JP7141127B2 - レギュレータを備えた電子フローメータ - Google Patents

Description

本開示は、流体フローを測定するフローメータに関し、より具体的には、本開示は、フローメータを通過する流体のフロー設定を調整するためのレギュレータを含むフローメータに関する。

気体状態の流体（酸素、窒素又は酸化窒素など）を測定するフローメータは、治療目的で規定量の流体を分配するために使用される場合が多い。例として、酸素を必要とする患者は、酸素の一定の濃度、酸素の一定の流量又はボリューム、酸素の一定の運搬時間に対する処方を得る。酸素は、酸素濃縮器などの酸素源から、フローメータを通じて、患者に運搬される。酸素が酸素源から運搬される際、適切な酸素の流量を患者に運搬するように分配するために、酸素は、フローメータによって測定され、レギュレータによって調整される。

公知のフローメータは、一般に、酸素源と流体連通しており、ユーザに流量を示すためのボールインジケータを有する。そのようなフローメータは、入口ポート及び出口ポートを有するメータボディを含み得る。入口ポートの下流及び出口ポートの上流には、ボールインジケータを収容する「ソープ(Thorpe)」管がある。酸素は、入口ポートからメータボディに流れ込み、ソープ管を通じて、出口ポートを出る。ソープ管内の酸素は、重力に反してボールインジケータのボールを上方に押し上げる。ボールの上昇とソープ管内の隣接する流管スケールとの目視比較により、フローメータを通過する酸素の流量が示される。レギュレータは、ユーザによる調整が可能であり、フローメータの流体連通チャネルを通過するフローを変更するために、ノブによって操作される。レギュレータは、ニードルバルブであり得、ニードルバルブは、出口に隣接する流体連通チャネル内まで延伸するニードル部分を含む。典型的には、バルブシャフトは、ねじ込み式であり、雌ネジボスを受け入れる。関連ノブを回転させることにより、ニードルは、流体連通チャネルに挿入されるか又は流体連通チャネルから引き離されるように軸方向に動き、出口を開閉するように動作する。ユーザがノブを調整すると、流体連通チャネルを通過する流量が変化する。対応する流量情報は、流管スケールに対して位置合わせされた浮遊ボールの目視検査によって得られる。

上記の説明のフローメータにはいくつかの欠点がある。一例では、ユーザがスケールに対してボールのアラインメントを比較するのは困難である場合がある。さらに、流量が規定範囲外である場合は、スケール上のボールの場所を目視検査し、ボールが範囲外であることを確認し、状態が規定範囲内に戻るまでレギュレータのノブを調整するのはユーザの義務である。

本開示の態様によれば、電子フローメータは、内部を画定するボディと、内部と連通する入口ポートと、内部と連通する出口ポートと、出口ポートと内部との間の連通のために開位置と閉位置との間で選択的に調整可能なバルブとを含む。フローセンサは、バルブと関連付けられ、バルブを通過する流量を検知し、デジタルインジケータは、フローセンサによって検知された流量を表示する。

本開示の別の態様によれば、フローメータは、内部を画定するボディと、ボディを通じて互いに流体連通し合う入口ポート及び出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間の流体の既定の流量を維持する電子レギュレータと、既定の流量の入力又は調整のうちの１つを行うために電子レギュレータと通信するタッチスクリーンとを含む。

本開示の別の態様によれば、フローメータは、内部を画定するボディと、内部と連通する入口ポートと、内部と連通する出口ポートと、出口ポートと内部との間の連通のために開位置と閉位置との間で選択的に調整可能なバルブとを含む。電子レギュレータは、入口ポートと出口ポートとの間の流体の既定の流量を維持し、タッチスクリーンは、既定の流量の入力又は調整のうちの１つを行うために電子レギュレータと通信する。

本発明のさらなる目的及び利点は、図面や、好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかであろう。

本発明のこれらの及び他の特徴、利点及び目的は、以下の明細書、請求項及び添付の図面を参照することにより、当業者によってさらに理解及び把握されよう。

本開示の態様による、デジタルディスプレイを有するフローメータである。 本開示のさらなる態様による、デジタル入力を有するフローメータである。 図１又は図２のフローメータによる、フローメータと関連付けられたセンサ及びマイクロプロセッサの概略図である。 フローメータのコンポーネント間の通信と、マイクロプロセッサとのそれらのコンポーネントの接続のブロック図である。

ここで図１を参照すると、フローメータ１００の第１の実施形態は、酸素源２（図１を参照）と流体連通するように構成され、以下で説明されるように、好ましくは、ＬＥＤ（発光ダイオード）ディスプレイの形態の、デジタルインジケータ１０３を有し、デジタルインジケータ１０３は、フローメータを通過する酸素の流量をユーザに提供する。フローメータ１００は、メータボディ１０４と、メータボディから延伸する管１０７とを含む。メータボディ１０４は、入口ポート１０５及び出口ポート１０６を有する。酸素は、入口ポート１０５からメータボディ１０４に流れ込み、第１の流体連通チャネル１１２Ａを通じ、管１０７を通じ、第２の流体連通チャネル１１２Ｂを通じて、出口ポート１０６を出る。

