(57)【要約】【課題】呼吸用ガスを送る送気管と接続される人工呼吸器において、エアフィルタの着け忘れを確実に防止する。【解決手段】人工呼吸器は、呼吸用ガスを患者側に送る送気管と接続される。人工呼吸器は、筐体部と、エアフィルタと、を備える。前記筐体部は、前記呼吸用ガスが流れる流路を有する。前記エアフィルタは、前記筐体部に装着され、前記流路を流れた前記呼吸用ガスを通過させる前記エアフィルタは、気体中の微生物又はウィルスを捕集する濾材と、前記濾材を収容するケーシングと、を有している。前記ケーシングは、前記濾材を通過した前記呼吸用ガスを前記送気管内に供給するよう開口し、前記送気管の端と接続される出口側接続部を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸用ガスを患者側に送る送気管と接続される人工呼吸器であって、
前記呼吸用ガスが流れる流路を有する筐体部と、
前記筐体部に装着され、前記流路を流れた前記呼吸用ガスを通過させるエアフィルタと、を備え、
前記エアフィルタは、
気体中の微生物又はウィルスを捕集する濾材と、
前記濾材を収容するケーシングと、を有し、
前記ケーシングは、前記濾材を通過した前記呼吸用ガスを前記送気管内に供給するよう開口し、前記送気管の端と接続される出口側接続部を備える、ことを特徴とする人工呼吸器。
【請求項２】
前記出口側接続部は、前記呼吸用ガスが流れる方向に前記送気管と嵌め合わせられるよう構成されている、請求項１に記載の人工呼吸器。
【請求項３】
前記ケーシングは、前記流路を流れた前記呼吸用ガスが前記ケーシング内に流れ込むよう開口し、前記呼吸用ガスが流れる方向に前記流路と嵌め合わせられるよう構成された入口側接続部をさらに備え、
前記入口側接続部と前記出口側接続部とは、前記呼吸用ガスが流れる方向と垂直な方向の断面形状が異なっている、請求項１又は２に記載の人工呼吸器。
【請求項４】
前記濾材は、５．３ｃｍ／秒の濾過速度で通風したときの圧力損失が２００Ｐａ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の人工呼吸器。
【請求項５】
前記濾材は、粒径０．２５μｍのポリアルファオレフィン粒子を含む空気を５．３ｃｍ／秒の濾過速度で通風し、圧力損失が２５０Ｐａ上昇したときの前記ポリアルファオレフィン粒子の保塵量が２０ｇ／ｍ2以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載の人工呼吸器。
【請求項６】
前記濾材は、エレクトレット処理がされていない、請求項１から５のいずれか１項に記載の人工呼吸器。
【請求項７】
前記濾材は、複数の繊維を有する繊維体からなり、前記繊維は有機材料を材質とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の人工呼吸器。
【請求項８】
前記送気管は、患者側の端部に、患者が生成した呼気を排出するための開口部を有し、
前記濾材は、前記開口部から排出されなかった前記呼気に含まれる微生物又はウィルスが前記筐体部内に流れないよう前記微生物又は前記ウィルスを捕集する、請求項１から７のいずれか１項に記載の人工呼吸器。
【請求項９】
前記人工呼吸器は、さらに、患者が生成した呼気が流れる排気管と接続され、
前記筐体部は、
前記流路の前記エアフィルタ側の端部に設けられ、前記呼気の前記流路内への侵入を遮断する逆止弁と、
前記逆止弁と前記エアフィルタと間に設けられ、前記送気管及び前記排気管が閉塞して前記送気管内の圧力が許容値を超えて上昇した場合に、前記呼気を前記筐体部内に排出するよう構成された安全弁と、をさらに有し、
前記濾材は、前記呼気に含まれる微生物又はウィルスが前記筐体部内に流れないよう前記微生物又は前記ウィルスを捕集する、請求項１から７のいずれか１項に記載の人工呼吸器。
【請求項１０】
前記エアフィルタ、前記濾材、前記ケーシングを、第１のエアフィルタ、第１の濾材、第１のケーシングというとき、
前記人工呼吸器は、さらに、前記筐体部に装着される第２のエアフィルタを備え、
前記第２のエアフィルタは、
気体中の微生物又はウィルスを捕集する第２の濾材と、
前記第２の濾材を収容する第２のケーシングと、を有し、
前記第２のケーシングは、前記排気管内を流れた前記呼気が前記第２のケーシング内に流れ込むよう開口し、前記排気管と繋ぎ合わせられるよう構成された接続部を備える、請求項９に記載の人工呼吸器。
【請求項１１】
人工呼吸システムであって、
人工呼吸器と、
前記人工呼吸器と接続され、呼吸用ガスを患者側に送る送気管と、を含み、
前記人工呼吸器は、
前記呼吸用ガスが流れる流路を有する筐体部と、
前記筐体部に装着され、前記流路を流れた前記呼吸用ガスを通過させるエアフィルタと、を備え、
前記エアフィルタは、
気体中の微生物又はウィルスを捕集する濾材と、
前記濾材を収容するケーシングと、を有し、
前記ケーシングは、前記濾材を通過した前記呼吸用ガスを前記送気管内に供給するよう開口し、前記送気管の端と接続される出口側接続部を備える、ことを特徴とする人工呼吸システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸用ガスを送る送気管と接続される人工呼吸器、及び人工呼吸システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工呼吸器は、一般に、呼吸用ガスを患者に送るための送気管と接続され、所定のタイミングで呼吸用ガスを送気管内に送り込むことを行う。また、送気管には、例えば、患者側の端部から近い位置に、患者の呼気を排出するための開口部が設けられており、患者の呼気は、開口部から外部に排出される。
【０００３】
