JP6053451B2 - 人工呼吸器 - Google Patents

Description

本発明は、呼吸困難あるいは呼吸不全の患者用として用いられる人工呼吸器に関し、特に、自発的に呼吸をおこなっている新生児などの患者に適した人工呼吸器に関する。

新生児期はさまざまな疾患により呼吸困難や呼吸不全が起こりやすく、このような患者には人工呼吸器により治療を施すことが有効になっている。その際、新生児には定常流型の従圧式人工呼吸器を用いることが主流になっており、この人工呼吸器では従圧式により強制換気がなされるため、肺に過剰な圧がかからず新生児にも安全であることが知られている。
この場合、特に自発呼吸する新生児に対しては、人工呼吸させるために肺の容量を確保し、小さい一回換気量で換気するようにし、一方、肺胞の過進展による肺の損傷を避けながら肺の補助換気をおこなうことが重要である。そのために一般的には、持続気道陽圧（ＣＰＡＰ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｉｒｗａｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）と呼ばれる方式の補助換気が広く利用されている。このＣＰＡＰは、呼気終末に陽圧をかけ、肺胞の虚脱を防ぎ、吸気時にすべての肺胞が拡がるようにする補助換気法である。

このような呼吸障害を治療するためのＣＰＡＰ装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたＣＰＡＰ装置が提案されている。特許文献１のＣＰＡＰ装置は、吸気から呼気への遷移の検出時にブロワモータを惰性で動くことを可能にして、睡眠呼吸障害の治療時の空気の波形を快適な状態にしようとしている。特許文献２の空気供給システムでは、空気の湿度或いは温度を調整して供給空気に湿気を含ませている。

特開２０１１−３６６９９号公報 特開平８−３８６０３号公報

特許文献１や特許文献２のＣＰＡＰ装置では、人工呼吸により自発呼吸を補助することはできるが呼吸が停止したときに対応できず、このような緊急時には装置を一旦取り外したのちに医師の手技による人工呼吸や蘇生器などの別の装置を用いて蘇生を試みる必要がある。

このような蘇生処置が必要な場合の人工呼吸手段として用いられる蘇生器（レサシテーター）は、通常患者の呼吸が停止したときなどに緊急蘇生用として患者に装着されるが、無呼吸時での使用を想定しており、ＣＰＡＰ装置のような自発呼吸を補助する人工呼吸機能を有していない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、自発呼吸を伴う患者に対してＣＰＡＰにより人工呼吸を施しつつ、無呼吸で蘇生が必要なときには蘇生装置として機能を発揮できる人工呼吸器を提供することを目的とする。

本発明の人工呼吸器は、呼吸用ガスを吸気側回路から患者インターフェースを介して患者に供給しつつ呼気側回路から排出するとともに、呼気終末に陽圧をかけて換気するＣＰＡＰ装置本体と、前記吸気側回路内が最大吸気圧を超えると圧力開放する安全弁と、前記呼気側回路における患者の呼気の流通を遮断可能なシャットオフ弁とを備え、前記シャットオフ弁を前記呼気側回路の終端部又は前記呼気側回路における呼気側チューブと前記患者インターフェースとの間のいずれかに付け替え可能に設けたことを特徴とする。

この人工呼吸器では、通常時には自発呼吸で呼吸する患者を従圧式でＣＰＡＰ方式の補助換気によって人工呼吸させる。その際、呼気終末の陽圧により人工呼吸回路内の圧を設定した状態で、肺の損傷を防ぎつつ呼気、吸気のそれぞれの肺機能を高めながら患者の自発呼吸が可能となる。このＣＰＡＰによる人工呼吸の際に患者が無呼吸になった場合には、呼気側回路のシャットオフ弁を閉じることにより、患者の呼気側回路を遮断して、患者に強制的に呼吸用ガスを送ることができる。シャットオフ弁を開ければ、患者への圧力は開放する。シャットオフ弁の操作により、強制的な呼吸用ガスの供給とその開放とを繰り返しながら、必要な蘇生処置を行うことが可能になる。このため、患者から人工呼吸回路を外すことなく処置を施すことができる。
また、安全弁が設けられていることにより、予め設定した最大吸気圧（ＰＩＰ：ｐｅａｋ ｉｎｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を超える圧力をかけてしまうことはなく、肺の過膨張を防止して安全である。

