JP2018078996A - Cpap装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 駆動回路を効率良く、且つ充分に冷却することが可能なCPAP装置を提供する。【解決手段】 ハウジングとしての第1のケース11及び第2のケース12は、空気の吸気口13と吐出口14との間に設けられた第1の収容部12−1と、前記第1の収容部12−1に隣接する第2の収容部12−2とを有する。ファンユニット17は、記第1の収容部12−1に収容され、吸気口13から空気を吸気し、吐出口14から吐出させ、吸気口13から吸気された空気の一部を第2の収容部12−2に導く分流路17gを有する。駆動回路41は、第2の収容部12−2に収容され、ファンユニット17を駆動する。開口部50は、ハウジングに設けられ、第2の収容部12−2内の空気をハウジングの外部に導く。【選択図】図2
Description
本発明の実施形態は、例えば睡眠時無呼吸症候群の治療に適用されるCPAP(Continuous Positive Airway Pressure)装置に関する。
CPAP装置は、ファンにより発生された一定の流量及び圧力の空気流をパイプ及び患者の鼻に装着されたマスク又は鼻カニューレを経由して気道に送り込む装置である。このため、CPAP装置の内部にターボファンとターボファンを駆動するための駆動回路が設けられている(例えば特許文献1、2参照)。
駆動回路に含まれる電子部品は、それぞれ定格温度を有しており、定格温度の範囲内で動作することにより、ターボファンの性能を保つことができる。ターボファンの性能が低下した場合、マスク又は鼻カニューレに一定の流量及び圧力の空気流を供給できないこととなる。
また、駆動回路が設けられたCPAP装置のハウジングは、外部からの水の侵入を防ぐ必要がある。しかし、密閉構造とした場合、駆動回路を効率良く、且つ充分に冷却することが困難であった。
本発明は、駆動回路を効率良く、且つ充分に冷却することが可能なCPAP装置を提供しようとするものである。
本発明の実施形態に係るCPAP装置は、空気の吸気口と吐出口との間に設けられた第1の収容部と、前記第1の収容部に隣接する第2の収容部とを有するハウジングと、前記第1の収容部に収容され、前記吸気口から空気を吸気し、前記吐出口から吐出させ、前記吸気口から吸気された空気の一部を前記第2の収容部に導く分流路を有するファンユニットと、前記第2の収容部に収容され、前記ファンユニットを駆動する駆動回路と、前記ハウジングに設けられ、前記第2の収容部内の空気を前記ハウジングの外部に導く開口部と、を具備している。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。
図1において、送風ユニットとしてのCPAP装置10は、ハウジングとしての第1のケース11と第2のケース12を具備している。第1のケース11は、第2のケース12の上部に取着されている。第2のケース12の上部は、短手方向の両端部が底部より外側に張り出した形状とされている。第1のケース11と第2のケース12内には、後述するターボファンが設けられている。
第2のケース12の長手方向の一側面には、空気の吸気口13が設けられ、第1のケース11と第2のケース12の吸気口13と反対側の側面には、空気の吐出口14を有する吐出ユニット15が設けられている。ターボファンにより吸気口13から吸入された空気は、吐出口14から一定の流量及び一定の圧力で吐出される。吐出口14には、図示せぬパイプの一端が取着される。パイプの他端には図示せぬ例えばマスク又は鼻カニューレが設けられており、マスク又は鼻カニューレが患者の鼻に装着される。吐出ユニット15が設けられた第1のケース11と第2のケース12の側面で、吐出ユニット15の近傍には、電源やインターフェース用の各種ケーブル16が設けられている。
図2は、図1の第1のケース11を取り外した状態を示している。
図2に示すように、第2のケース12内には、インナーケース43が設けられ、インナーケース43の上部には、第1の収容部12−1と第2の収容部12−2が設けられている。第1の収容部12−1のほぼ周囲には、仕切り板43aが設けられ、第1の収容部12−1と第2の収容部12−2は、仕切り板43aにより仕切られている。
また、図示せぬ第1のケース11内にも仕切り板43aと同様の仕切り板が設けられている。このため、第1のケース11を第2のケース12に取着した状態において、第1のケース11及び第2のケース12の内部は、第1のケース11の仕切り板と第2のケース12の仕切り板43aにより、第1の収容部12−1と第2の収容部12−2に仕切られる。
