(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された改善された頭部装着型呼吸補助装置を提供する。【解決手段】頭部装着型呼吸補助装置２０は、ユーザの頭部に固定できる本体２２と、周囲大気から供給される気体から加圧気体流を生成する送風ユニット２４とを有する。本体上には、送風ユニットに流体接続された気体入口を有するとともに、ユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された患者インターフェイスが設けられる。【選択図】図７
2020142102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置であって、
前記ユーザの頭部に固定可能な本体と、
周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、前記本体上に設けられた送風ユニットと、
前記送風ユニットの前記気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介して前記ユーザの鼻及び／又は口に前記加圧気体を送達するように構成された、前記本体上に設けられた患者インターフェイスと、
を備え、前記送風ユニットの前記気体入口から前記患者インターフェイスの前記（単複の）気体出口までの前記気体流路は、該気体流路に沿ってゼロバイアス流が存在するように実質的に密封され、前記送風ユニットは、軽量インペラと、該インペラを回転させるように構成された回転自在な駆動シャフトを有するモータとを含む、
ことを特徴とする頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２】
前記気体流路の少なくとも一部内の蓄積熱及び水分の蓄積を介して該気体流路内の前記加圧呼吸気体を受動的に加湿して暖めるように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３】
前記気体流路は、前記患者インターフェイスから前記気体流路内に逆流入する前記ユーザの呼気からの熱及び水分の蓄積を前記空気流路の少なくとも一部内に蓄積するように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項４】
前記呼吸補助装置の前記気体流路内に１又はそれ以上の熱湿交換器（ＨＭＥ）をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項５】
前記送風ユニットの前記気体入口と前記患者インターフェイスの前記気体出口との間の前記気体流路の容積は、約２００ｍＬ未満である、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項６】
前記送風ユニットの前記気体入口と前記患者インターフェイスの前記気体出口との間の前記気体流路の容積は、約５０ｍＬ〜約１５０ｍＬである、
ことを特徴とする請求項５に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項７】
独立した基地局に動作可能に接続できるように構成され、該基地局は、
前記呼吸補助装置に電力を供給する電源システムと、
前記呼吸補助装置との間でデータを送受信するデータ転送システムと、
制御信号を介して前記呼吸補助装置を制御する制御システムと、
を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項８】
前記本体を前記ユーザの頭部に固定するように構成された、１又はそれ以上のヘッドストラップを含むヘッドギアをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項９】
前記ヘッドギアは、前記呼吸補助装置の上部に接続されて、前記ユーザの頭部の上部の周囲に延びるように構成された上側ヘッドストラップと、前記呼吸補助装置の下部に接続されて、前記ユーザの頭部の下部の周囲に延びるように構成された下側ヘッドストラップとを含み、前記ヘッドギアは、前記呼吸補助装置の前記本体をユーザの顔の領域内に配置するように構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１０】
前記呼吸補助装置は、前記装置に電力を供給するように構成された、前記ヘッドギアに装着又は一体化された１又はそれ以上の内蔵電源モジュールを含む、
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１１】
前記（単複の）ヘッドストラップ内に、前記１又はそれ以上の電源モジュールを保持する１又はそれ以上のポケットが設けられる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１２】
前記（単複の）ポケットは、前記（単複の）電源モジュールを取り外せるように開閉式である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１３】
前記（単複の）電源モジュールは、前記ヘッドギアから取り外し可能なように前記ヘッドギアの一部に解除可能に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１４】
前記（単複の）電源モジュールは、前記ユーザの頭頂部を覆って少なくとも部分的に延びるように構成された、前記ヘッドギアに固定された可撓性パッケージ内に備えられる、ことを特徴とする請求項１０に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１５】
前記可撓性パッケージは、可撓性材料の基層によって前記ヘッドギアの前記ヘッドストラップの１つ又はそれ以上に固定される、
ことを特徴とする請求項１４に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１６】
前記ヘッドギアは、前記ユーザが該ヘッドギアを装着した時に前記１又はそれ以上の電源モジュールと前記ユーザの頭部の表面との間に位置する１又はそれ以上の遮蔽板をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１７】
前記（単複の）電源モジュールは、電池、燃料電池及び／又はコンデンサから選択された１又はそれ以上のエネルギー貯蔵装置を含む、
ことを特徴とする請求項１０から請求項１６のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１８】
前記送風ユニットの前記軽量インペラはシュラウドレスであり、又はその材料を別様に削減される、
ことを特徴とする頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項１９】
前記送風ユニットは、前記インペラを囲い込む上側及び下側の内側面を有するケーシングをさらに含み、前記インペラは、シュラウドレスであること又はその材料を別様に削減されることにより、前記ケーシングの前記上側及び下側の内側面に対して実質的に開放された複数の羽根を有する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２０】
前記送風ユニットは、前記ケーシング内に第１及び第２の内部領域を定めるための隔壁をさらに含み、前記第１の領域は、前記ケーシングと前記隔壁により定められて前記気体入口及びモータを含み、前記第２の領域は、前記ケーシングと前記隔壁により定められて前記インペラを含み、前記第１及び第２の領域は、前記隔壁内に又は該隔壁により形成された開口部により流体的に接続される、
ことを特徴とする請求項１９に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２１】
前記インペラは回転軸を有し、前記隔壁は、該回転軸から半径方向に延びる、
ことを特徴とする請求項２０に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２２】
前記ケーシングは、空気流路によって前記第２の領域に流体的に接続された渦巻構造をさらに含み、前記送風ユニットの前記気体出口は、該渦巻構造の周辺部に近接する、
ことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２３】
前記送風ユニットの前記モータは、ステータと、前記回転自在な駆動シャフトを該ステータ内で支持するための少なくとも１つの軸受構造とを含み、該軸受構造は、前記回転自在な駆動シャフトの軸の周囲に１又はそれ以上の軸受マウントによって支持された１又はそれ以上の軸受を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項２２のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２４】
前記ステータはステータフレームを含み、前記１又はそれ以上の軸受マウントの外側部分は、前記ステータに、及び／又は前記ステータフレームの内面に係合する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２５】
前記送風ユニットは、前記ステータと前記ケーシングを結合して前記モータを迎合的に支持するモータマウントをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２６】
前記軸受マウントは可撓性及び／又は弾性であり、前記軸受マウントは湾曲した環状体を有し、該環状体は、前記ステータ及び／又はステータフレームと係合した時に、前記１又はそれ以上の軸受に予荷重を与える係合構成に強制される、
ことを特徴とする請求項２４又は請求項２５に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２７】
前記回転自在な駆動シャフトはプラスチックである、
ことを特徴とする請求項２３から請求項２６のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２８】
前記モータは、前記ステータ内にロータをさらに含み、前記回転自在なプラスチック駆動シャフトは、射出成形により形成されて前記ロータに結合される、
ことを特徴とする請求項２７に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項２９】
前記呼吸補助装置に、又は該呼吸補助装置の内部に取り付けられ、前記送風ユニット内の前記モータ速度を制御することにより、前記ユーザに送達される前記呼吸気体の圧力を制御する内蔵電子コントローラをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項２８のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３０】
前記呼吸補助装置に、又は該呼吸補助装置の内部に取り付けられ、動作パラメータを感知して、前記コントローラに送信するための代表的なセンサ信号を生成するように構成された１又はそれ以上のセンサをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２９に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３１】
無線電力伝達送信機から電力を受け取るように構成された内蔵無線電力伝達受信機をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３０のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３２】
内蔵電源モジュールをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３１のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３３】
前記送風ユニットは、前記本体に解除可能に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３２のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３４】
前記本体は、前記ユーザの額と係合するように構成された額支持部材と、前記患者インターフェイスのマスクシールアセンブリを受け入れるためのマスク本体と、前記額支持部材と前記マスク本体の間に延びる接続部材と、前記送風ユニットの前記気体出口に流体的に接続された気体入口とを含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項３３のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３５】
前記本体の前記額支持部材は水平に配向され、前記接続部材は、前記額支持部材と共にＴ字形部分を形成するように前記額支持部材の中心から垂直方向に延び、前記送風ユニットは、前記Ｔ字形部分に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項３４に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３６】
前記装置は、気道陽圧（ＰＡＰ）装置として構成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３５のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３７】
前記患者インターフェイスは、前記ユーザの顔に密封係合して該ユーザの鼻を覆うように構成された鼻マスクを含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項３６のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３８】
前記患者インターフェイスは、前記ユーザの顔に密封係合して該ユーザの鼻と口を覆うように構成されたフルフェイスマスク、前記ユーザの鼻孔に密封係合する鼻枕マスク、前記ユーザの鼻孔内部に配置されるように構成された非密封鼻カニューレ、或いは前記ユーザの口又は口内に密封係合するように構成された口腔インターフェイスのうちのいずれか１つを含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項３６のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項３９】
前記本体は、前記送風ユニットの前記気体出口を前記患者インターフェイスの前記気体入口に流体的に接続する気体通路をさらに含み、前記気体通路は前記気体流路の一部を成す、
ことを特徴とする請求項１から請求項３８のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項４０】
前記本体は、前記装置が使用時に装着された時に、前記送風ユニットを前記ユーザの顔の前記額領域に配置し、前記患者インターフェイスを前記ユーザの顔の前記鼻領域及び／又は口領域に配置するように構成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３９のいずれか１項に記載の頭部装着型呼吸補助装置。
【請求項４１】
ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置に動作可能に接続できる基地局であって、前記頭部装着型呼吸補助装置は、
前記ユーザの頭部に固定可能な本体と、
周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、前記本体上に設けられた送風ユニットと、
前記送風ユニットの前記気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介して前記ユーザの鼻及び／又は口に前記加圧気体を送達するように構成された、前記本体上に設けられた患者インターフェイスと、
を備え、前記基地局は、
前記呼吸補助装置に電力を供給する電源システムと、
前記呼吸補助装置との間でデータを送受信するデータ転送システムと、
制御信号を介して前記呼吸補助装置を制御する制御システムと、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項４２】
前記電源システムは、１又はそれ以上の電力伝達ケーブルを介して前記呼吸補助装置に電力を伝達するように構成される、
ことを特徴とする請求項４１に記載の基地局。
【請求項４３】
前記電源システムは、前記呼吸補助装置に無線で電力を伝達するように構成された無線電力伝達回路を含む、
ことを特徴とする請求項４１に記載の基地局。
【請求項４４】
前記データ転送システムは、有線又は無線通信媒体を介して前記基地局と前記呼吸補助装置の間でデータを転送する第１の通信モジュールを含む、
ことを特徴とする請求項４１から請求項４３のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項４５】
有線又は無線通信媒体を介して前記基地局と外部サーバの間でデータを転送する第２の通信モジュールをさらに備える、
ことを特徴とする請求項４４に記載の基地局。
【請求項４６】
前記制御システムは、オン／オフモード、充電モード、乾燥モード及び／又はデータ転送モードからなる動作モードのうちのいずれか１つ又はそれ以上を制御するための制御信号を前記呼吸補助装置に送信する、
ことを特徴とする請求項４１から請求項４５のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項４７】
前記制御システムは、前記基地局と前記呼吸補助装置の間に動作可能な接続が検出されたかどうかに基づいて、１又はそれ以上の動作モードを制御するための制御信号を前記呼吸補助装置に自動的に送信するように構成される、
ことを特徴とする請求項４６に記載の基地局。
【請求項４８】
呼吸補助システムであって、
ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された、前記ユーザの頭部に固定可能な本体と、
周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、前記本体上に設けられた送風ユニットと、
前記送風ユニットの前記気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介して前記ユーザの鼻及び／又は口に前記加圧気体を送達するように構成された、前記本体上に設けられた患者インターフェイスと、
を含む頭部装着型呼吸補助装置と、
前記呼吸補助装置に無線で電力を供給するように構成された無線電源システムと、
を備えることを特徴とする呼吸補助システム。
【請求項４９】
前記無線電源は、前記呼吸補助装置に前記送風ユニットを作動させるための電力を供給するように構成される、
ことを特徴とする請求項４８に記載の呼吸補助システム。
【請求項５０】
前記呼吸補助装置は、様々な動作パラメータを感知して代表的なセンサ信号を生成するように構成された１又はそれ以上のセンサを含み、前記無線電源は、前記センサに電力を供給するように構成される、
ことを特徴とする請求項４８又は請求項４９に記載の呼吸補助システム。
【請求項５１】
呼吸補助システムであって、
ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された、前記ユーザの頭部に固定可能な本体と、
周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、前記本体上に設けられた送風ユニットと、
前記送風ユニットの前記気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介して前記ユーザの鼻及び／又は口に前記加圧気体を送達するように構成された、前記本体上に設けられた患者インターフェイスと、
を含む頭部装着型呼吸補助装置と、
動作パラメータを感知して代表的なセンサ信号を生成するように構成された、前記呼吸補助装置に、又は該呼吸補助装置の内部に取り付けられた１又はそれ以上の無線センサと、
を備えることを特徴とする呼吸補助システム。
【請求項５２】
前記１又はそれ以上の無線センサは、前記生成されたセンサ信号を別個の外部装置又はシステムに無線で直接的に又は間接的に送信するように構成される、
ことを特徴とする請求項５１に記載の呼吸補助システム。
【請求項５３】
前記１又はそれ以上の無線センサは、前記呼吸補助装置に無線で接続された無線電力伝達システムによって無線で給電される、
ことを特徴とする請求項５１又は請求項５２に記載の呼吸補助システム。
【請求項５４】
呼吸補助システムであって、
ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された、前記ユーザの頭部に固定可能な本体と、
周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、前記本体上に設けられた送風ユニットと、
前記送風ユニットの前記気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介して前記ユーザの鼻及び／又は口に前記加圧気体を送達するように構成された、前記本体上に設けられた患者インターフェイスと、
を含む頭部装着型呼吸補助装置と、
