呼吸測定システムに用いられる電空アセンブリ
呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリ１００が、中に規定される複数のチャネル２１２、２１４、２１６、２１８と、空腔２２０を形成する複数の壁２２４とを持つ筐体２１０を含む。筐体は、上部面２１５、下部面２２５及びこの筐体の下部面に規定される複数の開口を含む。カバー２５０は、空腔を囲みこれによりチャンバが形成されるよう、及びチャネルを囲みこれにより複数の導管が形成されるよう、筐体の上部面に固定される。制御要素３２０は、複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合され、測定要素３５２、３５４は、複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合される。このアセンブリは、呼吸測定システムの空気圧を管理するための、単純で堅牢な要素を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第１１９条（ｅ）項の規定により、本出願は、２００７年８月２９日に出願された米国仮出願シリアル番号第６０／９６８，７３２号による優先権利益を請求する。更に、米国特許法第１２０／３６５条の規定により、本出願は、２００８年８月２２日に出願された米国特許出願シリアル番号第１２／１９６，３５８号による優先権利益を請求する。
【０００２】
本発明は、呼吸測定システムに用いられる一体化された電空アセンブリ及びこのアセンブリの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
集中治療環境における麻酔の投与の間、並びにトレーニング・プログラム及び他の医療テストの前及びその過程でのスポーツマン及び他の個人の体調をモニタする際、呼吸フロー及び圧力測定は、心肺機能及び呼吸回路の完全性を評価するための有益な情報を提供する。これらの環境における厳しい要件を満たすフロー及び／又は圧力センサを作製するため、多くの異なる技術が適用されてきた。
【０００４】
さまざまな他のタイプのフロー測定装置が知られているが、呼吸フロー測定を得るため、従来は差圧流量センサが用いられてきた。圧力監視は一般的に、供給される（即ち吸気の）ガス圧、呼気のガス圧又はその両方を測定するために実行される。フロー測定は、例えば換気量といった流量及び容積情報を提供する。圧力及びフロー監視は、例えば酸素消費量、二酸化炭素除去量及び心拍出量又は肺毛細管血流といった他の呼吸パラメータを評価するため、呼吸ガス測定と一緒に又は連動して使用されることができる。
【０００５】
差圧流量センサは、ベルヌーイの法則に基づき作動する。即ち、「フロー要素」とも呼ばれる規制（restriction）を横切る圧力降下は、空気のボリュメトリック流量に比例する。圧力降下は、差圧センサにより測定される。規制又はフローに対する他の抵抗を横切る圧力降下とフローとの間の関係は、この抵抗の設計に依存する。一般に「呼吸流量計（pneumotachs）」と呼ばれるいくつかの差圧流量センサでは、フロー規制が、フローと圧力差との間の線形関係を生みだす。斯かるデザインは、フライシュ呼吸流量計を含む。この場合、規制は、層流及びフローに対するより線形な応答を確実にするため、多くの小さい管又は精細なスクリーンを含む。フローセンサに対する別の物理的構成は、開口部を持つフロー規制を提供することである。この開口部のサイズ又は形状は、フローに関連して変化する。
【０００６】
典型的な差圧ベースのフローセンサは、呼吸導管において列状に配置されるフロー要素を含む。差圧センサは、フロー要素に、又はその近くに配置される。圧力センサがフロー規制の各サイドでガス流と流体連通状態にあるよう、管が、フロー要素と差圧センサとを接続する。より詳細には、フロー要素は、フロー規制の各サイドで圧力ピックオフ・ポートを含み、管は、差圧センサの各サイドの各ポートで圧力を伝える。一般的に、数フィートの柔軟な小さいボアのデュアル又はトリプル・ルーメン管が、差圧センサにフロー要素を接続するのに用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
臨床環境における性能及び機能を維持するために、呼吸測定システムは、測定機能に加えて、ゼロ化及びパージ機能も含む。差圧トランスデューサ及びゲージ圧トランスデューサが、フロー測定及び気道圧測定のために使用される。フロー及び気道圧測定は、救命救急環境において数日から数週間の期間に実行される。しかしながら、圧力センサは、温度における変化を含む要素により本質的にドリフトする。その結果、フロー及び圧力センサが適切に較正されることを確実にするため、周期的なゼロ化が必要とされる。差圧センサをゼロ化又は再較正することは一般的に、差圧トランスデューサの２つのサイドを同じ圧力、通常は大気圧に露出させることを必要とする。ゲージ圧トランスデューサをゼロ化又は再較正することは一般的に、ゲージ圧トランスデューサの回路側を大気圧に露出させることを必要とする。従って、一般的にゼロ化機能は、フロー要素と差圧及び／又はゲージ圧トランスデューサとの間に配置される弁の使用を必要とする。
【０００８】
更に、差圧ベースのトランスデューサはしばしば、救命救急及び集中治療ユニットといった臨床環境において使用される。こうした環境は一般に、患者へ又はからの高湿度のガス流を含む。圧力伝達管又は呼吸導管の任意の部分が加熱されるかどうかに関係なく、ガス流における高湿度は、圧力伝達管において水分の凝結をもたらす可能性がある。最初に、凝結は、減衰され及び歪む圧力信号を生じさせる場合があり、凝結が解消しない場合管の完全な妨害物を生じさせる可能性がある。従って、圧力及びフロー測定に対する凝結物の悪影響を減らすため、圧力伝達管は、圧縮ガス源又はポンプからの空気を用いて周期的にパージされる。
【０００９】
ゼロ化及びパージ機能に関して必要とされる弁及び相互接続に関連付けられる複雑さは、「扱いにくく」、組み立てが困難でコストがかかり、手作業で作製されなければならない多くの複雑な空気式接続を持つマルチ・ピース・アセンブリである従来の呼吸測定システムを生じさせた。更に、異なる要素間の空気式接続の数が比較的多数であるので、これらの接続で漏れる可能性が高い。斯かる漏れは、測定に悪影響を与え、空気路における変動を増加させる。これにより、特に負荷状態（例えば低順応性、より高圧）の下での測定における変動が増加される。
【００１０】
従来の呼吸測定システムにおけるこれらの課題に鑑み、従来の呼吸測定システムに伴う以下の１つ又は複数の課題に対処する、コスト効率の良い組み立てが容易な呼吸測定ソリューションを提供することが望ましい。その課題とは、（ａ）手作業で作製されなされなければならない空気式接続を除去すること、（ｂ）長期の信頼性を改善すること、（ｃ）性能を高めること、及び、（ｄ）圧力伝達管経路の間の変動を減らすことにより、ユニット間反復性を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って本発明の目的は、従来の呼吸測定システムの欠点を克服する呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリを提供することである。この目的は、複数のチャネルと空腔を形成する複数の壁とを持つ筐体を含む、呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリを提供する本発明の一実施形態に基づき実現される。この筐体は、上部面、下部面及び筐体の下部面に規定される複数の開口を含む。カバーは、空腔を囲みこれによりチャンバが形成されるよう、及びチャネルを囲みこれにより複数の導管が形成されるよう、筐体の上部面に固定される。制御要素は、複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合され、測定要素は、複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合される。このアセンブリは、呼吸測定システムの空気圧を管理するための、単純で堅牢な要素を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】個人の気道と伝達状態にあり、気道と動作可能に結合される本発明の呼吸流量計及び電子空気式アセンブリを持つ、呼吸導管の概略図である。
