(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主たる供給ガス流を混入するガスで稀釈して呼吸可能なガス混合体にするガス混合室を有する蘇生装置、人工呼吸装置、肺ベンチレーション装置などの救命装置であって、
混合室（２）、混合室から断面積が拡大しながら延びるディフューザー（４）、混合室へ開口し、ディフューザーに向かって混合室を通過するノズル（１）、混合室と大気に連通する第１のポート３ａを具備し；
該装置は加圧下に主たる供給ガスの供給源（１２）；
混合室（２）を通ってディフューザー（４）へ流れを流出させるために前記主たる供給ガス供給源から前記ノズルへ主たる供給ガスを供給する手段（１１）；
前記装置へ酸素を供給する手段からなり、
前記装置は前記ノズルからの供給ガス、前記酸素供給手段からの酸素および／または大気からの空気の混合物を供給するように作動し、
そして、
（ａ）混合室と連通する第２のポート（３ｂ）；
（ｂ）前記酸素供給手段と前記混合室（２）へ酸素を供給する前記第２のポート（３ｂ）との間に延びる酸素供給ライン（７）；および
（ｃ）前記ノズルへの前記主たる供給ガスの流れに独立して、前記酸素供給ラインにおいて前記第２のガスポートへ酸素を供給する前記手段からの酸素の流れを無段階に調整するための手段（１５）からなることを特徴とする前記装置。
【請求項２】
圧力下の主たる供給ガスの前記供給源（１２）が圧力下の酸素供給源であり、そして主たるガスの供給ライン（１１）は前記ノズル（１）へ前記供給源から酸素を供給する様になされており、そして前記酸素供給ライン（７）には加圧下に前記供給源（１２）酸素が供給されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
加圧下の前記酸素供給源に接続する入口および前記主たるガスの供給ライン（１１）と前記酸素供給ライン（７）に到る出口を有する圧力制御弁（１６）を具備する請求項２記載の装置。
【請求項４】
圧力下の前記酸素供給源がパルス状に主たる供給ガスを供給するように働く、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記主たる供給ガスの供給源は加圧下の空気の供給源であり、そして前記酸素の供給手段は酸素を前記酸素供給ラインへ供給するように配置された加圧下の酸素供給源（２０）からなる請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記主たるガスの供給源（１２）は主たるガス供給ラインを経てノズルへ主たる供給ガスを供給するように働き、そして酸素供給ラインのリレーバルブは前記主たるガス供給ラインにおける圧力で調整され、それによりノズルへ供給される主たる供給ガスのパルスの間、前記リレーバルブ（１９）は開放される請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、呼吸器疾患や呼吸不能などの場合、パルス状態で呼吸可能なガスを患者の呼吸通路へ供給して、肺の換気を強制的に行うようにした蘇生装置、人工呼吸装置、肺ベンチレーション装置などの酸素吸入装置の改良に関するもので、特に、この発明は、前記酸素吸入装置に組み込まれるガス混合機構の改良を図り、圧縮空気または圧縮酸素のような加圧された呼吸可能なガスによって、純粋な酸素ガスまたは酸素ガスと空気のガス（気体）混合体を患者側へ供給するようにしたガス（気体）混合機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明の酸素吸入装置は、限定されるものではないが、呼吸困難になった患者の人工呼吸を行って蘇生させる救急用の用途に主として用いられる携帯用の酸素吸入装置に特に適している。このような携帯用の装置は、圧縮酸素ガス供給源から純粋の酸素ガスをパルス状で送り出すようになっている。これは、純粋な酸素ガスであれば、蘇生させる場合、短時間の使用に極めて有効であると共に、圧縮酸素ガスを使用することで、耐久性のある単純で頑丈なコントロール装置やバルブ装置が使用でき、短時間なトレーニングで使用方法を習得できるからである。そして、呼吸器疾患の患者を長時間輸送するような場合などにも長時間にわたる人工呼吸装置としての使用も増えている。しかしながら、純粋な酸素ガスを長時間にわたり患者に呼吸させることは、患者にとって必ずしも有利なことではなく、装置による酸素使用がハイレートになるから、現在では、前記装置にガス混合室を設けて、純粋の酸素ガスまはた空気を混入して薄くした酸素ガスのいずれかを供給できるようにしている。
【０００３】
