JP6383831B1 - 医療機器用流体流量制御機構及びこれを備える保育器 - Google Patents

Abstract

【課題】第１流体と第２流体の流出割合を高精度に管理でき、各々の部品の精度を比較的低く設定でき、組み立てが容易で、簡単な構成で安価に製作し得る医療機器用流体流量制御機構及びこれを備える保育器を提供する。【解決手段】医療機器用流体流量制御機構は、内部空間を有する筒形ケースと該内部空間内の長さ方向に往復移動可能な作動部材とを備え、筒形ケースは、第１流体の第１導入口と、第２流体の第２導入口と、内部空間内の第１流体と第２流体とを外部に流出可能な流出口とを有し、作動部材は、内部空間を第１流体が導入される第１空間部と第２流体が導入される第２空間部とに隔てることが可能であり、流出口の一部を第１流体を流出させる第１流出口と流出口の残部を第２流体を流出させる第２流出口とに分割することが可能な第１弁体部を有し、作動部材は第１流体の圧力と第２流体の圧力との差圧に応じて往復移動可能とされる。【選択図】 図６

Description

本発明は、保育器の医療機器等において複数の流体（例えば酸素と空気）の流量を制御し、混合可能な医療機器用流体流量制御機構及びこれを備える保育器に関する。

児を外気から遮断された環境で保育する閉鎖型の保育器では、児が収容される児収容室内に温度、湿度、酸素含有量等が調整された空気を供給することにより、児収容室内を適切な環境に整えることが行われている。そして、例えば特許文献１には、児収容室に供給する空気の酸素含有量を調整するために、保育器が設置される場所の空気（以下、外気という。）と、必要に応じて酸素ボンベ等から供給される酸素（以下、供給酸素）との流量を調整する医療機器用流体流量制御機構を備えた保育器が開示されている。

この特許文献１に記載の医療機器用流体流量制御機構は、上下方向に沿う筒形ケースと、この筒形ケース内を往復動し得る作動部材とを備えている。このうち筒形ケースは、内部空間が上下の上部空間と下部空間とに２分割され、第１の流体（外気）を上部空間内に導入する第１の導入口と、第２の流体（供給酸素）を下部空間内に導入する第２の導入口と、第１の導入口から上部空間内に導入される第１の流体を外部に流出させる第１の流出口（外気流出孔）と、第２の導入口から下部空間内に導入される第２の流体を外部に流出させる第２の流出口（多数の内側酸素流出孔）とを有している。また、作動部材は、第２の導入口から下部空間内に導入される第２の流体の圧力の大きさを検知して作動部材を往動させる圧力検出部と、第１の導入口に対する第１の流出口の開口量を作動部材の往動量が大きくなるのに応じて減少させる弁体（外気用弁体）と、この弁体を圧力検出部に連結している弁棒とを有している。

また、筒形ケースには、上部空間と下部空間との間にくびれ部が形成されており、そのくびれ部に作動部材の弁棒を往復動し得るように軸支するスラスト軸受が設けられ、このスラスト軸受及びくびれ部により、内部空間が上下に２分割されている。そして、下部空間への第２の流体の導入割合が増加するのに応じて、すなわち、下部空間内の圧力が増加するのに応じて、作動部材が上昇して第２の流出口の開口量が増加するのに対して、第１の流出口の開口量が減少するように構成されている。これにより、下部空間への第２の流体の導入量を増加させ、第２の流出口から流出する第２の流体の流出量を増加させると、第１の流出口から流出する第１の流体の流出量が減少し、筒形ケースから流出される第２の流体と第１の流体との流出割合を下部空間への第２の流体の導入量に応じて変化させることができる。

特許第３６２６８０９号公報

このように、特許文献１の医療機器用流体流量制御機構では、第１の流出口の開口量と第２の流出口との開口量との比率を変化させることにより、筒形ケースから流出される第１の流体と第２の流体との流出割合を変化させることにしている。しかし、第１の流出口の開口量と第２の流出口の開口量との比率は、それぞれ上部空間に設けられた弁体と下部空間に設けられた圧力検出部との移動に伴って管理されるようになっており、構成が複雑であり、このように異なる部品が組み合わされることで累積誤差が大きくなり易い。また、このような複雑な構成では、筒形ケースのスラスト軸受と作動部材の弁棒との間の密閉性を確保することや、第１の流出口の開口量と第２の流出口の開口量との比率を厳密に管理することが難しく、高い性能を維持することが難しい。また、累積誤差を小さくするためには、各々の部品の精度を高く設定することも考えられるが、部品の製作が困難になるだけでなく、各々の部品の組み立てにも技術と時間を要し、生産コストが高額になる。

さらに、特許文献１の医療機器用流体流量制御機構では、第２の流出口が複数の内側酸素流出孔で構成されており、圧力検出部が往動すると内側酸素流出孔が順に開口し、第２流出口の開口量を増加させる。このため、圧力検出部が往動しても、次の内側酸素流出孔を開口させるまでは第２の流出口の開口量を変化させることができず、第２の流出口の開口量を連続的に変化させることができない。したがって、第１の流体と第２の流体との割合を円滑に制御することが困難な構成となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、第１流体と第２流体の流出割合を高精度に管理できるとともに、各々の部品の精度を比較的低く設定することができ、組み立てが容易で、簡単な構成で安価に製作し得る医療機器用流体流量制御機構及びこれを備える保育器を提供することを目的とする。

