(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流体源に接続される入口（４）から供給される加圧流体のための供給チャンバ（３）と、出口バルブ（６）を介して供給チャンバ（３）と連通した出口（５）とを備えたハウジング（２）を具備する、加圧流体を制御して供給するためのバルブ装置において、
幅が狭い漏れ形成ダクト（１１）を介して前記出口（５）に接続された参照チャンバ（１０）と、
前記供給チャンバ（３）内の圧力が、参照チャンバ（１０）内の圧力よりも高いような圧力差の状態に供給チャンバ（３）内の圧力を維持するように、前記入口（４）に供給チャンバ（３）を接続する調節ユニット（１２乃至１４）と、
前記供給チャンバ（３）と参照チャンバ（１０）との間の通路（１９）を開閉するためのバルブ本体（２１）を有し、このバルブ本体（２１）は、前記通路（１９）を外力によって開き、この外力がないときには前記供給チャンバ（３）内の圧力と参照チャンバ（１０）内の圧力との前記圧力差によって前記通路を閉じるように、前記通路に配置された制御バルブ（２０）とを具備し、
前記バルブ本体（２１）により前記通路（１９）が開くと、前記入口（４）から供給される加圧流体により前記供給チャンバ（３）内の圧力と参照チャンバ（１０）内の圧力とは上昇し、
前記出口バルブ（６）は、前記上昇した圧力により開く一方向バルブであることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
前記調節ユニットは、供給チャンバ（３）と参照チャンバ（１０）との間の仕切りを形成するダイヤフラム（１２）と、このダイヤフラム（１２）を付勢して、前記圧力差を与えるように参照チャンバ（１０）内に配置されたばね（１３）と、前記制御バルブ（２０）の開閉に合わせて開閉されるように、前記ダイヤフラム（１２）に動作可能なように接続されたバルブ本体（１５）を備え、前記供給チャンバ（３）と入口（４）との間に配置された供給バルブ（１４）とを有することを特徴とする請求項１のバルブ装置。
【請求項３】
前記制御バルブ（２０）の前記バルブ本体（２１）は、バルブ装置のハウジング（２）の中の案内部（２４）内でほぼ漏れ自由で摩擦のないように移動される円筒形の細いロッド（２３）を有することを特徴とする請求項１もしくは２のバルブ装置。
【請求項４】
使用者の呼吸圧力を感知するように配置されたセンサーダイヤフラム（３２）によって一部が規定されているセンサーチャンバ（３１）を具備し、前記センサーダイヤフラム（３２）は、制御バルブ（２０）の前記バルブ本体（２１）に動作可能なように接続されており、かくして、供給チャンバ（３）と参照チャンバ（１０）との間の前記通路（１９）は、使用者の吸入によりセンサーチャンバ（３１）内に、前記外力としての負圧が生じると、前記センサーダイヤフラム（３２）が移動して前記バルブ本体（２１）を移動させることにより、開かれることを特徴とする、使用者の呼吸への需要に応じて制御された酸素の供給のための、請求項１乃至３のいずれか１のバルブ装置。
【請求項５】
バルブ装置の前記センサーチャンバ（３１）と前記出口（５）とは、使用者のための鼻用カテーテル（４７）につながれた第１並びに第２のホース（４８、４９）に夫々接続され、かくして、センサーチャンバ（３１）に接続された第１のホース（４８）は、使用者の吸入時に負圧を運ぶ感知ラインであり、また、出口（５）に接続された第２のホース（４９）は、吸入位相時に使用者に酸素を供給することを特徴とする、請求項３もしくは４のバルブ装置。
【請求項６】
バルブ装置（１）によって、使用者が吸入しない所定時間中に、前記入口（４）に接続された通路（４３）と前記出口（５）に接続された通路（４４）とを接続するように配置された安全手段（３６−３８、４１−４５）を具備することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１のバルブ装置。
【請求項７】
