけ離れて設置された２つの分岐管を通じて差圧センサＳ２が接続されている。差圧センサＳ２は、測定管Ｐ内において気体の流れる方向に沿って所定の長さだけ離れた２つの位置の気体圧の差（２つの分岐管から送られる気体の圧力差）を検出するセンサである。

流量測定部８の下流には吐出圧センサＳ３を介して吐出口４が設置されている。吐出圧センサＳ３は、流量測定部８から送られた気体の圧力（吐出圧）を検出するセンサである。吐出口４は、ホース９を介してマスク１０に接続されている。ホース９は、吐出口４から吐出された気体をマスク１０に送る部材であり、可撓性を有するゴムまたはプラスチック等により形成されている。マスク１０は、吐出口４からホース９を介して送られた気体を患者に供給する部材であり、患者の鼻、口またはその両方を覆うように形成されている。

一方、制御回路部Ｃの主制御部ＭＣは、呼吸補助装置１の全体の電気的な動作を制御する装置であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２と、ブロワ用駆動回路２３と、バルブ用駆動回路２４と、ブロワ圧検出回路２５と、差圧検出回路２６と、吐出圧検出回路２７と、表示制御回路２８と、スイッチ用回路２９と、電源回路３０と、これらを相互に電気的に接続するバスライン３１とを有している。

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１内に記憶されたソフトウェア（制御プログラム）に従って、ブロワ用駆動回路２３、バルブ用駆動回路２４、ブロワ圧検出回路２５、差圧検出回路２６、吐出圧検出回路２７、表示制御回路２８、スイッチ用回路２９、電源回路３０等のような各回路を管理し、その動作を制御する回路である。

ＲＯＭ２１には、呼吸補助装置１の動作を制御するための制御プログラムや複数の吐出圧パターンのデータ等が格納されている。ＲＡＭ２２には、ＣＰＵ２０が動作する上で必要となる各種データが一時的に格納される。このＲＡＭ２２に格納される各種データには、ＲＯＭ２１内の複数の吐出圧パターンのうちスイッチＳＷ１〜ＳＷ３により選択された吐出圧パターンのデータも含まれる。

ブロワ用駆動回路２３は、上記したブロワ用モータＭ１を駆動する回路であり、ブロワ用モータＭ１と電気的に接続されている。主制御部ＭＣは、ブロワ用駆動回路２３を通じてブロワ用モータＭ１の回転動作を制御することが可能になっている。

バルブ用駆動回路２４は、上記したバルブ用モータＭ２を駆動する回路であり、バルブ用モータＭ２と電気的に接続されている。主制御部ＭＣは、バルブ用駆動回路２４を通じてバルブ用モータＭ２の回転動作を制御することが可能になっている。

ブロワ圧検出回路２５は、上記したブロワ圧センサＳ１を制御するとともに、ブロワ圧センサＳ１で検出された検出データをＲＡＭ２２等に送信する回路であり、上記したブロワ圧センサＳ１と電気的に接続されている。主制御部ＭＣは、ブロワ圧センサＳ１およびブロワ圧検出回路２５を通じて、ブロワ６の送風により生成された気体の圧力を測定することが可能になっている。

差圧検出回路２６は、上記した流量測定部８の差圧センサＳ２を制御するとともに、差圧センサＳ２で検出された検出データをＲＡＭ２２等に送信する回路であり、差圧センサＳ２と電気的に接続されている。主制御部ＭＣは、差圧センサＳ２および差圧検出回路２６を通じて、ブロワ６から流量測定部８に送られた気体の流量を測定することが可能になっている。

吐出圧検出回路２７は、上記した吐出圧センサＳ３を制御するとともに、吐出圧センサＳ３で検出された検出データをＲＡＭ２２等に送信する回路であり、吐出圧センサＳ３と電気的に接続されている。主制御部ＭＣは、吐出圧センサＳ３および吐出圧検出回路２７を通じて、呼吸補助装置１の吐出口４から吐出される気体の圧力を測定することが可能になっている。

表示制御回路２８は、上記した表示部３を制御する回路であり、上記した表示部３と電気的に接続されている。主制御部ＭＣは、文字や画像等のような所望の情報を表示制御回路２８を通じて表示部３に表示することが可能になっている。

スイッチ用回路２９は、ＲＯＭ２１に記憶された複数の吐出圧パターンのうちの１つを選択するための回路であり、上記した３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と電気的に接続されている。なお、上記したアダプタＡＰは、主制御部ＭＣの電源回路３０に電気的に接続されている。

次に、呼吸補助装置１の動作例を図４および図５を参照して説明する。

まず、呼吸補助装置１の電源を入れると、ＲＯＭ２１内に記憶されたソフトウェア（制御プログラム）に従ってＣＰＵ２０が動作を開始する。ここで、操作者が、患者に合った吐出圧パターンに対応するスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を押すと、その選択されたスイッチに対応する電気信号がスイッチ用回路２９で生成されてバスライン３１を通じてＣＰＵ２０に送られる。

