JPH07299111A - 呼吸制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検者の胸部又は腹部などを撮影する際、撮
影する瞬間に被検者に強制的に数秒間呼吸を停止させ、
或いは長期間に亘り安定的に動作可能な人工呼吸器とし
ても使用することができる呼吸制御装置を提供するこ
と。 【構成】 被検者の少なくとも胸部を覆う気密性のスー
ツ１１の適所にエアホース接続部１２を少なくとも１つ
設け、このスーツ１１を被検者に着せた時、正圧供給装
置１７によりエアホース接続部１２に連結されたエアホ
ース１３を介してスーツ１１の２層構造空間部１１ａ内
に加圧空気を導入して正圧化し、その際正圧の設定や持
続時間を正圧制御装置１９により制御し、被検者の撮影
時に被検者に着用させたスーツ１１内を正圧にして被検
者の呼吸を一時的に強制停止させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は呼吸制御装置に関し、更
に詳細には被検者の呼吸を一時的に強制停止させたり、
或いは被検者に対して人工呼吸制御を行う装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、呼吸器疾患の診断にはＣＴやＭＲ
Ｉ撮影の有用性が確立されている。このようなＣＴやＭ
ＲＩ撮影に際しては明瞭な画像を得るためにＸ線照射の
瞬間に被検者の自発的呼吸停止が不可欠であり、その呼
吸停止の時間は約２秒から１０秒間前後が要求されてい
る。従来、このような呼吸停止は、被検者自身に自らの
力で行わせていた。

【０００３】他方、近年、このような呼吸器疾患、特に
慢性呼吸不全症例の患者が増加する傾向にあり、このよ
うな患者に対しては体外型人工呼吸器装置の長期間の使
用が必要となることがある。このような患者に対して長
期間に亘り安定的に動作する人工呼吸器は従来存在して
いなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被検者に対するＣＴ或
いはＭＲＩ撮影で、とりわけ胸部については心、肺、脳
に重篤な疾患を有する被検者の場合、その障害のため、
自発的呼吸停止が困難であり、そのためしばしば映像が
不鮮明となったりして撮影のやり直し等の必要がでた
り、時には撮影自体が不可能となるなどの問題があっ
た。

【０００５】そのため、ＣＴ或いはＭＲＩ撮影などで被
検者による自発的呼吸停止が困難な場合に強制的に被検
者の呼吸を数秒間停止させる装置の開発が望まれてい
た。そして、そのような装置が例えば慢性呼吸不全症例
の患者に対する人工呼吸器としても利用することができ
れば一層好ましいと考えられていた。

【０００６】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、被検者の胸部又は腹部な
どを撮影する際、撮影する瞬間に被検者に強制的に数秒
間呼吸を停止させ、或いは長期間に亘り安定的に動作可
能な人工呼吸器としても使用することができる呼吸制御
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は呼吸制御装置で
あり、前述の技術的課題を解決するため以下のような構
成とされている。

【０００８】＜第１の発明＞本発明に係る呼吸制御装置
は、被検者の少なくとも胸部を覆う気密性のスーツ１１
と、このスーツ１１内に加圧空気を導入して正圧化する
正圧供給装置１７と、前記正圧供給装置１７により前記
スーツ１１内を加圧化する際その正圧の設定や持続時間
を制御する正圧制御装置１９とから構成され、前記被検
者の撮影時に前記被検者に着用させた前記スーツ１１内
を正圧にして前記被検者の呼吸を一時的に強制停止させ
ることを特徴とする。以下、各構成要件について個別に
説明する。

【０００９】（スーツ）被検者の呼吸を強制的且つ一時
的に停止させる最も主たる手段がこのスーツ１１であ
る。このスーツ１１は非通気性の素材から形成され、被
検者の胸部から腹部にかけて着用できるようなものが好
ましい。このスーツ１１の素材については、例えばポリ
塩化ビニール等のようなものが考えられる。このスーツ
１１は２層構造に形成され、その２層構造空間部１１ａ
に加圧空気を導入し、正圧にして使用する。

【００１０】（正圧供給装置）正圧供給装置１７は、ス
ーツ１１に接続されたエアホース１３を介してスーツ１
１の２層構造空間部１１ａに加圧空気を導入して正圧に
するもので、所謂コンプレッサ１７ｃ又は加圧空気貯留
器１７ａと称する装置がこれに該当する。実際的には加
圧空気貯留器１７ａが好ましく、この加圧空気貯留器１
７ａはコンプレッサ１７ｃによって内部に所定圧力の空
気が貯留されているものである。エアホース１３の他端
はこの正圧供給装置１７に、例えば電子真空レギュレー
タ１７ｂのような圧力調整装置を介して接続され、スー
ツ１１の２層構造空間部１１ａに加圧空気を導入して所
定の正圧を形成する。

