(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カウンターバルブ機構を有し、かつ駆動用ガスの圧入・排出を繰返すことによって衝撃槌の上下動を行うと共に、所定のサイクルによって継続的に呼吸用ガスを供給する自動心肺蘇生器において、前記カウンターバルブが、内壁に穿設された長さ及び形状の異なる複数の案内溝を有する円筒状枠体と、その内部に挿入された外周に案内棹を有する円柱状カウンタースプールを主構成要素とし、かつ前記カウンタースプールがガスパルス波を受けて往復移動すると共に、該カウンタースプールの外周に設けられた案内棹が、前記円筒状枠体の内壁に穿設された案内溝に沿って、該カウンタースプールの往復移動軸と直角な面を円状に内壁を移動することにより、所定の数の連続衝撃を患者の体壁に加えると共に、呼吸用ガスの供給を指示する信号（換気用信号）をガスを媒体として発信させ、所定の波形の単数又は複数の肺換気を施すことを特徴とする自動心肺蘇生器。
【請求項２】
カウンターバルブから発信する換気用信号の出口において、案内棹の進入方向に相対する側が狭い開口面積を形成することによって、発信する信号の波形を変え、かつ患者への換気の主流の波形を変形する請求項１記載の自動心肺蘇生器。
【請求項３】
カウンターバルブにおいて、カウンタースプールがその外周に１本の案内棹を有し、かつ円筒状枠体の内壁に穿設された複数の案内溝が、換気信号用案内溝と衝撃用案内溝からなり、前記案内棹が前記換気信号用案内溝から、次の換気信号用案内溝へ移動する間に、４〜２２個の衝撃用案内溝を経過する請求項１又は２記載の自動心肺蘇生器。
【請求項４】
カウンターバルブにおいて、円筒状枠体の内壁に、複数個の隣接する換気信号用案内溝が、４〜２２個の衝撃用案内溝を間に置いて繰り返されるように設けられている請求項１又は２記載の自動心肺蘇生器。
【請求項５】
カウンターバルブにおいて、カウンタースプールが複数本の案内棹を有し、かつ円筒状枠体の内壁に穿設された案内溝が、単数又は複数個の隣接する換気信号用案内溝の間に４〜２２個の衝撃用案内溝を有するものである請求項１記載の自動心肺蘇生器。
【請求項６】
カウンターバルブが、複数のカウンターバルブを組み合わせた複合カウンターバルブであって、前段のバルブから所定の周期で排出された信号によって後段のバルブ内のカウンタースプールが、換気用信号を発することなく、一溝づつ順次移行し、所定の移行後に該後段のバルブから換気用信号が発信されるまでに相剰的な衝撃を繰返すことができ、かつ後段のスプールの無発信移行回数が１〜６である請求項１ないし５のいずれかに記載の自動心肺蘇生器。
【請求項７】
衝撃用回路の単数又は複数のカウンターバルブと、換気用信号回路の単数又は複数のカウンターバルブとを組み合わせて、連続衝撃回数と連続換気回数（衝撃を１つ間に挟んだ連続換気も含む）の複数個の組合せの蘇生手法を実施し得る請求項６記載の自動心肺蘇生器。
【請求項８】
衝撃用回路の単数又は複数のカウンターバルブと、換気用信号回路の単数又は複数のカウンターバルブと、連動切替えバルブとからなり、衝撃回数と換気回数との比を任意に制御でき、かつ打ち放しの衝撃が可能である請求項７記載の自動心肺蘇生器。
【請求項９】
シャトルバルブと１対のスナップバルブとによって、連続衝撃を繰返す間に、所定の間隔で換気を挿入するカウンターシステムであって、別回路のシャトルバルブと１対のスナップバルブ及びカウンターバルブによって、所定の単数又は複数の換気用パルス信号を送り込む請求項１、６、７又は８記載の自動心肺蘇生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動心肺蘇生器に関する。さらに詳しくは、本発明は、繰返し衝撃を加える間に、所定の独立あるいは連続した回数の換気を、所定の流量及び波形をもって患者に実施すると共に、より蘇生に有効な衝撃と換気の比率の救急処置を現場の術者が応変に実施可能な、小型で、かつ軽量のカウンターバルブ機構をもつ、自動心肺蘇生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動心肺蘇生器においては、５回の衝撃を繰返す間に１回の換気を行うように設定されており、そしてこの換気は単に設定された単一モードによって、タンク（室）内に予め蓄えられた換気用の酸素ガスが、一度に送り込まれるというものであって、患者の気管の弾性抵抗（コンプライアンス）や換気効率を配慮して、衝撃の連続回数と換気の波形や流量を決定したり、分割送気するものではなかった。特に衝撃と換気とのタイミングをつかさどるカウンター機構にはそのような目的の配慮は認められず、僅かに換気ガスの主流である吸気ラインに設けられたタイムディレーなどの絞り機構によって補うという程度のものであった。例えば、本発明者らが先に出願した特開２０００−８４０２８号公報に開示されている自動心肺蘇生器などは、換気の主供給回路に種々の絞りや緩衝機構を挿入することによって、換気を行う間の時間的操作を試み、緩徐にして平坦な波形の換気を行わせようとしたものである。しかしこれらは急激な供給圧力の立上がりを防止することによって患者の気管や内臓の損傷を防止する効果はあっても、望ましい波形の換気を行うという点では、未だ充分なものとは言えない。特に連続衝撃の繰返し回数と換気の波形や回数との関連については全く言及せず、救急術者はただ与えられた方式に従う以外に手法はなかった。
一方、衝撃に関する繰返しタイミングの制御法としては、例えば米国特許第３,３４８,５３６号明細書における図５に示されるように、繰返される衝撃をクランクロッド状の伝達機構によって、その末端に連結された回転板に伝え、回転板上に設置されたステーションを１刻みごとに動かす方式の中で、その板上の１個のステーションが換気口に接続される例がある。更には米国特許第３,５１１,２７５号明細書における図７に示されるように、換気用ガス（酸素ガス）の主流路１１２の開閉をスプールの横移動によって直接行い。その移動速度の時間的差を作るために制限抵抗機構（ブリードライン）１３４を併設したにすぎないという、極めて粗い切替え弁作動を示すものしかない。
