JP6120826B2 - Papシステムブロワ - Google Patents
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Description
本出願は、参照により各々の全体が本明細書に組み込まれる、2011年4月18日に出願された米国仮出願第61/457,526号および2011年12月22日に出願された米国仮出願第61/630,920号の利益を主張するものである。
PAPシステム(たとえば、CPAPシステム)は通常、PAPデバイス(陽圧で空気を発生させるためのブロワを含む)と、空気補給導管(チューブまたはチュービングとも呼ばれる)と、患者インターフェースとを含む。使用時には、PAPデバイスは、空気補給導管を介して患者インターフェースに送られる加圧空気(たとえば、2cmH2O〜30cmH2O)を発生させて供給する。患者インターフェースまたはマスクは、当技術分野で知られているような適切な構成を有してもよく、たとえば、フルフェースマスク、鼻マスク、口鼻マスク、口マスク、鼻プロング、鼻カニューレなどであってもよい。さらに、ヘッドギアを利用して患者インターフェースを患者の顔面上の所望の位置に快適に支持してもよい。
図2〜図16は、本技法の一例による1段ブロワ100を示す(たとえば、ブロワ100は、図1のPAPシステム内のブロワ20として設けられてもよい)。ブロワは、サイズが非常に小さく、低コストで、コンパクトで、軽量であり、たとえば、小型の装着可能なPAPシステムで使用される場合に組立てが容易である構成を形成する。一例では、ブロワは、軽度の睡眠時呼吸障害またはいびきの治療に適し得、約15,000rpmの速度および約60L/min〜70L/minの流量で送ることができる、最大で約8cmH2O(たとえば、最大で約4cmH2O〜8cmH2O、たとえば4cmH2O、5cmH2O、6cmH2O、7cmH2O、または8cmH2O)の加圧空気を供給するように構成されてもよい。別の例では、ブロワは、加圧空気を約1cmH2O〜25cmH2Oのようなより高い圧力および最高で約90L/min〜120L/minのような70L/minを超えるより高い流量で供給するように構成されてもよい。別の例では、ブロワは、複数段構成、たとえば2つ以上の羽根車を含んでもよい。そのような複数段構成では、ブロワは、約1cmH2O〜30cmH2Oでありかつ流量がより高く最高で約140L/minであるより高いレベルの加圧空気を実現することができてもよい。しかしながら、当業者なら他のモータ速度、圧力、および流量を使用してもよいことが理解されよう。
図3〜図5は、ブロワ100内の組立て済みモータ140を示す。モータは、軸受-ハウジング構造130がモータの他の構成要素を支持するとともに、回転子組立体の回転を容易にする軸受機能を実現するように構成される。図示の例では、回転子170(たとえば、金属またはプラスチック)の一方の端部170(1)は軸受-ハウジング構造130のベアリングシャフト136内に回転可能に支持され、回転子170の他方の端部170(2)は回転子キャップ160内に自由に挿入され、すなわち、回転子はモータに固着されない。回転子キャップ160は回転子170を受け入れる開口部162を含む(たとえば、図12および図13を参照されたい)。しかしながら、ある例では、以下に詳しく説明するように特にモータの非使用時に回転子および/または回転子組立体をモータ内に保持する回転子保持構成を組み込んでもよい。
ある例では、特にモータの非使用時に回転子および/または回転子組立体をモータ内に保持するのを助けるための1つまたは複数の回転子保持構成または構造を含めてもよい。たとえば、1つまたは複数のオーバートップ回転子保持アームを頂部カバーに取り付けるとともに回転子組立体上に取り付けて回転子組立体の鉛直方向への移動を防止してもよい。図19は、一方の端部202(1)がたとえば留め金具によって頂部カバー120に取り付けられ、他方の端部202(2)が回転子組立体(すなわち、回転子キャップ160、磁石150、および回転子170)上に位置するオーバートップ保持アーム202の例を示す。
頂部カバー122は、ブロワの一方の端部に吸気口123を形成し、底部カバー124は、ブロワの他方の端部に排気口125を形成する。ブロワは、気体を吸気口を通してハウジングに引き込んで供給し、気体の加圧された流れを排気口の所に形成するように動作可能である。ブロワは、ブロワの軸に揃えられた吸気口と排気口の両方との軸対称性を有する。使用時には、気体は、一方の端部の所で軸方向にブロワに入り、他方の端部の所で軸方向にブロワから出る。