前記呼吸補助装置に内蔵された、外部装置及び／又はシステムとの間でデータを送受信する無線通信モジュールと、
を備えることを特徴とする呼吸補助システム。
【請求項５５】
前記呼吸補助装置は、動作パラメータを感知して代表的なセンサ信号を生成するように構成された１又はそれ以上のセンサを含み、前記通信モジュールは、前記生成されたセンサ信号を別個の外部装置又はシステムに送信するように構成される、
ことを特徴とする請求項５４に記載の呼吸補助システム。
【請求項５６】
前記呼吸補助装置は、前記ユーザによる前記呼吸補助装置の使用を示す使用データを記憶するように構成された内蔵電子コントローラを含み、前記通信モジュールは、前記使用量データを別個の外部装置又はシステムに無線で転送するように構成される、
ことを特徴とする請求項５４又は請求項５５に記載の呼吸補助システム。
【請求項５７】
ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置であって、
前記ユーザの頭部に固定可能な本体と、
周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、前記本体上に設けられた送風ユニットと、
前記送風ユニットの前記気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介して前記ユーザの鼻及び／又は口に前記加圧気体を送達するように構成された、前記本体上に設けられた患者インターフェイスと、
前記呼吸装置に電力を供給するように構成された頭部装着型電源と、
を備えることを特徴とする頭部装着型呼吸補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療目的でユーザに気体流を供給する呼吸補助装置に関する。排他的な意味ではなく具体的には、この呼吸補助装置は、以下に限定されるわけではないが、持続的気道陽圧（ＣＰＡＰ）療法、二相性気道陽圧（Ｂ１−ＰＡＰ）療法及び口腔内気道陽圧（ＯＰＡＰ）療法を含む、典型的には閉塞性睡眠時無呼吸（ＯＳＡ）、いびき又は慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）などの病気の治療に用いられる気道陽圧（ＰＡＰ）療法などの呼吸療法のために気体の供給を必要とする患者又はユーザに対して呼吸補助を行うことができる。
【背景技術】
【０００２】
当分野では、治療目的で患者に加湿及び加熱気体流を供給する呼吸又は吸入補助装置又はシステムが良く知られている。通常、この種の治療（例えば呼吸加湿）を行うためのシステムは、（圧縮機、補助呼吸ユニット、ファンユニット、流れ発生器又は圧力発生器としても知られている）送風機などの気体源から加湿用チャンバに気体を送達する構造を有する。この気体は、熱湯上を通り過ぎるにつれ、又は加湿用チャンバ内にある加熱され、加湿された空気を通じて、水蒸気で飽和された状態になる。その後、この加熱され加湿された気体は、可撓性気体導管及び患者インターフェイスを含む患者インターフェイスを介して、加湿用チャンバの下流側のユーザ又は患者に送達される。
【０００３】
１つの形態では、このような呼吸補助システムを、別個の（モジュール式）要素である加湿ユニット及び送風ユニットを含むモジュラーシステムとすることができる。これらのモジュールは、送風ユニットから加湿ユニットに気体が通過できるように、接続導管を介して直列に接続される。例えば、図１に、ユーザ１がモジュラー呼吸補助システムから加熱され加湿された空気流を受け取っている概略図を示す。補助呼吸ユニット又は送風ユニット２ａからコネクタ導管７を介して加湿用チャンバ４ａに加圧空気が供給される。加湿用チャンバ４ａからは、加湿され加熱され加圧された空気流が可撓性ホース又は気体導管３を介して排出され、患者インターフェイス５を介して患者又はユーザ１に供給される。
【０００４】
別の形態では、この呼吸補助システムを、送風ユニットと加湿ユニットが同じハウジング内に含まれた一体型システムとすることができる。典型的な一体型システムは、加圧気体流を供給するメイン送風ユニット又は補助呼吸ユニットと、この送風ユニットと一体化された、又は別様に堅く接続された加湿ユニットとで構成される。図２に、ユーザ１が一体型呼吸補助システム６から加熱され加湿された空気を受け取っている概略図を示す。このシステムは、加湿用チャンバ４ｂが送風ユニットと一体化されて一体型システム６を形成している点を除き、図１に示すモジュラーシステムと同様に動作する。
【０００５】
図１及び図２に示す患者インターフェイス５は、ユーザ１の鼻を覆う鼻マスクである。しかしながら、これらのタイプのシステムでは、図示の鼻マスクの代わりに、口及び鼻を覆うマスク、フルフェイスマスク、鼻カニューレ、又は他のいずれかの好適な患者インターフェイスを使用することもできる。口専用のインターフェイス又は口腔マスクを使用することもできる。また、導管の患者又はユーザ側端部を、気管開口部の取り付け具、又は気管内挿管に接続することもできる。
【０００６】
この種の呼吸補助システムでは、インペラタイプのファン又は送風機が最も一般的に使用されている。インペラハウジングには、インペラ羽根ユニットが含まれる。インペラ羽根ユニットは、中心スピンドルによって何らかの形の駆動装置に接続される。図３及び図４に、典型的なインペラハウジングを示す。図５及び図６には、使用時にハウジングの内部に存在する複数の羽根１１及びシュラウド１２を有する典型的な回転インペラユニット１０を示す。開口部を通じてインペラユニットの中心に空気が引き込まれ、その後この空気は、回転インペラユニットの羽根により、ハウジングの中心から（通常はハウジングの片側に位置する）出口通路に向けて外向きに強制される。羽根１１は、例えばモータによって回転する中心スピンドル１３に結合される。
【０００７】
通常、上述したタイプの呼吸補助システムは、メーカーに対して設計面での様々な問題又は課題を提示し、以下、これらのいくつかについて手短に概説する。
【０００８】
多くの場合、ユーザは、効果的な呼吸療法のために、上述したタイプの呼吸補助システムを長期にわたって毎日使用する必要がある。ＯＳＡの治療では、ユーザは、夜寝ている時に呼吸補助システムを使用する必要がある。迎合的かつ効果的な治療には、このような呼吸補助システムを使用している時の患者の快適さ及び便利さが最優先する。上記のタイプの呼吸補助システムのユーザの一般的な不満はマスクの空気漏れである。通常、マスクの空気漏れは、ユーザが睡眠中に動いた時に、可撓性気体導管３が患者インターフェイス又はマスク５を引っ張ることによって発生する。
【０００９】
ＰＡＰ療法でＯＳＡを治療するための上述したタイプのほとんどの呼吸補助システムは、患者インターフェイスに気体を供給するが、インターフェイスからの気体の帰還路は有していない。患者インターフェイスは、患者インターフェイス内に二酸化炭素が蓄積するのを解消するために、呼気を大気中に排出するための気体流出孔を必要し、これはしばしば「バイアス流」と呼ばれる。バイアス流は気体供給回路の損失を意味し、送風ユニットは、バイアス流を維持しながら患者インターフェイスにおける所望の気体圧も生成するほどの十分に強力なモータを有していなければならない。気体流出孔は、ノイズの発生源及び認識できる隙間風の発生源になる可能性もある。過剰なノイズは、患者及び同床の患者を不快にすることもある。隙間風は、その場所によっては患者が鬱陶しく感じることもある。
【００１０】
呼吸補助システムにおける気体の加湿も設計の複雑さを増大させる。例えば、多くの場合、気体導管内に形成される結露を防ぐために、患者インターフェイスの気体導管３を加熱する必要がある。
【００１１】
本明細書では、特許明細書、他の外部文献又はその他の情報源を参照しているが、その目的は、一般に本発明の特徴を説明するための文脈を提供するためである。特に別途記載しない限り、このような外部文献の参照を、このような文献又はこのような情報源が何らかの管轄において先行技術であること、又は当業における一般常識の一部を成すことを認めるものであると解釈すべきではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際出願第２０１２／１４０５１４号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０００６１０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、改善された呼吸補助装置を提供し、又は少なくとも世間一般に有用な選択肢を与えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の態様では、本発明は、広義にはユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置にあり、この頭部装着型呼吸補助装置は、ユーザの頭部に固定可能な本体と、周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、本体上に設けられた送風ユニットと、送風ユニットの気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介してユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された、本体上に設けられた患者インターフェイスとを備え、送風ユニットの気体入口から患者インターフェイスの（単複の）気体出口までの気体流路は、この気体流路に沿ってゼロバイアス流が存在するように実質的に密封され、送風ユニットは、軽量インペラと、インペラを回転させるように構成された回転自在な駆動シャフトを有するモータとを含む。
【００１５】
この装置は、気体流路の少なくとも一部内の蓄積熱及び水分の蓄積を介して気体流路内の加圧呼吸気体を受動的に加湿して暖めるように構成できることが好ましい。１つの形態では、気体流路を、患者インターフェイスから気体流路内に逆流入するユーザの呼気からの熱及び水分の蓄積を空気流路の少なくとも一部内に蓄積するように構成することができる。
【００１６】
装置は、呼吸補助装置の気体流路内に１又はそれ以上の熱湿交換器（ＨＭＥ）をさらに具備できることが好ましい。
【００１７】
呼吸装置内には、送風ユニットの気体入口と患者インターフェイスの出口又は開口部との間に気体又は空気流路が設けられることが好ましい。
【００１８】
この空気流路を通じて、ユーザからの余分な呼気が加圧気体流とは逆方向に放出され、呼吸補助装置の送風ユニットの気体入口から大気内に排出できることが好ましい。送風ユニットの気体入口と患者インターフェイスの気体出口との間の気体流路の容積又は「デッドスペース」は、約２００ｍＬ未満にできることが好ましく、約５０ｍＬ〜約１５０ｍＬにできることがさらに好ましい。
【００１９】
装置は、呼吸補助装置に電力を供給する電源システムと、呼吸補助装置との間でデータを送受信するデータ転送システムと、制御信号を介して呼吸補助装置を制御する制御システムとを含む独立した基地局に動作可能に接続できるように構成できることが好ましい。
【００２０】
装置は、本体をユーザの頭部に固定又は装着するように構成された、１又はそれ以上のヘッドストラップを含むヘッドギアをさらに具備できることが好ましい。１つの形態では、このヘッドギアが、呼吸補助装置の上部に接続されて、ユーザの頭部の上部の周囲に延びるように構成された上側ヘッドストラップと、呼吸補助装置の下部に接続されて、ユーザの頭部の下部の周囲に延びるように構成された下側ヘッドストラップとを含むことができ、このヘッドギアは、呼吸補助装置の本体をユーザの顔の領域内に配置するように構成される。
【００２１】
１つの形態では、ヘッドギアを完全に可撓性とすることができ、又は実質的に可撓性部品から形成することができる。別の形態では、このヘッドギアを、以下に限定されるわけではないが、国際出願第２０１２／１４０５１４号に記載されている様々なヘッドギアの実施形態などの１又はそれ以上の剛性部品を含むことができるという点で半剛性とすることができ、この特許出願の内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【００２２】
呼吸補助装置は、装置に電力を供給するように構成された、ヘッドギアに装着又は一体化された１又はそれ以上の内蔵電源モジュールを具備できることが好ましい。或いは、この電源モジュールを、呼吸補助装置の本体又は送風ユニットに装着又は一体化するなどして、呼吸補助装置と共に別様に頭部に装着することもできる。電源モジュールは、１又は複数の電力ケーブルによって呼吸補助装置に接続されることが好ましい。１つの形態では、この（単複の）電源モジュールを、呼吸補助装置から取り外し可能又は解除可能とすることができる。
【００２３】
これとは別に又はこれに加えて、（単複の）電源モジュールを、電力ケーブルによって呼吸装置に接続される独立した非頭部装着型ポータブルモジュールとすることもできる。これとは別に又はこれに加えて、呼吸補助装置を、ＡＣ電源アダプタに接続して電力を供給するように構成することもできる。
【００２４】
１つの形態では、（単複の）ヘッドストラップ内に、１又はそれ以上の電源モジュールを保持する１又はそれ以上のポケットが設けられる。この（単複の）ポケットは、（単複の）電源モジュールを取り外せるように開閉式にできることが好ましい。別の形態では、（単複の）電源モジュールを、ヘッドギアから取り外し可能なようにヘッドギアの一部に解除可能に取り付けることができる。別の形態では、（単複の）電源モジュールを、ユーザの頭頂部を覆って少なくとも部分的に延びるように構成された、ヘッドギアに固定された可撓性パッケージ内に設けることができる。この可撓性パッケージは、可撓性材料の基層によってヘッドギアのヘッドストラップの１つ又はそれ以上に固定できることが好ましい。
【００２５】
ヘッドギアは、ユーザがこのヘッドギアを装着した時に１又はそれ以上の電源モジュールとユーザの頭部の表面との間に位置する１又はそれ以上の遮蔽板をさらに具備できることが好ましい。
【００２６】
（単複の）電源モジュールは、（充電式又は使い捨ての）電池又は電池パック、燃料電池及び／又はコンデンサから選択された１又はそれ以上のエネルギー貯蔵装置を含むことが好ましい。
【００２７】
送風ユニットの軽量インペラは、シュラウドレスとすることができ、又はその材料を削減できることが好ましい。
【００２８】
１つの実施形態では、インペラ羽根の遠位端が、羽根の回転方向に湾曲する。別の実施形態では、インペラ羽根が、羽根の回転とは逆方向に湾曲する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、インペラが一体部品で形成される。
【００３０】
いくつかの実施形態では、インペラが１５〜６０ｍｍの半径を含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、インペラが、２グラム未満の、好ましくは０．８〜１．８グラムの質量を有する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、インペラが、ｇｒａｍ＊ｍｍ当たり５０：１Ｐａを上回る、好ましくはｇｒａｍ＊ｍｍ当たり８０：１Ｐａを上回る圧力対慣性対半径比を有するように構成される。
【００３３】
いくつかの実施形態では、インペラが、１５ｇ＊ｍｍ未満の、好ましくは８〜１２ｇ＊ｍｍの慣性モーメント対半径比を有するように構成される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、インペラが、１６：１又はそれ以上の羽根掃引容積対羽根容積比を有するように構成される。
【００３５】
送風ユニットは、インペラを囲い込む上側及び下側の内側面を有するケーシングをさらに含むことができ、インペラは、シュラウドレスであること又はその材料を別様に削減されることにより、ケーシングの上側及び下側の内側面に対して実質的に開放された複数の羽根を有することが好ましい。１つの形態では、このケーシングが呼吸補助装置の一部を成し、又は呼吸補助装置と一体化される。
【００３６】
送風ユニットは、ケーシング内に第１及び第２の内部領域を定めるための隔壁をさらに含むことができ、第１の領域は、ケーシングと隔壁により定められて気体入口及びモータを含み、第２の領域は、ケーシングと隔壁により定められてインペラを含み、第１及び第２の領域は、隔壁内に又は隔壁により形成された開口部により流体的に接続されることが好ましい。
【００３７】
インペラは回転軸を有することができ、隔壁は回転軸から半径方向に延びることが好ましい。
【００３８】
送風ユニットのケーシングは、空気流路によって第２の領域に流体的に接続された渦巻構造をさらに含むことができ、送風ユニットの気体出口は、渦巻構造の周辺部に近接することが好ましい。
【００３９】
第１の形態では、送風ユニットが、ステータと、回転自在な駆動シャフトをステータ内で支持するための少なくとも１つの軸受構造とを含むモータを含むことができ、軸受構造は、回転自在な駆動シャフトの軸の周囲に１又はそれ以上の軸受マウントによって支持された１又はそれ以上の軸受を含む。（単複の）軸受マウントは、回転自在なシャフトを迎合的に支持することが好ましい。
【００４０】
ステータはステータフレームを含み、１又はそれ以上の軸受マウントの外側部分は、ステータに、及び／又はステータフレームの内面に係合することが好ましい。１つの形態では、１又はそれ以上の軸受マウントの外側部分が、ステータ及び／又はステータフレーム及び／又はその他の構造に係合する。
【００４１】
送風ユニットは、ステータとケーシングを結合してモータを迎合的に支持するモータマウントをさらに具備できることが好ましい。
【００４２】
軸受マウント及び／又はモータマウントは、可撓性及び／又は弾性であることが好ましい。
【００４３】
軸受マウントは、係合構成にある時に弾性及び／又は可撓性をもたらして予荷重を与える材料から作製されることが好ましい。
【００４４】
軸受マウントは、減衰をもたらす材料から作製されることが好ましい。
【００４５】
軸受マウントは可撓性及び／又は弾性とすることができ、軸受マウントは湾曲した環状体を有することができ、この環状体は、ステータ及び／又はステータフレームと係合した時に、１又はそれ以上の軸受に予荷重を与える係合構成に強制されることが好ましい。
【００４６】
モータは、磁界方向制御を用いて動作されることが好ましい。
【００４７】
１つの形態では、回転自在な駆動シャフトをプラスチックとすることができる。モータは、ステータ内にロータをさらに含むことができ、回転自在なプラスチック駆動シャフトは、射出成形により形成されてロータに結合されることが好ましい。１つの形態では、モータが、磁石ロータの開口部を貫いて延びてこの開口部に結合された回転自在なプラスチックシャフトを含むことが好ましい。
【００４８】
モータのシャフト及びロータアセンブリの製造方法であって、中心開口部を有するロータを第１の金型部分に挿入するステップと、中心開口部を貫いて延びるシャフトを支持するステップと、第１の金型部分に第２の金型部分を結合して、中心開口部の周囲に金型キャビティを形成するステップと、プラスチックシャフトと中心開口部の間にプラスチック挿入体を射出成形してプラスチックシャフトをロータに結合するステップとを含む方法についても説明する。
【００４９】
モータのシャフト及びロータアセンブリの製造方法であって、中心開口部を有するロータを第１の金型部分に挿入するステップと、第１の金型部分に第２の金型部分を結合して中心開口部の周囲に金型キャビティを形成するステップと、ロータの中心開口部を貫いて延びてこの中心開口部に結合するプラスチックシャフトを射出成形するステップとを含む方法についても説明する。
【００５０】
第２の形態では、送風ユニットが、ステータ内に位置する回転自在なシャフトを含むモータと、ステータ内の回転自在なシャフトを支持する軸受構造とを含み、軸受構造は、１又はそれ以上の軸受マウントを有する。
【００５１】
第３の形態では、送風ユニットが、気体入口を有するケーシング内でモータにより駆動される遠心インペラと、第１及び第２の内部領域を定めるための気体出口及び隔壁（又は仕切板）とを含むことができ、この第１及び第２の領域は、隔壁内の開口部によって流体的に接続される。
【００５２】
第４の形態では、送風ユニットが、回転自在なシャフトを有するモータと、この回転自在なシャフトをステータ内で支持するための少なくとも１つの軸受構造とを含むことができ、この軸受構造は、回転自在なシャフトに迎合性及び／又は予荷重及び／又は減衰をもたらすための１又はそれ以上の可撓性及び／又は弾性の軸受マウントを有し、送風ユニットは、回転自在なシャフトに結合された軽量インペラと、モータに迎合性及び／又は減衰をもたらすようにステータとハウジングを結合する可撓性及び／又は弾性のモータマウントと、ハウジング内の第１及び第２の内部領域を定めるための隔壁とをさらに含むことができ、この第１及び第２の領域は、隔壁内に又は隔壁により形成された開口部によって流体的に接続される。
【００５３】
第５の形態では、送風ユニットが、気体入口と、気体出口と、シャフトを有するモータと、モータに接続され、入口から気体を引き込み出口を通じて気体を放出するための回転自在な軽量インペラとを含み、このインペラは、シュラウドレスであり、又はその材料を別様に削減される。
【００５４】
送風ユニットの形態の各々は、送風ユニットの他の形態に関して言及したいずれか１つ又はそれ以上の特徴をさらに含むことができる。