前者においては、ステーションが換気口に来たときだけ単に換気用ガスが流れるというものであって、換気用接点についても、波形に関してはカウンターバルブ（この場合は回転板）になんらの考慮もはらわれていない。更にこの図５では、衝撃４回の中に１回の換気が含まれているが、衝撃を１０〜２０回程度連続して行う必要がある場合には回転板を大型化する必要がある。このことは軽量携帯を主旨とする救急事業にあっては重大な支障となり、逆に衝撃だけの連続が少ない場合には回転板を動かすロッドの道程と回転角度が大きすぎてその回転に円滑性を欠くことになる。
また後者の明細書では、図５にスプールによる切替構造が示され、換気用タンク５８の酸素ガスは導入口１１２から入り、スプール１１８の移動によって衝撃用駆動ガスと切替えられる。この切替え弁は図３に示すＶ部の換気バルブ６０に相当するものであり、衝撃のカウントを行うカウンターバルブ６４とは明らかに切離されている。その上、このカウンターバルブの詳細については説明はない。更に具体的にいえば、カウンターバルブ６４は換気１４と衝撃槌の駆動１２の間の作動設定を行い、分配バルブ５４を制限するという作動の関連が記載されているだけで、バルブ自身の作動原理は説明されていない。通常、これらの切替え弁は、機械的伝達方式によって、時計盤方式にステーションを移動するとか、あるいは電気的にプログラム化された往復運動又は回転運動によってもたらされたスイッチ方式によるものである。
ところで、近年、救急並びに在宅医療が進歩するに伴い、患者の状態、治療の場所、治療実施者の技術水準などから、この自動心肺蘇生器の衝撃繰返し数と換気回数との関連、あるいはその相互関連のあり方について多くの提案がなされ、特に換気の波形、タイミング及び換気時間については、多様化が著しい。また衝撃圧迫の単位時間当たりの回数が多いほど蘇生率が高いという考えから、換気を実施する間に１０〜２０回にも及び衝撃を行うこと、しかもその衝撃の間に複数の換気を連続して介在させることなどが提唱され、要求はますます多様化されて多機能共存化が求められている。
このような多様の要求を従来の機械的伝達方式で行うとすると、どうしてもカウンターバルブ機構が大型化するのを免れず、その結果迅速な搬送と装着を主目的とする救急分野は勿論のこと、病院においてナースが持ち運び作業する上からも障害となる。また電気式手法は換気用ガスを酸素に依存しなければならない現況下にあっては出火源となる点でも好ましいものではない。
また換気を連続又は計画的準連続的に実施するためには、どうしても従来の換気蓄めタンク（室）から放出するという手法に頼らず、何らかの制御回路を設定して上記ニーズに応えることが必要となる。つまり高速連続衝撃の間に、いかに制御された換気が有効に行われるかが課題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、繰返し衝撃を加える間に、所定の独立あるいは連続した回数の換気を、所定の流量及び波形をもって患者に実施すると共に、より蘇生に有効な衝撃と換気の比率の救急処置を現場の術者が応変に実施可能な、小型で、かつ軽量のカウンターバルブ機構をもつ、自動心肺蘇生器を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の優れた機能をもつ自動心肺蘇生器を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、カウンターバルブとして、内壁に穿設された長さ及び形状の異なる複数の案内溝を有する円筒状枠体と、その内部に挿入された外周に案内棹を有する円柱状カウンタースプールを主構成要素とする、特定の機能をもつ部材を用いることにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）カウンターバルブ機構を有し、かつ駆動用ガスの圧入・排出を繰返すことによって衝撃槌の上下動を行うと共に、所定のサイクルによって継続的に呼吸用ガスを供給する自動心肺蘇生器において、前記カウンターバルブが、内壁に穿設された長さ及び形状の異なる複数の案内溝を有する円筒状枠体と、その内部に挿入された外周に案内棹を有する円柱状カウンタースプールを主構成要素とし、かつ前記カウンタースプールがガスパルス波を受けて往復移動すると共に、該カウンタースプールの外周に設けられた案内棹が、前記円筒状枠体の内壁に穿設された案内溝に沿って、該カウンタースプールの往復移動軸と直角な面を円状に内壁を移動することにより、所定の数の連続衝撃を患者の体壁に加えると共に、呼吸用ガスの供給を指示する信号（換気用信号）をガスを媒体として発信させ、所定の波形の単数又は複数の肺換気を施すことを特徴とする自動心肺蘇生器、
（２）カウンターバルブから発信する換気用信号の出口において、案内棹の進入方向に相対する側が狭い開口面積を形成することによって、発信する信号の波形を変え、かつ患者への換気の主流の波形を変形する第１項記載の自動心肺蘇生器、
（３）カウンターバルブにおいて、カウンタースプールがその外周に１本の案内棹を有し、かつ円筒状枠体の内壁に穿設された複数の案内溝が、換気信号用案内溝と衝撃用案内溝からなり、前記案内棹が前記換気信号用案内溝から、次の換気信号用案内溝へ移動する間に、４〜２２個の衝撃用案内溝を経過する第１項又は第２項記載の自動心肺蘇生器、
（４）カウンターバルブにおいて、円筒状枠体の内壁に、複数個の隣接する換気信号用案内溝が、４〜２２個の衝撃用案内溝を間に置いて繰り返されるように設けられている第１項又は第２項記載の自動心肺蘇生器、
（５）カウンターバルブにおいて、カウンタースプールが複数本の案内棹を有し、かつ円筒状枠体の内壁に穿設された案内溝が、単数又は複数個の隣接する換気信号用案内溝の間に４〜２２個の衝撃用案内溝を有するものである第１項記載の自動心肺蘇生器、
（６）カウンターバルブが、複数のカウンターバルブを組み合わせた複合カウンターバルブであって、前段のバルブから所定の周期で排出された信号によって後段のバルブ内のカウンタースプールが、換気用信号を発することなく、一溝づつ順次移行し、所定の移行後に該後段のバルブから換気用信号が発信されるまでに相剰的な衝撃を繰返すことができ、かつ後段のスプールの無発信移行回数が１〜６である第１項ないし第５項のいずれかに記載の自動心肺蘇生器、
