JP7212083B2 - 透明または部分的に透明な容器における液位を検出するための装置及び方法 - Google Patents

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本出願は、米国特許出願第６２／３３１，１１７号（２０１６年５月３日に出願）、発明の名称「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＬＩＱＵＩＤ ＬＥＶＥＬ ＩＮ Ａ ＣＬＥＡＲ ＯＲ ＰＡＲＴＩＡＬＬＹ ＣＬＥＡＲ ＣＯＮＴＡＩＮＥＲ」に対して優先権を主張する。なおこの文献の内容は、本明細書において参照によりその全体において取り入れられている。

本開示は全般的に、人工呼吸器及び／または治療ガス送達システム（たとえば、吸入一酸化窒素ガス送達システム）に付属する患者呼吸回路のサンプリングした吸気ガス流から、液体粒子を除去（たとえば、フィルタリング）して容器に収集するかまたはトラップすることに関する。

多くの患者にとって、治療ガス（たとえば、一酸化窒素ガス）を吸気ガス流内で受け取ることは有用であり得る。治療ガスは、たとえば、人工呼吸器（たとえば、一定流量人工呼吸器、可変流量人工呼吸器、高周波人工呼吸器、二層性気道陽圧人工呼吸器、またはＢｉＰＡＰ人工呼吸器など）に付属する呼吸回路から送出することができる。動作時には、治療ガスを、人工呼吸器装置の呼吸回路を流れる吸気ガス内に注入する場合がある。この吸入する治療ガスは多くの場合に、治療ガス送達システムを介して一定濃度で供給され、これは呼吸ガスに対する治療ガスの比例送出に基づいて与えられる。さらに、サンプリングシステム（たとえば、治療ガス送達システムに付属する）が、吸気ガス流を連続的に吸い込んで、少なくとも、吸気ガス流中の所望の投与量の治療ガスが患者に送出されていることを確認する場合がある。動作例には、サンプルポンプが吸気流を（たとえば、患者の近くで）引いて、所望の治療ガス濃度が実際に患者に送出されていることを確認することを含めることができる。

このような治療ガスの１つは、一酸化窒素（ｉＮＯ）の吸入であり、患者に血管拡張効果をもたらす治療ガスとして用いることができる。吸入されると、ｉＮＯは肺の血管を広げて、血液の酸素供給を向上させるとともに、たとえば肺の高血圧を下げる作用がある。したがって、一酸化窒素が、種々の肺病理学（たとえば、限定することなく、低酸素性呼吸不全（ＨＲＦ）及び遷延性肺高血圧（ＰＰＨ））を伴う患者に対して吸気ガス内に供給される。実際のｉＮＯ投与は一般的に、他の通常の吸入ガスと一緒にガスとして患者内に導入することによって行われる。たとえば、ｉＮＯを、ｉＮＯ送達システムから、人工呼吸器に付属する患者呼吸回路の吸気流内に導入することができる。

ｉＮＯとは別個に及び／またはそれとともに、患者は、液体粒子（たとえば、噴霧された医療溶液及び懸濁液、加湿空気からの水分など）及び／または他の粒子を含む吸気ガス流を受け取る場合がある。しかし、前述のように、ｉＮＯ送達システムは、患者に送出されているｉＮＯの投与を確認するサンプリングシステムを含む場合がある。吸気流中の液体粒子は、患者にさらなる利益を提供し得るが、サンプリングシステム（たとえば、ガス分析器）を汚染する場合がある。したがって、時によって、ガスサンプリングシステムの汚染を軽減するなどの目的で、サンプリングされた吸気ガス流から液体粒子及び／または他の粒子をフィルタリングする必要が生じる。

吸気流から液体粒子をフィルタリングすることに関連して、除去された液体粒子をトラップすることが求められている。このようなトラップの種々の構成、及びトラップ内の流体レベルの検出を目的とした種々の技術が知られている。レベル検出のさらなる望ましい特徴として、トラップの種々の方向に対する許容性、トラップの適切な取り付けを検出する能力、単純さ、及び異なる容量のトラップに対する素早い適合性が挙げられ得る。したがって、必要とする患者に供給されている吸気ガス流からフィルタリングした液体粒子をトラップし、その蓄積レベルを検出する装置及び方法の改善が求められている。

概して言えば、本開示の態様は、湿度、水蒸気、噴霧された液体または他の液体成分を含むガス流から液体粒子を除去するろ過装置及び方法に関する。また粒子を除去してもよい。より具体的には、本開示の態様は、人工呼吸器及び／または治療ガス送達システム（たとえば、吸入一酸化窒素ガス送達システム）に付属する患者呼吸回路のサンプリングした吸気ガス流から、液体粒子及び／または粒子を除去するためのろ過装置及び方法に関する。

１つ以上の開示した実施形態は、フィルタトラップ装置であって、態様において、フィルタからの液滴を液体内容物として蓄積するように構成されたトラップボウルを含むことができ、付随する透明な円周プリズムを有するかまたは提供することができるフィルタトラップ装置に関する。面は、一態様では、トラップボウルの円周内面を形成することができる。面は、１つ以上の実施態様によれば、ガスが円周内面と接触しているときに第１の全反射角を提供し、液体内容物が円周内面と接触しているときに第２の全反射角を提供することができる。一態様では、フィルタトラップ装置はまた、面に入射角で入射する光ビームを放出するように構成することができる光源を含むことができ、受光器を含むことができる。一態様では、透明な円周プリズムの光屈折率を、面が第１の全反射角を有するときに入射角によって光ビームの反射が生じて受光器に当たるように、また面が第２の全反射角を有するときに光ビームの屈折が生じて受光器を外すことができるように、選択することができる。

一態様では、フィルタトラップ装置はさらにフィルタを含むことができる。さらなる態様によれば、フィルタは進入通路、退出通路、及び中間通路を含むことができる。１つ以上の実施態様において、フィルタを、進入通路において治療ガスのサンプルを受け取って、治療ガスから液滴を除去してフィルタリング済み治療ガスを形成し、中間通路を通して液滴を送出し、ガス退出通路からフィルタリング済み治療ガスを出力するように構成することができる。

一態様では、面は上面とすることができ、トラップボウルの円周内面は上部円周内面とすることができるか、または上部円周内面を形成することができる。透明な円周プリズムは、１つ以上のさらなる態様によれば、下面を含むこともでき、下面はトラップボウルの下部円周内面を形成することができる。１つ以上の実施態様において、上面及び下面は、一態様ではトラップボウルの周りで円周に外側に開くことができる夾角を形成することができる。さらなる態様では、上面及び下面は、トラップボウルの周りで円周となり得る頂点で交差することができる。典型的な態様では、角度は基準二等分線の周りに対称的に配置することができる。基準二等分線それ自体は、頂点から外側に延びることができる。

１つ以上の実施態様によれば、光源を、光ビームをコリメート光ビームとして放出するように構成することができ、またコリメート光ビームを基準二等分線にほぼ平行な方向に放出することができる。一態様では、トラップボウルの回転配向とは関係なく、入射角によって、面が第１の全反射角を有するときに光ビームの反射が生じて受光器に当たり、面が第２の全反射角を有するときに光ビームの屈折が生じて受光器を外す。一態様では、基準二等分線は、トラップボウルの周りに円周で頂点を含む基準円錐内で延びることができる。１つ以上の実施態様に加えて、夾角は約９０度とすることができる。また、１つ以上の実施態様において、入射角は約４５度とすることができる。

一態様では、透明な円周プリズムはさらに光ビーム受光面を含むことができる。１つの関連する態様では、コリメート光ビームは光ビーム受光面に入射点で入射することができ、この場合、光ビーム受光面に対して入射点において接線方向にある基準面がコリメート光ビームに垂直である。光ビーム受光面は、１つ以上の実施態様において、トラップボウルの外面の周りで円周に延びる斜面とすることができる。

１つ以上の開示されるさらなる実施形態はまた、一態様では、フィルタからの液滴を液体内容物として蓄積するように構成されたトラップボウルを含むことができるフィルタトラップ装置に関する。一態様では、トラップボウルは垂直に延びる部分を含むことができ、また透明な垂直プリズムを含むことができる。透明な垂直プリズムは、一態様によれば、部分の内容物に対して面する垂直透明表面を形成することができる面を含むことができる。さらなる態様では、面を、部分の内容物がガスであるときに第１の全反射角を提供し、部分の内容物が液体内容物であるときに第２の全反射角を提供するように構成することができる。１つまたは実施態様による典型的なフィルタトラップ装置はまた、面に入射角で入射する光ビームを放出するように構成された光源と、受光器とを含むことができる。一態様では、入射角とともに光屈折率のある関係または比によって、面が第１の全反射角を有するときに光ビームの反射が生じて受光器に当たり、面が第２の全反射角を有するときに光ビームの屈折が生じて受光器を外す。

