JPH11276590A - 整流管及び整流管を備えた人工呼吸器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体が通過する整流管に極性を持たせること
を課題とする。 【解決手段】 本体７１と、その内部を貫通して設けら
れた流路７２とを有し、この流路７２の内部壁面に，当
該流路７２に沿った一方向Ａに比べて逆方向Ｂに進行す
る場合の流動抵抗を高くする整流部７３を設け、この整
流部７３の流路７２に沿う断面の形状を、流路７２に沿
って交互に凹部７４と凸部７５とが連続すると共にこれ
ら凸部７５の先端が流路７２に沿った一方向側に傾斜し
た形状とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、整流管に係り、特
に、流動方向を一定方向にのみ円滑とする整流管に関す
る。また、本発明は、人工呼吸器に係り、特に、高頻度
振動換気法を採る人工呼吸器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の整流管を図１２に示す。ここに示
す従来例は、いわゆるローパスフィルタといわれるもの
である。図１２（Ａ）に示すローパスフィルタ２１０
は、細管を螺旋状に形成したものであり、一端部から流
入した流体は、螺旋状に曲げられた管路内を進行するた
め、他端部に到達するまでにかなりの抵抗を受けること
になる。従って、その通過流量が制限される。

【０００３】一方、図１２（Ｂ）に示すローパスフィル
タ２２０は、一定の内径を有する管内に無数の細管が寄
り合わされているものであり、外側の管内に侵入した流
体は、内部の各細管内を進行しなければならず、これに
より抵抗を受けて通過流量の低減を図っていた。

【０００４】そして、患者に供給する酸素に，患者の呼
吸周期よりも高い周期の振動空気圧を付勢して酸素吸入
と呼気排出とを行う高頻度振動換気法を採る従来の人工
呼吸器では、患者からの呼気を排出する排出口に上述の
各ローパスフィルタ２１０，２２０のいずれかを装備し
ていた。そして、これにより、振動空気圧の陰圧時にお
ける排出口からの外気の流入を抑制していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のローパスフィルタ２１０，２２０にあっては、こ
れらローパスフィルタのいずれの端部から流入した場合
でも同程度の抵抗を生じ、同じように通過流量が制限さ
れていた。即ち、これらローパスフィルタ２１０，２２
０には極性がなかった。なお、ここでいう極性とは、往
復方向の流れに対していずれか一方にのみ高い流動抵抗
を生じることをいうものとする。

【０００６】また、いずれのローパスフィルタ２１，２
２０も細管からなるため、異物の侵入による目詰まりを
生じ易かった。

【０００７】かかるローパスフィルタ２１０，２２０を
人工呼吸器の排出口に装備した場合、外気の流入を抑制
する効果は得られるが、その一方で、呼気の排出も抑制
されてていた。このため、外気の流入防止効果を高める
ためにローパスフィルタ２１０，２２０の細管部分の長
さを長く設定すると、人工呼吸器の平均気道内圧が上昇
してしまうという不都合があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、極性を有する整流管の提供と、排気端からの
呼気の排出を損なうことなく外気の流入を防止し得る人
工呼吸器の提供を、その目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、本体と、その内部を貫通して設けられた流路とを有
し、この流路の内部壁面に，当該流路に沿った一方向に
比べて逆方向に進行する場合の流動抵抗を高くする整流
部を設け、この整流部の流路に沿う断面の形状を、流路
に沿って交互に凹部と凸部とが連続すると共にこれら凸
部の先端が流路に沿った一方向側に傾斜した形状とする
という構成を採っている。

【００１０】かかる構成によれば、流路内を一方向に向
かって進行する流体は、整流部の凸部に沿って進行する
ため、凹部の影響をほとんど受けず、その流動抵抗は高
くならない（図７（Ａ）参照）。しかし、逆方向に進行
した場合には、整流部の凸部に沿って進行する流体は、
凹部内に導かれ、これを通過して隣接する凸部の先端に
より流れに対向する方向にその進行方向を反転される。
このため、流路内を進行する流れと衝突することになる
（図７（Ｂ）参照）。これが整流部の各凹部と各凸部で
流体の進行を妨げ、かかる逆方向に進行する流体は大き
な流動抵抗を受けることとなる。

【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様の構成を備えると共に、凸部の先端が鋭角を
成し、凹部が丸みを帯びている。この場合、逆方向に進
行する流体は、凸部により円滑に凹部内に案内され、円
滑にその進行方向が反転されて逆方向に進行する流れと
衝突する。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明と同様の構成を備えると共に、整流部を流路
内に二つ設け，互いに対向させて配置するという構成を
採っている。この場合、逆方向に進行する流れは、その
両側について請求項１又は２記載の発明と同様の作用を
生じる。

【００１３】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明と同様の構成を備えると共に、二つの整流部の連続
する凸部の間隔を均一に設定し、一方の整流部の各凸部
と他方の整流部の各凸部とを互い違いにずらして各整流
部を配置するという構成を採っている。この場合、逆方
向に進行する流れの内、一方の整流部の凸部を回避した
流れが他方の整流部の凸部により凹部内に案内され、流
路内の流れは、いずれか整流部によりその進行を妨げら
れることになる。