（７）衝撃用回路の単数又は複数のカウンターバルブと、換気用信号回路の単数又は複数のカウンターバルブとを組み合わせて、連続衝撃回数と連続換気回数（衝撃を１つ間に挟んだ連続換気も含む）の複数個の組合せの蘇生手法を実施し得る第６項記載の自動心肺蘇生器、
（８）衝撃用回路の単数又は複数のカウンターバルブと、換気用信号回路の単数又は複数のカウンターバルブと、連動切替えバルブとからなり、衝撃回数と換気回数との比を任意に制御でき、かつ打ち放しの衝撃が可能である第７項記載の自動心肺蘇生器、及び
（９）シャトルバルブと１対のスナップバルブとによって、連続衝撃を繰返す間に、所定の間隔で換気を挿入するカウンターシステムであって、別回路のシャトルバルブと１対のスナップバルブ及びカウンターバルブによって、所定の単数又は複数の換気用パルス信号を送り込む第１項、第６項、第７項又は第８項記載の自動心肺蘇生器、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の自動心肺蘇生器は、カウンターバルブ機構を有し、かつ駆動用ガスの圧入・排出を繰返すことによって衝撃槌の上下動を行い、所定の数の連続衝撃を患者の体壁に加えると共に、所定のサイクルによって継続的に呼吸用ガスを供給し、所定の波形の単数又は複数の肺換気を施す装置である。
基本的には、この自動心肺蘇生器の駆動及び換気は１種又は２種のガスに依存し、１種類のガスを使用する場合には酸素ガスによって駆動も行う。またカウンター機構及び換気信号の発信は、すべて、カウンターバルブによって行われる。該カウンターバルブは、内壁に穿設された長さ及び形状の異なる複数の案内溝を有する円筒状枠体と、その内部に挿入された外周に案内棹を有する円柱状カウンタースプールから、主として構成されている。そして、前記カウンタースプールがガスパルス波を受けて往復移動すると共に、該カウンタースプールの外周に設けられた案内棹が、前記円筒状枠体の内壁に穿設された案内溝に沿って、該カウンタースプールの往復移動軸と直角な面を円状に内壁を移動することにより、カウンター機構及び換気信号の発信が行われる。
本来、自動心肺蘇生器は、その衝撃槌が１分間に９０〜１００回の衝撃用往復運動を繰返すことが基本動作である。そのために衝撃槌（ピストン）が内設されるピストンシリンダの上・下の口から０.５MPa程度の圧力のガスを繰返し交互に圧入するとか、あるいは一方の流入圧の代替としてスプリングを用い他方から断続的にガス圧を１定のリズムで流入・排出させることによって衝撃槌の単純な往復運動を繰返すというものである。また換気はこの衝撃とどのように組み合わせたら蘇生に対してより有効であるかについて、従来多くの試行がなされてきた。しかしデマンドバルブなどによる酸素圧入法による方式を別にすれば、自動心肺蘇生器の衝撃槌の移動をロッドによって伝達す機械方式か、あるいは電気的移動スイッチ方式か、更には衝撃槌シリンダから放出するガスを設定停止させる間に、換気を捜入する衝撃中断法などが行われている。
本発明は、前記のカウンターバルブとスナップバルブのリズミカルな作動を換気の周期、時間波形に変換させようというものであり、更に進んで衝撃と換気の間欠的な組合せの態様を変化させようとするものである。
【０００６】
図１は、本発明に係るカウンターバルブにおける円筒状枠体の内壁に穿設された案内溝とカウンタースプール（以下、単にスプールと称す）との関係の一態様を示す説明図であり、図２は、図１のＡ、Ｂにおけるスプールの相対位置を示すカウンターバルブの一態様の内部透視図である。Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’の線は円筒の長手方向に相当する。スプール１０１は衝撃槌のシリンダーから交互に排出されるガス圧がＡ及びＡ’から交互に流入することに同調して図において左右に往復運動をする。この際Ａ、Ａ’の何れを槌の上・下動に連結してもよい。スプールにはその頭部の外周に案内棹１０２が植え込まれ、この棹の滑路に従って、スプールは回転しながら隣接する溝へ移行して行く。この移行の際の曲線によってスプールの往復運動の動き始めに緩徐が与えられる。図１は繰返される衝撃と換気の一態様を示すものであり、この図では衝撃だけが７回繰返された後、８回目に到る間に案内棹の大きな移動を行う溝が設定されていて、ここに到って換気信号を送るＣが初めて開かれる。これがＢ−Ｂ’の位置である。
それまでＣは、スプールが他のいかなる位置にあっても開くことはない。偏平傾斜Ｏ−リング１０３によって、すべて閉塞されているからである。このカウンターバルブ１００の特徴は他の換気バルブのように、換気ガスの主流ラインがスプールによって、直接遮断・開通されるのではなく、信号として流入した微小のガス圧が、設定されたスケジュールに従って、自らその流出路を作り出し、再び自らが異なった仕様と異なった波形の信号となって換気バルブに司令を出すことにある。この意味から単なる流路変更や、ガス間の切換えではない。
信号の発信元であるＣの断面は図２（ａ）に示されるように、種々の形状をもち、信号に波形を付与することに効果がある。この波形をもつ信号はそれ自身だけで５００〜１２００mL／分の大量の流量である換気流を変形するのが目的ではなく、特開２０００−８４０２８号公報に記載されるような圧力変換機構の働きを二重に制御するためのものであって、最終的な換気波形の変換には、両者の相剰積として作用して、一層望ましい換気波形を作ることができる。
【０００７】
望ましい換気波形とは、初段において低く裾を持つ波形や、二つの山からなっていたとしても、初段が低いもの、あるいはサインカーブに近い型の波形などである。これは人間の気道抵抗の主因である弾性コンプライアンスによって急激な気道拡張や、ファイティングが起こると気管や肺胞の内壁を損傷するからであり、緩徐な拡張がこの換気の要諦であるからである。
この意味からＣの出口の断面は、図２（ａ）に比して１８０°逆向きとなることは望ましくない。すなわち、スプールが移動する際にＣ部の細い断面から信号が進入し、低い波形（圧力）の状態から流れ出すことが重要である。この信号の発信方式はガス体の圧縮弾性及び膨張減圧特性を充分に利用したものであって、電気的信号のＯＮ、ＯＦＦ方式や、伝達ロッドによる非圧縮方式とは基本的に異なるものである。断面は円、楕円、卵形、三角など、異なる断面をもち、断面の小さい部分が案内棹に相対するように設けることが肝要である。