【図２】フロー／圧力測定システムに用いられる電子空気式アセンブリの斜視図である。
【図３】図２における電子空気式アセンブリの分解図である。
【図４】図１における電子空気式アセンブリの筐体部分の斜視図である。
【図５】図４における筐体の下部面の斜視図である。
【図６】図５における筐体の上部面の上面図である。
【図７】図５における筐体の下部面の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び特性が、この構造の関連要素及び部品の組合せにおける動作方法及び機能、並びに製造コストと共に、対応する図面を参照して以下の明細書及び添付の特許請求の範囲を考慮することにより、一層明らかになるだろう。図面、明細書及び特許請求の範囲はすべて、この明細書の一部を形成する。同様な参照符号は、さまざまな図面における対応する部品を表す。しかしながら、図面が図示及び説明のためにだけあること、及び本発明の範囲を規定するものとして意図されないことは、明示的に理解されたい。明細書及び請求項において用いられる単数形の「ａ」「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈上他の意図が明示的に示されない限り複数形の参照を含むものである。
【００１４】
図１を参照すると、呼吸導管１０が図示される。本発明の例示的な実施形態において、呼吸導管１０は、一端１２で患者とのインタフェースを含む呼吸回路（患者回路とも呼ばれる）である。患者とのインタフェースは、個人Ｉの気道Ａと流体連通状態にある呼吸導管に結合されるよう構成される、侵襲的又は非侵襲的な任意のデバイスである。例えば、気管内チューブ、気管チューブ、鼻マスク、鼻／口マスク又は鼻カニューレとすることができる。図示されるように、呼吸導管１０の一端１２は、気道Ａと連通して配置される。一方、呼吸導管の別の端１４は、個人Ｉにより吸入されるガス源に対して開いている。本発明は、源又はガスが、任意のガス供給源とすることができることを想定する。例えば従来において知られる、大気、酸素供給源、ベンチレータ、圧力支援システム（例えば、ＣＰＡＰ、バイレベル圧力支援システム、自動滴定圧力支援システム）、他のガス源（例えばheliox）とすることができる。
【００１５】
呼吸導管１０は、その長さに沿って配置される少なくとも１つの気道アダプタ２０を含む。このアダプタは、圧力及び／又はフローセンサの要素を規定するフロー規制を含む。図１には、気道アダプタと電子空気式アセンブリ１００を含む呼吸モニタ５０との間の流体連通を提供する管３０も図示される。電子空気式アセンブリ１００は、以下図２〜７を参照して詳細に説明される。本発明での使用に適した気道アダプタの例は、米国特許第５，７８９，６６０号、第６，３１２，３８９号及び第７，１７４，７８９号に教示され、この内容は参照により本書に含まれる。
【００１６】
図２は、本発明の原理による、呼吸測定システムの使用に適した電子空気式アセンブリ１００を表す。電子空気式アセンブリ１００は、筐体アセンブリ２００と、回路基板アセンブリ３００と、ポンプ支持部２９０及びポンプ２９４を含むフロー供給要素２８５とを有する。電子空気式アセンブリの全ての要素は、使用前に組み立てられる。他のフロー供給要素は、例えば圧縮ガス源を含む電子空気式アセンブリに関して想定される。筐体アセンブリ２００及び回路基板アセンブリ３００の組立てに際し、測定及び制御要素は、導管及び互いと流体連通状態にある。以下に詳細に述べられるように、フロー供給要素２８５は、圧力チャンバと流体連通状態にあり、圧力チャンバは、患者呼吸回路におけるアダプタ管と流体連通状態にある。
【００１７】
本発明は、呼吸測定システムに用いる一体的構造の筐体を可能にする。この筐体は、フロー／圧力測定システムに容易に組み立てられ、従来のフロー／圧力測定システムの機能の全てを組み込む。フロー測定システムのサイズ、組立ての複雑さ及びコストは、少なくとも部分的に、管及び圧力容器の全てを単一の低コスト筐体に一体化し、同時に個別のユニットの均衡化の必要性を除去することの結果として明らかに減らされる。従って、本発明のフロー／圧力測定システムは、製造の容易さを最大化する。
【００１８】
図３は、電子空気式アセンブリ１００の分解図を表す。筐体アセンブリ２００は、実質的に堅い筐体２１０と実質的に平面のカバー２５０とを有する。筐体２１０は、上部面２１５及び下部面２２５を含む。カバー２５０は、内側面２５４及び外側面２５２を含む。筐体２１０は、圧力又はフローを伝える複数のチャネルと、フロー／圧力貯蔵部として機能する空腔と、少なくとも１つのチャネルと流体連通状態にある複数の開口部と、（オプションで）空腔と流体連通状態にある複数の開口部とを含む。筐体アセンブリ２００は、以前の既知の呼吸フロー／圧力測定デバイスで要求される必要な空気式接続及びボリュームの全てを有し、こうした要素の全てを「単一の」部分で提供する。
【００１９】
図３〜７に示されるように、筐体カバー２５０の内側面２５４は空腔２２０を囲むよう筐体の上部面に固定される。これにより、チャンバが形成される。カバーが筐体を覆うよう閉じられるとき、複数の導管も形成される。本発明に関して、筐体アセンブリ２００の筐体２１０及びカバー２５０は、寸法の安定性及び気密耐性を維持するため十分に硬いプラスチッで作られる。筐体２１０及びカバー２５０に関する例示的な物質は、例えばＡＢＳ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＣ／ＡＢＳ混合及びアクリルといった熱可塑性物質を含む。
【００２０】
例示的な筐体アセンブリ２００は、回路基板３００への組み立て又は測定及び制御要素への空気式接続の作製のためのツールを必要としない。筐体２１０及びカバー２５０は、好ましくは超音波溶接により、好ましくは同じ物質で、例えば非晶質ポリマーといった超音波溶接に適した物質で接合される。代替的なソリューションは溶剤接着、エポキシ、接着剤、及びチャネルが接着剤に対して露出されないよう切断される型抜きラベルの使用を含む。
【００２１】
超音波組立プロセスは、接合領域での摩擦熱を発生させるため、熱可塑性パーツを介するエネルギー伝達に依存する。カバーとの結合は、チャネル間の外部壁及び内部壁である接合面上へ成形されエネルギー導波器として知られる筐体内の三角形構造を用いて作られる。エネルギー導波器の主要な目的は、「接合面の軟化及び溶解を急速に開始するため、エネルギーを集中させる」ことにある。超音波溶接により接合される場合、本発明は、パーツ間の摩擦を増加させることにより溶接品質を改善するため、カバーの接着面を織物面で成形することを考慮する。
【００２２】
回路基板アセンブリ３００は、回路基板３１０に組み立てられる測定要素、制御要素、インタフェース要素及び関連する電子機器を含む。例示的な実施形態において、制御要素は弁３２０を含み、測定要素は圧力トランスデューサ３５２及び３５４を含む。本発明での使用に適した弁の商業的な例は、Lee Company（ウェストブルック、ＣＴ）及びParker Pneutronics（ホーリス、ＮＨ）から入手可能な２ウェイ又は３ウェイ・ミニチュア・ソレノイド弁である。例示的な実施形態における弁は、幅８ｍｍ、高さ９ｍｍ及び長さ２４ｍｍであリ、１／１６インチの内径を持つ管に対するインタフェースを可能にする３つのポート又はマニホルドを含む。圧力トランスデューサ３５４は差圧を測定するよう構成され、圧力トランスデューサ３５２はゲージ圧を測定するよう構成される。本発明での使用に適した圧力トランスデューサの商業的な例は、Honeywell及びAll Sensors（モーガン・ヒル、ＣＡ）から入手可能である。
