JPH05337184A - 人口呼吸器における呼吸振動発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流量損失及び圧力損失が小さく効率の高い脈
動流を発生させ、ロータリバルブの作動音を低減し、構
造を簡易化する。 【構成】 シャッタ式ロータリバルブ１９を、ケース部
４０、シャッタ部４１、与圧ポートＰ１、陰圧ポートＰ
２、出口ポートＰ３から構成し、ケース部４０の内側
に、穴４３が形成された円板状のシャッタ部４１を微小
な間隙で配設し、該シャッタ部４１をモータ２４の回転
軸４２の先端部に固定する。シャッタ部４１の穴４３が
与圧ポートＰ１と連通した時は、与圧ポートＰ１と出口
ポートＰ３とが連通状態となり流路を形成する一方、シ
ャッタ部４１の穴４３が陰圧ポートＰ２と連通した時
は、陰圧ポートＰ２と出口ポートＰ３とが連通状態とな
り流路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波の呼吸振動を与
えるための人口呼吸器における呼吸振動発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、人口呼吸器においては、その呼吸
サイクルが健康人と同じような周期すなわち毎分１５〜
２０回程度とされるのが一般的である。一方、最近で
は、臨床学的に呼吸サイクルを１０〜３０ＨＺすなわち
毎秒１０〜３０回程度というように極めて早く行うこと
が、ある種の肺疾患に極めて有効であることが実証され
るようになった。このような早い呼吸サイクルを得るた
め、人口呼吸器における呼吸振動発生装置が開発され、
既に実用化されている。このものは、モータによりピス
トンを往復動させて、このピストンの往復動により生じ
る圧力振動を、人口呼吸器の呼吸系路に与えるものとな
っている。成人用高頻度人口呼吸器の呼吸振動発生装置
としては、例えば特願昭６３−２８３９１８号公報記載
のものが開発されている。

【０００３】図６は、呼吸振動発生装置を構成する圧力
発生源（ブロア）と呼吸系路との間に接続されるロータ
リバルブ１の従来構成例であり、該バルブ１の回転子２
は、8回転軸３の軸方向に互いに離間するように伸びる
左右１対の弁体部４、５を備えており、弁体部４、５は
回転軸３の周方向に略１８０度伸びる断面円弧状に形成
されると共に、互いの位相関係が１８０度ずれた関係に
設定されている。該ロータリバルブ１は、回転子２の回
転に伴い、与圧ポートＰ１が外気ポートＰ３と呼吸ポー
トＰ４とに対し交互に連通される一方、陰圧ポートＰ２
も外気ポートＰ３と呼吸ポートＰ４とに対し交互に連通
されるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
呼吸振動発生装置では、圧力発生源たるブロアで発生し
た与圧及び陰圧に基づく空気の流れは、各ポートが上記
図５の配置構造のために曲げられるばかりでなく、その
空気の流れがロータリバルブ１の回転軸３へ当たるた
め、更に曲げられることとなる。この結果、流路抵抗が
増大するため、脈動流の発生時におけるエネルギー損失
が大きくなるという不具合があった。また、ロータリバ
ルブの構造上その動作時における作動音が大きいため、
人口呼吸器を使用する際その騒音が無視できないものと
なる不具合もあった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、前記課題を解決するもので、
流量損失及び圧力損失が小さく効率の高い脈動流を発生
させると共に、ロータリバルブの作動音を低減し、更
に、構造を簡易化した人口呼吸器における呼吸振動発生
装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、圧力発生源としてのブロアと呼吸系路と
の間に接続されるシャッタ式ロータリバルブによって該
呼吸系路をブロア吐出口とブロア吸込口とに対して交互
に連通させることにより、該呼吸系路に高周波の呼吸振
動を与える人口呼吸器における呼吸振動発生装置であっ
て、前記シャッタ式ロータリバルブが、ロータリバルブ
駆動用モータの回転軸が挿通されたケース部と、該ケー
ス部の一方の端部で且つ前記回転軸の取付箇所両側に併
設され前記ブロア側に接続される与圧ポート及び陰圧ポ
ートと、該ケース部の他方の端部に配設され前記与圧ポ
ートまたは陰圧ポートとの間で前記回転軸に沿った流路
を形成し前記呼吸系路側に接続される出口ポートと、該
ケース部の一方の端部の内側で且つ前記与圧ポート及び
陰圧ポートに対向配置され前記回転軸を介して回転自在
とされたシャッタ部とを具備してなり、前記シャッタ部
には、該シャッタ部が所定位置まで回転した際に、前記
与圧ポート及び出口ポート間の流路を連通状態とし前記
陰圧ポート及び出口ポート間の流路を遮断状態とする一
方、該シャッタ部が前記所定位置から所定角度回転した
際に、前記陰圧ポート及び出口ポート間の流路を連通状
態とし前記与圧ポート及び出口ポート間の流路を遮断状
態とする穴を形成した構成としている。

