JP2010518316A - 人工呼吸装置用の送風機およびそのような送風機を備えた人工呼吸装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、送風機（１１）を備えた人工呼吸装置または麻酔装置に関し、この送風機は、呼吸用ガスの圧縮のために、送風機ハウジング（１３）内に電気モータ（１９）と、電気モータによって駆動される少なくとも１つのコンプレッサ・ホイール（１５）とを備えている。この送風機では、電気モータ（１９）が送風機ハウジング（１３）の第１のハウジング壁（２１）に接しており、この第１のハウジング壁は熱良導性材料、特に金属、好ましくはアルミニウムから作製される。圧縮された呼吸用ガスのための空気案内路が、第１のハウジング壁（２１）に直接隣接して、第１のハウジング壁（２１）と第２のハウジング壁（２５）の間に形成されている。本発明によれば、送風機ハウジングの第１のハウジング壁（２１）が、少なくとも１つのヒート・パイプ（４７）に接続されており、このヒート・パイプ（４７）が冷却要素（５５）と結合されている。このようにして、送風機の熱を、人工呼吸装置のコントロールして冷却可能な位置へと運び去ることができる。この位置では冷却要素が、能動的に通風される通風路内に配置されている。これにより送風機の音響的な密閉が達成される。

Description

本発明は、人工呼吸装置または麻酔装置用の送風機ならびにそのような送風機を備えた人工呼吸装置または麻酔装置に関する。

人工呼吸装置のために必要な体積および圧力を供給し得るという意味で人工呼吸装置に適した送風機が市販されている。しかしながら人工呼吸装置内でこのような送風機を使用する場合には、呼吸用ガスを圧縮する際の音響放射および熱発生も考慮すべきである。

音響放射は遮吸音層によって減少させることができる。しかしながら遮吸音層は熱の放出を妨げ、これにより静かな送風機の内部ではそれだけ大きな熱発生が認められることがある。

したがって、本発明の課題は、供給された呼吸用ガスを冷却せずに患者の呼吸に使用することができ、かつ電気モータの稼働温度が、電気モータの長い耐用年数が保証されるように低い、人工呼吸装置または麻酔装置用の送風機を提供することである。この送風機の構成は、熱発生に係わる利点を失うことなく、送風機の音響放射値を低く保つことを可能にすべきである。

この課題は、本発明によれば、請求項１に基づく送風機またはそのような送風機を備えた人工呼吸装置もしくは麻酔装置によって解決される。

本発明による送風機は、既知の様式で、送風機ハウジング内に電気モータと、電気モータによって駆動される少なくとも１つのコンプレッサ・ホイールとを備えている。これらのコンポーネントは呼吸用ガスの圧縮に用いられる。電気モータは送風機ハウジングの第１のハウジング壁に接しており、この第１のハウジング壁は、熱良導性材料、特に金属、好ましくはアルミニウムから作製される。したがって第１のハウジング壁はモータの熱を吸収する。この第１のハウジング壁に直接隣接して、第１のハウジング壁と第２のハウジング壁の間に、圧縮された呼吸用ガスのための少なくとも１つの空気案内路がある。

送風機の本発明によらない装備の場合、圧縮によって既に温められた呼吸用ガスは、ある稼働時間以降、第１のハウジング壁から追加的な熱を吸収し、したがって冷却されなければならない。

しかしながら請求項１の特徴部分の特徴は、この作用を生じさせないようにする。送風機ハウジングの第１のハウジング壁が少なくとも１つのヒート・パイプに接続されており、このヒート・パイプが冷却要素と結合されている。これにより中央部位での熱が運び去られ、したがって送風機を比較的長く稼働した後でも、それどころか圧縮された空気の熱さえも、冷却された第１のハウジング壁に放出される。これによりモータから呼吸用ガスへの熱伝達が中断され、かつ呼吸用ガスから熱が取り去られる。

この措置により、送風機をほぼ防音的に隔壁で仕切ることが可能となる。これを達成するためには、ヒート・パイプが送風機ハウジングを取り囲む遮音層を貫通すること、および冷却要素が遮音層の外側に配置されることが必要である。遮音層が、電気モータおよび送風機ハウジングから成る構造ユニットを全面で取り囲むことが有利である。

