JP5580448B2 - ポジティブ・エアウェイ・プレッシャ装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2006年10月24日に提出された米国仮出願第60/853,778号及び2007年7月3日に提出された米国仮出願第60/929,558号の特典を主張するものであり、その各々は、その全体において参照によりここに組込まれるものである。
本発明は、電気モータに関し、特に、電気モータの軸受支持される回転子に関するものである。本発明は、また、例えば、非侵襲性の正圧通気(NIPPV)を有する睡眠障害呼吸(スリープ・ディスオーダード・ブリージング(SDB))の治療のために用いられる正の気道圧(ポジティブ・エアウェイ・プレッシャ(PAP))装置または流れ発生器のための電気モータに関する。
図1は、本発明の実施形態による電気モータまたは管モータ10を示す。示された実施形態において、モータ10は、ブラシレス直流モータの形態にある。モータ10は、任意選択的なハウジング12と、回転可能なシャフトまたは回転子14と、回転子14上に装着された永久磁石16と、回転子14及びその磁石16を取り囲む固定子組立体18とを含む。回転子14は、軸受管22によって保持されるまたは収容される一対の軸受20によって回転可能に支持される。軸受20は、当該技術で知られているような任意の適切な型のものであって良く、例えば、通常の転がり素子軸受、流体軸受(空気または液体)、スリーブ軸受、または他の型のものであって良い。
示された実施形態において、軸受管22は、比較的薄い壁の固定の安定な管を供える。
軸受管22は、充分に磁気的に透過性である部分を少なくとも有し、それを通して磁界が通るのを許容する。実施形態において、このような「磁気透過性」は、管の1つまたは2つ以上の材料特性、例えば、非導電性、磁気的透過性または非磁気的、及び/または熱伝導性の管によって提供され得る。代替的には、このような「磁気透過性」は、以下に一層詳細に説明するように、管における1つまたは複数の穿孔によって与えられ得る。
軸受管22は、非金属材料、例えば、セラミックス(例えば、安定化ジルコニア)、ガラス、ポリマ、充填された(しかし非導電性)ポリマ、または強化ポリマ(例えば、ファイバグラス、カーボン、ボロン、等)、から構成され得る。しかしながら、管は、また、金属性または半金属性であっても良い。実施形態においては、管は、その長さまたは周囲に沿って異なった材料を含み得る。
示された実施形態において、管は、その長さに沿って円形の断面形状を有する。しかしながら、管は、他の適切な形状、例えば、円形または丸形、方形、多角形、円錐形、等を有し得る。
任意の単一の特徴または上述した特徴の組合せが管の実施形態を構成し得ることが理解されるべきである。すなわち、管は、上述したような、特性の任意の適切な組合せ、物質、及び/または形状を含み得る。
また、管の部分は、上述した特徴の1つまたは複数を有し得るが、管の他の部分は、有し得ないということが理解されるべきである。
示されたように、固定子組立体18は、管22の中央部40に、その外部表面42に沿って設けられる。軸受20は、管22のそれぞれの端部44、46に、その内部表面48に沿って設けられる。管22は、実質的に完全な軸方向配列で軸受22を保持する。軸受20は、管内部に回転子14及び磁石16を支持する。さらに、磁石16は、該磁石16が固定子組立体18と整列するように軸受20間に位置付けられる。
磁気回転子14が「磁気透過性」の管22内に位置付けられる図1のモータ配列は、幾つかの利点を有する。例えば、該モータ配列は、すぐれた軸受対軸受配列を提供する。すぐれた配列は、改良されたノイズ及び/または改良された寿命に帰結する。さらに、すぐれた配列は、例えば回転子及び管の材料が密接に整合された熱膨張係数を有するとき(例えば、管及び回転子の双方が安定化ジルコニアから作られ得る)、流体軸受を良好に収容する能力に帰結する。
モータ10は、手術の患者に提供されるべき加圧気体の、例えば、非侵襲性の正の圧力通気(NIPPV)を有する睡眠障害呼吸(SDB)の、供給を発生するよう構成された流れ発生器またはPAP装置に組み込まれ得る。実施形態において、モータは、約30,000rpm及び/または8mNmトルクまで動作するよう構成され得る。
