(57)【要約】  圧支持システム１０は、呼吸ガスの供給に取り込まれる水蒸気の量を増加させる加湿器２０と、加湿器の下流に流体結合される陽圧呼吸装置３０とを有する。陽圧呼吸装置は、加湿器の出口から受け取られる呼吸ガスの供給から呼吸ガスの陽圧フローを生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸ガスの陽圧フローを生成する陽圧呼吸装置との使用に適した加湿器であって、
自由水面を持つ水の供給を保持するチャンバと、
前記チャンバへ乾燥した呼吸ガスのフローを供給するガス入口と、
前記チャンバから加湿された呼吸ガスのフローを排出するガス出口であって、前記陽圧呼吸装置の吸気口と流体結合するガス出口とを有する、加湿器。
【請求項２】
前記チャンバが、
前記チャンバ内に保持される前記水の温度を増加させる発熱体と、
前記加湿された呼吸ガスのフローの相対湿度を減少させる凝縮部、
のうちの少なくとも１つと関連する、請求項１に記載の加湿器。
【請求項３】
前記チャンバへ供給される前記水及び前記乾燥した呼吸ガスのフローのうちの少なくとも１つから汚染物質を除去するフィルタをさらに有する、請求項１に記載の加湿器。
【請求項４】
水源から前記水の供給を受け取る注水口をさらに有し、前記注水口が前記チャンバと流体連結する、請求項１に記載の加湿器。
【請求項５】
前記ガス入口がさらに水源から前記水の供給を受け取り、前記ガス入口が前記チャンバと流体連結する、請求項１に記載の加湿器。
【請求項６】
前記陽圧呼吸装置の前記吸気口への水の浸入を防ぐ水浸入弁をさらに有する、請求項１に記載の加湿器。
【請求項７】
加湿された呼吸ガスのフローを生成する加湿器と、
呼吸ガスの陽圧フローを生成するフロー発生器とを有し、
前記加湿器が前記フロー発生器と流体連結し、かつ前記フロー発生器の上流に配置される、陽圧呼吸装置。
【請求項８】
前記加湿器が、
自由水面を持つ水の供給を保持するチャンバと、
前記チャンバへ乾燥した呼吸ガスのフローを供給するガス入口と、
前記チャンバから前記加湿された呼吸ガスのフローを排出するガス出口であって、前記フロー発生器の吸気口と流体結合するガス出口とを有する、請求項７に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項９】
前記チャンバ内に保持される前記水の供給の温度を増加させる発熱体と、
前記チャンバから排出される前記加湿された呼吸ガスのフローの相対湿度を減少させる凝縮部、
のうちの少なくとも１つをさらに有する、請求項８に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項１０】
温度及び湿度のうちの少なくとも１つを検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサと通信し、これに応じて、前記チャンバから排出される前記加湿された呼吸ガスのフローの前記相対湿度を、前記フロー発生器内のレインアウトを防ぐレベルに維持するために、前記発熱体及び前記凝縮部のうちの少なくとも１つを制御するプロセッサとをさらに有する、請求項９に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項１１】
前記フロー発生器が、
前記加湿器から前記加湿された呼吸ガスのフローを受け取る吸気口と、
前記呼吸ガスの陽圧フローを排出する排気口とを有する、請求項７に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項１２】
前記フロー発生器の前記吸気口への水の浸入を防ぐ水浸入弁をさらに有する、請求項１１に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項１３】
呼吸ガスの供給に取り込まれる水蒸気の量を増加させる加湿器と、
前記加湿器の下流に流体結合される陽圧呼吸装置であって、前記呼吸ガスの供給から呼吸ガスの陽圧フローを生成する陽圧呼吸装置とを有する、圧支持システム。
【請求項１４】
前記呼吸ガスの陽圧フローを前記陽圧呼吸装置から使用者へ供給する患者回路をさらに有する、請求項１３に記載の圧支持システム。
【請求項１５】
前記加湿器が、
自由水面を持つ水の供給を保持するチャンバと、
前記チャンバへ前記呼吸ガスの供給を入れるガス入口と、
前記チャンバから前記呼吸ガスの供給を排出するガス出口とを有する、請求項１３に記載の圧支持システム。
【請求項１６】
前記陽圧呼吸装置が、
前記加湿器の前記ガス出口と流体結合する吸気口と、
患者回路と流体結合する排気口とを有する、請求項１５に記載の圧支持システム。
【請求項１７】
前記チャンバ内に保持される前記水の供給の温度を増加させる発熱体と、
前記呼吸ガスの供給に取り込まれる水蒸気の量を減少させる凝縮部、
のうちの少なくとも１つをさらに有する、請求項１５に記載の圧支持システム。
【請求項１８】
前記陽圧呼吸装置が、
温度及び湿度のうちの少なくとも１つを検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサと通信し、これに応じて、前記チャンバから排出される前記呼吸ガスの供給内に取り込まれる水蒸気の量を、前記陽圧呼吸装置内のレインアウトを防ぐレベルに維持するために、前記発熱体及び前記凝縮部のうちの少なくとも１つを制御するプロセッサとをさらに有する、請求項１７に記載の圧支持システム。
【請求項１９】
