JP2019088780A - 電動マイクロブロアを有する呼吸補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングに配置されている、回転駆動軸を有する電気モータを備えたマイクロブロアを備えたハウジングを備えた呼吸補助装置を提供する。【解決手段】駆動軸は、渦巻部にある内部コンパートメントに収容されている少なくとも１つの羽根車を支え、内部コンパートメントは、ガス入口及びガス出口を備え、ガス出口は、ガス出口ダクトと流体連通している。可撓性材料で作られている第１の緩衝要素１２は、流体シールを間に提供するために、モータ２のケーシング４の周りに且つそれと接触して配置されており、可撓性材料で作られている第２の緩衝要素１３は、流体シールを間に提供するために、出口ダクトの周りに且つそれと接触して配置されている。第２の緩衝要素は、流体シールを間に提供するために、第１の緩衝要素を圧迫するようになり、マイクロブロア１は、第１の緩衝要素及び第２の緩衝要素によってハウジング１４内の固定位置に保持される。【選択図】図２

Description

本発明は、緩衝要素によって呼吸補助装置のフレームワーク内の所定の位置に保持されている電動マイクロブロアを備えた呼吸補助装置に関する。

特定の患者の呼吸機能を助けるために、医療用人工呼吸器とも呼ばれる、呼吸補助装置又は補助換気装置が使用され、これらは、非ゼロの流量で及び／又は気圧より高い（すなわち１ａｔｍより高い）圧力で、呼吸ガス、典型的に（Ｏ_２が約２１体積％の）空気又は（Ｏ_２が２１体積％以上の）酸素富化空気、を送る。

これを行うために、外気を吸い込み、それを所与の圧力で患者に送るために使用される、単に「ブロア」、「コンプレッサ」、又は「タービン」と呼ばれることがあるマイクロブロアを用いる呼吸補助装置が使用される。文献ＥＰ−Ａ−２１６５０７８、ＥＰ−Ａ−２１０２５０４、及びＷＯ−Ａ−２０１２／１３９６８１が、マイクロブロアを備えたそのような人工呼吸器を説明している。

慣例的に、空気は、電気モータによって回転駆動される回転モータ軸上に配置された１つ又は複数の羽根車の力で、マイクロブロアによって吸い込まれる。マイクロブロアの羽根車は一般に、典型的に、互いに固定されており、かつ、それらの間で中空容積を定める下半分の渦巻部と上半分の渦巻部とから成る渦巻部内に形成された内部コンパートメント、すなわち羽根車が中で回転することができる内部コンパートメント、に配置されている。次いで、羽根車は、上部渦巻部と下部渦巻部との間に「挟まれている」。

マイクロブロアは、それを適切な位置で保持して、例えば、装置が地面に落下した場合に、起こり得る衝撃から保護するだけでなく、マイクロブロアが発生させるノイズの音響減衰を提供する働きをする装置のフレームワーク又はシェルに配置される。実際に、例えば、睡眠時無呼吸のような、睡眠に影響を与える問題を扱うことを目的としている人工呼吸器は、睡眠中に患者又は患者のパートナを起こさないために、特に静かである必要がある。

同様に、マイクロブロアは、フレームワーク内の適切な位置に正確に保持されなければならず、そうでなければ、ガスについての耐漏洩性が損なわれ得、及び／又は、マイクロブロアは、落下及び／又は振動といった衝撃の結果として損害を被り得る。

しかしながら、多くの利用可能な人工呼吸器の性能は、聴覚的にも、フレームワーク内でのマイクロブロアの正確な保持の観点からも不十分である。

更に、いくつかの医療用人工呼吸器は、製造中のそれらの組立てを複雑にする複雑なアーキテクチャを有し、特に人工呼吸器の特定の部品の、具体的にはマイクロブロアの、組立て／分解を必要とするサービス及びメンテナンス動作中、それらのコストを増加させるという悪影響を及ぼす。

