WO2017064974A1 - 蛇管、呼吸回路、呼吸補助装置、人工呼吸器、蛇管の製造方法 - Google Patents

蛇管、呼吸回路、呼吸補助装置、人工呼吸器、蛇管の製造方法 Download PDF

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serpentine tube
serpentine
resin
manufacturing
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新田　一福
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株式会社メトラン
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/08—Bellows; Connecting tubes ; Water traps; Patient circuits

Definitions

  • the present invention relates to a serpentine tube that is connected to a ventilator including a respiratory assistance device and guides pressurized air, a manufacturing method thereof, and the like.
  • CPAP Continuous positive airway
  • SAS sleep apnea syndrome
  • SAS sleep apnea syndrome
  • the number of potential SAS patients in Japan is said to be over 3 million. It is considered that the risk of cardiovascular disease in SAS patients is 2 to 4 times higher than that in healthy individuals, and SAS patients are more likely to have sleep disorders that exhibit severe sleepiness, resulting in traffic accidents. The risk is more than twice that of healthy people.
  • CPAP therapy continuous positive pressure respiratory therapy
  • a respiratory assistance device equipped with a blower that applies positive pressure (positive pressure) to the airway
  • the breathing assistance device sends compressed air to the patient's airway using compressed air supplied from a blower as inspiration.
  • the artificial respirator used for CPAP therapy requires a high flow rate, and is connected with a relatively thick air tube (snake tube) with a diameter of 15 mm to 22 mm from the blower to the mounting part that sends pressurized air to the nose. Yes.
  • a positive pressure of about 4.0 to 20.0 cmH 2 O is applied.
  • FIG. 6 shows a conceptual diagram of a conventional breathing circuit used for CPAP therapy.
  • the mounting part 40 is fixed to the patient's head with a fixing tool 50 so that the mounting part does not come off during sleep.
  • the material of the snake tube 10 is polyethylene (PE), ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA) or the like, and has a structure in which a coil for preventing bending is fixed to the tube in a spiral shape.
  • PE polyethylene
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer resin
  • the load on the wearing part it is desirable that the load on the wearing part be small.
  • the coil is wound with a relatively thick serpentine tube as described above, there is a high possibility that it will be difficult to bend and prevent sleep.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a member for that purpose.
  • FIG. 7 shows a connector called a swivel adapter 70.
  • an engaging groove 110 is formed by the vent pipe side protrusion 90 and the elbow protrusion 100, and the engaging portion 105 is fitted.
  • the elbow side projection 120 and the blower side projection 130 form an engagement groove 140 to fit the engagement portion 125 on the blower side of B, and the serpentine tube 10 extending from B passes through the breathing circuit connection port. It is connected to a blower (not shown).
  • FIG. 8 is an explanatory view of the usage state of the conventional mounting portion and the serpentine tube. Since the serpentine tube 10 is rotatable with respect to the face as A, B, and C when viewed from the front of the face where the mounting portion is mounted, the pressurized air can be appropriately provided while the mounting portion 40 is fixed to the face (for example, Covidien Japan, [online], product information> multi-purpose mask, [October 7, 2015 search], Internet (URL: http://www.covidien.co.jp/product_service/respiratory_pdf/oxygen/ multipurpose (c1) .pdf).
  • the method of providing the swivel adapter 70 leads to an increase in the number of connecting portions, which makes the breathing circuit expensive, and moisture contained in exhaled air or humidified pressurized air condenses in the engaging grooves of the connecting portions. Water accumulates and bacteria are easy to propagate, and there are many problems in repeated use. Further, as shown in FIG. 9, the distance H between the snake tube 10 and the face increases by the amount of the connection member sandwiched between the attachment portion and the snake tube, the moment increases when turning over, and the attachment portion is easily detached. Adverse effects such as an increased load on the face.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a serpentine tube that reduces the load on a patient wearing the mounting portion and a method for manufacturing the same.
  • the present invention is a serpentine tube constituting a breathing circuit for supplying pressurized air to a patient, wherein the material of the serpentine tube is a resin, and the serpentine tube has a thick walled tube portion and the thick walled tube There is provided a serpentine tube having a book tube portion having a wall thickness thinner than that of the tube portion.
  • the present invention provides the serpentine tube according to (1), wherein the serpentine tube further includes a coil for preventing bending.
  • the present invention provides the serpentine tube according to (1) or (2) above, wherein the book meat tube portion is replaceable.
  • the present invention provides the serpentine tube according to any one of the above (1) to (3), wherein the book tube portion has a lower bending elastic modulus than the thick tube portion. To do.
  • the present invention provides the corrugated tube according to any one of (1) to (4), wherein the resin has an upper yield point and a lower yield point in a tensile stress-strain curve. provide.
  • the present invention is characterized in that the book meat tube portion is distorted in a range exceeding an upper yield point for the resin constituting the serpentine tube.