図1のモータ配列を含むPAP装置または流れ発生器60は、幾つかの利点を有する。例えば、図1のモータ配列は、一層静かで、一層長い寿命で、一層小型で、一層信頼性があって、そして高い応答性のPAP装置を提供する。このことは、患者にとって一層安楽で、一層使用し易いPAP装置を提供する。患者が一層満足するので、医者にとって治療を一層管理し易い。
図3−1及び3−2は、本発明のもう1つの実施形態による電気モータまたは管モータ210を示す。管モータ210は、上述した管モータ10と実質的に同様であり、また、ハウジングまたはエンド・キャップの要件無しでモータとして作用するモータの能力を示す。
管モータ210の利点及び特徴は以下の1つまたは2つ以上を含む:
低価格;
ハウジング無し:ハウジングもしくは端キャップのための必要性が無い;
高性能の能力;
低い慣性;
二重シャフトの能力;
管は内孔対内孔のすぐれた同心性を提供する(高精度に加工されたハウジング部品に対する必要が無く、低ノイズである);
振動の隔離を容易にする;
高い電力効率(低い鉄損);
例えば、固定子の回りに向けられる加圧気体での固定子への冷却効果に起因した、良好な熱特性(特に固定子に対して)。固定子及び軸受への減少された熱は、モータの信頼性及び寿命を高め得る。また、熱は、加圧気体に通されて、気体を温めるのを助け得る;
小型の構成;
高い製造可能性;
スロットの無い固定子(ゼロ・コギング);
センサが無い(または必要ならば、「センサ付けされる」);
正弦波駆動可能(例えば、約1.1%THD(総合高調波ひずみ));及び/または
管を使用することによる許容差における減少もしくは除去(例えば、回転子/固定子整列から固定子に対するどんな許容差も必要とされ得ない)。
図4−1から図4−3は、本発明のもう1つの実施形態によるPAP装置またはブロア360を示す。示されているように、PAP装置360は、概して螺旋形状の通路363を区画するボリュートまたはハウジング362と、ハウジング362によってまたは内に支持される「磁気的に透過性」の管322を含む管モータ310と、管モータ310の回転子314に設けられるインペラ368と、インペラ368を囲むためにハウジング362に設けられる蓋または端キャップ365とを含む。
管モータ310は、それに設けられた永久磁石316を含む回転可能なシャフトまたは回転子314と、管322内に回転子314を回転可能に支持する軸受320、325を保持するまたは収容するよう構成された「磁気的に透過性」の管322と、管322の外部表面に沿って設けられた(例えば、摩擦により管上に保持された)固定子組立体318と、を含む。
管モータ310の管322は、管部分370と、管部分370の一端に設けられたシールド372と、シールド372から延びる環状フランジ374とを含む。示された実施形態において、管322は、ワンピース(一体形)構造として一体に成型(例えば、射出成型)されている。しかしながら、管322は、他の適切な態様でも構成され得る。
管322の管部分370は、回転子314を回転可能に支持する軸受320、325を保持及び整列するよう構成されている。示された実施形態において、管部分370は、混合された軸受サイズが用いられ得るように構成されている。
管322のシールド372は、出口366に加圧気体を向ける溝路363のための上部壁またはカットオフを形成する。示された実施形態において、シールド372は、インペラ368に隣接する管部分370の端(例えば、ワンピースで一体に形成された)に与えられる円形板の形態にある。
管モータ310及びハウジング362は、管モータ310をハウジング362内に支持する、整列させる及び/または収容するよう適合された相補的構成素子を提供する。
示された実施形態において、PAP装置360は、単一のインペラ368を含む。示されたように、インペラ368は、一対の円板状のシュラウド371、373間に挟持された複数個の連続的に湾曲したまたは直線の羽根369を含む。より小さいシュラウド373は、回転子314の端部を受けるよう適合されたハブまたはブッシング375を組込んでいる。インペラのさらなる詳細は、2006年10月27日に提出されたPCT出願第PCT/AU2006/001617に開示されており、その全体において、参照によりここに組込まれる。
図4−1に示されるように、平衡リング398が回転子314の反対の端部(インペラ368を支持する端部とは反対の)に任意選択的に設けられ得る。
