JP5657546B2 - 人工呼吸器における入力空気流アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、２００８年１０月１７日に出願された米国特許仮出願第61/106,315号の35 U.S.C.Sec.119(e)に基づく優先権を主張するもので、該仮出願の内容は参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本発明は、広くは人工呼吸器（医療用換気装置）に係り、更に特定的には、相対的に小型、軽量及び可搬型であって、それでいて、患者に種々の換気治療を施すために複数の異なるモード及び構成（設定）で動作するように迅速且つ容易に適合させることが可能な人工呼吸器に関する。また、本発明は斯様な人工呼吸器を動作させる及び補修（点検）する方法にも関する。

人工呼吸器（医療用換気装置）は、患者自身の呼吸活動を向上又は置換するために患者の気道に、空気、酸素又はこれらの組み合わせ等のガスを供給するように構成された機械である。従来の人工呼吸器を、患者の固有の換気治療の必要性に応じて特定のモードで動作させることは広く知られている。

患者による自発呼吸活動が実質的にないような生命維持状況においては、典型的には制御された換気モードが施され、該モードでは当該人工呼吸器は患者を換気させる全責任を負う。この換気モードにおいては、呼吸サイクルの各吸気フェーズの間に制御された体積のガスが患者に供給され、人工呼吸器のトリガ点（即ち、呼吸サイクルの呼気フェーズから吸気フェーズへの移行）及び循環点（即ち、呼吸サイクルの吸気フェーズから呼気フェーズへの移行）は典型的には時間に基づいて決定される。

伝統的に、生命維持状況において使用される人工呼吸器は、双枝路患者回路として知られたものを使用し、該回路はガスを患者へ運ぶ吸気枝路と、ガスを患者から排気アセンブリへ運ぶ呼気枝路とを有している。上記排気アセンブリは、呼吸サイクルの呼気フェーズの間に患者から吐き出されたガスの大気への放出を能動的に制御するための、選択的に制御可能な弁又は同様の機構を含んでいる。このような構成は、通常、"能動排気"又は"能動呼出"構成と称される。

典型的には、上述した制御された体積の生命維持換気は侵襲的であり、患者回路を使用者の気道に結合するために使用される患者インターフェース（例えば、限定するものではないが、気管切開チューブ、気管内チューブ等）は、患者の気道に直接挿入され、長期間にわたり該気道内に留まるように構成されている。

患者が或る程度の自発呼吸活動を示す非生命維持状況では、典型的には呼吸の補助モード又は支援モードが施され、該モードにおいては人工呼吸器は、典型的には患者の気道に所定の圧力を供給することにより、患者自身の呼吸活動を高め又は補助する。この換気モードにおいては、ガスの流れの圧力が制御される。例えば２レベル非侵襲型換気においては、各呼吸サイクルの吸気フェーズの間において患者に吸気正気道圧（ＩＰＡＰ）が供給される一方、各呼吸サイクルの呼気フェーズの間において患者に上記ＩＰＡＰレベルより典型的には低い呼気正気道圧（ＥＰＡＰ）が供給される。

非生命維持状況で使用するよう構成された幾つかの人工呼吸器は、単枝路患者回路として知られたものを使用し、該回路はガスを患者へ及び患者からの両方向に運ぶために使用される単一の枝路を有する。伝統的に、このような単枝路回路は、患者が吐き出したガスが大気へ受動的に排気されるのを可能にするために、時には上記枝路及び／又は患者インターフェースにおける孔又は排気ポートの形態の、受動呼出デバイスを使用する。このような構成は、通常、"受動排気"又は"受動呼出"と称される。

更に、通常は体積制御換気に関連される上述した侵襲型患者インターフェース（又は複数のインターフェース）とは異なり、圧力支援換気治療のための患者回路は典型的には非侵襲型である。例えば、限定するものではないが、必要に応じて人工呼吸器から加圧ガスを受けるために、鼻マスク、鼻／口マスク、全顔マスク又は鼻カニューレが一時的に使用される。

上記に鑑みると、人工呼吸器及び関連する人工呼吸器ハードウェア、並びに患者に換気治療を施すために斯かる人工呼吸器を使用する関連する方法は、伝統的に、圧力支援動作モードと体積制御換気動作モードとでは著しく相違していた。更に、これら２つのモードの一方（例えば、圧力支援）のための既知の人工呼吸器、人工呼吸器ハードウェア及び／又は関連する方法は、時には、他のモード（例えば、体積制御）のための人工呼吸器、人工呼吸器ハードウェア及び／又は関連する方法と互換性がない。

従って、本発明の一つの目的は、従来の人工呼吸器の欠点を克服する人工呼吸器を提供することにある。

この目的は、本発明の一実施例によれば、ハウジング（筐体）、入力ポート、ガス流を発生するように構成された流れ発生器（フロー発生器）、上記ハウジングから上記ガス流を放出するように構成された出力ポートを含む人工呼吸器を提供することにより達成される。該人工呼吸器は、複数の異なるモードの間で動作することができる。更に、該人工呼吸器は、上記ガス流に関する複数のパラメータをモニタするように構成された複数のセンサ、及び複数のポーティングブロック（porting blocks）を有するポーティングシステム（porting system）を有する。各ポーティングブロックは、上記センサを複数の異なる所定の構成（設定）のうちの、当該人工呼吸器の動作モードのうちの所望のものに対応する１つに構成するために、当該人工呼吸器の前記ハウジングに選択的に結合されるように構成された取り外し可能な経路決めエレメントを含む。固定機構が、上記取り外し可能な経路決めエレメントを、当該人工呼吸器のハウジングに固定する。

他の実施例においては、前記目的は、内部及び外部を有するハウジングと、該ハウジングの上記外部から上記内部へと延びる入力ポートと、上記ハウジング内に配置されると共にガス流を発生する流れ発生器と、該ガス流を上記ハウジングから放出するように構成された出力ポートとを含む人工呼吸器を提供することにより達成される。患者インターフェース及び受動呼出デバイスを含む患者回路は、上記ガス流を患者の気道に供給するために、上記出力ポートと流体的連通状態である。コントローラが、上記ハウジング内に配置され、上記流れ発生器に動作的に結合される。該コントローラは、上記ガス流の吸入体積を制御し、その場合において、患者が呼吸サイクルの呼気フェーズの間に呼出ガスを吐き出すと、前記受動呼出デバイスは該呼出ガスの少なくとも一部を大気に放出する。

更に他の実施例においては、前記目的は、内部及び外部を有するハウジングと、該ハウジングの上記外部から上記内部へと延びる入力ポートと、上記ハウジング内に配置されてガス流を発生する流れ発生器と、呼吸サイクルの吸気フェーズの間に上記ガス流を上記ハウジングから患者の気道に放出するように構成された出力ポートとを含む人工呼吸器を提供することにより達成される。上記ハウジング内に配置されたコントローラは、当該人工呼吸器を複数の異なるモードの間で動作させ、その場合において、これらモードは、患者に圧力支援換気治療を施すための第１モードと、患者に体積制御換気治療を施すために第２モードとを含む。

更に他の実施例においては、前記目的は、内部及び外部を有するハウジングと、該ハウジングの上記外部から上記内部へと延びる入力ポートと、上記ハウジング内に配置された、ガス流を発生する流れ発生器と、該ガス流を上記ハウジングから放出するための出力ポートとを含む人工呼吸器を提供することにより達成される。該人工呼吸器は、上記入力ポートにおいて又は該入力ポートの周辺において該人工呼吸器の上記ハウジングに選択的に結合されるカバー部材を有する入力空気流アセンブリも含む。該カバー部材は、第１の面と、該第１の面とは反対側に位置する第２の面と、当該カバー部材を経て延在する入力開口とを有する。該入力開口は、ガスを当該人工呼吸器の上記入力ポートに供給する。複数のフィルタ部材が、上記カバー部材の第１の面と当該人工呼吸器の上記ハウジングとの間に配置される。更に、固定機構が上記カバー部材を当該人工呼吸器の上記ハウジングに取り付け、これにより、上記カバー部材及び複数のフィルタ部材を上記ハウジングに対して固定する。前記入力空気流アセンブリは、当該人工呼吸器の残部が分解されることを要せずに、上記ハウジングから取り外し可能である。

他の実施例においては、前記目的は、交流（ＡＣ）電源に電気的に接続可能な第１電源接続部を設けるハウジングを備えた人工呼吸器を提供することにより達成される。該人工呼吸器は、鉛酸電池に電気的に接続可能な第２電源接続部を含む。内部再充電可能型電池パックも、上記ハウジングの上記内部に配置される。最後に、着脱可能型電池パックが、上記ハウジングの上記外部に取り外し可能に結合される。電力制御機構が、上記ＡＣ電源、鉛酸電池、内部再充電可能型電池パック及び着脱可能型電池パックのうちの対応する少なくとも１つから当該人工呼吸器への電力の供給を制御する。

本発明の上記及び他の目的、フィーチャ及び特徴、並びに関連する構造の構成要素の機能及び動作の方法、及び部品及び製造の経済性の組み合わせは、添付図面を参照する下記の説明及び添付請求項を考察すれば一層明らかとなる。上記添付図面の全ては本明細書の一部を形成するもので、同様の符号は種々の図において対応する部分を示す。しかしながら、図面は図示及び解説の目的のためのみのものであって、本発明の限定を定めることを意図するものではないと明確に理解されるべきである。尚、明細書及び請求項において使用される場合、そうでないと前後関係が明確に示さない限り、単数形は複数形を含むものである。

図１は、本発明の一実施例による人工呼吸器の前方斜視図である。 図２は、図１の人工呼吸器の背面図である。 図３は、図１の人工呼吸器の一部が分解された後方斜視図であり、該人工呼吸器のための着脱可能型電池パック及びポーティングシステムを示す。 図４は、近位圧力感知無しの受動呼出構成に配された人工呼吸器及び該人工呼吸器の構成部品の概要図である。 図５は、近位圧力感知を有する受動呼出構成に配された人工呼吸器及び該人工呼吸器の構成部品を示すように変更された図４の人工呼吸器の概要図である。 図６は、能動呼出構成に配された人工呼吸器及び該人工呼吸器の構成部品を示すように変更された図５の人工呼吸器の概要図である。 図７Ａは、図３のポーティングシステムのポーティングブロックの斜視図である。 図７Ｂは、図７Ａの７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図である。 図８は、人工呼吸器のポーティングシステムのための他のポーティングブロックの斜視図である。 図９は、人工呼吸器のポーティングシステムのための他のポーティングブロックの等角図である。 図１０は、人工呼吸器及び該人工呼吸器用の入力空気流アセンブリの背面の部分的に分解された等角図である。 図１１は、図１０の入力空気流アセンブリの分解等角図であり、当該人工呼吸器の流れ発生器も示している。 図１２は、人工呼吸器用の電源システムの概要図である。 図１３は、図３の着脱可能型電池パックの等角図である。 図１４は、図３の１４−１４線に沿う断面図である。 図１５は、人工呼吸器に電源を供給する方法のフローチャートである。

例えば、これらに限定されるものではないが、上部、底部、右、上側、下側、前側、背部及びこれらの派生表現等の本明細書で使用される方向的文言は、図に示される要素の向きに関するものであって、明確に言及しない限り当該請求項を限定するものではない。

本明細書で使用される場合、"患者インターフェース"なる用語は、当該人工呼吸器と患者との間に流体的連通を確立する如何なる既知の又は好適な機構をも指すもので、これらに限定されるものではないが、マスク、鼻カニューレ、組み合わせ鼻／口マスク及び取り外し可能なマウスピース等の非侵襲型患者インターフェース、並びに気管チューブ及び気管内チューブ等の侵襲型患者インターフェース、更には、侵襲型又は非侵襲型であり得る加湿器、噴霧器及び定量投薬吸入器（meter dose inhaler）を明示的に含むものである。

