JP7174706B2 - 呼吸デバイスのためのインペラ - Google Patents
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Description
本出願は、米国仮特許出願第62/458,862号(出願日:2017年2月14日)、および米国仮特許出願第62/512,445号(出願日:2017年5月30日)の利益を主張する。本明細書中、同文献全体を参考のため援用する。
2.1 技術の分野
本技術は、呼吸治療デバイス(例えば、気道陽圧(PAP)デバイスまたは人工呼吸器)のための送風機のためのインペラに関する。一例において、送風機は、呼吸治療を患者へ送達するために用いられるPAPデバイスにおいて用いられ得る。より詳細には、インペラは、小型の呼吸圧力治療デバイス(例えば、設置面積の最小化、ポータブル性、または装着可能性のために設計されたもの)に特に適切であり得る。
2.2.1 治療法
多様な療法(例えば、持続的気道陽圧(CPAP)治療法、非侵襲的換気(NIV)および侵襲的換気(IV))が呼吸器疾患の1つ以上の治療のために用いられている。
これらの治療は、治療システムまたはデバイスによって提供され得る。このようなシステムおよびデバイスは、疾患を治療することなく診断するためにも、用いられ得る。
患者インターフェースは、例えば気道入口への空気流れを提供することにより呼吸装具へのインターフェースを装着者へ提供するために、用いられ得る。空気流れは、鼻および/または口腔へのマスク、口腔への管、または患者気管への気管切開管を介して提供され得る。
呼吸圧力治療(RPT)デバイスは、例えば気道入口への空気送達流れを生成することにより、上記した複数の治療のうち1つ以上の送達に用いられ得る。この空気流れは、加圧され得る。RPTデバイスの例を挙げると、CPAPデバイスおよび人工呼吸器がある。
本技術は、当該分野において公知の課題のうちいくつかを向上または低減させ得るインペラ、送風機および/またはRPTデバイスの別の配置構成を含む医療デバイスと、その製造方法とを提供することに関し、これにより、快適性向上、コスト向上、有効性向上、使いやすさ向上および製造可能性向上のうち1つ以上を可能にする。
本技術についてさらに詳細に説明する前に、本技術は、本明細書中に記載される異なり得る特定の実施例に限定されるのではないことが理解されるべきである。本開示中に用いられる用語は、本明細書中に記載される特定の実施例を説明する目的のためのものであり、限定的なものではないことも理解されるべきである。
一形態において、本技術は、呼吸器疾患の治療方法を含む。本方法は、患者1000の気道の入口へ陽圧を付加するステップを含む。
1つの形態において、本技術は、呼吸障害の治療のための装置またはデバイスを含む。装置またはデバイスは、加圧空気を患者インターフェース3000への空気回路4170を介して患者1000へ供給するRPTデバイス4000を含み得る。
図3Aに示したように、本技術の一様態による非侵襲的患者インターフェース3000は、以下の機能態様を含む:シール形成構造3100、プレナムチャンバ3200、位置決めおよび安定化構造3300、通気部3400、空気回路4170への接続のための一形態の接続ポート3600、および前額支持部3700。いくつかの形態において、機能様態が、1つ以上の物理的コンポーネントによって提供され得る。いくつかの形態において、1つの物理的コンポーネントは、1つ以上の機能様態を提供し得る。使用時において、シール形成構造3100は、気道への陽圧での空気供給を促進するように、患者の気道の入口を包囲するように配置される。
本技術の一態様によるRPTデバイス4000は、機械、空気圧式、および/または電気部品を含み、1つ以上のアルゴリズムを実行するように構成される。RPTデバイス4000は、例えば本文書中のいずれか一項に記載の呼吸状態のうち1つ以上の治療のために患者の気道へ送達される空気流れを生成するように構成され得る。
RPTデバイスは、以下のコンポーネントのうち1つ以上を一体ユニット中に含み得る。一代替形態において、以下のコンポーネントのうち1つ以上が、それぞれの別個のユニットとして配置され得る。
本技術の一形態において、空気の流れまたは供給を陽圧において生成する圧力生成器は、制御可能な送風機4142である。例えば、送風機4142は、1つ以上のインペラを備えたブラシレスDCモータを含み得る。送風機は、空気供給の送達を例えば約120リットル/分までの速度で、約4cmH2O~約20cmH2Oの範囲の陽圧で、または他の形態において約30cmH2Oまで行うことができる。送風機については、以下の特許または特許出願のうちいずれか1つに記載があり得る。本明細書中、同文献全体を参考のため援用する:米国特許第7,866,944号、米国特許第8,638、014号、米国特許第8,636,479号およびPCT特許出願公開WO2013/020167。
本技術によるインペラの例を図5A~図5TTに示す。インペラは、例えば本明細書中のいずれかの箇所に記載の遠心送風機内における使用に適切であり得る。
・ 1組のインペラブレード510であって、各インペラブレード510は、前縁511および後縁512を含む、1組のインペラブレード510と、
・ 第1のシュラウドおよび/または第2のシュラウド(例えば、インペラを通じる流路540を少なくとも部分的に規定する上シュラウド520および/または下シュラウド525)と、
・ インペラをモータへ結合させるためのハブ530であって、ハブ530は、例えばモータのロータまたはモータシャフトへの締りばめによって保持され得るが、任意の数の他の公知の保持機構も適切であり得る、ハブ530。
本技術によるインペラは、比較的大型のインペラ入口サイズをインペラ直径Dの比率として含み得る。一形態において、インペラ入口522は、例えば図5Bに示すような上シュラウド520の周囲によって規定され得、上シュラウド520の入口壁521を断面に示す。
インペラ500は、複数のインペラブレード510を含み得る。図示の例において、インペラは、11個のブレード510を含む。しかし、インペラは、他の適切な数のブレードを含んでもよい(例えば、3個以上のブレード(例えば、5~20個のブレード(例えば、7個のブレード、11個のブレード、13個のブレード)))ことが理解されるべきである。
多くの従来技術のインペラ(特に呼吸圧力治療デバイス分野のもの)が、ポリマー材料の射出成形によって製造されている。典型的な理由を以下に(非限定的に)挙げる:
・特に生産量の増加と共に、部品毎のコストが低下する点、
・射出成形では平滑な表面仕上げが可能であるため、乱流発生が最小限になり得る点、