一例では、たとえばノイズを低減させるために吸気口に吸気口キャップが設けられてもよい。吸気口キャップは、頂部カバーと一体的に一体に形成されてもよい。代替として、吸気口キャップは、頂部カバーから分離して形成され、頂部カバーの吸気口に取り付けられるかまたはその他の方法で設けられてもよい。一例では、吸気口キャップは、流入空気を濾過するためのフィルタを支持するかまたはその他の方法で保持するように構成されてもよい。
一例では、ブロワは回転子を回転可能に支持するうえで玉軸受を必要とせず、また使用しない。その代わりに、軸受-ハウジング構造130が回転子170を回転子キャップ160と一緒に回転可能に支持し、モータ140の固定子組立体145を保持する。軸受-ハウジング構造130は、羽根車ブレードと固定子ベーンとの間に遮蔽ディスクを備えてもよい。軸受-ハウジング構造130は、焼結青銅、工業用プラスチック材料、たとえば、Torlon(商標)などのポリアミドイミド樹脂、および/もしくは非常に摩擦の少ないその他の材料のような潤滑性材料、または潤滑性材料もしくは摩擦係数が非常に小さい材料を含む材料の組合せで構成される。たとえば、アルミニウム、鋼、真鍮、青銅、もしくはその他の金属またはプラスチックのような第1の材料に潤滑性材料またはセラミック主体もしくはニッケル主体のコーティング材料のような摩擦係数が非常に小さい材料を塗布してもよい。ある例では、コーティングをシャフト受け面のような軸受-ハウジングの臨界磨耗面にのみ塗布してもよい。その代わりにまたはそれに加えて、シャフトに摩擦を低減させるような材料を塗布してもよい。
代替例では、図109〜図110および図125〜図127に示すように、軸受-ハウジング構造のベアリングシャフトが、回転子370を回転可能に支持するようになっている軸受394、395を含む軸受カートリッジ390と交換されてもよい。
一例では、ブロワは、軸方向に揃えられた、吸気口と吸気口の接線方向に位置するかまたは羽根車の回転方向に対する接線方向に位置する排気口とを含んでもよい。
図示の例では、図14および図15に示すように、羽根車180(両側シュラウド羽根車または交互シュラウド羽根車とも呼ばれる)は、一対のディスク状シュラウド184、186間に挟まれた連続的に湾曲するかまたは直線状の複数のブレード182を含む。図示のように、ブレードはS字形状を有するハブの方へ湾曲している。この形状は渦の離脱を低減させるように設計される。さらに、シュラウドはブレードの頂面および底面を完全に覆わなくてもよい。下部シュラウド186には、たとえば圧入によって回転子カップ160を受け入れるようになっているハブ185が組み込まれる。さらに、羽根車は、ブレードが外縁部に向かって先細りする先細り構成を含む。一例では、羽根車はプラスチック材料、たとえばLexan(登録商標)で構成されてもよい。羽根車のさらなる詳細は、参照により全体が本明細書に組み込まれているWO2007/048206号A1に開示されている。
一例では、図16に示すように、D1は約50〜70またはそれ以上で約60mm〜65mmであり、たとえば約62.8mmであってもよく、D2は約8mm〜13mmまたはそれ以上であり、たとえば約10.4mmであってもよく、D3は約15mm〜20mmまたはそれ以上であり、たとえば約18.4mmであってもよく、D4は約15mm〜25mmまたはそれ以上であり、たとえば約23.2mmであってもよく、D5は約20mm〜30mmであり、たとえば約27mmであってもよく、D6は約20mm〜25mmであり、たとえば約21mmであってもよい。これらの寸法および範囲が例示的なものにすぎず、用途に応じて他の寸法および範囲が可能であることを理解されたい。たとえば、特定の用途には、示した範囲から±10%またはそれ以上変動した範囲が適切であることがある。
ある例は、本明細書で説明するようなブロワを備えるPAPシステムに関する。ある例では、ブロワを、患者の頭部(たとえば、患者の頭頂部もしくは患者の前頭部)、患者の腕、胸、またはその他の身体部分上、枕の中または近く、またはスカーフ状構成内に取り付けるか、衣服に組み込むか、あるいはベッドまたはベッドヘッドなどに取り付けてもよい。しかしながら、PAPシステムでは、たとえば、ユーザのベッドサイドテーブルに載せるようになっている筐体またはエンクロージャを含む種類のより従来型のPAP配給デバイスに本明細書に記載したブロワを利用してもよい。
