JP5925463B2

JP5925463B2 - 呼吸補助装置

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Publication number: JP5925463B2
Application number: JP2011235013A
Authority: JP
Inventors: 新田　一福; 一福新田; ジュン新田; ダン新田
Original assignee: Metran Co Ltd
Current assignee: Metran Co Ltd
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: JP2013090823A

Description

本発明は、呼吸補助装置に関する。

医療現場において、人工呼吸器などの呼吸補助装置が用いられている。一般的な呼吸補助装置は、酸素ボンベと、この酸素ボンベから送り出される酸素の流量を計測する流量計と、この流量計の測定結果に基づいて酸素の流量を調整する調整弁と、この調整弁で流量が調整された酸素の経路となる吸気管と、この吸気管の先端に取り付けられたマスクと、吸気管から分岐した呼気管と、この呼気管の先端に固定された呼気弁などを備えている（例えば、特許文献１参照）。

このような呼吸補助装置には、自発呼吸のない患者（全身麻酔、心肺蘇生中、重篤な患者）に用いる調節換気（Controlled Ventilation）方式と、患者の自発呼吸に合わせて気道に陽圧（正圧）を作り出す補助換気（Assisted Ventilation）方式など、種々の方式が採用される。

いずれの方式の呼吸補助装置においても、酸素ボンベから送り出される酸素は、吸気管を経由して吸気として肺に供給される。肺に供給された酸素は、その後、肺の弾力によって呼気として自然に吐き出される。吐き出された呼気は、呼気管を経由して呼気弁から外部に排出される。

特開平０５−２４５２０４号公報

このような呼吸補助装置では、流量計の測定結果に基づいて調整弁を制御して酸素の流量を調整するので、調整弁自体の性能や調整弁の配置などによって調整弁の応答が遅い場合には、肺に供給される酸素が過剰になったり不足したりして、患者に掛かる負担が増加する。このような問題は、酸素ボンベから酸素が送り出される場合に限られず、その他の供給源からその他の気体を送り出す場合に共通して存在する。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、患者に掛かる負担が増加することを防止する呼吸補助装置を提供することを目的とする。

本発明者の鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。

（１）本発明は、吸気となる気体を送り出す供給源に基端が接続されて、少なくとも吸気経路として機能する吸気管と、単一となる前記吸気経路上に設けられて、前記供給源から送り出される気体の流量を調整する調整弁と、前記調整弁を制御する制御ユニットと、を備え、前記調整弁は、電圧の印加量に応じて変位するピエゾ素子を調整弁本体とし、該調整弁本体が変位することで開閉するようになっており、前記制御ユニットは、吸気動作時において、前記電圧を制御して前記調整弁本体を開方向に変位させて、前記吸気経路における前記供給源からの前記気体の流量を増大させ、且つ、呼気動作時において、前記電圧を制御して前記調整弁本体を閉方向に変位させて、前記気体の流量を減少させると共に、前記吸気経路への呼気の逆流を規制することを特徴とする呼吸補助装置である。

（２）本発明はまた、前記調整弁を調整する調整弁を複数備えることを特徴とする、上記（１）に記載の呼吸補助装置である。

（３）本発明はまた、前記調整弁は、前記吸気管の先端近傍に設けられていることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の呼吸補助装置である。

（４）本発明はまた、呼気経路と、前記呼気経路上に設けられた呼気弁を備え、前記呼気弁は、電圧の印加量に応じて変位するピエゾ素子を呼気弁本体とし、該呼気弁本体が変位することで開閉することを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の呼吸補助装置である。

（５）本発明はまた、前記呼気弁は、前記呼気弁本体に対する電圧の印加時に閉鎖し、該電圧の印加の解除時に開放することを特徴とする、上記（４）に記載の呼吸補助装置である。

（６）本発明はまた、前記呼気弁は、前記呼気経路の内側に向けて開放することを特徴とする、上記（４）または（５）に記載の呼吸補助装置である。

（７）本発明はまた、前記呼気弁の周囲に、前記呼気経路の外側に突出するように設けられた部材であって、前記呼気弁を被覆するように物品が接触した場合に該物品と前記呼気弁との間に隙間を形成して、前記呼気弁の機能を保つ安全部材を備えることを特徴とする、上記（４）〜（６）のいずれかに記載の呼吸補助装置である。

