JP4938804B2 - 圧力駆動体のためのハードウェア構成 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
不適用
（政府支援研究／開発）
不適用
本発明は、一般的には呼吸装置に関し、より特定的には患者における圧力を維持するための閉ループ制御システムにおいて圧力測定を利用する持続陽圧気道圧（continuous positive airway pressure：ＣＰＡＰ）人工呼吸システム用の圧力駆動体に関する。この圧力駆動体は、呼息抵抗を最小にして呼吸の仕事量（work）を減らすために流れ発生装置と連携して使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
呼吸障害の患者に呼吸装置を使用することはよく知られている。一般にこのような装置は、肺のつぶれを防止するために呼吸サイクルの間中、患者の肺に陽圧（positive pressure）を供給しながら吸息および呼息されたガス（inhaled and exhaled gases）の適切な交換を可能にすることによって、患者の呼吸を支援する。理想的にはこのような装置は、つぶれた肺胞を回復させることによって機能的残気量（ＦＲＣ）の回復を促進し（容易にし）、低酸素血症を回復させるために、患者に安定したＣＰＡＰを与える。
【０００３】
このような呼吸装置は、呼吸する能力が損なわれている患者を治療する際に有効であることが分かっている。例えば肺疾患を持って生まれた新生児またはＦＲＣを維持できない未熟児は、ＣＰＡＰ治療を使用する呼吸支援による恩恵を受けることができる。前述のようにＣＰＡＰ治療は、口または鼻へ、あるいは乳児に挿入された気管チューブを介して一定の安定した圧力を送達する。このような呼吸装置の使用は意図された目的のために適当であることは一般に分かっているが、このような装置は、呼吸介護を与える際に全体的な臨床治療の有効性を損なう幾つかの設計の不備を有する。
【０００４】
例えば、乳幼児のための人工呼吸装置は、患者の気道に一定の安定した圧力を送達するときに最適のＣＰＡＰ治療を与えることができる。これを達成するためにこのような人工呼吸システムは典型的には、患者への加圧ガスの流れを作り出すための圧力駆動体を含む。ガスは、人工呼吸器と患者との間のインタフェースを備える患者回路に送達される。患者に送達されるガスの圧力および／または流れを制御するために、ガス源と患者との間に、典型的にはバルブ（弁）が設けられる。
【０００５】
ある幾つかの従来技術の乳幼児用人工呼吸装置は、患者における圧力を制御するために手動の流れ制御弁を利用する。不都合なことに、ＣＰＡＰ治療中に圧力の変化が発生する場合がある。このような圧力変化は、人工呼吸システムにおいて発生する漏洩の結果の場合がある。例えば鼻孔係合ステムで構成された患者インタフェースを使用する乳幼児用人工呼吸器に関して、鼻孔係合ステムと乳幼児の鼻との間で時間と共に漏洩が進む場合がある。もし患者インタフェースが口および／または鼻をカバーする鼻マスクとして構成されていれば、患者の顔へのマスクの不適切な取付け状態によって、あるいは人工呼吸時のマスクのずれによっても漏洩が起こり得る。
【０００６】
不都合なことに、従来技術の乳幼児用人工呼吸装置で使用されるような手動の流れ制御弁の調整不可能な性質のために、人工呼吸システムにおけるこのような漏洩は、未検出のまま進行して、患者における圧力損失という結果を招く場合がある。更に従来技術の多くの乳幼児用人工呼吸装置は、患者回路における漏洩を検出するか、または切離しを検出するための能力を欠いている。更に従来技術の乳幼児用人工呼吸装置は、このような漏洩および／または切離しの結果としての患者における圧力損失を修正するための手段を欠いている。
【０００７】
以上のように、当分野には、正確で安定した陽圧が患者の気道に印加され得るように、圧力制御機構へのフィードバックのために患者における圧力を連続的に監視する人工呼吸システムの必要性が存在する。更に、当分野には、人工呼吸システムがこのような漏洩を補正でき、それによって所望の圧力を患者に送達できるように、システム漏洩および／または患者回路切離しを検出する能力を有する人工呼吸システムの必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】
米国特許第５５９８８３８号
【特許文献２】
米国特許出願公開第２００４／２５５９４３号
【特許文献３】
米国特許第６１５２１３５号
【特許文献４】
欧州特許第０８６０１７５号
【特許文献５】
国際公開第９７／１９７１９号
【０００８】
（概要）
本発明は、特に、従来技術のＣＰＡＰ人工呼吸（ventilation）システムに関連する上記のニーズに取り組んでいる。より具体的には本発明の一態様では、持続陽圧気道圧（ＣＰＡＰ）人工呼吸を患者に送達するために使用され得るような圧力駆動体が提供される。好都合なことに、この圧力駆動体は、患者に隣接して配置される患者圧力センサであって、安定した仕様でＣＰＡＰを正確に制御するために、患者における圧力に応答する吸息流制御弁（inspiration flow control valve）へのフィードバックのために患者における圧力を継続して監視する患者圧力センサを組み込んでいる。
【０００９】
この人工呼吸システムは、圧力駆動体と連携して使用され得る流れ発生器またはマイクロ発生器患者回路を含むとしてもよい。このような流れ発生器は、Ｄｕｑｕｅｔｔｅらによって２００５年９月３０日に出願された米国特許出願第１１／２４１，３０３号に図示され説明されており、「流れ発生器患者回路のためのベンチュリ幾何学設計（Venturi Geometry Design for Flow Generator Patient Circuit）」と題し、その全内容が参照によってここに明確に組み込まれている流れ発生器に類似しているとしてもよい。更にこのような流れ発生器は、患者インタフェースにおける漏洩を減らすために解剖学的に形作られた鼻孔ステムを有するノーズピース部材を含むとしてもよい。このようなノーズピース部材は、Ｓｔｅｎｚｌｅｒらによって２００３年１０月３０日に出願された米国特許出願公報第２００３／０２００９７０号に図示され開示されていて、「乳幼児用呼吸装置（Infant Breathing Apparatus）」と題し、その全内容が参照によってここに明確に組み込まれているノーズピース部材に類似しているとしてもよい。
