JP4354664B2 - ガス排出通気孔を有する呼吸マスクおよび呼吸マスクのためのガス排出通気孔アセンブリ - Google Patents

ガス排出通気孔を有する呼吸マスクおよび呼吸マスクのためのガス排出通気孔アセンブリ Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、呼吸マスクおよび呼吸マスクのためのガス排出通気孔に関する。
【0002】
【従来の技術】
鼻マスクを介した持続的陽圧呼吸法(CPAP)は、出願人の米国特許第4944310号に記載されているように、閉塞性睡眠無呼吸(OSA)を含む睡眠障害呼吸(SDB)の改善治療に一般に適用されている。OSAのためのCPAP治療では、空気または他の呼吸可能なガスが、大気圧よりも高い圧力、典型的には患者との接触部分で測定して3〜20cmH2Oで患者の気道入口に供給される。患者の必要に応じて治療圧力のレベルを治療期間中に変化させることも知られており、その形態のCPAPは、出願人の米国特許第5245995号に記載されている鼻CPAP治療を自動的に調整するものとして知られている。
【0003】
非観血的陽圧換気法(NIPPV)は、睡眠障害呼吸を含む呼吸障害の別の治療形態である。基本的な形態では、NIPPVは、比較的高圧のガスが呼吸の吸気相中に患者との接触部分に送られ、比較的低い圧力または大気圧が呼吸の呼気相中に患者との接触部分に送られることを含む。他のNIPPVの形態では、呼吸周期全体を通して圧力を複雑に変化させることができる。例えば、出願人の国際PCT特許出願第WO98/12965号および国際PCT特許出願第WO99/61088号に開示されているように、吸気または呼気中の患者との接触部分での圧力を、治療期間を通して変化させることができる。
【0004】
本明細書中では、CPAP治療への言及は、換気治療または換気補助の前記の形態の全てを包含するものと理解すべきである。
【0005】
典型的には、CPAP治療のための患者との接触部分は鼻マスクで構成される。鼻マスクは、一般にその内面とマスク・クッションと使用者の顔とにより画定される内部キャビティを形成するマスク・シェルと、スイベル・エルボ等の別個の部品を含むまたは含まないガス入口とにより画定される。あるいは、鼻口マスク、全面マスク、鼻プロング、または鼻ピローを使用することができる。本明細書中では、特に指示のない限り、マスクへの言及は鼻マスク、鼻口マスク、全面マスク、鼻プロング、または鼻ピローへの言及を組み入れるものと理解すべきである。マスクは、吐出したガスを大気中へ通気するためのガス排出通気孔を近接して組み入れ、または有している。ガス排出通気孔(通気孔)はCO2排出通気孔として言及されることがある。
【0006】
患者が治療に従うように促すため、装置は静音で快適なものであることが重要である。吐出したガスを通気孔を通して大気中に排出することにより、騒音が生じる。CPAP治療およびNIPPV治療は通常患者の睡眠中に行われるので、患者の快適性と同室の患者との両方に配慮して、そのような騒音を最小にすることが望ましい。
【0007】
臨床上の観点から、マスクと通気孔との組み合わせでは、吐出されたCO2を通気孔を通して最大限除去し、なおかつ供給された呼吸可能なガスを最大限吸入することが望ましい。このようにすれば、着用者が「再び吸って」しまうマスク内の吐出CO2の残留分は最小になる。一般に、マスク・シェル内に通気孔を配置することにより、マスク・シェルと呼吸可能なガス供給導管との間に同様の通気孔を配置する場合よりも、CO2の排出性が優れたものとなる。
【0008】
患者の快適性をより高めるために、通気孔アセンブリの重さを最小にすることが望ましい。
【0009】
鼻CPAP治療を行うためのシステムでは、しばしば直列型加湿器を組み入れて、鼻粘膜の乾燥を最小にし、患者の快適性を高める。従って、加湿したガスと共に使用した場合に通気孔が閉塞されないことが望ましい。また、通気孔を容易に洗浄でき、経済的に使い捨てできることが望ましい。
【0010】
いくつかの通気孔の形成が知られている。通気孔を形成する1つの手法は、排出ガスが内部キャビティから大気中へ流れるようにする1つまたは複数の開口を、マスク・シェル内に作ることである。排出流を、マスク・シェル外面に配置された開口から外側に延びる追加の管を組み入れることにより、方向付けしてもよい。
【0011】