（８）本発明はまた、前記呼気弁を複数備えることを特徴とする、上記（４）〜（７）のいずれかに記載の呼吸補助装置である。

（９）本発明はまた、前記吸気管の先端に取り付けられて、利用者の口または鼻に配置されることで、前記吸気経路および前記呼気経路として機能する装着具を備えることを特徴とする、上記（４）〜（８）のいずれかに記載の呼吸補助装置である。

（１０）本発明はまた、前記呼気弁は、前記装着具に設けられていることを特徴とする、上記（９）に記載の呼吸補助装置である。

（１１）本発明はまた、前記供給源を備えることを特徴とする、上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の呼吸補助装置である。

本発明の上記（１）〜（１１）に記載の呼吸補助装置によれば、患者に掛かる負担が増加することを防止できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の第１実施形態に係る呼吸補助装置の構成を示す概略図である。マスクの構成を示す概略図であり、（Ａ）は調整弁本体の閉鎖時を示し、（Ｂ）は調整弁本体の開放時を示す。マスクの構成を示す概略図であり、（Ａ）は呼気弁本体の開放時を示し、（Ｂ）は呼気弁本体の閉鎖時を示す。安全部材を説明するマスクの部分拡大図である。制御ユニットのハード構成を示すブロック図である。制御ユニットの機能構成を示すブロック図である。呼吸補助装置の制御例を示す概略図であり、（Ａ）は患者が呼気する場合を示し、（Ｂ）は患者が吸気する場合を示す。本発明の第２実施形態に係る呼吸補助装置の構成を示す概略図である。本発明の第３実施形態に係る呼吸補助装置の構成を示す概略図である。本発明の第４実施形態に係る呼吸補助装置の構成を示す概略図である。複数の調整弁を備える形態に変形した呼吸補助装置における調整弁の拡大図である。複数の呼気弁を備える形態に変形した呼吸補助装置における呼気弁の拡大図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の例について詳細に説明する。なお、各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。

図１には、本発明の第１実施形態に係る医療用の呼吸補助装置１０の構成が例示されている。この呼吸補助装置１０は、吸気となる気体を送り出す供給源１１と、この供給源１１に基端が接続される吸気管１２と、この吸気管１２の先端近傍に設けられて気体の流量を調整する調整弁１３と、この調整弁１３で調整された気体の流量を計測する流量計１４と、吸気管１２の先端に取り付けられたマスク１５と、このマスク１５内の気圧を計測する気圧計１６と、マスク１５に設けられた呼気弁１７と、この呼気弁１７の周囲に、呼気経路の外側に突出するように設けられた複数の安全部材１８と、装置全体を統括的に制御する制御ユニット１９と、を備えている。吸気管１２およびマスク１５は、吸気経路として機能する。また、マスク１５は、口および鼻を覆う装着具であり、呼気経路としても機能する。

供給源１１は、例えば、空気や酸素などの気体を圧縮した状態で貯留したガスタンクである。呼気管１２は、樹脂製の蛇腹チューブからなり、患者に装着されたマスク１５と一体となって一つの空間を構成し、供給源１１から送り出された気体の経路となる。この吸気管１２内の気圧は、定常状態において、患者に装着されたマスク１５内の気圧と一致する。

