JPH01223966A - 人工呼吸器 - Google Patents
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- JPH01223966A JPH01223966A JP63045941A JP4594188A JPH01223966A JP H01223966 A JPH01223966 A JP H01223966A JP 63045941 A JP63045941 A JP 63045941A JP 4594188 A JP4594188 A JP 4594188A JP H01223966 A JPH01223966 A JP H01223966A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、種々の呼吸不全患者に対して用いられる、呼
吸の補助を行う装置に関するものである。
吸の補助を行う装置に関するものである。
肺腺W痙、肺気腫、肺結核後遺症等の慢性呼吸不全症や
、神経筋疾患等の患者の呼吸補助には、生理的な防圧呼
吸を補助する除圧式人工呼吸器が有用である。
、神経筋疾患等の患者の呼吸補助には、生理的な防圧呼
吸を補助する除圧式人工呼吸器が有用である。
ドーム内に呼吸不全患者を入れ、ドーム内を陰圧にし胸
郭を開くことによって、肺を膨らませ、呼吸を補助する
胸腹外除圧弐人工呼吸器は、いわゆる鉄の肺として、既
に1927年にDrinkerにより製作されている。
郭を開くことによって、肺を膨らませ、呼吸を補助する
胸腹外除圧弐人工呼吸器は、いわゆる鉄の肺として、既
に1927年にDrinkerにより製作されている。
しかし、装置が大型でその材質が鉄であることから重量
もあり、移動ができず、しかも、効率が低いという理由
から、1950年代に入って、気管内にチューブを挿入
し酸素を送入する陽圧式人工呼吸器が普及するにつれて
、鉄の肺はほとんど使用されな(なっていた。
もあり、移動ができず、しかも、効率が低いという理由
から、1950年代に入って、気管内にチューブを挿入
し酸素を送入する陽圧式人工呼吸器が普及するにつれて
、鉄の肺はほとんど使用されな(なっていた。
一方、ドームを胸腹部にだけ装着し、やはり胸郭を開い
て呼吸を補助する方法も1930年代から試みられてい
たが、ドーム周囲を患者に密着させ、様々な体型に対し
て、空気漏れのないようにすることは困難で、効率は鉄
の肺に比べてもさらに低かった。
て呼吸を補助する方法も1930年代から試みられてい
たが、ドーム周囲を患者に密着させ、様々な体型に対し
て、空気漏れのないようにすることは困難で、効率は鉄
の肺に比べてもさらに低かった。
ところが、近年特に、慢性の呼吸不全患者において、陽
圧式人工呼吸器の欠点がクローズアップされてきた。即
ち、これらの患者は意識がはっきりしているために、陽
圧式人工呼吸器で用いられる気管内挿管を苦痛とし、し
かも、食物の摂取や会話等を行うことができないことで
ある。また、陽圧による肺損傷や経気道怒染等を起こし
やすい点も欠点の1つとしてあげられる。さらに、患者
が人工呼吸器に鯨り切って、回復後も人工呼吸器から離
れることができないか、あるいは非常に長い時間をかけ
て徐々に呼吸補助回数を減らしていかなければならない
問題もあった。
圧式人工呼吸器の欠点がクローズアップされてきた。即
ち、これらの患者は意識がはっきりしているために、陽
圧式人工呼吸器で用いられる気管内挿管を苦痛とし、し
かも、食物の摂取や会話等を行うことができないことで
ある。また、陽圧による肺損傷や経気道怒染等を起こし
やすい点も欠点の1つとしてあげられる。さらに、患者
が人工呼吸器に鯨り切って、回復後も人工呼吸器から離
れることができないか、あるいは非常に長い時間をかけ
て徐々に呼吸補助回数を減らしていかなければならない
問題もあった。
そこで、1080年代に入って、陰圧式人工呼吸器が再
び見直され始め、ドームも軽い材質で体に装着して使用
できる胸腹外除圧式人工呼吸器が開発された。(例えば
、RESPIRATORY CARE、 27(3)。
び見直され始め、ドームも軽い材質で体に装着して使用
できる胸腹外除圧式人工呼吸器が開発された。(例えば
、RESPIRATORY CARE、 27(3)。
217〜275頁(1982) ;臨床胸部外科N2)
、153〜157頁(1984) ; 呼吸と循環、
34(4)、 407〜411頁(1986) )しか
し、これらはいずれも装置が一定の呼吸タイミングをと
りながら機械的に呼吸補助を行うものであるため、患者
がしたいと思う呼吸のタイミングと合わず、いわゆるフ
ァイティング(Fighting)状態となり、患者に
不快感を与えていた。
、153〜157頁(1984) ; 呼吸と循環、
34(4)、 407〜411頁(1986) )しか
し、これらはいずれも装置が一定の呼吸タイミングをと
りながら機械的に呼吸補助を行うものであるため、患者
がしたいと思う呼吸のタイミングと合わず、いわゆるフ
ァイティング(Fighting)状態となり、患者に
不快感を与えていた。
もちろん陽圧式人工呼吸器においても、例えば、呼吸に
よる鼻孔近傍の圧力や温度の変化をとらえて、患者の自
発呼吸に応じた呼吸補助を行おうという試み(New
Eng、 J、 of Med、、 268.61.(
1963);特開昭61−176348号公報:呼吸器
(3)、254. (1987))もなされているが、
患者の意志とは必ずしも十分に一敗せず実用化されてい
なかった。
よる鼻孔近傍の圧力や温度の変化をとらえて、患者の自
発呼吸に応じた呼吸補助を行おうという試み(New
Eng、 J、 of Med、、 268.61.(
1963);特開昭61−176348号公報:呼吸器
(3)、254. (1987))もなされているが、
患者の意志とは必ずしも十分に一敗せず実用化されてい
なかった。
尚、筋ジストロフィーのような神経筋疾患患者等、その
呼吸が微弱なために呼気、吸気のタイミングを検出する
ことが難しい患者や、無呼吸状態に陥った患者に対して
は、予め装置に設定された呼吸リズムによって機械的な
呼吸補助を行なわざるを得ないし、また、患者の健康状
態の象、変によって自発呼吸が城弱し、あるいは無呼吸
状態に陥るという異常事態を生じた場合には、速やかに
装置に設定された呼吸リズムによる呼吸補助に切換える
ことが必要になる。従って、従来の装置に設定された呼
吸リズムによる呼吸補助の必要性が否定されるものでな
いことは勿論である。
呼吸が微弱なために呼気、吸気のタイミングを検出する
ことが難しい患者や、無呼吸状態に陥った患者に対して
は、予め装置に設定された呼吸リズムによって機械的な
呼吸補助を行なわざるを得ないし、また、患者の健康状
態の象、変によって自発呼吸が城弱し、あるいは無呼吸
状態に陥るという異常事態を生じた場合には、速やかに
装置に設定された呼吸リズムによる呼吸補助に切換える
ことが必要になる。従って、従来の装置に設定された呼
吸リズムによる呼吸補助の必要性が否定されるものでな
いことは勿論である。
本発明は、従来患者の呼吸タイミングに同調できなかっ
た胸腹外除圧式人工呼吸器において、患者の呼吸を検出
し、その意志に合った生理的な呼吸の補助を行うことの
できる陽圧式人工呼吸器を提供することを目的としたも
のである。
た胸腹外除圧式人工呼吸器において、患者の呼吸を検出
し、その意志に合った生理的な呼吸の補助を行うことの
できる陽圧式人工呼吸器を提供することを目的としたも
