(57)【要約】  熱水分交換ユニット（５０）は、筐体（５２）と、熱水分交換媒体（５４）と、バルブ機構（５６）とを有する。筐体（５２）は、２つのポート（５８、６０）間を延びるとともに第１および第２の流路を形成する内蔵領域を有する。熱水分交換媒体（５４）は、第１の流路に保持される。バルブ機構（５６）は、移動可能な状態で筺体（５２）内部に保持されて、対向する第１および第２の移動最大点の間を移行できる障害部材（１００）を有する。第１の移動最大点における障害部材（１００）は、第２の流路を塞いで第１の流路のみを空気が流れにし、第２の移動最大点における障害部材（１００）は、第１および第２の流路の両方に空気が流れるようにする。ＨＭＥユニット（５０）は、単純に使用可能でありながら、空気がＨＭ媒体（５４）の周囲を自由に流れるような効率的なバイパス状態を提供する。
2011522612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポートと、第２のポートと、第１および第２のポートの間に延びるとともに第１および第２のポートを流体連結する第１および第２の流路を形成する中間体とを有する筺体と、
中間体の内部にて第１の流路に保持されるＨＭ媒体と、
移動可能な状態で筺体内部に保持されるとともに対向する第１および第２の移動最大点の間を移行できる障害部材を備えるバルブ機構とを備え、
第１の移動最大点における障害部材は、第２の流路を塞いで第１の流路のみを空気が流れるようにして、第２の移動最大点における障害部材は、第１および第２の流路の両方に空気が流れるようにする、ＨＭＥユニット。
【請求項２】
ＨＭ媒体は、対向する第１および第２の面を有し、第１の主要面が第１のポートに連通するとともに第２の主要面が第２のポートに連通するように筺体の内部に配置され、
障害部材は、筺体に対してどのような位置にあっても、第１の主要面および第１のポートの間又は第２の主要面および第２のポートの間における流体的な接続を完全には塞がない、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項３】
ＨＭ媒体は、幅よりも小さくない長さと、厚さよりも大きい幅とを有し、第１の流路は、ＨＭ媒体の厚さを通過する、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項４】
ＨＭ媒体は、小さい方の側面とは別の対向する第１および第２の主要面を有し、第１の主要面が第１のポートに連通するとともに第２の主要面が第２のポートに連通するように第１の流路に対して配置される、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項５】
筺体は、少なくとも１つの外壁と、少なくとも１つの内部仕切りとを備え、外壁および内部仕切りが組み合わさることにより、少なくとも部分的に第１の流路が形成され、
第１および第２の主要面は、筺体の壁と間隔を空けている、請求項４に記載のＨＭＥユニット。
【請求項６】
ＨＭ媒体の小さい方の各側面は、筺体の少なくとも１つの壁と隣接する、請求項５に記載のＨＭＥユニット。
【請求項７】
第１の流路は、断面で見るとＵ字型である、請求項５に記載のＨＭＥユニット。
【請求項８】
Ｕ字型の第１の流路は、筺体の底部の壁によって少なくとも部分的に形成され、ＨＭ媒体は、底部の壁と間隔を空けている、請求項７に記載のＨＭＥユニット。
【請求項９】
第１および第２の流路は、第１のポートの近傍にそれぞれ開口を有し、障害部材は、開口の近傍に配置され、障害部材のサイズは、第２の流路の開口のサイズよりも大きいが第１の流路の開口のサイズよりも小さい、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１０】
バルブ機構は、障害部材を第１の移動最大点に付勢するバネを備える、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１１】
バルブ機構は、筺体の外部からアクセス可能かつ障害部材と連結されたアクチュエータアームを備え、アクチュエータアームは、障害部材を第１の移動最大点から第２の移動最大点へと移行させる、請求項１０に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１２】
バルブ機構は、障害部材が第２の移動最大点へ移行した後に選択的にアクチュエータアームと係合する解放スイッチを備える、請求項１１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１３】
解放スイッチは、筺体の外部からアクセス可能であるとともに、使用者による外力の付加に反応してアクチュエータアームを解放する、請求項１２に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１４】
ＨＭ媒体は、主要な面を有し、最終的な組立後において、第２のポートの中心軸は主要な面と略平行になるが第１のポートの中心軸は主要な面と平行にならない、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１５】
筺体内部の第２の流路に移動可能な状態で保持される逆止弁プレートを備える逆止弁機構を備え、
逆止弁機構において、逆止弁プレートは、空気が第２の流路を第１の方向には流れるが逆方向である第２の方向には流れないようにする、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１６】
逆止弁プレートは、障害部材と間隔を空けている、請求項１５に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１７】
逆止弁機構は、逆止弁プレートをＨＭＥモードの動作に固定する、請求項１６に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１８】
中間体内部のＨＭ媒体の近傍に配置される補助フィルターを備える、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項１９】
補助フィルターは、第１の流路に保持される、請求項１８に記載のＨＭＥユニット。
【請求項２０】
中間体は、上方部と下方部とを備え、各ポートは、上方部から延び、ＨＭ媒体は、下方部の中に配置される、請求項１に記載のＨＭＥユニット。
【請求項２１】
第１のポートと、第２のポートと、第１および第２のポートの間に延びる中間体とを備える筺体と、
対向する第１および第２の主要面を有し、第１の主要面が第１のポートに連通するとともに第２の主要面が第２のポートに連通するように筺体の内部にて保持されるＨＭ媒体と、
移動可能な状態で中間体内部に取り付けられるとともにＨＭ媒体の第１の面と第１のポートとの間に位置する障害部材を備えるバルブ機構とを備え、
障害部材は、障害部材によって第１のポートからＨＭ媒体を経由して第２のポートへと流れる流路が確立されるとともにＨＭ媒体の周囲を流れるバイパス流路が閉じられたＨＭＥ位置から移動可能であり、
障害部材が筺体に対してどのような位置にあっても、ＨＭ媒体の第１の面が少なくとも部分的に第１のポートに対して解放されたままとなる、ＨＭＥユニット。
【請求項２２】
第１のポートと、第２のポートと、第１および第２のポートの間に延びるとともに、第１および第２のポートを流体連結する第１および第２の流路を形成する中間体とを有する筺体と、
中間体内部の第１の流路に保持されるＨＭ媒体と、
中間体内部の第１の流路に保持され、ＨＭ媒体と同じく第２の流路と間隔を空けている補助フィルターと、
移動可能な状態で筺体の内部に保持されるとともに、第１の流路は開いているが第２の流路は閉じている第１の位置と少なくとも第２の流路が開いている第２の位置との間を移行できる障害部材を備えるバルブ機構とを備える、ＨＭＥユニット。
【請求項２３】
ＨＭ媒体は、複数の外部面を有し、少なくとも１つの外部面は、他の外部面に比べて最大の表面領域を有し、補助フィルターの外部面の表面領域は、最大の表面領域を有するＨＭ媒体の外部面の表面領域と近似する、請求項２２に記載のＨＭＥユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者用呼吸回路と共に用いられる熱水分交換ユニット（Heat and Moisture Exchange Unit、ＨＭＥユニット）に関連する。さらに詳細に述べると、本発明によるＨＭＥユニットは、呼吸回路と接続可能であるとともにバイパス構造を提供し、そのバイパス構造によって、空気は、選択的に、熱水分保持媒体との交流を最小限としながらＨＭＥユニット中を流れることができる。
