(57)【要約】  本明細書で説明されるのは、患者のライン内の目標圧力に反応して患者のラインを通るガス流れを制御するベンチレータのための流量制御バルブである。バルブは、（ｉ）固定磁場内に配置されたコイルを通して高周波信号及び低周波信号の両方を提供すること、（ｉｉ）高周波信号を検出することによりコイルの位置を決定すること、及び（ｉｉｉ）コイルの決定された位置及び／又は速度に基づいて低周波信号を調整することによりコイルの位置を制御することによって、ガス流れを制御する。
2017522157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を生成するように構成された高周波源と、
低周波信号を生成するように構成された低周波源と、
固定磁場と、
前記低周波信号に反応して前記固定磁場内で移動するように構成され、且つ前記高周波信号を受信するように構成された駆動コイルと、
前記駆動コイル内の前記高周波信号を検出するように構成された、前記駆動コイルに隣接する検出コイルであって、前記検出された高周波信号は前記駆動コイルの位置に対応している、検出コイルと、
前記高周波源及び前記低周波源に結合され、且つ前記検出された高周波信号を前記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、
前記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、
バルブ座部及び可変開口部を画定するバルブ・オリフィスであって、前記可変開口部は前記バルブ座部を基準とした前記シールの位置に基づいて調整可能である、バルブ・オリフィスと
を有する流量制御デバイス。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記高周波信号と前記検出された高周波信号との間の遅延に基づいて前記駆動コイルの位置を計算するようにさらに構成されており、前記遅延は前記駆動コイルの位置に比例している、請求項１に記載の流量制御デバイス。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記駆動コイルの前記計算された位置に基づいて前記駆動コイルの速度を計算するようにさらに構成されている、請求項２に記載の流量制御デバイス。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記駆動コイルの前記計算された速度に基づいて前記低周波信号を修正するようにさらに構成されている、請求項３に記載の流量制御デバイス。
【請求項５】
前記シールが前記駆動コイルに機械的に結合されている、請求項１に記載の流量制御デバイス。
【請求項６】
前記シールは、前記可変開口部を閉じるために前記バルブ座部と係合するように構成されている、請求項１に記載の流量制御デバイス。
【請求項７】
前記検出コイルが前記駆動コイルを取り囲んでいる、請求項１に記載の流量制御デバイス。
【請求項８】
チャンバをさらに有し、前記固定磁場、前記駆動コイル及び前記検出コイルが前記チャンバ内に配置される、請求項１に記載の流量制御デバイス。
【請求項９】
第１のバルブを有するベンチレータ・システムであって、前記第１のバルブが供給チャンネルに接続され、また前記第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た第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た第１の低周波源と、
第１の固定磁場と、
前記第１の低周波信号に反応して前記第１の固定磁場内で移動するように構成され、且つ前記第１の高周波信号を受信するように構成された第１の駆動コイルと、
前記駆動コイル内の前記第１の高周波信号を検出するように構成された、前記第１の駆動コイルに隣接する第１の検出コイルであって、前記検出された第１の高周波信号は前記第１の駆動コイルの位置に対応している、第１の検出コイルと、
前記第１の高周波源及び前記第１の低周波源に結合され、且つ前記検出された第１の高周波信号を前記第１の検出コイルから受信するように構成された第１のプロセッサと、
前記第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た第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・オリフィスであって、前記第１のバルブ座部を基準とした前記第１のシールの位置に基づいて調整可能である、第１のバルブ・オリフィスと
を有している、ベンチレータ・システム。
【請求項１０】
前記第１のプロセッサは、前記第１の高周波信号と前記検出された第１の高周波信号との間の遅延に基づいて前記第１の駆動コイルの位置を計算するように構成された第１の位置回路をさらに有し、前記遅延は前記第１の駆動コイルの位置に比例している、請求項９に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１１】
前記第１のプロセッサは、前記第１の駆動コイルの前記計算された位置に基づいて前記第１の駆動コイルの速度を計算するように構成された第１の速度回路をさらに有している、請求項１０に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１２】
前記第１のプロセッサは、前記第１の駆動コイルの前記計算された速度に基づいて前記第１の低周波信号を修正するようにさらに構成されている、請求項１１に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１３】
前記第１のプロセッサは、前記第１の低周波信号を継続的に修正するようにさらに構成されている、請求項１２に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１４】
排気チャンネルに接続された第２のバルブをさらに有し、前記第２のバルブが、
第２の高周波信号を生成するように構成された第２の高周波源と、
第２の低周波信号を生成するように構成された第２の低周波源と、
第２の固定磁場と、
前記第２の低周波信号に反応して前記第２の固定磁場内で移動するように構成され、且つ前記第２の高周波信号を受信するように構成された第２の駆動コイルと、
前記第２の駆動コイル内の前記第２の高周波信号を検出するように構成された、前記第２の駆動コイルに隣接する第２の検出コイルであって、前記検出された第２の高周波信号は前記第２の駆動コイルの位置に対応している、第２の検出コイルと、
前記第２の高周波源及び前記第２の低周波源に結合され、且つ前記検出された第２の高周波信号を前記第２の検出コイルから受信するように構成された第２のプロセッサと、
前記第２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た第２の座部と、
第２のバルブ座部を画定する第２のバルブ・オリフィスであって、前記第２のバルブ・オリフィスは前記第１のバルブ座部を基準とした前記第２のシールの位置に基づいて調整可能である、第２のバルブ・オリフィスと
を有している、請求項９に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１５】
前記第２のプロセッサは、前記第２の高周波信号と前記検出された第２の高周波信号との間の遅延に基づいて前記第２の駆動コイルの位置を計算するように構成された第２の位置回路をさらに有し、前記遅延は前記第２の駆動コイルの位置に比例している、請求項１４に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１６】
前記第２のプロセッサは、前記第２の駆動コイルの前記計算された位置に基づいて前記第２の駆動コイルの速度を計算するように構成された第２の速度回路をさらに有している、請求項１５に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１７】
前記第２のプロセッサは、前記第２の駆動コイルの前記計算された速度に基づいて前記第２の低周波信号を修正するようにさらに構成されている、請求項１６に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１８】
前記第１のプロセッサ及び前記第２のプロセッサは、前記第１のバルブ・オリフィス及び前記第２のバルブ・オリフィスをそれぞれ交互に開けるように構成されている、請求項１４に記載のベンチレータ・システム。
【請求項１９】
バルブを調整するための方法であって、
駆動コイルに高周波信号及び低周波信号を送信するステップであって、前記低周波信号は固定磁場内で前記駆動コイルを移動させ、また前記駆動コイルは前記バルブの可変バルブ・オリフィスをシールによって調整させる、ステップと、
前記駆動コイル内の前記高周波信号を検出するステップと、
前記検出された高周波信号に基づいて前記駆動コイルの速度を決定するステップと、
前記駆動コイルの前記決定された速度に基づいて前記低周波信号を修正するステップと
を含む方法。
【請求項２０】
前記速度を決定するステップが、
前記高周波信号と前記検出された高周波信号との間の遅延を決定するステップと、
前記遅延に基づいて前記駆動コイルの位置を決定するステップと、
時間変化量に対する前記駆動コイルの位置の変化を決定するステップと
