JP2003509171A - 空気作動式気体需要装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レシピエント（１２）と少なくとも一つの加圧呼吸気体の源（１４）との間に、遮断可能な流体連通状態で連結された空気作動式気体運搬装置（１０）は、息を吸ったり吐いたりした際の、レシピエント（１２）への呼吸気体の運搬を制御する。該装置（１０）は、レギュレータ機構（３４）と、供給バルブ（２８）と、センシング・バルブ（３０）とを備え、そこでは、供給バルブ（２８）が、センシング・バルブ（３０）の移動に応答して、呼吸気体をレシピエント（１２）に運搬する。供給バルブへの気体の流れは、気体源（１４）から、レギュレータ機構（３４）及び複数のボーラス・チャンバ（４６，５０）を通じて送られ、それぞれのチャンバは、レシピエント（１２）の需要気体流量の一部を、レギュレータ機構（３４）から供給バルブ（２８）へと伝達する。ボーラス・チャンバ（４６，５０）は、吸気の開始と同時に、呼吸気体の高流量パルスが患者に運搬されることを可能にし、それに続いて、吸気の残りの間、定常の流れが患者に運搬されることを可能にする。レシピエントの気体流量を幾つかのボーラス・チャンバ間で分担させることにより、装置の動的パフォーマンスが向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は、一般に呼吸装置に関し、特に、レシピエントと少なくとも一つの加
圧気体源との間に遮断可能な流体連通をもたらすように連結されると共に、レシ
ピエントが息を吸い込んだり吐き出したりした際に、レシピエントへの加圧気体
の運搬を制御することが可能に構成された空気作動式気体需要装置に関する。

【０００２】 発明の背景 様々な肺疾患のうちのいずれかを患っている多くの内科患者は、酸素を豊富に
含んだ空気を日中の間ずっと、そして時には夜通し吸い続けることができるよう
に、しばしば酸素補給療法を処方される。早期の酸素補給療法では、圧縮酸素の
タンクと患者の鼻との間で作動可能に接続される鼻カニューレ装置が用いられて
いた。この場合、酸素は、患者の全呼吸サイクルを通じて絶え間なく患者に運搬
されていた。患者の呼吸サイクルを通じて酸素を絶え間なく患者に運搬するこの
方法では、酸素の多くが周囲空気環境に分散されてしまう為、浪費的であるとみ
なされていた。後に、酸素を患者に運搬するより良い方法が開発されたが、それ
は、患者の呼吸サイクルのうち吸気段階においてのみ酸素を患者に運搬する改良
型装置を含んでいた。通常、この改良型装置には、患者が息を吸い込んだ時のみ
、補給酸素を患者に運搬するために開くディマンド・バルブが用いられていた。
先行技術では、多くのタイプのディマンド・バルブが周知となっている。

【０００３】 そのようなディマンド・バルブの一つが、カーターの米国特許第５，３６０，
０００号に記載されている。このディマンド・バルブは、小型で単純化された、
完全に空気で作用するタイプのものである。酸素等の加圧気体の源と患者との間
に連結されるこのディマンド・バルブは、気体流れ通路と、空気連結式センシン
グ及びスレーブ・ダイヤフラムとを備えたバルブ本体を含む。スレーブ・ダイヤ
フラムは、気体流れ通路内に配設され、患者の呼吸サイクルにおける呼気段階の
間は、気体の流れを防ぐ。一方、センシング・ダイヤフラムによって感知された
吸気段階の間は、スレーブ・ダイヤフラムは、気体流れ通路を開放するように移
動し、これによって患者に対する気体の流れを許容する。このディマンド・バル
ブは、需要に応じて患者に気体を運搬することにおいて効果的であるが、固有の
問題を備えている。患者に対する酸素の運搬をもたらすために患者が息を吸い込
んだ時、スレーブ・ダイヤフラムが開放したままの状態にあるうちは、酸素は、
周囲空気環境中にも逃げてしまう。これは、ディマンド・バルブがそれを防ぐた
めに設計された、まさに問題そのものである酸素の浪費につながってしまう。

【０００４】 更に、このディマンド・バルブは、吸気段階の開始と同時にその間は継続的な
流れとして患者に気体を運搬してしまうという固有の欠点を有する。あいにく、
患者の気道、即ち鼻腔及び喉に残存した空気が、吸気と同時に最初に肺に取り入
れられてしまう。その後、酸素を豊富に含んだ空気が、残存していた空気に続い
て取り入れられるが、酸素を多く含んだ空気の約半分しか肺に到達しない。酸素
を多く含んだ残りの半分の空気は、吸気が弱まっている瞬間は患者の気道内に残
存し、呼気と同時に最初にそこから吐き出されてしまう。もし、呼気後に患者の
気道内に残存したこの空気を、吸い込む前に除去することができれば、あるいは
酸素で豊富にすることができれば、患者にとって有益であろう。このような試み
は、佐藤等の米国特許第４，６８６，９７４号において利用されている。