ＣＰＵ２０では、スイッチ用回路２９から送られた電気信号に応じて、ＲＯＭ２１内に記憶された複数の吐出圧パターンの中から選択された吐出圧パターンのデータをＲＡＭ２２に格納する。そして、ＣＰＵ２０は、上記制御プログラムと選択された吐出圧パターンのデータに基づいて、ブロワ用駆動回路２３およびバルブ用駆動回路２４を通じてブロワ用モータＭ１およびバルブ用モータＭ２を制御することにより、所望の吐出圧パターンの気体を生成する。この際、ＣＰＵ２０は、ブロワ圧センサＳ１、差圧センサＳ２および吐出圧センサＳ３の各部で得られた気体圧の検出データを参照することにより、所望の吐出圧パターンが得られるようにブロワ用モータＭ１およびバルブ用モータＭ２の動作をブロワ用駆動回路２３およびバルブ用駆動回路２４を通じて調節する。

ここで、所望の吐出圧パターンを得るための気体圧および気体流量の調節は、ブロワ６または制御バルブ７の少なくとも一方により行う。ブロワ６のみで気体圧および気体流量を調節する場合は、制御バルブ７の弁体Ｖによる気体流路の開口量を一定にした状態で、ブロワ６の羽部Ｆの回転量をブロワ用モータＭ１の調節により変えることで行う。この場合、制御バルブ７を設けないことで呼吸補助装置１のコストを低減することができる。

また、制御バルブ７のみで気体圧および気体流量を調節する場合は、ブロワ６からの気体圧および気体流量を一定にした状態で、制御バルブ７の弁体Ｖによる気体流路の開口量をバルブ用モータＭ２の調節により変えることで行う。これにより、気体圧の調節に制御バルブ７を使用しない場合に比べて、吐出圧パターンの波形の成形精度を向上させることができる。

さらに、ブロワ６および制御バルブ７の両方で気体圧および気体流量を調節する場合は、ブロワ６の羽部Ｆの回転量をブロワ用モータＭ１の調節により変えるとともに、制御バルブ７の弁体Ｖによる気体流路の開口量をバルブ用モータＭ２の調節により変えることで行う。これにより、吐出圧パターンの波形の成形精度をさらに向上させることができる。

このように本実施の形態によれば、１台の呼吸補助装置１で患者に合った吐出圧パターンを選択することができる。このため、複数の呼吸補助装置を用意する必要を無くすことができるので、装置の入れ替えにかかる時間、費用および訓練（教育）を削減することができる。したがって、医療施設および患者等の負担を大幅に軽減することができ、患者等の生活の質を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、呼吸補助装置により吐出される気体は空気に限定されるものではなく、空気に酸素を添加した気体など、患者の呼吸を補助する気体であれば良い。

以上の説明では、本発明の呼吸補助装置を在宅用の呼吸補助装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、医療施設で使用される人工呼吸器など、種々の呼吸補助装置に適用することができる。

１ 呼吸補助装置
２ 筐体
３ 表示部
４ 吐出口
５ 取り入れ口
６ ブロワ
７ 制御バルブ
８ 流量測定部
９ ホース
１０ マスク
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＯＭ
２２ ＲＡＭ
２３ ブロワ用駆動回路
２４ バルブ用駆動回路
２５ ブロワ圧検出回路
２６ 差圧検出回路
２７ 吐出圧検出回路
２８ 表示制御回路
２９ スイッチ用回路
３０ 電源回路
３１ バスライン
Ａ 気体圧回路部
Ｃ 制御回路部
ＭＣ 主制御回路部
Ｆ 羽部
Ｖ 弁体
Ｐ 測定管
Ｍ１ ブロワ用モータ
Ｍ２ バルブ用モータ
Ｓ１ ブロワ圧センサ
Ｓ２ 差圧センサ
Ｓ３ 吐出圧センサ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 吐出圧パターン
ＡＰ アダプタ
ＰＳ 交流電源
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチ

Claims (5)

1. 吸気となる気体を吐出する気体吐出手段と、
   前記気体吐出手段から吐出される気体の吐出状態を、予め記憶された複数の吐出圧パターンの中から選択された吐出圧パターンのデータに基づいて制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする呼吸補助装置。
2. 前記気体吐出手段は、
   前記気体を送り出す送風手段と、
   前記送風手段の下流に設置され、前記送風手段から吐出される気体の状態を制御する気体制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の呼吸補助装置。
3. 前記送風手段から送り出された気体の圧力を検出する第１の検出手段と、
   前記気体制御手段の下流の気体の流量を検出する第２の検出手段と、
   前記第２の検出手段の下流の気体の圧力を検出する第３の検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記複数の吐出圧パターンの中から選択された吐出圧パターンのデータと、前記第１の検出手段、前記第２の検出手段および前記第３の検出手段の検出データとに基づいて、前記送風手段、前記気体制御手段またはその両方の動作を制御することにより、前記気体吐出手段から吐出される気体の吐出状態を制御することを特徴とする請求項２記載の呼吸補助装置。
4. 前記制御手段に記憶された前記複数の吐出圧パターンの波形を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
5. 前記制御手段に記憶された前記複数の吐出圧パターンの中から１つの吐出圧パターンを選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。

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