  • a serpentine tube according to any one of the above is provided.
  • the present invention provides the serpentine tube according to (6) above, wherein the book meat tube portion is distorted in a range not exceeding the lower yield point for the resin constituting the serpentine tube. .
  • the present invention provides a serpentine tube constituting a breathing circuit for supplying pressurized air to a patient, wherein the serpentine tube has a plastic deformation portion in a part thereof.
  • the present invention provides a breathing circuit comprising the serpentine tube according to any one of (1) to (8) above.
  • the present invention provides the breathing circuit according to (9) above, which has a mask or a nose mask, and a book meat tube portion exists at a distance within 30 cm therefrom.
  • the present invention provides a respiratory assistance device comprising the respiratory circuit according to (9) or (10) above.
  • the present invention provides a ventilator comprising the respiratory circuit according to (9) or (10) above.
  • the present invention provides a method of manufacturing a serpentine tube using a resin as a material, wherein the resin is a strain in which a tensile stress above the lower yield point and lower than the upper yield point is generated, and is greater than the strain that gives the upper yield point.
  • a method for manufacturing a serpentine tube that forms a book tube portion having a low bending elastic modulus by generating strain softening by applying a value of strain and pulling.
  • the present invention forms a book meat tube part by heating or pulling or pressing a part of the tube constituting the serpentine tube above the glass transition temperature.
  • a method for manufacturing a serpentine tube is provided.
  • the present invention provides a method of manufacturing a serpentine tube made of a thermoplastic resin, and when a temperature of the serpentine tube is equal to or higher than a glass transition temperature immediately after molding, a part of the tube constituting the serpentine tube is pulled or A method of manufacturing a serpentine tube that is pressed to form a book meat tube portion is provided.
  • the thin-walled tube portion is easily bent, the load on the patient is reduced, and since there is no connection portion, the hygienic aspect is excellent and an excellent breathing circuit can be provided. Play.
  • FIGS. 1 to 5 are examples of embodiments for carrying out the invention.
  • the parts denoted by the same reference numerals represent the same items, and the basic configuration is the same as the conventional one shown in FIG.
  • the material of the serpentine tube according to the first embodiment of the present invention is a resin, and by utilizing the property of the resin that is a high molecular compound, a serpentine tube having a thin-walled tube portion that can move freely is created. Provide a breathing circuit.
  • FIG. 1 shows a part of the serpentine tube 10 of the first embodiment.
  • Fig.1 (a) shows the figure which manufactured the serpentine tube as it is.
  • the snake tube 10 includes a tube 20 and a coil 30 for preventing bending.
  • the material of the tube is polyethylene (PE), ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA), polyvinyl chloride (PVC), or the like.
  • PE polyethylene
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer resin
  • PVC polyvinyl chloride
  • a metal is coated with a resin, or a resin harder than a material used for a tube. As for the coil material, it is only necessary to prevent bending of the tube.
  • the serpentine tube 10 includes a thick tube portion 300 having a large thickness and a book tube portion 200 having a thickness smaller than that of the thick tube portion 300.
  • the thickness between the position A and the position B ′ in the drawing (hereinafter referred to as “between AB ′”) of the serpentine tube 10 is thinner than the thickness of other portions.
  • the thin tube portion 200 is formed. Since the bending elastic modulus decreases as the thickness decreases, the thin-walled tube portion 200 is easier to bend than other portions.
  • the operation of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
  • the solid arrow direction in the figure is considered to be vertically upward.
  • the bending elastic modulus is reduced by being pulled, so if the serpentine tube 10 is supported only by the portion C, the portion D hangs down according to gravity as shown by D ′.
  • the flexural modulus can be easily lowered as it bends according to gravity, so that the serpentine tube 10 can be freely bent. At this time, since the coil 30 is present, bending is prevented.
  • thermoplastic resins are broadly divided into thermoplastic resins and thermosetting resins.
  • a thermosetting resin has a lower flexural modulus than a thermoplastic resin and is fragile, so it is not suitable as a material for the tube 20. Therefore, a thermoplastic resin is used for the tube 20 of the serpentine tube 10.
  • FIG. 2 (a) shows a general relationship between tensile stress and strain (non-linear) in a non-ferrous metal
  • FIG. 2 (b) shows a general relationship between tensile stress and strain (extended) in a thermoplastic resin.
  • metals there is an elastic limit.
  • the point E in FIG. 2 (a) indicates the elastic limit.
  • the stress-strain curve maintains a proportional relationship for tensions below the elastic limit, and the strain recovers completely when the tensile stress is removed (region A in FIG. 2A). When the strain increases and reaches the Z point, it breaks.
  • resin as can be seen in FIG.
