(57)【要約】  フローセンサが流量制限器を有し、流量制限器は、通路を通過する流体が必ず流量制限器を通過するように通路内に設置される。フローセンサはまた、流量制限器の上流の点で通路に結合された上流圧力センサであって、通路内の流体の上流圧力を測定及び提供するように構成された上流圧力センサと、流量制限器の下流の点で通路に結合された下流圧力センサであって、通路内の流体の下流圧力を測定及び提供するように構成されたた下流圧力センサと、通路に結合され、且つ通路内の流体の温度を測定及び提供するように構成された温度センサとを有する。フローセンサはまたフローセンサ・プロセッサも有し、フローセンサ・プロセッサは、上流及び下流圧力センサ並びに温度センサに結合され、それらから測定値を受けて、測定された圧力及び温度に少なくとも部分的に基づいて補正流量を計算するように構成される。
2016528488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路を通過する流体が必ず通過するように前記通路内に配置された流量制限器と、
前記流量制限器の上流の点で前記通路に結合され、且つ前記通路内の前記流体の上流圧力を測定及び提供するように構成された上流圧力センサと、
前記流量制限器の下流の点で前記通路に結合され、且つ前記通路内の前記流体の下流圧力を測定及び提供するように構成された下流圧力センサと、
前記通路に結合され、且つ前記通路内の前記流体の温度を測定及び提供するように構成された温度センサと、
前記上流及び下流圧力センサ並びに前記温度センサに結合されたフローセンサ・プロセッサであって、前記上流及び下流圧力センサ並びに前記温度センサから測定値を受け、前記測定圧力及び温度に少なくとも部分的に基づいて補正流量を計算するように構成されたフローセンサ・プロセッサと
を有するフローセンサ。
【請求項２】
前記フローセンサ・プロセッサに結合され、且つ実行可能命令及び補正パラメータを記憶するように構成された不揮発性メモリをさらに有し、
前記フローセンサ・プロセッサが、前記メモリから前記実行命令を取り込むことによって前記メモリから前記補正パラメータをさらに取り込むように構成され、
前記補正流量の計算が、前記取り込まれた補正パラメータに少なくとも部分的に基づく、請求項１に記載のフローセンサ。
【請求項３】
前記フローセンサ・プロセッサが、前記通路を通過している前記流体の識別情報を受けるようにさらに構成され、
前記補正パラメータが、複数の所定の流体に関連する前記流量制限器の特性を含み、
前記取り込まれた補正パラメータが、前記識別された流体に関連する前記流量制限器の特性を含み、
前記補正流量の計算が、前記識別された流体に関連する取り込まれた補正パラメータに少なくとも部分的に基づく、請求項２に記載のフローセンサ。
【請求項４】
前記流量制限器の前記特性が、前記複数の所定の流体のそれぞれについて決定される、請求項３に記載のフローセンサ。
【請求項５】
前記複数の所定の流体が１つ又は複数の医療用ガスを含む、請求項４に記載のフローセンサ。
【請求項６】
前記複数の所定の流体が、標準的組成の環境大気、純粋酸素、及びヘリオックス混合ガスのうちの１つ又は複数を含む、請求項５に記載のフローセンサ。
【請求項７】
前記流量制限器の前記特性が、前記複数の所定の流体の１つ又は複数について実験的に決定される、請求項４に記載のフローセンサ。
【請求項８】
前記流量制限器の前記特性が、所定の温度範囲にわたって前記複数の所定の流体のそれぞれについて決定される、請求項４に記載のフローセンサ。
【請求項９】
温度の範囲が少なくとも５〜５０℃を含む、請求項４に記載のフローセンサ。
【請求項１０】
前記流量制限器が多孔質ディスクを含む、請求項１に記載のフローセンサ。
【請求項１１】
流量制限器を通過している流体を識別するステップと、
前記流量制限器の両側間の圧力低下を測定するステップと、
前記流量制限器を通過している前記識別された流体の特性に関連付けられた情報を含む補正パラメータを取り込むステップと、
プロセッサを使用して補正流量を計算するステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記流体の温度を測定するステップをさらに含み、
前記補正パラメータが、前記流量制限器を通過している前記識別された流体の前記測定された温度での特性に関連付けられた情報をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体を識別するステップが、前記流体を識別する外部システムからの信号を受けるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記補正パラメータを取り込むステップが、不揮発性メモリから前記補正パラメータを取り込むステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
