JP2014500088A - 呼吸システムに関する改良 - Google Patents

Abstract

呼吸ガスから水を凝結させる機器（１０、２２６、３２６）であって、入口（２２、２２８、３２８）、出口（２４、２２８、２３０）、及び凝結チャンバを有する、熱交換部品（２０、２３４、３３４）と（入口及び出口（２２、２４、２２８、２３０、３２８、３３０）は、使用中、呼吸ガスが、凝結チャンバを通して運ばれるように、呼吸システムに接続可能であり）、熱交換部品（２０、２３４、３３４）の壁からの熱の除去を助長するように適合された、ベースユニット（３０、２３２、３３２）とを含み、ここで、熱交換部品（２０、２３４、３３４）は、熱交換部品（２０、２３４、３３４）が交換可能であるように、ベースユニット（３０、２３２、３３２）と、取り外し可能に係合可能である。

Description

本発明は、呼吸システムに関し、特に、呼吸システム内の水蒸気及び凝縮水の管理に関する。

健康な人においては、呼吸の機能は完全に自発的である。脳は、血液中の二酸化炭素の蓄積を感知し、より多くの酸素を直ちに要請する。この酸素は、自発的な吸息によって体内に取り入れられ、二酸化炭素は、呼吸の受動的な呼息フェーズにおいて除去される。健康な人は、ある量の湿気を生成し、これは、肺の中で、分泌物の蓄積を停止させるために使用される。

自発的に呼吸する能力は、いくつかの理由で失われる場合がある。例は、外科的処置の結果として（術後性）、肺に影響を及ぼす何らかの筋疾患の結果として、又は、臨床医による鎮静の結果としてである。このようにして影響を受けた患者は、酸素付加と、二酸化炭素除去とを達成するために、機械的手段によって換気されなければならない。

患者が機械的に換気される場合、空気の湿気が十分に高いレベルに維持されていることが不可欠であり、なぜなら、機能が損なわれた肺は分泌物の影響をより受けやすくなるからである。これは、従来、熱湿度交換器（ｈｅａｔ−ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ、ＨＭＥ）、又は被加熱ウォーターバス式加湿機器（ｈｅａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｂａｔｈ ｈｕｍｉｄｉｆｉｅｒ）を使用して達成されている。ＨＭＥは、呼息された息の中の湿気を保持し、この湿気が、次の吸息フェーズに伴って肺に送り返される。ウォーターバスシステムでは、吸息ガスが、肺に入る前に、加熱された水室を通過させられて、湿気を拾い上げる。

湿った呼吸ガスは、呼吸システムを通って、呼吸回路の吸息肢又は呼息肢内を移動し、ある量の水蒸気が冷却されて凝結を開始し、水滴が形成され、蓄積され始めて、いわゆる「レインアウト」を発生させる。

凝縮水が、呼吸空気流を閉塞し、又は、患者の肺の中に再び流出して、患者を溺死の危険にさらさないように、又は、換気／麻酔設備内に流出し、損傷を発生させないようにするために、凝縮水を呼吸システムから除去することが重要である。長時間にわたって蓄積することが許可された場合、その非圧縮性によって、水は、呼吸システムを効果的に妨げる。

そのようなシステム内の、湿気を管理するための従来の配置は、ウォータートラップと呼ばれる装置を使用することによるものである。そのような装置は、一般に、呼吸システムの中間点に位置し、液体がその中に流出するように、最も低い点に配置される。定期的に、蓄積された凝縮水が空にされ、ウォータートラップは交換される。しかし、この配置は完全に満足のいくものではなく、なぜなら、凝縮水は依然として呼吸システム内で形成され、この凝縮水は、システムのバルブ、センサ、又は換気機械の動作を妨げる場合があるからである。特に、従来の配置では、例えば換気機呼息バルブにおいて、凝縮水が蓄積するのが一般的である。これは、流量測定の問題、流れに対する抵抗、アラームの誤トリガ、及び、管の実際の閉塞を発生させる可能性がある。

呼吸回路内で、例えば、呼吸ガスが換気機に送り戻される前に、呼吸ガスを脱湿することを試みることも知られている。１つのそのような配置は、水蒸気の通過を許可するが、呼吸ガスの通過を阻止する、包囲壁を有する呼息呼吸管である。しかし、それらの呼息呼吸管は、製造が高価であり、通常、呼吸ガスから、水蒸気含量の一部を除去するのみである。加えて、それらの呼息呼吸管の使用は、患者から呼息された水蒸気が周囲空気に入り、これが次に、臨床医によって吸息されることをもたらす。

従来技術に関連する、上述の、及び／又はその他の欠点を克服する、又は大幅に減らす機器が考案された。

本発明の第１の態様によれば、呼吸ガスから水を凝結させる機器が提供され、この機器は、入口、出口、及び凝結チャンバを有する、熱交換部品と（入口及び出口は、使用中、呼吸ガスが、凝結チャンバを通して運ばれるように、呼吸システムに接続可能であり）、熱交換部品の壁からの熱の除去を助長するように適合された、ベースユニットとを含み、ここで、熱交換部品は、熱交換部品が交換可能であるように、ベースユニットと、取り外し可能に係合可能である。

本発明の更なる態様によれば、入口、出口、及び凝結チャンバを有する、呼吸ガスから水を凝結させる熱交換部品が提供され、入口及び出口は、使用中、呼吸ガスが凝結チャンバを通して運ばれるように、呼吸システムに接続可能であり、ここで、熱交換部品は、熱交換部品の壁からの熱の除去を助長するように適合されたベースユニットと、取り外し可能に係合可能である。

本発明の更なる態様によれば、呼吸ガスから水を凝結させる熱交換部品と共に使用するための、ベースユニットが提供され、ベースユニットは、熱交換部品に取り外し可能に係合するように適合され、かつ、ベースユニットは、熱交換部品の壁からの熱の除去を助長するように適合される。

本発明による機器は、主として、この機器が熱交換部品内で呼吸ガスから水を凝結させ、これにより、水が呼吸システムから除去されることが可能になるため、有利である。本発明は、従って、凝縮水が呼吸システム内で形成され、この凝縮水が、システムの、バルブ、センサ、又は換気機械の動作を妨げることの危険を減らす。

更に、呼吸ガスは、熱交換部品を通して運ばれ、熱交換部品は、熱交換部品が交換可能であるように、ベースユニットと取り外し可能に係合可能である。これは、ベースユニットが、呼吸ガスとも、凝縮水とも接触しないように配置されることを可能にし、従って、ベースユニットが再使用可能な部品であり、熱交換部品が使い捨ての部品であることを可能にする。これは、患者間で熱交換部品を交換することによって、複数の患者に対して、安全に、かつ費用効率よく機器が使用されることが可能であることを意味するため、有利である。加えて、本発明は、機器全体が使い捨てである配置よりも安価である。

実際に、機器、及び／又はベースユニットが、使用中、凝結チャンバを通して運ばれる呼吸ガスを、例えば、熱交換部品の壁からの熱を伝達することによって、アクティブに冷却する手段を含む場合、本発明は、特別な費用面の便益を提供する。特に、熱伝達装置（例えば、ペルティエ素子）が、好ましくは、本発明のベースユニット内に提供され、従って、再使用されてもよい。更に、本発明の熱交換部品は、好ましくは、単純な構成（例えば、２つの成形された部分から形成される）であり、従って、製造が安価である。

本発明による機器は、呼吸ガスから水を凝結させるように適合される。最も好ましくは、機器は、呼吸システムから凝縮水を除去する配置を含む。従って、機器は、好ましくは、呼吸システムから凝縮水を除去するのに好適であり、好ましくは、凝縮水を除去のために収集する配置を含む。

熱交換部品は、凝結チャンバを含み、これを通して、使用中、呼吸ガスが運ばれる。凝結チャンバは、好ましくは、呼吸ガスから凝結チャンバの壁への熱伝達を促進するように適合され、これにより、使用中、呼吸ガスから凝結チャンバ内に水が凝結される。特に、凝結チャンバは、好ましくは、概して円形の断面を有する単一の流通路と比較して、増加した内部表面積を有する。現在好ましい実施形態では、凝結チャンバは、実質的に波形の形態である主要な壁を有する。

凝結チャンバは、複数の流通路を有してもよく、これらの流通路は、それぞれが、使用中、呼吸ガスを運ぶように適合される。凝結チャンバの、又は凝結チャンバの各流通路の断面形状は、円形の断面によって提供される内部表面積と比較して、増加した内部表面積を提供するように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、凝結チャンバは複数の流通路を含み、これらの流通路は、それぞれが、細長い内部断面形状を有する。例えば、流通路の内部幅の、流通路の内部奥行きに対する比率は、少なくとも１：２、少なくとも１：３、少なくとも１：７、又は、約１：１０以上であってもよい。

ベースユニットは、熱交換部品の壁からの熱の除去を助長するように適合される。ベースユニットは、好ましくは、入口の下流で呼吸ガス流の温度を低下させるように配置される。ベースユニットは、好ましくは、呼吸ガスを凝結チャンバ内で冷却するように適合される。これは、様々なやり方で達成されてもよい。特に、ベースユニットは、呼吸ガスをアクティブに冷却するように配置された冷却器を含んでもよい。冷却器は、電源に接続可能であってもよく、かつ、凝結チャンバから離れた例えば機器の別の部分への、及び／又は例えばヒートシンクを介した周囲への、熱の伝達を提供してもよい。ベースユニットは、周囲温度と比較して低下した温度の表面を含んでもよい。低下した温度のこの表面は、熱交換部品を取り囲む空気の温度を低下させるように適合されてもよく、又は、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）に接触するように適合されてもよい。