【背景技術】
【０００２】
患者の呼吸を補助するために人工呼吸器や呼吸回路が利用されることは、従来から知られている。人工呼吸器や呼吸回路は、自身で呼吸することが困難な患者に対し機械的な補助を提供する。患者は、手術その他の医療行為を受けるときに、しばしば人工呼吸器につながれて呼吸用ガスの提供を受ける。このような呼吸回路の欠点の１つは、運ばれる空気が患者の肺にとって適切な湿度レベルや温度にならないということである。
【０００３】
患者に対し適切な湿度や温度の空気を提供する目的で、ＨＭＥユニットを呼吸回路に対し流体連結することができる。なお、「ＨＭＥ」は、総括名称であるとともに、単純な凝縮加湿器、吸湿凝縮加湿器、疎水性凝縮加湿器なども含む。ＨＭＥユニットは、一般的に言うと、熱および水分を保持する媒体や材料（ＨＭ媒体）を含む筺体で構成される。このような材料は、患者の肺から排出された空気の熱および水分を保有し、保有したその熱および水分を人工呼吸器から出る呼吸用の空気へ受け渡す。ＨＭ媒体は、発泡剤、紙、又は未処理若しくは吸湿性材料などで処理済みのその他の適切な材料であっても良い。
【０００４】
ＨＭＥユニットは、人工呼吸器から呼吸回路に送られる熱および湿気に主眼を置いているが、欠点も存在する。例えば、噴霧状薬物粒子を患者の肺へ運ぶために（例えばネブライザー経由で）呼吸回路に導入することは非常に一般的である。しかしながら、呼吸回路の中にＨＭＥユニットがある場合、薬物粒子は、簡単にＨＭ媒体の中を通ることができないため、患者にも運ばれにくい。加えて、ＨＭ媒体は、液体状薬物の液滴によって詰まる可能性もあり、この場合にはＨＭＥユニットの抵抗が上昇してしまうことがある。これらの問題を解決する手段の１つは、噴霧状薬物を導入するときに、呼吸回路からＨＭＥユニットを取りはずすことであるが、この作業は、時間がかかるとともに間違いが起こりやすく、また、回路の圧力が低下した時に、肺気量の上昇分がロスする可能性もある。あるいは、ＨＭ媒体を空気流路から選択的若しくは完全に隔離する複雑なバイパス構造・バルブを取り入れた各種ＨＭＥユニットも提案されている。例えば、バイパス型のＨＭＥユニットは、ＨＭ媒体の内部若しくは全体にバイパス構造を採用する。これらや他のバイパス型のＨＭＥユニットは、実施可能であるものの、操作が困難であり（例えば、摩擦によってかみ合う２つの筺体ユニットを介護人が回転させることを要する等）、比較的複雑であり費用も高い。
【０００５】
上述のことから、ＨＭＥユニットを、従来のバイパス型ＨＭＥユニットに関わる諸問題に対処するためのＨＭ媒体におけるバイバス的特徴を有するように改良することについて需要がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明のいくつかの態様は、筺体と、熱水分保持媒体（ＨＭ媒体）と、バルブ機構とを備える熱水分交換ユニット（ＨＭＥユニット）に関する。筺体は、第１のポートと、第２のポートと、中間体とを有する。中間体は、第１および第２のポートの間に延びるとともに、第１および第２のポートの間を流体連結する第１および第２の流路を形成する。ＨＭ媒体は、中間体の内部にて第１の流路に保持される。バルブ機構は、移動可能な状態で筺体内部に保持されて対向する第１および第２の移動最大点の間を移行できる障害部材を備える。これらのことを考慮して、ＨＭＥユニットは、第１の移動最大点における障害部材が第２の流路を塞いで、第１の流路のみを空気が流れるように設計される。第２の移動最大点における障害部材は、第１および第２の流路の両方に空気が流れるようにする。このような構造によれば、ＨＭＥユニットは、コンパクトかつ単純に使用可能でありながら、空気がＨＭ媒体の周囲を自由に流れるような効率的なバイパス状態を提供する。いくつかの実施形態では、第１の流路は、断面で見るとＵ字型であり、第１の流路に配置されたＨＭ媒体において、空気はＨＭ媒体の対向する主要面を通過するように流れる。別の実施形態では、ＨＭＥユニットはさらに、第２の流路において、空気は第１の方向に流れるが反対方向である第２の方向には流れないようにする逆止弁プレートを備える。
【０００７】
本発明の他の態様は、筺体と、ＨＭ媒体と、バルブ機構とを備えるＨＭＥユニットに関する。筺体は、第１および第２のポートの間を延びる中間体を備える。ＨＭ媒体は、対向する第１および第２の面を有し、第１の面が第１のポートに連通するとともに第２の面が第２のポートに連通するように筺体の内部に配置される。バルブ機構は、移動可能な状態で筺体の中間体内部に保持されてＨＭ媒体の第１の面および第１のポートの間にて存在する障害部材を備える。これらのことを考慮して、障害部材によって第１のポートからＨＭ媒体を経由して第２のポートへと流れる流路が確立されるとともにＨＭ媒体の周囲を流れるバイパス経路が閉じられたＨＭＥ位置から、障害部材は移動可能である。さらに、ＨＭＥユニットは、障害部材が筺体に対してどのような位置にあっても、ＨＭ媒体の第１の面が少なくとも部分的に第１のポートに対して解放されたままとなるように設計される。このような構造によれば、ＨＭＥユニットは、コンパクトな構造を有しながらも、空気がＨＭ媒体の周囲を自由に流れるような効率的なバイパス状態を提供する。
【０００８】
本発明のさらに他の態様は、筺体と、ＨＭ媒体と、補助フィルターと、バルブ機構とを備えるＨＭＥユニットに関する。筺体は、第１および第２のポートの間を延びる中間体を有し、中間体は、第１および第２の流路を形成する。ＨＭ媒体および補助フィルターは、第２の流路とは離れ、第１の流路に保持される。バルブ機構は、移動可能な状態で筺体の内部に保持されて第１および第２の位置の間を移行できる障害部材を備える。第１の位置のとき、第１の流路は開くが第２の流路は閉じる。第２の位置のとき、少なくとも第２の流路は開く。このような構造によれば、ＨＭＥユニットはＨＭＮＦとして機能することができる。さらに、補助フィルターは、比較的大きいため、従来のバイパス式ＨＭＥＦユニットに比べて高い効率性を有するフィルターとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のＨＭＥユニットと共に用いられる患者用呼吸回路の一例を単純化した図
【図２】本発明のＨＭＥユニットと共に用いられる患者用呼吸回路の別の例を単純化した図
【図３Ａ】本発明のＨＭＥユニットのＨＭＥモードを示す斜視図
【図３Ｂ】図３ＡのＨＭＥユニットのバイパスモードを示す斜視図
【図４Ａ】図３ＡのＨＭＥユニットの縦方向断面図
【図４Ｂ】図３ＢのＨＭＥユニットの縦方向断面図
【図４Ｃ】図３ＡのＨＭＥユニットの横方向断面図
【図５】選択的抵抗測定器を記載した、図３ＡのＨＭＥユニットの横方向断面図
【図６】本発明の別のＨＭＥユニットの上方からの斜視図
【図７Ａ】図６のＨＭＥユニットのＨＭＥモードを示す縦方向断面図
【図７Ｂ】図６のＨＭＥユニットのバイパスモードを示す縦方向断面図
【図８】本発明のさらに別のＨＭＥユニットの断面図
【図９】本発明のさらに別のＨＭＥユニットの断面図
【図１０】本発明のさらに別のＨＭＥユニットの断面図
【図１１】本発明のさらに別のＨＭＥユニットの断面図
【図１２】本発明のさらに別のＨＭＥユニットを単純化した断面図
【図１３】本発明のさらに別のＨＭＥユニットを単純化した断面図
【図１４】本発明のさらに別のＨＭＥユニットを単純化した断面図
【図１５】本発明のさらに別のＨＭＥユニットを単純化した断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以降で詳細に説明するように、本発明の原理に従う態様は、人工呼吸器とあわせて利用することができるＨＭＥユニット・装置に関し、図１は、その１つとして呼吸回路１０を示す。呼吸回路１０は、複数の柔軟なチューブ部材を備え、チューブ部材は、患者１２と人工呼吸器（図示せず）との間につながれている。図１の呼吸回路１０は、２肢型の呼吸回路であり、さらに加圧空気源１４、本発明によるＨＭＥユニット１６（ブロック形式で図示）およびネブライザー１８を備えても良い。
【００１１】