本明細書で使用される場合、"モード"なる用語は、当該人工呼吸器が患者に対し特定のタイプの換気治療（例えば、これらに限定されるものではないが、圧力支援換気治療、体積制御換気治療）を施すために動作される態様を指す。

本明細書で使用される場合、"プローブ"なる用語は、センサ（例えば、限定されるものではないが、マシンフローセンサ、近位圧力センサ、モニタフローセンサ）と連通状態であって、パラメータ（例えば、限定されるものではないが、圧力）に関する情報を該センサに伝えるように構成された如何なる既知の又は好適な感知エレメント（例えば、限定されるものではないが、導管）をも指すものである。

本明細書で使用される場合、"インターフェース機構"なる用語は、当該人工呼吸器を付属品（例えば、限定されるものではないが、酸素混合気、加湿器、パルス酸素濃度計）、デバイス（例えば、限定されるものではないが、プリンタ）、又は通信若しくはメモリデバイス（例えば、限定されるものではないが、インターネット；ハードドライブディスク、ＣＤ又は他の好適な記憶媒体；コンピュータ）に接続するための如何なる既知の若しくは好適なデバイス（例えば、限定されるものではないが、コネクタ、リセプタクル、又はプラグ）をも指す。

本明細書で使用される場合、"固定具"又は"固定機構"なる用語は、或る部分を他の部分に固定するための如何なる既知の又は好適な固定機構（又は複数の機構）をも指すもので、これらに限定されるものではないが、鋲、ネジ、ボルト、ボルト、ワッシャ及び／又はナットの組み合わせ、並びに例えば、限定されるものではないが、モールド形成されたタブ及び可撓性突起（或る部分から延びると共に他の部分に係合して、これら部分を一緒に固定する）等の一体的固定機構を明示的に含む。

本明細書で使用される場合、２以上の部分が一緒に"結合"されるという文言は、これら部分が、直接的に結合されるか、又は１以上の中間部分を介して結合されることを意味する。

本明細書で使用される場合、"数"なる用語は、１又は１を超える整数（即ち、複数）を意味する。

Ａ．システムアーキテクチャ

図１は、本発明の一実施例による人工呼吸器（医療用換気装置）２の解説的実施例を示す。以下に詳細に説明するように、人工呼吸器２（ここでは、時には"換気装置"とも称する）は、患者１７０（図４、５及び６に簡略化された形で部分的に示されている）に換気治療を施すために、ここで定義される複数の異なるモードで動作するように選択的に構成することができる。人工呼吸器２は、ここでは、解説目的でのみ図示及び説明され、ここで説明するフィーチャ及び方法は種々の他の能力及び動作モードを有する他のタイプの人工呼吸器（図示略）においても実施化することができると理解されるべきである。

人工呼吸器２は、内部６、及び外部表面１０を持つ外部８を有する。例示的実施例において、人工呼吸器２は可搬型となるように設計され、従って、当該人工呼吸器の搬送又は移動を容易化するために、ハウジングの上部に回動可能に結合されたハンドル１１を含む。図１では収納された位置で示されているハンドル１１は、図３では、仮想線により直立した位置でも示されている。

図１の例において、人工呼吸器２は、該人工呼吸器のハウジング４の前部における外部表面１０上に配置されたユーザインターフェース３００を含んでいる。他のフィーチャのなかでも、ユーザインターフェース３００はスクリーン又はディスプレイ３０２を含み、該スクリーン又はディスプレイは、当該人工呼吸器及び／又は患者１７０（図４、５及び６）に関する複数のパラメータ（例えば、限定されるものではないが、圧力、体積、流量）を表示するように構成される。ユーザインターフェース３００は、複数の入力部材３０４、３０６、３０８、３１０及び３１２も含み、これら入力部材はユーザにより例えば当該人工呼吸器の動作を制御するために及び／又はスクリーン３０２上に表示されたパラメータ（明示的には示されていない）の間をナビゲートするために操作される。例えば、これらに限定されるものではないが、一つの限定するものでない実施例では、入力部材３１０はオン／オフ釦を有する一方、入力部材３１２は、当該人工呼吸器２の種々の動作モードの間で、又はユーザインターフェース３００のスクリーン３０２上で視認可能な種々の表示の間で切り換えるためのモード釦を有する。同様に、入力部材３０４、３０６及び３０８は、例えば、これらに限定されるものではないが、上記ユーザインターフェースを介して当該人工呼吸器の種々のフィーチャをナビゲート、選択及び／又はプログラムするためにユーザにより使用可能な釦を有する。

しかしながら、ユーザインターフェース３００の上記特定の構成は、本発明の限定する態様であることを意味するものではない。即ち、人工呼吸器２は、ここで図示及び説明するもの以外の、如何なる好適な構成を持つ如何なる既知又は適切な代替的ユーザインターフェースを有することもできると理解される。例えば、本発明は、入力部材３０４、３０６、３０８、３１０及び３１２に加えて、又はこれらの代わりにダイヤル、ノブ、タッチパッド、ローラボール、マウス又は他の入力デバイスを設けることも想定する。また、ディスプレイ３０２は、入力部材３０４、３０６、３０８、３１０及び３１２に加えた、又はこれらの代わりの入力デバイスとして機能するように、タッチパッドスクリーンディスプレイとして構成することもできる。また、本発明は、入力部材３０４、３０６、３０８、３１０及び３１２を削除することができるように、リモコンを介して人工呼吸器２を動作させることも想定する。

また、人工呼吸器２は、好ましくは、ここで定義される種々の異なるインターフェース機構３２０、３２２、３２４、３２６、３２８及び３３０を有する。例えば、限定されるものではないが、人工呼吸器２は、図１に示された例において人工呼吸器ハウジング４の底部に向かって配置されたもののような、リセプタクル３２０を含むことができる。本発明の限定するものでない一実施例において、斯様なリセプタクル３２０は、人工呼吸器２を電源（例えば、図１２に概略図示されると共に後に詳述する交流（ＡＣ）電源４０２及び鉛酸電池電源４０６参照）に電気的に接続するように構成することができる。例えば限定されるものではないが図２及び３に示された５つの付加的インターフェース機構３２２、３２４、３２６、３２８及び３３０等の、如何なる既知若しくは好適なタイプ、数及び／又は構成のインターフェース機構を、本発明の範囲内で設けることができる。

このようなインターフェース機構（例えば、限定されるものではないが、リセプタクル、コネクタ等）は、例えば限定されるものではないが、人工呼吸器２を、インターネット（例えば、イーサネット・ネットワークにより）に、例えば限定されるものではないがプリンタ（図示略）若しくはコンピュータ（図示略）等の別の装置に、又はパルス酸素濃度計若しくは二酸化炭素モニタのような付属医療装置又は代替ガス源（例えば、図４、５及び６に概略図示されると共に後述するオプションとしての酸素源３１を参照）等の何らかの適切な人工呼吸器付属品に接続する等の如何なる既知の若しくは適切な目的に使用することができる。

図４、５及び６は、人工呼吸器２の３つの解説的な構成例を簡略化された形で各々示している。即ち、図４は、近位圧力感知なしで受動的呼出を行うよう構成された当該人工呼吸器の構成部品を示している。図５は、近位圧力感知を用いて受動的呼出を行うよう構成された当該人工呼吸器の構成部品を示している。更に、図６は、能動的呼出を行うよう構成された当該人工呼吸器の構成部品を示している。

更に詳細には、図４に概略図示されているように、人工呼吸器２は流れ発生器３６を含み、該流れ発生器は、例えば入力ポート３０を介して人工呼吸器ハウジング４に入る空気３８'（周囲大気）及び／又は空気３８'の酸素等の適切な補助ガスとの混合気から、ガス３８の流れを発生させるように構成される。上記補助ガスは、図４、５及び６に簡略化された形で示された酸素源３１等の上述した人工呼吸器付属品の１つから供給することができる。本発明の限定するものでない一実施例において、オプションである酸素源３１は、低流量（例えば、限定されるものではないが、約０〜５０psi及び１５リットル／分（LPM））の酸素ブレンダを有し、該酸素ブレンダは、例えば限定されるものではないがインターフェース機構３２８等の前述したインターフェース機構の１つを介して人工呼吸器２に接続される。上記インターフェース機構３２８は、ここで図示及び説明する例では、クイック接続型バルブ接続具である。

図示された例示的実施例において、人工呼吸器２は、人工呼吸器ハウジング４に入る周囲空気３８'をフィルタするための空気入力フィルタ３２も含んでいる。後に詳述するように、周囲空気３８'及び／又はオプションの補助酸素源３１からの前記ガスは、好ましくは、流れ発生器３６に到達する前に入力空気流アセンブリ２００を経るように向けられる。例示的な流れ発生器３６は、人工呼吸器２により必要とされるガス３８の所望の圧力及び流れを発生させるために、羽根車設計（図１１に部分的に示される）のブラシレス直流（ＤＣ）モータ（図示略）を備えた送風機アセンブリを有するマイクロタービンである。限定するものでない一実施例において、該マイクロタービン３６は約3,000〜42,000回転／分（rpm）の速度で動作可能である。しかしながら、流れ発生器３６は、例えば限定されるものではないがコンプレッサ、ファン、羽根車、送風機、ピストン又はベローズ等の、周囲大気よりも大きな圧力でガス３８の流れを生成するように構成された如何なる既知の又は適切な装置とすることもできることが分かる。

続けて図４を参照すると、流れ発生器３６を出たガス３８の流れは、オプションの流れスクリーン（フィルタ）４０を通過する。該流れスクリーンは、ハウジング４内に配置された第１フローエレメント４２と流体的に連通している。該第１フローエレメント４２は当該人工呼吸器内に配置されているので、該エレメントは、ここでは、マシンフローエレメント４２とも称される。流れ発生器３６の出口の近傍に配置された該マシンフローエレメント４２は、例えば限定されるものではないが、オリフィス又は弁（バルブ）等の機械式エレメントであり得る。該マシンフローエレメント４２は、ガス３８の流れが通過すると、圧力降下を生じるように設計されている。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなしに、当該人工呼吸器２のためのガス３８の如何なる適切な流れを供給するために如何なる既知の又は適切な代替的数及び／又は構成のフローエレメントも使用することができると理解される。

第１（マシン）フローセンサ４６が、上記マシンフローエレメント４２とタンデム状態で設けられ、ガス流３８の流速を該マシンフローエレメントの両端間の圧力降下に基づいて測定する。更に、ここで図示及び説明される例においては差圧センサである第２フローセンサ５０も、ライン５２及び５４を介してマシンフローエレメント４２の両端間の圧力降下を測定することによりガス３８の流速を測定するために設けられている。このように、第２フローセンサ５０は、第１フローセンサ４６によりなされる態様と冗長的な態様でガス３８の流量をモニタする。第２フローセンサ５０は、ここでは、マシンフローセンサ５０とも称する。フローセンサ４６及び５０並びに人工呼吸器２内の他のセンサは、図５及び６の例に関連して後述するように、当該人工呼吸器の種々の動作モードに対応する複数の異なる構成に、構成可能及び再構成可能であることが分かる。更に、当該人工呼吸器に限れば両方のフローセンサを持つ必要はないことが分かる。更に、本発明は、前記流れ発生器に供給される電力、該流れ発生器の速度等に基づく等の、他の技術を用いて上記流速又は該流速を示すパラメータを測定することを支持して、上記フローセンサの一方又は両方を削除することすら更に想定する。

制御マシン圧力センサ８６が、ガスの流れ３８を流れ発生器３６から出力ポート４４を介して外部導管１４４へ（最終的には、患者インターフェース１４６へ）供給する内部導管１４３に動作的に結合されている。該例示的な制御マシン圧力センサ８６は、内部導管１４３に自動零バルブ８７を介して接続されている。該センサ８６は、当該人工呼吸器２の出力ポート４４における又は該出力ポートの付近の圧力をモニタするために使用される静圧センサである。更に、モニタマシン圧力センサ８８が、内部導管１４３に動作的に結合されている。該モニタマシン圧力センサ８８も、出力ポート４４における又は該出力ポート付近の圧力をモニタするために冗長的に使用される静圧センサである。当該人工呼吸器２に対して使用するに適した他のセンサは、これらに限定されるものではないが、内部導管１４３に動作的に結合されると共に流れ発生器３６から吐出するガスの流れ３８の温度をモニタするために使用される温度センサ５１及び５３、並びに例えば算出された流量の高度調整を可能にするために大気圧を測定する気圧センサ５５を含む。

