WO2018047767A1

WO2018047767A1 - 流体制御装置

Info

Publication number: WO2018047767A1
Application number: PCT/JP2017/031790
Authority: WO
Inventors: 滋辻
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-03-15
Also published as: JPWO2018047767A1; JP6665940B2

Abstract

流体制御装置（１０）は、ファン（２２）と、ファン（２２）を駆動するモータ（２３）と、モータ（２３）を制御する制御ユニット（３０）を有している。ファン（２２）を収容するファンケース（２１）は、ファン（２２）の回転駆動によって外部から流体を吸入する吸入口（２１ａ）と、ファン（２２）の回転駆動によって流体を外部へ吐出する排出路（２１ｂ）を有している。ファン（２２）の回転により、所望の圧力の気体が排出路（２１ｂ）から吐出される。排出路（２１ｂ）には、開閉部（４０）が配設されている。制御ユニット（３０）は、患者の呼気状態を判定し、開閉部（４０）を制御して排出路（２１ｂ）を閉塞する。排出路（２１ｂ）の閉塞によって患者に対する気体の供給が停止される。

Description

流体制御装置

　本発明は、例えば陽性気道圧（ＰＡＰ：Positive Airway Pressure）のために用いられる流体制御装置に関する。

　従来、閉塞性睡眠時無呼吸症候群（ＯＳＡ）などの睡眠関連の障害の治療用として、例えば、持続陽性気道圧（ＣＰＡＰ：Continuous Positive Airway Pressure）装置（以下、ＣＰＡＰ装置）等の流体制御装置が用いられる。例えばＣＰＡＰ装置は、ファンを内蔵した装置本体を有し、患者の顔に装着されたマスクに装置本体から気体（例えば空気）を一定の圧力で供給する。

　ところで、常時一定の圧力にて気体を供給すると、呼気状態、つまり息を吐くときにも一定の圧力の気体が供給されるため、患者が息苦しさを感じる場合がある。このため、流体の圧力を低下させる方法が各種提案されている。例えば、ファンの回転数を制御する方法や、装置の入り口を開閉したり開口度を制御したりする方法（例えば、特許文献１，２参照）がある。

特表平１１－５１４２５９号公報特表２０１３－５２３１９５号公報

　ところで、上記の流体の圧力は、短時間で低下させることが求められる。このため、ファンの回転数を制御する方法では、ファンの駆動部として利用されるモータを大きく加減速する必要があり消費電力が増大するという問題がある。また、入り口を開閉したり入り口の開口度を制御したりするものでは、筺体内部の空気の密度が低下し、筐体の内部圧力が低下するため、次に気体を供給するときに所望の圧力を得るのに時間がかかり、応答性が悪いという問題がある。

　本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、流体の圧力の制御性のよい流体制御装置を提供することにある。

　上記課題を解決する流体制御装置は、ファンと、前記ファンを回転駆動する駆動部と、前記駆動部を介して前記ファンの駆動を制御する駆動制御部と、前記ファンを収容し、前記ファンの回転駆動によって外部から流体を吸入する吸気部と、前記ファンの回転駆動によって前記流体を外部へ吐出する吐出部と、を有するファンケースと、前記吐出部を開閉する開閉部と、前記開閉部を制御する開閉制御部と、を有する。

　この構成によれば、開閉部の開閉によって、吐出部から外部へ吐出する流体の圧力を、容易に変更することができる。また、開閉部を開閉によって流体の圧力を変更するため、例えばファンの回転数を調整する場合と比べ、短時間で圧力を変更することができる。また、開閉部の開閉による消費電力は、モータを加減速するときの消費電力よりも小さい、つまりファンの回転数の増減する場合と比べて開閉部の消費電力が少ないため、流体制御装置の消費電力の増加が抑制される。また、吸入口の開口度を調整する従来構成と比べ、本構成は吸入口の開口度を検出するセンサ等を必要としないため、コストの上昇が抑制される。

　上記の流体制御装置において、前記開閉制御部は、前記開閉部より吐出口側において測定した前記流体の圧力又は前記流体の流量に基づいて、前記開閉部を制御して前記吐出部の開口度合いを調整することが好ましい。

