(57)【要約】  患者に人工呼吸を行うための人工呼吸器のための呼気弁アセンブリ（１０）は、呼気の流れ方向（Ｅ）において貫流可能であり、第１の流路軌道（２０）に沿って延在する上流側呼吸ガス流路（１４）と、第２の流路軌道（３４）に沿って延在する下流側呼吸ガス流路（１６）と、弁体（２４）及び弁座（２２）を有する弁アセンブリ（２６）であって、前記下流側呼吸ガス流路（１６）に対して、前記上流側呼吸ガス流路（１４）において所定の第１の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、前記上流側呼吸ガス流路（１４）から前記下流側呼吸ガス流路（１６）への呼気呼吸ガス流を許容し、前記上流側呼吸ガス流路（１４）に対して、前記下流側呼吸ガス流路（１６）において所定の第２の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、前記下流側呼吸ガス流路（１６）から前記上流側呼吸ガス流路（１４）へのガス流を遮断するように設けられた弁アセンブリ（２６）とを含んでいる。前記下流側呼吸ガス流路（１６）には、径方向外側に向かって前記下流側呼吸ガス流路（１６）を区切っている流路内壁（３０ａ）の径方向内側において、流れ抵抗構造（３８）が設けられており、前記流れ抵抗構造（３８）は、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の流れ断面を、前記流れ抵抗構造（３８）が配置された箇所において、前記流れ抵抗構造（３８）を有さない前記下流側呼吸ガス流路（１６）と比較して減少させる。本発明では、前記流れ抵抗構造（３８）が、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の貫流可能な横断面を、５つより多くはない、構造的に互いに分離した部分横断面に分割していること、又は／及び、前記流れ抵抗構造（３８）が、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の貫流可能な横断面を、前記第２の流路軌道（３４）に沿って、５ｍｍより短くはない長さにわたって減少させることが規定されている。
2020520277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に人工呼吸を行うための人工呼吸器の、呼気ラインのための呼気弁アセンブリ（１０）であって、前記呼気弁アセンブリ（１０）は、呼気の流れ方向（Ｅ）において貫流可能であり、
−第１の流路軌道（２０）に沿って延在し、呼気ラインの患者を始点とする部分と接続されているか、又は、接続可能である、上流側呼吸ガス流路（１４）と、
−第２の流路軌道（３４）に沿って延在し、呼吸ガスシンク（Ｕ）と接続されているか、又は、接続可能である、下流側呼吸ガス流路（１６）と、
−弁体（２４）及び弁座（２２）を有する弁アセンブリ（２６）であって、上流側呼吸ガス流路（１４）と下流側呼吸ガス流路（１６）との間に設けられており、前記下流側呼吸ガス流路（１６）に対して、前記上流側呼吸ガス流路（１４）において所定の第１の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、前記上流側呼吸ガス流路（１４）から前記下流側呼吸ガス流路（１６）への呼気呼吸ガス流を許容し、前記上流側呼吸ガス流路（１４）に対して、前記下流側呼吸ガス流路（１６）において所定の第２の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、前記下流側呼吸ガス流路（１６）から前記上流側呼吸ガス流路（１４）へのガス流を遮断する弁アセンブリと、
を含んでおり、
前記下流側呼吸ガス流路（１６）には、径方向外側に向かって前記下流側呼吸ガス流路（１６）を区切っている流路内壁（３０ａ）の径方向内側において、流れ抵抗構造（３８）が設けられており、前記流れ抵抗構造（３８）は、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の流れ断面を、前記流れ抵抗構造（３８）が配置された箇所において、前記流れ抵抗構造（３８）を有さない前記下流側呼吸ガス流路（１６）と比較して減少させる呼気弁アセンブリ（１０）において、
前記流れ抵抗構造（３８）が、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の貫流可能な横断面を、５つより多くはない、構造的に互いに分離した部分横断面に分割していること、又は／及び、前記流れ抵抗構造（３８）が、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の貫流可能な横断面を、前記第２の流路軌道（３４）に沿って、５ｍｍより短くはない長さにわたって減少させることを特徴とする呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項２】
前記流れ抵抗構造（３８）が、少なくとも前記第２の流路軌道（３４）に沿って延在する前記下流側呼吸ガス流路（１６）の軸方向部分（Ｌ）に、前記下流側呼吸ガス流路（１６）を中央で貫通すると想定される前記第２の流路軌道（３４）の周りの周方向において、少なくとも２７０°の範囲にわたって、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の前記流路内壁（３０ａ）から径方向に距離を有する径方向間隙を形成しながら配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項３】
