(57)【要約】  本明細書ではモジュラー式ベンチレータについて記載する。このベンチレータはモジュラー式流量制御装置（４２００）を有し、モジュラー式流量制御装置は流体入口アダプタ（４１２０）に接続されている。モジュラー式流量制御装置は、モジュラー式流量制御装置を通る流体流量を制御するためのセンサ（４４００）を有する。流体入口アダプタは取り外し可能で、磁気指標（４１２４）を含むことができ、その磁気指標からベンチレータは流体を特定することができる。ベンチレータはまた、低騒音送風機（１００）を有する装置を含むか、又はそれに接続されることもできる。
2017524100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベンチレータであって、
インペラ・キャビティを画定するハウジング、
前記インペラ・キャビティ内に配置され外部エッジを備えるインペラ・プレート、並びに
前記インペラ・プレート上に配置され、先端で結合した先行表面及び後行表面を備える１つ又は複数の翼
を備える送風機と、
固定磁場、
低周波信号に応答して前記固定磁場内で移動するように構成され、且つ、高周波信号を受信するように構成された駆動コイル、
前記駆動コイルに隣接し、前記駆動コイル内の高周波信号を検出するように構成され、前記検出された高周波信号が前記駆動コイルの位置に対応する、検出コイル、並びに
前記高周波源及び前記低周波源に結合され、（ｉ）前記検出された高周波信号を前記検出コイルから受信し、（ｉｉ）前記低周波信号を調節して前記駆動コイルを移動させるように構成されたプロセッサ
を備える流量制御デバイスと
を備え、前記送風機が前記流量制御デバイスと流体連通している、ベンチレータ。
【請求項２】
前記送風機が前記ベンチレータの流体経路内で前記流量制御デバイスの前にある、請求項１に記載のベンチレータ。
【請求項３】
前記送風機が前記ベンチレータの流体経路内で前記流量制御デバイスの後ろにある、請求項１に記載のベンチレータ。
【請求項４】
前記送風機及び前記流量制御デバイスのセンサ情報を提供するように構成されたセンサと、前記センサ情報を前記流量制御デバイスに送信するように構成された換気制御システムとをさらに備える、請求項１に記載のベンチレータ。
【請求項５】
前記送風機と流体連通するフロー・カセットをさらに備える、請求項１に記載のベンチレータ。
【請求項６】
前記流量制御デバイスに取り外し可能に接続するように構成された流体入口アダプタをさらに備える、請求項１に記載のベンチレータ。
【請求項７】
前記１つ又は複数の翼が前記先行表面と後行表面との間に頂表面を備え、前記１つ又は複数の翼が前記頂表面を二分する中心線を備え、前記中心線に垂直に測定された幅が前記中心線に沿って変化する、請求項１に記載のベンチレータ。
【請求項８】
前記１つ又は複数の翼が、それぞれの先端からそれぞれの中心線に沿ったある距離において各翼の幅が同一であるように、それぞれの中心線に沿って同じ幅を有する、請求項７に記載のベンチレータ。
【請求項９】
ベンチレータであって、
フロー・カセットと、
流体入口アダプタとを備え、
前記フロー・カセットが
入口及び出口を終端とする流体通路、
温度センサ、及び
流量センサを備えており、
前記流体入口アダプタが、
流体供給源に接続するように構成された第１の入口端部、
前記フロー・カセットの前記入口に取り外し可能に接続するように構成された第２の入口端部、
前記流体入口アダプタを前記フロー・カセットに固定するように構成されたラッチ構成要素、及び
前記流体供給源を特定するための機械読み取り可能な指標を備える、
ベンチレータ。
【請求項１０】
前記機械読み取り可能な指標が１つ又は複数の磁石を備える、請求項９に記載のベンチレータ。
【請求項１１】
前記１つ又は複数の磁石の構成を検出するように構成されたセンサを備える、請求項１０に記載のベンチレータ。
【請求項１２】
前記流体入口アダプタの前記第２の入口端部がねじ溝付きナットを備える、請求項９に記載のベンチレータ。
【請求項１３】
前記フロー・カセットの前記入口が、前記ねじ溝付きナットと連結するように構成されたねじ溝付きコネクタを備える、請求項１２に記載のベンチレータ。
【請求項１４】
前記フロー・カセットが、前記流体通路内に配置され選択可能な流量制限器を提供するように構成されたバルブを備える、請求項９に記載のベンチレータ。
【請求項１５】
低周波信号に応答して移動するように構成された駆動コイルと、
高周波信号に基づいて前記駆動コイルの位置を検出するように構成された検出コイルと、
前記高周波信号を受信して前記低周波信号を修正するように構成された流量制御デバイスプロセッサとを備える
流量制御デバイスをさらに備える、請求項９に記載のベンチレータ。
【請求項１６】
前記流体入口アダプタが、前記流量制御デバイスの前記ねじ溝付きコネクタと連結するように構成されたねじ溝付きナットを備える、請求項１５に記載のベンチレータ。
【請求項１７】
流量センサを備えるベンチレータであって、
前記流量センサが、
流体通路と、
流量制限器であって、前記流体通路を通過する流体が必ず前記流量制限器を通過するように前記流体通路内に配置された流量制限器と、
前記流体通路に結合され、第１の圧力を検出するように構成された第１の圧力センサと、
第２の圧力センサであって、前記第１と第２の圧力センサの間に前記流量制限器があるように前記流体通路に結合され、第２の圧力を検出するように構成された第２の圧力センサと、
前記流体通路に結合され、温度を検出するように構成された温度センサと、
少なくとも前記第１の圧力、前記第２の圧力、及び前記温度に基づいて補正流量を決定するように構成された流量センサ・プロセッサとを備える、
ベンチレータ。
【請求項１８】
流体供給源を特定するための機械読み取り可能な指標と、前記流量センサと流体連通している入口とを備える流体入口アダプタをさらに備える、請求項１７に記載のベンチレータ。
【請求項１９】
前記流量センサ・プロセッサが、前記機械読み取り可能な指標に基づいて前記流体の特定用情報を受け取り、前記特定された流体に少なくとも部分的には基づいて前記補正流量を決定するようにさらに構成される、請求項１８に記載のベンチレータ。
【請求項２０】
前記流量センサと流体連通している送風機をさらに備え、前記送風機が、
インペラ・プレートと、
前記インペラ・プレート上に配置され先端部で結合した先行表面及び後行表面を備えた１つ又は複数の翼とを備え、
前記先行表面が第２の部分に接する第１の部分を含み、前記第１の部分が第１の半径を有して前記先端部から延在し、前記第２の部分が第２の半径を有して前記先端部から延在しており、前記第１の半径が前記第２の半径より小さい、
請求項１７に記載のベンチレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「ＬＯＷ−ＮＯＩＳＥ  ＢＬＯＷＥＲ」と題する、２０１３年６月２８日に出願された代理人整理番号０８０６２５−０４２２の米国特許出願第１３／９３１４６５号、「ＦＬＯＷ  ＳＥＮＳＯＲ」と題する、２０１３年６月２８日に出願された代理人整理番号０８０６２５−０４２３の米国特許出願第１３／９３１４８６号、「ＭＯＤＵＬＡＲ  ＦＬＯＷ  ＣＡＳＳＥＴＴＥ」と題する、２０１３年６月２８日に出願された代理人整理番号０８０６２５−０４２４の米国特許出願第１３／９３１５６６号、「ＶＥＮＴＩＬＡＴＯＲ  ＥＸＨＡＬＡＴＩＯＮ  ＦＬＯＷ  ＶＡＬＶＥ」と題する、２０１３年６月２８日に出願された代理人整理番号０８０６２５−０４２５の米国特許出願第１３／９３１４１８号、及び、「ＦＬＵＩＤ  ＩＮＬＥＴ  ＡＤＡＰＴＥＲ」と題する、２０１３年６月２８日に出願された代理人整理番号０８０６２５−０４２７の米国特許出願第１３／９３１４９６号の一部継続出願である。これらの出願はその全体が引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、同時係属中の、「ＦＬＵＩＤ  ＩＮＬＥＴ  ＡＤＡＰＴＥＲ」と題する代理人整理番号０８０６２５−０６５７の米国特許出願第１４／３１８２８５号及び「ＶＥＮＴＩＬＡＴＯＲ  ＦＬＯＷ  ＶＡＬＶＥ」と題する代理人整理番号０８０６２５−０６５８の米国特許出願第１４／３１８２７４号に関連する。これらの出願はその内容全体が引用により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本開示は、概して、換気システムに関し、より詳細には、モジュラー式換気システム（ｍｏｄｕｌａｒ  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
【背景技術】
【０００４】
慢性呼吸不全などの呼吸障害（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｉｎｊｕｒｙ）を患う患者は、患者の呼吸を補助するための、又は深刻な事例では呼吸機能の全体に取って代わるためのベンチレータ又は人工呼吸器の提供を受ける場合がある。ベンチレータは、通常、吸入インターバル中に高い圧力の空気又は他の呼吸ガスの流れを提供し、その後の吐出インターバルで加圧空気が迂回され、その結果、患者の肺の中の空気が自然に放出され得るようになる。吸入インターバルは患者の自然な吸入（ｎａｔｕｒａｌ  ｉｎｈａｌａｔｉｏｎ）を検出するときに開始され得るか又はベンチレータによって開始され得る。
【０００５】
ベンチレータは多様なサイズで入手可能であり、提供され得る空気流れ及び圧力は様々な範囲となる。例えば、新生児の患者は、成人と比較して、必要とする圧力は大幅に低く、また、一回の呼吸での空気のボリュームも大幅に少ない。
【０００６】
いくつかの、患者に供給されるガスを送風機を使用して加圧する人工呼吸器では、使用される送風機は大きな音を発し、病室の騒音レベルは一般に６５ｄＢ以上である。このレベルの騒音は患者の安息及び睡眠を妨げるとともに介護者の疲労を引き起こすことがあり、さらには患者の状態の指標となる自然な呼吸音をかき消すことによって患者の診断及びモニタリングを妨害することがある。
【０００７】
いくつかの人工呼吸器は、例えば「純粋酸素」又は「ヘリオックス８０／２０」（ヘリウム８０％、酸素２０％の混合物）などの１つ又は複数の呼吸ガスを外部供給源から受容するように構成される場合がある。しかし、特定の患者に必要な特定の混合率が市販では入手できない場合があることから、患者に提供される混合ガスが正確には各種の呼吸ガスの混合物となり、人工呼吸器内で要求に応じて混合しなければならない場合がある。ガスを指定された流量で正確に患者に供給することが、特に、肺が小さく過膨張による損傷の影響を非常に受けやすい新生児の患者の場合は重要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書ではベンチレータ及びベンチレータの構成部品について説明する。本明細書に記載されるベンチレータの構成部品の様々な組み合わせをベンチレータが含み得るように、ベンチレータの構成部品はモジュラー式であってもよい。ベンチレータのモジュラー式構成部品は取り外し可能であるか、それ以外の場合は交換可能であってもよい。
【０００９】
一定の実施例では、送風機及び流量制御デバイスを備えるベンチレータが開示され、送風機が流量制御デバイスと流体連通している。送風機は、インペラ・キャビティを画定するハウジングと、インペラ・キャビティ内に配置され外部エッジを備えるインペラ・プレートと、インペラ・プレート上に配置され先端部で結合した先行表面及び後行表面を備える１つ又は複数の翼とを備えており、先行表面が第２の部分に接する第１の部分を含み、第１の部分が第１の半径を有して先端部から延在し、第２の部分が第２の半径を有して先端部から延在しており、第１の半径が第２の半径より小さい。流量制御デバイスは固定磁場と、低周波信号に応答して固定磁場内で移動するように構成され、且つ、高周波信号を受信するように構成された駆動コイルと、駆動コイルに隣接し、駆動コイル内の高周波信号を検出するように構成され、検出された高周波信号が駆動コイルの位置に対応する、検出コイルと、高周波源及び低周波源に結合され、検出された高周波信号を検出コイルから受信するように構成されたプロセッサと、駆動コイルの位置に基づいて移動するように構成されたシールと、バルブ・シート及び可変開口部を画定するバルブ・オリフィスとを備えており、可変開口部はバルブ・シートに対するシールの位置に基づいて調節可能である。
【００１０】
一定の実施例では、フロー・カセット及び流体入口アダプタを備えるベンチレータが開示される。フロー・カセットは、入口及び出口を終端とする流体通路、流体通路内に配置され、温度を検出するように構成された温度センサ、流体通路内に配置され、流量を検出するように構成された流量センサ、並びに、温度及び流量に基づいて補正流量を決定するように構成されたプロセッサを備える。流体入口アダプタは、流体供給源に接続するように構成された第１の入口端部、フロー・カセットの入口に取り外し可能に接続するように構成された第２の入口端部、流体入口アダプタをフロー・カセットに固定するように構成されたラッチ構成要素、及び、流体供給源を特定するための機械読み取り可能な指標を備える。
【００１１】
一定の実施例では、流量センサを備えるベンチレータが開示され、流量センサは流体通路と、流体通路内を通過する流体が必ず流量制限器を通るように流体通路内に配置された流量制限器と、流体通路の第１の端部に結合され、第１の圧力を検出するように構成された第１の圧力センサと、第１と第２の圧力センサの間に流量制限器があるように流体通路の第２の端部に結合され、第２の圧力を検出するように構成された第２の圧力センサと、流体通路に結合され、温度を検出するように構成された温度センサと、少なくとも第１の圧力、第２の圧力、及び温度に基づいて補正流量を決定するように構成された流量センサ・プロセッサとを備える。
【００１２】
一定の実施例では、インペラを有する送風機が開示され、インペラはインペラ・プレート及びインペラ・プレートにそれぞれが取り付けられた複数のブレードを備える。各ブレードは先端部及び、先端部に近接する第１の部分を含む先行表面を有する。第１の部分は第１の半径を有し、その範囲は０．０７６〜０．５０８ｃｍ（０．０３〜０．２０インチ）である。
【００１３】
一定の実施例では、インペラ・プレートを有するインペラが開示され、インペラ・プレートは第１の半径をもつ外縁部及び、インペラ・プレートに取り付けられた複数のブレードを有する。複数のブレードのそれぞれは、外縁部にある先端部と、先端部から延在する第１の部分、及び０．３５６〜０．４０６ｃｍ（０．１４〜０．１６インチ）の範囲の第２の半径を有して第１の部分から延在する第２の部分を有する先行表面とを含む。
【００１４】
本明細書で説明されるのはベンチレータであり、このベンチレータが、ベンチレータのポートを通過するガスの流れを調整するのに使用されるソフトウェア制御バルブであるバルブを有する。バルブがソフトウェア制御信号によって制御され、ユーザ設定圧力制御レベル（ｕｓｅｒ  ｓｅｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｌｅｖｅｌ）を維持するためにベンチレータのガス送達サブシステムと共に働く。持続性気道陽圧（「ＣＰＡＰ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ａｉｒｗａｙ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ」）の療法では、バルブが、好適には、設定された圧力を維持するのを補助する。
【００１５】
本明細書で説明されるのはベンチレータであり、このベンチレータが、ベンチレータの呼気ポートを通って外部環境まで通過するガスの流れを調整するのに使用されるソフトウェア制御バルブである吐出バルブを有する。吐出バルブがソフトウェア制御信号によって制御され、ユーザ設定圧力制御レベルを維持するためにベンチレータのガス送達サブシステムと共に働く。ＣＰＡＰの療法では、吐出バルブが、好適には、設定された圧力を維持し、出口流れが指定の目標バイアス流量で制御される。患者の吸気流れがバイアス流れを超えるときに圧力を維持するために追加の（必要とされる）流れが供給される。
【００１６】
本明細書で説明されるいくつかの実装形態は、高周波信号を生成するように構成される高周波源と、低周波信号を生成するように構成される低周波源と、固定磁場と、を有する流量制御デバイスに関する。流量制御デバイスが、低周波信号に反応して固定磁場内で移動するように及び高周波信号を受信するように構成される駆動コイルと、駆動コイル内の高周波信号を検出するように構成される、駆動コイルに隣接する検出コイルとをさらに有する。検出される高周波信号は駆動コイルの位置に対応する。流量制御デバイスが、検出される高周波信号を検出コイルから受信するように構成される、高周波源及び低周波源に結合されるプロセッサをさらに有する。流量制御デバイスが、駆動コイルの位置に基づいて移動するように構成されるシールと、バルブ座部及び可変開口部を画定するバルブ・オリフィス（ｖａｌｖｅ  ｏｒｉｆｉｃｅ）とをさらに有する。可変開口部は、バルブ座部を基準としたシールの位置に基づいて調整可能である。
