(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
新陳代謝上の使用のために人に流体を供給するための、身体的活動に応答する介在システムにおいて、
新陳代謝上活動的な流体のソースと、
新陳代謝上活動的な流体を人に供給する手段と、
前記新陳代謝上活動的な流体のソースと前記新陳代謝上活動的な流体を人に供給する手段の両方に接続された双安定バルブであって、第１及び第２の状態を有し、前記第１の状態において、第２の状態にある時よりも低い流量で新陳代謝上活動的な流体の流れを許容し、前記バルブが１の状態から他の状態に移動した後に、電力消費なしに前記他の状態に維持されるように構成された双安定バルブと、及び
前記人の身体に配置されて、前記人の身体による身体的活動を検出するための身体的活動センサ手段であって、前記活動センサ手段は前記双安定バルブに接続され、身体的活動が検知された時に前記双安定バルブが第１の状態から第２の状態に変化する身体的活動センサ手段と、を備えるシステム。
【請求項２】
前記活動センサ手段は、位置センサ、圧力センサ又は加速度センサを有し、前記センサは、人の身体に取付可能に構成され、人が非活動的位置から活動的位置へ動くと、前記位置センサ、圧力センサ又は加速度センサが前記双安定バルブへ活動信号を送信する請求項１に記載の活動に応答する介在システム。
【請求項３】
人による新陳代謝上活動的な流体の吸入を検出する呼吸センサ手段をさらに含み、前記呼吸センサ手段は、前記双安定バルブに接続され、前記活動センサ手段は人へ供給される新陳代謝上活動的な流体の量を増加させるように接続される請求項１に記載の活動に応答する介在システム。
【請求項４】
前記双安定バルブは電磁気コイルを有し、前記バルブは前記コイルの通電に応答して移動可能な磁気的プランジャを有し、前記バルブは前記プランジャを第１の状態へ付勢して前記プランジャを通電まで第１の状態に維持するバネを有し、前記制御回路は前記電磁気コイルに通電するとともに前記プランジャを磁気的に移動させて前記バルブがその第２の開放状態にあるようにパルスを提供し、前記バルブは、前記通電パルスと逆極性の前記コイル内のパルスにより残留磁気が解放されるまで、残留磁気が、前記バネの力に対抗して前記第２の状態に前記プランジャを維持するように構成される請求項１に記載の活動に応答する介在システム。
【請求項５】
前記双安定バルブは、
バルブ本体と、
前記バルブ本体内のバルブシートと、
プランジャと、
前記プランジャ上のバルブディスクであって、前記バルブディスクは、前記プランジャが第１の位置にあって前記バルブディスクが前記バルブシート上にある位置から、前記バルブディスクが前記バルブシートからずれている前記プランジャの第２の位置へ移動可能であるバルブディスクと、
ポールピースであって、前記プランジャ及び前記ポールピースは磁気材料により作られ、前記ポールピースは、前記プランジャが第２の位置にある時に前記プランジャが前記ポールピースに対して横たわるように構成されているポールピースと、及び
前記ポールピースの近傍及び前記プランジャの近傍に配置される電磁気コイルであって、前記電磁気コイルは、前記電磁気コイルにより作られた第１極性の磁気内で起動されたときに、前記プランジャを第１の位置から、前記プランジャが前記ポールピースに対して横たわる第２の位置へ移動させるように大きさを決められるとともに配置され、前記プランジャ及び前記ポールピースは、残留磁気により、及び前記電磁気コイルの起動無しに、前記ポールピースに対して前記第２の位置内で前記プランジャが保持されるような材料により構成されている電磁気コイルと、を有する
請求項１に記載の活動に応答する介在システム。
【請求項６】
前記電磁気コイルに接続された制御回路をさらに有し、前記制御回路は、前記電磁気コイル内に第１の極性のパルスを生成して前記プランジャを第１の位置から第２の位置へ移動させるように構成され、前記制御回路は、第２の逆極性のパルスを生成して磁気的に前記プランジャを前記ポールピースから解放して前記プランジャが第２の位置から第１の位置へ移動可能とするように構成されて、前記電磁気コイルの通電を解除したときに、前記プランジャが、残留磁気によって前記第１の位置に保持される請求項５に記載の活動に応答する介在システム。
【請求項７】
身体的活動に応答する介在システムにおいて、
新陳代謝上活動的な呼吸流体のソースと、
