(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素ボンベ、流量設定手段、停止時に閉じた状態で終了する自動開閉弁手段、使用者の呼吸を検知する検知手段を備え、該検知結果に基いて自動開閉弁手段の開閉を制御し使用者のカニューラに酸素を供給する呼吸同調酸素供給装置において、該酸素ボンベの元弁の開閉状態を検知する手段を該自動開閉弁手段の下流側に備え、該装置の使用停止操作時に該自動開閉弁手段を開にする制御を行った後に停止動作を行う制御手段を備えることを特徴とする呼吸同調酸素供給装置。
【請求項２】
該呼吸同調酸素供給装置が警報手段を備え、該酸素ボンベの元弁開状態を検知した場合、警報を発することを特徴とする請求項１記載の呼吸同調酸素供給装置。
【請求項３】
該検知手段が圧力センサーであることを特徴とする請求項２記載の呼吸同調酸素供給装置。
【請求項４】
該装置の使用停止操作時に該自動開閉弁手段を開にする制御を行った時の該圧力センサーの圧力データから一定時間排出した時のボンベ残圧力を演算し、基準値との比較から該元弁の開閉状態を判断する比較演算手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の呼吸同調酸素供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用する者の呼吸サイクルに応じて作動しうる自動開閉治具を備えた呼吸用気体供給装置に関する。さらに詳細には、慢性呼吸器疾患患者等が酸素吸入療法を行う際に使用する医療機器であり、酸素又は酸素濃縮気体を呼吸用気体として呼吸サイクルに応じて間歇的に使用者に供給する医療用呼吸同調酸素供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
肺気腫、慢性気管支炎等の呼吸器系疾患の治療法として最も効果的なものの１つに酸素吸入療法があり、近年この療法のために酸素富化空気供給装置或いは酸素ボンベが使用されるようになってきた。病院や在宅で該吸入療法を行う場合には、酸素富化空気供給装置或いは大容量の固定式酸素ボンベが使用されるが、患者が通院など外出する場合には、携帯型の酸素ボンベが用いられる。
【０００３】
これは呼吸器系疾患患者が持ち運びするボンベであるために、小型軽量である必要があり、充填できる酸素容量を増やす為に、高圧酸素ガスが充填されている。また、患者が使用し得る時間を更に延長する為に、内部に呼吸センサーと自動開閉弁を内蔵し、患者の吸気時間だけに酸素を供給し、呼気時間は供給を停止するデマンドレギュレーターを使用して酸素を節約する手段が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、患者が通院時あるいは外出時など、酸素ボンベを携帯して酸素富化空気を利用する場合、安全に酸素吸入を行うことが出来るのが重要である。特にかかる装置は専門業者ではなく患者自身がボンベ交換などを行う為に、吸入時だけでなく、酸素ボンベの交換時やメンテナンスの段階においても安全性を確保する必要がある。
【０００５】
通常、ガスボンベの交換はボンベ内のガスが無くなった時点で交換する。しかし、かかる携帯型の医療用酸素ボンベは、外出時など途中ではボンベ交換が出来ない為、使用する時間とボンベ残量との比較において、まだボンベに酸素が残っていても新しいボンベに交換する場合がある。
【０００６】
この場合、ボンベの元弁が開いていたり、ボンベの２次圧側、デマンドレギュレータの自動開閉弁の上流側に高圧酸素が残っていた場合、ボンベ交換時に酸素吹出し等が起こる場合が有り、充填ガスが助燃性の酸素ガスであることから危険を伴う。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者はかかる課題について鋭意検討した結果、呼吸同調酸素供給装置の使用終了時にデマンドレギュレーターの自動開閉弁を一定時間開いて加圧酸素ボンベの残圧を抜く動作を行い、また加圧酸素ボンベ２次圧を検出する手段から得られた情報を基に、ボンベ元弁を閉不良を検出し警報手段を備えることにより、かかる問題点を解決することを見出した。
