JP2001519213A - 肺圧力モジュレータ - Google Patents
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Abstract
Description
動蘇生及び搬送に使用される呼吸装置、(2)正圧エアゾール送出装置、及び(
3)粘液を動き易くするために使用されるパーカッシブ治療装置(percus
sive therapy device)を含む多くの用途に適合できる、一
定流肺モジュレータ(constant flow pulmonary mo
dulator)に関する。
気支援(ventilatory support)を提供できるということで
ある。換気支援は、代表的には、臨床医が手動蘇生器又は自動換気装置を使用す
ることによって提供される。
する一組の逆止弁、及び通常はフェースマスク又は気管内チューブに連結するた
めのポートのいずれかである患者インターフェースを含む。手動蘇生器には、通
常は、酸素を所定の割合で含むガスの連続流が供給される。手動蘇生器のオペレ
ータは、自動膨張袋を絞ることによって酸素分が高い空気で患者を膨張させ、か
くして圧力を加えてガスを患者の肺に流入させる。オペレータが袋を絞るのを止
めたとき、吸入が終了し、呼気が開始し、患者の肺の加圧ガスを周囲環境に逃が
す。多くの手動蘇生器には、呼気中に亘って患者の肺に小さな最小の正圧を維持
するための手段が設けられている。この正圧は、一般的には、正端呼息圧力(P
ositive End Expiratory Pressure(PEEP
))と呼ばれる。呼気中、自動膨張袋が再度膨張し、プロセスを繰り返すことが
できる。手動蘇生器は、簡単であり且つ安価である。残念なことに、手動蘇生器
は、使用を誤り易い。今日まで、手動蘇生器のオペレータが医師、呼吸セラピス
ト、又は看護婦のいずれであろうと、患者が受け取る1呼吸当りのガスの容積(
一回換気容積(tidal volume))が小さ過ぎ、呼吸速度が早過ぎる
ことを示す多くの研究が発表されてきた。このことが患者に顕著な悪影響を及ぼ
すことが示されている。
するために開発された装置であり、患者を監視する性能がほとんどない。過去2
5年間に、今日の最新式の搬送換気装置に繋がる、圧力制御及び向上させた監視
性能を含む様々なモードが追加されてきた。多くの換気装置は、現在でも、患者
の肺のコンプライアンス(lung compliance)に拘わらず、予め
設定した量の容積又は一定の流れを予め設定された時間に亘って患者に送出する
ことによって作動する、容積を時間に従って周期的に変化させる換気モード(v
olume and time cycled ventilation mo
des)を使用している。肺のコンプライアンスは、搬送中に突然変化し易く、
患者をひどく傷付ける程に患者の気道圧力を上昇させる場合がある。圧力を周期
的に変化させる換気及び圧力制御は、患者に換気支援を送出するのに使用される
新規な換気モードであり、容積を時間に従って周期的に変化させる換気モードを
上回る多くの明らかな利点を有する。圧力を周期的に変化させる換気は、所定の
圧力に達したとき、送出された容積に拘わらず、呼気から吸入に切り換えること
によって機能する。かくして、患者に送出されるガスの容積は、肺のコンプライ
アンスの変化に従って変化し、患者に有害な量の圧力が加わらないようにし、患
者の適切な換気を保証する。
期的に変化する種類の換気を含む多くの換気モード、様々な流れ制御機能、多数
の警報監視機能を備えており、更に、患者の呼吸労力を検出してこれと同期させ
ることができる。現在の搬送用換気装置は、一貫した安全で信頼性のある換気を
提供するが、極めて高価である。更に、これらの換気装置とともに使用する必要
がある使い捨ての付属部品が、場合によっては、手動蘇生器よりも高価である。
これらの装置に対する資本投下を少なくするため、製造者によっては、容積が時
間に従って周期的に変化する簡単な換気装置を提供することに戻っている。この
ような簡単な換気装置は、代表的な換気装置の標準的な監視、制御、及び警報の
特徴のいずれも備えていないばかりか、圧力が周期的に変化する換気を採用する
こともできない。これらの装置は、多くの場合、自動蘇生器に分類され、安全で
ないばかりか数千ドルもし、追加の使い捨て部品又は再使用前に殺菌を必要とす
る部品を使用することを必要とする。今日の医療費抑制の環境では、病院及び他
の医療機関の多くは、搬送用換気装置及び必要とされる追加の人員の訓練の費用
に尻込みしている。
があるが、安価であり、手動蘇生器と同様に使用が容易な換気装置技術が必要と
されている。本発明はこれらの必要並びに他の必要を満たし、従来技術の欠点を
解決する。
、一定のガス流が加えられた場合に、広い周波数範囲に亘って任意の空気キャパ
シタンス(pneumatic capacitance)を排出する。第1実
施例では、膨張及び排出が周期的に行われる(吸入に続いて呼気が行われる)空
気キャパシタンスとして患者の肺が役立ち、かくして、一定の流れが提供される
と、圧力が周期的に変化する換気支援が、呼吸補助を必要とする患者に提供され
る。本発明のこのような実施例は、搬送用換気装置として安全であり、効果的で
あり、信頼性があり、使用が容易であり、手動蘇生器程度の費用しかかからない
。
と流体連通しており、空気キャパシタンスは様々な周波数で周期的に変化でき、