前記加湿器から前記陽圧呼吸装置への水の浸入を防ぐ水浸入弁をさらに有する、請求項１３に記載の圧支持システム。
【請求項２０】
呼吸療法のレジメンを使用者へ提供するための方法であって
加湿された呼吸ガスのフローを陽圧呼吸装置の吸気口において受け取るステップと、
前記加湿された呼吸ガスのフローを受け取ることに応じて、前記陽圧呼吸装置によって呼吸ガスの陽圧フローを生成するステップと、
前記陽圧呼吸装置の排気口から前記呼吸ガスの陽圧フローを排出するステップと、
前記呼吸ガスの陽圧フローを前記使用者へ供給するステップとを有する、方法。
【請求項２１】
加湿された呼吸ガスのフローを陽圧呼吸装置の吸気口において受け取るステップが、
乾燥した呼吸ガスのフローを加湿器のガス入口において受け取るステップと、
前記乾燥した呼吸ガスのフローの相対湿度を増加させることによって、前記加湿された呼吸ガスのフローを生成するステップと、
前記加湿された呼吸ガスのフローを前記加湿器のガス出口から前記陽圧呼吸装置の前記吸気口へ供給するステップとを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記加湿された呼吸ガスのフローを生成するステップが、前記乾燥した呼吸ガスのフローに前記加湿器内のチャンバを通過させるステップを有し、
前記チャンバが、自由水面を持つ水の供給を保持し、
前記加湿器が、これに関連して、前記チャンバ内に保持される前記水の供給の温度を増加させる発熱体と、前記加湿器の前記ガス出口から供給される前記加湿された呼吸ガスのフローの相対湿度を減少させる凝縮部のうちの少なくとも１つを持つ、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
呼吸療法のレジメンを使用者へ提供するための方法であって、
呼吸ガスのフローを陽圧呼吸装置の吸気口において受け取るステップであって、前記呼吸ガスのフローが第一の温度と第一の相対湿度を持つステップと、
前記陽圧呼吸装置によって呼吸ガスの陽圧フローを生成するステップであって、前記呼吸ガスの陽圧フローが第二の温度と第二の相対湿度を持つステップと、
前記呼吸ガスの陽圧フローを患者へ供給するステップであって、前記患者へ供給される前記呼吸ガスの陽圧フローが第三の温度と第三の相対湿度を持つステップとを有し、
前記第一の温度が前記第二の温度よりも低く、前記第一の相対湿度が前記第二の相対湿度よりも高く、
前記第一の温度が前記第三の温度と実質的に同じであり、前記第一の相対湿度が前記第三の相対湿度と実質的に同じである、方法。
【請求項２４】
加湿された呼吸ガスのフローを生成する加湿手段と、
呼吸ガスの陽圧フローを生成するフロー発生手段とを有し、前記加湿手段が前記フロー発生手段と流体連結し、かつ前記フロー発生手段の上流に配置される、陽圧呼吸装置。
【請求項２５】
前記加湿手段が、
自由水面を持つ水の供給を保持するチャンバと、
前記チャンバへ乾燥した呼吸ガスのフローを供給するガス入口と、
前記チャンバから前記加湿された呼吸ガスのフローを排出するガス出口であって、前記フロー発生手段の吸気口と流体結合するガス出口とを有する、請求項２４に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項２６】
前記チャンバ内に保持される前記水の供給の温度を増加させる加熱手段と、
前記チャンバから排出される前記加湿された呼吸ガスのフローの相対湿度を減少させる凝縮手段、
のうちの少なくとも１つをさらに有する、請求項２５に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項２７】
温度及び湿度のうちの少なくとも１つを検出する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段と通信し、これに応じて、前記チャンバから排出される前記加湿された呼吸ガスのフローの前記相対湿度を、前記フロー発生手段内のレインアウトを防ぐレベルに維持するために、前記加熱手段及び前記凝縮手段のうちの少なくとも１つを制御する処理手段とをさらに有する、請求項２６に記載の陽圧呼吸装置。
【請求項２８】
前記フロー発生手段の吸気口への水の浸入を防ぐ水浸入弁をさらに有する、請求項２４に記載の陽圧呼吸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して圧支持システムに関し、特に圧力発生装置の上流に接続される加湿器を持つ圧支持システムに関する。本発明はまた、圧力発生装置の上流に接続される加湿器を持つ圧支持システムを用いて患者に呼吸療法のレジメンを提供する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
侵襲的に又は非侵襲的に、患者の気道へ呼吸ガスのフローを供給することが望ましい多くの例がある。例えば、多くの人が睡眠時無呼吸症及び他の関連疾患を患っており、これらは睡眠中の発作性上気道閉塞をもたらす。結果として、患者は度重なる睡眠の中断を経験する。睡眠時無呼吸症及び他の関連疾患を治療するために、陽圧呼吸（ＰＡＰ）装置などの圧支持システムが開発されている。
【０００３】