  • the stress-strain curve does not show a proportional relationship even in the region A where the tensile stress is small unlike the metal. That is, in the case of a resin, the elongation proceeds rapidly as the stress increases. In the case of resin, there is no clear elastic limit like that of metal, and residual strain is generated even when the stress is small, so that it tends to stretch.
  • the strain when the strain further increases, it reaches a point where the tensile stress reaches a peak (upper yield point B1), and a part of the sample is constricted and a phenomenon called necking phenomenon occurs. At this time, the tensioned necking part becomes thinner than the original thickness, but since it is strengthened by the molecular orientation, the stress does not decrease below the lower yield point B2, and the necking part grows toward the untensioned part. I will do it.
  • the region between B1 and B2 is used. In this region, the tensile elastic modulus (value obtained by dividing the difference in tensile stress by the difference in strain) naturally decreases.
  • the tensile elastic modulus and bending elastic modulus are almost the same value. Therefore, the bendability required for the flexible tube 10 (low bending elastic modulus) can be increased by applying stress to this region. Will be obtained. If the strength reduction of the tube is not taken into consideration, a corresponding strain is applied to the serpentine tube 10 between the lower yield point B2 and the C giving the breaking strain, so that the bending elastic modulus is lower than the normal wall thickness tube.
  • the meat tube portion 200 may be formed.
  • the thin-walled tube portion 200 can be defined as a plastic deformation portion because it is obtained by plastic deformation of a tubular resin.
  • the tension is stopped to such an extent that a strain not lower than the upper yield point B1 and lower than the lower yield point B2 is generated.
  • the distance between AB of the snake tube 10 expands to L2 (L2> L1) and becomes a book thickness, and at the same time, the bending elastic modulus decreases, that is, it is easy to bend and there is no connection part, so that it is an excellent sanitary tube.
  • Part 200 is created between AB ′.
  • the necking phenomenon occurs between AB ′, and the pitch of the coil increases from L to L ′ (see FIG. 1B).
  • the serpentine tube 10 of the first embodiment since the thin tube portion 200 with a low bending elastic modulus is easily provided, a respiratory circuit with a small burden can be provided to the patient.
  • the book tube portion 200 may be weaker in strength than the other thick tube portions 300, so it is desirable that the book meat tube portion 200 be replaceable.
  • a protective cover over the thin tube portion 200.
  • this embodiment is not limited to embodiment described, Various deformation
  • transformation are possible in the range described in each claim. That is, this embodiment can be applied not only to a breathing circuit for a breathing assistance device used for CPAP treatment but also to an air tube of a general ventilator. In the first embodiment described above, only one portion of the serpentine tube is pulled to form a thin tube portion, but a plurality of thin tube portions may be provided on the serpentine tube.
  • This exhalation circuit includes a mounting portion 40 and a serpentine tube 10.
  • the mounting portion 40 is a Nasal type nasal mask that covers the entire nose.
  • a serpentine tube 10 similar to that shown in the first embodiment is fixed to the center of the mounting portion 40 without using a swivel adapter.
  • the thin tube portion 200 of the snake tube 10 is preferably disposed within 30 cm from the mounting portion 40. In the case of this figure, the portion closest to the mounting portion 40 is the thin tube portion 200.
  • the exhalation circuit of the second embodiment it is possible to bend the flexible tube 10 like A, B, C using the thin-walled tube portion 200 even without a swivel adapter. Moreover, since the thin tube part 200 has the coil 30, bending of the thin tube part 200 is also prevented.
  • This exhalation circuit is a Prong type nasal mask in which the pipe of the mounting portion 40 is inserted into the nostril.
  • two snake pipes 10 are attached to both sides of the Prong type mounting portion 40, and the Y piece 190 is joined to one snake pipe.
  • the serpentine tube 10 in the immediate vicinity of the mounting portion 40 is referred to as a thin tube portion 200. Since the bending elastic modulus of the thin tube portion 200 is small, the breathing circuit can be moved freely with the mounting portion 40 fixed to the face as shown in FIGS.
  • a book tube portion is formed by plastic deformation by forming and cooling a serpentine tube (a thick tube-shaped serpentine tube as a precursor) after forming and cooling.
  • a similar thin-walled structure is created in the process of forming the snake tube itself. That is, a manufacturing method is adopted in which a thin-walled tube is produced while the temperature is easily deformed immediately after molding. Specifically, when the thermoplastic resin is above the glass transition temperature at which it is easily deformed, if a portion of the serpentine tube is pulled, the book meat tube portion is easily created.
  • the serpentine tube 10 is formed by winding a strip-shaped tube material 150 around a heating unit 160, polymerizing it, and then cooling it.
  • the tube is pressed in the direction of the arrow by the pusher 170 before cooling, that is, when the tube temperature is equal to or higher than the glass transition temperature, the tube material 150 is spread and the thin tube portion 200 is easily formed.
  • the thin tube portion 180 can be easily formed by the same pressing method even when the tubular tube is directly formed by extrusion molding. Can be done.
