JP2921976B2 - Expiratory valve device in ventilator - Google Patents

Expiratory valve device in ventilator

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JP2921976B2
JP2921976B2 JP33405790A JP33405790A JP2921976B2 JP 2921976 B2 JP2921976 B2 JP 2921976B2 JP 33405790 A JP33405790 A JP 33405790A JP 33405790 A JP33405790 A JP 33405790A JP 2921976 B2 JP2921976 B2 JP 2921976B2
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leaf spring
casing
exhalation
valve
valve seat
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高之 岡部
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AI EMU AI KK
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は人工呼吸器における呼気弁装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhalation valve device in a ventilator.

(従来技術およびその問題点) 人工呼吸器においては、患者の肺に接続される共通回
路に対して、呼気回路および呼気回路が接続される。そ
の吸気回路からは、湿度調整および酸素濃度の調整がな
された空気が共通回路すなわち患者の肺に供給される一
方、患者の肺によってガス変換された後の空気は、共通
回路から呼気回路を通して外部へ排出される。そして、
吸気回路には吸気弁が設けられる一方、呼気回路には呼
気弁が設けられる。
(Prior art and its problems) In a ventilator, an expiration circuit and an expiration circuit are connected to a common circuit connected to the lungs of a patient. From the inspiratory circuit, air whose humidity and oxygen concentration have been adjusted is supplied to a common circuit, that is, a patient's lung, while air after gas conversion by the patient's lung is externally passed through the exhalation circuit from the common circuit. Is discharged to And
The intake circuit is provided with an intake valve, while the exhalation circuit is provided with an exhalation valve.

上記呼気弁は、呼気圧力や呼気流量の制御用として用
いられるが、従来もっとも多く用いられているものは、
いわゆる風船式と呼ばれるものである。すなわち、呼気
弁の弁体そのものが風船により形成されて、この風船の
膨張度合を変更することにより、呼気回路の開度を調整
するものとされている。
The exhalation valve is used for controlling the exhalation pressure and the exhalation flow rate.
This is the so-called balloon type. That is, the valve body of the exhalation valve itself is formed of a balloon, and the degree of expansion of the balloon is changed to adjust the degree of opening of the exhalation circuit.

しかしながら、そのような風船式の呼気弁にあって
は、その応答性や精度が悪く、この点において何等かの
対策が望まれている。例えば、人工呼吸器におけるPEEP
装置において、PEEP圧を所定の圧力に維持すべく呼気弁
を応答よくかつ精度良く制御することが望まれている
が、このような要請を満足することができなかった。
However, such a balloon-type exhalation valve has poor responsiveness and accuracy, and some measures are desired in this regard. For example, PEEP in ventilators
In the apparatus, it is desired to control the exhalation-valve with good responsiveness and high accuracy in order to maintain the PEEP pressure at a predetermined pressure, but such a demand could not be satisfied.

一方、呼気弁の他の形式のものとして、いわゆる噴射
式のものがある。これは、呼気回路中に逆流方向に空気
を噴射させて、その噴射圧力や噴射量を調整することに
より、実質的に呼気回路の開度調整と同じよなことを行
なおうとするものである。しかしながら、この噴射式の
ものでも、その応答性や精度の面でいま一つ満足のいか
ないものである。これに加えて、噴射される空気とし
て、吸気ガスを同じように調整されたものを多量に消費
することになり、このため利用される頻度が極めて少な
いというのが実状である。
On the other hand, as another type of the exhalation valve, there is a so-called injection type. This is to inject air in the reverse flow direction into the expiration circuit and adjust the injection pressure and the injection amount, thereby performing substantially the same as the opening degree adjustment of the expiration circuit. . However, this injection type is still unsatisfactory in terms of its responsiveness and accuracy. In addition to this, as the air to be injected, a large amount of similarly adjusted intake gas is consumed, and therefore, it is actually used very little.

上述のような問題点を解決すべく、弁体によって呼気
回路の開度調整を行なう形式を呼気弁として、弁体を往
復動型の電磁アクチュエータによって直接駆動する形式
のものを本出願人は既に提案している(特開昭60−2929
65号公報参照)。
In order to solve the above-mentioned problems, the present applicant has already adopted a type in which the opening of the exhalation circuit is adjusted by a valve body as an exhalation valve, and a type in which the valve body is directly driven by a reciprocating electromagnetic actuator. Has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 60-2929).
No. 65).

本発明は、弁体を往復動型の電磁アクチュエータによ
り直接駆動するものを前提として、応答性および精度の
点を十分満足させつつ、全体としてコンパクト化を図れ
るようにした人工呼吸器における呼気弁装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention is based on the premise that the valve element is directly driven by a reciprocating electromagnetic actuator, and while fully satisfying the responsiveness and accuracy points, can be made compact as a whole. The purpose is to provide.

(発明の構成、作用、効果) 前記の目的を達成するための本発明(請求項1)にあ
っては、 ケーシングと、 前記ケーシングに保持された板ばねと、 前記板ばねの一面側に対向するように前記ケーシング
に設けられ、呼気回路からの呼気を該ケーシング内へ導
く弁座部材と、 前記板ばねの一面側において該板ばねに取付けられ、
該板ばねの板厚方向の変位に応じて前記弁座部材に対し
て接近、離間される弁体と、 前記板ばねの他面側において前記ケーシング内に収納
され、電磁力によって該板ばねをその板厚方向に直接、
駆動するための電磁駆動手段と、 前記ケーシングに前記板ばねの一面側において形成さ
れ、該ケーシング内を大気に解放する呼気解放口と、 を備えていることを特徴とする人工呼吸器における呼気
弁装置とした構成としてある。
(Structure, operation, and effect of the invention) In the present invention (claim 1) for achieving the above object, a casing, a leaf spring held by the casing, and one face side of the leaf spring are opposed to each other. A valve seat member that is provided in the casing to guide exhalation from an exhalation circuit into the casing, and is attached to the leaf spring on one surface side of the leaf spring;
A valve body that is moved toward and away from the valve seat member in accordance with the displacement of the leaf spring in the plate thickness direction; and the leaf spring is housed in the casing on the other surface side of the leaf spring. Directly in the thickness direction,
An exhalation valve for a respirator, comprising: electromagnetic drive means for driving; and an exhalation release port formed on the one surface side of the leaf spring in the casing to release the inside of the casing to the atmosphere. It is configured as a device.

