呼吸用気体供給装置
【目的】 本発明の目的は、患者の呼吸状態に合わせて呼吸位相の検出感度を適確に設定し得る機能を備えた呼吸用気体供給装置を提供することにある。
【構成】 本発明の呼吸用気体供給装置は、呼吸用気体の発生手段１と、開放型供給手段９と、自動開閉弁手段５と、ダイヤフラム式の差圧検出手段７やゲイン設定手段等を有した呼吸位相検知手段と、自動開閉弁手段の制御手段を具備している。
【構成】 本発明の呼吸用気体供給装置は、呼吸用気体の発生手段１と、開放型供給手段９と、自動開閉弁手段５と、ダイヤフラム式の差圧検出手段７やゲイン設定手段等を有した呼吸位相検知手段と、自動開閉弁手段の制御手段を具備している。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、使用する者の呼吸サイクルに応じて作動し得る自動開閉弁を備えた呼吸用気体供給装置に関する。さらに詳細には、酸素又は酸素濃縮気体を呼吸補助のための呼吸用気体として呼吸サイクルに応じて間歇的に使用に供給するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、呼吸器疾患患者に対して酸素ボンベから酸素を吸入させることによる酸素療法が行なわれてきており、特に最近では、空気中の酸素を濃縮して酸素濃縮気体を得るための酸素濃縮器が開発されて実用に供されるようになってから、それを用いた酸素療法が次第に普及するようになってきた。
【０００３】かかる酸素濃縮器としては大別して、ゼオライト等の窒素をより吸着しやすい吸着剤を充填した吸着塔において圧力を変動させることにより吸着・脱着を繰り返す圧力変動式等の吸着型酸素濃縮器と、酸素選択透過性膜を用いた膜型酸素濃縮器の２種類がある。
【０００４】酸素ボンベから得られた酸素、又はこれらの酸素濃縮器により得られた酸素濃縮気体を呼吸器疾患患者に供給する場合に、通常ボンベ又は濃縮器から延長されたチューブの先端に設けられた鼻カニューラから連続的に患者の鼻孔内に導入される方式が採用される。
【０００５】尚これらの改良された供給方式としては、患者の呼吸サイクルに対応して、吸入時においてのみ酸素濃縮気体を供給することができるようにすることによって、無駄な酸素濃縮気体の放出を防止して効率を高める方法が提案されている（特開昭５９―８９７２号公報）。
【０００６】かかる供給方式として、酸素の導出口が患者の鼻孔に装着される鼻カニューラ等を介して患者の吸気開始時等の圧力変化を検出するためのダイヤフラム式検出手段と、その検出結果を用いて制御手段により患者の吸気期間のみ酸素を供給するように開閉が制御されたデマントレギュレーターとしての自動開閉弁（デマンドバルブ）を具備し、酸素ボンベからの酸素が流量設定器等を経て鼻カニューラから患者に供給されるようにしたデマンドレギュレーター方式があげられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これまでのデマンドレギュレーター方式の呼吸用気体供給装置では、例えば患者によって吸気開始における鼻孔における圧力変化の挙動が大きく異なり、徐々に吸引がはじまりゆっくりと圧力が変化する場合と急に大きく吸引して急激に圧力が変化する場合では、一定の検出感度のままで双方の吸気開始時の正確な検出が困難であった。即ち吸気開始の検出手段において、検出感度が低い場合には徐々に圧力変化する患者について実際の吸気開始よりも遅れて吸気開始が検出されることになり、また検出感度が高い場合には、ノイズを検知しやすくなり、特に患者が歩行中に使用する携帯型デマンドレギュレーターの場合、歩行による鼻カニューラのゆれが引き起こす圧力信号変化により誤動作を生ずる可能性が高くなり問題があった。
【０００８】本発明は、デマンドレギュレーター方式の呼吸用気体供給装置において、呼吸位相の検出感度の設定を適確に行なうようにして、種々の呼吸パターンの患者に適応しやすくすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題を解決するために鋭意研究を行なった結果、ダイヤフラム式で静電容量の変動により圧力の変化を検出する圧力変動検出手段を用いて、その静電容量の変動の検出結果等の患者からの情報を用いて呼吸位相の検出感度を設定するようにした方式が非常に有効であることを見い出し、本発明に到達したものである。
【００１０】即ち本発明は、呼吸用気体の発生手段と、一端が該発生手段に連通し他端に該呼吸用気体の開放型供給手段を有し途中に自動開閉弁手段を有した導管手段と、呼吸における少なくとも一部の所定位相を検知し得る機能を有した呼吸位相検知手段と、該自動開閉手段の開閉を制御するための制御手段を備えた呼吸用気体供給装置において、該呼吸位相検知手段が、ダイヤフラム式の差圧検出手段を有し該差圧検出手段が測定すべき差圧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した固定電極との間の静電容量の変動により該差圧を検出するようにしたものであり、さらにその検出された静電容量の変動を電気パルス信号の変動に変換するための変換回路手段と、該電気パルス信号をパルスカウント数に変換するためのカウント回路手段と、該パルスカウント数を記憶するための記憶手段と、所定時間ｔn の間に検出された電気パルス信号から変換されたパルスカウント数Ｆn とその直前の所定時間ｔn-1 の間に検出されたパルス信号から変換された記憶手段に記憶されたパルスカウント数Ｆn-1 の差ΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出するための算出手段と、呼吸位相検出感度ΔＦＧを設定するためのゲイン設定手段と、算出手段により算出されたΔＦとゲイン設定手段により設定されたΔＦＧを比較しΔＦがΔＦＧ以上になった際に該自動開閉弁手段を開くための信号を発生するための弁開信号発生手段とを具備したものであることを特徴とした呼吸用気体供給装置を提供するものである。
【００１１】かかる本発明には、呼吸位相検出感度ΔＦＧを２個以上あらかじめコンピューター手段ＣＰＵ内に入力して記憶しておいて外部から手動で適当なΔＦＧを選択できるようにした如く、該ゲイン設定手段が外部から手動で設定するようにしたものである呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１２】また上記の本発明には、該ゲイン設定手段が、該算出手段により算出されたΔＦの値を用いて該ΔＦＧを自動的に設定するための自動設定手段である呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１３】かかる本発明の装置には、該ゲイン自動設定手段が、複数個の検出感度水準ΔＦＧｉに対応してあらかじめ設定されたΔＦについての各々の範囲Ｒｉを記憶する手段と、算出手段により算出されたΔＦが含まれる範囲Ｒｉを求めてそれに対応するΔＦＧｉを該呼吸位相検出感度ΔＦＧとして自動的に設定する手段を具備したものである呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１４】