例えばターボファンにより構成されたファンユニット17は、第1の収容部12−1内に設けられる。第2の収容部12−2内には、プリント基板29が設けられる。プリント基板29には、ファンユニット17を駆動するための駆動回路41と、駆動回路41を制御する制御部40や差圧センサ24及び圧力センサ26などが配置される。駆動回路41は、例えば複数のパワーMOSトランジスタ41aなどの発熱部品を含んでいる。制御部40や駆動回路41の配置は、これに限定されるものではなく、変形可能である。
図3は、図2の主要部を分解して示し、図4は、図2のIV−IV線に沿った断面を示している。図3、図4において、説明の便宜上一部の部品は、省略されている。
図3に示すように、第2のケース12内には、凹部12aが設けられ、凹部12aは、吸気口13と連通されている。吸気口13の内側には、多孔質の材料により構成されたフィルタ51が設けられ、凹部12a内には吸音材により形成されたサイレンサ42が設けられる。サイレンサ42は、吸気口13と対向する部分が開放された凹部42aを有している。
サイレンサ42を収容した凹部12aは、インナーケース43により覆われる。インナーケース43の仕切り板43aは複数の切欠き部43c、43d、43eを有し、これら切欠き部43c、43d、43eに、例えばシリコンゴム製のブッシュ46、47、48が嵌合される。第1のケース11の図示せぬ仕切り板も切欠き部43c、43d、43eに対応して、ブッシュ46、47、48が嵌合される図示せぬ複数の切欠き部を有している。後述するように、ブッシュ46は、差圧生成部材32と差圧センサ24とに接続された第1のチューブ19、第2のチューブ20や差圧生成部材32と圧力センサ26とに接続された第3のチューブ21が挿通され、第1の収容部12−1と第2の収容部12−2との間をシールする部品である。ブッシュ47は、後述するように、ファンユニット17に接続され、第2の収容部12−2内に冷却用の空気を導入する部品である。ブッシュ48は、ファンユニット17と駆動回路41を接続する図示せぬリード線が挿通され、第1の収容部12−1と第2の収容部12−2との間をシールする部品である。
インナーケース43の仕切り板43aの内側に位置する部分には、開口部43bが設けられている。インナーケース43の仕切り板43aの外側に位置する部分及び内側に位置する部分には、吸音材により形成されたサイレンサ44が設けられる。
図4に示すように、サイレンサ44は、インナーケース43の下面に設けられ、仕切り板43aの内側に位置する部分には、図3に示すように、インナーケース43の開口部43bと対応して開口部44aが設けられている。
インナーケース43の開口部43b及びサイレンサ44の開口部44aは、サイレンサ42の凹部42aの一部と対向して配置され、インナーケース43の開口部43b内に配置されたサイレンサ44の開口部44aにファンユニット17が取着される。
インナーケース43の仕切り板43aの外側に位置する部分には、サイレンサ44を介在してプリント基板29が設けられる。
図4に示すように、第2のケース12内にインナーケース43が取着された状態において、サイレンサ44と、サイレンサ42の凹部42aとの間に、吸気室45が形成される。吸気室45は、フィルタ51を介在して吸気口13と連通され、吸気室45内に、インナーケース43の開口部43b及びサイレンサ44の開口部44a内に配置されたファンユニット17の吸気口17aが配置される。
一方、ファンユニット17の吹き出し口17bは、ジョイント18を介して吐出ユニット15に接続されている。ジョイント18の内部には、整流板31及び空気流に差圧を生じさせる差圧生成部材32が配置されている。整流板31は、例えば整流用の複数のフィンを有し、差圧生成部材32は、複数の孔を有している。整流板31及び差圧生成部材32については、説明の便宜上、詳細な説明を省略する。
図2に示すように、吐出ユニット15には、第1のチューブ19、第2のチューブ20、第3のチューブ21の一端が設けられている。第1のチューブ19は、差圧生成部材32の上流側の圧力(高圧)を差圧センサ24に導くチューブであり、第2のチューブ20は、差圧生成部材32の下流側の圧力(低圧)を差圧センサ24に導くチューブである。第3のチューブ21は、差圧生成部材32の下流側の圧力(低圧)を圧力センサ26に導くチューブである。
第1のチューブ19及び第2のチューブ20の他端は、仕切り板43aに設けられたブッシュ46内を通り、コネクタ22、23を介して差圧センサ24に接続される。
差圧センサ24は、第1のチューブ19及び第2のチューブ20により導入される差圧生成部材32の上流側と下流側の空気の圧力差を検出することにより、吐出口14から吐出される空気の流量を検出する。
第3のチューブ21の他端は、仕切り板43aに設けられたブッシュ46内を通り、コネクタ25を介して吐出される空気の圧力を検出する圧力センサ26の後述する第1のポート(圧力ポート)に接続される。