調整弁１３は、吸気経路上に設けられて、供給源１１から送り出される気体を、その流量を調整しながらマスク１５に放出し、その逆流を防止する逆止弁として機能する。この調整弁１３は、通気孔２０ａを有してなるプレート２０と、このプレート２０の供給源１１側に取り付けられて通気孔２０ａを開閉する調整弁本体２１と、を備えている。調整弁本体２１は、電圧の印加量に応じて変位するピエゾ素子（圧電素子）２２を金属板２３に積層したモノモルフ（ユニモルフ）構造であって、かつ、片持ち梁（カンチレバー）構造の弁である。このため、調整弁１３は、調整弁本体２１が反ったり延びたりするように変位することで開閉する。具体的に、調整弁本体２１は、図２（Ａ）に示されるように、ピエゾ素子２２に電圧が印加されていない初期状態の時に延びた形状になり、プレート２０に形成された通気孔２０ａを閉鎖する。そして、調整弁本体２１は、図２（Ｂ）に示されるように、ピエゾ素子２２に電圧が印加された時に供給源１１側に向けて沿った形状になり、プレート２０に形成された通気孔２０ａを開放する。なお、調整弁本体２１は、例えばネジ（図示省略）などによって適宜固定されている。このような調整弁１３は、流量計１４および気圧計１６のそれぞれのセンシングデータ（測定結果、センシング信号）に基づいて制御される。

ここでは、調整弁本体２１としてモノモルフ構造を紹介しているが、勿論、２枚のピエゾ素子を貼り合わせたバイモルフ構造を採用することもできる。

また、本実施形態では、図示するように、調整弁１３は、吸気管１２およびマスク１５の接続部分に設けられているが、その配置に限定されるものではなく、吸気管１２の先端近傍に設けられていればよい。本発明において、吸気管１２の先端近傍とは、マスク１５を装着している人が手を伸ばして届く程度の範囲であることが好ましい。具体的に、吸気管１２の先端近傍とは、吸気管１２の先端から７００ｍｍ以内の範囲であることが好ましい。ただし、調整弁１３の位置は、吸気管１２の先端から近ければ近いほど好ましく、吸気管１２の先端から３００ｍｍ以内の範囲であることがより好ましい。また、応答性の観点からすると、調整弁１３の位置は、吸気管１２の先端（吸気管１２の先端から０ｍｍ）であることが最も好ましい。

流量計１４および気圧計１６は、センシングデータを制御ユニット１９に出力する。

呼気弁１７は、呼気を大気に放出する逆止弁として機能する。この呼気弁１７は、電圧の印加量に応じて変位するピエゾ素子（圧電素子）２５を金属板２６に積層したモノモルフ（ユニモルフ）構造であって、かつ、片持ち梁（カンチレバー）構造の呼気弁本体２４を備える。このため、呼気弁１７は、呼気弁本体２４が反ったり延びたりするように変位することで開閉する。具体的に、呼気弁本体２４は、図３（Ａ）に示されるように、ピエゾ素子２５に電圧が印加されていない初期状態の時に呼気経路の内側に向けて沿った形状になり、マスク１５に形成された通気孔１５ａを開放する。そして、呼気弁本体２４は、図３（Ｂ）に示されるように、ピエゾ素子２５に電圧が印加された時に延びた形状になり、マスク１５に形成された通気孔１５ａを閉鎖する。なお、呼気弁１７は、例えばネジ（図示省略）などによって適宜固定されている。

ここでは、呼気弁１７としてモノモルフ構造を紹介しているが、勿論、２枚のピエゾ素子を貼り合わせたバイモルフ構造を採用することもできる。なお、呼気弁１７の片持ち長さは、３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下程度であることが好ましい。また、呼気弁１７が変位するストロークは、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。

図４に示されるように、安全部材１８は、呼気弁１７を被覆するように布などの何らかの物品ＸＡ１が接触した場合に当該物品ＸＡ１と呼気弁１７との間に隙間ＧＡＰを形成して、呼気弁１７の機能を保つ。

図５に示されるように、制御ユニット１９は、ＣＰＵ２８と、第１記憶媒体２９と、第２記憶媒体３０と、第３記憶媒体３１と、入力装置３２と、表示装置３３と、入出力インタフェース３４と、バス３５と、を備えている。

ＣＰＵ２８は、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて本制御ユニット１９の各種機能を実現する。第１記憶媒体２９は、いわゆるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）であり、ＣＰＵ２８の作業領域として使用される。第２記憶媒体３０は、いわゆるＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）であり、ＣＰＵ２８で実行される基本ＯＳを記憶する。第３記憶媒体３１は、磁気ディスクを内蔵したハードディスク装置、ＣＤやＤＶＤやＢＤを収容するディスク装置、および不揮発性の半導体フラッシュメモリ装置などで構成されており、ＣＰＵ２８で実行される各種プログラムなどが保存される。