さらに、前記シャットオフ弁を前記呼気側回路の終端部又は前記呼気側回路における呼気側チューブと前記患者インターフェースとの間のいずれかに付け替え可能に設けたことにより、患者の状態などに応じて、シャットオフ弁の取り付け位置を呼気側回路の終端部又は患者インターフェースのいずれかに選択することができる。例えば、保育器内に患者である新生児が寝ている場合など、患者の口元付近での操作が難しい場合には、呼気側回路の終端部にシャットオフ弁を設け、患者から離れた位置でシャットオフ弁を操作して無呼吸状態に対処でき、新生児等の口元近くでシャットオフ弁の操作が可能な場合には、患者インターフェースにシャットオフ弁を設けることで患者の容態を確認しながら蘇生手技することが可能になる。

本発明の人工呼吸器において、前記シャットオフ弁の弁箱に、押圧操作により弁体を閉じる方向にスライド可能なキャップがスライド方向に沿う軸心回りに回転可能に設けられるとともに、前記弁箱と前記キャップとの間に、前記キャップのスライドを案内するガイド部と、該ガイド部の始端部から周方向に沿って形成され前記キャップに当接してスライドを拘束するロック部と、前記キャップを前記ガイド部に沿って前記弁体を開く方向に付勢する付勢手段とが設けられているとよい。

シャットオフ弁を閉じるときには、キャップをロック部から外してガイド部まで回した後に押圧操作する必要があり、キャップを誤って押し込むおそれがない。そのため、蘇生処置が必要な場合にはキャップの操作によって呼気側回路を開閉することができるとともに、通常時には誤操作等によりシャットオフ弁が閉じることを防ぐことができる。また、復帰手段が設けられていることから、キャップが自然に回転することがないため、安心である。

本発明の人工呼吸器によれば、自発呼吸を伴う患者に対してＣＰＡＰにより人工呼吸を施すことで呼吸困難や呼吸不全の新生児などの患者に対しても肺に過剰な圧をかけることなく安全に使用することができ、患者が無呼吸になって緊急に蘇生が必要になった場合にも、呼吸回路を外すことなく、シャットオフ弁を操作して呼気側を適宜遮断することで蘇生機能を発揮することができる。このため、ＣＰＡＰの補助換気により呼吸障害の治療を図りながら突然の呼吸の停止にも迅速に対応することができる。

本発明に係る人工呼吸器の一実施形態を示す外観図である。 図１の人工呼吸器の回路図である。 図１の人口呼吸器に用いられるシャットオフ弁の一例を示した斜視図である。 シャットオフ弁の正面図である。 シャットオフ弁の開いた状態の縦断面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。 シャットオフ弁を閉じた状態を示す縦断面図である。 ＣＰＡＰ装置本体により補助される呼吸動作の時間と圧力との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る人工呼吸器の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、本実施形態の人工呼吸器１は、ＣＰＡＰ装置本体２を有しており、このＣＰＡＰ装置本体２には、吸気側回路３、呼気側回路４を介して患者インターフェース５が接続され、所定量の酸素と空気との混合ガスからなる呼吸用ガスを、吸気側回路３から患者インターフェース５を介して患者に供給しつつ呼気側回路４から排出するとともに、呼気終末に陽圧（ＰＥＥＰ：ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｎｄ−ｅｘｐｉｒａｔｏｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）をかけて換気するようになっている。ＣＰＡＰ装置本体２には、呼吸用ガスとなる酸素及び空気が外部より供給される二つのインレット部６Ａ，６Ｂ、呼吸用ガスが排出される排気ポート７がそれぞれ設けられ、インレット部６Ａ，６Ｂから患者インターフェース５までが吸気側回路３、患者インターフェース５から排気ポート７までが呼気側回路４となる。