【００５５】
呼吸補助装置は、ユーザの呼吸サイクル中にユーザに所望の圧力及び／又は流量の加圧気体流を送達するように送風ユニットを制御するよう構成された内蔵コントローラを有する動作可能な制御システムを含むことが好ましい。一例として、装置は、送風ユニット内のモータ速度を制御することによりユーザに送達される呼吸気体の圧力を制御する、呼吸補助装置又はその内部に取り付けられた内蔵電子コントローラを含むことができる。
【００５６】
装置は、動作パラメータを感知し、代表的なセンサ信号を生成してコントローラに送信するように構成された、呼吸補助装置又はその内部に取り付けられた１又はそれ以上のセンサをさらに具備できることが好ましい。
【００５７】
装置は、無線電力伝達送信機から電力を受け取るように構成された内蔵無線電力伝達受信機をさらに具備できることが好ましい。
【００５８】
装置は、内蔵電源モジュールをさらに具備できることが好ましい。
【００５９】
１つの形態では、送風ユニットを本体に解除可能に取り付けることができる。別の形態では、送風ユニットを本体と一体化し、又は本体に固定することができる。
【００６０】
１つの形態では、本体が、ユーザの額と係合するように構成された額支持部材と、患者インターフェイスのマスクシールアセンブリを受け入れるためのマスク本体と、額支持部材とマスク本体の間に延びる接続部材と、送風ユニットの気体出口に流体的に接続された気体入口とを含むことができる。本体の額支持部材は水平に配向され、接続部材は、額支持部材と共にＴ字形部分（又はＴ字片）を形成するように額支持部材の中心から垂直方向に延び、送風ユニットは、このＴ字形部分に取り付けられる。１つの形態では、送風ユニットを、使用時にユーザの額領域に位置するように本体の額支持部材上に設け、又は額支持部材に取り付けることができる。
【００６１】
１つの形態では、装置が、陽性気道圧（ＰＡＰ）装置として構成される。例えば、装置をＣＰＡＰ装置、Ｂｉ−ＰＡＰ装置又はその他のいずれかのＰＡＰ装置として動作するように構成することができる。
【００６２】
１つの形態では、患者インターフェイスが、本体に解除可能に取り付けられる。別の形態では、患者インターフェイスを本体と一体化することができ、又は本体に固定することができる。
【００６３】
１つの形態では、患者インターフェイスが、ユーザの顔に密封係合して鼻を覆うように構成された鼻マスクを含むことができる。
【００６４】
別の形態では、患者インターフェイスが、ユーザの顔に密封係合してユーザの鼻と口を覆うように構成されたフルフェイスマスク、ユーザの鼻孔に密封係合する鼻枕マスク、ユーザの鼻孔内部に配置されるように構成された非密封鼻カニューレ、或いはユーザの口又は口内に密封係合するように構成された口腔インターフェイスのうちのいずれか１つを含むことができる。
【００６５】
本体は、送風ユニットの気体出口を患者インターフェイスの気体入口に流体的に接続する気体通路又は導管をさらに含み、この気体通路は気体流路の一部を成すことが好ましい。
【００６６】
１つの形態では、本体を、装置が使用時に装着された時に、送風ユニットをユーザの顔の額領域に配置し、患者インターフェイスをユーザの顔の鼻領域及び／又は口領域に装着又は配置するように構成することができる。或いは、送風ユニットを患者インターフェイス（例えばマスク）の前部に固定し、又は解除可能に取り付けることもできる。
【００６７】
第２の形態では、本発明は、広義にはユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置に動作可能に接続できる基地局にあり、頭部装着型呼吸補助装置は、ユーザの頭部に固定可能な本体と、周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、本体上に設けられた送風ユニットと、送風ユニットの気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介してユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された、本体上に設けられた患者インターフェイスとを備え、基地局は、呼吸補助装置に電力を供給する電源システムと、呼吸補助装置との間でデータを送受信するデータ転送システムと、制御信号を介して呼吸補助装置を制御する制御システムとを備える。
【００６８】
１つの形態では、電源システムを、１又はそれ以上の電力伝達ケーブルを介して呼吸補助装置に電力を伝達するように構成することができる。
【００６９】
別の形態では、電源システムが、呼吸補助装置に無線で電力を伝達するように構成された無線電力伝達回路を含むことができる。
【００７０】
データ転送システムは、有線又は無線通信媒体を介して基地局と呼吸補助装置の間でデータを転送する第１の通信モジュールを具備できることが好ましい。
【００７１】
データ転送システムは、有線又は無線通信媒体を介して基地局と外部サーバの間でデータを転送する第２の通信モジュールをさらに具備できることが好ましい。
【００７２】
制御システムは、オン／オフモード、充電モード、乾燥モード及び／又はデータ転送モードからなる動作モードのうちのいずれか１つ又はそれ以上を制御するための制御信号を呼吸補助装置に送信できることが好ましい。
【００７３】
１つの形態では、制御システムを、基地局と呼吸補助装置の間に動作可能な接続が検出されたかどうかに基づいて、１又はそれ以上の動作モードを制御するための制御信号を呼吸補助装置に自動的に送信するように構成することができる。
【００７４】
第３の態様では、本発明は、広義には呼吸補助システムにあり、この呼吸補助システムは、ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された、ユーザの頭部に固定可能な本体と、周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、本体上に設けられた送風ユニットと、送風ユニットの気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介してユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された、本体上に設けられた患者インターフェイスとを含む頭部装着型呼吸補助装置と、呼吸補助装置に無線で電力を供給するように構成された無線電源システムとを備える。
【００７５】
無線電源は、呼吸補助装置に送風ユニットを作動させるための電力を供給するように構成できることが好ましい。
【００７６】
呼吸補助装置は、様々な動作パラメータを感知して代表的なセンサ信号を生成するように構成された１又はそれ以上のセンサを含むことができ、無線電源は、センサに電力を供給するように構成されることが好ましい。
【００７７】
第４の態様では、本発明は、広義には呼吸補助システムにあり、この呼吸補助システムは、ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された、ユーザの頭部に固定可能な本体と、周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、本体上に設けられた送風ユニットと、送風ユニットの気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介してユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された、本体上に設けられた患者インターフェイスとを含む頭部装着型呼吸補助装置と、動作パラメータを感知して代表的なセンサ信号を生成するように構成された、呼吸補助装置に、又は呼吸補助装置の内部に取り付けられた１又はそれ以上の無線センサとを備える。
【００７８】
１又はそれ以上の無線センサは、生成されたセンサ信号を別個の外部装置又はシステムに無線で直接的に又は間接的に送信するように構成できることが好ましい。
【００７９】
１又はそれ以上の無線センサには、呼吸補助装置に無線で接続された無線電力伝達システムによって無線で給電できることが好ましい。
【００８０】
第５の態様では、本発明は、広義には呼吸補助システムにあり、この呼吸補助システムは、ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された、ユーザの頭部に固定可能な本体と、周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、本体上に設けられた送風ユニットと、送風ユニットの気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介してユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された、本体上に設けられた患者インターフェイスとを含む頭部装着型呼吸補助装置と、呼吸補助装置に内蔵された、外部装置及び／又はシステムとの間でデータを送受信する無線通信モジュールとを備える。
【００８１】
呼吸補助装置は、動作パラメータを感知して代表的なセンサ信号を生成するように構成できる１又はそれ以上のセンサを含み、通信モジュールは、生成されたセンサ信号を別個の外部装置又はシステムに送信するように構成されることが好ましい。
【００８２】
呼吸補助装置は、ユーザによる呼吸補助装置の使用を示す使用データを記憶するように構成された内蔵電子コントローラを含むことができ、通信モジュールは、使用量データを別個の外部装置又はシステムに無線で転送するように構成されることが好ましい。
【００８３】
第６の態様では、本発明は、広義にはユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置にあり、この装置は、ユーザの頭部に固定可能な本体と、周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、本体上に設けられた送風ユニットと、送風ユニットの気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介してユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された、本体上に設けられた患者インターフェイスと、呼吸装置に電力を供給するように構成された頭部装着型電源とを備える。
【００８４】
別の態様では、ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置であって、ユーザの頭部に固定可能な本体と、周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、本体上に設けられた送風ユニットと、送風ユニットの気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、ユーザの鼻及び／又は口に加圧気体を送達するように構成された、本体上に設けられた患者インターフェイスとを備えた頭部装着型呼吸補助装置についても説明する。
【００８５】
いくつかの実施形態では、呼吸補助装置を、バイアス流をもたらすように構成することができ、また呼吸補助装置は、患者インターフェイスの近くに、呼気の一部を呼吸補助装置から排出できる１又はそれ以上の気体流出孔を含むことができる。他の実施形態では、呼吸補助装置を、ゼロバイアス流を有するように構成することができる。
【００８６】
別の態様では、上記の態様のいずれかによる頭部装着型呼吸補助装置と、未使用時に呼吸補助装置を受け入れて保持するように構成された基地局とを備えた呼吸補助システムについても説明する。
【００８７】
上述した本発明の各態様は、他の態様に関して述べた特徴のいずれか１つ又はそれ以上をさらに有することができる。
【００８８】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する「バイアス流」という表現は、内容上別途示唆していない限り、呼吸補助装置上に設けられ、装置内の空気又は気体流路の一部に流体的に接続された、或いは流路の一部又はこれに沿って設けられた１又はそれ以上の気体噴出孔又は気体流出孔からの、呼吸補助装置から周囲の外気への意図的な又は制御された気体の漏れ又は流れを意味するように意図されている。
【００８９】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する「ゼロバイアス流」又は「ゼロバイアス」という表現は、内容上別途示唆していない限り、無バイアス流、或いはいくつかの実施形態では毎分５リットル以下の最低限のバイアス流を意味するように意図されている。
【００９０】
本明細書及び特許請求の範囲で使用する「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「少なくとも部分的に〜から成る」ことを意味する。本明細書及び特許請求の範囲における「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語を含む各記載を解釈する際には、この用語に続く１又は複数の特徴以外の特徴が存在することもある。「〜を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ及びｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などの関連する用語も同様に解釈されたい。
【００９１】
本明細書で開示する数字範囲（例えば、１〜１０）に対する言及は、その範囲内の全ての有理数（例えば、１、１．１、２、３、３．９、４、５、６、６．５、７、８、９及び１０）、及びその範囲内の有理数のあらゆる範囲（例えば、２〜８、１．５〜５．５及び３．１〜４．７）に対する言及も含み、従って本明細書で明示的に開示する全ての範囲の全ての部分的範囲を本明細書により明示的に開示することが意図されている。これらは、具体的に意図しているものについての一例にすぎず、同様に本出願では、列挙する最も低い値と最も高い値の間の全ての考えられる数値の組み合わせも明示的に表していると見なすべきである。
【００９２】
本明細書で使用する「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、「及び」又は「又は」、或いはこれらの両方を意味する。
【００９３】
本明細書で使用する名詞の後の「（ｓ）」は、名詞の複数形及び／又は単数形を意味する。
【００９４】
本発明は上述した通りのものであり、以下にほんの一例として示す構成も想定される。
【００９５】
以下の図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】モジュール構成送風ユニットが加湿ユニットに接続された既知の形の呼吸補助装置の概略図である。
【図２】送風ユニット及び加湿ユニットが単一のメインハウジングに組み込まれた別の既知の形の呼吸補助装置の概略図である。
【図３】既知の送風ユニット例の平面図である。
【図４】図３の送風ユニットの側面図である。
【図５】既知のインペラの輪郭図である。
【図６】図５のインペラの別の輪郭図である。
【図７】本発明の実施形態による、頭部装着型送風ユニットをユーザの頭部に取り付けた状態を図示しヘッドギアは示していないウェアラブル呼吸補助装置の斜視図である。
【図８】図７の呼吸補助装置のユーザを省略した前部上方斜視図である。
【図９】図７の呼吸補助装置の後側下方斜視図である。
【図１０】図７の呼吸補助装置の側面図である。
【図１１】図７の呼吸補助装置の正面図である。
【図１２】図７の呼吸補助装置の後面図である。
【図１３】図７の呼吸補助装置の、フレームを省略し、マスクシール、送風ユニット及び額バンパー要素を詳細に示す後部下方斜視図である。
【図１４】図７の呼吸補助装置のフレームの後面斜視図である。
【図１５】図７の呼吸補助装置のフレームの正面斜視図である。
【図１６】図７の呼吸補助装置のフレームの側面図である。
【図１７】図７の呼吸補助装置の送風ユニットの正面斜視図である。
【図１８】図７の呼吸補助装置の送風ユニットの後面斜視図である。
【図１９】気体入口フィルタを取り外してモータアセンブリを露出させた図１７の送風ユニットの正面斜視図である。
【図２０】送風ユニットケーシングからモータアセンブリを取り外した図１９の送風ユニットの正面斜視図である。
【図２１】ケーシングの後側の一部を切り取ってインペラを露出させた図１７の送風ユニットの後面斜視図である。
【図２２】図１７の送風ユニットのケーシングの断面図である。
【図２３】本発明の実施形態による、図１７の送風ユニットのインペラの斜視図である。
【図２４】本発明の実施形態による、図１７の送風ユニットのインペラの平面図である。
【図２５Ａ】本発明の別の実施形態による、図１７の送風ユニットのインペラの斜視図である。
【図２５Ｂ】本発明の別の実施形態による、図１７の送風ユニットのインペラの平面図である。
【図２６Ａ】本発明の別の実施形態による、図１７の送風ユニットのシュラウド材料を減らしたインペラの平面図である。
【図２６Ｂ】本発明の別の実施形態による、図１７の送風ユニットのシュラウド材料を減らしたインペラの斜視図である。
【図２６Ｃ】本発明の別の実施形態による、図１７の送風ユニットのウェブ構造を有するインペラの平面図である。
【図２６Ｄ】本発明の別の実施形態による、図１７の送風ユニットのウェブ構造を有するインペラの斜視図である。
【図２７】本発明の第１の実施形態による、図１７の送風ユニットのモータ及びインペラアセンブリの上方斜視図である。
【図２８】本発明の実施形態による、図２７のモータアセンブリのステータ絶縁装置の上方斜視図である。
【図２９】図２７の送風ユニットのモータ及びインペラアセンブリのステータ絶縁装置要素を省略した上方斜視図である。
【図３０】図２９のモータ及びインペラアセンブリの上部ステータ取り付け部を省略した上方斜視図である。
【図３１Ａ】図２７のモータ及びインペラアセンブリの中心断面図である。
【図３１Ｂ】図２７のモータ及びインペラアセンブリの上部及び下部軸受マウント、磁石及びインペラの側面図である。
【図３２Ａ】本発明の第２の実施形態による、図１７の送風ユニットのモータ及びインペラアセンブリの斜視図である。
【図３２Ｂ】第２の実施形態のモータのステータ積層体を示す図である。
【図３２Ｃ】第２の実施形態のモータの磁極面を示す図である。
【図３２Ｄ】第２の実施形態のモータの軸受マウントを示す図である。
【図３２Ｅ】第２の実施形態のモータ及びインペラの断面図である。
【図３２Ｆ】第２の実施形態のモータのモータ取り付け構造を示す図である。
【図３３Ａ】モータの一部を形成する金属シャフト及び磁石ロータアセンブリを示す図である。
【図３３Ｂ】モータの一部を形成する金属シャフト及び磁石ロータアセンブリを示す図である。
【図３３Ｃ】図３３Ａ、図３３Ｂのアセンブリの金属シャフトを示す図である。
【図３３Ｄ】モータの別の実施形態の一部を形成するプラスチックシャフト及び磁石ロータアセンブリを示す図である。
【図３３Ｅ】図３３Ｄのプラスチックシャフト及びロータアセンブリを製造するための射出成形ツールを示す図である。
【図３３Ｆ】図３３Ｄのプラスチックシャフト及びロータアセンブリを製造するための射出成形ツールを示す図である。
【図３３Ｇ】金属シャフト／挿入体ロータアセンブリの射出成形工程のフロー図である。
【図３３Ｈ】プラスチックシャフトロータアセンブリの射出成形工程のフロー図である。
【図３４】本発明の実施形態による、ユーザに装着し、ヘッドギアによってユーザの頭部に取り付けた図７の呼吸補助装置の斜視図である。
【図３５Ａ】本発明の別の実施形態による、ユーザに装着し、ヘッドギアによってユーザの頭部に取り付けた、ヘッドギアの上部及び／又は下側ヘッドストラップに電池を組み込んだ図７の呼吸補助装置の斜視図である。
【図３５Ｂ】本発明の別の実施形態による、ユーザに装着し、ヘッドギアによってユーザの頭部に取り付けた、上部及び下側ヘッドストラップ及び電池モジュールをユーザの頭頂部に取り付けた図７の呼吸補助装置の斜視図である。
【図３６】本発明の代替実施形態による、ユーザの頭部に取り付けたウェアラブル呼吸補助装置の斜視図である。
【図３７】本発明の別の代替実施形態による、ユーザの頭部に取り付けたウェアラブル呼吸補助装置の斜視図である。
【図３８】本発明の別の代替実施形態による、ユーザの頭部に取り付けたウェアラブル呼吸補助装置の正面図である。
【図３９】本発明の別の代替実施形態による、ユーザの頭部に取り付けたウェアラブル呼吸補助装置の斜視図である。
【図４０】従来の送風ユニットの圧力応答グラフである。
【図４１】本発明の実施形態による送風ユニットの圧力応答グラフである。
【図４２】従来の送風ユニットの平均音圧レベルのグラフである。
【図４３】本発明の実施形態による送風ユニットの平均音圧レベルのグラフである。
【図４４】ウェアラブル呼吸補助装置と通信し、呼吸補助装置に疎結合無線電力伝達を行うための独立電源マットを駆動する第１の実施形態の基地局の概略図である。
【図４５】ウェアラブル呼吸補助装置に直接データ通信と無線電力伝達を行う第２の実施形態の基地局の、内蔵電池を有しているウェアラブル呼吸補助装置と有していないウェアラブル呼吸補助装置という２つの異なる実施形態を一例として示す概略図である。
【図４６】ウェアラブル呼吸補助装置とデータ通信するデータハブの形の第３の実施形態の基地局、さらには給電及び／又は充電用の独立電源ケーブルの、内蔵電池を有するウェアラブル呼吸補助装置及び無電池型ウェアラブル呼吸補助装置のための様々な異なる給電及び／又は充電構成、又はこのような装置から取り外し可能な電池の充電を詳細に示す概略図である。