１つ以上の実施態様において、フィルタトラップ装置はまた、光放出器／受信器に取り付けられるように構成された支持部要素を含むことができる調整可能な放出器／受信器支持部を含むことができる。一態様では、調整可能な放出器／受信器支持部はまた、光放出器／受信器を垂直方向の選択的高さで支持する選択的に駆動される上昇支持部を含むことができる。

一態様では、面は第１の面とすることができ、また垂直透明表面は第１の垂直透明表面とすることができる。さらなる態様によれば、透明な垂直プリズムはさらに第２の面を含むことができ、第２の面は、部分の内容物に対して面する第２の垂直透明表面を形成することができる。一態様では、第２の面はまた、部分の内容物がガスであるときに第１の全反射角を提供し、部分の内容物が液体内容物であるときに第２の全反射角を提供することができる。

１つ以上の開示する実施形態は、態様では、フィルタからの液滴を液体内容物として蓄積するように構成されたトラップボウルを含むことができるフィルタトラップ装置に関する。一態様では、トラップボウルは、垂直に延びることができる透明な円形部分を含むことができる。透明な円形部分は、１つ以上の態様によれば、光学屈折率を有する材料で形成することができる。１つの実施態様では、フィルタトラップ装置は、透明な円形部分の外面に入射する光ビームを放出するように構成されたオフセット光源を含むことができる。一態様では、入射点において、光ビームは、入射点において接線方向にある基準線に平行なベクトル成分とともに、入射点において基準線に垂直なベクトル成分を含むことができる。１つ以上の実施態様によれば、フィルタトラップ装置はオフセット受光器を含むことができる。前述のように、１つ以上の態様において、透明な円形部分に対する材料を、特に選択された光学屈折率を有する材料で形成することができる。このような態様は、光学屈折率の選択を、ガス内容物が透明な部分に接触するときに光ビームは第１の経路に沿って屈折され、液体内容物が透明な部分に接触するときに光ビームは第２の経路に沿って屈折されるように行うことを含むことができる。第１の経路は受光器に入射し、第２の経路は受光器を外す。

本開示の他の特長及び態様は、以下の詳細な説明、図面、及び請求項から明らかである。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
フィルタトラップ装置であって、
フィルタからの液滴を液体内容物として蓄積するように構成されたトラップボウルであって、透明な円周プリズムを含み、前記円周プリズムは、前記トラップボウルの円周内面を形成する面を有し、前記面は、ガスが前記円周内面に接触するときに第１の全反射角を有し、前記液体内容物が前記円周内面に接触するときに第２の全反射角を有する、前記トラップボウルと、
前記面に入射角で入射する光ビームを放出するように構成された光源と、
受光器であって、前記入射角によって、前記面が前記第１の全反射角を有するときに前記光ビームの反射が生じて前記受光器に当たり、前記面が前記第２の全反射角を有するときに前記光ビームの屈折が生じて前記受光器を外す、前記受光器と、を含む前記フィルタトラップ装置。
（項目２）
さらに前記フィルタを含み、
前記フィルタは進入通路、退出通路、及び中間通路を含み、
前記フィルタは、前記進入通路において治療ガスのサンプルを受け取り、前記治療ガスから前記液滴を除去して、フィルタリング済み治療ガスを形成し、前記中間通路を通して前記液滴を送出し、前記フィルタリング済み治療ガスを前記ガス退出通路から出力するように構成されている、項目１に記載のフィルタトラップ装置。
（項目３）
前記面は上面であり、
前記トラップボウルの前記円周内面は上部円周内面であり、
前記透明な円周プリズムはさらに下面を含み、
前記下面は前記トラップボウルの下部円周内面を形成し、
前記上面と前記下面とは、前記トラップボウルの周りで円周に外側に開く夾角を形成する、項目１に記載のフィルタトラップ装置。
（項目４）
前記上面と前記下面とは頂点で交差し、前記頂点は前記トラップボウルの周りに円周であり、
前記夾角は、前記頂点から外側に延びる基準二等分線の周りに対称的に配置される、請求項３に記載のフィルタトラップ装置。
（項目５）
前記光源は、前記光ビームをコリメート光ビームとして放出し、前記コリメート光ビームを前記基準二等分線にほぼ平行な方向に放出するように構成されている、項目４に記載のフィルタトラップ装置。
（項目６）
前記トラップボウルの回転配向とは関係なく、前記入射角によって、前記面が前記第１の全反射角を有するときに前記光ビームの反射が生じて前記受光器に当たり、前記面が前記第２の全反射角を有するときに前記光ビームの屈折が生じて前記受光器を外す、項目５に記載のフィルタトラップ装置。
（項目７）
前記基準二等分線は、前記トラップボウルの周りに円周で前記頂点を含む基準円錐内で延びる、項目５に記載のフィルタトラップ装置。
（項目８）
前記夾角は約９０度である項目５に記載のフィルタトラップ装置。
（項目９）
前記入射角は約４５度である項目８に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１０）
前記透明な円周プリズムはさらに光ビーム受光面を含み、
前記コリメート光ビームは前記光ビーム受光面に入射点で入射し、
前記光ビーム受光面に対して前記入射点において接線方向にある基準面が、前記コリメート光ビームに垂直である、項目５に記載の基準トラップ装置。
（項目１１）
前記夾角は約９０度であり、前記入射角は約４５度であり、
前記光ビーム受光面は、前記トラップボウルの外面の周りで円周に延びる斜面である、項目１０に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１２）
さらに前記フィルタを含み、
前記フィルタは、進入通路、退出通路、及び中間通路を含み、
前記フィルタは、前記進入通路において治療ガスのサンプルを受け取り、前記治療ガスから前記液滴を除去して、フィルタリング済み治療ガスを形成し、前記中間通路を通して前記液滴を送出し、前記フィルタリング済み治療ガスを前記ガス退出通路から出力するように構成されている、項目１に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１３）
フィルタトラップ装置であって、
フィルタからの液滴を液体内容物として蓄積するように構成されたトラップボウルであって、前記トラップボウルは、垂直に延びる部分と、透明な垂直プリズムとを含み、前記透明な垂直プリズムは、前記部分の内容物に対して面する垂直透明表面を形成する面を含み、前記面は、前記部分の内容物がガスであるときに第１の全反射角を有し、前記前記部分の内容物が前記液体内容物であるときに第２の全反射角を有する、前記トラップボウルと、
前記面に入射角で入射する光ビームを放出するように構成された光源と、
受光器であって、前記入射角によって、前記面が前記第１の全反射角を有するときに前記光ビームの反射が生じて前記受光器に当たり、前記面が前記第２の全反射角を有するときに前記光ビームの屈折が生じて前記受光器を外す、前記受光器と、を含む前記フィルタトラップ装置。
（項目１４）
前記受光器は光放出器／受信器の受信器要素であり、前記光源は前記光放出器／受信器の放出器要素である、項目１３に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１５）
調整可能な放出器／受信器支持部をさらに含み、前記調整可能な放出器／受信器支持部は、前記光放出器／受信器に取り付けられるように構成された支持部要素と、前記光放出器／受信器を前記垂直方向の選択的高さに支持する選択的に駆動される上昇支持部と、を含む項目１４に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１６）
前記面は第１の面であり、前記垂直透明表面は第１の垂直透明表面であり、
前記透明な垂直プリズムはさらに第２の面を含み、
前記第２の面は、前記部分の前記内容物に対して面する第２の垂直透明表面を形成し、前記第２の面は、前記部分の前記内容物が前記ガスであるときに前記第１の全反射角を有し、前記部分の前記内容物が前記液体内容物であるときに前記第２の全反射角を有する、項目１３に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１７）
前記第１の面と前記第２の面とは頂点で交差し、前記頂点は垂直であり、
前記夾角は、前記頂点から外側に半径方向に延びる基準二等分線の周りに対称的に配置される、項目１６に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１８）
前記光源は、前記光ビームをコリメート光ビームとして放出し、前記コリメート光ビームを前記基準二等分線にほぼ平行な方向に放出するように構成されている、項目１７に記載のフィルタトラップ装置。
（項目１９）
フィルタトラップ装置であって、
フィルタからの液滴を液体内容物として蓄積するように構成されたトラップボウルであって、前記トラップボウルは、垂直に延びる透明な円形部分を含み、前記透明な円形部分は、光学屈折率を有する材料で形成されている、前記トラップボウルと、
前記透明な円形部分の外面に入射点で入射する光ビームを放出するように構成されたオフセット光源であって、前記光ビームは、前記入射点において接線方向にある基準線に平行なベクトル成分を有し、前記入射点における前記基準線に垂直なベクトル成分を有する、前記オフセット光源と、
オフセット受光器であって、
前記光学屈折率の選択は、ガス内容物が前記透明な部分に接触するときに前記光ビームは第１の経路に沿って屈折され、前記液体内容物が前記透明な部分に接触するときに前記光ビームは第２の経路に沿って屈折されるように行われ、
前記第１の経路は前記受光器に入射し、前記第２の経路は前記受光器を外す、前記オフセット受光器と、を含む前記フィルタトラップ装置。
（項目２０）
治療ガス吸入治療のための方法であって、
治療ガス送達システムを電源オンにし、それに応じて、トラップボウルが適切に取り付けられているか否かを、第１の光学センサ出力に基づいて判定することと、
前記トラップボウルが適切に取り付けられていると判定したら、前記トラップボウルに残存容量があるか否かを、少なくとも部分的に第２の光学センサ出力に基づいて判定することと、
前記トラップボウルが適切に取り付けられていると判定し、それととともに、前記トラップボウルに残存容量があると判定したら、サンプルガスを受け取り、前記サンプルガスから液体をフィルタリングし、前記フィルタリングの結果を前記フィルタリングの出力によって送出することと、を含む前記方法。