本発明の医療機器用流体流量制御機構は、内部空間を有する筒形ケースと該内部空間内の長さ方向に往復移動可能な作動部材とを備え、前記筒形ケースは、第１流体を前記内部空間内に導入する第１導入口と、第２流体を前記内部空間内に導入する第２導入口と、前記第１導入口と前記第２導入口との間に配置され前記内部空間内の前記第１流体と第２流体とを外部に流出可能な流出口とを有し、前記作動部材は、前記内部空間を前記第１導入口から前記第１流体が導入される第１空間部と前記第２導入口から前記第２流体が導入される第２空間部とに隔てることが可能であるとともに、前記流出口の一部を前記第１空間部に連通して前記第１流体を流出させる第１流出口と前記流出口の残部を前記第２空間部に連通して前記第２流体を流出させる第２流出口とに分割することが可能な第１弁体部を有し、前記作動部材は、前記第１導入口から前記内部空間に導入される前記第１流体の圧力と、前記第２導入口から前記内部空間に導入される前記第２流体の圧力との差圧に応じて前記第１導入口と前記第２導入口との間で往復移動可能とされ、前記筒形ケースは、前記第１空間部の長さ方向の途中位置に形成されたくびれ部を有し、前記作動部材は、前記第１空間部内に係合して前記くびれ部と前記第１導入口との間で往復移動可能な第２弁体部と、前記くびれ部に挿通され前記第１弁体部と前記第２弁体部とを連結する軸部とを有する。

この医療機器用流体流量制御機構では、１つの内部空間を第１弁体部により第１流体が導入される第１空間部と第２流体が導入される第２空間部との２つに隔てるとともに、１つの流出口を第１弁体部により第１流体が流出される第１流出口と第２流体が流出される第２流出口との２つに分割する構成とし、さらに作動部材（第１弁体部）を第１流体の圧力と第２流体の圧力との差圧に応じて内部空間内で往復移動可能な構成としたので、第１空間部及びその第１空間部に連通する第１流出口の開口量と、第２空間部及びその第２空間部に連通する第２流出口の開口量とを、１つの第１弁体部の往復移動に伴って変化させることができる。
つまり、第１流体の圧力が第２流体の圧力よりも大きくなると第１弁体部が往動され、第１弁体部の往動に伴い第１空間部の容積と第１流出口の開口量とを増加させることができる。一方で、第１弁体部が往動することで、第２空間部の容積と第２流出口の開口量とを減少させることができ、第１空間部と第２空間部との容積及び第１流出口と第２流出口との開口量を連続的に変化させて、第１流体と第２流体との流出割合を円滑に調整できる。

このように、本発明の医療機器用流体流量制御機構では、１つの内部空間と１つの流出口とを内部空間内を往復移動可能な第１弁体部により区切ることで、第１空間部と第２空間部との容積及び第１流出口と第２流出口との開口量を調整可能に構成したので、特許文献１に記載される医療機器用流体流量制御機構のように、個々の流出口（第１の流出口と第２の流出口）と弁体部（弁体）又は圧力検出部とを組み合わせた場合と比較して、部品点数を少なくでき、第１流体と第２流体の流出割合を高精度に管理できる。また、このように少ない部品数で構成できることから、各々の部品の精度を比較的低く（公差を大きく）設定することができ、容易に組み立てが行える。そして、各々の部品の製作にも金属加工等の高精度の加工を必要としないので、量産性に適した樹脂のインジェクション（射出）成形を採用でき、安価に製作することかできる。

作動部材を、第１弁体部と、内部空間の長さ方向に離れた位置に係合する第２弁体部と、これら第１弁体部と第２弁体部とを連結する軸部とを有する構成としたので、第１弁体部と第２弁体部との２箇所で作動部材の往復移動を案内することができる。したがって、作動部材を円滑に往復移動できるので、第１流体と第２流体との差圧の変化に伴って第１空間部と第２空間部の容積及び第１流出口と第２流出口との開口量を連続的に変化させて、第１流体と第２流体との流出割合を円滑に調整できる。なお、第１弁体部と第２弁体部との２箇所だけでなく、これらに加えて軸部とくびれ部とを第１空間部内の第１流体の移動を阻害しない程度に係合させることとしてもよい。

本発明の医療機器用流体流量制御機構において、前記内部空間は、長さ方向が上下方向に沿って形成されており、前記第１導入口は、前記内部空間の下端に配設され、前記第２導入口は、前記内部空間の上端に配設され、前記第２流体が、該医療機器用流体流量制御機構が設置される場所の空気である場合に、前記作動部材は、前記第１導入口から前記内部空間に導入される前記第１流体の圧力の大きさに応じて往復移動可能とされるとよい。

上下方向に沿う内部空間を有する医療機器用流体流量制御機構を構成することにより、第１導入口から第１流体を導入しない場合には、作動部材は、その自重により、内部空間内の往復移動可能な範囲内において最大下降位置に配置される。また、第１導入口から第１流体を導入する場合においても、作動部材は、その自重により常に下側に付勢されたような状態となり、第１導入口から内部空間に導入される第１流体の圧力の大きさを変化させるだけで、作動部材を円滑に往復移動させることができる。なお、この構成は、第２流体が外気である場合に、特に有効である。