・成形部品の再現性が高いため、一貫性および品質管理が確保される点、および
・低密度(および比較的高剛性および高強度)のプラスチックを使用しているため、質量および回転慣性の最小化が支援され、高い加速および減速を容易に達成することができる点。
図5FFは、本技術の一態様によるインペラ500を含むRPTデバイスのための送風機600を示す。図示の例において、送風機600は、空気の流れまたは供給を陽圧(例えば、4~30cmH2Oの範囲)において生成するように構築および構成された2段設計を含む。一例において、RPTデバイスは、患者へ送達すべき出口からの空気流れを4~30cmH2Oの圧力および50dB(A)未満の全体的音電力レベルにおいて送達させるように構成され、これにより、患者の睡眠の質の妨害全てが低減する。しかし、代替の実施例において、送風機は、単一段設計、3段設計または4段以上の設計も含み得る。
本技術の開示目的のため、本技術の特定の形態において、以下の定義のうち1つ以上が適用され得る。本技術の他の形態において、別の定義も適用され得る。
空気:本技術の特定の形態において、空気は大気を意味し得、本技術の他の形態において、空気は、他の呼吸可能なガスの組み合わせ(例えば、酸素を豊富に含む大気)を意味し得る。
弾性:弾性変形時にエネルギーを吸収することおよび除荷時にエネルギーを解放することが可能な材料の能力。
・「軟性」材料は、シリコーンまたは熱可塑性エラストマー(TPE)を含み得、例えば指圧力下において容易に変形し得る。
・「硬質」材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、鋼またはアルミニウムを含み得、例えば指圧力下において容易に変形し得ない。
本特許文書の開示の一部は、著作権保護が与えられる内容を含む。著作権所有者は、何者かが本特許文書または本特許開示をファックスにより再生しても、特許庁の特許ファイルまたは記録に記載されるものであれば目的のものであれば異論は無いが、その他の目的については全ての著作権を保持する。
500-1 第1のインペラ部
500-2 第2のインペラ部
500-3 第3のインペラ部
510 インペラブレード
510-1 上部
510-2 下部
511 インペラブレード前縁
512 インペラブレード後縁
513 内側ブレード部位
514 開口部
515 第1の端部
517 第2の端部
519 曲線状表面
520 上シュラウド
520-1 上シュラウド第1の部位
520-2 上シュラウド第2の部位
521 入口壁
522 インペラ入口
523 前縁
524 インペラ出口
525 下シュラウド
525-1 下シュラウド第1の部位
525-2 下シュラウド第2の部位
527 曲線状表面
530 ハブ
530-1 上部
530-2 下部
530-3 ハブ部
540 流路
550 第1の締結部
550-1 ハブ部
550-2 突起
555 第2の締結部
555-1 環状スロット
555-2 スロット
556-1 突起
556-2 穴
557-1 突起
557-2 開口部
558-1 突起
558-2 開口部
600 送風機
610 ハウジング
612 送風機入口
614 送風機出口
615 曲線状表面
620 モータ
625 ロータ
650 チャンネル
1000 患者
1100 同床者
3000 患者インターフェース
3100 シール形成構造
3200 プレナムチャンバ
3300 位置決めおよび安定化構造
3400 通気部
3600 接続ポート
3700 前額支持部
4000 RPTデバイス
4010 外部ハウジング
4012 上部
4014 下部
4015 パネル
4016 シャーシ
4018 ハンドル
4020 空気圧ブロック
4112 入口空気フィルタ
4142 送風機
4170 空気回路
4200 電気コンポーネント
4202 PCBA
4210 電源
4220 入力デバイス
5000 加湿器
Claims (35)
- 4~30cmH2Oの圧力における呼吸圧力治療を提供するために患者によって睡眠中に使用されることに適合したコンパクトな呼吸治療デバイスであって、
ハウジングと;
入口と;
出口と;
ロータを含むモータと;
入口からの空気流れを出口へ送達させるようにロータによって回転されるように構成されたインペラとを含み、前記インペラは、
各インペラブレードが前縁および後縁を含む、1組のインペラブレードと;
各シュラウドが、インペラを通る流路を少なくとも部分的に規定する、第1のシュラウドおよび第2のシュラウドであって、前記第1のシュラウドは、前記インペラの中央開口部の周囲を規定する壁を含み、前記中央開口部は前記インペラを通る前記流路の入口を形成し、前記第2のシュラウドは平面である、第1のシュラウドおよび第2のシュラウドと;
前記モータの前記ロータを受容するよう構成されたハブと、を含み;
前記インペラブレードの各々は、前記ハブから、前記第1および第2のシュラウドの外縁へ向けて延在し、
前記コンパクトな呼吸治療デバイスは、患者へ送達すべき出口からの空気流れを4~30cmH2Oの圧力および50dB(A)未満の全音響パワーレベルにおいて送達させるように構成され、これにより、患者の睡眠の質の妨害全てが低減し、
ここで:
前記インペラの直径は、50mm未満であり;
第1のシュラウドおよび第2のシュラウドは、流路が前記インペラの軸方向においてインペラの内側部よりもインペラの外側部において狭くなるように、構成され;
前記インペラの前記中央開口部の直径は、インペラの直径の少なくとも50%である、コンパクトな呼吸治療デバイス。 - 前記第1のシュラウドは、非平面である、請求項1に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドは、円錐台状形状を含む、請求項2に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドの前記外縁は、前記第1のシュラウドの直径を画定し、かつ前記第2のシュラウドの前記外縁は、前記第2のシュラウドの直径を画定し、
前記第1のシュラウドの前記外縁によって画定された前記直径は、前記第2のシュラウドの前記外縁によって画定される前記直径と同様であり、かつ、
