JP4993862B2 - 呼吸補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、呼吸補助装置に関し、特に、鼻腔に吸気を供給することによって呼吸を補助する装置に関するものである。

従来から、人工呼吸器を用いた呼吸補助装置が知られている。この装置においては、いわゆるＹピースに気管内チューブを装着し、この気管内チューブを使用者の気道に挿管する。さらに、Ｙピースに吸気管と呼気管とを接続する。これらのＹピース、吸気管及び呼気管によって、呼吸回路が構成される。吸気管の始端には、人工呼吸器を接続する。

このような従来の呼吸補助装置によれば、人工呼吸器から吸気を気道に直接送り込むことによって、対象者に呼吸を行わせることができる。また、吸気に振動を与えることにより、肺内の空気と送り込まれた吸気との交換効率を向上させることもできる。このような呼吸補助装置によれば、自発呼吸が全くできない対象者に呼吸を行わせることができる。

ところで、このような従来の呼吸補助装置では、人工呼吸器や呼吸回路を用いるため、装置全体が高価になってしまう。また、従来の装置では、気道内への挿管を行うため、装着に時間や手間を要してしまうという不都合もある。

一方、自発呼吸が可能な対象者に対しては、従来から、鼻腔から陽圧の酸素を供給することで呼吸を補助する装置（通称「ＣＰＡＰ」）が知られている。この装置は、対象者への装着が容易であり、装置の構成が簡易であるという特長を持っている。

しかしながら、従来のＣＰＡＰは、肺内での換気効率が悪いという問題があった。このため、従来のＣＰＡＰは、人工呼吸器を用いた呼吸補助装置に代わりうるものではなく、あくまで、自発呼吸可能な者を対象としていた。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、対象者への装着が容易で、装置全体を簡易とすることができ、しかも、肺内での換気効率の高い呼吸補助装置を提供しようとするものである。

本発明の呼吸補助装置は、
対象者の鼻腔に向けて吸気ガスを送り出すための装置本体と、前記吸気ガスに振動を与えるための振動発生部とを備えており、
前記装置本体は、カニュレと、供給部と、供給路と、吹出口とを備え、
前記カニュレは、全体として略筒状に形成されており、
さらに、前記カニュレは、開口部と、対象者の鼻腔に差し込まれる二つのプローンとを有しており、
前記開口部は、外気に対して開放されることによって、外気を前記カニュレの内部に導入可能となっており、
前記二つのプローンは、いずれも、前記カニュレの側面に形成されており、
かつ、前記二つのプローンのそれぞれの先端には、鼻腔内に対して吸気ガスを送り出すことが可能な開口が形成されており、
前記供給部は、前記供給路に向けて酸素ガスを陽圧で送り出す構成となっており、
前記供給路は、前記供給部から前記吹出口に向かって送られる前記酸素ガスの移動経路の一部となっており、
前記振動発生部は、前記供給路における前記酸素ガスの通過量を経時的に変動させる構成となっており
前記吹出口は、前記開口部に、外気を取り入れ可能なように、間隙を有して挿入されており、
さらに、前記吹出口から前記カニュレの開口部に向けて送り出された前記酸素ガスは、前記酸素ガスの振動によって前記開口部から取り入れられた外気と混合して、吸気ガスとして、前記プローンから前記対象者の鼻腔に送り出される構成となっている
ものである。

本発明の呼吸補助装置によれば、対象者への装着が容易で、しかも、装置全体を簡易とすることができる呼吸補助装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る呼吸補助装置を、添付の図面を参照しながら説明する。

（本実施形態の構成）
この呼吸補助装置は、装置本体１と、振動発生部２とを、主な要素として備えている（図１参照）。

装置本体１は、対象者の鼻腔に向けて吸気ガスを送り出すものである。この実施形態における装置本体１は、供給部１１と、供給路１２と、減圧弁１３と、吹出口１４と、鼻用のカニュレ１５とを主な要素として備えている。

供給部１１は、吸気ガスの一部となる酸素ガスを、供給路１２に向けて送り出すものである。供給部１１としては、例えば、ガスボンベや、室内に配置された配管である。供給部１１は、酸素ガスを供給路１２に陽圧で送り出すようになっている。

供給路１２は、供給部１１から対象者の鼻腔に向かって送られる吸気ガスの移動経路の一部をなすものである。この実施形態では、供給路１２は、配管又は柔軟性のチューブにより構成されている。

減圧弁１３は、供給路１２の途中に取り付けられており、供給路１２の内部圧力が過大になることを防ぐものである。このような減圧弁１３としては、従来から知られているものを使用できるので、詳しい説明は省略する。

