JP2015211851A - 呼吸器加湿システム用フロート弁システム - Google Patents

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Abstract

【課題】弁の故障に対応可能な流体制御機構を提供する。
【解決手段】チャンバ内の液体の量を制御するフロート弁システムは、第１弁座と、第２弁座と、を含んでいることが開示されている。液体は、チャンバへ、第１弁座へ第１方向に入り、第２弁座へ第２方向に移される。第１及び第２作動部材５８、６０は、第１弁座及び第２弁座をそれぞれ選択的に開閉するように、設けられている。チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に、第１弁座を閉じるように、下フロート５２は、第１作動部材に連結されており、チャンバ内の流体が第１所定レベルとは異なる第２所定レベルに到達した際に、第２弁座を閉じるように、上フロート５４は、第２作動部材に連結されている。
【選択図】図４

Description

呼吸器加湿システムは、患者に呼吸器の治療を提供するために使用されている。大まかに言えば、システムは、換気装置、加湿器、及び患者回路を備えている。換気装置は、加湿器に連結された加湿チャンバに気体を供給している。加湿チャンバ内の水は、加湿器によって加熱されるが、加湿器は、チャンバ内の気体を加湿する水蒸気を生成している。その後、チャンバから、加湿された気体が、患者回路を通して、患者へ搬送される。加湿チャンバは、液体が直接患者へ流れるのを防止するための流体制御機構を採用できる。その状況が患者にとって非常に有害になるからである。
現状の流体制御機構は、チャンバ内の液体のレベルに応じて操作される、１以上の弁を、備えている。単一の弁チャンバは、弁の故障時に不具合を生じやすい。結果として、いくつかのチャンバは、第１次弁と第２次弁とを備えた二重弁機構を採用しており、それは、第１次弁の故障時にチャンバに流体が入るのを止めるように作動する。各弁は、同軸上に配置されており、それゆえ、内側弁は外側弁の内部に配置される必要がある。この配置は、外側弁をシールするための比較的大きな力を必要とするのみならず、外側弁用の大きなシール領域も必要とする。外側弁を閉じるのに必要とされる大きなシール領域と大きな力に起因して、弁の故障が生じる。
ここに示される概念の一態様においては、チャンバ内の液量を制御するフロート弁システムが開示されており、それは、第１弁座と第２弁座とを備えている。第１弁座は、チャンバの外側から、第１方向に流体を受け入れるようになっている。第２弁座は、第１方向とは異なる第２方向に、第１弁座から離れて、配置されている。第１及び第２作動部材は、第１弁座及び第２弁座をそれぞれ選択的に開閉するように、設けられている。チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に、第１弁座を閉じるように、第１フロートは、第１作動部材に連結されており、チャンバ内の流体が第１所定レベルとは異なる第２所定レベルに到達した際に、第２弁座を閉じるように、第２フロートは、第２作動部材に連結されている。
他の態様にて、呼吸器加湿システムに使用されるチャンバが、説明されている。チャンバは、第１弁座を有する弁アセンブリを備えている。第１弁座は、チャンバの外側から弁アセンブリの入口を通して第１方向へ、流体を受け入れるようになっている。更に、弁アセンブリは、第２弁座を有している。第２弁座は、第１方向とは異なる第２方向に、第１弁座から離れて、配置されている。第２弁座は、第１弁座に流体連結されており、チャンバへ流体を移すようになっている。第１作動部材は、第１弁座を選択的に開閉するようになっており、第２作動部材は、第１作動部材から第２方向に離れて、配置されている。第２作動部材は、第２弁座を選択的に開閉するようになっている。第１フロートは、チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に、第１弁座を閉じるように、第１作動部材に連結されており、第２フロートは、チャンバ内の流体が第１所定レベルとは異なる第２所定レベルに到達した際に、第２弁座を閉じるように、第２作動部材に連結されている。
他の態様にて、チャンバ内の液体のレベルを制御する方法が、開示されている。その方法は、チャンバの外側から液体を受け入れるために、チャンバ内に弁アセンブリを設ける工程を、含んでいる。弁アセンブリは、支持構造体と、第１弁座及び第２弁座が中に配置されている保持要素と、支持構造体と保持要素との間に配置されているダイヤフラムと、を備えている。第１フロート及び第２フロートは、支持構造体に連結されており、流体は、第１弁座へ、第１方向に移される。そして、流体は、流体導管を通して、第１方向とは異なる第２方向へ移される。ダイヤフラムは、チャンバ内の液体が第１所定レベルに到達した際に、第１フロートによって、第１弁座に対して付勢され、また、ダイヤフラムは、チャンバ内の液体が第１所定レベルとは異なる第２所定レベルに到達した際に、第２フロートによって、第２弁座に対して付勢される。
呼吸器加湿チャンバシステムの概要図である。 加湿チャンバの斜視図である。 図２の加湿チャンバの分解図である。 図２の加湿チャンバの断面図である。 図４に示された弁アセンブリの拡大図である。
