JP4975621B2 - 呼吸に適したガスのプロファイルされた供給形態での加湿のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、呼吸に適したガスを使用者に供給するための方法及び装置に関する。

この出願は、２００４年８月１０日に出願された米国仮特許出願第６０／５９９８６４号の利益を伴っており、その全体が参照として本明細書に組み込まれている。

閉鎖性睡眠中無呼吸（ＯＳＡ）のような呼吸器疾患の患者のために現在製造されている多くの加湿器は、大きく、嵩ばり、大量の保管水を有し、例えば口から息が漏れることによって生じる場合のある乾燥のような医療に関するほとんどの不快さを治療している。口からの漏れ又はその点に関するいずれの漏れも、加湿されたガスを外気に開放し、必要とされる患者の気道を迂回する。高度な連続的加湿を必要とするそれらの医療条件を含むこれらの激しい要求は、６００ｍＬ程度の水を保有する加湿装置を必要とする場合がある。このことは、持続性気道陽圧（ＣＰＡＰ）装置、換気装置、患者用空気呼吸システム、又はガス供給システムの全体的な大きさ及び嵩を増大させる。

患者がこれらの病的な漏れを示さず、又は単に低レベルの加湿のみを求めている場合には、患者はたぶん、治療セッションの終わりの時点で水が残留している不必要に大きすぎる保存器を有しているだろう。

また、通常の患者に対して許容できるレベルまで快適さをほんの少しだけ改良するために、比較的少量の加湿だけを必要とする実質的に多くの患者がいる。これらの患者には、例えば、冬の寒い月の間、従来の加湿器（ＲｅｓＭｅｄ社のＨｕｍｉｄ Ａｉｒｅ（登録商標）又はＦｉｓｈｅｒ＆Ｐａｙｋｅｌ社のＨＣｌＯＯ）を使用してその患者の気道を通じる空気の流れによって乾燥することがある気道に、暖かさ及び／又は湿気を加えることによって、少しだけではあるが実質的な快適さを得ている人を含むことができる。

現状の加湿器は通常、最悪の、よって相当の加湿要求を要求する不快さを充足するように設計されている。これらのシステムは、望ましくない乾燥及び冷たい空気に対して”快適”なレベルの改良を求めているだけのＯＳＡの患者の実質的な人口に対する“やりすぎ（ｏｖｅｒｋｉｌｌ）”と考えられる場合がある。

現状及び従来の加湿システムは通常、使用者によって設定され、外気の温度及び湿度に依存した連続的な加湿のレベルを供給する。また、温度センサ及び／又は湿度又は流量センサのような複数のセンサアレイを使用して加湿レベルを調整することができ、効率を最大化する、及び／又は、圧力又は空気流量と同調させるシステムがある。これらの従来のシステムは、この業界において“レインアウト”として知られる結露（例えば、冷たい空気は少量の湿気しか担持しない）を軽減若しくは除去しながら最大量の湿気を供給することを可能とすることによって、加湿器の性能を最大化することができる。しかし、これらのタイプのセンサーシステムは、複雑であるとともに経費がかかり、また、大量の水を消費する。

従って、上述の従来技術の加湿器の少なくとも１つの欠点に対処するための必要性が業界において展開されてきた。
米国特許出願公開第２００４／００５５５９７号明細書

本発明の１つの特徴は、（小さな液体保管容量しか必要としない）効率的な方法で、患者の必要に応じて供給される液体（例えば、水、コア蒸気など）を消費／供給しつつ、十分かつ快適なレベルの加湿を供給しながら、従来の加湿器の大きさ及び設計の制限を改良することであり、これはまた、手動で選択可能及び／又はプログラム可能、半自動的、及び／又は自動的な供給プロファイルであっても良い。

本発明の別の特徴は、呼吸の快適さに対する限られた改善を求める患者を補助することに関している。しかし、この目的とするところは、従来の連続的な加温式加湿器を置き換えることではなく、特定の患者により好適な追加的な選択肢を提供することである。