前述の目的を達成するため本発明(請求項2)にあっ
ては、 ケーシングと、 前記ケーシングに保持された板ばねと、 前記板ばねの一面側に対向するように前記ケーシング
に設けられ、呼気回路からの呼気を該ケーシング内へ導
く弁座部位と、 前記板ばねの一面側において該板ばねに取付けられ、
該板ばねの板厚方向の変位に応じて前記弁座部材に対し
て接近、離間される弁体と、 前記板ばねの他面側において該板ばねとケーシングと
の間に構成され、電磁力によって該板ばねをその板厚方
向に駆動するための電磁駆動手段と、 を備え、 前記弁体が、前記板ばねに対してピボット支持されて
いる、 ことを特徴とする人工呼吸器における呼気弁装置とした
構成としてある。
In order to achieve the above object, according to the present invention (claim 2), a casing, a leaf spring held by the casing, and an exhalation provided in the casing so as to face one surface of the leaf spring. A valve seat portion that guides exhalation from a circuit into the casing, and attached to the leaf spring on one surface side of the leaf spring;
A valve body that is moved toward and away from the valve seat member in accordance with a displacement of the leaf spring in a plate thickness direction; and an electromagnetic force formed between the leaf spring and a casing on the other surface side of the leaf spring. And an electromagnetic drive means for driving the leaf spring in the thickness direction thereof, wherein the valve body is pivotally supported with respect to the leaf spring. It is configured as a device.

前述の目的を達成するため本発明(請求項3)にあっ
ては、 ケーシングと、 前記ケーシングに保持された板ばねと、 前記板ばねの一面側に対向するように前記ケーシング
に設けられ、呼気回路からの呼気を該ケーシング内へ導
く弁座部材と、 前記板ばねの一面側において該板ばねに取付けられ、
該板ばねの板厚方向の変位に応じて前記弁座部材に対し
て接近、離間される弁体と、 前記板ばねの他面側において該板ばねとケーシングと
の間に構成され、電磁力によって該板ばねをその板厚方
向に駆動するための電磁駆動手段と、 を備え、 前記電磁駆動手段が、前記板ばねに設けられたコイル
と、該コイルに対応して前記ケーシングに設けられた磁
石とから構成されている、 ことを特徴とする人工呼吸器における呼気弁装置とした
構成としてある。
In order to achieve the above object, according to the present invention (claim 3), a casing, a leaf spring held by the casing, and an exhalation provided in the casing so as to face one surface of the leaf spring. A valve seat member for guiding exhalation from a circuit into the casing, and attached to the leaf spring on one side of the leaf spring;
A valve body that is moved toward and away from the valve seat member in accordance with a displacement of the leaf spring in a plate thickness direction; and an electromagnetic force formed between the leaf spring and a casing on the other surface of the leaf spring. Electromagnetic driving means for driving the leaf spring in the thickness direction thereof, wherein the electromagnetic driving means is provided on the casing corresponding to the coil provided on the leaf spring and the coil And an exhalation-valve device in a ventilator, comprising a magnet.

請求項1に記載された発明によれば、本発明に係る呼
気弁装置は、電磁駆動手段すなわち電流(電圧)を制御
して板ばねを直接、駆動するので、板ばねの板厚方向の
変位量を応答よくかつ正確に変更することができる。そ
して、この板ばねの変位量は、弁座部材に対する弁体の
相対位置すなわち呼気回路の開度を決めることになり、
呼気回路の開度を応答よくかつ正確に所望のものに変更
させることになる。
According to the first aspect of the present invention, the exhalation-valve apparatus according to the present invention drives the leaf spring directly by controlling the electromagnetic driving means, that is, the current (voltage). The quantity can be changed responsively and accurately. The displacement of the leaf spring determines the relative position of the valve body with respect to the valve seat member, that is, the degree of opening of the exhalation circuit,
The degree of opening of the expiration circuit can be changed responsively and accurately to a desired one.

また、ケーシングに対して、板ばねと弁座部材と弁体
と電磁駆動手段とを効果的に配置して、全体としてコン
パクトなものとすることができる。とりわけ、板ばねを
挟んで弁体や弁座部材とは反対側においては板ばねの電
磁駆動手段を配置するようにしたので、この電磁駆動手
段によっても、弁座部材を通しての呼気の排出を妨げて
しまうということもない。
In addition, the leaf spring, the valve seat member, the valve body, and the electromagnetic driving means are effectively arranged with respect to the casing, so that the whole can be made compact. In particular, since the electromagnetic drive means of the leaf spring is arranged on the side opposite to the valve element and the valve seat member with the leaf spring interposed therebetween, the electromagnetic drive means also prevents the discharge of expiration through the valve seat member. There is no such thing as.

さらに、板ばねに弁体を取付けることから、板ばね
を、弁体の取付け部材として利用しつつ、その本来のば
ね性を利用してリターンスプリングとしての機能をも併
せ持たせることができることになる。
Further, since the valve body is attached to the leaf spring, the leaf spring can be used as a mounting member for the valve body, and at the same time, can also have a function as a return spring by utilizing its original spring property. .

