(57)【要約】ＨＭＥモードとバイパスモードで選択的に作動する熱湿変換（ＨＭＥ）装置（１０）は、回転可能なバルブと、回転運動を装置に取り付けられた管（１３，１７，１９）に伝達することなく回転させられるように構成されたバルブセレクタ（２８）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部チャンバを定めるとともに、その端部に第１のパイプを有し反対側の端部に第２のパイプを有する壁構造を有し、前記パイプは前記内部チャンバに接続され、前記壁構造、前記第１のパイプ及び前記第２のパイプは互いに静止して係合する、ハウジングと、
前記内部チャンバに沿い、前記第１及び第２のパイプ間において流体を導く伸長管路と、
前記伸長管路と前記ハウジングの間で前記内部チャンバに配置され、熱及び湿気を選択的に吸収または排出するように構成された吸収材料と、
前記第２のパイプの近傍で前記ハウジングに作動可能に取り付けられ、選択的に流体を前記第２のパイプと前記管路との間、及び前記第２のパイプと繊維状の前記材料との間で連通するように構成されるとともに、前記壁部材又は前記第１及び前記第２のパイプを相対的に移動させることなく選択的に前記流体を連通させるバルブセレクタを備える、バルブと、
を備える呼吸器治療用熱湿変換装置。
【請求項２】
前記伸長管路及び前記内部チャンバは前記吸収材料と協同して熱湿変換通路を定め、
前記バルブは流体を前記第１及び第２のパイプの間で前記伸長管路に沿って導く第１バルブ位置と、前記第１及び第２のパイプの間で前記熱湿変換通路を通って案内する第２バルブ位置とで選択的に作動する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記バルブは、複数の開口を備える第１の開口付部材と、複数の開口を備える第２の開口付部材と、を備え、
前記第１バルブ位置では、前記開口が、前記熱湿変換通路に沿う流れに対して開くとともに、前記伸長管路に沿う流れに対して閉じるように位置合わせされ、
前記第２バルブ位置では、前記開口が、前記熱湿変換通路に沿う流れに対して閉じるとともに、前記伸長管路に沿う流れに対して開くように位置合わせされる、
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記バルブは複数の第１開口及び複数の第２開口を有する第１の開口付部材を備え、
前記第２の開口付部材は、複数の第３開口を有し、
前記第１バルブ位置において、前記バルブは、前記第１及び第３開口を通って流体を流し
前記第２バルブ位置において、前記バルブは、前記第２開口を通って流体を流す、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の開口付部材は、前記ハウジングに対して移動可能であり、
前記第２の開口付部材は、前記ハウジングに対して静止し、
前記バルブセレクタは、前記第１の開口付部材を、前記第１及び第２バルブ位置の間において、前記第２の開口付部材に対して、移動させるように構成された、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記第１の開口付部材は、前記第２の開口付部材に対して回転させられるように構成され、前記バルブセレクタは前記第１の開口付部材を回転するように構成された、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記バルブセレクタは、前記ハウジングに移動可能に搭載され、前記ハウジングまたは前記第１及び第２のパイプを互いに移動させることなく前記第１の開口付部材を回転するように構成された請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記バルブセレクタは、前記ハウジングに回転可能に搭載され、前記ハウジングまたは前記第１及び第２のパイプを互いに移動させることなく前記第１の開口付部材を回転するように構成された請求項６記載の装置。
【請求項９】