図１の第１の例では、レギュレータ１１０は、先行技術で知られているように、フローメータ１００の流体連通チャネル１１２Ｂを通過するフローを変更するためにノブ１１１によって操作される機械式バルブである。ユーザが酸素のフローを制御する際、ユーザはノブ１１１を調整し、それにより、流体連通チャネル１１２Ｂが制限されるか又は開き、それにより、流体連通チャネルを通過する流量が変化する。

図１、３及び４を参照すると、Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ－ａｉｒ又はＫｏｇｅ Ｍｉｃｒｏ Ｔｅｃｈ Ｃｏ．から市販されているものなどの電子フローセンサＦは、管１０７内に位置し、管を通過する酸素の流量を検知する。電子フローセンサＦは、マイクロプロセッサＭに流量値を伝達し、マイクロプロセッサＭは、ＬＥＤディスプレイ１０３上に流量値を表示する。流量の変化は、電子フローセンサＦによって提供される情報を用いてリアルタイムで追跡され、流量値は、ユーザによるＬＥＤディスプレイ１０３の目視検査によって得られる。

好ましくは、ＬＥＤディスプレイ１０３は、流体の測定のためのしるし（例えば、リットル／分）と関連付けられた、列に並んでいる、複数のＬＥＤ光１０２を含む。好ましい実施形態では、しるしの範囲は、０～３０リットル／分である。一例では、流量が１５リットル／分である際、０～１５リットル／分の値と関連付けられたＬＥＤが照らされる。或いは、１５リットル／分の数値と関連付けられたＬＥＤのみが照らされる。さらに、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）スクリーン１１４上に、「１５」の数値のデジタル表示を表示することができる。

図２の第２の例では、フローメータ２００が、酸素環境における使用に適した、例えば、Ｋｏｇｅ Ｍｉｃｒｏ Ｔｃｈ Ｃｏ．又はＭＫＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから市販されているものなどのレギュレータ２１０（電子バルブ又はソレノイドである）を含むことを除いて、フローメータ２００は、ＬＥＤディスプレイなどのデジタルインジケータ１０３を備えた第１の例のフローメータ１００と実質的に同じである。レギュレータ２１０は、ノブ（図１に示されるノブ１１１と同様のものであり得る）などの機械式入力デバイスによって操作するか又はタッチスクリーン２１２若しくは他の入力デバイス（ロッカースイッチ、ボタン若しくは同様のものなど）によって操作することができる。タッチスクリーン２１２が裏面照射型であり得ることや、タッチスクリーンは既定の時間量内で（例えば、最後のユーザ入力から５分後に）オフにするようにプログラムできるようにすることが可能であることが企図される。

ここで図２～４を参照すると、電子レギュレータ２１０を用いると、レギュレータセンサＲによってレギュレータの設定をモニタすることができ、レギュレータセンサＲは、フローメータ２００の設定をモニタし、その設定をマイクロプロセッサＭに伝達する。このように、電子レギュレータ２１０は、レギュレータセンサＲからのフィードバックに基づいて自動的に操作することができる。フローメータ２００の設定は、タッチスクリーン２１２において、並びに／或いは、ＬＥＤディスプレイ１０３及び／又はＬＣＤスクリーン１１４において表示される。フローメータ２００と関連付けられたすべての設定及びアラームを示すために１つのディスプレイしか必要とされないことが企図される。レギュレータセンサＲは、流体連通チャネル１１２Ｂを開閉する際の電子バルブのコンポーネント間の距離に応じて電気信号を生成する赤外線エミッタ及び光検出器であり得る。他のタイプのレギュレータセンサＲも使用できることが企図される。

フローメータ１００、２００のマイクロプロセッサＭには、規定データ並びに／或いはフローセンサＦからの読取値及び／又はレギュレータセンサＲからの読取値を格納するためのメモリ記憶装置Ｏが提供される。メモリ記憶装置Ｏ、クロックＣ及びコンパレータＩは、規定の持続時間の間、フローの規定範囲の下でフローメータ１００、２００を操作するようにマイクロプロセッサＭをプログラムできるようにする。一実施形態では、マイクロプロセッサＭは、長時間にわたって異なるフローレベルで自動的に動作するようにプログラムすることができ、プリセットフローの範囲又は医療ケア提供者によって決定付けられた範囲を含み得る。マイクロプロセッサＭは、フローレベルが一定の範囲を超えるか又は一定の範囲を下回って降下した際に、フローメータ１００、２００を自動的に停止させるか、或いは、ぎりぎりの範囲でレベルを保持することができる。

