JP7204090B2 - 医療用酸素供給装置 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３０年４月２７日 第５８回日本呼吸器学会学術講演会にて発表

本発明は医療用酸素ボンベの口金に着脱可能に構成された医療用酸素供給装置に関し、特に、該医療用酸素供給装置を構成する要素を点検する際に無線で外部機器に通信し得るように構成した医療用酸素供給装置に関するものである。

病室で医療用酸素ボンベを起立させて或いはカートに搭載して移動しつつ、患者に医療用酸素を供給することが行われる。医療用酸素ボンベから供給された医療用酸素は、所定の圧力に減圧された後、患者に対して予め設定された流量に調整される。そして、圧力及び流量が調整された医療用酸素がカニューラを経由して患者に供給される。

このため、医療用酸素ボンベの口金に装着される医療用酸素供給装置は、医療用酸素ボンベに充填された高圧の医療用酸素を減圧する減圧機構と、流量を調整する調節機構を内臓して構成されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された医療用酸素供給装置は、患者の吸気に同調させて医療用酸素を供給するものである。この酸素供給装置は、ケーシングの端部に一体的に設けられた略ロ字状の結合部を介してボンベの口金に装着され、止めねじによって固定し得るように構成されている。また、ケーシングの内部には、高圧の医療用酸素を減圧する減圧部、減圧された医療用酸素を患者に供給又は停止する開閉部、患者の吸気に応じて開閉部を開閉する制御部、が直線的に配置されている。そして、減圧部と開閉部との間に配置されたオリフィスプレートを操作することで、医療用酸素の流量を設定し得るように構成されている。

また、特許文献２に記載された呼吸同調型酸素供給装置は、ピエゾ素子に接続された人体の吸気を感知するセンサを有しており、このセンサによって吸気を検知して弁の開閉を行うように構成されている。この技術では前述の特許文献１に記載された機械的な制御によることなく、センサからの電気的な信号によって弁の開閉を制御し得るように構成されている。

特許第６１９２２１３号公報 特許第４０８０５９１号公報

特許文献１に記載された医療用酸素供給装置、及び特許文献２に記載された呼吸同調型酸素供給装置では、何れかの構成要素に不具合が生じているか否かを点検する手段がないため、現場で取り扱っている人が修理すべきか否かを判断することができないという問題が生じている。

このため、構成要素が正常に作動し得るか否かを分解することなく、且つ現場で取り合付っている人でも確実に容易に点検し得るようにした酸素供給装置の開発が要求されているのが実情である。

本発明の目的は、構成要素が正常に動作するか否かを確実に且つ容易に点検することができる医療用酸素供給装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る医療用酸素供給装置は、医療用酸素を流通させる開口部を有する医療用酸素ボンベの口金に取り付けられて患者に医療用酸素を供給する医療用酸素供給装置であって、医療用酸素ボンベの口金を挿通する穴と、該穴に挿通した医療用酸素ボンベの口金を一方向に押圧する押圧部材を有する取付部材と、前記取付部材と一体的に構成され、該取付部材に設けた押圧部材と対向して配置された本体部と、前記本体部と連続し且つ前記取付部材に設けた押圧部材と並行して配置された一対の突状部と、を有するケーシングと、を有し、前記ケーシングには、供給された医療用酸素の圧力を調整する圧力調整部材と、圧力が調整された医療用酸素の流量を設定する流量設定部材と、流量が設定された医療用酸素を患者の吸気に対応して供給する弁部材と、患者に対する医療用酸素の供給を連続的に行う連続供給又は吸気に対応させて行う吸気同調供給を選択する選択スイッチと、患者の吸気を検出する吸気検出センサと、吸気の有無を表示する吸気表示部と、電池の残量が減少したときに電池切れを表示する電池切れ表示部と、前記医療用酸素供給装置に生じた不具合を報知する警報を解除する警報解除ボタンと、外部機器との通信の開始又は停止を選択する通信スイッチと、前記選択スイッチによって吸気同調供給が選択されると共に前記流量設定部材によって流量が設定されたとき前記吸気検出センサの検出信号に基づいて前記弁部材を開閉すると共に前記吸気表示部に吸気の有無を表示させ且つ前記吸気検出センサから予め設定された時間検出信号が発生しないときに警報を発生するように制御し且つ前記通信スイッチによって外部機器との通信を選択すると共に前記警報解除ボタンを押した状態で前記選択スイッチによって吸気同調供給又は連続供給を選択したとき個別点検モードを実行して、前記選択スイッチ、警報解除ボタン、弁部材、吸気検出センサ、の動作の不具合の有無の情報を外部機器に出力する制御部と、が配置されているものである。

