JP2021507777A - 加湿器及びそれを含む気道圧補助システム - Google Patents

Abstract

加湿された呼吸ガスの流れを患者の気道に送達する気道圧補助システム用の加湿器である。当該加湿器は、水チャンバ、導管、ノズル、ヒータプレート、及び複数の加熱素子を含む。ノズルは、水チャンバに流体的に接続されるとともに、水チャンバから受け取った水から水滴を作り出すように構成された出口を有する。ヒータプレートは、導管の壁部分に結合され、導管の内部通路に露出される。ヒータプレートは、ノズルに面する第１の面と、反対側の、ノズルに面しない第２の面とを持つ。第１の面が、ノズルからの水滴を受けるように位置付けられる。ヒータプレートの第２の面に複数の加熱素子が結合される。

Description

本発明は、加湿ガスの流れを患者の気道に送達する際に使用される気道圧補助システムに関する。本発明はまた、気道圧補助システム用の加湿器に関する。

数多くの個人が睡眠中に呼吸障害を患っている。睡眠時無呼吸は、世界中で何百万もの人々が患っている睡眠時呼吸障害の一般的な例である。睡眠時無呼吸の１のタイプは閉塞性睡眠時無呼吸（obstructive sleep apnea；ＯＳＡ）であり、これは、典型的には上気道又は咽頭領域である気道の閉塞に起因して呼吸できないことによって、睡眠が繰り返し中断される状態である。気道の閉塞は、一般に、上気道セグメントを安定化させる筋肉の全体的な弛緩に少なくとも部分的に起因しており、それによって組織が気道をつぶすことを可能にしてしまうと考えられている。睡眠時無呼吸症候群の別の１つのタイプは、中枢性無呼吸であり、これは、脳の呼吸中枢からの呼吸シグナルの欠如による呼吸の停止である。閉塞性であろうと、中枢性であろうと、閉塞性と中枢性との組み合わせである混合性であろうと、無呼吸状態は、呼吸の完全停止又はそれに近い停止、例えば、ピーク呼吸気流量における９０％以上の減少として定義される。

睡眠時無呼吸に苦しめられている者は、睡眠の断片化、及び睡眠中の間欠的な完全若しくは略完全な換気の停止を経験し、重度のオキシヘモグロビン飽和度低下を伴う可能性がある。これらの症状は臨床的に、日中の極度の眠気、不整脈、肺動脈高血圧、うっ血性心不全及び／又は認知機能障害に転換されることがある。睡眠時無呼吸のその他の結果は、右室機能不全、覚醒時及び睡眠時の二酸化炭素の滞留、持続的な動脈血酸素分圧の低下を含む。睡眠時無呼吸を患う者は、これらの要因から、並びに運転中及び／又は潜在的に危険な装置の操作中に事故のリスクが高いことによって、過度の死亡率のリスクにあり得る。

患者が気道の完全又は略完全な閉塞を患っていない場合であっても、気道の部分的な閉塞のみが存在する場合に、例えば睡眠からの覚醒などの悪影響が生じ得ることも知られている。気道の部分的な閉塞は典型的に、低呼吸と呼ばれる浅い呼吸をもたらす。低呼吸は典型的に、ピーク呼吸気流量における５０％以上の減少として定義される。睡眠時呼吸障害の他のタイプは、限定されないが、上気道抵抗症候群（upper airway resistance syndrome；ＵＡＲＳ）及び一般的にいびきと呼ばれる例えば咽頭壁の振動などの気道の振動を含む。

患者の気道に持続的気道陽圧（continuous positive air pressure；ＣＰＡＰ）を適用することによって睡眠時呼吸障害を治療することがよく知られている。この陽圧は気道を効果的に“スプリント”し、それによって肺への開いた通路を維持する。また、患者にとっての快適性を高めるために、患者に送達されるガスの圧力が患者の呼吸サイクルに伴って変化する又は患者の呼吸努力に伴って変化する陽圧療法を提供することも知られている。この圧力補助技術は、患者に送達される吸気気道陽圧（inspiratory positive airway pressure；ＩＰＡＰ）が呼気気道陽圧（expiratory positive airway pressure；ＥＰＡＰ）よりも高い二相性（bi-level）圧力補助と呼ばれている。さらに、例えば患者が無呼吸及び／又は低呼吸を経験しているかなど、検出された患者の状態に基づいて圧力が自動的に調節される陽圧療法を提供することが知られている。この圧力補助技術は、圧力補助装置が、呼吸障害を治療するのに必要なだけの高さの圧力を患者に提供しようとするので、自動滴定型の圧力補助と呼ばれている。

上述したような圧力補助療法は、ソフトで柔軟性のあるシーリングクッションを有するマスクコンポーネントを含んだ患者インタフェース装置を患者の顔に配置することを伴う。マスクコンポーネントは、限定されないが、患者の鼻を覆う鼻マスク、患者の鼻と口を覆う鼻／口マスク、又は患者の顔を覆うフルフェイスマスクとし得る。このような患者インタフェース装置はまた、例えば前額部サポート、頬パッド及び顎パッドなどの他の患者接触コンポーネントを使用し得る。患者インタフェース装置は典型的に、ヘッドギアコンポーネントによって患者の頭部に固定される。患者インタフェース装置は、ガス送達チューブ又はガス送達導管に接続されて、圧力補助装置と患者の気道とのインタフェースとなり、それにより、圧力／流れ生成装置から患者の気道に呼吸ガスの流れを送達することができる。

ＰＡＰマシンによって生成される、さもなければ比較的乾燥した圧縮空気を加湿するために、ＰＡＰマシンとユーザインタフェースとの間に、又はＰＡＰマシンに統合して、よく加湿器が設けられる。典型的に、加湿器は、加熱式又は通過式として分類され得る。

加熱式加湿器は、ＣＰＡＰマシンとマスクの間で運ばれている空気の温度を上昇させる内蔵ヒータを有する。冷たい空気中で呼吸することは、不快であるとともに、のどの痛みを引き起こし得る。今日市販されている殆どのマシンは、快適な呼吸状態を提供する傾向にあるため、加熱式加湿器を使用している。

通過式加湿器は、マシンからマスクへの途中で空気が加湿器内の水を文字通り“通過”するので、このように名付けられている。それにより、水分が運ばれ、加熱式加湿器と同様に、空気が呼吸しやすくて喉にあまり刺激的でないものになる。

従って、本発明の１つの目的は、改良された加湿器及びそれを含む気道圧補助システムを提供することである。

開示される概念の一態様として、加湿された呼吸ガスの流れを患者の気道に送達する気道圧補助システム用の加湿器が提供される。気道圧補助システムは、患者インタフェース装置及びガス流生成器を含む。ガス流生成器は、患者インタフェース装置を介して患者の気道に送達される呼吸ガスの流れを生成するように構成され、当該加湿器は、ある量の水を収容するように構成された水チャンバと、導管であり、ガス流生成器に流体的に接続されるように構成された第１端、患者インタフェース装置に流体的に接続されるように構成された、反対側の第２端、及び第１端と第２端との間を延在する内部通路を画成する壁部であり、内部通路が、第１端と第２端との間で呼吸ガスの流れを伝えるように構成される、壁部、を有する導管と、水チャンバに流体的に接続され、水チャンバから受け取った水から水滴を作り出すように構成された出口を有するノズルと、壁部に結合され且つ内部通路に露出したヒータプレートであり、当該ヒータプレートは、ノズルに面する第１の面と、反対側の、ノズルに面しない第２の面とを持ち、第１の面が、ノズルからの水滴を受けるように位置付けられる、ヒータプレートと、ヒータプレートの第２の面に結合された複数の加熱素子と、を有する。

開示される概念の他の一態様として、患者インタフェース装置と、ガス流生成器と、上述の加湿器と、を含む気道圧補助システムが提供される。

本発明のこれら及びその他の目的、特長及び特徴、並びに構造物及び部分の組み合わせの関連要素の動作方法及び機能、並びに製造経済が、添付図面を参照しながら以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考察することで、より一層と明らかになる。図は全て本明細書の一部を形成するものであり、様々な図における対応する部分を似通った参照符号が指し示す。しかしながら、明確に理解されるように、図面は単に例示及び説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるものとして意図されたものではない。明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、単数形の“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、文脈によって異なることが明瞭に指し示されない限り、複数に言及することを含む。

