(57)【要約】本発明は、ガス分散システムに関し、特に、温度センサに関する。本発明のセンサは、呼吸ガスの温度を求めるように構成され、ガスの流れの近くに配置するように構成されたセンサ・ハウジング（３６）と、該センサ・ハウジング（３６）内に収容された温度変換器（３１）とを含む。センサ・ハウジング（３６）は、ガスの流れと温度変換器（３１）との間に実質的な病原体障壁をもたらすが、温度変換器がガスの流れの温度を実質的に示すことが可能になる。特に、ガスの温度は、呼吸回路（１４）を通して、導電性経路（３８）によって遠隔感知される。次いで、呼吸回路（１４）と一体のこの導電性経路（３８）は、廃棄することも、適切な滅菌後に再使用することもできる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸ガスの流れの温度を求めるように構成されたセンサであって、
前記ガスの流れの近くに配置するように構成されたセンサ・ハウジングと、
前記センサ・ハウジング内に収容された温度変換器と、
を備え、
前記センサ・ハウジングが、前記ガスの流れと前記温度変換器との間に実質的な病原体障壁をもたらしながら、該温度変換器が該ガスの流れの温度を実質的に示すことを可能にすることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記センサ・ハウジングは、前記温度センサが正しく配置されたことを保証する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記センサ・ハウジングが、前記ガスの流れを供給するためのガス導管内に一体成形されたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項４】
前記センサ・ハウジングが、熱伝導性プローブを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記センサ・ハウジングが、前記ガスの流れを横切る導電性経路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記センサ・ハウジングが、前記ガスの流れが流れる伝導性バンドを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサ・ハウジングが、電気接続のための係合と組み合わされたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記電気接続のための係合が、前記導管又はその内部を加熱するためのヒータワイヤを通電するようになった電気接触を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記センサ・ハウジング手段が、前記ガスの流れにほぼ垂直な長手方向のアクセスを有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１０】
呼吸ガスの流れを供給するためのシステムであって、
呼吸ガスの流れを供給するようになった導管と、
前記ガスの流れに隣接する前記導管の内部から該導管の外部まで延びる熱伝導性部材と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記熱伝導性部材が、温度センサのための係合をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１２】
前記温度センサのための係合が、前記熱伝導性部材の外側部分と温度センサの直接の接触を保証するようになったことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１３】
前記熱伝導性部材が、熱伝導性ハウジングを含むことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１４】
前記熱伝導性部材が、熱伝導性プローブを含むことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１５】
前記熱伝導性部材が、前記導管の内部全体を横切る導電性経路を含むことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１６】
前記熱伝導性部材が、前記導管の周囲内に伝導性バンドを含むことを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１７】
前記温度センサのための係合が、電気接続のための係合と組み合わされたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１８】
前記温度センサが、センサ・ハウジング手段内に収容されたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１９】
前記センサ・ハウジングが、電気接続のための係合と組み合わされたことを特徴とする請求項１３乃至請求項１８のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項２０】
前記センサ・ハウジング手段が、前記ガスの流れにほぼ垂直な長手方向のアクセスを有することを特徴とする請求項１８又は請求項１９のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項２１】
添付の図面に関連して本明細書に記載されたセンサ。
【請求項２２】