【０００８】
すなわち本発明は、酸素ボンベ、流量設定手段、自動開閉弁手段、使用者の呼吸を検知する検知手段を備え、該検知結果に基いて自動開閉弁手段の開閉を制御し使用者のカニューラに酸素を供給する呼吸同調酸素供給装置において、該装置の使用停止操作時に該自動開閉弁手段を開にする制御を行った後に停止動作を行う制御手段を備えることを特徴とする呼吸同調酸素供給装置を提供するものである。
【０００９】
また本発明は、かかる呼吸同調酸素供給装置が該酸素ボンベの元弁の開閉状態を検知する手段、警報手段を備え、元弁開状態を検知した場合、警報を発することを特徴とする装置であり、特にかかる検知手段が圧力センサーであることを特徴とする呼吸同調酸素供給装置を提供するものである。
【００１０】
また本発明は、酸素ボンベ、流量設定手段、自動開閉弁手段、使用者の呼吸を検知する検知手段を備え、該検知結果に基いて自動開閉弁手段の開閉を制御し使用者のカニューラに酸素を供給する呼吸同調酸素供給装置において、該酸素ボンベの２次圧を検出する手段、警報手段を備え、該装置の電源停止操作時に該２次圧が所定値以上の場合に警報を発することを特徴とする呼吸同調酸素供給装置を提供するものである。
【００１１】
また本発明は、特にかかる自動開閉弁手段の上流、該酸素ボンベの下流に残圧開放手段を備えたことを特徴とする呼吸同調酸素供給装置を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の呼吸同調酸素供給装置は、例えば医師の処方によって定められる患者の使用に供すべき酸素供給量に応じて、酸素供給量、供給タイミングを設定できる装置であって、使用終了時に残った酸素ガスを酸素供給動作により自動開閉弁上流側の酸素を排出して残圧を開放する装置である。
【００１３】
図１に本発明の呼吸同調酸素供給装置の好ましい実施態様の一例を示す。
かかる装置は、加圧酸素ボンベと一端が該ボンベに連通し、他端に該酸素の開放型供給手段を有し、途中に自動流路開閉手段を有した導管手段と、該自動流路開閉手段の開閉時間を制御することにより酸素の供給量を制御するデマンドレギュレーター手段とからなる呼吸用気体供給装置であって、使用終了時に残った酸素ガスを酸素供給動作、即ち自動開閉弁の開操作により排出させる装置である。
【００１４】
通常デマンドレギュレーターの自動開閉弁は閉じた状態で終了する。これによって酸素ボンベの元弁を閉じるまでの間に、ボンベからの酸素の流出することを防ぐことが出来る。かかる装置において、デマンドレギュレーターの使用停止時に患者がボンベ元弁を閉め忘れた場合や、ボンベの元弁をデマンドレギュレーターの電源停止後に閉めた場合には、ボンベ元弁と流量設定器の間にはボンベ１次圧がかかり、また流量設定器の下流側で自動開閉弁の上流側には数ｋｇ／ｃｍ2の酸素残圧がかかることになる。
【００１５】
この状態でボンベ交換の為に流量設定器をボンベから取り外すと、特にボンベ残量が多い場合は、高圧の酸素が吹出す可能性がある。本発明はかかる危険性を回避する装置であり、使用停止時に酸素ガスを自動開閉弁の開く動作により自動開閉弁上流側の酸素を排出して残圧を開放する装置である。
【００１６】
本発明の使用停止操作とは、好ましくはデマンドレギュレーターの電源スイッチをＯＦＦにする操作であってもよいし、また電源スイッチ以外の該自動開閉弁手段を開にするスイッチを別途設け、かかるスイッチをＯＮにする操作であっても良い。
【００１７】
また、本発明の装置に用いる電磁弁は特に限定しないが、電源ＯＦＦの時にスプリングにて弁が閉じる構造のものが電池消耗を防止し、電源停止時に装置内へのゴミなどの流入を防止することが出来る点で好ましい。
【００１８】
デマンドレギュレータの使用停止時にはボンベの元弁を閉じることが使用者の安全取扱い上の原則であり、元弁が閉じられていればかかる動作により酸素残圧を開放することが出来る。しかし患者が元弁を締め忘れた場合、自動開閉弁を開く操作でボンベ内の残留酸素が無駄に放出されてしまう可能性がある。かかる状態を回避する為に、本発明はその排出時に発生する圧力によりボンベ元弁の開閉状態を検知する手段を有する。