前記新陳代謝上活動的な呼吸流体のソースに接続された双安定バルブであって、前記双安定バルブは第１の位置と第２の位置とを有し、前記双安定バルブは第２の位置よりも低い流量で第１の位置において流体の流れを通過させ、前記双安定バルブが１の状態から他の状態に移動した後に、電力消費なしに前記他の状態に維持されるように構成されるところの双安定バルブと、
新陳代謝上活動的な呼吸流体を人へ供給する手段と、
前記新陳代謝上活動的な呼吸流体を人へ供給する手段に接続され、前記新陳代謝上活動的な呼吸流体を供給する手段から人の呼吸流体の吸入を検知するセンサ手段と、
前記双安定バルブを第１の位置と第２の位置との間で制御する制御手段と、
人による身体的活動の開始を検知する手段であって、前記検知する手段は前記バルブ制御手段に接続され、前記吸入センサは、人の無活動時には検知された呼吸の１つの部分のみにおいて前記双安定バルブの第１の位置から第２の位置への移動を生じさせ、人の活動時には検知された呼吸のより大きな部分において前記バルブの第１の位置から第２の位置への移動を生じさせ、
前記双安定バルブ、前記バルブを制御する手段、及び前記新陳代謝上活動的な呼吸流体を人への供給する手段の全ては、人が非活動的又は人が活動的な時に人とともに運搬されるように携帯可能である活動に応答する介在システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常は治療の面で人の行動に応答する、人間の身体上のプロセスに介在するシステムに向けられている。そのような介在の詳細な例は、身体的行動のレベルの変化に応じて補足酸素が必要な人へ酸素を供給することである、
【０００２】
【従来の技術】
身体上のプロセスにおける介在は、種々の理由で身体をコントロールするためにしばしば必要となる。そのような介在は、身体の状態の改善のために流体を与えるという点においては治療的である。広く利用される介在の１つは、呼吸を補助するために人に酸素を供給することである。
【０００３】
過去においては、そのような処置を必要とする個人の鼻及び口を“テント”で覆うことにより、そのような治療を必要とする人に酸素を供給することが通常であった。酸素はテントの内側に供給され、その人は酸素が豊富となった気体を吸入する。テントを回避するために鼻用カニューレが使用されてきたが、ベッドに閉じこめられた患者には、カニューレへの酸素の供給も固定速度でのものであった。そのような構造における酸素供給は、実質的に一定に調整されていた。
【０００４】
患者が彼の医師に対して、“座ってテレビを見ている時は気分が良いが、起きあがって歩き始めると呼吸が苦しくなる”と言うのはよくあることである。そして医師は肺機能の検査を行い、その人は補助酸素が必要であると決定する。これらの初期的検査の結果は個人個人で変動するものであり、その人は座っている間に毎秒１リットルの補助酸素が必要であると決定されることはしばしばである。しかし、大事をとって、医師は患者が活動的である時に十分な酸素を受け取ることを確実とするため、典型的に毎秒２リットルの処方箋を書くであろう。この出願において、“補助”とは、周囲の空気中で自然に供給される酸素に加えてという意味である。過剰な酸素が処方される１つの理由は、血中酸素の減少に応答する心臓の速度の増加速度には既知の限界があることである。これは、活動の増加が血中酸素の減少を招き、これが心臓の速度の増加を生じさせるが、その心臓の速度の増加には限界があることを意味する。呼吸速度は実質的に心臓の速度に比例するので、呼吸速度に敏感な酸素の付加は血中酸素の要求に完全に応答するものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
患者が必要とするよりも多量の酸素を処方することは良い治療の実践ではない。正しい量を処方し、患者がより多量の酸素を必要とした時に供給を増加させる、ここに記載するような供給システムを使用することが望ましい。本発明によれば、治療的供給システムは患者の身体的活動に敏感であり、医療的介在のための流体の供給を増加させ、その介在はここに示す好適な実施形態によれば酸素である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の理解を助けるために、本質的に概要の形で、本発明は、患者の身体的プロセスへの介在のために流体を患者へ供給するように動作する活動に応答するシステムに向けられていることを述べることができ、本発明の好適な実施形態によれば、そのシステムは供給システムであり、酸素治療が必要な人の活動を検知し、検知された活動に従って酸素が供給される。活動の検知は身体の位置又は身体の運動により、補助酸素量は、ゼロ又は所定の低レベルから、人の増加した活動の結果としての人の増加した新陳代謝が必要とする高レベルまで増加する。補助酸素は電気パルスにより動作するバルブにより供給され、そのバルブはそれを開放又は閉鎖状態に維持するために電力を必要とせず、よってバッテリーの電力を浪費しない。
