(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流を送出するようになったベンチレータと連通している毛細管通路と、
前記毛細管通路の水を少なくとも部分的に気化させるように作動可能な加熱器と、
加熱時に少なくとも部分的に気化し、前記空気流と組み合わされて加湿空気流を形成するエーロゾル流を形成する水を前記毛細管通路に供給するようになったポンプユニットと、
オンオフスイッチを有し、かつ前記ポンプを連続作動させてコントローラスイッチがオンの時に前記毛細管を加熱状態に維持するようにコントローラが構成されるようにプログラムされたコントローラと、
前記ポンプユニットの連続作動に適応する水再循環構成と、
を含むことを特徴とする呼吸器加湿システム。
【請求項２】
前記水は、加圧水供給部から供給されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記毛細管通路は、毛細管の前記加圧水を少なくとも部分的に気化させるのに有効な温度範囲まで毛細管を加熱するように作動可能な少なくとも１つの加熱器本体を有する毛細管であることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ポンプユニットは、約７０ｋＰａから５６０ｋＰａ（１０から８０ｐｓｉｇ（平方インチあたりポンド重ゲージ））の圧力で前記毛細管通路に前記水を送出することを特徴とする請求項１、２、又は３に記載のシステム。
【請求項５】
前記加圧水供給部から供給される水を脱塩するようになったフィルタを更に含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記加熱器は、２ミクロンよりも小さな粒子サイズを有するエーロゾル粒子を生成するようになっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のシステム。
【請求項７】
前記毛細管通路からの前記エーロゾル流は、前記ベンチレータからの前記空気流に対して同軸関係で誘導されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記毛細管通路の出口に流体連通している入口端と、患者インタフェース装置に接続するようになった出口とを有する流管を更に含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記毛細管通路は、
互いに結合された積層体の対向する層の間に前記毛細管通路が位置する積層体と、
前記毛細管通路の前記水を少なくとも部分的に気化された状態に加熱するように配列された加熱器と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記エーロゾル流は、２ミクロンよりも小さな粒子サイズを有するエーロゾルを含み、
前記エーロゾルは、前記空気流による連行時に蒸発する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記毛細管通路は、前記ベンチレータからの前記空気流に接続するハウジング内に収容されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記毛細管通路からの前記エーロゾル流は、前記ベンチレータからの前記空気流と同軸に誘導されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記毛細管通路の出口に流体連通している入口端と患者インタフェース装置に接続するようになった出口とを有する流管を更に含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記毛細管通路は、該毛細管通路を有する積層体を有し、かつ互いに結合された該積層体の対向する層の間に位置することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
ミネラル含有水で作動するように強化された機能を有する請求項１乃至１４のいずれかに記載のシステムであって、
作動温度が１２０℃から１３０℃の範囲であり、かつ空気流を送出するようになったベンチレータと連通している被覆毛細管通路と、毛細管通路加熱器毛細管通路ポンプユニット