ところで、患者が、例えば、咳やくしゃみあるいは深呼吸をすると、呼気が送気管内を逆流し、上記開口部から排出されずに人工呼吸器に向かって流れる場合がある。このため、疾患の原因となる菌類やウィルスが呼気に含まれていると、人工呼吸器内に流れ込んだ呼気によって、機器内が汚染されてしまう。汚染された人工呼吸器を他の患者に使用すると、当該患者を感染させ、新たな疾患をもたらす恐れがある。
【０００４】
特許文献１には、送気管を逆流した呼気による人工呼吸器の汚染を防ぐために、送気管の途中に配置される使い捨てのエアフィルタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０５１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
使い捨てのエアフィルタは、寿命が短いために交換頻度が高く、しかも、送気管への取り付けが現状では義務付けられていないため、送気管に取り付けられずに人工呼吸器が使用される場合がある。このため、人工呼吸器の汚染を防止する手段として、有効性に欠ける。
ここで、エアフィルタを人工呼吸器内に配置することで、人工呼吸器の汚染を防止することが考えられる。しかし、エアフィルタを、交換のために取り外し、エアフィルタを着け忘れた状態で、人工呼吸器が使用されると、患者の呼気によって汚染されるおそれがある。
【０００７】
本発明は、呼吸用ガスを送る送気管と接続される人工呼吸器において、エアフィルタの着け忘れを確実に防止することにある。また、本発明は、そのような人工呼吸器を備えた人工呼吸システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、呼吸用ガスを患者側に送る送気管と接続される人工呼吸器である。
当該人工呼吸器は、前記呼吸用ガスが流れる流路を有する筐体部と、
前記筐体部に装着され、前記流路を流れた前記呼吸用ガスを通過させるエアフィルタと、を備え、
前記エアフィルタは、
気体中の微生物又はウィルスを捕集する濾材と、
前記濾材を収容するケーシングと、を有し、
前記ケーシングは、前記濾材を通過した前記呼吸用ガスを前記送気管内に供給するよう開口し、前記送気管の端と接続される出口側接続部を備える、ことを特徴とする。
前記筐体部は、前記流路を流れた前記呼吸用ガスを前記送気管内に供給するよう開口し、前記送気管の端と接続される出口側接続部を有していない。
【０００９】
本発明の別の一態様は、人工呼吸システムであって、
人工呼吸器と、
前記人工呼吸器と接続され、呼吸用ガスを患者側に送る送気管と、を含み、
前記人工呼吸器は、
前記呼吸用ガスが流れる流路を有する筐体部と、
前記筐体部に装着され、前記流路を流れた前記呼吸用ガスを通過させるエアフィルタと、を備え、
前記エアフィルタは、
気体中の微生物又はウィルスを捕集する濾材と、
前記濾材を収容するケーシングと、を有し、
前記ケーシングは、前記濾材を通過した前記呼吸用ガスを前記送気管内に供給するよう開口し、前記送気管の端と接続される出口側接続部を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、呼吸用ガスの送気管と接続される人工呼吸器において、エアフィルタの着け忘れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の人工呼吸器の一例を示す外観斜視図である。
【図２】本実施形態の人工呼吸器の内部構成を示す図である。
【図３】筐体部に装着されたエアフィルタを示す断面図である。
【図４】エアフィルタ及び筐体部を示す外観斜視図である。
【図５】エアフィルタ及び筐体部を示す外観斜視図である。
【図６】濾材を示す外観斜視図である。
【図７】気道内圧を表す波形図である。
【図８】（ａ）は、人工呼吸器の通常の使用時における気体の流れを説明する図であり、（ｂ）は、流速の速い呼気が発生した時における気体の流れを説明する図である。
【図９】（ａ）は、人工呼吸器の通常の使用時における気体の流れを説明する図であり、（ｂ）は、人工呼吸器に異常が発生した時における気体の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態の人工呼吸器、及び人工呼吸システムについて説明する。本実施形態には、後述する種々の実施形態が含まれる。
【００１３】
（人工呼吸器の概略説明）
本実施形態の人工呼吸器は、呼吸用ガスを患者側に送る送気管と接続される人工呼吸器であって、筐体部と、エアフィルタと、を備える。筐体部は、呼吸用ガスが流れる流路を有する。エアフィルタは、筐体部に装着され、流路を流れた呼吸用ガスを通過させる。エアフィルタは、気体中の微生物又はウィルスを捕集する濾材と、濾材を収容するケーシングと、を有している。ケーシングは、濾材を通過した呼吸用ガスを送気管内に供給するよう開口し、送気管の端と接続される出口側接続部を備えている。
本実施形態の人工呼吸器では、送気管と接続される出口側接続部が、エアフィルタに設けられている。このため、呼吸用ガスの送気を行うためには、エアフィルタを筐体部に装着せざるを得ない。これにより、エアフィルタの筐体部への着け忘れを防止できる。また、本実施形態の人工呼吸器では、使用時に必ずエアフィルタが装着されているため、患者の呼気が人工呼吸器内に流れ込んだ場合であっても、呼気中に含まれる唾液、粘液等の患者の吐出物は濾材に捕捉され、流路内には流れない。このため、患者の吐出物に、疾患の原因となる微生物又はウィルスが含まれていても、機器内が汚染されることを防止できる。
【００１４】
（人工呼吸器）
図１は、本実施形態の人工呼吸器１の一例を示す外観斜視図である。図２は、本実施形態の人工呼吸器１の内部構成の一例を示す図である。
【００１５】