前記第２の開口付部材は、前記内部チャンバの近傍において前記第２のパイプに取り付けられた開口付壁を備える請求項６記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の開口付部材は、前記第２の開口付部材と前記内部チャンバとの間で前記ハウジング内に回転可能に取り付けられた開口付壁を備える請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記伸長管路は前記第１開口付壁に取り付けられた請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第２開口付壁は、前記第２のパイプと同心である請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の開口付部材は、前記ハウジング内において前記第２開口付壁と前記内部チャンバとの間に取り付けられた第１開口付壁を備える、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記伸長管路は、前記第２のパイプと同軸に前記第１開口付壁に取り付けられた円筒状の管を備える、請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
前記第２の開口付部材は前記ハウジングに対して移動可能であり、
前記第１の開口付部材は前記ハウジングに対して静止し、
前記バルブセレクタは、前記第２の開口付部材を、前記第１の開口付部材に対して、前記第１及び第２バルブ位置の間で移動させるように構成されている請求項３記載の装置。
【請求項１６】
前記第２の開口付部材は前記第１の開口付部材に対して回転させられるように構成され、
前記バルブセレクタは前記第２の開口付部材を回転させるように構成された請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記バルブセレクタは、前記ハウジングに移動可能に設けられ、前記ハウジングまたは前記第１及び第２のパイプを互いに移動させることなく前記第２の開口付部材を回転させるように構成された、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記バルブセレクタは、前記ハウジングに回転可能に設けられ、前記ハウジングまたは前記第１及び第２のパイプを互いに移動させることなく前記第２の開口付部材を回転させるように構成された、請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の開口付部材は、前記内部チャンバの近傍において前記第２のパイプに取り付けられた開口付壁を備える、請求項１６記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の開口付部材は、前記第１開口付壁と前記内部チャンバとの間で前記ハウジング内に回転可能に取り付けられた開口付壁を備える、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記伸長管路は前記第２開口付壁に取り付けられた管を備える請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記第１開口付壁は前記第２のパイプと同心である請求項１９記載の装置。
【請求項２３】
前記第２の開口付部材は前記ハウジング内において前記第１開口付壁と前記内部チャンバとの間に取り付けられた開口付壁を備える請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記伸長管路は前記第２のパイプと同軸に前記第２開口付壁に取り付けられた円筒状の管を備える請求項２２記載の装置。
【請求項２５】
第１の端部に第１のパイプを備え、第２のパイプを前記第１の端部と反対側の第２の端部に備え、その内部で流体が前記第１及び第２のパイプに連通するチャンバを備える壁ハウジングと、
前記チャンバ内に配置され、前記第１及び第２のパイプの間で前記チャンバを通って、湿気吸収排出可能に接続して流体を案内する第１流体流路と、前記第１及び第２のパイプの間で前記チャンバを通って、実質的に湿気吸収排出構造体を迂回して流体を案内する第２流体流路と、を形成する湿気吸収排出構造体と、
前記壁ハウジング内に第１又は第２の端部の近傍において固定された第１の開口付構成要素と、前記壁ハウジング内に移動可能に取り付けられ、前記第１の開口付構成要素と協同して選択的に流体を前記チャンバ内において前記第１流体通路又は前記第２流体通路に沿って流れるように案内する第２の開口付構成要素と、を備えるバイパスバルブと、