【０００７】

【作用】本発明によれば、シャッタ式ロータリバルブの
シャッタ部を所定位置まで回転させると、シャッタ部の
回転に伴い、該シャッタ部の穴は、与圧ポート及び出口
ポート間の流路を連通状態とする一方、陰圧ポート及び
出口ポート間の流路を遮断状態とする。他方、シャッタ
式ロータリバルブのシャッタ部を前記の位置から所定角
度回転させると、シャッタ部の回転に伴い、該シャッタ
部の穴は、陰圧ポート及び出口ポート間の流路を連通状
態とする一方、与圧ポート及び出口ポート間の流路を遮
断状態とする。これにより、ロータリバルブの流路を従
来のように曲げることなくモータ回転軸と略平行状態に
形成できるため、与圧及び陰圧に基づく空気の流れが回
転軸に当たる現象を防止することができる。従って、ロ
ータリバルブにおける流量抵抗やエネルギー損失を低減
することが可能となり、流量損失及び圧力損失が小さく
効率の高い脈動流を発生することができる。また、ロー
タリバルブは密閉型であるため、作動音を低減すること
が可能となる。また、ロータリバルブは簡易構造である
ため、製造時の加工を容易化することが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の人口呼吸器における呼吸振動
発生装置を適用してなる実施例を図面に基づいて説明す
る。

【０００９】まず、本実施例の呼吸振動発生装置を含む
成人用高頻度人口呼吸器の全体系統を図５により説明す
ると、人口呼吸器の呼吸系統Ａは、共通回路１１と吸気
回路１２と呼気回路１３とを備えており、共通回路１１
の一端側は患者の口元へ気密に接続される一方、他端側
は吸気回路１２及び呼気回路１３へ接続されている。吸
気回路１２は患者へ供給する清浄エアを貯留したエアタ
ンク１４へ接続され、その途中には既知のエアフローメ
ータ１５及び加湿器１６が接続されている。呼気回路１
３は大気に解放されており、その解放度合が電磁式の開
度調整バルブ１７により調整されるようになっている。

【００１０】また、呼吸系統Ａには高周波呼吸振動発生
装置Ｂが接続されており、該呼吸振動発生装置Ｂは、基
本的に圧力発生源としてのブロア１８と、シャッタ式ロ
ータリバルブ１９とを備えており、ブロア１８の吐出口
１８ａで発生される与圧と吸込口１８ｂで発生される陰
圧とが、ロータリバルブ１９により振動回路２０へ交互
に与えられるようになっている。振動回路２０は共通回
路１１、吸気回路１２、呼気回路１３の各接続部分付近
で呼吸系統Ａへ接続されており、これにより呼吸系統Ａ
すなわち患者の肺Ｈは、振動回路２０での振動数に応じ
た呼吸数で強制的に呼吸されるようになっている。ま
た、振動回路２０には、ロータリバルブ１９側から順
次、電磁式の可変絞り弁２１、規制手段２２が接続され
ている。尚、図中符号２３はブロア駆動用のモータ、符
号２４はロータリバルブ１９へ回転軸４４を介し連結さ
れたロータリバルブ駆動用のモータであり、該モータ２
４はロータリバルブ１９の与圧ポート及び陰圧ポート間
に配設されているが、図４では便宜上、ロータリバルブ
１９の側方に図示してある。

【００１１】また、マイクロコンピュータＵ等から構成
された制御ユニットＵには、患者の実際の呼吸量を計測
する流量センサ２６、ブロア駆動用モータ２３の回転状
態を検出する回転センサ２７、ロータリバルブ駆動用モ
ータ２４の回転状態を検出する回転センサ２８からの信
号が入力され、呼吸系統Ａに与える呼吸数（１０〜３０
ＨＺ）をセットするスイッチ２９、呼吸系統Ａに与える
高周波振動の平均圧力の大きさ（大気圧から大気圧より
若干大きい範囲で無段階に設定）をセットするスイッチ
３０、患者への呼吸容量をセットするスイッチ３１から
の信号が入力されるようになっている。尚、図中符号３
２はランプ、ブザー等からなる警報器である。

【００１２】次に、本実施例の呼吸振動発生装置におけ
るシャッタ式ロータリバルブ１９の構成を図１及び図２
に基づき説明すると、該シャッタ式ロータリバルブ１９
は、ケース部４０と、該ケース部４０内に配設されたシ
ャッタ部４１と、該ケース部４０の一方の端部に配設さ
れた与圧ポートＰ１と、該与圧ポートＰ１に併設された
陰圧ポートＰ２と、該ケース部４０の他方の端部に配設
された出口ポートＰ３とを備える密閉型とされており、
従来の大気解放ポートを省略した構成とされている。

