(57)【要約】  高圧ガスボンベ（１）は、通院患者に医薬ガス療法をもたらす際の使用に適している。高圧ガスボンベ（１）は、治療ガスが圧力下で貯蔵される中空本体（２）、ボンベヘッド（３）、ガス出口（４）、およびディスプレイ装置（６）を有する。ディスプレイ装置（６）では、ボンベ（１）内のガスが完全に枯渇される前の残り時間の推定値がもたらされる。残り時間の推定値は、ガスボンベ（１）の残留ガスの量の推定値に基づく。しかしながら、実際の測定における温度変化および変動によって、残留ガスの量を推定する時の実質的なエラーが引き起こされる可能性がある。改良されたガスボンベ（１）は、少なくともあらかじめ定められた最小値によって異なる、残留ガスの量の２つの値に基づいて残り時間を計算することによってこれらのエラーを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージであって、
ガス圧センサからのガス圧測定値、および、温度センサから温度測定値を受け取るように適応される１つまたは複数の処理ユニットと、
前記１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ディスプレイ装置と通信するように適応されるディスプレイインターフェースと、を含み、
前記１つまたは複数の処理ユニットは、
ｉ）前記高圧ガスボンベの残留ガスの量の複数の残留ガス値を判断するステップであって、各残留ガス値は、複数のガス圧測定値および１つまたは複数の温度測定値に基づくステップと、
ｉｉ）２つの残留ガス値に基づいて、実質的に、前記高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断し、かつ、判断された前記残り時間を前記ディスプレイ装置用の前記ディスプレイインターフェースに通信するステップと、を行うように適応され、
実質的に、前記ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの前記残り時間を判断する時、前記１つまたは複数の処理ユニットは、少なくとも最小差閾値によって異なる２つの残留ガス値を使用するように適応される、電子ゲージ。
【請求項２】
前記残り時間を判断する時、前記１つまたは複数の処理ユニットは、２つの残留ガス値を、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で使用することに制約されない、請求項１に記載の電子ゲージ。
【請求項３】
高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージであって、
ガス圧センサからのガス圧測定値、および、温度センサから温度測定値を受け取るように適応される１つまたは複数の処理ユニットと、
前記１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ディスプレイ装置と通信するように適応されるディスプレイインターフェースと、を含み、
前記１つまたは複数の処理ユニットは、
ｉ）前記高圧ガスボンベの残留ガスの量の複数の残留ガス値を判断するステップであって、各残留ガス値は、複数のガス圧測定値および１つまたは複数の温度測定値に基づくステップと、
ｉｉ）２つの残留ガス値に基づいて、実質的に、前記高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断し、かつ、判断された前記残り時間を前記ディスプレイ装置用の前記ディスプレイインターフェースに通信するステップと、を行うように適応され、
実質的に、前記ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの前記残り時間を判断する時、前記１つまたは複数の処理ユニットは、２つの残留ガス値を、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で使用することに制約されない、電子ゲージ。
【請求項４】
前記１つまたは複数の処理ユニットと通信する１つまたは複数のメモリであって、前記１つまたは複数の処理ユニットによって判断される残留ガス値が一時的に記憶される少なくとも１つのバッファを含む、１つまたは複数のメモリをさらに含む、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の電子ゲージ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのバッファはＦＩＦＯバッファである、請求項４に記載の電子ゲージ。
【請求項６】
前記１つまたは複数の処理ユニットは、少なくともあらかじめ定められたガス差閾値によって異なる２つの残留ガス値を使用して、実質的にガス全てが枯渇されるまでの前記残り時間を判断するように適応される、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の電子ゲージ。
【請求項７】
前記１つまたは複数の処理ユニットは、前記１つまたは複数の処理ユニットによって判断される温度値であって、温度測定値に基づく温度値を使用して、かつ、前記１つまたは複数の処理ユニットによって判断される圧力値であって、それぞれの圧力値は複数のガス圧測定値の平均値である圧力値を使用して、残留ガス値を判断するように適応される、請求項６に記載の電子ゲージ。
【請求項８】
それぞれの温度値は、前記ボンベおよび前記ボンベ内の前記高圧ガスから成る温熱体の温度差への反応に実質的に適合される関数を複数の温度測定値に適用することによって判断される、請求項７に記載の電子ゲージ。
【請求項９】
それぞれの温度値は、前記ボンベおよび前記ボンベ内の前記高圧ガスから成る前記温熱体の温度差への反応に実質的に適合される時間領域における反応があるフィルタを前記複数の温度測定値に適用することによって判断される、請求項８に記載の電子ゲージ。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の処理ユニットは、最大差閾値を判断するように、かつ、前記残り時間を判断する際に使用するための一組の残留ガス値を確認するようにさらに適応され、前記一組の残留ガス値は前記最小差閾値を超え、かつ、前記最大差閾値を超えない量によって異なる、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の電子ゲージ。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の処理ユニットによって判断される情報の少なくとも一部を遠隔受信機へ通信するための無線通信装置をさらに含む、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の電子ゲージ。
【請求項１２】
前記無線通信装置は、ブルートゥース（登録商標）プロトコルを使用して通信するように適応される、請求項１１に記載の電子ゲージ。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ガス圧力センサと通信するように適応される第１のデータポートをさらに含む、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の電子ゲージ。
【請求項１４】
温度センサ、または、前記１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、温度センサと通信するように適応される第２のデータポートをさらに含む、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の電子ゲージ。