本開示の特長及び優位点は、以下の詳細な説明を添付の図とともに参照することでより十分に理解される。

１つ以上の実施形態により、円周プリズムと斜めの光ビーム放出器／検出器とを含むフィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリの１つの実施態様と、動作充填レベルに応じた円周プリズムによる戻り反射の態様例との正面断面図である。 図１Ａのトラップボウルの一部の、図１Ａの切断面投影２－２から見た正面図であり、１つ以上の実施形態による典型的な円周プリズムの上部プリズム面を示す図である。 図１Ａのフィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリを例示する図であり、１つ以上の実施形態により、トラップボウル内の流体の最大を超える充填レベル例と、斜めの光ビームの屈折した非戻りにより結果として生じる検出とを伴う図である。 図１Ａのフィルタハウジングから分離された、１つ以上の実施形態による円周プリズムを含むトラップボウルの分離例を、図１Ａと同じ投影から見た部分分解図により例示する図である。 １つ以上の実施形態による１つの典型的なトラップボウル取付構造の図１Ａの切断面投影１－１から見た正面図である。 １つ以上の実施形態による患者に治療ガスを送出するための方法において、トラップボウル取り付けと充填レベルとを検証することを含む、患者にガス治療を施すプロセスにおける典型的な動作のブロック表現を示す図である。 １つ以上の実施形態による垂直プリズム及び光ビームによる充填レベル及びトラップボウル位置合わせ検出を含むフィルタ及びトラップアセンブリの１つの実施態様、ならびに動作充填レベル及び適切に取り付けられたトラップボウルに応じた光ビームの戻り反射例のある特徴の正面断面図である。 １つ以上の実施形態による、図５に示すフィルタ及びトラップボウルアセンブリの垂直プリズムを伴う典型的なトラップボウルの１つの斜視図を示す図である。 図５の投影３－３から見た断面図であり、光ビームの表現がない図である。 図５の投影３－３から見た断面図であって、光ビームの表現がなく、動作充填レベル及び適切に取り付けられたトラップボウルに応じた光ビームの戻り反射の図５に示す態様例の図である。 １つ以上の典型的な実施形態による過充填状態例と光ビームの対応する屈折した非戻りの部分とを図５と同じ正面断面図から見た図である。 図９の投影４－４から見た投影図であって、１つ以上の対応する実施形態による適切に取り付けられたトラップボウルの過充填状態例に応じた光ビームの屈折した非戻りの図である。 Ａは、１つ以上の実施形態による充填レベル及びトラップボウル取り付けの検出に向けられた、オフセット光検出器を含むフィルタ及び垂直プリズムトラップボウルアセンブリの一実施態様例の図５の投影３－３から見た投影図である。Ｂ及びＣは、Ａと同じ投影から、オフセット光検出器によって得ることができるさらなる能力を例示する図である。 １つ以上の実施形態により屈折ベースの充填レベル検出が得られるオフセット放出器ビームとオフセット検出器とを含むフィルタ及びトラップアセンブリの別の実施態様の図５の投影３－３から見た投影図である。 １つ以上の実施形態による患者に治療ガスを送出するための方法において、トラップボウル充填状態例を検出する図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、及び図１２の実施態様の１つ以上で行うプロセスにおける典型的な動作のブロックフロー表現を示す図である。 １つ以上の実施形態による呼吸ガス供給装置におけるフィルタ及びレベル検出トラップアセンブリの１つの典型的な実施態様の様相を例示的に示す図である。

本開示は全般的に、専用のろ過によって除去されてトラップ容器に収集されると集まって液体状態となるガス中に浮遊するかまたは他の方法で保持された特定の材料をトラップすることに関する。除去してトラップ容器に収集すべき特定の材料としては、たとえば、水蒸気、蒸気状態の他の液体、他の噴霧された液体、噴霧された医療溶液及び懸濁液などが挙げられる。いくつかの実施態様では、材料の除去及びトラッピングは、患者に治療ガスを送出する状況（たとえば、患者が人工呼吸器回路から呼吸ガス（硝酸及び他の治療ガスを含むことができる）を受け取る）で行なうことができる。たとえば、実施態様には、吸気リムを通過している呼吸ガスのサンプルからのこのような特定の材料の除去を、サンプリング装置にサンプルを通す前に行うことを含むことができる。サンプリング装置は、少なくとも投与（たとえば、一酸化窒素濃度など）、ならびに他のパラメータ（たとえば、二酸化窒素濃度、酸素濃度など）を連続的に確認するように構成することができる。呼吸ガス源とサンプリング装置との間に取り付けることができ、その結果、汚染を減らして、たとえば、サンプリング装置の動作及び／または寿命を向上させ得る。

サンプルガスがサンプリング装置に達する前に、浮遊または連行水蒸気または他の液体成分をフィルタリングする考え方は、時によって「水分トラップ」または「フィルタトラップ」と言う場合がある。しかし、本開示は、水分のみではなくそれ以上（たとえば、種々の噴霧された投薬など）を除去することができるいくつかの実施態様に関する。

液体粒子及び／または粒子という用語は、本明細書ではその最も広い意味で用いて、ありとあらゆる粒子、液体または固体、有機または無機を包含する。これらは、ガス流、たとえば、限定することなく、噴霧された医療溶液及び懸濁液、エアロゾル、加湿空気からの水分、または他の汚染物質であって、呼吸回路を介して送出される処置からもたらされる患者呼吸回路内に存在するものであり得る。時によって、液体粒子、粒子、物質という用語などを別個に用いるか、または除去すべき材料の共通グループを指すために用いる。

「フィルタ」及び「ろ過」という用語は、本明細書ではその最も広い意味で用いて、ガスからの液体のありとあらゆる種々のタイプ及び程度の除去または分離を包含する場合があり、また場合によっては、存在するならば他の非液体粒子の除去を含んでいてもよい。

図１Ａに、１つ以上の実施形態による円周プリズム及び光ビーム放出器／検出器を含むフィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリ１００の１つの実施態様の正面断面図を例示する。図１Ａにさらに、動作充填レベルに応じた１つ以上の実施形態による円周プリズムによる戻り反射の態様例を例示する。

図１Ａを参照すると、フィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリ１００は、トラップボウル１０６の上方に配置されたフィルタ（たとえば、フィルタ例１０４）を保持するように成形及び寸法取りされたフィルタハウジング１０２を含むことができる。フィルタ１０４の動作には、フィルタ進入通路１０８を通して治療ガスのサンプルを受け取り、その後に、サンプルから液体を液滴ＬＤとして除去し、それをトラップボウル１０６内に堆積させ、その後に、フィルタリング済みサンプルガスをフィルタ退出通路１１０から放出することを含むことができる。フィルタ１０４は、トラップボウル内に液体液滴ＬＤを入れることができるフィルタの第１の中間通路１１２と、トラップボウル１０８からサンプルガスを通過させてフィルタ退出通路１１０を通して外へ出すためのフィルタの第２の中間通路１１４とを含むことができる。フィルタ１０４を通るサンプルガスの流れ例、及びトラップボウル１０６の液滴ＬＤによる関連する充填については、後でより詳細に説明する。しかし、フィルタ１０４の内部構造のさらなる詳細な説明は、１つ以上の実施形態を用いる例を当業者が作って用いるのに十分な開示の考え方の理解に達するのに必要ではなく、したがって省略する。

