JP4169936B2 - 人工呼吸装置 - Google Patents
人工呼吸装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4169936B2 JP4169936B2 JP2001000615A JP2001000615A JP4169936B2 JP 4169936 B2 JP4169936 B2 JP 4169936B2 JP 2001000615 A JP2001000615 A JP 2001000615A JP 2001000615 A JP2001000615 A JP 2001000615A JP 4169936 B2 JP4169936 B2 JP 4169936B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhalation
- valve
- patient
- pressure
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者の肺の換気機能を支援するための人工呼吸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような患者のための人工呼吸装置は、病院での使用は言うまでもなく、在宅介護を行うためにも必要になっている。典型的な先行技術は、特許第２７１４２８８に開示されている。この先行技術には、ピストンの往復運動によって吸気期間中、患者に空気を供給する空気ポンプが記載されている。この空気ポンプは、ピストンをシリンダ内で往復駆動するリニア駆動モータをピストンに関してシリンダヘッドとは反対側に配置して構成される。したがってこの先行技術では、空気ポンプの全長が長くなり、装置が大形化するという問題がある。特に在宅介護で用いられる人工呼吸装置は小形化が要求される。
【０００３】
他の先行技術は、Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ Ｃａｒｅ Ｍｅｄ（１９９７）２３：５４５−５５２に開示されている。この先行技術には、吸気期間中、患者に空気を供給する送風機と、呼気期間中、患者の呼気を吸引するブロアとを備える人工呼吸装置の構成が記載されている。また患者の呼気を吸引することによって、気管内にチューブを挿入された患者の負担が大幅に軽減されることが記載されている。この先行技術には、送風機と吸引ブロアとを２台備える必要があるので、装置が大形化するという問題がある。またこの送風機およびブロアは、圧力制御によって空気を輸送しているので、空気流量を一定に制御することが困難であるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡単な構成で確実に、吸気期間中、患者に空気を供給することができるとともに呼気期間中、患者の呼気を吸引することが可能な人工呼吸装置を提供することである。また小形化を図ることが容易であり、かつ吸気期間中、患者に確実に空気を供給することが可能な人工呼吸装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、予め定める軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の内ベローズと、
内ベローズの外周面の外方に間隔をあけて設けられ、前記軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の外ベローズと、
内および外ベローズの軸線方向一端部に連結され、軸線方向に移動可能な取付部材と、
取付部材に対向して固定位置に設けられ、内および外ベローズの軸線方向他端部に連結される基体と、
取付部材を基体に対して軸線方向に近接離反変位駆動する駆動手段と、
基体に設けられ、内ベローズの内部の第１空間内および内ベローズの外周面と外ベローズの内周面との間の第２空間内に空気または患者の呼気をそれぞれ吸入する第１および第２吸入逆止弁と、
基体にそれぞれ設けられ、第１および第２空間内から空気または患者の呼気をそれぞれ排出する第１および第２吐出逆止弁とを含む人工呼吸装置用空気ポンプを含み、さらに、
患者の気管に装着される着脱可能な挿入チューブと、
患者に装着される着脱可能なマスクと、
前記人工呼吸装置用ポンプの第１および第２吐出逆止弁のいずれか一方と、挿入チューブまたはマスクとを接続する吸気管路と、
前記第１および第２吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第１および第２吸入逆止弁と、挿入チューブまたはマスクとを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放／遮断する開閉弁と、
呼気管路の開閉弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられる方向切換弁と、
方向切換弁に接続され、患者の呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力以上に保つ呼気弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含み、
方向切換弁は、患者が挿入チューブを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を第１または第２吸入逆止弁に導き、患者がマスクを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を呼気弁に導くとともに、外部の空気を第１または第２吸入逆止弁に導くことを特徴とする人工呼吸装置である。
【０００６】
本発明に従えば、後述の図１に示すように内および外ベローズが２重に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また内および外ベローズによって第１および第２空間が形成されるので、内および外ベローズを同期して伸縮することによって２つの空間内に同時に空気または患者の呼気を吸入し、かつ２つの空間内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、１台の空気ポンプで２台分の働きをすることが可能となる。
また、後述の図４および図７に示すように第１および第２空間のうちのいずれか一方の空間と、患者の気管とが吸気管路およびそれに接続された挿入チューブまたはマスクを介して連通しており、第１および第２空間のうちのいずれか他方の空間と、患者の気管とが呼気管路およびそれに接続された挿入チューブまたはマスクを介して連通している。また呼気管路には、方向切換弁が設けられており、方向切換弁には呼気弁が接続されている。呼気弁は呼気期間中、呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力（以後、呼気終末陽圧またはＰＥＥＰ圧と呼ぶ）に一定に保つ。方向切換弁は、患者が挿入チューブを装着しているときには呼気を他方の空間に導き、患者がマスクを装着しているときには、呼気を呼気弁に導くとともに外部の空気を他方の空間に導く。これによって、挿入チューブを装着している患者には、呼気期間中、他方の空間の体積を大きくして圧力を大気圧以下に減圧し、他方の空間に患者の呼気を吸引することが可能となるので、患者の呼気の排出を支援することが可能となり、患者の負担を軽減することがでけいる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気弁によって呼気の圧力をＰＥＥＰ圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また、１台の人工呼吸装置を方向切換弁の切換え操作によって挿入チューブを装着している患者およびマスクを装着している患者のいずれに対しても適用することができるので、人工呼吸装置の稼動率を高めることが可能となる。
【０００７】
また本発明は、駆動手段は、
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、外ベローズの外方に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に従えば、内および外ベローズは駆動源およびねじ機構によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第１および第２空間内から吐出される空気および呼気の流量を一定に制御することが容易である。
【０００９】
また本発明は、前記の人工呼吸装置用空気ポンプと、
患者に着脱可能に装着される装着部材と、
前記人工呼吸装置用空気ポンプの第１および第２吐出逆止弁のいずれか一方と、装着部材とを接続する吸気管路と、
前記第１および第２吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第１または第２吸入逆止弁と装着部材とを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放／遮断する開閉弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含むことを特徴とする人工呼吸装置である。
【００１０】
本発明に従えば、後述の図２に示すように第１および第２空間のうちのいずれか一方の空間と、患者とが吸気管路および装着部材を介して連通しており、第１および第２空間のうちのいずれか他方の空間と患者とが呼気管路および装着部材を介して連通している。これによって、たとえば吸気期間中、一方の空間の体積を小さくして圧力を大気圧以上に加圧し、一方の空間から患者に空気を供給することができるとともに、呼気期間中、他方の空間の体積を大きくして圧力を大気圧以下に減圧し、他方の空間に患者の呼気を吸引することが可能となる。したがって、患者の呼気を支援することができ、患者の負担を軽減することができる。また患者への吸気の供給と、患者の呼気の吸引とを１台の装置で実現することができるので、省スペースを図ることが可能となり、人工呼吸装置の小形化を図ることができる。
【００１１】
また本発明は、前記呼吸管路に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき開状態となって呼気を大気中に排出する排出弁を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、呼気管路に排出弁が設けられ、排出弁は呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき、開状態となって呼気を大気中に排出することができるので、呼気期間中、他方の空間の体積が最大限度まで拡大して呼気の吸引力が零になったときでも、患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００１５】
また本発明は、呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき、開状態となって呼気を大気中に排出する排出弁を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に排出弁が設けられているので、空気ポンプによる呼気の吸引力が零になったときでも、挿入チューブを装着した患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００１７】
また本発明は、呼気管路の第１または第２吸入逆止弁付近に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路内に吸入する圧力保持弁を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、呼気管路の第１または第２吸入逆止弁付近には圧力保持弁が設けられ、圧力保持弁は呼気管路内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路内に吸入するので、呼気管路内の圧力が過度に負圧になることを防止することができる。これによって、挿入チューブを装着した患者の呼気を乱すことなく、患者の呼気の排出を支援することができる。