前記軸方向部分（Ｌ）において、前記流れ抵抗構造（３８）と前記下流側呼吸ガス流路（１６）の前記流路内壁（３０ａ）との間に形成される径方向間隙が、周方向において閉じられた、一周する環状流路（３９）であることを特徴とする、請求項２に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項４】
前記径方向間隙が、特に環状流路（３９）として、前記軸方向部分（Ｌ）の少なくとも一部にわたって、好ましくは前記軸方向部分（Ｌ）の全体にわたって、一定の形状又は／及び一定の貫流可能な横断面面積を有していることを特徴とする、請求項２又は３に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項５】
前記軸方向部分（Ｌ）が、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の下流側長手方向端部（１６ａ）に達していることを特徴とする、請求項２又は３に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項６】
前記流れ抵抗構造（３８）が、前記下流側呼吸ガス流路（１６）から、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の下流側長手方向端部（１６ａ）を越えて軸方向に突出していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項７】
前記流れ抵抗構造（３８）が、先細になる下流側端部（３８ａ）を有していることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項８】
前記流れ抵抗構造（３８）が、前記第２の流路軌道（３４）に沿った前記下流側呼吸ガス流路（１６）の前記流路内壁（３０ａ）と共通の延在部分（Ｌ）において、前記延在部分（Ｌ）に沿って形状及び大きさの点で一定である外側輪郭、好ましくはシリンダ形の外側輪郭を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項９】
前記流れ抵抗構造（３８）が、前記下流側呼吸ガス流路（１６）から、前記下流側呼吸ガス流路（１６）の上流側長手方向端部（３０ｃ）を越えて軸方向に突出していることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項１０】
前記第１の流路軌道（２０）と前記第２の流路軌道（３４）とが互いに角度を、好ましくは直角を成しており、前記流れ抵抗構造（３８）が、前記上流側呼吸ガス流路（１４）を区切っている流路部材（１８）から、前記下流側呼吸ガス流路（１６）内に突出していることを特徴とする、請求項９に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項１１】
前記流れ抵抗構造（３８）が、前記上流側呼吸ガス流路（１４）の前記流路部材（１８）と一体的に構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項１２】
呼気弁アセンブリ（１０）が、前記弁アセンブリ（２６）の下流に位置する環帯（２８）を有し、前記環帯は前記上流側呼吸ガス流路（１４）を包囲し、前記環帯から前記下流側呼吸ガス流路（１６）が出発しており、前記弁アセンブリ（２６）は、前記上流側呼吸ガス流路（１４）と前記環帯（２８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項１３】
前記弁体（２４）が、前記上流側呼吸ガス流路（１４）の長手方向端部（１８ａ）の上に架けられるダイヤフラム本体（２４）であること、及び、前記弁座（２２）が、前記上流側呼吸ガス流路（１４）の長手方向端部（１８ａ）に形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項１４】
呼気弁アセンブリ（１０）が、弁アクチュエータ（４０）を有しており、前記弁アクチュエータによって、前記ダイヤフラム本体（２４）には、前記弁座（２２）に向かう閉鎖方向において、クランプ力が加えられ得ることを特徴とする、請求項１３に記載の呼気弁アセンブリ（１０）。
【請求項１５】
呼吸ガス供給装置を有する、患者に人工呼吸を行うための人工呼吸器であって、前記人工呼吸器から吸気ラインが、患者と人工呼吸器との交点に至っており、前記交点から再び呼気ラインが、例えば周囲空気（Ｕ）の等の、呼吸ガスシンク（Ｕ）に至っている人工呼吸器において、
前記呼気ラインには、請求項１から１４のいずれか一項に係る呼気弁アセンブリ（１０）が設けられており、前記上流側呼吸ガス流路は、前記呼気ラインの部分を通じて、患者と人工呼吸器との交点から呼気呼吸ガスを輸送するために、患者と人工呼吸器との交点に接続されていることを特徴とする人工呼吸器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者に人工呼吸を行うための人工呼吸器の、呼気ラインのための呼気弁アセンブリに関するものであり、当該呼気弁アセンブリは、呼気の流れ方向において貫流可能であり、
−第１の流路軌道に沿って延在し、呼気ラインの患者を始点とする部分と接続されているか、又は、接続可能である、上流側呼吸ガス流路と、
−第２の流路軌道に沿って延在し、呼吸ガスシンクと接続されているか、又は、接続可能である、下流側呼吸ガス流路と、
−弁体及び弁座を有する弁アセンブリであって、上流側呼吸ガス流路と下流側呼吸ガス流路との間に設けられており、下流側呼吸ガス流路に対して、上流側呼吸ガス流路において所定の第１の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、上流側呼吸ガス流路から下流側呼吸ガス流路への呼気呼吸ガス流を許容し、上流側呼吸ガス流路に対して、下流側呼吸ガス流路において所定の第２の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、下流側呼吸ガス流路から上流側呼吸ガス流路へのガス流を遮断する弁アセンブリと、
