JP3802065B2 - 空気圧力作動式気体需要装置 - Google Patents
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Description
本願発明は、レシピエントと加圧された第一気体の第一源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結されると共に、レシピエントが吸入並びに呼気する時、レシピエントへの第一気体の運搬を制御するための空気圧力作動式気体需要装置に関するものであり、特に、レシピエント/患者と加圧された酸素あるいは他の気体の源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結されると共に、レシピエント/患者が吸入する時、その気体をレシピエント/患者に運ぶための空気圧力作動式気体需要装置に関するものである。本願発明は、酸素のような一種類の気体を運搬し、またそれを用いて作動することが可能であり、あるいは酸素のような一種類の気体を運搬し、また費用のかかる酸素の浪費を減少させるため、圧縮空気のような別の種類の気体を用いて作動することも可能である。本願発明はまた、呼吸サイクルにおける患者の吸入段階の開始と同時に、高流パルスの気体を運搬することも可能であり、それゆえに患者に対し、呼吸回路を通じて、薬物を含むネブライザに動力を供給するために使用されることも可能である。
発明の背景
種々ある肺病の中のいずれかに苦しんでいる多くの医療患者は、しばしば、日中の間、時には夜を通して、酸素の多く含まれた空気を吸うことができるよう、補足酸素療法を指示されることがある。早期の補足酸素療法は、圧縮された酸素のタンクと患者の鼻との間で作動可能に接続された鼻カニューレシステムを用いていた。酸素は、患者の呼吸サイクル全般を通じて、継続的に患者に運搬された。患者の呼吸サイクルを通じて、患者に酸素を継続的に運搬するというこの方法は、酸素の多くが周囲の空気環境中に消散してしまうという理由で、消費的であるとされていた。後に、患者に酸素を運搬するためのより良い方法が発達し、それは患者の呼吸サイクルの中の吸入段階の間のみ、患者に酸素を運搬するという改良された装置であった。通常、この改良された装置は、患者が吸入する時にのみ患者に補足酸素を運搬するために開く需要弁を用いていた。先行技術において数多くのタイプの需要弁が周知のものとなっている。
そのような需要弁の一つが、カーターによる米国特許第5,360,000号において記載されている。この需要弁は、コンパクトで、簡潔化されたものであり、また絶対的に空気圧を利用したものである。酸素のような圧縮された気体の源と患者との間で連結される需要弁は、気体流通路並びに空気圧力連結式の感知及び遠隔操作隔壁を有する弁本体を含む。遠隔操作隔壁は、気体流通路内に配置され、患者の呼吸サイクルの中の呼気段階の間は気体の流れを妨げる。吸入は感知隔壁によって感知されるが、その吸入の間、遠隔操作隔壁は気体流通路を開くように移動し、それによって気体が患者の方に流れることを許容する。需要のあり次第患者に気体を運搬できるということにおいては効果的であるが、この需要弁は内在的な問題点を有する。患者が混入して、患者への酸素の運搬がもたらされる時、遠隔操作隔壁が開いた状態である限り、酸素は周囲の空気環境中へも放出されてしまう。これは結果的に、需要弁が回避すべく設計されたまさにその問題点である、酸素の消費へとつながる。
更に、この需要弁は、吸入段階の開始と同時に、またその間、継続的な流れで患者に気体を運搬するという内在的な欠陥を有する。あいにく、患者の呼吸通路、すなわち鼻腔及び喉に残っている空気は、吸入と同時にまず肺に取り込まれる。酸素を多く含んだ空気は、その後残りの空気に続き、酸素を多く含む空気のおよそ半分のみが肺に到達する。酸素を多く含む空気の残りの半分は、吸入段階が終わりに近づいた瞬間、患者の呼吸通路に停滞し、呼気の間にそこから最初に吐き出されてしまう。呼気の後患者の呼吸通路に残っているこの空気が、吸入される前に浄化され、あるいは再び酸素を多く含むことができたら、患者にとって有益であろう。そのようなアプローチが、佐藤等による米国特許第4,686,974号において実用化されている。
産業界において、酸素の消費を最小限に抑えつつ、レシピエントが吸入並びに呼気する時、レシピエント/患者への酸素の運搬を制御することが可能な空気圧力作動式気体需要装置を提供する必要性が存在する。この空気圧力作動式気体需要装置が、患者の呼吸サイクルにおける吸入段階の開始と同時に、レシピエント/患者に高流パルスの酸素を運搬することができたら便利であろう。吸入段階の開始と同時に運搬されるそのような高流パルスの酸素は、吸入と同時に患者の呼吸通路内に残っている空気を豊かにすると同時に、吸入される前にこれらの空気の幾らかを浄化することができるであろう。もしこの空気圧力作動式気体需要装置が、高流酸素のパルスの運搬の直後に、また吸入の残りの段階を通じて、継続的な流れの酸素を運搬することができれば、それもまた好都合であろう。本願発明は、この必要性を満たすと共に、これらの利点を提供するものである。
発明の目的と概要
本願発明の一つの目的は、レシピエント/患者と加圧された患者の源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結し、レシピエントが吸入並びに呼気する時、酸素の浪費を最小限に抑えつつ、レシピエント/患者への酸素の運搬を制御することのできる空気圧力作動式気体需要装置を提供することである。
本願発明の別の目的は、レシピエント/患者の呼吸サイクルにおける吸入段階の開始と同時に酸素の高圧投与を、またその後並びに呼吸サイクルにおける吸入段階を規定する負圧の残りの期間を通じて、継続的な流れの酸素をレシピエント/患者に運搬することのできる空気圧力作動式気体需要装置を提供することである。
更に、本願発明の別の目的は、設計が簡潔であると同時にコンパクトな空気圧力作動式気体需要装置を提供することである。
本願発明の更なる別の目的は、入手の容易な構成要素を組み立てて製造することが可能な、あるいは単一の構造に統合することが可能な空気圧力作動式気体需要装置を提供することである。