スプールの案内棹は１〜２個であることが望ましい。一般に案内棹の多いほど、スプールは傾くことなく円筒状枠体の内壁を円滑に移動する。また該円筒状枠体の内壁に刻まれる溝の数は４〜２２個の範囲が好ましい。その理由は主として救急分野の特殊性による。周知のように救急においては機器の重量が増加することは禁物である。女性を含む救急従事者が、緊迫した精神状態で動く場合、この点の問題は極めて重要である。特に機器が内蔵する部品類はこの重量の増大と、体積のいたずらな膨脹を避けるためにプラスチックで構成されている。本発明に係るカウンターバルブも強化ポリカーボネート樹脂などが使用され、その内径も２０mm程度にすぎない。これに上記の個数の溝を刻む場合、溝の幅を１.６mmとすれば溝の堤の幅は平均１.３mm程度となって、激しい往復駆動の際における鋼鉄製案内棹の衝突や摩擦に対抗しうるための限界の厚みである。
また、堤の厚みを増加すると必然的に溝の数は減り、その結果スプールの１往復の際に隣接する溝へ移動する回転角は大巾に増大し、その増加トルクの妨害によってスプールの動きは円滑ではなくなる。したがって（衝撃数／換気数）の比率が小さい場合には、後述の図３のＦに示すように、複数のセットの繰返しを円筒状枠体の内壁に刻み（この場合は３×２＝６）、複数個の案内棹によって、往復運動の摺動性を保つようにする必要がある。しかし、この案内棹の数を増加させることは、（衝撃数／換気数）比率への対応性を極めて狭いものにする傾向も必然的に生ずる。例えば４本の場合には、換気溝を１２０°の角度に刻み、比率を５／１以下に設定しなければならず、しかも溝の堤の強度を確保するためには、大型化によって円周を増大させるしかない。更にこの衝撃／換気比率が、近年の救急現場の要求の多様化、例えば５／１、１０／１、１５／２、連続／０などの様々の態様の機能を同時に所有したいという顧客の要請を満足させるためには案内棹は１〜２本であることが望ましい。
【０００８】
多様化の傾向として、前述のように、１５回の連続衝撃の後に、複数回の換気を組合わせる方法が提唱され、このことから更に進んで、１〜２回の衝撃を挟んで換気を設け、その後に１２〜１５回、あるいは２０回連続衝撃を組合せることまでも検討しなければならない現状にある。
心肺の停止した患者に換気を完全に行うには、たとえ衝撃槌による圧迫を何回繰返したとしても、１回の換気用酸素の供給だけでは不十分である。１回では肺胞内の炭酸ガスを希釈する効果はあっても、人体には死腔を始め置換容積から差引かなければならない部分が内蔵されるので、１回の換気・解放によって充分に追出すことはできない。
したがって、２回目の換気（以下、これを後段の換気と稱することにする）を連続的に送り込んで換気を徹底することが望ましい。また、１回だけで大量の換気を行うとすればファイティング現象を惹き起こすおそれもある。
この後段の換気の際には気管内の弾性抵抗はより減小しているので、充分に深部へ換気ガスを到着させることが期待できる。つまり炭酸ガスは前段の換気によって希釈され、続く後段の換気によって追出されるのである。この点、この換気が５回に１回などのように単発的に吹き込まれる状態では効果は少なく、複数回連続することが望ましい。但し過換気による高酸素症誘発の危険を回避するためには、２回〜３回程度の連続に止めることが安全である。あるいは２回の連続換気の間に１回の衝撃を捜入することも有効であることも考えられる。
すなわち、カウンターバルブにおいて、円筒状枠体の内壁に、複数個の隣接する換気信号用案内溝が、４〜２２個の衝撃用案内溝を間に置いて繰り返されるように設けることができる。
【０００９】
そしてこの連続換気と次の周期の換気との間に存在する衝撃の繰返し数は次第に多くなり、１０回から１５回を経て２０回にも及ぶ可能性が生じてきた。はなはだしい場合、病院や特定の消防署では、連続的な衝撃によるいわゆる「打ちっぱなし」を続け、患者の状態を見ながら随時に換気を行うという処法をも兼ね備えることが要求されている。これは、衝撃回数と蘇生率とは並行し、しかも換気は充分に行いたいという要求からである。
このような状況下にあっては、１本の案内棹を有するスプールを用いて内壁の全周にわたって設定されたプログラムの溝をたどるようにして１サイクルを延長するか、あるいは更に長いサイクルのカウンターバルブを作るためにはカウンターバルブの内径を大型化することによって、より多くの溝を収容するしかない。このように案内棹の単数化と、強化樹脂を用いた最小限の内径拡大によって換気サイクルの繰返しの間に最大２２回程度の衝撃を介在させることができる。ただし単数の案内棹の場合にはスプールの滑性を損なわないよう棹の取付位置をできる限り、初段の偏平Ｏ−リングに近付けて、移動の際の偏芯を防ぐことが好ましい。
【００１０】
更に、本発明者らは、上述の要求の多様化と複合機能を同時にもつ自動心肺蘇生器を、しかもカウンターバルブの大型化を防ぐ手段も兼ねて種々研究した結果、設定サイクル、設定換気モードの異なるカウンターバルブの複数個を組み合わせることによって、多様化、小型軽量化及びより信号波形の変化の目的に沿った自動心肺蘇生器を創出することに成功した。
図３は、複数のカウンターバルブを組み合わせた複合カウンターバルブの一態様を示す説明図であって、２つのカウンターバルブを組み合わせた場合である。初段のカウンターバルブＥは、ステーションが５個（つまり衝撃回数５）であり、５回目の衝撃に引続いて、発信用の溝に案内棹１０２Ｅが滑り込む構成である。つまり案内棹は１個であるのでスプール１０１Ｅが１回転する際に１回だけガス信号が発信される。信号は切換えノブＧによって、左・右の何れを選択するか人為的に操作される。右へ進む回路が与えられた場合には信号は、直接に換気用の主回路（換気用酸素配管路）を開閉するバルブのベローズ、センサー膜、あるいはスプールなどを作動する司令信号となる。つまり、この信号によって、衝撃５・換気１のモードの蘇生法が実施される。