前記安全手段は、一方向バルブ（３８）を有する通路（３７）によって供給チャンバ（３）に接続された加圧チャンバ（３６）を有し、この加圧チャンバ（３６）は、加圧チャンバ（３６）内の圧力が酸素供給圧力に近くなると前記入口（４）接続された通路（４３）と前記出口（５）に接続された通路（４４）との間の接続を遮断する弾性ディスク（４１）によって部分的に形成され、また、
前記加圧チャンバ（３６）は、漏れ形成通路（４５）によって前記出口（５）に接続されており、かくして、前記弾性ディスク（４１）は、所定時間中、前記供給チャンバ（３）から加圧チャンバ（３６）に酸素が供給されないと、前記入口（４）接続された通路（４３）と前記出口（５）に接続された通路（４４）とを接続することを特徴とする請求項６のバルブ装置。
【請求項８】
前記弾性ディスク（４１）は、加圧チャンバ（３６）内の圧力が出口バルブ（６）の前記開口圧力より大きくなると、前記入口（４）接続された通路（４３）と前記出口（５）に接続された通路（４４）とを接続を遮断するように配置されていることを特徴とする請求項７のバルブ装置。
【請求項９】
流れ制限部（４６）が、前記入口（４）接続された通路（４３）内に配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧流体源に接続された入口から供給される加圧流体のための供給チャンバと出口バルブによってこの供給チャンバと連通した出口とを備えたハウジングを有する、加圧流体の供給制御のためのバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第一に、本発明のバルブ装置は、肺不全の人に酸素を与えるための呼吸制御バルブとして機能するように開発されてきた。
相当数の肺不全の人が、酸素を豊富に含んだ呼吸のための空気に頼っている。これは、主として、患者が携帯用の圧力リザバーを有し、鼻用カテーテルを介して酸素を供給されることで、なされている。殆どの場合、酸素は、連続的に流れるように供給されるので、患者は、自身が吸入しない間に供給される酸素量を無駄にする。実際には、これは、供給される酸素のほぼ３分の２が失われることを示す。また、鼻の粘膜が乾燥して刺激されることから、鼻孔への連続的なガスの流れを、殆どの人は不愉快に感じる。世界的に見て、携帯用リザバーによる酸素の供給を受けている人は非常に多い（アメリカでは約８００、０００人）。個々の患者に与えられる酸素の年間コストは、ほぼＮＯＫ１００、０００オーダである。かくして、酸素の無駄をできるだけ少なくすることによって、大きくコストを下げることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
今日では、各吸入の開始時間を記録することができ、また、計測量の酸素を供給し得る吐出電子酸素節約装置（delivered electronic oxygen savers）が、存在している。これらは、電子圧力センサーに基づき、吸入開始が記録されてから所定時間（調節され得る）のインターバルで酸素を吐出するように構成されている。かくして、患者が不規則な呼吸のパターンを有する場合には、この装置は、供給される酸素の一部が使用者の肺に達しないという損失を生じさせ得る。このような酸素節約装置の欠点により、バッテリーは、比較的頻繁に充電されなくてはならず、そして、これらは、複雑かつ高価になる。これまで、これら装置は、市場で成功を収めていなかった。
【０００４】
酸素節約装置は、迅速な応答を有し、理想的には、患者が吸入する間のみ酸素を吐出するべきである。これは、酸素節約装置が、酸素節約装置が酸素を吐出しているかいないかに関わらず、患者の呼吸路内の圧力を記録できなくてはならないことを示す。更に、酸素節約装置が酸素の流れの純粋な機械的調節に基づいているような場合には、酸素供給の制御装置は、これが、患者の呼吸によって鼻用カテーテル内に発生される小さな圧力によって制御され得るように、敏感でなくてはならない。