ResMedモジュラー・マスク・システムの名で知られる出願人の鼻マスク・システムは、マスク・シェルに接続されたスイベル・エルボ内に配置された出口通気孔を組み入れている。通気孔を画定するポートは同一の断面厚さを有し、スイベル・エルボおよびマスク・シェル・フレームの形成に使用したものと同一のポリカーボネート材料から形成される。
【0012】
Respironics,Incにより製造されたウィスパー・スイベルは、一般に円筒形の取付け部品の周囲に3つの長孔を設けている。使用時には、取付け部品がマスク・シェルとガス導管との間に配置される。取付け部品は、マスク・シェルの製造に使用したものと同一の材料および厚さで作られる。
【0013】
欧州特許第697225号は、多孔焼結材料から形成された通気孔を開示している。
【0014】
Gottleib Weinmann Gerate Fur Medizin Und Arbeitsschutz GmbH and Co.により製造された公知の通気孔は、使用時にマスク・シェルとガス導管との間に配置される一般に円筒形のインサートを備えている。このインサートは約3〜4mmの厚さの多孔焼結材料で覆われた窓を含んでいる。
【0015】
マスク・シェルと呼吸可能なガス供給導管との間に挿入される別のタイプの通気孔には、Draeger medizintechnik GmbHにより製造されたE−Vent N(Draeger通気孔)がある。Draeger通気孔は積み重なった21枚の環状ディスクを備え、これらのディスクは隣接する面に長孔を有してガスがそれらを通って流れるようになっている。各長孔は、通気孔の内部から大気中までの通路に沿って測定して5〜7mmの長さを有する。
【0016】
出願人はMIRAGE(登録商標)鼻マスク・システムおよびMIRAGE(登録商標)全面マスク(MIRAGEマスク)として知られる呼吸マスクを製造している。MIRAGE(登録商標)マスクはマスク・シェル内に三日月形の開口を有し、その中には通気孔を構成する6つの孔を内部に持つ相補形状の三日月形エラストマー・インサートが配置されている。エラストマー・インサートの断面厚さは3〜4mmである。MIRAGE(登録商標)で使用されるタイプの通気孔が、国際特許出願第WO98/34665号およびオーストラリア特許第712236号に記載されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、呼吸マスクでの使用に適した通気孔の代替形態を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、CPAP治療で用いられるマスクと合わせた使用に適した通気孔アセンブリを提供し、この通気孔アセンブリは薄い空気透過膜である。
【0019】
本発明の1つの形態では、膜がマスク・フレームよりも薄い。
【0020】
本発明の別の形態では、膜が0.5mmよりも薄い。
【0021】
本発明の別の形態では、膜が約0.05mmの厚さである。
【0022】
本発明の別の形態では、膜がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の疎水性材料から構成される。
【0023】
本発明の別の形態では、膜が延伸加工PTFEから構成される。
【0024】
本発明の別の形態では、延伸加工PTFE膜がポリプロピレン・スクリムに取り付けられる。
【0025】
本発明の別の形態では、膜の孔の標準孔サイズが10〜15ミクロンである。
【0026】
本発明の別の形態では、膜がステンレス鋼から構成される。
【0027】
本発明の別の形態では、通気孔の膜の断面積が約500mm2である。
【0028】
本発明の別の形態では、通気孔アセンブリが、通気孔フレームに取り付けられた膜を備え、通気孔アセンブリが、マスク・フレームに着脱可能に取り付けることのできるインサートを形成する。
【0029】
本発明の別の形態では、呼吸可能なガスを着用者の気道入口に連通させるための呼吸マスクが設けられ、マスクが(i)マスク・シェル、(ii)ガス入口、(iii)開口を含み、この開口には対応する形状を持つ薄い空気透過膜から構成されたインサートを配置することができる。開口をマスク・シェルまたはガス入口内に配置してもよい。
【0030】
1つの形態では、一体形成されたガス入口を持つマスク・シェルをマスクが含み、入口から離れたマスク・シェル内に開口が設けられる。別の形態では、一体形成されたガス入口を持つマスク・シェルをマスクが含み、ガス入口内に開口が設けられる。さらに別の形態では、別形成されたガス入口を取り付けたマスク・シェルをマスクが含み、入口から離れたマスク・シェル内に開口が設けられる。さらに別の形態では、別形成されたガス入口を取り付けたマスク・シェルをマスクが含み、ガス入口内に開口が設けられる。