プロセッサを使用して実行可能命令のセットをダウンロードし、それにより前記プロセッサを設定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
供給リムと結合するように構成された出力流路と、
供給源からガスを受けるように構成された入力流路と、
フローセンサであって、
前記入力流路と前記出力流路の間に結合された通路を通過する流体が必ず通過するように前記通路内に配置された前記流量制限器、
前記流量制限器の上流の点で前記通路に結合され、且つ前記通路内の前記ガスの上流圧力を測定及び提供するように構成された上流圧力センサ、
前記流量制限器の下流の点で前記通路に結合され、且つ前記通路内の前記ガスの下流圧力を測定及び提供するように構成された下流圧力センサ、
前記通路に結合され、且つ前記通路内のガスの温度を測定及び提供するように構成された温度センサ、及び
前記上流及び下流圧力センサ並びに前記温度センサに結合されたフローセンサ・プロセッサであって、前記上流及び下流圧力センサ並びに前記温度センサから測定値を受け、前記測定された圧力及び温度に少なくとも部分的に基づいて補正流量を計算するように構成されたフローセンサ・プロセッサ
を有するフローセンサと
を有するベンチレータ。
【請求項１７】
前記フローセンサ・プロセッサに結合され、且つ実行可能命令及び補正パラメータを記憶するように構成された不揮発性メモリをさらに有し、
前記フローセンサ・プロセッサが、前記メモリから前記実行可能命令を取り込むことによって前記メモリから前記補正パラメータをさらに取り込むように構成され、
前記補正流量の計算が、前記取り込まれた補正パラメータに少なくとも部分的に基づく、請求項１６に記載のベンチレータ。
【請求項１８】
前記入力流路に供給されている前記ガスに固有に関連付けられた方向を有するガス入口アダプタと、
前記ガス入口アダプタの前記方向を検出するように構成されたセンサと、
前記センサ及び前記フローセンサ・プロセッサに結合され、且つ検出された前記ガス入口アダプタの前記方向から前記フローセンサを通過する前記ガスを識別するように構成された中央プロセッサと
をさらに含み、
前記フローセンサ・プロセッサが、前記フローセンサを通過している前記ガスの識別情報を受けるようにさらに構成され、
前記補正パラメータが、複数の所定のガスに関連する前記流量制限器の特性を含み、
前記取り込まれた補正パラメータが、識別された前記ガスに関連する前記流量制限器の特性を含み、
前記補正流量の計算が、識別された前記ガスに関連する取り込まれた前記補正パラメータに少なくとも部分的に基づく、請求項１６に記載のベンチレータ。
【請求項１９】
前記流量制限器の前記特性が、前記複数の所定のガスのそれぞれについて決定される、請求項１８に記載のベンチレータ。
【請求項２０】
前記複数の所定のガスが１つ又は複数の医療用ガスを含む、請求項１９に記載のベンチレータ。
【請求項２１】
前記複数の所定のガスが、標準的組成の環境大気、純粋酸素、及びヘリオックス混合ガスのうちの１つ又は複数を含む、請求項２０に記載のベンチレータ。
【請求項２２】
前記流量制限器の前記特性が、前記複数の所定のガスの１つ又は複数について実験的に決定される、請求項１９に記載のベンチレータ。
【請求項２３】
前記流量制限器の前記特性が、所定の温度範囲にわたって前記複数の所定のガスのそれぞれについて決定される、請求項１９に記載のベンチレータ。
【請求項２４】
温度の範囲が少なくとも５〜５０℃を含む、請求項２３に記載のベンチレータ。
【請求項２５】
前記流量制限器が多孔質ディスクを含む、請求項１６に記載のベンチレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は同時係属中の、「Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｆｌｏｗ  Ｃａｓｓｅｔｔｅ」と題する出願（整理番号０８０６２５−０４２４）、「Ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ  Ｅｘｈａｌａｔｉｏｎ  Ｆｌｏｗ  Ｖａｌｖｅ」と題する出願（整理番号０８０６２５−０４２５）、及び「Ｆｌｕｉｄ  Ｉｎｌｅｔ  Ａｄａｐｔｅｒ」と題する出願（整理番号０８０６２５−０４２７）に関連する。
【０００２】
本開示は一般にガス流量の測定に関し、詳細には複数のガスの流量の正確な測定に関する。
【背景技術】
【０００３】