請求項2に記載された発明によれば、応答性及び精度
の点で十分満足させつつ全体としてコンパクト化が図れ
ることは勿論、弁体を板ばねに対してピボット支持させ
ることにより、弁座部材に対して弁体を確実に密着させ
てその確実な閉弁作用を得る上で好ましいものとでき
る。
According to the second aspect of the invention, the valve seat member is pivotally supported by the leaf spring, as a matter of course. This is preferable in that the valve body is securely brought into close contact with the valve body to obtain the reliable valve closing action.

請求項3記載された発明によれば、応答性及び精度の
点で十分満足させつつ全体としてコンパクト化が図れる
ことは勿論、電磁駆動手段として、コイルと磁石を利用
して、コイルに電極を流したときに生じる電磁力に起因
する当該コイルと磁石との反発力によって板ばねをその
板厚方向に変位させることができる。この場合、磁石は
永久磁石として、その磁力を極力大きく確保するため当
該磁石をケーシングに一体的に設ける一方、小型、軽量
ですむコイル板ばね側に一体的に設けるとよい。
According to the third aspect of the present invention, not only can the overall size be reduced while sufficiently satisfying the responsiveness and accuracy, but of course, an electrode can be supplied to the coil by using a coil and a magnet as the electromagnetic driving means. The leaf spring can be displaced in the plate thickness direction by the repulsive force between the coil and the magnet caused by the electromagnetic force generated when this occurs. In this case, the magnet is preferably provided integrally with the casing as a permanent magnet in order to secure the magnetic force as large as possible, and is preferably provided integrally with the coil leaf spring, which is small and lightweight.

(実施例) 以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明
する。なお、以下の説明では、先ず本発明による呼気弁
装置の一例について説明し、その後本発明による呼気弁
装置の使用例と従来装置との比較例について説明するこ
ととする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, an example of the exhalation-valve device according to the present invention will be described first, and then a usage example of the exhalation-valve device according to the present invention and a comparative example of a conventional device will be described.

呼気弁装置 第1図において、Cはケーシングで、このケーシング
Cは、有底筒状の下ケーシングC1と、環状の中ケーシン
グC2と、有蓋筒状の上ケーシングC3とを、ボルト締めあ
るいは互いにねじ結合する等により一体化することによ
り構成されている。
1, the exhalation valve device In FIG. 1, C is a casing, and this casing C is a bolted or screwed lower casing C1, an annular middle casing C2, and a closed tubular upper casing C3. It is configured by being integrated by coupling or the like.

上記ケーシングCには、板ばね31が保持されている。
より具体的には、板ばね31は円板状とされて、その外周
縁部が、防水パッキン32を介して中ケーシングC2と上ケ
ーシングC3との間に狭持されている。このような板ばね
31により、ケーシングC内は、上方の呼気解放空間X
と、下方の駆動機構収納室Yとに画成されている。そし
て、呼気解放空間Xは、上ケーシングC3の頂壁に開口さ
れた解放口33を介して、常時大気に解放されている。
The casing C holds a leaf spring 31.
More specifically, the leaf spring 31 is formed in a disk shape, and its outer peripheral edge is sandwiched between the middle casing C2 and the upper casing C3 via the waterproof packing 32. Such a leaf spring
Due to 31, the upper exhalation release space X
And a lower drive mechanism storage room Y. The exhalation release space X is always released to the atmosphere via a release port 33 opened on the top wall of the upper casing C3.

上ケーシングC3の頂壁には、筒状の弁座部材34が螺合
されて、ロックナット34Aにより回り止めされている。
この弁座部材34は上下方向に伸びて、その下端開口が前
記呼気解放空間X内に開口され、その上端部が、継手等
を利用して呼気回路に接続される。
A cylindrical valve seat member 34 is screwed to the top wall of the upper casing C3, and is prevented from rotating by a lock nut 34A.
The valve seat member 34 extends in the up-down direction, the lower end opening is opened in the exhalation release space X, and the upper end portion is connected to the exhalation circuit using a joint or the like.

弁座部材34の下端が弁座34aとなるもので、この弁座3
4aに対向させて、板ばね31には弁座35が取付けられてい
る。この弁体35は、板ばね31に対してピボット支持され
ている。すなわち、板ばね31の上面に球状先端部を有す
るピボット軸受36が固定され、該ピボット軸受36の球状
先端部に、弁対35の下面に形成された略円錐形の凹所35
aが嵌入されている。そして、弁体35とピボット軸受36
とが、当該ピボット軸受36を取り巻くように形成された
環状の係止バンド37により、互いに分離しないように結
合されている。この係止バンドはゴム等の弾性材により
形成されて、弁体35がピボット軸受36の球状先端部を中
心にして360度揺動し得るようにされている。
The lower end of the valve seat member 34 serves as a valve seat 34a.
A valve seat 35 is attached to the leaf spring 31 so as to face 4a. This valve element 35 is pivotally supported by the leaf spring 31. That is, a pivot bearing 36 having a spherical tip is fixed to the upper surface of the leaf spring 31, and a substantially conical recess 35 formed on the lower surface of the valve pair 35 is provided at the spherical tip of the pivot bearing 36.
a is inserted. Then, the valve body 35 and the pivot bearing 36
Are connected so as not to be separated from each other by an annular locking band 37 formed so as to surround the pivot bearing. The locking band is formed of an elastic material such as rubber so that the valve body 35 can swing 360 degrees around the spherical tip of the pivot bearing 36.

駆動機構収納室Yには、板ばね31したがって弁体35を
上下方向に駆動するための電磁駆動機構Dが構成されて
いる。以下この電磁駆動機構Dについて詳述する。
An electromagnetic drive mechanism D for driving the leaf spring 31 and thus the valve element 35 in the vertical direction is formed in the drive mechanism storage chamber Y. Hereinafter, the electromagnetic drive mechanism D will be described in detail.