ベースユニットは、熱エネルギーを凝結チャンバから離れるように伝達するように配置された、熱交換媒体を含んでもよい。ベースユニットは、呼吸ガスを凝結チャンバ内で冷却するための熱電部材を含んでもよい。熱電部材は、凝結チャンバから離れた例えば機器の別の部分への、及び／又は例えばヒートシンクを介した周囲への、熱連通を提供するように配置されてもよい。熱電部材は電源に接続可能であってもよく、これにより、熱電部材は、凝結チャンバから離れる熱伝達を推進するように配置される。

熱電部材は、ペルティエ素子を含んでもよい。

現在好ましい実施形態では、ベースユニットは、低温側と高温側とを有する熱交換媒体（例えば、熱電部材）を含み、低温側は、第１の部分の壁からの熱の除去を助長するように適合された、熱交換部品の凝結チャンバと熱連通するように配置される。以下でより詳細に説明するように、ベースユニットは、更に、呼吸ガスをそれらのガスが熱交換部品を出る前に加熱するために、高温側が、第１の部分の下流の熱交換部品のヒータチャンバと熱連通するように配置されてもよい。

あるいは又は加えて、機器は、例えば、実質的に円形の断面の単一の流通路と比較して、所与の体積に対する、増加した表面積の外部を有する凝結チャンバを提供することによって、呼吸ガスから周囲への熱の伝達を促進するように、すなわち、パッシブな冷却を提供するように、適合されてもよい。ベースユニットは、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたる空気流を生成するように適合されてもよい。この空気流は、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）からの熱が伝導された空気が、従って、周囲空気と比較して上昇した温度の空気が、より低い温度の空気と継続的に交換されるようにすることによって、それらの表面から離れる熱の伝導のレートを増加させてもよい。ベースユニットによって生成される空気流は、周囲空気であってもよく、又は、周囲空気と比較して低下した温度におけるものであってもよい。

熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたる、空気（例えば、周囲空気）の流れは、電気ファンによって生成されてもよく、電気ファンは、ベースユニット内に収容されてもよい。ファンは、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）上に流れ、次に、周囲に消散させられる空気の流れを生成するように適合されてもよい。ベースユニットによって生成される空気流は、ベースユニットによって（例えば、電気ファンによって）、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたって吹かれてもよく、あるいは、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたって引き込まれてもよい。空気流が、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたって移動したら、空気流は、使用中、ユーザから離れる方に向けられてもよい。一実施形態では、ベースユニットは、ユーザに相対的に（例えば、臨床医に相対的に）機器の前面に位置する、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたって空気の流れを引き込むように適合され、そして、ベースユニットは、この空気流をベースユニットの背面において周囲に消散させるように適合される。

凝結チャンバは、更に、使用中、熱凝結チャンバの壁から周囲空気への熱伝達を促進するように適合されてもよい。特に、凝結チャンバは、ベースユニットとの効果的な協働のために適合されてもよい。例えば、一般に凝結チャンバは、概して円形の断面を有する単一の流通路と比較して増加した外部表面積を有することが好ましい。現在好ましい実施形態では、凝結チャンバは、実質的に波形の形態である主要な壁を有する。

凝結チャンバは、複数の流通路を含んでもよく、これらの流通路は、それぞれが、使用中、呼吸ガスを運ぶように適合される。凝結チャンバの、又は凝結チャンバの各流通路の断面形状は、円形の断面によって提供される外部表面積と比較して、増加した外部表面積を提供するように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、凝結チャンバは複数の流通路を含み、これらの流通路は、それぞれが細長い外部断面形状を有する。例えば、流通路の外部幅の、流通路の外部奥行きに対する比率は、少なくとも１：２、少なくとも１：３、少なくとも１：７、又は、約１：１０以上であってもよい。

ベースユニットが、上述のように、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたる空気の流れを生成するように適合される場合、凝結チャンバは、概して円形の断面を有する単一の流通路と比較して増加した、その空気流にさらされる外部表面積を有してもよい。従って、増加した外部表面積を提供するために、上述のような配置を有することに加えて、凝結チャンバは、その総外部表面積の少なくとも５０％、少なくとも６０％、又は少なくとも８０％を、ベースユニットによって生成された空気流にさらすように、ベースユニットに相対的に配置されてもよい。この実施形態では、凝結チャンバは、その流通路（１つ又は複数）の主要な外部表面が、ベースユニットによって生成される空気流と実質的に整列させられて、ベースユニットに相対的に配置されてもよい。凝結チャンバは、熱交換部品を通る１つ以上の外部通路を規定するようにお互いに分離された、複数の流通路を含んでもよい。凝結チャンバは、ベースユニットからの空気流が、１つ以上の外部通路を通して運ばれるように、ベースユニットに相対的に配置されてもよい。１つ以上の外部通路は、ベースユニットからの空気の流れの方向と実質的に整列させられてもよい。

ベースユニットが、熱交換部品の外部表面（１つ又は複数）にわたる空気の流れを生成するように適合される場合、凝結チャンバは、それぞれが概して平面状の形態の複数の流通路を含んでもよく、複数の流通路は、お互いに隣接して平行に整列させられ、そして、複数の流通路は、それらの間に外部流路を規定するようにお互いに分離される。ベースユニットと係合された場合、各外部通路は、ベースユニットからの空気の流れの方向と実質的に整列させられてもよい。

熱交換部品の入口及び出口は、好ましくは、それぞれが、呼吸システムの他の部品との接続のための従来の管状のコネクタの形態を有する。しかし、加えて、入口及び／又は出口は、入ってくる及び／又は出て行く呼吸ガスを、ポート（１つ又は複数）の中心軸に相対的に、横方向に偏向させるための配置を含んでもよい。この配置はバッフルを含んでもよく、バッフルはポートの出口に近接して配置されてもよく、ポートと整列させられてもよく、これにより、使用中、空気はバッフルの周囲に偏向させられる。

凝縮水を除去のために収集する配置は、好ましくは、熱交換部品内で凝結する水が呼吸システムに再び入らないように、呼吸システムから分離している。従って、熱交換部品は、好ましくは、接続された呼吸システム内への凝縮水の流れを防止するために、部品の上部において（例えば、上端において）形成された入口及び出口を有する。

熱交換部品は、例えば、呼吸ガスの漏れを可能にせずに呼吸システムからの熱交換部品の切断を可能にするバルブ配置内に、入口及び出口を組み込むことによって、その熱交換部品自体が、凝縮水を除去のために収集するように適合されてもよい。現在好ましい実施形態では、しかし、熱交換部品は、好ましくは、凝縮水を除去のために収集する別個の配置への接続のために適合される。

熱交換部品は、好ましくは熱交換部品からの（最も好ましくは、呼吸システムからの）凝縮水の除去を可能にするように適合された、凝縮水出口ポートを含む。凝縮水出口ポートは、好ましくは、このポートを通した呼吸ガスの流れを許可せずに、熱交換部品からの凝縮水の流れを許可する。最も好ましくは、凝縮水出口ポートは、熱交換部品内の凝縮水のレベルが閾値レベル以上になった場合に熱交換部品からの凝縮水の流れを許可する、フロートバルブを含む。

熱交換部品は、使用中、呼吸ガスが凝結チャンバを通して運ばれるように、呼吸システムに接続可能である。従って、本発明の更なる態様によれば、上述の機器を含む呼吸システムが提供される。

呼吸システムは、好ましくは呼吸回路であり、これは通常、少なくとも換気又は麻酔マシンと吸息肢とを含む。しかし、本発明は、呼息されたガスから水分を除去するために特に有利であり、従って、呼吸回路は好ましくは呼息肢も含み、本発明による機器は、好ましくは呼吸回路内で、その肢の一部を形成するように接続される。特に、呼息肢は、好ましくは少なくとも２本の呼吸管を含み、熱交換部品は、好ましくは呼息肢の最も低い点においてそれらの呼吸管の間に接続される。

本発明による機器は、更に、呼息肢内で呼吸ガスを加熱する装置を含み、この装置は、熱交換部品と換気又は麻酔マシンとの間に配置される。この装置は、好ましくは呼吸ガスをそれらの露点より上に維持し、これにより更なる凝結が減少させられ又は防止されることを可能にするように適合される。あるいは又は加えて、機器は、呼吸ガスを、ガスが熱交換部品を出る前に、それらの露点より上の温度に加熱するように適合されてもよい。この配置は、呼吸ガス内のいくらかの残っている蒸気が、呼吸システムの別の部分内でガス流から凝結することの可能性を減少させる。

熱交換部品は、好ましくは使い捨ての部品であり、これは、好ましくはプラスチック材料から形成される。熱交換部品は、好ましくは、ベースユニット又はベースユニットによって生成される任意の空気流と、呼吸システムの呼吸ガスとの間の接触がないように、ベースユニットに対して閉じたシステムを形成する。