入力装置３２は、入力キーやキーボード、マウスであり、各種情報を入力する。表示装置３３は、ディスプレイであり、各種動作状態を表示する。入出力インタフェース３４は、呼気弁１７を動作させる電源および制御信号が入出力される。更に、この入出力インタフェース３４は、外部のパーソナルコンピュータからプログラムなどのデータを取得する。バス３５は、ＣＰＵ２８、第１記憶媒体２９、第２記憶媒体３０、第３記憶媒体３１、入力装置３２、表示装置３３、入出力インタフェース３４などを一体的に接続して通信を行う配線となる。

図６には、この制御ユニット１９に保存される制御プログラムがＣＰＵ２８で実行されることで得られる機能構成が示されている。制御ユニット１９は、機能構成として、センシング部３７と、呼気弁制御部３８と、調整弁制御部３９と、を備えている。センシング部３７は、気圧計１６のセンシングデータを常に取得して呼気弁制御部３８に伝達する。更に、このセンシング部３７は、流量計１４および気圧計１６のセンシングデータを常に取得して調整弁制御部３９に伝達する。呼気弁制御部３８は、センシング部３７のセンシングデータを参照して、呼気弁１７への制御信号を、目標となる開放量に近づくように制御する。調整弁制御部３９は、センシング部３７のセンシングデータを参照して、調整弁１３への制御信号を、目標となる流量値に近づくように制御する。

次に、図７（Ａ）および図７（Ｂ）を用いて、呼吸補助装置１０の制御例について説明する。

呼気する場合、マスク１５内が昇圧する。マスク１５内が昇圧すると、その昇圧した値が気圧計１６によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１９に出力される。制御ユニット１９は、センシングデータに基づいて、呼気弁１７を制御する。すなわち、制御ユニット１９は、図６（Ａ）に示されるように、呼気弁本体２４を動作させ、通気孔１５ａを開放する。呼気は、通気孔１５ａから放出される。

呼気の放出により、マスク１５内が減圧する。マスク１５内が減圧すると、その減圧した値が気圧計１６によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１９に出力される。制御ユニット１９は、センシングデータに基づいて、呼気弁１７を制御する。すなわち、制御ユニット１９は、呼気弁本体２４を動作させ、通気孔１５ａを閉鎖する。これにより、マスク１５内に閉空間が形成され、吸気動作が可能になる。

続いて、患者が吸気する場合、マスク１５内が減圧する。マスク１５内が減圧すると、その減圧した値が気圧計１６によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１９に出力される。制御ユニット１９は、センシングデータに基づいて、調整弁１３を制御する。すなわち、制御ユニット１９は、図６（Ｂ）に示されるように、調整弁本体２１を動作させ、通気孔２０ａを開放する。これにより、供給源１１から気体が吸気として送り出される。

その間、供給源１１から送り出される気体の流量が流量計１４によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１９に出力される。制御ユニット１９は、センシングデータに基づいて、調整弁１３を制御する。すなわち、調整弁本体２１を動作させ、通気孔２０ａの開放量を調節する。これにより、供給源１１から送り出される気体の流量が調整される。

その後、マスク１５内が昇圧する。マスク１５内が昇圧すると、その昇圧した値が気圧計１６によってセンシングされる。センシングデータは、制御ユニット１９に出力される。制御ユニット１９は、センシングデータに基づいて、調整弁１３を制御する。すなわち、制御ユニット１９は、調整弁本体２１を動作させ、通気孔２０ａを閉鎖する。これにより、供給源１１から吸気として気体が送り出されることが停止する。以後同様に、呼気動作と吸気動作とを繰り返す。