かかる装置には、該算出手段により算出されたΔＦとして、直前に設定されたΔＦＧを用いて運転され弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦを用いる呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１５】さらに前記の本発明には、該ゲイン自動設定手段が、検出感度記憶手段を有し、さらに該検出感度記憶手段に記憶された呼吸位相検出感度ΔＦＧを用いて運転を続けて弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦについて所定の個数の平均値ΔＦａｖを求めるための手段を有し、必要に応じてさらに該ΔＦａｖに所定の係数ｆを乗じたｆ・ΔＦａｖを算出するための手段を有し、該ΔＦａｖ又はｆ・ΔＦａｖを検出感度記憶手段に更新して記憶し該ΔＦＧとして設定するようにしたものである呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１６】かかる装置には、呼吸における少なくとも一部の所定位相が実質上吸気開始時であり、測定すべき差圧が負圧である場合に、該差圧が実質上０に相当するパルスカウント数Ｆ0 をあらかじめ設定しておく手段を有し、該パルスカウント数Ｆn 戸の差Ｆｄ（＝Ｆn −Ｆ0 ）を算出し該差Ｆｄが所定の値Ｆｄｍよりも大きくなった場合には該ΔＦａｖとして所定の値ΔＦＧｍａｘを用いるための機能を該ゲイン自動設定手段に具備せしめた呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１７】前記の本発明には、該呼吸位相検知手段において所定の期間内に該所定位相が検知されない場合に、所定の値ΔＦＧｍｉｎを該ΔＦＧとして自動的に設定するための機能を該ゲイン設定手段に具備せしめた呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１８】以下に、必要に応じて図面を用いながら、本発明の呼吸用気体供給装置についてさらに詳細に説明する。
【００１９】本発明における呼吸用気体の具体例としては、酸素ガスや空気よりも酸素濃度を高めた酸素濃縮気体等があげられる。その発生手段の具体例としては、酸素ガスボンベ、液体酸素貯蔵装置、圧力変動吸着型等の酸素濃縮装置があげられる。
【００２０】本発明における開放型供給手段は、患者の鼻孔や口に対して密閉されない状態即ち大気に解放された状態で呼吸用気体を供給するものであって、例えば鼻カニューラが例としてあげられる。
【００２１】自動開閉弁手段としては、直流励磁型電磁弁、交流励磁式電磁弁、空気差動式自動弁、パイロット作動型電磁弁等が好ましく、中でも直流励磁型電磁弁、空気差動式自動弁、およびパイロット作動型電磁弁等が鉄芯等の動きがゆるやかでライフが長くかつ作動時の発生音が小さく低騒音化の対策上更に好ましく、特に直流励磁型電磁弁が携帯用としても実用的である。
【００２２】呼吸位相検知手段としては、呼吸の際の呼気および吸気のサイクルの少なくとも一部が検知できるものであって、その具体例としては、呼気および吸気の通路における気流に関する圧力に基づいて変化する値を検知するための手段があげられる。
【００２３】検知する呼吸位相としては、吸気期間、呼気期間、吸気開始時等が挙げられるが、検知を簡単に行ない得る吸気開始時が実用上好ましい。
【００２４】圧力に基づく検知手段としては、圧力変動を検知するものと、圧力自体を測定するものがあるが、前者が実用上好ましく、特に圧力の変化速度を検知するようにしたものが感度を高めるうえで有効である。圧力変動を検知するための手段としては、例えば呼気および吸気が通過する通路である鼻孔等において開口部を有した導管内にダイヤフラムを用いた圧力変動検知手段があげられる。
【００２５】ダイヤフラム式の差圧変動検知手段としては、測定すべき差圧を受けて変位するダイヤフラムに連動する移動電極と、これに対応して配置した固定電極との間の静電容量変化により差圧を検出するようにしたものが好ましく用いられる。その例として、静電容量変化により圧力又は差圧を測定するための導電性物質で表面処理した高分子フイルムをダイヤフラムとして用いたものがあげられる。特にかかる高分子フイルムをダイヤフラムとして用いた検知手段の場合には、数mmＡｑ程度の微圧・微差圧の変動を検知するのに適している。
【００２６】ダイヤフラム式微差圧検出手段の好ましい具体例としては、測定すべき圧力又は差圧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した固定電極との間の静電容量変化により該圧力又は差圧を検出するようにしたダイヤフラム式の圧力検出器において、ダイヤフラムを高分子フイルムに導電層を積層した導電性フイルムとして該導電層を移動電極とすると共に、固定電極に電子回路用のプリント基板を用いて安価に製作可能とした圧力計があげられる（特開平１―２７４０２７号公報参照）。
【００２７】また本発明の装置における自動開閉弁手段の制御手段としては、呼吸位相検出手段から得られた弁開信号に基づいて自動開閉弁手段を開くようにすると共に、自動開閉弁手段の開時間を設定したタイマー手段をスタートさせ、所定の時間経過した後にタイマー手段を停止させると共に自動開閉弁手段を閉じるように機能するものであればいかなるものであってもよく、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）等があげられる。尚かかる制御手段中には、呼吸位相検出結果によって例えば実質上の吸気期間の１／３の期間を弁開時間として算出するための機能を具備させることが、患者の呼吸パターンに適合した呼吸補助を行なううえで有効である。
【００２８】図１は、本発明の呼吸用気体供給装置の具体例を示したものである。図１では、酸素ボンベ１からの酸素が、流量設定手段２で医師の処方流量値に流量設定された後、導管手段３を介して、デマンドレギュレーター４に導かれる。デマンドレギュレーター４には、デマンドバルブとして機能する自動開閉弁手段５とダイヤフラム式の差圧変動検出手段７とマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）からなるコントロールユニット６が具備されている。さらにデマンドレギュレーター４の下流側には、流量計（図示を省略する）を介して導管手段８が連結され、その下流端に開放型供給手段としての鼻カニューラ９が具備されている。尚、本発明の特徴の１つである呼吸位相検知手段は、差圧変動検出手段７およびコントロールユニット６の一部の機能からなる。
