(57)【要約】【課題】安全に簡便に操作が可能であり、流量変更が容易に行うことが出来、且つ正確な流量設定が行うことが出来る呼吸気体供給装置を提供する。【解決手段】呼吸用気体を使用者の呼吸に同調して供給する呼吸同調気体供給装置において、使用者の呼吸を検知する呼吸検知手段、呼吸検知結果に基づいて呼吸用気体を供給する自動開放弁を備えるとともに、該呼吸用気体の供給流量を検知する流量検知手段を備え、該流量検知結果に基づいて該自動開放弁の開時間を制御する制御手段を備えることを特徴とする呼吸同調気体供給装置。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸用気体を使用者の呼吸に同調して供給する呼吸同調気体供給装置において、使用者の呼吸を検知する呼吸検知手段、呼吸検知結果に基づいて呼吸用気体を供給する自動開放弁を備えるとともに、該呼吸用気体の供給流量を検知する流量検知手段を備え、該流量検知結果に基づいて該自動開放弁の開時間を制御する制御手段を備えることを特徴とする呼吸同調気体供給装置。
【請求項２】
該呼吸用気体の供給源が呼吸用気体を充填した呼吸用気体容器及び減圧手段、オリフィス式流量設定手段を備え、該流量検知手段が該オリフィス式流量設定手段の設定値を検知する手段であることを特徴とする呼吸同調気体供給装置。
【請求項３】
該流量検知手段が圧力センサーであり、該制御手段が該圧力センサーの検知結果に対応するオリフィス式流量設定手段の設定値に基づいて、該自動開放弁の開時間を制御する手段であることを特徴とする、請求項２記載の呼吸同調気体供給装置。
【請求項４】
該流量検知手段の検知結果に対応する流量設定値を表示する流量表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜３記載の呼吸同調気体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用する者の呼吸サイクルに応じて作動しうる自動開閉治具を備えた呼吸同調供給装置に関する。さらに詳細には、使用者の呼吸サイクルに応じて間歇的に使用者に供給する医療用呼吸同調酸素供給装置と呼吸サイクルに関係なく連続的に使用者に供給する呼吸用気体容器に関するものであり、治療用気体、例えば酸素ガスを使用者に供給するための装置及び容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
肺気腫、慢性気管支炎等の呼吸器系疾患の治療法として最も効果的なものの１つに酸素吸入療法があり、近年この療法のために圧力変動吸着方式を使用した吸着型酸素濃縮装置や酸素富化膜を用いた膜型酸素濃縮装置、或は酸素ボンベ等が使用されるようになってきた。病院や在宅で該吸入療法を行う場合には、酸素濃縮装置或いは大容量の固定式酸素ボンベが使用されるが、患者が通院など外出する場合には、携帯型の酸素ボンベが用いられる。
【０００３】
かかる携帯式酸素ボンベは呼吸器系疾患患者が持ち運びするために、小型軽量である必要があり、充填できる酸素容量を増やす為に高圧酸素ガスが充填されている。また患者が使用し得る時間を更に延長する為に、装置内部に呼吸センサーと自動開閉弁を内蔵し、患者の呼吸に同調させて吸気時間だけに酸素を供給し、呼気時間は供給を停止するデマンドレギュレータを使用して酸素を節約する手段が用いられている。従ってデマンドレギュレータには、同調機能を使用して使用する場合と、使用せずに通常の連続流で使用する２つの機能が搭載され、患者の処方流量に応じた酸素供給機能を備えている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４３３０６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平９−２４０９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、患者が通院時あるいは外出時など、酸素ボンベを携帯して酸素を利用する場合、安全でかつ正確に酸素吸入を行うことが出来るのが最も重要な要件である。
