JP4505656B2 - Small animal ventilator - Google Patents

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Description

本発明は、動物の肺に新鮮呼吸ガスを送り込み、老廃ガスと交換させるための人工呼吸器に関するものであり、更に詳細には、マウス等の小さな動物に対して長時間にわたって安全に使用できる小動物用人工呼吸器に関するものである。  The present invention relates to a ventilator for sending fresh breathing gas into the lungs of an animal and exchanging it with waste gas. More specifically, the present invention relates to a small animal that can be used safely for a long time against a small animal such as a mouse. It relates to a mechanical ventilator.

従来、小動物用の人工呼吸器としては、2種類のものが使用されている。一つは、モータの回転運動をクランク機構によって往復運動に変換し、ピストンを往復作動させることにより一定の容量のガスを小動物の肺に送り込む、いわゆる容量規定方式のものである(非特許文献1参照)。もう一つは、気道内圧を測定して、その圧力があらかじめ設定された圧力に維持されるようにガスの流れをコントロールする、いわゆる圧力規定方式である(非特許文献2参照)。どちらの場合も、マウス等の小動物の通常の呼吸生理に合わせて、呼吸回数は5〜400回/分の範囲で使用できるようになっている。
株式会社シナノ製作所カタログ CWE Inc.カタログ
Conventionally, two types of ventilators for small animals have been used. One is a so-called capacity regulating system in which a rotational movement of a motor is converted into a reciprocating movement by a crank mechanism, and a fixed volume of gas is sent to the lungs of a small animal by reciprocating a piston (Non-patent Document 1). reference). The other is a so-called pressure regulation system that measures the airway pressure and controls the gas flow so that the pressure is maintained at a preset pressure (see Non-Patent Document 2). In either case, the respiration rate can be used in the range of 5 to 400 times / minute in accordance with the normal respiratory physiology of a small animal such as a mouse.
Shinano Manufacturing Catalog CWE Inc. catalog

しかしながら、容量規定方式の人工呼吸器は、通常は吸気時間対呼気時間比(I/E比)が1:1に固定されてしまう。また、I/E比を変更できるように工夫された人工呼吸器もあるが、構造が複雑になってしまい、コストアップするばかりでなく、I/E比をほぼ連続的に変化させることは困難であった。また、決められた容量のガスを強制的に肺に送り込むので、肺に過剰な圧力がかかってしまう危険性があった。さらに、小動物用人工呼吸器においては、400回/分という呼吸回数で作動させることもあり、通常10〜20回/分という呼吸回数で使用される人間成人用の人工呼吸器とは異なり、ピストンの磨耗が早く、耐久性に問題があった。  However, in the capacity-restricted ventilator, the inspiratory time to expiratory time ratio (I / E ratio) is usually fixed at 1: 1. There are also ventilators designed to change the I / E ratio, but the structure becomes complicated and not only costs increase, but it is difficult to change the I / E ratio almost continuously. Met. Moreover, since a predetermined volume of gas is forcibly sent to the lungs, there is a risk that excessive pressure is applied to the lungs. Furthermore, in a small animal respirator, the respirator may be operated at a respiration rate of 400 times / min. Unlike a human respirator normally used at a respiration rate of 10-20 times / min, There was a problem in durability due to the early wear.

一方、圧力規定方式の人工呼吸器は、肺に過剰な圧力がかかる危険がないので安全性の面では優れているが、1回換気量がわからないという問題があり、肺が硬くなった場合(肺コンプライアンスが小さくなった場合)に、1回換気量が減ってしまい、換気不足になることがあった。  On the other hand, the pressure-regulated ventilator is superior in terms of safety because there is no danger of excessive pressure on the lung, but there is a problem that the tidal volume is unknown and the lung becomes hard ( When lung compliance became small), the tidal volume was reduced, resulting in insufficient ventilation.

又、従来の人工呼吸器は、吸入麻酔を施行しながらそのまま使用することはできず、麻酔ガスと人工呼吸器とを分離するためにベローインチャンバー機構を設けることが必要となり、装置が極めて複雑になるという問題点があった。  In addition, the conventional ventilator cannot be used as it is while performing inhalation anesthesia, and it is necessary to provide a bellow-in chamber mechanism to separate the anesthetic gas from the ventilator, and the apparatus is extremely complicated. There was a problem of becoming.