慢性呼吸不全などの呼吸障害（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｉｎｊｕｒｙ）を患う患者は、患者の呼吸を補助するための、又は深刻な事例では呼吸機能の全体に取って代わるための人工呼吸器の提供を受ける場合がある。人工呼吸器は、通常、吸入インターバル中に高い圧力の空気又は他の呼吸ガスの流れを提供し、その後の吐出インターバルで加圧空気が方向転換され、その結果、患者の肺の中の空気が自然に放出され得る。
【０００４】
従来の人工呼吸器は、例えば「純粋酸素」又は「ヘリオックス８０／２０」（ヘリウム８０％、酸素２０％の混合物）などの１つ又は複数の呼吸ガスを外部供給源から受容するように構成されることができる。しかし、特定の患者に必要な特定の混合率が市販では入手できず、人工呼吸器内で要求に応じて混合しなければならないない場合があることから、患者に提供される混合ガスが正確には各種の呼吸ガスの混合物となり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガスを指定された流量で正確に患者に供給することが、特に、肺が小さく過膨張による損傷の影響を非常に受けやすい新生児の患者の場合は重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある範囲の温度及び流量にわたって各種のガス及び混合ガスの正確な流量測定値を提供することが有利である。
【０００７】
特定の実施例では、フローセンサが開示され、このフローセンサは、通路内を通過する流体が必ず流量制限器（ｆｌｏｗ  ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を通るように通路内に配置された流量制限器と、流量制限器の上流の点で通路に結合され、通路内の上流の流体の圧力を測定して提供するように構成された上流圧力センサと、流量制限器の下流の点で通路に結合され、通路内の下流の流体の圧力を測定して提供するように構成された下流圧力センサと、通路に結合され、通路内の流体の温度を測定して提供するように構成された温度センサと、上流及び下流の圧力センサ並びに温度センサに結合され、それらからの測定値を受け取って、測定された圧力及び温度に少なくとも部分的に基づいて補正流量を計算するように構成されたフローセンサ・プロセッサとを備える。
【０００８】
特定の実施例では、流量制限器を通過している流体を特定するステップと、流量制限器の両側間の圧力低下を測定するステップと、流量制限器を通過している識別された流体の特性に関連付けられた情報を含む補正パラメータを取り込むステップと、プロセッサを使用して補正流量を計算するステップとを含む方法が開示さる。
【０００９】
特定の実施例では、ベンチレータが開示され、このベンチレータは、供給リムに嵌合するように構成された出力流路、供給源からガスを受容するように構成された入力流路、及びフローセンサを備えており、このフローセンサは、通路を通過する流体が必ず流量制限器を通過するように入力流路と出力流路との間に結合された通路内に設置された流量制限器、流量制限器の上流の点で通路に結合され、通路内のガスの上流圧力を測定及び提供するように構成された上流圧力センサ、及び、流量制限器の下流の点で通路に結合され、通路内のガスの下流圧力を測定及び提供するように構成された下流圧力センサを備える。このフローセンサは、通路に結合され、通路内のガスの温度を測定及び提供するように構成された温度センサ、及び、上流及び下流圧力センサ並びに温度センサに結合され、それらから測定値を受容して、測定された圧力及び温度に少なくとも部分的に基づいて補正流量を計算するように構成されたフローセンサ・プロセッサもまた備える。
【００１０】
理解を深めるのを可能にするために包含され、本明細書の一部分に組み込まれて本明細書の一部分を構成する添付図面が、開示される実施例の原理を説明する働きをする本記述と一体となって、開示される実施例を例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の特定の観点による例示のベンチレータを使用する患者を示す図である。
【図２Ａ】本開示の特定の観点による例示のベンチレータを示す正面図である。
【図２Ｂ】本開示の特定の観点による例示のベンチレータを示す背面図である。
【図３】本開示の特定の観点による例示のフローセンサのブロック線図である。
【図４Ａ】本開示の特定の観点による例示のフロー・カセットを示す図である。
【図４Ｂ】本開示の特定の観点による、図４Ａのフロー・カセットの断面図である。
【図４Ｃ】本開示の特定の観点による例示のフローセンサを示す、図４Ｂの一部分の拡大図である。
