(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベンチレーター又は物理療法装置へのガス流をコントロールする弁であって、第１（１７）及び第２（１９）の入口ポートと出口ポート（３５）とを有する本体（３）と、前記本体（３）に対して回転可能な単一のシャッター板（５）とを含み、前記本体（３）が、前記入口ポート（１７、１９）を備えた第１の本体部分（７）と、前記出口ポート（３５）を備えた第２の本体部分（９）とを含み、前記第１の本体部分（７）が２つの部屋（１１、１３）を備え、その各々が前記入口ポート（１７、１９）の１つとそれぞれ連通しており、それによって、前記単一のシャッター板（５）が単一方向に回転して前記第１の入口ポート（１７）と前記第２の入口ポート（１９）とを前記出口ポート（３５）に交互に開口すべく動作可能であり、前記単一のシャッター板（５）がほぼ円形で、回転の中心軸を有しているところの弁であって、前記単一のシャッター板（５）が少なくとも２つの板開口（６ａ、６ｂ）を備えており、各部屋（１１、１３）が２つの更なる開口（２３ａ−２３ｄ）を有しており、前記単一のシャッター板（５）が前記入口ポート（１７、１９）の１つを前記出口ポート（３５）に接続するとき、該単一のシャッター板（５）がそれぞれ他の入口ポート（１７、１９）を前記弁の外部に接続することを特徴とする弁。
【請求項２】
前記更なる部屋開口（２３ａ−２３ｄ）が、前記単一のシャッター板（５）の完全１回転の間に、前記第１の入口ポート（１７）が前記出口ポート（３５）に接続され、前記第２の入口ポート（１９）が前記出口ポート（３５）に接続され、前記第１の入口ポート（１７）が再び前記出口ポート（３５）に接続され、そして、前記第２の入口ポート（１９）が再び前記出口ポート（３５）に接続されるように間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１記載の弁。
【請求項３】
該単一のシャッター板（５）が、直径方向に対向する２つの開口（６ａ、６ｂ）を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の弁。
【請求項４】
前記板開口（６ａ、６ｂ）が扇形開口であることを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の弁。
【請求項５】
各板開口（６ａ、６ｂ）が更なる各部屋開口（２３ａ−２３ｄ）と実質的に一致していることを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の弁。
【請求項６】
前記第１の本体部分（７）が、前記更なる部屋開口（２３ａ−２３ｄ）を有する表面壁部を有しており、前記表面壁部が前記更なる部屋開口（２３ａ−２３ｄ）の間に平面部（２５ａ−２５ｄ）を有していることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載の弁。
【請求項７】
本体が、前記表面壁部の周囲に直立する円形のフランジ（２２）を有し、フランジ（２２）の深さは前記単一のシャッター板（５）の厚さと実質的に一致し、フランジ（２２）の直径は該単一のシャッター板（５）の直径と一致していることを特徴とする請求項６記載の弁。
【請求項８】
前記平面部（２５ａ−２５ｄ）は、前記単一のシャッター板（５）の少なくとも１つの位置において、前記入口ポート（１７、１９）と前記出口ポート（３５）との間の連通を妨げるような大きさ及び配置とされていることを特徴とする請求項６又は７記載の弁。
【請求項９】
該単一のシャッター板（５）が単一方向に回転して前記第１の入口ポート（１７）と前記第２の入口ポート（１９）とを前記出口ポート（３５）に順次交互に開口すべく動作可能であることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載の弁。
【請求項１０】
更に、前記単一のシャッター板（５）に固定された、シャッター板の回転のためのシャフト（３９）を含んでいる先行する請求項のいずれか１つに記載の弁。
【請求項１１】
前記シャフト（３９）を駆動する電動モーター（３７）を有している請求項１０記載の弁。
【請求項１２】
前記モーター（３７）がステッピングモーターであることを特徴とする請求項１１記載の弁。
【請求項１３】
前記モーター（３７）がサーボモーターである請求項１１記載の弁。
【請求項１４】
更に、前記モーター（３７）のために制御回路を含んでいる請求項１１−１３のいずれかに記載の弁。
【請求項１５】
前記制御回路が、１つの入口ポート（１７、１９）が出口ポート（３５）と接続されている時間と、もう１つの入口ポート（１７、１９）が出口ポート（３５）に接続されている時間との間の関係を変える手段を備えていることを特徴とする請求項１４記載の弁。
【請求項１６】
制御回路が、該単一のシャッター板（５）の回転速度を変える手段を備えていることを特徴とする請求項１４又は１５記載の弁。
【請求項１７】
患者の肺の換気に使用される装置であって、患者の身体の少なくとも胸部領域を受け入れる外囲と、外囲内の圧力を変えて換気を生み出す手段とを含み、前記手段は、陽流体圧源と、陰流体圧源と、請求項１−１６のいずれか１つに記載の弁とを含む、装置。
【請求項１８】