【０００７】
よって、本発明の目的及び長所は、患者の活動を検知し、活動の検知の結果として、患者の身体的プロセスに異なるように介在することである。一つの好適な例は、検出された活動の量に応じて、身体へ与えられる流体の量を変化させることである。
【０００８】
よって、本発明の別の目的及び長所は、活動に応答する酸素供給システムを作ることであり、そのシステムは、酸素治療を受けている人の身体的活動を検出し、その人の心臓の速度又は呼吸速度を参照すること無くその人に酸素供給を与える。
【０００９】
本発明の別の目的及び長所は、酸素供給システムを提供することであり、そのシステムは、１以上の圧力、位置又は加速度センサを有し、付加的な酸素を患者へ供給するバルブを制御する。
【００１０】
本発明の別の目的及び長所は、酸素供給システムを提供することであり、そのシステムでは、単一のコイルを有する酸素バルブへ開放のために第１極性の電気パルスにより通電され、バルブの磁気的特性により開放位置に保持され、その後に閉鎖するために第２極性のパルスにより電気的にパルス供給され、バルブは電力使用を伴わずに閉鎖位置に保持されてバッテリー電流を保存する。
【００１１】
本発明の更なる目的及び長所は、本明細書、請求の範囲及び添付図面の以下の部分の検討から明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
広い意味で、本発明は身体上のプロセスへの介在、及び治療を受ける人の身体的活動の結果としての介在の修正に向けられている。その介在は治療のためのものとすることができ、その介在は皮膚にわたる（transdermal）ものとすることができる。その介在は電気的な刺激によるものとすることができる。介在を実現する別の方法は、薬品又は他の介在物質を供給するための針により作られたポートによるものである。最も好ましい実施形態では、治療プロセスは気体酸素を鼻用カニューレその他を通じて患者へ供給することに向けられている。酸素の供給において、その目的は十分であるが、過多ではない酸素を供給することである。なぜなら、過多な酸素も有害な効果を有するからである。適正量の補足酸素を、無活動時に人へ供給しなければならない。これは、呼吸により周囲の空気から通常受け取られる酸素を補足する酸素である。ある人々は無活動時には補足酸素を必要としないので補足酸素の供給速度はゼロとすることができる。活動的な人はより多くの酸素を必要とする。人が活動的になったことを決定し、この決定の結果として所定の流速の補足酸素を提供することが望ましい。これは通常、ゼロより大きい流れである。以下の詳細な説明は、身体上のプロセス、特に治療的プロセスへの介在の好適な例として補足酸素の供給を記載する。
【００１３】
図１及び２は、補足酸素を必要とする人を示す。その人は酸素ソース１２を持ち運ぶことができ、その酸素ソース１２は圧縮酸素のボトルとして示される。酸素は、可撓性チューブを通る大型ソースなどの別のソースから来るものとすることができ、又はその人が自分の背後で引っ張る手押し車上の中型の酸素ボトルとすることができる。ソース１２は固有の減圧システムを有し、チューブ１４を通じて酸素を制御ユニット１６へ送る。制御ユニット１６は以下に記載するように酸素流を調整し、制御ユニットからの酸素はチューブ１８を通じて鼻用カニューレ２０へ送られる。
【００１４】
本発明は、制御ユニット１６による酸素流の調整に向けられている。人１０の活動が、流量を制御するための入力信号を提供する。種々のタイプの活動センサを設けることができる。図２に示すように、フットスイッチ２２は、座った位置と比較した、人１０が立った位置にいる時を示す。スイッチ２４は人１０の衣服内に配置され、彼の臀部に配置され、人１０が座った時にスイッチ２４が作動する。従って、それは“着席スイッチ”と呼ばれる。図１から分かるように、スイッチ２６は、その人のベルトから彼の大腿部の前方で揺れるようにぶら下がる。大腿部スイッチ２６は彼のベルト３０からのストラップ２８により支持される。大腿部スイッチ２６は揺れるように配置されて、図１に示すように人が立っている時に一方のモードを示す。他方のモードは人が座った時であり、大腿部スイッチはより水平な位置へ上昇する。水銀スイッチはそのような使用に適している。着席スイッチ及びフットスイッチは感圧スイッチである。