本発明のまた別の特徴は、患者に加湿されたガスのプロファイルされた供給を提供する。

本発明のまた別の特徴は、“割り当て（ｒａｔｉｏｎｉｎｇ）”という形態の最大化された効率での水の使用によって、必要とされる水または液体の容量を削減することである。

本発明の別の特徴は、一の実施形態において、患者の選択可能なプロファイルに従って呼吸の快適さを改良することを目的としている。

これらの、及び他の特徴は、後述の詳細な説明に記載されているか、又は後述の詳細な説明から明らかとなる。

図１は、本発明の実施形態によるブロア１０を図解的に示している。ブロア１０は通常、ブロアモータ１４を支持するためのハウジング１２を含んでおり、呼吸に適したガスを圧縮し、ブロア１０の出口導管２０に接続された空気供給導管１８を介して、患者インターフェース１６（例えばマスク）に供給する。ブロア１０は、１つ以上の押しボタンと好ましくは表示装置とを有する制御パネル２２を含んでいる。ブロア１０は、圧力センサ２４を含み、ＲｅｓＭｅｄ社から商業的に入手可能な１つ以上の制御アルゴリズムに従ったブロアの制御のために、信号を制御装置２６（例えば中央演算装置ＣＰＵ）に提供している。

ブロア１０は、選択的に着脱可能な加湿ユニット２８を有して任意的に設けられ、加湿ユニット２８は、小型容器３０と、ブロア１０に連通する一以上の導管３２、３４とを含んでいる。加湿ユニット２８は、その全体が参照によって組み込まれる特許文献１に詳述されているような構造を有することができる。加湿ユニット２８は、例えば導管３２、３４がブロア１０に取り付けられた場合には、コントローラ２６と通信状態にある。

一の実施形態においては、加湿ユニット２８の操作及び／又は性能は、患者の特定の加湿要求に合わせるように誂えられているか、又はプロファイルされている。これはより効率的な水の使用に帰着し、小型容器３０の容量を削減することを可能としている。例えば、小型容器３０の容量は、４００ｍＬ以下、例えば２０ｍＬ〜４００ｍＬ又はより好ましくは５０ｍＬ〜２００ｍＬとすることができる。勿論、体積容量は、用途に応じてもっと大きく又は小さくすることができる。この体積の削減によって、ブロア加湿器及び／又はアセンブリの大きさを縮小することができ、よって設計の制限を取り除き、例えば患者の搬送中のブロアの移動を容易化している。

プロファイルは断続的であってもよく、又は患者の選択可能なプロファイルに従って、又は治療セッションの周囲環境条件の選択可能な又は半自動的／自動的な典型的なプロファイルに従ってプロファイルされていても良い。

別の実施形態は、治療セッションの行程に亘る部屋の温度に従って供給プロファイルを修正することができる。装置は時間に対する温度を測定することができ、効率的な液体／水の使用を維持するために、プロファイルにどのような調整が望ましいかを予測することができる。

また別の実施形態においては、プロファイルは治療の設定された時間に亘り変化することができる。例えば、８時間の治療セッションの間、プロファイルは治療の開始時に始まり、セッションの終わり又は装置の設定された時間の終わりのいずれかまで継続する。

上述の形態は、平均室温の監視、又は数時間、数日、数週間又は数ヶ月の期間に亘る温度変化のモニタリングのような、他の実施形態と組み合わせて使用することができることは明らかであり、プロファイルは対応して修正することができる。

例えば、プロファイルは、通常の寝室が日の出によって暖かくなる前に温度が安定する傾向にある朝の早い時間までは涼しい傾向にあるということを認識することができる。本発明の一の簡単な形状における別のプロファイルは、夜の行程中は徐々に湿度レベルを減少させることができるように使用することができる。

また、実施形態において、本発明は睡眠セッションの所定の期間が過ぎるまで供給を延期することができる。例えば、ＣＰＡＰの場合における患者は、乾燥した気道では（治療セッションのはじめには）なかなか眠らない傾向にある。彼らの気道は、遅れて、例えばたぶん夜中になって一時間ほど遅れて乾燥していく。ＯＳＡにおいて８時間以上のセッションで使用される従来の加湿器と比べると、この特徴だけで加湿器の水の容積を８分の１削減することができる。