【００２３】
インタフェース要素は、電気コネクタ３２５、３２６、３２７、３２８及び３２９を含む。電気的コネクタ３２５は、ポンプ２９４のコネクタ部とのインタフェースとなる。電気的コネクタ３２５は、将来の拡張のためのインタフェースを提供する。電気的コネクタ３２７は、光学検出のためのインタフェースを提供する。電気的コネクタ３２８は、ホストシステムに対する一般的なＩ／Ｏ及び電力接続を提供する。本発明は、電子空気式アセンブリ１００が他の監視要素に対するインタフェースとなることも想定し、これらの他の要素及び電子空気式アセンブリ１００でなされる測定から得られるパラメータを計算することも想定する。そのようなものとして、電気接続３２９は、個別の監視要素に対する接続を提供する。この監視要素は、例示的な実施形態ではCapnostat 5センサ又はQuoセンサ（共にRespironics,Inc）である。電子空気式アセンブリ１００により実行されるフロー及び圧力測定と共に、これらのセンサからのガス波形データを用いると、例えば酸素消費量、二酸化炭素除去、死角並びにボリュメトリック・ガス波形からの傾斜及び角度といったボリュメトリック・ガス測定が、回路基板３１０のプロセッサ又はホストシステムのプロセッサを用いてなされることができる。回路基板３００を備える筐体アセンブリ２００の簡単な組立てを可能にするため、回路基板３１０は、スロット３１１、３１２及び３１３も含む。
【００２４】
図３には、弁シール３３０、トランスデューサ・シール３４０、ポンプフィルタ２９２、ポンプ支持部２９０及びポンプ２９４も表される。弁シール３３０は、各弁ポートと弁接続ポートとの間で実質的に漏れることがない接続を確立するため、弁３２０のポート及び筐体２１０の底面上の弁接続ポート２６０（図５を参照）の内径に対して圧入される。同様に圧入され、個別の接続ポート２３３、２３４及び２３５、２３６（図５を参照）と圧力トランスデューサの２つのポート３５２及び３５４とを接続するものとして機能するトランスデューサ・シール３４０も同様に示される。トランスデューサ・シール及び弁シールに関する例示的な物質は、シリコーン、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ及びポリウレタンを含む。アセンブリの容易さから圧入組立てが好まれるが、例えば接着といった他の接合方法が使用されることができる点に留意されたい。ポンプフィルタ２９２は、ポンプ支持部２９０に圧入され、ポンプフィルタ２９２を備えて組み立てられるポンプ支持部２９０は、筐体２１０の開口部２３０に挿入される。ポンプフィルタに関する例示的な物質は、焼結ポリエチレン、多孔性金属及び焼結多孔性金属を含む。
【００２５】
図４及び５は、筐体２１０の上部及び下部の斜視図を表す。筐体２１０は、スナップラッチ２４０、２４２、２４４、及び２４６を含む。各ラッチは、偏向する隆起を持つ片持梁を含む。回路基板アセンブリ３００を持つ筐体アセンブリ２００を組み立てるため、スナップラッチ２４０、２４２、２４４、２４６はそれぞれ、回路基板３１０におけるスロット３１１、３１２及び３１３にスナップされる（スナップラッチ２４６を受ける第４のスロットが図示省略される点に留意されたい）。説明の便宜上、スナップラッチ２４２の隆起２４５は（他のスナップラッチも同様）、スロット３１１と嵌合する９０°フックを形成する面２４３を含む。これは、スナップラッチ２４２が、分解のため垂直な力の印加で分離されることができるよう、サイドにおいてウインドウを備える９０°リセスも持つ。組立及び動作の間の構造的安定性を提供するため、スタンドオフ２３１及び２３２が筐体２１０に提供される。
【００２６】
バーブ（barb）整合部２２６及び２２８は、電子空気式アセンブリ１００を入力管にインタフェース接続するものとして機能し、これにより差圧及び気道圧力測定に関する入力ポートとして機能する。チャネル２１２、２１４、２１６及び２１８は、測定及び制御要素の間の流体接続を提供する。
【００２７】
図６及び７は、開口部及びチャネルが明確に図示される筐体２１０の底面及び上面図である。接続ポート２２６及び２２８は、患者の呼吸回路における気道アダプタ２０と流体連通状態にある。接続ポート２２６は、アダプタのベンチレータ・サイド（機械的に肺換気される患者の場合）又は大気サイド（自発的に呼吸する患者の場合）と流体連通状態にあり、チャネル２１６並びにその個別の弁接続ポート及び開口部と流体連通状態にある。接続ポート２２８は、アダプタの患者サイドと流体連通状態にあり、弁接続部２６６と流体連通状態にある。チャネル２１２は、それぞれトランスデューサ接続ポート２３４及び２３６、並びに弁接続ポート２６８、２７１及び２７２と流体連通状態にある開口部２７９、２８１、２８３、２８５及び２８６を含む。チャネル２１４は、それぞれトランスデューサ接続ポート２３５、並びに弁接続ポート２６７及び２６９と流体連通状態にある開口部２８０、２８２及び２８４を含む。チャネル２１６は、接続ポート２２６及び弁接続ポート２６３と流体連通状態にある開口部２８７及び２７７を含む。チャネル２１８は、開口部２７６及び２７５を含み、空腔２２０と流体連通状態にある。開口部２７６及び２７５はそれぞれ、弁接続ポート２６２及び２６５と流体連通状態にある。弁接続部２３３及び２３４は、圧力トランスデューサ３５２の個別のポートと流体連通状態にある。弁接続部２３５及び２３６は、圧力トランスデューサ３５４の個別のポートと流体連通においてある。
【００２８】
図示される実施形態では、４つの弁はすべて、３ウェイソレノイド弁である。しかしながら、弁のうちの２つは、３ウェイ弁として機能し、残りの２つは、２ウェイ弁として機能する。接続／開口部２６１、２６７及び２６８は、２ウェイ弁として機能する第１の弁に関連付けられる。接続／開口部２６２、２６３及び２６９は、３ウェイ弁として機能する第２の弁に関連付けられる。接続／開口部２６４、２７０及び２７１は、２ウェイ弁として機能する第３の弁に関連付けられる。接続／開口部２６５、２６６及び２７２は、３ウェイ弁として機能する第４の弁に関連付けられる。接続２６１及び２６４が終端される点にも留意されたい。開口部２７０は、大気ベントポート２５６と流体連通状態にある。本発明は、（ａ）パージ・システムに完全に一体化される空気式マニホルドと、（ｂ）より小さな設置面積と、（ｃ）圧力トランスデューサに対する空気式部を通るより短い経路長と、（ｄ）超音波溶接といった方法を用いる新規な組み立て方法とを持つ。
【００２９】
図２〜７に示される例示的な電子空気式アセンブリ１００は、呼吸測定システムにおいて必要とされる測定、ゼロ化及びパージ機能が信頼性高くコスト効率の良いソリューションにおいて実現されることを可能にする。測定機能は、圧力トランスデューサ３５２及び３５４とコネクタ２２６及び２２８との間の流体連通を可能にすることにより実行される。ゼロ化機能は、圧力トランスデューサと大気とのポートの間の流体連通を可能にすることにより、及び差圧トランスデューサ３５４の場合、同じ圧力トランスデューサの各ポート間の流体連通を同様に可能にすることにより実行される。
【００３０】
筐体アセンブリ２００は、数秒にわたり加圧される容積と、より有効なパージ機能を可能にするため開放される圧力とを含む。この容積は、筐体２１０の空腔２２０及びカバー２５０の一部により形成される。空腔２２０は、壁２２４を含み、圧力容器として機能するチャンバを作成するためカバー２５０により囲まれる。作動されるとき、ポンプ２９４はチャンバに空気を供給する。チャンバが十分に加圧されるまで、チャネル２１８における開口部に接続される弁は、閉じられたままである。気道アダプタのベンチレータ側の管がパージされることになる場合、弁は開口部２７６及び２７７の間の経路を開ける。気道アダプタの患者側の管がパージされることになる場合、弁は開口部２７５及び弁接続部２６６の間の経路を開ける。
【００３１】
