(57)【要約】      （修正有）【課題】自発呼吸だけでは十分な呼吸ができない呼吸不全者が呼吸補助装置を使用中にもかかわらず、電子部品の不具合などによって運転中に突然停止してしまうような事態を回避する。【解決手段】使用者１０の呼吸に同調させて使用者１０に呼吸用気体を供給する呼吸用気体供給装置２と、前記使用者１０へ供給する呼吸用気体の流量／圧力設定手段７と、流量検出手段５及び／又は圧力検出手段６と、検出された流量及び／又は圧力とに基づいて前記呼吸用気体供給装置２から供給される呼吸用気体の流量及び／又は圧力を使用者が設定した値にフィードバック制御する制御装置８、８’とを有する人工呼吸補助装置１であって、前記制御装置８、８’は、作動中の制御装置８と、作動中の制御装置８に制御機能の停止あるいは低下などの異常が生じた際に作動中の制御装置８に代わって制御を行う少なくとも一つの待機中の制御装置８’とを兼備させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の呼吸に同調させて使用者に呼吸用気体を供給する呼吸用気体供給装置と、前記使用者へ供給する呼吸用気体の流量及び／又は圧力を所定の値に設定するための流量／圧力設定手段と、前記呼吸用気体供給装置から供給される呼吸用気体の流量及び／又は圧力を検出するための流量検出手段及び／又は圧力検出手段と、検出された流量及び／又は圧力とに基づいて前記呼吸用気体供給装置から供給される呼吸用気体の流量及び／又は圧力を使用者が設定した値にフィードバック制御する制御装置とを有する人工呼吸補助装置であって、前記制御装置は、作動中の制御装置と、作動中の制御装置に制御機能の停止あるいは低下などの異常が生じた際に作動中の制御装置に代わって制御を行う少なくとも一つの待機中の制御装置とを兼備することを特徴とする人工呼吸補助装置。
【請求項２】
肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫などの自発呼吸だけでは不十分な呼吸しかできない、在宅で療養する患者に対して使用される請求項１に記載の人工呼吸補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療用人工呼吸補助装置に関し、更に、肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫などの呼吸不全患者の治療に用いられる間欠的陽圧換気療法（IPPV：Intermittent Positive Pressure Ventilation）に好ましく使用できる人工呼吸補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫などを患う患者は、自発呼吸だけでは十分な呼吸ができないため、自発呼吸を補助するための医療用の間欠的陽圧式人工呼吸補助装置が使用されている。このような装置を使用することによる治療効果としては、次のようなことが国内外で報告されている。すなわち、(1) 使用者の肺胞換気量を増大させることによって血中の二酸化炭素濃度を減少させる、(2) 圧力補助によって使用者が楽に呼吸でき、呼吸筋疲労が減少する、(3) 呼気時供給圧力（PEEP：Positive End Expiratory Pressure）によって気道閉塞や肺胞の虚脱を防ぐ、などである。
【０００３】
以上に述べたような治療効果を奏する間欠的陽圧式人工呼吸補助装置としては、２〜３０ｃｍＨ２Ｏ程度の呼吸用陽圧ガスが間欠的に発生させられ、この陽圧ガスが導管を介して鼻マスクから使用者に送られる鼻マスクを用いるタイプが最も一般的に使用されている。中でも、使用者が行う吸気と呼気のタイミングに同調させて、吸気時と呼気時とでレベルが異なる圧力、例えば、吸気時陽圧（IPAP：Inspiration Positive Airway Pressure）が１２〜１５ｃｍＨ２Ｏであり、呼気時陽圧（EPAP：Expiration Positive Airway Pressure）が２〜４ｃｍＨ２Ｏであるように呼吸用の陽圧ガスの圧力を設定して、使用者に供給するタイプが主流として使用されている。
【０００４】
ところで、このように間欠的に陽圧の呼吸用ガスの供給手段としては、ブロアなどの気体供給装置が使用されるが、呼吸用ガスの供給流量や供給圧力はブロアの回転数を制御することによって行われ、その制御にはマイクロプロセッサを搭載した電子回路を装着した制御装置によって行われるのが一般的である。しかしながら、このような制御装置を構成する電子部品の一部には、その製品寿命よりもはるかに早く故障してしまうものが稀に混入することがあり、信頼性の高い部品を細心の注意を払って選定したとしても、制御装置が複雑かつ多機能となると、これに使用される部品点数は多くならざるを得ず、不良部品の混入に起因する故障をゼロとすることは極めて困難である。しかしながら、このような予期せぬ電子部品の不具合が稀にではあったとしても生じることがあると、使用中であるにもかかわらず故障により呼吸補助装置が停止することとなる。もし、このような事態が生じるようなことがあると、肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫などを患う患者にとって問題であることはいうまでもなく、特に、医療機関から離れて在宅で療養する患者にとっては大きな問題である。