【００１７】
本明細書で説明されるのはベンチレータ・システムであり、このベンチレータ・システムが、例えば、供給チャンネルに接続される第１のバルブを有する。第１のバルブが、第１の高周波信号を生成するように構成される第１の高周波源と、第１の低周波信号を生成するように構成される第１の低周波源と、第１の固定磁場とを有する。第１のバルブが、第１の低周波信号に反応して第１の固定磁場内で移動するように及び第１の高周波信号を受信するように構成される第１の駆動コイルと、駆動コイル内の第１の高周波信号を検出するように構成される、第１の駆動コイルに隣接する第１の検出コイルとをさらに有する。検出される第１の高周波信号は第１の駆動コイルの位置に対応する。第１のバルブが、検出される第１の高周波信号を第１の検出コイルから受信するように構成される、第１の高周波源及び第１の低周波源に結合される第１のプロセッサをさらに有する。第１のバルブが、第１の駆動コイルの位置に基づいて移動するように構成される第１のシールと、第１のバルブ座部を画定する可変の第１のバルブ・オリフィスとをさらに有する。第１のバルブ・オリフィスは、第１のバルブ座部を基準とした第１のシールの位置に基づいて調整可能である。
【００１８】
さらに、本明細書で説明されるのは、ベンチレータ・ライン内で圧力を調整するための方法である。いくつかの方法が、駆動コイルに対して高周波信号及び低周波信号を送信することを含む。低周波信号が固定磁場内で駆動コイルを移動させ、駆動コイルがシールによりバルブの可変バルブ・オリフィスを調整させる。この方法が、駆動コイル内の高周波信号を検出することと、検出される高周波信号に基づいて駆動コイルの速度を決定することと、駆動コイルの決定される速度に基づいて低周波信号を修正することとをさらに含む。
【００１９】
本明細書で説明されるいくつかの実施例は、調整可能な開口部を有するバルブ・オリフィスと、固定磁場と、低周波電流に反応して固定磁場内で移動するように構成されるフォース・コイルと、加算される低周波電流及び高周波電流をフォース・コイルへ誘導するように構成される電流増幅器と、フォース・コイル内の高周波電流を検出するように構成されるフィードバック・コイルとを有するバルブに関し、検出される高周波電流が、固定磁場内でのフォース・コイルの位置に比例する大きさを有する。バルブが、（ｉ）フォース・コイルの位置に関連するデータを受信するように、及び、（ｉｉ）電流増幅器に指示を送信するように、構成されるプロセッサと、フォース・コイルの位置に基づいてバルブ・オリフィスの開口部を調整するように構成されるダイアフラムとをさらに有することができる。
【００２０】
本明細書で説明されるのはベンチレータ・システムであり、このベンチレータ・システムが、例えば、供給チャンネルを介して患者にガスを提供するように構成されるガス源と、患者からの排出ガスを誘導するように構成される排気チャンネルと、排気バルブとを有する。排気バルブが、低周波電流に反応して固定磁場内で移動するように構成されるフォース・コイルと、加算される低周波電流及び高周波電流をフォース・コイルへ誘導するように構成される電流増幅器と、フォース・コイル内の高周波電流を検出するように構成されるフィードバック・コイルと、（ｉ）フォース・コイルの位置に関連するデータを受信するように、（ｉｉ）排気チャンネル内の圧力に関連するデータを受信するように、並びに、（ｉｉｉ）コイルの位置及び圧力に基づいて電流増幅器に指示を送信するように、構成されるプロセッサと、プロセッサからの指示に基づいてバルブ・オリフィスの開口部を調整するように構成されるダイアフラムとを有することができる。
【００２１】
さらに、本明細書で説明されるのは、ベンチレータ・ライン内で圧力を調整するための方法である。いくつかの方法が、加算される低周波電流及び高周波電流を電流増幅器からフォース・コイルへと誘導するステップであって、フォース・コイルが、（ｉ）低周波電流に反応して固定磁場内で移動するように、及び、（ｉｉ）バルブ・オリフィスの開口部を調整するためにダイアフラムを制御するように、構成される、ステップと、フォース・コイル内で高周波電流を検出するステップであって、検出される高周波電流が、固定磁場内でのフォース・コイルの位置に比例する大きさを有する、ステップと、ベンチレータ・ライン内の圧力を検出するステップと、検出される圧力に反応して、バルブ・オリフィスの開口部を調整するために、固定磁場内でフォース・コイルを移動させるために低周波電流を変化させるステップと、を含む。
【００２２】
本開示の流体入口アダプタは、考えられる２つの流体のうち同時に１つのみを受容するように構成され得、現在どちらの流体が受容されているかに関する機械読み取り可能な指標を提供することができる流体入口を提供する。
【００２３】
一定の実施例では、流体供給源から装置に流体を供給するためのアダプタが開示される。アダプタはハウジング及び、流体供給源を装置に接続するためにハウジングから延在する入口を備える。入口は、流体供給源に接続するための第１の端部及び装置に接続するための第２の端部を備える。アダプタは、アダプタを装置に固定するように構成されたラッチ構成要素及び、流体供給源を特定するための機械読み取り可能な指標を備える。機械読み取り可能な指標は入口の第１の端部から離れ、入口の第２の端部を越えて延在する。
【００２４】
一定の実施例では流量センサが開示され、流量センサは、通路内を通過する流体が必ず流量制限器を通るように通路内に配置された流量制限器と、流量制限器の上流の点で通路に結合され、通路内の上流の流体の圧力を測定して提供するように構成された上流圧力センサと、流量制限器の下流の点で通路に結合され、通路内の下流の流体の圧力を測定して提供するように構成された下流圧力センサと、通路に結合され、通路内の流体の温度を測定して提供するように構成された温度センサと、上流及び下流の圧力センサ並びに温度センサに結合され、それらからの測定値を受け取って、測定された圧力及び温度に少なくとも部分的に基づいて補正流量を計算するように構成された流量センサ・プロセッサとを備える。
【００２５】
ある範囲の温度及び流量にわたって各種のガス及び混合ガスの正確な流量測定値を提供するモジュラー式フロー・カセットを提供することは有利である。
【００２６】
一定の実施例ではフロー・カセットが開示され、フロー・カセットは入口及び出口、並びにそれらの間に通路を有する。フロー・カセットは、通路内に配置されて通路内を流れる流体の温度を測定するように構成された温度センサと、通路内に配置されて通路内を流れる流体の流量を測定するように構成された流量センサと、温度センサ及び流量センサに結合されたプロセッサとを備える。プロセッサは、温度センサと流量センサからそれぞれ温度と流量の測定値を受け取り、補正流量を提供するように構成される。
【００２７】
本開示を要約することを目的として、本開示の特定の態様、利点及び新規の特徴を説明してきた。本開示の任意の特定の実施例に従ってこれらの利点の必ずしもすべてが達成され得るわけではないことを理解されたい。したがって、本開示は、教示又は提案される他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される１つの利点又は利点のグループを達成又は最適化するような形で具体化又は実行され得る。
【００２８】
理解を深めるのを可能にするために包含され、本明細書の一部分に組み込まれて本明細書の一部分を構成する添付図面が、開示される実施例の原理を説明する働きをする本記述と一体となって、開示される実施例を例示する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本開示の特定の態様による例示の送風機の上面斜視図である。
【図２】本開示の特定の態様による例示の送風機の底面斜視図である。
【図３】本開示の特定の態様による、図１の送風機の展開図である。
【図４】本開示の特定の態様による例示のインペラの斜視図である。
【図５】本開示の特定の態様による例示のインペラの斜視図である。
【図６】本開示の特定の態様による、インペラの翼先端部の拡大平面図である。
【図７】本開示の特定の態様による、送風機の断面図である。
【図８】本開示の特定の態様による、図７の一部分の拡大図である。
【図９Ａ】本開示の特定の態様による、外側被覆されたハウジング上部の斜視図である。
【図９Ｂ】本開示の特定の態様による、外側被覆されたハウジング上部の斜視図である。
【図９Ｃ】本開示の特定の態様による、外側被覆されたハウジング上部の斜視図である。
【図１０】本開示の特定の態様による例示の換気システムを使用する患者を示す図である。
【図１１Ａ】本開示の特定の態様による例示のベンチレータを示す正面図である。
【図１１Ｂ】本開示の特定の態様による例示のベンチレータを示す背面図である。
【図１２】本開示の特定の態様によるベンチレータを示す概略図である。
【図１３Ａ】本開示の特定の態様によるフィードバック・システムを示す概略図である。
【図１３Ｂ】本開示の特定の態様によるフィードバック・システムを示す概略図である。
【図１４】本開示の特定の態様による制御システムの例示の概略構成を示す図である。
【図１５Ａ】本開示の特定の態様によるフロー・バルブを示す断面図である。
【図１５Ｂ】本開示の特定の態様によるフロー・バルブを示す断面図である。
【図１６】本開示の特定の態様によるベンチレータを示す概略図である。
【図１７】本開示の特定の態様によるフロー・バルブを制御するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１８】本開示の特定の態様による高周波信号を示す図である。
【図１９】本開示の特定の態様による例示の流体入口アダプタの前面斜視図である。
【図２０】本開示の特定の態様による例示の流体入口アダプタの背面斜視図である。
【図２１Ａ】本開示の特定の態様による例示の流体入口アダプタ及び装置の側面断面図である。
【図２１Ｂ】本開示の特定の態様による、ハウジングのドッキング箇所に嵌合した例示の流体入口アダプタの側面断面図である。
【図２２Ａ】本開示の特定の態様による例示のラッチ解除位置にあるハンドルの位置を示す図である。
【図２２Ｂ】本開示の特定の態様による例示のラッチ位置にあるハンドルの位置を示す図である。
【図２３】本開示の特定の態様による、２つの異なる供給源からの流体を受容するように構成された例示の入口アダプタを示す図である。
【図２４】本開示の特定の態様による、２つの異なる供給源からの流体を受容するように構成された例示の入口アダプタを示す図である。
【図２５】本開示の特定の態様による例示のコネクタ構成を示す図である。
【図２６】本開示の特定の態様による例示のコネクタ構成を示す図である。
【図２７】本開示の特定の態様による例示のコネクタ構成を示す図である。
【図２８】本開示の特定の態様による例示のコネクタ構成を示す図である。
【図２９】本開示の特定の態様による、１つの入口を有するアダプタを示す図である。
【図３０】本開示の特定の態様による、様々な機械読み取り可能指標及び流量制御デバイスを有するアダプタを示す図である。
【図３１】本開示の特定の態様による、流量制御デバイスに結合されたアダプタを示す図である。
【図３２】本開示の特定の態様による、アダプタ及びコネクタの前面図である。
【図３３】本開示の特定の態様による、アダプタ及び流量制御デバイスの前面図である。
【図３４】本開示の特定の態様による例示の流量センサのブロック線図である。
【図３５Ａ】本開示の特定の態様による例示のフロー・カセットを示す図である。
【図３５Ｂ】本開示の特定の態様による、図３５Ａのフロー・カセットの断面図である。
【図３５Ｃ】本開示の特定の態様による例示の流量センサを示す図３５Ｂの一部分の拡大図である。
【図３６】本開示の特定の態様による例示の流量測定プロセスのフローチャートである。
【図３７】本開示の特定の態様による例示のフロー・カセットのブロック線図である。
【図３８Ａ】本開示の特定の態様による例示のフロー・カセットを示す図である。
【図３８Ｂ】本開示の特定の態様による例示のフロー・カセットを示す図である。
【図３９Ａ】本開示の特定の態様による、図３８Ａ〜図３８Ｂのフロー・カセットの断面図である。
【図３９Ｂ】本開示の特定の態様による、図３９Ａの一部分の拡大図である。
【図４０】本開示の特定の態様による例示の設定プロセスのフローチャートである。
【図４１】本開示の特定の態様による、ベンチレータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の詳細な説明では、本開示を完全に理解するのを可能にするために多数の特定の細部が記載される。しかし、本開示の実施例が特定の細部のうちのいくつかの細部を用いずに実施され得ることが当業者には明白であろう。他の例では、本開示を不明瞭にしないために、よく知られている構造及び技術を示していない。参照する図面では、同様の参照符号を付される要素は同じであるか又は実質的に同様である。参照符号は、添字を有さない同じ符号によって総称的に参照しながら共通の要素の別個の例を示すために添付される添字を有する場合がある。
【００３１】
本明細書の考察は病院で使用されるためのベンチレータを対象とするが、開示される概念及び方法は、家庭又は長期ケア施設などの環境、及び、多様なガス混合物の流れを正確に測定することに恩恵を受けるような、深海潜水などの他の分野にも適用され得る。これらの同じ特徴及び態様が、医療ガス以外の他の流体を感知及び制御するのにも適用され得ることを当業者であれば認識するであろう。
【００３２】
本文献では、「ガス」という用語は、例えば酸素といったような気体状態の単一材料及び例えば空気又はヘリオックス（酸素とヘリウムの混合物）といったような２つ以上のガスの混合物の両方を意味するものとして解釈されるものとする。ガスは、蒸気又は懸濁液滴の状態の水又は他の液体を含むこともできる。また、ガスは、ガス中に懸濁される固体粒子を含むこともできる。
【００３３】
本文献では、ガスの参照時に使用される場合の「純粋な」という用語は、純度及び含有量に関しての一般に受け入られる医学的な水準に対してガスが適合していることを意味する。
【００３４】
本文献では、「温度センサ」という用語は、温度を測定して測定された温度に関連する信号を提供するように構成されるデバイスを意味する。温度センサは、駆動電流若しくは駆動電圧を供給するための及び／又は電流若しくは電圧を測定するための電子機器を有することができる。電子機器は、測定される値をアナログ形式又はデジタル形式であってよい信号に変換するための、調整・変換回路及び／又はプロセッサをさらに有することができる。
【００３５】
本文献では、「圧力センサ」という用語は、ガス圧力を測定して測定された圧力に関連する信号を提供するように構成されるデバイスを意味する。圧力センサは、駆動電流若しくは駆動電圧を供給するための及び／又は電流若しくは電圧を測定するための電子機器を有することができる。電子機器は、測定される値をアナログ形式又はデジタル形式であってよい信号に変換するための、調節・変換回路及び／又はプロセッサをさらに有することができる。圧力は絶対値として提示されても、又は、「ゲージ」圧力として、すなわち、環境大気圧を基準にして提示されてもよい。
【００３６】
本明細書の論考は医療用人工呼吸器の一部として圧縮空気を提供することを目的とするが、本開示の概念及び方法は、圧縮空気の静かでポータブルな供給源の恩恵を受ける、その他の分野にも適用され得る。例えば、落ち葉及び庭の小さな瓦礫を吹き飛ばして集めるために一般的に使用される従来のリーフ・ブロワーは非常に騒音が大きいので、このタイプの送風機は現行の送風機の代替として有利であり得る。
【００３７】
本明細書で説明されるのは、ソフトウェア制御バルブである１つ又は複数のバルブを有するベンチレータである。これらのバルブはベンチレータのポートを通過するガスの流れを調整するのに使用され得、換気システムの吐出側（患者から吐出空気を受け取るシステム構成要素に関連することを意味する）又は換気システムの吸入側（患者に空気を供給するシステム構成要素に関連することを意味する）に配置されるように構成され得る。バルブはソフトウェア制御信号によって制御され得、ユーザ設定圧力制御レベルを維持するためにベンチレータのガス送達サブシステムと共に働くことができる。ＣＰＡＰの療法では、吐出バルブが、好適には、設定された圧力を維持し、出口流れが指定の目標バイアス流量で制御される。圧力を制御するために追加の（必要とされる）流れが吸入バルブを通して供給され得る。
【００３８】
ベンチレータの吐出サブシステムが、吐出バルブと、吐出流れセンサと、加熱されるフィルタ及びウォータ・トラップとを有する。本明細書で説明されるように、吐出バルブが、ベンチレータの呼気ポートを通って外部環境まで通過するガスの流れを調整するのに使用されるソフトウェア制御バルブである。吐出バルブがソフトウェア制御信号によって制御され、ユーザ設定圧力制御レベルを維持するためにベンチレータのガス送達サブシステムと共に働く。
【００３９】