【００１９】
かかる検知手段は、使用終了時に残った酸素ガスを酸素供給動作により一定時間排出させた後に、その排出経路に発生する圧力を測定し、測定結果と一定基準値と比較し、ボンベ元弁の開閉を確認する手段が好ましい。
【００２０】
それに用いる圧力測定用センサーとしては、静電容量形圧力変換器、差動変圧器や歪みゲージ式のインダクタンス変換、電気抵抗変換方式などの圧力変換器を用いることができる。特に、半導体圧力センサーを用いることが好ましい。
【００２１】
また導管５には少なくとも一部の所定位相を検知しうる機能を有した呼吸位相検知手段９を備え、デマンドバルブ３を制御するための制御手段１０を有する。
【００２２】
該制御手段は、使用終了時に残った酸素ガスを酸素供給動作により一定時間排出した後に、その排出経路に発生する圧力を圧力センサー１１により測定し、圧力データを電気信号に変換しコンピューターに信号を送る。コンピューター内ソフトにより圧力データから一定時間排出した時のボンベ残圧力へ変換し、その圧力を一定基準値と比較演算し、下記判断式１によりボンベ元弁の開閉の有無を確認することができる。
【００２３】
［判断式１］
ボンベ元弁 開：基準圧力≦ボンベ残圧
ボンベ元弁 閉：基準圧力＞ボンベ残圧
【００２４】
また、本発明の装置は警報手段を備え、かかる手段で判定した結果によりボンベ元弁が開いていると判断した場合、警報信号を出し、使用者に元弁を締めるように促すことができる。かかる警報手段としては、警報状態を数字で表すデジタル表示やデジタル表示・ＬＥＤランプを点灯又は点滅表示させる方法、又は音声表示、或いはこれらの組合せであってもよい。
【００２５】
呼吸位相検知手段９とボンベ残圧検知手段１１は、検知対象が異なる手段であり、別々の手段であってもよいが、一つの圧力センサーを用いて両者の機能をもつ手段として使用するほうが好ましい。従来の呼吸用気体共有装置に用いられてる呼吸検知手段では、測定レンジが違うのため別々に設置する必要があるが、両者のレンジを広く合せることにより検知手段の一つ省略することが可能となる。
【００２６】
図２を用いて本発明の呼吸気体供給装置の好ましい実施態様例について更に検知手段、入力手段、演算手段および結果の表示手段について説明する。
【００２７】
呼吸用気体の発生手段である酸素ボンベ１から出た酸素は、減圧弁１０１、圧力調節弁１０２を経て、最大流量設定器３１、自動流路開閉（弁）手段３を備えた導管手段５を通って、開放型供給手段である鼻カニューラ７から放出される。
尚、最大流量設定器としては、通常のローターメーターの如き流量計であってもよく、異なる大きさの開口部を有する複数のオリフィス等の流路絞り機能部を有してその流路絞り機能部を切り換えることにより流量を設定する流量設定手段を用いてもよい。
【００２８】
また、導管手段５からの分岐に設けられたダイヤフラム式の微圧変動センサーを備えた呼吸位相検知手段９により呼吸における圧力変動が静電容量の変動に変換され、制御手段１０における変換回路１２により静電容量の変動が電気パルスの信号に変換され、更にカウント回路１４により電気パルス信号が単位時間（例えば１０ｍｓｅｃ）当たりのパルス数の信号となる。
【００２９】
カウント回路１４から出てくるパルス数信号は、好ましくは平滑化回路１６で平滑化されてノイズを低減させる。これは簡便には、現データと過去数回、例えば３回のデータを積算して、４個のデータの平均を求めるという、移動平均操作により達成される。
【００３０】
このようにして得られたデジタル信号を用いて、マイクロコンピューター等のＣＰＵ１１における吸気開始点検知手段１８において、そのデジタル信号の時間に対する変動量、即ち微分値が算出されてその値が所定値より大きい場合に呼吸開始点として検知される。尚かかる所定値は、呼吸検出感度設定値記憶部により設定されるものであり、外部入力手段からの入力により設定し得るものが好ましい。
【００３１】
