WO2018092381A1

WO2018092381A1 - Ｃｐａｐ装置

Info

Publication number: WO2018092381A1
Application number: PCT/JP2017/030805
Authority: WO
Inventors: 中田　佑希; 貴敏井ノ口; 康宏飛内; 松下　裕樹
Original assignee: 日本電産コパル電子株式会社
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2018-05-24
Also published as: JP2018078997A

Abstract

圧力センサ２６は、ＣＰＡＰ装置１０内に設けられ、ＣＰＡＰ装置１０の吐出口１４から吐出される空気が導かれる第１のポート２６ｂと開放ポートとしての第２のポート２６ｃとを有し、吐出口１４から吐出される空気の圧力を検出する。開口部５３は、ＣＰＡＰ装置１０のハウジング１２に設けられ、ＣＰＡＰ装置１０の外部と連通されている。チューブ２７は、開口部５３と、圧力センサ２６の第２のポート２６ｃとを接続する。

Description

ＣＰＡＰ装置

　本発明の実施形態は、例えば睡眠時無呼吸症候群の治療に適用されるＣＰＡＰ（Continuous Positive Airway Pressure）装置に関する。

　ＣＰＡＰ装置は、ファンにより発生された一定圧力の空気をパイプ及び患者の鼻に装着されたマスク又は鼻カニューレを経由して患者の気道に送り込む装置である。このため、ＣＰＡＰ装置の内部にターボファンとターボファンを駆動するための駆動回路が設けられている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特開２０１３－１５０６８４号公報特開２０１６－３４４０９号公報

　ＣＰＡＰ装置は、パイプに設けられたマスク又は鼻カニューレに一定の圧力の空気流を送る必要がある。このため、ＣＰＡＰ装置は、空気の流量を検出する流量センサ及び圧力センサを有し、パイプに送出される空気の圧力及び流量を制御している。

　ところで、圧力センサは、例えば大気圧を基準として検出対象の空気の圧力を検出する。しかし、圧力センサは、ＣＰＡＰ装置内に設けられている。このため、ＣＰＡＰ装置内の空気圧に影響を受けることなく、検出対象の空気の圧力を正確に検出できる必要がある。

　本発明は、検出対象の空気の圧力を正確に検出することが可能なＣＰＡＰ装置を提供しようとするものである。

　本発明の実施形態に係るＣＰＡＰ装置は、ＣＰＡＰ装置内に設けられ、ＣＰＡＰ装置の吐出口から吐出される空気が導かれる第１のポートと開放ポートとしての第２のポートとを有し、前記吐出口から吐出される空気の圧力を検出する圧力センサと、前記ＣＰＡＰ装置のハウジングに設けられ、ＣＰＡＰ装置の外部と連通された開口部と、前記開口部と、前記圧力センサの第２のポートとを接続するチューブとを具備している。

　本発明は、検出対象の空気の圧力を正確に検出することが可能なＣＰＡＰ装置を提供する。

本発明の実施形態に係るＣＰＡＰ装置を示す斜視図。図１に示すＣＰＡＰ装置の内部を示す上面図。図２に示すＣＰＡＰ装置を分解して示す斜視図。図２に示すＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図。本実施形態に係る圧力センサを示すものであり、図２に示すＶ－Ｖ線に沿った断面図。ＣＰＡＰ装置の制御系の構成を概略的に示す構成図。

　以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。

　図１において、送風ユニットとしてのＣＰＡＰ装置１０は、ハウジングとしての第１のケース１１と第２のケース１２を具備している。第１のケース１１は、第２のケース１２の上部に取着されている。第２のケース１２の上部は、短手方向の両端部が底部より外側に張り出した形状とされている。第１のケース１１と第２のケース１２内には、後述するターボファンが設けられている。

　第２のケース１２の長手方向の一側面には、空気の吸気口１３が設けられ、第１のケース１１と第２のケース１２の吸気口１３と反対側の側面には、空気の吐出口１４を有する吐出ユニット１５が設けられている。ターボファンにより吸気口１３から吸入された空気は、吐出口１４から一定の圧力で吐出される。吐出口１４には、図示せぬパイプの一端が取着される。パイプの他端には図示せぬ例えばマスク又は鼻カニューレが設けられており、マスク又は鼻カニューレが患者の鼻に装着される。吐出ユニット１５が設けられた第１のケース１１と第２のケース１２の側面で、吐出ユニット１５の近傍には、電源やインターフェース用の各種ケーブル１６が設けられている。

