JP5876867B2 - 呼吸治療装置用の呼吸可能ガス入口制御装置 - Google Patents
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Description
本願は、2010年3月25に出願された米国仮特許出願第61/317,483号の出願日の利益を主張するものであり、その開示内容は、引用することにより本明細書の一部となるものとする。
本技術は、呼吸治療装置内のガス流を制御するための弁に関する。さらに詳細には、本技術は、呼吸治療装置、例えば、持続性気道陽圧治療装置、人工呼吸器装置、または呼吸に関連する疾患を治療するための他の空気流装置内の流れ発生器への入口ガス流のようなガス流を制限する弁に関する。
(a)流れが0の場合、弁は、完全に閉鎖され、
(b)流れが毎分略0Lと70Lの間の前方流れの場合、弁開口の大きさは、流れに連動し、
(c)流れが毎分略70Lを超える場合、弁は、一定の開口の大きさで完全に開放される、
ように、実施されるとよい。
前述したように、呼吸可能ガス入口制御装置102は、図6に示されている呼吸治療装置600、例えば、人工呼吸器または持続気道陽圧装置の流れ発生器と共に用いられるとよい。このような装置は、1つまたは複数のマイクロコントローラまたはプロセッサを含む制御装置664を備えている。従って、呼吸治療装置600は、任意選択的な1つまたは複数の圧力センサーおよび/または流れセンサーからの信号に合わせて圧力発生器または送風機によって送達される圧力を設定するための1つまたは複数の治療措置に用いられるとよい。従って、制御装置は、患者治療中に送風機の速度を調整し、これによって、検出された疾患(例えば、流れ制限、不十分な換気、無呼吸、など)を治療し、および/または検出された患者の呼吸中の圧力変化に同期し、これによって、呼吸をシミュレーションまたは支援するようになっているとよい。加えて、制御装置664は、1つまたは複数の流れ制御弁118の制御によって、シール作動チャンバ116の圧力を選択的に設定し、入口流れ制御装置666によって、送風機へのガス(例えば、空気または酸素および空気)の流れを可能にし、および/または送風機からのガスの逆流を防ぐように、構成されているとよい。この場合、入口流れ制御装置666は、入口流れシール114を制御することになる。
664は、流れ制御弁772を作動させていないが、流れ制御装置118を継続して作動させている。この状態では、送風機は、駆動されており、呼気気道陽圧(EPAP)を送達するようになっている。すでに生じている負圧状態がシール作動チャンバ116内において維持または封止されているので、ガス入口制御装置102は、開状態または部分的に開状態で「ロック」されている。これによって、出口106から送風機を通って入口108の外に向かう逆流が可能になり、患者の呼気流を呼吸治療装置を介して排気させることが可能になる。
なお、出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
請求項1:
呼吸可能ガスの流れを患者にもたらすべく構成された呼吸治療装置において、
閉状態と完全開状態との間で調整可能な可変開口部を有するガス入口と、
ガス出口と、
加圧された呼吸可能ガスの前記ガス入口から前記ガス出口への供給をもたらす流れ発生器と、
前記流れ発生器によって生じる圧力のレベルを制御する制御装置と
を備えており、
前記可変開口部は、前記ガス出口に隣接する箇所にもたらされる呼吸可能ガスの流れのレベルに応じて、開口の大きさを変化させるようになっていることを特徴とする呼吸治療装置。
請求項2:
前記可変開口部は、柔軟シールを備えていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
請求項3:
前記可変開口部は、流れ値のある範囲にわたって比例的に開くよう構成されており、
前記流れの範囲は、第1の流れ値と第2の流れ値との間にあることを特徴とする請求項2に記載の装置。
請求項4:
前記第1の流れ値は、毎分略0リットルであり、前記第2の流れ値は、毎分略70リットルであることを特徴とする請求項3に記載の装置。
請求項5:
前記可変開口部は、前記流れの範囲を超える流れ値に対して、開口の大きさが固定されるよう構成されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。
請求項6:
