JP4654266B2 - ネブライザー - Google Patents

Description

本発明は、患者にエアロゾルによって加湿された酸素濃度の高いガスを供給するネブライザーに関し、特に、酸素ガスの流量を増加させると共に広範囲にガスの酸素濃度を調整すること、酸素ガスの流量の変化に関わらず微細なエアロゾルを形成することを実現したネブライザーに関するものである。

患者に対し酸素濃度を高くしたガスを供給する際にネブライザーが用いられる。このネブライザーは水を収容したボトルと該ボトルに対し着脱可能に設けた蓋体を有して構成されている。そして、蓋体に設けた酸素ガスの供給部から酸素ガスを供給することで、ボトルに収容されている水を吸引すると共に空気を吸引し、且つ吸引した水を微細なエアロゾルとして加湿し、これにより、エアロゾルによって加湿され、高い酸素濃度を持ったガスを患者に供給し得るように構成されている。

このネブライザーでは、ノズル部材に形成されたオリフィスから酸素ガスを噴射することによって、該オリフィスの近傍に配置された吸引孔からボトルに収容されている水を吸引してオリフィスに対向して配置されたバッフルに衝突させることで、微細なエアロゾルを形成している。

エアロゾルは粒子が大きいと患者の上気道に粒子が沈着し、肺胞に届かないという問題があるため、５μｍ程度よりも小さい粒子であることが好ましいとされている。このため、オリフィスの径に対応させて、供給する酸素ガスの流量が設定されているのが一般的である。このため、ネブライザーに接続される酸素配管系には流量計が設けられており、この流量計を調整することで患者に対して供給する酸素流量を調整している。現在一般的に用いられているネブライザーの場合、酸素ガスの流量は最大でも毎分１５リットルに設定されている。

またネブライザーにはノズル部材の近傍には、開口面積を調整し得るように構成された空気の吸引孔が設けられており、ノズル部材に設けたオリフィスからの酸素ガスの噴射に伴って吸引孔から開度に応じた量の空気が吸引され、酸素ガス及びエアロゾルとの混合ガスが形成される。従って、空気の吸引孔の開度と酸素ガスの流量とを管理することによって、患者に対するガスの酸素濃度を設定すると共にガスの供給量を設定し得るように構成されている。

患者の容態や疾患によっては高酸素濃度のガスを大流量で供給することが要求される。しかし前述したように、現在用いられているネブライザーの場合、酸素ガスの供給量は最大で毎分１５リットルに設定されており、仮に毎分１５リットルの酸素ガスを供給しても、実際に患者に供給される酸素濃度は６０％である（日本呼吸器学会誌４３（９）２００５、５０２−５０７参照）という研究報告がなされている。

このため、酸素の流量を増やして濃度の高いガスを供給し得るように構成したネブライザーが要求されている。この要求に対処するために、ノズル部材に設けたオリフィスの径を大きくすると、酸素ガスの流量を増やすことができる。

しかし、酸素流量が多い状態では特別な問題は生じないものの、酸素流量を低下させたとき、オリフィスから噴出する酸素ガスの流速が低下して、充分な水の吸引ができず、エアロゾルを形成することができない、吸引孔の開度を大きくして酸素濃度を低下させることができない、という問題が生じた。

即ち、多様な患者に対応するには、酸素流量の調整範囲が大きいこと、全ての調整範囲で良好なエアロゾルを形成し、広範囲で酸素濃度が調整し得ることが要求される。そして、これらの要求を満足し得るネブライザーの開発が望まれているのが現状である。