前記第１壁ハウジングに移動可能に取り付けられるとともに前記第２の開口付構成要素を選択的に移動させるように構成されたバルブセレクタと、
を備え、前前記第１及び第２のパイプと前記壁ハウジングは互いに対して静止するように構成される、呼吸器治療用熱湿変換装置。
【請求項２６】
前記第２流体通路は管路を備える請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記第２流体通路は円筒管を備える請求項２５記載の装置。
【請求項２８】
前記第１流体通路は前記第２流体通路と同心の環状である請求項２５記載の装置。
【請求項２９】
前記第１流体通路は前記第２流体通路と同心の環状である請求項２７記載の装置。
【請求項３０】
前記第１及び第２のパイプは前記第２流体通路と同心である請求項２８記載の装置。
【請求項３１】
前記第２の開口付構成要素は回転可能であり、前記バルブセレクタは前記第２の開口付構成要素を回転させるように構成された請求項２５記載の装置。
【請求項３２】
前記第２の開口付構成要素は回転可能であり、前記バルブセレクタは前記第２の開口付構成要素を前記第１の開口付構成要素に対して回転させるように構成され、前記第２の開口付構成要素は前記第１及び第２のパイプに同軸に回転されるように構成された請求項３０記載の装置。
【請求項３３】
前記バルブセレクタは前記バルブハウジングに回転可能に設けられた請求項２５記載の装置。
【請求項３４】
前記バルブセレクタは前記バルブハウジングに回転可能に設けられた請求項３１記載の装置。
【請求項３５】
前記第２の開口付構成要素は回転可能であり、前記バルブセレクタは前記第２の開口付構成要素を前記第１の開口付構成要素に対して回転させるように構成され、前記第２の開口付構成要素は前記第１及び第２のパイプに同軸に回転されるように構成され、前記バルブセレクタの回転は前記第２の開口付構成要素と同軸である請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
前記第１の開口付構成要素は複数の開口を有する壁を備え、前記第２の開口付構成要素は複数の開口を有する壁を備え、前記第１バルブ位置では前記開口は前記第１流体通路を開き、前記第２流体通路を閉じるように位置合わせされ、前記第２バルブ位置では前記開口は前記第１流体通路に対して閉じ前記第２流体通路を開くように位置合わせされる請求項２５記載の装置。
【請求項３７】
前記第１の開口付構成要素は複数の開口を有する壁を備え、前記第２の開口付構成要素は複数の開口を有する壁を備え、前記第１バルブ位置では前記開口は前記第１流体通路を開き、前記第２流体通路を閉じるように位置合わせされ、前記第２バルブ位置では前記開口は前記第１流体通路に対して閉じ前記第２流体通路を開くように位置合わせされる請求項３２記載の装置。
【請求項３８】
前記第１の開口付構成要素は複数の開口を有する壁を備え、前記第２の開口付構成要素は複数の開口を有する壁を備え、前記第１バルブ位置では前記開口は前記第１流体通路を開き、前記第２流体通路を閉じるように位置合わせされ、前記第２バルブ位置では前記開口は前記第１流体通路に対して閉じ前記第２流体通路を開くように位置合わせされる請求項３５記載の装置。
【請求項３９】
前記円筒状の管はその壁に沿って１つ以上の溝を備える請求項２７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
［０００１］  熱湿変換装置は、呼吸器治療のため、ベンチレータからの湿気（moisture）をガスに供給するのに用いられることが多い。熱湿変換器（ＨＭＥ）は、呼吸回路に配置される。このような装置は、患者から排出されたガスの熱／湿気を吸収するとともに、その熱／湿気を、患者が吸入するベンチレータからの冷たい／乾いた呼吸のガスの流れに放出することが可能な材料または構成要素を含んでいる。
【０００２】