【００２９】かかる呼吸位相検知手段は、ダイヤフラム式の差圧検出手段を有しその差圧検出手段が測定すべき差圧を受けて変位するダイヤフラムに連動する移動電極と、これに対応して配置した固定電極との間の静電容量の変動により該差圧を検出するようにしたものであり、さらにその検出された静電容量の変動を電気パルス信号の変動に変換するための変換回路手段と、その電気パルス信号をパルスカウント数に変換するためのカウント回路手段と、そのパルスカウント数を記憶するための記憶手段と、所定時間ｔn の間に検出された電気パルス信号から変換されたパルスカウント数Ｆn とその直前の所定時間ｔn-1 の間に検出されたパルス信号から変換された記憶手段に記憶されたパルスカウント数Ｆn-1 の差ΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出するための算出手段と、呼吸位相検出感度ΔＦＧを設定するためのゲイン設定手段と、算出手段により算出されたΔＦとゲイン設定手段により設定されたΔＦＧを比較しΔＦがΔＦＧ以上になった際に該自動開閉弁手段を開くための信号を発生するための弁開信号発生手段とを具備したものである。
【００３０】図２は、標準的な自発呼吸の圧力パターンと酸素供給パターンを示す。同図において、Ｐは圧力、Ｑは酸素流量、Ｔは時間、１１は呼吸圧力パターン、１２は酸素の流れるパターンを各々示す。尚図中のＴＡ１〜ＴＡ３の領域は、図３で述べる如く吸気開始時の判断をする期間を示している。
【００３１】図３は図２のＴＡ部分の拡大図を示す。ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＡ３と吸気開始に同調して、酸素の供給を繰返す場合の代表的なパターンを示したものである。尚、図中の１１のラインは、図２における呼吸圧力パターン１１を示している。
【００３２】図３では、吸気検出感度（ΔＦＧ）を外部設定手段等によって１０パルス／１０ｍｓ（ミリセカンド）と設定した場合の例であり、１０ｍｓごとにＣＰＵによりΔＦを計算した結果は、ΔＦ1 〜ΔＦ3 はいずれも１０パルス／１０ｍｓ以下であり、吸気開始点と判定されないが、ΔＦ4 ＝１６パルス／１０ｍｓでは１０パルス／１０ｍｓより大となり、ＣＰＵは吸気開始と判定して電磁弁を閉から開とするための電気信号を電磁弁に送る。
【００３３】図４は、本発明の呼吸用気体供給装置に用いられる呼吸位相検知手段の機能の好ましい具体的態様例のフローチャートを示したものである。ここで呼吸位相として吸気開始時を検出しようとするものである。あらかじめダイヤフラム式差圧検出手段における差圧が実質上０の状態での１０ｍｓ間のパルスカウント数Ｆ0 を入力し記憶しておく必要がある。かかるＦ0 としては、最初に入力し記憶したものであってもよく、自動的にダイヤフラムの両側空間の圧力を大気圧等の同じ圧力の状態にして１０ｍｓ間のパルスカウント数を実測するオートゼロ補正機構によって得られた値であってもよい。正確な呼吸位相検知を可能にする点から後者の方が好ましい。
【００３４】パルスカウンター回路により図３に示した如く各１０ｍｓ間の検出パルスカウント数Ｆn を求め、そのＦn をＦ0 と比較する一方で、Ｆn の値をメモリーに記憶する。尚Ｆn の記憶は、Ｆn-1 およびＦn の如く連続した２個の値が各々更新されていく。Ｆn がＦ0 よりも小さくない場合は、実質上負圧の状態即ち吸気期間であると判断し、次いで負圧の変化速度を表わすΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出する。一方あらかじめＣＰＵ内に３垂準の検出感度ΔＦＧ1 ，ΔＦＧ2 ，ΔＦＧ3 を記憶させておき、患者の呼吸の状態に応じて外部選択入力手段によりいずれかの検出感度ΔＦＧを選択して設定する。次いでΔＦをΔＦＧと比較し、ΔＦＧより小さくなければ吸気開始と判断して弁開信号を発生する。
【００３５】尚、算出されたΔＦの値を表示する表示手段を具備させて、その表示されたΔＦを見て、その装置の使用者等が適当と思われる検出感度ΔＦＧを選択入力できるようにしてもよい。
【００３６】図５〜図８は、本発明の呼吸用気体供給装置の吸気開始時検知手段において、検出感度（ゲイン）の自動設定手段の具体例をフローチャートで示したものである。
【００３７】図５では、図４と同様にしてΔＦが求められる他、ゲイン自動設定手段にあらかじめΔＦについての３種の範囲Ｒ1 （ΔＦ≦１８パルス／１０ｍｓ）、Ｒ2 （１８パルス／１０ｍｓ＜ΔＦ≦２８パルス／１０ｍｓ）、Ｒ3 （２８パルス／１０ｍｓ＜ΔＦ）と、Ｒ1 に対応したΔＦＧ1 ＝１０パルス／１０ｍｓ、Ｒ2 に対応したΔＦＧ2 ＝２０パルス／１０ｍｓ、Ｒ3 に対応したΔＦＧ3 ＝３０パルス／１０ｍｓなる検出感度垂準をＣＰＵ内に準備しておく。検出されたΔＦに対応したＲｉおよびΔＦＧｉを選択してそれをΔＦＧとして設定する。かくして自動設定手段によるΔＦＧとΔＦの比較を行ない、ΔＦがΔＦＧより小さくない場合に、弁開信号を発生する。
【００３８】図６では、図４と同様にしてΔＦが求められる他、ゲイン自動設定手段に、図５と同様のＲｉおよびΔＦＧｉのデータをＣＰＵ内に保有させて、あらかじめ設定されたΔＦＧで運転されてΔＦ≧ΔＦＧの条件を満たして弁開信号を発生するようになったそのΔＦの値を用いて、Ｒｉの範囲を求め、それに対応したΔＦＧｉをΔＦＧとして自動的に設定される。例えばΔＦＧ＝１０パルス／１０ｍｓで運転されて図３の如くＦ0 〜Ｆ4 の値が検出され、ΔＦ4 ＝１６パルス／１０ｍｓで弁開信号が発生する一方で、ゲイン自動設定手段においてＲ1 が選択された後ΔＦＧ＝１０パルス／１０ｍｓが自動的に再設定されて次の運転がなされる。図７では、図４と同様にしてΔＦが求められる他、ゲイン自動設定手段に、ΔＦＧの初期値入力手段（図示せず）等によりあらかじめ設定されたΔＦＧを記憶手段に記憶しておき、そのΔＦＧのままで所定回数（例えば５回）だけ弁開信号が発生するまで運転を続ける。その際の各弁開信号発生時のΔＦ値を記憶しておいて、かかる所定の個数のΔＦ値の平均値ΔＦａｖを求めて、そのΔＦａｖ値を新しいΔＦＧ値として設定し、更新記憶する。尚、図７では、弁開信号を所定回数発生させるために、図示された工程全体をその回数だけ繰返すようにするループは、簡略化のために省略する。このようにすることによって、患者の呼吸の状態に適合し、かつノイズや突発的な呼吸の乱れの影響をなくした安定な運転が可能になる。
【００３９】また、図７に示される方式の装置において、必要に応じてゲイン自動設定手段にさらに、ΔＦａｖに１以下のあらかじめ定められた係数ｆ（例えばｆ＝０．９）を乗じたｆ・ΔＦａｖを算出する手段を具備させて、そのｆ・ΔＦａｖを新しいΔＦＧ値として設定するようにして、ΔＦＧの設定精度を高めることができる。
【００４０】図８では、図７と同様にしてΔＦａｖ値を求めてそれをΔＦＧとして設定するゲイン自動設定する方式に加えて、例えば突発的な呼吸の乱れによって、Ｆn 値が極端に大きくなった場合に、ΔＦＧが実用上使用できない程大きな値に暴走するのを防止するために、ΔＦａｖ値を用いずに、自動的にΔＦＧの最大値としてあらかじめ入力されたΔＦＧｍａｘ値をΔＦＧとして設定するようにしたものである。即ち図８ではＦn とＦ0 の差Ｆｄを求め、Ｆｄがあらかじめ入力されているその正常値の上限Ｆｄｍ以上になった場合には、ΔＦａｖのかわりに、あらかじめ入力されている最大値ΔＦＧｍａｘをΔＦＧとして自動的に設定するようにしたものである。
【００４１】尚、図８では、図７と同様に簡略化のために、同一のΔＦＧのままで弁開信号を所定回数発生させるために図示された工程全体を繰返し運転するループが省略されている。