従って、本願発明の空気圧力作動式気体需要装置は、以下において説明される。空気圧力作動式気体需要装置は、レシピエント(あるいは患者)と加圧された第一気体の第一源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結されると共に、レシピエントが吸入並びに呼気する時、レシピエントへの第一気体の運搬を制御する。その最も広範囲な型において、空気圧力作動式気体需要装置は、供給弁と感知弁とを含む。供給弁は、供給弁ハウジングとフレキシブル第一隔壁部材とを含む。供給弁ハウジングは、その内部に形成される第一内室を規定する。第一隔壁部材は、第一内室を供給室領域と制御室領域とに隔てるように第一内室内部に配置されると共に、供給弁ハウジングに接続される。供給室領域は、第一気体の第一源とレシピエントとの間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、制御室領域は、加圧された第二気体の第二源と継続的な流体流通状態にある。第一隔壁部材は、供給室領域と制御室領域とを互いに密閉すると共に、流れ阻止位置と流れ供給位置との間を移動する。
感知弁は、感知弁ハウジングとフレキシブル第二隔壁部材とを含む。感知弁ハウジングは、その内部に形成される第二内室を規定する。第二隔壁部材は、第二内室を通気室領域と感知室領域とに隔てるように第二内室内部に配置されると共に、感知弁ハウジングに接続される。通気室領域は、供給弁の第一内室の制御室領域と周囲の空気環境との間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、感知室領域は、レシピエントと継続的な流体流通状態にある。第二隔壁部材は、通気室領域と感知室領域とを互いに密閉すると共に、レシピエントが吸入並びに呼気すると応答して、流れ停止位置と流れ誘発位置との間を移動する。レシピエントが吸入する時、第二隔壁部材は流れ誘発位置にあり、それによって第二気体が制御室領域から、通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れるようになっており、その結果、第一隔壁部材は流れ供給位置へと動かされ、それによって第一気体を、加圧された第一気体の第一源からレシピエントへと運搬する。レシピエントが呼気する時、第二隔壁部材は流れ停止位置に存在し、それによって第二気体が制御室領域から、通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れることを妨げ、その結果、第一隔壁部材は流れ阻止位置へと動かされ、それによってレシピエントへの第一気体の運搬もまた妨げられる。
空気圧力作動式気体需要装置は、第一気体の第一源と供給弁の供給室領域との間に、それらと遮断可能な流体流通状態で配置される調整機機構を含む。調節され得る調整機機構は、調整機ハウジングと、フレキシブル調整機隔壁と、弁部品とを備える。調整機ハウジングは、その内部に調整機室を規定する。調整機隔壁は、調整機室を、周囲の空気環境と継続的な流体流通状態にある通気調整機室領域と、加圧された第一気体の第一源と供給弁の供給室領域との間で、遮断可能な流体流通状態にある供給調整機室領域とに隔てるように調整機室内部に配置されると共に、調整機ハウジングに接続される。調整機隔壁は、通気調整機室領域と供給調整機室領域とを互いに密閉する働きをする。
弁部品は、調整機隔壁に作動可能に接続されると共に、供給調整機室領域内部に配置される。弁部品は、閉鎖された状態と開放された状態との間で作動する。閉鎖された状態では、供給調整機室領域の上流部は、供給調整機室領域の下流部と流体隔離状態にある。開放された状態では、供給調整機室領域の上流部は、供給調整機室領域の下流部と流体流通状態にある。弁部品は、閉鎖された状態で調整機隔壁に抗して弾性的に、且つ屈伸的に付勢され、一方調整機隔壁は、開放状態で弁部品に抗して弾性的に、且つ屈伸的に付勢される。第一気体の第一気体圧力が、供給調整機室領域の下流部において限界気体圧力に達すると、弁部品は閉鎖された状態となる。第一気体圧力が限界気体圧力よりも小さければ、弁部品は開放された状態となる。
空気圧力作動式気体需要装置はまた、投与室構造、供給オリフィス要素、並びに先導オリフィス要素を含む。内部に投与室を規定する投与室は、調整機機構と供給弁の供給室領域との間に、それらと流体流通状態で配置される。供給オリフィスが形成された供給オリフィス要素は、調整機機構と投与室構造との間に配置される。先導オリフィスから延在する先導オリフィス要素は、加圧された第二気体の第二源と供給弁の制御室領域との間に配置される。供給オリフィス並びに先導オリフィスは、一定の大きさに定めることもできるし、様々な大きさに調節することも可能である。
好ましくは、第一気体と第二気体とは酸素であることが望ましく、従って第一気体と第二気体とは同じであることが望ましい。第一及び第二気体が同じであれば、加圧された気体の第一源と第二源もまた、必ずしもというわけではないが、同じにすることができるであろう。第一気体と第二気体とは、互いに異なるものであっても良い。その場合、第一源と第二源もまた、互いに異なるものでなければならない。第一気体と第二気体とは、酸素と、亜酸化窒素と、空気と、他の種類の気体とからなる気体群のうちの異なるものから、あるいは同じものから選択することが可能である。
本願発明のこれらの、また他の目的は、付随の図面と共に、以下の本願発明の模範実施例の簡単な説明を考慮することによって、より容易に評価され、理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図1は、一部は概略図であり、一部は本願発明の空気圧力作動式気体需要装置の第一模範実施例の正面断面図であって、加圧された気体の一つの源とレシピエントとの間で、流体流通状態で連結され、レシピエントの呼気の結果、供給弁が流れ阻止位置に、感知弁が流れ停止位置にあるところを示している。
図2は、一部は概略図であり、一部は本願発明の空気圧力作動式気体需要装置の第一模範実施例の正面断面図であって、加圧された気体の一つの源とレシピエントとの間で、流体流通状態で連結され、レシピエントの吸入の結果、供給弁が流れ供給位置に、感知弁が流れ誘発位置にあるところを示している。
図3は、図2において示されるように、流れ供給位置にある供給弁、及び流れ誘発位置にある感知弁の正面断面図を拡大したものである。