先ず、下ケーシングC1には、環状の永久磁石41が固定
されている。この永久磁石の上面には、環状の内側磁極
部材42が固定されている。下ケーシングC1は、鉄等強磁
性体の材料により構成されて、下ケーシングC1の上端部
内面が、上記内側磁極部材42に相対向する外側磁極43を
構成している。
First, an annular permanent magnet 41 is fixed to the lower casing C1. An annular inner magnetic pole member 42 is fixed to the upper surface of the permanent magnet. The lower casing C1 is made of a ferromagnetic material such as iron, and the inner surface of the upper end portion of the lower casing C1 forms an outer magnetic pole 43 facing the inner magnetic pole member.

一方、板ばね31の下面には、コイル支持部材44が固定
されている。このコイル支持部材44は、上記内側磁極部
材42と外側磁極43との間に所定間隔を有して伸びる環状
のコイル保持部44aを有し、該コイル保持部44aに、コイ
ル45が保持されている。このようにして、コイル45と両
磁極42、43とによって、リニアモータが構成されてい
る。
On the other hand, a coil support member 44 is fixed to the lower surface of the leaf spring 31. The coil support member 44 has an annular coil holding portion 44a extending at a predetermined interval between the inner magnetic pole member 42 and the outer magnetic pole 43, and the coil 45 is held by the coil holding portion 44a. I have. Thus, a linear motor is constituted by the coil 45 and the magnetic poles 42 and 43.

コイル保持部材44には、案内ピン46が下方へ伸ばして
一体化され、該案内ピン46が、内側磁極部材42の内孔42
aおよびこれに連通する永久磁石41の内孔41a内に伸びて
いる。内側磁極部材42の内孔42a内面には、テフロン等
の摺動抵抗の小さい筒状のガイド部材47が固定され、こ
のガイド部材47によって案内ピン46が滑らかにガイドさ
れる。なお、永久磁石41の内孔41aの直径は、案内ピン4
6の外形よりも十分大きくされて、案内ピン46の逃げ空
間を構成している。
A guide pin 46 extends downward and is integrated with the coil holding member 44, and the guide pin 46 is connected to the inner hole 42 of the inner magnetic pole member 42.
a and extends into the inner hole 41a of the permanent magnet 41 communicating therewith. A cylindrical guide member 47 such as Teflon having a small sliding resistance is fixed to the inner surface of the inner hole 42a of the inner magnetic pole member 42, and the guide pin 46 is smoothly guided by the guide member 47. The diameter of the inner hole 41a of the permanent magnet 41 is
It is made sufficiently larger than the outer shape of 6 to form an escape space for the guide pin 46.

上記内孔41a、42aと、案内ピン46と、前記ピボット軸
受36の球状先端部と、弁座部材34とは、ケーシングCの
中心軸線上に位置されている。勿論、コイル45には、ケ
ーシングC外より伸びるリード線(図示略)が結線され
ている。なお、図中48は大気解放口である。
The inner holes 41a and 42a, the guide pin 46, the spherical tip of the pivot bearing 36, and the valve seat member 34 are located on the center axis of the casing C. Of course, a lead wire (not shown) extending from outside the casing C is connected to the coil 45. In the figure, reference numeral 48 denotes an opening to the atmosphere.

以上のように構成された呼気弁装置は、次のような作
用を行なう。先ず、弁体35が弁座34aから離間した開弁
時にあっては、弁座部材34からの呼気は、呼気解放空間
Xを通して、解放口33より大気に解放される。板ばね31
が上方へ変位するにつれて弁体35が弁座部材34すなわち
その弁座34aに接近し、弁座部材34の開度すなわち呼気
回路の開度が小さくされる。このように、板ばね31の上
下方向変位に応じて、呼気回路の開度が調整される。
The exhalation-valve apparatus configured as described above performs the following operations. First, when the valve body 35 is opened when the valve body 35 is separated from the valve seat 34a, the exhalation from the valve seat member 34 is released to the atmosphere from the release port 33 through the exhalation release space X. Leaf spring 31
As the valve is displaced upward, the valve body 35 approaches the valve seat member 34, that is, the valve seat 34a, and the opening degree of the valve seat member 34, that is, the opening degree of the expiration circuit is reduced. Thus, the opening of the expiration circuit is adjusted according to the vertical displacement of the leaf spring 31.

板ばね31の上下方向位置の変更は、コイル45に対する
通電電流を制御することにより行なわれる。すなわち、
コイル45に通電されると、通電されたコイル45が上下方
向に変位されるような電磁駆動力を受け(フレミングの
法則)、このコイル45の上下方向の変位位置が、板ばね
31したがって弁体35の上下方向変位位置に対応したもの
となる。そして、この電磁駆動力は、コイル45に対する
通電電流(電圧)が大きいほど大きくされる。より具体
的には、いまコイル45に対する通電電流が零のときに弁
座34aから弁体35が大きく離間して呼気回路の開度が100
%であるとすると、コイル45に通電することによってコ
イル45したがって弁体35が上方に変位され、この上方へ
の変位量は、コイル45に対する通電電流が大きくなるほ
ど大きくされる。
The vertical position of the leaf spring 31 is changed by controlling the current supplied to the coil 45. That is,
When the coil 45 is energized, it receives an electromagnetic driving force such that the energized coil 45 is displaced in the vertical direction (Fleming's law).
31 Therefore, it corresponds to the vertical displacement position of the valve body 35. The electromagnetic driving force is increased as the current (voltage) applied to the coil 45 increases. More specifically, when the current supplied to the coil 45 is zero, the valve body 35 is largely separated from the valve seat 34a and the opening degree of the expiration circuit becomes 100
%, When the coil 45 is energized, the coil 45 and thus the valve body 35 are displaced upward, and the amount of upward displacement is increased as the energizing current to the coil 45 is increased.