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
前記被覆毛細管通路は、フッ素含有ポリマーで被覆されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記被覆毛細管通路は、蒸気が減少した領域を含むことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
７０ｋＰａから５６０ｋＰａ（１０から８０ｐｓｉｇ（平方インチあたりポンド重ゲージ））の圧力で、かつ０．２５ｃｍ3／分から２．２ｃｍ3／分の流量で毛細管通路に水を供給する段階と、
前記毛細管通路内の前記水の少なくとも一部分を気化させてエーロゾル流を形成する段階と、
ベンチレータから空気流を供給する段階と、
前記エーロゾル流と前記空気流を組み合わせて加湿気体流を形成する段階と、
水の過剰な流れを再循環させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記エーロゾル流は、２ミクロンよりも小さな粒子サイズを有するエーロゾル粒子を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記空気を供給する段階の変化に応答して前記水を供給する段階及び前記気化させる段階の少なくとも一方を調節する段階を更に含むことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記水の少なくとも一部分を気化させる前記段階は、前記毛細管通路への熱の連続伝達を含み、前記水の供給は、連続である段階を含むことを特徴とする請求項１８、１９、又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記水を供給する段階は、水をポンピングする段階を含み、
前記ポンピングを調節することによって相対湿度を制御する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項１８、１９、２０、又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記水を供給する段階は、前記毛細管通路の上流の位置で該水を濾過する段階を更に含むことを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００１】
【特許文献１】米国特許第６、６４０、０５０号
【特許文献２】米国特許第６、７７２、７５７号
【特許文献３】米国特許第６、７０１、９２１号
【特許文献４】米国特許第６、８０４、４５８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
一実施形態によれば、呼吸器加湿システムは、空気流を送出するようになったベンチレータと連通している毛細管通路と、毛細管通路の水を少なくとも部分的に気化させるように作動可能な加熱器と、加熱されると少なくとも部分的に気化し、空気流と組み合わされて加湿空気流を形成するエーロゾル流を形成する水を毛細管通路に供給するようになったポンプユニットと、オンオフスイッチを有し、かつコントローラスイッチがオンの時にコントローラがポンプを連続作動させて毛細管を加熱状態に維持するように構成されるようにプログラムされたコントローラと、ポンプユニットの連続作動に適応する水再循環構成とを含む。
【０００３】
別の実施形態によれば、呼吸器加湿システムは、加熱毛細管通路内で少なくとも部分的に気化してエーロゾル流を形成する水を加圧水供給部から受け取るようになっており、かつ毛細管通路の加圧水が加熱されてそこにある加圧水の少なくとも一部を揮発させる時にエーロゾルを形成するようになった毛細管通路と、毛細管通路の加圧水を少なくとも部分的に気化された状態に加熱するように配列された加熱器とを含む加熱毛細管通路と、毛細管通路まで加圧水を供給するようになったポンプユニットと、加圧水を脱塩するように作動可能なフィルタと、空気流を送出するようになったベンチレータとを含み、エーロゾル流は、空気流と組み合わされて加湿気体流を形成する。
【０００４】