本発明の保育器は、前記医療機器用流体流量制御機構と、児が収容される児収容室と、前記児収容室と前記流出口とに連通する調和槽とを備え、前記調和槽は、前記流出口から前記児収容室に空気を移動させる空気循環用ファンを有する。

医療機器用流体流量制御機構により、調和槽から児収容室へ第１流体と第２流体との含有量が調整された空気を円滑に供給でき、児収容室内を適切な環境に整えることができる。

本発明によれば、第１流体と第２流体との流出割合を高精度に管理できるとともに、医療機器用流体流量制御機構を構成する各々の部品の精度を比較的低く設定することができ、組み立てが容易で、簡単な構成により医療機器用流体流量制御機構を安価に製作できる。

本発明の実施形態の医療機器用流体流量制御機構の外観斜視図である。 図１におけるＡ矢視図であり、医療機器用流体流量制御機構の正面図である。 図１におけるＢ矢視図であり、医療機器用流体流量制御機構の左側面図である。 図２におけるＣ‐Ｃ線に沿う医療機器用流体流量制御機構の断面図であり、第２流体の導入前の状態を示す。 図３におけるＤ‐Ｄ線に沿う医療機器用流体流量制御機構の断面図であり、第２流体の導入前の状態を示す。 図５と同一断面における医療機器用流体流量制御機構の断面図であり、図５に示す状態から供給酸素を導入して作動部材を上方向に移動させた状態を示す。 図５と同一断面における医療機器用流体流量制御機構の断面図であり、図６に示す状態よりも作動部材を上方向に移動させて第１弁体部により第２導入口を塞いだ状態を示す。 図３に示す医療機器用流体流量制御機構の左側面図における流出口付近の要部図であって、供給酸素の導入前の状態を示す図５に対応する図である。 図８と同様の医療機器用流体流量制御機構の左側面図における流出口付近の要部図であって、供給酸素を導入して作動部材を上方向に移動させた状態を示す図６に対応する図である。 図８と同様の医療機器用流体流量制御機構の左側面図における流出口付近の要部図であって、作動部材を上方向に移動させて第１弁体部により第２導入口を塞いだ状態を示す図７に対応する図である。 本発明の医療機器用流体流量制御機構を備える保育器の斜視図である。 図１１のＥ‐Ｅ線に沿う保育器の基台部分の断面図である。

以下、本発明の医療機器用流体流量制御機構及びこれを備える保育器の実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態の保育器５０１は、図１１に示したように、基台５１と、この基台５１上にほぼ直方体形状に構成された児収容室（エンクロージャ）５２とを備えている。また、図示は省略するが、基台５１上には臥床台が取り付けられ、新生児などの患者を寝かせること（横たわらせること）が可能なベッド部が構成される。

児収容室５２は、基台５１上の児収容空間の外周囲を包囲し得るように立設された周囲枠部５３と、この周囲枠部５３の上部開口を覆う天面フード部５４とを備え、これらにより内部の児収容空間を外気から遮断することができる。また、児収容室５２は、ほぼ全体が透明樹脂によって形成されており、児収容室５２内に収容された児を外部から目視確認できるようになっている。なお、周囲枠部５３は、児の頭側に配置される前壁部５５と、児の足側に配置される後壁部５６と、児の左右側に配置される処置扉５７（児の左側に配置される処置扉は省略）とを備えており、このうち、左右の処置扉５７には、手入れ窓５８と、この手入れ窓５８を開閉するための開閉扉５９が配設されている。したがって、操作者は、各処置扉５７に設けられた手入れ窓５８を通じて児収容室５２の内部に手を挿入し、各処置扉５７を閉鎖したまま児の処置を行うことができる。

図１２の基台５１部分の断面図に示されるように、児収容室５２の下部の基台５１の内部には、空調装置６１が備えられている。空調装置６１は、児収容室５２に連通する調和槽６２を備えており、この調和槽６２を通じて、酸素含有量、温度および湿度が調和された空気を児収容室５２に循環させる。また、児収容室５２と空調装置６１とは床板６７により隔てられており、調和槽６２は、床板６７とこの床板６７の下に配置された調和槽底板６８との間に形成されている。

また、空調装置６１は、酸素含有量が調整された空気を供給する調節空気供給装置６３と、調和槽６２中の空気を移動させる空気循環用ファン６４と、調和槽６２中の空気を加熱するヒータ６５と、調和槽６２中の空気に水蒸気を供給する加湿器６６とを備え、児収容室５２に温度、湿度、酸素含有量が調整された空気を循環させることができる。そして、調和槽６２には、床板６７の後方寄り（児の頭部側）に設けられた後方開口部６７Ａを通じて児収容室５２からの空気が取り入れられるようになっている。また、調和槽底板６８の後方寄りには、調節空気供給装置６３が接続される外気取入口６８Ａが設けられており、この外気取入口６８Ａを介して調和槽６２内に調節空気供給装置６３から酸素含有量が調整された調整空気が取り入れられるようになっている。そして、この調和槽６２において調温・調湿された空気が、床板６７の両側部（左右側部）に設けられた側方開口部（図示略）を通じて調和槽６２から児収容室５２へ供給されるようになっている。