【請求項１５】
アラームをさらに含み、判断された前記ガス残り時間が少なくともあらかじめ定められたガス残り時間閾値未満である、または、判断された前記残留ガスが少なくともあらかじめ定められた残留ガス閾値未満である時、前記１つまたは複数の処理ユニットが前記アラームをトリガするように適応される、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の電子ゲージ。
【請求項１６】
高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージであって、
１つまたは複数の処理ユニットと、
前記１つまたは複数の処理ユニットと通信するガス圧センサと、
前記１つまたは複数の処理ユニットと通信する温度センサと、
前記１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ディスプレイ装置と通信するように適応されるディスプレイインターフェースと、
前記１つまたは複数の処理ユニットによって行われるべき指示が記憶されるプログラム記憶であって、前記指示は、
ｉ）前記高圧ガスボンベの残留ガスの量の複数の残留ガス値を判断するステップであって、各残留ガス値は、複数のガス圧測定値および１つまたは複数の温度測定値に基づくステップと、
ｉｉ）２つの残留ガス値に基づいて、実質的に、前記高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断し、かつ、判断された前記残り時間を前記ディスプレイ装置用の前記ディスプレイインターフェースに通信するステップと、を取り入れるプログラム記憶と、を含み、
実質的に、前記ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの前記残り時間を判断する時、前記１つまたは複数の処理ユニットは、少なくとも最小差閾値によって異なる２つの残留ガス値を使用するように適応され、それによって、前記ガス残り時間を判断する際に使用される前記残留ガス値の選択は、２つの残留ガス値に、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で制約されない、電子ゲージ。
【請求項１７】
大気圧を上回る下でガスが貯蔵される中空本体と、
ボンベガス出口と、
前記中空本体から前記ガス出口までのガスの流れを制御するための調整弁と、
請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載の電子ゲージと、
少なくとも、実質的に、前記電子ゲージによって判断されるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を表示するためのディスプレイ装置と、を含む、高圧ガスボンベ。
【請求項１８】
少なくとも、前記調整弁の調節を監視するための弁センサをさらに含む、請求項１７に記載の高圧ガスボンベ。
【請求項１９】
前記本体内のガス圧測定値を記録するためのガス圧センサをさらに含む、請求項１７または１８に記載の高圧ガスボンベ。
【請求項２０】
温度測定値を記録するための温度センサをさらに含む、請求項１７〜１９のうちいずれか一項に記載の高圧ガスボンベ。
【請求項２１】
実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を計算する方法であって、
（ｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に前記ボンベにおけるガスの圧力を測定するステップと、
（ｉｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に温度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）前記ボンベ内の残留ガスの量の残留ガス値を判断するステップであって、それぞれの残留ガス値は複数のガス圧測定値および少なくとも１つの温度測定値を使用して判断される、ステップと、
（ｉｖ）実質的に、前記ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間の値を判断するステップであって、それぞれのガス残り時間値は判断される前記残留ガス値の２つを使用して判断される、ステップと、
（ｖ）判断される前記ガス残り時間値を表示するステップと、を含み、
ステップ（ｉｖ）において、前記残り時間値を判断する際に使用される２つの前記判断される残留ガス値は少なくとも最小差閾値によって値が異なっている、方法。
【請求項２２】
実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を計算する方法であって、
（ｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に前記ボンベにおけるガスの圧力を測定するステップと、
（ｉｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に温度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）前記ボンベ内の残留ガスの量の残留ガス値を判断するステップであって、それぞれの残留ガス値は複数のガス圧測定値および少なくとも１つの温度測定値を使用して判断される、ステップと、
（ｉｖ）実質的に、前記ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間の値を判断するステップであって、それぞれのガス残り時間値は判断される前記残留ガス値の２つを使用して判断される、ステップと、
（ｖ）判断される前記ガス残り時間値を表示するステップと、を含み、
ステップ（ｉｖ）において、前記残り時間値を判断する際に使用される２つの前記残留ガス値の選択は、残留ガス値に、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で制約されない、方法。
【請求項２３】
実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を計算する方法であって、
（ｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に前記ボンベにおけるガスの圧力を測定するステップと、
（ｉｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に温度を測定するステップと、
（ｉｉｉ）前記ボンベ内の残留ガスの量の残留ガス値を判断するステップであって、それぞれの残留ガス値は複数のガス圧測定値および少なくとも１つの温度測定値を使用して判断される、ステップと、
（ｉｖ）実質的に、前記ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間の値を判断するステップであって、それぞれのガス残り時間値は判断される前記残留ガス値の２つを使用して判断される、ステップと、
（ｖ）判断される前記ガス残り時間値を表示するステップと、を含み、
ステップ（ｉｖ）において、前記残り時間値を判断する際に使用される２つの前記判断される残留ガス値は少なくとも最小差閾値によって値が異なっており、それによって、前記ガス残り時間を判断する際に使用される前記２つの残留ガス値の選択は、残留ガス値に、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で制約されない、方法。
