人工鼻的制作方法

人工鼻的制作方法
【专利摘要】一种人工鼻，其特征在于，包括湿热交换材料和收容湿热交换材料的壳体，所述湿热交换材料是将形成有沿长度方向排列的多个裂缝的带状多孔质体，卷绕为裂缝朝向径向外侧的螺旋状而成的。根据这样的人工鼻的结构，能够利用比较简单的结构实现压力损失的降低和湿度保持性能的提高，能够以低成本提供降低患者的负担的人工鼻。更具体而言，由于形成于多孔质体的裂缝作为呼气和吸气的流路发挥作用，因此压力损失少，能够发挥由多孔质体带来的优异的湿度保持性能和加湿性能，能够提供生产性优异的人工鼻。
【专利说明】人工鼻

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于在将人工呼吸器等使用于患者时，将吸气的温度和湿度维持在适 当状态的人工鼻。

【背景技术】
[0002] -直以来，在使用麻醉器、人工呼吸器等时，作为用于将从这些机器供给的干燥的 吸气加湿的设备，已知具备湿热交换材料的人工鼻，所述湿热交换材料一边捕捉患者的呼 气所含有的水蒸汽，一边通过该水蒸汽将吸气加湿。这样的无源设备，与具备加湿器、热源 的有源设备相比小型、轻量且便宜，并且由加湿器、热源的操作失误所引起的加湿不足等的 医疗事故所导致的问题少，因此在医疗现场被广泛利用。
[0003] 在人工鼻中，从减轻患者负担的观点来看，需求对吸气给予充分的湿度而维持吸 气的湿度，以及压力损失小且均匀。另外，由于不具有从外部供给湿度的结构，因此捕捉呼 气所含有的湿度的湿度保持性能也很重要。例如，在专利文献1中公开了一种呼吸气体用 温湿度交换器，其为了确实地捕捉呼气所含有的湿度，在患者侧开口部侧配设有包含波纹 纸片的辅助湿热蓄积体，在辅助湿热蓄积体含有乙二醇类、氯化钙等的吸湿性物质。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献1 :日本特开2006-136461号公报


