JP2006506138A - ベンチレータ、特に照明装置を具備するｃｐａｐ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、レスピレータ装置、特にCPAP装置（１）に関する。この装置（１）は、表示画面または操作部材を照明するための照明装置（１３，１４，１５）および照明装置１３，１４，１５）に接続され、照明をスイッチオンオフするためのコントローラ（５）を含む。装置（１）はまた、同様にコントローラ（５）へ接続され、前記コントローラ（５）に照明をスイッチオンさせる信号を出力するセンサ（6，２０，２１，３２，４０，５１）を含む。

Description

本発明は、特許請求項１の前文に言うところのレスピレータ装置に関し、特にCPAP装置および照明装置をオンオフするためのコントローラに関する。

従来技術によって手拍子のような音響パルスに反応する「クラッピンッグスイッチ（Clapping swiches）」が公知である。これは、例えば主電源用プラグおよび対応するソケットを備える。クラッピンッグスイッチには、該プラグと該主電源を介して電力が供給される。最初の手拍子で、ソケットが主電源につながれ、二回目の手拍子の後、ソケットが主電源から切断される。ランプのプラグがクラッピンッグスイッチに差し込まれていれば、手拍子によって明かりをオンオフすることができる。

さらに、移動検知器や光センサを具備したランプも知られている。そのようなランプは、例えば正面玄関を必要な時のみ明るくするために使われる。該光センサが暗くなるのを検知し、移動検知器が人の動きを感知した場合に明かりがつく。したがって、周囲をわからない人が、暗がりでおそらく照明されていないスイッチを探す必要がなくなる。

携帯電話、例えばジーメンス社のS35の表示画面には、また、表示画面照明とキーの文字・記号とが付いている。なにかのキーを押すと、表示画面とキーの照明のスイッチが入る。キーを１０〜１５秒間押さないと、表示画面とキーの照明のスイッチが再び切れる。

さらに、あらゆる態様の酸素欠乏状態に対して機械的、人工的に呼吸させるための呼吸装置、すなわちレスピレータが公知である。これらは、とりわけ、長期間呼吸（long-time respiration）に適用される（ロシュ医学辞典、４版、ホフマン−ラロシュアーゲーおよびアーバン＆フィッシャー刊行、ミュンヘン、シュツトガルト、イエナ、リューベック、ウルム）。

特に、CPAP(持続気道陽圧)療法行う装置が知られている。CPAP装置は、Chest. 第110巻、1077-1088頁、October 1996 およびSleep、第19巻、184-188頁に記載されている。該CPAP装置は、約30 mbar以下の陽過圧を、コンプレッサを用いてそしてホースとノーズマスクを通して患者の呼吸気道へ注入する。この過圧は、上部気道を一晩中、確実に充分開いたままにし、その結果、無呼吸を生じさせない(DE 198 49 571 A1)。

図１にCPAP装置１と患者１９とを示す。該CPAP装置は、ハウジング４、呼吸ホース９および呼吸マスク１８を含む。陽圧を生成するために、ハウジング４は、タービン８を備える。このタービンは、また、ブロワ、ブロワユニット、コンプレッサ、ベンチレータまたはファンとして示される。本特許では、これらの用語は同じ意味で使用される。さらに、圧力センサ１１および適宜の流量センサ１６がハウジング内に収容されている。マスクの中、またはマスクの近くには、１または数個の小さな孔２が開いており、これにより時間平均してコンプレッサから孔２への空気の流れを形成することができる。これは、呼吸ホース９内の二酸化炭素の蓄積を防止するともに、患者に酸素を供給することができる。

タービン８の速度は、マイクロコントローラ５によって、圧力センサ１１で測定した実圧が所定の目標圧力に沿うように制御される。該目標圧力は、典型的には医療従事者の監督の下で事前調整され、そしてタイトレーション圧力と呼ばれている。流量センサは、例えば加熱フィラメント１７を含むセンサであり得る。

本発明の目的は、操作し易いレスピレータ装置を提供することにある。

この目的は、独立請求項１の教示により提供される。

本発明の好ましい実施態様は、従属請求項の内容からなる。

照明のスイッチを入れるためのマイクロフォンを使用する利点は、患者は呼吸装置を操作するために全く動く必要がないことである。

周囲の大きなノイズで照明のスイッチを入れることと、静かな状況で照明のスイッチを切ることに関して、この判断基準がたびたび自動的に照明を正確にオンオフすることは長所である。患者が寝ているとき、寝室内は通常静かである。患者が起きるとき、ブランケットで音をたてることで音を出す。このとき、照明のスイッチが入ることは賢明である。

