▶ フィッシャー アンド ペイケル ヘルスケア リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023036994
(43)【公開日】2023-03-14
(54)【発明の名称】新生児用の可撓性ハイブリッド医療用チューブ
(51)【国際特許分類】
A61M 16/08 20060101AFI20230307BHJP
【ＦＩ】
A61M16/08 330
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023002614
(22)【出願日】2023-01-11
(62)【分割の表示】P 2019565189の分割
【原出願日】2018-05-25
(31)【優先権主張番号】62/511,788
(32)【優先日】2017-05-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】513259285
【氏名又は名称】フィッシャー アンド ペイケル ヘルスケア リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100164688
【弁理士】
【氏名又は名称】金川 良樹
(72)【発明者】
【氏名】ガレス、ジェームズ、ホッブズ
(72)【発明者】
【氏名】レイトン、ロバート、ハーン
(72)【発明者】
【氏名】キール、アンソニー、マックール
(72)【発明者】
【氏名】エルモ、ベンソン、ストークス
(57)【要約】 （修正有）
【課題】気道陽圧（ＰＡＰ）、人工呼吸器、麻酔、ベンチレータ、及び送気システムなどにおける医療用チューブ、及び医療用チューブを製造する方法を提供する。
【解決手段】チューブは、細長いチューブを形成するように螺旋状に巻かれた２つ以上の別個の構成要素から構成された複合構造でよい。構成要素の１つは、螺旋状に巻かれた細長い中空体でよく、他の構成要素は、螺旋状に巻かれた中空体の巻きの間に螺旋状に巻かれた細長い構造的構成要素でよい。代替として、チューブは、別個の構成要素から形成する必要はない。単一の材料から形成された（例えば押出成形された）細長い中空体が、細長いチューブを形成するために螺旋状に巻かれてもよい。細長い中空体自体は、横方向断面において、薄い壁部分と、比較的厚い又はより高い剛性の補強部分を有していてよい。チューブは、様々な医療回路に組み込むことができ、又は他の医療用途に使用することができる。
【選択図】図１
【解決手段】チューブは、細長いチューブを形成するように螺旋状に巻かれた２つ以上の別個の構成要素から構成された複合構造でよい。構成要素の１つは、螺旋状に巻かれた細長い中空体でよく、他の構成要素は、螺旋状に巻かれた中空体の巻きの間に螺旋状に巻かれた細長い構造的構成要素でよい。代替として、チューブは、別個の構成要素から形成する必要はない。単一の材料から形成された（例えば押出成形された）細長い中空体が、細長いチューブを形成するために螺旋状に巻かれてもよい。細長い中空体自体は、横方向断面において、薄い壁部分と、比較的厚い又はより高い剛性の補強部分を有していてよい。チューブは、様々な医療回路に組み込むことができ、又は他の医療用途に使用することができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の可撓性を有する前記呼吸チューブの第１のセグメントと、
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる第２のセグメントと
を備える呼吸チューブ。
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる第２のセグメントと
を備える呼吸チューブ。
【請求項2】
前記第１のセグメントを前記第２のセグメントに接続する中間コネクタをさらに備える、請求項１に記載の呼吸チューブ。
【請求項3】
前記第１のセグメントを前記第２のセグメントに接続する実質的に非可撓性のセグメントをさらに備える、請求項１に記載の呼吸チューブ。
【請求項4】
前記第１のセグメント又は前記第２のセグメントの少なくとも一方の周りにシースをさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項5】
前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも部分的な長さに延在する前記シースをさらに備える、請求項４に記載の呼吸チューブ。
【請求項6】
前記少なくとも１つのセグメントの実質的に全長に沿って延在する前記シースをさらに備える、請求項４に記載の呼吸チューブ。
【請求項7】
前記シースが、前記呼吸チューブを通ってガスが流れる間、可撓性を維持し、変位を減衰させるように構成される、請求項４～６のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項8】
前記シースがメッシュシースである、請求項４～６のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項9】
前記シースが編組みシースである、請求項４～６のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項10】
前記シースが壁付きシースである、請求項４～６のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項11】
前記中間コネクタが、前記シースの少なくとも一端を固定する、請求項４～１０のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項12】
前記中間コネクタが、前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとを電気的及び空気圧的に接続する、請求項４～１１のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項13】
前記シースが前記中間コネクタを覆う、請求項４～１２のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項14】
前記患者に近接するセグメントが、より高い可撓性を有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項15】
前記第１のセグメント及び前記第２のセグメントが複合チューブであり、前記複合チューブが、前記呼吸チューブの少なくとも一部を形成するように螺旋状に巻かれた中空体を備える第１の細長い部材と、前記第１の細長い部材の隣接する巻きの間に螺旋状に巻かれて接合された第２の細長い部材とを有し、前記第２の細長い部材が、前記呼吸チューブの管腔の少なくとも一部を形成する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項16】
前記より高い可撓性のセグメントの前記第１の細長い部材の断面幅及び高さが、それぞれ、前記より低い可撓性のセグメントの前記第１の細長い部材の断面幅及び高さよりも狭い及び高い、請求項１５に記載の呼吸チューブ。
【請求項17】
前記より高い可撓性を有するセグメントが、より小さい内径、より小さいピッチ、より小さい第２の細長い部材の幅、又はより薄い側壁のうちの少なくとも１つを有する、請求項１５に記載の呼吸チューブ。
【請求項18】
前記より高い可撓性のセグメントにおける管腔での側壁が、より高い剛性のセグメントよりも薄い、請求項１～１７のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項19】
前記より高い可撓性のセグメントの第１の細長い部材の前記ガス管腔に近接する側壁が、前記より低い可撓性のセグメントの前記第１の細長い部材の前記ガス管腔に近接する側壁よりも薄い、請求項１８に記載の呼吸チューブ。
【請求項20】
前記呼吸チューブが、呼吸回路内の吸気チューブである、請求項１～１９のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項21】
前記呼吸チューブが、新生児に使用するためにサイズ設定されている、請求項１～２０のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項22】
加湿器に接続するように適合された加湿器端部をさらに備える、請求項１～２１のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項23】
患者インターフェースに接続するように適合された患者端部をさらに備える、請求項１～２２のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項24】
第１の可撓性を有する前記呼吸チューブの第１のセグメントと、
前記第１のセグメントを覆うシースであって、可撓性を維持し、ガス流中の変位を減衰するように構成されたシースと
を備える呼吸チューブ。
前記第１のセグメントを覆うシースであって、可撓性を維持し、ガス流中の変位を減衰するように構成されたシースと
を備える呼吸チューブ。
【請求項25】
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントと、
前記第１のセグメントを前記第２のセグメントに接続する中間コネクタと
をさらに備える、請求項２４に記載の呼吸チューブ。
前記第１のセグメントを前記第２のセグメントに接続する中間コネクタと
をさらに備える、請求項２４に記載の呼吸チューブ。
【請求項26】
前記第２の可撓性が前記第１の可撓性と同じである、請求項２５に記載の呼吸チューブ。
【請求項27】
前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる、請求項２５に記載の呼吸チューブ。
【請求項28】
前記中間コネクタが、前記シースの少なくとも一端を固定する、請求項２５～２７のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項29】
前記シースが、前記第１のセグメント又は前記第２のセグメントの少なくとも一方の周りにあり、前記少なくとも１つのセグメントの少なくとも部分的な長さにわたって延在する、請求項２５～２８のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項30】
前記シースが、前記第１のセグメント又は前記第２のセグメントの少なくとも一方の周りにあり、前記少なくとも１つのセグメントの実質的に全長に沿って延在する、請求項２５～２８のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項31】
前記シースが、前記第１のセグメント及び前記第２のセグメントの周りにあり、各セグメントの少なくとも部分的な長さにわたって延在する、請求項２５～２８のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項32】
前記第１のセグメントが、前記呼吸チューブの少なくとも一部を形成するように螺旋状に巻かれた中空体を備える第１の細長い部材と、前記第１の細長い部材の隣接する巻きの間に螺旋状に巻かれて接合された第２の細長い部材とを有する複合チューブであり、前記第２の細長い部材が、前記呼吸チューブの管腔の少なくとも一部を形成する、請求項２５～３１のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項33】
第１の可撓性を有する前記呼吸チューブの加湿器端部セグメントと、
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの患者インターフェース端部セグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性と同じである、患者インターフェース端部セグメントと、
前記加湿器端部セグメントを覆うシースであって、可撓性を維持し、ガス流中に変位を減衰するように構成されたシースと
を備える呼吸チューブ。
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの患者インターフェース端部セグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性と同じである、患者インターフェース端部セグメントと、
前記加湿器端部セグメントを覆うシースであって、可撓性を維持し、ガス流中に変位を減衰するように構成されたシースと
を備える呼吸チューブ。
【請求項34】
前記加湿器端部セグメントを前記患者インターフェース端部セグメントに接続する中間コネクタをさらに備える、請求項３３に記載の呼吸チューブ。
【請求項35】
前記中間コネクタが、前記シースの少なくとも一端を固定する、請求項３４に記載の呼吸チューブ。
【請求項36】
前記シースが、前記加湿器端部セグメントの少なくとも部分的な長さにわたって延在する、請求項３３～３５のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項37】
前記シースが、前記加湿器端部セグメントの実質的に全長に沿って延在する、請求項３３～３５のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項38】
前記シースが、前記加湿器端部セグメント及び前記患者インターフェース端部セグメントの周りにあり、各セグメントの少なくとも部分的な長さにわたって延在する、請求項３３～３５のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項39】
前記加湿器端部セグメントが、前記呼吸チューブの少なくとも一部を形成するように螺旋状に巻かれた中空体を備える第１の細長い部材と、前記第１の細長い部材の隣接する巻きの間に螺旋状に巻かれて接合された第２の細長い部材とを有する複合チューブであり、前記第２の細長い部材が、前記呼吸チューブの管腔の少なくとも一部を形成する、請求項３３～３８のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項40】
加湿された医療ガス用の回路キットであって、
加湿チャンバと、
吸気肢とを備え、吸気肢が、
第１の可撓性を有する前記呼吸チューブの第１のセグメントと、
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる第２のセグメントと
を備える、回路キット。
加湿チャンバと、
吸気肢とを備え、吸気肢が、
第１の可撓性を有する前記呼吸チューブの第１のセグメントと、
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる第２のセグメントと
を備える、回路キット。
【請求項41】
Ｙ字片をさらに備える、請求項４０に記載の回路キット。
【請求項42】
呼気肢をさらに備える、請求項４０又は４１に記載の回路キット。
【請求項43】
患者インターフェースを含む、請求項４０～４２のいずれか一項に記載の回路キット。
【請求項44】
前記第１のセグメントを前記第２のセグメントに接続する中間コネクタをさらに備える、請求項４０～４３のいずれか一項に記載の回路キット。
【請求項45】
前記第１のセグメント又は前記第２のセグメントの少なくとも一方の周りにシースをさらに備える、請求項４０～４４のいずれか一項に記載の回路キット。
【請求項46】
ドライラインをさらに備える、請求項４０～４５のいずれか一項に記載の回路キット。
【請求項47】
第１の可撓性を有する前記呼吸チューブの第１のセグメントと、
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントと、
前記第１のセグメントを前記第２のセグメントに接続するように適合されたセグメントコネクタであって、前記第１のセグメントの導電性フィラメントに送達される電力を前記第２のセグメントの導電性フィラメントに選択的に提供するように構成された接続回路を備えるセグメントコネクタと
を備える呼吸チューブ。
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントと、
前記第１のセグメントを前記第２のセグメントに接続するように適合されたセグメントコネクタであって、前記第１のセグメントの導電性フィラメントに送達される電力を前記第２のセグメントの導電性フィラメントに選択的に提供するように構成された接続回路を備えるセグメントコネクタと
を備える呼吸チューブ。
【請求項48】
前記接続回路がダイオードを備える、請求項４７に記載の呼吸チューブ。
【請求項49】
前記ダイオードが、前記第１のセグメントの前記導電性フィラメントに送達される第１の極性の電力が前記第２のセグメントの前記導電性フィラメントに送達されるのを防ぎ、前記ダイオードが、前記第１のセグメントの前記導電性フィラメントに送達される第２の極性の電力が前記第２のセグメントの前記導電性フィラメントに送達されるのを可能にする、請求項４７又は４８に記載の呼吸チューブ。
【請求項50】
前記接続回路が、第１のモードで、前記第２のセグメントの前記導電性フィラメントに電力を提供することなく、前記第１のセグメントの前記導電性フィラメントに電力を提供するように構成され、前記接続回路が、第２のモードで、前記第１のセグメントの前記導電性フィラメントと前記第２のセグメントの前記導電性フィラメントとの両方に電力を提供するように構成される、請求項４７～４９のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項51】
前記第２の可撓性が前記第１の可撓性と同じである、請求項４７～５０のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項52】
前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる、請求項４７～５０のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項53】
前記第１のセグメント又は前記第２のセグメントの少なくとも一方の周りにシースをさらに備える、請求項４７～５２のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【請求項54】
前記中間コネクタが、前記シースの少なくとも一端を固定する、請求項４７～５３のいずれか一項に記載の呼吸チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
参照による組み込み
下記の特許出願の全体を参照により本明細書に援用し、本明細書の一部を成すものとする。２０１４年４月１１日出願の「ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＵＢＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ」という名称の米国特許出願公開第１４／３５１，３４４号、２０１５年６月４日出願の「ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＵＢＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ」という名称の米国特許出願公開第１４／６４９，８０１号、及び２０１３年１１月１４日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＮＺ２０１３／０００２０８号。
下記の特許出願の全体を参照により本明細書に援用し、本明細書の一部を成すものとする。２０１４年４月１１日出願の「ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＵＢＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ」という名称の米国特許出願公開第１４／３５１，３４４号、２０１５年６月４日出願の「ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＵＢＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ」という名称の米国特許出願公開第１４／６４９，８０１号、及び２０１３年１１月１４日出願の「ＺＯＮＥ ＨＥＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲＹ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」という名称のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＮＺ２０１３／０００２０８号。
【0002】
本開示は、一般に、医療用途に適したチューブに関し、特に、患者にガスを提供する及び／又は患者からガスを除去するのに適した医療回路で使用するチューブに関する。
【背景技術】
【0003】
医療回路では、様々な構成要素が、加温及び／又は加湿されたガスを患者とやり取りする。例えば、ＰＡＰや補助呼吸回路などいくつかの呼吸回路では、患者が吸気したガスが、ヒータ加湿器から吸気チューブを通して送達される。別の例として、チューブは、加湿されたガス（通常はＣＯ２）を、送気回路内の腹腔に送達することができる。これは、患者の内臓の「乾燥（ｄｒｙｉｎｇ ｏｕｔ）」を防ぐ助けとなり得て、手術からの回復に必要とされる時間量を減少することができる。加熱されていない配管は、周囲冷却に対する大きな熱損失をもたらす。この冷却は、加温されて加湿された空気を輸送する配管の長さに沿って、望ましくない結露又は「レインアウト（ｒａｉｎｏｕｔ）」をもたらすことがある。さらに、ユーザは、患者、特に新生児患者に呼吸療法を提供するときに、チューブの位置決め容易性及び使いやすさを向上させるために可撓性の軽量チューブを必要とする。しかし、軽量の可撓性チューブを作製すると、特定の呼吸波形が呼吸チューブを介して伝送されるときに、チューブが大幅な移動及び変位を受け得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
気道陽圧（ＰＡＰ）、人工呼吸器、麻酔、ベンチレータ、及び送気システムなど様々な実施形態における医療用チューブ、及び医療用チューブを製造する方法が本明細書に開示される。いくつかの実施形態では、チューブは、細長いチューブを形成するように螺旋状に巻かれた２つ以上の別個の構成要素から構成された複合構造でよい。例えば、構成要素の１つは、螺旋状に巻かれた細長い中空体でよく、他の構成要素は、螺旋状に巻かれた中空体の巻きの間にやはり螺旋状に巻かれた細長い構造的構成要素でよい。他の実施形態では、チューブは、異なる構成要素から形成される必要はない。例えば、単一の材料から形成された（例えば押出成形された）細長い中空体が、細長いチューブを形成するために螺旋状に巻かれてもよい。細長い中空体自体は、横方向断面において、薄い壁部分と、比較的厚い又はより高い剛性の補強部分を有していてよい。チューブは、様々な医療回路に組み込むことができる又は他の医療用途に使用することができる。
【0005】
いくつかの実施形態は、呼吸チューブを提供する。呼吸チューブは、第１のセグメントと第２のセグメントとを含むことができる。第１のセグメントは、第１の可撓性を有することができ、第２のセグメントは、第２の可撓性を有することができる。第２の可撓性は、第１の可撓性とは異なることがある。特定の実施形態では、呼吸チューブは、第１のセグメントを第２のセグメントに接続する中間コネクタを含むことができる。特定の実施形態では、呼吸チューブは、第１のセグメントを第２のセグメントに接続する実質的に非可撓性のセグメントを含むことができる。
【0006】