【００２７】
また本発明は、前記駆動手段は、前記ねじ部材に近接して設けられ、前記取付部材を前記軸線方向に導く案内手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、取付部材を内および外ベローズの軸線方向に導く案内手段がねじ部材に近接して設けられているので、内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることができる。
【００２９】
また本発明は、前記ねじ機構は、ボールねじから成ることを特徴とする。
本発明に従えば、ねじ機構は、ボールねじから成るので、小さい動力で効率よく駆動源の回転運動を内および外ベローズの直線運動に変換することが可能となる。
【００３０】
また本発明は、前記ねじ機構は、ボールスプライン付ボールねじから成ることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、ねじ機構はボールスプライン付ボールねじから成るので、案内手段を設けなくても内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る第１人工呼吸装置用空気ポンプ１の構成を簡略化して示す断面図である。この第１人工呼吸装置用空気ポンプ１（以後、空気ポンプと略称する）は、内ベローズ３と外ベローズ４とを備える。内ベローズ３は、ほぼ直円筒状の形状を有し、軸線５方向（図１の左右方向）に伸縮可能である。外ベローズ４は、ほぼ直円筒状の形状を有し、内ベローズ３の半径方向外方に間隔をあけて内ベローズ３と同軸に２重同心円状に設けられる。内および外ベローズ３，４は、たとえば可撓性を有するゴムまたは合成樹脂などの材料から成り、軸線５を含む断面形状は蛇腹状にジグザグに形成される。
【００３５】
内および外ベローズ３，４の軸線方向一端部には剛性の取付部材７が連結され、軸線方向他端部には基体８が連結される。取付部材７は円板状の形状を有しており、軸線５方向に移動可能である。基体８は取付部材７に対向して台盤９上の固定位置に設けられる。これによって、内ベローズ３の内部には内ベローズ３の内周面と取付部材７と基体８とによって囲まれる第１空間１０が形成され、内ベローズ３の外周面と外ベローズ４の内周面との間には、内ベローズ３の外周面と、外ベローズ４の内周面と、取付部材７と基体８とによって囲まれる第２空間１１が形成される。
【００３６】
基体８の第１および第２空間１０，１１を臨む位置には、第１および第２吸入逆止弁１３，１４がそれぞれ設けられる。この第１および第２吸入逆止弁１３，１４は、第１および第２吸入口１３ａ，１４ａと、弁座１５，１６とをそれぞれ有し、かつ弁座１５，１６に着座または離間する弁体１７，１８と、弁体１７，１８を弁座１５，１６に押圧するばね１９，２０とをそれぞれ含む。基体８の第１および第２空間１０，１１を臨む位置には、また第１および第２吐出逆止弁２３，２４がそれぞれ設けられる。この第１および第２吐出逆止弁２３，２４は、第１および第２吐出口２３ａ，２４ａと弁座２５，２６とをそれぞれ有し、かつ弁座２５，２６に着座または離間する弁体２７，２８と、弁体２７，２８を弁座２５，２６に押圧するばね２９，３０とをそれぞれ含む。したがって基体８の第１空間１０を臨む位置には第１吸入逆止弁１３と第１吐出逆止弁２３とが対を成して設けられ、基体８の第２空間１１を臨む位置には第２吸入逆止弁１４と第２吐出逆止弁２４とが対を成して設けられる。
【００３７】
内および外ベローズ３，４を伸縮駆動するために駆動手段３３が設けられる。駆動手段３３はねじ機構を備える。この実施の形態では、ねじ機構はボールねじ３４から成る。ボールねじ３４は、外ベローズ４の外方に設けられ、前記軸線５方向に延びるねじ部材３５と、ナット３６とを備える。ねじ部材３５とナット３６にはボールねじ溝が形成されており、ねじ部材３５とナット３６とはボールねじ溝に装着されたボールを介して螺合する。ねじ部材３５の一端部は、ブラケット３７に取付けられた軸受によって回転自在に支持されており、ねじ部材３５の他端部付近は基体８に取付けられた軸受３８によって回転自在に支持されている。ブラケット３７は、台盤９に固定されている。ねじ部材３５の他端部は、基体８を貫通して突出しており、突出部にはプーリ４０が取付けられている。ナット３６は接続部材３９を介して取付部材７と連結されている。
【００３８】
台盤９には駆動源であるモータ４１が設けられている。モータ４１のモータ軸にはプーリ４２が取付けられており、ねじ部材３５のプーリ４０とモータ軸のプーリ４０との間には伝動手段である伝動ベルト４３が張架されている。前記ねじ部材３５の近傍には、案内手段４５が設けられている。案内手段４５は、ねじ部材３５の軸線に平行に延びるガイドレール４６と、ナット３６に連結され、ガイドレール４６と移動可能に係合するガイドブロック４７とを含む。ガイドレール４６はねじ部材３５と近接して設けられており、その一端部はブラケット３７に固定され、他端部は基体８に固定される。ガイドレール４６およびガイドブロック４７の係合部の構成については後述する。
【００３９】
次に空気ポンプ１の動作を説明する。モータ４１を駆動すると、その回転運動は伝動ベルト４３を介してねじ部材３５に伝えられ、ねじ部材３５を回転駆動する。ねじ部材３５の回転運動はナット３６の直線運動に変換され、ナット３６を回転方向に応じてねじ部材３５の一端部側または他端部側に移動させる。ナット３６を移動させると、ナット３６に連結されている取付部材７が移動し、取付部材７を移動させると、内および外ベローズ３，４がモータ４１の回転運動に対応する方向に移動して伸縮する。
【００４０】
内および外ベローズ３，４が伸長すると、第１および第２空間１０，１１内の圧力が低下するので、第１および第２吸入逆止弁１３，１４の弁体１７，１８が弁座１５，１６から離間するとともに、第１および第２吐出逆止弁２３，２４の弁体２７，２８が弁座２５，２６に着座し、第１および第２空間１０，１１内に気体、この実施の形態では空気または患者の呼気が吸入される。内および外ベローズ３，４が縮退すると、第１および第２空間１０，１１内の圧力が増大するので第１および第２吐出逆止弁２３，２４の弁体２７，２８が弁座２５，２６から離間すると共に、第１および第２吸入逆止弁１３，１４の弁体１７，１８が弁座１５，１６に着座し、第１および第２空間１０，１１内から空気または呼気が排出される。
【００４１】
ナット３６の移動は、案内手段４５によってねじ部材３５の軸線方向に、すなわち内および外ベローズ３，４の軸線５に平行な方向に案内される。ナット３６のねじ部材３５の一端部側への移動はブラケット３７によって阻止される。したがってブラケット３７はストッパ部材としての作用も有する。
【００４２】
このように、内および外ベローズ３，４が２重同心円状に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また第１および第２空間１０，１１にそれぞれ１対の吸込みおよび吐出逆止弁が設けられているので、内および外ベローズ３，４の伸縮によって第１および第２空間１０，１１内に同時に空気または呼気を吸入し、かつ第１および第２空間１０，１１内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、１台の空気ポンプ１で２台分の働きをすることができる。また内および外ベローズ３，４は取付部材７を介してボールねじ３４によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第１および第２空間内から吐出される空気または呼気の流量を一定に制御することができる。またナット３６は案内手段４５によって案内されるので、移動時における内および外ベローズ３，４の芯ずれを防止することができる。したがって、内および外ベローズ３，４を軸線５方向に円滑に移動させることが可能となる。
【００４３】
図２は、本発明の実施の第１形態である人工呼吸装置５５の構成を簡略化して示す系統図である。この人工呼吸装置５５は、装着部材である挿入チューブ５６を気管に挿入した状態で呼吸を行う患者の肺の換気機能を支援するために好適に用いられる。人工呼吸装置５５は、前記第１空気ポンプ１と挿入チューブ５６と、吸気管路５７と、呼気管路５８とを含んで構成される。吸気管路５７は、空気ポンプ１の第２吐出逆止弁２４の第２吐出口２４ａと、挿入チューブ５６とを接続する管路であり、外部の空気を第２空間１１を介して患者に導く。呼気管路５８は、空気ポンプ１の第１吸入逆止弁１３の第１吸入口１３ａと挿入チューブ５６とを接続する管路であり、患者の呼気を第１空間１０を介して外部に導く。本実施の形態では、吸気管路５７および呼気管路５８は、患者寄りの位置で合流し、共通管路を構成している。空気ポンプ１の第１吐出逆止弁２３の第１吐出口２３ａと、第２吸入逆止弁１４の第２吸入口１４ａとは大気に解放されている。挿入チューブ５６は、管継手７６を介して吸気管路５７および呼気管路５８の共通管路部分の先端部と着脱可能に連結されている。管継手７６は前記先端部に取付けられた第１継手部７７と挿入チューブ５６に取付けられた第２継手部７８とを有する。
【００４４】
呼気管路５８には、患者の呼気の流れ方向上流側から開閉弁５９、排出弁６０および圧力保持弁６１がこの順序で設けられている。開閉弁５９は、たとえば電磁弁であり、呼気管路５８を開放／遮断する。電磁弁に代ってダイヤフラムによって開閉する開閉弁を用いてもよい。排出弁６０は排出逆止弁であり、排出口６３と弁座６４とを有し、かつ弁座６４に着座または離間する弁体６５と、弁体６５を弁座６４に押圧するばね６６と、ばね６６のばね力を調整するばね力調整部材６７とを含む。排出弁６０は呼気管路５８内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき開状態となって呼気を大気中に排出する。ばね６６のばね力は通常微少なばね力になるように調整される。
【００４５】
圧力保持弁６１は、呼気管路５８の第１吸入逆止弁１３付近に設けられる吸入逆止弁であり、吸入口６８と、弁座６９とを有し、かつ弁座６９に着座または離間する弁体７０と、弁体７０を弁座６９に押圧するばね７１と、ばね７１のばね力を調節するばね力調整部材７２とを含む。圧力保持弁６１は、呼気管路５８内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路５８内に吸入し、呼気管路５８内の圧力が過度に低下しないように保持する。ばね７１のばね力は患者の呼気が乱れないように調整される。
【００４６】
人工呼吸装置５５は、さらに差圧検出器７３と制御手段７４とを備える。差圧検出器７３は、第２空間１１内の圧力と吸気管路５７内の圧力との差を検出する。これによって、患者が吸気状態であるのか、あるいは呼気状態であるのかを検出することができる。すなわち、第２空間１１内の圧力が吸気管路５７内の圧力よりも高いときには吸気状態であることが検出され、吸気管路５７内の圧力が第２空間１１内の圧力よりも高いときには呼気状態であることが検出される。制御手段７４は、差圧検出器７３の出力に応答し、患者の吸気および呼気の各期間に応じてモータ４１の回転方向の切換制御を行うとともに、後述のように開閉弁５９の開閉制御を行う。本実施の形態は装着部材として挿入チューブを装着した患者に対して好適に適用することが可能であるけれども、装着部材としてマスクを装着した患者に対しても適用することができる。
【００４７】
図３は、図２に示す人工呼吸装置５５の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３（１）は患者の吸気および呼気の肺の換気機能を示す図であり、図３（２）は開閉弁５９の開閉動作を示す図であり、図３（３）は空気ポンプ１の第１吸入逆止弁１３の開閉動作を示す図であり、図３（４）は空気ポンプ１の第１吐出逆止弁２３の開閉動作を示す図であり、図３（５）は第２吸入逆止弁１４の開閉動作を示す図であり、図３（６）は第２吐出逆止弁２４の開閉動作を示す図である。
【００４８】