  • a device that generates a pressurized gas such as a blower or an oxygen cylinder
  • a respiratory assistance device such as CPAP, or a ventilator Can be configured.
  • serpentine tube and the method for manufacturing the serpentine tube of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

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Abstract

装着部を装着した患者の負荷を軽減する蛇管とその製造方法を提供することを目的とする。患者に加圧空気を供給する呼吸回路を構成する樹脂を材料とする蛇管であって、肉厚の厚い厚肉チューブ部と、厚肉チューブ部より肉厚の薄い簿肉チューブ部とを有ようにした。また、折れ曲がり防止用のコイルを備えるようにしても良い。更に、簿肉チューブを作成したい部分のひずみが樹脂の上降伏点以上になるように引張することで作成することが好ましい。

Description

蛇管、呼吸回路、呼吸補助装置、人工呼吸器、蛇管の製造方法
　本発明は、呼吸補助装置も含めた人工呼吸器に接続し、加圧空気を導く蛇管とその製造方法等に関する。
　従来、様々な病態の呼吸不全に対して人工呼吸器が使用されている。その中でも一般的なものとしては、睡眠時無呼吸症候群（Ｓｌｅｅｐ　Ａｐｎｅａ　Ｓｙｎｄｒｏｍｅ：ＳＡＳ）の治療に使用されるＣＰＡＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ａｉｒｗａｙ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ）療法のための呼吸補助装置がある。睡眠時無呼吸症候群は、睡眠中に気道の筋肉が弛緩して舌根部や軟口蓋が下がり、気道を閉塞することによって生じ、国内のＳＡＳ潜在患者数は３００万人以上と言われている。ＳＡＳ患者の循環器系疾患発生リスクは健常者に比べると２～４倍高いと考えられており、またＳＡＳ患者は重度の眠気の症状を呈する睡眠障害を有する可能性が高く、交通事故の発生リスクは健常者の２倍以上である。この種の患者に対しては、気道に陽圧（正圧）を印加する送風機（ブロア）を備えた呼吸補助装置を利用した持続陽圧式呼吸療法（ＣＰＡＰ療法）が有効とされている。呼吸補助装置は、送風機から供給される圧縮空気を吸気として、患者の気道に加圧空気を送り込む。
　ＣＰＡＰ療法に使用される人工呼吸器は高流量が必要であり、送風機から加圧空気を鼻部等に送り込む装着部までは，直径１５ｍｍ～２２ｍｍといった比較的太いエアチューブ（蛇管）で接続されている。またＣＰＡＰ療法においては、おおよそ４．０－２０．０ｃｍＨ２Ｏ程度の陽圧が加えられる。図６にＣＰＡＰ療法に使用する従来の呼吸回路の概念図を示す。睡眠中に装着部が外れないよう、装着部４０は固定具５０で患者の頭部に固定される。蛇管１０の材質としてはポリエチレン（ＰＥ）やエチレン－酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）などが使用され、チューブに折れ曲がり防止用のコイルがらせん状に固着された構造になっている。ＣＰＡＰ療法を施している就寝時に、患者が寝返りを打ちやすくするため、装着部に対する負荷は小さいことが望まれる。しかし上記のように比較的太い蛇管でしかもコイルが巻かれていると、曲げにくく安眠を妨げる可能性が高い。
　この課題に対して、従来は装着部と蛇管の接続部に回転自在の部分を設ける工夫がなされてきた（図６参照）。図７にそのための部材の断面図を示す。図７に示すのはスイヴェルアダプタ７０と呼ばれるコネクタであり、装着部４０側にあたるＡ方向には、通気管側突起９０とエルボ突起１００で係合溝１１０を形成して係合部１０５を嵌め込む構造となっている。Ｂの送風機側についても同様に、エルボ側突起１２０と、ブロア側突起１３０で係合溝１４０を形成して係合部１２５を嵌め込む構造をとり、Ｂから伸びる蛇管１０は呼吸回路接続口を通して送風機に接続されている（図示省略）。こうすることで加圧空気を逃すことなく回転自在の部分が設けられるので、装着部に対する蛇管の負荷は軽減される（例えば、登録実用新案公報　第３１２６３８６号公報参照）。
　図８は従来の装着部と蛇管の使用態様についての説明図である。装着部を装着した顔正面から見て、蛇管１０が顔に対してＡ、Ｂ、Ｃと回転自在になるため、装着部４０が顔に固定されたまま適切に加圧空気を提供できる（例えば、日本コヴィディエン株式会社、[online]、製品情報＞マルチパーパスマスク、[平成２７年１０月７日検索]、インターネット（ＵＲＬ：http://www.covidien.co.jp/product_service/respiratory_pdf/oxygen/multipurpose(c1).pdfを参照）。