【００４２】これらの図４〜図８、特に図５〜図８に示された本発明の装置において、さらに通常用いられるアプニアアラーム（無呼吸検知警報）、即ち弁開信号発生時から次の弁開信号発生時までの時間の検出手段およびその時間が所定時間を越えた場合に無呼吸として判断して警報を発生する手段を具備させて、無呼吸の検知がなされた場合に、自動的にあらかじめ入力された最小ゲイン値ΔＦＧｍｉｎをΔＦＧとして設定する機能を具備させることが望ましい。
【００４３】本発明の装置、特に呼吸位相の検出感度を自動的に設定するためのゲイン自動設定手段を具備した装置は、呼吸位相検知のためのダイヤフラム式の差圧検出手段においてオートゼロ補正機構を具備させることによって殊に正確な呼吸位相検知を可能にすることができる。
【００４４】そのオートゼロ補正機構の具体例としては、差圧検出手段におけるダイヤフラムの一方側の空間が大気に連通しており他方側の空間がデマンドレギュレーターとしての自動開閉弁手段を介して開放型供給手段に連通し得るものであり、自動開閉弁手段により、発生手段からの呼吸用気体の流れが止められている間にダイヤフラムの他方側の空間が自動開閉弁手段を介して開放型供給手段に連通し、発生手段からの呼吸用気体の流れが開放型供給手段に供給されている間にその他方側の空間が自動開閉弁手段を介して大気に連通するような自動開閉弁手段を用いたものがあげられる。
【００４５】かかるオートゼロ補正機構では、発生手段からの呼吸用気体の流れが開放型供給手段に供給されている間に他方側の空間が自動開閉弁手段を介して大気に連通した状態における差圧検出手段の移動電極と固定電極との間の静電容量に関する電気信号を、差圧が０なる状態に対応した零点を示す信号として自動的に記憶する自動記憶手段を有することが望ましい。その自動記憶手段としては、マイクロコンピューターであって、呼吸サイクル毎に電気信号を零点を示す信号として自動的に新たに記憶し直すようにしたものがあげられる。
【００４６】
【発明の効果】本発明のデマンドレギュレーター方式の呼吸用気体供給装置は、呼吸位相の検出感度の設定を適確に行なうことができるので、種々の呼吸パターンの患者等に適応しやすい優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼吸用気体供給装置の具体例を示した模式図。
【図２】標準的な自発呼吸の圧力パターンと酸素供給パターンの関係の例示。
【図３】図２における呼吸圧力パターンにおけるＴＡ部分の拡大図と、本発明の装置を適用した場合のパルスカウント数およびパルス差の例示。
【図４】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図５】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図６】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図７】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図８】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、使用する者の呼吸サイクルに応じて作動し得る自動開閉弁を備えた呼吸用気体供給装置に関する。さらに詳細には、酸素又は酸素濃縮気体を呼吸補助のための呼吸用気体として呼吸サイクルに応じて間歇的に使用に供給するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、呼吸器疾患患者に対して酸素ボンベから酸素を吸入させることによる酸素療法が行なわれてきており、特に最近では、空気中の酸素を濃縮して酸素濃縮気体を得るための酸素濃縮器が開発されて実用に供されるようになってから、それを用いた酸素療法が次第に普及するようになってきた。
【０００３】かかる酸素濃縮器としては大別して、ゼオライト等の窒素をより吸着しやすい吸着剤を充填した吸着塔において圧力を変動させることにより吸着・脱着を繰り返す圧力変動式等の吸着型酸素濃縮器と、酸素選択透過性膜を用いた膜型酸素濃縮器の２種類がある。
【０００４】酸素ボンベから得られた酸素、又はこれらの酸素濃縮器により得られた酸素濃縮気体を呼吸器疾患患者に供給する場合に、通常ボンベ又は濃縮器から延長されたチューブの先端に設けられた鼻カニューラから連続的に患者の鼻孔内に導入される方式が採用される。
【０００５】尚これらの改良された供給方式としては、患者の呼吸サイクルに対応して、吸入時においてのみ酸素濃縮気体を供給することができるようにすることによって、無駄な酸素濃縮気体の放出を防止して効率を高める方法が提案されている（特開昭５９―８９７２号公報）。
【０００６】かかる供給方式として、酸素の導出口が患者の鼻孔に装着される鼻カニューラ等を介して患者の吸気開始時等の圧力変化を検出するためのダイヤフラム式検出手段と、その検出結果を用いて制御手段により患者の吸気期間のみ酸素を供給するように開閉が制御されたデマントレギュレーターとしての自動開閉弁（デマンドバルブ）を具備し、酸素ボンベからの酸素が流量設定器等を経て鼻カニューラから患者に供給されるようにしたデマンドレギュレーター方式があげられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これまでのデマンドレギュレーター方式の呼吸用気体供給装置では、例えば患者によって吸気開始における鼻孔における圧力変化の挙動が大きく異なり、徐々に吸引がはじまりゆっくりと圧力が変化する場合と急に大きく吸引して急激に圧力が変化する場合では、一定の検出感度のままで双方の吸気開始時の正確な検出が困難であった。即ち吸気開始の検出手段において、検出感度が低い場合には徐々に圧力変化する患者について実際の吸気開始よりも遅れて吸気開始が検出されることになり、また検出感度が高い場合には、ノイズを検知しやすくなり、特に患者が歩行中に使用する携帯型デマンドレギュレーターの場合、歩行による鼻カニューラのゆれが引き起こす圧力信号変化により誤動作を生ずる可能性が高くなり問題があった。
【０００８】本発明は、デマンドレギュレーター方式の呼吸用気体供給装置において、呼吸位相の検出感度の設定を適確に行なうようにして、種々の呼吸パターンの患者に適応しやすくすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる課題を解決するために鋭意研究を行なった結果、ダイヤフラム式で静電容量の変動により圧力の変化を検出する圧力変動検出手段を用いて、その静電容量の変動の検出結果等の患者からの情報を用いて呼吸位相の検出感度を設定するようにした方式が非常に有効であることを見い出し、本発明に到達したものである。