患者の肺の換気に使用される装置であって、患者の身体の少なくとも胸部領域を受け入れる外囲と、陽ガス圧及び陰ガス圧の非容積式圧力源と、請求項１−１６のいずれか１つに記載の弁とを含む、装置。
【請求項１９】
該圧力源が少なくとも１つの送風機を含むことを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
該圧力源が、前記陽圧源及び前記陰圧源を供給する単一の送風機を含むことを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
第１の、基本周期的圧力波形よりも高周波の陽圧パルスの第２の圧力波形が第１の、基本周期的圧力波形の上に重畳されている、第１の、基本周期的圧力波形を作り出すための波形発生手段を含み、該波形発生手段が請求項１８−２０のいずれかに記載の装置を含んでいる、圧力波形を作り出すための発振器。
【請求項２２】
該波形発生手段が、第１の圧力波形を作り出すための請求項１８−２１のいずれか１つに記載の第１の装置を含み、第２の圧力波形を作り出すための請求項１８−２１のいずれか１つに記載の第２の装置を含むことを特徴とする請求項２１記載の発振器。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ベンチレーター又は物理療法装置へのガス流をコントロールするための弁に関する。
換気装置に使用される公知の弁の例について以下に説明する。
ＥＰ−Ａ−０３７３１５３は、患者の肺の換気に使用されるベンチレーター装置を開示している。この装置は、患者の体の胸部を受け入れるベンチレーター外囲を含み、この外囲は、流体制御弁を介して、陽圧流体源と陰圧流体源の双方に接続されている。この弁は、ベンチレーター外囲に接続されている１つの主ポートと、陽圧源及び陰圧源のうちのそれぞれの１つと接続されている複数の副ポートと、陽圧及び陰圧をベンチレーター外囲に交互に作用させることを可能にするシャッター機構とを含んでいる。この配置では、一対のガス送風機のような、別々の陽圧源及び陰圧源を使用することが必要である。しかしながら、理想的には、単一のガス送風機の使用が効率的で望ましい。ＥＰ−Ａ−０３７３１５３に開示されている配置では、弁の外部への通気口がない閉ループが形成されるので、弁の一方の副ポートに接続された陽圧側と、弁の他方の副ポートに接続された陰圧側とを有する単一のガス送風機を使用することができない。
ＷＯ−９４／２７５５３は、単一の流体供給源の陽圧側及び陰圧側を、ベンチレーター外囲のような閉システムに接続することを可能にする流体制御弁を開示しており、それにより、閉システム内に陽圧及び陰圧を交互に発生することができるようになっている。この弁は、ベンチレーター外囲と接続するための第１及び第２の副ポートを備えた弁本体と、第２の副ポートと主ポートの接続路を閉止しつつ第１の副ポートを主ポートに接続するか、第１の副ポートと主ポートの接続路を閉止しつつ第２の副ポートを主ポートに接続するかを選択に行うシャッター機構を備えた弁手段とを含んでいる。閉システムへの接続を可能にするために、この弁手段は、第１に述べたシャッター機構と同期して移動するように連結された更なるシャッター機構を含んでおり、それにより、第１及び第２の副ポートのうち主ポートから遮断されている方のいずれかと弁外部との一時的な接続を提供する。このような配置は単一の流体供給源の使用を可能にし、主ポートと各副ポートとの間の通路を漸次閉止することができるシャッター機構を使用することによって、主ポートに供給される陽圧及び陰圧パルスの形態及び強度のより大なるコントロールが提供される。しかしながら、この配置は、５−６Ｈｚを越える頻度で陽圧流体及び陰圧流体を供給することができない。この理由は、主ポートに陽圧及び陰圧を交互に発生させるには、シャッター機構の回転方向を繰り返し逆転することが必要で、そのような弁の動作頻度は、制御モーターの回転方向、従ってシャッター機構の回転方向の、逆転可能な速度によって制限されるからである。モーターの回転方向を逆転させるには、モーターを停止させることが必要で、これは不可避の最小限の時間遅れを招来する。ＷＯ−９４／２７５５３に開示された弁において採用されているシャッター機構を連続的に回転させることは不可能である。なぜなら、シャッター機構の回転のある範囲にわたって、送風機入口と送風機出口とに接続されている副ポートの双方が同時に主ポートに接続されてしまうからである。
英国特許出願Ｎｏ．９５２２２２２．０は流体制御弁を開示しており、この流体制御弁は、陽圧流体源と陰圧流体源に接続される第１及び第２のポートとベンチレーター装置のような機材へ接続される出口ポートとを備えた本体部、並びに、第１及び第２のポートと出口ポートとの間を選択的に接続する、本体部に対して回転可能な円筒形の弁部材を含んでいる。振動して陽圧流体及び陰圧流体を出口ポートに交互に供給するシャッター機構を必要とする代わりに、円筒形の弁部材が、単一方向に連続的に回転する。英国特許出願Ｎｏ．９５２２２２２．０に開示された流体制御弁は、高い頻度で動作することができるけれども、この弁には、本体部と弁部材との間の適当なシールを保証するのが困難であるという不都合がある。この問題は、円筒形弁部材を必要とするためにもたらされるものであり、円筒形弁部材は、良好なシールのためには、本体部と弁部材との軸が完全に一致していることが必要であるからである；軸の完全な一致は、構成部品の正確な機械加工によって得られるものであり、それは時間のかかることである。
