(57)【要約】【課題】呼吸装置に接続されたガス源が監視され、間違ったガス供給接続が検出されるならば、呼吸装置へのガス流及び/又は呼吸装置からのガス流が自動的に停止される、機械的呼吸装置へのガス供給接続を監視するための装置及び方法を提供することである。【解決手段】上記課題は、装置はさらに検出されたエネルギの振幅に依存する信号を受信するためのトランシーバ装置に作動可能に接続可能な比較器を有し、さらに装置は呼吸装置を通るガス流を阻止するために利用可能な受信信号の比較から制御信号を生成することによって解決される。【選択図】図１
2004223257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的呼吸装置（２；３６）へのガス供給接続を監視するための装置であって、該装置はガス供給部からガスを受け取るための測定チャンバ（２０；４２ａ；６４ａ）及び該測定チャンバ（２０；４２ａ；６４ａ）へと音響エネルギを放出し前記測定チャンバ（２０；４２ａ；６４ａ）を通って伝搬する放出された音響エネルギを検出するように作動可能なトランシーバ装置（２２、２４；５６、５８；６２）を有する、機械的呼吸装置（２；３６）へのガス供給接続を監視するための装置において、
前記装置はさらに検出されたエネルギの振幅に依存する信号を受信するための前記トランシーバ装置（２２、２４；５６、５８；６２）に作動可能に接続可能な比較器（２８；５４）を有し、さらに前記装置は前記呼吸装置（２；３６）を通るガス流を阻止するために利用可能な受信信号の比較から制御信号を生成することを特徴とする、機械的呼吸装置（２；３６）へのガス供給接続を監視するための装置。
【請求項２】
比較器（２８；５４）は、検出されたエネルギの振幅を表す値の、ターゲットガスに関する予期される振幅値からの偏差に依存する制御信号を生成することを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
比較器（２８；５４）は、放出されたエネルギの振幅と検出されたエネルギの振幅との間の差異を表す値の、ターゲットガスに関する予測される差異値からの偏差に依存する制御信号を生成することを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項４】
バルブ（３２；６４）は供給部（１２ａ，ｂ，ｃ）に呼吸装置（２；３６）を接続する流導管（１０；４２；２２；６４）によるガス伝達のために設けられており、ガス流を阻止するための制御信号に応答することを特徴とする、請求項１〜３のうちの１項記載の装置。
【請求項５】
装置はさらに外部ガス流導管（１０）とインラインに取り外し可能に接続可能なインレット（１６）及びアウトレット（１８）を有するハウジング（１４）を有し、前記インレット（１６）及びアウトレット（１８）は前記ハウジング（１４）を通過するガス流路を定める測定チャンバ（２０）によって相互接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のうちの１項記載の装置。
【請求項６】
ガスの供給部への接続のためのインレット（３８；４０）を有する機械的呼吸装置（３６）において、
該機械的呼吸装置（３６）は、さらに、インレット（３８；４０）とガス接続された導管（４２；６４）に音響エネルギを放出し、さらに前記導管（４２；６４）を通って伝搬された放出された音響エネルギを検出するように作動可能なトランシーバ装置（５６、５８；６２）及び検出されたエネルギの振幅に依存するそこからの信号を受信するために前記トランシーバ装置（５６、５８；６２）に作動可能に接続可能な比較器（５４）を含み、さらに、前記呼吸装置（３６）を通るガス流を阻止するために利用可能な受信信号の比較から制御信号を生成することを特徴とする、ガスの供給部への接続のためのインレット（３８；４０）を有する機械的呼吸装置（３６）。
【請求項７】
機械的呼吸装置（３６）は、さらに、導管（４２；６４）とのガス伝達のために配置されかつ前記機械的呼吸装置（３６）を通るガス流を阻止するための制御信号に応答して作動可能なバルブ（６０）を含むことを特徴とする、請求項６記載の機械的呼吸装置。
【請求項８】
機械的呼吸装置（２；３６）のインレット（４；３８；４０）へのガス供給接続を監視するための方法は以下のステップを有する、すなわち、
前記インレット（４；３８；４０）に接続されるガスを受け取るための測定チャンバ（２０；４２ａ；６４ａ）に音響エネルギを放出するステップと、
