DE112012002914T5 - Impeller- und Motorbaugruppe - Google Patents

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Abstract

Es wird ein leichtgewichtiger Impeller zur Verwendung in einer Druckgasquelle für CPAP oder eine andere Atmungsunterstützungsvorrichtung angegeben. Der Impeller kann deckscheibenlos oder anderweitig leichtgewichtig sein.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Gasversorgungs- und Gasbefeuchtungsvorrichtung, insbesondere, aber nicht ausschließlich, um Patienten oder Benutzern Atmungsunterstützung zu geben, die eine Gasversorgung für die Behandlung von Krankheiten benötigen, wie etwa obstruktive Schlafapnöe (OSA), Schnarchen oder chronische obstruktive Pulmonarerkrankung (COPD) und dergleichen. Insbesondere betrifft diese Erfindung einen Kompressor oder ein Gebläse zur Verwendung in einer Gaszufuhrvorrichtung, der oder das im Gebrauch mit der Gaszufuhrvorrichtung integriert ist.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Vorrichtungen oder Systeme zum Bereitstellen eines befeuchteten Gasstroms zu einem Patienten für therapeutische Zwecke sind in der Technik gut bekannt. Die Systeme zum Bereitstellen einer Therapie dieses Typs, z. B. CPAP-Therapie, haben eine Struktur, wo Gase mit dem erforderlichen Druck von einem Gebläse (auch als Kompressor, Atmungsunterstützungseinheit, Gebläseeinheit, Strömungsgenerator oder Druckgenerator bekannt) zu einer Befeuchtungskammer stromab von dem Gebläse abgegeben werden. Wenn die Gase durch die erwärmte befeuchtete Luft in die Befeuchterkammer fließen, werden sie mit Wasserdampf gesättigt. Die Gase werden dann zu einem Benutzer oder Patienten stromab vom Befeuchter, über eine Gasleitung, abgegeben.
  • Befeuchtete Gase können zu einem Benutzer von einem modularen System abgegeben werden, das aus separaten Einheiten zusammengebaut worden ist (d. h. ein System, wo die Befeuchterkammer/Heizer und die Beatmungseinheit/Gebläse separate Gegenstände sind), die über Leitungen in Serie verbunden sind. Eine schematische Ansicht eines Benutzers 1, der Luft von einem Befeuchtungssystem erhält (zusammen oder separat eine „Atmungsunterstützungsvorrichtung”) ist in 1 gezeigt. Unter Druck gesetzte Luft wird von einer Atmungsunterstützungseinheit oder einem Gebläse 2a über eine Verbindungsleitung 10 einer Befeuchterkammer 4a zugeführt. Befeuchtete, erwärmte und unter Druck gesetzte Gase verlassen die Befeuchterkammer 4a über eine Benutzerleitung 3, und werden dem Patienten oder dem Benutzer 1 über eine Benutzerschnittstelle 5 zugeführt.
  • Es ist üblicher geworden, integrierte Gebläse-/Befeuchtersysteme zu benutzen. Ein typisches integriertes System („Atmungsunterstützungsvorrichtung”) besteht aus einem Hauptgebläse oder einer Atmungsunterstützungseinheit, die einen Druckgasfluss liefert, und einer Befeuchtereinheit, die zu der Gebläseeinheit passt oder anderweitig starr damit verbunden ist. Diese Passung erfolgt z. B. durch eine Aufschiebe- oder Druckverbindung, so dass der Befeuchter fest auf der Hauptgebläseeinheit gehalten wird. Eine schematische Ansicht des Benutzers 1, der Luft von einer integrierten Gebläse-/Befeuchtereinheit 6 erhält, ist in 2 gezeigt. Das System arbeitet in der gleichen Weise wie das in 1 gezeigt modulare System, außer dass die Befeuchterkammer 4b mit der Gebläseeinheit integriert worden ist, um die integrierte Einheit 6 zu bilden.
  • Die in den 1 und 2 gezeigte Benutzerschnittstelle 5 ist eine Nasenmaske, welche die Nase des Benutzers 1 bedeckt. Jedoch sollte angemerkt werden, dass in Systemen dieser Typen eine Maske, die den Mund und die Nase bedecken, eine Vollgesichtsmaske, eine Nasenkanüle oder irgendeine andere geeignete Benutzerschnittstelle die gezeigte Nasenmaske ersetzen könnte. Es könnte auch eine alleinige Mundschnittstelle oder orale Maske verwendet werden. Auch kann das Patienten- oder Benutzerende der Leitung mit einem Tracheostomie-Ansatz oder einer endotrachialen Intubation verbunden werden.
  • Die US 7,111,624 enthält eine detaillierte Beschreibung eines integrierten Systems. Eine „Aufschiebe”-Wasserkammer ist im Gebrauch mit einer Gebläseeinheit verbunden. Eine Variante dieser Konstruktion ist eine Aufschiebe- oder Aufklemmkonstruktion, wo im Gebrauch die Kammer innerhalb eines Abschnitts der integrierten Einheit eingeschlossen ist. Ein Beispiel dieses Konstruktionstyps ist in WO 2004/112873 gezeigt, die ein Gebläse, oder einen Strömungsgenerator 50, und einen zugeordneten Befeuchter 150 beschriebt.
  • Für diese Systeme ist der häufigste Betriebsmodus wie folgt: Luft wird vom Gebläse durch einen Einlass in das Gehäuse gesaugt, welches zumindest den Gebläseabschnitt des Systems umgibt und umschließt. Das Gebläse (von einem Mikrocontroller, Mikroprozessor oder ähnlichem gesteuert), setzt den Luftstrom von dem Strömungsgeneratorauslass unter Druck und leitet diesen in die Befeuchterkammer. Der Luftstrom wird in der Befeuchterkammer erwärmt und befeuchtet und verlässt die Befeuchterkammer über einen Auslass. Ein flexibler Schlauch oder eine Leitung ist entweder direkt oder indirekt mit dem Befeuchterauslass verbunden, und die erwärmten und befeuchteten Gase werden über die Leitung zu einem Benutzer geleitet. Dies ist schematisch in 2 gezeigt.
  • Gebläse vom Impeller-Typ werden in Beatmungssystemen dieser Art am häufigsten verwendet. Eine Impeller-Blatteinheit ist innerhalb eines Impeller-Gehäuses enthalten. Die Impeller-Blatteinheit ist mit einem Antrieb in irgendeiner Form durch eine zentrale Welle verbunden. Ein typisches Impeller-Gehäuse ist in den 3 und 4 gezeigt. Eine typische Drehimpellereinheit 54, die eine Mehrzahl von Schaufeln 151 und eine Deckscheibe 152 aufweist, welche im Gebrauch innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, ist in den 5 und 6 gezeigt. Luft wird in die Mitte der Impeller-Einheit durch eine Öffnung gesaugt und dann, durch die Blätter der rotierenden Impeller-Einheit von der Mitte des Gehäuses zu einem Auslasskanal hinausgedrückt (der gewöhnlich an einer Seite des Gehäuses angeordnet ist). Allgemein erhalten häusliche Benutzer eine Behandlung für Schlafapnöe oder ähnliches. Am häufigsten verwendet wird eine Nasenmaske oder eine Maske, die sowohl den Mund und die Nase abdeckt. Wenn eine Nasenmaske benutzt wird, wird der Mund häufig mit einem Band geschlossen gehalten, so dass die Benutzung des Systems effizient ist (Mundleckage und der zugeordnete Druckabfall werden wesentlich reduziert oder beseitigt). Für den Strömungsbereich, der durch die Atmung des Benutzers vorgegeben wird, liefert der CPAP-Vorrichtungs-Druckgenerator eine Gasströmung mit im Wesentlichen konstanten Druck.
  • Der Druck kann gewöhnlich vor der Benutzung oder während der Benutzung entweder vom Benutzer oder durch einen medizinischen Helfer, der das System aufbaut, eingestellt werden. Auch sind Systeme bekannt, die während des Gebrauchs einen variablen Druck liefern – z. B. BiPAP-Maschinen, die zwei Druckpegel liefern: einen zum Einatmen (IPAP) und einen niedrigeren Druck während der Ausatmungsphase (EPAP). Systeme mit variablem Druck oder konstantem Druck sind alle „Atmungsunterstützungsvorrichtungen”.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Impeller oder Gebläse/Kompressor zur Verwendung mit einer Atmungsunterstützungsvorrichtung oder eine verbesserte Atmungsunterstützungsvorrichtung anzugeben.
  • In einem Aspekt kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung in einer Atmungsunterstützungsvorrichtung besteht, welche umfasst: eine Druckgasquelle umfassend: einen Gaseinlass, einen Gasauslass, der dazu ausgelegt ist, Druckgase zu einem Auslass der Atmungsunterstützungsvorrichtung abzugeben, und einen leichtgewichtigen Impeller.
  • Bevorzugt ist der leichtgewichtige Impeller deckscheibenlos ist oder weist anderweitig reduziertes Material auf.
  • Bevorzugt ist der leichtgewichtige Impeller einstückig ausgebildet.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller einen Radius zwischen 15 und 60 mm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller eine Masse von weniger als 2 Gramm und bevorzugt zwischen 0,8 und 1,8 Gramm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller ein Druck-zu-Trägheits-zu-Radiusverhältnis größer als 50:1 Pa pro g·mm und bevorzugt größer als 80:1 Pa pro g·mm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller ein Trägheitsmoment-zu-Radius-Verhältnis kleiner als 15 g·mm und bevorzugt innerhalb des Bereichs von 8 bis 12 g·mm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller ein Blattüberstreichvolumen zu Blattvolumenverhältnis von 16:1 oder größer.
  • Bevorzugt ist der Impeller ein um eine Mittelachse drehbarer Zentrifugalimpeller.
  • Bevorzugt weist Atmungsunterstützungsvorrichtung einen Motor zum Antrieb des Impellers auf, worin der Motor mittels feldorientierter Steuerung betrieben wird.
  • Bevorzugt weist die Gasquelle ferner ein Gehäuse mit oberen und unteren Innenoberflächen auf, die den Impeller umschließen, und worin der Impeller eine Mehrzahl von Blättern hat, die, weil er deckscheibenlos ist, an den oberen und unteren Innenoberflächen des Gehäuses im Wesentlichen offen sind.
  • Bevorzugt ist das Gehäuse ein Teil der Atmungsunterstützungsvorrichtung oder damit integriert.
  • Bevorzugt weist die Gasquelle ferner eine Trennwand auf, um erste und zweite innere Bereiche im Gehäuse zu definieren, worin die ersten und zweiten Bereiche durch eine Öffnung fluidmäßig verbunden sind, die in oder durch die Trennwand gebildet ist.
  • Bevorzugt ist die Öffnung, die in oder durch die Trennwand gebildet ist, zumindest teilweise umfangsmäßig.
  • Bevorzugt ist die Öffnung, die in oder durch die Trennwand gebildet ist, sichelförmig.
  • Bevorzugt ist der erste Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert und weist den Gaseinlass auf.
  • Bevorzugt ist der zweite Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert und weist den Gasauslass auf.
  • Bevorzugt hat der Impeller eine Drehachse, wobei sich die Trennwand radial von der Drehachse erstreckt.
  • Bevorzugt weist das Gehäuse ferner eine Schnecke in dem zweiten Bereich auf.
  • Bevorzugt ist die Öffnung im Umfang der Schnecke benachbart.
  • Bevorzugt ist der Impeller innerhalb des ersten Bereichs angeordnet.
  • Bevorzugt ist ein distales Ende der Impellerblätter in Richtung der Blattdrehung gekrümmt.
  • Bevorzugt weist die Atmungsunterstützungsvorrichtung ferner einen Motor auf, wobei der Motor umfasst: eine drehbare Welle, die innerhalb eines Stators angeordnet ist, und zumindest eine Lagerstruktur zum Tragen der drehbaren Welle innerhalb des Stators, wobei die Lagerstruktur eine oder mehrere Lagerhalterungen aufweist.
  • Bevorzugt sieht die Lagerhalterung eine zur drehbaren Welle nachgiebige Stütze vor.
  • Bevorzugt steht ein Außenabschnitt der einen oder der mehreren Lagerhalterungen mit dem Stator und/oder einem Statorrahmen und/oder einer anderen Struktur in Eingriff.
  • Bevorzugt steht ein Außenabschnitt der einen oder der mehreren Lagerhalterungen mit dem Stator und/oder Rahmen des Stators in Eingriff.
  • Bevorzugt weist der Stator einen Statorrahmen auf, wobei eine Innenoberfläche des Statorrahmens mit der Lagerstruktur in Eingriff steht.