周囲ノイズの振幅変動を検知することによって、レスピレータ装置の周囲で誰かが話しをしているのか否か検知することができる。したがって、患者は、暗がりでその照明を入れるように装置に話かけてもよい。

例えば患者がレスピレータ装置を模索していることによって生じるかすかな振動を検知する加速度計（accelerometer）は好都合である。

フォトダイオードやパイロセンサ（pyrosensor）のような赤外センサは、暗がりで作用する安価な動態センサである。

赤外センサを押すハウジング窓の利点は、赤外センサを正しく選択したとき、ハウジングの移動としたがってハウジング窓の移動が、センサ信号を生じることにある。これにより、赤外センサがレスピレータ装置前の手の移動を検知するだけでなく、移動を模索することによって生じる装置のかすかな振動もまた検知することができる。

赤外センサ前面のレンズまたはレンズ系の利点は、移動による赤外センサ反応のために立体角をより正確に規定し得ることにある。

また、患者がレスピレータ装置を模索するとき、接触センサがレスピレータ装置の照明のスイッチを入れることも有利である。

本発明の好ましい実施態様を、以下の添付の図面を用いてより詳細に説明する。

図１に示す本発明のCPAP装置は、さらに表示画面２３、好ましくはLCD（液晶表示装置）および／または少なくとも一部が透過性の操作部材２４を備える。該表示画面および操作部材は、一以上の発光ダイオード１５または一以上の電球１３であり得る照明装置によって照明される。発光ダイオードの安定操作のために、例えば抵抗14の形態の電流リミッタが必要である。

さらに、本発明のCPAP装置は、少なくとも一のセンサを備え、それは、マイクロフォン２０、加速度計２１、赤外センサ６，４０または接触センサ30であり得る。該センサ信号は、マイクロコントローラ５に供給される。圧力センサ１１または流量センサ１６からのセンサ信号を評価するために、マイクロコントローラ５は好ましくは一以上のAD変換器を備える。市販のマイクロコントローラは、しばしば、先行する多重化器と共にADコンバータを具備して、例えば８個のアナログインプットのうちの一つを前記ADコンバータへ接続するようにする。

簡単な実施態様では、マイクロフォンから供給される信号は、単にその振幅が評価される。マイクロフォン信号は、整流され、時定数０．３〜３秒でローパスフィルタされ、閾値を越えると、マイクロコントローラが照明をスイッチオンする。おそらく要求されるマイクロフォン信号の増幅、マイクロフォン信号の整流およびローパスフィルタリングは、アナログ回路内またはマイクロコントローラ５内でデジタル的に行い得る。

若干複雑な実施態様では、マイクロフォン信号の振幅変動を評価する。このため、マイクロフォン信号は同様に整流され、その後、約０．１秒の時定数でローパスフィルタされる。この振幅信号は再びより長い時定数、例えば１０秒でローパスフィルタされ、平均振幅信号を得る。一方で、振幅信号から定常成分が、例えばコンデンサによりカットされ、振幅信号の変異成分は、再び、例えば時定数１秒でローパスフィルタされ、振幅変動信号を得る。平均振幅信号で除算した振幅変動信号が閾値を越えると、マイクロコントローラ５が照明をスイッチオンする。

該レスピレータ装置が有能なマイクロコントローラを具備すると、レスピレータ装置が会話によって完全に制御されるようにマイクロコントローラが会話認識を行い得る。会話認識はあまり洗練されている必要はなく、なぜなら圧力オン、圧力オフ、おそらく圧力増、圧力減などの数個のコマンドを理解するのみでよいからである。

加速度計２１は、患者がCPAP装置を模索し、それによりCPAP装置を軽くたたくことによって生じるかすかな振動を検知するように機能し得る。そのような軽い衝撃を最適に検知できるために、加速度計２１は、有利にはCPAP装置のフットプリント（footprint）やフットニップル（foot nipple）から離して配置する。CPAP装置が安定でない棚の上に位置する場合、加速度計２１は、模索によって生じる棚底のかすかな振動を検知して、その後、照明をスイッチオンすることができる。