更に別の実施形態によれば、呼吸器加湿システムは、ミネラル含有水で作動するように強化された機能を有し、システムは、作動温度が１２０℃（摂氏温度）から１３０℃の範囲であり、かつ空気流を送出するようになったベンチレータと連通している被覆毛細管通路と、毛細管通路の水を少なくとも部分的に気化させるように作動可能な加熱器と、毛細管通路に水を供給するようになったポンプユニットとを含み、加熱時の水は、少なくとも部分的に気化してエーロゾル流を形成し、エーロゾル流は、空気流と組み合わされて加湿空気流を形成する。
【０００５】
別の実施形態によれは、加湿空気流を送出する方法は、７０ｋＰａから５６０ｋＰａ（１０から８０ｐｓｉｇ（平方インチあたりポンド重ゲージ））の圧力で及び０．２５ｃｍ3／分から２．２ｃｍ3／分（分あたり立方センチメートル）の一定流量で毛細管通路に水を供給する段階と、毛細管通路内の水の少なくとも一部分を気化させてエーロゾル流を形成する段階と、ベンチレータから空気流を供給する段階と、エーロゾル流と空気流を組み合わせて加湿気体流を形成する段階と、加湿空気流を排出する段階とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態による呼吸器加湿システムの図である。
【図２】一実施形態による毛細管の形態をしたエーロゾル発生器の断面図である。
【図３】図２のエーロゾル発生器の線３−３に沿った断面図である。
【図４Ａ】一実施形態による加熱毛細管及び加熱要素の側面図である。
【図４Ｂ】別の実施形態による加熱毛細管及び加熱要素の側面図である。
【図５】別の実施形態による積層構造の形態をした毛細管ユニットの側面図である。
【図６】一実施形態による加湿システムの斜視図である。
【図７】制御システムを示す図６に示す加湿システムの側面断面図である。
【図８】加圧水供給部を示す図６に示す加湿システムの側面断面図である。
【図９】０．１９ｍｍ（０．００７３インチ）の内径及び３３ｍｍ（１．３インチ）の長さを有する加熱毛細管に対する流量（μｌ／ｓｅｃ）対電力（ワット）の結果と得られるエーロゾル品質とを示す表である。
【図１０】０．１２ｍｍ（０．００４８インチ）の内径及び３３ｍｍ（１．３インチ）の長さを有する加熱毛細管に対する流量（μｌ／ｓｅｃ）対電力（ワット）の結果と得られるエーロゾル品質とを示す表である。
【図１１】０．１２ｍｍ（０．００４８インチ）の内径、０．０８０ｍｍ（０．００３１４インチ）の毛細管下流端のオリフィス、及び３３ｍｍ（１．３インチ）の長さを有する加熱毛細管に対する流量（μｌ／ｓｅｃ）対電力（ワット）の結果と得られるエーロゾル品質とを示す表である。
【図１２】０．１９ｍｍ（０．００７３インチ）の内径及び３３ｍｍ（１．３インチ）の長さを有する加熱毛細管に対する流量（μｌ／ｓｅｃ）対電力（ワット）の結果と得られるエーロゾル品質（相対湿度）とを示す表である。
【図１３】毛細管通路を出るエーロゾル流内のエーロゾルの粒子サイズを示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ＣＰＡＰ（持続的気道陽圧法）ベンチレータを備えた典型的な家庭用又は病院用の加湿システムは、一般的に呼吸器管内に凝縮が生じる。その結果、加湿システムは、患者から離れる方向に凝縮を向け直し、それを呼吸器管から排水するための手段を必要とする。更に、そのような凝縮に関連する損失は、水リザーバのより頻繁な充填を必要とする。
加えて、一般的な従来の加湿システムは、空気又は気体流を加熱水の大きな表面積又は体積と接触させることによって空気又は気体流を加湿することに依存する。しかし、そのような従来の加湿システムの動的応答時間は、一般的に遅い。特に、それらは、流量のシフトと共に相対湿度（ＲＨ）を変えることが遅い。
従って、高流量（例えば、５０リットル／分までの流量）を有するベンチレータ空気流に対して１００％までの相対湿度（ＲＨ）を提供するために加熱毛細管通路を使用することにより、これらの欠陥を克服することができる加湿システムを有することが望ましいであろう。更に、毛細管通路を通じて供給された水の流量に基づいて周囲ＲＨから１００％ＲＨまで相対湿度を制御することが望ましいであろう。
【０００８】
