JP2846352B2 - 呼吸ガス供給管及び呼吸ガス供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、人体に酸素、空気、笑気ガス等の呼吸ガス
を供給するための呼吸ガス供給管および呼吸ガス供給装
置に係り、医療設備等に利用できる。

〔背景技術〕

従来より、酸素療法や麻酔等の医療分野等において
は、専用設備により人体に呼吸ガスを供給することが行
われている。このような呼吸ガスを供給する装置には、
麻酔等に用いられるガス供給回路および呼気回収回路を
周囲から遮断して循環させた密閉型のものがあるが、酸
素療法等ではガス供給回路の一部が開放された開放型の
ものが利用されている。

このような開放型のものでは、口腔への装着にはマス
ク等が用いられ、鼻腔への装着にはカニューラが用いら
れるが、通常酸素療法を行う場合には鼻力カニューラが
多用されている。

この鼻カニューラは、第５図に示すように、酸素ボン
ベ等のガス供給源51から鼻腔内に呼吸ガスを供給する供
給チューブ52を備えている。

この供給チューブ52は、ガス供給源51に接続接手53を
介して接続される基端側供給チューブ54と、このチュー
ブ54に分岐接手55を介して接続された２本の先端側供給
チューブ56とを備えている。

この各供給チューブ56の先端は、鼻腔に装着される導
管部57にそれぞれ接続され、この導管部57は、鼻腔内に
挿入される２つのチップ58を備え、このチップ58にはガ
ス吐出口59が形成されている。

従って、ガス供給源51からの呼吸ガスは、供給チュー
ブ52、導管部57、チップ58を介してガス吐出口59より鼻
腔内に供給される。

このような鼻カニューラでは、通常呼吸とは無関係に
一定量のガスをガス供給源51から連続的に供給してい
た。しかし、このような場合、呼気時においてもガスが
供給されるため、ガスが供給される患者等にとっては息
苦しく不快なものであった。しかも、鼻カニューラ等の
開放型のガス供給装置においては、呼気時以外に供給さ
れるガスは大気中に放出されて無駄となってしまい、特
に酸素ガス等の単価の高いガスを供給する場合にはコス
トが極めて高くなるという問題があった。

これに対し、患者等の呼吸に同調してガスを供給する
方法の開発が進められている。

すなわち、呼気時の温度や圧力の検出により発生され
る信号に基づき、タイマ等により一定時間ガスを供給す
る方法や、鼻カニューラ内に温度センサ等を設けて呼吸
を検出し呼吸同調を行う方法（特開昭63−161973号）等
が提案されている。

さらに、本出願人によって、呼吸時における胸部や腹
部の伸縮をその伸縮部分に取付けたメカ式のセンサによ
り検知して呼吸同調を行う方法（特願平１−44487号）
が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、タイマによる一定時間ガスを提供する
方法では、呼吸は常に一定サイクルで行われるとは限ら
ないため、ガス供給時間が呼気の時間と合わなくなる、
つまり呼吸のタイミングが合わなくなることがある。こ
のような場合には、従来と同様に息苦しく不快となるた
め、その都度ガス供給時間を調整しなければならず操作
が煩雑であるという問題がある。

また、鼻カニューラ内にセンサを設ける場合には、セ
ンサとセンサからの信号を増幅する増幅回路とのマッチ
ング調整が必要なため設定作業が煩雑であるという問題
がある。さらに、カニューラはセンサを内蔵するため高
価となり、汚れた場合であっても簡単に廃却できず、か
つ、洗浄等のメンテナンスも困難であるという問題があ
る。

さらに、メカ式のセンサを用いた場合には、胸部や腹
部に取付けなければならず作業が煩雑であり、かつ、構
造が複雑となるため高価でメンテナンスも困難であり、
さらにセンサ装着者に負担を掛けるという問題がある。

本発明は、呼吸に合わせて呼吸ガスを供給でき、かつ
人体に負担を掛けることがないとともに、低コストかつ
メンテナンスも容易な呼吸ガス供給管および呼吸ガス供
給装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の呼吸ガス供給管は、鼻腔又は口腔に供給する
呼吸ガスを吐出するガス吐出口およびガス吐出口に併設
される圧力導入口を有する導管部を設け、先端側が前記
導管部に接続されてガス吐出口に連通されるとともに、
基端側に前記ガス供給源が接続される供給チューブを設
けるとともに、先端側が前記導管部に接続されて圧力導
入口に連通されるとともに、基端側に呼吸圧力検出用の
圧力検出器が接続される検出チューブを設けることを特
徴とする。

