(57)【要約】【課題】吸引ライン閉塞時におけるリークの発生を防止する。【解決手段】本発明の一形態に係る喀痰吸引用開閉バルブは、ケースと、キャップと、弁部材とを具備する。ケースは、第１の開口端部と、患者の気道内に発生した喀痰を吸引する吸引ポートと、吸引された上記喀痰を収容する収容部と、を有する。キャップは、第１の開口端部を被覆する仕切板部と、負圧に維持された容器に接続される排出ポートと、仕切板部に設けられ収容部と排出ポートとの間を連通させることが可能な第１の通路部と、を有する。弁部材は、弁体と、シール部と、第２の通路部とを有する。弁体は、ケースの内部に配置され、一軸まわりに回転可能に構成される。シール部は、収容部と第１の通路部との間を気密に閉止可能に構成される。第２の通路部は、シール部に設けられ、弁体の所定の回転位置で収容部と第１の通路部との間を連通させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の開口端部と、患者の気道内に発生した喀痰を吸引することが可能な第１の吸引ポートと、吸引された前記喀痰を収容する収容部と、を有するケースと、
前記第１の開口端部を被覆する仕切板部と、負圧に維持された容器に接続されることが可能な排出ポートと、前記仕切板部に設けられ前記収容部と前記排出ポートとの間を連通させることが可能な第１の通路部と、を有するキャップと、
前記ケースの内部に配置され一軸まわりに回転可能に構成された弁体と、前記弁体に設けられ前記収容部と前記第１の通路部との間を気密に閉止可能なシール部と、前記シール部に設けられ前記弁体の所定の回転位置で前記収容部と前記第１の通路部との間を連通させることが可能な第２の通路部と、を有する弁部材と
を具備する喀痰吸引用開閉バルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の喀痰吸引用開閉バルブであって、
前記第１の通路部は、複数の第１の貫通孔を含み、
前記第２の通路部は、前記弁体の所定の複数の回転位置で前記複数の第１の貫通孔の少なくとも１つに対して前記一軸方向に平行に整列することが可能な複数の第２の貫通孔を含む
喀痰吸引用開閉バルブ。
【請求項３】
請求項２に記載の喀痰吸引用開閉バルブであって、
前記複数の第１の貫通孔は、前記弁体の軸心を中心とする第１の円周上に第１の間隔で配列され、
前記複数の第２の貫通孔は、前記弁体の軸心を中心とし前記第１の円周と同一半径の第２の円周上に前記第１の間隔とは異なる第２の間隔で配列される
喀痰吸引用開閉バルブ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の喀痰吸引用開閉バルブであって、
前記シール部は、前記弁体の一端から前記弁体の径方向に突出する環状のフランジ部で構成され、
前記仕切板部は、前記フランジ部に接触する接触面と、前記接触面に設けられた潤滑材の貯留部とを有する
喀痰吸引用開閉バルブ。
【請求項５】
請求項４に記載の喀痰吸引用開閉バルブであって、
前記収容部は、前記ケースと前記弁体との間に形成された環状の空間部で構成される
喀痰吸引用開閉バルブ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の喀痰吸引用開閉バルブであって、
前記キャップは、前記排出ポートと連通し患者の唾液を吸引することが可能な第２の吸引ポートをさらに有する
喀痰吸引用開閉バルブ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の喀痰吸引用開閉バルブであって、
前記弁部材は、前記弁体に設けられ前記弁体を前記一軸まわりに回転させる駆動源に着脱可能に接続される被駆動部をさらに有し、
前記ケースは、前記被駆動部を前記ケースの外部に露出させる第２の開口端部をさらに有する
喀痰吸引用開閉バルブ。
【請求項８】
一軸まわりに回転可能な駆動軸を有する駆動源と、
開口端部と、患者の気道内に発生した喀痰を吸引することが可能な吸引ポートと、吸引された前記喀痰を収容する収容部と、を有するケースと、
前記開口端部を被覆する仕切板部と、負圧に維持された容器に接続されることが可能な排出ポートと、前記仕切板部に設けられ前記収容部と前記排出ポートとの間を連通させることが可能な第１の通路部と、を有するキャップと、
前記ケースの内部に配置され前記一軸まわりに回転可能に構成された弁体と、前記弁体に設けられ前記収容部と前記第１の通路部との間を気密に閉止可能なシール部と、前記弁体に設けられ前記駆動軸に接続される被駆動部と、前記シール部に設けられ前記弁体の所定の回転位置で前記収容部と前記第１の通路部との間を連通させることが可能な第２の通路部と、を有する弁部材と
を具備する喀痰吸引用開閉バルブ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の喀痰吸引用開閉バルブ装置であって、
前記第２の通路部が前記所定の回転位置以外の回転位置で前記弁体を静止させる第１の状態と、前記第２の通路部が前記所定の回転位置を少なくとも１回通過するように前記弁体を回転させる第２の状態とを切り替え可能に前記駆動源を制御する制御部をさらに具備する
喀痰吸引用開閉バルブ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の喀痰吸引用開閉バルブ装置であって、
前記制御部は、前記第１の状態を第１の時間継続させる第１の制御モードと、前記第２の状態を前記第１の時間よりも短い第２の時間だけ継続させる第２の制御モードとを交互に実行する