本発明に係る医療用酸素供給装置（以下「酸素供給装置」という）では、外部機器との通信又は停止を選択する通信スイッチを有する。このため、「通信」を選択して警報解除ボタンを押した状態で選択スイッチを操作することによって、酸素供給装置を構成する要素の状態を外部機器（例えばパソコン）に表示することができる。このため、表示された内容を容易に確認することができ、不具合が生じた場合でも発生部位を認識することができる。

また、患者に対し医療用酸素（以下「酸素」という）を供給する際に、吸気に同調させて酸素を供給するか、或いは連続的に酸素を供給するかを選択することができる。そして、吸気に同調させて酸素を供給することを選択すると共に流量設定部材によって患者に供給する酸素流量を設定したとき、患者の吸気を吸気検出センサによって検出した信号と流量設定部材から発生した信号に基づいて吸気の有無を表示することができる。また、吸気検出センサによって吸気の検出信号が一定時間発生しない場合、患者に異常が生じているとして警報を発することができる。

本実施例に係る酸素供給装置に於ける構成要素の配置を説明する平面図である。 図１のII矢視図である。 図１のIII矢視図である。 図１のIV矢視図である。 酸素供給装置に於けるスイッチ類の配置を説明する平面図である。 制御系のブロック図である。

本発明に係る酸素供給装置は、患者に対する酸素の供給を吸気と同調させる同調供給、吸気との同調をはかることなく供給する連続供給を選択し得るように構成されている。そして、同調供給を選択した場合、吸気の有無を検出して表示部に表示し、一定時間吸気を検出しないとき警報を発生し得るように構成されている。

更に、通信スイッチによって外部機器との通信を選択することで、酸素供給装置の内部情報を外部機器に伝えて表示し得るように構成されている。また、外部機器との通信を選択すると共に、警報解除ボタンを押し操作した状態で選択スイッチによって電源を投入することで、点検モードを実行することが可能であり、外部機器に表示して確認しつつ、酸素供給装置の動作部位を順に点検し得るように構成されている。

本実施例に係る酸素供給装置の構成について図により説明する。図に示す酸素供給装置Ａは、ボンベの口金Ｂに取り付けるための取付部材１と、該取付部材１と一体的に構成され内部に後述する各部材などを収容したケーシング１０を有して構成されている。

取付部材１は、ボンベの口金Ｂを挿通するための穴２を有する平面視が略ロ字状に形成されている。また、取付部材１の片１ａには押圧部材となる押しネジ３が配置されており、該片１ａと対向する片１ｂを介してケーシング１０と一体化し、該片１ｂに後述する圧力調整部材１２のノズル１２ａが対応している。片１ａと片１ｂとは一対の片片１ｃ、１ｄによって接続されている。

ケーシング１０は、取付部材１の片１ｂと一体化した本体部１０ａと、この本体部１０ａと連続して形成され取付部材１の片１ｄ、１ｅと並行して配置された一対の突状部１０ｂ、１０ｃと、を有して構成されている。特に、突状部１０ｂ、１０ｃは夫々取付部材１の片１ｃ、１ｄに沿って並行して形成されている。このため、ケーシング１０は平面視が略コ字状に形成されている。

また、ケーシング１０は下部体と上部体とに分割されており、下部体に後述する各部材が取り付けられると共に、上部体に後述する表示部（ＬＥＤ１９、２３）及び患者に対して供給する酸素を吸気と同調させるか、連続させるかを選択するとともに電源スイッチを兼ねたレバー１６が配置されている。