【００１４】請求項５記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明と同様の構成を備えると共に、流路を一様な
円孔とし、整流部を、流路の中心を軸とする断面形状の
回転体とするという構成を採っている。かかる構成の場
合、逆方向に進行する流体は、管路の壁面全体から請求
項１又は２記載の作用を受けてその進行を妨げられる。

【００１５】請求項６記載の発明では、患者に酸素を供
給する酸素供給源と、供給される酸素に患者の呼吸周期
よりも高い周期の振動空気圧を付勢する付勢手段と、患
者からの呼気を排出する排出経路とを備える高頻度振動
換気法を採る人工呼吸器において、排出経路に、呼気の
排出方向の流れよりもその逆方向の流れについて流動抵
抗を高くする整流管を装備するという構成を採ってい
る。

【００１６】かかる構成では、振動空気圧の陽圧付勢時
には、整流管では流動抵抗をあまり受けることなく呼気
が排出され、振動空気圧の陰圧付勢時には、外気が流入
する方向の流れを付勢されるが、整流管の内部ではかか
る逆方向の流れについては高い流動抵抗を生じるため、
外気の流入量は低減される。

【００１７】請求項７記載の発明では、請求項６記載の
発明と同様の構成を備えると共に、その整流管を、上述
した請求項１，２，３，４又は５記載のいずれかの整流
管とするという構成を採っている。

【００１８】かかる構成では、振動空気圧の陽圧付勢時
には、整流管では流動抵抗をあまり受けることなく呼気
が排出され、振動空気圧の陰圧付勢時には、外気が流入
する方向の流れを付勢されるが、整流管の内部ではかか
る逆方向の流れについては高い流動抵抗を生じるため、
外気の流入量は低減される。

【００１９】請求項８記載の発明では、患者に酸素を供
給する酸素供給源と、供給される酸素に患者の呼吸周期
よりも高い周期の振動空気圧を付勢する付勢手段と、患
者からの呼気を排出する排出経路とを備える高頻度振動
換気法を採る人工呼吸器において、酸素供給源と付勢手
段の間に、酸素の供給方向よりもその逆方向について流
動抵抗を高くする整流管を装備するという構成を採って
いる。

【００２０】かかる構成では、振動空気圧の陰圧付勢時
には、整流管では流動抵抗をあまり受けることなく酸素
が通過し、振動空気圧の陽圧付勢時には、酸素が酸素供
給源側へ逆流する流れを付勢されるが、整流管の内部で
はかかる逆方向の流れについては高い流動抵抗を生じる
ため、当該逆流は抑制される。

【００２１】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
発明と同様の構成を備えると共に、その整流管を、上述
した請求項１，２，３，４又は５記載のいずれかの整流
管とするという構成を採っている。

【００２２】かかる構成では、振動空気圧の陰圧付勢時
には、整流管では流動抵抗をあまり受けることなく酸素
が通過し、振動空気圧の陽圧付勢時には、酸素が酸素供
給源側へ逆流する流れを付勢されるが、整流管の内部で
はかかる逆方向の流れについては高い流動抵抗を生じる
ため、当該逆流は抑制される。

【００２３】本発明は、上述した各構成によって前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】高頻度振動換気法は、従来からあ
る人工呼吸法（患者に対して通常の呼吸排気量分の酸素
を通常の呼吸周期で強制的に送り，排気させる人工呼吸
法）とは異なり、酸素供給源から連続して所定量供給さ
れる酸素（例えば、２０[l/min]）に患者の自発的な呼
吸とは無関係に、陽圧と陰圧とが一定周期で繰り返され
る振動空気圧を付勢して患者の肺に酸素の供給を行う。
なお、一回の振動空気圧により変動する気体量は、通常
の呼吸排気量よりも少ない（６０〜１００[cc]程度）。
また、振動空気圧は、患者の呼吸周期よりも高い周期
（例えば、１秒間に複数回（１〜２０［Ｈｚ］，厳密に
は３〜１７［Ｈｚ］より好適には９〜１５［Ｈｚ］））
で付勢して酸素吸入と呼気排出とを行う。

【００２５】本発明の実施形態を図１乃至図７に基づい
て説明する。図１は、本実施形態たる高頻度振動換気法
（ＨＦＯ）を採る人工呼吸器１２の全体構造を示す全体
図であり、図２は、制御系を含めた人工呼吸器１２の全
体構成を示すブロック図である。これらに基づいて人工
呼吸器１２について説明する。

【００２６】人工呼吸器１２は、酸素供給源としての吸
気導入部６２と、陽圧Ａｐ及び陰圧Ａｎの両方の空気圧
を同時に発生するブロワ５２（空気圧発生源）と、ブロ
ワ５２で発生した陽圧Ａｐ又は陰圧Ａｎを交互に選択し
て所定の振動空気圧Ａpnに変換するロータリバルブ機構
５４（振動空気圧発生機構）と、ロータリバルブ機構５
４からの振動空気圧Ａpnに付勢されて作動し，吸気導入
部６２から患者Ｐに供給される酸素（厳密には空気と混
合された酸素）に振動空気圧を付勢する付勢手段として
のダイヤフラム機構５６と、ダイヤフラム機構５６のダ
イヤフラム５６１を中立位置に保持するダイヤフラム中
立位置制御装置１０とを備えている。