本明細書で説明されるように、吐出バルブが、使い捨てのバルブ膜（ｖａｌｖｅ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）であってよいコントロール・ダイアフラムに跨っての力平衡の原理に基づいて動作する。いくつかの実施例では、リニア磁気−機械アクチュエータがダイアフラム上の力を制御し、それにより回路圧力又はベンチレータ・ラインの圧力を制御する。アクチュエータによって発生される力はソフトウェアの閉ループ制御装置からの命令に基づく。
【００４０】
図１及び図２は、本開示の特定の態様による例示の送風機１００の上面及び底面の斜視図である。図１の構成では、送風機１００はハウジング１１２の入口１１９から環境大気を、又は、ガスの供給源に接続されている場合はその他のガスを吸引する。インペラ１６０が、例えば最高３００００回転／分（ＲＰＭ）の可変速度で回転して遠心力によって空気を加速し、圧縮空気の流れを出口１１８に提供してもよい。この実施例では、ハウジング１１２は、１１２Ｔ及び１１２Ｂの２つの部分を含み（図３を参照）、これらが複数のクリップ１１４で結束されている。断面線Ａ−Ａは、図７の断面図を示す。
【００４１】
図２は、図１の送風機を回転させてハウジング底部１１２Ｂが見えるようにした斜視図である。モータ１２０がハウジング１１２に取り付けられており、モータのシャフト（図２に示されず）がハウジング１１２を通り抜けてインペラ１６０に接続している。
【００４２】
図３は、本開示の特定の態様による図１の送風機１００の分解図である。ハウジング上部１１２Ｔにはインペラ・キャビティ１１９がある。送風機１００を組み立てる際に、インペラ１６０は少なくとも部分的にインペラ・キャビティ１１９の内部に配置される。ハウジング１１２は、ハウジング上部１１２Ｔとハウジング下部１１２Ｂが嵌合されるときに形成される、集風部１１６を含む。この実例では、集風部１１６はハウジング１１２の径方向面に沿って円形の断面輪郭を有する渦巻きの形状であり、出口１１８からの渦巻き周囲の距離が減少するにつれて輪郭の面積が単調に増大する。一定の実施例では、渦巻きは非円形の輪郭を有してもよい。一定の実施例では、輪郭の面積は渦巻きの一部分にわたって一定でもよい。
【００４３】
ハウジングの上部及び底部１１２Ｔ、１１２Ｂはそれぞれ縁部１２４Ｕ、１２４Ｌを含み、これらは送風機１００が組み立てられる際に互いに近接してインペラ・キャビティを取り囲み、一体となって、インペラ・キャビティ１１９を集風部１１６に接続する細孔（図３に示されず）を画定する。ハウジング下部１１２Ｂは、縁部１２４Ｌに隣接する壁面１２０及びシェルフ１２２も含む。送風機１００のこの領域については、図７に関してさらに詳細に説明する。
【００４４】
図４は、従来のインペラ１０の斜視図である。このインペラ１０はそれぞれがリーディング・エッジ１４及びトレーリング・エッジ１６を有する複数の翼１２、２０を有するが、翼２０は翼１２より短く、一般に「スプリッタ」と呼ばれる。従来の翼１２、２０は３次元湾曲しており、リーディング・エッジ１４からトレーリング・エッジ１６まで厚みがほぼ一様で、外側隅部がいくらか面取り加工され、内側隅部がいくらか隅肉加工されている。
【００４５】
図５は、本開示の特定の態様による例示のインペラ１６０の斜視図である。インペラ１６０はインペラ・プレート１６２を備え、インペラ・プレート１６２は回転軸１６１を中心とする、成形面１６６及び円形外縁部１６４を有する。この実施例では、１組の長翼１７０が１組のスプリッタ翼１７１と交互に配置される。スプリッタ翼１７１にはない長翼１７０の部分は「インデューサ」１７３と呼ばれる。翼１７０、１７１はそれぞれ入口縁部１７２、外縁部１６４に近接する先端部１７４、及び、頂表面１７６を有し、この実例では頂表面は軸１６１を中心として概ね円周方向に平坦であり、概ね半径方向に湾曲している。図６には、「Ｂ」と印された破線の楕円で示される部分が描かれている。
【００４６】
図６は、本開示の特定の態様による、図５のインペラ１６０の翼先端部１７４の拡大平面図である。翼の実例１７０は、先行表面１８０及び後行表面１８２を有し、それらは先端部１７４で合わさる。先行表面１８０は第１の部分１７７及び第２の部分１７５を備える。この実例では第２の部分１７５は外縁部１６４と同じ半径である半径Ｒ２を有して先端部１７４から延在する。第１の部分１７７は第２の部分１７５に接して延長し、その半径Ｒ１は半径Ｒ２より小さく、且つ外縁部の面取りに慣用的に使用される半径より大きい。一定の実施例では、半径Ｒ１は０．０７６〜０．５０８ｃｍ（０．０３〜０．２０インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、半径Ｒ１は０．３０５〜０．４５７ｃｍ（０．１２〜０．１８インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、半径Ｒ１は０．３５６〜０．４０６ｃｍ（０．１４〜０．１６インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、Ｒ１は約０．３８１ｃｍ（０．１５インチ）でもよい。
【００４７】
図４のインペラ１０に見られるとおり外縁部で端部が切り立ち、先行表面と外縁部との間の角度がかなり大きい従来の翼に比較して、半径Ｒ１の効果は、理論に拘束されることなく、先端部１７４で空気の乱流を制御して、空気がインペラ１６０から離れるときの空気流の速度勾配を減少させることであり得ると考えられる。この推移を、例えば第１の部分１７７の長さ、及び場合により第２の部分１７５の長さなどのより広い領域にわたって平滑化して空気流の方向を変えることによって、速度勾配が減少し、空気がインペラ１６０から離れて細孔１２６を通過するときに空気流の乱れが少なくなり得る。
【００４８】
翼１７０、１７１はそれぞれ中心線１７９を有し、この中心線は先行表面１８０と後行表面１８２との間の頂表面１７６に一致し、且つそれを二分する。翼１７０、１７１は中心線１７９に垂直方向に共通の幅Ｗを有し、Ｗは中心線１７９に沿って変化する。中心線１７９に沿って先端部１７４から共通の距離において、少なくともスプリッタ翼１７１の長さにわたっては、各翼１７０、１７１の幅Ｗは同じである。
【００４９】
従来のインペラの厚みが一定な翼と対比して、第２の部分１７７に近接する翼１７０、１７１の形状及び幅は、単に半径がＲ１の大きさになるように選択されてもよい。一定の実施例では、後行表面１８２が有する最小半径は先行表面１８０の第１の部分の半径よりも大きい。一定の実施例では、後行表面１８２の形状及び場所は、隣接する翼１７０、１７１の先行表面と協働して、先行表面１８０と後行表面１８２の間を流れる空気の圧力及び／又は速度を制御するように選択されてもよい。
【００５０】
翼１７０、１７１の高さ、すなわち成形面１６６から頂表面１７６までの距離は入口縁部１７２及び先端部１７４までの間で変化する。一定の実施例では、高さは先端部１７４から先行表面１８０の第１及び第２の部分１７７、１７５を越えるまで一定である。一定の実施例では、成形面１６６は外側部１６３を有し、この部分は先行表面１８０の第１及び第２の部分１７７、１７５に近接する。一定の実施例では、成形面１６６は平坦で、外側部１６３内で軸１６に対して垂直である。
【００５１】
図７は、本開示の特定の態様による、図１の送風機１００の断面線Ａ−Ａに沿った断面図である。矢印１０１及び１０２はそれぞれ、空気が入口１１９から吸引され、インペラ１６０によって方向転換され、集風部１１６に送られる様子を示す。モータ１２０の概略が示され、この実施例では、モータ１２０のロータ（図７に示さず）は、インペラ１６０に直結されている。破線の四角形「Ｃ」で示される領域については、図８に関してさらに詳細に説明する。
【００５２】
図８は、本開示の特定の態様による、図７の領域Ｃの拡大図である。インペラ１６０の断面には、頂表面１６６、底表面１６７、及び外縁部１６２が示されている。ハウジング上部１１２Ｔの上側縁部１２４Ｕ及びハウジング底部１１２Ｂの下側縁部１２４Ｌは互いに近接し、細孔１２６によって分離されている。この実施例では、縁部１２４Ｕ及び１２４Ｌはどちらも、インペラ１６０に最も近い内側隅部の半径がＲ４であり、挟角１７４で集風部１１６に向かって外向きに延在する斜めの面を有する。半径Ｒ４は細孔１２６によって形成されるノズルの効率を改善する。縁部１２４Ｕ及び１２４Ｌの半径Ｒ４は、細孔１２６を流れるガスに「コアンダ効果」をもたらし、ガスは鋭利な縁部よりも曲面に沿って流れやすくなる。この、細孔１２６を流れるガスの再方向転換によって、より円滑に流れ及び圧力が移行し、損失が少なくなり、可聴騒音が減少する。一定の実施例では、Ｒ４は０．０２５〜０．７６２ｃｍ（０．０１〜０．３０インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、Ｒ４は約０．０５１ｃｍ（０．０２０インチ）であってもよい。
【００５３】
この実例では、基準線１７０が下側縁部１２４Ｌの半径Ｒ４の頂点に整列され、基準線１７２が上側縁部１２４Ｕの半径Ｒ４の頂点に整列されている。よって、細孔１２６は基準線１７０、１７２によって画定される。この実例では、成形面１６６は外縁部１６２で基準線１７０すなわち、細孔１２６の下側縁部１２４Ｌに整列され、複数のブレード１７０、１７１の頂表面１７６はそれぞれ基準線１７２、すなわち細孔１２６の上側縁部１２４Ｕに整列されている。
【００５４】
頂表面１７６とハウジング上部１１２Ｔの上側内部面１２３との間の空隙はインペラ１６０の縁部１６２から中心に向かって発生する可能性のある逆流の経路である。頂表面１７６と上側内部面１２３との間の空隙１８３を最小化すると、この逆流が減少し、それによって送風機１００の圧力回復率が改善される。一定の実施例では、インペラ１６０がハウジング１１２に対して静止しているとき、空隙１８３は０．００５〜０．３８１ｃｍ（０．００２〜０．１５０インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、空隙１８３は０．０１３〜０．１２７ｃｍ（０．００５〜０．０５０インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、空隙１８０は約０．０２５ｃｍ（０．０１０インチ）であってもよい。
【００５５】
下側縁部１２４Ｌは隣接する壁面１２０を有し、外縁部１６２と壁面１２０との間に空隙１８０がある。一定の実施例では、インペラ１６０がハウジング１１２に対して静止しているとき、空隙１８０は０．００８９〜０．２７９ｃｍ（０．００３５〜０．１１０インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、空隙１８０は０．０１３〜０．１２７ｃｍ（０．００５〜０．０５０インチ）の範囲にあってもよい。一定の実施例では、空隙１８０は約０．０１９ｃｍ（０．００７３インチ）であってもよい。一定の実施例では、インペラ１６０の外縁部１６２の半径Ｒ２はインペラ１６０の回転速度が増加するにつれて増大することがあり、したがって、インペラ１６０がハウジング１１２に対して回転しているときは空隙１８０が縮小されることがある。一定の実施例では、インペラ１６０はハウジング１１２に対して最高で６００００回転／分（ＲＰＭ）の回転速度で回転することがあり、空隙は０．００８ｃｍ（０．００３インチ）にまで縮小されることがある。壁面１２０及び外縁部１６２のそれぞれには境界層（図８に示さず）が取り付けられているので、この空隙の縮小によって、例えば、２つの境界層の間の部分などの空隙の中で空気流が乱れる部分が縮小し、それにより、空気の乱流によって発生する音響エネルギーが減少する。
【００５６】
壁面１２０はシェルフ１２２に接続する。インペラ１６０の底表面１６７とハウジング底部１１２Ｂのシェルフ１２２との間には空隙１８２がある。一定の実施例では、インペラ１６０がハウジング１１２Ｂに対して静止又は移動しているとき、空隙１８２は０．０５１ｃｍ（０．０２０インチ）以下であってもよい。一定の実施例では、空隙１８２は０．１２７ｃｍ（０．０５０インチ）以下であってもよい。一定の実施例では、空隙１８２は０．０５１ｃｍ（０．０２０インチ）以下であってもよい。
【００５７】
図９Ａ〜図９Ｃは、本開示の特定の態様による、外側被覆されたハウジング上部１１２Ｔの斜視図である。図９Ａは図９Ｂに示されるハウジング・シェル２１０の外部輪郭に一致するように消音性材料で形成された層２００の透視図である。この実例では、消音層２００は、クリップ１１４（図９Ａ〜図９Ｃに示さず）の取り付け点２１２を除き、ハウジング・シェル２１０の外面の大部分を覆う。図９Ｃは、ハウジング・シェル２１０の外面上の消音層２００に結合されたハウジング上部１１２Ｔを示す。
【００５８】
一定の実施例では、消音層２００は、例えば、シリコーン又はゴムなどの音響伝達率に乏しいエラストマーを含む。一定の実施例では、消音層２００はハウジング・シェル２１０の上に外側被覆される。一定の実施例では、消音層２００は、トランスファー成形、吹き付け、浸漬、ブラシ塗装、カーテン塗工の工程又はその他の手作業又は自動の塗装工程のうち１つ又は複数によって施工されてもよい。一定の実施例では、消音層２００は、例えば鋼鉄などの、消音層２００の伝達率をさらに減少させることができる高密度粒子を含んでもよい。
【００５９】
開示される送風装置の実施例は、サイズ、費用、性能及び動作中の騒音が軽減されることにおいて利点を提供し得る。翼の先行表面及び後行表面の、インペラの外側縁部の付近の造形は翼の先端部周囲の空気流の乱流及び速度勾配を減少させ、それにより、空気流によって発生する音響雑音を減少させ得る。インペラの部分とハウジングの部分との間の小さなクリアランスは境界層の深さに比較して空隙を縮小することによって音響雑音をさらに減少させ、それによって、雑音の多い乱流の影響を受けやすい空隙の部分を減少させ得る。
【００６０】
図１０が、本開示の特定の態様によるベンチレータ１１００を備える例示の換気システムを使用する患者１０１０を描いている。ベンチレータ１１００は、本明細書に記載される送風機１００などの送風機を含んでもよい。ベンチレータ１１００が、患者にガスを供給するため（例えば、呼吸のため）のガス源として動作する。この実例では、ベンチレータ・システムが、供給チャンネル、供給チューブ又は供給「リム」１１０４と、リターン・チャンネル若しくは排気チャンネル、リータン・チューブ若しくは排気チューブ又はリターン・リム若しくは排気リム１１０６と、供給リム１１０４を通過する空気を例えば暖めるか又は湿らせることができる調節モジュール１１０８とを有する。供給リム１１０４及び排気リム１１０６の両方が、この実例では患者１０１０の口の上にフィットするマスクである患者インターフェース・デバイス１１０２に結合される。他の実施例（図１０に示されない）では、患者インターフェース・デバイス１１０２には、鼻マスク、挿管デバイス、又は、当業者には既知の任意の他の呼吸用インターフェース・デバイス（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｄｅｖｉｃｅ）が含まれてよい。
【００６１】
図１１Ａ及び１１Ｂは本開示の特定の態様によるベンチレータ１１００の正面図及び背面図である。ベンチレータ１１００が、取り付けられるユーザ・インターフェース１１１５を備えるハウジング１１００を有し、ユーザ・インターフェースが特定の実施例ではディスプレイ及びタッチスクリーンを有する。図１１Ａでは、ハウジング１１１０の前方部分が、図１０の供給リム１１０４などの供給リムのための供給ポート１１５５と、図１０の排気リム１１０６などの排気のためのリターン・ポート１１５０とを有することが分かる。リターン・ポート１１５０は、患者１０１０の吐き出された息から水分を濾過及び吸収するフィルタ（図１１Ａでは見ることができない）にアクセスするのを可能にするアクセス・ドア１１５２の上に設置され得る。特定の実施例では、外部機器又はネットワーク・インターフェース・ケーブルに接続されるための前方接続パネル１１６０がさらに存在してよい。
【００６２】
図１１Ｂが、ガス入口アダプタ（ｇａｓ  ｉｎｌｅｔ  ａｄａｐｔｅｒ）１１２０と、空気取入れポート（ａｉｒ  ｉｎｔａｋｅ  ｐｏｒｔ）１１４０と、電源プラグ・コネクタ及び回路遮断器リセット・スイッチ（ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｒｅａｋｅｒ  ｒｅｓｅｔ  ｓｗｉｔｃｈ）を有することができる電力インターフェース１１３０とを備えるベンチレータ１１００の背面図を示す。外部機器又はネットワーク・インターフェース・ケーブルに接続されるための後方インターフェース・パネル１１６５がさらに存在してよい。本明細書に記載されるフロー・カセット又は本明細書に記載される流量制御バルブなどの流量制御デバイスが、ハウジング１１１０内のガス・入口アダプタ１１２０の背後に設置され、図１１Ｂに示される入口・コネクタ１１２６及び図１１Ａに示される供給ポート１１５５と流体連通していてもよい。
【００６３】