【００１０】
前述のように、圧力駆動体のための閉ループ制御システムは特に、患者における圧力を供給して維持するように適応している。これに関して圧力駆動体は、患者における所望の圧力を作り出すために吸息（吸気）流制御弁における患者圧力フィードバックを利用する。吸息流量制御弁は、種々のバルブ構成に構成されるとしてもよく、好適にはＤＣ電流またはパルス幅変調に応答できる電圧感知オリフィス（voltage sensitive orifice：ＶＳＯ）バルブとして構成されるとしてもよい。
【００１１】
加圧ガスは、ガス源を介して供給される。吸息流制御弁に酸素と空気の混合物を供給するために、空気回路には更にガス混合器が含まれ得る。吸息流制御弁への送達のための最大圧力を維持するために、空気回路には更に圧力調整器が組み込まれ得る。ガス内の酸素濃度レベルは、回転可能ノブまたは他の適当な調整機構として構成され得る混合制御部を介して、選択的に操作され得る。
【００１２】
混合制御部は、空気回路にも組み込まれ得る酸素センサによって測定されたときに、０パーセントから１００パーセントに及ぶ任意の濃度で酸素ガスを供給するように構成され得る。ＣＰＡＰ治療では、混合制御部は、患者が正常な呼吸機能を取得するにつれて、酸素濃度への患者の依存度を徐々に減らすために定期的に調整され得る。
【００１３】
重要なことには、患者圧力センサは、患者のＹ字形ポート（wye port）に隣接するように患者の気道に隣接して配置される。患者圧力センサは、圧力トランスデューサ（transducer）または患者に送達されるガスの圧力を測定するための他の適当な機器として構成され得る。吸息流制御弁は、このような患者圧力測定値に応答する。閉ループ制御システムには、予めプログラムされた、あるいは手動で設定された所望の患者圧力レベルにしたがって動作する、プロセッサも含まれ得る。
【００１４】
空気回路には吸息抑止弁（inspiratory check valve）が更に含まれるとしてもよく、好適には吸息流制御弁に向かう方向への加圧ガスの流れを妨げるように動作する。空気回路には安全弁が含まれるとしてもよく、安全弁は人工呼吸システムの機能不全の場合に備えて、患者に人工呼吸を施すための二次的安全機能として吸息抑止弁と協同動作するとしてもよい。この仕様において、患者は、吸息流制御弁からのガス流の損失にもかかわらず、適切な人工呼吸を受けることができる。
【００１５】
所望の患者圧力は、圧力駆動体ハウジングに取り付けられた１対の押しボタンを介するなどの任意の適当な手段によって、選択的に操作または調整され得る。所望の患者圧力と現実の患者圧力の表示は、また、圧力駆動体ハウジングに配置されたＬＥＤ素子の形で与えられ得る。前述のように患者へのガス流中の酸素濃度の操作は、圧力駆動体ハウジングに取り付けられた回転可能なノブとして構成された混合制御部によって与えられ得る。
【００１６】
空気回路内に組み込まれた酸素センサは、ガス中の酸素濃度を監視するための手段を与える。酸素濃度レベルは、例えば１組のＬＥＤ素子を使用するディジタル表示装置を介して表示され得る。人工呼吸システム内の漏洩を監視して検出するために、また切離しを検出するために、空気回路には更に近接圧力センサ（proximal pressure sensor）が設けられ得る。
【００１７】
ここに開示された種々の実施形態のこれらおよび他の特徴と利点は、下記の説明と、同様の符号が本明細書全体を通して同様の部分を指す下記の図面とを参照して、更によく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（詳細な説明）
本発明の好適な実施形態を単に例示する目的のためであって、本発明を限定する目的のためではない図面を参照すると、図１は持続陽圧気道圧（ＣＰＡＰ）治療を患者に行うために使用され得るような人工呼吸システムの空気回路図である。人工呼吸システムは、患者に加圧ガスを供給するための圧力駆動体１０を含む。図１には示されていないが、この人工呼吸システムはまた、Ｄｕｑｕｅｔｔｅらによって２００５年９月３０日に出願された米国特許出願第１１／２４１，３０３号に開示されていて、「流れ発生器患者回路のためのベンチュリ幾何学設計（Venturi Geometry Design for Flow-Generator Patient Circuit）」と題し、その全内容が参照によってここに明確に組み込まれているような、流れ発生器または流れマイクロ発生器（図示せず）患者回路も含むとしてもよい。
【００１９】
上記のように流れ発生器は、ＣＰＡＰ治療の間中、吸息（inhalation）と呼息（exhalation）とを促進する（容易にする）ことにおいて有用であり得る。これに関して圧力駆動体１０は、患者の機能的残気量（function residual capacity：ＦＲＣ）の回復を促進し、低酸素血症を治すために安定したＣＰＡＰ圧力を供給するように流れ発生器と連携して利用され得る。このような流れ発生器は、典型的には、患者インタフェースに設置され、またＳｔｅｎｚｌｅｒらによって２００３年１０月３０日に出願された米国特許出願公報第２００３／０２００９７０号に開示され図示されていて、「乳幼児用呼吸支援装置（Infant Breathing Assist Apparatus）」と題し、その全内容が参照によってここに明確に組み込まれているような、患者の鼻孔に解剖学的に適合するＤ字形鼻孔係合ステムを有するノーズピース部材を含み得る。図１にも見られるように、この人工呼吸システムは任意選択的に、患者からの呼息ガスの除去を促進するための呼息システム８４を含み得る。