【０００５】 業界において、レシピエントが息を吸ったり吐いたりした際に、酸素の浪費を
最小限に止めながら、レシピエント／患者への酸素の運搬を制御することが可能
な空気作動式気体需要装置を提供することが必要とされている。この空気作動式
気体需要装置が、患者の呼吸サイクルにおける吸気段階の開始と同時に、酸素の
高流量パルスをレシピエント／患者に運搬することができれば有益であろう。吸
気段階の開始と同時に運搬されるそのような酸素の高流量パルスによって、患者
の気道内に残存していた空気が、吸気と共に豊富にされ、それと同時に、この空
気の幾らかは、吸い込まれる前にそこから追い出されるであろう。更に、この空
気作動式気体需要装置が、酸素の高流量パルスを運搬した直後に、且つ吸気の残
りの段階を通じて、酸素の継続的な流れを運搬することができれば、それも有益
であろう。言及することによりここにその開示が組み込まれたダベンポートの米
国特許第５，６６６，９４５号は、先行する装置の欠点の多くを克服した空気作
動式気体需要装置について記載している。ダベンポートの装置は、レシピエント
（即ち患者）と加圧気体の少なくとも第１源との間に、遮断可能な流体連通状態
で配設された協働する供給バルブ及びセンシング・バルブを備える。供給バルブ
は、第１ダイヤフラム部材が内部に配設された供給バルブ・ハウジングを備える
。同様に、センシング・バルブも、センシング・バルブ・ハウジング及びその内
部に配設された第２ダイヤフラム部材を備える。ダベンポートの装置は、レシピ
エントが息を吸い込んだ時、第２ダイヤフラム部材が流れ誘発位置をとり、第１
ダイヤフラム部材が流れ供給位置をとることにより、加圧呼吸気体がレシピエン
トに運搬されるように構成されている。又、レシピエントが息を吐き出した時、
第２ダイヤフラム部材が流れ停止位置をとり、第１ダイヤフラム部材が流れ遮断
位置をとることにより、レシピエントへの呼吸気体の運搬が妨げられる。

【０００６】 ダベンポートの空気作動式気体需要装置は、又、ボーラス・チャンバ構造と、
供給オリフィス要素と、パイロット・オリフィス要素とを備える。内部にボーラ
ス・チャンバを規定したボーラス・チャンバは、レギュレータ機構と供給バルブ
の供給チャンバ領域との間に、それらと流体的に連通した状態で配設される。そ
こを通じて供給オリフィスが形成された供給オリフィス要素は、レギュレータ機
構とボーラス・チャンバ構造との間に配設される。又、そこを通じてパイロット
・オリフィスが延在したパイロット・オリフィス要素は、加圧呼吸気体の源と供
給バルブとの間に配設される。

【０００７】 ボーラス・チャンバは、レシピエントによる吸気の際に放出され、呼気の際に
再び満たされる多量の加圧呼吸気体のための貯蔵所又はアキュムレータとして機
能する。ボーラス・チャンバは、レシピエントの呼吸サイクルの吸気段階の開始
と同時に、装置が、酸素の高流量パルスをレシピエントに運搬することを可能に
する。その高流量酸素パルスは、有利にも、レシピエントの気道に残存した空気
を吸気と共に豊富にし、それと同時に、その空気の幾らかをレシピエントの気道
から追い出す。ダベンポートの装置は、又、高流量酸素パルスの運搬直後から、
吸気の残りの段階を通じて、酸素の継続的な流れを運搬し、それによって、レシ
ピエントは、吸気の間ずっと酸素を多く含んだ豊富な呼吸気体を受け取ることが
できる。

【０００８】 ダベンポートの断続的気体運搬装置は、又、ネブライザと共に使用されても良
い。この態様によれば、ボーラス・チャンバから運搬された酸素の高流量パルス
が、レシピエントによって吸入される、薬剤を含んだエアゾールの細かいミスト
をネブライザ内で生成する。その後、このミストに続いて、加圧呼吸気体の流れ
が、吸気の残りの間を通じて供給されるようにしても良い。

【０００９】 ダベンポートの装置において、パルス量は、供給される流量に比例する。この
ような装置は、レシピエントの需要流量の最高値と最低値の比率が、およそ約３
〜４：１である状況において上手く作動する。しかしながら、多くの患者は、更
に広範囲の需要流量範囲を有する。これらの状況の下で、（最高需要流量と最低
需要流量の経験的比率である）必要とされる流量比は、かなり大きくなる可能性
がある。ある患者達にとって、流量要求は、例えば、いつも座っている人達の約
０．５ｌｐｍ（１分につき０．５リットル）といった低値から、肉体的ストレス
下に置かれた人達の約６ｌｐｍといった高値にまで及ぶかも知れない。この最高
流量と最低流量の比率は、結果的に、約１２：１又はそれ以上にも及ぶ圧力範囲
を必要とするであろう。このように広範囲な需要流量要求は、幾つかの重要な形
で、ダベンポートの装置の設計及び作動に影響を与える。

【００１０】 第一に、レギュレータ機構は、高圧供給気体を効果的なレベルにまで減じるた
めの高圧調節装置と、装置によって運搬される流量及び圧力の広範囲な需要を満
たすための低圧調節装置とを使用しなければならない。高圧調節装置は、呼吸気
体をより高圧な範囲で供給することが可能でなければならず、供給（又はパイロ
ット）バルブは、この高圧力を収容するために補強されなければならない。その
際、供給バルブの動的パフォーマンス（“オン”／“オフ”タイミング、漏れ流
量等）が、不利益に影響を受けてしまう可能性がある。第二に、センシング・バ
ルブの適切な作動を確実にするために、加圧呼吸気体源と供給バルブの制御領域
との間に、極めて小さいパイロット・オリフィスを設けなければならない。第三
に、低圧調節装置の作動範囲は、極めて広範囲でなければならず、これは、より
低い作動設定においてかなり大きくなる可能性のある、低圧調節装置やその調節
機構における誤差につながる可能性がある。

【００１１】 従って、レシピエントの呼吸サイクルにおける吸気段階の開始と同時に、加圧
呼吸気体の高流量パルスを提供することが可能であると共に、約０．５ｌｐｍと
いった低値から約６ｌｐｍ以上の高値にまで及ぶ流量範囲において確実に作動す
る空気作動式気体需要装置を提供することは、有益である。該装置は、又、需要
に応じて、薬剤を含んだエアゾールを生成しレシピエントに運搬するためのネブ
ライザと共に使用することが可能であることが好ましい。