  • Bevorzugt weist die Lagerstruktur ferner ein oder mehrere Lager auf, die durch die Lagerhalterungen um die Achse der Drehwelle herum getragen sind.
  • Bevorzugt weist die Druckgasquelle ein Gehäuse auf, und die Beatmungsvorrichtung weist ferner eine Motorhalterung auf, die den Stator und das Gehäuse koppelt, um dem Motor eine nachgiebige Lagerung zu geben.
  • Bevorzugt sind die Lagerhalterung und/oder die Motorhalterung flexibel und/oder elastisch.
  • Bevorzugt hat die Schnecke eine Zunge, die zumindest teilweise einen Übergang zwischen der Schnecke und dem Gasauslass definiert, wobei die Zunge im zweiten Innenbereich angeordnet ist.
  • Bevorzugt haben die Lagerhalterungen einen gekrümmten ringförmigen Körper, und wobei, wenn sie mit dem Stator und/oder Statorrahmen und/oder anderen Strukturen in Eingriff stehen, der ringförmige Körper in eine Eingriffskonfiguration gezwungen ist, die auf das eine oder die mehreren Lager eine Vorlast ausübt.
  • Bevorzugt ist die Lagerhalterung aus einem Material hergestellt, das Elastizität und/oder Flexibilität vorsieht, um eine Vorlast zu geben, wenn sie in der Eingriffskonfiguration ist.
  • Bevorzugt sind die Lagerhalterungen aus einem Material hergestellt, das für eine Dämpfung sorgt.
  • Bevorzugt wird der Motor mittels feldorientierter Steuerung betrieben.
  • In einem anderen Aspekt kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung in einer Atmungsunterstützungsvorrichtung besteht, welche umfasst: einen Motor, der eine in einem Stator angeordnete drehbare Welle aufweist, eine Lagerstruktur zum Tragen der drehbaren Welle in dem Stator, wobei die Lagerstruktur eine oder mehrere Lagerhalterungen aufweist.
  • Bevorzugt geben die Lagerhalterung der drehbaren Welle eine nachgiebige Stütze.
  • Bevorzugt steht ein Außenabschnitt der einen oder mehreren Lagerhalterungen mit dem Stator und/oder einem Statorrahmen und/oder einer anderen Struktur in Eingriff.
  • Bevorzugt weist der Stator einen Statorrahmen auf, wobei eine Innenoberfläche des Statorrahmens mit der Lagerstruktur in Eingriff steht.
  • Bevorzugt weist die Lagerstruktur ferner ein oder mehrere Lager auf, die durch die Lagerhalterungen um die Achse der drehbaren Welle herum getragen sind.
  • Bevorzugt ist die Lagerhalterung flexibel oder elastisch.
  • Bevorzugt haben die Lagerhalterungen einen gekrümmten ringförmigen Körper, und wobei, wenn sie mit dem Stator und/oder Statorrahmen und/oder anderen Strukturen in Eingriff stehen, der ringförmige Körper in eine Eingriffskonfiguration gezwungen ist, die auf das eine oder die mehreren Lager eine Vorlast ausübt.
  • Bevorzugt ist die Lagerhalterung aus einem Material hergestellt, das Elastizität und/oder Flexibilität vorsieht, um eine Vorlast zu geben, wenn sie in der Eingriffskonfiguration ist.
  • Bevorzugt sind die Lagerhalterungen aus einem Material hergestellt, das für eine Dämpfung sorgt.
  • In einem anderen Aspekt kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung in einer Druckgasquelle besteht, welche umfasst: einen Zentrifugalimpeller, der durch einen Motor innerhalb eines Gehäuses angetrieben wird, wobei das Gehäuse einen Gaseinlass, einen Gasauslass und eine Trennwand aufweist, um erste und zweite Innenbereiche zu definieren, worin die ersten und zweiten Bereiche durch eine Öffnung in der Trennwand fluidmäßig verbunden sind.
  • Bevorzugt ist erste Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert und weist den Gaseinlass auf.
  • Bevorzugt ist der zweite Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert und weist den Gasauslass auf.
  • Eine Druckgasquelle nach einem des Obestehenden verwendet in einer Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem des Obenstehenden.
  • In einem anderen Aspekt kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung in einer Atmungsunterstützungsvorrichtung besteht, welche umfasst: eine Druckgasquelle, umfassend: ein Gehäuse, einen Gaseinlass, einen Gasauslass, der dazu ausgelegt ist, Druckgase zu einem Auslass der Atmungsunterstützungsvorrichtung abzugeben, einen Motor mit einer drehbaren Welle, und zumindest eine Lagerstruktur zum Tragen der drehbaren Welle innerhalb eines Stators, wobei die Lagerstruktur ein oder mehrere flexible und/oder elastische Lagerhalterungen aufweist, um der drehbaren Welle eine Nachgiebigkeit und/oder Vorlast und/oder Dämpfung zu geben, einen leichtgewichtigen Impeller, der mit der drehbaren Welle gekoppelt ist, eine flexible und/oder elastische Motorhalterung, die den Stator und das Gehäuse, koppelt, um dem Motor Nachgiebigkeit und/oder Dämpfung zu geben, eine Trennwand zum Definieren von ersten und zweiten Innenbereichen innerhalb des Gehäuses, worin die ersten und zweiten Bereiche durch eine sichelförmige Öffnung fluidmäßig verbunden sind, welche in oder durch die Trennwand gebildet ist.
  • Bevorzugt ist der leichtgewichtige Impeller deckscheibenlos oder weist anderweitig reduziertes Material auf.
  • Bevorzugt ist der leichtgewichtige Impeller einstückig ausgebildet.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller einen Radius zwischen 15 und 60 mm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller eine Masse von weniger als 2 Gramm und bevorzugt zwischen 0,8 und 1,8 Gramm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller ein Druck-zu-Trägheits-zu-Radiusverhältnis größer als 50:1 Pa pro g·mm und bevorzugt größer als 80:1 Pa pro g·mm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller ein Trägheitsmoment-zu-Radius-Verhältnis kleiner als 50 g·mm und bevorzugt innerhalb des Bereichs von 8 bis 12 g·mm.
  • Bevorzugt hat der leichtgewichtige Impeller ein Blattüberstreichvolumen zu Blattvolumenverhältnis von 16:1 oder größer.
  • In einem anderen Aspekt kann man sagen, dass die vorliegende Erfindung in einer Druckgasquelle besteht, welche umfasst: einen Gaseinlass, einen Gasauslass, einen Motor mit einer Welle sowie einen leichtgewichtigen Impeller, der mit dem Motor verbunden ist und drehbar ist, um Gase von dem Einlass anzusaugen und durch den Auslass abzugeben, worin der Impeller deckscheibenlos ist oder anderweitig reduziertes Material aufweist.
  • Bevorzugt ist der Impeller ein um eine Mittelachse drehbarer Zentrifugalimpeller.
  • Bevorzugt weist die Gasquelle ferner ein Gehäuse mit oberen und unteren Innenoberflächen auf, die den Impeller umschließen, und worin der Impeller eine Mehrzahl von Blättern hat, die, weil er deckscheibenlos ist, an den oberen und unteren Innenoberflächen des Gehäuses im Wesentlichen offen sind.
  • Bevorzugt bildet das Gehäuseteil eine CPAP-Maschine oder ist damit integriert.
  • Bevorzugt weist die Gasquelle ferner eine Trennwand auf, um erste und zweite Innenbereiche im Gehäuse zu definieren, worin die ersten und zweiten Bereiche durch eine Öffnung fluidmäßig verbunden sind, die in oder durch die Trennwand gebildet ist.
  • Bevorzugt ist die Öffnung, die in oder durch die Trennwand gebildet ist, zumidest teilweise umfangsmäßig.
  • Bevorzugt ist der erste Innenbereich durch das Gehäuse und die Unterteilung definiert und umfasst den Gaseinlass.
  • Bevorzugt ist der zweite Innenbereich durch das Gehäuse und die Unterteilung definiert und umfasst den Gasauslass.
  • Bevorzugt hat der Impeller eine Drehachse, wobei sich die Trennwand radial von der Drehachse erstreckt.
  • Bevorzugt weist das Gehäuse ferner eine Schnecke in dem zweiten Bereich auf.
  • Bevorzugt ist die Öffnung im Umfang der Schnecke benachbart.
  • Bevorzugt ist der Impeller innerhalb des ersten Bereichs angeordnet.
  • Bevorzugt ist ein distales Ende der Impellerblätter in Richtung der Blattdrehung gekrümmt.
  • Bevorzugt umfasst sie ferner einen Motor, wobei der Motor umfasst: eine drehbare Welle, die in einem Stator angeordnet ist, und zumindest eine Lagerstruktur zum Lagern der drehbaren Welle, wobei die Lagerstruktur ein oder mehrere Lagerhalterungen aufweist, die mit dem Stator in Eingriff stehen und axial fluchten, um der drehbaren Welle eine nachgiebige Lagerung zu geben.
  • Bevorzugt steht ein äußerer Abschnitt des einen oder der mehreren Lagerhalterungen mit dem Stator in Eingriff.
  • Bevorzugt weist der Stator einen Statorrahmen auf, wobei eine Innenoberfläche des Statorrahmens mit der Lagerstruktur in Eingriff steht.
  • Bevorzugt weist die Lagerstruktur ferner ein oder mehrere Lager auf, die durch die Lagerhalterungen um die Achse der Drehwelle herum getragen sind.
  • Bevorzugt umfasst die Druckgasquelle ferner ein Motorlager, das den Statorrahmen und das Gehäuse koppelt, um dem Motor eine nachgiebige Lagerung zu geben.
  • Bevorzugt ist die Lagerhalterung flexibel und/oder elastisch.
  • Bevorzugt hat die Schnecke eine Zunge, die zumindest teilweise einen Übergang zwischen der Schnecke und dem Gasauslass definiert, wobei die Zunge im zweiten Innenbereich angeordnet ist.
  • Bevorzugt ist der Motor vektorgesteuert.
  • Diese Beschreibung dient, wo auf Patentbeschreibungen andere externe Dokumente oder andere Informationsquellen Bezug genommen worden ist, dies allgemein zu dem Zweck, einen Kontext zu der Diskussion der Merkmale der Erfindung bereitzustellen. Solange nicht anderweitig spezifisch gesagt, soll der Bezug auf solche externen Dokumente nicht als Zugeständnis gewertet werden, dass diese Dokumente oder solche Informationsquellen in irgendeiner Rechtssprechung Stand der Technik sind oder Teil der allgemeinen Kenntnis in der Technik bilden.
  • Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „umfassend” bedeutet „bestehend zumindest teilweise aus„. Wenn man jede Aussage in dieser Beschreibung interpretiert, die den Begriff „umfassend” beinhaltet, können auch andere Merkmale als dieses oder die dem Begriff vorausgehenden vorhanden sein. Verwandte Begriffe wie etwa „umfassen” und „umfasst” sind in der gleichen Weise zu interpretieren.
  • Es besteht die Absicht, dass Bezug auf einen hierin offenbarten Zahlenbereich (z. B. 1 bis 10) auch Bezug auf alle rationalen Zahlen innerhalb dieses Bereichs beinhaltet (z. B. 1, 1.1, 2, 3, 3.9, 4, 5, 6, 6.5, 7, 8, 9 und 10), und auch einen beliebigen Bereich von rationalen Zahlen innerhalb dieses Bereichs (z. B. 2 bis 8, 1.5 bis 5.5 und 3.1 bis 4.7).
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Nun wird eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer modularen Atmungsunterstützungseinheit- und Befeuchtungssystems.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht eines modularen Atmungsunterstützungseinheit- und Befeuchtungssytems.
  • 3 zeigt eine Draufsicht eines Beispiels einer Gebläseeinheit.
  • 4 zeigt eine Seitenansicht der Gebläseeinheit von 3.
  • 5 zeigt eine Profilansicht eines Impellers.
  • 6 zeigt eine andere Profilansicht eines Impellers.
  • 7 zeigt eine Profilansicht einer Gaszufuhreinheit.
  • 8 zeigt eine Explosionsansicht einer Gaszufuhreinheit von 7.
  • 9 zeigt eine Innenansicht der Gaszufuhreinheit (von unten her betrachtet).
  • 10 zeigt eine Profilansicht der Gaszufuhreinheit von 9.
  • 11 zeigt eine Draufsicht der Oberseite einer Gebläseeinheit einer Ausführung.
  • 12 zeigt eine Draufsicht der Unterseite der Gebläseeinheit von 11.
