JP2010518911A - 人工呼吸器用気体供給ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、患者（Ｐ）に圧縮気体を供給するための気体供給ユニット（１）に関する発明であり、患者（Ｐ）に気体流を供給する気体供給ハウジング（１０）と、患者（Ｐ）に供給する気体流を制御する制御ハウジング（２０）と、ユニット（１）に電力を供給する電力供給ハウジング（３０）とを備え、これら３つのハウジング（１０、２０、３０）は互いに独立したハウジングであり、着脱可能に相互連結することで１つのユニット（１）が形成される。また、本発明はこのような気体供給ユニット（１）を備えた患者（Ｐ）に圧縮ガスを供給する呼吸器装置に関する。

Description

本発明は、患者に使用される人工呼吸器に関する。特に、吸気補助及び／又は吸気制御を必要とする疾患の治療に使用される、呼吸可能な気体を患者に供給するための気体供給ユニットに関する。

患者が吸気すると、呼吸可能な気体（一般的には酸素などの補助気体を付加できる患者吸気補助用空気）が大気圧以上の圧力で導管とマスク或いは気管切開チューブを介して患者に供給される。

患者が吸気補助及び／又は吸気制御を必要とする疾患は益々増加している。通常呼吸補助装置を使用するのは、吸気量の制御を必要とする神経筋疾患等、人工的吸気が必要な疾患である。しかし、持続的気道陽圧法（ＣＰＡＰ）による閉塞性睡眠時無呼吸の治療でも使用されるように、他の呼吸器系疾患で使用されることもある。

吸気補助及び／又は吸気制御をする場合、患者に供給する気体の圧力は一定レベル又は（患者の呼吸（吸排気）と同期した）二段階（圧力）レベルとするか、若しくは自動的に圧力レベルを調整する。また、神経筋疾患の患者が使用する場合など、疾患によっては呼吸可能な気体の供給量を制御する必要がある。本明細書における気体供給ユニットに関する記載は、前述の制御（圧力又は供給量の制御）のいずれか、或いは複数を組み合わせて圧縮気体を供給することを示すこととする。

従来の気体供給ユニットにおける欠点は、生物的汚染や病原菌／ウィルス／バクテリア感染の危険性を伴うことである。具体的には、深く息を吐き出した時や咳をする時に呼気が気体供給ユニットに逆流し、呼気に含まれる物質が気体供給ユニットに付着する可能性がある。このようにして、同じ器具を継続して使用する患者への再感染や、別の患者が同じ器具を使用して先に付着したものから感染するといった危険性がある。

一般的に、気体供給ユニットは内部構成部材の周囲に外側密閉ケーシングを備える。気体流路及びその内部は、気体入口、入口フィルタ、インペラ、気体出口等で構成されており、気体流路の外側は、制御電子回路、電力制御器、モータで構成されている。このように電気的部分を含む構成のため、「気体流路」の構成部材を全て分解するという手間のかかる作業を行わずに、気体供給ユニットの気体流路を洗浄／殺菌することは極めて困難である。更に、分解せずに高圧蒸気殺菌法などの一般的な殺菌処理を行うと、回路板やその他の電気部品が損傷してしまう。

故に、気体流路の内側構成部材と外側構成部材とを分離する際の問題を解決するために様々な気体供給ユニットが開発されている。例えば特許文献１（特許番号６，３０２，１０５号として２００１年１０月１６日に発行された米国特許）において、Wickham等は気体流路の外側構成部材（モータ、制御電子回路、電源調整器）を収納するメインハウジングと気体流路の流路内側構成部材（フィルタ、エンペラ、呼気弁等）を収納するサブハウジングとを備える気体供給ユニットを提案している。しかし、サブハウジングをメインハウジングから完全に独立させると、流路内側構成部材と外側構成部材との連結がかなり複雑になり気体供給ユニットのサイズが増大してしまう。これは重篤な呼吸器系疾患を治療するための気体供給ユニットの場合に特に当てはまる。しかし、呼吸補助器具は患者が快適に使用できるよう小型化する必要があるのでこのようなサイズの増大は望ましくない。更に、特殊な治療では呼吸可能気体の供給量を制御する必要があるが、このような器具では供給量の制御を行いながら気体を供給することはできない。

本発明の目的は上記欠点の１又は複数を実質的に克服する又は少なくとも改善する気体供給ユニットを提供することである。

本発明は、気体流路内の構成部材を簡単に洗浄可能な吸気補助及び／又は吸気制御のための小型気体供給ユニットを提供する。

また本発明によれば、ユーザーが安全に使用できる気体供給ユニットを提供することができる。

本発明の１形態の気体供給ユニットは、全ての呼吸器疾患の治療に使用可能であり、特に重篤な呼吸器不全を抱える患者にも使用できる。

本発明の１実施例では請求項１で規定される人工呼吸器を提案している。

好ましい実施例は、本発明は患者に圧縮気体（呼吸補助用正圧気体）を供給するための気体供給ユニットに関するものであり、その特徴は、
患者（Ｐ）に圧縮気体を供給するための気体供給ユニットであって、
・患者に気体流を供給する気体供給ハウジングと、
・患者に供給する気体流を制御する制御ハウジングと、
・ユニットに電力を供給する電力供給ハウジングと、を備え、
この３つのハウジングは互いに独立したハウジングであり、着脱可能に相互連結することで１つのユニットを形成する点である。