　開閉部より吐出側における流体の圧力又は流量は、吐出側における負荷に応じて変化する。その変化に基づいて開閉部を制御する、つまり負荷の変化に応じて吐出部を開口または閉塞することで、流体の吐出圧の調整を行うことができる。

　上記の流体制御装置において、前記開閉制御部は、前記開閉部より吸入口側において測定した前記流体の圧力と、前記流体の流量と、前記駆動部に流れる電流量とのいずれか１つに基づいて、前記開閉部を制御することが好ましい。

　吐出する流体に対する負荷が変化した場合、その負荷によって、流体の圧力、流体の流量、駆動部に流れる電流量が変化する。その変化に基づいて開閉部を制御する、つまり吐出する流体に対する負荷の変化に応じて吐出部を閉塞することで、吐出する流体の圧力を低下させることができる。

　上記の流体制御装置は、陽性気道圧のために用いられる流体制御装置であって、前記開閉制御部は、呼気と吸気とを判定し、呼気と判定したときに前記吐出部を閉塞し、吸気と判定したときに前記吐出部を開口することが好ましい。

　この構成によれば、呼気と判定したときに吐出部を閉塞することで、呼気状態における負荷を低減することができる。また、吸気と判定したときに吐出部を開口することで、流体を供給することができる。

　上記の流体制御装置は、前記ファンケースの内部の圧力を測定する圧力測定部を有し、前記駆動制御部は、前記圧力測定部の測定結果に基づいて前記ファンケースの内部の圧力を一定とするように前記駆動部を介して前記ファンの回転を制御することが好ましい。

　この構成によれば、測定した圧力によってファンの回転を制御し、ファンケースの内部の圧力を一定とすることで、開閉部が閉塞状態から開口状態に切り替わった際に速やかに吐出部から一定の圧力の流体を供給することができるため、流体制御装置の応答性が向上する。

　本発明のいくつかの態様によれば、流体の圧力の制御性のよい流体制御装置を提供することができる。

（ａ）は流体制御装置の側断面図、（ｂ）は流体制御装置の平断面図。流体制御装置の使用状態を示す概略図。流体制御装置の電気的構成を示すブロック図。流体制御装置による制御方法を説明するためのブロック図。開閉部の一例を示す断面図。（ａ）は別の流体制御装置の側断面図、（ｂ）は別の流体制御装置の平断面図。別の開閉部を示す断面図。別の流体制御装置の側断面図。別の流体制御装置の側断面図。

　以下、一実施形態を説明する。
　なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。

　図２に示すように、流体制御装置１０は、例えば陽性気道圧（ＰＡＰ：Positive Airway Pressure）装置として用いられる。流体制御装置１０は、チューブ６１を介してマスク６２に接続される。マスク６２は、患者６３の顔に装着される。流体制御装置１０は、チューブ６１とマスク６２を介して患者６３に所望の圧力の気体（例えば空気）を供給する。また、流体制御装置１０は、患者６３の状態（例えば呼気時）を推定し、その推定したタイミングで患者６３に供給する気体の圧力を制御する。

　流体制御装置１０は、筐体１１と、筐体１１の上面に配置された表示部１２と操作部１３とを備えている。流体制御装置１０は、設定値を含む各種情報を表示部１２に表示する。また、流体制御装置１０は、操作部１３の操作に基づいて、設定値を含む各種情報を設定する。設定値は、供給する気体の基準圧力値、気体の流量値を含む。

　流体制御装置１０は、マスク６２が装着された患者６３の状態（呼気、吸気）を検出する。そして、流体制御装置１０は、吸気状態のとき、基準圧力値にて気体を供給する。基準圧力値は、例えば医師により指定される。基準圧力値は、例えば１０００［Ｐａ］である。そして、流体制御装置１０は、呼気状態のとき気体の供給を停止する。患者が呼気状態であるときに、気体の供給を停止することで、患者６３における息苦しさを低減することができる。

　図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、流体制御装置１０は、筐体１１と、筐体１１に内設されたファンユニット２０及び制御ユニット３０を有している。筐体１１は、気体を吸入する吸入口１４と、吸入した気体を吐出する吐出口１５とを有している。吐出口１５には、図２に示すチューブ６１が連結される。筐体１１の内部は、立設された区画壁１６によって区画された送風室１７と制御室１８とを有している。