【００１２】 発明の目的及び要約 本発明の一つの目的は、レシピエント／患者と酸素等の加圧呼吸気体の少なく
とも一つの源との間に、遮断可能な流体連通状態で連結される空気作動式気体需
要装置を提供することである。該装置は、レシピエントが息を吸ったり吐いたり
した際に、レシピエント／患者への酸素又は他の呼吸気体の運搬を制御しながら
、呼吸気体の浪費を最小限に止めるように作動可能であるべきである。

【００１３】 本発明のもう一つの目的は、レシピエント／患者の呼吸サイクルの吸気段階開
始と同時に、一つ以上の酸素の高圧ボーラスをレシピエント／患者に供給するこ
とが可能であると共に、その後、呼吸サイクルの吸気段階を規定する陰圧の残り
の周期を通じて、酸素の継続的な流れをレシピエント／患者に供給することが可
能な空気作動式気体需要装置を提供することである。

【００１４】 本発明の更に別の目的は、設計が単純で、コンパクトな空気作動式気体需要装
置を提供することである。 本発明の尚更なる目的は、容易に入手可能な構成要素から組み立てることが可
能であるか、又は単一の構造に統合することが可能である空気作動式気体需要装
置を提供することである。

【００１５】 従って、以下に、本発明による空気作動式気体需要装置について説明する。 空気作動式気体需要装置は、レシピエント（即ち患者）と加圧された第１気体
の第１源との間に、遮断可能な流体連通状態で連結されると共に、レシピエント
が息を吸い込んだり吐き出したりした際に、レシピエントへの第１気体の運搬を
制御することが可能に構成されている。その最も一般的な形状において、空気作
動式気体需要装置は、ダベンポートの米国特許第５，６６６，９４５号において
開示されたものと同様、供給バルブ及びセンシング・バルブを含む。供給バルブ
は、供給バルブ・ハウジングと、可撓性第１ダイヤフラム部材とを備える。供給
バルブ・ハウジングは、その内部に第１内部チャンバを規定する。第１ダイヤフ
ラム部材は、第１内部チャンバ内に配設され、その第１内部チャンバを供給チャ
ンバ領域と制御チャンバ領域とに分割するように供給バルブ・ハウジングに接続
される。供給チャンバ領域は、第１気体の第１源とレシピエントとの間で、それ
らと遮断可能な流体連通状態にあり、制御チャンバ領域は、加圧気体の第１源又
は加圧された第２気体の第２源のいずれか一方と、継続的な流体連通状態にある
。第１ダイヤフラム部材は、供給チャンバ領域と制御チャンバ領域とを互いに密
閉するように作用すると共に、流れ遮断位置と流れ供給位置との間を移動するよ
うに作用する。

【００１６】 センシング・バルブは、センシング・バルブ・ハウジングと、可撓性第２ダイ
ヤフラム部材とを備える。センシング・バルブ・ハウジングは、その内部に第２
内部チャンバを規定する。第２ダイヤフラム部材は、第２内部チャンバ内に配設
され、その第２内部チャンバを通気チャンバ領域と感知チャンバ領域とに分割す
るようにセンシング・バルブ・ハウジングに接続される。通気チャンバ領域は、
供給バルブの第１内部チャンバの制御チャンバ領域と周囲空気環境との間で、そ
れらと遮断可能な流体連通状態にあり、感知チャンバ領域は、レシピエントと継
続的な流体連通状態にある。第２ダイヤフラム部材は、通気チャンバ領域と感知
チャンバ領域とを互いに密閉するように作用すると共に、レシピエントが息を吸
ったり吐いたりした時に、流れ停止位置と流れ誘発位置との間を移動することに
よって応答する。レシピエントが息を吸い込むと、第２ダイヤフラム部材が流れ
誘発位置をとり、それによって加圧第１気体又は第２気体のいずれかが、制御チ
ャンバ領域から、通気チャンバ領域を通り抜けて、周囲空気環境に流れることが
可能となり、その結果、今度は第１ダイヤフラム部材が流れ供給位置をとり、そ
れによって加圧第１気体の第１源からレシピエントへの第１気体の運搬が許容さ
れる。一方、レシピエントが息を吐き出すと、第２ダイヤフラム部材が流れ停止
位置をとり、それによって制御チャンバ領域から、通気チャンバ領域を通り抜け
て、周囲空気環境へと流出する気体の流れが遮断され、その結果、今度は第１ダ
イヤフラム部材が流れ遮断位置をとり、それによってレシピエントへの第１気体
の運搬が妨げられる。

【００１７】 空気作動式気体需要装置は、第１気体の第１源と供給バルブの供給チャンバ領
域との間に、それらと遮断可能な流体連通状態で配設されたレギュレータ機構を
備える。ダベンポートの米国特許第５，６６６，９４５号に開示されたものと同
様、レギュレータ機構は、調節可能で、好ましくはレギュレータ・ハウジングと
、可撓性レギュレータ・ダイヤフラムと、バルブ・アセンブリとを備える。レギ
ュレータ・ハウジングは、その内部にレギュレータ・チャンバを規定する。レギ
ュレータ・ダイヤフラムは、レギュレータ・チャンバ内に配設され、そのレギュ
レータ・チャンバを、周囲空気環境と継続的な流体連通状態に置かれた通気レギ
ュレータ・チャンバ領域と、加圧第１気体の第１源と供給バルブの供給チャンバ
領域との間で、それらと遮断可能な流体連通状態に置かれた供給レギュレータ・
チャンバ領域とに分割するように、レギュレータ・ハウジングに接続される。レ
ギュレータ・ダイヤフラムは、通気レギュレータ・チャンバ領域と供給レギュレ
ータ・チャンバ領域とを互いに密閉するように作用する。