　しかし、スイヴェルアダプタ７０を設ける方法は、接続部分を多くすることにつながり呼吸回路が高価になり、また接続部分の係合溝には呼気や加湿された加圧空気に含まれる水分が凝結して水がたまり雑菌が繁殖しやすく、繰り返し使用するには問題が多い。また図９で示すように、接続のための部材を装着部と蛇管の間に挟む分だけ、蛇管１０と顔の間の距離Ｈが広がり、寝返り時にモーメントが大きくなり、装着部が外れやすくなる、顔への負荷が大きくなるといった悪影響を生じる。
　本発明は、斯かる実情に鑑み、装着部を装着した患者の負荷を軽減する蛇管とその製造方法を提供することを目的とする。
　（１）本発明は、患者に加圧空気を供給する呼吸回路を構成する蛇管であって、前記蛇管の材料は樹脂であり、前記蛇管は肉厚の厚い厚肉チューブ部と、前記厚肉チューブ部より肉厚の薄い簿肉チューブ部とを有することを特徴とする蛇管を提供する。
　（２）本発明は、前記蛇管が、さらに、折れ曲がり防止用のコイルを備えることを特徴とする上記（１）に記載の蛇管を提供する。
　（３）本発明は、前記簿肉チューブ部が交換可能であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の蛇管を提供する。
　（４）本発明は、前記簿肉チューブ部が、前記厚肉チューブ部よりも曲げ弾性率が低いことを特徴とする上記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の蛇管を提供する。
　（５）本発明は、前記樹脂が、引張応力―ひずみ曲線において、上降伏点と下降伏点と、を有することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の蛇管を提供する。
　（６）本発明は、前記簿肉チューブ部が、前記蛇管を構成する前記樹脂について、上降伏点を超えた範囲でひずんでいることを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の蛇管を提供する。
　（７）本発明は、前記簿肉チューブ部が、前記蛇管を構成する前記樹脂について、下降伏点を超えない範囲でひずんでいることを特徴とする上記（６）に記載の蛇管を提供する。
　（８）本発明は、患者に加圧空気を供給する呼吸回路を構成する蛇管であって、前記蛇管の一部に塑性変形部を有することを特徴とする蛇管を提供する。
　（９）本発明は、上記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載の蛇管を備えることを特徴とする呼吸回路を提供する。
　（１０）本発明は、マスク又は鼻マスクを有し、そこから３０ｃｍ以内の距離に簿肉チューブ部が存在することを特徴とする上記（９）に記載の呼吸回路を提供する。
　（１１）本発明は、上記（９）または（１０）に記載の呼吸回路を備えることを特徴とする呼吸補助装置を提供する。
　（１２）本発明は、上記（９）または（１０）に記載の呼吸回路を備えることを特徴とする人工呼吸器を提供する。
　（１３）本発明は、樹脂を材料とする蛇管の製造方法において、前記樹脂の、下降伏点以上且つ上降伏点以下の引張応力が生じるひずみで、且つ、上降伏点を与えるひずみよりも大きな値のひずみを与えて引張することにより、ひずみ軟化を発生させて曲げ弾性率が低い簿肉チューブ部を形成する蛇管の製造方法を提供する。
　（１４）本発明は、熱可塑性樹脂を材料とする蛇管の製造方法において、前記蛇管を構成するチューブの一部をガラス転移温度以上に加熱して引張又は押圧し、簿肉チューブ部を形成する蛇管の製造方法を提供する。
　（１５）本発明は、熱可塑性樹脂を材料とする蛇管の製造方法において、成形直後であって前記蛇管の温度がガラス転移温度以上である時に、前記蛇管を構成するチューブの一部を引張又は押圧して、簿肉チューブ部を形成する蛇管の製造方法を提供する。
　本発明の請求項１記載の蛇管によれば、薄肉チューブ部が曲げやすく、患者に対する負荷が低減され、また接続部分がないため衛生面でも優れ、しかも安価な呼吸回路を提供できるという優れた効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係る蛇管の説明図である。 金属と樹脂における応力とひずみの関係を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる呼吸回路を説明する図　である。 本発明の第３実施形態に係るＰｒｏｎｇタイプの呼吸回路の例を示した図である。 本発明の第４実施形態に係る、成形過程で押圧により簿肉チューブ部を製造する方法の説明図である。 従来の蛇管を使用した呼吸回路の使用態様の概念図である。 呼吸回路の自由度を向上させるスウィベルアダプタの断面図である。 従来の装着部と蛇管の使用態様についての説明図である。 従来の装着部と蛇管の使用態様において、接続部を加えることで蛇管のモーメントが大きくなることを示す説明図である。