　図１（ｂ）に示すように、送風室１７にはファンユニット２０が配設されている。ファンユニット２０は、ファンケース２１と、ファンケース２１に収容されたファン２２と、ファン２２を駆動する駆動部としてのモータ２３とを有している。

　ファンケース２１は、下方に開口する吸入口２１ａと、側面に突出する排出路２１ｂとを有している。ファンケース２１の排出路２１ｂは、筐体１１の吐出口１５と連通している。モータ２３はファンケース２１の上面に取着され、そのモータ２３の回転軸２３ａはファンケース２１内に挿入されている。ファン２２は、モータ２３の回転軸２３ａに取着されている。

　ファン２２は例えば遠心ファンである。モータ２３によってファン２２が回転駆動されると、図１（ａ）に矢印にて示すように気体が吸入口１４から送風室１７の内部へと取り込まれる。更に、矢印にて示すように、気体は、送風室１７内から吸入口２１ａを介してファンケース２１の内部へと吸入される。そして、ファンケース２１内部の気体は、排出路２１ｂから吐出される。その吐出される気体は、筐体１１の吐出口１５から、図２に示すチューブ６１及びマスク６２を介して患者６３へと送られる。

　排出路２１ｂには、この排出路２１ｂを開閉する開閉部４０が配設されている。図５の例では、開閉部４０は、排出路２１ｂを閉塞するシャッタ４２と、シャッタ４２を駆動するシャッタ駆動部（例えばソレノイド４３）とを有している。開閉部４０によって排出路２１ｂを閉塞することで、外部への気体の供給が停止される。また、開閉部４０によって排出路２１ｂを開口することで、所望の圧力の気体が外部へ供給される。

　制御室１８には制御ユニット３０が配設されている。制御ユニット３０は、例えば、回路基板と、回路基板に実装された複数の電子部品とを含む。制御ユニット３０は、後述する各種センサによる測定結果に基づいてファン２２を回転駆動する。また、制御ユニット３０は、各種センサによる測定結果に基づいて、患者６３の状態（呼気、吸気）を判定する。そして、制御ユニット３０は、判定した患者６３の状態に基づいて、排出路２１ｂに配設された開閉部４０を制御し、排出路２１ｂを開閉する。

　図５に示すように、開閉部４０は、シャッタケース４１、シャッタ４２、ソレノイド４３、弾性体としてのバネ４４を有している。シャッタケース４１は、排出路２１ｂと接続されている。シャッタケース４１には、シャッタ４２が配設されている。シャッタ４２は、シャッタケース４１から排出路２１ｂ内へと突出可能である。シャッタ４２の突出により、排出路２１ｂは閉塞される。そして、シャッタ４２がシャッタケース４１内に収容されることにより、排出路２１ｂは開口する。

　ソレノイド４３は、コイル５１と固定鉄心５２と可動鉄心５３とプッシュピン５４とを有している。コイル５１及び固定鉄心５２は、シャッタケース４１に固定されている。可動鉄心５３は、コイル５１の内側に配設されている。可動鉄心５３は、コイル５１の通電によって固定鉄心５２に向かって移動する。バネ４４は、可動鉄心５３を固定鉄心５２から離間する方向に移動させる。シャッタ４２は、プッシュピン５４を介して可動鉄心５３に連結されている。

　この開閉部４０は、コイル５１に対する通電によって可動鉄心５３が固定鉄心５２に向かって移動する。この可動鉄心５３の移動により、シャッタ４２が排出路２１ｂ内へと突出し、排出路２１ｂを閉塞する。コイル５１に対する通電が停止されると、バネ４４の弾性力によって、可動鉄心５３が閉位置から開位置に引き戻され、開位置に保持される。この可動鉄心５３の移動により、シャッタ４２が排出路２１ｂからシャッタケース４１内へと移動し、排出路２１ｂが開口する。

　図３は、流体制御装置１０の電気的構成を示す。
　図３に示すように、流体制御装置１０は、表示部１２、操作部１３、モータ２３、制御ユニット３０、圧力測定部としての圧力センサ３１、流量測定部としての流量センサ３２、ソレノイド４３を有している。