かくして、圧力肺モジュレータの一次キャビティと常に流体連通した患者に様々
な種類の換気効果を提供する。肺キャパシタンスは、患者の呼気中に最大約25
Hzの周波数で振動するように定めることができる。この周波数は、鬱血による
患者の気管内分泌物を動かすことが示されている。
え、治療により苦痛が除去される。いずれの実施例でも、圧縮空気又は酸素が空
気キャパシタ(pneumatic capacitor)に直接送出され、か
くして空気キャパシタに充填する。排出中、全てのガスが圧力肺モジュレータを
通って流れる。本発明は、充填が終了し排出を開始する圧力及び排出を終了し充
填を開始する圧力を制御することによって、空気キャパシタを周期的に変化させ
る。充填の持続時間は、来入空気/酸素の流量によって制御され、空気キャパシ
タのコンプライアンス(compliance)による影響を受ける。排出の持
続時間は、空気キャパシタの排出ガスを大気中にどれ程迅速に排出するのかを制
御する装置内の可変制流器によって制御される。空気キャパシタの圧力が特定の
レベルにまで降下したとき、圧力肺モジュレータの弁が閉鎖し、連続ガス流によ
る空気キャパシタの充填が開始し、かくして周期を不定に繰り返す。
ストンを含み、このピストンは、一次ポートの内端に載止し、かくして空気キャ
パシタの充填中に一次ポートをシールする表面領域を有する。デュアルエリアピ
ストンは、ピストンが閉鎖位置にあるとき、充填中に空気キャパシタに露呈され
る領域と定義される一次領域と、排出中又はピストンが開放位置にあるときにだ
け空気キャパシタと流体連通するピストンの全領域を形成する遙かに大きな領域
とを含む。デュアルエリアピストンは、閉鎖時に、圧縮ガスが逃げないようにし
空気キャパシタに来入圧縮ガスを充填する。充填中、空気キャパシタ内の圧力は
、デュアルエリアピストンの一次領域に及ぼされる圧力の力がピストンの復原力
よりも大きくなるまで、増大する。ひとたびデュアルエリアピストンが開放を開
始すると、ピストンの全領域が空気キャパシタの圧力に露呈され、ピストンを、
一次ポートの内端から遠ざかる方向に全開位置までほぼ瞬間的に移動する。ピス
トンは、全開時にピストン逃がし穴をシールする。ピストンを全開位置まで移動
した空気キャパシタの圧力は、空気キャパシタのピーク圧力であり、ピストンに
作用する復原力を制御することによって調節できる。ピストンは、ひとたび開放
すると、空気キャパシタがピストンの全領域に及ぼす圧力の力よりもばねの力が
大きい程十分小さな値にまで空気キャパシタの圧力が低下するまで、開放したま
まである。排出中、呼気されたガスは、ピストンを通過し、排出されたガスを大
気中に逃がす流量を制御するのに使用される調節自在の制流器を通ってシステム
の外に出る。かくして、排出の持続時間が制御される。空気キャパシタの圧力が
、ばねの力でピストンを押して閉鎖できるのに十分低い値まで低下すると、排出
が終了し、サイクルが繰り返される。
開始前に吸入をトリガーすることによって、自発呼吸を行うことができる。随意
であるが、患者が吸入を更に容易に行うことができるように一方向弁を設けるの
がよい。このような環境では、患者が吸い込んだときに新たに吸入が開始し、患
者の気道圧力を低下させ、ピストンを閉鎖し、新たな吸入期間を開始する。更に
、装置は、噴霧器アッセンブリを装置の一次ポートに取り付けることによって、
正圧エアゾール装置として機能するように適合できる。このような装置は、換気
支援の他にエアゾールの治療効果を必要とする人々に有用である。
例では、圧力肺モジュレータ装置を噴霧器に連結して施薬エアゾール及び圧縮ガ
スの高周波数バーストの両方を送出できる。このような形体では、患者がマウス
ピースを通して吸入したとき、彼又は彼女は、同伴ポートを備えた噴霧器から空
気を同伴し、大量の投与量のエアゾール化した水及びアルブテロールスルフェー
ト又は臨床的に適切であると考えられる任意の他の薬剤を受け入れる。呼気中、
患者は、ガスの高周波数バーストをトリガーする。所望であれば、呼吸サイクル
の他の相中にガスの高周波数バーストを送出するように装置を形成することもで
きる。エアゾール及び高周波数気道振動の送出は、肺内治療(intrapul
monary treatment)と呼ばれることが多く、患者の肺の分泌物
及び流体を動き易くすることが示される。本発明の第2実施例は、所望であれば
、高周波数換気を送出するように形成できる。更に、空気キャパシタの容積を増
大し、固定の又は可変の制流器を圧力肺モジュレータ装置と空気キャパシタとの
間に配置することによって、本発明の第2実施例を使用して容積換気を低周波数
で送出できる。
化する換気支援を提供するための簡単な換気装置を提供することである。
続時間を調節できる換気装置を提供することである。
ができる換気装置を提供することである。
ることである。
いようにする安全装置として安全弁を備えることができ、或いはこのような安全
弁が組み込まれた換気装置を提供することである。このような高圧安全弁には、
患者に高い気道圧力が加わっていることをオペレータに知らせる、音を出す手段
が備えられているのがよい。
び低い呼吸速度でを送出する噴霧器と関連して容易に使用できる換気装置を提供
することである。
できる換気装置を提供することである。
供することである。
蘇生器で使用できる換気装置を提供することである。
提供することである。
合できる換気装置を提供することである。