【００１８】 バルブ・アセンブリは、レギュレータ・ダイヤフラムに作動可能に接続され、
供給レギュレータ・チャンバ領域内に配設される。バルブ・アセンブリは、閉鎖
状態と開放状態との間で作用する。閉鎖状態では、供給レギュレータ・チャンバ
領域の上流部分が、供給レギュレータ・チャンバ領域の下流部分と流体的に隔離
された状態に置かれる。一方、開放状態では、供給レギュレータ・チャンバ領域
の上流部分が、供給レギュレータ・チャンバ領域の下流部分と流体的に連通した
状態に置かれる。閉鎖状態では、バルブ・アセンブリが、レギュレータ・ダイヤ
フラムに対して弾性的且つ屈伸可能に付勢され、開放状態では、レギュレータ・
ダイヤフラムが、バルブ・アセンブリに対して弾性的且つ屈伸可能に付勢される
。供給レギュレータ・チャンバ領域の下流部分において、第１気体の第１気体圧
力が限界気体圧力値に達すると、バルブ・アセンブリは閉鎖状態となる。一方、
第１気体圧力が限界気体圧力値を下回ると、バルブ・アセンブリは開放状態とな
る。

【００１９】 空気作動式気体需要装置は、又、複数から成るボーラス・チャンバ構造と、複
数の供給オリフィス要素と、パイロット・オリフィス要素とを備える。その内部
に複数のボーラス・チャンバを規定したボーラス・チャンバは、レギュレータ機
構と供給バルブの供給チャンバ領域との間に、それらと流体的に連通した状態で
配設される。ボーラス・チャンバ構造は、第１及び第２供給オリフィスが全体に
形成された第１及び第２供給オリフィス要素を含み、それらは、それぞれ、レギ
ュレータ機構と第１及び第２ボーラス・チャンバとの間に配設される。全体に延
在したパイロット・オリフィスを備えたパイロット・オリフィス要素は、加圧第
２気体の源と供給バルブの制御チャンバ領域との間に配設される。供給オリフィ
ス及びパイロット・オリフィスは、一定の大きさであっても良いし、あるいは調
節自在に変更可能な大きさであっても良い。

【００２０】 第１の好ましい実施例によれば、二重ボーラス・チャンバ構造が、装置の流量
範囲を、第１及び第２ボーラス・チャンバ間で分担するように作用する。この流
量要求の分担によって、供給バルブ、センシング・バルブ、又はレギュレータ機
構の働きにマイナスの影響を与えることなく、例えば、約０．５ｌｐｍ〜６ｌｐ
ｍ以上といった、更に広範囲なレシピエントの需要流量範囲を容易に収容可能な
装置が提供される。

【００２１】 複数の加圧気体が装置によって運搬される時、好ましくは、第１気体及び第２
気体は酸素であり、従って、第１気体と第２気体とは、同一の気体である。第１
気体と第２気体とが同一である場合、少なくとも一つの気体源が、必ずしもそう
でなくても良いが、同じく同一にすることも可能な第１及び第２加圧気体源を構
成するようにしても良い。あるいは、第１気体と第２気体とは、互いに異なる気
体であっても良い。その場合には、第１源と第２源も、同じく互いに異なるもの
でなければならない。第１気体及び第２気体は、酸素、亜酸化窒素、空気及びそ
の他のタイプの気体から成る気体群の中から異なるもの又は同一のもののどちら
かに選択される。

【００２２】 本発明のその他の詳細、目的並びに利点は、現在好ましい実施例及び現在好ま
しい本発明の実施方法に関する以下の説明を読み進めて行くうちに明らかになる
であろう。 本発明は、ほんの一例として付随の図面に示された本発明の好ましい実施例に
関する以下の記載から、より容易に明らかになるであろう。

【００２３】 模範的実施例の詳細な説明 空気作動式気体需要装置は、レシピエントと加圧酸素源との間に、遮断可能な
流体連通状態で連結され、レシピエントが息を吸ったり吐いたりした時に、レシ
ピエントへの酸素の運搬を制御することが可能に構成されている。空気作動式気
体需要装置は、とりわけ酸素をレシピエント／患者に提供するのに適しているが
、本発明が、亜酸化窒素といった他の種類の気体をもレシピエントに運搬するた
めに使用可能に構成されれば、それは通常の技術を有する当業者達によって評価
されるであろう。更に、空気作動式気体需要装置は、酸素等の一種類の気体、若
しくは酸素や安価な圧縮空気といった二種類の気体を運搬し、それらと共に作動
することが可能であるため、その他のタイプの気体についても、本発明の精神及
び概念から逸脱することなく使用されることが可能である。

【００２４】 図１に一般に示されたように、空気作動式気体需要装置１０は、レシピエント
１２と酸素等の加圧呼吸気体の少なくとも一つの源１４との間に、遮断可能な流
体連通状態で連結される。従来のチューブ１６は、空気作動式気体需要装置１０
と源１４とを相互に接続し、区画された鼻カニューレ・アセンブリ１８は、空気
作動式気体需要装置１０とレシピエント１２とを相互に接続する。二重ルーメン
の鼻カニューレ・アセンブリ（図示なし）を使用することも可能であるが、それ
は当分野では周知のものであり、本発明を実施するにあたり、それについての更
なる説明は不要と思われる。二重ルーメン式鼻カニューレ・アセンブリ１８の第
１ルーメン２０は、空気作動式気体需要装置１０とレシピエント１２との間で接
続され、酸素をレシピエントの鼻２２に導く。第２ルーメン２４は、空気作動式
気体需要装置１０とカニューレ１８との間で接続され、レシピエント１２への吸
気圧力及びそこからの呼気圧力を空気作動式気体需要装置１０から、又はそこへ
伝えることができるように、導管として作用する。その結果、空気作動式気体需
要装置１０は、レシピエントが息を吸ったり吐いたりした時に、レシピエント１
２への気体酸素の運搬を制御できるように構成されている。

