JP2008119542A - Respirator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、患者の肺の換気機能を支援するための人工呼吸装置に関する。 The present invention relates to a ventilator for supporting a patient's lung ventilation function.
このような患者のための人工呼吸装置は、病院での使用は言うまでもなく、在宅介護を行うためにも必要になっている。典型的な先行技術は、特許第2714288に開示されている。この先行技術には、ピストンの往復運動によって吸気期間中、患者に空気を供給する空気ポンプが記載されている。この空気ポンプは、ピストンをシリンダ内で往復駆動するリニア駆動モータをピストンに関してシリンダヘッドとは反対側に配置して構成される。したがってこの先行技術では、空気ポンプの全長が長くなり、装置が大形化するという問題がある。特に在宅介護で用いられる人工呼吸装置は小形化が要求される。 Such a ventilator for a patient is necessary not only for use in a hospital but also for home care. A typical prior art is disclosed in US Pat. No. 2,714,288. This prior art describes an air pump that supplies air to the patient during the inspiration period by reciprocating movement of the piston. This air pump is configured by arranging a linear drive motor for reciprocating a piston in a cylinder on the side opposite to the cylinder head with respect to the piston. Therefore, in this prior art, there exists a problem that the full length of an air pump becomes long and an apparatus enlarges. In particular, a respirator used for home care needs to be downsized.
他の先行技術は、Intensive Care Med(1997)23:545−552に開示されている。この先行技術には、吸気期間中、患者に空気を供給する送風機と、呼気期間中、患者の呼気を吸引するブロアとを備える人工呼吸装置の構成が記載されている。また患者の呼気を吸引することによって、気管内にチューブを挿入された患者の負担が大幅に軽減されることが記載されている。この先行技術には、送風機と吸引ブロアとを2台備える必要があるので、装置が大形化するという問題がある。またこの送風機およびブロアは、圧力制御によって空気を輸送しているので、空気流量を一定に制御することが困難であるという問題がある。 Another prior art is disclosed in Intensive Care Med (1997) 23: 545-552. This prior art describes a configuration of a ventilator comprising a blower that supplies air to the patient during the inspiration period and a blower that draws the patient's exhalation during the expiration period. Further, it is described that the burden on a patient who has inserted a tube into the trachea is greatly reduced by aspirating the patient's exhalation. In this prior art, since it is necessary to provide two fans and suction blowers, there is a problem that the apparatus becomes large. Moreover, since this air blower and blower transport air by pressure control, there exists a problem that it is difficult to control air flow volume uniformly.
本発明の目的は、簡単な構成で確実に、吸気期間中、患者に空気を供給することができるとともに呼気期間中、患者の呼気を吸引することが可能な人工呼吸装置を提供することである。また小形化を図ることが容易であり、かつ吸気期間中、患者に確実に空気を供給することが可能な人工呼吸装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an artificial respiration apparatus that can supply air to a patient during an inhalation period with a simple configuration and can suck the patient's exhalation during the exhalation period. . It is another object of the present invention to provide a ventilator that can be easily miniaturized and can reliably supply air to a patient during an inhalation period.
本発明は、予め定める軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の内ベローズと、
内ベローズの外周面の外方に間隔をあけて設けられ、前記軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の外ベローズと、
内および外ベローズの軸線方向一端部に連結され、軸線方向に移動可能な取付部材と、
取付部材に対向して固定位置に設けられ、内および外ベローズの軸線方向他端部に連結される基体と、
少なくとも一部分が内ベローズの内部の第1空間内に設けられ、取付部材を基体に対して軸線方向に近接離反変位駆動する駆動手段と、
基体に設けられ、内ベローズの外周面と外ベローズの内周面との間の第2空間内に空気を吸入する吸入逆止弁と、
基体に設けられ、第2空間内から空気を排出する吐出逆止弁とを含むことを特徴とする人工呼吸装置用空気ポンプである。
The present invention comprises a substantially cylindrical inner bellows that can be expanded and contracted in a predetermined axial direction;
A substantially cylindrical outer bellows which is provided outside the outer peripheral surface of the inner bellows with an interval and expandable and contractable in the axial direction;
An attachment member connected to one axial end of the inner and outer bellows and movable in the axial direction;
A base body provided at a fixed position facing the mounting member and connected to the other axial end of the inner and outer bellows;
At least a portion provided in the first space inside the inner bellows, and driving means for driving the mounting member to move closer to and away from the base in the axial direction;
A suction check valve that is provided on the base body and sucks air into a second space between the outer peripheral surface of the inner bellows and the inner peripheral surface of the outer bellows;
An air pump for an artificial respirator, comprising: a discharge check valve that is provided on a base and discharges air from the second space.
本発明に従えば、内および外ベローズが2重に配置されるとともに、内ベローズの内部の第1空間内に駆動手段の少なくとも一部が配設されているので、構成のコンパクト化を図ることが可能となり、省スペースを図ることができる。 According to the present invention, the inner and outer bellows are arranged in duplicate, and at least a part of the driving means is arranged in the first space inside the inner bellows, so that the configuration can be made compact. This makes it possible to save space.
また本発明は、駆動手段は、
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、第1空間内に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
ねじ部材の軸線の延長線上に設けられ、ねじ部材の軸線方向他端部に連結され、ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする。
In the present invention, the driving means is
A screw mechanism having a screw member extending in parallel to the axial direction, provided in the first space, and coupled to the mounting member;
It is provided on the extension line of the axis of the screw member, is connected to the other axial end of the screw member, and includes a drive source that rotationally drives the screw member.
本発明に従えば、後述の図8に示すように駆動手段のねじ機構が第1空間内に配置されており、ねじ機構のねじ部材が内および外ベローズの軸線に平行に延在し、ねじ部材の軸線の延長線上に駆動源が設けられているので、構成のコンパクト化を図ることが可能となり、省スペースを図ることができる。 According to the present invention, as shown in FIG. 8 to be described later, the screw mechanism of the drive means is disposed in the first space, and the screw member of the screw mechanism extends parallel to the axis of the inner and outer bellows, Since the drive source is provided on the extension line of the axis of the member, the configuration can be made compact and space can be saved.
また本発明は、駆動手段は、
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、第1空間内に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
外ベローズの外方に設けられ、伝動手段を介してねじ部材の軸線方向他端部に連結され、ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする。
In the present invention, the driving means is
A screw mechanism having a screw member extending in parallel to the axial direction, provided in the first space, and coupled to the mounting member;
It is provided outside the outer bellows, is connected to the other axial end of the screw member via a transmission means, and includes a drive source that rotationally drives the screw member.
本発明に従えば、後述の図9に示すように駆動源が外ベローズの外方に設けられ、伝動手段を介してねじ部材に連結されているので、空気ポンプの軸線方向の長さを短くすることができる。 According to the present invention, as shown in FIG. 9 to be described later, the drive source is provided outside the outer bellows and connected to the screw member via the transmission means, so the axial length of the air pump is shortened. can do.
また本発明は、前記駆動手段は、
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、第1空間内に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
前記第1空間内に設けられ、ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含み、
前記基体の第1空間を臨む位置には、第1空間内に突出する筒状の収納部が形成されており、前記ねじ部材の他端部は収納部の内部空間内に突出しており、
前記駆動源は、
前記収納部の内部空間内に突出したねじ部材の軸線方向他端部に装着され、ねじ部材の軸線まわりにねじ部材とともに回転する回転子と、
収納部の内部空間内で、かつ回転子の半径方向外方に間隔をあけて設けられる固定子とを含むことを特徴とする。
In the present invention, the driving means includes
A screw mechanism having a screw member extending in parallel to the axial direction, provided in the first space, and coupled to the mounting member;
A drive source provided in the first space for rotating the screw member;
A cylindrical storage portion protruding into the first space is formed at a position facing the first space of the base body, and the other end portion of the screw member protrudes into the internal space of the storage portion,
The drive source is
A rotor that is attached to the other end in the axial direction of the screw member protruding into the internal space of the storage portion, and rotates together with the screw member around the axis of the screw member;
And a stator that is provided in the inner space of the storage portion and spaced radially outward of the rotor.