また、マイクロプロセッサＭは、過去のデータの格納や、フローセンサＦとレギュレータセンサＲとの間の較正を可能にすることができる。マイクロプロセッサＭは好ましくはフローメータ１００、２００内に含まれるが、マイクロプロセッサをリモート設置できることが企図される。

フローメータ１００、２００には、好ましくは、流量センサＦ及び／又はレギュレータセンサＲによって生成された信号に応答するアラームＡが提供される。アラームＡは、可聴アラーム及び／又はフローメータ上のＬＥＤなどの視覚アラームであり得る。アラームＡが起動し得る条件は、フローレベルが規定範囲外である場合又はフローが存在しない場合である。例えば、酸素レベルが、マイクロプロセッサＭのメモリ記憶装置Ｏに格納されるような規定範囲内のものではない際、又は、コンパレータＩにおいてクロックＣに対するものと比べて規定時間内のものではない際、可聴アラーム及び／又は視覚インジケータが起動される。条件を正し、レベルが規定パラメータ内に戻ると、アラームＡは、自動的に動作を止める。アラームＡは、低ボリューム及び／又は低圧状態を示すために、フローメータ１００、２００の上流又は下流のいずれかに位置することも、フローメータ１００、２００の上流と下流の両方に位置することもできることが企図される。

無線通信システムＷは、流量及び具体的には任意のアラーム条件をリモート場所にリアルタイムで放送するために、フローメータ１００、２００に接続される。そのようなリモート場所の例は、病院内のナースステーション及び在宅医療ケア提供者を含む。無線通信システムＷは、既存の病院のアラームシステム及び診療記録システムと統合することができる。また、無線通信システムＷは、携帯電話、ポケベル、タブレット及び他のパーソナルコンピュータなど、ヘルスケア提供者のパーソナルデバイスと通信するために使用することもできる。無線通信システムＷは、Ｗｉ－Ｆｉ又はＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）システムであり得るが、他のシステムも企図される。

フローメータ１１０、２１０は、深部静脈血栓症ガーメントと併せて「ＤＶＴ」モードで使用することができ、それにより、ＤＶＴ圧迫療法に対する別個のポンプの必要性が除去される。フローメータ１１０、２１０は、ＤＶＴガーメントへの陽圧をモニタし、約４０ｍｍ／ＨＧ～約１５０ｍｍ／ＨＧの範囲で調節し、好ましくは、ユーザによってタッチスクリーン入力デバイス２１２で制御される。ＤＶＴモードの一部として、ＤＶＴガーメントの間欠的な膨張及び圧縮はフローメータ１１０、２１０によって制御されることが企図される。例えば、フローメータ１１０、２１０は、一定の時間（例えば、１分間）にわたってＤＶＴガーメントの膨張を制御し、次いで、後続の時間（例えば、１分間）にわたってＤＶＴガーメントの圧縮を保持又は制御することができる。フローメータ１１０、２１０は、様々な時間の間、１本又は複数の患者の手足に対する１つ又は複数のＤＶＴガーメントを制御できることが企図される。

フローメータ１１０、２１０は、数ある電源の中でも特に、商用電源、バッテリ電源、ソーラーパワー源及び／又はインラインタービンによって給電できることが企図される。

フローメータ１００、２００の両方の実施形態を用いると、フローメータによる測定が可能な流量値の上限は、好ましくは、約３０リットル／分であることが企図されるが、他の値も企図される。

フローメータ１００、２００を用いると、すべての外面は、ＭｉｃｒｏｂｅＣａｒｅ（商標）、第４級アンモニウム抗菌剤などの抗菌剤や、銀、銅などの重金属や、クロルヘキシジン（ＣＨＧ）、ビグアニド、トリクロサンなどの毒物によって処理されることが好ましい。

本発明の精神及び範囲内の変更は当業者によって容易にもたらすことができるため、この発明は、上文で例示として説明される特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。先行する本発明の説明では、言語又は必要な意味合いを表現するため、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ又はｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形形態は、包括的な意味で、すなわち、本発明の様々な実施形態における記述特徴の存在を指定するが、さらなる特徴の存在又は追加を除外しないようにするために使用される。

１００、２００ フローメータ
１０２ ＬＥＤ光
１０３ デジタルインジケータ
１０４ メータボディ
１０５ 入口ポート
１０６ 出口ポート
１０７ 管
１１０、２１０ レギュレータ
１１１ ノブ
１１２Ａ 第１の流体連通チャネル
１１２Ｂ 第２の流体連通チャネル
１１４ ＬＣＤスクリーン
２００ フローメータ
２１０ 電子レギュレータ
２１２ タッチスクリーン
Ｆ 流量の電子センサ
Ｍ マイクロプロセッサ
Ｒ レギュレータセンサ
Ｏ 記憶装置
Ｃ クロック
Ｉ コンパレータ
Ａ アラーム
Ｗ 無線通信システム