本発明の目的は、特に小さな外力によって加圧流体の供給のために開き得、かくして、肺不全の人への、呼吸によって制御される酸素の供給に非常に適しているバルブ装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述された目的は、本発明に係わる、導入部分で説明されたタイプのバルブ装置において、 幅が狭い漏れ形成ダクトによって出口に接続された参照チャンバと、 前記供給チャンバ内の圧力がが、参照チャンバ内の圧力よりも高いような圧力差の状態に供給チャンバ（３）内の圧力を維持するように、前記入口（４）に供給チャンバ（３）を接続する調節ユニットと、 前記通路を外力によって開き、
この外力がないときには前記供給チャンバ（３）内の圧力と参照チャンバ（１０）内の圧力との前記圧力差によって前記通路を閉じるように、前記通路内に配置されている制御バルブとを具備し、
前記バルブ本体（２１）により前記通路（１９）が開くと、前記入口（４）から供給される加圧流体により前記供給チャンバ（３）内の圧力と参照チャンバ（１０）内の圧力とは上昇し、
前記出口バルブは、前記上昇した開口圧力により開いて、前記制御チャンバから出口へ加圧流体を流す一方向バルブであることを特徴とするバルブ装置によって果たされる。
【０００６】
装置を駆動するために非常に小さな力が必要である、バルブ装置の効果的な実施形態は、制御装置のバルブ本体が、バルブ装置のハウジングの案内部内でほぼ漏れ自由に摩擦なしで運ばれる円筒形の薄いロッドを有することを特徴とする。
【０００７】
使用者の呼吸への需要に応じて制御された酸素の供給を果たすようにデザインされた、バルブ装置の他の実施形態は、これが、使用者の呼吸圧力を感知するように配置されたセンサーダイヤフラムによって部分的に形成されたセンサーチャンバを具備し、センサーダイヤフラムは、制御バルブのバルブ本体に動作可能なように接続され、かくして、供給チャンバと参照チャンバの間の通路が、使用者の吸入によってセンサーチャンバ内に負圧が発生されると開かれることを特徴とする。
【０００８】
使用者の呼吸によって発生される小さな圧力は、示されたデザインと適当なサイズを有するセンサーダイヤフラムを駆動する際、この力は、１−２キロポンド（kiloponds）程度である。本発明に係わるバルブ装置を用いて、流れを調節する部材が装置が開いているか閉じているかに関係なく非常に小さな力によって影響されるようにすることによって、十分な程度まで調節力を最小にするよう管理している。
本発明は、更に、図面を参照した典型的な実施形態に関連して、以下に説明される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示されたバルブ装置１は、使用時には加圧流体源に接続される入口４（図示されず）から供給される加圧流体のための供給チャンバ３が設けられたハウジング２を有する。この供給チャンバ３は、一方向バルブ６の形状をした出口バルブを通って出口５と連通している。このバルブは、ばね８によってバルブを閉位置にもたらすバルブ本体７を有する。このバルブは、供給チャンバ３内の圧力が上昇して、限定された開口圧力になったときに、この圧力により開く。このときには、供給チャンバ３から出口５へのバルブを通る流体の流れは、比較的狭い通路９を介して果たされる。
【００１０】
前記ハウジング２中には、更に、狭い漏れ形成ダクト１１によって出口５に接続された参照チャンバ１０が設けられている。調節ユニットが、後述する制御バルブ２０が開いていないときは、供給チャンバ３内の圧力を、参照チャンバ１０内の圧力より少し上の値に加圧した状態に維持させる。この調節ユニットは、供給チャンバと参照チャンバとの間に仕切りを形成するダイヤフラム１２と、ダイヤフラム１２を付勢して２つのチャンバ３，１０間に所望の永久的な圧力差（例えば１０mbar）を与え、参照チャンバ内に配置された予圧ばね１３と、ダイヤフラム１２に動作可能なように接続されたバルブ本体１５を有し、供給チャンバ３と入口４との間に配置された供給バルブ１４とを有する。示されているように、ダイヤフラムは、これの中心領域に、バルブ本体１５に中心で接続された加圧板１６を有する。このバルブ本体は、Ｏ−リング１７に形成されたバルブ座部と共働する。また、このバルブ本体は、ダイヤフラム１２から離れた方のバルブ本体１５の端部で、復帰ばね１８によって付勢されている。
【００１１】
