JP4598339B2 - 呼吸マスク用の可変開口ガス抜き - Google Patents
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Description
【０００１】
［発明の背景］
１．発明の分野
本発明は、包括的に呼吸マスクの分野に関する。
【０００２】
２．背景技術の説明
呼吸マスクは、人にガス（単数または複数）を送るために使用される装置である。図１は、関連技術の呼吸マスク１００を示す。呼吸マスク１００は、マスクシェル１０４と、ガス供給ホース１０７と、ガス抜き開口１１２と、任意のガスケット１１５とを含む。マスクシェル１０４は、人の呼吸器系へガスを供給するために、人の顔にかぶせられる。
【０００３】
呼吸マスク１００は、空気または酸素を含むさまざまなガスと、さまざまな医薬品または処置剤とを送るために使用することができる。マスクシェルは好ましくは、供給ガスを逃がさないようにする。ストラップまたは他の取り付け手段をマスクシェルに取り付けて、人の頭に掛けることができる。したがって、一定圧力のガスが送られ、ガス抜き開口１１２がマスク内をほぼ一定圧力に維持する。これは、連続正気道圧力（ＣＰＡＰ）マスクと呼ばれる。ガス抜き開口１１２は、吐き出された二酸化炭素をマスクから逃がすことができるようにする。ガス抜き開口１１２が、通常の使用状態において吐き出されたほぼすべての二酸化炭素を排出することができる十分な大きさであることが重要である。
【０００４】
関連技術では、ガス抜きの必要は、単にマスクシェル上またはその付近の開口を意味しており、それにより、吐き出された空気は、ガス供給ホースによって発生した正圧によって呼吸マスクから排出される。これは、ラパポート(Rapaport)の米国再発行特許第３５，３３９号によって教示されている。
【０００５】
関連技術の呼吸マスク１００のガス抜きには幾つかの欠点がある。第１に、マスク１００およびガス抜き開口１１２内の空気循環が不快な騒音を発生するであろう。第２に、ガス抜き開口１１２からの空気ジェットが、装着者または付近の人に当たるであろう。このことは、ガス抜き開口１１２および発生する空気ジェットが装着者の顔に比較的接近しており、おそらくは装着者の近くにいるか、装着者と一緒に寝ている人の近辺にある図１においてわかるであろう。その結果、これらの欠点は、治療に従う気持ちに悪影響を与えるであろう。
【０００６】
したがって、当該技術分野では、改良型呼吸マスクが必要とされている。
【０００７】
[発明の概要]
可変流量ガス抜きを有する呼吸マスクであって、本発明に従って、ガス供給ホースと、ガス供給ホースに接続されて、ガスを人の呼吸器系へ送ることができるマスクシェルと、呼吸マスクの内部の内部ガス圧に関係なく、呼吸マスクから流出するガス流量をほぼ一定に維持するガス流量調整装置とを含む呼吸マスクが提供されている。
【０００８】
本発明の上記および他の特徴および利点は、添付の図面と組み合わせた好適な実施形態の以下の説明からさらに理解されるであろう。
【０００９】
[好適な実施形態の詳細な説明]
図２は、本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスク２００の第１の実施形態を示す。可変開口ガス抜き付き呼吸マスク２００は、マスクシェル２０６と、マスクシェル２０６に取り付けられたガス供給ホース２０９と、任意のガスケット２１３と、ガス流量調整装置２２０とを含む。ガス流量調整装置２２０はさらに、内径を有する中空エラストマー円錐台形部分２２２と、マスクシェル２０６に設けられた外側開口２２５と、マスクシェルの内側に配置されて中空エラストマー円錐台形部分２２２の切頭端部を形成する内側開口２２８とを有する。ガス流量調整装置２２０は、マスク２００の内側および外側間の圧力差に関係なくマスク２００から出るガス流量をほぼ一定に維持するために、ＣＰＡＰマスク２００の内圧に応じて可変の開口を形成する。好適な実施形態では、ガス流量調整装置２２０は、一般的に約３〜４ｃｍＨ2Ｏの圧力である最低ＣＰＡＰ作動圧力で得られるガス流量が十分であるような開口寸法に設計されている。好適な実施形態では、４ｃｍＨ2Ｏの圧力の空気圧において毎分１０〜１５リットルの最小ガス流量が、吐き出された空気をマスク２００から排出するのに十分である。適当な開口寸法は、穴の断面形状および深さによって決まる。たとえば、円形の開口で、壁厚が０．０５インチである場合、１０〜１５リットル／分の流量を得るために、開口寸法が４ｃｍＨ2Ｏの圧力で０．１５７インチに、１８ｃｍＨ2Ｏの圧力で０．１０１インチになるであろう。中間圧力の場合、開口寸法がこれらの値の間になるであろう。
