(57)【要約】【課題】  駆動軸とこれを軸支する軸受を含む駆動装置自体から発生する騒音や振動を根源的に低減できるために、防音装置や制振装置を強化する必要が無く、しかも、装置本体の小型化と軽量化に大きく貢献できる装置を提供する。【解決手段】  空気、酸素富化空気、あるいは濃縮酸素ガスを陽圧で使用者に供給する陽圧気体供給手段(2)の羽根車(24)が駆動軸を持たないことを特徴とする呼吸補助装置(1)であって、前記陽圧気体供給手段(2)が、外周部にトルク発生巻線(25)と半径方向力発生巻線(25)とを有する円筒状のステータ(23)と、前記羽根車(24)が設けられると共に前記ステータ(23)に内包されて前記ステータ(23)と非接触状態で回転自在のロータ(22)とを備え、これによって、前記羽根車(24)が前記半径方向力発生巻線(25)を流れる電流により発生する磁気力によってフローティング支持され、かつ前記トルク発生巻線(25)を流れる電流により発生する磁気力によって回転させられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気、酸素富化空気、あるいは濃縮酸素ガスを陽圧で使用者に供給する陽圧気体供給手段の陽圧気体発生手段である羽根車が駆動軸を持たないことを特徴とする呼吸補助装置。
【請求項２】
前記陽圧気体供給手段が、外周部にトルク発生巻線と半径方向力発生巻線とを有する円筒状のステータと、前記羽根車が設けられると共に前記ステータに内包されて前記ステータと非接触状態で回転自在のロータとを備え、これによって、前記羽根車が前記半径方向力発生巻線を流れる電流により発生する磁気力によってフローティング支持され、かつ前記トルク発生巻線を流れる電流により発生する磁気力によって回転させられることを特徴とする請求項１に記載の呼吸補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療用人工呼吸補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、睡眠時無呼吸症候群の患者に対して、睡眠時に使用者の鼻孔部に大気圧に対して２〜３０  ｃｍＨ2Ｏ程度陽圧にされた呼吸用気体を供給する経鼻式持続陽圧呼吸法（ＣＰＡＰ）が行われている。また、同様に換気不全患者に対しても、睡眠時などに、使用者の鼻孔部に大気圧に対して２〜３０  ｃｍＨ２Ｏ程度陽圧に加圧された呼吸用気体が間欠的に供給される経鼻式間欠陽圧換気呼吸法（ＮＩＰＰＶ）が行われている。このとき、このような経鼻式持続陽圧呼吸法（ＣＰＡＰ）や経鼻式間欠陽圧換気呼吸法（ＮＩＰＰＶ）においては、患者に呼吸器用気体を供給するために様々な呼吸補助装置やシステムが用いられている。
【０００３】
また、このような陽圧供給装置として、ブロアーが用いられることが多く、その形態は金属あるいは樹脂製羽根車を樹脂で成形されたケース内に収納し、羽根車などの回転翼を介して小型のＤＣブラシレスモーターなどに固定し、さらに、このモーターは前記ケースに固定された構造を採る。しかも、このような装置では、２〜３０  ｃｍＨ２Ｏといった陽圧状態を持続的に維持するために、ブロアーの羽根車の回転数は、５０００〜１５０００ｒｐｍが必要とされる。そのため、ブロアーのインペラが高速に回転するのに伴って駆動装置で生ずる騒音と振動によって、使用者や同居者の安眠が妨げられるという問題が発生する。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、特開２０００−１０７５４７号公報、特開２０００−１７６０１８号公報、特開２０００−１７６０１９号公報、特開２０００−２８１３１５号公報などにおいて、気体圧縮装置、気体吸引機、ブロアーなどの騒音源や振動源に対して、スクロール型のオイルフリー空気圧縮機、あるいは直流用ブラシレス電動機などの騒音の発生が低減された機器を使用したり、ゴムブッシュ構造若しくはラバーマウンテン構造とすることによって宙吊りの状態に弾性保持して振動の発生を低減したりして、騒音と振動の発生をその発生源で抑制することが試みられている。
【０００５】
また、特開２０００−２５４２３０号公報には、包囲体によって騒音源を囲繞する防音技術、あるいは特開２００１−５５２号公報には、装置内部を仕切り板などの隔壁によって区画して騒音を抑制する防音技術が提案されている。さらに、特開平７−２７５３６２号公報には、ブロアーを含む送風手段を消音ボックスに収納した陽圧供給装置が提案されている。
【０００６】
ところが、医療用の陽圧供給装置では、使用者の活動範囲の拡大などを目的として携帯性や小型化が追求されている。しかしながら、前述のような様々な試みにもかかわらず、気体圧縮装置、気体吸引機、ブロアーなどを使用する従来の陽圧供給装置では、使用者が要求するレベルまで十分に騒音や振動が低減されているとはいえないのが現状である。したがって、騒音や振動を抑制するためには、どうしても包囲体や仕切り板（隔壁）、あるいは消音ボックス、制振装置などに頼らざるを得ず、このため、騒音や振動の発生がなければ不要となるはずの防音機器や制振機器などの付帯設備をどうしても余分に設けることが必須となって、装置本体を小型化したり軽量化したりすることを阻害しているのが現状である。