患者の吸気期間である時刻ｔ１〜ｔ２では、内および外ベローズ３，４が縮む方向、すなわち図２の右側に移動を開始するとともに、開閉弁５９が閉じられる。これによって第１および第２空間１０，１１内の圧力が高くなるので、第１および第２吐出逆止弁２３，２４が開状態になり、第１および第２吸入逆止弁１３，１４が閉状態になる。したがって、後述する呼気期間中に第２空間１１内に吸入されていた外部の空気が吸入管路５７および挿入チューブ５６を介して患者に吸気として供給されるとともに後述する呼気期間中に第１空間内に吸入されていた患者の呼気が第１吐出逆止弁２３を介して外部に排出される。吸気期間中、開閉弁５９が閉じられているので、吸気の呼気管路５８への流出が防止され、患者に空気を充分に供給することができる。
【００４９】
患者の呼気期間である時刻ｔ２〜ｔ３では、内および外ベローズ３，４が伸長する方向、すなわち図２の左側に移動を開始するとともに、開閉弁５９が開放される。これによって、第１および第２空間１０，１１内の圧力は低下するので、第１および第２吸入逆止弁１３，１４が開状態になり、第１および第２吐出逆止弁２３，２４が閉状態になる。したがって、患者の呼気が挿入チューブ５６および呼気管路５８を介して第１空間１０内に吸入されるとともに、外部の空気が第２吸入逆止弁１４を介して第２空間１１内に吸入される。
【００５０】
呼気期間において内および外ベローズ３，４が伸長限まで伸長してもすなわち、内および外ベローズ３，４が前記ナット３６とブラケット３７とが接触するまで図２の左側に移動しても、患者が呼気を続けているときには、呼気管路５８内の圧力の上昇に応じて排出弁６０が開状態になり、患者の呼気を大気中に排出する。このような状態は第１空間の体積が患者の呼気量に比べて過小であるときなどに発生する。また呼気管路５８内の第１吸入逆止弁１３付近の圧力が過度に負圧になり過ぎたときには、圧力保持弁６１が開状態になり、前記圧力を予め定める圧力以下に低下しないように保持する。このような状態は第１空間の体積が患者の呼気量に比べて過大であるときなどに発生する。このような排出弁６０および圧力保持弁６１の働きによって気管に挿入チューブ５６を装着した患者の呼気を乱すことなく患者の呼気の排出を支援することができる。
【００５１】
このように、本実施の形態では、吸気期間中には外部の空気を吸気管路５７および挿入チューブ５６を介して患者に供給し、呼気期間中には患者の呼気を挿入チューブ５６および呼気管路５８を介して吸引することができるので、患者の肺の換気機能を充分に支援することが可能となり、患者の負担を軽減することができる。またこのような患者への空気の供給と患者の呼気の吸引とを１台の空気ポンプ１によって実現することができるので、前述のように空気ポンプ１がコンパクトに構成されていることと相俟って人工呼吸装置５５の全体の構成を小形化することが可能となる。
【００５２】
図４は、本発明の実施の第２形態である人工呼吸装置８１の構成を簡略化して示す系統図である。図４には本実施の形態の人工呼吸装置８１をマスク８３を装着した患者に適用したときの構成を示している。この実施の形態の人工呼吸装置８１は、前記図２に示す人工呼吸装置５５と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべきは、この人工呼吸装置８１は、患者にマスク８３が装着されているときにも、あるいは患者の気管に挿入チューブ５６が装着されているときにも共に適用することができる点である。
【００５３】
人工呼吸装置８１は人工呼吸装置５５の構成に加えて方向切換弁８４と呼気弁８５とをさらに含んで構成される。方向切換弁８４は、呼気管路５８の開閉弁５９と排出弁６０との間に配置され、呼気の流れ方向を後述のように切換える。呼気弁８５は方向切換弁８４に接続される排出逆止弁であり、後述のように患者がマスクを装着しているときに患者の呼気を前記ＰＥＥＰ圧以上に保つ。呼気弁８５は排出口８６と弁座８７とを有し、かつ弁座８７に着座または離間する弁体８８と、弁体８８を弁座８７に押圧するばね８９と、ばね８９のばね力を調整するばね力調整部材９０とを含む。呼気弁８５のばね力は、患者毎に予め定められるＰＥＥＰ圧に応じて調整される。このばね力は、前記排出弁６０のばね力よりも大きい値に設定される。本実施の形態のその他の構成は前記図２に示す人工呼吸装置５５の構成と全く同一である。
【００５４】
図５は、図４に示す方向切換弁８４の構成を簡略化して示す図である。方向切換弁８４は、４ポート２位置切換弁であり、第１〜第４ポート９１〜９４と第１〜第２位置９５，９６とを有する。方向切換弁８４は、レバー９８を手動で操作することによってスプール９９の位置を移動させ、呼気の流れ方向を切換える。第１ポート９１は、開閉弁５９と方向切換弁８４とを結ぶ呼気管路５８に接続されており、第２ポート９２は第１吸入逆止弁１３と方向切換弁８４とを結ぶ呼気管路５８に接続されており、第３ポート９３は大気中に開放されており、第４ポート９４は前記呼気弁８４に接続されている。第１位置は、図５（１）に示すように第１ポート９１と第４ポート９４とを接続し、かつ第２ポート９２と第３ポート９３とを接続する通路が形成されるスプール位置であり、第２位置は図５（２）に示すように第１ポート９１と第２ポート９２とを接続し、かつ第３ポート９３と第４ポート９４とを接続する通路が形成されるスプール位置である。これによって、方向切換弁８４のスプール位置を第１位置９５に切換えると、開閉弁５９を通過した呼気が呼気弁８５に向かって流れ、第３ポート９３から吸入した空気が第１吸入逆止弁１３に向かって流れる。また方向切換弁８４のスプール位置を第２位置９６に切換えると、開閉弁５９を通過した呼気が第１吸入逆止弁１３に向って流れ、第３ポート９３からの空気が呼気弁８５の弁体８８と接触する。本実施の形態では、患者がマスク８３を装着しているときには図４に示すように方向切換弁８４が第１位置９５に切換えられ、患者の呼気が呼気弁８５に向って流れる。また患者の気管に挿入チューブが装着されているときには、後述の図７に示すように方向切換弁８４が第２位置に切換えられ、患者の呼気が第１吸入逆止弁１３に向って流れる。
【００５５】
図６は、図４に示す人工呼吸装置８１の動作を説明するためのタイミングチャートである。図６（１）〜（６）は前記図３（１）〜（６）と全く同一であるので説明を省略する。図６（７）は方向切換弁８４の動作を示す図であり、図６（８）は呼気弁８５の動作を示す図である。患者がマスク８３を装着しているとき、方向切換弁８４は手動で第１位置９５に切換えられる。したがって、全呼吸期間中、患者の呼気は図４に示すように呼気弁８５に向って流れる。患者の吸気期間である時刻ｔ１１〜ｔ１２では、呼気弁８５は閉状態である。
【００５６】
患者の呼気期間である時刻ｔ１２〜ｔ１３では、患者の呼気が呼気弁８５に向って流れるので、患者の呼気の圧力がＰＥＥＰ圧以上のときには呼気弁８５は開状態となる。したがって、患者の呼気はＰＥＥＰ圧以上に保たれる。また呼気期間中、方向切換弁８４の第３ポート９３から吸入された空気が第１吸入逆止弁１３を介して第１空間１０内に吸入される。これによって、内ベローズ３内の過大な圧力低下が防止されるので、内および外ベローズ３，４の伸長方向への移動抵抗が減少し、内および外ベローズ３，４を円滑に移動させることができる。
【００５７】
図７は、図４に示す人工呼吸装置８１を挿入チューブ５６を装着した患者に適用したときの構成を簡略化して示す系統図である。患者の気管に挿入チューブ５６が装着されているときには、方向切換弁８４は前記図５（２）に示す第２位置９６に切換えられる。これによって、開閉弁５９を通過した患者の呼気は方向切換弁８４を介して第１吸入逆止弁１３に向って流れる。すなわち、呼気弁８５および方向切換弁８４の第３ポート９３は呼気流路から切離されている。このような患者の呼気流路は前記図２に示す人工呼吸装置５５の呼気流路と全く同一である。したがって、図７に示す状態の人工呼吸装置８１の動作は、前記人工呼吸装置５５の動作と全く同一であるので説明を省略する。
【００５８】
このように、図４および図７に示す人工呼吸装置８１はマスク８３と挿入チューブ５６とを備え、患者にマスク８３が装着されているか、あるいは挿入チューブ５６が装着されているかに応じて方向切換弁８４のスプール位置を切換えられるように構成されているので、１台の人工呼吸装置８１を簡単な操作でマスク８３を装着している患者および挿入チューブ５６を装着している患者のいずれに対しても適用することができる。したがって、人工呼吸装置の稼動率を高めることができる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気の圧力をＰＥＥＰ圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また挿入チューブ５６を装着している患者に対しては前記図２に示す人工呼吸装置５５と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
図８は、図１に示すガイドレール４６およびガイドブロック４７の係合部分の構成を簡略化して示す斜視図である。前記ガイドレール４６の軸線に垂直な方向の断面形状は略Ｉ字状であり、ガイドレール４６の上部の両角部には、ガイドレール４６に沿って延びる４条の転動溝４９がそれぞれ２条ずつ形成されている。ガイドブロック４７は、ガイドレール４６の上部を囲んで装着されており、本体５０と、エンドプレート５１と、複数の鋼球５２と、鋼球５２を保持する保持器５３とを含む。本体５２には４条の転動溝４９と対向する位置に転動溝が形成されており、各転動溝４９には、複数の鋼球５２が列状に配置されている。この各鋼球列は転動溝４９内を転動しながら循環する。これによって、ガイドブロック４７はガイドレール４６に沿って低い摩擦抵抗の下で自在に移動することが可能である。
【００７４】
ボールねじナット１２９は軸１２８のボールねじ溝１２９ａに装着されたボールを介して軸１２８と螺合しており、スプライン外筒１３０は軸１２８のスプライン溝１３０ａに装着されたボールを介して軸１２８に装着されている。ボールねじナット１２９とスプライン外筒１３０とは、軸線方向に間隔をあけて配置されている。ボールねじナット１２９およびスプライン外筒１３０の外周面には、ベアリング１３１が装着されている。ベアリング１３１はボールねじナット１２９およびスプライン外筒１３０の外周面の転動溝１２９ｂ，１３０ｂに装着されたボール１３２と、ボール１３２を外囲する外輪１３３とを含む。外輪１３３は、軸１２８の軸線方向に延在し、ボールねじナット１２９およびスプライン外筒１３０をともに覆って両者を連結する。
【００７５】
軸１２８が回転すると、ボールねじナット１２９はボールねじ溝１２９ａを転動するボールによって軸線方向に移動する。スプライン外筒１３０は、軸１２８とともに回転しながらボールねじナット１２９の軸線方向の移動に連動して、スプライン溝１３０ａに装着されたボールの転動によって軸線方向に移動する。
【００７６】
これによって、外輪１３３と空気ポンプの取付部材とを連結して軸１２８を回転駆動すれば、内および外ベローズ３，４をその軸線５に沿って芯ずれを生じることなく、円滑に移動させることが可能となる。またボールスプライン溝がガイドレールの働きをするので、前記案内手段４５を省略することができる。このボールスプライン付ボールねじ１２７は、前記第１〜第４空気ポンプ１，１０１，１１５，１１９のねじ機構としてボールねじ３４に代って適用することができる。
【００７７】