【００１３】シャッタ式ロータリバルブ１９の構造を詳
述すると、ケース部４０の一方の端部の中央上面には、
上述したロータリバルブ駆動用モータ２４が配置されて
おり、該モータ２４の回転軸４２は、ケース部４０の一
方の端部の取付穴を介して該ケース部４０の内側へ突出
状態に配設されている。また、ケース部４０の一方の端
部側で且つモータ２４の配設箇所の両側には、与圧ポー
トＰ１及び陰圧ポートＰ２が形成されており、該与圧ポ
ートＰ１及び陰圧ポートＰ２はブロア１８側へ接続され
ている。

【００１４】また、ケース部４０の一方の端部の内側に
は、例えば予圧ポートＰ１，陰圧ポートＰ２と同径の円
形状の穴４３が形成された円板状のシャッタ部４１が微
小な間隙を有した状態で配設されており、該シャッタ部
４１はその中央部の取付穴を介してモータ２４の回転軸
４２の先端部に固定されている。シャッタ部４１は、モ
ータ２４の作動時に回転軸４２とともに一体回転するよ
うになっており、シャッタ部４１の回転に伴い、該シャ
ッタ部４１の穴４３もケース部４０の与圧ポートＰ１及
び陰圧ポートＰ２に対して回転するようになっている。
更に、ケース部４０の他端部には出口ポートＰ３が形成
されており、該出口ポートＰ３は振動回路２０側へ接続
されている。

【００１５】シャッタ式ロータリバルブ１９のシャッタ
部４１が図１の状態にある場合は、シャッタ部４１の穴
４３が与圧ポートＰ１と連通するため、与圧ポートＰ１
と出口ポートＰ３との間が連通状態となり流路を形成す
る一方、シャッタ部４１の板面が陰圧ポートＰ２を閉塞
するため、陰圧ポートＰ２と出口ポートＰ３との間が遮
断状態となるようになっている。他方、シャッタ式ロー
タリバルブ１９のシャッタ部４１が図１の状態から所定
角度（１８０度）回転した場合は、シャッタ部４１の穴
４３が陰圧ポートＰ２と連通するため、陰圧ポートＰ２
と出口ポートＰ３との間が連通状態となり流路を形成す
る一方、シャッタ部４１の板面が与圧ポートＰ１を閉塞
するため、与圧ポートＰ１と出口ポートＰ３との間が遮
断状態となるようになっている。

【００１６】次に、上記の如く構成した本実施例の呼吸
振動発生装置におけるロータリバルブの動作について説
明する。

【００１７】ロータリバルブ駆動用モータ２４の作動に
より、シャッタ式ロータリバルブ１９のシャッタ部４１
を図１の状態とすると、シャッタ部４１の穴４３が与圧
ポートＰ１と対向し連通状態となるため、与圧ポートＰ
１と出口ポートＰ３とが連通状態となる。この場合の流
路は、図１の破線矢印Ｙ１で示す略ストレート状の流路
となる。

【００１８】他方、ロータリバルブ駆動用モータ２４の
作動により、シャッタ式ロータリバルブ１９のシャッタ
部４１が図１の状態から所定角度（１８０度）回転する
と、今度は逆に、シャッタ部４１の穴４３が陰圧ポート
Ｐ２と連通状態となるため、陰圧ポートＰ２と出口ポー
トＰ３とが連通状態となる。この場合の流路は、図１の
破線矢印Ｙ２で示す略ストレート状の流路となる。

【００１９】これにより、ブロア１８で発生する与圧と
陰圧とが振動回路２０へ交互に与えられることとなる。
図４は本実施例のシャッタ式ロータリバルブ１９と、従
来型のロータリバルブとを比較した場合における、各々
の圧力及び流量波形を示すものである。

【００２０】即ち、本実施例の呼吸振動発生装置におけ
るシャッタ式ロータリバルブによれば、半月状の穴４３
を有するシャッタ部４１を適宜回転させることにより、
与圧ポートＰ１及び出口ポートＰ３間における流路、ま
たは陰圧ポートＰ２及び出口ポートＰ３間における流路
を、モータ２４の回転軸４２に対して略平行に形成する
ため、与圧や陰圧に基づく空気の流れは、ロータリバル
ブ駆動用モータ２４の回転軸４２に当たることなく、且
つロータリバルブ１９のケース部４０内を曲がることな
く、略ストレート状の経路をたどることとなる。

【００２１】従って、シャッタ式ロータリバルブ１９に
おける流量抵抗を減少することができると共に、エネル
ギー損失を低減することができるため、流量損失及び圧
力損失が小さく効率の高い脈動流を発生することが可能
となる。また、シャッタ式ロータリバルブ１９は密閉型
であるため、バルブ作動音を低減することができ、この
結果、人口呼吸器の使用時に好適である。また、シャッ
タ式ロータリバルブ１９は簡易構造であるため、製造時
における加工が容易になる。