【０００７】
呼吸用気体供給装置は、例えば酸素供給源として高圧酸素を充填したボンベを使用し、容器弁に減圧弁、流量設定機能を備えたヨーク締付式の流量調整器を取り付け、チューブを用いてデマンドレギュレータと接続し、更にデマンドレギュレータから供給手段である鼻カニューラ等を使用して患者鼻孔に酸素を供給する装置である。
【０００８】
このような呼吸同調気体供給装置では、流量調整器（流量設定手段）とデマンドレギュレータをチューブで接続して使用するため、接続チューブの容積、即ち、流量設定手段のオリフィスからデマンドレギュレータの自動開閉弁までの容積の影響を受け、自動開閉弁が同じ開時間であってもパルス流量が変化する現象が生じる。従って、接続部の容積が患者へ必要な供給量を決定する大きな要因となっているため、以下の２つの手段で処方流量を設定している。
【０００９】
すなわち酸素ボンベに設けた流量調整器では、減圧手段とオリフィス流量設定器などの機械的流量設定手段を備え、またデマンドレギュレータでは、呼吸に同調して開閉する自動開閉弁の開閉時間を制御する電気的流量設定手段を備えている。処方流量に対応する自動開閉弁の開時間を設定する為には、呼吸同調機能を使用する場合はデマンドレギュレータの流量設定値をボンベ側のオリフィス流量設定器の流量設定値を合わせる必要がある。また連続流で使用する場合には、デマンドレギュレータの自動開閉弁を常時開状態に設定するか、別流路に切り替えるなどの切り替え動作と共に、連続流で使用する際の処方流量にボンベ側のオリフィス流量設定器を変更する操作を必要とする。このような連続流量処方とパルス流量処方の変更には、患者操作が煩雑となり、パルス供給の精度を維持するために患者の操作性を困難にしていた。
【００１０】
更にかかる装置は、高圧酸素ガスを使用しているため、直接患者が高圧ガスに触れる場合があり、使用方法を誤ると危険性がある。また患者の使用形態もデマンドレギュレータを使用する場合としない場合の２通りあり、それぞれに決まった装置が必要であり、特に併用する場合は患者や、更にはボンベ配送業者の混乱を招く危険性があった。
【００１１】
このような問題に対して、同調で使用する場合には、ボンベ側の流量を最大流量に固定し、デマンドレギュレータの自動開閉弁の開時間のみで制御する方法（特許文献２）が知られているが、連続流で使用する場合には、ボンベ側のオリフィス流量設定器を処方流量に合わせる必要がある為、誤操作の問題は解消しない。またデマンドレギュレータ内の連続流の流量設定と同調の流量設定を一つのつまみで行う方法も開示されている（特許文献１）。
【００１２】
本発明は、このような呼吸同調気体供給装置が持つ問題点を解決するものであり、安全に簡便に操作が可能であり、流量変更が容易に行うことが出来、且つ正確な流量設定が行うことが出来る装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者はかかる課題に対して鋭意検討した結果、デマンドレギュレータの内部の自動開閉弁の上流で、酸素ボンベの減圧手段による２次圧力を検出する手段を備え、得られた情報を基に、機械的流量設定手段の流量設定値を求める機能を備えた装置とすることによりかかる問題を解決することを見出した。
【００１４】
即ち本発明は、呼吸用気体を使用者の呼吸に同調して供給する呼吸同調気体供給装置において、使用者の呼吸を検知する呼吸検知手段、呼吸検知結果に基づいて呼吸用気体を供給する自動開放弁を備えるとともに、該呼吸用気体の供給流量を検知する流量検知手段を備え、該流量検知結果に基づいて該自動開放弁の開時間を制御する制御手段を備えることを特徴とする呼吸同調気体供給装置を提供するものである。
【００１５】
また本発明は、かかる呼吸用気体の供給源が呼吸用気体を充填した呼吸用気体容器及び減圧手段、オリフィス式流量設定手段を備え、該流量検知手段が該オリフィス式流量設定手段の設定値を検知する手段であることを特徴とし、特に該流量検知手段が圧力センサーであり、該制御手段が該圧力センサーの検知結果に対応するオリフィス式流量設定手段の設定値に基づいて、該自動開放弁の開時間を制御する手段であることを特徴とする呼吸同調気体供給装置を提供するものである。