添付の図面は、実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成している。図面は、実施形態を図示するとともに、説明と一緒に実施形態の原理を説明するのに役立っている。他の実施形態や実施形態の意図される多くの利点は、以下の詳細な説明を参照することによって、より良く理解可能になるので、容易に認識される。図面の要素は、互いに対して、拡縮される必要はない。類似する参照符号は、対応する同様の部材を示している。
以下の詳細な説明の中で添付図面が参照されるが、図面は本明細書の一部を形成するものであり、図面には、発明が実行される特定の実施形態が示されている。この点に関して、”上部”、”底部”、”前”、”後”、”先端”、”後端”等のような、方位用語は、説明される図の向きに関連して用いられている。実施形態の構成要素は、いくつもの異なった向きに配置されるので、方向を示す用語は、例示目的で使用されており、いかなる制限も無い。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が使用されてよく、且つ、構造上又は論理上の変更がなされてよいことは、理解される。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取られず、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって画定される。特に断りの無い限り、ここに説明される様々な代表的実施形態の特徴は、互いに組み合わせることができる。
図１は、換気装置１２と、加湿チャンバ１６を有する加湿器１４と、患者回路１８と、を備えた呼吸器加湿システム１０の概要図である。システム１０が、ここに示される概念の一つの代表的な形態であることは、留意すべきである。他の実施形態では、システム１０は、追加の構成要素を備えることができ、又は、１以上の構成要素を削除することができる。例えば、ある他の代表的な形態は、持続性気道陽圧（ＣＰＡＰ）システムである。換気装置１２は、最初の導管２０を通して加湿チャンバ１６に気体を供給する。加湿器１４は、チャンバ１６内の水を加熱して蒸発させる。蒸発した水は、換気装置１２からの気体を加湿し、そして、加湿された気体は、患者回路１８へ出力される。患者回路１８は、吸気導管（又はリム）２２と、ｙ−コネクタ２４と、呼気導管（又はリム）２６と、を備えている。他の実施形態では、例えば、ＣＰＡＰシステム、ｙ−コネクタ２４、及びリム２６は、省略できる。
吸気導管２２は、加湿された気体をチャンバ１６からｙ−コネクタ２４を通して患者へ送る。ｙ−コネクタ２４は、気管内チューブのような患者インターフェイスに選択的に連結できる。他の患者インターフェイス、例えばマスクや鼻カニューレ等、も使用できる。チャンバ１６から移された加湿気体を吸い込んだ後に、患者は、呼気気体を呼気導管２６を通して換気装置１２へ戻しながら、吐き出すことができる。一実施形態では、吸気導管２２及び呼気導管２６は、本出願と同日付で出願された、”呼吸器加湿用加熱導管”と題された、同時係属中の米国特許出願第１２／６１６，３９５号明細書に説明されたような、螺旋状ワイヤで加熱でき、その内容は、参照することによって全体がここに組み込まれる。液体は、流体源２８からチャンバ１６へ供給される。一実施形態では、流体源２８は、チャンバ１６に流体連結された液体（例えば水）の袋を、備えている。以下に説明するように、チャンバ１６は、源２８からチャンバ１６内へ流れる液体の量、特に、チャンバ１６内の液体の量を、制御するための、フロート弁システムを、備えている。
更に、図２乃至図４を参照すると、加湿チャンバ１６は、ベースプレート４２に連結されたハウジング４０を、備えている。ハウジング４０とベースプレート４２との間に配置されているのは、ガスケット４４である。ガスケット４４は、ハウジング４０とベースプレート４２との間に、防水シールをもたらすように構成されている。ハウジング４０は、導管２０に連結するようになっている気体入口４６と、導管２２に連結し且つ導管２２へ加湿気体を送る、気体出口４８と、を更に備えている。作動中、気体は、気体入口４６を通して換気装置１２からチャンバ１６へ流れる。加湿器１４（図１）は、熱をベースプレート４２へ与え、ベースプレート４２は、チャンバ１６内で液体を蒸発させる。そこから、チャンバ１６内の気体は、加湿されて、患者回路１８へ気体出口４８を通して送られる。
フロート弁システム５０は、チャンバ１６内の流体の量を制御するために、ハウジング４０内に配置されている。特に、フロート弁システム５０は、下フロート５２と、上フロート５４と、弁アセンブリ５６と、を備えている。下フロート５２は、第１作動部材５８を通して弁アセンブリ５６に連結されているのに対して、上フロート５４は、第２作動部材６０を通して弁アセンブリ５６に連結されている。第１作動部材５８及び第２作動部材６０は、水平方向に互いに離れて配置されている。下フロート５２は、チャンバ１６内の液体のレベルが第１所定レベルに到達した際に、チャンバ１６に流体が入るのを防ぐように、弁アセンブリ５６と協働する。次に、上フロート５４は、チャンバ１６内の液体のレベルが第２所定レベルに到達した際に、チャンバ１６に流体が入るのを防ぐように、弁アセンブリ５６と協働する。この方法で、更なる流体がチャンバ１６へ入るのを防止するように、下フロート５２及び上フロート５４は、弁アセンブリ５６の部分を選択的にシールするように、独立して作動する。一実施形態では、第２所定レベルは、第１所定レベルより大きい。更なる実施形態では、第１所定レベルは、第２所定レベルより大きい。