ヨーロッパ特許第０６２５６５９号は、ケーシングの接続ポートに接続された送風機によって、ケーシング内に空気を供給したり、或いは、ケーシングから空気を放出したりする間に、弁を回転させて空気通路を間欠的に連通させることによって、脈動空気を発生するための方法及び装置を開示している。この弁の目的は、脈動空気流を創り出すことである。この弁には、創り出された圧力のコントロールのレベルを欠いているという不完全さがある。
国際特許出願第ＰＣＴ／ＧＢ９５／０１２４８号は、患者の肺の換気を行う換気装置を開示しており、この換気装置は、患者の肺に内部から或いは外部から適用される気体圧力源を含んでいる。
従って、本発明の１つの目的は、従来技術の不都合を少なくとも部分的に解消することである。
本発明の一実施例は、高い頻度で動作可能な構成の簡単な弁を提供する。
本発明は、ベンチレーター又は物理療法装置へのガス流をコントロールする弁であって、第１及び第２の入口ポートと１つの出口ポートとを備えた本体と、前記本体に対して回転可能な単一のシャッター板とを含む弁を提供するものであり、前記本体は、前記入口ポートを備えた第１の本体部分と、前記出口ポートを備えた第２の本体部分とを含み、前記第１の本体部分が２つの部屋を備え、その各々が前記入口ポートの１つとそれぞれ連通しており、それによって、前記単一のシャッター板が単一方向に回転して前記第１の入口ポートと前記第２の入口ポートとを前記出口ポートに交互に開口すべく動作可能であり、前記単一のシャッター板がほぼ円形で、回転の中心軸を有しているところの弁であって、前記単一のシャッター板が少なくとも２つの板開口を備えており、各部屋が２つの更なる開口を有しており、前記単一のシャッター板が前記入口ポートの１つを前記出口ポートに接続するとき、該単一のシャッター板がそれぞれ他の入口ポートを前記弁の外部に接続することを特徴とする弁を提供するものである。
シャッター板の使用は、その板と本体との間の広い面積にわたるシーリングを可能にする。それはまた、時間の掛かる高度に正確な機械加工の必要性を低減する。その板の比較的小さな慣性モーメントは、特にそれが薄くて軽い金属で作られるときには、速度の急激な変化を可能にする。
好ましくは、前記シャッター板の完全１回転の間に、前記第１の入口ポートは前記出口ポートに接続され、前記第２の入口ポートは前記出口ポートに接続され、前記第１の入口ポートは再び前記出口ポートに接続され、そして、前記第２の入口ポートは再び前記出口ポートに接続される。
有利には、前記第１の本体部分は、前記開口を有する表面壁部を備え、前記表面壁部は、前記開口間に平面部を有している。
有利には、本体は、前記表面壁部の周囲に直立する円形のフランジを備え、フランジの深さは前記シャッター板の厚さと実質的に一致し、フランジの直径はシャッター板の直径と一致している。
これにより、シャッター板のシーリング性能は更に改善される。
有利には、前記平面部は、前記シャッター板の少なくとも１つの位置において、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の連通を妨げるような大きさ及び配置とされている。
好ましくは、当該弁は、更に、前記シャッター板に固定されたシャフトを含んでいる。
有利には、前記弁は前記シャフトを駆動する電動モーターを有している。
好都合には、前記モーターはステッピングモーターである。
或いは、前記モーターはサーボモーターである。
好都合には、前記モーターのために制御回路が設けられている。
有利には、前記制御回路は、１つの入口ポートが出口ポートと接続されている時間と、もう１つの入口ポートが出口ポートに接続されている時間との間の関係を変える手段を備えている。
好都合には、制御回路はシャッター板の回転速度を変える手段を備えている。
本発明の第二の観点によれば、患者の肺の換気に使用されるベンチレーター又は物理療法装置であって、患者の体の少なくとも胸部領域を受け入れる外囲と、外囲内の圧力を変えて換気を生み出す手段とを含み、前記手段は、陽流体圧源と、陰流体圧源と、第１及び第２の入口ポートと出口ポートと、本体に対して回転可能な単一のシャッター板を有する本体を含む弁とを含んでおり、前記本体は、前記入口ポートを備えた第１の本体部分と、前記出口ポートを備えた第２の本体部分とを含み、前記第１の本体部分が２つの部屋を備え、その各々が前記入口ポートの１つとそれぞれ連通しており、それによって、前記単一のシャッター板が単一方向に回転して前記第１の入口ポートと前記第２の入口ポートとを前記出口ポートに交互に開口すべく動作可能であり、前記単一のシャッター板がほぼ円形で、回転の中心軸を有しているところのベンチレーター又は物理療法装置であって、前記単一のシャッター板が少なくとも２つの板開口を備えており、各部屋が２つの更なる開口を有しており、前記単一のシャッター板が前記入口ポートの１つを前記出口ポートに接続するとき、該単一のシャッター板がそれぞれ他の入口ポートを前記弁の外部に接続することを特徴とするベンチレーター又は物理療法装置が提供される。