　以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
　図１～図５は発明を実施する形態の一例であって、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図６に示す従来のものと同様である。
　本発明の第１実施形態に係る蛇管の材料は樹脂であり、高分子化合物である樹脂の性質を利用して、動きが自在な薄肉チューブ部を備えた蛇管を作成することで、安価かつ衛生的な呼吸回路を提供する。
　図１は、第１実施形態の蛇管１０の一部を表したものである。図１（ａ）は、蛇管を製造したそのままの姿を示したものである。蛇管１０はチューブ２０と、折れ曲がり防止用のコイル３０で構成される。チューブの材質としてはポリエチレン（ＰＥ）やエチレン－酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)等である。コイルの材質としては金属を樹脂で被覆するもの、又はチューブに使用する材質より硬質な樹脂である。コイルの材料に関してはチューブの折れ曲がりが防止できれば良い。
　第１実施形態の蛇管１０は、肉厚の厚い厚肉チューブ部３００と、前記厚肉チューブ部３００より肉厚の薄い簿肉チューブ部２００を有する。具体的には図１（ｂ）において蛇管１０のうち、図の位置Ａと位置Ｂ'の間（以下、ＡＢ'間と記載する）の肉厚が、他の部分の肉厚より薄くなっており、薄肉チューブ部２００を形成している。厚みが薄い分、曲げ弾性率は低下するため、薄肉チューブ部２００は、他の部分より折り曲げやすくなる。
　以上のように構成された本実施形態の動作について図１（ｃ）で説明する。図中実線矢印方向が鉛直上向きと考える。ＡＢ'間は、引張されて曲げ弾性率が低下するため、蛇管１０をＣの部分だけ支えていると、Ｄ部はＤ'のように重力に従って垂れ下がることになる。患者が就寝中に行われるＣＰＡＰ療法においては、マスク等に接続される蛇管１０の負荷が大きいと寝返りを妨げ、安眠を妨げることになる。しかし本実施形態の蛇管１０によれば、重力にしたがって曲がるほどに曲げ弾性率を低下させることも容易なので、自在に蛇管１０が曲げることが可能になる。このときコイル３０があるため折れ曲がりは防止されている。
　次に図１（ａ）の蛇管１０について、ＡＢ間に他の通常部分より薄肉なチューブ部２００を作製する手法を説明する。
　樹脂は種類により、また温湿度等の条件により、機械的性質が大きく変わる。しかし低温で固体の性質を示す際でも、流体としての性質を併せ持つという点では種類によらない。具体的には機械的性質のうち引張特性については金属等とは大きく異なる性質を持つ。
樹脂は大きく熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂に分けられる。熱硬化性樹脂は曲げ弾性率が熱可塑性樹脂よりも低く、もろいため、チューブ２０の材料としては適さない。したがって蛇管１０のチューブ２０には熱可塑性樹脂を用いる。
　非鉄金属における一般的な引張応力とひずみ（のび）の関係を、図２（ａ）に示し、熱可塑性樹脂における、一般的な引張応力とひずみ（のび）の関係を、図２（ｂ）に示す。金属の場合には弾性限界が存在する。図２（ａ）のＥ点が弾性限界を示す。弾性限界以下の張力に対しては応力－ひずみ曲線は比例関係を保ち、引張応力を無くすとひずみは完全に回復する（図２（ａ）のＡの領域）。そしてひずみが大きくなりＺ点になると破断に至る。ところが樹脂の場合には、図２（ｂ）でわかるように、引張応力が小さなＡの領域においても、金属と異なり応力－ひずみ曲線は、比例関係を示さない。すなわち樹脂の場合、応力の増加とともに急速に伸びが進行する。樹脂の場合には金属のような明確な弾性限界は存在せず、応力が小さな段階でも残留ひずみが発生するため、のびやすいのである。
　さて、さらにひずみが大きくなると、引張応力が頭打ちになる点（上降伏点Ｂ１）に至り、試料の一部分がくびれてネッキング現象と呼ばれる現象が起きる。このとき引張されたネッキング部分は元々の厚みよりも薄肉化するが、分子の配向により強化されるため下降伏点Ｂ２より下には応力が低下せず、未引張部分に向かってネッキング部分が成長していく。本発明の実施形態においては、このＢ１とＢ２の間の領域を用いる。この領域において、引張弾性率（引張応力の差をひずみの差分で割った値）は当然に低下する。一般的なプラスチックであれば、引張弾性率と曲げ弾性率はほぼ同じ値なので、蛇管１０に求められる曲げ易さ（曲げ弾性率が低いこと）は、この領域まで応力を掛けて引張することで得られることになる。なおチューブの強度低下を考慮しないならば、下降伏点Ｂ２以上、破断するひずみを与えるＣの間に相当するひずみを蛇管１０に与えて、曲げ弾性率が通常の肉厚のチューブより低下した簿肉チューブ部２００を形成しても良い。なお、薄肉チューブ部２００は、管状の樹脂を塑性変形させることで得られるので、塑性変形部と定義することも可能である。