【００１０】即ち本発明は、呼吸用気体の発生手段と、一端が該発生手段に連通し他端に該呼吸用気体の開放型供給手段を有し途中に自動開閉弁手段を有した導管手段と、呼吸における少なくとも一部の所定位相を検知し得る機能を有した呼吸位相検知手段と、該自動開閉手段の開閉を制御するための制御手段を備えた呼吸用気体供給装置において、該呼吸位相検知手段が、ダイヤフラム式の差圧検出手段を有し該差圧検出手段が測定すべき差圧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した固定電極との間の静電容量の変動により該差圧を検出するようにしたものであり、さらにその検出された静電容量の変動を電気パルス信号の変動に変換するための変換回路手段と、該電気パルス信号をパルスカウント数に変換するためのカウント回路手段と、該パルスカウント数を記憶するための記憶手段と、所定時間ｔn の間に検出された電気パルス信号から変換されたパルスカウント数Ｆn とその直前の所定時間ｔn-1 の間に検出されたパルス信号から変換された記憶手段に記憶されたパルスカウント数Ｆn-1 の差ΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出するための算出手段と、呼吸位相検出感度ΔＦＧを設定するためのゲイン設定手段と、算出手段により算出されたΔＦとゲイン設定手段により設定されたΔＦＧを比較しΔＦがΔＦＧ以上になった際に該自動開閉弁手段を開くための信号を発生するための弁開信号発生手段とを具備したものであることを特徴とした呼吸用気体供給装置を提供するものである。
【００１１】かかる本発明には、呼吸位相検出感度ΔＦＧを２個以上あらかじめコンピューター手段ＣＰＵ内に入力して記憶しておいて外部から手動で適当なΔＦＧを選択できるようにした如く、該ゲイン設定手段が外部から手動で設定するようにしたものである呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１２】また上記の本発明には、該ゲイン設定手段が、該算出手段により算出されたΔＦの値を用いて該ΔＦＧを自動的に設定するための自動設定手段である呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１３】かかる本発明の装置には、該ゲイン自動設定手段が、複数個の検出感度水準ΔＦＧｉに対応してあらかじめ設定されたΔＦについての各々の範囲Ｒｉを記憶する手段と、算出手段により算出されたΔＦが含まれる範囲Ｒｉを求めてそれに対応するΔＦＧｉを該呼吸位相検出感度ΔＦＧとして自動的に設定する手段を具備したものである呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１４】かかる装置には、該算出手段により算出されたΔＦとして、直前に設定されたΔＦＧを用いて運転され弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦを用いる呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１５】さらに前記の本発明には、該ゲイン自動設定手段が、検出感度記憶手段を有し、さらに該検出感度記憶手段に記憶された呼吸位相検出感度ΔＦＧを用いて運転を続けて弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦについて所定の個数の平均値ΔＦａｖを求めるための手段を有し、必要に応じてさらに該ΔＦａｖに所定の係数ｆを乗じたｆ・ΔＦａｖを算出するための手段を有し、該ΔＦａｖ又はｆ・ΔＦａｖを検出感度記憶手段に更新して記憶し該ΔＦＧとして設定するようにしたものである呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１６】かかる装置には、呼吸における少なくとも一部の所定位相が実質上吸気開始時であり、測定すべき差圧が負圧である場合に、該差圧が実質上０に相当するパルスカウント数Ｆ0 をあらかじめ設定しておく手段を有し、該パルスカウント数Ｆn 戸の差Ｆｄ（＝Ｆn −Ｆ0 ）を算出し該差Ｆｄが所定の値Ｆｄｍよりも大きくなった場合には該ΔＦａｖとして所定の値ΔＦＧｍａｘを用いるための機能を該ゲイン自動設定手段に具備せしめた呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１７】前記の本発明には、該呼吸位相検知手段において所定の期間内に該所定位相が検知されない場合に、所定の値ΔＦＧｍｉｎを該ΔＦＧとして自動的に設定するための機能を該ゲイン設定手段に具備せしめた呼吸用気体供給装置が含まれる。
【００１８】以下に、必要に応じて図面を用いながら、本発明の呼吸用気体供給装置についてさらに詳細に説明する。
【００１９】本発明における呼吸用気体の具体例としては、酸素ガスや空気よりも酸素濃度を高めた酸素濃縮気体等があげられる。その発生手段の具体例としては、酸素ガスボンベ、液体酸素貯蔵装置、圧力変動吸着型等の酸素濃縮装置があげられる。
【００２０】本発明における開放型供給手段は、患者の鼻孔や口に対して密閉されない状態即ち大気に解放された状態で呼吸用気体を供給するものであって、例えば鼻カニューラが例としてあげられる。
【００２１】自動開閉弁手段としては、直流励磁型電磁弁、交流励磁式電磁弁、空気差動式自動弁、パイロット作動型電磁弁等が好ましく、中でも直流励磁型電磁弁、空気差動式自動弁、およびパイロット作動型電磁弁等が鉄芯等の動きがゆるやかでライフが長くかつ作動時の発生音が小さく低騒音化の対策上更に好ましく、特に直流励磁型電磁弁が携帯用としても実用的である。
【００２２】呼吸位相検知手段としては、呼吸の際の呼気および吸気のサイクルの少なくとも一部が検知できるものであって、その具体例としては、呼気および吸気の通路における気流に関する圧力に基づいて変化する値を検知するための手段があげられる。
【００２３】検知する呼吸位相としては、吸気期間、呼気期間、吸気開始時等が挙げられるが、検知を簡単に行ない得る吸気開始時が実用上好ましい。
【００２４】圧力に基づく検知手段としては、圧力変動を検知するものと、圧力自体を測定するものがあるが、前者が実用上好ましく、特に圧力の変化速度を検知するようにしたものが感度を高めるうえで有効である。圧力変動を検知するための手段としては、例えば呼気および吸気が通過する通路である鼻孔等において開口部を有した導管内にダイヤフラムを用いた圧力変動検知手段があげられる。
【００２５】ダイヤフラム式の差圧変動検知手段としては、測定すべき差圧を受けて変位するダイヤフラムに連動する移動電極と、これに対応して配置した固定電極との間の静電容量変化により差圧を検出するようにしたものが好ましく用いられる。その例として、静電容量変化により圧力又は差圧を測定するための導電性物質で表面処理した高分子フイルムをダイヤフラムとして用いたものがあげられる。特にかかる高分子フイルムをダイヤフラムとして用いた検知手段の場合には、数mmＡｑ程度の微圧・微差圧の変動を検知するのに適している。
【００２６】ダイヤフラム式微差圧検出手段の好ましい具体例としては、測定すべき圧力又は差圧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した固定電極との間の静電容量変化により該圧力又は差圧を検出するようにしたダイヤフラム式の圧力検出器において、ダイヤフラムを高分子フイルムに導電層を積層した導電性フイルムとして該導電層を移動電極とすると共に、固定電極に電子回路用のプリント基板を用いて安価に製作可能とした圧力計があげられる（特開平１―２７４０２７号公報参照）。