遅延の特徴を実施する場合、バルブ３５ａ及び３５ｂを空気の経路を変更するように使用することができ、バイパス導管３５ｃを介して加湿器ユニット２８をバイパスする。空気の経路が図１に破線の矢印３６で図示されている。バルブ３５ａ及び３５ｂは、閉じられたときに、ブロア１０内のガス導管のそれぞれの壁部の一部分を形成する。

一の好ましい実施形態における本発明は、夜間の治療単位の間、スイッチの入り切りを繰り返すことができる。これらの繰り返しは、多くの間隔及び様々な継続期間をいくつかのコンピュータ化された電気的制御を使用して、規則的、不規則的、又は別な方法でコントロールすることができる。スイッチを切ることは、必ずしも完全にスイッチを切る必要はなく、ほとんど加湿が必要されていない期間に温度を下げることができれば良い。前述のように、このことは水の使用を削減するが、また、結果的にエネルギー（電力）消費の削減及び／又は運転経費の削減につながる。例えば、加湿ユニット２８は、水の容積を熱するための加熱要素を含むことができる。加熱要素は、コントローラ２６を介して制御することができる。

また、使用者の手動選択可能な形態が可能である。例えば、図２及び３に示すように、使用者は、ダイアル又は押しボタンの記号の形態でブロア１０又は加湿ユニット２８の中に一体化することのできる矩形波形又は正弦波形を含むメニューから、加湿装置を設定することができる。次いで、装置は、治療セッションに亘って変化するこれらプロファイルに従って空気を所定のレベルまで加湿する。繰り返しが湿度上昇で始まる正弦波形の設定の場合には、加湿器のレベルは、治療セッションの中ほどまでの間に徐々に最大値まで上昇し、治療セッションの終了時まで徐々に減少する。プロファイルは対称形であっても良いし非対称形であってもよい。また、上述した遅延の特徴が、矩形波形及び／又は正弦波形と結合して使用され、湿度は治療が始まった後に加えられても良い。

また、加湿器が要求と同時の加湿を提供する場合、このプロファイルは、治療セッション全体に亘るよりも呼吸毎に患者に適用することができる。

上述のこれらのプロファイルは、波形／曲線、及び／又は階段上のいかなる組み合わせ若しくは変型とすることができる。また、プロファイルを自動化し、外部環境条件を学習するようにしても良い。例えば、温度センサ４０（図１）によって、一年の季節に亘る室温の変化をモニターし、プロファイルをさらに改良して最大の水／液体の使用及び効率を得ることができる。例えば、寒い月の間は、加湿プロファイルによってより長い加湿期間（スイッチが入っている又はより高い加熱サイクルの間）ではあるが高すぎるレベルではない加湿を可能とし、結露を軽減し患者の快適さを最大化する。

別の実施形態は、使用者が装置の性能の助けを借りて最適な加湿プロファイルを提供する、“ファジーロジック”の形式を含むことができ、効率的な液体／水の使用を維持しつつ、患者に最適な快適さを提供する。この例においては、患者は起き上がり、３つのボタンのうちの１つを押すか、又はダイアルの設定を選択し、加湿のレベルが“適当”、“低すぎる”又は“高すぎる”であったかどうかを表示させることができる。次いで、装置は、認知された患者の快適さのレベルに従って供給を再プロファイルすることができる。この場合、実際にプロファイルする作業のほとんどが自動化されている。

本発明のまた別の実施形態は、加湿の２つの肯定的な特徴を考慮し、追加的な利点を提供している。現状の技術は患者の呼吸用空気を暖めている。暖かい空気は、特に外気温度が比較的低い場合には呼吸するのにより快適であると考えられている。第２に、加湿器は呼吸用空気に湿度を与えている。本発明は、湿度レベルを空気の温度の湿度レベルとは異なる割合にプロファイルすることができる。例えば、既述の正弦波形の設定の例によれば、装置は治療セッションの中ほどでは最小の加湿を行いながら呼吸用空気を暖かく維持することができる。しかし、湿度は温度とは相対的に独立したレベルで増加させることができる。例えば、湿度は、波形プロファイルのピークにおける温度よりもより増加させることができる。このこともまた、患者によって、患者の快適さの要求に従って選択され得る。