遮音層は外被の内部に配置される。これにより遮音層は外からの損傷に対して保護される。遮音層と外被が異なる材料および材料厚さであることは、個々のコンポーネントの遮断値の合計がもたらすよりも大きな遮音を、より大きな周波数範囲において保証する。外被の内側に、第１および第２のハウジング壁と、電気モータとが配置され、外被の外側に冷却要素が配置される。このため送風機の内部で生じる熱は、ヒート・パイプにより、熱および音響を遮断する遮音層を通り抜けて導き出される。外被を冷却要素として利用することができる。しかし別個の冷却要素が好ましい。

コンプレッサ・ホイールの低圧側に遮音チャンバがあることが有用である。この遮音チャンバは、呼吸用ガスのための迷路によって構成されている。この遮音チャンバおよび迷路は、外被によって包囲された空間の内側に配置されることが有利である。これにより遮音チャンバ、送風機ハウジング、モータ、および遮音部が、１つの構造ユニットを構成し、このユニットは非常に簡単に、送風機モジュールとして、人工呼吸装置または麻酔装置内に取り付けることができる。

このような人工呼吸装置または麻酔装置は相応に、呼吸用ガスの圧縮のため、送風機ハウジング内に、電気モータと、電気モータによって駆動される少なくとも１つのコンプレッサ・ホイールとを備えた送風機を装備している。この送風機では、既に上で詳述したように、電気モータが送風機ハウジングの第１のハウジング壁に接しており、この第１のハウジング壁は熱良導性材料から作製されている。この第１のハウジング壁に直接隣接して、第１のハウジング壁と第２のハウジング壁の間に、圧縮された呼吸用ガスのための少なくとも１つの空気案内路がある。送風機ハウジングの第１のハウジング壁が少なくとも１つのヒート・パイプに接続されており、このヒート・パイプが冷却要素と結合されている。こうして冷却要素を人工呼吸装置または麻酔装置の適切な部位に配置することができ、そこで冷却することができる。冷却要素の冷却によって、空気案内路と電気モータの間の熱が取り去られる。これにより、加熱された呼吸用ガスが電気モータおよびその軸受を温めることもなく、電気モータ内で発生する熱が呼吸用ガスを追加的に加熱することもない。

この送風機構成は、送風機を、その中に熱がこもることなく、コンパクトに詰め込むことを可能にする。したがって、人工呼吸装置に、送風機を、特に送風機モジュールを全体的に包埋する少なくとも１つの発泡材体を設けることが好ましい。発泡材体内への送風機モジュールの包埋は、追加的な遮音および遮振、人工呼吸装置内での送風機の耐落下性の支持、および人工呼吸装置内での送風機の非常に簡単な固定に役立つ。外被は発泡材体内に包埋されることが有利である。この外被は、単純な平行六面体の形状を有することができ、外被の内部には、送風機モジュールまたは送風機および送風機に属する構成要素、特に抑音チャンバ、コンプレッサ、電気モータ、遮音部を収容することができる。

少なくとも１つの発泡材体内に、または複数のそのような、ぴったり組み合わさった発泡材体内に、人工呼吸装置または麻酔装置のさらなる技術的構成要素が配置されることが有利である。これらの構成要素は、発泡材体により、別の構成要素に対して適切な位置に保持される。そのような発泡材体内での配置は、人工呼吸装置の非常に簡単な組立て、および個々の部品の耐衝撃性の支持を可能にする。組立ての際には、技術的な構成要素をそのような発泡材体内に嵌め込み、複数のそのような装備された発泡材体を、上下に重ねて、または横に並べて集積させる。この集積によって、技術的構成要素の間の必要な結合が互いに差し込まれ、こうして人工呼吸装置が、機能するユニットに組み立てられる。

熱を発生させる技術的構成要素を冷却するために通風機があることが有用である。このために、人工呼吸装置または麻酔装置の技術的構成要素と発泡材体の間に冷却空気路系が形成されている。この冷却空気路系は、新鮮な周囲空気を吸い込むための少なくとも１つの空気取入れ口を有している。この冷却空気路系はそれに対応して、温められた空気を吐き出すための少なくとも１つの空気排出口を有している。