いくつかの実施形態では、呼吸チューブは、第１のセグメント又は第２のセグメントの少なくとも一方の周りにシースを含むことができる。シースは、少なくとも１つのセグメントの少なくとも部分的な長さに延在していてよい。特定の実施形態では、シースは、少なくとも１つのセグメントの全長に実質的に沿って延在していてよい。シースは、呼吸チューブを通ってガスが流れる間、可撓性を維持し、変位を減衰させるように構成することができる。いくつかの実施形態では、シースは、メッシュシース、編組みシース、又は壁付きシースでよい。中間コネクタが、シースの少なくとも一端を固定することができる。特定の実施形態では、中間コネクタは、第１のセグメントと第２のセグメントとを電気的及び空気圧的に接続することができる。シースは、中間コネクタを覆うことがある。
【0007】
いくつかの実施形態では、患者に近接するセグメントは、可撓性がより高い。呼吸チューブの第１のセグメント及び第２のセグメントは、複合チューブでよい。複合チューブは、第１の細長い部材と第２の細長い部材とを有することができる。第１の細長い部材は、呼吸チューブの少なくとも一部を形成するように螺旋状に巻かれた中空体を含むことができ、第２の細長い部材は、前記第１の細長い部材の隣接する巻きの間に螺旋状に巻いて接合することができる。第２の細長い部材は、呼吸チューブの管腔の少なくとも一部を形成することができる。
【0008】
特定の実施形態では、より高い可撓性のセグメントの第１の細長い部材の断面幅及び高さが、それぞれ、より低い可撓性のセグメントの第１の細長い部材の断面幅及び高さよりも狭くて高い。より高い可撓性のセグメントは、より高いスチフネスのセグメントに比べ、より高い可撓性を提供することができる様々な修正形態を有することができる。いくつかの例示的な変形形態は、より小さい内径、より小さいピッチ、より小さい第２の細長い部材の幅、又はより薄い側壁のうちの１つ又は複数を含むことができる。より高い可撓性のセグメントにおける管腔での側壁は、より高い剛性のセグメントよりも薄い。特定の実施形態では、より高い可撓性のセグメントの第１の細長い部材のガス管腔に近接する側壁は、より低い可撓性のセグメントの第１の細長い部材のガス管腔に近接する側壁よりも薄い。
【0009】
いくつかの実施形態では、呼吸チューブは、呼吸回路内の吸気チューブである。呼吸チューブは、新生児に使用するためにサイズ設定することができる。呼吸チューブは、加湿器に接続するように適合された加湿器端部を含むことができる。呼吸チューブは、患者インターフェース又はＹ字片に接続するように適合された患者端部を含むことができる。
【0010】
別の実施形態は、第１の可撓性を有する呼吸チューブの第１のセグメントと、シースとを含む呼吸チューブを提供する。シースは、第１のセグメントを覆うことができる。シースは、呼吸チューブを通ってガスが流れる間、可撓性を維持し、変位を減衰させるように構成することができる。特定の実施形態では、呼吸チューブは、第２の可撓性を有する第２のセグメントと、中間コネクタとを含むことができる。中間コネクタは、第１のセグメントを第２のセグメントに接続することができる。特定の実施形態では、第２のセグメントの可撓性は、第１のセグメントの可撓性と同じでよい。他の実施形態では、第２のセグメントの可撓性は、第１のセグメントの可撓性とは異なっていてよい。
【0011】
特定の実施形態では、中間コネクタは、シースの少なくとも一端を固定することができる。シースは、第１のセグメント又は第２のセグメントの少なくとも一方の周りにあってよい。シースは、第１及び／又は第２のセグメントの少なくとも部分的な長さにわたって延在することができる。特定の実施形態では、シースは、第１のセグメント又は第２のセグメントの少なくとも一方の周りにあり、実質的に第１及び／又は第２のセグメントの全長に沿って延在する。シースは、第１のセグメント及び第２のセグメントそれぞれの長さにわたって少なくとも部分的に延在することができる。
【0012】
いくつかの実施形態では、呼吸チューブの第１のセグメント及び第２のセグメントは、複合チューブでよい。複合チューブは、第１の細長い部材と第２の細長い部材とを有することができる。第１の細長い部材は、呼吸チューブの少なくとも一部を形成するように螺旋状に巻かれた中空体を含むことができ、第２の細長い部材は、第１の細長い部材の隣接する巻きの間に螺旋状に巻いて接合することができる。第２の細長い部材は、呼吸チューブの管腔の少なくとも一部を形成することができる。特定の実施形態では、より高い可撓性のセグメントの第１の細長い部材の断面幅及び高さが、それぞれ、より低い可撓性のセグメントの第１の細長い部材の断面幅及び高さよりも狭くて高い。より高い可撓性のセグメントは、より高いスチフネスのセグメントに比べ、より高い可撓性を提供することができる様々な修正形態を有することができる。いくつかの例示的な変形形態は、より小さい内径、より小さいピッチ、より小さい第２の細長い部材の幅、又はより薄い側壁のうちの１つ又は複数を含むことができる。より高い可撓性のセグメントにおける管腔での側壁は、より高い剛性のセグメントよりも薄くてよい。特定の実施形態では、より高い可撓性のセグメントの第１の細長い部材のガス管腔に近接する側壁は、より低い可撓性のセグメントの第１の細長い部材のガス管腔に近接する側壁よりも薄い。
【0013】
別の実施形態は、第１の可撓性を有する加湿器端部セグメントと、第２の可撓性を有する患者インターフェース端部セグメントとを含む呼吸チューブを提供する。患者インターフェース端部セグメントの第２の可撓性は、加湿器端部セグメントの第１の可撓性と同じである。シースは、加湿器端部セグメントを覆うことができる。シースは、可撓性を維持し、ガス流中の変位を減衰するように構成される。いくつかの実施形態では、呼吸チューブは、加湿器端部セグメントを患者インターフェース端部セグメントに接続する中間コネクタをさらに含むことができる。中間コネクタは、シースの少なくとも一端を固定する。シースは、加湿器端部セグメントの少なくとも部分的な長さにわたって延在することができる。特定の実施形態では、シースは、実質的に加湿器端部セグメントの全長に沿って延在することができる。いくつかの実施形態では、シースは、加湿器端部セグメント及び患者インターフェース端部セグメントの周りにある。シースは、各セグメントの少なくとも部分的な長さにわたって延在することができる。
【0014】
いくつかの実施形態では、呼吸チューブの加湿器端部セグメント及び患者インターフェース端部セグメントは、複合チューブでよい。複合チューブは、第１の細長い部材と第２の細長い部材とを有することができる。第１の細長い部材は、呼吸チューブの少なくとも一部を形成するように螺旋状に巻かれた中空体を含むことができ、第２の細長い部材は、前記第１の細長い部材の隣接する巻きの間に螺旋状に巻いて接合することができる。第２の細長い部材は、呼吸チューブの管腔の少なくとも一部を形成することができる。
【0015】
いくつかの実施形態は、加湿された医療ガス用の回路キットを提供する。回路キットは、加湿チャンバと吸気肢とを含むことができる。吸気肢は、第１の可撓性を有する呼吸チューブの第１のセグメントと、第２の可撓性を有する呼吸チューブの第２のセグメントとを含むことができ、第２の可撓性は第１の可撓性とは異なる。
【0016】
いくつかの実施形態では、回路キットはＹ字片を含むことができる。回路キットは、呼気肢を含むことがある。回路キットは、患者インターフェースを含むことがある。回路キットは、第１のセグメントを第２のセグメントに接続する中間コネクタを含むことがある。回路キットは、第１のセグメント又は第２のセグメントの少なくとも一方の周りにシースを含むことがある。回路キットは、ドライラインを含むことがある。
【0017】
いくつかの実施形態は、呼吸チューブを提供する。呼吸チューブは、第１の可撓性を有する呼吸チューブの第１のセグメントと、第２の可撓性を有する呼吸チューブの第２のセグメントと、第１のセグメントを第２のセグメントに接続するように適合されたセグメントコネクタとを含むことがある。セグメントコネクタは、第１のセグメントの導電性フィラメントに送達される電力を第２のセグメントの導電性フィラメントに選択的に提供するように構成された接続回路を含むことがある。
【0018】
いくつかの実施形態では、接続回路はダイオードを含むことがある。ダイオードは、第１のセグメントの導電性フィラメントに送達される第１の極性の電力が第２のセグメントの導電性フィラメントに送達されるのを防ぐことができる。ダイオードは、第１のセグメントの導電性フィラメントに送達される第２の極性の電力が第２のセグメントの導電性フィラメントに送達されるのを可能にすることがある。
【0019】
いくつかの実施形態では、接続回路は、第１のモードで第２のセグメントの導電性フィラメントに電力を提供することなく、第１のセグメントの導電性フィラメントに電力を提供するように構成されることがあり、接続回路は、第２のモードで、第１のセグメントの導電性フィラメントと第２のセグメントの導電性フィラメントとの両方に電力を提供するように構成されることがある。
【0020】
呼吸チューブのいくつかの実施形態では、第２の可撓性は、第１の可撓性と同じである。呼吸チューブのいくつかの実施形態では、第２の可撓性は、第１の可撓性とは異なる。いくつかの実施形態では、呼吸チューブは、第１のセグメント又は第２のセグメントの少なくとも一方の周りにシースを含むことができる。中間コネクタは、シースの少なくとも一端を固定することができる。
【0021】
いくつかの実施形態では、導電性フィラメントの制御及びセンサの読取りは、各セグメントで４本未満のワイヤを使用して（例えば、３本のワイヤを使用して、若しくは２本のワイヤを使用して）又は各セグメントで４本よりも多いワイヤを使用して（例えば、５本のワイヤを使用して、６本のワイヤを使用して、７本のワイヤを使用して、８本のワイヤを使用して、又は９本以上のワイヤを使用して）達成することができる。
【0022】
本発明を要約する目的で、本発明の特定の態様、利点、及び新規の特徴を本明細書で述べる。本発明の任意の特定の実施形態に従って、そのような利点すべてが必ずしも達成されるわけではないことを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書で教示又は示唆され得る他の利点を必ずしも実現することなく、本明細書で教示される１つの利点又は１群の利点を実現又は最適化するように具現化又は実施され得る。
【0023】
次に、開示されるシステム及び方法の様々な特徴を実装する例示的な実施形態を、図面を参照して述べる。図面及び関連の説明は、実施形態を例示するために提供されており、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】加湿ガスを使用者に送給するための例示的な呼吸用加湿システムを示す図であって、呼吸用加湿システムが呼吸回路を有し、呼吸回路が、各セグメント内にセンサを有するセグメント化された吸気肢を含む図である。
【図2A】加湿システムと共に使用するためのセグメント化された吸気肢であって、２つのセグメント内の加熱器ワイヤ及びセンサを結合するように構成された中間コネクタを有するセグメント化された吸気肢を示す図である。
【図2B】加熱を制御するためのデータを測定し、吸気肢でのセンサ値を読み取るために、中間コネクタにおいてマイクロコントローラを利用する加湿システムの例示的実施形態を示す図である。
【図2C】吸気肢用の例示的な中間コネクタのブロック図であって、中間コネクタがマイクロコントローラを使用する図である。
【図2F-2G】中間コネクタの例示的なプリント回路基板（「ＰＣＢ」）を示す図である。
【図2H-2I】中間コネクタの例示的実施形態を示す図である。
【図2J-2K】呼吸回路のセグメント化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含む例示的な回路図であって、回路が、第１のモードでは、吸気肢の第１のセグメント内の加熱器ワイヤに電力供給し、第２のモードでは、両方のセグメント内の加熱器ワイヤに電力供給するように構成された回路図である。
【図2L-2M】加湿システム内の例示的な回路図であって、回路が、２つのセンサからのデータを読み取るために構成されている図である。
【図3A】例示的な複合チューブの一区間の側面図である。
【図3C】複合チューブ内の第１の細長い部材を示す別の長手方向断面図である。
【図3D】管の上部の別の長手方向断面図である。
【図3E】管の上部の別の長手方向断面図である。
【図4A-4C】熱的効率を改良するように構成された第１の細長い部材の形状の例を示す図である。
【図4D-4F】熱的効率を改良するように構成されたフィラメント構成の例を示す図である。
【図5A-5E】可撓性を改良するように構成された第１の細長い部材及び第２の細長い部材の形状の例を示す図である。
【図6A-6C】例示的な複合チューブの長手方向断面図である。
【図7A-7B】異なる可撓性を有する第１のセクション及び第２のセクションを有する呼吸チューブの例を示す図である。
【図8A-8E】呼吸チューブの１つ又は複数のセクションに配設されたメッシュを備えた第１のセクション及び第２のセクションを有する呼吸チューブの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
概して、図面全体を通して、参照される（又は同様の）要素間の対応を示すために参照番号が再利用される。それにもかかわらず、状況によっては、対応する参照される（又は同様の）要素が異なる参照番号を有することもある。
【0026】
本明細書で述べる装置及び方法を実施するためのいくつかの例示的実施形態に関する詳細を、図面を参照して以下に述べる。本発明は、これらの記載される実施形態に限定されない。
【0027】
本明細書では、セグメント化された吸気肢と多区域加熱との特定の実施形態及び実施例を述べる。本開示は、具体的に開示される実施形態及び／又は使用法、並びにそれらの自明な修正形態及び均等形態も包含することを当業者は理解されよう。したがって、本明細書で開示される本開示の範囲は、本明細書で述べる任意の特定の実施形態によっては限定されないものと意図される。
【0028】
本明細書では、呼吸用加湿システムの呼吸回路内のセグメント化された吸気肢に熱を提供するためのシステム及び方法を述べる。本明細書における説明のほとんどは、呼吸回路内のセグメント化された吸気肢の文脈であるが、本開示の１つ又は複数の特徴を、例えば呼吸、手術、又は他の用途においてセグメント化されたガス送給用管路内で相違のある加熱を提供することが望ましい他のシナリオで実施することもできることを理解されたい。
【0029】
本開示は、管路に熱を提供する文脈で、加熱器ワイヤ、加熱要素、加熱フィラメント及び／又は加熱器に言及する。例えば、加熱器ワイヤは、広範な用語であり、当業者にとってのその通常的及び慣例的な意味合いで解釈されるべきであり（すなわち、特殊な、又は特化された意味合いに限定すべきではなく）、限定はしないが、電力が提供されるときに熱を生成する加熱器ストリップ、加熱フィラメント及び／又は伝熱要素を含む。そのような加熱要素の例としては、導電性金属（例えば銅）、導電性ポリマー、管路の表面上に印刷された導電性インク、管路にトラックを作成するために使用される導電性材料などから形成されたワイヤを挙げられる。さらに、本開示は、ガス送給の文脈で、管路、肢、及び医療用管に言及する。例えば、管は、広範な用語であり、当業者にとってのその通常的及び慣例的な意味合いで解釈されるべきであり、限定はしないが、円筒形及び非円筒形の経路など様々な断面を有する経路を含む。特定の実施形態は、複合チューブを組み込むことがあり、複合チューブは、一般に、以下により詳細に述べるように２つ以上の部分又は特に幾つかの実施形態では２つ以上の構成要素を備える管と定義することができる。開示される医療用チューブを備えるセグメント化された肢は、連続、可変、若しくは２レベル気道陽圧（ＰＡＰ）システムなどの呼吸回路、高流量送達、侵襲的換気、非侵襲的換気、麻酔若しくは鎮静処置中の高流量、又は他の呼吸療法でも使用することができる。用語「管路」及び「肢」は、管と同様のものとして解釈すべきである。
【0030】
加熱され加湿された呼吸チューブが、保育器（又は、やけど患者のために使用される放射加温器の周りや、患者によって使用されるブランケットの下など、温度変化がある任意の領域）のために使用されるとき、呼吸チューブは、少なくとも２つの異なる区域を通過する。すなわち、低温区域（保育器の外部の区域など）と、高温区域（保育器の内部の区域など）とである。管がその全長に沿って加熱される場合、どの区域が感知されるか（例えばどの区域が温度センサを含むか）に応じて、区域の１つは、望ましくない、適切でない、又は最適でない温度になる傾向がある。加熱器ワイヤが保育器の内部のセンサ（患者端部温度センサなど）に制御される場合、保育器の外部の区間は、温度が低くなりすぎる傾向があり、これは凝結をもたらすことがある。逆に、加熱器ワイヤが保育器の外部のセンサに制御される場合、保育器の内部の区間は、温度が高くなりすぎることがあり、これにより、熱すぎるガスが患者に供給されることがある。したがって、本開示では、セグメント化された呼吸チューブ内の熱の制御を可能にするシステム及び方法を述べる。ここで、各セグメントは、制御モジュールにフィードバックを提供する関連のセンサを有する。本明細書では、２つの区域に関して幾つかの実施形態を述べるが、そのようなシステムは、さらなる区域、セグメント、又は領域を用いた用途に適合するように拡張することもできる。例えば、３つの温度区域を備える一実施形態では、呼吸チューブのセグメントは、区域内の３つの異なる温度センサに少なくとも一部基づいて加熱され得る。さらに、本明細書で開示される実施形態は、管に沿った中間点にあるセンサの１つ又は複数を迂回又は無視して、患者端部でのパラメータに基づいて、呼吸チューブに送給される熱を制御することができる。さらに、本明細書で開示される実施形態は、例えば、限定はしないが、温度センサ、湿度センサ、流量センサ、酸素センサなどを含むセンサによって提供されるパラメータを使用して、呼吸チューブに送給される熱を制御することができる。
【0031】
制御モジュールは、複数の区域又は区間での加熱温度を監視及び制御することができる。制御モジュールは、本明細書で述べるコネクタアセンブリの幾つかの実施形態を使用して、第１のモードでは呼吸チューブの第１の区間に熱を提供し、第２のモードでは呼吸チューブ全体に熱を供給するように構成することができる。本明細書で述べる幾つかの実施形態は、フライングリード、露出されたコネクタ、及び／又は患者端部の電気接続線を用いずに使用することができる。用語「フライングリード」は、本明細書で使用するとき、呼吸チューブの外部に延びる電気接続線、呼吸チューブを通って内部に延びる電気接続線、及び、呼吸チューブの一部として組み込まれた、成形された、又は他の方法で形成若しくは包含された電気接続線を含む。制御モジュールは、加湿器の内部又は加湿器の外部に位置させることができる。幾つかの実施形態では、制御装置は、加湿器の内部に位置されて、吸気肢の第１のセグメントと、吸気肢の第２のセグメントと、呼気肢とに関連付けられた加熱器ワイヤを制御し、また、吸気肢の第１及び第２のセグメント及び／又は呼気肢に関連付けられたセンサからパラメータを読み取る。
【0032】
制御モジュールは、セグメントに関する温度を適応変化させることもできる。例えば、制御モジュールは、１つ又は複数のセグメントに関連付けられた温度センサを監視することができる。監視は、連続的でも、定期的でも、割込み若しくはイベントベースでの監視など他の方式でもよい。例えば、温度センサの監視は、アナログ／デジタル変換器からの値の読取り、電圧又は電流の決定、論理条件の感知、サーモスタットデバイスの読取り、サーミスタ値の測定、抵抗温度検出器の測定、熱電対の電圧の測定、又は温度を感知するための他の方法、例えば、限定はしないが、半導体接合センサ、赤外若しくは熱放射センサ、温度計、インジケータなどの使用に基づくものでよい。幾つかの実施形態では、温度センサは、サーミスタである。監視は、パワー信号に基づくものでよく、例えば、センサの測定周波数が、パワー信号周波数と同期していても非同期でもよい。
【0033】
幾つかの実施形態では、吸気肢の第１のセグメントと吸気肢の第２のセグメントに送られる電力の比は、各セグメントに関連付けられたセンサからのフィードバックに少なくとも一部基づいて、使用中に変えることができる。例えば、電力の比は、各セグメントが凝結を減少又は防止する温度に加熱されるように変えることができる。さらなる一例として、電力の比は、熱すぎるガスが患者に提供されないように変えることができる。幾つかの実施形態では、電力の比は、センサ（例えば温度センサ、湿度センサ、酸素センサ、流量センサ、光学センサなど）からのフィードバックに基づいて連続的に変えることができる。電力の比は、様々な方法で変えることができる。例えば、電力の比は、電力信号の振幅（限定はしないが、電圧及び／又は電流を含む）、電力信号の持続時間、若しくは電力信号のデューティサイクルを変更することによって、又は電力信号に対する他の適切な変更によって変えることができる。一実施形態では、電力の比は、提供される電流の大きさを変えることによって変えられる。
【0034】
呼吸用加湿システム
図１は、加湿ガスをユーザに送達するための例示的な呼吸用加湿システム１００を示し、呼吸用加湿システム１００は呼吸回路２００を有し、呼吸回路２００は、１つのセグメントにセンサ２０４ｂを有するセグメント化された吸気肢２０２を含み、吸気肢２０２は、任意選択で別のセグメントにセンサ２０４ａを含むことがある。セグメント化された吸気肢２０２は、図示されるように保育器２０８と共に使用することができ、又は、吸気肢２０２の様々なセグメントに沿って異なる温度が存在する別のシステム、例えば放射加温器と共に使用することもできる。セグメント化された吸気肢２０２は、吸気肢の様々なセグメント２０２ａ、２０２ｂに異なるレベルの熱を提供するために使用することができ、凝結を減少又は防止し、及び／又は使用者に送給されるガスの温度を制御する。いくつかの実施形態では、吸気肢２０２はセグメント化されていない。
図１は、加湿ガスをユーザに送達するための例示的な呼吸用加湿システム１００を示し、呼吸用加湿システム１００は呼吸回路２００を有し、呼吸回路２００は、１つのセグメントにセンサ２０４ｂを有するセグメント化された吸気肢２０２を含み、吸気肢２０２は、任意選択で別のセグメントにセンサ２０４ａを含むことがある。セグメント化された吸気肢２０２は、図示されるように保育器２０８と共に使用することができ、又は、吸気肢２０２の様々なセグメントに沿って異なる温度が存在する別のシステム、例えば放射加温器と共に使用することもできる。セグメント化された吸気肢２０２は、吸気肢の様々なセグメント２０２ａ、２０２ｂに異なるレベルの熱を提供するために使用することができ、凝結を減少又は防止し、及び／又は使用者に送給されるガスの温度を制御する。いくつかの実施形態では、吸気肢２０２はセグメント化されていない。
【0035】
図示される呼吸用加湿システム１００は、加圧ガス源１０２を備える。幾つかの実装形態では、加圧ガス源１０２は、ファンや送風器などを備える。幾つかの実装形態では、加圧ガス源１０２は、換気装置又は他の陽圧発生デバイスを備える。加圧ガス源１０２は、入口１０４と出口１０６を備える。いくつかの実施形態では、加圧ガス源１０２は壁ガス源でよい。そのような実施形態では、壁からのガスは、患者に送達される流量を制御するために使用することができる流量制御弁、例えば流量計、又はブレンダ、又は比例弁を通過することがある。
【0036】
加圧ガス源１０２は、加湿ユニット１０８に流体（例えば、酸素、麻酔ガス、空気など、及び／又はこれらの流体の混合物）の流れを提供する。流体の流れは、加圧ガス源１０２の出口１０６から、加湿ユニット１０８の入口１１０に進む。例示される構成では、加湿ユニット１０８は、加圧ガス源１０２から独立して図示されており、加湿ユニット１０８の入口１１０が、管路１１２によって加圧ガス源１０２の出口１０６に接続されている（暫し「ドライライン」と呼ばれる）。幾つかの実装形態では、加圧ガス源１０２と加湿ユニット１０８を単一のハウジングに一体化することができる。
【0037】