調節空気供給装置６３は、図１１及び図１２に示すように、基台５１の後方側に取り付けられている。この調節空気供給装置６３は、図１１に示すように、医療機器用流体流量制御機構１０１と、フィルタ機構７０とを備えている。このうち医療機器用流体流量制御機構１０１により、保育器５０１が設置される場所の外気（空気）と酸素ボンベ等からの供給酸素（酸素）とを適当な割合で混合して、酸素含有量が調整された調整空気を生成する。そして、この調整空気は、フィルタ機構７０により浄化された後、外気取入口６８Ａから児収容室５２内に供給されるようになっている。なお、本実施形態の医療機器用流体流量制御機構１０１において、供給酸素が第１流体に該当し、外気が第２流体に該当する。

医療機器用流体流量制御機構１０１を、図１〜図１０に示す。医療機器用流体流量制御機構１０１は、図４〜図７の断面図に示すように、上下方向に沿う内部空間４０を有する筒形ケース１０と、その筒形ケース１０の内部空間４０内を上下移動（往復移動）可能な作動部材２０とを備える。なお、図４では、医療用機器用流体流量制御機構１０１の筒状ケース１０とともに、作動部材２０も断面で表示している。

筒形ケース１０は、その下端側に供給酸素を内部空間４０内に導入する第１導入口１１を有し、上端側に外気を内部空間４０内に導入する第２導入口１２を有し、これら第１導入口１１と第２導入口１２との間に、内部空間４０内の供給酸素と外気とを外部に流出可能な流出口１３を有する。本実施形態では、筒形ケース１０の下端に、不繊布パッド等からなるフィルタ３２と、酸素供給弁３１とが取り付け固定されており、この酸素供給弁３１に酸素ボンベ等に接続された酸素供給用パイプ（図示略）が接続され、これら酸素供給弁３１及びフィルタ３２を通して供給酸素が第１導入口１１から内部空間４０内に導入されるようになっている。また、筒形ケース１０の上端には、延長パイプ３３が取り付け固定されており、この延長パイプ３３を通じて第２導入口１１から内部空間４０内に外気が取り入れられるようになっている。

また、筒形ケース１０には、内部空間４０の長さ方向（上下方向）の途中位置に、内部空間４０のその他の部分よりも縮径されたくびれ部１４が形成されており、第１導入口１１は、くびれ部１４の下側に配置されている。また、くびれ部１４よりも下側の内部空間（下部空間）４１は、くびれ部１４よりも上側の内部空間（上部空間）４２よりも小径に形成されている。

そして、筒形ケース１０の流出口１３は、くびれ部１４の上側の上部空間４２に臨むように設けられている。流出口１３は、図３及び図８〜図１０に示すように、その上部がほぼ二等辺三角形に形成されるとともに、その下部がほぼ半円形に形成され、二等辺三角形と半円形とが組み合わされた液滴形状の開口とされている。

作動部材２０は、第１導入口１１から内部空間４０（下部空間４１）に導入される供給酸素の圧力と、第２導入口１２から内部空間４０（上部空間４２）に導入される外気の圧力との差圧に応じて第１導入口１１と第２導入口１２との間で往復移動可能とされる。言い換えれば、保育器５０１が設置される場所の空気の圧力（大気圧）は、ほぼ一定と考えらえるから、作動部材２０は、第１導入口１１から内部空間４０（下部空間４１）に導入される供給酸素の圧力の大きさに応じて、第１導入口１１と第２導入口１２との間で上下移動可能とされる。

また、この作動部材２０は、第１弁体部２１と、第２弁体部２２と、これら第１弁体部２１と第２弁体部２２とを連結する軸部２３と、この軸部２３が挿通して取り付けられたコイルばね２４とを有している。また、作動部材２０の第１弁体部２１は上部空間４２に配設され、第２弁体部２２は下部空間４１に配設されており、これら第１弁体部２１と第２弁体部２２とがくびれ部１４に挿通された軸部２３を介して連結されることで、第１弁体部２１と第２弁体部２２とが一体で上下移動可能に構成されている。

第１弁体部２１は、図４又は図５に示すように、軸部２３との結合部を除き、全体が円板状に形成されており、下面２１ｂが軸部２３の外周縁から延びる広い平坦な面に形成されている。そして、第１弁体部２１は、外周面２１ａが上部空間４２の内周面４２ａに係合して設けられ、くびれ部１４の上部空間４２側の開口（上端の開口）と第２導入口１２との間で上下移動可能とされる。また、前述したように、上部空間４２の底面４２ｂ（くびれ部１４の上端）に対向する第１弁体部２１の下面２１ｂは平坦な面で形成されており、上部空間４２の底面４２ｂと第１弁体部２１の下面２１ｂとが、面接触可能に設けられている。