図１Ａに例示したフィルタハウジング１０２及びフィルタ１０４の形状及び相対寸法は単に例を目的としており、本開示の範囲またはその考え方により実施するための実施態様を意図していないことが理解されよう。

図１Ａを参照すると、１つ以上の実施態様において、トラップボウル１０６は円周プリズム１１６を含むことができる。関連する態様において、少なくとも、円周プリズム１１６を形成するトラップボウル１０６のこのような部分を、透明とすることができる。

トラップボウル１０６の状況における「透明な」は、肉眼に対する「透視型」可視性に限定されないことが理解されよう。たとえば、当業者であれば分かるように、「透明な」の意味の範囲内である透過率は、少なくとも部分的に、係数、たとえばコリメート光ビームＣＢの強度、光路の長さ（少なくとも部分的にはトラップボウル１０６の厚さ及びサイズによって決定される）、円周プリズム１１６の断面寸法、及び光送受信器１１８の光検出器部分の感度に依存する可能性がある。

１つの実施態様では、円周プリズム１１６はトラップボウル１０６の一部をなすことができ、たとえば、図１Ａに示すように、トラップボウル１０６の外面の特定の構成として一部をなすことができる。他の実施態様（その例について、本開示において後でより詳細に説明する）では、円周プリズム１１６を別個に形成して、トラップボウル１０６に取り付けることができる。

一態様では、円周プリズム１１６は、上部プリズム面１１６Ｕと下部プリズム面１１６Ｌとを含むことができる。これらは、断面で見たときに、Ｖ字形配置の円周面を形成することができる。この円周面は、頂点１２０Ｖから、二等分線ＢＬの周りで対称的に外側方向に開く夾角θ１を形成する。

図１Ｂに例示するのは、図１Ａトラップボウル１０６の一部の、図１Ａの切断面投影２－２から見た正面図であり、上部プリズム面１１６Ｕ及び頂点１１６Ｖの円周構成を示す図である。図１Ａの切断面投影２－２から見ると、下部プリズム面１１６Ｌ（はっきりと示してはいないが）は上部プリズム面１１６Ｕの下方にあり、これと位置合わせされている。

図１Ａを参照すると、フィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリ１００は、光送受信器１１８を含むことができる。光送受信器１１８は、たとえば、コリメート光ビーム（以下に「ＣＢ」）を放出することと、このような光の受信を検出することとの両方を行うように構成することができる。一態様では、光送受信器１１８を、上部プリズム面１１６Ｕと下部プリズム面１１６Ｌとの間の夾角θ１の二等分線ＢＬに平行またはほぼ平行な方向にＣＢを放出するように構成及び配置することができる。一態様では、トラップボウル１０６は、光送信／受信器１１８の放出器からＣＢを受け取るための外部の光ビーム受光面１０６Ａを有することができる。外部の光ビーム受光面１０６Ａは、たとえば、円周斜面とすることができる。円周斜面は二等分線ＢＬに対して垂直に構成することができる。ＣＢは二等分線ＢＬに平行またはほぼ平行であるため、ＣＢは外部の光ビーム受光面１０６Ａ（すなわち、円周斜面）に垂直入射で当たり、その結果、ＣＢの屈折が回避される。したがって、コリメートビームＣＢは進んで、上部プリズム面１１６Ｕに、夾角θ１の約１／２である入射角θ２で当たる。

円周プリズム１１６の上方へ上昇する上面ＴＳＬの検出を行うためにＣＢが通過するトラップボウル１０６の透明部分を形成する材料に対する光屈折率の選択例（「Ｎ１」と言う）について、次に説明する。

図１Ａを参照すると、トラップした液体ＴＬの上面ＴＳＬが上部プリズム面１１６Ｕに達するまで、その上部プリズム面１１６Ｕに接触するトラップボウル１０６内の物質は、実質的な含水量を伴わない空気（または別のガス）である。乾燥空気または乾燥ガスの光屈折率を「Ｎ２」と言う。この説明の目的上、Ｎ２を整数１と見積もる。トラップした液体ＴＬの表面ＴＳＬが上部プリズム面１１６Ｕに達すると、水に類似した光屈折率（「Ｎ３」と言う）を有する水または別の液体が、上部プリズム面に接触する。この説明の目的上、トラップした液体ＴＬは水であると想定し、Ｎ３を１．５と見積もることができる。

スネルの法則によれば、上部プリズム面１１６Ｕに対するＣＢの入射角θ２が、下式（１）で規定される全反射角度「ＴＦＡ」を満足するかまたは超えた場合、ＣＢは上部プリズム面１１６Ｕから全反射されて、第１の全反射光ビーム（以下に「ＣＢＦ」）として離れる。

ＴＦＡ＝Ｓｉｎ^－１（Ｎ３／Ｎ１）方程式（１）

説明の目的上、θ１値例として約９０度を想定し、たとえば、上部プリズム面１１６Ｕは下部プリズム面１１６Ｌに対してほぼ垂直である。そのため、ＣＢは二等分線ＢＬと位置が合っていると想定すると、入射角θ２はθ１の１／２（すなわち、約４５度）である。

ＣＢの全反射（θ２は約４５度であるという想定で）となるＮ３の必要な値を、４５度及びＮ１＝１を方程式（１）に入れることによって、以下のように解くことができる。

４５＝Ｓｉｎ^－１（１／Ｎ３）→Ｓｉｎ（４５）＝１／Ｎ３→Ｎ３＝１／Ｓｉｎ（４５）≒１／．７０７、または１．４１

したがって、ＣＢが上部プリズム面１１６Ｕに当たるときに通過するトラップボウル１０８の透明材料の屈折率が１．４１よりも大きい場合、ＣＢは上部プリズム面１１６Ｕから全反射される。

説明の目的上、透明なポリカーボネート（光学屈折率は約１．６）を、ＣＢが上部プリズム面１１６Ｕに当たるときに通過するトラップボウル１０６の透明材料例として用いる。１．６は１．４１よりも大きいため、ＣＢは上部プリズム面１１６Ｕによって全反射される。実際には、Ｎ３＝１．６及びＮ１＝１を方程式（１）に入れて、全反射角度ＴＦＡに対して以下の値が得られる。

Ｓｉｎ^－１（１／１．６）≒３８．５度

前述のように、上部プリズム面１１６ＵからのＣＢＦの離脱角はθ２と同じであり、約４５度である。図１Ａ例では、上部プリズム面１１６Ｌと下部プリズム面１１６Ｕとが垂直であるため、ＣＢＦは下部プリズム面１１６Ｌにθ２と同じ入射角（すなわち、約４５度）で当たる。トラップした液体ＴＬの上面ＴＳＬが下部プリズム面１１６Ｌに達していないと想定すると、したがって、ＣＢＦは下部プリズム面１１６Ｌによって全反射されて、第２の全反射光ビーム（以下に「ＣＢＳ」）として離れる。ＣＢＳに対する離脱角（示してはいるが、別個に標示してはいない）はθ２と同じ（すなわち、約４５度）である。したがって、ＣＢＳは戻って光送受信器１１８の光受信器（図１Ａに別個に示してはいない）に当たる。

図１Ｃに例示するのは、図１Ａのフィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリであり、トラップボウル１０６内の流体ＴＬの最大を超える充填レベル例と、結果として生じるＣＢの屈折した経路とを伴う図である。図１Ｃを参照すると、図示した最大を超える充填状態では、上部プリズム面１１６Ｕに接触するＴＬの物質は、水または類似の特性の流体（屈折率Ｎ２が約１．５）である。引き続き、ポリカーボネート（Ｎ３が約１．６）がトラップボウル１１０の透明領域を形成する材料であるとして、Ｎ２をＮ１に代入して、方程式（１）によって、図１Ｃの最大を超える状態におけるＣＢの全反射角度に対して以下の値が得られる。

全反射（過充填状態）＝Ｓｉｎ^－１（１．５／１．６）≒７０度

４５度は７０度よりも小さいため、ＣＢは上部プリズム面１１６Ｕから全反射されず、その代わりに、屈折ビーム（以下、図に標示するように「ＣＲＢ」）として流体ＴＬ内に進み続ける。したがって、光送受信器１１８の光受信器に戻る光ビームはない。

一態様では、円周プリズム１１６を有するトラップボウル１０６をフィルタハウジング１０２から選択的に取り外して、サービスまたは交換に備えることができる。図２に、フィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリ１００の部分分解図により、フィルタハウジング１０２からのトラップボウル１０６の取り外しを例示する。一態様では、フィルタハウジング１０２へのトラップボウル１０６の選択的な取り付け及びそれからの取り外しを、たとえば、トラップハウジング１０２のトラップボウル取付け特徴部とトラップボウル１０６の上部取り付け部分との機械的協同によって行うことができる。