弁アセンブリ５６は、保持要素６２と、支持構造体６４と、保持要素６２と支持構造体６４との間に配置されたダイヤフラム６６と、を備えている。下フロート５２及び上フロート５４は両方とも、支持構造体６４に、枢動可能に連結されている。ダイヤフラム６６は、保持要素６２に対してシールするように構成された可撓性材料（例えばシリコン）から、形成されている。ハウジング４０内の液体が増加すると、下フロート５２は、ダイヤフラム６６に対して、保持要素６２に向かって、作動部材５８を付勢する。同じように、上フロート５４は、ダイヤフラム６６に対して、保持要素６２に向かって、作動部材６０を付勢する。以下に、より詳細に説明するように、液体は、配管７０を通してハウジング４０に入る。配管７０は、保持要素６２に流体連結されている。下フロート５２又は上フロート５４が、チャンバ１６内へ液体が入るのを防止するように作動するまで、液体は、保持要素６２からチャンバ１６へ流れ込む。
必要に応じて、ベースプレート４２に対して、下フロート５２及び上フロート５４を保持するのみならず、配管７０を保持するように、加湿チャンバ１６の輸送時に、ロックアセンブリ７２を設けてもよい。ロックアセンブリ７２は、また、気体入口４６及び／又は気体出口４８を通して、破片及び／又は混入物がチャンバ１６に入るのを、防止できる。ロックアセンブリ７２は、チャンバ１６の作動前に、チャンバ１６から取り外して、処分される。
図５を参照して説明されるように、チャンバ１６内へ流体が入る際に、多方向流体経路７８が、弁アセンブリ５６内に形成される。経路７８は、第１鉛直部分７９を含んでおり、そこでは、水は、配管７０に連結された水入口８０を通してハウジング４０に入る。入口８０は、保持要素６２に流体連結されており、保持要素６２は、保持要素６２の下部とダイヤフラム６６の上部との間の弁導管８２に水を移す。弁座８４は、保持要素６２と弁導管８２との間に、配置されている。作動棒５８は、チャンバ１６内の液体のレベルに伴って下フロート５２が上昇する際に、弁座８４に対してダイヤフラム６６を付勢して、更なる水がチャンバ１６へ入るのを防止するように、構成されている。チャンバ１６内の流体が第１所定レベルに到達する際に、弁座８４をシールするように、下フロート５２を配置できる。弁座８４が開いたままの場合には、流体は、その後、弁導管８２を通過して、経路７８の第２の水平部分８７を経て、第２弁座８６へ流れる。第２部分８７は、第１部分７９の方向とは異なる（例えば直角）方向へ、流体を移す。作動棒６０は、チャンバ１６内の液体のレベルに伴って上フロート５４が上昇する際に、弁座８６に対してダイヤフラム６６を付勢して更なる液体がチャンバ１６へ流れ込むのを防止するように、構成されている。経路７８は、導管８２から弁座８６を通して流体を移す、第３鉛直部分８９を、更に備えている。第３部分８９は、第１部分７９とは、実質的に反対方向である。一実施形態では、弁座８４及び弁座８６は、実質的に同じ大きさである。液体は、弁座８６を通過した後、最終的にチャンバ１６に入る。
チャンバ１６に入る際、液体のレベルが、上昇して、フロート５２をレベルと共に上昇させる。作動棒５８は、フロート５２に連結されており、弁座８４に対してダイヤフラム６６を付勢して、その結果、入口８０を通して液体がチャンバ１６へ入るのを防ぐ。ダイヤフラム６６と弁座８４との間のシールが不足している場合には、液体は、上フロート５４が弁座８６に対してダイヤフラム６６を付勢するように上昇するまで、チャンバ１６に入り続けることになる。いずれにしても、流体経路７８は、実質上”Ｕ”形状を有しており、それは、弁座８４と弁座８６とに小さなシール領域を提供するように、入口８０に入る流体をチャンバ１６へ移し、それによって、弁アセンブリ５６に発生する漏れの危険性を減じる。
全てにおいて、フロート弁システム５０は、下フロート５２及び上フロート５４の両方を使用することによって、チャンバ１６内の流体のレベルが上昇し過ぎるのを防止するための、冗長的安全機構を、提供する。したがって、フロート弁システム５０の一構成要素が欠けても、他の構成要素を、更なる流体がチャンバ１６へ入るのを防止するように、使用できる。例えば、フロート５２、５４の内の一つが欠けても、他のフロートが、流体がチャンバへ入るのを防止するように、作動するようになる。
特定の実施形態が、ここで図示されて且つ説明されてきたが、種々の代替手段及び／又は等価手段を、本発明の範囲を逸脱することなく、図示されて且つ説明された特定の実施形態に対して置換できることは、当業者によって、理解されるであろう。この出願は、ここで説明された特定の実施形態のいかなる応用又は変形をも包含するように意図されている。したがって、本発明は、請求の範囲及びその等価物によってのみ制限されることが、意図されている。
呼吸器加湿システムは、患者に呼吸器の治療を提供するために使用されている。大まかに言えば、システムは、換気装置、加湿器、及び患者回路を備えている。換気装置は、加湿器に連結された加湿チャンバに気体を供給している。加湿チャンバ内の水は、加湿器によって加熱されるが、加湿器は、チャンバ内の気体を加湿する水蒸気を生成している。その後、チャンバから、加湿された気体が、患者回路を通して、患者へ搬送される。加湿チャンバは、液体が直接患者へ流れるのを防止するための流体制御機構を採用できる。その状況が患者にとって非常に有害になるからである。