典型的なＰＡＰ装置は、呼吸ガスの陽圧フローを生成するフロー発生器を含む。呼吸ガスの陽圧フローは、通常は供給管と患者インターフェース機器を含む患者回路を介して、患者の気道に供給される。持続的気道陽圧（ＣＡＰ）、患者の呼吸サイクルとともに変化する可変気道圧（二相式圧力など）、又は観察される患者の状況によって変化する自動調整（ａｕｔｏ‐ｔｉｔｒａｔｉｎｇ）圧力で、呼吸ガスの陽圧フローを供給することが知られている。圧支持療法はまた、チェーン‐ストークス呼吸、鬱血性心不全、及び脳卒中など、他の内科的疾患及び呼吸疾患を治療するためにも提供される。
【０００４】
こうした患者に気道陽圧を供給することは当該技術分野で周知である。しかしながら、乾燥した圧搾空気を吸うことは患者にとって不快であることがわかっている。時間がたつと、呼吸ガスの陽圧フローは患者の喉、鼻腔、及び粘膜を乾燥させ、不快感と痛みをもたらす。この問題を克服するために、多くの従来技術の圧支持システムは、呼吸ガスの陽圧フローに水蒸気を加えるように構成された加湿器を含む。こうした従来技術の圧支持システムを図示する簡略化された概略図が図７に見られる。図７に見られるように、ＰＡＰ装置は乾燥した呼吸ガスの供給を加圧する。この加圧された乾燥した呼吸ガスは加湿器へと伝えられ、ここで加圧された呼吸ガス内に水蒸気が取り込まれる（すなわち呼吸ガスが加湿される）。そして、加圧され、加湿された呼吸ガスが使用者に供給されることができる。図７に見られるように、加湿器はＰＡＰ装置の下流に位置する。
【０００５】
従来技術のこうした装置例の１つは、Ｄｏｂｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許Ｎｏ．５，６７３，６８７（"'６８７特許"）に開示されている。'６８７特許に開示された装置は、ＰＡＰ装置、受動加湿器、及び患者回路を含む。受動加湿器は容器及び対応する蓋を持つ。容器は水で満たされるように構成される。加湿器はＰＡＰ装置の下流に、ＰＡＰ装置の排気口と患者回路の間に接続される。患者が呼吸すると、呼吸ガスの陽圧フローがＰＡＰ装置から出て加湿器に入り、ここで容器内に含まれる水を通り過ぎる。容器内の水の自然蒸発によって存在する、容器内の水蒸気は、乾燥した加圧呼吸ガスのフロー内に受動的に取り込まれる。そして加湿された呼吸ガスのフローは加湿器から出て、患者回路を介して患者に供給される。
【０００６】
従来技術の別のこうした装置例は、Ｇｒａｄｏｎ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許Ｎｏ．６，３４９，７２２（"'７２２特許"）に開示されている。'６８７特許における装置によって利用される受動加湿器とは異なり、'７２２特許に記載されている装置は、呼吸ガスの陽圧フロー内に取り込まれる水蒸気の量を増加させるように設計された能動加湿器を利用する。'７２２特許に開示された加湿器はプラスチックの上部と金属の底部を持つ水室を持つ。金属の底部は通常、高い熱伝導性を示すアルミニウムなどの金属のシートをスタンピングすることによって形成される。水室の底部はヒータープレートの上部に置かれる。能動加湿は、ヒータープレートの温度が周囲温度よりも上昇する際に起こる。ヒータープレートによって生成される熱は、室内に含まれる水の温度を上昇させ、それによって水の蒸発速度を加速させる。乾燥した加圧呼吸ガスのフローが容器内に含まれる水を通り過ぎると、その中に水蒸気が取り込まれる。そして加湿された呼吸ガスのフローは患者回路を介して患者の気道に供給される。
【０００７】
一般的に、気体の温度が上昇すると、その中に取り込まれることができる水蒸気の量も増加する。反対に、気体の温度が低下すると、その中に取り込まれることができる水蒸気の量も減少する。上記の受動加湿器及び能動加湿器は両方とも、呼吸ガスが加圧された後、ただし呼吸ガスが患者回路に入る前に、呼吸ガス内に取り込まれる水蒸気の量を増加さえるように設計されている。表１と併せて以下でより完全に述べられるように、この配置は、加圧後に水蒸気が呼吸ガスのフローに加えられるので、患者回路内のレインアウト（すなわち凝縮）のリスクを増加させる。
【０００８】
患者回路内で起こるレインアウトは望ましくなく、ＰＡＰ装置内で起こるレインアウトはさらに望ましくない。例えばＰＡＰ装置内の空気流路は点検と洗浄が困難である。結果として、ＰＡＰ装置内で起こるレインアウトはＰＡＰ装置内部の細菌の増殖を引き起こしやすい。加えて、ＰＡＰ装置内の流路は一般的に防水になるように構成されない。結果として、ＰＡＰ装置内で起こるレインアウトはＰＡＰ装置の回路へ水を漏出させ、回路を損傷させやすく、及び／又は、とりわけフロー発生器を故障させやすい。レインアウトがＰＡＰ装置内で起こることを防ぐために、従来技術のシステムは加湿器をＰＡＰ装置の下流に、ＰＡＰ装置と患者回路の間に配置する。
【０００９】
しかしながら、フロー発生器の下流に加湿器を配置することはいくつかの欠点も提示する。例えばこの配置では、加湿室が呼吸ガスの陽圧フローによって加圧される。結果として、加湿器からの空気及び／又は水の漏出を防ぐために適切な密封が維持されなければならない。加えて、加湿器にわたって大きな圧力低下が存在する。この圧力低下は、呼吸ガスのフローが所望の治療圧で患者に供給されることを確実にするために考慮されなければならない。
【００１０】