のである。
即ち本発明は、硬質材料から成り、頂上部にエアーダク
トに接続するための開口を有し、周縁部に弾性体材料か
ら成るフィツト部を装着したドームと、エアーダクトに
接続され、ドーム内を給排気するためのブロアー、該ド
ームとブロアーを結ぶ給排気用のエアーダクト、排気側
配管系に設けられた陽圧レギュレーター、給気側配管系
に設けられた陽圧レギュレーター、ドーム内の圧力を検
出する圧力センサー、給排気を操作するための排気弁及
び給気弁、大気に開放して陽圧もしくは陽圧を解除する
ための解除弁、排気弁または給気弁が閉じた時に空気を
バイパスさせるバイパス弁、および排気弁、給気弁、解
除弁およびバイパス弁の開閉をコントロールするための
弁切替え装置から構成された人工呼吸器において、呼吸
気流の通路もしくは鼻孔近傍に焦電素子を配設し、該焦
電素子により該通路内もしくは鼻孔近傍の温度変化速度
を検出する呼吸センサーと、該焦電素子より得られる温
度の変化速度信号と可変抵抗器によって設定されたスレ
ッシュホールド値とを比較し、その大小関係によって呼
気、吸気の開始をとらえて信号を発生する呼吸検知回路
とから成る呼吸検知システムによって、該弁切替え装置
を制御することを特徴とする人工呼吸器であり、さらに
、タイマーによる強制換気や間欠的な深呼吸、吸気のタ
イミングだけを同期させたり、人工呼吸器からの離脱時
に、呼吸補助の頻度をおさえる機構や、無呼吸時のバッ
クアップシステム等の機能も付与した人工呼吸器である
。
トに接続するための開口を有し、周縁部に弾性体材料か
ら成るフィツト部を装着したドームと、エアーダクトに
接続され、ドーム内を給排気するためのブロアー、該ド
ームとブロアーを結ぶ給排気用のエアーダクト、排気側
配管系に設けられた陽圧レギュレーター、給気側配管系
に設けられた陽圧レギュレーター、ドーム内の圧力を検
出する圧力センサー、給排気を操作するための排気弁及
び給気弁、大気に開放して陽圧もしくは陽圧を解除する
ための解除弁、排気弁または給気弁が閉じた時に空気を
バイパスさせるバイパス弁、および排気弁、給気弁、解
除弁およびバイパス弁の開閉をコントロールするための
弁切替え装置から構成された人工呼吸器において、呼吸
気流の通路もしくは鼻孔近傍に焦電素子を配設し、該焦
電素子により該通路内もしくは鼻孔近傍の温度変化速度
を検出する呼吸センサーと、該焦電素子より得られる温
度の変化速度信号と可変抵抗器によって設定されたスレ
ッシュホールド値とを比較し、その大小関係によって呼
気、吸気の開始をとらえて信号を発生する呼吸検知回路
とから成る呼吸検知システムによって、該弁切替え装置
を制御することを特徴とする人工呼吸器であり、さらに
、タイマーによる強制換気や間欠的な深呼吸、吸気のタ
イミングだけを同期させたり、人工呼吸器からの離脱時
に、呼吸補助の頻度をおさえる機構や、無呼吸時のバッ
クアップシステム等の機能も付与した人工呼吸器である
。
本発明で用いられるドームは、第1図にドーム(1)と
して示したような外観形状を有し、患者の胸部に鏡のよ
うに装着し、その内部を陽圧にすることによって患者の
胸を膨らませるものであるから、少くとも前胸部を覆う
大きさ、形状であることを必要とし、さらに、腹部と側
胸腹部まで覆うものであればより好ましい、その材質と
しては、使用時に陽圧や陽圧が加っても変形しない硬質
の材料であれば、特に限定されないが、アルミニウム合
金等の軽金属や、硬質塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂
、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性
プラスチック、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂等の熱硬化性プラスチックのMi層成
形体や強化プラスチック(FRP) 、あるいは、炭素
繊維強化プラスチック(CFRP)等の強度が高く、比
較的軽い材質であることが望ましい。
して示したような外観形状を有し、患者の胸部に鏡のよ
うに装着し、その内部を陽圧にすることによって患者の
胸を膨らませるものであるから、少くとも前胸部を覆う
大きさ、形状であることを必要とし、さらに、腹部と側
胸腹部まで覆うものであればより好ましい、その材質と
しては、使用時に陽圧や陽圧が加っても変形しない硬質
の材料であれば、特に限定されないが、アルミニウム合
金等の軽金属や、硬質塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂
、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性
プラスチック、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂等の熱硬化性プラスチックのMi層成
形体や強化プラスチック(FRP) 、あるいは、炭素
繊維強化プラスチック(CFRP)等の強度が高く、比
較的軽い材質であることが望ましい。
また、ドームの周縁部は、患者の体表に密着させ空気の
漏れを防止するため、弾性体材料(2)が装着されてい
る0弾性体材料(2)としては、天然ゴム。
漏れを防止するため、弾性体材料(2)が装着されてい
る0弾性体材料(2)としては、天然ゴム。
合成ゴムの他、スチレン系、オレフィン系、ポリエステ
ル系、ポリウレタン系、ポリブタジェン系等の各種エラ
ストマー、またはこれらの発泡体材料(例えばウレタン
スポンジ等)が良いが、特に発泡体材料を用いた場合に
は、その表面にさらにウレタン樹脂や塩化ビニル樹脂、
酢酸ビニル樹脂等の軟質性樹脂をコーティングした方が
好ましい。
ル系、ポリウレタン系、ポリブタジェン系等の各種エラ
ストマー、またはこれらの発泡体材料(例えばウレタン
スポンジ等)が良いが、特に発泡体材料を用いた場合に
は、その表面にさらにウレタン樹脂や塩化ビニル樹脂、
酢酸ビニル樹脂等の軟質性樹脂をコーティングした方が
好ましい。
また、上記の各種可塑性エラストマーを用いたチューブ
を装着する方法もあり、チューブの中には空気の他、流
動パラフィン、エチレングリコール等の高粘性流体や、
ウレタンスポンジ等の発泡体材料、ポリスチレン、ポリ
エチレン等の発泡ビーズ等が充填されていても良い、ま
た、発泡ビーズを充填した場合には、チューブ内の空気
を抜くことによりビーズどうしが集結して、チューブの
外形を特定の形状に維持することができるので、周縁部
を体型に合わせることも可能となり、さらに望ましい。
を装着する方法もあり、チューブの中には空気の他、流
動パラフィン、エチレングリコール等の高粘性流体や、
ウレタンスポンジ等の発泡体材料、ポリスチレン、ポリ
エチレン等の発泡ビーズ等が充填されていても良い、ま
た、発泡ビーズを充填した場合には、チューブ内の空気
を抜くことによりビーズどうしが集結して、チューブの
外形を特定の形状に維持することができるので、周縁部
を体型に合わせることも可能となり、さらに望ましい。
本発明のドーム(1)内を陽圧または陽圧にして人工呼
吸を行なうには、頂上部の開口にダクト(3)を接続し
て、ドーム内の空気をブロアー(4)で吸引排出し、も
しくは送入給気する0本発明に使用されるブロアー(4
)は特に制約を加えないが、ドーム(1)内をすみやか
に陽圧とするためには0.2〜2.0ホ/■in程度の
排気量が必要である。
