JPS61176348A - 胸郭外陰圧式人工呼吸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はｗｅａｎｉｎｇや術後患者、筋無力症など意識
のある患者に対し気管内挿管することなく肺容量を増加
させたり、呼吸補助を行うことのできる胸郭外陰圧式人
工呼吸装置に関するものである〇（従来の技術） 従来よシ呼吸機能低下をきたした患者に対して機械的に
その機能を補助する人工呼吸装置の開発が数、多く試み
られている。この人工呼吸装置の開発にあたっては胸郭
外陰圧の変、動による体外型と気管内陽圧による体内型
の２つの面からアプローチがなされている。しかし体外
型は患者の自発呼吸と同期がとれないため人工呼吸の効
率が著しく劣ること、患者の体が筐体内に入ってしまう
ため管理が十分に行えないなどの理由でほとんどみすて
られておシ、現在は体内型、すなわち気管内陽圧式の人
工呼吸が主として行われている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら気管内陽圧式の人工呼吸は気管内にチュー
ブを挿管するため意識のない患者の気道確保や気管内分
泌物の吸引などの点では優れているが、意識のめる患者
には気管内チューブの存在は極めて苦痛となシ、そのた
め時として多量の鎮静剤や筋弛緩剤を必要とすることも
あり、また気管内チューブの存在Ｆｉ分泌物の増加や感
染の原因になることもある他、経口摂取や会話が不能な
どの問題がめった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上述の問題点は気管内にチューブを挿管す
る体内型では本質的に避けることのできないものである
が１体外型はこれらの問題点が一挙に解消できることに
着目し、この体外型の装置の人工呼吸の効率を向上させ
るため鋭意検討した結果本発明に到達したものである。

すなわち本発明は胸郭を囲む剛体シェルの外部を気密性
ジャケットで被い、該剛体シェルに設けられた吸気口に
吸気管を介して吸引ポンプを接続した胸郭外陰圧式人工
呼吸装置において、該吸気管に吸気弁を設け、かつ該吸
気弁と吸気ポンプを連結する回路に設けた分岐管に大気
に開放されたバイパス弁を接続するとともに、上記各弁
を自発呼吸検出手段と連動制御させて開閉させるよう構
成したことを特徴とする胸郭外陰圧式人工呼吸装置であ
る。

次に本発明装置の一実施例を図面にて説明する。

第１図は本発明装置の全体の構成を示す説明図であｐ、
この装置は胸郭を囲む剛体シェル３０と、該剛体シェル
の外部を被い、テープ等で頚部１両上腕、腹部で生体と
密着させて剛体シェル内を気密にする気密性ジャケット
３１と、剛体シェル内に間欠的に除圧をつくるための吸
気ポンプ１０に接続された吸気弁１１とバイパス弁１３
及び該２つの弁を患者の自発呼吸と連動させて作動させ
る制御装置３２で構成されている。１２は圧力調整弁で
ある。

胸郭を囲む剛体シェル３０は第２図に示すように半隋円
形状で、上部に吸気口３３が設けられている。この剛体
シェルは軽量で、かつ０．０５１９／ｃｄ　Ｇの除圧に
ても変形しないものであり１通常第２図に示すようなプ
ラスチック成形物を用いることができる。またプラスチ
ックの網目状体やパイプで成形したものでもよい。この
剛体シェルは患者の胸郭との間に胸郭を膨らませること
のできる適当な空隙を設ける必要がある。通常患者に合
せて最適な大きさのシェルを作製することが好ましい。

３１は第３図に示すようにビニール布、不織布をベース
にしたシートなどの気密性の優れたシートからなシ頚部
Ａ、雨上腕部Ｂ及び腹部Ｃは面フアスナ−３４（Ａ）、
３４世）、３４（Ｃ）で人体に巻きつけてシールするよ
うにしている。ま六ジャケットの前部りは仮止め用の面
フアスナ−３４（Ｄ’）と本止め用の広巾の面フアスナ
−ｐで、まず仮止め用ファスナーで仮止めを行った後、
広巾の面ファスナーを二重に折り曲げて止めることによ
シシール性を向上させている。３５は剛体シェルの吸気
口３３が挿通する開口である。かかる面ファスナーを利
用することによシ、開口部のシールを向上させることが
でき、かつジャケットの装脱着が容易で患者が一人で行
うことができる。第４図は胸郭を囲む剛体シェル３０の
外を気密性ジャケット３１で被い面ファスナーにより頚
部１両上腕、腹部で生体と密着させ剛体シェル内を気密
にした状態を示す図である。