【００１０】
使用に際して、可変開口ガス抜き付き呼吸マスク２００は、ガス供給ホース２０９からほぼ一定圧力でガスを受け取る。図２の実施形態では、排出ガス流量が、中空エラストマー円錐台形部分２２２の変形によって調整される。マスク２００の内圧が増加すると（すなわち、装着者の呼気中）、中空エラストマー円錐台形部分２２２の変形が大きくなって、内径を減少させる。ガス抜き開口の寸法を調整することによって、ガス流量調整装置２２０から逃げるガス量が、不快感を与えるレベルより低く保たれる。いずれの実施形態のガス流量調整装置も、好ましくはマスクシェル上に配置されるが、変更例としてマスク付近か、ガス供給ホース上に配置することもできることを理解されたい。
【００１１】
本実施形態のガス流量調整装置２２０は、中空エラストマー円錐台形部分２２２を構成する材料の選択によって、所望の流量に設定することができ、その材料は、たとえば、シリコーン、ポリウレタンなどにすることができる。
【００１２】
図３は、可変開口ガス抜き付き呼吸マスク３００の第２の実施形態を示す。主要構成部材はマスク２２０と同一であり、同一の構成部材の参照番号をそのまま使用する。マスク３００は、ガス流量調整装置３１０を含み、これは、開口３１３を覆う位置に設けられた弾性フラップ３１６を有する。したがって、ガス流量調整装置３１０は、ＣＰＡＰマスク３００の内圧に応じて可変の開口を有する。
【００１３】
内圧が低い時などの通常状態では、弾性フラップ３１３は通常は開口３１３から離れた位置へ変位して、ガス流が開口３１３を自由に通ることができるようにしている。内圧が増加すると、弾性フラップ３１６が開口３１３へ徐々に接近していき、開口３１３を通るガス流量を調整し、それによって内圧を調整する。
【００１４】
本実施形態のガス流量調整装置３１０は、弾性フラップ３１３を構成する材料の選択によって、所望の流量に設定することができ、その材料は、たとえば、シリコーン、ポリウレタンなどにすることができる。フラップに加わる閉鎖圧力は、それを形成する材料の硬さおよびフラップ形状によって変えることができる。
【００１５】
図４は、可変開口ガス抜き付き呼吸マスク４００の第３の実施形態を示す。主要構成部材はマスク２００と同一であり、同一の構成部材の参照番号をそのまま使用する。マスク４００は、ガス流量調整装置４０８を含み、これはさらに、開口４１１と、電子作動式部材４１４と、アクチュエータ４１８と、圧力センサ４２１と、制御線４２７でアクチュエータ４１８に、信号線４２９で圧力センサ４２１に接続されたコントローラ４２４とを有する。したがって、ガス流量調整装置４０８は、マスク４００の内圧に応じて可変の開口を有する。
【００１６】
コントローラ４２４は、マイクロコントローラ、カスタムビルトチップまたはハードワイヤード論理回路などのプログラマブル装置を含むいずれの形式の汎用コントローラでもよい。アクチュエータ４１８は、サーボ形アクチュエータまたはソレノイド形アクチュエータなどの、いずれの形式の汎用アクチュエータでもよい。好適な実施形態では、アクチュエータ４１８は、開口４１１を閉鎖または開放するように電子作動式部材４１４を伸長および後退させるサーボ形アクチュエータである。あるいは、アクチュエータ４１８は、電子作動式部材４１４を他の幾つかのやり方で、たとえば、開口４１１の側部へ変位させるか、開口４１１からマスクシェル２０６の内部へ変位させるようにして移動させてもよい。
【００１７】
使用に際して、コントローラ４２４が、圧力センサ４２１から信号線４２９によって圧力信号を受け取る。それにより、コントローラは、開口４１１に対する電子作動式部材４１４の位置を調整することができる。コントローラは、制御信号を制御線４２８でアクチュエータ４１８へ送ることによってこれを行うことができる。アクチュエータは、制御信号に応答して、電子作動式部材４１４を移動させて開口４１１を開閉することによって、開口４１１の有効寸法を変化させることができる。好適な実施形態では、電子作動式部材４１４は、完全閉鎖位置から完全開放位置まで、およびその間のいずれの位置へも移動することができる。あるいは、アクチュエータ４１８は開閉位置を有するだけにして、開口４１１の開閉の繰り返しによってガス流量調整を行うようにしてもよい。
【００１８】
以上に本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記の特定の実施形態に制限されることを意図してはいない。当該技術分野の専門家であれば、本発明の概念から逸脱することなく本明細書に記載の特定の実施形態の様々な使い方、その変更およびそれからの発展を行うことができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 関連技術のガス抜き付き呼吸マスクを示す。