呼吸回路１０の一例によれば、患者１２とＨＭＥユニット１６をつなぐための患者用チューブ２０が備えられている。患者用チューブ２０のうち患者１２に近いほうの一端は、患者の口、喉を通って肺の中まで届く気管内チューブであっても良く、あるいは、患者の喉から肺に空気を運ぶ気管カニューレ（図１には図示せず、図２の４６に例示）であっても良い。一方、ＨＭＥユニット１６のうち患者用チューブ２０と反対側には、コネクター２２が延びており、コネクター２２の一例としてＹ字型がある。Ｙ字型コネクター２２は、例えば呼吸回路１０から空気を排出するための呼気用チューブ２４（一般的に呼気肢と呼ばれる）のような付加的なチューブとつながれても良い。第２のチューブ２６（一般的に吸入肢と呼ばれる）は、ネブライザー１８用のチューブとして機能し、ネブライザー１８につながれる。ネブライザー１８は、コネクター２８（例えばＴ字型コネクター）を経由して吸入肢２６につながれる。Ｔ字型コネクター２８は、吸入肢２６の反対側の端部にて人口呼吸器（図示せず）とつながれている。ネブライザー１８も、空気管３０を経由して加圧空気源１４につながれている。
【００１２】
さらなる例として、図２は、別の呼吸回路４０を示す。本発明によるＨＭＥユニット１６は、呼吸回路４０とあわせて用いることができる。単一肢の呼吸回路である呼吸回路４０は、人口呼吸器（図示せず）を患者１２と流体連結する機能を持ち、さらにネブライザー１８および加圧空気源１４を備える。呼吸回路４０は患者用チューブ２０を備え、患者用チューブ２０は、患者１２およびＨＭＥユニット１６と流体連結している。単一のチューブ４２は、ＨＭＥユニット１６から患者１２の反対側に延びるとともに、Ｔ字型コネクター２８を経由してネブライザー１８と流体連結している。人工呼吸器（図示せず）は、チューブ４４を経由して直接Ｔ字型コネクター２８とつながれている。必要であれば、呼吸回路４０を（図１の２肢型の呼吸回路１０と同様に）、気管カニューレ４６につないでも良い。
【００１３】
本発明は、様々な種類のネブライザー１８を使用する。ネブライザー１８の一例では、無菌の水で再構成された薬が、ネブライザー１８中に設けられた容器の中に配置される。ネブライザー１８に加圧ガスが供給され、加圧ガスはネブライザー１８内のアトマイザーから噴射される。アトマイザーに対するガスの力によって、薬用液体が毛細管現象で薬用容器からネブライザー１８の面に沿って上昇し、アトマイザーにおいて薬用液体の流れがもたらされる。薬用液体がアトマイザーにて加圧空気の流れとぶつかると、無数の微小な液滴となって噴霧されることになり、この噴霧が空気の力によってさらに加速されると、空気および薬用液体の混合噴霧が呼吸回路１０、４０を経由して患者１２へと運ばれ、薬が患者の肺に投与される。このような薬の投与方法は、患者の肺に薬を提供する場合に非常に有用であることが分かっている。定量型の吸入器を用いて、患者１２に対し空気中で薬を投与することもできる。
【００１４】
呼吸回路に関わる上述の一般的説明を考慮しながら、図１、２に記載のＨＭＥユニット１６として用いることができる１つの形態として、ＨＭＥユニット５０を図３Ａ、３Ｂに示す。ＨＭＥユニット５０は、筺体５２と、熱水分媒体（ＨＭ媒体）５４（図３Ａ、３Ｂでは隠れているが図４Ａに記載）と、バルブ機構５６とを備える。各構成部材の詳細については以降で説明する。筺体５２は通常、第１のポート５８と、第２のポート６０と、中間体６２とを有する。ＨＭ媒体５４は、中間体６２の中にて保持される。筺体５２は通常、第１および第２のポート５８、６０を流体連結する流路を形成し、その流路は、ＨＭ媒体５４の中を流れる第１の流路と、ＨＭ媒体５４の周り（例えばＨＭ媒体５４の面の周り）を流れる第２の流路とを含む。この点を考慮の上で、バルブ機構５６を操作可能としており、その操作によって空気が主に流れる流路を決定することができる。なお、図３Ａには、ＨＭＥ式のＨＭＥユニット５０が示されており、図３Ｂには、後で述べるバイパス式のＨＭＥユニット５０が記載されている。
【００１５】
図４Ａは、図３ＡのＨＭＥ式に対応し、図４Ｂは、図３Ｂのバイパス式に対応し、図４Ａ、４Ｂには、筺体５２とそこに発生する流路が示されている。図示されるように、中間体６２は、第１のポート５８と第２のポート６０の間に延びる。図４Ａ、４Ｂを見ると、中間体６２は、上方の外壁７０と、下方の外壁７２と、少なくとも１つの内部仕切り７４とを有する。構成によっては、下方壁７２は第１の筺体セグメント７６の一部として設けられ、第１の筐体セグメント７６は着脱可能な状態で第２の筐体セグメント７８に取り付けられ、第２の筐体セグメント７８はポート５８、６０および上方壁７０を提供する。それにもかかわらず、ＨＭ媒体５４は、例えば内部仕切り７４と側壁８０との間に張られるようにして、中間体６２の中に保持される。ＨＭ媒体５４を内部仕切り７４およびバルブ機構５６に対して所望の位置に保持するため、さらに他の構成部材を採用しても良い。また、内部仕切り７４は、固形物であり、第１の流路（図４Ａ中の矢印「Ａ」）および第２の流路（図４Ｂ中の矢印「Ｂ」）の少なくとも一部分を形成する。さらに詳細に述べると、内部仕切り７４は、対向する第１および第２の端部８４、８６を有し、第１の流路Ａの一部は第１の端部８４と下方壁７２との間に形成され、第２の流路Ｂの一部は第２の端部８６と上方壁７０との間に形成される。
【００１６】
第１の流路Ａは、第１のポート５８からＨＭ媒体５４を通過して第２のポート６０へと流れ、同様に逆方向にも流れる。このような第１の流路ＡをＨＭＥ経路と呼ぶ。図４Ａに記載の１つの形態において、ＨＭ媒体５４と下方壁７２との間にギャップ８８が形成されるようにＨＭ媒体５４のサイズが決められた上で、ＨＭ媒体５４は筺体５２の中に配置される。このことにより、第１の流路Ａは、ギャップ８８を横切るとともに内部仕切り７４の第１の端部８４周りを通って流れ、Ｕ字型の経路を形成する。しなしながら、他の形態において、ＨＭ媒体５４を低方壁７２と接触させて（あるいはギャップ８８をなくして）も良い。
【００１７】
第２の流路Ｂは、第１のポート５８から中間体６２を通過して第２のポート６０へと流れ、同様に逆方向にも流れるが、ＨＭ媒体５４には流れない。このような第２の流路Ｂをバイパス経路と呼ぶ。バイパス経路Ｂは、ＨＭ媒体５４の周囲若しくは面に流れる。従来のバイパス式ＨＭＥユニットとは異なり、本発明によるバイパス経路（すなわち第２の流路Ｂ）は、ＨＭ媒体５４を「通過」しないため、以下で記述するように取扱い性の良好なバルブ構造を実現することができる。
【００１８】
上述のように、ＨＭ媒体５４は、中間体６２の内部に配置されるようにそのサイズと形状が定められている。この点を考慮すると、ＨＭ媒体５４は、熱および水分を保持する性質を持つものとして先行技術において知られる様々な構造をとることができ、一般的には発砲材料そのもの若しくは発砲材料を含むものである。また、紙や充填材のような他の構造をとることもできる。ＨＭ媒体５４という用語は、より一般的な概念では、例えば微粒子フィルターのような他の機能を併せ持つかどうかにかかわらず、熱および水分を保持することができるあらゆる材料を意味する。構造によっては、ＨＭ媒体５４は、一般的に略矩形の形状を有し、対向する第１および第２の主要面９０、９２を形成する。ＨＭ媒体５４の最終的な組立を行う際は、第１の主要面９０が第１のポート５８に連通するとともに、第２の主要面９２が第２のポート６０に連通するようにする。言い換えれば、第１の流路Ａに関し、第１の主要面９０は、第１のポート５８から流れてきた空気が最初にＨＭ媒体５４に接触する面として機能し、同様に、第２のポート６０から流れてきた流路Ａに沿った空気は、最初に第２の主要面９２と接触する。このことを念頭に置きながら図４Ｃをあわせて参照すると、ＨＭユニット５０は、比較的広い範囲のＨＭ媒体５４の表面領域（すなわち第１および第２の主要面９０、９２）が第１の流路Ａに接するようにして、ＨＭ媒体５４を方向づけるが、このとき、顕在的な空気抵抗はできるだけ低減されている。さらに詳細に述べると、第１の流路Ａに沿った流れはＨＭ媒体５４の厚さＴを超えていくが、厚さＴは、ＨＭ媒体５４の長さＬおよび幅Ｗ（図４Ｃ参照）よりも小さい。実施形態によっては、このような好ましい空気の流れの特徴が、（第２の主要面９２と近接するところに設けられた）ギャップ８８によって促進される。このように、患者がＨＭＥユニット５０を介して呼吸を行うときの抵抗は最小限になる。
【００１９】
