JP3521395B2 - 呼吸機能検査用フィルタユニット - Google Patents

呼吸機能検査用フィルタユニット

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、呼吸機能検査装置に接
続して使用する呼吸機能検査用フィルタユニットの改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】呼吸機能検査は、図2(A)のように、
装置のセンサ部21に接続したマウスピース22を被検者の
口にくわえさせ、努力呼出などの指定の呼吸をおこなわ
せて、このときの呼吸気流量を測定し、必要なデータを
求めるものである。
【0003】図2(A)のように、センサ部21にマウ
スピース22を接続して呼吸をおこなうと、呼吸に対す
る抵抗、つまり空気抵抗が発生する。図2(B)のよう
にフィルタユニット24を接続すると空気抵抗はさらに
高くなり、濾過機能を向上させようとしてより目の細か
い濾材を用いると空気抵抗は一層高くなる。空気抵抗が
高いと、生体および呼吸パターン等に影響を及ぼし、ま
た空気抵抗のあるところで呼吸をおこなうと気体の圧縮
や膨張も生じるので、測定が不正確になる。このため米
国ではATS(American Thoracic S
ociety)が空気抵抗の基準を定めており、日本も
これに準じている。
【0004】呼吸機能検査で、口元からセンサ部まで
は、呼吸気ガスが通過するのに時間がかかり、またその
間にガス温度が変化し、測定は不正確になる。この容積
はデッドスペースと呼ばれ、できるだけ少ないほうがよ
い。
【0005】呼吸機能検査では呼吸を直接測定するの
で、唾や痰がセンサ部21に入り、測定結果や装置自体
に影響を及ぼすことがある。この唾や痰を濾過するため
に、図2(B)の呼吸機能検査用フィルタユニット24
を、生体とセンサ部21の間に介在させて使用すること
が多い。しかし従来の濾材は目が粗く、サイズの大きな
唾や痰しか濾過できないため、センサ部21にウイルス
やバクテリアなどの細かい感染性物質があると濾過でき
ず、感染する危険性がある。最近、特に感染の問題がク
ローズアップされており、その対策の重要性が指摘さ
れ、より濾過機能の高い呼吸機能検査用フィルタユニッ
トが開発され、使用されるようになってきた。
【0006】このような呼吸機能検査用フィルタユニッ
トの例を、図3と図4に示す。図3は現在市販されてい
る、ある程度は感染性物質も濾過できるフィルタユニッ
トの例である。図3の(A)、(B)、(C)はそれぞ
れ、外観図、断面図、フィルタの図面である。フィルタ
ユニットは、筒部31の一部にフィルタ収納部32を設
け、その内部に濾材33を収納している。濾材は数十ミ
クロン程度の物質を濾過できるもので、空気抵抗を低く
するために、シート状の濾材を折り曲げてプリーツ状に
している。
【0007】このようなフィルタユニットは現在、2〜
3社から市販されている。その中のA社製について、M
IL規格(MIL−M−36954C)に基づく捕集効
率を測定したところ、黄色ブドウ状球菌100個のテス
トで93.2%、10万個のテストで30.9%の捕集
効率であった。測定したフィルタユニットは市販品の中
では機能的に優れている方であるが、濾過機能はまだ十
分ではない。
【0008】一方図4は、図3のような従来の呼吸機能
検査用フィルタユニットをさらに改良するために開発さ
れた、特許願平成8−21268記載の呼吸機能検査用
フィルタユニットである。41はフィルタユニットのケ
ース、42は嵌合部、43はシート状の濾材である。こ
れは薄いシート状の濾材を用いているので、図3のよう
なプリーツ状の濾材を用いたものよりもデッドスペース
が少なくて済む。しかし、濾過機能、空気抵抗、デッド
スペースなどについては検討されていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、呼吸機
能検査では感染防止の観点から、フィルタの濾過機能を
向上させることが重要である。また、測定精度を向上さ
せるために、デッドスペースと空気抵抗はできるだけ小
さくしなければならない。
【0010】これを解決するために、図3に示すような
呼吸機能検査用フィルタユニットが開発されているが、
濾過機能、空気抵抗、それにデッドスペースの点でまだ
解決すべき点がある。
【0011】図4に示す呼吸機能検査用フィルタユニッ
トは、シート状の濾材を使用しているので、従来よりも
デッドスペースが少なくなっている。しかし、この呼吸
機能検査用フィルタユニットは、濾材がケースに密着し
て空気抵抗が高くなるという不都合を有する。また、濾
過機能については検討ができていない。
【0012】そこで本発明では、これらの先行技術を改
良し、濾過機能を向上させ、デッドスペースと空気抵抗
を低減させた呼吸機能検査用フィルタユニットを提供す
ることを目的とした。
【0013】
【課題を解決するための手段】シート状濾材がケース面
に密着して空気抵抗が高くなることを防止するために、
請求項1記載の発明では、両端を開口した筒状のケース