またＦへ進む回路がＧで与えられれば、信号は第２段階のカウンターバルブの頭部から進入し、スプール１０１Ｆを１回だけ往復して止まる。スプールが戻って来る際に微量の信号ガスは第２段の頭部から吐き戻されて制限ラインＨで減圧された後に大気中へ放出されるか、源の供給ラインに還元されるかするので、再び第２段のスプール１０１Ｆを動かすことはない。また初段のカウンターバルブも既に次の衝撃に移行しているので、スプール１０１Ｆが１回転するまで第２段のカウンターバルブに信号を送ることはない。
第２段のカウンターバルブＦは、３回に１回の発信設定になっている。ステーションの数が少ないので案内棹１０２Ｆは２本とし、回転角度の増大と移動時の摩擦を軽減させている。このカウンターバルブＦは、スプール１０１Ｆの１回転で２セットのモードを実行する設定のモデルケースである。
結局、第２段のカウンターバルブＦは初段から信号が送られて来る度に１溝づつ移動し、３回目の信号によって初めてその発信口Ｊから換気主回路を開放するための信号を送ることになる。このようにして、この図に示す態様では１５回の衝撃に１回の発信のモードが得られる。通常、第２段のカウンターバルブは、１〜６回の無発信状態で移行したのち、換気用信号を発する設計を採用することが多いが、本発明の連続衝撃を行う主旨を達成することができる。
【００１１】
この発信を複数の連続換気とするためにはこれに続く第３のカウンターバルブを「換気用信号発信パルス回路」に設定すれば種々のモードの換気が得られる。すなわち第２段から第３のカウンターバルブへ信号が送られるということは、呼気のパルス回路をこの信号が開放するように予め回路を設定しておくということである。具体的には、この換気発信用信号は、換気の流れ自体を直接開閉するのではなく、衝撃用回路を閉じて、換気用指示回路（指示発信用パルス回路）に切替えるための信号である。本発明の特徴のいま１つは衝撃タイミング回路と、換気用指示回路とが直列かつ独立に設定され、換気指示回路では独立のタイミング設定によって信号を発信し得るということである。この点が従来の換気システムとは異なる点である。従来は衝撃槌の駆動を利用してタンク又は換気室に換気ガスを蓄め、これを衝撃スケジュールに従って、１度に放出するというものであった。米国特許第５,３２７,８８７号明細書の図５及び図７に示される例は、その代表である。しかしこの方式では連続して制御された換気を送ることは困難である。本発明においては、換気ガス用タンクを使用することもできるが、より複雑な換気を設定し実施するためには、換気ガス用タンク（室）と上記の換気指示回路を併用することが望ましいし、換気指示回路だけであっても複数の換気設定や連続換気の要求に応えることができる。その要諦は衝撃用パルスと等価（多様なモードのこと）のパルス回路を構成させ、パルスの回路によって発する司令信号にガス主流の制御を行わせようということにある。
後述する実施例の図７で示されるように、上述した第２段のカウンターバルブから発した信号は、今一つのパルス回路（換気用指示回路）の道を開かせスタートバルブ、シャトルバルブ（往復してタイミングを刻む）及び対のスナップバルブの働きによって、第３のカウンターバルブに繰返してパルスを送ることになる。第３のカウンターバルブは第１、第２のカウンターバルブと同じく、その円筒状枠体の内壁に繰返しのための溝と発信のための長溝が刻まれているので、スプールの案内棹が長溝へ到着するまで、今度は換気が連続されることになる。そして長溝に到った時点で再び信号が発せられる結果、換気用指示回路は閉じて衝撃用回路が開くことになる。このようにして換気は複数回連続したり断続したりする多様な設定を行うことができる。
【００１２】
第２段の衝撃用カウンターバルブを使用すれば、長い連続衝撃と複数の衝撃モードを達成することができるが、第１段だけでも本発明に係るカウンターバルブの基本構造を利用すれば２２回程度までの連続衝撃を達成することができるし、これに第３段の換気用指示回路を併設して、長連続衝撃と複合又は複数の換気を組合せることもできる。連続衝撃を発信用溝の間に刻み込む際の可能な範囲は４〜２２回の衝撃用溝であれば、カウンターバルブの大型化を防ぎつつ、円滑にして、かつ正確なカウンター作動が期待できる。しかし更に望ましい連続衝撃の範囲は８〜１８である。
換気の回数が１回又は断続でかつ少ない複数の場合には、本発明の長連続衝撃システム（第１段のカウンターバルブに多数の溝を刻んだものであっても、第２段と相剰することによって長連続化したものであってもよい）と、従来の換気蓄室的タンクとを組合せてもよい。ただしこの場合には、換気の波形やタイムディレーの制御は換気の主流に組込んだ制御機構だけで行うことになるので充分ではない。複雑な連続換気を特に望む場合には、更に本発明の換気用指示回路を併設することが望ましい。
図４は、本発明に係るカウンターバルブの多段式組合せ状況の一態様を示すイラスト図である。換気用信号発信回路に送られた回路始動信号は、２回目の信号（連続となる）を換気ラインへ発すると同時に、更に進んで衝撃復括パルスとしてガス圧を送って、連続衝撃を開始する。つまりどの段階においても長溝は常に切替信号を発する。ただし、第２段階にあっては、第１、第２の信号を受信してもそれを第３段階に向けて発信することはなく、第３の信号を受けて初めて発信を行う。
換気の連続数を増加させる場合には発信用長溝の構成間隔を増すだけでよい。
また、図５は、間欠複数換気と長連続衝撃とを組み合わせた場合の一態様を示すイラスト図である。この場合、本発明の他の重要な要素であるｎ回長連続と、必要間欠発信とを組み合わせた１セットの内壁穿溝の第１段衝撃カウンターと、同じく本発明の要素である換気用信号発信回路とを直接に結合させればよい。信号を受けて初回の換気用信号を発した信号ガスは、そのまま第１段衝撃カウンターを復括させ、間欠衝撃が行われた後再び信号を換気用信号発信回路に戻す。このようにして、ｎ回連続衝撃と任意の間欠換気との組合せが実現することができる。
【００１３】
このようにして、複数のカウンターバルブを用いたり、複数のパルス回路を直列又は並列切替えに組み合わせることによって、多様にしてかつ長い連続衝撃と複数の換気の組合せ機能をもつ自動心肺蘇生器を提供することができる。