吸を行なうには、頂上部の開口にダクト(3)を接続し
て、ドーム内の空気をブロアー(4)で吸引排出し、も
しくは送入給気する0本発明に使用されるブロアー(4
)は特に制約を加えないが、ドーム(1)内をすみやか
に陽圧とするためには0.2〜2.0ホ/■in程度の
排気量が必要である。
胸郭を陽圧で引き上げて呼吸を補助するためには、ドー
ム(1)の内圧を−10〜−50雛Hg、好ましくは−
10〜−20mmHgの陽圧まで下げる必要がある。過
度の陽圧が加わると患者に不快感を与えるこきになるた
め、排気側配管系00に陽圧レギュレーター側を配設し
、ドーム内圧を圧力センサーによって測定しなから陽圧
レギュレーター(13)を調節し、ドーム内圧を上記の
範囲の陽圧に維持する。
ム(1)の内圧を−10〜−50雛Hg、好ましくは−
10〜−20mmHgの陽圧まで下げる必要がある。過
度の陽圧が加わると患者に不快感を与えるこきになるた
め、排気側配管系00に陽圧レギュレーター側を配設し
、ドーム内圧を圧力センサーによって測定しなから陽圧
レギュレーター(13)を調節し、ドーム内圧を上記の
範囲の陽圧に維持する。
さらに本発明は、患者の吸気時にドーム内除圧にして胸
を膨らませるだけでなく、必要であれば、呼気時に大気
圧よりもやや高い圧力として、逆に胸を押してやること
もできるという大きな特徴を有する。この場合にも、陽
圧をかけるタイミング、時間、強さ等を調節する必要が
あり、過度の陽圧を避けるため給気側配管系051に陽
圧レギュレーター卸を配置して、ドーム(1)内の圧力
を調節する。
を膨らませるだけでなく、必要であれば、呼気時に大気
圧よりもやや高い圧力として、逆に胸を押してやること
もできるという大きな特徴を有する。この場合にも、陽
圧をかけるタイミング、時間、強さ等を調節する必要が
あり、過度の陽圧を避けるため給気側配管系051に陽
圧レギュレーター卸を配置して、ドーム(1)内の圧力
を調節する。
以上述べたように、ドーム内圧は、患者の吸気開始とと
もにすみやかに所定の陽圧となり、吸気中その陽圧を維
持した後、呼気開始と同時に大気圧に開放される。陽圧
をかけることが必要な場合には、呼気開始から一定時間
後に所定の陽圧に達し、呼気中の一定時間その陽圧を維
持した後、大気圧に開放して陽圧を解除し、次の吸気開
始によって1サイクルを終了する。
もにすみやかに所定の陽圧となり、吸気中その陽圧を維
持した後、呼気開始と同時に大気圧に開放される。陽圧
をかけることが必要な場合には、呼気開始から一定時間
後に所定の陽圧に達し、呼気中の一定時間その陽圧を維
持した後、大気圧に開放して陽圧を解除し、次の吸気開
始によって1サイクルを終了する。
これらのドーム内圧の変化は、圧力センサーまたは圧力
計によって計測され、ドーム周縁部からの空気漏れや、
疾患に応じたドーム内圧の変化を確認することができる
。もちろん必要であれば、その変化パターンをアナログ
出力したり、デジタルで表示することも容易にできる。
計によって計測され、ドーム周縁部からの空気漏れや、
疾患に応じたドーム内圧の変化を確認することができる
。もちろん必要であれば、その変化パターンをアナログ
出力したり、デジタルで表示することも容易にできる。
次に、吸気と呼気のタイミングのとり方について述べる
0本発明の大きな特徴である患者の呼吸との同調に関し
ては、呼気および吸気の開始時点を正確にとらえる必要
があり、このタイミングがたとえ0.1秒でもずれると
、患者に非常な不快感を与え同調をしているとは言えな
(なり、場合によっては効果的な呼吸補助が行えなくな
ってしまうため、非常に大切な部分である。
0本発明の大きな特徴である患者の呼吸との同調に関し
ては、呼気および吸気の開始時点を正確にとらえる必要
があり、このタイミングがたとえ0.1秒でもずれると
、患者に非常な不快感を与え同調をしているとは言えな
(なり、場合によっては効果的な呼吸補助が行えなくな
ってしまうため、非常に大切な部分である。
患者呼吸の検出に関しては、温度検出素子、圧力検出素
子、胸部インピーダンス検出素子等によって従来から行
われており、特に陽圧式の人工呼吸器のような閉鎖系回
路を用いる場合には、回路内の圧力を検出することで容
易に患者の呼吸と同期させることが可能である。一方、
本発明のような陽圧式人工呼吸器の場合には、愚者の気
管内にチューブを挿管する必要がないため、患者の呼吸
は大気中に開放された状態となる。このような開放系に
おける呼吸の検出は、鼻孔付近の温度や圧力の変化をと
らえたり、胸部の動きによって変化する胸部インピーダ
ンスを測定することによって行なわれており、呼吸数を
モニタリングし、呼吸停止を知らせる新生児モニター等
に応用されている。
子、胸部インピーダンス検出素子等によって従来から行
われており、特に陽圧式の人工呼吸器のような閉鎖系回
路を用いる場合には、回路内の圧力を検出することで容
易に患者の呼吸と同期させることが可能である。一方、
本発明のような陽圧式人工呼吸器の場合には、愚者の気
管内にチューブを挿管する必要がないため、患者の呼吸
は大気中に開放された状態となる。このような開放系に
おける呼吸の検出は、鼻孔付近の温度や圧力の変化をと
らえたり、胸部の動きによって変化する胸部インピーダ
ンスを測定することによって行なわれており、呼吸数を
モニタリングし、呼吸停止を知らせる新生児モニター等
に応用されている。
しかし、これらの方法は呼吸の有無を検出するには十分
であるが、呼気および吸気の開始時点を正確にとらえる
には不十分であった。
であるが、呼気および吸気の開始時点を正確にとらえる
には不十分であった。
そこで本発明者らは、焦電素子が温度の変化速度に比例
した起電力を発生するのに着目し、特に温度変化の著し
い呼気、吸気の開始時点を検出する呼吸センサーを開発
し、先に、特願昭61−175496号に開示した。
した起電力を発生するのに着目し、特に温度変化の著し
い呼気、吸気の開始時点を検出する呼吸センサーを開発
し、先に、特願昭61−175496号に開示した。
@型素子は、温度変化が生じると強誘電体である素子の
自発分極の値が変化し、素子の表面電荷が変化する。こ
の時、外部負荷を接続すると電流(焦電流)が流れ、ま
た元の一過不足な電荷のない表面状態に戻り、再び温度
変化が起るまで電流は流れない、したがって、焦電素子
は温度変化があった時にのみ応答する事になり、呼吸セ
ンサーとして用いた場合には第3図に示すような呼吸波
形の微分波形が得られる。したがって、この波形は呼気
、吸気の開始時に鋭いピークを生じる形となり、適当な
電圧レベルでトリガーをかけることによって、的確に呼
気、吸気の開始をとらえる事ができる。しかも、焦電素
子はサーミスタや熱電対等の他の感温素子に比べて非常
に高い出力が得られるので、増幅を必要としないなど後
の信号処理を簡素化できる利点がある。
自発分極の値が変化し、素子の表面電荷が変化する。こ
の時、外部負荷を接続すると電流(焦電流)が流れ、ま
た元の一過不足な電荷のない表面状態に戻り、再び温度
変化が起るまで電流は流れない、したがって、焦電素子
は温度変化があった時にのみ応答する事になり、呼吸セ
ンサーとして用いた場合には第3図に示すような呼吸波
形の微分波形が得られる。したがって、この波形は呼気
、吸気の開始時に鋭いピークを生じる形となり、適当な
電圧レベルでトリガーをかけることによって、的確に呼
気、吸気の開始をとらえる事ができる。しかも、焦電素
子はサーミスタや熱電対等の他の感温素子に比べて非常