本発明の目的は、酸素ガスの流量を増加させると共に広範囲にガスの酸素濃度を調整すること、酸素ガスの流量の変化に関わらず微細なエアロゾルを形成することを実現したネブライザーを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るネブライザーは、オリフィスから酸素ガスを噴射するノズル部材と、前記ノズル部材のオリフィスと対応する位置に配置され該オリフィスから噴射された酸素ガスの気流によって水を吸引する吸引孔と吸引した水を微細なエアロゾルとするバッフルとを有するエアロゾル形成部材と、前記ノズル部材のオリフィスからの酸素ガスの噴射に伴って空気を吸引する空気吸引孔と、を有し、前記ノズル部材は、該ノズル部材の軸芯に沿って前記エアロゾル形成部材に向けて酸素ガスを噴射するオリフィスが形成され、且つノズル部材の側壁に酸素ガスの流出孔が形成され、更に、ノズル部材の外周であって前記流出孔に対向する位置にノズル部材に酸素ガスが供給されていない状態では流出孔を閉鎖し且つノズル部材に供給された酸素ガスの圧力に対応して流出孔を開く弁を設けて構成され、供給された酸素ガスの圧力に対応して該酸素ガスをオリフィスから噴射し又はオリフィスから噴射すると共に酸素ガスの流出孔から流出させるように構成されるものである。

上記ネブライザーに於いて、前記ノズル部材の外側面には側壁に形成した酸素ガスの流出孔と対応する位置にリング状の溝が形成されると共にフランジを介して前記リング状の溝のオリフィス側に溝が形成され、前記オリフィス側の溝のノズル部材の先端側に形成されたフランジに該オリフィス側の溝から酸素ガスを流通させる孔が形成され、且つ前記弁は弾性と可撓性を有し且つノズル部材の外径と略等しい内径を有するチューブからなり、該チューブがノズル部材の外周に嵌め込まれて一端が側壁に止め付けられると共に他端が前記酸素ガスを流通させる孔が形成されたフランジに到達していることが好ましい。

本発明に係るネブライザーでは、ノズル部材にオリフィスに加えて、供給された酸素ガスの圧力に対応して該酸素ガスを流出させる流出孔と弁を設けたので、供給された酸素ガスの圧力が所定の圧力よりも低い場合はオリフィスからのみ噴射される。オリフィスの径とエアロゾル形成部材に於ける水の吸引孔の径、バッフルの形状等を微細なエアロゾルを形成することが可能な関係（例えば現在利用されているネブライザーの関係）に保持しておくことで、水と酸素ガスとの混合体がバッフルに衝突して微細なエアロゾルを形成することができる。

そして、ノズル部材に供給された酸素ガスの圧力が上昇して所定の値を超えたとき、流出孔からも酸素ガスが流出することによって、酸素ガスの流量を増加させることができる。このとき、オリフィスから噴射される酸素ガスの流量や流速に大きな変化がないため、微細なエアロゾルの形成状態を保持することができる。

特に、ノズル部材の外周で流出孔に対向する位置に、ノズル部材に酸素ガスが供給されていない状態では流出孔を閉鎖し且つノズル部材に供給された酸素ガスの圧力に対応して流出孔を開く弁を設けることによって、ノズル部材に供給された酸素ガスが弁が作動する圧力よりも高くなったときに流出孔を開いて、供給された酸素ガスをオリフィスと流出孔から供給することができる。

以下上記ネブライザーの構成について図を用いて説明する。図１はネブライザーの構成を説明する断面図である。図２はノズル部材の周囲の構成を説明する拡大図である。図３は患者に供給するガスの酸素濃度を調整するダイヤルを説明する図である。

図に示すネブライザーＡは、患者に対し酸素濃度が高く、且つ微細なエアロゾルによって加湿したガスを供給し得るようにしたものである。このネブライザーＡは、水を収容したボトル１と、酸素ガスの供給系、加湿された酸素濃度の高いガスを患者に送出する系を組み込んだキャップ２と、を有して構成されている。また、キャップ２はボトル１の上端部にねじ結合することで着脱可能に取り付けられている。

