JP3293317B2 - 人工呼吸器用呼吸振動発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人工呼吸器用呼吸振動
発生装置に係り、特に、人工呼吸器を装着した患者の肺
に負担をかけない構造を有する人工呼吸器用呼吸振動発
生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、人工呼吸器に装備される呼吸振動
発生装置としては、例えば特開平２−１３１７７３号公
報等に記載のものが開発されている。この種の呼吸振動
発生装置に組込まれたバルブ機構は、図８に示す如く、
バルブ機構駆動モータの出力軸に連結される回転軸８０
が軸受８１Ａ，８１Ｂを介して回転自在に貫通したケー
ス本体８２と、ケース本体８２の両端部を閉塞するフラ
ンジケース部８３Ａ，８３Ｂと、ケース本体８２の上部
に装備された上部ケース部８４と、回転軸８０にピン８
５を介して固定され回転軸８０と一体に回転するバルブ
本体８６と、ケース本体８２に形成され人工呼吸器の呼
吸経路に接続される呼吸ポートＰａと、上部ケース部８
４に形成され人工呼吸器のブロアの与圧発生側及び陰圧
発生側に各々接続される与圧ポートＰｂ及び陰圧ポート
Ｐｃと、上部ケース部８４に形成された大気開放ポート
Ｐｄとを備えている。

【０００３】更に、バルブ本体８６は、隔壁部８６ａ
と、隔壁部８６ａの外周縁部分から回転軸８０の軸方向
へ互いに離間するように延設されると共に，回転軸８０
の外周方向で位相が互いに１８０度ずれた円弧状を有す
る１対の弁体部８６ｂ，８６ｃとから構成されている。
また、ケース内部は、与圧ポートＰｂが常時連通した与
圧室８７と、陰圧ポートＰｃが常時連通した陰圧室８８
とに画成されている。この場合、従来のバルブ機構は、
与圧ポートＰｂの開口面積と陰圧ポートＰｃの開口面積
とが同じ面積に形成された構造となっている。

【０００４】バルブ機構駆動モータによりバルブ機構の
バルブ本体８６を回転させると、与圧ポートＰｂがバル
ブ本体８６の回転に応じて呼吸ポートＰａと大気開放ポ
ートＰｄとに対して交互に連通される一方、陰圧ポート
Ｐｃがバルブ本体８６の回転に応じて呼吸ポートＰａと
大気開放ポートＰｄとに対して交互に連通されるように
なっている。即ち、与圧ポートＰｂは、バルブ本体８６
の弁体部８６ｃにより呼吸ポートＰａが閉塞された時に
大気開放ポートＰｄに連通され（図１９参照）、逆に弁
体部８６ｃにより大気開放ポートＰｄが閉塞された時に
呼吸ポートＰａに連通される。他方、陰圧ポートＰｃ
は、バルブ本体８６の弁体部８６ｂにより呼吸ポートＰ
ａが閉塞された時に大気開放ポートＰｄに連通され、逆
に弁体部８６ｂにより大気開放ポートＰｄが閉塞された
時に呼吸ポートＰａに連通される（図１９参照）。図中
破線矢印は空気の流れを示す。

【０００５】また、図９は前述したバルブ機構の回転周
期が１５［Ｈｚ］の場合の人工呼吸器各部における圧力
波形及び流量波形を示すものであり、バルブ機構の出口
圧力波形は、図中符号Ｗａで示すような波形となり（圧
力：３００［ｍｍＡｑ］〜−３５０［ｍｍＡｑ］）、患
者へ供給する清浄空気を貯溜したエアタンク内における
圧力波形は、図中符号Ｗｂで示すような波形となり（圧
力：１８［ｍｍＡｑ］〜−１４［ｍｍＡｑ］）、患者の
肺へ連通接続された気管内チューブ入口における流量波
形は、図中符号Ｗｃで示すような波形となる（流量：９
４［リットル／分］）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のバルブ機構においては、人工呼吸器のバルブ機
構を高回転（例えば回転周期が１５〜２０［Ｈｚ］）さ
せた場合、バルブ機構における１サイクル当たりの換気
時間が速いものとなるため、患者の肺はバルブ機構の高
回転に伴う人工呼吸振動に追従することができず、患者
の肺に負担がかかっていた。即ち、従来のバルブ機構で
は与圧ポートの開口面積と陰圧ポートの開口面積とが同
じ面積に形成されているため、換言すれば与圧時間と陰
圧時間とが同じであるため、バルブ機構の与圧発生動作
に伴い人工呼吸器のエアタンクから供給された空気で患
者の肺が膨張した際に、膨張した肺が元の状態に戻るま
でには或る程度の時間を要するため、膨張した肺が元の
状態に戻る前にバルブ機構による次の与圧発生動作が開
始されると、エアタンクから次に供給されてくる空気が
肺の内部にたまる結果、肺の内圧が上昇し患者にとって
負担となる不具合があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、バルブ機構を高回転させた場合でも患者
の肺の内圧が上昇することを防止することにより、患者
の肺に負担をかけないようにした人工呼吸器用呼吸振動
発生装置を提供することを、その目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、与
圧発生口及び陰圧発生口を有する圧力発生機構と、該圧
力発生機構と患者の肺に接続される人工呼吸経路との間
に装備され，前記与圧発生口及び陰圧発生口を前記人工
呼吸経路に交互に連通するバルブ機構と、該バルブ機構
を駆動するモータとを備え、前記バルブ機構が、ケース
本体と，該ケース本体の内部に回転軸を介して回転自在
に収納された円筒状のバルブ本体とを具備して成る人工
呼吸器用呼吸振動発生装置において、前記ケース本体
が、前記圧力発生機構に接続される圧力発生側の与圧ポ
ート及び圧力発生側の陰圧ポートと，前記人工呼吸経路
に接続される患者側の与圧ポート及び患者側の陰圧ポー
トとを備えると共に、前記バルブ本体が、前記圧力発生
側の与圧ポート及び患者側の与圧ポートに連通可能な与
圧室と，前記圧力発生側の陰圧ポート及び患者側の陰圧
ポートに連通可能な陰圧室とを備えて成り、少なくと
も、前記患者の陰圧ポートの開口面積を、前記患者側の
与圧ポートの開口面積よりも大きく設定する、という構
成を採っている。これによって前述した目的を達成しよ
うとするものである。