ケーシング１０の本体部１０ａであって取付部材１をボンベの口金Ｂに取り付けたとき、ノズル１２ａが該口金Ｂの開口部と対向する位置となるように圧力調整部材１２が配置されている。圧力調整部材１２の構造は特に限定するものではないが、ノズル１２ａに対しダイヤフラムやケレップを有する減圧機構が交差するように構成したものであることが好ましい。

圧力調整部材１２は圧力計１２ｂを有しており、該圧力計１２ｂによってボンベに充填されている酸素の圧力を確認し得るように構成されている。

上記の如く構成された圧力調整部材１２では、該圧力調整部材１２の長手方向を取付部材１の片１ｂと並行して配置することで、ケーシング１０の本体部１０ａの長手方向に一致させることが可能となる。このため、酸素供給装置Ａのボンベの口金Ｂからの突出長さを大きくすることがない。

ケーシング１０の本体部１０ａに、或いは本体部１０ａから一方の突状部例えば突状部１０ｂにかけて、流量設定部材１３が配置されている。この流量設定部材１３の構成も特に限定するものではなく、予め設定された寸法を有する複数のオリフィスを選択することで流量を設定するような構成であることが好ましい。

本実施例に係る流量設定部材１３では、ダイヤル１３ａと複数のオリフィスが形成されたオリフィスプレート（図示せず）を有しており、ダイヤル１３ａを回動させることで、患者に供給する酸素流量を設定し得るように構成されている。

ダイヤル１３ａにはポジションセンサ１３ｅが接続されており、このポジションセンサ１３ｅによってダイヤル１３ａの回動位置を検出し得るように構成されている。そして、ポジションセンサ１３ｅから発生した信号によって、患者に対して設定された流量の酸素供給し得ることを確認することが可能である。

ケーシング１０の本体部１０ａに、或いは本体部１０ａから他方の突状部１０ｃにかけて、患者に対する酸素の供給、停止を行う弁部材１４が配置されている。この弁部材１４には差込部１４ａが設けられており、該差込部１４ａにカニューラを差し込むことで患者に酸素を供給することが可能で、且つ患者の吸気に対応した負圧を伝えることが可能である。弁部材１４の構造を特に限定するものではない。しかし、ピエゾ素子を利用したものであると好ましい。

弁部材１４には二つの酸素通路が形成されている。即ち、一方の酸素通路は患者に対する酸素の供給を吸気に同調させるように後述する負圧センサ１８や開閉弁を介在させて構成されている。また、他方の酸素通路は患者に対して連続的に酸素を供給し得るように負圧センサ１８や開閉弁を介在させることのないバイパス通路として構成されている。

ケーシング１０の何れかの突状部、例えば突状部１０ｂに患者に対して酸素を連続的に供給するか或いは吸気に対応させて吸気同調供給するかを選択する選択スイッチ１５が配置されている。この選択スイッチ１５は、電源スイッチを兼ねており、酸素供給装置Ａの動作部分に対する通電、非通電を選択すると共に、患者に対する酸素の供給を、吸気と同調させる「同調」、吸気と同調させることのない「連続」の何れかに選択し得るように構成されている。

尚、選択スイッチ１５は、ケーシング１０の突状部１０ｂの上面に突出させたレバー１６によって操作され、「同調」、「連続」、「切」を選択することが可能である。そして、各選択位置ごとに対応した信号が発生し、この信号に対応して後述するブザー２５が短時間作動し得るように構成されている。

また、ケーシング１０の他方の突状部１０ｃには、患者の吸気を検出する吸気検出センサとなる負圧センサ１８が配置されており、上面に吸気の有無を表示する表示部となるＬＥＤ１９が配置されている。このＬＥＤ１９は、選択スイッチ１５によって患者の吸気と同調して酸素を供給する「同調」が選択されたときに作動し、患者の吸気に対応して点灯、或いは点滅し得るように構成されている。

更に、突状部１０ｂには弁部材１４、ＬＥＤ１９の作動を制御する制御部２０が配置されている。この制御部２０は複数の基板２０ａ～２０ｅを有しており、これらの基板２０ａ～２０ｅはケーシング１０の内部空間を有効に利用するために分割して配置されている。特に、基板２０ｅは外部通信用の通信モジュール基板として構成されている。