を含んでおり、
下流側呼吸ガス流路には、径方向外側に向かって下流側呼吸ガス流路を区切っている流路内壁の径方向内側において、流れ抵抗構造が設けられており、流れ抵抗構造は、下流側呼吸ガス流路の流れ断面を、その配置された箇所において、流れ抵抗構造を有さない下流側呼吸ガス流路の流れ断面と比較して減少させる。
【背景技術】
【０００２】
呼気弁アセンブリは、上述したように、下流側呼吸ガス流路に流れ抵抗構造を有していてもいなくても、いずれにせよ、人工呼吸器内で、少なくとも患者の人工呼吸を支援するために用いられ、それによって、自然の呼吸周期に方向的に一致する呼吸ガス流が形成される。人工呼吸器は、一般的に、吸気ライン及び呼気ラインを有しており、吸気ラインに設けられた吸気弁アセンブリと、呼気ラインに設けられた呼気弁アセンブリとを有している。吸気弁アセンブリは、プロセスを肉眼で観察した場合に、概ね、患者へ向かう吸気呼吸ガス流のみを許容している。呼気弁アセンブリは、同じく肉眼で観察した場合に、概ね、患者から離れる呼気の流れ方向における呼気呼吸ガス流のみを許容している。
【０００３】
呼気弁アセンブリをより詳細に観察した場合、呼気弁アセンブリにおいては、単なる開閉を越えて、人工呼吸プロセスにとって重要なさらなるプロセスが行われ得る。当該プロセスは、例えば、呼気プロセスの終わりごろの、弁アセンブリにおける残留貫流開口部の維持であり、それによって、呼気ラインと、従って呼気ラインに流体技術的に接続された患者の肺とにおいて、呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）が維持されることが保証される。
【０００４】
冒頭に挙げた所定の呼吸ガス陽圧である、第１の呼吸ガス陽圧と第２の呼吸ガス陽圧とは、値が一致せずともよく、同じ呼吸ガス圧力レベルになくともよい。
【０００５】
大部分の既知の呼気弁アセンブリにおいて、下流側呼吸ガス流路は、呼気弁アセンブリを支持する人工呼吸器の呼吸ガスシンクとしての外部環境に向かって開かれているので、一般的に、下流側呼吸ガス流路における呼吸ガスには、その外部環境に向かって開かれた長手方向端部から、周囲圧力が加えられる。従って、第１の呼吸ガス陽圧は、一般的に、外部環境の圧力に対する、上流側呼吸ガス流路における陽圧であり、これは、呼気プロセスにとって特徴的である。第２の呼吸ガス陽圧は、上流側呼吸ガス流路に存在するより低い圧力に対する周囲圧力の陽圧であり、これは例えば、吸気プロセスにとって特徴的である。
【０００６】
弁アセンブリは、第１の呼吸ガス陽圧が存在する場合には、上流側呼吸ガス流路から下流側呼吸ガス流路への呼気の流れ方向における呼気流を許容し、第２の所定の呼吸ガス陽圧が存在する場合は、反対方向の流れを防止するという記載は、第１及び第２の所定の呼吸ガス陽圧とは異なる圧力比が存在する場合に、本出願の冒頭では挙げられていない弁アセンブリの動作状態が存在し得ることを排除すべきではない。決定的に重要なのは、上述の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、弁アセンブリの上述の動作状態が存在するということのみである。
【０００７】
第１及び第２の所定の呼吸ガス陽圧はそれぞれ、様々な患者及び患者のタイプに、確実に人工呼吸を行うことを可能にするために、呼吸ガス陽圧の値域であり得る。
【０００８】
「上流」及び「下流」との概念は、呼気弁アセンブリにおいて、それぞれ、所定の第１の呼吸ガス陽圧が存在する場合に、呼気弁アセンブリを通って可能とされる、構造上明確に認識可能である呼気の流れ方向に関係している。
【０００９】
同じ種類の呼気弁アセンブリは、特許文献１から知られている。
【００１０】
既知の呼気弁アセンブリの下流側呼吸ガス流路は、弁アセンブリのより近くに位置するベンチュリノズル様の流路形状を有しており、金属製ふるいの形状を有する流れ抵抗部材がそれに続いている。
【００１１】
既知の呼気弁アセンブリの金属製ふるいのみが、本出願の意味における流れ抵抗構造である。なぜなら、当該流れ構造のみが、径方向外側に向かって下流側呼吸ガス流路を区切っている流路内壁の径方向内側に位置するからである。それに対して、ベンチュリノズル様の流路形状は、流路内壁自体によって形成されており、その径方向内側には延在していない。
【００１２】
呼気の流れ方向にある、すなわち第２の流路軌道に沿った、さらに目の多い構造を有する薄型の金属製ふるいは、既知の呼気弁アセンブリにおいて、流れ抵抗として、下流側呼吸ガス流路における呼気呼吸ガス流を金属製ふるいの前後での圧力差測定に基づいて測定するために用いられる。
【００１３】
同種の呼気弁アセンブリ、及び、先行技術に係る別の呼気弁アセンブリの欠点は、人工呼吸動作において、望ましくない大きな雑音が放射されるリスクにある。
【００１４】
第１の雑音源は、既知の呼気弁アセンブリの、ダイヤフラム弁として構成された弁アセンブリを開く際に生じる環状間隙である。第２の雑音源は、目の多い金属製ふるいであり、金属製ふるいを貫流する際に、乱流又は笛吹き音までもが生じ得る。このような雑音の放出は、人工呼吸動作において、各呼気プロセスの際に定期的に生じるので、結局のところ、居合わせる看護担当者にとって、及び、患者自身にとって、非常に大きな負担となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開第０２／０７６５４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って、本発明の課題は、冒頭に挙げた種類の呼気弁アセンブリを、呼気弁アセンブリから放出される望ましくない雑音のリスクが、先行技術と比較して減少しているように、さらに発展させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、本課題を、本出願の冒頭に記載したような呼気弁アセンブリによって解決する。当該呼気弁アセンブリにおいては、付加的に、流れ抵抗構造が、下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面を、５つより多くはない、構造的に互いに分離した部分横断面に分割しており、又は／及び、流れ抵抗構造が、下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面を、第２の流路軌道に沿って、５ｍｍより短くはない長さにわたって減少させる。