本発明の第三の観点によれば、患者の肺の換気に使用されるベンチレーター又は物理療法装置であって、患者の体の少なくとも胸部領域を受け入れる外囲と、陽ガス圧及び陰ガス圧の非容積式源（a non-positive displacement source）と、前記圧力源と接続する弁とを含み、前記弁は、第１及び第２の入口ポートと出口ポート、及び、本体に対して回転可能な単一のシャッター板を有する本体を含み、前記本体は、前記入口ポートを備えた第１の本体部分と、前記出口ポートを備えた第２の本体部分とを含み、前記第１の本体部分が２つの部屋を備え、その各々が前記入口ポートの１つとそれぞれ連通しており、それによって、前記単一のシャッター板が単一方向に回転して前記第１の入口ポートと前記第２の入口ポートとを前記出口ポートに交互に開口すべく動作可能であり、前記単一のシャッター板がほぼ円形で、回転の中心軸を有しているところのベンチレーター又は物理療法装置であって、前記単一のシャッター板が少なくとも２つの板開口を備えており、各部屋が２つの更なる開口を有しており、前記単一のシャッター板が前記入口ポートの１つを前記出口ポートに接続するとき、該単一のシャッター板がそれぞれ他の入口ポートを前記弁の外部に接続することを特徴とするベンチレーター又は物理療法装置が提供される。
有利には、圧力源は送風機を含んでいる。
好ましくは、前記シャッター板の完全１回転の間に、前記第１の入口ポートは前記出口ポートに接続され、前記第２の入口ポートは前記出口ポートに接続され、前記第１の入口ポートは再び前記出口ポートに接続され、そして、前記第２の入口ポートは再び前記出口ポートに接続される。
有利には、前記シャッター板は、前記第１の入口ポートが前記出口ポートに接続される第１の位置と、前記第２の入口ポートが前記出口ポートに接続される第２の位置と、いずれの入口ポートも前記出口ポートに接続されない、前記第１の位置と前記第２の位置との中間の第３の位置とを有している。
好ましくは、前記シャッター板の前記第３の位置において、前記出口ポートは実質的に閉じられている。
好都合には、当該弁は、更に、前記シャッター板に固定されたシャフトを含んでいる。
有利には、前記弁は前記シャフトを駆動する電動モーターを有している。
好都合には、前記モーターはステッピングモーターである。
或いは、前記モーターはブラシレスの直流モーターであっても良い。
好都合には、前記モーターのための制御回路が設けられている。
有利には、前記制御回路は、１つの入口ポートが出口ポートと接続されている時間と、もう１つの入口ポートが出口ポートに接続されている時間との間の関係を変える手段を備えている。
好都合には、制御回路はシャッター板の回転速度を変える手段を備えている。
好都合には、前記装置は、更に、前記圧力源の圧力を変える手段を含んでいる。
本発明は、圧力波形、特に、ベンチレーター又は物理療法装置における圧力波形を作り出す発振器にも関するものである。
ベンチレーターは２つのクラスに分けられ、これらは、間欠的陰圧ベンチレーター（ＩＮＰＶ）と、間欠的陽圧ベンチレーター（ＩＰＰＶ）である。呼吸器治療に使用される陰圧ベンチレーターには２つの主要な種類があり、これらは、ボディタンクレスピレーター（一般に鉄の肺と呼ばれている）と呼吸補助器（cuirass）である。陽圧ベンチレーターには、体積及び圧力制限ベンチレーターなどのように、多数の種類がある。
陽圧ベンチレーターには、陰圧ベンチレーターに比べて、多くの利点がある。特に、せいぜい患者の気管切開又は挿管しか必要でないという点で、陽圧ベンチレーターは、患者の少なくとも胸部を完全に囲うことが必要な陰圧ベンチレーターに比べて、患者の治療に際し、患者に対する良い適用性を提供する。
しかしながら、間欠的陽圧換気技術はいくつもの重大な欠点を持っている。例えば、患者の挿管は、管の挿入及び維持の双方に高度に習熟した人員を必要とし、更には、気道中に蓄積される分泌物をもたらし、気道を吸引によって定期的に一掃する必要がある。管の挿入や吸引の必要性は、しばしば感染の原因となり、そのような感染は、分泌物や肺に適用される陽圧と一緒になって、肺組織に繊維的な変化や、その結果生じる肺コンプライアンスの低下をもたらす。陽圧の使用は、また、空気の漏れや、肺への圧力障害（barotrauma）をもたらし、肺内陽圧の創生は、静脈還流と心臓からの吐出を減少させる。事実、病気の肺をもった患者を換気するのに必要な圧力が高くなればなるほど、心臓からの吐出の減少は大きくなり、それは、引き続いて罹患率と死亡率とを増加させる。
技術の発展により、患者の肺の換気に必要な一回換気量は減少し、その結果、圧力障害の危険性も減少した。そのような技術の１つが高頻度換気法（ＨＦＶ）である。高頻度換気法のメカニズムは完全には理解されていないが、この方法を使用すると、二酸化炭素の交換が患者の死腔量よりも少ない一回換気量で起こりうることが十分に確認されている。１つの特殊な高頻度換気法技術は、高頻度ジェット換気法（ＨＦＪＶ）であって、これは、高圧ガス源を主たる気道中に配置された小ジェット又はカニューレを通して送り届けるように設計されている。
しかしながら、このような技術は公知の問題を部分的にしか解決しない。最近、ある発振器（oscillator）が考案されたが、これは、患者の肺の換気を行うことができる圧力波形を発生するものであり、換気に必要な周期的な圧力波形のピーク圧力を下げ、その結果、圧力障害の危険性も減少する程度の低さまで減少された一回換気量の空気を使用するものである。この発振器はＷＯ−９５／３２７５３に開示されている。この発振器は少ない体積の空気で患者の肺の換気を可能にするものであるけれども、圧力波形の作用が、蓄積された分泌物を気道内から満足できるほどに取り除くには不十分であるという問題を有している。