上述の通り、加湿器をフロー発生器の下流に配置することは、レインアウトが患者回路の内部で起こる可能性も増加させる。ここで下記の表１を参照すると、ＰＡＰ装置は２５℃（７７°Ｆ）の周囲温度で呼吸ガスのフローを受け取る。ＰＡＰ装置圧力発生器による圧縮の仕事により、呼吸ガスのフローの温度は３２℃（８９．６°Ｆ）に上昇する。ＰＡＰ装置の下流に配置される加湿器は、ＰＡＰ装置の排気口から呼吸ガスの陽圧フローを受け取る。ここで呼吸ガスの陽圧フローは、加湿器に入る前に周囲よりもおよそ７℃（およそ１２．６°Ｆ）高く加熱されている。この温度上昇のために、呼吸ガスのフローはその中により多くの水蒸気を取り込むことができる。これは、呼吸ガスのフローの相対湿度の５０％（周囲において）から３４％（ＰＡＰの排気口において）への低下によって、表１に反映されている。
【表１】
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【００１１】
呼吸ガスのフローの相対湿度が低下されているので、加湿器はより効率的に動作することができる。表１に見られるように、加湿器は呼吸ガスのフローの絶対湿度を１１．４ｍｇ／Ｌから２６ｍｇ／Ｌへと上昇させる（相対湿度は３４％から７８％へと上昇する）。しかしながらこの加湿の一部は、呼吸ガスのフローが患者導管を通過する際に冷却するため、無駄にされる。この冷却は呼吸ガスのフロー中の水蒸気を露点に到達させ、レインアウトさせる。ここで、患者導管の壁に沿った呼吸ガスのフローの温度は３２℃（８９．６°Ｆ）から２６℃（７８．８°Ｆ）に冷却し、呼吸ガスの陽圧フローの相対湿度が１００％を超えるようにする（すなわち、これはレインアウトが起こることを意味する）。患者導管内にある間、呼吸ガスのフロー内の水蒸気が露点に達することを防ぐために、例えば患者導管及び／又は患者インターフェースを加熱する追加手段が組み入れられなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、ＰＡＰ装置及び／又は患者回路内のレインアウトを防止し、既知のシステムに関連するこれらの及び他の問題を克服する、呼吸ガスのフローに水蒸気を加えるための装置及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、加湿器は呼吸ガスの陽圧フローを生成するように構成される陽圧呼吸装置との使用に適している。加湿器は、チャンバ、ガス入口、及びガス出口を有する。チャンバは自由水面を持つ水の供給を保持するように構成される。ガス入口は呼吸ガスのフローをチャンバに供給するように構成される。ガス出口は加湿された呼吸ガスのフローをチャンバから排出するように構成され、かかる陽圧呼吸装置の吸気口と流体結合するように構成される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、陽圧呼吸装置は、加湿された呼吸ガスのフローを生成するように構成される加湿器と、呼吸ガスの陽圧フローを生成するように構成されるフロー発生器とを有し、加湿器はフロー発生器と流体連結し、フロー発生器の上流に配置される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、圧支持システムは、呼吸ガスの供給に取り込まれる水蒸気の量を増加させるように構成される加湿器と、加湿器の下流に流体結合される陽圧呼吸装置とを有し、陽圧呼吸装置は呼吸ガスの供給から呼吸ガスの陽圧フローを生成するように構成される。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、呼吸療法のレジメンを使用者へ提供するための方法は、加湿された呼吸ガスのフローを陽圧呼吸装置の吸気口において受け取るステップと、加湿された呼吸ガスのフローを受け取ることに応じて、陽圧呼吸装置によって呼吸ガスの陽圧フローを生成するステップと、陽圧呼吸装置の排気口から呼吸ガスの陽圧フローを排出するステップと、かかる使用者へ呼吸ガスの陽圧フローを供給するステップとを有する。
【００１７】
本発明のこれらの、及び他の目的、機構、及び特徴、ならびに動作方法、構造の関連要素の機能、部品の組み合わせ、及び製造の経済性は、その全てが本明細書の一部を形成する添付の図面を参照して、以下の記載と添付の請求項を考慮することでより明らかとなるだろう。類似する参照数字は様々な図において対応する部分を指す。しかしながら、図面は例示と説明のために過ぎず、本発明の制限の定義として意図されたものではないことが明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の原理に従う圧支持システムの簡略化された概略図である。
【図２】図２は、一実施形態に従って患者へ呼吸療法のレジメンを提供するように構成される圧支持システムの斜視図である。
【図３】図３は、図２の圧支持システムの概略図である。
【図４】図４は、図２に示される圧支持システム用の加湿器の部分的な断面図を有する斜視図である。
【図５】図５は、別の実施形態に従って患者へ呼吸療法のレジメンを提供するように構成される圧支持システムの概略図である。
【図６】図６は、一実施形態に従って患者へ呼吸療法のレジメンを提供するための動作プロセスを図示する。
【図７】図７は、既知の圧支持システムの簡略化された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書で使用される方向の語句、例えば左、右、時計回り、反時計回り、上部、底部、上、下、及びその派生語などは、図面に示された要素の方向に関し、請求項において明示されない限り請求項を限定するものではない。
【００２０】
本明細書で使用される"数"の用語は１つ又は１つよりも多くを意味するものとし、"ａ"、"ａｎ"及び"ｔｈｅ"の単数形は、文脈が他に明示しない限り、複数形の指示対象を含む。