【図２】 本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスクの第１の実施形態を示す。
【図３】 本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスクの第２の実施形態を示す。
【図４】 本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスクの第３の実施形態を示す。
【符号の説明】
２００、３００、４００ 可変開口ガス抜き付き呼吸マスク
２０６ マスクシェル
２０９ ガス供給ホース
２２０、３１０、４０８ ガス流量調整装置
［発明の背景］
１．発明の分野
本発明は、包括的に呼吸マスクの分野に関する。
【０００２】
２．背景技術の説明
呼吸マスクは、人にガス（単数または複数）を送るために使用される装置である。図１は、関連技術の呼吸マスク１００を示す。呼吸マスク１００は、マスクシェル１０４と、ガス供給ホース１０７と、ガス抜き開口１１２と、任意のガスケット１１５とを含む。マスクシェル１０４は、人の呼吸器系へガスを供給するために、人の顔にかぶせられる。
【０００３】
呼吸マスク１００は、空気または酸素を含むさまざまなガスと、さまざまな医薬品または処置剤とを送るために使用することができる。マスクシェルは好ましくは、供給ガスを逃がさないようにする。ストラップまたは他の取り付け手段をマスクシェルに取り付けて、人の頭に掛けることができる。したがって、一定圧力のガスが送られ、ガス抜き開口１１２がマスク内をほぼ一定圧力に維持する。これは、連続正気道圧力（ＣＰＡＰ）マスクと呼ばれる。ガス抜き開口１１２は、吐き出された二酸化炭素をマスクから逃がすことができるようにする。ガス抜き開口１１２が、通常の使用状態において吐き出されたほぼすべての二酸化炭素を排出することができる十分な大きさであることが重要である。
【０００４】
関連技術では、ガス抜きの必要は、単にマスクシェル上またはその付近の開口を意味しており、それにより、吐き出された空気は、ガス供給ホースによって発生した正圧によって呼吸マスクから排出される。これは、ラパポート(Rapaport)の米国再発行特許第３５，３３９号によって教示されている。
【０００５】
関連技術の呼吸マスク１００のガス抜きには幾つかの欠点がある。第１に、マスク１００およびガス抜き開口１１２内の空気循環が不快な騒音を発生するであろう。第２に、ガス抜き開口１１２からの空気ジェットが、装着者または付近の人に当たるであろう。このことは、ガス抜き開口１１２および発生する空気ジェットが装着者の顔に比較的接近しており、おそらくは装着者の近くにいるか、装着者と一緒に寝ている人の近辺にある図１においてわかるであろう。その結果、これらの欠点は、治療に従う気持ちに悪影響を与えるであろう。
【０００６】
したがって、当該技術分野では、改良型呼吸マスクが必要とされている。
【０００７】
[発明の概要]
可変流量ガス抜きを有する呼吸マスクであって、本発明に従って、ガス供給ホースと、ガス供給ホースに接続されて、ガスを人の呼吸器系へ送ることができるマスクシェルと、呼吸マスクの内部の内部ガス圧に関係なく、呼吸マスクから流出するガス流量をほぼ一定に維持するガス流量調整装置とを含む呼吸マスクが提供されている。
【０００８】
本発明の上記および他の特徴および利点は、添付の図面と組み合わせた好適な実施形態の以下の説明からさらに理解されるであろう。
【０００９】
[好適な実施形態の詳細な説明]
図２は、本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスク２００の第１の実施形態を示す。可変開口ガス抜き付き呼吸マスク２００は、マスクシェル２０６と、マスクシェル２０６に取り付けられたガス供給ホース２０９と、任意のガスケット２１３と、ガス流量調整装置２２０とを含む。ガス流量調整装置２２０はさらに、内径を有する中空エラストマー円錐台形部分２２２と、マスクシェル２０６に設けられた外側開口２２５と、マスクシェルの内側に配置されて中空エラストマー円錐台形部分２２２の切頭端部を形成する内側開口２２８とを有する。ガス流量調整装置２２０は、マスク２００の内側および外側間の圧力差に関係なくマスク２００から出るガス流量をほぼ一定に維持するために、ＣＰＡＰマスク２００の内圧に応じて可変の開口を形成する。