患者インターフェース５は、例えばネーザルプロング、気管挿管チューブ、鼻マスクであり、この患者インターフェース５の内部は、吸気側回路３からの吸気を患者に供給可能であるとともに、この患者からの呼気を呼気側回路４に送ることが可能な構造になっている。患者インターフェース５の吸気側は、吸気側チューブ１０によりＣＰＡＰ装置本体２のアウトレット部１１に接続され、患者インターフェース５の呼気側は、呼気側チューブ１２によりＣＰＡＰ装置本体２の呼気接続口１３に接続されている。
ＣＰＡＰ装置本体２のアウトレット部１１には、供給される呼吸用ガスを適度の温度、湿度に維持するための加温加湿器１４が設けられており、吸気側チューブ１０は、この加温加湿器１４を介してＣＰＡＰ装置本体２に接続されている。

ＣＰＡＰ装置本体２内の吸気側回路３には、その上流側から（インレット部６Ａ，６Ｂから）順に、供給される空気と酸素とを混合するブレンダ２０、メインスイッチ２１の操作により吸気側回路３のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるトグルスイッチ２２、ブリード２３、流量計２４、安全弁２５、サージタンク２６が設けられている。メインスイッチ２１及び安全弁２５の操作部２７はＣＰＡＰ装置本体の筐体２８表面から外部に露出している。
一方、ＣＰＡＰ装置本体２内の呼気側回路４には、上流側からＰＥＥＰ調整弁３０、ブリード３１が設けられ、呼気側回路４の終端部がＣＰＡＰ装置本体２の筐体２８表面に形成した排気ポート７に接続されている。ＰＥＥＰ調整弁３０の操作部３３はＣＰＡＰ装置本体２の筐体２８表面から外部に露出しており、また、排気ポート７はＣＰＡＰ装置本体２の筐体２８表面に筒状に突出形成されている。

吸気側回路３に設けられる安全弁２５は、例えばリリーフ弁からなり、吸気側回路３内が最大吸気圧（ＰＩＰ：ｐｅａｋ ｉｎｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を超えたときに圧力開放されるようになっている。その最大吸気圧の大きさは操作部２７により調整可能である。
一方、呼気側回路４に設けられるＰＥＥＰ調整弁３０は、例えばニードル弁より構成され、その操作部３３を操作することにより、呼気終末圧（ＰＥＥＰ）の大きさを調整することができるようになっている。
図１及び図２の符号３４はブレンダ２０の濃度調整ツマミ、符号３５は流量計２４の流量調整ツマミ、符号３６は患者インターフェース５に接続される圧力計である。

そして、呼気側回路４の途中に、呼気側回路４内の呼気の流通を遮断可能なシャットオフ弁４０が取り付けられている。このシャットオフ弁４０は、呼気側回路４の呼気側チューブ１２と患者インターフェース５との間、又は呼気側回路４の終端部である排気ポート７のいずれかに選択的に付け替えることができるようになっている。

シャットオフ弁４０は、図３から図７に示すように、その弁箱４１が、その両側方に筒状に突出する流路口４２、４２と、これら流路口４２、４２の中間位置から直交して延びる本体筒部４３とにより、全体としてＴ字状に形成されている。流路口４２は、ＣＰＡＰ装置本体２の排気ポート７、あるいは患者インターフェース５と呼気側チューブ１２との接続部に取り付け得る大きさ、形状に形成される。
そして、本体筒部４３に両流路口４２、４２の間で流路を開閉する弁体４５が挿入状態に設けられ、この弁体４５と一体の軸部４６の先端が本体筒部４３から突出しており、この軸部４６の先端に、本体筒部４３の外側に被さるようにキャップ５０が一体に形成されている。このキャップ５０は、本体筒部４３に対して軸部４６の長さ方向に沿ってスライド自在かつ軸部４６を中心として回転自在に取り付けられている。