このような気体供給ユニットの好ましい実施形態は以下の通りであるが、これらの形態に限定されるものではない。
・ハウジングはハウジング離接方向に嵌挿及び脱離する凹／凸状のクリップ等のカップリングによって着脱可能に連結される。
・電力供給ハウジングが気体供給ハウジングと制御ハウジングとに連結している間は、気体供給ハウジングと制御ハウジングの相互連結が解除されないように、電力ハウジングに係合部（Fastener）が設けられる。
・係合部（着脱方向に沿って移動可能な嵌合溝と嵌合凸部）は電力供給ハウジングに設けられる（ハウジング着脱方向に沿う）長手方向の溝として形成され、気体供給ハウジングと制御ハウジングの双方に設けられる長手方向の凸部と係合する。
・気体供給ハウジングには、患者に供給する気体をハウジング内に流入させるための開口と、患者に供給する前に気体を濾過するためのフィルタとを設ける。
・更に、患者に供給する気体を濾過するためのフィルタハウジングを備え、該フィルタハウジングは気体供給ハウジングと着脱可能に連結される設計とする。また、フィルタハウジングはフィルタを収納し、更に患者に供給する気体をハウジング内に流入させるための開口を備え、フィルタハウジングで気体を濾過し、濾過された気体が気体供給ハウジングへと送られるように気体供給ハウジングとフィルタハウジングは通気部同士を対面連結させて気体が連結したハウジング間を通流（fluid communication）ように構成する。
・電力供給ハウジングと制御ハウジングの連結時に電力供給ハウジングの電力供給手段と制御ハウジングのコントローラとを電気的に接続させる接続部を電力供給ハウジングと制御ハウジングにそれぞれ設ける。
・制御ハウジングと気体供給ハウジングの連結時に制御ハウジングのコントローラと気体供給ハウジングの気体供給手段とを電気的に接続するための接続部を制御ハウジングと気体供給ハウジングのそれぞれに設ける。
・制御ハウジングのコントローラには、患者に供給する気体流を制御するためのデータ処理部を設ける。
・気体流の制御を適切に行うためにデータ処理部で気体流の特性に関するデータを統合する。
・制御ハウジングのコントローラはユーザーがユニットを制御できるようにユーザーインターフェースを備え、ユーザーインターフェースからのデータをデータ処理部で統合することにより気体流の適切な制御を行う。
・データ処理部で気体供給ハウジングの気体供給手段を制御して、供給する気体流の制御を行う。
・気体供給ハウジングの気体供給手段は、気体供給ハウジングに到達した気体を圧縮して圧縮気体（呼吸補助用正圧気体）を患者へと送り出すための駆動タービンよりなる。
・気体供給ハウジングの気体供給手段は、ハウジング内を流れる気体流の特性を測定するセンサを取り付けたプリント基板を備えており、このプリント基板を制御ハウジングのコントローラと接続することによって気体流の特性に関するデータをコントローラに伝達する。
・センサは気体流センサと圧力センサ、温度センサ及び／又は気体流中の酸素量を感知する酸素センサが含むものとする。
・気体供給ハウジングは圧縮気体を患者へと届けるための気体導管に連結される気体出口を備える。

発明の更なる特徴によれば、少なくとも１の吸気段階と少なくとも１の呼気段階で規定されたサイクルの連続で呼吸する患者に圧縮気体を供給するための人工呼吸器であって、この人工呼吸器は請求項１〜１９のいずれか１項に記載の気体供給ユニットと、吸気段階であるか呼気段階であるかに対応して気体流を誘導する呼気バルブを介して気体供給ユニットから患者へと圧縮気体を配送する気体導管と、を備える。

更に、制御ハウジングのコントローラと呼気バルブを電気的に接続する接続部を備えることにより、コントローラによって呼気バルブを制御し患者に供給する気体流を制御することができる。

本発明の他の特徴及び利点は以下図面を参照して説明される記載により明らかにされるが、限定する趣旨ではない。

本発明の実施例による気体供給ユニットの構造を示す概略図である。 図１の気体供給ユニットを構成するハウジングの連結を概略的に示した図である。 図１の気体供給ユニットを構成するハウジングの連結を概略的に示した図である。 図１の気体供給ユニットを構成するハウジングの連結を概略的に示した図である。 図１の気体供給ユニットを組み込んだ人工呼吸器を概略的に示した図である。