【０００９】請求項２の本発明は、前記圧力発生側の与
圧ポートと前記患者側の与圧ポートとを、前記回転軸の
軸線を挟んで対称位置に配置すると共に、前記圧力発生
側の陰圧ポートと前記患者側の陰圧ポートとを、前記回
転軸の軸線を挟んで対称位置に配置する、という構成を
採っている。

【００１０】

【作用】請求項１の本発明によれば、バルブ機構のバル
ブ本体の回転に伴い、ケース本体の圧力発生側の与圧ポ
ートと患者側の与圧ポートとがバルブ本体の与圧室を介
して連通する状態と，ケース本体の圧力発生側の陰圧ポ
ートと患者側の陰圧ポートとがバルブ本体の陰圧室を介
して連通する状態とが交互に繰返される結果、圧力発生
機構で発生した与圧及び陰圧に伴う呼吸振動が、バルブ
機構と患者の肺との間に接続された人工呼吸経路へ伝達
される。この場合、少なくとも、患者側の陰圧ポートの
開口面積を患者側の与圧ポートの開口面積よりも大きく
設定してあることから、バルブ機構における陰圧時間が
与圧時間よりも長くなる。これにより、患者の肺の中に
たまった空気を肺の外部へ押し出す時間が長くなり、患
者の肺の内圧の上昇が抑制されることとなる。

【００１１】請求項２の本発明によれば、バルブ機構の
バルブ本体の回転に伴い、ケース本体の圧力発生側の与
圧ポートと患者側の与圧ポートとがバルブ本体の与圧室
を介して連通する状態と，ケース本体の圧力発生側の陰
圧ポートと患者側の陰圧ポートとがバルブ本体の陰圧室
を介して連通する状態とが交互に繰返される結果、圧力
発生機構で発生した与圧及び陰圧に伴う呼吸振動が、バ
ルブ機構と患者の肺との間に接続された人工呼吸経路へ
伝達される。この場合、圧力発生側の与圧ポート及び患
者側の与圧ポートをバルブ機構の回転軸の軸線を挟んで
対称位置に配置し、圧力発生側の陰圧ポート及び患者側
の陰圧ポートをバルブ機構の回転軸の軸線を挟んで対称
位置に配置してあることから、圧力発生側の与圧ポート
から与圧室を通り患者側の与圧ポートへ抜ける流路，及
び患者側の陰圧ポートから陰圧室を通り圧力発生側の陰
圧ポートへ抜ける流路は各々直線状となり、流路抵抗が
減少する。これにより、バルブ機構の患者側の圧力波形
をその正負の変化が滑らか波形に保ちながら、患者の肺
の内圧の上昇が抑制されることとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の人工呼吸器用呼吸振動発生装
置を適用してなる実施例を図面に基づいて説明する。

【００１３】先ず、本実施例の呼吸振動発生装置を含む
人工呼吸器の全体構成を図４に基づき説明すると、人工
呼吸器の呼吸経路５０Ａは、共通回路５１と，吸気回路
５２と，呼気回路５３とを備えており、共通回路５１
（気管内チューブ）の一端側は、患者の気管に連通接続
され、共通回路５１の他端側は、吸気回路５２，呼気回
路５３，振動回路６１へ各々接続されている。吸気回路
５２は、患者へ供給する清浄空気を貯溜したエアタンク
５４へ接続されており、吸気回路５２の途中には、流量
計５５及び加湿器５６が接続されている。呼気回路５３
は、電磁式の大気開放調整弁５７を介して大気に連通／
遮断されるようになっている。

