JPH0727941Y2 - 高頻度人工呼吸器用流量センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、高頻度人工呼吸器に用いられる流量センサに
関するもので、特に、オリフィスの前後の差圧によって
ガスの流量を測定するようにした、高頻度人工呼吸器用
流量センサに関するものである。

（従来の技術） 高頻度人工呼吸器は、ガス源からの呼吸用ガスを患者の
気道内に送り込む患者回路から、振動発生装置に通じる
側路と、患者の呼気及び気道内に供給されなかった呼吸
用ガスを外部に排出するための排気路とを分岐させた構
造を有している。この人工呼吸器によれば、ガス源から
患者の気道内に送られる呼吸用ガスに振動発生装置によ
って高頻度振動を与えることにより、気道内でのガスの
拡散を促進して、気道内圧の上昇を招くことなく人工的
に呼吸を行わせることができる。

ところで、このような人工呼吸器においては、患者の気
道内に送り込まれた呼吸用ガスの量を知ることが必要で
ある。そこで、呼吸用ガスの流路中には、流量センサが
設置されている。

第３〜５図は、従来用いられていた流量センサの例を示
すものである。

第３図に示されているものは、電流を流して発熱させた
白金やタングステン等の金属細線01を流路02中に置き、
流れがこの金属細線01の熱を奪うことによる電気抵抗の
変化から流速を知り、その流速と流路の断面積との積か
ら流量を測定するようにしたものである。

また、第４図に示されているものは、流路02中にオリフ
ィス03を設け、その前後の圧力を細管04,04によりマノ
メータに導いて、その差圧から流量を求めるようにした
ものであり、圧力損失は大きいが構造が極めて簡単であ
るという特徴を持っている。

第５図に示されているものは、第４図のもののオリフィ
ス03に代えてノズル05を用いるようにしたものであり、
構造は比較的複雑であるが圧力損失が小さいという特徴
を持っている。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上述の金属細線を用いた流量センサで
は、微細な直径を有する金属細線が流れによって破断し
やすいため、耐久性に欠けるという問題がある。

また、上述のオリフィスやノズルを用いたものでは、マ
ノメータへの圧力の引出しのための細管の取り付け加工
を必要とするのみでなく、高周波の圧力変動が生じた場
合、共鳴現象が発生して測定が不可能になるという致命
的な問題がある。そのために、高頻度人工呼吸器用の流
量センサには適していない。

本考案は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、高頻度人工呼吸器における呼吸用ガス
の流量を、確実かつ正確に測定することのできる流量セ
ンサを得ることである。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案では、高頻度人工呼
吸器のガスの流路中に、圧力差を電気信号に変換する感
圧素子を備えた圧力トランスデューサーを突設し、この
圧力トランスデューサーとガス流路の内壁面とによって
オリフィスを形成して、そのオリフィスの前後の差圧か
らガスの流量を測定するようにしている。

（作用） このように構成された高頻度人工呼吸器の流量センサに
おいては、ガスの流れによって圧力トランスデューサー
とガス流路の内壁面との間に形成されたオリフィスの前
後に圧力差が発生し、その圧力差が圧力トランスデュー
サーの感圧素子によって検出されて、電気信号として出
力される。そして、オリフィス前後の圧力差はガスの流
量と一定の関係を有するので、この圧力トランスデュー
サーの出力値からガスの流量を求めることができる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第1,2図は、本考案による高頻度人工呼吸器用流量セン
サの一実施例を示すもので、第１図はその流量センサを
備えた人工呼吸器の全体図であり、第２図はその要部の
拡大図である。

第１図に示されているように、ガス源１から加湿器２を
介して延びる患者回路３の先端は患者の気道４内に連通
しており、この患者回路３の分岐部3aからは側路５と排
気路６とが分岐している。

この側路５の先端には、ピストン７とシリンダ８、及び
このピストン７を駆動するモータ９からなる振動発生装
置10が接続されている。そして、排気路６の先端は呼気
弁11を介して大気に連通している。

