JP6793351B2 - Nasal CPAP element - Google Patents

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Description

本発明は、ネーザルCPAP素子に関する。 The present invention relates to a nasal CPAP element.

圧力を加えた空気を鼻から送り込んで気道の閉塞を取り除く経鼻的持続的気道陽圧(ネーザルCPAP:Nasal Continuous Positive Airway Pressure)療法は、新生児呼吸窮迫症候群の患者などの肺の陽圧を確保するために広く行われている。
特許文献1には、給気チューブが結合する給気管接続ポートと、鼻腔プロングが結合する鼻腔プロングポートと、排気チューブが結合する排気管接続ポートと、鼻腔プロングポートに連通するキャビティと、を備えるネーザルCPAP素子であって、排気管接続ポートの開口方向が、鼻腔プロングポートの開口方向と反対方向であり、給気管接続ポートの開口方向が、排気管接続ポートまたは鼻腔プロングポートの開口方向と同一方向であり、給気管接続ポートから流入する空気を、流入方向に対して略直角方向に噴出するノズルと、ノズルから噴出する空気を二分するスプリッターと、スプリッターで二分された空気の一方の流路を形成する第1分岐路と、二分された空気の他方を排気管接続ポートに導く第2分岐路と、第1分岐路及びキャビティから流出する空気を排気管接続ポートに導く排出路と、第2分岐路と排出路の間にあって、排出路から流出する空気の第2分岐路への流入を阻止するガイドベーンと、を備えるネーザルCPAPが開示されている。
Nasal Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) therapy, which pumps pressurized air through the nose to remove airway obstruction, ensures positive airway pressure in the lungs, such as in patients with neonatal respiratory distress syndrome. It is widely practiced to do.
Patent Document 1 includes an air supply pipe connection port to which an air supply tube is connected, a nasal prong port to which a nasal prong is connected, an exhaust pipe connection port to which an exhaust tube is connected, and a cavity communicating with the nasal prong port. In the Nasal CPAP element, the opening direction of the exhaust pipe connection port is opposite to the opening direction of the nasal prong port, and the opening direction of the air supply pipe connection port is the same as the opening direction of the exhaust pipe connection port or the nasal prong port. One flow path of the air, which is the direction, the nozzle that ejects the air flowing in from the air supply pipe connection port in a direction substantially perpendicular to the inflow direction, the splitter that divides the air ejected from the nozzle into two, and the air that is divided into two by the splitter. The first branch path forming the above, the second branch path that guides the other of the divided air to the exhaust pipe connection port, the first branch path and the discharge path that guides the air flowing out of the cavity to the exhaust pipe connection port, and the first A nasal CPAP is disclosed that comprises a guide vane between the two branch paths and blocking the inflow of air flowing out of the discharge path into the second branch path.

特開2014−18575号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-18575

特許文献1に記載のネーザルCPAPは、呼気圧力が大きく変動する。 In the Nasal CPAP described in Patent Document 1, the expiratory pressure fluctuates greatly.

本発明の第1の態様にかかるネーザルCPAP素子は、給気チューブが結合する給気管接続ポートと、鼻腔プロングが結合する鼻腔プロングポートと、排気チューブが結合する排気管接続ポートと、前記鼻腔プロングポートに連通するキャビティと、を備えるネーザルCPAP素子であって、前記給気管接続ポートから流入する空気を噴出するノズルと、前記ノズルから噴出する空気を二分するスプリッターと、前記スプリッターで二分された空気の一方の流路を形成する第1分岐路と、二分された前記空気の他方を前記排気管接続ポートに導く第2分岐路と、前記第1分岐路及び前記キャビティから流出する空気を前記排気管接続ポートに導く排出路と、前記第2分岐路と前記排出路との間にあって、前記排出路から流出する空気の前記第2分岐路への流入を阻止するガイドベーンと、を備え、前記排出路は、前記第1分岐路側の幅よりも前記排気管接続ポート側の幅が狭く、前記排出路の前記第1分岐路側であって前記ノズルから遠い側の側面は、前記ノズルから噴出される空気のポテンシャルコアの終端よりも下流に位置する。 The nasal CPAP element according to the first aspect of the present invention includes an air supply tube connection port to which an air supply tube is connected, a nasal prong port to which a nasal prong is connected, an exhaust pipe connection port to which an exhaust tube is connected, and the nasal prong. A nasal CPAP element having a cavity communicating with a port, a nozzle for ejecting air flowing in from the air supply pipe connection port, a splitter for dividing the air ejected from the nozzle, and air divided by the splitter. The first branch path forming one flow path, the second branch path that guides the other of the divided air to the exhaust pipe connection port, and the exhaust of the air flowing out from the first branch path and the cavity. The discharge passage leading to the pipe connection port and a guide vane between the second branch passage and the discharge passage to prevent the inflow of air flowing out from the discharge passage into the second branch passage are provided. The width of the exhaust passage is narrower on the exhaust pipe connection port side than the width on the first branch road side, and the side surface of the discharge passage on the first branch road side and far from the nozzle is ejected from the nozzle. It is located downstream of the end of the potential core of the air.

本発明にかかるネーザルCPAPによれば、呼気圧力の変動を低減することができる。 According to the Nasal CPAP according to the present invention, fluctuations in expiratory pressure can be reduced.

ネーザルCPAP素子の使用状態を示す図The figure which shows the use state of a nasal CPAP element 実施の形態におけるネーザルCPAP素子の概要構成を示す図The figure which shows the outline structure of the Nasal CPAP element in embodiment ネーザルCPAP素子における各所の寸法形状を示す図The figure which shows the dimensional shape of each part in a nasal CPAP element 比較例素子の構成を示す図Comparative Example A diagram showing the configuration of an element CPAP圧力の時系列変化を示す図Figure showing time series change of CPAP pressure CPAP変動圧力を示す図Figure showing CPAP fluctuation pressure 排出路最狭部の幅と圧力変動の関係を示す図Diagram showing the relationship between the width of the narrowest part of the discharge channel and pressure fluctuation スプリッター上の測定点を示す図Diagram showing measurement points on the splitter 排出路最狭部の幅が1.6mmの場合と2.8mmの場合における、よどみ点付近の圧力変化を示す図The figure which shows the pressure change near the stagnation point when the width of the narrowest part of a discharge path is 1.6 mm and 2.8 mm. 図10(a)はネーザルCPAP素子の流動状態を示すベクトル線図、図10(b)は比較例素子の流動状態を示すベクトル線図FIG. 10A is a vector diagram showing the flow state of the Nasal CPAP element, and FIG. 10B is a vector diagram showing the flow state of the comparative example element. 排出路最狭部の幅が流速に与える影響を示す図Diagram showing the effect of the width of the narrowest part of the discharge channel on the flow velocity 排出路最狭部の幅が1.6mmの場合の流量特性を示す図The figure which shows the flow rate characteristic when the width of the narrowest part of a discharge path is 1.6 mm. 排出路最狭部の幅が2.8mmの場合の流量特性を示す図The figure which shows the flow rate characteristic when the width of the narrowest part of a discharge path is 2.8 mm. 新生児自発呼吸シミュレータを動作させない状態で得られた作成素子のMAP−供給流量特性を示す図The figure which shows the MAP-supply flow rate characteristic of the creation element obtained in the state which did not operate a newborn spontaneous breathing simulator. 新生児自発呼吸シミュレータを動作させて得られたCPAP圧力の時系列変化を示す図The figure which shows the time-series change of CPAP pressure obtained by operating the neonatal spontaneous-respiration simulator MAP圧を複数とおり変化させた場合のCPAP波形を示す図The figure which shows the CPAP waveform when the MAP pressure is changed in a plurality of ways 図16における各系列のMAPを減じたCPAP圧力変動成分を示す図The figure which shows the CPAP pressure fluctuation component which subtracted the MAP of each series in FIG. 換気量のCPAP圧への影響を示す図Diagram showing the effect of ventilation volume on CPAP pressure 変形例におけるネーザルCPAP素子の概要構成を示す図The figure which shows the outline structure of the Nasal CPAP element in the modification

