(57)【要約】換気装置は、空気リザーバ２３と、及び加圧酸素を酸素リザーバ２４の供給する酸素濃縮器７０との双方に加圧空気を供給するよう接続したポンプ４１を備える。空気リザーバ２３の出口５０は呼吸回路３０の入口に同伴デバイス５６を介して接続し、これによりリザーバからの加圧空気は大気を同伴する。酸素リザーバ２４の出口８４は酸素用管路９９を介して呼吸回路３０の患者側端部に接続する。呼吸回路３０の患者側端部９３における患者バルブ９０は、患者がバルブ内の開口９７を介して息を吐くことができるよう開放する。酸素源は呼気フェーズ中に酸素を呼吸回路３０に供給するよう切り替わり、これにより回路内の酸素が次の吸気フェーズ中に吸い込まれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気からの圧縮空気源（４１）及び圧縮空気リザーバ（２３）を備える換気装置であって、さらに、圧縮酸素リザーバ（２４）を含む酸素濃縮器（７０）と、前記圧縮空気源（４１）の出口を前記圧縮空気リザーバ（２３）及び前記酸素濃縮器（７０）の双方に接続して、前記圧縮空気リザーバ（２３）及び前記酸素濃縮器（７０）の双方に共通ソース（４１）から空気を供給し、これにより空気及び酸素の双方を前記換気装置（１）に接続した患者呼吸回路（３０）に供給できるガス経路（４４，４５）と、を備える、ことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
請求項１記載の換気装置において、前記圧縮空気源は空気ポンプ（４１）を有する、ことを特徴とする換気装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の換気装置において、前記空気リザーバ（２４）からの空気が前記患者呼吸回路（３０）に供給されていないときに、前記圧縮酸素リザーバ（２４）からの酸素を前記患者呼吸回路（３０）に供給するよう構成されている、ことを特徴とする換気装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項記載の換気装置において、前記酸素濃縮器（７０）は２つの分子篩（２５及び２６）を含み、これら分子篩（２５及び２６）は、互いに並列接続され、また交互に酸素を前記酸素リザーバ（２４）に排出するよう動作するものである、ことを特徴とする換気装置。
【請求項５】
請求項４記載の換気装置において、前記空気リザーバ（２３）、前記酸素リザーバ（２４）及び前記分子篩（２５及び２６）は、上側ユニット（１１）の下方で装置の垂直方向に配列される円筒形の形状であり、前記上側ユニット（１１）は、ユーザー・インタフェース制御部材（１５，１６，１７）及び呼吸回路（３０）用のコネクタ（２１）を有する、ことを特徴とする換気装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項記載の換気装置において、前記圧縮空気リザーバ（２３）の出口（５０）に接続した同伴デバイス（５６）を備え、これにより患者に供給される空気は、前記空気リザーバ（２３）からの空気及び大気から同伴される空気の混合物であるようにする、ことを特徴とする換気装置。
【請求項７】
請求項６記載の換気装置において、前記同伴デバイス（５６）は酸素入口（５７）を有し、また前記換気装置は、前記酸素入口（５７）と前記酸素リザーバ（２４）の入口（８３）との間に延在する酸素供給経路（１８３）を備える、ことを特徴とする換気装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の換気装置、及び患者呼吸回路（３０）を備える、換気システムであって、前記患者呼吸回路（３０）は、前記空気リザーバ（２３）からの空気を受け入れるよう一方の端部を接続した呼吸チューブ（９４）と、及び前記酸素リザーバ（２４）からの酸素を受け入れるよう一方の端部を接続した酸素チューブ（９９）とを有し、前記酸素チューブ（９９）は、その反対側の端部が前記呼吸回路（３０）の反対側端部の領域に開口する、換気システム。
【請求項９】