本発明に従えば、後述の図10に示すように、駆動手段全体が第1空間内に設けられ、駆動源がねじ部材に装着された回転子と、回転子を外囲する固定子とから成るので、構成のコンパクト化をさらに図ることが可能となり、省スペースを図ることができる。 According to the present invention, as shown in FIG. 10 to be described later, the entire drive means is provided in the first space, the drive source is mounted on the screw member, and the stator that surrounds the rotor. Therefore, it is possible to further reduce the size of the configuration and save space.
また本発明は、前記の人工呼吸装置用ポンプと、
患者に着脱可能に装着される装着部材と、
前記吐出逆止弁と装着部材とを接続する吸気管路と、
装着部材に接続され、患者の呼気を大気中に導く呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放/遮断する開閉弁と、
呼気管路の開閉弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられ、呼気期間中、呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力以上に保つ呼気弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含むことを特徴とする人工呼吸装置である。
The present invention also relates to the above ventilator pump,
An attachment member detachably attached to the patient;
An intake pipe connecting the discharge check valve and the mounting member;
An exhalation line connected to the mounting member and directing the patient's exhalation into the atmosphere;
An on-off valve provided at an intermediate position of the exhalation line, for opening / closing the exhalation line,
An exhalation valve that is provided downstream of the exhalation line on and off in the exhalation flow direction and maintains the exhalation pressure at a predetermined pressure higher than atmospheric pressure during the exhalation period;
And a control means for controlling the on-off valve during the inhalation period of the patient to shut off the exhalation duct and controlling the on-off valve to open the exhalation duct during the exhalation period of the patient. It is.
本発明に従えば、後述の図11に示すように吸気管路は空気ポンプと装着部材とを接続し、呼気管路は装着部材と呼気弁とを開閉弁を介して接続する。制御手段は吸気期間中、開閉弁を閉じ、呼気期間中、開閉弁を開く。これによって、吸気圧が高くても吸気の呼気管路を経由しての排出が防止されるので、患者に充分に吸気を供給することができる。また呼気期間中、呼気弁によって呼気がPEEP圧以上に保持される。また空気ポンプがコンパクトに構成されているので、装置全体を小形化することが可能となる。 According to the present invention, as shown in FIG. 11, which will be described later, the inspiratory line connects the air pump and the mounting member, and the expiratory line connects the mounting member and the exhalation valve via the on-off valve. The control means closes the on-off valve during the inspiration period and opens the on-off valve during the expiration period. As a result, even if the inspiratory pressure is high, the inhalation of the inhalation through the exhalation duct is prevented, so that the inhalation can be sufficiently supplied to the patient. In addition, during the expiration period, expiration is maintained at or above the PEEP pressure by the expiration valve. In addition, since the air pump is configured in a compact manner, the entire apparatus can be reduced in size.
請求項1記載の本発明によれば、内および外ベローズが2重に配置されるとともに、内ベローズの内部の第1空間内に駆動手段の少なくとも一部が配設されているので、構成のコンパクト化を図ることが可能となり、省スペースを図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the inner and outer bellows are disposed in a double manner, and at least a part of the driving means is disposed in the first space inside the inner bellows. Compactness can be achieved, and space can be saved.
請求項2記載の本発明によれば、駆動手段のねじ機構が第1空間内に配置されており、ねじ機構のねじ部材が内および外ベローズの軸線に平行に延在し、ねじ部材の軸線の延長線上に駆動源が設けられているので、構成のコンパクト化を図ることが可能となり、省スペースを図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the screw mechanism of the driving means is disposed in the first space, the screw member of the screw mechanism extends parallel to the axis of the inner and outer bellows, and the axis of the screw member Since the drive source is provided on the extension line, the configuration can be made compact, and space can be saved.
請求項3記載の本発明によれば、駆動源が外ベローズの外方に設けられ、伝動手段を介してねじ部材に連結されているので、内および外ベローズの軸線方向の長さを短くすることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the drive source is provided outside the outer bellows and connected to the screw member via the transmission means, the length of the inner and outer bellows in the axial direction is shortened. be able to.
請求項4記載の本発明によれば、駆動手段全体が第1空間内に設けられているので、構成のコンパクト化をさらに図ることが可能となり、省スペースを図ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the entire drive means is provided in the first space, it is possible to further reduce the size of the configuration and save space.
請求項5記載の本発明によれば、制御手段は吸気期間中、開閉弁を閉じ、呼気期間中、開閉弁を開くので、吸気の呼気管路を経由しての排出が防止される。したがって、患者に充分に吸気を供給することができる。また呼気期間中、呼気弁によって呼気がPEEP圧以上に保持される。また空気ポンプがコンパクトに構成されているので、装置全体を小形化することが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the control means closes the opening / closing valve during the inhalation period and opens the opening / closing valve during the expiration period, so that the discharge of the inhalation through the expiration line is prevented. Therefore, it is possible to supply the patient with sufficient inspiration. In addition, during the expiration period, expiration is maintained at or above the PEEP pressure by the expiration valve. In addition, since the air pump is configured in a compact manner, the entire apparatus can be reduced in size.
図1は、本発明の前提となる第1人工呼吸装置用空気ポンプ1の構成を簡略化して示す断面図である。この第1人工呼吸装置用空気ポンプ1(以後、空気ポンプと略称する)は、内ベローズ3と外ベローズ4とを備える。内ベローズ3は、ほぼ直円筒状の形状を有し、軸線5方向(図1の左右方向)に伸縮可能である。外ベローズ4は、ほぼ直円筒状の形状を有し、内ベローズ3の半径方向外方に間隔をあけて内ベローズ3と同軸に2重同心円状に設けられる。内および外ベローズ3,4は、たとえば可撓性を有するゴムまたは合成樹脂などの材料から成り、軸線5を含む断面形状は蛇腹状にジグザグに形成される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of an