剛体シェル内に間欠的除圧をつくるため、該剛体シェル
３０に設けた吸気口３３は吸気管３６を介して常時動作
している吸引ポンプ１０に接続されている。ま六該吸気
管３６には吸気弁１１が設けられ、該吸気弁１１と吸引
ポンプ１０を連結する回路に設けた分岐管３７には大気
に開放されたバイパス弁１３が接続されている。患者の
吸気時には上記吸気弁１１は開、バイパス弁１３は閉止
する。一方呼気時には吸気弁は閉止、バイパス弁１３は
開となる。この２つの弁は患者の自発呼吸検出手段と連
動制御される。患者の自発呼吸検出手段としては患者の
自発呼吸により変化する信号。

例えば気道内圧や気道内流量、鼻口内温度あるいは自発
呼吸時発生する横隔膜筋放電信号などを検出してこれら
の信号を２つの弁の作動信号として用いることができる
。中でも昇口内の温度を検出する方法はセンサの生体へ
の取り付けが容易で、かつ患者に苦痛を与えないため好
ましく用いられ。

る。第５図は鼻口内の温度変化を検出して患者の呼気終
点（吸気開始）信号を発信する方法を示すブロック図で
あり、第６図はそのタイミングチャートである。

第５図においてｌは鼻口内の温度を検出するセンサであ
り、このセンサはサーミスタ、半導体センサ、熱電対な
どの通常用いられている温度検出手段を用いることがで
きる。患者の吸気・呼気による温度変化を示すセンサｌ
の出力信号は時間を横軸にとるとサイン波形状の信号と
なる。この信号は増巾器２で増巾され次の呼吸同期回路
３に入力される。この呼吸同期回路３は呼気終点直前に
で構成されている。遅延回路では増巾された信号を一定
時間１通常０．３秒以下遅らせて出力し、この信号［相
］は次の比較回路２６に入力される。比較回路２６では
上記一定時間遅延させた信号と吸気の終点の検出信号を
排除するためバイアス電圧でサイン波形状の原波形の谷
の部分をカットした信号■を比較し、この２つの信号■
と＠が一致したところ（コンパレート点）で呼気終点を
示す信号θを発信する。比較回路から発せられた信号は
パルス巾が極く短い信号であるため、この信号を人工呼
吸装置への作動信号として追従させることは困難でるる
。そのためこの信号を人工呼吸装置への作動信号として
追従できるようにパルス発生器２７で所定のパルス巾（
Ｔ１）としている。この呼吸同期パルス［相］により人
工呼吸装置の作動信号として確実に追従させることがで
きる。また上記出力信号は患者の状態、あるいはセンサ
の取付状態に′よ多波形が乱れることがある。この波形
の乱れによる呼吸同期パルスＯの誤発生を防止するため
パルス発生器２７に対して別のパルス発生器２８で不感
応時間Ｔ２を与えることが好ましい。この不感応時間Ｔ
２内で例えパルスＯが発生しても、この信号は出力され
ない。上記不感応時間Ｔ２は通常呼気・吸気め周期の１
／２以下で、かつＴ２　（Ｔ２となるように設定してい
る。上記比較回路２６の比較入力信号は原波形を一定時
間遅らせた信号＠と原波形の谷の部分をカットした信号
■、言い換えれば同一の信号を利用しているため遅延時
間を任意に設定できる。

言い換えればこれらの信号が一致する点を任意に制御で
きる。したがってコンパレート点を原波形の頂点よυ前
に設定すると呼吸同期パルス＠を患者の自発呼吸より早
く発信することができ、装置の作動遅れをカバーして人
工呼吸装置を自発呼吸と完全に同・期させることができ
る。

患者の自発呼吸と同期させて吸気弁１１とバイパス弁１
３を作動させる制御装置３２には上述の患者の自発呼吸
の検出手段とともに、吸気管の抜はジャケットの破損等
による事故を防ぐため剛体シェル内の圧力を検出するセ
ンサ４が設けられている。６　（Ａ）は圧力表示器でろ
！り、６（Ｂ）は圧力表示器を駆動するためのドライバ
である。この圧力センサの信号は増巾器５で増巾され、
次いでＡ／Ｄ変換器６で圧力のアナログ信号をデジタル
信号に変換している。７は剛体シェル内の防圧時間を設
定するための時間設定ポリウムであり、８は時間設定ボ
リウムで設定された時間に達すると、タイムアツプ信号
を発生するためのタイマでるシ、９はジャケット内の圧
力が、このスイッチで設定した圧力に達しない場合、警
報を出すためのデジタルスイッチである。

上記呼吸同期回路３とＡ／Ｄ変換器６の信号はデジタル
演算器１４に入力される。このデジタル演算器１４はイ
ンターフェース１５及び演算部１６で構成されている。

インターフェース１５は〜０変換器６よυのデータ入力
、呼吸同期回路３よりの呼吸、同期タイミング信号の入
力、タイマ回路８からのタイムアツプ信号入力又は表示
器６（〜へのデータ出力、タイマ回路８へのスタート信
号出力、吸気弁、バイパス弁への出力等デジタル演算器
１４へのデータの取シ込み、取シ出しを行なう機能を有
している。