［気体供給ユニットの構造］
まず初めに、図１〜５は概略図であり気体供給ユニットの構造及び該ユニットを構成するハウジングの連結構造を説明する目的で使用したに過ぎないことを申し述べておく。よって、例えば本図面で示される電気的接続部分で実際に電気的に接続するための複数のワイヤは表示されていない。

図１に概略的に示す気体供給ユニット１は、３つのメインのハウジング（１０、２０、３０）からなり、制御された圧縮気体流を患者Ｐに供給する。
即ち、３つのハウジング（１０、２０、３０）は着脱可能に連結される個別ケーシングであり、それぞれが気体供給ユニット１を機能させる特定の部材を収納する構成である。詳しく説明すると、気体供給ユニット１は、患者Ｐに気体流を供給する気体供給手段を収納する気体供給ハウジング１０と、患者Ｐに供給される気体流の制御を行う制御ハウジング２０と、気体供給ユニットに電力供給を行う電力供給ハウジング３０とを備える。

気体供給ハウジング１０は、患者に気体流を供給するための気体供給手段を収納している。基本的に気体供給手段は、好ましくは小型の、駆動タービン１１０を備える。該駆動タービン１１０によって気体入口１０７から気体供給ハウジング１０に入る気体を圧縮し、また圧縮された気体を気体出口１０８から患者Ｐへと送り出す。

また、気体供給ハウジング１０に収納される気体供給手段は、気体供給ハウジング１０を通過する気体流状態検知のためのセンサ（１１１、１１２、１１３、１１４）を備えていてもよい。これらのセンサは気体供給ユニット１から患者の方へと気体流が供給されたことを感知できる位置、即ち気体出口１０８に配置することが好ましい。これらのセンサは、熱線センサ等の気体流センサ１１１と圧力センサ１１２とすることが好適である。他に、圧縮気体流内の酸素量を感知する酸素センサ１１３及び／又は温度センサ１１４などを備えてもよい。

上記センサは図１に示すようにプリント基板１１５に取り付けることが好ましい。このようなプリント基板１１５は複数の個別センサ（１１１、１１２、１１３、１１４）からのデータを集積するために設置する。詳細については後述するが、このような構成のおかげで気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０との電気的接続が簡単になる。

後で詳細に説明するが、気体供給ハウジング１０はハウジング離接方向に嵌挿及び脱離する凹／凸状のクリップ等のカップリング１０１を備え、制御ハウジング２０のカップリング２０１と係合することにより両ハウジングが着脱可能に連結する。また、気体供給ハウジング１０には電力供給ハウジング３０側の係合部（係合凸部又は溝部）３０３と係合する係合部（係合溝部又は凸部）１０３を設ける。気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０が係合部１０３／３０３及び３０２／２０２によって電力供給ハウジング３０と係合している限り、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０の連結が解除されない。これらカップリング部材１０１と係合部１０３は気体供給ハウジング１０に直接形成されていてもよいし、単なる付属物であってもよい。

駆動タービンで圧縮された気体は気体入口１０７から気体供給ハウジング１０へと入る。気体供給ハウジング１０にはフィルタを設けてもよく、フィルタを設けることにより気体をろ過してからより清浄な気体を患者Ｐへと供給できる。該フィルタは、気体供給ハウジング１０内の気体入口１０７と駆動タービン１１０との間に設置してもよい。

他の好ましい実施例によると、気体供給ユニット１にフィルタ４１０を収納するフィルタハウジング４０を個別に設ける。フィルタハウジング４０は、気体入口１０７から気体供給ハウジング１０に気体流が流入できるよう気体供給ハウジング１０と気体開口同士が対面して流体連結されている。即ち、フィルタハウジング４０の気体出口４０７は気体供給ハウジング１０の気体入口１０７と接続される。更にフィルタハウジングはクリップ等のカップリング４０６を備えて、気体供給ハウジング１０の気体入口１０７に設けたカップリング１０６と連結される。繰り返しになるが、カップリング４０６、１０６はそれぞれフィルタハウジング４０、気体供給ハウジング１０と一体的に形成しても、単に付属して設けてもよい。

更に、フィルタハウジング４０には少なくとも２つの気体入口を設ける。第１の気体入口４０１は、大気中の空気がフィルタハウジング４０に流入してフィルタ４１０を通過できるよう設けたものである。フィルタハウジング４０の他の気体入口４０２は、酸素源などの外部の気体供給源と連結されるように設ける。このような外部の気体供給源からの気体はフィルタ４１０を通過して大気中の空気と混ざり、濾過された気体が気体供給ハウジング１０に流入する。また、複数の気体を大気中の空気と混合する必要がある場合にはフィルタハウジング４０に２以上の気体入口を設けることが望ましい。