【发明内容】

[0006] 但是，在专利文献1所述的呼吸气体温湿度交换器中，有可能由于设置辅助湿热 蓄积体而使压力损失与以往产品相比增大，虽然湿度保持性能提高，但从通气性的确保方 面出发不能称之为充分。另外，由于需要将辅助湿热蓄积体收容于壳体的工序和使辅助湿 热蓄积体含有吸湿性物质的工序，因此难以抑制制造成本的上升。
[0007] 因此本发明的课题目的在于以低成本提供一种人工鼻，其通过利用比较简单的结 构实现压力损失的降低和湿度保持性能的提高，从而降低患者的负担。
[0008] 为解决上述课题，本发明涉及的人工鼻的特征在于，包括湿热交换材料和收容该 多孔质过滤器的壳体，所述湿热交换材料是将形成有沿长度方向排列的多个裂缝的带状多 孔质体，卷绕为所述裂缝朝向径向外侧的螺旋状而成的。
[0009] 根据这样的本发明涉及的人工鼻，将形成有多个裂缝的带状多孔质体卷绕而形成 湿热交换材料，由此使该裂缝作为呼气和吸气的流路发挥作用，压力损失被抑制为较低，并 且能够发挥由多孔质体带来的优异的湿度保持性能和加湿性能。另外，由于能够通过裂缝 的形状来控制湿热交换材料的压力损失的大小和湿度保持性能，因此与用途相对应的湿热 交换材料的设计和制造变得容易，能够灵活地对应各种各样的性能要求。并且，本发明的人 工鼻，实际上构成为仅将湿热交换材料收容于壳体的简单的结构，因此能够简化组装工序， 能够将制造成本抑制为较低。再者，在人工鼻的壳体内也可以收容湿热交换材料以外的部 件，例如，也能够将细菌过滤器配置在壳体内的人工呼吸器侧，防止吸气的污染。
[0010] 上述裂缝，优选以裂缝深度比为40%?95%形成于上述多孔质体的表面。在此， 裂缝深度比是指在将多孔质体的厚度设为T、将裂缝的深度设为D时，深度D相对于厚度T 的比率D/T(% )。裂缝深度比低于40%的情况下，呼气和吸气的流路变细，因此压力损失 容易增大，难以确保通气性。另外，裂缝深度比超过95%的情况下，难以确保多孔质体的强 度，有可能多孔质体变得容易破损。通过将裂缝深度比设为上述的范围内，能够维持多孔质 体的强度，同时确保充分的通气性。
[0011] 上述裂缝优选形成为与带状的多孔质体的长度方向交叉的形状，更优选裂缝与多 孔质体的长度方向的交叉角度（锐角或直角）为50?70°的范围。裂缝形成为与带状的 多孔质体的长度方向交叉的形状的情况下，在该多孔质体卷绕而成的湿热交换材料中，裂 缝成为将湿热交换材料的轴向两端连通的流路，因此交叉角度低于50°的情况下，有可能 压力损失增大、通气性降低。另外，交叉角度超过70°的情况下，有可能湿度保持性能降低。 通过将交叉角度设为50?70°的范围，能够将压力损失的增大抑制为最小限度，同时发挥 优异的湿度保持性能。
[0012] 上述裂缝，优选形成为具有曲折部或弯曲部的锯齿（之字）形状，更优选锯齿形成 为具有多个曲折部或弯曲部的形状。通过这样在裂缝中设置曲折部或弯曲部，能够利用简 单的湿热交换材料实现与将多个形成有直线状裂缝的湿热交换材料层叠的情况大致相等 的效果，能够将组装工序的复杂化和通气性的降低抑制为最小限度，同时谋求加湿性能和 湿度保持性能的提高。再者，从通气性的确保的观点来看，上述曲折部或弯曲部的角度优选 为钝角，在通过曲折部或弯曲部而划分的各区间，该区间与多孔质体的长度方向的交叉角 度优选为50?70°。
[0013] 上述多孔质体的吸水倍率优选为500%以上，更优选为1000%以上。在此，吸水倍 率是指使多孔质体浸渍于水中而吸水时的重量的增加率，由浸渍后的重量W相对于干燥时 的重量％的比率W/WJ% )表示。构成湿热交换体的多孔质体的吸水倍率为500%以上的 情况下，能够利用与以往产品相比小型的湿热交换体发挥与以往相等或其以上的湿度保持 性能，因此能够谋求湿热交换体、进而人工鼻整体的压缩化。另外，通过人工鼻的小型化，操 作的容易度提高，可谋求降低患者的负担。并且，由于能够利用多孔质体单体发挥充分的湿 度保持性能，因此能够削减吸湿性材料（例如氯化钙、乙二醇类、丙烯酸化合物等）的量、取 消吸湿性材料的使用本身，能够谋求制造成本的降低。
[0014] 上述多孔质体优选包含纤维海绵。纤维海绵与其它树脂（例如氨酯树脂等）相比 耐热性高，相对于一般的有机溶剂稳定、吸水性优异，因此能够提供湿度保持性能高且耐久 性优异的人工鼻。另外，包含植物性纤维的纤维海绵具有生物降解性，在燃烧时不会放出有 毒气体，因此从环境保护的观点来看优选。
[0015] 本发明涉及的人工鼻，特别优选作为需求优异的加湿性能和高的通气性的与人工 呼吸器连接而使用的人工鼻。
[0016] 根据本发明涉及的人工鼻的结构，形成于多孔质体的裂缝作为呼气和吸气的流路 发挥作用，因此能够提供压力损失少且通气性高的人工鼻。另外，由于能够通过裂缝的形状 来控制压力损失的大小、湿度保持性能和加湿性能，因此能够灵活地对应各种各样地性能 要求。特别是通过控制裂缝的形状，能够维持高的通气性并且发挥优异的加湿性能，能够减 轻患者的负担。并且，这样的人工鼻结构比较简单因此能够以低成本制造，生产性优异。
[0017] 另外，通过使用吸水倍率为500%以上的多孔质体和/或包含纤维海绵的多孔质 体，能够提供即使没有吸湿性材料也发挥优异的湿度保持性能的人工鼻，能够谋求进一步 的制造成本的降低和人工鼻的小型化。特别是通过使用包含纤维海绵的多孔质体，能够以 低成本提供耐久性优异、并且环境负荷小的人工鼻。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1是表示本发明涉及的人工鼻所使用的多孔质体的图，（A)是概略立体图，（B) 是局部放大立体图，（C)是局部放大平面图。
[0019] 图2是表示使用图1的多孔质体而形成的湿热交换材料的概略立体图。
[0020] 图3是表示使用图2的湿热交换材料而形成的人工鼻的例子的概略图，（A)是表 示人工鼻的结构的示意图，（B)是概略立体图，（C)是概略纵截面图。
[0021] 图4是表示使用图2的湿热交换材料而形成的人工鼻的另一例的概略图，（A)是 表示人工鼻的结构的示意图，（B)是概略立体图，（C)是概略纵截面图。
[0022] 图5是表示人工鼻的性能试验所使用的线路的概略线路图。
[0023] 图6是表示人工鼻的性能试验的结果的图，㈧表示人工呼吸器侧的绝对湿度的 测定结果，（B)表示患者侧的绝对湿度的测定结果。
[0024] 图7是表示裂缝的形状的例子的局部放大平面图。
[0025] 图8是表示人工鼻的性能试验的结果的另一图。
[0026] 图9是表示人工鼻的制造工序的一例的概略图。

