(57)【要約】  本発明は、ガスストリームをフィルタ処理するフィルタ組立体を提供する。このフィルタ組立体は、ガスストリーム内に配置されるように構造化された多数のフィルタ素子を有する。また、フィルタ組立体は、多数のフィルタ素子の各々を加熱する加熱素子を有し、前記加熱素子は、前記ガスストリーム内に配置されるように構造化され、前記ガスストリームが通過した際に、前記ガスストリームを直接加熱する。
2012513237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスストリームをフィルタ処理するフィルタ組立体であって、
各々が前記ガスストリーム内に配置されるように構造化された複数のフィルタ素子と、
前記複数のフィルタ素子の各々を加熱する加熱素子と、
を有し、
前記加熱素子は、前記ガスストリーム内に配置されるように構造化され、前記ガスストリームが通過した際に、前記ガスストリームを直接加熱することを特徴とするフィルタ組立体。
【請求項２】
前記加熱素子は、多孔質構造を有し、前記加熱素子を通過する前記ガスストリームを収容するように構造化されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項３】
前記加熱素子は、略平坦構造に配置されることを特徴とする請求項2に記載のフィルタ組立体。
【請求項４】
前記加熱素子は、略薄型で可撓性であり、略非平坦構造で配置されることを特徴とする請求項2に記載のフィルタ組立体。
【請求項５】
前記加熱素子は、カーボンファイバファイバ加熱素子を有することを特徴とする請求項4に記載のフィルタ組立体。
【請求項６】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子から離間されていることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項７】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子と直接連通していることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項８】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子の下流に配置されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項９】
前記複数のフィルタ素子は、第1のフィルタ素子および第2のフィルタ素子を有し、
前記加熱素子は、前記第1のフィルタ素子と前記第2のフィルタ素子の間に配置されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項１０】
当該フィルタ組立体は、さらに、呼気ガスを有するガスストリーム内に配置されるように構造化されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項１１】
ガスストリームをフィルタ処理する方法であって、
前記ガスストリームが加熱素子を通過した際に、前記ガスストリームを直接加熱するステップと、
前記ガスストリームが該ガスストリーム内に配置された複数のフィルタ素子を通過した際に、前記ガスストリームをフィルタ処理するステップと、
前記加熱素子で、前記複数のフィルタ素子の各々を加熱するステップと、
を有する方法。
【請求項１２】
前記加熱素子は、多孔質構造を有し、前記加熱素子を通過する前記ガスストリームを収容することを特徴とする請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記加熱素子は、略平坦構造に配置されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記加熱素子は、略薄型で可撓性であり、略非平坦構造で配置されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱素子は、カーボンファイバファイバ加熱素子を有することを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のフィルタ素子は、第1のフィルタ素子および第2のフィルタ素子を有し、
前記加熱素子は、前記第1のフィルタ素子と前記第2のフィルタ素子の間に配置されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
【請求項１７】