熱交換部品とベースユニットとは、好ましくは、協働して熱交換部品をベースユニットに対して搭載する構成を含む。特に、熱交換部品は、ベースユニットと摺動可能に係合されてもよく、これは協働するレール及び溝を用いて達成されてもよい。現在好ましい実施形態では、熱交換部品は、上方からベースユニットと係合可能である。この配置では、熱交換部品は重力の作用によって保持される。しかし、固定配置が提供されてもよい。

現在好ましい実施形態では、ベースユニットは凹部を含み、これにより、熱交換部品はベースユニットの凹部内に搭載される。いずれの場合も、熱交換部品の少なくとも１つの主要表面は、好ましくは周囲に露出される。

ベースユニットが、熱交換部品（例えば、凝結チャンバ）から離れるように熱を伝達するための、かつ／又は熱交換部品（例えば、ヒータチャンバ）に熱を伝達するための、熱交換媒体を含む場合、ベースユニットは、好ましくは、熱交換部品の外部表面と係合するための１つ以上の熱導体を含む。現在好ましい実施形態では、１つ以上の熱導体は、熱交換部品の対応する（例えば、嵌合する）突起又は凹部に係合するための、突起又は凹部の形態を取る。

ベースユニットは、好ましくは再使用可能な部品であり、通常、電源への接続を含む。

上述のように、熱交換部品は、好ましくは、熱交換部品からの（最も好ましくは、呼吸システムからの）凝縮水の除去を可能にするように適合された凝縮水出口ポートを含む。本発明による機器は、好ましくは、熱交換部品の凝縮水出口ポートと係合可能な、凝縮水を除去のために収集する配置を含む。特に、本発明による機器は、好ましくは、熱交換部品の凝縮水出口ポートに取り外し可能に接続された水溜め部品を含み、ここで、水溜め部品は、バッグ、容器又は任意のその他のタイプの好適な入れ物の形態を有してもよい。最も好ましくは、水溜め部品の内部は拡大可能であり、これにより、内部は使用前に実質的に空にされてもよい。

水溜め部品は、凝縮水出口ポートに直接接続されてもよく、又は、凝縮水を運ぶためのチュービングを介して接続されてもよい。機器は、好ましくは、水溜め部品が空にするため又は廃棄するために取り外される場合に、凝縮水出口ポートを閉鎖する配置も含む。この閉鎖配置は、凝縮水出口ポート内のバルブの形態を取ってもよい。好ましい実施形態では、バルブは１つ以上のダックビルバルブを含み、これは、熱交換部品と接続された水溜め部品の存在によって、開構成に維持され、水溜め部品が熱交換部品から切断された場合、閉構成に戻る。例えば、水溜め部品は、熱交換部品に水溜め部品が接続されたら、バルブの弾性的に移動可能な外向きに延在するアームの移動を引き起こすように適合されてもよい。特に好ましい実施形態では、バルブは、２つのダックビルバルブを含み、これらは、熱交換部品への水溜め部品の接続が両方のダックビルバルブが開くことを引き起こすように、接続部材によって結合される。

上述のように、機器は、呼吸ガスを、ガスが熱交換部品を出る前に、それらの露点より上の温度に加熱するように適合されてもよい。この配置は、呼吸ガス内のいくらかの残っている蒸気が、呼吸システムの別の部分内でガス流から凝結することの可能性を減少させる。

この実施形態では、熱交換部品は、凝結チャンバと、ヒータチャンバとを含んでもよく、凝結及びヒータチャンバは連続した流れの中に配置される。

本発明の更なる態様によれば、呼吸ガスから水を凝結させる交換可能な熱交換部品と共に使用するためのベースユニットが提供され、ベースユニットは、熱交換部品に取り外し可能に係合するように適合され、かつ、ベースユニットは、低温側と高温側とを有する熱交換装置を含み、低温側は、熱交換部品の第１の部分と熱連通するように配置され、高温側は、熱交換部品の第２の部分と熱連通するように配置される。

本発明の更なる態様によれば、呼吸ガスから水を凝結させる熱交換部品が提供され、この部品は、入口を有する凝結チャンバ部分と、出口を有するヒータチャンバ部分とを有し、入口及び出口は呼吸システムに接続可能であり、ここで、凝結チャンバ部分とヒータチャンバ部分とは、使用中、呼吸ガスが出口を通過する前に入口から凝結及びヒータチャンバ部分を通って運ばれるように、流体連通し、ここで、熱交換部品は、凝結チャンバからの熱の除去を助長するように、かつ／又はヒータチャンバ部分への熱エネルギーの提供を助長するように適合されたベースユニットと、取り外し可能に係合可能である。

機器は、従って、凝結チャンバを含む凝縮器と、ヒータチャンバを含むヒータとを含み、ヒータは、出口に先立って呼吸ガス流の温度を増加させるために、凝縮器の下流に存在する。

ヒータは、呼吸ガス流の温度を、出口を通過する前に、その露点より高い温度に上昇させるように適合されてもよい。ヒータは、呼吸ガスをパッシブに加熱するように適合されてもよく、しかし、ヒータは、好ましくは、呼吸ガスをアクティブに加熱するように適合される。ヒータは、呼吸ガス流に伝達される熱を生成するように適合されてもよい。ヒータは、ヒータの制御が存在しないように、実質的に一定量の熱を生成してもよく、例えば、ヒータは、定電源を備える。あるいは、機器は、例えば、呼吸ガス流に出口において所定の温度又は温度範囲を提供するために、ヒータのためのコントローラを含んでもよい。このコントローラは、ヒータに供給される電力を制御してもよく、かつ、フィードバック制御を可能にするために、１つ以上のセンサを利用してもよい。

凝縮器は、入口の下流かつヒータの上流で、呼吸ガス流の温度を低下させるように配置されてもよい。凝縮器は、凝結チャンバ内で呼吸ガスを冷却するように適合される。凝縮器は、例えば、実質的に円形の断面の単一の流通路と比較して所与の体積に対する増加した表面積の外部を有する凝結チャンバを提供することによって、呼吸ガスから、周囲への熱の伝達を促進するように、すなわち、パッシブな冷却を提供するように、適合されてもよい。あるいは又は加えて、凝縮器は、呼吸ガスをアクティブに冷却するように配置された冷却器を含んでもよい。冷却器は、電源に接続可能であってもよく、かつ、凝縮器から、ヒータ及び／又はヒートシンクへの熱の伝達を提供してもよい。

出口を通過するガスの温度は、凝縮器内のガスの温度より高くてもよい。凝縮器は、呼吸ガス流の温度を、その露点以下の温度に低下させるように配置されてもよく、ヒータは、呼吸ガス流の温度を、その露点より高い温度に上昇させるように適合されてもよい。

凝結チャンバ及びヒータチャンバは、共通のチャンバ又はエンクロージャの、異なる領域を含んでもよい。熱交換部品は、凝結チャンバ及びヒータチャンバのための、共通のハウジングを形成してもよい。凝結チャンバ及びヒータチャンバは、複数の熱伝導壁を含んでもよい。

ベースユニットは、熱エネルギーを凝縮器からヒータに伝達するように配置された、熱交換媒体を含んでもよい。ヒータ及び凝縮器は、共通の熱交換媒体を共有してもよい。そのような配置は、凝縮器によってガス流から除去された熱エネルギーを使用してガス流を再加熱することによって、使用中に機器によって消費されるエネルギーが減少させられるという点で、有利である。

ベースユニットは、熱電部材を含んでもよい。熱電部材は、凝縮器とヒータとの間の熱連通を提供するように配置されてもよい。熱電部材は、電源に接続可能であってもよく、これにより、熱電部材は、凝縮器からヒータへの熱伝達を推進するように配置される。凝縮器は、熱電部材の低温側を含んでもよく、ヒータは、熱電部材の高温側を含んでもよい。

熱電部材は、ペルティエ素子を含んでもよい。

凝結チャンバ及びヒータチャンバのいずれも、機器を通した流れの経路内に突出するように配置された熱交換部材を含んでもよい。熱交換部材は、凝結チャンバ及び／又はヒータチャンバを通る１つ以上の流路を規定するように配置された１つ以上の直立した壁を含んでもよい。直立した壁は、凝結チャンバ及び／又はヒータチャンバを通る曲がりくねった流路を規定するように配置されてもよいバッフルの形態を取ってもよい。一実施形態では、第１及び第２の部分は、内向きに突出する部材を使用して形成された少なくとも１つの壁を有するチャンバによって規定され、例えば、少なくとも１つの壁は、波形の部分を含んでもよい。

凝結チャンバ及びヒータチャンバのうちの一方は、他方よりも大きな体積を有してもよい。チャンバのうちの一方の、長さ、幅、又は奥行き寸法は、他方のチャンバの寸法より大きくてもよい。従って、流れがチャンバのうちの一方を通過するために要する時間は、流れが他方のチャンバを通過するために要する時間より長くてもよい。チャンバのうちの一方が有する、それを通る流れにさらされる熱交換表面積は、他方のチャンバの熱交換表面積より大きくてもよい。あるいは、体積、寸法、及び／又は、流れの期間は、チャンバについて等しくてもよい。