【図４７】ウェアラブル呼吸補助装置とデータ通信し、バッテリーパック充電ドックと給電及び／又は充電用電源ケーブルとを含む第４の実施形態の基地局の、内蔵電池を有するウェアラブル呼吸補助装置及び無電池型ウェアラブル呼吸補助装置のための給電及び／又は充電構成を詳細に示す概略図である。
【図４８】ウェアラブル呼吸補助装置とデータ通信し、呼吸補助装置の無線充電用一体型充電マットと給電及び／又は充電用電源ケーブルとを含む第５の実施形態の基地局の、内蔵電池を有するウェアラブル呼吸補助装置及び無電池型ウェアラブル呼吸補助装置の給電及び／又は充電構成を詳細に示す概略図である。
【図４９】ウェアラブル呼吸補助装置とデータ通信し、給電及び／又は充電用電源ケーブルを含む第６の実施形態の基地局の、内蔵電池を有するウェアラブル呼吸補助装置及び無電池型ウェアラブル呼吸補助装置のための様々な異なる給電及び／又は充電構成、又はこのような装置から取り外し可能な電池の充電を詳細に示す概略図である。
【図５０】呼吸器系装置に疎結合無線電力伝達を行うための独立電源マットを介してウェアラブル呼吸補助装置と直接通信する第７の実施形態の基地局の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００９７】
概要
本発明は、ユーザ又は患者に呼吸療法のための呼吸気体流を供給できる呼吸補助装置（呼吸装置）に関する。ＣＰＡＰ呼吸装置として構成された呼吸装置の実施形態を一例として説明するが、この呼吸装置は、限定するわけではないが、Ｂｉ−ＰＡＰ療法、又はユーザに気体流を送達する他のいずれかの好適な呼吸療法を含むその他のＰＡＰ療法のために適合又は構成することもできると理解されるであろう。
【００９８】
ウェアラブル
図７〜図１２を参照して分かるように、この実施形態では、呼吸装置２０がポータブルかつ完全にウェアラブルである。具体的には、呼吸装置２０は、頭部装着型ＣＰＡＰ呼吸装置の形をとる。呼吸装置２０は、ＣＰＡＰ装置及び療法の当業者には周知のような制御可能な連続的圧力で呼吸気体（例えば大気）流を送達又は供給する。この呼吸装置は、単一の流量及び／又は圧力に特化されているか、又は複数の異なる流量及び／又は圧力に特化されているか、或いは様々な範囲の流量及び／又は圧力で動作するように構成されているかどうかに関わらず、患者に必要ないずれかの所望の流量及び／又は圧力で気体を送達するように構成することができる。ほんの一例として、この呼吸装置は、毎分０〜１２０リットルの範囲の１又は複数の流量で気体を送達することができ、また０〜２５ｃｍＨ2Ｏの範囲の１又は複数の圧力を生じることも、或いは患者要件に応じてこれらの範囲の部分的範囲内で動作するようにカスタマイズすることもできる。呼吸装置２０は、頭部装着可能な又は別様にウェアラブルなユニット又はアセンブリ内に主要構成要素が全て設けられるという点でポータブルである。以下でさらに詳述するように、呼吸装置の電源は、やはり頭部装着型とすることも、或いは本体に配線で接続し、ユーザが例えばポケットに入れて又はベルトに取り付けて持ち運ぶこともできる。呼吸装置２０は、送風ユニット２４及び患者インターフェイス又はマスク２６が一体化され、固定され、又は解除可能に取り付けられた基部又は本体２０を含む。呼吸装置２０は、図１０の矢印Ａで示すユーザに向く側（すなわち後側）、及び矢印Ｂで示す外向き側（すなわち前側）を有する。
【００９９】
送風ユニット２４は、送風機気体入口２８を介して周囲の大気中の気体又は空気を引き込み又は吸い込み、その後これらの気体を加圧して加圧気体の供給又は流れを生み出すように構成された回転自在なインペラを含む。ＣＰＡＰ装置及び療法の当業者であれば理解するように、送風ユニット２４は、マスク２６において所要のレベルの気体流及び／又は気体圧を生成するように１又はそれ以上の制御信号によって制御できる制御可能な可変速ファンユニットを含む。
【０１００】
送風ユニット２４は、送風ユニット２４により生成された加圧気体がマスク２６の内部キャビティ３０（図９を参照）に流れ込み、使用するマスクのタイプに応じてユーザが鼻及び／又は口を通じて吸い込み又は呼吸できるように、空気通路又は気体通路を介してマスク２６と流体的に接続又は流体連通する。この実施形態では、ユーザの顔の鼻の周囲に密封係合するように構成された鼻マスク２６を設けているが、代わりに、以下に限定するわけではないが、ユーザの鼻と口を覆うフルフェイスマスク、ユーザの口用の口腔マスク、鼻カニューレ又はプロング、又は呼吸気体のための他のいずれかの好適なマスク又は患者インターフェイスを含む他の患者インターフェイス又はマスクを使用することもできる。
【０１０１】
呼吸装置２０上には、ユーザの頭部に装置を固定するためのヘッドギア（図７〜図１２には図示せず）が設けられる。呼吸装置をユーザの頭部に固定するために使用できるヘッドギアアセンブリ構成は様々であり、ヘッドギア構成のいくつかの例については後程一例として説明する。ヘッドギア構成のいくつかの例は、送風ユニット２４の近傍で呼吸装置の上部に接続又は結合され、ユーザの頭部上方の耳よりも上側の周囲に延びる上側ヘッドストラップと、マスク２６の近傍で呼吸装置の下部に結合又は接続され、ユーザの頭部下方の、典型的には耳の高さの又はそれよりも下側の周囲に延びる下側ヘッドストラップとを含む。
【０１０２】
コントローラ
呼吸装置２０は、（マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ又は同様のものなどの）内蔵電子コントローラ、或いは送風ユニット２４、本体２２又は呼吸装置の別の部分又はその内部に取り付けられた制御システムを有する。ＣＰＡＰ呼吸装置の当業者であれば理解するように、この電子コントローラは、他の機能と同様に、主に送風ユニット２４内のモータ速度を制御することによってユーザに送達される呼吸気体の圧力を制御するように構成される。例えば、使用時には、送風ユニットがユーザにより指定された圧力レベルに設定され、及び／又はこの圧力レベルを自動的に制御することもできる。好ましい実施形態の流量は、ユーザの呼吸に応じて使用中に変化する。送風ユニットへの電力を変化させると、インペラが回転している速度、従って圧力を変化させることができる。
【０１０３】
この電子コントローラは、呼吸装置上に設けられた１又はそれ以上のスイッチ、ボタン、ダイヤル、タッチ画面制御パネルを含む内蔵ユーザインターフェイス又は制御パネルによって制御することができる。これに加えて又はこれとは別に、この内蔵コントローラは、ＲＦ通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、赤外線、又は他のいずれかの無線通信規格又は技術などの無線通信媒体を介して内蔵コントローラと通信する（リモコン装置、パーソナルコンピュータ、スマートフォンアプリケーションを実行するスマートフォンなどのポータブル通信装置、又はその他のいずれかのプログラム可能なポータブル又は別の装置などの）外部制御装置により遠隔的に動作させ、又は制御することもできる。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、このコントローラを、送風ユニット内のモータの（磁界方向制御としても知られている）センサレスベクトル制御を採用するように構成することができる。
【０１０５】
制御システムは、様々な動作パラメータを感知してコントローラのための代表的なセンサ信号を生成するように構成された１又はそれ以上のセンサを呼吸装置内に含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、呼吸システムが、空気流路内に流量センサ及び／又は圧力センサを含むことができる。ＣＰＡＰ呼吸装置の当業者には周知のように、感知された信号はコントローラによって処理され、ユーザに所望の圧力及び／又は流量を送達するように送風ユニット内のモータを制御するために使用される。
【０１０６】
制御システムは、必要に応じてさらなる機能又は利点をもたらすように、ＥＥＧセンサ、湿度センサ、温度センサなどのさらなるセンサ又は加速度計を含むこともできる。
【０１０７】
センサは、有線又は無線、或いはこれらの組み合わせとすることができる。いくつかの実施形態では、センサを内蔵電源モジュールに配線接続することも、又は接続範囲内の無線電力伝達システムによって無線でセンサに給電することもできる。いくつかの実施形態では、生成されたセンサ信号及び／又はセンサデータをコントローラが受け取るように、センサが内蔵コントローラに配線接続される。これに加えて又はこれとは別に、センサを、センサ信号又はセンサデータを内蔵コントローラに無線で、又は接続範囲内の外部システム又は装置に直接的に送信するように構成することもできる。
【０１０８】
電源
呼吸装置２０は、頭部装着型の内蔵電源パッケージ又はモジュールによって給電されることが好ましい。電源モジュールは、エネルギー貯蔵装置、又は以下に限定されるわけではないが、通常は必ずしも充電式とは限らない１又はそれ以上の電池を含む電池パッケージ、燃料電池、コンデンサ、又はその他のいずれかの好適なエネルギー貯蔵装置などの装置の形をとることができる。電源及び関連する電源回路は、呼吸装置の送風ユニット２４又は本体２２又はこれらの内部などに取り付けることも、或いはヘッドギア又は呼吸装置のその他のいずれかの部分に取り付け、又はこれらに一体化することもできる。これに加えて又はこれとは別に、電源モジュールを、頭部非装着型ではあるが別様にポータブルかつウェアラブルなものとし、電力ケーブル又はその他の配線接続によって呼吸装置に接続することもできる。このような実施形態では、電源モジュールを持ち運び又は身に付けることができ、例えばユーザが移動している場合、例えばユーザの衣類のポケットに入れて又はベルトに取り付けて持ち運ぶことができる。そうでなければ、必要に応じて電源モジュールをユーザの近くの便利な場所に下ろすこともできる。通常、電源モジュールはＤＣ電源である。これに加えて又はこれとは別に、呼吸装置を、コンセントのＡＣ電源に接続してこれを呼吸装置のＤＣ電源に変換するＡＣ電源アダプタに任意に接続するように構成することもできる。ＡＣ電源アダプタにより供給される電力は、呼吸装置に内蔵された任意のバッテリー電源モジュールを再充電するように構成することもできる。
【０１０９】
電源モジュールが充電式電池パックなどの充電式エネルギー貯蔵装置である場合、又は充電式電池を含む場合には、有線充電システム、又は誘導性電力伝達を含む無線充電システムによって電源モジュールを再充電することができ、そのいくつかの例については図４４〜図５０を参照しながら後程説明する。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、後述するように呼吸装置を無電池式（すなわち内蔵電源モジュールを有していないもの）とし、ＡＣ電源アダプタによって直接給電し、又は無線電力伝達システムを介して給電することができると理解されるであろう。
【０１１１】
受動的加湿
この実施形態では、呼吸装置２０が、マスクキャビティ内の蓄積された水分又は湿度、及びユーザの呼気により形成される呼吸装置内の空気流通路又は空気流路の残りの容積を使用して、呼吸気体の受動的加湿及び加温又は加熱を行うように構成される。この受動的加湿は、呼吸気体を加熱することもできる。この受動的加湿法により、従来のＣＰＡＰ療法の呼吸装置で知られているような、送風ユニットの後ろに加湿用チャンバを含む従来の加湿ユニットによって一般に行われる能動的加湿の要件が排除される。いくつかの実施形態では、空気流路内に１又はそれ以上の熱湿交換器（ＨＭＥ）を設けて、受動的加湿の再循環効果をさらに高めることもできる。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、マスク結露制御／低減法を使用することもできる。この方法は、以下に限定されるわけではないが、透過性マスク材料、液滴収集システム、及びマスク面の加熱を含む。
【０１１３】
ゼロバイアス流
この実施形態では、呼吸装置２０が、図１及び図２を参照しながら説明したような、患者インターフェイス５への可撓性気体導管３に沿って患者に呼吸気体が送達される鼻マスクなどの従来のＣＰＡＰ療法呼吸装置において知られているように、バイアス流を用いてユーザから呼気が吐き出されるのを支援することをしない。この実施形態では、呼吸装置が、ゼロバイアス流構成を有する。呼吸装置２０は、従来のＣＰＡＰ呼吸装置のように呼気の洗浄を支援するためにバイアス流を必要とすることなくＣＯ2の再吸入を許容できる又は望ましいレベルに制御又は低減するほど十分に小さな容積の、送風機入口２８とマスク２６の出口領域との間に定められた実質的に密封された内部空気流通路又は空気流路を含むように構成される。呼吸装置２０内の内部空気流路又は気体経路の全容積は、一般に大気とユーザの口との間の呼吸補助装置内の空気流路又は気体経路、すなわち送風ユニット２４の気体入口から（患者インターフェイスのタイプに応じて）ユーザの鼻及び／又は口における患者インターフェイス又はマスク２６の気体出口又は出口領域までの空気流路又は気体経路の全累積容積によって定められ、送風ユニット２４の内部容積、本体２２内の送風ユニット２４の出口とマスク２６の入口との間のあらゆる空気流路又は接続ポート、及びマスク２６の内部容積又はキャビティ３０を含む。この空気流路の容積は、制御することによって呼気の一部が呼吸装置を逆向きに通過し、呼吸装置の送風ユニットの気体入口２８から大気中に排出されるようになるので、ＣＯ2の再吸入を望ましいレベルに制御するように所定の範囲内に収まるよう構成される。この実施形態では、内部空気流路の全容積が２００ｍＬ未満であることが好ましい。
【０１１４】
他の実施形態では、呼吸装置を、通常は患者インターフェイス又はマスク内又は空気流路内のどこかに存在する１又はそれ以上の気体流出孔を介して、典型的には図１及び図２の従来のＣＰＡＰ療法呼吸装置で提供されるレベルに比べて低いレベルの、「低い」又は少ない量のバイアス流を提供するように任意に構成することもできる。いくつかの実施形態では、バイアス流のレベルを制御可能とすることができる。
【０１１５】
加熱
いくつかの実施形態では、送風ユニット２４において呼吸気体のさらなる加熱を行い、モータ及び制御回路から消散した熱が、流入する呼吸気体を強制的な対流熱伝達によって大気温度よりも高く加熱するように作用させることができる。
【０１１６】
基地局
この実施形態では、呼吸装置が、電池パック又は同様のものなどのいずれかの内蔵エネルギー貯蔵装置の動作及び／又は充電のために呼吸装置に給電を行うように構成された独立した基地局も任意に備える。この基地局は、コンプライアンスデータを転送するためのデータ通信を行うようにさらに構成することができ、及び／又は未使用時に呼吸装置をドッキングさせ、又は取り付け、又は別様に格納できるドッキングステーション又は取り付けスタンドとして構成することができる。基地局は、テーブルなどの平面上に載るように構成されたユニット又はアセンブリとすることも、又は壁掛け式とすることも、或いは便利な場所にある他のいずれかの構造に固定することもできる。基地局は、呼吸装置がドッキングし、又は別様に接続範囲内に存在する時に、いずれかの内蔵電源の動作中及び／又は再充電中に呼吸装置に接続して給電するように構成された一体型の又は独立した電力モジュール又はシステムを備え、又はこれらを制御することができる。電力システムは、呼吸装置又は（以下に限定されるわけではないが、電磁誘導電力伝達、電磁放射電力伝達などの）無線エネルギー転送システムに配線ケーブル接続を介して接続することができる。これに加えて又はこれとは別に、基地局は、コンプライアンスデータの転送、メモリスティックインターフェイス、較正、乾燥、クリーニング、クロックラジオ、音楽プレーヤのための通信モジュールなどの他の任意の特徴及び機能を提供することもできる。基地局の様々な実施形態については、ほんの一例として図４４〜図５０を参照しながら後述する。
【０１１７】
モデルの変形例
いくつかの実施形態では、呼吸補助装置の要素又は構成部品の一部又は全部を、以下に限定されるわけではないが、マスク又はマスクアセンブリ、送風ユニット及び本体自体又はこれらの構成部品を含めて使い捨て又は交換可能とすることができる。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、送風ユニット及び患者インターフェイスの一方又は両方を、異なる患者インターフェイス又は異なるタイプ、仕様、サイズ又はその他のいずれかの特性の送風ユニットを本体に接続して、呼吸装置の動作、能力、仕様、特性及び／又は機能を特定のアプリケーション又はエンドユーザの要件に適合するように変更又はカスタマイズできるよう、本体に解除可能又は取り外し可能に装着又は取り付けられたモジュール式構成部品とすることができる。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、呼吸補助装置を、例えば１〜４ｃｍＨ2Ｏなどの限られた圧力範囲で動作させることにより、いびき治療装置として提供又は構成することができる。このような実施形態では、呼吸補助装置のサイズが、ＰＡＰ療法のために構成された装置よりも小型になると思われる。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、呼吸補助装置を、一般家庭又は睡眠専門クリニックで使用できるように診断モードで動作するよう構成することができる。このような実施形態では、呼吸補助装置が、１又はそれ以上の追加センサ（ＥＥＧ、加速度計、ＳｐＯ2など）を有することができる。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、呼吸補助装置を、患者が目覚めていることを検出した時に、又は例えば装置上のボタンを押すことなどの患者の手動介入により、或いは目覚めた状態を示す頭又は体の動きを検出したことにより、「ゼロ圧力」モード又は「低圧」モードに切り替え可能とすることができる。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、呼吸補助装置の複数の異なるモデルを提供し、これらの各々を、装置の重量及びサイズを圧力範囲毎に最小化するために特定の限られた圧力範囲で動作ように構成し、そのモデルの目標圧力範囲に対して最適化された送風ユニット及び電源を有するようにすることができる。例えば、１つの実施形態では、それぞれが４〜１０、１８〜１４及び１２〜２０ｃｍＨ2Ｏの圧力範囲をカバーする３つの別個のモデルを提供することができる。
【０１２３】
本体及びマスクアセンブリ
図７〜図１６を参照しながら、呼吸装置２０の本体２２及びマスク２６についてさらに詳述する。図１４〜図１６には、本体２２を分離して示す。この実施形態では、本体２２の上部又は頂部が、本体の残り部分に対して概ね水平又は横方向に延びるように構成された額支持部材３２を含む。この額支持体３２は、ユーザが装着した時にユーザの額近傍に位置するように構成される。本体２２の下部又は底部は、呼吸装置２０のマスク２６又はマスクアセンブリの一部を成すマスク本体３４を含む。額支持体３２とマスク本体３４は、中心部を垂直に延びる垂直支持部材又は接続部材３６によって互いに接続される。この実施形態では、額支持体３２、垂直支持体３６及びマスク本体３４を、以下に限定されるわけではないが、ポリカーボネート、ナイロン、アセチル又はその他の同様の剛性プラスチックなどの剛性プラスチック材料で形成することが好ましい。部品３２、３４、３６は、単一片として一体成形されることが好ましいが、代替の実施形態では、これらの部品を別個に形成し、接続、固定又は別様に解除可能に互いに結合して本体２２を形成することもできると理解されるであろう。水平額支持部材３２と垂直支持部材３６は組み合わさってＴ字形を形成し、従って「Ｔ字片」と総称することができる。
【０１２４】
この実施形態では、額支持体３２が実質的に水平方向に細長く、第１の端部３８ａと第２の端部３８ｂの間に延びる。各端部又は各端部方向には、ヘッドストラップのそれぞれの端部を解除可能に又は固定して接続又は結合できる接続開口部４０が設けられる。額支持体３２には、本体２２のユーザの方を向く側に１又はそれ以上のパッド又はクッション４４を解除可能に又は固定して取り付けることができる１又はそれ以上の取り付け開口部４２も設けられる。この実施形態では、各々が額支持体３２の中心に対してそれぞれの側に向かって位置する、それぞれのクッション部材４４（図１３を参照）を受け入れて保持するための１対の取り付け開口部４２が設けられる。この実施形態では、取り付け開口部４２が、クッション部材４４の後側に設けられた相補的な取り付け構造４４ａを解除可能に受け入れて保持するように構成される。使用時には、額支持体３２がユーザの額に接して位置し、固定時にマスク２６に安定性をもたらす。
【０１２５】
この実施形態では、本体２２のマスク本体３４が、本体２２の１又は複数の空気流路を介してマスク本体３４と流体連通する接続された送風ユニット２４から呼吸気体が供給される内部キャビティ３０（図１４を参照）を形成する。図１５及び図１６を参照して分かるように、マスク本体３４には、マスク本体の正面の頂部又はこの方向に存在し、この実施形態では中央に位置し又は本体２２の垂直支持体３６と位置合わせされた気体入口５０が設けられる。マスク本体の入口５０からは気体流路又は通路が延び、マスク本体３４の内部キャビティ３０内に終端又は開口する。