他のタイプの加湿ユニットを使用して、本開示で述べる特定の特徴、態様、及び利点を得ることもできるが、図示される加湿ユニット１０８は、加湿チャンバ１１４と、加湿チャンバ１１４への入口１１０とを備えるパスオーバー型（ｐａｓｓ－ｏｖｅｒ）加湿器である。幾つかの実装形態では、加湿チャンバ１１４は本体１１６を備え、本体１１６にはベース１１８が取り付けられている。加湿チャンバ１１６内部に区室を画定することができ、区室は、ベース１１８を通って伝達又は提供される熱によって加熱することができる液体体積を保持するように適合される。幾つかの実装形態では、ベース１１８は、加熱器プレート１２０に接触するように適合される。加熱器プレート１２０は、制御装置１２２又は他の適切な構成要素によって制御することができ、それにより、液体中へ伝達される熱を変更及び制御することができる。
【0038】
加湿ユニット１０８の制御装置１２２は、呼吸用加湿システム１００の様々な構成要素の動作を制御することができる。図示されるシステムは、単一の制御装置１２２を使用するものとして示されているが、他の構成では複数の制御装置を使用することもできる。複数の制御装置は通信することができ、又は個別の機能を提供することができ、したがって制御装置が通信する必要はない。幾つかの実装形態では、制御装置１２２は、コンピュータプログラム用のソフトウェアコードを含む関連のメモリ又は記憶媒体を備えるマイクロプロセッサ、処理装置、又は論理回路を備えることがある。そのような実装形態では、制御装置１２２は、例えばコンピュータプログラムに含まれる命令に従って、及びまた内部若しくは外部入力に応答して、呼吸用加湿システム１００の動作を制御することができる。制御装置１２２、又は複数の制御装置の少なくとも１つを呼吸回路と共に位置させることができ、呼吸回路に取り付けられるか、又は呼吸回路の一部として組み込まれる。
【0039】
加湿チャンバ１１４の本体１１６は、加湿チャンバ１１４の入口１１０を画定するポート１２４と、出口１２８を画定するポート１２６とを備える。加湿チャンバ１１４の内部に含まれる液体が加熱されるとき、液体蒸気が、入口ポート１２４を通して加湿チャンバ１１４内に導入されるガスと混合される。ガスと蒸気の混合物は、出口ポート１２６を通って加湿チャンバ１１４から出る。
【0040】
呼吸用加湿システム１００は、加湿ユニット１０８の出口ポート１２６を画定する出口１２８に接続された吸気肢２０２を備える呼吸回路２００を含む。吸気肢２０２は、加湿チャンバ１１４から出たガスと水蒸気の混合物を使用者に向けて搬送する。吸気肢２０２は、吸気肢２０２に沿って位置決めされた加熱要素２０６を含むことができ、加熱要素２０６は、吸気肢２０２に沿った凝結を減少するように構成されて、使用者に達するガスの温度の制御、ガスの湿度の維持、又はこれらの任意の組合せを行う。加熱要素２０６は、吸気肢２０２によって搬送されるガスと水蒸気の混合物の温度を上昇又は維持することができる。幾つかの実装形態では、加熱要素２０６は、抵抗加熱器を画定するワイヤでよい。加湿チャンバ１１４から出たガスと水蒸気の混合物の温度を上昇又は維持することによって、混合物から水蒸気が凝結されにくくなる。
【0041】
呼吸用加湿システム１００は、任意選択的に保育器２０８と共に使用することができる。保育器２０８は、使用者のための望みの環境、例えば選択された、所定の、又は望みの温度を保育器２０８の内部で維持するように構成することができる。したがって、保育器２０８の内部で、内部周囲温度は、保育器２０８の外部の温度とは異なることがある。したがって、保育器２０８は、吸気肢２０２に沿って異なる温度の区域を生成、画定、作成、又は維持し、ここで、内部温度は、典型的には外部温度よりも高い。吸気肢２０２に沿って少なくとも２つの異なる温度区域を有することは、使用者へのガスの送給中に、吸気肢２０２に沿った凝結、高すぎる温度のガスの送給、又はそれら両方など、問題を生じることがある。
【0042】
呼吸用加湿システム１００は、関連の加熱要素２１２を有する呼気肢２１０を含むことができる。幾つかの実施形態では、呼気肢２１０と吸気肢２０２は、適切な取付具（例えばＹピース）を使用して接続することができる。幾つかの実施形態では、呼吸用加湿システム１００は、放射加温器と共に使用することもでき、ブランケットの下で使用することもでき、又は２つ以上の温度区域を形成する他のシステム若しくは状況で使用することもできる。本明細書で述べるシステム及び方法は、そのようなシステムと共に使用することができ、保育器を組み込む実装形態に限定されない。
【0043】
肢が保育器と共に使用される例示的実施形態では、吸気肢２０２は、セグメント２０２ａ及び２０２ｂに分割することができ、第１のセグメント２０２ａは、保育器２０８の外にある吸気肢２０２の一部でよく、第２のセグメント２０２ｂ（例えば保育器延長部）は、保育器２０８の中にある吸気肢２０２の一部でよい。肢が保育器と共に使用されない他の例示的実施形態では、チューブを上述したようにセグメント化することができ、両方のセグメントが同じ又は同様の周囲条件にあるか、又はセグメントが異なる周囲条件にある（例えば、ファン又はＨＶＡＣ／ＡＣシステムが一方のセグメントに送風し、他方には送風しない）。第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、異なる長さでも同じ長さでもよい。幾つかの実施形態では、第２のセグメント２０２ｂは、第１のセグメント２０２ａよりも短くてよく、特定の実装形態では、第２のセグメント２０２ｂは、第１のセグメント２０２ａの約半分の長さでよい。第１のセグメント２０２ａは、例えば、少なくとも約０．５ｍ及び／又は約２ｍ以下、少なくとも約０．７ｍ及び／又は約１．８ｍ以下、少なくとも約０．９ｍ及び／又は約１．５ｍ以下、又は少なくとも約１ｍ及び／又は１．２ｍ以下の長さを有することができる。第２のセグメント２０２ｂは、例えば、少なくとも約０．２ｍ及び／又は約１．５ｍ以下、少なくとも約０．３ｍ及び／又は約１ｍ以下、少なくとも約０．４ｍ及び／又は約０．８ｍ以下、又は少なくとも約０．５ｍ及び／又は約０．７ｍ以下の長さを有することができる。１つの例示的実施形態では、全長が２．５ｍよりも大きい。
【0044】
吸気肢のセグメント２０２ａ、２０２ｂは、互いに結合されて、単一のガス送給用管路を形成することができる。幾つかの実施形態では、第１のセグメント２０２ａは、１つ又は複数の第１の加熱器ワイヤ２０６ａを含むことができ、１つ又は複数の第１のセンサ２０４ａを任意選択的に含むことができ、第２のセグメント２０２ｂなしで使用することもできる。制御装置１２２は、第２のセグメント２０２ｂが第１のセグメント２０２ａに結合されていなくても、第１の加熱器ワイヤ２０６ａを制御し、（存在する場合）第１のセンサ２０４ａを読み取るように構成することができる。さらに、第２のセグメント２０２ｂが第１のセグメント２０２ａに結合されるとき、制御装置１２２は、それぞれのセグメント内の第１及び第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを制御し、第１のセンサ２０４ａ（存在する場合）及び第２のセンサ２０４ｂを読み取るように構成することができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、第２のセグメント２０２ｂが取り付けられるとき、それぞれの第１及び第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを制御し、それぞれの第１のセンサ２０４ａ（存在する場合）及び第２のセンサ２０４ｂを読み取るように構成することができる。また、第２のセグメント２０２ｂが取り付けられないときには、第１の加熱器ワイヤ２０６ａを制御し、第１のセンサ２０４ａ（存在する場合）を読み取るように構成することができ、制御装置１２２又は加湿ユニット１０８の変更は必要ない。したがって、吸気肢２０２が第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂとの両方を含むか、第１のセグメント２０２ａのみを含むかに関係なく、同じ制御装置１２２及び／又は加湿ユニット１０８を使用することができる。例えば、同じ制御装置１２２及び／又は加湿ユニット１０８を使用することができ、ここで、吸気肢は、単一セグメント吸気肢（すなわち複数のセグメントを有さない）であり、センサ２０４ｂは患者側である。幾つかの実施形態では、制御装置１２２はさらに、制御装置１２２又は加湿ユニット１０８を変更することなく、呼気肢２１０内の加熱器ワイヤ２１２を制御するように構成することができる。したがって、呼吸用加湿システム１００は、第２のセグメント２０２ｂを取り付けた状態でも取り付けない状態でも、及び／又は呼気肢２１０を取り付けた状態でも取り付けない状態でも動作可能である。１つの例示的実施形態では、呼気肢制御機能は、吸気肢ヒータワイヤ制御装置に対するスレーブ制御装置である。代替として、呼気肢ヒータワイヤは、吸気肢ヒータワイヤとは独立して制御することができる。
【0045】
幾つかの実施形態では、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、互いに永久的に接合されて、単一のガス送給用管路を形成する。本明細書で使用する際、「永久的に接合」は、セグメント２０２ａ、２０２ｂが、それらのセグメントを分離するのが難しいように、例えば接着剤、摩擦嵌め、オーバーモールド、機械的コネクタなどを使用することによって互いに接合されることを意味する。幾つかの実施形態では、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、解放可能に結合されるように構成される。例えば、第１のセグメント２０２ａは、第２のセグメント２０２ｂなしでガス送給のために使用することができ、又は第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂを互いに結合させて、単一のガス送給用管路を形成することもできる。幾つかの実施形態では、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、唯一の構成形態で互いに結合されるように構成することができる。例えば、第１のセグメント２０２ａは、所定のチャンバ端部（例えば、患者への加湿ガスの流れの方向に沿ってチャンバ１１４又は加湿ユニット１０８に最も近い端部）と、所定の患者端部（例えば、患者への加湿ガスの流れの方向に沿って患者に最も近い端部）とを有することができ、チャンバ端部は、チャンバ１１４及び／又は加湿ユニット１０８での構成要素に結合するように構成される。第２のセグメント２０２ｂは、所定のチャンバ端部と、所定の患者端部とを有することができ、ここで、チャンバ端部は、第１のセグメント２０２ａの患者端部にのみ結合するように構成される。第１のセグメント２０２ａのチャンバ端部は、第２のセグメント２０２ｂのいずれかの端部とは結合しないように構成することができる。同様に、第１のセグメント２０２ａの患者端部は、第２のセグメント２０２ｂの患者端部とは結合しないように構成することができる。同様に、第２のセグメント２０２ｂの患者端部は、第１のセグメント２０２ａのいずれかの端部とは結合しないように構成することができる。したがって、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、一方向のみで結合して単一のガス送給用管路を形成するように構成することができる。幾つかの実施形態では、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、様々な構成形態で結合されるように構成することができる。例えば、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、所定の患者端部及び／又は所定のチャンバ端部を含まないように構成することができる。別の例として、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、第１のセグメント２０２ａの患者端部及び／又はチャンバ端部が第２のセグメント２０２ｂのチャンバ端部又は患者端部に結合することができるように構成することができる。同様に、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂは、第２のセグメント２０２ａのチャンバ端部及び／又は患者端部が第２のセグメント２０２ｂの患者端部又はチャンバ端部に結合することができるように構成することができる。
【0046】
呼吸用加湿システム１００は中間コネクタ２１４を含み、中間コネクタ２１４は、吸気肢２０２の第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂとの要素を電気的に結合するように構成することができる。中間コネクタ２１４は、第１のセグメント２０２ａの加熱器ワイヤ２０６ａを第２のセグメント２０２ｂの加熱器ワイヤ２０６ｂに電気的に結合して、制御装置１２２を用いた加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂの制御を可能にするように構成することができる。中間コネクタ２１４は、第２のセグメント２０２ｂの第２のセンサ２０４ｂを第１のセグメントの第１のセンサ２０４ａに電気的に結合して、制御装置１２２がセンサのそれぞれの出力を取得することができるように構成することができる。中間コネクタ２１４は、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂの選択的制御、及び／又はセンサ２０４ａ、２０４ｂの選択的読取りを可能にする電気構成要素を含むことができる。例えば、中間コネクタ２１４は、第１のモードでは第１の加熱器ワイヤ２０６ａを通して電力を送り、第２のモードでは第１及び第２の加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを通して電力を送る電気構成要素を含むことができる。中間コネクタ２１４に含まれる電気構成要素としては、例えば、限定はしないが、抵抗、ダイオード、トランジスタ、リレー、整流器、スイッチ、コンデンサ、インダクタ、集積回路、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ＲＦＩＤチップ、ワイヤレス通信センサ、光学センサなどを挙げることができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、外部要素から実質的に遮蔽される（例えば、吸気肢２０２の外部の環境からの水、微粒子、汚染物質などの１％未満しか中間コネクタ２１４に接触しない）ように、吸気肢２０２の内部に構成することができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４にある電気構成要素の幾つかは、湿気への露出により生じ得る損壊を減少又は防止するために、吸気肢２０２内部の加湿ガスから物理的に隔離されるように構成することができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、コストを減少させるため及び／又は信頼性を高めるために、比較的安価な受動電気構成要素を含むことができる。
【0047】
吸気肢２０２は、吸気肢のそれぞれのセグメント２０２ｂ、２０２ａ内にセンサ２０４ｂ、任意選択的にセンサ２０４ａを含むことができる。第１のセンサ２０４ａは、保育器２０８の近くで、第１のセグメント２０２ａの端部付近に位置決めすることができ、それにより、第１のセンサ２０４ａから導出されるパラメータは、第２のセグメント２０２ｂに入る加湿ガスのパラメータに対応する。第２のセンサ２０４ｂは、第２のセグメント２０２ｂの端部付近に位置決めすることができ、それにより、第２のセンサ２０４ｂから導出されるパラメータは、患者又は使用者に送給される加湿ガスのパラメータに対応する。センサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂの出力は、吸気肢のセグメント２０２ａ、２０２ｂの加熱要素２０６ａ、２０６ｂに送られる電力を制御する際に使用するためのフィードバックとして制御装置１２２に送信することができる。幾つかの実施形態では、センサ２０４ａ、２０４ｂの一方又は両方は、温度センサ、湿度センサ、酸素又はガス濃縮／組成センサ、流量センサ、圧力センサなどでよい。温度センサは、例えば、限定はしないが、サーミスタ、熱電対、デジタル温度センサ、トランジスタなどを含めた任意の適切なタイプの温度センサでよい。センサによって提供される、又はセンサから導出されるパラメータは、例えば、限定はしないが、温度、湿度、酸素含有量、流量、又はこれらの任意の組合せなどを含むことができる。
【0048】
制御装置１２２は、加熱器ワイヤ２０６ａ及び２０６ｂの制御、センサ２０４ａ（存在する場合）及び／又は２０４ｂからのフィードバックの受信、加熱器ワイヤ２０６ａ及び２０６ｂへの電力を制御するための論理の提供、センサ２０４ａ（存在する場合）及び／又は２０４ｂからの読取値に応じた加熱器ワイヤ２０６ａ及び２０６ｂの制御の調節、吸気肢２０２の第２のセグメント２０２ｂの存在の検出、センサ２０４ａ（存在する場合）及び／又は２０４ｂからの読取値からのパラメータの導出などを行うように構成することができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、加熱器ワイヤに電力を送るように構成された電源を含む。電源は、交流電源でも直流電源でもよい。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、加熱器プレートセンサ１３０からの入力を受信することができる。加熱器プレートセンサ１３０は、加熱器プレート１２０の温度及び／又は電力使用量に関する情報を制御装置１２２に提供することができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、１つ以上の流量センサ１３２からの入力を受信することができる。任意の適切なセンサ１３２を使用することができ、センサ１３２は、周囲空気と加湿チャンバ１１４との間、又は加圧ガス源１０２と加湿チャンバ１１４との間に位置決めすることができる。図示されるシステムでは、センサ１３２は、加湿チャンバ１１４の入口ポート１２４に位置決めされる。センサ１３２は、流量、温度、湿度、圧力、ガス濃度、又はガス流の組成のうちの１つ又は複数を感知することができる。いくつかの実施形態では、制御装置１２２は、１つ又は複数のセンサ１３３から入力を受信することができる。１つ又は複数のセンサ１３３は、加湿チャンバ１１４の出口ポート１２６又はその付近に位置決めすることができる。１つ又は複数のセンサ１３３は、温度センサ、湿度センサ、酸素センサ、又はガス濃度／組成センサ、流量センサ、圧力センサなどでよい。温度センサは、例えば、限定はしないが、サーミスタ、熱電対、デジタル温度センサ、トランジスタなどを含む任意の適切なタイプの温度センサでよい。センサによって提供される又はセンサから導出されるパラメータは、例えば、限定はしないが、温度、湿度、酸素含有量若しくは他のガスの組成／濃度、流量、圧力、又はこれらの任意の組合せなどを含むことができる。
【0049】
任意の適切な患者インターフェースを組み込むことができる。患者インターフェースは、広義の用語であり、当業者にとっての通常の慣習的な意味が与えられ（すなわち、特別な意味又はカスタマイズされた意味に限定されない）、限定はしないが、マスク（気管マスク、フェースマスク、及び鼻マスクなど）、鼻カニューレ、腹腔鏡若しくはキーホール手術用の外科用カニューレ、気管切開チューブ若しくはインターフェース、及び鼻ピローを含む。
【0050】
セグメント化された吸気肢
図２Ａは、呼吸用加湿システム１００と共に使用するためのセグメント化された吸気肢２０２の一部を示し、セグメント化された吸気肢２０２は、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂを備え、中間コネクタ２１４を有し、中間コネクタ２１４は、それぞれセグメント２０２ａ及び２０２ｂ内にある第１の加熱器ワイヤ２０６ａを第２の加熱器ワイヤ２０６ｂに結合し、第１のセンサ２０４ａ（存在する場合）を第２のセンサ２０４ｂに結合するように構成される。２つのセグメント２０２ａと２０２ｂの結合は、加湿ガスを使用者に送給することができる単一の管路を形成するようにセグメントを機械的に結合することを含むことができ、ここで、セグメント２０２ａと２０２ｂの機械的な結合により、それぞれの加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂとそれぞれのセンサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂとを中間コネクタ２１４によって電気的に結合させることができる。
図２Ａは、呼吸用加湿システム１００と共に使用するためのセグメント化された吸気肢２０２の一部を示し、セグメント化された吸気肢２０２は、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂを備え、中間コネクタ２１４を有し、中間コネクタ２１４は、それぞれセグメント２０２ａ及び２０２ｂ内にある第１の加熱器ワイヤ２０６ａを第２の加熱器ワイヤ２０６ｂに結合し、第１のセンサ２０４ａ（存在する場合）を第２のセンサ２０４ｂに結合するように構成される。２つのセグメント２０２ａと２０２ｂの結合は、加湿ガスを使用者に送給することができる単一の管路を形成するようにセグメントを機械的に結合することを含むことができ、ここで、セグメント２０２ａと２０２ｂの機械的な結合により、それぞれの加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂとそれぞれのセンサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂとを中間コネクタ２１４によって電気的に結合させることができる。
【0051】
セグメント化された吸気肢２０２は、加湿ガスが通ることができる内腔を形成する構造２１６を備えることができる。構造２１６は、加熱器ワイヤ２０６ａ又は２０６ｂを収容するように構成された構造２１６の壁に形成された経路を含むことができ、それにより、加熱器ワイヤ２０６ａ又は２０６ｂは、内腔を通って進む加湿ガスから遮蔽され、及び／又は露出されないように構造２１６の外面によって覆われる。例えば、構造２１６は、螺旋複合チューブでよく、加熱器ワイヤ経路は、管内に成形されたコイルである。構造２１６は、任意のタイプの適切な材料を備えることができ、断熱材料及び／又は可撓性材料を含むことができる。幾つかの実施形態では、構造２１６及び中間コネクタ２１４は、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂが機械的に結合されるときに、加熱器ワイヤ２０６ａ及び２０６ｂが中間コネクタ２１４に電気的に結合されるように中間コネクタ２１４の周りに巻き付くように構成することができる。幾つかの実施形態では、第１のセグメント２０２ａ及び／又は中間コネクタ２１４は、第２のセグメント２０２ｂに接続するためのフライングリードをなくすこともでき、それにより、第１のセグメント２０２ａへの第２のセグメント２０２ｂの接続を容易にする。
【0052】
第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂの相補的端部での構造２１６は、中間コネクタ２１４を収容するように構成することができる。したがって、中間コネクタ２１４は、吸気肢２０２の内部にあってよい。幾つかの実施形態では、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂの相補的端部は、吸気肢２０２を通って進む加湿ガスから中間コネクタ２１４を遮蔽するように構成することができる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、吸気肢２０２の内部にあり、且つ管路内の加湿ガスから遮蔽され、それにより、中間コネクタ２１４での電気接続線の露出を減少又は防止する。