図１２が、制御システム３０５と、システム・ハードウェア３１０と、ユーザ入力３１５と、出力３２０と、フィードバック３２５とを有するベンチレータ１１００の概略図を示す。制御システム３０５が、ユーザ入力３１５を受信する換気制御システム３３０を有する。制御システム３０５が、ベンチレータ１１００のそれぞれのハードウェア構成要素を制御するハードウェア制御システムを有する。例えば、ハードウェア制御システムは、送風機制御システム３３５と、フロー・カセット（ｆｌｏｗ  ｃａｓｓｅｔｔｅ）制御システム３４０と、吐出バルブ制御システム３４５とを有することができる。送風機制御システム３３５がそれぞれの送風機３５０を制御し、フロー・カセット制御システム３４０がそれぞれのフロー・カセット３５５を制御し、吐出バルブ制御システム３４５がそれぞれの吐出バルブ３６０を制御する。送風機３５０は本明細書に記載される送風機１００に対応してもよく、フロー・カセット３５５及び／又は吐出バルブ３６０と流体連通していてもよい。例えば、送風機３５０は、ベンチレータ１１００の流体経路内でフロー・カセット３５５又は吐出バルブ３６０の前又は後ろにあってもよい。
【００６４】
システム・ハードウェア３１０が、例えば送風機３５０、フロー・カセット３５５及び吐出バルブ３６０などからの、システム・ハードウェア３１０からの情報を検出するセンサ３６５を有する。センサ３６５が１つ又は複数のフィードバック信号３２５を生成し、これらのフィードバック信号３２５が換気制御システム３３０によって受信される。換気制御システム３３０がフィードバック制御信号３２５及びユーザ入力３１５を受信し、出力３２０に対して情報を送信する。出力３２０には、例えば、監視情報及び警告が含まれてよい。また、送風機制御システム３３５、フロー・カセット制御システム３４０、及び吐出バルブ制御システム３４５に入力を提供するために、フィードバック制御信号３２５が使用されてもよい。
【００６５】
ベンチレータ１１００のフィードバック及び制御の一実例が図１３Ａに描かれており、この図１３Ａは、吐出バルブ４１０を通過することが可能となるガス流れ４０５の量を決定する吐出制御フィードバック・システム４００の概略図を示している。フィードバック・システム４００の示される実施例は目標圧力４２０及び実際の回路圧力４２５（又は、ベンチレータ１１００のライン内の圧力）に基づく。
【００６６】
図１３Ａに示されるように、プロセッサ４３０が実際の回路圧力４２５に関連する入力信号を受信し、実際の回路圧力４２５と目標圧力４２０とを比較する。この比較に基づき、プロセッサ４３０が吐出バルブ・ドライバ４４０に命令信号４３５を送信する。吐出バルブ・ドライバ４４０は、吐出バルブ４１０を通るガス流れ４０５を管理するために吐出バルブ４１０の位置を制御するように構成される。示される実施例では、吐出バルブ・ドライバ４４０が、ベンチレータ・ライン内の圧力を修正又は調整することを目的として吐出バルブ４１０を維持又は調整するために吐出バルブ４１０に制御電流４４５を送る。
【００６７】
例えば、実際の回路圧力４２５が高すぎることが判明した場合、プロセッサ４３０が、ベンチレータ・ライン内の圧力を低下させることを目的として吐出バルブ４１０を開けるための命令４３５を吐出バルブ・ドライバ４４０に送信する。吐出バルブ・ドライバ４４０が、圧力を解放するための命令４３５を受信すると、吐出バルブ４１０の開口部を拡大させてベンチレータ・ライン内の圧力を解放することを目的として、吐出バルブ４１０への制御電流４４５を調整する。制御電流４４５が吐出バルブ４１０の開口部を拡大させると、プロセッサ４３０が、吐出バルブ・ドライバ４４０を介して吐出バルブ４１０の位置フィードバック４５０を受信し、その結果、プロセッサ４３０が吐出バルブ４１０をどの程度開けるかを決定することができるようになる。
【００６８】
プロセッサ４３０への実際の回路圧力４２５の入力が低すぎることが判明した場合、プロセッサ４３０が、吐出バルブ４１０の開口部を縮小させることを目的として吐出バルブ４１０への制御電流４４５を調整するようにドライバ４４０を誘導し、その結果、ベンチレータ・ライン内の圧力が増大する。プロセッサ４３０への実際の回路圧力４２５の入力が許容されるレベルであるか又は許容される範囲内にあることが判明した場合、プロセッサ４３０が、吐出バルブ４１０の位置を維持するために吐出バルブ４１０への制御電流４４５を維持するようにドライバ４４０を誘導する。
【００６９】
ベンチレータ１１００のフィードバック及び制御の別の実例が図１３Ｂに描かれており、この図４Ｂは、吸入バルブ４１１を通過することが可能となるガス流れ４０６の量を決定する吸入制御フィードバック・システム４０１の概略図を示している。フィードバック・システム４０１の示される実施例は目標の流れ４２１及び実際の流れ４２６（又は、ベンチレータ１１００のライン内の流れ）に基づく。位置フィードバックは、バルブのオリフィス特性及び一般に理解される流体流れの原理を使用して流れを決定するのに使用され得る。特定されるガスの種類（又は、ガスＩＤ）に基づき、複数の種類のガスが制御され得る。この流れ測定方法の主要な利点は、別個の流れセンサの必要性が排除され、得られるパッケージにより流れ送達システムがコンパクトになることである。
【００７０】
図１３Ｂに示されるように、プロセッサ４３１が実際の流れ４２６に関連する入力信号を受信し、実際の流れ４２６と目標の流れ４２１とを比較する。この比較に基づき、プロセッサ４３１が吸入バルブ・ドライバ４４１に命令信号４３６を送信する。吸入バルブ・ドライバ４４１は、吸入バルブ４１１を通るガス流れ４０６を管理するために吸入バルブ４１１の位置を制御するように構成される。示される実施例では、吸入バルブ・ドライバ４４１が、ベンチレータ・ラインを通る流量を修正又は調整することを目的として吸入バルブ４１１を維持又は調整するために吸入バルブ４１１に制御電流４４６を送る。
【００７１】
例えば、実際の流れ４２６が多すぎることが判明した場合、プロセッサ４３１が、ベンチレータ・ラインを通る流量を減少させることを目的として吸入バルブ４１１を閉じるための命令４３６を吸入バルブ・ドライバ４４１に送信する。吸入バルブ・ドライバ４４１が、流量を減少させるための命令４３６を受信すると、吸入バルブ４１１の開口部を縮小させてベンチレータ・ライン内の流量を減少させることを目的として、吸入バルブ４１１への制御電流４４６を調整する。制御電流４４６が吸入バルブ４１１の開口部を縮小させると、プロセッサ４３１が、吸入バルブ・ドライバ４４１を介して吸入バルブ４１１の位置フィードバック４５１を受信し、その結果、プロセッサ４３１が吸入バルブ４１１をどの程度開けるかを決定することができるようになる。
【００７２】
プロセッサ４３１への実際の流れ４２６の入力が低すぎること判明した場合、プロセッサ４３１が、吸入バルブ４１１の開口部を拡大させることを目的として吸入バルブ４１１への制御電流４４６を調整するように吸入ドライバ４４１を誘導し、その結果、ベンチレータ・ラインを通る流量が増加する。プロセッサ４３１への実際の流れ４２６の入力が許容されるレベルであるか又は許容される範囲内にあることが判明した場合、プロセッサ４３１が、吸入バルブ４１１の位置を維持するために吸入バルブ４１１への制御電流４４６を維持するようにドライバ４４１を誘導する。
【００７３】
図１４が、バルブ５０３（例えば、吐出バルブ４１０又は吸入バルブ４１１）を調整するように動作するドライバ（例えば、図１３Ａの吐出バルブ・ドライバ４４０又は図１３Ｂの吸入バルブ・ドライバ４４１）のいくつかの実施例を示す電流制御システム５００の例示の概略構成を示す。示されるシステム５００では、高周波源５０５が高周波を有する信号を生成し、低周波源５１０が低周波を有する信号を生成する。高周波信号及び低周波信号が加算され、信号が電流増幅器５１５によって増幅される。いくつかの実施例では、電流増幅器５１５はリニア電流出力増幅器（ｌｉｎｅａｒ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｏｕｔｐｕｔ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。次いで、信号が、固定磁場５２５内を少なくとも部分的に移動するように構成されるコイル５２０（例えば、フォース・コイル）へと導かれる。固定磁場５２５は、例えば少なくとも１つの永久磁石５３０又は別個のコイル（図示せず）などの、磁場発生器によって生成される。
【００７４】
コイル５２０の固有周波数は、矢印５３５によって示されるように磁場内で移動するか又は磁場を基準として移動することにより合成信号の低周波成分にコイル５２０が反応するような周波数である。いくつかの実施例では、低周波成分はコイル５２０の固有周波数の約９０％未満である。いくつかの実施例では、低周波成分はコイル５２０の固有周波数の約８０％未満であり、別の実施例では、低周波成分はコイル５２０の固有周波数の約５０％未満である。
【００７５】
合成信号の高周波成分は好適にはコイル５２０の位置に無視できる程しか影響せず、したがって、磁場内でのコイル５２０の位置は実質的に低周波成分によって制御される。例えば、いくつかの実施例では、高周波成分は５０％を超えてコイル５２０の固有周波数より大きい。いくつかの実施例では、高周波成分は５０％から約２００％の間でコイル５２０の固有周波数より大きくてよい。追加の実施例では、高周波は２００％を超えてコイル５２０の固有周波数のより大きい。
【００７６】
検出コイル５４０すなわちフィードバック・コイルがコイル５２０を通過する信号の高周波成分を検出し、この検出コイル５４０が高周波フィードバック・プロセッサ５４５に信号を送信し、高周波フィードバック・プロセッサ５４５が検出コイル５４０の信号に基づいて磁場５２５内でのコイル５２０の位置を決定する。いくつかの実施例では、磁場５２５内でのコイル５２０の位置を決定するのに、検出コイル５４０によって検出される高周波信号の大きさが使用される。いくつかの例では、高周波フィードバック・プロセッサ５４５が磁場５２５内でのコイル５２０の速度も決定し、この高周波フィードバック・プロセッサ５４５がコイル５２０の位置及び／又は速度に関するフィードバックを提供するために低周波源５１０に信号を送信する。いくつかの実施例では、高周波フィードバック・プロセッサ５４５が位置回路５４７及び速度回路５４８を有する。
【００７７】
さらに、低周波源５１０が、ベンチレータ・ラインの目標の状態５５５と比較されるベンチレータ・ライン内の実際の状態５５０（例えば、圧力又は流量）に関連する入力を、ベンチレータ・ライン内のセンサ（図示せず）から受信する。（ｉ）実際の状態５５０と目標の状態５５５との比較に関連する入力と、（ｉｉ）磁場５２５を基準としたコイル５２０の位置に関連する、高周波フィードバック・プロセッサ５４５からの入力と、に基づいて、低周波源５１０が、磁場５２５を基準としたコイル５２０の位置を変更するために低周波信号を修正すべきかどうかを決定する。
【００７８】
例えば、実際の状態５５０が、目標の状態５５５によって設定される値の許容される範囲から外れると決定された場合、低周波源５１０が、磁場５２５内でコイル５２０を移動させるために低周波信号を変化させる。コイル５２０は、好適には、バルブ５０３を通る流れを管理するバルブ５０３の一部分に対して直接に（例えば、機械的に）又は間接的に（例えば、磁気的に）結合される。したがって、コイル５２０が移動することでバルブ５０３のその部分が移動し、バルブ５０３を通過するガスの量が変化する。バルブ５０３を通過するガスの量が変化すると、ベンチレータ・ライン内の検出される状態が変化し、実際の状態５５０が検出されて目標の状態５５５と比較される。
【００７９】
いくつかの実施例では、ベンチレータ・ライン内で正圧を維持することが有利である。例えば、ベンチレータ・ラインが患者からの吐出ライン又は吐出通路であり且つ局所的な大気圧（又は、環境気圧）を基準として患者の肺の中を正圧で維持することが望ましい場合、目標の状態５５５には最小閾値圧力が含まれてよい。実際の状態５５０が閾値圧力未満まで低下したと決定される場合、低周波源５１０がバルブ５０３を閉じるように構成され得、その結果、吐出ラインからのガスがバルブ５０３を実質的に通過しなくなる。バルブ５０３は、この例では、吐出ライン内の実際の状態５５０を増大させて閾値圧力を超えるようになるまで閉じた状態を維持することができ、閾値圧力を超える時点で、低周波源５１０が、バルブ５０３を開けるべきであることを示す入力を受信し、低周波源５１０が、バルブ５０３の開口部に対応する磁場５２５を基準とした位置までコイル５２０を移動させるために低周波信号を変更する。いくつかの例では、実際の状態５５０が閾値圧力を超えていることの信号を受信するとき、低周波源５１０が、コイル５２０の位置を維持するためのさらにはそれによりバルブ５０３の位置を維持するための信号を生成することができ、それにより吐出ライン内の実際の圧力がさらに増大する。
【００８０】
いくつかの実施例では、ベンチレータ・ライン内の流量を管理することが有利である。例えば、ベンチレータ・ラインが患者への吸入ライン又は吸入通路であり且つガスの目標ボリュームに到達するように流量を管理することが望ましい場合、目標の状態５５５には流量の閾値時間（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｔｉｍｅ  ｏｆ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）が含まれてよい。実際の状態５５０が流量の閾値時間に到達したと決定される場合、低周波源５１０がバルブ５０３を閉じるように構成され得、その結果、吸入ラインからのガスがバルブ５０３を実質的に通過しなくなる。バルブ５０３は、このような例では、バルブ５０３を開けるべきであることを示す入力を低周波源５１０によって受信するときの次のサイクルまで、閉じた状態を維持することができ、低周波源５１０が、バルブ５０３の開口部に対応する磁場５２５を基準とした位置までコイル５２０を移動させるために低周波信号を変更する。いくつかの例では、実際の状態５５０が流量の閾値時間に到達していないことの信号を受信するとき、低周波源５１０が、コイル５２０の位置を維持するためのさらにはそれによりバルブ５０３の位置を維持するための信号を生成することができ、それにより吸入ラインを通る流量が維持される。
【００８１】
図１５Ａは、図１４に描かれるバルブ５０３に関連させて上述した原理と同じ又は同様の原理のもとで動作する、吐出バルブ４１０又は吸入バルブ４１１であってよいバルブ６００Ａの例示の断面図である。示されるバルブ６００Ａが、内部チャンバ６１０を画定するハウジング６０５を有する。内部チャンバ６１０の中にコイル６１５が配置され、このコイル６１５は固定磁場発生器６２０の中に又は固定磁場発生器６２０を基準として配置されて軸方向に移動可能である。アーマチュア６５０が極磁片を有し、また、コイル６１５を有することができる又はコイル６１５に取り付けられ得る。磁場発生器６２０の少なくとも一部分の周りにはセンサ６２５が配置される。いくつかの実施例では、センサ６２５は、コイル６１５を通過する高周波信号を検出するように構成される検出コイルである。センサ６２５によって検出される高周波信号は、磁場発生器６２０の中での又は磁場発生器６２０を基準としたコイル６１５の位置を決定するのに使用される。
【００８２】
コイル６１５の位置に関する信号がセンサ６２５から連絡され、信号が可撓性通信ケーブル６３０を介してコイル６１５まで誘導される。コイル６１５まで誘導される信号によりコイル６１５が磁場を基準として内部チャンバ６１０内で移動するとき、コイル６１５が移動することが、屈曲したダイアフラム６３５及びポペット弁６４７又はシールの配置に影響する。ポペット弁６４７はバルブ６００の可変オリフィスとして動作する。座部６４５を基準としたポペット弁６４７の配置が、開口部６４０を有するバルブを通過する流体の量に影響する。
【００８３】
コイル６１５が移動することで、ポペット弁６４７に直接に結合されることと、ポペット弁６４７を座部６４５の方向に又は座部６４５から離れる方向に移動させることとによりセンサ６２５の位置が変更され得、それにより、ポペット弁６４７と座部６４５との間の隙間としてバルブ・オリフィスが画定される。例えば、アーマチュア６５０はダイアフラム６３５及び／又はポペット弁６４７に直接に接続され得る。いくつかの実施例では、ポペット弁６４７に間接的に結合されていることを理由として、コイル６１５が移動することでポペット弁６４７の位置が変更され得る。例えば、コイル６１５の一部分及びポペット弁６４７の一部分は互いに磁気的に反発し得る又は引き寄せ合い得る。それにより、このような実施例では、コイル６１５が移動することで、ポペット弁６４７の一部分に対して反発するか又はその一部分を引き寄せる。直接に結合させることと同様の構成で、このように間接的に結合させることでも、コイル６１５とポペット弁６４７とを接触させることなくバルブの座部６４５に関連させてポペット弁６４７の配置に影響することができる。
【００８４】
ポペット弁を備えるダイアフラムが図１５Ａに示されるが、説明される実施例に関連して別のタイプのバルブ構成が使用されてもよい。例えば、使用され得る他のバルブには、限定しないが、フラップ・バルブ、回転ディスク・バルブ、ダックビル・バルブが含まれる。
【００８５】