【００２０】
重要なことに、空気回路システムは、患者における圧力を維持するために圧力駆動体１０のための閉ループ制御システム７２を含む。これに関して圧力駆動体１０は、正確で安定した陽（positive）気道圧を与えるために、吸息流制御弁５２へのフィードバック用の患者圧力を利用する。吸息流制御弁５２は、患者における所望の圧力を生成するために患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する。
【００２１】
図１の空気回路図に見られるように、ガス源２６は好適には、酸素と空気の混合物を吸息流制御弁５２に送達するように動作する。空気は、ガス源２６によって環境大気から引き出され、その後、空気は患者への送達のために酸素および／または他のガスまたはこれらの組合せと混合され得る。空気はまた、環境から、または圧縮空気タンクから、または他の適当な源から引き出されるとしてもよい。同様に酸素は、酸素タンクまたは他の適当な源から引き出されるとしてもよい。また酸素は、吸息流制御弁５２の下流といったガス源２６の下流または患者インタフェースに送達され、また患者に送達される酸素の濃度を制御するように調整され得ることが考えられる。
【００２２】
図１に見られるように、患者圧力センサ６２は、患者Ｙ字形ポートに隣接して配置され得る。患者圧力センサ６２は、圧力トランスデューサ（transducer）として、または患者に送達されるガスの圧力を測定するための他の適当な機器として構成され得る。吸息流制御弁５２は一般に、ガス源２６と患者との間に配置され、患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する。これに関して、患者圧力センサ６２と吸息流制御弁５２は、閉ループ制御システム７２を備える。閉ループ制御システム７２は更に、患者圧力測定値に応じて制御システムコマンドを生成するように適応した、プロセッサまたはマイクロプロセッサを含み得る。次にこのような制御システムコマンドは、患者における所望の圧力を生成するように動作する吸息流制御弁５２に送達される。より詳細に下記に説明されるように、制御システムにはユーザ入力能力とメモリ能力も含まれ得る。
【００２３】
図１に見られるように、空気回路は更に、圧力駆動体１０の内部に配置されるとしてもよく、好適には人工呼吸システムにおける漏洩を検出するように動作する、近接圧力センサ６０を含み得る。患者圧力センサ６２と同様に、近接圧力センサ６０は、圧力トランスデューサとして構成でき、好適には、閉ループ制御システム７２へのフィードバックのために人工呼吸システム内の圧力を継続的にサンプリングするように動作する。このようにして、人工呼吸システム内の、または患者インタフェースにおける漏洩は、圧力が患者において維持され得るように、吸息流制御弁５２が適切な修正を行い得るように検出され得る。
【００２４】
好適には圧力駆動体１０に、圧力調整器８８も組み込まれる。図１に示されるように、圧力駆動体１０は、ガス源２６と吸息流制御弁５２との間に流体的に接続され、また好適には、ガス源２６から、および／またはガス源２６の下流に配置された酸素混合器８６から流れる、ガスの圧力を調整するように動作する。圧力調整器８８は、加圧ガスの一定の源が吸息流制御弁５２に利用可能にされることを確実にする。
【００２５】
前述のように、吸息流制御弁５２は、患者圧力センサ６２からのフィードバックに応答し、予めプログラムされた、または手動で設定された所望の患者圧力レベルにしたがって適切な量だけ開閉する。吸息流制御弁５２は、電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブ５４として構成され得るが、代替のバルブ構成が吸息流制御弁５２として使用されるとしてもよい。ＶＳＯ構成では、吸息流制御弁５２は、閉ループ制御システム７２の下でＤＣ電流またはパルス幅変調に応じて開閉するように応答する、電磁弁（solenoid valve）である。このようにして、ＶＳＯバルブ５４は、入力電流に応じて空気回路内の加圧ガスの流れを制御するとしてもよい。
【００２６】
前述のように圧力駆動体１０は、周囲空気と酸素の混合物を患者に供給するように動作する酸素混合器８６を含み得る。これに関して、空気回路は好適には、吸息流制御弁５２の下流に配置された酸素センサ４６を含み得る。酸素センサ４６は好適には、患者に送達されつつある加圧ガス中の酸素の濃度を測定するように動作する。酸素濃度は、圧力駆動体１０のハードウェアの説明において以下に説明されるように、圧力駆動体１０に取り付けられた酸素混合制御部４４を介して選択的に調整され得る。ＣＰＡＰ治療では、混合制御部４４は、患者が正常な呼吸機能を取得するにつれて加圧ガス中の酸素濃度への患者の依存度を徐々に減らすために、定期的に調整され得る。混合制御部４４は、酸素センサ４６によって測定される０パーセントから１００パーセントに及ぶ任意のパーセンテージにおいて、酸素添加ガスを供給するように構成され得る。
【００２７】
図１に示されるように、空気回路には更に、吸息抑止弁（inspiratory check valve）５６が含まれ得る。吸息抑止弁５６は、患者と吸息流制御弁５２との間に介在することが可能であり、好適には患者から吸息流制御弁５２に向かう方向への加圧ガスの流れを妨げるように動作する。これに関して、吸息抑止弁５６は、単一方向に（すなわち患者に向かう方向に）だけ流れることを可能にする。空気回路に示されたように、患者と吸息抑止弁５６との間に安全弁５８が配置され得る。安全弁５８は、患者が人工呼吸システムの故障にもかかわらず適切な人工呼吸を受けることができるように、人工呼吸システムの故障の場合に患者の呼吸のための二次的安全機能を提供するように、吸息抑止弁５６と協同動作する。
【００２８】