図４の例に示された近位圧力感知を備えない受動呼出構成においては使用されないが、人工呼吸器２は能動呼出制御アセンブリ９０も含み、該アセンブリは当該人工呼吸器が例えば図６に示されるような能動呼出構成モードに構成された場合に使用される。最後に、人工呼吸器２は、図４、５及び６に概念的に示されたコントローラ９８を含む。コントローラ９８は、当該人工呼吸器を選択的に制御するために上述した構成部品の各々に電気的に接続されると共に、これら構成部品の各々と通信するように構成されている。

図４の例において、人工呼吸器２は、該人工呼吸器の出力ポート４４と患者インターフェース１４６とを相互接続する単一の外部導管１４４を有している。従って、該人工呼吸器２の患者回路１５０は単枝路回路であり、単一の外部導管１４４が、ガスの流れ３８を出力ポート４４から患者インターフェース１４６へ、そして最終的に患者１７０（図４、５及び６では簡略化された形態で部分的に示されている）の気道１６０へと供給すると共に、呼吸サイクルの呼気フェーズの間に患者１７０から吐き出される呼出ガス３８"も通す。図４の単枝路患者回路１５０は、呼出ガス３８"を大気に排気する（即ち、放出する）ための受動呼出デバイス１５２（例えば、限定するものではないが、バルブ、オリフィス、ポート又は他の排気装置）を含んでいる。

ここで説明する例に示される患者インターフェース１４６は、解説の簡略化のために、非侵襲型のマスク１４６であるが、ここで定義される如何なる既知の又は適切な代替的患者インターフェースも、患者回路１５０（図４）、１５０'（図５）、１５０"（図６）に対して如何なる好適な構成で使用することもできることが分かる。また、受動呼出デバイス１５２は患者回路１５０、患者インターフェース１４６又はこれら両方に結合することができることも分かる。

次に図５を参照すると、近位圧力感知を用いた受動呼出を提供するように構成された人工呼吸器２の構成部品が概略図示されている。この構成において、該人工呼吸器の構成部品及び所定のセンサ構成は、図４を参照して前述した近位圧力感知を用いない受動呼出の場合と殆ど同様である。しかしながら、更に、ハウジング４内に設けられた近位圧力センサ４８が、単枝路患者回路１５０'の単一の外部導管１４４'と、ライン５６につながる患者インターフェース１４６の近傍に配置された本明細書で定義するプローブ５７（例えば、導管）を介して流体的に連通するように構成されている。

図６は、能動呼出構成の人工呼吸器２及び該人工呼吸器の構成部品の概略図を示している。この構成において、人工呼吸器２は、出力ポート４４と流体的に連通した代替単枝路患者回路１５０"を含んでいる。詳細には、外部導管１４４"に加えて、単枝路患者回路１５０"は、近位フローエレメント１５４及び能動呼出デバイス（例えば、限定するものではないが、バルブ）１５６も含んでいる。上記近位フローエレメント１５４は、当該患者回路における患者インターフェース１４６"の概ね近傍に配置された機械式エレメントであり、該エレメントを介してガスの流れ３８及び／又は呼出ガス３８"が通過する際に圧力降下を生じるように設計されている。

例示的実施例において、能動呼出デバイス１５６は、単枝路患者回路１５０"に配置されると共に、呼吸サイクルの呼気フェーズの間に呼出ガス３８"の二酸化炭素の掃き出し（flushing）を可能にするための低抵抗を形成するよう構成された比例制御された圧力解放バルブである。該能動呼出デバイス１５６は、患者回路１５０"、患者インターフェース１４６"又はこれらの両方に結合することができることが分かる。能動呼出デバイス１５６は、治療が喪失された（例えば、限定するものではないが、人工呼吸器の故障の）際の窒息防止要件を満たすために、最小の呼出抵抗を形成するように構成される。即ち、能動呼出デバイス１５６は、このような要件を満たすために窒息防止デバイス（図６では、簡略化された形で示されている）を含む。限定するものでない実施例において、該窒息防止デバイスは、例えば限定するものではないがゴム又は他の適切な材料から形成されたフラッパ弁１５８であり、上記ゴム又は他の適切な材料は人工呼吸器２の故障又は部分的故障の際にたわんで、当該能動呼出デバイス１５６の対応する開口（明示的には示されていない）を開くように構成される。このような開口は、大気と流体的に通じている。従って、上記フラッパ弁１５８は、患者１７０が、最小でも、斯様な人工呼吸器２の故障の際にも周囲空気を吸い込む能力を有することができることを保証する。

図６の例において、コントローラ９８は能動呼出制御アセンブリ９０に、従って、能動呼出デバイス１５６に動作的に結合されている。能動呼出制御アセンブリ９０は、患者１７０が呼吸サイクルの呼気フェーズの間において呼出する際にバイアス流を制御するために、能動呼出デバイス１５６のダイヤフラム１５７（図６では簡略化された形で示されている）を調整する圧力ユニットである。例示的な能動呼出制御アセンブリ９０は、ダイヤフラム１５７からのパイロット圧を急速に低減し、これにより患者の呼出が開始された際に完全に開放するのを可能にするよう構成されたダンプバルブ９１と、オリフィス９３との組み合わせで前記バイアス流を制御する比例バルブ９２（上記オリフィス９３は２つのバルブ９１、９２の間に設けられる）とを含む。

上記人工呼吸器２が、単枝路又は双枝路構成で動作させることができると共に、圧力支援治療又は体積制御された治療の両方を提供することが可能な小型、軽量且つ汎用性の人工呼吸器であることが分かる。更に、上記圧力支援治療又は体積に基づく治療の両方を、非侵襲的システム（例えば呼出弁を介するもの等の意図的ガス漏れを伴う単枝路システム）で施すことができる。

下記の表１は、本発明の人工呼吸器の例示的実施例の仕様を掲載している。

Ｂ．ポーティングシステム

開示される人工呼吸器は、これらに限定されるものではないが、患者１７０に圧力支援換気治療を施すための第１モード、及び該患者に体積制御換気治療を施すための第２モードを含む複数の異なる動作モードの間で動作可能であることが分かる。更に、このようなモード内で、当該人工呼吸器２は、例えば限定するものではないが、前述した図４の近位圧力感知を用いない受動呼出構成、図５の近位圧力感知を用いた受動呼出構成、及び図６の能動呼出構成等の如何なる好適な呼出構成を有することができる。

人工呼吸器２を、これらモード及び／又は構成のうちの１つから他のものへ切り換えることは、例えば限定するものではないが、前記センサ及び／又は患者回路等の当該人工呼吸器２の特定のフィーチャが置換される及び／又は再構成されることを要する。伝統的に、従来の人工呼吸器によれば、このことは、当該人工呼吸器の大量の分解及び／又は操作、又は他の人工呼吸器の全体としての使用を必要とする時間の掛かる作業であった。これは、本発明の人工呼吸器２より以前では、上述した動作モード及び構成の全ては、単一の人工呼吸器では利用可能ではなかったからである。以下に説明されるように、開示される人工呼吸器が斯かる欠点を克服する１つの方法は、当該人工呼吸器２が所望のモードに迅速に且つ容易に構成及び／又は再構成されるのを可能にするような複数の入れ換え可能なポーティングブロック１０２（図３、７Ａ及び７Ｂ）、１０２'（図８）及び１０２"（図９）を有するポーティングシステム１００を設けることによるものである。

詳細には、ポーティングシステム１００は、前述したセンサ（例えば、限定するものではないが、マシンフローセンサ４６、近位圧力センサ４８、モニタフローセンサ５０）及びこれらセンサのための複数のプローブ（例えば、限定するものではないが、導管）を含む。例えば、例示的なマシンフローセンサ４６は第１マシンフロープローブ５２及び第２マシンフロープローブ５４を含み、近位圧力センサ４８は少なくとも１つの近位圧力プローブ５６を含み、モニタフローセンサ５０は第１モニタフロープローブ６０及び第２モニタフロープローブ６２を含む。プローブ５２、５４、５６、６０、６２は、人工呼吸器ハウジング４の外部表面１０上の１つの共通の位置において接近（アクセス）可能である。各ポーティングブロック１０２（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０２'（図５及び８）及び１０２"（図６及び９）は、当該人工呼吸器ハウジング４に上述した共通の位置で又は該位置の付近で選択的に結合されて、プローブ５２、５４、５６、５７、５８、５９、６０、６２、６３及び６５（全て図６に示されている）を、従って対応するセンサ４６、４８、５０を、該人工呼吸器２が分解されるのを要せずに、構成するように仕組まれた取り外し可能な経路決めエレメント１０３（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０３'（図５）及び１０３"（図６）を含んでいる。この本発明の態様は、図３を参照すれば更に理解されるが、該図にはポーティングブロック１０２の取外し可能型経路決めエレメント１０３が人工呼吸器ハウジング４から分解されて示されている。

ポーティングシステム１００の固定機構１１６は、図２に示されるように、取外し可能型経路決めエレメント１０３をハウジング４に固定するように構成されている。図３にも示された例示的固定機構１１６は、該取外し可能型経路決めエレメント１０３の孔１１９を介して延びるよう構成された単一の締め具１１８である。図３に示され、図７Ａ及び７Ｂにも示されるように、取外し可能型経路決めエレメント１０３は、第１の面１２０、該第１の面とは反対側に配置された第２の面１２２、第１及び第２の端部１２４及び１２６、並びに第１の面１２０から第２の面１２２に向かって延びる複数の通路１０４、１０６、１０８、１１０及び１１２（図７Ｂ、図４に概念的に示された通路１０４、１０６、１０８、１１０、１１２及び１１４も参照）を含んでいる。本明細書で使用される場合、"通路"なる用語は、或る物体の少なくとも一部を経て延在する如何なる既知の又は好適な孔、貫通路、導管、経路をも指すものであり、流体（例えば、気体）の通過を可能にするように構成された積極的通路、及び流体（例えば、気体）の通過に抗するように構成された非積極的通路（即ち、閉じた通路）の両方を明示的に含む。選択されたポーティングブロック（例えば、１０２）の取外し可能型経路決めエレメント１０３が当該人工呼吸器ハウジング４に結合された場合、該エレメントの通路１０４、１０６、１０８、１１０、１１２及び／又は１１４は、プローブ５２、５４、５６、６０、６２及び／又は６３と協動して、当該人工呼吸器の選択された動作モードに対応する所望の所定のセンサ構成を確立する。

開示を経済的にするために、ポーティングブロック１０２のうちの１つだけの動作を詳細に説明する。しかしながら、ポーティングシステム１００の他の入れ換え可能なポーティングブロック（例えば、限定するものでないが、ポーティングブロック１０２'及び１０２"）も、実質的に同じ方法で使用することができることが理解される。再び図３を参照すると、人工呼吸器ハウジング４の外部表面１０は、ポーティングブロック１０２の取外し可能型経路決めエレメント１０３を受容するように構成された凹部６４を含んでいる。かくして、図２に示されるように、取外し可能型経路決めエレメント１０３の第２の面１２２は、該取外し可能型経路決めエレメント１０３が凹部６４に正しく挿入された場合、該人工呼吸器ハウジング４の上記凹部６４に隣接する外部表面１０に対して実質的に面一になる。従って、本発明の入れ換え可能なポーティングブロックのデザインは、人工呼吸器ハウジング４から外方に延びる望ましくない突起を形成することはない。