気体供給ユニット１は、第２のメインハウジングとして制御ハウジング２０を備え、患者Ｐに供給する気体流の制御を行うコントローラを収納している。このコントローラにより駆動タービン１１０を直接的に制御し、駆動タービンによって気体供給ユニット１から供給される気体流を制御する構成としてもよい。また、気体供給ユニット１と患者Ｐとを繋ぐダクト内に設けた（能動的に弁開閉制御を行う）能動呼吸弁（active expiratory valve）の制御をコントローラの制御信号に基づいて行うよう構成してもよい。このような構成にすると、呼吸弁がコントローラに応じた気体流制御を行うことができる。他の実施例によれば、コントローラにより駆動タービン１１０と能動呼吸弁の両方が制御されて、患者に供給する気体流が制御される。

コントローラは中央処理装置（ＣＰＵ）等のデータ処理手段２１０を備え、該データ処理手段により複数のデータを統合（センサよりの複数の検知信号を取り込んで演算）して患者Ｐに供給する気体流の制御を適切に行う。

実際、データ処理手段２１０は第１にセンサ（１１１、１１２、１１３、１１４）で受信したデータを統合し、気体出口１０８での気体流の特性（圧力、流動速度、酸素量、温度等）を演算解析する。各センサはデータ処理手段２１０に直接的に接続させても良いが、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０との連結によって単に電気的に接続させることが好ましい。そのためには、図１のようにプリント基板１１５に個別センサ（１１１、１１２、１１３、１１４）を気体供給ハウジング１０側に取り付ける。そうすると、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０にそれぞれ設けられる１対の接続部（１０５、２０５）を介してプリント基板１１５が制御ハウジング２０のデータ処理手段２１０に電気的に接続される。このような接続部（１０５、２０５）は例えば、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０とを連結した時に相互結合する１対のプラグとする。

更に、データ処理手段２１０を設けてユーザーインターフェース２１１からのユーザ受信データを取り込んで演算する。コントローラにユーザーインターフェース２１１を設けることによりユーザーは簡単に気体供給ユニット１を操作することができる。例えばユーザーインターフェース２１１にはキーボードと表示画面を設け、患者が求める供給気体の流速や圧力の設定や、その他の患者のニーズに適合する重要なパラメーターの設定を患者自身が行えるようにする。

他の実施例によれば、制御ハウジング２０に更に患者情報を入れたメモリカードを収納するためのデータカード収納部２１３を設けることで、患者に供給する気体流の制御を充分に行える。データカード収納部２１３はデータ処理部２１０と電気的に接続させることにより、収納部のデータをデータ処理部で統合して供給する気体流を制御できるようにする。

上述の通り、患者に供給する気体流を制御するためにコントローラによって駆動タービン及び／又は能動呼吸弁を制御する。図１に記載の実施例によれば、データ処理部２１０は制御ハウジング２０に設けた電気接続部２１２を介して能動呼吸弁を制御する。この電気接続部２１２はデータ処理部２１０と呼吸弁を電気的に接続するために１以上のワイヤを接続したプラグで構成してもよい。

上述の通り、又以下に詳細に説明するように、制御ハウジング２０にはクリップ等のカップリング（嵌挿凸部）２０１が設けられており、気体供給ハウジング１０のカップリング１０１（嵌入凹部）と着脱可能に連結する。更に、電力供給ハウジング３０が２つのハウジング１０、２０と連結している間は２つのハウジング１０、２０の相互連結が外れることがないように、制御ハウジング２０に係合部２０２を備えて電力供給ハウジング３０に設けた係合部３０２と係合させる。このようなカップリング２０１と接続部２０２は制御ハウジングに一体形成されていてもよいし、単に付属部材として構成してもよい。

制御ハウジング２０には電気接続部２０４が設けられ、電力供給ハウジング３０側の接続部３０４と連結する。これらの接続部（２０４、３０４）は例えば、電力供給ユニットと制御ハウジング２０との連結時に結合される構成の１対のプラグとする。このように電気的接続されることによりデータ処理部２１０に電力が供給され、さらに電力を必要とする全部材へと電力が行き渡る。例えば接続部（１０５、２０５）とプリント基板１１５を介して駆動タービンへ電力が供給される。

最後に、詳細については後述するが、制御ハウジング２０に他の電気接続部（２１４、２１５、２１６）を備えて、データ処理部２１０を外部電源等の外部機器と接続させてもよい。

第３のメインハウジングとして電力供給ユニット３１０を収納する電力供給ハウジング３０を説明する。電力供給ユニットは、例えばリチウムイオン電池等の如何なるバッテリーであってもよい。

気体供給ユニット１は電力を必要とする。細かく言うと、データ処理部２１０、ユーザーインターフェース２１１、駆動タービン１１０等の電動部材には電力が必要である。

そのために、電力供給ハウジング３０に接続部３０４を備えて、上述の通り、電力供給ハウジング３０が制御ハウジング２０と連結している間は、該接続部を介して制御ハウジング２０のコントローラに電力を供給することができるようにする。

