(57)【要約】【課題】携帯に適したサイズの呼吸補助装置を提供する。【解決手段】空気を圧縮するポンプ１１と、圧縮空気６を蓄積するバッファタンク３と、バッファタンク３から呼吸用のマスク４に圧縮空気を供給する連結管５と、圧縮空気の一部を逃がしてマスク４の圧力を調整可能な制御バルブ１４を有する呼吸補助装置１を提供する。この呼吸補助装置１は、バッファタンク３を用いることにより小容量のポンプ１１で間欠的な呼吸に十分な吸気量を安全に供給できる。小容量のポンプ１１を採用できるので、装置のサイズを大幅に低減でき、ベローズ構造のバッファタンク３を用いることにより、未使用時のサイズがいっそうコンパクトになり、持ち運びしやすいサイズにまとめられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する手段と、
圧縮空気を蓄積するバッファ手段と、
このバッファ手段から呼吸用のマスクに圧縮空気を供給する手段と、
この供給する手段から圧縮空気の一部を逃がして前記呼吸用のマスク内の圧力を調整する手段とを有する呼吸補助装置。
【請求項２】
請求項１において、前記バッファ手段は、ベローズ構造の空気用の容器を備えている呼吸補助装置。
【請求項３】
請求項１において、前記バッファ手段は上下方向に伸縮する空気用の容器を備えており、その上端は錘が乗せられたときにその荷重を当該容器の上面全体にほぼ均等に印加するプレートである呼吸補助装置。
【請求項４】
請求項１において、前記バッファ手段は上下方向に伸縮する空気用の容器と、この空気用の容器の上面全体をほぼ覆うように取り付けられる水用の容器とを備えている呼吸補助装置。
【請求項５】
請求項４において、前記空気用の容器と水用の容器の境界に、前記水用の容器の荷重を前記空気用の容器の上面全体にほぼ均等に印加できるプレートが配置されている呼吸補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は睡眠時無呼吸症候群などのユーザの呼吸を補助するための呼吸補助装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、睡眠時無呼吸症候群のユーザの対処療法としてＣＰＡＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ａｉｒｗａｙｓ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）療法が注目されている。ＣＰＡＰ療法は、呼吸補助装置から空気を気道に送って陽圧に保つことにより気道の塞がりを防いで無呼吸状態を解消するものである。ＣＰＡＰ療法の治療効果を十分に得るには、患者の症状の重さや個人差により異なるが、通常は、４〜２０ｃｍＨ２Ｏ程度の処方圧力または気道内圧が必要であり、患者毎に処方に適した空気圧を調整することが望ましい。このため、呼吸補助装置は空気圧を調整して出力する機能を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２７５３６１号公報
【特許文献２】
特表昭５８−５００５５１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特表昭５８−５００５５１号公報には、ポンプ（ブロワ）を用いた鼻マスクのエア供給装置または呼吸補助装置が開示されている。この呼吸補助装置は、ポンプにより治療に適した空気圧を発生させ、排気側に設けられた可変絞り装置により空気圧を調整できるようになっている。また、特開平７−２７５３６１号公報には、ブロワ（送風手段）により空気圧を生成する呼吸補助装置が開示されている。この呼吸補助装置は、ブロワ入口の流路開度制御弁と、ブロワ出口の送出側リリーフ弁の開度を制御することにより圧力変動を制御する。
【０００５】
ところで、ＣＰＡＰ療法を行っているユーザは、１日でも使用を怠ると、翌日の昼間に眠気が生じ、集中力を乱して様々なトラブルの原因になり易い。このため、入院中や在宅中だけでなく、旅行や出張中などにおいても、外出先で利用できる携帯可能な小型軽量の呼吸補助装置が強く要望されている。
【０００６】