【００１１】（正圧制御装置）この正圧制御装置１９
は、正圧供給装置１７により前記スーツ１１内に加圧空
気を導入して正圧化する際その正圧の設定や持続時間を
制御するもので、基本的には電子部品で構成される電子
制御装置である。被検者に対する呼吸停止持続時間はタ
イマー２７による自動制御としてもよく、或いは設定手
動により調整できるようにしておくことも好ましい。

【００１２】＜第２の発明＞更に、本発明の呼吸制御装
置は、被検者の少なくとも胸部を覆う気密性のスーツ１
１と、このスーツ１１内に加圧空気を導入して正圧化す
る正圧供給装置１７と、前記被検者の呼吸器系に設置さ
れて前記被検者の呼吸状態を監視する呼吸識別センサー
１８と、前記正圧供給装置１７により前記スーツ１１内
を正圧化する際その正圧の設定や持続時間を制御し、及
び前記呼吸識別センサー１８からの信号を受けて前記被
検者の呼吸状態に適正に対応した圧力状態に制御する負
圧制御装置１９とから構成され、前記被検者に対して人
工呼吸制御を行うことを特徴とする。

【００１３】この第２の発明において、前述の第１の発
明に新たに加えられた構成要件について個別に以下説明
する。

【００１４】（呼吸識別センサー）呼吸識別センサー１
８は、スーツ着用者である患者の口部又は鼻孔に設置し
て患者の呼吸状態を監視するもので、この呼吸識別セン
サー１８は後述する正圧制御装置１９と協働して前述の
正圧供給装置１９及びレギュレータ１７ｂを制御してス
ーツ１１の２層構造空間部１１ａ内の正圧状態を患者に
とって常に最適な状態にする。

【００１５】（正圧制御装置）前述の第１の発明におけ
る正圧制御装置に加えて、呼吸識別センサー１８と協働
して正圧供給装置１７を制御するように構成されてい
る。すなわち、この正圧制御装置１９は、呼吸識別セン
サー１８から供給された電気信号によって呼気及び吸気
の呼吸パターンを識別し、特に吸気に対して自動的に正
圧の供給を同調させる。従って、この正圧制御装置１９
も電子制御装置である。

【００１６】その構造の概要は、複数の呼吸識別センサ
ー１８からの電気信号をそれぞれ変換する複数の信号変
換器２０、これら各信号変換器に電気的に接続された集
中制御部２１、及びこの集中制御部２１から呼気と吸気
のタイミング信号が供給される電磁弁駆動回路２２から
構成されている。そして、この集中制御部２１から呼気
と吸気のタイミング信号が供給された電磁弁駆動回路２
２は正圧供給装置１７に設けられた各種バルブ１７ｆ、
２５をそのタイミングで開閉制御する。

【００１７】

【作用】本発明の呼吸制御装置によると、例えばＣＴ又
はＭＲＩ撮影を行う場合、被検者である患者にこのスー
ツ１１を着せて寝台に寝かせる。次いで、エアホース一
端の装着金具１３ａをスーツ１１に設けられている接続
部１２に連結し、その他端は正圧供給装置１７へ接続さ
れる（この場合、例えばレギュレータ１７ｂのような圧
力調整装置を介在させることが好ましい）。これによ
り、このスーツ１１の作動準備が整い、全ての機器に電
源が入れられ動作開始の待機状態とされる。

【００１８】次に、撮影準備が整った時、正圧が前記正
圧供給装置１７から前記スーツ１１内へ導入される。そ
の際におけるスーツ１１内の正圧の設定はや持続時間は
前記正圧制御装置により制御される。このようにしてス
ーツ１１が瞬間的に正圧にされると、被検者の胸部が締
め付けられる。すると、この締付け力に反発しようとす
る被検者の筋力の働きにより被検者自身が一時的に呼吸
を停止することなる。

【００１９】この呼吸停止の時間は、本装置を使用する
と約２．７秒〜５秒であると言う結果が得られている。
このような被検者の呼吸停止に伴って撮影機が作動さ
れ、被検者の胸部など必要箇所が撮影される。被検者が
呼吸を停止している間に撮影された写真は被写体の微動
がないため、非常に鮮明となり、そのため写真からの医
学的判断の的確性を期待することができる。