【００１８】
流れ抵抗構造を、流れ抵抗構造が下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面を、５つより多くはない、構造的に互いに分離した部分横断面に分割するように構成することによって、各部分横断面の貫流の際に生じる乱流が、既知の金属ふるいの場合よりも少なくなる。なぜなら、各部分横断面は、その数がより大きいことによって、それぞれより大きい貫流可能な部分横断面面積を有しているからである。好ましくは、流れ抵抗構造は、下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面を、３つより多くはない、構造的に互いに分離した部分横断面に分割する。好ましくは、各部分横断面の貫流可能な面積は、それぞれ２つの部分横断面面積の内の、比較して小さい方の部分横断面面積に関して、互いに２０％より多くは異なっていない。
【００１９】
付加的又は代替的に、上述の課題は、流れ抵抗構造が、下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面を、第２の流路軌道に沿って、５ｍｍより短くはない長さにわたって減少させることによって解決される。比較のための基準状態は、それぞれ、流れ抵抗構造を有さない同じ呼気弁アセンブリである。これは、動作状態において、上昇した流れ抵抗を有する呼気弁アセンブリの流れ抵抗構造が存在する場所で、径方向外側に向かって下流側呼吸ガス流路を区切っている流路内壁の径方向内側には、下流側呼吸ガス流路の流れ断面を減少させる構造が存在していないことを意味している。
【００２０】
好ましくは、上述の両方の手段は、呼気弁アセンブリにおいて同時に実現される。しかしながら、本発明の利点を得るためには、上述の両方の手段の内１つの手段のみが、呼気弁アセンブリで実現されていれば十分である。
【００２１】
流れ断面を減少させる流れ抵抗構造が、第２の流路軌道に沿って、少なくとも上述の最短の長さにわたって延在することによって、流れ断面が減少した領域内部では、呼吸ガスの層流が得られ、流れの乱流の程度が減少することによって、雑音放出のリスクが減少する。
【００２２】
好ましくは、下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面は、流れ抵抗構造によって、連続的につながる区間にわたって減少しており、それによって、下流側呼吸ガス流路内での乱流の形成に、可能な限り効果的に対抗することが可能になる。
【００２３】
呼気呼吸ガス流を、呼気弁アセンブリの下流側呼吸ガス流路内で壁に沿って、可能な限り妨げられずに誘導することは、乱流の形成に抵抗するために有利であるので、本発明の有利なさらなる発展形態によると、第２の流路軌道に沿った同じ誘導区間において、呼気呼吸ガス流を誘導する壁の面積を拡大するために、流れ抵抗構造が、少なくとも第２の流路軌道に沿って延在する下流側呼吸ガス流路の軸方向部分に、下流側呼吸ガス流路を中央で貫通すると想定される第２の流路軌道の周りの周方向において、少なくとも２７０°の範囲にわたって、下流側呼吸ガス流路の流路内壁から径方向に距離を有する、呼吸ガスによって貫流可能である径方向間隙を形成しながら、配置されていることが考えられている。
【００２４】
径方向間隙の形成によって、呼気呼吸ガス流は、下流側呼吸ガス流路において、２つのそれぞれ比較的大きな面積を有する境界面の間に誘導され得る。好ましくは、径方向間隙の境界を形成している平面は、乱流の源を回避するために、肉眼的に滑らかであり、つまり表面に溝を形成されていない。
【００２５】
その際、径方向間隙は、第２の流路軌道の周りの２７０°において、つながった開口部を形成する必要がない。周方向に延在する複数の部分径方向間隙が、合わせて少なくとも２７０°の周方向延在部分を有する径方向間隙全体を形成すれば十分である。それによって、例えば、径方向間隙を埋める径方向ウェブを越えて、流れ抵抗本体が、下流側呼吸ガス流路の半径中央に、好ましくは下流側呼吸ガス流路の中央を貫通すると想定される第２の流路軌道によって貫通されて、下流側呼吸ガス流路に固定され得る。
【００２６】
以下において、本発明に係る呼気弁アセンブリの好ましいさらなる発展形態を用いて言及されるように、流れ抵抗構造を、下流側呼吸ガス流路の軸方向外側において、呼気弁アセンブリに固定する可能性が存在する場合、下流側呼吸ガス流路において呼気呼吸ガス流が妨げられることがさらに少なくなり、軸方向部分において、流れ抵抗構造と下流側呼吸ガス流路の流路内壁との間に形成される径方向間隙は、好ましくは周方向において閉じられた、一周する環状流路であり得る。
【００２７】
下流側呼吸ガス流路を貫流する呼気呼吸ガス流のさらなる鎮静化又は乱流の軽減のために、環状間隙、特にその好ましい形状で、周方向において閉じられて一周している環状流路は、上述の軸方向部分の少なくとも一部にわたって、一定の形状を有し得る。この一定の形状は、好ましくは部分円環形状又は円環形状又は多角形形状であり得る。