キャップ２には、ネブライザーＡを直立させたときに縦方向となる方向（垂直方向）に円筒状の起立突起３が形成されており、この起立突起３に酸素ガスの供給系が構成されている。またキャップ２の起立突起３から離隔した側には、ネブライザーＡを直立させたとき横方向となる方向（水平方向）に円筒状の水平突起４が形成されており、この水平突起４から患者に対し空気と酸素ガスとエアロゾルとの混合気を送出し得るように構成されている。

起立突起３は二つの円筒状の突起によって構成されており、内側の突起３ａと外側の突起３ｂとの間に調整ダイヤル５を回動可能に嵌め込む溝３ｃが形成されている。また内側の突起３ａの頂部は天板３ｄによって閉塞されている。 従って、起立突起３を構成する内側の突起３ａの内部には、該突起３ａ、天板３ｄによって構成される閉鎖空間８が形成されている。

上記天板３ｄの中心にはスリーブ３ｅが形成されており、該天板３ｄには調整ダイヤル５の回動位置を指示する指示部材６が固定されている。またスリーブ３ｄには袋ナット７ａを取り付けたターミナル７ｂが嵌め込まれており、該袋ナット７ａを図示しない酸素流量計の出口に接続することで、酸素ガスが供給されるように構成されている。

図３に示すように、調整ダイヤル５の側面には窓９が形成されている。この窓９は、一方側（窓９の左側）が略矩形で該矩形から他方側（窓９の右側）に向けて略三角形に形成されている。即ち、窓９は一方側から他方側にかけて面積が変化し得るように形成されている。また、内側の突起３ａの側面には窓９と対向する位置に予め設定された幅を持ったスリット１０が形成されている。そして前記窓９とスリット１０とによって形成された開口が空気吸引孔としての機能を有している。

従って、調整ダイヤル５を回動させて窓９をスリット１０に対向させることによって、窓９の上下方向の寸法とスリット１０の幅寸法とからなる面積を持ち且つ閉鎖空間８と連通する開口が形成される。即ち、調整ダイヤル５の回動位置を調整することによって閉鎖空間８に対する開口面積を調整することが可能であり、これにより、空気の取り入れ量を調整することが可能である。

また指示部材６には指示部６ａが形成されており、調整ダイヤル５の外側面には酸素ガスの流量と濃度を示す符号５ａが表示されている。即ち、調整ダイヤル５を回動させて指示部６ａに符号５ａを一致させ、且つ酸素ガスの流量計を操作して符号５ａに示す流量に調整したとき、符号５ａに示す酸素濃度となるように構成されている。

ターミナル７ｂのボトル１側の端部にはノズル部材１１が嵌合されている。またノズル部材１１の近傍にエアロゾル形成部材１２が設けられている。ノズル部材１１とエアロゾル形成部材１２とは異なる機能を有するため、夫々の部材を二つの異なる部材とし、これらの二つの部材を組み合わせて構成することが可能である。

しかし、ノズルから噴射される酸素気流と水を吸引する吸引孔との位置関係やオリフィスとバッフルとの位置関係が微妙なため、ノズル部材１１とエアロゾル形成部材１２とを一体的に構成することが好ましい。本実施例では、ノズル部材１１とエアロゾル形成部材１２とが一つの部材として構成されている。

キャップ２に形成された突起３ａは一端がキャップ２の内部側に延出されており、この延出部分にノズル状のデフューザー１３が配置されている。このデフューザー１３は末広がり状に形成されたものではなく、上端部分が先細テーパー状に形成され、該テーパー状部分から下方が直管状に形成されている。そして、デフューザー１３のテーパー状の部分にノズル部材１１が配置されている。

上記の如く配置されたノズル部材１１、デフューザー１３では、ノズル部材１１から噴射された酸素ガスはデフューザー１３を高速で通過するため、閉鎖空間８に存在する空気が吸引されてデフューザー１３側に流れる。このとき、調整ダイヤル５の回動位置に対応して形成された窓９とスリット１０とからなる開口の面積に応じて空気が吸引され、デフューザー１３を通過する。