ガス混合室（同伴混合器）は、極めて簡単な構造のもので、携帯用の人工呼吸装置などの装置に組み込みやすくなっている。しかしながら、その構造が簡単なことから、操作条件の変化に応じての調節機能が劣る欠点がある。例えば、ＧＢ−Ａ−２１７４６０９号明細書に記載のような問題があり、要するに、高い混合比率を与えるガス混合室（同伴混合器）では、その流速と混合比率とは該混合室から出る混合ガス流が曝される背圧に依存するところが大であるが、１：１から２：１のように低い混合比率を与えるガス混合室（同伴混合器）では、広い背圧の領域で比較的安定した流速と混合比率とを与えることができる。しかしながら、従来の技術においては、安定した低い比率のガス混合体を供給するに適したガス混合室をもつ人工呼吸装置は、一方で、一つの固定されたレシオのガス混合体を選んで供給し、他方では、１００％酸素の酸素ガスを供給できるようにしている。このように、従来の人工呼吸装置は、酸素濃度が６０％、５０％および４５％のいいずれかから選んだ一つの酸素濃度のガス混合体を供給し、その一方で、酸素１００％の酸素ガスを供給するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の解決課題は、前記したような酸素ガスと空気とを混合する混合室を備え、酸素ガス濃度を人工呼吸を施す患者に適切なように調節して呼吸可能なガスとして、患者に供給する人工呼吸装置などの酸素吸入装置において、従来技術では不可能であった酸素ガス濃度の無段階調節を可能にし、しかも、当該装置の構造を複雑にせず、操作も単純なものにして、熟達した操作者を必要としない酸素吸入装置の提供にある。
【０００５】
この発明の酸素吸入装置は、酸素ガスの濃度が少なくとも４５％以下から１００％の範囲、または、２１％から７０％または以上の範囲に達するガス混合体を患者に供給して患者の呼吸を助け、酸素吸入するもので、前記酸素ガスの濃度の調節は、無段階に行える点を特徴とする。
【０００６】
この発明は、新生児または小児の呼吸器疾患や呼吸機能不全による呼吸困難のときに使用するに適しており、多くの場合、圧力ゼネレーターとしての機構を備え、ガスフローを一定なものとして、バックレッシャーに関係なしに、実際の使用目的に合致して正確に選択されたアウトプットガス組成のものが混合室で得られるようにしたものであると共に機構的に簡単なものにしたものである。この点は、特に、新生児や小児などに使用する場合重要なことであって、一定の呼吸可能なガス組成の状態のものに保つことは、極めて有意義なことであり、極めて重要なことでる。
【０００７】
従来の人工呼吸装置などの酸素吸入装置においては、混合室を有しているが、酸素ガス１００％のガスを患者へ供給するには、混合室をバイパスさせて主のガス（酸素ガス１００％）のみを患者へ供給するか、または、主のガス流が流入する混合室へ、混入するガスとして空気の代わりに酸素ガスを混入して純粋な酸素ガスとして患者（新生児、小児その他）へ供給する。
【０００８】
この発明によれば、前記したガス混合室をもつ酸素吸入装置は、混合室のインレットポートヘ供給されるべき酸素の流れを調節して、混入流のレートに影響を与えずに、供給されたガスの酸素濃度を高めること（即ち、空気の混入量は、自動的に減少して、添加される酸素のレートを補償する）を特徴とするものである。
【０００９】
供給源から供給される主のガスが従来構造と同じように、酸素であれば、混合室で混入されるガスに対する酸素の供給量を可変にすることで、混合室からのアウトプットガスの酸素コンテントを混入されるガスへ酸素を全く加えない状態から１００％になるまで無段階に変えることができる。
【００１０】
しかしながら、この発明の他の特徴によれば、供給源からの主たるガスは、空気であってもよく、主たるガスヘ混入されるガスへ酸素を加えることでアウトプットガスの酸素濃度を２１％（標準の大気組成）から約７０％または以上に調節できるもので、この比率は、混合室の機構によって決定される。
【００１１】
アウトプットガスのフローレートが一定である装置の場合、混入されるガスへの酸素ガスのフローレートにより、アウトプットガスの酸素濃度が直接にコントロールされ、混合室の混入ポートへ酸素ガスを供給する単純なニードルバルブのコントロールは、アウトプットガス組成によって直接に度盛りすることができる。しかしながら、アウトプットフローレートを調節可能にしたい場合は、混入ポートへの酸素供給のコントロールは、主たるガスのフローコントロールに適当に関連させなければならない。発明の好ましい実施例においては、アウトプットフローレートとアウトプットガス混合体組成の両者を簡単に、別個に、そしてコーディネートされた状態でコントロールできるようになっている。
【００１２】
【実施例】