【0031】
本発明はまた、呼吸可能なガスを着用者の気道入口に連通させる呼吸マスク構成を提供し、このマスク構成は、薄い空気透過膜が開口にわたって延びる開口を備えた通気孔アセンブリを含んでいる。
【0032】
本発明はまた、CPAPを行うための装置を提供し、この装置は呼吸可能なガスを着用者の気道入口に連通させるマスク構成を含み、このマスク構成は、薄い空気透過膜が前記開口にわたって延びる開口を備えたガス排出通気孔アセンブリを含んでいる。
【0033】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施形態による鼻呼吸マスク10を示している。マスク10は剛性のプラスチック製マスク・シェル12を含み、このマスク・シェル12はクッション(図示せず)をマスク・シェル12に取り付けるための周囲フランジ14を有する。クッションは使用時に着用者の顔に当接し、当技術分野では公知のものである。フランジ14は、着用者の頭の回りに延びてマスク10を着用者の顔に隣接して保持するマスク拘束ストラップ(図示せず)を接続するための長孔15を含んでいる。このストラップも当技術分野では公知である。また、マスク・シェル12はアーム16を含み、このアーム16は、当技術分野で公知の額サポート(図示せず)に接続するようになされた金具18を終端に有する。
【0034】
マスク・シェル12は、マスク・シェル12に回転可能に取り付けられた呼吸可能なガス入口20を含んでいる。ガス入口20は、呼吸可能なガス供給導管(図示せず)に接続するように構成された第1の端部22と、マスク・シェル12内部に接続され、供給されたガスをマスク・シェル12内部に連通させ、続いて着用者の気道に連通させるようになされた第2の端部24とを有する。
【0035】
マスク10は、薄い空気透過膜28がそれにわたって延びる、マスク・シェル12内の開口26により構成されたガス排出通気孔を含んでいる。
【0036】
図1の実施形態では、薄い空気透過膜28は直径約0.1mmの孔を有する約0.45mmのステンレス鋼シートである。全開放面積は、シートの全表面積の約5%である。シートの寸法は約322mm2である。孔はステンレス鋼にレーザ・カットされている。孔はステンレス鋼を通してレーザ・カットまたはフレーム・カットされることが望ましい。
【0037】
孔の直径は0.2mm未満であることが好ましく、全開放面積は、鋼の表面積の約1%〜25%であることが好ましい。孔はその内腔を通して(徐々にまたは段付き状に)テーパ形状になっていてもよい。使用時には、通気孔の開口の小さい方の端部を大気側に配置すると、粒子物質の挿入により生じる閉塞の可能性が最小になる。あるいは、通気孔の開口の大きい方の端部を大気側に配置して通気孔をより静音にしてもよい。
【0038】
図2は本発明の第2の実施形態による鼻呼吸マスク40を示している。第1の実施形態を説明するのに使用したものと同様の符号を用いて、第2の実施形態に関して同様の特徴を示す。従って、マスク40はガス入口20を持つマスク・シェル12を有する。第1の実施形態の長孔15の代わりに、マスク・シェルは、マスク拘束ストラップ(図示せず)の端部に設けられた接続金具(図示せず)にスナップ係合するようになされた開口42を含んでいる。さらに、アーム16および金具18の代わりに、マスク40は全体を参照番号44で示した調節可能な額サポート機構を含んでいる。
【0039】
また、マスク40は、ガス入口20内に形成され薄い空気透過膜28がそれにわたって延びる開口26により構成された通気孔を含んでいる。
【0040】
図3は本発明の第3の実施形態によるマスク60を示している。本実施形態は鼻マスクに向けたものであるが、種々の通気孔構成を種々のマスク構成と共に使用することができる点に注目すべきである。再び第1の実施形態の特徴を説明するのに使用したものと同様の参照番号を用いて、第3の実施形態に関して同様の特徴を示す。マスク60は一体形成された固定ガス入口62を持つマスク・シェル12を含んでいる。クッション64がマスク・シェル12の周囲フランジ14に取り付けられている。また、マスク・シェル12はヘッドギヤ(図示せず)をマスクに接続するための孔開き延長部66を含んでいる。マスク60は開口26を含み、それにわたって、図6に示すマスク40に関連して以下に述べるePFTE膜と同一構成の、薄い空気透過膜28が延びている。
【0041】