ベースユニットが、凝縮器からヒータに熱を伝達するための熱交換媒体、又は熱電部材を含む場合でも、機器は、過剰な熱を生成する場合がある。機器は、過剰な熱を機器から除去するためのヒートシンクを含んでもよい。ヒートシンクは、機器のあらゆる凝縮器及び／又はヒータチャンバの外部にあってもよく、好ましくは、ベースユニット上に形成される。ヒートシンクは、複数の熱交換要素を含んでもよく、これらは、周囲空気にさらされてもよい。ヒートシンクは、熱交換要素上への周囲空気の流れを作るように配置された、ファンを含んでもよい。ヒートシンクは、熱エネルギーを、システムから周囲空気に消散させるように配置されてもよい。

本発明の任意の１つの態様に関する、上述の好ましい特徴のうちの任意のものは、実施可能である場合、本発明の任意の更なる態様に適用されてもよい。

本発明の好ましい実施形態について、次に、添付の図面を参照して、例示のためにのみ、より詳細に説明する。

本発明による機器の第１の実施形態の正面図である。 図１の機器の平面図である。 図１における線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った、第１の実施形態の断面図である。 図１における線ＩＶ−ＩＶに沿った、第１の実施形態の断面図である。 第１の実施形態の一部を形成するファンユニットの平面図である。 ファンユニットの正面図である。 ファンユニットの背面図である。 ファンユニットの側面図である。 本発明による機器の一部を形成するラジエータ部品の正面図である。 ラジエータ部品の側面図である。 図１０における線ＸＩ−ＸＩに沿った、ラジエータ部品の断面図である。 第１の実施形態を含む呼吸回路の概略図である。 本発明による機器と共に使用するための収集機器の概略断面図である。 本発明による機器と共に使用するための代替の収集機器の概略断面図である。 本発明による機器の第２の実施形態の正面からの三次元図である。 第２の実施形態の、背面からの三次元図である。 第２の実施形態の下面図である。 第２の実施形態の側面図である。 第２の実施形態の平面図である。 カートリッジが取り外された第２の実施形態の下面図である。 本発明による機器の第３の実施形態の正面からの三次元図である。 図２１の機器のベースユニットの正面からの三次元図である。 図２１の機器のカートリッジの上方からの三次元図である。 図２１の機器のカートリッジの下方からの三次元図である。

図１〜図４は、本発明による機器の第１の実施形態（これは、全体として１０で示される）をそれぞれ示す。機器１０は、ラジエータ部品２０と、ファンユニット３０とを含む。ラジエータ部品２０は、交換可能な、かつ、使い捨ての部品であり、これは、以下でより詳細に説明するように、呼吸回路の呼息肢の一部を形成するように適合される。ファンユニット３０は、しかし、再使用可能な電気部品であり、ラジエータ部品２０は、使用中、これと取り外し可能に係合される。

ラジエータ部品２０は、図１〜図４においてファンユニット３０と係合されて、及び、図９〜図１１において分離して、示されている。ラジエータ部品２０は、空気入口ポート２２、及び空気出口ポート２４（それぞれが、ラジエータ部品２０の中間部の上端における周辺フランジに固定された、下向きに延在する、フレア状の流路を有する）をその上端に含む上部を有する。空気入口ポート２２、及び空気出口ポート２４は、２２ｍｍの管状のコネクタであり、これらは、使用中、呼息肢の従来の呼吸管に接続されるように適合される。加えて、図２及び図１１に示すように、ポート２２、２４から下向きに延在するフレア状の流路のそれぞれは、円形のバッフル２３を含み、これは、概して平面状の形態であり、関連するポート２２、２４に関して同軸に、かつ、フレア状の流路をほぼ半ばまで下ったところに配置される。各バッフル２３は、関連するポート２２、２４の直径よりわずかに小さな直径を有し、そして、ラジエータ部品を通るガス流がその幅にわたってより均一であるように、入ってくる又は出て行く呼吸ガスを横方向に偏向させるように働く。

ラジエータ部品２０の中間部は、周辺フランジをその上端に有し、これは、空気入口ポート２２、及び空気出口ポート２４と流体連通する開口部を規定する。その下端において、ラジエータ部品２０は、ラジエータ部品２０の下部（これについては、以下でより詳細に説明する）と流体連通する開口部を規定する周辺フランジを有する。

上部フランジと下部フランジとの間に、ラジエータ部品２０の中間部は、複数の隣接する、しかし分離した流通路２８を有し、これは、ラジエータ部品２０の上部と下部との間の流体連通を提供する。各流通路２８は包囲壁によって規定され、包囲壁は周囲空気と接触する外部表面を有する。

各流通路２８は、垂直方向に延在し、かつ著しく細長い水平断面形状を有する。特に、各流通路２８の幅（図１を参照）は、各流通路２８の奥行き（図３を参照）よりほぼ１０倍程度小さく、これにより、各流通路２８は、使用中に呼吸ガスを運ぶ概して平面状のラジエータフィンの形態を有する。

ラジエータ部品２０の流通路２８は、流通路２８の包囲壁の間の、各流通路の幅にほぼ等しい一定の隔離距離を有して、お互いに概して平行に配向される。隣接する流通路２８の包囲壁は、更に、水平の支持ウェブ２５によって接合され、水平の支持ウェブ２５は、流通路２８の高さにわたって一定の間隔をあけられて５列に並べられる。

流通路２８及び支持ウェブ２５の配置は、周囲空気と接触する包囲壁の外部表面積を最大化するように意図される。加えて、以下でより詳細に説明するように、流通路２８及び支持ウェブ２５は、全て、ファンユニット３０からの空気の流れの方向に平行に配向され、これにより、ファンユニット３０からの空気は、包囲壁間及び支持ウェブ２５間に規定される外部通路を通して流れる。

流通路２８の形態は、呼吸ガスからの熱が伝導される包囲壁の内部表面積を最適化するように意図される。加えて、ファンユニット３０に相対的な流通路２８の配置は、ファンユニット３０からの空気流にさらされる包囲壁の外部表面積を最適化するように意図される。ファンユニット３０からのこの空気流は、包囲壁からの熱が伝導された空気が、従って、周囲空気と比較して上昇した温度の空気が、より低い温度の周囲空気と継続的に交換されるようにすることによって、包囲壁から離れる熱の伝導のレートを増加させる。

図２に明確に示すように、ラジエータ部品２０は、ファンユニット３０の前部５２内に収容されるように適合される。特に、ラジエータ部品２０は、ラジエータ部品２０の各側壁の中央の縦軸に沿って延在する、横方向に対向するレール２９を含む。レール２９は、以下でより詳細に説明する、ファンユニット３０の前部５２内の、対応する垂直方向の溝３２と摺動可能に係合されるように適合される。

ラジエータ部品２０の下部は、概して平面状のベースを、直立した周辺スカート（その上端において、外向きに突出するフランジを有し、これは、ラジエータ部品２０の中間部の下端におけるフランジに固定される）と共に含む。ラジエータ部品２０の下部は、従って、ラジエータ部品２０の流通路２８の下端に配置されたチャンバ４０を規定し、これは、ラジエータ部品２０を通して流れる呼吸ガスから凝結した、かつ、重力の影響下で流通路２８を下に流れる水を収集するための水溜めとして働く。

ラジエータ部品２０の下部は、更に、ラジエータ部品２０の下壁の外部表面から延在する、凝縮水出口ポート２６を含む。ラジエータ部品２０のベースは、中央アパーチャ４２を含み、これは、凝縮水が凝縮水出口ポート２６を介してラジエータ部品２０を出ることを可能にする。凝縮水出口ポート２６は、従って、好適な収集機器に接続されるように適合される。この実施形態では、凝縮水出口ポート２６は、管状のコネクタの形態を有する。

加えて、ラジエータ部品２０の下部は、単純なフロートバルブ配置を含み、これは、ラジエータ部品２０のベース内の中央アパーチャ４２の上に位置する、シルクハット形状のシーリング部材２７ａと、そこから外向きに延在する、概して矩形の、平面状のフロート部材２７ｂとを含む。

フロートバルブ配置は、ラジエータ部品２０の下部内の凝縮水のレベルが、閾値レベルより上になった場合に、凝縮水が、中央アパーチャ４２を通して、凝縮水出口ポート２６内に流れることを可能にするように適合される。特に、ラジエータ部品２０の下部内の凝縮水のレベルが、特定のレベルより上になった場合、フロート部材２７ｂ、及びシーリング部材２７ａは、凝縮水が中央アパーチャ３２を通して凝縮水出口ポート２６内に流れることが可能な、十分な程度まで、ラジエータ部品２０のベースから上昇する。ラジエータ部品２０の下部内の凝縮水のレベルが、閾値レベルより下に後退した場合、シーリング部材は、ラジエータ部品２０のベースと再係合され、凝縮水の、中央アパーチャ４２を通した、凝縮水出口ポート２６内への流れは、再び阻止される。

ファンユニット３０は、図１〜図４において設置されたラジエータ部品２０と共に、及び、図５〜図８において分離して、示されている。ファンユニット３０は、ファンを収容するための後部５０とラジエータ部品２０を受け入れるための前部５２とを含むハウジングを含む。ハウジングは、プラスチック材料で形成され内部にファンが搭載される円筒状のスリーブ３６を含む。ファンは、図に示されていないが、好適な電気的接続を有する一般的に従来の電気ファンからなる。加えて、ハウジングは、その後面上に一体形成されたクリップ５４を含み、これは、ファンユニット３０を換気マシンのレールなどの好適なレールに搭載するように適合される。