  • 13 zeigt eine Profilansicht der Unterseite der Gebläseeinheit von 12.
  • 14A zeigt eine Draufsicht des Impellers ohne Deckscheibe gemäß einer Ausführung.
  • 15A zeigt eine Profilansicht des Impellers von 14A ohne Deckscheibe.
  • 14B zeigt eine Draufsicht des Impellers mit reduziertem Deckscheibenmaterial gemäß einer Ausführung.
  • 15B zeigt eine Profilansicht des Impellers von 14B mit reduziertem Deckscheibenmaterial.
  • 14C zeigt eine Draufsicht eines Impellers mit einer Stegstruktur.
  • 15C zeigt eine Profilansicht des Impellers von 14C mit einer Stegstruktur.
  • 16 zeigt eine Explosionsansicht des bevorzugten Gehäuses und Impellers einer Ausführung.
  • 17 zeigt eine Draufsicht des unteren Gehäuses, der Unterteilung und des Impellers einer Ausführung.
  • 18 zeigt eine Profilansicht der Komponenten von 17.
  • 19 zeigt eine Querschnittsansicht des Motors und Impellers einer Ausführung.
  • 20 zeigt eine Motorlagerungsstruktur einer Ausführung.
  • 21 zeigt die Motorlagerungsstruktur mit einem Motor und Impeller einer Ausführung.
  • 22A ist ein Graph von durchschnittlichen Schalldruckpegeln einer früheren Gebläseeinheit.
  • 22B ist ein Graph von durchschnittlichen Schalldruckpegeln der Gebläseeinheit der vorliegenden Erfindung.
  • 23 zeigt die Motorlagerungsstruktur mit einem Motor und Impeller einer zweiten Ausführung.
  • 24 zeigt ein Statorlaminat der zweiten Ausführung.
  • 25 zeigt eine Polfläche der zweiten Ausführung.
  • 26 zeigt eine Lagerhalterung der zweiten Ausführung.
  • 27 zeigt eine Querschnittsansicht des Motors und Impellers der zweiten Ausführung.
  • 28 zeigt eine Motorlagerungsstruktur der zweiten Ausführung.
  • 29A ist ein Durckreaktionsgraph einer früheren Gebläseeinheit.
  • 29B ist ein Druckreaktionsgraph der Gebläseeinheit der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird in Bezug auf eine Atmungsunterstützungsvorrichtung/-System beschrieben, wo die Befeuchterkammer mit der Gaszufuhreinheit integriert ist (auch als Beatmungseinheit und Gebläseeinheit bezeichnet). Jedoch sollte angemerkt werden, dass das System gleichermaßen auch auf ein modulares System anwendbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen leichtgewichtigen/trägheitsarmen Impeller. Die leichtgewichtige Eigenschaft des Impellers sorgt für geringe Trägheit.
  • Ein Beispiel einer integrierten Gaszufuhreinheit 7, mit der die vorliegende Erfindung verkörpert ist, ist in 7 gezeigt – dies ist ein Beispiel und sollte nicht einschränkend sein. Die integrierte Einheit 7 umfasst zwei Hauptteile: eine Gaszufuhreinheit oder Gebläseeinheit 8 und eine Befeuchtereinheit 9. Die Befeuchtereinheit 9 ist im Gebrauch teilweise in der Außenhülle 80 der Gebläseeinheit 8 umschlossen, außer die Oberseite der Befeuchtereinheit. Sie umfasst auch einen internen Controller 14, wie etwa einen Mikrocontroller, Mikroprozessor oder ähnliches zum Steuern/Regeln der Gebläseeinheit und anderer Vorgänge, wie sie in gepunkteten Linien schematisch gezeigt sind. Es ist nicht notwendig, die Struktur und den Betrieb der Befeuchtereinheit 9 im Detail zu beschreiben, um die vorliegende Erfindung vollständig zu beschreiben.
  • Der Körper der Gaszufuhreinheit 8 hat die Form eines allgemein rechteckigen Blocks mit im Wesentlichen vertikalen Seiten und Rückwänden, und einer Vorderseite, die leicht nach hinten geneigt ist (bei Bedarf können alle Wände leicht einwärts geneigt sein). In der bevorzugten Ausführung sind die Wände, die Basis und Oberseite soweit wie möglich so hergestellt und verbunden, dass das Auftreten von Nähten minimiert wird, und etwaige erforderliche Nähte versiegelt sind.
  • Wie in 7 gezeigt, enthält die Gaszufuhreinheit 8 einen Steuerknopf 11, der an dem unteren Abschnitt der Vorderseite der Gaszufuhreinheit 8 angeordnet ist, mit einem Kontrolldisplay 12, das direkt oberhalb des Knopfs 11 angeordnet ist. Ein Patientenauslass 30 ist so gezeigt, dass er aus der Rückwand der Gaszufuhreinheit 8 hinausgeht. In der bevorzugten Ausführung weist das freie Ende des Auslasses 30, zum leichteren Anschluss, nach oben. Der Patientenauslass 30 ist dazu ausgelegt, sowohl eine pneumatische als auch eine elektrische Verbindung mit einem Ende einer Leitung – z. B. Leitung 3 – zu ermöglichen, welche zwischen der integrierten Einheit 7 und einer Patientenschnittstelle – z. B. Schnittstelle 5 – verläuft. Ein Beispiel des Anschlusstyps, der genutzt werden kann, und des Typs einer doppelten Verbindung, die hergestellt werden kann, ist in US 6,953,354 beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass zum Zwecke des Lesens dieser Beschreibung man sich die Patientenschnittstelle so vorstellen kann, dass sie sowohl die Schnittstelle 5 als auch die Leitung 3 enthält, wo dies auf diese Weise zum Lesen geeignet wäre.
  • Die innere Struktur und die Komponenten der Gaszufuhreinheit 8 werden nun in Bezug auf die 8, 9 und 10 beschrieben. Die Gaszufuhreinheit 8 enthält eine umschließende Außenhülle 80, die Teil der Gaszufuhreinheit 8 bildet und diese umschließt. Die Hülle 80 enthält innere Luftkanäle zum Leiten der Luft durch die Gaszufuhreinheit 8, und auch innere Vertiefungen, Ausnehmungen oder Schlitze, in die im Gebrauch die Komponenten der Gaszufuhreinheit 8 angeordnet sind. Die Hülle 80 der Gaszufuhreinheit 8 ist ferner so ausgelegt, dass sie ein oben offenes Abteil 13 enthält. Im Gebrauch ist die Befeuchterkammer 9 innerhalb des Abteils 13 angeordnet. Die Gebläseeinheit 8 enthält eine Heizbasis oder Heizplatte, die am Boden des Abteils 3 angeordnet ist. Eine Befeuchtereinlassöffnung 15 und eine Befeuchterauslassöffnung 16 sind an der Wand des Abteils 13, zur Oberseite des Abteils 13 hin, angeordnet. In der bevorzugten Ausführung sind die Einlass- und Auslassöffnungen 15, 16 so ausgerichtet, dass sie mit Einlass- und Auslassbefeuchteröffnungen 17, 18 zusammenpassen, die an der Befeuchterkammer 9 angeordnet sind, wenn das System im Gebrauch ist. Es sollte angemerkt werden, dass auch andere Formen des Befeuchtereinlasses möglich sind. Zum Beispiel verläuft eine Leitung zwischen der Gaszufuhreinheit 8 und z. B. dem Deckel der Befeuchterkammer 9. Auch wenn die Befeuchterkammer ein separates Teil ist (d. h. im Gebrauch mit der Gaszufuhreinheit nicht starr verbunden ist), wird die Befeuchtereinlassöffnung 15 nicht direkt mit der Befeuchterkammer verbunden, sondern wird stattdessen mit einem Ende einer Leitung oder ähnlichem verbunden, die von der Befeuchtereinlassöffnung an der Gaszufuhreinheit zur Befeuchterkammer verläuft.
  • Luft aus der Atmosphäre wird in die Hülle der Gaszufuhreinheit 8 durch einen Atmosphärenlufteinlass 19 gesaugt. Dieser Lufteinlass 19 kann an der Außenoberfläche der Hülle der Gaszufuhreinheit 8 angeordnet werden, wo immer dies geeignet ist. In der bevorzugten Ausführung ist, wie in 9 gezeigt (die das Gehäuse von unten her betrachtet), der Lufteinlass 19 an der Rückseite der Hülle der Gaszufuhreinheit 8, an der rechten Seite der Rückseite (an der rechten Seite bei Vorwärtsbetrachtung) angeordnet. In der bevorzugten Ausführung wird Luft durch den Lufteinlass 19 mittels einer Gebläseeinheit 20 gesaugt, die Teil der Gaszufuhreinheit 8 bildet, und die innerhalb der umschließenden Hülle der Gaszufuhreinheit 8 angeordnet ist. Die Gebläseeinheit 20 liefert einen Druckgasstrom zur Gaszufuhreinheit und daher zum Atmungsunterstützungssystem. Die Gebläseeinheit 20 wird nachfolgend im näheren Detail beschrieben. Die Luft wird indirekt in die Gebläseeinheit 20 über einen gekrümmten Einlass 22 gesaugt, der die Hülle der Gaszufuhreinheit 8 durchsetzt. Ein Weg C verläuft von dem Lufteinlass 19 hoch über den Stromversorgungshohlraum und durch den Venturi (in gepunkteten Linien gezeigt) vorbei in den gekrümmten Weg 22 (der einen Absorberschaumkanal enthält) und durch einen Thermistor-Strömungssensor zu einer Öffnung 23, die in der Gaszufuhreinheitshülle 80 ausgebildet ist, wobei die Öffnung 23 in eine Vertiefung/Hohlraum 21 führt, die in der Gaszufuhreinheitshülle 80 ausgebildet ist, worin die Gebläseeinheit 20 angeordnet ist. Die Luft strömt dann in den Einlass 27.
  • Der Gasstrom verläuft durch die Gebläseeinheit 20 zur Befeuchtereinlassöffnung 15 wie folgt: Die Hülle der Gaszufuhreinheit 8 enthält eine Kammer oder Auslassleitung 26, die zumindest einen Teil des Luftauslasswegs bildet, um eine Gasverbindung zwischen der Gebläseeinheit 20 und der Befeuchtereinlassöffnung 15 zu erlauben. In der bevorzugten Ausführung läuft die Auslassleitung 26 hinauf zwischen die rechte Seitenwand der Gaszufuhreinheit 8 (von hinten beim Blick nach vorne) und die vordere Wand hinauf zu der Befeuchtereinlassöffnung 15. Wie in den 9 und 10 gezeigt, tritt die die Gebläseeinheit 20 verlassende Luft in die Leitung 26 ein.
  • Im Gebrauch verlässt die Luft die Hülle der Gaszufuhreinheit oder das Gebläse 8 über die Befeuchtereinlassöffnung 15 und tritt in die Befeuchterkammer 9 ein. In der bevorzugten Ausführung bildet die Befeuchtereinlassöffnung 15 einen Auslass am Ende der Leitung 26. Die Gase werden in der Kammer 9 befeuchtet und erwärmt, bevor sie aus der Kammer 9 durch die Befeuchterauslassöffnung 16 hinaustreten, die direkt oder indirekt mit dem Patientenauslass 30 verbunden ist (es sollte angemerkt werden, dass der Auslass der Befeuchterkammer 9 auch vollständig getrennt von der Gaszufuhreinheit 8 sein könnte). Das erwärmte angefeuchtete Gas strömt dann über die Leitung 3 zum Benutzer 1. Der Patientenauslass 30 ist dazu ausgelegt, eine pneumatische Anbringung der Patientenleitung 3 zu ermöglichen, und in der bevorzugten Ausführung ist der Auslass 30 auch dazu ausgelegt, eine elektrische Verbindung über einen elektrischen Verbinder zu ermöglichen. Eine kombinierte elektrische und pneumatische Verbindung kann z. B. dann nützlich sein, wenn die Leitung 3 geheizt werden soll. Eine elektrische Heizung der Leitung, wie etwa der Leitung 3, kann das Auftreten von Kondensat innerhalb der Leitung 3 minimieren oder verhindern. Es sollte auch angemerkt werden, dass die Auslassverbindung nicht über die Hülle der integrierten Einheit 7 verlaufen muss. Bei Bedarf könnte die Verbindung die Leitung 3 auch direkt am Auslass von der Befeuchterkammer 9 angeordnet sein.