【００１６】
更に、本発明は該流量検知手段の検知結果に対応する流量設定値を表示する流量表示手段を備えることを特徴とする呼吸同調気体供給装置を提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の呼吸同調気体供給装置は、酸素などの呼吸用気体を高圧充填した呼吸気体容器、減圧手段、オリフィス流量設定器などの機械的流量設定手段から供給される所定流量の呼吸用気体を、自動開閉弁手段、使用者の呼吸を検知する検知手段を備え、呼吸検知結果に基いて自動開閉弁手段の開閉を制御し使用者に酸素を供給するデマンドレギュレータを備え、自動開閉弁上流側にデマンドレギュレータに供給される呼吸用気体流量を検知する流量検知手段を備える。
【００１８】
オリフィス流量設定器の設定値に対応するデマンドレギュレータの自動開閉弁上流にかかる圧力を検知し、自動開閉弁の制御手段中に、検出圧力の速度変化を演算し、これに対応する自動開閉弁の開時間の比較テーブルを有することで開時間を自動制御する機能を備える。
【００１９】
オリフィス流量設定器の設定値をエンコーダなどにより読み取り、電気信号としてデマンドレギュレータに取り込み自動開閉弁の開閉時間制御を行うことも可能であるが、ボンベなどの呼吸用気体容器とデマンドレギュレータをチューブ等で接続して使用する場合には電気信号線のとり回しの問題が生じる。従って、デマンドレギュレータ内部に圧力センサーを備え、２次圧を検知することで容易に制御が可能となる。本発明の流量検出手段には、圧力センサー以外にも流量そのものを検知する熱線式の流量計などを採用することも可能である。
【００２０】
かかる呼該流量設定手段の流量設定値を、デマンドレギュレータ内の減圧された圧力検知手段により得られた情報から算出させることにより、デマンドレギュレータに電気的流量設定手段が必要なく、該呼吸用気体容器と該呼吸同調供給装置をチューブで接続した場合でも、高精度の供給量を維持でき、更に流量変更に伴う使用者の操作部を該流量設定手段だけにすることが可能となり、使用者の利便性向上を図ることが可能となる。
【００２１】
装置構成としては、かかるデマンドレギュレータと呼吸用気体容器、減圧手段などを一体化することにより、使用者が高圧充填した呼吸用気体に直接触れることが無く、安全性を改善することが出来る。
【００２２】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の呼吸気体供給装置の好ましい実施態様例及びの概略構成図である。呼吸用気体容器２０は大径の胴部２１と、それに続くなだらかな肩部２２、首部２３からなり、該首部２３は開閉動作を行う容器弁２４、減圧手段２５、流量設定手段２６、接続手段２７を備え、その全てを一体化し組み込まれた構造となっている。首部２２と接続チューブ３０は接続手段２７によりワンタッチで取り付け、取り外しができる構造であることが好ましい。また、呼吸同調機能を必要とせず、連続流のみで使用する場合には、接続手段２７によりカニューラ５０を任意に装着することもできる構造であり、しかもワンタッチで取り付け、取り外しができる構造であることが好ましい。また、呼吸用気体容器２０には、呼吸用気体の充填を行うための逆止弁を備えた充填口や、呼吸用気体容器２０の内圧が上昇した時に圧力を開放するための安全弁を設けることもできる。
【００２３】
該接続チューブ３０の一端には本発明の呼吸同調供給装置４０が接続され、該呼吸同調供給装置４０は、呼吸周期を感知するセンサー及び感知された呼吸周期に同期して開閉する自動開閉弁手段及び該自動開閉弁手段の開閉を制御する制御手段を有するデマンドレギュレータ手段４１、減圧手段２５により減圧され流量設定手段２６により流量を調整された流体の圧力を検出する圧力検知センサー４６を内蔵し、患者に気体を供給するためのカニューラ５０を接続するための接続手段２７を有する。
【００２４】