フィルタハウジング１０２のトラップボウル取付け特徴部に対する一構造例について、図１Ａ、１Ｂ、及び３を参照して説明する。図１Ｃは、図１Ａの切断面投影２－２から見た正面図を例示する。図１Ａ及び３を参照すると、一態様では、トラップボウル取り付け部材１２０をフィルタハウジング１０２の下部に設けることができる。トラップボウル取り付け部材１２０の１つの実施態様は、円形外壁１２２（中心がＣＲにある）を含むことができる。円形外壁１２２は、図１Ａで分かるように、方向ＤＲに距離Ｄ１だけ突き出ることができ、中心ＣＲから半径方向に延びる半径Ｒ１を有することができる。方向ＤＲは、たとえば、「下方」（すなわち、地面に向けて）とすることができる。

図１Ａ及び１Ｂを参照すると、一態様では、トラップボウル１０６は上部取り付け部分１０６Ａを含むことができる。上部取り付け部分１０６Ａは、半径Ｒ２及び深さＤ２を有する円形容器１０６Ｓを形成することができる。一態様では、円形容器１０６Ｓと円形外壁１２２との機械的協同を、半径Ｒ２をＲ１よりもわずかに大きく設定して、外側ネジ山（図でははっきりと示してはいない）を円形外壁１２２上に構成して、対応する内側ネジ山を円形容器１０６Ｓ上に構成することによってもたらすことができる。便宜上、円形外壁１２２上の外側ネジ山、及び円形容器表面１０６Ｓ上の対応する内側ネジ山を、「トラップボウル取り付けネジ山」（図でははっきりと示してはいない）として一括して参照することができる。トラップボウル取り付けネジ山が「左回り」であるか「右回り」であるかは、応用例に特有とすることができ、少なくとも部分的にはデザイン上の選択であってもよい。

一態様では、図２に示すようにトラップボウル１０６を取り外すかまたは分離することが、トラップボウル１０６を第１の回転方向（すなわち反時計回りかまたは時計回り）に、フィルタハウジング１０２から離れるまで回転させることによって可能である。トラップボウル１０６を交換することが、円形外壁１２２を円形容器１０６Ｓと位置合わせし、トラップボウル取り付けネジ山を嵌合させて、トラップボウル１０６を反対または第２の回転方向（すなわち、時計回りかまたは反時計回り）に回転させることによって行うことができる。

図１Ａを参照すると、１つの実施態様では、少なくとも１つのシール受け取り溝（たとえば典型例のシール溝１２４）を円形外壁１２２、または円形容器１０６Ｓ、または両方に形成することができる。シール溝１２４または同等物を、対応する液密シール部材（たとえば、典型例の液密シール部材１２６）に対する支持部となるように成形及び寸法取りすることができる。液密シール部材１２６の一実施態様例には従来の「Ｏリング」を含むことができる。

前述のように、フィルタ１０４を、フィルタ進入通路１０８、フィルタの第１の中間通路１１２、フィルタの第２の中間通路１１４、及びフィルタ退出通路１１０を用いて構成することができる。１つ以上の実施態様において、フィルタハウジング１０２はフィルタハウジング進入通路１２８とフィルタハウジング退出通路１３０とを含むことができる。一態様では、フィルタハウジング１０２及びフィルタ１０４を、フィルタハウジング進入通路１２８がフィルタ進入通路１０８と実質的に位置が合い、フィルタハウジング退出通路１３０がフィルタ退出通路１１０と実質的に位置が合うように、構成することができる。

図１Ａを参照すると、フィルタ１０４の動作例、及び結果として生じるトラップボウル１０６の充填について説明する。便宜上、図１Ａは治療ガス流が重なった図を有しており、部分に分けて「ＧＦ」、「ＧＩ」、及び「ＧＴ」として標示している。また説明の便宜上、ガス流部分ＧＦを「未フィルタリングのガスＧＦ」と言い、ガス流部分ＧＩを「中間のフィルタリング済みガスＧＩ」と言い、ガス流部分ＧＴを「最終のフィルタリング済みガスＧＴ」と言う。動作には、未フィルタリングのガスＧＦがフィルタハウジング進入通路１２８に入って、フィルタ進入通路１０８内に進むことを含めることができ、その際、フィルタ１０４の第１の動作（図１Ａでははっきり示していない構造及び動作によって行なうことができる）によって、治療ガスから液体粒子の一部または全部を除去することができる。結果として生じた中間のフィルタリング済みガスＧＩは次に、フィルタの第１の中間通路１１２を通って出て、トラップボウル１０６内の残存容量スペースＲＣに入ることができる。フィルタの第１の中間通路１１２を通って下方に落ちて上面ＴＳＬ上まで行くのは、液滴ＬＤとなることができる。液滴ＬＤは未フィルタリングのガスＧＦから除去されて、中間のフィルタリング済みガスＧＩが得られる。中間のフィルタリング済みガスＧＩを残存容量スペースＲＣ内に強制する圧力によって促されて、中間のフィルタリング済みガスＧＩはフィルタの第２の中間通路１１４に入ることができる。一態様では、中間のフィルタリング済みガスＧＩは次に、フィルタ１０４内のさらなるフィルタリング構造（図１Ａには示されていない）を通って、最終のフィルタリング済みガスＧＴを実現することができる。これは、フィルタ退出通路１１０及びフィルタハウジング退出通路１３０を通って出る。１つの代替的な実施態様では、フィルタ１０４のすべてまたは実質的にすべての液体除去機能を、中間のフィルタリング済みガスＧＩがフィルタの第１の中間通路１１２を出る前に行うことができる。

図４に示すのは、１つ以上の実施形態による、患者に治療ガスを送出するための方法におけるトラップボウル取り付け及び液位を検証するプロセスにおける典型的な動作を表すブロックフロー４００である。便宜上、フロー４００におけるある特定の動作の性能例について、図１Ａ～１Ｄを参照して説明する。図４を参照すると、フロー４００における動作は開始イベント４０２で開始し、それから判定ブロック４０４に進むことができる。開始イベントの例として、治療ガス送達システム（たとえば、本開示において後で図１４を参照して説明するシステム例１４００）を電源オンすることが挙げられる。一態様では、開始イベント４０２における動作として、たとえば、送信／受信器１１８にパワーを印加してコリメートビームＣＢを放出することが挙げられる。

フロー４００は、判定ブロック４０４から、反射光ビームを受信したか否かにより進むことができる。４０４におけるすべての説明、動作は、図１Ａの光送信／受信器１１８が反射ＣＢＳビームを受信したか否かの判定を含むことができる。「ＹＥＳ」は、トラップボウルたとえばトラップボウル１０６が取り付けられて、流体（たとえば、流体ＴＬ）の動作レベル（たとえば、空から最大充填直前までのどこか）を有することを示す。フロー４００は次に４０６に進んで、サンプルガスを、たとえば患者に送出されている治療ガスから受け取る動作を行い、次に４０８に進んで、反射光ビームを依然として受信しているか否かを判定することができる。４０８における応答が「ＹＥＳ」である場合、フローは一巡して４０６に戻ることができる。ブロック４０６及び４０８のループ配置は、必ずしも順次ループを意味しないことが理解されよう。たとえば、ブロック４０６及び４０８は「まで続ける」プロセスを表すことができる。たとえば、中断（たとえば、反射光ビームの受信の停止による）までサンプルガスを受け続けることである。４０８において「ＮＯ」を受け取るかまたは肯定的に検出すると、フロー４００は４１０に進んで、ユーザまたは付添人にトラップ容器を空にすること（たとえば、トラップボウル１０６を取り外して、空にして、それを再び取り付けること）を通知することができる。次にフロー４００は４０４に戻ることができ、前述の動作の繰り返しが想定される。

前述した動作例では、判定ブロック４０４において「ＹＥＳ」を想定している。４０４において「ＮＯ」の場合、反射光ビームを受信しないことを示し、たとえば、光送信／受信器１１８がＣＢＳビームを受信しなかった。一解決プロセス例では、フローは４１２に進んで、ユーザまたはそれぞれに対する付添人に、トラップボウルが取り付けられたか否かを通知することができる。ユーザまたは付添人が、トラップボウルが取り付けられていないことを観察した場合、フロー４００は４１４に進んで、トラップボウルが取り付けられたという指示（たとえば、ユーザインターフェースボタンを押すこと）を待ち、取り付けられたら、フロー４００は４０４に戻ることができる。ユーザまたは付添人が、４１２において、トラップボウルが取り付けられていること（または少なくともそのように見えること）を観察した場合、フロー４００は４１６に進んで、ユーザまたは付添人にトラップボウルレベルが高すぎないか否かをチェックすることを通知する。たとえば、ユーザまたは付添人は、前述したトラップボウル透明部分が視覚的に透明であるか否かを視覚的にチェックしてもよい。ユーザまたは付添人がトラップボウルが過充填状態であると観察した場合、フロー４００は４１８に進んで、トラップボウルを空にして再び取り付けたという指示（たとえば、別のユーザインターフェースボタンを押す）を待つことができ、そうなればフロー４００は４０４に戻ることができる。４１６において、ユーザまたは付添人がトラップボウルが過充填状態ではないことを観察するかまたは他の方法で判定した場合、ユーザまたは付添人からこのような観察を受け取る（たとえば、別のユーザインターフェースボタンを押す）と、フロー４００は４１８に進んで、サービスチェックに対する通知を生成してもよい。