前述のように、圧力駆動体１０のための閉ループ制御システム７２は、空気回路の変化または患者回路の変化にもかかわらず、患者気道に正確で安定した圧力を供給する。患者圧力センサ６２からの信号はまた、臨床医が現実の患者圧力を観測して監視できるように、圧力指示のために視覚および/または可聴形式に変換され得る。これに関して、所望の患者圧力指示器６６と現実の患者圧力指示器６８は、ディジタル表示形式で与えられ得る。所望の患者圧力の選択的調整を可能にするための手段として、圧力駆動体１０のハードウェア構成には、更に患者圧力制御６４機構が含まれ得る。より具体的には、所望の患者圧力は、圧力駆動体１０のハウジング１２に取り付けられた１対の押しボタンによって選択的に操作され得る。
【００２９】
なお図１の空気回路図を参照すると、人工呼吸システムは任意選択的に、患者による開始時に患者からの呼息ガスの排出を促進するための呼息（exhalation）システム８４を更に含み得る。上記のように、呼息システム８４は、圧力調整器８８の下流の位置で患者をガス源２６に相互接続し得る。これに関して、加圧ガスは、呼息ガスの除去を促進するために呼息システム８４に供給される。呼息システム８４は、患者に吸息ガスを送達する圧力駆動体１０と平行に配置される。呼息システム８４は、呼吸の仕事量を減らす仕様で患者から呼息ガスを放出するために必要な構成要素を含む。
【００３０】
より具体的には、呼息システム８４は、呼息抑止弁７８と呼息弁８０とドライブベンチュリ８２とＶＳＯバルブ５４とを含み得る。吸息抑止弁５６の動作と同様に、呼息抑止弁７８は、これを通る一方向の流れだけを可能にする。より具体的には、呼息抑止弁７８は、患者に向かう方向への呼息ガスの流れを防止するように構成される。呼息弁８０は、患者への呼息抑止弁７８を相互接続し、また好適には、患者からの呼息ガスを放出するように動作する。このような呼息ガスは、環境に放出され得る。ドライブベンチュリ（drive venturi）８２は、患者による開始時に呼息ガスの除去を容易にする。これの独特の幾何学形状のせいで、ガスはドライブベンチュリ８２を経由して呼息弁８０から直ちに流出する。
【００３１】
患者による呼息段階の開始時に、ドライブベンチュリ８２は、患者の気道からの呼息ガスの排出を促進する。ＶＳＯバルブ５４は、図１に示されるようにドライブベンチュリ８２に接続され、また圧力調整器８８と吸息流制御弁５２との間で圧力駆動体１０に接続される。ＶＳＯバルブ５４は、呼吸の仕事量を減らすために、呼息ガスの除去のためのドライブベンチュリ８２に加圧ガスの調整された流れを与える。また図１の空気回路には、酸素混合器８６から延びる任意選択の混合ガスポート５０が示されている。このような混合ガスポート５０は、二重リム患者回路のために使用され得るような閉呼息弁８０システムに加圧ガスを供給するように、流体的に接続され得る。
【００３２】
次に図２から図６を参照すると、図１に示された人工呼吸システムにおいて利用されるような圧力駆動体１０のためのハードウェア構成の例示的実施形態が示されている。圧力駆動体１０は、カウンター、テーブルまたはスタンド上に圧力駆動体１０を支持するための１対の脚２２を含み得る、ハウジング１２を含み得る。概ね直角に形作られているように示されているが、ハウジング１２は、幅広い種々の形状、サイズおよび代替構成に構成され得る。ハウジング１２は、取付け板２０と、前面部と、空気ポート３２と酸素ポート２８の接続のための手段として機能する後部を有する背面部とを備え得る。背面部は更に、空気ポート３２と酸素ポート２８とを受けるためにマニホルドが取り付けられ得る背面板１８を含み得る。
【００３３】
背面板１８には電源供給ポート３８が配置または搭載され得る。電源供給ポート３８は、圧力駆動体１０に電力を供給するように、および／または内部バッテリ３６またはバッテリパック３４を充電するように構成され得る。図３に見られるように、圧力駆動体１０は更に、酸素ポート２８に流体的に接続されることが可能であって、好適にはこのポートから流れる酸素を、例えば０．５ミクロンといった予め決められた純粋レベルにまで濾過するように動作する、フィルタ３０を含み得る。フィルタ３０は、図５にも見ることができ、酸素が流れるマニホルドに隣接して配置される。いったん濾過されると、酸素は、図５にも見える酸素混合器８６に供給される。
【００３４】
空気ポート３２からの空気はまた、酸素混合器８６に流れ、ここで所望の酸素濃度が混合され、予め決められた、またはユーザ設定された濃度レベルにしたがって、吸息流制御弁５２に供給される。このような酸素濃度は、ハウジング１２の前面の前面板１６から延びる回転可能なノブとして示されている、混合制御部４４の操作によって調整される。
【００３５】
前述のように、酸素濃度は、０パーセントから１００パーセントの任意の範囲において与えられ得る。圧力駆動体１０のハウジング１２の前面板１６には、混合指示器４８も設けられている。図には３桁のディジタル表示装置が表示されているが、混合指示器４８は、酸素センサ４６によって測定される加圧ガスの酸素濃度を表示するための任意の適当な構成要素で構成され得る。
【００３６】
圧力駆動体１０は、更に、好適にはハウジング１２に隣接して配置される、またはハウジング１２内に含まれる患者圧力センサ６２を含む。患者圧力センサ６２は、吸息流制御弁５２へのフィードバックのために患者における圧力を測定するように動作する。吸息流制御弁５２は、図５，６に示されるようにハウジング１２内に取り付けられているように見えており、前述のように、本発明の一態様では患者圧力測定値へのフィードバックに応じて開閉するように動作し、患者圧力センサ６２は、好適には患者インタフェース装置に配置される。
【００３７】
吸息流制御弁５２と患者圧力センサ６２は、本出願では閉ループ制御システム７２を備えるように定義される。閉ループ制御システム７２は、患者圧力センサ６２からの入力を受信できるプロセッサを含むことができ、これによって生成される信号に基づいて、吸息流量制御弁５２の駆動パラメータを制御するために必要なメモリおよび処理機能を実行できる。前にも説明されたように、吸息流制御弁５２は、他のバルブタイプも考えられるが、ＶＳＯバルブ５４として実現され得る。