前記フィルタ組立体は、呼気ガスを有するガスストリーム内に配置されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子から離間されていることを特徴とする請求項11に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子と直接連通していることを特徴とする請求項11に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子の下流に配置されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガスストリームをフィルタ処理するフィルタ組立体に関し、特に、一体化された熱源を有するフィルタ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気伝搬疾病（例えばSARS、鳥インフルエンザ）の発生および認識の高まりから、いくつかの医療環境における要求の下、機械的換気装置において、患者の呼気ガスのフィルタ処理が行われている。呼気ガスは、通常の場合、37℃の100％近い相対湿度で、換気装置ユニットに到達する。従って、そのような用途に使用されるインラインフィルタには、水分に対する耐性が要求される。また、インライン噴霧器治療法では、フィルタ素子が水分に晒され同様の影響を受ける。フィルタ素子の湿潤は、そのようなフィルタ素子を劣化させ、ろ過媒体（フィルタ媒体）の破損につながり得る。また、湿ったフィルタ素子は、高い流抵抗を有し、このため、患者がフィルタ素子を介して呼吸（呼気および吸気）をすることが難しくなる。
【０００３】
別の問題は、換気装置に関連する導管または管内での凝縮物の形成であり、そのような凝縮物により、フィルタ素子の下流の部材（例えば、これに限られるものではないが、フローセンサ）に悪影響が生じる。そのような凝縮を避けるためには、換気装置内を流れるガスの温度を高めることが望ましい。
【０００４】
そのため、呼気ガス経路に、バクテリアフィルタを配置することが望ましい。これにより、水分に晒された際に、その完全性を維持して、流抵抗を小さく維持することができると同時に、呼気ガスの温度を高めて、換気装置内での水分の凝縮を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既知の装置では、フィルタ素子の乾燥が維持されるようにフィルタハウジングが加熱され、呼気ガスの温度が高められる。一般に、そのような装置では、印加エネルギーの一部が媒体およびガスの加熱に利用されずに、通常、周囲環境に消失するため、そのような装置は、あまり効率的ではない。そのような損失のため、ガス温度を高めるには限界があり、フィルタの下流では、依然として、凝縮が生じ得る。従って、既知の装置では、しばしば水分がフィルタ媒体に凝集することが生じ得る。
【０００６】
このように、呼気ガスをフィルタ処理する際に使用されるフィルタおよびフィルタ組立体の分野において、改善に対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある実施例では、ガスストリームをフィルタ処理するフィルタ組立体であって、各々が前記ガスストリーム内に配置されるように構造化された複数のフィルタ素子と、前記複数のフィルタ素子の各々を加熱する加熱素子と、を有するフィルタ組立体が提供される。前記加熱素子は、前記ガスストリーム内に配置されるように構造化され、前記ガスストリームが通過した際に、前記ガスストリームを直接加熱する。前記加熱素子は、多孔質構造を有し、前記加熱素子を通過する前記ガスストリームを収容するように構造化されても良い。前記加熱素子は、略平坦構造に配置されても良い。前記加熱素子は、略薄型で可撓性であり、略非平坦構造で配置されても良く、カーボンファイバファイバ加熱素子を有しても良い。前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子から離間されていても良い。前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子と直接連通しても良い。前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子の下流に配置されても良い。前記複数のフィルタ素子は、第1のフィルタ素子および第2のフィルタ素子を有しても良く、前記加熱素子は、前記第1のフィルタ素子と前記第2のフィルタ素子の間に配置されても良い。当該フィルタ組立体は、さらに、呼気ガスを有するガスストリーム内に配置されるように構造化されても良い。
【０００８】
別の実施例では、ガスストリームをフィルタ処理する方法が提供される。この方法は、前記ガスストリームが加熱素子を通過した際に、前記ガスストリームを直接加熱するステップと、前記ガスストリームが該ガスストリーム内に配置された複数のフィルタ素子を通過した際に、前記ガスストリームをフィルタ処理するステップと、前記加熱素子で、前記複数のフィルタ素子の各々を加熱するステップと、を有する。前記加熱素子は、多孔質構造を有し、前記加熱素子を通過する前記ガスストリームを収容しても良い。前記加熱素子は、略平坦構造に配置されても良い。前記加熱素子は、略薄型で可撓性であり、略非平坦構造で配置されても良い。前記加熱素子は、カーボンファイバファイバ加熱素子を有しても良い。前記複数のフィルタ素子は、第1のフィルタ素子および第2のフィルタ素子を有しても良く、前記加熱素子は、前記第1のフィルタ素子と前記第2のフィルタ素子の間に配置されても良い。前記フィルタ組立体は、呼気ガスを有するガスストリーム内に配置されても良い。前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子から離間されていても良い。前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子と直接連通しても良い。前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子の下流に配置されても良い。