図4は、供給弁と、感知弁と、調整機機構とを、調整機機構の弁部品を閉鎖された状態で備える単一の構造に統合している本願発明の空気圧力作動式気体需要装置の第二模範実施例の正面断面図である。
図5は、調整機機構の弁部品を開放された状態で備える、図4における本願発明の空気圧力作動式気体需要装置の第二模範実施例の正面断面図である。
図6は、本願発明の空気圧力作動式気体需要装置によりレシピエントに運搬される気体の流速を、レシピエントの呼吸サイクルを通じてのレシピエントの吸入圧並びに呼気圧を表す波線の上に重ねて、グラフで示した図表である。
図7は、一部は概略図であり、一部は本願発明の空気圧力作動式気体需要装置の第三模範実施例の正面断面図であって、加圧された異なる気体の二つの源とレシピエントとの間で、流体流通状態で連結され、レシピエントの呼気の結果、供給弁が流れ阻止位置に、感知弁が流れ停止位置にあるところを示している。
図8は、一部は概略図であり、一部は本願発明の空気圧力作動式気体需要装置の第三模範実施例の正面断面図であって、加圧された異なる気体の二つの源とレシピエントとの間で、流体流通状態で連結され、一つの気体が周囲の空気環境中へと消散する一方で、レシピエントがもう一つの気体を吸入する結果、供給弁が流れ供給位置に、感知弁が流れ誘発位置にあるところを示している。
図9は、供給弁と、感知弁と、調整機機構とを、調整機機構の弁部品を閉鎖された状態で備えると共に、独立した源から二つの異なる気体の各々を受容するための独立した入口を有する供給弁と感知弁とを備える単一の構造に統合している本願発明の空気圧力作動式気体需要装置の第四模範実施例の正面断面図である。
図10は、一部は概略図であり、一部は従来のネブライザと組み合わせて使用される断続的気体運搬装置である本願発明の第五模範実施例の正面断面図である。
模範実施例の詳細な説明
空気圧力作動式気体需要装置は、レシピエントと加圧された酸素の源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結されると共に、レシピエントが吸入並びに呼気する時、レシピエントへの酸素の運搬を制御するためのものである。空気圧力作動式気体需要装置は、とりわけ、レシピエント/患者に酸素を提供するのに適しているが、本願発明は、亜酸化窒素のような他の種類の気体をレシピエントに運搬するためにも適用されることが可能であるという点において、通常の技術を有する当業者によって評価されるであろう。更に、空気圧力作動式気体需要装置は、酸素のような単一の気体、あるいは酸素と安価な圧縮空気といったような二種類の気体を運搬操作することが可能であるため、その他のタイプの気体もまた、本願発明の精神並びに概念から逸脱することなく使用されることができる。
図1−3において全体的に紹介されるように、空気圧力作動式気体需要装置10は、レシピエント12と加圧された酸素の源14との間で、遮断可能な流体流通状態で連結される。従来的チューブ16は、空気圧力作動式気体需要装置10と源14とを相互に接続し、分岐した鼻用カニューレ部品18は、空気圧力作動式気体需要装置10とレシピエント12とを相互に接続する。二重ルーメン式鼻用カニューレ部品(図示せず)を使用することも可能であると同時に、当分野においては周知のものであるから、本願発明を実施するにあたって、それについての付加的説明は必要無いと思われる。二重ルーメン式鼻用カニューレ部品18の第一ルーメン20は、空気圧力作動式気体需要装置10とカニューレ22との間で接続され、(図2において点線矢印で示されるように)レシピエント12の鼻22に酸素を導く。第二ルーメン24は、空気圧力作動式気体需要装置10とカニューレ22との間で接続され、(図1及び2において二重実線矢印で示されるように)レシピエント12からの吸入圧並びに呼気圧が空気圧力作動式気体需要装置10に伝わることができるように導管として作用する。結果として、空気圧力作動式気体需要装置10は、レシピエント12が吸入並びに呼気する時、レシピエント12への気体酸素の運搬を制御する。
また、図1及び2を参照して、空気圧力作動式気体需要装置10は、供給弁28と感知弁30とを備える。供給弁28は、供給弁ハウジング32とフレキシブル第一隔壁部材34とを含む。供給弁ハウジング32は、内部に形成される第一内室36を規定する。フレキシブル第一隔壁部材34は、第一内室36を供給室領域38と制御室領域40とに隔てるように第一内室36内部に配置されると共に、供給弁ハウジング32に接続される。供給室領域38は、加圧された酸素の源14とレシピエント12との間で、それらと遮断可能な流体流通状態にある。模範実施例の記載全般を通して、“遮断可能な流体流通状態”というフレーズが用いられるが、ほんの一例として、“遮断可能な流体流通状態”とは、供給室領域38が源14と流体流通状態にある時もあれば、供給室領域38が源14と流体流通状態にない時もあることを意味する。制御室領域40は、加圧された酸素の源14と継続的な流体流通状態にある。第一隔壁部材34は、供給室領域38と制御室領域40とを互いに密閉する働きをする。加えて、第一隔壁部材34は、図1において示されるような流れ阻止位置と、図2において示されるような流れ供給位置との間を移動する。
感知弁30は、感知弁ハウジング42とフレキシブル第二隔壁部材44とを含む。感知弁ハウジング42は、内部に形成される第二内室46を規定する。第二隔壁部材44は、第二内室46を通気室領域48と感知室領域50とに隔てるように第二内室46内部に配置されると共に、感知弁ハウジング42に接続される。通気室領域48は、供給弁28の第一内室36の制御室領域40と、ブリード導管54を通じての周囲の空気環境52との間で、それらと遮断可能な流体流通状態にある。感知室領域50は、レシピエント12と継続的な流体流通状態にある。
第二隔壁部材44は、通気室領域48と感知室領域50とを互いに密閉する働きをする。更に、第二隔壁部材44は、レシピエント12が吸入並びに呼気すると応答し、図1において示されるような流れ停止位置と、図2において示されるような流れ誘発位置との間を移動する。図3において最も良く示されるように、レシピエント12が吸入する時、第二隔壁部材44は流れ誘発位置にあり、それによって(一重実線矢印で表されるように)制御室領域40から、通気室領域48を通じて、周囲の空気環境52中へと酸素を流れさせる。次に、第二隔壁部材44が流れ誘発位置にあることによって、第一隔壁部材34は流れ供給位置にもたらされ、それによって(点線矢印で表されるように)加圧された酸素の源14からレシピエント12へと酸素が運搬される。図2において示されるように、レシピエント12が呼気する時、第二隔壁部材44は流れ停止位置にあり、それによって制御室領域40から、通気室領域48を通じて、周囲の空気環境52中へと酸素が流れることを妨げる。そしてその結果、第一隔壁部材34は流れ阻止位置にもたらされ、それによってレシピエント12への酸素の運搬も妨げられる。