本発明は、前述の課題に鑑み、鋭意研鑽の結果得られたものである。すなわち、本発明は、設定された一定の流量のガスが流れる呼吸回路と、該呼吸回路の最下流に取り付けられた呼気弁と、該呼吸回路内の圧力を測定する圧力センサと、該呼吸回路より分岐して小動物の気管に接続し該呼気弁が閉じているときには一定の流量のガスが小動物に吸気として送気される手段、該呼吸回路内の圧力が設定された圧力に達するかあるいは設定された吸気時間が終了すると該呼気弁が開き小動物の呼気は一定流量のガスとともに大気に排気される手段、設定された呼気時間が終了すると該呼気弁が閉じ再び吸気が小動物に送気される手段、および電気信号に変換された前記の一定ガス流量値と吸気時間を積算することにより小動物に送気される1回換気量を計算し表示する手段とを備え、かつ使用条件により圧力規制方式と容量規制方式のどちらにでも自在に変換できることを特徴とする小動物用人工呼吸器に関する。  The present invention has been obtained as a result of earnest study in view of the above-described problems. That is, the present invention provides a breathing circuit through which a gas having a set constant flow rate flows, an exhalation valve attached to the most downstream of the breathing circuit, a pressure sensor for measuring the pressure in the breathing circuit, and the breathing circuit A means for supplying a constant flow of gas as inspiration to the small animal when the exhalation valve is closed when the branch valve is further branched and connected to the trachea of the small animal, or the pressure in the breathing circuit reaches or is set When the inhalation time is completed, the exhalation valve is opened, and the expiratory air of the small animal is exhausted to the atmosphere together with a constant flow of gas. When the set exhalation time is expired, the exhalation valve is closed and the inhalation is again delivered to the small animal. Means, and means for calculating and displaying the tidal volume sent to the small animal by integrating the constant gas flow rate value converted into an electric signal and the inspiratory time, and pressure regulation depending on use conditions About small animal ventilator, characterized in that can be converted freely in either of formula and capacity regulation scheme.

また本発明は、上記の小動物用人工呼吸器において、一定の流量の空気を供給するために、さらに空気ポンプとマスフローコントローラとを備えたものである。  The present invention further includes an air pump and a mass flow controller in order to supply a constant flow rate of air in the above-described ventilator for small animals.

また本発明は、上記の小動物用人工呼吸器において、麻酔を施行しながら人工呼吸を行うために、さらに麻酔薬用の気化器ユニットを備えたものである。  The present invention further includes a vaporizer unit for an anesthetic agent in order to perform artificial respiration while performing anesthesia in the above-described ventilator for small animals.

本発明の小動物用人工呼吸器は、呼吸回数が多くて1回換気量が少ないマウス等の小動物用人工呼吸器として、安全性が高く、呼吸回数、吸気時間対呼気時間比、および最大吸気圧力を設定すれば、呼吸ガス流量を調整するだけで、容量規定方式あるいは圧力規定方式のどちらとしても使用できるものであり、両方式の長所を生かしながらどちらにも自在に変換することを可能にする。そして空気ポンプとマスフローコントローラとを追加することにより、単独で人工呼吸を行うことができる。更に気化器ユニットを追加することにより、吸入麻酔を施行しながらそのまま人工呼吸を行うことができる。この様に本発明の小動物用人工呼吸器は、極めて有意義な効果を奏し、実用性の高いものである。  The ventilator for small animals of the present invention is highly safe as a ventilator for small animals such as mice with a large number of breaths and a small tidal volume, and has a high breathing rate, an inspiratory time to expiratory time ratio, and a maximum inspiratory pressure. Can be used as either a volume regulation system or a pressure regulation system simply by adjusting the respiratory gas flow rate, making it possible to freely convert to either while taking advantage of both systems . By adding an air pump and a mass flow controller, artificial respiration can be performed independently. Furthermore, by adding a vaporizer unit, artificial respiration can be performed as it is while performing inhalation anesthesia. As described above, the ventilator for small animals of the present invention exhibits extremely significant effects and is highly practical.