【００２８】
付加的又は代替的に、径方向間隙、再び好ましくは、その構成において、周方向において閉じられて一周している環状流路が、軸方向部分の少なくとも一部にわたって、一定の貫流可能な横断面面積を有し得るので、軸方向部分の一部に沿って流れる呼気呼吸ガスの圧縮又は膨張は生じない。好ましくは、上述のさらなる発展形態で得られる利点を実現するために、径方向間隙は、上述のように、軸方向部分の一部にわたってだけではなく、軸方向部分全体にわたって、一定の形状又は／及び一定の貫流可能な横断面面積を有するように構成されている。
【００２９】
下流側呼吸ガス流路に沿った流れ抵抗構造を通る呼気呼吸ガス流の可能な限り大きな誘導長さを得るために、さらに、軸方向部分又は全体的に流れ抵抗構造が、上流側呼吸ガス流路から遠く離れた下流側呼吸ガス流路の長手方向端部まで至ることを規定し得る。
【００３０】
一方において、可能な限り長い誘導長さを得るために、及び、人工呼吸器の呼気ラインの下流側端部における、通常は周囲空気であるであろう呼吸ガスシンクへの可能な限り乱流の少ない呼吸ガス自由噴流を得るために、流れ抵抗構造が、下流側呼吸ガス流路から、軸方向に、その下流側長手方向端部を越えて突出していることが好ましい。つまり、下流側長手方向端部の側を流れることで、まず、呼気呼吸ガス流の径方向外側の境界のみがなくなる一方で、呼気呼吸ガス流は、径方向内側において、さらに、流れ抵抗構造に沿って流れることが可能である。その際、さらに雑音源を回避するためには、流れ抵抗構造が、呼気の流れ方向において突然終端するのではなく、その代わりに、第２の流路軌道に沿って先細になる下流側端部を有していると有利である。
【００３１】
例えば、流れ抵抗構造の下流側端部は、第２の流路軌道に沿って、呼気の流れ方向において円錐形又は魚雷形に先細になっていてよく、つまり、例えば、第２の流路軌道に沿って凸形に湾曲して先細になる回転対称の下流側端部を有することが可能である。下流側呼吸ガス流路に沿った呼気呼吸ガスの可能な限り乱流を含まない流れを得るために、径方向間隙の一定の大きさ又は／及び形状に対して付加的又は代替的に、流れ抵抗構造が、第２の流路軌道に沿った下流側呼吸ガス流路の流路内壁と共通の延在部分において、延在部分に沿って形状及び大きさの点で一定である外側輪郭を有することを規定することができる。当該外側輪郭は例えば、シリンダ形の外側輪郭か、又は、角柱形の外側輪郭であってよく、シリンダ形の外側輪郭は、周方向に角及び縁が存在しないので、角柱形の外側輪郭よりも好ましい。
【００３２】
流れ抵抗構造が、下流側呼吸ガス流路から、その下流側長手方向端部を軸方向に越えて突出し得るのと同様に、流れ抵抗構造は、下流側呼吸ガス流路から、その上流側長手方向端部を軸方向に越えて、すなわちその上流側呼吸ガス流路により近い長手方向端部を越えて突出し得る。例えば、流れ抵抗構造は、下流側呼吸ガス流路を、第２の流路軌道に沿って完全に貫通し、軸方向において両側に向かって突出し得る。
【００３３】
本発明に係る呼吸ガス流路は、流路が、呼吸ガス流路を中央で貫通すると想定される流路軌道から出発して、周方向において閉じられて、一周するように、流路内壁によって区切られている場所にのみ存在することを明確化すべきである。
【００３４】
先行技術に係る呼気弁アセンブリにおいてすでに知られているように、第１の流路軌道と第２の流路軌道とは、互いに角度を形成することが可能であり、好ましくは流れ抵抗構造が、上流側呼吸ガス流路の境界を形成している流路部材から、下流側流路へ突出している。好ましくは、当該角度は直角であり、好ましくは、両方の、特に直線状の流路軸として延長したと想定される流路軌道は、互いに交差している。しかしながら、呼吸ガス流路の傾斜した配置も、排除されるべきではない。
【００３５】
呼気弁アセンブリにおいて、呼気弁アセンブリに接続された呼気接続ラインを通じて患者まで到達し得る、脱落する場合も考えられる部材又は部材のパーツを回避するために、好ましくは、流れ抵抗構造が、上流側呼吸ガス流路の流路部材と一体的に構成されていると規定されている。例えば、上流側呼吸ガス流路は、呼吸ガス流路の管であって、径方向内側に向かって上流側呼吸ガス流路を区切っており、当該管から径方向外側に流れ抵抗構造が突出している管内を誘導されていてよい。上流側呼吸ガス流路及び下流側呼吸ガス流路の両方の流路軌道が、互いに角度を、好ましくは上述したように直角を成していることによって、流れ抵抗構造は、構造的に非常に容易に、上流側呼吸ガス流路の呼吸ガス流路の管から、同じく存在する下流側呼吸ガス流路の管に径方向において突出しており、好ましくは下流側呼吸ガス流路の管を、第２の流路軌道に沿って貫通することができる。
【００３６】
呼気弁アセンブリの、人工呼吸の間における流れ方向を誘導する機能のみが保証されている限りにおいて、呼気弁アセンブリを任意の構造を有するように構成することが可能ではあるが、本発明に係る呼気弁アセンブリは、好ましくは、知られている方法で、呼気弁アセンブリが、弁アセンブリの下流に位置する環帯を有し、当該環帯が上流側呼吸ガス流路を包囲し、当該環帯から下流側呼吸ガス流路が出発するように構成されている。
【００３７】
これによって、弁体を、上流側呼吸ガス流路の長手方向端部の上に架かるダイヤフラム本体として構成することが可能になる。弁座は、上流側呼吸ガス流路の長手方向端部に形成されていてよい。
【００３８】
弁アセンブリの弁体としてのダイヤフラム本体の利点は、環状流路を有する上述の構造の場合、上流側呼吸ガス流路も、下流側呼吸ガス流路も、ダイヤフラム本体の同じ側に配置可能であり、それによって、ダイヤフラム本体の上述の呼吸ガス流路から離れる方向を指す側が、操作のためにアクセス可能であるということにある。例えば、ダイヤフラム本体の呼吸ガス流路から離れる方向を指す面には、力を加えることが可能であり、例えばタペット等のアクチュエータによって機械的にせよ、ダイヤフラム本体が圧力を加えられる面を形成し得る圧力容器によって空気圧を用いてにせよ、可能である。