冷却要素はこの冷却空気路系内に配置されることが有利である。

人工呼吸装置は装置ハウジングを有しており、この装置ハウジングは、１つまたは複数の発泡材体を、その中に装填された技術的構成要素と共に内包している。複数の発泡材体が、それらを取り囲む装置ハウジングによって、まとめて保持されることが有用である。これにより、発泡材体の間に配置された人工呼吸装置の技術的構成要素は、変位しないように発泡材体の間で固定保持される。人工呼吸装置のこのような構造は、簡単な組立てという利点を、遮振性および遮音性の構成ならびに装置ハウジング内での構成要素の耐衝撃性の梱包と結びつける。

図は、本発明の例示的実施形態を示す。

本発明による送風機の面ＡＡに沿った縦断面図である。 図１に基づく送風機の面ＢＢに沿った横断面図である。 図１に基づく送風機の面ＣＣに沿った横断面図である。 そのような送風機を備えた人工呼吸装置の概略横断面図である。

図１〜図３に示した送風機１１は、次のような構造である。送風機ハウジング１３内で、２つのコンプレッション・ホイール１５が共通の軸１７上に配置されている。軸１７は電気モータ１９によって駆動される。この電気モータ１９は、アルミニウム構造体（プロフィル）内に装入されており、このアルミニウム構造体（プロフィル）は送風機ハウジング１３の内側のハウジング壁２１を構成している。電気モータ１９は、この内側のハウジング壁２１と大きな面で接触しているので、この内側のハウジング壁と熱的に結合している。アルミニウムから成る内側のハウジング壁２１およびプラスチックから成る外側のハウジング壁２３が、一緒になって送風機ハウジング１３を構成している。外側のハウジング壁２３は、出口部２５および入口部２７から構成されている。出口部２５は、コンプレッション・ホイール１５と協働する固定子３１および吐出し口３３を含んでいる。入口部２７は、吸込み口３５および終端を含んでいる。吸込み口３５には、ゴムまたはそれに類する弾性材料から成る成形部品３７が配置されており、この成形部品は、コンプレッサ入口の形を空気力学的に整え、同時に支持壁４１に突っ張って送風機ハウジングを制振的に支持している。同様に送風機ハウジング１３の吐出し口３３には、第２の成形部品３９が配置されており、この成形部品３９（図２）は、送風機ハウジング１３を同様に制振的に、壁４３に突っ張って支持している。

壁４３はアルミニウム容器４０の一部であり、このアルミニウム容器の内部には、支持壁４１および送風機１１が配置されている。送風機ハウジング１３と、一方では電気モータ１９および他方ではアルミニウム容器４０との間に、遮吸音層４５が配置されている。この層４５は、送風機ハウジングおよびモータを備えた送風機全体を取り囲んでいる。この層を吸込み口３５および吐出し口３３が貫通している。加えてこの層を、ヒート・パイプ４７も貫通している（図３）。このヒート・パイプ４７は、アルミニウム容器４０の壁を通り抜けるところではゴム・スリーブ４９で囲まれている。

このヒート・パイプは本発明の本質的部分を構成している。ヒート・パイプの役割および配置をより良く理解するためには、もう一度図１に戻らなければならない。

内側のハウジング壁２１を構成するアルミニウム構造体（プロフィル）は、モータと、モータを取り巻く空気経路との間に配置されている。この内側のハウジング壁２１の内部では、送風機の稼働の際に電気モータの廃熱としての熱が発生する。この内側のハウジング壁２１の外側でも同様に熱が生じる。この熱は、呼吸用ガスの圧縮によって発生する。この圧縮され、それによって加熱された空気は、内側のハウジング壁２１に沿って吹き流れる。

本発明によれば、この熱を運び去ることができるように、内側のハウジング壁２１が冷却される。これを達成するため、ハウジング壁２１にフランジ５１が配置されている。このフランジ５１と、フランジと一体的に形成されたクランプ部５３（図３）との間に、ヒート・パイプ４７がクランプ締めされている。フランジ５１内の穿孔部内にヒート・パイプのクランプ座があることが好ましい。したがってヒート・パイプは、内側のハウジング壁２１の熱を運び去る。このヒート・パイプは、層４５およびアルミニウム容器４０を通り抜けて冷却要素５５に通じている。冷却要素５５内では、できるだけ良好な熱移動を保証するため、ヒート・パイプ４７が再びクランプ締めされている。冷却要素５５は、冷却スティックを装備しており、アルミニウムから作製されている。