一般的に、成人が呼吸するときの吸気量（換気量）は毎分３０Ｌ程度であると言われており、さらに、体重の大小による吸気量の変動、深呼吸時の吸気量の変動などを考慮すると、毎分５０Ｌ程度の吸気流速が確保できれば良いとされている。また、圧力で見ると、気道の内圧を上述したように４〜２０ｃｍＨ２Ｏ程度（約０．４〜２ｋＰａ程度）にすることが必要とされるので、圧縮空気の供給元としてはそれ以上の能力が必要とされている。装置を小型にするためにはポンプを小型化すれば良い。たとえば、ダイヤフラムを使用したポンプを採用すれば、小型で、呼吸を補助するのに十分な供給圧の空気を出力できる。しかしながら、ポンプを小型化すれば流量（ポンプ容量）が低下するので、呼吸を補助するために必要とされる吸気量を確保することができない。したがって、ＣＰＡＰ療法に必要とされる気道内圧または吸気流速を満足するには大型のファンが必要になり、携帯できるサイズの呼吸補助装置の設計が難しいという問題が解決できない。また、ポンプあるいはファンが大型になれば騒音も大きく、周囲の人の睡眠の妨げになる可能性もある。騒音を小さくしようとすれば、ハウジングを大きくせざるを得ず、その結果、小型化が難しいという問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明においては、吸気に必要な流量と圧力で空気を出力することができ、さらに、携帯に適したサイズで、騒音も小さな呼吸補助装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した吸気量は、呼吸するときの吸気流速、すなわち、ピークフローに対応するための数値である。呼吸は、吸気だけではなく、吸気と排気を繰り返す。したがって、吸気だけを時間平均すれば、ポンプの出力としては吸気量の半分程度あれば十分である。しかしながら、ピークフローには対応できない。したがって、本発明においては、まず、圧縮空気を蓄えるアキュームレータまたはバッファタンクを備えたバッファ手段を設けて吸気流速を平均化し、ポンプ側で必要とされる流量を減らす。これによりポンプを小型化できるので、呼吸補助装置を小型軽量化でき、さらに、騒音も低くできる。
【０００９】
しかしながら、呼吸は必ずしも安定したものではなく、無呼吸の症状が一時的に表れると空気の消費量は大幅に減り、バッファ手段にアキュムレートされる空気の圧力は上昇する。吸気圧力が上昇しすぎると、咳き込みなどの原因になり、結局、安眠を妨げる要因になるので、そのような事態は避けなければならない。バッファ手段の圧力が一定になるようにポンプをオンオフ制御しても良い。しかしながら、呼吸を再開したときに急激に消費されるので、ポンプの再稼動が遅れると供給圧が激減することになり、逆に息苦しさを感じて安眠を妨げる要因となる。そこで、本発明においては、バッファ手段から呼吸用のマスクに圧縮空気を供給する過程で圧縮空気の一部を逃がすことにより、圧力を調整する。これにより、ポンプは連続運転した状態でバッファ手段内の圧力調整ができるので、吸気圧力の変動を最小限に抑えることができ、小型軽量な呼吸補助装置であって、吸気に必要な流量と圧力で空気を確実に供給することができる呼吸補助装置を提供できる。
【００１０】
すなわち、本発明の呼吸補助装置は、空気を圧縮する手段と、圧縮空気を蓄積するバッファ手段と、バッファ手段から呼吸用のマスクに圧縮空気を供給する手段と、この供給する手段から圧縮空気の一部を逃がして呼吸用のマスク内の圧力を調整する手段とを有する。
【００１１】
バッファ手段を設けて呼吸用の空気を供給する際に、バッファ手段から空気を吸い込むときに、負圧になったのでは、呼吸を促進する効果が全く得られない。したがって、負圧になることは避けなければならない。このため、バッファ手段は、ベローズ構造の空気用の容器を備えていることが望ましい。ベローズ構造にして、容器の内外の圧力差で膨張および収縮するようにすれば、少なくとも大気圧以上の空気をバッファ手段から出力することができる。また、ベローズ構造の容器であれば、未使用時には畳んでコンパクトにすることができ、小型の呼吸補助装置と共に簡単に携帯できる。
【００１２】