上記のようにカウンターバルブの複合使用法には、多様化、軽量化、小型化の要求に対する多くの長所がある。
また、前述したように、単一のバルブを使用する場合には、プラスチックによる溝の脆弱化を防ぎつつ、なおかつ、衝撃回数の増大するモードに対応するためには、１本の案内棹に依存した１回転・１モード設定のスプール構造としなければならない。この方法によって装置の大型化を最小限に止めることができるからである。しかしながら、この一本の案内棹によって、もしもスプールが傾斜軸をもって動く場合が発生した場合には、自動心肺蘇生器の生命である摺動特性が損なわれることになる。毎分９０〜１００回もの往復運動をするスプールに対して、これを考慮することは不可欠の問題である。
本発明者らは、更に多くの実験を重ねた結果、１本の案内棹に依存した場合でも図６で示すように星形又は角付きＯ−リングをスプールのヘッドに埋設することによって、この懸念は全く一掃されることを発見した。図６は、１本の案内棹を有するスプールのヘッドに星型又は角付きＯ−リングを埋設した状態の一態様を示す説明図である。図において、１０４が星型又は角付きＯ−リング、１０３が偏平傾斜Ｏ−リングである。換気信号又は衝撃に同調して内壁表面を流れるガスは、この星又は角の間に拡がった空隙を通って移動することがきる。
この星形・角付Ｏ−リングの材質は摺動性が優れ、かつ耐摩耗性のある、エラストマーあるいはゴム状物質であれば何でもよい。特に望ましいのは、エチレン・プロピレン共重合体エラストマー、ブチルゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、塩素化ゴム、滑性カーボン配合のスチレン・ブタジエンゴムであるが、通常のゴムや表面に硬化処理を施したＯ−リングも用いることができる。また特に望ましいその表面硬度はＪＩＳ硬度５０以上である。
また、本発明において使用する衝撃槌駆動用のガスは圧縮空気でもよいし、酸素でもよい。更に換気用のガスは、空気又は酸素、あるいは両者の任意の比率の混合ガスでもよいが、呼吸の迅速な効果という点では酸素を換気用として使用することが望ましい。
【００１４】
更に、連続した（あるいは近接した間隔での）換気を実現する手法として、従来５回の衝撃圧迫の間に１回の換気を挿入する際に使用していた換気ガスタンク（緩衝タンク）を利用することも考えられる。すなわち、本発明の長い連続衝撃システムと、複数個の換気ガスタンクを組合わせること、あるいは１個の換気ガスタンク又は換気ガスチャンバーを複数に分割した多段式放出チャンバーとの組合せなどである。この場合、換気の放出波形（つまり患者側からすれば吸入波形）や所要時間の調節は、先に本発明者らが提案した特開２０００−８４０２８号公報に記載の換気制御技術を併用すれば容易に達成することができる。しかしながら、複数のタンクが作動し、換気を放出する時間的間隔（ズレ）の制御、あるいは複式（多段式）チャンバーにおける段階的放出ステップの制御には、それが圧力変形の把握によるものであるにせよ、また放出によるスプールの移動を読みとるものであるにせよ、本発明の今一つの特徴である換気用信号パルス回路の指示を併用すれば、更に正確に複数の換気間の差動を制御することができる。後述の図９を借りてこの態様の１例を更に詳述するならば、換気量調整器（流速絞りバルブ）２７が複数の緩衝タンクあるいは複式チャンバーの吐出ラインに設置され、切替弁２０の開閉のタイミングをカウンターバルブ１７を始とするパルス回路をもってすれば萬全である。しかし制御精度が要求されない場合には、初段放出ガスの圧力低下をスプールの移動伝え、制限抵抗機構によって時間的ズレを稼ぎながら後段放出路を開くという手法（米国特許第３,５１１,２７５号明細書）を連続換気に利用し、本発明の衝撃圧迫と組合せることによっても達成できる。同様な発想から外部の酸素供給源が該図９の２７に接続された場合であっても、カウンターバルブ１７及びポーズ２３によって換気の時間及びズレを制御することができる。
本発明はまた、連続衝撃を繰返す間に挿入される１ないし複数の換気の時間及び換気量を制御する換気システムであって、吸気用スナップバルブ、呼気用スナップバルブ、シャトルバルブ及びカウンターバルブからなる換気信号用パルス回路を有する自動心肺蘇生器をも提供する。
この自動心肺蘇生器において、換気信号用パルス回路に設けられるカウンターバルブとしては、カウンター機能を有するものであればよく、その方式については特に制限されず、前述のカウンター溝方式や回転板方式など、いかなる方式のものであってもよい。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
図７は、衝撃：換気比率１５：２及び５：１の複合モードの要求を満たす回路図である。
１、１'は原料タンクから供給される駆動用及び換気用のガスであって、既に減圧弁によって、０.３５MPa程度に調整されている。ＯＮ−ＯＦＦバルブを開くことによって切替えバルブ２を経た駆動用ガスは、２−Ｐの回路から駆動開始バルブ３に到り、その内蔵する一方向制限回路の効果によって、位相の遅れた上部からの侵入圧によりスプールを移動させ、その結果、ガスの流路は３−Ｒから３−Ｌに切り替わる。この作動は通常のスプール弁と同じである。
最初に３−Ｒを通過したガスは、やや遅れてシャトルバルブ４の底部及び、一方弁７を通過して左スナップバルブ５の底部に圧力をかける。シャトルバルブ４は４−８及び４−５'のラインを通じて交互に動力を送るべく往復運動をするバルブである。４−８ラインは衝撃槌３０に通ずるコンプレッサーバルブ８に連なるが、同時にスナップバルブ５の頭部に圧力をかけて、下から入る７からの圧力と拮抗する。この拮抗力の面積差と絞りバルブ６の時間的蓄積によって、スナップバルブ５はその特性上鋭く作動し、ライン５−４を通じてシャトルバルブ４を押し、その結果４−５'のラインを開通させる。右のスナップバルブ５'内では同様の作動原理によって、５'−４を通じて５及び４の下部から圧力が戻され再び４−８ラインが開通する。この際４の頭部の残ガスは制限バルブ２４から系外へ放出される。勿論この５と４への下部からの戻り圧は３−Ｒからの加圧によって補充される。この意味で５のスプールの切替え設定は重要である。このようにして衝撃槌３０には断続的な加圧が繰返され、内蔵する強力なスプリングの反撥力と相まって、規則的な圧迫が反復される。