現状の流体制御機構は、チャンバ内の液体のレベルに応じて操作される、１以上の弁を、備えている。単一の弁チャンバは、弁の故障時に不具合を生じやすい。結果として、いくつかのチャンバは、第１次弁と第２次弁とを備えた二重弁機構を採用しており、それは、第１次弁の故障時にチャンバに流体が入るのを止めるように作動する。各弁は、同軸上に配置されており、それゆえ、内側弁は外側弁の内部に配置される必要がある。この配置は、外側弁をシールするための比較的大きな力を必要とするのみならず、外側弁用の大きなシール領域も必要とする。外側弁を閉じるのに必要とされる大きなシール領域と大きな力に起因して、弁の故障が生じる。
ここに示される概念の一態様においては、チャンバ内の液量を制御するフロート弁システムが開示されており、それは、第１弁座と第２弁座とを備えている。第１弁座は、チャンバの外側から、第１方向に流体を受け入れるようになっている。第２弁座は、第１方向とは異なる第２方向に、第１弁座から離れて、配置されている。第１及び第２作動部材は、第１弁座及び第２弁座をそれぞれ選択的に開閉するように、設けられている。チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に、第１弁座を閉じるように、第１フロートは、第１作動部材に連結されており、チャンバ内の流体が第１所定レベルとは異なる第２所定レベルに到達した際に、第２弁座を閉じるように、第２フロートは、第２作動部材に連結されている。
他の態様にて、呼吸器加湿システムに使用されるチャンバが、説明されている。チャンバは、第１弁座を有する弁アセンブリを備えている。第１弁座は、チャンバの外側から弁アセンブリの入口を通して第１方向へ、流体を受け入れるようになっている。更に、弁アセンブリは、第２弁座を有している。第２弁座は、第１方向とは異なる第２方向に、第１弁座から離れて、配置されている。第２弁座は、第１弁座に流体連結されており、チャンバへ流体を移すようになっている。第１作動部材は、第１弁座を選択的に開閉するようになっており、第２作動部材は、第１作動部材から第２方向に離れて、配置されている。第２作動部材は、第２弁座を選択的に開閉するようになっている。第１フロートは、チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に、第１弁座を閉じるように、第１作動部材に連結されており、第２フロートは、チャンバ内の流体が第１所定レベルとは異なる第２所定レベルに到達した際に、第２弁座を閉じるように、第２作動部材に連結されている。
他の態様にて、チャンバ内の液体のレベルを制御する方法が、開示されている。その方法は、チャンバの外側から液体を受け入れるために、チャンバ内に弁アセンブリを設ける工程を、含んでいる。弁アセンブリは、支持構造体と、第１弁座及び第２弁座が中に配置されている保持要素と、支持構造体と保持要素との間に配置されているダイヤフラムと、を備えている。第１フロート及び第２フロートは、支持構造体に連結されており、流体は、第１弁座へ、第１方向に移される。そして、流体は、流体導管を通して、第１方向とは異なる第２方向へ移される。ダイヤフラムは、チャンバ内の液体が第１所定レベルに到達した際に、第１フロートによって、第１弁座に対して付勢され、また、ダイヤフラムは、チャンバ内の液体が第１所定レベルとは異なる第２所定レベルに到達した際に、第２フロートによって、第２弁座に対して付勢される。
本明細書には、少なくとも以下のコンセプトが開示されている。
コンセプト１は、チャンバ内の液体の量を制御する、フロート弁システムであって、
チャンバの外側から入口を通して第１方向に流体を受け入れるようになっている、第１弁座と、
前記第１弁座から第２方向へ離れており、前記第１弁座に流体連結されており、前記第１弁座から流体を受け入れるようになっている、第２弁座と、
前記第１弁座を、選択的に開閉するようになっている、第１作動部材と、
前記第１作動部材から第２方向へ離れており、前記第２弁座を選択的に開閉するようになっている、第２作動部材と、
チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に前記第１弁座を閉じるように、前記第１作動部材に連結された、第１フロートと、
チャンバ内の流体が第２所定レベルに到達した際に前記第２弁座を閉じるように、前記第２作動部材に連結された、第２フロートと、を備えていることを特徴とする。
コンセプト２は、コンセプト１のシステムであって、前記チャンバ入口が前記チャンバの上部にあり、前記第１方向が実質的に鉛直方向であることを特徴とする。
コンセプト３は、コンセプト２のシステムであって、前記第２方向が、第１方向に対して実質的に垂直であることを特徴とする。
コンセプト４は、コンセプト１のシステムであって、前記第１弁座及び第２弁座が、実質的に同じ大きさであることを特徴とする。
コンセプト５は、コンセプト１のシステムであって、前記第１作動部材及び前記第２作動部材が、独立して作動することを特徴とする。
コンセプト６は、コンセプト１のシステムであって、前記第２弁座から前記チャンバへ、前記第１方向に対して実質的に反対である第３方向に、流体を移す、出口を、更に備えていることを特徴とする。
コンセプト７は、コンセプト１のシステムであって、前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びており、流体を前記第１弁座から前記第２弁座へ、第２方向に、移すようになっている、流体導管を、更に備えていることを特徴とする。