図３の例において、前記凹部６４は、取外し可能型経路決めエレメント１０３（図３、７Ａ及び７Ｂ）の第１の面１２０から外方に延びる第１及び第２の凸部１３２及び１３４を各々受容するように構成された第１及び第２の開口６６及び６８を含んでいる。図７Ａ及び図７Ｂの断面図に示されるように、凸部１３２及び１３４は、好ましくは、シール（パッキン）１３６及び１４０を各々含む。シール１３６及び１４０（Ｏリングシール１３８及び１４２も参照）は、例えば、限定するものではないが、シリコーンゴム等の如何なる既知の又は好適な材料から作製することができ、当該取外し可能型経路決めエレメント１０３と人工呼吸器ハウジング４との間からのガスの流れ３８（図４、５及び６）の意図せぬ漏れに抗するために凸部１３２、１３４、１３７及び１４１の対応する部分上に各々配置されるように構成される。図７Ａ及び７Ｂの例における取外し可能型経路決めエレメント１０３は、凸部１３２及び１３４から各々外方に延びるニップル１３７及び１４１を含み、上記シールは、凸部１３２及び１３４の対応する溝内に各々配置される長尺シール１３６及び１４０、並びにニップル１３７及び１４１の対応する溝内に各々配置されるＯリングシール１３８及び１４２を含む。

取外し可能型経路決めエレメント１０３は、該取外し可能型経路決めエレメント１０３の第１及び第２の端部１２４と１２６との間において該エレメントの第２の面１２２に又は該面の近傍に配置された指タブ１３０も含んでいる。該指タブ１３０は、例えば当該人工呼吸器２の構成を異なるモードで動作させるように変更すべく、当該取外し可能型経路決めエレメント１０３を、取外し可能型経路決めエレメントの別の１つ１０３'（図５及び８）又は１０３"（図６及び９）と置き換えることが望まれる場合、該取外し可能型経路決めエレメント１０３の当該人工呼吸器ハウジングの凹部６４からの取り外しを容易にするように構成されている。しかしながら、例示的な指タブ１３０以外の如何なる好適な代替機構も、取外し可能型経路決めエレメント１０３の取り外しを容易にすべく如何なる好適な構成でも使用することができることが分かる。また、取外し可能型経路決めエレメント１０３は、本発明の範囲から逸脱することなしに、如何なる既知の又は好適な代替的構成も有することができることが分かる。

例えば、図８及び９は、本発明による別のポーティングブロックの２つの限定するものでない実施例１０２'及び１０２"を各々示している。説明されるように、図８のポーティングブロック１０２'は図５に概略示された所定のセンサ構成を確立するように構成された取外し可能型経路決めエレメント１０３'を含む一方、図９のポーティングブロック１０２"は図６に概略示された所定のセンサ構成を確立するように構成された取外し可能型経路決めエレメント１０３"を含む。詳細には、図３、４、７Ａ及び７Ｂのポーティングブロック１０２と同様に、ポーティングブロック１０２'の取外し可能型経路決めエレメント１０３'は、第１及び第２のニップル１３７'及び１４１'を各々備えた第１及び第２の凸部１３２'及び１３４'を含んでいる。

図８には図示されていないが、取外し可能型経路決めエレメント１０３'も、図７Ａ及び７Ｂを参照して前述したもののようなシールを含むと想定されている。以下に説明するように、取外し可能型経路決めエレメント１０３'の主たる違いは、該エレメントの通路の構成に関するものである（例えば、図５に概念的に示された通路１０４'、１０６'、１０８'、１１０'、１１２'及び１１４'参照）。１つの通路１０８'は、図５に示されたように、近位フローセンサ４８を患者回路１５０'に接続するように構成されている。この通路１０８'は、図示されたように、当該取外し可能型経路決めエレメント１０３'の外部表面から外方に延びるポート１０９'を介して延在する。

図６を参照して説明するように、図９の取外し可能型経路決めエレメント１０３"の通路１０４"、１０６"、１０８"、１１０"、１１２"及び１１４"（図６に概念的に示されている）は、取外し可能型経路決めエレメント１０３'（図５及び８）及び取外し可能型経路決めエレメント１０３（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）のものとは相違し、図６に概略図示されたセンサ構成を確立するように構成されている。即ち、図９に示されるように、取外し可能型経路決めエレメント１０３"は第１及び第２の凸部１３２"及び１３４"を含んでいる。第１の凸部１３２"は単一のニップル１３７"を含む一方、第２の凸部１３４"は３個のニップル１４１"、１４５"及び１４７"を含んでいる。一実施例において、凸部１３２"及び１３４"並びにニップル１４１"、１４５"及び１４７"は、図７Ａ及び７Ｂを参照して前述したもののような適切なシール（図示の簡略化のために、図９には示されていない）を含んでいる。取外し可能型経路決めエレメント１０３"の第１、第２及び第３の通路１０４"、１０６"及び１０８"は、所望のプローブ／センサ接続を行うために、当該取外し可能型経路決めエレメント１０３"の対応する第１、第２及び第３のポート１０５"、１０７"及び１１１"を介して各々延在している。

ポーティングシステム１００のポーティングブロック１０２（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０２'（ 図５及び８）及び１０２"（図６及び９）が、ここに図示及び説明した３つ以外の如何なる適切な構成をも有することができるという事実に加えて、これらポーティングブロックは如何なる好適な材料からも、及び如何なる好適なプロセス又は方法によっても作製することができることが分かる。限定するものでない一実施例において、入れ換え可能なポーティングブロック１０２、１０２'、１０２"は、一体型のモールド成形されたプラスチック部品であり、従って製造するのが相対的に容易且つ安価である。

再び図４を参照して、近位圧力感知を用いない受動呼出構成のためのセンサ（例えば、限定するものではないが、マシンフローセンサ４６、近位圧力センサ４８及びモニタフローセンサ５０）の所定の構成、及び、特に、斯様な構成を確立するための前記取外し可能型経路決めエレメント１０３の使用を説明する。詳細には、動作時において、人工呼吸器２を特定のモード及び／又は呼出構成に従って動作させる決定がなされた場合、該モード及び／又は構成に対応する患者回路（例えば、限定するものではないが、単枝路患者回路１５０）が選択され、当該人工呼吸器２の出力ポート４４に結合される。他の例として、患者回路１５０は、所望に応じて、例えば或る呼出デバイス（例えば、受動呼出デバイス１５２）を他の呼出デバイス（例えば、異なる受動呼出デバイス、例えば図６に示される能動呼出デバイス１５６）と交換することにより、及び／又は患者インターフェース１４６を取り付け若しくは交換することにより構成又は再構成することができる。言い換えると、患者回路１５０の単一の外部導管１４４は当該人工呼吸器２の出力ポート４４に取り付けたままにすることができ、呼出デバイス１５６及び／又は患者インターフェース１４６が、例えば１以上のクイック取付具（例えば、限定するものではないが滑り取付具）（明示的に示されてはいない）により導管１４４に選択的に結合される。このように、全体として取外し可能及び交換可能又は入れ換え可能な患者回路、並びに選択的に部分的に構成可能及び／又は再構成可能な患者回路は、本発明の範囲内である。

患者回路１５０（図４）、１５０'（図５）又は１５０"（図６）を選択又は構成した後、対応するポーティングブロック１０２（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０２'（図５及び８）又は１０２"（図６及び９）が選択され、人工呼吸器ハウジング４に取り付けられる（図２によく示されている）。前述したように、種々の所定のセンサ構成を確立するために、取外し可能型経路決めエレメント１０３（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０３'（ 図５及び８）及び１０３"（ 図６及び９）の各々は異なる配置の通路を有し、これら通路はセンサプローブと所定の態様で選択的に協動するように構成されている。即ち、図４の例では、取外し可能型経路決めエレメント１０３は、第１、第２、第３、第４及び第５の使用する通路１０４、１０６、１０８、１１０及び１１２、並びに１つの使用しない通路１１４を含む。第１の使用通路１０４は第２の使用通路１０６と協動して、第１のマシンフロープローブ５２を第１のモニタフロープローブ６０に接続する。第３の使用通路１０８は、近位圧力センサ４８を例えば単一の近位圧力プローブ５６介して周囲大気に接続する。第４及び第５の使用通路１１０、１１２は互いに協動して、図示されるように、第２のマシンフロープローブ５４を第２のモニタフロープローブ６２に接続する。最後に、図４の近位圧力感知を用いない受動呼出構成では能動呼出制御アセンブリ９０は使用されないので、能動呼出制御プローブ６３は、使用されない（遮断された）通路１１４に接続される。

従って、単に適切な交換可能なポーティングブロック（例えば、限定するものではないが、１０２）を人工呼吸器ハウジング４に取り付けることにより、前記センサの全ては当該人工呼吸器２の選択された動作モードに対応する所望の所定の構成に設定可能となることが分かる。しかしながら、上記ポーティングブロック１０２（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０２'（図５及び８）及び１０２"（図６及び９）の取外し可能型経路決めエレメント１０３（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０３'（ 図５及び８）及び１０３"（ 図６及び９）の通路の上記詳細な配置は、本発明を限定する態様であることを意味するものではない。本発明のポーティングシステムは、同じ人工呼吸器センサが、他の感知エレメントを追加又は削除することを要せずに、ポーティングブロック１０２（図３、４、７Ａ及び７Ｂ）、１０２'（図５及び８）及び１０２"（図６及び９）を単に入れ換えることにより、迅速且つ容易に再構成されるのを可能にする。

図５に示されるように、そして前述したように、当該人工呼吸器２の構成部品は、近位圧力感知を伴う受動呼出構成に対して、図４を参照して前述した近位圧力感知を用いない受動呼出構成に対するものと実質的に同様に配置されている。主たる相違は、患者インターフェース１４６の近位で患者回路１５０'の外部導管１４４と流体的に連通する第２近位圧力プローブ５７を含んでいる点である。第２の交換可能なポーティングブロック１０２'の取外し可能型経路決めエレメント１０３'は、この近位圧力プローブ５７に対応するように構成されている。即ち、前記取外し可能型経路決めエレメント１０３と同様に、該取外し可能型経路決めエレメント１０３'は、第１、第２、第３、第４及び第５の使用する通路１０４'、１０６'、１０８'、１１０'及び１１２'、並びに１つの使用しない通路１１４'を含む。第１及び第２の使用通路１０４'及び１０６'は協動して、第１のマシンフロープローブ５２を第１のモニタフロープローブ６０に接続する。しかしながら、近位圧力プローブ５６を大気に接続した前記取外し可能型経路決めエレメント１０３の第３の通路１０８とは異なり、該取外し可能型経路決めエレメント１０３'の第３の通路１０８'は、図示されたように、第１の近位圧力プローブ５６を第２の近位圧力プローブ５７に接続する。第４及び第５の使用通路１１０'及び１１２'は、第２のマシンフロープローブ５４と第２のモニタフロープローブ６２とを接続し、能動呼出制御プローブ６３は、使用されない通路１１４'に接続される。

次に、図６を参照すると、当該人工呼吸器２及び該人工呼吸器の構成部品が能動呼出用に構成される場合、単枝路患者回路１５０"は前述した近位フローエレメント１５４及び能動呼出デバイス１５６を更に含む。従って、例えば、限定するものではないが、第３及び第４の近位圧力プローブ５８及び５９並びに能動呼出デバイスプローブ６５等の複数の追加のプローブが必要となる。これら及び他のプローブの構成（設定）は、交換可能なポーティングブロック１０２"の第３の取外し可能型経路決めエレメント１０３"、特には該エレメントの第１、第２、第３及び第４の使用する通路１０４"、１０６"、１０８"及び１１０"、並びに第１及び第２の使用しない通路１１２"及び１１４"により確立される。