【００２０】また、本発明の呼吸制御装置は人工呼吸器
として使用することができる。その場合には、先ほどと
同様に患者にこのスーツ１１を着用させて寝台に寝か
せ、そして患者の鼻孔及び口部に呼吸識別センサー１８
が取り付けられ正圧制御装置１９に電気的に接続され
る。

【００２１】次いで、この呼吸制御装置１９の始動スイ
ッチが入れられると、患者の呼吸状態を監視すべく鼻孔
及び口部に設置された呼吸識別センサー１８からの信号
に基づいてその呼気及び吸気のタイミングを正圧制御装
置１９が検知し、そのタイミングに合わせて正圧供給装
置１７からスーツ１１へ正圧を供給する回路のバルブが
開閉制御される。これによりスーツ内に正圧が患者の呼
吸タイミングに併せて反復供給される。

【００２２】この時のスーツ１１内への正圧をレギュレ
ータ１７ｂを介して供給するようにすれば、スーツ１１
内の正圧が設定値以上となることはなく、患者へ必要以
上の負荷を掛けるのを防止することができる。このよう
にして、患者の呼気吸気のタイミングに整合してスーツ
内に反復して及ぼされる正圧は、これを着用している患
者の胸部を一定間隔で圧迫し、人工呼吸動作を行うこと
になる。

【００２３】なお、この人工呼吸器が動作している間
中、患者の呼吸状態は、呼吸識別センサー１８により継
続的に監視され、万が一にも患者の状態に異変が生じた
時には正圧制御装置１９が正圧供給装置１７からの正圧
の供給を緊急停止すると共にスーツ１１に設けられた緊
急負圧解除バルブ１６等を作動させ、元の状態即ち大気
圧に瞬時に復帰させる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の呼吸制御装置を図に示される
実施例について更に詳細に説明する。図１及び図２には
本発明の一実施例に係る呼吸制御装置１０が示されてい
る。この呼吸停止制御装置１０は、基本的に、患者の少
なくとも胸部を覆う気密性のスーツ１１を含む。

【００２５】スーツ１１は、図１から明らかなように非
通気性の素材から形成され、患者の胸部から腹部にかけ
て着用するものである。このスーツ１１の素材について
は、例えばポリ塩化ビニール等のようなものが考えられ
るが、普通の布に樹脂コーティングを施して非通気性と
した素材で形成したものも好ましい。このスーツ１１は
図２に示されるように２層構造に形成され、その層間に
は空間部１１ａが形成されており、この空間部１１ａ内
に加圧空気を導入して使用する。

【００２６】スーツ１１の裾回り及び肩部の２箇所には
エアホース接続部１２が設けられている。このエアホー
ス接続部１２は、エアホース１３の一端に取り付けられ
た装着金具即ちジョイント部１３ａを簡単に着脱できる
ような口金で構成され、この接続部１２である口金に差
し込まれたエアホース１３の一端ジョイント部１３ａを
気密的に連結すると共にエアホース１３の端部開口をス
ーツ１１の２層構造空間部１１ａ内に連通させる。この
エアホース１３は、その内部に加圧空気を通すため硬質
の素材から形成されている。

【００２７】また、このスーツ１１にはその裾回り及び
肩部の２箇所に前述のエアホース接続部１２と同一の接
続用口金１４が取り付けられている。この接続用口金１
４にはエアホース１３の場合と同様なジョイント部１５
ａが取り付けられた計測用エアホース１５が接続され、
その他端には正圧計測用ゲージ１５ｂが取り付けられて
いる。

【００２８】更に、スーツ１１には胸の付近に２つの緊
急開放バルブ１６が取り付けられている。この緊急開放
バルブ１６は、スーツ１１の空間部１１ａ内に後述する
方法で加圧空気を導入し、正圧にしている時、着用者で
ある患者の呼吸等容体に異常が生じた場合に緊急にスー
ツ１１の内部を大気圧に戻すためのものである。

【００２９】図１に示されるこの緊急開放バルブ１６は
手動操作タイプのものであるが、これを自動開放のもの
とすることができ、その場合後述する正圧制御装置によ
り自動的に開放動作できるようにしておくこともでき
る。しかし、この緊急開放バルブ１６は、本装置１０に
予測しない問題（例えば、誤動作等）が発生した場合に
も機能し得るようにしておくことが望ましく、そのため
には手動操作タイプのものが好ましい。