呼吸を補助するためには、大気圧よりある程度高く、できるだけ安定した圧力の空気をバッファ手段から供給することが望ましい。バッファ手段が上下方向に伸縮する空気用の容器を備えている場合は、その上端は錘が乗せられたときにその荷重を当該容器の上面全体にほぼ均等に印加するプレートを設けることにより、容器内の空気を錘で加圧でき、容量が変わっても一定の圧力の空気を供給できる。
【００１３】
さらに、空気用の容器の上面全体をほぼ覆うように取り付けられる水用の容器を設けると、錘として水を使うことができる。空気用の容器と水用の容器の境界に、水用の容器の荷重を空気用の容器の上面全体にほぼ均等に印加できるプレートを配置することにより、水の容器内の水の高さを安定させることができ、水の容器にいれる水の量により精度良く空気の容器内の圧力を制御できる。また、水を錘として利用すると、水はホテルや旅館などの外出先で容易に入手できるので、錘を持ち運ぶ必要はなく、ユーザが希望する圧力の空気を得ることができる。したがって、携帯に便利な呼吸補助装置を提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１に本発明に係る呼吸補助装置の概略を示してある。呼吸補助装置１は、本体ケース２と、この本体ケース２の上面に設けられたバッファ手段となる圧力バッファタンク３と、圧力バッファタンク３の上面７に設けられた水タンク８とを備えている。さらに、本体ケース２からは、連結管５により圧力バッファタンク３と繋がった呼吸用のマスク４が延びており、マスク４を装着したユーザの気道内に圧縮空気６を供給でき、睡眠時無呼吸症候群の治療などに利用できる。
【００１５】
圧力バッファタンク３の内部の空気６の圧力は、水タンク８に入れられた水９により適切な値に設定される。水タンク８には水を出し入れ可能な口８ａが設けられており、ホテルなどにおいては、水タンク８をバッファタンク３から外して適量の水を入れて使用し、不要なときは水タンク８を空にする。これにより、いつでもどこでも入手可能な水を、空気圧力を適切に保つための錘として利用できる。また、装置１を持ち運びする際は、水タンク８を空にすることにより、コンパクトにすると共に携帯する重量を軽くすることができる。
【００１６】
本体ケース２にはダイヤフラムタイプの小容量のポンプ１１と、ポンプ１１で圧縮された空気をバッファタンク３に導く配管１２と、ポンプ１１を含めた装置全体を制御する制御基板１５が内蔵されている。また、本体ケース２にはポンプ１１により吸引される外気をフィルタリングするフィルタ１６が設けられている。
【００１７】
圧力バッファタンク３はポンプ１１から供給される圧縮空気６が一時的に蓄えられる部分であり、周囲の壁３ａが蛇腹状で、上下方向に伸縮可能なベローズ構造となっている。したがって、図２に示すように、圧力バッファタンク３は、未使用時には小さく縮んでバッファタンク３が占めるスペースがほとんどなくなり、サイズ的には圧力バッファタンク３のないシステムと遜色のないサイズで持ち運びできる状態になる。
【００１８】
一方、マスク４を顔に装着した状態でポンプ１１を稼動させると、ポンプ１１から供給された圧縮空気はバッファタンク３に蓄積され、バッファタンク３はベローズ３ａが延びる方向、すなわち、上方に膨張する。水タンク８に水９が入っていない状態を考えると、バッファタンク３は、内外の圧力が一定になるように膨張する。このため、バッファタンク３の内部は大気圧に保持される。マスク４から空気６を吸うと、本例の呼吸補助装置１では、ポンプ１１の流量が呼吸時に必要な流量よりも小さな値に設定されているので、大気圧によりバッファタンク３は縮み、その場合でもバッファタンク３の内部は大気圧に保持される。したがって、バッファタンク３の内部に空気６がなくならない限りバッファタンク３は負圧になることはない。
【００１９】