添付の図面に関連して本明細書に記載された呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分配システムに関し、これに限定されるものではないが、特に、患者又は加湿ガスを必要としている人のためにガスを加湿し呼吸させる加湿呼吸システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
加湿した（酸素又は麻酔ガスのような）ガスを患者又はこうしたガスを必要としている人に供給する、多くの既存の加湿呼吸システムは、全てではないが温度コントローラとして機能する。つまり、呼吸回路内の加湿装置を出るガスの温度を監視し、その温度の変化に応答して熱源を制御し、所望の供給加湿ガス温度を達成する。この種の加湿器制御システムの例が、本発明者らの先行する米国特許第５，５５８，０８４号明細書に開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの従来技術のシステムは、呼吸回路の種々の部分でガスの温度を測定する温度プローブを用いる。この方法は、幾つかの欠点、すなわち、
１．相互汚染を防止するために、各患者の使用後にプローブを滅菌する必要があること、
２．呼吸ガスの温度が正しく測定されることを保証するために、プローブを完全に差し込む必要があること、
３．不注意によりプローブが呼吸回路から外れることがあること、
４．プローブが、呼吸回路とガスの密接なシールを維持しなければならないこと、
５．プローブが頑丈な設計でなければならないこと、
を有する。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、上記の欠点をなんとか克服し、又は少なくとも当該産業に有益な選択肢を与える加湿呼吸システム及びセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様において、本発明は、
ガスの流れの近くに配置するように構成されたセンサ・ハウジングと、
該センサ・ハウジング内に収容された温度変換器と、
を含み、
該センサ・ハウジングが、該ガスの流れと該温度変換器の間に実質的な病原体障壁をもたらしながら、該温度変換器が該ガスの流れの温度を実質的に示すことを可能にする、呼吸ガス流の温度を求めるように構成されたセンサからなる。
【０００６】
第２の態様において、本発明は、
ガスの流れを供給するように適合された導管と、該ガスの流れに隣接する該導管の内部から該導管の外部まで延びる熱伝導性部材とを含む、呼吸ガスの流れを供給するためのシステムからなる。
【０００７】
本発明に関連する当業者には、構成における多くの変更や、本発明の大きく異なる実施形態及び適用例が、添付の特許請求の範囲に定められるような本発明の範囲から逸脱せずに想起されるであろう。ここでの開示及び説明は単なる例示的なものであって、如何なる意味でも限定することを意図するものではない。
ここで、本発明の１つの好ましい形態が、添付の図面に関連して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付の図面、特に図６に、本発明の好ましい実施形態を組み入れる例としての加湿装置又は加湿呼吸システムが示されている。この加湿呼吸システムには、換気装置、ガス供給手段、すなわち、導管６を介して加湿チャンバ手段４の入口３にガス（例えば、酸素、麻酔ガス、又は空気など）を供給する出口２を有する送風機１が含まれている。加湿チャンバ手段４は、例えば、金属基板７がシールされたプラスチックチャンバを含む。加湿チャンバ４は、所定量の水を保持するように構成され、この水は、加湿装置すなわち加湿器１０のコントローラすなわち制御手段１１により制御されるヒータプレート手段９で加熱される。
【０００９】
チャンバ４内の水８は、加熱されるにつれて徐々に蒸発し、水蒸気が加湿チャンバ４を通って流れるガスと混合される。このように、加湿されたガスは、出口１２を通って加湿チャンバ４を出て、ガス運搬用通路すなわち吸気用導管１４を通して、患者又はこうしたガスを必要としている人１３に送られる。吸気用導管１４内の凝縮を減少させ、患者１３に与えられるガスの温度を上昇させるために、制御手段１１の制御によって通電される加熱ワイヤ手段１５が設けられることがある。
【００１０】
図６において、ガスマスク１６が患者の鼻及び口の上に示されるが（「無傷気道」ガス供給と呼ばれる）、患者の気道をバイパスするように導管が患者の気管内に配置された挿管（「挿管気道」ガス供給として知られる）のような、多くのガス供給構成が存在することを理解すべきである。患者の呼気ガスが換気装置１に戻るための戻り経路を設けることも可能である。この場合、「Ｙ字型部材」のような適当な取付け具を患者１３、吸気用導管１４、及び呼気用導管（図示せず）の間に取り付けることができ、この呼気用導管は、換気装置１の入口（図示せず）に連結される。
【００１１】
制御手段１１は、例えば、ソフトウェア・プログラムを格納する関連したメモリ又は記憶手段を有するマイクロプロセッサ又は論理回路を含むことができ、制御手段１１は、マイクロプロセッサ論理回路によって実行された時、ソフトウェアの命令に従い、外部入力に応答して、加湿システムの作動を制御する。例えば、制御手段１１にはヒータプレート９からの入力信号が送られ、制御手段１１はヒータプレート９の温度及び／又は電力消費についての情報を与えられる。さらに、例えば、患者のところ又は患者の近くに温度感知手段すなわち温度プローブ１７を設けて患者が受け入れるガス温度を示し、更に別の温度プローブ１８を設けて加湿チャンバ４の出口１２を出る加湿ガス流の温度を制御手段１１に示すことができるというように、制御手段１１にガス流の温度を入力させることができる。
【００１２】