本発明の電子空気式アセンブリは、簡単なアセンブリを可能にする。そのステップは以下のように要約される。
１．筐体２１０及びカバー２５０を結合する。
２．弁シール及びトランスデューサ・シールをマニホルド・アセンブリの底面の空気式ポートへと圧入する。
３．ポンプフィルタ２９２をポンプ支持部２９０にインストール（圧入）する。
４．ポンプフィルタ２９２を備えて組み立てられるポンプ支持部２９０を筐体アセンブリ２００の開口部２３０へと押し込む。
５．回路基板３１０と「負荷状態の」筐体アセンブリ２００とを結合（例えばスナップ）する。
６．ポンプ２９４をポンプ支持部２９０に挿入する。
７．回路基板コネクタ３２５にポンプ２９４を電気的に接続する。
８．筐体アセンブリ２００の開口部２５６に大気ベント・フィルタ２５８を押し込む。
【００３２】
本発明により実現される利点は、以下の通りである。
（１）パージに関するすべての空気式部、空気式接続、回路基板取り付け接続及び圧力容器を含む単一ピース設計。
（２）より高い性能。内部容積がより少なく、均衡化の必要もなく、主に管システムに関連付けられる漏れもほとんどない。
（３）低コスト。射出成形設計に対する機械加工マニホルドよりピース当りのコストの下げ幅が大きい。
（４）製造の容易さ。デザインにより、５分未満でデバイスの完全な組み立てが可能にされる。
【００３３】
本発明はフロー及び圧力感知機能を両方含むものとして説明されてきたが、これらの機能の１つだけが提供されることができる状況を本発明が想定する点に留意されたい。どの場合でも、要素に関する同じ構成が使用されることができるが、例えば開口部及びセンサといった必要のない要素は、遮断又は除去されることができる。逆にいえば、本発明は、例えば温度、湿度、ｐＨ又は他のガス監視機能といった電子空気式アセンブリ１００における追加的な機能を提供することも想定する。もちろん、複数のフロー又は圧力測定といった１つ以上のタイプの機能が提供されることもできる。いずれにせよ、ポート、センサ及びチャネルの数は適切に増加される。
【００３４】
最も実際的かつ好ましい実施形態であると現在考慮されるものに基づき、本発明が説明目的で詳述されたが、斯かるその詳細は、単に説明目的のためだけにあること、及び本発明は、開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内にある修正及び均等な構成を覆うよう意図されることを理解されたい。例えば、可能な限り、任意の実施形態の１つ又は複数の特徴が、任意の他の実施形態の１つ又は複数の特徴と結合されることができる点を本発明は想定していることを理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第１１９条（ｅ）項の規定により、本出願は、２００７年８月２９日に出願された米国仮出願シリアル番号第６０／９６８，７３２号による優先権利益を請求する。更に、米国特許法第１２０／３６５条の規定により、本出願は、２００８年８月２２日に出願された米国特許出願シリアル番号第１２／１９６，３５８号による優先権利益を請求する。
【０００２】
本発明は、呼吸測定システムに用いられる一体化された電空アセンブリ及びこのアセンブリの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
集中治療環境における麻酔の投与の間、並びにトレーニング・プログラム及び他の医療テストの前及びその過程でのスポーツマン及び他の個人の体調をモニタする際、呼吸フロー及び圧力測定は、心肺機能及び呼吸回路の完全性を評価するための有益な情報を提供する。これらの環境における厳しい要件を満たすフロー及び／又は圧力センサを作製するため、多くの異なる技術が適用されてきた。
【０００４】
さまざまな他のタイプのフロー測定装置が知られているが、呼吸フロー測定を得るため、従来は差圧流量センサが用いられてきた。圧力監視は一般的に、供給される（即ち吸気の）ガス圧、呼気のガス圧又はその両方を測定するために実行される。フロー測定は、例えば換気量といった流量及び容積情報を提供する。圧力及びフロー監視は、例えば酸素消費量、二酸化炭素除去量及び心拍出量又は肺毛細管血流といった他の呼吸パラメータを評価するため、呼吸ガス測定と一緒に又は連動して使用されることができる。
【０００５】
差圧流量センサは、ベルヌーイの法則に基づき作動する。即ち、「フロー要素」とも呼ばれる規制（restriction）を横切る圧力降下は、空気のボリュメトリック流量に比例する。圧力降下は、差圧センサにより測定される。規制又はフローに対する他の抵抗を横切る圧力降下とフローとの間の関係は、この抵抗の設計に依存する。一般に「呼吸流量計（pneumotachs）」と呼ばれるいくつかの差圧流量センサでは、フロー規制が、フローと圧力差との間の線形関係を生みだす。斯かるデザインは、フライシュ呼吸流量計を含む。この場合、規制は、層流及びフローに対するより線形な応答を確実にするため、多くの小さい管又は精細なスクリーンを含む。フローセンサに対する別の物理的構成は、開口部を持つフロー規制を提供することである。この開口部のサイズ又は形状は、フローに関連して変化する。
【０００６】
典型的な差圧ベースのフローセンサは、呼吸導管において列状に配置されるフロー要素を含む。差圧センサは、フロー要素に、又はその近くに配置される。圧力センサがフロー規制の各サイドでガス流と流体連通状態にあるよう、管が、フロー要素と差圧センサとを接続する。より詳細には、フロー要素は、フロー規制の各サイドで圧力ピックオフ・ポートを含み、管は、差圧センサの各サイドの各ポートで圧力を伝える。一般的に、数フィートの柔軟な小さいボアのデュアル又はトリプル・ルーメン管が、差圧センサにフロー要素を接続するのに用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
臨床環境における性能及び機能を維持するために、呼吸測定システムは、測定機能に加えて、ゼロ化及びパージ機能も含む。差圧トランスデューサ及びゲージ圧トランスデューサが、フロー測定及び気道圧測定のために使用される。フロー及び気道圧測定は、救命救急環境において数日から数週間の期間に実行される。しかしながら、圧力センサは、温度における変化を含む要素により本質的にドリフトする。その結果、フロー及び圧力センサが適切に較正されることを確実にするため、周期的なゼロ化が必要とされる。差圧センサをゼロ化又は再較正することは一般的に、差圧トランスデューサの２つのサイドを同じ圧力、通常は大気圧に露出させることを必要とする。ゲージ圧トランスデューサをゼロ化又は再較正することは一般的に、ゲージ圧トランスデューサの回路側を大気圧に露出させることを必要とする。従って、一般的にゼロ化機能は、フロー要素と差圧及び／又はゲージ圧トランスデューサとの間に配置される弁の使用を必要とする。
【０００８】
更に、差圧ベースのトランスデューサはしばしば、救命救急及び集中治療ユニットといった臨床環境において使用される。こうした環境は一般に、患者へ又はからの高湿度のガス流を含む。圧力伝達管又は呼吸導管の任意の部分が加熱されるかどうかに関係なく、ガス流における高湿度は、圧力伝達管において水分の凝結をもたらす可能性がある。最初に、凝結は、減衰され及び歪む圧力信号を生じさせる場合があり、凝結が解消しない場合管の完全な妨害物を生じさせる可能性がある。従って、圧力及びフロー測定に対する凝結物の悪影響を減らすため、圧力伝達管は、圧縮ガス源又はポンプからの空気を用いて周期的にパージされる。
【０００９】
ゼロ化及びパージ機能に関して必要とされる弁及び相互接続に関連付けられる複雑さは、「扱いにくく」、組み立てが困難でコストがかかり、手作業で作製されなければならない多くの複雑な空気式接続を持つマルチ・ピース・アセンブリである従来の呼吸測定システムを生じさせた。更に、異なる要素間の空気式接続の数が比較的多数であるので、これらの接続で漏れる可能性が高い。斯かる漏れは、測定に悪影響を与え、空気路における変動を増加させる。これにより、特に負荷状態（例えば低順応性、より高圧）の下での測定における変動が増加される。