な説明は、単に本発明の好ましい実施例を完全に開示する目的であって、これを
限定しようとするものではない。
されるであろう。
括的に示す装置で具体化される。この装置は、部品の形体及び詳細について、本
明細書中に開示した基本的概念から逸脱することなく変更できるということは理
解されよう。
の好ましい実施例による一定流圧力モジュレータ装置10が概括的に示してある
。これらの図からわかるように、装置は、ばね負荷されたピストン12、一次ポ
ート14、制流ポート16、圧力ダイアル18、流量ダイアル20、ハウジング
22、及びベース24を含む。好ましい実施例の装置は、ほぼ完全に射出成形プ
ラスチックで製作されている。
した閉鎖位置に押圧されている。ばね30は、ばね30をピストン面26に対し
て実質的に垂直な配向に維持するピストンステム32の周囲に配置されている。
圧力ダイアル18に設けられた雄ねじ34は、ハウジング22上に配置された圧
力ダイアルボス38内の雌ねじ36と係合する。圧力ダイアル18を廻すことに
よって、圧力ダイアル18をピストン面26に対して長さ方向に移動させ、これ
によって、圧力ダイアル18がピストン面26に近付くにつれてばね30に作用
する圧縮力が増大する。従って、圧力ダイアル18により、ばね30がピストン
12に及ぼす圧縮力を調節できる。ピストン面26は、ハウジング22内に配置
された円筒形スリーブ40内で長さ方向に移動し、ハウジング22内のチャンバ
42と流れ連結している。ピストンが全開位置まで移動するとき、円筒形スリー
ブ40の頂部に設けられたピストン逃がし穴43により、円筒形スリーブ40内
でのピストン12の上方への移動が、捕捉された空気によって遅延されることが
ないようにする。
トン12にスナップ嵌めされており、ピストン12を円筒形スリーブ40内にシ
ールするのに役立つ。ピストン12が全開位置にあるとき、ピストン面26は一
次ポート14の内端28から離間されている。シール46は、ピストン12の直
径を越えて延びており、リング44はシール46をピストン12上の所定位置に
保持する。シール46は、ガスがピストン面26の周囲を通ってチャンバ42か
ら出ることがないようにする。ピストンステム32は、圧力ダイアル18内に配
置された軸線方向チャンネル48内で移動する。ピストンは、その周囲に亘って
45°の面取り部50を有し、この面取り部は、シール46のフラップ51を、
フラップ51がピストン12の周囲と重なり、加圧されたときに或る程度自動シ
ールを提供するように配向する。ピストン面26の周囲でリング44及びシール
46を使用することにより、ピストン12の外径と円筒形スリーブ40の内径と
の間の許容差を緩くでき、かくして装置の製造を容易にし、更に一貫し、信頼性
を向上する。好ましい実施例は、一次ポート14の内端28をシールするための
復原力を提供するためのばね負荷されたピストン12を開示するが、この目的で
他の手段を使用できるということは当業者に明らかである。他の手段の例には、
圧縮空気ばね、シールされたダイヤフラム、バルーン、膨張可能なチャンバ、圧
縮空気及びベローズを含む剛性チャンバが含まれるが、これらに限定されない。
結している。流量ダイアル20により、チャンバ42から大気に漏出するガスの
流量を調節でき、流量ダイアル20を調節することにより患者の呼気持続時間を
制御できる。環状制流弁座52が制流ポート16内に配置されている。制流弁座
52は、流量ダイアル20のテーパした内端55と関連して機能し、制流ポート
16を通過するガスを制限する。流量ダイアル20のスロット54は、その最大
設定で、制流ポート16よりも断面積がはるかに大きく、流れに対して制限をほ
とんど加えない。制流弁座52と流量ダイアル20のテーパした内端55との間
の制流領域は、流量ダイアルボス60内の雌ねじ58と係合する流量ダイアル2
0の雄ねじ56を使用して流量ダイアル20を軸線方向で位置決めすることによ
り、調節できる。流量ダイアル20を廻すことによって、テーパした内端55を
制流弁座52に対して長さ方向に移動する。制流弁座52及びテーパした内端5
5は、流量ダイアル20の内端のところでニードル弁と同様に機能し、通過する
ガス流を制限する環状制流領域を形成する。スロット54は、流量ダイアル20
の調節範囲に亘って断面積が一定である。テーパした内端55及び環状弁座52
を使用することによって、ガス流の抵抗を感度よく調節する。好ましい実施例は
、スロット54が設けられた流量ダイアル20のテーパした内端55を制流弁座
52とともに使用し、通過するガス流を制限することを開示するけれども、ガス
流に対して調節自在の抵抗を提供するための他の手段が存在するということは当
業者に理解されよう。
ストン面26は一次ポート14の内端28に載止している。ピストン面26が一
次ポート14の内端28に載止しているとき、空気キャパシタがピストン面26
に加える圧力は、空気キャパシタの空気通路圧力とO−リング62が取り囲む面
積との積に等しい。空気キャパシタが膨張するとき、空気キャパシタの圧力は、
患者の気道圧力がピストン面26に及ぼす力がばね30の圧縮力を越えることに
よってピストン12が開放する(ピストン面26が一次ポート14の内端28か
ら移動して離れる)まで増大する。ひとたびピストン12が開放を開始すると、
圧縮ガスが空気キャパシタからチャンバ42に進入し、制流ポート16に向かっ
て流れる。制流ポート16では、このポートを通過するガスは、環状制流弁座5
