(57)【要約】【課題】外呼吸検出器を流通する外部空気と共に移動電極と固定電極間に塵埃が入り込んで故障や測定不良などを起こさず、長時間に渡って使用しても、その測定精度が維持され、しかも、作動不良が起こり難い呼吸検出器を提供する。【解決手段】人が呼吸する際に生じる圧力変動を伝播する呼吸用気体と外部空気とを隔てるダイヤフラムが前記呼吸用気体と前記外部空気との間の圧力差によって変位するのに連動して移動する移動電極（９ｃ）と、前記移動電極（９ｃ）に対向して配置された固定電極（９ｄ）と、前記固定電極（９ｄ）を介して前記外部空気を前記ダイヤフラムに対して流通自在とするために前記固定電極に穿設された外気連通孔（Ｈ）と、前記外部空気中に含まれる塵埃を除去するために前記外部空気が流通する経路上の前記外気連通孔（Ｈ）の前段側に設けられたフィルター（９ｅ）とを備えた呼吸検出器（９）である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人が呼吸する際に生じる圧力変動を伝播する呼吸用気体と外部空気とを隔てるダイヤフラムが前記呼吸用気体と前記外部空気との間の圧力差によって変位するのに連動して移動する移動電極と、
前記移動電極に対向して配置された固定電極と、
前記固定電極を介して前記外部空気を前記ダイヤフラムに対して流通自在とするために前記固定電極に穿設された外気連通孔と、
前記外部空気中に含まれる塵埃を除去するために前記外部空気が流通する経路上の前記外気連通孔の前段側に設けられたフィルターとを備えた呼吸検出器。
【請求項２】
前記外気連通孔が前記固定電極に多数穿設された請求項１に記載の呼吸検出器。
【請求項３】
外出時などに使用する携帯型の呼吸同調型の呼吸用気体供給装置に付設する請求項１又は２に記載の呼吸検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人が呼吸する際に発生する数ｍｍＡｑ程度の微圧変動を検出する呼吸検出器に関し、特に、人が吸気するタイミングに同調させて呼吸用気体を供給する装置に好適に使用できる呼吸検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
肺気腫、慢性気管支炎等の呼吸系疾患の治療として最も効果的なものの一つに酸素吸引療法があり、近年この療法のために酸素富化空気供給装置或いは酸素ボンベ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、酸素富化空気供給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。このように携帯型酸素ボンベでは、呼吸器系疾患などを患って体力が衰弱した患者が持ち運びするボンベであるために、小型軽量とする必要上から、充填できる酸素容量を増やすために高圧酸素ガスが充填されている。また、患者が消費する酸素の量をできるだけ節約するために、患者の呼吸状態を呼吸検出器などを用いることによって監視して、患者の呼吸サイクルに合わせて患者が必要とする吸気時にのみ酸素ガスを供給するようにされている。
【０００３】
このような呼吸同調式酸素供給装置は、通常、その内部に呼吸検出器と自動開閉弁を内臓し、前記呼吸検出器によって患者の吸気のタイミングを検知して、患者の吸気時間だけ自動開閉弁を開けて酸素を供給し、呼気時間については前記自動開閉弁を閉じることによって酸素の供給を停止する、いわゆる「ディマンドレギュレータ−」と呼ばれる装置を使用して、患者が消費する酸素を可能に限り節約するようにされている。
【０００４】
以上に述べたように前記呼吸同調式酸素供給装置では、患者の呼吸サイクルを監視するために呼吸検出器が必須となるが、このような呼吸検出器としては患者が呼吸する際に発生する数ｍｍＡｑ程度の微圧変動を検出することが必要である。そこで、このような微圧変動を検出するために、生じる圧力変動に極めて敏感なセンサーが必要とされる。従来、このような用途に使用するセンサーについては、色々なものが提案されている。例えば、特開平１−２１３３０号公報には、圧力を受けて変位するダイヤフラムに連動する移動電極と、これに対向して配置された固定電極とを設け、圧力を受けて変位するダイヤフラムに連動する移動電極と固定電極との間の静電容量変化により該差圧を検出する呼吸検出器が提案されている。
【０００５】