以上述べたように、第１空気ポンプ１においては、第１吸入逆止弁１３に呼気管路５８が接続され、かつ第２吐出逆止弁２４に吸気管路５７が接続されるように構成されているけれども、第２吸入逆止弁１４に呼気管路５８を接続し、かつ第１吐出逆止弁２３に吸気管路５８を接続するように構成してもよい。また人工呼吸装置５５，８１においては、呼気管路５８に排出弁６０および圧力保持弁６１が設けられているけれども、第１空間１０の体積が患者の呼気量に対して過小でなく適正に設定されているときには排出弁６０を設けなくてもよく、第１空間１０の体積が患者の呼気量に対して過大でなく、適正に設定されているときには圧力保持弁６１を設けなくてもよい。また駆動手段がねじ機構と駆動源とによって構成されているけれども、このような構成に限定されるものではなく、ホースモータなど他の構成であってもよい。また、内および外ベローズ３，４は２重同心円状に同軸に配置されているけれども、各軸線が平行であれば同軸に配置されていなくてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、内および外ベローズが２重に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また内および外ベローズによって第１および第２空間が形成されるので、内および外ベローズを同期して伸縮することによって２つの空間内に同時に空気または患者の呼気を吸入し、かつ２つの空間内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、１台の空気ポンプで２台分の働きをすることが可能となる。
また、挿入チューブを装着している患者には、呼気期間中、第１または第２空間に患者の呼気を吸引することが可能となるので、患者の呼気の排出を支援することが可能となり、患者の負担を軽減することがでけいる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気弁によって呼気の圧力をＰＥＥＰ圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また、１台の人工呼吸装置を方向切換弁の切換操作によって挿入チューブを装着している患者およびマスクを装着している患者のいずれに対しても適用することができるので、人工呼吸装置の稼動率を高めることが可能となる。
【００７９】
請求項２記載の本発明によれば、内および外ベローズは駆動源およびねじ機構によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第１および第２空間内から吐出される空気および呼気の流量を一定に制御することが容易である。
【００８０】
請求項３記載の本発明によれば、患者への吸気の供給と、患者の呼気の吸引とを１台の装置で実現することができるので、省スペースを図ることが可能となり、人工呼吸装置の小形化を図ることができる。
【００８１】
請求項４記載の本発明によれば、呼気管路に排出弁が設けられているので、呼気期間中、第１または第２空間の体積が最大限度まで拡大して呼気の吸引力が零になったときでも、患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００８３】
請求項５記載の本発明によれば、呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に排出弁が設けられているので、空気ポンプによる呼気の吸引力が零になったときでも、挿入チューブを装着した患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００８４】
請求項６記載の本発明によれば、呼気管路の第１または第２吸入逆止弁付近には圧力保持弁が設けられているので、呼気管路内の圧力が過度に負圧になることを防止することができる。これによって、挿入チューブを装着した患者の呼気を乱すことなく、患者の呼気の排出を支援することができる。
【００８９】
請求項７記載の本発明によれば、取付部材を内および外ベローズの軸線方向に導く案内手段がねじ部材に近接して設けられているので、内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることはできる。
【００９０】
請求項８記載の本発明によれば、ねじ機構は、ボールねじから成るので、小さい動力で効率良く駆動源の回転運動を内および外ベローズの直線運動に変換することが可能となる。
【００９１】
請求項９記載の本発明によれば、ねじ機構はボールスプライン付ボールねじから成るので、案内手段を設けなくても内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることはできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１人工呼吸装置用空気ポンプ１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】 本発明の実施の第１形態である人工呼吸装置５５の構成を簡略化して示す系統図である。
【図３】 図２に示す人工呼吸装置５５の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】 本発明の実施の第２形態である人工呼吸装置８１の構成を簡略化して示す系統図である。
【図５】 図４に示す方向切換弁８４の構成を簡略化して示す図である。
【図６】 図４に示す人工呼吸装置８１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】 図４に示す人工呼吸装置８１を挿入チューブ５６を装着した患者に適用した時の構成を簡略化して示す系統図である。
【図８】 図１に示すガイドレール４６およびガイドブロック４７の係合部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 第１空気ポンプ
３ 内ベローズ
４ 外ベローズ
７ 取付部材
８ 基体
１０ 第１空間
１１ 第２空間
１３ 第１吸入逆止弁
１４ 第２吸入逆止弁
２３ 第１吐出逆止弁
２４ 第２吐出逆止弁
３４ ボールねじ
３５ ねじ部材
３６ ナット
５５，８１ 人工呼吸装置
５６ 挿入チューブ
５７ 吸気管路
５８ 呼気管路
５９ 開閉弁
６０ 排出弁
６１ 圧力保持弁
８３ マスク
８４ 方向切換弁
８５ 呼気弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者の肺の換気機能を支援するための人工呼吸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような患者のための人工呼吸装置は、病院での使用は言うまでもなく、在宅介護を行うためにも必要になっている。典型的な先行技術は、特許第２７１４２８８に開示されている。この先行技術には、ピストンの往復運動によって吸気期間中、患者に空気を供給する空気ポンプが記載されている。この空気ポンプは、ピストンをシリンダ内で往復駆動するリニア駆動モータをピストンに関してシリンダヘッドとは反対側に配置して構成される。したがってこの先行技術では、空気ポンプの全長が長くなり、装置が大形化するという問題がある。特に在宅介護で用いられる人工呼吸装置は小形化が要求される。
【０００３】
他の先行技術は、Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ Ｃａｒｅ Ｍｅｄ（１９９７）２３：５４５−５５２に開示されている。この先行技術には、吸気期間中、患者に空気を供給する送風機と、呼気期間中、患者の呼気を吸引するブロアとを備える人工呼吸装置の構成が記載されている。また患者の呼気を吸引することによって、気管内にチューブを挿入された患者の負担が大幅に軽減されることが記載されている。この先行技術には、送風機と吸引ブロアとを２台備える必要があるので、装置が大形化するという問題がある。またこの送風機およびブロアは、圧力制御によって空気を輸送しているので、空気流量を一定に制御することが困難であるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、簡単な構成で確実に、吸気期間中、患者に空気を供給することができるとともに呼気期間中、患者の呼気を吸引することが可能な人工呼吸装置を提供することである。また小形化を図ることが容易であり、かつ吸気期間中、患者に確実に空気を供給することが可能な人工呼吸装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、予め定める軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の内ベローズと、
内ベローズの外周面の外方に間隔をあけて設けられ、前記軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の外ベローズと、
内および外ベローズの軸線方向一端部に連結され、軸線方向に移動可能な取付部材と、
取付部材に対向して固定位置に設けられ、内および外ベローズの軸線方向他端部に連結される基体と、
取付部材を基体に対して軸線方向に近接離反変位駆動する駆動手段と、
基体に設けられ、内ベローズの内部の第１空間内および内ベローズの外周面と外ベローズの内周面との間の第２空間内に空気または患者の呼気をそれぞれ吸入する第１および第２吸入逆止弁と、
基体にそれぞれ設けられ、第１および第２空間内から空気または患者の呼気をそれぞれ排出する第１および第２吐出逆止弁とを含む人工呼吸装置用空気ポンプを含み、さらに、
患者の気管に装着される着脱可能な挿入チューブと、
患者に装着される着脱可能なマスクと、
前記人工呼吸装置用ポンプの第１および第２吐出逆止弁のいずれか一方と、挿入チューブまたはマスクとを接続する吸気管路と、
前記第１および第２吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第１および第２吸入逆止弁と、挿入チューブまたはマスクとを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放／遮断する開閉弁と、
呼気管路の開閉弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられる方向切換弁と、
方向切換弁に接続され、患者の呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力以上に保つ呼気弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含み、
方向切換弁は、患者が挿入チューブを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を第１または第２吸入逆止弁に導き、患者がマスクを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を呼気弁に導くとともに、外部の空気を第１または第２吸入逆止弁に導くことを特徴とする人工呼吸装置である。
【０００６】
本発明に従えば、後述の図１に示すように内および外ベローズが２重に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また内および外ベローズによって第１および第２空間が形成されるので、内および外ベローズを同期して伸縮することによって２つの空間内に同時に空気または患者の呼気を吸入し、かつ２つの空間内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、１台の空気ポンプで２台分の働きをすることが可能となる。
また、後述の図４および図７に示すように第１および第２空間のうちのいずれか一方の空間と、患者の気管とが吸気管路およびそれに接続された挿入チューブまたはマスクを介して連通しており、第１および第２空間のうちのいずれか他方の空間と、患者の気管とが呼気管路およびそれに接続された挿入チューブまたはマスクを介して連通している。また呼気管路には、方向切換弁が設けられており、方向切換弁には呼気弁が接続されている。呼気弁は呼気期間中、呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力（以後、呼気終末陽圧またはＰＥＥＰ圧と呼ぶ）に一定に保つ。方向切換弁は、患者が挿入チューブを装着しているときには呼気を他方の空間に導き、患者がマスクを装着しているときには、呼気を呼気弁に導くとともに外部の空気を他方の空間に導く。これによって、挿入チューブを装着している患者には、呼気期間中、他方の空間の体積を大きくして圧力を大気圧以下に減圧し、他方の空間に患者の呼気を吸引することが可能となるので、患者の呼気の排出を支援することが可能となり、患者の負担を軽減することがでけいる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気弁によって呼気の圧力をＰＥＥＰ圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また、１台の人工呼吸装置を方向切換弁の切換え操作によって挿入チューブを装着している患者およびマスクを装着している患者のいずれに対しても適用することができるので、人工呼吸装置の稼動率を高めることが可能となる。