【００２２】尚、本実施例では、シャッタ式ロータリバ
ルブ１９のシャッタ部４１の穴４３の形状、穴径、配置
箇所を図２に示すものとしたが、これに限定されず、任
意の形状、穴径、配置箇所とすることが可能である。例
えば図３に示す如く、シャッタ部４１の穴形状を、湾曲
した長穴４４とすることも可能であり、予圧ポートＰ１
及び陰圧ポートＰ２と同時に連通しないような形状の穴
であればよい。即ち、シャッタ部４１の穴の形状、穴
径、配置箇所に応じて脈動流を制御することが可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャッタ式ロータリバルブが、ロータリバルブ駆動用モ
ータの回転軸が挿通されたケース部と、該ケース部の一
方の端部で且つ回転軸の取付箇所両側に併設されブロア
側に接続される与圧ポート及び陰圧ポートと、該ケース
部の他方の端部に配設され与圧ポートまたは陰圧ポート
との間で回転軸に沿った流路を形成し呼吸系路側に接続
される出口ポートと、該ケース部の一方の端部の内側で
且つ与圧ポート及び陰圧ポートに対向配置され回転軸を
介して回転自在とされたシャッタ部とを具備してなり、
シャッタ部には、該シャッタ部が所定位置まで回転した
際に、与圧ポート及び出口ポート間の流路を連通状態と
し陰圧ポート及び出口ポート間の流路を遮断状態とする
一方、該シャッタ部が所定位置から所定角度回転した際
に、陰圧ポート及び出口ポート間の流路を連通状態とし
与圧ポート及び出口ポート間の流路を遮断状態とする穴
を形成した構成であるため、下記各項の効果を奏するこ
とができる。 ロータリバルブの流路を従来のように曲げることなく
モータ回転軸と略平行状態に形成できるため、与圧及び
陰圧に基づく空気の流れが回転軸に当たる現象を防止す
ることができる。従って、ロータリバルブにおける流量
抵抗やエネルギー損失を低減することが可能となり、流
量損失及び圧力損失が小さく効率の高い脈動流を発生す
ることができる。 ロータリバルブは密閉型であるため、バルブ作動音を
低減することが可能となり、人口呼吸器の使用時に好適
となる。 ロータリバルブは簡易構造であるため、製造時におけ
る加工が容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシャッタ式ロータリバルブの
断面図である。

【図２】本実施例のシャッタ部の平面図である。

【図３】本実施例の変形例によるシャッタ部の平面図で
ある。

【図４】本実施例及び従来例を比較した場合における圧
力及び流量波形図である。

【図５】本実施例のシャッタ式ロータリバルブを備えた
人口呼吸器の全体系統図である。

【図６】従来例のロータリバルブの斜視図である。

【符号の説明】 １９ シャッタ式ロータリバルブ ２４ ロータリバルブ駆動用モータ ４０ ケース部 ４１ シャッタ部 ４２ 回転軸 ４３ 穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力発生源としてのブロアと呼吸系路と
   の間に接続されるシャッタ式ロータリバルブによって該
   呼吸系路をブロア吐出口とブロア吸込口とに対して交互
   に連通させることにより、該呼吸系路に高周波の呼吸振
   動を与える人口呼吸器における呼吸振動発生装置であっ
   て、 前記シャッタ式ロータリバルブが、 ロータリバルブ駆動用モータの回転軸が挿通されたケー
   ス部と、該ケース部の一方の端部で且つ前記回転軸の取
   付箇所両側に併設され前記ブロア側に接続される与圧ポ
   ート及び陰圧ポートと、該ケース部の他方の端部に配設
   され前記与圧ポートまたは陰圧ポートとの間で前記回転
   軸に沿った流路を形成し前記呼吸系路側に接続される出
   口ポートと、該ケース部の一方の端部の内側で且つ前記
   与圧ポート及び陰圧ポートに対向配置され前記回転軸を
   介して回転自在とされたシャッタ部とを具備してなり、 前記シャッタ部には、 該シャッタ部が所定位置まで回転した際に、前記与圧ポ
   ート及び出口ポート間の流路を連通状態とし前記陰圧ポ
   ート及び出口ポート間の流路を遮断状態とする一方、該
   シャッタ部が前記所定位置から所定角度回転した際に、
   前記陰圧ポート及び出口ポート間の流路を連通状態とし
   前記与圧ポート及び出口ポート間の流路を遮断状態とす
   る穴を形成してなる、ことを特徴とする人口呼吸器にお
   ける呼吸振動発生装置。