前記参照チャンバ１０は、通路１９を介して供給チャンバ３に接続されている。この通路内には、Ｏ−リング２２上に形成された座部と共働するバルブ本体２１を有する制御バルブ２０が配置されている。バルブ本体２１は、案内部２４を通ってハウジング２の外におおよそ漏れ可能なようにかつ摩擦の無いように案内される円筒形の細いロッド２３の拡大部分として形成されている。かくして、通路１９は、バルブ本体２１が外力の影響がないときにチャンバ３、１０内の圧力差によって決定される力の影響を受けてバルブ本体２１が閉じられることにより、閉じられ、他方で、バルブ本体２１が外力の影響を受けてバルブ本体２１が開かれることにより、開かれ得る。ロッド２３の下端における圧力の影響による閉じる力は、このロッドの断面が小さいことから非常に小さい。図１では、開く力及び閉じる力の方向は、二方向を指す矢印Ｆによって表されている。
【００１２】
バルブ装置の動作は、以下に更に詳しく説明される。
【００１３】
バルブ装置が閉位置にあるとき、供給チャンバ３は、参照チャンバ１０内の圧力の少し上の値まで、調節ユニット１２乃至１４によって加圧されている。この圧力は、予圧ばね１３の予圧と参照チャンバ内の圧力とによって決定される。最初に、参照チャンバ１０は、チャンバが漏れ形成ダクト１１によって出口５と連通していることから、周囲の雰囲気と同じ圧力を有する。この状態では、供給チャンバ３内の圧力は、一方向バルブ６を開くほど十分に高くはない。
【００１４】
制御バルブ本体２１は、供給チャンバと参照チャンバとの間の圧力差によって、これの座部２２に対して閉位置に維持されている。制御バルブ本体が、外力の適用によってこれの座部から離れるように押されると、これら２つのチャンバの間の開いた接続が確立される。このように、２つチャンバが接続することにより、２つのチャンバ内の圧力が同じとなる。この結果、予圧ばね１３により、ダイヤフラム１２を介してパルブ本体１５が駆動されて、供給バルブ１４が開く。これによって、必然的に、参照チャンバと供給チャンバとの両方で圧力が急激に上昇し、かくして、一方向バルブ６は、加圧流体がバルブ装置から出口５を介して送られるために、所定の圧力で開く。一方向バルブ中を貫通している通路９は、供給チャンバ３内の圧力が、最も適した流れのために入口４の圧力の値に非常に近い値を有さなくてはならないように制限されている。
【００１５】
圧力が、２つのチャンバ３、１０内で上昇すると、制御バルブ２０を開いた状態に維持するために、幾分大きな力が必要となる。しかし、必要とされる力は、案内部２４における制御バルブロッド２３の断面が小さなことから、幾分小さめである。制御バルブ本体２１に影響する外力が止められると、供給チャンバ内の圧力が、制御バルブ本体２１を、これの座部に早く戻るようにさせる。これは、必然的に、参照チャンバ１０内の圧力がダクト１１を介して急速に換気されるのを伴う。かくして、供給チャンバ３内の圧力が低下し、一方向バルブ６は、循環のために閉じる。
【００１６】
図２は、酸素節約装置として、即ち、使用者の呼吸への需要に応じて制御された酸素の供給のための装置として使用されるようにデザインされている、バルブ装置の実施形態を示す。 酸素節約装置３０は、同じ参照符号で示された、上述された実施形態のこれら形成部分と同じ構成要素と、更に、以下に説明される幾つかの付加的な要素とを有する。 示されるように、ハウジング２は、センサーダイヤフラム３２によって部分的に形成されたセンサーチャンバ３１を有する。このセンサーチャンバは、第２の入口３３に接続されている。この第２の入口は、使用者の呼吸圧力をセンサーチャンバに供給するために、使用時には、図３に示されたようなホースに接続される。かくして、センサーダイヤフラム３２は、使用者の呼吸圧力を感知するように配置されており、このダイヤフラムは、センサーチャンバに面する側とは反対の側が、周囲の雰囲気に向かって露出される。センサーダイヤフラム３２の中心領域で、センサーダイヤフラム３２が、制御バルブ２０のバルブ本体にロッド２３によって接続され、かくして、供給チャンバ３と参照チャンバ１０との間の通路は、使用者が吸入することによって、センサーチャンバ３１内に負圧が生じると、開かれる。