また、本発明の呼吸ガス供給装置は、前記呼吸ガス供
給管と、この呼吸ガス供給管の供給チューブの基端側に
ガス供給弁を介して接続されたガス供給源と、前記呼吸
ガス供給管の検出チューブの基端側に接続されて呼吸圧
力の変化を検出する圧力検出器と、この圧力検出器で所
定の負圧を検出した際に前記ガス供給弁を開き、かつ、
所定の正圧を検出した際に前記ガス供給弁を閉じるよう
に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

ここで、前述した負圧とは通常大気圧より低い圧力を
意味し、正圧とは大気圧より高い圧力を意味する。

〔作用〕

このような本発明においては、人体の呼吸に従って生
じる圧力変化を、圧力導入口から検出チューブを介して
圧力検出器で検出し、この検出圧力値に応じて制御手段
でガス供給弁を制御する。

すなわち、人体の吸気初期に発生する負圧が所定値に
なったことが検出されると、制御手段によりガス供給弁
が開から、ガス供給源から供給チューブを介してガス吐
出口より呼吸ガスが吐出される。

呼吸ガスの供給に伴い、供給チューブおよび検出チュ
ーブ内の圧力は上昇し、吸気終期又は呼気初期には少な
くとも大気圧より高い正圧となる。この正圧が所定値に
なったことが検出されると、制御手段によりガス供給弁
が閉じられ、呼吸ガスの吐出が中断される。

呼吸ガスの供給が中断されると、検出チューブ内の圧
力は低下し、次の吸気初期には検出される圧力は再び負
圧となり、以下同様な手順が繰り返される。

このため、呼吸ガスは常に呼吸に自動的に同調して供
給される。

ここで、本発明では、人体の呼吸検出に圧力検出器を
用いることで、人体に直接取付けられるメカ式に対して
取付けの容易性および患者等に対する負担の解消を実現
するとともに、圧力検出器を呼吸ガス供給管の検出チュ
ーブに外部接続することで、呼吸ガス供給管自体に内蔵
する必要をなくし、管の構造の簡易化、コストの低減、
洗浄等のメンテナンスの容易化を実現し、これらにより
前記目的が達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本発明の呼吸ガス供給管である鼻カニュ
ーラ１が示され、このカニューラ１は、鼻腔内にガス供
給源２からの呼吸ガスを供給する供給チューブ10と、呼
吸圧力を検出するための検出チューブ20とを備えてい
る。

供給チューブ10は、ガス供給源２に接続接手11を介し
て接続される基端側供給チューブ12と、このチューブ12
に分岐接手13を介して接続された２本の先端側供給チュ
ーブ14とを備えている。供給チューブ14の先端には、鼻
腔に装着される導管部15が接続され、この導管部15は、
鼻腔内に挿入される２つのチップ16を備えている。

チップ16には、供給チューブ14に連通されたガス吐出
口17が形成されるとともに、検出チューブ20の先端側に
連通された圧力導入口である呼吸圧信号取入口21が併設
されている。また、検出チューブ20の基端側には、接続
接手22が取付けられている。

このカニューラ１は、第２図に示すようなコントロー
ラ30に接続される。コントローラ30は、ガス供給源２か
らの呼吸ガスの流量を調整する流量調整弁31と、呼吸ガ
スの供給を断続する電磁弁等で構成されるガス供給源32
とを備え、このガス供給弁32は接続接手33および11を介
してカニューラ１の供給チューブ10の基端側に接続され
る。

また、コントローラ30は、カニューラ１の検出チュー
ブ20の基端側に接続接手22および34を介して接続される
圧力センサ35と、この圧力センサ35で検出した圧力に基
づいてガス供給弁32を制御する制御回路36とを有してい
る。

従って、ガス供給源２からの呼吸ガスは、コントロー
ラ30の流量調整弁31およびガス供給弁32と、カニューラ
１の供給チューブ10および導管部15を介してガス吐出口
17より鼻腔内に供給される。