【０００７】
また本発明は、駆動手段は、
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、外ベローズの外方に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に従えば、内および外ベローズは駆動源およびねじ機構によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第１および第２空間内から吐出される空気および呼気の流量を一定に制御することが容易である。
【０００９】
また本発明は、前記の人工呼吸装置用空気ポンプと、
患者に着脱可能に装着される装着部材と、
前記人工呼吸装置用空気ポンプの第１および第２吐出逆止弁のいずれか一方と、装着部材とを接続する吸気管路と、
前記第１および第２吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第１または第２吸入逆止弁と装着部材とを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放／遮断する開閉弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含むことを特徴とする人工呼吸装置である。
【００１０】
本発明に従えば、後述の図２に示すように第１および第２空間のうちのいずれか一方の空間と、患者とが吸気管路および装着部材を介して連通しており、第１および第２空間のうちのいずれか他方の空間と患者とが呼気管路および装着部材を介して連通している。これによって、たとえば吸気期間中、一方の空間の体積を小さくして圧力を大気圧以上に加圧し、一方の空間から患者に空気を供給することができるとともに、呼気期間中、他方の空間の体積を大きくして圧力を大気圧以下に減圧し、他方の空間に患者の呼気を吸引することが可能となる。したがって、患者の呼気を支援することができ、患者の負担を軽減することができる。また患者への吸気の供給と、患者の呼気の吸引とを１台の装置で実現することができるので、省スペースを図ることが可能となり、人工呼吸装置の小形化を図ることができる。
【００１１】
また本発明は、前記呼吸管路に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき開状態となって呼気を大気中に排出する排出弁を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、呼気管路に排出弁が設けられ、排出弁は呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき、開状態となって呼気を大気中に排出することができるので、呼気期間中、他方の空間の体積が最大限度まで拡大して呼気の吸引力が零になったときでも、患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００１５】
また本発明は、呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき、開状態となって呼気を大気中に排出する排出弁を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に排出弁が設けられているので、空気ポンプによる呼気の吸引力が零になったときでも、挿入チューブを装着した患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００１７】
また本発明は、呼気管路の第１または第２吸入逆止弁付近に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路内に吸入する圧力保持弁を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、呼気管路の第１または第２吸入逆止弁付近には圧力保持弁が設けられ、圧力保持弁は呼気管路内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路内に吸入するので、呼気管路内の圧力が過度に負圧になることを防止することができる。これによって、挿入チューブを装着した患者の呼気を乱すことなく、患者の呼気の排出を支援することができる。
【００２７】
また本発明は、前記駆動手段は、前記ねじ部材に近接して設けられ、前記取付部材を前記軸線方向に導く案内手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、取付部材を内および外ベローズの軸線方向に導く案内手段がねじ部材に近接して設けられているので、内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることができる。
【００２９】
また本発明は、前記ねじ機構は、ボールねじから成ることを特徴とする。
本発明に従えば、ねじ機構は、ボールねじから成るので、小さい動力で効率よく駆動源の回転運動を内および外ベローズの直線運動に変換することが可能となる。
【００３０】
また本発明は、前記ねじ機構は、ボールスプライン付ボールねじから成ることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、ねじ機構はボールスプライン付ボールねじから成るので、案内手段を設けなくても内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る第１人工呼吸装置用空気ポンプ１の構成を簡略化して示す断面図である。この第１人工呼吸装置用空気ポンプ１（以後、空気ポンプと略称する）は、内ベローズ３と外ベローズ４とを備える。内ベローズ３は、ほぼ直円筒状の形状を有し、軸線５方向（図１の左右方向）に伸縮可能である。外ベローズ４は、ほぼ直円筒状の形状を有し、内ベローズ３の半径方向外方に間隔をあけて内ベローズ３と同軸に２重同心円状に設けられる。内および外ベローズ３，４は、たとえば可撓性を有するゴムまたは合成樹脂などの材料から成り、軸線５を含む断面形状は蛇腹状にジグザグに形成される。
【００３５】
内および外ベローズ３，４の軸線方向一端部には剛性の取付部材７が連結され、軸線方向他端部には基体８が連結される。取付部材７は円板状の形状を有しており、軸線５方向に移動可能である。基体８は取付部材７に対向して台盤９上の固定位置に設けられる。これによって、内ベローズ３の内部には内ベローズ３の内周面と取付部材７と基体８とによって囲まれる第１空間１０が形成され、内ベローズ３の外周面と外ベローズ４の内周面との間には、内ベローズ３の外周面と、外ベローズ４の内周面と、取付部材７と基体８とによって囲まれる第２空間１１が形成される。
【００３６】
基体８の第１および第２空間１０，１１を臨む位置には、第１および第２吸入逆止弁１３，１４がそれぞれ設けられる。この第１および第２吸入逆止弁１３，１４は、第１および第２吸入口１３ａ，１４ａと、弁座１５，１６とをそれぞれ有し、かつ弁座１５，１６に着座または離間する弁体１７，１８と、弁体１７，１８を弁座１５，１６に押圧するばね１９，２０とをそれぞれ含む。基体８の第１および第２空間１０，１１を臨む位置には、また第１および第２吐出逆止弁２３，２４がそれぞれ設けられる。この第１および第２吐出逆止弁２３，２４は、第１および第２吐出口２３ａ，２４ａと弁座２５，２６とをそれぞれ有し、かつ弁座２５，２６に着座または離間する弁体２７，２８と、弁体２７，２８を弁座２５，２６に押圧するばね２９，３０とをそれぞれ含む。したがって基体８の第１空間１０を臨む位置には第１吸入逆止弁１３と第１吐出逆止弁２３とが対を成して設けられ、基体８の第２空間１１を臨む位置には第２吸入逆止弁１４と第２吐出逆止弁２４とが対を成して設けられる。
【００３７】
内および外ベローズ３，４を伸縮駆動するために駆動手段３３が設けられる。駆動手段３３はねじ機構を備える。この実施の形態では、ねじ機構はボールねじ３４から成る。ボールねじ３４は、外ベローズ４の外方に設けられ、前記軸線５方向に延びるねじ部材３５と、ナット３６とを備える。ねじ部材３５とナット３６にはボールねじ溝が形成されており、ねじ部材３５とナット３６とはボールねじ溝に装着されたボールを介して螺合する。ねじ部材３５の一端部は、ブラケット３７に取付けられた軸受によって回転自在に支持されており、ねじ部材３５の他端部付近は基体８に取付けられた軸受３８によって回転自在に支持されている。ブラケット３７は、台盤９に固定されている。ねじ部材３５の他端部は、基体８を貫通して突出しており、突出部にはプーリ４０が取付けられている。ナット３６は接続部材３９を介して取付部材７と連結されている。
【００３８】
台盤９には駆動源であるモータ４１が設けられている。モータ４１のモータ軸にはプーリ４２が取付けられており、ねじ部材３５のプーリ４０とモータ軸のプーリ４０との間には伝動手段である伝動ベルト４３が張架されている。前記ねじ部材３５の近傍には、案内手段４５が設けられている。案内手段４５は、ねじ部材３５の軸線に平行に延びるガイドレール４６と、ナット３６に連結され、ガイドレール４６と移動可能に係合するガイドブロック４７とを含む。ガイドレール４６はねじ部材３５と近接して設けられており、その一端部はブラケット３７に固定され、他端部は基体８に固定される。ガイドレール４６およびガイドブロック４７の係合部の構成については後述する。
【００３９】
次に空気ポンプ１の動作を説明する。モータ４１を駆動すると、その回転運動は伝動ベルト４３を介してねじ部材３５に伝えられ、ねじ部材３５を回転駆動する。ねじ部材３５の回転運動はナット３６の直線運動に変換され、ナット３６を回転方向に応じてねじ部材３５の一端部側または他端部側に移動させる。ナット３６を移動させると、ナット３６に連結されている取付部材７が移動し、取付部材７を移動させると、内および外ベローズ３，４がモータ４１の回転運動に対応する方向に移動して伸縮する。
【００４０】
内および外ベローズ３，４が伸長すると、第１および第２空間１０，１１内の圧力が低下するので、第１および第２吸入逆止弁１３，１４の弁体１７，１８が弁座１５，１６から離間するとともに、第１および第２吐出逆止弁２３，２４の弁体２７，２８が弁座２５，２６に着座し、第１および第２空間１０，１１内に気体、この実施の形態では空気または患者の呼気が吸入される。内および外ベローズ３，４が縮退すると、第１および第２空間１０，１１内の圧力が増大するので第１および第２吐出逆止弁２３，２４の弁体２７，２８が弁座２５，２６から離間すると共に、第１および第２吸入逆止弁１３，１４の弁体１７，１８が弁座１５，１６に着座し、第１および第２空間１０，１１内から空気または呼気が排出される。
【００４１】
ナット３６の移動は、案内手段４５によってねじ部材３５の軸線方向に、すなわち内および外ベローズ３，４の軸線５に平行な方向に案内される。ナット３６のねじ部材３５の一端部側への移動はブラケット３７によって阻止される。したがってブラケット３７はストッパ部材としての作用も有する。
【００４２】
このように、内および外ベローズ３，４が２重同心円状に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また第１および第２空間１０，１１にそれぞれ１対の吸込みおよび吐出逆止弁が設けられているので、内および外ベローズ３，４の伸縮によって第１および第２空間１０，１１内に同時に空気または呼気を吸入し、かつ第１および第２空間１０，１１内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、１台の空気ポンプ１で２台分の働きをすることができる。また内および外ベローズ３，４は取付部材７を介してボールねじ３４によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第１および第２空間内から吐出される空気または呼気の流量を一定に制御することができる。またナット３６は案内手段４５によって案内されるので、移動時における内および外ベローズ３，４の芯ずれを防止することができる。したがって、内および外ベローズ３，４を軸線５方向に円滑に移動させることが可能となる。