内および外ベローズ3,4の軸線方向一端部には剛性の取付部材7が連結され、軸線方向他端部には基体8が連結される。取付部材7は円板状の形状を有しており、軸線5方向に移動可能である。基体8は取付部材7に対向して台盤9上の固定位置に設けられる。これによって、内ベローズ3の内部には内ベローズ3の内周面と取付部材7と基体8とによって囲まれる第1空間10が形成され、内ベローズ3の外周面と外ベローズ4の内周面との間には、内ベローズ3の外周面と、外ベローズ4の内周面と、取付部材7と基体8とによって囲まれる第2空間11が形成される。
A
基体8の第1および第2空間10,11を臨む位置には、第1および第2吸入逆止弁13,14がそれぞれ設けられる。この第1および第2吸入逆止弁13,14は、第1および第2吸入口13a,14aと、弁座15,16とをそれぞれ有し、かつ弁座15,16に着座または離間する弁体17,18と、弁体17,18を弁座15,16に押圧するばね19,20とをそれぞれ含む。基体8の第1および第2空間10,11を臨む位置には、また第1および第2吐出逆止弁23,24がそれぞれ設けられる。この第1および第2吐出逆止弁23,24は、第1および第2吐出口23a,24aと弁座25,26とをそれぞれ有し、かつ弁座25,26に着座または離間する弁体27,28と、弁体27,28を弁座25,26に押圧するばね29,30とをそれぞれ含む。したがって基体8の第1空間10を臨む位置には第1吸入逆止弁13と第1吐出逆止弁23とが対を成して設けられ、基体8の第2空間11を臨む位置には第2吸入逆止弁14と第2吐出逆止弁24とが対を成して設けられる。
First and second
内および外ベローズ3,4を伸縮駆動するために駆動手段33が設けられる。駆動手段33はねじ機構を備える。この構成では、ねじ機構はボールねじ34から成る。ボールねじ34は、外ベローズ4の外方に設けられ、前記軸線5方向に延びるねじ部材35と、ナット36とを備える。ねじ部材35とナット36にはボールねじ溝が形成されており、ねじ部材35とナット36とはボールねじ溝に装着されたボールを介して螺合する。ねじ部材35の一端部は、ブラケット37に取付けられた軸受によって回転自在に支持されており、ねじ部材35の他端部付近は基体8に取付けられた軸受38によって回転自在に支持されている。ブラケット37は、台盤9に固定されている。ねじ部材35の他端部は、基体8を貫通して突出しており、突出部にはプーリ40が取付けられている。ナット36は接続部材39を介して取付部材7と連結されている。
A driving means 33 is provided to extend and retract the inner and
台盤9には駆動源であるモータ41が設けられている。モータ41のモータ軸にはプーリ42が取付けられており、ねじ部材35のプーリ40とモータ軸のプーリ40との間には伝動手段である伝動ベルト43が張架されている。前記ねじ部材35の近傍には、案内手段45が設けられている。案内手段45は、ねじ部材35の軸線に平行に延びるガイドレール46と、ナット36に連結され、ガイドレール46と移動可能に係合するガイドブロック47とを含む。ガイドレール46はねじ部材35と近接して設けられており、その一端部はブラケット37に固定され、他端部は基体8に固定される。ガイドレール46およびガイドブロック47の係合部の構成については後述する。
The
次に空気ポンプ1の動作を説明する。モータ41を駆動すると、その回転運動は伝動ベルト43を介してねじ部材35に伝えられ、ねじ部材35を回転駆動する。ねじ部材35の回転運動はナット36の直線運動に変換され、ナット36を回転方向に応じてねじ部材35の一端部側または他端部側に移動させる。ナット36を移動させると、ナット36に連結されている取付部材7が移動し、取付部材7を移動させると、内および外ベローズ3,4がモータ41の回転運動に対応する方向に移動して伸縮する。
Next, the operation of the
内および外ベローズ3,4が伸長すると、第1および第2空間10,11内の圧力が低下するので、第1および第2吸入逆止弁13,14の弁体17,18が弁座15,16から離間するとともに、第1および第2吐出逆止弁23,24の弁体27,28が弁座25,26に着座し、第1および第2空間10,11内に気体、この構成では空気または患者の呼気が吸入される。内および外ベローズ3,4が縮退すると、第1および第2空間10,11内の圧力が増大するので第1および第2吐出逆止弁23,24の弁体27,28が弁座25,26から離間すると共に、第1および第2吸入逆止弁13,14の弁体17,18が弁座15,16に着座し、第1および第2空間10,11内から空気または呼気が排出される。
When the inner and
ナット36の移動は、案内手段45によってねじ部材35の軸線方向に、すなわち内および外ベローズ3,4の軸線5に平行な方向に案内される。ナット36のねじ部材35の一端部側への移動はブラケット37によって阻止される。したがってブラケット37はストッパ部材としての作用も有する。
The movement of the
このように、内および外ベローズ3,4が2重同心円状に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また第1および第2空間10,11にそれぞれ1対の吸込みおよび吐出逆止弁が設けられているので、内および外ベローズ3,4の伸縮によって第1および第2空間10,11内に同時に空気または呼気を吸入し、かつ第1および第2空間10,11内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、1台の空気ポンプ1で2台分の働きをすることができる。また内および外ベローズ3,4は取付部材7を介してボールねじ34によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第1および第2空間内から吐出される空気または呼気の流量を一定に制御することができる。またナット36は案内手段45によって案内されるので、移動時における内および外ベローズ3,4の芯ずれを防止することができる。したがって、内および外ベローズ3,4を軸線5方向に円滑に移動させることが可能となる。
Thus, since the inner and
図2は、本発明の実施の一形態の前提となる人工呼吸装置55の構成を簡略化して示す系統図である。この人工呼吸装置55は、装着部材である挿入チューブ56を気管に挿入した状態で呼吸を行う患者の肺の換気機能を支援するために好適に用いられる。人工呼吸装置55は、前記第1空気ポンプ1と挿入チューブ56と、吸気管路57と、呼気管路58とを含んで構成される。吸気管路57は、空気ポンプ1の第2吐出逆止弁24の第2吐出口24aと、挿入チューブ56とを接続する管路であり、外部の空気を第2空間11を介して患者に導く。呼気管路58は、空気ポンプ1の第1吸入逆止弁13の第1吸入口13aと挿入チューブ56とを接続する管路であり、患者の呼気を第1空間10を介して外部に導く。本構成では、吸気管路57および呼気管路58は、患者寄りの位置で合流し、共通管路を構成している。空気ポンプ1の第1吐出逆止弁23の第1吐出口23aと、第2吸入逆止弁14の第2吸入口14aとは大気に解放されている。挿入チューブ56は、管継手76を介して吸気管路57および呼気管路58の共通管路部分の先端部と着脱可能に連結されている。管継手76は前記先端部に取付けられた第1継手部77と挿入チューブ56に取付けられた第2継手部78とを有する。
FIG. 2 is a system diagram showing a simplified configuration of the
呼気管路58には、患者の呼気の流れ方向上流側から開閉弁59、排出弁60および圧力保持弁61がこの順序で設けられている。開閉弁59は、たとえば電磁弁であり、呼気管路58を開放/遮断する。電磁弁に代ってダイヤフラムによって開閉する開閉弁を用いてもよい。排出弁60は排出逆止弁であり、排出口63と弁座64とを有し、かつ弁座64に着座または離間する弁体65と、弁体65を弁座64に押圧するばね66と、ばね66のばね力を調整するばね力調整部材67とを含む。排出弁60は呼気管路58内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき開状態となって呼気を大気中に排出する。ばね66のばね力は通常微少なばね力になるように調整される。
The
圧力保持弁61は、呼気管路58の第1吸入逆止弁13付近に設けられる吸入逆止弁であり、吸入口68と、弁座69とを有し、かつ弁座69に着座または離間する弁体70と、弁体70を弁座69に押圧するばね71と、ばね71のばね力を調節するばね力調整部材72とを含む。圧力保持弁61は、呼気管路58内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路58内に吸入し、呼気管路58内の圧力が過度に低下しないように保持する。ばね71のばね力は患者の呼気が乱れないように調整される。
The
人工呼吸装置55は、さらに差圧検出器73と制御手段74とを備える。差圧検出器73は、第2空間11内の圧力と吸気管路57内の圧力との差を検出する。これによって、患者が吸気状態であるのか、あるいは呼気状態であるのかを検出することができる。すなわち、第2空間11内の圧力が吸気管路57内の圧力よりも高いときには吸気状態であることが検出され、吸気管路57内の圧力が第2空間11内の圧力よりも高いときには呼気状態であることが検出される。制御手段74は、差圧検出器73の出力に応答し、患者の吸気および呼気の各期間に応じてモータ41の回転方向の切換制御を行うとともに、後述のように開閉弁59の開閉制御を行う。本構成は装着部材として挿入チューブを装着した患者に対して好適に適用することが可能であるけれども、装着部材としてマスクを装着した患者に対しても適用することができる。
The
図3は、図2に示す人工呼吸装置55の動作を説明するためのタイミングチャートである。図3(1)は患者の吸気および呼気の肺の換気機能を示す図であり、図3(2)は開閉弁59の開閉動作を示す図であり、図3(3)は空気ポンプ1の第1吸入逆止弁13の開閉動作を示す図であり、図3(4)は空気ポンプ1の第1吐出逆止弁23の開閉動作を示す図であり、図3(5)は第2吸入逆止弁14の開閉動作を示す図であり、図3(6)は第2吐出逆止弁24の開閉動作を示す図である。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the
患者の吸気期間である時刻t1〜t2では、内および外ベローズ3,4が縮む方向、すなわち図2の右側に移動を開始するとともに、開閉弁59が閉じられる。これによって第1および第2空間10,11内の圧力が高くなるので、第1および第2吐出逆止弁23,24が開状態になり、第1および第2吸入逆止弁13,14が閉状態になる。したがって、後述する呼気期間中に第2空間11内に吸入されていた外部の空気が吸入管路57および挿入チューブ56を介して患者に吸気として供給されるとともに後述する呼気期間中に第1空間内に吸入されていた患者の呼気が第1吐出逆止弁23を介して外部に排出される。吸気期間中、開閉弁59が閉じられているので、吸気の呼気管路58への流出が防止され、患者に空気を充分に供給することができる。
At time t1 to t2, which is the patient's inhalation period, the inner and
患者の呼気期間である時刻t2〜t3では、内および外ベローズ3,4が伸長する方向、すなわち図2の左側に移動を開始するとともに、開閉弁59が開放される。これによって、第1および第2空間10,11内の圧力は低下するので、第1および第2吸入逆止弁13,14が開状態になり、第1および第2吐出逆止弁23,24が閉状態になる。したがって、患者の呼気が挿入チューブ56および呼気管路58を介して第1空間10内に吸入されるとともに、外部の空気が第2吸入逆止弁14を介して第2空間11内に吸入される。