【特許文献１】特開２００１−２５９０３６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０９９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に述べた従来の技術が有する問題に鑑み、本発明は、特に、自発呼吸だけでは十分な呼吸ができない呼吸不全者が呼吸補助装置を使用中にもかかわらず、電子部品の不具合などによって運転中に突然停止してしまうような事態を回避できる人工呼吸補助装置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】
【０００６】
ここに、以上に述べた従来の装置が有する問題を鋭意検討した結果、これを解決するための発明として、請求項１に記載の「使用者の呼吸に同調させて使用者に呼吸用気体を供給する呼吸用気体供給装置と、前記使用者へ供給する呼吸用気体の流量及び／又は圧力を所定の値に設定するための流量／圧力設定手段と、前記呼吸用気体供給装置から供給される呼吸用気体の流量及び／又は圧力を検出するための流量検出手段及び／又は圧力検出手段と、検出された流量及び／又は圧力とに基づいて前記呼吸用気体供給装置から供給される呼吸用気体の流量及び／又は圧力を使用者が設定した値にフィードバック制御する制御装置とを有する人工呼吸補助装置であって、前記制御装置は、作動中の制御装置と、作動中の制御装置に制御機能の停止あるいは低下が生じた際に作動中の制御装置に代わって制御を行う少なくとも一つの待機中の制御装置とを兼備することを特徴とする人工呼吸補助装置」が提供される。
【０００７】
その際、本発明は、請求項２に記載のように、「肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫などの自発呼吸だけでは不十分な呼吸しかできない、在宅で療養する患者に対して使用される請求項１に記載の人工呼吸補助装置」とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の人工呼吸補助装置は、作動中の制御装置と、この作動中の制御装置をモニターする待機中の制御装置とを兼備している。したがって、人工呼吸補助装置の提供者やその使用者が想定しない異常が作動中の制御装置に発生して正常な機能を喪失してしまったりしても、待機中の制御装置が作動中の制御装置に代わって制御を正常に行えるため、呼吸用気体の供給を停止してしまったり、医師などの処方に応じた呼吸用気体が供給できないという事態を回避することができる。したがって、人工呼吸補助装置にかかわるトラブルの発生を大幅に低減することができ、その信頼性が大幅に向上する。このため、肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫などの自発呼吸だけでは不十分な呼吸しかできない、在宅で療養する患者に対しても安心して使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
図１は、本発明の人工呼吸補助装置に係る実施態様の装置構成を模式的に例示した概略構成図である。この図１において、１は装置本体、２は呼吸用気体供給装置、３は導管、４は鼻マスク、５は流量検出手段、６は圧力検出手段、７は流量／圧力設定手段、及び８、８’は制御装置（本例では２台の制御装置からなる）をそれぞれ示し、更に、１０は本装置１を使用する使用者を示す。
【００１０】
このとき、前記鼻マスク４には、マスク・クッション（図示せず）が設けられ、このマスク・クッションを固定するマスク・フレームに前記導管３の末端が接続され、陽圧の呼吸用気体が使用者１０の鼻腔へ送らける。また、前記マスク・クッションには呼気排出孔が設けられ、この呼気排出孔は使用者１０が吐き出した呼気を呼吸回路外へ排出するための役割を果たす。また、前記呼吸用気体供給装置２は、周知のブロアのような加圧送風装置によって構成され、呼吸用気体（例えば、空気、酸素富化空気、あるいは酸素ガスなどを例示できる）を陽圧状態で送風する役割を果たす。したがって、前記呼吸用気体供給装置２は、羽根車（インペラ）２１を有しており、この羽根車（インペラ）２１は同期電動機のような駆動装置２２によって駆動されると共に、例えば周知のインバータなどの電源周波数可変手段（図示せず）を介することによって、前記制御装置８又は８’によりその回転数を制御することができる。
【００１１】
このとき、前記流量／圧力設定手段７から制御手段８へインプットされた所定の流量及び／又は圧力に対して、これらを所定の値に制御して陽圧の呼吸用気体を呼吸用気体供給装置２から使用者１０へと供給するために、導管３には流量検出手段５及び／又は圧力検出手段６が設けられている。そして、このような流量検出手段５及び／又は圧力検出手段６によって検出された呼吸用気体の流量及び／又は圧力が制御変数として所定の設定値になるようにフィードバック制御される。このとき、機械式流量制御手段（例えば、周知のオリフィス式流量調整手段）を使用することによって、呼吸用気体の流量を制御するようにしてもよい。また、高圧容器に充填した酸素ガスなどを減圧弁などによって減圧した後に、呼吸用気体供給装置２へ供給するようにすることによって、呼吸用気体の圧力調整をすることもできる。
【００１２】