20,100,300,800,900,1000 ブロワ
30 患者インターフェース
40 排気口チューブ
50 ヘッドギア
1020,1120,1520 ハウジング
120,122,322,822,922,1022 頂部カバー
123,323,823,923,1013,1023,1523 吸気口
124,324,824,924,1024,1324 底部カバー
124-1 アンカー部
124-2 アーム
125,825,925,1014,1025,1325,1525 排気口
126,324(1) 開口部
128 継手
129 非旋回ベーン
129-1,129-2 デュアルベーン
129-3 空間
129-4 円筒形ガイド
130,330,830,1030,1130,1230,1330,1430 軸受-ハウジング構造
131-1,131-2 溝
131-3,161-1,161-2,161-4 ビード
131-5 ねじ
132,136 軸受構成要素
132,332,932 基部
133 穴
134,834,934,1134,1334 ディスク
134(1) 外縁部
136 ベアリングシャフト
136(1) スリーブ軸受部
136(2) スラスト軸受面、スラスト軸受部
136(3) 外面
138,139 Oリング
140 モータ
145,345,1045,1145,1245,1345,1545 固定子構成要素
146 固定子コア
147 固定子歯
148-1 第1のスロットライナ
148-2 第2のスロットライナ
150,350,850,950,1050,1150,1250,1350,1550 磁石
160,360,460,860,960,1060,1160,1260,1360,1460,1560 回転子キャップ、回転子カップ
161 リップ
161-3,165(1) くぼみ
161-5 ねじ
162,216 開口
163 外面
165 内面
170,370,470,870,970,1070,1170,1270,1370,1570 回転子
170(1),202(1) 一方の端部
170(2),202(2) 他方の端部
171 下部フランジ
182,482 ブレード
182(1) 先端縁部
184,186 シュラウド
185 ハブ
180,280,380,480,880,980,1080,1180,1280,1380,1480,1580 羽根車
202 オーバートップ保持アーム
205 予旋回カバー
205-1 バンパー
206 予旋回ベーン
207 PCB組立体
210 留め金具
212-1 ねじ部
212-2 ねじ受入れ部
215 潤滑油槽
217 凹状流路
310,410,510,610,710 吸気口キャップ
312,412,512,612,712 内側部分
314,414,514,614,714 外側部分
315 環状の空隙
322(1) 環状の側壁
329(1) タブ
333,933,1024(1),1027,1033,1133,1233,1333 チューブ部
333(1) フランジ
333(2) 一体的な下壁
351 金属スリーブ
370(2),1037 端部
390,890,990,1090,1190,1390,1590 軸受カートリッジ
392,1092 管状のスリーブ
394,395,1094,1095,1295 軸受
416,516,616,716 コネクタ
482(1),482(2) 頂縁部
835 側壁
835(1) タブ
837,937,1039,1339,1439 渦巻室
839 開放空間
920 ブロワハウジング
1015 PAPデバイス
1022(1) 分離壁
1030,1130 固定構成要素
1035,1036 壁部
1061 ペグ
1070(1) 高速空気流路領域
1070(2) 低速空気流路領域
1095 シール
1529 内側ハウジング部
Claims (22)
- 吸気口および排気口を含むハウジングと、
前記ハウジングに設けられ回転子を回転可能に支持するようになっている軸受-ハウジング構造体と、
前記軸受-ハウジング構造体に設けられたモータであって、前記モータは前記回転子を駆動するよう構成された少なくとも固定子組立体を含む、モータと、
前記回転子に設けられた羽根車と
を備え、