(実施の形態)
図1〜図19を参照して、本発明にかかるネーザルCPAP素子の実施の形態を説明する。
図1は、ネーザルCPAP素子30の使用状態を示す図である。ネーザルCPAP素子30は、新生児の鼻腔に挿入されて使用され、新生児の呼吸を補助する。ネーザルCPAP素子30には、空気圧源から一定圧力で空気が供給される。以下では、ネーザルCPAP素子から鼻腔に供給される空気の圧力を「CPAP圧力」と呼ぶ。CPAP圧力は、呼吸障害の治療・無呼吸治療法として有効なので新生児の呼吸の周期、すなわち吸気と呼気とを通して約一定であることが望ましい。
なお本実施の形態において説明するネーザルCPAP素子30は新生児用であるが、空気圧源から供給される空気圧やネーザルCPAP素子30の形状を変更することにより、新生児以外にも対応可能である。
(Embodiment)
An embodiment of the nasal CPAP device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 19.
FIG. 1 is a diagram showing a usage state of the Nasal CPAP element 30. The nasal CPAP element 30 is used by being inserted into the newborn's nasal cavity to assist the newborn's breathing. Air is supplied to the nasal CPAP element 30 from an air pressure source at a constant pressure. Hereinafter, the pressure of air supplied from the Nasal CPAP element to the nasal cavity is referred to as "CPAP pressure". Since CPAP pressure is effective as a treatment for respiratory disorders and apnea treatment, it is desirable that the CPAP pressure is approximately constant throughout the newborn's respiratory cycle, that is, inspiration and expiration.
Although the nasal CPAP element 30 described in the present embodiment is for newborn babies, it can be applied to other than newborn babies by changing the air pressure supplied from the air pressure source and the shape of the nasal CPAP element 30.

(構成)
図2は、ネーザルCPAP素子30の構成を示す図である。ネーザルCPAP素子30は、2枚の平板に挟まれた空間内に形成される空気流路、および複数の接続ポートから構成される。ネーザルCPAP素子30は、給気チューブが結合される給気管接続ポート31と、鼻腔プロングが結合される鼻腔プロングポート32、33と、鼻腔プロングポート32、33に連通するキャビティ35と、排気チューブが結合される排気管接続ポート34と、給気管接続ポート31から流入する空気を噴出するノズル36と、ノズル36の噴出空気を二分するスプリッター37と、スプリッター37で二分された空気の一方(以下、「第1噴流」と呼ぶ)の流路を形成する第1分岐路38と、二分された空気の他方(以下、「第2噴流」と呼ぶ)を排気管接続ポート34に導く第2分岐路39と、第1分岐路38及びキャビティ35から流出する空気を排気管接続ポート34に導く排出路40と、第1分岐路38及び排出路40の分岐位置で空気の流れを誘導するガイド42と、排出路40から流出する空気と第2分岐路39から流出する空気の干渉を防ぎ、排出路40から第2分岐路39への空気の逆流を阻止するガイドベーン41と、鈍頭部44と、HFO流路43とを備える。図中のVin,Vd,Vcent,Vupの4点は後述する説明において流速を算出した点を示す。
(Constitution)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the Nasal CPAP element 30. The nasal CPAP element 30 is composed of an air flow path formed in a space sandwiched between two flat plates and a plurality of connection ports. The nasal CPAP element 30 includes an air supply tube connection port 31 to which an air supply tube is connected, a nasal prong ports 32 and 33 to which a nasal prong is connected, a cavity 35 communicating with the nasal prong ports 32 and 33, and an exhaust tube. One of the exhaust pipe connection port 34 to be coupled, the nozzle 36 that ejects the air flowing in from the air supply pipe connection port 31, the splitter 37 that divides the ejected air of the nozzle 36 into two, and the air divided by the splitter 37 (hereinafter, A first branch path 38 forming a flow path of (referred to as "first jet") and a second branch path leading the other of the bisected air (hereinafter referred to as "second jet") to the exhaust pipe connection port 34. 39, a discharge path 40 that guides the air flowing out from the first branch path 38 and the cavity 35 to the exhaust pipe connection port 34, and a guide 42 that guides the air flow at the branch positions of the first branch path 38 and the discharge path 40. A guide vane 41 that prevents the air flowing out from the discharge path 40 and the air flowing out from the second branch path 39 from interfering with each other and preventing the backflow of air from the discharge path 40 to the second branch path 39, and a blunt head 44. , HFO flow path 43. The four points of Vin, Vd, Vent, and Vup in the figure indicate the points where the flow velocity was calculated in the explanation described later.

鼻腔プロングポート32、33に結合した鼻腔プロングは、新生児の鼻に挿入される。鼻腔プロングポート32、33は、図2の下方に開口し、排気管接続ポート34は、逆方向の上方に開口している。給気管接続ポート31は、ここでは、排気管接続ポート34と同様に上方に開口しているが、鼻腔プロングポート32、33と同様に下方に開口するように構成しても良い。また給気管接続ポート31は図示上方に開口しているが、図示左側に開口部を有し給気管接続ポート31から流入する空気の方向とノズル36から噴出する空気の方向が略同一になるように構成されてもよい。
ノズル36は、給気管接続ポート31から流入する定圧力の空気を、流入方向に対して略直角な方向(図2上で右方向)に噴出する。
The nasal prongs coupled to the nasal prong ports 32, 33 are inserted into the nose of the newborn. The nasal prong ports 32 and 33 open downward in FIG. 2, and the exhaust pipe connecting port 34 opens upward in the opposite direction. Here, the air supply pipe connection port 31 is opened upward like the exhaust pipe connection port 34, but may be configured to open downward like the nasal prong ports 32 and 33. The air supply pipe connection port 31 has an opening on the upper side in the drawing, but has an opening on the left side in the drawing so that the direction of the air flowing in from the air supply pipe connection port 31 and the direction of the air ejected from the nozzle 36 are substantially the same. It may be configured in.
The nozzle 36 ejects the constant pressure air flowing in from the air supply pipe connecting port 31 in a direction substantially perpendicular to the inflow direction (to the right in FIG. 2).

スプリッター37の先端は、図2上でノズル36の開口の上辺と略同じ高さに位置しており、ノズル36から噴出された空気を二分する。ノズル36の先端は丸みを帯びている。
第1分岐路38は、平行する内壁を有し、15°程度下向く直線的な流路を形成している。第1分岐路38の終端は、キャビティ35の上側に開口する。この第1分岐路38は、ノズル36から噴出する空気の流速を下げてCPAP圧力を回復するディフューザの役割を果たす。ディフューザの出口にあたる第1分岐路38の開口は、排出路40の開口に隣接しており、第1分岐路38の開口と排出路40の開口との境界位置に角部が丸みを帯びたガイド42が存在する。
The tip of the splitter 37 is located at substantially the same height as the upper side of the opening of the nozzle 36 on FIG. 2, and divides the air ejected from the nozzle 36 into two. The tip of the nozzle 36 is rounded.
The first branch path 38 has parallel inner walls and forms a linear flow path downward by about 15 °. The end of the first branch path 38 opens above the cavity 35. The first branch path 38 acts as a diffuser that reduces the flow velocity of the air ejected from the nozzle 36 and restores the CPAP pressure. The opening of the first branch passage 38, which is the outlet of the diffuser, is adjacent to the opening of the discharge passage 40, and the guide has rounded corners at the boundary position between the opening of the first branch passage 38 and the opening of the discharge passage 40. There are 42.