喀痰吸引用開閉バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば人工呼吸システムにおける喀痰吸引ラインに組み込まれる喀痰吸引用開閉バルブおよびこれを備えた開閉バルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工呼吸器を使用している患者に対しては、定期的に気道内の喀痰を排出する必要がある。このような排痰排出操作は煩雑で、かつ昼夜を問わず行う必要があり、看護師や介護者等の負担が非常に大きかった。
【０００３】
そこで、自動で排痰操作を行う吸引装置が知られている。例えば特許文献１，２には、気管切開により人工呼吸を施されている患者の気道内の喀痰を吸引するための痰吸引装置が記載されている。当該痰吸引装置は、痰吸引のための負圧力を連続的に発生させており、痰の吸引路の負圧が高まった際に吸引チューブに痰が詰まったとして負圧力を高めるように構成される。
【０００４】
特許文献１，２に記載の喀痰吸引装置の吸引カニューレは、換気のための気管カニューレの内部に配置されるため、吸引できなかった痰が気管カニューレの内部に貯留した場合には換気が妨げられるおそれがあった。また、負圧力を高めた際に換気へ影響を及ぼす可能性もあった。
【０００５】
そこで本出願人は先に、患者の気道内に発生した喀痰を吸引することが可能な吸引ラインと、患者の呼気時に吸引ラインを開放する切替部とを備え、呼気の量が所定値未満のときに吸引ラインの開放状態に保持するように構成された喀痰装置を提案した（特許文献３）。これにより、患者の呼吸状態に影響を与えることなく、喀痰の自動吸引を行うことが可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／００９２８３号
【特許文献２】特開２００７−１１７２７３号公報
【特許文献３】特許第５５０３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記吸引ラインを開閉する切替部には、典型的には、吸引チューブの開放及び閉塞が可能なクランプが用いられる。ところが吸引チューブのクランプ位置に何らかの異物が介在していると、クランプが上記異物を噛み込むことで吸引チューブの閉塞が不完全となり、吸引ラインの閉塞時にリークが生じる場合がある。その結果、リークの程度によっては、人工呼吸器の換気量に影響を与え、システムエラーを招くおそれがある。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、吸引ライン閉塞時におけるリークの発生を防止することができる喀痰吸引用開閉バルブおよびこれを備えた開閉バルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る喀痰吸引用開閉バルブは、ケースと、キャップと、弁部材とを具備する。
上記ケースは、第１の開口端部と、患者の気道内に発生した喀痰を吸引することが可能な第１の吸引ポートと、吸引された上記喀痰を収容する収容部と、を有する。
上記キャップは、上記第１の開口端部を被覆する仕切板部と、負圧に維持された容器に接続されることが可能な排出ポートと、上記仕切板部に設けられ上記収容部と上記排出ポートとの間を連通させることが可能な第１の通路部と、を有する。
上記弁部材は、弁体と、シール部と、第２の通路部とを有する。上記弁体は、上記ケースの内部に配置され、一軸まわりに回転可能に構成される。上記シール部は、上記弁体に設けられ、上記収容部と上記第１の通路部との間を気密に閉止可能に構成される。上記第２の通路部は、上記シール部に設けられ、上記弁体の所定の回転位置で上記収容部と上記第１の通路部との間を連通させることが可能に構成される。
【００１０】
上記喀痰吸引用開閉バルブにおいて、第１の吸引ポート、収容部、第１の通路部、第２の通路部および排出ポートは、患者の気道内に発生した喀痰を容器へ向けて吸引する吸引ラインを構成する。弁部材は、ケースの内部において一軸周りに回転することで第１の通路部と第２の通路部との連通およびその遮断を切替可能に構成され、これにより吸引ラインが開閉される。上記構成によれば、吸引ラインの閉塞時に第１の通路部が弁部材のシール部で気密に閉止されるため、喀痰等の異物の噛み込みによる閉塞不良が生じることはなく、したがってリークの発生が防止される。
【００１１】
上記吸引ラインの開放時間は、弁部材の回転数（回転速度）、第１および第２の通路部各々の開口形状、開口面積等によって設定される。
この場合、上記第１の通路部は、複数の第１の貫通孔を含んでもよく、上記第２の通路部は、上記弁体の所定の複数の回転位置で上記複数の第１の貫通孔の少なくとも１つに対して上記一軸方向に平行に整列することが可能な複数の第２の貫通孔を含んでもよい。
このように第１および第２の通路部をそれぞれ複数の貫通孔で構成することにより、吸引ラインの開放時間の最適化が容易となるとともに、一部の貫通孔が喀痰の付着で閉塞することがあっても他の貫通孔で吸引ラインの開放状態を確保することが可能となる。
【００１２】
上記複数の第１の貫通孔は、上記弁体の軸心を中心とする第１の円周上に第１の間隔で配列され、上記複数の第２の貫通孔は、上記弁体の軸心を中心とし上記第１の円周と同一半径の第２の円周上に上記第１の間隔とは異なる第２の間隔で配列されてもよい。
これにより両通路部の各々の貫通孔が同時に開放されることによる吸引量の急激な上昇を防ぐことができる。
【００１３】
上記シール部は、上記弁体の一端から上記弁体の径方向に突出する環状のフランジ部で構成されてもよい。この場合、上記仕切板部は、上記フランジ部に接触する接触面と、上記接触面に設けられた潤滑材の貯留部とを有する。