Claims (13)

1. 患者への気体流体の治療的運搬を制御するための電子フローメータであって、
   内部を画定するボディと、
   前記ボディに取り付けられ、前記ボディから延伸する管と、
   前記ボディに画定され、前記内部と連通する入口ポートと、
   前記ボディに画定され、前記内部と連通し、前記入口ポートに対して垂直に配置され、前記管と軸方向に整列する、出口ポートと、
   前記入口ポートと前記出口ポートとの間の前記ボディ内に設けられ、前記出口ポートと前記内部との間の連通のために開位置と閉位置との間で選択的に調整可能な電気機械式バルブと、
   少なくとも部分的に前記管内に位置し、前記バルブと関連付けられ、前記管を通過する前記気体流体の流量を検知するフローセンサと、
   前記ボディから前記管の部分に沿って延伸するデジタルインジケータであって、前記フローセンサによって検知された前記流量を表示するデジタルインジケータと、
   前記フローセンサ及び前記デジタルインジケータと電子通信するマイクロプロセッサであって、前記フローセンサから流量信号を受信し、対応する制御信号を前記デジタルインジケータに出力し、前記マイクロプロセッサが、前記バルブの前記開位置と前記閉位置との間の調整を制御するために、前記バルブと電子通信する、マイクロプロセッサと
   を含む、電子フローメータ。
2. 前記デジタルインジケータが、列に並んでおり、前記ボディから前記管の部分に沿って、順次、間隔を空けて配置され、既定の流量レベルのしるしに関連付けられ、複数のＬＥＤを含み、前記ＬＥＤは、前記フローセンサによって検知された前記流量の増加に比例して順次照らされる複数のＬＥＤを含む、請求項１に記載の電子フローメータ。
3. 前記デジタルインジケータが、前記フローセンサによって検知された前記流量のデジタル表示を表示するＬＣＤスクリーンを含む、請求項１に記載の電子フローメータ。
4. 前記バルブの前記開位置と前記閉位置との間の位置を判定するレギュレータセンサをさらに含み、
   前記マイクロプロセッサが、前記バルブの前記位置をモニタするために、前記レギュレータセンサと電子通信する、請求項１に記載の電子フローメータ。
5. 前記マイクロプロセッサが、前記フローセンサとさらに通信し、前記フローセンサ出力に基づいて判定しながら、既定の流量を達成するために前記バルブの調整を制御するようにフィードバック制御スキームを実行する、請求項１に記載の電子フローメータ。
6. 前記既定の流量のユーザ入力のために前記マイクロプロセッサと通信する入力デバイスをさらに含む、請求項５に記載の電子フローメータ。
7. 前記マイクロプロセッサと通信する出力デバイスをさらに含み、
   前記マイクロプロセッサが、前記流量が既定の範囲外である場合にアラームを出力するように前記出力デバイスを制御する、請求項４～６のいずれか一項に記載の電子フローメータ。
8. 前記バルブが、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の流体の既定の流量を維持する電子レギュレータに含まれる、請求項１に記載の電子フローメータであって、
   前記既定の流量の入力又は調整のうちの１つを行うために前記電子レギュレータと通信するタッチスクリーン
   をさらに含む、電子フローメータ。
9. 全開位置と全閉位置との間の位置の範囲内の前記電子レギュレータの位置を検知するレギュレータセンサをさらに含む、請求項８に記載の電子フローメータ。
10. 前記レギュレータセンサ及び前記電子レギュレータと電子通信するマイクロプロセッサをさらに含み、
    前記マイクロプロセッサが前記電子レギュレータの前記位置を示す位置信号を前記レギュレータセンサから受信する、請求項９に記載の電子フローメータ。
11. 前記マイクロプロセッサが、前記既定の流量を達成するために、前記位置信号を使用して、前記電子レギュレータの前記位置を制御するようにフィードバックスキームを実行する、請求項１０に記載の電子フローメータ。
12. 前記レギュレータセンサが、前記電子レギュレータ内の酸素濃度又は前記電子レギュレータを通過する流体の流量の少なくとも１つをさらに検知する、請求項９～１１のいずれか一項に記載の電子フローメータであって、
    前記マイクロプロセッサと通信する出力デバイスを含み、
    前記マイクロプロセッサが、前記酸素濃度又は前記流量のうちの１つが既定の範囲外である場合にアラームを出力するように出力デバイスを制御する、電子フローメータ。
13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の電子フローメータであって、前記フローメータの外部全体にわたって抗菌剤で処理される、電子フローメータ。

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