尚、図に於いて、２１はケーシング１０の本体部１０ａから一方の突状部１０ｂにかけての空間に収容した電池である。また、２２は警報解除ボタンであり、酸素供給装置Ａで何らかの不具合（例えば電池の残量が少なくなった場合）によって発生した警報を解除するためのスイッチである。

また、２３は電池切れを表示するためのＬＥＤであり、制御部２０で電池２１の残量を監視しておき、電池残量が少なくなったときには黄色の点滅、電池残量がなくなったときには赤色の点灯と同時に警報を発することで、周囲に注意を喚起し得るように構成されている。

更に、２６は突状部１０ｂに配置された通信スイッチであり、酸素供給装置Ａと例えばパソコンのような外部機器との間での通信、停止を選択するスイッチである。

ＬＥＤ１９、２３は夫々複数の色に点灯し得るものを使用している。例えば、ＬＥＤ１９は緑、赤に点灯し、ＬＥＤ２３は緑、黄、赤に点灯することが可能である。そして、後述する点検モードを実行する際に、予め設定された組み合わせで点灯することで、対称となる各部が正常であるか、不具合があるかを確認し得るように構成されている。

次に、ケーシング１０の内部に於ける酸素の流通経路について説明する。ボンベから供給された酸素はノズル１２ａから圧力調整部材１２に供給されて予め設定された圧力に調整される。圧力が調整された酸素は図示しないチューブを介して、該圧力調整部材１２の接続部１２ｃから流量設定部材１３の接続部１３ｂに供給される。

流量設定部材１３では、選択スイッチ１５によって選択された同調供給或いは連続供給に対応して二つの接続部１３ｃ、１３ｄが設けられている。そして、図示しないチューブを介して同調供給の場合は接続部１３ｃから弁部材１４の接続部１４ｃに供給され、連続供給の場合は接続部１３ｄから弁部材１４の接続部１４ｄに供給される。

また、弁部材１４の接続部１４ｅと負圧センサ１８の接続部１８ａがチューブによって接続され、差込部１４ａに接続されたカニューラを介して患者の吸気に伴う負圧を検出し得るように構成されている。

次に酸素供給装置Ａの制御系について図６のブロック図を用いて説明する、図に於いて制御部２０はマイクロコンピュータによって構成されており、予め酸素を供給する際の動作プログラムや点検モードの動作プログラムが記憶されており、夫々のプログラムに従って、患者に対する酸素供給時の動作や点検時の動作を行うことが可能である。

また、図に於いて、２５は警報を発生する部材であり、例えばブザーによって構成されている。そして、このブザー２５の音の発生時間の長短や回数を、酸素供給装置Ａに於ける操作内容に対応させている。特に、ブザー２５によって警報する場合、ＬＥＤ１９、２３も同時に点灯或いは点滅させることで、より周囲の注意を引くことが可能である。

上記の如く構成された酸素供給装置Ａでは、取付部材１をボンベの口金Ｂに装着して該ボンベを開放すると、酸素は圧力調整部材１２に供給されて予め設定された圧力に調整されて接続部１２ｃから流量設定部材１３の接続部１３ｂに供給される。

レバー１６を操作して選択スイッチ１５の同調、連続の何れかを選択すると共に、流量設定部材１３のダイヤル１３ａを回動させて流量を設定する。このとき、選択スイッチ１５によって選択された同調供給或いは連続供給に対応して発生した信号、及び流量設定部材１３のダイヤル１３ａの回動位置を検出したポジションセンサ１３ｅから発生した設定流量に対応した信号は夫々制御部２０に伝えられる。そして、圧力及び流量が設定された酸素は、選択された供給仕様に応じて、同調の場合には接続部１３ｃから弁部材の接続部１４ｃに供給され、連続の場合には接続部１３ｄから接続部１４ｄに供給される。

患者に対する酸素の供給が同調である場合、患者の吸気が弁部材１４の接続部１４ｅから負圧センサ１８の接続部１８ａに伝えられる。そして、負圧センサ１８で発生した吸気の信号と、流量設定部材１３のポジションセンサ１３ｅからの信号と、が制御部２０に伝えられる。制御部２０では、これらの信号に基づいて弁部材１４を一定時間開放すると共にＬＥＤ１９を例えば緑で点灯する。