第１の使用通路１０４"は第１のモニタフロープローブ６０を第２の近位圧力プローブ５７に接続し、第２の使用通路１０６"は第１の近位圧力プローブ５６を第４の近位圧力プローブ５９に接続し、第３の使用通路１０８"は第２のモニタフロープローブ６２を第３の近位圧力プローブ５８に接続する。このようにして、近位圧力プローブ５７及び５８はセンサ５０と連通し、近位フローエレメント１５４の反対側におけるガスの流れ３８、３８"をモニタする。第４の使用通路１１０"は、第１の能動呼出制御プローブ６３を能動呼出デバイスプローブ６５に接続する。このように、この構成においては、能動呼出制御アセンブリ９０が、能動呼出デバイス１５６を監視及び制御するためにコントローラ９８を介して積極的に使用される。この構成では、マシンフローセンサ４６並びに第１及び第２のマシンフロープローブ５２、５４は必要とされないので、第１及び第２の非使用通路１１２"及び１１４"に各々結合されている。

上記に鑑みると、本発明は、単一の人工呼吸器２が、種々のタイプの換気治療を施すように、該人工呼吸器が分解又は置換されることを要せずに、迅速且つ容易に構成（設定）され又は再構成（再設定）されるのを可能にするこが分かる。特に特異な点は、上述した受動呼出デバイス（例えば、限定するものではないが、受動呼出バルブ、オリフィス等）１５２を用いて患者１７０に体積制御換気治療（体積換気とも呼ぶ）を施す当該人工呼吸器２の能力である。このような組み合わせを用いた効果的な患者換気は、以前には実質的に不可能であると考えられていた。

特に、体積制御的生命維持状況においてしばしば当てはまるような当該患者に対してガス３８の所望の吸入体積を正確に維持することが極めて重要である場合に、大気へのガス３８"の受動的放出を許容することは何となく直感に反する。従って、既知の体積制御（即ち、生命維持）換気システムは、伝統的に、双枝路患者回路（即ち、患者回路が少なくとも２つの外部導管を含み、１つは呼吸サイクルの吸気フェーズの間における患者の吸入のためであり、１つは呼吸サイクルの呼気フェーズの間における患者の吐き出しのためである）の一部として働く能動呼出デバイスを必要としていた。この結果、所望のものより大型で且つ複雑な人工呼吸器設計となってしまう傾向があった。そのようであるので、斯かる人工呼吸器は、一般的に、人工呼吸器が医師、医療専門家又は訓練を受けた要員により密に監視及び保守され得る病院、専門の治療センタ又は他の施設の外部での仕様には資することがなかった。

受動呼出を用いて体積制御換気治療を施す本発明の人工呼吸器の能力は、これらの欠点及び他の欠点を、患者が、適切な換気治療を受け続けながら、或る場所から他の場所へ相対的に容易に移動するのを可能にする単体で実質的に移動型であり且つ軽量な人工呼吸器２を提供することにより克服する。従って、開示された人工呼吸器は、患者に、相対的に活動的な生活様式を維持する機会を提供する。

更に詳細には、前述したように、例えば図５を参照すると、例示的人工呼吸器の患者回路１５０'は、好ましくは、単一の外部導管１４４'を含む単枝路回路１５０'であり、該単枝路回路は、人工呼吸器２に該人工呼吸器の出力ポート４４で選択的に接続することが可能な別の内臓型アセンブリを有することができるか、又は単一の導管１４４'に選択的に接続可能な患者インターフェース１４６及び受動呼出デバイス１５２等の部品を用いて選択的に構成することができる。何れの場合においても、単一の導管１４４'は、人工呼吸器２の出力ポート４４と患者インターフェース１４６とを相互接続する。受動呼出デバイス１５２は、患者インターフェース１４６の近傍で当該単一導管１４４'に結合される。制御された体積（体積換気）モードで動作する場合、人工呼吸器２のコントローラ９８（流れ発生器３６に動作的に結合されている）は、該流れ発生器３６を、吸気時１回換気量とも称される或る吸入体積を持つガスの流れ３８を発生するように選択的に制御するよう構成されている。本発明は、所定の吸気時間にわたり吸気フロープロファイル（吸気フロー形状）が形成されるような体積換気を提供することも想定する。

単枝路患者回路１５０'は、呼吸サイクルの吸気フェーズの間に、患者１７０の気道１６０に対し上記吸入体積を持つガスの流れ３８を供給する。ここで図示及び説明する例では、上記吸入体積のガス流３８及び呼出ガス３８"の両方が、当該単枝路患者回路１５０'の単一導管１４４'内で移送される。受動呼出デバイス１５２の機能は、当該患者により吐き出された呼出ガス３８"中に存在する二酸化炭素を大気に流し出すことであることが分かる。次いで、次の呼吸サイクルの吸気フェーズの間に、ガス流３８の新鮮な吸入体積を患者に供給することができる。

当該患者に対して処方される特定の吸入体積又は体積換気は、これらに限られるものではないが、当該患者が被っている病気のタイプ及び該病気の進行段階を含む種々の異なる要因に依存することが分かる。限定するものでない一実施例において、人工呼吸器２及び特に該人工呼吸器のコントローラ９８は、必要に応じ流れ発生器３６を選択的に調整して、ガス流３８が呼吸サイクルの吸気フェーズの間に当該患者に供給される所望の吸入体積を有するようにさせるよう構成されている。このことは、自動的に実施することができる。他の例として、人工呼吸器２は、前述したユーザインターフェース３００を使用して患者自身により又は好ましくは医師若しくは看護者によりプログラムすることができる。呼吸サイクルの呼気フェーズの間において、患者１７０により吐き出された呼出ガス３８"の少なくとも一部は、受動呼出デバイス１５２により大気へ放出される。従って、他の利点のなかでも、該人工呼吸器２は、受動呼出を用いて、前述した双枝路患者回路（図示略）も既知の体積制御換気システム（図示略）の能動呼出デバイスも必要とされずに、効果的な体積制御換気治療を施すものである。

人工呼吸器２のコントローラ９８は、好ましくは、漏れ補償を行うように構成される。例えば、限定するものではないが、コントローラ９８は適切な漏れ補償ルーチンを実行し、患者回路１５０'における漏れを検出すると共に、該漏れの検出に応答して当該人工呼吸器２の動作に関して適切な調整を行うように構成することができる。好適な漏れ補償ルーチンの限定するものでない一例は、オートトラック（登録商標）ソフトウェアプログラムであり、該プログラムは本発明の出願人から市販されている。漏れ推定／補償技術の例は、米国特許第5,148,802号;第5,313,937号;第5,433,193号;第5,632,269号;第5,803,065号;第6,029,664号;第6,626,175号;第6,360,741号;第6,920,875号;第6,948,497号及び第7,100,607号に示されており、これら特許の内容は参照により本明細書に組み込まれるものとする。

他の例として、本発明は、既知の／意図する漏れの若しくは一定の漏れのデバイス、又は既知の圧力対漏れ速度関係を持つ排気ポートを設けることを想定する。この関係は、如何なる所与の圧力に対しても漏れ速度を決定するために使用することができる。

更に、本発明は、患者／人工呼吸器間回路の接合部（境界）に起因する漏れ、カフ、マウス、マスク等における漏れのような未知の（意図せぬ）漏れに対する漏れ補償を行うことを想定する。これらの未知の（意図せぬ）漏れは、既知の漏れ、即ち既知の又は一定の（意図する）漏れデバイスに帰する漏れとは異なるプログラムされた応答を用いて補償される。この異なるプログラムされた応答は、限定するものではないが、前記既知の又は意図する漏れをモデル化するために使用される関係とは別で異なる、漏れ限界、仮定される圧力対漏れの関係、及び単一又は複数の時定数を含むことができる。このプログラムされた応答は、患者が、患者／人工呼吸器回路の境界における特定の予測される生理学的な又はユースケースの変化の場合に、処方された１回換気量を受けることを保証すべく、当該人工呼吸器からの流れを調整するために使用することができる。

一般的に、ガスの流れ３８の漏れ（意図する、意図せぬ又は両方の）を検出又は推定することに応答して、コントローラ８９は流れ発生器３６を選択的に調整して、該ガスの流れが、呼吸サイクルの吸気フェーズの間に患者に供給される所望の吸入体積を有するように構成される。

呼吸サイクルの呼気フェーズは、１回換気量を有する。例えば近位センサ４８等の前述したセンサのうちの少なくとも幾つかは、受動呼出デバイス１５２の近傍で患者回路（例えば、図５の患者回路１５０'参照）と流体的に連通状態で使用して、呼出ガス３８"の１回換気量を決定することができる。該１回換気量の決定に応答して、人工呼吸器コントローラ９８は流れ発生器３６を選択的に調整して、次の呼吸サイクルの吸気フェーズの間に患者１７０に供給されるべき所望の吸入体積を持つガス流３８を発生する。

他の利点のなかでも、該人工呼吸器２の適応可能性は、同一の人工呼吸器が患者の病気の進行を通して使用されるのを可能にする。例えば、限定するものでない１つの状況において、患者１７０は、初期的に間欠的圧力支援換気治療しか必要としない状態から、最終的に実質的に一定の体積制御換気治療を必要とするまで進行し得る。このような進行は、長期間にわたり相対的にゆっくりと生じ得る。従って、病気の進行を通して、換気治療の組み合わせが必要とされ得る。開示された該人工呼吸器は、斯様な状況に対処すると共に、斯様な患者の換気要求を、これら要求がどの様なものであるか、どの様に変化するかに関係なく、満足させるのに良く適している。

特に、限定するものでない一実施例において、人工呼吸器コントローラ９８は、当該人工呼吸器２を体積制御モードと圧力支援モードとの間で選択的に切り換えるように構成されている。更に、必要なら、患者回路（例えば、１５０（図４）、１５０'（図５）又は１５０"（図６））は、例えば図４及び５に示されるような受動呼出、又は図６に示されるような能動呼出を行うように、相対的に迅速且つ容易に交換（即ち、置換）又は再構成することができる。更に、種々の患者インターフェース１４６を、必要に応じて、当該人工呼吸器２の大幅な調整又は置換を要することなく、選択的に使用することができる。

Ｃ．入力空気流アセンブリ

図１０は、人工呼吸器２用の入力空気流アセンブリ２００を示している。他の利点の中で、入力空気流アセンブリ２００はモジュラ設計のもので、当該人工呼吸器２の残りの部分が分解されることを要せずに、人工呼吸器ハウジング４から選択的に取り外し可能となっている。従って、該人工呼吸器の残りの部分は相対的に迅速に、容易に且つ安価に点検（補修）することができる。例えば、人工呼吸器２は、迅速に且つ効果的に、殺菌及び／又は消毒することができる。説明されるように、このことは、使用された入力空気流アセンブリ２００全体を、例えば交換キットの形の新しい入力空気流アセンブリ２００と交換することにより達成することができるか、又は入力空気流アセンブリ２００が取り外され、該アセンブリの部品の少なくとも幾つか（例えば、限定するものではないが、後述するカバー部材２０２）が適切な認可された殺菌若しくは消毒手順を用いて清掃される一方、該アセンブリ２００の他の部品（例えば、限定するものではないが、後述するフィルタ部材２５０及び／又はフィルタ部材２６０）が交換されるようにすることもできる。

フィルタ部材２５０及び２６０を迅速且つ容易に置換する能力は、極めて望ましいものである。何故なら、何らかの既知の又は適切なガスケット、バッフル、騒音減衰デバイス及び／又はフィルタ媒体を有し得る斯様な部材は、通常は、例えば限定するものではないが開放セル発泡体等の材料から形成され、斯かる材料は不所望にも屑、病原菌及び細菌を収集及び保持し得るからである。そのようであるので、人工呼吸器２を適切に消毒するためには、部材２５０及び２６０は交換されるか又は適切に殺菌されねばならない。開示されたモジュール型の入力空気流アセンブリ２００無しでは、所要の消毒レベルを達成するためには、人工呼吸器２のかなりの部分を分解し、又は当該人工呼吸器を新しい人工呼吸器と完全に交換する必要がある。人工呼吸器を分解することは、不所望にも時間が掛かるものであり、平均的な患者及び／又は看護者にとっては適切な選択枝ではない。また、掛かる分解は、当該人工呼吸器が動作不能となる長時間の停止時間を必要とする。当該人工呼吸器を完全に交換するという唯一の他の選択枝は、費用が掛かり過ぎるものであり、例えば適切な交換人工呼吸器が利用可能でない、又は交換品の受け取りの遅れ、交換品の再設定等の面倒な問題の可能性を生じる。