人工呼吸器１は、呼吸用ガスを患者側に送る送気管５０（図８から図１０参照）と接続される。呼吸用ガスは、例えば、酸素を所望の割合で含むガス、あるいは、空気である。送気管５０は、人工呼吸器１に接続される機器側端５０ａ（図８から図１０参照）と、患者側に配置される患者側端５０ｂ（図８から図１０参照）と、を有している。患者側端５０ｂは、例えば、患者の気管内に配置される。
送気管５０は、例えば、送気管５０の延在方向と直交する断面が円形であり、約１０〜２５ｍｍの内径を有している。送気管５０には、ＩＳＯ  ５３５６あるいはＩＳＯ  ５３６７に準拠したものが好適に用いられる。
【００１６】
人工呼吸器１は、筐体部１０と、エアフィルタ２０と、取込用フィルタ３０と、を主に備える。
【００１７】
（筐体部）
筐体部１０は、呼吸用ガスが流れる流路１１を有する。流路１１には、酸素取込口１２と、外気取込口１３と、ガス供給口１４と、が設けられている。酸素取込口１２は、人工呼吸器１の外部の酸素供給源（図示せず）から酸素を取り込むよう開口した部分である。酸素取込口１２は、例えば、供給圧の異なる複数の酸素供給源から酸素を取り込むよう複数設けられるが、図２には１つのみ示す。なお、酸素とは、酸素を９０ｖｏｌ％以上含む気体をいう。外気取込口１３は、取込用フィルタ３０を通過して清浄化された外気を取り込むよう開口した部分である。ガス供給口１４は、流路１１内を流れた呼吸用ガスをエアフィルタ２０に供給するよう開口した部分である。
【００１８】
流路１１は、酸素が流れる酸素供給部１５と、空気が流れる空気供給部１６と、ミキサチャンバ１８と、呼吸用ガスが流れるガス供給部１７と、を有している。
【００１９】
酸素供給部１５は、酸素取込口１２からミキサチャンバ１８まで酸素が流れる部分である。酸素供給部１５には、圧力センサ１５ａ、制御弁１５ｂ、及び流量センサ１５ｃが主に配置されている。圧力センサ１５ａ、制御弁１５ｂ、及び流量センサ１５ｃは、後述する制御部４０に接続されている。圧力センサ１５ａは、酸素供給部１５を流れる酸素の圧力を計測し、計測結果に基づいて生成した信号を制御部４０に向けて出力する。制御弁１５ｂは、呼吸用ガス中の酸素濃度が調整されるよう、制御部４０によって開度が制御される。流量センサ１５ｃは、酸素供給部１５を流れる酸素の流量を計測し、計測結果に基づいて生成した信号を制御部４０に向けて出力する。
【００２０】
空気供給部１６は、外気取込口１３からミキサチャンバ１８まで、筐体部１０内に取り込んだ外気（空気）が流れる部分である。空気供給部１６には、ブロワ１６ａ、及び流量センサ１６ｂが主に配置されている。ブロワ１６ａ、及び流量センサ１６ｂは、制御部４０に接続されている。ブロワ１６ａは、所定のタイミングで、外気を取り込むよう駆動制御される。流量センサ１６ｂは、空気供給部１６を流れる空気の流量を計測し、計測結果に基づいて生成した信号を制御部４０に向けて出力する。
【００２１】
ミキサチャンバ１８は、酸素供給部１５及び空気供給部１６のそれぞれと連通している。空気供給部１６からミキサチャンバ１８内に流れ込む空気は、必要に応じて、酸素供給部１５から流れ込む酸素と混合され、呼吸用ガスとされる。ミキサチャンバ１８内に流れ込む空気は、酸素と混合されずに、呼吸用ガスとされる場合がある。
【００２２】
ガス供給部１７は、呼吸用ガスがミキサチャンバ１８からガス供給口１４まで流れる部分である。ガス供給部１７には、酸素センサ１７ａ、及び圧力センサ１７ｂが主に配置されている。酸素センサ１７ａ及び圧力センサ１７ｂは、制御部４０に接続されている。酸素センサ１７ａは、ガス供給部１７を流れる呼吸用ガス中の酸素濃度を計測し、計測結果に基づいて生成した信号を制御部４０に向けて出力する。圧力センサ１７ｂは、ガス供給部１７を流れる呼吸用ガスの圧力を計測し、計測結果に基づいて生成した信号を制御部４０に向けて出力する。
【００２３】
筐体部１０は、さらに、エアフィルタ２０が装着される装着部１９（図４及び図５参照）と、取込用フィルタ３０が装着される装着部（図示せず）と、を有している。装着部１９は、ガス供給口１４が開口するガス供給部１７の端部に形成されている。
【００２４】
人工呼吸器１は、さらに、筐体部１０内に、制御部４０を有している。制御部４０は、ＣＰＵ及び記憶部を含むコンピュータである。ＣＰＵが記憶部に記憶されているプログラムを読み出し、プログラムが起動することにより、送気等を行うソフトウェアモジュールが形成される。送気は、所定のタイミングで、呼吸用ガスを生成して、エアフィルタ２０を通過させ、送気管５０内に供給することで行う。制御部４０は、具体的に、所定のタイミングで、呼吸用ガスの生成に必要な酸素が供給されるよう制御弁１５ｂの開度を調整すること、及び、ブロワ１６ａを駆動することを、例えば、一定時間（例えば数秒）継続する制御信号を制御弁１５ｂ及びブロワ１６ａのそれぞれに向けて出力し、送気を行う。送気は、例えば、流量センサ１６ｂが、空気の流量が基準値を下回ったことを検知したタイミングで、あるいは、図示されない圧力センサによって、気道内圧が、基準値よりも小さくなるよう変化したことが検知されたタイミングで行うことができる。気道内圧とは、患者の気道にかかる気体の圧力を意味する。また、送気は、上記説明した患者の呼吸に同調したタイミングに代えて、一定の時間間隔で行うこともできる。
【００２５】
人工呼吸器１は、さらに、ディスプレイ４２を有している。ディスプレイ４２には、例えば、気道内圧、呼吸用ガスの圧力、流量等の計測値、時間の経過に伴うこれらの計測値の変化を表した波形図のほか、人工呼吸器１のユーザが設定した空気供給部１６内の圧力値、酸素濃度等の制御情報が挙げられる。制御部４０は、各センサから受け取った信号に基づいて、これらの情報をディスプレイ４２に表示させる制御信号を出力する。
【００２６】
（エアフィルタ）
図３から図５に、エアフィルタ２０を示す。