前記測定チャンバ（２０；４２ａ；６４ａ）を通る伝搬の後で放出された音響エネルギの振幅を検出するステップと、
検出された振幅に依存して導管内の瞬時のガスのインジケータを生成するステップと、
ターゲットガスのインジケータと瞬時のガスのインジケータとを比較器（２８；５４）において比較するステップと、
間違ったガス供給接続を示す比較に依存して前記機械的呼吸装置（２；３６）を通過するガス流を阻止するために利用可能な制御信号を生成するステップとを有する、機械的呼吸装置（２；３６）のインレット（４；３８；４０）へのガス供給接続を監視するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的呼吸装置へのガス供給接続を監視するための装置であって、この装置はガス供給部からガスを受け取るための測定チャンバ及びこの測定チャンバへと音響エネルギを放出しこの測定チャンバを通って伝搬する放出された音響エネルギを検出するように作動可能なトランシーバ装置を有する、機械的呼吸装置へのガス供給接続を監視するための装置、及び、ガスの供給部への接続のためのインレットを有する機械的呼吸装置、及び、機械的呼吸装置のインレットへのガス供給接続を監視するための方法に関する。特に、本発明はガス供給を監視するための装置及び方法、とりわけ機械的呼吸装置への間違ったガス供給接続に対する監視のために超音波エネルギを使用する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的呼吸装置（mechanical breathing aid）はとりわけ病院環境において患者への呼吸ガスの投与に使用され、投与される呼吸ガスの量と組成のいずれか又は両方を制御するように作動する。このように、用語「機械的呼吸装置」はこの文脈においては医療環境において使用されるベンチレータ、レスピレータ及び麻酔機械ならびにオンデマンド型フェイスマスクを含む。外部ガス供給部は、例えば近くに加圧ボトルによって又は遠く離れて中央格納装置によって設けられるか又はその両方によって設けられるが、これらの呼吸装置に接続されて呼吸ガスを調合する１つ以上のガス源として作動する。典型的には、呼吸装置に接続される利用可能なしばしば必要とされるよりも多くのガス供給部があり、正しい供給部が接続されることを保証するように注意が払われなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、呼吸装置に接続されたガス源が監視され、間違ったガス供給接続が検出されるならば、呼吸装置へのガス流及び/又は呼吸装置からのガス流が自動的に停止される、機械的呼吸装置へのガス供給接続を監視するための装置、ガスの供給部への接続のためのインレットを有する機械的呼吸装置及び機械的呼吸装置のインレットへのガス供給接続を監視するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、まず機械的呼吸装置へのガス供給接続を監視するための装置では、装置はさらに検出されたエネルギの振幅に依存する信号を受信するためのトランシーバ装置に作動可能に接続可能な比較器を有し、さらに装置は呼吸装置を通るガス流を阻止するために利用可能な受信信号の比較から制御信号を生成することによって解決され、
次に、ガスの供給部への接続のためのインレットを有する機械的呼吸装置では、機械的呼吸装置は、さらに、インレットとガス接続された導管に音響エネルギを放出し、さらに導管を通って伝搬された放出された音響エネルギを検出するように作動可能なトランシーバ装置及び検出されたエネルギの振幅に依存するそこからの信号を受信するためにトランシーバ装置に作動可能に接続可能な比較器を含み、さらに、呼吸装置を通るガス流を阻止するために利用可能な受信信号の比較から制御信号を生成することによって解決され、
次に機械的呼吸装置のインレットへのガス供給接続を監視するための方法では、
インレットに接続されるガスを受け取るための測定チャンバに音響エネルギを放出するステップと、
測定チャンバを通る伝搬の後で放出された音響エネルギの振幅を検出するステップと、
検出された振幅に依存して導管内の瞬時のガスのインジケータを生成するステップと、
ターゲットガスのインジケータと瞬時のガスのインジケータとを比較器において比較するステップと、