図１に示す加湿システム１０は、従来技術の上述の欠陥を克服する。図１に示すように、呼吸器加湿システム１０は、オン／オフスイッチ１４を有するコントローラ１２、液体供給部２０、フィルタアセンブリ（又はフィルタ）３０、ポンプユニット４０、加熱毛細管通路５２を有する毛細管ユニット５０（すなわち、毛細管）、及び空気流８２を送出するようになったベンチレータ８０を含む。
液体供給部２０は、加熱された毛細管通路５２内で揮発させることが可能な液相の適切な流体又は液体材料（例えば、水）２４を収容するリザーバ２２を含む。１つの好ましい実施形態では、液体供給部２０は、水（Ｈ2０）を送出するが、他の適切な液体材料を使用することもできる。水２４は、ポンプユニット４０を通じて毛細管ユニット５０に供給される。ポンプユニット４０は、好ましくは約０．２５ｃｃ／分から約２．２ｃｃ／分の範囲の一定の流量で毛細管ユニット５０に水２４を送出する。必要に応じて、水２４は、流体又は毛細管通路５２の水２４の送出を容易にするために大気圧を超える圧力でリザーバ２２内に貯蔵することができる。
【０００９】
一実施形態では、水２４は、揮発させる水２４を収容するのに適切な材料で形成された補充可能な貯蔵チャンバ又はリザーバ２２内に収容される。代替的に、水２４は、使い捨て貯蔵チャンバ又はリザーバ２２（滅菌及び／又は蒸留水のバッグのような）内に収容され、これは、水２４がなくなった時に廃棄され、新しい貯蔵チャンバ又はリザーバ２２と交換される。
図１に示すように、システム１０は、水２４からミネラルを除去するようになったフィルタアセンブリ３０を含む。加圧水ラインを含む水供給部に堆積するミネラルの存在が毛細管通路５２内で熱伝達を阻害する可能性があり、これがシステム１０の性能低下をもたらす可能性があることを認めることができる。更に、典型的な水道水は、多くの場合に毛細管通路５２（例えば、毛細管ユニット５０内の毛細管６０）内にミネラル堆積物を残すことになるので、これは、毛細管ユニット５２の閉塞をもたらす可能性がある。
【００１０】
フィルタアセンブリ３０は、フィルタアセンブリ３０によって生じる圧力降下次第でポンプユニット４０の上流又は下流のいずれかに配置することができる。好ましい実施形態では、フィルタ又はフィルタアセンブリ３０は、ポンプユニット４０が毛細管ユニット５０に水２４をポンピングする前に水２４が濾過されるようにポンプユニット４０の上流側に置かれる。一実施形態では、フィルタアセンブリ又はフィルタ３０は、水２４からミネラル堆積物を除去するイオン交換樹脂フィルタである。
【００１１】
ポンプユニット４０は、リザーバ２２から水２４を受け取って水２４を毛細管ユニット５０内の加熱毛細管通路５２（又は流体通路）までポンピングし、そこで水２４が少なくとも部分的に揮発してエーロゾル流８３になる。ポンプユニット４０は、蠕動ポンプ、ギアポンプ、又はピストンポンプのような適切な圧力と積極的計量とを毛細管ユニット５０に供給することができるあらゆる適切なポンプ装置とすることができる。一実施形態によれば、湿潤経路が互換的な配管から成るので蠕動ポンプが好ましい。
【００１２】
一実施形態によれば、ポンプユニット４０は、約１０から８０ｐｓｉｇ（平方インチあたりポンド重ゲージ）で約０．２５ｃｍ3／分から２．２ｃｍ3／分（１分あたり立方センチメートル）の範囲の一定流量で、加熱毛細管通路５２に加圧水２４を送出する。ベンチレータ８０は、好ましくは、空気流８２を送出し、その空気流が毛細管通路５２からのエーロゾル流８３と組み合わされて加湿空気流８４を生成する。加湿空気流（又は加湿気体流）８４は、次に、患者のインタフェース装置９２を通じて排出される。
【００１３】
実施形態によれば、システム１０内の毛細管ユニット５０は、ベンチレータ８０の空気流８２（例えば、５０リットル／分まで）によって連行される１０ミクロンよりも小さな、より好ましくは約１ミクロンから２ミクロンの粒子サイズを有する水滴のエーロゾル流８３を発生させる。エーロゾル流８３内の水滴は、加湿空気流８４を確立するために空気流８２内で蒸発する。一実施形態によれば、毛細管通路５２からのエーロゾル流８３は、ベンチレータ８０からの空気流８２に対して同軸関係で誘導される。
【００１４】