水タンク８に適量の水９を入れると、バッファタンク３には、大気圧に加えて水タンク８の重量が加わる。したがって、水タンク８の重量に対抗するだけの内圧にならないとバッファタンク３は膨張せず、バッファタンク３の内圧は水タンク８の重量により制御できる。バッファタンク３の上面の水タンク８を支持あるいは保持する部分７は、十分に強度の高いプラスチック製あるいは金属製のプレートになっており、水タンク８の重量をバッファタンク３の上面全体にほぼ均等に伝達する。したがって、プレート７によりバッファタンク３が移動する方向に均等な力が作用するので、バッファタンク３は傾いたりすることなく、ほぼ垂直に膨張および収縮し、水タンク８がバッファタンク３から外れてしまうようなことはない。さらに、水タンク８に入れられた水９の深さにより精度良くバッファタンク３の内圧を制御できる。水タンク８がバッファタンク３と接触する面積がプレート７により常に一定になる。このため、図３に示すように、水タンク８に、供給したい気道内圧の目盛１７を付しておくことにより、水タンク８に注入する水９の量により、気道内圧を極めて簡単に設定できる。
【００２０】
このようなシステムであれば、ポンプ１１からバッファタンク３の内圧よりも高い圧力で空気６を供給することにより、バッファタンク３が消費側の量により膨張し、あるいは収縮して、水タンク８で設定された圧力でマスク４に圧縮空気６を供給できる。さらに、マスク４には、バッファタンク３と同程度あるいは若干低い圧力でマスク４の内圧が制御できるように設定された制御バルブ１４が取り付けられている。したがって、マスク４に供給された圧縮空気６は、制御バルブ１４により逃がし制御され、最終的にユーザの口内に供給される圧縮空気６の圧力が決まる。
【００２１】
制御バルブ１４の設定は、バッファタンク３の設定圧より若干高くてもよい。この場合は、ユーザの口内を経由して気道に供給される圧縮空気６の圧力は、水タンク８の水高で決定される。そして、なんらかの要因でバッファタンク３が延びきってバッファタンク３の内圧が水タンク８の制御を超えた場合に制御バルブ１４が圧力調整を行う。このような制御であれば、制御バルブ１４は、バッファタンク３に取り付けられていても良い。しかしながら、ユーザが息を吐くとき（排気するとき）も、ポンプ１１からバッファタンク３を介して供給されたフレッシュエアー６に加えてユーザの排気が加わり、マスク４の内圧は上がる。このため、マスク４あるいはバッファタンク６とマスク４を繋ぐ配管５に制御バルブ１４が設置されていないと、ユーザの排気がバッファタンク６まで逆流することになり、次に吸気するときにオールフレッシュな空気が供給されない状態となる。したがって、制御弁１４は、バッファタンク６よりも下流に設置しておくことが望ましい。
【００２２】
このように、本例の呼吸補助装置１では、圧力バッファタンク３の圧力調整用の錘として水９を用いている。水９であれば、ホテルなどの外出先であっても容易に入手できる。さらに、水９であれば、不要なときはどこでも簡単に捨てることができる。これらのことは、常に専用の錘を持ち歩く必要がないことを意味している。したがって、本例の呼吸補助装置１は、使用するときに錘が必要なシステムではあるが、その錘を除いた軽くコンパクトな状態で持ち運びできる。
【００２３】
例えば、図２に示すように、本例の呼吸補助装置１は、未使用時はバッファタンク３および水タンク８を薄く折りたたんで本体ケース２に重ねることができる。また、連結管５およびマスク４は取り外して本体ケース２に収納することも可能である。したがって、呼吸補助装置１は、本体ケース２のみのサイズで持ち歩くことができ、バッファタンク３および水タンク８を含むサイズは、未使用時には、使用時の１／１０程度に小さくできる。
【００２４】
このように、本例の呼吸補助装置１は、圧力バッファタンク３を介して圧縮空気６をマスク４からユーザの気道に供給するシステムである。したがって、バッファタンク３の容量が、１回の通常の呼吸で消費される空気量、例えば５００ｍＬから１Ｌ程度あれば、バッファタンク３に蓄積された空気で呼吸がまかなえるので、ポンプ１１の出力は吸気流量より小さくて良い。バッファタンク３の最小限の容量はポンプ１１の出力も含めて１回の呼吸で消費される空気量を確保できれば良い程度であり、１回の呼吸で消費される空気量より小さくても良い。しかしながら、睡眠時の呼吸が安定しているとは限らず、深く呼吸することもあることを考慮すると、バッファタンク３には少なくとも１回の呼吸で消費される空気量程度は確保できるようにすることが望ましい。