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、代理人整理番号０８０６２５−０４２５の、２０１３年６月２８日に出願された「ＶＥＮＴＩＬＡＴＯＲ  ＥＸＨＡＬＡＴＩＯＮ  ＦＬＯＷ  ＶＡＬＶＥ」と題される米国特許出願第１３／９３１，４１８号の一部継続出願であり、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、換気システムに関し、より詳細には、ベンチレータ・フロー・バルブ（ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  ｆｌｏｗ  ｖａｌｖｅ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
慢性呼吸不全などの呼吸障害を患う患者は、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反転され、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）を検出したときに開始され、又はベンチレータによって開始されることができる。
【０００４】
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。バルブは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。
【０００６】
本明細書で説明されるのはベンチレータであり、このベンチレータは、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。吐出バルブは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たときに圧力を維持するように追加の（必要とされる）流れが供給される。
【０００７】
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た高周波源と、低周波信号を生成するように構成された低周波源と、固定磁場と、を有する流量制御デバイスに関する。流量制御デバイスは、低周波信号に反応して固定磁場内で移動するように、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、駆動コイル内の高周波信号を検出するように構成された、駆動コイルに隣接する検出コイルとをさらに有する。検出された高周波信号は駆動コイルの位置に対応する。流量制御デバイスは、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、且つ高周波源及び低周波源に結合されたプロセッサをさらに有する。流量制御デバイスは、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。
【０００８】
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・システムは、例えば、供給チャンネルに接続された第１のバルブを有する。第１のバルブは、第１の高周波信号を生成するように構成された第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た第１の低周波源と、第１の固定磁場とを有する。第１のバルブは、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、且つ第１の高周波信号を受信するように構成された第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た、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。検出された第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のバルブは、検出された第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、且つ第１の高周波源及び第１の低周波源に結合された第１のプロセッサをさらに有する。第１のバルブは、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た第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。
【０００９】
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。低周波信号は固定磁場内で駆動コイルを移動させ、駆動コイルは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。この方法は、駆動コイル内の高周波信号を検出すること、検出された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、及び駆動コイルの決定された速度に基づいて低周波信号を修正することをさらに含む。
【００１０】
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たフォース・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た電流増幅器と、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たフィードバック・コイルとを有するバルブに関し、検出された高周波電流は、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。バルブは、（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、且つ（ｉｉ）電流増幅器に指示を送信するように、構成されたプロセッサと、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たダイアフラムとをさらに有することができる。
【００１１】
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・システムは、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たガス源と、患者からの排出ガスを誘導するように構成された排気チャンネルと、排気バルブとを有する。排気バルブは、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たフォース・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た電流増幅器と、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たフィードバック・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、構成されたプロセッサと、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たダイアフラムとを有することができる。
【００１２】
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、且つ（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ている、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、検出された高周波電流が、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している、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。
【００１３】
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すなわち観点、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。
【００１４】
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】
【００１５】
【図１】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２Ａ】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２Ｂ】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３】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４Ａ】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４Ｂ】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５】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６Ａ】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６Ｂ】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７】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８】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９】本開示の特定の態様による高周波信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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た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、測定された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。