【００１４】また、呼吸経路５０Ａには振動回路６１を
介して呼吸振動発生装置５０Ｂが接続されており、呼吸
振動発生装置５０Ｂは、圧力発生源たるブロア５８と，
ブロア５８を駆動するブロア用モータ５９と，ロータリ
式のバルブ機構１（図１参照）と，バルブ機構１を当該
バルブ機構１の回転軸４及びモータ出力軸を介して回転
駆動するバルブ機構用モータ６０とを備える構成となっ
ている。ブロア５８は、与圧を発生する与圧発生口５８
ａ（吐出口）と，陰圧を発生する陰圧発生口５８ｂ（吸
込口）とを備えている。バルブ機構１は、バルブ機構用
モータ６０による駆動に伴い、ブロア５８の与圧発生口
５８ａで発生した与圧と陰圧発生口５８ｂで発生した陰
圧とを振動回路６１へ交互へ供給するようになってい
る。

【００１５】振動回路６１は、呼吸経路５０Ａの共通回
路５１，吸気回路５２，呼気回路５３に各々接続されて
おり、これにより患者の肺Ｈは振動回路６１における振
動数に応じた呼吸数で強制的に呼吸されるようになって
いる。また、振動回路６１の途中には、呼吸振動発生装
置５０Ｂから呼吸経路５０Ａへ供給される呼吸振動（圧
力振動）の振幅の度合いを調整する振幅制御機構６２
と，呼吸経路５０Ａにおける空気と呼吸振動発生装置５
０Ｂにおける空気との直接的な接触を防止するダイヤフ
ラム（図示略）を有する感染遮断機構６３とが接続され
ている。

【００１６】また、共通回路５１の途中部分には、患者
の実際の呼吸量を検出する流量センサ６５が装備され、
ブロア用モータ５９の回転軸には、当該ブロア用モータ
５９の回転数を検出する回転数センサ６６が装備され、
バルブ機構用モータ６０には、当該バルブ機構用モータ
６０の回転数を検出する回転数センサ６７が装備されて
いる。制御部６４は、前述した流量センサ６５，回転数
センサ６６，回転数センサ６７から出力された各検出信
号に基づき、ブロア用モータ５９，バルブ機構用モータ
６０，大気開放調整弁５７，振幅制御機構６２等を駆動
制御するようになっている。

【００１７】更に、人工呼吸器に付設された操作部に
は、呼吸経路５０Ａに供給する呼吸数を設定する呼吸数
設定スイッチ６８と、呼吸経路５０Ａに供給する高周波
振動の平均圧力の度合いを設定する圧力設定スイッチ６
９と、患者への呼吸容量を設定する呼吸容量設定スイッ
チ７０とが装備されている。制御部６４は、呼吸数設定
スイッチ６８，圧力設定スイッチ６９，呼吸容量設定ス
イッチ７０から出力された各設定信号に基づき、ブロア
用モータ５９，バルブ機構用モータ６０，大気開放調整
弁５７，振幅制御機構６２等を駆動制御するようになっ
ている。図中符号７１は警報器を示す。

【００１８】バルブ機構１はブロア５８の与圧発生口５
８ａで発生した与圧及び陰圧発生口５８ｂで発生した陰
圧に基づく圧力振動を振動回路６１へ交互へ供給すると
共に、制御部６４は患者の吸気動作／呼気動作に応じて
大気開放調整弁５７を閉弁／開弁制御するため、人工呼
吸器を装着した患者が吸気動作を行うと、エアタンク５
４内の清浄空気が患者の肺へ送り込まれ、他方、患者が
呼気動作を行うと、患者の肺から排出された空気が大気
開放調整弁５７を介して大気へ放出されるようになって
いる。

【００１９】次に、本実施例における呼吸振動発生装置
のバルブ機構１の構成を図１乃至図３に基づき説明する
と、バルブ機構１は、直方体状のケース本体２と、ケー
ス本体２の内部に回転自在に収納された円筒状のバルブ
本体３と、ケース本体２の内部中央に回転自在に配置さ
れた回転軸４と、ケース本体２の長手方向一方の端面に
スクリュＳ・・により固定されたケース側板５と、ケー
ス本体２の幅方向一方の端面に固定された直方体状の入
口ポート部材６と、ケース本体２の幅方向他方の端面に
固定された漏斗状の出口ポート部材７とを備える構成と
なっている。

【００２０】これを詳述すると、バルブ機構１のケース
本体２の内部は、バルブ本体３の外径より若干大なる内
径を有し且つバルブ本体３の軸方向寸法より若干大なる
軸方向寸法を有する空間部２ａとして構成されており、
空間部２ａには、その軸方向中心線に沿って回転軸４が
貫通状態に配置されている。回転軸４の両端部は、軸受
８，９を介してケース本体２及びケース側板５に各々回
転自在に支持されている。

【００２１】ケース本体２における入口ポート部材６固
定側の端面には、図３に示す如く、ケース本体２の長手
方向一端側から他端側へかけて，ブロア側陰圧大気開放
ポートＰ１，ブロア側陰圧ポートＰ２，ブロア側与圧ポ
ートＰ３，ブロア側与圧大気開放ポートＰ４が配列され
ており、各ポートＰ１〜Ｐ４は矩形状に切欠かれてい
る。各ポートＰ１〜Ｐ４は、図３における上下方向寸法
が同一寸法に設定され、ポートＰ１，Ｐ３は、図３にお
ける水平方向寸法が同一寸法に設定され、ポートＰ２，
Ｐ４は、図３における水平方向寸法が同一寸法に設定さ
れている。

