JPH065645U - 人工呼吸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人工呼吸による呼吸量の測定精度を高めると
ともに、人工呼吸中の自発呼吸の発生を確実に検出す
る。 【構成】 ピストン式ポンプ１の周期的な吐出，吸入に
よって人工呼吸が行われる。患者７の口元近傍に熱線式
流量計１０が介装されている。熱線式流量計１０の出力
特性は低流量域で感度が高い非線形であるので、そのリ
ニアライズされていない出力信号を所定のスライスレベ
ルと比較し、呼吸に応じたパルス信号を生成する。人工
呼吸ではパルスが規則正しく生じるが、自発呼吸がある
と不規則パルスが発生する。また流量に比例するように
リニアライズした出力信号を積算し、呼吸量を求める。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、加圧空気の周期的な供給により自発呼吸不能な患者に強制的な呼 吸を行わせる人工呼吸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図８は従来の人工呼吸装置の構成を示すもので、ポンプ２１は交互に吸入と吐 出とを繰り返すピストン式ポンプからなり、該ポンプ２１とロータリバルブ２２ とを接続した空気通路２３に、手動式の空気流量調整バルブ２４が介装されてい る。ロータリバルブ２２は、上記空気通路２３を吸気用通路２５あるいは呼気用 通路２６に選択的に連通させるようになっており、その開閉タイミングは上記ポ ンプ２１の吸入，吐出と同期している。また、吸気用通路２５と呼気用通路２６ とは、患者２７の口元に当てられるマウス部２８において互いに合流している。 そして、吸気用通路２５には、通過した空気流量を計測するためにロタメータ２ ９が介装されている。

【０００３】 すなわち、ポンプ２１の吐出行程では、ロータリバルブ２２によってポンプ２ １が吸気用通路２５側に連通し、患者２７の肺３０内に強制的に空気が送り込ま れる。またポンプ２１の吸入行程では、ロータリバルブ２２によってポンプ２１ が呼気用通路２６側に連通し、肺３０から強制的に呼気が吸い出される。そして 、患者２７の肺３０に送り込まれる空気量つまり呼吸量は、吸気用通路２５途中 のロタメータ２９において計測される。尚、このロタメータ２９は実際にはポン プ２１やロータリバルブ２２等を含む本体部側にあり、ここから吸気用通路２５ が、患者２７まで長く延びた形となっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような人工呼吸装置においては、人工呼吸の途中で患者２７が蘇生し、 自発呼吸が再開された場合に、直ちに人工呼吸を停止し、患者２７の呼吸系統を 大気に開放してやらなければならない。しかし、上記従来の人工呼吸装置では、 自発呼吸しているか否かを自動的に検出する手段がなく、医師等が常時付き添っ て監視していなければならないという問題がある。

【０００５】 また上記のような人工呼吸装置においては、吸気用通路２５等が変形可能なビ ニールチューブ等にて構成されているので、周期的な呼吸に伴ってこれらのビニ ールチューブ等の軟質配管が一種のアキュムレータとして作用する。そのため、 上記従来のように吸気用通路２５の上流側で空気量を測定したのでは、非常に誤 差が大きい。しかも、ロタメータ２９を用いた構成では、その読み取りの際の誤 差も大きく、信頼性が低い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る人工呼吸装置は、空気を周期的に加圧供給し、患者に強制的に 呼吸を行わせるポンプ機構と、空気通路の患者の口元近傍に設けられた熱線式流 量計と、この熱線式流量計の出力信号をリニアライズするリニアライズ手段と、 このリニアライズされた流量信号を用いて呼吸量を求める呼吸量計測手段と、リ ニアライズされていない熱線式流量計の出力信号を所定のスライスレベルと比較 し、呼吸を示すパルス信号を得る比較手段と、このパルス信号において自発呼吸 に相当する不規則パルスを検出する自発呼吸判定手段とを備えたことを特徴とし ている。

【０００７】

【作用】

ポンプ機構によって患者の肺に周期的に空気が送り込まれ、かつ呼気が取り出 される。この人工呼吸による空気の流れは、患者の口元近傍に位置する熱線式流 量計によって高精度に検出される。ここで熱線式流量計の出力は、流量の小さな 領域で急激に変化し、かつ大流量側では緩慢な変化となる非線形の特性（図３参 照）を有しているので、リニアライズ手段によって一旦リニアライズし（図４参 照）、このリニアライズされた流量信号の積算などによって呼吸量が求められる 。

【０００８】 一方、人工呼吸は規則正しく行われるので、リニアライズされていない熱線式 流量計の出力信号を所定のスライスレベルと比較して得たパルス信号は規則的な ものとなる。しかし、人工呼吸中に僅かでも自発呼吸が行われると、これに対応 する不規則なパルスが現れる。これは、特に、熱線式流量計の出力特性として流 量の小さな領域で感度が高いため、弱い自発呼吸でも明確に把握できる。

【０００９】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１０】 図１は、この考案に係る人工呼吸装置の一実施例を示す構成説明図であって、 ポンプ機構としてピストン式ポンプ１を有し、該ポンプ１とロータリバルブ２の 入口ポートとを接続した空気通路３に、手動式の空気流量調整バルブ４が介装さ れている。ロータリバルブ２は、交互に開閉される一対の出口ポートを有し、そ の一方に吸気用通路５が、他方に呼気用通路６がそれぞれ接続されている。すな わち、上記ロータリバルブ２は、上記ポンプ１を吸気用通路５あるいは呼気用通 路６に選択的に連通させるようになっており、その開閉タイミングが上記ポンプ １の吸入，吐出と同期している。