【００２１】
本明細書で使用される、２つ以上の部分が"接続した"、"結合した"又は"付着した"という記述は、これらの部分が直接的に、又は１つ以上の中間部分又は部品を介してのいずれかで、連結されるか又は共に操作されることを意味するものとする。
【００２２】
本明細書で使用される"絶対湿度"という用語は、特定体積の気体における水蒸気の量をあらわし、全体を通して一般的にリットル当たりミリグラム（ｍｇ／Ｌ）の単位であらわされる。
【００２３】
本明細書で使用される"相対湿度"という用語は、ある気体がある特定温度において保持している水蒸気の量を、その気体がその特定温度において保持することができる水蒸気の量と比較してあらわす。相対湿度は全体を通して一般的に百分率（％）としてあらわされる。
【００２４】
本明細書で使用される"レインアウト"という用語は、気体に取り込まれた水蒸気の、液体又は固体への凝縮をあらわす。レインアウトは通常、気体の相対湿度がおよそ１００％に達するときに起こる。
【００２５】
図１は、本発明の原理に従う圧支持システム１０の簡略化された概略図である。（図７に示されるような）既知のシステムとは異なり、圧支持システム１０は、加湿器２０が陽圧呼吸装置３０の上流に位置するように配置される。従って加湿器２０は、加圧されていない、乾燥した呼吸ガスのフローを受け取り、そこから、加圧されていない、加湿された呼吸ガスのフローを生成する。陽圧呼吸装置３０は、この加圧されていない、加湿された呼吸ガスのフローを加湿器２０から受け取り、そこから、加圧された、加湿された呼吸ガスのフローを生成する。
【００２６】
本発明の例示的な実施形態に従う圧支持システム１０の斜視図及び詳細な概略図が、それぞれ図２及び図３に概して図示される。圧支持システム１０は呼吸療法のレジメンを使用者へ提供するように構成され、加湿器２０と陽圧呼吸装置３０を含み、これらの各々は互いに取り外し可能に結合されるように構成される。図１に関連して上述したように、圧支持システム１０は、加湿された、加圧された呼吸ガスのフローを使用者へ供給するように構成される。
【００２７】
陽圧呼吸装置３０は呼吸ガスの陽圧フローを生成するように構成され、限定されることなく、とりわけ、人工呼吸器、持続的圧支持装置（持続的陽圧呼吸装置、すなわちＣＰＡＰ装置など）、可変圧力装置（例えばペンシルヴァニア州マリーズヴィルのＲｅｓｐｉｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．によって製造、流通されている、ＢｉＰＡＰ（登録商標）、Ｂｉ‐Ｆｌｅｘ（登録商標）、又はＣ‐Ｆｌｅｘ（商標）装置）及び自動調整圧支持装置を含み得る。
【００２８】
乾燥した呼吸ガスのフローは、ガス入口２５を通して大気から加湿器２０へと引き込まれる。大気から引き込まれる呼吸ガスのフローは、通常は所望の相対湿度よりも低い相対湿度を持つため、本明細書では概して"乾燥している"と称され、この乾燥した呼吸ガスのフローの相対湿度は、通常は加湿器２０の内部で増加される。ガス入口２５は、自由水面を持つ水の供給を含むチャンバ２７と流体連結する。水の供給の蒸発からチャンバ２７に存在する水蒸気は、水の自由表面を通り過ぎる、及び／又は水の自由表面に衝突する、乾燥した呼吸ガスのフローに取り込まれる。結果として、加湿された呼吸ガスのフローがガス出口２６において加湿器２０から出るよう、乾燥した呼吸ガスのフローの相対湿度が増加する。
【００２９】
現実施形態において、加湿器２０は発熱体４１と凝縮部４２を含む。発熱体４１は、チャンバ２７内に保持される水の供給の温度を上昇させるように構成される。水の供給を加熱することによって、蒸発速度、従って取り込みに利用可能な水蒸気の量が増加される。対照的に、凝縮部４２は、チャンバ２７から排出される、加湿された呼吸ガスのフローの相対湿度を低下させるように構成される。凝縮部４２は冷却面を持ち、これは、冷却面を通り過ぎる加湿された呼吸ガスのフローの部分の温度を下げ、加湿された呼吸ガスのフローにおける水蒸気の一部を、制御された方法でレインアウトさせる。現実施形態において、凝縮部４２はペルチェ素子を用いて構成されるが、本発明の範囲から逸脱することなく他の素子又は手段が使用され得る。
【００３０】
本明細書の考察は概して、乾燥した呼吸ガスのフローに取り込まれる水蒸気の量を増加させるために加湿器２０を使用することに関するが、本発明の範囲内にとどまりながら、加湿された呼吸ガスのフローに取り込まれる水蒸気の量を減少させるために圧支持システム１０が利用され得ることが考えられる。例えば、加湿器２０から出る呼吸ガスのフローの相対湿度が、加湿器２０に入る呼吸ガスのフローの相対湿度よりも低くなるように、凝縮部４２が利用され得る。
【００３１】
ガス出口２６は陽圧呼吸装置３０の吸気口３５と流体連結する。吸気口３５はガス出口２６から加湿された呼吸ガスのフローを受け取り、それを圧力発生器３１へ供給するように構成される。圧力発生器３１は、加湿器２０から供給される加湿された呼吸ガスのフローから、呼吸ガスの陽圧フローを生成するように構成される。例示的な実施形態において、圧力発生器３１は、マイクロプロセッサ３２の制御化で動作するモータによってファン又はインペラが駆動される、遠心ブロワである。しかし当然のことながら、本発明は高圧において呼吸ガスのフローを生成するための他の技術も考慮する。例えば、ドラッグコンプレッサ、ファン、ピストン、又はベローズもまた、環境大気圧よりも高い圧力において呼吸ガスのフローを作り出すために、陽圧支持システム１０において圧力発生器３１として使用されることができる。