なお、流量及び／又は圧力の制御は、マイクロプロセッサを搭載した電子回路を用いた制御装置８又は８’によって行われる。その際、肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫などを患う使用者（患者）１０に対して供給する呼吸用気体の流量及び／又は圧力に関しては、医師の処方に合わせて吸気時陽圧（IPAP）と呼気時陽圧（EPAP）を設定して、所定の流量の呼吸用気体を供給するように、呼吸用気体供給装置２が制御される。また、使用者（患者）１０の呼吸サイクルに同調させて呼吸用気体を供給するために、使用者１０が呼吸する呼吸状態を検知するダイアフラム式の微差圧検出器などから吸気開始点と呼気開始点などを検出して使用者１０の吸気時間と呼気時間を演算したり、演算した吸気時間と呼気時間とに応じて呼吸用気体の供給流量や供給圧力を切り替えたりする制御が制御装置８又は８’によって行われる。
【００１３】
このような種々の役割を受け持つ制御装置８又は８’は、前述のような複雑かつ正確な制御を行う必要がある上に、使用者１０が肺結核後遺症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫などを患う場合に作動している制御装置８が故障を起こすと大きなトラブルとなる可能性を含んでいる。ただし、このようなトラブルが発生したとしても、専門医師が常在する医療機関で使用されている場合には、すぐに代替可能な装置を使用したり、専門医師の適切な処方に従って対応したりすることが可能である。
【００１４】
しかしながら、このような代替装置や専門医師が不在である在宅療法の場において、このような人工呼吸補助装置を使用する場合には、前述のトラブルはより大きな問題となる。中には、夜間のみ呼吸補助が必要となるような使用者もあり、このような使用者では在宅で使用されるケースも数多い。ところが、複雑かつ正確な制御を行うために制御装置８を構成する電子部品の点数が多くなって、細心の注意を払って選定した電子部品の一部には、その製品寿命よりもはるかに早く故障してしまうものが稀に混入すると、制御装置８はその機能を喪失してしまったり、停止してしまったりする。
【００１５】
そこで、本発明の人工呼吸補助装置１では、前記制御装置８と８’を少なくとも２台設け、作動中の制御装置８と、作動中の制御装置８に制御機能の停止あるいは低下が生じた際に作動中の制御装置８に代わって制御を行う少なくとも一つの待機中の制御装置８’とを兼備させている。このようにすることによって、本発明の人工呼吸補助装置１では、作動中の制御装置８が何らかのトラブルを起こしたとしても、待機中の制御装置８’がこれに代わって制御装置８がこれまで行っていた制御を行うことができる。したがって、使用者１０は補助人工呼吸を中断することなく続行することができるため、前述のような制御装置に関するトラブルを回避することができる。
【００１６】
なお、このような場合において、制御装置８に何らかのトラブルが生じたことを使用者１０に知らせる警報手段を人工呼吸補助装置１に付設しておくことによって、使用者１０にトラブルの発生があったことを知らせることは、本発明においては非常に好ましい実施態様である。何故ならば、制御装置８の異常の発生が生じても使用者１０は直ちにこれを知ることができ、人工呼吸補助装置１を提供するサービス部員などにすぐに連絡することができ、これによって、直ちにトラブルが生じた制御装置８の修理あるいは交換を行うことができるからである。
【００１７】
したがって、このような機能を果たすために、作動中の制御装置８の一部を構成する電子回路には、通常の制御を行う通常制御部と制御装置８の稼動情報を制御装置８’へ送信する送信部とが設けられており、待機中の制御装置８’の一部を構成する電子回路には、通常の制御を行う通常制御部と制御装置８の稼動情報を受信する受信部とを設けられてある。このため、制御装置８からの可動情報を制御装置８’が受信してこれをモニターし、制御装置８から送信された情報に基づいて制御装置８が正常に作動していないと制御装置８’が判断すると、制御装置８’が制御装置８に代わって運転を行う。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上に詳細に述べたように、本発明の人工呼吸補助装置は呼吸不全患者の呼吸を補助するための装置として好適に利用可能である。特に、肺結核後遺症、高炭酸ガス血症、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫などの治療に適する間欠的陽圧換気療法を在宅で行うことに対して好ましく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の人工呼吸補助装置に係る実施態様の装置構成を模式的に例示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００２０】
１        人工呼吸補助装置本体
２        呼吸用気体供給装置
３        導管
４        鼻マスク
５        流量検出手段
６        圧力検出手段
７        流量／圧力設定手段
８、８’  制御装置
１０      使用者
２１      羽根車（インペラ）
２２      駆動装置
【図１】
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