以上説明したように、呼吸補助装置１０によれば、調整弁１３が、ピエゾ素子２２を有する調整弁本体２１を備えてなり、その開放量を微調整できるので、供給源１１から送り出される吸気となる気体の流量が急激に変化することを防止できる。すなわち、マスク１５内の気圧が急激に変化することを防止することとなり、患者に掛かる負担が増加することを防止できる。調整弁１３が、ピエゾ素子２２を有する調整弁本体２１を備えてなるので、応答性が速く、患者への負担が小さい。具体的に、調整弁１３として電磁弁を採用する場合には、８ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ程度の時間で開閉するが、本発明のように、ピエゾ素子２２を有する調整弁本体２１を備えてなる調整弁１３の場合には、１００μｓｅｃ程度の短い時間で開閉できる。さらに、調整弁１３が、ピエゾ素子２２を有する調整弁本体２１を備えてなるので、調整弁として電磁弁を採用する場合と比較して耐久期間が長く、壊れにくい。次いで、調整弁１３が、ピエゾ素子２２を有する調整弁本体２１を備えてなるので、調整弁として電磁弁を採用する場合などと比較して、呼吸補助装置１０を小型化したり軽量化したりできる。

そして、調整弁１３が吸気管１２の先端近傍に設けられているので、吸気動作に対する調整弁１３の応答性が速く、患者への負担が少ない。

また、呼気弁１７が、ピエゾ素子２５を有する呼気弁本体２４を備えてなり、その開放量を微調整できるので、当該呼気弁１７から放出される呼気の流量が急激に変化することを防止できる。すなわち、マスク１５内の気圧が急激に変化することを防止することとなり、患者に掛かる負担が増加することを防止できる。そして、吸気時にマスク１５内が気密となるように呼気弁本体２４が通気孔１５ａを閉じることができるので、当該通気孔１５ａから漏出する気体の量を軽減できる。また、具体的に、呼気弁として電磁弁を採用する場合には、８ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ程度の時間で開閉するが、本発明のように、ピエゾ素子２５を有する呼気弁本体２４を備えてなる呼気弁１７の場合には、１００μｓｅｃ程度の短い時間で開閉できる。さらに、呼気弁１７として電磁弁を採用する場合などと比較して、呼吸補助装置１０を小型化したり軽量化したりできる。このため、本発明を適用することで、睡眠時無呼吸症候群などの患者が在宅人工呼吸器として使用できる。

また、呼気弁１７は、ピエゾ素子２２に対する電圧の印加が解除されている時に開放するので、故障などによって呼気弁１７が機能しなくなった場合であっても、当該呼気弁１７が開放することとなり、呼気および吸気の気道を確保できる。

さらに、呼気弁１７が呼気経路の内側に向けて開放するので、開閉時の呼気弁１７が何らかの物品と干渉することが防止できる。

次いで、呼気弁１７の周囲に安全部材１８を備えているので、呼気弁１７を被覆するように布などの何らかの物品ＸＡ１が接触した場合であっても、当該物品ＸＡ１と呼気弁１７との間に隙間ＧＡＰを形成して、呼気弁１７の機能を保てる。

そして、呼気弁１７がマスク１５に設けられているので、呼気動作に対する呼気弁１７の応答性が速く、患者への負担が少ない。

図８には、第２実施形態に係る呼吸補助装置４０の構成が例示されている。なお、第１実施形態と第２実施形態は、同一又は類似する部分が多いので、これらの部分の説明は適宜省略すると共に、ここでは第１実施形態と異なる点を中心に説明する。後述する第３実施形態以降についても、他の実施形態と共通する説明は適宜省略すると共に、他の実施形態と異なる点を中心に説明する。

呼吸補助装置４０は、マスク１５に通気孔１５ａを形成することに代えて、吸気管１２に通気孔１２ａを形成している。そして、呼吸補助装置４０は、呼気弁１７および複数の安全部材１８をマスク１５に設けることに代えて、呼気弁４１および複数の安全部材４２を吸気管１２に設けている。このため、吸気管１２は、呼気経路としても機能する。呼気弁４１は、呼気動作に対する応答性が遅くならない範囲で、できる限りマスク１５に近い位置に設けられていることが好ましい。具体的に、呼気弁４１は、吸気管１２におけるマスク１５からの長さが３００ｍｍ以内の位置に設けられていることが好ましく、１００ｍｍ以内の位置に設けられていることがより好ましい。すなわち、呼気弁４１は、口などの体内への入口からの呼気経路の道のりが３１０ｍｍ以内の位置に設けられていることが好ましく、１１０ｍｍ以内の位置に設けられていることがより好ましい。また、調整弁１３は、吸気管１２およびマスク１５の接続部分に設けることに代えて、呼気弁４１よりも供給源１１側に設けられている。