【００３２】
圧力発生器３１によって生成される呼吸ガスの陽圧フローは、排気口３６を通して排出され、通常は、例えば患者導管４６と患者インターフェース機器４７を含む患者回路４５を通して、使用者へ供給される。患者回路４５は、使用者の気道に陽圧呼吸装置３０からの呼吸ガスのフローを伝えるように構成される。典型的には、患者回路４５は導管又はチューブ４６を含み、この第一端は陽圧呼吸装置３０と結合し、この第二端は患者インターフェース機器４７と結合する。患者インターフェース機器４７は通常、患者の顔の上に、及び／又は顔を覆って配置されるように構成される鼻又は鼻／口マスクである。しかしながら、こうした患者の気道への呼吸ガスのフローの供給を促進し、こうした患者の気道からの呼気ガスのフローの除去を促進するような、いかなる種類の患者インターフェース機器４７が、本発明の範囲内にとどまりながら使用されてもよい。
【００３３】
陽圧呼吸装置３０は、マイクロプロセッサ３２、使用者インターフェース機器３３、及びメモリ３４を含む。マイクロプロセッサ３２は多数の動作ルーチンを実施及び／又は実行するように構成される。動作ルーチンは、限定はされないが、マイクロプロセッサ３２によって実行可能なソフトウェア、ファームウェアなどといった様々な形式のいずれであってもよい。現実施形態において、動作ルーチンは一般的に、マイクロプロセッサ３２と動作可能に通信しているメモリ３４内に格納される。動作ルーチンは、例えば限定はされないが、マイクロプロセッサ３２によって実行されると、使用者へ呼吸療法のレジメンを提供するために、圧力発生器３１、発熱体４１、及び凝縮部４２の動作を制御する命令を含み得る。
【００３４】
メモリ３４は、とりわけマイクロプロセッサ３２によって実行可能なルーチンの数のための記憶領域を提供する。メモリ３４は、限定はされないが、例えばコンピュータの内部記憶領域の方法でデータ記憶用のレジスタを提供する、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭＳなどといった、様々な種類の内部及び／又は外部記憶媒体のいずれであることもでき、揮発性メモリ又は不揮発性メモリであることができる。
【００３５】
使用者インターフェース機器３３は、陽圧呼吸装置３０と、例えば使用者との間で情報を交換するように構成される。使用者インターフェース機器３３の実施例は、とりわけ、手動作動式ボタン、ディスプレイ、キーパッド、音声作動式の入力装置、音声出力、インジケータ（例えばライト）、スイッチ、ノブ、モデム、及びネットワークカードを含む。図２に見られるように、陽圧呼吸装置３０は多数の手動作動式ボタン３３を持ち、これらは例えば使用者へ供給されるガスの陽圧フローの所望の相対湿度レベルを選択するために使用され得る。
【００３６】
表２（下記）は、本発明の原理に従って加湿器２０を陽圧呼吸装置３０の上流に置くことによってもたらされるレインアウト防止の例示的な説明である。上述の通り、呼吸ガスのフローの温度が上昇すると、呼吸ガスのフローがその中に取り込むことができる水蒸気の量も増加する。呼吸ガスのフローはより多くの水蒸気を保持することができるので、呼吸ガスのフローの相対湿度（保持されることができる水蒸気の量に対する、保持されている水蒸気の量の比率である）は減少する。
【００３７】
表２に見られる通り、呼吸ガスのフローの温度はガス出口２６における２５℃（７７°Ｆ）から吸気口３５における２６℃（７８．８°Ｆ）へ上昇し、それに対応して呼吸ガスのフローの相対湿度は１００％から９４％へ減少する。吸気口３５において呼吸ガスのフローの相対湿度は１００％より低いので、レインアウトは起こらない。ガス出口２６における呼吸ガスのフローの相対湿度は表２において１００％と示されているが、より大きな安全域をもたらすために、例えば凝縮部４２を用いて、より低い相対湿度が実現され得ることが考えられる。再び表２を参照すると、概して空気圧縮の仕事によって圧力発生器３１内に生じた熱に起因して、呼吸ガスのフローの温度は吸気口３５における２６℃（７８．８°Ｆ）から排気口３６における３２℃（８９．６°Ｆ）へ上昇する。この温度上昇により、呼吸ガスのフローの相対湿度は対応して吸気口３５における９４％から排気口３６における６８％へ減少し、その結果、陽圧呼吸装置３０内でレインアウトが起こるリスクをさらに低下させる。
【表２】
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【００３８】
圧支持システム１０を用いて、（例えば、空気圧縮の仕事に起因して）圧力発生器３１によって呼吸ガスのフローに対して与えられる温度上昇は、呼吸ガスのフローが標準的な６ｆｔ．長の患者導管４６を通過する際に経験される温度低下と実質的に同じであることが、実験によって示されている。これは表２に例示され、例えば呼吸ガスのフローの温度が吸気口３５と排気口３６の間で６℃（１０．８°Ｆ）（すなわち２６℃（７８．８°Ｆ）から３２℃（８９．６°Ｆ）に）上昇する場合、排気口３６と患者導管４６の患者側末端の間で同じ量（すなわち６℃（１０．８°Ｆ））減少することになる。
【００３９】