好適な実施形態では、ガス流量調整装置２２０は、一般的に約３〜４ｃｍＨ2Ｏの圧力である最低ＣＰＡＰ作動圧力で得られるガス流量が十分であるような開口寸法に設計されている。好適な実施形態では、４ｃｍＨ2Ｏの圧力の空気圧において毎分１０〜１５リットルの最小ガス流量が、吐き出された空気をマスク２００から排出するのに十分である。適当な開口寸法は、穴の断面形状および深さによって決まる。たとえば、円形の開口で、壁厚が０．０５インチである場合、１０〜１５リットル／分の流量を得るために、開口寸法が４ｃｍＨ2Ｏの圧力で０．１５７インチに、１８ｃｍＨ2Ｏの圧力で０．１０１インチになるであろう。中間圧力の場合、開口寸法がこれらの値の間になるであろう。
【００１０】
使用に際して、可変開口ガス抜き付き呼吸マスク２００は、ガス供給ホース２０９からほぼ一定圧力でガスを受け取る。図２の実施形態では、排出ガス流量が、中空エラストマー円錐台形部分２２２の変形によって調整される。マスク２００の内圧が増加すると（すなわち、装着者の呼気中）、中空エラストマー円錐台形部分２２２の変形が大きくなって、内径を減少させる。ガス抜き開口の寸法を調整することによって、ガス流量調整装置２２０から逃げるガス量が、不快感を与えるレベルより低く保たれる。いずれの実施形態のガス流量調整装置も、好ましくはマスクシェル上に配置されるが、変更例としてマスク付近か、ガス供給ホース上に配置することもできることを理解されたい。
【００１１】
本実施形態のガス流量調整装置２２０は、中空エラストマー円錐台形部分２２２を構成する材料の選択によって、所望の流量に設定することができ、その材料は、たとえば、シリコーン、ポリウレタンなどにすることができる。
【００１２】
図３は、可変開口ガス抜き付き呼吸マスク３００の第２の実施形態を示す。主要構成部材はマスク２２０と同一であり、同一の構成部材の参照番号をそのまま使用する。マスク３００は、ガス流量調整装置３１０を含み、これは、開口３１３を覆う位置に設けられた弾性フラップ３１６を有する。したがって、ガス流量調整装置３１０は、ＣＰＡＰマスク３００の内圧に応じて可変の開口を有する。
【００１３】
内圧が低い時などの通常状態では、弾性フラップ３１３は通常は開口３１３から離れた位置へ変位して、ガス流が開口３１３を自由に通ることができるようにしている。内圧が増加すると、弾性フラップ３１６が開口３１３へ徐々に接近していき、開口３１３を通るガス流量を調整し、それによって内圧を調整する。
【００１４】
本実施形態のガス流量調整装置３１０は、弾性フラップ３１３を構成する材料の選択によって、所望の流量に設定することができ、その材料は、たとえば、シリコーン、ポリウレタンなどにすることができる。フラップに加わる閉鎖圧力は、それを形成する材料の硬さおよびフラップ形状によって変えることができる。
【００１５】
図４は、可変開口ガス抜き付き呼吸マスク４００の第３の実施形態を示す。主要構成部材はマスク２００と同一であり、同一の構成部材の参照番号をそのまま使用する。マスク４００は、ガス流量調整装置４０８を含み、これはさらに、開口４１１と、電子作動式部材４１４と、アクチュエータ４１８と、圧力センサ４２１と、制御線４２７でアクチュエータ４１８に、信号線４２９で圧力センサ４２１に接続されたコントローラ４２４とを有する。したがって、ガス流量調整装置４０８は、マスク４００の内圧に応じて可変の開口を有する。
【００１６】
コントローラ４２４は、マイクロコントローラ、カスタムビルトチップまたはハードワイヤード論理回路などのプログラマブル装置を含むいずれの形式の汎用コントローラでもよい。アクチュエータ４１８は、サーボ形アクチュエータまたはソレノイド形アクチュエータなどの、いずれの形式の汎用アクチュエータでもよい。好適な実施形態では、アクチュエータ４１８は、開口４１１を閉鎖または開放するように電子作動式部材４１４を伸長および後退させるサーボ形アクチュエータである。あるいは、アクチュエータ４１８は、電子作動式部材４１４を他の幾つかのやり方で、たとえば、開口４１１の側部へ変位させるか、開口４１１からマスクシェル２０６の内部へ変位させるようにして移動させてもよい。
【００１７】
使用に際して、コントローラ４２４が、圧力センサ４２１から信号線４２９によって圧力信号を受け取る。それにより、コントローラは、開口４１１に対する電子作動式部材４１４の位置を調整することができる。コントローラは、制御信号を制御線４２８でアクチュエータ４１８へ送ることによってこれを行うことができる。アクチュエータは、制御信号に応答して、電子作動式部材４１４を移動させて開口４１１を開閉することによって、開口４１１の有効寸法を変化させることができる。好適な実施形態では、電子作動式部材４１４は、完全閉鎖位置から完全開放位置まで、およびその間のいずれの位置へも移動することができる。あるいは、アクチュエータ４１８は開閉位置を有するだけにして、開口４１１の開閉の繰り返しによってガス流量調整を行うようにしてもよい。