これにより、シール部と仕切板部との間の気密性と摺動性が高められる。
【００１４】
上記収容部は、上記ケースと上記弁体との間に形成された環状の空間部で構成されてもよい。
これにより、収容部の容積を確保しつつ、ケースの小型化を図ることができる。
【００１５】
上記キャップは、上記排出ポートと連通し患者の唾液を吸引することが可能な第２の吸引ポートをさらに有してもよい。
これにより、喀痰だけでなく唾液の吸引も同時に行うことができる。
【００１６】
上記弁部材は、上記弁体に設けられ上記弁体を上記一軸まわりに回転させる駆動源に着脱可能に接続される被駆動部をさらに有してもよい。この場合、上記ケースは、上記被駆動部を上記ケースの外部に露出させる第２の開口端部をさらに有してもよい。
これにより、駆動源に対する当該開閉バルブの着脱作業性が高まり、当該開閉バルブの交換が容易となる。
【００１７】
本発明の一形態に係る喀痰吸引用開閉バルブ装置は、駆動源と、ケースと、キャップと、弁部材とを具備する。
上記駆動源は、一軸まわりに回転可能な駆動軸を有する。
上記ケースは、開口端部と、患者の気道内に発生した喀痰を吸引することが可能な吸引ポートと、吸引された上記喀痰を収容する収容部と、を有する。
上記キャップは、上記開口端部を被覆する仕切板部と、負圧に維持された容器に接続されることが可能な排出ポートと、上記仕切板部に設けられ上記収容部と上記排出ポートとの間を連通させることが可能な第１の通路部と、を有する。
上記弁部材は、上記ケースの内部に配置され上記一軸まわりに回転可能に構成された弁体と、上記弁体に設けられ上記収容部と上記第１の通路部との間を気密に閉止可能なシール部と、上記弁体に設けられ上記駆動軸に接続される被駆動部と、上記シール部に設けられ上記弁体の所定の回転位置で上記収容部と上記第１の通路部との間を連通させることが可能な第２の通路部と、を有する。
【００１８】
上記開閉バルブ装置は、制御部をさらに具備してもよい。
上記制御部は、上記第２の通路部が上記所定の回転位置以外の回転位置で上記弁体を静止させる第１の状態と、上記第２の通路部が上記所定の回転位置を少なくとも１回通過するように上記弁体を回転させる第２の状態とを切り替え可能に上記駆動源を制御する。
【００１９】
上記制御部は、上記第１の状態を第１の時間継続させる第１の制御モードと、上記第２の状態を上記第１の時間よりも短い第２の時間だけ継続させる第２の制御モードとを交互に実行するように構成されてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、吸引ライン閉塞時におけるリークの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る人工呼吸システムを示す概略構成図である。
【図２】図１に示す喀痰吸引装置の概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る開閉バルブの全体斜視図である。
【図４】上記開閉バルブの側面図である。
【図５】上記開閉バルブの底面図である。
【図６】図５における［Ａ］−［Ａ］線方向断面図である。
【図７】上記開閉バルブの分解斜視図である。
【図８】上記開閉バルブと駆動源との接続関係を示す概略側面図である。
【図９】上記駆動源の制御例を示すタイミングチャートである。
【図１０】上記開閉バルブを用いた吸引ライン内の流量変化の一例を示す実験結果である。
【図１１】上記開閉バルブを用いた吸引タンク内の圧力変化の一例を示す実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
［人工呼吸システム］
図１は、本発明の実施形態に係る人工呼吸システム１を示す概略構成図である。
本実施形態に係る人工呼吸システム１は、人工呼吸器（人工呼吸部）２と、喀痰吸引装置３とを有する。人工呼吸システム１は、例えば仰臥位の患者Ｐに対して、人工呼吸器２により人工呼吸処置を行う。人工呼吸器２の構成は特に限られないが、本実施形態に係る人工呼吸器２は、例えば気管挿管に適用される。以下、人工呼吸器２の一構成例について説明する。
【００２４】
人工呼吸器２は、本体２１と、吸気回路２２と、呼気回路２３と、接続部２４とを有する。人工呼吸器２は、本体２１から所定の酸素濃度の吸気ガスが吸気回路２２を介して患者Ｐに供給され、患者Ｐからの呼気ガスが呼気回路２３を介して排出されることで、患者Ｐに対し換気を行うことが可能に構成される。
【００２５】
本体２１は、内部にブロワを有してもよい。当該ブロワは、例えば図示しない酸素源からの酸素と空気とを取り入れ、吸気弁等を介して所定濃度及び所定圧力の酸素ガスを吸気回路２２へ送出する。一方、呼気回路２３から排出された呼気ガスは、呼気弁等を介して大気中に排出される。
【００２６】
あるいは、本体２１は、さらにリザーバタンク等を有してもよい。これにより、ブロワ等により加圧した状態の酸素ガスをリザーバタンク内に貯留しておくことが可能となり、酸素ガスの送出をより円滑に行うことができる。
【００２７】
接続部２４は、いわゆるＹピースとして構成される管状構造を有する。すなわち接続部２４は、患者の気道へ挿入される挿入部４４に接続される一端部と、それぞれ吸気回路２２及び呼気回路２３に接続される２本の分岐した他端部とを有する。接続部２４の吸気回路２２と接続される管路内には、例えば感染防止用のフィルタ等が配置されていてもよい。
【００２８】