また、このキャップ５０の周壁部５１の下端部には、半径方向内方に突出する爪部５２が周方向に間隔をおいて複数（図示例では３個）設けられており、一方、本体筒部４３の外周部には、キャップ５０を押圧操作したときに爪部５２を案内する２本のリブからなるガイド部５５が軸部４６の長さ方向に沿って形成され、そのガイド部５５の始端部に、周方向に沿うリブ状のロック部５６が形成されている。キャップ５０の爪部５２がガイド部５５に係合したときに、キャップ５０を押圧してスライドすることが可能になり、爪部５２がロック部５６の上面に当接している状態ではキャップ５０を押圧してもスライドできないように構成される。

そして、キャップ５０と本体筒部４３との間に、キャップ５０を本体筒部４３から離間する方向（シャットオフ弁４０を開く方向）に付勢する付勢手段としてのコイルばね５７が設けられており、このコイルばね５７は、無負荷時には、キャップ５０の爪部５２がガイド部５５から外れた位置となるように付勢しており、その状態でキャップ５０を回動することができるようになっている。このキャップ５０をガイド部５５に位置合わせして押圧すれば、キャップ５０はガイド部５５に沿ってシャットオフ弁４０を閉じる方向にスライドすることができるようになっている。

一方、キャップ５０の押圧操作を解除すると、圧縮されていたコイルばね５７の復元力によりキャップ５０がガイド部５５に沿って押し戻される方向（シャットオフ弁４０を開く方向）にスライドし、ガイド部５５から爪部５２が抜けた位置まで引き戻される。この状態で、キャップ５０を周方向に回動させ、爪部５２をロック部５６に当接させた状態とすれば、キャップ５０を押圧してもロック部５６に係止され、スライドできない状態となる。
この場合、複数設けられるガイド部５５のうちの一部（図６に示す例では符号５５で示す二つの部分）は、ロック部５６よりも本体筒部４３の先端方向に延びて形成されており、キャップ５０への押圧操作を解除して回動したときに、キャップ５０の爪部５２を当接して、それ以上の回動（図６では右回りの回動）を停止し、ロック部５６上で待機した状態に維持するとともに、シャットオフ弁４０を閉じるためにキャップ５０を回動するときには、爪部５２がガイド部５５に係合する位置で爪部５２に当接して、それ以上の回動（図６では左回りの回動）を停止するためのストッパとなっている。
なお、本体筒部４３の先端にはフランジ部５８が形成され、キャップ５０は爪部５２がフランジ部５８の下面に当接することにより抜け止めされている。

このように構成された人工呼吸器１より患者に人工呼吸処置を施す場合、自発呼吸できる患者に対しては、ＣＰＡＰによる処理が施され、ＰＥＥＰ調整弁３０により設定される呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）をかけて肺胞の虚脱を防ぎ、吸気時にすべての肺胞が拡がるように補助する。このときの最大吸気圧（ＰＩＰ）は安全弁２５により調整され、患者は、図８に示すように、ＰＥＥＰとＰＩＰとの間で呼吸を繰り返す。

この患者が発作的に無呼吸状態に陥ったときには、緊急蘇生処置としてシャットオフ弁４０を操作する。この場合、シャットオフ弁４０のキャップ５０を回動することで爪部５２のロック部５６への係合を外し、この状態でガイド部５５に沿ってコイルばね５７を圧縮する方向にキャップ５０を押圧することにより、このキャップ５０と一体の弁体４５が弁箱４１の両流路口４２の間を閉止した状態となる。このバルブを閉じる操作により、患者の呼気側回路４を遮断して、吸気側回路３から患者に強制的に呼吸用ガスを供給することにより、気道内圧を上昇させる。次いで、シャットオフ弁４０のキャップ５０への押圧を解除することにより、両流路口４２の間から弁体４５を退避させて呼気側回路４を開放し、呼気を発生させる。このシャットオフ弁４０による呼気側回路４の遮断と開放とを所定時間ずつ交互に繰り返しながら、患者に蘇生処置を施す。