また、第１弁体部２１は、内部空間４０を上下方向に分断するようにして配設されており、筒形ケース１０の内部空間４０を、第１導入口１１から供給酸素が導入される第１空間部４３（第１導入口１１と弁体部２１の下面との間の空間）と、第２導入口１２から外気が導入される第２空間部４４（弁体部２１の上面と第２導入口１２との間の空間）とに隔てることが可能であるとともに、筒形ケース１０の流出口１３の一部を第１空間部４３に連通して供給酸素を流出させる第１流出口１５と、流出口１３の残部を第２空間部４４に連通して外気を流出させる第２流出口１６とに分割することが可能とされる。この場合、上部空間４２（内部空間４０）の内径（直径）が２７．０ｍｍ〜２７．１ｍｍ程度に形成されるのに対して、第１弁体部２１の最外径部の外径（直径）は２６．６ｍｍ〜２６．７ｍｍとされ、上部空間４２と第１弁体部２１との間には幅０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のリング状の隙間が形成されるようになっており、第１弁体部２１の上下の空間で流体の移動が可能とされている。

第２弁体部２２は、図４又は図５に示すように、軸部２３と同心円状の筒状壁を有しており、その筒状壁の外周面２２ａが下部空間４１の内周面４１ａに係合して設けられ、くびれ部１４の下部空間４１側の開口（下端の開口）と第１導入口１１との間で上下移動可能とされる。そして、下部空間４１の内周面４１ａと第２弁体部２２の外周面２２ａとの間には流体が移動可能な僅かな隙間が確保されている。一方で、下部空間４１の内周面４１ａと第２弁体部２２の外周面２２ａとの隙間が形成する流路面積は、第２弁体部２２よりも上側や下側の下部空間４１が形成する流路面積よりも大幅に小さくなっていることから、第２弁体部２２の上下の流体の移動に対して、若干の抵抗が生じるようになっている。したがって、第１導入口１１から供給酸素が導入されると、第２弁体部２２の下側の下部空間４１内で圧力が高められ、その圧力に応じて供給酸素が第２弁体部２２の上側の下部空間４１に一部流出しながら、第２弁体部２２が上昇するようになっている。このように、第２弁体部２２は、第１導入口１１から導入される供給酸素の圧力が加わることにより上昇する構成とされており、この第２弁体部２２により、作動部材２０が第１導入口１１から導入される供給酸素の圧力の大きさに応じて内部空間４０内を上下移動されるようになっている。

なお、下部空間４１の内周面４１ａと第２弁体部２２の外周面２２ａとの長さ方向の係合幅を大きくするにつれて、これらの内周面４１ａと外周面２２ａとの間の隙間から第２弁体部２２の上下の空間に流体が抜けにくくなり、流体の移動に対する抵抗が大きくなる。したがって、第１導入口１１から導入される供給酸素が低流量であっても、第２弁体部２２を上昇させることができ、供給酸素の供給量を高精度に管理できる。

また、第２弁体部２２に連結された第１弁体部２１も、第２弁体部２２の上下移動に伴い筒形ケース１０の内部空間４０内を上下移動可能とされる。また、作動部材２０は、第１導入口１１から供給酸素を導入しない場合には、自重により、内部空間４０内の上下移動可能な範囲において最大下降位置に配置される。なお、本実施形態では、筒形ケース１０のくびれ部１４に第１弁体部２１が当接することにより、作動部材２０の下限ストッパとして機能する。このため、作動部材２０の最大下降位置は、第１弁体部２１がくびれ部１４に当接した位置となる。そして、作動部材２０は、この最大下降位置において、第２弁体部２２がフィルタ３２に当接しないように構成されている。

また、この第２弁体部２２においても、下部空間４１（内部空間４０）の内径（直径）が１４．０ｍｍ〜１４．１ｍｍ程度に形成されるのに対して、第２弁体部２２の最外径部の外径（直径）は１３．８ｍｍ〜１３．９ｍｍとされ、下部空間４１と第２弁体部２２との間には幅０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度のリング状の隙間が形成される。さらに、くびれ部１４の内径（直径）が４．４ｍｍ〜４．６ｍｍ程度に形成されるのに対して、軸部２３の外径（直径）は３．９８８ｍｍ〜４．０００ｍｍとされ、くびれ部１４と軸部２３との間にも幅０．４ｍｍ〜０．６１２ｍｍ程度のリング状の隙間が形成されるようになっており、くびれ部１４の上下で流体の移動が可能とされている。

つまり、作動部材２０の各個所と内部空間４０との間には、流体が移動可能な僅かな隙間が確保されている。一方、内部空間４０と作動部材２０との各個所の間の隙間は、前述したように、作動部材２０が第１導入口１１からの供給酸素の圧力の大きさに応じて上下移動可能なように調整されている。また、作動部材２０は、上端に取り付けられる第１弁体部２１と下端に取り付けられる第２弁体部２２との２箇所を内部空間４０内に係合させており、上下方向に離れた２箇所で内部空間４０に係合され、その上下方向の移動が案内される構成とされている。このため、作動部材２０は、上下移動の際に傾くことがなく、内部空間４０の上下方向（長さ方向）に沿って円滑に上下移動されるようになっている。