本発明がその様々な実施形態にて実装され得る特定の非限定的な一実施形態に従った気道圧補助システムを、患者の顔に配置されたその患者インタフェース装置と共に示す概略図である。 本発明の様々な他の実施形態例が実装され得る本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った加湿器の概略図である。 本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、別の気道圧補助システム及びそれ用の加湿器の、加湿器を通る空気流通路の縦軸上にある平面に沿って取られた部分的に概略的な立断面図である。 加湿器を通る空気流通路の縦軸に垂直な平面に沿って取られた図３の加湿器の立断面図である； 本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、別の気道圧補助システム及びそれ用の加湿器の、加湿器を通る空気流通路の縦軸上にある平面に沿って取られた部分的に概略的な立断面図である。 図５の直線Ａ−Ａに沿って取られた、図５の加湿器の一部の簡略断面図である。 本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、別の加湿器の一部の簡略断面図である。 本発明がその様々な実施形態にて実装され得る特定の非限定的な一実施形態に従った、別の気道圧補助システム及びそれ用の加湿器の概略図である。 図８の気道圧補助システム及びそれ用の加湿器に関する水チャンバ及びフィルタの、水チャンバを第１の位置にして示した等角図である。 図８の気道圧補助システム及びそれ用の加湿器に関する水チャンバ及びフィルタの、水チャンバを第１の位置にして示した正面図である。 図８の気道圧補助システム及びそれ用の加湿器に関する水チャンバ及びフィルタの、水チャンバを第１の位置にして示した断面図である。 図８の気道圧補助システム及びそれ用の加湿器に関する水チャンバ及びフィルタの、水チャンバを第２の位置にして示した断面図である。 図９−１１の水チャンバ及びフィルタの分解等角図である。 図１２の水チャンバ及びフィルタの、水チャンバを第２の位置までつぶして示した正面図である。 図１２の水チャンバ及びフィルタの、水チャンバを第２の位置までつぶして示した等角図である。 本発明がその様々な実施形態にて実装され得る特定の非限定的な一実施形態に従った、気道圧補助システム用の別の加湿器の一部の概略図である。 図１５の加湿器の一部の簡易上面図である。 加湿器を最大動作角度に回転させて示した、図１５の加湿器部分の別の概略図である。 本発明の非限定的な一実施形態に従った気道圧補助システムのガス流生成器及び加湿器の概略図である。 本発明の非限定的な一実施形態に従った加湿器を始動させる方法のフローチャートである。 本発明の非限定的な一実施形態に従ったポンプの一例の概略断面図である。 本発明の非限定的な一実施形態に従ったポンプについての配線図の一例である。 本発明の非限定的な一実施形態に従った電磁ポンプを動作させるための電力送達プロファイルの一例である。

要求されるように、本発明の詳細な実施形態がここに開示されるが、理解されるべきことには、開示される実施形態は、単に本発明を例示するものに過ぎず、様々な形態で具現化され得る。従って、ここに開示される特定の構造的及び機能的詳細は、限定するものとして解釈されるべきでなく、単に、請求項の基礎として、及び実質的に任意の適切な詳細構造にて本発明を様々に使用するために当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。

ここで使用されるとき、単数形の“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、文脈によって異なることが明瞭に指し示されない限り、複数に言及することを含む。ここで使用されるとき、２つ以上の部分又はコンポーネントが“結合される”という記述は、結び付きが生じる限り、それらの部分が、直接的に、あるいは間接的に（すなわち、１つ以上の介在する部分又はコンポーネントを介して）、の何れかで共に一緒にされ、あるいは共に動作することを意味する。ここで使用されるとき、“直接的に結合される”は、２つの要素が互いに直に接触することを意味する。ここで使用されるとき、“固定的に結合される”又は“固定される”は、２つのコンポーネントが互いに対して一定の向きを維持しながら一体として移動するように結合されることを意味する。

ここで使用されるとき、用語“ユニタリ”は、或るコンポーネントがシングルピース又はシングルユニットとして作り出されることを意味する。すなわち、別々に作り出された後に１つのユニットとして共に結合される複数のピースを含むコンポーネントは、“ユニタリ”なコンポーネント又は塊ではない。ここで使用されるとき、２つ以上の部分又はコンポーネントが互いに“係合する”という記述は、それらの部分が互いに対して、直接的に、あるいは１つ以上の介在する部分又はコンポーネントを介して、の何れかで力を及ぼすことを意味する。ここで使用されるとき、用語“個数”は、１、又は２以上の整数（すなわち、複数）を意味する。

ここで使用される方向のフレーズ、例えば、限定されないが、頂部、底部、左、右、上、下、正面、背面、及びこれらの派生形などは、そこに明示されない限り、図面に示された要素の向きに関してのものであり、請求項を限定するものではない。

図１は、本発明がその様々な実施形態にて実装され得る特定の非限定的な一実施形態に従った気道圧補助システム２の概略図である。圧補助システム２は、ガス流生成器４と、送達導管６と、患者の気道の周りに係合するように構成された患者インタフェース装置８と、患者インタフェース装置８を患者（Ｐ）の頭部に固定するヘッドギア１０とを含んでいる。ガス流生成器４は、患者インタフェース装置８を介して患者Ｐの気道に送達される呼吸ガスの流れを生成するように構成されている。呼吸ガスの流れは、加湿器１２によって加熱及び／又は加湿されることができ、加湿器１２は、ガス流生成器４とともに共通のハウジング１４内に設けられるか、又は、圧力発生装置４とは別個のユニットとして圧力発生装置４の外部に置かれるかの、いずれであってもよい。更に詳細に後述するように、加湿器１２は滴下（ドリップフィード）加湿器である。

ガス流生成器４は、限定されないが、換気装置、定圧補助装置（例えば持続的気道陽圧装置すなわちＣＰＡＰ装置など）、可変圧装置（例えば、ペンシルベニア州マリーズビルのＰｈｉｌｉｐｓ Ｒｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ社によって製造販売されているＢｉＰＡＰ（登録商標）装置、Ｂｉ−Ｆｌｅｘ（登録商標）装置、又はＣ−Ｆｌｅｘ（登録商標）装置）、及び自動滴定圧補助装置を含み得る。送達導管６は、ガス流生成器４から患者インタフェース装置８に呼吸ガスの流れを伝達するように構成される。送達導管６及び患者インタフェース装置８は、しばしば、患者回路と総称される。

ＢｉＰＡＰ（登録商標）装置は、患者に供給される圧力が患者の呼吸周期に伴って変化して、呼気中よりも吸気中に高い圧力が届けられる二相性（bi-level）の装置である。自動滴定圧補助システムは、例えば患者がいびきをかいていたり無呼吸又は低呼吸を経験していたりしているかなど、患者の状態に伴って圧力が変化するシステムである。本発明が企図することには、ガス流生成器４は、上で簡単に述べた圧補助システム及び非侵襲的換気システムを含め、ガスの流れを患者の気道に送達するための又は患者の気道におけるガスの圧力を上昇させるための任意の従来からのシステムである。ここでは、加圧されたガスの流れが利用される実施形態例にて説明されるが、理解されるべきことには、ここに記載される発明の実施形態は、他の一般的には非加圧である用途（例えば、限定されないが、高流量治療用途）においても容易に使用され得る。

例示的な実施形態において、患者インタフェース装置８は、図示した実施形態ではフルフェイスマスクである患者シーリングアセンブリ１６を含む。しかしながら、理解されるべきことには、本発明の範囲内にとどまりながら、患者シーリングアセンブリ１６の代わりに、限定されないが例えば鼻／口マスク、鼻クッション、又は患者の気道への呼吸ガスの流れの送達を支援する他の構成などの、他のタイプの患者シーリングアセンブリが使用されてもよい。これまた理解されるべきことには、ヘッドギア１０は単に例示の目的で提示されており、本発明の範囲から変更することなく、任意の好適なヘッドギア構成が使用され得る。