間違ったガス供給接続を示す比較に依存して機械的呼吸装置を通過するガス流を阻止するために利用可能な制御信号を生成するステップとを有することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の第１の局面によれば、請求項１に記載されたような機械呼吸装置へのガス供給接続を監視するための装置が提供され、これは便利なことにインラインユニット（in-line unit）として構成される。呼吸装置に接続された供給部からのガスを音響エネルギ、典型的には超音波エネルギが通過した後のこの音響エネルギ、典型的には超音波エネルギの振幅を監視することによって、接続されたガスの減衰特性が検出され、ターゲットガスの減衰特性との比較が行われる。こうして、呼吸装置に接続されたガス源が監視され、間違ったガス供給接続が検出されるならば、呼吸装置へのガス流及び/又は呼吸装置からのガス流が自動的に停止される。
【０００６】
本発明の第２の局面によれば、機械的呼吸装置へのガス供給接続を監視する方法が提供され、この方法によって本発明の第１の局面による装置が作動する。
【実施例】
【０００７】
本発明による装置の実施例を添付した図面に関連して記述する。
【０００８】
図１を参照すると、本発明ではオンデマンド型フェイスマスク２によって例示されている機械的呼吸装置は様々な呼吸可能ガスのディストリビューションボード８のアウトレット６ａにガス流導管１０によって接続されたインレット４を有する。ディストリビューションボード８は複数の異なるガス供給部１２ａ、ｂ、ｃのアウトレットの配列を表し、これらのガス供給部１２ａ、ｂ、ｃは典型的には呼吸装置２のインレット４への選択的接続のために医療環境において利用可能であり、この実施例では遠く離れて配置されている。この実施例では、選択的接続は、それぞれガス供給部１２ａ、ｂ、ｃに接続された複数のアウトレット６ａ、ｂ、ｃのうちの選択された１つにガス流導管１０を手動で結合することによって行われる。この選択的接続は他の方法でも、例えば複数のガス供給部１２ａ、ｂ、ｃのうちのどれか１つにスイッチング可能に接続可能である単一のアウトレット（例えば６ａ）を設けることによっても実現できる。
【０００９】
ハウジング１４はこの実施例ではガス流導管１０と遠く離れてインラインに接続可能であり、インレット１６が設けられている。このインレット１６を通ってディストリビューションボード８からのガスはハウジング１４及びアウトレット１８の内部に受け入れられ、このアウトレット８を通してこの受け入れられたガスがハウジング１４から外へ流れてゆく。測定チャンバ２０はハウジング１４内に配置されており、インレット１６をアウトレット１８に接続し、使用中には供給部１２ａからフェイスマスク呼吸装置２のインレット４へとハウジング１４を通してガスの連続的な流れを可能にする。この実施例では一緒になってトランシーバ装置を形成する超音波送信器２２及び相補的な受信器２４はハウジング１４内に配置され、それぞれ超音波エネルギをチャンバ２０に放出し、放出された超音波エネルギをチャンバ２０内のガスを伝搬した後で検出する。この実施例では送信器２２及び受信器はチャンバ２０の対向する側面に配置されているように示されているが、トランシーバ装置２２、２４は多くの異なったやり方で実現されうることが分かるだろう。例えば送信器２２及び受信器２４はチャンバ２０の同じ側面に配置され、超音波反射器（図示せず）がチャンバ２０の対向する側面に配置され、送信器２２からの超音波放射をチャンバ２０内のガスを介して受信器２４へと反射し、これによってガスを通過する超音波の伝搬路を増大させ、こうしてガスによる超音波の吸収を増大させる。
【００１０】
制御ユニット２６は送信器２２に作動可能に接続され、超音波エネルギのその放出を制御し、比較器２８は受信器２４に作動可能に接続され、その検出器表面への超音波エネルギ入射の振幅を示す受信器２４からの出力信号を受信する。この比較器は、他の実施形態では、制御ユニット２６に接続されて送信器２２により放出された超音波の振幅を示す信号を受信してもよい。制御ユニット２６及び比較器２８の一方又は有利には両方がハウジング１４内に配置されるとよいことが分かるだろう。さらに、単一のマイクロプロセッサが、周知のプログラミング技術及び周知のインターフェースコンポーネントを使用して制御ユニット２６及び比較器２８の両方の機能を実行するように構成してもよい。
【００１１】