【０１２６】
この実施形態では、マスク２６又はマスクシールアセンブリが、マスク本体３４に解除可能に取り付けられるように構成される。図１３を参照して分かるように、この実施形態のマスク２６は鼻マスクであり、ユーザの顔の鼻の周囲に密封係合するように構成されるとともに、前部ユーザ係合側２６ａ及びマスク本体３４と係合する後側２６ｂを有する。マスクシールアセンブリ２６は、その前側２６ａに、ユーザの顔の輪郭に実質的に適合又は一致して密封係合するように成形された可撓性シール又はクッションを含むことができ、その後側２６ｂには、マスク本体３４上に設けられた相補的な受け入れ及び保持構造を解除可能に取り付け又はこれに係合するためのプラスチッククリップを設けることができる。例えば、マスクシールアセンブリ２６のプラスチック又は剛性クリップは、マスクシールアセンブリ２６の後側２６ｂの周縁部の周囲に延びて、マスク本体３４の周縁部３４ａ（図１４を参照）の周囲に延びる相補的な形状の窪み又は構造に係合又は解除可能に結合する構造とすることができる。マスクシールアセンブリ２６の前側２６ａの可撓性シールは、例えばシリコンなどの軟質プラスチック材料で形成することができる。患者インターフェイスの当業者であれば、マスク本体３４及びマスクシールアセンブリ２６により形成されるマスクアセンブリの構造及び構成を理解するであろうが、一例として米国特許出願公開第２０１０／０００６１０１号明細書に記載されているタイプのものとすることができ、この特許出願の内容は引用により本明細書に組み入れられる。マスク２６は、必要に応じて除去、交換又は洗浄できるようにマスク本体３４に解除可能に取り付けられることが好ましいが、代替の実施形態では、マスクをマスク本体３４と一体に形成し、又はマスク本体３４に固定することもできると理解されるであろう。
【０１２７】
この実施形態では、マスク本体３４の前側に、ヘッドギアアセンブリの一部を摺動自在に受け入れて保持するように構成された１又はそれ以上のクリップ５２（図１５及び図１６を参照）又は保持構造が設けられる。例えば、ヘッドギアアセンブリは、ユーザの頭部の耳の高さよりも下方又は耳の高さで延び、クリップ５２によって呼吸装置の下部に接続される下部ストラップを有することができる。１つの実施形態では、後程さらに詳述するように、この下側ヘッドストラップが、マスクアセンブリがヘッドギアに対して横方向に移動できるように１又はそれ以上のクリップ５２内で摺動又は滑動できる細長い滑動部材を含むことができる。
【０１２８】
この実施形態では、送風ユニット２４が、使用時にユーザの額領域に位置するように本体２２に取り付けられる。例えば、送風ユニット２４は、本体の上部の例えばＴ字片上に設けられ、又はＴ字片に取り付けられる。この実施形態では、送風ユニット２４が額支持体３２に対して、又はＴ字片の額支持体領域内に取り付けられ、通常は本体の両側面に対して中央に位置する。
【０１２９】
この実施形態では、送風ユニット２４が本体２２に解除可能に取り付けられる。額支持部材３２には、送風ユニット２４（図１３を参照）の後側に設けられた相補的な取り付け突出部又は構造５６を受け入れて保持するように構成された中央取り付け開口部５４（図１５を参照）が設けられる。この実施形態では、取り付け開口部５４が、下側のより小さな開口部内に延びる、又はこれと重なり合う上側円形開口部により形成された鍵穴タイプの形状を有する。送風ユニットの保持構造５６は、より大きな直径の円形停止部材で終端する円筒形突出部の形をとることにより、使用時に構造５６を鍵穴型開口部５４の大きい方の開口部に挿通した後に摺動させて鍵穴型取り付け開口部５４の小さい方の開口部と確実に保持係合できるようになる。この構成は、呼吸装置２０の送風ユニット２４を本体２２に装着するための１つのタイプの解除可能な取り付け構成にすぎないと理解されるであろう。これとは別に、以下に限定されるわけではないが、電磁結合、クリップ又はクリッピングシステム、フックアンドループ締結構成などの他の様々な解除可能な取り付け構成又は構造を使用することもできる。さらに、代替の実施形態では、送風ユニットのケーシング又はハウジングを本体２２と一体形成することもできる。
【０１３０】
送風ユニット２４の底部又は下側には、送風ユニットの回転ファン又はインペラにより生成された加圧気体流を送風ユニットから排出する気体出口（図１３を参照）が設けられる。この実施形態では、気体出口が、出口開口部５８又は開口穴で終端する管状コネクタ５７を含む。コネクタ５７は、送風ユニットを本体に確実に取り付けた時に、マスク本体３４の気体入口５０内に又はこの気体入口５０に密封係合するように構成される。これにより、呼吸気体が送風ユニット２４から本体２２の空気流通路に流入し、その後マスク本体３４の内部キャビティ３０内に流入できるようになる。
【０１３１】
送風ユニットのケーシング
ここで、図１７〜図３３Ｈを参照しながら、呼吸装置２０の送風ユニット２４の実施形態についてさらに詳述する。この実施形態では、送風ユニット２４が、平面図で見た時に実質的に円形のケーシング又はハウジング６０を含む。ケーシング６０は、矢印Ｃで大まかに示す前側又は前面と、矢印Ｄで大まかに示す後側又は後面とを有し、これらの両側間には周壁７２が延びる。ケーシング６０は、モータ及びインペラなどの送風機部品を受け入れて保持するための１又はそれ以上の領域を含む実質的に中空の内部を定める。
【０１３２】
ケーシングの前側又は前面は、気体入口を形成する１又はそれ以上の開口部又は開口穴６４を含む。この実施形態では、気体入口６４が、ケーシング６０の前側又は前面のほぼ中心に位置してケーシングの外側から内側に走る円形の穴又は開口部である。使用時には、送風ユニット２４の前面がユーザから離れた方を向き、気体入口６４を介して送風ユニットのケーシング内に大気が引き込まれ、この大気は、その後回転インペラにより加圧されて、送風ユニットの気体出口において加圧気体流が生成される。呼吸気体流の主な方向は、送風ユニットの気体入口６４から送風ユニットの気体出口５８に流れた後にマスク本体２２に流入し、マスク２６を介してユーザにより受け取られるが、ユーザの呼吸サイクル中の息を吐いている最中に呼気がマスク２６内を逆流し、呼吸装置の送風ユニットの気体入口６４から大気内に逆向きに排出される反対方向の逆流も存在する。従って、言及する気体入口／出口は、いずれの特定の方向にも流れを制限しないという点で双方向性である。この実施形態では、気体入口６４が、流入空気をろ過するとともに熱湿交換器（ＨＭＥ）の役割を果たすという二重の目的を有する発泡材とすることができるフィルタ６６を含む。代替の実施形態では、気体入口が必ずしもフィルタを含む必要はない。使用時にユーザの方を向くケーシングの後側又は後面は、送風ユニットを本体２２に取り付けるための上述したような取り付け突出部又は構造５６（図１８を参照）を含む。
【０１３３】
送風ユニットのケーシング６０は、やはりケーシング内に取り付けられたインペラを回転又は駆動させるように構成されたモータを収容する。この実施形態では、送風ユニットが軽量／低慣性のインペラを含む。インペラの軽量性は低慣性をもたらす。使用時には、送風ユニット２４を、ユーザが指定した流量及び／又は圧力レベルの呼吸気体を送達するように制御又は設定することができる。使用中の流量は、ユーザの呼吸に応じて変化することができる。送風ユニットのモータに供給される電力をコントローラからの制御信号によって変化させることにより、インペラが回転している速度、従ってマスク２６における呼吸気体の流量及び／又は圧力を変化させることができる。
【０１３４】
モータ及びインペラを省いた図２２を参照すると、ケーシング６０の全体的内部構造がより明確に分かる。図示のように、ケーシングの内部は、１又はそれ以上の流体接続された領域に分割又は区分される。この実施形態では、ケーシング６０の内部が、前側に隣接する第１の又は上側内部領域８２と、後側に隣接する第２の又は下側内部領域９２とに分割又は分離される。この実施形態では、上側領域８２及び下側領域９２が、分割層又は仕切板８４によって形成又は作成される。この実施形態では、仕切板８４が、ケーシングの前側と後側に平行であるとともに、周壁７２の内面間の、ケーシングの前側と後側の中間又は間の位置において内部領域を横切って延びる水平に配向された円形の板又は部材である。
【０１３５】
図１９に示すように、気体入口６４及びフィルタ６６を含むケーシングの前側と仕切板８４との間に定められるケーシング６０の上側領域８２内にはモータアセンブリ８０が取り付けられる。図２０には、モータ８０を取り外して、モータが取り付けられる上側領域の受け入れキャビティを露出したケーシング６０を示す。図示のように、仕切板８４は、下方の下側領域９２内でインペラ９０に結合するようにモータの回転自在な駆動シャフトが貫通して延びる中心開口部８６を含む。この開口部８６も、上側領域８２と下側領域９２間の開口部を通じて気体が流れ又は引き込まれるほど十分に大きい。例えば、動作時には、モータが位置する上側領域８２内に気体入口６４及びフィルタ６６を介して大気が引き込まれ、その後、仕切板の開口部８６を通じてインペラ９０が位置する下側領域９２に流入する。仕切板８４に１又はそれ以上のさらなる開口部を設けて、上側領域８２から下側領域９２への空気流を増加させることもできると理解されるであろう。
【０１３６】
代替の実施形態では、上側領域と下側領域の間で気体が流れるようにする仕切板８４の開口部を、仕切板の外縁部又はその近くに位置する開口穴とすることもできる。例えば、この開口穴は、分割層８４とケーシングの組み合わせ／配置によってこれらの間に開口部／開口穴が形成されるような、分割層８４内の切り取り部又はケーシングの他の何らかの構成／形状とすることができる。例えば、この切り取り部は、ケーシングと分割層８４の間に円周開口部を形成することができる。この円周開口部の半径の湾曲／中心は、分割層８４の半径の中心からオフセットされ、又は別様に分割層８４の周縁部の湾曲とは異なる湾曲を有して、分割層の周縁部の周囲に偏心した又は別様にオフセットされた円周開口部をもたらすことが好ましい。これにより、前縁から後縁に及ぶ三日月（「スマイル」）形の開口穴を有する開口部が形成される。しかしながら、この開口部は、インペラの回転平面に対して徐々に開閉するいずれの形状であってもよい。この開口部により、送風機の頂部における高静圧源からの圧力及び流れを徐々に供給できるようになる。開口部の開閉角は、システム内を逆流が安定して戻れるように調整される。この開口部は、その幾何形状に著しい裂け目が無いことにより、羽根の通過ノイズの低減にも寄与する。
【０１３７】
ケーシングの後側を切り取ってインペラ９０を露出させた図２１に示すように、インペラ９０は、ケーシングの後側と仕切板８４の間に定められるケーシング６０の下側領域９２内に取り付けられる。
【０１３８】
この実施形態では、送風ユニット２４の気体出口が、ケーシングの周壁７２から外向きに延びる。図１７、図１８及び図２２を参照して分かるように、この気体出口は、ケーシング６０の内部領域に接続され送風ユニットの底部において又は底部に向かってケーシングの周辺側壁７２から外向きに延びる気体出口通路７０を含む。気体出口通路７０には、その外端に管状コネクタ５７が設けられ、このコネクタ５７は、加圧気体流が流れることができる出口開口部５８で終端する。この実施形態のコネクタ５７は断面が円形であり、送風ユニットを本体２２及びマスク２６に流体的に接続して気体が流れるように、本体２２の気体入口５０に接続又は結合するように構成される。この実施形態では、気体出口通路７０がほぼ円形の断面を有し、ケーシングの中央から半径方向外向きに延びる。しかしながら、出口通路７０は、円形のケーシングに対して、例えばケーシングの側壁とほぼ接線方向に位置合わせされた、又は接線角度と半径方向角度の間のいずれかの好適な角度で位置合わせされたいずれかの別の好適な角度で外向きに延びるように構成することもできる。出口通路７０及びコネクタ５７の断面形状は必ずしも円形である必要はなく、他のいずれかの望ましい又は好適な形状であってもよいと理解されるであろう。出口通路７０は、インペラ９０によって外向きに強制された気体を気体流として融合させ、この気体流が送風ユニットから流れる方向を決定する。
【０１３９】
再び図２２を参照すると、ケーシング６０には、下側領域９２から渦巻構造９６又は遷移領域への空気流路９４又は経路を形成又は提供する内部構造９３も設けられる。渦巻構造９６は、回転インペラ９０から外向きに強制された気体を収集した後で、渦巻構造に流体接続された出口通路７０を介して送風ユニットから放出させる。動作時には、渦巻構造９６内で循環する気体が出口通路７０に分散して加圧気体流を形成する。この実施形態では、渦巻構造９６が、ケーシング内で上側領域８２の外側周囲を円周方向に延びるチャネル又は通路である。この実施形態では、空気流路９４が下側領域から渦巻構造９６に延び、ケーシング６０内の外周部の周囲に円周方向に存在する。
【０１４０】
ケーシング６０の気体入口６４からインペラ９０が位置する下側領域９２への気体経路は他の方法で設けることもでき、必ずしもモータが位置する上側領域８２を流れる必要はないと理解されるであろう。例えば、代替の実施形態では、下側領域９２内のインペラに隣接するケーシングの後側に気体入口を設けることもできる。
【０１４１】
動作
送風ユニット２４の動作中、気体は、モータ８０によるインペラ９０の回転により気体入口６４を介してケーシングの上側領域８２内に引き込まれ、モータアセンブリ８０を通って仕切板８４の中心開口部８６に至る。モータアセンブリ８０を通って引き込まれる空気は、モータを冷却する役割を果たすこともできる。このシュラウドレスインペラは、このようにモータを通じて空気を引き込み、従って冷却を行うことができる。気体は、開口部８６を通じて下側領域９２に流入し、インペラの羽根を通じて下側領域内のケーシングの周辺側壁７２の方に流れる。インペラ羽根は、送風機ケーシングの下側領域９２内を循環する気体に強力な回転力を与えることによって高循環気体速度を生み出す。必然的に、下側領域９２内の気体は、領域間の圧力差により空気流路９４を通じて渦巻構造９６に流入する。下側領域９２内の高速及び低圧の気体が渦巻構造９６に入ると、気体速度が低下して圧力が増加する。通常、渦巻構造９６は、この気体圧の増加を促すために下側領域９２よりも大きな容積を有する。
【０１４２】
送風機の内部空間を別個の領域に分割することにより、いくつかの利点をもたらすことができる。従来の送風機では、インペラを離れる高速の気体が、気体が渦巻構造から分かれて出口通路に入り込む物理的境界を定める縁部又は凸縁部に流入する。凸縁部に流入する高速気体流は乱流であり、送風機の性能にとって非効率的である。凸縁部によって引き起こされる乱流はノイズ源も形成する。対照的に、送風ユニットのケーシングを、別個のものではあるが接続されている気体領域に分割すると、凸縁部によって引き起こされる影響が減少する。下側領域９２では、気体が高速で循環することができる。気体経路又は流路９４は、渦巻構造９６に、空気力学的に乱れた縁部のない流体経路をもたらす。循環する気体が渦巻構造領域９６に入り込むと、渦巻構造の大きな容積により、気体の速度が弱まって圧力が増すように促される。気体速度が減少すると、通常は凸縁部によって引き起こされる乱流の影響も、低い又は無視できるレベルまで減少する。従って、この送風ユニットは、他の送風機と比較した場合、ノイズ出力を実質的に低減した状態で広い圧力範囲及び流量範囲にわたって動作することができる。通路９４が広いと、渦巻構造の流量が下側領域に対して増加する。従って、通路９４のサイズは、送風ユニットの望ましい流量及び圧力範囲に従って選択される。
【０１４３】
インペラ
図２３及び図２４に、インペラ９０の第１の実施形態を示す。インペラ９０は、中心ハブ１００から外向きに延びる複数の羽根９８を有する。このインペラは遠心インペラである。ハブ１００は、インペラの回転軸を定める。ハブ１００は、インペラの回転を容易にするモータ８０の回転自在な駆動シャフトとの係合を可能にする開口部１０２又は窪みを有することが好ましい。しかしながら、シャフトにハブをオーバーモールドしたものなどの他の係合メカニズムを使用することもできる。インペラが回転すると、インペラ羽根のハブ１００に近い領域内に空気が入り込み、半径方向外向きに移動して羽根先端部の近くから放出される。インペラは、複数の部品に成形して接合するのではなく、一体部品（「一体構造」）で作製されることが好ましい。この作製法は、シュラウドが無い場合、又は最大でも１つしか無い場合に可能である。これにより、不均衡又はその他の不都合をもたらし得る部品のずれが減少する。好ましい実施形態では、（例えば、図５及び図６に示すシュラウド１２とは対照的に）シュラウドが存在しない。
【０１４４】
羽根９８は、ハブ１００から羽根先端部まで実質的に平坦な表面をもたらし、矢印Ｒで示す回転方向を伴うことにより気体に遠心力を作用させることが好ましい。この実施形態では、羽根９８は、ハブ１００から羽根先端部まで弓形又は曲線を成し、この曲線は、矢印Ｒで示すインペラの回転とは反対方向の後方に傾斜することが好ましい。このインペラは、各羽根９８が、ハブ１００から、インペラの回転方向Ｒに対してハブから延びる関連する半径の後ろ向き方向に延びているという点で後ろ向きのインペラである。例えば、図２４には、羽根９９が、その関連する半径Ｘに対して後ろ向きに延びているように示している。
【０１４５】
図２５Ａ及び図２５Ｂに、インペラ９０ａの第２の実施形態を示す。インペラ９０ａの構造は、羽根のプロファイル９８ａが異なっている点を除き、インペラ９０の構造と同様である。この第２の実施形態では、羽根９８ａが、インペラの回転方向Ｒに部分的に湾曲する羽根先端部１０４を含むプロファイルを有する。すなわち、羽根先端部１０４は前方に傾斜する。前方に傾斜した羽根先端部は、インペラを通る気体に、真っ直ぐな又は後方に傾斜した羽根よりも強い回転力を与える役に立つ。前方に傾斜した羽根先端部は、各羽根の先端部の先に高圧の環状部分を生成する役に立つ。例えば、このインペラは、羽根先端部とケーシングの周辺側壁の内面との間に高圧の環状部分を生み出す。インペラ羽根９８ａの、ハブ１００と羽根先端部１０４の間の内側部分１０６は、若干後方に傾斜することができる。後方に傾斜した羽根は、その羽根の表面自体において気体の多少の再循環を可能にする。後方に傾斜した内側の羽根部分１０６は、圧力の生成を高め、安定した低い逆向きの気体流を可能にする役に立つことができる。この実施形態のインペラは、各羽根９８ａが、ハブ１００から、インペラの回転方向Ｒに対してハブから延びる関連する半径の後ろ向き方向に延びているという点で後ろ向きのインペラである。例えば、図２５Ｂには、羽根９９ａが、その関連する半径Ｙに対して後ろ向きに延びているように示している。
【０１４６】
送風ユニットのインペラは、前向きの羽根であるか、後向きの羽根であるか、それとも半径方向の羽根であるか、それともその他のいずれかの好適なプロファイルであるかに関わらず、あらゆる好適な羽根のプロファイルで実装することができると理解されるであろう。
【０１４７】
いずれの実施形態においても、インペラ９０、９０ａは軽量であるように構築される。この軽量化は、インペラをシュラウドレス、又は少なくとも部分的にシュラウドレスとすることにより重量を削減することが好ましい。軽量のインペラを実現するには、図２３〜図２５Ｂに示すように、インペラの羽根の各々を羽根間で開放させる（すなわち、インペラの上部及び下部の「面」又は「平面」を送風ユニット２４のケーシング６０の内側面に対して開放させる）ことにより、シュラウドレスの遠心インペラを定める。インペラ羽根の上面及び下面上のシュラウドを省くことにより、インペラの重量を実質的に削減することができる。シュラウドを省くことに加え又はこの代わりに、他の方法でインペラの重量を削減することもできる。例えば、軽量の材料を使用することができる。また、材料を最小限に抑えて羽根間の間隙を大きくした薄い羽根を実装して重量を削減することもできる。
【０１４８】
或いは、図２６Ａ及び図２６Ｂの第３の実施形態のインペラ９０ｂに示すように材料の一部を除去したシュラウド１０１を使用することもできる。波形１０３のシュラウドを提供することにより、羽根９８ａ間の材料の一部を除去する。あらゆる好適な量の材料を除去することができる。シュラウドは、インペラからの空気を導く。有意な材料を除去した場合、結果として得られる構造は、もはや実際にこのシュラウドの機能を実現することができず、むしろインペラ羽根９８ａの支持を行うことしかできない。この場合、インペラ９０ｂは、インペラ羽根９８ａ間に多少の構造を有しているにも関わらずシュラウドレスと見なすことができる。図２６Ｃ及び図２６Ｄに示すさらなる第４の実施形態のインペラ９０Ｃでは、インペラ羽根９８ａ間の構造が、インペラの上面と下面の間の中心に配置された水かき構造１０５である。このような構造はシュラウドとして機能しない。この材料削減構造又は水かき構造１０５は、（波形のみならず）あらゆる形状又は程度のものとすることができ、図２６Ａ〜図２６Ｄにはその２つの例を示している。
【０１４９】
軽量インペラは、製造コスト、低回転慣性などの利点をもたらし、バランスに優れ、又は一旦製造すると回転バランスを保つ努力をほとんど必要としない。低回転慣性のインペラは、加速及び減速を素早く行うことができる。従って、軽量のシュラウドレスインペラは、このインペラが動作している呼気補助装置に接続された患者の通常の吸気と呼気のサイクルなどの、変動する圧力要件への素早い応答に適する。他の実施形態では、インペラを必ずしも軽量にする必要はない。
