JP2014176479A - 呼吸用ガスの加温加湿器 - Google Patents

Abstract

【課題】呼吸用ガスの加湿を円滑に行うことができるとともに、チャンバ内の洗浄を容易に行うことができる呼吸用ガスの加温加湿器を提供する。
【解決手段】ヒートシンク２３で覆われたヒータ２２を有する基台２と、基台２に着脱可能に設けられ呼吸用ガスが流通されるチャンバ３とを備え、チャンバ３には、基台２へ装着された状態においてヒートシンク２３に面接触してヒータ２２により加熱される加熱板８１と、チャンバ３内の水に一部を浸漬させて湿潤状態に保たれるシート状加湿部材１１とが備えられ、シート状加湿部材１１は、加熱板８１に面接触して設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、人工呼吸器や酸素吸入療法等に用いられる呼吸用ガスを適度の温度、湿度に維持するための加温加湿器に関する。

所定量の酸素を含んだ呼吸用ガスを患者の気道へ送る人工呼吸器や、酸素吸入療法のための装置が知られている。このような装置においては、患者に乾燥した呼吸用ガスが供給されると、時間の経過とともに患者の喉、鼻腔及び粘膜を乾燥させ、患者に不快感を与えるだけではなく、気道の損傷をもたらすおそれがある。このため、従来から呼吸用ガスに水蒸気を取り込んで適度の温度、湿度に維持するための加温加湿器が用いられてきた。

そして、呼吸用ガスの加温加湿器としては、例えば特許文献１又は特許文献２に開示されているような水を溜めたチャンバ内に呼吸用ガスを通過させ、蒸発した水分で加湿するもの等が知られている。
特許文献１では、水を溜めるチャンバに発熱体が設けられており、チャンバ内の水を加熱することにより、蒸発速度を増加させ、チャンバを通過する呼吸用ガス（呼吸ガス）に取り込まれる水蒸気の量を増加させた加温加湿器が提案されている。
また、特許文献２では、チャンバの底壁部に伝熱プレートを設けており、その伝熱プレートによりチャンバ内に溜められた水を加熱して温められるようになっている。

特表２０１１‐５１２８８９号公報 特開２０１２‐１８５８２５号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２に記載の加温加湿器のように、チャンバ内に溜めた水を加熱する構成では、水面から水蒸気が生じるまで加熱するのに時間がかかるとともに、チャンバ内の水を高温に加熱する必要がある。
また、このような水を用いる加温加湿器においては、チャンバ内を清潔に保つために定期的に洗浄が行われるが、洗浄作業は人的手段に頼らなければならない。このため、チャンバ内の洗浄を容易に行うために、チャンバ内の構造を出来るだけ簡略化した構成とすることが求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、呼吸用ガスの加湿を円滑に行うことができるとともに、チャンバ内の洗浄を容易に行うことができる呼吸用ガスの加温加湿器を提供することを目的とする。

本発明は、水を溜めたチャンバ内に呼吸用ガスを流通させて加温加湿する呼吸用ガスの加温加湿器であって、ヒートシンクで覆われたヒータを有する基台と、該基台に着脱可能に設けられ前記呼吸用ガスが流通される前記チャンバとを備え、該チャンバには、前記基台へ装着された状態において前記ヒートシンクに面接触して前記ヒータにより加熱される加熱板と、前記チャンバ内の水に一部を浸漬させて湿潤状態に保たれるシート状加湿部材とが備えられ、前記シート状加湿部材は、前記加熱板に面接触して設けられていることを特徴とする。

チャンバ内の水全体を加熱するのではなく、その水に一部を浸漬させて湿潤状態となっているシート状加湿部材を加熱するので、少ないエネルギーで確実に水を蒸発させることができる。このため、水蒸気が生じるまでの時間を短縮することができ、チャンバ内を通過する呼吸用ガスを円滑に加湿することが可能となる。
また、チャンバを基台から取り外すことができ、発熱源であるヒータは基台側に取り付けられていることから、チャンバ内の構造が簡略化され、洗浄作業を容易に行うことができる。

本発明の呼吸用ガスの加温加湿器において、前記ヒータは円柱状に形成されるとともに、その一端部が前記基台に立設され、前記ヒートシンクが前記ヒータの表面を覆う円筒状に設けられ、前記加熱板は円筒状に設けられるとともに、前記チャンバの中心部に配置され、前記シート状加湿部材が前記加熱板の円周面に沿う円筒状に設けられており、前記加熱板の内側に前記ヒートシンクが挿入されることにより、前記加熱板と前記ヒートシンクとが嵌合して設けられる。