対処される問題は、装置のフレームワークにおけるマイクロブロアの容易でありよってコスト効率の良い組立てだけでなく、ガスについての良好な耐漏洩性及び装置のフレームワーク内でのマイクロブロアの良好な保持も保証するためにアーキテクチャが改善されている呼吸補助装置、すなわち医療用人工呼吸器を利用可能にするというものである。

従って、本発明のソリューションは、ケーシングに配置された回転駆動軸を有する電気モータを備えたマイクロブロアを備えたハウジングを備えた呼吸補助装置、すなわち医療用人工呼吸器であり、ここで、上記駆動軸は、渦巻部にある内部コンパートメントに収容されている少なくとも１つの羽根車を支え、上記内部コンパートメントは、ガス入口及びガス出口を備え、上記ガス出口は、ガス出口ダクトと流体連通しており、更に以下を備えることを特徴とする：
− 流体シールを間に提供するために、モータのケーシングの周りに且つそれと接触して配置されている、可撓性材料、すなわち曲げやすい及び／又は弾性的に変形可能な材料、で作られている第１の緩衝要素、及び
− 流体シールを間に提供するために、出口ダクトの周りに且つそれと接触して配置されている、可撓性材料、すなわち曲げやすい及び／又は弾性的に変形可能な材料、で作られている第２の緩衝要素、
ここで
− 第２の緩衝要素は、流体シールを間に提供するために、第１の緩衝要素を圧迫するようになり、
− マイクロブロアは、上記第１の緩衝要素及び第２の緩衝要素によって、ハウジング内の固定位置に保持される。

状況次第で、本発明の呼吸補助装置、すなわち医療用人工呼吸器、は、下記技術的な特徴のうちの１つ又は複数を備えることができる：
− 第１の緩衝要素及び／又は第２の緩衝要素は、エラストマ、具体的には熱可塑性エラストマ、好ましくはシリコンで作られている、
− マイクロブロアは、第１の緩衝要素及び第２の緩衝要素によってハウジング内で懸垂保持されている、
− ハウジングは、少なくとも２つの半シェル、すなわち上記第１の緩衝要素及び／又は上記第２の緩衝要素を挟むために互いに連結されている少なくとも２つの部分、によって形成される、
− ハウジングは、マイクロブロアの周りに剛性フレームワークを形成する、
− ハウジングは、熱可塑性物質、例えばＡＢＳ又はＡＢＳ−ＰＣ、で作られている、
− 第１の緩衝要素は、ハウジングの２つの半シェルの間に流体シールを提供するように配置される、
− 第１の緩衝要素は、ハウジングの２つの半シェルの接合部とケーシングとの間、すなわち互いに接合されているときのハウジングの２つの半シェルの共通部分にあるゾーン又は線、に延在する、
− 第２の緩衝要素は、流体シールを間に提供するために、ハウジングの２つの半シェルのうちの１つと第１の緩衝要素との間に挟まれている、
− マイクロブロアは、上記第１の緩衝要素及び第２の緩衝要素だけによって、ハウジング内の固定位置に保持されており、具体的には上記第１の緩衝要素及び第２の緩衝要素によって、ハウジング内で懸垂保持されている、
− 第１の緩衝要素は、数個の開口部を備えて一体形成される、
− 第１の緩衝要素は、数個の開口部を備えて一体形成され、それらのうちの円形断面の開口部は、マイクロブロアのモータのケーシングの外部プロフィールと一致するように構成される、
− 第２の緩衝要素は、円形断面の中央開口部を備えて一体形成される、
− 第２の緩衝要素は、同心円状に配置される、すなわち互いに同軸である、２つの管状壁を備え、上記管状壁の間のブラインドベースを有する空間を定めるように接合壁によって連結されている、
− 第２の緩衝要素は、同様に、その外部周壁、例えば１つ又は複数の凹部、特に溝部等、又は１つ又は複数の肩部において形成されるか又はそれによって支えられる１つ又は複数の壁配置を備える、
− 第２の緩衝要素の１つ又は複数の壁配置は、ハウジングによって及び／又は第１の緩衝要素によって支えられる、壁、フィンガ等の起立構造と協働し、上記起立構造は、１つ又は複数の壁配置に位置するようになり、及び／又は、肩部は、ハウジングの壁のような起立構造を圧迫するようになる、
− それは、渦巻部と、ハウジングの２つの半シェルとのうちの１つとの間に配置されている少なくとも１つの衝撃ストップ、好ましくは数個の衝撃ストップ、典型的には２から９個のストップ、を更に備える、
− 少なくとも１つの衝撃ストップは、エラストマ、特に熱可塑性エラストマ、好ましくはシリコン、で作られている、
− マイクロブロアの渦巻部に、渦巻部の内部コンパートメントのガス入口と流体連通する中央通路を備えたカウルが載っており、上記１つ又は複数の衝撃ストップは、ハウジングの２つの半シェルのうちの１つと上記カウルとの間に配置されている、
− 渦巻部は、内部コンパートメントを形成するために互いに接合されている少なくとも２つの半渦巻部、すなわち上半分の渦巻部及び下半分の渦巻部、によって形成される、
− 上半分の渦巻部は、内部コンパートメントへのガス入口オリフィス開口部によって横断されている、
− 下半分の渦巻部は、モータの回転駆動軸によって横断されている、
− 上半分の渦巻部及び／又は下半分の渦巻部は、熱可塑性物質、例えばＡＢＳ、で作られている、
− ガス出口ダクトは、上半分の渦巻部及び／又は下半分の渦巻部に完全に連結されている、
− マイクロブロアの電気モータには、１つ又は複数の電気ケーブルを介して電流が供給される、
− それは、マイクロブロアの電気モータを制御する制御手段、例えば、安全のため、回転部／固定位置プローブ及び熱プローブ、を備える、
− 制御手段及び供給手段は、マイクロプロセッサを有する電子制御基板を、加えて電子パワー構成要素を備える、
− それは、タッチスクリーン等の情報ディスプレイを備える、
− それは、１つ又は複数のキー、ボタン、カーソル等、特に停止／開始ボタン、を備える。