【0053】
幾つかの実施形態では、第１の加熱器ワイヤ２０６ａは、２つのワイヤ２１８と２２０を備えることができ、第２の加熱器ワイヤ２０６ｂは、２つのワイヤ２２２と２２４を備えることができる。第１のセグメント２０２ａの２つのワイヤ２１８と２２０は、電気構成要素２２８を介して互いに電気的に結合させることができ、電気的結合は、ワイヤ２１８と、電気構成要素２２８の少なくとも一部分と、ワイヤ２２０とを通る電気経路を作成する。同様に、第２のセグメント２０２ｂの２つのワイヤ２２２と２２４は、電気構成要素２２８を介して互いに電気的に結合させることができ、及び／又は、例えば図３Ａ、図３Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９、及び図１３を参照して本明細書でより詳細に述べる患者端部コネクタ（図示せず）を介して、中間コネクタ２０２ｂと反対側のセグメント２０２ｂの端部で互いに電気的に短絡させることができる。第２のセグメント２０２ｂのワイヤ２２２と２２４を中間コネクタ２１４で結合させることによって、吸気肢２０２の患者端部での電気接続線が減少又は省略され、これは、コスト、システムの複雑さ、及び／又は患者への危険を減少させることができる。
【0054】
中間コネクタ２１４は、単一の制御装置が加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂへの電力を制御できるように構成することができ、制御装置は、図１を参照して本明細書で述べた加湿器制御装置１２２でよい。幾つかの実施形態では、加湿器制御装置１２２は、中間コネクタ２１４に位置される追加の制御機能なしで加熱器ワイヤを制御する。例えば、中間コネクタ２１４は、論理回路を有さない受動構成要素を含むことができ、受動構成要素は、制御装置１２２によって選択される加熱器ワイヤ２０６ａ及び／又は２０６ｂに電力を送る。これは、比較的安価な構成要素を使用して中間コネクタ２１４を設計できるようにし、設計の複雑さを減少させることができる。
【0055】
幾つかの実施形態では、セグメント２０２ａ及び２０２ｂの加熱は、各セグメント２０２ａ、２０２ｂ内で最大４本のワイヤを使用して達成することができる。例えば、第１のセグメント２０２ａでは、４本のワイヤは、第１の加熱器ワイヤ２１８、第２の加熱器ワイヤ２２０、信号センサワイヤ２２８、及び帰還センサワイヤ２３０を含むことができる。第２のセグメント２０２ｂでは、４本のワイヤは、第１の加熱器ワイヤ２２２、第２の加熱器ワイヤ２２４、信号センサワイヤ２３２、及び帰還センサワイヤ２３４を含むことができる。第２の加熱器ワイヤ２２２、２２４を第１の加熱器ワイヤ２１８、２２０に接続点２２６で結合させることによって、及び第２のセンサワイヤ２３２、２３４を第１のセンサワイヤ２２８、２３０に接続点２２６で結合させることによって、セグメント２０２ａ又は２０２ｂ内に５本以上のワイヤを含まずに、制御装置は、第１の加熱器ワイヤ２０６ａと第２の加熱器ワイヤ２０６ｂに個別に電力を提供し、センサ２０４ａ（存在する場合）と２０４ｂから個別にセンサデータを読み取るように構成することができる。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤ２０６ａ及び２０６ｂの制御、並びにセンサ２０４ａ（存在する場合）及び２０４ｂの読取りは、各セグメント内で３本以下のワイヤを使用して（例えば、３本のワイヤを使用して、又は２本のワイヤを使用して）達成することもでき、又は各セグメント内で５本以上のワイヤを使用して（例えば、５本のワイヤを使用して、６本のワイヤを使用して、７本のワイヤを使用して、８本のワイヤを使用して、又は９本以上のワイヤを使用して）達成することもできる。１つの例示的実施形態では、各セグメントに異なる数のワイヤがあってよく、それにより、より多数のワイヤを有するセグメントは、より少数のワイヤを有するセグメントよりも比較的可撓性が低い。例えば、セグメント２０２ａは８本のワイヤを含むことがあり、セグメント２０２ｂは４本のワイヤのみを含むことがある。この例では、セグメント２０２ａは、セグメント２０２ｂ（比較的可撓性が高い）よりも比較的可撓性が低い。別の例示的実施形態では、第２の細長い部材は、第２及び第３の細長い部材を含むことがある（すなわち、ツースタート押出成形を使用する）。そのような第２及び第３の細長い部材は、連続する第１の細長い部材の巻線によって分離されてもよく、又は第１の細長い部材の連続する巻線間で互いに隣接してもよい。この例示的実施形態では、第２及び第３の細長い部材はそれぞれ、１本のワイヤ、又は２本以上のワイヤを含むことがある。このようにして、当業者は、ワイヤに適切な物理的空間を確実に提供することができ、スパーク又はショートしないようにワイヤが互いに適切に絶縁されることを保証する。
【0056】
中間コネクタ２１４は、制御装置１２２が加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂを選択的に制御できるように構成された電気構成要素２２８を含むことができる。制御装置１２２は、２つのモードを使用して吸気肢２０２の加熱を制御するように構成することができ、第１の制御モードは、第１のセグメント内の加熱器ワイヤ２０６ａに電力を提供することを含み、第２の制御モードは、第１及び第２のセグメント２０２ａ及び２０２ｂ内の加熱器ワイヤ２０６ａ及び２０６ｂに電力を提供することを含む。したがって、制御装置１２２は、加熱器ワイヤ区間を個別に制御するように構成することができる。この機能により、制御装置１２２は、第２のセグメント２０２ｂが存在しないときには、第１の制御モードに従って吸気肢の加熱のみを制御することによって吸気肢２０２の加熱を制御できるようになり、それにより、制御装置１２２又は加湿ユニット１０８を変更することなく様々な状況で呼吸用加湿システム１００を使用できるようにする。幾つかの実施形態では、制御モードは、第２のセグメント２０２ｂ内の加熱器ワイヤ２０６ｂのみに電力が送られるモードを含むことができる。幾つかの実施形態では、制御装置１２２は、電流を提供する電源を含む。第１及び第２の制御モードは、電源によって供給される電圧に少なくとも一部基づくことがあり、正の電圧又は正の電流が第１の制御モードをトリガすることができ、負の電圧又は負の電流が第２の制御モードをトリガすることができる。幾つかの実施形態では、電源は、整流されたＡＣ又はＤＣ電力を加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに提供し、整流又は極性の変化が、制御モードの変更をトリガする。制御モードを切り換えることによって、出力信号の極性を切り換えることができる任意の電源を用いて呼吸回路２００内の加熱の制御を達成することができる。幾つかの実施形態では、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに印加される電力のデューティサイクルを調節することによって、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに提供される電力の量を調節することができる。例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用して加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに電力供給することができ、送られる電力を制御するためにＰＷＭのデューティサイクルを調節することができる。別の例では、電力信号の振幅を制御することによって、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂに提供される電力の量を調節することができる。
【0057】
中間コネクタ２１４は、制御装置１２２がセンサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂを選択的に読み取ることができるように構成された電気構成要素２３０を含むことができる。選択的読取りは、電流源の使用によって達成することができ、ワイヤ２２８～２３０にわたって正の電流を印加することにより、制御装置１２２が第１のセンサ２０４ａからの信号を測定し、ワイヤ２２８及び２３０にわたって負の電流を印加することにより、制御装置１２２が第２のセンサ２０４ｂから、（第１のセンサ２０４ａが存在する場合）、又は第１のセンサ２０４ａと第２のセンサ２０４ｂの両方からの信号を測定する。制御装置１２２は、センサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂからの読取値を使用して、例えばパルス幅変調を使用して加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂへの電力を調節することができる。第１のセンサ２０４ａ（存在する場合）は、第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂとの接続点又は交差点付近に位置決めすることができ、第２のセグメント２０２ｂに入る（これは、異なる周囲温度を有する保育器又は他のそのような領域に入ることに相当することがある）ガスのパラメータを制御装置１２２に提供する。第２のセンサ２０４ｂは、第２のセグメント２０２ｂの患者端部に位置決めすることができ、患者に送給されるガスのパラメータ、又はＹピースなど患者の上流の最終部片の前でのガスのパラメータを制御装置１２２に提供する。制御装置１２２は、これらの読取値を使用して、加熱器ワイヤ２０６ａ、２０６ｂへの電力を調節し、吸気肢２０２の患者端部でのガスの温度を目標温度又は適切な温度で保つことができる。目標温度又は適切な温度は、少なくとも一部は、使用される用途及び環境に応じて異なることがあり、約３７℃、約４０℃、少なくとも約３７℃及び／又は約３８℃以下、少なくとも約３６．５℃及び／又は約３８．５℃以下、少なくとも約３６℃及び／又は約３９℃以下、少なくとも約３５℃及び／又は約４０℃以下、少なくとも約３７℃及び／又は約４３℃以下、又は少なくとも約３９．５℃及び／又は約４０．５℃以下でよい。幾つかの実施形態では、第２のセンサ２０４ｂは、保育器の内部に位置決めすることができるが、呼吸回路には取り付けられない。例えば、保育器内部のパラメータを測定することによって、第２のセグメント２０２ｂの温度を計算することができる。
【0058】
制御装置１２２は、本明細書で述べるように、第１及び第２の制御モードで送られる電力の量を独立して制御することができる。センサ２０４ａ（存在する場合）及び／又は２０４ｂからのフィードバックに少なくとも一部基づいて、制御装置１２２は、第１及び第２の制御モードで送られる電力を独立して調節し、それにより第１のセグメント２０２ａと第２のセグメント２０２ｂとの加熱器電力の比を変えることができる。
【0059】
第１のセンサ２０４ａを含む幾つかの実施形態では、第１のセンサ２０４ａは、吸気肢２０２内部のガスの流れの中に位置決めされる。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４又は第１のセグメント２０２ａは、第１の温度センサ２０４ａを横切るガスの流れの乱流を減少させる機械構成要素を含むことができ、これは、センサ２０４ａの読取値の精度を高めることができる。例えば、機械的コネクタは、空気力学的断面を有することができる。幾つかの実施形態では、乱流を減少させる機械的構成要素（例えば吸気管路内部のクロスメンバ部材）はまた、ガスの流れの中でセンサ２０４ａを固定する。幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４及び機械的構成要素は、中間コネクタ２１４にある電気構成要素からセンサ２０４ａを断熱するように構成され、これは、例えばセンサ２０４ａが温度センサである場合に有利となり得る。
【0060】
幾つかの実施形態では、中間コネクタ２１４は、図２Ａに示される接続点２６に加えて、追加の接続点を含む。追加の接続点を使用して、呼吸回路にさらなる機能を組み込むことができ、例えば、メモリデバイス（ＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリ、又は他の適切なタイプのメモリ）、マイクロコントローラ、追加の回路などを組み込む。代替実施形態では、第２のセグメントは、中間コネクタを介して第１のセグメントに取外し可能に結合されてよい。中間コネクタは、第２のセグメントにある対応するコネクタを受け入れるためのソケット又は領域を含むことがある。第２のセグメントにあるコネクタと、中間コネクタとは、第２のセグメントとの電気及び空気圧接続を形成し、中間コネクタを介して第１のセグメントと第２のセグメントとを接合することができる。
【0061】
マイクロコントローラを有するコネクタを備えた例示的なセグメント化された吸気肢
図２Ｂは、加熱を制御するためのデータを測定し、吸気肢２０２でのセンサ値を読み取るために、中間コネクタ２１４においてマイクロコントローラを利用する呼吸用加湿システム１００の例示的実施形態を示す。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のマイクロコントローラを、センサカートリッジ、加湿器、中間コネクタ２１４、又はこれらの任意の組合せに組み込むことができる。マイクロコントローラは、例えばセンサカートリッジに組み込まれたとき、本明細書で述べるのと同様の機能を提供する。図示される例示的実施形態は、共通の基準として１本のヒータワイヤ、すなわちＶＮに接続されたワイヤを使用し、２本のヒータワイヤＨＷ１、ＨＷ２及びセンサワイヤを共通の基準に接続する。また、例示的実施形態は、両方のセンサ２０４ａ、２０４ｂの読取値を中間コネクタ２１４でデジタル信号に変換して、加湿器制御装置１２２に送信する。これは、センサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂを共通基準点に対して参照し、図２Ｅを参照して本明細書で述べるような、信号を隔離する制御装置１２２のオプトカプラを通過させることができるデジタルパラメータ読取値を送信することによって、隔離の問題を低減又は排除することができる。この例示的実施形態を使用すると、２つの独立した制御チャネルが、吸気肢２０２ａ、２０２ｂの第１のセクション２０２ａのみを加熱して又は第１及び第２のセクションを加熱して、所望の、選択された、又は定義された加熱制御を提供できるようになり得る。
図２Ｂは、加熱を制御するためのデータを測定し、吸気肢２０２でのセンサ値を読み取るために、中間コネクタ２１４においてマイクロコントローラを利用する呼吸用加湿システム１００の例示的実施形態を示す。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のマイクロコントローラを、センサカートリッジ、加湿器、中間コネクタ２１４、又はこれらの任意の組合せに組み込むことができる。マイクロコントローラは、例えばセンサカートリッジに組み込まれたとき、本明細書で述べるのと同様の機能を提供する。図示される例示的実施形態は、共通の基準として１本のヒータワイヤ、すなわちＶＮに接続されたワイヤを使用し、２本のヒータワイヤＨＷ１、ＨＷ２及びセンサワイヤを共通の基準に接続する。また、例示的実施形態は、両方のセンサ２０４ａ、２０４ｂの読取値を中間コネクタ２１４でデジタル信号に変換して、加湿器制御装置１２２に送信する。これは、センサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂを共通基準点に対して参照し、図２Ｅを参照して本明細書で述べるような、信号を隔離する制御装置１２２のオプトカプラを通過させることができるデジタルパラメータ読取値を送信することによって、隔離の問題を低減又は排除することができる。この例示的実施形態を使用すると、２つの独立した制御チャネルが、吸気肢２０２ａ、２０２ｂの第１のセクション２０２ａのみを加熱して又は第１及び第２のセクションを加熱して、所望の、選択された、又は定義された加熱制御を提供できるようになり得る。
【0062】
図２Ｃは、吸気肢２０２用の中間コネクタ２１４のブロック図を示し、中間コネクタ２１４はマイクロコントローラを使用する。マイクロコントローラを使用して、サーミスタ２０４ａ及び２０４ｂからのアナログ信号を測定し、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を使用してアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。変換されたデジタル信号は、単一のデータラインで加湿器制御装置１２２に送信することができる。データラインを使用して、マイクロコントローラと加湿器制御装置１２２との間の通信を可能にして、温度データを提供することができる。データが送信されていないときに加湿器制御装置１２２においてデータラインをハイに引き上げることによって、データラインを使用してマイクロコントローラに電力を供給することができる。パワーモジュール及びデータラインコンバータは、コンデンサ及びダイオードを含むことができ、データラインがハイであるときにコンデンサが充電される。充電されたコンデンサを使用して、データラインが通信に使用されているときにマイクロコントローラに電力供給することができる。例示的なパワーモジュール及びデータラインコンバータの回路図が図２Ｄに示されている。別の例示的実施形態では、センサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂは、流量、湿度、圧力など、温度以外のパラメータを感知してもよい。別の例示的実施形態では、センサ２０４ａ（存在する場合）、２０４ｂはサーミスタではなく、光学センサ、静電容量センサ、抵抗センサ、又は当技術分野で知られている他の従来のセンサなど、何らかの他の感知構成要素である。
【0063】
この構成を使用する温度検知は、サーミスタを駆動するために中間コネクタ２１４において電流源又は電圧源を使用して達成することができ、それにより、サーミスタをマイクロコントローラによって読み取ることができる。これは、例えば、トランジスタ又はオペアンプを使用して行うことができる。データライン通信は、各論理レベルを事前定義されたタイムスロットで送信する及び読み取ることができるタイムスロットベースの手法を使用して達成することができる。このようにして、１つのワイヤを使用して、加湿器制御装置１２２とマイクロコントローラとの間の双方向通信を可能にすることができる。
【0064】
加湿器制御装置１２２は、ＶＮを基準とするＤＣ電源を含むことができる。ヒータワイヤがオンのときに充電することができ、ヒータワイヤがオフの間にはマイクロコントローラに電力を提供することできるコンデンサを含むことができる。加湿器制御装置１２２は、図２Ｅに示されるように、デュアルオプトカプラ回路１２００を含むことができる。デュアルオプトカプラ回路を使用して、信号を隔離し、制御装置１２２と電源と間の双方向データ通信を行うことができる。
【0065】
いくつかの実施形態では、較正データをマイクロコントローラに記憶することができ、呼吸回路が接続されたときに読み取ることができる。いくつかの実施形態では、接続された回路の製造元を決定するために、部品識別番号又はシリアル番号を記憶することができる。
【0066】
中間コネクタボード
図２Ｆ及び２Ｇは、中間コネクタ２１４の例示的な中間ＰＣＢ２５０を示し、それぞれの図は、中間ＰＣＢ２５０の２つの側を示す。中間ＰＣＢ２５０は、ヒータワイヤ及びセンサ接続用の接続パッド２５２、２５４を含む。接続パッド２５２、２５４は、吸気肢の周りに螺旋状に巻かれたヒータワイヤとの接続を容易にするために、中間ＰＣＢ２５０の両側にあるように構成される。
図２Ｆ及び２Ｇは、中間コネクタ２１４の例示的な中間ＰＣＢ２５０を示し、それぞれの図は、中間ＰＣＢ２５０の２つの側を示す。中間ＰＣＢ２５０は、ヒータワイヤ及びセンサ接続用の接続パッド２５２、２５４を含む。接続パッド２５２、２５４は、吸気肢の周りに螺旋状に巻かれたヒータワイヤとの接続を容易にするために、中間ＰＣＢ２５０の両側にあるように構成される。
【0067】
中間ＰＣＢ２５０は、サーミスタ若しくは他の温度測定構成要素、湿度センサ、又はフローセンサなどのセンサ用のセンサ接続パッド２５６を含む。センサは、中間ＰＣＢ２５０にある信号接続パッド２５８を介してダイオードに結合することができる。図示のように、中間ＰＣＢ２５０は、センサを他の電気構成要素及びトラックから熱的に絶縁するように構成されたギャップ２６２を含む。いくつかの実施形態では、センサ接続パッド２５６に接続されたセンサをさらに熱的に隔離するために、ギャップ２６２に絶縁材料を充填することができる。さらに、中間ＰＣＢ２５０は、例えば突出体２５７を用いて、センサを他の能動及び／又は受動電気構成要素から離して位置決めするように構成することができる。
【0068】
中間ＰＣＢ２５０は、中間ＰＣＢ２５０にある電気トラックを介してヒータワイヤに電気的に結合されたダイオード用の電力接続パッド２６０を含む。ダイオードは、図２Ｋ及び２Ｍを参照して述べるダイオードＤ１でよい。電力接続パッド２６０をヒートシンク２６４に電気的及び熱的に結合して、熱の放散を助け、センサ接続パッド２５６に結合されたセンサのパラメータ読取りの精度への影響を低減又は最小化することができる。
【0069】
図２Ｈ及び２Ｉは、中間ＰＣＢ２５０及び中間接続要素２６３を備える中間コネクタ２１４の例示的実施形態を示す。中間接続要素２６３は、吸気肢を通って流れる加湿ガスの一部を、中間接続要素２６３によって形成された導管を通して導くように構成することができる。次いで、中間ＰＣＢ２５０にある任意選択のセンサが、中間接続要素２６３を通って流れるガスのパラメータに対応する信号を提供することができ、このパラメータは、吸気肢におけるその時点での加湿ガスの少なくとも１つの特性（例えば、温度、湿度、流量、酸素含有率など）を表す。いくつかの実施形態では、中間接続要素２６３は、中間ＰＣＢ２５０のための機械的支持を提供し、中間ＰＣＢ２５０を吸気肢内部で位置決めするように構成される。いくつかの実施形態では、中間接続要素２６３は、中間コネクタ２１４又はその付近で吸気肢の２つのセグメントを一体に接合するための機械的支持を提供するように構成される。
【0070】
中間コネクタ２１４は、中間ＰＣＢ２５０の第１の側にある第１の接続パッド２５２と、中間ＰＣＢ２５０の第２の側にある第２の接続パッド２５４とを含み、第２の側は中間ＰＣＢ２５０の反対側にある。第１及び第２の接続パッド２５２、２５４は、本明細書で述べるように、セグメント化された吸気肢のそれぞれの第１及び第２のセグメント内のヒータワイヤ用の電気接点を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、吸気肢のセグメントでのヒータワイヤは、螺旋状に巻かれている。中間ＰＣＢ２５０は、第１のセグメントにおける螺旋状に巻かれたヒータワイヤ及び／又は信号ワイヤ（例えば、温度センサワイヤ）を、第２のセグメントにおける螺旋状に巻かれたヒータワイヤ及び／又は信号ワイヤに電気的に結合するように構成される。
【0071】
いくつかの実施形態では、中間ＰＣＢ２５０は、直径又は翼弦線に沿って中間接続要素２６３によって形成された管腔を横切って延在する第１の部分を含み、中間ＰＣＢ２５０の一部分は、ガスの流路の少なくとも一部を概して二分する。中間ＰＣＢ２５０の第１の部分は、オーバーモールド組成物によってオーバーモールドすることができる。中間ＰＣＢ２５０は、管腔から離れる方向に中間接続要素２６３の外部から外方向に突出する、第１の部分に隣接する第２の部分２５１を含むことができる。中間ＰＣＢ２５０の第２の部分２５１は、吸気肢の第１のセグメントから１つ又は複数のワイヤを受け入れるように構成された１つ又は複数の接続パッド２５２を含む。中間ＰＣＢ２５０は、管腔から離れる方向及び第２の部分２５１と反対の方向に中間接続要素２６３の外部から外方向に突出する、第１の部分に隣接する第３の部分２５３を含むことができる。第３の部分２５３は、吸気肢の第２のセグメントから１つ又は複数のワイヤを受け入れるように構成された中間ＰＣＢ２５０にある１つ又は複数の接続パッド２５４を含むことができる。中間ＰＣＢ２５０は、１つ又は複数の導電性トラックを含むことができ、導電性トラックは、第２の部分２５１の１つ又は複数の接続パッド２５２を第３の部分２５３の１つ又は複数の接続パッド２５４に電気的に結合するように構成され、吸気肢の第１のセグメントのワイヤと第２のセグメントのワイヤとの間の電気接続を提供するように構成される。