以下、本発明の小動物用人工呼吸器の実施の形態を、図面によって具体的に説明する。  Hereinafter, embodiments of a ventilator for small animals according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1は、本発明の小動物用人工呼吸器の実施の形態を説明するための配管系統図であり、図2は、空気ポンプとマスフローコントローラと気化器ユニットを内蔵した場合の配管系統図であり、図3は、気化器ユニットの構成を示すものであり、図4は、呼気回路内圧力と各電磁弁の作動タイミングを示すものである。  FIG. 1 is a piping system diagram for explaining an embodiment of the ventilator for small animals of the present invention, and FIG. 2 is a piping system diagram when an air pump, a mass flow controller and a vaporizer unit are incorporated. FIG. 3 shows the configuration of the vaporizer unit, and FIG. 4 shows the pressure in the expiration circuit and the operation timing of each solenoid valve.

図1において、1は供給ガス接続口であり、2は呼吸回路であり、3は呼気弁として機能する電磁弁であり、4は圧力センサであり、5は圧力センサのゼロ校正を行うための電磁弁であり、6は過剰圧を逃がすための電磁弁であり、7は小動物に接続する気管接続チューブであり、気管チューブあるいは気管切開チューブ(図示せず)を介して小動物の気管に接続される。  In FIG. 1, 1 is a supply gas connection port, 2 is a breathing circuit, 3 is an electromagnetic valve functioning as an exhalation valve, 4 is a pressure sensor, and 5 is for performing zero calibration of the pressure sensor. An electromagnetic valve, 6 is an electromagnetic valve for releasing excessive pressure, and 7 is a tracheal connection tube connected to a small animal, which is connected to the trachea of the small animal via a tracheal tube or a tracheostomy tube (not shown). The

次に、本発明による小動物用人工呼吸器の作動方法について説明する。一定の流量の呼吸ガスを流すことができるガス供給源を供給ガス接続口1に接続すると、呼吸ガスは呼吸回路2を経由して呼気弁3へ流れる。呼気弁3は、非作動時には開状態であるところの3方電磁弁が使用され、作動時間が速くて耐久性に優れたものが好ましい。  Next, a method for operating the ventilator for small animals according to the present invention will be described. When a gas supply source capable of flowing a constant flow of breathing gas is connected to the supply gas connection port 1, the breathing gas flows to the exhalation valve 3 via the breathing circuit 2. The exhalation-valve 3 is preferably a three-way solenoid valve that is open when not in operation, and has a fast operation time and excellent durability.

呼気弁3が作動して閉状態になると、呼吸ガスは小動物の気管の方に流れ、呼吸回路内圧が上昇する。  When the exhalation valve 3 is activated and closed, the breathing gas flows toward the trachea of the small animal, and the pressure in the breathing circuit increases.

呼吸回路2は呼気弁3の手前で分岐して、ゼロ校正用電磁弁5を通って圧力センサ4に接続しており、圧力センサ4により呼吸回路内圧力が常時測定されている。ゼロ校正用電磁弁5は、非作動時は開状態になっており呼吸回路2と圧力センサ4は連通しているが、作動状態になると呼吸回路2は閉状態になるとともに圧力センサ4が大気と連通することになり、ゼロ校正が行われる。通常は、電源投入時と、それ以後は4時間に1回ゼロ校正が自動的に行われる。  The breathing circuit 2 branches before the exhalation valve 3 and is connected to the pressure sensor 4 through the zero calibration electromagnetic valve 5, and the pressure in the breathing circuit is constantly measured by the pressure sensor 4. The zero-calibration solenoid valve 5 is open when it is not in operation, and the breathing circuit 2 and the pressure sensor 4 are in communication. However, when it is in the actuating state, the breathing circuit 2 is closed and the pressure sensor 4 is in the atmosphere. And zero calibration will be performed. Normally, zero calibration is automatically performed when the power is turned on and thereafter once every four hours.

呼吸回路2は供給ガス接続口に近いところで分岐して、過剰圧逃し弁6に接続している。過剰圧逃し弁6は非作動時は閉状態にあるところの2方電磁弁であり、呼吸回路内が過剰圧となったときに開状態となり、圧力を逃す安全弁としての役目をしている。  The breathing circuit 2 branches near the supply gas connection port and is connected to the overpressure relief valve 6. The overpressure relief valve 6 is a two-way electromagnetic valve that is in a closed state when not in operation, and is opened when the pressure in the breathing circuit becomes excessive, and serves as a safety valve that releases pressure.