開示された入力空気流アセンブリ２００は、上記及び他の欠点を、当該人工呼吸器の入力ポート４２（図１０）において又は該ポートの付近で人工呼吸器ハウジング４に選択的に結合されるよう構成されたカバー部材２０２を含む取外し可能なモジュール型アセンブリを設けることにより克服する。カバー部材２０２は、第１及び第２の反対側の面２０４及び２０６、並びにガス（図１０及び１１に符号３８'により示される）を入力ポート４２に供給するように構成された入力開口２０８を有している。ここで開示及び説明される入力空気流アセンブリ２００は、上述したフィルタ部材２５０及び２６０の２つを含んでいる。しかしながら、如何なる他の数及び構成のフィルタ部材も、本発明の範囲から逸脱することなしに使用することができることが理解される。

入力空気流アセンブリ２００は、好ましくは、例えば、限定するものではないが、図１０の例に示される４つのネジ２７２等の、固定機構２７０を含む。固定機構２７０は、カバー部材２０２を人工呼吸器ハウジング４に固定し、これにより、該ハウジングに対して該カバー部材２０２及びフィルタ部材２５０及び２６０を固定するように構成される。固定機構２７０は、例えばネジ２７２を単に緩め及び／又は取り外すことにより、入力空気流アセンブリ２００の又は該アセンブリの一部の相対的に迅速且つ容易な取り外し及び／又は交換も可能にする。勿論、本発明は、固定機構２７０の他の構成も想定している。例えば、カバー部材２０２を人工呼吸器ハウジング４に結合するために、弾発嵌入、舌部及び溝、摩擦嵌入、溝付き構成又は他の何らかの適切な固定技術も使用することができる。

図１０に示されるように、人工呼吸器ハウジング４の外部表面１０はポケット（凹部）２９を含み、該ポケットは入力空気流アセンブリ２００を受容するために、上記外部表面から内側に向かって延在する。入力空気流アセンブリ２００が、特に該アセンブリのカバー部材２０２がポケット２９内に位置された場合、該カバー部材の第２の面２０６は、人工呼吸器ハウジング４の当該ポケットに隣接する外部表面１０に対して実質的に面一となる。当該入力空気流アセンブリが上記人工呼吸器ハウジングに取り付けられた場合の該入力空気流アセンブリの面一的性質は、図２及び３を参照すると理解することができるが、これら図は当該人工呼吸器ハウジングに完全に取り付けられた入力空気流アセンブリを示している。

前述した実質的に面一のポーティングブロック１０２によるのと同様に、入力空気流アセンブリ２００の上記面一の設計は、人工呼吸器ハウジング４から外方に延びる突起に共通に関連する欠点を克服する。言い換えると、取外し可能な入力空気流アセンブリ２００及び、その事に関してなら、当該人工呼吸器２の他の取外し可能な若しくは着脱可能な特徴部（例えば、限定するものではないが、ポーティングブロック１０２、後述する着脱可能な電池パック４１２等）も、当該人工呼吸器の全体的なフォームファクタ（即ち、人工呼吸器ハウジング４の外部表面の全体的形状）を不所望に妨害することはない。

図１１に最も良く示されているように、入力空気流アセンブリ２００のカバー部材２０２は、該カバー部材の第１の面２０４から外方に実質的に垂直に延びる複数の壁２１０及び２１２を含んでいる。従って、カバー部材２０２が前記ポケット２９内に位置された場合（図２及び３）、該カバー部材の壁２１０及び２１２は、ガス３８'を当該人工呼吸器２の入力ポート４２に向けるように該ポート２９内へと延びる。即ち、壁２１０及び２１２は、該カバー部材２０２の入力開口２０８から当該人工呼吸器２の入力ポート４２に向かって延びる入力空気流経路２１４を形成する。

図１１に示された例におけるカバー部材２０２は、概ね長方形の形状であり、４つの辺２２２、２２４、２２６及び２２８と、４つの角部２３０、２３２、２３４及び２３６とを含む。前記の例示的固定機構２７０の４つのネジ２７２の各々は、図１０の分解図に示されたように、角部２３０、２３２、２３４及び２３６のうちの対応するものを通って延びる。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、如何なる既知の又は好適な代替的固定機構も、如何なる好適な他の数及び／又は構成で使用することができることが理解される。

例示的カバー部材２０２の壁２１０及び２１２は、図示されたように、外周辺２２２、２２４、２２６及び２２８の近傍に配置された外側壁２１０と、該外側壁２１０から内側方向に隔てられた内側壁２１２とを含む。内側壁２１２は、当該人工呼吸器２（図１０）の入力ポート４２（図１０）の少なくとも一部の周りにも延在する。このようにして、入力空気流経路２１４は、カバー部材２０２の外側壁２１０と内側壁２１２との間に位置される。カバー部材２０２は、更に、ガス３８'を上記入力空気流経路２１４内へと向けるために、カバー部材２０２の入力開口２０８において又は該開口の周囲において該カバー部材の第１の面２０４から内側に向かって延びるダクト２４０（部分的に示されている）（図２、３及び１０にも示されている）も含む。該例示的ダクト２４０は、更に、所望に応じて入力ガス３８'を更に指向させ又は制御するために、複数のルーバ２４２も含んでいる。

入力空気流アセンブリ２００における複数のフィルタ部材２５０及び２６０の少なくとも１つは、カバー部材２０２の壁２１０と２１２との間の入力空気流経路２１４内に配置されるように構成されたフィルタエレメントである。このように、ガス３８'は、図１１に仮想線で示されるように、該フィルタエレメント２６０を介して流れる。前述したように、フィルタエレメント２６０は、例えば、限定するものではないが、発泡体（例えば、限定するものではないが、開放セル発泡体）のような如何なる既知の又は好適なフィルタ媒体から形成することができる。例示的なフィルタエレメント２６０は、当該エレメントを通って延在する複数のスロット２１６、２１８及び２２０を含んでいる。図１１に仮想線により示されるように、フィルタエレメント２６０が組み立てられた位置に配置された場合、カバー部材２０２の壁２１０及び２１２の一部は、フィルタエレメント２６０の対応するスロット２１６、２１８及び２２０を経て延在する。このようにして、フィルタエレメント２６０の位置が、カバー部材２０２に対して維持される。しかしながら、フィルタエレメント２６０は、例えば前述したように交換されるか又は適切に消毒されるために、好ましくはカバー部材２０２から選択的に着脱可能ともされることに注意されたい。

前述したように、入力空気流アセンブリ２００は第１及び第２のフィルタ部材２５０及び２６０を含む。第１のフィルタ部材２５０は人工呼吸器ハウジング４に隣接して配置される一方、第２のフィルタ部材２６０は第１フィルタ部材２５０とカバー部材２０２の第１の面２０４との間に配置される。第１及び第２のフィルタ部材２５０及び２６０は第１及び第２の厚さ２５２及び２６２を有し、その場合において、第２フィルタ部材２６０の第２の厚さ２６２は、第１のフィルタ部材２５０の第１の厚さ２５２より大きい。しかしながら、広範囲の種々の他のフィルタ部材の実施例（図示略）も、本発明の範囲内であることが理解される。例示的な第１のフィルタ部材２５０は、好ましくは、カバー部材２０２と人工呼吸器ハウジング４との間からのガス３８'の望ましくない漏れに抗するガスケットとして少なくとも部分的に機能する。第１のフィルタ部材２５０は孔２５４も含み、該孔は、フィルタ部材２５０がカバー部材２０２の第１の面２０４にかぶせられた際に、当該人工呼吸器２の入力ポート４２内に、特には流れ発生器３６（図１１には簡略化された形で示されている）と整列するように構成される。

従って、本発明の限定するものではない一実施例では新しい（即ち、交換用）カバー部材２０２及び適切なフィルタ部材（例えば、限定するものではないが、第１及び第２のフィルタ部材２５０及び２６０）を含むキットを有することができる当該入力空気流アセンブリの開示された例示的実施例は、人工呼吸器２が、該人工呼吸器の大幅な分解及び／又は交換を必要とすることなしに、迅速、容易且つ安価に消毒され又は点検されることを可能にする。

Ｄ．電源の優先順位決め及び着脱可能な電池パック

図１２は、本発明の原理による、人工呼吸器２及び該人工呼吸器用の種々の電力源（電源）の概念図を示す。図示の簡略化のために、人工呼吸器２の内部構成部品及びこれらの詳細は図１２には示されていないことが分かる。以下に説明する種々の電力源は、当該人工呼吸器の如何なる既知の又は適切な構成部品及び／又は該人工呼吸器用の複数の付属品（例えば、限定するものではないが、加湿器、酸素混合器、パルス酸素濃度計、二酸化炭素モニタ等）に対しても電力を供給するために使用することができる。

ここで図示及び説明する例において、人工呼吸器２に対し電力は下記の４つの電源により供給される：

１）第１の電源接続部４０４（例えば、限定するものではないが、電源コード）を用いて人工呼吸器２に電気的に接続可能な交流（ＡＣ）電源４０２；

２）第２の電源接続部４０８（例えば、限定するものではないが、電池コネクタ）を用いて人工呼吸器２に電気的に接続可能な、例えば（限定するものではないが）１２ＶＤＣの自動車用電池又は２４ＶＤＣのトラック用電池等の鉛酸電池４０６；

３）人工呼吸器ハウジング４の内部６に配置された内部電池パック４１０（図１２に隠れ線で簡略化された形で示されている）；及び

４）着脱可能な電池パック４１２（図１２には、仮想線により簡略化された形で示されている）。後述するように、該着脱可能な電池パック４１２は、人工呼吸器ハウジング４の外部表面１０に取外し可能に結合される。

上記４つの電源４０２、４０６、４１０及び４１２の各々は、電力制御機構２６（図１２には隠れ線により簡略化された形で示されている）に電気的に接続され、該電力制御機構は、詳細に後述するように、電力が人工呼吸器２に電源４０２、４０６、４１０及び４１２から所定の階層構造に従い選択的に供給されるように構成されている。

電源４０２、４０６、４１０及び４１２並びに該電源を使用して人工呼吸器２に電力を供給する階層構造は、良くても３つの電源（例えば、ＡＣ電源、鉛酸電池又は内部再充電可能型電池パック）のうちの１つを用いて動作するように構成された既知の人工呼吸器を大幅に改善する。このような人工呼吸器（図示略）は、本発明の着脱可能な電池パック４１２は含んでいない。説明するように、他の利点のなかでも、着脱可能な電池パック４１２は当該人工呼吸器の携帯性を改善し、これにより、換気治療を受けながら、患者が移動的となると共に生活様式を維持する能力を改善する。

当該人工呼吸器２は、例えば、限定するものではないが、１１０ＶＡＣ電源又は２２０ＶＡＣ電源等の如何なる既知の又は適切なＡＣ電源４０２に電気的に接続可能に構成することもできることが分かる。ＡＣ電源４０２と人工呼吸器２との間の電気的接続は、如何なる既知の又は適切な電源接続部４０４により行うこともできる。同様に、例示的な鉛酸電池４０６は、本発明の範囲を逸脱することなしに、如何なる適切な電圧及び／又は化学方式の如何なる既知の又は適切な電池も代替的に有することができることが分かる。該鉛酸電池４０６は、当該人工呼吸器２に、如何なる既知の又は適切な電源接続部４０８を用いて電気的に接続することもできる。