前記患者回路３における分岐部3aの上流位置、及び排気
路６の中間には、それぞれ第一流量センサ12及び第二流
量センサ13が装着されている。これらの流量センサ12,1
3は、第２図に示されているように、ガス流路14の一方
の壁面14aから内部に突出する圧力トランスデューサー1
5を有しており、この圧力トランスデューサー15と流路1
4の他方の壁面14aとの間にオリフィス16が形成されるよ
うにすることによって構成されている。

前記圧力トランスデューサー15の内部には、水晶、ロッ
シェル塩、チタン酸バリウム等の圧電素子よりなる感圧
素子17が装着されており、オリフィス16前後の圧力差が
この感圧素子17に作用することによって、２本の端子1
8,19間にこの圧力差に比例した電圧が発生するようにな
っている。

次に、このように構成された高頻度人工呼吸器用流量セ
ンサの作用について説明する。

ガス源１からの呼吸用ガスは加湿器２によって加湿され
て患者回路３に送出され、その呼吸用ガスの一部は患者
の気道４内に供給される。そして、振動発生装置10のモ
ータ９によってシリンダ８内のピストン７を往復駆動す
ることにより、呼吸用ガスに通常4Hz以上の高頻度振動
が与えられる。その振動は側路５及び患者回路３を介し
て気道４内の呼吸用ガスに伝達され、患者に人工的に呼
吸を行わせる。そして、患者の呼気及び気道４内に送り
込まれなかった呼吸用ガスは、患者回路３から排気路６
を通り、呼気弁11から大気に放出される。

上述のような呼吸用ガスの流れの経路において、実際に
患者の気道４内に送り込まれた呼吸用ガスの流量は、第
一流量センサ12によって検出されるガス源１から送出さ
れたガスの流量と、第二流量センサ13によって検出され
る大気に放出されたガスの流量との差によって知ること
ができる。

上記流量センサ12,13の前後にはオリフィス16によって
圧力差が生じており、この圧力差が圧力トランスデュー
サー15に作用するとその端子18,19間に電位差が発生す
る。そして、この電位差は上記圧力差に比例し、更に、
この圧力差の平方根はガスの流量に比例するので、結
局、圧力トランスデューサー15の出力電圧を知れば、実
際に患者の気道４内に送り込まれたガスの流量を知るこ
とができる。実際には、これらの関係を実験によってあ
らかじめ求めておく。

以上、本考案による高頻度人工呼吸器用流量センサの実
施例を詳述したが、本考案は、前記実施例に限定される
ものではなく、実用新案登録請求の範囲に記載された要
旨を逸脱することなく、種々の小設計変更を行うことが
可能である。

例えば、圧力トランスデューサーの感圧素子として電圧
素子を用いる代わりに、作用する圧力によって電気抵抗
値が変化する素子を用いることも可能である。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれば、圧力
を直接電気信号に変換する感圧素子を有する圧力トラン
スデューサーによってガスの流量を検出するようにして
いるので、従来の圧力センサのように圧力取り出しのた
めの細管を設ける必要がなくなるばかりでなく、その細
管内のガスの共鳴現象によって検出が不可能になる恐れ
がない。更に、圧力トランスデューサーは非常に小形で
あるので、その圧力トランスデューサーをガスの流路内
に突出させることによってオリフィスを形成することが
できる。そして、高頻度人工呼吸器の場合には、多少の
圧力損失は問題とならないので、ガス流路内にオリフィ
スを設けても支障は生じない。したがって、構造が極め
て簡単で精度及び耐久性の高い高頻度人工呼吸器用流量
センサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による流量センサを備えた高頻度人工
呼吸器の一例を示す全体図、 第２図は、その流量センサの拡大図、 第３〜５図は、従来の流量センサの例を示す図である。 12,13……流量センサ 14……流路、14a……内壁面 15……圧力トランスデューサー 16……オリフィス、17……感圧素子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス流路内に、両面に加わる圧力の差を電
   気信号に変換する感圧素子を備えた圧力トランスデュー
   サーを突設し、 この圧力トランスデューサーと前記ガス流路の内壁面と
   によってオリフィスが形成されるようにした、 高頻度人工呼吸器用流量センサ。