本人工呼吸器においては、呼吸回数とI/E比を設定するようになっており、この両者から吸気時間および呼気時間が計算される。また本人工呼吸器においては最大吸気圧力を設定するようになっており、吸気時には、呼気弁3が閉じ、呼吸ガスは、呼吸回路2、気管接続チューブ7を経由して、小動物の気管に送られるとともに、呼吸回路内の圧力が設定された最大吸気圧力に達するかあるいは設定された吸気時間が終了すると呼気弁3が開いて、呼気ガスは呼吸回路2を流れるガスとともに、大気に排出される。  In the present ventilator, the number of breaths and the I / E ratio are set, and the inspiratory time and expiratory time are calculated from both. In this ventilator, the maximum inspiratory pressure is set. During inspiration, the exhalation valve 3 is closed, and respiratory gas is sent to the trachea of a small animal via the respiratory circuit 2 and the trachea connection tube 7. At the same time, when the pressure in the breathing circuit reaches the set maximum inspiratory pressure or when the set inspiratory time ends, the exhalation valve 3 opens, and the exhaled gas is discharged into the atmosphere together with the gas flowing through the breathing circuit 2. .

最大吸気圧力を設定すると、例えば設定値+2cmHOに上限警報値、設定値一2cmHOに下限警報値が設定される。呼吸回路内圧が上限警報値以上になると、高圧警報が作動し、過剰圧逃し弁6が開く。また呼吸回路内圧が下限警報値以下になると、低圧警報が作動する。上下限警報設定値は、状況に合わせて±2cmHO以上にも設定できるようにした方がよい。Setting the maximum intake air pressure, for example setpoint + 2 cmH 2 limit alarm value O, low alarm value is set to the setting value one 2 cmH 2 O. When the pressure in the breathing circuit exceeds the upper limit alarm value, the high pressure alarm is activated and the overpressure relief valve 6 is opened. When the breathing circuit internal pressure falls below the lower limit alarm value, the low pressure alarm is activated. The upper / lower limit alarm set value should be set to ± 2 cmH 2 O or more according to the situation.

一定流量で供給されるガス供給源より得られる電気信号に変換された流量値と吸気時間を積算することにより、小動物に送気される1回換気量を計算し表示する。呼吸回路内の圧力が設定された最大吸気圧力に達することにより吸気が終了する場合は、呼吸回数とI/E比の設定値より計算された吸気時間には係わらずに、実際の吸気時間を計算に使用する。  By integrating the flow rate value converted into an electrical signal obtained from a gas supply source supplied at a constant flow rate and the inspiratory time, the tidal volume delivered to the small animal is calculated and displayed. If the inspiration ends when the pressure in the breathing circuit reaches the set maximum inspiratory pressure, the actual inspiratory time is reduced regardless of the inspiratory time calculated from the number of breaths and the I / E ratio setting. Used for calculation.

人工呼吸器は、大別して、吸気量を規定する容量規定方式と、気道にかかる圧力を規定する圧力規定方式とがあり、下表のように、それぞれ一長一短がある。

Figure 0004505656
本発明による小動物用人工呼吸器は、最大吸気圧力を設定し、呼吸回路内圧が設定された最大吸気圧力に達すると吸気が終了して呼気に切換わるので、基本的には圧力規定方式をとっているが、定常流量値に吸気時間を積算することにより、1回換気量が計算され表示されており、設定された吸気時間中に呼吸回路内圧が最大吸気圧力に達しない場合は、1回換気量が一定に保たれることになり、容量規定方式となる。Ventilators can be broadly classified into volume regulation systems that regulate the intake volume and pressure regulation systems that regulate the pressure applied to the airway, and each has advantages and disadvantages as shown in the table below.
Figure 0004505656
The ventilator for small animals according to the present invention sets the maximum inspiratory pressure, and when the inspiratory circuit pressure reaches the set maximum inspiratory pressure, the inspiration ends and switches to exhalation. However, by adding the inspiratory time to the steady flow rate value, the tidal volume is calculated and displayed, and if the respiratory circuit pressure does not reach the maximum inspiratory pressure during the set inspiratory time, The ventilation volume will be kept constant, which is the capacity regulation method.