呼吸ガスのフローの温度が低下すると、その中に取り込まれることができる水蒸気の量も減少し、その結果、呼吸ガスの相対湿度を増加させることになる。吸気口３５、及び患者導管４６の患者側末端における呼吸ガスのフローの温度は同じであるため、これらの点の両方における呼吸ガスの相対湿度も同じであり、ここでは９４％である。従って、吸気口３５における呼吸ガスのフローの相対湿度を１００％未満に維持することによって、陽圧呼吸装置３０及び患者回路４５内のレインアウトが排除される。
【００４０】
図３において凝縮部４２は圧力発生器３１の上流に位置するように図示されているが、凝縮部４２は、レインアウトが患者回路４５内で起こらないことを確実にするために、例えば限定はされないが、圧力発生器３１と患者回路４５の間など、異なる位置に置かれることができることが考えられる。同様に、１つよりも多くの凝縮部４２が利用され得ることが考えられる。例えば、第一凝縮部４２は圧力発生器３１の上流に位置し得（例えば図３に示されるように）、第二凝縮部４２は圧力発生器３１と患者回路４５の間に位置し得る。本発明の範囲内にある他の配置も考えられる。
【００４１】
表２は、加湿器２０を陽圧呼吸装置３０の上流に置くことが、加湿器２０によって呼吸ガスのフロー内に取り込まれることができる水蒸気の量を制限することも説明している。例えば、加湿器２０の内部の呼吸ガスのフローは２５℃（７７°Ｆ）の温度である。この温度において、呼吸ガスのフロー内に取り込まれることができる水蒸気の最大量は２２．８ｍｇ／Ｌである。より少ない水蒸気が呼吸ガスのフロー内に取り込まれているので（既知の圧支持システムの呼吸ガスのフロー内に取り込まれる２６ｍｇ／Ｌの水蒸気と比較して；表１参照）、陽圧呼吸装置３０及び患者回路４５内のレインアウトのリスクが軽減される。
【００４２】
図４は本発明の一実施形態に従う図２の加湿器２０の斜視図である。加湿器２０は、上壁２１、実質的に直立の側壁２２、及び底壁２３を含む。上壁２１、側壁２２、及び底壁２３は、自由水面を持つ水の供給を保持するように構成されるチャンバ２７を画定する。チャンバ２７と流体連結している注水口２４は、使用者がチャンバ２７に水を容易に補充することを可能にするように構成される。チャンバ２７は、呼吸ガスのフローによる水蒸気の取り込みを促進するように構成される多数のバッフル及び／又は他の構造を含み得る。
【００４３】
上記の通り、呼吸ガスのフローは大気からガス入口２５を通して加湿器２０の中へ引き込まれる。ガス入口２５はチャンバ２７と流体連結し、チャンバ２７へ呼吸ガスのフローを供給するように構成される。ガス出口２６もまたチャンバ２７と流体連結し、チャンバ２７から加湿された呼吸ガスのフローを排出するように構成される。ガス出口２６は、図２に示される陽圧呼吸装置３０の吸気口３５と流体結合するように構成される。
【００４４】
現実施形態において、ガス入口２５と注水口２４は側壁２２の前面に配置され、一方ガス出口２６は上壁２１上に配置される。しかしながら、本発明の範囲内にとどまりながら、別の位置が使用され得ることが考えられる。ガス入口２５及び注水口２４は各々それに付随する濾材２８を持つ。濾材２８はチャンバ２７に供給される呼吸ガスのフロー及び／又は水から汚染物質を除去するように構成される。現実施形態では別々の部品として示されているが、ガス入口２５と注水口２４は本発明の範囲から逸脱することなく単一の部品に組み合わされ得ることが考えられる。濾材２８は、呼吸ガスのフロー及び水の供給のうちの一方若しくは両方から汚染物質を除去するように構成され得ることがさらに考えられる。
【００４５】
圧支持システム１０は部品の特定の配置に関連して述べられているが、他の配置、部品、及び／又は組み合わせが、本発明の範囲内において呼吸ガスの陽圧フローを生成するために使用され得ることが考えられる。例えば、加湿器２０は概して蒸気式の加湿器として図示され記載されているが、他の種類の加湿器、例えばとりわけ、気化式加湿器、超音波式加湿器、及び噴霧式加湿器などが、本発明の範囲から逸脱することなく利用され得る。別の実施例として、加湿器及び陽圧呼吸装置３０は図３において別々の部品として図示されているが、加湿器２０の部品が陽圧呼吸装置３０'の中に組み込まれる圧支持システム１０'（図５参照）もまた、本発明の範囲から逸脱することなく考えられる。さらに別の実施例として、加湿器２０及び／又は陽圧呼吸装置３０が、ガス出口２６から吸気口３５への水の浸入を防ぐように構成される水浸入弁を持ち得ることが考えられる。
【００４６】
一実施形態に従って使用者へ呼吸療法のレジメンを提供するための動作プロセス６０が図６に図示される。動作プロセスは動作６１から開始し、ここで加湿された呼吸ガスのフローが陽圧呼吸装置の吸気口において受け取られる。現実施形態において、例えば乾燥した呼吸ガスのフローは加湿器２０のガス入口２５において受け取られる。加湿器２０は加湿された呼吸ガスのフローを生成するために利用される。例えば、２５℃（７７°Ｆ）の温度と５０％の相対湿度を持つガスのフローが大気から引き込まれ、ガス入口２５に供給される。この乾燥した呼吸ガスのフローは加湿器２０内のチャンバ２７を通過する。チャンバ２７は水の供給を保持するように構成される。乾燥した呼吸ガスのフローは水の自由表面を通り過ぎる、及び／又は水の自由表面に衝突する。チャンバ２７内の水の供給の蒸発の結果として存在する水蒸気は、乾燥した呼吸ガスのフローに取り込まれる。結果として、乾燥した呼吸ガスのフローの相対湿度は５０％から１００％へ増加する。従って、呼吸ガスのフローは今や加湿された呼吸ガスのフローである。そして加湿された呼吸ガスのフローは、加湿器２０のガス出口２６から陽圧呼吸装置３０の吸気口３５へ供給される。