【００２７】上述の吸気導入部６２は、外気と予め準備
された酸素とを吸入し混合するブレンダ６２１と、ブレ
ンダ６２１から送り出される空気を加湿する加湿器６２
２とから構成されている。加湿器６２２には、加湿器６
２２を経た吸気Ａｉを患者Ｐへ供給する吸気管６２３が
接続されている。吸気管６２３には、被加圧室５６３が
連通されるとともに、その末端で後述する三方分岐管１
７０に接続されている。さらに、この吸気管６２３の経
路上において、吸気導入部６２と被加圧室５６３との連
通箇所との間に、酸素の供給方向よりもその逆方向につ
いて流動抵抗を高くする整流管７を装備している（図
３）。

【００２８】三方分岐管１７０は、患者側管路１７１，
酸素供給源側管路１７２及び呼気排出側管路１７３の三
つの管路を備えており、酸素供給源側管路１７２が吸気
管６２３と接続されている。また、患者側管路１７１に
は、患者Ｐに至る末端吸気管６０５と接続され、この末
端吸気管６０５の途中には、患者Ｐの吸気状態を検出す
る圧力センサ６２４が取り付けられている。

【００２９】さらに、呼気排出側管路１７３は、連通管
６０４の一端部と接続され、この連通管６０４を介して
呼気弁６０７が接続されている。呼気弁６０７は、図４
に示すように筺体６０７ａと排気ポート６０７ｂと電磁
弁（図示略）とから構成される。後述する制御部１６
は、上述の圧力センサ６２４の出力に応じてこの呼気弁
６０７の電磁弁による通過流量の制御を行う機能を有し
ている。

【００３０】そして、この排気ポート６０７ｂには連通
管６０８が接続され、この連通管６０８の下流側には、
呼気の排出方向の流れよりもその逆方向の流れについて
流動抵抗を高くする整流管８が装備され、この整流管８
を介して患者Ｐからの呼気の排気が行われる。これら連
通管６０４，呼気弁６０７，連通管６０８及び整流管８
により患者Ｐから出された呼気を大気中に排出する排出
経路が構成されている。

【００３１】次に、ブロワ５２について説明する。この
ブロワ５２は、陽圧管５２１及び陰圧管５２２を有し、
陰圧管５２２から空気を吸入し、その空気を陽圧管５２
１から吐出する。この陽圧管５２１には、外気と連通す
るオリフィス管５２４が接続されおり、陰圧管５２２に
は、外気と連通するオリフィス管５２３が接続されてい
る。

【００３２】ロータリバルブ機構５４は、ポート５４
１，５４２，５４３を有するロータリバルブ５４４と、
ロータリバルブ５４４を回転させる駆動部５４５とから
構成されている。駆動部５４５は、図示しない電動機及
び減速機からなり、ロータリバルブ５４４を例えば900
[rpm]で回転させる。ロータリバルブ５４４は、一回転
するごとに、ポート５４１とポート５４３とのみを一回
連通させ、続いてポート５４２とポート５４３とのみを
一回連通させる。これにより、供給される酸素に対して
周波数15[Hz]の振動空気圧Ａpnを付勢する。ポート５４
３には、振動空気圧Ａpnをダイヤフラム機構５６へ伝達
する振動空気圧管５４６が接続されている。振動空気圧
管５４６には、流量制御バルブ５４７が挿入されてい
る。

【００３３】ダイヤフラム機構５６は、加圧室５６２及
び被加圧室５６３と、加圧室５６２と被加圧室５６３と
の間を仕切るとともに伸縮自在の部材で形成されたダイ
ヤフラム５６１とを備えている。加圧室５６２は振動空
気圧管５４６に接続されている。

【００３４】次に、ダイヤフラム中立位置制御装置１０
について説明する。このダイヤフラム中立位置制御装置
１０は、ダイヤフラム機構５６のダイヤフラム５６１の
位置を検出するダイヤフラム位置センサ６０１と、陽圧
Ａｐ、陰圧Ａｎ又は振動空気圧Ａpnを制御する圧力制御
バルブ１４（圧力制御機構）と、ダイヤフラム位置セン
サ６０１で検出されたダイヤフラム５６１の位置に基づ
き圧力制御バルブ１４を制御する制御部１６とを備えて
いる。

【００３５】圧力制御バルブ１４は、構造的にはロータ
リバルブに類似しており、ポート１４１〜１４５を有す
る本体１４６と、本体１４６内部で各ポート１４１〜１
４５を所定の組み合わせで接続する回動体１４９と、こ
の回動体１４９を正逆方向に回動させるアクチュエータ
１４７とから構成されている。アクチュエータ１４７
は、図示しない電動機及び減速機からなり、回動体１４
９を所望の角度に回動させることができる。