図５に例示するのは、１つ以上の実施形態による垂直プリズム５０４を伴うトラップボウル５０２と別の光放出器／受信器５０６とを含むフィルタ及びトラップアセンブリ５００の１つの実施態様の正面断面図である。また図５には、入射及び反射光ビームの重ね図（「ＬＢ１」と標示される）によって、動作充填レベル及び適切に取り付けられたトラップボウルの両方の垂直プリズム検出の１つ以上の実施形態による態様例を部分的に例示する。図６に、１つ以上の実施形態による図５に示すフィルタ及びトラップボウルアセンブリの典型的な垂直プリズム５０４を伴うトラップボウル５０２の１つの斜視図を示す。図７に例示するのは、図５の投影４－４から見た、垂直プリズム５０４を伴う典型的なトラップボウル５０２の断面図であり、光放出器／受信器５０６からの光ビームの可視的表現を省略した図である。図８に例示するのは、図７の図に、光放出器／受信器５０６によって発生したコリメート光ビーム例ＣＬＢ、ならびに光放出器／受信器５０６に戻る後続の反射の図式表現を重ねたものである。これについては後でより詳細に説明する。

フィルタ及び充填レベル検出トラップアセンブリ１００から離れて示す態様及び特徴に焦点を当てるために、図１Ａ～３を参照して説明したものと同じフィルタハウジング１０２及びフィルタ１０４を想定して、フィルタ及びトラップアセンブリ５００について説明する。同様に、垂直プリズム５０４を伴うトラップボウル５０２が、円形容器１０６Ｓに匹敵する構造（たとえば、前述のように、内側ネジ山（図５でははっきり示していない）がネジ山と協同するように構成されている）を、円形外壁（図５に部分的に示しているが、別個に標示してはいない）上に有するかもたらすことができることを、想定することができる。

一態様では、フィルタ及びトラップアセンブリ５００は、調整可能な放出器／受信器支持部５０８を含むことができる。放出器／受信器支持部５０８は、光放出器／受信器５０６に取り付けられるように構成された支持部要素５１０を含むことができる。１つの実施態様では、調整可能な放出器／受信器支持部５０８は主ネジ５１０を含むことができ、支持部要素５１０は、光放出器／受信器５０６に固定されたネジ付きスリーブ（図５でははっきり示していない）とすることができる。主ネジ５１０はネジ付きスリーブを通って螺合することができる。一態様では、調整可能な放出器／受信器支持部５０８は、選択的に駆動される上昇支持部（図５でははっきり示していない）を含むことができる。選択的に駆動される上昇支持部は、たとえば、サーボモーター（図５Ａでははっきり示していない）、または手動の駆動メカニズム（図５Ａでははっきり示していない）、または両方とすることができ、主ネジ５１０を選択的に回転させる（方向矢印ＡＲによって示す）ように構成することができる。調整可能な放出器／受信器支持部５０８の典型的な動作を、光放出器／受信器５０６の下方に位置する想像図（５０６’と標示）によって示す。

図６を参照すると、一態様では、垂直プリズム５０４はトラップボウル５０２の一部をなすことができ、たとえば、射出成型において一緒に鋳造することができる。別の態様では、トラップボウル５０２を順次に、垂直プリズム５０４を伴わない一時的なトラップボウルとして形成し、それに続いて、垂直プリズム５０４を、たとえば透明接着剤（図５でははっきり示していない）によって、一時的なトラップボウルの内面（図６に部分的に示されているが、別個に番号付けされてはいない）に取り付けることができる。

図７を参照すると、垂直プリズム５０４を、第１の垂直プリズム面５０４Ｌ、及び第２の垂直プリズム面５０４Ｒを用いて構成することができる。これらは、互いに平行に、またトラップボウル５０２の垂直に延びる中心軸ＣＶＸに平行に、垂直に延びることができる。一態様では、第１の垂直プリズム面５０４Ｌと第２の垂直プリズム面５０４Ｒとを、夾角θ５（垂直に延びる頂点５０４Ｖから外側に開く）を形成するように配置することができる。説明の目的上、夾角θ５の値例を約９０度と選択する。一態様では、第１の垂直プリズム面５０４Ｌと第２の垂直プリズム面５０４Ｒとを、夾角θ５が垂直プリズム二等分線ＢＶＬの周りに対称的となるように構成することができる。加えて、第１の垂直プリズム面５０４Ｌと第２の垂直プリズム面５０４Ｒとを、垂直プリズム二等分線ＢＶＬが、トラップボウル５０２の垂直に延びる中心軸ＣＶＸから半径方向に延びるように構成することができる。

図８を参照すると、関連する態様では、光放出器／受信器５０６を、垂直プリズム二等分線ＢＶＬに平行またはほぼ平行に位置合わせされたコリメート光ビームＣＬＢを送信するように構成及び配置することができる。さらに、図５を参照すると、光放出器／受信器５０６を、垂直に延びる中心軸ＣＶＸに垂直な平面（図５～８でははっきり示していない）においてコリメート光ビーム（以下に「ＣＬＢ」）を送信するように配置することができる。

続いて図８を参照すると、一態様では、透明材料によって少なくとも、ＣＬＢが進んで第１の垂直プリズム面５０４Ｌに当たるときに通るトラップボウル５０２の領域、ならびにＦＬＲ及びＳＬＲが進むときに通るトラップボウル５０２の領域を形成する。これについては、後の段落でさらに説明する。代替的に、トラップボウル全体５０２を透明材料で形成することができる。

態様によれば、光放出器／受信器５０６を、コリメート光ビームＣＬＢがトラップボウル５０２の外面に、その点において外面に対して接線方向にある平面（図でははっきりと示してはいない）に垂直な方向に当たるように配置することができる。そのため、夾角θ５が約９０度であると想定すると（例を目的として）、ＣＬＢは第１の垂直プリズム面５０４Ｌに４５度の入射角（図８に示しているが、別個に標示してはいない）で当たる。これは、ＣＢが上部プリズム面１１６Ｕに当たる入射角度θ２（すなわち、角度θ２は４５度）と実質的に同じである。

図５では、液体充填ＴＬの上面ＴＬＳが、ＣＬＢが第１の垂直プリズム面５０４Ｌに当たる高さよりも下方であることを示す。説明を目的として、前述した例に対して想定した通り、少なくともトラップボウル５０２及びその垂直プリズム５０４の透明領域はポリカーボネートで形成されていると想定する。やはり前述したように、ポリカーボネートの光屈折率を１．６と見積もることができる。したがって、値１．６を全反射のスネルの法則の方程式（１）例に入れ、入射角例４５度を用いて、ＣＬＢは第１の垂直プリズム面５０４Ｌによって内部全反射される。これにより、結果として、第１の横方向反射ビームＦＬＲ、それに続いて第２の横方向反射ビームＳＬＲが確立される。これは戻って、光放出器／受信器５０６に当たる。

図９に例示するのは、液体充填ＴＬの上面ＴＬＳが、第１の垂直プリズム面５０４ＬにＣＬＢが当たる点にあるかまたはその上方にあることに応じて、１つ以上の典型的な実施形態による動作を図５と同じ投影から見た図である。ポリカーボネート材料（Ｎ１が約１．６に等しい）を想定し、方程式（１）を参照すると、液体充填ＴＬの上面ＴＬＳが、ＣＬＢが第１の垂直プリズム面５０４Ｌに当たる点に達すると、全反射角度はＳｉｎ^－１（１．５／１．６）となり、これは約７０度である。角度入射（すなわち、４５度）は７０度より小さい。したがって、ＣＬＢは第１の垂直プリズム面５０４Ｌから全反射されない。その代わりに、ＣＬＢの実質的な部分が流体ＴＬ内に、屈折ビーム（以下、図に標示するように「ＲＦＲ」）として進み続ける。したがって、送受信器５０６の光受信器に戻る当初のＣＬＢのどの部分も（もしあったとして）、戻りとしては検出されない。