【００１０】
従来の呼吸測定システムにおけるこれらの課題に鑑み、従来の呼吸測定システムに伴う以下の１つ又は複数の課題に対処する、コスト効率の良い組み立てが容易な呼吸測定ソリューションを提供することが望ましい。その課題とは、（ａ）手作業で作製されなされなければならない空気式接続を除去すること、（ｂ）長期の信頼性を改善すること、（ｃ）性能を高めること、及び、（ｄ）圧力伝達管経路の間の変動を減らすことにより、ユニット間反復性を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って本発明の目的は、従来の呼吸測定システムの欠点を克服する呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリを提供することである。この目的は、複数のチャネルと空腔を形成する複数の壁とを持つ筐体を含む、呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリを提供する本発明の一実施形態に基づき実現される。この筐体は、上部面、下部面及び筐体の下部面に規定される複数の開口を含む。カバーは、空腔を囲みこれによりチャンバが形成されるよう、及びチャネルを囲みこれにより複数の導管が形成されるよう、筐体の上部面に固定される。制御要素は、複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合され、測定要素は、複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合される。このアセンブリは、呼吸測定システムの空気圧を管理するための、単純で堅牢な要素を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】個人の気道と伝達状態にあり、気道と動作可能に結合される本発明の呼吸流量計及び電子空気式アセンブリを持つ、呼吸導管の概略図である。
【図２】フロー／圧力測定システムに用いられる電子空気式アセンブリの斜視図である。
【図３】図２における電子空気式アセンブリの分解図である。
【図４】図１における電子空気式アセンブリの筐体部分の斜視図である。
【図５】図４における筐体の下部面の斜視図である。
【図６】図５における筐体の上部面の上面図である。
【図７】図５における筐体の下部面の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び特性が、この構造の関連要素及び部品の組合せにおける動作方法及び機能、並びに製造コストと共に、対応する図面を参照して以下の明細書及び添付の特許請求の範囲を考慮することにより、一層明らかになるだろう。図面、明細書及び特許請求の範囲はすべて、この明細書の一部を形成する。同様な参照符号は、さまざまな図面における対応する部品を表す。しかしながら、図面が図示及び説明のためにだけあること、及び本発明の範囲を規定するものとして意図されないことは、明示的に理解されたい。明細書及び請求項において用いられる単数形の「ａ」「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈上他の意図が明示的に示されない限り複数形の参照を含むものである。
【００１４】
図１を参照すると、呼吸導管１０が図示される。本発明の例示的な実施形態において、呼吸導管１０は、一端１２で患者とのインタフェースを含む呼吸回路（患者回路とも呼ばれる）である。患者とのインタフェースは、個人Ｉの気道Ａと流体連通状態にある呼吸導管に結合されるよう構成される、侵襲的又は非侵襲的な任意のデバイスである。例えば、気管内チューブ、気管チューブ、鼻マスク、鼻／口マスク又は鼻カニューレとすることができる。図示されるように、呼吸導管１０の一端１２は、気道Ａと連通して配置される。一方、呼吸導管の別の端１４は、個人Ｉにより吸入されるガス源に対して開いている。本発明は、源又はガスが、任意のガス供給源とすることができることを想定する。例えば従来において知られる、大気、酸素供給源、ベンチレータ、圧力支援システム（例えば、ＣＰＡＰ、バイレベル圧力支援システム、自動滴定圧力支援システム）、他のガス源（例えばheliox）とすることができる。
【００１５】
呼吸導管１０は、その長さに沿って配置される少なくとも１つの気道アダプタ２０を含む。このアダプタは、圧力及び／又はフローセンサの要素を規定するフロー規制を含む。図１には、気道アダプタと電子空気式アセンブリ１００を含む呼吸モニタ５０との間の流体連通を提供する管３０も図示される。電子空気式アセンブリ１００は、以下図２〜７を参照して詳細に説明される。本発明での使用に適した気道アダプタの例は、米国特許第５，７８９，６６０号、第６，３１２，３８９号及び第７，１７４，７８９号に教示され、この内容は参照により本書に含まれる。
【００１６】
図２は、本発明の原理による、呼吸測定システムの使用に適した電子空気式アセンブリ１００を表す。電子空気式アセンブリ１００は、筐体アセンブリ２００と、回路基板アセンブリ３００と、ポンプ支持部２９０及びポンプ２９４を含むフロー供給要素２８５とを有する。電子空気式アセンブリの全ての要素は、使用前に組み立てられる。他のフロー供給要素は、例えば圧縮ガス源を含む電子空気式アセンブリに関して想定される。筐体アセンブリ２００及び回路基板アセンブリ３００の組立てに際し、測定及び制御要素は、導管及び互いと流体連通状態にある。以下に詳細に述べられるように、フロー供給要素２８５は、圧力チャンバと流体連通状態にあり、圧力チャンバは、患者呼吸回路におけるアダプタ管と流体連通状態にある。
【００１７】
本発明は、呼吸測定システムに用いる一体的構造の筐体を可能にする。この筐体は、フロー／圧力測定システムに容易に組み立てられ、従来のフロー／圧力測定システムの機能の全てを組み込む。フロー測定システムのサイズ、組立ての複雑さ及びコストは、少なくとも部分的に、管及び圧力容器の全てを単一の低コスト筐体に一体化し、同時に個別のユニットの均衡化の必要性を除去することの結果として明らかに減らされる。従って、本発明のフロー／圧力測定システムは、製造の容易さを最大化する。
【００１８】
図３は、電子空気式アセンブリ１００の分解図を表す。筐体アセンブリ２００は、実質的に堅い筐体２１０と実質的に平面のカバー２５０とを有する。筐体２１０は、上部面２１５及び下部面２２５を含む。カバー２５０は、内側面２５４及び外側面２５２を含む。筐体２１０は、圧力又はフローを伝える複数のチャネルと、フロー／圧力貯蔵部として機能する空腔と、少なくとも１つのチャネルと流体連通状態にある複数の開口部と、（オプションで）空腔と流体連通状態にある複数の開口部とを含む。筐体アセンブリ２００は、以前の既知の呼吸フロー／圧力測定デバイスで要求される必要な空気式接続及びボリュームの全てを有し、こうした要素の全てを「単一の」部分で提供する。
【００１９】
図３〜７に示されるように、筐体カバー２５０の内側面２５４は空腔２２０を囲むよう筐体の上部面に固定される。これにより、チャンバが形成される。カバーが筐体を覆うよう閉じられるとき、複数の導管も形成される。本発明に関して、筐体アセンブリ２００の筐体２１０及びカバー２５０は、寸法の安定性及び気密耐性を維持するため十分に硬いプラスチッで作られる。筐体２１０及びカバー２５０に関する例示的な物質は、例えばＡＢＳ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＣ／ＡＢＳ混合及びアクリルといった熱可塑性物質を含む。
【００２０】
例示的な筐体アセンブリ２００は、回路基板３００への組み立て又は測定及び制御要素への空気式接続の作製のためのツールを必要としない。筐体２１０及びカバー２５０は、好ましくは超音波溶接により、好ましくは同じ物質で、例えば非晶質ポリマーといった超音波溶接に適した物質で接合される。代替的なソリューションは溶剤接着、エポキシ、接着剤、及びチャネルが接着剤に対して露出されないよう切断される型抜きラベルの使用を含む。