図２を参照するに、滴下加湿器１２は、好適量の水２２を収容するように構成された水チャンバ２０を含んでいる。電磁作動されるポンプ（例えば、電磁ポンプ２４）又は他の好適機構によって、水が、水チャンバ２０から、ヒータプレート２８の上方に配置されたドリップノズル２６に、所定の速度で移送される。ドリップノズル２６及びヒータプレート２８は、第１端３８（すなわち、入口）と反対側の第２端４０（すなわち、出口）との間を延在する導管３０の中に配置される。第１端３８は、限定されないが例えばガス流生成器４から、呼吸ガスの流れを受け取るように構成され、呼吸ガスの流れは、次いで、導管３０によって第２端４０（及び更には患者）に伝導される（ブロック矢印によって示す）。ヒータプレート２８に送達される水２２の量は、電磁ポンプ２４の容積及びドリップノズル２６の幾何学構成の関数である。

図３は、本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、加湿器１１２（図４も参照）を含む別の気道圧補助システム１０２の部分的に概略的な立断面図である。気道圧補助システム１０２は、上述の気道圧補助システム２と同様のコンポーネントを含み、同様に機能する。従って、同様のコンポーネントを指し示すために、似通った参照符号を使用することとする。加湿器１１２は、水チャンバ１２０、ポンプ１２４、ノズル１２６、ヒータプレート１２８、導管１３０、及びセパレータ機構（例えば、限定されないが、ポケット１３２）を含んでいる。導管１３０は、第１端１３８と、反対側の第２端１４０と、第１端１３８と第２端１４０との間を延在する内部通路１４４を画成する壁部１４２とを含んでいる。第１端１３８は、ガス流生成器１０４に流体的に接続され、第２端１４０は、患者インタフェース装置１０８に流体的に接続される。従って、理解されることには、導管１３０の内部通路１４４は、第１端１３８と第２端１４０との間で、ガス流生成器１０４によって生成された呼吸ガスの流れを伝えるように構成される。また、導管１３０の壁部１４２は、概して中央に配置された受容部１４３を含み、受容部１４３は、内部通路１４４を通って延びるとともに、導管１３０の縦軸１３１に対して概して垂直に配置される。図示のように、ノズル１２６は、少なくとも部分的に受容部１４３を通って延在する。

引き続き図３を参照するに、一実施形態例において、加湿器１１２は更に、受容部材１３４と、各々が導管１３０の壁部１４２に結合された複数のフレーム部材１７０、１７１とを含む。受容部材１３４及びフレーム部材１７０、１７１は協働してヒータプレート１２８を導管１３０に結合する。受容部材１３４によってポケット１３２が画成される。ポケット１３２の機能については、受容部材１３４及びフレーム部材１７０、１７１の構成と、水１２２の流路とを説明してから後述することとする。

受容部材１３４は、環状の本体部分１５６と、本体部分１５６から半径方向外側に延びる突端部材１６０とを含み得る。さらに、本体部分１５６は、内側に面した溝領域１５８を持つ。図３に示すように、ヒータプレート１２８の外周が、溝領域１５８の中に配置され、これと係合される。受容部材１３４は、構造的に損なわれることなくヒータプレート１２８の位置決めを維持するように構成される如何なる材料（例えば、限定されないが、シリコーン）で作製されてもよい。フレーム部材１７０、１７１は、一実施形態例において硬質の熱可塑性材料で作製されるものであり、技術的に知られた任意の好適機構によって結合されて（例えば、限定されないが、スナップ嵌め機構によって結合される、共に溶接されるなど）、好ましくは溝領域１７２を形成する。２つのフレーム部材１７０、１７１に関連して開示の概念を説明しているが、理解されることには、これに代わる同様の好適な加湿器は、開示される概念の範囲から逸脱することなく、受容部材に結合する１つのフレーム部材を含み得る。受容部材１３４をフレーム部材１７０、１７１に突端・溝機構によって結合するために、図示のように、溝領域１７２の中に受容部材１３４の突端部材１６０が配置される。しかしながら、理解されることには、これに代わる好適な結合機構も、開示される概念によって企図されている。

ノズル１２６は、水チャンバ１２０に流体的に接続され、水チャンバ１２０から受け取った水１２２から水滴を作り出すように構成される。より具体的には、ノズル１２６は、水チャンバ１２０に流体的に接続される入口１５０と、反対側の、水滴が出て行く出口１５２とを有する。壁部１４２に結合されるヒータプレート１２８が、ノズル１２６から水滴を受けるように位置付けられる。一実施形態例において、ヒータプレート１２８は、図３及び図４の視点から見たときに、出口１５２の真下に位置付けられる。さらに、ヒータプレート１２８は内部通路１４４に露出される。従って、動作において、水滴が出口１５２を出てヒータプレート１２８に当たるとき、ヒータプレート１２８が、水滴を蒸発させ、それ故に、導管１３０の第１端１３８から導管１３０の第２端１４０へと流れる呼吸ガスの流れを加湿するように構成される。

次に、ポケット１３２の機能について、図３及び４とともに詳細に説明する。図示のように、壁部１４２に結合されるポケット１３２は、内部通路１４４から遠ざかるように延在する。斯くして、ポケット１３２は、ノズル１２６の出口１５２からヒータプレート１２８に渡る水滴を呼吸ガスの流れから遮蔽するように構成される。これは、望ましくなく水が患者インタフェース装置１０８に吹き込まれる可能性を大いに最小化する。例えば、望ましくなく水がヒータプレート１２８上に溜まる（例えば、そこから迅速に蒸発されない、且つ／或いは出口１５２から過度に素早く出てくる）場合に、出口１５２をポケット１３２内に置き、そしてヒータプレート１２８を出口１５２の下方に置くことによって、水は、概して、ガスストリームの下方且つ外に維持されることになる。従って、ガス流は概して、溜まった水を導管１３０の第２端１４０を通して患者インタフェース装置１０８に押し込むのに十分な強さではない。むしろ、溜まった水は、存在しても、概してヒータプレート１２８上に維持される及び／又はポケット１３２を画成するものである受容部材１３４とからむことになる。さらに、気道圧補助システム１０２が不注意に傾けられて、それが置かれた表面上で平らでなくなるという、望ましくないほど傾いた状態の場合に、出口１５２を出て即座に蒸発しない水は、概してポケット１３２内に維持されることになる。

図５は、発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、加湿器２１２（図６も参照）を含む別の気道圧補助システム２０２の部分的に概略的な立断面図である。気道圧補助システム２０２は、上述の気道圧補助システム２及び１０２と同様のコンポーネントを含み、同様に機能する。従って、同様のコンポーネントを指し示すために、似通った参照符号を使用することとする。また、説明の容易さと開示の簡潔さのため、重要な相違のみを詳細に説明することとする。

図５及び６に示すように、加湿器２１２のセパレータ機構は、導管２３０の壁部２４２から半径方向内側に延びる壁部分（例えば、限定されないが、概して平面状の部材２３２）の形態をしている。一実施形態例において、平面状部材２３２及び壁部２４２は、シングルピースの材料から作製されたユニタリコンポーネントを形成する。図５及び６に示すように、平面状部材２３２は、第１端２３８とヒータプレート２２８との間に位置する。従って、理解されることには、平面状部材２３２は、ポケット１３２が加湿器１１２に与えるのと実質的に同じ利点を加湿器２１２に与える。

より具体的には、動作において、平面状部材２３２は、水チャンバ２２０からの溜まった水が患者インタフェース装置２０８に吹き込まれることになる可能性を最小化する。従って、平面状部材２３２は有利なことに、その可能性を避け、且つ／或いは、呼吸ガスの速度成分によって水滴が第２端２４０を通して運び去られる大きい可能性なしに水滴の液体から蒸気への相変化が起こることを確実にする。