第2分岐路39を構成する素子内側の内壁392及び素子外側の内壁393は、それぞれ湾曲しており、内壁392の凹曲面は、内壁393の凹曲面よりも短い曲率半径を有している。以下では、湾曲する内壁392、393により形成される空洞を「サブキャビティ」390と呼ぶ。
排出路40は図示縦長の形状であり、排出路40の幅は図示下方の第1分岐路38側よりも図示上方の排気管接続ポート34の側が狭い。排出路40の排気管接続ポート34側の領域であって排出路40において最も幅が狭い領域を「排出路最狭部」401と呼ぶ。また排出路最狭部401を構成する壁面であって、図示右側、すなわちノズル36から遠い側の壁面を「最狭部遠方壁」401Rと呼ぶ。さらに、第2分岐路39の下流側の領域であってガイドベーン41を介して排出路最狭部401と隣接する領域を「隣接部」391と呼ぶ。
The inner wall 392 inside the element and the inner wall 393 outside the element forming the second branch path 39 are curved respectively, and the concave curved surface of the inner wall 392 has a radius of curvature shorter than the concave curved surface of the inner wall 393. Hereinafter, the cavity formed by the curved inner walls 392 and 393 will be referred to as a "sub-cavity" 390.
The discharge passage 40 has a vertically long shape in the drawing, and the width of the discharge passage 40 is narrower on the side of the exhaust pipe connection port 34 on the upper side of the drawing than on the side of the first branch passage 38 on the lower side of the drawing. The region on the exhaust pipe connection port 34 side of the discharge passage 40 and having the narrowest width in the discharge passage 40 is referred to as a “drainage narrowest portion” 401. Further, the wall surface forming the narrowest part 401 of the discharge path, that is, the wall surface on the right side of the drawing, that is, the side far from the nozzle 36, is referred to as the "narrowest part far wall" 401R. Further, a region on the downstream side of the second branch road 39 and adjacent to the narrowest portion 401 of the discharge path via the guide vane 41 is referred to as an "adjacent portion" 391.

最狭部遠方壁401Rの下部には鈍頭部44が設けられる。鈍頭部44は所定の曲率半径を有する鈍角の突起であり、ノズル36から噴出され第1分岐路38を通過した空気、すなわち噴流が衝突する位置に設けられる。第1分岐路38を通過した噴流は呼吸の周期にあわせて変化する鼻腔プロングポート32、33からの空気の流出入により図示上下方向に影響を受ける。鈍頭部44が丸みを有するので、呼吸の周期に合わせてこの噴流の先端が図示上下方向にスムーズに変化する。また鈍頭部44の上部は凹部形状を有しており、呼気時に図示上向きに曲げられた噴流がエントレインメント効果により排出路40から排気管接続ポート34へと流出しやすくなっている。 A blunt head 44 is provided below the narrowest far wall 401R. The obtuse head 44 is an obtuse-angled protrusion having a predetermined radius of curvature, and is provided at a position where the air ejected from the nozzle 36 and passing through the first branch path 38, that is, the jet flow collides. The jet flow that has passed through the first branch path 38 is affected in the vertical direction shown by the inflow and outflow of air from the nasal prong ports 32 and 33 that change according to the respiratory cycle. Since the blunt head 44 has a rounded shape, the tip of this jet smoothly changes in the vertical direction shown in the figure according to the breathing cycle. Further, the upper portion of the blunt head 44 has a concave shape, and a jet stream bent upward in the drawing at the time of exhalation tends to flow out from the exhaust passage 40 to the exhaust pipe connection port 34 due to the entrainment effect.

ノズル36から流出し、スプリッター37で分割された第2噴流は、第2分岐路39のサブキャビティ391の壁に沿って流れ、渦を形成する。また、排出路40を構成する素子外側の内壁401は、外側に多少膨らんでいる。そのため、ガイド42から剥離して排出路40に流入した空気は、膨らんだ内壁401に沿って流れることにより、ガイド42の直後に渦を形成する。サブキャビティ390や排出路40に発生する渦は、負圧を伴う。そのため、第2分岐路39の流入口から第2噴流が引き込まれ易くなり、また、排出路40の流入口から第1分岐路38やキャビティ35からの流出空気が引き込まれ易くなる。
HFO流路43は、高頻度振動換気法(High Frequency Oscillatory Ventilation)を実施するための流路である。本実施の形態では、HFO流路43には空気の流れは発生しない。
The second jet, which flows out of the nozzle 36 and is split by the splitter 37, flows along the wall of the subcavity 391 of the second branch path 39 and forms a vortex. Further, the inner wall 401 on the outer side of the element constituting the discharge path 40 is slightly bulged outward. Therefore, the air separated from the guide 42 and flowing into the discharge path 40 flows along the inflated inner wall 401 to form a vortex immediately after the guide 42. The vortices generated in the subcavity 390 and the discharge path 40 are accompanied by negative pressure. Therefore, the second jet is easily drawn in from the inflow port of the second branch path 39, and the outflow air from the first branch path 38 and the cavity 35 is easily drawn in from the inflow port of the discharge path 40.
The HFO flow path 43 is a flow path for carrying out a high frequency vibration ventilation method (High Frequency Oscillation Ventilation). In the present embodiment, no air flow is generated in the HFO flow path 43.

図3はネーザルCPAP素子30の寸法を示す図である。このネーザルCPAP素子30は、主に2枚の平板により形成される所定の幅、たとえば幅2mmの空間に形成される空気流路である。ノズル36の幅、すなわち図3における上下方向の高さはたとえば1.1mmである。本実施の形態では、このノズル36の幅を基準寸法dとし、以下はこの基準寸法dを用いて他の寸法および曲率半径を示す。 FIG. 3 is a diagram showing the dimensions of the Nasal CPAP element 30. The Nasal CPAP element 30 is an air flow path formed in a space having a predetermined width, for example, a width of 2 mm, which is mainly formed by two flat plates. The width of the nozzle 36, that is, the height in the vertical direction in FIG. 3 is, for example, 1.1 mm. In the present embodiment, the width of the nozzle 36 is set as the reference dimension d, and the other dimensions and the radius of curvature are shown below using the reference dimension d.

第1分岐路38の幅は1.3d〜1.7dが好ましい。第1分岐路38が図示水平方向となす角は、たとえば15度であるが他の角度でもよい。サブキャビティ390の入り口寸法、すなわちノズル36の下流側端部からスプリッター37までの開口部は、1.2d〜1.4dが好ましい。また、第2分岐路39の出口寸法、すなわち隣接部391の幅は、1.3d〜1.6dが好ましい。隣接部391とガイドベーン41を解して隣接する排出路最狭部401の幅は2.6d〜3.2dが好ましい。また詳しくは後述するが、隣接部391の幅と排出路最狭部401の幅の比率は1:2が最も好ましく、1:1.7〜1:2.05の範囲が好ましい。 The width of the first branch path 38 is preferably 1.3d to 1.7d. The angle formed by the first branch path 38 in the horizontal direction shown in the drawing is, for example, 15 degrees, but may be another angle. The entrance dimension of the subcavity 390, that is, the opening from the downstream end of the nozzle 36 to the splitter 37 is preferably 1.2d to 1.4d. Further, the exit dimension of the second branch path 39, that is, the width of the adjacent portion 391 is preferably 1.3d to 1.6d. The width of the narrowest portion 401 of the discharge path adjacent to the adjacent portion 391 and the guide vane 41 is preferably 2.6d to 3.2d. Further, as will be described in detail later, the ratio of the width of the adjacent portion 391 to the width of the narrowest discharge path 401 is most preferably 1: 2, and preferably in the range of 1: 1.7 to 1: 2.05.

ノズル36が空気を噴出する方向における、ノズル36の出口から最狭部遠方壁401Rまでの距離は、5d〜7dが好ましい。この距離は、速度が減少しない領域であるポテンシャルコアの長さである。ノズル36の端部から、キャビティ35の壁面であってノズル36から遠いほうの壁面までの寸法は、9.0d〜10dが好ましい。
鈍頭部44は、曲率半径が0.5dから0.7dであることが好ましく、図3に示すように鈍角、すなわち90度より大きいことが望ましい。なお鈍頭部44の図示上下方向の位置は、第1分岐路38が図示水平方向となす角、およびノズル36から噴出される空気の流速に基づき決定される。
The distance from the outlet of the nozzle 36 to the narrowest far wall 401R in the direction in which the nozzle 36 ejects air is preferably 5d to 7d. This distance is the length of the potential core, which is the region where the velocity does not decrease. The dimension from the end of the nozzle 36 to the wall surface of the cavity 35, which is farther from the nozzle 36, is preferably 9.0d to 10d.
The obtuse head 44 preferably has a radius of curvature of 0.5d to 0.7d, and is preferably an obtuse angle, that is, larger than 90 degrees as shown in FIG. The vertical position of the blunt head 44 is determined based on the angle formed by the first branch path 38 in the horizontal direction and the flow velocity of the air ejected from the nozzle 36.