【００１７】
また、酸素節約装置の動作が上述されているが、説明された実施形態のバルブ装置には、空気タイムスイッチ（pneumatic time switch）の形状をした安全手段が設けられている。この安全手段は、バルブ装置を、呼吸圧力が所定の期間例えば２０秒の間に生じない場合にも使用者もしくは患者に連続的に酸素を流して供給する開位置にさせる。
【００１８】
この安全手段は、ハウジング２内に配置され、予圧ばね４０によってバルブの閉位置に向かう方向に影響を受けるバルブ本体３９を備えた一方向バルブ３８を収容する通路３７によって供給チャンバ３に接続された加圧チャンバ３６を有する。この加圧チャンバ３６は、弾性ディスク４１によって一部が形成されている。この弾性ディスクは、加圧チャンバ３６の中心領域の、加圧チャンバに面した側と反対の側に設けられた座部リング４２と共働するように配置されている。この座部リング４２は、入口４につながった通路４３内に位置されている。ディスク４１が座部リング４２から押しあげられる（中心領域が離れる）と、通路４３は、一端が出口５に接続された付加的な通路４４の、弾性ディスクに面した他端と接続される。加圧チャンバ３６は、狭い通路４５によって出口５につながった通路４４に接続され、かくして、永久的な小さい漏れが、チャンバ３６から出口に与えられる。
【００１９】
安全手段の機能（function）は、酸素節約装置が駆動されるたびに酸素のための供給圧力とほぼ同じ値まで上昇する供給チャンバ３内の圧力に基づく。この上昇した圧力は、一方向バルブ３８を通って加圧チャンバ３６に伝えられ、弾性ディスク４１を座部リング４２に向かって幾分押し下げ、かくして入口４に接続された前記通路４４と、出口５に接続された通路４３との間を座部リング４２によって閉じさせる。加圧チャンバ３６と出口５との間の狭い通路４５による永久的な漏れは、必然的に、ディスク４１が座部リング４２に対するシール力を維持するように管理しなくてはならない場合に、チャンバが一方向バルブ３８によって酸素を常に供給されなくてはならなくする。従って、バルブ装置は、患者が選択された所定期間吸入しなかったとしても酸素の連続的な循環を与える。このような循環のレベルは、座部リング４２内の流れ制限部４６によって決定される。
【００２０】
一方向バルブ３８のバルブ本体３９のための復帰ばね４０は、僅かな予圧を有する。かくして、チャンバ３６内の圧力は、患者の呼吸によって酸素節約装置が駆動されるたびに、入口４の圧力に近づくように上昇する。重要な安全性について詳しく述べると、酸素節約装置は、自身を、患者が酸素を供給されない位置に適応可能にされてはならない。かくして、弾性ディスク４１は、加圧チャンバ３６内の圧力が一方向バルブ６の開口圧力よりも大きい場合に入口４と出口５との間の通路を止めるように、配置される。
【００２１】
図３は、関係した使用者もしくは患者に酸素を供給するための鼻用カテーテル４７に接続された酸素節約装置３０を示す。示されるように、センサーチャンバの入口３３は、鼻用カテーテル４７の一側につながれた第１のホース４８に接続されている。酸素節約装置の出口５は、鼻用カテーテルの他側につながれた第２のホース４９に接続されている。バルブ装置が使用者が吸入する際に生じる負圧によって駆動されるようにホース４８が純粋な感知ラインとして機能するという、望ましい特性が果たされる。他方で、第２のホース４９は、酸素節約装置によって吐出される酸素のための供給ラインとして機能する。これは、酸素節約装置が、使用者が吸入位相にあるときに限ってガスを吐出し得るようにさせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係わるバルブ装置の断面図を示す。
【図２】  図２は、バルブ装置が酸素節約装置として使用され得るようにデザインされている、図１に対応した断面図を示す。
【図３】  図３は、鼻用カテーテルに接続された酸素節約装置を示す。
【図１】
0004741135.tif 000002
【図２】
0004741135.tif 000003
【図３】
0004741135.tif 000004