  • Die Gebläseeinheit 8 wird im Gebrauch auf einen benutzerspezifischen Druckpegel eingestellt und/oder der Druckpegel kann automatisch geregelt werden. Die Strömungsrate wird für die bevorzugte Ausführung während des Gebrauchs variieren, in Abhängigkeit von der Atmung des Benutzers. Der Strom zur Gebläseeinheit 20 kann verändert werden, um die Geschwindigkeit, mit der der Impeller 24 rotiert, und daher den Druck zu verändern.
  • Die Struktur der Gebläseeinheit 20 gemäß einer Ausführung wird nun mit besonderem Bezug auf die 11, 12 und 13 beschrieben. Die Gebläseeinheit 20 ist im Gebrauch in einer Vertiefung 21 der Hülle der Gaszufuhreinheit 8 angeordnet, wie oben in Bezug auf die 9 und 10 beschrieben. In der bevorzugten Ausführung umfasst die Gebläseeinheit 20 einen rotierenden Impeller, der innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, das die Form eines Schneckengehäuses 25 aufweist.
  • Aus den 11 und 12 ist ersichtlich, dass die Gebläseeinheit 20 in Draufsicht allgemein kreisförmig aussieht. Das Gebläsegehäuse 25 enthält eine Einlassöffnung 27. In der bevorzugten Ausführung ist die Einlassöffnung 27 ein kreisförmiges Loch, das angenähert in der Mitte des Gehäuses 25 angeordnet ist und von der Außenseite des Gehäuses zur Innenseite verläuft. Die Luft von dem Einlassweg 22 (10) tritt über die Einlassöffnung 27 in das Gebläsegehäuse 25 ein. Es sollte angemerkt werden, dass, wo es geeignet wäre, die Öffnung 23 und zumindest einen Teil der Vertiefung 21 als Teil des Lufteinlasswegs einzuschließen, die Beschreibung so gelesen werden sollte, dass sie diese Elemente enthält. Die bevorzugte Ausführung des Gehäuses 25 der Gebläseeinheit 20 enthält auch einen Auslasskanal 28.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist der Auslasskanal 28 ein kurzer Kanal, der als integrales Teil des Gehäuses 25 ausgebildet ist und im Wesentlichen tangential zum Umfang zum Rest des allgemeinen kreisförmigen Gehäuses 25 fluchtet. Eine Gebläsegehäuseauslassöffnung oder -austrittsöffnung 29 (siehe 13) ist am Außenende des Kanals 28 angeordnet. Es sollte angemerkt werden, dass die Gebläsegehäuseaustrittsöffnung 29 angeordnet werden könnte, wo immer dies am Kanal 28 geeignet ist (d. h. sie braucht nicht am Ende des Kanals sein, sie könnte z. B. die Kanalwand an einem Teil ihrer Länge durchsetzen). Die Austrittsöffnung 29 öffnet sich in die Leitung 26. Der Auslasskanal 28 bildet einen Teil des Wegs vom Gebläse zur Befeuchtereinlassöffnung 15.
  • Das Gebläsegehäuse 25 umschließt im Gebrauch das Gebläse, außer die Einlassöffnung 27 und die Austrittsöffnung 29 des Kanals 28. In der bevorzugten Ausführung wird die Gebläseeinheit 20 vom Motor drehend angetrieben, wobei das Gebläse oder die Impellereinheit zur mit dem Motor ausgelegt ist. Luft oder Gase werden durch die Einlassöffnung 27 in der Mitte des Gehäuses 25 in die Mitte der Impellereinheit 24 angesaugt, und werden dann als Gasstrom durch die Austrittsöffnung 29 des Auslasskanals 28 durch die Impellerblätter 31 nach außen gezwungen, wenn sich die Impellereinheit 24 dreht.
  • In der bevorzugten Ausführung hat der Gebläseauslasskanal oder Auslasskanal 28 einen allgemein rechteckigen Querschnitt, und der Austrittskanal 28 fluchtet im Wesentlichen tangential zum Gehäuse 25. Jedoch könnte der Querschnitt des Gebläseauslasskanals 28 eine beliebige Form haben, wie etwa oval, rechteckig oder kreisförmig. Der Gebläseauslasskanal 28 könnte auch in einem beliebigen geeigneten Winkel zur Impellereinheit angeordnet sein, z. B. radial auswärts weisend, oder mit jedem beliebigen Winkel zwischen tangential und radial. Der Gebläseauslasskanal 28 bewirkt, dass die durch die Impellereinheit 24 nach außen gedrückten Gase als Gasfluidstrom koaleszieren, und gibt die Richtung vor, in der der Gasstrom fließt. Der Gesamtweg oder die Gesamtrichtung des Gasstroms verläuft entlang dem Kanal von dem Gebläse zu der Gebläsegehäuseaustrittsöffnung 29 hin.
  • Die bevorzugte Ausführung des Impellers ist in den 14 und 15 gezeigt. Der Impeller 24 hat eine Mehrzahl von Blättern 31, die sich von einer zentralen Nabe 32 nach außen erstrecken. Der Impeller ist ein Zentrifugalimpeller. Die Nabe 32 definiert die Achse, um die sich der Impeller dreht. Bevorzugt hat die Nabe 32 eine Öffnung oder Vertiefung an der Unterseite, um den Eingriff einer Motorwelle zu erlauben, was die Impellerdrehung erleichtert. Jedoch könnten auch andere Eingriffsmechanismen verwendet werden, wie etwa das Aufformen der Nabe mit einer Welle. Wenn sich der Impeller dreht, tritt Luft im Bereich in der Nähe der Nabe 32 in die Impellerblätter ein, strömt radial auswärts und verlässt die Blätter in der Nähe der Blattspitzen 33. Der Impeller ist bevorzugt einstückig hergestellt („einstückige Konstruktion”), im Gegensatz zu Teilen, die jeweils geformt und verbunden sind. Dies ist möglich, wenn keine Deckscheibe vorhanden ist – oder höchstens eine Deckscheibe. Dies reduziert eine Fehlausrichtung vom Komponenten, was zu einer Unwucht oder anderen Nachteilen führen könnte. In der bevorzugten Ausführung ist keine Deckscheibe vorhanden (im Gegensatz zum in den 5 und 6 gezeigten Beispiel der Deckscheibe 152).
  • Die Blätter 31 bilden bevorzugt eine im Wesentlichen flache Oberfläche von der Nabe 32 und inzidieren die Drehrichtung, um hierdurch Gase zu zentrifugieren. Bevorzugt sind die Spitzen der Impellerblattspitzen 33 in Richtung der Impellerdrehung (Pfeil „A”) teilweise gekrümmt. Das heißt, die Blattspitzen 33 sind nach vorne gewölbt. Nach vorne gewölbte Blattspitzen helfen dabei, den Gasen, welche durch den Impeller fließen, stärkere Drehkräfte zu verleihen als gerade oder nach hinten gewölbte Blätter. Die nach vorne gewölbten Blattspitzen tragen dazu bei, einen Hochdruckring außerhalb zwischen den Spitzen der jeweiligen Blätter zu erzeugen. Der innere Abschnitt 31 des Impellerblatts kann etwa nach hinten gewölbt sein. Ein nach hinten gewölbtes Blatt erlaubt eine gewisse Rückführung von Gasen an der Blattoberfäche selbst. Der nach hinten gewölbte innere Blattabschnitt kann günstig sein, um die Druckerzeugung zu erhöhen und einen stabilen, langsamen und rückwärtigen Gasfluss zu erlauben.
  • Der Impeller ist leichtgewichtig konstruiert. Bevorzugt erfolgt dies, indem man den Impeller deckscheibenlos macht, oder zumindest teilweise deckscheibenlos, um hierdurch Gewicht zu entfernen. Um einen leichtgewichtigen Impeller zu erhalten, wie in 14A und 15A gezeigt, sind die Blätter 31 des bevorzugten Impellers 24 jeweils zwischen den Blättern offen (d. h. die oberen und unteren „Flächen” oder „Ebenen” des Impellers sind zu den Innenoberflächen des Gehäuses der Gebläseeinheit 20 offen), um hierdurch einen deckscheibenlosen Zentrifugalimpeller zu definieren. Durch Weglassen einer Deckscheibe an beiden oberen und/oder unteren Seiten der Impellerblätter kann das Gewicht des Impellers 24 wesentlich reduziert werden. Das Gewicht des Impellers kann auch auf andere Weise reduziert werden, zusätzlich zu oder alternativ zum Weglassen der Deckscheibe. Zum Beispiel kann ein leichtgewichtiges Material verwendet werden. Auch könnten dünne Blätter mit minimalem Material und große Lücken zwischen den Blättern realisiert werden, um Gewicht zu reduzieren. Alternativ könnte auch eine Deckscheibe 35 verwendet werden, von der etwas Material entfernt wurde, wie in den 14b, 15b gezeigt. Es wird eine rippenförmige Deckscheibe 36 vorgesehen, wobei etwas Material zwischen den Blättern 31 entfernt ist. Es könnte eine beliebige Materialmenge entfernt werden. Eine Deckscheibe kanalisiert Luft in den Impellern. Wenn signifikantes Material entfernt wird, könnte die resultierende Struktur in der Tat nicht länger diese Funktion einer Deckscheibe ausführen, sondern nur noch eine Stütze für Impellerblätter 31 vorsehen. In diesem Fall könnte der Impeller 24 immer noch als deckscheibenlos bezeichnet werden, obwohl eine gewisse Struktur zwischen den Impellerblättern 31 vorhanden ist. In einer noch weiteren Ausführung, die in den 14c, 15c gezeigt ist, ist die Struktur zwischen den Impellerblättern ein Steg, der zentral zwischen den Impellern angeordnet ist. Eine solche Struktur fungiert nicht als Deckscheibe. Die reduzierte Materialstruktur oder der Steg 36 könnte eine beliebige Form haben (nicht nur rippenförmig), oder ein beliebiges Ausmaß, wovon in den 14b, 15b, 14c, 15c, zwei Beispiele gezeigt sind. Ein leichtgewichtiger Impeller 24 bietet Vorteile, wie etwa Herstellungskosten, geringe Rotationsträgheit und ist ausgewuchtet oder erfordert drehenden Ausgleich, sobald hergestellt. Ein Impeller mit geringer Rotationsträgheit kann rasch beschleunigt und verzögert werden. Ein leichtgewichtiger deckscheibenloser Impeller ist daher zum raschen Reagieren auf fluktuierende Druckanforderungen geeignet, wie etwa dem normalen Einatmungs- und Ausatmungszyklus des Patienten, der mit der Atmungsunterstützungsvorrichtung verbunden ist, in der der Impeller arbeitet.
  • Zum Beispiel kann ein herkömmlicher mit Deckscheibe versehener Impeller, der üblicherweise in einer Atmungsunterstützungsvorrichtung verwendet wird, ein Gewicht von angenähert 17 Gramm und einer Trägheit von 6 kg·mm2, auf Druckfluktuationen von 10 cm H2O in angenähert 2 Sekunden reagieren. Im Gegensatz hierzu reagiert der bevorzugte Impeller bei einem Gewicht von angenähert 1,7 Gramm und einer Trägheit von 1,5 kg·mm2, auf Druckfluktuationen von 10 cm H2O in angenähert 100 ms. 29A zeigt einen Graph von Druck gegen Zeit für den früheren Impeller mit 17 Gramm. Der Impeller wird betrieben, in dem Versuch, einen konstanten Druck von 4 cm H2O während dem normalen Einatmungs- und Ausatmungszyklus eines Patienten einzuhalten. Im Vergleich hierzu zeigt 29B einen Graph von Druck gegen Zeit für den bevorzugten Impeller 24. Man kann sehen, dass die Abnahme der Masse und der Rotationsträgheit gegenüber dem herkömmlichen Impeller eine viel geringere Druckfluktuation aufzeigt als der Impeller von 29A. Die reduzierte Druckfluktuation unterbricht den Atmungsprozess eines Patienten weniger, und erhöht daher vorteilhaft den Komfort des Patienten.
  • Wie erwähnt, kann das geringe Gewicht durch Weglassen einer Deckscheibe erreicht werden. Jedoch ist es nicht notwendig, die gesamte Deckscheibe wegzulassen – stattdessen eine nur ausreichende Deckscheibe, um das Gewicht des Impellers auf einen geeigneten Wert zu bringen – wie etwa in den 14B, 15B, 14C, 15C gezeigt. Daher kann das geringe Gewicht erreicht werden, indem man soviel offenen Raum (Fläche oder Volumen) zwischen den Blättern wie möglich bekommt. Der offene Raum kann daher im Hinblick auf das Blattvolumen zu Blattüberstreichungsvolumen-Verhältnis/Prozentzahl definiert werden. Das heißt, die Blätter überstreichen ein Volumen X bei der Drehung, und die Blätter selbst haben ein kombiniertes Volumen Y (das ist das Volumen des Blatts in Kombination). Alternativ kann, in der Draufsicht, der offene Raum definiert werden als die Blattfläche zur Blattüberstreichungsfläche. Die Verhältnisse sollten so niedrig wie möglich sein. In einer Ausführung beträgt z. B. das Überstreichungsvolumen des Impellers angenähert 19.000 mm3, wobei die Blätter ein Volumen von angenähert 1.200 mm3 darstellen. Das Verhältnis des Überstreichungsvolumens zum Blattvolumen beträgt daher angenähert 16:1, um hierdurch einen Impeller zu definieren, der leichter ist als die kleineren, dichter konstruierten schwereren Impeller, die früher verwendet wurden.