At time t2 to t3, which is the patient's expiration period, the inner and
呼気期間において内および外ベローズ3,4が伸長限まで伸長してもすなわち、内および外ベローズ3,4が前記ナット36とブラケット37とが接触するまで図2の左側に移動しても、患者が呼気を続けているときには、呼気管路58内の圧力の上昇に応じて排出弁60が開状態になり、患者の呼気を大気中に排出する。このような状態は第1空間の体積が患者の呼気量に比べて過小であるときなどに発生する。また呼気管路58内の第1吸入逆止弁13付近の圧力が過度に負圧になり過ぎたときには、圧力保持弁61が開状態になり、前記圧力を予め定める圧力以下に低下しないように保持する。このような状態は第1空間の体積が患者の呼気量に比べて過大であるときなどに発生する。このような排出弁60および圧力保持弁61の働きによって気管に挿入チューブ56を装着した患者の呼気を乱すことなく患者の呼気の排出を支援することができる。
Even if the inner and
このように、本構成では、吸気期間中には外部の空気を吸気管路57および挿入チューブ56を介して患者に供給し、呼気期間中には患者の呼気を挿入チューブ56および呼気管路58を介して吸引することができるので、患者の肺の換気機能を充分に支援することが可能となり、患者の負担を軽減することができる。またこのような患者への空気の供給と患者の呼気の吸引とを1台の空気ポンプ1によって実現することができるので、前述のように空気ポンプ1がコンパクトに構成されていることと相俟って人工呼吸装置55の全体の構成を小形化することが可能となる。
Thus, in this configuration, external air is supplied to the patient via the
図4は、本発明の実施の一形態の前提となる人工呼吸装置81の構成を簡略化して示す系統図である。図4には本構成の人工呼吸装置81をマスク83を装着した患者に適用したときの構成を示している。この構成の人工呼吸装置81は、前記図2に示す人工呼吸装置55と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべきは、この人工呼吸装置81は、患者にマスク83が装着されているときにも、あるいは患者の気管に挿入チューブ56が装着されているときにも共に適用することができる点である。
FIG. 4 is a system diagram showing a simplified configuration of the
人工呼吸装置81は人工呼吸装置55の構成に加えて方向切換弁84と呼気弁85とをさらに含んで構成される。方向切換弁84は、呼気管路58の開閉弁59と排出弁60との間に配置され、呼気の流れ方向を後述のように切換える。呼気弁85は方向切換弁84に接続される排出逆止弁であり、後述のように患者がマスクを装着しているときに患者の呼気を前記PEEP圧以上に保つ。呼気弁85は排出口86と弁座87とを有し、かつ弁座87に着座または離間する弁体88と、弁体88を弁座87に押圧するばね89と、ばね89のばね力を調整するばね力調整部材90とを含む。呼気弁85のばね力は、患者毎に予め定められるPEEP圧に応じて調整される。このばね力は、前記排出弁60のばね力よりも大きい値に設定される。本構成のその他の構成は前記図2に示す人工呼吸装置55の構成と全く同一である。
The
図5は、図4に示す方向切換弁84の構成を簡略化して示す図である。方向切換弁84は、4ポート2位置切換弁であり、第1〜第4ポート91〜94と第1〜第2位置95,96とを有する。方向切換弁84は、レバー98を手動で操作することによってスプール99の位置を移動させ、呼気の流れ方向を切換える。第1ポート91は、開閉弁59と方向切換弁84とを結ぶ呼気管路58に接続されており、第2ポート92は第1吸入逆止弁13と方向切換弁84とを結ぶ呼気管路58に接続されており、第3ポート93は大気中に開放されており、第4ポート94は前記呼気弁84に接続されている。第1位置は、図5(1)に示すように第1ポート91と第4ポート94とを接続し、かつ第2ポート92と第3ポート93とを接続する通路が形成されるスプール位置であり、第2位置は図5(2)に示すように第1ポート91と第2ポート92とを接続し、かつ第3ポート93と第4ポート94とを接続する通路が形成されるスプール位置である。これによって、方向切換弁84のスプール位置を第1位置95に切換えると、開閉弁59を通過した呼気が呼気弁85に向かって流れ、第3ポート93から吸入した空気が第1吸入逆止弁13に向かって流れる。また方向切換弁84のスプール位置を第2位置96に切換えると、開閉弁59を通過した呼気が第1吸入逆止弁13に向って流れ、第3ポート93からの空気が呼気弁85の弁体88と接触する。本構成では、患者がマスク83を装着しているときには図4に示すように方向切換弁84が第1位置95に切換えられ、患者の呼気が呼気弁85に向って流れる。また患者の気管に挿入チューブが装着されているときには、後述の図7に示すように方向切換弁84が第2位置に切換えられ、患者の呼気が第1吸入逆止弁13に向って流れる。
FIG. 5 is a diagram showing a simplified configuration of the
図6は、図4に示す人工呼吸装置81の動作を説明するためのタイミングチャートである。図6(1)〜(6)は前記図3(1)〜(6)と全く同一であるので説明を省略する。図6(7)は方向切換弁84の動作を示す図であり、図6(8)は呼気弁85の動作を示す図である。患者がマスク83を装着しているとき、方向切換弁84は手動で第1位置95に切換えられる。したがって、全呼吸期間中、患者の呼気は図4に示すように呼気弁85に向って流れる。患者の吸気期間である時刻t11〜t12では、呼気弁85は閉状態である。
FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the
患者の呼気期間である時刻t12〜t13では、患者の呼気が呼気弁85に向って流れるので、患者の呼気の圧力がPEEP圧以上のときには呼気弁85は開状態となる。したがって、患者の呼気はPEEP圧以上に保たれる。また呼気期間中、方向切換弁84の第3ポート93から吸入された空気が第1吸入逆止弁13を介して第1空間10内に吸入される。これによって、内ベローズ3内の過大な圧力低下が防止されるので、内および外ベローズ3,4の伸長方向への移動抵抗が減少し、内および外ベローズ3,4を円滑に移動させることができる。
Since the patient's exhalation flows toward the
図7は、図4に示す人工呼吸装置81を挿入チューブ56を装着した患者に適用したときの構成を簡略化して示す系統図である。患者の気管に挿入チューブ56が装着されているときには、方向切換弁84は前記図5(2)に示す第2位置96に切換えられる。これによって、開閉弁59を通過した患者の呼気は方向切換弁84を介して第1吸入逆止弁13に向って流れる。すなわち、呼気弁85および方向切換弁84の第3ポート93は呼気流路から切離されている。このような患者の呼気流路は前記図2に示す人工呼吸装置55の呼気流路と全く同一である。したがって、図7に示す状態の人工呼吸装置81の動作は、前記人工呼吸装置55の動作と全く同一であるので説明を省略する。
FIG. 7 is a system diagram showing a simplified configuration when the
このように、図4および図7に示す人工呼吸装置81はマスク83と挿入チューブ56とを備え、患者にマスク83が装着されているか、あるいは挿入チューブ56が装着されているかに応じて方向切換弁84のスプール位置を切換えられるように構成されているので、1台の人工呼吸装置81を簡単な操作でマスク83を装着している患者および挿入チューブ56を装着している患者のいずれに対しても適用することができる。したがって、人工呼吸装置の稼動率を高めることができる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気の圧力をPEEP圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また挿入チューブ56を装着している患者に対しては前記図2に示す人工呼吸装置55と同様の効果を奏することができる。
As described above, the
図8は、本発明に係る第2空気ポンプ101の構成を簡略化して示す断面図である。この第2空気ポンプ101は前記第1空気ポンプ1と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべきは、駆動手段102の一部が第1空間10内に設けられている点と、基体8の第1空間10を臨む位置に第1吸入逆止弁13および第1吐出逆止弁23が設けられていない点である。
FIG. 8 is a simplified cross-sectional view showing the configuration of the
第2空気ポンプ101は、駆動手段102と、吸入逆止弁103と、吐出逆止弁104とを含む。駆動手段102は、ねじ機構と駆動源であるモータ105とを備え、ねじ機構はボールねじ106から成る。ボールねじ106は、第1空間10内に設けられ、内および外ベローズ3,4の軸線5と同軸に延びるねじ部材107と、ナット108とを含む。ねじ部材107とナット108はボールを介して螺合する。ねじ部材107の一端部にはストッパ部材109が設けられており、軸受などの支持部材は設けられていない。ねじ部材107の他端部付近は基体8に取付けられた軸受38によって回転自在に支持されている。ねじ部材107の他端部は基体8を貫通して外方に突出しており、この突出部の先端部には軸継手110が取付けられている。ナット108は連結部材111を介して取付部材113に連結されている。取付部材113の第1空間を臨む位置には透孔が形成されている。
The
台盤9にはモータ105が取付けられている。モータ105はねじ部材107の軸線の延長線上に設けられ、モータ105のモータ軸の先端部は前記軸継手110を介してねじ部材107の軸線方向他端部に連結されている。これによって、モータ105を駆動すればねじ部材107を回転駆動することができる。吸入逆止弁103および吐出逆止弁104は、基体8の前記第2空間11を臨む位置に設けられている。吸入逆止弁103および吐出逆止弁104の構成は、前記第2吸入逆止弁14および第2吐出逆止弁24の構成と同一である。第2空気ポンプ101のその他の構成は第1空気ポンプ1の構成と同一である。
A
このように、第2空気ポンプ101の駆動手段102のねじ部材107が内および外ベローズ34の軸線5と同軸に延在し、ねじ部材107の軸線の延長線上にモータ105が設けられているので、構成のコンパクト化を図ることが可能となり、省スペースを図ることができる。
Thus, the
図9は、本発明に係る第3空気ポンプ115の構成を簡略化して示す平面断面図である。第3空気ポンプ115は、第2空気ポンプ101と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべきは、駆動源であるモータ105がねじ部材107の軸線の延長線上でなく外ベローズ4の外方に配置されている点である。前記ねじ部材107の他端部は、基体8から突出しており、この突出部の先端部にプーリ116が設けられている。モータ105は外ベローズ4の外方に配置されており、モータ軸の先端部にはプーリ117が設けられている。このねじ部材107のプーリ116とモータ軸のプーリ117との間には伝動手段である伝動ベルト118が張架されている。これによって、モータ105を駆動すればねじ部材107を回転駆動することができる。第3空気ポンプ115のその他の構成は、前記第2空気ポンプ101の構成と同一である。