また、同様に導管手段５からの分岐に設けられたダイヤフラム式の微圧変動センサーを備えたボンベ残圧検知手段１１により使用終了時に残った酸素ガス一定時間排出した後の排出経路に発生する圧力が静電容量の変動に変換され、制御手段１０における変換回路１３により静電容量の変動が電気パルスの信号に変換され、更にカウント回路１５により電気パルス信号が単位時間（例えば１０ｍｓｅｃ）当たりのパルス数の信号となる。
【００３２】
カウント回路１５から出てくるパルス数信号は、好ましくは平滑化回路１７で平滑化されてノイズを低減させる。これは簡便には、現データと過去数回、例えば３回のデータを積算して、４個のデータの平均を求めるという、移動平均操作により達成される。
【００３３】
このようにして得られたデジタル信号を用いて、マイクロコンピューター等のＣＰＵ１１におけるボンベ元弁開閉検知手段１９において、そのボンベ残圧が算出されてその値が所定値より大きい場合にボンベ元弁が開として検知される。尚かかる所定値は、ボンベ残圧設定値記憶部により設定されるものである。
【００３４】
呼吸位相検知手段９とボンベ残圧検知手段１１は本来別個の装置であるが、本願発明の装置においては、別々の装置であってもよいが、両者を一体にして使用するほうが好ましい。従来の装置では検知手段のレンジが違うのため別々に設置する必要があるが、両者のレンジを広く合せることにより検知手段、カウント回路、平滑化回路の一つ省略することが可能となる。
【００３５】
以上の結果を基にして、ボンベ元弁が開であれば、警報信号を表示手段４５に出力し、ボンベ元弁が閉であれば、自動的に電源をＯＦＦし終了する。
【００３６】
本発明の呼吸同調酸素供給装置の別の実施態様例として、酸素ボンベ、流量設定手段、自動開閉弁手段、使用者の呼吸を検知する検知手段を備え、該検知結果に基いて自動開閉弁手段の開閉を制御し使用者のカニューラに酸素を供給する呼吸同調酸素供給装置において、該酸素ボンベの２次圧を検出する手段、警報手段を備え、該装置の電源停止操作時に該２次圧が所定値以上の場合に警報を発することを特徴とする呼吸同調酸素供給装置がある。
【００３７】
かかる装置の場合、自動開閉弁手段より１次側（ボンベ側）に酸素ボンベの２次圧検知手段を設けても、自動開閉弁手段より２次側（患者側）に検知手段を設けても良い。かかる検知手段は前述と同様に圧力センサーを用いるのが好ましい。
【００３８】
かかる検知手段を自動開閉弁手段の１次側に設けた場合、残圧を抜く動作後に電磁弁を閉めてそのセンサーにかかっている圧力を測定し、所定値以上なら元弁が開いていると判断し、警報を発する。一方、２次側（患者側）に検知手段がある場合は、残圧を抜く動作後に電磁弁を閉めて更に電磁弁をもう一度開けて時間当たりの圧力上昇を測定する。所定値以上なら元弁が開いていると判断する。
【００３９】
かかる残圧を抜く手段は、自動開閉弁手段で有ってもよいし、該自動開閉弁手段の上流、該酸素ボンベの下流に手動の残圧開放手段を備えた装置であっても良い。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、酸素ボンベ交換時に高圧酸素ガスが流出することを防ぐことができ、携帯ボンベ使用の安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼吸同調酸素供給装置の好ましい実施態様を模式的に示した概略フローチャートである。
【図２】本発明の呼吸同調酸素供給装置の好ましい実施態様を模式的に示した概略フローチャートである。
【図３】本発明の呼吸同調酸素供給装置ボンベ残圧検出・制御部の概略プログラムフローチャートである。
【符号の説明】
１  酸素ボンベ
３  デマンドバルブ
５  延長チューブ
７  鼻カニューラ
８  マイクロコンピューター
９  呼吸検出器
１０  制御手段
１１  ボンベ残圧検出部
１２、１３  変換回路
１４、１５  カウント回路
１６  吸気開始検知器
１７  ボンベ残圧検知部
１８  呼吸周期演算部
１９  ボンベ残圧演算部
２０  電磁弁制御部
２５  演算手段
３１  流量設定器
４５  表示手段
１０１  ボンベ元弁
１０２  圧力調節弁
【図１】
0003648088.tif 000002
【図２】
0003648088.tif 000003
【図３】
0003648088.tif 000004