吹出口１４は、カニュレ１５の開口部１５３（後述）の内部に、供給部１１から供給された酸素ガスを吹き込む部分である。

カニュレ１５は、全体として略筒状に形成されており、二つのプローン１５１と、抵抗ノズル１５２と、開口部１５３とを備えている。

二つのプローン１５１は、対象者の鼻腔に差し込むことができる形状及び大きさとなっている。また、これらのプローン１５１は、その先端（図１において下端）に開口が形成されており、外部（すなわち鼻腔内）に向けて吸気ガスを吹き出すことができるようになっている。

抵抗ノズル１５２は、筒状に形成されており、カニュレ１５の内外を、細い貫通孔を介して連通させるようになっている。

開口部１５３は、吹出口１４を内部に配置できるとともに、外気をカニュレ１５の内部に導入できるように形成されている。

本実施形態で用いられる装置本体１は、従来から、Ｎ−ＣＰＡＰとして用いられている装置と基本的に同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。

振動発生部２は、装置本体１の供給部１１によって供給された吸気ガスに振動を与える構成とされている。本実施形態では、振動発生部２は、弁機構により実現されている。この振動発生部２は、供給路１２における吸気ガスの通過量を経時的に（すなわち時間の変化に伴って）変動させる構成となっている。このような弁機構としては、例えば電磁弁を用いることができる。電磁弁などの弁機構の制御は、適宜なコントローラを用いることによって容易に行うことができる。

また、本実施形態では、振動発生部２によって吸気ガスに与えられる振動の周波数は、３Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲のいずれかとすることが好ましい。

（本実施形態の動作）
次に、前記した装置を用いた呼吸補助方法について説明する。まず、対象者の鼻腔に、カニュレ１５のプローン１５１を差し込み、この状態でカニュレ１５を対象者に固定する。固定方法は、通常のＮ−ＣＰＡＰで使われている方法でよい。

ついで、装置本体１の供給部１１から、吸気ガスの一部となる酸素ガスを、供給路１２の内部に吹き込む。

一方、振動発生部２は、供給路１２の内部を流れる酸素ガス（すなわち吸気ガス）の流れを経時的に（つまり時間の変動に伴って）変動させる。振動発生部２における、酸素ガス通過量の一例を、図２に示す。この例では、方形波状の波形で変動させているが、正弦波状、鋸歯状など、適宜な波形とすることができる。

振動発生部２を通過した酸素ガス（吸気ガス）は、吹出口１４から、カニュレ１５の開口部１５３の内部に向けて、陽圧で吹き出す。吹き出したときの酸素ガスの圧力パターンの一例を図３に示す。このように、本実施形態によれば、振動発生部２において酸素ガス（吸気ガス）の通過量を変動させているために、吸気ガスに振動を与えることができる。吸気ガスにおける振動周波数は、振動発生部２における振動周波数とほぼ等しくなる。この実施形態では、吸気ガスにおける振動は、好ましくは３Ｈｚ〜５０Ｈｚである。この範囲の振動が、肺内のガスの交換には好適であると考えられる。

カニュレ１５に吹き出された酸素ガスは、カニュレ１５の内部に向けて進む。このとき、この実施形態では、開口部１５３が負圧となり、外部の空気をカニュレ１５の内部に引き込む。したがって、カニュレ１５の内部では、供給部１２から供給された酸素ガスと、外部からの空気とが、混合した状態で、吸気ガスとなる。

ここで、カニュレ１５の内圧が過大になったときは、抵抗ノズル１５２から吸気ガスの一部を排出して、内圧を低下させることができる。

カニュレ１５の内部に供給された吸気ガスは、プローン１５１に達し、このプローン１５１から、対象者の鼻腔に向けて吹き出す。このとき、本実施形態では、振動発生部２によって酸素ガスに振動を与えているので、鼻腔へ吹き出す吸気ガスにも、図３の例示のような振動を与えることができる。つまり、本実施形態によれば、振動を有する吸気ガスを対象者の鼻腔に供給することができる。

前記したように、本実施形態によれば、振動を有する吸気ガスを対象者に供給することによって、人工呼吸器を用いることなく、対象者の呼吸を補助することができる。また、吸気ガスに振動を与えることにより、肺内の空気と送り込まれた吸気との交換効率を向上させることができる。

すると、人工呼吸器を使用していた対象者の一部（比較的に重篤でない者）に対して、本実施形態の装置を使用することが可能になる。これにより、人工呼吸器を、重篤な患者に対して有効に活用することができる。