このように、コイル45に対する通電電流を制御するこ
とによって、弁座部材34したがって呼気回路の開度が、
0〜100%の範囲で変化される。そして、弁体35は板ば
ね31にピボット支持されているので、弁体35は弁座34a
に対して確実に密着した状態で着座され、閉弁時におけ
る呼気のもれというものが確実に防止される。また、係
止バンドの設定力を比較的小さいものとすれば、弁体35
が弁座34aから離間した開弁中に、弁座部材34からの呼
気圧力を受けて弁体35を常に弁座34aに対して直角とな
るような位置に矯正されて、呼気を弁座34aの全周囲か
ら均等に呼気解放空間Xへ排出させることができる。
As described above, by controlling the current supplied to the coil 45, the opening degree of the valve seat member 34 and thus the expiration circuit is reduced.
It is varied in the range of 0-100%. Since the valve element 35 is pivotally supported by the leaf spring 31, the valve element 35 is connected to the valve seat 34a.
, And is reliably prevented from leaking when the valve is closed. Also, if the setting force of the locking band is relatively small, the valve body 35
While the valve is open from the valve seat 34a, the exhalation pressure from the valve seat member 34 is received to correct the valve body 35 to a position that is always perpendicular to the valve seat 34a. Can be uniformly discharged to the exhalation release space X.

ここで、磁石41は、電磁石とすることもできる。ま
た、磁石41を板ばね31側に、またコイル41をケーシング
C側に設けることもできる。ただし、コイル45に比して
大きなスペースを要しかつ重量も重くなる磁石41をケー
シングCに設ける方が、パッケージの点からまた板ばね
31したがって弁体35の往復慣性を小さくしてその応答性
を高める上でも好ましいものとなる。
Here, the magnet 41 can be an electromagnet. Further, the magnet 41 can be provided on the leaf spring 31 side, and the coil 41 can be provided on the casing C side. However, providing a magnet 41 in the casing C which requires a larger space and a heavier weight than the coil 45 is more advantageous in terms of a package in terms of a leaf spring.
31 Therefore, it is also preferable in reducing the reciprocating inertia of the valve body 35 and improving its responsiveness.

呼気弁装置の使用例 第2図は、本発明による呼気弁装置の使用例を示すも
のであり、PEEP圧制御用として用いた場合を示す。この
第2図において、1はY字形とされた共通回路であり、
その合流端部1aが患者の肺Hに接続される(一般に患者
の口元に対してアダプタを介して気密に接続される)。
また、2本に分岐された分岐端部1b,1cの一方には吸気
回路2が接続され、他方には呼気回路3が接続されてい
る。この呼気回路2は圧力源としての空気タンク4に連
なり、タンク4には、既知のように湿度調整および酸素
濃度調整がなされた所定圧の空気が貯えられている。
FIG. 2 shows an example of use of the exhalation valve device according to the present invention, and shows a case where the device is used for PEEP pressure control. In FIG. 2, 1 is a Y-shaped common circuit,
The merging end 1a is connected to the lung H of the patient (generally airtightly connected to the mouth of the patient via an adapter).
An intake circuit 2 is connected to one of the two branch ends 1b and 1c, and an expiration circuit 3 is connected to the other. The exhalation circuit 2 is connected to an air tank 4 as a pressure source, and the tank 4 stores air of a predetermined pressure which has been adjusted in humidity and oxygen concentration as known.

吸気回路2には、吸気圧力調整手段としての電空コン
バータ5(電圧−空気圧変換器)が接続されている。ま
た、呼気回路3に対しては、本発明による呼気弁装置
(の弁座部材34)が継手6を介して接続されている。
An electropneumatic converter 5 (voltage-pneumatic converter) as an intake pressure adjusting means is connected to the intake circuit 2. The exhalation circuit 3 is connected to (the valve seat member 34 of) the exhalation valve device according to the present invention via the joint 6.

第2図中8はマイクロコンピュータにより構成された
制御ユニットで、基本的にCPU、ROM、RAMを備えてい
る、その制御ユニット8に対しては、圧力センサ9およ
びPEEP圧設定スイッチ10からの各信号が入力される、ま
た、制御ユニット8からは、前記電空コンバータ5およ
び呼気弁装置のコイル45に対して、信号V1あるいはV2が
出力される、上記圧力センサ9は、共通回路1の圧力を
検出するものであり、検出した圧力を電圧信号PAとして
制御ユニット8に出力する。また、上記スイッチ10はマ
ニュアル操作により設定PEEP圧すなわち目標PEEP圧を変
更するものであり、目標PEEP圧に応じた電圧信号PTを制
御ユニット8に出力する。なお、実施例ではスイッチ10
は、PEEP圧を5cm〜20cmH2Oの範囲で無段階に設定し得る
ものとなっている。
In FIG. 2, reference numeral 8 denotes a control unit constituted by a microcomputer, which basically comprises a CPU, a ROM, and a RAM. For the control unit 8, each of a pressure sensor 9 and a PEEP pressure setting switch 10 is provided. A signal is input, and a signal V1 or V2 is output from the control unit 8 to the electropneumatic converter 5 and the coil 45 of the exhalation valve device. And outputs the detected pressure to the control unit 8 as a voltage signal PA. The switch 10 changes a set PEEP pressure, that is, a target PEEP pressure by manual operation, and outputs a voltage signal PT corresponding to the target PEEP pressure to the control unit 8. In the embodiment, the switch 10
Can set the PEEP pressure steplessly within the range of 5 cm to 20 cmH 2 O.