図９には、第３実施形態に係る呼吸補助装置５０の構成が例示されている。呼吸補助装置５０は、呼気弁１７および複数の安全部材１８を、直接マスク１５に設けることに代えて、呼気弁５１および複数の安全部材５２を、排気筒５３を介してマスク１５に設けている。すなわち、排気筒５３は、その基端が通気孔１５ａを覆うようにマスク１５に設けられている。そして、排気筒５３は、その周囲に呼気弁５１および複数の安全部材５２を設けている。排気筒５３の先端は、キャップ５４によって塞がれている。排気筒５３は、呼気動作に対する呼気弁５１の応答性が遅くならない範囲で、できる限り短く設定されていることが好ましい。具体的に、排気筒５３の長さは、５００ｍｍ以内であることが好ましく、３００ｍｍ以内であることがより好ましい。

図１０には、第４実施形態に係る呼吸補助装置６０の構成が例示されている。呼吸補助装置６０は、呼気弁１７および複数の安全部材１８を、直接マスク１５に設けることに代えて、呼気弁６１および複数の安全部材６２を、排気筒６３を介して吸気管１２に設けている。すなわち、排気筒６３は、その基端が通気孔１２ａを覆うように吸気管１２に設けられている。そして、排気筒６３は、その周囲に呼気弁６１および複数の安全部材６２を設けている。このため、吸気管１２は、呼気経路としても機能する。排気筒６３の先端は、キャップ６４によって塞がれている。排気筒６３は、呼気動作に対する呼気弁６１の応答性が遅くならない範囲で、できる限り短く設定されていることが好ましい。具体的に、排気筒６３の長さは、５００ｍｍ以内であることが好ましく、３００ｍｍ以内であることがより好ましい。また、排気筒６３は、できる限りマスク１５に近い位置に設けられていることが好ましい。具体的に、排気筒６３は、吸気管１２におけるマスク１５からの長さが１５０ｍｍ以内の位置に設けられていることが好ましく、５０ｍｍ以内の位置に設けられていることがより好ましい。すなわち、排気筒６３は、口などの体内への入口からの呼気経路の道のりが１６０ｍｍ以内の位置に設けられていることが好ましく、６０ｍｍ以内の位置に設けられていることがより好ましい。

尚、本発明の呼吸補助装置は、上記した各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変更を加え得ることは勿論である。また、上記した実施形態の構成要件を、可能な範囲で他の実施の形態に適用してもよい。

すなわち、上記各実施形態において、各構成の位置、大きさ、形状、数量は適宜変更できる。例えば、調整弁本体２１の数量や、呼気弁本体２４の数量が挙げられる。すなわち、調整弁本体２１を２個以上備えるようにしたり、呼気弁本体２４を２個以上備えるようにしたりしてもよい。

具体的に、第１実施形態を変形した場合を例に説明する。図１１に示すように、調整弁１３を構成するプレート２０には、複数（例えば、８個）の通気孔２０ａが形成されている。複数の通気孔２０ａには、一つずつ調整弁本体２１が設けられている。複数の調整弁本体２１は、互いに独立して制御されて通気孔２０ａを開閉する。開放する通気孔２０ａの数を変更することで、供給源１１から吸気として送り出される気体の流量を調節できる。このため、ピエゾ素子２２への電圧の印加量を制御せずに、各ピエゾ素子２２に対する当該電圧のオンオフを制御して、開放する調整弁本体２１の数を変更するだけで、流量を段階的に調節できる。すなわち、簡単な制御で流量を調節できる。また、ピエゾ素子２２への電圧の印加量を制御することで、更に滑らかに流量を調節できる。