図３は、筐体部１０に装着されたエアフィルタ２０を示す断面図である。図４は、エアフィルタ２０及び筐体部１０の一例を示す外観斜視図である。図５は、エアフィルタ２０及び筐体部１０の一例を示す外観斜視図である。
【００２７】
エアフィルタ２０は、筐体部１０の装着部１９に装着され、流路１１を流れた呼吸用ガスにエアフィルタ２０を通過させる。エアフィルタ２０は、濾材２２と、ケーシング２６と、を有している。
【００２８】
濾材２２は、気体中の微生物又はウィルスを捕集するシート状の部材である。濾材２２は、濾材面積を大きくし、長寿命にする観点から、図６に示されるように、山折りと谷折りが交互に繰り返されたジグザグ形状を有するよう、プリーツ加工されたものであることが好ましい。
濾材２２は、プリーツ加工の後、例えば、プリーツ間隔を保持するためのスペーサが設けられる。スペーサは、例えば、ホットメルト樹脂を用いて、プリーツの折り目と直交して延びるよう線状に形成される。
濾材２２は、複数の繊維を有する繊維体からなる捕集層（図示せず）を有している。捕集層に関しては、後述する。
【００２９】
ケーシング２６は、濾材２２を収容する部材である。濾材２２は、後述する入口側部材２７に対し、例えば、ウレタン樹脂などのシール剤を用いて呼吸用ガスが流れる方向Ｘと直交する平面に沿った一方向Ｙの両端を固定するとともに、上記平面内で一方向Ｙと直交する方向Ｚの両端を、一方向Ｙに沿って線状に延びる接着剤を用いて固定することで、濾材２２とケーシング２６との隙間をなくすように収容される。
【００３０】
ケーシング２６は、入口側接続部２７ａと、出口側接続部２８ａと、を備えている。入口側接続部２７ａは、流路１１内の呼吸用ガスがケーシング２６内に流れ込むよう開口した部分であり、送気管５０の機器側端５０ａと接続される。出口側接続部２８ａは、濾材２２を通過した呼吸用ガスが送気管５０内に流れるよう開口した部分であり、送気管５０の端５０ａと接続される。
【００３１】
本実施形態の人工呼吸器１では、上記したように、送気管５０と接続される出口側接続部２８ａが、エアフィルタ２０に設けられている。このため、呼吸用ガスの送気を行うためには、エアフィルタ２０を筐体部１０に装着せざるを得ない。これにより、エアフィルタ２０の筐体部１０への着け忘れを防止できる。また、本実施形態の人工呼吸器１では、使用時に必ずエアフィルタ２０が装着されているため、患者の呼気が人工呼吸器１内に流れ込んだ場合であっても、呼気中に含まれる唾液、粘液等の患者の吐出物は濾材２２に捕捉され、流路１１内には流れない。このため、患者の吐出物に、疾患の原因となる微生物又はウィルスが含まれていても、機器１内が汚染されることを防止できる。微生物としては、細菌、カビ等の真菌、が挙げられる。真菌には、菌糸、胞子が含まれる。
【００３２】
一実施形態によれば、出口側接続部２８ａは、図３から図５に示すように、呼吸用ガスが流れる方向Ｘに送気管５０と嵌め合わせられるよう構成されていることが好ましい。これにより、送気管５０とエアフィルタ２０との接続及び取り外しを容易に行える。出口側接続部２８ａは、具体的に、送気管５０の内壁との間で摩擦力が得られるよう、送気管５０の内径よりもわずかに大きい外径を有する筒状形状を有している。
【００３３】
一実施形態によれば、入口側接続部２７ａは、呼吸用ガスが流れる方向Ｘに流路１１と嵌め合わせられるよう構成され、入口側接続部２７ａと出口側接続部２８ａとは、呼吸用ガスが流れる方向Ｘと垂直な方向の断面形状が異なっていることが好ましい。具体的に、エアフィルタ２０が装着される装着部１９は、図３から図５に示すように、入口側接続部２７ａの外形形状と略相似な形状の内壁を有している。このように、入口側接続部２７ａと出口側接続部２８ａの断面形状が異なっていると、送気管５０を装着部１９に接続することができず、人工呼吸器１を使用するためには、送気管５０を、出口側接続部２８ａに接続する必要がある。このため、エアフィルタ２０の着け忘れを確実に防止できる。この効果を高める観点から、入口側接続部２７ａの断面形状は、出口側接続部２８ａの断面形状が円形である場合に、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形状であることが好ましい。多角形状は、正多角形状であることが好ましい。図３から図５に示す例において、入口側接続部２７ａの断面形状は、正方形である。また、入口側接続部２７ａの断面形状の面積は、出口側接続部２８ａの断面形状の面積の１〜５倍であることが好ましい。
【００３４】
図３から図５に示す例において、ケーシング２６は、入口側に配置される入口側部材２７と、出口側に配置される出口側部材２８と、を有している。濾材２２は、入口側部材２７の内側の空間に配置されている。出口側部材２８は、出口側接続部２８ａの基端から外径方向（方向Ｘと直交する方向）にフランジ状に延在したフランジ部２８ｂをさらに有している。入口側部材２７は、フランジ部２８ｂに対して気密に接合されている。また、出口側部材２８及び装着部１９には、ネジ孔２８ｃ，１９ａが設けられている。これにより、図３に示す例のように、ネジ孔２８ｃ，１９ａにネジ部材をねじ込んで、エアフィルタ２０を筐体部１０に装着することができる。互いに向き合う出口側部材２８の部分と装着部１９の部分の間には、呼吸用ガスのリーク防止のため、パッキン等が配置されることが好ましい。
【００３５】
一実施形態によれば、エアフィルタ２０は、図１に示すように、人工呼吸器１の外表面の一部をなすよう筐体部１０に装着されることが好ましい。この実施形態によれば、人工呼吸器１にエアフィルタ２０が装着されていないことがひと目でわかるため、エアフィルタ２０の着け忘れをより確実に防止することができる。また、エアフィルタ２０の装着及び取り外しを容易に行える。
【００３６】