以上のような構成において、共通回路1の実際のPEEP
圧すなわち圧力センサ9で検出される圧力は、患者の呼
吸状態がある一定の停止状態とすれば、次のような要素
で変更され得る。すなわち、 呼気回路2の圧力の変更で、呼気圧力を大きくするほ
ど実際のPEEP圧PAが大きくなる。そして、この吸気圧力
の調整は、第1電空コンバータ5を制御することにより
なされる。
In the above configuration, the actual PEEP
The pressure, that is, the pressure detected by the pressure sensor 9, can be changed by the following factors, assuming that the patient's respiratory state is a certain stationary state. That is, by changing the pressure of the exhalation circuit 2, the actual PEEP pressure PA increases as the exhalation pressure increases. The adjustment of the intake pressure is performed by controlling the first electropneumatic converter 5.

呼気弁装置(弁座部材34)の開度の変更で、開度が小
さいほど呼気回路3からの呼気排出抵抗が大きくなっ
て、実際のPEEP圧PAが大きくなる。
By changing the opening degree of the exhalation valve device (valve seat member 34), the smaller the opening degree, the greater the exhalation discharge resistance from the exhalation circuit 3 and the actual PEEP pressure PA.

次に制御ユニット8による制御内容について、第3図
に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以
下の説明でSはステップを示す。
Next, the contents of control by the control unit 8 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following description, S indicates a step.

先ずS1において、スイッチ10により設定された目標PE
EP圧PT、および圧力センサ9で検出された共通回路1の
実際のPEEP圧PAが読込まれる。次いで、S2において、PA
からPTを差し引いて、差圧ΔPが算出される、 S3においては、差圧ΔPが零以上であるか否かが判別
される、このS3の判別でYESのときは、実際のPEEP圧PA
の大きさが目標PEEP圧PT以上であり、この場合は、電空
コンバータ5、呼気弁装置のコイル45への出力電圧信号
V1、V2がS4あるいはS5のように設定される。すなわち、
S4において、 V2=0(呼気回路2からの空気供給なし) に設定される。また、S5において V1=K1×PT−K1′×ΔP に設定される。なお、K1、K1′はそれぞれ制御ゲインで
ある、このように、実際のPEEP圧PAが目標PEEP圧PT以上
であるときには、実際のPEEP圧PAを低下させるべくS4、
S5でのV1、V2が設定される。
First, in S1, the target PE set by the switch 10 is set.
The EP pressure PT and the actual PEEP pressure PA of the common circuit 1 detected by the pressure sensor 9 are read. Next, in S2, PA
Is subtracted from PT to calculate the differential pressure ΔP. In S3, it is determined whether or not the differential pressure ΔP is equal to or greater than zero. When the determination in S3 is YES, the actual PEEP pressure PA
Is greater than or equal to the target PEEP pressure PT, and in this case, the output voltage signal to the electropneumatic converter 5 and the coil 45 of the exhalation valve device.
V1 and V2 are set as S4 or S5. That is,
In S4, V2 = 0 is set (no air supply from the expiration circuit 2). Also, it is set to V1 = K 1 × PT-K 1 '× ΔP in S5. Note that K 1 and K 1 ′ are control gains, respectively. Thus, when the actual PEEP pressure PA is equal to or higher than the target PEEP pressure PT, S4 and S4 are used to reduce the actual PEEP pressure PA.
V1 and V2 in S5 are set.

上記S5の後は、S6において、上述のように設定された
V1、V2が電空コンバータ5あるいはコイル45へ出力され
る。
After the above S5, in S6, it was set as described above
V1 and V2 are output to the electropneumatic converter 5 or the coil 45.

一方、前記S3の判別でNOのときは、実際のPEEP圧PAが
目標PEEP圧PTよりも小さ過ぎるときである。この場合
は、先ずS7においてΔPが絶対値化された後、S8、S9に
おいてV1、V2が設定された後、S6においてV1、V2が電空
コンバータあるいはコイル45へ出力されるこのS7〜S9を
経るルートのときは、実際のPEEP圧PAを大きくするため
のものであり、 V2=K2×ΔP に設定され、また、 V1=K1×(PT+ΔP) に設定される。なお、K2は制御ゲインである。
On the other hand, when the determination in S3 is NO, the actual PEEP pressure PA is too small than the target PEEP pressure PT. In this case, after ΔP is first converted into an absolute value in S7, after V1 and V2 are set in S8 and S9, V1 and V2 are output to the electropneumatic converter or the coil 45 in S6. when the route passing through, provided for increasing the actual PEEP pressure PA, is set to V2 = K 2 × ΔP, also it is set to V1 = K 1 × (PT + ΔP). Incidentally, K 2 is a control gain.

このように、実際のPEEP圧PAを目標PEEP圧PAと比較し
つつ、電圧コンバータ5および呼気弁装置のコイル45を
制御して、共通回路1の圧力(実際のPEEP圧PA)が目標
PEEP圧PAに維持される。なお、制御ゲインK1、K1′、K2
は、あらかじめ実験によって求めておけばよい。
Thus, while comparing the actual PEEP pressure PA with the target PEEP pressure PA, the voltage converter 5 and the coil 45 of the exhalation-valve device are controlled, and the pressure of the common circuit 1 (actual PEEP pressure PA) is set to the target value.
Maintained at PEEP pressure PA. Note that the control gains K 1 , K 1 ′, K 2
May be obtained in advance by experiments.