前記可変開口部は、前記流れの範囲の前記第1の流れ値で閉じるよう構成されていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
請求項7:
前記可変開口部は、シール作動チャンバをさらに備えていることを特徴とする請求項2に記載の装置。
請求項8:
前記シール作動チャンバの圧力は、少なくとも1つの電気機械弁の制御によって設定されるようになっていることを特徴とする請求項7に記載の装置。
請求項9:
前記制御装置は、呼吸可能ガスの流れのレベルの測定に応じて、前記少なくとも1つの電気機械弁を設定するよう構成されていることを特徴とする請求項8に記載の装置。
請求項10:
前記開口部は電気機械弁を備えていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
請求項11:
前記制御装置は、呼吸可能ガスの流れのレベルの測定に応じて、前記電気機械弁の開口の大きさを設定するよう構成されていることを特徴とする請求項10に記載の装置。
請求項12:
連続的な呼吸サイクルにおいて加圧された呼吸可能ガスの供給を患者にもたらすべく構成された呼吸治療装置であって、各サイクルは吸気相および呼気相を含んでいる呼吸治療装置において、
ガス入口と、
ガス出口と、
前記ガス入口からの呼吸可能ガスの入口流れを受け、前記ガス出口に送達する前に前記呼吸可能ガスを加圧する流れ発生器と、
吸気圧および呼気圧をもたらすために、前記流れ発生器によって生じた圧力のレベルを制御する制御装置と
を備えており、
前記吸気圧から前記呼気圧への圧力の低下を容易にするために、前記呼気相の少なくとも一部において、前記流れ発生器への前記入口流れが遮断されるようになっていることを特徴とする呼吸治療装置。
請求項13:
前記入口流れの遮断によって、前記流れ発生器の送風機が無負荷となることを特徴とする請求項12に記載の装置。
請求項14:
前記制御装置は、1つまたは複数の電気機械弁を設定することによって、前記入口流れを遮断するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の装置。
請求項15:
前記入口の流路内の柔軟シールと、前記柔軟シールに近接するシール作動チャンバをさらに備え、前記電気機械弁の前記設定によって、前記シール作動チャンバの圧力レベルが制御されるようになっていることを特徴とする請求項14に記載の装置。
請求項16:
呼吸治療装置用流れ発生器であって、
モータと、
前記モータに連結されたインペラと、
ボリュート、ガス入口、およびガス出口を備える前記インペラ用ハウジングであって、前記ガス出口は、呼吸可能ガスを呼吸治療として送達するために、患者インターフェイスの導管となっているハウジングと、
前記ガス入口を選択的に開閉するために配置された入口流れシールであって、前記ガス入口の入口チャンバに内側から近接する第1の側と、前記ガス入口の前記入口チャンバに外側から近接する第2の側とを有している入口流れシールと、
前記入口流れシールの前記第2の側に近接して構成されたシール作動チャンバであって、前記シール作動チャンバ内の負圧により前記ガス入口を呼吸可能ガスの流れに対して開放することができるシール作動チャンバと
を備えていることを特徴とする流れ発生器。
請求項17:
前記ハウジングは、
第1および第2のポートと、
前記入口チャンバと前記シール作動チャンバを圧力伝達するように接続する圧力伝達導管とをさらに備えており、
これによって、前記入口チャンバ内の圧力変化が、前記シール作動チャンバ内の圧力を変化させるようになっていることを特徴とする請求項16に記載の流れ発生器。
請求項18:
前記圧力伝達導管に連結された第1の流れ制御弁をさらに備えており、前記第1の流れ制御弁は、前記シール作動チャンバを大気圧に対して選択的に開閉するように構成されていることを特徴とする請求項17に記載の流れ発生器。
請求項19:
前記圧力変化は、前記ガス入口から前記ガス出口に向かう、患者によって誘引された呼吸可能ガスに関連する減圧である、ことを特徴とする請求項18に記載の流れ発生器。
請求項20:
前記第1の流れ制御弁が前記シール作動チャンバを大気圧に対して開放するように設定されたとき、前記シール作動チャンバ内の減圧は中断されるようになっており、前記減圧の中断によって、前記ガス入口の呼吸可能ガスの流れに対する閉鎖が可能になることを特徴とする請求項19に記載の流れ発生器。
請求項21:
前記第1の流れ制御弁が前記シール作動チャンバと前記ガス入口チャンバとの間の均等化を可能にするように設定されたとき、前記ガス出口から前記ガス入口への逆流は、前記入口チャンバ内および前記シール作動チャンバ内の圧力を増大させ、前記増圧によって、前記ガス入口の閉鎖が可能になり、これによって、前記逆流が停止されるようになっていることを特徴とする請求項18に記載の流れ発生器。
請求項22:
前記入口流れシールは柔軟薄膜を備えることを特徴とする請求項18に記載の流れ発生器。
請求項23:
前記ガス入口は、前記入口流れシールによって封止可能な開口部を備えており、前記入口流れシールの表面積は、前記開口部の開口面積よりも大きくなっていることを特徴とする請求項22に記載の流れ発生器。
請求項24:
前記第1の流れ制御弁に連結された第2の流れ制御弁をさらに備えており、前記第2の流れ制御弁は、前記ガス入口を前記ガス出口の圧力に対して選択的に開閉するように構成されていることを特徴とする請求項18に記載の流れ発生器。
請求項25:
前記第1および第2の流れ制御弁は、前記シール作動チャンバが前記ガス入口チャンバの圧力と周囲圧との均等化を中断するべく、前記シール作動チャンバ内の圧力レベルを選択的に封止するように構成されていることを特徴とする請求項24に記載の流れ発生器。
請求項26:
前記第2の流れ制御弁は、前記ガス入口の周囲圧と均等化するために前記第1の流れ制御弁を選択的に開閉するように構成されており、前記第1の流れ制御弁は、前記シール作動チャンバを前記第1の流れ制御弁に対して選択的に開閉するように構成されていることを特徴とする請求項25に記載の流れ発生器。
請求項27:
吸気流れが前記ガス入口を開くことを可能にするべく、前記シール作動チャンバの圧力と前記ガス入口チャンバの圧力との均等化を可能にするために、吸気の状態の検出に応じて前記第1の流れ制御弁を設定するように構成された制御装置をさらに備えていることを特徴とする請求項25に記載の流れ発生器。
請求項28:
前記制御装置は、前記ガス入口を呼吸可能ガスの流れに対して閉鎖するために前記シール作動チャンバ内の減圧を中断するように、呼気の状態の検出に応じて前記第1の流れ制御弁を設定するように構成されていることを特徴とする請求項27に記載の流れ発生器。
請求項29:
呼吸可能ガスの逆流を可能にするべく、前記シール作動チャンバ内の圧力を封止し、前記ガス入口の開状態をロックするために、吸気の状態の検出に応じて前記第1の流れ制御弁および前記第2の流れ制御弁を設定するように構成された制御装置をさらに備えている、ことを特徴とする請求項28に記載の流れ発生器。
請求項30:
前記入口への酸素ガスの注入を可能にするために、前記入口に連結された酸素入口ポートをさらに備えていることを特徴とする請求項18に記載の流れ発生器。
請求項31:
呼吸可能ガスの流れへの酸素ガスの注入を可能にするために、前記ガス出口に連結された酸素投入ポートをさらに備えていることを特徴とする請求項16に記載の流れ発生器。
請求項32:
圧力治療措置用の大気圧を超える圧力の呼吸可能ガスを生成する流れ発生器であって、前記流れ発生器は、ガス入口およびガス出口を備えており、前記ガス出口は、前記呼吸可能ガスを送達するために患者インターフェイスの導管である流れ発生器と、
圧力治療措置に従って前記呼吸可能ガスを生成するために前記流れ発生器を制御する制御装置と、
前記ガス入口を選択的に開閉するために配置された入口流れシールであって、前記ガス入口の入口チャンバに内側から近接する第1の側、および前記ガス入口の前記入口チャンバに外側から近接する第2の側を有している入口流れシールと、
前記入口流れシールの前記第2の側に近接するシール作動チャンバであって、前記シール作動チャンバ内の負圧が、呼吸可能ガスの流れに対する前記ガス入口の開口を可能にするようになっているシール作動チャンバと
を備えていることを特徴とする呼吸治療装置。
請求項33:
前記入口チャンバおよび前記シール作動チャンバを圧力伝達するように接続する圧力伝達導管をさらに備えており、これによって、前記入口チャンバ内の圧力変化が、前記シール作動チャンバ内の圧力を変化させるようになっていることを特徴とする請求項32に記載の流れ発生器。
請求項34:
前記圧力伝達導管に連結されていると共に、前記制御装置の制御によって前記シール作動チャンバを大気圧に対して選択的に開閉するように構成されている第1の流れ制御弁をさらに備えていることを特徴とする請求項33に記載の装置。
請求項35:
前記流れ発生器は、モータ、ボリュート、および前記ガス入口と前記ガス出口との間に構成されたインペラを備えていることを特徴とする請求項34に記載の装置。
請求項36:
前記第1の流れ制御弁が前記シール作動チャンバを大気圧に対して開放するように設定されたとき、前記シール作動チャンバ内の負圧が中断されるようになっており、前記中断された負圧は、呼吸可能ガスの流れに対する前記ガス入口の閉鎖を可能にするようになっていることを特徴とする請求項35に記載の装置。
請求項37:
前記第1の流れ制御弁が前記シール作動チャンバと前記ガス入口チャンバとの間の均等化を可能にするように設定されたとき、前記ガス出口から前記ガス入口への逆流は、前記入口チャンバ内および前記シール作動チャンバ内の圧力を増大させ、前記増圧により前記ガス入口の閉鎖が可能になり、これによって前記逆流が停止されるようになっていることを特徴とする請求項33に記載の装置。
請求項38:
前記入口流れシールは柔軟な薄膜を備えていることを特徴とする請求項36に記載の装置。
請求項39:
前記ガス入口は、前記入口流れシールによって封止可能な開口部を備えており、前記入口流れシールの表面積は、前記開口部の開口面積よりも大きくなっていることを特徴とする請求項38に記載の装置。
請求項40:
前記第1の流れ制御弁に連結されていると共に、前記ガス入口を前記ガス出口の圧力に対して選択的に開閉するように構成されている第2の流れ制御弁をさらに備えていることを特徴とする請求項34に記載の装置。
請求項41:
前記第1および第2の制御弁は、前記シール作動チャンバが前記ガス入口チャンバの圧力と周囲圧との均等化を中断するべく前記シール作動チャンバ内の圧力レベルを選択的に封止するように構成されており、前記封止された圧力レベルによって、前記入口流れシールが開位置にロックされるようになっていることを特徴とする請求項40に記載の装置。
請求項42:
前記第2の流れ制御弁は、前記ガス入口の周囲圧と均等化するように前記第1の流れ制御弁を選択的に開閉するように構成されており、前記第1の制御弁は、前記シール作動チャンバを前記第1の流れ制御弁に対して選択的に開閉するように構成されていることを特徴とする請求項41に記載の装置。
請求項43:
前記制御装置は、前記ガス入口を呼吸可能なガスの流れに開放するために前記シール作動チャンバ内の減圧を可能にするべく、吸気の状態の検出に応じて前記第1の流れ制御弁を設定するように、さらに構成されていることを特徴とする請求項34に記載の装置。
請求項44:
前記制御装置は、前記ガス入口を呼吸可能ガスの流れに対して閉鎖するために前記シール作動チャンバ内の減圧を中断するべく、呼気の状態の検出に応じて前記第1の流れ制御弁を設定するように構成されていることを特徴とする請求項43に記載の装置。
請求項45:
前記入口内への酸素の注入を可能にするために、前記入口に連結された酸素投入ポートをさらに備えていることを特徴とする請求項32に記載の装置。
請求項46:
呼吸可能ガスの流れ内への酸素ガスの注入を可能にするために、前記ガス出口に連結された酸素投入ポートをさらに備えていることを特徴とする請求項32に記載の装置。
請求項47:
呼吸治療装置内の流れ発生器への流れを調整するためのシステムであって、
流れ発生器に繋がるガス入口であって、該流れ発生器を通って、呼吸可能ガスの流れが吸入されるようになっているガス入口と、
前記ガス入口における前記流れをシールする手段であって、前記ガス入口の入口チャンバに内側から近接する第1の側および前記ガス入口の前記入口チャンバに外側から近接する第2の側を備えている流れをシールする手段と、
前記シール手段の前記第2の側に近接するチャンバ手段であって、前記チャンバ手段内の負圧によって、前記シール手段における前記ガス入口の開口が可能になっているチャンバ手段と、
前記ガス入口内の圧力変化に従って前記チャンバ手段に対する圧力を変化させるための手段と、
前記ガス入口内の圧力変化を可能にすると共に、前記チャンバ手段内の圧力変化を選択的に中断させるための手段と、
を備えている、ことを特徴とするシステム。
請求項48:
前記ガス入口内への酸素ガスの注入を可能にするために、前記入口に連結された酸素投入ポートをさらに備えていることを特徴とする請求項47に記載のシステム。
請求項49:
呼吸可能ガスの流れへの酸素ガスの注入を可能にするために、前記ガス出口に連結された酸素投入ポートをさらに備えていることを特徴とする請求項47に記載のシステム。
請求項50:
前記チャンバ手段と前記第1の側における前記ガス入口との間の均等化された圧力状態に従って、逆流が阻止されるようになっていることを特徴とする請求項47に記載のシステム。
請求項51:
前記チャンバ手段と周囲圧との間の均等化された圧力状態に従って、前方流れが阻止されるようになっていることを特徴とする請求項47に記載のシステム。
請求項52:
前記流れをシールする手段を開状態でロックする前記チャンバ手段のシールされた圧力状態に従って逆流が可能になっていることを特徴とする請求項47に記載のシステム。
Claims (15)
- 連続的な呼吸サイクルにおいて呼吸可能ガスの流れを患者にもたらすように構成された呼吸治療装置であって、各サイクルは吸気相および呼気相を含んでいる、呼吸治療装置において、
閉位置から完全開状態までのさまざまな位置の範囲内で調整可能な可変開口部を有するガス入口と、
ガス出口と、
加圧された呼吸可能ガスの前記ガス入口から前記ガス出口への供給をもたらす流れ発生器と、
前記流れ発生器によって生じる圧力のレベルを制御する制御装置と
を備えており、
各呼吸サイクルの前記吸気相において、前記可変開口部は、前記ガス出口に隣接する箇所にもたらされる呼吸可能ガスの誘引流れのレベルに応じて、開口の大きさを比例的に変化させるよう構成されており、前記誘引流れのレベルは、患者により生成されることを特徴とする呼吸治療装置。 - 前記可変開口部は、柔軟シールを備えていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記可変開口部は、流れ値のある範囲にわたって比例的に開くよう構成されており、 前記流れの範囲は、第1の流れ値と第2の流れ値との間にあることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記第1の流れ値は、毎分略0リットルであり、前記第2の流れ値は、毎分略70リットルであることを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 前記可変開口部は、前記流れの範囲を超える流れ値に対して、開口の大きさが固定されるよう構成されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 前記可変開口部は、前記流れの範囲の前記第1の流れ値で閉じるよう構成されていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記可変開口部は、シール作動チャンバをさらに備えていることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の装置。
- 前記シール作動チャンバの圧力は、少なくとも1つの電気機械弁の制御によって設定されるようになっていることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記制御装置は、呼吸可能ガスの流れのレベルの測定に応じて、前記少なくとも1つの電気機械弁を設定するよう構成されていることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記可変開口部は電気機械弁を備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の装置。
- 前記制御装置は、呼吸可能ガスの流れのレベルの測定に応じて、前記電気機械弁の開口の大きさを設定するよう構成されていることを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 吸気圧から呼気圧への圧力の低下を容易にするために、前記呼気相の少なくとも一部において、前記流れ発生器への入口流れが遮断されるようになっていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の装置。
- 前記入口流れの遮断によって、前記流れ発生器の送風機が無負荷となることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記制御装置は、1つまたは複数の電気機械弁を設定することによって、前記入口流れを遮断するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記可変開口部を形成するための前記ガス入口の流路内の柔軟シールと、前記柔軟シールに近接するシール作動チャンバをさらに備え、前記電気機械弁の前記設定によって、前記シール作動チャンバの圧力レベルが制御されるようになっていることを特徴とする請求項14に記載の装置。
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