に高い出力が得られるので、増幅を必要としないなど後
の信号処理を簡素化できる利点がある。
使用する焦電素子としてはタンタル酸リチウム(LET
−Os) 、)リグリシンサルフェート(TGS)等の
単結晶、チタン酸鉛(PbTtOs)、チタン酸ジルコ
ン酸鉛(PZT)等の焼結体、ポリフッ化ビニリデン(
PVDF)等の高分子強誘電体、あるいはセラミック焼
結体粉末とプラスチック材料との複合体等が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。
−Os) 、)リグリシンサルフェート(TGS)等の
単結晶、チタン酸鉛(PbTtOs)、チタン酸ジルコ
ン酸鉛(PZT)等の焼結体、ポリフッ化ビニリデン(
PVDF)等の高分子強誘電体、あるいはセラミック焼
結体粉末とプラスチック材料との複合体等が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。
しかし、本発明による呼吸センサーの出力の立上りは焦
電素子の温度の変化速度によって支配されるため、その
熱容量を低下させる目的で厚みをできるだけ薄くした方
が応答性は良く、呼吸のタイミングを鋭敏にとらえるこ
とができる。このような観点から見ると、単結晶および
セラミック焼結体では素子の厚さは80〜100μ票が
限界であり、また、このような厚みでは割れやすく、支
持台への取り付は等の作業性も悪いのに対して、高分子
強誘電体材料単体やセラミック焼結体粉末と高分子材料
の複合体よりなるフィルムないしシート状物が加工性が
良く、厚みが数10μ−以下の素子も容易に作製するこ
とができ、作業性にも富んでいるので好適である。
電素子の温度の変化速度によって支配されるため、その
熱容量を低下させる目的で厚みをできるだけ薄くした方
が応答性は良く、呼吸のタイミングを鋭敏にとらえるこ
とができる。このような観点から見ると、単結晶および
セラミック焼結体では素子の厚さは80〜100μ票が
限界であり、また、このような厚みでは割れやすく、支
持台への取り付は等の作業性も悪いのに対して、高分子
強誘電体材料単体やセラミック焼結体粉末と高分子材料
の複合体よりなるフィルムないしシート状物が加工性が
良く、厚みが数10μ−以下の素子も容易に作製するこ
とができ、作業性にも富んでいるので好適である。
第4図は、本発明で用いられる呼吸センサーの電気回路
の一例を示す回路図である。温度変化によって焦電素子
(41)上に生じる電荷は、その素子の静電容量、抵抗
、焦電率等の電気的性質や、大きさ、温度変化の速度等
によって左右されるが、−Cにそのインピーダンスは1
0@〜1011Ωと高(、このままでは検出することは
できない、そこで、インピーダンスを変換するバッファ
ーアンプ回路を内蔵したレコーダーを使用するか、また
は、電解効果型トランジスタ(FET) (42)でイ
ンピーダンスを低下させる。その出力インピーダンスは
出力抵抗(44)によって決定されるが、通常103〜
10’Ω程度とするのが望ましい、コンデンサ(45)
は、得られた信号の高周波成分、すなわち変化率の大き
い時点における信号成分を優先的に通過させるためのも
ので、その容量の大きさによって得られる波形が異なる
。従って、使用するコンデンサの容量は目的に応じて決
定すればよ(、また、コンデンサ(45)を使用しない
場合もある。また、ゲート抵抗(46)はFET(42
)のバイアスを安定させるものである。
の一例を示す回路図である。温度変化によって焦電素子
(41)上に生じる電荷は、その素子の静電容量、抵抗
、焦電率等の電気的性質や、大きさ、温度変化の速度等
によって左右されるが、−Cにそのインピーダンスは1
0@〜1011Ωと高(、このままでは検出することは
できない、そこで、インピーダンスを変換するバッファ
ーアンプ回路を内蔵したレコーダーを使用するか、また
は、電解効果型トランジスタ(FET) (42)でイ
ンピーダンスを低下させる。その出力インピーダンスは
出力抵抗(44)によって決定されるが、通常103〜
10’Ω程度とするのが望ましい、コンデンサ(45)
は、得られた信号の高周波成分、すなわち変化率の大き
い時点における信号成分を優先的に通過させるためのも
ので、その容量の大きさによって得られる波形が異なる
。従って、使用するコンデンサの容量は目的に応じて決
定すればよ(、また、コンデンサ(45)を使用しない
場合もある。また、ゲート抵抗(46)はFET(42
)のバイアスを安定させるものである。
また、各素子間を結ぶリード線や回路基板がアンテナの
働きをして外部からのノイズが入り、正確な温度変化の
検出に支障を来たすことが予想される。しかし、焦電素
子の出力が大きいので、第7図に示した実施例のように
焦電素子(71) (72)、電解効果型トランジスタ
(73)、および出力抵抗(74)、ゲート抵抗(75
)を1個の基板としてコンパクトにまとめることによっ
て、外部からのノイズの影響は殆ど無視することができ
るが、基板(76)全体を導電体材料の層で囲んで外部
からの電磁波を遮断(電磁波シールド)すれば、より万
全を期することができる。−個の部品として形成する場
合の、第7図の主管部(77)の材質としてはプラスチ
ック、ゴム、金属等が使用でき、特に限定されるもので
はなく、金属等の導電体材料を用いれば電磁波シールド
材を兼ねることもでき有効である。
働きをして外部からのノイズが入り、正確な温度変化の
検出に支障を来たすことが予想される。しかし、焦電素
子の出力が大きいので、第7図に示した実施例のように
焦電素子(71) (72)、電解効果型トランジスタ
(73)、および出力抵抗(74)、ゲート抵抗(75
)を1個の基板としてコンパクトにまとめることによっ
て、外部からのノイズの影響は殆ど無視することができ
るが、基板(76)全体を導電体材料の層で囲んで外部
からの電磁波を遮断(電磁波シールド)すれば、より万
全を期することができる。−個の部品として形成する場
合の、第7図の主管部(77)の材質としてはプラスチ
ック、ゴム、金属等が使用でき、特に限定されるもので
はなく、金属等の導電体材料を用いれば電磁波シールド
材を兼ねることもでき有効である。
ただ、患者の身体に直接触れるため金属では冷たさの問
題があり、プラスチックもしくはゴム等を用いるのが好
ましく、金属を用いる場合はプラスチックもしくはゴム
等で被覆するのが良い、また、導電性のプラスチックも
しくはゴム、または導電塗装をしたプラスチックを用い
ればtm波シールドを兼ねることができるのでより効果
的である。゛第5図は呼吸検知回路のブロック図である
。呼吸センサー(51)からの信号はコンパレーター(
53)に入力され、スレッシュホールドレベル設定装置
(56)に設定された可変抵抗器(52)によって調節
可能な一定電圧のスレッシュホールドレベルと比較し、
この差がOとなる最初の点を呼気、吸気の開始点として
検出すれば良い、この時のスレッシュホールドレベルは
、もちろん呼気用と吸気用が必要で、患者の個人差や呼
吸の強さ、会話等によって異なる呼吸センサーの波形に
対応できるように可変抵抗器(52)で調節することに
よって、誤動作がな(呼気、吸気を判定することができ
る。このようにして得られた呼気および吸気の開始信号
は、例えばフリップフロップ回路のようなスイッチング
回路(54)によって呼気、吸気の過程にふり分けられ
、このスイッチングに応じて、電磁弁を動作させる弁切
り替え装W (55)を作動させる。