【００３６】圧縮制御バルブ１４のポート１４１には、
陽圧管５２１と連通する陽圧バイパス管１８１が接続さ
れている。ポート１４２には、陰圧管５２２と連通する
陰圧バイパス管１８２が接続されている。ポート１４３
には、振動空気圧管５４６と連通する振動空気圧バイパ
ス管１８３が接続されている。ポート１４４，１４５に
は、それぞれ大気開放ポート１８４，１８５が接続され
ている。

【００３７】圧縮バルブ１４は、通常は、全てのポート
１４１〜１４５が閉じられた状態にあり、ダイヤフラム
機構５６のダイヤフラム５６１の位置に異常が生じた場
合に、以下に示す二種類の状態に切り替えられる。

【００３８】即ち、その一方の状態（以下、「切り換え
Ａ」とする）では、ポート１４１とポート１４４及びポ
ート１４２とポート１４３がそれぞれ連通され、ポート
１４５が閉じられる。これにより、ブロワ５２で発生し
た陽圧Ａｐの絶対値を低下させると共に、ダイヤフラム
５６１を付勢する振動空気圧Ａpnにブロワ５２で発生し
た陰圧Ａｎを付勢する。

【００３９】また、他方の状態（以下、「切り換えＢ」
とする）では、ポート１４２とポート１４５及びポート
１４１とポート１４３がそれぞれ連通され、ポート１４
４が閉じられる。これにより、ブロワ５２で発生した陰
圧Ａｎの絶対値を低下させると共に、ダイヤフラム５６
１を付勢する振動空気圧Ａpnにブロワ５２で発生した陽
圧Ａｐを付勢する。

【００４０】制御部１６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、入出力インタフェース等からなるマイクロコンピ
ュータである。この制御部１６は、ダイヤフラム位置セ
ンサ６０１から得られるダイヤフラム５６１の動作情報
に基づき、ダイヤフラム５６１の平均中立位置のずれを
常に判断している。そして、ダイヤフラム５６１の平均
中立位置がずれると、制御部１６は次のように動作す
る。

【００４１】ダイヤフラム５６１の中立位置が患者Ｐ側
（図２における右側）にずれると、圧力制御バルブ１４
を切り換えＡに設定する。すると、ブロワ５２で発生し
た陽圧Ａｐの絶対値が低下するとともに、ブロワ５２で
発生した陰圧Ａｎが振動空気圧Ａpnに付勢されることに
より、振動空気圧Ａpnが低下する。これにより、ダイヤ
フラム５６１の中立位置が中心へ（図２における左側
へ）戻る。

【００４２】逆に、ダイヤフラム５６１の中立位置がブ
ロワ５２側（図２における左側）にずれると、切り換え
Ｂに設定する。すると、ブロワ５２で発生した陰圧Ａｎ
の絶対値が低下するとともに、ブロワ５２で発生した陽
圧Ａｐが振動空気圧Ａpnに付勢されることにより、振動
空気圧Ａpnが上昇する。これにより、ダイヤフラム５６
１の中立位置が中心へ（図２における右側へ）戻る。

【００４３】ダイヤフラム５６１を中立位置へ戻すこと
に要する時間は、陽圧Ａｐのみならず陰圧Ａｎも制御し
ており、振動空気圧Ａpnを大気ではなく陰圧Ａｎ側又は
陽圧Ａｐ側に開放することにより、大きい圧力差を利用
できるので、より効果適に迅速化を図ることができる。

【００４４】次に、整流管７，８について、図５乃至図
７により詳述する。これらの整流管７，８は、いずれも
同一の構造を備えているため、その説明については、同
時に行うものとする。これら整流管７（８）は、図５
（Ａ）に示すように、本体７１（８１）と、その内部を
貫通して設けられた流路７２（８２）とを有し、この流
路７２（８２）の内部壁面に整流部７３（８３）を備え
ている。

【００４５】この整流部７３（８３）は、流路の上流側
の端部７２ａ（８２ａ）から下流側の端部７２ｂ（８２
ｂ）に向かう流れ（Ａ方向とする）に対して生じる流動
抵抗よりも、流路の下流側の端部７２ｂ（８２ｂ）から
上流側の端部７２ａ（８２ａ）に向かう流れ（Ｂ方向と
する）に対して生じる流動抵抗の方が高くなる構造を備
えている。

【００４６】この整流部７３（８３）は、流路７２（８
２）に沿う面を断面としたときの断面形状が、流路７２
（８２）に沿って交互に凹部７４（８４）と凸部７５
（８５）とが均一間隔で連続する形状となるように形成
されている。さらに、この断面形状については、各凸部
７５（８５）の先端が、流路７２（８２）に沿った一方
向（Ａ方向）側に沿うように傾斜していると共に鋭角を
成して突出している。また、各凹部７４（８４）は一様
に丸みを帯びており、両側に隣接する凸部７５（８５）
から連続した曲線状を成している。