【００１５】
好適な実施形態では、酸素ボトル１２及び制御ユニット１６は人の胴の上でショルダーストラップ又はハーネスにより保持される。さらに、それは便利性のために人のベルト上に保持することができる。
【００１６】
フットスイッチ２２、着席スイッチ２４及び大腿部スイッチ２６は、活動に応答するセンサの例である。加えて、図４及び５に示すように、加速度計３２を制御ユニット１６内に配置する。加速度計３２を含むこれらの各センサは、無活動と比較した、人１０の活動を示す信号を提供する。加速度計は圧電加速度計であり、その出力信号はローである。従って、その出力は圧電アンプ３４を通じて信号ライン３６へ接続される。図６を参照。各センサは信号ライン３６へ接続される。これら４つのセンサは、人１０の活動を検知するセンサの代表例であることが理解される。１つ以上のセンサを使用することができる。それら全てを使用されることは必要ではない。
【００１７】
図３、４及び５を参照すると、制御ユニット１６はハウジング３８及びカバー４０を有する。カバーは図４及び５では除去された形で図示されている。バルブ４２はハウジング内に配置され、そのソレノイドは図３、４及び５に示されるようにハウジングから延びることができる。バルブは図７、８及び９に関してより詳細に説明される。バルブ４２は入口４４及び出口４６を有し、それらは好ましくはチューブ１４及び１８の取り付けのためにあごが付けられている。
【００１８】
本発明の主たる目的は、治療中の人の無活動時には低レベルの流れを提供し、活動時にはより高いレベルの流れを与えるシステムを提供することにある。低い流れの状態はゼロの流れとすることができ、又は例えば毎分１リットル（ＳＴＰ）などの所定の低い流速とすることができることが理解される。最小の流れを提供するために、バルブ４２が閉じられると、バイパスニードルバルブ４８が提供される。図４及び５に示すように、バイパスニードルバルブ４８はバルブ４２に並行に接続され、バルブ４２が閉じている時でさえも入口４４から出口４６への規定量の流れを許容するようにする。バルブ４８のニードルバルブ構成は、無活動の人が必要とするように、バルブがゼロの流れから別のより高い規定の流れへと調整可能となるように構成される。
【００１９】
バルブ４２は特に単一のコイルにより設計及び構成され、それによりコイルを通る１つの極性の短い電流パルスがバルブを開け、それはさらなる通電無くして開放を維持する。単一のコイルを通る逆極性の短い電流パルスは、さらなる通電無くしてバルブを閉じる。よって、バルブ４２は、電力を要することなくオン又はオフの位置のいずれかで安定的であるので、特別なバルブである。よって、それはバッテリーの電力を浪費しない。バルブ４２の構成を以下に説明する。
【００２０】
制御回路５０が図６に概略的に示される。いずれか一つのセンサが作動すると、信号がライン３６に生成される。これが回路５２を作動させ、回路５２はワンショットマルチバイブレータ回路であり、所定時間の短い遅延後にライン５４の出力をオンにする。本例では、好適な時間は３秒である。ライン５４はＡＮＤゲート５６への入力の一つである。
【００２１】
また、信号ライン３６はライン５８によりＡＮＤゲートへ接続される。この回路は、ライン３６の第１の信号がライン５８上をＡＮＤゲート５６へ送られるように動作する。同時に、ライン３６の信号は３秒のワンショット回路５２を介して入力を通電させる。単なる電気パルスの場合にはライン５８の信号が消えるのに十分な僅かな遅延の後、３秒のワンショット回路５２はライン５４に通電してライン５４に３秒の長さの信号を生成する。第２の信号がライン３６に生成されると、それはライン５８を通じてＡＮＤゲートへ進む。第２の信号がワンショット回路５２のタイムアウト前の３秒以内に到来すると、ＡＮＤゲート５６はオンとなる。この構成の目的は、ライン３６内の単一の短いパルスがライン６０に信号を提供することを防止することである。３秒のタイムアウトの終期における３秒のワンショット回路５２内の減少する出力も、以下に述べるようにライン７２上をインバータ７４へ送られる。