ファンユニット３０の後部５０は、ファンを取り囲む壁（但し、空気入口、及び空気出口配置３８、３９を、それぞれ、その前壁、及び後壁内に含む）を有する。

ファンユニット３０の後部５０の前壁内の空気入口配置３８は、概して矩形の開口部を、開口部を横切って延在する複数の横材と共に含む。横材は、開口部を横切って水平に延在し、開口部の中央の垂直領域において最大の高さを有し、各側に向けて徐々に高さが減少する、概して水平の出口アパーチャを規定する。この配置は、ファンユニット３０の後部５０の前壁の中央の垂直領域を通した空気のより大きな流れをもたらし、ラジエータ部品２０を通した概して均一な空気の流れを提供するように適合される。

ファンユニット３０の後部５０の後壁内の空気出口配置３９は、概して円形の開口部を、開口部を横切って延在する複数の横材と共に含む。横材は、開口部を横切って水平に延在し、そして、後壁に対してある角度をなして配向されるがお互いに概して平行な、概して平面状の部材であり、これにより、開口部を通して吹かれる空気が、ファンユニット３０に相対的に下向きに偏向させられる。

ファンは、上述の空気入口配置３８を通して、ファンユニット３０の後部５０内に空気を引き込み、上述の空気出口配置３９を通して、その空気を排出するように適合される。特に、ファンは、ラジエータ部品２０及び空気入口配置３８を通して、概して平行に空気を引き込み、空気出口ポート３９を通して、その空気をファンユニット３０から排出するように配置される。

ファンユニット３０の前部５２は、一対の対向するアーム５６を含み、これは、ファンユニット３０の後部５０の前壁と一緒に、ラジエータ部品２０を収容するためのエンクロージャを規定する。

上述のように、ラジエータ部品２０は、ラジエータ部品２０の各側壁の中央の縦軸に沿って延在し横方向に対向するレール２９を含む。レール２９は、ファンユニット３０の前部５２内の、対応する垂直方向の溝３２と摺動可能に係合されるように適合される。これらの垂直方向の溝３２は、ファンユニット３０の各アームの内表面に沿った、ほぼ半ばに形成される。この配置は、ラジエータ部品２０が、上方からファンユニット３０の前部５２と摺動可能に係合されることを可能にする。

ファンユニット３０は、更に、ファンユニット３０の前部５２の下端において、レッジ３４を含む。このレッジ３４は、ファンユニット３０の一対の対向するアーム５６の、及びファンユニット３０の後部５０の前壁の下端から突出し、かつ、連続した形態である。ラジエータ部品２０の下部は、上述のように、ラジエータ部品２０の下部から外向きに突出する周辺フランジを有し、これは、ラジエータ部品２０がファンユニット３０と完全に係合された場合レッジ３４上に載る。ファンユニット３０の前部５２の、垂直方向の溝３２及びレッジ３４は、従って、ラジエータ部品２０のレール２９及び下部フランジと協働して、ラジエータ部品２０をファンユニット３０の前部５２内に保持し、しかし、上方からの、ラジエータ部品の、ファンユニット３０との摺動可能な係合解除及び係合によって、ラジエータ部品２０の取り外し及び交換を可能にする。

ファンユニット３０内に設置されたら、ラジエータ部品２０は、機器の動作の間、ファンユニット３０に対する固定された向きを有する。特に、ラジエータ部品２０は、ラジエータ部品２０の流通路２８、並びに、ラジエータ部品２０の流通路２８間及び支持ウェブ間に規定される外部流通路２８が、ファンユニット３０からの空気流の方向と整列するように配置される。ファンユニット３０の空気出口配置３８の中央の垂直領域からの、増加した空気流は、使用中、空気出口配置３８からの排出に続いて発生する空気流の拡散を抑制し、これにより、ラジエータ部品２０を通した空気流はその幅にわたって概して均一になる。

ファンユニット３０は、再使用可能な部品であり、これは、患者の換気を提供する呼吸機器のレールに搭載され、かつ、適切な電源に接続される。ラジエータ部品２０は、１回使用の使い捨ての部品であり、これは、プラスチック材料から形成される。使用中、ラジエータ部品２０は、呼吸回路の一部を形成し、ラジエータ部品２０は、ファンユニット３０と係合される。ラジエータ部品２０を通して流れる呼吸ガスは、冷却され、これは、凝縮水が形成され、ラジエータ部品２０内で収集されることを引き起こし、この凝縮水は、好適な収集機器を使用して、凝縮水出口ポート２６を通して、呼吸回路から除去される。本発明による機器の、この使用について、以下でより詳細に説明する。

図１２は、本発明による機器１０を含む、例示的呼吸回路の概略図である。呼吸回路は、換気機５０と、吸息のために患者８０に呼吸ガスを送り出すための吸息肢と、呼息された呼吸ガスを換気機に運び戻すための呼息肢とを含む。吸息肢は、２本の呼吸管７４、７６と、患者８０による吸息の前に呼吸ガスを加湿するための、２本の呼吸管７４、７６の間の加湿器６０とを含む。加湿器６０と患者８０との間に配置された呼吸管７６は、呼吸ガスの温度及び湿度を、吸息のための所望されるレベルに維持するために、通常は加熱される。

呼息肢は、２本の呼吸管７０、７２と、呼息された呼吸ガスから水蒸気をそれらの呼吸ガスが換気機５０に戻される前に除去するための２本の呼吸管７０、７２の間に接続された本発明の脱湿機器１０とを含む。呼吸回路の呼息肢内での、呼息された呼吸ガスからの水蒸気の除去は、水蒸気によって換気機に発生させられる損傷の危険を減らし、また、呼息肢の呼吸管７０、７２内で発生する凝結（これは、呼吸管７０、７２の流通路を制限又は閉塞する場合がある）の量を減らす。

使用中、患者８０が呼息した場合、呼息された空気は、第１の呼吸管７０に沿って運ばれ、脱湿機器１０のラジエータ部品２０に、空気入口ポート２２を介して入る。呼息された空気は、フレア状の通路内のバッフル２３によって横方向に偏向させられ、ラジエータ部品２０の一方の側で、フレア状の通路の下端から延在する流通路２８に入る。呼息された空気は、ラジエータ部品２０の下部内のチャンバ４０まで、流通路２８を下に流れ、次に、ラジエータ部品２０の他方の側で、流通路２８を上に流れ、空気出口ポート２４まで導かれる。

ラジエータ部品２０内での、複数の流通路２８（これらは、それぞれが、その長さ又は奥行きより著しく小さい幅を有する）の提供は、流通路２８の壁（呼吸ガスからの熱がこれに伝導される）の内部表面積が、従来の呼吸管又はウォータートラップチャンバと比較して、著しく増加することを意味する。ラジエータ部品２０の壁を通して周囲空気に熱が伝導されるレートは、従って、著しく増加する。

加えて、ファンユニット３０は、ラジエータ部品２０の、流通路２８の包囲壁間、及び支持ウェブ間に規定される外部通路を通して空気を流れさせる。ファンユニット３０からのこの空気流は、包囲壁からの熱が伝導された空気が、従って、周囲空気と比較して上昇した温度の空気が、より低い温度の周囲空気と継続的に交換されるようにすることによって、流通路２８の包囲壁から離れる熱の伝導のレートを増加させる。

脱湿機器１０は、従って、ラジエータ部品２０を通して流れる呼吸ガスを著しく冷却させ、これにより、使用の間、ラジエータ部品２０内で水蒸気が水に凝結する。ラジエータ部品２０内の凝縮水は流通路２８を下に流れて、ラジエータ部品２０の下部内のチャンバ４０内に入り、ここに収集される。ラジエータ部品２０の下部内の凝縮水のレベルが閾値レベルより上になったら、ラジエータ部品２０のフロートバルブ配置が、凝縮水が中央アパーチャを通して凝縮水出口ポート２６内に流れることを可能にする。凝縮水は、次に、好適な収集機器内に流れる。

１つのそのような収集配置が、図１３に概略的に示されている。この配置では、ラジエータ部品２０のベースは、拡張された中央アパーチャ１４２を含み、水のレベルが閾値レベルより下である場合にシーリング部材２７ａによって閉じられる中央アパーチャ１４２から、直立したスパウト１４４が延在する。中央アパーチャ１４２、及び凝縮水出口ポート２６内で、ラジエータ部品２０は、収集容器１１０の、凝縮水出口ポート２６との係合によって開かれ、収集容器１１０の取り外しによって閉じられる、バルブ配置を更に備える。

バルブ配置は、上部ダックビルバルブ１２０と、下部ダックビルバルブ１３０と、中央接続部材１４０とを含む。下部ダックビルバルブ１３０は、外向きに突出するフランジ１３２を含み、これは、（凝縮水出口ポート２６と接続された場合の）収集容器１１０の上端によって（下部ダックビルバルブ１３０の外向きに突出するフランジ１３２が上向きに圧迫されるように）係合されるように適合される。この動作は、下部ダックビルバルブ１３０を開かせる。加えて、この動作は、中央接続部材１４０を上向きに移動させ、上部ダックビルバルブ１２を開かせる。上部及び下部ダックビルバルブ１２０、１３０の開構成は、直立したスパウト１４４の内部から、凝縮水出口ポート２６、及び収集容器１１０内への、出口通路１４２を規定する。