【００２２】更に、ブロア側陰圧ポートＰ２，ブロア側
与圧大気開放ポートＰ４の図３における水平方向寸法
は、ブロア側陰圧大気開放ポートＰ１，ブロア側与圧ポ
ートＰ３の図３における水平方向寸法の３倍に設定され
ている。これにより、ブロア側陰圧ポートＰ２の開口面
積は、ブロア側与圧ポートＰ３の開口面積の３倍に設定
されている。この場合、本実施例ではブロア側陰圧ポー
トＰ２の開口面積をブロア側与圧ポートＰ３の開口面積
の３倍に設定しているが、開口面積の比率は当該数値に
限定されるものではない。

【００２３】ケース本体２における出口ポート部材７固
定側の端面には、図２に示す如く、ケース本体２の長手
方向一端側から他端側へかけて，患者側陰圧大気開放ポ
ートＰ５，患者側陰圧ポートＰ６，患者側与圧ポートＰ
７，患者側与圧大気開放ポートＰ８が配列されており、
ポートＰ５，Ｐ８は円形状に切欠かれ、ポートＰ６，Ｐ
７は矩形状に切欠かれている。ポートＰ６，Ｐ７は、図
２における上下方向寸法が同一寸法に設定されている。

【００２４】更に、患者側陰圧ポートＰ６の図２におけ
る水平方向寸法は、患者側与圧ポートＰ７の図２におけ
る水平方向寸法の３倍に設定されている。これにより、
患者側陰圧ポートＰ６の開口面積は、患者側与圧ポート
Ｐ７の開口面積の３倍に設定されている。この場合、本
実施例では患者側陰圧ポートＰ６の開口面積を患者側与
圧ポートＰ７の開口面積の３倍に設定しているが、開口
面積の比率は当該数値に限定されるものではない。

【００２５】又、ブロア側陰圧ポートＰ２及び患者側陰
圧ポートＰ６の各開口面積は同じ面積に設定され、ブロ
ア側陰圧ポートＰ２及び患者側与圧ポートＰ７の各開口
面積は同じ面積に設定されている。更に、ブロア側陰圧
大気開放ポートＰ１及びブロア側陰圧ポートＰ２の各開
口面積の和と，ブロア側与圧ポートＰ３及びブロア側与
圧大気開放ポートＰ４の各開口面積の和とは、同じ面積
に設定されている。

【００２６】即ち、本実施例におけるバルブ機構１で
は、ブロア側陰圧ポートＰ２の開口面積をブロア側与圧
ポートＰ３の開口面積よりも大なる面積に設定すると共
に、患者側陰圧ポートＰ６の開口面積を患者側与圧ポー
トＰ７の開口面積よりも大なる面積に設定した点を特徴
としている。当該構造とすることにより、バルブ機構１
出口における陰圧時間をバルブ機構１内部における与圧
時間よりも長くし、患者の肺の中にたまった空気を肺の
外部へ押し出す時間を長くすることにより、患者の肺の
内圧が上昇することを抑制し、患者の肺に負担がかから
ないようにするようになっている。

【００２７】この場合、バルブ機構１の患者側陰圧大気
開放ポートＰ５及び患者側与圧大気開放ポートＰ８に
は、バルブ機構１の作動時における作動音を消すための
消音器（例えばフィルタ状から成る部材）が装着される
ようになっている。

【００２８】また、入口ポート部材６の内部には、一端
がブロア側陰圧大気開放ポートＰ１及びブロア側陰圧ポ
ートＰ２に連通し，他端がパイプ１０を介して上記ブロ
ア５８の陰圧発生口５８ｂに連通した漏斗状の陰圧通路
６ａが形成されると共に、一端がブロア側与圧ポートＰ
３及びブロア側与圧大気開放ポートＰ４に連通し，他端
がパイプ１１を介して上記ブロア５８の与圧発生口５８
ａに連通した漏斗状の与圧通路６ｂが形成されている。

【００２９】他方、出口ポート部材７の内部には、一端
が患者側陰圧ポートＰ６及び患者側与圧ポートＰ７に連
通し，他端がパイプ２２及び振動回路６１，共通回路５
１等を介して患者の肺に連通した漏斗状の陰圧／与圧通
路７ａが形成されている。

【００３０】また、円筒状のバルブ本体３の内部は、そ
の軸方向中央部分に回転軸４と直交する状態に形成され
た隔壁部３ａにより、陰圧室部分と与圧室部分とに区分
されており、更に、陰圧室部分は仕切り板１２により第
１陰圧室１３と第２陰圧室１４とに区分されると共に、
与圧室部分は仕切り板１５により第１与圧室１６と第２
与圧室１７とに区分されている。第２陰圧室１４は第１
陰圧室１３のほぼ３倍の空間として形成され、第２与圧
室１７は第１与圧室１６のほぼ３倍の空間として形成さ
れている。