また、図１２に示すように、マスク１５には、複数（例えば、８個）の通気孔１５ａが形成されている。複数の通気孔１５ａには、一つずつ呼気弁本体２４が設けられている。複数の呼気弁本体２４は、互いに独立して制御されて通気孔１５ａを開閉する。開放する通気孔１５ａの数を変更することで、呼気の流量を調節できる。このため、ピエゾ素子２５への電圧の印加量を制御せずに、各ピエゾ素子２５に対する当該電圧のオンオフを制御して、開放する呼気弁本体２４の数を変更するだけで、呼気の流量を段階的に調節できる。すなわち、簡単な制御で流量を調節できる。また、ピエゾ素子２５への電圧の印加量を制御することで、更に滑らかに呼気の流量を調節できる。

あるいは、上記各実施形態において、吸気経路および呼気経路として、口および鼻を覆うマスク１５を備えているが、そのマスク１５に代えて、鼻に取り付ける鼻ピースなどの装着具を備えるようにしてもよい。

本発明の呼吸補助装置は、様々な生物の呼吸補助目的で利用できる。

１０，４０，５０，６０呼吸補助装置
１１供給源
１２吸気管
１３調整弁
１５マスク
１７，４１，５１，６１呼気弁
１８，４２，５２，６２安全部材
２１調整弁本体
２２ピエゾ素子
２４呼気弁本体
２５ピエゾ素子
ＸＡ１物品
ＧＡＰ隙間

Claims

吸気となる気体を送り出す供給源に基端が接続されて、少なくとも吸気経路として機能する吸気管と、
単一となる前記吸気経路上に設けられて、前記供給源から送り出される気体の流量を調整する調整弁と、
前記調整弁を制御する制御ユニットと、を備え、
前記調整弁は、電圧の印加量に応じて変位するピエゾ素子を調整弁本体とし、該調整弁本体が変位することで開閉するようになっており、
前記制御ユニットは、
吸気動作時において、前記電圧を制御して前記調整弁本体を開方向に変位させて、前記吸気経路における前記供給源からの前記気体の流量を増大させ、且つ、
呼気動作時において、前記電圧を制御して前記調整弁本体を閉方向に変位させて、前記気体の流量を減少させると共に、前記吸気経路への呼気の逆流を規制する、
ことを特徴とする、
呼吸補助装置。
前記調整弁を調整する調整弁を複数備えることを特徴とする、
請求項１に記載の呼吸補助装置。
前記調整弁は、前記吸気管の先端近傍に設けられていることを特徴とする、
請求項１または２に記載の呼吸補助装置。
呼気経路と、
前記呼気経路上に設けられた呼気弁を備え、
前記呼気弁は、電圧の印加量に応じて変位するピエゾ素子を呼気弁本体とし、該呼気弁本体が変位することで開閉することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の呼吸補助装置。
前記呼気弁は、前記呼気弁本体に対する電圧の印加時に閉鎖し、該電圧の印加の解除時に開放することを特徴とする、
請求項４に記載の呼吸補助装置。
前記呼気弁は、前記呼気経路の内側に向けて開放することを特徴とする、
請求項４または５に記載の呼吸補助装置。
前記呼気弁の周囲に、前記呼気経路の外側に突出するように設けられた部材であって、前記呼気弁を被覆するように物品が接触した場合に該物品と前記呼気弁との間に隙間を形成して、前記呼気弁の機能を保つ安全部材を備えることを特徴とする、
請求項４〜６のいずれかに記載の呼吸補助装置。
前記呼気弁を複数備えることを特徴とする、
請求項４〜７のいずれかに記載の呼吸補助装置。
前記吸気管の先端に取り付けられて、利用者の口または鼻に配置されることで、前記吸気経路および前記呼気経路として機能する装着具を備えることを特徴とする、
請求項４〜８のいずれかに記載の呼吸補助装置。
前記呼気弁は、前記装着具に設けられていることを特徴とする、
請求項９に記載の呼吸補助装置。
前記供給源を備えることを特徴とする、
請求項１〜１０のいずれかに記載の呼吸補助装置。
前記調整弁が、前記吸気管の先端から上流側に向かって７００ｍｍ以内の範囲に設けられることを特徴とする、
請求項１〜１１のいずれかに記載の呼吸補助装置。