　図２は、図１の第１のケース１１を取り外した状態を示している。

　図２に示すように、第２のケース１２内には、インナーケース４３が設けられ、インナーケース４３の上部には、第１の収容部１２－１と第２の収容部１２－２が設けられている。第１の収容部１２－１のほぼ周囲には、仕切り板４３ａが設けられ、第１の収容部１２－１と第２の収容部１２－２は、仕切り板４３ａにより仕切られている。

　また、図示せぬ第１のケース１１内にも仕切り板４３ａと同様の仕切り板が設けられている。このため、第１のケース１１を第２のケース１２に取着した状態において、第１のケース１１及び第２のケース１２の内部は、第１のケース１１の仕切り板と第２のケース１２の仕切り板４３ａにより、第１の収容部１２－１と第２の収容部１２－２が仕切られる。

　例えばターボファンにより構成されたファンユニット１７は、第１の収容部１２－１内に設けられる。第２の収容部１２－２内には、プリント基板２９が設けられる。プリント基板２９には、ファンユニット１７を駆動するための駆動回路４１と、駆動回路４１を制御する制御部４０や後述する差圧センサ２４及び圧力センサ２６などが配置される。駆動回路４１は、例えば複数のパワーＭＯＳトランジスタ４１ａなどの発熱部品を含んでいる。制御部４０や駆動回路４１の配置は、これに限定されるものではなく、変形可能である。

　図３は、図２の主要部を分解して示し、図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面を示している。図３、図４において、説明の便宜上、一部の部品は省略されている。

　図３に示すように、第２のケース１２内には、凹部１２ａが設けられ、凹部１２ａは、吸気口１３と連通されている。吸気口１３の内側には、多孔質の材料により構成されたフィルタ５１が設けられ、凹部１２ａ内には吸音材により形成されたサイレンサ４２が設けられる。サイレンサ４２は、吸気口１３と対向する部分が開放された凹部４２ａを有している。

　サイレンサ４２を収容した凹部１２ａは、インナーケース４３により覆われる。インナーケース４３の仕切り板４３ａは複数の切欠き部４３ｃ、４３ｄ、４３ｅを有し、これら切欠き部４３ｃ、４３ｄ、４３ｅに、例えばシリコンゴム製のブッシュ４６、４７、４８が嵌合される。第１のケース１１の図示せぬ仕切り板も切欠き部４３ｃ、４３ｄ、４３ｅに対応して、ブッシュ４６、４７、４８が嵌合される図示せぬ複数の切欠き部を有している。後述するように、ブッシュ４６は、差圧生成部材３２と差圧センサ２４とに接続された第１のチューブ１９、第２のチューブ２０や差圧生成部材３２と圧力センサ２６とに接続された第３のチューブ２１が挿通され、第１の収容部１２－１と第２の収容部１２－２との間をシールする部品である。ブッシュ４７は、後述するように、ファンユニット１７に接続され、第２の収容部１２－２内に冷却用の空気を導入する部品である。ブッシュ４８は、ファンユニット１７と駆動回路４１を接続する図示せぬリード線が挿通され、第１の収容部１２－１と第２の収容部１２－２との間をシールする部品である。

　インナーケース４３の仕切り板４３ａの内側に位置する部分には、開口部４３ｂが設けられている。インナーケース４３の仕切り板４３ａの外側に位置する部分及び内側に位置する部分には、吸音材により形成されたサイレンサ４４が設けられる。

　図４に示すように、サイレンサ４４は、インナーケース４３の下面に設けられ、仕切り板４３ａの内側に位置する部分には、図３に示すように、インナーケース４３の開口部４３ｂと対応して開口部４４ａが設けられている。

　インナーケース４３の開口部４３ｂ及びサイレンサ４４の開口部４４ａは、サイレンサ４２の凹部４２ａの一部と対向して配置され、インナーケース４３の開口部４３ｂ内に配置されたサイレンサ４４の開口部４４ａにファンユニット１７が取着される。