  • Der leichtgewichtige Impeller kann ein Gewicht von z. B. weniger als 2 Gramm aufweisen, und bevorzugt zwischen 0,8 und 1,8 Gramm oder besonders bevorzugt zwischen 1,2 und 1,7 Gramm oder sogar noch bevorzugter 1,7 Gramm. Dies sind nur Beispiele einer bevorzugten Ausführung, und der Impeller braucht nicht dieses Gewicht zu haben, aber kann irgendein anderes Gewicht haben, das ihn leichtgewichtig macht.
  • Alternativ kann ein leichtgewichtiger Impeller konstruiert werden, um so viel der Deckscheibe wie möglich zu entfernen, um das Trägheitsmoment-zu-Radius-Verhältnis hinunter bis auf weniger als 15 Gramm·mm zu bringen, und weiter bevorzugt zwischen 8 bis 12 Gramm·mm, und in einer möglichen Ausführung angenähert 11 Gramm·mm. Zum Beispiel kann in einer Ausführung der Impeller einen Radius von 35 mm haben, einen Umfang von 219 mm, und bei 15.000 upm ein Trägheitsmoment von 344,22, eine Spitzengeschwindigkeit von 54,98 m/s, einen Druck von 1.800 Pa und eine Spitzengeschwindigkeit-zu-Trägheit-zu-Radius-Verhältnis von 3,5 oder mehr und z. B. 5,59. Insbesondere könnte ein leichtgewichtiger Impeller Dimensionen/Parameter innerhalb der folgenden Bereiche haben (diese Bereiche sind Hinweise – nicht einschränkend):
    Radius: 15 mm–60 mm
    Gewicht: weniger als 2 Gramm.
  • Ein Druckverhältnis-zu-Trägheit-zu-Radius-Verhältnis von größer als 50:1 Pascal pro Gramm·mm und bevorzugt 80:1 Pascal pro Gramm·mm oder mehr als 1.000 Pa.
  • Leichtgewichtige Impeller ermöglichen einen größeren Radius der zu verwendenden Impeller. Es können auch noch größere Radien des Impellers verwendet werden als oben erwähnt. Impeller mit größerem Radius erzeugen eine größere Spitzengeschwindigkeit und einen größeren Druck. Die Konstruktion des Impellers erlaubt Impeller mit größerem Radius, weil die leichtgewichtige Eigenschaft des Impellers so ist, dass, auch mit größerem Impeller, die Trägheit immer noch niedrig genug ist, um für die erforderliche Reaktion und die erforderlichen Drücke zu sorgen.
  • Die leichtgewichtige Eigenschaft des Impellers kann erreicht werden durch das Entfernen von Masse durch jede beliebigen Mittel, wie Entfernen der Deckscheibe und/oder von Material von dem Impeller und/oder Verwendung von leichteren Materialien. Eine mögliche Art und Weise, mit der die Impellermasse zu reduzieren ist, ist es, die Anzahl der Blätter zu reduzieren.
  • Der Impeller erzeugt einen Hochdruckring zwischen der Spitze und einer Innenseite des Gehäuses. Der nach hinten weisende Impeller mit vorwärtiger Wölbung an der Spitze erlaubt auch eine Rückführung am Blatt selbst, was zu einer erhöhten Durckerzeugung und stabilem Fluss und Rückflüssen beiträgt.
  • Die Gebläseeinheit 20, die in den 11 und 12 gezeigt und beschrieben ist, ist in 16 in Explosionsansicht gezeigt. Das Gebläse hat eine obere Gehäuseschicht 50 und eine untere Gehäuseschicht 51, die gemeinsam eine Trennwand 52 und den Impeller 24 verkapseln. Die Blätter des Impellers sind zu den Innenoberflächen der oberen und unteren Gehäuseschichten offen. Die Trennwand 52 und die Innenoberfläche der oberen Schicht 50 sind profiliert, um die Impellerblätter weitgehend zu umschließen, wenn die Schichten zusammengesetzt sind. Dies bildet einen ersten inneren Bereich („oberen Bereich”). Die obere Gehäuseschicht 50 hat eine Öffnung 27, die den Gaseintritt in das Gebläse definiert. Die untere Gehäuseschicht definiert eine Schnecke 53, wo Gase gesammelt werden, bevor sie aus dem Gebläse austreten. Bevorzugt hat die Schnecke 53 auch eine innere Abdichtwand 56. Die Wand 56 definiert einen Innenraum zu dem unteren Gehäuse, das zur Aufnahme eines Motors verwendet werden kann. Die untere Gehäuseschicht 51 und die Trennwand 52 bilden einen zweiten inneren Bereich („unteren Bereich”).
  • Der Auslasskanal 28 der Gebläseeinheit 20 ist mit der Schnecke 53 über eine Öffnung 54 verbunden. Die Öffnung 54 und die Schneckenwand 53 definieren eine Zunge 55, wodurch in der Schnecke 53 zirkulierende Gase in den Auslasskanal 28 umgelenkt werden.
  • Die Trennwand 52 ist allgemein kreisförmig und unterteilt im Wesentlichen das obere Gehäuse 50 von dem unteren Gehäuse 51, wodurch die oberen und unteren Gasfluss(Innen-)bereiche des Gehäuses definiert werden. Um zu erlauben, dass Gase vom oberen zum unteren Bereich fließen, ist eine Öffnung 57 an oder in der Nähe des Außenrands der Trennwand angeordnet. Die Öffnung 57 ist in den 17 und 18 klarer gezeigt. Die Öffunung 57 ist besonders bevorzugt eine Öffnung, die durch einen Ausschnitt der Trennwand 52 gebildet ist, oder irgendeine andere Konfiguration/Form des Gehäuses 51, so dass die Kombination/Anordnung der Trennwand 52 und des Gehäuses 51 eine Öffnung zwischen diesen beiden erzeugen. Jedoch könnte die Öffnung 57 auch einen Strömungsweg aufweisen, der separat von der Trennwand gebildet ist, wie etwa eine Wölbung oder ein Fluidkanal, der in den Wänden der oberen 50 und unteren Gehäuseschicht 51 ausgebildet ist. Der Ausschnitt könnte z. B. eine Umfangsöffnung 57 zwischen dem Gehäuse 51 und der Trennwand 52 bilden. Die Krümmung/Mitte des Radius der Umfangsöffnung 57 ist bevorzugt von der Mitte des Radius der Trennwand 52 versetzt oder hat andernfalls eine Krümmung, die sich von jener des Umfangs der Trennwand 52 unterscheidet, was in einem exzentrischen oder anderweitig versetzten Umfangsöffnung 57 um den Umfang der Trennwand 52 resultiert, wie in den Figuren gezeigt. Dies erzeugt eine Öffnung 57 mit einer sichelförmigen („lächelnden”) Öffnung, die einen Vorderrand 58 mit einem Hinterrand 59 überspannt. Jedoch kann die Öffnung eine beliebige Form haben, mit einer graduellen Öffnung und Verschluss relativ zur Ebene der Impellerdrehung. Die Öffnung erlaubt eine graduelle Zufuhr von Druck und Fluss von der statischen Druckquelle zur oberen Seite des Gebläses. Der Öffnungs- und Schließwinkel ist abgestimmt, um den Rückstrom durch das System in stabiler Weise zu erlauben. Dies trägt dazu bei, dass das Geräusch des Blattdurchlaufs reduziert wird, indem kein scharfer geometrischer Bruch vorhanden ist. Die Öffnung sieht zusätzliche Zungen vor, sowie auch jene am Auslass. Das graduelle Öffnen und Schließen der Öffnung (Verjüngen) sieht die Zungen vor. Die maximale Geschwindigkeit am Auslass (z. B. 10 m/s) ist geringer als jene der in den Verjüngungen (z. B. 60 m/s). Das graduelle Öffnen und Schließen mit den Blättern, die mit dieser Geschwindigkeit vorbeilaufen, steuern das Blattdurchlaufgeräusch. Die Breite und Länge der Öffnung 57 steuert die Geschwindigkeit des unteren (Schnecken-)Abschnitts des Gehäuses. Zum Beispiel erhöht eine weitere und längere Öffnung die Geschwindigkeit in der Schnecke.
  • Während das Gebläse in Betrieb ist, dreht sich der Impeller 24 in Richtung A – siehe 17. Die Drehung des Impellers 24 saugt Gase durch den Einlass 27 an, und durch die Blätter 31 zu der äußeren Wand der oberen Gehäuseschicht 50. Während des Betriebs kann Luft B auch durch den Stator/Rotor von der anderen Seite des Gehäuses angesaugt werden – siehe z. B. 13. Die hindurchgesaugte Luft B kann den Motor kühlen. Der deckscheibenlose Impeller 24 ermöglicht auf diese Weise, dass Luft durch den Motor gesaugt wird, um für Kühlung zu sorgen. Die nach vorne gewölbten Blattspitzen 31 verleihen den Gasen, die in dem oberen Bereich des Gebläsegehäuses zirkulieren, starke Drehkräfte, um hierdurch hohe Gaszirkulationsgeschwindigkeiten zu erzeugen. Gase in dem oberen Bereich fließen natürlich durch die Öffnung 57 zu dem unteren Bereich, aufgrund der Druckdifferenz zwischen diesen Bereichen. Wenn die Gase im oberen Bereich, die eine hohe Geschwindigkeit und einen niedrigen Druck haben, in den unteren Bereich eintreten, insbesondere die Schnecke 53, fällt die Gasgeschwindigkeit ab und nimmt der Druck zu. Typischerweise hat die Schnecke 53 ein größeres Volumen als der obere Bereich, um dazu beizutragen, eine Zunahme der Gasdrücke zu erleichtern.
  • Indem der Gebläseinnenraum in zwei separate Bereiche unterteilt wird, können eine Anzahl von Vorteilen realisiert werden. In einem herkömmlichen Gebläse prallen Gase, die mit hoher Geschwindigkeit den Impeller verlassen, auf den Rand oder die Zunge, die eine physikalische Grenze definiert, wo Gase von der Schnecke abgelöst werden, um in den Auslasskanal einzutreten. Die hohe Gasgeschwindigkeit beim Einfall auf die Zunge ist turbulent und für die Gebläseleistung ineffizient. Die durch die Zunge hervorgerufene Turbulenz beinhaltet auch eine Geräuschquelle. Im Gegensatz hierzu reduziert das Unterteilen des Gehäuses des bevorzugten Gebläses in obere und untere Bereiche den durch die Zunge hervorgerufenen Aufprall. Der obere Bereich erlaubt, dass die Gase mit hoher Geschwindigkeit zirkulieren. Das graduelle radiale Öffnen und Schließen der bevorzugten Trennwand 57 bietet einen Fluidweg zu dem unteren Bereich, der von aerodynamisch turbulenten Rändern frei ist (oder diese reduziert hat). Wenn zirkulierende Gase in den unteren Bereich eingetreten sind, begünstigt das erweiterte Volumen der Schnecke eine Verlangsamung der Gase und eine Erhöhung des Drucks. Die reduzierte Gasgeschwindigkeit reduziert den turbulenten Aufprall, der normalerweise durch die Zunge 55 hervorgerufen wird, auf einen niedrigen oder vernachlässigbaren Pegel. Die Gebläseeinheit lässt sich daher über einen weiten Druck- und Strömungsbereich mit wesentlich reduzierter Geräuschabgabe betreiben, im Vergleich zu anderen Gebläsen. Eine weitere und längere Öffnung 57 erhöht die Strömungsrate des unteren Bereichs relativ zum oberen Bereich. Daher ist die Größe der Öffnung gemäß der gewünschten Strömungsrate und dem Druckabfall der Gebläseeinheit ausgewählt.