なお人工呼吸器２は、吸気回路２２及び呼気回路２３を束ねて所定位置に支持する支持具２５を有していてもよい。また人工呼吸器２は、本体２と接続される表示部２６を有していてもよい。表示部２６は、例えばタッチパネルディスプレイ等で構成され、患者Ｐの呼吸状態等の表示や、換気モードの選択等の入力操作が可能に構成される。さらに人工呼吸器２は、患者Ｐの呼吸状態の異常を通報する警報装置や、患者Ｐの気道を加湿等するネブライザ等を適宜有していてもよい。
【００２９】
人工呼吸器２を装着している患者Ｐは、自力で喀痰を気道外へ排出することができない。このため、喀痰が気道内に貯留し、人工呼吸器２による換気を妨げるおそれがあった。したがって頻繁に喀痰の吸引処置を行う必要があり、看護師や介護者等の負担が大きかった。
【００３０】
そこで本実施形態に係る人工呼吸システム１は、喀痰吸引装置３を有し、自発呼吸が不可能な重症の患者Ｐに対して自動で喀痰の吸引処置を行うことが可能に構成される。以下、喀痰吸引装置３の構成について説明する。
【００３１】
［喀痰吸引装置］
図２は本実施形態に係る喀痰吸引装置３を示す概略構成図である。
喀痰吸引装置３は、吸引ライン４と、切替部５と、制御部８とを有し、制御部８が吸引ライン４による喀痰の吸引を制御することが可能に構成される。
【００３２】
（吸引ライン）
吸引ライン４は、吸引口４１と、吸引チューブ４２と、切替部５と、吸引タンク４３と、挿入部４４とにより構成される。すなわち吸引ライン４は、吸引口４１から患者の気道内に発生した喀痰を吸引することが可能であり、当該喀痰を吸引チューブ４２から吸引タンク４３へ吸引するように構成される。
【００３３】
挿入部４４は、典型的には、口腔を介して患者の気道（気管）に挿入される挿管チューブ（気管チューブ）４４０で構成される。吸引口４１は、挿管チューブ４４０の先端部またはその近傍位置に開口し、挿管チューブ４４０が患者の気道に挿入された際に患者の気道と対向するように配置される。
【００３４】
吸引チューブ４２は、吸引口４１と吸引タンク４３との間を接続し、喀痰吸引時における喀痰の通路（吸引路）を形成する。本実施形態において、吸引チューブ４２は、挿管チューブ４４０に接続されることで吸引口４１と連絡するように構成される。吸引チューブ４２は、例えば、ポリウレタン製のカテーテルチューブ等の変形可能な合成樹脂材料で構成される。
【００３５】
さらに吸引チューブ４２は、交換可能に構成されてもよい。すなわち使用された吸引チューブ４２が挿管チューブ４４０と吸引タンク４３とから取り外され、新しい吸引チューブ４２を挿管チューブ４４０と吸引タンク４３とに接続することが可能に構成される。これにより、必要に応じて吸引チューブ４２を交換することができ、より衛生的に喀痰吸引処置を行うことができる。
【００３６】
吸引タンク４３は、容器４３１と、負圧源４３２と、ニードル弁４３３とを有する。
【００３７】
容器４３１は、吸引チューブ４２を介して吸引された喀痰を収容するためのものである。容器４３１は、吸引チューブ４２と負圧源４３２とに接続される蓋部４３４を含む。負圧源４３２は、例えばダイヤフラム型の真空ポンプ等で構成され、その吸気口が容器４３１に接続される。ニードル弁４３３は、容器４３１の適宜の位置に設けられ、減圧された容器４３１の内部に外気（大気）を流入させるためのものである。
【００３８】
人工呼吸システム１の稼働中、負圧源４３２は常時駆動されており、ニードル弁４３３は所定の微小な開度に維持される。ニードル弁４３３の開度は特に限定されず、容器４３１の内圧を所定以上の負圧に維持できる大きさであればよい。当該所定の負圧は特に限られないが、例えば、約−４００mmHg（約−５３．３kPa、ゲージ圧）〜−６００mmHg（約−８０kPa、ゲージ圧）とされる。
【００３９】
容器４３１は、交換可能に構成される。これにより、容器４３１内に喀痰が所定量以上収容された場合に交換することができるため、感染等を防止し、より衛生的に処理することができる。さらに容器４３１内を洗浄する必要がないため、看護師等の負担を低減することができる。
【００４０】
容器４３１は、例えば柔軟性のあるソフトバッグで構成される。当該ソフトバッグとしては、例えばポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂等の合成樹脂製のものを用いることができる。これにより、ガラス製等の容器と比較して容器４３１を低廉に製造することができ、交換によるコストを抑制することができる。さらに交換時には、容器４３１を外部から押圧等することで容器４３１内の空気を抜いて廃棄することができ、廃棄物の少量化に貢献することができる。
【００４１】
（切替部）
切替部５は、吸引口４１及び吸引タンク４３の間を連通させる開放状態と、これらの間の連通を遮断する閉止状態とを切り替え可能に構成される。切替部５は、吸引ライン４の一部を構成する開閉バルブ５０を含む開閉バルブ装置１５０で構成される。以下、開閉バルブ５０の詳細について説明する。
【００４２】
［開閉バルブ］
図３は、本実施形態に係る開閉バルブ５０の全体斜視図、図４は開閉バルブ５０の側面図、図５は開閉バルブ５０の底面図、図６は、図５における［Ａ］−［Ａ］線方向断面図、図７は開閉バルブ５０の分解斜視図である。図８は、開閉バルブ５０と駆動源Ｍとの接続関係を示す概略図である。
なお、各図においてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は相互に直交する３軸方向を示している。
【００４３】
開閉バルブ５０は、ケース５１と、キャップ５２と、ケース５１の内部に配置された弁部材５３とを備える（図６，図７参照）。開閉バルブ５０は、後述するように、ケース５１の内部における弁部材５３の回転操作によって吸引ライン４を間欠的に開放することが可能に構成される。以下、各部の詳細について説明する。