【図５】本開示の特定の観点による例示の流量測定プロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ある範囲の温度及び流量にわたって各種のガス及び混合ガスの正確な流量測定値を提供することが有利である。
【００１３】
開示される、流量の測定、並びに、測定されたガスの温度及びガス又は混合ガスの組成を補正するためのシステム及び方法では、従来のベンチレータで行われる流量測定に比較して正確性が改善される。
【００１４】
以下の詳細な説明では、本開示を完全に理解するのを可能にするために多数の特定の細部が記載される。しかし、本開示の実施例が特定の細部のうちのいくつかの細部を用いずに実施され得ることが当業者には明白であろう。他の例では、本開示を不明瞭にしないために、よく知られている構造及び技術を示していない。参照する図面では、同様の参照符号を付される要素は同じであるか又は実質的に同様である。参照符号は、添字を有さない同じ符号によって総称的に参照しながら共通の要素の別個の例を示すために添付されるＡ添字を有する場合がある。
【００１５】
本明細書の考察は病院で使用されるためのベンチレータを対象とするが、開示される概念及び方法は、家庭又は長期ケア施設などの環境、及び、多様なガス混合物の流れを正確に測定することに恩恵を受けるような、深海潜水などの他の分野にも適用され得る。これらの同じ構成及び観点が、医療ガス以外の他の流体の流量を制御するのにも適用され得ることを当業者であれば認識するであろう。
【００１６】
本文献では、「ガス」という用語は、例えば酸素といったような気体状態の単一材料及び例えば空気又はヘリオックスといったような２つ以上のガスの混合物の両方を意味するものとして解釈されるものとする。ガスは、蒸気又は浮遊液滴の状態の水又は他の液体を含むこともできる。また、ガスは、ガス中に浮遊する固体粒子を含むこともできる。
【００１７】
本文献では、ガスの参照時に使用される場合の「純粋な」という用語は、純度及び含有量に関しての一般に受け入られる医学的な水準に対してガスが適合していることを意味する。
【００１８】
本明細書内で、「ヘリオックス」という用語は純粋酸素と純粋ヘリウムの混合物を意味する。混合物は、例えば約７０％のヘリウムと３０％の酸素を含む「ヘリオックス７０／３０」などのように、それぞれのガスを指定された割合で含んでもよい。ヘリオックスは、極微量のその他のガスを含んでもよい。
【００１９】
本文献では、「温度センサ」という用語は、温度を測定して測定された温度に関連する信号を提供するように構成されるデバイスを意味する。温度センサは、駆動電流若しくは駆動電圧を供給するための及び／又は電流若しくは電圧を測定するための電子機器を有することができる。電子機器は、測定された値をアナログ形式又はデジタル形式であってよい信号に変換するための、調整・変換回路及び／又はプロセッサをさらに有することができる。
【００２０】
本文献では、「圧力センサ」という用語は、ガス圧力を測定して測定された圧力に関連する信号を提供するように構成されるデバイスを意味する。圧力センサは、駆動電流若しくは駆動電圧を供給するための及び／又は電流若しくは電圧を測定するための電子機器を有することができる。電子機器は、測定された値をアナログ形式又はデジタル形式であってよい信号に変換するための、調節・変換回路及び／又はプロセッサをさらに有することができる。圧力は絶対値として提示されてもよく、又は、「ゲージ」圧力として、すなわち、環境大気圧を基準にして提示されてもよい。
【００２１】
本明細書内で、「ホール効果センサ」という用語は、物理的に接触することなく（非接触で）磁石又はその他の磁気要素の存在を検出するように構成された装置を意味する。温度センサは、駆動電流若しくは電圧を提供し、且つ／又は電流若しくは電圧を測定する電子装置を含んでもよい。電子装置は、調整及び変換の回路、並びに／又は、測定された値を信号に変換するプロセッサをさらに含んでもよく、信号はアナログ形式でもデジタル形式でもよい。
【００２２】