【００２２】
Ｈゲート６６は二極双投スイッチの電子バージョンである。Ｈゲート６６は電源を有し、ライン６４がＨゲートへの信号を提供するとライン６８及び８０が１つの極性に通電されるように接続され、入力信号ライン７１が信号パルスを提供するとＨゲート６６は逆極性をライン６８及び８０へ提供するように接続される。ライン６８及び８０はバルブコイル７０に接続される。コイル７０は図７及び８においてバルブ４２内に概略的に示される。ワンショット回路６２は正しい長さのパルスをライン６４に提供する。このパルスは、バルブを開け、バルブの磁気的特性がバルブを開放状態維持するように調整するのに十分なものである。
【００２３】
人１０が、タイミング回路５２により規定される各３秒の間隔内で少なくとも１回の活動信号を提供する限り、タイミング回路５２はタイムアウトとはならない。これは、それが継続的にライン５４に通電することを意味する。ライン３６に第２の活動信号が無い場合、ライン５４の下降する信号がライン７２を通じてインバータ７４へ接続される。この下降する信号は、“オフ”ワンショット回路７６へインバータ出力信号を生成し、ワンショット回路７６はライン７１にオフパルスを生成する。ライン７１の信号は、パルス長さに関して正しく調整されたパルスでＨゲートを切り替える。“オフ”ワンショット７６はこのパルスを生成し、それをライン７１を通じて逆極性のコイル７０へ送る。このパルスはバルブ４２の磁気的ラッチを解放する。
【００２４】
バルブ４２は特別なバルブである。それはラッチソレノイドバルブであり、機械的ラッチを使用すること無く、又はバルブの１状態の間にコイルの通電を要すること無く、バルブの開閉を実行する単一作動コイル７０を使用する。残留磁力がバルブを開状態に維持し、復帰バネを使用して、バルブを開状態に保持する磁気的ラッチ力が負けた時にバルブを閉じる。このラッチバルブは磁気材料の特性自体を使用してラッチ力を提供する。バルブ本体８２はあごを有する入口４４及び出口４６の接続を有する。内部には、バルブ本体は中央入口通路８４を有し、それは台座８６で終わっている。本体は好ましくは合成ポリマー組成材料から作られ、台座は好ましくはそれと一体的とする。出口通路８８は、本体の頂部で入口通路の横の位置から延びている。本体の上部は外部のねじ山を有する。
【００２５】
カラー９０は内部ねじ山を有し、それらは本体のねじ山とかみ合う。コイル７０は非金属製のボビン９２上に巻き付けられ、そのボビン９２はカラー９０と一体的に成形された合成ポリマー組成材料である。下部のポールピース１００は複数の軸方向の穴を有し、それらを通じてボビンとカラーとが一体成形可能となる。この一体成形は接合部の数を減少させて漏れの可能性を減らす。上部ポールピース９４は、ボビン９２の上端部を覆い、その中空の内部へ部分的に延びる。上部ポールピースは内部にバネ用ポケット９６を有する。上部ポールピースの上部フランジは外側へ延び、管状のシェル９８を受容するための段を有する。下部ポールピース１００はシェルの下端部内に受容され、カラー９０を保持する。プランジャ１０２はボビン９２のボア及び下部ポールピース１００内でスライドする。
【００２６】
また、プランジャー１０２は内部にバネ用ポケット１０４を有する。圧縮バネ１０６はバネ用ポケット９６及び１０４内に入れられる。プランジャ１０２はその先部にバルブディスク１０８を有し、このバルブディスクは、プランジャ１０２がその下方位置にある時にバルブの台座８６とかみ合う。この位置で、バネ１０６は、通路８４内の酸素の圧力と通路の面積との積を克服するために十分な力を有する。これは図８に示す状態であり、その状態で、バルブは閉じている。プランジャ、シェル、上部ポールピース及び下部ポールピースは全て酸素腐食に耐える特別なソレノイド等級のステンレス鋼から作られる。
【００２７】
バルブは通常、図９に示す位置で閉じている。バルブ４２内のコイル７０は図６に示すように接続されている。短い電流パルスがコイル７０へ印加されると、それは上部ポールピースとプランジャとの間に磁気的吸引力を生成する。これにより、プランジャは、プランジャと上部ポールピースの間のギャップ近くまで上昇する。これは、図８に示す位置へバルブを開放する。短い電気信号が終了すると、磁気回路内に存在する残留磁束は、プランジャと上部ポールピースとの間に十分な磁気的吸引力を提供し、プランジャをバネ１０６の力に対抗して上部の開放位置に保持する。