図4は通気孔アセンブリ110の断面図を示している。外部要素112と内部要素116との間に膜114が設けられている。この構成は単一のアセンブリに備えたものである。外部要素112および内部要素116内には対応する開口115があり、空気が膜を通過できるようになっている。内部要素116が、マスク・フレームまたはマスク・フレームの開口内に配置される別個のインサートの一部を形成するようにしてもよい。
【0042】
図5は通気孔アセンブリ110の別の断面図である。ステンレス鋼膜インサート118が内部要素120上に配置されている。内部要素120内には開口119があり、空気が膜を通過できるようにしている。内部要素120が、マスク・フレームまたはマスク・フレームの開口内に配置される別個のインサートの一部を形成するようにしてもよい。
【0043】
図6は本発明の第6の実施形態による鼻呼吸マスク80を示している。マスク80は図2に示すマスク40の第2の実施形態と類似しており、同様の参照番号を用いて、第2の実施形態に関して同様の特徴を示す。図2のマスク40では通気孔がガス入口20内に設けられるが、マスク80では通気孔がマスク・シェル12内に設けられる。より詳細には、マスク80は2つの円筒形インサート82を含み、これらは薄い空気透過膜28がそれにわたって延びる内部開口26を有する。薄い空気透過膜は481mm2の面積を有するポリプロピレン・スクリムに取り付けられたGORE−TEX(登録商標)製品から作られる。膜は延伸加工ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)から構成される。発明者らはアメリカ合衆国、メリーランド州のW.L.Gore & Associates,Inc.より製造されたGORE−TEX(登録商標)ePTFE製品(GORE−TEX(登録商標)メンブレン)が、膜を構成するのに適した材料であると認識している。1つの好ましい形態では、GORE−TEX(登録商標)メンブレンは以下の特性を有する。
メンブレン材料 100%延伸加工ポリテトラフルオロエチレン
標準孔サイズ 10〜15ミクロン
バブル・ポイント 典型的には最小で各0.02バール
気流 0.37LPM/cm2
厚さ 0.05mm
下地 ポリプロピレン・スクリム
【0044】
図7は本発明による全面呼吸マスク100の第7の実施形態を示している。再び前述の実施形態と同様の特徴を示すのに用いたものと同様の参照番号を使用して、本実施形態に関して同様の特徴を示す。マスク100は、通気孔がインサート82内に設けられているという点で、図6に示すマスク80に類似している。しかし、マスク100は、開口42ではなく孔開き延長部66を使用してマスク拘束ストラップ(図示せず)を取り付けている。
【0045】
図6に示すインサートの拡大図である図8に最もよく見られるように、インサート82は、マスク・シェル12に設けられた円形オリフィス88内にぴったりと嵌入する大きさの円筒形部分86を備えている。インサート82は周囲フランジ90によりマスク・シェル12の外面に対して配置されている。インサートを定位置に接着してもよい。
【0046】
図9は、直列型の通気孔アセンブリを設けた本発明のさらなる実施形態を示している。同様の参照番号を使用して前述の実施形態と同様の特徴を示す。本実施形態では、直列型の通気孔アセンブリは前述した膜で覆われた「窓」または「ポート」を持つ一般に円筒形状の通気孔フレームを備えている。
【0047】
本発明の薄い空気透過膜は適宜のいかなる手段によってマスクに取り付けてもよい。例えば、前述したステンレス鋼の通気孔を(例として)熱接着またはその他の適宜の接着によりポリカーボネートのマスク・シェルに取り付けてもよい。達成しようとする耐久性によって、適切な取付け手法が決まる。
【0048】
さらなる実施形態では、通気孔を通過した空気の量、あるいは通気孔アセンブリが使用された時間を示す手段が設けられている。十分な量の空気が通気孔アセンブリを通過すると、またはアセンブリが十分な時間使用されて閉塞すると、インジケータが、通気孔アセンブリを交換すべきであるとの信号を送る。
【0049】
便宜を図って、図8に示すように、薄い空気透過膜を、押嵌め機構を介してマスク・シェルに解放可能に取り付けることのできるインサート内に設けることができる。インサートの少なくとも外面上に、空気透過膜がマスク・シェルの受けオリフィス内に配置される際に空気透過膜を損傷から保護する少なくとも1つの横材を設けることが好ましい。この手法により、マスクの他の部品を保持しながら通気孔インサートを容易に配置、取外し、交換できるようになる。インサートは、必要とされるいかなる形状をとるように構成してもよいが、インサートが、マスク・シェルまたはガス入口の対応する円形オリフィス内に摩擦嵌入する円筒形インサートを画定する円形周囲形状であることが好ましい。