チャンバを基台に装着する際に、加熱板の内側にヒートシンクが挿入されることにより、加熱板とヒートシンクとが嵌合し、加熱板の内周面とヒートシンクの外周面とが面接触して設けられる。したがって、ヒータの熱を、ヒートシンクを介して加熱板に円滑に伝えることが可能となる。
また、加熱板を円筒状に設けてチャンバの中心部に配置することで、チャンバの内部空間を中心部から周方向にかけてほぼ均等に加熱することができるとともに、シート状加湿部材を均等に加熱して周方向に均等に水蒸気を発生させることができ、呼吸用ガスの加温加湿を均等に行うことができる。
さらに、ヒートシンクと加熱板との嵌合により、チャンバの中心が支持されることにより、安定した装着状態を維持することができる。また、チャンバの着脱は上下方向への移動により行われ、ヒートシンクで案内されることで容易に行うことができ、チャンバ洗浄時の取扱性を向上させることができる。

本発明の呼吸用ガスの加温加湿器において、前記加熱板と前記ヒートシンクとは、上方に向かうにしたがって漸次縮径するテーパ状に形成され、前記ヒートシンクの外周面と前記加熱板の内周面とが、ほぼ同じ傾斜角度で形成されているとよい。
この場合、ヒートシンクの先端径よりも加熱板の開口径が大きくなるので、チャンバの着脱を容易に行うことができる。

本発明によれば、チャンバ内の水全体を加熱するのではなく、湿潤状態のシート状加湿部材を加熱することとしているので、少ないエネルギーで確実に水を蒸発させることができる。このため、水蒸気が生じるまでの時間を短縮することが可能となり、チャンバ内を通過する呼吸用ガスを円滑に加湿することができる。また、基台側にヒータを設ける構成としたので、チャンバ内の構造が簡略化され、洗浄作業を容易に行うことができる。

本発明の呼吸用ガスの加温加湿器の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す加温加湿器のチャンバの蓋部を開けた状態を示す斜視図である。 加温加湿器のチャンバ部分の断面斜視図である。 図３に示す状態からチャンバを取り外した状態を示す断面斜視図である。 容器部からタワーユニットを取り外した状態を示す要部断面斜視図である。 タワーユニットの斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る呼吸用ガスの加温加湿器について、図面を参照しながら説明する。
図１に示す本実施形態の呼吸用ガスの加温加湿器１００は、例えば、自発呼吸を補助して呼吸障害を治療するためのＣＰＡＰ装置等に接続されて用いられる。ＣＰＡＰ装置は、持続気道陽圧（ＣＰＡＰ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｉｒｗａｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）と呼ばれる方式の補助喚起法を用いて患者に治療を施す装置であり、ネーザルプロング、気管挿管チューブ、鼻マスク等の患者インターフェースを介して所定量の酸素と空気との混合ガスからなる呼吸用ガスを患者に供給する。そして、加温加湿器１００は、患者に供給される呼吸用ガスを適度の温度及び湿度に維持するために設けられており、ＣＰＡＰ装置から送られる呼吸用ガスは加温加湿器１００で加温加湿され、患者に供給されるようになっている。

加温加湿器１００は、図１に示すように、制御部等が内蔵された本体１と、本体１と一体に設けられた基台２と、基台２に着脱可能に設けられたチャンバ３と、チャンバ３内に呼吸用ガスを送り込む供給用ホース４と、加温加湿後の呼吸用ガスをチャンバ３から患者インターフェースに送り出すインターフェース接続ホース５と、チャンバ３内に水を供給する給水部６とを備える。
なお、加温加湿器１００は、図１に示すように、キャスタ７１により移動自在な架台７上に載置されており、架台７とともに全体を移動可能になっている。

基台２は、図３及び図４に示すように、チャンバ３の下部を嵌め込むことによりチャンバ３を装着可能な凹部２１が形成されており、その凹部２１の中心部にほぼ円柱状のヒータ２２が垂直に立設されている。そして、ヒータ２２の表面は、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）からなるヒートシンク２３で気密に覆われた構成とされている。このヒートシンク２３は、円筒状の胴体部の上端を天板部に一体に閉塞した形状に形成されている。

チャンバ３は、水を溜める容器部８とその容器部８の上部に取り付けられる蓋部９とから構成されており、容器部８と蓋部９とで構成されるチャンバ３の内部空間に呼吸用ガスを通過させることにより、呼吸用ガスを加温加湿できるようになっている。
なお、チャンバ３の容器部８及び蓋部９は、例えばポリカーボネート樹脂（ＰＣ）やＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ポリスルホン樹脂（ＰＳＵ）等の透明な樹脂により形成されている。