【００４７】図５（Ｂ）は、整流管７（８）を図５
（Ａ）における右側から見た側面図を示す。上述の整流
部７３（８３）は、この図５（Ｂ）に示す横幅方向Ｈに
ついて、その断面形状が一様に連続した形状を成してい
る（図６参照）。

【００４８】また、整流部７３（８３）は、流路７２
（８２）内の上部と下部とにそれぞれ対向して一つずつ
設けられており、一方の整流部７３（８３）の各凸部７
５（８５）と他方の整流部７３（８３）の各凸部７５
（８５）とが、同じ位置とならないように、互い違いに
ずれて配置されている。

【００４９】上記整流管７（８）内の流体（酸素又は呼
気）の流れを、図７に基づいて説明する。図７（Ａ）は
流体がＡ方向に移動する場合に生じる各部の流れを矢印
に示しており、図７（Ｂ）は流体がＢ方向に移動する場
合に生じる各部の流れを矢印に示している。

【００５０】図７（Ａ）によれば、流路７２（８２）内
に流入したＡ方向の流れは、各凸部７５（８５）が当該
Ａ方向に傾斜しているので、粘性流体の作用により、上
側と下側それぞれの凸部７５（８５）に沿って進行し、
凹部７４（８４）の影響を受けずにほぼ直進して流路７
２（８２）を通過する。

【００５１】一方、図７（Ｂ）によれば、流路７２（８
２）内に流入したＢ方向の流れは、粘性流体の作用によ
り、各凸部７５（８５）に沿って移動して凹部７４（８
４）内に案内され通過して隣接する凸部７５（８５）の
先端により流れに対向する方向にその進行方向を反転さ
れる。このため、流路内を進行する流れと衝突すること
になる。これが整流部７３（８３）の各凹部７４（８
４）と各凸部７５（８５）で流体の進行を妨げ、かかる
逆方向に進行する流体は大きな流動抵抗を受けることと
なる。

【００５２】このように、整流管７（８）では、流路７
２（８２）に設けた整流部の凹部７４（８４）と凸部７
５（８５）からなる構造により、逆方向Ｂに進行する流
体にのみ高い流動抵抗を生ぜしめることができ、整流管
自体に極性を持たせることが可能である。また、これら
整流管７（８）は、細管に依存する構造ではないので、
異物の侵入による流路７２（８２）の詰まりを生じ難
く、常に良好な使用状態を維持することが可能である。

【００５３】さらに、各凹部７４（８４）を丸みを帯び
た円滑な形状としているため、当該凹部７４（８４）に
侵入したＢ方向に向かう流体の反転を円滑に損失なく行
うことができ、反転された流体はＢ方向に向かう流体に
より活発に衝突するため、かかるＢ方向の進行のみをよ
り効果的に抑制することが可能である。

【００５４】また、各凸部７５（８５）の先端部を鋭角
としたため、当該先端部をＡ方向側に傾斜させ易く、こ
のため、さらに効果的にＢ方向の進行のみを抑制するこ
とが可能である。

【００５５】さらに、整流部７３（８３）を対向して二
つ設けたため、流路内を進行するＢ方向の流れに対して
その両側から整流部７３（８３）の効果を生じるため、
より効果的に当該Ｂ方向の進行を抑制することが可能で
ある。特に、互いの整流部７３（８３）の各凸部７５
（８５）を互い違いに配置しているため、各整流部７３
（８３）をより近接させて配置することができ、Ｂ方向
の流れに対して漏れのない形で各整流部７３（８３）を
より効果的に作用させ、Ｂ方向のみの流動を抑制するこ
とが可能である。

【００５６】次に、上述した各構成からなる人工呼吸器
１２の動作を説明する。

【００５７】まず、吸気導入部６２から酸素（吸気）Ａ
ｉの供給が開始され、ブロワ５２が駆動を開始する。ブ
ロワ５２から発生した陽圧Ａpと陰圧Ａnとは、ロータリ
バルブ機構５４で振動空気圧Ａpnとなり、ダイヤフラム
機構５６に伝達される。ダイヤフラム機構５６では、振
動空気圧Ａpnの周期によってダイヤフラム５６１が振動
し、ダイヤフラム５６１の振動が吸気管６２３内の圧力
を変化させる。かかる振動空気圧Ａpnの陽圧Ａpにより
に、常時、患者Ｐに酸素Ａｉが供給される。また、振動
空気圧Ａpnの陰圧Ａnにより、患者Ｐの肺内の二酸化炭
素を含んだ呼気が三方分岐管１７０に引き出され、呼気
排出側管路１７３を介して６０４側に送られる。