【００４４】
（ケース）
ケース５１は、一軸方向（Ｙ軸方向）に平行な軸心を有する大径孔部５１ａおよび小径孔部５１ｂを有する概略円筒形状のプラスチック材料の射出成形体で構成される。ケース５１は、第１の開口端部５１０ａと、第２の開口端部５１０ｂとを有する。第１の開口端部５１０ａは、大径孔部５１ａの先端部に形成され、第２の開口端部５１０ｂは、小径孔部５１ｂの先端部に形成される。
【００４５】
ケース５１は、喀痰吸引ポート５１１（第１の吸引ポート）と、収容部５１２とを有する。
【００４６】
喀痰吸引ポート５１１は、ケース５１の外周面の一部に取り付けられ、その内部がケース５１の内部と連通している。喀痰吸引ポート５１１は、挿管チューブ４４０と連絡する吸引チューブ４２１（図２参照）と接続可能に構成される。喀痰吸引ポート５１１は、吸引ライン４の開放時に、患者Ｐの気道内に発生した喀痰を吸引することが可能に構成される。
【００４７】
収容部５１２は、ケース５１の内部に設けられ、喀痰吸引ポート５１１を介して吸引された喀痰を収容する。本実施形態において収容部５１２は、大径孔部５１ａと弁部材５３の大径部５３ａとの間に形成された、吸引ライン４の一部を構成する環状空間で構成される。これにより、収容部５１２の容積を確保しつつ、ケース５１の小型化を図ることができる。また、喀痰吸引ポート５１１の取付け位置に関係なく、吸引された喀痰を収容部５１２内の最下端位置へ導くことができる。
【００４８】
（キャップ）
キャップ５２は、プラスチック材料の射出成形体で構成され、仕切板部５２１と、排出ポート５２２と、第１の通路部Ｖ１と、唾液吸引ポート５２３（第２の吸引ポート）とを有する。
【００４９】
仕切板部５２１は、第１の開口端部５１０ａを被覆するようにケース５１の大径孔部５１ａに取り付けられる。仕切板部５２１は、概略円盤形状に形成され、第１の開口端部５１０ａに嵌合するインロー構造を有し、例えば溶着等により第１の開口端部５１０ａに気密に固定される（図６，図７参照）。
【００５０】
排出ポート５２２は、負圧に維持された容器４３１と連絡する吸引チューブ４２２（図２参照）と接続可能に構成される。唾液吸引ポート５２３は、患者Ｐの口腔内に挿入された唾液吸引チューブ４２３（図８参照）と接続可能に構成される。排出ポート５２２および唾液吸引ポート５２３は内部通路５２４を介して相互に連通している。
【００５１】
唾液吸引ポート５２３は、容器４３１内の負圧を利用して、患者Ｐから唾液を吸引し、容器４３１へ送出することが可能に構成される。唾液吸引チューブ４２３には唾液の吸引およびその停止を切り替える切替弁が設置されてもよく、当該切替弁には、唾液吸引チューブ４２３を径方向に挟圧可能なクランパ等が採用可能である。なお、唾液吸引ポート５２３は必須の構成ではなく、必要に応じて省略されてもよい。
【００５２】
第１の通路部Ｖ１は、ケース５１内部の収容部５１２と、排出ポート５２２の内部通路５２４との間を連通させることが可能に構成される。第１の通路部Ｖ１は、仕切板部５２１に設けられ、弁部材５３のシール部５３２にＹ軸方向に対向する領域に設けられている。
【００５３】
本実施形態において第１の通路部Ｖ１は、仕切板部５２１をその厚さ方向（Ｙ軸方向）に貫通する複数（本例では２つ）の貫通孔（第１の貫通孔）で構成される。図７に示すように、これら複数の貫通孔は、弁部材５３（弁体５３１）の軸心を中心とする円周Ｃ１（第１の円周）上に所定の間隔（第１の間隔）をあけて配列される。本例では、２つの貫通孔が所定角度範囲内に相互に近接して設けられているが、勿論これに限られない。
【００５４】
第１の通路部Ｖ１を構成する各貫通孔は、典型的には、それぞれ同一の形状および大きさに形成される。例えば、円周Ｃ１の直径が２４．５ｍｍの場合、各貫通孔は、直径約１ｍｍの丸孔で構成される。第１の通路部Ｖ１を構成する貫通孔の数は２つに限られず、１つ又は３つ以上であってもよい。
【００５５】
特に、第１の通路部Ｖ１を構成する貫通孔は、開閉バルブ５０の設置時の姿勢での最下端位置に設けられるのが好ましい（図７、図８参照）。収容部５１２へ収容された喀痰は、その自重で収容部５１２の最下端位置に滞留するため、吸引ライン４の開放時、当該喀痰を効率よく第１の通路部Ｖ１へ導くことができる。
【００５６】
（弁部材）
弁部材５３は、プラスチック材料の射出成形体で構成され、弁体５３１と、シール部５３２と、第２の通路部Ｖ２とを有する。
【００５７】
弁体５３１は、ケース５１の内部に配置され、Ｙ軸まわりに回転可能に構成される。弁体５３１は、大径部５３ａと小径部５３ｂとを有する段付き円筒形状を有し、大径部５３ａをキャップ５２側に向けてケース５１と同心的に設置される。
【００５８】
弁体５３１の小径部５３ｂの先端部は、ケース５１の第２の開口端部５１０ｂを貫通して、ケース５１の外部へ突出している。小径部５３ｂの周面の所定位置には、第２の開口端部５１０ｂが形成されたケース５１の底壁５１ｃと当接する環状凸部５３ｃが設けられており、これら底壁５１ｃと環状凸部５３ｃとの当接作用により小径部５３ｂの第２の開口端部５１０ｂからの突出量が規定される。
【００５９】
収容部５１２は、ケース５１の大径孔部５１ａと弁体５３１の大径部５３ａとの間に形成された環状の空間部で構成される。弁体５３１の大径部５３ａおよび小径部５３ｂの間の段部には、ケース５１の小径孔部５１ｂの内周面に弾接するシールリング５４が装着されており、大径部５３ａおよび小径部５３ｂ間の気密性を確保しつつ、ケース５１に対する弁部材５３の回転操作が可能とされる。
【００６０】