(数値計算)
数値計算の結果を説明する。排出路最狭部401の幅を変化させた場合の数値計算の結果を、スプリッター37や第2分岐路39を備えない比較例とともに説明する。
(Numerical calculation)
The result of numerical calculation will be described. The result of the numerical calculation when the width of the narrowest part 401 of the discharge path is changed will be described together with a comparative example not provided with the splitter 37 or the second branch path 39.

<比較例素子の構成>
図4は、スプリッター37や第2分岐路39を備えない比較例素子90の構成を示す図である。比較例素子90とネーザルCPAP素子30とを比較すると、ネーザルCPAP素子30の構成からスプリッター37や第2分岐路39が除かれており、ノズル36から噴出する空気の全量が第1分岐路98に流入する。比較例素子90における排出路99の出口の幅、すなわちネーザルCPAP素子30において排出路最狭部401に相当する幅は2.8mmである。
<Comparative example element configuration>
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a comparative example element 90 not provided with a splitter 37 or a second branch path 39. Comparative Example When the element 90 and the nasal CPAP element 30 are compared, the splitter 37 and the second branch path 39 are excluded from the configuration of the nasal CPAP element 30, and the total amount of air ejected from the nozzle 36 becomes the first branch path 98. Inflow. The width of the outlet of the discharge path 99 in the comparative example element 90, that is, the width corresponding to the narrowest discharge path 401 in the Nasal CPAP element 30 is 2.8 mm.

<CPAP圧力>
ネーザルCPAP素子30の隣接部391の幅を1.4mmに固定し、排出路最狭部401の幅を1.6mm、2.0mm、2.4mm、2.8mm、3.0mm、3.2mmに変化させた場合のCPAP圧力の計算結果を図5に示す。この計算において、給気管接続ポート31への供給流量を7L/分とし、鼻腔プロングポート32、33を介する模擬呼吸は毎分50回であり、1回の換気量が20mlであり、正弦波状と設定した。
<CPAP pressure>
The width of the adjacent portion 391 of the nasal CPAP element 30 is fixed to 1.4 mm, and the width of the narrowest discharge path 401 is 1.6 mm, 2.0 mm, 2.4 mm, 2.8 mm, 3.0 mm, 3.2 mm. The calculation result of the CPAP pressure when changed to is shown in FIG. In this calculation, the supply flow rate to the air supply pipe connection port 31 is 7 L / min, the simulated breathing through the nasal prong ports 32 and 33 is 50 times per minute, the ventilation volume at one time is 20 ml, and it is sinusoidal. I set it.

図5〜図8はいずれも数値計算結果を示す図であり、図5はCPAP圧力の時系列変化を示す図、図6はCPAP変動圧力を示す図、図7は後述する排出路比と後述する圧力変動幅の関係を示す図である。図5では、上述した複数の排出路最狭部401の幅のうち一部の結果のみを記し、比較例素子90を用いた計算結果も併記する。 5 and 8 are diagrams showing numerical calculation results, FIG. 5 is a diagram showing a time-series change in CPAP pressure, FIG. 6 is a diagram showing CPAP fluctuation pressure, and FIG. 7 is a discharge path ratio described later and a diagram described later. It is a figure which shows the relationship of the pressure fluctuation width. In FIG. 5, only a part of the widths of the plurality of discharge path narrowest portions 401 described above is shown, and the calculation result using the comparative example element 90 is also shown.

図5において、0秒から0.6秒までが模擬呼吸の呼気に対応する時間、0.6秒から1.2秒までが吸気に対応する時間である。排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合は、CPAP圧力の変動幅(以下、「圧力変動幅」と呼ぶ)が60Pa以上あるが、幅2.0mmでは圧力変動幅が急激に減少し、幅2.8mmでは圧力変動幅がさらに減少している。なお比較例素子90は、排出路99の出口の幅が2.8mmであるが、圧力変動幅が100Pa以上でありネーザルCPAP素子30の排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合よりも圧力変動幅が大きい。 In FIG. 5, 0 seconds to 0.6 seconds are times corresponding to the exhalation of simulated respiration, and 0.6 seconds to 1.2 seconds are times corresponding to inspiration. When the width of the narrowest discharge path 401 is 1.6 mm, the CPAP pressure fluctuation range (hereinafter referred to as "pressure fluctuation range") is 60 Pa or more, but when the width is 2.0 mm, the pressure fluctuation range sharply decreases. However, when the width is 2.8 mm, the pressure fluctuation width is further reduced. In the comparative example element 90, the width of the outlet of the discharge path 99 is 2.8 mm, but the pressure fluctuation width is 100 Pa or more, and the width of the narrowest discharge path 401 of the nasal CPAP element 30 is 1.6 mm. Also has a large pressure fluctuation range.

図6は、排出路最狭部401の幅が2.8mmと1.6mmと比較例素子90の3種類のCPAP圧力からそれぞれのMAP圧力、すなわち吸気に入る直前の呼気圧力を減じたCPAP変動圧力を示す図である。比較例素子90の吸気特性は、ノズルからの噴流が鈍頭部44まで達しているため、吸気開始とも下がり始め0.9秒で約−90Pa程度まで下がっている。 In FIG. 6, the widths of the narrowest portion 401 of the discharge path are 2.8 mm and 1.6 mm, and the CPAP fluctuating pressure obtained by subtracting the respective MAP pressures, that is, the expiratory pressure immediately before entering the inspiration, from the three types of CPAP pressures of the comparative example element 90 It is a figure which shows. Since the jet flow from the nozzle reaches the blunt head 44, the intake characteristic of the comparative example element 90 starts to decrease at the start of intake and decreases to about −90 Pa in 0.9 seconds.

図7は、排出路最狭部401の幅を第2分岐路39の幅で除した値(以下、「排出路比」と呼ぶ)と、圧力変動幅の関係を示す図である。すなわち図7における左端のプロットは排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合に対応し、右端のプロットは幅3.2mmの場合に対応する。図7より、排出路比が増加するとともに圧力変動幅は減少するが、排出路比が2を超えると圧力変動幅が増加に転じることがわかる。たとえば、圧力変動幅が15Pa未満に抑えられるのは、図7において破線で示すように、排出路比が1.7〜2.05の場合であることがわかる。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the value obtained by dividing the width of the narrowest portion 401 of the discharge path by the width of the second branch path 39 (hereinafter, referred to as “discharge path ratio”) and the pressure fluctuation width. That is, the plot at the left end in FIG. 7 corresponds to the case where the width of the narrowest portion 401 of the discharge path is 1.6 mm, and the plot at the right end corresponds to the case where the width is 3.2 mm. From FIG. 7, it can be seen that the pressure fluctuation range decreases as the discharge path ratio increases, but the pressure fluctuation range starts to increase when the discharge path ratio exceeds 2. For example, it can be seen that the pressure fluctuation width is suppressed to less than 15 Pa when the discharge path ratio is 1.7 to 2.05, as shown by the broken line in FIG.