また既に説明したことだが、電力供給ハウジング３０には係合部３０２、３０３が設けられ、それぞれが制御ハウジング２０の係合部２０２、気体供給ハウジング１０の係合部１０３と連結される。電力供給ハウジング３０が気体供給ハウジング１０及び制御ハウジング２０と連結している間は気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０間の相互連結が外れないように係合部を設計・配置する。クリップ等のカップリング３０９は電力供給ハウジング３０と一体的に形成されていてもよいし、付属部材として構成してもよい。このようなカップリング３０９は気体供給ハウジング１０に設けたカップリング１０９と相互連結するよう設計して、２つのハウジングを着脱可能に連結させる。他の実施例では、カップリング３０９は制御ハウジング２０のカップリングと相互連結するよう設計する。

［気体供給ユニットのハウジングの連結］
図２〜４は気体供給ユニット１を構成するハウジング（１０、２０、３０、４０）の連結を示す概略図である。
図２に示すように、第１の工程で気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０を組み付ける。
上述の通り、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０はカップリング（１０１、２０１）を備えることで、容易且つ着脱可能に連結できる。これらのカップリングはハウジング（１０、２０）を連結した時に相互に支持するように、例えば対になる凹／凸クリップとして構成する。

ハウジング（１０、２０）のカップリングをクリップ（１０１、２０１）として構成すると、気体供給ユニット１の取り付け・取り外しが容易にできるという利点がある。ハウジング同士を図２の矢印で示す方向に近接させると、凹／凸クリップが連結して、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０が連結される。また、分解する時もクリップ連結を外すだけでよいので、分解作業が単純化できる。このように、分解や結合に器具を必要としないので、ユーザーにとって大変都合がよい。

更にクリップ（１０１、２０１）は制御ハウジング２０と気体供給ハウジング１０とを連結するガイドとなるよう設計してもよい。このように設計すると、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０の各接続部（１０５、２０５）を簡単に連結できる。実際に、これらの接続部（１０５、２０５）はクリップ（１０１、２０１）のガイドによって連結時に位置合せできる。

気体供給ユニット１を持ち運び可能とするためには電源内蔵式でなければならない。このためには、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０を連結した後で、充電式バッテリー等の電力供給ユニット３１０を備えた電力供給部材用ハウジング３０を取り付ける必要がある。

既に説明したように、電力供給ハウジング３０は係合部３０２、３０３を備えて、各係合部が制御ハウジング２０の係合部２０２、気体供給ハウジング１０の係合部１０３と係合するよう構成されている。

例えば、電力供給ハウジング３０の係合部３０２、３０３を長手方向の溝として構成し、該溝が気体供給ハウジング１０及び制御ハウジング２０両方に設けられた長手方向の凸部と係合するよう設計する。そうすると、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０を連結した時に形成される空間５０に電力供給ハウジング３０を挿入するだけで連結される。図３の矢印はこの挿入方向を示したものである。

係合部（１０３、３０３、２０２、３０２）を設ける目的は、電力供給ハウジング３０が気体供給ハウジング１０及び制御ハウジング２０と連結している間は、気体供給ハウジング１０と制御部材用ハウジング２０間の相互連結が外れないようにするためである。より正確に説明すると、係合部（１０３、３０３、２０２、３０２）は、電力供給ハウジング３０から制御ハウジング２０まで電力が供給されている限り、つまり接続部（２０４、３０４）が繋がっている限りは、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０間の相互連結が外れないように設計、配置される。電力供給ユニット３１０から電力が供給されると、その電力は気体供給ユニット１の構成部材に伝達される。より詳細に説明すると、制御ハウジング２０と気体供給ハウジング１０との電気接続部（２０５、１０５）の間に電気信号若しくは電力が通る。係合部（１０３、３０３、２０２、３０２）がなければ、制御ハウジング２０と気体供給ハウジング１０との連結がいつ外れてもおかしくない。電気信号若しくは電力が接続部間に伝達されている時に連結が外れると、制御ハウジング２０と気体供給ハウジング１０の間にアーク放電が発生する。本出願に記載の気体供給ユニット１は、係合部（１０３、３０３、２０２、３０２）を備えているので制御ハウジング２０と気体供給ハウジング１０の連結がタイミング悪く外れることがなく、ユーザーにとって危険なアーク放電の発生を回避できる。このように、本発明によると気体供給ユニット１運転中の患者の安全性が高まる。

更に、電力供給ハウジング３０の挿入ガイドを設けることによって装置の組立てが容易になり、更に制御ハウジング２０と電力供給ハウジング３０の接続部（２０４、３０４）を確実に接続させることができる。このようなガイドは如何なる方法で行っても良い。本発明の好ましい実施例では、このようなガイドは係合部（１０３、３０３、２０２、３０２）を連携させて行う。例えば、電力供給ハウジング３０の係合部３０２、３０３を、気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０の両方に設けた長手方向の凸部と係合する長手方向の溝として構成する。