呼吸回路（３０）と、並びに大気からの圧縮空気源（４１）及び圧縮空気リザーバ（２３）を有する換気装置（１）とを備える換気システムであって、前記換気装置は、さらに、圧縮酸素リザーバ（２４）を含む酸素濃縮器（７０）と、前記圧縮空気源（４１）の出口を前記圧縮空気リザーバ（２３）及び前記酸素濃縮器（７０）の双方に接続して、前記圧縮空気リザーバ（２３）及び前記酸素濃縮器（７０）の双方に共通ソース（４１）から空気を供給し、また前記呼吸回路（３０）は前記換気装置に接続し、これにより空気及び酸素の双方を患者呼吸回路（３０）に供給する、ことを特徴とする換気システム。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の換気システムにおいて、前記呼吸回路（３０）は、患者が息を吐くとき、出口（９７）を大気に開くよう構成された弁素子（９５）を持つ患者バルブ（９０）を有し、また前記酸素チューブ（９９）の前記反対側の端部が前記患者バルブ（９０）の内部に接続されている、ことを特徴とする換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気からの圧縮空気源及び圧縮空気のリザーバを備える種類の換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可搬式のガスで作動する換気装置は、緊急状況及び搬送状況の双方で広く使用されている。換気装置は、頑丈かつ操作が簡単で、とくに、病院外でまた救急医療隊員のような資格の上で劣っている人による使用に適するものであり得る。このような換気装置は、通常シリンダからの減圧弁を介する圧縮酸素によって作動し、またその多くが１００％〜５０％酸素を送給できる空気を同伴する能力を有する。しかし、遠隔又は災害事情においては、圧縮空気の入手可能性は極めて限定される場合がある。空気圧式換気装置は、４０００〜６０００ｈＰａ（４〜６バール）の間における圧縮酸素によって作動するよう設計されているが、はやりキャリブレーションで若干の関連変動を伴う圧縮空気によって駆動することができ、ただし、患者に供給すべきガスの酸素濃度を増加することはできない。遠隔地域での緊急状況のような多くの事態において、圧縮空気及び酸素は利用可能とはなり得ず、又は限定された量しか利用可能でない。例えば、主電源又は車載バッテリのような電力が利用可能である場合、電動式換気装置を使用して、換気又は蘇生をさせることができる。このような装置は、圧縮空気を圧力容器に供給するポンプ又は電気コンプレッサを有する。圧力容器の出口を調節した様態で患者に供給する。このようにして、駆動される換気装置は、空気と同一濃度、すなわち２１％の濃度でしか酸素を患者に供給できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、従来にとって代わる換気装置及びシステムを得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、先に特定した種類の換気装置を提供し、この換気装置は、さらに、圧縮酸素リザーバを含む酸素濃縮器と、前記圧縮空気源の出口を前記圧縮空気リザーバ及び前記酸素濃縮器の双方に接続して、前記圧縮空気リザーバ及び前記酸素濃縮器の双方に共通ソースから空気を供給し、これにより空気及び酸素の双方を前記換気装置に接続した患者呼吸回路に供給できるガス経路と、を備える、ことを特徴とする。
【０００５】
前記圧縮空気源は、好適には、空気ポンプを有する。前記換気装置は、前記空気リザーバからの空気が前記患者呼吸回路に供給されていないときに、前記圧縮酸素リザーバからの酸素を前記患者呼吸回路に供給するよう構成されているものであり得る。前記酸素濃縮器は、好適には、２つの分子篩を含み、これら分子篩は、互いに並列接続され、また交互に酸素を前記酸素リザーバに排出するよう動作する。前記空気リザーバ、前記酸素リザーバ及び前記分子篩は、上側ユニットの下方で装置の垂直方向に配列される円筒形の形状であり、前記上側ユニットは、ユーザー・インタフェース制御部材及び呼吸回路用のコネクタを有する。