コンセプト８は、コンセプト７のシステムであって、前記流体導管が、前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びている可撓性ダイヤフラムから形成されており、
前記ダイヤフラムが、前記第１作動部材及び前記第２作動部材の作動時に変形するようになっていることを特徴とする。
コンセプト９は、呼吸器加湿システム用のチャンバであって、
第１弁座及び第２弁座を備えた弁アセンブリと、第１作動部材と、第２作動部材と、第１フロートと、第２フロートと、を備えており、
前記第１弁座は、前記チャンバの外側から弁アセンブリ入口を通して第１方向に、流体を受け入れるようになっており、
前記第２弁座は、前記第１弁座から第２方向へ離れており、前記第１弁座へ流体連結されており、前記チャンバへ流体を移すようになっており、
前記第１作動部材は、前記第１弁座を選択的に開閉するようになっており、
前記第２作動部材は、前記第１作動部材から前記第２方向へ離れており、前記第２弁座を選択的に開閉するようになっており、
前記第１フロートは、前記チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に前記第１弁座を閉じるように、前記第１作動部材に連結されており、
前記第２フロートは、前記チャンバ内の流体が第２所定レベルに到達した際に前記第２弁座を閉じるように、前記第２作動部材に連結されていることを特徴とする。
コンセプト１０は、コンセプト９のチャンバであって、前記第１方向が、実質的に鉛直方向であることを特徴とする。
コンセプト１１は、コンセプト１０のチャンバであって、前記第２方向が、前記第１方向に対して実質的に垂直であることを特徴とする。
コンセプト１２は、コンセプト９のチャンバであって、前記第１弁座及び前記第２弁座が、実質的に同じ大きさであることを特徴とする。
コンセプト１３は、コンセプト９のチャンバであって、前記第１作動部材及び前記第２作動部材が、独立して作動することを特徴とする。
コンセプト１４は、コンセプト９のチャンバであって、前記第２弁座から前記チャンバへ、前記第１方向に対して実質的に反対である第３方向に、流体を移す、出口を、更に備えていることを特徴とする。
コンセプト１５は、コンセプト９のチャンバであって、前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びており、前記第１弁座から前記第２弁座へ、前記第２方向に、流体を移すようになっている、流体導管を、更に備えていることを特徴とする。
コンセプト１６は、コンセプト１５のチャンバであって、前記流体導管が、前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びている可撓性ダイヤフラムから形成されており、
前記ダイヤフラムが、前記第１作動部材及び前記第２作動部材の作動時に変形するようになっていることを特徴とする。
コンセプト１７は、チャンバ内の液体のレベルを制御する方法であって、
支持構造体と、第１弁座及び第２弁座が中に配置された保持要素と、前記支持構造体と前記保持要素との間に配置されたダイヤフラムと、を有している弁アセンブリを、前記チャンバの外側から液体を受け入れるために、前記チャンバ内に設ける工程と、
第１フロート及び第２フロートを前記支持構造体に連結する工程と、
流体を前記第１弁座を通して第１方向に移す工程と、
流体を流体導管を通して第２方向に移す工程と、
前記チャンバ内の液体が第１所定レベルに到達した際に、前記第１フロートを用いて、前記ダイヤフラムを前記第１弁座に対して付勢する工程と、
前記チャンバ内の液体が第２所定レベルに到達した際に、前記第２フロートを用いて、前記ダイヤフラムを前記第２弁座に対して付勢する工程と、を含むことを特徴とする。
コンセプト１８は、コンセプト１７の方法であって、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向へ、前記第２弁座を通して、流体を移す、工程を、更に含むことを特徴とする。
コンセプト１９は、コンセプト１８の方法であって、前記第１方向及び前記第３方向が実質的に垂直であり、前記第２方向が実質的に水平であることを特徴とする。
コンセプト２０は、コンセプト１７の方法であって、前記ダイヤフラムを前記第１弁座に対して付勢するように構成された第１作動部材を、前記第１フロートと前記支持構造体との間に連結する工程と、
前記ダイヤフラムを前記第２弁座に対して付勢するように構成された第２作動部材を、前記第２フロートと前記支持構造体との間に連結する工程と、を更に含むことを特徴とする。
呼吸器加湿チャンバシステムの概要図である。 加湿チャンバの斜視図である。 図２の加湿チャンバの分解図である。 図２の加湿チャンバの断面図である。 図４に示された弁アセンブリの拡大図である。
添付の図面は、実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成している。図面は、実施形態を図示するとともに、説明と一緒に実施形態の原理を説明するのに役立っている。他の実施形態や実施形態の意図される多くの利点は、以下の詳細な説明を参照することによって、より良く理解可能になるので、容易に認識される。図面の要素は、互いに対して、拡縮される必要はない。類似する参照符号は、対応する同様の部材を示している。