また、通常の圧力規定方式においては、一般に呼吸回路内圧が設定された最大吸気圧力に達するとそのままその圧力を維持させておき、設定された吸気時間が終了すると呼気に切換わるようにさせている。そのためには呼気弁として単なる開閉動作を行う電磁弁ではなく、連続的に開度を調節できる電空弁を使用する必要があり、また電空弁は非常に高価なものである。また圧力を維持させるためにはフィードバック自動制御手段が必要である。しかしながら、本発明による人工呼吸器は小動物用に限定しており、呼吸回数が通常60〜200回/分の範囲で使用されるので、吸気時間は0.5秒以下になっており、実質的には最大吸気圧力に維持する意味がない。この事情を鑑み、呼吸回路内圧が設定された最大吸気圧力に達すると直ちに吸気が終了して呼気に切換わるようにしたことにより、安価な電磁弁を使用することができるとともに、定常流量値に吸気時間を積算することにより1回換気量が計算できるというメリットを得ることができた。従来の圧力規定方式では、呼吸回路内圧を最大吸気圧力に維持するために呼吸ガスの1部を呼気弁からリークさせるので、定常流量値に吸気時間を掛けても正確な1回換気量を示すことができない。  In the normal pressure regulation method, generally, when the pressure in the breathing circuit reaches the set maximum inspiratory pressure, the pressure is maintained as it is, and when the set inspiratory time ends, the breath is switched to exhalation. . For this purpose, it is necessary to use an electropneumatic valve capable of continuously adjusting the opening rather than an electromagnetic valve that simply opens and closes as an exhalation valve, and the electropneumatic valve is very expensive. In order to maintain the pressure, an automatic feedback control means is necessary. However, the ventilator according to the present invention is limited to small animals and is normally used in the range of 60 to 200 breaths / minute, so the inspiratory time is 0.5 seconds or less, Does not make sense to maintain the maximum intake pressure. In view of this situation, as soon as the breathing circuit internal pressure reaches the set maximum inspiratory pressure, the inspiration is terminated and switched to exhalation, so that an inexpensive solenoid valve can be used and a steady flow rate value can be obtained. It was possible to obtain the merit that the tidal volume can be calculated by integrating the intake time. In the conventional pressure regulation system, a part of the breathing gas is leaked from the exhalation valve in order to maintain the breathing circuit internal pressure at the maximum inspiratory pressure, so that an accurate tidal volume is shown even if the inspiratory time is multiplied by the steady flow rate value. I can't.

実際の使用にあたっては、次のような手順で設定を行うことになる。
(1)気管接続チューブ7の先端を閉鎖する。
(2)呼吸回数およびI/E比を設定する。
(3)最大吸気圧力を設定する。
(4)高圧警報が作動する場合は、定常流量を減らす。また、低圧警報が作動する場合は、定常流量を増やす。
(5)呼吸回路内圧が、最大吸気圧力±2cmHO以内に入っていることを確認するとともに、1回換気量表示の値が適正であることを確認する。
(6)気管接続チューブ7を、気管チューブ等を介して小動物に接続する。
(7)高圧警報が作動する場合は、定常流量を減らす。また、低圧警報が作動する場合は、定常流量を増やす。
(8)呼吸回路内圧が最大吸気圧力±2cmHO以内に入っていることを確認するとともに、1回換気量表示の値が適正であることを確認する。
(9)圧力規制方式で作動しているときに容量規制方式に変更したい場合は、定常流量を減らすか、あるいは最大吸気圧力の設定を高くする。
(10)容量規制方式で作動しているときに圧力規制方式に変更したい場合は、定常流量を増やすか、あるいは最大吸気圧力の設定を低くする。
In actual use, settings are made in the following procedure.
(1) The tip of the tracheal connection tube 7 is closed.
(2) Set the number of breaths and the I / E ratio.
(3) Set the maximum intake pressure.
(4) If the high pressure alarm is activated, reduce the steady flow rate. When the low pressure alarm is activated, the steady flow rate is increased.
(5) Confirm that the breathing circuit internal pressure is within the maximum inspiratory pressure ± 2 cmH 2 O and confirm that the value of the tidal volume display is appropriate.
(6) The trachea connecting tube 7 is connected to a small animal via a tracheal tube or the like.
(7) If the high pressure alarm is activated, reduce the steady flow rate. When the low pressure alarm is activated, the steady flow rate is increased.
(8) Confirm that the breathing circuit internal pressure is within the maximum inspiratory pressure ± 2 cmH 2 O and that the value of the tidal volume display is appropriate.
(9) To change to the capacity regulation system when operating in the pressure regulation system, reduce the steady flow rate or increase the maximum intake pressure setting.
(10) To change to the pressure regulation system when operating in the capacity regulation system, increase the steady flow rate or lower the maximum intake pressure setting.