この実施形態では、収集容器１１０は、バイオネット接続を用いて凝縮水出口ポート２６に接続するように適合される。加えて、収集容器１１０は、ベローズ構造を有し、これにより、収集容器１１０は、使用前に実質的に空にされ、凝縮水が容器１１０内に集まるにつれて、使用の間に拡大してもよい。

代替の収集配置が、図１４に概略的に示されている。この配置では、ラジエータ部品２０のベースは、やはり、拡張された中央アパーチャ１５２と、水のレベルが閾値レベルより下である場合にシーリング部材２７ａによって閉じられる中央アパーチャ１５２から延在する、直立したスパウト１５４とを含む。この配置では、しかし、凝縮水出口ポート２６は、縮小された直径を有し、医用機器内に流体を送り出すために従来使用されている、ある長さの小口径のチュービング１６０の一方の端に接続されるように適合される。小口径のチュービング１６０は、その他方の端において、収集バッグ１７０に接続され、その中に凝縮水が収集される。チューブクランプ１８０が、小口径のチュービング１６０の各端において提供され、これは、収集バッグ１７０を交換する場合に、チュービング１６０が閉じられることを可能にする。それ以外の場合、小口径のチュービング１６０は、使用の間、開いたままとなる。ダックビルバルブ１６２が、更に、収集バッグ１７０に接続された小口径のチュービング１６０の端内に提供される。

本発明の更なる発展は、熱電素子、具体的には、ペルティエ素子を、機器のベースユニット内に含めること、及び、凝結チャンバと下流ヒータチャンバとの両方を、熱交換モジュール内に提供することからなる。この配置では、熱電素子の低温側が、凝結チャンバ内で、呼吸ガスを冷却し、熱電素子の高温側が、下流ヒータチャンバ内で、呼吸ガスを温める。熱交換モジュールを出る前の、呼吸ガスのこの加熱は、ガス流内のいくらかの残っている蒸気が、呼吸システムの別の部分内でガス流から凝結することの可能性を減少させる。

本発明による機器の第２の実施形態について、図１５〜図２０を参照して、以下で詳細に説明する。

図１５〜図２０は、本発明による脱湿機器（これは、全体として２２６で示される）をそれぞれ示す。この機器は、ベースユニット２３２と、取り外し可能／交換可能なカートリッジ２３４とを含む。カートリッジ２３４は、さもなければ、ガス流容器、又はフローチャンバを構成すると考えられてもよい。

カートリッジ２３４は、一般に、内部のガスで満たされる空隙を規定するように成形された、薄壁で中空の部材を含む。カートリッジ２３４は、ポート２２８、２３０、及び２３６を除いて、気密のチャンバを提供する。ポート２２８及び２３０は、使用中の、カートリッジ２３４内への、及びカートリッジ２３４からの、呼吸ガスの流れのための、それぞれの入口及び出口ポートを提供する。ポート２３６は、液体排出ポートであり、この詳細については以下で説明する。

ポート２２８及び２３０は、カートリッジ２３４の共通の外壁２３８内に提供され、この壁は、使用中、カートリッジ２３４の上壁又は上方を向いた壁を提供するように通常は配置される。対向する下壁２３９が提供され、これは、図２及び図３に示す使用中の向きにおける、カートリッジ２３４のベースを構成する。ポート２２８及び２３０は、それぞれの直立したコネクタ構成２４０を備え、これらは、それぞれが、壁２３８から垂れ下がる環状壁の形態を取る。コネクタ２４０は、図１５に示す呼吸管２２２及び２２４の端と密接かつ確実に嵌合する、従来のサイズのものである。この手法で接続された場合、カートリッジ２３４の内部チャンバは、周囲空気から、及び／又はいかなる外部装置からも遮断され、これにより、カートリッジ２３４の内部は、図１５に示す呼吸システムの、閉じられた流路の一部を形成する。

カートリッジ２３４は、好ましくは、好適な硬質プラスチック材料から、例えば、射出成型によって形成される。

カートリッジ２３４は、平面図では概して矩形であり、カートリッジが使用のためにベースユニット２３２上に搭載された場合にベースユニット２３２から離れる方を向く、実質的に連続した前壁２４２を有する。

カートリッジの、対向する（後）壁２４４（これは、ベースユニット２３２に面する）は、一連の縦方向のスロット又は凹部をその中に有する。この点に関して、カートリッジ２３４の壁構造は、カートリッジ２３４の後壁２４４から内部ボリューム内に突出する、複数の壁突起２４８を提供するように成形される。これらの突起２４８は、従って、カートリッジ２３４の内部ボリュームを減少させ、又はそれに「食い込む」。壁突起２４８は、図１９において、ポート２２８、２３０を通して、上方から見られることが可能である。

フローチャネルは、従って、大きな内壁表面積を、カートリッジを通過する流れに提示して、使用中の、流れへの／流れからの熱伝達のために使用可能な面積を増加させる。

ここで図１６及び図１８を参照すると、支持プレート２５４から垂れ下がる一連の概して平面状のフィン２５４を含む放熱構造を含む、ベースユニット２３２の更なる詳細が示されている。フィン２５２は、支持プレートから概して（通常は、それに垂直に）直立している。フィン２５２は、プレート２５４に沿って間隔をあけられ、概して平行に整列し、これにより、各フィン２５２は、隣接するフィン２５２から、エアギャップによって間隔をあけられる。

各フィン２５２は、プレート２５４によって、一方の端に沿ってのみ支持され、これにより、フィンの整列させられた端を含む放熱構造の更なる側は開放される。フィン及び支持プレートは、単一構造として金属から形成され、そして、一体的に形成されてもよい。

ファンユニット２５６は、放熱構造の後側に搭載される。後側は、支持プレート２５４に対向するか又は支持プレート２５４から離れる方を向いた、構造の開放側である。ファンユニット２５６は、ファンハウジング２６０内で回転するように配置されたファン２５８を含み、ファンハウジング２６０によって、ファンユニット２５６は放熱構造に取り付けられる。ファンユニット２５６は、フィンを通して周囲空気を引き込み、周囲に空気を排出する方向（通常は、機器２２６から離れる方向）の回転においてファンを駆動するために、電気的に動力を供給される。図１６に示されている向きでは、ファン２５６は、反時計回りに回転する。

ここで図１７〜図２０を参照すると、カートリッジ２３４が取り付けられた、及び取り付けられていない、ベースユニット２３２のそれぞれの図が示されている。熱伝達構造２６２が、放熱構造とカートリッジ２３４との間に提供される。熱伝達構造は、ファンユニット２５６から離れる方を向いた方向に、支持プレート２５４から垂れ下がる。

熱伝達構造２６２は、熱導体２６６と２６８との間に配置された、熱伝達素子すなわちヒートポンプ２６４を含む。この実施形態では、ヒートポンプ２６４は、ペルティエ素子の形態を取る熱電加熱／冷却装置である。そのような装置は、さもなければ、固体アクティブヒートポンプ（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ ａｃｔｉｖｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ）として説明されてもよい。ペルティエ素子は、プレート状導体である対向する主要面と、それらの間の複数の熱電素子（図示せず）とを有し、これらは、電気的には直列に、しかし熱的には並列に、対向するプレート導体間で配置される。結果として、装置への電力の供給が、導体プレート間の温度差を推進し、これにより、第１のプレート導体は、装置の低温側を含み、対向する導体は、装置の高温側を含む。

ペルティエ素子２６４の低温側は、導体配置２６６に接続される。この導体配置は、ペルティエ素子から離れるように垂れ下がる複数の突起２７０を含む。突起２７０は、連続に、又はカートリッジの後壁内の凹部２４６に対応する構成で、間隔をあけられている。突起２７０は、細長い形態で、フィンに類似の直立した又は指状の構成であり、これは、カートリッジ２３４の壁突起との密接な嵌合を形成し、これにより、それとの良好な熱接触を形成するように成形される。突起２７０は、ペルティエ素子の低温側の領域にわたってそれとの熱伝達のために熱接触を形成する、概して平面状のバッキング部分から垂れ下がる。

ペルティエ素子２６４の高温側は、導体構成２６８に接続され、導体構成２６８は、ペルティエ素子２６４の高温側と、放熱構造のバック／支持プレート２５４との間に挟まれた、比較的薄壁の又は平面状のボディ２７２を含む。ボディ２７２の端側に（すなわち、図２０に示す右端側に）、更なる直立した突起２７４が提供される。突起２７４は、ボディ２７２から外向きに、突起２７０と同じ方向に突出する。この実施形態における突起２７４は、突起２７４と一致する手法で成形され、間隔をあけられる。従って、突起２７０と２７４とは、実質的に同じ形状である。

しかし、突起２７０が存在するよりも、突起２７４は少なく存在することがわかる。この実施形態では、突起２７０と２７４との間の比率は、３：１であり、これにより、６つの「低温」突起２７０と、２つのみの「高温」突起２７４とが存在する。しかし、突起２７０、２７４の、異なる比率、及び／又は数は、必要に応じて提供されてもよい。突起２７０及び２７４の、組み合わされたアレイは、カートリッジ内の凹部２４６内への挿入のために配置され、これにより、凹部のいくつかは突起２７０によってふさがれ、その他の凹部は突起２７４によってふさがれる。突起２７０はグループ化され、突起２７４も同様にグループ化され、これにより、それらの異なるタイプの突起は点在させられないことに留意されたい。