図面に示す実施例により、この発明を詳細に説明するが、まずその前に、図１により、従来技術における酸素ガスと空気との混合ガスを作り、これを患者に供給する為のノズル１を備えた人工呼吸または救急用の供給ガスミキサーの主要構造の概略を示す。図１に示すように、一次または供給ガス流れは、前記ノズルによって加速されて混合室２を通り、断面が拡張されているディフューザー４の構造になっている圧力回復部へ流れるもので、混合室２は、側面に一つまたは複数のガスポート３を有している。この構造、特に、ノズル１と、ディフューザー４への入り口５との領域の比率は、前記構造によって供給される混合気における被供給ガスに対する供給ガスのレシオによって決定されるものであり、この構造は、無段階の態様で変えることは至難であるから、現在使用されているすべての装置にあっては、適当な固定された混合レシオが用いられている。蘇生装置、人工呼吸装置、肺ベンチレーション装置においては、ノズル１へ供給される一次ガスまたは供給ガスは、通常、酸素ガスであって、この酸素ガスは、適当なタイミングのパルスの状態で加圧酸素供給源から供給されるようになっている。このようなパルスは、通常、そして、最も便宜的には、ニューマチック（空気圧）オッシレーターを使用して発生させるもので、この点に関しては、例えばＥＰ−Ａ−０３４２８８３に記載されている技術を参照されたい。供給されるガス（酸素ガス）に大気中の空気を給気して酸素ガスと空気とが混合されたガス混合気体とするために、空気の混入ポート３が設けてあり、該ポートは、周囲の大気に連通していて、ノズル１を介して流れる酸素ガス流に空気を混入させる構造のもので、混入される空気は、前記ポートを介して直接または不還弁を介して混入される。患者側のバルブ及び口鼻マスク（酸素吸入マスク）または気管内挿入チュ−ブへディフューザ−４が接続されている。このディフューザー４は、用途に応じて種々の構造が採用されるが、人工呼吸のような用途においては、例えばＧＢ−Ａ−２１７４７６０の開示によるような構造のものであり、ベンチレーション（換気）サイクルの呼気／吸気の間ガスフローレートの変化につれて有効な圧力リカバリーを維持するようになっている。
【００１３】
酸素ガスと空気との混合比率は、例えば、酸素が４５容積％、５０容積％または６０容積％であり、前記した酸素ガスと空気とを混合する構造にあっては、前記のような混合比率の混合気体（酸素ガスと空気）が得られるようなものであればよい。
【００１４】
通常は、固定されたレシオの混合気体に代わるものとして、１００％の酸素ガスを呼吸させる手段も設けられており、このための手段としては、空気を混合させるミキサー部をバイパスさせる手段または供給される酸素ガスの供給源を混入ポートに接続し、混入される気体として、空気の代わりに酸素ガスを前記ポートへ送り、供給される酸素ガスへ酸素ガスを混入させて、酸素ガスが１００％の気体になるようにしてもよい。
【００１５】
図２（ａ）、図３、図４（ａ）は、酸素１００％の酸素ガスを供給する従来の構造を示すもので、前記ミキサー（混合室）のポートに酸素供給源が接続されている。即ち、図２（ａ）に示される構造においては、前記混合室に一対のポート３ａ，３ｂが設けられていて、一方のポート３ａは、不還弁６を介して周囲の大気と連通しており、他方のポート３ｂには、ライン（通気管）７の下流端が接続している。このライン７は、制限器８およびオン／オフバルブ９を介して上流端が酸素供給ライン１１の中間の接続点１０に接続し、酸素供給ライン１１は、酸素パルス源１２から混合室のノズル１へ達している。ライン７の接続点１０とノズル１との間のライン１１には、制限器１３が設けられていて、ノズル１への酸素ガス供給量が調節できるようになっている。この制限器１３は、ラインの制限器８と関連しており、制限器１３を調節すると、その調節に連動して制限器８も調節され、１００％酸素ガスを前記混合室から患者側へ供給する必要があるとき、バルブ９を開放すれば、適当な量の酸素ガス（１００％酸素ガス）がポート３ｂへ送られ、空気で稀釈されない１００％酸素ガスが混合室へ入り、患者側へ送られる。
【００１６】
図３は、図２（ａ）の構造と均等の構造のものを示すものであるが、図３の構造においては、オン／オフバルブ９が切り替えバルブ１４に置き換えられていて、この切り替えバルブ１４は、ポート２１に作用する圧力によって、ライン７と混合室のポート３とを接続したり、または、この接続を断って、周囲の大気と混合室のポート３とを接続するもので、この構造においては、混合室のポートは、一つになっている。
【００１７】
図４（ａ）は、圧力調整器１６が酸素ガス供給源１２と接続部１９との間に介在していて、酸素ガスを調節した圧力でノズル１へ供給し、さらに、バルブ９が開放されたとき、ラインへ供給する構造になっている。この構造においては、制限器８は、固定の値をもつ可変のものではない構造になっている。調節器１６で圧力を調節することにより、一次酸素ガス流と混入する酸素ガス流との相関関係に関係なしに酸素ガスの流れをコントロールする。この既知の構造においては、調節器１６は、アウトプットフローをコンスタントに保つように、検知したアウトプットフローに応答する手段で調節される。