［０００２］  いくつかの呼吸器の病気の治療のために、ネブライザー（噴霧器）で生成されたエーロゾルを、患者に送られるガスに導入することが望ましい。このような処理の際には、ＨＭＥ材料へのエーロゾルの吸収を避けるため、ＨＭＥをバイパス（迂回）することが望ましい。エーロゾル処理の度にＨＭＥ装置を取り除く不便性や非効率性を回避するために、ＨＭＥバイパス装置が提供された。このような装置は米国特許出願公開番号２００４／００８４０４６に開示されている。しかしながら、ＨＭＥ機能と、バイパス機能との間で、この公知技術の装置を作動するには、ハウジング部の端部のパイプを回転させるハウジング部の回転が要求される。このようなハウジングとパイプの回転は、取り付けられている患者の回路管に伝達され、この結果、パイプの接続が乱され、緩められ、不慮に管の接続が解除し、患者の換気に影響し、または、管に沿って追加されたトルクを軽減するために患者のベンチレータ回路を再配置する必要が生じる。
【発明の概要】
【０００３】
［０００３］  ここで示す熱湿変換装置は、回転運動とトルクを患者の呼吸回路管に伝達することなく、オペレータがＨＭＥとエーロゾル処理とをモードチェンジできる機構を備えている。この装置は、内部チャンバを定めるハウジング壁構造を備えている。この内部チャンバ内に、患者が排出したガスからの熱及び湿気を吸収し、その吸収された熱及び湿気を、患者が吸入する乾いた呼吸ガスに戻すことができる熱湿変換（ＨＭＥ）材料または構造体が配置されている。この壁ハウジング内に熱湿変換通路及びバイパス通路が配置されている。ハウジングの両端部に取り付けられた静止パイプが内部チャンバに接続されている。パイプの先端部近傍のバルブは、選択的に熱湿変換通路とバイパス通路を通る流体の連通を供給するように構成されている。バルブセレクタを含むバルブは、壁構造体またはパイプの端部をいずれも互いに移動することなくこのような選択的な連通を提供する。選択的に作動するバルブは、第１の開口付壁と、第２の開口付壁を備えている。一方の壁は静止し、他方の壁は、流体を熱湿変換通路またはバイパス通路に選択的に案内するために、バルブセレクタが開口に位置合わせされることにより、移動する。好ましい実施例では、バルブセレクタは装置ハウジングに回転可能に搭載されている。このためオペレータは簡便にバルブセレクタを回転し、移動可能な開口付部材の回転を生じ、選択的に開口を位置合わせすることで、流体をＨＭＥまたはバイパス動作に流すことができる。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【０００４】
［００１１］  図１は、ハウジングの両端に取り付けられたパイプ１２、１４を備えるハウジング壁２０を有する熱湿変換装置（ＨＭＥ）１０の外観を示している。基端のパイプ１２は気管チューブ１３、気管内チューブ、または、患者の別の気道の面に取り付けられる。ハウジングの反対側の端部は先端のパイプ１４であり、Ｙ字ベンチレータ回路１５と、吸入及び排出回路管１７，１９を含むベンチレータ回路の管集合体とに取り付けられる。このような呼吸用の、またはベンチレータ回路の管または集合体、及び患者のガス運搬用の管、例えば気管チューブ、気管内チューブ、その他の患者のガス運搬用の管は、熱湿変換装置の一部ではない。これらについては、当業者によく知られているため、その詳細は説明しない。ハウジングの近傍にパイプ１４に対して回転可能に搭載されたバルブセレクタ２８が示されている。他の管構造は、例えば、ＨＭＥ装置の端部にそれぞれ取り付けられている。管集合体は、バイパスモードのＨＭＥ装置を通って患者に送られ治療するエーロゾルを生成するための、ネブライザや定量噴霧式ネブライザ（図示せず）を含む。これらは以下に示される。
【０００５】
［００１２］  ＨＭＥ装置の集合体の主な構成要素は、図２に示されている。図２は、構成要素の分解状態を示すとともにこれらが組み立てられた際の関係を示す。内部チャンバを定めるハウジングは、第１ハウジング壁１６と、第２ハウジング壁１８を有するハウジング集合体を備える。これらは、互いに接合され、または係合されるか、あるいは互いに固定または静止する（stationary）位置に取り付けられている。好適には、ハウジング部材の、対向または対応するエッジ同士は、図７に示すように、その対応するエッジ同士が接合されるか、接着剤や超音波溶接等により実質的に永久的に接合されている。また、ハウジングの構成要素は、スナップ係合や、ねじ係合で、内部の構成要素にアクセスされてもよい。
【０００６】