FIG. 9 is a plan cross-sectional view showing a simplified configuration of the
このように第3空気ポンプ115のモータ105が外ベローズ4の外方に設けられ、伝動ベルト118を介してねじ部材107に連結されているので、内および外ベローズ3,4の軸線5方向における第3空気ポンプ115の長さを短くすることができる。
Thus, since the
図10は、本発明に係る第4空気ポンプ119の構成を簡略化して示す断面図である。第4空気ポンプ119は前記第2空気ポンプ101と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべきは、第4空気ポンプ119のモータ120を含む駆動手段121全体が第1空間10内に収納されている点である。第4空気ポンプ119は基体122を備える。基体122は、固定位置に設けられる部材であり、内および外ベローズ3,4の他端部に連結されている。基体122の第1空間10を臨む位置には、第1空間10内に突出す筒状の収納部123が形成されており、第1空間10内に設けられている前記ねじ部材107の他端部は収納部123の内部空間内に突出している。第4空気ポンプ119のモータ120は、直流ブラシレスモータであり、前記ねじ部材107の突出部に装着される回転子124と回転子124の半径方向外方に間隔をあけて設けられる固定子125とを含んで構成される。固定子125は前記収納部123の内部空間内に設けられ、収納部123に固定されている。これによって、固定子125に直流電圧を印加すれば回転子124がねじ部材107の軸線、すなわち内および外ベローズ3,4の軸線5まわりにねじ部材107とともに回転する。第4空気ポンプ120のその他の構成は前記第2空気ポンプ101の構成と同一である。
FIG. 10 is a simplified cross-sectional view showing the configuration of the
このように第4空気ポンプ119の駆動手段121全体が第1空間10内に設けられ、モータ120がねじ部材107に装着された回転子124と、回転子124を外囲する固定子125とから成るので、構成のコンパクト化をさらに図ることが可能となり、さらに省スペースを図ることができる。
As described above, the entire drive means 121 of the
図11は、本発明の実施の一形態である人工呼吸装置135の構成を簡略化して示す系統図である。人工呼吸装置135は、前記図4に示す人工呼吸装置81に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。注目すべきは空気ポンプの形式が異なる点と、呼気管路58が空気ポンプに接続されないで大気に呼気弁85を介して開放されている点である。人工呼吸装置135は第4空気ポンプ119を備える。吸気管路57は第4空気ポンプ119の吐出逆止弁104と患者に装着されている装着部材であるマスク83とを接続し、患者に外部の空気を供給する。呼気管路58は、マスク83と呼気弁85とを接続し、患者の呼気を大気中に導く。呼気管路58には、呼気の流れ方向上流側から開閉弁59および呼気弁85がこの順序に配置されており、方向切換弁84、排出弁60および圧力保持弁61は設けられていない。人工呼吸装置135のその他の構成は前記図5に示す人工呼吸装置81と同一である。
FIG. 11 is a system diagram showing a simplified configuration of the
図12は図11に示す人工呼吸装置135の動作を説明するためのタイミングチャートである。図12(1)は患者の吸気および呼気の肺の喚起機能を示す図であり、図12(2)は開閉弁59の開閉動作を示す図であり、図12(3)は吸入逆止弁103の開閉動作を示す図であり、図12(4)は吐出逆止弁104の開閉動作を示す図であり、図12(5)は呼気弁85の開閉動作を示す図である。患者の吸気期間である時刻t21〜t22では、内および外ベローズ3,4が縮む方向、すなわち図11の右側に移動を開始するとともに開閉弁59が閉じられる。これによって、第2空間11内の圧力が高くなるので、吐出逆止弁104が開状態になり、吸入逆止弁103が閉状態になる。したがって、呼気期間中に第2空間11内に吸入されていた外部の空気が吸気管路57およびマスク83を介して患者に吸気として供給される。吸気期間中、開閉弁59が閉じられているので、吸気の呼気管路58からの排出が防止され、患者に空気を充分に供給することができる。
FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the
患者の呼気期間である時刻t22〜t23では、内または外ベローズ3,4が伸長する方向、すなわち図11の左側に移動を開始するともに開閉弁59が開放される。これによって、第2空間11内の圧力が低下するので、吸入逆止弁103が開状態になり、吐出逆止弁104が閉状態になる。したがって患者の呼気が空気マスクおよび呼気管路58を介して、呼気弁85から排出される。呼気弁85は前述のように呼気の圧力が患者毎に予め定めるPEEP圧以上のとき、開状態になるように調整されているので、患者の呼気の圧力をPEEP圧以上に保つことができる。したがって、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。
At times t22 to t23, which is the expiration period of the patient, the on / off
このように人工呼吸装置135はコンパクトに構成された第4空気ポンプ119を備えているので、また方向切換弁84、排出弁60および圧力保持弁61が設けられていないので、装置全体を小形化することが可能であり、在宅介護用人工呼吸装置として好適に適用することができる。
Since the
また本発明のさらに他の実施の形態の人工呼吸装置として、図11に示す人工呼吸装置135の第4空気ポンプ119に代って前記第1〜第3空気ポンプ1,101,115のうちのいずれか1つを設けるように構成してもよい。このように構成された各人工呼吸装置によってもまた前記呼吸装置135と同様の効果を奏することができる。
Further, as a ventilator according to still another embodiment of the present invention, instead of the
図13は、図1に示すガイドレール46およびガイドブロック47の係合部分の構成を簡略化して示す斜視図である。前記ガイドレール46の軸線に垂直な方向の断面形状は略I字状であり、ガイドレール46の上部の両角部には、ガイドレール46に沿って延びる4条の転動溝49がそれぞれ2条ずつ形成されている。ガイドブロック47は、ガイドレール46の上部を囲んで装着されており、本体50と、エンドプレート51と、複数の鋼球52と、鋼球52を保持する保持器53とを含む。本体52には4条の転動溝49と対向する位置に転動溝が形成されており、各転動溝49には、複数の鋼球52が列状に配置されている。この各鋼球列は転動溝49内を転動しながら循環する。これによって、ガイドブロック47はガイドレール46に沿って低い摩擦抵抗の下で自在に移動することが可能である。
FIG. 13 is a perspective view showing a simplified configuration of the engaging portion of the
図14は、ねじ機構の他の実施の形態であるボールスプライン付ボールねじ127の構成を簡略化して示す断面図である。ボールスプライン付ボールねじ127は、軸128と、ボールねじナット129とスプライン外筒130とベアリング131とを含んで構成される。軸128は、内および外ベローズ3,4の軸線5と同一の軸線を有しており、その外周面には螺旋状のボールねじ溝129aと軸線方向に平行に延びるボールスプライン溝130aとが交差して形成されている。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a
ボールねじナット129は軸128のボールねじ溝129aに装着されたボールを介して軸128と螺合しており、スプライン外筒130は軸128のスプライン溝130aに装着されたボールを介して軸128に装着されている。ボールねじナット129とスプライン外筒130とは、軸線方向に間隔をあけて配置されている。ボールねじナット129およびスプライン外筒130の外周面には、ベアリング131が装着されている。ベアリング131はボールねじナット129およびスプライン外筒130の外周面の転動溝129b,130bに装着されたボール132と、ボール132を外囲する外輪133とを含む。外輪133は、軸128の軸線方向に延在し、ボールねじナット129およびスプライン外筒130をともに覆って両者を連結する。
The
軸128が回転すると、ボールねじナット129はボールねじ溝129aを転動するボールによって軸線方向に移動する。スプライン外筒130は、軸128とともに回転しながらボールねじナット129の軸線方向の移動に連動して、スプライン溝130aに装着されたボールの転動によって軸線方向に移動する。
When the
これによって、外輪133と空気ポンプの取付部材とを連結して軸128を回転駆動すれば、内および外ベローズ3,4をその軸線5に沿って芯ずれを生じることなく、円滑に移動させることが可能となる。またボールスプライン溝がガイドレールの働きをするので、前記案内手段45を省略することができる。このボールスプライン付ボールねじ127は、前記第1〜第4空気ポンプ1,101,115,119のねじ機構としてボールねじ34に代って適用することができる。
Thus, if the
以上述べたように、第1空気ポンプ1においては、第1吸入逆止弁13に呼気管路58が接続され、かつ第2吐出逆止弁24に吸気管路57が接続されるように構成されているけれども、第2吸入逆止弁14に呼気管路58を接続し、かつ第1吐出逆止弁23に吸気管路58を接続するように構成してもよい。また人工呼吸装置55,81においては、呼気管路58に排出弁60および圧力保持弁61が設けられているけれども、第1空間10の体積が患者の呼気量に対して過小でなく適正に設定されているときには排出弁60を設けなくてもよく、第1空間10の体積が患者の呼気量に対して過大でなく、適正に設定されているときには圧力保持弁61を設けなくてもよい。また駆動手段がねじ機構と駆動源とによって構成されているけれども、このような構成に限定されるものではなく、ホースモータなど他の構成であってもよい。また、内および外ベローズ3,4は2重同心円状に同軸に配置されているけれども、各軸線が平行であれば同軸に配置されていなくてもよい。
As described above, the
本発明は、次の実施の形態が可能である。
(1)予め定める軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の内ベローズと、
内ベローズの外周面の外方に間隔をあけて設けられ、前記軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の外ベローズと、
内および外ベローズの軸線方向一端部に連結され、軸線方向に移動可能な取付部材と、
取付部材に対向して固定位置に設けられ、内および外ベローズの軸線方向他端部に連結される基体と、
取付部材を基体に対して軸線方向に近接離反変位駆動する駆動手段と、
基体に設けられ、内ベローズの内部の第1空間内および内ベローズの外周面と外ベローズの内周面との間の第2空間内に空気または患者の呼気をそれぞれ吸入する第1および第2吸入逆止弁と、
基体にそれぞれ設けられ、第1および第2空間内から空気または患者の呼気をそれぞれ排出する第1および第2吐出逆止弁とを含むことを特徴とする人工呼吸装置用空気ポンプ。