前記インペラの前記直径は、前記第1のシュラウドの前記外縁によって画定される前記直径と同じである、請求項1~3のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。 - 前記前縁は、モータの軸に対して45度を超える角度だけ傾斜している、請求項1~4のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記インペラは、金属を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記インペラは、三次元印刷部品である、請求項6に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記インペラは、第1の締結部を含む第1の成型部と、前記第1の締結部に組み付けられるよう構成された第2の締結部を含む第2の成型部と、を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1の成型部は、前記第1のシュラウドおよび前記1組のインペラブレードを含む、請求項8に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第2の成型部は、インペラハブおよび前記第2のシュラウドを含む、請求項8~9のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1の成型部および前記第2の成型部は、スナップ嵌めによって共に締結される、請求項8~10のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 各インペラブレードの前縁および後縁の厚さは、0.2mm未満を成して前記コンパクトな呼吸治療デバイスの効率を向上させる、請求項1に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記インペラは、金属を含む、請求項12に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記インペラは、三次元印刷部品である、請求項12~13のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドは、前記インペラの軸方向に対してラジアル方向にテーパー付けされる、請求項13~14のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記ロータは、前記インペラと同じ金属を含むシャフトを含む、請求項13~15のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 各インペラブレードの前縁および後縁は、エラストマーを含む、請求項12に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 各インペラブレードは、プラスチック材料をさらに含む、請求項17に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 各インペラブレードの前縁および後縁の厚さは、0.1mm未満である、請求項12~18のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記インペラの前記中央開口部の周囲の前縁は少なくとも0.5mmの半径の断面形状を含み、これにより使用時に、インペラへ進入する空気流れは半径またはその周囲の部分に沿わずに流れることが阻止される、請求項1に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 第1のシュラウドの前縁は少なくとも0.5mmの半径の断面形状を含み、これにより使用時に、インペラへ進入する空気流れは、前記第1のシュラウドの前縁に沿わずに流れることが阻止される、請求項1に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 第1のシュラウドの前縁の半径は、第1のシュラウドの本体の最大厚さより70%大きい、請求項21に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 第1のシュラウドの前縁の半径は、第1のシュラウドの本体の最大厚さより大きい、請求項22に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドは、モータの軸方向にテーパー状にされる、請求項21~23のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドは、円錐台状形状を含む、請求項21~24のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第2のシュラウドは、平面である、請求項21~25のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドの前縁は少なくともインペラの直径の1%の半径の断面形状を含み、これにより使用時に、インペラへ進入する空気流れが、前記第1のシュラウドの前縁に沿わずに流れることが阻止される、請求項1に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 第1のシュラウドは第1の材料を含み、第2のシュラウドは第2の材料を含み、第1および第2の材料のいずれかはエラストマーである、請求項1に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1および第2の材料のいずれかは、シリコーンである、請求項28に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記複数のインペラブレードは、後縁にシリコーンを含む、請求項28~29のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記後縁は、前記後縁に沿って配置されたセレーションを含む、請求項30に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドは、非平面である、請求項28~31のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第1のシュラウドは、円錐台状形状を含む、請求項28~32のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記第2のシュラウドは、平面である、請求項28~33のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
- 前記前縁は、モータの軸に対して45度を超える角度だけ傾斜している、請求項28~34のいずれか一項に記載のコンパクトな呼吸治療デバイス。
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