本発明はまた、フレキシブルホースを経由して、呼吸マスク等の呼吸界面（respiratory interface）に流体的に連結された、本発明に係る呼吸補助装置を備えたガス分配設備に関する。

本発明は、添付の図を参照して与えられる以下の詳細な説明のおかげでより良く理解されるであろう。

本発明に係る呼吸補助装置の図を示す。 本発明に係る呼吸補助装置の別の図を示す。 本発明に係る呼吸補助装置の更に別の図を示す。 本発明に係る呼吸補助装置の更に別の図を示す。 本発明に係る呼吸補助装置の更に別の図を示す。 本発明に係る呼吸補助装置に一体化されたマイクロブロアの断面図を示す。 本発明に係る呼吸補助装置に一体化されたマイクロブロアの断面図を示す。 本発明に係る呼吸補助装置に一体化されたマイクロブロアの断面図を示す。

添付の図は、本発明に係る、呼吸ガス、例えば圧搾空気、を患者に送るマイクロブロア１を組み込んだ呼吸補助装置、すなわち医療用人工呼吸器、の異なる図（分解組立図、組立図、断面図等）を示す。

このマイクロブロア１は、電気ケーブル１７等を介して電流が供給され、モータ２、回転軸３、コイル／磁石、及びモータ２の他の構成要素を含む、モータコンパートメントとも呼ばれる、内部コンパートメント又は容積を定める、ここでは円筒形の、ケーシング４又はモータハウジングによって境界が定められているモータ２を備える。マイクロブロア１のモータ２は、電流が供給され、モータ本体２の下端部に連結されている電気ケーブル１７等を介して制御もされる。電流は、電気本線、１つ又は複数のバッテリ、又は任意の他の電流の発生源のような、電流の発生源から生じる。