制御手段１１への更に別の入力を、ユーザ入力手段すなわちスイッチ２０とすることができ、これを用いて、（医療従事者又は患者自身のような）ユーザが、供給されることになるガスの所望温度、又は供給されることになるガスの所望湿度レベルを設定することが可能になり、これに代えて、ヒータワイヤ１５によって伝えられる加熱の制御、又は多数の自動ガス供給構成からの選択といった他の機能を、スイッチ２０によって制御することができる。
以下、上述のシステム（又はその一部）の多数の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
温度プローブ
図１から図５を参照すると、温度プローブ１７又は１８の種々の好ましい形態が示されている。温度プローブ１７又は１８は、金属で形成されることが好ましい。これに代えて、ポリカーボネートのような成形プラスチック材料を用いることもできる。電気特性が温度と共に変化する部品によって、温度センサを構成することができる。本発明の１実施形態では、サーミスタ・ビードが用いられる。温度センサを、例えば、熱電対又はＲＴＤのような何らかの温度測定装置としてもよい。サーミスタ・ビードは、制御手段１１に電気信号を伝えるワイヤ導体４８に接続される。
【００１４】
本発明は、温度プローブをガス流に挿入する必要性を排除することによって、従来技術の問題を解決する。代わりに、ガスの温度は、呼吸回路の壁を通して伝導性経路により遠隔感知される。次に、呼吸回路と一体の伝導性経路は、廃棄されるか、又は適切に滅菌した後に再使用される。
【００１５】
図１乃至図５は、この方法のいくつかの例を示す。図１は、吸気用導管１４内に突出し、呼吸回路の一部である薄壁ハウジング又は膜３０を示す。温度センサ３１は、このハウジング３０内に配置され、ハウジング３０と直に接触しているが、矢印３５で示される呼吸ガスの流れに直に接触していない。
図２は、温度センサ３１が、吸気用導管１４と一体の熱伝導性プローブ３２に接続された別の方法を示す。
【００１６】
図３は、例えば小さい金属刃３３のような導電性経路が、吸気用導管１４の経路全体を横切る、更なる改良を示し、これにより頑丈な設計が与えられる。
【００１７】
図４は、全周にわたる熱伝導性バンド３９が、導管１４内にシールされている、更に別の改良を示す。温度センサ３１は、導管１４内の小さな切れ目を通して、熱バンド３９と直に接触している。
【００１８】
図５は、温度センサ３１がヒータワイヤ・コネクタプラグ３６のような電気接続部と組み合わされている方法を示す。熱伝導性端子３８が、吸気用導管１４内に突出する。この方法の利点は、ヒータワイヤ３４及び熱端子３８への電気接続が同時になされ、別箇の接続に対する必要性が減少される点である。これに加えて、呼吸加湿器は、電流を介して、電気接続がなされたことを感知し、よって温度センサ３１が呼吸回路１４と直に熱接触していることも知ることができる。
【００１９】
図７は、温度センサ３１がコネクタプラグ４１内に内蔵された方法を示す。熱伝導性プローブ４３は、吸気用導管１４及びソケット４２と一体である。プラグ４１がソケット４２に挿入されると、温度センサ３１は、熱伝導体プローブ４３に接続される。
【００２０】
図８は、導管１４内の熱伝導プローブ４６を温度センサ３１に対して保持する方法を示す。保持手段は、適切なヒンジ手段４７によってヒンジ式に留められた２つの部分、すなわち部分４５及び部分４４からなり、部分４５及び４４を遠ざかるように動かして、導管１４が切り欠き４９及び５０に挿入されることを可能にする。部分４５には、内部に温度センサ３１が内蔵されており、使用の際に、導管１４内のプローブ４６が、温度センサ３１と接触する。
【００２１】
呼吸回路１４の外部に配置された温度センサを用いる場合、センサが周囲環境から隔離されない限り、温度センサは周囲温度によって影響を受ける。この測定誤差は、
１．外部の周囲温度が温度センサの近くで測定され、次に温度測定誤差が、方程式又は参照テーブルによって補償される、
２．温度センサの周りの周囲環境をガス温度付近の温度まで制御し、これにより周囲の影響を減少させる、
という２つの方法で補償される。
上記の改善点は、加湿呼吸システムのために用いられる現在の温度測定方法の欠点を解決するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の１つの好ましい実施形態による、回路壁内の突出部の内側に配置された温度センサの長手方向断面図である。
【図１Ｂ】本発明の１つの好ましい実施形態による、回路壁内の突出部の内側に配置された温度センサの横断方向断面図である。
【図２Ａ】本発明の更に別の好ましい実施形態による、熱伝導性プローブに接触する温度センサの長手方向断面図である。
【図２Ｂ】本発明の更に別の好ましい実施形態による、熱伝導性プローブに接触する温度センサの横断方向断面図である。
【図３Ａ】本発明の更に別の好ましい実施形態による、熱伝導性ストリップに接触する温度センサの長手方向断面図である。
【図３Ｂ】本発明の更に別の好ましい実施形態による、熱伝導性ストリップに接触する温度センサの横断方向断面図である。
【図４Ａ】本発明の別の好ましい実施形態による、熱伝導性バンドに接触する温度センサの長手方向断面図である。
【図４Ｂ】本発明の別の好ましい実施形態による、熱伝導性バンドに接触する温度センサの横断方向断面図である。
【図５】本発明の別の好ましい実施形態による、電気コネクタ内に内蔵された温度センサである。
【図６】温度センサを組み込む加湿呼吸システムの概略図である。
【図７】コネクタ内に内蔵された温度センサである。
【図８】クランプ装置内に内蔵された温度センサである。
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006501881.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年9月7日(2004.9.7)