【００３９】
従って、ダイヤフラム本体は、ここで議論されている呼気弁アセンブリの動作の開ループ制御又は／及び閉ループ制御のために、有利な方法で、複数の様々な動力源又は圧力源によって負荷を加えられるように構成されている。一方では、上流側呼吸ガス流路の、ダイヤフラム本体が架けられた部分には、患者に由来する呼吸ガス圧力が加えられていてよい。環状流路内に存在する圧力は、ダイヤフラム本体のさらなる平面領域に圧力を加えることが可能であり、このさらなる平面領域は、上流側呼吸ガス流路において圧力が加えられたダイヤフラム本体領域と同一の面に位置している。最終的に、ダイヤフラム本体は、その呼吸ガス流路から離れる方向を指す側において、第３の動力源又は圧力源によって負荷を加えられ得る。弁アセンブリが閉じられている場合、環帯内の圧力は通常、周囲圧力である。
【００４０】
それに応じて、呼気弁アセンブリは、弁アクチュエータを有することが可能であり、弁アクチュエータによって、ダイヤフラム本体には、弁座に向かう閉鎖方向において、クランプ力が加えられ得る。この弁アクチュエータは、すでに示唆したように、機械的又は／及び空気圧式弁アクチュエータであり得る。
【００４１】
さらに、本発明は、患者に人工呼吸を行うための人工呼吸器に関するものであり、当該人工呼吸器は呼吸ガス供給装置を有しており、当該呼吸ガス供給装置からは、吸気ラインが患者と人工呼吸器との交点に至っており、当該交点からは、再び、呼気ラインが、周囲空気等の呼吸ガスシンクに至っている。呼気ラインには、すでに説明し、さらなる発展形態についても記載したように、呼気弁アセンブリが設けられており、上流側呼吸ガス流路は、例えば呼気ホース等の呼気ラインの一部を通じて、患者と人工呼吸器との交点に、呼気呼吸ガスを患者と人工呼吸器との交点から輸送するために接続されている。
【００４２】
本出願で述べられているように、流れ抵抗構造が、下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面を、その配置位置において減少させる場合、これは、特に下流側呼吸ガス流路であって、その呼気呼吸ガスによって貫流可能な横断面面積が、下流側呼吸ガス流路の観察位置において、流れ抵抗構造を有さない同一の呼気弁アセンブリの下流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面面積の約２０％から３０％にまで減少する下流側呼吸ガス流路に当てはまる。好ましくは、貫流可能な横断面面積の、流れ抵抗構造を有さずに貫流可能である横断面面積の２２％から２７％までの減少が生じる。
【００４３】
例えば、流れ抵抗構造を有さない上流側呼吸ガス流路の貫流可能な横断面面積は、３５０ｍｍ２から４５０ｍｍ２の範囲であり、流れ抵抗構造によって減少した貫流可能な横断面面積は、同じ観察位置において、８０ｍｍ２から１３０ｍｍ２の間であり得る。
【００４４】
流れ抵抗構造によって、弁アセンブリが開かれている場合に、上流側呼吸ガス流路の周りに上述の環帯を有する呼気弁アセンブリを構成する際に、環帯内の呼吸ガス圧力は、流れ抵抗構造を有さない、それ以外は同じ構造を有する呼気弁アセンブリよりも上昇し、その結果、ダイヤフラム弁体として構成された同じ弁体は、流れ抵抗構造を有する呼気弁アセンブリにおいて、流れ抵抗構造が設けられていないであろう場合よりも、その弁座から遠くに離される。従って、弁座と弁体との間に形成された間隙の開口部横断面が増大し、それによって、弁アセンブリの貫流位置において、呼吸ガス流によって引き起こされる雑音は減少する。さらに、流れ抵抗構造によって、下流側呼吸ガス流路において生成される雑音は減少する。従って、本発明に係る呼気弁アセンブリは総じて、記載された流れ抵抗構造を有さない、先行技術に係るその他の点では同じ構造を有する呼気弁アセンブリよりも静かである。
【００４５】
以下において、本発明を添付の図面を用いて詳細に説明する。示されているのは以下の図である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】呼気プロセスの間の、直線的な第１及び第２の流路軌道を含む切断面における、本発明に係る呼気弁アセンブリの実施形態の縦断面図である。
【図２】呼気プロセスが終了する際の図１を示す図である。
【図３】図１の切断面ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見た場合の、図１及び図２の呼気弁アセンブリを示す図である。
【図４】図１から図３の呼気弁アセンブリを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１から図４には、呼気弁アセンブリの本発明に係る実施形態が、全体として参照符号１０で示されている。
【００４８】
呼気弁アセンブリ１０は、プラスチックから射出成形によって一体的に形成されたライン部材１２を有しており、当該ライン部材内には、上流側呼吸ガス流路１４と下流側呼吸ガス流路１６とが形成されている。
【００４９】
上流側呼吸ガス流路１４は、呼吸ガス管１８によって囲まれており、直線的に第１の流路軸として形成された第１の流路軌道２０に沿って延在している。
【００５０】
上流側呼吸ガス管１８と、上流側呼吸ガス管１８の内部に構成された上流側呼吸ガス流路１４とは、呼気プロセスの間、呼気の流れ方向Ｅにおいて、呼吸ガスによって貫流される。
【００５１】
呼吸ガス管１８の上流側長手方向端部１８ａでは、呼吸ガス管１８と、それに伴って上流側呼吸ガス流路１４とが、図示されていない呼気ラインに接続可能である。その反対側の下流側長手方向端部１８ｂには、好ましくは一体的に、上流側呼吸ガス管１８に、弁座２２が形成されている。