以下の詳細な説明の中で添付図面が参照されるが、図面は本明細書の一部を形成するものであり、図面には、発明が実行される特定の実施形態が示されている。この点に関して、”上部”、”底部”、”前”、”後”、”先端”、”後端”等のような、方位用語は、説明される図の向きに関連して用いられている。実施形態の構成要素は、いくつもの異なった向きに配置されるので、方向を示す用語は、例示目的で使用されており、いかなる制限も無い。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が使用されてよく、且つ、構造上又は論理上の変更がなされてよいことは、理解される。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取られず、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって画定される。特に断りの無い限り、ここに説明される様々な代表的実施形態の特徴は、互いに組み合わせることができる。
図１は、換気装置１２と、加湿チャンバ１６を有する加湿器１４と、患者回路１８と、を備えた呼吸器加湿システム１０の概要図である。システム１０が、ここに示される概念の一つの代表的な形態であることは、留意すべきである。他の実施形態では、システム１０は、追加の構成要素を備えることができ、又は、１以上の構成要素を削除することができる。例えば、ある他の代表的な形態は、持続性気道陽圧（ＣＰＡＰ）システムである。換気装置１２は、最初の導管２０を通して加湿チャンバ１６に気体を供給する。加湿器１４は、チャンバ１６内の水を加熱して蒸発させる。蒸発した水は、換気装置１２からの気体を加湿し、そして、加湿された気体は、患者回路１８へ出力される。患者回路１８は、吸気導管（又はリム）２２と、ｙ−コネクタ２４と、呼気導管（又はリム）２６と、を備えている。他の実施形態では、例えば、ＣＰＡＰシステム、ｙ−コネクタ２４、及びリム２６は、省略できる。
吸気導管２２は、加湿された気体をチャンバ１６からｙ−コネクタ２４を通して患者へ送る。ｙ−コネクタ２４は、気管内チューブのような患者インターフェイスに選択的に連結できる。他の患者インターフェイス、例えばマスクや鼻カニューレ等、も使用できる。チャンバ１６から移された加湿気体を吸い込んだ後に、患者は、呼気気体を呼気導管２６を通して換気装置１２へ戻しながら、吐き出すことができる。一実施形態では、吸気導管２２及び呼気導管２６は、本出願と同日付で出願された、”呼吸器加湿用加熱導管”と題された、同時係属中の米国特許出願第１２／６１６，３９５号明細書に説明されたような、螺旋状ワイヤで加熱でき、その内容は、参照することによって全体がここに組み込まれる。液体は、流体源２８からチャンバ１６へ供給される。一実施形態では、流体源２８は、チャンバ１６に流体連結された液体（例えば水）の袋を、備えている。以下に説明するように、チャンバ１６は、源２８からチャンバ１６内へ流れる液体の量、特に、チャンバ１６内の液体の量を、制御するための、フロート弁システムを、備えている。
更に、図２乃至図４を参照すると、加湿チャンバ１６は、ベースプレート４２に連結されたハウジング４０を、備えている。ハウジング４０とベースプレート４２との間に配置されているのは、ガスケット４４である。ガスケット４４は、ハウジング４０とベースプレート４２との間に、防水シールをもたらすように構成されている。ハウジング４０は、導管２０に連結するようになっている気体入口４６と、導管２２に連結し且つ導管２２へ加湿気体を送る、気体出口４８と、を更に備えている。作動中、気体は、気体入口４６を通して換気装置１２からチャンバ１６へ流れる。加湿器１４（図１）は、熱をベースプレート４２へ与え、ベースプレート４２は、チャンバ１６内で液体を蒸発させる。そこから、チャンバ１６内の気体は、加湿されて、患者回路１８へ気体出口４８を通して送られる。
フロート弁システム５０は、チャンバ１６内の流体の量を制御するために、ハウジング４０内に配置されている。特に、フロート弁システム５０は、下フロート５２と、上フロート５４と、弁アセンブリ５６と、を備えている。下フロート５２は、第１作動部材５８を通して弁アセンブリ５６に連結されているのに対して、上フロート５４は、第２作動部材６０を通して弁アセンブリ５６に連結されている。第１作動部材５８及び第２作動部材６０は、水平方向に互いに離れて配置されている。下フロート５２は、チャンバ１６内の液体のレベルが第１所定レベルに到達した際に、チャンバ１６に流体が入るのを防ぐように、弁アセンブリ５６と協働する。次に、上フロート５４は、チャンバ１６内の液体のレベルが第２所定レベルに到達した際に、チャンバ１６に流体が入るのを防ぐように、弁アセンブリ５６と協働する。この方法で、更なる流体がチャンバ１６へ入るのを防止するように、下フロート５２及び上フロート５４は、弁アセンブリ５６の部分を選択的にシールするように、独立して作動する。一実施形態では、第２所定レベルは、第１所定レベルより大きい。更なる実施形態では、第１所定レベルは、第２所定レベルより大きい。