【００２５】
いずれの場合も、ポンプ１１の出力は、吸気流量より小さくて良い。バッファタンク３により呼吸で消費される空気量が完全に平準化されるとすると、通常必要とされる毎分５０Ｌ程度の吸気量の半分程度の出力で呼吸を補助することができる。したがって、ポンプ１１のサイズを小型にすることができる。ブロワあるいはファンタイプのポンプであると、流量が小さいと供給圧力も低下してしまい、その結果、流量を絞ってもポンプのサイズが変わらないという事態に陥る可能性がある。しかしながら、ピストンタイプ、ダイヤフラムタイプ、あるいはダイヤフラムタイプの変形であるロータリータイプのポンプにおいては、小流量で４〜２０ｃｍＨ２Ｏ程度あるいはそれ以上の出口圧力を得ることが可能であり、ポンプサイズを小さくすることができる。一方、ピストンタイプあるいはダイヤフラムタイプのポンプを採用すると締切圧が非常に高くなり、最低限の流量が確保されていないと圧力が制御できないが、本例の呼吸補助装置１においてはマスク側に設けられた制御バルブ１４により逃がし圧力制御が行われるのでそのような心配もない。
【００２６】
したがって、この呼吸補助装置１においては、呼吸補助装置をコンパクトに設計する際の大きな制約となっている圧縮手段であるポンプを小型にでき、装置全体をコンパクトに構成できる。さらに、ポンプが小型になるので騒音も小さくなると共に、ケース内の配置が容易となり、消音を考慮した部材やレイアウトが可能になる。したがって、コンパクトで静かな呼吸補助装置を提供できる。
【００２７】
さらに、ベローズ構造で上下に膨張および収縮するバッファタンク３を採用することにより、未使用時にはバッファタンク３を畳んでほとんどスペースを取らない状態に収納できる。同様に、水タンク８も折りたたむことによりほとんどスペースを占めない状態に収納できる。したがって、携帯するときのサイズは非常に小さくなる。たとえば、従来のファンタイプのポンプを用いた装置はＡ４サイズ（２９７ｍｍ×２１０ｍｍ）で厚さが１５０ｍｍ程度と同等のサイズに纏めるのが精一杯であるのに対し、本例の呼吸補助装置１であれば携帯するときの大きさは、Ｂ６サイズ（１８２ｍｍ×１２８ｍｍ）で厚さが６０ｍｍ程度に纏めることができる。そのサイズでバッファタンクおよび水タンクを畳んだ状態で含めることができる。
【００２８】
さらに、本例の呼吸補助装置１には、湿度調整する機構や温度調整する機構を搭載することが可能である。たとえば、入口に加湿機構を設置してユーザに対して適度な湿度の空気を供給することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の呼吸補助装置においては、空気を圧縮するポンプと、圧縮空気を蓄積するバッファタンクと、バッファタンクから呼吸用のマスクに圧縮空気を供給する連結管と、圧縮空気の一部を逃がしてマスクの圧力を調整可能な制御バルブを有し、バッファタンクを用いることにより小容量のポンプで間欠的な呼吸に十分な吸気量を安全に、そして確実に供給できる。そして、小容量のポンプにより呼吸を補助することが可能となるので、ポンプに関連するサイズは小さくなる。さらに、バッファタンクは、不使用時には、折りたたむことにより、ほとんど収納スペースを必要としない。したがって、携帯するときにはコンパクトに纏めることができ、使用するときはバッファタンクを広げて十分な吸気量の空気を供給できる呼吸補助装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る呼吸補助装置の概略を示す図である。
【図２】図１に示す呼吸補助装置の未使用時の状態を示す図である。
【図３】圧力バッファタンクに設置されている水を入れるための容器を示す図である。
【符号の説明】
１    呼吸補助装置
２    本体ケース
３    圧力バッファタンク
４    マスク
５    連結管
６    圧縮空気
８    水
１１    ポンプ
１４    制御バルブ
【図１】
2005000183.tif 000003
【図２】
2005000183.tif 000004
【図３】
2005000183.tif 000005