蓋部９は、基台２に設けられるヒンジ機構部２４に着脱可能に設けられるとともに、容器部８に係合するロック部２５を有する構成とされている。蓋部９は、ヒンジ機構部２４に装着された状態では、ヒンジ機構部２４の基端部により本体１に回動自在に支持され、容器部８の上部を開閉できるようになっている。なお、蓋部９は、ヒンジ機構部２４から脱離させた状態においても容器部８の上部に着脱することができる。
また、蓋部８には、図１及び図２に示すように、チャンバ３の内部空間に呼吸用ガスを取り込む吸入口４１と、チャンバ３内で加湿された呼吸用ガスを外部に導き出す吹出口５１と、チャンバ３内に加湿用の水を供給する給水口６１とが設けられている。そして、吸入口４１は供給用ホース４に接続され、吹出口５１はインターフェース接続ホース５に接続され、吸水口６１は給水部６に接続されている。

容器部８には、図３及び図４に示すように、底部の中心部に熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）からなる加熱板８１が設けられている。この加熱板８１は、ほぼ円筒スリーブ状の胴体部の上端を天板部に一体に閉塞した形状に形成されている。そして、加熱板８１の外周面８１ａがチャンバ３の内部空間の一部を構成しており、内部空間がリング状の空間に形成されている。また、加熱板８１の胴体部の内側には、容器部８を基台２に装着する際にヒートシンク２３が挿入されるようになっている。

また、ヒートシンク２３と加熱板８１とは、上方に向かうにしたがって漸次縮径するように若干のテーパ状に形成され、ヒートシンク２３の外周面２３ａと加熱板８１の内周面８１ｂとがほぼ同じ傾斜角度に形成されている。そして、チャンバ３を上下方向に移動させることにより基台２への着脱が行えるようになっており、チャンバ３を基台２に装着した状態において加熱板８１とヒートシンク２３とが嵌合するように設けられている。したがって、チャンバ３を基台２に装着した状態では、加熱板８１の内周面８１ｂとヒートシンク２３の外周面２３ａとが面接触し、ヒータ２２の熱がヒートシンク２３を介して加熱板８１に円滑に伝えられるようになっている。

また、ヒートシンク２３と加熱板８１との嵌合により、チャンバ３の中心が支持されることから、チャンバ３の基台２への安定した装着状態を維持することができる。さらに、ヒートシンク２３によりチャンバ３の移動が案内されるので、チャンバ３の着脱を容易に行えるようになっている。
そして、この加熱板８１の外周面８１ａに、シート状加湿部材１１を有するタワーユニット１０が着脱可能に取り付けられるようになっている（図５参照）。

タワーユニット１０は、図６に示すように、シート状加湿部材１１をほぼ円筒状に支持する枠体１２と、シート状加湿部材１１の周囲に間隔をあけて設けられる円筒状の仕切り板１３との二つの部品を組み合せて構成されている。そして、枠体１２と仕切り板１３とは、ポリプロピレン等の樹脂により形成されている。
枠体１２は、タワーユニット１０の長さ方向の両端に配置される円環部を４本の板状部で繋いだ形状とされており、板状部の間を塞ぐようにシート状加湿部材１１が取り付けられることにより、シート状加湿部材１１がほぼ円筒状に保持されている。この場合、加熱板８１が若干のテーパ状に形成されていることから、この加熱板８１の外周面８１ａにシート状加湿部材１１を緊密接触できるように、枠体１２の板状部及びシート状加湿部材１１も加熱板８１と同様に、上方に向かうにしたがって漸次縮径するように傾斜を設けた若干のテーパ状に形成されている。

また、仕切り板１３は、枠体１２の外側を覆う円筒状に形成されており、枠体１２と仕切り板１３とは、タワーユニット１０の両端部で接続されている。
そして、タワーユニット１０を容器部８の加熱板８１に取り付けた状態では、シート状加湿部材１１が加熱板８１の外周面８１ａに面接触するように配置されるとともに、仕切り板１３によりチャンバ３の内部空間を内側と外側との二重のリング状空間に区画する。したがって、チャンバ３の内部空間は、図３及び図４に示すように、シート状加湿部材１１が配置される内側の加湿空間３１と、その加湿空間３１に隣接する予熱空間３２とに区画されることとなる。