前記換気装置は、好適には、前記圧縮空気リザーバの出口に接続した同伴デバイスを備え、これにより患者に供給される空気は、前記空気リザーバからの空気及び大気から同伴される空気の混合物であるようにする。前記同伴デバイスは酸素入口を有することができ、また前記換気装置は、前記酸素入口と前記酸素リザーバの入口との間に延在する酸素供給経路を備えるものであり得る。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、本発明の上述した一態様による換気装置、及び患者呼吸回路を備える、換気システムであって、前記患者呼吸回路は、前記空気リザーバからの空気を受け入れるよう一方の端部を接続した呼吸チューブと、及び前記酸素リザーバからの酸素を受け入れるよう一方の端部を接続した酸素チューブとを有し、前記酸素チューブは、その反対側の端部が前記呼吸回路の反対側端部の領域に開口する、該換気システムを提供する。
【０００７】
本発明のさらに他の態様によれば、呼吸回路と、並びに大気からの圧縮空気源及び圧縮空気リザーバを有する換気装置とを備える換気システムであって、前記換気装置は、さらに、圧縮酸素リザーバを含む酸素濃縮器と、前記圧縮空気源の出口を前記圧縮空気リザーバ及び前記酸素濃縮器の双方に接続して、前記圧縮空気リザーバ及び前記酸素濃縮器の双方に共通ソースから空気を供給し、また前記呼吸回路は前記換気装置に接続し、これにより空気及び酸素の双方を患者呼吸回路に供給する、ことを特徴とする該換気システムを提供する。
【０００８】
前記呼吸回路は、好適には、患者が息を吐くとき、出口を大気に開くよう構成された弁素子を持つ患者バルブを有し、また前記酸素チューブの前記反対側の端部が前記患者バルブの内部に接続されているものである。
【０００９】
本発明による換気システム及び装置の双方を、例として添付図面につき以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明装置の斜視図である。
【図２】装置内部を示すよう前面パネルを取り外した状態における本発明装置の斜視図である。
【図３】呼気フェーズ中におけるシステムのブロック図である。
【図４】図３に示すのと同一回路であるが、吸気フェーズ中におけるブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
何ら関連した呼吸回路がない状態の換気装置１を示す図１及び２につき説明すると、この装置は、上方から見るとほぼ矩形断面を有することが分かり、床又はテーブル等に載置するための平坦ベース１０と、低丈の壁１３によって包囲される水平な上面１２を有する上側ユニット１１とを備え、壁１３には両側の側面に開口１４を形成し、これら開口に装着したハンドル又はストラップ（図示せず）を用いて、装置を掴んで運ぶことができるようにする。開口１４によれば、さらに、雨のような何らの溜まった液体をも上面１２から排水することができる。上面１２は、３個の制御ノブ、すなわち、酸素フロー制御ノブ１５、換気装置頻度制御ノブ１６、及び換気装置フロー制御ノブ１７を支持するユーザー・インタフェースを提供する。前壁１８の上方端部近傍に矩形の窪み１９を設け、この窪み１９内に酸素コネクタ２０及び呼吸回路コネクタ２１が突出する。
【００１２】
装置１は、空気リザーバ２３及び酸素リザーバ２４を備え、これらリザーバは、双方とも円筒形形状であり、装置の互いに対向する対角コーナーで直立する。リザーバ２３及び２４の下端部２３′及び２４′は閉鎖しており、上端部の開口（図示せず）は、後で説明するように換気回路に接続する。リザーバ２３及び２４は飲料を容れるのに使用される種類の低コストでブロー成形した使い捨てＰＥＴボトルとすることができ、これはすなわち、クリーニングの必要性を回避するよう定期的に簡単に交換することができるからである。さらに図１で見てわかるように、装置の他方の対角コーナーにおいて、従来酸素濃縮器で使用される種類のゼオライトを収納する垂直に指向するシリンダの形態とした２つの分子篩２５及び２６を設ける。前壁１８とは反対側の装置の後壁における電気ソケット（図示せず）によって装置に電気接続を形成する。この電気接続は、主電源電圧、又は車載バッテリによるより低い電圧とすることができる。装置１は、図１及び２では見えていない他のコンポーネントを備え、これら他のコンポーネントは図３及び４につき説明する。