【００２８】
バルブを閉じることが必要な場合、逆極性の電気信号がコイル７０に与えられる。この信号は、プランジャの磁気的保持を解放するのに十分な大きさ及び期間を有する。バネはプランジャを図８に示す下部へ移動させる。閉鎖パルスはプランジャを解放するために十分でなければならないが、強すぎたり、長すぎたりしてはならず、若しくはバルブ“閉鎖”信号は実際に全構造において磁界を反転させ、プランジャを開放位置に保持する。よって、解放パルスは注意深く制御されなければならない。これは、ワンショット回路７６及びＨゲートポールにより実現され、それらは正しい極性、期間及びレベルの信号を生成する。磁気的ステンレス鋼は好ましくはマルテンサイトステンレス鋼であり、それは磁気的性質を最大化するために焼きなまされる。特定のバルブの設計においては、最小飽和磁束密度は少なくとも14,200ガウスでなければならず、残留磁束密度は少なくとも6,000ガウスでなければならない。材料が完全に焼きなまされると、それは10,000ガウスの印加磁界から1.5〜2.5エルステッド（Oersted）の保磁力を示す。
【００２９】
バルブ４２は、電流の印加なしに開放位置及び閉鎖位置を維持することが可能である。さらに、開放及び閉鎖位置間の状態変化は少量の電流のみを必要とする。これは、バルブの電流要求を制限するために非常に有効であり、よってバッテリーの寿命を延ばすために非常に有効である。バルブ４２が閉じている時に、バイパスニードルバルブ４８が最小の酸素を提供する様子が記述されている。
【００３０】
そのバイパスバルブを提供するための代替的構成として、バルブ４２を調整して、それが“閉鎖”位置において望ましい最小の流れを提供するようにすることができる。これは、図１０に示す位置である。バルブ４２のカラー９０内の全ソレノイド部分をゆるめてバルブ本体８２から離れるようにすることができることがわかる。これは、バルブの閉鎖へ向かうバネ１０６の力を減少させる。カラー９０内のソレノイド部分をバルブ本体から注意深く緩めることにより、選択された最小の流れが“閉鎖”位置で実現されるように台座の力が減少する。バルブのソレノイド部分が図３、４及び５に示すようにケース外へ延びているのはこの理由からである。図３は、印１１０及び指示ライン１１２を示し、それらは人１０が望ましい最小の流れを調整することを可能とする。この動作モードは、バイパスニードルバルブ４８の使用ほど好ましいものではない。なぜなら、バイパスニードルバルブ４８は望ましい最小の流れのバルブを実現するためにより正確に調整可能であるからである。
【００３１】
制御ユニット１６は、それがバッテリー１１４から自己の電力を提供するという点において自立型である。回路カード１１６は、センサスイッチ及びバルブ自身を除く図６に示す全てのエレクトロニクスを保持する。また、回路カードは、ワンショット５２の感度を調整するための感度調整ねじ１１８を有し、そのワンショット５２は所定時間、本例では３秒間オンに維持される。ＬＥＤ１２０は回路が動作中であることを示す。サムホイール１２２は図３、４及び５に示すようにケースの外側からアクセス可能であり、加速度計の感度を調整する。
【００３２】
呼吸検知モードでの動作のために、出口チューブ４６は図３及び５に示すように呼吸センサ１１８を有する。呼吸センサは図７に断面で詳細を示す。呼吸センサ１１８において、出口チューブ４６は制限された首部１２４を有し、それはベンチュリを形成する。ベンチュリポート１２６はベンチュリのスロートから遠ざかるように通じ、圧力信号を送る。センサ本体１２８は内部にチャンバ１３０を有し、それはポートへ通じている。チャンバ１３０は可撓性のダイヤフラム１３２により閉鎖され、ダイヤフラム１３２はキャップ１３４により適所に保持される。キャップ１３４は図示されるように適所にねじ込むことができる。ダイヤフラムの下方の空間は、下部チャンバのサイズ及び望ましい感度に依存して出口を設けても設けなくてもよく、望ましい感度はダイヤフラムの可撓性にも関連する。
【００３３】
患者が吸入すると、彼は、出口チューブ４６へ接続されたカニューレ内の圧力を減少させる。この減圧は波面として伝わり、ベンチュリで迅速に検知される。増加した流れは、ダイヤフラム１３２上のチャンバ１３０内の圧力を減少させる。発光ダイオードと光検出ダイオードの組み合わせのペアがダイオードパッケージ１３６内に配置される。ダイオードパッケージ１３６はキャップ内の凹部にはまり、発光ダイオード及び光検出ダイオードがダイヤフラム１３２に対向するように配置される。ダイヤフラムが曲がると、光検出ダイオードはダイヤフラムからの反射の変化を知り、信号を発する。こうして、吸気が検知される。
