JP3160153B2 - 呼吸同調型の呼吸補助装置 - Google Patents

呼吸同調型の呼吸補助装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧力ガスを出力気道に供
給する呼吸同調型の気道陽圧式呼吸補助装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自発呼吸可能な患者に適用される呼吸補
助装置においては、十分な換気能力を有しかつ患者に不
快感やダメージを与えないことが求められる。従って患
者の自発呼吸に同調して呼吸補助を行うことが望まし
い。
【0003】この観点から、従来技術としては例えば二
相性陽圧方式がある。この場合、人工呼吸装置の圧力制
御ユニットには次の2つの特性が求められる。すなわち
呼気から吸気、また吸気から呼気へ移行する際には短時
間内に比較的大きく圧力値を変化させることが望まれ
る。一方、吸気中、および呼気中は、患者の呼吸状態の
変化に関わらず、各々一定の圧力値に保つべく細かい制
御を行うことが望まれる。また、患者に不快感やダメー
ジを与えない目的で、比例支援式人工呼吸方法(特願平3
-297733) 等を用いる場合には、吸気中に更に細かい圧
力制御が求められる。二相性陽圧方式の具体的な装置構
成は例えば特開平3-222963に述べられている。その記述
によれば、圧力制御ユニットとしては、”制限された開
口を通して大気中に開かれた流路を提供する可動バルブ
の形式がよい”、とされている。すなわち大気中に開か
れた流路の開口量を変化させることで圧力を制御する方
式である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
は次のような課題があった。すなわち、制限された開口
を通して大気中に開かれた流路を提供する可動バルブの
形式では、短時間に比較的大きく圧力値を変化させるた
めには開口が大きいことが望ましいが、細かい制御を行
うためには開口が小さい方が容易である。
【0005】特に特開平3-222963に述べられている装置
では、吸気から呼気へ移行する際の圧力降下が遅く患者
に不快感やダメージを与えることが懸念される。この方
法では理想的には、大きい開口を有して開口量を高速で
変化させることが望ましいが、これはコストや耐久性の
点で不利である。
【0006】また呼吸補助装置は、ガス交換効率の観点
からは、患者の呼気が次の吸気の時に再び患者に供給さ
れる現象(以降これを再呼吸と呼ぶ)ができるだけ少な
いことが望ましい。しかし、前記従来の方法(制限され
た開口を通して大気中に開かれた流路を提供する可動バ
ルブのみにより圧力制御を行う)では、患者に装着され
た鼻マスクまたはその近辺に設けられた小さい開口部分
から呼吸補助装置からの空気流によって患者の呼気が周
囲雰囲気に押し出されることで、主に換気が行われる。
このため呼気時に患者に供給する圧力が低く、呼気時の
呼吸補助装置からの空気流量が少ないと十分に換気が行
われず、前記再呼吸が顕著に発生し死腔が大きくなると
いう問題がある。
【0007】本発明は上記課題を解決することにより、
自発呼吸可能な患者に適用される呼吸補助装置におい
て、低コストかつ高耐久性を有し、短時間内に比較的大
きく圧力値を変化させ得るのみならず細かい圧力制御も
なし得、患者の不快感やダメージを低減して、かつ再呼
吸による死腔を小さくし、高い治療効果の得られる呼吸
補助装置を得ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の装置は、気道陽
圧式の呼吸同調型呼吸補助装置において、呼吸用ガス流
を発生するガス流発生手段と、ガス流を気道に導く導管
手段と、前記ガス流発生手段と患者の間に直列的に配置
され大気に解放されることなくガス流の圧力損失を利用
して圧力を調節しガス流を導管手段へ供給し気道に可変
圧力で供給する圧力調節手段と、前記圧力調節手段と患
者の間に配置され少なくとも大気圧以下の圧力を持つ雰
囲気に解放される減圧手段を備え、患者の通常の呼気中
は前記減圧手段を全開として大気圧以下の圧力を持つ雰
囲気に解放され、患者の通常の吸気中は前記減圧手段を
全閉とするための制御手段を備えたことを特徴としてい
る。
【0009】ガス流発生手段から発生させたガスを導管
手段を用いて患者の気道へ供給する。前記減圧手段は、
患者の通常の吸気中には解放されておらず、患者の通常