【具体实施方式】
[0027] 以下，一边参照附图一边对本发明的优选实施方式进行说明。
[0028] 图1表示本发明的一实施方式涉及的人工鼻。图1的㈧?（C)都表示带状的多 孔质体1，（A)是多孔质体1的概略立体图，（B)是多孔质体1的局部放大立体图，（C)是多 孔质体1的局部放大平面图。另外，在图1的（A)?（C)所示的坐标轴中，X轴表示多孔质 体1的长度方向，y轴表示宽度方向，z轴表示厚度方向。如图1(B)所示，在厚度为T的带 状的多孔质体1的一方的表面，形成多个深度为D的裂缝2,各裂缝2形成为多个直线状部 3介由曲折部4而连接的锯齿形状。构成裂缝2的各直线状部3的每一个，相对于多孔质体 1的长度方向以交叉角度α =60°交叉，各曲折部4的角度β都是120°。
[0029] 图2表示将带状的多孔质体1以螺旋状卷绕而成的湿热交换材料5。如图2所示， 在湿热交换材料5中，多孔质体1卷绕为形成有裂缝2的一侧成为径向外侧。
[0030] 图3表示在包括盖部件6和筐体部件7的壳体8中收容湿热交换材料5而形成的 人工鼻9,图3(A)是表示人工鼻9结构的示意图，图3(B)是人工鼻9的概略立体图。如图 3 (A)、（Β)所示，将湿热交换材料5收容于筐体部件8后，将盖部件7固定于筐体部件8,由 此制造人工鼻9。再者，将盖部件7固定于筐体部件8的方法并不特别限定，可以举出例如 采用超声波熔敷法等将两部件的接合部热熔敷的方法、将两部件粘合的方法、使用螺丝等 的固定部件进行固定的方法、在一个部件设置卡合爪并在另一部件设置卡合槽从而使卡合 爪与卡合槽卡合的方法、在一个部件设置内螺纹部并在另一部件设置外螺纹部从而将内螺 纹部与外螺纹部螺合的方法等。在这些方法之中，从确保密封性和容易操作的观点来看，优 选通过热熔敷和粘合来固定两部件的方法。
[0031] 图3(C)是人工鼻9的示意纵截面图。如图3(C)所示，在人工鼻9中，形成于湿热 交换材料5的裂缝2作为呼气和吸气的流路发挥作用，因此压力损失被抑制为最小限度、通 气性被确保。另外，由于在裂缝2设置有曲折部，因此呼气在裂缝2的曲折部通过时，呼气 所含有的水蒸汽的一部分会被湿热交换材料5吸收，湿热交换材料5发挥优异的湿度保持 性能。
[0032] 图4表示在包括盖部件6和筐体部件7的壳体8中收容湿热交换材料5而形成的 人工鼻9的另一例，图4(A)是表示人工鼻9的结构的示意图，图4(B)是人工鼻9的概略立 体图，图4(C)是人工鼻9的示意纵截面图。再者，对于与图3所示的方式相同的部分，通过 附带与图3相同的标记而省略说明。图4所示的方式与图3所示的方式大致相同，但在图4 的例子中，除了湿热交换材料5以外，细菌过滤器10配置在壳体9内的盖部件6侧（人工 呼吸器侧），谋求维持吸气的清洁度。
[0033] 图5是表示本发明的性能试验用线路18的概略线路图。在图3的线路18中，人 工鼻9的一方的开口部与具备压力计的人工呼吸器11连通。另外，人工鼻9的另一方的开 口部与模拟肺14连通，来自模拟肺的排气在具有加湿室16的加温加湿器15中通过而向人 工鼻9返回。在人工鼻9与模拟肺14之间、和加温加湿器15与人工鼻9之间设置单向阀 13,防止气流的逆流。另外，在加温加湿器15的出口侧流路设置热丝17,谋求维持气流温 度。并且，在线路18中，在人工鼻9的人工呼吸侧11侧开口部设置温度湿度计12a，在患者 侧（模拟肺14侧）设置温度湿度计12b。再者，图6中的箭头表示在线路18内气流流动的 方向。
[0034] 将使用图5的性能试验用线路18进行的人工鼻9的性能试验的结果，示于图6和 表1。图6(A)是表示对于由在人工呼吸器11侧所具备的温度湿度计12a测出的绝对湿度 的时间变化的测定结果的图，图6(B)是表示对于由在患者侧（模拟肺14侧）所具备的温 度湿度计12b测出的绝对湿度的时间变化的测定结果的图。作为试验例1的人工鼻9所使 用的多孔质体的材料，使用吸水倍率为2554%的纤维海绵，作为比较例1，使用具备将吸水 倍率为160%的波纹纸片卷绕而成的湿热交换材料的、市售品的人工鼻。参照图6(A)，显示 出在人工呼吸器侧试验例1与比较例1相比绝对湿度变低，人工鼻9与以往产品相比具有 优异的湿度保持性能。另外，由图6(B)和表1看出，即使对于患者侧的湿度和气道内压力 也得到与比较例1相等的性能，在筐体的容积方面达成24%以上的小型化，并且实现与以 往产品相等或其以上的性能。
[0035]