図１に示すようなシステム１０が高い空気流量（例えば、毎分５０リットルまで）を有し、その機能が毛細管ユニット５０によって生成されたエーロゾル粒子５１の蒸発を助けることは認めることができる。従って、加湿システム１０には、長い作動時間にわたって非常に少ない凝縮しか存在しない。更に、低い凝縮率はまた、システム内での毛細管ユニットの配置に関してシステムに設計の柔軟性を提供する。例えば、必要に応じて、毛細管ユニット５０は、患者に近接させることができ、又は代替的に、ポンプユニット４０と制御回路２４０（図７）を含むサポート電子機器とを収容するベースユニット２００（図６〜８）の本体に組み込まれる。
【００１５】
毛細管ユニット５０は、少なくとも部分的に水２４を気化させる加熱された流体経路又は毛細管通路５２を含む。一実施形態によれば、毛細管ユニット５０は、入口端５４、出口端５６、及び加熱システム５８を有する毛細管６０を含む（図４Ａ及び４Ｂ）。加熱システム５８は、ロウ付け又は溶接のような公知の手段によって毛細管６０に接続した少なくとも１つの上流電極７２及び１つの下流電極７４で構成された１対の電極（又は接点）７２、７４とすることができる。
【００１６】
一実施形態によれば、水２４は、毛細管６０を通って１対の電極７２、７４の間にある加熱区画７３（図４Ａ及び４Ｂ）内に流れ、そこで流体が加熱されて蒸気又はエーロゾル流８３に変換される。エーロゾル流８３は、毛細管６０の加熱区画７３から毛細管６０の端部まで通過して毛細管６０の出口端５６から出る。エーロゾル流８３の形態をした揮発流体は、毛細管６０から出て、かつベンチレータ８０からの空気流８２と組み合わされて加湿空気流８４を形成し、それは、閉じた空間の湿度レベルを維持するか又は患者、動物、又は植物まで送出するなどの目的のために排出される。
【００１７】
毛細管ユニット５０は、ベンチレータ８０からの空気流８２と接続するハウジング９０内に収容することができる。一実施形態によれば、空気流８２は、好ましくは約１０リットル／分から７０リットル／分（ＬＰＭ）で、より好ましくは約５リットル／分から５０リットル／分（ＬＰＭ）で送出される。患者に対する呼吸のための気体又は空気流８２の送出を制御するために、ベンチレータ８０は、患者への通気サポート又は空気流８２の供給を制御するための処理システムと作動的に接続した少なくとも１つの選択可能なベンチレータ設定制御器を含むことができる。
【００１８】
システム１０はまた、好ましくは、閉鎖空間の湿度レベルを維持するか、又は患者、動物、又は植物まで送出するような目的でＣＰＡＰアダプタ又は他の適切な患者インタフェース装置９２を含む。空気流８２は、望ましい空気流を達成するために適切なバルブ構成を含む圧縮空気タンクのような病院の圧縮空気ライン又は加圧空気源から来るようにすることができることは認められる。一実施形態によれば、呼吸器管又は流管９４は、ハウジング９０の出口９１と連通している入口９６を有する。呼吸器管又は流管９４はまた、患者インタフェース装置９２に接続した出口９８を有する。呼吸器管又は流管９４は、好ましくは、ハウジング９０からＣＰＡＰアダプタ、鼻カニューレ、マスク、マウスピース、又は他の適切な患者インタフェース装置９２まで延びる約２から６フィートの長さを有することは認めることができる。
【００１９】
プログラマブル自動コントローラ（図示せず）は、ポンプユニット４０、並びに毛細管通路５２を含む毛細管ユニット５０の加熱を制御する。コントローラは、「Ｎａｔｉｏｎａ１  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」から販売されているＣｏｍｐａｃｔＲＩＯ（登録商標）のようないずれかの適切なマイクロプロセッサ又はプログラマブル自動コントローラ（ＰＡＣ）とすることができる。一実施形態によれば、電極７２、７４（図４Ａ及び４Ｂ）に対する電力を制御するためのアルゴリズムを含むシステム１０の制御は、本明細書においてその全開示内容が引用により組み込まれている米国特許第６、６４０、０５０号及び米国特許第６、７７２、７５７号に開示するように、毛細管通路５２の抵抗値又は温度のモニタリングに基づくものとすることができる。
【００２０】