【００３４】
ダイオードパッケージ１３６はトランスデューサであり、それは吸気の開始を示す圧力波信号を電気信号に変換する。図６は、センサ１３６からの信号が送られてバルブ４２を動作させる様子を示す。回路のこの部分の原理は、人１０が無活動の時には所定数の呼吸のうちの少数の部分において所定の時間にわたりバルブ４２を開放し、人１０の活動時には所定数の呼吸のより多数の部分をにおいてバルブ４２を開放することである。検知された吸気に従って酸素を供給することが望まれる場合、スイッチ１３８は閉じられる。呼吸信号はアンプ１４０で増幅され、それにより吸気信号がライン１４２へ送られる。ライン１４２はライン１４６を通じてＮＡＮＤゲート１４４へ接続される。また、ＮＡＮＤゲート１４４はライン５４からライン１４８を通じる入力を有する。ＮＡＮＤゲートは、両入力がハイの時を除いてハイの出力を有する。ライン５４は、活動が検知された後３秒に渡り通電される。こうして、活動が検知され、息の吸気が検知されると、ライン１５４はローの信号をＮＡＮＤゲート１５１へ運ぶ。
【００３５】
また、ライン１４２はフリップフロップ１５６へ接続され、フリップフロップ１５６はフリップフロップ１５８へ接続される。フリップフロップ１５８の出力はインバータ１５９、ライン１６０へ接続され、ライン１６０はＮＡＮＤゲート１５１の別の入力である。ＮＡＮＤゲート１５１への入力ライン１５４及び１６０の一方又は両方がローの場合、ゲートはライン１５３へハイの信号を送る。ライン１５０のこの信号はバルブ４２をオンにする。１５０ミリ秒の遅延後、遅延タイマー１５５はライン１５７を通電し、ライン１５７はライン７１に接続されている。これは、１５０ミリ秒にわたり開放された後、バルブ４２をオフにする。この１５０ミリ秒の開放時間は呼吸中に酸素パルスを提供するために十分である。
【００３６】
ＮＡＮＤゲート１４４及び１５１は、両入力がハイである時を除き、その出力がハイとなるように機能するゲートである。出力１５３はバルブをオンにするように、及び、１５０ミリ秒の遅延タイマー１５５の入力に接続される。フリップフロップ１５６及び１５８の機能は、４分割（one-in-four）分割器として機能することであり、それにより吸気パルス毎に各４番目の呼吸パルスがライン１６０に存在するようにする。出力１５３がハイの時、１５０ミリ秒の遅延後、遅延タイマー１５５はライン７１に接続されたライン１５７に通電する。これは、バルブ４２を、１５０ミリ秒にわたり開放された後にオフにする。無活動時には各４番目の吸気パルスがバルブ４２を開放し、活動中には各吸気パルスがバルブ４２を開放する。同時に、遅延タイマー１５２を通電して、１５０ミリ秒後にライン１５７が通電されてバルブ４２を閉める。
【００３７】
本発明を最も好適な実施形態いおいて説明してきた。本発明の機能を実施することなく、多種の変形及び実施形態が可能であることは明らかである。従って、本発明の範囲は請求の範囲の視野によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による活動に応答する酸素供給システムを使用する男性患者の正面図であり、一部が切断されている。
【図２】男性患者の背面図であり、一方の足が上がっている。
【図３】酸素制御ユニットの等角図である。
【図４】ほぼ図３のライン４−４に沿って見た断面で部分的に切断された、酸素制御ユニットの平面図である。
【図５】等角投影法で見た同様の図である。
【図６】患者の活動を検出し、酸素バルブを制御するための概略的電気回路である。
【図７】保持された、開放位置の酸素制御バルブの中央断面図である。
【図８】閉鎖位置のバルブを示す同様の図である。
【図９】閉鎖位置においても最小の流れを提供するために調整されたバルブを示す同様の図であり、部分的に切断されている。
【図１０】閉鎖位置においても最小の流れを提供するために調整されたバルブを示す同様の図であり、部分的に切断されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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