【００５８】このとき、ダイヤフラム５６１の凹凸動作
は、ダイヤフラム位置センサ６０１よって検出され、ダ
イヤフラム５６１の動作情報として制御部１６へ常時出
力されている。ここで、自発呼吸に起因してダイヤフラ
ム５６１の凹凸動作が乱れると、この情報は直ちに制御
部１６へ出力される。すると、制御部１６は、例えば、
ダイヤフラム５６１の中立位置が患者Ｐ側（図面で右
側）にずれると、圧力制御バルブ１４を切り換えＡに設
定して、ダイヤフラム５６１の中立位置を中心へ（図２
における左側へ）戻す。また、ダイヤフラム５６１の中
立位置がブロワ５２側（図２における左側）にずれる
と、切り換えＢに設定し、ダイヤフラム５６１の中立位
置を中心へ（図２における右側へ）戻す。これにより、
ダイヤフラム５６１は、常に中立位置が中心に維持さ
れ、安定した呼気吸入が行われる。

【００５９】ここで、人工呼吸器１２における吸気管６
２３上の整流管７の動作を説明する。まず、ダイヤフラ
ム機構５６から陰圧Ａnが付勢されると、図７（Ａ）に
示すように、整流管７内では、吸気がＡ方向の流動を生
じ、流動抵抗をあまり受けることなく当該吸気は通過す
る。一方、ダイヤフラム機構５６から陽圧Ａpが付勢さ
れると、図７（Ｂ）に示すように、整流管７内では、吸
気が酸素供給源側へ逆流するＢ方向の流動を生じ、かか
る吸気に対して高い流動抵抗を生じ、逆流は抑制され
る。

【００６０】また、人工呼吸器１２における排気経路末
端の整流管８の動作を説明する。まず、ダイヤフラム機
構５６から陽圧Ａpが付勢されると、図７（Ａ）に示す
ように、整流管８内では、呼気がＡ方向の流動を生じ、
わずかな流動抵抗で当該呼気は通過して大気中に排気さ
れる。一方、ダイヤフラム機構５６から陰圧Ａnが付勢
されると、図７（Ｂ）に示すように、整流管８内では、
外気が整流管８の端部８２ｂが流入するＢ方向の流動を
生じ、かかる流動に対して高い流動抵抗を生じるため、
当該逆流は抑制される。

【００６１】以上のように、本実施形態では、吸気導入
部６２とダイヤフラム機構５６の間に整流管７を設けた
ため、常時，吸気導入部６２から患者Ｐへの酸素の供給
を妨げることなく、ダイヤフラム機構５６の陽圧時にお
ける供給酸素の吸気導入部６２側への逆流を抑制するこ
とが可能である。従って、振動空気圧による損失を抑制
して安定した酸素の供給を患者に行うことが可能であ
る。

【００６２】また、本実施形態では、呼気弁６０７の排
気ポート６０７ｃの下流側に整流管８を装備したことに
より、陽圧時に呼気の排気を妨げることなく且つ陰圧時
に外気の流入を抑制することができる。呼気の排気を妨
げないため、人工呼吸器のmeanの上昇を抑制することが
可能である。従って、呼気の逆流を抑制して当該呼気の
排出量を増加させることができ、振動空気圧の１サイク
ルでのガス交換量を増やすことが可能となる。

【００６３】また、外気の流入抑制効果により、この人
工呼吸器１２において圧力制御を行う場合において、吸
気導入部から患者までの平均気道内圧に対する外気の影
響を排除するため、これを低く維持する場合であっても
容易に目標値を維持することが可能である。またさら
に、整流管８により外気が流入の抑制が図られ、安定し
た排気量を確保できることから、吸気の供給量を増加し
ても平均気道内圧を低く設定することが可能である。

【００６４】ここで、整流管の他の例について説明す
る。以下に示す他の複数の整流管については、人工呼吸
器１２に対して、吸気導入部６２とダイヤフラム機構５
６の間又は呼気弁６０７の下流側のいずれに設けても良
い。

【００６５】図８は、上述した整流部７３を流路７２内
に一つだけ設けた整流管７Ａの一部を省略した断面図を
示している。この場合、整流部７３を二つ設けた場合よ
りもＡ方向とＢ方向との流動抵抗の落差はないが、用途
に応じては、かかる整流管７Ａでも充分にその機能を発
揮する。

【００６６】図９は、上述した整流管７の整流部の凹部
と凸部の形状を変えた整流管７Ｂの一部を省略した断面
図を示している。この整流管７Ｂの凸部７５Ｂと凹部７
４Ｂは、前述の凸部７５及び凹部７４のように丸みをつ
けず平滑面のみで形成している。このように、整流部７
３Ｂを平滑面から形成することにより、整流管７と比較
して生産性の向上を図ることが可能である。

【００６７】図１０は、流路７２Ｃを円孔とし、その内
周面上に回転体状の整流部７３Ｃを形成した整流管７Ｃ
の一部省略した断面図を示している。この整流部７３Ｃ
は、図９に示す整流管７Ｂの整流部７３Ｂと同一の断面
形状を流路７２Ｃの中心を軸とする回転体から形成して
いる。この場合、図９に示す整流部７３Ｂは、流路を挟
むようにして上下にそれぞれ形成されていたが、整流部
７３Ｃは、流路７２Ｃを周囲から取り囲むようにして凹
部７４Ｃと凸部７５Ｃとが形成されている。これによ
り、Ｂ方向の流れは、その周囲部分全体が凹部７４Ｃに
流れ込み反転するので、Ｂ方向にいてのみさらに流動抵
抗を高くすることが可能である。なお、回転体の断面形
状については、整流部７３Ｂの形状だけでなく、整流部
７３の形状に基づくものであっても良い。