【００１３】
先ず図３につき説明すると、この図は換気装置１の回路を概略的に示し、またさらにガスを患者に対して出し入れする呼吸回路３０も示す。図３は換気サイクルの呼気フェーズ中におけるシステムを示す。装置１は大気用の入口４０を有し、この入口４０は、フィルタ４２経由で圧縮空気源をなす空気コンプレッサ又はポンプ４１に接続する。コンプレッサ４１は、圧力をおよそ２０００ｈＰａ（２バール）に調節する圧力調節器及び水トラップ４３を含むガス回路に接続する。調節器４３の出口は、２つの経路、すなわち、空気供給経路４４及び酸素供給経路４５に分岐する。これら２経路４４及び４５に沿って流れる空気の割合は、各経路における対応の絞り器４６及び４７によって装置の特定要求に適合するよう釣り合わされる。
【００１４】
装置は、随意的に、約４０００〜６０００ｈＰａ（約４〜６バール）の外部医療用空気源に接続し得る追加空気入口１４０の形態とした付加的又は代替的な圧縮空気源を備えることができる。このことにより、装置は、医療設備又は車両における空気コンプレッサの代わりに動力供給される。入口１４０は、フィルタ１４１及び逆止弁１４２経由で調節器４３の上流のガス回路に接続する。フィルタ１４１の出口は圧力スイッチ１４３にも接続し、この圧力スイッチ１４３は、圧縮空気が入口１４０に接続されたとき、ポンプ４１への動力供給を断ち切るよう構成する。この追加空気入口１４０は、装置１の上面における窪み（図示せず）に取り付けた空気コネクタを有することができる。
【００１５】
空気供給経路４４は、一方向／逆止弁４８を介して空気リザーバ２３の入口４９まで延在する。図３及び４は空気リザーバ２３の両側の端部にあるものとして入口４９及び出口５０を示すが、これは概略的にのみ示すものであって、この実施形態において入口及び出口双方ともに同一端部とすることもできる。空気リザーバ２３の出口５０は、ソレノイド弁５１に接続し、このソレノイド弁５１は図示のように常閉の状態であるが、制御ユニット５２からの電気信号によって開放状態に変化することができる。制御ユニット５２は、換気装置頻度制御ノブ１６からの出力を受け取って、ソレノイド弁５１及び後に説明する他のソレノイド弁を開状態にする頻度を調整する。閉状態のソレノイド弁５１は、空気がリザーバ２３から流出するのを阻止し、またこれによりコンプレッサ４１がリザーバ内の圧力を増圧させることができる。ソレノイド弁５１の出口は可変の絞り器５４に接続し、この絞り器５４は換気装置フロー制御ノブ１７によって調整する。絞り器５４の出口は空気同伴デバイス５６のジェット入口５５に接続する。空気同伴デバイス５６は、一方向／逆止弁５８を介して大気に開口し、これにより空気がジェット入口を通過して流れるとき、入口５７を介して大気からの空気を同伴する。呼気フェーズ中には、ジェット入口５５を通過するガスフローは存在せず、また弁５８は閉じた状態にあって空気同伴もない。空気同伴デバイス５６の出口は、Ｔ字状コネクタ５９を介して呼吸回路３０に接続し、Ｔ字状コネクタ５９のサイドアーム部６０は第２のソレノイド弁６１に接続する。ソレノイド弁６１は常開であり、したがって、空気は大気に通気することができ、このソレノイド弁６１は吸気中に閉じるよう制御ユニット５２からの信号によって制御される。
【００１６】
酸素供給経路４５は、絞り器４７を通過後に酸素濃縮器７０に接続する。この酸素供給経路４５は、２つの並列経路、すなわち、左側経路７１及び右側経路７２に分岐する。双方の経路７１及び７２は、それぞれに対応の２個のソレノイド弁直列構成、すなわち、２個のソレノイド弁７４及び７５による左側直列構成並びに２個のソレノイド弁７６及び７７による右側直列構成を介して大気ベント７３に接続する。各対における２個のソレノイド弁間における結合部は、それぞれに対応の空気ライン７８及び７９によって、それぞれに対応の分子篩２５及び２６に接続される。分子篩２５及び２６の出口は、それぞれに対応の一方向／逆止弁８０及び８１を介して、酸素リザーバ２４の入口８３まで延在する共通出口ライン８２に接続される。