2及び流量ダイアル20のテーパした内端55により制御される。ガスをこのよ
うに制限することにより、チャンバ内の圧力を空気キャパシタの圧力にまで迅速
に上昇し、かくしてピストン面26の全領域に力を加え、ピストン12を全開位
置(ピストン12が円筒形スリーブ40の頂部にある)まで上方に移動する。ピ
ストン12が全開のとき、リング44でピストン逃がし穴43をシールする。
タのピーク圧力であり、その直後に空気キャパシタの排出が起こる。ピストン1
2は、ひとたび開放すると、ばね30がピストン12に及ぼす復原力が空気キャ
パシタ圧力の力に打ち勝つのに十分低い所定の値に空気キャパシタ圧力が低下す
るまで、開放したままである。この時点で、ピストン12が閉鎖し、排出が終了
する。次いでサイクルを繰り返す。ガスの制限を変化させることによって排出時
間を調節できるということに着目されたい。ピストン12が閉鎖した場合の空気
キャパシタ圧力は、空気キャパシタのベースライン排出圧力である。患者が空気
キャパシタとして作用する形体に適用した場合には、ピストン12が閉鎖する場
合の圧力は、正端呼息圧力(PEEP)に対応する。
った来入ガスが排出中に流れないように停止するため、ピストンのステムをアク
チュエータとすることによって、又は何等かの他の圧力検出−作動手段等の手段
として使用することによって、排出中にガスが流れないようにするための手段を
得ることができるということがわかる。このような特徴は、装置を作動させるの
に必要なガスの量を減少させるけれども、装置を益々複雑にする。
して機能するように互いに組み合わせられた圧力モジュレータ装置10及び患者
アダプタ66が示してある。ここでは、患者は、空気キャパシタとして効果的に
作用する。患者アダプタ66を取り付けポート68を介して圧力肺モジュレータ
装置10の一次ポート14に取り付ける。患者アダプタ66には、安全弁70、
患者要求弁72、ガス入口ポート74、及び患者連結ポート76が設けられてい
る。圧力モジュレータ装置10と患者アダプタ66の組み合わせは、蘇生器78
として役立つ。
きる。圧縮ガス源は、DISSコネクタ(図示せず)を使用してガス入口ポート
74に取り付けられる。ガス入口74の内側には、約3.515kg/cm2 (
約50psig)の圧縮ガス源について、流れが約40l/min(リットル毎
分)を越えないようにする大きさのオリフィスが設けられている。代表的には、
圧縮ガスは、完全に100%が圧縮酸素でできているが、臨床医は、適当である
と考えられる任意の種類の圧縮ガスを使用できる。吸入のため、圧縮空気又は酸
素を患者に直接送出する。
が配置された一方向弁であり、これにより空気を室環境から同伴できる。患者要
求弁72により、患者は、圧縮ガス源からガス入口ポート74を通して患者アダ
プタ66に連続的に供給される以上の空気を吸い込むことができ、かくして患者
に対し、吸入を開始させるばかりでなく、持続させる手段を提供する。好ましい
実施例では、患者要求弁72は、流れに対する抵抗が非常に低く、約3.5cm
H2 O@50l/min程度である。
用する呼吸用マスク86又は気管内チューブ(図示せず)を連結できる。吸入中
、ピストン12が閉鎖しているため、全ての来入ガスが患者連結ポート76を通
って患者に送出される。好ましい実施例では、患者連結ポート76は、PEEP
マスク(図示せず)に連結するため、外径が22mmであり、気管内チューブに
連結するため、内径が15mmである。
を提供する。安全弁70はばね88によって押圧されており、シール用O−リン
グ90を備えている。安全弁70は、患者の気道圧力が所定値を越えるといつで
も開放する。安全弁70は、端キャップ96内の軸線方向チューブ94内で移動
するステム92を有する。更に、安全弁70には、弁70が開放したときに可聴
音及び可視信号を発生する手段を設けることができる。
上文中に論じたように、全開位置に移動する。好ましい実施例では、空気キャパ
シタのピーク圧力の、空気キャパシタのベースライン圧力に対する比は、10:
1であり、これは、ピストン面26の全表面積とO−リング62が取り囲む表面
積の比と一致する。圧力ダイアル18及び肺モジュレータばね30は、蘇生器が
約55cmH2 Oの最大空気キャパシタピーク圧力及び約20cmH2 Oの最小
空気キャパシタピーク圧力を送出するように設計されている。しかしながら、こ
れは装置の物理的限界ではない。安全弁70は、患者の気道圧力が約60cmH
2 O以上に上昇した場合に圧力を解放するように設計されている。
て、開放している場合には、呼気した即ち吐き出したガスを迅速に排出でき、再
閉鎖したとき、吸入を迅速に再開できるということは理解されよう。
ンブリ100を肺モジュレータ装置10の一次ポート14に取り付けた正圧エア
ゾール装置98として機能させることができる。このような装置は、患者アダプ
タ66の代わりに使用する噴霧器アッセンブリ100とともに上文中に説明した
のと同様に機能し、換気支援又は治療と関連したエアゾールの治療効果を人々に
提供する上で有用である。噴霧器アッセンブリ100は、全体として、上カバー
102を含み、この上カバーは、マウスピース104、空気同伴ポート106、
一方向空気要求弁アッセンブリ108、一次オリフィス112が内部に配置され
たリザーバ110、及び二次オリフィス116を持つバッフル114を含む。こ
の形体では、安全弁が設けられておらず、患者はマウスピース104を通して呼