　インナーケース４３の仕切り板４３ａの外側に位置する部分には、プリント基板２９が設けられる。

　図４に示すように、第２のケース１２内にインナーケース４３が取着された状態において、サイレンサ４４と、サイレンサ４２の凹部４２ａとの間に、吸気室４５が形成される。吸気室４５は、フィルタ５１を介在して吸気口１３と連通され、吸気室４５内に、インナーケース４３の開口部４３ｂ及びサイレンサ４４の開口部４４ａ内に配置されたファンユニット１７の吸気口１７ａが配置される。

　一方、ファンユニット１７の吹き出し口１７ｂは、ジョイント１８を介して吐出ユニット１５に接続されている。ジョイント１８の内部には、整流板３１及び空気流に差圧を生じさせる差圧生成部材３２が配置されている。整流板３１は、例えば整流用の複数のフィンを有し、差圧生成部材３２は、複数の孔を有している。整流板３１及び差圧生成部材３２については、説明の便宜上、詳細な説明を省略する。

　図２に示すように、吐出ユニット１５には、第１のチューブ１９、第２のチューブ２０、第３のチューブ２１の一端が設けられている。第１のチューブ１９は、差圧生成部材３２の上流側の圧力（高圧）を差圧センサ２４に導くチューブであり、第２のチューブ２０は、差圧生成部材３２の下流側の圧力（低圧）を差圧センサ２４に導くチューブである。第３のチューブ２１は、差圧生成部材３２の下流側の圧力（低圧）を圧力センサ２６に導くチューブである。

　第１のチューブ１９及び第２のチューブ２０の他端は、仕切り板４３ａに設けられたブッシュ４６内を通り、コネクタ２２、２３を介して差圧センサ２４に接続される。

　差圧センサ２４は、第１のチューブ１９及び第２のチューブ２０により導入される差圧生成部材３２の上流側と下流側の空気の圧力差を検出することにより、吐出口１４から吐出される空気の流量を検出する。

　第３のチューブ２１の他端は、仕切り板４３ａに設けられたブッシュ４６内を通り、コネクタ２５を介して圧力センサ２６の後述する第１のポート（圧力ポート）に接続される。圧力センサ２６は、吐出口１４から吐出される空気の圧力を検出する。

　圧力センサ２６の後述する第２のポート（開放ポート）には、第４のチューブ２７の一端が接続されている。第４のチューブ２７の他端には、コネクタ２８が設けられている。コネクタ２８は、図３に示す第２のケース１２の下面１２ｂに配置された突起５２に接続されている。突起５２は、ケース１２の下面１２ｂを貫通する開口部５３を有している。すなわち、第４のチューブ２７及びコネクタ２８は、開口部５３を介して圧力センサ２６内を大気に開放している。

　圧力センサ２６は、第３のチューブ２１により導入される差圧生成部材３２の下流側の空気圧を検出することにより、吐出口１４から吐出される空気の圧力を検出する。圧力センサ２６の詳細については後述する。

　図２に示すように、差圧センサ２４及び圧力センサ２６は、プリント基板２９上に配置されている。プリント基板２９には、さらに、電源やインターフェース用の各種ケーブル１６、電源スイッチ３０などが設けられている。

　図４に示すように、ファンユニット１７は、吸気口１７ａから吸気した空気を吐出口１４から吐出させるとともに、第１のケース１１、第２のケース１２内を冷却する機能を有している。

　ファンユニット１７は、例えば遠心ファン（ブロア）としてのターボファンにより構成されている。ファンユニット１７は、吸気口１７ａと、吹き出し口１７ｂと、吸気口１７ａと吹き出し口１７ｂとの間に設けられた吸気室１７ｅと、吸気室１７ｅ内に配置され、ロータ１７ｄに取着されたターボ型のファン１７ｆと、吸気室１７ｅ内の空気の一部をファンユニット１７の外部に導くための図示せぬ分流路を具備している。