また、仕切り板１３の下部には、予熱空間３２と加湿空間３１とを連通する連通部３３が設けられており、この連通部３３は、水面下に配置される下側連通部３４と、この下側連通部３４よりも上側に配置され水面ｗに近接して水面上に開口した上側連通部３５とにより構成されている。そして、容器部８内の水は、下側連通部３４により、予熱空間３２と加湿空間３１との間で流通可能とされ、予熱空間３２と加湿空間３１とに水が同じ水位で貯留される。
この場合、タワーユニット１０の下端部が水に浸漬するとともに、加熱板８１の下端部も水に浸漬して設けられるが、タワーユニット１０及び加熱板８１の大部分は水面上に露出して設けられる。このため、加熱板８１によってチャンバ３内の水を加熱することができるとともに、チャンバ３内の空間を温めることができ、チャンバ３の内部空間の湿度を高めることができる。

また、容器部８の中心部に配置された加熱板８１により、チャンバ３の内部空間が中心部から周方向に順に加熱されるようになっており、加湿空間３１から予熱空間３２までがそれぞれの領域で周方向にほぼ均等に加熱される。同様に、中心部に周方向に均等に配置されたシート状加湿部材１１により、予熱空間３２の周方向で呼吸用ガスの加温加湿を均等に行うことができる。
そして、蓋部９に設けられた吸入口４１及び給水口６１は、予熱空間３２に接続されている。一方、吹出口５１は加湿空間３１に接続されており、吸入口４１から取り込まれた呼吸用ガスは、連通部３３を介して予熱空間３２から加湿空間３１へと移動し、吹出口５１から取り出されるようになっている。したがって、呼吸用ガスは、加湿空間３１においては、シート状加湿部材１１の表面に沿って下から上に向かって流れることとなる。

シート状加湿部材１１は、例えばレーヨンやポリエステル、綿などの天然素材により形成された不織布等の吸水性及び通気性に優れた材料が用いられる。このシート状加湿部材１１は、前述したようにタワーユニット１０を加熱板８１に取り付けた状態において、下端部が容器部８内の水に浸漬した状態とされる。これにより、シート状加湿部材１１が毛細管現象によって水を吸い上げてシート全域にわたって水が浸透し、水を含んだ湿潤状態が保たれる。
なお、シート状加湿部材１１は、枠体１２に接着することにより取り付けることができるが、予め枠体１２の成形時に金型内にシート状加湿部材１１を挿入しておくことで、枠体１２と一体化して設けることもできる。

チャンバ３内に水を供給する給水部６は、給水用バッグ６２と、この給水用バッグ６２とチャンバ３とを接続する給水ホース６３と、給水用バッグ６２内の水を送水する送水ポンプ６４とを備える。
給水ホース６３は、チャンバ３の蓋部９に設けられた給水口６１に接続されており、チャンバ３内に貯留された水の水位に応じて、給水用バッグ６２からチャンバ３内に水が供給されるようになっている。
また、図示は省略するが、加温加湿器１００には、チャンバ３内に呼吸用ガスを送り込むためのガス供給機（例えば、ＣＰＡＰ装置）が接続される。

次に、加温加湿器１００の動作について説明する。
チャンバ３内に呼吸用ガスを供給する前に、給水用バッグ６２からチャンバ３内に給水を行う。これにより、シート状加湿部材１１の下端部が水面下に浸漬され、シート状加湿部材１１が水を吸い上げて湿潤状態となる。そして、この状態でガス供給機を駆動することにより、呼吸用ガスを吸入口４１からチャンバ３内に供給する。

呼吸用ガスは、まず予熱空間３２に導入され、この予熱空間３２に取り込まれた呼吸用ガスは、仕切り板１３の上側連通部３５に向かって下向きに流れる。この予熱空間３２を通過する際に、呼吸用ガスは予備的に加温されるとともに、チャンバ３内の水面ｗ等から予熱空間３２内に蒸発している水蒸気により予備的に加湿される。そして、仕切り板１３の上側連通部３５を通過して加湿空間３１へと移動する際に、呼吸用ガスは水面ｗに近接する上側連通部３５を通ることで、水面ｗに接触して加湿が促進される。
加湿空間３１に取り込まれた呼吸用ガスは、流れの向きを上向きに変えて上部の吹出口５１に向かって流れる。この際、呼吸用ガスは、加熱板８１によって温められた湿潤状態のシート状加湿部材１１の表面をなぞるようにその表面に沿って流れることにより、シート状加湿部材１１に含まれる水分を気化させ、その水蒸気が取り込まれることで加湿される。そして、加湿された呼吸用ガスは、吹出口５１から外部へと取り出される。