【０１５０】
例えば、呼気補助装置で一般的に使用される、重量が約１７グラム、慣性が６ｋｇ．ｍｍ2の従来のシュラウド付きインペラは、１０ｃｍＨ2Ｏの圧力変動に約２秒で応答することができる。一方、重量が約１．７グラム、慣性が０．５ｋｇ．ｍｍ2の両実施形態９０、９０ａによるインペラは、１０ｃｍＨ2Ｏの圧力変動に約１００ｍｓで応答する。図４０に、重量が１７グラムの従来のシュラウド付きインペラの圧力対時間のグラフを示す。このインペラは、患者の通常の吸気と呼気のサイクル中に４ｃｍＨ2Ｏの定圧を維持しようと動作する。一方、図４１には、好適なインペラ９０、９０ａの圧力対時間のグラフを示す。以前のインペラよりも質量及び回転慣性が減少したことにより、圧力の変動が図４０の従来のインペラよりもはるかに少ないことが分かる。圧力変動の減少により、患者の呼気プロセスの乱れが減少し、従って患者の快適さが増すという利点が得られる。
【０１５１】
上述したように、この軽量は、シュラウドを省くことによって達成することができる。しかしながら、シュラウド全体を省く必要はなく、むしろ図２６Ａ〜図２６Ｄに示すように、インペラの重量を好適なレベルに導くのに十分なシュラウドのみを省けばよい。従って、羽根間にできるだけ多くの開放空間（領域又は容積）を有することにより軽量を達成することができる。この開放空間は、羽根の掃引容積に対する羽根の容積の比率／割合として定義することができる。すなわち、羽根は、回転時に容積Ｘだけ掃引し、羽根自体は、（各羽根を組み合わせた容積である）組み合わせ容積Ｙを有する。或いは、斜視図から、羽根の掃引面積に対する羽根の面積として開放空間を定義することもできる。この比率は、できるだけ低く保つべきである。１つの実施形態では、例えば、インペラの掃引容積が約１９，０００ｍｍ3であり、羽根が約１，２００ｍｍ3の容積を構成する。従って、掃引容積対羽根の容積の比率は約１６：１であり、これにより従来の送風ユニット内で使用される小型で高密度設計の重いインペラに比べて軽量のインペラであることが定められる。
【０１５２】
軽量インペラは、例えば２グラム未満の、好ましくは０．８〜１．８グラムの、より好ましくは１．２〜１．７グラムの、さらに好ましくは１．７グラムの重量を有することができる。これらは好ましい実施形態のほんの一例にすぎず、インペラがこの重量である必要はなく、インペラが軽量と見なされる他の何らかの重量であればよい。
【０１５３】
或いは、軽量インペラを、慣性モーメント対半径比率を好ましくは１５ｇｒａｍ＊ｍｍ未満に、より好ましくは８〜１２ｇｒａｍ＊ｍｍに、また１つの考えられる実施形態では約１１ｇｒａｍ＊ｍｍにするのに必要なだけのシュラウドを除去するように設計することもできる。例えば、１つの考えられる実施形態では、このようなインペラが、３５ｍｍの半径、２１９ｍｍの円周、及び１５，０００ｒｐｍにおける３４４．２２の慣性モーメント、５４．９８ｍ／ｓの先端速度、１，８００Ｐａの圧力、及び３．５又はそれ以上の、例えば５．５９の先端速度対慣性対半径比を有することができる。より一般的には、軽量インペラは、半径：１５ｍｍ〜６０ｍｍ、重量：２グラム未満、ｇｒａｍ＊ｍｍ当たり５０：１パスカルを上回る、好ましくは１，０００Ｐａにおけるｇｒａｍ＊ｍｍ当たり８０：１Ｐａ又はそれ以上の圧力比対慣性対半径比の範囲内の寸法／パラメータを有することができる（なお、これらの範囲は指標であり限定ではない）。
【０１５４】
インペラの軽量性は、インペラからシュラウド及び／又は材料を除去すること、及び／又はより軽い材料を使用することなどのいずれかの好適な手段を通じて質量を減少させることにより達成することができる。インペラの質量を減少させる１つの考えられる方法は、羽根の数を減少させることである。
【０１５５】
モータ
ここで図２７〜図３１Ｂを参照して、第１のインペラ９０の実施形態を参照しながらモータ８０の第１の実施形態をほんの一例として説明するが、このモータは、第２の実施形態のインペラ９０ａ又は他のいずれかの好適なインペラ設計を駆動することもできると理解されるであろう。図３１Ａに、インペラ９０を駆動するために使用するモータを断面で示しており、図２７〜図３０及び図３１Ｂでも、説明するモータ部品の様々な図を見ることができる。モータは、ブラシレスＤＣモータ又は永久磁石同期モータであることが好ましい。コントローラは、センサレスベクトル制御法（「磁界方向制御法」ともいう）を利用するマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ又は同様のものを含むことが好ましい。インペラ９０の中心ハブ１００は、モータ８０から延びる駆動シャフト１１０と係合する。シャフトには、ロータ１１２を形成する複数の、好ましくは小型の磁気セグメントが取り付けられる。１つの実施形態では、磁石１１２の直径が２０ｍｍであるが、より一般的には、この直径を２０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ〜１５ｍｍとすることができる。通常、磁石の体積は１６００ｍｍ3未満であり、５００ｍｍ3〜１６００ｍｍ3とすることができる。ロータ１１２は、複数の極及び巻線を有する積層ステータ１１４（図３０も参照）によって取り囲まれる。これらの巻線は、巻線に結合されたコネクタを介してコントローラにより選択的に通電され、シャフトの中心線によって定められる中心軸を中心としたロータ１１２の回転を、従って駆動シャフト１１０及びインペラ９０の回転を容易にする。
【０１５６】
駆動シャフト１１０は、軸受構造によってモータ内に保持される。この軸受構造は、１又はそれ以上の軸受１１６、及び１又はそれ以上の軸受マウント１１８を有することが好ましい。図示のような軸受マウント１１８は、内面上で軸受１１６と係合し、外面上でステータアセンブリと係合する。軸受マウントの軸受及びステータアセンブリに対する好適な係合は摩擦係合である。軸受マウント１１８は、摩擦係合を促すために、シリコンゴム又はその他のエラストマ材料などの軟質でしかも弾性及び／又は可撓性の材料で作製される。この材料は、低クリープ、温度安定性、損失係数の高い低圧縮永久歪み（高粘性）、高減衰のものとすることができる。以下にその例を示す。
・  ＮＢＲ、ニトリル及びフルオロシリコンなどのプレミックス成形ゴム、
・  Ｅｘｘｏｎ社製のＳａｎｔｏｐｒｅｎｅなどの熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）、
・  ＧＬ社製のＤｙｎａｐｌａｓｔなど熱可塑性ウレタン、
・  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｕｒｅｔｈａｎｅｓ社製の１０Ｔ９０などの熱硬化鋳造ウレタン、及び、
・  Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ、Ｗｈａｃｋｅｒ社製のＲＴＶ（室温硬化硬質ゴム）などのその他の複数の冷間鋳造ゴム状化合物。
【０１５７】
軸受マウント１１８は、このような材料によって導入時に圧縮し、その後、係合によって広がった制限のある寸法により、適所に保持されるように選択された場所内に伸びることができる。マウント１１８は、ステータアセンブリ又はステータフレームの、ステータ１１４を挟持する上部ステータマウント１２０ａ及び下部ステータマウント１２０ｂ（ボビン）上に設けられたそれぞれの突出部１１９によって任意に抑制される。ステータフレームは、電気絶縁体／絶縁物として構成することができる。同様に、軸受１１６は、軸受マウント１１８の一部として形成された突出部１１８ａによって抑制することができる。突出部の一方又は両方は、軸受マウントの内側及び外側環状部分の周囲に個々に位置し、或いはマウントの外周の周囲に延びて、マウントが位置する窪みを定めることができる。
【０１５８】
軸受マウント１１８は、回転自在な駆動シャフト１１０との迎合性をもたらす。通常、ロータ１１２、シャフト１１０及びインペラ９０など回転自在な物体には、ある程度の回転不均衡が生じるので、軸受マウントは、固有の回転により誘発される振動をモータのロータから隔離することができる。上述したような軽量、低回転慣性のシュラウドレスインペラを軸受マウントの所与の迎合性と組み合わせると、ロータ１１２、シャフト１１０及びインペラ９０を製造した後のこれらの回転部品のあらゆるバランス調整過程を完全に省略できることが分かった。これらの利点は、製造コスト及び製造時間にとって有利である。インペラの軽量性により、あらゆる不均衡を軸受マウントによって補償できるようになる。軽量インペラは、状況の変化に対するインペラの高速反応も可能にする。インペラ速度を素早く変化させて圧力を所望のレベルに戻すことにより、シュラウドがないことに起因するあらゆる望ましくない圧力変動を補償することができる。
【０１５９】
なお、図３１Ａにはステータアセンブリ内に取り付けられた軸受マウント１１８を示しているが、このマウントをモータの外部に等しく収容することもできる。代わりに、例えば送風機ケーシング内に形成されたジャーナル内にマウント１１８を取り付けることもできる。図３１Ｂには、静止形態ではなく圧縮形態にある軸受マウント１１８を示す。
【０１６０】
送風機の回転部品のさらなる振動減衰をもたらすために、任意にモータ及びインペラを対応する取り付け装置上に取り付けることができる。図２８に、このような取り付け装置１２０の一実施形態を示す。本発明の実施形態によれば、マウント１２０は、シリコンゴムなどの軟質で可撓性があり、さらに弾性の材料から作製され、ステータ絶縁体として動作できることが最も好ましい。取り付け装置１２０は、ステータを受け入れて保持する内部窪み又は着座部１２２を有する。この内部窪みは、これらの部品間の締り嵌めを促すようにモータの外面よりも小さいことが好ましい。図２７に、取り付け装置１２０内に位置するモータ８０を示す。この実施形態では、取り付け装置１２０の外周壁から第１の複数の突出部の組１２４が延びる。また、取り付け装置１２０の下面の下方には、第２の複数の突出部の組１２６が延びる。突出部１２４、１２６は、マウント及びモータアセンブリに支持力をもたらす。モータの動作中、突出部１２４、１２６が支持される又は係合する表面に対してマウント１２０の本体が移動できるようにすることにより、回転部品のいずれかの不均衡によって生じた振動は、突出部１２４、１２６の各々により吸収される。第１の突出部の組１２４は、ケーシング６０の上側領域８２の周辺側壁の内面に当接又は係合するように構成される。第２の突出部の組１２４は、ケーシングの仕切板８４の上面に乗り又は係合するように構成される。
【０１６１】
図４２は、無響室で試験した従来の送風ユニットの音圧レベルのグラフである。図４３は、上述の実施形態による送風ユニットの音圧レバーのグラフである。軽量のシュラウドレスインペラ９０、９０ａ、可撓性軸受マウント１１８及び可撓性モータマウント１２０は、５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの試験スペクトル領域にわたり、ノイズ出力の大幅な低減に寄与することが分かる。
【０１６２】
図３２Ａ〜図３２Ｆに、モータ及びインペラアセンブリの第２の実施形態を示す。この実施形態の多くの態様は、前述の実施形態のものと同じである。この実施形態には、前述の実施形態に関連して説明した、この実施形態では説明しない特徴が必要に応じて存在すると想定することができる。同様の特徴には、前述の実施形態と同じ参照番号を使用する。図３２Ｅに、インペラ９０ａを駆動するために使用するモータを断面で示す。このモータの実施形態では、インペラ９０ａを駆動するように示しているが、説明した他のインペラのいずれの実施形態を使用することもできると理解されるであろう。このモータは、例えば（図３２Ａなどに示すような）ＰＣＢ／基板２５６に取り付けられたコネクタ２５５を介してマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ又は同様のコントローラにより制御されるセンサレスベクトル制御（「磁界方向制御」）法を用いて動作するブラシレスＤＣモータであることが好ましい。この制御は、低慣性インペラに適合するように調整することができる。図３２Ａ、図３２Ｂ及び図３２Ｅを参照して分かるように、インペラ９０ａの中心ハブ１００は、モータ１６１から延びるシャフト１６０と係合する。シャフトには、ロータ１６２を形成するように複数の、好ましくは小型の磁気セグメントが取り付けられる。ロータ１６２は、環状外側部分２４２、複数の極２４３及び巻線１６８を有する積層ステータ２４１によって取り囲まれる。ステータは、ＰＣＢ又はその他の基板２５６に取り付けられ、巻線１６８は、コネクタ２５５に結合される。ステータ２４１は、環状部分２４２の頂部及び底部並びに極２４３を覆う（ステータフレームを形成する）電気絶縁体／絶縁物２７０ａ、２７０ｂを有する。各巻線１６８は、各極２４３を覆う絶縁体２７０ａ、２７０ｂ、上に取り付けられることが好ましい。上向きに延びる円周部２７１の周囲、及び上向きに延びる極２７２ａ及び下向きに延びる極２７２ｂの端部には、係合及び保持のための突出部が設けられる。
【０１６３】
図３２Ｂの積層体２４０の１つの平面図を参照すると、各積層体は、環状外側部分２４２及び半径方向に内向きに延びる極部分２４３を含む。各極部分２４３の縁部２４４は波形を含む。この波形は、中心頂部２４４ｃで交わる２つの凹部２４４ａ、２４４ｂを含む。図３２Ｃを参照して分かるように、複数の積層体２４０を積み重ねてステータ２４１を形成した場合、各極２４３は、図３２Ｃに示すような波形の内側放射面２５０を有する。面２５０は、中心頂部２５０ｃで交わる２つの凹部２５０ａ、２５０ｂを含む。この構成はコギングを低減する。ステータ及び／又はロータは、非対称な磁化を有することができる。巻線は、コントローラを用いてコネクタ２５５を介して選択的に通電され、シャフト１６０の中心線によって定められる中心軸を中心としたロータの回転、従ってシャフト１６０及びインペラ９０ａの回転を容易にする。
【０１６４】
シャフト１６０は、軸受構造によってモータ内に保持される。この軸受構造は、１又はそれ以上の軸受１６４、及び１又はそれ以上の軸受マウント２６０を有する（図３２Ｄを参照）。図３２Ｅに示すように、図示のような軸受マウント２６０は、内面２６１上で軸受１６４と係合し、外面上でステータ２４１／絶縁体２７０ａ／２７０ｂと係合する。軸受マウント２６０は、中心開口部２６３における最下点から外周部２６２における最上点まで湾曲する主環状体２６５を含む。外周部は、外周部２６２と主環状体２６５との交点上に面取り部２６４ａを有することが好ましい係合リップ部２６４を含む。内側開口部２６３と本環状体２６５の内周部２６１との交点も、面取り部２６１ａを有することが好ましい。主環状体２６５からは、内側開口部２６３において環状壁部／ボス２６６が上向きに延びる。環状壁部２６６の頂部２６７は、突出係合リップ部２６８を有する。リップ部２６８と、環状壁部２６６及び突出リップ部側壁２６８ａとの交点は、面取り２６８ｂ、２６８ｃされることが好ましい。軸受マウント２６０の軸受１６４及びステータ２４１に対する好適な係合は摩擦係合である。軸受マウント２６０は、摩擦係合を促すために、シリコンゴム又はその他のエラストマ材料などの軟質でしかも弾性及び／又は可撓性の材料で作製される。この材料は、低クリープ、温度安定性、損失係数の高い低圧縮永久歪み（高粘性）、高減衰のものとすることができる。考えられる材料は、前述の実施形態に関連して説明した。マウント２６０は、このような材料によって導入時に圧縮し、その後、係合によって広がった制限のある寸法により、適所に保持されるように選択された場所内に伸びることができる。マウント２６０は迎合性ももたらす。
【０１６５】
図３２Ｅには、導入前／組み立て前の状態の上向きに湾曲した軸受マウントを実線で示している。点線は、ステータ／絶縁体２７９ａ、２７０ｂに取り付けられた、導入後の／組み立て後の状態の軸受マウント２６０を示すものである。導入後の状態（係合状態又は係合構成とも呼ぶ）では、環状体がステータ２４１及び／又はステータフレーム２７０ａ、２７０ｂと係合し、この環状体２６５は、弾性体／可撓体によりもたらされるステータ及び／又はステータフレーム及び軸受に作用する付勢力を与える軸受マウントの動作により、（実線で示す）湾曲した状態から、１又はそれ以上の軸受に予荷重をもたらす（点線で示す）係合（平坦）構成に強制される。マウント２６０は、絶縁体２７０ａ、２７０ｂ上に形成された突出部２７２ｃ、２７２ｄによって任意に抑制される。同様に、軸受１６４は、軸受マウント２６０上のボス２６６の一部として形成された突出部２６８によって抑制することができる。突出部の一方又は両方は、軸受マウントの内側及び外側環状部分の周囲に個々に位置し、或いはマウントの外周の周囲に延びて、マウントが位置する窪みを定めることができる。インペラ／シャフト／ロータは、シャフト１６０上に軸受１６４を組み立て、軸受１６４上に軸受マウント２６０を組み立てて、これらが各極２４３においてステータ絶縁体２７０ａ、２７０ｂと係合するように（手、ジグ又はその他の手段によって）軸受マウント２６０を操作することにより、ステータ２４１内に組み立てられる。代替の実施形態では、軸受マウント２６０がステータ又は絶縁体２７０ａ／２４１に直接結合せず、むしろハウジングなどの別の構造に結合する。後述するような所要の機能をもたらすあらゆる好適な構造とのあらゆる結合構成を提供することができる。
【０１６６】
軸受マウント２６０は、回転自在なシャフト１６０との迎合性をもたらす。通常、ロータ１６２、シャフト１６０及びインペラ９０ａなど回転自在な物体には、ある程度の回転不均衡が生じるので、軸受マウントは、固有の回転により誘発される振動をモータロータから隔離することができる。上述したような軽量、低回転慣性のシュラウドレスインペラを軸受マウントの所与の迎合性と組み合わせると、ロータ１６２、シャフト１６０及びインペラ９０ａを製造した後のこれらの回転部品のあらゆるバランス調整過程を完全に省略できることが分かった。これらの利点は、製造コスト及び製造時間にとって有利である。インペラの軽量性により、あらゆる不均衡／不整合を軸受マウント２６０によって補正できるようになり、この構成は、軸受マウント迎合性に起因して（例えば弾性及び／又は可撓性に起因して）自己整合するものである。この軸受の幾何形状及び材料を含むマウント構造は、最大７ニュートンの軸方向予荷重を軸受に与える。軸受の環状性は、軸受１６４の周囲に一貫した／均一な予荷重を与える。軸受は、弾性／可撓性の湾曲した環状体により、適所に導入されて予荷重を与えることができる。軸受マウント２６０の環状性は、軸受の周囲に均一な予荷重を与え、低クリープ構造材料は予荷重を維持する。軸受マウント２６０の材料は、減衰ももたらす粘弾性減衰材料であり、これによりモータの動作中の共鳴の可能性を低減することが好ましい。このような粘弾性材料は、予荷重を与える所要の弾性／可撓性をもたらすこともできる。このような材料の例には、ＧＬ社製のＤｙｎａｐｌａｓｔのような熱プラスチック製ウレタンがある。軸受マウント２６０の上述した弾性及び／又は可撓性材料などの他の材料は、雲母を加えることによって所要の減衰をもたらすように適合させることができる。軽量インペラは、状況の変化に対するインペラの高速反応も可能にする。インペラ速度を素早く変化させて圧力を所望のレベルに戻すことにより、シュラウドがないことに起因するあらゆる望ましくない圧力変動を補償することができる。この軸受マウントは、振動絶縁も提供する。
【０１６７】
送風機の回転部品のさらなる振動減衰をもたらすために、任意にモータ及びインペラを対応する取り付け装置（モータマウント）１８０上に取り付けることができる。図３２Ａ、図３２Ｅ及び図３２Ｆに、このような取り付け装置２８０の一実施形態を示す。本発明の実施形態によれば、マウントは、シリコンゴムなどの軟質で可撓性があり、さらに弾性の材料から作製されることが最も好ましい。取り付け装置２８０は、ステータ２４１が配置される内部窪み２８１を定める上部及び下部係合リップ部２８２ａ、２８２ｂを含む環状体２８２を有する。内部窪み２８１は、これらの部品間の締り嵌めを促すようにモータの外面よりも小さいことが好ましい。図３２Ｅには、取り付け窪み２８１内に位置するモータを示している。
【０１６８】
マウント２８０の上面及び下面は、複数の突出部２８３によって取り囲まれる。突出部の端部は、マウントの上面及び下面を越えて突出し、マウント及びモータアセンブリに支持力をもたらす。モータの動作中、突出部２８３が支持される表面に対してマウント２８０の本体が移動できるようにすることにより、回転部品のいずれかの不均衡によって生じた振動は、突出部の各々により吸収される。
【０１６９】
上記の説明では、軽量インペラアセンブリを含む送風ユニットの実施形態について説明した。図３１Ａ及び図３２Ｅには、磁石ロータ１１２、１６２上に（鋼などの）金属シャフト１１０、１６０を取り付けた実施形態を示している。金属シャフトは、磁石ロータの開口部に圧入される。これには、滑りを抑えた良好な締まり嵌めを確実にするために細かな公差制御が必要である。しかしながら、この嵌合は、磁石ロータが割れるリスクを伴うほどきつくすべきでない。
【０１７０】
図３１Ａ又は図３２Ｅに示すアセンブリの代わりにステータ内で使用できる別のシャフト及び磁石ロータアセンブリを図３３Ａ〜図３３Ｆに示す。
【０１７１】