患者が装置を置き換える、又は新しい型式にアップグレードしようとするので、上述のいずれの実施形態も、”学習した”ロジックを記憶保存媒体又は無線通信（例えば”ブルートゥース”技術）によって移転する能力を有することができ、ロジックは物理学者、他の使用者、又はそれ以外の人によって使用され得る。コントローラ２６は、メモリー２６ａを含むことができ、データの保存／移転を容易化している。

本発明のより機械化された実施形態においては、加湿された空気が呼吸用空気の主流に入っていくのを制御する単純なバルブを、機械的なリンクによって制御することができる。例えば、図４に示すように、回転するカム４２が、バルブ４６を、機械的結合部４８を介して制御するようにプロファイルされ、よって加湿されたガスの導管４９（図１における導管３４であっても良い）を通じた段階的供給を生じさせている。カムのプロファイルは、カムのローブの頂点が最も大きなバルブの開口部、よって最も高い加湿レベルに向かって移動するようにすることができる。カム４２は、一の治療セッションに１回、回転するように設計することができる。カムのローブの形状は、供給プロファイルを決定する。また、バイメタル構造のばねが、リフトを修正し（温度が低下するにつれて加湿を低下させるように通常はリフトを減少させる）、よって一種の機械的な温度補償部を形成するために付加されることもできる。

上述の実施形態に対してさらに、プロファイルは使用者によって機械的に調節可能であっても良い。例えば、カムのローブの周縁の周りの選択可能な複数のピンが押し入れられ又は押し出されて、どのくらいの期間及びどの程度バルブをリフトさせるかを修正することができる。

別の実施形態においては、本発明はまた、治療セッションが中断された場合に加湿器を止めるスイッチ又はセンサ装置を組み込むことができる。例えば、ＯＳＡの患者はトイレに行くために夜中に起きることがある。上記の特徴は、特に気流生成器が止まった場合に、さらに水の消費を削減し、また空気供給パイプ中の結露を防止するように設計される（ＲｅｓＭｅｄ社のＳｍａｒｔ Ｓｔｏｐ（登録商標）の特徴）。この特徴はまた、患者が再び眠るときに患者が結露状態で呼吸することを防止し、患者の快適さを改善している。

本発明のまた別の実施例は、マスクの”レインアウト“センサ５０を含み、従来技術のような湿度センサの使用を必要としない。赤外線発光体及び検知器はコントローラ２６と通信状態にあり、例えば、マスクインターフェースの底部又は結露が玉状又は水溜り状になりそうなところに配置されている。並列した発光体／検知器の前のマスクフレームの壁部は赤外線光に対して透過性を有している。普通の条件の下では、検知器は赤外線光を検知しない。大量の水が発光体／検知器の前で生成する（結露）と、光は反射して検知器に戻り、結露を知らせる。また、装置は別のタイプの可視光又は不可視光の発光体／検知器の組み合わせを使用することができる。

本発明に適用された上述の特徴は、”レインアウト”に反応して加湿を低下させる又は過熱することができ、又は別様に前述した加湿供給プロファイルを修正し患者の快適さを改善することができる。また、”レインアウト“を確認することによって、上述の特徴は、外気温度が低下している、又は供給される空気の加熱が現状のレベルの湿度を維持するためには低すぎるという、装置のコントロールに情報を提供することができる。

下記の一以上の利点を、本発明の好ましい実施形態によって実現することができる。
− 小さく、保存又は運搬が容易な加湿器
− 誂える（プロファイルされる）、又は使用者によって設定することができ、使用者の状況、必要、又は快適性に対する希望に合う装置
− 非効率的な“パスオーバ”の（加熱機能のない）加湿器と、フル機能の加熱機能を有し、最も乾燥した気道の病気を治療するための加湿器との間のギャップを橋渡しするプロファイル加湿器
− 患者が寒い部屋が結露の増加の原因となると気づくだけで、患者自身が装置を高湿度の設定に調整したのであるから“レインアウト”又は結露に対して潜在的にほとんど不平は無いこと。
− 患者の治療のコントロール、修正及び微調整の能力
− 必要のないときに、湿度の供給を最小化することによる、水の使用及び必要とされる保存容積の削減と、それによる装置の大きさの削減。
− 快適さに対する期待値を満足するために設計面から妥協できる余地がほとんどない、ＯＳＡ市場のための技術者に対する、大きさの制限の軽減。
− 一方では流量生成器は既にその大きさを削減され、他方で、加湿器は次世代の流量生成器より大きくなくとも、ほぼ同じ大きさであること。
このコンセプトによって、使用者は潜在的により軽く、移動しやすいより小型の寸法であるという感覚を持つ。