それ故、本発明の更なる目的は、少ない一回換気量で患者の肺を換気することができると共に、改善された分泌物除去性を示す発振器を提供することである。
本発明は、従って、その上に重畳される、それよりも高周波の陽圧パルスの第２の圧力波形を持った、第１の、基本周期的圧力波形を作り出すための波形発生手段を含む、圧力波形を作り出すための発振器を提供するものである。本発明は、従って、その上に重畳される、それよりも高周波の陽圧パルスの第２の圧力波形を持った、第１の、基本周期的圧力波形を作り出すための波形発生手段を含む、圧力波形を作り出すための発振器を提供するものである。
好ましくは、波形発生手段は、本発明の第三の観点に基づく装置を少なくとも１つ含んでいる。
好都合には、波形発生手段は、第１の波形を作り出す本発明の第三の観点に基づく第１の装置と、第２の圧力波形を作り出すそのような第２の装置とを含んでいる。
好ましくは、波形発生手段は、本発明の第三の観点に基づく装置を少なくとも１つ含んでいる。
好都合には、波形発生手段は、第１の波形を作り出す本発明の第三の観点に基づく第１の装置と、第２の圧力波形を作り出すそのような第２の装置とを含んでいる。
本発明によれば、基本周期的圧力波形に陽圧パルスのみを重ね合わせることによって、改善された分泌物除去性が得られる。気道から分泌物引き出すのは、この陽圧パルスの作用である。この点が、周期的な圧力波形、即ち、交番する陽圧パルス及び陰圧パルスから成る波形が、より低い周波数の他の周期的圧力波形に重ね合わされるＷＯ−９５／３２７５３に開示されている発振器と対照をなすところである。重畳された周期的な波形中の陽圧パルスの作用は、気道から分泌物を引き出すものであるが、これは、気道中に分泌物を引き戻す陰圧パルスの作用によって相殺される。
本発明の好ましい実施例を、単に例示として、添付図面を参照して説明する。添付図面において、
図１は、本発明の一実施例に基づく流体制御弁の縦方向軸に沿った断面図であり、制御モーターとの接続が示されている；
図２は、図１に示された弁と制御モーターの平面図である；
図３は、図１に示された弁（シャッター板は取り除いてある）と制御モーターの一端部をＸ方向から見た図である；
図４は、図１に示された弁の本体部（板状部材は取り除いてある）の一端部をＸ方向から見た図である：
図５は、図１に示された弁の本体部の板状部材の平面図である；
図６は、図１に示された弁の回転可能なシャッター板の平面図である；
図７（ａ−ｄ）は、図１に示された弁によって得ることができる圧力波形の例を示す図である；
図８は、本発明の一実施例に基づく発振器を組み込んだベンチレーター装置の斜視図である；
図９（ａ−ｃ）は、それぞれ、第１の、基本周期的圧力波形、基本周期的圧力波形よりも高い周波数及び低い振幅をもつ陽パルスの第２圧力波形、及び、第１の、基本周期的圧力波形と、それに重畳された第２高周波数圧力波形とを含む圧力波形を示す図である。
本発明に基づく弁は、本体３と回転シャッター板５とを含んでいる。本体３は、その内部でシャッター板５が回転可能であるところの第１本体部分７と、その第１本体部分７に対して取り付けられた第２本体部分９とを含んでいる。
第１本体部分７は、その内部に区画された第１の部屋１１と第２の部屋１３とを備えた円筒形部材である；第１及び第２の部屋１１、１３は、第１本体部分７の直径方向に伸びる隔壁１５によって分割された向かい合う半分部分として配置されている。第１及び第２の部屋１１、１３は、それぞれ、第１本体部分７の円周表面まで伸びて、第１及び第２の連通ポート１７、１９を形成しており、これらは送風機（図示していない）の入口及び出口との接続に使用される。第１及び第２の部屋１１、１３は、また、第１本体部分７の一端部表面まで軸方向に伸びており、共通開口２１を形成している。この実施例においては、共通開口２１は円形であり、フランジ２２を備えている。第１本体部分７は、更に板状部材２３を備えており、板状部材２３は、共通開口２１内で、フランジ２２に固定されている。板状部材２３は、回転対称性を有する４枚の放射状腕片２５ａ−ｄによって区切られた４つの扇形開口２３ａ−ｄを有している。板状部材２３は、この実施例においては、２つの対向する腕片２５ａ、２５ｃが隔壁１５に沿うように配置されており、第１及び第２の扇形開口２３ａ、２３ｂと、第３及び第４の扇形開口２３ｃ、２３ｄが、それぞれ、第２及び第１の部屋１１、１３と連通するようになっている。
第２本体部分９は半円筒形部を含んでおり、その半円筒形部は、この実施例においてはボルト２７によって、共通開口２１が形成されている第１本体部分９の表面に固定されている。第２本体部分９は、この実施例においては半円形の凹部である凹部２９を、第１本体部分７と対向する表面に有している。凹部２９の大きさは、第２本体部分９が第１本体部分７に固定されたときに、凹部２９が板状部材２３の第２及び第３の扇形開口２３ｂ、２３ｃを包含し、凹部２９を区切る上端３１が板状部材２３の第２及び第４の腕片２５ｂ、２５ｄの上まで伸びるような大きさである。第２本体部分９は、更に、導管３３を含んでおり、導管３３は凹部２９と連通しており、例えば、ベンチレーター装置（図示していない）と接続するための出口ポート３５を形成している。