呼吸回路内圧が設定した最大吸気圧力に達しない場合は、肺コンプライアンスが変化しない限り一定の1回換気量が送気されるので容量規定方式である。また呼吸回路内圧が設定した最大吸気圧力に達して吸気から呼気に切換わる場合は、圧力規定方式となるが、その場合でも1回換気量の計算値は表示される。容量規定方式で作動していても、小動物の肺の状態が変化してコンプライアンスが小さくなると、呼吸回路内圧は設定された最大吸気圧に達するようになり、圧力規定方式に変換する。このとき最大吸気圧の設定を高くするかあるいは定常流量を減らすことにより、再び容量規定方式に戻すことができる。  If the breathing circuit internal pressure does not reach the set maximum inspiratory pressure, a constant tidal volume is delivered unless the lung compliance changes, so this is a capacity regulating method. In addition, when the breathing circuit internal pressure reaches the set maximum inspiratory pressure and switches from inspiration to expiration, the pressure regulation method is used, but even in this case, the calculated value of the tidal volume is displayed. Even when operating in the volume regulation method, when the state of the lungs of the small animal changes and the compliance becomes smaller, the pressure in the respiratory circuit reaches the set maximum inspiratory pressure and is converted to the pressure regulation method. At this time, the maximum intake pressure can be set higher or the steady flow rate can be reduced to return to the capacity regulating method.

図2は、図1にガス供給手段および気化器ユニットを取り付けた場合の配管系等図である。図1と共通な部分は、同一の番号が付されている。8は空気ポンプであり、9はマスフローコントローラであり、10は気化器ユニットである。  FIG. 2 is a piping system diagram when the gas supply means and the vaporizer unit are attached to FIG. 1. Portions common to FIG. 1 are given the same numbers. 8 is an air pump, 9 is a mass flow controller, and 10 is a vaporizer unit.

空気ポンプ8は、小動物に清浄な空気を供給するためのものであり、運転音が静かであり、オイルレスのダイアフラム式ポンプが好ましい。マスフローコントローラ9は、小動物に送気する定常空気流量を調整するものであり、これより出力される流量値に吸気時間を積算することにより、1回換気量が計算される。  The air pump 8 is for supplying clean air to a small animal, has a quiet operation sound, and is preferably an oilless diaphragm pump. The mass flow controller 9 adjusts the steady air flow rate to be supplied to the small animal, and the tidal volume is calculated by adding the inspiratory time to the flow rate value output therefrom.

気化器ユニット10は、マスフローコントローラ9の下流に位置し、セボフルラン等の揮発性麻酔薬を気化させガス状にして、呼吸ガスと一緒に小動物に送気することにより、麻酔を施行しながら人工呼吸を行うことができる。呼気相においても麻酔ガスが流れており、大気に捨てられることになるが、小動物用人工呼吸器の場合は分時換気量が極めて少ないので、問題とはならない。  The vaporizer unit 10 is located downstream of the mass flow controller 9, vaporizes a volatile anesthetic such as sevoflurane, turns it into a gas, and sends it to a small animal together with a breathing gas, thereby performing artificial respiration while performing anesthesia. It can be performed. Anesthesia gas also flows in the expiratory phase and is thrown away into the atmosphere. However, in the case of a small animal respirator, the minute ventilation is extremely small, which is not a problem.

図3は気化器ユニットの一例を示したものであり、10aは麻酔薬ボトルであり、10bは麻酔薬注入ポンプであり、10cは気化室であり、10dは麻酔ガス濃度モニタであり、10eは気化器ユニット入り口であり、10fは気化器ユニット出口である。  FIG. 3 shows an example of a vaporizer unit, 10a is an anesthetic bottle, 10b is an anesthetic injection pump, 10c is a vaporization chamber, 10d is an anesthetic gas concentration monitor, and 10e is It is a vaporizer unit inlet and 10f is a vaporizer unit outlet.