入口８３及び出口８４は、図３及び４では異なる位置にあるものとして概略的に示すが、実際上は図示の実施例において酸素リザーバ２４をなすボトルの開口部に設けることもできる。酸素リザーバ２４の出口８４は、酸素フロー制御ノブ１５によって制御される可変の絞り器８６を介して酸素出口コネクタ２０及びソレノイド弁８７まで延在し、このソレノイド弁８７は、呼気フェーズ中に常開ではあるが、吸気フェーズ中には制御ユニット５２からの信号によって閉じられる。したがって、初期的には、弁７４及び７７は開状態であり、また弁７５及び７６は閉状態に保持され（図３に示すように）、空気は加圧されて経路７１及び７８に沿って左側分子篩２５に供給される。空気内の酸素は、分子篩２５内のゼオライト材料を容易に流れるが、空気内の窒素はゼオライトを通過できず、分子篩の上端部に溜まる。酸素は分子篩２５の下端部から逆止弁８０を流れるが、逆止弁８１に流れるのを阻止され、これによりその代わりとして酸素リザーバ２４に流入する。左側分子篩２５が酸素リザーバ２４を充填していると同時に、右側分子篩２６は開放状態のソレノイド弁７７を介して大気に開口し、先行サイクルで篩にかけられて溜まった窒素を排出する。酸素リザーバ２４に溜まった酸素は、ソレノイド弁８７が開いているときにのみ、すなわち、呼気フェーズ中に患者側に流出することができる。ソレノイド弁８７は、常開の状態をとり、これにより周期的換気が必要でないときでも酸素が呼吸回路３０に流れることができ、したがって、自発的に呼吸している患者への酸素補給を可能にする。ガス回路は、さらに、酸素リザーバ２４の入口８３と同伴デバイス５６の空気同伴入口５７との間に随意的な酸素供給経路１８３を設けたものとして示す。この供給経路１８３は、絞り器１８４と、吸気フェーズ（図４参照）中に制御ユニット５２からの信号によって開く常閉のソレノイド弁１８５とを有する。この効果は、吸気中に僅かな酸素抽気を同伴空気流に配給し、配給される酸素濃度を一層高めるものである。
【００１７】
周期的換気をすることなしに酸素のみが必要とされる場合、普通の酸素療法マスク又はカニューレ回路（図示せず）を酸素出口コネクタ２０に取り付けることができる。
【００１８】
呼吸回路３０は、フェイスマスク（図示せず）等のような患者インタフェースに接続される患者側出口９１を有する患者バルブ９０を備える。この患者バルブ９０は、可撓性の波形呼吸チューブ９４の出口端部９３に接続した入口９０を有する。患者バルブ９０は、中心にカモノハシ嘴形状部９６を設けた可撓性の弁素子９５を有する。バルブ９０のハウジングは、患者側出口９１周りに数個の出口開口９７を有する。患者バルブ９０の入口９２は、その端部の近傍に小径の酸素入口９８を有する。回路３０は、酸素出口コネクタ２０から呼吸チューブ９４の側面に沿って患者バルブ９０の酸素入口９８まで延在する小ボア付きの酸素チューブ９９を備える。
【００１９】
呼気フェーズ中に、可撓性の弁素子９５は、患者からの圧力により持ち上がって、患者が出口開口９７を介して息を吐くことができる。空気リザーバ２３の出口に接続したソレノイド弁５１は閉じ、これにより空気が空気リザーバから同伴デバイス５６へと、また呼吸チューブ９４の装置側端部へと流出するのを阻止する。酸素リザーバ２４からの酸素は、開放状態にあるソレノイド弁８７及びコネクタ２０経由で小ボアの酸素チューブ９９及び酸素入口９８を介して呼吸回路３０の患者側端部に流れる。患者弁素子９５のカモノハシ嘴形状部９６が患者からの呼気圧力によって閉じるとき、酸素は呼吸チューブ９４に沿って装置側端部に向かって後方に流れる。呼吸チューブ９４の装置側端部に接続した開放状態にあるソレノイド弁６１により、呼吸チューブ内における残留する空気及び空気混合物がチューブから流し出され、初期的に比較的純粋な酸素で充満させることができる。
【００２０】