図１０に例示するのは、図９の投影５－５から見た、垂直プリズム５０４を伴う典型的なトラップボウル５０２の断面図であり、コリメート光ビーム例ＣＬＢ及び屈折光ビームＲＦＲの別の図式表現である。

図１１Ａに、フィルタ及び垂直プリズムトラップボウルアセンブリ１１００例の図５の投影３－３から見た投影図を例示する。フィルタ及び垂直プリズムトラップボウルアセンブリ１１００は、フィルタ及び垂直プリズムトラップボウルアセンブリ５００を、オフセット光受信器１１０２（「Ｓ２」とも標示される）及び直径方向に対向する光受信器１１０４（「Ｓ３」とも標示される）と組み合わせて構成したものを含むことができる。動作例を説明するために、光送受信器５０６の受信器要素を代替的に「第１の光受信器５０６」と言うことができ、オフセット光受信器１１０２を代替的に「第２の光受信器１１０２」と言うことができ、直径方向に対向する光受信器１１０４を代替的に「第３の光受信器１１０４」と参照することができる。種々の態様によれば、第２の光受信器１１０２と第３の光受信器１１０４とによって、さらなる状態検出能力を得ることができる。第１の能力例を図１１Ａに例示する。これは、図７及び８を参照して前述の能力と同様である。すなわち、適切に取り付けられたトラップボウル５０２（すなわち、ＣＬＢが垂直プリズム５０４の垂直プリズム二等分線ＢＶＬと位置合わせされている）が、動作充填レベルにある（すなわち、液体内容物ＴＬの上面ＴＬＳがＣＬＢよりも低い）。第２の能力例を図１１Ｂに例示する。すなわち、適切に取り付けられているが、過充填されたトラップボウル５０２である。第３の能力例は、２つの状態まで検出及び解明することができる。すなわち、不適切に取り付けられた（たとえば、回転した）トラップボウル５０２及び外したトラップボウル５０２である。

図１１Ａを参照すると、図５及び８を参照して前述のような値例を想定して、放出されたコリメートビームＣＬＢは、第１の垂直プリズム面５０４Ｌに４５度の入射角で当たる。垂直プリズム５０４に対する光屈折率例（約１．６）を想定すると、全反射角は約３８度である。したがって、図５及び８を参照して説明した反射によって、ＣＬＢは、実質的な部分において、光放出器／受信器５０６に戻る。

図１１Ｂを参照し、また引き続き、想定垂直プリズム５０４の光屈折率（たとえば、１．６）が水（たとえば、１．５）の光屈折率に十分に近いと想定すると、入射角４５度は全反射角よりも実質的に小さい。したがって、ＣＬＢの大部分は、トラップボウル５０２の内容物内に、第１の屈折したビームＲＦ１として、屈折角θ７で進み続ける。第１の屈折したビームＲＦ１が、点ＩＦＰにおいて、トラップボウル点の内容物材料とトラップボウル５０２の材料との境界面に当たると、再び屈折角θ８だけ屈折して、第２の屈折したビームＲＦ２として続く。正しく設定されたオフセットθ６を想定すると、第２の屈折したビームＲＦ２はオフセット（または第２の）光学センサ１１０２に当たる。

図１１Ｃを参照すると、前述のように、トラップボウル５０２が正しく取り付けられていると、光送受信器５０６はＣＬＢを垂直プリズム二等分線ＢＶＬと合わせる。そのため、トラップボウル５０２を図１１Ｃに示すように回転させると、ＣＬＢはトラップボウル５０２の外面に、その外面に実質的に垂直な方向で当たる。したがって、異なる光屈折率の境界面とは関係なく、ＣＬＢは中心軸ＣＶＸを通過し、したがって第３の光学センサ１１０４に当たる。しかし、状態検出に曖昧さが存在する場合がある。たとえば、トラップボウル５０２が無くても（図１１Ａ～１１Ｃには明示しない）、ＣＬＢはやはりその当初の開始方向に進み続けて、第３の光学センサ１１０４に当たる。

図１２に例示するのは、フィルタ及びトラップアセンブリの別の実施態様（「オフセットビーム、屈折ベースのフィルタ及びトラップアセンブリ１２００」と言う）の、図５の投影３－３から見た投影図である。オフセットビーム、屈折ベースのフィルタ及びトラップアセンブリ１２００の典型的な実施態様には、透明なトラップボウル１２０２（図１２に部分的に示す）、オフセット光放出器１２０４、及びオフセット光検出器１２０６を含めることができる。

一態様では、オフセット光放出器１２０４を、オフセットコリメート光ビームＯＣＬを、外面（図１２に断面で見える）に初期入射点ＩＰ１で入射すべき方向に放出するように構成することができる。トラップボウルの光屈折率がたとえば、約１．６であると想定すると、コリメート光ビームは屈折して、透明なトラップボウル１２０２とその内容物との間の境界面に当たるまで、ＲＦＡとして進み続ける。たとえば、トラップボウル１２０２の内容物が、境界面において、光屈折率が約１の空気または別のガスであることが想定される。そのため、屈折ビームＲＦＡはＲＦＢとして再び屈折して、ＩＰ２（トラップボウル１２０２の内容物からトラップボウル１２０２までの境界面）に当たるまで進み続ける。次にビームは、屈折を通してＲＦＣ及びＲＦＤとして、オフセット光受信器１２０６に当たるまで進むことができる。

屈折セグメントＲＦＡ、ＲＦＢ、ＲＦＣ、及びＲＦＤの前述の順序は、「非充填光路」と言うことができる。光ビームが横断するときに通るトラップボウル１２０２の内容物が水ならば、各屈折は小さくなる。結果として生じるセグメント（ＲＸＡ、ＲＸＢ、及びＲＸＣと標示される）は、オフセット光受信器１２０６を外すビームとなる。説明したセグメントＲＸＡ、ＲＸＢ、及びＲＸＣは、「最大を超える充填状態光路」と言うことができる。

図１２を参照すると、ＯＣＬの態様は、その初期入射点ＩＰ１においてトラップボウル１２０２の外面に垂直ではないことが理解されよう。言い換えれば、ＯＣＬは、初期入射点ＩＰ１における接線に平行なベクトル成分（「ＶＸ」と標示される）と、接線に垂直なベクトル成分（「ＶＹ」と標示される）とを有することができる。

図１３に示すブロックフロー１３００では、１つ以上の実施形態による患者に治療ガスを送出するための方法において、トラップボウル充填状態例を検出するプロセス（たとえば図１１Ａ～１１Ｃ実施態様上で（または図１２実施態様に対する変更を伴って）行われる）における典型的な動作を表している。図１３を参照すると、フロー１３００における動作を開始イベント１３０２で開始して、そして判定ブロック１３０４に進むことができる。開始イベントの例としては、治療ガス送達システム（たとえば図１４を参照して説明するシステム例１４００）を電源オンすることが挙げられる。一態様では、開始イベント１３０２における動作として、たとえば、光送受信器５０６にパワーを印加してビームＣＬＢを放出することが挙げられる。フロー１３００は、判定ブロック１３０４から、いずれかの光学センサが信号を受信したか否かにより進むことができる。図１１Ａ～１１Ｃを参照すると、第１の光学センサ５０６、第２の光学センサ１１０２、または第３の光学センサ１３０４のいずれでも信号を受け取らなかったら、システム障害を示している可能性がある。したがって、判定ブロック１３０４で「ＮＯ」を受け取ると、フロー１３００は１３０６に進んで、ユーザまたは付添人にサービスの必要性を通知することができる。

図１３を参照して、判定ブロック１３０４において「ＹＥＳ」を想定すると、フロー１３００は判定ブロック１３０８に進むことができる。一態様では、判定ブロック１３０８における動作として、光学センサのうちの２つ以上が光ビームの受信を示すか否かをチェックすることが挙げられる。たとえば、セット光学センサが第１の光学センサ５０６、第２の光学センサ１１０２、及び第３の光学センサ１１０４であると想定すると、動作は、セットのうちの２つ以上が光ビームの受信を示すか否かを判定するためにチェックすることを含むことができる。１３０８における応答が「ＹＥＳ」であるならば、フロー１３００は１３０６に進んで、たとえば、ユーザまたは付添人にサービスの必要性を通知することができる。１３０８における応答が「ＮＯ」である場合、フロー１３００は１３１０に進むことができる。ここでは、動作は第１の光学センサ（たとえば、光送受信器５０６）が光ビームを受信したか否かを判定することができる。図１１Ａ～１１Ｂを参照すると、１３０１における応答が「ＹＥＳ」であるならば、フロー１３００は、トラップボウル（たとえば、トラップボウル５０２）が適切に取り付けられていて動作充填レベルにある（すなわち、液滴ＬＤを受け取る残存容量がある）ことを効果的に判定している。それに応じて、フロー１３００は１３１２に進んで、サンプルガスを、たとえば患者に送出されている治療ガスから受け取る動作を行い、次に１３１０に戻って、反射光ビームを依然として（たとえば、第１の光学センサ５０６によって）受信しているか否かを判定することができる。