バルブ６００Ａはまた、バルブ６００Ａの移動構成要素を減衰させることにより安定性を向上させることができる。上で説明したように、コイル６１５の速度がプロセッサ（例えば、プロセッサ４３０若しくは４３１又は高周波フィードバック・プロセッサ５４５）によって決定され得、このプロセッサが時間を基準とした位置の変化を計算する速度回路を有することができる。次いで、速度が所望される減衰を決定するのに使用され得る。バルブ６００Ａが二次系として機能すると仮定すると、減衰される周波数応答は約４０Ｈｚ以上であり、不足減衰又は臨界減衰のバルブ組立体を生み出す減衰係数である。他の実施例では、特定の用途に合わせてバルブ６００Ａをさらに調整するために、空気の粘性による減衰などの追加の減衰をバルブ６００Ａに組み込むことができる。
【００８６】
バルブ６００Ａは、電力の損失、ソフトウェア制御の損失又はすべての入口ガスの損失の場合のための「フェイルセーフ」開放特徴部を有することができる。バルブ６００Ａはまた、ベンチレータ１１００を停止させるときに「フェイルセーフ」開放構成へと切り替えられるように構成され得る。電力投入チェックが成功裏に完了すると、ベンチレータ１１００がバルブ６００Ａを閉じ、通常の換気が開始され得る。ベンチレータ１１００が「フェイルセーフ」開放状態である間、（ｉ）環境気圧の状態まで低下させるように回路から圧力を解放することと、（ｉｉ）呼吸のために患者が周囲空気を得ることができるようにすることと、（ｉｉｉ）ガスの再呼吸を最小にすることとのために、バルブ６００Ａ及び他のバルブ又はポートが連動して働く。
【００８７】
図１５Ｂが、バルブ６００Ａの別の実装形態であってよいバルブ６００Ｂを示す。バルブ６００Ｂはバルブ６００Ａと同様の構成要素を有することができる。加えて、バルブ６００Ｂは、前方平ばね６５２と、後方平ばね６５４とを有する。前方平ばね６５２及び後方平ばね６５４はアーマチュア６５０を機械的又は構造的に支持する。他の実装形態では、アーマチュア６５０は軸受などの他の構造によって支持されてもよい。
【００８８】
図１６が、制御システム７０５と、システム・ハードウェア７１０と、ユーザ入力７１５と、出力７２０と、フィードバック７２５とを有するベンチレータ１１００の別の実装形態の概略図を示す。制御システム７０５が、ユーザ入力７１５を受信する換気制御システム７３０を有する。制御システム７０５が、ベンチレータ１００のそれぞれのハードウェア構成要素を制御するハードウェア制御システムを有する。例えば、ハードウェア制御システムは、送風機制御システム７３５と、流入バルブ制御システム７４０と、吐出バルブ制御システム７４５とを有することができる。送風機制御システム７３５がそれぞれの送風機７５０を制御し、流入バルブ制御システム７４０がそれぞれの流入バルブ７５５を制御し、吐出バルブ制御システム７４５がそれぞれの吐出バルブ７６０を制御する。送風機７５０は本明細書に記載される送風機１００に対応してもよく、インフロー・バルブ７５５及び／又は吐出バルブ７６０と流体連通していてもよい。例えば、送風機７５０は、ベンチレータ１１００の流体経路内でインフロー・バルブ７５５又は吐出バルブ７６０の前又は後ろにあってもよい。
【００８９】
システム・ハードウェア７１０が、例えば送風機７５０、流入バルブ７５５及び吐出バルブ７６０などからの、システム・ハードウェア７１０からの情報を検出するセンサ７６５を有する。センサ７６５が１つ又は複数のフィードバック信号７２５を生成し、これらのフィードバック信号７２５が換気制御システム７３０によって受信される。換気制御システム７３０がフィードバック制御信号７２５及びユーザ入力７１５を受信し、出力７２０に対して情報を送信する。出力７２０には、例えば、監視情報及び警告が含まれてよい。また、送風機制御システム７３５、フロー・カセット制御システム７４０、及び吐出バルブ制御システム７４５に入力を提供するために、フィードバック制御信号７２５が使用されてもよい。
【００９０】
流入バルブ制御システム７４０は、図１３のフィードバック・システム４００又は図１４の電流制御システム５００に相当し得る吐出バルブ制御システム７４５に類似してよく、同様に動作することができる。また、流入バルブ７５５は、図１３及び図１５の吐出バルブ４１０又は図１４のバルブ５０３に相当し得る吐出バルブ７６０に類似してよく、同様に動作することができる。流入バルブ７５５として表記されるが、流入バルブ７５５はガス流れにおいて患者の前にある任意のフロント・エンド・バルブ（ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ  ｖａｌｖｅ）であってよい。吐出バルブ７６０は、ガス流れにおいて患者の後にある任意のバック・エンド・バルブ（ｂａｃｋ  ｅｎｄ  ｖａｌｖｅ）であってよい。
【００９１】
図１２ではフロー・カセットが使用されるが、図１６では代わりにバルブ制御システムが使用される。フロー・カセットが入口ガスのための圧力測定デバイスを有することができ、この圧力測定デバイスが流れの測定値を決定するために圧力差を測定する。フロー・カセットが、フロー・カセットの流量制御バルブを駆動させる別のバルブ・トラッカ（ｖａｌｖｅ  ｔｒａｃｋｅｒ）をさらに有することができる。したがって、フロー・カセットは流れを測定すること及び流れを制御することが可能である。
【００９２】
本明細書で説明されるバルブ制御システムは可変バルブ開口部を通して流れを制御することを可能とするが、流れを測定することも可能とする。流れの測定はフォース・コイル又は駆動コイルの位置から導き出され得る。したがって、バルブ制御システムも、フロー・カセットと同様に流れを測定すること及び流れを制御することを可能とする。しかし、フロー・カセットは特定の用途の場合には非常に高いコストとなる可能性がある。例えば、特定の用途では、バルブ制御システムを有するベンチレータ・システムは、１つ又は複数のフロー・カセットを有するベンチレータ・システムと比較してより安価に製造され得る。バルブ制御システムは多様なサイズを有することができ、例えば、必要に応じて他のバルブ制御システムの４分の１のサイズを有することもできる。２つのバルブ制御システムが共に働くことができ、一方が吸気のために働き、一方が呼気のために働くことができる。例えば、適切なボリュームのガスが患者に流れるまで、流入バルブ７５５は開いていてよく、管理され得る。次いで、流入バルブ７５５が閉じられ、適切なボリュームのガスが患者によって吐き出されるまで、吐出バルブ７６０が開き、管理されることになる。
【００９３】
より具体的には、ガスが流入バルブ７５５に接続され、流入バルブ７５５は始めは閉じられており、それにより高圧となる。流入バルブ制御システム７４０が流入バルブ７５５に開くように命令を出し、それにより流れが患者まで通過することが可能となる。吸気が開始されると、吐出バルブ７６０が閉じられる。流入バルブ制御システム７４０が、流れの制御又は圧力の制御に基づいて流入バルブ７５５を閉じるタイミングを決定する。流入バルブ７５５が閉じられると、吐出バルブ制御システム７４５が吐出バルブ７６０に開くように命令を出し、それにより患者が息を吐き出すことが可能となる。流入バルブ７５５が開くように誘導され、このサイクルが繰り返される。調整を行うために、例えば１０００分の１秒毎に圧力をサンプリングすることにより、流れの制御が計算され得る。駆動コイルの位置に基づいて圧力が計算され得る。目標の流れに達するまで、駆動コイルの位置を調整するために圧力が継続的に監視される。計算は、環境気圧、ガス組成、ガスの温度変化、下流圧力の変化、入口圧力の変化などにおいてファクタとなり得る。さらに、計算は標準状態を補正することができる。圧力を継続的に監視して駆動コイルの位置を調整することで、吐出バルブ７６０により患者が問題なく吐出することが可能となる。
【００９４】
本明細書で説明される流量制御デバイスはＣＰＡＰの療法に関連して使用され得るが、他の実施例、具体的にはベンチレータのフロント・エンド上で使用される実施例は、ＣＰＡＰの療法のみに限定されない。本明細書で説明される流量制御デバイスは、ベンチレータ、人工呼吸器又は他の類似のデバイスの流路に沿う任意のポイントで利用され得る。加えて、流量制御デバイスは他の流体デバイスでも使用され得、具体的には、流体流れを測定及び／又は管理する流体デバイスでも使用され得、呼吸のみに限定されない。
【００９５】
図１７が、バルブ５０３などのフロー・バルブの制御のフローチャート８００を示す。ブロック８１０で、高周波信号及び低周波信号がコイル６１５などの駆動コイルに送信される。低周波信号により、駆動コイルが固定磁場発生器６２０などの固定磁場内で移動させられる。駆動コイルが移動させられることで、ポペット弁６４７又はシールなどの可動部分が、開口部６４０などのバルブのバルブ・オリフィスを調整する。ブロック８２０で、移動した駆動コイル内の高周波信号が検出される。ブロック８３０で、検出される高周波信号に基づいて駆動コイルの速度が決定される。ブロック８４０で、駆動コイルの決定された速度に基づいて低周波信号が修正される。例えば、減衰させることを目的として、速度信号が低周波源に投入され得る。
【００９６】
ブロック８３０は図１７の点線で示されるいくつかのオペレーションへと拡張され得る。ブロック８３２で、高周波信号と検出される高周波信号との間の遅延が決定され得る。図１８が標本空間９００を示す。高周波源５０５からの高周波電流であってよい高周波信号９１０が、駆動コイルを移動させた後の駆動コイル内で検出される高周波電流であってよい検出された高周波信号９２０と比較される。これらの信号間の遅延９３０が駆動コイルの位置に比例し得る。したがって、ブロック８３４で、駆動コイルの位置が遅延に基づいて決定される。ブロック８３６で、駆動コイルの速度が駆動コイルの位置に基づいて決定される。ブロック８３６で決定された速度を用いて、ブロック８４０で、低周波信号が駆動コイルの決定された速度に基づいて修正され得、例えば、駆動コイルの減衰を制御する。
【００９７】
ベンチレータ１１００などのベンチレータは、接続を容易にするために本明細書に記載されるアダプタを使用してもよい。
【００９８】
図１９、図２０は本開示の特定の態様による例示の流体入口アダプタ２１００の前面及び背面の斜視図である。図１９の流体入口アダプタ２１００は本明細書では「アダプタ２１００」とも呼ばれ、２つの異なる流体供給源に接続されたコネクタ２０２０、２０３０にそれぞれ嵌合するように構成された２つの入口２１２０、２１３０を有する本体２１１０を備える。一定の実施例では、２つのコネクタ２０２０及び２０３０は異なる構成を備えてもよく、それらの構成は、ねじ、キーなどの有無、形状などの属性を含む。図２５〜図２８に、コネクタ構成の実例が示されている。ハンドル２１４０が本体２１１０に移動可能に結合され、アクセス制御要素２１４２を備えている。一定の実施例では、アクセス制御要素２１４２はシャフト２１４１から延在する仕切り板であり、この実例ではシャフトは本体２１１０に対して垂直である。図１９ではハンドル２１４０はラッチ位置に示されており、アクセス制御要素２１４２が入口２１３０の前にあって、それにより、ユーザがコネクタ２０３０を入口２１３０に接続できないようにする。一定の実施例では、アクセス制御要素２１４２は入口２１３０の前に配置される。一定の実施例では、アクセス制御要素２１４２は、例えば入口２１３０の側面に隣接するなど入口２１３０に近接して配置され、入口２１３０へのコネクタ２０３０の取り付けを妨害して、アダプタ２１００が図１９に示される位置にあるときに入口２１３０への接続を実質的に防止する。アダプタ２１００がこの位置にあるとき、入口２１２０には完全に手が届き、ユーザはコネクタ２０２０を入口２１２０に接続することができる。本体２１１０は、コネクタ２０２０、２０３０のピン、支柱、又はその他の固定機構（図１９に示されず）を係合させる１つ又は複数の固定穴２１１１を含んでもよい。
【００９９】
図２０は、アダプタ２１００の背面を示す。本体２１１０に対して中央面２１０１が画定され、本体２１１０を二分する。中央面２１０１に中心を置く本体２１１０から整列機構２１１２が延在する。同一形状の２つのポート２１１６が本体２１１０に結合され、中央面２１０１の両側に対称に配置されている。アダプタ２１００は、図２０に示される第１の位置及び、第１の位置から鏡映面に関して１８０°回転された第２の位置を有する。アダプタ２１００の位置については、図２３及び図２４に関してさらに詳細に説明する。アダプタ２１００は、本体２１１０の背面の中央面２１０１の両側に対称に置かれた第１及び第２の結合ポート２１１６もまた備える。第１及び第２の結合ポート２１１６は、第１及び第２の入口２１２０、２１３０とそれぞれ流体連通している。一定の実施例では、結合ポート２１１６はそれぞれ第１及び第２の入口２１２０、２１３０に整列されてもよい。一定の実施例では、結合ポート２１１６はそれぞれ第１及び第２の入口２１２０、２１３０からオフセットされてもよい。
【０１００】
図２０を参照すると、ハンドル２１４０は、例えば整列機構２１１２の中に形成された細孔２１１４などの固定機構内に配置されたラッチ・ピン２１４４を備える。ラッチ・ピン２１４４は、この実例では、本体２１１０の底部を越えて延在するシャフト２１４１の部分から外向きに延在する。ピン・ラッチ２１４４の機能及びハンドル２１４０がアダプタ２１００を、例えばベンチレータ（図示せず）などの装置に固定する方法については、図２２Ａ及び図２２Ｂに関してさらに詳細に説明する。
【０１０１】
図２１Ａは、本開示の特定の態様による例示の流体入口アダプタ２１００及び装置２０１０の側面断面図である。装置２０１０はハウジング２０５２を有し、ハウジングは、この実例では整列機構２１１２を受容するように構成された整列細孔２０６６を有するドッキング・ステーション２０５０をもつ。この実例では、整列細孔２０６６に隣接して、ハンドル２１４０の端部を受容するように構成された凹所２０６２がある。凹所２０６２から横方向にラッチ細孔２０６４が延在し、図２２Ａ及び図２２Ｂに関してさらに詳細に説明するように、整列機構２１１２からピンが延在するようにハンドル２１４０が回転したときにピン２１４４を係合するように構成される。
【０１０２】
ハウジング２０５２は流体の流れを受容するように構成された流体通路２０８０を備える。一定の実施例では装置２０１０はベンチレータであり、流体通路２０８０は送風機（図示せず）に接続し、送風機は流体通路２０８０から患者へ流体を注入するが、その様式は当業者には一般に知られており、本明細書では繰り返し説明しない。流体通路２０８０は、アダプタ２１００が装置２０１０に第１又は第２の位置で固定されたときに、結合ポート２１１６のうち１つが少なくとも部分的に流体通路２０８０内に配置されるように整列細孔２０６６に対して位置する。図２１Ａは、第１の位置でドッキング・ステーション２０５０に固定されたアダプタ例２１００を示し、入口２１２０と流体連通している結合ポート２１１６もまた、少なくとも部分的には流体通路２０８０内に配置され、且つそれと流体連通している。第２の位置では（図２１Ａに示さず）、アダプタ２１００は図２１Ａに示される位置と上下が逆になり、入口２１３０と流体連通している結合ポート２１１６も同じく、少なくとも部分的に流体通路２０８０内に配置され、且つそれと流体連通するようになる。一定の実施例では、結合ポート２１１６は、例えばＯリングなどの、取り外し可能で、密封性に流体通路２０８０と嵌合するように構成される密封機構２１１８を有してもよい。ハウジングは使用されていない結合ポート２１１６を受容する止り穴２０５４も含む。ドッキング箇所２０５０は、本体２１１０の前面がハウジング２０５２とぴったり重なるように本体２１１０を受容するように構成された凹所２０５６を有してもよい。一定の実施例では、ドッキング箇所２０５０は、固定穴２１１１の下に位置する凹所２０７０もまた有してもよい。凹所２０７０は嵌合コネクタのキー機構のためのクリアランスを提供してもよいし、又は、保持機能を提供してもよい。
【０１０３】
図２１Ｂは本開示の特定の態様による、図２１Ａのハウジング２０５２のドッキング箇所２０５０に嵌合した例示のアダプタ２１００の側面断面図である。下側結合ポート２１１６は流体通路２０８０内に部分的に配置され、上側結合ポート２１１６は止り穴２０５４内に部分的に配置されている。
【０１０４】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本開示の特定の態様による例示のラッチ解除位置及びラッチ位置にあるハンドル２１４０の位置を示す。図２２Ａは「ラッチ解除」位置にあるときのハンドル２１４０の位置を示し、整列機構２１１２をドッキング・ステーション２０５０の整列細孔２０６６に挿入するために適した位置である。ピン２１４４は整列細孔２０６６に干渉しないように、全体が細孔２１１４内に入っている。アダプタ２１００が完全にドッキング・ステーション２０５０に装着されると、ハンドル２１４０を図２２Ｂに示される位置に回すことができる。
【０１０５】
図２２Ｂは、ピン２１４４をラッチ細孔２０６４に係合させるようにハンドル２１４０が回転された「ラッチ」位置を示す。ハンドル２１４０がこの位置にあるときは、アクセス制御要素２１４２が入口２１３０の前に配置され、それにより入口２１３０へのコネクタ２０３０の接続ができないように入口２１３０へのアクセスが妨げられ、一方でアダプタ２１００がこの位置で装置２０１０に固定される。