【００３１】バルブ本体３における第１陰圧室１３に対
応した部分は第１弁体部１８として構成され、バルブ本
体３における第２陰圧室に対応した部分は第２弁体部１
９として構成され、バルブ本体３における第１与圧室に
対応した部分は第３弁体部２０として構成され、バルブ
本体３における第２与圧室に対応した部分は第４弁体部
２１として構成されている。

【００３２】第１弁体部１８には、バルブ本体３の外周
方向で位相が１８０度ずれた同じ形状を有する矩形状の
開口部１８ａ，１８ｂが形成され、第２弁体部１９に
は、バルブ本体３の外周方向で位相が１８０度ずれた同
じ形状を有する矩形状の開口部１９ａ，１９ｂが形成さ
れ、第３弁体部２０には、バルブ本体３の外周方向で位
相が１８０度ずれた同じ形状を有する矩形状の開口部２
０ａ，２０ｂが形成され、第４弁体部２１には、バルブ
本体３の外周方向で位相が１８０度ずれた同じ形状を有
する矩形状の開口部２１ａ，２１ｂが形成されている。

【００３３】更に、第１弁体部１８の開口部１８ａ，１
８ｂと第２弁体部１９の開口部１９ａ，１９ｂとは、バ
ルブ本体３の外周方向で位相が９０度ずれた状態に設定
され、第２弁体部１９の開口部１９ａ，１９ｂと第３弁
体部２０の開口部２０ａ，２０ｂとは、バルブ本体３の
外周方向で位相が９０度ずれた状態に設定され、第３弁
体部２０の開口部２０ａ，２０ｂと第４弁体部２１の開
口部２１ａ，２１ｂとは、バルブ本体３の外周方向で位
相が９０度ずれた状態に設定されている。

【００３４】即ち、第１弁体部１８の開口部１８ａ，１
８ｂと第３弁体部２０の開口部２０ａ，２０ｂとは、同
一位相関係を有して配置され、第２弁体部１９の開口部
１９ａ，１９ｂと第４弁体部２１の開口部２１ａ，２１
ｂとは、同一位相関係をもって配置されている。換言す
れば、第１弁体部１８の開口部１８ａ，１８ｂ，第２弁
体部１９の開口部１９ａ，１９ｂ，第３弁体部２０の開
口部２０ａ，２０ｂ，第４弁体部２１の開口部２１ａ，
２１ｂは、交互に９０度の位相差を有して配置されてい
る。

【００３５】この場合、ブロア側陰圧ポートＰ２，第２
陰圧室１４，患者側陰圧ポートＰ６により形成される流
路を直線状とすると共に，ブロア側与圧ポートＰ３，第
１与圧室１６，患者側与圧ポートＰ７により形成される
流路を直線状とする構造とすることにより、バルブ機構
１内部における流路抵抗を減少させ、バルブ機構１の出
口側（患者側）における圧力波形を，その正負の変化が
滑らかな波形（正弦波に近い波形）に保つようになって
いる。

【００３６】バルブ本体３の回転に応じて、第１弁体部
１８の開口部１８ａ，１８ｂは、ブロア側陰圧大気開放
ポートＰ１，患者側陰圧大気開放ポートＰ５に連通状態
となり、第２弁体部１９の開口部１９ａ，１９ｂは、ブ
ロア側陰圧ポートＰ２，患者側陰圧ポートＰ６に連通状
態となり、第３弁体部２０の開口部２０ａ，２０ｂは、
ブロア側与圧ポートＰ３，患者側与圧ポートＰ７に連通
状態となり、第４弁体部２１の開口部２１ａ，２１ｂ
は、ブロア側与圧大気開放ポートＰ４，患者側与圧大気
開放ポートＰ８に連通状態となるようになっている。

【００３７】例えば、バルブ機構１のバルブ本体３が図
１に示す位置まで回転した場合、第１弁体部１８の開口
部１８ａ，１８ｂがブロア側陰圧大気開放ポートＰ１，
患者側陰圧大気開放ポートＰ５に各々連通するため、患
者側陰圧大気開放ポートＰ５から第１陰圧室１３を通り
ブロア側陰圧大気開放ポートＰ１へ空気が流通し、第２
弁体部１９の板面部分（非開口部分）がブロア側陰圧ポ
ートＰ２，患者側陰圧ポートＰ６を各々閉塞するため、
患者側陰圧ポートＰ６からブロア側陰圧ポートＰ２への
空気の流通が遮断されるようになっている。

【００３８】またこの時、第３弁体部２０の開口部２０
ａ，２０ｂがブロア側与圧ポートＰ３，患者側与圧ポー
トＰ７に各々連通するため、ブロア側与圧ポートＰ３か
ら第１与圧室１６を通り患者側与圧ポートＰ７へ空気が
流通し、第４弁体部２１の板面部分（非開口部分）がブ
ロア側与圧大気開放ポートＰ４，患者側与圧大気開放ポ
ートＰ８を各々閉塞するため、ブロア側与圧大気開放ポ
ートＰ４から患者側与圧大気開放ポートＰ８への空気の
流通が遮断されるようになっている。