セボフルラン等の揮発性麻酔薬の濃度を設定すると、マスフローコントローラ9によりコントロールされたガス流量に対してどのくらいの量の揮発性麻酔薬を注入すればよいかは計算で求められるので、麻酔薬注入ポンプ10bは、その計算された量を麻酔薬ボトル10aより吸込んで、気化室10cに注入する。気化室10cにおいて気化が行われるので、気化熱により温度が下がり気化効率が低下するのを防ぐために、熱伝導のよい金属材料で作られることが必要であり、更にヒーターで加温することが望ましい。麻酔ガス濃度モニタ10dにより麻酔薬濃度が正しく維持されているかどうかを確認することができるが、必ずしも必要なものではない。  When the concentration of the volatile anesthetic such as sevoflurane is set, the amount of the volatile anesthetic to be injected with respect to the gas flow rate controlled by the mass flow controller 9 can be calculated, so the anesthetic injection pump 10b sucks the calculated amount from the anesthetic bottle 10a and injects it into the vaporizing chamber 10c. Since vaporization is performed in the vaporization chamber 10c, it is necessary to be made of a metal material with good heat conductivity and to be heated with a heater in order to prevent the vaporization heat from lowering the temperature and lowering the vaporization efficiency. . Although it can be confirmed whether the anesthetic concentration is correctly maintained by the anesthetic gas concentration monitor 10d, it is not always necessary.

図4は、電磁弁の開閉状態と、呼吸回路内圧の関係を示したものである。横軸は時間を示しており、Tiは吸気時間、Teは呼気時間を示し、Ti+Teは1回の呼吸時間であり、呼吸回数をRR(回/分)とすると、60/RRで示される。縦軸は呼吸回路内圧を示し、また最大吸気圧の線は、設定された最大吸気圧力を示す。  FIG. 4 shows the relationship between the open / close state of the solenoid valve and the internal pressure of the breathing circuit. The horizontal axis represents time, Ti represents inspiration time, Te represents expiration time, Ti + Te represents one breathing time, and the number of breaths is RR (times / minute), which is represented by 60 / RR. The vertical axis represents the breathing circuit internal pressure, and the maximum inspiratory pressure line represents the set maximum inspiratory pressure.

図4において、一番左の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に設定された最大吸気圧力に達しない場合であり、人工呼吸器は容量規定方式で作動している。次の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に設定された最大吸気圧力に達して呼気弁が開いた場合であり、人工呼吸器は圧力規定方式で作動している。その次の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に設定された最大吸気圧力以上になり、さらに上限警報値である設定最大吸気圧力+2cmH2Oに達して安全弁が開いた場合を示している。このときは高圧アラームが作動する。また一番右の圧力波形は、呼吸回路内圧力が吸気時間中に下限警報値である設定最大吸気圧力−2cmH2Oに達しない場合であり、このときは低圧アラームが作動する。  In FIG. 4, the leftmost pressure waveform is the case where the pressure in the breathing circuit does not reach the maximum inspiratory pressure set during the inspiratory time, and the ventilator is operating in a capacity defining manner. The next pressure waveform is when the pressure in the breathing circuit reaches the maximum inspiratory pressure set during the inspiratory time and the exhalation valve opens, and the ventilator is operating in a pressure regulating manner. The next pressure waveform shows a case where the pressure in the breathing circuit becomes equal to or higher than the maximum inspiratory pressure set during the inspiratory time, reaches the set maximum inspiratory pressure +2 cmH2O which is the upper limit alarm value, and the safety valve is opened. At this time, the high pressure alarm is activated. The rightmost pressure waveform is a case where the pressure in the breathing circuit does not reach the set maximum inspiratory pressure −2 cmH 2 O which is the lower limit alarm value during the inhalation time, and at this time, the low pressure alarm is activated.