上述のように、ポート５８およびポート６０の間の空気が流路Ａ若しくは流路Ｂのどちらに少なくとも主に流れるかは、バルブ機構５６によって決まめられる。バルブ機構５６は空気流に対する障害部材１００を備え、障害部材１００は、主に図４Ａ、４Ｂに示されるように、中間体６２の中に移動可能な状態で配置若しくは組み立てられる。本発明によるバルブ機構５６のいくつかの構造に関連する他の構成部材は、以下で説明する。さらに、障害部材１００は、様々な形状をとることができ、一般的には空気流が通過できない固形物体である。図４Ａ、４Ｂに記載の１つの形態において、障害部材１００はプレート状であるが、代わりに、他のバルブ障害物体（例えばボールバルブ）を採用しても良い。一方で、障害部材１００は、図４Ａに示される第１の位置と図４Ｂに示される第２の位置との間を移動することができる。例えば、図４Ａ、４Ｂに記載の１つの形態において、障害部材１００は、先端部１０２および後端部１０４によって形成され、プレートに類似する。後端部１０４は、例えばピン１０６を経由して、回転可能な状態で筺体５２の内部に設けられる。また、後端部１０４をリビングヒンジにするなど、他の移動可能な組立品構造を採用しても良い。このような構造によれば、障害部材１００は、第１および第２の位置の間における先端部１０２の移動を伴いながら、後端部１０４にて回転することができる。この点を考慮して、先端部１０２は、図４Ａに記載の第１の位置のように、例えば上方壁７０など筺体５２の対応する構造と係合若しくはシールするように設計されている。言い換えれば、障害部材１００は、第１の位置にて第２の流路Ｂを閉じて全ての空気が第１の流路Ａに沿って流れるようにそのサイズおよび形状が決められている。第１の流路ＡにはＨＭ媒体５４が含まれることから、障害部材１００が第１の位置にあることを、「ＨＭＥ位置」若しくは「ＨＭＥモード」と呼ぶ。
【００２０】
いくつかの実施形態では、筺体５２およびバルブ機構５６は、ＨＭＥ位置において、第１のポート５８とＨＭ媒体５４との間に、より流線形な経路を発生させるために配置される。例えば、第１のポート５８は中心軸ＣＰ１を形成する。第１の位置にある障害部材１００は、主要な面が第１のポート５８の中心軸ＣＰ１と略平行になるように配置されるため、空気の流れを直接ＨＭ媒体５４に向かわせることが可能となる（逆方向も同様）。すなわち、障害部材１００が第１の位置にあるときは、空気の流れが、第１のポート５８とＨＭ媒体５４との間にて９０度の角にぶつかることはない。あるいは、第１のポート５８および障害部材１００の関係について、他の構成を採用しても良い。
【００２１】
特に図４Ｂを参照すると、障害部材１００が第２の位置にあるときは、先端部１０２は、（例えば後端部１０４周りで回転することにより）上方壁７０から離れたところに配置されるため、第２の流路Ｂにとって、障害部材１００は障害とならない。特に、第２の位置における障害部材１００は、第１の流路Ａを完全に塞ぐわけではない。例えば、障害部材１００の先端部１０２とそれに対応する筺体５２の側壁８０との間には、隙間１０８が存在する。特に他の事情等がなければ、筺体５２は、（例えば内部仕切り７４と側壁８０との間に形成された）第１の流路ＡにあるＨＭ媒体５４に対する第１の通路開口１１０と、第２の流路Ｂに対する第２の通路開口１１２とを効果的に生み出す。障害部材１００のサイズおよび形状は、第２の通路開口１１２のサイズおよび形状に対応するため、第２の位置における障害部材１００は、第２の通路開口１１２を覆って塞ぐ。しかしながら、障害部材１００は、第１の通路開口１１０の全体を覆わないように、サイズおよび形状が第１の通路開口１１０のサイズおよび形状よりも小さくされている。したがって、筺体５２に対する障害部材１００の位置に関わらず、障害部材１００は、第１の流路Ａを完全に塞ぐことにはならない。
【００２２】
第２の位置にある障害部材１００は、第２の流路Ｂを最大でも部分的にしか塞がないため、空気は、ＨＭ媒体５４と密に接触することなく第１および第２のポート５８、６０の間を自由に流れることができる。このように障害部材１００が第２の位置にあることを、「バイパス位置」、「バイパスモード」と呼ぶ。バイパス位置にあるときでも、隙間１０８を経由することにより、第１の流路Ａに沿って空気が流れることは可能である。しかしながら、ＨＭ媒体５４は、隙間１０８を通過する空気を効果的に制限する役割を持つ。特に、空気は抵抗が最小である方へ流れる傾向があるため、障害部材１００がバイパス位置にあるときは、空気の大部分が第２の流路Ｂに沿って流れる。この場合、実際に、９５％以上、他の実施形態では９７％以上、さらに他の実施形態では９８％以上の空気が、第２の流路Ｂに沿って流れる。
【００２３】
障害部材１００に関し、第１および第２の位置（図４Ａおよび図４Ｂ）は、それぞれ第１および第２の移動最大点を反映している。例えば、第１の移動最大点では、先端部１０２（若しくは障害部材１００の他のほかの部分）と接触した上方壁７０は、障害部材１００が第１の位置を超えて移動（例えば図４Ａにおいて時計周り回転）することを阻止する。逆に、障害部材１００が第２の位置を超えて移動（例えば図４Ｂにおいて反時計周りに回転）することを阻止する停止部材その他の特徴を筺体５２に備えても良く、そうすれば第２の移動最大点を定めることができる。あるいは、ＨＭＥユニット５０において、図４Ｂとは異なる第２の移動最大点を採用しても良い（例えば、障害部材１００がＨＭ媒体５４と接触する場合を第２の位置に含める等）。しなしながら、本発明においては、筺体５２に対する障害部材１００の位置の中で、完全に第１の流路Ａを塞ぐものはない。
【００２４】
実施形態によっては、バルブ機構５６は、使用者が手動で障害部材１００を所望の位置若しくはモードまで移動若しくは固定できるように設計されている。例えば、実施形態によっては、バルブ機構５６は、例えばねじりバネのように、障害部材１００を第１の位置やＨＭＥ位置に付勢する付勢部材１２０を備える。付勢部材１２０を備えた構造は、バイパス機構を単純化するとともに、操作者による相互作用とは独立したシール性の確保に役立つ（例えばＨＭＥ位置になったかどうかを操作者が確認することは不要になる）。図３Ａ、３Ｂに示すように、バルブ機構５６は、アクチュエータアーム１２２および解放装置１２４を備えても良く、両方とも筺体５２の外部からアクセス可能である。アクチュエータアーム１２２は、障害部材１００に（例えばピン１０６経由で）取り付けられ、アクチュエータアーム１２２が移動することにより、障害部材１００も（例えば回転して）移動する。また、図３Ａに示すアクチュエータアーム１２２の回転位置は、図４Ａに示す障害部材１００の第１の位置に対応する。逆に、図３Ｂに示すアクチュエータアーム１２２の回転位置は、図４Ｂに示す障害部材１００の第２の位置（バイパス位置）に対応する。ＨＭＥユニット５０をＨＭＥモード（図３Ａ、４Ａ）からバイパスモード（図３Ｂ、４Ｂ）へ変えるためには、使用者（図示せず）は、アクチュエータアーム１２２に対してモーメント力を付与する。このようにモーメント力が付与されると、障害部材１００はＨＭＥ位置からバイパス位置まで回転する。
【００２５】
障害部材１００およびアクチュエータアーム１２２のうちの１つ若しくはその両方に、バイパス位置に選択的に保持するための１つ以上の特徴が備えられても良い。例えば、以下で説明するように、解放装置１２４を、解放可能な状態でアクチュエータアーム１２２と係合させても良い。さらに、解放装置１２４を用いることにより、アクチュエータアーム１２２の固定を選択的に解除し、あわせて障害部材１００のバイパス位置も解除することができる。図３Ａ、３Ｂによく示されるように、解放装置１２４は、筺体５２に移動（回転）可能な状態で取り付けられるスイッチ部材１２８を備えても良い。スイッチ部材１２８は、接触面１３０と、係合指１３２とを形成する。接触面１３０は、使用者が解放装置１２４を操作する際に使用者の指を容易に受け取ることができるようなサイズに設定される。さらに、接触面１３０は、筺体５２に対してスイッチ部材１２８の連結点１３４の反対側に形成若しくは提供される。係合指１３２は、アクチュエータアーム１２２の対応する特徴と、選択的に隣接若しくは連結するようなサイズに設定される。例えば、実施形態によっては、アクチュエータアーム１２２が、ヘッド１４０を備える若しくは形成する場合がある。これらのことを考慮して、アクチュエータアーム１２２およびスイッチ部材１２８の設計と配置を行う際には、最終的な組立後、アクチュエータアーム１２２がバイパスモード・バイパス位置（図３Ｂ、４Ｂ）まで回転したときに、ヘッド１４０（あるいはラッチのようなヘッド１４０に関連する他の部材）が係合指１３２と接触するようにする。実施形態によっては、係合指１３２およびヘッド１４０は、互いに互いをバイパス位置・バイパスモードにて固定することにより一時的なロック状態を実現するが、あるいはこれと関係なく、使用者が接触面１３０に力を加えることによりバルブ機構５６を解放しても良い。使用者がこのような力を加えると、スイッチ部材１２８は連結点１３４周りを回転し、続いて係合指１３２からヘッド１４０に力が加わって（あるいはヘッド１４０を解放し）、アクチュエータアーム１２２は、バイパスモード・バイパス位置における固定状態から離れる。代わりに若しくは加えて、使用者がヘッド１４０に対しけん引力を与えることにより、スイッチ部材１２８との係合を解除しても良い。一旦、係合が解除されると、障害部材１００は、付勢部材１２０によってＨＭＥ位置へと付勢される。