吸する。
08の下に配置された噴霧器チャンバ118、及び噴霧器アッセンブリ100を
肺モジュレータ装置10の一次ポート14にエルボコネクタ122を介して連結
できるエルボソケット120を含む。一方向空気要求弁アッセンブリ108によ
り、患者が使用しているときに、正圧エアゾール装置98に空気を所望の通りに
同伴できるが、ガス圧力を外部に全く漏らさない。要求弁アッセンブリ108は
、上カバー102の上部分と隣接して配置された空気同伴ポート106に挿入し
た円筒形弁本体124を含む。フラッパー126が、上カバー102と弁本体1
24との間で空気同伴ポート106に挿入されている。要求弁アッセンブリ10
8、エルボソケット120、及びマウスピース104は、噴霧器チャンバ118
及びリザーバ110と流体連通している。
02のベース128に取り付けられている。バッフル114及び二次オリフィス
116は、噴霧器チャンバ118とリザーバ110との間に配置されている。一
次オリフィス112及び二次オリフィス116は噴霧器チャンバ118と流体連
通しており、互いに直列に配置されており、二次オリフィス116が一次オリフ
ィス112の上方にある。リザーバ110は、患者がマウスピース104を通し
て吸入するときに噴霧されるべき流体を収容し、この形体では、更に、リザーバ
110の下側に返し(図示せず)を含む。この返しにより、圧縮ガスを供給する
ために病院で一般的に使用されているニップル付き酸素チューブを連結できる。
同じ機能を実行するために多くの様々な噴霧器及び空気圧装置を使用できるとい
うことは当業者には理解されよう。
ブ治療装置(PTD)130として機能するように適合できる。ここでは、圧力
モジュレータ装置10は空気キャパシタアッセンブリ132の出口156に圧力
モジュレータ装置10の一次ポート14を介して取り付けられている。噴霧器ア
ッセンブリ100のエルボソケット120は、この形体について圧力モジュレー
タ装置10の二次ポート134に取り付けられたエルボコネクタ122を使用し
て圧力モジュレータ装置10に連結されている。
ストの両方を送出する。患者がマウスピース104を通して吸入するとき、患者
は、空気同伴ポート106を通る空気を同伴し、大量の投与量の霧状にした水及
びアルブテロールスルフェート(又は臨床的に適当であると考えられる任意の他
の医薬)を受け取る。呼気中、患者は、最大約25Hzの周波数で振動するピー
ク圧力が最大約120cmH2 Oの空気の高周波数バーストをトリガーする。エ
アゾール及び高周波数気道振動を送出することにより、患者の肺の分泌物及び流
体を動かすのを補助する。
上の圧縮ガスを圧縮ガス入口136を通して受け入れることによって機能する。
圧縮ガス入口136は、空気キャパシタ頂部138に組み込んであり、圧縮空気
を、空気キャパシタ頂部138内のチャンネル142を通して空気キャパシタア
ッセンブリ132並びに噴霧器リザーバ110内の一次オリフィス112に供給
する。チョークチューブ144内にチョーク140が配置されている。チョーク
140及び一次オリフィス112の流体連通は、ポート146が設けられた空気
キャパシタ頂部138のチョークチューブ144にプレス嵌めして接着した噴霧
器リザーバ110の下にガス入口(図示せず)を設けることによって行われる。
PTD130の好ましい実施例では、チョーク140の断面積は、好ましくは、
一次オリフィス112の3倍である。これにより、来入ガス流の約75%が空気
キャパシタアッセンブリ132に行き、約25%が噴霧器アッセンブリ100に
行く。空気キャパシタアッセンブリ132は、所与の量の圧力により所与の容積
を押し退け、かくして流体エネルギを蓄える、空気圧エネルギ貯蔵装置である。
パシタ底部148、空気キャパシタばね150、及び空気キャパシタピストン1
52を含む。空気キャパシタピストン152は、空気キャパシタ底部148内に
配置されており、空気キャパシタ頂部138を空気キャパシタ底部148に取り
付けたとき、押し退け量が可変のチャンバ154を形成する。好ましい実施例で
は、空気キャパシタピストン152は、圧力モジュレータピストン12と同じ設
計である。空気キャパシタピストン152の上方にあり且つ空気キャパシタ頂部
138の下にある容積は、空気圧エネルギが蓄えられる容積を表す。この容積内
の圧力が上昇すると、空気キャパシタピストン152の頂部に作用する圧力によ
り容積の押し退けが起こり、これにより空気キャパシタばね150が押される。
ピストン152は、押し退け容積の最大限度を約75mlにする最大自由移動長
さを有する。空気圧容積は、空気キャパシタチョーク140及び空気キャパシタ
出口156と流体連通しており、この出口は、圧力モジュレータ装置10の一次
ポート14と流体連通している。
ね30のばね定数が、代表的には、遙かに大きく、従って、開放圧力が比較的高
いということ、及び(2)圧力モジュレータ装置10に二次連結ポート134が
設けられていることの2つの僅かな相違を除けば、蘇生器78及び正圧エアゾー
ル装置98で使用されたものと同じ設計である。様々な肺効果を達成するため、
任意の数の異なるばねを使用できるということに着目しなければならない。圧力
モジュレータピストン12が閉鎖すると、空気キャパシタチョーク140がガス
を空気キャパシタに送出し、圧力を上昇させ、容積を押し退ける。PTD130
の内部の圧力が十分高くなったとき、圧力モジュレータピストン12に作用する