図２に、その呼吸気体供給装置の概略フロー図を示す。即ち、呼吸用気体容器２０は逆止弁を備えた呼吸用気体充填口２８、容器弁２４を持ち、減圧手段２５に高圧気体を供給する。呼吸用気体容器２０から供給された高圧気体は、減圧手段２５、流量設定手段２６、接続手段２７、チューブ接続部３０を通って呼吸同調供給装置５０に所定圧力及び所定流量に調整した気体を供給する。
【００２５】
呼吸用気体容器２０から供給された気体は、デマンドレギュレータ手段４２を通って、気体供給手段である鼻カニューラ６０から供給される。
【００２６】
デマンドレギュレータ手段４２は、呼吸周期を感知するセンサー４２、感知された呼吸周期に同期して開閉する自動開閉弁手段４５、自動開閉弁手段４５の開閉を制御する制御手段４４、マイクロコンピュータ４３から構成される。圧力検知センサー４６からの電気的信号は、マイクロコンピュータ４３へ入力されている。
【００２７】
通常使用時においてデマンドレギュレータの自動開閉手段が開いている場合は、自動開閉手段の上流に該減圧手段により加圧されるが、機械式流量設定手段において設定された流量によりその圧力は変化する。その状態で自動開閉手段を閉じると上流の圧力は封入され、流量に関係なく一定の圧力（締切圧力）まで上昇する。その圧力の上昇速度は流量により変化し、流量が小さいほど上昇速度が遅く、大きいほど早くなる。
【００２８】
設定流量と自動開閉弁の閉直後からの自動開閉弁上流の圧力変化を図３にしめす。圧力の上昇速度の違うため、自動開閉弁を閉じた時から一定圧力（締切圧力以下）まで上昇する時間が機械式流量設定手段において設定された流量により異なる。
【００２９】
本発明では、この一定圧力に達するまでの時間を  圧力検知センサー５１からの情報を基に一定圧力までの時間をマイクロコンピュータ４３で計測し、予め設定してある流量別の上昇時間と比較することにより流量を算出することができる。
【００３０】
かかる圧力検知センサーは静電容量形圧力変換器、作動変圧器や歪ゲージ式のインダクタンス変換、電気抵抗変換方式なとの圧力変換器または圧力スイッチを用いることができる。特に半導体圧力センサーを用いることが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の呼吸用気体供給装置及び呼吸同調気体供給装置に使用する呼吸用気体容器２０は、ボンベに一体化された減圧手段２５により直接患者が高圧ガスに触れる部分がないため、安全性が向上する。
【００３２】
また、本発明の呼吸用気体容器２０は呼吸同調供給装置６０の併用の有無に関係なく、同じ構造で使用できるので、患者やボンベ配送業者の混乱を招く可能性が低くなる。
【００３３】
また、本発明の呼吸同調気体供給装置４０は、流量設定手段をもつことがないので、使用者の操作もより簡単になり、精度の良い供給量を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼吸同調供給装置の好ましい実施実態例の概略構成図。
【図２】本発明の呼吸同調供給装置の好ましい実施実態の１例。
【図３】設定流量と自動開閉弁の閉直後からの自動開閉弁上流の圧力変化グラフ。
【図４】従来の呼吸同調供給装置の概略構成図。
【符号の説明】
１  酸素ボンベ
２  容器弁
３  容器弁開閉つまみ
４  流量設定器
５  圧力調整器
６  流量設定部
７  流量設定部取付けハンドル
８  接続チューブ
９  デマンドレギュレータ
１０  鼻カニューラ
２０  呼吸用気体容器
２１  胴部
２２  肩部
２３  首部
２４  容器弁
２５  減圧手段
２６  流量設定手段
２７  接続手段
２８  呼吸用気体充填口
３０  チューブ接続部
４０  呼吸同調供給装置
４１  デマンドレギュレータ手段
４２  吸気センサー
４３  マイクロコンピュータ
４４  制御手段
４５  自動開閉弁手段
４６  圧力検知センサー
５０  カニューラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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