【請求項２４】
前記ガス残り時間は、少なくともあらかじめ定められたガス差閾値によって異なる少なくとも２つの残留ガス値を使用して判断される、請求項２１〜２３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
最大差閾値を判断するステップをさらに含み、ガス残り時間値を判断するステップは、前記最小差閾値を超え、かつ、前記最大差閾値を超えない量によって異なる一組の残留ガス値を選択することを含む、請求項２１〜２４のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記最大差閾値は前記残留ガス値に従って多様である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
それぞれの残留ガス値は、温度値およびガス圧値を使用して判断され、
複数の温度測定値に基づいて温度値を判断するステップと、
複数のガス圧測定値の平均値に基づいてガス圧値を判断するステップと、をさらに含む、請求項２１〜２６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
それぞれの温度値は、前記ボンベおよび前記ボンベ内の前記高圧ガスから成る温熱体の温度差への反応に実質的に適合される関数を前記複数の温度測定値に適用することによって判断される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
それぞれの温度値は、前記ボンベおよび前記ボンベ内の前記高圧ガスから成る前記温熱体の温度差への反応に実質的に適合される時間領域における反応があるフィルタを前記複数の温度測定値に適用することによって判断される、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された高圧ガスボンベ、高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージ、および、ガスの使用／ボンベの残留ガスを監視する方法に関する。好ましくはあるが、排他的ではなく、本発明は、限定されないが酸素などの医薬用ガスをもたらす際の使用に適した高圧ガスボンベで使用するのに適している。本発明は、排他的ではないが、規則的なまたは継続的なガス療法に頼っている患者が携帯したままでいることができるようにする軽量の高圧ガスボンベにとりわけ適している。
【背景技術】
【０００２】
一部の医療は、患者が吸入するガスの使用を伴う。とりわけ、慢性状態ではあるが安定した状態で規則的なまたは継続的な治療を求める患者の場合、かかる患者が、治療センター外で、例えば、患者の自宅および他の所で必要とする治療を受けることができるようにする携帯型軽量高圧ガスボンベを使用することができる。病院／介護施設内であろうと、患者の自宅であろうと、患者が受ける医療ガスの量を監視することは重要である。使用中、ボンベの残留ガスの量を監視することで、ボンベ内の医療ガスが切れそうになっている時に、患者または治療の管理者が気付けるようにすることも重要である。
【０００３】
上記の一例として、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）は、呼吸器疾患であり、酸素療法は、ＣＯＰＤの人達の生存を高めることが知られているいくつかの効果的な療法のうちの１つである。しかしながら、処方通りに酸素を使用する人達の生存だけが改良され、ＣＯＰＤの患者の多くは、処方通りに酸素を使用しないため、健康に良い効果がもたらされないことが知られている。携帯式酸素は、長期間酸素吸入をしている患者が、処方箋を忠実に固守することができるようにする重要な役割を果たすが、処方される酸素システムのサイズおよび重量によって、また、従来のゲージは当てにできるほどの信頼性に欠いていると考えられているため、自宅から離れる時に突然酸素が切れる恐れがあることによって、多くの患者は家に引きこもったままである。中には、従来のボンベゲージを読み取るのが困難な患者がいることも知られている。
【０００４】
特許文献１には、高圧ガスボンベで使用するためのハンドルと一体化した弁が記載されている。弁ハンドルは、弁の開閉を感知するためのセンサ、弁が開放されたままの継続時間を監視するためのタイマー、および、このデータが記憶されるメモリを含む。メモリに記憶されたデータは、使用量および／または請求書を確認するために、後にダウンロードできる。しかしながら、特許文献１は、ボンベの残留ガスの量を監視するためのいずれの解決法も示さない。
【０００５】
特許文献２は、スキューバダイバによって使用されるガスが枯渇するまでの時間を示すために使用されるゲージの初期の例である。ゲージは、ボンベ内のガス圧およびガス枯渇率を監視して、ガスが完全に枯渇するまでの推定継続時間を判断する。特許文献２によって、スキューバダイビング中の水温が多様となる可能性が著しく低いため、ゲージの精度におけるいずれの温度変化の効果も対処されないことが分かっている。
【０００６】
特許文献３には、ガスボンベ供給源の残留ガスの継続時間を示すための方法およびシステムが記載されている。特許文献３に記載される方法およびシステムは、ガスボンベの出口におけるガス圧、および、枯渇率を監視して、ガスが完全に枯渇するまでの継続時間を推定する。
【０００７】
ガス調整器で使用するための残り時間表示組立体が、特許文献４に記載されている。ボンベ上の圧力ゲージは、ボンベの残留ガスの圧力を示し、ボンベの出口上のガス調整器はボンベからのガスの流量を制御する。特許文献４によって、残り時間表示組立体は、複数の異なる時間スケールの使用によってガスが完全に枯渇するまでの継続時間を示すために、ボンベ圧力ゲージを適応させる。それぞれの時間スケールは、特定的なガス流量に関連しているため、それぞれの時間スケールは特定的な調整器設定に関連する。調整器の調節は、自動的に異なる時間スケールが選択されるようにすることで、圧力ゲージは、現在の調整器設定に関する残り時間を示す。
【０００８】
固定容積内のガス圧が温度に対して多様であることは周知であるが、この変数は、加圧ガスボンベのガスが完全に枯渇するまでの継続時間を計算する時について明確にされることはまれであるか、不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７１１４５１０号明細書
【特許文献２】米国特許第３８７５８０１号明細書
【特許文献３】米国特許第７１０４１２４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１２／００８０１０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、加圧ガスボンベのガスが完全に枯渇するまでの継続時間に関する情報を提供することで生じる問題に対処することを目的とし、かつ、かかる情報の精度を改良することを目的とする。
【００１１】
本発明はまた、ガスが完全に枯渇するまでの継続時間に関する情報を、この情報について温度効果を考慮して提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
よって、本発明は、高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージであって、ガス圧センサからのガス圧測定値、および、温度センサから温度測定値を受け取るように適応される１つまたは複数の処理ユニットと；１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ディスプレイ装置と通信するように適応されるディスプレイインターフェースと、を含み、１つまたは複数の処理ユニットは：