図５に示すように、加湿器２１２は概してポケットを有しない。ヒータプレート２２８が、壁部２４２の高さ又はその上（すなわち、図５の視点から）に配置され得る。図５の例では、ヒータプレート２２８は、概して、導管２３０の壁部２４２と同じ高さに位置し、受容部２４３は、加湿器１１２の受容部１４３よりも短く、概して内部通路２４４内で終端するようにされている。従って、ノズル２２６の出口２５２は、概して内部通路２４４内に位置する。さらに、平面状部材２３２は、ガス流生成器２０４からのガス流を遮る障壁として機能する。すなわち、ガス流生成器２０４から第１端２３８に入るガスは、概して、ヒータプレート２２８の上への直接経路を持たないことになる。これは、さもなければ、溜まった水（例えば、十分早く蒸発しなかった水、及び／又は過度に素早くノズル２２６を出てくることの結果として溜まった水）が第２端２４０を通して患者インタフェース装置２０８に望ましくない吹き込まれることをもたらす状況である。一方で、ヒータプレート２２８は、なおも内部通路２４４に露出されており、それ故に、水を内部通路２４４内に蒸発させるように機能し、それによって、加湿されたガスが第２端２４０を出て、患者インタフェース装置２０８に送達されることを可能にする。

図７は、本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、別の加湿器３１２の一部の略断面図である。加湿器３１２は、上述の加湿器２１２と実質的に同じである。従って、同様のコンポーネントを指し示すために、似通った参照符号を使用することとする。さらに、説明の容易さと開示の簡潔さのため、重要な相違のみを詳細に説明することとする。

図７に示すように、壁部分３３２は、ヒータプレート３２８に面する概して凹形状の表面３３３を有している。理解されることには、壁部分３３２は、対応する平面状部材２３２が加湿器２１２に提供するのと実質的に同じ利点を加湿器３１２に提供するが、壁部分３３２は更なる利点を提供する。具体的には、動作において、壁部分３３２の凹状ジオメトリは、概して、呼吸ガスの流れを比較的小さい乱流で導管３３０を通過させる。すなわち、呼吸ガスの流れは、概して、ヒータプレート３２８の上に直接的に流れることを防止されるとともに、この防止されることが、壁部分３３２によって滑らかに偏向されるようにして行われることになる。

理解されることには、加湿器１１２、２１２、３１２は、開示される概念の異なる例を提供するものである。具体的には、加湿器１１２、２１２、３１２の各々は、水がガスストリームに入って対応する患者インタフェース装置１０８、２０８（及び加湿器３１２を含む気道圧補助システムの患者インタフェース装置）に吹き込まれることを防ぐ特有の機構を提供するものである。加湿器１１２、２１２、及び３１２は各々、セパレータ機構１３２、２３２、及び３３２によってこの目的を達成するが、理解されることには、水がガスストリームに入ることを最小化する及び／又は防止するように機能する好適な代替セパレータ機構もここで企図されている。

図８は、本発明がその様々な実施形態にて実装され得る特定の非限定的な一実施形態に従った、加湿器４１２を含む別の気道圧補助システム４０２の概略図である。気道圧補助システム４０２は、上述の気道圧補助システム２、１０２、及び２０２（並びに加湿器３１２を含む気道圧補助システム）と同様のコンポーネントを含み、同様に機能する。従って、同様のコンポーネントを指し示すために、似通った参照符号を使用することとする。

ガス流生成器４０４が、呼吸ガスの流れを、導管４３０を通して更に患者インタフェース装置４０８まで渡すように構成される。ノズル４２６が、水チャンバ４２０から受け取った水４２２から水滴を作り出すように構成される。導管４３０の壁部４４２に結合されて内部通路４４４に露出されるヒータプレート４２８が、ノズル４２６からの水滴を受けるように位置付けられる。斯くして、水滴が蒸発してガス流のストリームに入ると、加湿された呼吸ガスを、患者インタフェース装置４０８を介して患者に送達することができる。

開示される概念によれば、加湿器４１２ひいては気道圧補助システム４０２は更に、限定されないが例えばカルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、塩化物、硫酸塩などの溶解固形物が、他の有機物と共に、水チャンバ４２０からポンプ４２４に渡されること、及び／又は、水滴がヒータプレート４２８に当たって内部通路４４４内に蒸発した後にヒータプレート４２８上に残されること、の可能性を最小化するように構成される。例えば、気道圧補助システム用の加湿器は、典型的に、蒸留水と共に使用されることが推奨されるが、ユーザは一般的に、望ましくない汚染物質を含有し得る市販のボトル入りの水又は（例えば、井戸若しくは都市水道水システムからの）水道水を使用する。これら代替的な水タイプは、使用には推奨されず、一般に、加湿器の動作に有害な影響を及ぼさないが、ポンプの長期使用で問題となることがあり、概して、上述の汚染物質をヒータプレート上の残留物として残す。残留物の量が多くなりすぎると、一般に、加湿器のコンポーネントを交換しなければならなくなる。これらの懸念に対処するため、加湿器４１２は更に、フィルタ４３３を含み、また、オプションで濾過メータ４４７を含む。

図９−１４は、水チャンバ４２０及びフィルタ４３３の様々な図を示している。図１２を参照するに、水チャンバ４２０は、可撓性の本体部分４６１、キャップ４６３、環状形状の保持部材４６５、及びベース４６７を含んでいる。水チャンバ４２０の本体部分４６１は、入口４６９と、反対側の出口４７１とを含んでいる。キャップ４６３は、入口４６９に選択的に結合され、当該キャップを貫いて画成された通気通路４７３を有している。従って、通気通路４７３は、水チャンバ４２内の水位が使用中に低下するにつれて空気が水チャンバ４２０に入ることを可能にするように構成される。保持部材４６５は、本体部分４６１の出口４７１をベース４６７に接続する。図１２に示すように、ベース４６７は、水チャンバ４２０の本体部分４６１の出口４７１に選択的に結合される本体部４７５を有するとともに、当該ベースを貫いて画定された通路部４７７を有している。

フィルタ４３３は、入口４３７と反対側の出口４３９とを持つハウジング４３５を有している。さらに、フィルタ４３３のハウジング４３５は、濾過媒体４４１（部分的に図１２に示される）を収容するように構成される。一実施形態例において、フィルタ４３３の入口４３７が、ベース４６７の通路部４７７に螺合可能に接続されて、水チャンバ４２０の本体部分４６１の出口４７１に流体的に接続される。従って、フィルタ４３３のハウジング４３５が、水チャンバ４２０に直接的に結合され得る。しかしながら、理解されることには、これに代わる好適な結合機構（例えば、限定されないが、ねじ及び／又はボルト、スナップ、及び／又は四分の一回転機構による結合）も、開示される概念によって企図されている、さらに、企図されることには、ある水チャンバ（図示せず）は、水チャンバからフィルタに水を排出することを可能にする通路を、これに代わる任意の好適数だけ有し得る。また、水チャンバがこれらに代わる好適なコンポーネントで構成されること及びこれらに代わる好適な構成を持つことも、開示される概念の範囲内である。

濾過媒体４４１は、水４２２（図８）がフィルタ４３３を通過するときに、水４２２から、溶解固形物の大部分を除去するように選択されたフィルタエレメントを含み、従って、沸騰のためにそれを調製する。濾過媒体４４１のフィルタエレメントは、粗粒子ステンレス鋼メッシュスクリーン、塩素及びバクテリアを除去する活性炭、多くの溶解固形物を除去するイオン交換樹脂、樹脂を含む繊維メッシュ、及び／又は他の好適なコンポーネント、のうちの１つ以上を含み得る。これまた企図されることには、フィルタ４３３の出口４３９はまた、加湿器４１２の組立が完了する前に水が流れることを防止する逆止め弁を含み得る。