　圧力センサ３１は、図１（ａ）に示すファンケース２１に設けられ、ファンケース２１の内部の圧力を測定する。圧力センサ３１は、回転軸２３ａの軸線方向においてファン２２とは異なる高さ位置に配置されている。上述したように、ファンケース２１に収容されたファン２２の回転駆動によってファンケース２１内の流体が、ファンケース２１の排出路２１ｂから吐出される。従って、流体が吐出されるとき、圧力センサ３１の測定結果は、その吐出される流体の圧力と等しい。換言すれば、圧力センサ３１は、流体の圧力を測定する。

　流量センサ３２は、図１（ｂ）に示す開閉部４０よりも吐出側に設けられている。例えば、流量センサ３２は、図２に示すチューブ６１に設けられる。流量センサ３２は、その流量センサ３２に流れる（流量センサ３２を通過する）流体の流量を測定する。

　制御ユニット３０には、各種設定値が記憶されている。設定値は、基準圧力値、判定値を含む。判定値は、呼気状態と吸気状態とを判定し得る少なくとも一つの物理量に対応する値であり得る。例えば、判定値は、呼気状態を判定するための第１判定値と、吸気状態を判定するための第２判定値とを含むことができる。

　制御ユニット３０は、圧力センサ３１の測定結果と判定値との対比に基づいて、患者６３が呼気状態か否かを判定する。患者６３の呼気により、図２に示すマスク６２及びチューブ６１を介して流体制御装置１０の内部の圧力が高くなる。制御ユニット３０は、圧力センサ３１により測定された圧力が高くなると、患者６３が呼気状態であると判定する。そして、制御ユニット３０は、その判定結果に基づいて、ソレノイド４３を通電し、図１（ｂ）に示す排出路２１ｂを閉塞する。

　制御ユニット３０は、排出路２１ｂを閉塞した後、適当なタイミングでソレノイド４３に対する通電を停止し、図１（ｂ）に示す排出路２１ｂを開口する。例えば、制御ユニット３０は、流量センサ３２の測定結果と判定値との対比に基づいて、排出路２１ｂを開口する。流量センサ３２は、吐出口１５からマスク６２までの間の流体の流量を測定する。排出路２１ｂを閉塞した状態において、患者６３の吸気により、図２に示すチューブ６１内の気体が、患者６３に向かって流れる。制御ユニット３０は、流量センサ３２の測定結果と判定値との対比により、患者６３が吸気状態であることを判定することができる。制御ユニット３０は、患者６３が吸気状態と判定したときに、排出路２１ｂを開口し、基準圧力値の気体を患者６３に供給する。

　制御ユニット３０は、設定された基準圧力値に基づいて、モータ２３を駆動する。モータ２３の駆動によって図１（ａ）に示すファン２２が回転する。そのファン２２の回転数に応じた圧力の気体が、排出路２１ｂから吐出される。例えば、制御ユニット３０は、基準圧力値に応じた回転数にてモータ２３を駆動する。また、制御ユニット３０は、圧力センサ３１の測定結果に基づいて、モータ２３の回転数を調整する。例えば、制御ユニット３０は、圧力センサ３１により測定した圧力値を基準圧力値と一致するように、モータ２３の回転数を調整する。つまり、制御ユニット３０は、圧力のフィードバックループによってモータ２３の回転数を調整し、一定の圧力の気体を吐出されるよう制御する。

　圧力のフィードバックループを有する制御ユニット３０の一例を図４に示す。制御ユニット３０は、開閉制御部３０ａと駆動制御部３０ｂとを含むことができる。駆動制御部３０ｂは、圧力制御器３０ｃと、回転数制御器３０ｄと、モータドライバ３０ｅとを含むことができる。

　開閉制御部３０ａは、第１判定値ＯＣ１及び第２判定値ＯＣ２を有することができる。開閉制御部３０ａは、圧力センサ３１の測定した実際の圧力値ＡＰと第１判定値ＯＣ１とに基づいて患者６３が呼気状態であると判断すると、開閉部４０によって排出路２１ｂを閉塞させる。開閉制御部３０ａは、流量センサ３２の測定した実際の流体の流量値ＡＦと第２判定値ＯＣ２とに基づいて患者６３が吸気状態であると判断すると、開閉部４０によって排出路２１ｂを開口する。