【００５２】
弁座２２は、ダイヤフラム弁体２４と協働し、ダイヤフラム弁体２４と共に弁アセンブリ２６を形成している。
【００５３】
ダイヤフラム弁体２４は、弁座２２に載置されている場合、呼気の流れ方向Ｅに関して弁座２２の下流に位置する環帯２８を、上流側呼吸ガス流路１４から分離している。環帯２８は、上流側呼吸ガス管１８の下流側端部を、径方向外側で包囲している。
【００５４】
環帯２８から、下流側呼吸ガス流路１６が分岐しており、やはり呼気の流れ方向Ｅにおいて、環帯２８から外部環境Ｕに至っている。下流側呼吸ガス流路１６はやはり、呼吸ガス管３０によって径方向外側に向かって区切られており、呼吸ガス管３０は、環帯２８のハウジング３２から分岐している。
【００５５】
下流側呼吸ガス流路１６は、直線状の、それゆえ流路軸として構成された第２の流路軌道３４に沿って延在しており、第２の流路軌道３４は、第１の流路軌道２０と同様に、図１の切断面に位置している。流路軌道２０及び３４は、互いに直交しており、延長したと想定される流路軌道において、特に延長したと想定される第２の流路軌道３４において交差している。
【００５６】
呼気弁アセンブリ１０は、図１では、その取り付けられた位置において、すなわち重力の作用方向ｇにおいてプレストレスを加えられたダイヤフラム弁体２４と共に示されている。従って、図示された実施例では、第１の流路軌道１４は、重力の作用方向に対して平行に延在している。
【００５７】
呼気の流れ方向Ｅにおいて、第１の呼吸ガス流路１４内を流れる呼気呼吸ガスゆえに、所定の第１の圧力差が、上流側呼吸ガス流路１４内に存在する圧力と、さしあたり弁アセンブリ２６が閉鎖された場合に、下流側呼吸ガス流路１６及び環帯２８内に存在する、ダイヤフラム弁体の弁座２２に背向する面２４ａにも存在する周囲圧力との間に生じる。従って、ダイヤフラム弁体２４は、所定の第１の呼吸ガス圧力差によって、弁座２２から離され、それによって、弁座２２と、ダイヤフラム弁体２４の当該弁座に対向し、閉鎖位置において弁座２２に載置された面２４ｂとの間には、弁の環状間隙３６が形成されている。
【００５８】
従って、呼気流は、呼気弁アセンブリ１０を、上流側呼吸ガス管１８の上流側長手方向端部１８ａから、下流側呼吸ガス流路１６の下流側長手方向端部１６ａまで、周囲Ｕに向かって貫流可能である。
【００５９】
図示された例では、下流側呼吸ガス流路１６は、流れ抵抗構造３８によって、第２の流路軌道３４に沿って完全に貫通されている。
【００６０】
図１及び図２からよくわかるように、流れ抵抗構造３８は、その上流側長手方向端部において、上流側呼吸ガス管１８と一体的に構成されており、上流側呼吸ガス管１８から、第２の流路軌道３４に沿って、すなわち当該実施例においては第１の流路軌道２０と直交して、径方向外側に突出している。
【００６１】
流れ抵抗構造３８は、第２の流路軌道３４に関して軸方向に、下流側呼吸ガス管３０の下流側長手方向端部３０ｂから、及び、それと共に、下流側呼吸ガス流路１６から突出しており、そこで、流れ抵抗構造３８は、その上流側呼吸ガス管１８から離れて位置する長手方向端部３８ａに向かって先細になっている。
【００６２】
流れ抵抗構造３８は、上流側呼吸ガス管１８との接続部を例外として、概ね回転対称に、回転対称軸として第２の流路軌道３４を有するように構成されている。従って、下流側呼吸ガス流路１６は、その全長Ｌにわたって、環状流路状の形状を有しており、第２の呼吸ガス流路１６の環状流路３９は、第２の流路軌道３４の周りの周方向において、途切れずに閉じられて、一周している。流れ抵抗構造３８は、環状流路３９を径方向内側に向かって区切っている。
【００６３】
流路内壁３０ａによって囲まれた、第２の流路軌道３４と直交する横断面の面積は、流れ抵抗構造３８が存在しないとすると、下流側呼吸ガス流路１６の貫流可能な横断面面積となり、図示された例では、約４１０ｍｍ２と４２０ｍｍ２との間の値になるであろう。
【００６４】
それに対して、下流側呼吸ガス管３０を軸方向において完全に貫通する流れ抵抗構造３８は、下流側呼吸ガス流路１６の、実際に貫流可能な円環形横断面面積を、１１０ｍｍ２と１２０ｍｍ２との間まで、すなわち、当初の減少していない横断面面積の約４分の１強まで減少させる。
【００６５】
これによって、２つの効果が生じる：第１に、環帯２８の領域において呼気弁アセンブリ１０を呼気呼吸ガスが貫流する際に、流れ抵抗構造３８によって減少した下流側呼吸ガス流路１６の横断面面積ゆえに増大した流れ抵抗によって、その他の点では同一ではあるが、流れ抵抗構造３８を有さない呼気弁アセンブリ及び同一の呼気呼吸ガス流と比較して、より高い圧力が生じる。それによって、ダイヤフラム弁体２４と弁座２２との間に形成された弁間隙３６は、第１の流路軌道２０に沿って測定されるべき間隔高さであって、流れ抵抗構造３８を有さない、その他の点では同じ状況の場合よりも、大きな間隙高さを有している。それによって、より面積の大きな弁間隙３６は、呼気呼吸ガス流によって、雑音が減少して、又は、雑音が生じずに、貫流され得る。
【００６６】
第２に、呼気呼吸ガス流は、呼気呼吸ガス流を下流側呼吸ガス管３０において径方向内側及び径方向内側に区切っている壁によって、ほぼ層流のガス流として誘導され、それによって、同じく雑音を抑えて、下流側呼吸ガス管３０から外部環境Ｕに流出する。
【００６７】
下流側呼吸ガス管３０の下流側長手方向端部３０ｂから軸方向に突出する流れ抵抗構造３８の、呼気の流れ方向Ｅにおいて先細になる長手方向端部３８ａは、さらに、本発明に係る呼気弁アセンブリ１０の雑音を軽減するために用いられる。
【００６８】