水チャンバ４２０はまた、可搬性の点で改善された利点を提供する。より具体的には、水チャンバ４２０は、図９−１１Ａに示す第１の（拡張）位置から、図１１Ｂ、１３及び１４に示す第２の（つぶれ）位置へと、つぶれるように構成される。そのように機能するために、水チャンバ４２０の本体部分４６１は好ましくは、限定されないが例えばシリコーンなどのソフトで可撓性の材料で作製される。水チャンバ４２０が第２の位置（図１１Ｂ、１３及び１４）にあるとき、入口４６９が、出口４７１に対して内側に位置し、概して同心である。より具体的には、本体部分４６１は、複数のリッジ部４８１、４８３、４８５を有する。リッジ部４８１は出口４７１から延在し、リッジ部４８５は入口４６９から延在し、そして、リッジ部４８３はリッジ部４８１と４８５との間を延在する。図９−１１Ａに最も明瞭に示されるように、水チャンバ４２０が第１の位置にあるとき、リッジ部４８１、４８３、４８５は各々が拡張位置にあり、互いに対して同心でない。図１１Ｂ、１３及び１４に示すように、水チャンバ４２０が第２の位置にあるとき、リッジ部４８１、４８３、４８５は、それらが各々概して同じ高さに位置する（図１１Ｂ及び１３参照）ように、つぶれた位置にある。従って、水チャンバ４２０は、既存の水チャンバよりも輸送が容易である。何故なら、水チャンバ４２０は、水で充たされないときにあまり嵩張らず、それ故に運搬及び保管するのが容易であるように、比較的容易に構成されることができるからである。一実施形態例において、水チャンバ４２０が拡張位置にあるとき、それは加湿器４１２のハウジングから外に突出し、水チャンバ４２０がつぶれ位置にあるとき、それは加湿器４１２のハウジングの頂面と概して同一平面である。

図８を再び参照するに、濾過メータ４４７は、入口４４９と、出口４５１と、入口４４９及び出口４５１間を延在する本体部分４５３、及び本体部分４５３内に配置された機構４５５とを有している。入口４４９が、フィルタ４３３の出口４３９に流体的に接続される。濾過メータ４４７の本体部分４５３は、濾過メータ４４７の入口４４９から濾過メータ４４７の出口４５１に水を伝えるように構成される。加湿器４１２の一構成例は、水チャンバ４２０の出口４７１とノズル４２６との間にポンプ４２４が流体的に接続されるように提供される。好適な一実施形態において、ポンプ４２４は、濾過メータ４４７の出口４５１とノズル４２６との間に流体的に接続される。

濾過メータ４４７の機構４５５は、本体部分４５３中を伝えられる水の濾過データを測定するように構成される。一実施形態例において、機構４５５は、濾過データをガス流生成器４０４に伝達するために、ガス流生成器４０４のプロセッシングデバイス（参照符号なし）に電気的に接続される。従って、水４２２が蒸留されない場合に、フィルタ４３３及び濾過メータ４４７が協働して、水４２２から溶解固形物を除去する機構を加湿器４１２に提供する。

より具体的には、水４２２が濾過媒体４４１を通り抜けてフィルタ４３３の出口４３９を出た後、水４２２は、濾過メータ４４７の入口４４９に入る。一実施形態例において、濾過メータ４４７は、２つの金属プローブ（例えば、限定されないが、腐食を最小化するために例えば金などの材料で被覆された銅プローブ）を有する全溶解固形物メータである。これらのプローブは、同じサイズ（例えば、限定されないが、直径１．５ミリメートルであり、約２ミリメートルの長さが水にさらされる）とし得るとともに、中心間約５ミリメートルで平行に配置され得る。これらのプローブを含むものである機構４５５がガス流生成器４０４と電気的に接続されるとき、理解されることには、ガス流生成器４０４の基板回路は、これら２つのプローブ間の導電率を測定するように構成される。導電率測定値が百万分率（以下、“ＰＰＭ”）に変換され、それが、濾過メータ４４７を通る水に含有される溶解固形物の量を指し示すインジケーションを提供し得る。

好適な一実施形態において、理解されることには、フィルタ４３３を通る水は、３０ＰＰＭ未満の溶解固形物含有量を持つべきである。濾過メータ４４７による溶解固形物測定が３０ＰＰＭを超える場合、濾過メータ４４７とガス流生成器４０４との間の電気接続は、ガス流生成器４０４に、水質が悪すぎる（例えば、含有する溶解固形物が多すぎる）こと及びフィルタを交換する必要があることを指し示すインジケーション（例えば、スクリーン読み取り）をユーザに提供するようにさせる。また、企図されることには、加湿器４１２は、ポンプ４２４及びヒータプレート４２８を保護するために、３０ＰＰＭを超える溶解固形物含有量では作動しなくてもよい。さらに、加湿器４１２はまた、水の溶解固形物含有量が２０ＰＰＭに達すると、フィルタがその寿命の終わりに近づいていてもうすぐ交換すべきであることを、ガス流生成器４０４上でユーザに通知するように構成される。

水４２２が濾過メータ４４７を通り抜けると、水４２２は、水４２２をノズル４２６に移動させる圧力を生成するものであるポンプ４２４に流れ込み得る。前述のように、ノズル４２６は、水４２２から水滴を生成するように構成され、該水滴を受けるようにヒータプレート４２８が構成される。

従って、理解されることには、気道圧補助システム４０２及びそれ用の加湿器４１２は有利なことに、持ち運びできる水（例えば、水道水、ボトル入りの水、蒸留水）で機能するように構成される。具体的には、蒸留水は、一般に、さもなければ加湿器４１２のコンポーネント（例えば、ポンプ４２４及びヒータプレート４２８）を損ねてしまい得るような問題となる溶解固形物を含まない。水道水やボトル入りの水が使用されるとき、ユーザが加湿器４１２を使用することにとって望ましくはないものの、その水が濾過媒体４４１によって有利に濾過されて、出口４３９を出る前に多くの溶解固形物が除去され得る。
また、フィルタ４３３を含めることに加えて、濾過メータ４４７のフェイルセーフが、フィルタ４３３の出口４３９を出る水の水質をユーザに警告するという更なる利点を提供する。すなわち、フィルタ４３３は、概して、水から溶解固形物を除去するように構成されるが、フィルタ４３３の長期の使用が、水から溶解固形物を除去する能力を損ね得る。従って、濾過メータ４４７は、この懸念に対処する機構を提供する。すなわち、上述のように、上述の機構４５５が直ちに、フィルタ４３３の出口４３９から出る水の水質をユーザに警告するように構成される。水質が適切でない（例えば、３０ＰＰＭよりも高い）場合、ユーザは、ガス流生成器４０４上で、濾過媒体４４１を交換する必要があることを指し示すインジケーションを受け取ることができる。濾過媒体４４１がユーザによって交換されると、好ましくないものの非蒸留水が、再度、信頼性をもって濾過され、その中に含有される溶解固形物が比較的少なくされてポンプ４２４及びヒータプレート４２８に渡される。従って、加湿器４１２は、動作するコンポーネント（例えば、ポンプ４２４及びヒータプレート４２８）の完全性を損ねることに関する重大な懸念なしに、蒸留水及び非蒸留水と共に使用されるように容易に構成される、という点で多用途である。

図１５は、本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、気道圧補助システム用の別の加湿器５１２の拡大した一部の概略図である。加湿器５１２は、上述の加湿器１２、１１２、２１２、３１２、及び４１２と同様のコンポーネントを含み、同様に機能する。従って、同様のコンポーネントを指し示すために、似通った参照符号を使用することとする。

導管５３０が、第１端５３８と、第２端５４０と、第１端５３８及び第２端５４０間を延在する内部通路５４４を画成する壁部５４２とを含んでいる。ノズル５２６が、水チャンバ（図示せず）から受け取った水から水滴を作り出すように構成された出口５５２を有している。図示のように、ヒータプレート５２８が、ノズル５２６に面する第１の面５２９と、反対側の、ノズル５２６に面しない第２の面５３１とを持っている。第１の面５２９は、ノズル５２６からの水滴を受けるように位置付けられる。一実施形態例において、加湿器５１２は更に、ヒータプレート５２８の第２の面５３１に結合された複数の加熱素子５７１、５７３を含む。加熱素子５７１、５７３は、第１の面５２９に衝突する水滴を蒸発させるために加熱プレート５２８を加熱するように構成され、それによって呼吸ガスが加湿される。

加えて、加湿器５１２は更に、ヒータプレート５２８の第２の面５３１に結合されるサーミスタ５７５を含み得る。サーミスタ５７５は、ノズル５２６の出口５５２に対して、加熱素子５７１、５７３がノズル５２６の出口５５２に対して配置されるのよりも近くに配置され得る。サーミスタ５７５は、加湿器５１２を含む気道圧補助システムのガス流生成器に（例えば、プロセッシングユニットを介して）電気的に接続されることができ、プロセッシングユニットがヒータプレート５２８の温度を監視することを可能にする。斯くして、サーミスタ５７５は、出口５５２を出る水滴がヒータプレート５２８に当たっているかを検出する機構を提供する。