比較器２８はこの実施例ではフェイスマスク２のインレット４に存在することが望ましいターゲットガスに関する基準値を受信器２４で受信されるエネルギの振幅に依存する値と比較するように構成されており、この値は例えば振幅自体であるか又は他の実施形態では受信された信号と送信器２２によるエネルギ出力の振幅を表す信号とから形成される差異値である。比較器２８はこの比較から導管１０内の不所望ガスの存在、すなわち機械的呼吸装置２への間違ったガス供給接続の存在を示す２つの振幅の間の差が存在するか否かを決定するように構成されている。比較器２８が所定のターゲットガスの存在を監視するのに使用されるならば、基準値はこの比較器２８に予めプログラムされる。複数の所望ガスのうちの１つ以上を検出するようにこの比較器２８の使用範囲を増大させるためには、入力デバイス３０が設けられ、この入力デバイス３０によってユーザがターゲットガス又は比較器２８へのガスを識別することができ、この比較器２８はこの場合しかるべく基準振幅を調整するように作動する。これはルックアップテーブルを有する比較器２８を構成することによって達成され、ターゲットガスをユニークに識別しさらにユーザによって比較器２８に与えられる英数字記述子によって基準振幅をこのルックアップテーブルは指示する。
【００１２】
バルブ３２は有利にはハウジング１４内にディストリビューションボード８からフェイスマスク２へのガスの流路に配置されており、その都度比較器２８からの制御信号出力に依存して接続された供給部１２ａからフェイスマスク２を通過するガス流を許可又は阻止するためにオープン又はクローズするように作動可能である。間違ったガス供給接続が存在することを比較器２８が決定する場合には、制御信号がバルブ３２をクローズするために出力される。この制御信号に加えて又はこの制御信号の代わりに、比較器２８はこのような決定が行われた場合には感知可能な警報３４を作動させるように構成される。
【００１３】
では、図２に示された患者ベンチレータ３６を考察しよう。この実施例ではベンチレータ３６にはそれぞれ遠く離れて配置された酸素供給部（図示せず）及びエア供給部（図示せず）に接続されることになっている２つのインレットポート３８、４０が設けられている。各インレットポート３８、４０は、この実施例では、対応するガス流導管４２、４４をベンチレータの内部に有し、これらのガス流導管４２、４４は対応するインレットポート３８、４０をガス混合器４６に接続する。ガス混合器４６は周知のやり方で正確な比率に調整された呼吸ガス混合気をベンチレータ３８のアウトレット４８に提供するように構成されている。
【００１４】
各ガス流導管４２、４４はフロー伝達路において周知の構造の超音波フローメータ５０、５２を設けている。各フローメータ５０、５２はこの実施例では同一であり、よって残りの議論は酸素が流れることになる導管４２とのフロー伝達路に配置されているフローメータ５０だけに集中する。
【００１５】
マイクロプロセッサベースの制御ユニット５４が設けられており、この制御ユニット５４は下記のような制御及び比較機能を提供するようにプログラムされている。フローメータ５０は向かい合うトランシーバ５６、５８を有し、これらのトランシーバ５６、５８はユニット５４により制御されて周知のやり方で作動し、交互に超音波伝送器及び相補的な受信器として作用する。周知のやり方で、ユニット５４はトランシーバ５６、５８の間の導管４２内のガスを通過する超音波エネルギの通過時間を測定するように構成されており、これから導管４２の中のフローレートを算定する。この場合、制御ユニット５４は周知のやり方で正しい比率のガスがガス混合器４６に流入することを保証するのに必要なだけフローレートを変化させることができる。
【００１６】
この周知の構成に加えて、制御ユニット５４は、本発明では、さらに比較器として作動するように構成されている。比較器５４は、受信器として作動している時にトランシーバのうちの１つ又は両方から入力信号を受信するようにアレンジされており、この入力信号は作動中の受信器において受信される音響エネルギの振幅を示す。こうして、この実施例では、超音波が伝搬する既存の導管４２の部分４２ａが本発明によればこの装置の測定チャンバとして作用することになり、フローメータ５０のトランシーバ５６、５８は上述の装置のトランシーバ装置として作用することになる。
【００１７】
比較器５４はさらに入力信号により表される振幅とターゲットガスに関する基準振幅とを比較するように構成されている。このターゲットガスはこの実施例ではいわゆる「笑気（Ｎ２Ｏ）」であり、このターゲットガスがここでインレットポート３８、４０のいずれかに接続されることは望ましくない。
【００１８】
承知のこととは思うが、笑気は酸素及びエア供給が利用可能な大抵の病院環境では一般的に利用可能なガス供給物であり、間違ってベンチレータ３６のインレットポート３８、４０のうちのいずれか一方に接続されると患者にとって危険であることが証明された。またＮ２Ｏは酸素又はエアよりもはるかに超音波を吸収することも分かるだろう。