ｉ）高圧ガスボンベの残留ガスの量の複数の残留ガス値を判断するステップであって、各残留ガス値は、複数のガス圧測定値および１つまたは複数の温度測定値に基づくステップと、
ｉｉ）２つの残留ガス値に基づいて、実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断し、かつ、判断された残り時間をディスプレイ装置用のディスプレイインターフェースに通信するステップと、を行うように適応され、
実質的に、ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断する時、１つまたは複数の処理ユニットは、少なくとも最小差閾値によって異なる２つの残留ガス値を使用するように適応される、電子ゲージを提供する。
【００１３】
あるいは、本発明は、高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージであって、ガス圧センサからのガス圧測定値、および、温度センサから温度測定値を受け取るように適応される１つまたは複数の処理ユニットと、１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ディスプレイ装置と通信するように適応されるディスプレイインターフェースと、を含み、１つまたは複数の処理ユニットは：高圧ガスボンベの残留ガスの量の複数の残留ガス値を判断するステップであって、各残留ガス値は、複数のガス圧測定値および１つまたは複数の温度測定値に基づくステップと、２つの残留ガス値に基づいて、実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断し、かつ、判断された残り時間をディスプレイ装置用のディスプレイインターフェースに通信するステップと、を行うように適応され、実質的に、ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断する時、１つまたは複数の処理ユニットは、２つの残留ガス値を、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で使用することに制約されない、電子ゲージを提供する。
【００１４】
さらなる代替策では、本発明は、高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージであって：１つまたは複数の処理ユニットと；１つまたは複数の処理ユニットと通信するガス圧センサと；１つまたは複数の処理ユニットと通信する温度センサと；１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ディスプレイ装置と通信するように適応されるディスプレイインターフェースと；１つまたは複数の処理ユニットによって行われるべき指示が記憶されるプログラム記憶であって、該指示は：高圧ガスボンベの残留ガスの量の複数の残留ガス値を判断するステップであって、各残留ガス値は、複数のガス圧測定値および１つまたは複数の温度測定値に基づくステップと、２つの残留ガス値に基づいて、実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断し、かつ、判断された残り時間をディスプレイ装置用のディスプレイインターフェースに通信するステップと、を取り入れるプログラム記憶と、を含み、実質的に、該ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断する時、１つまたは複数の処理ユニットは、少なくとも最小差閾値によって異なる２つの残留ガス値を使用するように適応され、それによって、ガス残り時間を判断する際に使用される残留ガス値の選択は、２つの残留ガス値に、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で制約されない、電子ゲージを提供する。
【００１５】
好ましい実施形態では、電子ゲージは、１つまたは複数の処理ユニットと通信する１つまたは複数のメモリであって、１つまたは複数の処理ユニットによって判断される残留ガス値が一時的に記憶される少なくとも１つのバッファを含む、１つまたは複数のメモリをさらに含む。理想を言えば、少なくとも１つのバッファはＦＩＦＯバッファである。
【００１６】
さらに好ましい実施形態では、１つまたは複数の処理ユニットは判断するように適応される、または、プログラム記憶は、少なくともあらかじめ定められたガス差閾値によって異なる２つの残留ガス値を使用して、実質的にガス全てが枯渇されるまでの残り時間を判断するための指示を含む。
【００１７】
とりわけ好ましい実施形態では、１つまたは複数の処理ユニットは判断するように適応される、または、プログラム記憶は、最大差閾値を判断し、かつ、残り時間を判断する際に使用するための一組の残留ガス値を確認するための指示であって、一組の残留ガス値は、最小差閾値を超え、かつ、最大差閾値を超えない量によって異なる指示を含む。
【００１８】
１つまたは複数の処理ユニットは判断するように適用されてよく、または、プログラム記憶は、１つまたは複数の処理ユニットによって判断される温度値であって、温度測定値に基づく温度値を使用して、および、１つまたは複数の処理ユニットによって判断される圧力値であって、それぞれの圧力値は複数のガス圧測定値の平均値である圧力値を使用して、残留ガス値を判断するための指示を含む。
【００１９】
とりわけ好ましい実施形態では、それぞれの温度値は、ボンベおよびボンベ内の高圧ガスから成る温熱体の温度差への反応に実質的に適合される関数を複数の温度測定値に適用することによって判断される。それぞれの温度値は、ボンベおよびボンベ内の高圧ガスから成る温熱体の温度差への反応に実質的に適合される時間領域における反応があるフィルタを複数の温度測定値に適用することによって判断されてよい。
【００２０】
電子ゲージは、１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、ガス圧センサと通信するように適応される第１のデータポートをさらに含むことができる。
【００２１】
また、電子ゲージは、温度センサ、または、１つまたは複数の処理ユニットと通信し、かつ、温度センサと通信するように適応される第２のデータポートをさらに含むことができる。
【００２２】
電子ゲージは、１つまたは複数の処理ユニットによって判断される情報の少なくとも一部を遠隔受信機へ通信するための無線通信装置をさらに含むことができる。無線通信装置は、好ましくは、ブルートゥース（登録商標）プロトコルを使用して通信するように適応される。
【００２３】
電子ゲージはまたアラームをさらに含み、ボンベにおけるガスが完全に枯渇されそうになる、すなわち、残り時間が少なくともあらかじめ定められた残り時間閾値未満である、または、残留ガスが少なくともあらかじめ定められた残留ガス閾値未満である時、１つまたは複数の処理ユニットが該アラームをトリガするように適応される。
【００２４】
別個の態様では、本発明は、大気圧を上回る下でガスが貯蔵される中空本体と；ボンベガス出口と；中空本体からガス出口までのガスの流れを制御するための調整弁と；上述されるような電子ゲージと；少なくとも、実質的に電子ゲージによって判断されるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を表示するためのディスプレイ装置と、を含む高圧ガスボンベを提供する。