使用中は、システム１０は、毛細管通路５２を含む毛細管ユニット５０の低質量及び加熱されている水２４（すなわち、加圧水）の小質量の結果としての相対湿度（ＲＨ）の変化に応答する。更に、毛細管ユニット５０に対する水２４の流量を変えるか又は調節するポンプユニット４０の機能は、数ミリ秒以内に加湿気体流８４の相対湿度（ＲＨ）をシフトするか又は変える機能をシステム１０に提供する。従って、患者の空気流を測定することにより、システム１０は、ポンプユニット４０からの液体材料２４（すなわち、水）の流量を単に変えることによって望ましい相対湿度を有する加湿気体流を送出することができる。更に、システム１０は、システム１０の開始及び停止を数ミリ秒以内で可能にし、患者の呼吸プロフィールに応答するシステム１０を作り出す。従って、一実施形態では、毛細管通路５２に対する水２４の流量は、患者の呼吸プロフィールに一致する間欠的又はパルス送出とすることができる。加湿システム１０の低凝縮率はまた、システム１０内の毛細管ユニット５０の配置に設計的柔軟性を与える。例えば、毛細管ユニット５０は、患者に近接させて配置することができ、又は代替的に、ポンプユニット４０及びサポート電子機器及び構成要素を収容する個別のユニットに組み込むことができる。
【００２１】
図１を参照すると、別の実施形態によれば、システム１０は、好ましくは、毛細管ユニット５０の上流に設けられたバルブ１３０（例えば、ソレノイド）と、好ましい作動温度で毛細管通路５２を加熱状態に維持するようにプログラムされたコントローラ１２と、バルブ１３０と協働してポンプユニット４０を連続運転状態のままにする水再循環構成（再循環通路）１４０とを含む。そのような構成を用いて、コントローラ１２が制御電子機器２００（図６）からデマンド信号１４２を受け取った時に、システム１０は、既に加熱されている加熱毛細管５２に水を直ちに送出し、最小限の応答時間内で直ちに水蒸気のエーロゾルを作り出して排出されることは認めることができる。代替的に、オンオフスイッチ１４によりシステム１０がオフにされた時に、加熱器（図示せず）は、毛細管通路５２及びポンプユニット４０に対してオフにされ、バルブ１３０は、閉状態のままである。
【００２２】
システム１０は、時々及び／又は偶然に毛細管通路５２を詰まらせる可能性があるミネラル含有物を有する水道水を用いて作動される可能性があることは認めることができる。従って、更に別の実施形態によれば、毛細管通路５２の内面に沿ったミネラル堆積物の低減は、テフロン（登録商標）又は同等材料のようなフッ素含有ポリマーで毛細管通路５２内面を被覆し、同時に加熱毛細管通路５２の作動温度を約１２０℃から１３０℃まで低下させることによって達成することができる。更に、加熱毛細管通路５２の作動温度を低下させることにより、蒸気が減少した領域が加熱毛細管通路５２内に形成され、それによってそこにミネラルが堆積する可能性が減少する。例えば、好ましい実施形態によれば、ミネラル堆積物の付着を低減するために毛細管又は毛細管通路５２の内面に沿ったテフロン（登録商標）コーティングが十分である。
別の実施形態によれば、毛細管通路５２の排出は、それが混合されるベンチレータ８０の流れの方向に対して好ましくは同方向であり、又はより好ましくは同軸であり、そのような構成によって固着による損失が最小になる。
【００２３】
図２は、一実施形態による毛細管（又は通路）６０の形態をした加熱毛細管ユニット５０を含むハウジング９０の断面図である。図２に示すように、毛細管ユニット５０は、入口５４及び出口５６（又は退出端部）を含む流体経路又は毛細管通路５２を有する毛細管６０を含む。入口５４は、好ましくは、上流フィルタシステム３０を含むポンプユニット４０から、又は下流フィルタシステム３０を含むポンプユニット４０から加圧水形態の水２４を受け取る。水２４は、液体又は流体の形態で毛細管６０の入口５４に入る。一実施形態によれば、水２４は、毛細管通路５２内で気化してエーロゾル流８３内に入り、毛細管通路５２の出口又は退出端部５６において毛細管通路５２を出ることになる。毛細管６０からのエーロゾル流８３は、毛細管通路５２の退出端部５６においてベンチレータ８０からの空気流８２と接続し、加湿空気流８４を形成する。
毛細管６０は、Ｉｎｃｏｎｅ１のようなニッケルベースの超合金又はガラスのような材料を含む金属又は非金属管で構成することができる。代替的に、毛細アセンブリ又は管６０は、例えば、石英ガラス又はケイ酸アルミニウムセラミック、又は反復加熱サイクル及び発生圧力に耐えることが可能で適切な熱伝導特性を有する他の実質的に非反応性の材料で構成することができる。
【００２４】