図4−3に最も良く示されるように、気体は入口367においてPAP装置に入り、インペラ368に通り、そこで接線方向に加速され、半径方向外側に向けられる。シールド372の外側エッジとハウジング362の壁との間のギャップ385は、気体が溝路363内にそして管モータ310の両側の回りを下方に通るのを許容する。気体は、溝路363及び管モータ310の両側の回りを通って、出口366に向かって螺旋態様で流れる。
示された実施形態において、固定子組立体318のスタック321の外部表面は、ハウジング362の溝路363に露出され、それ故、溝路363を通る気体に露出される。この配列は、気体が使用中に溝路363を通って流れるので、スタック321の強制された対流冷却を許容する。
PAP装置360は、比較的基本的なCPAP及び/またはSnorePAP治療を提供するよう、単一のインペラを有する比較的基本的な構成を含む。
図5−1から5−6は、本発明のもう1つの実施形態によるPAP装置またはブロア460(例えば、BiLevel NIV治療を通してCPAPを提供するために)を示す。この実施形態においては、PAP装置460は、ハウジング462と、振動隔離システム455によりハウジング462内に支持されるコア461とを含む。以下に一層詳細に説明するように、振動隔離システム455は、コア461がハウジング463から実質的に隔離されるように、ハウジング462に対して柔軟な振動隔離された態様でコア461を支持する。このように、振動及び/または使用中にコア461によって発生される他の動作は、ハウジング462から実質的に隔離される。
示された実施形態において、コア461は、「磁気的に透過性」の管422を含む管モータ410と、管モータ410を実質的に取囲むよう構成されたコア・ハウジング450と、管モータ410の回転子414の一方の端部分に設けられるインペラ468と、回転子414の反対の端部分に設けられる平衡リング498とを含む。
上述したように、管モータ410は、永久磁石416を含む回転可能なシャフトもしくは回転子414と、管422内に回転子414を回転可能に支持する軸受420を保持するようまたは収容するように構成された「磁気的に透過性」の管422と、管422の外部表面に沿って設けられた(例えば、摩擦により管上に保持される)固定子組立体418とを含む。
示された実施形態において、コア・ハウジング450は、管422の一端に設けられた第1のハウジング部452と、管422の反対の端に設けられた第2のハウジング部454とを含む。
ハウジング462は、ハウジング溝路463のための外部壁を提供する本体481と、コア461を取り囲むよう本体481に設けられる蓋または端キャップ465とを含む。
振動隔離システム455は、コア461の前部分を支持するための前支持456(または前振動隔離器)と、コア461の後部分を支持するための後支持458(または後振動隔離器)とを含んでいる。前及び後懸垂456、458は、一緒に、ハウジング462に対して柔軟な振動隔離される態様でコア461を支持する。
前支持456は、複数の偏倚素子457、例えば板ばね、を含む。図5−3に最も良く示されるように、各偏倚素子457は、コア461のシールド472の外部環状フランジ479に提供される一端部分457(1)と、ハウジング462の本体481に提供される反対の端部分457(2)と、ハウジング462からコア461を隔離するよう柔軟な構造を提供する中間部分457(3)とを含む。
後支持458は、コア・ハウジング450のキャップ495に提供される一端459(1)及びハウジング462の本体481に提供される反対の端459(2)を有する弾性的に柔軟なニップル459(例えば、シリコン材料から形成される)の形態にある。
12 ハウジング
14 回転子
16 永久磁石
18 固定子組立体
20 軸受
22 軸受管
24 端キャップ
26 端壁
28 開口
Claims (20)
- 治療のために患者に提供されるべき加圧された気体の供給を生成するためのポジティブ・エアウェイ・プレッシャ(PAP)装置であって、
ハウジングと、
コア・ハウジング、モータ、及び少なくとも1つのインペラを含むコアと、
柔軟な振動隔離された態様で、前記ハウジング内で前記コアを支持する振動隔離システムと
を具備し、
前記振動隔離システムは、
前記コアの前部分を支持する前支持部と、
前記コアの後部分を支持する後支持部と