引き続き図１５を参照するに、ヒータプレート５２８の第１及び第２の面５２９、５３１は各々、出口５５２に対して、第１及び第２の面５２９、５３１上の他のいずれの対応位置よりも近くに配置された中心位置５３３、５３５を持つ。中心位置５３３は、中心位置５３５の正反対に位置し得る。頂面図（例えば、図１６を参照）で見たときに、中心位置５３３、５３５は、出口５５２の真下に位置する。一実施形態例において、サーミスタ５７５は、第２の面５３１の中心位置５３５に配置される。図示のように、ノズル５２６は、概して、縦軸５２７を中心に配置され、縦軸５２７は、第１及び第２の面５２９、５３１を貫いて延び、加熱素子５７１、５７３の加熱素子を通り抜けない。

故に、理解されることには、ヒータプレート５２８は概して、図１６に最も明瞭に示される、中心に配置された、如何なる加熱素子も含まない“熱なしゾーン”を持つ。具体的には、加熱素子５７１、５７３の最も内側の境界が外側の破線の円として図示されており、その内部の空間が“熱なしゾーン”である。図示のように、加熱素子５７１、５７３は、中心位置５３３、５３５から少なくとも半径Ｒだけ離間される。

次に、図１７を参照して、ヒータプレート５２８からのノズル５２６の出口５５２の間隔の決定について詳細に説明する。図示のように、出口５５２は、第１の面５２９の中心位置５３３から上に高さＨに位置する。本発明者が見出したことには、Ｈが約４ミリメートル未満であるとき、水滴がヒータプレート４２８に当たることによって生じる沸騰水の泡が、しばしば跳ね返って出口５５２に当たることになり、ノズル５２６に、望ましいよりも多くの水を水チャンバから引き出させる状況となる。従って、本発明者は、Ｈが好ましくは、約４ｍｍから、Ｘ＝（半径Ｒ）／タンジェント（θ）なる約Ｘｍｍまでの範囲内であることを見出した。

図１７に示す例では、加湿器５１２が最大動作角度θまで傾けられている。角度θは、加湿規格ＩＳＯ８１８５：２００７又は他の所定の最大安全動作角度に相当し得る。一実施形態例において、角度θは約２０度であり、半径Ｒは約３ミリメートルである。換言すれば、サーミスタ５７５は、加熱素子５７１、５７３の各々から少なくとも３ミリメートル離間され得る。従って、一実施形態例において、Ｈは約６ミリメートルとし得る。この高さでは、ヒータプレート５２８に当たる水は概して、うかつにもノズル５２６に水チャンバから必要以上の水を引き出させないのに十分なだけ出口５５２から離れることになる。さらに、この高さでは、ヒータプレート５２８に当たる水滴は概して、不慮の又は望ましくない傾き状態（例えば、最大動作角度θに至る）の場合にもサーミスタ５７５がなおも、水滴がヒータプレート５２８に当たったかを検出することができるのに十分な近さにあることになる。

図１８は、本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、気道圧補助システム６０２のガス流生成器６０４及び加湿器６１２の概略図である。前述の加湿器構成と同様に、加湿器６１２は、水チャンバ６２０からドリップノズル６２６への水６２２の流れを供給するためのポンプ６２４を含んでいる。ドリップノズル６２６は、図１５―１７の実施形態に関して説明したようにサーミスタ６７５及び加熱素子６７１、６７３が配置されたヒータプレート６２８に、水滴を送達するように位置付けられる。圧補助システム６０２は、加湿器６１２の一部（図示のように）、ガス流生成器６０４の一部、又は別個の要素とし得るプロセッシングユニット６０１を含んでいる。プロセッシングユニット６０１は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他の好適なプロセッシングデバイスとし得るプロセッシング部と、プロセッシング部の内部にあって又はプロセッシング部に動作的に結合されて、ガス流生成器６０４、ポンプ６２４、及び加熱素子６７１、６７３の動作を制御するために、並びにガス流生成器６０４の要素から及びサーミスタ６７５から入力を受け取るために、プロセッシング部によって実行可能なソフトウェア及びデータのための記憶媒体を提供するメモリ部とを含む。

加湿器６１２を始動させる際にプロセッシングデバイス６０１によって実行されることが可能な、本発明の特定の非限定的な一実施形態に従って実行され得る方法７００の一例のフローチャートを図１９に示す。方法７００は、７０２で開始し、システム６０２の電源をオンにする指示が受信される。典型的に、このような指示は、圧力治療セッションを開始するために患者、介護者、又は他の人物によって作動され得る例えば電源ボタン又は他の好適構成などの入力装置（図示せず）から受信される。７０２で指示を受信すると、７０４に示すように、ガス流生成器６０４に電力が供給され、その結果、空気の流れが患者に向かって加湿器６１２の導管６３０を通り始める。７０６に示すように、このような流れが、本発明の一実施形態例では１０秒である第１の所定の時間にわたって継続することが可能にされるが、本発明の範囲から変更することなく他の時間インクリメントも使用され得る。

次に、７０８に示すように、加熱素子６７１及び６７３のうちの１つ以上に電源が供給されることによって、ヒータプレート６２８の温度が、概して周囲環境の温度から第１の所定温度まで上昇される。本発明の一実施形態例において、このような第１の所定温度は約５０℃であるが、本発明の範囲から変更することなく他の温度も使用され得る。図１５−１７の構成に関して前述したように、ヒータプレート６２８の温度は、サーミスタ６７５の抵抗をモニタすることによって容易に求められる。

ヒータプレート６２８の温度が第１の所定温度に到達すると、例えば７１０に示すように、第２の所定時間にわたって温度が第１の所定温度に保持される。本発明の一実施形態例において、このような第２の所定時間は１０秒であるが、本発明の範囲から変更することなく他の時間インクリメントも使用され得る。第２の所定時間が経過すると、７１２に示すように、所定のカウントダウン時間からカウントダウンするカウントダウンタイマーが始動され、例えば７１４に示すように、第１の所定のデューティサイクルでポンプ６２４を動作させ始めるようポンプ６２４に十分な電力が供給される。本発明の一実施形態において、このような第１の所定のデューティサイクルは、約２０％のデューティサイクルであるが、本発明の範囲から変更することなく他の好適デューティサイクルも使用され得る。本発明の一実施形態例において、カウントダウンタイマーは５分間に設定されるが、本発明の範囲から変更することなく他の期間も使用され得る。

７１４でポンプ６２４が動作し始めると、７１６に示すように、ヒータプレート６２８の温度が（サーミスタ６７５を介して）モニタされる。７１８及び７２０に示すように、このような監視は、温度の低下が検出されるまで又はカウントダウンタイマーがゼロに達するまで続く。７１８にて温度低下が検出される前に７２０でカウントダウンタイマーがゼロに達し、それ故に、（水チャンバ６２０内の水の欠如、ポンプの故障、水チャンバ６２０とノズル６２６との間のどこかでの詰まり、又は何らかの他の問題のために）水がヒータプレート６２８に当たっていないことを指し示す場合、７２２に示すようにポンプ６２４がターンオフされるとともに、７２４に示すようにヒータ素子６７１及び６７３もターンオフされる。オプションで、加湿器が止められたことを指し示すために、信号又はメッセージが好適手段を介して患者に提供されてもよい。代わりに、カウントダウンタイマーがゼロに達する前に７１８で温度の低下が検出され、それ故に、１つ以上の水滴がヒータプレート６２８に当たっている（すなわち、プレートに当たる水滴の気化によってヒータプレートの温度が僅かに低下する）ことを指し示す場合、例えば７２６に示すように、第３の所定時間だけ待った後に、７２８で、ポンプ６２４のデューティサイクルが所定の第２のデューティサイクルまで増加される。本発明の一実施形態例において、このような第２のデューティサイクルは約２５％のデューティサイクルであるが、本発明の範囲から変更することなく他の好適デューティサイクルも使用され得る。本発明の一実施形態例において、このような第３の所定時間は２０秒であるが、本発明の範囲から変更することなく他の好適な時間インクリメントも使用され得る。