図３は、図２の線３−３に沿ったハウジング９０及び毛細管ユニット５０の断面図である。図３に示すように、毛細管６０からのエーロゾル流８３は、好ましくは、エーロゾル流８３がハウジング９０内の毛細管６０から出る時に、ベンチレータ８０からの空気流８２と同軸か又はその中心にある。一実施形態によれば、毛細管６０は、好ましくは、約０．０５ｍｍから約０．５ｍｍ（０．００２０から０．０２０インチ）の内径６２、より好ましくは約０．２ｍｍから約０．５ｍｍ（０．００８０から０．０２０インチ）の内径６２、及び約０．１ｍｍから約０．８ｍｍ（０．００５から０．０３２インチ）の外径６４、より好ましくは約０．３ｍｍから約０．８ｍｍ（０．０１２から０．０３２インチ）の外径６４を有する金属又はステンレス鋼製管である。
【００２５】
図４Ａは、一実施形態による加熱毛細管６０及び加熱システム（又は加熱器）５８の側面図である。図４Ａに示すように、加熱システム５８は、制御された電源（図示せず）に接続する抵抗経路を提供するために毛細管６０に付加された１対の電極（又は接点）７２、７４で構成された電極アセンブリを含む。電極７２、７４は、好ましくは、毛細管６０の入口端５４及び毛細管６０の退出端部５６に設けられ、２つの電極７２、７４の間に加熱区画７３を形成する。２つの電極７２、７４の間に加えられた電圧は、毛細管６０又は加熱要素又は加熱器を作っているステンレス鋼又は他の材料の固有抵抗、及び加熱区画７３の断面積及び長さのような他のパラメータに基づいて加熱区画７３で熱を発生させる。２つの電極７２、７４の間に加えられる電力は、約１ワットから７０ワット、より好ましくは５Ｗから５０Ｗ（ワット）の間とすることができる。
加熱区画７３は、好ましくは、約２５ｍｍ（０．９８インチ）から７５ｍｍ（２．９５インチ）の加熱長さ６６、より好ましくは、約２５ｍｍ（０．９８インチ）から３５ｍｍ（１．３８インチ）の加熱長さ６６を有する。好ましい実施形態では、毛細管６０は、毛細管６０の退出端部５６において縮小した直径を有する先端付き毛細管を含まない。
【００２６】
図４Ｂは、別の実施形態による加熱毛細管６０及び加熱システム５８の側面図である。図４Ｂに示すように、加熱システム５８は、制御された電源（図示せず）に接続する抵抗経路を提供するために毛細管６０に付加された１対の電極（又は接点）７２、７４で構成された電極アセンブリを含む。電極７２、７４は、毛細管６０の長さ方向に沿って離間した位置に接続され、毛細管６０の入口端５４と上流電極７２の間に給送（又は近位）区画７１が形成され、２つの電極７２、７４の間に加熱区画７３が形成され、かつ下流電極７４と毛細管６０の退出端部５６の間に遠位（又は先端）区画７５が形成される。２つの電極７２、７４の間に加えられた電圧は、毛細管６０又は加熱システム７０を作っているステンレス鋼又は他の材料の固有抵抗、及び加熱区画７３の断面積及び長さのような他のパラメータに基づいて加熱区画７３で熱を発生させる。
【００２７】
図５は、積層体又は積層構造体１００の形態をした毛細管ユニット５０の側面図である。この実施形態によれば、毛細管ユニット５０は、積層構造体で形成され、材料のいくつかの層が互いに接着されて流体経路又は毛細管通路５２を作る。図５に示すように、毛細管ユニット５０は、積層構造体１００で作ることができ、そこでは、流体又は毛細管通路５２が第１の層１０２にチャンネル１１０を含み、第１の層１０２に重なっている第２の層１０４は、その全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６、７０１、９２１号及び米国特許第６、８０４、４５８号に説明されているようにチャンネル１１０を取り囲む。
【００２８】
図６及び７に示すように、液体供給部２０、フィルタアセンブリ３０、ポンプユニット４０、及び毛細管ユニット５０は、好ましくは、ベースユニット２００に内蔵される。ベースユニット２００はまた、湿度制御システム２１０、好ましくは壁変圧器のような低電圧ＤＣ電源（直流又は連続電流源）の形態の電源２２０、ベンチレータ回路８５へのコンセント２３０、及び電子制御回路２４０を含む。湿度制御システム２１０は、湿度検出器又はセンサ（図示せず）及びベースユニット２００の外面に設けられた湿度表示器２１４を含む。湿度制御システム２１０は、望ましい相対湿度（ＲＨ）に伴って加湿気体流を提供するようにポンプユニット４０の速度を変更又は変えることができるように構成される。