【００４３】
図２は、本発明の実施の第１形態である人工呼吸装置５５の構成を簡略化して示す系統図である。この人工呼吸装置５５は、装着部材である挿入チューブ５６を気管に挿入した状態で呼吸を行う患者の肺の換気機能を支援するために好適に用いられる。人工呼吸装置５５は、前記第１空気ポンプ１と挿入チューブ５６と、吸気管路５７と、呼気管路５８とを含んで構成される。吸気管路５７は、空気ポンプ１の第２吐出逆止弁２４の第２吐出口２４ａと、挿入チューブ５６とを接続する管路であり、外部の空気を第２空間１１を介して患者に導く。呼気管路５８は、空気ポンプ１の第１吸入逆止弁１３の第１吸入口１３ａと挿入チューブ５６とを接続する管路であり、患者の呼気を第１空間１０を介して外部に導く。本実施の形態では、吸気管路５７および呼気管路５８は、患者寄りの位置で合流し、共通管路を構成している。空気ポンプ１の第１吐出逆止弁２３の第１吐出口２３ａと、第２吸入逆止弁１４の第２吸入口１４ａとは大気に解放されている。挿入チューブ５６は、管継手７６を介して吸気管路５７および呼気管路５８の共通管路部分の先端部と着脱可能に連結されている。管継手７６は前記先端部に取付けられた第１継手部７７と挿入チューブ５６に取付けられた第２継手部７８とを有する。
【００４４】
呼気管路５８には、患者の呼気の流れ方向上流側から開閉弁５９、排出弁６０および圧力保持弁６１がこの順序で設けられている。開閉弁５９は、たとえば電磁弁であり、呼気管路５８を開放／遮断する。電磁弁に代ってダイヤフラムによって開閉する開閉弁を用いてもよい。排出弁６０は排出逆止弁であり、排出口６３と弁座６４とを有し、かつ弁座６４に着座または離間する弁体６５と、弁体６５を弁座６４に押圧するばね６６と、ばね６６のばね力を調整するばね力調整部材６７とを含む。排出弁６０は呼気管路５８内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき開状態となって呼気を大気中に排出する。ばね６６のばね力は通常微少なばね力になるように調整される。
【００４５】
圧力保持弁６１は、呼気管路５８の第１吸入逆止弁１３付近に設けられる吸入逆止弁であり、吸入口６８と、弁座６９とを有し、かつ弁座６９に着座または離間する弁体７０と、弁体７０を弁座６９に押圧するばね７１と、ばね７１のばね力を調節するばね力調整部材７２とを含む。圧力保持弁６１は、呼気管路５８内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路５８内に吸入し、呼気管路５８内の圧力が過度に低下しないように保持する。ばね７１のばね力は患者の呼気が乱れないように調整される。
【００４６】
人工呼吸装置５５は、さらに差圧検出器７３と制御手段７４とを備える。差圧検出器７３は、第２空間１１内の圧力と吸気管路５７内の圧力との差を検出する。これによって、患者が吸気状態であるのか、あるいは呼気状態であるのかを検出することができる。すなわち、第２空間１１内の圧力が吸気管路５７内の圧力よりも高いときには吸気状態であることが検出され、吸気管路５７内の圧力が第２空間１１内の圧力よりも高いときには呼気状態であることが検出される。制御手段７４は、差圧検出器７３の出力に応答し、患者の吸気および呼気の各期間に応じてモータ４１の回転方向の切換制御を行うとともに、後述のように開閉弁５９の開閉制御を行う。本実施の形態は装着部材として挿入チューブを装着した患者に対して好適に適用することが可能であるけれども、装着部材としてマスクを装着した患者に対しても適用することができる。
【００４７】
図３は、図２に示す人工呼吸装置５５の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３（１）は患者の吸気および呼気の肺の換気機能を示す図であり、図３（２）は開閉弁５９の開閉動作を示す図であり、図３（３）は空気ポンプ１の第１吸入逆止弁１３の開閉動作を示す図であり、図３（４）は空気ポンプ１の第１吐出逆止弁２３の開閉動作を示す図であり、図３（５）は第２吸入逆止弁１４の開閉動作を示す図であり、図３（６）は第２吐出逆止弁２４の開閉動作を示す図である。
【００４８】
患者の吸気期間である時刻ｔ１〜ｔ２では、内および外ベローズ３，４が縮む方向、すなわち図２の右側に移動を開始するとともに、開閉弁５９が閉じられる。これによって第１および第２空間１０，１１内の圧力が高くなるので、第１および第２吐出逆止弁２３，２４が開状態になり、第１および第２吸入逆止弁１３，１４が閉状態になる。したがって、後述する呼気期間中に第２空間１１内に吸入されていた外部の空気が吸入管路５７および挿入チューブ５６を介して患者に吸気として供給されるとともに後述する呼気期間中に第１空間内に吸入されていた患者の呼気が第１吐出逆止弁２３を介して外部に排出される。吸気期間中、開閉弁５９が閉じられているので、吸気の呼気管路５８への流出が防止され、患者に空気を充分に供給することができる。
【００４９】
患者の呼気期間である時刻ｔ２〜ｔ３では、内および外ベローズ３，４が伸長する方向、すなわち図２の左側に移動を開始するとともに、開閉弁５９が開放される。これによって、第１および第２空間１０，１１内の圧力は低下するので、第１および第２吸入逆止弁１３，１４が開状態になり、第１および第２吐出逆止弁２３，２４が閉状態になる。したがって、患者の呼気が挿入チューブ５６および呼気管路５８を介して第１空間１０内に吸入されるとともに、外部の空気が第２吸入逆止弁１４を介して第２空間１１内に吸入される。
【００５０】
呼気期間において内および外ベローズ３，４が伸長限まで伸長してもすなわち、内および外ベローズ３，４が前記ナット３６とブラケット３７とが接触するまで図２の左側に移動しても、患者が呼気を続けているときには、呼気管路５８内の圧力の上昇に応じて排出弁６０が開状態になり、患者の呼気を大気中に排出する。このような状態は第１空間の体積が患者の呼気量に比べて過小であるときなどに発生する。また呼気管路５８内の第１吸入逆止弁１３付近の圧力が過度に負圧になり過ぎたときには、圧力保持弁６１が開状態になり、前記圧力を予め定める圧力以下に低下しないように保持する。このような状態は第１空間の体積が患者の呼気量に比べて過大であるときなどに発生する。このような排出弁６０および圧力保持弁６１の働きによって気管に挿入チューブ５６を装着した患者の呼気を乱すことなく患者の呼気の排出を支援することができる。
【００５１】
このように、本実施の形態では、吸気期間中には外部の空気を吸気管路５７および挿入チューブ５６を介して患者に供給し、呼気期間中には患者の呼気を挿入チューブ５６および呼気管路５８を介して吸引することができるので、患者の肺の換気機能を充分に支援することが可能となり、患者の負担を軽減することができる。またこのような患者への空気の供給と患者の呼気の吸引とを１台の空気ポンプ１によって実現することができるので、前述のように空気ポンプ１がコンパクトに構成されていることと相俟って人工呼吸装置５５の全体の構成を小形化することが可能となる。
【００５２】
図４は、本発明の実施の第２形態である人工呼吸装置８１の構成を簡略化して示す系統図である。図４には本実施の形態の人工呼吸装置８１をマスク８３を装着した患者に適用したときの構成を示している。この実施の形態の人工呼吸装置８１は、前記図２に示す人工呼吸装置５５と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべきは、この人工呼吸装置８１は、患者にマスク８３が装着されているときにも、あるいは患者の気管に挿入チューブ５６が装着されているときにも共に適用することができる点である。
【００５３】
人工呼吸装置８１は人工呼吸装置５５の構成に加えて方向切換弁８４と呼気弁８５とをさらに含んで構成される。方向切換弁８４は、呼気管路５８の開閉弁５９と排出弁６０との間に配置され、呼気の流れ方向を後述のように切換える。呼気弁８５は方向切換弁８４に接続される排出逆止弁であり、後述のように患者がマスクを装着しているときに患者の呼気を前記ＰＥＥＰ圧以上に保つ。呼気弁８５は排出口８６と弁座８７とを有し、かつ弁座８７に着座または離間する弁体８８と、弁体８８を弁座８７に押圧するばね８９と、ばね８９のばね力を調整するばね力調整部材９０とを含む。呼気弁８５のばね力は、患者毎に予め定められるＰＥＥＰ圧に応じて調整される。このばね力は、前記排出弁６０のばね力よりも大きい値に設定される。本実施の形態のその他の構成は前記図２に示す人工呼吸装置５５の構成と全く同一である。
【００５４】
図５は、図４に示す方向切換弁８４の構成を簡略化して示す図である。方向切換弁８４は、４ポート２位置切換弁であり、第１〜第４ポート９１〜９４と第１〜第２位置９５，９６とを有する。方向切換弁８４は、レバー９８を手動で操作することによってスプール９９の位置を移動させ、呼気の流れ方向を切換える。第１ポート９１は、開閉弁５９と方向切換弁８４とを結ぶ呼気管路５８に接続されており、第２ポート９２は第１吸入逆止弁１３と方向切換弁８４とを結ぶ呼気管路５８に接続されており、第３ポート９３は大気中に開放されており、第４ポート９４は前記呼気弁８４に接続されている。第１位置は、図５（１）に示すように第１ポート９１と第４ポート９４とを接続し、かつ第２ポート９２と第３ポート９３とを接続する通路が形成されるスプール位置であり、第２位置は図５（２）に示すように第１ポート９１と第２ポート９２とを接続し、かつ第３ポート９３と第４ポート９４とを接続する通路が形成されるスプール位置である。これによって、方向切換弁８４のスプール位置を第１位置９５に切換えると、開閉弁５９を通過した呼気が呼気弁８５に向かって流れ、第３ポート９３から吸入した空気が第１吸入逆止弁１３に向かって流れる。また方向切換弁８４のスプール位置を第２位置９６に切換えると、開閉弁５９を通過した呼気が第１吸入逆止弁１３に向って流れ、第３ポート９３からの空気が呼気弁８５の弁体８８と接触する。本実施の形態では、患者がマスク８３を装着しているときには図４に示すように方向切換弁８４が第１位置９５に切換えられ、患者の呼気が呼気弁８５に向って流れる。また患者の気管に挿入チューブが装着されているときには、後述の図７に示すように方向切換弁８４が第２位置に切換えられ、患者の呼気が第１吸入逆止弁１３に向って流れる。
【００５５】
図６は、図４に示す人工呼吸装置８１の動作を説明するためのタイミングチャートである。図６（１）〜（６）は前記図３（１）〜（６）と全く同一であるので説明を省略する。図６（７）は方向切換弁８４の動作を示す図であり、図６（８）は呼気弁８５の動作を示す図である。患者がマスク８３を装着しているとき、方向切換弁８４は手動で第１位置９５に切換えられる。したがって、全呼吸期間中、患者の呼気は図４に示すように呼気弁８５に向って流れる。患者の吸気期間である時刻ｔ１１〜ｔ１２では、呼気弁８５は閉状態である。
【００５６】
患者の呼気期間である時刻ｔ１２〜ｔ１３では、患者の呼気が呼気弁８５に向って流れるので、患者の呼気の圧力がＰＥＥＰ圧以上のときには呼気弁８５は開状態となる。したがって、患者の呼気はＰＥＥＰ圧以上に保たれる。また呼気期間中、方向切換弁８４の第３ポート９３から吸入された空気が第１吸入逆止弁１３を介して第１空間１０内に吸入される。これによって、内ベローズ３内の過大な圧力低下が防止されるので、内および外ベローズ３，４の伸長方向への移動抵抗が減少し、内および外ベローズ３，４を円滑に移動させることができる。
【００５７】