【0072】
中間コネクタ回路
図２Ｊは、例示的な中間コネクタ２１４の回路図を示し、中間コネクタ２１４は、呼吸回路のセグメント化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含み、回路は、第１のモードでは、吸気肢の第１のセグメント内の加熱器ワイヤＲ１及びＲ２に電力供給し、第２のモードでは、両方のセグメント内の加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に電力供給するように構成されている。代替として、中間コネクタ２１４にあるダイオードＤ１及びＤ２と、スイッチＳ１及びＳ２とを提供することによって、加熱器ワイヤＲ１及びＲ２（ここでは抵抗が加熱器ワイヤである）を通して、又は加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４を通して電力を印加することができる。
図２Ｊは、例示的な中間コネクタ２１４の回路図を示し、中間コネクタ２１４は、呼吸回路のセグメント化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含み、回路は、第１のモードでは、吸気肢の第１のセグメント内の加熱器ワイヤＲ１及びＲ２に電力供給し、第２のモードでは、両方のセグメント内の加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に電力供給するように構成されている。代替として、中間コネクタ２１４にあるダイオードＤ１及びＤ２と、スイッチＳ１及びＳ２とを提供することによって、加熱器ワイヤＲ１及びＲ２（ここでは抵抗が加熱器ワイヤである）を通して、又は加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４を通して電力を印加することができる。
【0073】
電源は、符号ＶＰ及びＶＮを用いて図中に示されており、これらの符号は、電源の端子に対応する。一実施形態では、電圧供給源は、交流（ＡＣ）電源である。代替として、電源は、直流（ＤＣ）電源でもよい。この実施形態ではダイオードとして述べるが、Ｄ１及びＤ２は、例えば、限定はしないが、整流器、トランジスタ、リレー、スイッチ、トライアック、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ（ＳＣＲ）、サーモスタットなど、複数の異なるタイプの流量制御デバイスの任意のものを含むことができる。
【0074】
スイッチＳ１及びＳ２は、電源のＶＰ端子とＶＮ端子の間での切換えを行う。一実施形態では、スイッチＳ１及びＳ２は、ＡＣ電力サイクルの半サイクルごとに切り換えられ、それにより、各半サイクル中にほぼ等しい電流が電源から引き出される。図２Ｂに示される回路を使用して、加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４を２つの制御モードで制御することができ、第１の制御モードは、Ｒ１及びＲ２のみへの電力の提供に対応し、第２の制御モードは、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４への電力の提供に対応する。第１のセグメント２０２ａ内の加熱器Ｒ１及びＲ２のみに電力を提供する（これは第１の制御モードに対応する）ために、電源からの正サイクル中には、スイッチＳ１はＶＰに接続し、スイッチＳ２はＶＮに接続し、電源からの負サイクル中には、スイッチＳ１はＶＮに接続し、スイッチＳ２はＶＰに接続する。第１の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、及びＤ１を通って流れ、Ｄ２は、Ｒ３及びＲ４を通って電流が流れないようにする。第１及び第２のセグメント２０２ａ、２０２ｂ内の加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４に電力を提供する（これは第２の制御モードに対応する）ために、電源からの正サイクル中に、スイッチＳ１はＶＮに接続し、スイッチＳ２はＶＰに接続し、電源からの負サイクル中には、スイッチＳ１はＶＰに接続し、スイッチＳ２はＶＮに接続する。第２の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＤ２を通って流れ、Ｄ１は、電流が加熱器Ｒ３及びＲ４を通らずにワイヤを流れて短絡しないようにする。スイッチＳ１及びＳ２の切換えは、システムに論理を追加するハードウェア又はソフトウェアによって達成することができる。幾つかの実施形態では、Ｓ１及びＳ２の切換えは、ＡＣ電力回路のゼロ交差で行われる。幾つかの実施形態では、ゼロ交差回路の立ち下りエッジと立ち上りエッジが同じ量だけ遅延されず、ゼロ交差付近では回路がアクティブでない。したがって、スイッチＳ１及びＳ２の切換えは、ゼロ交差スイッチング検出及び／又は論理を用いて、又は用いずに行うことができる。
【0075】
ダイオードＤ１及びＤ２が、回路内で電力を損失し、したがって熱を発生することがある。幾つかの実施形態では、比較的高温の環境で電力損失を減少させることが望ましい場合には、ショットキーダイオードを使用することができる。ショットキーダイオードは、電力損失を減少又は最小化するために最大接合温度付近で動作させることができ、これは、本明細書で述べる呼吸用加湿システムの特定の実装形態で望ましいことがある。幾つかの実施形態では、ダイオードによって発生される熱は、センサ２０４ａ（存在する場合）の温度読取値に影響を及ぼすことがある。この影響を減少させるために、ダイオードは、回路の気流経路に熱的に接続させることができる。この影響を減少させ、ダイオードによって発生される熱を放散させるために、周囲環境に熱的に結合されたヒートシンク又はパッドを中間コネクタ２１４に含めることができる。この影響、及び中間コネクタ２１４に対する他の構成要素の影響を減少させるために、図２Ｆ及び２Ｇを参照して述べるように、センサ２０４ａ（例えばサーミスタ又は他の温度センサ）を、それらの構成要素から断熱し、他の構成要素から物理的に比較的離して位置させることができる。
【0076】
図２Ｋは、例示的な中間コネクタ２１４の別の回路図を示し、中間コネクタ２１４は、呼吸回路のセグメント化された吸気肢内の加熱器ワイヤに電力を提供するための能動整流電源を含み、回路は、第１のモードでは、吸気肢の第１のセグメント内の加熱器ワイヤＲ１及びＲ２に電力供給し、第２のモードでは、両方のセグメント内の加熱器ワイヤＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に電力供給するように構成されている。図２Ｋに示されるように、ダイオードＤ１のみを提供することができ、それでも、加熱器ワイヤＲ１及びＲ２を通る、又は加熱器ワイヤＲ１～Ｒ４を通る電力の経路は、図２Ｊに関して前述したのと同様に制御することができる。図２Ｊの回路に示したダイオードＤ２は省かれている。ただ１つのダイオードＤ１を有する図２Ｋに示される回路により、回路によって発生される熱を減少させ、部品コストを低減し、回路板をより小さくすることができる。図２Ｋに示される回路の残りの部分は、図２Ｊの説明と同様の様式で動作する。図２Ｋに示されるようにＤ２を備えない実施形態では、電流のほとんどがＲ１、Ｒ２、及びＤ１を通って流れ、残余電流のみがＲ３及びＲ４を通って流れる。Ｒ３及びＲ４を通る残余電流は無視することができ、したがって加湿システムの性能に影響を及ぼさない。
【0077】
図２Ｊ及び図２Ｋに関して述べたＡＣ操作に加えて、同様の回路を、ＤＣ電源を用いて動作させることもできる。スイッチＳ１及びＳ２は、例えば、時間、電源の出力電流、センサからのフィードバック、又は他の制御入力に少なくとも一部基づいて切り換えることができる。また、そのような実施形態では、図２Ｊ又は図２Ｋに示される回路を使用して、２つの制御モードで加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４を制御することができ、ここで、第１の制御モードは、Ｒ１及びＲ２のみへの電力の提供に対応し、第２の制御モードは、Ｒ１～Ｒ４への電力の提供に対応する。第１のセグメント２０２ａ内の加熱器Ｒ１及びＲ２のみに電力を提供する（これは第１の制御モードに対応する）ために、スイッチＳ１はＶＰに接続し、スイッチＳ２はＶＮに接続する。第１の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、及びＤ１を通って流れる。Ｄ２は、図２Ｊに示される回路内でＲ３及びＲ４を通って電流が流れないようにする。しかし、図２Ｋに示されるように、Ｄ２は任意選択の構成要素である。第１及び第２のセグメント２０２ａ、２０２ｂ内の加熱器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４に電力を提供する（これは第２の制御モードに対応する）ために、スイッチＳ１はＶＮに接続し、スイッチＳ２はＶＰに接続する。第２の制御モードでは、電流は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を通って流れ、Ｄ１は、電流が加熱器Ｒ３及びＲ４を通らずにワイヤを流れて短絡しないようにする。前述したように、システムに論理を追加するハードウェア又はソフトウェアによってスイッチングを達成することができる。
【0078】
センサ回路
図２Ｌ及び図２Ｍは、呼吸用加湿システム１００内の例示的な回路図を示し、ここで、回路６００は、２つのセンサＲ１及びＲ２からのデータを読み取るように構成される。図２Ｌ及び図２Ｍを参照すると、センサＲ１及びＲ２は抵抗を使用して表されているが、例えば、限定はしないが、温度センサ、湿度センサ、流量センサ、酸素センサなど任意の適切なタイプのセンサを使用することができる。幾つかの実施形態では、センサは、サーミスタなどの温度センサでよい。そのような実施形態では、センサＲ１とＲ２はそれぞれ、中間コネクタ２１４での第１のサーミスタと、呼吸回路２００の患者端部（例えば患者端部コネクタ）での第２のサーミスタとを表す。２つのサーミスタＲ１及びＲ２は、加湿器制御装置１２２内の電流又は電圧源及びスイッチと共に回路６００を使用して、呼吸回路２００内での２本のワイヤを使用して測定することができる。図２Ｌ及び図２Ｍを参照するこの説明はサーミスタに関するものであるが、関連付けられる回路に提供される電圧及び／又は電流に影響を及ぼす他の適切なセンサも適用可能である。
図２Ｌ及び図２Ｍは、呼吸用加湿システム１００内の例示的な回路図を示し、ここで、回路６００は、２つのセンサＲ１及びＲ２からのデータを読み取るように構成される。図２Ｌ及び図２Ｍを参照すると、センサＲ１及びＲ２は抵抗を使用して表されているが、例えば、限定はしないが、温度センサ、湿度センサ、流量センサ、酸素センサなど任意の適切なタイプのセンサを使用することができる。幾つかの実施形態では、センサは、サーミスタなどの温度センサでよい。そのような実施形態では、センサＲ１とＲ２はそれぞれ、中間コネクタ２１４での第１のサーミスタと、呼吸回路２００の患者端部（例えば患者端部コネクタ）での第２のサーミスタとを表す。２つのサーミスタＲ１及びＲ２は、加湿器制御装置１２２内の電流又は電圧源及びスイッチと共に回路６００を使用して、呼吸回路２００内での２本のワイヤを使用して測定することができる。図２Ｌ及び図２Ｍを参照するこの説明はサーミスタに関するものであるが、関連付けられる回路に提供される電圧及び／又は電流に影響を及ぼす他の適切なセンサも適用可能である。
【0079】
センサＲ１及びＲ２を選択的に読み取るために、電流は、ライン６０２及び６０４を介していずれかの極性で供給される。患者端部センサＲ２を測定するために、加湿器制御装置１２２は、上部電流供給源を接地するようにスイッチをセットする。次いで、電流は、底部電流供給源からＲ２を通って流れ、スイッチを通って接地に流れる。ダイオードＤ１によって、電流はＲ１を通るのを妨げられる。加湿器制御装置１２２は、底部電流供給源から接地への電圧降下を測定し、供給される電流及び測定された電圧に少なくとも一部基づいてセンサＲ２の抵抗を導出するように構成することができる。中間コネクタ２１４に位置決めされたセンサＲ１を測定するために、加湿器制御装置１２２は、患者端部センサＲ２を読み取り、結果を記録することができる。次いで、加湿器制御装置１２２は、底部電流源を接地するようにスイッチをセットすることができる。次いで、電流は、上部電流供給源からＲ１及びＲ２を通って、スイッチを通って接地に流れる。加湿器制御装置１２２は、上部電流供給源から接地への電圧降下を測定し、供給される電流と、測定された電圧と、Ｒ２の抵抗の測定からの記録された結果とに少なくとも一部基づいてセンサＲ１の抵抗を導出するように構成することができる。幾つかの実施形態では、Ｒ１の抵抗の導出時に、Ｄ１にわたる電圧降下が考慮に入れられる。図２Ｌに示される実施形態では、Ｄ１をＲ１の近くに配置することによって、ダイオードＤ１の温度を計算することができ、この温度は、Ｄ１にわたる電圧降下の計算に使用することができる。図２Ｌに示される構成の１つの生じ得る利点は、図２Ｍの実施形態に例示されるようにダイオードを通過することなく測定が行われるので、患者端部でのセンサＲ２の測定がより正確となり得ることである。ダイオードの通過は、不確かさ又は誤差をもたらすことがある。
【0080】
幾つかの実施形態では、図２Ｍに示されるように、追加のダイオードＤ２を中間コネクタ２１４に追加することができる。そのような実施形態では、加湿器制御装置１２２は、図２Ｌに示し上述した実施形態と同様にセンサＲ１及びＲ２を測定するように構成することができる。相違点は、センサＲ１を測定するときに、Ｒ２を通る電流の流れをダイオードＤ２が妨げるので、電流がＲ１及びＤ１を通って流れ、Ｒ２を通っては流れないことである。このようにすると、センサＲ１の測定を、センサＲ２の測定とは実質的に隔離又は分離することができる。センサＲ１の抵抗の導出と同様に、センサＲ２の抵抗の導出時には、ダイオードＤ２にわたる電圧降下を考慮に入れることができる。Ｄ１及びＤ２をＲ１の近くに配置することによって、ダイオードの温度を計算することができ、この温度は、それぞれＤ１及びＤ２にわたる電圧降下の計算時に使用することができる。
【0081】
特定の実施形態では、センサＲ１、Ｒ２の測定は、図２Ｌ及び図２Ｍの回路に接続された制御装置で実行されるソフトウェアで行われる。回路に供給される電流の方向及び量は、そのようなソフトウェアによって制御することができる。センサＲ１、Ｒ２の抵抗の正確な測定は、例えばアナログ／デジタル変換器を使用して電圧を測定することによって得ることができる。ダイオードＤ１及び／又はＤ２によって引き起こされる変化の影響を最小化又は防止するために、ソフトウェアは、同じ方向で２つの異なる電流（Ｉ１及びＩ２）を供給することができる。これにより、２つの異なる電流（Ｉ１及びＩ２）に対応する２つの異なる電圧読取値（Ｖ１及びＶ２）が得られる。これら２つの電圧及び電流を使用して、ソフトウェアは、ダイオードＤ１、Ｄ２の電圧降下、及びセンサＲ１、Ｒ２に関する抵抗を求めることができる。センサＲ１に関して、例えば、電圧降下は、以下の式で求めることができる：Ｖｄｒｏｐ＝（（Ｖ１＊Ｉ２－Ｖ２＊Ｉ１）／（（Ｖ１－Ｖ２）／Ｒ２＋Ｉ２－Ｉ１））。センサＲ１の抵抗は、以下の式を使用して計算することができる：Ｒ１＝（Ｖ２－Ｖｄｒｏｐ）／（Ｉ２－Ｖ２／Ｒ２）。一実施形態では、計算されたＶｄｒｏｐは、測定されたＶｄｒｏｐから一定の誤差を有し、この誤差は、ソフトウェアで補正される。一実施形態では、Ｖｄｒｏｐは、誤差補償として約１５％だけ増加される。
【0082】
呼吸用加湿システムと共に使用するためのセグメント化された医療用配管
図３Ａは、図１を参照して述べた呼吸用加湿システム１００と共に使用することができる例示的な複合チューブ１２０１の一区間の側面図を示す。複合チューブ１２０１は、吸気肢２０２として使用することができ、本明細書で述べるように、管に沿ったガスの凝結を防止する助けとなる熱的に有益な特性を提供するように構成することができる。複合チューブ１２０１は、経路を形成するように巻かれて接合された複数の細長い部材を含み、ここで、複数の細長い部材は、本明細書で述べる加熱器ワイヤの１本又は複数本を含むことができる。加熱器ワイヤが複合チューブ１２０１の壁に埋め込まれることに少なくとも一部基づいて、吸気肢２０２としての複合チューブ１２０１の使用は、凝結及びレインアウトを減少させ、吸気肢２０２の長さに沿ったより望ましい又は目標の温度プロファイルを維持することができる。複合チューブの壁は、より大きい熱質量を提供することができ、これは、温度変化に強く、肢２０２の外部の周囲温度に対する壁の断熱効果を高める。その結果、任意の数の異なる温度環境を含む肢２０２の長さに沿った温度をより正確に制御することができ、患者に送給されるガスの温度を制御する際に損失される電力又はエネルギーをより少なくすることができる。幾つかの実施形態では、複合チューブ１２０１を呼気肢２１０として使用することもできる。
図３Ａは、図１を参照して述べた呼吸用加湿システム１００と共に使用することができる例示的な複合チューブ１２０１の一区間の側面図を示す。複合チューブ１２０１は、吸気肢２０２として使用することができ、本明細書で述べるように、管に沿ったガスの凝結を防止する助けとなる熱的に有益な特性を提供するように構成することができる。複合チューブ１２０１は、経路を形成するように巻かれて接合された複数の細長い部材を含み、ここで、複数の細長い部材は、本明細書で述べる加熱器ワイヤの１本又は複数本を含むことができる。加熱器ワイヤが複合チューブ１２０１の壁に埋め込まれることに少なくとも一部基づいて、吸気肢２０２としての複合チューブ１２０１の使用は、凝結及びレインアウトを減少させ、吸気肢２０２の長さに沿ったより望ましい又は目標の温度プロファイルを維持することができる。複合チューブの壁は、より大きい熱質量を提供することができ、これは、温度変化に強く、肢２０２の外部の周囲温度に対する壁の断熱効果を高める。その結果、任意の数の異なる温度環境を含む肢２０２の長さに沿った温度をより正確に制御することができ、患者に送給されるガスの温度を制御する際に損失される電力又はエネルギーをより少なくすることができる。幾つかの実施形態では、複合チューブ１２０１を呼気肢２１０として使用することもできる。
【0083】
一般に、複合チューブ１２０１は、第１の細長い部材１２０３と第２の細長い部材１２０５とを備える。部材は、広範な用語であり、当業者にとってのその通常的及び慣例的な意味合いで解釈されるべきであり（すなわち、特殊な、又は特化された意味合いに限定すべきではなく）、限定はしないが、一体部分、一体構成要素、及び異なる構成要素を含む。したがって、図３Ａは、２つの異なる構成要素から形成された実施形態を示すが、他の実施形態では、第１の細長い部材１２０３と第２の細長い部材１２０５は、単一の材料から形成された管内の領域を表すこともできることを理解されたい。したがって、第１の細長い部材１２０３は、管の中空部分とすることができ、第２の細長い部材１２０５は、中空部分に構造的支持を追加する管の構造的支持又は補強部分となる。本明細書で述べるように、中空部分及び構造的支持部分は、螺旋構成を有することができる。複合チューブ１２０１を使用して、本明細書で述べる吸気肢２０２及び／又は呼気肢２１０、以下に述べる同軸管、又は本開示の他の箇所で述べる任意の他の管を形成することができる。
【0084】
この例では、第１の細長い部材１２０３は、螺旋状に巻かれた中空体を備えて、長手方向軸ＬＡ－ＬＡを有する細長い管を少なくとも一部形成し、また、長手方向軸ＬＡ－ＬＡに沿って延びる内腔１２０７を備える。少なくとも１つの実施形態では、第１の細長い部材１２０３は管である。好ましくは、第１の細長い部材１２０３は可撓性を有する。さらに、第１の細長い部材１２０３は、好ましくは透明であり、又は少なくとも半透明又は半不透明である。ある程度の透光性により、介護者又は使用者が、閉塞又は汚染物質に関して内腔１２０７を検査できる、又は湿気の存在を確認できるようにする。医療グレードプラスチックを含めた様々なプラスチックが、第１の細長い部材１２０３の本体に適している。適切な材料の例としては、ポリオレフィンエラストマー、ポリエーテルブロックアミド、熱可塑性コポリマーエラストマー、ＥＰＤＭ－ポリプロピレン混合物、及び熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。
【0085】
第１の細長い部材１２０３の中空体構造は、複合チューブ１２０１に対する断熱特性に寄与する。本明細書で説明するように熱損失を防止又は減少するので、断熱チューブ１２０１が望ましい。これにより、チューブ１２０１は、より少ない又は最小限のエネルギー損失でガスの調整状態を実質的に維持しながら、加熱器－加湿器から患者にガスを送給することが可能になる。
【0086】
第１の細長い部材の中空体構造は、断熱体として空気を使用することができる。複合チューブの壁は、より大きな熱質量を提供することができ、これは、温度変化に抵抗し、チューブの外側の周囲温度に関係する壁の断熱効果を高める。その結果、多くの異なる温度環境によるものを含めたチューブの長さに沿った温度を、より正確に制御することでき、患者に送達されるガスの温度を制御するのに電力又はエネルギーをあまり消費しないで済む。さらに、中空体構造は、環境条件及び環境条件の変化からチューブ内のガスを断熱するか、何らかの方法で断熱する。チューブは、病院の様々な場所で様々な条件にさらされることがある（例えば、異なる病棟で、しかしまた、チューブの一部の上に位置決めされた保育器又はファン又はブランケットにさらされることもある）。中空体構造は、そのような環境変化からガスを断熱するように作用する。さらなる環境変化は、例えば熱帯地域など、様々な地域で生じ得る温度及び湿度の変化であり得る。
【0087】
少なくとも１つの実施形態では、第１の細長い部材１２０３の中空部分は、ガスで満たされる。ガスは空気でよく、空気は、その低い熱伝導率（３００Ｋで２．６２×１０－２Ｗ／ｍ・Ｋ）及び非常に低いコストにより望ましい。また、有利には、空気よりも粘性の高いガスを使用することができる。これは、より高い粘性が、対流伝熱を減少させるからである。したがって、アルゴン（３００Ｋで１７．７２×１０－３Ｗ／ｍ・Ｋ）、クリプトン（３００Ｋで９．４３×１０－３Ｗ／ｍ・Ｋ）、及びキセノン（３００Ｋで５．６５×１０－３Ｗ／ｍ・Ｋ）などのガスが、断熱性能を高めることができる。これらのガスはそれぞれ無毒性であり、化学的に不活性であり、難燃性であり、市販されている。第１の細長い部材１２０３の中空部分は、管の両端で封止することができ、内部のガスを実質的に停滞させる。代替として、中空部分は、管の患者端部から制御装置に圧力フィードバックを伝送するための圧力サンプルラインなど、二次空気圧接続ラインでよい。第１の細長い部材１２０３は、任意選択で穿孔することができる。例えば、第１の細長い部材１２０３の表面は、内腔１２０７とは反対の外向きの表面に穿孔されることがある。別の実施形態では、第１の細長い部材１２０３の中空部分は、液体で満たされる。液体の例としては、水、又は高い熱容量を有する他の生体適合性の液体を挙げることができる。例えば、ナノ流体を使用することができる。適切な熱容量を有する例示的なナノ流体は、水と、アルミニウムなどの物質のナノ粒子とを含む。
【0088】