図3において最も良く示されるように、供給弁28は供給チューブ棒56と供給弁バネ58とを含む。供給チューブ棒56は、供給弁28の供給室領域38内部に配置され、チューブ棒導管64への供給開口部62を規定する供給座60を有する。チューブ棒導管64は、供給室領域38内への流体流通路を提供する。図1において示されるように、供給弁28が流れ阻止位置にある時、供給座60は、流体が漏れないような関係で第一隔壁部材34の阻止側64と分離可能に接触するような大きさで形成される。また、図2及び3において最も良く示されるように、供給弁28が流れ供給位置にある時、供給開口部62は、阻止側64と一定間隔で離れて対向する関係にある。供給弁バネ58は、供給室領域38内部に位置され、供給チューブ棒56を包囲する。供給弁バネ58は、第一隔壁部材34を流れ供給位置に屈伸的に付勢する働きをする。
図3において最も良く示されるように、感知弁30は、感知弁座部材66と感知弁調節部材68とを有する。感知弁座部材66は、通気室領域48に配置され、その内部に延在する。感知弁座部材66は、供給弁導管74への流れ開口部72を規定する感知弁座70を有する。供給弁導管74は、感知弁30の通気室領域48への流体流通路を提供する。図1において示されるように、感知弁30が流れ停止位置にある時、感知弁座70は、流体が漏れないような関係で第二隔壁部材44の停止側76と分離可能に接触するような大きさで形成される。図2及び3において示されるように、感知弁30が流れ誘発位置にある時、流れ開口部72は、停止側72と一定間隔で離れて対向する関係にある。
感知弁調節部品68は、セットネジ78と感知弁バネ80とを有する。セットネジ78は、感知弁ハウジング42内にネジ山が設けられており、感知室領域50内部へ延在すると共に、感知弁ハウジング42に外部から入れられるようになっている。感知弁バネ80は、感知室領域50内部に配置され、セットネジ78と接触すると同時に、そのセットネジ78と第二隔壁部材44との間に配置される。図1において示されるように、感知弁バネ80は、感知弁座70に対向する第二隔壁部材44に屈伸性張力“F”を与え、第二隔壁部材44を流れ停止位置に弾性的に付勢する。当分野において一般的に知られているように、セットネジ78を第一方向“d1”に回すと張力“F”が増加し、セットネジ78を第一方向“d1”とは逆の第二方向“d2”に回すと張力“F”は減少する。
また、図1及び2を参照して、空気圧力作動式気体需要装置10は、(記号的に図示された)調整機機構82と、投与室構造84と、(記号的に図示された)供給オリフィス要素86と、(記号的に図示された)先導オリフィス要素88とを有する。本願発明の第一模範実施例で用いられる調整機機構82は、従来的な調整機である。調整機機構82は、加圧された酸素の源14と供給弁28の供給室領域38との間で、それらと遮断可能な流体流通状態で配置される。投与室構造84は、投与室90を内部に規定すると共に、調整機機構82と供給弁28の供給室領域38との間で、それらと流体流通状態で配置される。供給オリフィス要素86は、調整機機構82と投与室構造84との間に配置される。先導オリフィス要素88は、加圧された酸素の源14と供給弁28の制御室領域40との間に配置される。限定はされないが一例として、先導オリフィス要素88並びに供給オリフィス要素86は、記号的図によって表されるように、当分野において一般的に周知の調節可能な、様々なオリフィス型のものである。
本願発明の空気圧力作動式気体需要装置210の第二模範実施例は、図4並びに5において紹介される。本願発明の空気圧力作動式気体需要装置210は、機能的には本願発明の気圧作動式酸素装置10の第一模範実施例と同様であるが、以下で述べられるような構造的変形を含む。一般的に熟練の当業者は、空気圧力作動式気体需要装置210が、先に述べられたような構成要素から単一の構造に統合されれば、それを評価するであろう。熟練の当業者は、空気圧力作動式気体需要装置210に、先に述べられたような多様なハウジング、構造、内室、並びに室領域といった構成要素に本質的に細分化され得る一つのハウジング212を用いることができれば、更にそれを評価するであろう。従って、以下で述べられる第一並びに第二模範実施例を構造上互いに区別する特徴を除いては、これらの構成要素について更に述べる必要はないであろう。
図4及び5を参照して、供給オリフィス要素86’は、そこを通じて形成される供給オリフィス92を有する。供給オリフィス92は一定の大きさに定められ、調整機機構82’と投与室90との間で流体流通路を提供する。先導オリフィス要素88’は、そこを通じて形成される先導オリフィス94を有する。先導オリフィス94もまた一定の大きさに定められ、単一入口96を通じて、加圧された酸素の源14と供給弁28の制御室領域40との間で、それらとの流体流通路を提供する。
本願発明の空気圧力作動式気体需要装置210の第二模範実施例では、調整機機構82’が使用される。調整機機構82’は、調整機ハウジング214と、フレキシブル調整機隔壁216と、弁部品218とを含む。調整機ハウジング214は、内部に形成される調整機室220を規定する。調整機隔壁216は、調整機室220を通気調整機室領域222と供給調整機室領域224とに隔てるように調整機室220内部に配置されると共に、調整機ハウジング214に接続される。通気調整機室領域222は、周囲の空気環境52と継続的な流体流通状態にある。供給調整機室領域224は、加圧された酸素の源14と供給弁28の供給室領域38との間で、遮断可能な流体流通状態にある。調整機隔壁216は、通気調整機室領域222と供給調整機室領域224とを互いに密閉する働きをする。