【００３９】他方、バルブ機構１のバルブ本体３が図１
に示す位置から９０度回転した場合、第１弁体部１８の
板面部分（非開口部分）がブロア側陰圧大気開放ポート
Ｐ１，患者側陰圧大気開放ポートＰ５を各々閉塞するた
め、患者側陰圧大気開放ポートＰ５からブロア側陰圧大
気開放ポートＰ１への空気の流通が遮断され、第２弁体
部１９の開口部１９ａ，１９ｂがブロア側陰圧ポートＰ
２，患者側陰圧ポートＰ６に各々連通するため、患者側
陰圧ポートＰ６から第２陰圧室１４を通りブロア側陰圧
ポートＰ２へ空気が流通するようになっている。

【００４０】またこの時、第３弁体部２０の板面部分
（非開口部分）がブロア側与圧ポートＰ３，患者側与圧
ポートＰ７を各々閉塞するため、ブロア側与圧ポートＰ
３から患者側与圧ポートＰ７への空気の流通が遮断さ
れ、第４弁体部２１の開口部２１ａ，２１ｂがブロア側
与圧大気開放ポートＰ４，患者側与圧大気開放ポートＰ
８に各々連通するため、ブロア側与圧大気開放ポートＰ
４から第２与圧室１７を通り患者側与圧大気開放ポート
Ｐ８へ空気が流通するようになっている。

【００４１】即ち、バルブ機構１のブロア側陰圧大気開
放ポートＰ１を患者側陰圧大気開放ポートＰ５へ，ブロ
ア側陰圧ポートＰ２を患者側陰圧ポートＰ６へ，ブロア
側与圧ポートＰ３を患者側与圧ポートＰ７へ，ブロア側
与圧大気開放ポートＰ４を患者側与圧大気開放ポートＰ
８へ交互に連通させることにより、上記ブロア５８の陰
圧発生口５８ｂで発生した陰圧と与圧発生口５８ａで発
生した与圧とを、人工呼吸器を装着した患者の肺へ振動
回路６１及び共通回路５１等を介して交互に供給するよ
うになっている。

【００４２】次に、上記の如く構成した本実施例の作用
を説明する。

【００４３】バルブ機構用モータ６０を駆動すると、バ
ルブ機構１のバルブ本体３は、バルブ機構用モータ６０
の出力軸に連結された回転軸４を介し回転を開始する。
バルブ本体３が図１に示す位置まで回転すると、第１弁
体部１８の開口部１８ａ，１８ｂがブロア側陰圧大気開
放ポートＰ１，患者側陰圧大気開放ポートＰ５に各々連
通し、患者側陰圧大気開放ポートＰ５から第１陰圧室１
３を通りブロア側陰圧大気開放ポートＰ１へ空気が流通
する。また、第２弁体部１９の板面部分がブロア側陰圧
ポートＰ２，患者側陰圧ポートＰ６を各々閉塞し、患者
側陰圧ポートＰ６からブロア側陰圧ポートＰ２への空気
の流通が遮断される。

【００４４】また、第３弁体部２０の開口部２０ａ，２
０ｂがブロア側与圧ポートＰ３，患者側与圧ポートＰ７
に各々連通し、ブロア側与圧ポートＰ３から第１与圧室
１６を通り患者側与圧ポートＰ７へ空気が流通する。ま
た、第４弁体部２１の板面部分がブロア側与圧大気開放
ポートＰ４，患者側与圧大気開放ポートＰ８を各々閉塞
し、ブロア側与圧大気開放ポートＰ４から患者側与圧大
気開放ポートＰ８への空気の流通が遮断される。

【００４５】他方、バルブ機構１のバルブ本体３が図１
の位置から９０度回転すると、第１弁体部１８の板面部
分がブロア側陰圧大気開放ポートＰ１，患者側陰圧大気
開放ポートＰ５を各々閉塞し、患者側陰圧大気開放ポー
トＰ５からブロア側陰圧大気開放ポートＰ１への空気の
流通が遮断される。また、第２弁体部１９の開口部１９
ａ，１９ｂがブロア側陰圧ポートＰ２，患者側陰圧ポー
トＰ６に各々連通し、患者側陰圧ポートＰ６から第２陰
圧室１４を通りブロア側陰圧ポートＰ２へ空気が流通す
る。

【００４６】また、第３弁体部２０の板面部分がブロア
側与圧ポートＰ３，患者側与圧ポートＰ７を各々閉塞
し、ブロア側与圧ポートＰ３から患者側与圧ポートＰ７
への空気の流通が遮断される。また、第４弁体部２１の
開口部２１ａ，２１ｂがブロア側与圧大気開放ポートＰ
４，患者側与圧大気開放ポートＰ８に各々連通し、ブロ
ア側与圧大気開放ポートＰ４から第２与圧室１７を通り
患者側与圧大気開放ポートＰ８へ空気が流通する。