シール部５３２は、弁体５３１の大径部５３ａの先端部に設けられ、収容部５１２と第１の通路部Ｖ１との間を気密に閉止することが可能に構成される。
【００６１】
具体的に、シール部５３２は、第１の通路部Ｖ１に対してＹ軸方向に対向し、第１の通路部Ｖ１を介して連通する排出ポート５２２（内部通路５２４）の負圧を受けて、キャップ５２の仕切板部５２１に吸着される。本実施形態においてシール部５３２は、弁体５３１の大径部５３ａの先端部から径外方へ突出する環状のフランジ部で構成される。これにより、弁体５３１は、その全周囲にわたって仕切板部５２１に接触するため、仕切板部５２１に対して軸ずれを生じさせることなく安定した姿勢で回転することが可能となる。
【００６２】
ここで、仕切板部５２１は、シール部５３２と接触する接触面５２１０と、接触面５２１０に設けられた潤滑材の貯留部５２１１とを有する（図７参照）。接触面５２１０は、仕切板部５２１の内面で構成されてもよいし、仕切板部５２１の内面を被覆するシート部材で構成されてもよい。当該シート部材は、典型的には、合成樹脂あるいはエラストマ等の摺動性の高い材料で構成される。また、貯留部５２１１は、接触面５２１０に同一円周上に形成された複数の凹部で構成され、これらの凹部に真空シール用のグリス等の潤滑材が充填される。これにより、仕切板部５２１とシール部５３２との間の気密性を維持しつつ、接触面５２１０に対するシール部５３２の回転摩擦を低減できるため、キャップ５２に対する弁部材５３の円滑な回転動作が確保される。
【００６３】
グリスには、耐熱性、耐酸化性、化学的安定性に優れたシリコーンオイルをベースとした電気絶縁性の真空シール用グリスを用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のシリコーングリース「HIVAC-G」が用いられる。
【００６４】
一方、第２の通路部Ｖ２は、シール部５３２に設けられ、弁体５３１の所定の回転位置で第１の通路部Ｖ１とＹ軸方向に重なる（整列する）ことで、収容部５１２と第１の通路部Ｖ１との間を連通させることが可能に構成される。
【００６５】
本実施形態において第２の通路部Ｖ２は、シール部５３２をその厚さ方向（Ｙ軸方向）に貫通する複数（本例では４つ）の貫通孔（第２の貫通孔）で構成される。これら複数の貫通孔は、図７に示すように、弁部材５３（弁体５３１）の軸心を中心とする円周Ｃ２（第２の円周）上に所定の間隔（第２の間隔）をあけて配列される。本例では、４つの貫通孔が所定角度範囲内に相互に近接して設けられているが、勿論これに限られない。
【００６６】
第２の円周Ｃ２は、第１の円周Ｃ１と同一半径の円周であり、これにより所定の回転位置で第１の通路部Ｖ１と第２の通路部Ｖ２がＹ軸方向に平行に整列可能とされる。
上記第２の間隔は、第１の通路部Ｖ１と第２の通路部Ｖ２とが複数個所で同時に重ならないように、上記第１の間隔とは異なる値に設定される。本実施形態では上記第１の間隔よりも大きな値とされるが、これに限られず、上記第１の間隔よりも小さい値であってもよい。
【００６７】
第２の通路部Ｖ２を構成する各貫通孔は、典型的には、それぞれ同一の形状および大きさに形成され、例えば、第１の通路部Ｖ１を構成する各貫通孔と同様に、直径約１ｍｍの丸孔で構成される。第２の通路部Ｖ２を構成する貫通孔の数は４つに限られず、少なくとも１つあればよいが、喀痰の付着による第２の通路部Ｖ２の閉塞を回避するため、第２の通路部Ｖ２は複数の貫通孔で構成されるのが好ましい。
【００６８】
本実施形態において第１の通路部Ｖ１（および第２の通路部Ｖ２）を構成する各貫通孔は、弁部材５３の周方向に沿って配列されたが、これに代えて、弁部材５３の径方向に沿って配列されてもよいし、異なる半径位置に設けられてもよい。各貫通孔が同一円周上に配列されることにより、弁部材５３が一定速度で回転する場合、第１の通路部Ｖ１を第２の通路部Ｖ２が通過するときの線速度を各貫通孔において一定とすることができる。
【００６９】
また、第２の通路部Ｖ２を構成する各貫通孔は、シール部５３２の所定角度範囲内に偏って分布しているが、これに限られず、吸引ライン４の所望とする開放態様に応じて適宜設定可能であり、例えば、各貫通孔が等角度間隔で配列されてもよい。本実施形態のように各貫通孔を所定角度範囲内の偏った領域に配列することで、弁部材５３が一回転する間（一周期）のさらに短い時間内で第１の通路部Ｖ１を構成する個々の貫通孔に順次整列させることができるようになる。これにより、瞬間的に比較的大きな吸引力が発生するため、収容部５１２内の喀痰を排出ポート５２２へ効率よく導くことができる。
【００７０】
弁部材５３はさらに、図８に示すように、駆動源Ｍの回転軸Ｍａに接続可能な被駆動部５３３を有する。被駆動部５３３は、ケース５１の第２の開口端部５１０ｂから突出する弁部材５３（弁体５３１）の先端部に設けられ、回転軸Ｍａの先端に嵌合し、その軸まわり（Ｙ軸まわり）に係合する所定形状の凹凸構造を有する。駆動源Ｍは、典型的には電動モータで構成され、本実施形態ではＤＣモータが採用される。
【００７１】
駆動源Ｍは、回転軸ＭａをＹ軸方向に平行な姿勢で設置台Ｔの上に設置される。開閉バルブ５０は、被駆動部５３３が回転軸Ｍａの先端部とＹ軸方向に対向するように設置台Ｔの上に配置される。このとき、弁部材５３は駆動源Ｍからキャップ５２側へ向かう押圧力を受けることにより、シール部５３２が仕切板部５２１の接触面５２１０に押圧される。
【００７２】