【００３８】
また圧力駆動体１０の前部には、所望の患者圧力指示器６６と現実患者圧力指示器６８も配置される。混合指示器４８の構成と同様に、所望の患者圧力指示器６６もまた、発光ダイオード（ＬＥＤ）タイプの装置または他の適当な表示装置といった、ディジタル表示またはディジタルディスプレイとして構成され得る。所望の患者圧力の操作は、好適には圧力駆動体１０の前面部に配置された患者圧力制御部６４の使用によって達成され得る。
【００３９】
図２に示されるように、患者圧力制御部６４は、矢印として形作られて、ユーザが所望の患者圧力を増加または減少させることを可能にする、１対のボタンとして構成され得る。代替として、患者圧力制御部６４として他の種々の制御手段が設けられ得る。現実患者圧力指示器６８は、Ｈ２Ｏのｃｍ．で測定されるような患者圧力センサ６２によって測定される現実患者圧力を示すために、ＬＥＤの垂直なアレイとして形成された棒グラフマノメータ（manometer）として構成され得る。しかしながら、現実の患者圧力の指示を与えるために、ディジタル表示または他の適当なユーザインタフェースが考えられる。現実患者圧力のための棒グラフマノメータの上端部と下端部の両端に取り付けられた、１対の高／低圧警報４２セッティング（例えばＬＥＤ）は、好適には、患者圧力センサ６２によって患者において測定される予め決められた範囲の外の患者圧力測定値に応答するように構成される。
【００４０】
圧力駆動体１０の起動は、圧力駆動体１０の前面部に取り付けられ得る電源スイッチ７４によって容易にされ得る。電力は、圧力駆動体１０の背面部に配置された電源供給ポート３８を介してＡＣ（交流）で供給され得る。図６に見られるように、圧力駆動体１０は、病院内搬送中または通院搬送中に圧力駆動体１０に電力供給するための、少なくとも１個、好適には数個のバッテリから構成されるバッテリパック３４を含み得る。更に、再充電可能であり得るバッテリパック３４は、また、救命救急診療呼吸支援が常に提供されるために、停電の場合にバックアップ電力を供給するようにも構成され得る。
【００４１】
電力状況を与えるために、圧力駆動体１０の前面部に電力指示器４０ディスプレイデバイスが配置され得る。電力指示器４０は、好適には、バッテリ電力レベルおよび他の電力状況に関する表示を与えるように構成される。例えば、電力指示器４０は、電力４０「オン／オフ」状態ならびに、利用可能なバッテリ電荷および／またはバッテリ電力レベルを示すように構成された、ＬＥＤバーのアレイおよび／またはディジタルディスプレイのアレイを備え得る。更に、電力がＡＣ電源を介して、またはバッテリパック３４から供給されているかどうかを示すための設備も、圧力駆動体１０の前面部などのような圧力駆動体１０で利用可能であり得る。
【００４２】
上述の制御および表示機構の各々は、更に、任意の種々の視覚および／または可聴警報機能を備え得る。例えば、患者圧力センサ６２によって監視される高い、または低い患者圧力表示は、視覚および／または可聴警報４２を起動し得る。同様に、バッテリ電力および／またはＡＣ電力の損失または低電力レベル状態は、可聴または視覚警報４２によって示され得る。このような警報４２機構は、再設定可能であるように構成されることも考えられる。
【００４３】
図に示されるように、上記の調整および監視装置（すなわち、混合指示器４８、所望患者圧力指示器６６および現実患者圧力指示器６８）は、圧力駆動体１０のハウジング１２の前面に配置されたプリント回路板２４に実装され得ることが考えられる。同様に、患者供給ポート７０と呼息システムポート７６は、圧力駆動体１０のハウジング１２の前面部の面板に取り付けられ得る。
【００４４】
種々の圧力および酸素の調整および監視装置の上記の構造的配置が、ここに示され説明されたものとは異なる任意の適当な形に配置され得ることは、指摘されるべきである。ハウジング１２自体は、一般的にハウジング１２によって画定される内部区画を分割し得る、分割器１４部材を含み得る。分割器１４は、混合制御部４４、患者供給ポート７０および呼息システムポート７６といった空気回路要素から、電気構成要素（すなわち、バッテリパック３４、および混合指示器４８と所望の患者圧力指示器６６と現実患者圧力指示器６８とを実装したプリント回路板２４）を分離できる。
【００４５】
図１から図６を参照しながら、次に圧力駆動体１０の動作が説明される。適当な患者インタフェースを介するなどの、患者回路への患者供給ポート７０の流体的相互接続において、また呼息システムポート７６を介しての圧力駆動体１０への呼息システム８４の任意選択的相互接続によって、圧力駆動体１０は、電源スイッチ７４によって起動され得る。酸素は、ハウジング１２の背面部における酸素ポート２８を通して、酸素タンクまたは他の適当な酸素源から供給され得る。
【００４６】
酸素は、酸素混合器８６への送達に先立って図３、５に示されたフィルタ３０を通り抜けるとしてもよい。空気は空気ポート内に引き出されるとしてもよく、酸素混合器８６に送達される。ユーザは、圧力駆動体１０の前面部に配置された混合制御部４４を操作する（すなわち回転させる）ことによって所望の酸素濃度を調整するとしてもよい。加圧ガスの混合物は、これの最大圧力を制限する圧力調整器８８に送達される。次に加圧ガスは、患者圧力に関するユーザ入力に応じて動作する吸息流量制御弁５２に供給される。
【００４７】
前述のように、患者圧力制御部６４は、空気回路内の圧力の選択的操作を可能にし得る。患者圧力センサ６２は、患者における圧力を継続的に監視して、所望の患者圧力を達成するために開閉する吸息流制御弁５２に患者圧力を表す信号を送達する。吸息抑止弁５６は、患者から吸息流制御弁５２への方向のガスの流れを防止し、患者の呼吸時の二次安全機能として安全弁５８と協同して働く。近接圧力トランスデューサは、患者インタフェースにおける、または空気回路内の他の場所における漏洩を原因とするような、圧力損失を感知して検出し、これを表す信号を補正目的のためにコントローラ（すなわち、制御システム）に送る。