【００２１】
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た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、測定された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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、吐出バルブは、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。吐出バルブは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。
【００２４】
本明細書で説明されるように、吐出バルブは、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た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。
【００２５】
図１が、本開示の特定の態様によるベンチレータ１００を備える例示の換気システムを使用する患者１０を描いている。ベンチレータ１００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（ｌｉｍｂ、突出枝）」１０４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１０６と、供給リム１０４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１０８とを有する。供給リム１０４及び排気リム１０６の両方が、この実例では患者１０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１０２に結合される。他の実施例（図１に示されない）では、患者インターフェース・デバイス１０２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。
【００２６】
図２Ａ及び２Ｂは本開示の特定の態様によるベンチレータ１００の正面図及び背面図である。ベンチレータ１００が、取り付けられるユーザ・インターフェース１１５を備えるハウジング１１０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２Ａでは、ハウジング１１０の前方部分が、図１の供給リム１０４などの供給リムのための供給ポート１５５と、図１の排気リム１０６などの排気のためのリターン・ポート１５０とを有することが分かる。リターン・ポート１５０は、患者１０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２Ａ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１５２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１６０がさらに存在してよい。
【００２７】
図２Ｂが、ガス入口アダプタ（ｇａｓ  ｉｎｌｅｔ  ａｄａｐｔｅｒ）１２０と、空気取入れポート（ａｉｒ  ｉｎｔａｋｅ  ｐｏｒｔ）１４０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１３０とを備えるベンチレータ１００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１６５がさらに存在してよい。
【００２８】
図３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１００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。
【００２９】
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。
【００３０】
ベンチレータ１００のフィードバック及び制御の一実例が図４Ａに描かれており、この図４Ａ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１００のライン内の圧力）に基づく。
【００３１】
図４Ａ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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ベンチレータ１００のフィードバック及び制御の別の実例が図４Ｂ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１００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。
【００３５】
図４Ｂ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図５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４Ａの吐出バルブ・ドライバ４４０又は図４Ｂ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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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によって検出された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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
図６Ａは、図５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によって検出された高周波信号は、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
ポペット弁を備えるダイアフラムが図６Ａ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。
【００５０】
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。
【００５１】
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１００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１００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１００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。
【００５２】
図６Ｂ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。
【００５３】
図７は、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１００の別の実装形態の概略図を示す。制御システム７０５は、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は、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。
【００５４】
システム・ハードウェア７１０は、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は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は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。
【００５５】
流入バルブ制御システム７４０は、図４のフィードバック・システム４００又は図５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に類似していてよく、同様に動作することができる。また、流入バルブ７５５は、図４及び図６の吐出バルブ４１０又は図５のバルブ５０３に相当し得る吐出バルブ７６０に類似していてよく、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。
【００５６】
図３ではフロー・カセットが使用されるが、図７では代わりにバルブ制御システムが使用される。フロー・カセットは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は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・カセットは、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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は最初は閉じられており、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を考慮し得る。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。
【００５９】
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。
【００６０】