題があり、プラスチックもしくはゴム等を用いるのが好
ましく、金属を用いる場合はプラスチックもしくはゴム
等で被覆するのが良い、また、導電性のプラスチックも
しくはゴム、または導電塗装をしたプラスチックを用い
ればtm波シールドを兼ねることができるのでより効果
的である。゛第5図は呼吸検知回路のブロック図である
。呼吸センサー(51)からの信号はコンパレーター(
53)に入力され、スレッシュホールドレベル設定装置
(56)に設定された可変抵抗器(52)によって調節
可能な一定電圧のスレッシュホールドレベルと比較し、
この差がOとなる最初の点を呼気、吸気の開始点として
検出すれば良い、この時のスレッシュホールドレベルは
、もちろん呼気用と吸気用が必要で、患者の個人差や呼
吸の強さ、会話等によって異なる呼吸センサーの波形に
対応できるように可変抵抗器(52)で調節することに
よって、誤動作がな(呼気、吸気を判定することができ
る。このようにして得られた呼気および吸気の開始信号
は、例えばフリップフロップ回路のようなスイッチング
回路(54)によって呼気、吸気の過程にふり分けられ
、このスイッチングに応じて、電磁弁を動作させる弁切
り替え装W (55)を作動させる。
次に、図面によって本発明の人工呼吸器における弁切り
替えの方法を説明する。第1図は、本発明の一実施例と
なる人工呼吸器のドームへ給排気するための配管系を示
す図で、第2図は、ドーム内圧の変化を示した図である
。
替えの方法を説明する。第1図は、本発明の一実施例と
なる人工呼吸器のドームへ給排気するための配管系を示
す図で、第2図は、ドーム内圧の変化を示した図である
。
先ず、吸気開始(21)とともにドーム内圧は陽圧とな
る。この時、排気弁(12)は開、バイパス弁(14)
は閉、バイパス弁(16)は開、給気弁(18)は閉、
解除弁(19)は閉の状態となる。ドーム内が陽圧レギ
ュレーター(13)によって設定された所定の値に達す
ると、陽圧レギュレーター(13)のバイパス回路が開
いて、それ以上に陽圧とはならず一定の陽圧に保たれる
0次いで、吸気終了(22)と同時に、陽圧は一時気圧
に開放される。この時、排気弁(12)は閉、バイパス
弁(14)は開、バイパス弁(16)は開、給気弁(1
8)は閉、解除弁(19)は開の状態となる。ここで肺
気腫の患者等必要に応じて、ブロアー(4)の吐出圧を
利用して、給気側配管系(15)を通じてドーム内に空
気を送り込んで陽圧をかけ、患者の胸を押してやる陽圧
補助を行なう、この時、排気弁(12)は閉、バイパス
弁(14)は開、バイパス弁(16)は閉、給気弁(1
8)は開、解除弁(19)は閉である。陽圧補助開始(
23)のタイミング、および(23)から陽圧解除(2
4)までの時間は、呼気開始から一定の時間になるよう
に予めタイマーに設定しておくのがよい、また、陽圧補
助におけるドーム内圧の最大値は、陽圧レギュレーター
(17)に設定された所定の圧力を越えないように、空
気をリリーフさせることによって調節する。陽圧を解除
するためには、吸気終了(22)における陽圧の解除の
時と同様に、排気弁(12)は閉、バイパス弁(14)
は開、バイパス弁(16)は開、給気弁(18)は閉、
解除弁(19)は間となる。
る。この時、排気弁(12)は開、バイパス弁(14)
は閉、バイパス弁(16)は開、給気弁(18)は閉、
解除弁(19)は閉の状態となる。ドーム内が陽圧レギ
ュレーター(13)によって設定された所定の値に達す
ると、陽圧レギュレーター(13)のバイパス回路が開
いて、それ以上に陽圧とはならず一定の陽圧に保たれる
0次いで、吸気終了(22)と同時に、陽圧は一時気圧
に開放される。この時、排気弁(12)は閉、バイパス
弁(14)は開、バイパス弁(16)は開、給気弁(1
8)は閉、解除弁(19)は開の状態となる。ここで肺
気腫の患者等必要に応じて、ブロアー(4)の吐出圧を
利用して、給気側配管系(15)を通じてドーム内に空
気を送り込んで陽圧をかけ、患者の胸を押してやる陽圧
補助を行なう、この時、排気弁(12)は閉、バイパス
弁(14)は開、バイパス弁(16)は閉、給気弁(1
8)は開、解除弁(19)は閉である。陽圧補助開始(
23)のタイミング、および(23)から陽圧解除(2
4)までの時間は、呼気開始から一定の時間になるよう
に予めタイマーに設定しておくのがよい、また、陽圧補
助におけるドーム内圧の最大値は、陽圧レギュレーター
(17)に設定された所定の圧力を越えないように、空
気をリリーフさせることによって調節する。陽圧を解除
するためには、吸気終了(22)における陽圧の解除の
時と同様に、排気弁(12)は閉、バイパス弁(14)
は開、バイパス弁(16)は開、給気弁(18)は閉、
解除弁(19)は間となる。
以上の各段階における弁の開閉状態を表にまとめると第
1表のとおりである。
1表のとおりである。
第1表
人工呼吸器の使用に際しては、呼吸不全患者の場合、特
に無呼吸状態に陥る危険性があり、また、何らかの原因
で呼吸センサーがはずれたり、信号が正常に伝わらない
事態が予測される。従って、このような時のバックアッ
プシステムとして、予め呼気と吸気の時間を設定してお
き、設定された呼気時間内に吸気信号が入らなければ自
動的に吸気を開始、即ちドーム内圧を陽圧にし、反対に
設定した吸気時間内に呼気信号が入らなければ自動的に
大気圧に開放して呼気を開始するように、患者の呼吸に
同調させることを優先させた吸気、呼気時間設定システ
ムを採り入れれば、より万全を期することができる。こ
の方法により、患者が無呼吸状態に陥った時でも、調節
呼吸によって強制的に換気が保たれ、患者を死に至らし
めることを防ぐことができると同時に、万一呼吸センサ
ーがはずれた場合でも、呼吸補助を継続さ、せることが
できる、また、この様な異常事態の発生時には、ランプ
を点灯させ、あるいは警報を鳴らして知らせるようにし
てお(のが望ましい。
に無呼吸状態に陥る危険性があり、また、何らかの原因
で呼吸センサーがはずれたり、信号が正常に伝わらない
事態が予測される。従って、このような時のバックアッ
プシステムとして、予め呼気と吸気の時間を設定してお
き、設定された呼気時間内に吸気信号が入らなければ自
動的に吸気を開始、即ちドーム内圧を陽圧にし、反対に
設定した吸気時間内に呼気信号が入らなければ自動的に
大気圧に開放して呼気を開始するように、患者の呼吸に
同調させることを優先させた吸気、呼気時間設定システ
ムを採り入れれば、より万全を期することができる。こ
の方法により、患者が無呼吸状態に陥った時でも、調節
呼吸によって強制的に換気が保たれ、患者を死に至らし
めることを防ぐことができると同時に、万一呼吸センサ
ーがはずれた場合でも、呼吸補助を継続さ、せることが
できる、また、この様な異常事態の発生時には、ランプ
を点灯させ、あるいは警報を鳴らして知らせるようにし
てお(のが望ましい。
また、症状の回復に伴って人工呼吸器から患者を離脱さ
せるような場合、比較的症状の軽度な患者に用いる場合
には、患者の自発呼吸のすべてを補助するのではなく、
数回に1回の割合で補助を行う呼吸補助頻度 選択(n
)も有効な゛方法である。
せるような場合、比較的症状の軽度な患者に用いる場合
には、患者の自発呼吸のすべてを補助するのではなく、
数回に1回の割合で補助を行う呼吸補助頻度 選択(n
)も有効な゛方法である。
これらのバックアンプシステム(1)や呼吸補助頻度選
択システム(n)は、第6図(a)〜(C)のようなフ