【００２９】
電子制御システム２４０は、ポンプユニット４０の速度と毛細管ユニット５０に取り付けられた電極に対する電力とを制御する。一実施形態によれば、電力を制御するアルゴリズムは、毛細管ユニット５０の抵抗値又は温度のモニタリングに基づくようにすることができる。液体材料２４（すなわち、水）の流量を変更又は変えるポンプユニット４０の速度を変更することにより、加湿空気流８４の相対湿度（ＲＨ）のシフトを数ミリ秒以内に達成することができることを認めることができる。更に、患者の空気流（又は加湿空気に対する他のデマンド）を測定することにより、毛細管ユニット５０に対する水２４の流量を応答的に変更することによって相対湿度が一定に保たれるようにシステム１０内の相対湿度を制御することができる。従って、加湿の割合は、ベンチレータからの空気の流量変化に応答して殆ど瞬間的に変更することができる。
【００３０】
ベースユニット２００はまた、ベンチレータ供給管８６及びエーロゾル供給管８８で構成されたベンチレータ回路８５への毛細管ユニット５０からの出口２３０を含む。ベンチレータ供給管８６及びエーロゾル供給管８８は、好ましくは、ベンチレータ８０からの空気流８２内に毛細管ユニット５０からのエーロゾル流８３が連行される接続部を有する。エーロゾル流８３に関連するあらゆるエーロゾル８１が、空気流８２及びエーロゾル流８３が組み合わされて加湿気体流８４を形成する時に空気流８２内で気化することを認めることができる。
【００３１】
図８に示すように、フィルタアセンブリ３０は、好ましくは、逆止弁３２を有するポンプユニット４０に接続され、これは、ベースユニット２００から液体供給部２０を取り外すことを可能にする。使用中は、液体供給部２０を収容するリザーバ２２は、好ましくは、必要に応じて新しい水供給部又は他の適切な水２４を供給することができる互換的なユニットである。
図９〜１１は、３つの毛細管幾何学形状の電力、流量、及び圧力の関係を示している。図９に示すように、表は、約０．００７３インチの内径と約１．３インチの長さとを有するＫ３２ＥＧ内径毛細管通路５２で構成された毛細管ユニット５０の流量対電力を示している。図１０及び１１の各々は、それぞれ、約１．２ｍｍ（０．００４８インチ（３２ゲージ））の内径と約３３ｍｍ（１．３インチ）の長さとを有する毛細管ユニット５０と、約０．１９ｍｍ（０．００７３インチ（Ｋ３２ＥＧ））の内径と約３３ｍｍ（１．３インチ）の長さと約０．０８ｍｍ（０．００３１４インチ）のオリフィスとを有する毛細管ユニット５０とに対する同じ関係を示している。
【００３２】
図１２は、約０．０８ｍｍ（０．００７３インチ）の内径及び約３３ｍｍ（１．３インチ）の長さを有する毛細管ユニット５０を使用して、図１に示すようなシステム１０によって生成された相対湿度を示している。相対湿度（ＲＨ）の測定値は、３フートの呼吸器管の端部で取られ、これは、患者がシステム１０に接続する位置にほぼ対応すると考えられる。
図１３は、毛細管通路を出るエーロゾルの粒子サイズ（毛細管から２５ｍｍ（１インチ）の位置で測定されたもの）対電力を示す表である。図１３に示すように、毛細管に供給される電力の量が温度上昇のために大きくなると、エーロゾルの粒子サイズが小さくなる。
【００３３】
別の実施形態によれば、微生物活動を無害にすることができることを認めることができる。例えば、約１５０℃まで加熱される１．６５ｃｍ3／分の水が給送されている約０．２ｍｍ（０．００８インチ）の内径を有する毛細管通路５２は、微生物活動のない状態にされたエーロゾル化した水を提供することができる。
様々な実施形態を説明したが、当業者には明らかなように変形及び修正を行うることができることは理解されるものとする。そのような変形及び修正は、添付の特許請求の範囲及び視野内であると考えるものとする。
【符号の説明】
【００３４】
１０  呼吸器加湿システム
４０  ポンプユニット
５２  毛細管通路
８０  ベンチレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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