【０００９】
添付の図面は、本発明の好適実施例を示しており、前述の記載および以降の記載と合わせることにより、本発明の原理の説明がより明確となる。図面を通して、同様の参照符号は、同様のまたは対応する部材を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例によるフィルタ組立体の単純化された断面図である。
【図２】本発明の別の実施例によるフィルタ組立体の単純化された断面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施例によるフィルタ組立体の単純化された断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施例によるフィルタ組立体の単純化された断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例によるフィルタ組立体の単純化された断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願において、例えば、これに限定されるものではないが、上部、底部、左、右、上、下、前方、後方、およびそれらの関連語のような、方向を示す用語は、図面に示された素子の方向に関連するものであり、特に規定がない限り、請求項を限定するものではない。
【００１２】
本願で使用されている、2もしくは3以上の部品または部材が相互に「結合」されるという表現は、部品が相互に直接、または1もしくは2以上の中間部品もしくは部材を介して接合され、あるいは動作されることを意味する。
【００１３】
本願で使用されている、「数」という用語は、1または2以上の整数（すなわち複数）を意味する。
【００１４】
図1には、本発明の実施例によるフィルタ組立体10の断面図を示す。フィルタ組立体10は、導管11または他の適当な構造（例えばこれに限られるものではないが、剛性プラスチックハウジング、可撓性または剛性管材）内に収容され、導管11は、ガスストリーム12がそこを通るように誘導する。ガスストリーム12は、例えば、これに限られるものではないが、医療患者の吸気ガスまたは呼気ガスを有しても良い。フィルタ組立体10は、ガスストリーム12内に配置され、通過するガスストリーム12のフィルタ処理を行う。フィルタ組立体10は、第1のフィルタ素子14および第2のフィルタ素子16と、両者の間に配置された加熱素子18とを有する。各フィルタ素子14、16は、略平坦な構造であり、ガスストリーム12のフィルタ処理に適したフィルタ媒体20、22を有する。そのようなフィルタ媒体の例には、これに限られるものではないが、紙、多孔質セルロース、セラミックマイクロファイバ、静電処理化ポリプロピレンが含まれる。図1に示した実施例では、加熱素子18は、第1および第2のフィルタ素子14、16の両方と直接接触するように示されているが、本発明から逸脱せずに、フィルタ素子14、16の一方または両方が、加熱素子18と離間して配置されても良いことは明らかである。直接接触では、ヒータからフィルタ素子への最適な熱の移動が可能となるが、2つの部材の間に空間が存在する場合でも、ヒータに十分な電力を供給すれば、許容できる効果が得られることは明らかである。
【００１５】
加熱素子18は、これに限られるものではないが、例えば、カーボンファイバ加熱素子のような、薄型のシート状で略可撓性の、多孔質構造を有することが好ましい。カーボンファイバ加熱素子は、繊維シートに似ており、ガスの流通が可能な多孔質状態で織ることができる。カーボンファイバファイバの加熱素子18は、導電性であり、これに電位差を印加した際に、熱を発生する。
【００１６】
加熱素子18の構造により、この加熱素子は、ガスストリーム12中に直接配置することができる。また、そのような構造によって、加熱素子18を、第1および第2のフィルタ素子14、16のフィルタ媒体20、22と近接して、好ましくは直接接触するように、配置さすることができる。これにより、熱を直接、フィルタ媒体20、22の方に提供することが可能になる。従って、図1の矢印12で示すように、フィルタ組立体10を通って湿潤ガスが流れても、加熱素子18は、湿潤呼気ガスからの水分が、フィルタ媒体20、22に蓄積されることを防止する。媒体を乾燥状態に維持することにより、フィルタ組立体10にわたる流抵抗の好ましくない上昇を避けることができる上、フィルタの破損および劣化を抑制することができる。また、加熱素子18は、湿潤ガスストリーム12の温度を高め、これにより、湿潤ガス12がフィルタ組立体10から排出された際に、下流側の換気装置部材と接触して、凝縮が起こることが防止される。
【００１７】