The following embodiments are possible for the present invention.
(1) a substantially cylindrical inner bellows capable of expanding and contracting in a predetermined axial direction;
A substantially cylindrical outer bellows which is provided outside the outer peripheral surface of the inner bellows with an interval and expandable and contractable in the axial direction;
An attachment member connected to one axial end of the inner and outer bellows and movable in the axial direction;
A base body provided at a fixed position facing the mounting member and connected to the other axial end of the inner and outer bellows;
Driving means for driving the mounting member to move close to and away from the base body in the axial direction; and
1st and 2nd which is provided in a base and inhales air or a patient's exhalation in the 1st space inside an inner bellows, and the 2nd space between the outer peripheral surface of an inner bellows, and the inner peripheral surface of an outer bellows, respectively An intake check valve;
An air pump for a respirator characterized by including first and second discharge check valves respectively provided on the base and for discharging air or patient exhalation from the first and second spaces, respectively.
前述の図1に示すように内および外ベローズが2重に配置されているので、構成をコンパクト化することが可能となり、省スペースを図ることができる。また内および外ベローズによって第1および第2空間が形成されるので、内および外ベローズを同期して伸縮することによって2つの空間内に同時に空気または患者の呼気を吸入し、かつ2つの空間内から同時に空気または呼気を吐出することができる。これによって、1台の空気ポンプで2台分の働きをすることが可能となる。 As shown in FIG. 1 described above, the inner and outer bellows are doubled, so that the configuration can be made compact and space can be saved. In addition, since the first and second spaces are formed by the inner and outer bellows, the inner and outer bellows are expanded and contracted in synchronism to simultaneously inhale air or patient exhalation into the two spaces, and in the two spaces. At the same time, air or exhaled air can be discharged. Thus, it is possible to work for two units with one air pump.
(2)駆動手段は、
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、外ベローズの外方に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする人工呼吸装置用空気ポンプ。
(2) The drive means
A screw mechanism having a screw member extending parallel to the axial direction, provided on the outer side of the outer bellows, and coupled to the mounting member;
An air pump for a respirator, comprising: a drive source that rotationally drives the screw member.
内および外ベローズは駆動源およびねじ機構によって伸縮変位駆動されるので、移動速度を一定に保つことができる。したがって、第1および第2空間内から吐出される空気および呼気の流量を一定に制御することが容易である。 Since the inner and outer bellows are driven to expand and contract by the drive source and the screw mechanism, the moving speed can be kept constant. Therefore, it is easy to control the flow rate of the air and the exhaled air discharged from the first and second spaces to be constant.
(3)前記の人工呼吸装置用空気ポンプと、
患者に着脱可能に装着される装着部材と、
前記人工呼吸装置用空気ポンプの第1および第2吐出逆止弁のいずれか一方と、装着部材とを接続する吸気管路と、
前記第1および第2吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第1または第2吸入逆止弁と装着部材とを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放/遮断する開閉弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含むことを特徴とする人工呼吸装置。
(3) the air pump for the artificial respiration apparatus,
An attachment member detachably attached to the patient;
An intake pipe connecting one of the first and second discharge check valves of the air pump for the artificial respirator and a mounting member;
An exhalation line connecting the first or second inhalation check valve corresponding to one of the first and second discharge check valves and the mounting member;
An on-off valve provided at an intermediate position of the exhalation line, for opening / closing the exhalation line,
And a control means for controlling the on-off valve during the inhalation period of the patient to shut off the exhalation duct and controlling the on-off valve to open the exhalation duct during the exhalation period of the patient. .
前述の図2に示すように第1および第2空間のうちのいずれか一方の空間と、患者とが吸気管路および装着部材を介して連通しており、第1および第2空間のうちのいずれか他方の空間と患者とが呼気管路および装着部材を介して連通している。これによって、たとえば吸気期間中、一方の空間の体積を小さくして圧力を大気圧以上に加圧し、一方の空間から患者に空気を供給することができるとともに、呼気期間中、他方の空間の体積を大きくして圧力を大気圧以下に減圧し、他方の空間に患者の呼気を吸引することが可能となる。したがって、患者の呼気を支援することができ、患者の負担を軽減することができる。また患者への吸気の供給と、患者の呼気の吸引とを1台の装置で実現することができるので、省スペースを図ることが可能となり、人工呼吸装置の小形化を図ることができる。 As shown in FIG. 2 described above, one of the first and second spaces communicates with the patient via the inspiratory conduit and the mounting member. Either one of the spaces and the patient communicate with each other via the exhalation duct and the mounting member. Thus, for example, during the inhalation period, the volume of one space can be reduced to increase the pressure to atmospheric pressure or more, and air can be supplied to the patient from one space, and the volume of the other space can be supplied during the expiration period. Is increased to reduce the pressure below atmospheric pressure, and the patient's exhalation can be sucked into the other space. Therefore, exhalation of the patient can be supported, and the burden on the patient can be reduced. In addition, since the supply of inhalation to the patient and the suction of the exhalation of the patient can be realized with a single device, space can be saved, and the artificial respiration apparatus can be miniaturized.