【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】
呼吸ガスの流れのパラメータを決定するように構成されたセンサであって、
前記ガスの流れに隣接して位置決めされるように構成された温度変換器と、
前記変換器を収容し、前記ガスの流れに対する実質的な病原体障壁を形成するように構成されたセンサ・ハウジングと、
前記変換器と前記ガスの流れとの間の伝導性経路と、を備えている、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記センサ・ハウジングは、前記変換器を確実に正しく位置決め及び／又は位置合わせさせる配置具を備えている、
請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記センサ・ハウジングが、前記ガスの流れを供給するためのガス導管に一体成形されている、
請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記伝導性経路が熱伝導性プローブを有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記伝導性経路が、前記ガスの流れを横切っている、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記伝導性経路が、前記ガスの流れが内側を流れるバンドである、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサ・ハウジングが、電気接続のための係合部材と組み合わされている、
請求項３に記載のセンサ。
【請求項８】
前記電気接続のための係合部材が、前記導管又はその内部を加熱するためのヒータワイヤに通電するようになった電気接触を含む、
請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記センサ・ハウジング手段が、前記ガスの流れにほぼ垂直な長手方向の軸線を有する、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１０】
呼吸ガスの流れを供給するためのシステムであって、
前記ガスの流れを供給するように構成された導管と、
前記ガスの流れと接触している前記導管の内部から該導管の外部まで延びる熱伝導性部材と、
前記部材に係合し前記導管内に突出しない、温度センサのための外部係合部材と、を備えている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記温度センサのための係合部材が、前記熱伝導性部材の外側部分と温度センサを確実に直に接触させる、
請求項１０に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１２】
前記熱伝導性部材が、熱伝導性ハウジングを含む、
請求項１０又は１１に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１３】
前記熱伝導性部材が、熱伝導性プローブを含む、
請求項１０又は１１に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１４】
前記熱伝導性部材が、前記導管の内部全体を横切る導電性経路を含む、
請求項１０乃至１３に記載のいずれか１項に呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１５】
前記熱伝導性部材が、前記導管の周囲部分内の伝導性バンドを含む、
請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１６】
前記温度センサのための係合部材が、電気接続のための係合部材と組み合わせられている、
請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１７】
センサ・ハウジング内に収容された温度センサをさらに含む、
請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１８】
前記センサ・ハウジングが、電気接続のための係合部材と組み合わせられる、
請求項１７に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【請求項１９】
前記センサ・ハウジング手段が、前記ガスの流れにほぼ垂直な長手方向の軸線を有する、
請求項１７又は１８に記載の呼吸ガスの流れを供給するためのシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の第１の態様は、
呼吸ガスの流れのパラメータを決定するように構成されたセンサであって、
ガスの流れに隣接して位置決めされるように構成された温度変換器と、
温度変換器内に収容し、ガスの流れに対して実質的な病原体障壁を形成するように構成されたセンサ・ハウジングと、
変換器とガスの流れとの間の伝電性経路と、
を含むセンサである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の第２の態様は、
呼吸ガスの流れを供給するためのシステムであって、
前記ガスの流れを供給するように構成された導管と、
前記ガスの流れと接触している前記導管の内部から該導管の外部まで延びる熱伝導性部材と、
前記部材に係合し前記導管内に突出していない温度センサのための外部係合部材と、を備えているシステムである。


【国際調査報告】
2006501881.tif 000011
2006501881.tif 000012