従来装置との比較 第4図は、本発明による呼気弁装置をPEEP装置に組込
んだ場合(第2図に示すもの)の効果を、従来の呼気弁
装置を用いたままのPEEP装置と比較するためのデータを
得るために用いた試験装置を示すものである。なお、こ
の第4図では、第2図のものと対応する要素に
は、「′」の符号を付して示してある。また、従来の呼
気弁装置を組込んだPEEP装置としては、現在世界最高水
準といわれているベネット7200aを用いてあるがこれは
呼気弁装置として風船式のものが用いられているので、
当該呼気弁装置のフィードバック制御は行なわれない
(応答性が悪いためフィードバック制御を行なうころが
不可能)。
FIG. 4 shows the effect of the case where the expiratory valve device according to the present invention is incorporated in the PEEP device (shown in FIG. 2) as compared with the PEEP device using the conventional expiratory valve device. 1 shows a test apparatus used to obtain data for performing the test. Note that, in FIG. 4, elements corresponding to those in FIG. 2 are denoted by reference numerals with “′”. In addition, as a PEEP device incorporating a conventional exhalation valve device, a Bennet 7200a which is currently said to be the world's highest level is used, but since this is a balloon type exhalation valve device,
The feedback control of the exhalation-valve device is not performed (it is impossible to perform the feedback control because of poor response).

先ず、第4図中21は、HARVARD APPARATUSと呼ばれ
て、一種のシリンダ装置を利用して一定の呼吸状態を人
工的に作りだすための装置である。この装置21により、
排気量670cc(1回の呼吸量)で、呼吸回数30回/分の
呼吸を人工的に作り出した。また、22はホットワイヤ式
の流量計で、共通回路1′に接続されて、装置21により
作り出される実際の呼吸量を計測した。さらに、PEEP圧
の変動状態を調べるため、共通回路1′の実際の圧力を
当該共通回路1′に接続した圧力センサ23により計測し
た。そして、呼気回路2′、呼気回路3′に対して、本
発明による呼気弁装置を組込んだPEEP装置あるいは従来
のPEEP装置を接続して、このPEEP装置を作動させたとき
の呼吸量Vと実際のPEEP圧Pと当該両者により得られる
P−V線図とを得た。より具体的には、流量計22と圧力
センサ23とからの各信号をマイクロコンピュータ24に入
力して、表示器25に上記「P」、「V」および「P−V
線図」を表示させるようにした。
First, reference numeral 21 in FIG. 4 is a device called HARVARD APPARATUS for artificially creating a constant respiratory state using a kind of cylinder device. With this device 21,
With a displacement of 670 cc (one breath), a breathing rate of 30 breaths / minute was artificially created. Reference numeral 22 denotes a hot wire type flow meter which is connected to the common circuit 1 'and measures the actual respiratory volume produced by the device 21. Further, in order to check the fluctuation state of the PEEP pressure, the actual pressure of the common circuit 1 'was measured by the pressure sensor 23 connected to the common circuit 1'. Then, a PEEP device incorporating the expiratory valve device according to the present invention or a conventional PEEP device is connected to the exhalation circuit 2 'and the exhalation circuit 3', and the respiratory volume V when the PEEP device is operated is determined. An actual PEEP pressure P and a PV diagram obtained by the both are obtained. More specifically, each signal from the flow meter 22 and the pressure sensor 23 is input to the microcomputer 24, and the above-mentioned “P”, “V” and “PV” are displayed on the display 25.
"Diagram" is displayed.

上述のようにして得られたデータ(P−V線図)を示
したが第5図(a)、(b)〜第8図(a)、(b)で
ある。各図共、(a)が本発明による呼気弁装置を用い
た場合を、また(b)が従来の呼気弁装置を用いた場合
を示している。そして、第5図は目標PEEP圧が5cmH2Oの
ときを、第6図は目標PEEP圧が10cmH2Oのときを、第7
図は目標PEEP圧が15cmH2Oのときを、第8図は目標PEEP
圧が20cmH2Oのときを示してある。
The data (PV diagram) obtained as described above are shown in FIGS. 5 (a) and (b) to FIGS. 8 (a) and (b). In each figure, (a) shows the case where the exhalation valve device according to the present invention is used, and (b) shows the case where the conventional exhalation valve device is used. Then, the Fig. 5 when the target PEEP pressure is 5 cmH 2 O, FIG. 6 is a time target PEEP pressure is 10 cm H 2 O, 7
The figure shows when the target PEEP pressure is 15 cmH 2 O, and FIG. 8 shows the target PEEP pressure.
This is shown when the pressure is 20 cmH 2 O.

上述第5図(a)、(b)〜第8図(a)、(b)か
ら理解されるように、本発明による呼気弁装置を用いた
PEEP装置の方が、従来PEEEP装置のものに比して、PEEP
圧(P)の変動が極めて小さく、この結果患者の呼吸仕
事量が著しく低減されることが理解される(呼吸仕事量
はP−V線図で囲まれる面積が大きいほど大きくな
る)。
As understood from FIGS. 5 (a) and (b) to FIGS. 8 (a) and (b), the exhalation valve device according to the present invention was used.
The PEEP device has a PEEP
It can be seen that the variation in pressure (P) is very small, which results in a significant reduction in the respiratory work of the patient (the respiratory work increases with the area enclosed by the PV diagram).