本発明の特徴は以下の態様にある。即ち、４−８、及び４−５'から交互に加えられるパルスは前段のカウンターバルブ９内のスプールを往復運動させる。しかし、後段のカウンターバルブ１０に対しても交互に圧力をかけているというわけではない。何故なら１０の底部には９の信号ラインが開通したときだけしか信号が送られないからである。本実施例では前段を５回の衝撃に対して１回の換気を捜入するように設計し、案内棹は１本で、角付きＯ−リング１個をスプール頭の摺動の際の横揺れ防止として頭部に取り付けてある。後段のカウンターバルブ１０は３回目の信号を受けたときだけライン１１−（３）経由の信号を切替えバルブ１１に繋げるような設計であって、前述の図３−Ｆに示すように、回転を円滑にする目的で６本の溝（３回×２セット）の構成からなり２本の案内棹を有する。カウンターバルブ９から５回の衝撃で１回の割合の送気信号が発せられる度にカウンターバルブ１０のスプールは１溝だけ移動（回転）し、残圧は制限ライン１２から位相をズラしながら放出される。カウンターバルブ９において３回目の送気信号（１５回目の衝撃）が発せられたときに、初めてカウンターバルブ１０の３回目の溝移動が行われて１１−（３）に信号が流れる。この信号は直ちに切替えバルブ２の頭部に流れて、２−Ｐの衝撃ラインを閉じ、２−Ｖに呼吸ライン機構を働かせるための信号を送る。
【００１６】
スタートバルブ１３以下の回路は呼吸のための信号の繰返しを受けもつパルス回路であって、１０以前の回路とは全く別のものである。ただし、スタートバルブ１３、シャトルバルブ１４、スナップバルブ１５、１５'の作動原理は衝撃回路と同じである。本発明の特徴はここでも複数個のスナップバルブを使用し、それぞれ異なった溝構成と異なった発信口形状によって波形及び発信回数の多様な要求に対応している点である。切替えバルブ１６によってスナップバルブ１５'の信号がカウンターバルブ１７へ下から入っており、この１７には前述の図５のように種々の繰返し回数の換気溝を内壁に設定することができるが、本実施例では換気は２回連続の溝である。ただし同じく円滑にスプールが移動するために２回×４セットの溝であり、案内棹は２本である。カウンターバルブ１７から発した信号は、切替えバルブ２の下部から入って、２−Ｖのラインを閉じ、２−Ｐの衝撃回路を再開させる。この意味では換気用信号というよりも閉塞用信号としての作用をさせている。この間２−Ｖから入ったガスはスナップバルブ１５の差動によって、１５'のカウンターパルスとして１７に加わると共に、２０の頭に到り、呼吸用マスク２１に連結する呼吸用主流ラインを開いて患者に酸素を供給する。
このようにして衝撃数・換気数１５：２のモードの自動心肺蘇生手法が完結する。
もしも患者の状態によってこの衝撃・換気の比率が５：１の救急蘇生法を試みたい場合には、切替えバルブ１１と１６とを手動によって切替えればよい。すなわちこの１１と１６及びベントモード切替えバルブ２２とは連動する構成になっている。１１の１１−（３）ラインを１１−（５）に切換えることによって、カウンターバルブ９の５回の衝撃に対応する１回の換気用信号だけが切替えバルブ２へ送られることになる。同時に切替えバルブ１６においてはカウンターバルブ１８へ到るラインが開かれる。１８は換気１回の溝が設定されているので５：１のモードが実施可能となる。また病院などで連続して衝撃だけを行う場合には、１１の切替えバルブの接点を増やして、切替えバルブ２の頭部へ戻る信号を遮断して、カウンターバルブ９から発する換気信号を制限回路１２から放出消去すればよい。
【００１７】
また、１０：２を実現する場合には、カウンターバルブ１０を２回目の発信モードとし、１０、１１、１６、１７の組合せモードで達成される。更に２０：３あるいは変則換気モード（衝撃１つを間において換気など）においては１７の溝設定を変えればよく、また１８：２などの組合せについてはカウンターバルブ９の衝撃を６回構成とするだけでよい。このように本実施例の衝撃カウンターバルブ９、１０、換気カウンターバルブ１７、１８を組合せるだけで多様なモードの要求に対応することが可能となった。なお、２３はポーズセレクトバルブである。
実施例２
図８は、多数の連続衝撃用の溝を内壁に穿設したカウンターバルブと複数の換気用信号を発するカウンターバルブとを組み合わせた場合の回路図である。スナップバルブ５、５'及び、カウンターバルブ９に到る回路は実施例１と同じである。両実施例共に、従来の換気を１回しか行わないという機構とは異なって、連続換気であるので換気のパルス回路を、多数の連続衝撃に組み合わせる点に特徴がある。加えて本実施例では連続衝撃と並行して連続的に換気を挿入することも可能となった多様システムである。すなわち、衝撃の断続の間の、負荷解放時（負圧・吸引時）に酸素が押し込まれるものであって、単に換気ガスを送り続けるものではない。カウンターバルブ９には本実施例では１５本の短い溝が刻まれている。２０本であってもなんら支障がない。更に１本の長く刻まれた信号用の溝も刻まれている。これが前述の図５（Ａ）のように１本の衝撃溝を挟んで連続する長溝であっても構わない。設定された長溝の並び方がカウンターバルブ９の内壁に画かれ、それによって発せられる信号の中、換気用信号だけが１１−２のラインから切替えバルブ２の頭部に向かって発せられる。
【００１８】
本実施例ではカウンターバルブ９の内壁には１５本の溝があるという設定であるので、実施例１の５本×２セットの場合よりも内壁の径は１.５倍だけ大きくなり、したがって１回転の道程は長く（１刻みの回転角度は小さく）なり、案内棹の数は１本でも充分円滑に動く。切替えバルブ１１より発した信号は２において瞬時に衝撃ライン２−Ｐを断つと同時に、２−Ｖを通じて呼気回路をスタートさせる。カウンターバルブ１７の内壁には、２回続けて切替えバルブ２０の上部を押して、１−２０ラインの主換気流を送り込んだ後に、切替えバルブ２の下部を押して衝撃が復括するように長い溝が刻まれている。すなわち２−Ｖラインは閉ざされて、１５：２の衝撃：換気の繰り返しとなる。カウンターバルブ１７の設定によって換気のモードを変え得ることは勿論である。