の一端を拡開させるとともに開口縁部に嵌合部12と押
圧突片を設けたケースと開口縁部に嵌合部12と挟持片
を設けたケースからなる一対のケース11を用い、シー
ト状の濾材13を介在させた状態でケース11の開口部
同士を対面させて嵌合部12を嵌合させて組み立てるよ
うにし、一対のケース11を嵌合させて組み立てたとき
シート状の濾材13を前記押圧突片と前記挟持片で挟ん
で固定するようにした呼吸機能検査用フィルタユニット
において、前記押圧突片に複数のガイドピン15を設け
るとともに、ケース11の拡開部の内部に濾材押さえ羽
根14を設け、一対のケース11を嵌合させて組み立て
たとき、濾材押さえ羽根14は濾材13に接近して位置
するようにし、両方のケース11に設けた濾材押さえ羽
根14で両面から濾材13を支えるようにした。
【0014】また、更にシート状の濾材の濾過機能を向
上させるために、請求項2記載の発明では、請求項1記
載の呼吸機能検査用フィルタユニットの濾材13に、物
理的濾過と電気的捕集の両機能を併せ持つ帯電性濾材を
用いることにした。
【0015】
【作用】請求項1の発明により、押圧突片と挟持片で挟
んだ濾材13をさらにガイドピン15で押さえて濾材の
固定を確実にし、さらに濾材押さえ羽根14でシート状
の濾材13がケースに密着しないようにし、濾材13の
固定を確実にすることができる。請求項2の発明によ
り、図3に示すような従来品と比較して、ウィルスやバ
クテリアを含む微細な物質をより効率よく捕集すること
ができ、また空気抵抗とデッドスペースもより少なくす
ることができる。
【0016】
【実施例】図1は本発明の実施例で、(A)は全体の斜
視図、(B)は分解図、(C)は濾材押さえ羽根のない
部分の一部断面図、(D)は濾材押さえ羽根の部分の一
部断面図である。11はフィルタユニットのケースで、
両端を開口した筒状のケースの一端部を拡開させるとと
もにその開口縁部に嵌合部12と押圧突片を設けたもの
と両端を開口した筒状のケースの一端部を拡開させると
ともにその開口部に嵌合部12と挟持片を設けたものと
を一対で用い、シート状の濾材13を介在させた状態で
ケース11の開口部同士を対面させて嵌合部12を嵌合
させて組み立てるようにし、一対のケースを嵌合させて
組み立てたときシート状の濾材13は前記押圧突片と前
記挟持片とで挟んで固定される。請求項1記載の発明で
は、この呼吸機能検査用フィルタユニットの押圧突片に
ガイドピン15を設けるとともに、ケース内部のテーパ
部に濾材押さえ羽根14を設けており、濾材13を介在
させて一対のケース11の嵌合部を嵌合させて組み立て
ると、濾材13は押圧突片と挟持片で挟んで固定され、
さらにガイドピン15でより確実に固定され、濾材押さ
え羽根14で両面から挟むようにして固定される。
【0017】前述のように、呼吸機能検査用フィルタで
は細菌等の濾過機能が重要である。シート状の濾材を用
いたものに特許願平8−21268があるが、この特許
出願では濾過機能については言及していない。そこで請
求項2記載の本発明では、感染防止機能を向上させるた
めに、物質捕集機能の面から検討した。バクテリアのサ
イズは数ミクロンで、ウィルスはそれ以下であるため、
1ミクロン以下の捕集機能を目標にした。しかしこの程
度になると、物理的な捕集のみでは空気抵抗が高くな
り、呼吸機能検査用フィルタとしては実用化することは
できない。そこで、ウイルスやバクテリアを含む微粒子
は電気的に引き寄せられるという性質を利用し、請求項
2記載の発明では常時帯電濾材(帯電性濾材)を使用し
た。つまり物理的捕集と電気的捕集を併用することにし
た。これを用いると、同程度の濾過機能を有していて
も、空気抵抗を低くすることができる。ただし強い呼吸
をおこなったとき、濾材の一部が剥離して吸入するよう
なことがあってはならないので、剥離しにくいものを、
しかも万一吸入しても人体に安全な材料を選定した。
【0018】これらを総合的に勘案し、濾材に住友スリ
ーエム社のFiltereteTMタイプG−300を
選定した。これは常時帯電性であり、その特性は、流速
50cm/sにおける圧力損失は20mmH 、粒径
0.3μmの捕集効率は98%であり、バクテリアと一
部のウィルスを捕集できる。これを用いると、濾材をプ
リーツ状にしないで、平面シート状のまま使用しても、
目的とする微細な物質を十分捕集することができるメド
がついた。次に濾材のサイズの決定である。前述のよう
に、ATS基準では、気流量が0〜14L/の範囲
で、空気抵抗は15mmH O/L/s以下であること
と規定されている。この基準を満たす大きさに濾材の面
積を設計する。このようにしてシート状濾材の寸法が決
定できるので、これを収納する呼吸機能検査用フィルタ
ユニットの寸法も決定できる。このフィルタユニットの
筒部の径は、センサ部のマウスピース装着部のサイズが
JISで規定されているので、これをもとに決定でき
る。筒部の長さの規定はないので、使用し易い範囲で、
デッドスペースを勘案した寸法に決定すればよい。
【0019】ここでは濾材に住友スリーエム社のFil