(4)前記呼吸管路に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき開状態となって呼気を大気中に排出する排出弁を含むことを特徴とする人工呼吸装置。 (4) It is provided in the breathing line, and includes a discharge valve that opens when the pressure in the exhalation line reaches a predetermined pressure higher than atmospheric pressure, and discharges the exhalation into the atmosphere. Ventilator.
呼気管路に排出弁が設けられ、排出弁は呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき、開状態となって呼気を大気中に排出することができるので、呼気期間中、他方の空間の体積が最大限度まで拡大して呼気の吸引力が零になったときでも、患者の呼気を外部に排出することが可能となる。 Since an exhalation valve is provided in the exhalation pipeline, and the exhalation valve is opened when the pressure in the exhalation pipeline reaches a predetermined pressure higher than atmospheric pressure, the exhalation can be discharged into the atmosphere. During the period, even when the volume of the other space expands to the maximum and the exhalation suction force becomes zero, the patient's exhalation can be discharged to the outside.
(5)前記の人工呼吸装置用空気ポンプと、
患者の気管に装着される着脱可能な挿入チューブと、
患者に装着される着脱可能なマスクと、
前記人工呼吸装置用ポンプの第1および第2吐出逆止弁のいずれか一方と、挿入チューブまたはマスクとを接続する吸気管路と、
前記第1および第2吐出逆止弁のいずれか他方に対応する第1および第2吸入逆止弁と、挿入チューブまたはマスクとを接続する呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放/遮断する開閉弁と、
呼気管路の開閉弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられる方向切換弁と、
方向切換弁に接続され、患者の呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力以上に保つ呼気弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含み、
方向切換弁は、患者が挿入チューブを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を第1または第2吸入逆止弁に導き、患者がマスクを装着している状態では、開閉弁を通過した呼気を呼気弁に導くとともに、外部の空気を第1または第2吸入逆止弁に導くことを特徴とする人工呼吸装置。
(5) the air pump for the artificial respiration apparatus,
A removable insertion tube attached to the patient's trachea;
A removable mask to be worn by the patient;
An intake pipe connecting either one of the first and second discharge check valves of the artificial respiration apparatus pump and an insertion tube or a mask;
An exhalation line connecting the first and second inhalation check valves corresponding to the other of the first and second discharge check valves and an insertion tube or a mask;
An on-off valve provided at an intermediate position of the exhalation line, for opening / closing the exhalation line,
A direction switching valve provided on the downstream side of the exhalation flow direction with respect to the exhalation line opening and closing valve;
An exhalation valve connected to the direction switching valve and maintaining the exhalation pressure of the patient above a predetermined pressure higher than atmospheric pressure;
Control means for controlling the on-off valve to shut off the exhalation line during the patient's inspiration period and controlling the on-off valve to open the exhalation line during the patient's exhalation period,
The direction switching valve guides the exhaled air that has passed through the on-off valve to the first or second inhalation check valve when the patient is wearing the insertion tube, and the on-off valve when the patient is wearing a mask. An artificial respirator characterized in that the exhaled air that has passed is guided to an exhalation valve and external air is guided to a first or second inhalation check valve.
前述の図4および図7に示すように第1および第2空間のうちのいずれか一方の空間と、患者の気管とが吸気管路およびそれに接続された挿入チューブまたはマスクを介して連通しており、第1および第2空間のうちのいずれか他方の空間と、患者の気管とが呼気管路およびそれに接続された挿入チューブまたはマスクを介して連通している。また呼気管路には、方向切換弁が設けられており、方向切換弁には呼気弁が接続されている。呼気弁は呼気期間中、呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力(以後、呼気終末陽圧またはPEEP圧と呼ぶ)に一定に保つ。方向切換弁は、患者が挿入チューブを装着しているときには呼気を他方の空間に導き、患者がマスクを装着しているときには、呼気を呼気弁に導くとともに外部の空気を他方の空間に導く。これによって、挿入チューブを装着している患者には、呼気期間中、他方の空間の体積を大きくして圧力を大気圧以下に減圧し、他方の空間に患者の呼気を吸引することが可能となるので、患者の呼気の排出を支援することが可能となり、患者の負担を軽減することがでけいる。またマスクを装着している患者には、呼気期間中、呼気弁によって呼気の圧力をPEEP圧以上に保つことができるので、人工呼吸管理中の肺胞の虚脱を防止することが可能となる。また、1台の人工呼吸装置を方向切換弁の切換え操作によって挿入チューブを装着している患者およびマスクを装着している患者のいずれに対しても適用することができるので、人工呼吸装置の稼動率を高めることが可能となる。 As shown in FIG. 4 and FIG. 7 described above, any one of the first and second spaces communicates with the patient's trachea via the inspiratory line and the insertion tube or mask connected thereto. The other of the first and second spaces communicates with the patient's trachea via the expiratory duct and the insertion tube or mask connected thereto. In addition, a direction switching valve is provided in the exhalation pipeline, and the exhalation valve is connected to the direction switching valve. The exhalation valve keeps the exhalation pressure constant at a predetermined pressure higher than atmospheric pressure (hereinafter referred to as positive end expiratory pressure or PEEP pressure) during the exhalation period. The direction switching valve guides exhalation to the other space when the patient is wearing the insertion tube, and guides exhalation to the exhalation valve and external air to the other space when the patient is wearing the mask. This makes it possible for a patient wearing an insertion tube to increase the volume of the other space to reduce the pressure below atmospheric pressure and to draw the patient's exhalation into the other space during the expiration period. Therefore, it becomes possible to support the patient's exhalation, and the burden on the patient can be reduced. In addition, since the exhalation valve can maintain the exhalation pressure to be equal to or higher than the PEEP pressure during the exhalation period, the patient wearing the mask can prevent the alveoli from collapsing during the artificial respiration management. In addition, since one ventilator can be applied to both a patient wearing an insertion tube and a patient wearing a mask by switching the direction switching valve, the operation of the ventilator The rate can be increased.
(6)呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも高い予め定める圧力になるとき、開状態となって呼気を大気中に排出する排出弁を含むことを特徴とする人工呼吸装置。 (6) Provided on the downstream side of the exhalation duct direction switching valve in the exhalation flow direction, and when the pressure in the exhalation duct reaches a predetermined pressure higher than the atmospheric pressure, the exhalation is brought into the atmosphere An artificial respiration apparatus characterized by including a discharge valve that discharges the air.
呼気管路の方向切換弁よりも呼気の流れ方向下流側に排出弁が設けられているので、空気ポンプによる呼気の吸引力が零になったときでも、挿入チューブを装着した患者の呼気を外部に排出することが可能となる。 Since the exhaust valve is provided downstream of the direction switching valve of the exhalation line, the exhalation of the patient wearing the insertion tube is externally connected even when the exhalation suction force by the air pump becomes zero. Can be discharged.
(7)呼気管路の第1または第2吸入逆止弁付近に設けられ、呼気管路内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路内に吸入する圧力保持弁を含むことを特徴とする人工呼吸装置。 (7) Provided near the first or second inhalation check valve in the exhalation line, and when the pressure in the exhalation line becomes a predetermined pressure lower than the atmospheric pressure, the open line is opened and external air is called An artificial respiration apparatus including a pressure holding valve for inhaling into a trachea.
呼気管路の第1または第2吸入逆止弁付近には圧力保持弁が設けられ、圧力保持弁は呼気管路内の圧力が大気圧よりも低い予め定める圧力になるとき、開状態となって外部の空気を呼気管路内に吸入するので、呼気管路内の圧力が過度に負圧になることを防止することができる。これによって、挿入チューブを装着した患者の呼気を乱すことなく、患者の呼気の排出を支援することができる。 A pressure holding valve is provided in the vicinity of the first or second inhalation check valve of the expiration line, and the pressure holding valve is opened when the pressure in the expiration line becomes a predetermined pressure lower than the atmospheric pressure. Since external air is sucked into the exhalation duct, it is possible to prevent the pressure in the exhalation duct from becoming excessively negative. Thus, the patient's exhalation can be supported without disturbing the exhalation of the patient wearing the insertion tube.