第２の細長い部材１２０５も螺旋状に巻かれて、第１の細長い部材１２０３の隣接する一巻き同士の間で、第１の細長い部材１２０３に接合される。第２の細長い部材１２０５は、細長い管の内腔１２０７の少なくとも一部を形成する。第２の細長い部材１２０５は、第１の細長い部材１２０３のための構造的支持として働く。
【0089】
少なくとも１つの実施形態では、第２の細長い部材１２０５は、（内腔１２０７の近位にある）基部でより広く、上部でより狭い。例えば、第２の細長い部材は、概して三角形状、概してＴ字形状、又は概してＹ形状でよい。しかし、対応する第１の細長い部材１２０３の輪郭に合った任意の形状が適している。代替として、第２の細長い部材の形状は、所与のセグメントの可撓性を改良又は低減するように選択されることがある。例えば、形状は、正方形、長方形、台形、菱形若しくは平行四辺形、五角形、若しくは他の多角形でよく、又は形状は、丸められた隅部を有するそのような形状の丸みのある変形でもよい。
【0090】
好ましくは、第２の細長い部材１２０５は可撓性を有し、管の湾曲を容易にする。第２の細長い部材１２０５は、第１の細長い部材１２０３よりも可撓性が小さくてもよい。これは、第２の細長い部材１２０５が第１の細長い部材１２０３を構造的に支持することができる機能を改良する。例えば、第２の細長い部材１２０５の弾性率は、好ましくは、３０～５０ＭＰａ（又は約３０～５０ＭＰａ）である。第１の細長い部材１２０３の弾性率は、第２の細長い部材１２０５の弾性率よりも小さい。第２の細長い部材１２０５は、中実又はほぼ中実でよい。さらに、第２の細長い部材１２０５は、導電性材料、例えばフィラメント、特に加熱フィラメント、又はセンサ（図示せず）をカプセル化又は収容することができる。加熱フィラメントは、湿気を含む空気からの凝結が生じ得る低温の表面を最小化することができる。また、加熱フィラメントを使用して、複合チューブ１２０１の内腔１２０７内のガスの温度プロファイルを変えることもできる。医療グレードプラスチックを含めた様々なポリマー及びプラスチックが、第２の細長い部材１２０５の本体に適している。適切な材料の例としては、ポリオレフィンエラストマー、ポリエーテルブロックアミド、熱可塑性コポリマーエラストマー、ＥＰＤＭ－ポリプロピレン混合物、及び熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。特定の実施形態では、第１の細長い部材１２０３と第２の細長い部材１２０５が同じ材料から形成されることもある。また、第２の細長い部材１２０５は、第１の細長い部材１２０３とは異なる色の材料から形成されてもよく、透明、半透明、又は不透明でよい。例えば、一実施形態では、第１の細長い部材１２０３は、透明なプラスチックから形成されることがあり、第２の細長い部材１２０５は、不透明の青色（又は他の色）のプラスチックから形成されることがある。
【0091】
可撓性の中空体と、一体支持部とを備えるこの螺旋状に巻かれた構造は、圧縮抵抗を提供することができ、その一方で、管の壁が、座屈、閉塞、又は崩壊することなく短い半径の曲げを可能にするのに十分な可撓性を有するようにする。好ましくは、ＩＳＯ５３６７：２０００（Ｅ）による曲げに伴う流れ抵抗の増加に関する試験において定義されるように、管は、座屈、閉塞、又は崩壊することなく、直径２５ｍｍの金属円柱体の周りで曲げることができる。また、この構造は、滑らかな内腔１２０７の表面（管孔）を提供することができ、これは、管に堆積物が生じないようにする助けとなり、ガスの流れを改良する。中空体は、管を軽量に保ちながら管の断熱特性を改良することが判明している。
【0092】
上で説明したように、複合チューブ１２０１は、呼吸回路内の呼気チューブ及び／又は吸気チューブとして、又は呼吸回路の一部として使用することができる。好ましくは、複合チューブ１２０１は、少なくとも吸気チューブとして使用される。
【0093】
図３Ｂは、図３Ａの例示的な複合チューブ１２０１の上部の長手方向断面を示す。図３Ｂは、図３Ａと同じ向きを有する。この例は、第１の細長い部材１２０３の中空体形状をさらに示す。この例で見られるように、第１の細長い部材１２０３は、長手方向断面で複数の中空気泡を形成し、中空気泡は、複合チューブ内部に完全に封入される。中空気泡には空気を充填することができる。第１の細長い部材１２０３の部分１２０９は、第２の細長い部材１２０５の隣接する巻きに重なる。第１の細長い部材１２０３の部分１２１１は、内腔の壁（管孔）を形成する。
【0094】
第１の細長い部材１２０３の隣接する一巻き同士の間、すなわち隣接する気泡体の間に隙間１２１３を有することが、意外にも、複合チューブ１２０１の全体の断熱特性を改良することが発見された。したがって、特定の実施形態では、隣接する気泡体は、隙間１２１３によって分離される。さらに、特定の実施形態は、隣接する気泡体間に隙間１２１３を提供することで、伝熱抵抗（Ｒ値）を増加し、したがって複合チューブ１２０１の熱伝導率を減少させることの実現を含む。また、この隙間構成は、より短い半径の曲げを可能にすることによって、複合チューブ１２０１の可撓性を改良することも判明した。図３Ｂに示されるように、Ｔ字形の第２の細長い部材１２０５は、隣接する気泡体間で隙間１２１３を保つ助けとなり得る。それにも関わらず、特定の実施形態では、隣接する気泡体は接触している。例えば、隣接する気泡体を一体に結合させることもできる。
【0095】
ガスの流れを加熱又は感知するために、１つ又は複数の導電性材料を第２の細長い部材１２０５内に配設することができる。この例では、２つの加熱フィラメント１２１５が、第２の細長い部材１２０５内にカプセル化され、それぞれ「Ｔ」字形の垂直部分の各側にある。加熱フィラメント（加熱器ワイヤとも呼ばれる）１２１５は、アルミニウム（Ａｌ）及び／又は銅（Ｃｕ）の合金や導電性ポリマーなどの導電性材料を含む。好ましくは、第２の細長い部材１２０５を形成する材料は、加熱フィラメント１２１５がそれらの動作温度に達したときに加熱フィラメント１２１５中の金属と反応しないように選択される。フィラメント１２１５は、内腔１２０７に露出されないように内腔１２０７から離して配置されることがある。複合チューブの一端で、数対のフィラメントが、連接ループとして形成されてもよい。
【0096】
少なくとも１つの実施形態では、複数のフィラメントが、第２の細長い部材１２０５内に配設される。フィラメントは、互いに電気的に接続させることができ、共通のレールを共有する。例えば、加熱フィラメントなど第１のフィラメントを、第２の細長い部材１２０５の第１の側に配設することができる。感知フィラメントなど第２のフィラメントを、第２の細長い部材１２０５の第２の側に配設することができる。接地フィラメントなど第３のフィラメントを、第１のフィラメントと第２のフィラメントの間に配設することができる。第１、第２、及び／又は第３のフィラメントは、第２の細長い部材１２０５の一端で互いに接続させることができる。
【0097】
図３Ｃは、図３Ｂでの気泡体の長手方向断面を示す。図示されるように、第２の細長い部材１２０５の隣接する巻きに重なる第１の細長い部材１２０３の部分１２０９は、ある程度の結合領域１２１７によって特徴付けられる。より大きい結合領域は、第１の細長い部材と第２の細長い部材の界面での層剥離に対する管の耐性を改良する。追加又は代替として、ビード及び／又は気泡体の形状は、結合領域１２１７を増加するように適合させることができる。例えば、図３Ｄは、左側に比較的小さい結合域を示す。また、図４Ｂは、より小さい結合領域を示す。対照的に、図３Ｅは、ビードのサイズ及び形状により、図３Ｄに示されるものよりもはるかに大きい結合領域を有する。図４Ａ及び図４Ｃも、より大きい結合領域を示す。これらの図をそれぞれ以下でより詳細に論じる。特定の実施形態では図３Ｅ、図４Ａ、及び図４Ｃでの構成が好ましいことがあるが、他の実施形態では、望みであれば、図３Ｄの構成、図４Ｂの構成、及び他の変形形態を含めた他の構成を利用することもできることを理解されたい。
【0098】
図３Ｄは、別の複合チューブの上部の長手方向断面を示す。図３Ｄは、図３Ｂと同じ向きを有する。この例は、第１の細長い部材１２０３の中空体形状をさらに示し、また第１の細長い部材１２０３が長手方向断面で複数の中空気泡体を形成する様子を示す。この例では、気泡体は、隙間１２１３によって互いに完全に分離されている。概して三角形の第２の細長い部材１２０５が、第１の細長い部材１２０３を支持する。
【0099】
図３Ｅは、別の複合チューブの上部の長手方向断面を示す。図３Ｅは、図３Ｂと同じ向きを有する。図３Ｅの例では、加熱フィラメント１２１５は、図３Ｂでのフィラメント１２１５よりも互いに離して配置されている。加熱フィラメント間の空間を増加させることで加熱効率を改良することができることが発見された。特定の実施形態は、この実現を含む。加熱効率は、管に入る熱の量と、管から出る又は回収可能なエネルギーの量との比を表す。一般に、管から放散されるエネルギー（又は熱）が大きいほど、加熱効率は低い。加熱性能の改良のために、加熱フィラメント１２１５は、管の孔に沿って均等に（又はほぼ均等に）配置することができる。代替として、フィラメント１２１５は、第２の細長い部材１２０５の末端に位置決めすることができ、これは、より単純な製造を可能にすることがある。
【0100】
図４Ａは、複合チューブの上部の長手方向断面を示す。図４Ａは、複合チューブ１２０１の一実施形態を示し、ここでは、第１の細長い部材（例えば気泡体）は大きな高さを有する。この例では、気泡体は、比較的小さい曲率半径を有し、したがって大きな曲率を有する。また、気泡体は、第２の細長い部材１２０５の高さの約３～４倍の高さである。
【0101】
図４Ｂは、別の複合チューブの上部の長手方向断面を示す。図４Ｂは、複合チューブ１２０１の一実施形態を示し、ここでは、第１の細長い部材（例えば気泡体）は上部を偏平にされている。この例では、気泡体は、非常に大きい曲率半径、及び小さい曲率を有する。また、気泡体は、第２の細長い部材１２０５とほぼ同じ高さである。
【0102】
図４Ｃは、別の複合チューブの上部の長手方向断面を示す。図４Ｃは、複合チューブ１２０１の一実施形態を示し、ここでは、第１の細長い部材（例えば気泡体）の幅が第１の細長い部材（例えば気泡体）の高さよりも大きい。この例では、気泡体は、図４Ａの曲率半径及び曲率と図４Ｂの曲率半径及び曲率との間の曲率半径及び曲率を有し、（図４Ａとの比較において）気泡体の上部に関する半径の中心が気泡体の外側である。気泡体の左右側の変曲点は、（図４Ａのように気泡体の下部にあるのに対して）気泡体の（高さ方向で）ほぼ中央である。また、気泡体の高さは、第２の細長い部材１２０５のほぼ２倍であり、図４Ａの高さと図４Ｂの高さとの間の気泡体高さとなっている。
【0103】
図４Ａの構成は、管からの熱損失が最小であった。図４Ｂの構成は、管からの熱損失が最大であった。図４Ｃの構成は、図４Ａと４Ｂの構成の間の中間の熱損失を有していた。しかし、図４Ａの構成での大きな外側表面積及び対流伝熱は、非効率的な加熱を生じた。したがって、図４Ａ～図４Ｃの３つの第１の細長い部材（例えば気泡体）構成のうち、図４Ｃが、最良の全体的な熱的特性を有すると判断された。３つの管に同じ熱エネルギーを入力したとき、図４Ｃの構成は、管の長さに沿って最大の温度上昇を生じた。図４Ｃの気泡体は、断熱空気体積を増加するのに十分に大きいが、対流による大きな熱損失を引き起こすほど大きくはない。図４Ｂの構成は、最も悪い熱的特性を有すると判断された。すなわち、図４Ｂの構成は、管の長さに沿って最小の温度上昇しか生じなかった。図４Ａの構成は、中間の熱的特性を有し、図４Ｃの構成よりも低い温度上昇を生じた。
【0104】
【0105】
【0106】
【表1】
【0107】
チューブ可撓性
図５Ａ～５Ｅは、複合チューブ１２０１の可撓性を変えることができる第１の細長い部材及び第２の細長い部材に対する修正の例を提供する。チューブ１２０１の幾何形状も、チューブの機械的特性に影響を与える。可撓性及び剛性を変えることによって、チューブ１２０１の機械的特性をカスタマイズすることができる。以下で論じる各修正形態は、断熱に関して述べたその効果（すなわち、他のすべてが同じに保たれている場合）を有することを理解されたい。しかし、以下に述べる修正形態の１つ又は複数を使用して、適切な管腔ボア、外径、外輪郭、美的外観、可撓性／剛性、長さ、絶縁特性、又は他の所望の特徴を備えた所望のチューブを実現することができることを当業者は理解されよう。チューブの可撓性とは、ねじれ、閉塞、又はチューブ内の流れに対する抵抗の過大な増加を伴わずに曲げるための、業界標準など規定の標準を参照することがある。可撓性を高めることによって、本開示は、規定の標準よりも高い可撓性を有し得るチューブを企図する。より高い可撓性を有するチューブは、より小さい曲率半径で、及び／又はチューブを湾曲させるのに必要な力をより小さくしてチューブが湾曲できることを示すことがある。
図５Ａ～５Ｅは、複合チューブ１２０１の可撓性を変えることができる第１の細長い部材及び第２の細長い部材に対する修正の例を提供する。チューブ１２０１の幾何形状も、チューブの機械的特性に影響を与える。可撓性及び剛性を変えることによって、チューブ１２０１の機械的特性をカスタマイズすることができる。以下で論じる各修正形態は、断熱に関して述べたその効果（すなわち、他のすべてが同じに保たれている場合）を有することを理解されたい。しかし、以下に述べる修正形態の１つ又は複数を使用して、適切な管腔ボア、外径、外輪郭、美的外観、可撓性／剛性、長さ、絶縁特性、又は他の所望の特徴を備えた所望のチューブを実現することができることを当業者は理解されよう。チューブの可撓性とは、ねじれ、閉塞、又はチューブ内の流れに対する抵抗の過大な増加を伴わずに曲げるための、業界標準など規定の標準を参照することがある。可撓性を高めることによって、本開示は、規定の標準よりも高い可撓性を有し得るチューブを企図する。より高い可撓性を有するチューブは、より小さい曲率半径で、及び／又はチューブを湾曲させるのに必要な力をより小さくしてチューブが湾曲できることを示すことがある。
【0108】
直径
図５Ａは、管腔の直径及び第１の細長い部材の直径のサイズの変化を示す。第１の細長い部材の気泡のサイズを増加させることによって、チューブ１２０１の可撓性が増加する。逆に、より小さい気泡サイズは、チューブ１２０１のより剛性の領域を生み出す。例えば、第１の細長い部材の直径は、１．０ｍｍ（又は約１．０ｍｍ）～６．０ｍｍ（又は約６．０ｍｍ）の範囲内でよい。
図５Ａは、管腔の直径及び第１の細長い部材の直径のサイズの変化を示す。第１の細長い部材の気泡のサイズを増加させることによって、チューブ１２０１の可撓性が増加する。逆に、より小さい気泡サイズは、チューブ１２０１のより剛性の領域を生み出す。例えば、第１の細長い部材の直径は、１．０ｍｍ（又は約１．０ｍｍ）～６．０ｍｍ（又は約６．０ｍｍ）の範囲内でよい。
【0109】
チューブの内径を大きくすることによって、チューブ１２０１の可撓性が低下する。逆に、より小さいチューブの内径は、チューブ１２０１の可撓性を高める。例えば、チューブの内径は、６．０ｍｍ（又は約６．０ｍｍ）～３０．０ｍｍ（又は約３０．０ｍｍ）の範囲内でよい。チューブ１２０１の内径を変えることによって、患者インターフェースの近くでより小さい内径を有することが可能であり、これは、患者の快適性を高め、美観を改善し、インターフェースの侵襲性を低減することができる。
【0110】
壁厚
図５Ｂの例では、管腔の壁を形成する第１の細長い部材１２０３の内側部分１２１１の断面厚さは、外側部分の厚さよりも小さい。図５Ｂの構成は、管腔の近くでより薄い気泡を生じるので、そのような構成により、複合チューブ１２０１が∩形状に曲げられたときに、内側部分１２１１がより容易に圧縮又は「バンチ（ｂｕｎｃｈ）」できるようになる。したがって、特定の実施形態は、内側部分１２１１の断面厚さが外側部分の断面厚さよりも小さい構成が、より短い半径の曲げを可能にすることによって、複合チューブ１２０１の可撓性を改良することができるという認識を含む。さらに、特定の実施形態は、可変の断面壁厚を有する第１の細長い部材１２０３を提供することによって、全体的なチューブの可撓性を改良することができるという認識を含む。望ましくは、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも小さい。
図５Ｂの例では、管腔の壁を形成する第１の細長い部材１２０３の内側部分１２１１の断面厚さは、外側部分の厚さよりも小さい。図５Ｂの構成は、管腔の近くでより薄い気泡を生じるので、そのような構成により、複合チューブ１２０１が∩形状に曲げられたときに、内側部分１２１１がより容易に圧縮又は「バンチ（ｂｕｎｃｈ）」できるようになる。したがって、特定の実施形態は、内側部分１２１１の断面厚さが外側部分の断面厚さよりも小さい構成が、より短い半径の曲げを可能にすることによって、複合チューブ１２０１の可撓性を改良することができるという認識を含む。さらに、特定の実施形態は、可変の断面壁厚を有する第１の細長い部材１２０３を提供することによって、全体的なチューブの可撓性を改良することができるという認識を含む。望ましくは、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも小さい。
【0111】
少なくとも１つの実施形態では、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも少なくとも２０％（又は約２０％）小さい。例えば、特定の実施形態では、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも少なくとも３０％（又は約３０％）、少なくとも４０％（又は約４０％）、少なくとも５０％（又は約５０％）、又は少なくとも６０％（又は約６０％）小さい。特定の実施形態では、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも２７％（又は約２７％）小さい。特定の実施形態では、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも３２％（又は約３２％）小さい。特定の実施形態では、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも５８％（又は約５８％）小さい。特定の実施形態では、内側部分１２１１の厚さは、外側部分の厚さよりも６４％（又は約６４％）小さい。
【0112】
外側部分の厚さは、０．１４ｍｍ（又は約０．１４ｍｍ）～０．５ｍｍ（又は約０．５ｍｍ）の範囲内、好ましくは０．２０ｍｍ（又は約０．２０ｍｍ）～０．５０ｍｍ（又は約０．５０ｍｍ）の範囲内でよい。内側部分１２１１の厚さは、０．０５ｍｍ（又は約０．０５ｍｍ）～０．３０ｍｍ（又は約０．３０ｍｍ）の範囲内、好ましくは０．０８ｍｍ（又は約０．０８ｍｍ）～０．１５ｍｍ（又は約０．１５ｍｍ）の範囲内でよい。
【0113】
ピッチ
図５Ｃを参照すると、第１の細長い部材１２０３の巻線のピッチは、チューブの可撓性に影響を及ぼすように変更することができる。ピッチとは、１つの部材の１つの巻線から同じ部材の次の巻線までの間隔を表す。例えば、ピッチは、第１の細長い部材から次の第１の細長い部材までの間隔、第２の細長い部材から次の第２の細長い部材までの間隔、部材の中央から次の部材の中央までの間隔などを表すことができる。より小さなピッチは、第１の細長い部材１２０３の単一の長手方向断面気泡の幅（Ｗ－Ｗ）よりも大きい高さ（Ｈ－Ｈ）をもたらすことができる。より大きい高さは、第１の細長い部材１２０３の気泡の外壁における材料のたるみの量を増加させるので、そのような構成は、より短い半径の曲げを可能にすることによって複合チューブ１２０１の可撓性を改良することができる。したがって、特定の実施形態は、ピッチを減少し、長手方向断面の幅よりも大きい長手方向断面高さを有する第１の細長い部材１２０３を提供することによって、全体的なチューブの可撓性を改良することができるという認識を含む。特定の実施形態ではこの例示的な構成が好ましい場合があるが、他の実施形態では、望みに応じて他の構成及び変形形態を使用できることを理解されたい。例えば、第１の細長い部材１２０３の長手方向断面気泡の高さをその幅よりも小さくすることができる。
図５Ｃを参照すると、第１の細長い部材１２０３の巻線のピッチは、チューブの可撓性に影響を及ぼすように変更することができる。ピッチとは、１つの部材の１つの巻線から同じ部材の次の巻線までの間隔を表す。例えば、ピッチは、第１の細長い部材から次の第１の細長い部材までの間隔、第２の細長い部材から次の第２の細長い部材までの間隔、部材の中央から次の部材の中央までの間隔などを表すことができる。より小さなピッチは、第１の細長い部材１２０３の単一の長手方向断面気泡の幅（Ｗ－Ｗ）よりも大きい高さ（Ｈ－Ｈ）をもたらすことができる。より大きい高さは、第１の細長い部材１２０３の気泡の外壁における材料のたるみの量を増加させるので、そのような構成は、より短い半径の曲げを可能にすることによって複合チューブ１２０１の可撓性を改良することができる。したがって、特定の実施形態は、ピッチを減少し、長手方向断面の幅よりも大きい長手方向断面高さを有する第１の細長い部材１２０３を提供することによって、全体的なチューブの可撓性を改良することができるという認識を含む。特定の実施形態ではこの例示的な構成が好ましい場合があるが、他の実施形態では、望みに応じて他の構成及び変形形態を使用できることを理解されたい。例えば、第１の細長い部材１２０３の長手方向断面気泡の高さをその幅よりも小さくすることができる。
【0114】
しかし、一般に、より広いピッチは、より高い可撓性のチューブ（すなわち、比較的大きなＷ－Ｗを有する気泡）を提供することを当業者は理解すべきである。例えば、大きい高さＨ－Ｈ及び小さい幅Ｗ－Ｗを有するチューブは、大きい幅Ｗ－Ｗを有するチューブよりも可撓性が低くなる。大きいＨ－Ｈと大きいＷ－Ｗとのクロスファクタは、ここでもＷ－Ｗが可撓性への重要な影響を有しているため、（小さい高さＨ－Ｈ及び大きい幅Ｗ－Ｗよりも）可撓性がさらに高くなり得る。
【0115】
少なくとも１つの実施形態では、気泡の高さ（Ｈ－Ｈ）は、１．２ｍｍ（又は約１．２ｍｍ）～１０ｍｍ（又は約１０ｍｍ）の範囲内でよく、例えば、１．２ｍｍ（又は約１．２ｍｍ）、１．７ｍｍ（又は約１．７ｍｍ）、１．８ｍｍ（又は約１．８ｍｍ）、２．７ｍｍ（又は約２．７ｍｍ）、２．８ｍｍ（又は約２．８ｍｍ）、３ｍｍ（又は約３ｍｍ）、３．２ｍｍ（又は約３．２ｍｍ）、３．５ｍｍ（又は約３．５ｍｍ）、３．８ｍｍ（又は約３．８ｍｍ）、４ｍｍ（又は約４ｍｍ）、４．５ｍｍ（又は約４．５ｍｍ）、７．７ｍｍ（又は約７．７ｍｍ）、又は８．２ｍｍ（又は約８．２ｍｍ）である。少なくとも１つの実施形態では、気泡の幅（Ｗ－Ｗ）は、１．７ｍｍ（又は約１．７ｍｍ）～８ｍｍ（又は約８ｍｍ）の範囲内でよく、例えば、１．７ｍｍ（又は約１．７ｍｍ）、３．２ｍｍ（又は約３．２ｍｍ）、３．５ｍｍ（又は約３．５ｍｍ）、４．０ｍｍ（又は約４．０ｍｍ）、４．２ｍｍ（又は約４．２ｍｍ）、５．２ｍｍ（又は約５．２ｍｍ）、５．５ｍｍ（又は約５．５ｍｍ）、６ｍｍ（又は約６ｍｍ）、７ｍｍ（又は約７ｍｍ）、７．５ｍｍ（又は約７．５ｍｍ）、又は８ｍｍ（又は約８ｍｍ）である。
【0116】
気泡の高さ（Ｈ－Ｈ）と気泡の幅（Ｗ－Ｗ）との関係は、比として表すことができる。気泡の高さ（Ｈ－Ｈ）と気泡の幅（Ｗ－Ｗ）の比が０のとき、可撓性は最も低くなる。比が増加するにつれて、可撓性が高まる。少なくとも１つの実施形態では、気泡の高さ（Ｈ－Ｈ）と気泡の幅（Ｗ－Ｗ）の比は、０．１５（又は約０．１５）～１．５ｍｍ（又は約１．５）の範囲内でよく、例えば、０．１６（又は約０．１６）、０．３４（又は約３．４）、０．５０（又は約０．５０）、０．５６（又は約０．５６）、０．５７（又は約０．５７）、０．５８（又は約０．５８）、０．６７（又は約０．６７）、０．６８（又は約０．６８）、０．７３（又は約０．７３）、０．８５（又は約０．８５）、１．１（又は約１．１）、及び１．３（又は約１．３）である。
【0117】
ビード幅