本発明の小動物用人工呼吸器は、マウス等の小さな動物に対して安全に長時間にわたって人工呼吸できるものであり、更には吸入麻酔を施工しながら、種々の実験を行う際の人工呼吸器として好適に利用できるものである。  The ventilator for small animals of the present invention can safely ventilate a small animal such as a mouse over a long period of time, and further, as a ventilator for conducting various experiments while performing inhalation anesthesia. It can be used suitably.

本発明の小動物用人工呼吸器の実施の形態を説明するための配管系統図である。  It is a piping system diagram for demonstrating embodiment of the ventilator for small animals of this invention. 空気ポンプとマスフローコントローラと気化器ユニットを内蔵した場合の配管系統図である。  It is a piping system diagram at the time of incorporating an air pump, a mass flow controller, and a vaporizer unit. 気化器ユニットの構成を示すものである。  The structure of a vaporizer unit is shown. 呼気回路内圧力と各電磁弁の作動タイミングを示すものである。  The pressure in the expiration circuit and the operation timing of each solenoid valve are shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 供給ガス接続口
2 呼吸回路
3 呼気弁
4 圧力センサ
5 ゼロ校正用電磁弁
6 過剰圧逃し弁
7 気管接続チューブ
8 空気ポンプ
9 マスフローコントローラ
10 気化ユニット
10a 麻酔薬ボトル
10b 麻酔薬注入ポンプ
10c 気化室
10d 麻酔ガス濃度モニタ
10e 気化器ユニット入口
10f 気化器ユニット出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Supply gas connection port 2 Breathing circuit 3 Expiratory valve 4 Pressure sensor 5 Solenoid valve for zero calibration 6 Overpressure relief valve 7 Tracheal connection tube 8 Air pump 9 Mass flow controller 10 Evaporation unit 10a Anesthetic drug bottle 10b Anesthetic drug injection pump 10c Vaporization chamber 10d Anesthetic gas concentration monitor 10e Vaporizer unit inlet 10f Vaporizer unit outlet

Claims (3)

設定された一定の流量のガスが流れる呼吸回路と、該呼吸回路の最下流に取り付けられた呼気弁と、該呼吸回路内の圧力を測定する圧力センサと、該呼吸回路より分岐して小動物の気管に接続し該呼気弁が閉じているときには一定の流量のガスが小動物に吸気として送気される手段、該呼吸回路内の圧力が設定された圧力に達するかあるいは設定された吸気時間が終了すると該呼気弁が開き小動物の呼気は一定流量のガスとともに大気に排気される手段、設定された呼気時間が終了すると該呼気弁が閉じ再び吸気が小動物に送気される手段、および電気信号に変換された前記の一定ガス流量値と吸気時間を掛け算することにより小動物に送気される1回換気量を計算し表示する手段とを備え、かつ使用条件により圧力規制方式と容量規制方式のどちらにでも自在に変換できることを特徴とする小動物用人工呼吸器。A breathing circuit through which a gas having a predetermined flow rate flows, an exhalation valve attached at the most downstream of the breathing circuit, a pressure sensor for measuring the pressure in the breathing circuit, and a branch of the small animal from the breathing circuit Means for delivering a constant flow of gas as inspiration to a small animal when connected to the trachea and the exhalation valve is closed, the pressure in the breathing circuit reaches a set pressure or the set inspiratory time ends Then, the exhalation valve is opened, the exhalation of the small animal is exhausted to the atmosphere together with a constant flow of gas, the exhalation valve is closed when the set exhalation time is over, and the inhalation is again delivered to the small animal, and the electric signal Means for calculating and displaying the tidal volume sent to the small animal by multiplying the converted constant gas flow rate value and the inspiratory time, and a pressure regulation system and a capacity regulation system depending on the use conditions Small animal ventilator, characterized in that can be converted freely in either. 一定の流量の空気を供給するために、さらに空気ポンプとマスフローコントローラとを備えたことを特徴とする請求項1に記載の小動物用人工呼吸器。The artificial respirator for small animals according to claim 1, further comprising an air pump and a mass flow controller for supplying a constant flow rate of air. 麻酔を施行しながら人工呼吸を行うために、さらに麻酔薬用の気化器ユニットを備えたことを特徴とする請求項1に記載の小動物用人工呼吸器。The artificial respirator for small animals according to claim 1, further comprising a vaporizer unit for anesthetic to perform artificial respiration while performing anesthesia.
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