気体供給ハウジング１０と制御ハウジング２０に挟まれる空間５０に電力供給ハウジング３０を完全に挿入すると、ハウジング３０の凹／凸クリップ３０９が気体供給ハウジング１０のクリップ１０９と係合するよう構成する。このような凹／凸クリップ（３０９、１０９）の連結によって電力供給ハウジング３０が気体供給ハウジング１０と連結状態を保持できる。

このように、３つのメインハウジング（１０、２０、３０）を凹／凸クリップで連結することにより気体供給ユニット１を所望の形にできる。このようなクリップ連結によれば気体供給ユニット１の組立てと解体が容易になる。道具が必要ないので誰でも簡単に、また場所を選ばずにユニット１の組立てと解体を行うことができる。

更に、気体供給ユニット１は単なるモジュール式ではなく、それぞれのハウジング（１０、２０、３０）に係合部が設けられているので簡単に連結解除されることがなく、ユーザーの安全性が確保できる。

このような構成によって、各ハウジング及びその中の構成部材を別々に取り扱うことが可能となる。患者Ｐは、気体供給ユニット１を使用した後に、気体供給ハウジング３０のように気体流路内が汚染されるハウジングを取り外して、消毒・殺菌した清潔なハウジングと交換することができる。又は、汚染されたハウジングを外して、洗浄、殺菌、消毒を行ってから再度取り付けることも可能である。

既に説明した通り、フィルタを使用して気体供給ハウジング１０を通過する気体を濾過する。そのためには、フィルタは気体供給ハウジング１０の中に収納するか、別に設けたフィルタハウジング４０内に配置することとする。

図４は気体供給ハウジング１０にフィルタハウジング４０を連結させている状態を示す。尚、フィルタハウジング４０は気体供給ユニット１を組立てるどの段階で連結させてもよい。即ち、気体供給ハウジング１０に制御ハウジング２０を取り付ける前でも、ハウジング１０、２０を連結させた後で電力供給ハウジング３０を挿入する前でも、図４に例示するように３つのハウジング（１０、２０、３０）を全て連結した後でもよい。

既に述べたように、フィルタハウジング４０と気体供給ハウジング１０とを凹／凸状のクリップ（１０６、４０６）によって連結すると、気体供給ユニット１の組立てや解体が容易になるという利点がある。フィルタハウジング４０と気体供給ハウジング１０をクリップ結合するために必要な作業は、フィルタハウジング４０を気体供給ハウジング１０に向けて図４に矢印で示す方向に近接させることだけである。また、凹／凸状のクリップの解除は簡単なので、気体供給ハウジング１０からフィルタハウジング４０を容易に取り外すことが出来る。このように、取り付け作業に道具が必要ないためユーザーにとって大変利便性が良い。

［人工呼吸器における気体供給ユニットの作動］
図５に示す通り、気体供給ユニット１は連続サイクルで呼吸する患者Ｐに圧縮気体を供給するための人工呼吸器で使用する。尚、呼吸サイクルは少なくとも１の吸気段階と呼気段階とで規定される。

気体供給ユニット１は、気体出口１０８から患者Ｐに連通する気体導管３に接続することによって、（例えばマスク又は気管切開チューブを介して）圧縮気体を患者Ｐに供給している。気体導管３は例えば一本の導管で構成し、呼気用のバルブ２を患者との間に介在させる。

吸気段階では、呼気用バルブ２により気体供給ユニット１からの圧縮気体が患者Ｐへと流れるように調整する。呼気段階では、患者Ｐが吸引しなかった気体を大気中へと放出する必要がある。また、気管切開の場合や、マスクで患者の呼気逆流を阻止できない場合は、呼気用のバルブ２は呼気を大気中に排出する機能も具備する必要がある。呼気の排出は、マスクに設けた逃し開口（逃がし弁）で行ってもよい。

患者Ｐに供給する気体流は上記説明の通りに制御される。この制御は、駆動タービン１１０を直接的に制御すること及び／又は能動呼気用バルブ２を制御することで行われる。２００６年１１月９日に国際公開番号ＷＯ２００６／１１７３７９（特表２００８−５３９８４１）として公開された国際出願（特許文献２）には人工呼吸器に使用される能動呼気用バルブがいくつか開示されているので、ここで参照することにより能動呼気用バルブの構成が明瞭になる。
患者Ｐに供給する気体流を呼気用バルブで制御する場合、気体供給ユニット１の制御ハウジング２０の接続部２１２と呼気用バルブ２の接続部２１とを電気接続リンク４で電気的に接続する。そうすると、呼気用バルブ２と気体供給ユニット１間の接続部を介して電気信号の送信及び／又は電力の伝達ができる。呼気用バルブ２の中にセンサ（例えば圧力センサや気体流センサ）を設けると、該センサで収集したデータをデータ処理部２１０に送って気体流の制御を行うことができる。