図３３Ａ、図３３Ｂ及び図３３Ｃには、上述した実施形態の別の考えられるロータアセンブリを示す。このアセンブリは、金属シャフト４００（図３３Ｃを参照）及び磁石ロータ４０１を含む。磁石ロータ４０１は、中心開口部４０２を有する。中心開口部４０２は、インデント４０３ａ〜４０３ｄを含む中央部分を有する。中心開口部は、中心断面内に、階段状の棚部４０８（図３３Ｂを参照）を形成する輪郭の縁部も含む。金属シャフト４００は、その外側に刻み付き部分４０９ｂを有し、中心開口部４０２を貫いて延びる。中心開口部４０２内のシャフト４００と磁石ロータ４０１の間には、プラスチック挿入体４０３が射出成形される。プラスチック挿入体４０３は、磁石ロータの階段状の棚部４０８上にオーバーモールドされる。これにより、挿入体４０３に中心開口部４０２と同様の外形が与えられる。シャフト４００とオーバーモールドされた（挿入）材料４０３との間に連動部（コッグドッグ）が形成され、金属シャフトの刻み付き部分４０９ｂが、オーバーモールドされた挿入体４０３と係合して、シャフト４００を磁石ロータ４０１に結合するようになる。アセンブリ４０４は、図３１Ａ及び図３２Ｅなどの上述した実施形態で使用することもでき、この場合、これらの実施形態のシャフト１１０、１６０及び磁石ロータ１１２、１６２は、図３３Ａ、図３３Ｂ及び図３２Ｃで説明したような金属シャフト４００／プラスチック挿入体４０３／磁石ロータ４０１アセンブリ４０４に置き換えられる。このアセンブリは、図３３Ｇに示すように形成することができる。ロータを型に入れ（ステップ４４０）、シャフトを導入し（ステップ ４４１）、他方の半型を導入し（ステップ４４２）、シャフトとロータの間に挿入体を射出成形し（ステップ４４３）、その後、型を取り外す（ステップ４４４）。
【０１７２】
図３３Ｄには、別の代替実施形態による磁石ロータ及びシャフトアセンブリ４２０の平面図、立面図及び等角図を示す。アセンブリ４２０は、磁石材料で形成されたロータ４０１を含む。磁石ロータ４０１は、中心開口部４０２を有する。中心開口部４０２は、インデント４０３ａ〜４０３ｄを含む中央部分を有する。中心開口部は、中心断面内に、階段状の棚部４０８を形成する輪郭の縁部も含む。
【０１７３】
アセンブリ４２０は、後述するように挿入開口部４１０の中心を貫いて延び磁石ロータ４０１上にオーバーモールド成形されたプラスチックシャフト４２１も含む。シャフトは、オーバーモールドされる時に、一体型のオーバーモールド磁石挿入部４２３を含む。シャフト４２１は、インペラと圧入結合するために六角形４２２又はその他の位置プロファイルを有するように形成することができる。プラスチックシャフト４２１は、アセチル又はポリプロピレンなどのいずれかの好適なプラスチック又はこれらの組み合わせを含むが、いずれかの好適な射出成形又はその他のプラスチックを使用することもできる。
【０１７４】
アセンブリ４２０は、図３１Ａ及び図３２Ｅなどにおいて上述した実施形態で使用することもでき、この場合、これらの実施形態のシャフト１１０、１６０及び磁石ロータ１１２、１６２は、図３３Ｄで説明したようなプラスチックシャフト４２１／磁石ロータ４０１アセンブリ４２０に置き換えられる。
【０１７５】
図３３Ｅ及び図３３Ｆには、シャフト／ロータアセンブリ４２０を製造するために使用できる射出成形型を示し、図３３Ｈは製造方法のフロー図である。金型４２０は、磁石ジグ４３３を含むモールド／キャビティ４３２を形成するように一体となる第１の金型部分４３１ａ及び第２の金型部分４３１ｂを含む開閉式２つ割り型である。この金型は、シャフト４２１、六角嵌合形状４２２及びオーバーモールド部分４２３を形成するためのキャビティを含む。アセンブリ４２０の製造中には、上述したような開口部４０２を有する磁石ロータ４０１を金型内に導入し、ジグ４３３を形成する片方の金型の適所に配置する（ステップ４５０）。金型の上部４２１ａを適所に配置して、下部４２１ｂと共に金型キャビティ４３２を形成する（ステップ４５１）。磁石ロータ４０１上にオーバーモールドされたシャフト４２１を形成するためにプラスチックを射出成形するための射出成形工程を開始する（ステップ４５２）。この射出成形工程では、ロータ磁石４０１の階段状の棚部４０８上にプラスチックをオーバーモールドして挿入部４２３を形成する。射出成形工程が完了すると、金型部分４２１ａ、４２１ｂを取り外してアセンブリ４２０を残す（ステップ４５３）。その後、このアセンブリ４２０を、例えば図３１Ａ又は図３２Ｅのモータ内で使用することができる。
【０１７６】
これまでは、ＣＰＡＰ機又は同様の機械の送風機のモータでプラスチックシャフト／ロータアセンブリを使用することは不可能であった。プラスチックシャフトは、このようなモータで生じる力に耐えるほど十分に強くない。しかしながら、上述した軽量インペラの実施形態では、プラスチックシャフトロータが可能性になるような力しか生じない。ロータの軽量性及び低慣性、並びに柔軟な軸受マウント、及び不均衡な力やその他の力を低減する他の特徴が、プラスチックシャフトの使用を可能にする。プラスチックロータアセンブリ及びその製造方法は、いずれも既存の金属シャフトロータをしのぐ利点をもたらす。
【０１７７】
モータとインペラの様々な特徴の組み合わせが利点をもたらし、これらの利点は単一のインペラを用いて達成することができる。（例えば、シュラウドの一部又は全部を除去し、及び／又は羽根材料を削減することにより）軽量／低慣性のインペラを使用すると、製造公差に起因するインペラの不均衡が減少する。これまでは、送風機の製造後及び組み立て中に、バランスを高めるためにインペラに対して材料の除去／追加を行うことが必要であった。インペラの軽量性は、調整を必要とせずにあらゆるわずかな不均衡を許容できることを意味する。これに加えて、不均衡がそれほど小さくない場合でも、弾性／可撓性の軸受構造マウント１１８及び／又はステータマウント１２０が、インペラのあらゆる不均衡を補償することができる。インペラが十分に軽量であるため、あらゆる不均衡が軸受構造マウント１１８によって補償できるほど十分にわずかな大きさとなり、組み立て中にインペラの重量を変更する必要がない。これに加えて、（軸受構造と組み合わせた）モータ内の小型磁石により、組み立て中のバランス調整が不要になり、動的性能が向上する。
【０１７８】
この弾性／可撓性の軸受構造は、インペラ及びシャフトアセンブリの自己整合、迎合性、減衰及び予荷重を可能にする。これにより組み立てが容易になり、軽量／低慣性のインペラと組み合わさって、上述したように組み立て中にバランスを修正する必要性が減少し又は無くなる。この軸受構造は、より大きな公差を補償するので、製造中の公差が緩和される。この軸受構造は、振動の絶縁及び／又は減衰も行い、また必要に応じてインペラの高ＲＰＭ速度も可能にする。ステータフレーム／モータマウントも振動絶縁を行う。
【０１７９】
送風機を異なる内部領域に分離するケーシング構成は、高速領域を分離してノイズを低減する。これにより、一定の高い流速が可能になってこれが維持されるとともに、この速度が圧力に拡散される。
【０１８０】
プラスチックシャフトの使用は、（鋼などの）金属シャフトをしのぐ複数の利点ももたらし、これらの利点は（限定するわけではないが）以下の内容を含む。
【０１８１】
異種の材料に関連する信頼性リスクが低減される。
【０１８２】
コッグ／ドッグ式挿入体とシャフトの間の刻み付き接触面を、亀裂、滑り、漏れ、収縮、流体の進入／腐食に関してモニタする必要がない。
【０１８３】
インペラとシャフトの接触面が改善され、同様に信頼性リスクが低減される。同様の熱膨張による（プラスチックにプラスチックを圧入することによる）亀裂が発生しにくくなる。六角形又は溝などの何らかの固定的な特徴を追加する機会により、滑りの可能性が減少する。
【０１８４】
プラスチックシャフトアセンブリを滑り嵌めではなく圧入するので、安定性が増すとともにガタ音が発生しにくくなる。
【０１８５】
金属シャフトに比べてコストが削減される。この理由は以下の通りである。
【０１８６】
プラスチックシャフトの可塑性により、軸受を圧入するために許容される公差又は不正確さがかなり大きくなるので、滑り嵌めの公差に合わせてシャフトを製造する必要がない。
【０１８７】
刻み付け後にシャフトを研磨して真直度を回復させる必要がない。
【０１８８】
シャフトを操作して型に挿入する必要がない。
【０１８９】
振動吸収特性が鋼よりも良好な材料を使用することができる。
【０１９０】
六角形でシャフト直径を減少させ、シャフトのインペラ側をアンダーカット処理することによって軸受の圧入係合の長さを減少させることにより、組み立て易さを向上させることができる。
【０１９１】
一般に、この実施形態のモータ及びインペラの以下の利点は、以下のような１又はそれ以上の特徴の組み合わせによってもたらされる。
【０１９２】
【表１】
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【０１９３】
ヘッドギア
図３４〜図３９を参照して、呼吸装置２０をユーザの頭部に固定するための様々なヘッドギア構成の実施形態についてさらに詳述する。これらの実施形態はほんの一例として示すものであり、呼吸装置の患者インターフェイスの当業者であれば、様々な別のヘッドギア構成を代わりに使用することもできると理解するであろう。通常、ヘッドギアは、呼吸装置に接続されるとともにユーザの頭部の周囲に延びて呼吸装置をユーザの頭部に固定又は装着する１又はそれ以上のヘッドストラップを含む。
【０１９４】
図３４を参照すると、呼吸装置２０をユーザの頭部１に固定するためのヘッドギア２０１の第１の実施形態を示している。この実施形態では、ヘッドギアが、額支持体３２のそれぞれの側に各端部が結合されて、ユーザの頭部の額領域では耳よりも上の高さでユーザの後頭部の周囲に延びる上側ヘッドギアストラップ２０３を含む。具体的には、ヘッドギアストラップ２０３の各端部は、本体２２の額支持体３２に設けられたそれぞれの接続開口部４０に結合又は接続される。ヘッドギア２０１は、呼吸装置２０の下部をマスク２６の領域内でユーザの顔に接して固定又は保持するように構成されるとともに、主にマスク２６をユーザの顔の鼻の周囲に密封係合させて保持するように構成された下側ヘッドギアストラップ２０５も含む。この実施形態のヘッドギアストラップ２０３、２０５は、２つの織物シート間に挟持された連続気泡発泡体の積層板で形成されるが、他のあらゆる好適な材料を使用することができる。
【０１９５】
この実施形態では、下側ヘッドギアストラップ２０５が、細長い滑動部材２０７によって呼吸装置の本体２２のマスク本体３４に接続される。具体的には、この細長い滑動部材は、マスク本体３４の前部を横切って延び、少なくとも１つのクリップ５２を介してマスク本体に取り付けられる。この実施形態では、マスクアセンブリがヘッドギアストラップ２０５に対して横方向に移動できるように、細長い滑動部材２０７がクリップ５２内で摺動又は滑動することができる。下側ヘッドギアストラップ２０５は、その両端が細長い滑動部材２０７のそれぞれの端部に結合される。この実施形態では、下部ストラップ２０５の各端部が、細長い滑動部材２０７の各端部に形成されたフック構造２０７ａに結合され、又はその周囲でループ状を成す。代替の実施形態では、下部ストラップをマスク本体に接続するための固定又は静止構成を採用することもできると理解されるであろう。
【０１９６】
一体型電池式ヘッドギア
図３５Ａを参照すると、呼吸装置２０をユーザの頭部１に装着するためのヘッドギアの第２の実施形態２１１を示している。この実施形態では、ヘッドギア２０１が、図３４のヘッドギア２０１の実施形態に関して説明した上部及び下側ヘッドギアストラップと同様に呼吸装置に結合された上側ヘッドギアストラップ２１３及び下側ヘッドギアストラップ２１５を含む。しかしながら、この実施形態では、１又はそれ以上の電池パックの形をとることができる呼吸装置の１又は複数の電源モジュールがヘッドギアに一体化、固定又は装着される。この実施形態では、上側ヘッドギアストラップ２１３及び下側ヘッドギアストラップ２１５の一方又は両方が、電池に接続された動力織機又はケーブル２１７を介して呼吸装置２０に電力を供給するように構成された、互いに接続された一体型電池パック又は電池モジュールを含む。
【０１９７】
これらの電池は、様々な方法でストラップ２１３、２１５内に一体化することができる。１つの実施形態では、電池を保持する内部ポーチ、ポケット又はチャンバを含む材料でストラップを形成することができる。ヘッドストラップ内の窪み又はキャビティは、密封することも、又は必要に応じて電池を取り外して交換できるように開閉式とすることもできる。必ずしも電池パックをヘッドギアの内部又は内側に取り付ける必要はない。例えば、１又はそれ以上の電池パック又はパッケージをヘッドギアのいずれかの部分に、ヘッドギアから取り外せるように解除可能に取り付けることもできる。
【０１９８】
通常、電池の種類及び構成は、容積及び質量当たりのエネルギー密度、すなわち１キログラム当たりワット時及び１立方センチメートル当たりワット時などのパラメータに基づいて選択される。いくつかの実施形態では、リチウムポリマ電池及びリチウムイオン電池などの高密度電池を使用することができる。或いは、必要に応じて、代わりに非充電式又は使い捨て電池を使用することもできると理解されるであろう。
【０１９９】
図３５Ｂを参照すると、呼吸装置２０をユーザの頭部に装着するためのヘッドギア２２１の第３の実施形態を示している。ここでも、ヘッドギア２２１は、図３４の第１の実施形態のヘッドギア２０１に関して説明したタイプの上側ヘッドストラップ２０３及び下側ヘッドストラップ２０５を有する。また、ユーザの頭頂部には、少なくとも部分的に延びるように構成され、ウェブ又はメッシュ材料を介してヘッドギアの上部ストラップ２０３に固定された可撓性の電池パッケージモジュール２２３が提供される。具体的には、材料がウェブであるか、メッシュであるか、それとも他の可撓性材料であるかに関わらず、その基層はユーザの頭頂部の少なくとも一部を覆って延びるように構成され、ユーザの頭部の両側で上部ストラップ２０３に固定される。この電池パッケージモジュール２２３は、図３５Ａを参照して説明したような、電力ケーブル２１７を介して呼吸装置に電力を供給する１又はそれ以上の電池を含むことができる。電池パッケージモジュール２２３は、１又はそれ以上の電池を確実に受け入れて保持するための内部ポーチ、ポケット又は窪みを有する可撓性材料を含むことができる。
【０２００】
電池パックがヘッドギア内に設けられた、又は別様にヘッドギアに装着されたこれらの実施形態では、ヘッドギアが、ヘッドギアの着用時に電池とユーザの頭部の間に位置する１又はそれ以上の遮蔽板を含むこともできる。この１又は複数の遮蔽板は、ユーザを物理的かつ電磁的に遮蔽する。いくつかの実施形態では、遮蔽板を金属材料で形成することができる。いくつかの実施形態では、ユーザが苦痛を感じないように、遮蔽板をヘッドギア材料の内部に埋め込み、又はヘッドギア材料と一体化することができる。或いは、遮蔽板をその他の好適な方法でヘッドギアに固定し、又は解除可能に取り付けることもできる。
【０２０１】
さらに別のヘッドギア構成
図３６〜図３９に、他の様々な呼吸装置構成及び代替のヘッドギア構成を示すが、動作及び機能は、呼吸装置２０に関して上述したものと同様である。
【０２０２】
図３６に示す呼吸装置２３０は、ユーザ１の額領域に装着されるように構成された、呼吸装置の頂部に位置する送風ユニット２３２と、マスクアセンブリ２３３と、本体２３１とを有するメインハウジング２３１を含む。この呼吸装置のヘッドギアは、図３４〜図３５Ｂを参照しながら説明した方法でユーザに呼吸装置を固定するように構成された上側ヘッドギアストラップ２３４及び下側ヘッドギアストラップ２３５を含む。この実施形態では、送風ユニット２３２が、送風ユニットのオン及びオフを切り替え、及び／又は１又はそれ以上の動作モードを制御するように構成することができる、ユーザが操作できる１又はそれ以上のユーザインターフェイス制御ボタン２３６を有する。図３７〜図３９には、様々な異なる制御ボタン２３６の構成を有する呼吸装置２０３を示す。このユーザインターフェイスは、装置の１又はそれ以上の動作モード及び／又は機能を制御する役割を単独で又は双方向的に果たすことができる１つのボタン、２つのボタン又は複数のボタンを含むことができる。この１又は複数の制御ボタンは、いずれの形の触覚スイッチ、ダイヤル又はノブ、或いはタッチセンサ式ボタンであっても、又はその他のいずれの動作可能なユーザインターフェイス機構であってもよいと理解されるであろう。いくつかの実施形態では、１又は複数の制御ボタンが、呼吸装置の額領域に存在する送風ユニットの前面に位置するが、必要に応じて呼吸装置の本体、又は患者インターフェイス、又はその他の領域に位置することもできる。
【０２０３】
基地局構成
図４４〜図５０を参照して、上述した１又は複数のタイプのウェアラブル呼吸装置の様々な基地局構成をほんの一例としてさらに詳述する。様々な無線電力伝達構成について説明し、いくつかの実施形態では、このようなシステムの送信機と受信機の間の典型的な接続範囲を最大２ｍとすることができるが、使用するハードウェアによってはさらに広い範囲を実現することもできると理解されるであろう。様々な基地局の実施形態の特徴の組み合わせ及び入れ替えを望む通りに行ってさらなる構成を形成することもできると理解されるであろう。
【０２０４】
概説すると、様々な実施形態では、基地局が、以下のモジュール又はシステム、すなわち呼吸補助装置に電力を供給する電源システム、呼吸補助装置との間でデータを送受信するデータ転送システム、及び制御信号を介して呼吸補助装置を制御する制御システムのうちのいずれか１つ又はそれ以上を含むことができる。制御システムは自動で動作することも、及び／又はユーザが頭部装着型呼吸装置を制御できるようにするユーザインターフェイスを含むこともできる。これらのシステムの各々は、頭部装着型呼吸装置に、接続ケーブルなどの配線接続を介して、及び／又は無線媒体を介して無線で動作可能に接続することができる。
【０２０５】
いくつかの実施形態では、基地局が、未使用時に頭部装着型呼吸装置を格納及び／又は取り付けることができる物理的ドッキングステーションとしてさらに構成される。しかしながら、他の実施形態では、基地局が、配線接続を介して又は無線接続範囲内で接続されている時に、電力供給面、データ転送面及び／又は制御面を実行する。
【０２０６】
独立した無線電力伝達マットを用いた第１の実施形態の基地局
図４４を参照して分かるように、この第１の実施形態では、基地局３００が、ユーザのベッドの近くに配置できるように構成された臨床モジュールの形をとるが、この基地局は、使用時に呼吸装置の範囲内のあらゆる好適な位置に配置できるようにポータブルであると理解されるであろう。基地局は、以下に限定されるわけではないが、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、セルラー３Ｇ又は同様のものを含むいずれかの種類の無線通信媒体、プロトコル又はネットワークを介して、又は有線通信リンクを用いて呼吸装置３０１及び他の外部装置又はシステムと通信するための１又はそれ以上の通信モジュールを有するデータ転送システムを含む。この実施形態では、基地局が、外部システム３０７又はネットワークと通信して医療サービス提供業者又はその他の関連団体にユーザによる呼吸装置の使用に関するコンプライアンスデータを送信するように構成された第１の通信モジュール３０２を含む。この実施形態では、基地局の第１の通信モジュール３０２が、無線媒体を介して外部システム３０７と通信するが、有線通信リンク又は通信接続を使用することもできる。例えば、基地局は、ＵＳＢ又はイーサネット（登録商標）又は同様のものを使用して、通信ケーブルリンクを介してパーソナルコンピュータ、サーバ、ＬＡＮなどのネットワークのような外部システムに接続することができる。基地局は、別の装置又はシステムにデータを送信するための独立型通信装置又は送信装置に無線で又は有線接続を介して接続することもできると理解されるであろう。
【０２０７】
基地局は、呼吸装置に内蔵された相補的な通信モジュール３０３ｂと無線で又は有線接続を介して通信する第２の通信モジュール３０３ａも含む。この第２の通信モジュールを使用して、呼吸装置から使用コンプライアンスデータを取り出し、基地局の統合データ記憶媒体に記憶し、及び／又は上記のような外部システムにさらに伝送することができる。第２の通信モジュール３０３ａは、呼吸装置の動作パラメータ又は設定を構成するための制御信号を送信することもできる。基地局は、第２の通信モジュール３０３ａを介してこのような動作パラメータ又は設定を制御すべくユーザが操作できるユーザインターフェイスにより生成された信号に応答して、又は自動的に制御信号を生成するための制御システムを含む。一例として、この制御信号を使用して、以下に限定されるわけではないが、装置のオンとオフを切り替えることができるオン／オフモード、内蔵電源を充電する充電モード、使用後に気体流路を乾かすために送風ユニットを所定時間にわたって動作させる乾燥モード、並びにユーザの使用データ及び／又はセンサデータを基地局に転送するデータ転送モードを含む、呼吸装置の様々な動作モードを開始することができる。
【０２０８】
いくつかの実施形態では、制御システムを、基地局と呼吸装置の間に動作可能な（有線又は無線の）接続が検出されたかどうかに基づいて、これらの動作モードを開始すること、停止すること又は別様に制御することを含めて動作モードの１つ又はそれ以上を制御するための制御信号を呼吸装置に自動的に送信するように構成することができる。
【０２０９】