【００２１】
超音波組立プロセスは、接合領域での摩擦熱を発生させるため、熱可塑性パーツを介するエネルギー伝達に依存する。カバーとの結合は、チャネル間の外部壁及び内部壁である接合面上へ成形されエネルギー導波器として知られる筐体内の三角形構造を用いて作られる。エネルギー導波器の主要な目的は、「接合面の軟化及び溶解を急速に開始するため、エネルギーを集中させる」ことにある。超音波溶接により接合される場合、本発明は、パーツ間の摩擦を増加させることにより溶接品質を改善するため、カバーの接着面を織物面で成形することを考慮する。
【００２２】
回路基板アセンブリ３００は、回路基板３１０に組み立てられる測定要素、制御要素、インタフェース要素及び関連する電子機器を含む。例示的な実施形態において、制御要素は弁３２０を含み、測定要素は圧力トランスデューサ３５２及び３５４を含む。本発明での使用に適した弁の商業的な例は、Lee Company（ウェストブルック、ＣＴ）及びParker Pneutronics（ホーリス、ＮＨ）から入手可能な２ウェイ又は３ウェイ・ミニチュア・ソレノイド弁である。例示的な実施形態における弁は、幅８ｍｍ、高さ９ｍｍ及び長さ２４ｍｍであリ、１／１６インチの内径を持つ管に対するインタフェースを可能にする３つのポート又はマニホルドを含む。圧力トランスデューサ３５４は差圧を測定するよう構成され、圧力トランスデューサ３５２はゲージ圧を測定するよう構成される。本発明での使用に適した圧力トランスデューサの商業的な例は、Honeywell及びAll Sensors（モーガン・ヒル、ＣＡ）から入手可能である。
【００２３】
インタフェース要素は、電気コネクタ３２５、３２６、３２７、３２８及び３２９を含む。電気的コネクタ３２５は、ポンプ２９４のコネクタ部とのインタフェースとなる。電気的コネクタ３２５は、将来の拡張のためのインタフェースを提供する。電気的コネクタ３２７は、光学検出のためのインタフェースを提供する。電気的コネクタ３２８は、ホストシステムに対する一般的なＩ／Ｏ及び電力接続を提供する。本発明は、電子空気式アセンブリ１００が他の監視要素に対するインタフェースとなることも想定し、これらの他の要素及び電子空気式アセンブリ１００でなされる測定から得られるパラメータを計算することも想定する。そのようなものとして、電気接続３２９は、個別の監視要素に対する接続を提供する。この監視要素は、例示的な実施形態ではCapnostat 5センサ又はQuoセンサ（共にRespironics,Inc）である。電子空気式アセンブリ１００により実行されるフロー及び圧力測定と共に、これらのセンサからのガス波形データを用いると、例えば酸素消費量、二酸化炭素除去、死角並びにボリュメトリック・ガス波形からの傾斜及び角度といったボリュメトリック・ガス測定が、回路基板３１０のプロセッサ又はホストシステムのプロセッサを用いてなされることができる。回路基板３００を備える筐体アセンブリ２００の簡単な組立てを可能にするため、回路基板３１０は、スロット３１１、３１２及び３１３も含む。
【００２４】
図３には、弁シール３３０、トランスデューサ・シール３４０、ポンプフィルタ２９２、ポンプ支持部２９０及びポンプ２９４も表される。弁シール３３０は、各弁ポートと弁接続ポートとの間で実質的に漏れることがない接続を確立するため、弁３２０のポート及び筐体２１０の底面上の弁接続ポート２６０（図５を参照）の内径に対して圧入される。同様に圧入され、個別の接続ポート２３３、２３４及び２３５、２３６（図５を参照）と圧力トランスデューサの２つのポート３５２及び３５４とを接続するものとして機能するトランスデューサ・シール３４０も同様に示される。トランスデューサ・シール及び弁シールに関する例示的な物質は、シリコーン、ニトリルゴム、ＥＰＤＭ及びポリウレタンを含む。アセンブリの容易さから圧入組立てが好まれるが、例えば接着といった他の接合方法が使用されることができる点に留意されたい。ポンプフィルタ２９２は、ポンプ支持部２９０に圧入され、ポンプフィルタ２９２を備えて組み立てられるポンプ支持部２９０は、筐体２１０の開口部２３０に挿入される。ポンプフィルタに関する例示的な物質は、焼結ポリエチレン、多孔性金属及び焼結多孔性金属を含む。
【００２５】
図４及び５は、筐体２１０の上部及び下部の斜視図を表す。筐体２１０は、スナップラッチ２４０、２４２、２４４、及び２４６を含む。各ラッチは、偏向する隆起を持つ片持梁を含む。回路基板アセンブリ３００を持つ筐体アセンブリ２００を組み立てるため、スナップラッチ２４０、２４２、２４４、２４６はそれぞれ、回路基板３１０におけるスロット３１１、３１２及び３１３にスナップされる（スナップラッチ２４６を受ける第４のスロットが図示省略される点に留意されたい）。説明の便宜上、スナップラッチ２４２の隆起２４５は（他のスナップラッチも同様）、スロット３１１と嵌合する９０°フックを形成する面２４３を含む。これは、スナップラッチ２４２が、分解のため垂直な力の印加で分離されることができるよう、サイドにおいてウインドウを備える９０°リセスも持つ。組立及び動作の間の構造的安定性を提供するため、スタンドオフ２３１及び２３２が筐体２１０に提供される。
【００２６】
バーブ（barb）整合部２２６及び２２８は、電子空気式アセンブリ１００を入力管にインタフェース接続するものとして機能し、これにより差圧及び気道圧力測定に関する入力ポートとして機能する。チャネル２１２、２１４、２１６及び２１８は、測定及び制御要素の間の流体接続を提供する。
【００２７】
図６及び７は、開口部及びチャネルが明確に図示される筐体２１０の底面及び上面図である。接続ポート２２６及び２２８は、患者の呼吸回路における気道アダプタ２０と流体連通状態にある。接続ポート２２６は、アダプタのベンチレータ・サイド（機械的に肺換気される患者の場合）又は大気サイド（自発的に呼吸する患者の場合）と流体連通状態にあり、チャネル２１６並びにその個別の弁接続ポート及び開口部と流体連通状態にある。接続ポート２２８は、アダプタの患者サイドと流体連通状態にあり、弁接続部２６６と流体連通状態にある。チャネル２１２は、それぞれトランスデューサ接続ポート２３４及び２３６、並びに弁接続ポート２６８、２７１及び２７２と流体連通状態にある開口部２７９、２８１、２８３、２８５及び２８６を含む。チャネル２１４は、それぞれトランスデューサ接続ポート２３５、並びに弁接続ポート２６７及び２６９と流体連通状態にある開口部２８０、２８２及び２８４を含む。チャネル２１６は、接続ポート２２６及び弁接続ポート２６３と流体連通状態にある開口部２８７及び２７７を含む。チャネル２１８は、開口部２７６及び２７５を含み、空腔２２０と流体連通状態にある。開口部２７６及び２７５はそれぞれ、弁接続ポート２６２及び２６５と流体連通状態にある。弁接続部２３３及び２３４は、圧力トランスデューサ３５２の個別のポートと流体連通状態にある。弁接続部２３５及び２３６は、圧力トランスデューサ３５４の個別のポートと流体連通においてある。
【００２８】
図示される実施形態では、４つの弁はすべて、３ウェイソレノイド弁である。しかしながら、弁のうちの２つは、３ウェイ弁として機能し、残りの２つは、２ウェイ弁として機能する。接続／開口部２６１、２６７及び２６８は、２ウェイ弁として機能する第１の弁に関連付けられる。接続／開口部２６２、２６３及び２６９は、３ウェイ弁として機能する第２の弁に関連付けられる。接続／開口部２６４、２７０及び２７１は、２ウェイ弁として機能する第３の弁に関連付けられる。接続／開口部２６５、２６６及び２７２は、３ウェイ弁として機能する第４の弁に関連付けられる。接続２６１及び２６４が終端される点にも留意されたい。開口部２７０は、大気ベントポート２５６と流体連通状態にある。本発明は、（ａ）パージ・システムに完全に一体化される空気式マニホルドと、（ｂ）より小さな設置面積と、（ｃ）圧力トランスデューサに対する空気式部を通るより短い経路長と、（ｄ）超音波溶接といった方法を用いる新規な組み立て方法とを持つ。