ノズル部材１１には、中心に酸素ガスが流通する流通孔１１ａが形成されると共に、先端に流通孔１１ａと連通したオリフィス１１ｂが形成され、側面に流出孔１１ｃが形成されている。またノズル部材１１の外側面には、流出孔１１ｃに対応した位置と先端側に夫々リング状の溝１１ｄ、１１ｅが形成されており、この溝１１ｄ、１１ｅの間及び溝１１ｅの先端側にフランジ１１ｆ、１１ｇが形成されている。前記フランジ１１ｇには酸素ガスを流通させる複数の孔１１ｈが形成されている。

ノズル部材１１の外周面には弁を構成するチューブ１４が嵌め込まれている。チューブ１４は適度な弾性と可撓性を有する素材によって構成されると共に、内径がノズル部材１１のフランジ１１ｆ、１１ｇの外径と略等しくなるように形成されている。ノズル部材１１に嵌め込まれたチューブ１４の上端側にはＯリング１５が装着されており、該Ｏリング１５の装着によって、上部側への流出とチューブのバイブレーションが防がれている。

上記した流出孔１１ｃ、溝１１ｄ、１１ｅ、フランジ１１ｆ、１１ｇ及びチューブ１４によって酸素ガス流出部が構成されている。

チューブ１４は、前述したように、弁を構成するものであり、ノズル部材１１の流通孔１１ａに酸素ガスが供給されていない状態では流出孔１１ｃを閉鎖し、且つ流通孔１１ａに供給された酸素ガスの圧力に対応して流出孔１１ｃを開く機能を有している。

このように本実施例では、チューブ１４が直接流出孔１１ｃを閉塞する構造ではなく、流出孔１１ｃが開口する溝１１ｄを閉塞し得るように構成されている。即ち、本発明では、直接流出孔１１ｃの開閉を行うことのない構造であっても、実質的に流出孔１１ｃの開閉を行うことが可能であれば弁として構成されたものとしている。

ノズル部材１１に形成した流出孔１１ｃを開放する際の圧力は特に限定するものではなく、患者に供給する酸素ガスの量がオリフィス１１ｂから噴射される酸素ガスの限界流量よりも多いとき、前記限界流量よりも多い分を流出孔１１ｃを開放して流出させることが好ましい。

特に、病院内に於ける酸素配管の場合、該酸素配管に供給される酸素ガスの圧力は法令で定められている（約０．３９ＭＰａ（４ｋｇ／ｃｍ^２））ため、酸素ガスの流量とノズル部材１１の流通孔１１ａに於ける酸素ガスの圧力は相関関係にある。従って、適度な弾性（バネ常数）と可撓性を有するチューブ１４を用いることにより、ノズル部材１１の流通孔１１ａに於ける酸素ガスの圧力が所定の圧力を越えたとき、該チューブ１４が変形して流出孔１１ｃを開放することが可能となる。

本実施例では、酸素流量が毎分１２リットル〜毎分１５リットル付近で流出孔１１ｃが開放し得るように構成している。前記酸素流量が供給されるノズル部材１１の流通孔１１ａ内の圧力は、約０．１１ＭＰａ〜約０．１３ＭＰａである。このため、チューブ１４としては、前記圧力で変形し得るように構成されたシリコンゴムからなるチューブを用いている。

また弁の構造としては必ずしも本実施例のようにチューブ１４を用いる必要はなく、流出孔１１ｃの外側に開閉可能な弁体を設けておき、この弁体をバネやゴム等の弾性体によって流出孔１１ｃ側に付勢して構成することも可能である。この場合、バネやゴムのバネ常数を適宜設定することで、流出孔１１ｃを開放するに必要な圧力を設定することが可能となる。