弁アセンブリ５６は、保持要素６２と、支持構造体６４と、保持要素６２と支持構造体６４との間に配置されたダイヤフラム６６と、を備えている。下フロート５２及び上フロート５４は両方とも、支持構造体６４に、枢動可能に連結されている。ダイヤフラム６６は、保持要素６２に対してシールするように構成された可撓性材料（例えばシリコン）から、形成されている。ハウジング４０内の液体が増加すると、下フロート５２は、ダイヤフラム６６に対して、保持要素６２に向かって、作動部材５８を付勢する。同じように、上フロート５４は、ダイヤフラム６６に対して、保持要素６２に向かって、作動部材６０を付勢する。以下に、より詳細に説明するように、液体は、配管７０を通してハウジング４０に入る。配管７０は、保持要素６２に流体連結されている。下フロート５２又は上フロート５４が、チャンバ１６内へ液体が入るのを防止するように作動するまで、液体は、保持要素６２からチャンバ１６へ流れ込む。
必要に応じて、ベースプレート４２に対して、下フロート５２及び上フロート５４を保持するのみならず、配管７０を保持するように、加湿チャンバ１６の輸送時に、ロックアセンブリ７２を設けてもよい。ロックアセンブリ７２は、また、気体入口４６及び／又は気体出口４８を通して、破片及び／又は混入物がチャンバ１６に入るのを、防止できる。ロックアセンブリ７２は、チャンバ１６の作動前に、チャンバ１６から取り外して、処分される。
図５を参照して説明されるように、チャンバ１６内へ流体が入る際に、多方向流体経路７８が、弁アセンブリ５６内に形成される。経路７８は、第１鉛直部分７９を含んでおり、そこでは、水は、配管７０に連結された水入口８０を通してハウジング４０に入る。入口８０は、保持要素６２に流体連結されており、保持要素６２は、保持要素６２の下部とダイヤフラム６６の上部との間の弁導管８２に水を移す。弁座８４は、保持要素６２と弁導管８２との間に、配置されている。作動棒５８は、チャンバ１６内の液体のレベルに伴って下フロート５２が上昇する際に、弁座８４に対してダイヤフラム６６を付勢して、更なる水がチャンバ１６へ入るのを防止するように、構成されている。チャンバ１６内の流体が第１所定レベルに到達する際に、弁座８４をシールするように、下フロート５２を配置できる。弁座８４が開いたままの場合には、流体は、その後、弁導管８２を通過して、経路７８の第２の水平部分８７を経て、第２弁座８６へ流れる。第２部分８７は、第１部分７９の方向とは異なる（例えば直角）方向へ、流体を移す。作動棒６０は、チャンバ１６内の液体のレベルに伴って上フロート５４が上昇する際に、弁座８６に対してダイヤフラム６６を付勢して更なる液体がチャンバ１６へ流れ込むのを防止するように、構成されている。経路７８は、導管８２から弁座８６を通して流体を移す、第３鉛直部分８９を、更に備えている。第３部分８９は、第１部分７９とは、実質的に反対方向である。一実施形態では、弁座８４及び弁座８６は、実質的に同じ大きさである。液体は、弁座８６を通過した後、最終的にチャンバ１６に入る。
チャンバ１６に入る際、液体のレベルが、上昇して、フロート５２をレベルと共に上昇させる。作動棒５８は、フロート５２に連結されており、弁座８４に対してダイヤフラム６６を付勢して、その結果、入口８０を通して液体がチャンバ１６へ入るのを防ぐ。ダイヤフラム６６と弁座８４との間のシールが不足している場合には、液体は、上フロート５４が弁座８６に対してダイヤフラム６６を付勢するように上昇するまで、チャンバ１６に入り続けることになる。いずれにしても、流体経路７８は、実質上”Ｕ”形状を有しており、それは、弁座８４と弁座８６とに小さなシール領域を提供するように、入口８０に入る流体をチャンバ１６へ移し、それによって、弁アセンブリ５６に発生する漏れの危険性を減じる。
全てにおいて、フロート弁システム５０は、下フロート５２及び上フロート５４の両方を使用することによって、チャンバ１６内の流体のレベルが上昇し過ぎるのを防止するための、冗長的安全機構を、提供する。したがって、フロート弁システム５０の一構成要素が欠けても、他の構成要素を、更なる流体がチャンバ１６へ入るのを防止するように、使用できる。例えば、フロート５２、５４の内の一つが欠けても、他のフロートが、流体がチャンバへ入るのを防止するように、作動するようになる。
特定の実施形態が、ここで図示されて且つ説明されてきたが、種々の代替手段及び／又は等価手段を、本発明の範囲を逸脱することなく、図示されて且つ説明された特定の実施形態に対して置換できることは、当業者によって、理解されるであろう。この出願は、ここで説明された特定の実施形態のいかなる応用又は変形をも包含するように意図されている。したがって、本発明は、請求の範囲及びその等価物によってのみ制限されることが、意図されている。

Claims (20)

  1. チャンバ内の液体の量を制御する、フロート弁システムであって、
    チャンバの外側から入口を通して第１方向に流体を受け入れるようになっている、第１弁座と、
    前記第１弁座から第２方向へ離れており、前記第１弁座に流体連結されており、前記第１弁座から流体を受け入れるようになっている、第２弁座と、
    前記第１弁座を、選択的に開閉するようになっている、第１作動部材と、
    前記第１作動部材から第２方向へ離れており、前記第２弁座を選択的に開閉するようになっている、第２作動部材と、
    チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に前記第１弁座を閉じるように、前記第１作動部材に連結された、第１フロートと、
    チャンバ内の流体が第２所定レベルに到達した際に前記第２弁座を閉じるように、前記第２作動部材に連結された、第２フロートと、を備えていることを特徴とする、システム。