【００２５】 空気作動式気体需要装置１０は、ダベンポートの米国特許第５，６６６，９４
５号において開示された空気作動式気体需要装置の供給バルブ及びセンシング・
バルブと実質的に同様に構成された供給バルブ２８及びセンシング・バルブ３０
を備える。それらのバルブの詳細は、一般的な事柄についてのみ記載するが、こ
こでは図面に示して説明しない。なぜなら、それら自体は、本発明の一部を構成
するものではないと共に、当分野における通常の技術を有する当業者には理解さ
れると思われるからである。より明確には、供給バルブ２８は、供給バルブ・ハ
ウジングと、可撓性第１ダイヤフラム部材とを含む。供給バルブ・ハウジングは
、その内部に形成された第１内部チャンバを規定する。可撓性第１ダイヤフラム
部材は、第１内部チャンバ内に配設され、第１内部チャンバを供給チャンバ領域
と制御チャンバ領域とに分割するように、供給バルブ・ハウジングに接続される
。供給チャンバ領域は、加圧酸素源１４とレシピエント１２との間で、それらと
遮断可能な流体連通状態にある。この実施例の記載を通じて、“遮断可能な流体
連通状態”という表現が使用されているが、ほんの一例として、“遮断可能な流
体連通状態”とは、供給チャンバ領域が、時には源１４と流体的に連通し、又あ
る時にはそれと流体的に連通しない状態にあることを意味する。制御チャンバ領
域は、加圧酸素源１４に対し、継続的な流体連通状態にある。第１ダイヤフラム
部材は、供給チャンバ領域と制御チャンバ領域とを互いに密閉するように作用す
る。加えて、第１ダイヤフラム部材は、レシピエントが呼気及び吸気を行った時
に、それぞれ、流れ遮断位置と流れ供給位置との間を移動するように作用する。

【００２６】 センシング・バルブは、センシング・バルブ・ハウジングと、可撓性第２ダイ
ヤフラム部材とを含む。センシング・バルブ・ハウジングは、その内部に形成さ
れた第２内部チャンバを規定する。第２ダイヤフラム部材は、第２内部チャンバ
内に配設され、第２内部チャンバを通気チャンバ領域と感知チャンバ領域とに分
割するように、センシング・バルブ・ハウジングに接続される。通気チャンバ領
域は、供給バルブ２８の第１内部チャンバの制御チャンバ領域と、抽気導管を介
した周囲空気環境との間で、それらと遮断可能な流体連通状態にある。感知チャ
ンバ領域は、レシピエント１２に対し、継続的な流体連通状態にある。

【００２７】 第２ダイヤフラム部材は、通気チャンバ領域と感知チャンバ領域とを互いに密
閉するように作用する。更に、第２ダイヤフラム部材は、流れ停止位置と流れ誘
発位置との間を移動することにより、レシピエント１２の吸気及び呼気に合わせ
て応答する。レシピエント１２が息を吸い込むと、第２ダイヤフラム部材は流れ
誘発位置をとり、それによって酸素が制御チャンバ領域から、通気チャンバ領域
を通って、抽気導管を介して周囲空気環境に流れることが可能となる。次に、第
２ダイヤフラム部材が流れ誘発位置にあることにより、第１ダイヤフラム部材が
流れ供給位置をとり、それによって酸素が加圧酸素源１４からレシピエント１２
に運搬される。一方、レシピエント１２が息を吐き出すと、第２ダイヤフラム部
材は流れ停止位置をとり、それによって酸素が制御チャンバ領域から、通気チャ
ンバ領域を通って、周囲空気環境に流れることを防ぎ、更にこれによって、第１
ダイヤフラム部材が流れ遮断位置をとり、それによってレシピエント１２への酸
素の運搬が妨げられる。供給バルブ２８及びセンシング・バルブ３０は、更に、
第１ダイヤフラム部材を流れ供給位置に、第２ダイヤフラム部材を流れ停止位置
にそれぞれ屈伸して付勢する適切なバネを備えることが好ましい。センシング・
バルブは、更に、吸気の間、レシピエントが第２ダイヤフラム部材を容易に座か
ら外し、第１ダイヤフラムを越えて酸素が流れることを可能にすることができる
ように、第２ダイヤフラム部材に対して働く、センシング・バルブ・スプリング
によって及ぼされるシーティング力を調節するための位置決めネジ等の手段を含
むことが好ましい。

【００２８】 呼吸気体の源１４が、酸素又は亜酸化窒素等の加圧シリンダである場合、呼吸
気体は、一般に約２００〜３０００ｐｓｉの圧力で放出される。この圧力は、チ
ューブ１６に接続された従来の圧力計３２によって検出されるようにしても良い
。装置１０は、更に、その意図された用途又は適用法に応じて、装置によってレ
シピエント１２へ運搬される呼吸気体の圧力と流量を制御するための一つ以上の
圧力調節装置を備えたレギュレータ機構を含む。高圧下の源１４からの呼吸気体
を管理するように構成された場合、装置１０のレギュレータ機構は、源１４から
の気体圧力を約５０〜６０ｐｓｉに減じるための、（図示されたように）内部に
設けられた、又は外部に設けられた高圧調節装置３４を備えることが好ましい。
該装置は、更に、高圧調節装置３４がうまく働かなかった場合に、約７５ｐｓｉ
を上回る超過気体圧力を解放するように作動する、逆止め弁や持ち上げ弁等の適
切なリリーフ・バルブ３６を備えることが好ましい。このような圧力を解放しな
いと、装置１０の機能不良及び／又は破損につながる可能性があるからである。