弁部品218は、調整機隔壁216に作動可能に接続されると共に、供給調整機室領域224内部に配置される。弁部品218は、(図4において示される)閉鎖された状態と、(図5において示される)開放された状態との間で作動する。閉鎖された状態では、供給調整機室領域224の上流部226は、供給調整機室領域224の下流部228との流体流通状態から隔絶される。開放された状態では、供給調整機室領域224の上流部226は、供給調整機室領域224の下流部228と流体流通状態にある。弁部品218は、閉鎖された状態で、調整機隔壁216に抗して弾性的且つ屈伸的に付勢され、一方、調整機隔壁216は、開放された状態で、弁部品218に抗して弾性的且つ屈伸的に付勢される。ここで、気体圧力が供給調整機室領域224の下流部228において限界気体圧力に達すると、弁部品218は閉鎖された状態となる。そして、気体圧力が限界気体圧力よりも小さければ、弁部品218は開放された状態となり、酸素が上流部226から、下流部228を通じて、供給弁28まで流れることができる。
弁部品218は、キノコ弁ヘッド232を有するキノコ弁棒230を有する。図5において最も良く示されるように、キノコ弁棒230は、キノコ弁座236を有するキノコ弁導管234によって摺動可能に受容される。図4において示されるように、弁部品218が閉鎖された状態にある時、キノコ弁座236は、係合可能な流体の漏れない関係でキノコ弁ヘッド232を取外し可能に受容するような大きさで形成される。弁部品218はまた、供給調整機室領域224の上流部226内に、キノコ弁ヘッド232に抗して配置されるオフセットバネ237を含む。オフセットバネ237は、弁部品218を閉鎖された状態に屈伸的に付勢する働きをする。
調整機機構82’はまた、調節ネジ238とセットポイントバネ240とを備える調整機調節部品239を有する。調節ネジ238は、ネジ山が調整機ハウジング214内へ設けられており、調整機ハウジング214へ外部から入れられるようになっている。調節ネジ238はまた、通気調整機室領域222の内部へと延在する。セットポイントバネ240は、通気調整機室領域222内部に配置され、調節ネジ238並びに調整機隔壁216に接触すると共に、それら二つの間に存在する。当分野において一般に知られているように、回転ノブ235で調節ネジ238を調整機ハウジング214内部へ進ませることにより、供給調整機室領域224の上流部226から供給調整機室領域224の下流部228内へと許容される限界気体圧力は増加する。またそれに対応して、回転ノブ235で調節ネジ238を反対方向に後退させることによって、供給調整機室領域224の上流部226から供給調整機室領域224の下流部228内へと許容される限界気体圧力は減少する。このため、調整機隔壁216の調整側242とオフセットバネ237とに作用する限界気体圧力の合力が、セットポイントバネ240によって及ぼされる、弁部品218を閉鎖された状態に動かそうとするバネの力に打ち勝つ。
従って、投与室90内に含まれる酸素もまた、気体圧力の限界を下回る。ここで、レシピエントが吸入する時、本願発明の空気圧力作動式気体需要装置は、呼吸サイクルにおけるレシピエントの吸入段階の開始と同時に、高流パルスの酸素をレシピエント/患者に運搬する。その後限界圧力が減少すると直ちに弁部品218が開き、吸入段階の残りの間ずっと継続的な流れの酸素がレシピエントに運搬される。図6は、本願発明の空気圧力作動式気体需要装置によってレシピエントに運搬される気体、すなわち酸素の流速を、レシピエントの呼吸サイクルを通じてのレシピエントの吸入圧並びに呼気圧を表す点によるサインカーブ上に重ねて図示したものである。呼吸サイクルにおける吸入段階の開始期間“i”の間の高流パルスの酸素の流れと、吸入段階の残りの期間“r”の間の継続的で低流な酸素の流れとに注目されたい。
通常の技術を有する当業者は、調整機機構82(または82’)と、供給オリフィス要素86(または86’)と、投与室90を規定する投与室構造84と、供給弁28との間の関係を評価するであろう。酸素は、調整機機構82(または82’)から投与室90内に、供給オリフィス要素86(または86’)を通じて運搬される。いかなる従来的な調整機を用いた場合でも、調整機機構82(または82’)は、本願発明の空気圧力作動式気体需要装置内へかかる酸素の圧力を制御するよう予め設定されている。このため、供給弁28が流れ阻止位置にある時、予め設定された制御圧力に到達するまでの間のみ、酸素は投与室90へと流れ込む。酸素の流れが中断すると、投与室90は、調整機機構82(または82’)の予め設定された制御圧力の下、酸素で充満される。供給弁28が流れ供給位置に動くと、(図6において開始期間“i”で示される)高流速での高流パルスの酸素が、本質的に、短期間に勢いよくレシピエント12の鼻24に注入される。このパルスの酸素は、一部は、レシピエントの呼吸サイクルにおける呼気段階が終わる頃、レシピエントの呼吸通路に現存している吐き出された空気の一部に取って代わると共に、一部は、そこに現存する残りの空気を酸素で充満させる。吸入と同時に、レシピエント12は今度は、先の呼気から呼吸通路内に残っている酸素の減少した空気よりはむしろ、レシピエントの呼吸通路内から酸素を多く含む空気を取入れることができる。
供給弁28が流れ供給位置に動くと、投与室90において酸素圧力の“急降下”が起こる。酸素圧力が予め設定された制御圧力以下に“急降下”すると、調整機82(または82’)が作動して、(図6において残りの期間“r”で示される)吸入段階の残りの期間“r”の間、予め設定された圧力の下、本願発明の空気圧力作動式気体需要装置を通じて、一定状態の流れで酸素が運搬される。この一定状態の流れは、残りの期間“r”全般を通じて継続するものであり、開始期間“i”の間の最高潮の酸素の流れよりも少ない。この一定状態の流れは、調整機機構82(及び82’)と、供給オリフィス92の大きさとによって調整される。
興味深いことに、レシピエント12の鼻24へと注入される酸素量は、調整機82(または82’)の予め設定された圧力によって左右される。限定はされないがほんの一例として、調整機機構82(または82’)は、その設計目的通り最大量の酸素を投与室90に運搬するため、全開の状態で予め設定される。後に半分の量の酸素がレシピエント12に注入されるように設定された場合、調整機機構82(または82’)は調節され、その全開状態の半分で予め設定される。