【００１９】
バルブ６０は、この実施例では、アウトレットポート４８へのガス伝達部に配置されており、ベンチレータ３６からの呼吸ガス流を阻止するように作動されうる。比較器５４はさらに次のような事象においてガス流を阻止するようにバルブ６０を作動する制御信号を生成するように構成されてもいる。この事象とは、すなわち、差異値（例えばゼロ）が入力振幅と基準振幅との比較器５４内での比較から検出される事象である。この基準振幅は導管４２内の笑気の存在を、従って呼吸装置３６への間違ったガス供給接続を示す。
【００２０】
同じ制御信号はもう１つの導管４４のフローメータ５２からの信号について行われる同じ比較に依存して比較器５４によって生成される。
【００２１】
上記の実施例は周知のベンチレータ３６に典型的に既に存在するコンポーネントを使用し、これらのコンポーネントは本発明に従って作動するように適切にアレンジされている。コンポーネントのこの多重使用は有利には本発明による装置の機械的ベンチレータ３６への組み込みを最小限のコスト及びスペース増大によって可能にする。しかし、上記のように本発明による装置のコンポーネントとしての作動に関連するフローメータ５０、５２及び制御ユニット５４の機能は別個の付加的なコンポーネントによって提供されうることが分かるだろう。これらの付加的なコンポーネントのうちのいくつか又は全ては有利には図１の実施例に関して記述されたハウジング１４に類似のインラインハウジング内に配置される。
【００２２】
図２に図示されている患者ベンチレータ３６の代替的な実施形態では、トランシーバ装置６２は、ガス混合器４６とベンチレータ３６のアウトレットポート４８とを接続する導管６４の基準チャンバ部分６２ａ内のガスの中に超音波を放出し、このガスを通過する伝搬の後でこの放出された超音波を検出するように配置されている。トランシーバ装置６２により検出される音響エネルギの振幅を示す出力信号は制御ユニット５４に供給される。この場合、比較器として作動する時の制御ユニット５４はこの振幅をアウトレットポート４８で所望されるガス混合気に関する基準値と比較するように構成されており（この基準値はベンチレータ３６のインレットポート３８、４０に対応する導管４２、４４に配置されたフローメータ５０、５２により検出されるフローレートに依存して制御ユニット５４によって周知のやり方で自動的に決定されうる）、さらに次のような事象においてベンチレータ３６からのガス流を阻止するためにバルブ６０をクローズする制御信号を供給するように構成されている。この事象とは、すなわち、差異値（例えばゼロ）が、入力振幅と基準振幅とのユニット／比較器５４内での比較から検出される事象である。この基準振幅は導管６４内の間違ったガス混合気を、従ってインレットポート３８、４０のうちの１つ又は両方への間違ったガス供給接続を示す。
【００２３】
本発明の装置はＮ２Ｏの接続に対する監視と関連して記述されたが、もし多くの他のガスが音響エネルギの測定可能かつ弁別可能な減衰を示しうるならば、機械的呼吸装置へのこれらの他のガスの結合を監視するために使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による装置の第１の実施例を概略的に示す。
【００２５】
【図２】本発明による患者ベンチレータを概略的に示す。
【符号の説明】
【００２６】
２  フェイスマスク
４  インレット
６ａ、６ｂ、６ｃ  アウトレット
８  ディストリビューションボード
１０  ガス流導管
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  ガス供給部
１４  ハウジング
１６  インレット
１８  アウトレット
２０  測定チャンバ
２２  トランシーバ装置
２４  トランシーバ装置
２６  制御ユニット
２８  比較器
３０  入力デバイス
３２  バルブ
３４  警報
３６  ベンチレータ
３８  インレットポート
４０  インレットポート
４２  ガス流導管
４４  ガス流導管
４６  ガス混合器
４８  アウトレットポート
５０  フローメータ
５２  フローメータ
５４  ユニット
５６  トランシーバ
５８  トランシーバ
６０  バルブ
６２  トランシーバ装置
６２ａ  基準チャンバ部分
６４  導管
【図１】
2004223257.tif 000003
【図２】
2004223257.tif 000004