【００２９】 本発明の全ての考慮された実施例によれば、装置１０のレギュレータ機構は、
低圧調節装置３８を備える。この低圧調節装置３８は、約１０〜４０ｐｓｉの範
囲において作動することが好ましく、呼吸気体源１４が高圧下にある場合、図示
されたように高圧調節装置３４と共に使用されることが可能であるが、源１４が
液体酸素又は空気圧縮機である場合には、単独で使用されることも可能である。
例えば、装置１０が、需要に応じて、つまり、吸気の初期段階においてのみネブ
ライザを起動させるために用いられる場合、源１４は、比較的低圧の空気圧縮機
である可能性が高い。

【００３０】 装置１０は、更に、多機能流量セレクタ手段４０を備えることが好ましい。現
在好ましいとされる構成によれば、この流量セレクタ手段４０は、低圧調節装置
３８への気体の流れと、一つのボーラス・チャンバから別のボーラス・チャンバ
又はレシピエント１２への気体の流れとを、以下に記載のように制御するための
回転可能部材を備える。流量セレクタ手段４０は、低圧調節装置３８とレシピエ
ント１２への気体の流れを遮断する閉鎖位置へ配置可能な第１流れ制御手段４２
を含むことが好ましい。開放位置の領域にある時、第１流れ制御手段４２は、例
えば、約０．５〜６ｌｐｍといった所望の範囲における加圧気体の流れを低圧調
節装置３８へ運搬するように作動可能である。

【００３１】 気体の流れは、低圧調節装置３８から、第１通路４４を介してボーラス・チャ
ンバ４６へ、又第２通路４８を介して別のボーラス・チャンバ５０へと送られる
。ボーラス・チャンバ４６，５０は、装置の性能に不利益な影響を及ぼすことな
く、広範囲な需要流量が装置によって収容されるように、装置１０のレシピエン
ト需要流量要求を分担する。通路４４，４８は、いずれのボーラス・チャンバも
装置の作動に有害な影響を及ぼすことが可能な圧力範囲の下で作動することがな
いように、ボーラス・チャンバ４６，５０への気体の流れを分割する。より明確
には、第１通路４４は、一定の、又はより好ましくは調節可能な、従来構造の可
変オリフィス型供給オリフィス要素５２を備え、このオリフィス要素は、約１．
５〜４．５ｌｐｍの割合で、気体の流れをボーラス・チャンバ４６へ運搬するよ
うに作動可能なものである。従って、ボーラス・チャンバ４６の圧力範囲は、約
３：１である（つまり、約４．５ｌｐｍ／１．５ｌｐｍの流量比をもたらす）。
同様に、通路４８は、約０．５〜１．５ｌｐｍの割合で、気体の流れをボーラス
・チャンバ５０に運搬するように作動可能な、従来的な一定の、又はより好まし
くは調節可能な、可変オリフィス型供給オリフィス要素５４を備える。このため
、ボーラス・チャンバ５０の圧力範囲も、又、約３：１である（つまり、約１．
５ｌｐｍ／０．５ｌｐｍの流量比をもたらす）。

【００３２】 装置１０は、又、従来的な一定の、又はより好ましくは調節可能な、可変オリ
フィス型センシング又はパイロット・オリフィス要素５６を備えることが望まし
い。このパイロット・オリフィス要素５６は、第１制御手段４２と供給バルブ２
８の制御チャンバ領域との間の通路５８に配設される。供給バルブ２８の制御チ
ャンバ領域は、吸気の間、センシング・バルブ３０と流体的に連通した状態にあ
るため、図１は、パイロット・オリフィス要素がセンシング・バルブ３０と連通
するところの吸気段階を示している。流量セレクタ手段４０の第１流れ制御手段
４２が開放位置にある時、パイロット・オリフィス要素５６は、約０．２ｌｐｍ
までの加圧呼吸気体の流れを供給バルブ２８に運搬することが可能であり、この
流れは、吸気中センシング・バルブ３０に送られる。通路５８は、又、パイロッ
ト・オリフィス要素５６が一定流量タイプのものである場合、継続的流れセレク
タ６０を備えても良い。

【００３３】 第１流れ制御手段４２に加えて、流量セレクタ手段４０は、又、ボーラス・チ
ャンバ４６からの気体の流れが遮断され、装置１０によって供給バルブ２８へ運
搬される流れが、通路４８によってボーラス・チャンバ５０へ伝えられる流れの
みとなる閉鎖位置へ配置可能な第２流れ制御手段６２を備えることが好ましい。
このため、レシピエント１２が息を吸い込んだ時、該レシピエントは、吸気の開
始時には、ボーラス・チャンバ５０から比較的低レベルの呼吸気体ボーラスを受
け取り、その後、吸気段階の残りの間を通じて、約０．５〜１．５ｌｐｍの間の
継続的な呼吸気体の流れを受け取る。このように低ボーラスの放出及び流量は、
例えば、普段座っていることの多い人によって使用される間、酸素を保存するた
めに望ましいと考えられる。