図7及び8は、本願発明の空気圧力作動式気体需要装置310の第三模範実施例を図示している。本願発明の気圧作動式酸素需要装置の第一及び第二模範実施例と構造的には同様であるが、空気圧力作動式気体需要装置310は、第一気体源312から第一気体を運搬し、第二気体源314によって供給される第二気体に作用する。明らかに、第一気体源312と第二気体源314とは異なる。もし望むのであれば、第一気体と第二気体とを同一とすることも可能であるが、第一気体と第二気体とは互いに異なるものであることが望ましい。第一気体と第二気体とは、酸素、亜酸化窒素、空気、あるいは他の何らかの種類の気体を含む異なる気体群のものの中から選択されることが望ましい。しかしながら、もし望むのであれば、第一気体と第二気体とを同一の気体群から選択することも可能である。
図7及び8において、供給弁28の供給室領域38は、第一気体の第一源312とレシピエントとの間で、遮断可能な流体流通状態にある。供給弁28の制御室領域40は、加圧された第二気体の第二源314と継続的な流体流通状態にある。図8において示されるように、レシピエント12が吸入する時、感知弁30の第二隔壁部材44は流れ誘発位置にあり、それによって第二気体は制御室領域40から、通気室領域48を通じて、周囲の空気環境52中へと流れることができる。この結果、第一隔壁部材34が流れ供給位置にもたらされ、それによって第一気体は、加圧された第一気体の源からレシピエントへと運搬される。図7において、レシピエントが呼気する時、第二隔壁部材44は流れ停止位置にあり、それによって第二気体が制御室領域40から、通気室領域48を通じて、周囲の空気環境52中へと流れることを妨げる。この結果、第一隔壁部材34が流れ阻止位置にもたらされ、それによってレシピエントへの第一気体の運搬も妨げられる。
空気圧力作動式気体需要装置310のこの第三模範実施例は、とりわけ、第一気体の浪費を防ぐのに有効である。例えば、酸素は高価であるとみなされ、圧縮空気はその酸素の費用と比較して安価であるとみなされている。第一気体として酸素を使用すれば、酸素が周囲の空気環境中に消散することがなく、全ての酸素が患者のもとへ運搬される。圧縮空気を第二気体として使用すれば、その時は安価な圧縮空気が周囲の空気環境中へと消散されていく。
空気圧力作動式気体需要装置410の第四模範実施例は、図9において紹介されると共に、空気圧力作動式気体需要装置310の第三模範実施例の単一構造である。空気圧力作動式気体需要装置410は、供給調整機室領域224の上流部226へと通じる第一気体導管414を伴う第一気体入口412を有する。第一気体入口412は、加圧された第一気体の第一気体源に接続される。空気圧力作動式気体需要装置410は、供給弁28の制御室領域224へと通じる第二気体導管418を伴う第二気体入口416を有する。第二気体入口416は、加圧された第二気体の第二気体源に接続される。
熟練の当業者は、図10において全体的に紹介されるように、調整機機構82(または82’)と、供給オリフィス要素86(または86’)と、投与室構造84と、供給弁28とが上述のように組み合わされ、断続的な気体運搬装置510を構成することができるという点を評価するであろう。断続的気体運搬装置510は、例えば、発明者ジェームズ・チュア並びにピーター・ダブリュ・ソルター等により出願時に提出された特許出願書類において記載されているようなネブライザ512を用いて実用化されることも可能であろう。他のネブライザも当分野において一般的に知られており、吸入感知構造、あるいは補助感知装置を備えれば、本願発明と共に使用することも可能である。断続的気体運搬装置510を加圧された空気、あるいは酸素といった気体の気体源14とネブライザ512との間で、流体流通状態で接続することにより、断続的気体運搬装置510は、先ず加圧された気体をネブライザ512に導入することによって、エアゾールを含む薬剤の細かな霧煙514を発生させる。初めに高流パルスの加圧気体がこの細かな霧煙を発生させ、続いてネブライザ512に運搬される気体の一定状態の流れによって、この細かな霧煙の発生並びにそれの患者への運搬が継続される。高流パルスと、それに続く一定の流れとは、感知チューブ516の働きによって相次いで起こる。レシピエント12の指518で感知チューブ入口520を覆い塞ぐことにより、供給弁は流れ阻止位置にもたらされる。指518を感知チューブ入口520から離すことにより、供給弁28は流れ供給位置へと動かされる。通常の技術を有する当業者は、各呼吸サイクルにおいて選択された時間間隔で、供給弁28を機械的に触発するといったような他の方法も代わりとして利用され得ることを評価するであろう。
本願発明の空気圧力作動式気体需要装置は、望むなら、酸素の浪費を最小限に抑えることが可能である。空気圧力作動式気体需要装置は、呼吸サイクルにおけるレシピエント/患者の吸入段階の開始期間の後、高流パルスの酸素をレシピエント/患者のもとへ運搬する。この高流パルスの酸素は、呼吸サイクルにおける先の呼気段階から、呼吸通路である鼻や他の部分に残っている呼気空気を酸素で豊かにすることができる。この豊かになった呼気空気を、今やレシピエントの肺に最初に吸入される空気とすることにより、治療上より価値ある酸素がレシピエントによって利用されることが可能となる。その後、継続的な流れの酸素が、呼吸サイクルにおける吸入段階の残りの期間全般を通じて、レシピエントへと運搬される。既に述べられたように、空気圧力作動式気体需要装置は、容易に入手できる構成要素から製造することができ、あるいは単一の構造に統合することもできる。いずれにしても、空気圧力作動式気体需要装置は、設計がシンプルでコンパクトなものである。
従って、本願発明は、その模範実施例に関しある程度詳細に述べられてきた。しかしながら、先行技術に照らして解釈される以下のクレームにより本願発明を規定することによって、ここに含まれる発明の概念から逸脱することなく、本願発明の模範実施例に変形、あるいは変更がなされる可能性もあるから、それは評価されるべきであろう。
Claims (12)
- レシピエントと加圧された第一気体の第一源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結されると共に、レシピエントが吸入並びに呼気する時、レシピエントへの第一気体の運搬を制御するための空気圧力作動式気体需要装置であって、