tereteTMタイプG−300を選択したが、捕集
機能、空気抵抗、デッドスペース、それに安全性を勘案
して同等またはそれ以上の機能があれば、他の濾材でも
かまわない。またフィルタ収納部の形状は、図1の例で
は円形にしたが、他の形状にしてもよい。
【0020】このようにして設計した呼吸機能検査用フ
ィルタユニットを用いて、MIL−M−36954C規
格に基づき、黄色ブドウ状球菌の捕集効率を測定した。
その結果、菌100個で96.3%、菌10万個で7
6.6%の捕集効率であった。前述のA社の製品と比較
して、大幅に捕集効率が向上している。粒子径が0.3
μmの大気塵を対象に、パーティクルカウンタによる捕
集粒子数測定試験もおこなった。フィルタ総合指数は、
本発明のフィルタの方が、従来品に比し、1桁高い数値
を示し、その有効性を確認している。本発明のフィルタ
ユニットの空気抵抗は、流量が14L/の時、7.5
mmH であり、ATS基準以内に納めることができ
た。従来品では空気抵抗は10mmH 以上あったの
で、空気抵抗の面でも改良することができた。また、デ
ッドスペースは49mLで、従来品の80〜100mL
に比較して、大幅に減少させることができた。このよう
に、本発明により、濾過機能、空気抵抗、およびデッド
スペースが少ないフィルタユニットを実現することがで
きた。ここで設計した呼吸機能検査用フィルタユニット
の形状とサイズはそのままでも、空気抵抗を基準の上限
まで認めるなら、そのぶん目の細かい濾材を使用でき、
濾過機能を向上させることができる。逆に、濾過機能を
落として、空気抵抗を大幅に低くすることもできる。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の発明によると、シート状
の濾材を用いた呼吸機能検査用フィルタにおいて、濾材
を押圧突片と挟持片とで挟みさらにガイドピンで抑えて
濾材の固定を確実にし、さらに濾材押さえ羽根で濾材を
両面から支持するので、濾材を確実に保持することがで
きる。
【0022】請求項2記載の発明では、従来のフィルタ
と比較して、濾過機能が大幅に向上し、バクテリアや一
部のウィルスを含めて微細な物質を濾過できるようにな
ったので、感染の危険性を低下させることができる。ま
た、空気抵抗とデッドスペースを共に小さくすることが
できるので、呼吸機能検査では測定精度を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1及び2記載の呼吸機能検査用フィルタ
ユニットの例で、(A)は外観の斜視図、(B)は分解
図、(C)と(D)は正面図の一部断面図である。
【図2】(A)は従来の呼吸機能検査装置で使用するセ
ンサ部とマウスピースの図である。(B)は従来のマウ
スピースとセンサ部の間に呼吸機能検査用フィルタユニ
ットを介在させて使用する場合の様子を示す。
【図3】従来の呼吸機能検査用フィルタユニットの例
で、(A)は外観の斜視図、(B)はその断面図、
(C)は濾材である。
【図4】特許願平成8-21268による呼吸機能検査用フィ
ルタユニットの一部断面図である。
【符号の説明】
11 呼吸機能検査用フィルタユニットのケース 12
嵌合部 13 濾材 14
濾材押さえ羽根 15 ガイドピン 21 呼吸流量測定用センサ部 22
マウスピース 23 濾材 24 呼吸機能検査用フィルタユニット 31 筒部 32
フィルタ収納部 33 濾材 41 呼吸機能検査用フィルタユニットのケース 42
嵌合部 43 濾材

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両端を開口した筒状のケースの一端を拡開
    させるとともに開口縁部に嵌合部(12)と押圧突片を
    設けたケースと開口縁部に嵌合部(12)と挟持片を設
    けたケースからなる一対のケース(11)を用い、シー
    ト状の濾材(13)を介在させた状態でケース(11)
    の開口部同士を対面させて嵌合部(12)を嵌合させて
    組み立てるようにし、一対のケース(11)を嵌合させ
    て組み立てたときシート状の濾材(13)を前記押圧突
    片と前記挟持片で挟んで固定するようにした呼吸機能検
    査用フィルタユニットにおいて、前記押圧突片に複数のガイドピン(15)を設けるとと
    もに、 ケース(11)の拡開部の内部に濾材押さえ羽根
    (14)を設け、一対のケース(11)を嵌合させて組
    み立てたとき、濾材押さえ羽根(14)は濾材(13)
    に接近して位置するようにし、両方のケース(11)に
    設けた濾材押さえ羽根(14)で両面から濾材(13)
    を支えて濾材(13)を動きにくくした呼吸機能検査用
    フィルタユニット。
  2. 【請求項2】濾材(13)に、物理的濾過と電気的捕集
    の両機能を併せ持つ帯電性濾材を用いることを特長とす
    る、請求項1記載の呼吸機能検査用フィルタユニット。
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