ローチャートで示されるプログラムをROM(READ
0NLY MEMORY) に書き込んで、マイ
コンにより実行制御させることによって容易に行うこと
ができる。
択システム(n)は、第6図(a)〜(C)のようなフ
ローチャートで示されるプログラムをROM(READ
0NLY MEMORY) に書き込んで、マイ
コンにより実行制御させることによって容易に行うこと
ができる。
[+ 1 (a) 先ず、呼吸センサーを用いるセン
サーモードの場合には、センサー(61)から最初の吸
気信号が入ることによって吸気が開始される。ここで弁
は第1表の吸気開始(防圧)の状態となり、タイマー(
62)の内、吸気バックアップ時間タイマーT3を作動
させる。タイマーT、は、設定された時間内に呼気信号
が入らなければ、タイムアツプ時点で強制的に呼気過程
に入るためのタイマーである。この時は、患者の呼吸停
止や呼吸センサーのはずれ等が考えられ、アラーム(6
3)で何らかの警報を発するのが望ましい。
サーモードの場合には、センサー(61)から最初の吸
気信号が入ることによって吸気が開始される。ここで弁
は第1表の吸気開始(防圧)の状態となり、タイマー(
62)の内、吸気バックアップ時間タイマーT3を作動
させる。タイマーT、は、設定された時間内に呼気信号
が入らなければ、タイムアツプ時点で強制的に呼気過程
に入るためのタイマーである。この時は、患者の呼吸停
止や呼吸センサーのはずれ等が考えられ、アラーム(6
3)で何らかの警報を発するのが望ましい。
次に、呼気信号が入るがタイマーT3がタイムアツプし
たら、弁は第1表の呼気開始(大気圧開放)の状態とな
り、タイマー(62)の、陽圧補助を何秒後に行うかを
決定する陽圧補助遅延時間タイマーT、と呼気バックア
ップ時間タイマーT4を作動させ、TユはOFF eu
となる。センサーモードでは患者呼吸価先を大原則とし
、陽圧補助を行わない時点でも、患者の吸気信号が入れ
ば■の地点にもどり吸気過程に入る。
たら、弁は第1表の呼気開始(大気圧開放)の状態とな
り、タイマー(62)の、陽圧補助を何秒後に行うかを
決定する陽圧補助遅延時間タイマーT、と呼気バックア
ップ時間タイマーT4を作動させ、TユはOFF eu
となる。センサーモードでは患者呼吸価先を大原則とし
、陽圧補助を行わない時点でも、患者の吸気信号が入れ
ば■の地点にもどり吸気過程に入る。
[1] (b) この状態で吸気信号が入らなければ
■へ進み、タイマーT、もタイムアツプしていなければ
タイマーT+のタイムアツプと同時に陽圧補助を行う、
弁は第1表の陽圧補助の状態となる。この状態でも、患
者の吸気信号が入ったら警報を発すると共に、すぐに吸
気過程に入れるようにプログラムされている(■へ)、
もし陽圧補助を必要としない場合には、タイマーT1を
T4よりも長く設定しておけば、理論上、陽圧補助の過
程には入り得ず、吸気時除圧、吸気特大気圧を繰り返す
ことになる。
■へ進み、タイマーT、もタイムアツプしていなければ
タイマーT+のタイムアツプと同時に陽圧補助を行う、
弁は第1表の陽圧補助の状態となる。この状態でも、患
者の吸気信号が入ったら警報を発すると共に、すぐに吸
気過程に入れるようにプログラムされている(■へ)、
もし陽圧補助を必要としない場合には、タイマーT1を
T4よりも長く設定しておけば、理論上、陽圧補助の過
程には入り得ず、吸気時除圧、吸気特大気圧を繰り返す
ことになる。
[11] もし、呼吸補助の頻度を調節する場合には
、呼吸補助頻度円節プログラム(64)で呼吸回数をカ
ウントし、数回に1回は防圧または陽圧状態として呼吸
を補助し、その他は大気圧状態を維持するプログラムを
組む、こうすることによって患者は、数回に1回の呼吸
補助以外は、通常の自発呼吸を行っていることになる。
、呼吸補助頻度円節プログラム(64)で呼吸回数をカ
ウントし、数回に1回は防圧または陽圧状態として呼吸
を補助し、その他は大気圧状態を維持するプログラムを
組む、こうすることによって患者は、数回に1回の呼吸
補助以外は、通常の自発呼吸を行っていることになる。
[1] (C) さらに、陽圧補助の時間が過ぎてま
だ呼気状態が続いている時(■へ)、すなわち、患者の
吸気信号が入らず、タイマーT4もタイムアツプしてい
ない状態で陽圧補助時間タイマーT8がタイムアツプし
ている時は、吸気過程に入る準備段階として、陽圧を解
除し、再び大気圧とする。。
だ呼気状態が続いている時(■へ)、すなわち、患者の
吸気信号が入らず、タイマーT4もタイムアツプしてい
ない状態で陽圧補助時間タイマーT8がタイムアツプし
ている時は、吸気過程に入る準備段階として、陽圧を解
除し、再び大気圧とする。。
この時、弁は第1表の陽圧解助(大気圧開放)の状態と
なる。この後は、患者の吸気信号、またはタイマー↑4
がタイムアツプするのを待って、吸気過程に移項する(
■へ)。
なる。この後は、患者の吸気信号、またはタイマー↑4
がタイムアツプするのを待って、吸気過程に移項する(
■へ)。
[1111この他に、例えば、吸気のタイミングだけを
患者の自発呼吸に同調させ、タイマーで設定した時間だ
け十分に酸素を吸わせたり、あるいは[IV]重症筋無
力症患者のように自発呼吸のない患者の場合には、呼吸
センサーによらずすべてをタイマーでセントして呼吸さ
せる方法も必要である。その場合には、何回かに1回、
深呼吸のように大きい呼吸をさせてやるように別のタイ
マーでセットするか、あらかじめプログラムする等の方
法をとると、より生理的な強制呼吸を行うことができる
。
患者の自発呼吸に同調させ、タイマーで設定した時間だ
け十分に酸素を吸わせたり、あるいは[IV]重症筋無
力症患者のように自発呼吸のない患者の場合には、呼吸
センサーによらずすべてをタイマーでセントして呼吸さ
せる方法も必要である。その場合には、何回かに1回、
深呼吸のように大きい呼吸をさせてやるように別のタイ
マーでセットするか、あらかじめプログラムする等の方
法をとると、より生理的な強制呼吸を行うことができる
。
このように、患者の疾患や状態に応じて、スイッチを切
り換えることによって[1]〜[IV]のようなさまざ
まなモードを選択することができるのが本発明の大きな
特徴である。[l〕〜[IV]のような機能はオプショ
ンとして組み込まれるものであって、1台の人工呼吸に
すべての機能が組込まれている必要はなく、目的に応じ
てその一部が組込まれていても何ら差しつかえのないこ
とは勿論である。
り換えることによって[1]〜[IV]のようなさまざ
まなモードを選択することができるのが本発明の大きな
特徴である。[l〕〜[IV]のような機能はオプショ
ンとして組み込まれるものであって、1台の人工呼吸に
すべての機能が組込まれている必要はなく、目的に応じ
てその一部が組込まれていても何ら差しつかえのないこ
とは勿論である。
次に、本発明で用いられる呼吸センサーについて、その
実施例をもとに詳細に説明する。
実施例をもとに詳細に説明する。
本発明の呼吸センサーは、焦電素子を用いていることを
大きな特徴としていることは前にも述べたが、さらに、
その構造を鼻カニエーラ型とし、酸素吸入を行いながら
呼吸の補助ができることも大きな特徴の1つである。
大きな特徴としていることは前にも述べたが、さらに、
その構造を鼻カニエーラ型とし、酸素吸入を行いながら
呼吸の補助ができることも大きな特徴の1つである。
第7図に示すように、焦電素子(71) (72)電解