【特許文献１】特開２０００−１０７５４７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６０１８号公報
【特許文献３】特開２０００−１７６０１９号公報
【特許文献４】特開２０００−２８１３１５号公報
【特許文献５】特開２０００−２５４２３０号公報
【特許文献６】特開２００１−５５２号公報
【特許文献７】特開平７−２７５３６２号公報
【特許文献８】特開２００２−３１５２５８号公報
【非特許文献１】電気学会誌、ｖｏｌ．１１７  ｎｏ.９  ｐｐ．６１２−６１５（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、以上に述べた従来の医療用陽圧供給装置が持つ問題について鋭意検討した結果、従来の医療用陽圧供給装置においては、ブロアーの羽根車が全て軸受によって軸支された駆動軸を電動機によって回転させる方式を採用するために生じていることを究明した。そこで、本発明者は、騒音源と振動源となるような駆動軸を持たないブロアーを具現化することによって、騒音の主たる源であるブロアーなどの機器から発生する機械騒音や振動を低減して、これを抑制することができるのではないかと着想して本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明が解決しようとする課題（本発明の目的）は、駆動軸とこれを軸支する軸受を含む駆動装置自体から発生する騒音や振動を根源的に低減でき、したがって、防音装置や制振装置を備える必要が無くなり、これによって、装置本体の小型化と軽量化に大きく貢献できる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに、以上に述べた目的を達成するために、請求項１に記載の本発明として、「空気、酸素富化空気、あるいは濃縮酸素ガスを陽圧で使用者に供給する陽圧気体供給手段の陽圧気体発生手段である羽根車が駆動軸を持たないことを特徴とする呼吸補助装置」が提供される。
【００１０】
その際、本発明は請求項２に記載のように、「前記陽圧気体供給手段が、外周部にトルク発生巻線と半径方向力発生巻線とを有する円筒状のステータと、前記羽根車が設けられると共に前記ステータに内包されて前記ステータと非接触状態で回転自在のロータとを備え、これによって、前記羽根車が前記半径方向力発生巻線を流れる電流により発生する磁気力によってフローティング支持され、かつ前記トルク発生巻線を流れる電流により発生する磁気力によって回転させられることを特徴とする請求項１に記載の呼吸補助装置」とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上に述べた本発明の陽圧供給装置では、装置駆動装置から発生する騒音や振動をその発生源から抑えることができると共に、駆動軸とこれを軸支する軸受が無いことによって、駆動装置の寿命も延ばすことができる。また、性能に必要の無い防音機能や制振機能を備える必要が無くなり、陽圧供給装置の小型化と軽量化とに大きく貢献でき、ひいては装置の低コスト化も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以上に述べたように、従来の呼吸補助装置は、電動機によって駆動される駆動軸に直接的に軸支された羽根車（インペラ）が回転することによって、空気、酸素富化空気、あるいは濃縮酸素ガスを陽圧で使用者に供給する陽圧気体供給手段を設けていた。このため、羽根車の回転によって生じた振動が駆動軸からこれを軸支するハウジングなどへ伝播されたり、駆動軸が接触回転する際に駆動装置から騒音が発生したりすることがどうしても避けられなかった。
【００１３】
これに対して、本発明の呼吸補助装置では、「ブロアーなどの陽圧気体供給手段に設けられる羽根車を回転駆動させるのに際して、本質的に駆動軸を介さないこと」を一大特徴とする。したがって、本発明の羽根車は、駆動軸によって軸支されずに、羽根車を収納するハウジングの内部でフローティングさせた状態を維持したまま、非接触で回転させることができる。以下、このような本発明の呼吸補助装置に係る一大特徴を具体的な実施形態を模式的に例示した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の呼吸補助装置の一実施形態を模式的に例示した概略装置構成図であって、１は呼吸補助装置本体である。そして、この呼吸補助装置本体１は、陽圧気体供給手段２、気体流量測定手段３、制御手段４、及び気体圧力測定手段５を含んで構成される。なお、６はカニューラなどの呼吸具を示し、更に、前記陽圧気体供給手段２は、ハウジング２１、ロータ２２、ステータ２３、羽根車（インペラ）２４、及び巻線２５を含んで構成される。なお、前記制御装置４は、マイクロコンピュータとその周辺装置をインターフェース手段を介して組み込んだものを好適に使用することができ、前記気体流量測定手段３や気体圧力測定手段５によって測定された情報に基づいて所定の流量と圧力に制御された呼吸用気体が呼吸具６を介して使用者に供給されるように前記陽圧気体供給手段２を制御する。