【００２７】また本発明の装置における自動開閉弁手段の制御手段としては、呼吸位相検出手段から得られた弁開信号に基づいて自動開閉弁手段を開くようにすると共に、自動開閉弁手段の開時間を設定したタイマー手段をスタートさせ、所定の時間経過した後にタイマー手段を停止させると共に自動開閉弁手段を閉じるように機能するものであればいかなるものであってもよく、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）等があげられる。尚かかる制御手段中には、呼吸位相検出結果によって例えば実質上の吸気期間の１／３の期間を弁開時間として算出するための機能を具備させることが、患者の呼吸パターンに適合した呼吸補助を行なううえで有効である。
【００２８】図１は、本発明の呼吸用気体供給装置の具体例を示したものである。図１では、酸素ボンベ１からの酸素が、流量設定手段２で医師の処方流量値に流量設定された後、導管手段３を介して、デマンドレギュレーター４に導かれる。デマンドレギュレーター４には、デマンドバルブとして機能する自動開閉弁手段５とダイヤフラム式の差圧変動検出手段７とマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）からなるコントロールユニット６が具備されている。さらにデマンドレギュレーター４の下流側には、流量計（図示を省略する）を介して導管手段８が連結され、その下流端に開放型供給手段としての鼻カニューラ９が具備されている。尚、本発明の特徴の１つである呼吸位相検知手段は、差圧変動検出手段７およびコントロールユニット６の一部の機能からなる。
【００２９】かかる呼吸位相検知手段は、ダイヤフラム式の差圧検出手段を有しその差圧検出手段が測定すべき差圧を受けて変位するダイヤフラムに連動する移動電極と、これに対応して配置した固定電極との間の静電容量の変動により該差圧を検出するようにしたものであり、さらにその検出された静電容量の変動を電気パルス信号の変動に変換するための変換回路手段と、その電気パルス信号をパルスカウント数に変換するためのカウント回路手段と、そのパルスカウント数を記憶するための記憶手段と、所定時間ｔn の間に検出された電気パルス信号から変換されたパルスカウント数Ｆn とその直前の所定時間ｔn-1 の間に検出されたパルス信号から変換された記憶手段に記憶されたパルスカウント数Ｆn-1 の差ΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出するための算出手段と、呼吸位相検出感度ΔＦＧを設定するためのゲイン設定手段と、算出手段により算出されたΔＦとゲイン設定手段により設定されたΔＦＧを比較しΔＦがΔＦＧ以上になった際に該自動開閉弁手段を開くための信号を発生するための弁開信号発生手段とを具備したものである。
【００３０】図２は、標準的な自発呼吸の圧力パターンと酸素供給パターンを示す。同図において、Ｐは圧力、Ｑは酸素流量、Ｔは時間、１１は呼吸圧力パターン、１２は酸素の流れるパターンを各々示す。尚図中のＴＡ１〜ＴＡ３の領域は、図３で述べる如く吸気開始時の判断をする期間を示している。
【００３１】図３は図２のＴＡ部分の拡大図を示す。ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＡ３と吸気開始に同調して、酸素の供給を繰返す場合の代表的なパターンを示したものである。尚、図中の１１のラインは、図２における呼吸圧力パターン１１を示している。
【００３２】図３では、吸気検出感度（ΔＦＧ）を外部設定手段等によって１０パルス／１０ｍｓ（ミリセカンド）と設定した場合の例であり、１０ｍｓごとにＣＰＵによりΔＦを計算した結果は、ΔＦ1 〜ΔＦ3 はいずれも１０パルス／１０ｍｓ以下であり、吸気開始点と判定されないが、ΔＦ4 ＝１６パルス／１０ｍｓでは１０パルス／１０ｍｓより大となり、ＣＰＵは吸気開始と判定して電磁弁を閉から開とするための電気信号を電磁弁に送る。
【００３３】図４は、本発明の呼吸用気体供給装置に用いられる呼吸位相検知手段の機能の好ましい具体的態様例のフローチャートを示したものである。ここで呼吸位相として吸気開始時を検出しようとするものである。あらかじめダイヤフラム式差圧検出手段における差圧が実質上０の状態での１０ｍｓ間のパルスカウント数Ｆ0 を入力し記憶しておく必要がある。かかるＦ0 としては、最初に入力し記憶したものであってもよく、自動的にダイヤフラムの両側空間の圧力を大気圧等の同じ圧力の状態にして１０ｍｓ間のパルスカウント数を実測するオートゼロ補正機構によって得られた値であってもよい。正確な呼吸位相検知を可能にする点から後者の方が好ましい。
【００３４】パルスカウンター回路により図３に示した如く各１０ｍｓ間の検出パルスカウント数Ｆn を求め、そのＦn をＦ0 と比較する一方で、Ｆn の値をメモリーに記憶する。尚Ｆn の記憶は、Ｆn-1 およびＦn の如く連続した２個の値が各々更新されていく。Ｆn がＦ0 よりも小さくない場合は、実質上負圧の状態即ち吸気期間であると判断し、次いで負圧の変化速度を表わすΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出する。一方あらかじめＣＰＵ内に３垂準の検出感度ΔＦＧ1 ，ΔＦＧ2 ，ΔＦＧ3 を記憶させておき、患者の呼吸の状態に応じて外部選択入力手段によりいずれかの検出感度ΔＦＧを選択して設定する。次いでΔＦをΔＦＧと比較し、ΔＦＧより小さくなければ吸気開始と判断して弁開信号を発生する。
【００３５】尚、算出されたΔＦの値を表示する表示手段を具備させて、その表示されたΔＦを見て、その装置の使用者等が適当と思われる検出感度ΔＦＧを選択入力できるようにしてもよい。
【００３６】図５〜図８は、本発明の呼吸用気体供給装置の吸気開始時検知手段において、検出感度（ゲイン）の自動設定手段の具体例をフローチャートで示したものである。
【００３７】図５では、図４と同様にしてΔＦが求められる他、ゲイン自動設定手段にあらかじめΔＦについての３種の範囲Ｒ1 （ΔＦ≦１８パルス／１０ｍｓ）、Ｒ2 （１８パルス／１０ｍｓ＜ΔＦ≦２８パルス／１０ｍｓ）、Ｒ3 （２８パルス／１０ｍｓ＜ΔＦ）と、Ｒ1 に対応したΔＦＧ1 ＝１０パルス／１０ｍｓ、Ｒ2 に対応したΔＦＧ2 ＝２０パルス／１０ｍｓ、Ｒ3 に対応したΔＦＧ3 ＝３０パルス／１０ｍｓなる検出感度垂準をＣＰＵ内に準備しておく。検出されたΔＦに対応したＲｉおよびΔＦＧｉを選択してそれをΔＦＧとして設定する。かくして自動設定手段によるΔＦＧとΔＦの比較を行ない、ΔＦがΔＦＧより小さくない場合に、弁開信号を発生する。