効果型トランジスタ(FET) (73) 、ゲート抵
抗(75)、出力抵抗(74)を基板(76)上に配設
し、第4図に示すような回路に構成した。焦電素子(7
1) (72)以外の部品は、外気または呼気の影響を
受けないようにエポキシ系液状封止樹脂(80)で封止
し、該基板(76)を主管部(77)に挿入し両端で支
持固定した。
効果型トランジスタ(FET) (73) 、ゲート抵
抗(75)、出力抵抗(74)を基板(76)上に配設
し、第4図に示すような回路に構成した。焦電素子(7
1) (72)以外の部品は、外気または呼気の影響を
受けないようにエポキシ系液状封止樹脂(80)で封止
し、該基板(76)を主管部(77)に挿入し両端で支
持固定した。
主管部(77)の焦電素子(H) (72)のある位置
に相当する上低面は、第7図に示すような窓(81)が
開けられており、呼気や外気が焦電素子部に当るような
構造となっている。
に相当する上低面は、第7図に示すような窓(81)が
開けられており、呼気や外気が焦電素子部に当るような
構造となっている。
主管部(77)の上面には、鼻孔に挿入される二つの鼻
孔挿入管(79)が設けられ、第7図に示すようにそれ
ぞれ2ルーメンになっており、1つのルーメンは酸素ガ
ス用で、もう一方は焦電素子(71)(72)のある主
管部(77)内へ通じている。もし、焦電素子(71)
(72)に酸素ガスが当るような構造にすると、呼吸
の休止期に酸素ガスが流入し誤動作を起こすので、この
2ルーメン構造は重要である。
孔挿入管(79)が設けられ、第7図に示すようにそれ
ぞれ2ルーメンになっており、1つのルーメンは酸素ガ
ス用で、もう一方は焦電素子(71)(72)のある主
管部(77)内へ通じている。もし、焦電素子(71)
(72)に酸素ガスが当るような構造にすると、呼吸
の休止期に酸素ガスが流入し誤動作を起こすので、この
2ルーメン構造は重要である。
また、例えば、焦電素子を主管部(77)外側の鼻孔近
傍に設ける構造でも良いが、この場合は破損の恐れがあ
るので工夫を要する。
傍に設ける構造でも良いが、この場合は破損の恐れがあ
るので工夫を要する。
尚、本実施例では、焦電素子(71) (72)および
その他の電子部品を収納する主管部(77)は、銅系塗
料等の導電性塗料を塗り、アース線を接続することによ
り外部からのt磁波を遮断した。
その他の電子部品を収納する主管部(77)は、銅系塗
料等の導電性塗料を塗り、アース線を接続することによ
り外部からのt磁波を遮断した。
本実施例では、より精度を高めるため、鼻孔挿入管(7
9)側に呼気検出用焦電素子(71)、外気側(基板(
76)の裏側)に吸気検出用焦電素子(72)を配し、
第4図に示すような電気回路を2系列設置も しあが、一系列で呼気、吸気両方を検出する構成であっ
ても何ら差しつかえない、基板(76)からは呼気、吸
気それぞれ2組のFET駆動用電源、出力信号、アース
のための三本より線(82)が出ているが、これは鼻カ
ニエーラの酸素ガスが通るチューブ(83)の中を通し
、酸素ガス供給端に近い所で7字コネクターにより分岐
させ、コネクターにより第5図に示すような検出回路に
接続した。
9)側に呼気検出用焦電素子(71)、外気側(基板(
76)の裏側)に吸気検出用焦電素子(72)を配し、
第4図に示すような電気回路を2系列設置も しあが、一系列で呼気、吸気両方を検出する構成であっ
ても何ら差しつかえない、基板(76)からは呼気、吸
気それぞれ2組のFET駆動用電源、出力信号、アース
のための三本より線(82)が出ているが、これは鼻カ
ニエーラの酸素ガスが通るチューブ(83)の中を通し
、酸素ガス供給端に近い所で7字コネクターにより分岐
させ、コネクターにより第5図に示すような検出回路に
接続した。
本発明の人工呼吸器は、種々の呼吸不全患者の呼吸タイ
ミングに同調して、患者の意志に合った生理的な呼吸補
助を行うことができるので、従来のように機械に合わせ
て呼吸をするという努力や苦痛をとり除くことができ、
特に、長時間の使用に最も適し、急性呼吸不全患者にお
いては呼吸機能の早期回復にも役立つものである。また
、呼吸同調優先の呼気、吸気時間設定システムを併用す
ることにより、無呼吸状態に陥った場合や、呼吸センサ
ーの異常が生じた場合には、予め設定された調節呼吸を
くり返すバックアップシステムや、回復期の患者のため
の呼吸補助頻度調節、呼吸筋麻痺の患者のためのタイマ
ーによる調節呼吸等、患者の状態や疾患に応じた治療を
行うと同時に、万一の場合にも換気が保たれて危険を回
避することができる。従って本発明は、安全性に優れ、
長期間快適に使用できる人工呼吸装置であって、医療産
業上大いに有用なものである。
ミングに同調して、患者の意志に合った生理的な呼吸補
助を行うことができるので、従来のように機械に合わせ
て呼吸をするという努力や苦痛をとり除くことができ、
特に、長時間の使用に最も適し、急性呼吸不全患者にお
いては呼吸機能の早期回復にも役立つものである。また
、呼吸同調優先の呼気、吸気時間設定システムを併用す
ることにより、無呼吸状態に陥った場合や、呼吸センサ
ーの異常が生じた場合には、予め設定された調節呼吸を
くり返すバックアップシステムや、回復期の患者のため
の呼吸補助頻度調節、呼吸筋麻痺の患者のためのタイマ
ーによる調節呼吸等、患者の状態や疾患に応じた治療を
行うと同時に、万一の場合にも換気が保たれて危険を回
避することができる。従って本発明は、安全性に優れ、
長期間快適に使用できる人工呼吸装置であって、医療産
業上大いに有用なものである。
石膏で型取りをして、患者の側110[部までを覆うこ
とのできる人工胸腔となるドームをFRPで製作し、患
者の体表に接触する部分にはウレタンフオームスポンジ
を貼り、全体として軟質塩化ビニル樹脂でコーティング
する。
とのできる人工胸腔となるドームをFRPで製作し、患
者の体表に接触する部分にはウレタンフオームスポンジ
を貼り、全体として軟質塩化ビニル樹脂でコーティング
する。
ドームの頂上に設けたダクトを、第1図に示したような
配管系を有する装置に接続し、ドームを被験者(健常人
)の胸部に装着して、0.86 rrf/sinの排気
量を有するブロアーを用いてドーム内の空気を排出した
ところ、大気圧から約0.7秒後に−15〜−20+m
al(gの除圧に達し、このとき、ドーム周縁部からの
空気漏れは殆ど認められなかった。
配管系を有する装置に接続し、ドームを被験者(健常人
)の胸部に装着して、0.86 rrf/sinの排気
量を有するブロアーを用いてドーム内の空気を排出した
ところ、大気圧から約0.7秒後に−15〜−20+m
al(gの除圧に達し、このとき、ドーム周縁部からの
空気漏れは殆ど認められなかった。
次に、第7図に示した構造の呼吸センサーを被験者の鼻
孔に装着して呼吸を検知し、第3図に示したようにして
呼気、吸気トリガーをかけたところ、呼吸センサーから
の信号で自動制御される弁切替え装置によって、被験者
の呼吸に同調させてドーム内に吸気時除圧、呼気時平圧
〜陽圧を自在に発生させることができた。
孔に装着して呼吸を検知し、第3図に示したようにして
呼気、吸気トリガーをかけたところ、呼吸センサーから
の信号で自動制御される弁切替え装置によって、被験者
の呼吸に同調させてドーム内に吸気時除圧、呼気時平圧
〜陽圧を自在に発生させることができた。
また、予め弁切替え装置部に、吸気時間を1.7秒、呼
気時間を3秒として呼気・呼気時間情報をセットした後