【００１８】
以上に本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記の特定の実施形態に制限されることを意図してはいない。当該技術分野の専門家であれば、本発明の概念から逸脱することなく本明細書に記載の特定の実施形態の様々な使い方、その変更およびそれからの発展を行うことができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 関連技術のガス抜き付き呼吸マスクを示す。
【図２】 本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスクの第１の実施形態を示す。
【図３】 本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスクの第２の実施形態を示す。
【図４】 本発明の可変開口ガス抜き付き呼吸マスクの第３の実施形態を示す。
【符号の説明】
２００、３００、４００ 可変開口ガス抜き付き呼吸マスク
２０６ マスクシェル
２０９ ガス供給ホース
２２０、３１０、４０８ ガス流量調整装置
Claims (10)
- 可変流量ガス抜きを有する呼吸マスクであって、
ガス供給ホースと、
該ガス供給ホースに接続されて、ガスを人の呼吸器系へ送ることができるマスクシェルと、
寸法が可変のガス抜き開口を有するガス流量調整装置と
を備え、
前記ガス抜き開口の寸法を調整することにより、前記呼吸マスクから流出する排出ガス流量をほぼ一定にほぼ維持する呼吸マスク。 - 前記ガス流量調整装置は、前記マスクシェル上に配置されている請求項１記載の呼吸マスク。
- 前記ガス流量調整装置は、前記ガス供給ホース上に配置されている請求項１記載の呼吸マスク。
- 前記ガス流量調整装置は、毎分約１０〜１５リットルのガス流量を維持する請求項１記載の呼吸マスク。
- 前記ガス流量調整装置は、前記呼吸マスク内に形成されて内径を有する中空エラストマー円錐台形部分と、前記マスクシェルに設けられた外側開口と、前記マスクシェルの内側に配置されて前記中空エラストマー円錐台形部分の切頭端部を形成する内側開口とをさらに有し、シリコーンまたはポリウレタンからなる前記中空エラストマー円錐台形部分は、前記呼吸マスクの内部のガス圧が増加すると変形して前記中空エラストマー円錐台形部分の前記内径を減少させる請求項１記載の呼吸マスク。
- 前記ガス流量調整装置は、前記呼吸マスク内のガス抜き開口を覆う位置に配置された弾性フラップをさらに含み、該弾性フラップは、前記呼吸マスクの内部のガス圧が増加すると前記マスクシェルの前記ガス抜き開口の方へ移動する請求項１記載の呼吸マスク。
- 前記ガス流量調整装置は、ガス抜き開口を開閉するように移動可能な電子作動式部材を備えたアクチュエータをさらに含む請求項１記載の呼吸マスク。
- 前記電子作動式部材は、前記呼吸マスクの内部のガス圧が増加すると前記ガス抜き開口を閉鎖するように移動し、前記呼吸マスクの内部のガス圧が減少すると前記ガス抜き開口を開放するように移動する請求項７記載の呼吸マスク。
- 前記ガス流量調整装置は、前記マスクシェル内に配置された圧力センサをさらに含む請求項７記載の呼吸マスク。
- 前記ガス流量調整装置は、前記ガス抜き開口の有効寸法を変化させるために、前記アクチュエータおよび前記圧力センサとつながっているコントローラをさらに含む請求項９記載の呼吸マスク。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/416,648 | 1999-10-12 | ||
| US09/416,648 US6644316B2 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Variable aperture venting for respiratory mask |
| PCT/US2000/027814 WO2001026722A1 (en) | 1999-10-12 | 2000-10-10 | Variable aperture venting for respiratory mask |
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