　図１（ａ）に戻る。蛇管１０について、ＡＢ間を曲がり易くすることが求められている、すなわちＡＢ間の曲げ弾性率を低下させることが求められているので、ＡＢ間の長さＬ１の部分の両端を特に図示しない保持用治具で保持して、互いに反対向きへ引張する。引張応力が上降伏点Ｂ１以上になると曲げ弾性率は低下するが、さらにひずみを大きくすると最終的にはＣで破断してしまうので、一対の保持用治具間の距離を制御することで、Ｃよりはひずみが小さく曲げ弾性率が小さな領域で引張は終了させる。具体的には上降伏点Ｂ１以上且つ下降伏点Ｂ２以下のひずみが生じる程度で引張をやめる。こうすることで、蛇管１０のＡＢ間の距離はＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）と伸張するとともに簿肉化し、同時に曲げ弾性率が低下する、すなわち曲げやすく接続部分がないため衛生面でも優れた薄肉チューブ部２００がＡＢ'間に作成される。ネッキング現象はＡＢ'間で生じ、コイルのピッチがＬからＬ'に拡大することになる（図１（ｂ）参照）。
　以上説明したように第１実施形態の蛇管１０によれば、容易に曲げ弾性率の低下した薄肉チューブ部２００を備えるので患者に負担の小さな呼吸回路を提供することができる。このとき簿肉チューブ部２００は、他の厚肉チューブ部３００よりも強度的に弱い場合もありうるので、交換可能であることが望ましい。また肉厚が薄くなっている部分に外力が集中してかかると、破れやすいなどの不具合が生じる可能性があるので、薄肉チューブ部２００を覆うように保護カバーを掛けることも考えられる。
　なおここでは本発明の蛇管における実施形態について説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。すなわちＣＰＡＰ治療に使用する呼吸補助装置のための呼吸回路だけでなく、一般の人工呼吸器のエアチューブにも、本実施形態を適用することができる。また説明した第１実施形態では、蛇管の一か所のみ引張させて薄肉チューブ部としたが、蛇管に複数の薄肉チューブ部を設けても良い。
　次に、図３を参照して第２実施形態の呼気回路について説明する。
　この呼気回路は、装着部４０と蛇管１０を備える。装着部４０は、鼻全体を覆うＮａｓａｌタイプの鼻マスクとなる。装着部４０の中央には、スイヴェルアダプタを介することなく、第１実施形態で示したものと同様の蛇管１０が固定される。蛇管１０の薄肉チューブ部２００は、装着部４０から３０ｃｍ以内に配置することが好ましく、この図の場合では装着部４０の直近部分を薄肉チューブ部２００としている。
　この第２実施形態の呼気回路によれば、スイヴェルアダプタが無くても、薄肉チューブ部２００を利用してＡ、Ｂ、Ｃのように自在に蛇管１０を曲げることが可能になる。また、薄肉チューブ部２００はコイル３０を有するため、薄肉チューブ部２００の折れ曲がりも防止される。
　次に、図４を参照して第３実施形態の呼気回路について説明する。この呼気回路は、装着部４０のパイプを鼻孔に差し込む形のＰｒｏｎｇタイプ鼻マスクとしている。本実施形態においては、Ｐｒｏｎｇタイプの装着部４０の両脇に２本の蛇管１０が取り付けられ、Ｙピース１９０で１本の蛇管に合流させている。このとき装着部４０から３０ｃｍ以内、この図の場合なら装着部４０の直近部分の蛇管１０を薄肉チューブ部２００とする。薄肉チューブ部２００の曲げ弾性率は小さいため、図４のＡ、Ｂのように装着部４０を顔に固定したまま自在に呼吸回路を動かすことが可能である。なお、Ｎａｓａｌタイプでも同様であるが、本実施形態のように、マスク（装着部）の側面（即ち、顔を平面と定義した場合の面方向）に蛇管を接続することで、マスクの顔からの高さを抑制することが可能となり、利用者は寝返りが打ちやすくなる。
　次に第４実施形態に係る蛇管１０の製造方法について説明する。
　第１実施形態で説明した製造方法では、前駆体となる蛇管（全体が厚肉チューブ状体の蛇管）を成形・冷却した後に変形引張することで、塑性変形によって簿肉チューブ部を作成したが、第４実施形態では、蛇管そのものの成形過程で同様な薄肉構造を作成する。すなわち、成形直後で変形がし易い温度であるうちに、薄肉チューブを作成するという製造方法をとる。具体的には、熱可塑性樹脂が変形しやすいガラス転移温度以上のときに、蛇管の一部分を引張させれば、容易に簿肉チューブ部を作成する。もちろん製造後に蛇管の一部分をガラス転移温度以上に加熱することで、チューブを軟化させて引張させて同様に簿肉チューブ部を作成することも考えられる。また引張ではなく押圧によっても簿肉チューブ部を作成できる。これらの一例として、図５において、製造過程で押圧により簿肉チューブ部を製造する方法を説明する。