図５Ｄは、第２の細長い部材の幅の変化を示す。第２の細長い部材１２０５は、チューブの曲げを容易にするために可撓性を有することができる。例えば、第２の細長い部材１２０５の弾性率は、好ましくは３０～５０ＭＰａ（又は約３０～５０ＭＰａ）である。第１の細長い部材１２０３の弾性率は、第２の細長い部材１２０５の弾性率よりも小さくすることができる。第２の細長い部材１２０５は、中実又はほぼ中実でよい。第２の細長い部材１２０５の幅は、チューブの可撓性を変えるために増加させることができる。同じピッチを有する第２の細長い部材１２０６のより大きい幅は、可撓性を低下させることになる（これがまた、第１の細長い部材１２０３の幅を実質的に減少させるので）。第２の細長い部材１１２０５の過度の幅は、曲げ半径を制限し、チューブをバンチ又は崩壊させる可能性がある。同じピッチでの第２の細長い部材１２０５のより大きい幅は、第１の細長い部材１２０３の内壁を曲げるために利用可能な自由長も減少し、したがって、より高いスチフネスのチューブを生み出す。また、第１の細長い部材と第２の細長い部材との結合を高め、第１の細長い部材の上側部分のたるみの長さを減少させることができる。
図５Ｄは、第２の細長い部材の幅の変化を示す。第２の細長い部材１２０５は、チューブの曲げを容易にするために可撓性を有することができる。例えば、第２の細長い部材１２０５の弾性率は、好ましくは３０～５０ＭＰａ（又は約３０～５０ＭＰａ）である。第１の細長い部材１２０３の弾性率は、第２の細長い部材１２０５の弾性率よりも小さくすることができる。第２の細長い部材１２０５は、中実又はほぼ中実でよい。第２の細長い部材１２０５の幅は、チューブの可撓性を変えるために増加させることができる。同じピッチを有する第２の細長い部材１２０６のより大きい幅は、可撓性を低下させることになる（これがまた、第１の細長い部材１２０３の幅を実質的に減少させるので）。第２の細長い部材１１２０５の過度の幅は、曲げ半径を制限し、チューブをバンチ又は崩壊させる可能性がある。同じピッチでの第２の細長い部材１２０５のより大きい幅は、第１の細長い部材１２０３の内壁を曲げるために利用可能な自由長も減少し、したがって、より高いスチフネスのチューブを生み出す。また、第１の細長い部材と第２の細長い部材との結合を高め、第１の細長い部材の上側部分のたるみの長さを減少させることができる。
【0118】
扁平気泡
図５Ｅは、気泡が上部で扁平化されて中実である第１の細長い部材の実施形態を示す。第１の細長い部材の扁平化された本体は、チューブの可撓性を低下させる可能性がある。扁平化された気泡セクションは、チューブを著しく剛化することがある。いくつかの実施形態では、扁平化された気泡はほぼ中実でよいが、わずかに空いていてもよい（図示せず）。
図５Ｅは、気泡が上部で扁平化されて中実である第１の細長い部材の実施形態を示す。第１の細長い部材の扁平化された本体は、チューブの可撓性を低下させる可能性がある。扁平化された気泡セクションは、チューブを著しく剛化することがある。いくつかの実施形態では、扁平化された気泡はほぼ中実でよいが、わずかに空いていてもよい（図示せず）。
【0119】
可変スチフネスチューブ
図６Ａは、例示的な可変厚さチューブ３０１の長手方向断面図を示す。一般に、医療用チューブ３０１は、第１の開口部３０５、第２の開口部３０７、及び長手方向軸ＬＡ－ＬＡを有する細長い導管３０３を備える。この例では、細長い導管３０３は、概して円筒形の形状を有する。それにもかかわらず、「導管」は、広義の用語であり、当業者にとっての通常の慣習的な意味を与えられるべきであり（すなわち、特別な意味又はカスタマイズされた意味に限定されるべきではない）、限定はせずに、非円筒形の通路も含む。管腔３０９は、長手方向軸ＬＡ－ＬＡに沿って第１の開口部３０５と第２の開口部３０７との間に延在する。導管３０３は、第２の開口部３０７に隣接した位置よりも、第１の開口部３０５に隣接した位置でより高いスチフネスを有する。
図６Ａは、例示的な可変厚さチューブ３０１の長手方向断面図を示す。一般に、医療用チューブ３０１は、第１の開口部３０５、第２の開口部３０７、及び長手方向軸ＬＡ－ＬＡを有する細長い導管３０３を備える。この例では、細長い導管３０３は、概して円筒形の形状を有する。それにもかかわらず、「導管」は、広義の用語であり、当業者にとっての通常の慣習的な意味を与えられるべきであり（すなわち、特別な意味又はカスタマイズされた意味に限定されるべきではない）、限定はせずに、非円筒形の通路も含む。管腔３０９は、長手方向軸ＬＡ－ＬＡに沿って第１の開口部３０５と第２の開口部３０７との間に延在する。導管３０３は、第２の開口部３０７に隣接した位置よりも、第１の開口部３０５に隣接した位置でより高いスチフネスを有する。
【0120】
導管３０３は、第１の開口部３０５と第２の開口部３０７との間に延在し、管腔３０９を取り囲む壁３１１を備える。この例では、壁３１１は、第２の開口部３０７に隣接する導管３０３の第２の領域３１５内よりも、第１の開口部３０５に隣接する導管３０３の第１の領域３１３内においてスチフネスが高い。壁３１１は、任意選択において波形でよく、又は波形プロファイルでよい。この例に示されるように、波形プロファイルは、交互の外側の山（又は環状の突出部）と内側の谷（又は環状の凹部）とから構成することができる。外側の山は、細長い導管の最大内側半径と最大外側半径の位置に対応することがあり、内側の谷は、細長い導管の最小内側半径と最小外側半径の位置に対応することがある。そのような波形は、環状波形又は螺旋波形の形でよい。代替として、壁３１１は、滑らかな又は波状でないプロファイルでもよい。任意選択で、第１の開口部３０５は、上述した加湿器などの加湿ガス源に接続するようにサイズ及び形状を構成され、第２の開口部３０７は、患者インターフェースに接続するようにサイズ及び形状を構成される。例えば、１つ又は複数の端部は、患者インターフェース及び／又は加湿器への接続を容易にする接続ポートに接続するように構成することができる。他の構成も望ましいことがある。例えば、他の実施形態では、第１の開口部３０５は、患者インターフェースに接続するように構成することができ、第２の開口部３０７は、上述したように、ベンチレータ／送風機に接続するように構成することができる。
【0121】
以下により詳細に述べるように、チューブ３０１は、任意選択で、１つ又は複数の導電性（加熱又は感知）フィラメントを含むことができる。フィラメントに関する任意選択の位置は以下のようである。管腔内に典型的には緩く螺旋状に配置される；導電性フィラメントを所定の位置に固定し、熱損失を防ぐために、典型的には外部シースと組み合わせて、チューブ壁に密接に外部接触して配置される；又は管壁に埋め込まれる。
【0122】
一般に、チューブの全長は、１．０ｍ～３．０ｍ（又は約１．０ｍ～３．０ｍ）又は１．０～２．０ｍ（又は約１．０～２．０ｍ）でよい。好ましくは、チューブの長さは、１．５ｍ（又は約１．５ｍ）又は１．８ｍ（又は約１．８ｍ）である。好ましくは、管腔の平均直径（任意選択の波形での山と谷によって生み出される直径の変動を考慮に入れる）は、９ｍｍ～３０ｍｍ（又は約９ｍｍ～３０ｍｍ）である。好ましくは、成人患者の管腔直径は、２０ｍｍ（又は約２０ｍｍ）又は２２ｍｍ（又は約２２ｍｍ）である。好ましくは、新生児患者の管腔直径は、９ｍｍ（又は約９ｍｍ）から１５ｍｍ（又は約１５ｍｍ）である。実際、本明細書で述べる可変スチフネスチューブは、当技術分野で従来使用されているチューブに取って代わるものとして使用することができ、従来のチューブは、典型的には、９ｍｍ～３０ｍｍの間の平均管腔直径、及び約１ｍ～２．５ｍの間の長さを有する。
【0123】
また、チューブが、押しつぶれに対する耐性を有し、曲げられたときの流れの制約に対する耐性を有し、ねじれに対する耐性を有し、内圧下での長さ及び／又は体積の変化に対する耐性を有し、漏れに対する耐性を有し（６ｋＰａで、＜２５ｍＬ／分）、低い流れ抵抗（最大定格流量での圧力の上昇は０．２ｋＰａ未満である）を有し、電気的に安全であることが好ましい。好ましくは、チューブは、ＩＳＯ ５３６７：２０００（Ｅ）に従った曲げに伴う流れ抵抗の増加に関する試験で定義されるように、ねじれ、閉塞、又は崩壊なく、直径２５ｍｍの金属シリンダの周りで曲げることができる。
【0124】
領域間での異なるスチフネス
再び図６Ａを参照すると、好ましくは、第１の開口部３０５に隣接する導管３０３の第１の領域３１３は、第２の開口部３０７に隣接する導管３０３の第２の領域３１５よりもスチフネスが高い。様々な実施形態は、第１の領域３１３及び第２の領域３１５とは異なるスチフネス特性を有する第１の領域３１３と第２の領域３１５との間の１つ又は複数の追加領域（例えば、第１の領域３１３と第２の領域３１５とのスチフネス特性中間領域）を含む。例えば、３領域チューブ３０１は、２領域チューブ３０１と比較して、より良い曲線プロファイルを与えることができる。３領域チューブ３０１の概略図が図６Ｂに示されている。この例は、第１の領域３１３と第２の領域３１５との中間の第３の領域３２１を含む。
再び図６Ａを参照すると、好ましくは、第１の開口部３０５に隣接する導管３０３の第１の領域３１３は、第２の開口部３０７に隣接する導管３０３の第２の領域３１５よりもスチフネスが高い。様々な実施形態は、第１の領域３１３及び第２の領域３１５とは異なるスチフネス特性を有する第１の領域３１３と第２の領域３１５との間の１つ又は複数の追加領域（例えば、第１の領域３１３と第２の領域３１５とのスチフネス特性中間領域）を含む。例えば、３領域チューブ３０１は、２領域チューブ３０１と比較して、より良い曲線プロファイルを与えることができる。３領域チューブ３０１の概略図が図６Ｂに示されている。この例は、第１の領域３１３と第２の領域３１５との中間の第３の領域３２１を含む。
【0125】
壁の組成
少なくとも１つの実施形態では、壁は、１つ又は複数のポリマーを含む押出成形物から形成される。好ましいポリマーとして、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリオレフィンプラストマー（ＰＯＰ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、軟質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、又はこれらの材料の２つ以上のブレンドが挙げられる。ポリマーは、押出成形物全体の少なくとも９８．４（又は約９８．４）、９８．５（又は約９８．５）、９８．６（又は約９８．６）、９８．７（又は約９８．７）、９８．８（又は約９８．８）、９８．９（又は約９８．９）、９９．０（又は約９９．０）、９９．１（又は約９９．１）、９９．２（又は約９９．２）、９９．３（又は約９９．）、９９．４（又は約９９．４）、９９．５（又は約９９．５）、９９．６（又は約９９．６）、９９．７（又は約９９．７）、９９．８（又は約９９．８）、又は９９．９（又は約９９．９）重量パーセント（ｗｔ％）を成す。特定の実施形態では、押出成形物は、９９．４８８（又は約９９．４８８）ｗｔ％又は約９９．４９（又は約９９．４９）ｗｔ％のＬＬＤＰＥを含む。
少なくとも１つの実施形態では、壁は、１つ又は複数のポリマーを含む押出成形物から形成される。好ましいポリマーとして、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリオレフィンプラストマー（ＰＯＰ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、軟質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、又はこれらの材料の２つ以上のブレンドが挙げられる。ポリマーは、押出成形物全体の少なくとも９８．４（又は約９８．４）、９８．５（又は約９８．５）、９８．６（又は約９８．６）、９８．７（又は約９８．７）、９８．８（又は約９８．８）、９８．９（又は約９８．９）、９９．０（又は約９９．０）、９９．１（又は約９９．１）、９９．２（又は約９９．２）、９９．３（又は約９９．）、９９．４（又は約９９．４）、９９．５（又は約９９．５）、９９．６（又は約９９．６）、９９．７（又は約９９．７）、９９．８（又は約９９．８）、又は９９．９（又は約９９．９）重量パーセント（ｗｔ％）を成す。特定の実施形態では、押出成形物は、９９．４８８（又は約９９．４８８）ｗｔ％又は約９９．４９（又は約９９．４９）ｗｔ％のＬＬＤＰＥを含む。
【0126】
発泡体壁を含む実施形態では、発泡体壁は、好ましくは、例えば単一の押出成形物の押出成形によって形成される単一部片のポリマー発泡体である。発泡体壁は、有利には、非発泡体壁によって提供される断熱レベルと比較して、管腔に関する断熱レベルを改良することができる。したがって、少なくとも１つの実施形態では、壁は、医療用チューブを取り巻く環境の潜在的な冷却効果から、細長い導管の内容物（例えば、ガス流路を通って流れる加湿ガスなど）を断熱する（例えば、呼吸回路を取り巻く周囲の空気からの断熱、又は腹腔鏡送気システムからの断熱）。医療用チューブを取り巻く環境は、例えば、病棟若しくは病室、手術室、自宅の寝室、又は患者がいることがある他の場所である。
【0127】
発泡体壁を形成するための例示的な方法は、押出成形物への化学発泡剤の添加を含む。化学発泡剤は、時として起泡剤とも呼ばれる。化学発泡剤は、押出成形プロセスの一部として、又は押出成形プロセスの後に、押出成形材料の発泡を可能にする。
【0128】
また、化学的な発泡法ではなく物理的な発泡法によるものなど、発泡体壁を形成するための他の発泡技法を採用することもできることを理解されたい。物理的な発泡法は、加圧下で押出成形物にガスを直接導入することを含む。押出成形物が押し出されるとき、圧力が低下され、ガスが膨張できるようになる。例えば、１つのそのような物理的な発泡技法は、押出成形点又はその付近での押出成形物へのガスの吹込み又は注入を含む。そのようなガスは、窒素、二酸化炭素、ペンタン、又はブタンを含むことがある。
【0129】
シース
特定の実施形態では、図６Ｃに示されるように、細長い導管３０３は、シース３２７をさらに備えることができる。シース３２７は、壁３１１を部分的又は完全に取り囲む部材である。シース３２７は、壁３１１に沿った位置で導管３０３の壁３１１に固定することができ、又はチューブ３０１の端部のみに固定されてもよい。また、シースは、セグメント化された吸気チューブ２０２の中間コネクタ２１４によって固定されてもよい。シース３２７は、導電性フィラメント（後述）を所定の位置に固定するため、及び／又は管壁３１１に衝突する冷気流による熱損失を防ぐために使用することができる。
特定の実施形態では、図６Ｃに示されるように、細長い導管３０３は、シース３２７をさらに備えることができる。シース３２７は、壁３１１を部分的又は完全に取り囲む部材である。シース３２７は、壁３１１に沿った位置で導管３０３の壁３１１に固定することができ、又はチューブ３０１の端部のみに固定されてもよい。また、シースは、セグメント化された吸気チューブ２０２の中間コネクタ２１４によって固定されてもよい。シース３２７は、導電性フィラメント（後述）を所定の位置に固定するため、及び／又は管壁３１１に衝突する冷気流による熱損失を防ぐために使用することができる。
【0130】
シース３２７は、滑らかな壁（図示せず）、複合チューブ１２０１、又は波形壁３１１を備える導管３０３に組み込むことができるが、そのようなシース３２７を波形壁又は複合チューブと共に含むことが特に有利であり得る。シースは、波形の隣接する外側の山（又は環状突出部）の間に空気を捕捉することができる。これは、管腔３０９を通過するガスのさらなる断熱を支援し得る。
【0131】
例えば、シース３２７が壁３１１の周りに押出成形される場合、そのような押出成形は、壁３１１の最初の押出成形に続くステップ、すなわち壁３１１の形成後の押出成形ステップでよい。さらに、例えば外側シース３２７が壁３１１の周りのラップである場合、シース３２７は、壁３１１の長さの周りに螺旋状に巻かれたテープ又はリボンから所定の位置に構成されてもよい。さらに、外側シース３２７が中空チューブとして事前に形成されている場合、外側シース３２７は、壁３１１の外側の周りの位置に被せられてもよい。
【0132】
いくつかの実施形態では、シースは、メッシュ、編組み、又は布製のカバーから形成することができる。そのようなシースのフィラメントのサイズは、０．０５ｍｍ～１．０ｍｍ（又は約０．０５ｍｍ～１．０ｍｍ）の間でよい。好ましくは、フィラメントのサイズは、０．２５ｍｍ（又は約０．２５４ｍｍ）～０．２８ｍｍ（又は約２．８ｍｍ）である。編組みメッシュは、プラスチック若しくは金属、又は天然若しくは合成繊維などの様々な材料から製造することができる。１つの例示的実施形態では、シースは、好ましくは、ポリエチレンテレフタレートモノフィラメントから形成される。
【0133】
１つの例示的実施形態では、シース２７は、呼吸回路肢の１つ又は複数のセグメントを取り囲む編組みメッシュであることが好ましく、呼吸導管がコネクタに挿入される端部でのみ肢に結合される。別の例示的実施形態では、シースは、呼吸導管壁の外側に位置され、導管壁が固定されると同時に、端部コネクタに且つ端部コネクタの周囲又は下のいずれかに固定される。シースは、接着剤、摩擦嵌め、オーバーモールド、又は他の従来の固定方法など、当技術分野で知られている任意の適切な手段によって固定することができる。
【0134】
１つの例示的実施形態では、シースは、導管が形成されると同時にシースが形成されるオンラインプロセスとして呼吸導管に適用されてよく、又は代替として、事前に作られたシースが別のプロセスで呼吸導管に適用されてもよい。
【0135】
使用中、シースは、呼吸回路肢自体の波伝播効果の減衰に大きく寄与する（すなわち、チューブの変位を減衰させる）。いくつかの実施形態では、導管の長さに沿ってシースと呼吸回路肢との間の結合はないが、シースがガス流（特に、高周波ガス流）下でチューブの変位を大幅に改良することが判明した。さらに驚くべきことに、メッシュシースが特に優れた減衰効果を有することが判明した。これは、（療法中などに）肢に張力がかかるとき、メッシュの軸方向又は長手方向の伸長によりメッシュチューブが（フィンガートラップ玩具のように）半径方向で収縮し、これにより、チューブを締め付け、生じ得る波伝播若しくは変位力を制限する、又は波伝播若しくは変位力に抵抗するからである。この半径方向の収縮は、チューブ壁の外面によって（例えば、複合チューブの第１及び／又は第２の細長い部材の他の表面によって）抵抗され、呼吸回路肢のための歪み制限効果をもたらす。この効果は、呼吸回路肢の強度、及び変位力に対する耐性を大幅に改良し、それでも、位置決め中の可撓曲げを可能にする。この実施形態では、導管のスチフネスを改良するために、編組みフィラメントの材料、数、織りピッチ、及びゲージを選択することが好ましい。メッシュシースの１つの例示的実施形態では、メッシュは、１メートル当たり１０（又は約１０）～１０００（又は約１０００）ピックである。メッシュシースの別の例示的実施形態では、メッシュは、１メートル当たり１００（又は約１００）～５００（又は約５００）ピックの間である。メッシュシースの別の例示的実施形態では、メッシュは、１メートル当たり２００（又は約２００）～４００（又は約４００）ピックの間である。チューブの変位を減衰させるとは、一般に、療法中など、チューブが張力を受けているときにチューブが受けることがある波伝播若しくは変位力を制限する、又は波伝播若しくは変位力に抵抗することを表すことができる。これは、療法中に、変位の大きさの減少、変位周波数の減少、チューブの曲げの曲率の減少、及び／又はチューブの顕著な動きの全般的な減少など、様々な減衰効果をもたらすことができる。
【0136】
メッシュシースは、単一のストランド若しくはフィラメント、又は２つ以上の隣接するストランド若しくはフィラメントを備えていてもよい。例えば、単一のストランドではなく、メッシュシースは、２～３２本の隣接するフィラメントから構成することもできる。シースには、１、２、４、８、１６、３２、又は６４本以上の隣接するストランドがあり得る。１メートル当たりの所望のピックを実現するために、任意の適切な数の編組み（上で論じたような１つ又は複数のフィラメントを含む）があってよい。例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、又は４１以上の編組みがあり得る。１つの例示的実施形態では、適切なメッシュは、１メートル当たり２５０～３５０ピックを有し、編組みごとに２本の隣接するフィラメントを含む３６個の編組みから構成されることがある。
【0137】
代替減衰機構
チューブ自体とは異なる調波周波数応答を有する少なくとも１つの構成要素を取り付けるなど、変位力に抵抗し、それでも曲げ運動の可撓性を与えるための他の適切な手段があることを当業者は理解すべきである。
チューブ自体とは異なる調波周波数応答を有する少なくとも１つの構成要素を取り付けるなど、変位力に抵抗し、それでも曲げ運動の可撓性を与えるための他の適切な手段があることを当業者は理解すべきである。
【0138】
１つの例示的実施形態では、減衰機構は、スプライン、又は少なくとも１つのスプラインである。スプラインは、チューブの内部（管腔内又は側壁）にあっても外部にあってもよく、チューブと同時に形成されても、チューブとは別の時点で形成されてもよく、チューブと一体に形成されてもそうでなくてもよく、チューブのセグメントの長さに実質的に沿って延在しても、チューブのセグメントの部分長さのみに延在してもよく、チューブと同軸でもそうでなくてもよい。
【0139】
別の例示的実施形態では、減衰機構は、少なくとも１つの剛化ロッド（曲げ力の下で依然として可撓性であるような材料で形成されている）である。剛化ロッドは、チューブの内部（管腔内又は側壁）にあっても外部にあってもよく、チューブと同時に形成されても、チューブとは別の時点で形成されてもよく、チューブと一体に形成されてもそうでなくてもよく、チューブのセグメントの長さに実質的に沿って延在しても、チューブのセグメントの部分長さのみに延在してもよく、チューブと同軸でもそうでなくてもよい。
【0140】
１つの例示的実施形態では、減衰機構は、少なくとも１つのリブである。リブは、チューブの内部（管腔内又は側壁）にあっても外部にあってもよく、チューブと同時に形成されても、チューブとは別の時点で形成されてもよく、チューブと一体に形成されてもそうでなくてもよく、チューブのセグメントの長さに実質的に沿って延在しても、チューブのセグメントの部分長さのみに延在してもよく、チューブに沿って軸方向に延在してもそうでなくてもよく、チューブの周りに半径方向で延在してもそうでなくてもよく、チューブの軸に垂直に延在してもそうでなくてもよい。
【0141】
１つの例示的実施形態では、減衰機構は、少なくとも１つのフィルムである。フィルムは、チューブの内部（管腔内又は側壁）にあっても外部にあってもよく、チューブと同時に形成されても、チューブとは別の時点で形成されてもよく、チューブと一体に形成されてもそうでなくてもよく、チューブ上を覆ってもチューブの内部を覆ってもよく、チューブのセグメントの長さに実質的に沿って延在しても、チューブのセグメントの部分長さのみに延在してもよく、チューブと同軸でもそうでなくてもよい。
【0142】
１つの例示的実施形態では、減衰機構は、テープ、又はストリップ、又はストリングである。テープ又はストリップ又はストリングは、チューブの内部（管腔内又は側壁）にあっても外部にあってもよく、チューブと同時に形成されても、チューブとは別の時点で形成されてもよく、チューブと一体に形成されてもそうでなくてもよく、チューブ上を覆ってもチューブの内部を覆ってもよく、チューブのセグメントの長さに実質的に沿って延在しても、チューブのセグメントの部分長さのみに延在してもよく、チューブと同軸でもそうでなくてもよい。テープ又はストリップ又はストリングは、テープ又はストリップ又はストリングの長さに沿って部分的又は全体的に広がる接着剤を１つ又は複数の側面に含むことがある。或いは、テープ又はストリップ又はストリングは、接着剤を含まないこともあり、本明細書の他の箇所で述べるものなど任意の他の適切な様式でチューブに又はチューブ内部に保定される。テープ又はストリップ又はストリングは、チューブの周りに螺旋状に巻かれていてよい。好ましくは、チューブが螺旋状に巻かれた構成要素から構成されている場合、螺旋状に巻かれたテープ又はストリップ又はストリングは、チューブの螺旋状に巻かれた構成要素とは異なるピッチ（より緩い又はより密のピッチ）である。代替実施形態では、テープ又はストリップ又はストリングは、螺旋状に巻かれていない。さらなる例示的実施形態では、テープ又はストリップ又はストリングは、チューブに沿って長手方向に延在してもよい。別のさらなる例示的な実施形態では、テープ又はストリップ又はストリングは、螺旋状に巻かれた少なくとも１つのセグメントと、螺旋状に巻かれていない少なくとも１つのセグメントとを含む。