【0050】
インサート構成の使用を通して通気孔を形成することにより、使用者の要求に合った通気孔の選択および装着が容易になる。例えば、低い治療圧力が必要な場合、関連する流れが、より高い治療圧力を達成するのに必要な流れに比べて比較的小さくなる。このような状況で、比較的大きな通気孔面積を採用して、臨床上望ましいマスクCO2排出率を達成することが容易になるようにしてもよい。より高い治療圧力が必要な場合、予め選択した通気孔を、流れに対してより制限的な通気孔と交換してもよい。より制限的な通気孔により、騒音の激しさと、予め選択した低圧通気孔が高い治療圧力で使用された場合に生じる排出ガス噴射とを避けつつ、臨床上望ましいマスクCO2排出率を達成することができる。
【0051】
通気孔をマスク・シェル内に配置することにより、通気孔を直列型のマスク部品として配置するのに比べて、マスク内でのCO2残留の最小化を図ることができる。
【0052】
本発明を特定の例に関して説明したが、これらの例は単に本発明の原理の適用を例示しているに過ぎないことを理解すべきである。従って、本発明の例示した例において多数の修正を行うことができ、本発明の精神および範囲を逸脱することなく他の構成を案出できることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による呼吸マスクの斜視図である。
【図2】本発明の第2の実施形態による呼吸マスクの斜視図である。
【図3】本発明の第3の実施形態による呼吸マスクの斜視図である。
【図4】本発明の第4の実施形態による通気孔アセンブリの部分断面図である。
【図5】本発明の第5の実施形態による通気孔アセンブリの部分断面図である。
【図6】本発明の第6の実施形態による呼吸マスクの斜視図である。
【図7】本発明の第7の実施形態による全面マスクの斜視図である。
【図8】図6および図7に示すマスクと合わせた使用に適したインサートの拡大詳細図である。
【図9】本発明の第8の実施形態による通気孔アセンブリの斜視図であり、薄い空気透過膜がマスク・エルボへの取付けに適した管の円筒形位置に配置されている。
【符号の説明】
10 マスク
12 マスク・シェル
14 フランジ
15 長孔
16 アーム
18 金具
20 ガス入口
26 開口
28 薄い空気透過膜

Claims (27)

  1. 少なくとも呼吸周期の一部の間で大気圧より高い圧力で通気ガスを患者の気道の入口に供給する呼吸マスク(10、40、60、80、90、100)において、
    マスク・フレーム(12)と、
    該マスク・フレーム(12)に設けたクッションと、
    前記マスクの使用時に、前記マスク・フレームと使用者の顔との間に形成された呼吸キャビティへ、マスク・フレーム(12)を通してガスを導くための呼吸可能なガス入口(20、62)と、
    ガス排出通気孔とを備え、
    該ガス排出通気孔は、複数の孔を有するように形成されて構成された空気透過膜(28)を有し、前記各孔の直径が約0.2mm以下で、空気透過膜(28)を約0.5mmより薄くして静音で快適に通気孔を通して排気ガスを排気することを特徴とする呼吸マスク。
  2. 前記膜が孔を有し、その孔の全開放面積が膜(28)の表面積の約1−25%である、請求項1に記載の呼吸マスク。
  3. 前記孔の全開放面積が前記膜(28)の表面積の約5%である、請求項2に記載の呼吸マスク。
  4. 開口表面積が約322mmである、請求項2又は請求項3に記載の呼吸マスク。
  5. 大気に面する一側に向けられたより小さな開口及びマスクの内側に面する一側に向けられたより大きい開口を設けるために孔がテーパ形状にされている、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  6. 大気に面するより大きな開口及びマスク(10)の内側に面する一側に向けられたより小さな開口を設けるために孔がテーパ形状にされている、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  7. 前記膜の厚さが約0.45mm以下である、請求項6に記載の呼吸マスク。