一実施形態によれば、濾材２２は、５．３ｃｍ／秒の濾過速度で通風したときの圧力損失が２００Ｐａ以下であることが好ましい。このように圧力損失の小さい濾材２２を用いると、人工呼吸器１の流路１１、及び送気管５０内を呼吸用ガスが流れやすくなるため、患者が吸気をし始めたときの流量あるいは圧力の変動に対して追従性がよくなる。このため、患者の呼吸のリズムと適合するように設定された呼吸用ガスの流量あるいは圧力を実現しやすく、患者にとって適切な送気を行うことができる。また、圧力損失の小さい濾材２２を用いると、呼吸用ガスの供給圧力が小さくて済むため、ブロワを小さくでき、人工呼吸器１を小型化できる。圧力損失は、好ましくは１７５Ｐａ以下、より好ましくは１５０Ｐａ以下である。圧力損失は、ＪＩＳ  Ｂ９９２７に準拠し、風速５．３ｃｍ／秒の条件で、差圧計を用いて測定したものである。
【００３７】
ここで、図７に、エアフィルタ２０の濾材２２として、患者の呼吸に同調して送気を行ったときにディスプレイ４２に表示される気道内圧の波形図を示す。図７では、圧力損失が２００Ｐａ以下の濾材２２を用いたときの波形（実線で示す）、及び、圧力損失が２００Ｐａを超える濾材２２を用いたときの波形（破線で示す）を重ねて示している。気道内圧は、送気管５０内の圧力を測定する図示されない圧力センサが検知した圧力を示す。図７に示されるように、実線で示した波形は、破線で示した波形と比べ、立ち上がりの傾斜が大きい。気道内圧は、送気される呼吸用ガスの流量の増大に伴って増大することから、圧力損失が２００Ｐａ以下の濾材２２を用いた場合は、呼吸用ガスの流量の変動に対して気道内圧の追従性が良好であることがわかる。なお、図７の波形図において平坦な部分は、気道内圧の基準値を示す。
なお、圧力損失が２００Ｐａ以下の濾材２２には、圧力損失が１５０Ｐａの低圧力損失濾材（後述）を用いた。圧力損失が２００Ｐａを超える濾材２２には、圧力損失が３００Ｐａのガラス繊維から構成される濾材（ガラス繊維濾材）を用いた。
【００３８】
一実施形態によれば、濾材２２は、粒径０．２５μｍのポリアルファオレフィン粒子を含む空気を５．３ｃｍ／秒の濾過速度で通風し、圧力損失が２５０Ｐａ上昇したときのポリアルファオレフィン粒子の保塵量が２０ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。このような濾材２２は、長寿命であるため、交換頻度が低く、着け忘れの機会が減る。使用する国、地域によっては、すぐに目詰まりし、交換頻度が高くなり、その結果、着け忘れが発生しやすい。また、長寿命であることで、目詰まりし難く、患者に呼吸用ガスを提供できない事態が発生することを抑制できる。保塵量は、好ましくは２５ｇ／ｍ2以上、より好ましくは３０ｇ／ｍ2以上である。
【００３９】
一実施形態によれば、濾材２２は、エレクトレット処理がされていないことが好ましい。エレクトレット処理された濾材は、初期の捕集効率が高い反面、水分の多い環境下では、捕集効率が低下しやすい。エアフィルタ２０には、送気管５０を逆流した呼気が通過することがあるため、水分を多く含む呼気に晒されることで、捕集効率が低下しやすくなる。その結果、患者の吐出物に含まれる微生物又はウィルスを捕集できず、人工呼吸器１が汚染されるおそれがある。エレクトレット処理された濾材２２は、水分を多く含む呼気に晒されても、捕集効率が低下しにくく、これにより、人工呼吸器１の汚染を防止することができる。
【００４０】
一実施形態によれば、濾材２２は、複数の繊維を有する繊維体からなり、繊維は有機材料を材質とすることが好ましい。患者の吐出物が濾材２２に捕捉されると、吐出物に含まれる微生物やウィルスが繊維上に留まる。ここで、濾材２２がガラス繊維等の撥水性の低い繊維から構成されていると、呼気中の水分に晒されることで、微生物あるいはウィルスは増殖するおそれがある。このため、汚染されたエアフィルタ２０から流路１１内に、増殖した微生物あるいはウィルスが流れて、機器内を汚染するおそれがある。有機材料を材質とする繊維は、撥水性が高いため、呼気中の水分に晒されても、繊維上に留まった微生物あるいはウィルスは増殖し難い。すなわち、防カビ抵抗性に優れる。
【００４１】
ここで、濾材の防カビ抵抗性を調べるために、濾材として、低圧力損失濾材及びガラス繊維濾材の２種の試験片に関して、所定の試験真菌(Aspergillus niger NBRC 105649, Penicillium citrinum NBRC 6352, Chaetomium globosum NBRC 6347, Myrothecium verrucaria NBRC 6113)を用いて、ＪＩＳ  Ｚ２９１１：２０１０「かび抵抗性試験方法」の「繊維製品の試験」に準拠して湿式法によるカビ抵抗性試験を、２週間行ったところ、低圧力損失濾材では、菌糸の発育が認められなかったのに対し、ガラス繊維濾材では、菌糸の発育部分が認められた（濾材の片側の表面の面積の１／３を超えない程度）。なお、試験片の大きさは５０ｍｍ四方の矩形状とし、試験片の片側の表面の全面に試験真菌を接種した。
【００４２】
濾材２２を構成する繊維体は、例えば、不織布、ペーパ、マット、あるいはフェルトの形態を有している。繊維体の具体例としては、有機繊維からなる、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布等が挙げられる。
【００４３】
有機繊維としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン等のポリアミド、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）等のアクリル系、ポリウレタン等のウレタン系、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を主成分とする合成繊維が挙げられる。
【００４４】