　圧力制御器３０ｃは、基準圧力値ＲＰと圧力センサ３１により測定した実際の圧力値ＡＰとに応じて、モータ２３の回転数を増加または低下させるための回転数指令ＲＳＩを生成する。回転数制御器３０ｄは、圧力制御器３０ｃの回転数指令ＲＳＩに応じたデューティ比を有するデューティ指令ＤＩを生成し、デューティ指令ＤＩをモータドライバ３０ｅに供給する。モータドライバ３０ｅはデューティ指令ＤＩに従ってモータ駆動信号ＭＤを生成し、モータ２３を調整された回転数で駆動する。このようなフィードバックループによって、基準圧力値ＲＰと実質的に等しい一定の圧力を有する気体が排出路２１ｂから吐出される。

　圧力センサ３１は、ファンケース２１の内部の圧力を測定するように構成されている。したがって、圧力センサ３１によって測定されるファンケース２１の内部の圧力（ＡＰ）は、開閉部４０が排出路２１ｂを閉塞しているかどうかに関わらず、基準圧力値ＲＰと実質的に等しい一定の圧力に維持される。その結果、開閉部４０が排出路２１ｂを閉塞状態から開状態に切り換えられたときに、基準圧力値ＲＰと実質的に等しい一定の圧力の気体がチューブ６１及びマスク６２に速やかに供給される。なお、排出路２１ｂを閉塞及び開口させる開閉部４０の動作は、圧力センサ３１により測定される実際の圧力値ＡＰに一時的または瞬間的に影響を及ぼすことがある（図４の圧力変動ΔＰ）。しかし、開閉部４０の動作に伴う圧力変動ΔＰはフィードバックループによって速やかに補償される。

　次に、上記の流体制御装置１０の作用を説明する。
　流体制御装置１０の制御ユニット３０は、圧力センサ３１の測定結果に基づいて、排出路２１ｂから吐出する気体の圧力を一定とするように、ファン２２の回転を制御する。このように流体制御装置１０から吐出される気体は、チューブ６１とマスク６２を介して患者６３に供給される。供給する気体により患者６３の気道が押し広げられ、気道が塞がることを抑制する。

　そして、ファンユニット２０の排出路２１ｂには、開閉部４０が配設されている。制御ユニット３０は、患者６３の呼気状態を判定し、開閉部４０を制御して排出路２１ｂを閉塞する。排出路２１ｂの閉塞によって患者６３に対する気体の供給が停止される。この結果、チューブ６１及びマスク６２の内圧が低下する。このため、呼気状態の患者６３において、息苦しさが低減される。このように、開閉部４０によって、排出路２１ｂから吐出する気体の圧力を容易に変更することができる。

　開閉部４０は、ソレノイド４３とバネ４４によるシャッタ４２の移動によって、排出路２１ｂを開閉する。このため、短時間（例えば、０．１秒以内）で排出路２１ｂを開閉し、気体の圧力を変更（増減）することができる。そして、開閉部４０による排出路２１ｂの開閉は、ファン２２の回転数を短時間で減少・増加させる場合と比べ、消費電力が少ない。このため、消費電力の増加を抑制することができる。また、本実施形態は、開閉部４０によって排出路２１ｂを開閉するものであるため、吸入口１４の開口度を調整するものと比べ、開口度を検出するセンサ等を必要としないため、コストの上昇を抑制することができる。

　制御ユニット３０は、圧力センサ３１により測定した気体の圧力値と判定値との対比に基づいて、呼気状態と判定したときに開閉部４０を制御して排出路２１ｂを閉塞する。このように、患者６３の状態に応じて排出路２１ｂを閉塞することで、患者６３に対する負荷を低減することができる。

　なお、上述のように排出路２１ｂを閉塞した場合、流体制御装置１０内の圧力、つまり圧力センサ３１により測定した圧力値が上昇する。制御ユニット３０は、フィードバックループによって、測定した圧力値を基準圧力値に近づけるように、モータ２３の回転数を減少させるよう制御する。この場合におけるモータ２３の回転数の変化は、排出路２１ｂを開口状態とした場合であって、呼気状態の患者６３に対して気体の圧力を変更する場合の回転数の減少よりも少なく、また緩やかである。このため、圧力制御のためのモータ２３の回転数の変更における消費電力は、呼気状態の患者６３に対して気体の圧力を変更するときの消費電力に比べて極めて少ない。