  • Der zum Antrieb des Impellers 24 verwendete Motor ist im Querschnitt in 19 gezeigt. Bevorzugt ist der Motor ein bürstenloser Gleichstrommotor, der durch sensorlose Vektorsteuerung betrieben wird (auch „feldorientierte Steuerung” genannt), gesteuert durch einen Mikrocontroller, Mikroprozessor oder einen ähnlichen Controller 14 (wie etwa in 7 gezeigt), z. B. über den Stecker 131, der an einer PCB 130 angebracht ist. Die Steuerung kann auch in Anpassung an einen trägheitsarmen Impeller abgestimmt sein. Die zentrale Nabe 32 des Impellers 31 steht mit einer Welle 60 in Eingriff, die sich von dem Motor 61 erstreckt. An der Welle sind eine Mehrzahl von z. B. kleinen magnetischen Segmenten angebracht, um einen Rotor 62 zu bilden. In einer Ausführung hat der Magnet einen Durchmesser von 20 mm, aber allgemein könnte der Durchmesser weniger als 20 mm betragen, bevorzugt zwischen 10 mm und 15 mm. Das Magnetvolumen beträgt weniger als 1.600 mm3 und kann zwischen 500 mm3 und 1.600 mm3 betragen. Um den Rotor 62 herum befindet sich ein laminierter Stator mit einer Mehrzahl vom Polen 63 und Wicklungen 68. Der Stator ist auf der PCB oder einem anderen Substrat 140 angebracht, und die Wicklungen sind mit dem Stecker 131 gekoppelt. Die Wicklungen werden durch den Mikrocontroller 14 über den Stecker 131 selektiv angeregt, um die Drehung des Rotors und daher der Welle 60 und des Impellers 31 um die Mittelachse zu erleichtern, welche durch die Mittellinie der Welle 60 definiert ist.
  • Die Welle 60 wird in dem Motor durch eine Lagerstruktur gehalten. Bevorzugt hat die Lagerstruktur ein oder mehrere Lager 64 und ein oder mehrere Lagerhalterungen 65. Die Lagerhalterungen 65 stehen, wie gezeigt, mit den Lagern an einer Innenoberfläche und mit dem Stator an einer Außenoberfläche in Eingriff. Der bevorzugte Eingriff der Halterung zu den Lagern und dem Stator ist Reibung. Um den Reibeingriff zu begünstigen, sind die Lagerhalterungen 65 aus weichem, noch elastischem und/oder flexiblem Material, wie etwa Silikongummi oder einem anderen elastomeren Material hergestellt. Das Material kann kriecharm sein, temperaturstabil, mit niedriger Kompressionseinstellung mit hohem Tan delta (hochviskos), hoch gedämpft. Beispiele umfassen:
    • • Formgussgummis, wie etwa NBR, Nitril und Floursilikon,
    • • themoplastische Elastomere (TPE's), wie etwa Santropren von Exxon
    • • thermoplastische Uretane, wie etwa Dynaplast von GLS Corporation
    • • heißgehärtete Gussuretane, wie etwa 10T90 von National Uretans
    • • mehrere andere Kaltguss-Gummiverbindungen, wie etwa RTV (bei Raumtemperatur hergestellte Vulkanite) von Dow Corning, Wacker und anderen.
  • Diese Materialien erlauben, dass die Halterungen 65 beim Installieren komprimiert werden, dann in ihrem gewählten Ort expandieren, und durch expandierte Dimension mit einer Verengung am Ort in Eingriff gehalten zu werden. Die Halterungen 65 sind optional an einem Überhang 66 eingegrenzt, der als Teil eines elektrischen Isolators oder einer anderen Rahmenstruktur („Statorrahmen”) an dem Stator ausgebildet sind. Ähnlich können die Lager durch einen Überhang 67 begrenzt werden, der als Teil der Lagerhalterung ausgebildet ist. Einer oder beide der Überhänge können getrennt um den Innen- und Außenring der Lagerhalterungen herum angeordnet werden, und erstrecken sich alternativ und um den Umfang der Halterung herum, um eine Vertiefung zu definieren, in der die Halterung angeordnet wird.
  • Die Lagerhalterungen geben der drehbaren Welle 60 eine Nachgiebigkeit. Da drehbare Objekte, wie etwa der Rotor 62, die Welle 60 und der Impeller 61 gewöhnlich an einem gewissen Grad der Drehungwucht leiden, sind diese Halterungen in der Lage, eine inherente durch Drehung induzierte Vibration von dem Motor/Rotor zu isolieren. Es hat sich herausgestellt, dass die Kombination des leichtgewichtigen deckscheibenlosen Impellers mit geringer Drehträgheit, wie oben beschrieben, zusammen mit der gegebenen Nachgiebigkeit der Lagerhalterungen eine Herstellung des Rotors 62, der Welle und des Impellers 31 ermöglichen, und ein etwaiger Auswuchtprozess nach der Herstellung für die rotierenden Komponenten vollständig weggelassen wird. Diese Vorteile begünstigen die Herstellungskosten und -zeit. Die leichtgewichtige Eigenschaft des Impellers erlaubt, dass Unwuchten durch die Lagerhalterungen kompensiert werden. Ein leichtgewichtiger Impeller erlaubt auch eine raschere Geschwindigkeitsreaktion des Impellers auf sich verändernde Bedingungen. Etwaige unerwünschte Fluktuationen aufgrund der fehlenden Eigenschaften können kompensiert werden, durch rasche Änderung der Impellergeschwindigkeit, um den Druck auf den gewünschten Wert zurückzubringen.
  • Es sei angemerkt, dass während 19 die Lagerhalterungen 65 innerhalb des Motorstators montiert zeigt, sie gleichermaßen auch außerhalb des Motors aufgenommen werden könnten. Zum Beispiel könnten die Halterungen 65 stattdessen innerhalb Lageraufnahmen angebracht werden, die innerhalb der Gebläsegehäuse ausgebildet sind, oder der Gaszufuhreinheit 7. Unter diesen Umständen, wo die Lagerhalterungen innerhalb der Gaszufuhreinheit 7 angeordnet sind, könnte es auch vorteilhaft sein, gesonderte Strukturen für das Gebläsegehäuse 50, 51 wegzulassen, anstatt die Innenoberflächen der Gehäuse direkt an die innere Struktur der Gaszufuhreinheit 7 zu formen.
  • Um für eine weitere Vibrationsdämpfung der rotierenden Komponenten des Gebläses zu sorgen, können der Motor und der Impeller optional auf einer nachgiebigen Halterungsvorrichtung angebracht werden. 20 zeigt eine Ausführung einer solchen Halterungsvorrichtung 7. Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Halterung besonders bevorzugt aus einem weichen, flexiblen, aber noch elastischen Material, wie etwa Silikongummi hergestellt. Die Halterungsvorrichtung 70 hat eine innere Vertiefung 71, in der der Stator freigelassen ist. Bevorzugt ist die innere Vertiefung kleiner als die Außenfläche des Motors, um einen Passsitz zwischen diesen Komponenten zu begünstigen. 21 zeigt den Motor 21, der innerhalb der Halterungsvertiefung 71 angeordnet ist.
  • Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 72 umgibt die oberen und unteren Flächen der Halterung 70. Jeder Vorsprung 72 hat bevorzugt eine Basis, die in den Körper der Halterung vertieft ist, um die Länge effizient zu vergrößern, wodurch die Vorsprünge frei biegbar sind. Das Ende des Vorsprungs erstreckt sich an den oberen und unteren Flächen der Halterung vorbei, um der Halterungsunterbaugruppe eine Hebelstütze zu geben. Während der Motor in Betrieb ist, wird Vibration, die durch eine etwaige Unwucht der rotierenden Komponenten verursacht wird, durch jeden der Vorsprünge absorbiert, indem erlaubt wird, dass sich der Körper der Halterung 70 relativ zur Oberfläche, auf der die Vorsprünge 72 getragen sind, bewegt.
  • 22A ist ein Graph des Schalldruckpegels einer herkömmlichen Gebläseeinheit, die in einer echofreien Kammer getestet wurde. 22B ist ein Graph eines Schalldruckpegels einer Gebläseeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Es ist ersichtlich, dass der leichtgewichtige und deckscheibenlose Impeller 24, die flexiblen Lagerhalterungen 65 und die flexible Motorhalterung 70 zu einem signifikant reduzierten Ausgangsgeräusch beitragen, über den getesteten Spektralbereich 50 Hz bis 10 kHz.
  • Eine weitere Ausführung der Motor- und Impellerbaugruppe ist in den 23 bis 28 gezeigt. Zahlreiche Aspekte dieser Ausführung sind die gleichen wie jene in der vorherigen Ausführung. Man kann annehmen, dass Merkmale, die in Bezug auf die hier nicht beschriebene vorherige Ausführung beschrieben sind, auch dieser Ausführung vorhanden sind, wo dies geeignet ist. Ähnliche Merkmale verwenden daher gleiche Bezugszahlen wie in der vorherigen Ausführung. Der zum Antrieb des Impellers 24 verwendete Motor ist in 27 im Querschnitt gezeigt. Bevorzugt ist der Motor ein bürstenloser Gleichstrommotor, der durch sensorlose Vektorsteuerung betrieben wird („feldorientierte Steuerung”), gesteuert durch einen Mikrocontroller, Mikroprozessor oder einem ähnlichen Controller 14 (wie etwa in 7 gezeigt) z. B. über einen Stecker 231, der an einem PCB/Substrat 230 angebracht ist (wie er etwa in 23 gezeigt ist). Die Steuerung kann in Anpassung an einen trägheitsarmen Impeller abgestimmt sein. In Bezug auf die 23, 24 und 27 steht die Mittelnabe 32 des Impellers 24 mit einer Welle 60 in Eingriff, die sich von dem Motor 61 erstreckt. An der Welle sind eine Mehrzahl von bevorzugten kleinen magnetischen Segmenten zur Bildung eines Rotors 62 angebracht. Um den Rotor herum befindet sich ein laminierter Stator 241 mit einem ringförmigen äußeren Abschnitt 242 und einer Mehrzahl von Polen 243 und Wicklungen 68. Der Stator ist an der PCB oder dem anderen Substrat 230 angebracht, und den Wicklungen 68, die mit dem Stecker 231 verbunden sind. Der Stator 241 hat einen elektrischen Isolator (zur Bildung eines Statorrahmens) 270a, 270b, der die Ober- und Unterseiten des ringförmigen Abschnitts 242 und die Pole 243 abdeckt. Jede Wicklung 68 ist bevorzugt auf dem Isolator 270a, 270b über jedem Pol 243 montiert. Die Vorsprünge zum Eingriff und zum Rückhalten sind um den Umfang 271 herum vorgesehen, erstrecken sich aufwärts und erstrecken sich am Ende der Pole aufwärts 272a und abwärts 272b.
  • In Bezug auf die Draufsicht auf einer der Schichten 240 in 24, umfasst jede Schicht einen ringförmigen Außenabschnitt 242 und einen Polabschnitt 243, der sich radial einwärts erstreckt. Der Rand 244 jedes Polabschnitts 243 enthält eine Wellenform. Die Wellenform umfasst zwei konkave Abschnitte 244a, 244b, die an einem zentralen Scheitel 244c zusammentreffen. Wenn, in Bezug auf 25 eine Mehrzahl der Schichten 240 gestapelt sind, um den Stator 241 zu erzeugen, hat jeder Pol 243 eine radiale Innenseite 250 mit einer Wellenform, wie in 25 gezeigt. Die Seite 250 umfasst zwei konkave Abschnitte 250a, 250b, die an einem zentralen Scheitel 250c zusammentreffen. Diese Anordnung reduziert Ruckeln. Der Stator und/oder Rotor kann schräg magnetisiert sein. Die Wicklungen werden mittels des Controllers 14 über den Stecker 231 selektiv angeregt, um die Drehung des Rotors zu erleichtern, und daher der Welle 60 und dem Impeller 31, um die Mittelachse, die durch die Mittellinie der Welle 60 definiert ist.