  8. 前記各孔の直径が約0.1mmである、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  9. 前記孔が規則正しく形成されている、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  10. 前記膜(28)が延伸加工ポリテトラフルオロエチレンシートを含む、請求項1または請求項7に記載の呼吸マスク。
  11. 前記膜(28)が約10〜15ミクロンの範囲内の寸法を有する複数の孔を含む、請求項1、7または10のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  12. 前記膜(28)の空気流が約0.37LPM/cmである、請求項1、7または10のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  13. 前記膜が約500mmの表面積であって、望ましくは約480mmである請求項1、7または10から12のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  14. 前記膜(28)が少なくとも約0.02バールの泡立ち点を有する、請求項1、7または10から13のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  15. 前記膜(28)の厚さが約0.05mmである、請求項1または10から14のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  16. 前記膜(28)がスクリム上に設けられている、請求項1、7または10から15のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  17. 前記膜(28)がGORE−TEX(登録商標)材料を含む、請求項1、7または10から16のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  18. 前記膜(28)は拡大位置決めフランジ(90)を有する円筒部分(86)に設けられている、請求項1から17のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  19. 前記膜が疎水性材料で作られている、請求項1から18のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  20. 前記ガス排出通気孔(26、28)が前記マスク・フレーム(12)内に配置されている、請求項1から19のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  21. 前記ガス排出通気孔が前記ガス入口(20、62)内に配置されている、請求項1から19のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  22. 前記膜は前記ガス入口の上流に設けられた一部の管内通気装置に設けられている、請求項1から21のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  23. 前記マスク・フレームにエルボを備え、該エルボに前記ガス排出通気孔が設けられている、請求項1から22のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  24. 前記膜はマスクから選択的に着脱可能なインサート(82)内に設けられている、請求項1から23のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  25. 前記マスク・フレームはマスク・シェルであり、前記膜(28)の厚さはマスク・シェル(12)の厚さより小さい、請求項1から24のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  26. 前記マスクは、前記ガス排出通気孔を通る空気の量またはガス排出通気孔が使われる時間の量を示す手段を設けて、ガス排出通気孔を適時に交換できる、請求項1から25のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
  27. 前記マスクは、鼻マスク、鼻口マスク、前面マスク、鼻プロング及び鼻ピローのグループから選ばれたマスクである、請求項1から26のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
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