上記の通り気体供給ユニット１は、空気入口４０１から大気を気体供給ハウジング１０へと流入するよう構成されている。また、外部気体供給源からの気体が少なくとも１の気体入口４０２から気体供給ハウジング１０へと流入可能である。

気体入口４０２は一般的な連結部材によって高圧の外部気体源と直接連結されていてもよい。しかし、このような連結部材はかなり大きいので気体供給ユニット１が全体的に大きくなる。また、外部気体の流体圧や流量を制御して大気と混合できるように、気体供給ハウジング内にガスレギュレータを設ける必要がある。このようにして気体供給ユニットのサイズが増大する。

他の解決手段として、外部ユニット５を設けて高圧の外部気体源と連結させてもよい。外部ユニット５によって気体供給ハウジング１０内で大気と混合する外部気体の圧力や流量を調整する。このような外部ユニットの例が２００６年１２月２８日に国際公開番号ＷＯ２００６／１３６８７８（特表２００８−５４３４７３）として公開された国際出願（特許文献３）に記載されており、ここで参照することにより外部ユニット５の構成が明瞭になる。
このような外部ユニット５を使用すると、連結部材や外部気体を制御するためのレギュレータが不要になり気体供給ユニット１を超小型に構成できるので都合が良い。実際、大気と混合してから患者へ供給する必要がある時は、外部ユニット５の連結部５１に高圧の外部気体源を連結し、外部ユニット５内のガスレギュレータで気体供給ハウジング１０に供給する気体の流圧及び流量を制御する。このように、外部気体を調整してから一本の導管５２で気体供給ハウジング１０へと気体が供給されるので、気体供給ハウジング１０の気体入口に特殊な連結部４０２やガスレギュレータを設ける必要がない。また、気体供給ユニット１の制御ハウジング２０の接続部２１５と外部ユニット５の間に電気接続リンク５３を配設する。この接続部によって、気体供給ユニット１から外部ユニット５へと電気信号や電力の伝達ができる。データ処理部材２１０から外部ユニット５の気体レギュレータへ電気信号が伝達されるので、気体供給ハウジング１０に供給する外部気体を充分に制御できる。

制御ハウジング２０のデータ処理部２１０に接続する接続部２１４を介して、気体供給ユニットが外部電力供給源７に接続されるよう構成してもよい。

患者が移動しない場合や長時間に渡って人工呼吸器の補助を必要とする場合には、このような外部電力供給源７を使用すると便利である。
このような外部電力供給源７を設ける他の利点は電力供給ハウジング３０に収納されたバッテリーを再充電できる点である。気体供給ユニットを停止しなくてもバッテリーの再充電ができるので、連続して呼吸補助が必要な患者や、移動の必要がある患者にとって大変便利である。

最後に、接続部２１６は人工呼吸器の誤作動や、患者の緊急呼び出しを知らせる警報を鳴らす遠隔アラームと無線接続されていることが好ましい。
例えば作動データを遠隔地でアップロードすれば、無線接続部２１６によってリモートアクセスして人工呼吸器を遠隔制御することもできる。このような遠隔制御は接触感染する病気の患者など、患者に近寄れない場合に有用である。

また、無線接続部２１６は、呼吸曲線やその他の監視パラメーターによって人工呼吸器の作動状態や患者の呼吸を遠隔で監視するために使用してもよい。

尚、上記した新規な情報や利点の範囲を超えない限度で多くの改良を施すことができることは容易に理解されるであろう。また、このような改良は全て、添付した請求の範囲により規定される気体供給ユニット及び呼吸補助装置の範囲内である。

米国特許番号６，３０２，１０５号 ＷＯ２００６／１１７３７９ ＷＯ２００６／１３６８７８

Claims (21)