図６乃至８からわかるように、モータ２の回転駆動軸３は、モータ２のケーシング４の上面に形成されたオリフィスを貫通して、モータ２からそれの上端部において突出している。駆動軸３は、羽根車５を支え、モータ２の動作中、それを回転駆動させ、これにより、羽根車５が配置されている内部コンパートメント６へと空気が吸い込まれることが可能になり、ここで、上記コンパートメントは、上部渦巻部８ａ及び下部渦巻部８ｂと呼ばれる２つの半渦巻部８ａと８ｂとの間にそれ自体が形成されている渦巻部７に形成されている。渦巻部７は、モータ２のケーシング４の上に位置している。

動作中、羽根車５によって吸い込まれる空気は、渦巻部７の上にあるカウル１５の中央通路１８と、上部渦巻部８ａに形成された開口部９とを連続して通過して渦巻部７にある内部コンパートメント６に入る。カウル１５の中央通路１８と上部渦巻部８ａの開口部９とは、図７及び８に例示されるように、対向配置されており、互いに流体連通している。次いで、羽根車５の回転中に吸い込まれる空気は、フレキシブルホース等（図示せず）を介して患者に送られる前に空気が通過する出口ダクト１１へと開口しているガス出口オリフィス１０を介して内部コンパートメント６から放出される。

羽根車５の底面は、モータ２のケーシング４の外部上面から間隔があいており、かつ、それと実質的に平行であり、羽根車５の上面は羽根を支えている。一般に、羽根車５は、典型的に熱可塑性の、軽量の素材、例えばＰＥＥＫ、で作られている。

慣例的に、駆動軸３は、油等の潤滑剤によって潤滑化されたローラデバイス１９によって、その回転中、保持及び／又はガイドされる。好ましくは、ローラデバイスは、軸３を中心にして、モータ２の各側面上に配置される。

マイクロブロア１の容易でコスト効率の良い組立てだけでなく、ガスについての良好な耐漏洩性及び装置のフレームワーク１４内でのマイクロブロア１の良好な保持も保証するために、可撓性材料、典型的にシリコンのようなエラストマ、で作られている数個の緩衝要素１２，１３が、マイクロブロア１の数箇所の周りに配置されることが本発明に従って提供される。

これらの緩衝要素１２，１３及びそれらのマイクロブロア１の数箇所の周りへの配置は、図１乃至３に例示されている。見てわかるように、可撓性材料で作られている第１の緩衝要素１２は、流体シールを間に提供するために、モータ２のケーシング４の周りに且つそれと接触して配置されており、可撓性材料で作られている第２の緩衝要素１３については、ここでも、流体シールを間に提供するために、出口ダクト１１の周りに且つそれと接触して配置されている。図８に示されるように、第２の緩衝要素１３は、流体シールを間に提供するために、第１の緩衝要素１２を圧迫するようになる。

これらの緩衝要素は、４０乃至８０ショアＡ程度の硬度及び０．５乃至３ｍｍの厚さを有し、衝撃／落下／振動を軽減するめに、良好な機械的分離（mechanical decoupling）を保証する。衝撃吸収材１３は、理想的には、すべての圧縮を確実にするために、衝撃吸収材１２より柔軟でなければならない。

更に、マイクロブロア１は、マイクロブロア１を支持又は懸垂するための他の要素を提供する必要なく緩衝要素１２，１３によって、装置の剛性ハウジング又はフレームワーク１４内の固定かつ安定位置に保持され、これは、その組立てを大幅に容易にし、そのコストを下げる。典型的に、装置の剛性ハウジング又はフレームワーク１４は、厚さ１から３ｍｍを有する熱可塑性ポリイミド、例えばＡＢＳ又はＡＢＳ−ＰＣ、で作られている。

図１乃至３に例示されるように、第１の緩衝要素１２は、モータ２のケーシング４から、装置のハウジング１４の２つの半シェル１４ａ，１４ｂの接合部、すなわち２つの半シェル１４ａ，１４ｂの縁部２１ａ，２１ｂまで延在し（図６参照）、第２の緩衝要素１３は、ハウジング１４の２つの半シェルのうちの１つ１４ａと第１の緩衝要素１２との間に挟まれている（図１参照）。故に、第１の緩衝要素１２は、図１に示されるように、装置のハウジング１４の２つの半シェル１４ａ，１４ｂの接合ゾーンの少なくとも一部分の領域において、ハウジング１４の縁部２１ａ，２１ｂ間にガスケット２２を構成する。