【００１８】
さて、この発明の実施例は、図２（ａ）と図４（ａ）の構造を図２（ｂ）と図４（ｂ）に示された構造に変えたものであって、図２（ａ）の構造を基にする図２（ｂ）の本発明の実施例においては、図２（ａ）の構造において設けられていたオン／オフバルブ９が除かれており、そして、ライン７には、制限器８に代わるものとして、制限器１５が設けられている。この制限器１５は、独立して調節されるものであり、この制限器１５の調節により、混合室のポート３ｂへ流れる酸素ガスを、ノズル１への酸素ガスの主流と関係なしに、ディフューザー４からの患者側への１００％酸素ガスアウトプットを得るために適当な値から混合室の機能によってアウトプットの酸素ガスの酸素濃度を最低にすると決定したとき、ゼロの値まで落とす無段階調節が行えるようにしたもので、この機構においては、ポート３ｂへのラインを経由する酸素ガスの流れが１００％酸素ガスのアウトプットに必要なもの以下の場合、大気中の空気がバルブ６を経てポート３ａへ流入し、ポート３ｂから同時に流入する酸素ガスと共に酸素ガス主流に吸引、混入される。しかしながら可変のアウトプットフローレート（出力流速）を与えるベンチレーターの場合、アウトプットガス酸素濃度に関しては、この装置の酸素濃度を直接に較正できない、すなわち、この場合、酸素濃度を正確に決定するのが困難であるので、このような機構はコンスタントなフローのベンチレーターにのみ適していることになる。このような用途には、図２（ａ）の可変制限器１３に代えて、主たる流のノズルの制限器を固定のものにする。
【００１９】
前記したように、新生児または幼児用のベンチレーターは、一般に圧力ゼネレーターとして動作し、患者との下流の接続部へガスをコンスタントなフローレートで供給し、余剰なガスを圧力リリーフバルブを介して流すようになっている。フローレートが低い（成人用ベンチレーションについては、毎分約６０リッターであるのに対し、毎分約１０リッター）ため、コンスタントな圧力／コンスタントなフローの作用から生ずるガスのロスは、機能的には、問題にならない。このようなロスは、レリーフバルブのみならず、前記用途に通常用いられるカフされていない気管内チューブからも発生する。したがって図２（ｂ）の機構は、新生児および幼児に特に適している。
【００２０】
図２（ｂ）の機構における濃度較正についての問題は、図４（ａ）の機構を図４（ｂ）に示すように改良することで回避できる。即ち、オン／オフバルブ９を省き、図４（ａ）の固定制限器８を可変制限器１５に代えるようにすればよく、このようにされた図４（ｂ）の機構によって、レギュレーター１６を調節することで酸素ガスのフローレートが調節でき、制限器１５を調節して、アウトプットガス濃度を独立的に調節できる。しかしながら、圧力調整器１６の調節機構を取り除けば、図４ｂに示したベンチレーターは、図２（ｂ）に関連して上記した新生児や幼児向けのコンスタントの圧力ゼネレーターとしての構成にすることができる。
【００２１】
このように、図４（ｂ）に示した機構で、そして、レギュレーター１６により設定された調整された圧力に関係なしに、調節可能な制限器１５の設定によりアウトプットガスの酸素コンテントが直に決定され、したがって制限器１５のコントロールが調整できる。
【００２２】
図２（ｂ）と図４（ｂ）とに示されたような機構で、蘇生装置、人工呼吸装置やベンチレーション装置等を作動させて、空気混入ミキサーへの空気導入割合を適当に選択することで、前記したような圧縮された酸素供給源から酸素１００％から徐々に減少して４５％又は、それ以下にわたる呼吸可能なガスパルスを供給することができる。
【００２３】
しかしながら、パルス状態の酸素ガス供給源１２に代えて、圧縮空気供給源からノズル１へパルス状態で圧縮空気を送る場合および酸素ガスを別個にラインへ供給する場合、蘇生装置、人工呼吸装置、ベンチレーション装置は、空気混入ミキサーの空気導入の割合により、酸素コンテントが２１％（酸素ガスが補足されない空気）から約７０％または７０％以上の呼吸可能なガスを供給することができる。
【００２４】
図２，３，４の機構において、ラインへの酸素ガス供給は、ライン１１における供給源１２のパルス化された出力から（図４においては、圧力調整器１６の出力から）、直接誘導され、その一方で、代わりの機構では別個の酸素ガス供給源へのリレーバルブにつながるライン７を使うものであって、該リレーバルブは、ライン１１における圧力パルスで作動する。この機構は、図２（ｂ）の機構の濃度較正問題もまた解決し、前記したように酸素ガス１２に代えて圧縮された空気パルス源を使うためにライン７への酸素供給をコントロールするためにも適当である。