【０１０６】
図２３及び図２４は、本開示の特定の態様による、２つの異なる供給源２０２０、２０３０からの流体を受容するように構成された例示の入口アダプタ２１００を示す。図２３は入口２１２０がコネクタ２０２０（図２３に示さず）を許容できるようにする一方で入口２１３０への接続を阻止するように構成されたアダプタ２１００を示す。機械検出可能な指標２１５０が第１の位置、例えば整列機構２１１２の手前側に位置していることが分かる。
【０１０７】
図２４は、方向が逆転され、入口２１３０がコネクタ２０３０（図２４に示さず）を受容できるようにする一方で入口２１２０への接続を阻止するように構成されたアダプタ２１００を示す。アダプタ２１００が図２３の位置とは逆のこの位置に配置されているときは、機械検出可能な指標２１５０は第２の位置、例えば整列機構２１１２の向こう側に位置し、これもまた図２３とは逆であることが分かる。
【０１０８】
図２３及び図２４の機械検出可能な指標２１５０の位置に関して、装置２０５０は、図２３の位置にあるセンサの存在を検出するように位置する第１のセンサ（図２３に示さず）及び、図２４の位置にあるセンサの存在を検出するように位置する第２のセンサを有してもよい。２つのセンサの使用によって、アダプタ２１００の位置が能動的に示されるので、どちらのガスが供給されているかが能動的に示される。
【０１０９】
図２５〜図２８は、本開示の特定の態様による例示のコネクタ構成を示す図である。アダプタ２１００はこれらのタイプのコネクタのうち１つを受容するように構成された入口を備えてもよい。図２５は「Ｏｈｍｅｄａ（オメダ）式」ガス接続２２００を示し、ガスに特定されるコネクタの構成は、出口面２２１０上の１つ又は複数のノッチ２２２０及びアダプタ上のピン２２３０によって行われる。ノッチ２２２０及びピン２２３０の位置及び／又はサイズは、必要なガスに基づいて変化してもよい。
【０１１０】
図２６は、「Ｃｈｅｍｅｔｒｏｎ（ケメトロン）式」ガス接続２３００を示し、ガスに特定されるコネクタの構成は、出口面上のラッチ穴２３２０、及び凹所２３４０と嵌合する整列タブ２３３０の位置並びに形状によって行われる。ラッチ穴２３２０の位置及び形状は、必要なガスに基づいて変化する。
【０１１１】
図２７は、「直径別安全システム（ＤＩＳＳ）式」ガス接続２４００を示し、ガスに特定されるコネクタの構成は、バレル２４１０上に配置された、ガスに特定されるねじによって行われる。ねじの直径及びアダプタのニップルのサイズは、必要なガスに基づいて変化してもよい。
【０１１２】
図２８は「Ｓｃｈｒａｄｅｒ（シュレーダ）式」ガス接続２５００を示し、ガスに特定されるコネクタの構成は幾何インデクシングによって行われる。つまり、バレル２５１０の形状及びサイズが各ガスについて固有である。
【０１１３】
開示される入口アダプタの実施例は、ガスの考えられる様々な種類のうち１つだけを受容するようにベンチレータなどの装置を構成する信頼性のある方法を提供することが分かる。開示されるアダプタの実施例は２つの入口を有し、１つの入口からガスを受容しながら他方の入口を閉塞するが、アダプタのその他の実施例は３つ以上の入口を有してもよく、３つ以上の入口のうち２つ以上からガスを受容するように構成されてもよい。加えて、本明細書で磁石として開示されている機械検出可能な指標は任意の機械読み取り可能な要素でもよく、例えばアダプタが一定の位置に構成されているときにカメラ又はスキャナによって読み取られる位置にあるバーコード又は２次元行列などでもよい。
【０１１４】
図２９〜図３３は、１つの入口を有するアダプタの実装形態を示す。図２９はアダプタ３１００を示す。アダプタ３１００は、ハウジング３１０５、ハウジング３１０５を通って延在する入口３１０１、機械検出可能又は機械読み取り可能な指標３１２０、及びラッチ構成要素３１１０を有する。入口３１０１は、特定の流体供給源に接続するための第１の端部３１０２及び、流量制御デバイス３２００（図３０参照）に接続するためのコネクタ３１０３を有し、流体制御装置はフロー・カセット又はその他のバルブ・システムでもよい。ラッチ構成要素３１１０は、手で締め付けることのできるねじ溝付きナットでもよく、流量制御デバイス３２００のねじ溝付きコネクタ３２１０と連結するように構成される。ラッチ構成要素３１１０は溝３１１２を含む。機械読み取り可能な指標３１２０は、磁石位置３１２２Ａ、３１２２Ｂ、３１２２Ｃ、及び３１２２Ｄを含むタブでもよく、このタブは磁石構成３１２５に１つ又は複数の磁石を保持してもよい。いくつかの実施例では、１つ又は複数の磁石位置３１２２Ａ、３１２２Ｂ、３１２２Ｃ、及び３１２２Ｄは磁石を保持しなくてもよい。磁石位置３１２２Ａ〜Ｄは線形配置であるが、その他の実装形態ではその他の配置が使用されてもよい。
【０１１５】
図３０は別のアダプタ３３００を示す。アダプタ３１０１は磁石構成３１２６を有し、この構成では磁石位置３１２２Ｂ及び３１２２Ｃに磁石があってもよい。磁石は機械読み取り可能な指標３１２０内に埋め込まれていてもよい。これも図３０に示されるように、アダプタ３４００は磁石構成３１２７を有し、この構成では磁石位置３１２２Ｂ及び３１２２Ｄに磁石があってもよい。
【０１１６】
磁石構成は流量制御デバイス３２００のセンサ３２２０によって検出されてもよい。センサ３２２０は磁石センサ３２２２Ａ、３２２２Ｂ、３２２２Ｃ、及び３２２２Ｄを含んでもよく、これらのセンサは磁石位置３１２２Ａ〜Ｄに対応してもよい。図３１は流量制御デバイス３２００に接続されたアダプタ３１００を示し、ラッチ構成要素３１１０を締め付けることによって固定されてもよい。センサ３２２０は機械読み取り可能な指標３１２０に整列する。センサ３２２０はアダプタの磁石構成を検出するように構成される。磁石構成は特定の流体供給源に対応する。例えば、磁石構成３１２６がヘリオックスに対応してもよく、磁石構成３１２７が酸素に対応してもよい。入口３１０１は対応する流体供給源への接続のために構成されてもよい。磁石構成を検出することによって、流量制御デバイス３２００は流量制御デバイス３２００内を通過する流体を特定することができる。流体を特定した後、ベンチレータ１１００の各種プロセッサは、特定された流体に対応するパラメータを、本明細書に記載されるさらなる計算に使用してもよい。
【０１１７】
図３２はラッチ構成要素３１１０を除いたアダプタ３１００を示す。ハウジング３１０５は第１の突出部３１０６及び第２の突出部３１０７を含む。ハウジング３１０５は第１のピン３１１６及び第２のピン３１１８もまた含む。第１及び第２のピン３１１６及び３１１８はラッチ構成要素３１１０の溝３１１２と連結するように構成され、ラッチ構成要素３１１０がハウジング３１０５と離れることなく自由に回転できるようにする。ねじ溝付きコネクタ３２１０は第１のノッチ３２１２及び第２のノッチ３２１４を含む。
【０１１８】
図３３はアダプタ３１００及び流量制御デバイス３２００をさらに示す。第１の突出部３１０６の第１の幅３１０８は第１のノッチ３２１２の第１の幅３２１３に相当する。第２の突出部３１０７の第２の幅３１０９は第２のノッチ３２１４の第２の幅３２１５に相当する。第１の突出部３１０６は第１のノッチ３２１２に適合するように構成され、第２の突出部３１０７は第２のノッチ３２１４に適合するように構成されている。第１及び第２の幅が異なるので、アダプタ３１００はねじ溝付きコネクタ３２１０に１つの方向にのみ適合することができ、誤挿入が緩和される。加えて、センサ３２２０が機械読み取り可能な指標３１２０を検出できるように、入口３１０１と機械読み取り可能な指標３１２０との間の距離３１０４はねじ溝付きコネクタ３２１０とセンサ３２２０との間の距離３２２１に相当する。ラッチ構成要素３１１０が完全に締め付けられているとき、機械読み取り可能な指標３１２０はセンサ３２２０に適切に整列されてもよい。機械読み取り可能な指標３１２０がセンサ３２２０によって適切に検出されないとき、又は、磁石構成が知られていないとき（例えば、磁石が欠損しているか、間違った磁石位置にある）は、アラーム状態が発生してもよい。加えて、アダプタ３１００が適切又は完全に接続されていないときは、加圧されたガスが漏れ、オペレータに対する通知音が発生することがある。
【０１１９】
例えば、コネクタ３１０３の長さは、コネクタ３１０３が接続されるときに、ねじ溝付きコネクタ３２１０の経路沿いの中間地点で流量制御デバイス３２００と流体連通するように構成されてもよい。コネクタ３１０３の長さは、ラッチ構成要素３１１０が完全に係合していないときでも流体連通が存在し得るような長さである。アダプタ３１００を、例えばラッチ構成要素３１１０を解除するなどによって取り外すとヒス音が発生して、供給を止めなければならないこと、及び／又は、アダプタ３１００を供給源から完全に取り外して不適切な取り外し手順に関連する問題を制限すべきであることがオペレータに通知されてもよい。
【０１２０】
複数のアダプタ３１００を使用することにより、考えられる流体供給源のそれぞれに対して流量制御デバイスをもつのではなく、単一の流量制御デバイス３２００を各種の流体供給源に接続することが可能になる。流量制御デバイスの数を減少させることによってベンチレータのサイズが縮小され得る。アダプタの誤配置を防ぐために、複数のアダプタがベンチレータに係留されてもよい。
【０１２１】
本明細書に記載される、流量の測定並びに、測定されたガスの温度の補正及びガス又は混合ガスの組成の補正のためのシステム及び方法では、従来のベンチレータで行われる流量測定に比較して正確性が改善される。
【０１２２】
図１１Ａ及び図１１Ｂに戻ると、フロー・カセット４２００がハウジング１１１０内でガス・入口アダプタ１１２０の背後に取り付けられて、図１１Ｂに示される入口・コネクタ１１２６と図１１Ａに示される供給ポート１１５５との間で流体連通してもよい。
【０１２３】
図３４は本開示の特定の態様による例示のフロー・カセット４２００のブロック線図である。フロー・カセット４２００は前述したフロー・カセット制御システム３４０に相当してもよい。フロー・カセット４２００は、例えばガス・入口アダプタ４１２０のカプラ４１２２などの入力流路と密封的に嵌合するように構成された入口４２２２を含む。ガス・入口アダプタ４１２０は、カプラ４１２２に流体連結された入口・コネクタ（図３４に示さず）もまた有する。各種の呼吸ガス及び混合ガスが個別に専用のコネクタタイプ、サイズ、及び構成に関連付けられ、その関連付けは医療業界で一般的に認められている。各ガス・入口アダプタ４１２０は１つ又は複数の入口・コネクタを有し、それらのコネクタは一定タイプのガス又は混合ガスに専用のコネクタをそれぞれ受容するように適合される。磁石４１２４の数及び配列は、ガス・入口アダプタ４１２０がベンチレータ内に設置されて、それによりフロー・カセット４２００に嵌合するときにフロー・カセット４２００の入口に結合される入口・コネクタに固有に関連付けられている。一定の実施例では、ガス・入口アダプタ４１２０は、標準的組成の環境大気、純粋酸素、及びヘリオックス混合ガスのうち１つ又は複数を受容するように構成されてもよい。
【０１２４】
入口４２２２は、フロー・カセット４２００の中を出口４２３２まで続く通路４２２３に流体連結され、出口４２３２は、ベンチレータ４１００の、例えば供給アーム４１０４へと繋がる出力流路と密封的に嵌合するように構成される。この例示的実施例では、通路４２２３に沿っていくつかの要素が配置され、それらにはチェック・バルブ４２６０、フィルタ４２６４、多孔質ディスク４４１０、及びバルブ４３００が含まれる。一定の実施例では、これらの要素のいくつかは省略されてもよいし、又は通路４２２３に沿って別の順序で配置されてもよい。この実施例では、フロー・カセット４２００は、ガス・入口アダプタ４１２０の磁石４１２４の数及び配列を検出するように構成されたホール効果センサ４２５８もまた含む。フロー・カセット４２００の入口に結合された入口・コネクタによって受容されるガスに磁石４１２４の数と配列を関連付ける、記憶されている情報と、検出されたマグネット４１２４の数及び配列とを比較することによって、プロセッサ４２５２は、ガス・入口アダプタ４１２０がベンチレータ４１００に取り付けられたときに、どのガスがそのアダプタを通って供給されるか自動的に判断することができる。その他の実施例では、ガス・入口アダプタ４１２０は、例えばガス・入口アダプタ４１２０の構成に関連する機械読み取り可能な要素などの、別のタイプの指標を含んでもよく、フロー・カセット４２００は、その機械読み取り可能な要素を読み取ることができて、それにより自動的にガス・入口アダプタ４１２０の構成を検出することのできるセンサを含んでもよい。
【０１２５】
フロー・カセット４２００は流量制限器４４１０を有する流量センサ４４００を含み、この実例では流量制限器は多孔質ディスクであり、通路４２２３を流れるガスがすべて多孔質ディスク４４１０を必ず通過するように通路４２２３内に配置される。流量センサ４４００はまた、上流圧力センサ４４２０Ａ及び下流圧力センサ４４２０Ｂを含み、それらのセンサは、通路４２２３内の多孔質ディスク４４１０の上流側と下流側にそれぞれ配置された検知ポート４４２１Ａ及び４４２１Ｂまでのセンサからのガス通路４４２４をもつ。通路４２２３内には、温度検知要素４２７１を有する温度センサ４２７０も配置されている。磁石４１２８によって示され、ホール効果センサ４２５８によって検知されるガス・入口アダプタ４１２０の構成から導かれる、どのガスが多孔質ディスク４４１０を流れるかの知識、及び温度センサ４２７０によって測定されるガスの温度の知識と共に圧力低下を使用して、多孔質ディスク４４１０を通過するガスの真の流量を判断することができ、この真の流量は「補正流量」と呼ばれることがある。
【０１２６】
多孔質ディスク４４１０の両側間の圧力低下は多孔質ディスク４４１０を通過するガスの流量に単調に関連する。多孔質ディスク４４１０の特性は、標準温度における、選択されたガスと混合ガスについての流動抵抗特性に関して決められる。理論に拘束されることなく、ヘリウムなどの一定のガスは、分子が大きい窒素などのガスと比べると分子のサイズが小さく、多孔質ディスク４４１０の厚みをより容易に通過する。よって、一定の圧力低下は、小さい分子のガスの第１の流量と、それより遅い、大きい分子のガスの第２の流量を示す。混合ガスの流量は、その混合ガスを作るガスの百分率組成を反映する傾向にある。一定の実施例では、一定の所定の医療用ガス及び混合ガスの圧力低下が多孔質ディスク４４１０のために明確に特性付けられて、電子モジュール４２５０のメモリ４２５４に含まれる照合テーブルに記憶される。ガスの温度もまた、多孔質ディスク４４１０を通過するガスの所与の流量について圧力低下に影響する。一定の実施例では、ガス温度の影響もまた多孔質ディスク４４１０のために特性付けられて、メモリ４２５４に記憶される。多孔質ディスク４４１０の流量特性の特性付けは本明細書では「補正パラメータ」とも呼ばれ、一定の実施例では、ガスのタイプと温度に関して単一の照合テーブルにまとめられる。圧力低下の未処理の測定値を正確な流量に変換できるように、そのような補正パラメータが、例えばスケーリング・パラメータを含む方程式などの別の形で記憶されてもよいことは、当業者には理解されよう。
【０１２７】
フロー・カセット４２００は電子モジュール４２５０を含む。一定の実施例では、圧力センサ４４２０Ａ、４４２０Ｂによって測定された未処理の圧力値は、別体の圧力検知電子装置４４２２内で圧力低下の測定値に変換されて、流量センサ・プロセッサ４２５２に提供される。一定の実施例では、圧力検知電子装置４４２２は、多孔質ディスク４４１０の上流及び下流の圧力について個別の圧力信号をプロセッサ４２５２に提供してもよい。一定の実施例では、例えば、外部の機器、センサ、又はセンサモジュールへの接続のために前面接続パネル４１６０があってもよい。一定の実施例では、圧力センサ４４２０Ａ、４４２０Ｂは未処理の信号を直接プロセッサ４２５２に提供してもよい。一定の実施例では、圧力センサ４４２０Ａ、４４２０Ｂのそれぞれが圧力信号を直接プロセッサ４２５２に提供するように、圧力センサ４４２０Ａ、４４２０Ｂが変換回路を含んでもよい。
【０１２８】
一定の実施例では、温度センサ４２７０は温度を含む信号を圧力検知電子装置４４２２に提供する。一定の実施例では、温度センサ４２７０はこの温度信号を直接プロセッサ４２５２に提供する。一定の実施例では、温度検知要素４２７１が圧力検知電子装置４４２２又はプロセッサ４２５２に直接接続されてもよい。一定の実施例では、温度センサ４２７０は少なくとも５〜５０℃の温度範囲にわたってガスの温度を検知するように構成されてもよい。一定の実施例では、温度センサ４２７０は少なくとも５〜５０℃の温度範囲にわたってガスの温度を検知するように構成されてもよい。
【０１２９】