カートリッジ２３４は、突起２７０、２７４を、カートリッジ２３４の後壁内の凹部と整列させ、次に、突起が凹部内に差し込まれるように、カートリッジ２３４を後ろ向きに（図１７及び図１８の矢印Ａの方向に）移動させることによって、使用のために、ベースユニット２３２に搭載される。代替の実施形態では、カートリッジ２３４は、縦方向で、突起２７０、２７４上に摺動されてもよい。どちらの実施形態でも、カートリッジ２３４、及び／又は突起２７０、２７４は、カートリッジ２３４とベースユニット２３２との間の密接／緊密な嵌合を確実にするために、１つの位置合わせ溝又はリッジを備えてもよい。

使用に備えて、ポート２２８及び２３０は、図１２に示すように、呼吸システム内のそれぞれの管７０及び７２に接続される。ベースユニット２３２は、更に、電源に接続され、これは、通常、好適なリード線（図示せず）によって商用電源に接続することを含み、これにより、ペルティエ素子２６４及びファンユニット２５６に電力が供給される。ペルティエ素子２６４への電力の供給は、熱電効果によって素子の対向する側の間の温度差を推進し、これにより、突起２７０は冷却され、突起２７４は加熱される。

従って、使用中、カートリッジ２３４が突起２７０、２７４との熱伝導接触状態にあるように素子上に位置付けられた場合、第１の複数の内壁部分２４８は、突起２７０によって冷却され、カートリッジの第２の複数の壁部分は、突起２７４によって加熱される。これは、使用中のカートリッジの内部キャビティが、加熱される領域の上流に、冷却される領域を有することをもたらす。従って、入口ポート２２８においてカートリッジ２３４に入るガスは、最初にカートリッジ２３４の壁によって冷却され、患者からの呼息されたガス流内の蒸気の凝結が促進される。この点に関して、ガス流は、通常、その露点以下まで冷却され、これにより、凝結はカートリッジの内壁上で容易に発生する。

カートリッジは、概して薄壁の構造から形成されるが、カートリッジ内の凹部を規定する後壁２４４及び／又は壁突起２４８は、特に薄壁であり、カートリッジの残りの部分より薄い壁の厚さを有してもよい、ということに留意されたい。これは、ベースユニット突起２７０、２７４への又はこれらからの、ガス流からの熱伝達に対する低いインピーダンスを確実にするためである。

ガス流が、カートリッジ内の最後の冷却された内部壁突起を通過したら、ガスは、次に、ベースユニットヒータ突起２７４によって加熱された下流内部カートリッジ壁によって規定された、加熱された流通路に入る。従って、ペルティエ素子２６４によってガス流から除去された熱エネルギーが、導体２７２及び突起２７４を介して、カートリッジの下流壁に伝導されて戻され、ガス流は、出口ポートを介してガスがカートリッジを出る前に、その露点より上に再加熱される。

カートリッジ２３４内の内部バッフルによってもたらされる複数のフローチャネルは、ガス流から熱エネルギーを取り出すための大きな表面積を提供する。また、カートリッジ２３４内のチャネルは、ガスのための流路を、カートリッジチャンバの加熱された部分が冷却されたカートリッジ部分からの連続した流れの中の下流に配置されるように、規定する。これは、熱が、伝導によって又はさもなければ対流によって、冷却されたセクションに伝達されないことを確実にするために役立つ。

ペルティエ素子によって生成される熱量は、ガス流をその露点より上に再加熱するために必要とされる熱エネルギー量より大きいことが見出された。結果として、ペルティエ素子の高温側上のボディ２７２と、放熱構造２３２との間の接続が、過剰な熱が周囲空気に奪われることを可能にする。従って、放熱構造は、システムのためのヒートシンクとして働く。周囲空気への熱損失のレートは、ファン５８によって発生する空気流によって増加させられる。

カートリッジ２３４の内部は、ベースユニット２３２から閉ざされており、これにより、上述の熱伝達機能はカートリッジ２３４内で達成され、ベースユニット２３２の残りの部分が呼吸ガス流にさらされることが回避されるということは、注目すべき利点である。これは、カートリッジ２３４が、使用後にベースユニット２３２から取り外されることが可能で、交換可能な、かつ、通常は使い捨ての部品として提供されることを可能にする。ベースユニット２３２は、従って、上述の手法で新たなカートリッジをそれに取り付けることによって再使用されることが可能である。

カートリッジ内部の凝結部分内の凝縮水は、内壁上に集まり、重力の作用の下でカートリッジの底壁２３９まで下に流れる。従って、凝縮水収集配置が提供され、これは、図１７に示すポートコネクタ２３６を介してカートリッジと連通する。この凝縮水収集配置は、図１３及び図１４を参照して上述した形態のうちのいずれかを有してもよい。

上述の機器の第２の実施形態は、ベースユニット２３２がケーシング（図示せず）内に収容されて構築される。ケーシングは、カートリッジ２３４を取り外し可能に係合する配置を含む。特に、導体配置の突起２７０、２７４は露出され、これにより、カートリッジ２３４は、交換可能に、それらの突起２７０、２７４と係合されてもよい。ケーシングは、更に、ファン２５８によって放出された空気が機器を出るための流出口を含む。

図２１は、本発明による脱湿機器の第３の実施形態（これは、全体として３２６で示される）を示す。機器３２６は、上述の第２の実施形態に類似している。しかし、この実施形態では、ベースユニット３３２は、ケーシングと共に示されており、ケーシングは、第２の実施形態２２６に関して上述したベースユニット２３２とほぼ同一の配置を収容し、従って、熱交換装置（ペルティエ素子）と、関連する導体配置と、ファンユニットと、関連するヒートシンクとを含む。

第３の実施形態のベースユニット３３２と、第２の実施形態のベースユニットとの間の主な違いは、ベースユニット３３２が、熱交換装置（ペルティエ素子）の低温側と連通する突起３７０の数と等しい、熱交換装置（ペルティエ素子）の高温側と連通する突起３７４の数を備えるということである。これらの突起３７０、３７４は、図２２に示されている。

図２２に示すように、ベースユニット３３２は、カートリッジ３３４を受け入れるために、その上壁内に実質的に均一の深さの概して矩形の凹部３３３を含む。熱交換装置（ペルティエ素子）３７０、３７４と連通する２組の突起３７０、３７４は、凹部３３３の床におけるそれぞれの開口部から突出し、これにより、これらの突起３７０、３７４は、凹部３３３内で直立する。凹部３３３は、ベースユニット３３２が置かれている面に対して斜角に配置され、これにより、カートリッジ３３４は、使用中、水平に対して斜角に配置され、水は液体排出ポート３３６まで下に流出する。

ベースユニット３３２は、更に、その前壁上に、一連の平行な矩形の開口部を含み、これは、ベースユニット３３２のファンによって生成された空気流のための出口として働く。

図２３及び図２４に示すように、カートリッジ３３４は、２つの射出成形された部品から形成され、これらは、入口ポート３２８と出口ポート３３０との間に延在するフローチャンバを規定する。入口及び出口ポート３２８及び３３０は、カートリッジ３３４の上面の一方の端から互いに平行に延在し、これにより、これらのポートは、カートリッジ３３４がベースユニット３３２と係合された場合に、機器３２６から上向きに突出する。カートリッジ３３４の他方の端において、液体排出ポート３３６が入口及び出口ポート３２８、３３０とは反対方向に延在し、これにより、液体排出ポート３３６は、カートリッジ３３４がベースユニット３３２と係合された場合に場合に、ベースユニット３３２の一方の端において、下向きに延在する。

図２４に示すカートリッジの下壁は、複数の平行な凹部３４６を使用して形成され、これは、更には、フローチャンバが複数のそれぞれの突起を含むようにさせる。これらの凹部３４６は、数（すなわち８）において、ベースユニット３３２の上壁内の凹部３３３内の突起３７０、３７４の数に一致し、かつ、一致する形態を有し、これにより、これらの凹部３４６は、カートリッジが凹部３３３と係合された場合に、突起３７０、３７４を密接な嵌合で受け入れる。特に、これらの凹部３４６を有するカートリッジ３３４の下壁の外部表面は、ベースユニット３３２の突起３７０、３７４の外部表面と接触して、カートリッジ３３４とベースユニット３３２との間の効果的な熱伝達を可能にする。

上述のように、熱交換装置（ペルティエ素子）３７０、３７４と連通する２組の突起３７０、３７４は、凹部３３３の床におけるそれぞれの開口部から突出し、カートリッジ３３４の下壁に接触する。各組の突起３７０、３７４は、４つの平行な突起３７０、３７４からなり、これらは、カートリッジ３３４の下壁のそれぞれの半分と係合する。特に、熱交換装置（ペルティエ素子）の低温側と連通する突起３７０は、カートリッジ３３４の半分（この中に入口ポート３２８が延在する）と接触し、熱交換装置（ペルティエ素子）の高温側と連通する突起３７４は、カートリッジ３３４の半分（この中に出口ポート３３０が延在する）と接触する。この配置では、第１の実施形態の配置におけるのと同様に、入口ポート３２８を通してカートリッジに入る呼吸ガスは、最初に、カートリッジ３３４の下壁を通した「低温」組の突起３７０への熱伝達によって冷却され、これにより、水が凝結して液体排出ポートまで下に流れることがもたらされる。呼吸ガスは、次に、カートリッジ３３４の他方の半分内に進み、カートリッジ３３４の下壁を通した「高温」組の突起３７０からの熱伝達によって加熱され、これにより、水はもはや凝結しなくなる。呼吸ガスは、次に、出口３３０を通して、カートリッジ３３４を出る。