一実施形態によれば、濾材２２は、下記説明する低圧力損失濾材であることが好ましい。低圧力損失濾材の具体例として、延伸法を用いて作製された多孔質な膜（以降、多孔膜という）を捕集層とする濾材が挙げられる。多孔膜は、フィブリルと呼ばれる繊維と、フィブリルによって互いに接続された結節部（ノード）と、を備える。
多孔膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とする材料からなる。具体的に、フィブリルは、延伸されることでフィブリル化（繊維化）するＰＴＦＥ（高分子量ＰＴＦＥ）から構成される。結節部は、フィブリル化しなかった高分子量ＰＴＦＥ、フィラー、及び、熱溶融加工可能な成分から構成される。
【００４５】
高分子量ＰＴＦＥの分子量は、例えば１００万〜１０００万である。
【００４６】
フィラーは、延伸されるときに、高分子量ＰＴＦＥのフィブリル化を抑制し、結節部に留まって結節部を大きくする成分である。フィラーは、具体的に、高分子量ＰＴＦＥより分子量の小さい（例えば６０万以下）低分子量ＰＴＦＥ、無機微粒子（例えば粒径３〜２０μｍ）、及び熱硬化性樹脂、のいずれか１種以上である。無機微粒子は、例えば、タルク、マイカ、ケイ酸カルシウム、ガラス繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭素繊維、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等である。
【００４７】
熱溶融加工可能な成分は、延伸されるときに溶融し、結節部を固める成分である。熱溶融加工可能な成分は、具体的には、融点３２０度未満の樹脂であり、フルオロポリマー、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミド等である。
【００４８】
高分子量ＰＴＦＥ、フィラー、及び、熱溶融加工可能な成分の組成比は、例えば、質量比で、４０〜８０％、２０〜４０％、０．１〜２０％未満である。
【００４９】
上記多孔膜は、例えば、国際公開第２０１３／１５７６４７号公報、国際公開第２０１５／１４６８４７号公報に記載された方法を用いて作製することができる。
【００５０】
このような多孔膜は、高分子量ＰＴＦＥのみを用いて作製した多孔膜（ＰＴＦＥ多孔膜）を捕集層とする濾材（ＰＴＦＥ濾材）と比べ、繊維間の隙間が大きく、多孔膜の厚さ方向に微生物又はウィルスを捕集する機能が高い。このような多孔膜を捕集層とする低圧力損失濾材は、圧力損失が小さい。
【００５１】
濾材２２は、さらに、捕集層の両側のうち少なくとも一方の側に積層され、濾材の強度を補強する補強層を備えることが好ましい。補強層は、捕集層より捕集効率が低く、例えば、捕集効率は実質的に０％である。
補強層の具体例としては、ガラス繊維からなるガラス不織布、さらに、有機繊維からなる、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布等が挙げられる。ガラス不織布としては、例えば湿式抄紙法により作製されたものが挙げられる。
【００５２】
低圧力損失濾材の捕集層の充填率は１％以上であることが好ましい。捕集層の充填率は、繊維の体積を多孔膜の体積で割った値（例えば、目付けを厚みと繊維の材料の密度の積で割った値（体積充填率））である。充填率が１％以上の捕集層は、繊維間の隙間が小さいため、捕集効率が高い。このため、呼気に含まれる患者の吐出物がエアフィルタ２０の上流側に流れることを防止する効果が大きい。捕集層の充填率は、好ましくは２％以上、より好ましくは３％以上である。一方、捕集層の充填率が大きすぎると、早期に目詰まりし、濾材２２の寿命が短くなる。このため、捕集層の充填率は、１０％以下であることが好ましい。
【００５３】
低圧力損失濾材の捕集層の平均孔径は、０．３〜２．０μｍであることが好ましい。平均孔径は、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−８６に準拠して測定された平均流路径を意味する。平均孔径は、例えば、英国コールター・エレクトロニクス社製のコールターポロメータを用いて測定される。平均孔径が２．０μｍ以下である捕集層は、捕集効率が大きく、患者の吐出物を捕捉する効果が大きい。一方、捕集層の平均孔径が０．３μｍ未満であると、目詰まりが起き難い。捕集層の平均孔径は、好ましくは０．６〜１．６μｍである。
【００５４】
低圧力損失濾材の捕集層の目付けは、１〜１００ｇ／ｍ2であることが好ましい。目付けは、ＪＩＳ  Ｐ８１２４に準拠して測定される坪量を意味する。目付が１ｇ／ｍ2以上である捕集層は、繊維径が細い場合は、捕集に最低限必要な繊維量を確保でき、患者の吐出物が捕捉されやすい。また、目付が１ｇ／ｍ2以上である捕集層は、繊維径が十分に細い場合は、目標とする捕集効率及び圧力損失を実現しやすい。また、捕集層の目付けが１００ｇ／ｍ2以下であると、繊維径が太くても、捕集に必要な繊維量を確保でき、患者の吐出物が捕捉されやすい。捕集層の目付けは、好ましくは５〜３０ｇ／ｍ2である。
【００５５】
低圧力損失濾材の捕集層の繊維の繊維径は、０．０１〜０．７５μｍであることが好ましい。繊維径は、捕集層の繊維から無作為に抽出した所定本数（例えば２０本）以上の繊維の繊維径の平均繊維径を意味する。繊維径が０．０１μｍ未満である捕集層は、三次元構造を有する繊維体の強度が足りず、捕集層の変形が起こりやすい。また、捕集層の繊維径が０．７５μｍを超えると、同じ目付において繊維の表面積が少なくなり、患者の吐出物が捕捉されにくい。捕集層の繊維径は、好ましくは０．１〜０．５μｍである。
【００５６】
低圧力損失濾材の捕集層の厚さは、例えば、３〜１５０μｍである。厚さは、マイクロメータで測定される。
【００５７】