<よどみ点付近の圧力変化>
次にネーザルCPAP素子30の排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合、および2.8mmの場合における、スプリッター37上の同一測定点におけるよどみ圧付近の圧力変化を説明する。圧力変化の計算結果を説明する前に、測定点を説明する。
図8は、スプリッター37上の測定点を示す図である。図8(a)に示すスプリッター37の先端部を拡大したものが図8(b)である。図8(b)に示すように、スプリッター37の先端部に測定点L1,L2,・・L10を定義する。すなわち測定点L5は、スプリッター37の表面であって図示水平面から38度の点である。そして隣接する測定点であるL4およびL6とはそれぞれ2度離れており、他の測定点も同様に2度ずつ離れている。
<Pressure change near the stagnation point>
Next, the pressure change near the stagnation pressure at the same measurement point on the splitter 37 when the width of the narrowest discharge path 401 of the Nasal CPAP element 30 is 1.6 mm and 2.8 mm will be described. Before explaining the calculation result of the pressure change, the measurement points will be described.
FIG. 8 is a diagram showing measurement points on the splitter 37. FIG. 8 (b) is an enlarged view of the tip of the splitter 37 shown in FIG. 8 (a). As shown in FIG. 8B, measurement points L1, L2, ... L10 are defined at the tip of the splitter 37. That is, the measurement point L5 is the surface of the splitter 37 and is a point 38 degrees from the illustrated horizontal plane. The adjacent measurement points L4 and L6 are separated from each other by 2 degrees, and the other measurement points are also separated from each other by 2 degrees.

図9は、ネーザルCPAP素子30の排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合と28mmの場合における、よどみ点付近の圧力変化を示す図である。排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合は、測定点L3とL7の圧力の大小関係が呼気時と吸気時で入れ替わっており、よどみ点が移動していることを示している。そして模擬呼吸の1周期にわたる圧力の変動幅は、約400Paである。その一方、排出路最狭部401の幅が2.8mmの場合は、隣接する測定点L7とL8の計算結果がほぼ同一で図9では重なって表示されており、より詳細には、測定点L7とL8の計算結果は所定の差を保ちながら模擬呼吸の1周期全体にわたり変化している。この計算結果は、排出路最狭部401の幅が2.8mmの場合はよどみ点が移動していないことを示している。なおこの際の模擬呼吸の1周期にわたる圧力の変動幅は、約100Paである。 FIG. 9 is a diagram showing a pressure change near the stagnation point when the width of the discharge path narrowest portion 401 of the Nasal CPAP element 30 is 1.6 mm and 28 mm. When the width of the narrowest discharge path 401 is 1.6 mm, the magnitude relationship between the pressures at the measurement points L3 and L7 is switched between the time of expiration and the time of inspiration, indicating that the stagnation point is moving. The fluctuation range of the pressure over one cycle of the simulated respiration is about 400 Pa. On the other hand, when the width of the narrowest portion 401 of the discharge path is 2.8 mm, the calculation results of the adjacent measurement points L7 and L8 are almost the same and are displayed overlapping in FIG. 9. More specifically, the measurement points are displayed. The calculation results of L7 and L8 change over the entire cycle of simulated respiration while maintaining a predetermined difference. This calculation result indicates that the stagnation point does not move when the width of the narrowest portion 401 of the discharge path is 2.8 mm. The fluctuation range of the pressure over one cycle of the simulated respiration at this time is about 100 Pa.

<ベクトル線図>
図10は、(a)ネーザルCPAP素子30、および(b)比較例素子90について、それぞれの流動状態を示すベクトル線図である。時刻は、それぞれ呼気開始から0.3秒、すなわち図9における0.3秒の状態である。ネーザルCPAP素子30においては、ノズルから流出したジェット噴流は、ノズル直後にあるスプリッター37先端で分流され、第2分岐路39から外部に向かう第2噴流とスプリッター流路からキャビティに向かう第1噴流とに分かれる。第1噴流は、スプリッター37の上部に沿っており、その幅がスプリッター37の後端に行く程狭まっている。スプリッター後端通過後の第1噴流は、排出路40の壁まで達せず途中で鞭の先端のように上方に曲がり、呼気流れと一緒になって上方出口に向かって流れている。
このように呼気時には、第1噴流が排出路40の壁から離れており、呼気流れが素子内から素子外へ向かってスムーズな流出状態が観察されている。
<Vector diagram>
FIG. 10 is a vector diagram showing the flow states of (a) Nasal CPAP element 30 and (b) Comparative example element 90, respectively. The time is 0.3 seconds from the start of exhalation, that is, 0.3 seconds in FIG. In the Nasal CPAP element 30, the jet jet flowing out of the nozzle is split at the tip of the splitter 37 immediately after the nozzle, and is divided into a second jet from the second branch path 39 to the outside and a first jet from the splitter flow path to the cavity. Divided into. The first jet is along the upper part of the splitter 37, and its width narrows toward the rear end of the splitter 37. The first jet after passing through the rear end of the splitter does not reach the wall of the discharge path 40, but bends upward like the tip of a whip on the way, and flows toward the upper outlet together with the expiratory flow.
As described above, at the time of exhalation, the first jet flow is separated from the wall of the discharge path 40, and a smooth outflow state in which the exhalation flow flows from the inside of the element to the outside of the element is observed.

一方、比較例素子90の流れは、ノズル出口直後からジェット噴流全体が流路形状によって下方に曲げられ、第1分岐路98付近を流れている。そしてこの主流の幅は、ネーザルCPAP素子30に較べて太く、出口付近まで維持されていることがわかる。スプリッター流路通過後主流は、上向きに曲げられ壁に沿っているが、その一部は排出路40の壁に衝突し下方に向かっている。
このように比較例素子90では、排出路40の壁に衝突しながら流出しているため、呼気流れは外部へ流出しにくく循環していることが考えられる。以上のことから素子内のスプリッター流路通過後の主流の振る舞いは、エアーカーテン噴流と同様であると考えられる。すなわちネーザルCPAP素子30の主流は、その幅が狭く噴流の圧力が弱いため、呼気圧力によって曲げられ、主流が排出路40の壁から離れている。比較例素子90の主流は、その幅が広く噴流の圧力が呼気圧力よりも強いために、噴流が排出路40の壁まで達している。その結果ほとんどの呼気流れは外部へ流出しないで、キャビティ内で循環流を形成していると考えられる。
On the other hand, in the flow of the comparative example element 90, the entire jet jet is bent downward due to the shape of the flow path immediately after the nozzle outlet, and flows in the vicinity of the first branch path 98. It can be seen that the width of this mainstream is thicker than that of the Nasal CPAP element 30 and is maintained up to the vicinity of the exit. After passing through the splitter flow path, the mainstream is bent upward and along the wall, but a part of it collides with the wall of the discharge path 40 and heads downward.
As described above, in the comparative example element 90, since the exhaled air flows out while colliding with the wall of the discharge path 40, it is considered that the exhaled air flow is hard to flow out to the outside and circulates. From the above, it is considered that the behavior of the mainstream after passing through the splitter flow path in the device is the same as that of the air curtain jet. That is, since the mainstream of the Nasal CPAP element 30 is narrow and the jet pressure is weak, it is bent by the expiratory pressure, and the mainstream is separated from the wall of the discharge path 40. Comparative Example The mainstream of the element 90 has a wide width and the jet pressure is stronger than the expiratory pressure, so that the jet reaches the wall of the discharge path 40. As a result, it is considered that most of the expiratory flow does not flow out and forms a circulating flow in the cavity.