加熱素子18をガスストリーム12内に直接配置することにより、従来のガスストリームが通るハウジングを加熱するためガスが均一に加熱されない構成に比べて、ガスストリーム12のより均一な加熱が提供されることは、明らかである。また、導管11および／または関連ハウジング（図示されていない）の代わりに、このような加熱素子18をガスストリーム12内に配置する方法では、ガスストリーム12に熱エネルギーを伝達する際に、加熱素子18をより効率的に利用することができる。
【００１８】
フィルタ組立体10の構成は、各種導管に対して最適なフィルタ特性を得るため、変更しても良い。例えば、図2には、フィルタ組立体10’を示す。このフィルタ組立体は、前述の図1に示したものと類似している。しかしながら、図2に示すように、フィルタ組立体10’は、3つではなく、2つの部材のみを有し、すなわち、加熱素子18および第1のフィルタ素子14しか有さない。図3には、図1の例と同様のフィルタ組立体10”の一例を示すが、このフィルタ組立体は、3つの部材、すなわち第1のフィルタ素子14、第2のフィルタ素子16、および両者の間に配置された加熱素子18を有する。しかしながら、図1に示した例とは異なり、フィルタ素子14および16は、略波板状またはひだ構造状に形成されており、フィルタ組立体10”のろ過領域（フィルタ領域）が増加している。図3に示すように、加熱素子18の可撓性の性質により、加熱素子18は、フィルタ素子14、16とともに、そのような略波板状またはひだ構造状に形成することができる。このように、本発明のフィルタ組立体は、本発明の範囲から逸脱することなく、所望の用途における特定のニーズに従って変更されることは明らかである（例えば、これに限られるものではないが、フィルタ素子および／もしくは加熱素子の数ならびに／または配置の変更、フィルタ素子および／もしくは加熱素子の寸法ならびに／または組成の変更）。
【００１９】
図4には、本発明の別の実施例による加湿器組立体50の断面図を示す。加湿器組立体50は、導管11、または流通するガスストリーム52の誘導に適した構造内に配置される。ガスストリーム52は、例えば、ユーザの吸気のためのガス供給（例えば、これに限られるものではないが、空気、空気／酸素混合ガス、空気／酸素混合ガスと麻酔剤、ヘリウム／空気／酸素）を有しても良い。加湿器組立体50は、ガスストリーム52内に配置され、ガスストリーム52がそこを通過した際に、ガスストリーム52に熱および湿度が提供される。加湿器組立体50は、ガスストリーム52内に配置された加熱素子54を有しても良い。前述の加熱素子18と同様、加熱素子54は、これに限られるものではないが、カーボンファイバ加熱素子のような、薄型のシート状で略可撓性の、多孔質構造を有することが好ましい。そのような構造では、加熱素子54を、図4に示すような平坦構造に形成することができ、あるいは変更用途に対する要求に合致するような非平坦構造（図示されていない）に形成することができる。フィルタ組立体10、10’、10”とは異なり、加湿器組立体50は、さらに、加熱素子54またはその近傍に配置された流体供給60を有する。流体供給60は、これが加熱素子54によって均一に吸着されるような方法（例えば、これに限られるものではないが、スプレー塗布、ストリーム、浸漬）で提供されることが好ましい。そのような吸着流体は、その後、加熱空気に揮発され、加熱素子54を通過する。流体供給60は、例えば、これに限られるものではないが、水または液体形態の薬物で構成されても良く、これは、リザーバ62または他の適当なソース源によって供給されても良い。流体供給60と加熱素子54との相互作用により、加湿器組立体50を用いて、医療患者に、加熱された湿潤吸息用空気を供給することができる。加熱素子54のポロシティと流体供給60が提供される速度の組み合わせにより、加湿器組立体50を通る流れの抵抗をあまり増加させないようにして、ガスストリーム52に適切に水分が添加されることが好ましい。
【００２０】
図5には、加熱素子54と接触するように、または加熱素子54に近接して配置された親水性フィルタ素子56と連動するように使用される、加湿器組立体50の別の実施例を示す。この実施例では、親水性フィルタ素子56が加湿器組立体50からの流体供給60を吸着するようにして、流体供給60が親水性フィルタ素子56に提供される。そのような配置が、医療患者にフィルタ処理され加熱された湿潤吸息用空気を提供する際に用いることができることは、容易に理解される。
【００２１】
図4および5では、流体供給60は、加熱素子54、またはフィルタ素子56に供給されるように示されているが、本発明の範囲から逸脱しないで、流体供給60は、加熱素子54またはフィルタ素子56の近傍に供給されても良いことは、明らかである。
【００２２】
以上、本発明の好適実施例について記載し、説明したが、これらは本発明の一例であって、本発明を限定するものではないことに留意する必要がある。本発明の思想または範囲から逸脱しないで、追加、削除、置換、および他の変更を行うことが可能である。すなわち、本発明は、前述の記載に限定されると解するものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図１】