コイルばね２４は、くびれ部１４と第２弁体部２２との間で上下方向に圧縮されるように構成されている。コイルばね２４は、第１導入口１１から下部空間４１への供給酸素の導入時において、作動部材２０の上下移動に摺動負荷を付与するために設けられている。例えば、第１導入口１１から導入される供給酸素の圧力（供給圧）が小さいときは、コイルばね２４の圧縮量は小さく、作動部材２０に付与される摺動負荷（コイルばね２４の弾性力）も小さくなる。一方、第１導入口１１から導入される供給酸素の圧力が大きくなるにつれてコイルばね２４の圧縮量が大きくなり、作動部材２０に付与される摺動負荷も徐々に大きくなる。このように、作動部材２０は、コイルばね２４の弾性力によって供給酸素の供給圧に対してバランスを保ちながら上下移動するようになっており、コイルばね２４を用いることにより、混合される供給酸素と外気とを適切に調整できる。

フィルタ機構７０は、フィルタ前室７１と、医療機器用流体流量制御機構１０１から流出される調整空気を導入可能な空気導入口７２と、導入された調整空気をフィルタ（図示略）を介して調和槽６２の外気取入口６８Ａに流出可能な空気流出口７３（図１２参照）とを有している。図５〜図７に示すように、空気導入口７２は、筒形ケース１０の流出口１３に重なる位置に設けられており、筒形ケース１０に導入された外気及び供給酸素は、空気導入口７２からフィルタ前室７１に送り込まれるとともに混合されるようになっている。また、フィルタ前室７１に送り込まれた調整空気は、フィルタ（図示略）を通過して浄化され、外気取入口６８Ａから調和槽６２内に取り込まれる。

次に、このように構成される調節空気供給装置６３の使用状態を説明する。
調節空気供給装置６３を使用するには、基台５１に取り付けられた空気循環用ファン６４を回転駆動させるとともに、酸素ボンベ等のバルブを必要に応じて適当量開放して供給酸素を医療機器用流体流量制御機構１０１内、すなわち筒形ケース１０の内部空間４０内に導入すればよい。

なお、調節空気供給装置６３は、筒形ケース１０の第１導入口１１への供給酸素の流量が０Ｌ／分のとき、言い換えれば、供給酸素を導入しないときにも使用できる。筒形ケース１０の第１導入口１１への供給酸素の流量が０Ｌ／分のときには、図４、図５及び図８に示すように第１弁体部２１は、その自重により常に下側に付勢されたような状態となり、下面２１ｂが筒形ケース１０のくびれ部１４の上端の開口及び下部空間４２の底面４２ａに当接して、作動部材２０は最大下降位置に配置されている。したがって、第２導入口１２は全開し、第２流出口１６も大きく開口している。なお、第１流出口１５の開口量は、ゼロになっている。このとき、供給酸素の流量は０Ｌ／分であるから、フィルタ前室７１に供給される調整空気は外気（図５に一点鎖線矢印ｆ２で示す。）のみとなる。

そして、フィルタ前室７１に送り込まれた調整空気（外気）は、フィルタ前室７１からフィルタ（図示略）に向かって移動し、すなわち空気循環用ファン６４に向かって移動する。これにより、調整空気はフィルタ機構７０のフィルタ(図示略)により浄化され、外気取入口６８Ａから調和槽６２内に供給される。このように、調節空気供給装置６３は、供給酸素を導入しないときにも、外気のみを筒形ケース１０内に導入し、調和槽６２を通じて児収容室５２内に供給できる。

また、酸素が富化された外気（調整空気）を調和槽６２に供給するときには、酸素ボンベ等のバルブを適当量開放する。これにより、このバルブの開放量に応じて供給酸素が医療機器用流体流量制御機構１０１内、つまり筒形ケース１０の第１導入口１１から内部空間４０内に導入される。また、この供給酸素の導入量に応じて、外気が第２導入口１２から内部空間４０内に導入される。

このように、第１導入口１１への供給酸素の流量を増加させると、この供給酸素の圧力の大きさが第２弁体部２２に加わるので、図６及び図９に示すように、作動部材２０が上昇移動するとともに、下部空間４１からくびれ部１４を介して上部空間４２に供給酸素が送り込まれる。具体的には、第１導入口１１からの供給酸素は、第２弁体部２２の外周面２２ａと下部空間４１の内周面４１ａと間に形成されたリング状の隙間、および軸部２３とくびれ部１４と間に形成されたリング状の隙間を経由して、上部空間４２に流入する。このとき、第１弁体部２１の下面２１ｂと上部空間４２の底面４２ｂとは広い面積で面接触しており、供給酸素の上部空間４２への流入に応じて、下面２１ｂと底面４２ｂとの間隔が徐々に広げられる。そして、第１弁体部２１の下面２１ｂが平坦な面で形成されていることから、くびれ部１４の上端の開口から供給酸素が流入されると、第１弁体部２１の下面２１ｂと上部空間４２の底面４２ｂとの間で圧力が高められ、第１弁体部２１が傾くことなく上昇する。したがって、作動部材２０の各個所と内部空間４０との間に流体が移動可能な僅かな隙間が形成されているにもかかわらず、第１弁体部２１が振動することなく、第１弁体部２１は上部空間４２内を滑らかに上昇する。なお、図６では、外気の流れを一点鎖線矢印ｆ２で示し、供給酸素の流れを実線矢印ｆ１で示している。そして、第１弁体部２１が上昇することで、第２流出口１６の開口量及び第２空間部４４が小さくなる方向に変化する一方で、第１流出口１５の開口量及び第１空間部４３が大きくなる方向に変化する。