【００２９】
図２〜７に示される例示的な電子空気式アセンブリ１００は、呼吸測定システムにおいて必要とされる測定、ゼロ化及びパージ機能が信頼性高くコスト効率の良いソリューションにおいて実現されることを可能にする。測定機能は、圧力トランスデューサ３５２及び３５４とコネクタ２２６及び２２８との間の流体連通を可能にすることにより実行される。ゼロ化機能は、圧力トランスデューサと大気とのポートの間の流体連通を可能にすることにより、及び差圧トランスデューサ３５４の場合、同じ圧力トランスデューサの各ポート間の流体連通を同様に可能にすることにより実行される。
【００３０】
筐体アセンブリ２００は、数秒にわたり加圧される容積と、より有効なパージ機能を可能にするため開放される圧力とを含む。この容積は、筐体２１０の空腔２２０及びカバー２５０の一部により形成される。空腔２２０は、壁２２４を含み、圧力容器として機能するチャンバを作成するためカバー２５０により囲まれる。作動されるとき、ポンプ２９４はチャンバに空気を供給する。チャンバが十分に加圧されるまで、チャネル２１８における開口部に接続される弁は、閉じられたままである。気道アダプタのベンチレータ側の管がパージされることになる場合、弁は開口部２７６及び２７７の間の経路を開ける。気道アダプタの患者側の管がパージされることになる場合、弁は開口部２７５及び弁接続部２６６の間の経路を開ける。
【００３１】
本発明の電子空気式アセンブリは、簡単なアセンブリを可能にする。そのステップは以下のように要約される。
１．筐体２１０及びカバー２５０を結合する。
２．弁シール及びトランスデューサ・シールをマニホルド・アセンブリの底面の空気式ポートへと圧入する。
３．ポンプフィルタ２９２をポンプ支持部２９０にインストール（圧入）する。
４．ポンプフィルタ２９２を備えて組み立てられるポンプ支持部２９０を筐体アセンブリ２００の開口部２３０へと押し込む。
５．回路基板３１０と「負荷状態の」筐体アセンブリ２００とを結合（例えばスナップ）する。
６．ポンプ２９４をポンプ支持部２９０に挿入する。
７．回路基板コネクタ３２５にポンプ２９４を電気的に接続する。
８．筐体アセンブリ２００の開口部２５６に大気ベント・フィルタ２５８を押し込む。
【００３２】
本発明により実現される利点は、以下の通りである。
（１）パージに関するすべての空気式部、空気式接続、回路基板取り付け接続及び圧力容器を含む単一ピース設計。
（２）より高い性能。内部容積がより少なく、均衡化の必要もなく、主に管システムに関連付けられる漏れもほとんどない。
（３）低コスト。射出成形設計に対する機械加工マニホルドよりピース当りのコストの下げ幅が大きい。
（４）製造の容易さ。デザインにより、５分未満でデバイスの完全な組み立てが可能にされる。
【００３３】
本発明はフロー及び圧力感知機能を両方含むものとして説明されてきたが、これらの機能の１つだけが提供されることができる状況を本発明が想定する点に留意されたい。どの場合でも、要素に関する同じ構成が使用されることができるが、例えば開口部及びセンサといった必要のない要素は、遮断又は除去されることができる。逆にいえば、本発明は、例えば温度、湿度、ｐＨ又は他のガス監視機能といった電子空気式アセンブリ１００における追加的な機能を提供することも想定する。もちろん、複数のフロー又は圧力測定といった１つ以上のタイプの機能が提供されることもできる。いずれにせよ、ポート、センサ及びチャネルの数は適切に増加される。
【００３４】
最も実際的かつ好ましい実施形態であると現在考慮されるものに基づき、本発明が説明目的で詳述されたが、斯かるその詳細は、単に説明目的のためだけにあること、及び本発明は、開示された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内にある修正及び均等な構成を覆うよう意図されることを理解されたい。例えば、可能な限り、任意の実施形態の１つ又は複数の特徴が、任意の他の実施形態の１つ又は複数の特徴と結合されることができる点を本発明は想定していることを理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリであって、
（ａ）複数のチャネルと空腔を形成する複数の壁とを持つ筐体であって、前記筐体が、上部面及び下部面を含み、複数の開口は、前記筐体の前記下部面に規定され、開口が、前記筐体において規定され、かつ圧力源と流体連通状態にあるよう構成される、筐体と、
（ｂ）内側面及び外側面を持つカバーであって、前記内側面が、前記空腔を囲みチャンバが形成されるよう、及び前記チャネルを囲み複数の導管が形成されるよう、前記筐体の前記上部面に固定される、カバーと、
（ｃ）前記複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合される制御要素と、
（ｄ）前記複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合される測定要素とを有する、電子空気式アセンブリ。
【請求項２】
前記チャンバと流体連通状態にあるフロー供給要素を更に有する、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項３】
前記フロー供給要素が、ポンプである、請求項２に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項４】
前記測定要素が、圧力センサ、フローセンサ、又は圧力センサ及びフローセンサの両方である、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項５】
前記制御要素が、弁である、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項６】
前記制御要素が、複数の弁を含み、前記測定要素は、複数のセンサを含む、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項７】
前記カバーが、実質的に平らである、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項８】
前記筐体が、実質的に堅い、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項９】
回路基板を更に有し、前記制御要素、前記測定要素及び前記筐体が、前記回路基板に固定される、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１０】
呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリであって、
（ａ）第１の面と、複数のチャネルと、前記第１の面に規定される空腔とを持つ筐体と、
（ｂ）気道アダプタと流体連通状態にある前記複数のチャネルと前記空腔とを結合する接続手段と、
（ｂ）前記空腔を囲みチャンバが形成されるよう、及び前記チャネルを囲み複数の導管が形成されるよう、前記第１の面を覆うカバー手段と、
（ｃ）前記複数のチャネルにおける流体のフローを制御するフロー制御手段と、
（ｄ）前記気道アダプタを通過するガスの特性を測定するため前記複数のチャネルに動作可能に結合される測定手段と有する、電子空気式アセンブリ。
【請求項１１】
前記チャンバにガスを提供するため、前記チャンバと流体連通状態にあるフロー生成手段を更に有する、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１２】
前記測定手段が、圧力センサ、フローセンサ、又は圧力センサ及びフローセンサの両方である、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１３】
前記フロー制御手段が、弁である、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１４】