　分流路は、図２、図３に示すブッシュ４７の一端部に接続されている。このブッシュ４７の他端は、インナーケース４３の仕切り板４３ａの切欠き部４３ｄに嵌め込まれる。このため、ファンユニット１７の分流路は、第２のケース１２の第２の収容部１２－２と連通される。

　さらに、図２に示すように、第２のケース１２の第２の収容部１２－２内には、開口部５０が設けられている。開口部５０は、第２の収容部１２－２内の空気を排出する排気口としての機能を有している。開口部５０は、第２のケース１２の凹部１２ａの例えば縁部で下向きの面（以下、下面と言う）１２ｂに設けられている。すなわち、開口部５０は、例えば第１のケース１１上にかかった水が第２のケース１２内に侵入することを防ぐため、第２のケース１２の下面１２ｂに配置されている。

　第２のケース１２内への水の侵入をさらに防止するため、第２のケース１２の内側に、開口部５０から所定間隔離間して配置されたカバー１２ｃを設けてもよい。このカバー１２ｃは、第２のケース１２の外側に設けることも可能である。

　また、開口部５０の配設位置は、温まった空気が吸気口１３から吸引されることを防ぐため、吸気口１３から離れた位置であることが好ましい。これにより、第２のケース１２内の冷却効率を向上させることが可能である。

　図５は、前述した圧力センサ２６などを示している。圧力センサ２６は、内部に収容部２６ａを有し、収容部２６ａは、検出対象の空気が導入される圧力ポートとしての第１のポート２６ｂと、大気に開放される開放ポートとしての第２のポート２６ｃを有している。収容部２６ａ内には、センサユニット２６ｄが設けられている。センサユニット２６ｄの上部には、第１のポート２６ｂに連通された第１の開口部２６ｅが設けられ、下部には、第２のポート２６ｃに連通された第２の開口部２６ｇが設けられている。センサユニット２６ｄと圧力センサ２６の収容部２６ａの内壁との間には、間隙が設けられ、間隙を介してセンサユニット２６ｄの第２の開口部２６ｇと第２のポート２６ｃが連通されている。

　センサユニット２６ｄには第２の開口部２６ｇを覆うダイアフラム２６ｈが設けられ、ダイアフラム２６ｈの上に例えば歪ゲージを含む圧力センサチップ２６ｉが設けられている。圧力センサチップ２６ｉは、端子２６ｊ、２６ｋにボンディングワイヤ２６ｌ、２６ｍにより接続されている。

　第２のポート２６ｃには、前述した第４のチューブ２７の一端が接続され、第４のチューブ２７の他端はコネクタ２８を介して第２のケース１２の下面１２ｂに設けられた突起５２に接続されている。突起５２には、第２のケース１２の外部に連通された開口部５３が設けられており、開口部５３は、第４のチューブ２７と連通されている。このため、圧力センサ２６の収容部２６ａ内は、開口部５３、コネクタ２８、第４のチューブ２７を介して第２のケース１２の外部の大気圧となっており、センサユニット２６ｄの第２の開口部２６ｇ内も第２のケース１２の外部の大気圧となっている。したがって、圧力センサ２６（センサユニット２６ｄ）内は、駆動回路４１が設けられた第２の収容部１２－２と分離され、第２の収容部１２－２内の圧力の影響を受けることがないため、吐出口１４から吐出される空気の圧力を正確に検出することができる。

　図６は、ＣＰＡＰ装置１０の制御系の構成を概略的に示している。

　差圧センサ２４、圧力センサ２６、電源スイッチ３０、及び駆動回路４１は、制御部４０に接続され、ファンユニット１７は、駆動回路４１に接続されている。制御部４０は、差圧センサ２４により検出された差圧に基づきファンユニット１７から発生される空気の流量を算出する。さらに、制御部４０は、算出された空気流の流量、及び圧力センサ２６により検出された空気流の圧力に基づき駆動回路４１を制御し、ファンユニット１７の回転数を制御する。このようにして、制御部４０は、差圧センサ２４及び圧力センサ２６により検出された空気の流量や圧力の変化に基づき、患者の呼吸の状態を検出し、患者の呼吸の状態に応じて、予め定められた流量及び圧力の空気を吐出口１４から送出させることができる。