【００６８】

【発明の実施例】本発明の実施例を図１１に基づいて説
明する。本実施例では、図１１に示すように、整流管７
の試験装置Ｍを用いて、Ａ方向とＢ方向の流量差を比較
する試験を行った。図１１（Ａ）は、Ａ方向についての
試験を行う構成であり、整流管７の端部７２ａ側に試験
流体供給源Ｓと流量計Ｆと開閉バルブＣとを接続し、端
部７２ｂ側にオリフィスＯを接続した。また、図１１
（Ｂ）は、Ｂ方向についての試験を行う構成であり、整
流管７の端部７２ａ側にオリフィスＯを接続し、端部７
２ｂ側に試験流体供給源Ｓと流量計Ｆと開閉バルブＣと
を接続した。

【００６９】このとき、試験気体（例えば空気）の供給
圧力をいずれも0.15[kgf/cm²]として行った結果、Ａ方
向の流量が10[l/min]であるのに対して、Ｂ方向の流量
が7[l/min]であった。このことから、整流管７のＡ方向
に対する流動抵抗よりも、Ｂ方向に対する流動抵抗の方
が高くなることが確認された。

【００７０】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、整流管の流路
中に凹部と所定の凸部との連続からなる構造の整流部を
設けたため、逆方向に進行する流体にのみ高い流動抵抗
を生ぜしめることができ、整流管自体に極性を持たせる
ことが可能である。また、本発明は、細管に依存する構
造ではないので、異物の侵入による流路の詰まりを生じ
難く、常に良好な使用状態を維持することが可能であ
る。

【００７１】さらに、本発明は、一方向弁（逆止弁）と
異なり、可動部分を有していないため、一方向弁よりも
保守性，耐久性に優れている。

【００７２】また、流路の大きさを変えることにより、
通過流量，流動抵抗の変更が可能である。

【００７３】請求項２記載の発明では、上記効果に加え
て、各凹部を丸みを帯びた円滑な形状としているため、
当該凹部に侵入した逆方向に向かう流体の反転を円滑に
損失なく行うことができ、反転された流体は逆方向に向
かう流体により活発に衝突するため、かかる逆方向の進
行のみをより効果的に抑制することが可能である。ま
た、各凸部の先端部を鋭角としたため、当該先端部を一
方向側に傾斜させ易く、このため、より効果的に逆方向
の進行のみを抑制することが可能である。

【００７４】請求項３記載の発明では、整流部を対向し
て二つ設けたため、流路内を進行する逆方向の流れに対
してその両側から上述した整流部の効果を生じるため、
より効果的に当該逆方向の進行を抑制することが可能で
ある。

【００７５】請求項４記載の発明では、互いの整流部の
各凸部を互い違いに配置しているため、各整流部をより
近接させて配置することができ、逆方向の流れに対して
漏れのない形で上述した各整流部の効果を発揮させ、さ
らに効果的に逆方向のみの流動を抑制することが可能で
ある。

【００７６】請求項５記載の発明では、上述の効果を備
えると共に、整流部を、凹凸の連続した断面形状に基づ
く回転体から形成したため、流路を周囲から取り囲むよ
うにして凹部と凸部とが形成される。これにより、逆方
向の流れは、その周囲部分全体が凹部に流れ込み反転す
るので、逆方向にいてのみさらに流動抵抗を高くするこ
とが可能である。

【００７７】請求項６記載の発明では、整流管を排出経
路に装備したため、付勢手段による陽圧時に呼気の排気
を妨げることなく且つ陰圧時に外気の流入を抑制するこ
とができる。呼気の排気を妨げないため、人工呼吸器の
平均気道内圧の上昇を抑制することが可能である。従っ
て、呼気の逆流を防止して当該呼気の排出量を増加させ
ることができ、振動空気圧の１サイクルでのガス交換量
を増やすことが可能となる。請求項７記載の発明は、請
求項１乃至５のいずれかの整流管を備えているため、呼
気の排気を妨げることなく、より効果的に外気の流入を
抑制する。

【００７８】また、外気の流入防止効果により、この人
工呼吸器において圧力制御を行う場合において、吸気導
入部から患者までの平均気道内圧に対する外気の影響を
排除するため、これを低く維持する場合であっても容易
に目標値を維持することが可能である。またさらに、整
流管により外気が流入の抑制が図られ、安定した排気量
を確保できることから、吸気の供給量を増加しても平均
気道内圧を低く設定することが可能である。

【００７９】請求項８記載の発明では、整流管を酸素供
給源と付勢手段との間に装備したため、常時，酸素供給
源から患者への酸素の供給を妨げることなく、付勢手段
の陽圧時における供給酸素の酸素供給源側への逆流を抑
制することが可能である。従って、振動空気圧による損
失を抑制して安定した酸素の供給を患者に行うことが可
能である。請求項９記載の発明は、請求項１乃至５のい
ずれかの整流管を備えているため、酸素の供給を妨げる
ことなく、より効果的に酸素の逆流を抑制する。