プロセッサ４２５２は、メモリ４２５４及びインターフェース・モジュール４２５６、並びに、センサ４２７０、４４２０Ａ、及び４４２０Ｂに接続されている。これらのセンサ４２７０、４４２０Ａ、及び４４２０Ｂの各種の駆動、検知、及び処理機能は、本開示の範囲から逸脱することなく、フロー・カセット４２５０の特定の設計及びレイアウトに応じてプロセッサ４２５２及び圧力検知電子装置４４２２などの各種の異なるモジュール内で行われてもよい。例えば、プロセッサ４２５２は電流を温度検知要素４２７１に直接供給して、電子装置の介入の必要なく温度検知要素４２７１での電圧低下を直接測定するように構成されてもよい。本明細書に開示されるすべての機能は、図３４で説明されるとおりのブロック要素内で行われてもよいし、又は、別のブロックで行われてもよく、図３４に示されるブロックは本開示の範囲を逸脱することなく組み合わせられてもよいし、又は分割されてもよい。
【０１３０】
メモリ４２５４はプロセッサ４２５２のための動作命令及びデータを記憶するように構成され、データはセンサ４２５８、４２７０、４４２０Ａ、及び４４２０Ｂのための較正データを含んでもよい。データは、前述したように、圧力センサ４４２０Ａ及び４４２０Ｂからの２つの圧力測定値並びに温度センサ４２７０からの温度測定値を使用して多孔質ディスク４４１０を通る流量を判断するための方程式又は照合テーブルなどの情報もまた含んでもよい。一定の実施例では、当業者には知られているように、メモリは磁気ディスク、半導体メモリ、フラッシュメモリ、又はその他の非一時的な不揮発性ストレージデバイスなどの不揮発性メモリを備える。
【０１３１】
プロセッサ４２５２はまた、バルブ４３００に動作可能に結合され、バルブ４３００を作動させることができる。図３４に示されるプロセッサ４２５２とその他の要素との相互接続は、例えば、撚り対線又は光ファイバ・ケーブルなどの当業者に知られた任意の技術を使用して直接接続によって行われてもよいし、又は、その他の要素に内蔵されたマイクロプロセッサとのネットワーク接続によって行われてもよい。インターフェース・モジュール４２５６は、ベンチレータ４１００内のその他の装置との有線又は無線の通信のための信号トランシーバを含んでもよいし、又は、ベンチレータ１１００の外部の装置と通信するための、図１１Ｂに示される背面インターフェース・パネル１１６５などの外部インターフェースと接続してもよい。
【０１３２】
図３５Ａは、本開示の特定の態様による例示のフロー・カセット４２００を示す。フロー・カセット４２００は、入口端部４２２０及び出口端部４２３０をもつ本体４２１０を有する。入口端部４２２０には、ガス・入口アダプタ４１２０のカプラ４１２２（図３５Ａに示さず）と密封的に嵌合するように構成された入口４２２２がある。入口端部４２２０は、ガス・入口アダプタ４１２０を入口４２２２に整列させる、例えば突出したピンなどの位置決め機構４２２６、及び、嵌合されるガス・入口アダプタ４１２０のための基準面となる嵌合面４２２４もまた含んでもよい。出口端部４２３０に近接する本体部分にソレノイド４２４０が取り付けられ、本体４２１０内部に配置された圧力制御バルブ（図３５Ａに示さず）を駆動する。電子モジュール４２５０が、この実施例では本体４２１０の上部に取り付けられている。電子モジュールの詳細について、図３４に関してさらに詳細に説明する。
【０１３３】
図３５Ｂは、本開示の特定の態様による図３５Ａのフロー・カセットの断面図である。破線の四角形４４００は流量センサ４４００を形成する要素を示し、それについては図３４及び図３５Ｃに関してさらに詳細に説明する。入口４２２２と出口４２３２を接続する通路４２２３が、通路４２２３内に配置された多孔質ディスク４４１０と共に図３５Ｂの断面図に示されている。
【０１３４】
図３５Ｃは、本開示の特定の態様による例示の流量センサ４４００を示す図３５Ｂの一部分の拡大図である。この実例では、圧力センサ４４２０Ａ、４４２０Ｂは圧力検知電子装置４４２２のパッケージ内に配置され、検知ポート４４２１Ａ及び４４１２Ｂに繋がるガス通路４４２４によって通路４２２３に接続されている。温度検知要素４２７１が通路４２２３の内部に露出され、したがって通路４２２３内のガスと接触している。シール４４２６は、この実例では１対のＯリングであり、ハウジング４２１０と、ガス通路４４２４の延長管４４２８及び温度検知要素４２７１のフィードスルー４４２９との間に気密シールを提供する。
【０１３５】
図３６は、本開示の特定の態様による例示の流量測定プロセス４５００のフローチャートである。プロセス４５００は、ステップ４５１０で、例えば酸素又はヘリオックス７０／３０など、どのガス又は混合ガスが流量センサ４４００を流れるかを判断することによって開始する。ステップ４５１５で流量制限器４４１０の上流及び下流のガス圧が測定され、ステップ４５２０で流量制限器４４１０の両側間の圧力低下が計算される。ステップ４５２５で、プロセッサ４２５２は、圧力低下に少なくとも部分的に基づいて未補正の流量を計算する。流量センサ４４００を流れるガスの温度がステップ４５３０で測定され、ステップ４５３５でプロセッサ４２５２はメモリ４２５４から情報をロードし、その情報には流量センサ４４００に関連する補正パラメータが含まれてもよい。プロセッサ４２５２はステップ４５４０で、取り込んだ補正パラメータを使用して補正流量を計算し、この補正流量をステップ４５４５で、例えばベンチレータ１１００のプロセッサに提供する。ステップ４５５０は「停止」コマンドが受け取られたか判断する点であり、このコマンドが受け取られた場合は、プロセス４５００は「はい」の経路に分岐し、終点に進んで終了する。「停止」コマンドが受け取られていない場合は、プロセス４５００は「いいえ」の経路に分岐してステップ４５１５に戻り、圧力及び温度を測定する。プロセス４５００は、「停止」コマンドが受け取られるまでステップ４５１５〜４５５０をループする。
【０１３６】
要約すれば、開示される流量センサの実施例は、コンパクトなモジュラー形式で、ガス流量の正確な測定を提供することが分かる。流量の正確性は、ガスの温度及びガスの組成のうち１つ又は複数についての補正によって改善され得る。この補正は、例えば多孔質ディスクなどの特定の流量制限器の事前の実験的較正、又はガス流の理論に基づく計算を通して行われてもよい。モジュラー形式によって、このサブシステムの組み立て及び交換が簡単になるだけでなく、個別のテスト及び較正が可能になる。
【０１３７】
ある範囲の温度及び流量にわたって各種のガス及び混合ガスの正確な流量測定を提供するモジュラー形式のフロー・カセットを提供することは有益である。
【０１３８】
図１１Ａ及び図１１Ｂに戻ると、フロー・カセット５２００はフロー・カセット４２００と同様に、ハウジング１１１０内でガス・入口アダプタ１１２０の背後に取り付けられて、図１１Ｂに示される入口・コネクタ１１２６と図１１Ａに示される供給ポート１１５５との間で流体連通してもよい。
【０１３９】
図３７は、本開示の特定の態様による例示のフロー・カセット５２００のブロック線図である。フロー・カセット５２００は、例えばガス・入口アダプタ５１２０のカプラ５１２２などの入力流路と密封的に嵌合するように構成された入口５２２２を含む。ガス・入口アダプタ５１２０は、カプラ５１２２と流体連結された入口・コネクタ５１２６も含む。各種の呼吸ガス及び混合ガスが個別に専用のコネクタタイプ、サイズ、及び構成に関連付けられ、その関連付けは医療業界で一般的に認められている。各ガス・入口アダプタ５１２０は１つ又は複数の入口・コネクタ５１２６を有し、それらのコネクタは一定タイプのガス又は混合ガスに専用のコネクタをそれぞれ受容するように適合される。ガス・入口アダプタ５１２０は１つ又は複数の磁石５１２４を含んでもよく、磁石５１２４の数と配列は、ガス・入口アダプタ５１２０がベンチレータ１１００内に設置されて、それによりフロー・カセット５２００に嵌合するときにフロー・カセット５２００の入口５２２２に結合される入口・コネクタ５１２６に固有に関連付けられている。一定の実施例では、ガス・入口アダプタ５１２０は、標準的組成の環境大気、純粋酸素、及びヘリオックス混合ガスのうち１つ又は複数を受容するように構成されてもよい。
【０１４０】
入口５２２２は、フロー・カセット５２００の中を出口５２３２まで続く通路５２２３に流体連結され、出口５２３２は、ベンチレータ１１００の、例えば図１０の供給リム１１０４へと繋がる出力流路と密封的に嵌合するように構成される。この例示的実施例では、通路５２２３に沿っていくつかの要素が配置され、それらにはチェック・バルブ５２６０、フィルタ５２６４、多孔質ディスク５４１０、及びバルブ５３００が含まれる。一定の実施例では、これらの要素のいくつかは省略されてもよいし、又は通路５２２３に沿って別の順序で配置されてもよい。これらの要素について、図３９Ａ及び図３９Ｂに関してさらに詳細に説明する。この実施例ではフロー・カセット５２００は、ガス・入口アダプタ５１２０の磁石５１２４の数及び配列を検出するように構成されたホール効果センサ５２５８もまた含む。フロー・カセット５２００の入口に結合された入口・コネクタによって受容されるガスに磁石５１２４の数と配列を関連付ける、記憶されている情報と、検出されたマグネット５１２４の数及び配列とを比較することによって、プロセッサ５２５２は、ガス・入口アダプタ５１２０がベンチレータ１１００に取り付けられたときに、どのガスがそのアダプタを通って供給されるか自動的に判断することができる。その他の実施例では、ガス・入口アダプタ５１２０は、例えばガス・入口アダプタ５１２０の構成に関連する機械読み取り可能な要素などの、別のタイプの指標を含んでもよく、フロー・カセット５２００は、その機械読み取り可能な要素を読み取ることができて、それにより自動的にガス・入口アダプタ５１２０の構成を検出することのできるセンサを含んでもよい。
【０１４１】
フロー・カセット５２００は電子モジュール５２５０を含む。一定の実施例では、電子モジュール５２５０は、通路５２２３内に配置された温度検知要素５２７１を有する温度センサ５２７０を含む。電子モジュールはまた、圧力センサ５４２０Ａ、５４２０Ｂも含み、それらはそれぞれ、通路５２２３の多孔質ディスク５４１０の反対側に配置されたポート５４２１Ａ及び５４２１Ｂに通路を通して接続されている。
【０１４２】
電子モジュール５２５０はフロー・カセットのプロセッサ５２５２も含み、このプロセッサはメモリ５２５４及びインターフェース・モジュール５２５６に接続されている。プロセッサ５２５２はまた、センサ５２５８、５２７０、５４２０Ａ、及び５４２０Ｂに結合され、各センサが測定したそれぞれのパラメータに関連する、各センサからの信号を受信するように構成される。メモリ５２５４は、プロセッサ５２５２のための動作命令及びデータを記憶するように構成され、データはセンサ５２５８、５２７０、５４２０Ａ、及び５４２０Ｂのための較正データを含んでもよい。データは、圧力センサ５４２０Ａ及び５４２０Ｂからの２つの圧力測定値を使用して多孔質ディスク５４１０を通る流量を判断するための方程式又は照合テーブルなどの情報もまた含んでもよい。一定の実施例では、例えば大気圧変換器などのベンチレータ１１００の外部の追加センサを使用して、測定された流量を周囲条件に合わせて調整してもよい。プロセッサ５２５２はまた、比例バルブ５３００に動作可能に結合され、バルブ５３００を作動させることができる。図３７に示されるプロセッサ５２５２とその他の要素との相互接続は、例えば、撚り対線又は光ファイバ・ケーブルなどの当業者に知られた任意の技術を使用して直接接続によって行われてもよいし、又は、その他の要素に内蔵されたマイクロプロセッサとのネットワーク接続を使用して行われてもよい。インターフェース・モジュール５２５６は、ベンチレータ１１００内の、例えば中央プロセッサ（図３７に示さず）などのその他の装置との有線又は無線の通信のための信号トランシーバを含んでもよいし、又は、ベンチレータ１１００の外部の装置と通信するための、図１１Ｂに示される背面インターフェース・パネル５１６５などの外部インターフェースと接続してもよい。インターフェース５２５６は、電力及び通信信号の両方を受容するように構成されてもよく、一定の実施例では、モジュールに電力を供給するために１つ又は複数の電圧変換器を含んでもよい。
【０１４３】
図３８Ａ〜図３８Ｂは、本開示の特定の態様による例示のフロー・カセット５２００を示す。フロー・カセット５２００は、入口端部５２２０及び出口端部５２３０をもつ本体５２１０を有する。入口端部５２２０は、ガス・入口アダプタ５１２０のカプラ５１２２（図３８Ａに示さず）と密封的に嵌合するように構成された入口５２２２を含む。入口端部５２２０は、ガス・入口アダプタ５１２０を入口５２２２に整列させる、例えば突出したピンなどの位置決め機構５２２６、及び、嵌合されるガス・入口アダプタ５１２０のための基準面となる嵌合面５２２４もまた含んでもよい。出口端部５２３０に近接する本体部分にソレノイド５２４０が取り付けられ、これについては図３９Ａに関してさらに詳細に説明する。電子モジュール５２５０が、この実施例では本体５２１０の上部に取り付けられている。電子モジュールの詳細について、図３７に関してさらに詳細に説明する。
【０１４４】
図３８Ｂは逆方向から見たフロー・カセット５２００を示し、出口端部５２３０に配置されている出口５２３２及びシール５２３４を示し、この実例ではこれらのシールは２つのＯリングである。出口端部５２３０はベンチレータ１１００内のその他のガス通路（図３８Ｂに示さず）に密封的に嵌合するように構成される。
【０１４５】
図３９Ａは本開示の特定の態様による、図３８Ａ〜図３８Ｂのフロー・カセット５２００の断面図である。「Ａ」とラベル付けされた破線の四角形で示される部分の拡大図が図３９Ｂに示される。
【０１４６】
破線の四角形５４００は流量センサ５４００の要素を示し、圧力センサ５４２０Ａ、５４２０Ｂ、及び流量制限器５４１０を含み、流量制限器は、この実例では多孔質ディスクである。多孔質ディスク５４１０は知られている流量抵抗を提供して、多孔質ディスク５４１０の両側間に流量につれて変動する圧力低下を作り出し、この圧力低下は１つ又は複数のガス又は混合ガスのために較正されてもよい。実際の圧力低下は、多孔質ディスク５４１０の上流及び下流の圧力を圧力センサ５４２０Ａ及び５４２０Ｂで測定して、圧力測定値の圧力差を判断することによって判断できる。磁石５１２８によって示され、ホール効果センサ５２５８によって検知されるガス・入口アダプタ５１２０の構成から導出される、どのガスが多孔質ディスク５４１０を流れるかの知識、及び温度センサ５２７０によって測定されるガスの温度の知識と共に圧力低下を使用して、多孔質ディスク５４１０を通過するガスの真の流量を判断することができ、この真の流量は「補正流量」と呼ばれることがある。流量センサ５４００はまた、圧力センサ５４２０Ａ、５４２０Ｂからの信号をフィルタリング及び調整する圧力検知電子装置５４２２を含んでもよく、この装置はそれらの信号をデジタル形式に変換してもよい。
【０１４７】
破線の四角形５３００は比例バルブ５３００の要素を示し、ソレノイド５２４０及びプラグ５３２０を含み、このプラグは通路５２２３の穴５３１０に適合する。一定の実施例では、プラグ５３２０及び穴５３１０は流体オン／オフ・バルブを形成し、ソレノイド５２４０はプラグ５３２０を完全に収納するか完全に展開するかのどちらかを行ってバルブ５３００を開放又は閉塞するように構成される。一定の実施例では、プラグ５３２０及び穴５３１０は可変流量のオリフィスを形成し、ソレノイド５２４０は、ソレノイド５２４０に動作可能に結合されたフロー・カセットのプロセッサ５２５２内で動作するフィードバック制御ループを使用して、プラグ５３２０を穴５３１０に対して調節可能に位置設定するように構成される。一定の実施例では、フロー・カセットのプロセッサ５２５２は、流量センサ５４００によって検知されたとおりに決定された流量を提供するように、又は圧力センサ５２４０Ｂによって検知されたとおりに決定された圧力を出口５２３２に提供するように、ソレノイド５２４０を作動させてもよい。
【０１４８】
図３９Ｂは、本開示の特定の態様による、図３９Ａの一部分の拡大図である。入口５２２２に流入するガスはチェック・バルブ５２６０に進み、チェック・バルブは、通路５２２３内の出口５２３２に向かう流れを通過させながら、逆方向の流れを阻止するように構成される。チェック・バルブ５２６０は、この実施例では、複数のスルーホール５２６３を有する剛性構造体５２６１を含み、可撓性ディスク５２６２が剛性構造体５２６１の中心に取り付けられている。入口から出口５２３２（図３９Ｂに示さず）に流れるガスは可撓性ディスク５２６２の上流側に圧力を生成し、その圧力が可撓性ディスク５２６２を剛性構造体５２６１から離れる方向に押し、それによりスルーホール５２６３を開放して、チェック・バルブ５２６０にガスを流す。チェック・バルブ５２６０の両側に圧力が等化されると、可撓性ディスク５２６２は剛性構造体５２６１との密封接触状態に戻り、それによりスルーホール５２６３を閉鎖して、ガスがチェック・バルブを通って入口５２２２の方向に流れないようにする。
【０１４９】
チェック・バルブ５２６０を通過した後、ガスはフィルタ５２６４を通過する。このフィルタは、この実施例では中空の円筒として形成され、脚５２６７を有するキャップ５２６６によって適切な位置に支えられており、これらの脚は、キャップ５２６６及びフィルタ５２６４を適切な位置に保持するようにチェック・バルブ５２６０の剛性構造体５２６１に接する。ガスは円筒の外側の周りを通過し、次に内方へフィルタ５２６４を通って空洞の中心に流入してから、フィルタ５２６４の外に流出する。一定の実施例では、フィルタ５２６４は、決められたサイズより大きい粒子を捕捉するように構成された機械的フィルタを備える。一定の実施例では、フィルタ５２６４は、例えば活性炭又は乾燥剤などの、水又は臭気などの一定の物質を吸収するように構成された１つ又は複数のケミカル・フィルタを備える。この実施例では、温度検知要素５２７１がフィルタ５２６４に近接して配置され、通路５２２３の壁面と同一面にある。