図11は、排出路最狭部401の幅が流速に与える影響を示す図である。図11では、図2に示した3点における速度を、排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合と2.8mmの場合のそれぞれについて示している。Vupはスプリッター37により分岐されてサブキャビティ390に流入する速度であり、Vcentは第1分岐路36の長さ方向中心部の速度であり、Vdは第1分岐路36の出口付近の速度である。また図11では比較のためにノズル36の出口速度をVinとして示している。
排出路最狭部401の幅2.8mmの場合は、各測定点におけるVup、Vcent、Vdの各速度は変動が少なく模擬呼吸の1周期全体にわたりほぼ一定である。このように変動が少ないことから、幅2.8mmの場合は呼吸による流速への影響が少ないことがわかる。一方、排出路最狭部401の幅1.6mmの場合は、Vcentは変動していないが、スプリッター37流路出口のVdが大きく変動している。このVdは、Vinよりも大きな速度を持っており、Vcentと呼吸による速度変動を足しただけではその速度に満たないため、3つ目の流れとしてキャビティ内の循環流が加わったためであると考えられる。
FIG. 11 is a diagram showing the effect of the width of the narrowest portion 401 of the discharge path on the flow velocity. In FIG. 11, the velocities at the three points shown in FIG. 2 are shown for each of the case where the width of the narrowest portion 401 of the discharge path is 1.6 mm and the case where the width is 2.8 mm. Vup is the velocity that is branched by the splitter 37 and flows into the subcavity 390, Vcent is the velocity at the center of the first branch path 36 in the length direction, and Vd is the velocity near the exit of the first branch path 36. .. Further, in FIG. 11, the outlet speed of the nozzle 36 is shown as Vin for comparison.
When the width of the narrowest part 401 of the discharge path is 2.8 mm, the velocities of Vup, Vcent, and Vd at each measurement point have little fluctuation and are substantially constant throughout one cycle of simulated respiration. Since there is little fluctuation in this way, it can be seen that when the width is 2.8 mm, the influence of respiration on the flow velocity is small. On the other hand, when the width of the narrowest portion 401 of the discharge path is 1.6 mm, the Vcent does not fluctuate, but the Vd at the outlet of the splitter 37 flow path greatly fluctuates. This Vd has a higher speed than Vin, and it is considered that this is because the circulation flow in the cavity is added as the third flow because the speed fluctuation due to Vent and respiration is less than that speed. Be done.

図12および図13は、流量特性を示す図である。図12は排出路最狭部401の幅が1.6mmの場合を示し、図13は排出路最狭部401の幅が2.8mmの場合を示す。いずれの図においても、D1はスプリッター37の下面を通過する流量、D2は排出路40から流出する流量、D3は第2分岐路39から流出する流量である。図12に示す出口流路1.6mmの場合は、D1とD2が略同一の振幅で逆位相の関係にあり、D3も大きく変動している。一方、図13に示す排出路最狭部401の幅が2.8mmの場合はD1とD3の変動が少なくほぼ一定になっており、D2はD1の流量に図12にNで示す呼吸分が加算されている。
以上の結果は、スプリッター流路通過後の主流の動き方がCPAP圧力の変動に支配的な影響を及ぼすことを示している。さらに、ネーザルCPAP素子30の排出路最狭部401に十分な幅が必要であり、さらに主流の幅を狭めるためにスプリッター37でノズルからのジェット噴流を一定割合で分流させる必要性も示されている。
12 and 13 are diagrams showing the flow rate characteristics. FIG. 12 shows a case where the width of the narrowest part 401 of the discharge path is 1.6 mm, and FIG. 13 shows a case where the width of the narrowest part 401 of the discharge path is 2.8 mm. In each of the figures, D1 is the flow rate passing through the lower surface of the splitter 37, D2 is the flow rate flowing out from the discharge path 40, and D3 is the flow rate flowing out from the second branch path 39. In the case of the outlet flow path of 1.6 mm shown in FIG. 12, D1 and D2 have substantially the same amplitude and have an opposite phase relationship, and D3 also fluctuates greatly. On the other hand, when the width of the narrowest portion 401 of the discharge path shown in FIG. 13 is 2.8 mm, the fluctuations of D1 and D3 are small and almost constant, and D2 has the breathing amount indicated by N in FIG. 12 in the flow rate of D1. It has been added.
The above results indicate that the movement of the mainstream after passing through the splitter flow path has a dominant effect on the fluctuation of CPAP pressure. Further, it is also shown that the narrowest discharge path 401 of the Nasal CPAP element 30 needs to have a sufficient width, and that the splitter 37 needs to divide the jet jet from the nozzle at a constant ratio in order to further narrow the mainstream width. There is.

(実験結果)
隣接部391の幅を1.4mm、排出路最狭部401の幅を2.8mmとしたネーザルCPAP素子(以下、「作成素子30A」と呼ぶ)を製作し、これを用いた実験結果を説明する。ただし一部の実験結果では、作成素子30Aとは排出路最狭部401の幅のみが異なり排出路最狭部401の幅が1.6mmである素子(以下、「1.6mm素子」と呼ぶ)を使った実験結果も併記している。
図14は、製作した作成素子30Aを新生児自発呼吸シミュレータに取り付けて、新生児自発呼吸シミュレータを動作させない状態で得られたMAP−供給流量特性である。MAPとはCPAP圧力のMean Average Pressure、すなわち平均圧力である。図14には、作成素子30Aの実験結果を丸のプロットで示し、比較のために1.6mm素子を用いた実験結果を四角のプロットで示している。両者を比較するとMAP−供給流量特性がほぼ同一である。すなわち、500PaのMAPを得るのに供給流量が約5.1L/minであり、1.6mm素子とほぼ同一流量であるから、この素子内の定常流れは1.6mm素子に近いと考えられる。
(Experimental result)
A Nasal CPAP element (hereinafter referred to as "creating element 30A") in which the width of the adjacent portion 391 is 1.4 mm and the width of the narrowest discharge path 401 is 2.8 mm is manufactured, and the experimental results using this are explained. To do. However, in some experimental results, only the width of the narrowest discharge path 401 is different from that of the created element 30A, and the width of the narrowest discharge path 401 is 1.6 mm (hereinafter referred to as "1.6 mm element"). ) Is also shown.
FIG. 14 shows the MAP-supply flow rate characteristics obtained by attaching the manufactured element 30A to the newborn spontaneous-respiration simulator and not operating the newborn spontaneous-respiration simulator. MAP is the mean average pressure of CPAP pressure, that is, the average pressure. In FIG. 14, the experimental results of the created element 30A are shown in a circle plot, and the experimental results using a 1.6 mm element are shown in a square plot for comparison. Comparing the two, the MAP-supply flow rate characteristics are almost the same. That is, since the supply flow rate is about 5.1 L / min to obtain a MAP of 500 Pa, which is almost the same flow rate as that of the 1.6 mm element, it is considered that the steady flow in this element is close to that of the 1.6 mm element.

図15は、作成素子30Aおよび1.6mm素子を用いて、新生児自発呼吸シミュレータを動作させて得られたCPAP圧力の時系列変化を示す図である。新生児自発呼吸シミュレータの設定は、MAPが500PaP、呼吸時Exponential波形、換気量7mlである。図15に示すように、作成素子30Aを用いた場合の圧力波形は、1.6mm素子を用いた場合に比べて振幅が半分以下となっており、特に呼気時の圧力が大幅に減少している。この理由は、出口面積が拡がったことにより出口抵抗が減少したためであり、上述した数値計算の結果と一致している。しかし、吸気特性は約−90Pa程度まで下がっており、このマイナス圧力値は、図6の比較例素子90の吸気時のマイナス圧力値の結果とほぼ一致している。以上のことから、作成素子30Aに約5.1L/minの流量を供給すると、素子内流れは比較例素子90のように主流が排出路40の壁に衝突している流れであり、呼気時においては図10(a)に示した排出路最狭部401の幅が2.8mmであるネーザルCPAP素子30ように、スプリッター通過後に主流が排出路40の壁から離れた状態の流れであると予想される。 FIG. 15 is a diagram showing time-series changes in CPAP pressure obtained by operating a newborn spontaneous-respiration simulator using the created elements 30A and 1.6 mm elements. The settings of the newborn spontaneous breathing simulator are MAP of 500 PaP, exponential waveform during respiration, and ventilation volume of 7 ml. As shown in FIG. 15, the pressure waveform when the creating element 30A is used has an amplitude of half or less as compared with the case where the 1.6 mm element is used, and in particular, the pressure at the time of exhalation is significantly reduced. There is. The reason for this is that the outlet resistance is reduced due to the expansion of the outlet area, which is consistent with the result of the numerical calculation described above. However, the intake characteristic has dropped to about −90 Pa, and this negative pressure value is almost the same as the result of the negative pressure value at the time of intake of the comparative example element 90 in FIG. From the above, when a flow rate of about 5.1 L / min is supplied to the creating element 30A, the flow inside the element is a flow in which the main flow collides with the wall of the discharge path 40 as in the comparative example element 90, and is at the time of exhalation. In the above case, the mainstream is separated from the wall of the discharge path 40 after passing through the splitter, as in the case of the Nasal CPAP element 30 in which the width of the narrowest discharge path 401 shown in FIG. 10A is 2.8 mm. is expected.