【００８０】本発明は以上のように構成され機能するの
で、これによると、従来にない優れた整流弁及び整流弁
を備えた人工呼吸器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

【図２】図１の実施形態の各構成を簡略化して示したブ
ロック図である。

【図３】吸気導入部とダイヤフラム機構の間に接続され
た整流管の斜視図である。

【図４】呼気弁の下流側に装備された整流管の斜視図で
ある。

【図５】図５（Ａ）は整流管の流路に沿った面の断面図
を示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の右側からみた整流管
の側面図である。

【図６】図５の整流管内の整流部の斜視図である。

【図７】図７（Ａ）は整流管内のＡ方向に沿った流体の
流れを示す一部省略した断面図であり、図７（Ｂ）は整
流管内のＢ方向に沿った流体の流れを示す一部省略した
断面図である。

【図８】整流管の他の例を示す一部省略した断面図であ
る。

【図９】整流管のさらに他の例を示す一部省略した断面
図である。

【図１０】整流管の別の例を示す一部省略した断面図で
ある。

【図１１】実施例における整流管の流量試験の試験装置
を示す図であり、図１１（Ａ）はＡ方向についての流量
試験を示し、図１１（Ｂ）はＢ方向についての流量試験
を示す。

【図１２】図１２（Ａ）は従来例の斜視図を示し、図１
２（Ｂ）は他の従来例の一部省略した斜視図を示す。

【符号の説明】

７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，８ 整流管 ７１，８１ 本体 ７２，７２Ｃ，８２ 流路 ７３，７３Ｂ，７３Ｃ，８３ 整流部 ７４，７４Ｂ，７４Ｃ，８４ 凹部 ７５，７５Ｂ，７５Ｃ，８５ 凸部 １２ 人工呼吸器 ５６ 付勢手段（ダイヤフラム機構） ６２ 吸気導入部（酸素供給源） Ａ 一方向 Ｂ 逆方向 Ｐ 患者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 克由 神奈川県横浜市都筑区桜並木２番１号 ス ズキ株式会社技術研究所内 (72)発明者 鎌田 賢弘 神奈川県横浜市都筑区桜並木２番１号 ス ズキ株式会社技術研究所内 (72)発明者 大竹 智久 神奈川県横浜市都筑区桜並木２番１号 ス ズキ株式会社技術研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体と、その内部を貫通して設けられた
   流路とを有し、 この流路の内部壁面に，当該流路に沿った一方向に比べ
   て逆方向に進行する場合の流動抵抗を高くする整流部を
   設け、 この整流部の前記流路に沿う断面の形状を、前記流路に
   沿って交互に凹部と凸部とが連続すると共にこれら凸部
   の先端が前記流路に沿った一方向側に傾斜した形状とす
   ることを特徴とする整流管。
2. 【請求項２】 前記凸部の先端が鋭角を成し、前記凹部
   が丸みを帯びていることを特徴とする請求項１記載の整
   流管。
3. 【請求項３】 前記整流部を前記流路内に二つ設け，互
   いに対向させて配置したことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の整流管。
4. 【請求項４】 前記二つの整流部の連続する凸部の間隔
   を均一に設定し、 一方の整流部の各凸部と他方の整流部の各凸部とを互い
   違いにずらして前記各整流部を配置したことを特徴とす
   る請求項３記載の整流管。
5. 【請求項５】 前記流路を一様な円孔とし、 前記整流部を、前記流路の中心を軸とする前記断面形状
   の回転体としたことを特徴とする請求項１又は２記載の
   整流管。
6. 【請求項６】 患者に酸素を供給する酸素供給源と、供
   給される酸素に患者の呼吸周期よりも高い周期の振動空
   気圧を付勢する付勢手段と、患者からの呼気を排出する
   排出経路とを備える高頻度振動換気法を採る人工呼吸器
   において、 前記排出経路に、前記呼気の排出方向の流れよりもその
   逆方向の流れについて流動抵抗を高くする整流管を装備
   したことを特徴とする人工呼吸器。
7. 【請求項７】 前記整流管を、請求項１，２，３，４又
   は５記載の整流管としたことを特徴とする請求項６記載
   の人工呼吸器。
8. 【請求項８】 患者に酸素を供給する酸素供給源と、供
   給される酸素に患者の呼吸周期よりも高い周期の振動空
   気圧を付勢する付勢手段と、患者からの呼気を排出する
   排出経路とを備える高頻度振動換気法を採る人工呼吸器
   において、 前記酸素供給源と前記付勢手段の間に、前記酸素の供給
   方向よりもその逆方向について流動抵抗を高くする整流
   管を装備したことを特徴とする人工呼吸器。
9. 【請求項９】 前記整流管を、請求項１，２，３，４又
   は５記載の整流管としたことを特徴とする請求項８記載
   の人工呼吸器。