　また、本実施形態の流体制御装置１０は、流体を外部へ吐出する排出路２１ｂを閉塞する。これに対し、外部から流体を吸入する吸入口を閉塞した場合、ファンケース２１内の圧力が上昇せず、さらにファン２２の駆動回転数が上昇して消費電力が増加する。このため、モータ２３の回転数の制御による消費電力は、排出路を閉塞するものが吸入口を閉塞するものと比べて極めて少ない。

　以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　（１）流体制御装置１０は、ファン２２と、ファン２２を駆動するモータ２３と、モータ２３を制御する制御ユニット３０を有している。制御ユニット３０は、圧力センサ３１の測定結果に基づいて、排出路２１ｂから外部へ吐出する気体の圧力を一定とするように、ファン２２の回転を制御する。ファン２２の回転により、所望の圧力の気体が排出路２１ｂから吐出される。このように流体制御装置１０から吐出される気体は、チューブ６１とマスク６２を介して患者６３に供給される。供給する気体により患者６３の気道を押し広げ、気道が塞がることを抑制することができる。

　（２）ファンユニット２０の排出路２１ｂには、開閉部４０が配設されている。制御ユニット３０は、患者６３の呼気状態を判定し、開閉部４０を制御して排出路２１ｂを閉塞する。排出路２１ｂの閉塞によって患者６３に対する気体の供給が停止される。この結果、チューブ６１及びマスク６２の内圧が低下する。このため、呼気状態の患者６３において、息苦しさが低減される。このように、開閉部４０によって、排出路２１ｂから外部へ吐出する気体の圧力を容易に変更することができる。

　（３）ソレノイド４３は、短時間（例えば０．１秒以内）で排出路２１ｂを閉塞することができる。そして、モータ２３の回転数を短時間で減少、増加させる場合と比べ消費電力が少ない。このため、消費電力を低減することができる。そして、開閉部４０による排出路２１ｂの開閉は、ファン２２の回転数を短時間で減少・増加させる場合と比べ、消費電力が少ない。このため、消費電力の増加を抑制することができる。また、本実施形態は、開閉部４０によって排出路２１ｂを開閉するものであるため、吸入口１４の開口度を調整するものと比べ、開口度を検出するセンサ等を必要としないため、コストの上昇を抑制することができる。

　尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
　・上記実施形態に対し、開閉部の配置位置や構成を適宜変更してもよい。
　図６（ａ）及び図６（ｂ）は、別の流体制御装置１００を示す。この流体制御装置１００は、排出路２１ｂの上部に開閉部４０が配設されている。このように配設された開閉部４０により、上記実施形態と同様の効果が得られる。

　図７は、別の開閉部４０ａを示す。この開閉部４０ａは、シャッタケース４１、シャッタ４２、ソレノイド４３、弾性体としてのバネ４４ａを有している。ソレノイド４３は、コイル５１と固定鉄心５２と可動鉄心５３とプッシュピン５４とを有している。バネ４４ａは、可動鉄心５３を固定鉄心５２から離間する方向に移動させる。

　この開閉部４０ａは、コイル５１に対する通電によって、バネ４４ａの弾性力に抗して可動鉄心５３が固定鉄心５２に向かって移動する。この可動鉄心５３の移動により、シャッタ４２が排出路２１ｂからシャッタケース４１内へと移動し、排出路２１ｂが開口する。コイル５１に対する通電が停止されると、バネ４４ａは、弾性力によって可動鉄心５３を移動させる。この可動鉄心５３の移動により、シャッタ４２が排出路２１ｂ内へと突出し、排出路２１ｂを閉塞する。シャッタ４２はバネ４４ａの弾性力によって閉位置に保持される。