【００２５】
オプションとして、高圧ガスボンベは、少なくとも、調整弁の調節を監視するための弁センサをさらに含む。
【００２６】
また、高圧ガスボンベは、本体内のガス圧測定値を記録するためのガス圧センサ、および／または、温度測定値を記録するための温度センサを含むことができる。
【００２７】
なおさらなる態様では、本発明は、実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を計算する方法であって：（ｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会にボンベにおけるガスの圧力を測定するステップと；（ｉｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に温度を測定するステップと；（ｉｉｉ）ボンベ内の残留ガスの量の残留ガス値を判断するステップであって、それぞれの残留ガス値は複数のガス圧測定値および少なくとも１つの温度測定値を使用して判断される、ステップと；（ｉｖ）実質的に、ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間の値を判断するステップであって、それぞれのガス残り時間値は判断される残留ガス値の２つを使用して判断される、ステップと；（ｖ）判断されるガス残り時間値を表示するステップと、を含み、ステップ（ｉｖ）において、残り時間値を判断する際に使用される２つの判断される残留ガス値は少なくとも最小差閾値によって値が異なっている、方法を提供する。
【００２８】
あるいは、本発明は、実質的に、高圧ガスボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間を計算する方法であって：（ｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会にボンベにおけるガスの圧力を測定するステップと；（ｉｉ）複数の時間的に間隔をあけた機会に温度を測定するステップと；（ｉｉｉ）ボンベ内の残留ガスの量の残留ガス値を判断するステップであって、それぞれの残留ガス値は複数のガス圧測定値および少なくとも１つの温度測定値を使用して判断される、ステップと；（ｉｖ）実質的に、ボンベにおけるガス全てが枯渇されるまでの残り時間の値を判断するステップであって、それぞれのガス残り時間値は判断される残留ガス値の２つを使用して判断される、ステップと；（ｖ）判断されるガス残り時間値を表示するステップと、を含み、ステップ（ｉｖ）において、残り時間値を判断する際に使用される２つの残留ガス値の選択は、残留ガス値に、それらの間のあらかじめ定められた経過時間で制約されない、方法を提供する。
【００２９】
好ましくは、それぞれの残留ガス値は、温度値およびガス圧値を使用して判断され、方法は：
複数の温度測定値に基づいて温度値を判断するステップと；
複数のガス圧測定値の平均値に基づいてガス圧値を判断するステップと、をさらに含む。
【００３０】
とりわけ好ましい実施形態では、それぞれの温度値は、ボンベおよびボンベ内の高圧ガスから成る温熱体の温度差への反応に実質的に適合される関数を複数の温度測定値に適用することによって判断される。理想を言えば、それぞれの温度値は、ボンベおよびボンベ内の高圧ガスから成る温熱体の温度差への反応に実質的に適合される時間領域における反応があるフィルタを複数の温度測定値に適用することによって判断される。
【００３１】
本明細書において、可変期間への言及は、電子ゲージ、および、第１の残り時間値を判断する際に使用される２つまたは複数のガス圧測定値が埋める期間が、後の別個の残り時間値を判断する際に使用される２つまたはそれ以上のガス圧測定値が埋める期間と異なることを可能にする、残り時間を計算する該電子ゲージの方法への言及として理解されるものとする。さらに、これは、記録される個々のガス測定値間の時間間隔が固定されるか可変であるかどうかに関わらず該当する。
【００３２】
本発明によって、加圧ボンベにおける残留ガスの量について残り時間値を（コンピューティング資源の使用に関して）より精確にかつより効率的に判断することができる、電子ゲージ、および、残り時間を計算する方法が提供される。また、ガス圧の測定値の精度に影響を及ぼす可能性のある環境温度の変化は、ガスが完全に枯渇されるまでの残り時間を計算する時軽減される。
【００３３】
従って、本発明は、例えば、生活様式が活動的で、かつ、軽量高圧ガスボンベを使用する患者に対して生じる可能性のある問題に対処する。ガスが完全に枯渇されるまでの残り時間の情報を提供する従来のガスボンベゲージによると、種々の温度での２つの環境間、例えば、暖められた家と寒い日の屋外との間で、患者が自身のガスボンベを携行するとしたら、そのボンベについてのガスが完全に枯渇されるまでの残り時間についての情報は、不精確である可能性がある。本発明では、このような温度変動の影響に対応することで、残り時間についてのより精確な情報が提供可能となる。
【００３４】
ここで、本発明の一実施形態を、添付の図面を参照して、ほんの一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による軽量高圧ガスボンベを示す図である。
【図２】図１の高圧ガスボンベで使用するための電子ゲージおよび周辺装置の機能図である。
【図３】本発明による、ガスが完全に枯渇されるまでの残り時間を計算するための第１の技法のフロー図である。
【図４】同様に本発明による、ガスが完全に枯渇されるまでの残り時間を計算するための代替的な技法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
医療ガス療法を患者にもたらす際に使用するための軽量高圧ガスボンベ１が図１に示されている。高圧ガスボンベ１は、一般的に、治療ガスが圧力下で貯蔵される中空本体２；ボンベヘッド３；ガス出口４；流量スケール５；およびディスプレイ装置６を備える。中空本体２は、好ましくは、外側に結合繊維を完全に巻き付けることで強化されるアルミニウム合金ライナでできている。とりわけ好ましい実施形態では、アルミニウムライナはＬｕｘｆｅｒ社の独自のＬ７Ｘ合金を使用して作られる。ガスボンベが携帯型であり、かつ、通院患者によって容易に携行可能とされることを徹底するために、例示のボンベは、１リットルの水に相当するガス容量と；好ましくは５０ｃｍ未満、より好ましくはおよそ３５ｃｍの長さ；好ましくは１２ｃｍ以下、より好ましくは１０ｃｍを下回る、さらにより好ましくは７．５ｃｍ〜９．５ｃｍの直径；および満杯の時、好ましくは２．５ｋｇ以下、より好ましくは２．２ｋｇ以下、空の時、好ましくは２ｋｇ以下、より好ましくは１．５ｋｇを下回る、さらにより好ましくは１．１４ｋｇを下回る重量を有する。当然ながら、ボンベの容量および寸法は、上で設定されたものと異なってよい。
【００３７】
ボンベからのガスの流量を制御するために使用される調整弁（図示せず）は、ボンベヘッド３内に取り付けられ、ガス出口４と流体連通する。ガス出口４は、ガス供給管または他のガス分注装置に接続されるように適応される。ボンベ１からのガスの流量は、ボンベヘッド３内の調製弁を調節する、ガスボンベ１の主軸を中心にしたボンベヘッドの上部分３ａの回転によって調節される。流量スケール５は、ボンベヘッドの上部分３ａが回転可能であるのに対して、ボンベヘッドの固定される下部分３ｂに取り付けられるか印刷される。上部分３ａは流量スケール５に隣接するマーカー５ａを含んで、上部分３ａが回転してガス流量を調節する際に、マーカー５ａが流量スケールに対して移動するようにする。従って、流量スケールに対するマーカーの位置は、ボンベから出るガス流量を示す。