【００３４】 第２流れ制御手段６２が開放位置にある時、レシピエント１２が息を吸い込む
と、吸気の開始時には、レシピエントは、供給バルブ２８を通じて、ボーラス・
チャンバ４６，５０からのボーラスを合わせて受け取る。その後、レシピエント
は、残りの吸気段階の間、通路４４，４６によって伝えられる合わせた流れ（即
ち、約２〜６ｌｐｍ）を受け取る。ボーラス・チャンバ４６，５０は、直列及び
並列のいずれの関係で接続されても良い。つまり、装置１０は、ボーラス・チャ
ンバ４６からボーラス・チャンバ５０へ、あるいは直接供給バルブ２８へ放出が
行われるように配置されても良く、後者の場合は、鎖線６４によって示されてい
る。

【００３５】 本発明の空気作動式気体需要装置１０は、酸素の浪費を最小限に止めることが
可能である。この空気作動式気体需要装置は、レシピエント／患者の呼吸サイク
ルにおける吸気段階の開始時に、酸素の高流量パルスをレシピエント／患者に運
搬する。この酸素の高流量パルスは、呼吸サイクルにおける先の呼気段階から鼻
や気道の他の部分に残存していた呼気空気を、酸素を多く含んだ豊富なものにす
る。この豊富にされた呼気空気が、レシピエントの肺に最初に吸入される空気と
なることによって、治療上より価値の高い酸素が、レシピエントによって利用さ
れることが可能となる。その後、酸素の継続的な流れが、呼吸サイクルにおける
吸気段階の残りの周期を通じて、レシピエントに運搬される。記載のように、空
気作動式気体需要装置は、容易に入手可能な構成要素から組み立てられることが
可能であり、又は単一の構造に統合されることが可能である。いずれにしても、
該空気作動式気体需要装置は、設計が容易であると共に、コンパクトである。

【００３６】 約０．５〜６ｌｐｍの典型的な需要流量範囲を幾つかのボーラス・チャンバに
割り当てることによって、単一のボーラス・チャンバのみを含んだ装置より優れ
た幾つかの利点が生み出される。第一に、圧力範囲が、例えば、単一のボーラス
・チャンバ設計の場合の約１２：１又はそれ以上に対し、二重ボーラス・チャン
バ設計の各チャンバでは約３：１というように、著しく減じられる。複数のボー
ラス・チャンバの各々に対する著しく減じられた圧力範囲は、効果的につながっ
て供給バルブとセンシング・バルブの両方における動的パフォーマンスの問題を
排除する。加えて、低圧調節装置３８は、低流量の装置設定の場合でさえも、低
圧調節装置の作動における誤差が回避されるところの、比較的制限的な作動範囲
（例えば、約１０〜４０ｐｓｉ）を有するように選択されても良い。

【００３７】 図２に示されたように、装置１０は、米国特許第５，６６６，９４５号に記載
のものと一般に同様の断続的気体運搬装置５１０を構成するために組み合わせ可
能であることも考慮される。そのような断続的気体運搬装置は、例えば、チュア
等の米国特許第５，５８４，２８５号に記載のものと同様のネブライザと共に使
用することが可能である。他のネブライザについても、当分野において一般に周
知であり、吸気感知構造又は補助的感知装置を備えれば、本発明と共に使用され
ることが可能である。断続的気体運搬装置５１０は、空気や酸素等の加圧気体源
１４とネブライザ５１２との間に、流体的に連通した状態で接続され、この状態
で断続的気体運搬装置５１０は、先ず加圧気体をネブライザ５１２に流入させる
ことにより、薬剤を含んだエアゾールの細かい霧状の噴出煙５１４を生じさせる
。最初は、複数のボーラス・チャンバ４６，５０からの加圧気体の高流量パルス
が、この細かい霧状の噴出煙を生じさせ、続いて、ネブライザ５１２に運搬され
る気体の定常の流れが、この細かい霧状の噴出煙を生成し続けると共に、それを
患者のもとへ運搬する。高流量パルス及びそれに続く定常の流れは、感知チュー
ブ５１６の導入によって連続的に生じる。レシピエントの指５１８を感知チュー
ブ・インレット５２０を覆うように配置することによって、供給バルブ２８が、
流れ遮断位置に置かれる。一方、指５１８を感知チューブ・インレット５２０か
ら外すことにより、供給バルブ２８は、流れ供給位置へと移動する。この代わり
に、各呼吸サイクルにおいて選択された時間の間、供給バルブ２８を機械的に始
動させるといった他の方法を利用することができれば、それは、通常の技術を有
する当業者によって評価されるであろう。

【００３８】 以上、本発明を明確にする目的で詳細に説明してきたが、それらの詳細な説明
は単なる一例に過ぎないこと、及び請求項によって限定された場合を除いて、本
発明の精神及び範囲から逸脱しない範囲で、当業者によりその変形が可能である
ことが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に従って構成された空気作動式気体需要装置の
概略図である。