示される実施形態では、第２の緩衝要素１３は、中央開口部２０を備えて全体が実質的に管状の形状（図２乃至５参照）で、一体形成され、すなわち中央通路によって横断されており、それには、中央開口部２０が出口ダクト１１の外部周壁と密に機械的接触している、すなわち第２の緩衝要素１３が出口ダクト１１の外部周壁を弾性的にクランプすることとなるため、出口ダクト１１の周りに流体シールと良好な保持を提供するために、出口ダクト１１が収容されている。

もっと正確に言えば、第２の緩衝要素１３は、ここでは、２つの管状壁３１ａ，３１ｂを更に備え（図５参照）、これらは、同心円状に配置され、すなわち互いに同軸であり、上記管状壁３１ａ，３１ｂの間のブラインドベースの内部壁空間３２を定めるように、接合壁３１ｃによってそれらの端のうち１つにおいて連結されている。ダイヤフラムのような、この「アコーディオン」形状は、要素間の良好な機械的分離、すなわち可動性及び安定性、を確実にする。

第２の緩衝要素１３は、同様に、その外部周壁２３、例えば１つ又は複数の凹部、特に溝部等、又は１つ又は複数の肩部２６において形成されるか又はそれによって支えられる１つ又は複数の壁配置２４，２６を備え、それは、第２の緩衝要素１３のそれの位置での良好な保持を提供するために、ハウジング１４によって又は第１の緩衝要素１２によって支えられる、壁、フィンガ等の起立構造２５と協働し、上記起立構造２５が、図５に詳細に示されるように、壁配置２４に収容されているか又は１つ又は複数の肩部２６がハウジング１４の壁のような起立構造２５を圧迫するようになる。

更に、示される実施形態では、第１の緩衝要素１２については、図２に例示されるように、全体が複雑な形状で一体形成され、すでに説明したように、モータ２のケーシング４と、２つの半シェル１４ａ，１４ｂ（図６参照）の縁部２１ａ，２１ｂとの間に延在する。第１の緩衝要素１２は、数個の開口部２７，２８，２９によって横断されており、それらのうちの１つ２７は、図３に例示されるように、それが、円筒形であるモータ２のケーシング４を受けることを目的としているため、円形断面を有する。

ここでもまた、円形断面の開口部２７が、ケーシング４の外部周壁と密に機械的接触することとなる、すなわち第１の緩衝要素１２も、ケーシング４の外部周壁の周りに０．５乃至２ｍｍ程度の弾性クランプを提供することとなる、ため、ケーシング４の周りの流体シール及び良好な保持が保証される。

更に、第１の緩衝要素１２の一部分３１もまた、流体シールを間に維持及び確実にするように、第２の緩衝要素１３の外部プロフィール、すなわち形状、と一致するように構成される。

第１の緩衝要素１２と、装置のハウジング１４の２つの半シェル１４ａ，１４ｂとは、図６に例示されるようにネジ又は他のもののような接合素子３０によって剛結合されている。

実際、マイクロブロア１は、固定位置に保持され、上記第１の緩衝要素１２及び第２の緩衝要素１３だけによって装置のハウジング１４内で懸垂されている。

好ましくは、本発明の装置はまた、万一衝撃を受けた場合、特に装置が落下した場合に、マイクロブロア１を保護するように、渦巻部７とハウジング１４の２つの半シェルのうちの１つ１４ａとの間に配置されている数個の衝撃ストップ１６を備える。典型的に、２乃至９つのストップが設けられる。ストップ１６は、４０乃至６０ショアＡ程度の硬度を有し、約０．５乃至２ｍｍの厚さを有する、シリコンのような熱可塑性物質又は熱硬化性エラストマで作られている。

一般に、上で説明した緩衝要素１２，１３によって支持されているマイクロブロア１が備わった本発明の装置は、すべてのタイプの呼吸障害、具体的には、睡眠時無呼吸、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、肥満に関する問題等、に対処するために使用されることができる。