吸気フェーズ中における換気システムの動作を以下に図４につき説明する。この吸気フェーズ中に、制御ユニット５２は酸素リザーバ２４の出口におけるソレノイド弁８７を閉鎖させ、酸素が呼吸回路３０に流れることができないようにし、これにより酸素リザーバ内に酸素を再充填できる。しかし、空気リザーバ２３の出口におけるソレノイド弁５１は開放状態にさせられ、空気は空気リザーバから空気同伴デバイス５６のジェット入口５５に流出することができる。このことにより、大気の空気を入口５７に引き込み、ジェット入口５５に供給された加圧空気と混合する。この空気混合物は呼吸チューブ９４の装置側端部内に流入し、これはすなわち、制御ユニット５２が通気ソレノイド弁６１を閉鎖位置に向けて駆動し、空気が大気に逃げるのを阻止するからである。呼吸チューブ９４の装置側端部に供給された空気は、先行フェーズ中にチューブに供給された酸素と混合し、酸素が富有化された空気混合物が呼吸チューブに沿って患者バルブ９０に流れる。患者バルブ９０内で生ずる圧力は、患者出口９１の周りの封止リップ１００に押し付け、これによりガスが開口９７経由で逃げるのを阻止する。その代わりに、患者バルブ９０内の圧力はカモノハシ嘴形状部９６を開放させ、これによって、空気及び酸素混合物が患者に流れることができる。コンプレッサ４１は、吸気フェーズ及び呼気フェーズの双方において、空気リザーバ２３と、分子篩２５又は２６のうち一方又は他方との双方への空気供給を継続する。
【００２１】
本発明の構成は共通のコンプレッサ又はポンプ４１を使用して、換気装置の空気供給源及び酸素濃縮器の双方を駆動する。このことにより、装置をコンパクトにすることができ、またその重量及びコストを最小限に抑えることができる。装置を使用して、上述したように、空気及び酸素混合物の供給、又は周期的空気換気のみ、又は空気なしでの酸素の連続的供給を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００２２】
１    換気装置
１０    平坦ベース
１１    上側ユニット
１２    上面
１３    壁
１４    開口
１５    酸素フロー制御ノブ
１６    換気装置頻度制御ノブ
１７    換気装置フロー制御ノブ
１８    前壁
１９    窪み
２０    酸素（出口）コネクタ
２１    呼吸回路コネクタ
２３    空気リザーバ
２４    酸素リザーバ
２５    分子篩
２６    分子篩
３０    呼吸回路
４０    （大気用の）入口
４１    空気コンプレッサ又はポンプ
４２    フィルタ
４３    圧力調節器及び水トラップ
４４    空気供給経路
４５    酸素供給経路
４６    絞り器
４７    絞り器
４８    一方向／逆止弁
４９    （空気リザーバ２３の）入口
５０    （空気リザーバ２３の）出口
５１    ソレノイド弁
５２    制御ユニット
５４    絞り器
５５    ジェット入口
５６    空気同伴デバイス
５７    （空気同伴）入口
５８    一方向／逆止弁
５９    Ｔ字状コネクタ
６０    Ｔ字状コネクタ５９のサイドアーム部
６１    第２のソレノイド弁
７０    酸素濃縮器
７１    左側経路
７２    右側経路
７４    ソレノイド弁
７５    ソレノイド弁
７６    ソレノイド弁
７７    ソレノイド弁
７８    空気ライン
７９    空気ライン
８１    逆止弁
８３    （酸素リザーバ２４の）入口
８４    （酸素リザーバ２４の）出口
８６    （可変の）絞り器
８７    ソレノイド弁
９０    患者バルブ
９１    患者側出口
９４    波形呼吸チューブ
９５    弁素子
９６    カモノハシ嘴形状部
９７    出口開口
９８    酸素入口
９９    酸素チューブ
１４０    追加空気入口
１４１    フィルタ
１４２    逆止弁
１４３    圧力スイッチ
１８３    （随意的な）酸素供給経路
１８４    絞り器
１８５    （常閉の）ソレノイド弁
【図１】
2018514299.tif 000003
【図２】
2018514299.tif 000004
【図３】
2018514299.tif 000005
【図４】
2018514299.tif 000006
【国際調査報告】
2018514299.tif 000007
2018514299.tif 000008