下流側呼吸ガス管３０によって包囲された、長さＬにわたって延在する流れ抵抗構造３８の部分は、ほぼシリンダ形であり、すなわち、当該部分は、シリンダ形であると見なされ得るものであり、上流側呼吸ガス管１８から離れる方向における、その不可避の抜き勾配ゆえに、わずかにのみ先細になっている。下流側呼吸ガス管３０が、その上流側長手方向端部３０ｃから下流側長手方向端部３０ｂまで延在する領域Ｌにおける、流れ抵抗構造３８のほぼシリンダ形の領域は、２°よりも大きくない、好ましくは１．５°よりも大きくない、第２の流路経路３４と形成される、抜き勾配に典型的な開口角度を有している。流れ抵抗構造３８の先細になる下流側長手方向端部３８ａは、呼気の流れ方向Ｅにおいて、下流側呼吸ガス管３０の下流側長手方向端部３０ｂから突出しており、第２の流路軌道３４と、非常に大きな円すい角を形成しており、当該円すい角は、流れ抵抗構造３８の下流側長手方向端部において、直角まで増大し得る。
【００６９】
呼気弁アセンブリのダイヤフラム弁体２４は、動作中に好ましくは専ら呼気呼吸ガス流によって持ち上げられる。しかしながら、ダイヤフラム弁体２４は、アクチュエータによって、図１の例では機械的アクチュエータ４０によって、閉鎖方向に動かされ得る。機械的アクチュエータ４０は、タペット４２を有することが可能であり、タペット４２は、ダイヤフラム本体２４に向かって変位可能であり、ダイヤフラム本体２４から取り外すことが可能である。アクチュエータ４０によってダイヤフラム弁体２４に加えられるクランプ力の可能な限り均一な導入を確実にするために、タペット４２によって到達されるダイヤフラム弁体２４の中央領域が、硬質のプレート４４、特に金属プレート４４によって形成されている。
【００７０】
好ましくは、呼気の流れ方向Ｅにおいて、弁座２２の下流には、呼気呼吸ガス流を、その外部環境Ｕへの流出口の近くにおいて妨げ、従って雑音源となり得るような、流量センサもその他のセンサも存在しない。
【００７１】
図２には、図１に係る呼気弁アセンブリ１０が示されているが、弁間隙３６のみが著しく狭まっている。区別するために、図２の、より小さい弁間隙には符号３６’を用いる。
【００７２】
このような小さい弁間隙３６’は、呼気プロセスの終わりごろに生じ、それによって、上流側呼吸ガス流路１２内に呼気終末陽圧（ＰＥＥＰ）が存在することが保証される。当該弁間隙は、アクチュエータによって、ＰＥＥＰに影響を与えることができるように、個別に設定される。
【００７３】
呼気接続ラインを通じて呼気弁アセンブリ１０に接続された患者が、図２に示された呼気弁アセンブリ１０の動作状況において吸気を開始するならば、弁座２２の下流において、例えば周囲圧力が存在し、上流側呼吸ガス流路１４において、周囲圧力よりも低い圧力が存在しているという、所定の第２の呼吸ガス陽圧が形成されるであろう。従って、ダイヤフラム弁体４４は、弁座２２に押し付けられ、周囲Ｕから呼気の流れ方向Ｅに反して患者の方向に向かうガス流を遮断する。
【００７４】
図３からは、下流側呼吸ガス流路１６の円環形形状が良好に認識できる。下流側呼吸ガス管３０の流路内壁３０ａの円環形形状は、やはり、流れ抵抗構造を有さない、同じ構造の呼気弁アセンブリ１０における、呼吸ガス流路１６の基準横断面面積を定めている。ここから、当該実施例では、流路内壁３０ａの径方向内側に位置する、斜線を付した流れ抵抗構造３８の横断面面積が差し引かれるので、環状流路３９として構成された下流側呼吸ガス流路１６のみが貫流可能なままである。下流側呼吸ガス流路１６は、下流側呼吸ガス管３０も、下流側呼吸ガス流路１６を径方向外側に向かって、閉じられた周囲に沿って画定する場所にのみ、すなわち下流側呼吸ガス管３０の長手方向端部３０ｂと３０ｃとの間に画定されている。
【００７５】
呼吸ガス管１８及び３０と、環帯２８を囲む壁３２とは、一体的に構成されており、それによって、呼気弁アセンブリ１０の部材の間の接合場所が分離することが防止される。
【００７６】
本出願で提示されている呼気弁アセンブリ１０は、動作中持続的に、特に低雑音であり、従って患者及び看護担当者を雑音の害から保護している。
【符号の説明】
【００７７】
１０  呼気弁アセンブリ
１２  ライン部材、上流側呼吸ガス流路
１４  上流側呼吸ガス流路
１６  下流側呼吸ガス流路
１６ａ  下流側長手方向端部
１８  上流側呼吸ガス管、流路部材
１８ａ  上流側長手方向端部
１８ｂ  下流側長手方向端部
２０  第１の流路軌道
２２  弁座
２４  ダイヤフラム本体、弁体
２４ａ  弁座２２に背向する面
２４ｂ  弁座２２に載置された面
２６  弁アセンブリ
２８  環帯
３０  下流側呼吸ガス管
３０ａ  流路内壁
３０ｂ  下流側長手方向端部
３０ｃ  上流側長手方向端部
３２  ハウジング、壁
３４  第２の流路軌道
３６、３６’  弁間隙
３８  流れ抵抗構造
３８ａ  下流側端部
３９  環状流路
４０  機械的アクチュエータ、弁アクチュエータ
４２  タペット
４４  ダイヤフラム弁体、プレート
Ｅ  呼気の流れ方向
ｇ  重力の作用方向
Ｌ  軸方向部分、延在部分
Ｕ  呼吸ガスシンク、周囲空気
【図１】
2020520277.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020520277.tif 000005
【図４】
2020520277.tif 000006
【国際調査報告】
2020520277.tif 000007
2020520277.tif 000008
2020520277.tif 000009
2020520277.tif 000010
2020520277.tif 000011
2020520277.tif 000012
2020520277.tif 000013
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