【００３０】ところで、スーツ１１の２層構造空間部１
１ａにエアホース１３を介して正圧を供給する正圧供給
装置１７は、加圧空気貯留器１７ａ、これに取り付けら
れたレギュレータ１７ｂ、及びコンプレッサ即ち加圧ポ
ンプ１７ｃから主に構成され、エアホース１３の他端は
この正圧供給装置１７のレギュレータ１７ｂを介して加
圧空気貯留器１７ａに接続されている。更に、この加圧
空気貯留器１７ａは加圧ポンプ１７ｃにホース１７ｄで
接続され、加圧空気貯留器１７ａ内に常時所定加圧空気
を供給する。なお、加圧空気貯留器１７ａには図１に示
されるように内部の圧力を表示する圧力ケージ１７ｅ及
び開閉バルブ１７ｆ等が取り付けられている。

【００３１】そこで、本発明の呼吸制御装置１０を人工
呼吸器として使用する場合には前述したスーツ１１並び
にこれに正圧を供給する装置１７等は図３に示される呼
吸識別センサー１８や正圧制御装置１９と協働して使用
される。呼吸識別センサー１８は熱電素子で構成されて
おり、患者の鼻孔及び口に配置されて患者の呼吸を高速
応答サーミスタで電流変化として検出する。各呼吸識別
センサー１８で検出された電流変化は、正圧制御装置１
９の信号変換器２０に入力されてパルス信号のような電
気信号に変換される。

【００３２】各信号変換器２０からの信号は集中制御部
２１に入力され、ここで種々の演算がなされて患者の呼
気及び吸気のタイミングパターンが形成される。そし
て、この呼気吸気のタイミングパターンに基づいた動作
制御信号が出力され、この動作制御信号によって電磁弁
駆動回路２２に入力される。

【００３３】電磁弁駆動回路２２は、この呼気吸気タイ
ミングパターンに基づく動作制御信号によってレギュレ
ータ１７ｂからスーツ１１に至る配管系２３並びにこの
配管系から分岐し大気に開放した分岐管２４にそれぞれ
設けられた開閉バルブ１７ｆ（これは図１に示されるよ
うに加圧空気貯留器１７ａ上端に設けられた前述の開閉
バルブがこれに該当する）及び開閉バルブ２５の開閉動
作を制御する。

【００３４】すなわち、患者の呼気及び吸気のタイミン
グパターンにおいて、吸気の時に開閉バルブ１７ｆを閉
鎖して正圧供給装置１７からの正圧の供給を停止し、他
方開閉バルブ２５を開いてスーツ１１内を大気に連通さ
せる。これにより、患者が吸気している時はスーツ１１
による胸部への圧迫は解除される。

【００３５】そして、逆に、患者が呼気の状態にある
時、先程とは逆に開閉バルブ２５を閉鎖してスーツ１１
内と大気との連通を遮断すると同時に開閉バルブ１７ｆ
を開いて正圧供給装置１７からスーツ１１内へ正圧を供
給する。その結果、患者の胸部が圧迫され、患者の呼気
動作を補助するか或いは強制的呼気作用を与えるもので
ある。

【００３６】なお、正圧制御装置１９には加圧力設定回
路２６及び集中制御部２１の作動時間を制御する時間設
定回路即ちタイマー２７も設けられている。加圧力設定
回路２６はレギュレータ１７ｂに電気的に接続されてお
り、これによりレギュレータ１７ｂは加圧力設定回路２
６により所定の圧力に設定維持され、スーツ１１内の圧
力を制御することができる。また、時間設定回路２７は
文字通り集中制御部２１の動作時間を制御するものであ
る。

【００３７】ところで、患者がこのスーツ１１を脱ぐ時
には内部を大気圧にすると短時間に且つ容易に脱ぐこと
ができる。そのため、図１には示されてはいないが、ス
ーツ１１は図３に示されるようにこれに取り付けられた
バルブ２８を介して大気に開放するようにされている。

【００３８】そして、このバルブ２８は前述した集中制
御部２１からの信号を受けて開閉動作できるようされて
いる。バルブ２８の開放は、正圧制御装置１９に設けら
れた解除供給スイッチ（図示せず）を手動的に操作して
電磁弁駆動回路２２に制御信号を送ることで動作させる
ことができる。この場合、このバルブ２８を前述した緊
急開放バルブ１６で代用することもできる。

【００３９】このように、患者に着用させたスーツ１１
に加圧空気の導入とその解除を患者の呼気と吸気のタイ
ミングパターンに一致させて制御することにより、長時
間に亘って患者に対し極めて効果的で且つ安全な人工呼
吸を行うことができる。

【００４０】また、本発明の呼吸制御装置１０を一時的
呼吸停止装置として使用する場合には、正圧制御装置１
９が呼吸識別センサー１８を接続することなく使用され
るだけである。すなわち、正圧制御装置１９には一時的
呼吸停止スイッチ（図示せず）が設けられており、これ
を押すことにより集中制御部２１が前述した呼気吸気の
タイミングパターンにかかわりなく電磁弁駆動回路２２
に動作信号を供給する。