以上実施例では、呼気弁装置をPEEP圧制御用として用
いた場合を説明したが、これに限らず呼気圧力や呼気流
量の制御用等、種々利用し得るものである。また、板ば
ね31は、細長状として、その両端部をケーシングCに保
持させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the exhalation valve device is used for controlling the PEEP pressure has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be used in various ways such as for controlling the exhalation pressure and the exhalation flow rate. Further, the leaf spring 31 may be formed in an elongated shape so that both ends thereof are held by the casing C.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による呼気弁装置の一実施例を示す側面
断面図。 第2図は本発明による呼気弁装置をPEEP圧制御用として
用いた場合の例を示す系統図。 第3図は、第2図に示すPEEP装置の制御例を示すフロー
チャート。 第4図は本発明による呼気弁装置の効果を従来装置と比
較するために用いた試験装置を示す全体系統図。 第5図(a)〜第8図(a)は本発明による呼気弁装置
を用いたPEEP装置の試験結果を示す図。 第5図(b)〜第8図(b)は従来の呼気弁装置をその
まま用いたPEEP装置の試験結果を示す図。 C:ケーシング X:呼気解放空間 Y:駆動機構収納室 D:駆動機構 31:板ばね 34:弁座部材 34a:弁座 36:ピボット軸受 41:磁石 42:内側磁極部材 43:外側磁極 44:コイル保持部材 45:コイル
FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of an exhalation valve device according to the present invention. FIG. 2 is a system diagram showing an example in which the exhalation valve device according to the present invention is used for PEEP pressure control. FIG. 3 is a flowchart showing a control example of the PEEP device shown in FIG. FIG. 4 is an overall system diagram showing a test device used to compare the effect of the exhalation valve device according to the present invention with a conventional device. 5 (a) to 8 (a) are diagrams showing test results of a PEEP device using the exhalation valve device according to the present invention. 5 (b) to 8 (b) show test results of a PEEP device using a conventional exhalation valve device as it is. C: Casing X: Expiration release space Y: Drive mechanism storage room D: Drive mechanism 31: Leaf spring 34: Valve seat member 34a: Valve seat 36: Pivot bearing 41: Magnet 42: Inner magnetic pole member 43: Outer magnetic pole 44: Coil Holding member 45: Coil

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ケーシングと、 前記ケーシングに保持された板ばねと、 前記板ばねの一面側に対向するように前記ケーシングに
設けられ、呼気回路からの呼気を該ケーシング内へ導く
弁座部材と、 前記板ばねの一面側において該板ばねに取付けられ、該
板ばねの板厚方向の変位に応じて前記弁座部材に対して
接近、離間される弁体と、 前記板ばねの他面側において前記ケーシング内に収納さ
れ、電磁力によって該板ばねをその板厚方向に直接、駆
動するための電磁駆動手段と、 前記ケーシングに前記板ばねの一面側において形成さ
れ、該ケーシング内を大気に解放する呼気解放口と、 を備えていることを特徴とする人工呼吸器における呼気
弁装置。
1. A casing, a leaf spring held by the casing, and a valve seat member provided on the casing so as to face one surface of the leaf spring and guiding exhalation from an exhalation circuit into the casing. A valve body that is attached to the leaf spring on one surface side of the leaf spring, and is moved toward and away from the valve seat member in accordance with displacement of the leaf spring in the thickness direction; and the other surface side of the leaf spring. An electromagnetic driving means for directly driving the leaf spring in the thickness direction thereof by an electromagnetic force, formed on the one surface side of the leaf spring in the casing, and exposing the inside of the casing to the atmosphere. An expiratory valve device in a ventilator, comprising: an exhalation release port for releasing.
【請求項2】ケーシングと、 前記ケーシングに保持された板ばねと、 前記板ばねの一面側に対向するように前記ケーシングに
設けられ、呼気回路からの呼気を該ケーシング内へ導く
弁座部材と、 前記板ばねの一面側において該板ばねに取付けられ、該
板ばねの板厚方向の変位に応じて前記弁座部材に対して
接近、離間される弁体と、 前記板ばねの他面側において該板ばねとケーシングとの
間に構成され、電磁力によって該板ばねをその板厚方向
に駆動するための電磁駆動手段と、 を備え、 前記弁体が、前記板ばねに対してピボット支持されてい
る、 ことを特徴とする人工呼吸器における呼気弁装置。
2. A casing, a leaf spring held by the casing, and a valve seat member provided on the casing so as to face one surface of the leaf spring and guiding exhalation from an exhalation circuit into the casing. A valve body that is attached to the leaf spring on one surface side of the leaf spring, and is moved toward and away from the valve seat member in accordance with displacement of the leaf spring in the thickness direction; and the other surface side of the leaf spring. And electromagnetic driving means for driving the leaf spring in its thickness direction by electromagnetic force, wherein the valve body is pivotally supported with respect to the leaf spring. An expiratory valve device for a ventilator, comprising:
【請求項3】ケーシングと、 前記ケーシングに保持された板ばねと、 前記板ばねの一面側に対向するように前記ケーシングに
設けられ、呼気回路からの呼気を該ケーシング内へ導く
弁座部材と、 前記板ばねの一面側において該板ばねに取付けられ、該
板ばねの板厚方向の変位に応じて前記弁座部材に対して
接近、離間される弁体と、 前記板ばねの他面側において該板ばねとケーシングとの
間に構成され、電磁力によって該板ばねをその板厚方向
に駆動するための電磁駆動手段と、 を備え、 前記電磁駆動手段が、前記板ばねに設けられたコイル
と、該コイルに対応して前記ケーシングに設けられた磁
石とから構成されている、 ことを特徴とする人工呼吸器における呼気弁装置。
3. A casing, a leaf spring held by the casing, and a valve seat member provided on the casing so as to face one surface of the leaf spring and guiding exhalation from an exhalation circuit into the casing. A valve body that is attached to the leaf spring on one surface side of the leaf spring, and is moved toward and away from the valve seat member in accordance with displacement of the leaf spring in the thickness direction; and the other surface side of the leaf spring. And electromagnetic driving means for driving the leaf spring in its thickness direction by electromagnetic force, wherein the electromagnetic driving means is provided on the leaf spring. An expiratory valve device for a ventilator, comprising: a coil; and a magnet provided on the casing corresponding to the coil.
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