演算回路１６はプログラムを内蔵したＲＯＭ１７、デー
タを一次記憶するＲＡＭＩ　８及び演算処理を行なうＣ
，Ｐ、Ｕ　ｌ　９で構成されている。

次に本発明装置の動作について、第７図にて説明する。

第７図はデジタル演算器１６内の処理を示すフローチャ
ートでアシ、図中Ｐ１〜Ｐ２１はフローチャートの各ス
テップを示す。処理の流れとしては、呼吸同期信号に従
って、吸気、停止を行なう自動処理と、それとは無関係
に、あらかじめ説定された吸気時間、停止時間に従って
吸気、停止を行なう手動処理とに大別される。まず自動
処理について説明する。

ＰｌでスタートしてＰ２で入力及び出力のイニシャライ
ズを行なった後Ｐ３で待機し、　Ｐ４で自動処理か否か
を確かめる。自動処理であれば、　Ｐｓで呼吸同期信号
の有無をチェックし、呼吸同期信号が存在すれば、吸気
弁１１が開バイパス弁１３が閉となるよう操作する。呼
吸同期信号が存在しないときにはＰｌ３で１０時間待っ
て、この間に呼吸同期信号がなければ手動処理に移し、
　Ｔｏ時間以内に信号があればこの信号が呼吸同期信号
か否かをさらにチェックする。呼吸同期信号が存在すれ
ば同じ工うにＰｓで吸気弁を開とし、　Ｐ７でバイパス
弁を閉とし、ＰｌｏでＴ１時間以内であれば、この状態
を保ち、　Ｔｒ待時間達するとｐＨで吸気弁を閉じ、Ｐ
ｌ２でバイパス弁を開とする。そして再びＰｓに戻る。

次に手動処理について説明する。Ｐｌ４で手動処理か否
かを確かめ、手動処理でなければ待機し、手動処理であ
れば、Ｐｌ５で吸気弁を開とし、ＰＩ３でバイパス弁を
閉とする。ＰｌｙでＴ１時間以内であれば、この状態を
保ち、　Ｔ１時間に達すると、Ｐｌ８で吸気弁を閉とし
、Ｐｌｇでバイパス弁を開とする。Ｐ２Ｏで自動中に呼
吸同期信号かめれば自動処理に移り、そうでなければＰ
２１で１２時間に達しなければＰｌ８゜Ｐｌ９を保ち、
　１２時間になるとＰｌ５へ戻る。

なおＰｓでは吸気中に剛体シェル内の圧力がデジタルス
イッチ９で設定した値まで達してなければＰｓでブザニ
を吹鳴する。すなわち、ジャケットを含めた配管系のも
れの異常をチェックしている。

（発明の効果） 以上の様に、本発明によれば、従来の気管内陽圧式人工
呼吸の様に苦痛となる気管内チューブは不要となるばか
りでなく、感染、経口摂取、会話の不能等の多くの欠点
を解消し、かつ同人工呼吸と同等の効果を得られる。し
かも、ジャケット。

剛体シェルを簡単に装着し、装置とフレキミプルチュー
ブでワンタッチ接続するだけで簡便にかつ安全に使用で
きるため、病院外での在宅療法としても使用できるため
、人体の補助呼吸装置とじて極めて有用でるる。

さらに上述の制御回路を組むことにより、次のような効
果をも奏している。

（１）生体の自発呼吸と同期して、吸気／停止を行なう
ため、生体に無理がない。又、呼吸不全等で同期が乱れ
ても、自動的に手動処理されるため安全である。

（２）　ジャケット内の圧力をモニタでき、任意の圧力
に調節できる。万一、ジャケットを含めた配管系に漏れ
異常（ジャケットの破れ、配管外れ）が生じても、警報
を発し知らせてくれる。

（３）吸気／停止のサイクルを精度よく設定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体の構成を示す説明図であり、
第２図は剛体シェルの斜視図であり。 第３図は気密ジャケットの正面図であり、第４図は胸郭
を囲む剛体シェルを気密ジャケットで被った状態を示す
断面図であシ、第５図は患者の自発呼吸信号を検出して
人工呼吸装置へこの信号を発信する電気回路のブロック
図であり、第６図はそのタイミングチャートであシ、第
７図はデジタル演算器内の処理を示すフローチャートで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、胸郭を囲む剛体シェルの外部を気密性のジャケット
   で被い、該剛体シェルに設けられた吸気口に吸気管を介
   して吸引ポンプに接続した胸郭外陰圧式人工呼吸装置に
   おいて、該吸気管に吸気弁を設け、かつ該吸気弁と吸気
   ポンプを連結する回路に設けた分岐管に大気に開放され
   たバイパス弁を接続するとともに、上記各弁を自発呼吸
   検出手段と連動制御させて開閉させるよう構成したこと
   を特徴とする胸郭外陰圧式人工呼吸装置