また、ガスの供給量は、患者等に応じて予め設定され
た流量調整弁31の開度により調整される。

さらに、鼻腔内の圧力は、呼吸圧信号取入口21および
検出チューブ20を介してコントローラ30の圧力センサ35
で検出される。

次に、このように構成された本実施例における作用に
ついて説明する。

開放型の鼻カニューラ１において、呼吸による鼻腔内
の圧力は第３図（Ａ）に示すように、吸気時においては
大気圧より低い負圧に、呼気時においては大気圧より高
い正圧となる。この呼気時の負圧、正圧は、個人差がカ
ニューラ１の形状にもよるが通常、−数mmH₂O〜＋十数m
mH₂O程度である。

このカニューラ１の供給チューブ10を接続接手11,13
を介してガス供給弁32に接続し、検出チューブ20を接続
接手22,34を介してセンサ35に接続すると、吸気初期に
おいてはガス供給弁32が閉じており、また、検出チュー
ブ20は圧力センサ35に接続してあるため、鼻カニューラ
１のガス吐出口17および呼吸圧信号取入口21を除き密閉
状態となる。

この状態で、鼻腔において吸気が開始されると、供給
チューブ10内および検出チューブ20内は共に負圧とな
り、圧力センサ35における検出圧力は、第３図（Ｃ）の
ａ〜ｂに示すように、順次低下する。この圧力が、ある
一定の負圧P₁（呼気圧力、任意に設定可能）に達したこ
とが圧力センサ35で検出されると（第３図ｂ）、制御回
路36は第３図（Ｂ）に示すガス供給弁開閉信号を送って
ガス供給弁32を開き、鼻腔内へのガスの供給を開始す
る。

この際、ガスの供給が十分つまり吸気量が十分であれ
ば、ガスの供給に伴って鼻腔内の圧力は上昇する（第３
図ｂ〜ｃ）が、不十分の場合はその上昇は緩やかとな
る。

次に、呼気が開始されると、鼻腔内の圧力はガス供給
と肺からの呼気圧力により急激に上昇し（第３図ｃ〜
ｄ）、少なくとも大気圧より高い正圧となる。この正圧
がある一定の正圧P₂（呼気圧力：任意に設定可能）とな
ったことを圧力センサ35が検出すると（第３図ｄ）、制
御回路36はガス供給弁32を閉じる。

ガス供給弁32が閉じられると、供給チューブ10内の圧
力と呼気圧力のみとなるので、鼻腔内の圧力は低下し
（第３図ｄ〜ａ′）、呼気終期もしくは呼気初期、特に
吸気初期においては呼気により鼻腔内の圧力は急激に低
下し（第３図ａ′〜ｂ′）、吸気圧力P₁に達するので制
御回路36によりガス供給弁32が再度開かれて呼吸ガスが
供給される（第３図ｂ′）。

この後、上記の吸気、呼気サイクルが繰り返されて呼
吸に同調してガスが供給される。

なお、ガス供給弁32の開閉は、吸気あるいは呼気より
僅かの遅れ（Δt₁,Δt₂）で行われるが、吸気圧力P₁,呼
気圧力P₂を適宜調整することで実用上無視できる。

このような構成の本実施例によれば、次のような効果
がある。

すなわち、呼気、吸気の移行時に生じる鼻腔内の圧力
変化を圧力センサ35で検出し、この検出圧力値に基づき
制御回路36によりガス供給弁32の開閉を制御しているの
で、吸気時にはガスを供給し、呼気時にはガスの供給を
中断する、つまり呼吸に自動的に同調してガスを供給で
きる。

このため、ガスを供給される患者等にとっては呼吸に
無理が生じないため、息苦しさ等の不快感を感じること
がなく、酸素療法も快適に行うことができる。

また、呼気時にはガスを供給しないので、開放型のカ
ニューラ１を用いた場合であっても無駄なガスの放出
（浪費）がなくなり、酸素等の高価なガスを供給する場
合であっても、利用コストを低く抑えることができる。

さらに、鼻腔内の圧力を検出するために、チップ16内
に呼吸圧信号取入口21を設け、この取入口21に検出チュ
ーブ20を介して外部接続された圧力センサ35を用いてい
る。

このため、鼻カニューラ１自体にセンサ35を内蔵する
必要がないので、カニューラ１自体の構造を簡易化でき
るとともに安価に提供できる。

また、カニューラ１は接続接手11,22の部分でコント
ローラ30から容易に外せるので、洗浄等のメンテナンス
も容易に行えるとともに再使用等も可能となってよりコ
ストを低減できる。