前記筐体が、実質的に堅い、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１５】
回路基板を更に有し、前記フロー制御手段、前記測定手段及び前記筐体が、前記回路基板に固定される、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１６】
呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリを組み立てる方法において、
複数のチャネルと空腔を形成する複数の壁とを持つ筐体を提供するステップであって、前記筐体が、上部面及び下部面を含み、複数の開口は、前記筐体の前記下部面に規定され、開口が、前記筐体に規定され、かつ圧力源と流体連通状態にあるよう構成される、ステップと、
内側面及び外側面を持つカバーを提供するステップと、
前記空腔を囲みチャンバが形成されるよう、及び前記チャネルを囲み複数の導管が形成されるよう、前記筐体の前記上部面に前記内側面を固定するステップと、
前記複数の開口における少なくとも１つの開口に制御要素を結合するステップと、
前記複数の開口における少なくとも１つの開口に測定要素を結合するステップとを有する、方法。
【請求項１７】
前記制御要素、前記測定要素及び前記筐体を回路基板に結合するステップを更に有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１】
呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリであって、
（ａ）複数のチャネルと空腔を形成する複数の壁とを持つ筐体であって、前記筐体が、上部面及び下部面を含み、複数の開口は、前記筐体の前記下部面に規定され、開口が、前記筐体において規定され、かつ圧力源と流体連通状態にあるよう構成される、筐体と、
（ｂ）内側面及び外側面を持つカバーであって、前記内側面が、前記空腔を囲みチャンバが形成されるよう、及び前記チャネルを囲み複数の導管が形成されるよう、前記筐体の前記上部面に固定される、カバーと、
（ｃ）前記複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合される制御要素と、
（ｄ）前記複数の開口における少なくとも１つの開口に動作可能に結合される測定要素とを有する、電子空気式アセンブリ。
【請求項２】
前記チャンバと流体連通状態にあるフロー供給要素を更に有する、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項３】
前記フロー供給要素が、ポンプである、請求項２に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項４】
前記測定要素が、圧力センサ、フローセンサ、又は圧力センサ及びフローセンサの両方である、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項５】
前記制御要素が、弁である、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項６】
前記制御要素が、複数の弁を含み、前記測定要素は、複数のセンサを含む、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項７】
前記カバーが、実質的に平らである、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項８】
前記筐体が、実質的に堅い、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項９】
回路基板を更に有し、前記制御要素、前記測定要素及び前記筐体が、前記回路基板に固定される、請求項１に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１０】
呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリであって、
（ａ）第１の面と、複数のチャネルと、前記第１の面に規定される空腔とを持つ筐体と、
（ｂ）気道アダプタと流体連通状態にある前記複数のチャネルと前記空腔とを結合する接続手段と、
（ｂ）前記空腔を囲みチャンバが形成されるよう、及び前記チャネルを囲み複数の導管が形成されるよう、前記第１の面を覆うカバー手段と、
（ｃ）前記複数のチャネルにおける流体のフローを制御するフロー制御手段と、
（ｄ）前記気道アダプタを通過するガスの特性を測定するため前記複数のチャネルに動作可能に結合される測定手段と有する、電子空気式アセンブリ。
【請求項１１】
前記チャンバにガスを提供するため、前記チャンバと流体連通状態にあるフロー生成手段を更に有する、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１２】
前記測定手段が、圧力センサ、フローセンサ、又は圧力センサ及びフローセンサの両方である、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１３】
前記フロー制御手段が、弁である、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１４】
前記筐体が、実質的に堅い、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１５】
回路基板を更に有し、前記フロー制御手段、前記測定手段及び前記筐体が、前記回路基板に固定される、請求項１０に記載の電子空気式アセンブリ。
【請求項１６】
呼吸測定システムに用いられる電子空気式アセンブリを組み立てる方法において、
複数のチャネルと空腔を形成する複数の壁とを持つ筐体を提供するステップであって、前記筐体が、上部面及び下部面を含み、複数の開口は、前記筐体の前記下部面に規定され、開口が、前記筐体に規定され、かつ圧力源と流体連通状態にあるよう構成される、ステップと、
内側面及び外側面を持つカバーを提供するステップと、
前記空腔を囲みチャンバが形成されるよう、及び前記チャネルを囲み複数の導管が形成されるよう、前記筐体の前記上部面に前記内側面を固定するステップと、
前記複数の開口における少なくとも１つの開口に制御要素を結合するステップと、
前記複数の開口における少なくとも１つの開口に測定要素を結合するステップとを有する、方法。
【請求項１７】
前記制御要素、前記測定要素及び前記筐体を回路基板に結合するステップを更に有する、請求項１６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１０−５３７７４２（Ｐ２０１０−５３７７４２Ａ）
【公表日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２３１４５（Ｐ２０１０−５２３１４５）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７４６９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０２９７３２
【国際公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（５０５３３８４９７）アールアイシー・インベストメンツ・エルエルシー (81)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７４６９８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０２９７３２
【国際公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（５０５３３８４９７）アールアイシー・インベストメンツ・エルエルシー (81)
【Ｆターム（参考）】
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