図１は、本開示の特定の観点による例示のベンチレータ１００を使用している患者１０を示す。この実例では、ベンチレータ１００は、供給管又は供給「リム」１０４及び、帰還又は排気リム１０６によって患者１０に接続される。供給リム１０４に結合され、例えば供給リム１０４を通過する空気を暖めるか加湿することができる調整モジュール１０８があってもよい。供給リム１０４及び排気リム１０６の両方が、この実例では患者１０の口の上にフィットするマスクである患者インターフェース・デバイス１０２に結合される。他の実施例（図１に示されない）では、患者インターフェース・デバイス１０２には、鼻マスク、挿管デバイス、又は、当業者には既知の任意の他の呼吸用インターフェース・デバイスが含まれてよい。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂは、本開示の特定の観点によるベンチレータ１００の前面図及び背面図である。ベンチレータ１００は、ユーザ・インターフェース１１５が取り付けられたハウジング１１０を有し、特定の実施例では、ユーザ・インターフェースはディスプレイ及びタッチスクリーンを備える。図２Ａでは、ハウジング１１０の前面に、図１の供給リム１０４などの供給リムのための供給ポート１５５、及び図１の排気リム１０６などの排気リムのための帰還ポート１５０が備わることがわかる。帰還ポート１５０は、患者１０が吐き出す息を濾過及び吸湿するフィルタ（図２Ａに示さず）に手が届くようにするためのアクセス・ドア１５２の上に取り付けられてもよい。特定の実施例では、例えば外部機器、センサ、又はセンサ・モジュールに接続するための前面接続パネル１６０があってもよい。図２Ｂは、ガス入口アダプタ１２０、吸気ポート１４０、及び電力インターフェース１３０を有するベンチレータ１００の背面図であり、電力インターフェース１３０は電源プラグ・コネクタ及び回路ブレーカ・リセット・スイッチを含んでもよい。また、外部機器又はネットワーク・インターフェース・ケーブルに接続するための背面インターフェース・パネル１６５があってもよい。フロー・カセット２００が、ハウジング１１０内のガス入口アダプタ１２０の背後に設置され、図２Ｂに示される入口コネクタ１２６及び図２Ａに示される供給ポート１５５と流体連通している。
【００２４】
図３は、本開示の特定の観点による例示のフロー・カセット２００のブロック線図である。フロー・カセット２００は、例えばガス入口アダプタ１２０のカプラ１２２などの入力流路と密封的に嵌合するように構成された入口２２２を含む。ガス入口アダプタ１２０は、カプラ１２２と流体連結された入口コネクタ（図３に示されない）も含む。各種の呼吸ガス及び混合ガスが個別に専用のコネクタタイプ、サイズ、及び構成に関連付けられ、その関連付けは医療業界で一般的に認められている。各ガス入口アダプタ１２０は１つ又は複数の入口コネクタを有し、それらのコネクタは特定のタイプのガス又は混合ガスに専用のコネクタをそれぞれ受容するように適合される。磁石１２４の数と配列は、ガス入口アダプタ１２０がベンチレータ内に設置されて、それによりフロー・カセット２００に嵌合するときにフロー・カセット２００の入口に結合される入口コネクタに固有に関連付けられている。特定の実施例では、ガス入口アダプタ１２０は、標準的組成の環境大気、純粋酸素、及びヘリオックス混合ガスのうち１つ又は複数を受容するように構成されてもよい。
【００２５】
入口２２２は、フロー・カセット２００の中を出口２３２まで続く通路２２３に流体連結され、出口２３２は、ベンチレータ１００の、例えば供給リム１０４へと繋がる出力流路と密封的に嵌合するように構成される。この例示的実施例では、通路２２３に沿っていくつかの要素が配置され、それらにはチェック・バルブ２６０、フィルタ２６４、多孔質ディスク４１０、及びバルブ３００が含まれる。特定の実施例では、これらの要素のいくつかは省略されてもよいし、又は通路２２３に沿って別の順序で配置されてもよい。この実施例ではフロー・カセット２００は、ガス入口アダプタ１２０の磁石１２４の数及び配列を検出するように構成されたホール効果センサ２５８もまた含む。フロー・カセット２００の入口に結合された入口コネクタによって受容されるガスに磁石１２４の数と配列を関連付ける、記憶されている情報と、検出された磁石１２４の数及び配列とを比較することによって、プロセッサ２５２は、ガス入口アダプタ１２０がベンチレータ１００に取り付けられたときに、どのガスがそのアダプタを通って供給されるか自動的に判断することができる。その他の実施例では、ガス入口アダプタ１２０は、例えばガス入口アダプタ１２０の構成に関連する機械読み取り可能な要素などの、別のタイプの指標を含んでもよく、フロー・カセット２００は、その機械読み取り可能な要素を読み取ることができて、それにより自動的にガス入口アダプタ１２０の構成を検出することのできるセンサを含んでもよい。
【００２６】
フロー・カセット２００は流量制限器４１０を有するフローセンサ４００を含み、この実例では流量制限器は多孔質ディスクであり、通路２２３を流れるガスがすべて多孔質ディスク４１０を必ず通過するように通路２２３内に配置される。フローセンサ４００はまた、上流圧力センサ４２０Ａ及び下流圧力センサ４２０Ｂを含み、それらのセンサは、通路２２３内の多孔質ディスク４１０の上流側と下流側にそれぞれ配置された検知ポート４２１Ａ及び４２１Ｂまでのセンサからのガス通路４２４をもつ。通路２２３内には、温度検知要素２７１を有する温度センサ２７０も配置されている。磁石１２８に示され、ホール効果センサ２５８によって検知されるガス入口アダプタ１２０の構成から導かれる、どのガスが多孔質ディスク４１０を流れるかの知識、及び温度センサ２７０によって測定されるガスの温度の知識と共に圧力低下を使用して、多孔質ディスク４１０を通過するガスの真の流量を判断することができ、この真の流量は「補正流量」と呼ばれることがある。