図７は、図４に示す人工呼吸装置８１を挿入チューブ５６を装着した患者に適用したときの構成を簡略化して示す系統図である。患者の気管に挿入チューブ５６が装着されているときには、方向切換弁８４は前記図５（２）に示す第２位置９６に切換えられる。これによって、開閉弁５９を通過した患者の呼気は方向切換弁８４を介して第１吸入逆止弁１３に向って流れる。すなわち、呼気弁８５および方向切換弁８４の第３ポート９３は呼気流路から切離されている。このような患者の呼気流路は前記図２に示す人工呼吸装置５５の呼気流路と全く同一である。したがって、図７に示す状態の人工呼吸装置８１の動作は、前記人工呼吸装置５５の動作と全く同一であるので説明を省略する。
【００５８】
このように、図４および図７に示す人工呼吸装置８１はマスク８３と挿入チューブ５６とを備え、患者にマスク８３が装着されているか、あるいは挿入チューブ５６が装着されているかに応じて方向切換弁８４のスプール位置を切換えられるように構成されているので、１台の人工呼吸装置８１を簡単な操作でマスク８３を装着している患者および挿入チューブ５６を装着している患者のいずれに対しても適用することができる。したがって、人工呼吸装置の稼動率を高めることができる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気の圧力をＰＥＥＰ圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また挿入チューブ５６を装着している患者に対しては前記図２に示す人工呼吸装置５５と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
図８は、図１に示すガイドレール４６およびガイドブロック４７の係合部分の構成を簡略化して示す斜視図である。前記ガイドレール４６の軸線に垂直な方向の断面形状は略Ｉ字状であり、ガイドレール４６の上部の両角部には、ガイドレール４６に沿って延びる４条の転動溝４９がそれぞれ２条ずつ形成されている。ガイドブロック４７は、ガイドレール４６の上部を囲んで装着されており、本体５０と、エンドプレート５１と、複数の鋼球５２と、鋼球５２を保持する保持器５３とを含む。本体５２には４条の転動溝４９と対向する位置に転動溝が形成されており、各転動溝４９には、複数の鋼球５２が列状に配置されている。この各鋼球列は転動溝４９内を転動しながら循環する。これによって、ガイドブロック４７はガイドレール４６に沿って低い摩擦抵抗の下で自在に移動することが可能である。
【００７４】
ボールねじナット１２９は軸１２８のボールねじ溝１２９ａに装着されたボールを介して軸１２８と螺合しており、スプライン外筒１３０は軸１２８のスプライン溝１３０ａに装着されたボールを介して軸１２８に装着されている。ボールねじナット１２９とスプライン外筒１３０とは、軸線方向に間隔をあけて配置されている。ボールねじナット１２９およびスプライン外筒１３０の外周面には、ベアリング１３１が装着されている。ベアリング１３１はボールねじナット１２９およびスプライン外筒１３０の外周面の転動溝１２９ｂ，１３０ｂに装着されたボール１３２と、ボール１３２を外囲する外輪１３３とを含む。外輪１３３は、軸１２８の軸線方向に延在し、ボールねじナット１２９およびスプライン外筒１３０をともに覆って両者を連結する。
【００７５】
軸１２８が回転すると、ボールねじナット１２９はボールねじ溝１２９ａを転動するボールによって軸線方向に移動する。スプライン外筒１３０は、軸１２８とともに回転しながらボールねじナット１２９の軸線方向の移動に連動して、スプライン溝１３０ａに装着されたボールの転動によって軸線方向に移動する。
【００７６】
これによって、外輪１３３と空気ポンプの取付部材とを連結して軸１２８を回転駆動すれば、内および外ベローズ３，４をその軸線５に沿って芯ずれを生じることなく、円滑に移動させることが可能となる。またボールスプライン溝がガイドレールの働きをするので、前記案内手段４５を省略することができる。このボールスプライン付ボールねじ１２７は、前記第１〜第４空気ポンプ１，１０１，１１５，１１９のねじ機構としてボールねじ３４に代って適用することができる。
【００７７】
以上述べたように、第１空気ポンプ１においては、第１吸入逆止弁１３に呼気管路５８が接続され、かつ第２吐出逆止弁２４に吸気管路５７が接続されるように構成されているけれども、第２吸入逆止弁１４に呼気管路５８を接続し、かつ第１吐出逆止弁２３に吸気管路５８を接続するように構成してもよい。また人工呼吸装置５５，８１においては、呼気管路５８に排出弁６０および圧力保持弁６１が設けられているけれども、第１空間１０の体積が患者の呼気量に対して過小でなく適正に設定されているときには排出弁６０を設けなくてもよく、第１空間１０の体積が患者の呼気量に対して過大でなく、適正に設定されているときには圧力保持弁６１を設けなくてもよい。また駆動手段がねじ機構と駆動源とによって構成されているけれども、このような構成に限定されるものではなく、ホースモータなど他の構成であってもよい。また、内および外ベローズ３，４は２重同心円状に同軸に配置されているけれども、各軸線が平行であれば同軸に配置されていなくてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、内および外ベローズが２重に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また内および外ベローズによって第１および第２空間が形成されるので、内および外ベローズを同期して伸縮することによって２つの空間内に同時に空気または患者の呼気を吸入し、かつ２つの空間内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、１台の空気ポンプで２台分の働きをすることが可能となる。
また、挿入チューブを装着している患者には、呼気期間中、第１または第２空間に患者の呼気を吸引することが可能となるので、患者の呼気の排出を支援することが可能となり、患者の負担を軽減することがでけいる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気弁によって呼気の圧力をＰＥＥＰ圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また、１台の人工呼吸装置を方向切換弁の切換操作によって挿入チューブを装着している患者およびマスクを装着している患者のいずれに対しても適用することができるので、人工呼吸装置の稼動率を高めることが可能となる。
【００７９】
請求項２記載の本発明によれば、内および外ベローズは駆動源およびねじ機構によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第１および第２空間内から吐出される空気および呼気の流量を一定に制御することが容易である。
【００８０】
請求項３記載の本発明によれば、患者への吸気の供給と、患者の呼気の吸引とを１台の装置で実現することができるので、省スペースを図ることが可能となり、人工呼吸装置の小形化を図ることができる。
【００８１】
請求項４記載の本発明によれば、呼気管路に排出弁が設けられているので、呼気期間中、第１または第２空間の体積が最大限度まで拡大して呼気の吸引力が零になったときでも、患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００８３】
請求項５記載の本発明によれば、呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に排出弁が設けられているので、空気ポンプによる呼気の吸引力が零になったときでも、挿入チューブを装着した患者の呼気を外部に排出することが可能となる。
【００８４】
請求項６記載の本発明によれば、呼気管路の第１または第２吸入逆止弁付近には圧力保持弁が設けられているので、呼気管路内の圧力が過度に負圧になることを防止することができる。これによって、挿入チューブを装着した患者の呼気を乱すことなく、患者の呼気の排出を支援することができる。
【００８９】
請求項７記載の本発明によれば、取付部材を内および外ベローズの軸線方向に導く案内手段がねじ部材に近接して設けられているので、内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることはできる。
【００９０】
請求項８記載の本発明によれば、ねじ機構は、ボールねじから成るので、小さい動力で効率良く駆動源の回転運動を内および外ベローズの直線運動に変換することが可能となる。
【００９１】
請求項９記載の本発明によれば、ねじ機構はボールスプライン付ボールねじから成るので、案内手段を設けなくても内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることはできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１人工呼吸装置用空気ポンプ１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】 本発明の実施の第１形態である人工呼吸装置５５の構成を簡略化して示す系統図である。
【図３】 図２に示す人工呼吸装置５５の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】 本発明の実施の第２形態である人工呼吸装置８１の構成を簡略化して示す系統図である。
【図５】 図４に示す方向切換弁８４の構成を簡略化して示す図である。
【図６】 図４に示す人工呼吸装置８１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】 図４に示す人工呼吸装置８１を挿入チューブ５６を装着した患者に適用した時の構成を簡略化して示す系統図である。
【図８】 図１に示すガイドレール４６およびガイドブロック４７の係合部分の構成を簡略化して示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 第１空気ポンプ
３ 内ベローズ
４ 外ベローズ
７ 取付部材
８ 基体
１０ 第１空間
１１ 第２空間
１３ 第１吸入逆止弁
１４ 第２吸入逆止弁
２３ 第１吐出逆止弁
２４ 第２吐出逆止弁
３４ ボールねじ
３５ ねじ部材
３６ ナット
５５，８１ 人工呼吸装置
５６ 挿入チューブ
５７ 吸気管路
５８ 呼気管路
５９ 開閉弁
６０ 排出弁
６１ 圧力保持弁
８３ マスク
８４ 方向切換弁
８５ 呼気弁
Claims (9)
- 予め定める軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の内ベローズと、
内ベローズの外周面の外方に間隔をあけて設けられ、前記軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の外ベローズと、
内および外ベローズの軸線方向一端部に連結され、軸線方向に移動可能な取付部材と、
取付部材に対向して固定位置に設けられ、内および外ベローズの軸線方向他端部に連結される基体と、
取付部材を基体に対して軸線方向に近接離反変位駆動する駆動手段と、
基体に設けられ、内ベローズの内部の第１空間内および内ベローズの外周面と外ベローズの内周面との間の第２空間内に空気または患者の呼気をそれぞれ吸入する第１および第２吸入逆止弁と、
基体にそれぞれ設けられ、第１および第２空間内から空気または患者の呼気をそれぞれ排出する第１および第２吐出逆止弁とを含む人工呼吸装置用空気ポンプを含み、さらに、
患者の気管に装着される着脱可能な挿入チューブと、
患者に装着される着脱可能なマスクと、
前記人工呼吸装置用ポンプの第１および第２吐出逆止弁のいずれか一方と、挿入チューブまたはマスクとを接続する吸気管路と、
前記第１および第２吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第１および第２吸入逆止弁と、挿入チューブまたはマスクとを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放／遮断する開閉弁と、
呼気管路の開閉弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられる方向切換弁と、