［００１４］  図２乃至７に示すように、流体を選択的に熱湿変換装置に案内するためのバルブは、２つの開口付部材を備えている。一方の開口付部材はハウジングに対して静止して固定され、他方の開口付部材は、移動可能、好適にはハウジングに対して回転可能である。両方の開口付部材は複数の開口を備えている。複数の開口は、装置の両端のパイプの間において、ＨＭＥモードまたはバイパスモードのどちらかを通る流体を案内するため、選択的に位置合わせされる。図に示されている好適な実施形態では、開口付部材２５はハウジング１６と一体の部材に形成されている。開口付部材２５は、流体を案内する複数の開口２７が形成された壁を備える。図２乃至４に示される好適な実施形態では、複数の第１開口２１と複数の第２開口２３が回転可能な開口付部材２２に形成されている。複数の第３開口２７は静止した開口付部材２５に形成されている。第３開口２７は開口２１や開口２３よりも大きい。開口付部材２２が開口付部材２５に対して回転すると、第１バルブ位置において、第１開口２１が第２の開口付部材２５の開口２７と位置合わせされ、第１の流体通路が提供される。第２バルブ位置では、開口付部材２２が回転し、第２開口２３が開口２７と位置合わせされ、第２の流体通路が形成される。この、開口２１と開口２７とが揃うバルブ位置では、開口２３は開口付部材２５の他の開口と位置合わせされず、したがって、開口２３を通るガス用の流体通路はない。開口２３と開口２７が揃う第２バルブ位置において、開口２１は開口２７と位置合わせされず、したがって、開口２１は流体の流れに対して閉じている。また、図示される開口付部材は、例えば、第１及び第２の開口を有する静止した部材や、第３の開口を有する回転可能な部材とともに、反転することがわかる。また、図示された開口のサイズ及び形状は、好適であるが、限定するものではなく、他の開口の大きさ及び形状であっても同様の機能を果たす。
【０００７】
［００１６］  ハウジング壁部材で両端のパイプ１２，１４の間に定められる内部チャンバは、熱湿変換通路３４、及び伸長バイパス通路３２を有して構成される。特に、図７に示されるように、バイパス通路３２は、パイプ１２，１４と同軸の、実質的に円筒状に伸びた管路を備えている。熱湿変換通路３４は、実質的にバイパス通路と同軸の円筒状のスペースである。図７の矢印で示すように、流体は、一方のバルブ位置ではバイパス通路３２を通り、他方のバルブ位置では熱湿変換通路３４を通る。したがって、回転開口付部材２２のバルブが回転し、開口２１または開口２３が開口付部材２５の開口２７と位置合わせされた時は、流体の流れは、２つの流体通路の両方ではなく、一方または他方のどちらかを通る。しかしながら、開口付部材２２が第１及び第２バルブ位置に完全に回転しない中間の位置が存在し、両方の開口２１，２３が開口２７と部分的に位置合わせされる場合があることがわかる。
【０００８】
［００１７］  図７の実施例に示すように、熱湿変換通路３４内に、熱湿変換（ＨＭＥ）カートリッジ３０が配置されている。ＨＭＥカートリッジは、湿気及び熱を患者の出すガスから吸収するとともに、吸収された熱及び湿気を、通路を通る乾いた呼吸ガスに供給することができる、材料（material）や構造物で形成されている。このような材料を、例えば、再生熱湿変換材料と呼ぶこともある。好適な材料は、米国特許第５０４２４６８号や第５５９２９３３号に示されている。これらの文献での開示は、ここに参照され得る。このような材料は、例えば紙または他の繊維系の材料から成り、例えばハニカム構造や、ボール紙や繊維材が螺旋状に巻かれた細片構造を成し、円筒形状のカートリッジを構成する。このような材料は、熱及び湿気の吸収排出に優れた吸湿性の塩類や組成物を用いて処理され、または含浸されていてもよい。当業者によく知られた他のＨＭＥ材料も適用できる。
【０００９】
［００１３］  ハウジング壁部材を接着するのに先立って、回転可能な開口付部材２２が、熱湿変換材料として取り付けられる。図７に示すように、回転可能な開口付部材２２は、開口付壁２５の近傍に回転可能に配置される第１の開口付部材２２の開口付壁３７に組みつけられる。この実施形態においては、パイプ１２と反対の端部のパイプ１４は、第１のハウジング壁１６と一体に形成され、このハウジングには、導路３５が設けられている。この導路３５を通ってバルブセレクタ２８の構成要素が延びている。図２及び図７に示されるように、バルブセレクタ２８にはバルブセレクタピン３１が設けられている。バルブセレクタピン３１は導路３５を通って延び、回転可能な開口付部材２２の溝３３に挿入される。このように搭載されることにより、バルブセレクタ２８は回転し、回転は、バルブセレクタピンを介して回転可能な部材２２に伝達される。