特に、電池の残電圧が予め設定された電圧より低下した場合、ＬＥＤ２３を黄で点滅させ、同時にブザー２５によって警報を発生する。そして、警報を確認した人が警報解除ボタン２２を操作したとき、ブザー２５による警報が一定時間解除される。

また、患者に対する酸素の供給が連続である場合、患者の吸気の有無に関わらず、酸素は弁部材１４に形成されたバイパス通路を通して連続的に供給される。

本実施例では、通信スイッチ２６によって外部機器（例えばパソコン）との通信を選択しておくことで、酸素供給装置Ａに設定された情報を出力してパソコンに表示し得るように構成されている。

即ち、通信スイッチ２６によって外部機器との通信を選択した場合、レバー１６の操作に伴って選択スイッチ１５で、電源入、切を選択したとき、及び同調又は連続を選択したときに夫々、電源の入、切、同調、連続がパソコンに表示される。特に、同調が選択された場合には計測した患者の呼吸回数がパソコンに表示される。また、流量設定部材１３のダイヤル１３ａを回動して患者に供給する酸素流量を変化させたとき、変化した後の酸素流量が表示される。更に、電池２１の残量を監視して一定値以下になったとき、酸素供給装置Ａに不具合が生じたとき、パソコンに警報が表示される。

上記した表示は状態が変化したときにのみ生じるのではなく、予め設定された時間、例えば２０分ごとに酸素供給装置Ａの状態を確認してパソコンに表示し得るように構成されている。

また、通信スイッチ２６によって外部機器との通信を選択し、警報解除ボタン２２を起動した状態で選択スイッチ１５で同調又は連続を選択すると、制御装置２０では酸素供給装置Ａを構成する動作部位に不具合が生じているか否かを点検する点検モードに移行する。点検順位は特に限定するものではないが、本実施例では次のように設定している。

特に、点検モードを実行している際に、点検対象となる部位が正常に機能しているか、不具合が生じているかは、外部機器としてのパソコンの画面に表示される。

先ず、点検モードに入ると、パソコンの画面には「テストモード」であることが表示され、酸素供給装置Ａの固有番号が表示される。固有番号の確認を行って次の部位に移行する。

次に、ＬＥＤ１９、２３の点灯確認を行う。このとき、パソコンの画面には「ＬＥＤテストスタート」と表示され、ＬＥＤ１９が赤から緑に、ＬＥＤ２３が赤から緑を経て黄に順に点灯することを確認すると、パソコンの画面には「ＬＥＤテスト終了」と表示され、ブザーがなって終了する。

次に、選択スイッチ１５の確認に移る。このとき、パソコンの画面には「パワースイッチテスト」と表示され、選択スイッチ１５を、同調、連続、切の順に操作して、パソコンの画面に「パス」が表示されるとブザーがなって終了する。

次に、警報解除ボタン２２の確認に移る。このとき、パソコンの画面には「アラームスイッチテスト」と表示され、警報解除ボタン２２を押し操作して、パソコンの画面に「パス」と表示されるとブザーがなって終了する。

次に、流量設定部材１３の確認に移る。このとき、パソコンの画面には「同調スイッチテスト」と表示され、選択スイッチ１５のレバー１６によって「同調」を選択してパソコンの画面に「パス」が表示されるとブザーがなって終了する。次いで、パソコンの画面には「連続スイッチテスト」と表示され、選択スイッチ１５のレバー１６によって「連続」を選択してパソコンの画面に「パス」が表示されるとブザーがなって終了する。次いで、パソコンの画面には「フロー」と表示され、ダイヤル１３ａを回動させて流量が設定流量を表示したことを確認して「ＣＲ」と入力することでブザーがなって終了する。

次に、弁部材１４のピエゾ素子の確認に移る。このとき、パソコンの画面には「ピエゾＯＮ／ＯＦＦ」と表示され、弁部材１４がＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことを確認して「ＣＲ」と入力することでブザーがなって終了する。

次に、負圧センサ１８の確認に移る。このとき、パソコンの画面には「吸気」と表示され、吸気を検出する都度圧力値が表示されることを確認して「ＣＲ」と入力することでブザーがなって終了する。