【００１５】
このとき、前記陽圧気体供給手段２の一部を構成するハウジング２１は非磁性材料で構成され、また、前記ロータ２２は、例えば永久磁石で構成されている。そして、前記ステータ２３は、例えば８方向からロータ２２を取り囲む鉄心に巻いた巻線を有している。更に、前記巻線２５は、その内部を流れる電流により発生する磁気力によって羽根車２４をフローティング支持する半径方向力発生巻線と、その内部を流れる電流により発生する磁気力によって羽根車２４を回転させるトルク発生巻線とを備え、前記ステータ２３の鉄心に対して上段と下段とにそれぞれ巻かれている。ただし、前記半径方向力発生巻線は鉄心毎にそれぞれ巻かれている。これに対して、前記トルク発生巻線は二つの鉄心を対として対毎にまとめて巻かれているので、この場合には４組の巻線対が形成されているため、周知の４極の同期モーターとして機能させることができる。
【００１６】
なお、このようなステータ２３に内包されたロータ２２が、前記半径方向力発生巻線に所定の電流を流すことによって発生させられた磁気力によってフローティングさせられて、ハウジング２１に対して非接触状態で回転させることができることに関して、その原理自体については、電気学会誌、ｖｏｌ．１１７  ｎｏ.９  ｐｐ．６１２−６１５（１９９７）などに紹介されているので、ここではその詳細説明を省略する。
【００１７】
以上に述べた実施形態例のように本発明の呼吸補助装置１が構成されているため、制御装置４によって、使用者へ供給する呼吸用気体（図１の実施態様では空気）の流量あるいは圧力の調整を羽根車（インペラ）２４の回転数を制御することによって行うことができる。このとき、使用者は、自分が欲する呼吸用気体の流量及び／又は圧力を制御装置４に設定しておけば、制御装置４は気体流量測定手段３や気体圧力測定手段５によって測定された制御変数を取り込み、これら制御変数を操作することによって陽圧気体供給手段２から供給される呼吸用気体の流量及び／又は圧力を適正にフィードバック制御することができる。なお、このように羽根車（インペラ）２４の回転数を制御するためには、交流モーターの場合のように電源としてインバータ（可変周波数発生器）を用いる方法、直流モーターのように直流電圧をチョッピング（矩形波状に）して回転数を変える方式などをしようすることができる。
【００１８】
この実施形態例のように、本発明の呼吸補助装置１が備える陽圧気体供給手段２は、陽圧の気体流を発生させる羽根車（インペラ）２４が軸受に軸支された駆動軸を持ち、この駆動軸を介してモーターによって駆動されるという駆動装置を持たない。したがって、従来の装置のように軸受に軸支された駆動軸を用いた駆動装置によって発生する騒音や振動を抑制することができる。すなわち、本発明は、駆動軸と軸受を無くすことにより、騒音や振動の発生源を本質的に取り除くことができ、これに起因する騒音や振動を取り除くことができる。また、従来の装置と比較すると防音機能や制振機能を強化する必要がなくなり、これに伴って、従来のように包囲体や仕切り板、消音ボックス、吸音フォームなどが不要となって、装置を小型化したり、軽量化したりすることができる。
【００１９】
また、従来、陽圧供給装置の寿命は、駆動装置に依存することが知られており、この駆動装置は軸受寿命に依存することが解っている。すなわち、通常、駆動軸と軸受との間で発生する摩擦熱により潤滑剤の劣化を早めて駆動軸が軸受に焼きついて固着したりし、破損したりすることによって駆動装置が停止するに至ることが多い。これに対して、本発明では、このようなトラブルを引き起こす駆動軸とこれを軸支する軸受を不要とするため、陽圧供給装置の寿命を延ばすことにも寄与できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、睡眠時無呼吸症候群の治療に適する経鼻式持続陽圧呼吸法（CPAP : Continuous Positive Airway Pressure）の連続的な陽圧を供給する装置、高炭酸ガス血症のような換気不全患者の治療に適する経鼻式間欠陽圧換気呼吸法（NIPPV：Nasal Intermittent Positive Pressure Ventilation）に使用する経鼻式間欠陽圧式人工呼吸補助装置（以下単に呼吸補助装置ともいう）に好ましく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の陽圧供給装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１  ：  呼吸補助装置
２  ：  陽圧気体供給手段
３  ：  気体流量測定手段
４  ：  制御手段
５  ：  気体圧力測定手段
６  ：  呼吸具
２１  ：  ハウジング
２２  ：  ロータ
２３  ：  ステータ
２４  ：  羽根車（インペラ）
２５  ：  巻線
【図１】
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