【００３８】
ボンベヘッド３は、ボンベ１内のガスが完全に枯渇される前の残り時間についての情報を提供するディスプレイ装置６も含む。ディスプレイ装置６は、限定はされないが、使用時間、電池ステータス、ガス圧、ガス温度などのステータス情報をさらに提供することができる。ディスプレイ装置６は、アナログディスプレイ装置、デジタルディスプレイ装置、または、アナログおよびデジタルの両方の組み合わせであってよい。ディスプレイ装置６は、ボンベヘッド３内に取り付けられ、より詳細に後述される電子ゲージ７の形でマイクロコントローラによって制御される。
【００３９】
図２に示されるように、電子ゲージ７は、一般的に、１つまたは複数のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む中央処理装置（ＣＰＵ）１０を備える。ＣＰＵ１０は、以下：時計などのタイミング装置１２；タイマー１２ａの形の１つまたは複数のカウンタ；例えばＲＡＭおよびフラッシュＲＯＭといった１つまたは複数のメモリ１３（明確にするために、単一の集合メモリ領域が図２に図示される）；ディスプレイドライバ６ａ；通信インターフェース１４およびユーザ入力インターフェース１６を含む入出力インターフェース；ならびに温度センサ１７と通信する。さらには、電子ゲージ７は、ディスプレイドライバ６ａを介したディスプレイ装置６；アラームドライバ１５ａを介したアラーム１５；例えば電池といった局所電源１１；調整弁センサ１８；計測増幅器２０を介した圧力センサ１９；および、好ましくは、第２の通信インターフェース２２を介した短距離無線通信用の埋め込み無線機を有する電気通信チップ２１と通信する。電子ゲージ７のＣＰＵ１０は、好ましくは、本明細書に記載される特定的な機能を果たすようにプログラムされる、フリースケール（登録商標）ＭＣ９Ｓ０８、８ビットファミリのプロセッサなどの、低電力、オンボードメモリプロセッサである。電子ゲージ７の他の部品は、好ましくは、従来の容易に入手可能な部品である。
【００４０】
電池１１は、好ましくは、ＣＲ２４３０といった単一リチウム二酸化マンガンコインセルである。しかしながら、代替的な局所電源が代替策において使用可能であることは明らかであろう。局所電源１１は、交換可能であるが好ましくは担当者によってのみ交換可能であることを目的とする。従って、局所電源は、好ましくは、専用工具によってのみ点検可能であるやり方で、ボンベヘッド内に取り付けられる。
【００４１】
電子ゲージ７上のクロック１２は、従来の設計であり、ＣＰＵ１０および関連部品を動作させるためのタイミング信号をもたらす。
【００４２】
通信インターフェース１４は、簡易な直列接続またはＵＳＢポートを含むことができる。電気通信チップ２１は、ガス使用データを含むボンベデータを遠隔受信機へ無線通信するための送信機を含む。ブルートゥース（登録商標）は、送信機によって使用される好ましい無線通信システムであるが、代替策において、代替的な無線通信システムを使用することもできる。
【００４３】
ディスプレイ装置６は、専用アラームアイコンの形で、および／または、ディスプレイ装置６を点滅させる視覚アラームをもたらすように含むことができる。あるいは、または、さらに、別個の点滅光または連続光をもたらすことができる。可聴アラームは、好ましくは、圧電ブザーの形のアラーム１５で設けられてもよい。アラームを使用して、患者に、ボンベの漏れ、電池が残り少なくなっていること、および／または、ボンベにおけるガスが完全に枯渇されそうになっていること、すなわち、時間閾値または残留ガス閾値に等しいまたはそれを下回っていることを警告する。
【００４４】
ユーザ入力インターフェース１６は、限定はされないが、メンブレンキーパッドといった１つまたは複数のユーザ作動キーを含む。ユーザ入力インターフェースによって、患者は、少なくとも以下の行為：トリガされているいずれのアラームもミュートすること／キャンセルすること；リアルタイムのクロック機能を設定すること；および、データ記憶装置へのデータの無線送信を指示することのうちの１つまたは複数を行うことができる。
【００４５】
ディスプレイ装置６は、好ましくは、ＬＣＤディスプレイ装置などの連続ディスプレイ装置である。ディスプレイ装置６は、患者が、ボンベが完全に枯渇される前の現時点の流量でボンベからガスを吸い込み続けるための計算された残り時間についての情報をもたらす。残り時間は、分で、または時間および分で表される単なる数値で提示されてよい。さらに、ディスプレイ装置６は、好ましくは、ガスの最大量のパーセンテージとして、ボンベにおける残留ガスの量を示す、０〜１００％のグラフスケールを含む。当該スケールの解像度は、好ましくは５％、より好ましくは２．５％である。０〜５０バールに等しくさせるためには０％が選ばれ、３００または４００バールに等しくさせるためには１００％が選ばれるが、これは、家庭で使用するための医療ガスボンベ用の標準的な動作圧範囲である。ディスプレイ装置６は、限定はされないが、電池ステータス、ボンベ弁が最後に開放されてからのガス使用継続時間、任意の無線リンクおよび／もしくはアラームシンボルのステータス、または、差し迫ってガスが枯渇される場合の用語「低」といった情報も含むことができる。
【００４６】
先に述べたように、温度センサ１７は、好ましくは、マイクロコントローラ７に埋め込まれる。あるいは、温度センサ１７は、ガス出口４に隣接して、または、調整弁の一部として取り付けられてよい。温度センサ１７を使用してボンベの温度、そのため、間接的にボンベ内のガスを監視する。適した別個の温度ゲージの一例には、Ｍａｘｉｍ、ＤＳ１８Ｂ２０がある。とりわけ、温度センサがガス出口に近接して取り付けられる場合について、温度センサ１７の出力を調節して、ボンベ出口４から出てくる際のガスの冷却効果を考慮することができる。温度センサ１７は、好ましくは、精度が≦±２℃であり、範囲が−１０〜＋５０℃である。
【００４７】
簡易な電気接触センサまたは磁気センサから成る場合がある調整弁センサ１８を設けて、調整弁が開放されているか閉鎖されているかどうかを検出する。この情報は、ガス漏れを監視する目的でＣＰＵ１０に通信される。
【００４８】
理想を言えば、圧力センサ１９は、好ましくは、標準センサ範囲が４００バールまで、過負荷圧力がおよそ６００バール、および、破裂圧力が６００バール以上のピエゾ抵抗圧力センサである。増幅器２０は、ＣＰＵ１０による通常の処理のために、圧力センサ１９からの信号を増幅する。圧力センサ１９がオフセットエラーを示す場合、オフセット補正電圧を増幅器２０に注入して、センサのオフセットエラーを調節することができる。
【００４９】
使用の際、ボンベヘッドの上部分３ａを回転させて、所望の流量になるように調整弁を解放する。これによって、調整弁センサ１８は、弁が開放されているというフラグをたてる。ボンベへ流れるガスの圧力は圧力センサ１９によって監視され、圧力表示数値はＣＰＵ１０へ通信される。さらには、ガスの温度は温度センサ１７によって監視され、温度表示数値はまたＣＰＵ１０へ通信される。また、調整弁の開放は、ガスボンベの使用記録の一部として、選択されたガス流量と共にメモリ１３におけるイベントとしてタイムスタンプされてよい。
【００５０】
連続した圧力表示数値は圧力センサ１９によって記録され、次いで、複数の圧力表示数値はＣＰＵ１０によって平均されて、圧力センサ値を判断する。好ましい実施形態８では、個々の圧力表示数値は毎秒記録され、（圧力表示数値の平均値である）圧力値は毎分判断される。当然ながら、平均値の計算は省略されてよい。平均値が計算される場合、表示数値間の他の時間間隔、および平均値が判断される他の時間範囲を採用することができる。その後、ＣＰＵ１０は、圧力値を使用してボンベ圧力を判断し、そうすることで、ＣＰＵ１０は、いずれの必要なゲインおよびオフセットキャリブレーション補正も適用することができる。
【００５１】
連続した温度表示数値は温度センサ１７によって記録される。好ましい実施形態８では、連続した温度表示数値は毎秒記録されるが、表示数値間の他の時間間隔も使用可能である。次いで、複数の温度表示数値は、温度値を判断するための関数を使用してＣＰＵ１０によって組み合わせられる。温度値を判断する際に、ＣＰＵ１０は、任意の必要な従来のゲインおよびオフセットキャリブレーション補正も適用することができる。温度値を判断するために使用される関数の特性は詳細に後述される。
【００５２】
図３は、ガスが完全に枯渇される前の残り時間を計算する際にＣＰＵ１０によって行われる方法ステップを示す。上で述べられるように、調整弁が開放されることによって、最初に複数の圧力表示数値が記録され、かつ、圧力値を判断するために平均されるＳ１。複数の温度表示数値も記録されＳ２、かつ、温度値を判断するために使用されるＳ３。次いで、圧力値および温度値をボンベ本体の既知の容積と組み合わせて使用して、ボンベの残留ガスｎの現時点の量を判断するＳ４。酸素および他の医療ガスといったガスに関する、これら変数間の関係は周知である。ボンベに残っていると判断されるガスの現時点の量およびその値の変更Δｎはその後、外挿されて、完全に枯渇されることになる残留ガスを用いる時間を判断するＳ８。上で述べられる値は、種々のセンサ表示数値群に対して繰り返し判断され、それによって、残り時間について規則的に更新される値が判断され、かつ、表示可能である。
【００５３】
Δｎの値は測定された物理量から得られるため、エラーおよびノイズを被りやすい。Δｎの値が小さすぎることで、計算を不良状態にしてしまうおそれがある。反対に、Δｎの値が大きいほど、多くの時間間隔ΔＴを必要とし、このことは、ガス残り時間の計算がより多くの履歴変更率を計算に入れ、ΔＴの間に枯渇率が変更になった場合、ガス残り時間の計算が不精確になる場合があることを意味する。要約すれば、ΔＴ（時間間隔）の値とΔｎ（残留ガスの変化）の値と間のバランスは、計算されたガス残り時間Ｔｒｅｍが精確であることを徹底するために必要とされる。
【００５４】
計算された残留ガスｎの複数の値、好ましくは、連続した値は、一時的に記憶されＳ５、それぞれは、サンプリングイベントｔｉの時間に関連付けられ、ガス残り時間Ｔｒｅｍは下記の等式１に従って計算される。
Δｎが計算され：Δｎ＝ｎｉ−ｎｉ−ｘ、ここで、−Δｎ≧ガス差閾値、
ΔＴが計算され（Ｔｉ−Ｔｉ−ｘ）、次いで
Ｔｒｅｍ＝−（ｎｉ×ΔＴ）／Δｎ  等式１
【００５５】
本明細書に記載される電子ゲージ７のＣＰＵ１０は、可変期間ΔＴを使用してガス残り時間Ｔｒｅｍを計算するように適応される。理想を言えば、Ｔｒｅｍのそれぞれの計算で、ΔＴの最小値を採用し、ここで、Δｎはあらかじめ定められたガス差閾値を超えるＳ６、Ｓ７。この目的のために、ＦＩＦＯ（先入れ、先出し）バッファは、簡易な線形バッファ上のＴｒｅｍを計算する際に好ましい。しかしながら、両方の場合において、バッファのサイズは、Ｔｒｅｍが最も低いボンベ枯渇率で精確に計算できるように、ｎの十分な連続した値に対応することができることを徹底するように選ばれる。Δｎの確認はガス差閾値を超えることに基づくため、Δｎの値の計算に使用されるガス圧測定値は、種々のいろいろな期間にわたって記録されてよい。
【００５６】
上述される方法ステップは、ガス残り時間が判断される前に達成されるべき単一のあらかじめ定められた最小ガス差閾値に依存する。これによって、エラーおよびノイズの影響が軽減され、残り時間の計算の精度が改良される。常にバランスは据え置かれるものであるが、閾値を判断する際には、測定の誤りはそれら誤りの間の差の計算が小さい時ほどより著しくなるため、閾値が大きいほど有利であり、一方で、閾値が大きいほど、計算の際に使用される値間の期間が増し、ガス流のいずれの変化に対する反応も結果として緩慢になる。後述されるように、この方法を改良することによって、不精確な測定または変化への緩慢な反応による結果のリスクに応じて、バランスを変えることができる。
【００５７】
ガス圧が最も高い時に最も不精確なガス差結果が得られ、エラーが比較的小さいほど残り時間の計算におけるエラーへの増幅が大きくなる。この代替的な方法によって、あらかじめ定められた最小ガス差閾値は可変の最大ガス差閾値と組み合わせて使用される。最大ガス差閾値は、最新のガス圧測定値に対して多様である。
【００５８】
代替的な方法では、図３の箇所Ａまで、複数の残留ガス値を生成かつ記憶するために、同じ初期ステップを採用する。換言すれば、ステップＳ１〜Ｓ５は同じであり、箇所Ａからは、代替的な方法が図４に示される。よって、複数の残留ガス値が記憶されると、残留ガス値の組間の差が判断され、あらかじめ定められた最小閾値と比較されるＳ９。上述されるように、最小差閾値は、差があまりにも小さくて不良状態にしてしまうことから生じるエラーを軽減するように選択される。例えば、最小差閾値は、好ましくは、ボンベの最大動作圧の２％になるように設定される。よって、３００バールのボンベについて、最小差閾値は６バールである。ボンベからのガスの流れがあると仮定すると、継時的な温度および圧力測定値が取得され、計算された残留ガス値はメモリへバッファリングされるが、十分なガスがボンベから漏れ出て最小差閾値を超えるまで、ガス残り時間の判断は実行されない。最小差が達成されると、最小閾値を上回る差を有する記憶された残留ガス値が確認される。
【００５９】
ステップＳ１０において、残留ガス値が特定的な値、例えば、３００バールのボンベにおいて１００バールを上回る場合、最大差閾値が計算される。最大差閾値は、ガスボンベが現時点で動作しているため、最新の記録されたガス圧測定値に対して変わりやすいという圧力領域（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｇｉｍｅ）を考慮に入れる。本明細書に記載される特定的な実施形態によって、最大動作圧が３００バールのボンベについて、最大差閾値は、１００バールの残留ガス値の（すなわち、最小閾値に一致する）第１の値２％と、残留ガス値が３００バールの第２の値６％までとの間で最新の記録された残留ガス値に対して線形に多様となる。よって、最新の記録された残留ガス値が２００バールである場合、最大差閾値は、３００バールの４％、つまり、１２バールに設定される。当然ながら、他の変化する閾値パターンは採用可能である。
【００６０】
次いで、メモリ１３における残留ガス値間の差は、最小差閾値を上回るが、計算された最大差閾値未満である最大差を有する一組の残留ガス値を確認するために先に計算される最大差閾値に対して、ステップＳ１１で比較される。その後、ステップＳ１１において確認される一組の残留ガス値は、残り時間の計算に使用される（ステップＳ７およびＳ８）。この代替的な実施形態では、最小閾値を超える第１の組の残留ガス値を使用して、残り時間は常に計算されないことになる。むしろ、残留ガス値が、例えば、バッファにおいて記憶される場合、一組の残留ガス値が最小閾値を超えることが判明すると、ＣＰＵは、バッファにおける以前の残留ガス値を振り返り続けて、最新の残留ガス値に対する（計算される差閾値を下回る）最も大きい差を有する残留ガス値を見つける。
【００６１】