【权利要求】
1. 一种人工鼻，其特征在于，包括湿热交换材料和收容该湿热交换材料的壳体，所述湿 热交换材料是将形成有沿长度方向排列的多个裂缝的带状多孔质体，卷绕为所述裂缝朝向 径向外侧的螺旋状而成的。
2. 根据权利要求1所述的人工鼻，所述裂缝以裂缝深度比为40 %?95 %形成于所述多 孔质体的表面。
3. 根据权利要求1或2所述的人工鼻，所述裂缝形成为与所述长度方向交叉的形状。
4. 根据权利要求3所述的人工鼻，所述裂缝形成为与所述长度方向交叉角度成50? 70°而交叉的形状。
5. 根据权利要求1?4的任一项所述的人工鼻，所述裂缝形成为锯齿形状。
6. 根据权利要求1?5的任一项所述的人工鼻，所述多孔质体的吸水倍率为500%以 上。
7. 根据权利要求1?6的任一项所述的人工鼻，所述多孔质体包含纤维海绵。
8. 根据权利要求1?7的任一项所述的人工鼻，其与人工呼吸器连接而使用。
【文档编号】A61M16/10GK104254357SQ201380013780
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月13日
【发明者】梅原嗣显, 福田浩之, 武藤昌图, 平原武彦, 菖蒲祐辅, 武重英之 申请人:东丽·医疗株式会社, 东丽精细化工株式会社