第２の通信モジュール３０３ａは、呼吸装置に内蔵されたいずれかの無線センサからセンサ信号及び／又はセンサデータを直接受け取るように任意に構成することができる。
【０２１０】
呼吸装置３０１及び基地局３００の一方又は両方に取り外し可能なデータ記憶媒体を設けて、コンプライアンスデータの転送を可能にすることもできる。
【０２１１】
基地局は、コンセントによるＡＣ電圧源３０６に結合された独立型ＡＣ電源アダプタ３０４などの電源によって給電を受けることができる。代替の実施形態では、ＡＣ電源アダプタ回路を基地局に一体化することもできると理解されるであろう。
【０２１２】
この実施形態では、基地局が、未接続の呼吸装置３０１に無線電力伝達を介して電力を伝送するように構成された、接続された電源マット３０５の形の電源システムを提供する。電源マット３０５は、使用時にユーザが睡眠中に呼吸装置を装着している場合、ユーザの枕の下に位置して疎結合電力伝達を行う。電源マットから受け取った電力を使用して、呼吸装置に給電を行い、及び／又は呼吸装置に内蔵された電池パック、スーパーコンデンサなどのいずれかのエネルギー貯蔵装置を充電することなどができる。この実施形態では、磁気共鳴電力伝達又は同様の方法を使用して、電源マット３０５から呼吸装置３０１に電力を伝達する。
【０２１３】
電源システムは、呼吸装置に内蔵されたいずれかの無線センサに直接給電を行うように任意に構成することもできる。
【０２１４】
統合型無線電力伝達を用いた第２の実施形態の基地局
図４５を参照して分かるように、第２の実施形態の基地局３１０は第１の実施形態の基地局と類似し、同様の参照番号は同様の特徴及び機能を示す。第２の実施形態の主な相違点は、基地局とウェアラブル呼吸装置の間の同じ接続、すなわち無線接続媒体を介してデータ通信と電力伝達を同時に行うことができるように、無線電力伝達ハードウェアが基地局に統合されている点である。図示のように、基地局は、（電池パック又はスーパーキャパシタなどの）内蔵エネルギー貯蔵装置を有していないウェアラブル呼吸装置３１２に無線で給電３１１を行い、又は内蔵エネルギー貯蔵装置を有しているウェアラブル呼吸装置３１３に給電及び／又は充電を行うことができる。図示のように、基地局及び呼吸装置は、第１の実施形態で説明したような通信モジュールも含む。
【０２１５】
データハブを用いた第３の実施形態の基地局
図４６を参照して分かるように、第３の実施形態の基地局はデータハブ３２０の形をとる。データハブ３２０は、上述したように通信モジュール３０３ａ、３０３ｂを介して呼吸装置３２２と通信する。データハブ３２０は、コンピュータ、或いはラップトップ、タブレット、スマートフォン又は同様のものなどのポータブル通信装置などの外部システム３２１とも無線で通信３０２する。ユーザは、外部システム上で実行中のコンピュータ又はアプリケーションプログラムを、呼吸装置の設定又は動作パラメータを無線で制御するように動作させることができる。代替の実施形態では、外部システム３２１及び呼吸装置３２２がデータハブ３２０を使用せずに直接通信することもできると理解されるであろう。上述したように、コンプライアンスデータ及び装置の設定は、呼吸装置から独立型データハブ３２０に無線で中継されて記憶され、及び／又は外部システムにさらに無線送信される。これらの２つのステップのデータの転送には、取り外し可能媒体を使用することもできる。
【０２１６】
この第３の実施形態の構成では、コンセントのＡＣ電圧３０６に接続可能なＡＣアダプタなどの電源３０４が、電力ケーブル３２７を介して呼吸装置の構成部品に接続して給電又は充電を行うことができ、すなわち呼吸装置は、この電源に物理的に接続されて、いずれかの内蔵エネルギー貯蔵装置を動作させ及び／又は充電する。この意図は、装置が未使用の間に電池が充電されるようにすることにあるが、３２５に示すように、接続動作モードでは装置を使用しながら同時に充電することができる。同様に、３２４に示すようにヘッドギア／送風機から電池を取り外して充電することも、又は３２６に示すように呼吸装置に直接電源を接続して電池を用いずに使用することもできる。電池又は呼吸装置への電源接続は、有意な引張力が加わった場合に電池又は装置からケーブルが引き抜かれるように、離脱式電気接続を含むことができる。
【０２１７】
電池ドックを用いた第４の実施形態の基地局
図４７を参照して分かるように、第４の実施形態の基地局３３０も、コンプライアンスデータの伝送及び記憶を可能にするとともに、ユーザが基地局上のユーザインターフェイスを介して呼吸装置の動作設定を変更できるように通信モジュール３０２、３０３を含む。
【０２１８】
基地局は、コンセントのＡＣ電圧３０６に接続されたＡＣアダプタ３０４によって給電を受けるが、このＡＣアダプタ回路を基地局に統合することもできると理解されるであろう。基地局は、呼吸装置の電池又は電池パック３３１などの取り外し可能なエネルギー貯蔵装置を受け入れて充電するための電池ドックを含み、すなわち、呼吸装置のヘッドギアから電池が物理的に取り外され、基地局内にドッキングして充電される。基地局からは電力ケーブル３３２が延び、任意に呼吸装置に接続して給電動作及び／又は充電を行うことができる。例えば、内蔵電池３３４を有する呼吸装置３３３に電力ケーブル３３２を接続して、呼吸装置の接続使用を行いながら同時に電池の充電を行うことができる。これとは別に又はこれに加えて、３３５に示すような非電池式呼吸装置に電力ケーブルを接続して、このような装置の接続使用を可能にすることもできる。この場合も、電池又は呼吸装置への電源接続は、有意な引張力が加わった場合に装置からケーブルが引き抜かれるように、離脱式電気接続を含むことができる。
【０２１９】
統合型無線電力伝達マットを用いた第５の実施形態の基地局
図４８を参照して分かるように、第５の実施形態の基地局３５０は、第４の実施形態の基地局と同様の構成を有し、同様の参照番号は同様の特徴及び機能を示す。主な相違点は、第５の実施形態の基地局３４０は電池ドックを有しておらず、第１の実施形態の基地局で説明したタイプの、無線電力伝達を介して呼吸装置３４２に電力を伝達するように構成された統合型充電マット３４１を有している点である。例えば、この充電マット３４１上に呼吸装置の電池を物理的に配置して充電を行う。充電は、（図示のように）電池が依然として呼吸装置に取り付けられた状態でも、又は電池を取り外してこれ自体をマット上に配置した状態でも行うことができる。充電マット３４１は、（図示のように）側面が開いていてもよく、又は充電中に装置が隠れるように筐体に組み込んでもよい。
【０２２０】
プラグ式充電を用いた第６の実施形態の基地局
図４９を参照して分かるように、第６の実施形態の基地局３４０は、第５の実施形態の基地局と同様の構成を有し、同様の参照番号は同様の特徴及び機能を示す。主な相違点は、第６の実施形態の基地局３５０は電池ドックを有しておらず、呼吸装置から取り外し可能な電池パック３３６に必要に応じて電力ケーブル３３２を接続できる点である。
【０２２１】
独立型無線電力及びデータ転送マットを用いた第７の実施形態の基地局
図５０を参照して分かるように、第７の実施形態の基地局３６０は、第１の実施形態の基地局と類似しており、同様の参照番号は同様の特徴及び機能を示す。第７の実施形態の主な相違点は、呼吸装置３０１と通信するための通信モジュールが電源マット３０５に統合されている点である。具体的には、電源マット３０５は、無線電力伝達送信機又は送信機回路３０５ａ、及び通信モジュール通信回路３０５ｂの両方を含む。無線電力伝達送信機３０５ａは、呼吸装置３０１の制御盤３６２に設けられた相補的な無線電力伝達受信機又は受信機回路３６２ａに対して疎結合電力伝達を行うように構成される。同様に、この制御盤も、電源マット３０５の通信モジュール３０５ｂと通信するための通信モジュール通信回路３６２ｂを含む。この構成では、同じ又は単一の無線接続媒体又はリンク３６５を介して電源マット３０５から呼吸装置３０１に電力とデータの両方を伝達することができる。
【０２２２】
図示のように、３０５における電力伝達は、ケーブル３６７を介して基地局３６０に接続される。基地局３６０は、この接続３６７により、呼吸装置との間でデータを送受信することに加え、電源マット３０５の無線電力伝達回路に給電を行うことができるようになる。具体的には、基地局は、呼吸装置の動作パラメータ又は設定を構成するための制御信号を送信できるとともに、図４４の基地局の第１の実施形態を参照しながら説明したような使用コンプライアンスデータを呼吸装置から取り出すことができる。
【０２２３】
図４４を参照しながら第１の実施形態において説明したように、電源マットから受け取った電力を使用して、呼吸装置に給電を行い、及び／又は呼吸装置に内蔵された電池パック、スーパーコンデンサなどのいずれかのエネルギー貯蔵装置を充電することなどができる。
【０２２４】
この第７の実施形態では、呼吸装置に内蔵される制御盤３６２を、ヘッドギア３６３に、具体的にはユーザの頭頂部の位置において頂部ヘッドストラップに装着されるように示している。この時、制御盤３６２は、ケーブル３６４を介して呼吸装置３０１の送風ユニットに、及び／又は送風ユニットハウジング内のいずれかのさらなる制御回路に接続される。しかしながら、代替の実施形態では、図示のように制御盤３６２をヘッドギアに装着するのではなく、呼吸装置のメインハウジングに一体化することもできると理解されるであろう。
【０２２５】
上述した本発明の説明は、その好ましい形態を含む。これらの形態には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の思想及び範囲から逸脱することなく修正を行うこともできる。
【符号の説明】
【０２２６】
２０  呼吸装置
２２  本体
２４  送風ユニット
２６  マスク
【図１】
2020142102.tif 000004
【図２】
2020142102.tif 000005
【図３】
2020142102.tif 000006
【図４】
2020142102.tif 000007
【図５】
2020142102.tif 000008
【図６】
2020142102.tif 000009
【図７】
2020142102.tif 000010
【図８】
2020142102.tif 000011
【図９】
2020142102.tif 000012
【図１０】
2020142102.tif 000013
【図１１】
2020142102.tif 000014
【図１２】
2020142102.tif 000015
【図１３】
2020142102.tif 000016
【図１４】
2020142102.tif 000017
【図１５】
2020142102.tif 000018
【図１６】
2020142102.tif 000019
【図１７】
2020142102.tif 000020
【図１８】
2020142102.tif 000021
【図１９】
2020142102.tif 000022
【図２０】
2020142102.tif 000023
【図２１】
2020142102.tif 000024
【図２２】
2020142102.tif 000025
【図２３】
2020142102.tif 000026
【図２４】
2020142102.tif 000027
【図２５Ａ】
2020142102.tif 000028
【図２５Ｂ】
2020142102.tif 000029
【図２６Ａ】
2020142102.tif 000030
【図２６Ｂ】
2020142102.tif 000031
【図２６Ｃ】
2020142102.tif 000032
【図２６Ｄ】
2020142102.tif 000033
【図２７】
2020142102.tif 000034
【図２８】
2020142102.tif 000035
【図２９】
2020142102.tif 000036
【図３０】
2020142102.tif 000037
【図３１Ａ】
2020142102.tif 000038
【図３１Ｂ】
2020142102.tif 000039
【図３２Ａ】
2020142102.tif 000040
【図３２Ｂ】
2020142102.tif 000041
【図３２Ｃ】
2020142102.tif 000042
【図３２Ｄ】
2020142102.tif 000043
【図３２Ｅ】
2020142102.tif 000044
【図３２Ｆ】
2020142102.tif 000045
【図３３Ａ】
2020142102.tif 000046
【図３３Ｂ】
2020142102.tif 000047
【図３３Ｃ】
2020142102.tif 000048
【図３３Ｄ】
2020142102.tif 000049
【図３３Ｅ】
2020142102.tif 000050
【図３３Ｆ】
2020142102.tif 000051
【図３３Ｇ】
2020142102.tif 000052
【図３３Ｈ】
2020142102.tif 000053
【図３４】
2020142102.tif 000054
【図３５Ａ】
2020142102.tif 000055
【図３５Ｂ】
2020142102.tif 000056
【図３６】
2020142102.tif 000057
【図３７】
2020142102.tif 000058
【図３８】
2020142102.tif 000059
【図３９】
2020142102.tif 000060
【図４０】
2020142102.tif 000061
【図４１】
2020142102.tif 000062
【図４２】
2020142102.tif 000063
【図４３】
2020142102.tif 000064
【図４４】
2020142102.tif 000065
【図４５】
2020142102.tif 000066
【図４６】
2020142102.tif 000067
【図４７】
2020142102.tif 000068
【図４８】
2020142102.tif 000069
【図４９】
2020142102.tif 000070
【図５０】
2020142102.tif 000071
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月8日(2020.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに呼吸気体流を供給するように構成された頭部装着型呼吸補助装置であって、
前記ユーザの頭部に固定可能な本体と、
周囲大気からの気体の供給を受け取るための気体入口を有し、気体出口において加圧気体流を生成する、前記本体上に設けられた送風ユニットと、
前記送風ユニットの前記気体出口に気体流路を介して流体的に接続された気体入口を有し、１又はそれ以上の気体出口を介して前記ユーザの鼻及び／又は口に前記加圧気体を送達するように構成された、前記本体上に設けられた患者インターフェイスと、
を備え、前記送風ユニットの前記気体入口から前記患者インターフェイスの前記（単複の）気体出口までの前記気体流路は、該気体流路に沿ってゼロバイアス流が存在するように実質的に密封され、前記送風ユニットは、軽量インペラと、該インペラを回転させるように構成された回転自在な駆動シャフトを有するモータとを含む、
ことを特徴とする頭部装着型呼吸補助装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月29日(2020.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸補助装置であって、
加圧気体源を備え、該加圧気体源は、
ハウジングと、
気体入口と、
前記呼吸補助装置の出口へと加圧気体を放出するように適合された気体出口と、
モータを備え、該モータは、
棚部を有する中心開口部を備えるロータと、
前記中心開口部を通って延びるように構成された回転自在なシャフトと、
前記回転自在なシャフトと前記棚部との間に設けられたプラスチック挿入体を備え、これにより前記回転自在なシャフトを前記ロータに結合する、
ことを特徴とする呼吸補助装置。
【請求項２】
前記モータはさらに、前記回転自在なシャフトをステータ内で支持するための少なくとも一つの軸受構造を含み、前記軸受構造は、前記回転自在なシャフトに迎合性及び／又は予荷重及び／又は減衰をもたらすための１又はそれ以上の可撓性及び／又は弾性の軸受マウントを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸補助装置。
【請求項３】
前記モータはさらに、前記回転自在なシャフトに結合された軽量インペラを備える、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の呼吸補助装置。
【請求項４】
前記モータはさらに、前記モータに迎合性及び／又は減衰をもたらすように前記ステータと前記ハウジングを結合する可撓性及び／又は弾性のモータマウントを備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項５】
前記プラスチック挿入体は前記棚部と係合して、前記ロータと前記回転自在なシャフトの間の相対運動を防止する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項６】
前記回転自在なシャフトは金属製である、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項７】
前記回転自在なシャフトは、相対的に粗い部分を含み、前記粗い部分は前記プラスチック挿入体と係合する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項８】
前記粗い部分は、刻み付き部分である、
ことを特徴とする請求項７に記載の呼吸補助装置。
【請求項９】
前記プラスチック挿入体は、射出成形によって形成され、射出成形によって前記回転自在なシャフト及び前記ロータに結合される、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項１０】
呼吸補助装置であって、
加圧気体源を備え、該加圧気体源は、
ハウジングと、
気体入口と、
前記呼吸補助装置の出口へと加圧気体を放出するように適合された気体出口と、
モータを備え、該モータは、
棚部を有する中心開口部を備えるロータと、
前記棚部と係合するように構成された回転自在なプラスチックシャフトを備え、これにより前記回転自在なプラスチックシャフトを前記ロータに結合する、
ことを特徴とする呼吸補助装置。
【請求項１１】
前記モータはさらに、前記回転自在なプラスチックシャフトをステータ内で支持するための少なくとも一つの軸受構造を含み、前記軸受構造は、前記回転自在なプラスチックシャフトに迎合性及び／又は予荷重及び／又は減衰をもたらすための１又はそれ以上の可撓性及び／又は弾性の軸受マウントを有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の呼吸補助装置。
【請求項１２】
前記モータはさらに、前記回転自在なプラスチックシャフトに結合された軽量インペラを備える、
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の呼吸補助装置。
【請求項１３】
前記モータはさらに、前記モータに迎合性及び／又は減衰をもたらすように前記ステータと前記ハウジングを結合する可撓性及び／又は弾性のモータマウントを備える、
ことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項１４】
前記回転自在なプラスチックシャフトは前記棚部と係合して、前記ロータと前記回転自在なプラスチックシャフトの間の相対運動を防止する、
ことを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項１５】
前記回転自在なプラスチックシャフトは六角形の断面を有する、
ことを特徴とする請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項１６】
前記回転自在なプラスチックシャフトは射出成形によって形成され、射出成形によって前記ロータに結合される、
ことを特徴とする請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項１７】
前記加圧気体源はさらに、前記ハウジング内の第１及び第２の内部領域を定めるための隔壁を備え、前記第１及び第２の領域は、前記隔壁内に又は前記隔壁により形成された三日月形の開口部によって流体的に接続される
ことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項１８】
前記棚部は、前記中心開口部の周辺に及ぶ、
ことを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項１９】
前記棚部は、階段状の棚部を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項２０】
前記中心開口部は、前記中心開口部の中央から前記ロータへと外向きに突出する少なくとも一つのインデントを含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の呼吸補助装置。
【請求項２１】
前記軽量インペラはシュラウドレス、または材料を別様に削減される、
ことを特徴とする請求項３または請求項１２に記載の呼吸補助装置。
【外国語明細書】
2020142102000001.pdf