【００２６】
ＨＭＥユニット５０は、スイッチ部材１２８の移動を促進するための１つ以上の付加的特徴を備えても良い。例えば、スイッチ部材１２８が、接触面１３０の反対側に延びるショルダー１４２（図４Ａに記載）を備え、かつ筺体５２（例えば第１のポート５８）が、スライド自在にショルダー１４２を受け取るようにサイズが定められたスロット１４４（図３Ａに記載）を形成しても良い。このような構造において、ショルダー１４２とスロット１４４が相互作用することにより、アクチュエータアーム１２２のバイパス位置における固定を開放するようなスイッチ部材１２８の移動が可能になる。あるいは、ショルダー１４２およびスロット１４４を省略しても良い。バルブ機構５６は、障害部材１００を以下で説明するような所望の位置若しくはモードにする目的行う手動の移動若しくは固定を促進するために、他の部材を組み込んでも良い。
【００２７】
ＨＭＥユニット５０は、１つ以上の付加的、選択的な特徴を備えても良い。例えば図４Ｂに示されるように、筺体セグメント７６、７８は、分離して形成されつつ互いに選択的に取り付けられても良い。このような構造においては、単純に第２の筺体セグメントから第１の筺体セグメント７６を取り除くだけで、容易にＨＭ媒体５４へのアクセスおよびＨＭ媒体５４の取替えが可能になる。さらに、補助フィルター１５０を備えても良い。（例えば従来技術で知られるＨＭＥＦのように）様々な形状をとることができる補助フィルター１５０は、ＨＭ媒体５４に直接的に隣接するように組み立てられる。図４Ｂに記載の１つの構造において、補助フィルター１５０は、ＨＭ媒体５４の第２の主要面９２に隣接するため、ＨＭ媒体５４の表面領域に対応する比較的広いろ過表面領域を有することが可能である。さらに、上述のＨＭ媒体５４に関連するＨＭＥユニット５０のバイパス的特徴は、補助フィルター１５０に同様に適用することができるため、ＨＭ媒体５４と同様の手法によって補助フィルター１５０をバイパス化することができる。補助フィルターやＨＭ媒体のバイパス的特徴とは分離したフィルターを備えない従来のＨＭＥ装置と比べると、本発明の補助フィルター１５０は比較的大きくても良いため、抵抗を小さくしながら、ろ過の効率を上げることができる。図４Ｂに示される補助フィルター１５０は、筺体セグメント７６、７８により形成される壁の間に保持されるとともに、ＨＭ媒体５４の最終組立を補助している。補助フィルタ１５０は本発明において選択的部材である。また、ＨＭ媒体５４は所望のろ過機能を提供することができる。
【００２８】
ＨＭＥユニット５０が選択的かつ付加的に備える特徴として、抵抗測定器１６０がある。抵抗測定器１６０は、様々な形状を有しても良く、また、抵抗測定器の一般的な役割は、ＨＭＥユニット５０における圧力差や微分抵抗が所定の値を超えたかどうか識別することである。例えば、図５に示すように、抵抗測定器１６０は、第１の流路Ａに沿って第２のポート６０と流体連結するため、ＨＭＥユニット５０の内部圧力差、すなわちＨＭ媒体５４（図４ａ）にかかる第２のポート６０に対する圧力差に曝される。抵抗測定器１６０は、機械であっても良く（例えばシリコンダイアフラム）、電気的部品が組みこまれていても良く、さらには、その両方であっても良い。それにもかかわらず、ＨＭ媒体５４に過度の圧力差が生じた場合、抵抗測定器１６０は、介護人に対し、ＨＭＥユニット５０に潜在的な問題が生じている（例えば、ＨＭ媒体５４が過度に空気抵抗を受けている）旨の警告その他の指示を与える。この点を考慮して、筺体５２の内部に抵抗測定器１６０が配置される場合には、筺体５２を通して抵抗測定器１６０が見えるように、筺体５２に関連するとともに抵抗測定器１６０の近傍に位置する１つ以上の壁１６２を、少なくとも部分的に透明にしても良い。他の実施形態においては、抵抗測定器１６０を省略しても良い。
【００２９】
図３Ａ−４Ｂに戻ると、ＨＭＥユニット５０が選択的かつ付加的に備える特徴として、逆止弁（図示せず）がある。逆止弁は、バルブ機構５６とは別のものであり、その詳細については他のＨＭＥユニットの実施形態に関連して以降で説明する。しかしながら、一般的な用語としての逆止弁は、筺体５２内部において移動可能な状態で第２の流路Ｂに沿うように保持されるものである。また、その機能は、第２の流路Ｂを流れる空気を、第１の流れ方向（第２のポート６０から第１のポート５８へ向かう方向）に流しつつ、逆方向である第２の流れ方向（第１のポート５８から第２のポート６０へ向かう方向）には流さないようにすることである。
【００３０】
上述の選択的特徴を備えるか否かにかかわらず、ＨＭＥユニット５０は、その使用中において、例えば図１の呼吸回路１０や図２の呼吸回路４０などの呼吸回路と流体連結している。患者用チューブ２０は、第１のポート５８と流体連結し、第２のポート６０は、人工呼吸器（図示せず）につながれたチューブと流体連結する。したがって、第１のポート５８は、患者側ポートとして機能し、第２のポート６０は、人工呼吸器側ポートとして機能する。呼吸回路１０、４０を通じて患者１２に薬が投与されない場合（すなわち、ネブライザー１８が、呼吸回路１０、４０につながれていない場合や操作可能でない場合）、ＨＭＥユニット５０はＨＭＥモード（図３Ａ、４Ａ）にする。このように、ＨＭＥユニット５０を通じて患者１２が吸入若しくは排出する空気は、ＨＭ媒体５４を必ず通過し（補助フィルター１５０がある場合は補助フィルター１５０も同様に通過し）、そのときに、ＨＭ媒体５４は、排出された空気から熱および水分を吸収し、さらに、その吸収した熱および水分を患者の肺に送り込む空気へ受け渡す。
【００３１】
患者１２に対し噴霧状の薬を投与するためにネブライザー１８が用いられる場合、使用者がアクチュエータアーム１２２を押圧することにより、ＨＭＥユニット５０は容易にＨＭＥモードからバイパスモード（図３Ｂ、４Ｂ）へと変えられる。障害部材１００がバイパス位置にあるとき、ＨＭＥユニット５０を通じて患者１２が吸入若しくは排出する空気は、（ＨＭ媒体５４に発生した抵抗のおかげで）主にバイパス経路Ｂに沿って流れ、ＨＭ媒体５４の（例えば面の）周りにも流れる（補助フィルター１５０がある場合は補助フィルター１５０周りも同様に流れる）。バイパスモードのときに、ＨＭ媒体５４が、薬の液滴によって詰まる可能性は実質的になくなる。
【００３２】
ＨＭＥユニット５０が所望のバイパス・ＨＭＥとして機能できる能力は、試験によって実証されている。図４Ａ−４ＣのＨＭＥユニットの非制限的な一例として、長さＬが２．７５インチ、幅Ｗが２．０インチ、厚さＴが０．３７５インチであるポリウレタンフォームのＨＭ媒体を備えるＨＭＥユニットを用いた。さらに、長さと幅はＨＭ媒体と同じで、厚さが０．０５インチであるポリプロピレン繊維の補助フィルター（すなわち補助フィルター１５０）も用いた。最終的に、筺体および障害部材において、閉じた状態若しくはバイパス位置にあるときのギャップ（すなわちギャップ１０８）が０．１５０インチになるようにした。そのように設計されたＨＭＥユニットを用いて試験を実施した。試験では、空気を第１若しくは患者側ポート（すなわちポート５８）に注入し、ＨＭ媒体における患者側ポートの反対側付近をＨＭＥ経路（すなわちＨＭＥ経路Ａ）に沿って流れる空気を測定した。このような状況下で試験を行った結果、驚くべきことに、空気源から毎分３０リッターで空気を流した場合、流れる空気のうち、（障害部材が閉じた状態若しくはバイパス位置にある状態で）ＨＭ媒体および補助フィルターを通過する空気は、約０．７４％であるということが分かった。空気源から毎分６０リッターで空気を流した場合、流れる空気のうちＨＭ媒体および補助フィルターを通過する空気は約１．１３％であり、最終的に、空気源から毎分７７．５リッターという最大限の空気を流した場合に、流れる空気のうちＨＭ媒体および補助フィルターを通過する空気は約１．２５％である。このように驚くべきことに、バイパス状態のＨＭ媒体から空気を完全に隔離することはできないながらも、ＨＭＥユニットは完全にバイパス式のＨＭＥユニットとして機能するということが実証された。
【００３３】