つまり、供給酸素の圧力（流量）が増加すると第１弁体部２１が上昇移動され、第１弁体部２１の上昇移動に伴い供給酸素が導入される第１空間部４３の容積と第１流出口１５の開口量とを増加させることができる。一方で、第１弁体部２１が流出口１３の上側に移動することで、外気が導入される第２空間部４４の容積と第２流出口１６の開口量とを減少させることができ、第１空間部４３の容積及び第１空間部４３に連通する第１流出口１５の開口量と、第２空間部４４の容積及び第２空間部４４に連通する第２流出口１６の開口量とを、１つの第１弁体部２１の上下移動に伴って連続的に変化させることができる。またこの際、第１導入口１１からの供給酸素の導入量が増加するのに応じて、第２導入口１２からの外気の導入量が減少するので、供給酸素と外気との流出口１３からの流出割合を円滑に調整することができる。なお、供給酸素と外気との導入量及び流出量の大小関係は互いに逆でほぼ反比例の関係になる。

そして、筒形ケース１０の内部空間４０に導入された供給酸素と外気とは、それぞれ第１流出口１５と第２流出口１６からフィルタ機構７０のフィルタ前室７１に送り込まれるとともに混合され、適当量の酸素が富化された調整空気が生成される。

なお、前述したように、第１弁体部２１と上部空間４２（内部空間４０）との間には僅かな隙間が形成され、流体の移動が可能な構成とされている。しかし、この隙間は第１流出口１５の開口量及び第２流出口１６の開口量に比べて小さく、また、流出口１３から流出される調整空気は空気循環用ファン６４により吸引されていることから、第１弁体部２１と上部空間４２との間の隙間によって外気と供給酸素とが第１空間部４３と第２空間部４４との間で移動することは殆どない。したがって、第１空間部４３の容積及び第１空間部４３に連通する第１流出口１５の開口量と、第２空間部４４の容積及び第２空間部４４に連通する第２流出口１６の開口量との変化に応じて、流出口１３から流出される調整空気の供給酸素と外気との流出割合を調整できる。

また、フィルタ前室７１に送り込まれた調整空気は、前述したように、空気循環用ファン６４に向かって移動する。これにより、調整空気はフィルタ機構７０のフィルタ(図示略)により浄化され、外気取入口６８Ａから調和槽６２内に供給される。

また、第１導入口１１から内部空間４０内に導入される供給酸素の流量を徐々に増加させると、これに伴い作動部材２０は徐々に上昇移動し、最終的には、図７及び図１０に示すように、第１弁体部２１が第２導入口１２に密着して、第２導入口１２を完全に閉塞する。この場合、図７に供給酸素の流れを実線矢印ｆ１で示したように、内部空間４０には供給酸素のみが導入されることになる。したがって、供給酸素のみの調整空気がフィルタ前室７１に導入され、この調整空気がフィルタ機構７０を通じて調和槽６２内に供給される。

また、供給酸素の導入を停止すると、供給酸素による圧力の付与がなくなり、作動部材２０はその自重により下降移動する。そして、図４、図５及び図８に示すように、第１弁体部２１は、筒形ケース１０の上部空間４２の底面４２ａに当接して、最大下降位置に配置される。このとき、上部空間４２の底面４２ｂに対向する第１弁体部２１の下面２１ｂが広い面積で平坦な面で形成されていることから、作動部材２０が下降移動する際に、第１弁体部２１の下面２１ｂと上部空間４２の底面４２ｂとの間に残留する残留流体が抵抗となる。つまり、残留流体は第１弁体部２１により下方に押されるが、上部空間４２の底面４２ｂに開口する軸部２３とくびれ部１４との間のリング状の隙間は僅かであることから、流体の下部空間４１への移動が制限され、第１弁体部２１は緩やかに下降移動する。また、上部空間４１の底面４２ｂと第１弁体部２１の平坦な下面２１ｂとは広い面積で面接触することから、当接音等の発生を防止できる。

第１弁体部２１が最大下降位置に配置された状態では、第２導入口１２は全開し、第２流出口１６も大きく開口する。このとき、供給酸素の流量は０Ｌ／分であるから、フィルタ前室７１に供給される調整空気は外気（図５に一点鎖線矢印ｆ２で示す。）のみとなる。したがって、外気のみがフィルタ前室７１に導入され、フィルタ機構７０を通じて調和槽６２内に供給される。

以上説明したように、本実施形態の医療機器用流体流量制御機構１０１では、１つの内部空間４０と１つの流出口１３とを上下移動可能な第１弁体部２１により区切ることで、第１空間部４３と第２空間部４４との容積及び第１流出口１５と第２流出口１６との開口量を調整可能に構成したので、部品点数を少なくでき、構造を簡略化できる一方で、供給酸素（第１流体）と外気（第２流体）との流出割合を高精度に管理できる。また、このように少ない部品数で構成できることから、各々の部品の精度を比較的低く（公差を大きく）設定することができ、容易に組み立てが行える。そして、各々の部品の製作にも金属加工等の高精度の加工を必要としないので、量産性に適した樹脂のインジェクション（射出）成形を採用でき、安価に製作することかできる。