を含み、
前記前支持部は、前記ハウジングと前記コアの前記コア・ハウジングとの間を連結する複数個の偏倚素子を含むPAP装置。 - 前記複数個の偏倚素子の各々が、板ばねの形態にある請求項1に記載のPAP装置。
- 前記複数個の偏倚素子が、前記ハウジングから前記コアを隔離しつつ、前記ハウジング内で前記コアの前記前部分を支持するように構成されている請求項1又は2に記載のPAP装置。
- 前記複数個の偏倚素子のうちの1つ以上が、外部電源からの電流を固定子組立体の巻線に導通させるように、前記固定子組立体の前記巻線に接続されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のPAP装置。
- 前記後支持部が、弾性的に柔軟なニップルの形態にある請求項1ないし4のいずれか1項に記載のPAP装置。
- 前記ニップルが、シリコン材料から形成される請求項5に記載のPAP装置。
- 前記ニップルが、前記ハウジングから前記コアを隔離しつつ、前記ハウジング内で前記コアの前記後部分を支持するように構成されている請求項5又は6に記載のPAP装置。
- 前記モータが、
磁石を有する回転子と、
軸受を保持するように構成された管と、
前記管の外部表面に沿って設けられる固定子組立体と
を含み、
前記軸受は、前記管内で前記回転子を回転可能に支持する請求項1ないし7のいずれか1項に記載のPAP装置。 - 前記コア・ハウジングが、前記モータを実質的に取り囲むように構成される請求項1ないし8のいずれか1項に記載のPAP装置。
- 前記コア・ハウジングが、前記モータの固定子組立体を取り囲むとともに、前記固定子組立体の外部表面を、前記ハウジングを通過する気体流にさらすように構成される請求項9に記載のPAP装置。
- 前記コア・ハウジングが、シールドを含み、
前記シールドは、前記コアと前記ハウジングとの間のハウジング溝路に対する上部壁又はカットオフを形成する請求項9又は10に記載のPAP装置。 - 前記シールドが、気体を前記ハウジング溝路に導くように、自身の外部エッジと前記ハウジングとの間に狭いギャップを提供する請求項11に記載のPAP装置。
- 治療のために患者に提供されるべき加圧された気体の供給を生成するためのポジティブ・エアウェイ・プレッシャ(PAP)装置であって、
ハウジングと、
モータ及び少なくとも1つのインペラを含むコアと、
前記コアが前記ハウジングから実質的に隔離されるように、柔軟な振動隔離された態様で、前記ハウジング内で前記コアを支持する振動隔離システムと
を具備し、
前記振動隔離システムは、外部電源からの電流を固定子組立体の巻線に導通させるように、前記固定子組立体の前記巻線に接続されているPAP装置。 - 前記振動隔離システムが、
前記コアの前部分を支持する前支持部と、
前記コアの後部分を支持する後支持部と
を含む請求項13に記載のPAP装置。 - 前記振動隔離システムが、複数個の偏倚素子を含み、
前記複数個の偏倚素子のうちの1つ以上は、前記外部電源からの電流を前記固定子組立体の前記巻線に導通させるように、前記固定子組立体の前記巻線に接続されている請求項13又は14に記載のPAP装置。 - 前記複数個の偏倚素子の各々が、板ばねの形態にある請求項15に記載のPAP装置。
- ブラシレス直流モータであって、
回転子と、
前記回転子を取り囲み、前記回転子の動作を制御するように構成された固定子組立体と、
前記回転子及び前記固定子組立体を動作位置に支持する支持構造体と、
前記支持構造体に設けられ、柔軟な振動隔離された態様で、ハウジング内で前記支持構造体を支持するように構成された振動隔離システムと
を具備し、
前記振動隔離システムは、
前記支持構造体の前部分を支持する前支持部と、
前記支持構造体の後部分を支持する後支持部と
を含み、
前記前支持部は、前記ハウジングと前記支持構造体との間を連結する複数個の偏倚素子を含むモータ。 - 前記支持構造体が、管を含む請求項17に記載のモータ。
- 前記振動隔離システムが、外部電源からの電流を前記固定子組立体の巻線に導通させるように、前記固定子組立体の前記巻線に接続されている請求項17又は18に記載のモータ。
- 前記後支持部が、弾性的に柔軟なニップルの形態にある請求項17ないし19のいずれか1項に記載のモータ。
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