この代替的な実施形態は、初めに、調整弁がまず開放される時、ガス圧差が２％の閾値を超えるとすぐに残り時間推定値が生成されるが、さらなる圧力測定値が取得され、かつ、より大きいガス圧差が得られる（一方で、差が計算されてから最先の残留ガス値はバッファに残っている）ため、これらの推定値の質は改良される。さらに、ボンベが空になり、かつ、残り時間が少なくなるためより臨界状態になると、最大閾値は、最小閾値に一致するまで低下する。この点で、残り時間を計算するために使用される値は、時間的に許されるようになり、残り時間の計算は、ガス流の変化に対して反応が良くなる。
【００６２】
さらに、生ガス圧測定値におけるエラーの影響を軽減する際に使用するために、最小および最大差閾値を判断するための代替的な実施形態が想定される。しかしながら、あらゆる場合において、ガス残り時間の計算は、ガス残り時間の計算の際に使用される、最先のガス圧測定値と最新のガス圧測定値との間のあらかじめ定められた経過時間に制約されない。
【００６３】
上記計算は、ガス温度が全体を通して実質的に同じガス温度のままであると想定する。しかしながら、軽量ボンベを携行する通院患者の場合、ガスボンベを（例えば、患者の自宅内の）暖かい環境から（例えば、寒い日の屋外の）寒い環境へ、またはその逆も然り、移動させることになる機会がある可能性が高い。短いサンプリング時間間隔では、ボンベ内のガスの温度よりはるかに急速に変化する環境温度が新しい温度に調節されることになることを温度センサ１７が検出してしまうおそれがある。これらの状況では、温度センサ１７は、実際のガス温度を代表するものでなく、残留ガスの量の計算を歪曲することになる温度表示数値をＣＰＵ１０へ供給することになる。
【００６４】
この問題に対処するために、ボンベおよび該ボンベ内のガスからなる温熱体の時定数τは、モデル化され、かつ、実質的に、複数の温度表示数値から温度値を判断するために使用される関数に適合される。温熱体の時定数τのモデル化は、以下の等式に基づく。
ｔ＝（ｐｃｐＶ）／（ｈＡｓ）  等式２
式中、ｐＶは温熱体の質量であり、ｃｐは温熱体の熱容量であり、ｈは伝熱であり、Ａｓは温熱体の表面積である。
【００６５】
実際には、好ましくは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタまたは無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを使用して、時間的に分離した（好ましくは連続した）温度表示数値から温度値を判断する。フィルタの反応は、実質的に、時間領域における温熱体の温度差に対する反応に適合され、ＩＩＲフィルタの場合、フィルタ反応は、温度差に対する時間的領域における一次の温熱体の反応に、またはそうすることで、このことが、判断された温度値の精度を改良する場合、高次のものに適合されてよい。
【００６６】
環境温度の急激な変化から生じる問題に対処するための代替的なアプローチでは、一連のカスケーディングバッファを、温熱体の時定数τに実質的に適合するように選択されたバッファのそれぞれの重み付けで重み付けされたそれぞれのバッファに記憶された温度表示数値と共に使用することができる。
【００６７】
環境温度の急激な変化から生じる問題に対処するためのさらなる代替的なアプローチは、温度表示数値、および／または、それぞれの温度値が判断される期間の間の時間間隔を増加させ、それによって、時間間隔または期間がガスおよびボンベの温熱体の時定数を上回るようにすることである。
【００６８】
ガス残り時間は、上述される技法を使用して繰り返し計算される間、調整弁は開放される。調整弁が閉鎖される時、理論上は、ガス残り時間は無限であるため、計算される必要はない。しかしながら、調整弁が閉鎖される時、ボンベ内のガス圧は監視され続ける。（温度変化から生じない）圧力変化が検出される間、調整弁が閉鎖される場合、これによって、圧力変化はガス漏れを信号で伝えると仮定されるため、アラームがトリガされる可能性がある。
【００６９】
完全に枯渇される前の残留ガスについてのデータを含む従来の携帯型加圧ガスボンベと対照的に、上述されるゲージは、かかる従来の加圧ガスボンベよりもはるかに精確であり、特に、急激な実質的な温度変化の影響を軽減することができる。さらに、この全ては、患者が容易に携行できるほど十分軽量である高圧ガスボンベにおいて達成可能であり、それによって、処方された治療計画の医療ガス吸入を精確にかつ一貫して守る患者の移動性および可能性を著しく改良する。
【００７０】
上述されるガスボンベは、とりわけ通院患者による使用に適した軽量加圧ボンベであるが、本明細書に記載されるガス残り時間を計算するための部品および技法をいずれの加圧ガスボンベにも適用することができることは、速やかに明らかとなろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲に定義されるように、ボンベの特定的なタイプ、容積、サイズまたは重量にも、ボンベによって供給される加圧ガスのタイプにも限定されない。同様に、調整弁の位置、およびガスボンベからのガスの流量を制御するやり方は、本明細書に記載される特定的な実施形態に限定されず、代替策が想定される。例えば、本発明は、代替的な燃料、産業用ガス、ＳＣＢＡ、スキューバなどに使用される加圧ボンベにも応用可能である。同様に、本発明は、モノリシックおよびフープラップボンベで使用可能である。モノリシックボンベの場合、ボンベの標準的な動作圧は２００バールであるのに対し、標準的な動作圧は、ＢＯＣ  Ｌ７ｘＨＷが２３０バール、フルラップボンベが３００バールである。
【００７１】
さらに、本発明は、限定されないが、１および２リットルのフープラップボンベなどの既存のボンベへのレトロフィットに適している。
【００７２】
当然ながら、上述されるマイクロコントローラ７の機能部品のうちの１つまたは複数が代替的に別個の周辺部品として設けられてよいことは、明らかであろう。同様に、周辺部品として上述されている機能部品は、代替的に、マイクロコントローラ７に組み込まれてよい。ディスプレイ装置６はＬＣＤディスプレイ装置として本明細書において記載されるが、代替的なディスプレイ装置も想定される。
【００７３】
また、上述されるように、ボンベの残留ガスの量を繰り返し計算する代わりに、代替的な実施形態では、ＣＰＵ１０は、メモリ１３に記憶されるボンベに特有のルックアップテーブルを利用することができる。ルックアップテーブルにおいて、複数の圧力センサ値はそれぞれ、１つまたは複数の残留ガス量、および、１つまたは複数の対応する測定済み温度に関連付けて記憶されてよい。さらに、温度値がそれぞれ、同じあらかじめ定められた時間間隔ΔＴについて判断される場合の等式１を参照すると、ΔＴは、あらかじめ定められた時間間隔をサンプリングイベントから１を減算した数で乗算することによって計算されてよい。
【００７４】
上述される好ましい技法は、複数の圧力表示数値を使用して圧力値を判断する。単一の圧力表示数値は、残留ガス値の計算の際に使用可能であることが想定される。
【００７５】
上述される実施形態は１つの好ましい例示の実施形態に過ぎないことは理解されたい。添付の特許請求の範囲において特許請求される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、ガスボンベおよびボンベゲージの構成、ならびに、ガス残り時間を計算する方法に変更を加えることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2017502213.tif 000008