また、医療機器用流体流量制御機構１０１では、作動部材２０を、第１弁体部２１と、第２弁体部２２と、これら第１弁体部２１と第２弁体部２２とを連結する軸部２３とを有する構成とし、第１弁体部２１から内部空間の上下方向（長さ方向）に離れた位置に第２弁体部２２を係合させることにしたので、第１弁体部２１と第２弁体部２２との２箇所で作動部材２０の上下移動を案内することができる。したがって、作動部材２０を円滑に上下移動できるので、供給酸素の圧力の増加に伴って第１空間部４３と第２空間部４４の容積及び第１流出口１５と第２流出口１６の開口量を連続的に変化させて、供給酸素と外気との流出割合を円滑に調整できる。なお、第１弁体部２１と第２弁体部２２との２箇所だけでなく、これらに加えて軸部２３とくびれ部１４とを、第１空間部４３内の供給酸素の移動を阻害しない程度に係合させることとしてもよい。

そして、保育器５０１においては、このように構成される医療機器用流体流量制御機構１０１を用いることにより、調和槽６２から児収容室５２へ酸素含有量が調整された空気を円滑に供給できるので、児収容室５２内を適切な環境に整えることができる。

なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明の医療機器用流体流量制御機構を保育器に適用したが、保育器以外の医療機器にも適用できる。また、上記実施形態では、外気の流量と供給酸素の流量とを制御するようにしたが、それ以外の気体、ミストを含む気体、その他の任意の複数の流体の流量を制御する場合に適用することもできる。さらに、上記実施形態では、流出口の開口形状を液滴形状としたが、これに限定されるものではなく、その他の開口形状も採用できる。

１０ 筒形ケース
１１ 第１導入口
１２ 第２導入口
１３ 流出口
１４ くびれ部
１５ 第１流出口
１６ 第２流出口
２０ 作動部材
２１ 第１弁体部
２１ａ 外周面
２１ｂ 下面
２２ 第２弁体部
２２ａ 外周面
２３ 軸部
２４ コイルばね
３１ 酸素供給弁
３２ フィルタ
３３ 延長パイプ
４０ 内部空間
４１ 下部空間
４１ａ 内周面
４２ 上部空間
４２ａ 内周面
４２ｂ 底面
４３ 第１空間部
４４ 第２空間部
５１ 基台
５２ 児収容室
５３ 周囲枠部
５４ 天面フード部
５５ 前壁部
５６ 後壁部
５７ 処置扉
５８ 手入れ窓
５９ 開閉扉
６１ 空調装置
６２ 調和槽
６３ 調節空気供給装置
６４ 空気循環用ファン
６５ ヒータ
６６ 加湿器
６７ 床板
６７Ａ 後方開口部
６８ 調和槽底板
６８Ａ 外気取入口
７０ フィルタ機構
７１ フィルタ前室
７２ 空気導入口
７３ 空気流出口
１０１ 医療機器用流体流量制御機構
５０１ 保育器
ｆ１ 供給酸素（第１流体）
ｆ２ 外気（第２流体）

Claims (3)

1. 内部空間を有する筒形ケースと該内部空間内の長さ方向に往復移動可能な作動部材とを備え、
   前記筒形ケースは、第１流体を前記内部空間内に導入する第１導入口と、第２流体を前記内部空間内に導入する第２導入口と、前記第１導入口と前記第２導入口との間に配置され前記内部空間内の前記第１流体と第２流体とを外部に流出可能な流出口とを有し、
   前記作動部材は、前記内部空間を前記第１導入口から前記第１流体が導入される第１空間部と前記第２導入口から前記第２流体が導入される第２空間部とに隔てることが可能であるとともに、前記流出口の一部を前記第１空間部に連通して前記第１流体を流出させる第１流出口と前記流出口の残部を前記第２空間部に連通して前記第２流体を流出させる第２流出口とに分割することが可能な第１弁体部を有し、
   前記作動部材は、前記第１導入口から前記内部空間に導入される前記第１流体の圧力と、前記第２導入口から前記内部空間に導入される前記第２流体の圧力との差圧に応じて前記第１導入口と前記第２導入口との間で往復移動可能とされ、
   前記筒形ケースは、前記第１空間部の長さ方向の途中位置に形成されたくびれ部を有し、
   前記作動部材は、前記第１空間部内に係合して前記くびれ部と前記第１導入口との間で往復移動可能な第２弁体部と、前記くびれ部に挿通され前記第１弁体部と前記第２弁体部とを連結する軸部とを有することを特徴とする医療機器用流体流量制御機構。
2. 前記内部空間は、長さ方向が上下方向に沿って形成されており、
   前記第１導入口は、前記内部空間の下端に配設され、
   前記第２導入口は、前記内部空間の上端に配設され、
   前記第２流体が、該医療機器用流体流量制御機構が設置される場所の空気である場合に、前記作動部材は、前記第１導入口から前記内部空間に導入される前記第１流体の圧力の大きさに応じて往復移動可能とされることを特徴とする請求項１に記載の医療機器用流体流量制御機構。
3. 請求項１又は２に記載される前記医療機器用流体流量制御機構と、児が収容される児収容室と、前記児収容室と前記流出口とに連通する調和槽とを備え、
   前記調和槽は、前記流出口から前記児収容室に空気を移動させる空気循環用ファンを有することを特徴とする保育器。

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