【００４７】前述したバルブ機構１のバルブ本体３の回
転に伴い、ブロア側陰圧大気開放ポートＰ１が患者側陰
圧大気開放ポートＰ５へ、ブロア側陰圧ポートＰ２が患
者側陰圧ポートＰ６へ、ブロア側与圧ポートＰ３が患者
側与圧ポートＰ７へ、ブロア側与圧大気開放ポートＰ４
が患者側与圧大気開放ポートＰ８へ交互に連通される結
果、ブロア５８の陰圧発生口５８ｂで発生した陰圧と与
圧発生口５８ａで発生した与圧とが、人工呼吸器を装着
した患者の肺へ振動回路６１及び共通回路５１等を介し
て交互に供給される。

【００４８】ところで、本実施例におけるバルブ機構１
では、ブロア側陰圧ポートＰ２の開口面積をブロア側与
圧ポートＰ３の開口面積よりも大きく設定し，患者側陰
圧ポートＰ６の開口面積を患者側与圧ポートＰ７の開口
面積よりも大きく設定してあるため、バルブ機構１出口
における陰圧時間がバルブ機構１内部における与圧時間
よりも長くなる。これに伴い、患者の肺の中にたまった
空気を肺の外部へ押し出す時間が長くなるため、患者の
肺の内圧が上昇することが抑制される。従って、患者の
肺に負担がかからないようにすることができる。

【００４９】ここで、図５は本出願人が実験によって得
た，バルブ機構１の回転周期が１５Ｈｚの場合における
気管内チューブ（共通回路５１）入口の流量波形Ｗ１
（流量：９４［リットル／分］），並びにバルブ機構１
の出口圧力波形Ｗ２（圧力：２５０［ｍｍＡｑ］〜−３
５０［ｍｍＡｑ］）を示すものであり、与圧時間Ｔ１よ
り陰圧時間Ｔ２が長いことが判明した。

【００５０】また、図６は本出願人が実験によって得
た，バルブ機構１の回転周期が２４Ｈｚの場合における
気管内チューブ（共通回路５１）入口の流量波形Ｗ３
（流量：７６［リットル／分］），並びにバルブ機構１
の出口圧力波形Ｗ４（圧力：２５０［ｍｍＡｑ］〜−３
００［ｍｍＡｑ］）を示すものであり、与圧時間Ｔ３よ
り陰圧時間Ｔ４が長いことが判明した。

【００５１】また、図７は本出願人が実験によって得
た，バルブ機構１の回転周期が１５Ｈｚの場合における
バルブ機構１の出口圧力波形Ｗ５（圧力：２５０［ｍｍ
Ａｑ］〜−３００［ｍｍＡｑ］），エアタンク５４内の
圧力波形Ｗ６（圧力：１０［ｍｍＡｑ］〜−８［ｍｍＡ
ｑ］），並びに気管内チューブ（共通回路５１）入口の
流量波形Ｗ７（流量：９２［リットル／分］）を示すも
のであり、バルブ機構１の出口圧力波形Ｗ５の比率「Ｔ
６／Ｔ５」と，エアタンク５４内の圧力波形Ｗ６の比率
「Ｔ８／Ｔ７」とは同じになることが判明した。即ち、
エアタンク５４内の圧力を患者の肺の内圧と見なせば、
患者の肺の内圧は上昇しないことがわかる。図中符号Ｔ
９で示す時間は、気管内チューブ及びエアタンク５４の
Ｒ，Ｌ，Ｃ成分の影響による時定数分の遅れを示す。

【００５２】上述したように、本実施例によれば、ブロ
ア側陰圧ポートＰ２の開口面積をブロア側与圧ポートＰ
３の開口面積よりも大きく設定すると共に，患者側陰圧
ポートＰ６の開口面積を患者側与圧ポートＰ７の開口面
積よりも大きく設定したため、バルブ機構１出口におけ
る陰圧時間がバルブ機構１内部における与圧時間よりも
長くなる結果、患者の肺の中にたまった空気を肺の外部
へ押し出す時間を長くすることができる。これにより、
患者の肺の内圧の上昇を抑制できるため、患者の肺に負
担がかからないという利点が生ずる。

【００５３】また、本実施例によれば、ブロア側陰圧ポ
ートＰ２，第２陰圧室１４，患者側陰圧ポートＰ６によ
り形成される流路が直線状に構成され，ブロア側与圧ポ
ートＰ３，第１与圧室１６，患者側与圧ポートＰ７によ
り形成される流路が直線状に構成されているため、バル
ブ機構１内部における流路抵抗を減少させて空気の流れ
を円滑にすることができ、この結果、バルブ機構１の出
口側（患者側）における圧力波形を，その正負の変化が
滑らかな波形（正弦波に近い波形）に保ちながら、患者
の肺の内圧の上昇を抑制することができる。