力は、圧力モジュレータばね30の復原力に打ち勝つのに十分高くなり、この時
点で圧力モジュレータピストン12が全開位置まで移動し、モジュレータチャン
バ42内の圧力がばね30の復原力の方が大きい程に十分低い値まで降下するま
で、そのままである。ガスがモジュレータ一次ポート14を通って漏出する。一
次ポート14は、空気キャパシタアッセンブリ132のほぼ全容積を一度に迅速
に空にできるように制流部を備えている。呼気中、空気キャパシタピストン15
0及び圧力モジュレータピストン30の循環的作動即ちサイクリングが、空気キ
ャパシタアッセンブリ132への来入流量、圧力ばね30の復原力、及び流出流
及び患者の呼気流に対する抵抗を制御する流量ダイアル20の設定に応じて、最
大約25Hzの周波数で行われる。これらの設定は、更に、患者に加わるピーク
圧力を各サイクルで制御する。PTD130の好ましい実施例では、圧力ばね3
0及び流量ダイアル20の復原力は一定に保持され、患者又は臨床医は、来入流
を調節するだけで周波数及び振幅を調節する。全流れは、約35L/分乃至60
L/分の範囲にあり、ピーク圧力は約120cmH2 Oであり、周波数は最大約
25Hzである。流れ全体の約25%が連続的に噴霧器アッセンブリ100に行
く。
器アッセンブリ98を通る来入空気を通し、患者が吸入するエアゾールを大幅に
増大する。代表的には、モジュレータは、吸入中にサイクルしない。これは、ピ
ストンの全面積に加わる患者の吸入圧力が復原力と組み合わさると空気キャパシ
ティ圧力よりも大きいためである。主に呼気中にサイクルすることが、PTD1
30の明らかな利点である。これは、粘液を動き易くしたときに肺内のガスの平
均速度が肺の外に差し向けられ、肺内に差し向けられないようにするためである
。呼吸サイクルの他の相中のサイクリングが有利である場合には、PTD130
を同様の方法で形成できる。PTD130が、或る種の高周波数換気装置であり
、上文中に説明したPTD130を取り入れ、空気キャパシタの容積を大幅に増
大するだけで一種の容積換気装置を形成できるということに着目することも重要
である。このような装置はかなり大型の装置であり必ずしも噴霧器を必要としな
いけれども、このような変更が、瞬間的に呼吸する患者についてどれ程良好に機
能するのかは知られていない。
キャパシタの圧力に打ち勝つのに必要な復原力を提供し、かくして一次ポート1
62の内端160をシールするための変形例の手段として密閉ダイヤフラム−弁
アッセンブリ156を例示する。ダイアル166が、密閉ダイヤフラム168の
上に配置されている。ダイアル166には、ハウジング174の雌ねじ172と
螺合する雄ねじ170が設けられており、ダイアル166を廻すとダイアルがハ
ウジング174に対して長さ方向に移動する。密閉ダイヤフラム168の頂部1
76に当接する程度までダイアル166をハウジング174内に係合させる。こ
れにより、ダイアル166を一方の方向に廻すとダイヤフラム168が圧縮され
、他方の方向に廻すとダイヤフラム168が減圧される。かくして、ダイヤフラ
ム166により密閉ダイヤフラム168の内圧を調節できる。弁164と噛み合
って一次ポート162の内端160をシールするテーパした弁座178を持つ一
次ポート162の内端160が例示してあるけれども、入口ポート162の内端
160をシールする任意の同様の手段を使用できる。弁164は、O−リング1
82を嵌着させた溝180によって取り囲まれている。ダイヤフラム168が図
示の閉鎖位置にある場合には、O−リング182はテーパした弁座178に当接
している。
定するものと解釈されてはならず、本発明の現在の好ましい実施例の幾つかを例
示するに過ぎない。かくして、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその
法律上の等価物によって決定される。
患者ティーアダプタを示す分解斜視図であり、面マスクが仮想線で示してある
発明による噴霧器の分解斜視図である。
治療装置の分解斜視図である。
ト実施例を使用するパーカッシブ治療用アッセンブリの分解斜視図である。
Claims (33)
- 【請求項1】 圧力モジュレータ装置において、 (a)チャンバと、 (b)前記チャンバ内に配置された内端、及び外端を持つ一次ポートと、 (c)前記内端をシールするための手段であって、前記内端がシールされてい
るときに前記入口ポートと流れ連通した第1表面領域及び前記内端が開放してい
るときに前記入口ポートと流れ連通した第2表面領域を含み、前記第1表面領域
は前記第2表面領域よりも小さい、シール手段と、 (d)前記シール手段を押圧して前記内端をシールする復原力と、 (e)前記内端が開放しているときに前記入口ポートと流れ連通した制流手段
とを含む、装置。 - 【請求項2】 前記制流手段は、それを通過するガスの流量を調節するための手段を含む、請
求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記シール手段を押圧する前記復原力を調節するための手段を更に有する、請
求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 前記シール手段は、 (a)前記内端をシールするように前記内端と隣接して配置されたピストン面
を含むピストンアッセンブリと、 (b)前記チャンバ内に配置されたスリーブであって、前記ピストンアッセン