【００４８】
任意選択的呼息システム８４は、圧力調整器８８から加圧ガスを供給されるとしてもよく、呼息弁を介して患者の呼息ガスの除去を容易にするためにＶＳＯバルブ５４およびドライブベンチュリ８２と連携して働く。呼息抑止弁７８は、呼息弁と患者との間に配置され、呼息弁から患者への逆流を防止する。所望の患者圧力に関するユーザ入力は、前述のように１対のボタンを操作することによって達成され得る。更に、患者に送達されるガス中の酸素濃度は、圧力駆動体１０の前面部の混合制御部４４を操作する（すなわち回転させる）ことによって調整されるとしてもよい。
【００４９】
現実および所望の患者圧力の視覚および／または可聴指示は、前述のＬＥＤ表示を含む任意の適当な形式で構成され得る現実の患者圧力指示器６８と所望の患者圧力指示器６６とを介して与えられ得る。圧力駆動体１０の制御システムには、他の入力および出力能力（例えば、メモリ能力とデータ入力能力）が組み込まれ得ることが考えられる。圧力駆動体１０の電力状態は、前述と同様に、電力レベルおよび警報４２設備を介してユーザに伝達され得る。有利なことに、バッテリ３６および／またはバッテリパック３４の組み込みは、病院内搬送を、または停電時の緊急バックアップ電力を可能にする。
【００５０】
本発明の更なる修正と改善もまた、当業者に明らかであり得る。したがって、ここに説明され図示された部分の特定の組合せは、単に本発明のある幾つかの実施形態を表すように意図されており、本発明の精神と範囲の内の代替装置の限定として働くようには意図されていない。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
患者に人工呼吸を施すための人工呼吸システム用の圧力駆動体であって、
ガス源と、
前記患者における圧力を測定するように動作する患者圧力センサと、
前記ガス源と前記患者との間に介在し、患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する吸息流制御弁と、を備える、圧力駆動体。
［２］
前記患者圧力センサと前記吸息流制御弁は、前記患者圧力測定値に応じて制御システムコマンドを生成するように動作する閉ループ制御システムを備え、
前記吸息流制御弁は、前記患者における所望の圧力を生成するために前記制御システムコマンドに応じて開閉するように動作する、［１］に記載の圧力駆動体。
［３］
前記患者圧力センサは圧力トランスデューサとして構成される、［１］の圧力駆動体。
［４］
前記制御システムは、前記患者における漏洩を検出するように動作する近接圧力センサを更に含む、［２］の圧力駆動体。
［５］
前記ガス源は、前記吸息流制御弁に酸素と空気の混合物を送達するように動作する、［１］の圧力駆動体。
［６］
前記患者に送達される前記ガス中の前記酸素濃度を測定するように動作する酸素センサを更に含む、［５］の圧力駆動体。
［７］
前記吸息流制御弁は電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブとして構成される、［１］の圧力駆動体。
［８］
前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在する安全弁を更に備える、［１］の圧力駆動体。
［９］
前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在し、前記患者から前記吸息流制御弁への方向の前記流れを妨げるように動作する吸息抑止弁を更に備える、［８］の圧力駆動体。
［１０］
前記患者を前記ガス源に相互接続し、前記吸息流制御弁に平行に配置された呼息システムであって、前記患者からの呼息ガスを放出するように動作する呼息システムを更に備える、［１］の圧力駆動体。
［１１］
前記呼息システムは、呼息弁と、前記呼息弁を前記患者に相互接続する呼息抑止弁とを含み、前記呼息抑止弁は前記呼息弁から前記患者への方向の流れを防止するように動作する、［１０］の圧力駆動体。
［１２］
前記呼息システムは、前記呼息弁と前記患者との間に介在する電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブを含む、［１１］の圧力駆動体。
［１３］
前記呼息システムは、前記ＶＳＯバルブと前記呼息弁との間に介在するドライブベンチュリを含み、前記ドライブベンチュリは前記ガス流を促進にするように動作する、［１１］の圧力駆動体。
［１４］
患者に人工呼吸を施すための持続陽圧気道圧（ＣＰＡＰ）人工呼吸システム用の圧力駆動体であって、前記圧力駆動体は、
ガス源と、
前記ガス源に流体的に接続され、前記ガス源からのガスの圧力を調整するように動作する圧力調整器と、
前記圧力調整器と前記患者との間に流体的に接続された吸息流制御弁と、前記吸息流制御弁へのフィードバックのために前記患者における圧力を測定するように動作する患者圧力センサとを備える、閉ループ制御システムと、を備えており、
前記吸息流制御弁は、患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する、圧力駆動体。
［１５］
前記制御システムは、前記患者における漏洩を検出するように動作する近接圧力センサを更に含む、［１４］の圧力駆動体。
［１６］
前記ガス源は、前記患者に周囲空気と酸素の混合物を供給するように構成された酸素混合器を含む、［１４］の圧力駆動体。
［１７］
前記制御システムは、前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在する近接圧力センサを更に含み、前記近接圧力センサは前記患者における漏洩を検出するように動作する、［１４］の圧力駆動体。
［１８］
前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在し、前記患者に送達されるガスの圧力を制限するように動作する安全弁を更に備える、［１４］の圧力駆動体。
［１９］