圧力センサ26の後述する第2のポート(大気開放ポート)には、第4のチューブ27の一端が接続されている。第4のチューブ27の他端には、コネクタ28が設けられている。コネクタ28は、図3に示す第2のケース12の下面12bに配置された突起52に接続されている。突起52は、ケース12の下面12bを貫通する開口部53を有している。すなわち、第4のチューブ27及びコネクタ28は、開口部53を介して圧力センサ26内を大気に開放している。
圧力センサ26は、第3のチューブ21により導入される差圧生成部材32の上流側の空気圧を検出することにより、吐出口14から吐出される空気の圧力を検出する。
図2に示すように、差圧センサ24及び圧力センサ26は、プリント基板29上に配置されている。プリント基板29には、さらに、電源やインターフェース用の各種ケーブル16、電源スイッチ30などが設けられている。
また、ファンユニット17は、吸気口17aから吸気した空気を吐出口14から吐出するとともに、第1のケース11、第2のケース12内を冷却する機能を有している。
図5は、ファンユニット17の一部を取り出して示している。ファンユニット17は、例えば遠心ファン(ブロア)としてのターボファンにより構成されている。ファンユニット17は、吸気口17aと、吹き出し口17b(図5には図示していない)と、モータ17cと、吸気室17eと、ターボ型のファン17fと、分流路17gと、開口部17hとを具備している。
モータ17cは、例えばコアレスモータであり、固定軸17lに設けられた永久磁石17mと、ロータ17dに設けられたコイル17nを具備している。
吸気室17eは、吸気口17aと吹き出し口17bとの間に設けられている。ファン17fは、吸気室17e内に配置され、ロータ17dに取着されている。
分流路17gは、吸気室17e内の空気の一部を、開口部17hからファンユニット17の外部に導くための通路である。分流路17gは、例えばファンユニット17のカバー17iとモータ17cのケース17kとの間に形成される。すなわち、カバー17iの内側は、同心状の円筒部17jを有し、円筒部17jとモータ17cのケース17kとの間、及び円筒部17jとカバー17iとの間に分流路17gが形成されている。しかし、分流路17gの形状はこれに限定されるものではなく、変形可能である。
開口部17hは、カバー17iの側面で、吹き出し口17bと反対側に配置されている。
開口部17hには、ブッシュ47の一端部が設けられている。このブッシュ47の他端は、図2、図3に示すように、インナーケース43の仕切り板43aの切欠き部43dに嵌め込まれる。このため、ファンユニット17の分流路17gは、第2のケース12の第2の収容部12−2と連通される。
図5に示すモータ17c及びファン17fの動作に伴い吸気口17aから吸気室17e内に取り込まれた空気の一部は、破線で示すように、分流路17gを通って、開口部17hに設けられたブッシュ47に導かれる。
さらに、図2に示すように、第2のケース12の第2の収容部12−2内には、開口部50が設けられている。開口部50は、第2の収容部12−2内の空気を排出する排気口としての機能を有している。開口部50は、第2のケース12の凹部12aの例えば縁部で下向きの面(以下、下面と言う)12bに設けられている。すなわち、開口部50は、例えば第1のケース11上にかかった水が第2のケース12内に侵入することを防ぐため、第2のケース12の下面12bに設けられている。
第2のケース12内への水の侵入をさらに防止するため、第2のケース12の内側に、開口部50から所定間隔離間して配置されたカバー12cを設けてもよい。このカバー12cは、第2のケース12の外側に設けることも可能である。
また、開口部50の配設位置は、温まった空気が吸気口13から吸引されることを防ぐため、吸気口13から離れた位置であることが好ましい。これにより、第2のケース12内の冷却効率を向上させることが可能である。
図6は、CPAP装置10の制御系の構成を概略的に示している。
差圧センサ24、圧力センサ26、電源スイッチ30、及び駆動回路41は、制御部40に接続され、ファンユニット17は、駆動回路41に接続されている。制御部40は、差圧センサ24により検出された差圧に基づきファンユニット17から発生される空気の流量を算出する。さらに、制御部40は、算出された空気流の流量、及び圧力センサ26により検出された空気流の圧力に基づき駆動回路41を制御し、ファンユニット17の回転数を制御する。このようにして、制御部40は、差圧センサ24及び圧力センサ26により検出された空気の流量や圧力の変化に基づき、患者の呼吸の状態を検出し、患者の呼吸の状態に応じて、予め定められた流量及び圧力の空気を吐出口14から送出させることができる。