【００４１】電磁弁駆動回路２２はこの制御信号を受け
て開閉バルブ２５を閉鎖して大気との連通を遮断すると
共に開閉バルブ１７ｆを開放して加圧空気貯留器１７ａ
の正圧をレギュレータ１７ｂを介してスーツ１１内に供
給する。その際における集中制御部２１から電磁弁駆動
回路２２への制御信号の供給は、本正圧制御装置１９の
構成要素でもある時間設定回路即ちタイマー２７によっ
て一定時間（撮影に必要な最小限の呼吸停止時間）に制
御され、この時間経過後は開閉バルブ１７ｆ、２５を安
全側、換言すれば開閉バルブ１７ｆを閉鎖し、開閉バル
ブ２５を開放する状態に電磁弁駆動回路２２を制御して
全ての動作を終了するようにされている。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の呼吸制御
装置によれば、この装置を一時的呼吸停止装置として利
用すれば被検者の胸部又は腹部などを撮影する際、撮影
する瞬間に被検者に強制的に数秒間呼吸を停止させるこ
とができ、その結果心、肺、脳に重篤な疾患を有し、そ
の障害のために自発的呼吸停止が困難である被検者の場
合でもＣＴ或いはＭＲＩ撮影に際して鮮明な画像を得る
ことができ、医学的判断の正確さを得ることができるな
ど多大の効果を奏する。

【００４３】更に、本発明の呼吸制御装置を体外型人工
呼吸器として利用すれば、呼吸器疾患、特に慢性呼吸不
全症例の患者に対して長期間に亘り効果的で且つ安全に
動作可能な信頼性の高い人工呼吸装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る呼吸制御装置を概略的
に示す構成説明図である。

【図２】図１に示される実施例の呼吸制御装置における
スーツの一部を部分的に破断して示す断面図である。

【図３】図１に示される実施例の呼吸制御装置を体外型
人工呼吸器として利用する場合の負圧制御装置及び負圧
供給装置を概略的に示す構成説明図である。

【符号の説明】

１０ 呼吸制御装置 １１ スーツ １１ａ ２層構造空間部 １２ エアホース接続部 １３ エアホース １３ａ ジョイント部 １４ 接続用口金 １５ 計測用エアホース １５ａ ジョイント部 １５ｂ 正圧計測用ゲージ １６ 緊急開放バルブ １７ 正圧供給装置 １７ａ 加圧空気貯留器 １７ｂ レギュレータ １７ｃ 加圧ポンプ １７ｄ ホース １７ｅ 圧力ゲージ １７ｆ 開閉バルブ １７ｇ タイマー １８ 呼吸識別センサー １９ 正圧制御装置 ２０ 信号変換器 ２１ 集中制御部 ２２ 電磁弁駆動回路 ２３ 配管系 ２４ 分岐管 ２５ 開閉バルブ ２６ 加圧力設定回路 ２７ タイマー ２８ バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検者の少なくとも胸部を覆う気密性の
   スーツと、このスーツ内に加圧空気を導入して正圧化す
   る正圧供給装置と、前記正圧供給装置により前記スーツ
   内を加圧化する際その正圧の設定や持続時間を制御する
   正圧制御装置とから構成され、前記被検者の撮影時に前
   記被検者に着用させた前記スーツ内を正圧にして前記被
   検者の呼吸を一時的に強制停止させることを特徴とする
   呼吸制御装置。
2. 【請求項２】 被検者の少なくとも胸部を覆う気密性の
   スーツと、このスーツ内に加圧空気を導入して正圧化す
   る正圧供給装置と、前記被検者の呼吸器系に設置されて
   前記被検者の呼吸状態を監視する呼吸識別センサーと、
   前記正圧供給装置により前記スーツ内を加圧化する際そ
   の正圧の設定や持続時間を制御し、及び前記呼吸識別セ
   ンサーからの信号を受けて前記被検者の呼吸状態に適正
   に対応した圧力状態に制御する正圧制御装置とから構成
   され、前記被検者に対して人工呼吸制御を行うことを特
   徴とする呼吸制御装置。
3. 【請求項３】 前記スーツに少なくとも１つのスーツ内
   加圧空気緊急逃がしバルブを設けたことを特徴とする請
   求項１又は２に記載の呼吸制御装置。
4. 【請求項４】 前記スーツが布に樹脂をコーティングし
   てなる素材から形成されていることを特徴とする請求項
   １、２又は３に記載の呼吸制御装置。