したがって内側のハウジング壁２１へのヒート・パイプの結合により、
−１．呼吸空気が電気モータの廃熱によって温められること、
−２．電気モータの軸受グリースが、熱がこもることによって過剰に加熱されること、
を防止することができ、
−３．呼吸空気を快適な程度に温めるだけであり、かつそのため追加的に冷却する必要がないこと、
−４．コンプレッション・ホイールおよびモータの騒音放射を、これらの部品を取り囲む遮吸音層によって減少させ得ること、
−５．送風機を固定した容器内に詰め込むことができ、この容器に振動する部品を制振的に懸架し得ること、
−６．装置の耐用年数を上昇させること、
−７．高回転速度のモータを使用し得ること、
−９．送風機を遮熱性の環境内に装入し得ること
を達成することができる。

容器４０は、本文書では外被とも呼ばれている。この外被４０は、図示した例示的実施形態の場合、送風機およびモータだけを内包しているのではなく、遮音チャンバ６１も内包している。この遮音チャンバは挿入部品６３内に形成することができ、また固定して組み込むこともできる。この遮音チャンバ６１内にはバッフル６５が取り付けられており、このバッフルの周りを空気または呼吸用ガスが巡る。バッフル６５の表面および材料特性は、バッフルを介して流れ込む空気が送風機から外へ運んでいくコンプレッサの騒音放射を大幅に減らすことを保証する。

外被または容器４０は、蓋６７によって閉じられ、これにより挿入部品６３がその所期の場所で固定して保持される。

吐出し口３３に続いてまた音響トラップが配置されている。この音響トラップ６９は、外被４０の外側に形成されており、入口側に形成された遮音チャンバ６１よりかなり小さい。

この音響トラップ６９には差込み結合部が形成されており、この差込み結合部によって、送風機１１の空気案内路を、さらに先へ案内する空気路とつなぎ合わせることができる。

図４には、外被４０内に嵌め込まれた送風機１１が、取り付けられた状態で示されている。人工呼吸装置は装置ハウジング７１を有している。この装置ハウジング７１は、３つの発泡材部７３、７５、７７で実際上充填される。この発泡材部内には空隙８０が空けられており、この空隙内に人工呼吸装置の技術的に必要な構成要素１１（送風機）、４０（送風機の外被）、５５（冷却要素）、７９（通風機）、８１（電子制御部）、８３（バルブ）などが、梱包体の間にあるように配置されている。この発泡材体７３、７５、７７は、技術的構成要素を所定の位置で、互いに対して一定の位置に、固定保持する。技術的構成要素と発泡材体の間に空気経路８５が形成されている。この空気経路は空気取入れ口８７を有している。空気取入れ口の傍に通風機７９が配置されており、この通風機が空気を空気経路８５内に吹き込む。この空気は、例えばまず冷却要素５５を吹き流れて通りすぎ、冷却要素を冷却し、したがってヒート・パイプを介して送風機の内側のハウジング壁を冷却する。

空気経路８５はその後、電子回路８１、バルブ８３を中に配置して備えている空隙８０を通り抜け、さらに（図示されていない）空気排出口まで通じている。

１１ 送風機； １３ 送風機ハウジング； １５ コンプレッション・ホイール；
１７ 軸； １９ 電気モータ； ２１ 内側のハウジング壁；
２３ 外側のハウジング壁； ２５ 出口部； ２７ 入口部； ３１ 固定子；
３３ 吐出し口； ３５ 吸込み口； ３７，３９ 成形部品；
４０ アルミニウム容器（外皮）； ４１ 支持壁； ４３ 壁； ４５ 遮吸音層；
４７ ヒート・パイプ； ４９ ゴム・スリーブ； ５１ フランジ；
５３ クランプ部； ５５ 冷却要素； ６１ 遮音チャンバ； ６３ 挿入部品；
６５ バッフル； ６７ 蓋； ６９ 音響トラップ。

Claims (13)