前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在し、前記患者から前記吸息流制御弁への方向の流れを防止するように動作する吸息抑止弁を更に備える、［１４］の圧力駆動体。
［２０］
前記ＣＰＡＰ人工呼吸システムは、
前記患者から前記吸息流制御弁に平行して延びる呼息システムを更に具備し、
前記呼息システムは、
前記患者に向かう方向の流れを防止するように構成された呼息抑止弁と、
前記呼息抑止弁を前記患者に相互接続し、前記患者からの呼息ガスを放出するように動作する呼息弁と、
前記呼息弁に接続され、前記呼息弁からの呼息ガスの流れを促進するように構成されたドライブベンチュリと、
前記ドライブベンチュリに接続され、前記圧力調整器と前記吸息流制御弁との間に相互接続され、前記呼息弁からの前記ガス流を調整するように動作する電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブと、を含む、［１４］の圧力駆動体。
［２１］
患者に人工呼吸を施すための人工呼吸システム用の圧力駆動体であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた酸素ポートと空気ポートとを備えるガス源と、
前記ハウジングに配置され、前記患者における圧力を測定するように動作する患者圧力センサと、
前記ハウジングに配置され、前記ガス源に流体的に接続され、前記ガス源から流れるガスの圧力を調整するように動作する圧力調整器と、
前記ハウジングに配置され、前記ガス源と前記患者との間に介在する吸息流制御弁であって、前記患者における所望圧力を生成するために患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する吸息流制御弁と、
前記患者に送達される酸素濃度の選択的調整を可能にするように構成された混合制御部と、
前記ガス源に接続され、前記混合制御部のセッティングに応じて前記吸息流制御弁に酸素と空気の混合物を送達するように動作する酸素混合器と、
前記患者に供給されるガス中の酸素濃度を測定するように動作する酸素センサと、を備える、圧力駆動体。
［２２］
前記酸素ポートに接続され、このポートから流れる酸素を濾過するように動作するフィルタを更に備える、［２１］の圧力駆動体。
［２３］
前記圧力駆動体に電力供給するように動作するバッテリパックを更に備える、［２１］の圧力駆動体。
［２４］
前記ハウジングに取り付けられ、前記圧力駆動体に電力供給するための外部電源に接続可能である電源供給ポートを更に備える、［２１］の圧力駆動体。
［２５］
前記患者に送達される前記ガスの所望圧力を指示するように動作する所望患者圧力指示器と、
前記患者圧力センサによって測定された前記患者に送達されるガスの現実患者圧力を指示するように動作する現実患者圧力指示器と、を更に備える、［２１］の圧力駆動体。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】患者にＣＰＡＰ治療を施すために使用され得るような人工呼吸システムと圧力駆動体の空気回路図。
【図２】患者に加圧ガスを供給するための人工呼吸システムにおいて使用され得るような圧力駆動体の斜視前面図。
【図３】人工呼吸システムのためのガス源をまとめて備え得る空気ポートと酸素ポートとを示す、圧力駆動体の背面部の斜視図。
【図４】それぞれ空気ポートと酸素ポートによって送達される周囲空気と酸素とを混合するための酸素混合器を示す、圧力駆動体の斜視図。
【図５】圧力駆動体を構成する種々の構成要素を示す圧力駆動体の斜視後部図。
【図６】バッテリパック、空気および酸素ポート、酸素混合器、混合制御部、酸素センサ、混合指示器、および吸息流制御弁を含むがこれらに限定されない、種々の構成要素を示す圧力駆動体の断面上面図。

Claims (21)

1. 患者に人工呼吸を施すための人工呼吸システム用の圧力駆動体であって、
   ガス源と、
   前記人工呼吸システムに接続されるドライブベンチュリと、
   圧力を測定するように動作する患者圧力センサと、
   前記ガス源と前記患者との間に介在し、患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する吸息流制御弁と、
   前記患者を前記ガス源に相互接続し、前記吸息流制御弁に平行に配置された呼息システムであって、前記患者からの呼息ガスを放出するように動作する呼息システムと
   を備え、
   前記呼息システムは、呼息弁と、前記呼息弁を前記患者に相互接続する呼息抑止弁とを含み、前記呼息抑止弁は前記呼息弁から前記患者への方向の流れを防止するように動作し、
   前記呼息システムは、電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブと前記呼息弁との間に介在する前記ドライブベンチュリを含み、前記ドライブベンチュリはガス流を促進するように動作する、
   圧力駆動体。
2. 前記患者圧力センサと前記吸息流制御弁は、前記患者圧力測定値に応じて制御システムコマンドを生成するように動作する閉ループ制御システムを備え、
   前記吸息流制御弁は、前記患者に送達される所望の圧力を生成するために前記制御システムコマンドに応じて開閉するように動作する、請求項１に記載の圧力駆動体。
3. 前記患者圧力センサは圧力トランスデューサとして構成される、請求項１に記載の圧力駆動体。
4. 前記制御システムは、前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在し、前記患者における漏洩を検出するように動作する近接圧力センサを更に含む、請求項２に記載の圧力駆動体。
5. 前記ガス源は、前記吸息流制御弁に酸素と空気の混合物を送達するように動作する、請求項１に記載の圧力駆動体。
6. 前記患者に送達される前記ガス中の前記酸素濃度を測定するように動作する酸素センサを更に含む、請求項５に記載の圧力駆動体。