【０１５０】
図４０は、本開示の特定の態様による例示の設定プロセス５５００のフローチャートである。プロセス５５００はステップ５５１０で、フロー・カセット５２００をベンチレータ１１００内に取り付けることによって開始する。ステップ５５１５で、ユーザが、例えば酸素又はヘリオックス７０／３０などの、どのガス又は混合ガスを患者に提供するかを決定し、適切なガス・入口アダプタ５１２０を選択して、そのガス・入口アダプタ５１２０をベンチレータ１１００に正しい構成で取り付けて、そのガス・入口アダプタ５１２０の、決定されたガス又は混合ガスに対して正しいコネクタがフロー・カセット５２００に結合されるようにする。ガス・入口アダプタ５１２０はベンチレータ１１００内に取り付けられた特定のガス・入口アダプタ５１２０によって提供されるガスのタイプを示す磁石５１２４を含むので、フロー・カセット５２００のプロセッサ５２５２はステップ５５２０で、図３７に関して説明したように、ホール効果センサ５２５８を使用して磁石５１２４を検知することによって、どのガス又は混合ガスが提供されるのかを自動的に判断することができる。ステップ５５２５で、プロセッサ５２５２はメモリ５２５４から情報をロードし、その情報は、流量センサ５４００に関連する較正パラメータ及び／又は補正パラメータを含んでもよい。ここで、ベンチレータ１１００を使用するための設定が完了する。図１０に概要を示すようにユーザが呼吸回路を患者に接続した後、ユーザはステップ５５３０でベンチレータ１１００を始動させる。
【０１５１】
ベンチレータ１１００の動作中、フロー・カセット５２００はステップ５５３５で、多孔質ディスク５４１０の両側の圧力及びフロー・カセット５２００を流れるガスの温度を、図３７及び図３９Ａに関して説明したように、それぞれ流量センサ５４００及び温度センサ５２７０を使用して測定する。ステップ５５４０で、プロセッサ５２５２は、ステップ５５２５でダウンロードした補正及び較正の情報を適用してガスの実際の流量を計算し、この流量情報をステップ５５４５で、例えばベンチレータ１１００内のプロセッサに提供する。ステップ５５５０は「停止」コマンドが受け取られたかどうかに応じて分岐する判断する点である。ユーザが「停止」コマンドを提供した場合は、プロセス５５００は「はい」の経路に分岐し、終点に進んで終了する。ユーザが「停止」コマンドを提供していない場合は、プロセス５５００は「いいえ」の経路に分岐してステップ５５３５に戻り、圧力及び温度を測定する。プロセス５５００は、「停止」コマンドが受け取られるまでステップ５５３５〜５５５０をループする。
【０１５２】
要約すれば、開示されるフロー・カセットの実施例は、逆流防止及び濾過などの一定の機械的機能及び流量などの一定のパラメータの検知をコンパクトなモジュラー形式に統合することが分かる。一定の実施例では、フロー・カセットは、内部に記憶された補正及び較正のデータを使用して未処理の測定値を処理し、検知されたパラメータをより正確な値で提供する。一定の実施例では、フロー・カセットは、出口での供給ガスの判断された圧力又は判断された流量を提供するように構成されてもよい。モジュラー形式によって、このサブシステムの組み立て及び交換が簡単になるだけでなく、個別のテスト及び較正が可能になる。
【０１５３】
図４１はベンチレータ６０００を示し、これはベンチレータ１１００に相当してもよい。ベンチレータ６００は各種の構成要素部品を備え、それらはそれぞれ、プラスドライバなどの一般的な工具で取り外すことができてもよい。ベンチレータ６００は送風機６０５０、第１のフロー・バルブ６０５５、第２のフロー・バルブ６０６０、フィルタ・チャンバ６０７０、及び断熱フロー経路６０７５、及び、フロー結合装置６０８０を備える。構成要素部品はベンチレータ６０００の特定の内部寸法に適合するように設計されてもよい。構成要素部品のそれぞれは取り外されて、代替構成要素部品と交換されてもよく、代替構成要素部品は交換される部品と類似する寸法でもよい。
【０１５４】
送風機６０５０は送風機３５０及び／又は送風機７５０に相当してもよく、ガスを吸引してもよい。送風機６０５０はＨＥＰＡフィルタを含んでもよい。第１のフロー・バルブ６０５５はＯ２フロー・カセット３５５及び／又はインフロー・バルブ７５５に相当してもよく、ガス供給源から加圧酸素などの別のガスを受容する。フロー結合装置６０８０は送風機６０５０と第１のフロー・バルブ６０５５からのガスを結合してもよい。フロー結合装置６０８０は、吸気相の間、患者に接続していてもよい。フロー結合装置６０８０は、患者への流量を検出するための流量センサ、圧力超過状態の間に患者を保護するために開くことができる安全バルブ、及び、臨床医が患者による吸気労作を測定できるように流入を遮断する閉塞バルブを含んでもよい。
【０１５５】
患者の呼気相の間、患者の呼気流がフィルタ・チャンバ６０７０に接続されていてもよい。フィルタ・チャンバ６０７０はチャンバを含んでもよく、また、呼気から結露を収集するように構成されてもよい。フィルタ・チャンバ６０７０は、呼気を暖めて結露を減少させるためにヒータを含むか、ヒータに接続されてもよい。呼気流は断熱フロー経路６０７５を通って継続し、この経路は呼気が冷却されて結露を生じることを避けるために断熱材を含む。呼気流は第２のフロー・バルブ６０６０まで継続し、このバルブは吐出バルブ３６０及び／又は吐出バルブ７６０に相当してもよい。
【０１５６】
本説明は、本明細書で説明される種々の態様を当業者によって実施するのを可能にするために提示されるものである。上記は最良の形態とみなされるもの及び／又は他の実例を説明してきたが、これらの態様に対する種々の修正形態が当業者には容易に明らかになること、及び、本明細書で定義される一般的な原理が他の態様にも適用され得ることを理解されたい。したがって、特許請求の範囲は本明細書で示される態様のみに限定されることを意図されず、特許請求の範囲の文言に一致する全範囲が与えられ、ここでは、要素を単数形で参照することは、特に明記しない限り、「１つのみ」を意味することを意図されず、「１つ又は複数」を意味することを意図される。特に明記しない限り、「１組の」及び「いくつかの」という用語は１つ又は複数を意味する。男性形の代名詞（例えば、彼の）には女性及び中性の性（例えば、彼女の及びその）も含まれ、逆も同様である。存在する場合の表題及び副題は単に便宜的に使用されるものであり、本発明を限定するものではない。
【０１５７】
開示されるプロセス内でのステップの特定の順序又は階層は例示の手法を説明するものであることを理解されたい。デザインの好みに基づき、プロセス内でのステップの特定の順序又は階層が再構成され得ることを理解されたい。ステップのうちのいくつかのステップが同時に実施されてもよい。付随の方法の請求項は種々のステップの要素をサンプルの順序で提示しており、提示される特定の順序又は階層のみに限定されることを意味しない。
【０１５８】
本開示で使用される場合の「頂部」、「底部」、「前方」及び「後方」などの用語は、通常の重力基準系（ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ  ｆｒａｍｅ  ｏｆ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を参照するものではなく、任意の基準系を参照するものとして理解されるべきである。したがって、頂表面、底表面、前方表面及び後方表面は、重力基準系において、上方、下方、斜め方向又は水平方向に延在してよい。
【０１５９】
「態様」などフレーズは、これらの態様が本主題のテクノロジのために必要であること又はこれらの態様が本主題のテクノロジのすべての構成に適用されることを暗に意味するわけではない。一態様に関連する開示は、すべての構成に適用されても１つ又は複数の構成に適用されてもよい。一態様というフレーズは１つ又は複数の態様を意味していてよく、逆も同様である。「実施例」などのフレーズは、これらの実施例が本主題のテクノロジに必要であること又はこれらの実施例が本主題のテクノロジのすべての構成に適用されることを暗に意味するわけではない。一実施例に関連する開示は、すべての実施例に適用されても１つ又は複数の実施例に適用されてもよい。一実施例というフレーズは１つ又は複数の実施例を意味してよく、逆も同様である。
【０１６０】
「例示」という単語は、本明細書では、「実例又は例示の役割をする」ことを意味する。「例示」として本明細書で説明される任意の態様又はデザインは、他の態様又はデザインと比較して好適又は有利であると必ずしも解釈されない。
【０１６１】
当業者に既知であるか又は後で知られることになる、本開示を通して説明される種々の態様の要素に対するすべての構造的及び機能的な均等物が参照により本明細書に明確に組み込まれ、特許請求の範囲に包含されることを意図される。さらに、その開示が特許請求の範囲に明確に記載されているかどうかに関わらず、本明細書で開示されるものは公共に与えられることを一切意図されない。要素が「のための手段」というフレーズを使用して明示的に記載されない限り、又は方法の請求項の場合は要素が「のためのステップ」というフレーズを使用して記載されない限り、いかなる請求項の要素も３５ＵＳＣ１１２条、第６パラグラフの規定で解釈されない。さらに、「ｉｎｃｌｕｄｅ」又は「ｈａｖｅ」などの用語が本記述又は特許請求の範囲で使用される範囲内においては、これらの用語は、特許請求の範囲において移行語として採用されるときに解釈される場合の「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」という用語と同様に包含的であることを意図される。
【０１６２】
本明細書は本主題のテクノロジの例示の態様を説明するものであり、これには少なくとも以下の概念が含まれてよい：
【０１６３】
構想１
ベンチレータであって、
インペラ・キャビティを画定するハウジング、
インペラ・キャビティ内に配置され外部エッジを備えるインペラ・プレート、並びに
インペラ・プレート上に配置され、先端で結合した先行表面及び後行表面を備える１つ又は複数の翼
を備える送風機と、
固定磁場、
低周波信号に応答して固定磁場内で移動するように構成され、且つ、高周波信号を受信するように構成された駆動コイル、
駆動コイルに隣接し、駆動コイル内の高周波信号を検出するように構成され、検出された高周波信号が駆動コイルの位置に対応する、検出コイル、並びに
高周波源及び低周波源に結合され、（ｉ）検出された高周波信号を検出コイルから受信し、（ｉｉ）低周波信号を調節して駆動コイルを移動させるように構成されたプロセッサ
を備える流量制御デバイスと
を備え、送風機が流量制御デバイスと流体連通している、ベンチレータ。
【０１６４】
構想１は、先行表面が第２の部分に接する第１の部分を含み、第１の部分が第１の半径を有して先端部から延在し、第２の部分が第２の半径を有して先端部から延在しており、第１の半径が第２の半径より小さいことを規定してもよいし、規定しなくてもよい。
【０１６５】
構想２
送風機がベンチレータの流体経路内で流量制御デバイスの前にある、構想１のベンチレータ。
【０１６６】
構想３
送風機がベンチレータの流体経路内で流量制御デバイスの後ろにある、構想１のベンチレータ。
【０１６７】
構想４
送風機及び流量制御デバイスのセンサ情報を提供するように構成されたセンサと、センサ情報を流量制御デバイスに送信するように構成された換気制御システムとをさらに備える、構想１のベンチレータ。
【０１６８】
構想５
送風機と流体連通するフロー・カセットをさらに備える、構想１のベンチレータ。
【０１６９】
構想６
流量制御デバイスに取り外し可能に接続するように構成された流体入口アダプタをさらに備える、構想１のベンチレータ。
【０１７０】
構想７
１つ又は複数の翼が先行表面と後行表面との間の頂表面を備え、１つ又は複数の翼が頂表面を二分する中心線を備え、中心線に垂直に測定された幅が中心線に沿って変化する、構想１のベンチレータ。
【０１７１】
構想８
１つ又は複数の翼が、それぞれの先端からそれぞれの中心線に沿ったある距離において各翼の幅が同一であるように、それぞれの中心線に沿って同じ幅を有する、構想７のベンチレータ。
【０１７２】
構想９
ベンチレータであって、
フロー・カセットと、
流体入口アダプタとを備え、
フロー・カセットが
入口及び出口を終端とする流体通路、
流体通路内に配置され、温度を検出するように構成された温度センサ、
流体通路内に配置され、流量を検出するように構成された流量センサ、並びに
温度及び流量に基づいて補正流量を決定するように構成されたプロセッサを備えており、
流体入口アダプタが、
流体供給源に接続するように構成された第１の入口端部、
フロー・カセットの入口に取り外し可能に接続するように構成された第２の入口端部、
流体入口アダプタをフロー・カセットに固定するように構成されたラッチ構成要素、及び
流体供給源を特定するための機械読み取り可能な指標を備える、
ベンチレータ。
【０１７３】
構想９は、温度センサが流体通路内に配置されること、流量センサが流体通路内に配置されること、又は、カセットが温度及び流量に基づいて補正流量を決定するように構成されたプロセッサを含むことを規定してもよいし、規定しなくてもよい。
【０１７４】
構想１０
機械読み取り可能な指標が１つ又は複数の磁石を備える、構想９のベンチレータ。
【０１７５】
構想１１
１つ又は複数の磁石の構成を検出するように構成されたセンサを備える、構想１０のベンチレータ。
【０１７６】
構想１２
流体入口アダプタの第２の入口端部がねじ溝付きナットを備える、構想９のベンチレータ。
【０１７７】
構想１３
フロー・カセットの入口が、ねじ溝付きナットと連結するように構成されたねじ溝付きコネクタを備える、構想１２のベンチレータ。
【０１７８】
構想１４
フロー・カセットが、流体通路内に配置され選択可能な流量制限器を提供するように構成されたバルブを備える、構想９のベンチレータ。
【０１７９】
構想１５
低周波信号に応答して移動するように構成された駆動コイルと、
高周波信号に基づいて駆動コイルの位置を検出するように構成された検出コイルと、
高周波信号を受信して低周波信号を修正するように構成された流量制御デバイスプロセッサと、
駆動コイルの位置に基づいて調節可能な可変開口部を画定するバルブ・オリフィスとを備える
流量制御デバイスをさらに備える、構想９に記載のベンチレータ。
【０１８０】
構想１６
流体入口アダプタが、流量制御デバイスのねじ溝付きコネクタと連結するように構成されたねじ溝付きナットを備える、構想１５のベンチレータ。
【０１８１】
構想１７
流量センサを備えるベンチレータであって、
流量センサが、
流体通路と、
流量制限器であって、流体通路を通過する流体が必ず流量制限器を通過するように流体通路内に配置された流量制限器と、
流体通路の第１の端部に結合され、第１の圧力を検出するように構成された第１の圧力センサと、
第２の圧力センサであって、第１と第２の圧力センサの間に流量制限器があるように流体通路の第２の端部に結合され、第２の圧力を検出するように構成された第２の圧力センサと、
流体通路に結合され、温度を検出するように構成された温度センサと、
少なくとも第１の圧力、第２の圧力、及び温度に基づいて補正流量を決定するように構成された流量センサ・プロセッサとを備える、
ベンチレータ。
【０１８２】
構想１８
流体供給源を特定するための機械読み取り可能な指標と、流量センサと流体連通している入口とを備える流体入口アダプタをさらに備える、構想１７のベンチレータ。
【０１８３】
構想１９
流量センサ・プロセッサが、機械読み取り可能な指標に基づいて流体の特定用情報を受け取り、特定された流体に少なくとも基づいて補正流量を決定するようにさらに構成される、構想１８のベンチレータ。
【０１８４】
構想２０
流量センサと流体連通している送風機をさらに備え、送風機が、
インペラ・プレートと、
インペラ・プレート上に配置され先端部で結合した先行表面及び後行表面を備えた１つ又は複数の翼とを備え、
先行表面が第２の部分に接する第１の部分を含み、第１の部分が第１の半径を有して先端部から延在し、第２の部分が第２の半径を有して先端部から延在しており、第１の半径が第２の半径より小さい、構想１７のベンチレータ。
【図１】
2017524100.tif 000003
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図４０】
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【図４１】
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【国際調査報告】
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