【００４７】
加湿器に付随する発熱体及び／又は凝縮部は、呼吸ガスのフローに取り込まれる水蒸気の量を制御するために使用され得る。現実施形態において、発熱体４１は概して加湿器２０を通過する呼吸ガスのフローの相対湿度を増加させるために利用され、一方凝縮部４２は概して加湿器２０を通過する呼吸ガスのフローの相対湿度を減少させるために利用される。発熱体４１はチャンバ２７内に保持される水の供給の温度を上昇させるように構成される。この加熱は水の供給に関連する蒸発速度を増加させ、その結果、チャンバ２７を通過する呼吸ガスのフロー内に取り込まれるために利用可能な水蒸気の量を増加させる。
【００４８】
対照的に、凝縮部４２は冷却面をもたらし、これは呼吸ガスのフローによって通り過ぎられると、及び／又は衝突されると、呼吸ガスのフロー内に取り込まれた水蒸気のいくらかの量を凝縮させる。例えば、圧力発生装置１０内のレインアウトに対してさらなる安全域をもたらすために、加湿された呼吸ガスのフローの相対湿度を１００％から９５％へ減少させることが望ましい可能性がある。凝縮部４２は、例えば限定はされないが、ペルチェ素子を用いて構成され得るが、本発明の範囲内にある他の素子又は手段が考えられる。
【００４９】
そして動作制御は動作６２へと移され、ここで、加湿された呼吸ガスのフローを受け取ることに応じて、陽圧呼吸装置によって呼吸ガスの陽圧フローが生成される。現実施形態において、２５℃（７７°Ｆ）の温度と１００％の相対湿度を持つ、加湿された呼吸ガスのフローが、陽圧呼吸装置３０によって受け取られる。加湿された呼吸ガスのフローは、呼吸ガスの陽圧フローになるために加圧される。加湿された呼吸ガスのフローが加圧されると、その温度は上昇するが、一方その相対湿度はそれに対応して減少する。現実施例において、例えば加湿された呼吸ガスのフローの温度は２５℃（７７°Ｆ）から３２℃（８９．６°Ｆ）へ上昇し、一方加湿された呼吸ガスのフローの相対湿度はそれに対応して１００％から６８％へ減少する。
【００５０】
そして動作制御は動作６３へと移され、ここで陽圧呼吸装置の排気口から呼吸ガスの陽圧フローが排出される。現実施形態において、陽圧呼吸装置３０から排出される呼吸ガスの陽圧フローは３２℃（８９．６°Ｆ）の温度と６８％の相対湿度を持つ。呼吸ガスの陽圧フローは排気口３６から排出され、患者回路４５へ伝えられる。
【００５１】
そして動作制御は動作６４へと移され、ここで呼吸ガスの陽圧フローが使用者へ供給される。現実施形態において、呼吸ガスの陽圧フローは患者回路４５を介して使用者へ供給される。ここで、患者回路４５は標準的な６ｆｔ．の患者導管４６と患者インターフェース機器４７（例えば限定はされないが、とりわけ鼻マスク、フルフェイスマスク、トータルフェイスマスク、及び鼻カニューレなど）を含む。患者導管４６の壁は一般的に２５℃（７７°Ｆ）の周囲温度であるため、呼吸ガスの陽圧フローが患者導管４６を通過する際に熱損失が起こる。現実施形態において、空気の陽圧フローは患者に供給される前に温度が３２℃（８９．６°Ｆ）から２６℃（７８．８°Ｆ）へ低下する。それに対応して、呼吸ガスの陽圧フローの相対湿度は６８％から９４％へ増加する。呼吸ガスの陽圧フローの相対湿度は、加湿器２０のガス出口２６から排出された後、１００％には決して達しない。従って、陽圧呼吸装置３０及び患者回路４５においてレインアウトが防止される。一実施形態においては、レインアウトが患者回路４５内で起こらないことをさらに確実にするために、凝縮部４２は圧力発生器３１と患者回路４５の間に位置する。
【００５２】
表２に例示され、動作プロセス６０に関連して述べられた温度と相対湿度は、一例であることに留意すべきである。本発明の範囲内にとどまりながら、他の温度と相対湿度の値が利用され得ることが考えられる。概して本発明は、呼吸療法のレジメンを使用者へ提供するための方法を意図し、この方法において、吸気口３５において受け取られる呼吸ガスのフローは第一の温度と第一の相対湿度を持つ。陽圧呼吸装置３０はこの呼吸ガスのフローを使用して、第二の温度と第二の相対湿度を持つ呼吸ガスの陽圧フローを生成する。この呼吸ガスの陽圧フローが患者に供給される。しかしながら、供給中に経験される温度損失のために、患者に供給される呼吸ガスの陽圧フローは第三の温度と第三の相対湿度を持つ。本発明は、第一の温度が第二の温度よりも低く、ただし第三の温度と実質的に同じであるように、かつ、第一の相対湿度が第二の相対湿度よりも高く、ただし第三の相対湿度と実質的に同じであるように、呼吸ガスのフローの温度と相対湿度を制御する。
【００５３】
本発明は例示を目的として、現在最も有用で好ましい実施形態であるとみなされるものに基づいて詳細に記載されているが、当然のことながら、かかる詳細はその目的のために過ぎず、本発明は開示された実施形態に限定されない。それどころか、本発明は添付の請求項の精神と範囲の内にある変更及び均等な構成を包含することが意図される。例えば、当然のことながら本発明は、可能な限り、任意の実施形態の１つ以上の特徴が任意の他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わされることができることを意図する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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