更に、内部電池パック４１０及び着脱可能型電池パック４１２は、好ましくは、再充電型であることが理解される。本発明の制限するものではない一実施例によれば、これら電池パック４１０及び４１２の各々は複数のリチウムイオン電池（）を含み、図１２に簡略化された形で示されるように、例示的な電力制御機構２６は充電器２８を更に含む。従って、当該人工呼吸器２がＡＣ電源４０２又は鉛酸電池４０６に電気的に接続される一方、内部電池パック４１０が充分に充電されていない場合、電源４０２及び／又は４０６が充電器２８に給電して、電池パック４１０を充電する。説明されるように、充電器２８は、もし充分に充電されていないなら、着脱可能型電池パック４１２を充電するように構成することもできる。

着脱可能型電池パック４１２は人工呼吸器ハウジング４に対して１つの所定の向きでのみ接続可能であり、該電池パックが斯様な向きで配置された場合、該電池パックは人工呼吸器ハウジング４の外部表面１０から不所望に突出することはない。このことは、有利にも、患者又は看護者に対し該着脱可能型電池パックを如何にして適切に挿入するかを十分に明確にすることにより、当該人工呼吸器に給電するために該着脱可能型電池パック４１２を使用する手順を簡素化する。更に、一旦適切な向きで挿入されたなら、上記着脱可能型電池パック４１２は人工呼吸器ハウジングの外部表面から突出することはないという事実は、有利にも、当該人工呼吸器ハウジングに概ね一様なフォームファクタ（即ち、該人工呼吸器ハウジング４の外部表面１０の全体的形状）を付与し、これにより、突起に通常関連する欠点を取り除く。例えば、限定するものではないが、ハウジング４の残部と実質的に面一にすることにより、該ハウジング４の突起による周囲の物体との意図せぬ衝突が回避され、該人工呼吸器２は保持及び／又は移送するのが余り厄介又は困難とはならない。何故なら、該人工呼吸器は相対的に一様な形状（図１、２及び３参照）及び対応する重量配分を有するからである。上記着脱可能型電池パック４１２の面一的な性質は、図２及び１４を参照すれば一層理解することができ、該着脱可能型電池パック４１２の固有の単一の向きの特徴は図１４の断面図を参照すれば一層理解することができる。

更に詳細には、図３、１３及び１４に示されるように、着脱可能型電池パック４１２は、第１の端部４１６と、該第１の端部とは反対の遠端側に配置された第２の端部４１８と、第１の面（側）４２０と、第２の面（側）４２２とを有するエンクロージャ（包囲体）４１４を含んでいる。図２及び１４に示されるように、該着脱可能型電池パック４１２が人工呼吸器ハウジング４内に画定された空洞１２内に所定の向きで配置された場合にのみ、当該エンクロージャ４１４の第２の面４２２は、前述したように、人工呼吸器ハウジング４における上記空洞に隣接する外部表面１０に対し実質的に面一となる。

例えば、限定するものではないが、上述したリチウムイオン電池等の複数の電池４２２（図１４には、４つが断面図で示されている）が、上記エンクロージャ４１４により囲まれ、これら電池４２４に電気的に接続された電気コネクタ４２６が、図１３及び１４に示されるように、該エンクロージャ４１４の第１の面４２０から外方に延びている。該着脱可能型電池パック４１２の上記電気コネクタ４２６は、図１４に示されるように、人工呼吸器ハウジング４の空洞１２内に配置された対応する電気コネクタ２０に電気的に接続されるように構成されている。

着脱可能型電池パック４１２が人工呼吸器ハウジング４の上記空洞１２内に正しい向きで挿入された場合、上記電気コネクタ４２６は当該人工呼吸器の対応する電気コネクタ２０に実質的に自動的に位置が合わさる。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、如何なる既知の又は適切な数及び／又は構成の電気コネクタも使用することができることが分かる。また、上記着脱可能型電池パック４１２の電池４２４（図１４）及び内部再充電可能型電池４１０（図１２）はリチウムイオン電池であると想定されているが、如何なる既知の又は適切な数、構成及び／又はタイプの電池も使用することができることが分かる。

更に、上記エンクロージャ４１４は少なくとも１つの固定機構を含み、該固定機構は、ここで図示及び説明する例では、該電池パックエンクロージャ４１４の第１及び第２の端部４１６及び４１８から外方に延びる第１及び第２の凸部４２８及び４３０を含んでいる。図１４に示されたように、上記凸部４２８及び４３０は、人工呼吸器ハウジング４内の前記空洞１２の対向する端部１４及び１６における対応する凹部２２及び２４に各々係合し、該エンクロージャ４１４を上記ハウジングに取外し可能に結合するように構成されている。更に詳細には、着脱可能型電池パック４１２が上記空洞１２内に適切な向きで挿入された場合、第１の凸部４２８は、空洞１２の第１の端部１４における対応する凹部２２に係合する。次いで、該着脱可能型電池パック４１２は、第２の凸部４３０が空洞１２の第２の端部１６における凹部２４に係合するまで回動（例えば、図１４を参照すると反時計方向に）される。このようにして、着脱可能型電池パック４１２は所望の所定の向きで弾発係合し、人工呼吸器ハウジング４の上記空洞１２内に固定される。

例示的実施例において、着脱可能型電池パック４１２は、人工呼吸器ハウジング４の外部８から接近可能なように前記電池パックエンクロージャ４１４の第２の面４２２上に配置された釈放機構４３２（図２、３及び１４）を更に含む。図１４の断面図に最も良く示されているように、上述した第１及び第２の凸部４２８及び４３０のうちの少なくとも一方は該釈放機構４３２に運動可能に結合され、これにより、該釈放機構の運動が上記凸部（又は複数の凸部）４２８及び／又は４３０の対応する運動を生じさせて、人工呼吸器ハウジング４における空洞１２の対応する凹部２２及び２４から離脱させ、該着脱可能型電池パック４１２を該ハウジングから取り外されるように釈放する。

続けて図１４を参照すると、当該人工呼吸器２のハウジング４の空洞１２は第１の形状を有する一方、着脱可能型電池パックのエンクロージャ４１４の第１の側４２０は対応する第２の形状を有することが分かる。このように、着脱可能型電池パック４１２が図１４に示されるように所定の向きで空洞１２内に挿入された場合、電池エンクロージャ４１４の上記第２の形状は人工呼吸器ハウジング４の空洞１２の上記第１の形状と合致し、該着脱可能型電池パック４１２は該空洞内に入れ子状態にされる。如何なる場合でも本発明の範囲を限定するものではない図１４の例において、人工呼吸器ハウジング４の空洞１２の第２の端部はアーチ状部分１８を有する一方、着脱可能型電池パックのエンクロージャ４１４の第２の端部は対応するアーチ状部分４１９を有する。これらの対応するアーチ状部分１８及び４１９は、電池パック４１２の空洞１２内への適切な向きでの挿入を容易にする。事実、着脱可能型電池パック４１２が空洞１２内に如何なる他の向きでも誤って挿入されることは実質的に不可能である。このことは、有利にも、患者又は看護者が着脱可能型電池パック４１２を誤って取り付け、その結果として、例えば当該人工呼吸器が該着脱可能型電池パック４１２から電力を受け取らないようになるような可能性を取り除く。

図１３に示されるように、本発明は、着脱可能型電池パック４１２に、エンクロージャ４１４内に配置された複数の電池４２４（図１４）の測定された容量を指示するように構成された充電インジケータ４３４を設けることを想定している。ここで使用される"測定された容量"なる用語は、電池パック４１２の、例えば該パックの最大容量であろう完全に充電された電池パックと比較した残存する電力を指す。図１３の例における充電インジケータ４３４は、当該着脱可能型電池パック４１２の電池４２４（図１４）に電気的に接続された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）４３５を含んでいる。これらＬＥＤ４３５は一列に配列され、充電インジケータ４３４は当該着脱可能型電池パック４１２の測定された容量を示す複数のＬＥＤ４３５（即ち、上記列の一部）を点灯させるように設計されている。

上記ＬＥＤ４３５以外の如何なる既知の又は適切な代りの充電インジケータも、本発明の範囲から逸脱することなしに、如何なる好適な数及び／又は構成で使用することができることが分かる。また、上記指示（例えば、複数のＬＥＤの点灯）は如何なる既知の又は好適な態様（例えば、限定するものではないが、自動的に）でも提供することができるが、図１３の充電インジケータ４３４は、電池４２４（図１４）とＬＥＤ４３５との間の回路（明示的には示されていない）を完成させて、電池パック４１２を"テスト"する（即ち、対応する数のＬＥＤ４３５を点灯させる）ための押圧可能な可撓性タブ４３６を含んでいることも分かる。

更に、着脱可能型電池パック４１２は、如何なる既知の又は適切な追加の指示を含むことができることが分かる。例えば、図１３に図解的に示された限定するものでない実施例において、電池パック４１２はインジケータ４３７及び４３８を含み、これらは、例えば限定するものではないが、着脱可能型電池パック４１２が充電中である間に点滅するように構成された充電ライト（例えば、ＬＥＤ）４３７、及び当該着脱可能型電池パックの所定の閾容量（例えば、他の電源への置換又は転換を必要とする前の最小許容容量；最大容量等）に到達した場合に点灯するように構成され得る他のライト（例えば、ＬＥＤ）４３８を有することができる。

図１５は、本発明の一実施例による、上述した４つの電源４０２、４０６、４１０及び４１２（図１２）の所定の階層構造に従って人工呼吸器２を動作させる方法４５０を示す。即ち、第１ステップ４５２において、第１電源接続部（例えば、図１２のＡＣ電源接続部４０４）がＡＣ電源４０２に電気的に接続されているか否かの判断がなされる。もし接続されているなら、電力制御機構２６（図１２に簡略化された形で示されている）は、ＡＣ電源４０２から人工呼吸器２に電力が供給されるようにする。人工呼吸器がＡＣ電源４０２を用いて動作される際に、ステップ４５６において、内部再充電可能型電池パック４１０又は着脱可能型電池パック４１２（図２、３、１０及び１２〜１４）の何れもが完全に充電されているか否かが判断される。もし完全に充電されていない場合、ステップ４５８において、充電器２８が適切な電池パック４１０及び／又は４１２を充電する。両電池パック４１０及び４１２が既に完全に充電されている場合、又は両電池パックがステップ４５８において完全に充電された後、本方法は反復し、ＡＣ電源接続部４０４がＡＣ電源４０２に電気的に接続されているか否かを判断するステップにより、ステップ４５２において再開する。

ステップ４５２において、当該人工呼吸器２のＡＣ電源接続部４０４がＡＣ電源４０２に電気的に接続されていないと判断された場合、本方法は、ステップ４６０に進み、第２電源接続部（例えば、図１２の鉛酸電池コネクタ４０８）が鉛酸電池４０６に電気的に接続されているか否かの判断がなされる。もし接続されているなら、本方法は、オプションであるステップ４６２に続く。即ち、ステップ４６２では、必要なら、鉛酸電池４０６からの電圧が人工呼吸器２の適切な直流（ＤＣ）要件に変換される。次いで、ステップ４６４において、電力制御機構２６は、電力が鉛酸電池４０６から人工呼吸器に供給されるようにする。その間、電力制御機構２６は、人工呼吸器２、特にＡＣ電源コネクタ４０４がＡＣ電源４０２に接続されたか否かを評価し続ける。このことは、人工呼吸器２の動作の間に常に当てはまる。言い換えると、４つの電源４０２、４０６、４１０及び４１２（全て図１２に示されている）の所定の階層構造が存在し、その場合において、ＡＣ電源４０２が好ましくは優先権をとり、鉛酸電池４０６がこれに続き、次いで着脱可能型電池パック４１２が続き、最後に内部再充電可能型電池パック４１０が続く。