上述のＨＭＥユニット５０は、本発明において実施可能な構造の１つである。例えば、本発明の範囲内であり関連するＨＭＥユニット５０’が図６に示されており、ＨＭＥユニット５０’は、筺体５２’と、ＨＭ媒体５４’（図６では隠れているが、図７Ａ、７Ｂに記載）と、バルブ機構５６’（全体を指す）とを備える。筺体５２’は、第１のポート５８’（例えば患者側ポート）と、第２のポート６０’（例えば人工呼吸器側ポート）と、中間体６２’とを形成する。ＨＭ媒体５４’は中間体６２’の内部にて保持され、バルブ機構５６’は、以下で述べるように第１および第２のポート５８’、６０’の間において空気が少なくとも主に流れる経路を決定するものとして機能する。
【００３４】
特に図７Ａ、７Ｂに示すように、筺体５２’は、ポート５８’、６０’間に第１および第２の流路を形成し、その流路は、図中においてそれぞれ矢印Ａ、Ｂとして示されている。第１の流路ＡはＨＭ媒体５４’を含むが、第２の流路ＢはＨＭ媒体５４’を含まない。言い換えると、第１の流路Ａを流れる空気は、ＨＭ媒体５４’と交わってＨＭＥ経路を形成する。一方で、第２の流路Ｂを流れる空気は、ＨＭ媒体５４’とあまり交わらずにバイパス経路を形成する。上述の実施形態では、第２の流路／バイパス経路Ｂは、ＨＭ媒体５４’の（面などの）周囲を通る。なお、図７Ａ、７Ｂは、第２の流路／バイパス経路Ｂに沿った（上述のＨＭＥユニット５０に比べて）より流線形な経路を示しており、この場合、第１および第２のポート５８’、６０’の中心軸は平行であり、実施形態によっては共通になる。
【００３５】
バルブ機構５６’は、移動可能な状態で上述の筺体５２’の内部に取り付けられる障害部材１００’を備える。しかしながら、バルブ機構５６’は、ＨＭＥユニット５０（図１）とは異なる構造を取り入れており、障害部材１００’を図７ＡのＨＭＥ位置および図７Ｂのバイパス位置に手動で変換することができる。例えば、バルブ機構５６’は、ねじりバネのように障害部材１００’を第１の位置若しくはＨＭＥ位置に付勢する付勢部材１７０（図７Ａ、７Ｂ）を備える。さらに、特に図６を参照すると、バルブ機構５６’は、アクチュエータ組立品１７２と、ロック装置１７４とを備える。アクチュエータ組立品１７２は、筺体５２’から突出するようにかつ回転可能な状態で筺体５２’に取り付けられるアクチュエータアーム１７６を備える。アクチュエータアーム１７６を筺体５２’に対して回転させることにより、以下で示すように障害部材１００’（図７Ａ、７Ｂ）を移動させることができる。このように、アクチュエータ１７６は、図６のＨＭＥ状態若しくはＨＭＥ位置からバイパス状態若しくはバイパス位置まで回転可能であり（すなわち、図６で時計回りの回転）、逆方向も同様である。ロック装置１７４は、アクチュエータアーム１７６と交流して、それを一時的にバイパス位置若しくはバイパス状態に固定する。
【００３６】
例えば、実施形態によっては、ロック装置１７４は、筺体５２’から突出する１組の指部１７８ａ、１７８ｂを備える。指部１７８ａ、１７８ｂは、図６で示す方向へ付勢されているため、互いに向かい合う方向への傾きに本質的に抵抗する。さらに、指部１７８ａ、１７８ｂは、アクチュエータアーム１７６に形成される開口１８０内に選択的に収まるようにそのサイズが設定されている。さらに詳細に述べると、アクチュエータアーム１７６が指部１７８ａ、１７８ｂに向かって回転すると、指部１７８ａ、１７８ｂは、付勢されていることなどが要因で、バイパス位置若しくはバイパス状態にてアクチュエータアーム１７６と係合して選択的に保持する。必要であれば、使用者が単にアクチュエータアーム１７６を指部１７８ａ、１７８ｂから離す方向に持ち上げて回転させることにより、アクチュエータアーム１７６を一時的なロック状態から「解除」することができる。
【００３７】
図７Ａ、７Ｂをさらに参照すると、アクチュエータアーム１７６は、ピン１８２および連結部材１８４を経由して障害部材１００’に連結される。アクチュエータアーム１７６に据え付けられた連結部材１８４は、ピン１８２を障害部材１００’に取り付ける。このような構造により、アクチュエータアーム１７６の回転が、ピン１８２および連結部材１８４を経由して障害部材１００’に伝わる。あるいは、アクチュエータアーム１７６と障害部材１００’とを連結するための他の機構を採用しても良い。
【００３８】
ＨＭＥユニット１６（図１、２）として利用可能な本発明の別の実施形態として、ＨＭＥユニット２００を図８、９に示す。ＨＭＥユニット２００は、上述のＨＭＥユニット５０（図３Ａ）と同種のものであり、筺体２０２と、ＨＭ媒体２０４と、バルブ機構２０６とを備える。筺体２０２は、第１のポート２０８（例えば患者側ポート）と、第２のポート２１０（例えば人工呼吸器側ポート）と、中間体２１２とを形成する。ＨＭ媒体２０４は、様々な形状をとることができ、中間体２１２の内部にて保持される。バルブ機構２０６は、以下で述べるように第１および第２のポート２０８、２１０の間において空気が少なくとも主に流れる経路を決定するものとして機能する。
【００３９】
筺体２０２、特に中間体２１２は、対向する壁部２１４、２１６と、少なくとも１つの内部仕切り２１８を備える。内部仕切り２１８は下方壁部２１６と間隔を空けているため、ギャップ２２０が確立されている。さらに、内部仕切り２１８は上方壁部２１４と隣接する開口２２２を形成しており、開口２２２は以降で述べるようにバルブ機構２０６と関連する。このような構造のもとに、筺体２０２は、ポート２０８、２１０間に第１および第２の流路を形成し、その流路は図８、９においてそれぞれ矢印Ａ、Ｂとして示す。第１の流路ＡはＨＭ媒体２０４を含むが、第２の流路ＢはＨＭ媒体２０４を含まない。言い換えると、第１の流路Ａを流れる空気は、ＨＭ媒体２０４と交わってＨＭＥ経路を形成する。一方で、第２の流路Ｂを流れる空気は、ＨＭ媒体２０４とあまり交わらずにバイパス経路を形成する。上述の実施形態では、第２の流路／バイパス経路Ｂは、ＨＭ媒体２０４の（面などの）周囲を通る。
【００４０】
バルブ機構２０６は、上述の障害部材２３０を備える。障害部材２３０は、筺体２０２の内部に移動可能な状態で取り付けられており、例えばバルブプレート状である。障害部材２３０は、開口２２２を選択的に覆う若しくは閉じるようにそのサイズと形状が設定されている。また、バルブ機構２０６は、実施形態によっては、障害部材２３０を内部仕切り２１８、特に開口２２２と接触させる弁棒２３２を備える。障害部材２３０は、第１の位置若しくはＨＭＥ位置（図８）と、第２の位置若しくはバイパス位置（図９）との間を移動する。ＨＭＥ位置にある障害部材２３０は、内部仕切り２１８を覆い、第２の流路Ｂを閉じる。すなわち、ＨＭＥ位置にあるときは、第１の流路Ａのみが第１および第２のポート２０８、２１０の間にて開く。逆に、第２の位置、バイパス位置にある障害部材２３０は、空気が開口２２２を通過できるように内部仕切り２１８と間隔を空けている。このように、バイパス位置にあるときは第２の流路Ｂが開くため、空気が第１および第２のポート２０８、２１０の間でＨＭ媒体２０４と離れたところ若しくはその周囲を直接流れることが可能となる。
【００４１】
図８、９のそれぞれは、筺体２０２に対する障害部材２３０の各移動最大点を示す。ＨＭＥユニット２００を修正して、移動最大点を図９の位置とは異なる位置に変更しても良いが、そのように変更した移動最大点（若しくは障害部材２３０の中間の位置）では、第１の流路Ａが障害部材２３０によって完全に閉じられることはない。
【００４２】
図示されていないが、バルブ機構２０６は、使用者が障害部材２３０を所望のモード（すなわちＨＭＥモードやバイパスモード）に対応する位置に向けることを可能にする１つ以上の付加的特徴を備えても良く、その例としては上述の付勢装置やアクチュエータアームがある。あるいは、他の（機械、電気と空圧あるいは基本的には電気だけの）機構を採用しても良い。
【００４３】
ＨＭＥユニット２００が接続される呼吸回路（図示せず）に噴霧状の薬が投与されない場合、ＨＭＥユニット２００はＨＭＥモードにて作動し、障害部材２３０が第１の位置（図８）に配置されて、第２の流路Ｂは閉じられる。このように、（ポート２０８、２１０の間にて）ＨＭＥユニット２００を流れる空気はＨＭ媒体２０４と交わり、ＨＭ媒体２０４が患者の排出した空気中の熱および水分を吸収するとともにその吸収した熱および水分を患者の肺に送り込む空気へ受け渡すことにより、ＨＭＥユニット２００は、典型的なＨＭＥユニットとして機能する。
【００４４】
逆に、ＨＭＥユニット２００が接続される呼吸回路によって患者に対し噴霧状の薬が投与される場合、ＨＭＥユニット２００はバイパスモード（図９）へと移行するとともに、障害部材２３０は内部仕切り２１８および開口２２２とは間隔を空ける。障害部材２３０がバイパス位置若しくはバイパスモードにあるときでも、第１の流路Ａは開いたままであるが、ＨＭＥユニット２００を流れる空気のほとんどは、第２の流路Ｂに沿って流れる。さらに詳細に述べると、上述したように、ＨＭ媒体２０４は、空気に対して抵抗を有する。空気は抵抗が最も少ない経路を流れる傾向があることから、ポート２０８、２１０の間の空気のほとんどは第２の流路Ｂを直接流れることになる。