また、本実施形態では、人工呼吸器や呼吸回路を用いないため、装置全体のコストを低下させることが可能となる。

さらに、本実施形態では、対象者の鼻腔から吸気を供給しているため、気道内に気管内チューブを挿管する行う必要がない。すると、対象者に苦痛を与える可能性を低減させることができる。さらには、装置の装着に要する時間や手間を減少させることもできる。

したがって、本実施形態の装置は、対象者への装着が楽で、しかも、装置全体を簡易とすることができるという利点を有する。

さらに、本実施形態では、プローン１５１を用いて鼻腔に吸気を供給しているので、吸気が対象者の肺に達し易くなり、吸気ガスの供給を確実とすることができるという利点もある。

また、本実施形態では、振動発生部２として電磁弁を用いているので、装置の構成が簡便であり、さらに、振動波形や周波数の制御が容易であるという利点がある。

なお、本発明に係る呼吸補助装置及び呼吸補助方法は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば、前記実施形態では、振動発生部２として弁機構を前提としたが、吸気ガスに振動を与えることができる手段であれば、種々のものを使用することができる。例えば、電磁コイルにより振動板を振動させる方法、ソレノイドやピストンを往復動作せることで振動させる方法など、種々の手段が考えられる。また、物理的な機構に限らず、例えば、化学反応（気泡の発生など）を利用して振動を発生させる手段であってもよい。

また、前記実施形態では、プローン１５１を有するカニュレ１５を用いることとしたが、鼻腔に吸気ガスを供給できる構成であれば、どのようなものを用いても良い。例えば、鼻用マスクを用いることも、吸気ガスの供給効率は低下すると予想されるものの、可能であると考えられる。

本発明の一実施形態に係る呼吸補助装置の概略的な構成を示す説明図である。 振動発生部における酸素ガスの通過量の一例を示すグラフである。 鼻腔へ供給される吸気ガスの圧力変動を示すグラフである。

符号の説明

１ 装置本体
１１ 供給部
１２ 供給路
１３ 減圧弁
１４ 吹出口
１５ カニュレ
１５１ プローン
１５２ 抵抗ノズル
１５３ 開口部
２ 振動発生部

Claims (5)

1. 対象者の鼻腔に向けて吸気ガスを送り出すための装置本体と、前記吸気ガスに振動を与えるための振動発生部とを備えており、
   前記装置本体は、カニュレと、供給部と、供給路と、吹出口とを備え、
   前記カニュレは、全体として略筒状に形成されており、
   さらに、前記カニュレは、開口部と、対象者の鼻腔に差し込まれる二つのプローンとを有しており、
   前記開口部は、外気に対して開放されることによって、外気を前記カニュレの内部に導入可能となっており、
   前記二つのプローンは、いずれも、前記カニュレの側面に形成されており、
   かつ、前記二つのプローンのそれぞれの先端には、鼻腔内に対して吸気ガスを送り出すことが可能な開口が形成されており、
   前記供給部は、前記供給路に向けて酸素ガスを陽圧で送り出す構成となっており、
   前記供給路は、前記供給部から前記吹出口に向かって送られる前記酸素ガスの移動経路の一部となっており、
   前記振動発生部は、前記供給路における前記酸素ガスの通過量を経時的に変動させる構成となっており
   前記吹出口は、前記開口部に、外気を取り入れ可能なように、間隙を有して挿入されており、
   さらに、前記吹出口から前記カニュレの開口部に向けて送り出された前記酸素ガスは、前記酸素ガスの振動によって前記開口部から取り入れられた外気と混合して、吸気ガスとして、前記プローンから前記対象者の鼻腔に送り出される構成となっている
   ことを特徴とする呼吸補助装置。
2. 前記カニュレは、さらに、抵抗ノズルを備えており、
   前記抵抗ノズルは、前記カニュレの内外を、貫通孔を介して連通させている
   請求項１に記載の呼吸補助装置。
3. 前記開口部は、前記カニュレの一端側に形成されている
   請求項１又は２に記載の呼吸補助装置。
4. 前記振動発生部によって前記酸素ガスに与えられる振動の周波数は３Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
5. 請求項１に記載の呼吸補助装置の作動方法であって、
   対象者の鼻腔に前記プローンが差し込まれた状態における前記カニュレの開口部に対して、前記振動発生部で振動が与えられた酸素を前記供給部が供給する工程と、
   前記供給された酸素の振動によって、前記開口部を介して外部から引きこまれた外気と前記酸素とを混合することによって、前記カニュレを介して前記プローンの前記開口に送り出される振動する吸気ガスが生成される工程とを備える
   ことを特徴とする、呼吸補助装置の作動方法。

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