  • Die Welle 60 wird in dem Motor durch eine Lagerungsstruktur gehalten. Bevorzugt hat die Lagerungsstruktur ein oder mehrere Lager 64 und ein oder mehrere Lagerhalterungen 260 (siehe 26). Die Lagerhalterungen 260 stehen, wie gezeigt, mit den Lagern 64 an einer Innenoberfläche 261 und mit dem Stator 241/Isolator 270a/270b an einer Außenoberfläche in Eingriff, wie in 27 gezeigt. Die Lagerhalterung 260 umfasst einen ringförmigen Hauptkörper 265, der von einem niedrigen Punkt an einer Mittelöffnung 263 zu einem höheren Punkt am Außenumfang 262 gekrümmt ist. Der Außenumfang umfasst eine Eingriffslippe 264, bevorzugt mit einer Abschrägung 264a an einem Schnittpunkt des Außenumfangs 262 mit dem ringförmigen Hauptkörper 265. Der Schnittpunkt der Innenöffnung 263 mit dem Innenumfang 261 des Hauptkörpers 265 hat bevorzugt eine Abschrägung 261a. Eine ringförmige Wand/Nabe 266 erstreckt sich von dem ringförmigen Hauptkörper 265 an der Innenöffnung 263 nach oben. Der obere Abschnitt 267 der ringförmigen Wand 266 hat eine überhängende Eingriffslippe 268. Der Schnittpunkt der Lippe 268 mit der ringförmigen Wand 266 und mit der überhängenden Lippenseitenwand 268a sind bevorzugt abgeschrägt 268b, 268c. Der bevorzugte Eingriff der Lagerhalterung 260 mit den Lagern 64 und dem Stator 241 ist in Reibung. Um den Reibeingriff zu begünstigen, sind die Lagerhalterungen 260 aus weichem, noch elastischem und/oder flexiblem Material hergestellt, wie etwa Silikongummi oder anderem elstomeren Material. Das Material kann kriecharm sein, temperaturbeständig, niedriger Kompressionseinstellung mit hohem Tan delta (hochviskos), hochdämpfend. Mögliche Materialien wurden in Bezug auf die vorherige Ausführung beschrieben. Diese Materialien erlauben eine Kompression der Halterungen 260, wenn installiert, expandieren dann in ihren gewählten Ort, um durch expandierte Dimensionen mit einer Verengung am Ort in Eingriff gehalten zu werden. Sie sorgen auch für Nachgiebigkeit.
  • 27 zeigt die Lagerhalterungen in dicken Linien im nicht-installierten/nicht-montiertem Zustand, mit einer aufwärtigen Krümmung. Die gepunkteten Linien zeigen die Lagerhalterungen 260 im installierten/montierten Zustand, in den Stator/Isolator 279a, 270b geklemmt. Im installierten Zustand (auch Eingriffszustand oder Konfiguration genannt) steht der ringförmige Körper mit dem Stator und/oder dem Statorrahmen 270a, 270b in Eingriff, und der ringförmige Körper 265 koerziert vom gekrümmten Zustand (in dicken Linien gezeigt) in eine Eingriffs-(flache) Konfiguration (in gepunkteten Linien gezeigt), die dem einen oder den mehreren Lagern eine Vorlast gibt, durch Wirkung der Lagerhalterung, die eine Spannung verleiht, die durch den elastischen/flexiblen Körper erzeugt wird, der auf den Stator und/oder Statorrahmen und die Lager wirkt. Die Halterungen 260 sind optional über einen Überhang 272c, 272d eingegrenzt, der an dem Isolator 270a, 270b ausgebildet ist. Ähnlich können die Lager 64 durch einen Überhang 268 eingegrenzt sein, der als Teil der Nabe 266 an der Lagerhalterung 260 ausgebildet ist. Entweder einer oder beide Überhänge können getrennt um den Innen- und Außenring der Lagerhalterungen angeordnet sein, oder erstrecken sich alternativ um den Umfang der Halterung, um eine Vertiefung zu definieren, in der die Halterung angeordnet ist. Der Impeller/Welle/Rotor wird in den Stator 241 eingebaut, durch Anbringen der Lager 64 an der Welle 60, Anbringen der Lagerhalterungen 260 auf den Lagern 64, und Handhaben der Lagerhalterungen 260 derart (mit der Hand, mit einer Halterung oder anderen Mitteln), so dass sie mit dem Stator/Isolator 270a, 270b an jedem Pol 243 in Eingriff treten. In einer alternativen Ausführung sind die Lagerhalterungen 260 nicht direkt mit dem Stator oder Isolator 270/241 gekoppelt, sondern sind stattdessen mit einer anderen Struktur, wie etwa einem Gehäuse, gekoppelt. Jede Kupplungsanordnung mit jeder geeigneten Struktur kann vorgesehen werden, welche die erforderlichen Funktionen gibt, wie nachfolgend aufgeführt.
  • Die Lagerhalterungen 260 geben der drehbaren Welle 60 eine Nachgiebigkeit. Da drehbare Objekte, wie etwa der Rotor 62, die Welle 60 und der Impeller 24, gewöhnlich an einem gewissen Grad der Drehunwucht leiden, sind die Lagerhalterungen in der Lage, eine inherente drehinduzierte Vibration von dem Rotor-Motor zu isolieren. Es hat sich herausgestellt, dass die Kombination des leichtgewichtigen deckscheibenlosen Impellers mit geringer Drehträgheit, wie oben beschrieben, zusammen mit der gegebenen Nachgiebigkeit der Lagerhalterungen ermöglicht, dass der Rotor 62, die Welle 60 und der Impeller 24 hergestellt werden, und ein etwaiger Auswuchtprozess nach der Herstellung für die rotierenden Komponenten vollständig weggelassen wird. Diese Vorteile begünstigen die Herstellungskosten und -Zeit. Die leichtgewichtige Eigenschaft des Impellers 24 erlaubt eine Kompensation von etwaigen Unwuchten/Fehlausrichtungen durch die Lagerhalterungen 260 – die Anordnung ist aufgrund der Nachgiebigkeit der Lagerhalterung selbsausrichtend (z. B. aufgrund Elastizität und/oder Flexibilität). Die Lagerhalberungskonstruktion, einschließlich der Geometrie und dem Material, sorgt auch für eine axiale Vorlast auf die Lager, z. B. bis zu 7 Newton. Die ringförmige Eigenschaft der Lagerung sorgt um das Lager 64 herum für eine konsistente/gleichmäßige Vorlast. Der elastische/flexible gekrümmte ringförmige Körper erlaubt eine Anbringung des Lagers am Ort und sorgt für die Vorlast. Die ringförmige Eigenschaft der Lagerhalterung 260 sorgt für eine gleichmäßige Vorlast um das Lager herum, während das kriecharme Konstruktionsmaterial die Vorlast beibehält. Das Material der Lagerhalterungen 260 ist auch bevorzugt ein viskoelastisches Dämpfmaterial, das für Dämpfung sorgt, die die Wahrscheinlichkeit von Resonanz während des Betriebs des Motors reduziert. Ein solches viskoelastisches Material kann auch für die erforderliche Elastizität/Flexibilität sorgen, um die Vorlast herzustellen. Ein Beispiel eines solchen Materials ist thermoplastisches Uretan, wie etwa Dynaplast von GIS Corporation. Es könnten auch andere Materialien, die oben erwähnten elastischen oder flexiblen Materialien, für die Lagerhalterung 260 dazu ausgelegt werden, um erforderliche Dämpfung herzustellen, indem Mica hinzugefügt wird. Ein leichtgewichtiger Impeller erlaubt auch eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit des Impellers auf veränderte Bedingungen. Etwaige unerwünschte Druckfluktuationen aufgrund der fehlenden Deckscheibe könnten auch kompensiert werden, durch rasche Änderung der Impellergeschwindigkeit, um den Druck auf den gewünschten Pegel zurückzubringen. Die Lagerhalterungen sorgen auch für eine Vibrations-Isolation.
  • Um für eine weitere Vibrationsdämpfung der rotierenden Komponenten des Gebläses zu sorgen, können der Motor und Impeller optional an einer nachgiebigen Halterungsvorrichtung (Motorlagerung) 280 angebracht werden. Die 23, 27 und 28 zeigen eine Ausführung einer solchen Halterungsvorrichtung 280. Gemäß der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Lagerung besonders bevorzugt aus einem weichen flexiblen, aber noch elastischen Material, wie etwa Silikongummi, hergestellt. Die Halterungsvorrichtung 280 hat einen ringförmigen Körper 282 mit oberen und unteren Eingriffslippen 282a, 282b, die eine innere Vertiefung 281 definieren, in der der Stator 241 angeordnet wird. Bevorzugt ist die innere Vertiefung 281 kleiner als der Außenumfang des Stators, um einen Passsitz zwischen diesen Komponenten zu begünstigen. 27 zeigt den Motor, der in der Halterungsvertiefung 281 angeordnet ist.
  • Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 283 umschließt die oberen und unteren Oberflächen der Halterung 280. Das Vorsprungsende erstreckt sich an den oberen und unteren Oberflächen der Halterung vorbei, um der Halterungs- und Motorbaugruppe eine Hebelstütze und geben. Während der Motor in Betrieb ist, wird durch etwaige Unwucht der rotierenden Komponenten verursachte Vibration durch jeden der Vorsprünge absorbiert, um hierdurch zu erlauben, dass der Körper der Halterung 280 sich relativ zu der Oberfläche bewegt, auf der die Vorsprünge 283 getragen sind.
  • Die Kombination der verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben Vorteile, die mittels eines einzigen Impellers erreicht werden können. Die Verwendung eines leichtgewichtigen trägheitsarmen Impellers (z. B. durch Entferung eines Teils oder der gesamten Deckscheibe und/oder Reduzieren von Blattmaterial) reduziert die Unwucht des Impellers aufgrund von Herstellungstoleranzen. Bisher ist es nach der Herstellung und der Montage eines Gebläses notwendig gewesen, vom Impeller Material zu entfernen oder ihm hinzuzufügen, um die Wuchtung zu verbessern. Die leichtgewichtige Eigenschaft des Impellers bedeutet, dass eine etwaige kleine Unwucht toleriert werden kann, ohne eine Korrektur zu erfordern. Einhergehend damit kann, wo die Unwucht nicht klein genug ist, die elastische/flexible Lagerstrukturhalterung 65 und/oder die Statorhalterung eine etwaige Unwucht des Impellers kompensieren. Da der Impeller leichtgewichtig genug ist, hat eine etwaige Unwucht eine ausreichend kleine Größe, die durch die Lagerstrukturhalterung 65 kompensiert werden kann, ohne das Gewicht des Impellers während des Zusammenbaus verändern zu müssen.
  • Die leichtgewichtige Konstruktion erlaubt auch einen Impeller mit größerem Durchmesser, der wiederum eine höhere Spitzengeschwindigkeit für eine bestimmte Drehzahl vorsieht. Dies erlaubt den Betrieb des Gebläses mit geringerer Drehzahl, während noch immer der erforderliche Druck erreicht wird (der von der Spitzengeschwindigkeit abhängig ist). Eine niedrigere Drehzahl reduziert Vibration auf einen akzeptablen Pegel und auf einen Pegel, der durch die Lagerstruktur und/oder Statorhalterung kompensiert werden kann. Die leichtgewichtige Konstruktion des Impellers, wie zuvor erwähnt, ermöglicht einen größeren Impeller, da er geringere Trägheit vorsieht, die die erforderlichen Drücke/Reaktionen erreicht. Das heißt, es ist ein geringeres Drehmoment erforderlich, um den Impeller zu beschleunigen und zu verlangsamen, um die erforderlichen Spitzengeschwindigkeiten/Drücke zu erreichen. Dies verbessert die dynamische Eigenschaft (Reaktion). Zusätzlich hierzu beseitigen kleine Magneten in dem Motor (in Kombination mit der Lagerungsstruktur) den Bedarf nach einer Ausrichtung während der Montage, was die dynamische Leistungsfähigkeit verbessert.
  • Die elastische/flexible Lagerungsstruktur erlaubt Selbsausrichtung, Nachgiebigkeit, Dämpfung und Vorlast der Impeller- und Wellenbaugruppe. Dies macht den Zusammenbau leichter, und in Kombination mit dem leichtgewichtigen/trägheitsarmen Impeller reduziert oder erübrigt dies den Bedarf nach auswuchtenden Modifikationen während des Zusammenbaus, wie zuvor erwähnt. Die Lagerungsstruktur sorgt für entspanntere Toleranzen während der Herstellung, das sie größere Toleranzen kompensiert. Die Lagerungsstruktur isoliert und/oder dämpft auch Vibrationen, und gestattet auch hohe Drehzahlen des Impellers, wo erforderlich. Der Statorrahmen/die Motorhalterung sorgt auch für Vibrationsisolation.
  • Die Trennwand, die das Gebläse in die ersten und zweiten Bereiche unterteilt, trennt auch den Hochgeschwindigkeitsbereich ab, um Geräusch zu reduzieren. Dies erlaubt und erhält eine konstante hohe Strömungsgeschwindigkeit bei, während der Geschwindigkeitsdruck zerstreut wird.