このような無呼吸時の人工呼吸において、シャットオフ弁４０により呼気側回路４を遮断した際に、呼気側回路４の圧力が上昇してＰＩＰを越えた場合には安全弁２５が働いて圧力が解放される。このため、患者に対して過度な圧力の吸気が送られることがなく、人工呼吸器１を安全に使用できる。
シャットオフ弁４０による操作を中止（中断）する場合は、キャップ５０への押圧を解除することでコイルばね５７の復元力によりキャップ５０がガイド部５５に沿ってスライドしてガイド部５５から爪部５２が抜けた状態に戻され、その後、キャップ５０を回動することにより、ロック部５６に爪部５２を当接してロック状態とすることができる。

このシャットオフ弁４０は、患者インターフェース５又は排気ポート７のいずれかに付け替えることができるようになっており、患者の容態等に応じていずれかに取り付ければよい。呼気側チューブ１２と患者インターフェース５との間に付ける場合には、呼気側チューブ１２から患者インターフェース５を取り外し、これらの間にシャットオフ弁４０を介在させるように、各流路口４２を呼気側チューブ１２及び患者インターフェース５に取付ける。一方、排気ポート７に付ける場合には、この排気ポート７にシャットオフ弁４０の一方側の流路口４２を差し込むように接続すれば、他方側の流路口４２が大気に開放した状態となる。患者が保育器等に収容されている場合など、患者の口元でシャットオフ弁４０を操作できない場合には排気ポート７に接続し、患者の口元で操作可能な場合には患者インターフェース５に接続するなど、必要に応じて取り付け位置を選択できて都合がよい。
また、このシャットオフ弁４０は、ロック部５６とガイド部５５により、回動とスライドとの二つの動作を連続して行わなければ呼気側回路４を遮断できない、いわゆるツイストロック機構が構成されているので、誤ってキャップ５０が押し込まれることがなく、安全である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１ 人工呼吸器
２ ＣＰＡＰ装置本体
３ 吸気側回路
４ 呼気側回路
５ 患者インターフェース
７ 排気ポート（終端部）
２５ 安全弁
４０ シャットオフ弁
４１ 弁箱
４５ 弁体
５０ キャップ
５５ ガイド部
５６ ロック部
５７ コイルばね（付勢手段）

Claims (2)

1. 呼吸用ガスを吸気側回路から患者インターフェースを介して患者に供給しつつ呼気側回路から排出するとともに、呼気終末に陽圧をかけて換気するＣＰＡＰ装置本体と、前記吸気側回路内が最大吸気圧を超えると圧力開放する安全弁と、前記呼気側回路における患者の呼気の流通を遮断可能なシャットオフ弁とを備え、
   前記シャットオフ弁を前記呼気側回路の終端部又は前記呼気側回路における呼気側チューブと前記患者インターフェースとの間のいずれかに付け替え可能に設けたことを特徴とする人工呼吸器。
2. 前記シャットオフ弁の弁箱に、押圧操作により弁体を閉じる方向にスライド可能なキャップがスライド方向に沿う軸心回りに回転可能に設けられるとともに、前記弁箱と前記キャップとの間に、前記キャップのスライドを案内するガイド部と、該ガイド部の始端部から周方向に沿って形成され前記キャップに当接してスライドを拘束するロック部と、前記キャップを前記ガイド部に沿って前記弁体を開く方向に付勢する付勢手段とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の人工呼吸器。

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