【００２７】
多孔質ディスク４１０の両側間の圧力低下は多孔質ディスク４１０を通過するガスの流量に単調に関連する。多孔質ディスク４１０の特性は、標準温度における、選択されたガスと混合ガスについての流動抵抗特性に関して決められる。理論に拘束されることなく、ヘリウムなどの特定のガスは、分子が大きい窒素などのガスと比べると分子のサイズが小さく、多孔質ディスク４１０の厚みをより容易に通過する。よって、特定の圧力低下は、小さい分子のガスの第１の流量と、それより遅い、大きい分子のガスの第２の流量を示す。混合ガスの流量は、その混合ガスを作るガスの百分率組成を反映する傾向にある。特定の実施例では、特定の所定の医療用ガス及び混合ガスの圧力低下が多孔質ディスク４１０のために明確に特性付けられて、電子モジュール２５０のメモリ２５４に含まれる照合テーブルに記憶される。ガスの温度もまた、多孔質ディスク４１０を通過するガスの所与の流量について圧力低下に影響する。特定の実施例では、ガス温度の影響もまた多孔質ディスク４１０のために特性付けられて、メモリ２５４に記憶される。特定の実施例では、多孔質ディスク４１０の流量特性の特性付けは本明細書では「補正パラメータ」とも呼ばれ、ガスのタイプと温度に関して単一の照合テーブルにまとめられる。圧力低下の未処理の測定値を正確な流量に変換できるように、そのような補正パラメータが、例えばスケーリング・パラメータを含む方程式などの別の形で記憶されてもよいことが、当業者には理解されよう。
【００２８】
フロー・カセット２００は電子モジュール２５０を含む。特定の実施例では、圧力センサ４２０Ａ、４２０Ｂによって測定された未処理の圧力値は、別体の圧力検知電子装置４２２内で圧力低下の測定値に変換されて、フローセンサ・プロセッサ２５２に提供される。特定の実施例では、圧力検知電子装置４２２は、多孔質ディスク４１０の上流及び下流の圧力について個別の圧力信号をプロセッサ２５２に提供してもよい。特定の実施例では、例えば外部の機器、センサ、又はセンサ・モジュールへの接続のために前面接続パネル１６０があってもよい。特定の実施例では、圧力センサ４２０Ａ、４２０Ｂは未処理の信号を直接プロセッサ２５２に提供してもよい。特定の実施例では、圧力センサ４２０Ａ、４２０Ｂのそれぞれが圧力信号を直接プロセッサ２５２に提供するように、圧力センサ４２０Ａ、４２０Ｂが変換回路を含んでもよい。
【００２９】
特定の実施例では、温度センサ２７０は温度を含む信号を圧力検知電子装置４２２に提供する。特定の実施例では、温度センサ２７０はこの温度信号を直接プロセッサ２５２に提供する。特定の実施例では、温度検知要素２７１が圧力検知電子装置４２２又はプロセッサ２５２に直接接続されてもよい。特定の実施例では、温度センサ２７０は少なくとも５〜５０℃の温度範囲にわたってガスの温度を検知するように構成されてもよい。特定の実施例では、温度センサ２７０は少なくとも５〜５０℃の温度範囲にわたってガスの温度を検知するように構成されてもよい。
【００３０】
プロセッサ２５２は、メモリ２５４及びインターフェース・モジュール２５６、並びに、センサ２７０、４２０Ａ、及び４２０Ｂに接続されている。これらのセンサ２７０、４２０Ａ、及び４２０Ｂの各種の駆動、検知、処理機能は、本開示の範囲から逸脱することなく、フロー・カセット２５０の特定の設計及びレイアウトに応じてプロセッサ２５２及び圧力検知電子装置４２２などの各種の異なるモジュール内で行われてもよい。例えば、プロセッサ２５２は電流を温度検知要素２７１に直接供給して、電子装置の介入の必要なく温度検知要素２７１での電圧低下を直接測定するように構成されてもよい。本明細書に開示されるすべての機能は、図３で説明されるとおりのブロック要素内で行われてもよいし、又は、別のブロックで行われてもよく、図３に示されるブロックは本開示の範囲から逸脱することなく組み合わせられてもよいし、又は分割されてもよい。
【００３１】
メモリ２５４はプロセッサ２５２のための動作命令及びデータを記憶するように構成され、データはセンサ２５８、２７０、４２０Ａ、及び４２０Ｂのための較正データを含んでもよい。データは、前述したように、圧力センサ４２０Ａ及び４２０Ｂからの２つの圧力測定値並びに温度センサ２７０からの温度測定値を使用して多孔質ディスク４１０を通る流量を判断するための方程式又は照合テーブルなどの情報もまた含んでもよい。特定の実施例では、当業者には知られているように、メモリは磁気ディスク、半導体メモリ、フラッシュメモリ、又はその他の非一時的な不揮発性ストレージ・デバイスなどの不揮発性メモリを備える。
【００３２】
プロセッサ２５２はまた、バルブ３００に動作可能に結合され、バルブ３００を作動させることができる。図３に示されるようにプロセッサ２５２とその他の要素との相互接続は、例えば、ツイストペア・ワイヤ又は光ファイバ・ケーブルなどの当業者に知られた任意の技術によって直接的に行われてもよいし、又は、その他の要素に内蔵されたマイクロプロセッサとのネットワーク接続によって行われてもよい。インターフェース・モジュール２５６は、ベンチレータ１００内のその他の装置との有線又は無線の通信のための信号トランシーバを含んでもよいし、又は、ベンチレータ１００の外部の装置と通信するための、図２Ｂに示される背面インターフェース・パネル１６５などの外部インターフェースと接続してもよい。
【００３３】
図４Ａは、本開示の特定の観点による例示のフロー・カセット２００を示す。フロー・カセット２００は、入口端部２２０及び出口端部２３０をもつ本体２１０を有する。入口端部２２０には、ガス入口アダプタ１２０のカプラ１２２（図４Ａに示さず）と密封的に嵌合するように構成された入口２２２がある。入口端部２２０は、ガス入口アダプタ１２０を入口２２２に整列させる、例えば突出したピンなどの位置決め機構２２６、及び、嵌合されるガス入口アダプタ１２０のための基準面となる嵌合面２２４もまた含んでもよい。出口端部２３０に近接する本体部分にソレノイド２４０が取り付けられ、本体２１０内部に配置された圧力制御バルブ（図４Ａに示さず）を駆動する。電子モジュール２５０が、この実施例では本体２１０の上部に取り付けられている。電子モジュールの詳細について、図３に関してさらに詳細に説明される。
【００３４】
図４Ｂは、本開示の特定の観点による図４Ａのフロー・カセットの断面図である。破線の四角形４００はフローセンサ４００を形成する要素を示し、それについては図３及び図４Ｃに関してさらに詳細に説明される。入口２２２と出口２３２を接続する通路２２３が、通路２２３内に配置された多孔質ディスク４１０と共に図４Ｂの断面図に示されている。
【００３５】
図４Ｃは、本開示の特定の観点による例示のフローセンサ４００を示す図４Ｂの一部分の拡大図である。この実例では、圧力センサ４２０Ａ、４２０Ｂは圧力検知電子装置４２２のパッケージ内に配置され、検知ポート４２１Ａ及び４１２Ｂに繋がるガス通路４２４によって通路２２３に接続されている。温度検知要素２７１が通路２２３の内部に露出され、したがって通路２２３内のガスと接触している。シール４２６は、この実例では１対のＯリングであり、ハウジング２１０と、ガス通路４２４の延長管４２８及び温度検知要素２７１のフィードスルー４２９との間に気密シールを提供する。
【００３６】
図５は、本開示の特定の観点による、例示の流量測定プロセス５００のフローチャートである。プロセス５００は、ステップ５１０で、例えば酸素又はヘリオックス７０／３０など、どのガス又は混合ガスがフローセンサ４００を流れるかを判定することによって開始される。ステップ５１５で流量制限器４１０の上流及び下流のガス圧が測定され、ステップ５２０で流量制限器４１０の両側間の圧力低下が計算される。ステップ５２５で、プロセッサ２５２は、圧力低下に少なくとも部分的に基づいて未補正の流量を計算する。フローセンサ４００を流れるガスの温度がステップ５３０で測定され、ステップ５３５でプロセッサ２５２はメモリ２５４から情報をロードし、その情報にはフローセンサ４００に関連する補正パラメータが含まれてもよい。プロセッサ２５２はステップ５４０で、取り込んだ補正パラメータを使用して補正流量を計算し、この補正流量をステップ５４５で、例えばベンチレータ１００のプロセッサに提供する。ステップ５５０は「停止」コマンドが受け取られたか判断する点であり、このコマンドが受け取られた場合は、プロセス５００は「はい」の経路に分岐し、終点に進んで終了する。「停止」コマンドが受け取られていない場合は、プロセス５００は「いいえ」の経路に分岐してステップ５１５に戻り、圧力及び温度を測定する。プロセス５００は、「停止」コマンドが受け取られるまでステップ５１５〜５５０をループする。
【００３７】
要約すれば、開示されるフローセンサの実施例は、コンパクトなモジュラー形式で、ガス流量の正確な測定を提供することがわかる。流量の正確性は、ガスの温度及びガスの組成のうち１つ又は複数についての補正によって改善され得る。この補正は、例えば多孔質ディスクなどの特定の流量制限器の事前の実験的較正、又はガス流の理論に基づく計算を通して行われてもよい。モジュラー形式によって、このサブシステムの組み立て及び交換が簡単になるだけでなく、個別のテスト及び較正が可能になる。
【００３８】
前述の説明は、本明細書で説明される種々の観点を当業者によって実施するのを可能にするために提示されるものである。上記は最良の形態とみなされるもの及び／又は他の実例を説明してきたが、これらの観点に対する種々の修正形態が当業者には容易に明らかになること、及び、本明細書で定義される一般的な原理が他の観点にも適用され得ることを理解されたい。したがって、特許請求の範囲は本明細書で示される観点のみに限定されることを意図されず、特許請求の範囲の文言に一致する全範囲が与えられ、ここでは、要素を単数形で参照することは、特に明記しない限り、「１つのみ」を意味することを意図されず、「１つ又は複数」を意味することを意図される。特に明記しない限り、「１組の」及び「いくつかの」という用語は１つ又は複数を意味する。男性形の代名詞（例えば、彼の）には女性及び中性の性（例えば、彼女の及びその）も含まれ、逆も同様である。存在する場合の表題及び副題は単に便宜的に使用されるものであり、本発明を限定するものではない。
【００３９】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」などの用語が明細書又は特許請求の範囲で使用される限り、そのような用語は、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語が請求項の中で暫定的な語として採用されているときの「有する」の解釈の様式と同様に、非排他的であると意図される。
【００４０】
開示されるプロセス内でのステップの特定の順序又は階層は例示の手法を説明するものであることを理解されたい。デザインの好みに基づき、プロセス内でのステップの特定の順序又は階層が再構成され得ることを理解されたい。ステップのうちのいくつかのステップが同時に実施されてもよい。付随の方法の請求項は種々のステップの要素をサンプルの順序で提示しており、提示される特定の順序又は階層のみに限定されることを意味しない。
【００４１】
本開示で使用される場合の「頂部」、「底部」、「前方」及び「後方」などの用語は、通常の重力基準系（ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ  ｆｒａｍｅ  ｏｆ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を参照するものではなく、任意の基準系を参照するものとして理解されるべきである。したがって、頂表面、底表面、前方表面及び後方表面は、重力基準系において、上方、下方、斜め方向又は水平方向に延在してよい。
【００４２】
「観点（ａｓｐｅｃｔ）」などのフレーズは、これらの観点が本主題のテクノロジのために必要であること又はこれらの観点が本主題のテクノロジのすべての構成に適用されることを暗に意味するわけではない。一観点に関連する開示は、すべての構成に適用されても１つ又は複数の構成に適用されてもよい。一観点というフレーズは１つ又は複数の観点を意味していてよく、逆も同様である。「実施例」などのフレーズは、これらの実施例が本主題のテクノロジに必要であること又はこれらの実施例が本主題のテクノロジのすべての構成に適用されることを暗に意味するわけではない。一実施例に関連する開示は、すべての実施例に適用されても１つ又は複数の実施例に適用されてもよい。一実施例というフレーズは１つ又は複数の実施例を意味してよく、逆も同様である。
【００４３】
「例示」という単語は、本明細書では、「実例又は例示の役割をする」ことを意味する。「例示」として本明細書で説明される任意の観点又はデザインは、他の観点又はデザインと比較して好適又は有利であると必ずしも解釈されない。
【００４４】
要素が「のための手段」というフレーズを使用して明示的に記載されない限り、又は方法の請求項の場合は要素が「のためのステップ」というフレーズを使用して記載されない限り、いかなる請求項の要素も３５ＵＳＣ１１２条、第６パラグラフの規定で解釈されない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図３】
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【図５】
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【国際調査報告】
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