  • Allgemein werden durch die Kombination von einem oder mehreren folgenden Merkmalen die folgenden Vorteile erzielt:
    Vorteil Vorteil-bietende Merkmale
    Geräuscharmer Impeller Niedrige Drehzahl (aufgrund größeren Durchmessers des Impellers)
    Trennwand zum Erzeugen von zwei Bereichen, von denen einer den Impeller enthält
    Niedriges Ruckelmoment sensorloser Vektorantrieb/feldorientierte Steuerung
    Reaktionsschnelles Gebläse Trägheitsarmer Impeller (erreicht durch eine deckscheibenlose/leichtgewichtige Konstruktion)
    Kleiner Magnet mit Durchmesser von weniger als 20 mm
    Sensorloser Vektorantrieb
    Geringere Kosten Während des Zusammenbaus keine Auswuchtung erforderlich
    Magnet mit kleinem Volumen
    Einfache Lagerhalterung
    Einstückiger Impeller
    Zusammenbau ohne Auswuchtung Trägheitsarmer Impeller/leichtes Gewicht
    Flexible/elastische Lagerungsstruktur
    Motorhalterung/Statorrahmenisolator
    Impeller mit geringer Drehzahl
    Kleiner Magnet mit Durchmesser kleiner als 20 mm
    Einstückiger Impeller
    Impeller mit großem Durchmesser/geringe Drehzahl Trägheitsarmer Impeller
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine bestimmte Ausführung beschrieben worden ist, liegen andere Ausführungen, die dem Fachkundigen offensichtlich werden, auch im Umfang dieser Erfindung. Daher können verschiedene Änderungen, und Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können verschiedene Komponenten nach Wunsch umgeordnet werden. Darüber hinaus sind nicht alle Merkmale, Aspekte und Vorteile zwingenderweise erforderlich, um die vorliegende Erfindung in die Praxis umzusetzen. Dementsprechend soll der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die Ansprüche definiert werden, welche folgen.

Claims (57)

  1. Atmungsunterstützungsvorrichtung, umfassend: eine Druckgasquelle umfassend: einen Gaseinlass, einen Gasauslass, der dazu ausgelegt ist, Druckgase zu einem Auslass der Atmungsunterstützungsvorrichtung abzugeben, und einen leichtgewichtigen Impeller.
  2. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin der leichtgewichtige Impeller deckscheibenlos ist oder anderweitig reduziertes Material aufweist.
  3. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der leichtgewichtige Impeller einstückig ausgebildet ist.
  4. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der leichtgewichtige Impeller einen Radius zwischen 15 und 60 mm hat.
  5. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der leichtgewichtige Impeller eine Masse von weniger als 2 Gramm und bevorzugt zwischen 0,8 und 1,8 Gramm hat.
  6. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der leichtgewichtige Impeller ein Druck-zu-Trägheits-zu-Radiusverhältnis größer als 50:1 Pa pro g·mm und bevorzugt größer als 80:1 Pa pro g·mm hat.
  7. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der leichtgewichtige Impeller ein Trägheitsmoment-zu-Radius-Verhältnis kleiner als 15 g·mm und bevorzugt innerhalb des Bereichs von 8 bis 12 g·mm hat.
  8. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der leichtgewichtige Impeller ein Blattüberstreichvolumen zu Blattvolumen-Verhältnis von 16:1 oder größer hat.
  9. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Impeller ein um eine Mittelachse drehbarer Zentrifugalimpeller ist.
  10. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner einen Motor zum Antrieb des Impellers aufweist, worin der Motor mittels feldorientierter Steuerung betrieben wird.
  11. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Gasquelle ferner ein Gehäuse mit oberen und unteren Innenoberflächen aufweist, die den Impeller umschließen, und worin der Impeller eine Mehrzahl von Blättern hat, die, weil er deckscheibenlos ist, an den oberen und unteren Innenoberflächen des Gehäuses im Wesentlichen offen sind.
  12. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin das Gehäuse ein Teil der Atmungsunterstützungsvorrichtung ist oder damit integriert ist.
  13. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin die Gasquelle ferner eine Trennwand aufweist, um erste und zweite Innenbereiche im Gehäuse zu definieren, worin die ersten und zweiten Bereiche durch eine Öffnung fluidmäßig verbunden sind, die in oder durch die Trennwand gebildet ist.
  14. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 13, worin die Öffnung, die in oder durch die Trennwand gebildet ist, zumindest teilweise umfangsmäßig ist.
  15. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, worin die Öffnung, die in oder durch die Trennwand gebildet ist, sichelförmig ist.
  16. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, worin der erste Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert ist und den Gaseinlass aufweist.
  17. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, worin der zweite Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert ist und den Gasauslass aufweist.
  18. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, worin der Impeller eine Drehachse hat, wobei sich die Trennwand radial von der Drehachse erstreckt.
  19. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einer Ansprüche 13 bis 18, worin das Gehäuse ferner eine Schnecke in dem zweiten Bereich aufweist.
  20. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, worin die Öffnung im Umfang der Schnecke benachbart ist.
  21. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, worin der Impeller innerhalb des ersten Bereichs angeordnet ist.
  22. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, worin ein distales Ende der Impellerblätter in Richtung der Blattdrehung gekrümmt ist.
  23. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, worin die Atmungsunterstützungsvorrichtung ferner einen Motor aufweist, wobei der Motor umfasst: eine drehbare Welle, die innerhalb eines Stators angeordnet ist, und zumindest eine Lagerstruktur zum Tragen der drehbaren Welle innerhalb des Stators, wobei die Lagerstruktur eine oder mehrere Lagerhalterungen aufweist.
  24. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 22, worin die Lagerhalterung eine zur drehbaren Welle nachgiebige Stütze vorsieht.
  25. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, worin ein Außenabschnitt der einen oder der mehreren Lagerhalterungen mit dem Stator und/oder einem Statorrahmen und/oder einer anderen Struktur in Eingriff steht.
  26. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, worin ein Außenabschnitt des einen oder der mehreren Lagerhalterungen mit dem Stator und/oder Rahmen des Stators in Eingriff steht.
  27. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, worin der Stator einen Statorrahmen aufweist, wobei eine Innenoberfläche des Statorrahmens mit der Lagerstruktur in Eingriff steht.
  28. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, worin die Lagerstruktur ferner ein oder mehrere Lager aufweist, die durch die Lagerhalterungen um die Achse der Drehwelle herum getragen sind.
  29. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, worin die Druckgasquelle ein Gehäuse aufweist und die Atmungsvorrichtung ferner eine Motorhalterung aufweist, die den Stator und das Gehäuse koppelt, um dem Motor eine nachgiebige Lagerung zu geben.
  30. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bi 28, worin die Lagerhalterung und/oder die Motorhalterung flexibel und/oder elastisch sind.
  31. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, worin die Schnecke eine Zunge hat, die zumindest teilweise einen Übergang zwischen der Schnecke und dem Gasauslass definiert, wobei die Zunge im zweiten Innenbereich angeordnet ist.
  32. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, worin die Lagerhalterungen einen gekrümmten ringförmigen Körper haben, und wenn sie mit dem Stator und/oder Statorrahmen und/oder anderen Struktur in Eingriff stehen, der ringförmige Körper in eine Eingriffskonfiguration gezwungen ist, die auf das eine oder die mehreren Lager eine Vorlast ausübt.
  33. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 31, worin die Lagerhalterung aus einem Material hergestellt ist, das Elastizität und/oder Flexibilität vorsieht, um eine Vorlast zu geben, wenn sie in der Eingriffskonfiguration ist.
  34. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 32, worin die Lagerhalterungen aus einem Material hergestellt sind, das für eine Dämpfung sorgt.
  35. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 33, worin der Motor mittels feldorientierter Steuerung betrieben wird.
  36. Atmungsunterstützungsvorrichtung umfassend: einen Motor, der eine in einem Stator angeordnete drehbare Welle aufweist, eine Lagerstruktur zum Tragen der drehbaren Welle in dem Stator, wobei die Lagerstruktur eine oder mehrere Lagerhalterungen aufweist.
  37. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 35, worin die Lagerhalterung der drehbaren Welle eine nachgiebige Stütze geben.
  38. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 35 oder 36, worin ein Außenabschnitt der einen oder mehreren Lagerhalterungen mit dem Stator und/oder einem Statorrahmen und/oder einer anderen Struktur in Eingriff steht.
  39. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 35 oder 36 oder 37, worin der Stator einen Statorrahmen aufweist, wobei eine Innenoberfläche des Statorrahmens mit der Lagerstruktur in Eingriff steht.
  40. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 38, worin die Lagerstruktur ferner ein oder mehrere Lager aufweist, die durch die Lagerhalterungen um die Achse der drehbaren Welle herum getragen sind.
  41. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 39, worin die Lagerhalterung flexibel oder elastisch ist.
  42. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 40, worin die Lagerhalterungen einen gekrümmten ringförmigen Körper haben, und wenn sie mit dem Stator und/oder Statorrahmen und/oder anderen Strukturen in Eingriff stehen, der ringförmige Körper in eine Eingriffskonfiguration gezwungen ist, die auf das eine oder die mehreren Lager eine Vorlast ausübt.
  43. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 41, worin die Lagerhalterung aus einem Material hergestellt ist, das Elastizität und/oder Flexibilität vorsieht, um eine Vorlast zu geben, wenn sie in der Eingriffskonfiguration ist.
  44. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 42, worin die Lagerhalterungen aus einem Material hergestellt sind, das für eine Dämpfung sorgt.
  45. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 43, in Kombination mit einem der Ansprüche 1 bis 34.
  46. Druckgasquelle umfassend: einen Zentrifugalimpeller, der durch einen Motor innerhalb eines Gehäuses angetrieben wird, wobei das Gehäuse einen Gaseinlass, einen Gasauslass und eine Trennwand aufweist, um erste und zweite Innenbereiche zu definieren, worin die ersten und zweiten Bereiche durch eine Öffnung in der Trennwand fluidmäßig verbunden sind.
  47. Druckgasquelle nach Anspruch 45, worin der erste Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert ist und den Gaseinlass aufweist.
  48. Druckgasquelle nach Anspruch 45 oder 46, worin der zweite Bereich durch das Gehäuse und die Trennwand definiert ist und den Gasauslass aufweist.
  49. Druckgasquelle nach einem der Ansprüche 45 oder 46 oder 47, verwendet in einer Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34.
  50. Atmungsunterstützungsvorrichtung umfassend: eine Druckgasquelle, umfassend: ein Gehäuse, einen Gaseinlass, einen Gasauslass, der dazu ausgelegt ist, Druckgase zu einem Auslass der Atmungsunterstützungsvorrichtung abzugeben, einen Motor mit einer drehbaren Welle und zumindest einer Lagerstruktur zum Tragen der drehbaren Welle innerhalb eines Stators, wobei die Lagerstruktur ein oder mehrere flexible und/oder elastische Lagerhalterungen aufweist, um der drehbaren Welle eine Nachgiebigkeit und/oder Vorlast und/oder Dämpfung zu geben, einen leichtgewichtigen Impeller, der mit der drehbaren Welle gekoppelt ist, eine flexible und/oder elastische Motorhalterung, die den Stator und das Gehäuse, koppelt, um dem Motor Nachgiebigkeit und/oder Dämpfung zu geben, eine Trennwand zum Definieren von ersten und zweiten Innenbereichen innerhalb des Gehäuses, worin die ersten und zweiten Bereiche durch eine sichelförmige Öffnung fluidmäßig verbunden sind, welche in oder durch die Trennwand gebildet ist.
  51. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 49, worin der leichtgewichtige Impeller deckscheibenlos ist oder anderweitig reduziertes Material aufweist.
  52. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach Anspruch 49 oder 50, worin der leichtgewichtige Impeller einstückig ausgebildet ist.
  53. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 49 bis 51, worin der leichtgewichtige Impeller einen Radius zwischen 15 und 60 mm hat.
  54. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 49 bis 52, worin der leichtgewichtige Impeller eine Masse von weniger als 2 Gramm und bevorzugt zwischen 0,8 und 1,8 Gramm hat.
  55. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 49 bis 53, worin der leichtgewichtige Impeller ein Druck-zu-Trägheits-zu-Radiusverhältnis größer als 50:1 Pa pro g·mm und bevorzugt größer als 80:1 Pa pro g·mm hat.
  56. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 49 bis 54 worin der leichtgewichtige Impeller ein Trägheitsmoment-zu-Radius-Verhältnis kleiner als 15 g·mm und bevorzugt innerhalb des Bereichs von 8 bis 12 g·mm hat.
  57. Atmungsunterstützungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 49 bis 55, worin der leichtgewichtige Impeller ein Blattüberstreichvolumen zu Blattvolumen-Verhältnis von 16:1 oder größer hat.
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