(a)内部に形成される第一内室を規定する供給弁ハウジングと、前記第一内室を供給室領域と制御室領域とに隔てるように前記第一内室内部に配置されると共に、前記供給弁ハウジングに接続されるフレキシブル第一隔壁部材とを含む供給弁を備え、前記供給室領域は、第一気体の第一源とレシピエントとの間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、前記制御室領域は、加圧された第二気体の第二源と継続的な流体流通状態にあり、前記第一隔壁部材は、前記供給室領域と前記制御室領域とを互いに密閉すると共に、流れ阻止位置と流れ供給位置との間を移動する働きをし、更に、
(b)内部に形成される第二内室を規定する感知弁ハウジングと、前記第二内室を通気室領域と感知室領域とに隔てるように前記第二内室内部に配置されると共に、前記感知弁ハウジングに接続されるフレキシブル第二隔壁部材とを含む感知弁を備え、前記通気室領域は、前記供給弁の前記第一内室の前記制御室領域と周囲の空気環境との間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、前記感知室領域は、レシピエントと継続的な流体流通状態にあり、前記第二隔壁部材は、前記通気室領域と前記感知室領域とを互いに密閉すると共に、レシピエントが吸入並びに呼気すると応答して、流れ停止位置と流れ誘発位置との間を移動する働きをし、それによってレシピエントが吸入する時、前記第二隔壁部材は流れ誘発位置にあるため、第二気体は、前記制御室領域から、前記通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れることができ、その結果、前記第一隔壁部材は流れ供給位置にもたらされるため、第一気体は、加圧された第一気体の第一源からレシピエントへと運搬され、またレシピエントが呼気する時、前記第二隔壁部材は流れ停止位置にあるため、第二気体は、前記制御室領域から、前記通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れることを妨げられ、その結果、前記第一隔壁部材は流れ阻止位置にもたらされるため、レシピエントへの第一気体の運搬もまた妨げられ、
(c)先導オリフィスから延在する先導オリフィス要素を含み、前記先導オリフィス要素は、加圧された第二気体の第二源と前記供給弁の前記制御室領域との間に配置され、前記先導オリフィスは、加圧された第二気体の第二源と前記制御室領域との間で流体流通路を提供し、
(d)第一気体の第一源と前記供給弁の前記供給室領域との間で、それらと遮断可能な流体流通状態で配置される調整機機構を含み、
(e)内部に投与室を規定すると共に、前記調整機機構と前記供給弁の前記供給室領域との間で、それらと流体流通状態で配置される投与室構造を含む、空気圧力作動式気体需要装置。 - 第一気体と第二気体とが同一である、請求項1記載の空気圧力作動式気体需要装置。
- 第一気体と第二気体とが互いに異なる、請求項1記載の空気圧力作動式気体需要装置。
- 第一気体並びに第二気体が、酸素と、亜酸化窒素と、空気とから成る気体群の中から選択される、請求項2又は3記載の空気圧力作動式気体需要装置。
- 供給オリフィスが形成された供給オリフィス要素を含み、前記供給オリフィス要素は、前記調整機機構と前記投与室との間に配置され、前記供給オリフィスは、前記調整機機構と前記投与室との間で流体流通路を提供する、請求項1記載の空気圧力作動式気体需要装置。
- レシピエントと加圧された第一気体の第一源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結されると共に、レシピエントが吸入並びに呼気する時、レシピエントへの第一気体の運搬を制御するための空気圧力作動式気体需要装置であって、
(a)内部に形成される第一内室を規定する供給弁ハウジングと、前記第一内室を供給室領域と制御室領域とに隔てるように前記第一内室内部に配置されると共に、前記供給弁ハウジングに接続されるフレキシブル第一隔壁部材とを含む供給弁を備え、前記供給室領域は、第一気体の第一源とレシピエントとの間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、前記制御室領域は、加圧された第二気体の第二源と継続的な流体流通状態にあり、前記第一隔壁部材は、前記供給室領域と前記制御室領域とを互いに密閉すると共に、流れ阻止位置と流れ供給位置との間を移動する働きをし、更に、
(b)内部に形成される第二内室を規定する感知弁ハウジングと、前記第二内室を通気室領域と感知室領域とに隔てるように前記第二内室内部に配置されると共に、前記感知弁ハウジングに接続されるフレキシブル第二隔壁部材とを含む感知弁を備え、前記通気室領域は、前記供給弁の前記第一内室の前記制御室領域と周囲の空気環境との間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、前記感知室領域は、レシピエントと継続的な流体流通状態にあり、前記第二隔壁部材は、前記通気室領域と前記感知室領域とを互いに密閉すると共に、レシピエントが吸入並びに呼気すると応答して、流れ停止位置と流れ誘発位置との間を移動する働きをし、それによってレシピエントが吸入する時、前記第二隔壁部材は流れ誘発位置にあるため、第二気体は、前記制御室領域から、前記通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れることができ、その結果、前記第一隔壁部材は流れ供給位置にもたらされるため、第一気体は、加圧された第一気体の第一源からレシピエントへと運搬され、またレシピエントが呼気する時、前記第二隔壁部材は流れ停止位置にあるため、第二気体は、前記制御室領域から、前記通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れることを妨げられ、その結果、前記第一隔壁部材は流れ阻止位置にもたらされるため、レシピエントへの第一気体の運搬もまた妨げられ、
(c)供給オリフィスが形成された供給オリフィス要素を含み、前記供給オリフィス要素は、第一気体の前記第一源と前記供給弁の前記供給室領域との間に配置され、前記供給オリフィスは、加圧された第一気体の前記第一源と前記供給弁の前記供給室領域との間で流体流通路を提供し、