本発明は、現在最も現実的であり好ましい実施形態と考えられるものに関して記載されてきたが、本発明が開示された実施形態に限られるものではなく、逆に、本発明の精神と技術的範囲内に含まれる様々な変型及び同等の構成を包含しようとするものであることが理解されるであろう。例えば、本発明の上述の好ましい喫し形態は、ＯＳＡを治療するため、又はガス呼吸システムに使用されるいかなる加湿装置に適用することができる。

本発明の実施形態によるブロアの図である。 患者の治療セッションに対する湿度プロファイルの例を示すグラフである。 患者の治療セッションに対する湿度プロファイルの例を示すグラフである。 本発明の代替的な実施形態の図である。

符号の説明

１０・・・ブロア
１２・・・ハウジング
１４・・・ブロアモータ
１６・・・患者インターフェース
１８・・・空気供給導管
２０・・・出口導管
２２・・・コントロールパネル
２４・・・圧力センサ
２６・・・コントローラ
２６a・・・メモリー
２８・・・加湿ユニット
３０・・・小型容器
３２、３４、４９・・・導管
３５a、３５ｂ、４６・・・バルブ
３５c・・・バイパス導管
４２・・・回転カム
４８・・・機械的結合部

Claims (15)

1. 患者インターフェースに供給する呼吸に適したガスを所定のレベルまで陽圧に加圧するブロアモータと、
   様々な湿度レベルを有する湿度プロファイルに従って、呼吸に適した前記ガスを加湿する加湿ユニットと、
   前記呼吸に適したガスを様々な湿度レベルで前記患者インターフェースに供給するために、前記ブロアモータおよび前記加湿ユニットの少なくとも１つを制御するコントローラと、
   を備える使用者に呼吸に適したガスを供給するブロア。
2. 前記湿度プロファイルは、前記ブロアモータまたは前記加湿ユニットに設けられたメニューから使用者によって選択されることを特徴とする請求項１に記載のブロア。
3. 前記メニューは、正弦波形の湿度プロファイル、矩形波形の湿度プロファイル、又はこれらプロファイルの組み合わせを含むことを特徴とする請求項２に記載のブロア。
4. 前記メニューは、使用者が前記湿度プロファイルを変更したいかどうかを示す湿度許容性表示装置を含み、前記コントローラは、ファジーロジックに基づいて前記湿度プロファイルを変更することを特徴とする請求項２又は３に記載のブロア。
5. 前記コントローラは、外部環境条件によって前記湿度プロファイルを変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のブロア。
6. 前記環境条件は、温度と湿度とのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載のブロア。
7. 前記患者インターフェースに供給される前記ガスの温度及び湿度は、互いに独立して調整されることを特徴とする請求項６に記載のブロア。
8. 前記コントローラは、患者インターフェースへの前記ガスの供給が中止された場合には、加湿を中断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のブロア。
9. 前記コントローラは、患者インターフェース中の結露を検知するセンサと通信していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のブロア。
10. 前記センサは、結露を検知するための赤外線発光体／検出器の構成を含むことを特徴とする請求項９に記載のブロア。
11. 前記コントローラは、前記結露の検知に基づいて前記呼吸に適したガスの温度を調整することを特徴とする請求項９〜１０のいずれか一項に記載のブロア。
12. 前記コントローラは、使用者の治療セッションが開始した後、前記呼吸に適したガスの加湿を所定の時間遅延させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のブロア。
13. 前記コントローラは、使用者の治療セッションの間に、様々な湿度レベルを繰り返すことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のブロア。
14. 前記加湿ユニットは、２０ｍＬ〜４００ｍＬの容量を有する小型容器を備えることを特徴とする請求項１〜１３に記載のブロア。
15. 前記小型容器は、５０ｍＬ〜２００ｍＬの容量を有することを特徴とする請求項１４に記載のブロア。

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