しかしながら、前記ダイヤフラム式の呼吸検出器は、非常に感度よく微圧を検出することが可能である反面、長時間に渡って使用していると、検出する圧力値が当初設定した圧力値とズレたり、誤動作を起こしたりすることが起こる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１２４２５９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平２−８８０７８号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平１−２１３３０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、特に外出時などの塵埃が多い環境下において、外部空気が呼吸検出器を流通する際に、外部空気と共に塵埃も入り込み移動電極と固定電極間に入り込んで故障や測定不良などを起こすという従来技術が有する問題を解消して、長時間に渡って使用しても、その測定精度が維持され、しかも、作動不良が起こり難い呼吸検出器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述のようなダイヤフラム式の呼吸検出器が有する問題を解決するために鋭意検討した。その結果、在宅の呼吸器系疾患を持った患者が室内などの清浄な環境で使用する場合と、携帯用として外出する時などのように比較的塵埃の多い環境下での使用する場合とではその作動不良が起こる頻度が異なることを着目した。そして、その原因を究明していく中で、ダイヤフラム式の呼吸検出器を長時間に渡って使用していると、外出時などの塵埃が多く発生する環境下においては、ダイヤフラムに作用する気体中に含まれる塵埃がダイヤフラムの表面に付着して、その静電容量特性を変化させてしまうことを見出し、これによって、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
ここに、前記課題は、請求項１に記載の「人が呼吸する際に生じる圧力変動を伝播する呼吸用気体と外部空気とを隔てるダイヤフラムが前記呼吸用気体と前記外部空気との間の圧力差によって変位するのに連動して移動する移動電極と、
前記移動電極に対向して配置された固定電極と、
前記固定電極を介して前記外部空気を前記ダイヤフラムに対して流通自在とするために前記固定電極に穿設された外気連通孔と、
前記外部空気中に含まれる塵埃を除去するために前記外部空気が流通する経路上の前記外気連通孔の前段側に設けられたフィルターとを備えた呼吸検出器」という本発明によって解決される。
【００１２】
その際、本発明は、請求項２に記載のように、「前記外気連通孔が前記固定電極に多数穿設された請求項１に記載の呼吸検出器」とすることが好ましい。
【００１３】
更には、本発明は、請求項３に記載のように、「外出時などに使用する携帯型の呼吸同調型の呼吸用気体供給装置に付設する請求項１又は２に記載の呼吸検出器」とすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の呼吸検出器は、使用者が呼吸を行う際にその呼吸サイクルを検出するための呼吸同調型の呼吸気体供給装置に好適に使用することができる。そこで、先ずこのような呼吸同調型呼吸気体供給装置の一つの実施形態例について、図１（概略構成の説明図）を援用しながら簡単に説明する。
【００１５】
前記図１において、各参照符号を簡単に説明すると、１は呼吸用気体を高圧で充填した容器、２は容器弁、３は圧力調整器、４は流量設定器、５ａ、５ｂ及び５ｃは接続手段、６は自動開閉弁、７は接続手段、８はカニューラをそれぞれ示す。また、９は本発明に係る呼吸検出器であって、１０はマイクロコンピュータなどで構成される制御手段をそれぞれ示す。
【００１６】
以上に述べたように構成される呼吸同調型の呼吸気体供給装置において、この装置を使用するのに際しては、容器１から患者などの使用者に応じた流量の呼吸用気体（一般に、９９．９９％といった高濃度の酸素ガス）が使用者に供することができるように、圧力調整器３及び流量設定器４によって予め調整されて設定されている。なお、容器１と容器弁２は一体化して組込まれており、容器弁２と圧力調整器３との接続は、容器弁２と圧力調整器３の接続口を互に合わせてヨークとハンドルにより締付けて接続する。