、被験者が一時的に呼吸を止めたり、温度センサーを取
りはずしたりしたところ、いずれの場合にも、速やかに
吸気1.7秒、呼気3秒の調節呼吸に切替わった。
気時間を3秒として呼気・呼気時間情報をセットした後
、被験者が一時的に呼吸を止めたり、温度センサーを取
りはずしたりしたところ、いずれの場合にも、速やかに
吸気1.7秒、呼気3秒の調節呼吸に切替わった。
さらに、呼吸補助頻度調節を1/2.1/3にそれぞれ
セットすることにより、色者の自発呼気の2回および3
回に1回の陰、陽圧にする呼吸補助を行なったところ、
その他の呼吸時にはドーム内は大気圧に保たれ、自発呼
吸を行うことができる。
セットすることにより、色者の自発呼気の2回および3
回に1回の陰、陽圧にする呼吸補助を行なったところ、
その他の呼吸時にはドーム内は大気圧に保たれ、自発呼
吸を行うことができる。
呼吸センサーは、第7図に示すような構造の鼻カニユー
ラ型を用いたが、本呼吸センサーにより、酸素吸入時、
酸素を吸収しながらも、また、本センサーを装着してさ
らに酸素マスクから酸素を吸入する時でも、被験者の呼
吸のタイミングを的確にとらえ得ることを確認した。
ラ型を用いたが、本呼吸センサーにより、酸素吸入時、
酸素を吸収しながらも、また、本センサーを装着してさ
らに酸素マスクから酸素を吸入する時でも、被験者の呼
吸のタイミングを的確にとらえ得ることを確認した。
第1図は本発明の一実施例となる人工呼吸器のドームへ
給排気するための配管系を示す図、第2図は呼吸に対応
したドーム内圧の変化を示した図、 第3図は、本発明で用いる呼吸センサーの出力波形とそ
れに一定の電圧レベルでトリガーをかけることを示した
図、第4図は該呼吸−センサーの回路図で、第5図は、
呼吸検知システムのブロック図、第6図は呼吸同調(呼
吸センサー使用時)のバックアップシステムおよび呼吸
補助頻度w節システムを含む、弁制御プログラムのフロ
ーチャートである。また、第7図は該呼吸センサーの構
造を示す図で、(a)は上面図、(b)は側面の断面図
、(C)は底面図である。 特許出願人 住友ベークライト株式会社第10 第2閏 第5図 ν反型、スト・lし1爪−)レトレ穴ル第4図 第5図 勇6図(a) 第6図(1)) 第6の (C) 第7図
給排気するための配管系を示す図、第2図は呼吸に対応
したドーム内圧の変化を示した図、 第3図は、本発明で用いる呼吸センサーの出力波形とそ
れに一定の電圧レベルでトリガーをかけることを示した
図、第4図は該呼吸−センサーの回路図で、第5図は、
呼吸検知システムのブロック図、第6図は呼吸同調(呼
吸センサー使用時)のバックアップシステムおよび呼吸
補助頻度w節システムを含む、弁制御プログラムのフロ
ーチャートである。また、第7図は該呼吸センサーの構
造を示す図で、(a)は上面図、(b)は側面の断面図
、(C)は底面図である。 特許出願人 住友ベークライト株式会社第10 第2閏 第5図 ν反型、スト・lし1爪−)レトレ穴ル第4図 第5図 勇6図(a) 第6図(1)) 第6の (C) 第7図
Claims (7)
- (1)硬質材料から成り、頂上部にエアーダクトに接続
するための開口を有し、周縁部に弾性体材料から成るフ
イット部を装着したドームと、エアーダクトに接続され
、ドーム内を給排気するためのブロアー、該ドームとブ
ロアーを結ぶ給排気用のエアーダクト、排気側配管系に
設けられた陰圧レギュレーター、給気側配管系に設けら
れた陽圧レギュレーター、ドーム内の圧力を検出する圧
力センサー、給排気を操作するための排気弁及び給気弁
、大気に開放して陰圧もしくは陽圧を解除するための解
除弁、排気弁または給気弁が閉じた時に空気をバイパス
させるバイパス弁、および排気弁、給気弁、解除弁およ
びバイパス弁の開閉をコントロールするための弁切替え
装置から構成された人工呼吸器において、呼吸気流の通
路もしくは鼻孔近傍に焦電素子を配設し、該焦電素子に
より該通路内もしくは鼻孔近傍の温度変化速度を検出す
る呼吸センサーと、該焦電素子より得られる温度の変化
速度信号と可変抵抗器によって設定されたスレッシュホ
ールドレベルとを比較し、その大小関係によって呼気、
吸気の開始をとらえて信号を発生する呼吸検知回路とか
ら成る呼吸検知システムによって該弁切換え装置を制御
することを特徴とする人工呼吸器。 - (2)切り換えスイッチによって、吸気を開始した時は
同時に予め吸気時間を設定した吸気バックアップ時間タ
イマーを作動させ、設定された時間内に呼吸検知システ
ムからの呼気信号が入力されない時は、自動的に呼気信
号を発生させ、また、呼気を開始した時は同時にドーム
内に陽圧をかけるまでの時間を設定した陽圧補助 遅延
時間タイマーと、呼気時間を設定した呼気バックアップ
時間タイマーとを作動させ、設定された呼気バックアッ
プ時間内で陽圧補助遅延時間内に呼吸検知システムから
の吸気信号が入力されない時は陽圧補助の信号を発生し
て陽圧補助を開始すると共に、陽圧をかける時間を設定
した陽圧補助時間タイマーを作動させ、呼気バックアッ
プ時間内で陽圧補助時間内に吸気信号が入力されない時
は陽圧解除の信号を発生して陽圧補助を終了させ、さら
に残る呼気バックアップ時間内に吸気信号が入力されな
い時は自動的に吸気信号を発生させ 且つ、呼吸検知システムからの呼気信号もしくは吸気信
号が入力された時はその信号によって直ちに、呼気もし
くは吸気過程に入るように弁切替え装置を制御するシス
テムを付設したことを特徴とする、請求項(1)記載の
人工呼吸器。 - (3)切り換えスイッチによって、呼吸検知システムで
発生した呼気、吸気の開始信号のうちの一部だけを、ド
ーム内に陰圧もしくは陽圧をかけるための弁切替え装置
の制御信号として使用する呼吸補助頻度設定システムを
付設したことを特徴とする項(1)記載の人工呼吸器。 - (4)切り換えスイッチによって、呼吸検知システムに
おける吸気開始信号の発生から、予めタイマーによって
設定された時間の間を吸気過程とし、その後次の吸気開
始信号が発生するまでの間を呼気過程となるように弁切
替え装置を制御するシステムを付設したことを特徴とす
る請求項(1)記載の人工呼吸器。 - (5)呼吸センサーが焦電素子、電界効果型トランジス
タおよび抵抗素子から成り、全体を導電体材料の層で囲
んで外部からの電磁波を遮断したことを特徴とする請求
項(1)乃至(4)のいずれかに記載の人工呼吸器。 - (6)切り換えスイッチによって、予め呼気時間と吸気
時間を設定したタイマーによって弁切替え装置を制御す
るシステムを付設したことを特徴とする請求項(1)記
載の人工呼吸器。 - (7)請求項(6)記載の人工呼吸器において、前記タ
イマーとは別のタイマーもしくはプログラム装置によっ
て、数回乃至数10回に1回の割合で深呼吸させるよう
に弁切替え装置を制御するシステムを付設したことを特
徴とする人工呼吸器。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63045941A JPH01223966A (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 人工呼吸器 |
US07/274,122 US4982735A (en) | 1988-03-01 | 1988-11-18 | Artificial ventilator |
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