Claims (41)

1. 呼吸ガスから水を凝結させる機器であって、
   入口、出口、及び凝結チャンバを有し、前記入口及び出口は、使用中、呼吸ガスが前記凝結チャンバを通して運ばれるように、呼吸システムに接続可能である熱交換部品と、
   前記熱交換部品の壁からの熱の除去を助長するように適合されたベースユニットとを備え、
   前記熱交換部品は、前記熱交換部品が交換可能であるように、前記ベースユニットと、取り外し可能に係合可能である、前記機器。
2. 前記熱交換部品は使い捨ての部品である、請求項１に記載の機器。
3. 前記熱交換部品はプラスチック材料から形成される、請求項１又は２に記載の機器。
4. 前記熱交換部品は、前記ベースユニット、又は前記ベースユニットによって生成される任意の空気流と、前記呼吸システムの前記呼吸ガスとの間の接触がないように、前記ベースユニットに対して閉じたシステムを形成する、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
5. 前記熱交換部品と、前記ベースユニットとは、協働して前記熱交換部品を前記ベースユニットに対して搭載する構成を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
6. 前記ベースユニットは、前記呼吸ガスを、前記凝結チャンバ内で冷却するように適合される、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
7. 前記ベースユニットは、前記呼吸ガスをアクティブに冷却するように配置された冷却器を含む、請求項６に記載の機器。
8. 前記冷却器は、電源に接続可能であり、かつ、前記凝結チャンバから離れる前記機器の別の部分への及び／又は周囲への熱の伝達を提供する、請求項７に記載の機器。
9. 前記ベースユニットは、周囲温度と比較して低下した温度の表面を含み、低下した温度の該表面は、前記熱交換部品を取り囲む空気の温度を低下させるように適合され、又は、前記熱交換部品の１つ又は複数の外部表面に接触するように適合される、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
10. 前記ベースユニットは、熱エネルギーを前記凝結チャンバから離れるように伝達するように配置された熱交換媒体を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
11. 前記ベースユニットは、前記呼吸ガスを前記凝結チャンバ内で冷却するための熱電部材を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
12. 前記熱電部材は、前記凝結チャンバから離れる前記機器の別の部分への及び／又は前記周囲への、熱連通を提供するように配置される、請求項１１に記載の機器。
13. 前記熱電部材はペルティエ素子を備える、請求項１１又は１２に記載の機器。
14. 前記ベースユニットは、低温側と高温側とを有する熱交換媒体を備え、前記低温側は、第１の部分の壁からの熱の除去を助長するように適合された、前記熱交換部品の前記凝結チャンバと熱連通するように配置される、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
15. 前記ベースユニットは、更に、前記呼吸ガスを、該ガスが前記熱交換部品を出る前に加熱するために、前記高温側が前記第１の部分の下流の前記熱交換部品のヒータチャンバと熱連通するように配置される、請求項１４に記載の機器。
16. 前記ベースユニットは、前記熱交換部品の前記外部表面と係合するための、１つ以上の熱導体を含む、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の機器。
17. 前記１つ以上の熱導体は、前記熱交換部品の対応する突起又は凹部に係合するための、突起又は凹部の形態を取る、請求項１６に記載の機器。
18. 前記機器は、前記呼吸ガスを、前記ガスが前記熱交換部品を出る前に、それらの露点より上の温度に加熱するように適合される、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
19. 前記熱交換部品は、凝結チャンバとヒータチャンバとを備え、前記凝結及びヒータチャンバは、連続した流れの中に配置される、請求項１８に記載の機器。
20. 前記ベースユニットは、電源への接続を含む、再使用可能な部品である、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
21. 前記熱交換部品は、前記熱交換部品からの凝縮水の除去を可能にするように適合された凝縮水出口ポートを含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
22. 前記凝縮水出口ポートは、前記ポートを通した呼吸ガスの流れを許可せずに、前記熱交換部品からの凝縮水の流れを許可する、請求項２１に記載の機器。
23. 前記凝縮水出口ポート又はそれに接続された流体管は、ダックビルバルブを含む、請求項２１又は２２に記載の機器。
24. 前記機器は、前記熱交換部品の前記凝縮水出口ポートに取り外し可能に接続された水溜め部品を含む、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の機器。
25. 前記機器は、前記水溜め部品が空にするため又は廃棄するために取り外される場合に、前記凝縮水出口ポートを閉鎖するためのバルブを含む、請求項２４に記載の機器。
26. 前記バルブは、１つ以上のダックビルバルブを含み、該ダックビルバルブは、前記熱交換部品と接続された前記水溜め部品の存在によって、開構成に維持され、前記水溜め部品が前記熱交換部品から切断された場合、閉構成に戻る、請求項２５に記載の機器。
27. 前記水溜め部品は、前記熱交換部品に前記水溜め部品が接続されると、前記バルブの、弾性的に移動可能な外向きに延在するアームの移動を引き起こすように適合される、請求項２６に記載の機器。
28. 前記バルブは２つのダックビルバルブを含み、該ダックビルバルブは、前記熱交換部品への前記水溜め部品の接続が、両方のダックビルバルブが開くことを引き起こすように、接続部材によって結合される、請求項２６又は２７に記載の機器。
29. 前記凝結チャンバは複数の流通路を備え、前記複数の流通路は各々、使用中、呼吸ガスを運ぶように適合される、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
30. 前記凝結チャンバの又は前記凝結チャンバの各流通路の断面形状は、円形の断面によって提供される内部及び／又は外部表面積と比較して増加した、内部及び／又は外部表面積を提供するように適合される、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
31. 前記ベースユニットは、前記熱交換部品の１つ又は複数の外部表面にわたる空気の流れを生成するように適合される、先行する請求項のいずれか一項に記載の機器。
32. 前記ベースユニットは、前記熱交換部品の１つ又は複数の外部表面にわたる周囲空気の流れを生成するように適合される、請求項３１に記載の機器。
33. 前記凝結チャンバは、概して円形の断面を有する単一の流通路と比較して、前記ベースユニットによって生成される空気流にさらされる増加した外部表面積を有する、請求項３１又は３２に記載の機器。
34. 前記凝結チャンバは、前記熱交換部品を通る１つ以上の外部通路を規定するようにお互いに分離された複数の流通路を備える、請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の機器。
35. 前記凝結チャンバは、前記ベースユニットからの前記空気流が、前記１つ以上の外部通路を通して運ばれるように、前記ベースユニットに相対的に配置される、請求項３４に記載の機器。
36. 入口、出口、及び凝結チャンバを有し、呼吸ガスから水を凝結させる熱交換部品であって、
    前記入口及び出口は、使用中、呼吸ガスが前記凝結チャンバを通して運ばれるように呼吸システムに接続可能であり、
    前記熱交換部品は、前記熱交換部品の壁からの熱の除去を助長するように適合されたベースユニットと取り外し可能に係合可能である、熱交換部品。
37. 前記部品は、入口を有する凝結チャンバ部分と、出口を有するヒータチャンバ部分とを有し、
    前記入口及び出口は呼吸システムに接続可能であり、
    前記凝結チャンバ部分と前記ヒータチャンバ部分とは、使用中、呼吸ガスが前記出口を通過する前に前記入口から凝結及びヒータチャンバ部分を通って運ばれるように、流体連通し、
    前記熱交換部品は、前記凝結チャンバからの熱の除去を助長するようにかつ／又は前記ヒータチャンバ部分への熱エネルギーの提供を助長するように適合されたベースユニットと取り外し可能に係合可能である、請求項３６に記載の熱交換部品。
38. 呼吸ガスから水を凝結させる熱交換部品と共に使用するためのベースユニットであって、前記ベースユニットは、前記熱交換部品に取り外し可能に係合するように適合され、かつ、前記ベースユニットは、前記熱交換部品の壁からの熱の除去を助長するように適合される、ベースユニット。
39. 前記ベースユニットは、前記熱交換部品に取り外し可能に係合するように適合され、かつ、前記ベースユニットは、低温側と高温側とを有する熱交換装置を含み、前記低温側は、前記熱交換部品の第１の部分と熱連通するように配置され、前記高温側は、前記熱交換部品の第２の部分と熱連通するように配置される、請求項３８に記載のベースユニット。
40. 請求項１〜３５のいずれか一項に記載の機器、請求項３６又は３７に記載の熱交換部品、あるいは、請求項３８又は３９に記載のベースユニットを備える、呼吸システム。
41. 前記呼吸システムは、換気又は麻酔マシンと、吸息肢と、呼息肢とを備える呼吸回路であり、請求項１〜３５のいずれか一項に記載の前記機器は、前記呼吸回路内で前記呼息肢の一部を形成するように接続される、請求項４０に記載の呼吸システム。

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