【００５４】ここで、上記実施例では、ブロア側陰圧ポ
ートＰ２の開口面積をブロア側与圧ポートＰ３の開口面
積よりも大きく設定すると共に，患者側陰圧ポートＰ６
の開口面積を患者側与圧ポートＰ７の開口面積よりも大
きく設定したが、これに限定されるものではなく、少な
くとも、患者側陰圧ポートＰ６の開口面積を患者側与圧
ポートＰ７の開口面積よりも大きく設定してもよい。こ
の場合も上記実施例と同様の効果をあげることができ
る。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の本発明
の人工呼吸器用呼吸振動発生装置によれば、少なくと
も、患者側の陰圧ポートの開口面積を患者側の与圧ポー
トの開口面積よりも大きく設定した構造であるため、バ
ルブ機構の出口（患者の肺へ接続された人工呼吸経路
側）における陰圧時間がバルブ機構内部における与圧時
間よりも長くなる結果、患者の肺の中にたまった空気を
肺の外部へ押し出す時間を長くすることができ、これに
より患者の肺の内圧の上昇を抑制できるため、患者の肺
に負担がかからなくなる、という効果を奏する。

【００５６】請求項２の本発明の人工呼吸器用呼吸振動
発生装置によれば、圧力発生側の与圧ポート及び患者側
の与圧ポートをバルブ機構の回転軸の軸線を挟んで対称
位置に配置すると共に，圧力発生側の陰圧ポート及び患
者側の陰圧ポートをバルブ機構の回転軸の軸線を挟んで
対称位置に配置した構造であるため、圧力発生側与圧ポ
ートから与圧室を通り患者側与圧ポートへ抜ける流路，
及び患者側陰圧ポートから陰圧室を通り圧力発生側陰圧
ポートへ抜ける流路は各々直線状となり、このため流路
抵抗が減少して各流路における空気の流れを円滑にする
ことができ、この結果、バルブ機構の出口（患者の肺へ
接続された人工呼吸経路側）における圧力波形を，その
正負の変化が滑らかな波形に保ちながら、上記請求項１
の発明と同様に患者の肺の内圧の上昇を抑制することが
できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した本実施例におけるバルブ機構
の内部構造を示す断面図である。

【図２】図１に示した出口ポート部材を取外したケース
本体を図１上方から見た状態を示す説明図である。

【図３】図１に示した入口ポート部材を取外したケース
本体を図１下方から見た状態を示す説明図である。

【図４】本実施例における人工呼吸器の全体構成を示す
ブロック図である。

【図５】本実施例におけるバルブ機構の回転周期が１５
Ｈｚの場合の気管内チューブ入口の流量波形並びにバル
ブ機構の出口圧力波形を示す説明図である。

【図６】本実施例におけるバルブ機構回転周期が２４Ｈ
ｚの場合の気管内チューブ入口の流量波形並びにバルブ
機構の出口圧力波形を示す説明図である。

【図７】本実施例におけるバルブ機構の回転周期が１５
Ｈｚの場合のバルブ機構出口圧力波形及びエアタンク内
の圧力波形並びに気管内チューブ入口の流量波形を示す
説明図である。

【図８】従来例におけるバルブ機構の内部構造を示す断
面図である。

【図９】従来例におけるバルブ機構の回転周期が１５Ｈ
ｚの場合のバルブ機構出口圧力波形及びエアタンク内の
圧力波形並びに気管内チューブ入口の流量波形を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ バルブ機構 ２ ケース本体 ３ バルブ本体 ４ 回転軸 １４ 陰圧室としての第２陰圧室 １６ 与圧室としての第１与圧室 ５０Ａ 人工呼吸経路としての呼吸経路 ５８ 圧力発生機構としてのブロア ６０ モータとしてのバルブ機構用モータ Ｐ２，Ｐ６ 陰圧ポート Ｐ３，Ｐ７ 与圧ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61M 16/00 325 A61M 16/00 355 A61M 16/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 与圧発生口及び陰圧発生口を有する圧力
   発生機構と、該圧力発生機構と患者の肺に接続される人
   工呼吸経路との間に装備され，前記与圧発生口及び陰圧
   発生口を前記人工呼吸経路に交互に連通するバルブ機構
   と、該バルブ機構を駆動するモータとを備え、前記バル
   ブ機構が、ケース本体と，該ケース本体の内部に回転軸
   を介して回転自在に収納された円筒状のバルブ本体とを
   具備して成る人工呼吸器用呼吸振動発生装置において、 前記ケース本体が、前記圧力発生機構に接続される圧力
   発生側の与圧ポート及び圧力発生側の陰圧ポートと，前
   記人工呼吸経路に接続される患者側の与圧ポート及び患
   者側の陰圧ポートとを備えると共に、 前記バルブ本体が、前記圧力発生側の与圧ポート及び患
   者側の与圧ポートに連通可能な与圧室と，前記圧力発生
   側の陰圧ポート及び患者側の陰圧ポートに連通可能な陰
   圧室とを備えて成り、 少なくとも、前記患者側の陰圧ポートの開口面積を、前
   記患者側の与圧ポートの開口面積よりも大きく設定して
   成ることを特徴とした人工呼吸器用呼吸振動発生装置。
2. 【請求項２】 前記圧力発生側の与圧ポートと前記患者
   側の与圧ポートとを、前記回転軸の軸線を挟んで対称位
   置に配置すると共に、前記圧力発生側の陰圧ポートと前
   記患者側の陰圧ポートとを、前記回転軸の軸線を挟んで
   対称位置に配置して成ることを特徴とした請求項１記載
   の人工呼吸器用呼吸振動発生装置。