Claims (11)

1. ケーシング（４）に配置されている、回転駆動軸（３）を有する電気モータ（２）を備えたマイクロブロア（１）を備えたハウジング（１４）を備え、ここで、前記駆動軸（３）は、渦巻部（７）にある内部コンパートメント（６）に収容されている少なくとも１つの羽根車（５）を支え、前記内部コンパートメント（６）は、ガス入口（９）及びガス出口（１０）を備え、前記ガス出口（１０）は、ガス出口ダクト（１１）と流体連通している、呼吸補助装置であって、流体シールを間に提供するために、前記モータ（２）の前記ケーシング（４）の周りに且つそれと接触して配置されている、可撓性材料で作られている第１の緩衝要素（１２）と、流体シールを間に提供するために、前記出口ダクト（１１）の周りに且つそれと接触して配置されている、可撓性材料で作られている第２の緩衝要素（１３）とを更に備え、ここで、前記第２の緩衝要素（１３）は、流体シールを間に提供するために、前記第１の緩衝要素（１２）を圧迫するようになり、前記マイクロブロア（１）は、前記第１の緩衝要素（１２）及び前記第２の緩衝要素（１３）によって、前記ハウジング（１４）内の固定位置に保持される、ことを特徴とする、呼吸補助装置。
2. 前記第１の緩衝要素（１２）及び／又は前記第２の緩衝要素（１３）が、エラストマ、好ましくはシリコン、で作られていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記ハウジング（１４）が、前記第１の緩衝要素（１２）及び／又は前記第２の緩衝要素（１３）を挟むように互いに連結されている少なくとも２つの半シェル（１４ａ，１４ｂ）によって形成されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記第１の緩衝要素（１２）が、前記ハウジング（１４）の前記２つの半シェル（１４ａ，１４ｂ）間に流体シールを提供するように配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 流体シールを間に提供するために、前記第２の緩衝要素（１３）が、前記ハウジング（１４）の前記２つの半シェルのうちの１つ（１４ａ）と前記第１の緩衝要素（１２）と間に挟まれていることを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載の装置。
6. 前記マイクロブロア（１）が、前記第１の緩衝要素及び前記第２の緩衝要素によって、好ましくは前記第１の緩衝要素（１２）及び前記第２の緩衝要素（１３）だけによって、前記ハウジング内で懸垂保持されていることを特徴とする、請求項３乃至５のうちの一項に記載の装置。
7. 前記第２の緩衝要素（１３）が、円形断面の中央開口部（２０）を備えて一体形成されること、及び／又は、前記第１の緩衝要素（１２）が、数個の開口部（２７，２８，２９）を備えて一体形成されることを特徴とする、請求項３乃至６のうちの一項に記載の装置。
8. 前記第１の緩衝要素（１２）が、前記ケーシング（４）と前記ハウジング（１４）の前記２つの半シェル（１４ａ，１４ｂ）の前記接合部との間に延在することを特徴とする、請求項３乃至７のうちの一項に記載の装置。
9. 前記渦巻部（７）と前記ハウジング（１４）の前記２つの半シェルのうちの１つ（１４ａ）との間に配置されている少なくとも１つの衝撃ストップ（１６）、好ましくは数個の衝撃ストップ（１６）、を更に備えることを特徴とする、請求項３乃至８のうちの一項に記載の装置。
10. 前記マイクロブロア（１）の前記渦巻部（７）に、前記渦巻部（７）の前記内部コンパートメント（６）の前記ガス入口（９）と流体連通する中央通路（１７）を備えるカウル（１５）が載っていること、ここで、前記１つ又は複数の衝撃ストップ（１６）は、前記ハウジング（１４）の前記２つの半シェルのうちの１つ（１４ａ）と前記カウル（１５）との間に配置されている、を特徴とする、請求項３乃至９のうちの一項に記載の装置。
11. フレキシブルホースを経由して呼吸界面に流体的に連結された、請求項１乃至１０のうちの一項に記載の呼吸補助装置を備えるガス分配設備。

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