【００１０】
［００１８］  この実施形態において、円筒管または管路は、少なくともバイパス通路３２の長さの部分に沿って設けられている。円筒管には、円筒状の管路の周りに巻きつけられ得るＨＭＥ材料の円筒形のカートリッジあるいはロールを支持するための、同軸のスプールが設けられている。好適な実施形態では、円筒管は、回転可能な開口付部材２２に不可欠な部分である。この管は、好適には、バルブの反対側の端部が、ハウジング壁部材１８の構成要素としてのスペーサ２６によって、受けられ、または支持され得る十分な長さに構成されている。図２に示す複数の切込み２９に円筒管２４の端部が回転可能に受けられる。好ましい実施形態において、管２４には、溝３６が設けられている。溝３６は、溝のスペースによって熱可塑性の円筒状の材料を圧縮させる。このため、ハウジング壁部材１６及び１８がシールされ、図１及び図７に示すように完全に組みつけられたときに、シリンダは、バイアス部材として作用し、回転開口付部材２２を静止した開口付部材２５に対して付勢する。複数の溝３６は、１つまたはそれ以上の、熱可塑性の円筒部材に沿う螺旋状の溝でもよいし、または、屈曲または圧縮可能な形状で、上述したようにバイアスを形成する溝であってもよい。円筒管を用いる代わりに、ＨＭＥ材料のバイパス通路に対して露出した表面を覆い又はシールすることにより、エーロゾルの吸収を低減または回避してもよい。
【００１１】
［００１９］  エーロゾルが患者に運ばれる際にＨＭＥ装置を作動させる場合には、バルブセレクタがＨＭＥバイパスまたはネブライザ位置に回転し、回転開口付部材２２が、回転して開口２１が開口付部材２５の開口２７に対応して位置する。このため、装置のバイパスを通る全てのガスが熱湿変換通路を迂回するように案内される。このバイパスモードでは、ＨＭＥ装置が作動し、エーロゾルガスの混合物をパイプ１４から伸長通路３２を通ってパイプ１２に案内する。エーロゾルの患者への送りがなくなり、または終了したときには、バルブセレクタが回転して開口付部材２２の開口２３が開口２７に位置合わせされ、その結果、開口２１は位置合わせ状態ではない。このＨＭＥの作動モードでは、全てのガスは熱湿変換通路３４を通ってパイプ１２とパイプ１４との間で運ばれる。バルブセレクタが回転したとき、ハウジング壁構造またはハウジング壁構成要素１６，１８の相対的な回転運動も、パイプ１２，１４の相対的な回転運動もない。このため、ＨＭＥモードとバイパスモードはオペレータにより、患者の回路へ回転が伝達することなく、選択され得る。この装置は、一方の手でハウジングを保持し、他方の手でバルブセレクタを回転させることにより、回転運動が、患者、基端のパイプ１２側、ベンチレータ、先端のパイプ１４側、のいずれにも伝達することなく、作動することができる。このため、装置の両側の管の接続が、乱されず、緩まず、また解除されることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一端にベンチレータ回路管が取り付けられ、他端に患者のガス運搬管が取り付けられた熱湿変換装置の斜視図である。
【図２】図２は、主な構成要素の分解状態における関係を示す装置の分解組立図である。
【図３】図３は、回転可能な開口付部材の斜視図である。
【図４】図４は、図３に示す部材の側面図である。
【図５】図５は、ハウジング部材、及び取り付けられた静止した開口付部材の斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す組立て部品の側面図である。
【図７】図７は、組み立てられた装置の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008526460.tif 000006
【図５】
2008526460.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2008526460.tif 000011
2008526460.tif 000012