2012513237.tif 000003
【図２】
2012513237.tif 000004
【図３】
2012513237.tif 000005
【図４】
2012513237.tif 000006
【図５】
2012513237.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月23日(2011.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスストリームをフィルタ処理するフィルタ組立体であって、
各々が前記ガスストリーム内に配置されるように構造化された、複数のフィルタ媒体のフィルタ素子と、
前記複数のフィルタ素子の各々を直接加熱して、前記フィルタ媒体の乾燥を維持する加熱素子と、
を有し、
前記加熱素子は、前記ガスストリーム内に配置されるように構造化され、前記ガスストリームが通過した際に、前記ガスストリームを直接加熱し、前記ガスストリームが当該フィルタ組立体から排出されたときの凝縮を防止し、
さらに、前記加熱素子は、カーボンファイバファイバ加熱素子を有することを特徴とするフィルタ組立体。
【請求項２】
前記加熱素子は、多孔質構造を有し、前記加熱素子を通過する前記ガスストリームを収容するように構造化されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項３】
前記加熱素子は、略平坦構造に配置されることを特徴とする請求項2に記載のフィルタ組立体。
【請求項４】
前記加熱素子は、略薄型で可撓性であり、略非平坦構造で配置されることを特徴とする請求項2に記載のフィルタ組立体。
【請求項５】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子から離間されていることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項６】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子と直接連通していることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項７】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子の下流に配置されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項８】
前記複数のフィルタ素子は、第1のフィルタ素子および第2のフィルタ素子を有し、
前記加熱素子は、前記第1のフィルタ素子と前記第2のフィルタ素子の間に配置されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ組立体。
【請求項９】
フィルタ組立体を用いてガスストリームをフィルタ処理する方法であって、
前記ガスストリームが前記フィルタ組立体の加熱素子を通過した際に、前記ガスストリームを直接加熱するステップと、
前記ガスストリームが該ガスストリーム内に配置された複数のフィルタ媒体のフィルタ素子を通過した際に、前記ガスストリームをフィルタ処理するステップと、
前記加熱素子で、前記複数のフィルタ素子の各々を直接加熱して、前記フィルタ媒体の乾燥を維持するステップと、
を有し、
前記ガスストリームを直接加熱するステップは、さらに、前記ガスストリームが前記フィルタ組立体から排出された際の凝縮を防止し、
前記加熱素子は、カーボンファイバファイバ加熱素子を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記加熱素子は、多孔質構造を有し、前記加熱素子を通過する前記ガスストリームを収容することを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記加熱素子は、略薄型で可撓性であり、略非平坦構造で配置されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のフィルタ素子は、第1のフィルタ素子および第2のフィルタ素子を有し、
前記加熱素子は、前記第1のフィルタ素子と前記第2のフィルタ素子の間に配置されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子から離間されていることを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子と直接連通していることを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のフィルタ素子は、前記加熱素子の下流に配置されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
【国際調査報告】
2012513237.tif 000008
2012513237.tif 000009
2012513237.tif 000010