さらに、人体の呼吸検出に、圧力センサ35を用いてい
るので、患者の胸部等に取付けるメカ式のセンサに比べ
て取付けが容易で、患者等に負担を掛けることがなく、
メンテナンスも容易に行うことができる。

また、ガスの供給を制御するコントローラ30も圧力セ
ンサ35と、この圧力センサ35の検出値に基づき制御され
るガス供給弁32とが備えられておればよく、構造を簡易
なものにできるため、よりコストが低減され、メンテナ
ンスも容易である。

なお、本発明は前記実施例の構成等に限らず、本発明
の目的を達成できる範囲の変形は本発明に含まれるもの
である。

例えば、前記実施例では、制御回路36によりガス供給
弁32のみを制御していたが、第４図に示すように、ガス
の流路にフィードバック回路を設けたり、各流路に圧力
センサを設けてその出力をフィードバックさせる等とし
て、鼻腔41内の圧力を一定にするように制御回路36によ
り流量調整弁31の駆動をも制御してもよい。

さらに、流量調整弁31によりガスの供給量を０から所
定量まで連続的に制御することで、ガス供給弁32を兼用
させてもよい。この場合、構成部材が少なくなりよりコ
ストを低減できる利点がある。すなわち、本考案におけ
るガス供給弁は、少なくともガスの供給を断続できるも
のであればよい。

また、鼻カニューラ１の形状等も前記実施例のものに
特定されず、他の形状等でもよい。さらに、本考案のガ
ス供給管は、鼻カニューラ１に限らず、マスク状のもの
でもよく、さらに口腔に装着する場合には口でくわえる
マウスピース状のもの等であってもよく、人体の鼻腔、
口腔に呼吸ガスを供給するのに適した形状のものであれ
ば利用でき、要するに、少なくとも供給チューブ10の他
に圧力検出用の検出チューブ20を備えていればよい。

さらに、ガス供給弁32の開閉の基準となる吸気圧力P₁
および呼気圧力P₂は、ガスを供給される患者等に合わせ
て適宜設定すればよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の呼吸ガス供給管およ
び呼吸ガス供給装置によれば、呼吸に合わせてガスを供
給でき、かつ人体に負担を掛けることがないとともに、
低コストかつメンテナンスも容易にできるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）は本発明の呼吸ガス供給管の一実
施例を示す上面図および正面図、第２図は本発明のガス
供給装置の一実施例の要部を示す概略図、第３図は前記
実施例の圧力センサおよび制御回路からの信号を示す波
形図、第４図は本発明の変形例を示す概略図、第５図
（Ａ），（Ｂ）は従来例を示す上面図および正面図であ
る。 １……呼吸ガス供給管である鼻カニューラ、２……ガス
供給源、10……供給チューブ、12……基端側供給チュー
ブ、14……先端側供給チューブ、15……導管部、16……
チップ、17……ガス吐出口、20……検出チューブ、21…
…圧力導入口である呼吸圧信号取入口、30……コントロ
ーラ、31……流量調整弁、32……ガス供給弁、35……圧
力センサ、36……制御回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人体の鼻腔又は口腔にガス供給源からの呼
   吸ガスを供給する呼吸ガス供給管であって、 鼻腔又は口腔に供給する呼吸ガスを吐出するガス吐出口
   およびこのガス吐出口に併設される圧力導入口を有する
   導管部と、 先端側が前記導管部に接続されてガス吐出口に連通され
   るとともに、基端側に前記ガス供給源が接続される供給
   チューブと、 先端側が前記導管部に接続されて圧力導入口に連通され
   るとともに、基端側に呼吸圧力検出用の圧力検出器が接
   続される検出チューブと、を備えたことを特徴とする呼
   吸ガス供給管。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の呼吸ガス供給
   管と、当該呼吸ガス供給管の供給チューブの基端側にガ
   ス供給弁を介して接続されるガス供給源と、前記呼吸ガ
   ス供給管の検出チューブの基端側に接続されて呼吸圧力
   の変化を検出する圧力検出器と、当該圧力検出器で所定
   の負圧を検出した際に前記ガス供給弁を開き、かつ、所
   定の正圧を検出した際に前記ガス供給弁を閉じるように
   制御する制御手段とを備えることを特徴とする呼吸ガス
   供給装置。