CPAP装置近辺の動き、例えば患者がCPAP装置を把持したり模索したりすることを検知するために、赤外センサを安価な解決策として適用し得る。この赤外センサはフォトダイオード６またはサーモパイル４０を備えた赤外センサのいずれかであり得る。フォトダイオード６は、非導電性方向へバイアスされる。光がより多くフォトダイオードへ当たると、より高い電流がフォトダイオードを通る。この電流は、例えば抵抗７で電圧に変換される。フォトダイオード７は有利には、コンデンサ１０によって前記電圧からデカップルする。コンデンサ１０によって供給される変異信号はコンポーネント１２へ供給される。コンポーネント１２は、マイコロコントローラ５の負担を軽くするよう帯域制限増幅器（bandlimiting amplifier）または後続低域通過をもった整流増幅器（rectifying amplifier）であり得る。別の実施態様では、コンポーネント１２は、デジタルアウトプット信号をマイクロコントローラ５、特にマイクロコントローラ５の割り込みインプットへ即刻供給するコンパレータであり得る。

接触センサの一の可能な回路を図２に示す。該抵抗３１は、電圧Uｓを電極３２に印加する。電圧Usは、最初に述べた実施態様において、直流電圧である。コンデンサ３４は、電極３２に供給される変異成分をデカップルし、前記変異成分をコンポーネント３５へ供給する。最も単純な形のコンポーネント３５は、閾値を下回る電圧が入力に印加された場合に例えば０Vに対応するロジック０を出力し、そうでなければ例えば５Vに対応するロジック１を出力するコンパレータであり得る。オペレータが今電極３２と３３を同時に触れると、オペレータは二電極間の電気抵抗を形成し、それによって電極３２の電圧が降下する。これにより、負電圧パルスがコンデンサ３４で形成され、これはコンポーネント３５で検知され、次いで負のデジタルパルスに変換される。特にUsが直流電圧である場合、コンデンサ３４は省略してもよい。

別の実施態様では、電圧Usは交流電圧であり得る。交流の場合もまた、交流電極３２における電圧の振幅は、電極３２と３３が同時に触れられた場合に降下する。例えば、電極３２と３３が接触していない場合、方形波交流電圧信号を出力し、電極３２と３３とが連絡した場合に直流電圧信号を出力する簡単なコンパレータによって検知することができる。別の実施態様では、コンデンサ３４によって供給される交流電圧は、最初に整流され、整流された交流電圧の振幅をコンポーネント３５の閾値と比較する。コンタクト３6は、マイクロコントローラ５への接続を記号化している。

交流電圧の場合、電極３３は省略してもよい。患者が電極３２に触れると、患者の体がグラウンドに対する大きなコンデンサとして作用し、その結果、電極３２での交流電圧の振幅も降下する。この実施態様では、電極３２はレスピレータ装置のハウジングの上を網状に設けてもよく、その結果、接触センサ３０は、ハウジングの各動きを検知する。別の実施態様では、ハウジングは、導電性合成材料でてきていてもよく、これは、電極３２を形成する。患者の皮膚の抵抗が１００ｋΩ範囲内であるので、合成材料の導電性は、高い必要はない。

赤外センサ（特に遠赤外の）は、しばしばサーモパイルを含む。前記サーモパイルはより高いスポット４１とより低いスポット４２との間の温度差を測定する。より高いスポット４１は、できる限り広い周波数帯域の光を吸収するように黒色化され、すなわち黒く見える。サーモパイルは二種の異なる導電体を蛇行形状に配置してなり、導電体は、特に熱伝接触シリーズ（thermoelectric contact series）が異なる位置を有する。サーモパイルは入射光力にほぼ比例した電圧を供給する。動きが検知されると、電圧の変異成分は、好ましくはコンデンサ４５でデカップルされ、増幅器４６で増幅され、ターミナル４７を介してマイクロコントローラ５へ送られる。