　なお、図５の開閉部４０、図７の開閉部４０ａは、コイル５１に通電しないときにバネ４４，４４ａの付勢力によってシャッタ４２を開位置または閉位置に保持するように構成されている。これに対し、シャッタ４２を開位置と閉位置との間で移動させるためにコイル５１への通電をしてもよい。この場合、可動鉄心５３に替えて永久磁石を可動子として用いることができる。例えば、永久磁石のシャッタ側端面であり得る第１の端面が永久磁石の一方の磁極面（例えばＮ極）であり、永久磁石の反シャッタ側端面であり得る第２の端面が永久磁石の他方の磁極面（例えばＳ極）になるように、永久磁石を配置する。永久磁石の第１及び第２の端面の一方の近傍に２コイル５１を配置する。コイル５１の通電方向に応じて、コイル５１と永久磁石との間の磁気的吸引力と磁気的反発力とを切り替えることによってシャッタ４２を移動させてもよい。あるいは、永久磁石の第１及び第２の端面の近傍に一対のコイル５１をそれぞれ配置し、一対のコイル５１の通電方向を切り替えることによってシャッタ４２を移動させてもよい。開閉部が永久磁石とコイルとを備える場合、応答性の観点ではバネ４４，４４ａを設けることが望ましいが、永久磁石、シャッタ、プッシュピン等の重量によってシャッタ４２を開位置または閉位置に保持できるのであれば、消費電力低減の目的でバネ４４，４４ａを省略してもよい。

　また、流体制御装置１０において、前記開閉制御部は、開閉部４０より吐出口側において測定した前記流体の圧力又は前記流体の流量に基づいて、前記開閉部を制御して前記吐出部の開口度を調整してもよい。この調整は、前記吐出部を開口または閉塞することも含んでいる。

　開閉部４０より吐出側における流体の圧力又は流量は、吐出側における負荷に応じて変化する。その変化に基づいて開閉部４０を制御する、つまり負荷の変化に応じて吐出部を開口または閉塞することで、流体の吐出圧の調整を行うことができる。

　・上記実施形態では、シャッタ駆動部としてソレノイドを用いて開閉部４０を構成したが、ソレノイド以外のシャッタ駆動部を用いてもよい。例えば、シャッタ駆動部としてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を用いることができる。ボイスコイルモータは、上記実施形態のソレノイド４３と同様に、短時間（例えば０．１秒以内）で排出路２１ｂを閉塞することができる。モータ２３の回転数を短時間で減少、増加させる場合と比べ、ボイスコイルモータの消費電力は少ない。

　図８に示すように、流体制御装置１１０の排出路２１ｂには、電磁弁１１１が配設されている。電磁弁１１１は、上記実施形態のソレノイド４３と同様に、短時間（例えば０．１秒以内）で排出路２１ｂを閉塞することができる。そして、モータ２３の回転数を短時間で減少、増加させる場合と比べ消費電力が少ない。

　・上記実施形態では、ファン２２を収容するファンケース２１の排出路２１ｂを、流体の流れる方向に対して交差する方向にシャッタ４２を移動させて開閉する開閉部４０とした。閉塞する方向は適宜変更されてもよい。

　図９に示す流体制御装置１２０は、筐体１２１の吐出口１２２に対して、流体の流れる方向にシャッタ１２３を移動させて吐出口１２２を開閉する。なお、図９には、シャッタ１２３によって吐出口１２２を閉塞するバネ１２４を示したが、シャッタ１２３を移動させて吐出口１２２を開口する機構として、上記実施形態のソレノイド４３やボイスコイルモータを用いてもよい。また、吐出口１２２に電磁弁を配設してもよい。

　・上記実施形態では、圧力センサ３１の測定結果と判定値との対比に基づいて呼気状態を判定して排出路２１ｂを閉塞したが、その他の方法により呼気状態を判定して排出路２１ｂを閉塞するようにしてもよい。

　例えば、流量センサ３２により流体の流量を測定し、その測定結果と判定値との対比に基づいて呼気状態を判定し排出路２１ｂを閉塞するようにしてもよい。
　また、図３に示すモータ２３に流れる電流を電流センサにより測定し、その測定結果により判定してもよい。患者６３における呼吸状態は、モータ２３に対する負荷の変化として現れる。例えば、患者６３が吸気状態にあるとき、モータ２３に対する負荷は小さくなり、患者６３が呼気状態にあるとき、モータ２３に対する負荷は大きくなる。この負荷に応じてモータ２３における電流量が変化する。このように、モータ２３に流れる電流と判定値との対比により呼気状態を判定する。そして、呼気状態のときに排出路２１ｂを閉塞し、患者６３に対する流体の供給を停止する。