【図２】 従来のネブライザと組み合わせて用いられる断続的気体運搬装置と
して構成された、本発明の更なる実施例の部分概略図及び部分断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ 【要約の続き】 させることにより、装置の動的パフォーマンスが向上さ れる。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レシピエントと少なくとも一つの加圧気体源との間に、遮断
   可能な流体連通状態で連結されると共に、レシピエントが息を吸い込んだり吐き
   出したりした際に、レシピエントへの加圧気体の運搬を制御することが可能に構
   成された空気作動式気体需要装置であって、該装置は、 供給バルブとセンシング・バルブとを備え、 前記供給バルブは、前記少なくとも一つの加圧気体源と、前記センシング・バ
   ルブと、前記レシピエントと連通し、前記供給バルブは、又、前記センシング・
   バルブの移動に応答して、流れ供給位置と流れ遮断位置との間を移動するように
   作動可能であり、 前記センシング・バルブは、前記少なくとも一つの加圧気体源と、前記供給バ
   ルブと、前記レシピエントと連通し、前記センシング・バルブは、又、前記レシ
   ピエントが息を吐き出した時、前記供給バルブが前記流れ遮断位置をとり、それ
   によって前記レシピエントへの気体の運搬を妨げるところの流れ停止位置と、前
   記レシピエントが息を吸い込んだ時、前記供給バルブが前記流れ供給位置をとり
   、それによって前記加圧気体源から前記レシピエントへの気体の運搬がなされる
   ところの流れ誘発位置との間を移動するように作動可能であり、 前記装置は、更に、 前記加圧気体源と前記供給バルブとの間に、それらと遮断可能な流体連通状態
   で配設された、少なくとも一つのレギュレータを備えたレギュレータ機構と、 前記少なくとも一つのレギュレータと前記供給バルブとの間に、それらと流体
   的に連通した状態で配設された複数のボーラス・チャンバと を備えた空気作動式気体需要装置。
2. 【請求項２】 前記複数のボーラス・チャンバが、前記少なくとも一つのレ
   ギュレータから運搬された加圧気体の流れの一部を収容するための一つのボーラ
   ス・チャンバと、前記少なくとも一つのレギュレータから運搬された加圧気体の
   流れの少なくとも追加的な一部を収容するための少なくとも一つの追加的なボー
   ラス・チャンバとを有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記ボーラス・チャンバと、前記少なくとも一つの追加的ボ
   ーラス・チャンバとが、直列に接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の
   装置。
4. 【請求項４】 前記ボーラス・チャンバと、前記少なくとも一つの追加的ボ
   ーラス・チャンバとが、並列に接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の
   装置。
5. 【請求項５】 更に、 全体を通じて供給オリフィスが形成された供給オリフィス要素であって、前記
   少なくとも一つのレギュレータと前記ボーラス・チャンバとの間に配設され、そ
   れらの間に流体的な連通をもたらす供給オリフィス要素と、 全体を通じて供給オリフィスが形成された少なくとも一つの追加的な供給オリ
   フィス要素であって、前記少なくとも一つのレギュレータと前記少なくとも一つ
   の追加的ボーラス・チャンバとの間に配設され、それらの間に流体的な連通をも
   たらす少なくとも一つの追加的な供給オリフィス要素と を備えた、請求項２に記載の装置。
6. 【請求項６】 加圧気体の流れの前記一部と、加圧気体の流れの前記少なく
   とも追加的な一部とが、均等でないことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記ボーラス・チャンバによって収容される最大気体流量と
   最小気体流量との比率が、約３：１であることを特徴とする、請求項２に記載の
   装置。
8. 【請求項８】 前記少なくとも一つの追加的ボーラス・チャンバによって収
   容される最大気体流量と最小気体流量との比率が、約３：１であることを特徴と
   する、請求項２に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記ボーラス・チャンバと、前記少なくとも一つの追加的ボ
   ーラス・チャンバとによって収容される全気体流量が、１分間につき約０．５〜
   ６リットルであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
10. 【請求項１０】 更に、前記少なくとも一つの加圧気体源と前記供給バルブ
    間の加圧気体の流れを制御するための流量セレクタ手段を備え、該流量セレクタ
    手段は、前記少なくとも一つの加圧気体源及び前記少なくとも一つのレギュレー
    タからの加圧気体の流れを制御するための第１流れ制御手段と、前記複数のボー
    ラス・チャンバから前記供給バルブへの加圧気体の流れを制御するための第２流
    れ制御手段とを含んだことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】 薬剤を含んだエアゾールを生成するためのネブライザ及び
    加圧気体源との組み合わせにおいて、前記ネブライザと前記加圧気体源との間に
    、それらと断続的な流体連通状態で配設される断続的気体運搬装置であって、該
    装置は、 前記加圧気体源と継続的な流体連通状態で、その下流に配設されたレギュレー
    タ機構と、 該レギュレータ機構の下流に、それと流体的に連通した状態で配設された複数
    のボーラス・チャンバと、 前記レギュレータ機構と前記複数のボーラス・チャンバとの間に配設され、そ
    れらの間に流体的な連通をもたらす複数の供給オリフィスであって、それぞれが
    、前記レギュレータ機構と前記ボーラス・チャンバの対応する一つとの間に流体
    的な連通をもたらす複数の供給オリフィスと、 前記複数の供給オリフィスと下流の流体連通状態におかれた供給バルブであっ
    て、加圧気体が前記加圧気体源から前記ネブライザへと流れることを妨げるとこ
    ろの流れ遮断位置と、加圧気体が前記加圧気体源から前記ネブライザへと流れ、
    その結果、最初に加圧気体の高流量パルスによって、前記ネブライザ内で、薬剤
    を含んだエアゾールの細かい霧状の噴出煙が生成され、続いて加圧気体の定常の
    流れによって、前記供給バルブが前記流れ遮断位置へ移るまで、前記ネブライザ
    内で、薬剤を含んだエアゾールの細かい霧状の噴出煙が生成され続けるところの
    流れ供給位置との間を移動するように作動する供給バルブと を備えた、断続的気体運搬装置。
12. 【請求項１２】 前記供給バルブと流体的に連通した状態で接続されると共
    に、そこへ通じる感知チューブ・インレットを備えた感知チューブを含み、該感
    知チューブは、前記供給バルブを前記流れ遮断位置にもたらすために、前記感知
    チューブ・インレットを覆うように置かれ、前記供給バルブを前記流れ供給位置
    にもたらすために、前記感知チューブ・インレットから外されるレシピエントの
    指によって作動することを特徴とする、請求項１１に記載の断続的気体運搬装置
    。