図８は、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において、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において、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、検出された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。
【００６１】
ブロック８３０は図８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た高周波信号との間の遅延が決定され得る。図９は標本空間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た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。
【００６２】
上の説明は、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。
【００６３】
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。設計の好みに基づき、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。
【００６４】
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いてもよい。
【００６５】
「態様（ａｓｐｅｃｔ）」などのフレーズは、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。
【００６６】
「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設計は、他の態様又は設計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。
【００６７】
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。
【００６８】
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：
【００６９】
（概念１）
流量制御デバイスが、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、低周波信号に反応して固定磁場内で移動するように構成され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であって、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、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る、高周波源及び低周波源に結合されるプロセッサと、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・オリフィスであって、可変開口部が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バルブ・オリフィスと、を有する。
【００７０】
（概念２）
概念１の流量制御デバイスであって、プロセッサが、高周波信号と検出された高周波信号との間の遅延に基づいて駆動コイルの位置を計算するようにさらに構成され、遅延が駆動コイルの位置に比例する。
【００７１】
（概念３）
概念２の流量制御デバイスであって、プロセッサが、駆動コイルの計算された位置に基づいて駆動コイルの速度を計算するようにさらに構成される。
【００７２】
（概念４）
概念３の流量制御デバイスであって、プロセッサが、駆動コイルの計算された速度に基づいて低周波信号を修正するようにさらに構成される。
【００７３】
（概念５）
概念１の流量制御デバイスであって、シールが駆動コイルに機械的に結合される。
【００７４】
（概念６）
概念１の流量制御デバイスであって、シールが可変開口部を閉じるためにバルブ座部に係合されるように構成される。
【００７５】
（概念７）
概念１の流量制御デバイスであって、検出コイルが駆動コイルを取り囲む。
【００７６】
（概念８）
チャンバをさらに有する概念１の流量制御デバイスであって、固定磁場、駆動コイル及び検出コイルがチャンバ内に配置される。
【００７７】
（概念９）
ベンチレータ・システムが供給チャンネルに接続される第１のバルブを有し、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、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構成され及び第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の検出コイルであって、検出される第１の高周波信号が第１の駆動コイルの位置に対応する、第１の検出コイルと、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のプロセッサと、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・オリフィスであって、第１のバルブ・オリフィスが第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、可変の第１のバルブ・オリフィスと、を有する。
【００７８】
（概念１０）
概念９のベンチレータ・システムであって、第１のプロセッサが、第１の高周波信号と検出される第１の高周波信号との間の遅延に基づいて第１の駆動コイルの位置を計算するように構成される第１の位置回路をさらに有し、遅延が第１の駆動コイルの位置に比例する。
【００７９】
（概念１１）
概念１０のベンチレータ・システムであって、第１のプロセッサが、第１の駆動コイルの計算された位置に基づいて第１の駆動コイルの速度を計算するように構成される第１の速度回路をさらに有する。
【００８０】
（概念１２）
概念１１のベンチレータ・システムであって、第１のプロセッサが、第１の駆動コイルの計算された速度に基づいて第１の低周波信号を修正するようにさらに構成される。
【００８１】
（概念１３）
概念１２のベンチレータ・システムであって、第１のプロセッサが、第１の低周波信号を継続的に修正するようにさらに構成される。
【００８２】
（概念１４）
概念９のベンチレータ・システムであって、排気チャンネルに接続される第２のバルブをさらに有し、第２のバルブが、第２の高周波信号を生成するように構成される第２の高周波源と、第２の低周波信号を生成するように構成される第２の低周波源と、第２の固定磁場と、第２の低周波信号に反応して第２の固定磁場内で移動するように構成され及び第２の高周波信号を受信するように構成される第２の駆動コイルと、第２の駆動コイル内の第２の高周波信号を検出するように構成される、第２の駆動コイルに隣接する第２の検出コイルであって、検出される第２の高周波信号が第２の駆動コイルの位置に対応する、第２の検出コイルと、検出される第２の高周波信号を第２の検出コイルから受信するように構成される、第２の高周波源及び第２の低周波源に結合される第２のプロセッサと、第２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２の座部と、第２のバルブ座部を画定する第２のバルブ・オリフィスであって、第２のバルブ・オリフィスが第１のバルブ座部を基準とした第２のシールの位置に基づいて調整可能である、第２のバルブ・オリフィスと、を有する。
【００８３】
（概念１５）
概念１４のベンチレータ・システムであって、第２のプロセッサが、第２の高周波信号と検出される第２の高周波信号との間の遅延に基づいて第２の駆動コイルの位置を計算するように構成される第２の位置回路をさらに有し、遅延が第２の駆動コイルの位置に比例する。
【００８４】
（概念１６）
概念１５のベンチレータ・システムであって、第２のプロセッサが、第２の駆動コイルの計算された位置に基づいて第２の駆動コイルの速度を計算するように構成される第２の速度回路をさらに有する。
【００８５】
（概念１７）
概念１６のベンチレータ・システムであって、第２のプロセッサが、第２の駆動コイルの計算された速度に基づいて第２の低周波信号を修正するようにさらに構成される。
【００８６】
（概念１８）
概念１４のベンチレータ・システムであって、第１のプロセッサ及び第２のプロセッサが、第１のバルブ・オリフィス及び第２のバルブ・オリフィスをそれぞれ開けるのを交互に行うように構成される。
【００８７】
（概念１９）
バルブを調整するための方法であって、この方法が、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であって、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、送信することと、駆動コイル内の高周波信号を検出することと、検出された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、を含む。
【００８８】
（概念２０）
概念１９の方法であって、速度を決定することが、高周波信号と検出された高周波信号との間の遅延を決定することと、遅延に基づいて駆動コイルの位置を決定することと、時間変化量に対する駆動コイルの位置の変化を決定することと、をさらに含む。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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