低圧力損失濾材の捕集層の捕集効率は、例えば、９０〜９９．９９９％である。捕集効率は、ポリアルファオレフィンのエアロゾル（粒子径０．３μｍ）を測定対象粒子とし、パーティクルカウンタを用いて、ＪＩＳ  Ｂ９９２７に準拠して風速５．３ｃｍ／秒の条件で測定される。
【００５８】
一実施形態によれば、エアフィルタ２０は、好ましくは、ＪＩＳ  Ｚ８１２２に準拠したＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタの性能を有している。
【００５９】
一実施形態によれば、送気管５０は、図８に示されるように、患者側の端部に、患者が生成した呼気を排出するための開口部５０ｃを有している。図８（ａ）は、人工呼吸器１の通常の使用時における気体の流れを説明する図であり、図８（ｂ）は、咳、くしゃみ、深呼吸等によって流速の速い呼気が発生した時における気体の流れを説明する図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）には、人工呼吸器１と、送気管５０と、を備える人工呼吸システム１００が示されている。人工呼吸システム１００において、開口部５０ｃを有する送気管５０が用いられている場合、濾材２２は、開口部５０ｃから排出されなかった呼気に含まれる微生物又はウィルスが筐体部１０内に流れないよう微生物又はウィルスを捕集することが好ましい。
【００６０】
通常の使用時、図８（ａ）に示すように、エアフィルタ２０から送気管５０内に供給された呼吸用ガスは、患者側に流れ、患者に吸引される。そして、患者が生成した呼気は、呼吸用ガスが流れる方向と逆方向に送気管５０内を流れ、開口部５０ｃから排出される。このため、呼気が、送気管５０のさらに上流側に流れることは実質的にない。一方、流速の速い呼気が発生した場合、図８（ｂ）に示すように、呼気は、開口部５０ｃから排出されずに、送気管５０内をさらに上流側に流れ、エアフィルタ２０に到達する恐れがある。しかし、本実施形態では、上述したように、患者の吐出物が濾材２２に捕捉されることで、微生物又はウィルスによって機器内が汚染されることを防止できる。
【００６１】
一実施形態によれば、人工呼吸器１は、図９に示すように、さらに、患者が生成した呼気が流れる排気管５１と接続され、筐体部１０は、逆止弁４４と、安全弁４６と、をさらに有している。この実施形態において、濾材２２は、呼気に含まれる微生物又はウィルスが筐体部１０内に流れないよう微生物又はウィルスを捕集することが好ましい。逆止弁４４及び安全弁４６は、ガス供給部１７内のガス供給口１４より上流側の部分に配置されている。逆止弁４４は、エアフィルタ２０側の流路１１の端部に設けられ、呼気の流路１１内への侵入を遮断する。言い換えると、逆止弁４４は、流路１１の上流側から下流側に向かう方向にのみ気体の流れを許容する。安全弁４６は、逆止弁４４とエアフィルタ２０と間に設けられ、送気管５０及び排気管５１が閉塞して送気管５０及び排気管５１内の圧力が許容値を超えて上昇した場合に、呼気を筐体部１０内に排出するよう構成されている。なお、図９（ａ）は、人工呼吸器１の通常の使用時における気体の流れを説明する図であり、図９（ｂ）は、人工呼吸器１に後述する異常等が発生した時における気体の流れを説明する図である。
【００６２】
図９に示す例において、排気管５１は、送気管５０の延在方向の途中の部分と接続され、送気管５０と患者側端５０ｂを共有している。すなわち、排気管５１及び送気管５０は、人工呼吸器１からそれぞれ患者側に延びる途中で合流し、患者側端５０ｂまで延びるＹ字形状の送排気管５２を構成している。図９には、人工呼吸器１と、送排気管５２と、を備える人工呼吸システム１００が示されている。送排気管５２には、図８に示したような、患者が生成した呼気を排出するための開口部は設けられていない。
【００６３】
図９に示す例の人工呼吸器１は、さらに、排気管５１から取り込まれた呼気が流れる流路４９を有している。流路４９は、排気管５１側の端と逆側の端が開口され、途中に、排気弁４８が配置されている。流路４９は、流路１１から隔離されている。排気弁４８は、制御部４０に接続されており、患者の気道内圧を基準値以上の高さに保つために送排気管５２内の圧力を調整するよう、制御部４０によって開度が制御される。
【００６４】
この実施形態において、通常の使用時、ミキサチャンバ１８から流れる呼吸用ガスは、逆止弁４４、安全弁４６を通り、エアフィルタ２０を通過して送気管５０内を患者側に流れる。患者が生成した呼気は、患者側端５０ｂから排気管５１を通って人工呼吸器１の流路４９内に流れ込み、排気弁４８を通って、人工呼吸器１の外側に排出される。なお、この人工呼吸システム１００では、患者が咳やくしゃみをし、流速の速い呼気が発生した場合であっても、患者の呼気が、送気管５０内を逆流して人工呼吸器１に到達することはない。一方、停電等の何らかの理由で人工呼吸器１がシャットアウトし、制御部４０が排気弁４８及びブロワ１６ａを制御できないような異常等が発生した場合、流路１１、エアフィルタ２０、送排気管５２、及び流路４９で構成される呼吸回路が閉塞し、呼吸用ガス及び呼気が流れないことが起こりうる。しかし、この実施形態では、かかる異常が発生して、呼吸回路内の圧力が許容値を超えた場合、安全弁が開放されて、呼吸回路内の呼気が筐体部１０内に排出するため、呼吸回路の閉塞は回避される。このとき、患者の呼気は、送気管５０を逆流してエアフィルタ２０を通過し、呼気中の吐出物は、濾材２２に捕捉される。これにより、安全弁４６より上流側に、微生物又はウィルスが流れることを防止できる。
【００６５】