の呼気中には解放されている。吸気中、呼気中の細かい
圧力制御は前記圧力調節手段を操作して行う。前記制御
手段は、これらの減圧手段や圧力調節手段の作動を制御
するものであって、例えばマイクロプロセッサーユニッ
ト(MPU)を含むコンピユータ手段が用いられる。
【0010】ただし呼気中であっても、例えば患者の自
発呼吸が停止して長時間呼気が続いた場合等、何等かの
理由で圧力を急激に上昇させる必要が生じた場合は、前
記減圧手段を閉鎖して圧力を上昇させ得る。また、吸気
中であっても、例えば供給圧力が高すぎて患者が強い不
快感を感じた場合等、何等かの理由で圧力を急激に低下
させる必要が生じた場合は前記減圧手段を解放して圧力
を低下させ得る。前記減圧手段としては、周囲雰囲気に
解放される開口面積が短時間内に急激に変化することが
望ましい。これは例えば市販の電磁弁等を用いて実現可
能である。
【0011】尚、呼吸サイクルに同調させて操作させる
ためには、通常、系内の圧力変動を検出する半導体圧力
センサー等の呼吸サイクルの位相を検出するための呼吸
サイクル検出手段を備えることが望ましい。
【0012】
【作用】吸気から呼気への移行時、前記減圧手段を開放
し、更に呼気中に供給したい圧力値に実際に供給される
圧力値がおおむね一致するまでの期間、あるいは適当に
定めた一定の期間、前記圧力調節手段の圧力損失を最大
にして供給空気流を極めて少なくする。これらの操作に
より、短時間内に供給圧力を下降させ得、かつ、呼気初
期は周囲雰囲気に解放された前記減圧手段の開口部分か
ら患者の呼気努力により、呼気が周囲雰囲気に押し出さ
れる。これにより呼気中の患者の気困難感を大幅に低
減でき、呼気量は呼気初期に多いことから、再呼吸に伴
う死腔の量も抑えられる。
【0013】また、呼気から吸気への移行時、前記減圧
手段を閉鎖し更に前記圧力調節手段を操作することによ
り、短時間内に供給圧力を上昇させ得る。これにより吸
気中の患者の吸気困難感を大幅に低減できる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の装置について実施態様例を
あげてさらに詳細に説明するが、本発明はそれらによっ
て何らか限定されるものではない。
【0015】図1は本発明の一実施例による、呼吸補助
装置の構成図である。図中、1はガス流発生ユニットで
ある可変回転速度のファンであり回転速度は数千から1
万数千rpmの間で所望のファン出力圧に調整される。2
は導管手段である内径約20mmの人工呼吸器用チューブ、
3は大気に解放されることなくガス流の圧力損失を利用
して供給圧力を調節する圧力調節ユニットである外径20
mmの小型バタフライ弁、4は大気圧雰囲気に導管内を解
放する減圧ユニットである電磁リーク弁、5は導管内の
ガス圧力を連続的に検出する圧力検出手段である市販の
半導体圧力センサ、とで構成されている。
【0016】患者に、ガス流発生ユニット1により導管
手段2を経てガス流が供給される。そのガス流の圧力は
圧力検出手段5により検出される。
【0017】患者の呼気を検出した場合、電磁弁4を開
き大気圧雰囲気に導管内を解放する。更に呼気中に供給
したい圧力値に、圧力検出手段5により検出された患者
に実際に供給される圧力値がおおむね一致するまでの期
間は、バタフライ弁3の角度を、ファン1から発生した
空気流の流れを全て妨げるように変化させ、バタフライ
弁3による圧力損失を最大にする。これらの操作によ
り、短時間内に供給圧力を下降させ、かつ、呼気初期は
周囲雰囲気に解放された前記減圧手段の開口部分から患
者の呼気努力により、呼気が周囲雰囲気に押し出され
る。
【0018】そして、電磁弁4を開いたままで、呼気初
期を除く呼気中は、バタフライ弁3の角度を変化させる
ことで圧力損失量を細かく調整し、所望の圧力の空気流
を患者に供給する。すなわち、供給圧力を少し低くした
い場合は、バタフライ弁3の角度をファン1から発生し
た空気流の流れを妨げる方向に適当に変化させる。逆に
供給圧力を少し低くしたい場合は、バタフライ弁3の角
度をファン1から発生した空気流の流れを妨げる方向に
適当に変化させる。
【0019】また、患者の吸気を検出した場合、大気圧
雰囲気に導管内を解放していた電磁弁4を閉鎖する。更
にバタフライ弁3の角度を、ファン1から発生した空気
流の流れを妨げないように変化させ、バタフライ弁3に
よる圧力損失を低くする。これらの操作により、短時間