エアロゾル形成部材１２は、ノズル部材１１のオリフィス１１ｂの近傍に水の吸引孔１２ａが形成されており、該吸引孔１２ａに連続して水を吸い上げる通路１２ｂが形成されている。また吸引孔１２ａから離隔した位置にはバッフル１７が形成されている。このバッフル１７は、ノズル部材１１のオリフィス１１ｂに対し対向する位置であって吸引された水が充分な速度を持った状態で衝突して微細なエアロゾルを形成し得る位置に設けられている。

エアロゾル形成部材１２の下端部分には通路１２ｂに連続させてチューブ１８が嵌め込まれている。このチューブ１８は末端部分がボトル１の底面に接近する位置に配置されており、該ボトル１に収容されている水を効率良く吸引することが可能である。

上記の如く構成されたネブライザーＡの作用について説明する。ボトル１に所定量の水を収容すると共に、袋ナット７ａを図示しない酸素流量計に接続し、且つ水平突起４に図示しない酸素マスクを取り付けたチューブを接続する。

患者に供給すべき酸素濃度に対応させて調整ダイヤル５を回動し、指定された濃度の符号５ａ（例えば、濃度９０％、流量３５Ｌ）を指示部材６の指示部６ａに対向させる。この調整ダイヤル５の回動により、該回動ダイヤル５に設けた窓９がスリット１０と対向して、このときの窓９の上下方向の寸法とスリット１０の幅寸法からなる面積をもった開口を形成する。

次いで、酸素流量計を操作して流量を３５Ｌに調整する。この調整によりノズル部材１１には毎分３５リットルの酸素ガスが供給される。供給された酸素ガスは一部が流通孔１１ａからオリフィス１１ｂから噴射し、エアロゾル形成部材１２に設けた吸引孔１２ａから水が吸引されて酸素ガスに混入する。更に、酸素ガスと水との混合体はバッフル１７に衝突して微細なエアロゾルが形成され、酸素ガスとエアロゾルとの混合気がデフューザー１３を通過する。

また、毎分３５リットルの酸素ガスが供給された流通孔１１ａの内部圧力は、前述した０．１３ＭＰａよりも高いため、この圧力は溝１１ｄを閉塞しているチューブ１４に作用し、このチューブ１４をふくらませるように変形させる。チューブ１４の変形によってフランジ１１ｆとチューブ１４との間に隙間が形成され、この隙間から酸素ガスが溝１１ｅ側に流れる。そして、溝１１ｅに流れた酸素ガスは孔１１ｈを通過してデフューザー１３側に流出する。

即ち、酸素ガスはノズル部材１１のオリフィス１１ｂと流出孔１１ｃから同時にデフューザー１３側に流出することとなり、流量の増加をはかることが可能となる。そして、前記の如く増加した酸素ガスと、エアロゾルとがデフューザー１３を通過するのに伴って、閉鎖空間８の内部に窓９、スリット１０とで構成された開口から空気が流入する。流入した空気はデフューザー１３側に流れて酸素ガス及びエアロゾルと混合した混合気を構成し、水平突起４を経て患者側のマスクに供給される。

上記の如くして患者に高い酸素濃度を実現したガスを良好な加湿状態を保持して供給することが可能となる。

また患者に対して酸素流量（毎分１２リットル以下）を低くして低酸素濃度のガスを供給する場合、例えば酸素流量が毎分１０リットル程度である場合、調整ダイヤル５を回動させて流量１０Ｌに対応する符号を指示部材６の指示部６ａに対向させると共に、酸素流量計を操作して酸素流量を毎分１０リットルに調整する。

ノズル部材１１の流通孔１１ａには毎分１０リットルに調整された酸素ガスが供給され、これに伴って流通孔１１ａの内部圧力は約０．１１ＭＰａよりも低い圧力となる。この圧力は流出孔１１ｃから溝１１ｄを経てチューブ１４に作用する。チューブ１４は前記圧力が作用したとき、作用する圧力に応じた変形はするものの、フランジ１１ｆとの間に隙間を形成するような変形をすることがなく、酸素ガスはオリフィス１１ｂのみから噴射される。