(d)内部に投与室を規定すると共に、供給オリフィス要素と前記供給弁の前記供給室領域との間で、それらと流体流通状態で配置される投与室構造を含む、空気圧力作動式気体需要装置。 - レシピエントと加圧された第一気体の第一源との間で、遮断可能な流体流通状態で連結されると共に、レシピエントが吸入並びに呼気する時、レシピエントへの第一気体の運搬を制御するための空気圧力作動式気体需要装置であって、
(a)内部に形成される第一内室を規定する供給弁ハウジングと、前記第一内室を供給室領域と制御室領域とに隔てるように前記第一内室内部に配置されると共に、前記供給弁ハウジングに接続されるフレキシブル第一隔壁部材とを含む供給弁を備え、前記供給室領域は、第一気体の第一源とレシピエントとの間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、前記制御室領域は、加圧された第二気体の第二源と継続的な流体流通状態にあり、前記第一隔壁部材は、前記供給室領域と前記制御室領域とを互いに密閉すると共に、流れ阻止位置と流れ供給位置との間を移動する働きをし、更に、
(b)内部に形成される第二内室を規定する感知弁ハウジングと、前記第二内室を通気室領域と感知室領域とに隔てるように前記第二内室内部に配置されると共に、前記感知弁ハウジングに接続されるフレキシブル第二隔壁部材とを含む感知弁を備え、前記通気室領域は、前記供給弁の前記第一内室の前記制御室領域と周囲の空気環境との間で、それらと遮断可能な流体流通状態にあり、前記感知室領域は、レシピエントと継続的な流体流通状態にあり、前記第二隔壁部材は、前記通気室領域と前記感知室領域とを互いに密閉すると共に、レシピエントが吸入並びに呼気すると応答して、流れ停止位置と流れ誘発位置との間を移動する働きをし、それによってレシピエントが吸入する時、前記第二隔壁部材は流れ誘発位置にあるため、第二気体は、前記制御室領域から、前記通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れることができ、その結果、前記第一隔壁部材は流れ供給位置にもたらされるため、第一気体は、加圧された第一気体の第一源からレシピエントへと運搬され、またレシピエントが呼気する時、前記第二隔壁部材は流れ停止位置にあるため、第二気体は、前記制御室領域から、前記通気室領域を通じて、周囲の空気環境中へと流れることを妨げられ、その結果、前記第一隔壁部材は流れ阻止位置にもたらされるため、レシピエントへの第一気体の運搬もまた妨げられ、
(c)加圧された酸素の源と前記供給弁の前記供給室領域との間で、遮断可能な流体流通状態で配置される調整機機構を含み、
(d)内部に投与室を規定すると共に、前記調整機機構と前記供給弁の前記供給室領域との間で、流体流通状態で配置される投与室構造を含む、空気圧力作動式気体需要装置。 - 供給オリフィスが形成された供給オリフィス要素を含み、前記供給オリフィス要素は、前記調整機機構と前投与室との間に配置され、前記供給オリフィスは、前記調整機機構と前記投与室との間で流体流通路を提供する、請求項7記載の空気圧力作動式気体需要装置。
- エアゾールを含む薬剤を生産するためのネブライザ、並びに加圧された気体の源と結合されて、ネブライザと加圧された気体の源との間で、それらと断続的な流体流通状態で配置される断続的気体運搬装置であって、
(a)加圧された気体の源の下流と継続的な流体流通状態にあると共に、その下流に配置される調整機機構と;
(b)内部に投与室を規定し、前記調整機機構の下流に配置されると共に、前記調整機機構と流体流通状態にある投与室構造と;
(c)供給オリフィスが形成された供給オリフィス要素とを備え、前記供給オリフィス要素は、前記調整機機構と前記投与室との間に配置され、前記供給オリフィスは、前記調整機機構と前記投与室との間で流体流通路を提供し;更に
(d)前記投与室との流体流通路の下流に位置すると共に、加圧された気体が源からネブライザに流れることを妨げるための流れ阻止位置と、加圧された気体が源からネブライザに流れ、その結果高流パルスの加圧された気体が、まずネブライザ内でエアゾールを含む薬剤の細かな霧煙を発生させ、続いて加圧された気体の一定状態の流れが、前記供給弁が流れ阻止位置に移動するまで、ネブライザ内でエアゾールを含む薬剤の細かな霧煙を発生させ続けるための流れ供給位置との間を移動する供給弁とを備える、断続的気体運搬装置。 - 前記供給弁を流れ誘発位置と流れ阻止位置との間で移動させるために、前記供給弁と、加圧された気体の源とに作動可能に接続される感知弁を含む、請求項9記載の断続的気体運搬装置。
- 前記供給弁と流体流通状態で接続されると共に、感知チューブ入口を有する感知チューブを含み、前記感知チューブは、レシピエントの指で感知チューブ入口を覆い塞ぐと、前記供給弁を流れ阻止位置へともたらし、前記感知チューブ入口から指を外すと、前記供給弁を流れ供給位置へと移動させる、請求項9記載の断続的気体運搬装置。
- 前記調整機機構が、調整機ハウジングと、フレキシブル調整機隔壁と、弁部品とを含み、前記調整機ハウジングは、内部に調整機室を規定し、前記調整機隔壁は、前記調整機室を周囲の空気環境と継続的な流体流通状態にある通気調整機室領域と、加圧された第一気体の第一源と前記供給弁の前記供給室領域との間で、遮断可能な流体流通状態にある供給調整機室領域とに隔てるように前記調整機室内部に配置されると共に、前記調整機ハウジングに接続され、前記調整機隔壁は、前記通気調整機室領域と前記供給調整機室領域とを互いに密閉する働きをし、前記弁部品は、前記調整機隔壁に作動可能に接続されると共に、前記供給調整機室領域内部に配置され、前記弁部品は、前記供給調整機領域の上流部が前記供給調整機領域の下流部と流体隔離状態となる閉鎖された状態と、前記供給調整機領域の前記上流部が前記供給調整機領域の前記下流部と流体流通状態となる開放された状態との間で作動し、前記弁部品は、閉鎖された状態において前記調整機隔壁に対して弾性的に、且つ屈伸的に付勢され、前記調整機隔壁は、開放された状態において前記弁部品に抗して弾性的に、且つ屈伸的に付勢され、それによって第一気体の第一気体圧力が、前記供給調整機領域の前記下流部における限界気体圧力に達すると、前記弁部品は閉鎖された状態となり、前記第一気体圧力が前記限界気体圧力よりも小さいと、前記弁部品は開放された状態となる、請求項11記載の空気圧力作動式気体需要装置。
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