(8)前記駆動手段は、前記ねじ部材に近接して設けられ、前記取付部材を前記軸線方向に導く案内手段をさらに含むことを特徴とする人工呼吸装置用ポンプ。 (8) The pump for the artificial respiration apparatus, wherein the driving means further includes guide means provided in the vicinity of the screw member and guiding the mounting member in the axial direction.
取付部材を内および外ベローズの軸線方向に導く案内手段がねじ部材に近接して設けられているので、内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることができる。 Since guide means for guiding the mounting member in the axial direction of the inner and outer bellows are provided close to the screw member, it is possible to prevent the inner and outer bellows from being misaligned. It can be displaced smoothly in the axial direction.
(9)前記ねじ機構は、ボールねじから成ることを特徴とする人工呼吸装置用空気ポンプ。
ねじ機構は、ボールねじから成るので、小さい動力で効率よく駆動源の回転運動を内および外ベローズの直線運動に変換することが可能となる。
(9) The air pump for an artificial respirator, wherein the screw mechanism is composed of a ball screw.
Since the screw mechanism is composed of a ball screw, it is possible to efficiently convert the rotational motion of the drive source into the linear motion of the inner and outer bellows with a small power.
(10)前記ねじ機構は、ボールスプライン付ボールねじから成ることを特徴とする人工呼吸装置用空気ポンプ。
ねじ機構はボールスプライン付ボールねじから成るので、案内手段を設けなくても内および外ベローズの芯ずれの発生を防止することが可能となり、内および外ベローズをその軸線方向に円滑に変位させることができる。
(10) The air pump for artificial respiration apparatus, wherein the screw mechanism is composed of a ball screw with a ball spline.
Since the screw mechanism consists of ball screws with ball splines, it is possible to prevent the inner and outer bellows from being misaligned without providing guide means, and the inner and outer bellows can be smoothly displaced in the axial direction. Can do.
1 第1空気ポンプ
3 内ベローズ
4 外ベローズ
7 取付部材
8 基体
10 第1空間
11 第2空間
13 第1吸入逆止弁
14 第2吸入逆止弁
23 第1吐出逆止弁
24 第2吐出逆止弁
34,106 ボールねじ
35,107 ねじ部材
36,108 ナット
55,81,135 人工呼吸装置
56 挿入チューブ
57 吸気管路
58 呼気管路
59 開閉弁
60 排出弁
61 圧力保持弁
83 マスク
84 方向切換弁
85 呼気弁
101 第2空気ポンプ
115 第3空気ポンプ
119 第4空気ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
内ベローズの外周面の外方に間隔をあけて設けられ、前記軸線方向に伸縮可能なほぼ筒状の外ベローズと、
内および外ベローズの軸線方向一端部に連結され、軸線方向に移動可能な取付部材と、
取付部材に対向して固定位置に設けられ、内および外ベローズの軸線方向他端部に連結される基体と、
少なくとも一部分が内ベローズの内部の第1空間内に設けられ、取付部材を基体に対して軸線方向に近接離反変位駆動する駆動手段と、
基体に設けられ、内ベローズの外周面と外ベローズの内周面との間の第2空間内に空気を吸入する吸入逆止弁と、
基体に設けられ、第2空間内から空気を排出する吐出逆止弁とを含むことを特徴とする人工呼吸装置用空気ポンプ。 A substantially cylindrical inner bellows capable of expanding and contracting in a predetermined axial direction;
A substantially cylindrical outer bellows which is provided outside the outer peripheral surface of the inner bellows with an interval and expandable and contractable in the axial direction;
An attachment member connected to one axial end of the inner and outer bellows and movable in the axial direction;
A base body provided at a fixed position facing the mounting member and connected to the other axial end of the inner and outer bellows;
At least a portion provided in the first space inside the inner bellows, and driving means for driving the mounting member to move closer to and away from the base in the axial direction;
A suction check valve that is provided on the base body and sucks air into a second space between the outer peripheral surface of the inner bellows and the inner peripheral surface of the outer bellows;
An air pump for an artificial respirator, comprising: a discharge check valve that is provided on the base and discharges air from the second space.
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、第1空間内に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
ねじ部材の軸線の延長線上に設けられ、ねじ部材の軸線方向他端部に連結され、ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする請求項1記載の人工呼吸装置用空気ポンプ。 The drive means is
A screw mechanism having a screw member extending in parallel to the axial direction, provided in the first space, and coupled to the mounting member;
The air pump for a respirator according to claim 1, further comprising: a drive source provided on an extension of the axis of the screw member, connected to the other axial end of the screw member, and driving the screw member to rotate. .
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、第1空間内に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
外ベローズの外方に設けられ、伝動手段を介してねじ部材の軸線方向他端部に連結され、ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含むことを特徴とする請求項1記載の人工呼吸装置用空気ポンプ。 The drive means is
A screw mechanism having a screw member extending in parallel to the axial direction, provided in the first space, and coupled to the mounting member;
2. The artificial respiration apparatus according to claim 1, further comprising: a drive source provided on the outer side of the outer bellows, connected to the other axial end of the screw member via a transmission means, and driving the screw member to rotate. Air pump.
前記軸線方向に平行に延びるねじ部材を有し、第1空間内に設けられ、取付部材に連結されるねじ機構と、
前記第1空間内に設けられ、ねじ部材を回転駆動する駆動源とを含み、
前記基体の第1空間を臨む位置には、第1空間内に突出する筒状の収納部が形成されており、前記ねじ部材の他端部は収納部の内部空間内に突出しており、
前記駆動源は、
前記収納部の内部空間内に突出したねじ部材の軸線方向他端部に装着され、ねじ部材の軸線まわりにねじ部材とともに回転する回転子と、
収納部の内部空間内で、かつ回転子の半径方向外方に間隔をあけて設けられる固定子とを含むことを特徴とする請求項1記載の人工呼吸装置用空気ポンプ。 The driving means includes
A screw mechanism having a screw member extending in parallel to the axial direction, provided in the first space, and coupled to the mounting member;
A drive source provided in the first space for rotating the screw member;
A cylindrical storage portion protruding into the first space is formed at a position facing the first space of the base body, and the other end portion of the screw member protrudes into the internal space of the storage portion,
The drive source is
A rotor that is attached to the other end in the axial direction of the screw member protruding into the internal space of the storage portion, and rotates together with the screw member around the axis of the screw member;
The air pump for an artificial respirator according to claim 1, further comprising a stator provided in the internal space of the storage portion and spaced radially outward of the rotor.
患者に着脱可能に装着される装着部材と、
前記吐出逆止弁と装着部材とを接続する吸気管路と、
装着部材に接続され、患者の呼気を大気中に導く呼気管路と、
呼気管路の途中位置に設けられ、呼気管路を開放/遮断する開閉弁と、
呼気管路の開閉弁よりも呼気の流れ方向下流側に設けられ、呼気期間中、呼気の圧力を大気圧よりも高い予め定める圧力以上に保つ呼気弁と、
患者の吸気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を遮断し、患者の呼気期間中、開閉弁を制御して呼気管路を開放する制御手段とを含むことを特徴とする人工呼吸装置。 A pump for a respirator according to any one of claims 1 to 4,
An attachment member detachably attached to the patient;
An intake pipe connecting the discharge check valve and the mounting member;
An exhalation line connected to the mounting member and directing the patient's exhalation into the atmosphere;
An on-off valve provided at an intermediate position of the exhalation line, for opening / closing the exhalation line,
An exhalation valve that is provided downstream of the exhalation line on and off in the exhalation flow direction and maintains the exhalation pressure at a predetermined pressure higher than atmospheric pressure during the exhalation period;
And a control means for controlling the on-off valve during the inhalation period of the patient to shut off the exhalation duct and controlling the on-off valve to open the exhalation duct during the exhalation period of the patient. .
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CN107510873A (en) * | 2017-08-25 | 2017-12-26 | 袁朋 | A kind of human assistance respirator for emergency treatment |
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