次に、電池の残量を確認する。このとき、パソコンの画面には「電池‐ボルト」と表示され、表示された電圧を確認して「ＣＲ」と入力することでブザーがなって終了する。

以上の確認動作を順に行うことで、核部位が正常であるか否かを確認することが可能である。尚、前述の動作内容や順序は限定するものではなく、酸素供給装置Ａの構成に対応して適宜設定すべきであることは当然である。また、パソコンでの表示内容も前述の内容にのみ限定するものではないことも当然である。

特に、上記酸素供給装置Ａは、ボンベの口金Ｂに取り付ける取付部材１の３片１ｂ～１ｄに沿って該取付部材１を取り囲む形状を有している。このため、ボンベの口金Ｂに取り付けたとき、酸素供給装置Ａを構成する各部材はボンベの口金Ｂの周囲に配置されることとなり、床に起立させたボンベであっても安定した状態を保持することが可能である。

また、カートに搭載して移動するような場合でも、ボンベの口金Ｂから突出する部分が少なくなり、周囲の邪魔になることがない。

本発明に係る酸素供給装置Ａは、高圧酸素が充填されたボンベを酸素の供給源としたときに有利である。

Ａ 酸素供給装置
Ｂ ボンベの口金
１ 取付部材
１ａ～１ｄ 片
２ 穴
３ 押しネジ
１０ ケーシング
１０ａ 本体部
１０ｂ、１０ｃ 突状部
１２ 圧力調整部材
１２ａ ノズル
１２ｂ 圧力計
１２ｃ、１３ｂ～１３ｄ、１４ｃ～１４ｅ、１８ａ
接続部
１３ 流量設定部材
１３ａ ダイヤル
１３ｅ ポジションセンサ
１４ 弁部材
１４ａ 差込部
１５ 選択スイッチ
１６ レバー
１８ 負圧センサ
１９、２３ ＬＥＤ
２０ 制御部
２１ 電池
２２ 警報解除ボタン
２５ ブザー
２６ 通信スイッチ

Claims (1)

1. 医療用酸素を流通させる開口部を有する医療用酸素ボンベの口金に取り付けられて患者に医療用酸素を供給する医療用酸素供給装置であって、
   医療用酸素ボンベの口金を挿通する穴と、該穴に挿通した医療用酸素ボンベの口金を一方向に押圧する押圧部材を有する取付部材と、
   前記取付部材と一体的に構成され、該取付部材に設けた押圧部材と対向して配置された本体部と、前記本体部と連続し且つ前記取付部材に設けた押圧部材と並行して配置された一対の突状部と、を有するケーシングと、を有し、
   前記ケーシングには、供給された医療用酸素の圧力を調整する圧力調整部材と、圧力が調整された医療用酸素の流量を設定する流量設定部材と、流量が設定された医療用酸素を患者の吸気に対応して供給する弁部材と、患者に対する医療用酸素の供給を連続的に行う連続供給又は吸気に対応させて行う吸気同調供給を選択する選択スイッチと、患者の吸気を検出する吸気検出センサと、吸気の有無を表示する吸気表示部と、電池の残量が減少したときに電池切れを表示する電池切れ表示部と、前記医療用酸素供給装置に生じた不具合を報知する警報を解除する警報解除ボタンと、外部機器との通信の開始又は停止を選択する通信スイッチと、前記選択スイッチによって吸気同調供給が選択されると共に前記流量設定部材によって流量が設定されたとき前記吸気検出センサの検出信号に基づいて前記弁部材を開閉すると共に前記吸気表示部に吸気の有無を表示させ且つ前記吸気検出センサから予め設定された時間検出信号が発生しないときに警報を発生するように制御し且つ前記通信スイッチによって外部機器との通信を選択すると共に前記警報解除ボタンを押した状態で前記選択スイッチによって吸気同調供給又は連続供給を選択したとき個別点検モードを実行して、前記選択スイッチ、警報解除ボタン、弁部材、吸気検出センサ、の動作の不具合の有無の情報を外部機器に出力する制御部と、が配置されていることを特徴とする医療用酸素供給装置。

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