図16は、新生児自発呼吸シミュレータの設定を換気量7ml、呼吸回数50回/分とし、所定のMAP圧となるように供給する空気圧力を複数とおり変化させた場合のCPAP圧力波形を示す図である。ただし、所定のMAP圧とは、100Pa刻みで300Paから800Paまでの6とおりに設定した。図16におけるそれぞれCPAP圧波形は、吸気時の波形が似ており、MAP圧の影響が少ないことを示している。そこで変動圧力振幅成分だけを取り出し、MAPによる影響を調べる。 FIG. 16 is a diagram showing a CPAP pressure waveform when the newborn spontaneous respiration simulator is set to have a ventilation volume of 7 ml and a respiration rate of 50 times / minute, and the air pressure supplied so as to reach a predetermined MAP pressure is changed in a plurality of ways. is there. However, the predetermined MAP pressure was set in 6 ways from 300 Pa to 800 Pa in 100 Pa increments. The CPAP pressure waveforms in FIG. 16 are similar to the waveform at the time of inspiration, indicating that the influence of the MAP pressure is small. Therefore, only the fluctuating pressure amplitude component is extracted and the effect of MAP is investigated.

図17は、図16における各系列の圧力変動成分、すなわちそれぞれの系列の圧力から設定MAP圧を減じた圧力を示す図である。図17により、吸気時においてはMAP圧が増加するとマイナス変動分が微増しているが、MAP圧にかかわらずほぼ同一振幅である。しかし呼気時においては、MAP圧の増加と共に圧力が減少している。たとえばMAP圧800Paにおいて−40Pa程度まで圧力が下がっている。これは、排出路40の壁と主流との間隔が、MAP圧の増加により僅かずつ開くことにより、呼気流れが増えて圧力が下がると考えられる。 FIG. 17 is a diagram showing pressure fluctuation components of each series in FIG. 16, that is, pressure obtained by subtracting the set MAP pressure from the pressure of each series. According to FIG. 17, when the MAP pressure increases during inspiration, the negative fluctuation amount slightly increases, but the amplitude is almost the same regardless of the MAP pressure. However, at the time of exhalation, the pressure decreases as the MAP pressure increases. For example, at a MAP pressure of 800 Pa, the pressure drops to about −40 Pa. It is considered that this is because the distance between the wall of the discharge passage 40 and the mainstream gradually increases as the MAP pressure increases, so that the expiratory flow increases and the pressure decreases.

図18は、MAP圧を500Pa一定とし、換気量のCPAP圧力への影響を調べた結果を示す図である。図18より、呼気時には換気量のCPAP圧力への影響が少ないが、吸気時においては換気量の増加に応じてCPAP圧力が降下することがわかる。その圧力降下の割合は、約−15Pa/mlであった。これは、換気量が大きくなると吸気流れの速度が大きくなり圧力が下がるためである。一方、呼気時の波形は、換気量が増加してもCPAP圧力への影響がほとんど無いことがわかる。 FIG. 18 is a diagram showing the results of examining the effect of ventilation volume on CPAP pressure with the MAP pressure kept constant at 500 Pa. From FIG. 18, it can be seen that the CPAP pressure is less affected by the ventilation volume during exhalation, but the CPAP pressure decreases as the ventilation volume increases during inspiration. The rate of pressure drop was about -15 Pa / ml. This is because as the ventilation volume increases, the speed of the intake air flow increases and the pressure decreases. On the other hand, it can be seen that the waveform during exhalation has almost no effect on CPAP pressure even if the ventilation volume increases.

上述した実施の形態によれば、以下の作用効果を奏する。
(1)ネーザルCPAP素子30は、給気チューブが結合する給気管接続ポート31と、鼻腔プロングが結合する鼻腔プロングポート32,33と、排気チューブが結合する排気管接続ポート34と、鼻腔プロングポートに連通するキャビティ35と、を備える。ネーザルCPAP素子30は、給気管接続ポート31から流入する空気を噴出するノズル36と、ノズル36から噴出する空気を二分するスプリッター37と、スプリッター37で二分された空気の一方の流路を形成する第1分岐路38と、二分された空気の他方を排気管接続ポートに導く第2分岐路39と、第1分岐路38及びキャビティ35から流出する空気を排気管接続ポート34に導く排出路40と、第2分岐路39と排出路40との間にあって、排出路40から流出する空気の第2分岐路39への流入を阻止するガイドベーン41と、を備える。排出路40は、第1分岐路側38の幅よりも排気管接続ポート34側の幅が狭い。排出路40の第1分岐路38側であってノズル36から遠い側の側面は、ノズル36から噴出される空気のポテンシャルコアの終端よりも下流に位置する。
鈍頭部44は、ノズル36から噴出される空気のポテンシャルコアの終端よりも下流に位置するので、キャビティ35から流出する空気が容易に鈍頭部44の近傍を通過して排気管接続ポート34へと到達できる。そのため、鼻腔プロングポート32、33からキャビティ35に空気が流入する呼気時にキャビティ35に流入した空気がスムーズに排気管接続ポート34へ到達できるので、呼気圧力の変動を低減することができる。
According to the above-described embodiment, the following effects are obtained.
(1) The nasal CPAP element 30 includes an air supply pipe connection port 31 to which an air supply tube is connected, a nasal prong ports 32 and 33 to which a nasal prong is connected, an exhaust pipe connection port 34 to which an exhaust tube is connected, and a nasal prong port. A cavity 35 that communicates with the cavity 35 is provided. The nasal CPAP element 30 forms one flow path of the nozzle 36 that ejects the air flowing in from the air supply pipe connection port 31, the splitter 37 that divides the air ejected from the nozzle 36 into two, and the air divided by the splitter 37. The first branch path 38, the second branch path 39 that guides the other of the divided air to the exhaust pipe connection port, and the discharge path 40 that guides the air flowing out from the first branch path 38 and the cavity 35 to the exhaust pipe connection port 34. A guide vane 41 located between the second branch path 39 and the discharge path 40 to prevent the air flowing out from the discharge path 40 from flowing into the second branch path 39 is provided. The width of the exhaust passage 40 on the exhaust pipe connection port 34 side is narrower than the width of the first branch road side 38. The side surface of the discharge path 40 on the side of the first branch path 38 and far from the nozzle 36 is located downstream of the end of the potential core of the air ejected from the nozzle 36.
Since the blunt head 44 is located downstream of the end of the potential core of the air ejected from the nozzle 36, the air flowing out from the cavity 35 easily passes near the blunt head 44 and the exhaust pipe connection port 34. Can be reached. Therefore, when the air flows into the cavity 35 from the nasal prong ports 32 and 33, the air flowing into the cavity 35 can smoothly reach the exhaust pipe connecting port 34, so that the fluctuation of the expiratory pressure can be reduced.

(2)ノズル36が空気を噴出する方向における、ノズル36の出口から、排出路40の最も幅が狭い排出路最狭部401であってノズル36から遠い側の側面、すなわち最狭部遠方壁401Rまでの距離は、ノズル36の幅の5倍以上7倍以下である。
ノズル36の出口から最狭部遠方壁401Rまでの距離が、ポテンシャルコアの一般的な長さである出口幅、すなわちノズル36の幅の5倍〜7倍なので、キャビティ35から排出路40を経由して排気管接続ポート34に至る経路に抵抗を生じさせる。そのため、キャビティ35の圧力を大気圧よりも高く保つことができる。
(2) From the outlet of the nozzle 36 in the direction in which the nozzle 36 ejects air, the narrowest discharge path 401 of the discharge path 40 and the side surface far from the nozzle 36, that is, the narrowest far wall. The distance to the 401R is 5 times or more and 7 times or less the width of the nozzle 36.
Since the distance from the outlet of the nozzle 36 to the narrowest far wall 401R is the outlet width, which is the general length of the potential core, that is, 5 to 7 times the width of the nozzle 36, the cavity 35 is passed through the discharge path 40. This causes resistance in the path leading to the exhaust pipe connection port 34. Therefore, the pressure of the cavity 35 can be kept higher than the atmospheric pressure.