シャッター板５は、この実施例においては薄い平らなほぼ円形の板であり、第１本体部分７の板状部材２３の外側表面と、第２本体部分９の後側表面との間に位置している。シャッター板５と板状部材２３の外側表面及び第２本体部分９の後側表面との間隙は、シャッター板５が自由に回転可能で、なおかつ、シールを提供することができる程度のものであり、その部分からの漏れは十分に低く、弁は適正に動作して出口ポート３５に要求される圧力を供給する。シャッター板５は、２つの腕片５ａ、５ｂによって区切られた、直径方向に対向する２つの扇形開口６ａ、６ｂを備えている。シャッター板５の扇形開口６ａ、６ｂの大きさは、板状部材２３の扇形開口２３ａ−ｄと、それぞれ同じである。
この弁は、更に、例えばステッピングモーター又はサーボモーターである制御モーター３７を含んでおり、制御モーター３７はシャフト３９によってシャッター板５に結合されて、当該弁の動作を制御する。これについては以下により詳細に説明する。使用に際しては、モーター３７の動作によって、当該弁の出口ポート３５は、送風機の入口（陰流体圧源）と出口（陽流体圧源）とに交互に順次接続する。
使用に際しては、当該弁のシャッター板５は、図１の方向Ｘから見て、時計回り若しくは反時計回りのいずれかの、単一方向に連続的に回転する。当該弁の１回転の動作は次のとおりである。
シャッター板５の第１及び第２の腕片５ａ、５ｂが板状部材２３の扇形開口２３ａ−ｄを完全に包含し、閉止していると共に、シャッター板５の第１及び第２の扇形開口６ａ、６ｂが、それぞれ、板状部材２３の第４及び第２の腕片２５ｄ、２５ｂの上にある位置から出発して、モーター３７が動作してシャッター板５を図１に示されたＸ方向から見て時計回りの方向に回転させる。シャッター板５の腕片５ａ、５ｂは移動し、第１本体部分７の第１及び第２の部屋１１、１３に向かってそれぞれ開いている、板状部材２３の第４及び第２の扇形開口２３ｄ、２３ｂを、それぞれ、次第に開いていく。シャッター板５がその最初の出発位置から１／８回転すると、シャッター板５の第１及び第２の扇形開口６ａ、６ｂは、板状部材２３の第４及び第２の扇形開口２３ｄ、２３ｂと正確に一致する。この位置において、第１のポート１７は外気に連通し、第２のポート１９は出口ポート３５に連通すると共に、板状部材２３の第１及び第３の扇形開口２３ａ、２３ｃはシャッター板５の第１及び第２の腕片５ａ、５ｂによって遮断される。これによって、第２のポート１９に接続された送風機の出口（陽圧側）は出口ポート３５と連通し、第１のポート１７に接続された送風機の入口（陰圧側）は当該弁の外部に連通する。
シャッター板５は同じ方向に回転を続け、シャッター板５の第１及び第２の腕片５ａ、５ｂは、それぞれ、板状部材２３の第２及び第４扇形開口２３ｂ、２３ｄを次第に閉じていく。シャッター板５がその最初の出発位置から１／４回転すると、板状部材２３の扇形開口２３ａ−ｄは、全て、その瞬間に完全に閉止される。
シャッター板５は同じ方向に回転を続け、第１本体部分７の第１及び第２の部屋１１、１３に向かってそれぞれ開いている、板状部材２３の第３及び第１の扇形開口２３ｃ、２３ａを、それぞれ、次第に開いていく。シャッター板５がその最初の出発位置から３／８回転すると、シャッター板５の第１及び第２の扇形開口６ａ、６ｂは、板状部材２３の第１及び第３の扇形開口２３ａ、２３ｃと正確に一致する。この位置において、第１のポート１７は出口ポート３５に連通し、第２のポート１９は外気に連通すると共に、板状部材２３の第２及び第４の扇形開口２３ｂ、２３ｄはシャッター板５の第１及び第２の腕片５ａ、５ｂによって遮断される。これによって、送風機の入口は出口ポート３５と連通し、送風機の出口は当該弁の外部に連通する。
シャッター板５は同じ方向に回転を続け、シャッター板５の第１及び第２の腕片５ａ、５ｂは、それぞれ、板状部材２３の第３及び第１扇形開口２３ｃ、２３ａを次第に閉じていく。シャッター板５がその最初の出発位置から半回転すると、板状部材２３の扇形開口２３ａ−ｄは、全て、その瞬間に完全に閉止される。
シャッター板５は同じ方向に回転を続け、シャッター板の第１及び第２の扇形開口６ａ、６ｂは、板状部材２３の第２及び第４の扇形開口２３ｂ、２３ｄを、それぞれ、次第に開いていく。シャッター板５がその最初の出発位置から５／８回転すると、シャッター板５の第１及び第２の扇形開口６ａ、６ｂは、板状部材２３の第２及び第４の扇形開口２３ｂ、２３ｄと正確に一致する。この位置において、第２のポート１９は出口ポート３５に連通し、第１のポート１７は外気に連通すると共に、板状部材２３の第１及び第３の扇形開口２３ａ、２３ｃはシャッター板５の第２及び第１の腕片５ａ、５ｂによって遮断される。これによって、送風機の出口は出口ポート３５と連通し、送風機の入口は当該弁の外部に連通する。
シャッター板５は同じ方向に回転を続け、シャッター板５の第１及び第２の腕片５ａ、５ｂは、それぞれ、板状部材２３の第４及び第２の扇形開口２３ｄ、２３ｂを次第に閉じていく。シャッター板５がその最初の出発位置から３／４回転すると、板状部材２３の扇形開口２３ａ−ｄは、全て、その瞬間に完全に閉止される。