【００３８】図６では、図４と同様にしてΔＦが求められる他、ゲイン自動設定手段に、図５と同様のＲｉおよびΔＦＧｉのデータをＣＰＵ内に保有させて、あらかじめ設定されたΔＦＧで運転されてΔＦ≧ΔＦＧの条件を満たして弁開信号を発生するようになったそのΔＦの値を用いて、Ｒｉの範囲を求め、それに対応したΔＦＧｉをΔＦＧとして自動的に設定される。例えばΔＦＧ＝１０パルス／１０ｍｓで運転されて図３の如くＦ0 〜Ｆ4 の値が検出され、ΔＦ4 ＝１６パルス／１０ｍｓで弁開信号が発生する一方で、ゲイン自動設定手段においてＲ1 が選択された後ΔＦＧ＝１０パルス／１０ｍｓが自動的に再設定されて次の運転がなされる。図７では、図４と同様にしてΔＦが求められる他、ゲイン自動設定手段に、ΔＦＧの初期値入力手段（図示せず）等によりあらかじめ設定されたΔＦＧを記憶手段に記憶しておき、そのΔＦＧのままで所定回数（例えば５回）だけ弁開信号が発生するまで運転を続ける。その際の各弁開信号発生時のΔＦ値を記憶しておいて、かかる所定の個数のΔＦ値の平均値ΔＦａｖを求めて、そのΔＦａｖ値を新しいΔＦＧ値として設定し、更新記憶する。尚、図７では、弁開信号を所定回数発生させるために、図示された工程全体をその回数だけ繰返すようにするループは、簡略化のために省略する。このようにすることによって、患者の呼吸の状態に適合し、かつノイズや突発的な呼吸の乱れの影響をなくした安定な運転が可能になる。
【００３９】また、図７に示される方式の装置において、必要に応じてゲイン自動設定手段にさらに、ΔＦａｖに１以下のあらかじめ定められた係数ｆ（例えばｆ＝０．９）を乗じたｆ・ΔＦａｖを算出する手段を具備させて、そのｆ・ΔＦａｖを新しいΔＦＧ値として設定するようにして、ΔＦＧの設定精度を高めることができる。
【００４０】図８では、図７と同様にしてΔＦａｖ値を求めてそれをΔＦＧとして設定するゲイン自動設定する方式に加えて、例えば突発的な呼吸の乱れによって、Ｆn 値が極端に大きくなった場合に、ΔＦＧが実用上使用できない程大きな値に暴走するのを防止するために、ΔＦａｖ値を用いずに、自動的にΔＦＧの最大値としてあらかじめ入力されたΔＦＧｍａｘ値をΔＦＧとして設定するようにしたものである。即ち図８ではＦn とＦ0 の差Ｆｄを求め、Ｆｄがあらかじめ入力されているその正常値の上限Ｆｄｍ以上になった場合には、ΔＦａｖのかわりに、あらかじめ入力されている最大値ΔＦＧｍａｘをΔＦＧとして自動的に設定するようにしたものである。
【００４１】尚、図８では、図７と同様に簡略化のために、同一のΔＦＧのままで弁開信号を所定回数発生させるために図示された工程全体を繰返し運転するループが省略されている。
【００４２】これらの図４〜図８、特に図５〜図８に示された本発明の装置において、さらに通常用いられるアプニアアラーム（無呼吸検知警報）、即ち弁開信号発生時から次の弁開信号発生時までの時間の検出手段およびその時間が所定時間を越えた場合に無呼吸として判断して警報を発生する手段を具備させて、無呼吸の検知がなされた場合に、自動的にあらかじめ入力された最小ゲイン値ΔＦＧｍｉｎをΔＦＧとして設定する機能を具備させることが望ましい。
【００４３】本発明の装置、特に呼吸位相の検出感度を自動的に設定するためのゲイン自動設定手段を具備した装置は、呼吸位相検知のためのダイヤフラム式の差圧検出手段においてオートゼロ補正機構を具備させることによって殊に正確な呼吸位相検知を可能にすることができる。
【００４４】そのオートゼロ補正機構の具体例としては、差圧検出手段におけるダイヤフラムの一方側の空間が大気に連通しており他方側の空間がデマンドレギュレーターとしての自動開閉弁手段を介して開放型供給手段に連通し得るものであり、自動開閉弁手段により、発生手段からの呼吸用気体の流れが止められている間にダイヤフラムの他方側の空間が自動開閉弁手段を介して開放型供給手段に連通し、発生手段からの呼吸用気体の流れが開放型供給手段に供給されている間にその他方側の空間が自動開閉弁手段を介して大気に連通するような自動開閉弁手段を用いたものがあげられる。
【００４５】かかるオートゼロ補正機構では、発生手段からの呼吸用気体の流れが開放型供給手段に供給されている間に他方側の空間が自動開閉弁手段を介して大気に連通した状態における差圧検出手段の移動電極と固定電極との間の静電容量に関する電気信号を、差圧が０なる状態に対応した零点を示す信号として自動的に記憶する自動記憶手段を有することが望ましい。その自動記憶手段としては、マイクロコンピューターであって、呼吸サイクル毎に電気信号を零点を示す信号として自動的に新たに記憶し直すようにしたものがあげられる。
【００４６】
【発明の効果】本発明のデマンドレギュレーター方式の呼吸用気体供給装置は、呼吸位相の検出感度の設定を適確に行なうことができるので、種々の呼吸パターンの患者等に適応しやすい優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼吸用気体供給装置の具体例を示した模式図。
【図２】標準的な自発呼吸の圧力パターンと酸素供給パターンの関係の例示。
【図３】図２における呼吸圧力パターンにおけるＴＡ部分の拡大図と、本発明の装置を適用した場合のパルスカウント数およびパルス差の例示。
【図４】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図５】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図６】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図７】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【図８】本発明の装置における呼吸位相検知手段での検出ゲイン設定のための好ましい実施態様例のフローチャート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 呼吸用気体の発生手段と、一端が該発生手段に連通し他端に該呼吸用気体の開放型供給手段を有し途中に自動開閉弁手段を有した導管手段と、呼吸における少なくとも一部の所定位相を検知し得る機能を有した呼吸位相検知手段と、該自動開閉手段の開閉を制御するための制御手段を備えた呼吸用気体供給装置において、該呼吸位相検知手段が、ダイヤフラム式の差圧検出手段を有し該差圧検出手段が測定すべき差圧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した固定電極との間の静電容量の変動により該差圧を検出するようにしたものであり、さらにその検出された静電容量の変動を電気パルス信号の変動に変換するための変換回路手段と、該電気パルス信号をパルスカウント数に変換するためのカウント回路手段と、該パルスカウント数を記憶するための記憶手段と、所定時間ｔn の間に検出された電気パルス信号から変換されたパルスカウント数Ｆn とその直前の所定時間ｔn-1の間に検出されたパルス信号から変換された記憶手段に記憶されたパルスカウント数Ｆn-1 の差ΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出するための算出手段と、呼吸位相検出感度ΔＦＧを設定するためのゲイン設定手段と、算出手段により算出されたΔＦとゲイン設定手段により設定されたΔＦＧを比較しΔＦがΔＦＧ以上になった際に該自動開閉弁手段を開くための信号を発生するための弁開信号発生手段とを具備したものであることを特徴とした呼吸用気体供給装置。