方向切換弁に接続され、患者の呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力以上に保つ呼気弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含み、
方向切換弁は、患者が挿入チューブを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を第１または第２吸入逆止弁に導き、患者がマスクを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を呼気弁に導くとともに、外部の空気を第１または第２吸入逆止弁に導くことを特徴とする人工呼吸装置。 - 前記駆動手段は、
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、外ベローズの外方に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする請求項１記載の人工呼吸装置。 - 前記人工呼吸装置用空気ポンプと、
患者に着脱可能に装着される装着部材と、
前記人工呼吸装置用空気ポンプの第１および第２吐出逆止弁のいずれか一方と、装着部材とを接続する吸気管路と、
前記第１および第２吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第１または第２吸入逆止弁と装着部材とを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放／遮断する開閉弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含むことを特徴とする人工呼吸装置。 - 前記呼吸管路に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき開状態となって呼気を大気中に排出する排出弁を含むことを特徴とする請求項３記載の人工呼吸装置。
- 前記排出弁は、呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられることを特徴とする請求項４記載の人工呼吸装置。
- 前記呼気管路の第１または第２吸入逆止弁付近に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気 管路内に吸入する圧力保持弁を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の人工呼吸装置。
- 前記駆動手段は、前記ねじ部材に近接して設けられ、前記取付部材を前記軸線方向に導く案内手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の人工呼吸装置。
- 前記ねじ機構は、ボールねじから成ることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の人工呼吸装置。
- 前記ねじ機構は、ボールスプライン付ボールねじから成ることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の人工呼吸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001000615A JP4169936B2 (ja) | 2001-01-05 | 2001-01-05 | 人工呼吸装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001000615A JP4169936B2 (ja) | 2001-01-05 | 2001-01-05 | 人工呼吸装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005276371A Division JP2006006984A (ja) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | 人工呼吸装置および人工呼吸装置用空気ポンプ |
| JP2008036742A Division JP2008119542A (ja) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | 人工呼吸装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002200168A JP2002200168A (ja) | 2002-07-16 |
| JP4169936B2 true JP4169936B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=18869370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001000615A Expired - Fee Related JP4169936B2 (ja) | 2001-01-05 | 2001-01-05 | 人工呼吸装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4169936B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9987447B2 (en) | 2011-11-03 | 2018-06-05 | Trudell Medical International | Breathing apparatus and method for the use thereof |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8881723B2 (en) * | 2002-10-16 | 2014-11-11 | Resmed Limited | Breathable gas supply apparatus |
| KR101244307B1 (ko) | 2012-11-23 | 2013-03-18 | 유병수 | 오토-셀프 기체 증압 장치 |
| DE102016109528A1 (de) * | 2016-03-01 | 2017-09-07 | Ventinova Technologies B.V. | Verfahren und Vorrichtung zur Beatmung eines Patienten |
| CN108815664B (zh) * | 2018-05-11 | 2021-03-23 | 东台市海一船用设备有限公司 | 一种滑动限位式船用呼吸器 |
| CN108837254A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-11-20 | 东台市海船用设备有限公司 | 一种弹力连接式船用呼吸器 |
| CN109745587A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-14 | 温州医科大学附属第二医院、温州医科大学附属育英儿童医院 | 一种甲状腺外科术后负压引流装置 |
| CN112972846B (zh) * | 2021-03-04 | 2022-10-04 | 河北北方学院附属第一医院 | 一种急诊科室用便携式自动化呼吸器 |
-
2001
- 2001-01-05 JP JP2001000615A patent/JP4169936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9987447B2 (en) | 2011-11-03 | 2018-06-05 | Trudell Medical International | Breathing apparatus and method for the use thereof |
| US10314991B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-06-11 | Trudell Medical International | Breathing apparatus and method for the use thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002200168A (ja) | 2002-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101118234B1 (ko) | 환기장치 | |
| US9415183B2 (en) | Ventilation mask with integrated piloted exhalation valve | |
| EP2037991B1 (en) | Ventilator adaptable for use with either a dual-limb or a single-limb circuit | |
| US7134434B2 (en) | Pressure support system and method and a pressure control valve for use in such a system and method | |
| JP4617308B2 (ja) | 吸入段階を自動的に起動させる気管支肺分泌物を除去するための吸気／呼気システム | |
| CA1319175C (en) | Lung ventilator device | |
| JP5373640B2 (ja) | 人工呼吸器に使用される気体制御バルブ | |
| JP4602980B2 (ja) | 非侵襲性の人工呼吸のための装置 | |
| JP2002515297A (ja) | 機械的ベンチレーターのための呼気弁 | |
| JP2006006984A (ja) | 人工呼吸装置および人工呼吸装置用空気ポンプ | |
| JPH11276588A (ja) | 人工呼吸器 | |
| JP2007531540A (ja) | 患者の鼻孔の気道内圧を個別に制御する方法及びシステム | |
| WO2007102866A2 (en) | Ventilator adaptable for use with either a dual-limb or a single-limb circuit | |
| JP4169936B2 (ja) | 人工呼吸装置 | |
| JP2008119542A (ja) | 人工呼吸装置 | |
| WO2011051908A1 (en) | A conduit | |
| US11857723B2 (en) | Devices and methods for delivering air to a patient | |
| KR102331005B1 (ko) | 소형 인공호흡 장치 | |
| JP3802099B2 (ja) | 人工呼吸器 | |
| JP4625640B2 (ja) | カフ付きチューブ | |
| CN117323519A (zh) | 一种小儿经鼻高流量无创机械间隔通气装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050922 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071218 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080218 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080729 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080806 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140815 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |