JP2008544803A - 持続的気道陽圧装置 - Google Patents

Abstract

持続的気道陽圧装置であって、空気吸入口／排出口を有する、膨張式呼吸可能空気貯蔵槽と、前記呼吸可能空気貯蔵槽の膨張度に係りなく、前記呼吸可能空気貯蔵槽に対して実質的に低圧を付与するよう構成された加圧ガス貯蔵槽、とを備えることを特徴とした持続的気道陽圧装置。
【選択図】図７

Description

本発明は、持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）装置、つまり陽圧（つまり大気圧より高圧）な空気または（通常は）空気と酸素との混合気を患者に対して供給する装置及びそのような装置のための空気貯蔵槽装置に関する。持続的気道陽圧装置は、空気、一般的には酸素富化された空気を大気圧より高圧で供給することによって、病気または怪我を負った患者の肺機能を補助でき、および／または、２段階の陽圧を用いることによって、肺から二酸化炭素を取り除くことを能動的に補助することができるようにも変更可能である。後者の様態では、該装置は換気装置として機能し、かつ患者の分時換気を１００パーセントまで提供することが可能である。

多くの持続的気道陽圧装置がすでに知られている。この種の装置が第１世界の病院で現在使用中であるが、一般的に、高流量の酸素供給が必要である。ほとんどの近代的な病院では、コックをひねれば酸素が供給され、酸素は廉価で入手可能であるので、比較的に無駄に酸素を使用することも許容される。しかし、発展途上国や病院外の状況（例えば、救急車の車中、戦場、緊急治療室において）では、酸素はボンベの形でのみ利用可能であり、酸素を高頻度で利用することは許容されない。つまり、ボンベがあまりにも早く空になってしまうからである。

したがって本発明の目的は、低流量の酸素で動作可能であり、一方、患者に対して必要な空気／酸素混合気を確実に供給できる持続的気道陽圧装置を提供することである。

酸素使用率を削減するために、装置内に組み込まれた貯蔵槽を使用することが必要である。これは、急性呼吸困難下の患者のピークのガス必要流量は、毎分６０〜１２０リットル程度であるが、現実的に工学的に検討すれば、携帯型の持続的気道陽圧装置を介したガス流量は毎分３０リットル未満に保つべきであるからである。ガス需要とガス供給との差異を埋め合わせるために、携帯型装置は、患者が息を吸ったり吐いたりする間、ガスを貯蔵する貯蔵システムを使用する必要がある。そのような貯蔵システムは、実質上一定の圧力反応が可能でなければならない。つまり患者に対するガス供給の圧力は貯蔵槽が一杯であろうと、ある程度一杯であろうと、ほぼ空であろうと、実質上変化してはならない。

多くの既存装置には、患者に対するガス供給の圧力が貯蔵槽が略一杯、ある程度一杯、またはほぼ空かによって、大きく変化するという欠点がある。この欠点を克服するために、携帯型装置にとって最適である以上の、非常に大きな貯蔵槽を使用しなければならない。

提案されているものの中には、一定圧力反応槽を提供することによってこの問題を克服しようとする装置が存在する（特許文献１および２参照）。

特許文献１には、可塑性材料からなる槽であって、該槽の上面を錘または錘の付いたレバーのどちらか一方によって重みを付ける槽が開示されている。しかし、この槽にはいかなる種類の安定装置も組み込まれていないので、ふいごが伸縮されたとき、槽に対する重みが確実に均等になるわけではない。

特許文献２には、槽自体が含有物を圧縮するように機能する、少なくとも一部が弾性材料でできた槽が開示されている。この構成の槽により加えられる圧力は、槽内に含まれるガス体積によって（つまり、槽の拡大度に応じて）顕著に変動するので、この構成の槽は均一のまたは実質上均一の圧力のガス供給が不可能である。

上記の両構成のさらなる欠点は、両構成ともに、病院外の環境下で使用する場合は不適切と思われる、比較的大きなかつ複雑な装置に関していることである。

特許文献３および特許文献４のどちらにも、上部移動板によって重みが付けられる簡易ふいご状の槽が開示されている。上記移動板は、固定垂直ガイドに沿って、ベースプレートへ向かってまたはベースプレートから離れるように摺動可能である。ガイドは剛性であり、拡大された槽の最高高さを延長することができるので、結果的に装置が大きなものになり、病院以外の環境では携帯型とは考えることができない。

実際、既知の構成の顕著な欠点はどれも装置の大きさに関するものである。無論、いくつかの装置は携帯用としては全く構成されていない。しかし、技術的に携帯型であるそれらの装置ですら比較的大きく、壊れやすく、損傷しやすい。病院環境用に「携帯型」として分類される装置は、それでもやはりトラックの後部や航空機に投げ込むには完全に不適切であり、緊急用として都合良く備えるには大きすぎる。

本出願人の先の特許出願であるニュージーランド特許第５１１０９６号／第５１４２７８号／第５１５１０４号は、上記の欠点を克服するのに一部役割を果たすが、完全に携帯用と言い切るには幾分重すぎるし、大きすぎると判明した。また、異なる空気流量を調整するには幾分時間がかかり過ぎる。
ドイツ特許第３７１２３８９号 欧州特許第０７４４１８４号 ロシア特許第号４５９２４３号 ドイツ特許第４１０７６６６号

したがって本発明のさらなる目的は、比較的小さな場所に収容でき、丈夫で、軽量で、使用しない時に簡単に携帯型となり、異なった必要空気流量に対しても簡単に調整可能な、持続的気道陽圧装置（ＣＰＡＰ）を提供することである。

本発明のその他の目的は、動作中は最小限の重力の影響しか受けないため広範囲の向きでも効果的に動作される装置である持続的気道陽圧装置を提供することである。

本発明は、持続的気道陽圧装置であって、 空気吸入口／排気口を有する、膨張式の呼吸可能空気貯蔵槽と、 前記呼吸可能空気貯蔵槽の膨張度に係りなく、前記呼吸可能空気貯蔵槽に対して、所定の実質的に定圧を付与するよう構成された加圧ガス貯蔵槽と、を備えることを特徴とした持続的気道陽圧装置。

好ましくは、前記加圧ガス貯蔵槽は、前記呼吸可能空気貯蔵槽に対して前記所定の圧力を、 前記加圧ガス貯蔵槽によって動作可能な空圧ラムと、前記空圧ラムに接続された負荷伝送手段と、を介して加えることを特徴とする装置。

本発明の好ましい形態において、前記空圧ラムは、転動型ダイアフラムを含み、前記負荷伝送手段は、呼吸可能空気貯蔵槽に圧力を加えるよう構成された移動可能板と、ケーブルと、滑車と、を含み、 前記空圧ラムの往復運動が前記板の対応する動きを引き起こすように１本以上のケーブルが前記移動可能板と前記空圧ラムとの間に接続される。

前記移動可能板は、前記呼吸可能空気貯蔵槽の上部面または下部面に接触してよく、剛性固体板、可塑性固体板、剛性メッシュ板、または可塑性メッシュ板であり得る。

前記加圧ガス貯蔵槽は、加圧ガスカプセルまたは別体の高圧貯蔵槽または加圧ガスカプセルに接続された別体の高圧貯蔵槽を含んでよい。好ましくは、加圧ガス貯蔵槽は、少なくとも１つの低圧貯蔵槽をも含む。本発明の一実施例では、加圧ガス貯蔵槽は、１つ以上の低圧貯蔵槽からのみ形成される。本発明のその他の実施例では、加圧ガス貯蔵槽は、高圧および１つ以上の低圧貯蔵槽の両方を含む。

ここで用いられる「空気」という用語は、空気、酸素、空気と酸素との混合気、空気および／またはその他のガスの混合気、空気および／または治療薬や遺伝子治療やその他の製剤の混合気を含む。

好ましくは、呼吸可能空気貯蔵槽は、可塑性非弾性材料でなる。

本発明の装置へのガスの供給は、以下のような好適なガス分配システムを介していればどのように分配されてもよいが、以下のものに限られるわけではない。- パイプシステムまたはボンベからの圧縮空気および／または酸素の分配、既知の装置の範囲内により供給されるファン押込空気および／または酸素の分配、携帯型貯蔵槽から圧縮空気および／または酸素の分配、など。なお携帯型貯蔵槽は、大容量膨張可能物体であれば、例えば、膨張可能なマットレスのようにハンドポンプ式のものであっても、どのようなものからでも考案できる。

該装置は、標準的孔径のホース（内径約２２ミリ）を備えてよい。しかし、大孔径のホース（例えば、内径が３０〜５５ミリ径のホース）を本発明の装置に使用することが好ましい。というのは、該装置と大孔径のホースとを組み合わせれば、患者に呼吸作業を課す場合、新鮮なガス流量にほとんど依存しない装置が可能になるからである。

本発明のさらなる利点は、大孔径のホースと組み合わされて使用された場合、上記装置を使用して、薬物治療、遺伝子治療、および高圧酸素療法を行うことが可能になり、高山病や急性肺水腫（例えば、心不全や肺傷害）の治療のための携帯用持続的気道陽圧として提供できることである。この特定の利点は、本発明の持続的気道陽圧装置が動作効率ロスなしに非常に低い流量で運用可能であるという点によって実現されることである。高流持続的気道陽圧装置と組み合わせれば投薬は通常は提供できない。なぜなら余剰空気流量が患者の必要量を超えるために患者が与えられた投薬を簡単に吸引できないからである。本発明の持続的気道陽圧は、毎分５リットルから１５リットル、または必要とあらばそれ以上の量の範囲での運用が可能である。

該装置は、患者の酸素必要量が増大した場合（典型的には、小肺虚脱領域のために）の手術中／手術後の適用にも有用である。さらに、該装置は、慢性気流制限または慢性気道疾患（または喘息）の全ての場合の治療にも有用である。

緊急用／戦場用使用において、該装置は、化学吸収剤、またはバクテリア用／ウイルス用／その他の生物学的活性粒子用フィルタが装着され、患者を有害ガスおよび／または生物兵器から保護する。

図１〜図６を参照して、本発明の第１実施例による持続的気道陽圧装置２は、図２の圧力システムを含むハウジング３と、ふいご１１（図３、４参照）の形状の呼吸気用貯蔵槽と、からなる。以下に詳細に説明する。図１には、ハウジング３の枠組みのみを、つまり、上板４、側面５ａを備える浅いトレイの形状のベースプレート５、隅柱６、側面支持体７のみを示す。上板４およびベースプレート５はともに長方形であり、平面同サイズである。完成後のハウジングでは、ハウジングの側面、つまり隅柱６間の隙間は、開放可能に隅柱６に固定される保護側板によって充填される。

図２の圧力システムは、ベースプレート５に装着されており、ふいご１１を載置する下部支持板１０が圧力システムの上部に位置しており、圧力システムは、板４とベースプレート５との面に実質的に平行な面に位置する。ふいご１１を図１に示す。一部が膨張した状態では、ふいごの上部面１１ａが上板４に切り込まれた開口部１２を介してほんの少しだけ延出する。蓋１３がふいご１１の上面上に設置される。蓋１３は、２つの平行な開放型スロット１４、１５を備える平らな剛体板である。蓋１３は、該スロットの側面とふいご１１の上部面に形成された空気吸入口１６および空気排気口１７の側面とが部分的に係合することによって所定位置に保持される。蓋１３の寸法は、ふいごが折りたたまれた状態のときに開口部１２を完全に覆うようにできており、この位置において、装置用のカバーとして機能する。

図１、３を特に参照して、蓋１３の一端には、ふいごが折りたたまれた状態のとき上板４の上部面に対して面一になる、一体的に形成された延在部１８が形成される。蓋１３は、上板４の下側のブロック１９ａに設けられる、お互いに離間した一対の案内ロッド１９によって、上板４に固定される。

各ブロック１９ａは、対応する案内ロッド１９の側面を押圧するように配置され、かつロッド側に形成された溝２０に対して係止するボールスプリング係止機構（本図では見えず）を含む。このように、蓋１３は以下の２つの位置のどちらかに固定できる。最も上に位置する溝対２０を使って、蓋１３が上板４の上面に係止する位置と、第２の溝対２０を使って、図３に示すように蓋１３を固定させる位置と、である。

使用時、可撓管を使って、持続的気道陽圧を処方するための顔マスクを空気排気口１７に接続し、同様に可撓管を使って、空気供給源を空気吸入口１６に接続する。好ましくは、空気排気口１７と顔マスクとを接続する可撓管は、大孔径の管であり、好ましくは、直径４２ミリを有する。該管は空気流に薬剤を投与するための吸入口を有してなる。

マスクまたはマスク管のどちらか一方には、マスクまたは管内の圧力が雰囲気圧を下回れば開放する負圧排気弁を備える。これによって、患者は持続的気道陽圧装置の不具合や新鮮なガス流が損失した場合でも周囲の空気を確実に吸引できる。

図３および図４を特に参照して、ふいご１１は、可塑性で気密な材料でなる中空容器である。該ふいごは、平面上楕円形であり、側面から見れば「ホオズキ」形状をしている。また等間隔で連続するくびれ２１を備えてなり、そのため、ふいごが完全に膨れたときの該ふいごの全体的な形状保持に役立つ。上面および底面１１ａ、１１ｂは、おのおの実質的に平らである。好ましくは、ふいごは、高精度に大量生産できるように、例えば、吹込成形法によって、廉価なプラスチック材料でなる。大概の場合、ふいごは使い捨て型である。多数の用途ではふいごは使い捨てである。ふいごが形成される材料は、非伸縮性であり形状記憶性もない。

好ましくは、吸入口１６と排気口１７とは、ふいごと一体的に成形される。

ふいごの形状および材料は、該ふいごが装置から取り外されたときに該ふいごを簡単に折りたためるように十分可塑性があることが好ましいが、患者が呼吸中にふいご自体が膨張しない程度で可塑性を有することが望ましい。しかし、ふいごの上部面および下部面は、吸入口１６および排気口１７を支持し、ふいご支持体からふいごへ均一した力が移行できるように十分剛性を有する必要がある。好ましくは、ふいごは、吹込成形法の作業中にプラスチックが均一に分散するように若干凸状である。

蓋１３と、吸入口１６と、排気口１７と、の間が接続されているので、ふいごは上部から支持され、圧力が下部支持板１０によって下からふいごに対して加えられる。この配置の意味するところは、装置は重力によって最小限の影響しか受けないので、様々な方向の広い範囲に装置を動作することが可能であり、緊急使用に非常に適している、ということである。

使用中のふいご１１に含まれる空気は、下部支持板１０によってふいご１１の下部面へ加えられる圧力により圧縮され、板１０と蓋１３との間のふいごを圧縮する。下部支持板１０は、以下に詳細に説明されるように、ケーブルによって上下される。板１０は３対のヒンジ２４上に支持される。説明を簡略化するために、そのうちの１つのみを図１に示す。

図５に拡大して示すように、各ヒンジ２４はベースプレート５の上部面に固定される支持ブロック２５からなり、ベースプレート５の面に対して直角に延在する。第１ヒンジ腕部２６の一端はブロック２５に対して回動自在であり、他端が第２腕部２７に対して回動自在である。該他端は、板１０の下側にしっかりと固定されるブロック２８に対して回動自在である。ヒンジ対２４は、ケーブル２３によって上下されるときに板１０に対して安定支持を付与するように板１０の周囲に離間されている。ヒンジ２４は等間隔に離間する必要はない。

ヒンジ２４の構成および間隔は、板１０が上板４の面に対して平行な面に常時留まるので、板１０によって均一した圧力がふいご１１に対して確実に加えられる。しかし、この構成は必須ではない。

下部支持板１０を移動させるシステム（よって、ふいご１１に圧力を加える）が図２および図６に詳細に示される。図２に、説明を明確にし簡略化するために、単一平面に描かれた圧力システムの構成要素を示す。大半の構成要素が実際に固定されるのは、ベースプレート５の上部面、下部支持板１０の下部面の下、上板４の上部面に配置された圧力計から離れたところである。これは、目視しやすくするためである。

特に図２を参照して、圧力システムは、一般に市販されている加圧ガス用カプセル３２を受容するために配置される吸気口３１を通って加圧ガスが供給される高圧貯蔵用シリンダ３０から成る。

使用される加圧ガスは、ヘリウム、二酸化炭素などの無害なガスであれば特に限定されない。また、ハウジングはカプセル３２を常時嵌合するための空間を提供する。

高圧シリンダ３２内のガス圧は、上板４の上部面に設置される高圧計３３に示される。

高圧シリンダ３０は、調整可能レギュレータ３６を介して、相互接続された低圧シリンダ３４、３５対に接続される。低圧シリンダ３４、３５内のガス圧力は、上板４の上部面にも設置された圧力計３３ａによって示される。低圧シリンダ３４は、ピストンに装着された転動型ダイアフラムを含む空圧ラム３７へ接続され、回路内の摩擦を最小化する。従って、使用中は、患者に課される呼吸作業は最小限のものとなる。

第１ケーブル２３の一端は、固定点３７ａにおいてラム３７のケーシングに固定され、ラムの端部によって保持される滑車３８の周囲を通る。好ましくは、ケーブル２３は低摩擦材料によって成される。

上記空圧式回路はまた、該システムのおのおの高圧部と低圧部とに安全弁３９、４０と、該システムの高圧部と低圧部の間に流量制限器対４１と、を含む。高圧シリンダ３０から低圧シリンダ３４、３５にガスを通すために、圧力ブリード弁４２を手動で起動する。該回路の低圧部の圧力を下げる、または減圧する必要がある場合、ブローダウン弁４３が手動で起動される。

使用時、加圧ガスカプセル３２を使用して、高圧計３３に示される高圧シリンダ３０の圧力を所望の圧力まで高める。典型的には、圧力は、１インチ平方当り５０〜２５０ポンドの範囲である。次に、レギュレータ３６が、低圧シリンダ３４、３５が過剰に加圧されないように、適宜手動で調整される。そして、ブリード弁４２を手動で起動し、高圧シリンダ３０から低圧シリンダ３４，３５までガスを通す。これは、両シリンダが低圧計３３ａに示す所望の圧力に達するまで行う。典型的には、この圧力は、１インチ平方当り５〜２０ポンドの範囲内であると思われる。低圧シリンダ３４、３５内の圧力によって、空圧ラム３７が自動的に起動され、ケーブルと板１０とを介して、ふいご１１に対して対応する圧力を加える。

上記圧力システムは、様々変更が可能である。例えば、低圧シリンダ対に代わって、単一低圧シリンダも使用できる。さらに、高圧シリンダ３０に代わって、市販の加圧ガスカプセルを使用してもよい。また、加圧ガスカプセル３２は、高圧シリンダを手動で加圧するために使用される、小形の手動動作式ポンプ（自転車のポンプなど）用の接続部で代用されてもよい。この選択の自由は、市販のガスカプセルが簡単に入手できない遠隔地において装置が使用される場合、明らかに魅力的であろう。

低圧シリンダ内の圧力を上げる必要が使用中にあれば、必須の圧力に達するまで圧力ブリード弁４２を動作させる。低圧シリンダ内の圧力を下げる必要があれば、必須の圧力に達するまでブローダウン弁４３を手動で動作する。ブリード弁４２は、低圧シリンダを高圧シリンダから所定の圧力に自動的に維持させるために調整型レギュレータで代用してもよい。

図６を参照して、空圧ラム３７は完全に示されているわけではないが、第１ケーブル２３の固定点３７ａとラム腕部４４とが示される。第１ケーブル２３はラム腕部４４の外側端上の滑車３８の周囲を通り、滑車４５の周囲を通り、そして、糸巻滑車４７の下部滑車４６の周囲を通る。さらに別のケーブル２本が糸巻滑車４７の上部滑車４８に固定される。第２ケーブル５０は、その一端が下部支持板１０の下部面に固定され、滑車５１、５２によって導かれ、そして、第２ケーブル５０の他端が固定される滑車４８の一方側の周囲を通る。第３ケーブル５５は、第２ケーブル５０の固定点の対向位置において、その一端が下部支持板１０の下部面に固定され、滑車５６、５７によって導かれて、ケーブル５０に対して反対側の滑車４８の周囲を通り、該滑車４８に固定される。ケーブル５０、５５が滑車４８の反対側に固定されるので、滑車４８が回転すると、両ケーブル５０、５５の長さは、両方向に同程度に、伸び縮みする。従って、ラム腕部４４が矢印Ａ方向に移動すると、滑車４７は矢印Ｂ方向へ回転する。その結果、ケーブル５０、５５が短くなり、両ケーブルとも滑車４８に巻き込まれる。ラム延長部が反対方向へ移動することによって、両ケーブル５０、５５が長くなる。両ケーブル５０、５５の長さが短くなった場合、支持板１０は上方向に、つまり矢印Ｃ方向、に引っ張られ、その結果、ふいご１１に対して圧力が増加する。ケーブル５０、５５を長くすると、支持板１０が下がり、ふいご１１に対する圧力も下がる。

図７〜図９を参照して、本発明の第２実施例において、持続的気道陽圧装置１００は、加圧ガス貯蔵槽１０２（図８）を含むハウジング１０１と、圧力板１０３と、呼吸可能空気貯蔵槽１０４と、を備える。

呼吸可能空気貯蔵槽１０４は、ふいご形状である。ふいご１０４は、中空容器であり、可塑性の気密材料で形成されるが、その材料は非弾性であり、形状記憶性はない。多数の用途では、ふいごは、使い捨て型に構成され、高精度に大量生産できる廉価なプラスチック材料で、つまり吹込成形法によって、形成されることが好ましい。

該ふいご１０４は、平面上楕円形であり、側面から見れば「ホオズキ」形状をしている。また等間隔で連続するくびれ１０５を備えてなり、くびれ１０５は、該ふいごが完全に膨張したとき該ふいごの全体的な形状が維持されるように動作する。上面、底面１０６／１０７はたがいに実質上平らであるが、上面１０６と一体化するように成型された空気吸入口１０８と空気排気口１０９と、および底面１０７と一体化して成型された２つの離間した突起１１０の箇所は平らではない。

ふいごの形状および材料は、装置からふいごを取り外すときにふいごを簡単に折りたためるように十分可塑性があるように構成されているが、患者の呼吸中において、ふいご自体が大きくならないような程度の可塑性である。しかし、ふいごの上面は、吸入口および排気口を支持でき、圧力板１０３からふいごに対して均一した力を搬送できるように十分剛性を有する必要がある。

使用時、ふいご１０４は、図１１に示すように位置される。ふいごの底面１０７は、ハウジング１０１の上部面１１１の中心領域と接触し、ふいごの上面１０６は圧力板１０３の下側と接触し、空気吸入口１０８と空気排気口１０９とは、たがいに貫通開口部１１２、１１３を介して、圧力板１０３の上面の上部に延在する。

図８を特に参照して、ハウジング１０１は、材料の単一ブロックから成り、その多くの部分が中空であり、その中に加圧ガス貯蔵槽１０２が形成される。好ましくは、加圧ガス貯蔵槽１０２は、図示のように単一の大型貯蔵槽として形成されるが、分離バルブで相互接続された小型の直列貯蔵槽として加圧ガス貯蔵槽を形成することも現実的ではある。図示のように、加圧ガス貯蔵槽は、ハウジングの上部面１１１の下側１１４と着脱自在の第１カバー（図示せず）の間に形成される。該第１カバーは、一連の離間された開口部１１５にねじ締めすることによって加圧ガス貯蔵槽１０２を覆うように固定される。完全に固定されたとき第１カバーは、可塑性Ｏ型リング封止体１１６を封止し、加圧ガス貯蔵槽の周囲を気密状態で封止する。

加圧ガス貯蔵槽を形成するもう１つの方法は、可塑性気密ライナを加圧ガス貯蔵槽１０２に挿入することである。こうすれば、第１カバーが気密封止体を備える必要性がなくなる。

ハウジング１０１の基体の残りの部分は、圧力制御装置（以下に示す）を保護するための第２着脱可能カバー（図示せず）によって覆われている。圧力制御装置は、ハウジング１０１の中空部分に装着される。

図９および図１１に示すように、圧力が４本のケーブル１１６によって圧力板１０３に加えられる。ケーブル１１６は、想像上の四角形の隅に相当する箇所で板１０３に接続されている。各ケーブル１１６の一端は、圧力板１０３に接続されており、ハウジング１０１の上部面１１１を切り込んだスロット１１７を通ってハウジングの下側に到達する。持続的気道陽圧装置が病院外で使用される場合、スロット１１７は可塑性パッキンにより封止される。必要であれば、各ケーブル１１６は、封止された可塑性プラスチックスリーブによって保護されてもよい。このようにすれば、ケーブルの自由移動は可能になるが、汚物や混入物から保護できる。

ハウジングの下側では、各ケーブル１１６が小型滑車１１８の周囲を通る。小型滑車１１８は、ハウジング（図８）に装着される軸１１９を中心に回動自在に装着される。

各ケーブル１１６の他端は、シャフト１２１の両端部のどちらか一端に配置された、２つの大型滑車１２０のどちらかに固定される。大型滑車１２０は、シャフト１２１と同軸である。滑車１２０とシャフト１２１は、ハウジングに装着され、軸１２２を中心に回動自在である。シャフト１２１は、ハウジングの中心、対向する対となる滑車１１８の中間に装着される。対向する対となる滑車１１８から通されるケーブル１１６の端部は、滑車１２０の両方向の回転が対応する各ケーブル１１６を等しい量だけ緊張させたり緩めたりするように滑車１２０の反対側に固定される。よって、シャフト１２１が両方向に回転すると、全ケーブル１１６が等しい量だけ緊張したり緩んだりするので、圧力板１０３には均一の圧力が加えられる。

シャフト１２１は、制御ケーブル１２３によって回転される。制御ケーブル１２３の一端は、シャフト１２１の面に固定される。制御ケーブル１２３は、案内滑車１２４の周囲を通り、ピストン１２６の端部に配置された滑車１２５の周囲を通る。ケーブル１２３の他端は、ハウジング（図８のみ）のアンカ１２７に固定される。ピストン１２６は、転動型ダイアフラム（本図では見えず）を含む空圧ラム１２８の一部を形成する。転動型ダイアフラムは、加圧ガス貯蔵槽１０２内に配置されるピストン１２６の端部に装着される。ピストン１２６および滑車１２５は、加圧ガス貯蔵槽内の空気によってピストンの他端に加えられる圧力に応じて、矢印ＡおよびＢの方向に動く。

ハウジング１０１にはピストン１２６の端部上の滑車１２５の直上のハウジングの上部面を通る窓（図示せず）が形成される。滑車１２５は、矢印があるか、または矢印が付いて、窓の下側は、目盛りが付いている。ピストン１２６が移動した場合、矢印が標線に相対して移動する。標線は、ふいごの最適作業領域、つまり、ふいごが不十分膨張でもなく過剰膨張でもない領域、を示すように設定されている。目盛りに対して矢印の位置がふいごが過剰膨張していると示した場合、針弁１３３を使用して圧力は削減される。目盛りに対する矢印の位置がふいごが不十分膨張であると示した場合、貯蔵槽１０２内の圧力が上昇する。

ピストン１２６および滑車１２５が矢印Ａ方向に移動すると、シャフト１２１が制御ケーブル１２３によって矢印Ｃの方向に回転する。滑車１２０はシャフト１２１と共に回転し、各ケーブル１１６へ対応する張力を付与する。これによって、圧力板１０３に加えられる圧力が上昇し、よって圧力がふいご１０４に加えられる。ピストン１２６および滑車１２５が矢印Ｂ方向に移動すると、シャフト１２１が反対方向に回転し、圧力板１０３によってふいご１０４に加えられる圧力が減少する。

加圧ガス貯蔵槽１０２には、空気やその他のガス（例えば、ＣＯ_２、Ｈｅ）が、適切な手段、例えば、一般に市販される加圧ガスカプセルのような圧縮空気や圧縮二酸化炭素カートリッジにより、または、自転車用ポンプのような手動手段によって、供給されてよい。ガスは、着脱可能板１３０（図１１）の背後に設置された弁（本図では見えず）を介して、加圧ガス貯蔵槽１０２内に供給される。また、ハウジングの内部に加圧ガスカートリッジを常設してもよい。加圧ガス貯蔵槽１０２内のガスの圧力は、ハウジングの側壁の開口部１３２に設置される、既知の型の計器１３１によって示される。必要であれば、計器１３１の傍に設置した針弁１３３を介して加圧ガス貯蔵槽から過剰圧力を逃がしてもよい。

なお、加圧ガス貯蔵槽１０２が非常に大きな容量（典型的には、略１００×空圧ラムの排出体積）を有するので、空圧ラム１２８の端部が占める貯蔵槽内の体積は該容量に比べて無視できるものである。よって、空圧ラムのピストンの動きは貯蔵槽圧力に格段の影響を与えない。

実施例においては、ふいご１１／１０４を使用して、水でふいごの一部を満たすか、ふいご内に濡れたスポンジなどの保水装置を配置するかどちらか一方の手段によって、患者に対して空気流を湿らせてよい。空気流は、摂氏３７度で最大１００％の湿度が得られるように外部でまたは内部で加熱され得る。また、既知の加湿器（図示せず）を空気排気口とフェースマスクとの間の空気供給管に挿入してもよい。

必要であれば、ふいごの下または内部の、電気的に加熱されたホットプレート、および／または空気供給管に沿った過熱ワイヤによって、患者に供給する空気を加熱してもよい。

上記の両実施例において、ふいご１１／１０４は多くの点で変更可能である。
１）ふいごの上部面１１ａ／１０６は、剛性または半剛性とし、「上板」を形成して、既存の上部板１３／１０３をそれぞれ省いてもよい。
第２実施例において、ケーブル１１６が上板１０３に接続されているので、ふいごの剛化された上部面は、ケーブル１１６を固定できるような強化点となる。
２）本発明の圧力システムは、ふいごの形状や膨張度がどのようなものであっても関係なく、ふいごに対して実質的に均一の圧力をかけることが可能であるので、ふいごは、任意の適当な、可塑性であるが非弾性材料からなる簡易気密袋１５０（図１２ａ）であり得るし、図１２ｂに示すような従来型の暖炉用のふいご１５１のような形状をしたものであり得る。
３）さらに、ふいご１５２は、ふいごの側面から空気吸入口１０８と空気排気口１０９とが飛び出した、図１２ｃに示すような、全体的により平らな形状を有してよい。これによって、持続的気道陽圧装置の全体の高さを大変低く保つことができる。
４）ふいごに対する空気吸入口（１６／１０８）は完全に取り外してもよいし、ニュージーランド特許第５１１０９６号／第５１４２７８号／第５１５１０４号に示されるように、空気供給器を持続的気道陽圧装置と患者伝達器具（例えば、マスク）との間の管に接続してもよい。

図１３に典型的なＣＰＡＰ回路を概略平面図にて示す。本発明の両実施例による装置１５５は、可塑性の空気供給ホース１５６によって、フェースマスク１５７の形状の患者伝達器具へ接続される。フェースマスク１５７は、任意の適切な既知のタイプであってよい。好ましくは、可塑性のホースは、大孔径管であり、例えば、直径は約４２ミリである。マスクまたはマスク管の一方には、マスクまたは管内の圧力が雰囲気圧未満になれば開放する負圧排気弁を備える。よって、患者は持続的気道陽圧装置の不具合や新鮮なガスの流れが損失した場合でも周囲空気を確実に吸引できる。酸素供給（典型的には、シリンダ排気口にて４気圧にまで調整される１５０気圧の圧力がシリンダ１５８から）は、ベンチュリ１５９に接続され、そして、空気吸入口１６０を通って、空気吸入口チューブ１６１を介して、装置１５５の呼吸可能空気貯蔵槽（図示せず）に接続される。ベンチュリ１５９は、シリンダ１５８からの酸素と混合された室内気を混合する。混合気の組成は、患者の状態によって変動してよい（典型的には、酸素の範囲は３０％〜１００％）。ベンチュリは、どのような空気／酸素ブレンディング装置によっても交換可能である。呼吸可能空気槽内の空気圧は、無論、上記のように圧力システムによって管理される。該システム内の過剰圧力および患者の怪我を避けるために、放圧弁１６２が空気供給ホース１５６に嵌着される。

マスク１５７は、既知の方法で患者に嵌着される。一旦、マスクが設置されると、患者は通常通り呼吸できる。患者が息を吸い込むと、呼吸可能空気貯蔵槽からの酸素／空気混合気が呼吸可能空気貯蔵槽排出口１６４からホース１５６に送られ、その後、加湿器１６７、マスク１５７の吸入口１６５を介して、患者の肺に到達する。呼吸可能空気貯蔵槽内の若干の過剰圧力（つまり、大気圧より高圧）によって、患者は楽に呼吸できるようになり、患者の肺はより十分に膨張することが補助される。さらに、混合気内に酸素を追加すると、患者の血流中に取込み可能な酸素の割合が増加する。しかし、呼吸可能空気貯蔵槽は、実質的に定圧に保もたれているため、患者が息を吸い込むときに装置内の圧力低下を最小限に抑えることができる。上記のように、加圧ガス貯蔵槽内の圧力は、呼吸可能空気貯蔵槽内の空気に加えられる圧力に伝わる。その結果、装置によって患者に供給される空気の圧力を、加圧ガス貯蔵槽内の空気の圧力を変更することによって変更できるので、患者ごとの必要量に合わすことができる。

患者が息を吐き出す場合、吐き出された空気は、マスクの排出弁１６６を通して吐き出される。排出弁は、任意の適切な既知のタイプであってよい。ホース１５６および呼吸可能空気貯蔵槽内の若干の過剰圧力によって、吐き出されたガスがホース１５６に逆流することを防止できる。

実施の際、患者を管理する医師は、どのようなレベルの持続的気道陽圧が必要であるかを決め、そのレベルの空圧用のマスク排出弁を選択することになるであろう。持続的気道陽圧装置の加圧ガス貯蔵槽内の圧力は、そのとき、呼吸可能空気貯蔵槽内の圧力を調整することによって、調整されるので、必要な圧力が付与される。

上記した構成配置は変更可能であるが、酸素富化された空気を管１６１から排出管１５６に直接流すことによって、吸入口１６０を省いてもよい。

通常は、マスク、ホース、およびふいごのすべてを、一回きりの使用とし、使用後に取り外して捨てるものとする。一旦、ホースおよびふいごが取り外されると、第１実施例では、上板４の上に蓋１３をロックすることによって、装置を安全に搬送できる。第２実施例では、ハウジングの上面１１１に対して圧力板１０３を固定することによって、装置を安全に搬送できる。

装置を換気装置として使用する場合、さらに調整が必要である。その変更例を図１４に示す。この場合、ホース１６１を介して供給された酸素または酸素富化空気は、マスク１５７からまたはその近傍からシステム内に入り、この例では、排気弁１６６はマスクから省かれる。

排気弁１６６ａが呼吸可能空気槽に嵌着される。排気弁１６６ａは、２段階の異る圧力を切替ることができる、既知のタイプであり、２つの利用可能な圧力レベル間を自動的に切替るように設定される。これは、メイプルソンＤ回路と同等なものである。自力で呼吸不可能な患者は、ホース１６１および１６５を通して酸素富化された空気が供給される。ホース１６１からのオーバーフローおよびマスク１５７からの逆流がホース１６５および排出口１６４を通して呼吸可能空気貯蔵槽を充たす。

排気弁１６６ａは、２つの異る圧力レベルを切替えることができるので、患者の肺から二酸化炭素を取り除く補助が能動的に行える。

通常の状態での使用において、本発明の装置は、５℃〜３０℃の温度範囲で使用できるように事前検量が施されている。ガス圧力は温度により左右されるが、上記の狭い温度範囲においては、温度変動による圧力の変化はごく小さなものであるので、実際の目的上、無視できるものである。しかし、本発明の装置が該範囲よりも実質的に高いまたは実質的に低い温度で使用される場合、ガス圧力に対する空気温度の効果を可能にするために再検量を行う必要がある。

例示として、本発明の好適な実施形態は、添付の図面を参照して、詳細に説明される。なお、図１〜６は、本発明の第１実施例に関し、図７〜１１は、第２実施例に関する。
本発明の第１実施例の等角図である。 ふいごに圧力を加えるためのシステムの図である。 部分的に拡大されたふいごの側面図である。 ふいごのみを示す側面図である。 図１の部分を拡大した側面図である。 空圧ラムから板までの圧力伝達のシステムを示す図である。 本発明の装置の第２実施例の等角図である。 図７の装置の基部の下側の平面図である。 空圧ラムから圧力板までの圧力伝達のシステムを示す図である。 ふいごの側面図である。 ふいごを設置しているが、図７と同様の図である。 その他の形状のふいごの側面図である。 その他の形状のふいごの側面図である。 その他の形状のふいごの側面図である。 本発明の装置を含む持続的気道陽圧システムの概略平面図である。 本発明の装置を含む換気装置システムの概略平面図である。

Claims (28)

1. 持続的気道陽圧装置であって、空気吸入口／排出口を有する、膨張式の呼吸可能空気貯蔵槽と、前記呼吸可能空気貯蔵槽の膨張度に係りなく、前記呼吸可能空気貯蔵槽に対して、所定の実質的に定圧を付与するよう構成された加圧ガス貯蔵槽と、を備えることを特徴とする持続的気道陽圧装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記加圧ガス貯蔵槽は、前記呼吸可能空気貯蔵槽に対して前記所定の圧力を、前記加圧ガス貯蔵槽によって動作可能な空圧ラムと、前記空圧ラムに接続された負荷伝送手段と、を介して加えることを特徴とする装置。
3. 請求項２に記載の装置であって、前記空圧ラムは、転動型ダイアフラムを含むことを特徴とする装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の装置であって、前記負荷伝送手段は、呼吸可能空気貯蔵槽に圧力を加えるよう構成された移動可能板を含むことを特徴とする装置。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の装置であって、前記負荷伝送手段はケーブルと滑車とを含むことを特徴とする装置。
6. 請求項４に記載の装置であって、前記負荷伝送手段は、ケーブルと滑車とをさらに含み、前記空圧ラムの往復運動が前記板の対応する動きを引き起こすように１本以上のケーブルが前記移動可能板と前記空圧ラムとの間に接続されることを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置であって、前記移動可能板は、呼吸可能空気貯蔵槽の上部面と接触することを特徴とする装置。
8. 請求項６に記載の装置であって、前記移動可能板は、呼吸可能空気貯蔵槽の下部面と接触することを特徴とする装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、前記移動可能板は、離間されたヒンジ上に支持されていることを特徴とする装置。
10. 請求項４乃至請求項９のいずれか１項に記載の装置であって、前記移動可能板は、剛性固体板、可塑性固体板、剛性メッシュ板、および可塑性メッシュ板からなる群から選ばれることを特徴とする装置。
11. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置であって、前記加圧ガス貯蔵槽は、少なくとも１つの低圧貯蔵槽を含むことを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置であって、前記加圧ガス貯蔵槽は、前記少なくとも１つの低圧貯蔵槽に接続可能な高圧貯蔵槽をさらに含むことを特徴とする装置。
13. 請求項１２に記載の装置であって、前記高圧貯蔵槽は、加圧ガスカプセルを備えることを特徴とする装置。
14. 請求項１２に記載の装置であって、前記加圧ガス貯蔵槽は、前記高圧貯蔵槽に接続可能な加圧ガスカプセルをさらに含むことを特徴とする装置。
15. 請求項１２に記載の装置であって、前記加圧ガス貯蔵槽は、手動ポンプ用の接続部を備えることを特徴とする装置。
16. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置であって、前記加圧ガス貯蔵槽は、圧力計を備えることを特徴とする装置。
17. 請求項１２に記載の装置であって、高圧貯蔵槽と少なくとも１つの低圧貯蔵槽とは、それぞれ、別体の圧力計を備えることを特徴とする装置。
18. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置であって、前記加圧ガス貯蔵槽は、呼吸可能空気貯蔵槽をも支持する保護ハウジング内に形成されることを特徴とする装置。
19. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置であって、空気吸入口と空気排気口とが一体化されることを特徴とする装置。
20. 請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の装置であって、前記空気吸入口と前記空気排気口とは別体であることを特徴とする装置。
21. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置であって、前記呼吸可能空気貯蔵槽は、可塑性だが非弾性な材料でなることを特徴とする装置。
22. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置であって、前記呼吸可能空気貯蔵槽は、等間隔に隔てられたくびれと、平らな上部と、基体と、を有するふいご、袋、および暖炉用ふいご形状からなる群から選ばれることを特徴とする装置。
23. 請求項２２に記載の装置であって、前記呼吸可能空気貯蔵槽の上部面は、剛性でありまた半剛性であることを特徴とする装置。
24. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置であって、前記呼吸可能空気貯蔵槽は、前記貯蔵槽からの呼吸可能空気を湿らせるための水分を含むように構成されたことを特徴とする装置。
25. 前記請求項のいずれか１項に記載の装置と、一端が呼吸可能空気貯蔵槽の空気吸入／排気口に接続され、他端がマスクに接続されたホースと、の組み合わせ。
26. 請求項２５に記載の組み合わせであって、前記ホースは、大孔径であり、３０〜５５ミリの範囲の内径を有することを特徴とする。
27. 請求項２５または請求項２６に記載の組み合わせであって、マスクに嵌着された排出弁をさらに含むことを特徴とする。
28. 請求項２５または請求項２６に記載の組み合わせであって、前記呼吸可能空気貯蔵槽の前記空気吸入口に嵌着された２段階方式の排出弁をさらに含むことを特徴とする。

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