７２８でポンプデューティサイクルを増加させた後、７３０に示すように、ヒータプレート６２８の温度が、第２の所定温度（これは通常の動作温度と同じである）辺りまで上昇される。本発明の一実施形態例において、このような第２の所定温度は約１２０℃であるが、本発明の範囲から変更することなく他の好適温度も使用され得る。第２の所定温度に達した後、加湿器は通常動作を続ける。以上から理解されることには、方法７００は、ヒータプレートに水が供給されていることが確認されるまで、ヒータプレートにフルパワーで電力供給することを避ける始動メカニズムを提供する。さらに、ヒータプレートを低温で湿らせることにより、それ以前にヒータプレート上に堆積されていた固体（水チャンバに供給された水の中の不純物からの）が散らばって気流内に放出されることがない。従って、このような方法はまた、さもなければそのような固体から放出され得る嫌なガスの放出を抑制／排除する。

図２０は、本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、例えば図１８のポンプ６２４などの例示的な電磁（ソレノイド）ポンプの概略断面図である。ポンプ６２４は、入口６８２及び出口６８４が画成されたハウジング６８０を含んでいる。ポンプ６２４は更に、ハウジング６８０の一部と共にポンピングチャンバ６８８を画成する変形可能なダイヤフラム部材６８６を含んでいる。ポンピングチャンバ６８８は、流体がポンピングチャンバ６８８に流入することのみを許す一方向入口弁６９０を介して入口６８２から分離されるとともに、流体がポンピングチャンバ６８８から流出することのみを許す一方向出口弁６９２を介して出口６８４から分離される。ポンプ６２４は更に、端子Ｔに電力を印加することによって付勢されるときに、ポンピングチャンバ６８８の容積を減少させ、ひいては、ポンピングチャンバ６８８から送出弁６９２を介して流体を出口６８４から押し出すように、アーマチャ６９６にダイヤフラム部材６８６を変形させるソレノイド６９４を含んでいる。ポンプ６２４は更に、スプリング部材６９８を含んでおり、スプリング部材６９８は、アーマチャ６９６をソレノイド６９４の方へ引き戻し、故に、ダイヤフラム部材６８６を当初位置に後退させてポンピングチャンバ６８８の容積を増加させるように張力をかけられる。ポンピングチャンバ６８８の容積が増加されると、入口６８２及び入口弁６９０を介してポンピングチャンバ６８８内に流体が引き込まれる。

図２１は、本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、例えば図１８及び２０のポンプ６２４などの、滴下（ドリップフィード）加湿器内のポンプに電力供給するためのポンプ構成８００の一例についての配線図の一例である。ソレノイド６９４の端子Ｔへの電力は、スイッチＳを介して端子Ｔに電気的に接続される電源６９９から選択的に供給される。スイッチＳは、図１８に関連して前述した例えばプロセッシングユニット６０１などの好適なマイクロプロセッサによって制御される。スイッチＳの高周波パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用することにより、所望のプロファイルに従ってソレノイド６９４に電力が供給され得る。本発明の特定の非限定的な一実施形態に従った、例えばポンプ６２４のソレノイド６９４などの電磁ポンプのソレノイドの１回の作動を提供するためのそのような電力プロファイル８０２の一例を、図２２に示す。

電力プロファイル８０２は、開始位置から完全に拡張された位置までのアーマチャ６９６の移動に対応するポンプ容積範囲８０４と、図２２に示す例では相対的に表されている総拡張時間８０６（すなわち、完全な拡張のための時間が拡張時間の１００％をかける）との間に広がる。ソレノイドの静かな動作を提供するために、電力プロファイルは概して、概して第１の全体レートで増加する初期部分８０８と、概して第１の全体レートよりも大きい第２の全体レートで増加する中間部分８１０と、第３の全体レートで減少する最終部分８１２とを含む。初期部分８０８は、アーマチャ６９６の当初の（後退した）位置取り８１４（すなわち、０，０）から範囲８０４及び時間８０６の双方の約２０％である第２の位置取り８１６（すなわち、約２０，２０）まで延びる。初期部分８０８は概して、当初の位置取り８１４の近くで低速で増加し、次いで、第２の位置取り８１６の近くで増加する。中間部分８１０は概して、第２の位置取り８１６から範囲８０４の約４０％及び時間８０６の約２０％である第３の位置取り８１８（すなわち、約４０，６０）まで延びる。中間部分８１０は、先ず、第２の位置取り８１６に近い方で概して高めの速さで増加し、次いで、第３の位置取り８１８に近い方で概して僅かに遅い速さで増加する。最終部分８１２は概して、第３の位置取り８１８から範囲８０４の約４０％及び時間８０６の約６０％である最終的な概して完全に拡張された位置取り８２０（すなわち、約１００，１００）まで延びる。最終部分８１２は概して、第３の位置取り８１８の近くで概して第１の速さで増加し、次いで、速さを低下させながら最終的な位置取り８２０に近づく。本発明の一実施形態例において、アーマチャ６９６を当初の位置取り０，０に戻す際にスプリング６９８によって加えられる力を制御された方法で選択的に打ち消すために、さらに、アーマチャ６９６の後退中に、電力プロファイル８０２の鏡像（１００，１００を通る垂直軸に関する鏡像）に従って電力がソレノイド６９４に供給される。このような所定の（１つ以上の）電力プロファイルを使用することにより、ソレノイド６９６は、システム６０２のユーザを動揺させ得るものを抑制／排除する静かなやり方で動作される。

例えば図２０のポンプ６２４などのソレノイド駆動ポンプは、ポンプダイヤフラム６８６並びにバルブ６９０及び６９２を作動させるため、そして、静的な力に打ち勝ってポンプを通して流体を移動させるのに十分な出力を持つために、定格レベルの電力を必要とし得る。しかしながら、このようなシステムは、最初の静的条件に打ち勝つために定格レベルよりも大きい電力レベルが必要とされる起動ルーチンを必要とすることがある。流体ポンプが長い期間にわたって稼働しないままである場合に、例えば６９０及び６９２などの一方向フローバルブが固着し始め、定格ポンピング電力では打ち勝つのに十分でないことがある。この最初の動きが取れない状態を克服する１つの方法は、起動フェーズの間、ポンプシステムの共振周波数で又はその近く（±約５％）でポンプ駆動エネルギーを変調することである。共振周波数でポンプを駆動することは、能動一方向弁に最大の力を提供し、また、受動一方向弁に増大されたパワーを提供する。ソレノイドアクチュエータへの電源がＨブリッジ型の電力ドライバで実装される一実施形態例では、ソレノイドへの電力の極性を、共振周波数で、順極性と逆極性との間で交番させることができる。この方法は、どちらの一方向弁を引き剥がすことにも等しいパワーを届けることになる。

請求項において、括弧内に置かれた如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきでない。用語“有する”又は“含む”は、請求項に列挙されたもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、それらの手段のうちの幾つかが単一且つ同一のハードウェア品目によって具現化されてもよい。要素の前に置かれた用語“ａ”又は“ａｎ”は、その要素が複数存在することを排除するものではない。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、それらの手段のうちの幾つかが単一且つ同一のハードウェア品目によって具現化されてもよい。特定の複数の要素が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの要素が組み合わせて使用され得ないということを指し示すものではない。

最も実用的で好適な実施形態であると現時点で考えられるものに基づいて、例示目的で、本発明を詳細に説明したが、理解されるように、これらの詳細事項は単に例示目的でのものであり、本発明はここに開示された実施形態に限定されるものではない。対照的に、本発明は、添付の請求項の精神及び範囲内の変更及び均等構成に及ぶものである。例えば、理解されるように、或る実施形態の１つ以上の特徴が、可能な限りにおいて、他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わされ得ることは、本発明が意図するところである。