　蛇管１０は、帯状となるチューブ材料１５０を加温部１６０に巻き付けていき、重合させた後に冷却させることで成形される。冷却前、即ちチューブ温度がガラス転移温度以上の状態の時に、プッシャー１７０によりチューブを矢印方向に押圧すると、チューブ材料１５０が押し広げられて薄肉チューブ部２００が容易に成形される。ここでは帯状のチューブ在１５０をらせん状に巻きつけてチューブを成形する場合を示したが、押し出し成形によって管状のチューブを直接成形する場合でも、同様な押圧方法により容易に薄肉チューブ部１８０は形成されうる。
　なお、上記第１～第４実施形態で示した蛇管１０又は呼気回路を、ブロア、酸素ボンベ等の加圧気体を生成する装置に接続することで、ＣＰＡＰ等の呼吸補助装置、又は人工呼吸器を構成することができる。
　尚、本発明の蛇管および蛇管の製造方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
　５　　呼吸補助装置本体
　１０　　蛇管
　２０　　チューブ
　３０　　コイル
　４０　　装着部
　５０　　固定部
　６０　　通気管
　７０　　スイヴェルアダプタ
　８０　　エルボ
　９０　　通気管側突起
　１００　　エルボ側突起
　１０５　　係合部
　１１０　　係合溝
　１２０　　エルボ側突起
　１２５　　係合部
　１３０　　ブロア側突起
　１４０　　係合溝
　１５０　　チューブ材料
　１６０　　加温重合部
　１７０　　プッシャー
　１８０，２００　　薄肉チューブ部
　１８５　　コイル材料
　１９０　　Ｙピース

Claims (15)

  1. 　患者に加圧空気を供給する呼吸回路を構成する蛇管であって、
    　前記蛇管の材料は樹脂であり、
    　前記蛇管は肉厚の厚い厚肉チューブ部と、前記厚肉チューブ部より肉厚の薄い簿肉チューブ部とを有することを特徴とする蛇管。
  2. 　前記蛇管は、さらに、折れ曲がり防止用のコイルを備えることを特徴とする請求の範囲１に記載の蛇管。
  3. 　前記簿肉チューブ部は交換可能であることを特徴とする請求の範囲１または請求の範囲２に記載の蛇管。
  4. 　前記簿肉チューブ部は、前記厚肉チューブ部よりも曲げ弾性率が低いことを特徴とする請求の範囲１乃至３のうちのいずれかに記載の蛇管。
  5. 　前記樹脂は、引張応力―ひずみ曲線において、上降伏点と下降伏点と、
    を有することを特徴とする請求の範囲１乃至４のうちのいずれかに記載の蛇管。
  6. 　前記簿肉チューブ部は、前記蛇管を構成する前記樹脂について、
    上降伏点を超えた範囲でひずんでいることを特徴とする請求の範囲１乃至５のうちのいずれかに記載の蛇管。
  7. 　前記簿肉チューブ部は、前記蛇管を構成する前記樹脂について、
    下降伏点を超えない範囲でひずんでいることを特徴とする請求の範囲６に記載の蛇管。
  8. 　患者に加圧空気を供給する呼吸回路を構成する蛇管であって、
    　前記蛇管の一部に塑性変形部を有することを特徴とする蛇管。
  9. 　前記請求の範囲１乃至８のうちのいずれかに記載の蛇管を備えることを特徴とする呼吸回路。
  10. 　マスク又は鼻マスクを有し、そこから３０ｃｍ以内の距離に簿肉チューブ部が存在することを特徴とする請求の範囲９に記載の呼吸回路
  11. 　請求の範囲９または請求の範囲１０に記載の呼吸回路を備えることを特徴とする呼吸補助装置。
  12. 　請求の範囲９または請求の範囲１０に記載の呼吸回路を備えることを特徴とする人工呼吸器。
  13. 　樹脂を材料とする蛇管の製造方法において、
    　前記樹脂の、下降伏点以上且つ上降伏点以下の引張応力が生じるひずみで、且つ、
    上降伏点を与えるひずみよりも大きな値のひずみを与えて引張することにより、
    ひずみ軟化を発生させて曲げ弾性率が低い簿肉チューブ部を形成する蛇管の製造方法。
  14. 　熱可塑性樹脂を材料とする蛇管の製造方法において、
    　前記蛇管を構成するチューブの一部をガラス転移温度以上に加熱して引張又は押圧し、簿肉チューブ部を形成する蛇管の製造方法。
  15. 　熱可塑性樹脂を材料とする蛇管の製造方法において、
    　成形直後であって前記蛇管の温度がガラス転移温度以上である時に、前記蛇管を構成するチューブの一部を引張又は押圧して、簿肉チューブ部を形成する蛇管の製造方法。
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