【００１７】
また、流量設定器４と自動開閉弁６との接続は、接続手段５ａ、５ｂ及び５ｃを用いるが、図中に一点鎖線で示すように、前記圧力調整器３と流量設定器４とは「流量設定装置」としてユニット化されており、また、自動開閉弁７、呼吸検出器９、及び制御手段１０は「呼吸同調装置」としてユニット化されている。このように、それぞれをユニット化すれば、外出時などにおいて、呼吸同調型の装置を携帯する場合に、コンピュータや呼吸検出器などの精密部品を多く含む「呼吸同調装置」については、カニューラ８などと共に使用者に密着した状態で、しかも、なるべく衝撃を与えないようにバッグや鞄などに入れて携帯できるようにすることが好ましい。このように、携帯性の問題から、「流量設定装置」からなるユニットと、「呼吸同調装置」からなるユニットを、接続チューブ５ｃの両端に設けた継手５ａと５ｂとによってこれらのユニットを接続することが好ましい。更に、「呼吸同調装置」ユニットと、カニューラ８とは、接続手段７によって互に接続される。
【００１８】
したがって、本発明の呼吸検出器９を適用する呼吸同調型装置では、容器弁２を開放することによって、いつでも呼吸用気体は容器１から、カニューラ８へ呼吸用気体を供給できる状態となる。このとき、容器１からカニューラ８まで呼吸用気体を供給するためには、容器弁２が開放されている条件の他に、自動開閉弁６も開放されているという条件が必要である。そこで、この自動開閉弁６を使用者が吸気サイクルにある間だけ開放し、使用者が呼気サイクルにある間は閉止するように条件を設定すれば、呼吸同調型の呼吸気体供給装置を具現化することができる。なお、このような制御は、使用者の呼吸サイクルを良好に検出できることがその大前提であって、このためには、呼吸検出器９が必要である。そして、このような呼吸検出器９によって、人が呼吸するパターン（呼吸サイクル）を検出し、検出した呼吸パターンに対応させて、例えばマイクロコンピュータで構成される前記制御手段１０によって、予め組み込まれたプログラムを実行させることによって呼吸同調型の酸素供給制御が行なわれる。
【００１９】
しかしながら、このような装置においては、誤動作を起こすことなく、使用者の呼吸サイクルを良好に検出できることがその大前提でなる。このためには、前記呼吸検出器９は、人が呼吸する際に発生する数ｍｍＡｑ程度の微圧変動を精度よく検出できなければならない。なお、このための装置例としては、前掲の特開平１−２１３３０号公報に提案されているような、人の呼吸状態を検出するダイヤフラム式の呼吸検出器が通常使用され、本発明に使用する呼吸検出器も基本的には同一の原理を用いている。
【００２０】
以下、前記呼吸検出器９の実施形態例について、図２及び３を参照しながら詳細に説明する。なお、図２は、本発明に係る呼吸検出器の一実施形態例について、その概略構成を模式的に説明するための側断面図を示し、図３は呼吸検出器を分解した場合の部品構成を例示した斜視図である。
【００２１】
ここで、図２及び３に例示したように、本発明に係る呼吸検出器９は、プリント基板９ａ、中間基板９ｂ、移動電極９ｃ、固定電極９ｄ、フィルター９ｅ、そして、外部空気導入部材９ｆを積層した構成を有している。このとき、前記プリント基板９ａには圧力変動を伝播する呼吸用気体が流通自在の開口が設けられており、また、前記移動電極９ｃとしては、導電性を有する薄膜材料でダイヤフラムを形成して、このダイヤフラム自体を移動電極として用いており、更に、前記固定電極９ｄには外部空気を導入するための多数の外気連通孔Ｈを穿設している。
【００２２】
その際、移動電極９ｃを兼ねるダイヤフラムの一方の面には、プリント基板９ａには、人が呼吸する時の圧力変動を伝播する呼吸用気体が流通自在の比較的大きな開口が設けられているために、人が呼吸する際に発生する数ｍｍＡｑ程度の微圧変動であっても、直接ダイヤフラムへ伝達される。その際、プリント基板９ａには、ダイヤフラムが変位した時に生じる移動電極９ｃと固定電極９ｄとの間の静電容量変化を検出するための回路が形成されており、このプリント基板９ａで検出された静電容量の検出値は、図示省略したインターフェース回路を介して前記コンピュータなどで構成した制御手段１０へ伝達される。
【００２３】