　・上記実施形態では、流量センサ３２の測定結果と判定値との対比に基づいて吸気状態を判定して排出路２１ｂを開口するようにしたが、その他の方法により吸気状態を判定して排出路２１ｂを開口するようにしてもよい。

　例えば、開閉部４０よりも吐出する流体の下流側（例えば、図２に示すチューブ６１やマスク６２）に圧力センサを配設し、その圧力センサにより流体の圧力を測定する。そして、その測定結果と判定値との対比に基づいて吸気状態を判定してもよい。そして、吸気状態と判定したときに排出路２１ｂを開口することで、流体を患者６３に供給する。

　・上記実施形態では、流量センサ３２の測定結果と判定値との対比に基づいて吸気状態を判定したが、任意のタイミングで開閉部４０を制御して排出路２１ｂを開口するようにしてもよい。例えば、制御ユニット３０にタイマを備え、呼気状態と判定して排出路２１ｂを閉塞してからの経過時間を測定する。なお、当該設定時間は、本発明の流体制御装置により呼気状態及び吸気状態を判定した結果に基づいて設けてもよいし、別の手段によって判定した結果に基づいて本発明の流体制御装置に入力してもよい。その測定した経過時間が設定時間と一致する場合に排出路２１ｂを開口する。このようにしても、排出路２１ｂを開口して流体を患者６３に供給して患者６３の気道を押し広げ、気道が塞がることを抑制するとともに、排出路２１ｂを閉塞して流体の供給を停止して息苦しさを低減することができる。

　・上記実施形態では、流体として気体（例えば空気）を供給する場合について説明したが、他にも霧状の液体を含む気体－液体混合物や液体を供給する場合に用いられてもよい。また、上記実施形態では、流体制御装置１０はチューブ６１とマスク６２を介して患者６３と接続しているが、当該マスク６２に替えてカニューレが用いられてもよい。

　・制御ユニット３０は、１つ以上のプロセッサを含んでもよい。例えば、単一のプロセッサが開閉制御部３０ａ及び駆動制御部３０ｂとして機能してもよく、複数のプロセッサが開閉制御部３０ａ及び駆動制御部３０ｂとして機能してもよい。制御ユニット３０は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）等の集積回路であってもよい。

　１０…流体制御装置、１１…筐体、１５…吐出口、２１…ファンケース、２１ａ…吸入口（吸気部）、２１ｂ…排出路（吐出部）、２２…ファン、２３…モータ（駆動部）、３０…制御ユニット（駆動制御部、開閉制御部）、３１…圧力センサ（圧力測定部）、４０…開閉部。

Claims

　ファンと、
　前記ファンを回転駆動する駆動部と、
　前記駆動部を介して前記ファンの駆動を制御する駆動制御部と、
　前記ファンを収容し、前記ファンの回転駆動によって外部から流体を吸入する吸気部と、前記ファンの回転駆動によって前記流体を外部へ吐出する吐出部と、を有するファンケースと、
　前記吐出部を開閉する開閉部と、
　前記開閉部を制御する開閉制御部と、
を有する、流体制御装置。
　前記開閉制御部は、前記開閉部より吐出側において測定した前記流体の圧力又は前記流体の流量に基づいて、前記開閉部を制御して前記吐出部を開口または閉塞すること、
を特徴とする請求項１に記載の流体制御装置。
　前記開閉制御部は、前記開閉部より吸入口側において測定した前記流体の圧力と、前記流体の流量と、前記駆動部に流れる電流量とのいずれか１つに基づいて、前記開閉部を制御して前記吐出部を閉塞すること、を特徴とする請求項１または２に記載の流体制御装置。
　前記流体制御装置は、陽性気道圧のために用いられる流体制御装置であって、前記開閉制御部は、呼気と吸気とを判定し、呼気と判定したときに前記吐出部を閉塞し、吸気と判定したときに前記吐出部を開口すること、
を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の流体制御装置。
　前記ファンケースの内部の圧力を測定する圧力測定部を有し、
　前記駆動制御部は、前記圧力測定部の測定結果に基づいて前記ファンケースの内部の圧力を一定とするように前記駆動部を介して前記ファンの回転を制御すること、
を特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の流体制御装置。