上述したような圧力補助療法は、ソフトで柔軟性のあるシーリングクッションを有するマスクコンポーネントを含んだ患者インタフェース装置を患者の顔に配置することを伴う。マスクコンポーネントは、限定されないが、患者の鼻を覆う鼻マスク、患者の鼻と口を覆う鼻／口マスク、又は患者の顔を覆うフルフェイスマスクとし得る。このような患者インタフェース装置はまた、例えば前額部サポート、頬パッド及び顎パッドなどの他の患者接触コンポーネントを使用し得る。患者インタフェース装置は典型的に、ヘッドギアコンポーネントによって患者の頭部に固定される。患者インタフェース装置は、ガス送達チューブ又はガス送達導管に接続されて、圧力補助装置と患者の気道とのインタフェースとなり、それにより、圧力／流れ生成装置から患者の気道に呼吸ガスの流れを送達することができる。
国際公開第２０１６／０３６２６０号は、患者の気道に提供される前にガス通路を通るガスを加湿する呼吸加湿システムを開示している。その呼吸加湿システムは、制御された液体流を提供する液体流コントローラと、ガス通路内に配置されて、通路を通るガスに加湿を提供するように構成された加熱面を含む加熱システムであり、制御された液体流を受け取る加熱システムと、加熱システムにおいて受け取られる制御された液体流を調節するように液体流コントローラに指示することによって、ガス通路を通るガスの湿度の決定論的制御を提供する１つ以上のハードウェアプロセッサとを含み得る。
国際公開第２０１２／０８０９２３号は、エアロゾル化ミストの加熱を利用して、患者に供給されるガスを加湿するシステム及び方法を提供する。患者にガスを供給する患者回路に加湿ユニットが設けられる。その加湿ユニットは、液体源から液体を受け取る液体チャンバと、該液体チャンバからの液体を霧状にする噴霧器と、該噴霧器からのエアロゾル化された液体を受け取るエアロゾルチャンバと、エアロゾル化された液体を、患者回路内のガスを加湿する蒸気へと変換する熱源とを含んでいる。
独国特許出願公開第４３１２７９３号は、１００℃よりも高い温度まで加熱されることができる蒸発器を有する装置を開示している。その蒸発器の蒸発チャンバが、狭窄部を介して呼吸ガスラインと連通する。ポンプが水を少しずつ蒸発チャンバに送る。蒸発チャンバに入る水の即座の蒸発を実現するように、ポンプの体積出力及び蒸発器の加熱能力が適応される。

Claims (15)

1. 加湿された呼吸ガスの流れを患者の気道に送達する気道圧補助システム用の加湿器であって、前記気道圧補助システムは、患者インタフェース装置及びガス流生成器を有し、前記ガス流生成器は、前記患者インタフェース装置を介して前記患者の気道に送達される前記呼吸ガスの流れを生成するように構成され、当該加湿器は、
   ある量の水を収容するように構成された水チャンバと、
   導管であり、
   前記ガス流生成器に流体的に接続されるように構成された第１端、
   前記患者インタフェース装置に流体的に接続されるように構成された、反対側の第２端、及び
   前記第１端と前記第２端との間を延在する内部通路を画成する壁部であり、前記内部通路が、前記第１端と前記第２端との間で前記呼吸ガスの流れを伝えるように構成される、壁部、
   を有する導管と、
   前記水チャンバに流体的に接続され、前記水チャンバから受け取った水から水滴を作り出すように構成された出口を有するノズルと、
   前記壁部に結合され且つ前記内部通路に露出したヒータプレートであり、当該ヒータプレートは、前記ノズルに面する第１の面と、反対側の、前記ノズルに面しない第２の面とを持ち、前記第１の面が、前記ノズルからの前記水滴を受けるように位置付けられる、ヒータプレートと、
   前記ヒータプレートの前記第２の面に結合された複数の加熱素子と、
   を有する、加湿器。
2. 前記ノズルは、縦軸を中心に配置され、前記縦軸は、前記ヒータプレートの前記第１の面及び前記第２の面を貫いて延び、前記縦軸は、前記複数の加熱素子の加熱素子を通らない、請求項１に記載の加湿器。
3. 前記ヒータプレートの前記第１の面は、前記ノズルの前記出口に対して、前記ヒータプレートの前記第１の面上の他のいずれの位置よりも近くに配置された中心位置を持つ、請求項２に記載の加湿器。
4. 当該加湿器は更に、前記ヒータプレートの前記第２の面に結合されたサーミスタを有し、前記サーミスタは、前記ノズルの前記出口に対して、前記複数の加熱素子が前記ノズルの前記出口に対するよりも近くに配置される、請求項１に記載の加湿器。
5. 前記ヒータプレートの前記第１の面は、前記ノズルの前記出口に対して、前記ヒータプレートの前記第１の面上の他のいずれの位置よりも近くに配置された中心位置を持ち、前記第２の面は、前記第１の面の前記中心位置の正反対に中心位置を持ち、前記サーミスタは、前記ヒータプレートの前記第２の面の前記中心位置に配置され、前記複数の加熱素子は、前記第２の面の前記中心位置から少なくとも半径（Ｒ）だけ離間され、前記ノズルの前記出口は、前記第１の面の前記中心位置から高さ（Ｈ）に配置される、請求項４に記載の加湿器。
6. 前記高さは、約４ミリメートルから約Ｘミリメートルの範囲内であり、Ｘ＝（前記半径）／タンジェント（最大動作角度（θ））である、請求項５に記載の加湿器。
7. 前記最大動作角度は約２０度である、請求項６に記載の加湿器。
8. 前記半径は約３ミリメートルである、請求項７に記載の加湿器。
9. 前記高さは約６ミリメートルである、請求項８に記載の加湿器。
10. 前記サーミスタは、前記複数の加熱素子の各々から少なくとも３ミリメートル離間される、請求項４に記載の加湿器。
11. 加湿された呼吸ガスの流れを患者の気道に送達する気道圧補助システムであって、
    患者インタフェース装置と、
    前記患者インタフェース装置を介して前記患者の気道に送達される前記呼吸ガスの流れを生成するように構成されたガス流生成器と、
    加湿器であり、
    ある量の水を収容するように構成された水チャンバ、
    導管であり、
    前記ガス流生成器に流体的に接続される第１端と、
    前記患者インタフェース装置に流体的に接続される、反対側の第２端と、
    前記第１端と前記第２端との間を延在する内部通路を画成する壁部であり、前記内部通路が、前記第１端と前記第２端との間で前記呼吸ガスの流れを伝えるように構成される、壁部と、
    を有する導管、
    前記水チャンバに流体的に接続され、前記水チャンバから受け取った水から水滴を作り出すように構成された出口を有するノズル、
    前記壁部に結合され且つ前記内部通路に露出したヒータプレートであり、当該ヒータプレートは、前記ノズルに面する第１の面と、反対側の、前記ノズルに面しない第２の面とを持ち、前記第１の面が、前記ノズルからの前記水滴を受けるように位置付けられる、ヒータプレート、及び
    前記ヒータプレートの前記第２の面に結合された複数の加熱素子、
    を有する加湿器と、
    を有する気道圧補助システム。
12. 前記ノズルは、縦軸を中心に配置され、前記縦軸は、前記ヒータプレートの前記第１の面及び前記第２の面を貫いて延び、前記縦軸は、前記複数の加熱素子の加熱素子を通らない、請求項１１に記載の気道圧補助システム。
13. 前記ヒータプレートの前記第１の面は、前記ノズルの前記出口に対して、前記ヒータプレートの前記第１の面上の他のいずれの位置よりも近くに配置された中心位置を持つ、請求項１２に記載の気道圧補助システム。
14. 前記加湿器は更に、前記ヒータプレートの前記第２の面に結合されたサーミスタを有し、前記サーミスタは、前記ノズルの前記出口に対して、前記複数の加熱素子が前記ノズルの前記出口に対するよりも近くに配置される、請求項１１に記載の気道圧補助システム。
15. 前記ヒータプレートの前記第１の面は、前記ノズルの前記出口に対して、前記ヒータプレートの前記第１の面上の他のいずれの位置よりも近くに配置された中心位置を持ち、前記第２の面は、前記第１の面の前記中心位置の正反対に中心位置を持ち、前記サーミスタは、前記ヒータプレートの前記第２の面の前記中心位置に配置され、前記複数の加熱素子は、前記第２の面の前記中心位置から少なくとも半径（Ｒ）だけ離間され、前記ノズルの前記出口は、前記第１の面の前記中心位置から高さ（Ｈ）に配置される、請求項１４に記載の気道圧補助システム。

Images