7. 前記吸息流制御弁は電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブとして構成される、請求項１に記載の圧力駆動体。
8. 前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在する安全弁を更に備える、請求項１に記載の圧力駆動体。
9. 前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在し、前記患者から前記吸息流制御弁への方向の前記流れを妨げるように動作する吸息抑止弁を更に備える、請求項８に記載の圧力駆動体。
10. 前記呼息システムは、前記呼息弁と前記患者との間に介在する電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブを含む、請求項１に記載の圧力駆動体。
11. 患者に人工呼吸を施すための持続陽圧気道圧（ＣＰＡＰ）人工呼吸システム用の圧力駆動体であって、前記圧力駆動体は、
    ガス源と、
    前記ガス源に流体的に接続され、前記ガス源からのガスの圧力を調整するように動作する圧力調整器と、
    前記圧力調整器と前記患者との間に流体的に接続された吸息流制御弁と、前記吸息流制御弁へのフィードバックのために前記患者における圧力を測定するように動作する患者圧力センサとを備える、閉ループ制御システムと、
    前記患者から前記吸息流制御弁に平行して延びる呼息システムと、
    を備えており、
    前記呼息システムは、
    前記患者に向かう方向の流れを防止するように構成された呼息抑止弁と、
    前記呼息抑止弁を前記患者に相互接続し、前記患者からの呼息ガスを放出するように動作する呼息弁と、
    前記呼息弁に接続され、前記呼息弁からの呼息ガスの流れを促進するように構成されたドライブベンチュリと、
    前記ドライブベンチュリに接続され、前記圧力調整器と前記吸息流制御弁との間に相互接続され、前記呼息弁からの前記ガス流を調整するように動作する電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブと、を含み、
    前記吸息流制御弁は、患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する、圧力駆動体。
12. 前記制御システムは、前記患者における漏洩を検出するように動作する近接圧力センサを更に含む、請求項１１に記載の圧力駆動体。
13. 前記ガス源は、前記患者に周囲空気と酸素の混合物を供給するように構成された酸素混合器を含む、請求項１１に記載の圧力駆動体。
14. 前記制御システムは、前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在する近接圧力センサを更に含み、前記近接圧力センサは前記患者における漏洩を検出するように動作する、請求項１１に記載の圧力駆動体。
15. 前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在し、前記患者に送達されるガスの圧力を制限するように動作する安全弁を更に備える、請求項１１に記載の圧力駆動体。
16. 前記患者と前記吸息流制御弁との間に介在し、前記患者から前記吸息流制御弁への方向の流れを防止するように動作する吸息抑止弁を更に備える、請求項１１に記載の圧力駆動体。
17. 患者に人工呼吸を施すための人工呼吸システム用の圧力駆動体であって、
    ハウジングと、
    前記ハウジングに取り付けられた酸素ポートと空気ポートとを備えるガス源と、
    前記ハウジングに配置され、圧力を測定するように動作する患者圧力センサと、
    前記ハウジングに配置され、前記ガス源に流体的に接続され、前記ガス源から流れるガスの圧力を調整するように動作する圧力調整器と、
    前記ハウジングに配置され、前記ガス源と前記患者との間に介在する吸息流制御弁であって、前記患者における所望圧力を生成するために患者圧力測定値に応じて開閉するように動作する吸息流制御弁と、
    前記患者に送達される酸素濃度の選択的調整を可能にするように構成された混合制御部と、
    前記ガス源に接続され、前記混合制御部のセッティングに応じて前記吸息流制御弁に酸素と空気の混合物を送達するように動作する酸素混合器と、
    前記患者に供給されるガス中の酸素濃度を測定するように動作する酸素センサと、
    前記患者を前記ガス源に相互接続し、前記吸息流制御弁に平行に配置された呼息システムであって、前記患者からの呼息ガスを放出するように動作する呼息システムと
    を備え、
    前記呼息システムは、呼息弁と、前記呼息弁を前記患者に相互接続する呼息抑止弁とを含み、前記呼息抑止弁は前記呼息弁から前記患者への方向の流れを防止するように動作し、
    前記呼息システムは、電圧感知オリフィス（ＶＳＯ）バルブと前記呼息弁との間に介在するドライブベンチュリを含み、前記ドライブベンチュリはガス流を促進するように動作する、
    圧力駆動体。
18. 前記酸素ポートに接続され、このポートから流れる酸素を濾過するように動作するフィルタを更に備える、請求項１７に記載の圧力駆動体。
19. 前記圧力駆動体に電力供給するように動作するバッテリパックを更に備える、請求項１７に記載の圧力駆動体。
20. 前記ハウジングに取り付けられ、前記圧力駆動体に電力供給するための外部電源に接続可能である電源供給ポートを更に備える、請求項１７に記載の圧力駆動体。
21. 前記患者に送達される前記ガスの所望圧力を指示するように動作する所望患者圧力指示器と、
    前記患者圧力センサによって測定された前記患者に送達されるガスの現実患者圧力を指示するように動作する現実患者圧力指示器と、を更に備える、請求項１７に記載の圧力駆動体。

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