【請求項２】 該ゲイン設定手段が、外部から手動で設定するようにしたものである請求項１の呼吸用気体供給装置。
【請求項３】 該ゲイン設定手段が、該算出手段により算出されたΔＦの値を用いて該ΔＦＧを自動的に設定するためのゲイン自動設定手段である請求項１の呼吸用気体供給装置。
【請求項４】 該ゲイン自動設定手段が、複数個の検出感度水準ΔＦＧｉに対応してあらかじめ設定されたΔＦについての各々の範囲Ｒｉを記憶する手段と、算出手段により算出されたΔＦが含まれる範囲Ｒｉを求めてそれに対応するΔＦＧｉを該呼吸位相検出感度ΔＦＧとして自動的に設定する手段を具備したものである請求項３の呼吸用気体供給装置。
【請求項５】 該算出手段により算出されたΔＦとして、直前に設定されたΔＦＧを用いて運転され弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦを用いる請求項４の呼吸用気体供給装置。
【請求項６】 該ゲイン自動設定手段が、検出感度記憶手段を有し、さらに該検出感度記憶手段に記憶された呼吸位相検出感度ΔＦＧを用いて運転を続けて弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦについて所定の個数の平均値ΔＦａｖを求めるための手段を有し、必要に応じてさらに該ΔＦａｖに所定の係数ｆを乗じたｆ・ΔＦａｖを算出するための手段を有し、該ΔＦａｖ又はｆ・ΔＦａｖを検出感度記憶手段に更新して記憶し該ΔＦＧとして設定するようにしたものである請求項３の呼吸用気体供給装置。
【請求項７】 呼吸における少なくとも一部の所定位相が実質上吸気開始時であり、測定すべき差圧が負圧である場合に、該差圧が実質上０に相当するパルスカウント数Ｆ0 をあらかじめ設定しておく手段を有し、該パルスカウント数Ｆn との差Ｆｄ（＝Ｆn −Ｆ0 ）を算出し該差Ｆｄが所定の値Ｆｄｍよりも大きくなった場合には該ΔＦａｖとして所定の値ΔＦＧｍａｘを用いるための機能を該ゲイン自動設定手段に具備せしめた請求項６の呼吸用気体供給装置。
【請求項８】 該呼吸位相検知手段において所定の期間内に該所定位相が検知されない場合に、所定の値ΔＦＧｍｉｎを該ΔＦＧとして自動的に設定するための機能を該ゲイン設定手段に具備せしめた請求項１の呼吸用気体供給装置。
【請求項１】 呼吸用気体の発生手段と、一端が該発生手段に連通し他端に該呼吸用気体の開放型供給手段を有し途中に自動開閉弁手段を有した導管手段と、呼吸における少なくとも一部の所定位相を検知し得る機能を有した呼吸位相検知手段と、該自動開閉手段の開閉を制御するための制御手段を備えた呼吸用気体供給装置において、該呼吸位相検知手段が、ダイヤフラム式の差圧検出手段を有し該差圧検出手段が測定すべき差圧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した固定電極との間の静電容量の変動により該差圧を検出するようにしたものであり、さらにその検出された静電容量の変動を電気パルス信号の変動に変換するための変換回路手段と、該電気パルス信号をパルスカウント数に変換するためのカウント回路手段と、該パルスカウント数を記憶するための記憶手段と、所定時間ｔn の間に検出された電気パルス信号から変換されたパルスカウント数Ｆn とその直前の所定時間ｔn-1の間に検出されたパルス信号から変換された記憶手段に記憶されたパルスカウント数Ｆn-1 の差ΔＦ（＝Ｆn −Ｆn-1 ）を算出するための算出手段と、呼吸位相検出感度ΔＦＧを設定するためのゲイン設定手段と、算出手段により算出されたΔＦとゲイン設定手段により設定されたΔＦＧを比較しΔＦがΔＦＧ以上になった際に該自動開閉弁手段を開くための信号を発生するための弁開信号発生手段とを具備したものであることを特徴とした呼吸用気体供給装置。
【請求項２】 該ゲイン設定手段が、外部から手動で設定するようにしたものである請求項１の呼吸用気体供給装置。
【請求項３】 該ゲイン設定手段が、該算出手段により算出されたΔＦの値を用いて該ΔＦＧを自動的に設定するためのゲイン自動設定手段である請求項１の呼吸用気体供給装置。
【請求項４】 該ゲイン自動設定手段が、複数個の検出感度水準ΔＦＧｉに対応してあらかじめ設定されたΔＦについての各々の範囲Ｒｉを記憶する手段と、算出手段により算出されたΔＦが含まれる範囲Ｒｉを求めてそれに対応するΔＦＧｉを該呼吸位相検出感度ΔＦＧとして自動的に設定する手段を具備したものである請求項３の呼吸用気体供給装置。
【請求項５】 該算出手段により算出されたΔＦとして、直前に設定されたΔＦＧを用いて運転され弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦを用いる請求項４の呼吸用気体供給装置。
【請求項６】 該ゲイン自動設定手段が、検出感度記憶手段を有し、さらに該検出感度記憶手段に記憶された呼吸位相検出感度ΔＦＧを用いて運転を続けて弁開信号発生手段が弁手段を開くための信号を発生した際のΔＦについて所定の個数の平均値ΔＦａｖを求めるための手段を有し、必要に応じてさらに該ΔＦａｖに所定の係数ｆを乗じたｆ・ΔＦａｖを算出するための手段を有し、該ΔＦａｖ又はｆ・ΔＦａｖを検出感度記憶手段に更新して記憶し該ΔＦＧとして設定するようにしたものである請求項３の呼吸用気体供給装置。
【請求項７】 呼吸における少なくとも一部の所定位相が実質上吸気開始時であり、測定すべき差圧が負圧である場合に、該差圧が実質上０に相当するパルスカウント数Ｆ0 をあらかじめ設定しておく手段を有し、該パルスカウント数Ｆn との差Ｆｄ（＝Ｆn −Ｆ0 ）を算出し該差Ｆｄが所定の値Ｆｄｍよりも大きくなった場合には該ΔＦａｖとして所定の値ΔＦＧｍａｘを用いるための機能を該ゲイン自動設定手段に具備せしめた請求項６の呼吸用気体供給装置。
【請求項８】 該呼吸位相検知手段において所定の期間内に該所定位相が検知されない場合に、所定の値ΔＦＧｍｉｎを該ΔＦＧとして自動的に設定するための機能を該ゲイン設定手段に具備せしめた請求項１の呼吸用気体供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開平５−９２０３８
【公開日】平成５年（１９９３）４月１６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２８０３８６
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２日
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
【公開日】平成５年（１９９３）４月１６日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２日
【出願人】（０００００３００１）帝人株式会社 (1,209)
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