【００１１】 また上記吸気用通路５と呼気用通路６とは、患者７の口元に当てられるマウス 部８近傍において互いに合流しており、かつこの合流点より患者７側となる空気 通路９に熱線式流量計１０が介装され、肺１１に出入りする呼吸量を測定してい る。

【００１２】 上記熱線式流量計１０は、図２に示すように、円筒状をなすケース１２内に、 白金等の金属ワイヤあるいは薄い金属箔からなるセンサ素子１３が気体の通過に より冷却作用を受けるように配設されており、図示せぬブリッジ回路と組み合わ されて吸気もしくは呼気の質量流量に応じた出力電圧を発するようになっている 。そして、この出力は増幅器１４を介して取り出される。ここで、単に増幅され た出力信号Ｖｓは、図３に示すように、流量Ｑに対し非線形の特性を有し、流量 Ｑの小さな領域で急激に立ち上がるとともに、流量Ｑの大きな領域では緩慢に変 化する。そのため、リニアライズ回路１５が設けられており、流量Ｑに比例した 図４のような特性の出力信号Ｖｓ´を得るようにしている。このリニアライズさ れた出力信号Ｖｓ´は積分回路１６に入力され、ここで積分されることによって 出入りした空気量つまり呼吸量が求められる。

【００１３】 またリニアライズされていない出力信号Ｖｓが比較回路１７に入力され、ここ で所定のスライスレベルと比較される。この比較回路１７からは、上記出力信号 Ｖｓがスライスレベル以上のときにＨｉｇｈとなるパルス信号が出力される。そ して、このパルス信号は、そのパルス幅が規則的なものであるか否かを判定する 判定回路１８に入力される。

【００１４】 次に上記実施例における作用について説明する。ポンプ１およびロータリバル ブ２の作用による人工呼吸は、吸気と呼気とが交互となるように一定周期で規則 正しく行われる。そのため、リニアライズ回路１５でリニアライズされた出力信 号Ｖｓ´は、図６に示すように正弦波形に近い規則的なものとなる。この出力信 号Ｖｓ´は、単位時間当たりの流量を示すので、これを積分することによって呼 吸量が求められる。ここで、人工呼吸中に患者７の自発呼吸がなされると、空気 の流れが乱れ、図６にイとして示すような徴候が見られるが、このリニアライズ された波形においては、この徴候が非常に小さなものとなってしまうので、その 検出は困難である。

【００１５】 一方、リニアライズされていない出力信号Ｖｓは、吸気および呼気の流れによ り図５に示すような波形を示す。この波形においては、患者７の自発呼吸がイと して示すように非常に大きな変化となって現れる。つまり、熱線式流量計１０の 特性として流量の小さな領域で感度が高いことから、弱い自発呼吸であっても大 きな出力変化が見られる。これに伴い、比較回路１７から出力されるパルス信号 には、図７に示すように、人工呼吸による吸気および呼気の規則的なパルスのほ かに、自発呼吸を示す不規則パルスＰ１が現れる。判定回路１８では、このパル ス信号のパルス幅あるいはデューティ比の変化から上記不規則パルスＰ１の発生 を検出する。

【００１６】 尚、上記の不規則パルスＰ１によって自発呼吸の開始を検出した場合には、適 宜な警報手段を作動させたり、あるいは図示せぬリリーフ弁を開放して患者７の 気管を大気開放するようにすれば良い。

【００１７】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、この考案に係る人工呼吸装置によれば、人工呼 吸中の自発呼吸の開始を確実に検出できる。特に、自発呼吸が比較的弱いもので あっても、吸気，呼気の流れの乱れから確実に検出できる。また、熱線式流量計 を用いて口元近傍で計測を行うことにより呼吸量の計測を高精度に行うことがで き、患者に常に適切な人工呼吸を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る人工呼吸装置の一実施例を示す
構成説明図。

【図２】その検出回路の構成を示すブロック図。

【図３】熱線式流量計の出力信号Ｖｓの特性を示す特性
図。

【図４】リニアライズされた出力信号Ｖｓ´の特性を示
す特性図。。

【図５】人工呼吸に伴う出力信号Ｖｓの変化を示す波形
図。

【図６】人工呼吸に伴う出力信号Ｖｓ´の変化を示す波
形図。

【図７】比較回路から出力されるパルス信号の波形図。

【図８】従来の人工呼吸装置の一例を示す構成説明図。

【符号の説明】

１…ポンプ ２…ロータリバルブ １０…熱線式流量計 １５…リニアライズ回路 １６…積分回路 １７…比較回路 １８…判定回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気を周期的に加圧供給し、患者に強制
   的に呼吸を行わせるポンプ機構と、空気通路の患者の口
   元近傍に設けられた熱線式流量計と、この熱線式流量計
   の出力信号をリニアライズするリニアライズ手段と、こ
   のリニアライズされた流量信号を用いて呼吸量を求める
   呼吸量計測手段と、リニアライズされていない熱線式流
   量計の出力信号を所定のスライスレベルと比較し、呼吸
   を示すパルス信号を得る比較手段と、このパルス信号に
   おいて自発呼吸に相当する不規則パルスを検出する自発
   呼吸判定手段とを備えたことを特徴とする人工呼吸装
   置。