内に供給圧力を上昇させる。
【0020】そして、電磁リーク弁4を閉鎖したまま
で、吸気中は、バタフライ弁3の角度を変化させること
で圧力損失量を細かく調整し、所望の圧力の空気流を患
者に供給する。すなわち、供給圧力を少し低くしたい場
合は、バタフライ弁3の角度をファン1から発生した空
気流の流れを妨げる方向に適当に変化させる。逆に供給
圧力を少し低くしたい場合は、バタフライ弁3の角度を
ファン1から発生した空気流の流れを妨げる方向に適当
に変化させる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上詳述したとおり、低コスト
かつ高耐久性を有し、短時間内に比較的大きく圧力値を
変化させ得ることができ、必要に応じて細かい圧力調節
もなし得るので、患者の不快感やダメージを低減して、
かつ再呼吸による死腔を小さくし、高い治療効果の得ら
れる呼吸補助装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の呼吸同調型の呼吸補助装置の態様例の
模式的例示。
【符号の説明】
1:ガス流発生ユニット 2:導管 3:圧力調節ユニット 4:減圧ユニット 5:圧力検出ユニット
フロントページの続き (72)発明者 越久 仁敬 兵庫県西宮市霞町3番12号 (56)参考文献 特許2137336(JP,B2) 特許2714288(JP,B2) 特表 平3−501696(JP,A) 特表 平5−509010(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61M 16/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 使用者の呼吸に同調して陽圧空気を供給
    する気道陽圧式の呼吸同調型呼吸補助装置において、呼
    吸用の陽圧空気を発生するガス流発生手段と、陽圧空気
    を気道に導く導管手段と、前記ガス流発生手段と患者の
    間に直列的に配置され大気に解放されることなくガス流
    の圧力損失を利用して圧力を調節し陽圧空気を導管手段
    へ供給し気道に可変圧力で供給する圧力調節手段と、前
    記圧力調節手段と患者の間に配置され大気圧以下の圧力
    を持つ雰囲気に解放される減圧手段とを備え、患者の呼
    気中は前記減圧手段を全開として大気圧以下の圧力を持
    つ雰囲気に解放され、患者の吸気中は前記減圧手段を全
    閉する制御手段を備えたことを特徴とする、呼吸同調型
    の呼吸補助装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段が、吸気から呼気への移行
    時、呼気初期の一定期間、前記圧力調節手段の圧力損失
    を最大にして供給空気流を極めて少なくする機能を具備
    したものである請求項1記載の呼吸同調型の呼吸補助
    装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段が、導管内のガス圧力を連
    続的に検出する圧力検出手段を備え、吸気から呼気への
    移行時呼気中に供給したい圧力値に実際に供給される圧
    力値が実質上一致するまでの期間、前記圧力調節手段の
    圧力損失を最大にして供給空気流を極めて少なくする機
    能を具備したものである請求項1記載の呼吸同調型の
    吸補助装置。
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AU24845/95A AU683753B2 (en) 1994-07-06 1995-07-05 An apparatus for assisting in ventilating the lungs of a patient
US08/498,751 US5572993A (en) 1994-07-06 1995-07-06 Apparatus for assisting in ventilating the lungs of a patient
EP95110536A EP0691134A3 (en) 1994-07-06 1995-07-06 Device for supporting ventilation of a patient

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