そして、ノズル部材１１のオリフィス１１ｂから噴射した酸素ガスは充分な流速が保証されており、エアロゾル形成部材１２の吸引孔１２ａから水を吸引してバッフル１７に衝突させて良好なエアロゾルを形成することが可能である。

このように、オリフィスから噴射された酸素ガスの流速が充分に高いことから、酸素ガスの流量が低い場合でも良好なエアロゾルを形成することが可能となる。即ち、酸素ガス流量の調整範囲を拡大したにも関わらず、安定したエアロゾルを形成することが可能となり、良好な状態で加湿されたガスを患者に供給することが可能となる。

本発明のネブライザーは、酸素ガスの流量の範囲を従来のネブライザーよりも充分に拡大することができ且つ前記範囲にわたって良好なエアロゾルを形成することが可能となる。このため、症状の異なる大勢の患者に対して使用することが可能である。

ネブライザーの構成を説明する断面図である。 ノズル部材の周囲の構成を説明する拡大図である。 患者に供給するガスの酸素濃度を調整するダイヤルを説明する図である。

Ａ ネブライザー
１ ボトル
２ キャップ
３ 起立突起
３ａ、３ｂ 突起
３ｃ 溝
３ｄ 天板
３ｅ スリーブ
４ 水平突起
５ 調整ダイヤル
５ａ 符号
６ 指示部材
６ａ 指示部
７ａ 袋ナット
７ｂ ターミナル
８ 閉鎖空間
９ 窓
１０ スリット
１１ ノズル部材
１１ａ 流通孔
１１ｂ オリフィス
１１ｃ 流出孔
１１ｄ、１１ｅ 溝
１１ｆ、１１ｇ フランジ
１１ｈ 孔
１２ エアロゾル形成部材
１２ａ 吸引孔
１２ｂ 通路
１３ デフューザー
１４ チューブ
１５ Ｏリング
１７ バッフル
１８ チューブ

Claims (2)

1. オリフィスから酸素ガスを噴射するノズル部材と、
   前記ノズル部材のオリフィスと対応する位置に配置され該オリフィスから噴射された酸素ガスの気流によって水を吸引する吸引孔と吸引した水を微細なエアロゾルとするバッフルとを有するエアロゾル形成部材と、
   前記ノズル部材のオリフィスからの酸素ガスの噴射に伴って空気を吸引する空気吸引孔と、を有し、
   前記ノズル部材は、該ノズル部材の軸芯に沿って前記エアロゾル形成部材に向けて酸素ガスを噴射するオリフィスが形成され、且つノズル部材の側壁に酸素ガスの流出孔が形成され、更に、ノズル部材の外周であって前記流出孔に対向する位置にノズル部材に酸素ガスが供給されていない状態では流出孔を閉鎖し且つノズル部材に供給された酸素ガスの圧力に対応して流出孔を開く弁を設けて構成され、供給された酸素ガスの圧力に対応して該酸素ガスをオリフィスから噴射し又はオリフィスから噴射すると共に酸素ガスの流出孔から流出させるように構成されていることを特徴とするネブライザー。
2. 前記ノズル部材の外側面には側壁に形成した酸素ガスの流出孔と対応する位置にリング状の溝が形成されると共にフランジを介して前記リング状の溝のオリフィス側に溝が形成され、前記オリフィス側の溝のノズル部材の先端側に形成されたフランジに該オリフィス側の溝から酸素ガスを流通させる孔が形成され、且つ前記弁は弾性と可撓性を有し且つノズル部材の外径と略等しい内径を有するチューブからなり、該チューブがノズル部材の外周に嵌め込まれて一端が側壁に止め付けられると共に他端が前記酸素ガスを流通させる孔が形成されたフランジに到達していることを特徴とする請求項１に記載したネブライザー。

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