図4、図5、図7を参照して、本実施形態の動作について説明する。
制御部40及び駆動回路41によりファンユニット17が駆動されると、図4に示す吸気口13から吸引された空気は、フィルタ51を介して吸気室としての凹部42a内に導かれ、ファンユニット17の吸気口17aから吸気室17eに導かれる。吸気室17e内の空気は、吹き出し口17bから整流板31、差圧生成部材32を介して吐出口14に導かれ、吐出口14から所定の圧力により吐出される。
一方、図5に示す吸気室17eから分流路17gに導かれた空気は、開口部17hに設けられたブッシュ47を介して第2の収容部12−2に吐出される。
図7に示すように、ブッシュ47から第2の収容部12−2に吐出された空気は、破線の矢印で示すように、第2の収容部12−2内を流れてプリント基板29上に設けられたパワーMOSトランジスタ40aなどの発熱部品を冷却し、開口部50から第1のケース11及び第2のケース11外に排出される。
(実施形態の効果)
上記実施形態によれば、第1のケース11及び第2のケース12は、仕切り板43aにより仕切られた第1の収容部12−1、第2の収容部12−2を有し、第1の収容部12−1に収容されたファンユニット17は、吐出口14から吐出される空気の一部を分流する分流路17gを有し、分流された空気は、ブッシュ47を介して第2の収容部12−2内に導かれ、第2の収容部12−2内に設けられたパワーMOSトランジスタ40aなどの発熱部品を冷却している。このため、ファンユニット17から吐出される空気の一部を用いて、発熱部品を効率良く、且つ十分に冷却することが可能である。
上記実施形態によれば、第1のケース11及び第2のケース12は、仕切り板43aにより仕切られた第1の収容部12−1、第2の収容部12−2を有し、第1の収容部12−1に収容されたファンユニット17は、吐出口14から吐出される空気の一部を分流する分流路17gを有し、分流された空気は、ブッシュ47を介して第2の収容部12−2内に導かれ、第2の収容部12−2内に設けられたパワーMOSトランジスタ40aなどの発熱部品を冷却している。このため、ファンユニット17から吐出される空気の一部を用いて、発熱部品を効率良く、且つ十分に冷却することが可能である。
しかも、第2のケース12は、開口部50を有し、この開口部50から第2の収容部12−2内の冷却に使用された空気を第1のケース11及び第2のケース11の外部に排出している。このため、パワーMOSトランジスタ40aなどの駆動回路を効率良く充分に冷却することができる。したがって、駆動回路を定格温度の範囲内で動作させることができ、駆動回路の性能低下を防止してファンユニット17の駆動力の低下を防止することができるため、所定の圧力を有する空気を確実に吐出口14から吐出させることが可能である。
また、開口部50は、第2のケース12の下面12bに設けられている。このため、例えば第1のケース11の上にかかった水が第1、第2のケース12−1、12−2内へ侵入することを防止できる。
さらに、第2のケース12の内部又は外部に開口部50から所定間隔離間したカバー12cを設けることにより、一層、第2のケース12内への水の侵入を防止することが可能である。
しかも、開口部50は、吸気口13から離れた位置に設けられている。このため、駆動回路41の冷却により温まった空気が吸気口13から取り込まれることを減少でき、吸気口13から新鮮な空気を取り込むことが可能である。
その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
10…CPAP装置、11…第1のケース(ハウジング)、12…第2のケース(ハウジング)、12−1…第1の収容部、12−2…第2の収容部、12b…下面、13…吸気口、14…吐出口、17…ファンユニット、17g…分流路、40…制御部、43a…仕切り板、50…開口部。
Claims (3)
- 空気の吸気口と吐出口との間に設けられた第1の収容部と、前記第1の収容部に隣接する第2の収容部とを有するハウジングと、
前記第1の収容部に収容され、前記吸気口から空気を吸気し、前記吐出口から吐出させ、前記吸気口から吸気された空気の一部を前記第2の収容部に導く分流路を有するファンユニットと、
前記第2の収容部に収容され、前記ファンユニットを駆動する駆動回路と、
前記ハウジングに設けられ、前記第2の収容部内の空気を前記ハウジングの外部に導く開口部と、
を具備することを特徴とするCPAP装置。 - 前記開口部は、前記ハウジングの下向きの面に設けられることを特徴とする請求項1記載のCPAP装置。
- 前記開口部は、前記ハウジングの前記吸気口から離れた位置に設けられることを特徴とする請求項2記載のCPAP装置。
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