ブリは前記スリーブ内に係合し、前記ピストンは前記スリーブ内で軸線方向に往
復動できる、スリーブとを含む、請求項1に記載の装置。 - 【請求項5】 前記ピストンアッセンブリは、 (a)前記内端と隣接した前記ピストン面を押圧するばねと、 (b)前記ピストン面の周囲に配置されたピストンシールとを含む、請求項4
に記載の装置。 - 【請求項6】 前記制流手段は、 (a)制流ポートと、 (b)前記制流ポート内に係合し且つ前記制流ポート内で軸線方向に移動でき
る内端及びこの内端と流体連通した外端を含むダイアルとを有する、請求項1に
記載の装置。 - 【請求項7】 (a)アダプタ本体と、 (b)前記一次ポートの前記外端に取り付けられ、前記アダプタ本体と流体連
通した連結ポートと、 (c)圧縮ガス源を前記アダプタ本体に取り付けることができる、前記アダプ
タ本体と流体連通したガス入口ポートと、 (d)前記アダプタ本体と流体連通した患者連結ポートとを更に含む、請求項
1に記載の装置。 - 【請求項8】 (a)前記アダプタ本体と流体連通し、空気を前記アダプタ本体に流入させる
ことができる一方向フラッパー弁と、 (b)ガス圧力を前記アダプタ本体内から自動的に解放するための手段とを含
む、請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 前記一次ポートに連結された噴霧器を更に含む、請求項1に記載の装置。
- 【請求項10】 前記噴霧器は、 (a)噴霧器チャンバ、マウスピース、及びエルボソケットを含み、前記マウ
スピース及び前記エルボソケットは前記噴霧器チャンバと流体連通しており、前
記エルボソケットは前記圧力モジュレータの前記チャンバと流体連通した、噴霧
器キャップと、 (b)前記キャップにシール可能に取り付けられており、前記噴霧器チャンバ
と流体連通した一次オリフィスを含むリザーバと、 (c)前記リザーバ内に配置され、前記噴霧器チャンバと流体連通した二次オ
リフィスを含むバッフルとを含む、請求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 (a)前記チャンバと流体連通した二次ポートと、 (b)前記一次ポートと流体連通した空気キャパシタとを含む、請求項1に記
載の装置。 - 【請求項12】 正圧肺装置において、 (a)スリーブを含むチャンバと、 (b)前記チャンバ内に配置された内端、及び外端を持つ一次ポートと、 (c)前記スリーブ内に係合し、前記スリーブ内で軸線方向に移動でき、表面
領域が前記一次ポートの前記内端よりも大きいピストン面を含む、ピストンと、 (d)前記一次ポートの前記内端と隣接した前記ピストン面を押圧するための
復原力手段と、 (e)前記ピストン面が前記一次ポートの前記内端から離れているときに前記
一次ポートと流れ連通する制流手段と、 (e)前記一次ポートと流体連結した患者アダプタとを含む、装置。 - 【請求項13】 前記制流手段は、 (a)制流ポートと、 (b)前記制流ポート内に係合し且つ前記制流ポート内で軸線方向に移動でき
る内端及びこの内端と流体連通した外端を含むダイアルとを有する、請求項12
に記載の装置。 - 【請求項14】 前記復原力手段が提供する押圧の量を調節するための手段を更に有する、請求
項12に記載の装置。 - 【請求項15】 (a)アダプタ本体と、 (b)前記アダプタ本体に配置された連結ポートであって、前記アダプタポー
トは前記アダプタ本体と流体連通しており、前記連結ポートは、前記モジュレー
タ装置の前記一次ポートの前記外端に取り付けられている、連結ポートと、 (c)圧縮ガス源を前記患者アダプタに取り付けることができる、前記アダプ
タ本体と流体連通したガス入口ポートと、 (d)前記アダプタ本体と流体連通した患者連結ポートとを更に含む、請求項
12に記載の装置。 - 【請求項16】 (a)前記アダプタ本体と流体連通し、空気を前記アダプタ本体に流入させる
ことができる一方向フラッパー弁と、 (b)ガス圧力を前記アダプタ本体内から自動的に解放するための手段とを含
む、請求項15に記載の装置。 - 【請求項17】 正圧エアゾール送出装置において、 (a)スリーブを含むチャンバと、 (b)前記チャンバ内に配置された内端、及び外端を持つ一次ポートと、 (c)前記スリーブ内に係合し、前記スリーブ内で軸線方向に移動でき、表面
領域が前記一次ポートの前記内端よりも大きいピストン面を含む、ピストンと、 (d)前記一次ポートの前記内端と隣接した前記ピストン面を押圧するための
復原力手段と、 (e)前記ピストン面が前記一次ポートの前記内端から離れているときに前記
一次ポートと流れ連通する制流手段と、 (f)前記一次ポートと流体連結した噴霧器アッセンブリとを含む、装置。 - 【請求項18】 前記制流手段は、それを通過するガスの流量を調節するための手段を含む、請
求項17に記載の装置。 - 【請求項19】 前記復原力手段が提供する押圧の量を調節するための手段を更に有する、請求
項17に記載の装置。 - 【請求項20】 前記噴霧器アッセンブリは、 (a)噴霧器チャンバ及びマウスピースを含み、前記マウスピースは前記噴霧
器チャンバと流体連通しており、前記噴霧器チャンバは前記圧力モジュレータの
前記一次ポートと流体連通した、噴霧器キャップと、 (b)前記キャップにシール可能に取り付けられており、前記噴霧器チャンバ
と流体連通した一次オリフィスを含むリザーバと、 (c)前記リザーバ内に配置され、前記噴霧器チャンバと流体連通した二次オ