(3)第2分岐路39は、ガイドベーン41を介して排出路最狭部401と隣接する隣接部391を有する。排出路最幅狭部401の幅は、隣接部391の幅に対して1.7倍から2.05倍である。
図7に示すように、排出路比が1.7〜2.05の場合はCPAP圧力の変動幅が15Pa未満に抑えられ、鼻に供給する空気の圧力の変動を低減することができる。
(3) The second branch road 39 has an adjacent portion 391 adjacent to the discharge path narrowest portion 401 via the guide vane 41. The width of the narrowest discharge path 401 is 1.7 to 2.05 times the width of the adjacent portion 391.
As shown in FIG. 7, when the discharge path ratio is 1.7 to 2.05, the fluctuation range of the CPAP pressure is suppressed to less than 15 Pa, and the fluctuation of the pressure of the air supplied to the nose can be reduced.

(4)隣接部391の幅は1.4mmであり、排出路最狭部401の幅は2.8mmである。そのため、新生児に適したネーザルCPAP素子を提供することができる。
(5)排出路40のノズル36から遠い側の側面には丸みを帯びた鈍角の突起、すなわち鈍頭部44が備えられる。鈍頭部44は、ノズル36から噴出され第1分岐路38を通過した空気が衝突する位置に設けられる。そのため、呼吸の周期、すなわち吸気〜呼気の遷移においてよどみ点が鈍頭部44上で滑らかに移動することができる。
(4) The width of the adjacent portion 391 is 1.4 mm, and the width of the narrowest discharge path 401 is 2.8 mm. Therefore, it is possible to provide a nasal CPAP element suitable for a newborn baby.
(5) A rounded obtuse-angled protrusion, that is, an obtuse head 44 is provided on the side surface of the discharge path 40 on the side far from the nozzle 36. The blunt head 44 is provided at a position where the air ejected from the nozzle 36 and passing through the first branch path 38 collides with the air. Therefore, the stagnation point can move smoothly on the blunt head 44 in the respiratory cycle, that is, the transition from inspiration to expiration.

(変形例)
上述した実施の形態では、ネーザルCPAP素子30はHFO流路43を備えた。しかし、図19に示すようにネーザルCPAP素子はHFO流路43を備えなくてもよい。図19は変形例におけるネーザルCPAP素子30Aの構成を示す図である。ネーザルCPAP素子30Aは破線で示すHFO流路43を備えない以外は、各部位の寸法を含めて図2に示すネーザルCPAP素子30と同様である。
(Modification example)
In the embodiment described above, the Nasal CPAP element 30 includes an HFO flow path 43. However, as shown in FIG. 19, the Nasal CPAP element does not have to include the HFO flow path 43. FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the Nasal CPAP element 30A in the modified example. The nasal CPAP element 30A is the same as the nasal CPAP element 30 shown in FIG. 2, except that it does not include the HFO flow path 43 shown by the broken line, including the dimensions of each part.

30…ネーザルCPAP素子、36…ノズル、37…スプリッター、38…第1分岐路、39…第2分岐路、391…隣接部、40…排出路、41…ガイドベーン、401…排出路最狭部、401R…最狭部遠方壁、44…鈍頭部30 ... Nasal CPAP element, 36 ... Nozzle, 37 ... Splitter, 38 ... First branch path, 39 ... Second branch path, 391 ... Adjacent part, 40 ... Discharge path, 41 ... Guide vane, 401 ... Narrowest part of discharge path , 401R ... Narrowest far wall, 44 ... Dull head

Claims (4)

給気チューブが結合する給気管接続ポートと、鼻腔プロングが結合する鼻腔プロングポートと、排気チューブが結合する排気管接続ポートと、前記鼻腔プロングポートに連通するキャビティと、を備えるネーザルCPAP素子であって、
前記給気管接続ポートから流入する空気を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出する空気を二分するスプリッターと、
前記スプリッターで二分された空気の一方の流路を形成する第1分岐路と、
二分された前記空気の他方を前記排気管接続ポートに導く第2分岐路と、
前記第1分岐路及び前記キャビティから流出する空気を前記排気管接続ポートに導く排出路と、
前記第2分岐路と前記排出路との間にあって、前記排出路から流出する空気の前記第2分岐路への流入を阻止するガイドベーンと、を備え、
前記排出路は、最も幅が狭い排出路最狭部を備え、
前記排出路は、前記第1分岐路側の幅よりも前記排気管接続ポート側の幅が狭く、
前記排出路の前記第1分岐路側であって前記ノズルから遠い側の側面は、前記ノズルから噴出される空気のポテンシャルコアの終端よりも下流に位置し、
前記第2分岐路は、前記ガイドベーンを介して、前記排出路最狭部と隣接する隣接部を有しており、前記排出路最幅狭部の幅は、前記隣接部の幅に対して1.7倍から2.05倍であるネーザルCPAP素子。
A nasal CPAP element including an air supply tube connection port to which an air supply tube is connected, a nasal prong port to which a nasal prong is connected, an exhaust pipe connection port to which an exhaust tube is connected, and a cavity communicating with the nasal prong port. hand,
A nozzle that ejects air flowing in from the air supply pipe connection port and
A splitter that divides the air ejected from the nozzle into two,
A first branch path forming one flow path of air divided by the splitter, and
A second branch path that leads the other of the bisected air to the exhaust pipe connection port,
An exhaust path that guides the air flowing out of the first branch path and the cavity to the exhaust pipe connection port, and
It is provided with a guide vane between the second branch passage and the discharge passage to prevent the air flowing out from the discharge passage from flowing into the second branch passage.
The discharge path includes the narrowest part of the discharge path, which is the narrowest.
The width of the exhaust pipe connection port side is narrower than the width of the first branch road side.
The side surface of the discharge path on the side of the first branch path far from the nozzle is located downstream of the end of the potential core of the air ejected from the nozzle .
The second branch road has an adjacent portion adjacent to the narrowest portion of the discharge passage via the guide vane, and the width of the narrowest portion of the discharge passage is relative to the width of the adjacent portion. A nasal CPAP element that is 1.7 to 2.05 times .
請求項1に記載のネーザルCPAP素子において、
前記ノズルが空気を噴出する方向における、前記ノズルの出口から、前記排出路最狭部であって前記ノズルから遠い側の側面までの距離は、前記ノズルの幅の5倍以上7倍以下であるネーザルCPAP素子。
In the Nasal CPAP element according to claim 1,
In a direction in which the nozzles for ejecting air from the outlet of the nozzle, the distance to the side remote from the nozzle a said discharge path narrowest part is the following seven times more than five times the width of the nozzle Nasal CPAP element.
請求項1又は2に記載のネーザルCPAP素子において、
前記隣接部の幅は1.4mmであり、前記排出路最狭部の幅は2.8mmであるネーザルCPAP素子。
In the Nasal CPAP element according to claim 1 or 2 .
A nasal CPAP element having a width of the adjacent portion of 1.4 mm and a width of the narrowest portion of the discharge path of 2.8 mm.
請求項1から請求項までのいずれか一項に記載のネーザルCPAP素子において、
前記排出路の前記ノズルから遠い側の側面には丸みを帯びた鈍角の突起が備えられ、
前記突起は前記ノズルから噴出され前記第1分岐路を通過した空気が衝突する位置に設けられるネーザルCPAP素子。
In the Nasal CPAP element according to any one of claims 1 to 3 .
The side surface of the discharge path on the side far from the nozzle is provided with a rounded obtuse angle protrusion.
The protrusion is a nasal CPAP element provided at a position where air ejected from the nozzle and passing through the first branch path collides with the protrusion.
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