この実施形態において、エアフィルタ２０、濾材２２、ケーシング２６を、第１のエアフィルタ２０、第１の濾材２２、第１のケーシング２６というとき、一実施形態によれば、人工呼吸器１は、さらに、筐体部１０に装着される第２のエアフィルタ（図示せず）を備えることが好ましい。第２のエアフィルタは、気体中の微生物又はウィルスを捕集する第２の濾材（図示せず）と、第２の濾材を収容する第２のケーシング（図示せず）と、を有している。第２のケーシングは、排気管５１内を流れた呼気が第２のケーシング内に流れ込むよう開口し、排気管の端と接続される接続部を備えることが好ましい。具体的に、第２のエアフィルタは、流路４９の送排気管５２側の端部に形成された装着部（図示せず）に装着される。第２のエアフィルタは、例えば、送気管５０の代わりに排気管５１に接続される点、及び、流路１１の代わりに流路４９と接続される点を除いて、第１のエアフィルタ２０と同様に構成される。排気管５１と接続される第２のエアフィルタの接続部は、呼気が流れる方向に排気管５１と嵌め合わせられるよう構成されていることが好ましい。排気管５１は、例えば、送気管５０と同様に、断面が円形であり、約１０〜２５ｍｍの内径を有している。排気管５１は、ＩＳＯ  ５３５６あるいはＩＳＯ  ５３６７に準拠したものが好適に用いられる。
【００６６】
図９（ａ）に示す人工呼吸器１では、流路４９は、常に呼気に晒され、微生物又はウィルスで汚染されやすいため、例えば別の患者の呼吸に用いたときに、流路４９に付着した微生物又はウィルスが排気管５１を伝って患者側に移動しないよう、流路４９は、例えば、制御弁４８と一体の部品として筐体部１０から取り外され、滅菌処理される、あるいは、新たな、制御弁付き流路と交換される。しかし、このような滅菌処理が行われずに、汚染された人工呼吸器１が別の患者に使用されるおそれがある。この実施形態では、第２のエアフィルタを備えることで、患者の呼気に含まれる吐出物を第２の濾材に捕捉させることができ、流路４９及び排気弁４８の汚染を防止できる。このため、流路４９及び排気弁４８の滅菌処理等を省略でき、滅菌処理等を行われずに汚染された人工呼吸器１が別の患者に使用されるリスクを回避できる。
【００６７】
一実施形態によれば、図８に示す人工呼吸システム１００は、さらに、送気管５０の開口部５０ｃに接続される第３のエアフィルタ（図示せず）を備えていることも好ましい。第３のエアフィルタは、例えば、２つの接続部のうち、一方の接続部（図示せず）が開口部５０ｃと接続され、他方の接続部（図示せず）が病室等の室内に開放される点を除いて、第１のエアフィルタ２０と同様に構成される。このような第３のエアフィルタを備えることによって、開口部５０ｃを通過した呼気中の吐出物は第３のエアフィルタの濾材に捕捉されるため、微生物やウィルスによって室内が汚染されることを抑制できる。
【００６８】
取込用フィルタ３０は、外気取込口１３が開口する流路１１の端部に形成された装着部（図示せず）に装着される。取込用フィルタ３０は、気体中の塵埃等の微粒子を捕集する濾材（図示せず）と、濾材を収容するケーシング（図示せず）と、を有している。ケーシングは、外気を取り込むよう開口した開口部（図示せず）を有している。また、ケーシングは、濾材を通過した外気が外気取込口１３を介して流路１１内に流れ込むよう開口し、流路１１の装着部に装着されるよう構成された出口側接続部（図示せず）を備える。このような取込用フィルタ３０を備えることにより、清浄化された呼吸用ガスを患者側に供給することができる。取込用フィルタ３０は、例えば、筐体部１０内に装着される。
【００６９】
（人工呼吸システム）
本実施形態の人工呼吸システムは、人工呼吸器と、送気管と、を含む。送気管は、人工呼吸器と接続され、呼吸用ガスを患者側に送る部材である。人工呼吸器は、筐体部と、エアフィルタと、を備える。筐体部は、呼吸用ガスが流れる流路を有する部分である。エアフィルタは、筐体部に装着され、流路を流れた呼吸用ガスを通過させる部分である。エアフィルタは、気体中の微生物又はウィルスを捕集する濾材と、濾材を収容するケーシングと、を有している。ケーシングは、濾材を通過した呼吸用ガスを送気管内に供給するよう開口し、送気管の端と接続される出口側接続部を備える。
【００７０】
本実施形態の人工呼吸システムにおいて、人工呼吸器は、好ましくは、上記説明した人工呼吸器１であり、送気管は、好ましくは、上記説明した送気管５０あるいは送排気管５２の一部をなす送気管５０である。図８及び図９に示した人工呼吸システム１００はそれぞれ、本実施形態の人工呼吸システムの好ましい一例である。
【００７１】
送気管５０の途中には、特許文献１等に記載された従来公知のエアフィルタを配置することができる。
【００７２】
以上、本発明の人工呼吸器、及び人工呼吸システムについて詳細に説明したが、本発明の人工呼吸器、及び人工呼吸システムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７３】
１  人工呼吸器
１０  筐体部
１１  流路
１２  酸素取込口
１３  外気取込口
１４  ガス供給口
１５  酸素供給部
１５ａ  圧力センサ
１５ｂ  制御弁
１５ｃ  流量センサ
１６  空気供給部
１６ａ  ブロワ
１６ｂ  流量センサ
１７  ガス供給部
１７ａ  酸素センサ
１８  ミキサチャンバ
１９  装着部
１９ａ  ネジ孔
２０  エアフィルタ
２２  濾材
２６  ケーシング
２７  入口側部材
２７ａ  入口側接続部
２８  出口側部材
２８ａ  出口側接続部
２８ｂ  フランジ部
２８ｃ  ネジ孔
３０  取込用フィルタ
４０  制御部
４２  ディスプレイ
４８  排気弁
４９  流路
５０  送気管
５０ａ  機器側端
５０ｂ  患者側端
５１  排気管
５２  送排気管
１００  人工呼吸システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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