（実施形態の効果）
　上記実施形態によれば、圧力センサ２６の開放ポートとしての第２のポート２６ｃは、第４のチューブ２７、コネクタ２８を介して第２のケース１２の下面１２ｂに設けられた開口部５３に連通され、圧力センサ２６の収容部２６ａ内に第２のケース１２の外部の大気圧が導入されている。圧力センサ２６（センサユニット２６ｄ）内は、第２の収容部１２－２から分離されているため、圧力センサ２６（センサユニット２６ｄ）は、第２の収容部１２－２内の圧力の影響を受けることなく、吐出口１４から吐出される空気の圧力を正確に検出することが可能である。

　すなわち、ファンユニット１７から吐出される空気の一部を用いて第２の収容部１２－２に設けられた駆動回路４１を冷却する場合、第２の収容部１２－２内の圧力が大気圧より高くなる。仮に、圧力センサ２６（センサユニット２６ｄ）の基準圧力を第２の収容部１２-２内の圧力とした場合、駆動回路４１と共に第２の収容部１２－２内に配置される圧力センサ２６（センサユニット２６ｄ）は、第２の収容部１２－２内の圧力の影響を受け、吐出口１４から吐出される空気の圧力を正確に検出することが困難となる。しかし、本実施形態のように、圧力センサ２６の第２のポート２６ｃを第４のチューブ２７、コネクタ２８を介して第２のケース１２の下面１２ｂに設けられた開口部５３に連通し、圧力センサ２６の基準圧力を大気圧とすることにより、第２の収容部１２－２内の圧力の影響を受けることなく、吐出口１４から吐出される空気の圧力を正確に検出することができる。したがって、ＣＰＡＰ装置１０の吐出口１４に接続された図示せぬパイプを介してマスク又は鼻カニューレに一定の流量の空気を一定の圧力で供給することができる。

　しかも、圧力センサ２６の開放ポートとしての第２のポート２６ｃは、第４のチューブ２７を用いて第２のケース１２の下面１２ｂに設けられた開口部５３に連通されている。第３のチューブ２１及び第４のチューブ２７としてフレキシブルなチューブを用いることにより、ハウジング内における圧力センサ２６の配置の自由度を向上させることが可能である。

　また、開口部５３は、第２のケース１２の下面１２ｂに下向きに設けられている。このため、ＣＰＡＰ装置１０内への水の侵入を防ぐことが可能である。

　尚、本実施形態は、ファンユニット１７から吐出される空気の一部を用いて第２の収容部１２－２に設けられた駆動回路４１を冷却しているが、これに限らず、ファンユニット１７とは別の送風装置を設け、この送風装置により駆動回路４１を冷却する場合にも適用することが可能である。

　その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　本発明に係るＣＰＡＰ装置は、睡眠時無呼吸症候群の治療に適用することが可能である。

　１０…ＣＰＡＰ装置、１１、１２…第１、第２のケース（ハウジング）、１４…吐出口、２１…第３のチューブ、２６…圧力センサ、２６ａ…収容部、２６ｂ…第１のポート、２６ｃ…第２のポート、２６ｄ…センサユニット、２６ｅ…第１の開口部、２６ｇ…第２の開口部、２６ｈ…ダイアフラム、２６ｉ…圧力センサチップ、２７…第４のチューブ、５３…開口部。

Claims

　ハウジング内に設けられたファンユニットと、
　前記ハウジング内に設けられ、前記ファンユニットから吐出される空気の一部が導かれる第１のポートと開放ポートとしての第２のポートとを有し、前記ファンユニットから吐出される空気の圧力を検出する圧力センサと、
　前記ハウジングに設けられ、外部と連通された開口部と、
　前記開口部と、前記圧力センサの第２のポートとを接続するチューブと
　を具備することを特徴とするＣＰＡＰ装置。
　前記開口部は、前記ハウジングの下面に設けられることを特徴とする請求項１記載のＣＰＡＰ装置。
　前記ハウジング内に設けられ、前記ファンユニットを駆動する駆動回路と、
　前記ファンユニットから吐出される空気の一部を前記ハウジングに内に導き、前記駆動回路を冷却する冷却手段と、
　をさらに具備することを特徴とする請求項２記載のＣＰＡＰ装置。