増幅器４６はまた、コンポーネント１２で置換される。

さらに、赤外センサはまた、図４に従って設置される条件で、ハウジングのかすかな振動に応答してセンサ信号を出力することが判明した。図４は、赤外センサ５１、プレキシガラス窓５２、ハウジング部材５３、センサソケット５４、連結導線５、プリント回路基板５６、および電子コンポーネント５７を示す。該センサはその窓を、連結導線によってプレキシガラス窓５２に押し付けられていることが重要である。この目的のために、連結導線を図４に示すように曲げる必要はない。しかし、製造中、赤外センサ５１とプレキシガラス５２との間の再現性のある機械的接触を保証するために、連結導線がバネのように機能するように曲げれば、有利である。

以上、本発明を好ましい実施態様により詳細に説明した。しかし、当業者には、本発明の精神から逸脱せずにさまざまな変更や改良をなすことは自明である。したがって、保護される範囲は、請求の範囲とその均等物によって規定される。

本発明に従うCPAP装置を示す。 接触センサの回路である。 対応する回路を用いた赤外検知のためのサーモパイルである。 赤外センサの発明性のある装置を示す。

符号の説明

１ CPAP装置
２ 孔
４ ハウジング
５ マイクロコントローラ
６ フォトダイオード
７ 抵抗
８ タービン
９ レスピレータホース
１０ コンデンサ
１１ 圧力センサ
１２ コンポーネント
１３ 電球
１４ 抵抗
１５ 発光ダイオード
１６ 流量センサ
１７ 加熱用フィラメント
１８ レスピレータマスク
１９ 寝ている人
２０ マイクロフォン
２１ 加速度計
２２ レンズ
２３ LCD
２４ 操作部材
３０ 接触センサ
３１ 抵抗
３２，３３ 電極
３４ コンデンサ
３５ コンポーネント
３６ 連結導線
４０ サーモパイル
４１ 熱い端部
４２ 冷たい端部
４３ 第一コンダクタ
４４ 第二コンダクタ
４５ コンデンサ
４６ 増幅器
４７ 連結導線
５１ 赤外センサ
５２ プレキシガラス
５３ ハウジングの一部
５４ センサソケット
５５ 連結導線
５６ プリント回路基板
５７ 電子および電気コンポーネント

Claims (10)

1. 表示画面（２３）または操作部材（２４）を照明するための照明装置（１３，１４，１５）、および、該照明装置に接続され、照明をスイッチオンオフするためのコントローラ（５）を含むレスピレータ装置、特にCPAP装置であって、
   該コントローラ（５）に接続され、前記コントローラに照明をスイッチオンさせる信号をコントローラへ出力するセンサ（６，２０，２１，３２，４０，５１）を含むことを特徴とする前記レスピレータ装置、特にCPAP装置。
2. 前記コントローラが前記コントローラに照明をスイッチオンさせる信号を所定時間受け取らなかった場合に、該コントローラが照明をスイッチオフする、請求項１に記載のレスピレータ装置。
3. 前記センサがマイクロフォン（２４）である、請求項１または２に記載のレスピレータ装置。
4. 該コントローラは、該マイクロフォンから供給される信号の高さを評価し、その振幅が所定の閾値を越えた場合に照明をスイッチオンする、請求項３に記載のレスピレータ装置。
5. 該コントローラは、該マイクロフォンから供給される信号の振幅を評価し、かつ前記コントローラは、振幅の変異を振幅の平均時間値で除算した比が閾値を越えた場合に照明をスイッチオンする、請求項３または４に記載のレスピレータ装置。
6. 該センサは加速度計（２１）であり、この加速度計は、レスピレータ装置を模索することにより生じるレスピレータ装置の加速度を検知するためにレスピレータ装置のフットプリントから離れて設置され、前記センサにより供給される信号が閾値を越えた加速度を示した場合に該コントローラが照明をスイッチオンする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレスピレータ装置。
7. 該センサは、物体の動き、特に前記レスピレータ装置近辺の手の動きを検知する動態センサ（６，４０，５１）である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレスピレータ装置。
8. 該動態センサは、赤外センサ（６，４０，５１）であり、該センサはフォトダイオード（６）またはパイロセンサ（４０）である、請求項７に記載のレスピレータ装置。
9. 前記センサ（５１）は、ハウジングの透過部（５２）に押し付けるように設置される、請求項８に記載のレスピレータ装置。
10. 前記レスピレータ装置はさらに、規定された立体角範囲からの光を前記赤外センサ（６，４０，５１）に焦点を合わせるための光学系（２２）を含む、請求項８または９に記載のレスピレータ装置。

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