図８に示すように、開閉バルブ５０は、設置台Ｔの上に固定バンドＢ等の適宜の固定具を用いて固定される。開閉バルブ５０の姿勢は特に限定されないが、排出ポート５２２の先端が鉛直方向（Ｚ軸方向）下向きとなるように開閉バルブ５０を固定することで、吸引圧力だけでなく重力をも利用して排出ポート５２２内の喀痰を吸引タンク４３へ導くことができる。
【００７３】
［開閉バルブ装置］
開閉バルブ５０と駆動源Ｍとにより、本実施形態に係る喀痰吸引用開閉バルブ装置（以下、開閉バルブ装置という）１５０が構成される。喀痰吸引ポート５１１には挿管チューブ４４０と連絡する吸引チューブ４２１が接続され、排出ポート５２２には吸引タンク４３と連絡する吸引チューブ４２２が接続され、唾液吸引ポート５２３には患者Ｐの口腔内に挿入される唾液吸引チューブ４２３が接続される。
【００７４】
駆動源Ｍの駆動は、制御部８により制御される。駆動源Ｍは、制御部８から送信される駆動信号（駆動電圧）を受けて、回転軸Ｍａを回転させる。すなわち駆動源Ｍは、駆動信号がＯＮのとき励磁され、回転軸Ｍａを回転させる。制御部８は、回転軸Ｍａを一方向に所定回転数で回転させるように駆動信号を生成する。
【００７５】
制御部８は、第２の通路部Ｖ２が第１の通路部Ｖ１と連通する所定の回転位置以外の回転位置で弁部材５３（弁体５３１）を静止させる第１の状態と、第２の通路部Ｖ２が上記所定の回転位置を少なくとも１回通過するように弁部材５３（弁体５３１）を回転させる第２の状態とを切り替え可能に駆動源Ｍを制御するように構成される。
【００７６】
さらに制御部８は、図９に示すように、上記第１の状態を第１の時間（Ｔ１）継続させる第１の制御モードと、上記第２の状態を第１の時間（Ｔ１）よりも短い第２の時間（Ｔ２）だけ継続させる第２の制御モードとを交互に実行するように構成される。
【００７７】
第１の状態では、第１の通路部Ｖ１はシール部５３２により気密に閉止され、これにより吸引ライン４が閉塞する。一方、第２の状態では、第１の通路部Ｖ１および第２の通路部Ｖ２が間欠的に連通し、これにより吸引ライン４が開放されて喀痰吸引操作が実行される。
【００７８】
第２の状態においては喀痰だけでなく患者Ｐの気道内の空気も吸引されるため、吸引時間が長くなるほど、また吸引量が多いほど、気道内の圧力の低下が著しくなり、人工呼吸システム１の動作に与える影響が大きくなる。そこで本実施形態の喀痰吸引装置３においては、吸引ライン４の開放時間を極力短くし、かつ、吸引ライン４の開放が周期的に行われるように開閉バルブ５０の動作を制御する。例えば、制御部８は、６秒に１回、弁部材５３を１回転させる駆動信号を駆動源Ｍに出力する。これにより、１分に１０回、弁部材５３が間欠的に回転駆動される。
【００７９】
第２の時間（Ｔ２）は、弁部材５３が一回転するのに要する時間に相当する。弁部材５３の回転中、シール部５３２に設けられた第２の通路部Ｖ２が所定の複数の回転位置において第１の通路部Ｖ１と整列し、吸引ライン４を開放する。本実施形態では、第１の通路部Ｖ１が２つの貫通孔で構成され、第２の通路部Ｖ２が４つの貫通孔で構成されているため、弁部材５３が一回転する間に８（４×２）回、吸引ライン４が間欠的に開放される。
【００８０】
吸引ライン４の開放時間は、弁部材５３の回転数（回転速度）、第１および第２の通路部Ｖ１，Ｖ２を構成する各貫通孔の開口形状、開口面積、開口位置、個数等によって設定される。弁部材５３の回転により、第１の通路部Ｖ１および第２の通路部Ｖ２間で複数の貫通孔が同時に連通することなく、個々に間欠的に連通するため、気道内の急激な圧力低下が緩和される。
【００８１】
［喀痰吸引装置の動作］
続いて、以上のように構成される開閉バルブ装置１５０の動作を、喀痰吸引装置３の動作と併せて説明する。
【００８２】
開閉バルブ５０において、喀痰吸引ポート５１１、収容部５１２、第１の通路部Ｖ１、第２の通路部Ｖ２および排出ポート５２２は、患者Ｐの気道内に発生した痰を吸引タンク４３へ向けて吸引する吸引ライン４を構成する。喀痰吸引制御の開始前、弁部材５３は、第１の状態（閉止位置）に設定されることで、吸引ライン４が閉塞状態に維持される。また、吸引タンク４３の容器４３１は、負圧源４３２およびニードル弁４３３の作用により、所定の負圧に維持される。
【００８３】
制御部８は、図９に示すように、駆動源Ｍを第１の時間（Ｔ１）停止させる第１の制御モードと、駆動源Ｍを第２の時間（Ｔ２）駆動する第２の制御モードとを交互に実行する。
【００８４】
第２の制御モードにおいて、制御部８は、駆動信号を駆動源Ｍへ出力し、弁部材５３をその軸まわりに一回転させる。シール部５３２は、仕切板部５２１の接触面５２１０との接触状態を維持しながら回転し、第２の通路部Ｖ２を構成する各貫通孔は、第１の通路部Ｖ１を構成する各貫通孔を順次通過することで、開閉バルブ５０が間欠的に開放される。以後、上記動作が繰り返されることで、吸引ライン４が所定の周期で開放される。
【００８５】
上述の吸引ライン４の周期的な開放操作は、患者Ｐの気道内における喀痰の有無に関係なく、自動的に実行される。気道内に発生した喀痰は、吸引ライン４が開放されるタイミングで挿管チューブ４４０を介して吸引チューブ４２１内に徐々に吸入され、所定時間をかけて開閉バルブ５０の収容部５１２へ導かれる。
【００８６】
収容部５１２は、吸引ライン４が開放されるタイミングで減圧される。このとき、収容部５１２内の喀痰は発泡し、粘性が低下する。したがって、喀痰の粘度が比較的高い場合でも、小径の第１の通路部Ｖ１および小径の第２の通路部Ｖ２を通過し得る程度の流動性が喀痰に付与される。このようにして収容部５１２内の喀痰は、吸引ライン４が開放されるタイミングで、第１の通路部Ｖ１および第２の通路部Ｖ２を介して排出ポート５２２へ導かれ、吸引チューブ４２２を介して容器４３１内に順次排出される。