シャッター板５は同じ方向に回転を続け、シャッター板５の第１及び第２の扇形開口６ａ、６ｂは、板状部材２３の第３及び第１の扇形開口２３ｃ、２３ａを、それぞれ、次第に開いていく。シャッター板５がその最初の出発位置から７／８回転すると、シャッター板５の第１及び第２の扇形開口６ａ、６ｂは、板状部材２３の第３及び第１の扇形開口２３ｃ、２３ａと正確に一致する。この位置において、第１のポート１７は出口ポート３５に連通し、第２のポート１９は外気に連通すると共に、板状部材２３の第２及び第４の扇形開口２３ｂ、２３ｄはシャッター板５の第２及び第１の腕片５ｂ、５ａによって遮断される。これによって、送風機の入口は出口ポート３５と連通し、送風機の出口は当該弁の外部に連通する。
シャッター板５は同じ方向に回転を続け、シャッター板５の第１及び第２の腕片５ａ、５ｂは、それぞれ、板状部材２３の第１及び第３の扇形開口２３ａ、２３ｃを次第に閉じていく。シャッター板５がその最初の出発位置から完全回転、即ち、１回転を完了すると、板状部材２３の扇形開口２３ａ−ｄは、全て、その瞬間に完全に閉止される。
シャッター板５の半回転毎に、例えばベンチレーター外囲と接続されている出口ポート３５は、一度は送風機の陽圧側に、一度は送風機の陰圧側に、交互に接続される。これによって、シャッター板５が連続的に回転するのに伴い、出口ポート３５には陽圧と陰圧とが交互に発生する。典型的には、当該弁の動作において、シャッター板５が板状部材２３の第２の扇形開口２３ｂを開閉するのに要する時間（陽圧サイクル）は、シャッター板５が板状部材２３の第３の扇形開口２３ｃを開閉するのに要する時間（陰圧サイクル）の半分だけになるようにセットされ、この場合、デューティサイクルは１：２になる。
当該弁のデューティサイクルは、出口ポート３５が陰圧源に接続されている時間に対する出口ポート３５が陽圧源に接続されている時間であるが、吸気／呼気（Ｉ／Ｅ）比に相当する。使用に際しては、採用されるデューティサイクルは、１０：１と１：１０の間である。１０：１のデューティサイクルは、典型的には、物理療法において使用され、このようなＩ／Ｅ比は咳の動作を模倣する。１：３のデューティサイクルは、典型的には、緩慢で制御された吐出が必要とされる喘息に苦しむ人の肺の換気に使用される。
本発明の弁は、出口ポート３５に適用される波形の形態を変えることも可能である。波形の形態は、陽圧サイクル及び陰圧サイクルに対応するシャッター板５の回転位相の間のシャッター板５の回転速度と、送風機によって発生される圧力との関数である。本発明の弁によって得ることができる圧力波形の形態の例は、正弦波状、鋸歯状、台形、そして、四角形／長方形である。図７（ａ）は正弦波波形を示し、これは、当該弁をデューティサイクル１：１で、シャッター板５を一定の連続した速度で動作させた場合に得ることのできる波形である。図７（ｂ）は鋸歯状波形を示し、これは、当該弁をデューティサイクル１：１で、シャッター板５の回転速度を、陽圧サイクル及び陰圧サイクルの間、陽／陰圧サイクルの中心点で最大となるように増加させ、同じ割合で、陽／陰圧サイクルの終端に向かって減少するように動作させた場合に得ることのできる波形である。図７（ｃ）は台形波形を示し、これは、当該弁をデューティサイクル１：１で動作させ、シャッター板５の回転速度を制御して、陽圧サイクル及び陰圧サイクルの開始時及び終了時においてシャッター板５の回転速度を高く保ち、陽圧サイクル及び陰圧サイクルの中間位相の間ではシャッター板５の回転速度を低くして、出口ポート３５に一定圧力の期間を提供することによって得ることのできる波形である。図７（ｄ）は四角形波形を示し、これは、送風機を実際に必要とされる圧力よりも高い圧力、即ち、過圧を発生するように構成する以外は、当該弁を上述した台形波形を得るやり方で動作させることによって得ることのできる波形であり、過圧によって所望の最大／最小レベルにまで圧力を瞬時に増加／減少させることができるので、矩形パルスの鋭い移行端を提供する。送風機によって発生される圧力を選択的にコントロールすることによって、１：１以外のデューティサイクルでも、上述した波形が得られることは、当業者には勿論理解できることである。
本発明の弁は、更に、完全に陽圧又は陰圧状況の圧力波形を提供するために使用することも可能である。これは、もう１つの陽流体圧源又は陰流体圧源をベンチレーター装置に接続し、弁を上述のように動作させて種々の波形を作り出すことによって達成することができる。或いは、これは、デューティサイクルの変更によっても達成することができる。ベンチレーター装置を完全な陽圧状況で動作させるには、陰圧源が出口ポート３５に接続されている時間に対する陽圧源が出口ポート３５に接続されている時間の比を増加させ、完全な陰圧状況で動作させるには、その逆にすれば良い。
本発明の弁は、また更に、連続した陽圧モード又は陰圧モードのいずれかでの動作も提供する。これは、シャッター板５を上述した１／８及び５／８回転位置、又は、３／８及び７／８回転位置に位置させて、出口ポート３５を送風機３５の入口又は出口のいずれかと連通させることによって達成することができる。更には、必要ならば、シャッター板を振動モードで動作させ、シャッター板５の方向を常に反転させて、公知の従来技術のやり方で、陽流体圧源及び陰流体圧源との接続を行うことも可能である。
本発明の弁は、ベンチレーター装置に交替する陽流体圧源及び陰流体圧源を提供することにその適用を見出すことができるだけでなく、交替する陽圧源及び陰圧源が必要とされる蘇生装置又は物理療法装置のような、多くの他の用途にも使用することが可能である。