また、移動電極９ｃを兼ねるダイヤフラムの他方の面には、外部空気導入部材９ｆの開口を通して外部空気が流通自在であって、この流通自在の外部空気は、固定電極９ｄに穿設された多数の外気連通孔（細孔）Ｈを介してダイヤフラムへと通じている。このとき、前記外部空気が流通する経路上の前記外気連通孔Ｈの前段側に設けられている。したがって、移動電極９ｃを兼ねるダイヤフラムへ通じる前記外部空気からは、前記フィルター９ｅによって、その中に含まれる塵埃が予め除去されている。このために、外部空気中に含まれる塵埃が前記細孔Ｈに詰まったり、移動電極９ｃを兼ねるダイヤフラムに付着したりすることがなくなり、長期間に渡って使用したとしても、静電容量の変化などが生じることもなく、安定して使用することが可能となる。
【００２４】
しかしながら、外部空気中の塵埃を取り除かずにそのまま、固定電極９ｄに穿設された多数の細孔Ｈを介して移動電極９ｃへ供給すると、細かい塵埃が移動電極９ｃと固定電極９ｄとの間に入り込み、移動電極９ｃや固定電極９ｄに付着したりする。そうすると、移動電極９ｃと固定電極９ｄとの間で測定される静電容量値が変化してしまって、人が呼吸するパターンを検出する際に、誤動作する要因となる。
【００２５】
以上に述べたようにして、人が呼吸する際に生じる圧力変動を伝播する呼吸用気体と外部空気とを隔てるダイヤフラムが前記呼吸用気体と前記外部空気との間に生じた圧力差によって良好に変位することができるから、ダイヤフラムがその機能を兼ねる移動電極９ｃもスムーズに移動することができる。また、本発明に係る呼吸検出器では、固定電極９ｄに設ける外気連通孔Ｈの孔径を小さくしても、この部分を流通する外部空気に含まれる塵埃がフィルター９ｅによって取り除かれているために、これらが詰まることがない。したがって、固定電極９ｄの全面に渡って、外気連通孔Ｈを多数穿設することができるため、外部空気がより均等にダイヤフラムに作用することとなって、より精度の高い圧力差の検出を可能とする。
【００２６】
以上に述べたように、本発明に係る呼吸検出器では、外部空気が流通する経路上にフィルターを設けることで、移動電極と固定電極間に塵埃等が混入して作動不良を防止することにあるが、このような用途に好適に使用できるフィルターとしては、通常の空調機などに使用されるエアフィルターを使用することができる。たとえば、これらを例示するならば、不織布からなる繊維集合体などで形成されたフェルト、通気性に優れた合成繊維あるいは金属繊維などからなる織編物、多孔板などを挙げることができる。なお、このようなフィルターに必要とされる特性としては、外部空気が流通する際の圧力損失が極めて小さいことと、微小な塵埃を除去できることである。
【００２７】
【発明の効果】
以上に詳細に述べたように、本発明の呼吸検出器を用いた、呼吸同調型の呼吸用気体供給装置では、外出の時などの比較的塵埃の多い環境下での使用においても、塵埃が呼吸検出器内に設けられたダイヤフラム内に入らず、呼吸同調動作時に使用者の呼吸検知を誤ったり、全く検知できなくなったりするなどの故障要因を取り除くことができる。したがって、肺気腫、慢性気管支炎等の呼吸系疾患を患う患者が、長期間に渡って使用しても、呼吸検出器の性能が余り劣化することがなく、安心して使用することができる。このため、塵埃の多い外出時などに使用する呼吸同調型の装置として特に好ましく使用できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼吸検出器を呼吸同調型の呼吸気体供給装置に用いた一つの実施形態例の概略構成を示した説明図である。
【図２】本発明に係る呼吸検出器の一実施形態例について、その概略構成を模式的に説明するための側断面図である。
【図３】本発明の呼吸検出器を分解した場合の部品構成を例示した斜視図である。
【符号の説明】
１  容器
２  容器弁
３  圧力調整器
４  流量設定器
５（５ａ、５ｂ、５ｃ）  接続手段
６  自動開閉弁
７  接続手段
８  カニューラ
９  呼吸同調供給装置
９  呼吸検出器
９ａ  プリント基板
９ｂ  中間基板
９ｃ  移動電極
９ｄ  固定電極
９ｅ  フィルター
９ｆ  外部空気導入部材
１０  制御手段（マイクロコンピュータ）
Ｈ  外気連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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