1. 患者（Ｐ）に圧縮気体を供給するための気体供給ユニット（１）であって、
   ・前記患者（Ｐ）に気体流を供給する気体供給ハウジング（１０）と、
   ・前記患者（Ｐ）に供給する気体流を制御する制御ハウジング（２０）と、
   ・前記ユニット（１）に電力を供給する電力供給ハウジング（３０）と、を備え、
   前記３つのハウジング（１０、２０、３０）は互いに独立したハウジングであり、着脱可能に相互連結することで１つのユニット（１）を形成することを特徴とする気体供給ユニット（１）。
2. 前記ハウジングはハウジング離接方向に嵌挿及び脱離するカップリング（１０１、２０１、１０９、３０９）によって着脱可能に連結されることを特徴とする請求項１記載のユニット。
3. 前記カップリングは凹／凸状のクリップ（１０１、２０１、１０９、３０９）として構成されることを特徴とする請求項２記載のユニット。
4. 前記電力ハウジング（３０）に係合部（３０２、３０３）を設けて、前記電力供給ハウジング（３０）が前記気体供給ハウジング（１０）と前記制御ハウジング（２０）とに連結している間は、前記気体供給ハウジング（１０）と前記制御ハウジング（２０）の相互連結が解除されないよう構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のユニット。
5. 前記係合部は前記電力供給ハウジングに設けられる長手方向の溝（３０２、３０３）として形成され、前記気体供給ハウジング（１０）と前記制御ハウジング（２０）の双方に設けられる長手方向の凸部と係合することを特徴とする請求項４記載のユニット。
6. 前記気体供給ハウジング（１０）には、前記患者（Ｐ）に供給する気体をハウジング内に流入させるための開口と、前記患者（Ｐ）に供給する前に前記気体を濾過するためのフィルタと、が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のユニット。
7. 更に、前記患者に供給する気体を濾過するためのフィルタハウジング（４０）を備え、該フィルタハウジング（４０）は前記気体供給ハウジング（１０）と着脱可能に連結されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のユニット。
8. 前記フィルタハウジング（４０）は、前記患者に供給する気体を流入させるための開口（４０１、４０２）を備え、前記フィルタハウジング（４０）で濾過された気体は前記気体供給ハウジング（１０）へと送られるように前記気体供給ハウジング（１０）と前記フィルタハウジング（４０）は流体連結される（気体が流入出可能に構成した）ことを特徴とする請求項７記載のユニット。
9. 前記電力供給ハウジング（３０）と前記制御ハウジング（２０）には、両ハウジングの連結時に前記電力供給ハウジング（３０）の電力供給手段（３１０）と前記制御ハウジング（２０）のコントローラとを電気的に接続するための接続部（２０４、３０４）がそれぞれ備えられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のユニット。
10. 前記制御ハウジング（２０）と前記気体供給ハウジング（１０）には、両ハウジングの連結時に前記制御ハウジング（２０）のコントローラと前記気体供給ハウジング（１０）の気体供給手段とを電気的に接続させる接続部（１０５、２０５）がそれぞれ備えられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のユニット。
11. 前記制御ハウジング（２０）の前記コントローラには前記患者（Ｐ）に供給する気体流を制御するためのデータ処理部（２１０）が備えられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のユニット。
12. 前記データ処理部で気体流の特性に関するデータを統合することにより気体流の適切な制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載のユニット。
13. 前記制御ハウジングのコントローラには、前記ユニット（１）をユーザーが操作できるようにユーザーインターフェース（２１１）を備え、該ユーザーインターフェースからのデータを前記データ処理部（２１０）で統合することにより気体流の適切な制御を行うことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のユニット。
14. 前記データ処理部（２１０）は前記気体供給ハウジング（１０）の前記気体供給手段を制御することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のユニット。
15. 前記気体供給ハウジングの気体供給手段は、前記気体供給ハウジング（１０）に到達した気体を圧縮して前記患者（Ｐ）へと送り出すための駆動タービン（１１０）で構成されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のユニット。
16. 前記気体供給ハウジング（１０）の気体供給手段は、前記気体供給ハウジング（１０）内を流れる気体流の特性を測定するセンサ（１１１、１１２、１１３、１１４）を取り付けたプリント基板（１１５）を備え、該プリント基板（１１５）を前記制御ハウジング（２０）のコントローラと接続することにより前記気体流の特性に関するデータを伝達することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のユニット。
17. 前記センサには気体流センサ（１１１）と圧力センサ（１１２）が含まれることを特徴とする請求項１６記載のユニット。
18. 前記センサには気体流中の酸素量を感知する酸素センサ（１１３）が含まれることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のユニット。
19. 前記気体供給ハウジング（１０）は、圧縮気体を患者（Ｐ）へと届けるための気体導管（３）に連結される気体出口（１０８）を備えることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のユニット。
20. 少なくとも１の吸気段階と少なくとも１の呼気段階で規定されたサイクルを連続させて呼吸する患者（Ｐ）に圧縮気体を供給するための人工呼吸器であって、
    請求項１〜１９のいずれか１項に記載の気体供給ユニット（１）と、
    前記サイクル内の吸気段階であるか呼気段階であるかに応じて前記気体流を制御する呼気バルブ（２）を介して、前記気体供給ユニットから前記患者へと圧縮気体を配送する気体導管（３）と、
    を備えることを特徴とする人工呼吸器。
21. 更に、前記制御ハウジング（２０）のコントローラと前記呼気バルブを電気的に接続するためのコネクタ（４）を備え、該コネクタ（４）を介して前記コントローラによって前記呼気バルブ（２）を制御することにより患者（Ｐ）に供給する気体流の制御を行うことを特徴とする請求項２０に記載の人工呼吸器。

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