【００４５】
図示されていないが、ＨＭＥユニット２００は、ＨＭＥユニット５０（図３Ａ）と関連して述べたように、選択的かつ付加的な１つ以上の特徴を備えても良く、同様に、以下で述べるように、逆止弁などその他の選択的特徴を備えても良い。
【００４６】
ＨＭＥユニット１６（図１、２）として利用可能な本発明のさらに別の実施形態として、ＨＭＥユニット２５０を図１０、１１に示す。ＨＭＥユニット２５０は、筺体２５２と、ＨＭ媒体２５４（図１０、１１では省略されているがおおよその位置は示されている）と、バルブ機構２５６とを備える。筺体２５２は、中間体２６２のそれぞれ反対側に延びる第１および第２のポート２５８、２６０を備える。ＨＭ媒体２５４は、中間体２６２の内部にて保持され、バルブ機構２５６は、第１および第２のポート２５８、２６０の間において空気が少なくとも主に流れる経路を決定するものとして機能する。
【００４７】
筺体２５２は、外壁部２６４と、少なくとも１つの内部仕切り２６６とを備える。内部仕切り２６６は外壁部２６４と間隔を空けており、第１の流路Ａ（図１０）および第２の流路Ｂ（図１１）が形成される。前述の実施形態では、第１の流路ＡはＨＭ媒体２５４を含むが、第２の流路ＢはＨＭ媒体２５４を含まない。このように、第１の流路ＡがＨＭＥ経路であり、第２の流路Ｂがバイパス経路である。他の実施形態では、第２の流路／バイパス経路Ｂは、ＨＭ媒体２５４の（例えば面の）周りを通る。
【００４８】
バルブ機構２５６は障害部材２７０（例えばバルブプレート）を備え、障害部材２７０は、移動可能な状態で筺体２５２の内部に取り付けられ、第２の流路Ｂを選択的に閉じるように配置されている。さらに詳細に述べると、障害部材２７０が第１の位置若しくはＨＭＥ位置（図１０）にある場合、障害部材２７０の先端部２７２は外壁部２６４と接触し、第１および第２のポート２５８、２６０の間の第２の流路Ｂが閉じられる。このように、ＨＭＥ位置にある障害部材２７０は、空気がポート２５８、２６０の間で第１の流路Ａにのみ流れるようにする。
【００４９】
逆に、障害部材２７０が第２の位置若しくはバイパス位置にある場合、先端部２７２は外壁部２６４と間隔を空けているため、第２の流路Ｂは開かれる。バイパス位置にある障害部材２７０は第１の流路Ａを閉じないため、バイパスモードのＨＭＥユニット２５０において、空気は、ＨＭ媒体２５４を通過することができる。しかしながら、前述したようにＨＭ媒体２５４は空気に対して抵抗を有するとともに、空気は、抵抗が最小であるところを流れる傾向がある。したがって、バイパスモードのときの空気は、主に第２の流路Ｂを流れる。
【００５０】
図１０、１１に示す位置は、筺体２５２に対する障害部材２７０の各移動最大点である。ＨＭＥユニット２５０を修正して、移動最大点を図１１の位置と異なる位置に変更しても良いが、そのように変更した移動最大点（若しくは障害部材２７０の中間の位置）では、第１の流路Ａが障害部材２７０によって完全に閉じられることはない。
【００５１】
使用者が障害部材２７０を第１および第２の位置の間で移動させるための補助として、多数の手法を用いることができる。いくつかの構造において、バルブ機構２５６は、例えばバネのように障害部材２７０を第１の位置若しくはＨＭＥ位置（図１０）に付勢する付勢装置（図示せず）を備える。アクチュエータアーム２７４は、回転可能な状態で筺体２５２の内部に取り付けられるとともに第１および第２の端部を有する。第１の端部２７６が筺体２５２から外へ延びるのに対し、第２の端部２７８は障害部材２７０に作用する。上述したのは実施可能な構造の１例であるが、この場合、使用者は、第１の端部２７６に回転力若しくはモーメント力を与えることにより、障害部材２７０をＨＭＥ位置（図１０）からバイパス位置（図１１）へ移動させることができる。アクチュエータアーム２７４が回転すると、第２の端部２７８は、障害部材２７０に寄りかかってそれを回転させる。これは、カムと同じような原理である。一方、アクチュエータアーム２７４が逆方向に回転すると、アクチュエータアーム２７４による外力がなくなるため、障害部材２７０は、付勢装置によって元のＨＭＥ位置に戻される。あるいは、使用者が所望の位置およびモードを選択できるような様々なその他の構成部材を用いても良い。
【００５２】
上述のことに加えて、図１０、１１は、ＨＭＥユニット２５０に提供される選択的な逆止弁の特徴を示す。なお、以下で説明する逆止弁の特徴は、本明細書におけるＨＭＥユニットの他の実施形態のいずれにも等しく適用することができる。逆止弁の特徴には、逆止弁プレート２９２を備える逆止弁機構２９０が含まれる。逆止弁プレート２９２は、第２の流路Ｂを選択的に閉じるために筺体２５２の内部に取り付けられる。
【００５３】
例えば、いくつかの構造では、筺体２５２が開口２９４を有し、開口２９４は、第２の流路Ｂに沿って第１および第２のポート２５８、２６０の間に位置するとともに周囲部２９６によって形成される。逆止弁プレート２９２のサイズおよび形状は、開口２９４のサイズおよび形状と対応し、逆止弁プレート２９２は、周囲部２９６に位置するときに開口２９４を閉じる。これを考慮して、逆止弁プレート２９２は、気体が流路Ｂを第１の方向に流れるときは開口２９４から自由に離れ、気体が第１の方向と逆方向に流れるときは開口２９４を閉じるように配置および組立が行われている。例えば、図９を参照すると、空気が第２の流路Ｂを第２のポート２６０から第１のポート２５８へ流れると、逆止弁プレート２９２は開口から離れるように回転するため、空気は、自由に第２の流路Ｂを流れることができる。逆に、空気が第２の流路Ｂを第１のポート２５８から第２のポート２６０へ流れると、逆止弁２９２に対して、周囲部２９６と係合するような外力が加わるため、開口２９４は閉じられる。このように、障害部材２７０が図１１のバイパス位置にあるときでも、逆止弁プレート２９２は、定期的に第２の流路Ｂを閉じて（すなわち気体が第１のポート２５８から第２のポート２６０へ流れ）、空気が第１の流路Ａのみを流れるようにする。
【００５４】
上述の選択的逆止弁機構２９０は、実施形態によってはＨＭＥユニット２５０の機能を向上させることができる。例えば、使用中において、ＨＭＥユニット２５０は、患者用呼吸回路（図示せず）に取り付けられて、第１のポート２５８は患者側ポートとして機能し、第２のポート２６０は人工呼吸器側ポートとして機能する。この場合に、ＨＭＥユニット２５０がバイパスモードにあるとき、人工呼吸器側ポート２６０から患者側ポート２５８へ流れる、液滴の薬を含む空気は、主に第２の流路Ｂに沿って流れる。すなわち、障害部材２７０および逆止弁プレート２９２は、人工呼吸器側ポート２６０から患者側ポート２５８へ流れる空気の障害とならない。したがって、患者が空気を吸入するとき、液滴の薬は、明らかにＨＭ媒体２５４と接触せずに患者の肺へと運ばれる。しかしながら、患者が息を排出するとき、空気の流れは変わり（すなわち、患者側ポート２５８から人工呼吸器側ポート２６０へ流れ）、上述したように、開口２９４が逆止弁プレート２９２によって閉じられる。したがって、排出された空気はＨＭ媒体２５４を通過し、その際にＨＭ媒体２５４によって熱および水分が吸収される。患者が排出する空気中に液滴の薬が含まれている場合でも、その量は最小限になるため、ＨＭ媒体２５４が詰まってしまう可能性も極めて少なくなる。
【００５５】
ＨＭＥユニット１６（図１、２）として利用可能な本発明のさらに別の実施形態として、ＨＭＥユニット３００を図１２、１３に示す。ＨＭＥユニット３００は、筺体３０２と、ＨＭ媒体３０４と、バルブ機構３０６とを備える。筺体３０２は、第１および第２のポート３０８、３１０と、それらのポート間に延びる中間体３１２とを備える。ＨＭ媒体３０４は、中間体３１２の内部にて保持され、バルブ機構３０６は、第１および第２のポート３０８、３１０の間において空気が少なくとも主に流れる経路を決定するものとして機能する。
【００５６】
中間体３１２は、外壁部３１４と、少なくとも１つの内部仕切り３１６と備える。内部仕切り３１６は、筺体３０２の他の構成部材と間隔を空けており、第１の流路Ａおよび第二の流路Ｂが確立されている。例えば、内部仕切り３１６は、第１の流路Ａに沿って流れる空気を通過させることができるパッセージ３１８ａ、３１８ｂを部分的に確立しても良い。ＨＭ媒体３０４は、第１の流路Ａに配置され、逆に、第２の流路Ｂは、ＨＭ媒体３０４（の周囲や面など）と離れている。このように、第１の流路Ａは、ＨＭＥ経路を形成し、第２の流路Ｂは、バイパス経路を形成する。