図８は、本発明の一実施例に基づく発振器を組み込んだベンチレーター装置を示している。ベンチレーター装置は、患者の胴体を受け入れるための外囲１０２を含んでいる。この実施例において、外囲１０２は、その上に患者が載せられる基板１０４と、患者の胴体の上に位置するほぼ平らなＵ字形のカバー部材１０６とを含んでいる。カバー部材１０６は、両端部開口を有しており、そこを患者の体が通過する。各々の端部開口には、カバー部材１０６の端部に固定された、ひだのあるゴムカーテン形状のシーリング部材１０８が設けられている。カバー部材１０６は、カバー部材１０６の縦方向側部の各々に配置されたクイックリリースラッチ１１０によって、基板１０４から取り外すことが可能である。一対の空気入口／出口ポート１１２が、カバー部材１０６に、患者の上部胸部の上に、設けられている。
このベンチレーター装置は、更に、発振器１１６を含んでいる。発振器１１６は、第１及び第２の圧力波形発生装置１１８、１２０を含んでおり、それらは各々が共に配管１２２によって外囲１０２に接続されている。波形発生装置１１８、１２０の各々は、陽流体圧源及び陰流体圧源を提供する送風機１５０と、送風機１５０の入口１５０ａ（陰圧側）と出口１５０ｂ（陽圧側）との間に接続されている流体制御弁１６０とを含んでいる。各々の流体制御弁１６０の出口ポート１６０ａは、一緒に結合され、配管１２２を介して、外囲１０２のポート１１２に接続されている。変形した実施例においては、それらの弁１６０の出口ポート１６０ａは、外囲１０２のポート１１２に別々に接続されても良い。第１の波形発生装置１１８は周期的な圧力波形を発生する。第２の波形発生装置１２０は、第１の圧力波形よりも高い周波数で低い振幅の陽パルス状の圧力波形を発生する。第１及び第２の波形発生装置１１８、１２０が一緒になって、その上に重畳されるより高い周波数の陽パルス状の第２の波形を持った、第１の、基本周期的波形を含む、必要とされる圧力波形を提供する。発振器１１６は、更に、波形発生装置１１８、１２０によって発生された第１及び第２の圧力波形の振幅、周波数及び形態、従って、重畳された圧力波形の特性を制御する、制御回路１２４を含んでいる。
発振器１１６の動作を以下に、より詳細に説明する。この実施例においては、第１及び第２の波形発生装置１１８、１２０の流体制御弁１６０の各々は、図１ないし図６に関連して説明した種類のものである。
使用に際して、発振器１１６は、その上に重畳される、陽パルス状の第２のより高い周波数の波形（図９（ｂ）を見よ）を持った、第１の、基本周期的波形（図９（ａ）を見よ）を含む圧力波形を提供する。重畳された２つの波形から構成される必要とされる圧力波形は、第１及び第２の波形を加算することによって得られる。重畳された波形は図９（ｃ）に表されている。図９（ａ）は、第１の波形発生装置１１８の弁１６０が、図７（ａ）に関連して述べたように、デューティサイクル１：１で、かつ、連続した一定の速度で動作するときに、第１の波形発生装置１１８によって発生される圧力波形を示している。図９（ｂ）は、第２の波形発生装置１２０の弁１６０が、典型的には１００：１までのデューティサイクルで、かつ、第１の波形発生装置１１８の弁１６０の速度よりも１０倍速い速度で動作し、第２の波形発生装置１２０の送風機が、第１の波形発生装置１１８によって発生される基本波形の２０％だけの振幅を持つ波形を提供するように動作するときに、第２の波形発生装置１２０によって発生される圧力波形を示している。或いは、第２の圧力波形は、陽パルスを発生するために“オン−オフ”タイプの弁がその出口に接続される単なる送風機を含む波形発生装置によっても得ることができる。図９（ｃ）は、第１及び第２の波形発生装置１１８、１２０によって発生された波形が重ね合わされたときに生じる圧力波形を示している。
図９（ｃ）は、本発明の発振器１１６によって得ることができる圧力波形の単なる一例を表すものに過ぎないことが理解されるであろう。本発明の発振器１１６は、波形発生装置１１８、１２０の各々を制御することによって、どのような要求される形態の重畳された波形も提供することが可能である。得ることができる他の波形の例、即ち、鋸歯状、台形及び四角形／長方形は、上述した。
波形発生装置１１８、１２０によって発生される成分波形の振幅及び周波数は、個々の換気において要求されるところに基づいて選択されるものであることは、当業者には理解されるであろう。しかしながら、通常の動作において、第２の周波数のより高い圧力波形の周波数は、通常、基本波形の周波数よりも５〜１００倍高いものであり、第２の周波数のより高い波形の振幅は、通常、基本波形の振幅の１０〜５０％である。
更に、本発明の発振器は、呼吸補助器（cuirass）に関連した特定の実施例において説明されたけれども、陽圧又は陰圧換気技術であろうと、いかなる換気技術にも使用することができるということは当業者の理解するところである。
【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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【図８】
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【図９】
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