【００８７】
一方、第１の制御モードにおいて、第１の通路部Ｖ１は、弁部材５３のシール部５３２とキャップ５２の仕切板部５２１とが潤滑材を介して相互に密着しているため、高い気密性をもって閉止される。これにより、開閉バルブ５０での負圧リークを生じさせることなく吸引ライン４の閉塞状態が確実に維持されるため、人工呼吸器２の換気量に影響を与えることはない。
【００８８】
さらに、第２の制御モードから第１の制御モードへの切り替えは、第１の通路部Ｖ１に対するシール部５３２（第２の通路部Ｖ２）の回転動作により実行される。したがって、第１の通路部Ｖ１および第２の通路部Ｖ２間に喀痰が残留している場合でも、シール部５３２の回転による第１の通路部Ｖ１および第２の通路部Ｖ２の分断操作により吸引ライン４が確実に遮断される。したがって、異物の噛み込みによる吸引ライン４の閉塞不良が確実に防止される。
【００８９】
図１０および図１１は、上記構成の開閉バルブ５０による開閉操作時の吸入ライン４内の流量および容器４３１内の圧力の時間変化の一例をそれぞれ示す実験結果である。本実験では、吸引タンク４３の容器４３１内の圧力を−５７２mmHg（約−７６．３kPa、ゲージ圧）、弁部材５３の回転数を６０ｒｐｍ、第１の通路部Ｖ１および第２の通路部Ｖ２を構成する各貫通孔の直径を１ｍｍ、これら貫通孔と弁部材５３の回転中心との間の距離（円周Ｃ１，Ｃ２の半径）を１２．３ｍｍとした。
【００９０】
図１０に示すように、吸引ライン４の各開放タイミングで単一の流量変化波形が認められる。これは、第２の通路部Ｖ２を構成する４つの貫通孔が所定の角度領域に偏って分布し、かつ第１の通路部Ｖ１を高速で通過するためである。これにより、吸引ライン４の開放時間が短くなり、その結果、吸引流量を制限することができる。
【００９１】
以上のように本実施形態によれば、看護師や介助者の手に依らず、患者Ｐの気道から喀痰を自動的に除去することができる。これにより、看護師や介助者の負担を大幅に軽減することができる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、吸引ライン４の閉塞状態を安定に維持することができるため、人工呼吸器２の動作に影響を与えることなく、適切な喀痰排出処置を行うことができる。
【００９３】
特に、第１の通路部Ｖ１および第２の通路部Ｖ２がそれぞれ複数の貫通孔で構成されていることにより、吸引ライン４の開放時間の最適化が容易となるとともに、一部の貫通孔が喀痰の付着で閉塞することがあっても他の貫通孔で吸引ライン４の開放状態を確保することが可能となる。
【００９４】
さらに本実施形態によれば、開閉バルブ５０による吸引ライン４の開閉操作が弁部材５３の回転動作によって実行されるため、クランプバルブ等の往復移動弁と比較して、開閉の切り替え時間を短くすることができる。これにより、吸引ライン４内の大きな圧力変動が抑えられ、人工呼吸器２の動作エラーを生じさせることなく、適切な喀痰吸引処置を行うことができる。
【００９５】
しかも、人工呼吸器２の呼気／吸気のタイミングに同期させて吸引ライン４の開閉を制御する必要がないため、制御が容易であり、かつ簡素な構成で開閉バルブ５０を駆動することが可能となる。これにより喀痰吸引装置３の簡素化および低コスト化を図ることができる。さらに、開閉バルブ５０が駆動源Ｍと着脱可能に構成されているため、開閉バルブ５０の交換が容易であり、衛生的にも有利である。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
【００９７】
例えば以上の実施形態では、制御部８は、第２の制御モードとして開閉バルブ５０の弁部材５３が１回転する時間だけ駆動源Ｍに駆動信号を出力するように構成されたが、勿論これに限られず、第２の制御モードにおいて弁部材５３を２回転以上回転させるように構成されてもよい。
【００９８】
また、以上の実施形態では、駆動源Ｍの回転軸Ｍａに開閉バルブ５０の弁部材５３が直結されたが、ベルトやギヤ等の回転伝達機構を介して弁部材５３に回転動力を伝達するように構成されてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１…人工呼吸システム
２…人工呼吸器
３…喀痰吸引装置
４…吸引ライン
５…切替部
８…制御部
４２，４２１，４２２，４２３…吸引チューブ
４３…吸引タンク
５０…開閉バルブ
５１…ケース
５１ａ…大径孔部
５１ｂ…小径孔部
５１ｃ…底壁
５２…キャップ
５３…弁部材
５３ａ…大径部
５３ｂ…小径部
５３ｃ…環状凸部
５４…シールリング
１５０…開閉バルブ装置
４３１…容器
４３２…負圧源
４３３…ニードル弁
４３４…蓋部
４４０…挿管チューブ
５１０ａ…第１の開口端部
５１０ｂ…第２の開口端部
５１１…喀痰吸引ポート
５１２…収容部
５２１…仕切板部
５２１０…接触面
５２１１…貯留部
５２２…排出ポート
５２３…唾液吸引ポート
５２４…内部通路
５３１…弁体
５３２…シール部
５３３…被駆動部
Ｂ…固定バンド
Ｃ１…第１の円周
Ｃ２…第２の円周
Ｍ…駆動源
Ｍａ…回転軸
Ｔ…設置台
Ｔ１…第１の時間
Ｔ２…第２の時間
Ｖ１…第１の通路部
Ｖ２…第２の通路部
【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】
2018128096.tif 000009
【図８】
2018128096.tif 000010
【図９】
2018128096.tif 000011
【図１０】
2018128096.tif 000012
【図１１】
2018128096.tif 000013