1. 人工呼吸装置用の送風機（１１）であって、呼吸用ガスの圧縮のために、送風機ハウジング（１３）内に電気モータ（１９）と、前記電気モータによって駆動される少なくとも１つのコンプレッサ・ホイール（１５）とを備えており、前記電気モータ（１９）が前記送風機ハウジング（１３）の第１のハウジング壁（２１）に接しており、前記第１のハウジング壁が熱良導性材料、特に金属、好ましくはアルミニウムから作製されており、前記第１のハウジング壁（２１）と第２のハウジング壁（２５）の間で、前記第１のハウジング壁（２１）に直接的に隣接して、圧縮された呼吸用ガスのための少なくとも１つの空気案内路が存在する送風機において、前記送風機ハウジング（１３）の前記第１のハウジング壁（２１）が、少なくとも１つのヒート・パイプ（４７）に接続されており、前記ヒート・パイプ（４７）が冷却要素（５５）と結合されることを特徴とする送風機。
2. 前記ヒート・パイプ（４７）が遮音層（４５）を貫通しており、前記遮音層が前記送風機ハウジング（１３）を取り囲んでおり、前記冷却要素（５５）が前記遮音層（４５）の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 前記遮音層（４５）が、電気モータ（１９）および送風機ハウジング（１３）から成る構造ユニットを全面で取り囲むことを特徴とする請求項２に記載の送風機。
4. 前記遮音層（４５）が外被（４０）の内部に配置されており、前記外被（４０）内には前記第１（２１）および前記第２のハウジング壁（２５）と、前記電気モータ（１９）とが配置されており、前記外被（４０）の外側に前記冷却要素（５５）が配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の送風機。
5. 前記コンプレッサ・ホイール（１５）の低圧側に制音チャンバ（６１）が存在することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の送風機。
6. 前記制音チャンバ（６１）が、前記外被（４０）の内側に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の送風機。
7. 送風機（１１）を備えた人工呼吸装置または麻酔装置であって、呼吸用ガスの圧縮のために、送風機ハウジング（１３）内に電気モータ（１９）と、前記電気モータによって駆動される少なくとも１つのコンプレッサ・ホイール（１５）とを備えており、前記電気モータ（１９）が前記送風機ハウジング（１３）の第１のハウジング壁（２１）に接しており、前記第１のハウジング壁（２１）と第２のハウジング壁（２５）の間で、前記第１のハウジング壁（２１）に直接隣接して、圧縮された呼吸用ガスのための少なくとも１つの空気案内路が存在する装置において、前記送風機ハウジングの前記第１のハウジング壁（２１）が、熱良導性材料、特に金属、好ましくはアルミニウムから作製されており、かつ少なくとも１つのヒート・パイプ（４７）に接続されており、前記ヒート・パイプ（４７）が冷却要素（５５）と結合されることを特徴とする装置。
8. 前記送風機を中に包埋する少なくとも１つの発泡材体（７３、７５、７７）を特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 外被（４０）の内部に、遮音層（４５）と、前記第１（２１）および前記第２のハウジング壁（２５）と、前記電気モータ（１９）とが配置されており、前記外被（４０）の外側に前記冷却要素（５５）が配置されること、ならびに前記外被（４０）が前記発泡材体（７５、７７）内で包埋されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記少なくとも１つの発泡材体（７３、７５、７７）内に、前記人工呼吸装置または麻酔装置のさらなる技術的構成要素（７９、８１、８３）が配置されており、かつ前記発泡材体（７２、７５、７７）により、別の構成要素（４０、５５、７９、８１、８３）に対して適切な位置に保持されることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
11. 通風機（７９）が存在し、前記人工呼吸装置または麻酔装置の前記技術的構成要素（４０、５５、７９、８１、８３）と前記発泡材体（７３、７５、７７）の間に冷却空気路系（８０）が形成されており、前記冷却空気路系が、少なくとも１つの空気取入れ口（７９）および少なくとも１つの空気排出口を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記冷却要素（５５）が前記冷却空気路系（８０）内に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 複数の発泡材体（７３、７５、７７）が、前記発泡材体を取り囲む装置ハウジング（７１）によって、まとめて保持されており、これにより前記発泡材体の間に配置された前記人工呼吸装置の前記技術的構成要素が、変位しないように前記発泡材体の間で固定保持されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の装置。

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