なお、シート状加湿部材１１は、呼吸用ガスを加湿することで水分が奪われる形となるが、シート状加湿部材１１の下端部を水面下に浸漬させているので、呼吸用ガスを加湿すると同時に水を吸い上げて湿潤状態が保たれる。このため、呼吸用ガスを連続して加湿することができる。
また、チャンバ３内の水が消費されることに伴い水位が低下するが、加温加湿器１００においては、チャンバ３内の水位に応じて給水部６から水が自動供給されるようになっている。

このように、本実施形態の加温加湿器１００によれば、チャンバ３内の水全体を加熱するのではなく、その水に一部を浸漬させて湿潤状態となっているシート状加湿部材１１を加熱するので、少ないエネルギーで確実に水を蒸発させることができる。このため、水蒸気が生じるまでの時間を短縮することができ、チャンバ３内を通過する呼吸用ガスを円滑に加湿することが可能となる。
しかも、シート状加湿部材１１は、吸水性に優れるので、加湿空間３１に配置される表面から水を蒸発させながら、水に浸漬状態の下端部から速やかに水を上部に吸い上げることができ、水を連続的に蒸発させることができる。

ところで、チャンバ３内の清浄化のために、チャンバ３を洗浄することが定期的に行われるが、加温加湿器１００においては、チャンバ３を洗浄する際に、チャンバ３（容器部８及び蓋部９）を基台２から取り外すことができ、発熱源であるヒータ２２は基台２側に取り付けられていることから、チャンバ３内の構造が簡略化され、洗浄作業を容易に行えるようになっている。

さらに、加熱板８１の一部をチャンバ３内の水に浸漬させて配置していることから、加熱板８１によってチャンバ３内の水も加熱することができ、チャンバ３内の湿度を高めることができる。また、呼吸用ガスが、この加熱された水の水面に接触することで、呼吸用ガスの加湿が促進される。

さらに、基台２とチャンバ３とは、ヒートシンク２３と加熱板８１との嵌合により、チャンバ３の中心が支持されることにより、安定した装着状態を維持することができる。また、チャンバ３の着脱は上下方向への移動により行われ、ヒートシンク２３で案内されることで容易に行うことができ、チャンバ洗浄時の取扱性を向上させることができる。
そして、加熱板８１とヒートシンク２３とは、上方に向かうにしたがって漸次縮径するテーパ状に形成されていることから、ヒートシンク２３の先端径よりも加熱板８１の開口径が大きくなり、基台２とチャンバ３との着脱を容易に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１ 本体
２ 基台
３ チャンバ
４ 供給用ホース
５ インターフェース接続ホース
６ 給水部
７ 架台
８ 容器部
９ 蓋部
１０ タワーユニット
１１ シート状加湿部材
１２ 枠体
１３ 仕切り板
２１ 凹部
２２ ヒータ
２３ ヒートシンク
２４ ヒンジ機構部
２５ ロック部
３１ 加湿空間
３２ 予熱空間
３３ 連通部
３４ 下側連通部
３５ 上側連通部
４１ 吸入口
５１ 吹出口
６１ 給水口
６２ 給水用バッグ
６３ 給水ホース
６４ 送水ポンプ
７１ キャスタ
８１ 加熱板
１００ 呼吸用ガスの加温加湿器

Claims (3)

1. 水を溜めたチャンバ内に呼吸用ガスを流通させて加温加湿する呼吸用ガスの加温加湿器であって、ヒートシンクで覆われたヒータを有する基台と、該基台に着脱可能に設けられ前記呼吸用ガスが流通される前記チャンバとを備え、該チャンバには、前記基台へ装着された状態において前記ヒートシンクに面接触して前記ヒータにより加熱される加熱板と、前記チャンバ内の水に一部を浸漬させて湿潤状態に保たれるシート状加湿部材とが備えられ、前記シート状加湿部材は、前記加熱板に面接触して設けられていることを特徴とする呼吸用ガスの加温加湿器。
2. 前記ヒータは円柱状に形成されるとともに、その一端部が前記基台に立設され、前記ヒートシンクが前記ヒータの表面を覆う円筒状に設けられ、前記加熱板は円筒状に設けられるとともに、前記チャンバの中心部に配置され、前記シート状加湿部材が前記加熱板の円周面に沿う円筒状に設けられており、前記加熱板の内側に前記ヒートシンクが挿入されることにより、前記加熱板と前記ヒートシンクとが嵌合して設けられることを特徴とする請求項１記載の呼吸用ガスの加温加湿器。
3. 前記加熱板と前記ヒートシンクとは、上方に向かうにしたがって漸次縮径するテーパ状に形成され、前記ヒートシンクの外周面と前記加熱板の内周面とが、ほぼ同じ傾斜角度で形成されていることを特徴とする請求項２記載の呼吸用ガスの加温加湿器。

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