【0143】
端部又は中間コネクタは、凹部若しくは溝、リップ、又はスロットなど、上述した減衰機構を受け入れるための構造的機構でもよい。例えば、１つの例示的実施形態では、少なくとも１つのコネクタ（端部コネクタ又は中間コネクタなど）は、上述した補強スパインを受け入れるための凹部又は溝を備える。そのような減衰機構は、接着剤、摩擦嵌め、又はオーバーモールディングなど、当技術分野での従来の取付け手段により、コネクタによって保定され得ることを理解されたい。さらに、そのような減衰機構は、プラスチック、金属、天然若しくは合成繊維、シリコーン、又は本明細書の他の箇所で述べたものを含む他の適切な材料など、任意の適切な材料から成っていてもよいことを当業者は理解すべきである。
【0144】
可撓性呼吸チューブ
図７Ａ～７Ｂ及び８Ａ～８Ｅは、様々な可撓性呼吸チューブの実施形態を示す。可撓性チューブを使用して、患者、特に新生児患者に呼吸療法を提供するときに、チューブの位置決め容易性及び使いやすさを向上させることができる。呼吸用加湿システム内での軽量の可撓性チューブの使用により、特定の呼吸波形が呼吸チューブを通して伝送されるとき、例えば高周波振動換気を行うときに、チューブが振動及び変位を受けることがある。場合によっては、振動が呼吸チューブの著しい変位を引き起こす可能性があり、これは、処方医、看護師、セラピスト、又は友人や家族など、患者の介護者に不快感や不安を与える。さらに、より高い剛性のチューブは、適切に位置決めするのがより難しいことがあり、患者にとって不快になり得る又は怪我を引き起こすおそれさえある力の負荷が患者インターフェースに加わる可能性がある。図７Ａ～７Ｂ及び８Ａ～８Ｅに関して述べる実施形態は、動作中の呼吸チューブの振動及び変位を減衰及び制御するための様々な解決策を提供する。
図７Ａ～７Ｂ及び８Ａ～８Ｅは、様々な可撓性呼吸チューブの実施形態を示す。可撓性チューブを使用して、患者、特に新生児患者に呼吸療法を提供するときに、チューブの位置決め容易性及び使いやすさを向上させることができる。呼吸用加湿システム内での軽量の可撓性チューブの使用により、特定の呼吸波形が呼吸チューブを通して伝送されるとき、例えば高周波振動換気を行うときに、チューブが振動及び変位を受けることがある。場合によっては、振動が呼吸チューブの著しい変位を引き起こす可能性があり、これは、処方医、看護師、セラピスト、又は友人や家族など、患者の介護者に不快感や不安を与える。さらに、より高い剛性のチューブは、適切に位置決めするのがより難しいことがあり、患者にとって不快になり得る又は怪我を引き起こすおそれさえある力の負荷が患者インターフェースに加わる可能性がある。図７Ａ～７Ｂ及び８Ａ～８Ｅに関して述べる実施形態は、動作中の呼吸チューブの振動及び変位を減衰及び制御するための様々な解決策を提供する。
【0145】
図７Ａ～７Ｂ及び８Ａ～８Ｄを参照すると、呼吸チューブは、第１のセグメント４０２ａ及び第２のセグメント４０２ｂを有し、中間コネクタ４１４が、第１のセグメント４０２ａと第２のセグメント４０２ｂとの間にある。第１のセグメント４０２ａは、一端で加湿チャンバ、及び他端で中間コネクタ４１４と結合するための適切な継手を有する加湿器インターフェースコネクタ４０４を含むことができる。第２のセグメント４０２ｂは、一端で患者インターフェース、及び他端で中間コネクタ４１４と結合するための適切な継手を有する患者インターフェースコネクタ４０６を有することができる。チューブ４０２ａ、４０２ｂのセグメントは、中間コネクタによって互いに結合されて、ガス送達のための単一の導管を形成することができる。第１のセグメント４０２ａ、第２のセグメント４０２ｂ、及び中間コネクタ４１４は、本明細書で開示される様々な実施形態に従って構成することができる。例えば、セグメント４０２ａ、４０２ｂは、それぞれセグメント２０２ａ及び２０２ｂに従って実現することができ、中間コネクタ４１４は、中間コネクタ２１４に従って実現することができる。
【0146】
第２のセグメント４０２ｂは、第１のセグメント４０２ａよりも短くすることができ、特定の実装形態では、第２のセグメント４０２ｂは、第１のセグメント４０２ａの約半分の長さでよい。第１のセグメント４０２ａは、例えば、少なくとも約０．５ｍ及び／又は約２ｍ以下、少なくとも約０．７ｍ及び／又は約１．８ｍ以下、少なくとも約０．９ｍ及び／又は約１．５ｍ以下、又は少なくとも約１ｍ及び／又は約１．２ｍ以下の長さを有することができる。第２のセグメント４０２ｂは、例えば、少なくとも約０．２ｍ及び／又は約１．５ｍ以下、少なくとも約０．３ｍ及び／又は約１ｍ以下、少なくとも約０．４ｍ及び／又は約０．８ｍ以下、又は少なくとも約０．５ｍ及び／又は約０．７ｍ以下の長さを有することができる。
【0147】
図７Ａ及び７Ｂを参照すると、呼吸チューブ４１０の実施形態が示されている。呼吸チューブ４１０の第１のセグメント４０２ａと第２のセグメント４０２ｂとは、異なる可撓性を有する。第１のセグメント４０２ａは、第２のセグメント４０２ｂよりも高いスチフネス又は剛性を有する。患者インターフェースに近い第２のセグメント４０２ｂは、第１のセグメント４０２ａよりも高い可撓性を有する。いくつかの実施形態では、第１のセグメント及び／又は第２のセグメントは、図６Ａ～６Ｃに関して述べたような可変スチフネスを有することができる。例えば、第１のセグメント４０２ａは、一定のスチフネスを有することができ、第２のセグメント４０２ｂは、セグメントの長さに沿って可変スチフネスを有することができ、それにより、患者インターフェースに最も近い第２のセグメント４０２ｂの部分は最高の可撓性を有する。より高いスチフネスのセグメント４０２ａを含むことによって、チューブのより大きいセグメントにおいて振動及び変位を低減して減衰させることができる。第１のセグメント４０２ａと第２のセグメント４０２ｂとの相対的な可撓性は、チューブの構造を変えることによって制御することができる。いくつかの実施形態では、チューブのセグメント４０２ａ、４０２ｂは複合チューブでよく、可撓性は、本明細書で図５Ａ～５Ｅに関して論じたように変えることができる。例えば、より高い可撓性の第２のセグメント４０２ｂは、より高いスチフネスの第１のセグメント４０２ａと比較して、より薄い側壁、より小さい内径、より狭いピッチ、及び／又はより小さいビード幅の少なくとも１つを有することができる。いくつかの実施形態では、第２のセグメント４０２ｂの第１の細長い部材（例えば参照番号１２０３）は、第１のセグメント４０２ａの第１の細長い部材よりも細くて高い。
【0148】
さらに、第１のセグメント４０２ａと第２のセグメント４０２ｂとは、異なる材料から成っていてもよい。これは、異なるスチフネス／可撓性を有する第１のセグメント４０２ａ及び第２のセグメント４０２ｂをもたらすことがある。代替として、第１のセグメント４０２ａと第２のセグメント４０２ｂとが同様のスチフネス／可撓性を有するように、異なる材料が選択されてもよい。１つの例示的実施形態では、異なる材料は、異なるデュロメータ及び／又は粘度を有する同じ材料である。別の例示的実施形態では、異なる材料は、異なるファミリ又はクラス又はタイプの材料である。
【0149】
別の例示的実施形態では、１つ又は複数のセグメントが、セグメントをより高い又はより低い可撓性にするために後処理を受けることがある。例えば、１つ又は複数のセグメントは、押出成形後に架橋を受けることがある。さらなる例示的実施形態では、架橋剤は、外部硬化（すなわち、チューブの外面で硬化）されることがあり、しかしチューブの内面では未硬化のままにされることがある。代替として、逆にすることもでき、チューブの内面は硬化されるが、外面は硬化されない。さらなる例示的実施形態では、マルチセグメント化されたチューブの１つ又は複数のセグメントは、そのような後処理を含むことがあるが、マルチセグメント化されたチューブの他のセグメントは含まない。
【0150】
図８Ａ～８Ｅは、チューブ４２０の１つ又は複数のセグメントを覆うシース４０８を備えた呼吸チューブ４２０の実施形態を示す。第１のセグメント４０２ａと第２のセグメント４０２ｂとは、同じ可撓性を有することができる。シース４０８は、図６Ｃに関して述べたシース３２７と同様でよい。シース４０８は、チューブ４２０のセグメント及び／又はコネクタの外壁を部分的又は完全に取り囲むことができる。シース４０８は、押出成形された外層として、壁の周りのラッピングとして、又は壁の周りの位置に摺動される又は引っ張られるスリーブとして、壁の周りに適用されてもよい。シース４０８は、任意の所要の厚さにすることができるが、使用される厚さ及び材料は、チューブの可撓性を維持するための要件とのバランスを取るべきである。シースは、メッシュ、編組み、又は布製のカバーから形成することができる。シース４０８は、チューブに沿った１つ若しくは複数の位置で固定することができ、又は、中間コネクタ、患者インターフェース、及び／又は加湿器インターフェースなど、チューブのセグメントの端部のみに固定することができる。
【0151】
メッシュ又は編組みシースは、スレッドの間にかなりの数の開口部を含むことがあり、開口部は、周囲環境に対して開いている。それらの開口部が広い場合、メッシュ又は編組みシースが有意な断熱層として機能しないことを理解されたい。しかし、驚くべきことに、本出願人は、メッシュ又は編組みシースが療法中にチューブの変位又は動きを減衰又は吸収するように作用し、変位又は動きの量を、介護者にとって普通であって受け入れられるレベルまで下げることを発見した。さらに、本出願人は、そのようなメッシュ又は編組みシースがチューブの可撓性を阻害又は制限しないことを発見した。
【0152】
図８Ａで、シースは、チューブ４２０の第１のセグメント４０２ａ上に被せられる。図８Ｃでは、第１のシース４０８ａが、チューブの第１のセグメント４０２ａに被せられ、第２のシース４０８ｂが、第２のセグメント４０２ｂに被せられている。図８Ｃと同様の別の例示的実施形態では、シースは、チューブの全長に沿って連続的であり、中間コネクタの下を通ってもよい。図８Ｄでは、第１のシースセグメント４０８ａが、チューブの第１のセグメント４０２ａに被せられ、第２のシースセグメント４０８ｂが、第２のセグメント４０２ｂに被せられ、第３のシースセグメント４０８ｃが、中間コネクタ４１４に被せられている。シースセグメント４０８ａ～ｃは、加湿器インターフェースコネクタ４０４から患者インターフェースコネクタ４０６まで延在する単一のシースでよい。いくつかの実施形態では、シースは、２つ以上のシースに分割することができる。図８Ｅは、加湿器インターフェースコネクタ４０４と患者インターフェースコネクタ４０６との間に単一の可撓性チューブセグメントのみを含むチューブ４３０の実施形態を示す。チューブ４３０は、チューブの全長に延在するシース４０８を有する。１つの例示的実施形態では、シースは、薄壁のシースである。
【0153】
図７及び８から、本開示に基づいて、可撓性、複数又は単一のセグメント、及びシースのすべての組合せを使用することができることを理解されたい。同様に、複合（又は気泡）チューブは、図５を参照して述べた修正形態のいずれかにより、より高い又はより低い可撓性があり得る。例えば、中間コネクタを有するセグメント化されたチューブは、セグメント間で同じ可撓性を有していてもよい。このチューブは、中空体を有する第１の部材におけるチューブの管腔近くの側壁が大気にさらされる側壁よりも薄いので、他のチューブよりも可撓性が高いことがあり、又は、図５を参照して述べた他のパラメータに基づいて、他のチューブよりも可撓性が高いことがある。このチューブは、１つ又はすべてのセグメントにわたるシースを有することがあり、シースは、中間コネクタの上又は下を通ることがある。代替として、チューブは、図８Ｅに示されるように、その長さに沿って一定の可撓性を有する単一セグメントチューブでよい。このチューブは、全長にわたってシースを含む。別の実施形態では、図８Ｅでのチューブは、チューブの長さの一部のみにわたるシースを含む。別の実施形態では、図８Ｅでの単一チューブは、図６に示されるように、その長さに沿って可変の可撓性を有することがある。代替として、チューブは、セグメント間で異なる又は同じ可撓性を有する異なるセグメントを備えていてもよい。例えば、患者端部セグメントは、加湿器端部セグメントよりも高い、低い、又は同じ可撓性を有することがある。同様に、３つ以上のセグメントがある場合、セグメントはチューブの他のセグメントよりも高い、低い、又は同じ可撓性を有することがある。
【0154】
関連の構成要素を備える呼吸用加湿システム並びに方法の幾つかの例を、図を参照しながら説明してきた。これらの図は、様々なシステム及びモジュール、並びにそれらの間の接続を示す。様々なモジュール及びシステムは、様々な構成で組み合わせることができ、様々なモジュール及びシステム間の接続は、物理的又は論理的リンクを表すことができる。これらの図における表現は、原理を明瞭に示すように提示されている。モジュール又はシステムの分割に関する詳細は、個々の物理的実施形態を定めることを試みたものではなく、説明を容易にするために提供されている。例及び図は、本明細書で述べる発明の範囲を例示することを意図されており、限定することは意図されていない。例えば、本明細書における原理は、呼吸用加湿器、並びに手術用加湿器を含めた他のタイプの加湿システムに適用することができる。本明細書における原理は、呼吸用途で適用することができ、また、異なる周囲温度にさらされる複数のセグメントに沿ってガスの温度が制御される他のシナリオにも適用することができる。
【0155】
本明細書で使用する際、用語「処理装置」は、広範に、命令を実行するための任意の適切なデバイス、論理ブロック、モジュール、回路、又は素子の組合せを表す。例えば、制御装置１２２は、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）プロセッサ、ＭＩＰＳ（登録商標）プロセッサ、ＰｏｗｅｒＰＣ（登録商標）プロセッサ、ＡＭＤ（登録商標）プロセッサ、ＡＲＭ（登録商標）プロセッサ、又はＡＬＰＨＡ（登録商標）プロセッサなど、任意の従来の汎用シングルチップ又はマルチチップマイクロプロセッサを含むことができる。さらに、制御装置１２２は、デジタル信号処理装置やマイクロコントローラなど、任意の従来の専用マイクロプロセッサを含むことができる。本明細書で開示する実施形態に関連して述べる様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、本明細書で述べる機能を実施するように設計された、汎用処理装置、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート若しくはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、又はそれらの任意の組合せを用いて実装又は実施することができ、或いはメインプロセッサ内の純粋なソフトウェアでもよい。例えば、論理モジュール５０４は、追加の及び／又は特殊なハードウェア要素を利用しないソフトウェア実装機能ブロックでよい。制御装置１２２は、計算デバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、マイクロコントローラとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連する１つ又は複数のマイクロプロセッサ、又は任意の他のそのような構成として実装することができる。
【0156】
データ記憶装置は、処理装置がデータを記憶及び検索できるようにする電子回路を表すことができる。データ記憶装置は、外部デバイス又はシステム、例えばディスクドライブ又はソリッドステートドライブを表すことができる。データ記憶装置はまた、高速半導体記憶装置（チップ）、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は様々な形態の読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を表すこともでき、これらは、通信バス又は制御装置１２２に直接接続される。他のタイプのデータ記憶装置は、バブルメモリ及びコアメモリを含む。データ記憶装置は、非一時的な媒体にデータを記憶するように構成された物理的ハードウェアでよい。
【0157】
本明細書では特定の実施形態及び実施例を開示するが、本発明の主題は、特に開示した実施形態を超えて、他の代替実施形態及び／又は用途、並びにそれらの修正形態及び均等形態にまで及ぶ。したがって、本明細書に添付する特許請求の範囲又は実施形態の範囲は、本明細書で述べる特定の実施形態のいずれによっても限定されない。例えば、本明細書で開示する任意の方法又はプロセスにおいて、方法又はプロセスの作用又は操作は、任意の適切な順序で行うことができ、任意の特定の開示される順序に必ずしも限定されない。特定の実施形態を理解する助けとなり得るように、様々な操作を、複数の個別の操作として順に記述することがある。しかし、説明の順序は、これらの操作が順序を定められていることを示唆するものと解釈すべきではない。さらに、本明細書で述べる構造は、一体化された構成要素として、又は個別の構成要素として具現化することができる。様々な実施形態を比較するために、これらの実施形態の特定の態様及び利点を述べる。任意の特定の実施形態によって、そのような態様又は利点が必ずしも全て実現されるわけではない。したがって、例えば、本明細書で教示される１つの利点又は利点の組合せを実現又は最適化し、本明細書でやはり教示又は示唆されていることがある他の態様又は利点を必ずしも実現はしないように、様々な実施形態を実施することができる。
【0158】
本明細書で使用する仮言的な表現、例えばとりわけ「できる」、「ことがある」、「例えば」などは、特に明記しない限り、又は使用される文脈で矛盾しない限り、一般に、特定の特徴、要素、及び／又は状態を特定の実施形態が含み、他の実施形態は含まないことを表すものと意図される。したがって、そのような仮言的な表現は、一般に、特徴、要素、及び／又は状態が１つ又は複数の実施形態に必須であることを示唆するものとは意図されない。本明細書で使用する際、用語「備える」、「含む」、「有する」、又はそれらの任意の他の活用形は、非排他的な包含を網羅するものと意図される。例えば、要素の列挙を含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されず、明示的には列挙されていない他の要素、又はそのようなプロセス、方法、物品、若しくは装置に固有の他の要素を含むこともある。また、用語「又は」は、（その排他的な意味ではなく）その包含的な意味で使用され、したがって、例えば要素の列挙をつなぐために使用されるとき、用語「又は」は、その列挙内の要素の１つ、幾つか、又は全てを意味する。語句「Ｘ、Ｙ、及びＺの少なくとも１つ」などの選言的な表現は、特に明記しない限り、又は使用される文脈で矛盾しない限り、一般に、要素や用語などがＸ、Ｙ、又はＺでよいことを表す。したがって、そのような選言的な表現は、特定の実施形態において、Ｘの少なくとも１つ、Ｙの少なくとも１つ、及びＺの少なくとも１つがそれぞれ存在する必要があることを示唆するものとは意図されていない。本明細書で使用する際、語「約」又は「ほぼ」は、ある値が、指定される値の±１０％以内、±５％以内、又は±１％以内であることを意味することができる。
【0159】
本明細書で述べる方法及びプロセスは、１つ又は複数の汎用及び／又は専用コンピュータによって実行されるソフトウェアコードモジュール内で具現化され、そのようなソフトウェアコードモジュールによって一部又は完全に自動化されることがある。語「モジュール」は、ハードウェア及び／又はソフトウェアで具現化された論理を表し、又は、例えば、Ｃ又はＣ＋＋などのプログラミング言語で書かれた、エントリポイントとエグジットポイントを有することもあるソフトウェア命令の集合を表す。ソフトウェアモジュールは、動的にリンクされたライブラリにインストールされた実行可能なプログラムにコンパイルしてリンクさせることができ、又は、例えば、ＢＡＳＩＣ、Ｐｅｒｌ、若しくはＰｙｔｈｏｎなどの解釈プログラミング言語で書くことができる。ソフトウェアモジュールは、他のモジュール又はそれら自体から呼出し可能であることがあり、及び／又は検出されたイベント又は中断に応答して呼び出されることもあることを理解されたい。ソフトウェア命令は、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）などのファームウェアに埋め込まれることがある。ハードウェアモジュールは、ゲート及びフリップフロップなど接続された論理ユニットを含むことがあり、及び／又は、プログラマブルユニット、例えばプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、及び／又は処理装置を含むことがある。本明細書で述べるモジュールは、ソフトウェアモジュールとして実装することができるが、ハードウェア及び／又はファームウェアで表すこともできる。さらに、幾つかの実施形態では、モジュールを個別にコンパイルすることができるが、他の実施形態では、モジュールは、個別にコンパイルされたプログラムの命令のサブセットを表すこともあり、他の論理プログラムユニットに利用可能なインターフェースを有さないこともある。
【0160】
特定の実施形態では、コードモジュールは、任意のタイプのコンピュータ可読媒体又は他のコンピュータ記憶デバイスに実装及び／又は記憶することができる。幾つかのシステムでは、システムに入力されるデータ（及び／又はメタデータ）、システムによって生成されるデータ、及び／又はシステムによって使用されるデータを、リレーショナルデータベース及び／又はフラットファイルシステムなど任意のタイプのコンピュータデータリポジトリに記憶することができる。本明細書で述べるシステム、方法、及びプロセスの任意のものが、使用者、オペレータ、他のシステム、コンポーネント、プログラムなどとの対話を可能にするように構成されたインターフェースを含むことがある。
【0161】
本明細書で述べる実施形態に多くの変更及び修正を施すことができ、それらの要素は、他の許容できる実施例に含まれるものと理解すべきであることを強調しておく。そのような修正形態及び変形形態は全て、本開示の範囲内に含まれ、添付の特許請求の範囲によって保護されるものと意図される。さらに、上記の開示はどれも、任意の特定の構成要素、特徴、又はプロセスステップが必須又は本質的であることを示唆するものとは意図されていない。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図2H】
【図2I】
【図2J】
【図2K】
【図2L】
【図2M】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【手続補正書】
【提出日】2023-02-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の可撓性を有する前記呼吸チューブの第１のセグメントと、
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる第２のセグメントと
を備える呼吸チューブ。
第２の可撓性を有する前記呼吸チューブの第２のセグメントであって、前記第２の可撓性が前記第１の可撓性とは異なる第２のセグメントと
を備える呼吸チューブ。
【外国語明細書】