【００２５】
図５は、別個の酸素供給源をもつ機構の例を示す。この機構においては、主の酸素ガス供給源１２から酸素ガスパルスがライン１１と可変制限器１８を介して酸素ガスをノズル１へ供給するものであって、可変の制限器１８で酸素ガス主流のフローレートが調節される。制限器１８の下流には、サーボコネンクション１１ａがライン１１からリレーバルブ１９ヘ達しており、該バルブ１９によって別個の酸素ガス供給源２０からライン７を通る酸素ガス流をコントロールする。ラインは、調節可能な制限器１５を介して混合室のポート３ｂへ達している。リレーバルブ１９は、サーボコネクション１１ａに圧力がないときは、閉止するようになっており、その結果、ライン１１の圧力パルスで対応し、コーディネートされた酸素ガス流パルスが混合室のポート３ｂへ流れる。供給源１２により供給されるガスは、酸素ガスまたは空気であり、これは、アウトプットガス混合体に必要な酸素濃度レンジにより定まる。
【００２６】
リレーバルブ１９は，混合室のノズルへ供給される主のガスの圧力状況に追随するので、混合室のポート３ｂへバルブ１９により供給される酸素ガスパルスは、主のガスパルスのヴォリュムに比例し、その結果、制限器１８を調節することで、主のガスフローレートを調節すれば、制限器１５の設定値がどのようなものであってもライン７の酸素ガスフローレートは、調節された主のガスフローレートに応じて調節される。したがって、一つのフローレート（下流の構造で決定されるタイダルヴォリュームまたは一定の圧力）に必要なアウトプットガス混合体酸素濃度を与えるように制限器１５を設定すると、該フローレートは、その後、アウトプットガス混合体酸素濃度に影響することなしに制限器１８を調節することで調節できる。
【００２７】
図示されていないが、図５に示した構造から制限器１８を取り除き、固定の制限器を設けた変形もあり、該変形においては、該制限器は、主供給源１２のアウトレットそのものである。この変形においては、フローレートは、一定であるが、患者へ供給されるガスの酸素ガス濃度を変えることができる。図５の機構と、上記した変形の機構においては、供給源１２による主のガスが酸素であるとすると、患者へ供給されるガスの酸素濃度は、可変制限器１５の調節によって１００％の濃度まで（混合室の機構によって決定される値から）に調節することができる。また、供給源１２から供給される主のガスが空気である場合は、患者へ供給されるガスの酸素濃度は、制限器１５の調節によって、種々の濃度から段々に２１％にまで下げるるように調節できる。単純なチェンジオーバーバルブを設けて、供給源１２から供給されるガスを空気から酸素またはその逆に切り替えることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、酸素吸入装置において、患者へ供給される酸素ガスと空気の混合体における酸素コンテントを無段階に調節でき、さらに、純粋な酸素ガスのみを患者へ供給する場合には、１００％酸素ガスを供給することができ、しかも構造並びに操作が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸素吸入装置における混合室の機構の簡単な説明図である。
【図２】（ａ）従来技術の酸素吸入装置における混合室の機構の簡単な説明図である。
（ｂ）この発明によって、図２（ａ）の機構を改良した機構の説明図である。
【図３】他の従来技術の酸素吸入装置における混合室の機構の簡単な説明図である。
【図４】（ａ）他の従来技術の酸素吸入装置における混合室の機構の簡単な説明図である。
（ｂ）この発明によって、図４（ａ）の機構を改良した機構の説明図である。
【図５】この発明の他の好ましい実施例の酸素吸入装置における混合室の機構の簡単な説明図である。
【符号の説明】
１    ノズル
２    混合室
３、３ａ、３ｂ    ガスポート
４    ディフューザー
５    入り口
６    不還弁
７    ライン
８    制限器
９    オン／オフバルブ
１０    接続点
１１    酸素供給ライン
１２    酸素パルス源
１３    制限器
１４    切り替えバルブ
１５    制限器
１６    圧力調整器
１８    可変調節器
１９    接続部
２１    ポート
【図１】
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【図２】
0003707031.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003707031.tif 000005
【図５】
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