前記軸受-ハウジング構造体は、外面および内側軸受面を有するベアリングシャフトを含み、かつ、前記固定子組立体は前記ベアリングシャフトの前記外面に沿って設けられると共に前記回転子は前記ベアリングシャフトの前記内側軸受面によって回転可能に支持され、
前記羽根車は磁気保持によって前記回転子上に保持される、ブロワ。 - 前記ベアリングシャフトは、前記回転子用の非玉軸受型の単一の軸受のみを形成する、請求項1に記載のブロワ。
- 前記ブロワは、最大約784.5Paの加圧空気を供給するよう構成される、請求項1または2に記載のブロワ。
- 前記ブロワは、約15,000rpmの速度で動作するよう構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記吸気口と前記排気口は同軸に揃えられる、請求項1から4のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記ハウジングは、前記吸気口を設ける頂部カバーと前記排気口を設ける底部カバーとを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記底部カバーは、空気流の向きを定めるための複数の固定子ベーンを含む、請求項6に記載のブロワ。
- 前記軸受-ハウジング構造体は、前記羽根車の外縁部に実質的に揃うかまたは前記羽根車の外縁部を越えて半径方向に延びる環状のディスクを含み、遮蔽機能を実現する、請求項1から7のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記軸受-ハウジング構造体は、低摩擦潤滑性材料で構成される、請求項1から8のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記軸受-ハウジング構造体は、焼結青銅またはポリアミドイミド樹脂で構成される、請求項9に記載のブロワ。
- 前記モータは、固定子組立体と、磁石と、前記磁石を支持する内面および前記羽根車を支持する外面を含む回転子キャップとを含み、前記回転子キャップは、使用時に、前記固定子組立体が前記磁石に作用して前記回転子キャップを回転移動させ、したがって前記羽根車を回転移動させるように前記回転子に係合する、請求項1から10のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記モータは、少なくとも一部が前記羽根車内に入れ子にされる、請求項1から11のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記羽根車は、前記回転子に直接固着されない、請求項1から12のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記羽根車は、回転子キャップによって前記回転子上に支持される、請求項13に記載のブロワ。
- 前記軸受-ハウジング構造体は、前記ハウジングの底部カバーに結合される、請求項1から14のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記軸受-ハウジング構造体は、環状のディスクであって、前記ディスクと前記底部カバーとの間に設けられた固定子ベーンに結合された環状のディスクを含む、請求項15に記載のブロワ。
- 前記ベアリングシャフトは、ラジアル軸受部とスラスト軸受部とを含む、請求項1から16のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記回転子は前記ベアリングシャフトの前記内側軸受面と直接係合する、請求項1から17のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記内側軸受面は、前記回転子の回転を容易にするために、前記回転子の外面に沿ったスリーブ軸受として構成される、請求項1から18のいずれか一項に記載のブロワ。
- 前記軸受-ハウジング構造体は一体構造を含む、請求項1から19のいずれか一項に記載のブロワ。
- 請求項1から20のいずれか一項に記載のブロワを備えたPAPデバイス。
- PAPシステムであって、請求項21に記載のPAPデバイスと、患者の顔面とシールを形成するよう構成された患者インターフェースと、前記患者インターフェースと前記PAPデバイスを相互に連結するための空気配給チューブと、を備えるPAPシステム。
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