救急活動の実際例にあっては、当初は衝撃（圧迫回数）：換気回数比＝１５：２でスタートした。しかし患者の状態から、衝撃を連続させる共に、換気も連続して行う、という打放しかつ連続換気の共存が望ましいことが判断された。術者らは、自動心肺蘇生器を稼働させたまま、切替えバルブ２５を手動で操作して、切替えバルブ１１と２６の頭部を加圧し、カウンターバルブ９からの信号を断つと共に４−５'のラインの信号を２０に流した。切替えバルブ２の頭部への加圧信号は断たれているので、衝撃は５、５'の作動と相まって、４−８ラインの断続復括により続けられる。つまり４−５'との間で衝撃と換気が交互に連続することになる。ここに注意しなければならないのは、過換気が惹起こされることである。したがって流量調節は重要な事項となる。本発明では１−２０ラインに流量並びに調節範囲の隔たった２個の絞りバルブ２７を並列に配してこの問題に対処している。
【００１９】
更に、本実施例においては、手動切替えバルブ１１を更に多様化して、２０への信号を断つことも付加して、結果として、１５：２、１５：変則２（非隣接発信）、連続衝撃：連続換気、連続衝撃：０換気を実現することができた。
実施例３
図９は、換気用制御回路（スナップバルブによる連続呼気パルス回路）の変形の態様を示す図である（衝撃圧迫用回路は図示せず）。この実施例では、（１）衝撃回数１５回と連続２回の換気の組合せモード、と（２）連続衝撃（打ち放し）だけで換気の供給がない継続モードの切替えが可能な構成であり、（３）換気における給気時間は０.６〜２.０秒の間の任意の時間に設定され、（４）加えて換気には酸素並びに空気の何れもが使用可能となる。
したがって、給気時間は用手法による２.０秒をかけて４０％以下の酸素含有量の空気を吸入させる場合から、高酸素濃度で１〜２.０秒の吸入時間に設定するという蘇生手法に対応するものである。また換気用ガスの流速は４０mL／秒以下、換気量は１８０〜１３３０mL／回という設定である。更に（２）において、換気の供給のない状況とは病院など既設の換気ラインに依存する場合を想定してのことである。
（１）の場合、切替えバルブ２９を押してＯＮの状況下で多段式カウンターバルブ（５×３の衝撃）に発し、ライン１１−２からの信号により、呼気パルス回路の駆動用ガスがライン２−Ｖを通じて送られる結果、スナップバルブ１５、１５'のパルス的作動によって吸気・呼気が繰返されようとする。ただしこの繰返しは、本実施例の場合には吸気設定が２回であるので、カウンターバルブ１７からは２回の繰返しの後、信号がバルブ２に向かって発せられて、再び衝撃に移行することは前実施例と変わらない。ただし、スナップバルブのパルス波的周期はポーズセレクトバルブ２３に設けられた、多段式放出調整ライン（ポーズ選定ライン）によって、延長調整されること、流速絞りバルブ２７によって広範な換気量調整が達成されることが附帯例となる。更に切替えバルブ２９をＯＦＦにした状況下においては、信号は１１−２を流れないので、結果として換気信号用パルス回路は始動せず、いわゆる打ち放し状態が達成される。
なお、２８は患者側へ置く呼気バルブであり、１ａ、１ａ'は酸素及び空気の切替えバルブである。その他の符号は、図７及び図８と同様である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、繰り返し衝撃を加える間に、所定の独立あるいは連続した回数の換気を、所定の流量及び波形をもって患者に実施すると共に、より蘇生に有効な衝撃と換気の比率の救急処置を現場の術者が応変に実施可能な、小型で、かつ軽量のカウンターバルブ機構をもつ、自動心肺蘇生器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るカウンターバルブにおける円筒状枠体の内壁に穿設された案内溝とカウンタースプールとの関係の一態様を示す説明図である。
【図２】図２は、図１のＡ、Ｂにおけるカウンタースプールの相対位置を示すカウンターバルブの一態様の内部透視図である。
【図３】図３は、複数のカウンターバルブを組み合わせた複合カウンターバルブの一態様を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明に係るカウンターバルブの多段式組合せ状況の一態様を示すイラスト図である。
【図５】図５は、間欠複数換気と長連続衝撃とを組み合わせた場合の一態様を示すイラスト図である。
【図６】図６は、カウンタースプールのヘッドに星型又は角付きＯ−リングを埋設した状態の一態様を示す説明図である。
【図７】図７は、実施例１における複合モードの回路図である。
【図８】図８は、実施例２における連続衝撃用カウンターバルブと換気用信号を発するカウンターバルブとを組み合わせた場合の回路図である。
【図９】図９は、実施例３における換気用制御回路の変形の態様を示す図である。
【符号の説明】
１、１'  駆動用及び換気用のガス
１ａ、１ａ'  酸素及び空気の切替えバルブ
２、１１、１６、２０、２５、２６、２９  切替えバルブ
３  駆動開始バルブ
４、１４  シャトルバルブ
５、５'、１５、１５'  スナップバルブ
６、２７  絞りバルブ
７  一方弁
８  コンプレッサーバルブ
９、１０、１７、１８  カウンターバルブ
１２  制限ライン
１３  スタートバルブ
１９、２４  制限バルブ
２１  呼吸用マスク
２２  ベントモード切替えバルブ
２３  ポーズセレクトバルブ
２８  呼気バルブ
３０  衝撃槌
１００  カウンターバルブ
１０１  カウンタースプール
１０２  １０２  案内棹
１０３  偏平傾斜Ｏ−リング
１０４  星型又は角付きＯ−リング
【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】
0004138327.tif 000007
【図７】
0004138327.tif 000008
【図８】
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【図９】
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