【００５７】
バルブ機構３０６は、様々な形状をとることが可能であり、実施形態によっては障害部材３３０（例えばバルブプレート）を備える。障害部材３３０は、移動可能な状態で筺体３０２の内部に取り付けられ、第２の流路Ｂを選択的に閉じるように配置されている。例えば、筺体３０２は、第２の流路Ｂに、壁周囲部３３４によって形成される開口３３２を有しても良い。障害部材３３０のサイズおよび形状は、開口３３２のサイズおよび形状に合致するように設定されている。障害部材３３０が第１の位置若しくはＨＭＥ位置（図１２）にある場合、障害部材３３０は、壁周囲部３３４と接触して開口３３２および第２の流路Ｂを閉じる。逆に、第２の位置若しくはバイパス位置にある障害部材３３０（図１３）は、開口３３２および壁周囲部３３４と間隔を空けており、開口３３２および第２の流路Ｂの障害とならない。したがって、バイパス位置にある場合、空気は、第１および第２のポート３０８、３１０の間を第２の流路Ｂに沿って流れることが可能となる。前述の実施形態によれば、バイパス位置にある障害部材３３０が第１の流路Ａの障害とならないことは明らかであるため、バイパスモードにおける空気は、第１の流路Ａを流れてＨＭ媒体３０４を通過する。しかしながら、ＨＭ媒体３０４が有する抵抗が原因で、空気は、抵抗が最小である経路を流れる傾向がある。したがって、バイパスモードの空気（図１３）は、少なくとも主に第２の流路Ｂを流れる。
【００５８】
図１２、１３のそれぞれは、筺体３０２に対する障害部材３３０の各移動最大点を示す。ＨＭＥユニット３００を修正して、移動最大点を図１３の位置とは異なる位置に変更しても良いが、そのように変更した移動最大点（若しくは障害部材３３０の中間の位置）では、第１の流路Ａが、障害部材３３０によって完全に閉じられることはない。
【００５９】
前述の実施形態によれば、バルブ機構３０６は、各種の形状をとることができ、障害部材３３０を第１および第２の位置（若しくはＨＭＥ位置およびバイパス位置）間で移動させる様々な特徴を組み込んでも良い。例えば、実施形態によっては、バルブ機構３０６は、開口３３２に対する障害部材３３０の位置を固定するスライド可能な弁棒３３６を備える。さらに、使用者が、障害部材３３０について所望の位置を選択することによりＨＭＥユニット３００の動作モードを選択できるようにするため、バネや外部アクチュエータ（両方図示せず）のような他の部材を用いても良い。
【００６０】
ＨＭＥユニット１６（図１、２）として利用可能な本発明のさらに別の実施形態として、ＨＭＥユニット３５０を図１４、１５に示す。ＨＭＥユニット３５０は、上述のＨＭＥユニット３００（図１２、１３）と同種のものであり、筺体３５２と、ＨＭ媒体３５４と、バルブ機構３５６とを備える。筺体３５２は、中間体３６２の反対側に延びる第１および第２のポート３５８、３６０を形成若しくは備える。ＨＭ媒体３５４は、中間体３６２の内部にて保持される。バルブ機構３５６は、第１および第２のポート３５８、３６０の間において空気が少なくとも主に流れる経路を決定するものとして機能する。
【００６１】
筺体３５２は、外壁部３６４と、少なくとも１つの内部仕切り３６６と備える。内部仕切り３６６は、他の構成部材（例えば外壁部３６４）と間隔を空けており、第１の流路Ａおよび第二の流路Ｂが形成されている。例えば、内部仕切り３６６は、第１の流路Ａに沿って流れる空気を通過させることができるパッセージ３６８ａ、３６８ｂを部分的に確立しても良い。ＨＭ媒体３５４は、第１の流路Ａに配置され、逆に、第２の流路Ｂは、ＨＭ媒体３５４（の周囲や面など）と離れている。このように、第１の流路Ａは、ＨＭＥ経路を形成し、第２の流路Ｂは、バイパス経路を形成する。
【００６２】
バルブ機構３５６は、第２の流路Ｂを開閉することができる各種の形状をとっても良い。例えば、実施形態によっては、バルブ機構３５６は障害部材３８０（例えばバルブプレート）を備え、障害部材３８０は、筺体３５２によって第２の流路Ｂ（例えば、内部仕切り３６６および対応する外壁部３６４の間）に形成される開口３８２を選択的に閉じるように配置される。第１の位置若しくはＨＭＥ位置にある障害部材３８０（図１４）は、開口３８２を閉じて第２の流路Ｂを塞ぐ。このように、ＨＭＥ位置（若しくはＨＭＥモード）にあるときに、第１および第２のポート３５８、３６０の間を流れる空気は、第１の流路Ａのみに流れる（このときＨＭ媒体３５４を必ず通過する）。逆に、第２の位置若しくはバイパス位置にある障害部材３８０（図１５）は、開口３８２と離れているため、第２の流路Ｂは、障害部材３８０によって塞がれていない。しかしながら、前述の実施形態によれば、第２の位置若しくはバイパス位置にあるときに、第１の流路Ａは障害部材３８０によって完全に塞がれていないため、空気は、第１および第２の流路Ａ、Ｂの両方を流れることができる。しかしながら、バイパス位置におけるＨＭ媒体３５４（若しくはＨＭＥユニット３５０がバイパスモードにあるとき）は、空気に対する抵抗を有し、空気は、抵抗が最小限であるところを流れる傾向がある。したがって、空気は、ポート３５８、３６０の間を主に第２の流路Ｂに沿って流れる。
【００６３】
図１４、１５のそれぞれは、筺体３５２に対する障害部材３８０の各移動最大点を示す。ＨＭＥユニット３５０を修正して、移動最大点を図１５の位置とは異なる位置に変更しても良いが、そのように変更した移動最大点（若しくは障害部材３８０の中間の位置）では、第１の流路Ａが、障害部材３８０によって完全に閉じられることはない。
【００６４】
いくつかの実施形態では、バルブ機構３５６は、逆止弁のような特徴を示す。特に、バルブ機構３５６は、障害部材３８０に対して選択的に作用する付加的な構成部材（図示せず）を備える。また、障害部材３８０は、回転端部３８４および自由端部３８６を備えても良い。開口３８２に対する障害部材３８０の移動は、回転端部３８４の回転を伴う。このような構造によれば、バイパスモードで作動中のバルブ機構３５６において、自由端部３８６は、図１４で示す第１の位置にて固定される。上述のように、第１の位置若しくはＨＭＥ位置にある障害部材３８０の作用により、ＨＭＥユニット３５０には第１の流路Ａのみが流れる。一方で、バイパスモードのときの障害部材３８０は、バルブ機構３５６の構成部材による開口３８２への固定から解放されて、回転端部３８４にて自由に回転することが可能となる。ＨＭＥユニット３５０が患者用呼吸回路に取り付けられ、第１のポート３５８が患者側ポート、第２のポート３６０が人工呼吸器側ポートとして機能する場合に、バルブ機構３５６がバイパスモードのとき、障害部材３８０は、患者の息の吸入（気体が第２のポート３６０から第１のポート３５８へ流れる）により、自由に開口３８２から離れて回転する。このように患者が吸入する場合、障害部材３８０は、患者への噴霧状薬の運搬に対して最小限の障害にしかならない。すなわち、人工呼吸器側ポート３６０から患者側ポート３５８へ空気が流れることにより、障害部材３８０が、第２の流路Ｂを解放する。一方で、患者が息を排出する（気体が第１のポート３５８から第２のポート３６０へ流れる）場合、障害部材３８０は、開口３８２を閉じる方向へ空気から圧力を受けるため、排出された空気は、ＨＭ媒体３５４を通過する（選択的フィルター（図示せず）がある場合は選択的フィルターも同様に通過する）。次に患者が息を吸うとき、障害部材３８０は再度自由に開く。
【００６５】
実際の設計にかかわらず、本発明によるＨＭＥユニットは、従来の設計に対して著しい進歩性を示す。ＨＭＥユニットは、操作モードとしてＨＭＥモードおよびバイパスモードを実現することができる。しかしながら、従来のバイパス式ＨＭＥユニットの設計とは異なり、本発明によるＨＭＥユニットはコンパクトかつ流線形であり、さらに、使用者は、ＨＭＥモードおよびバイパスモードの間を容易に移行させることができる（例えば、摩擦によってかみ合う筺体構成部材が互いに回転する必要がなくなる等）。また、ＨＭＥユニットは、その製造コストが比較的安価であり、フィルターなどの付加的特徴も容易に備えることができる。
【００６６】
本明細書では本発明の好ましい実施形態について説明したが、本明細書の形式および詳細について、本発明の範囲を超えない範囲で当業者が想定可能な修正を加えても良い。
【国際調査報告】
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