リフィスを含むバッフルとを含む、請求項17に記載の装置。 - 【請求項21】 パーカッシブ治療装置において、 (a)スリーブを含むチャンバと、 (b)前記チャンバ内に配置された内端、及び外端を持つ一次ポートと、 (c)前記チャンバと流体連通した二次ポートと、 (d)前記スリーブ内に係合し、前記スリーブ内で軸線方向に移動でき、表面
領域が前記一次ポートの前記内端よりも大きいピストン面を含む、モジュレータ
ピストンと、 (e)前記一次ポートの前記内端と隣接した前記ピストン面を押圧するための
復原力手段と、 (f)前記ピストン面が前記一次ポートの前記内端から離れているときに前記
一次ポートと流れ連通する制流手段と、 (g)通過するガス流を調節するための手段を含み、前記一次ポートと流体連
通しており、圧力の増大に従って容積を増大するための手段を含む空気キャパシ
タと、 (g)前記二次ポートと流体連通した患者連結体とを含む、装置。 - 【請求項22】 前記制流手段は、 (a)制流ポートと、 (b)前記制流ポート内に係合し且つ前記制流ポート内で軸線方向に移動でき
る内端及びこの内端と流体連通した外端を含むダイアルとを有する、請求項21
に記載の装置。 - 【請求項23】 前記復原力手段が提供する押圧の量を調節するための手段を更に有する、請求
項21に記載の装置。 - 【請求項24】 前記二次ポートに連結された噴霧器アッセンブリを更に含む、請求項21に記
載の装置。 - 【請求項25】 前記噴霧器アッセンブリは、 (a)噴霧器チャンバ及びマウスピースを含み、前記マウスピースは前記噴霧
器チャンバと流体連通しており、前記噴霧器チャンバは前記圧力モジュレータの
前記一次ポートと流体連通した、噴霧器キャップと、 (b)前記キャップにシール可能に取り付けられており、前記噴霧器チャンバ
と流体連通した一次オリフィスを含むリザーバと、 (c)前記リザーバ内に配置され、前記噴霧器チャンバと流体連通した二次オ
リフィスを含む半球形バッフルと、 (d)前記空気同伴ポート内に配置されており、空気を前記噴霧器チャンバ内
に同伴できる一方向弁とを含む、請求項24に記載の装置。 - 【請求項26】 正圧肺装置において、 (a)患者の気道との流れ連通を閉止するための弁手段であって、患者の気道
と流体連通できる表面領域を有し、開閉可能であり、前記弁手段が閉鎖している
場合に前記患者の気道と流体連通できる前記表面領域が、前記弁手段が開放して
いる場合に前記患者の気道と流体連通できる前記表面領域よりも小さい、弁手段
と、 (b)前記弁手段が開放している場合に前記患者の気道と流体連通し、前記弁
手段が閉鎖している場合に前記患者の気道と流体連通しない制流器と、 (c)前記弁手段を開放状態に維持するのに十分な力がない場合に前記弁手段
を閉鎖状態に押圧する、前記弁手段に作用する復原力とを含み、 (d)一つの圧力で前記弁手段が閉鎖し、吸入が開始し、これによって前記患
者を膨張させ、気道圧力を上昇させ、第2圧力で前記弁手段を開放し、呼気を開
始し、 (e)呼気ガスは前記制流器を通って逃げる、装置。 - 【請求項27】 前記復原力はばねによって提供されている、請求項26に記載の装置。
- 【請求項28】 呼吸用マスク又は気管内チューブを取り付けるための患者連結手段を更に含む
、請求項26に記載の装置。 - 【請求項29】 ガス源を取り付け、ガスを前記装置に送出するためのガス入口手段を更に有す
る、請求項26に記載の装置。 - 【請求項30】 一定流パーカッシブ治療装置において、 (a)空気キャパシタとの流れ連通を閉止するための弁手段であって、表面領
域を有し、開閉できる弁手段と、 (b)前記空気キャパシタは、前記弁手段を開放するように作用する圧力を提
供し、前記空気キャパシタは前記弁表面領域と流体連通しており、前記空気キャ
パシタと流体連通した前記弁表面領域は、前記弁手段が閉鎖している場合には、
前記弁手段が開放している場合よりも小さく、 (c)前記弁手段に作用する復原力であって、この復原力は、前記開放圧力が
ない場合に前記弁手段を閉鎖するように前記開放圧力と反対に作用する復原力と
、 (d)前記空気キャパシタ内に配置されたチャンバと、 (e)ガス源を取り付けてガスを前記装置に送出するためのガス入口手段であ
って、このガス入口手段は前記空気キャパシタチャンバと流体連通しており、前
記チャンバは圧力の増大に従って容積を増大できる、ガス入口手段と、 (f)前記弁が開放している場合に前記空気キャパシタと流体連通し、前記弁
が閉鎖している場合には前記空気キャパシタと流体連通しない制流器と、 (g)前記制流器と流体連通しており、前記弁手段が開放している場合に前記
チャンバと流体連通する患者呼吸ポートとを有する、装置。 - 【請求項31】 前記患者呼吸ポートと流体連通したエアゾール発生装置を更に含む、請求項3
0に記載の装置。 - 【請求項32】 前記患者呼吸ポートと流体連通した空気同伴弁を更に有し、この弁は、前記装
置内の第3圧力が大気圧よりも低い場合にガスを前記装置に入れることができ、
前記装置内の第4圧力が大気圧よりも高い場合にガスが前記装置から漏出しない
ようにする手段を含む、請求項31に記載の装置。 - 【請求項33】 前記復原力はばねによって提供される、請求項30に記載の装置。
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