続けて図１５の例に従う方法４５０を参照すると、ステップ４６０において、人工呼吸器２の鉛酸電池コネクタ４０８が鉛酸電池４０６に接続されていないと判断されると、ステップ４６６において、着脱可能型電池パック４１２が人工呼吸器２に電気的に接続されているか否かの判断がなされる。この質問に対する答えが"yes"の場合、ステップ４６８において、着脱可能型電池パック４１２の測定された容量が評価され、該測定容量が所定の閾値を超える（例えば、限定するものではないが、着脱可能型電池パック４１２の最大容量の１０％より大きい）場合、本方法はステップ４７０に進む。ステップ４７０においては、着脱可能型電池パック４１２を用いて当該人工呼吸器に電力が供給される。しかしながら、ステップ４６６において着脱可能型電池パック４１２が当該人工呼吸器に電気的に接続されていないと判断されるか、又はステップ４６８において該着脱可能型電池パック４１２の測定された容量が上記所定の閾値より低いと判定された場合、本方法はステップ４７２に進む。

ステップ４７２において、内部再充電可能型電池パック４１０の測定された容量が評価され、該測定容量が所定の閾値を超える（例えば、限定するものではないが、該内部再充電可能型電池パック４１０の最大容量の１０パーセントより大きい）なら、本方法はステップ４７４に進む。代わりに、該内部再充電可能型電池パック４１０の測定容量が上記所定の閾値以下であったなら、本方法はステップ４７６へ進む。ステップ４７４においては、内部再充電可能型電池パック４１０を用いて電力が当該人工呼吸器２に供給され、該人工呼吸器を動作させる。一方、ステップ４７６においては、電力は当該人工呼吸器に対し前記着脱可能型電池パック４１２及び上記内部再充電可能型電池パック４１０の両方から、所定の分担基準に基づいて供給される。

更に詳細には、ステップ４７６は、通常、内部再充電可能型電池パック４１０及び着脱可能型電池パック４１２の両方が、これら電池パックの各最大容量の１０パーセントより少ない測定容量をもつ場合に生じる。このような状況下では、当該人工呼吸器に対する電力の供給は、上記２つの電池パック４１０及び４１２により、より大きな容量を持つ電池パックが一層大きな電流を供給し、両電池パック４１０及び４１２が実質的に同時に零パーセントの容量に到達するような規則に従って、分担される。限定するものでない一実施例によれば、内部再充電可能型電池パック４１０及び着脱可能型電池パック４１２は、一緒になって、人工呼吸器２が通常の条件下で少なくとも４時間動作するのに十分な電力を供給する。しかしながら、４時間より少ない又は多い持続時間を持つ電池パックも本発明の範囲内であることが理解される。

従って、開示された本方法４５０によれば、電源４０２、４０６、４１０及び４１２のうちの少なくとも１つが電気的に接続されたままであり、且つ、所定の仕様（例えば、限定するものではないが、測定された容量）内である限り、これら４つの電源４０２、４０６、４１０及び４１２の何れかの電気的接続又は切断は、当該人工呼吸器２への電力の如何なる切断ともならないことが分かる。また、前記着脱可能型電池パック４１２は、人工呼吸器２に対して実質的に無限に電力を供給するような相対的に軽量のメカニズムを提供することも分かる。例えば、複数の着脱可能型電池パック４１２（１つのみしか図示されていない）を使用することができ、その場合、これら着脱可能型電池パックのうちの１つは当該人工呼吸器に電気的に接続され、他のものは何らかの既知の又は適切な充電器又は電池充電装置（図示略）を用いて充電される。人工呼吸器に接続されている着脱可能型電池パック４１２が前記所定の閾容量まで放電したら、この電池パックは上記の充電された着脱可能型電池パックの１つと即座に且つ容易に交換することができる。斯かる着脱可能型電池パックの交換（即ち、放電された電池パックを充電されたものと交換する）の間においては、意図せぬ電力の遮断を回避するために、前記内部電池パック４１０が必要な電力を当該人工呼吸器に供給する。

従って、本発明の人工呼吸器２は、そのモジュール的な設計により、患者の運動性を容易にして、患者の生活様式を可能な限り維持するような小型で且つ頑丈なユニットを提供する。このように、本発明によれば、単一の可搬型人工呼吸器２は、患者に対して複数の異なる換気治療を施すために種々のモードで動作させることができる。他の有益性及び利点のなかでも、本人工呼吸器は、ユーザが使いやすいユーザインターフェース３００も含み、医療データを記録、伝送及び報告することができ、且つ、種々の付属品（例えば、限定するものではないが、加湿器、酸素混合器、パルス酸素濃度計、二酸化炭素モニタ等）及び装置（例えば、限定するものではないが、インターネット、プリンタ、コンピュータ等）に選択的に接続することができる。また、本人工呼吸器は、例えば、限定するものではないが、当該人工呼吸器を所望のモードで動作させるために即座且つ容易に構成（設定）するためのポーティングシステム１００、着脱可能型電池パック４１２及び４つの電源、並びに当該人工呼吸器の大幅な分解又は交換を要せずに該人工呼吸器の残部を保守（例えば、消毒）するために該人工呼吸器２から選択的に取り外すことができるモジュール型入力空気流アセンブリ２００等の、多数の便利且つ費用効果的フィーチャも有する。

以上、本発明を、現在のところ最も実用的で且つ好ましい実施例と考えられるものに基づいて、解説のために詳細に説明したが、上記のような詳細は単に斯かる目的のためのものであり、本発明は開示された実施例に限定されるものではなく、逆に、添付請求項の趣旨及び範囲内である変形性及び均等な構成をもカバーすることを意図するものであると理解されたい。例えば、本発明は、可能な範囲において、何れかの実施例の１以上のフィーチャは、何れかの他の実施例の１以上のフィーチャと組み合わせることができることを想定していると理解されるべきである。

Claims (17)

1. 人工呼吸器用の入力空気流アセンブリであって、前記人工呼吸器はハウジングと、入力ポートと、ガスの流れを発生する流れ発生器と、前記ガスの流れを前記ハウジングから放出する出力ポートとを含み、前記入力空気流アセンブリが、
   前記人工呼吸器の前記ハウジングに前記入力ポートにおいて又は該入力ポートの近傍で選択的に結合されるカバー部材であって、第１の面と、該第１の面とは反対側に配置された第２の面と、該カバー部材の前記第１の面から外方に実質的に垂直に延びる複数の壁と、当該カバー部材を通って延在する入力開口とを有し、該入力開口が前記人工呼吸器の前記入力ポートにガスを供給するカバー部材と、
   前記カバー部材の前記第１の面と前記人工呼吸器の前記ハウジングとの間に配置される複数のフィルタ部材であって、少なくとも１つのフィルタ部材が該フィルタ部材を介して延在する複数のスロットを含み、前記カバー部材における前記壁の少なくとも幾つかは前記スロットを介して延在することにより該フィルタ部材の前記カバー部材に対する位置を維持する、フィルタ部材と、
   前記カバー部材を前記人工呼吸器の前記ハウジングに固定し、これにより、前記カバー部材及び前記複数のフィルタ部材を前記ハウジングに対して固定する固定機構であって、当該入力空気流アセンブリが前記人工呼吸器の残部を分解することを要せずに前記ハウジングから取外し可能とする固定機構と、
   を有する入力空気流アセンブリ。
2. 前記人工呼吸器の前記ハウジングが、外部表面と該外部表面から内方に延びるポケットとを含み、前記カバー部材は前記ポケット内に配置されるよう構成され、前記カバー部材が前記ポケット内に配置された場合に、前記カバー部材の前記第２の面が前記人工呼吸器における前記ハウジングの前記ポケットに隣接する前記外部表面に対して実質的に面一となる請求項１に記載の入力空気流アセンブリ。
3. 前記カバー部材の前記壁は入力空気流経路を形成し、該入力空気流経路は前記カバー部材の前記入力開口から前記人工呼吸器の前記入力ポートに向かって延びる請求項２に記載の入力空気流アセンブリ。
4. 前記カバー部材は４つの周縁を含み、前記カバー部材の前記壁は、前記４つの周縁に隣接して配置された外側壁と、該外側壁から内方に隔てられた内側壁とを含み、前記内側壁は前記人工呼吸器の前記入力ポートの少なくとも一部の周囲に延在し、前記入力空気流経路は前記外側壁と前記内側壁との間に位置される請求項３に記載の入力空気流アセンブリ。
5. 前記カバー部材は前記入力開口において又は該入力開口の周囲において該カバー部材の前記第１の面から内方に延びるダクトを更に有し、該ダクトが前記ガスを前記入力空気流経路へと向ける請求項４に記載の入力空気流アセンブリ。
6. 前記複数のフィルタ部材は少なくとも１つの空気フィルタを含み、この少なくとも１つの空気フィルタは、前記ガスが該少なくとも１つの空気フィルタを介して流れるように前記入力空気流経路における前記壁の間に配置される請求項３に記載の入力空気流アセンブリ。
7. 前記少なくとも１つの空気フィルタは前記カバー部材から選択的に着脱可能である請求項６に記載の入力空気流アセンブリ。
8. 前記複数のフィルタ部材は第１のフィルタ部材及び第２のフィルタ部材を有し、前記第１のフィルタ部材は前記人工呼吸器の前記ハウジングに隣接して配置され、前記第２のフィルタ部材は前記第１のフィルタ部材と前記カバー部材の前記第１の面との間に配置される請求項１に記載の入力空気流アセンブリ。
9. 前記第１のフィルタ部材は第１の厚さを有し、前記第２のフィルタ部材は第２の厚さを有し、前記第２のフィルタ部材の前記第２の厚さは前記第１のフィルタ部材の前記第１の厚さよりも大きい請求項８に記載の入力空気流アセンブリ。
10. 前記第１のフィルタ部材は前記人工呼吸器の前記入力ポートと整列するように構成された孔を含み、前記第１のフィルタ部材は前記カバー部材の前記第１の面に重なるように構成される請求項８に記載の入力空気流アセンブリ。
11. 人工呼吸器であって、
    （ａ）内部及び外部を有するハウジングと、
    （ｂ）前記ハウジングの前記外部から前記内部へと延びる入力ポートと、
    （ｃ）当該人工呼吸器内に配置され、ガスの流れを発生する流れ発生器と、
    （ｄ）前記ハウジングから前記ガスの流れを放出する出力ポートと、
    （ｅ）請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の入力空気流アセンブリと、
    を有する、人工呼吸器。
12. 当該人工呼吸器の前記ハウジングの前記外部は外部表面及び該外部表面から内方に延びるポケットを有し、前記入力空気流アセンブリの前記カバー部材は前記ポケット内に選択的に配置され、前記カバー部材が前記ポケット内に配置された場合に、該カバー部材の前記第１の面は当該人工呼吸器の前記ハウジングにおける前記ポケットに隣接する前記外部表面と実質的に面一となる請求項１１に記載の人工呼吸器。
13. 人工呼吸器を補修する方法であって、この人工呼吸器は請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の入力空気流アセンブリを有し、該入力空気流アセンブリはカバー部材と複数のフィルタ部材とを有し、前記方法が、
    （ａ）前記入力空気流アセンブリを、前記人工呼吸器の前記ハウジングから、該人工呼吸器の残部の分解を要することなく取り外すステップと、
    （ｂ）前記人工呼吸器の前記残部を補修するステップと、
    を有する方法。
14. 前記補修するステップが、前記人工呼吸器の前記残部を消毒するステップを含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記補修するステップに続き、前記人工呼吸器の前記ハウジングに新しい入力空気流アセンブリを取り付けるステップを更に有する請求項１４に記載の方法。
16. （ａ）前記入力空気流アセンブリの少なくとも一部を交換するステップと、
    （ｂ）前記入力空気流アセンブリを前記人工呼吸器に再取り付けするステップと、
    を更に有する請求項１４に記載の方法。
17. 前記交換するステップ及び前記再取り付けするステップが、
    （ａ）前記複数のフィルタ部材を取り外すステップと、
    （ｂ）前記カバー部材を清掃するステップと、
    （ｃ）前記複数のフィルタ部材を複数の新しいフィルタ部材と交換するステップと、
    （ｄ）前記入力空気流アセンブリを前記人工呼吸器の前記ハウジングに取り付けるステップと、
    を含む請求項１６に記載の方法。

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