  2. 前記チャンバ入口がチャンバの上部にあり、前記第１方向が実質的に鉛直方向である、
    請求項１記載のシステム。
  3. 前記第２方向が、第１方向に対して実質的に垂直である、
    請求項２記載のシステム。
  4. 前記第１弁座及び第２弁座が、実質的に同じ大きさである、
    請求項１記載のシステム。
  5. 前記第１作動部材及び前記第２作動部材が、独立して作動する、
    請求項１記載のシステム。
  6. 前記第２弁座から前記チャンバへ、前記第１方向に対して実質的に反対である第３方向に、流体を移す、出口を、更に備えている、
    請求項１記載のシステム。
  7. 前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びており、流体を前記第１弁座から前記第２弁座へ、第２方向に、移すようになっている、流体導管を、更に備えている、
    請求項１記載のシステム。
  8. 前記流体導管が、前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びている可撓性ダイヤフラムから形成されており、
    前記ダイヤフラムが、前記第１作動部材及び前記第２作動部材の作動時に変形するようになっている、
    請求項７記載のシステム。
  9. 呼吸器加湿システム用のチャンバであって、
    第１弁座及び第２弁座を備えた弁アセンブリと、第１作動部材と、第２作動部材と、第１フロートと、第２フロートと、を備えており、
    前記第１弁座は、前記チャンバの外側から弁アセンブリ入口を通して第１方向に、流体を受け入れるようになっており、
    前記第２弁座は、前記第１弁座から第２方向へ離れており、前記第１弁座へ流体連結されており、前記チャンバへ流体を移すようになっており、
    前記第１作動部材は、前記第１弁座を選択的に開閉するようになっており、
    前記第２作動部材は、前記第１作動部材から前記第２方向へ離れており、前記第２弁座を選択的に開閉するようになっており、
    前記第１フロートは、前記チャンバ内の流体が第１所定レベルに到達した際に前記第１弁座を閉じるように、前記第１作動部材に連結されており、
    前記第２フロートは、前記チャンバ内の流体が第２所定レベルに到達した際に前記第２弁座を閉じるように、前記第２作動部材に連結されている、
    ことを特徴とする、チャンバ。
  10. 前記第１方向が、実質的に鉛直方向である、
    請求項９記載のチャンバ。
  11. 前記第２方向が、前記第１方向に対して実質的に垂直である、
    請求項１０記載のチャンバ。
  12. 前記第１弁座及び前記第２弁座が、実質的に同じ大きさである、
    請求項９記載のチャンバ。
  13. 前記第１作動部材及び前記第２作動部材が、独立して作動する、
    請求項９記載のチャンバ。
  14. 前記第２弁座から前記チャンバへ、前記第１方向に対して実質的に反対である第３方向に、流体を移す、出口を、更に備えている、
    請求項９記載のチャンバ。
  15. 前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びており、前記第１弁座から前記第２弁座へ、前記第２方向に、流体を移すようになっている、流体導管を、更に備えている、
    請求項９記載のチャンバ。
  16. 前記流体導管が、前記第１弁座と前記第２弁座との間を伸びている可撓性ダイヤフラムから形成されており、
    前記ダイヤフラムが、前記第１作動部材及び前記第２作動部材の作動時に変形するようになっている、
    請求項９記載のチャンバ。
  17. チャンバ内の液体のレベルを制御する方法であって、
    支持構造体と、第１弁座及び第２弁座が中に配置された保持要素と、前記支持構造体と前記保持要素との間に配置されたダイヤフラムと、を有している弁アセンブリを、前記チャンバの外側から液体を受け入れるために、前記チャンバ内に設ける工程と、
    第１フロート及び第２フロートを前記支持構造体に連結する工程と、
    流体を前記第１弁座を通して第１方向に移す工程と、
    流体を流体導管を通して第２方向に移す工程と、
    前記チャンバ内の液体が第１所定レベルに到達した際に、前記第１フロートを用いて、前記ダイヤフラムを前記第１弁座に対して付勢する工程と、
    前記チャンバ内の液体が第２所定レベルに到達した際に、前記第２フロートを用いて、前記ダイヤフラムを前記第２弁座に対して付勢する工程と、を含むことを特徴とする、方法。
  18. 前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向へ、前記第２弁座を通して、流体を移す、工程を、更に含む、
    請求項１７記載の方法。
  19. 前記第１方向及び前記第２方向が実質的に垂直であり、前記第２方向が実質的に水平である、
    請求項１８記載の方法。
  20. 前記ダイヤフラムを前記第１弁座に対して付勢するように構成された第１作動部材を、前記第１フロートと前記支持構造体との間に連結する工程と、
    前記ダイヤフラムを前記第２弁座に対して付勢するように構成された第２作動部材を、前記第２フロートと前記支持構造体との間に連結する工程と、を更に含む、
    請求項１７記載の方法。
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