続けて図１３を参照すると、１３１０～１３１２ループを任意に繰り返す間に１３１０における応答における初期応答が「ＮＯ」であるかまたは「ＮＯ」になったら、フロー１３００は判定ブロック１３１４に進む。１３１４における動作としては、第２の光学センサ（たとえば、第２の光学センサ１１０２）が光ビームを受け取っているか否かを判定することが挙げられる。図１１Ｂを参照すると、１３１４における応答が「ＹＥＳ」であるならば、フロー１３００は、トラップボウル（たとえば、トラップボウル５０２）が適切に取り付けられているが、最大を超える充填状態であると判定したことになる。したがって、フロー１３００は１３１６に進んで、ユーザまたは付添人にトラップ容器を空にする（たとえば、トラップボウル５０２を取り外して、空にして、再び取り付ける）ように通知することができる。フロー１３００は次に１３０４に戻って、前述の動作を繰り返すことができる。

しかし、１３１４における応答が「ＮＯ」である場合、フロー１３００は１３１８に進んで、光ビームが第３の光学センサ（たとえば、第３の光学センサ１１０４）で受信されているか否かを判定する。図１１Ｃを参照すると、１３１８における応答が「ＹＥＳ」であるならば、フロー１３００は、トラップボウル（たとえば、トラップボウル５０２）が外れているか、または不適切に取り付けられている（たとえば、図１１Ｃに示すように回転している）かを判定している。したがって、フロー１３００は１３２０に進んで、ユーザまたは付添人に、トラップ＝ボウル（たとえば、トラップボウル５０２）が無いかまたは不適切に取り付けられていると通知する。フロー１３００は、たとえば、１３２０において、トラップボウルが適切に取り付けられたという指示を待つ（たとえば、ユーザまたは付添人が境界面ボタンを押すことを検出する）ことができ、フロー３００は１３０４に戻ることができる。

図１４に例示的に示すのは、１つ以上の実施形態による呼吸ガス供給装置におけるフィルタ及びレベル検出トラップアセンブリの１つの典型的な実施態様の様相である。この典型的な実施態様は呼吸装置に関し、本開示によるフィルタアセンブリの他の種々の実施態様を限定するものではない。図１４を参照すると、装置１４００を人工呼吸器１４１０とともに用いる。補足または添加ガス（たとえばＮＯ）の供給源１４１２は、導管１４１４に供給を与え、バルブ１４１６につながっている。バルブ１４１６は人工呼吸器１４１０に接続されていてもよい。呼吸ガス供給の任意の段階において、他のさらなる呼吸物質（たとえば、噴霧された薬）を、導管１４２０を介して進む流れ内に提供してもよい。コントローラ１４１８によってバルブを駆動して、導管１４２０内のＮＯ及び噴霧された薬と混合ガスとの比を制御してもよい。患者は、吸気リムと考えてもよい導管１４２０の内容物を吸入する。患者の呼気または過剰ガスは、呼気リム導管１４２２と考えてもよい。

この例では、導管１４２４は吸気リムと流体連絡しており、サンプルガスラインと言ってもよい。フィルタ及びトラップアセンブリ１４２６は、サンプルガスの一部または全部を受け取る。一態様では、フィルタトラップアセンブリ１４２６は、フィルタ及びトラップアセンブリ１１００（たとえば、前述のもの）に対応してもよい。フィルタトラップアセンブリ１３２６によってフィルタリングした後で、ガスをガスサンプリングシステム１４２８に通して、排気口１４３０を介して排気してもよい。

前述の詳細な説明は、開示した主題を任意の当業者が作って用いることができるように与えられている。説明の目的上、十分な理解が得られるように特定の専門用語について述べている。しかし当業者には明らかなように、開示した主題を実施するためにはこれらの具体的な詳細は必要ではない。具体的な応用例の説明は単に典型例として与えられている。開示した実施態様に対する種々の変更が当業者には容易に明らかであり、本明細書で規定した一般的な原理を、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施態様及び応用例に適用してもよい。本明細書で説明した動作の順序は単に例であり、動作の順序は本明細書で述べたものに限定されず、変えてもよいことは当業者には明らかである。ただし、ある順番で必然的に起こる動作は例外である。また、当業者に良く知られている機能及び構造の説明は、明瞭さ及び簡潔さを高めるために省略している場合がある。本開示は、示した実施態様に限定されることは意図されておらず、本明細書で開示した原理及び特長に整合するできるだけ広い範囲が与えられるべきである。

当業者には明らかであるように、本説明の方法及びシステムに対して、説明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変更及び変形を形成することができる。したがって、本説明には添付の請求項及びその均等物の範囲にある変更及び変形が含まれることが意図されている。

説明したステップのいずれも、本発明の範囲から逸脱することなく、並べ替えて、分離して、及び／または組み合わせることができることが理解されよう。簡単にするために、時によって、ステップを順次に示している。これは、単に簡単にするためであり、決して限定が意図されているわけではない。さらに、説明した本発明の要素及び／または実施形態のいずれも、本発明の範囲から逸脱することなく、並べ替えて、分離して、及び／または組み合わせることができることが理解されよう。簡単にするために、種々の要素を、時によって、別個に説明している。これは、単に簡単にするためであり、決して限定が意図されているわけではない。

前述した例における種々のシステム構成要素の分離を、すべての例においてこのような分離が必要であると理解してはならず、説明した構成要素及びシステムを全般的に互いに統合して単一パッケージにして、複数のシステム及び／または複合部品に入れることができると理解すべきである。種々の変更を施してもよく、本明細書で開示する主題は種々の形態及び例で具体化してもよく、教示を多くの応用例において適用してもよく、そのうちの一部についてのみ本明細書で説明したことが理解される。特に明記しない限り、本明細書で述べた測定値、値、等級付け、位置、大きさ、サイズ、及び他の仕様はすべて、以下の請求項も含めて、概算であり、正確ではない。それらは、それらが関係する機能であって、それらが関係する技術分野において慣例である機能と整合する妥当な範囲を有することが意図されている。

本明細書における本発明を特定の実施形態を参照して説明しているが、これらの実施形態は単に本発明の原理及び応用例を例示しているにすぎないことが理解されるものである。当業者には明らかなように、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明の本方法及び装置に対して種々の変更及び変形を行うことができる。したがって、本発明には添付の請求項及びその均等物の範囲にある変更及び変形が含まれることが意図されている

Claims (6)

1. フィルタトラップ装置であって、
   フィルタからの液滴を液体内容物として蓄積するように構成されているトラップボウルであって、前記トラップボウルは、垂直方向に延びている部分と、透明な垂直プリズムとを含み、前記透明な垂直プリズムは、前記部分の内容物に対して面する垂直透明表面を形成する面を含み、前記面は、前記部分の内容物がガスであるときに第１の全反射角を有し、前記面は、前記部分の内容物が前記液体内容物であるときに第２の全反射角を有する、トラップボウルと、
   ４５度以下の入射角で前記面に入射する光ビームを放出するように構成されている光源と、
   第１の光受信器であって、前記第１の光受信器は、受光器であり、前記面が前記第１の全反射角を有するとき、前記入射角によって前記光ビームの反射が生じて前記第１の光受信器に当たり、前記面が前記第２の全反射角を有するとき、前記入射角によって前記光ビームの屈折が生じて前記第１の光受信器を外す、第１の光受信器と、
   第２の光受信器であって、前記第２の光受信器は、前記第１の光受信器からのオフセット光受信器である、第２の光受信器と、
   第３の光受信器であって、前記第３の光受信器は、前記第１の光受信器から直径方向に対向する光受信器である、第３の光受信器と
   を含む、フィルタトラップ装置。
2. 前記第１の光受信器は、光放出器／受信器の受信器要素であり、前記光源は、前記光放出器／受信器の放出器要素である、請求項１に記載のフィルタトラップ装置。
3. 前記フィルタトラップ装置は、調整可能な放出器／受信器支持部をさらに含み、前記調整可能な放出器／受信器支持部は、前記光放出器／受信器に取り付けられるように構成されている支持部要素と、選択的に駆動される上昇支持部とを含み、前記選択的に駆動される上昇支持部は、選択的な高さにおいて前記光放出器／受信器を前記垂直方向に支持する、請求項２に記載のフィルタトラップ装置。
4. 前記面は、第１の面であり、前記垂直透明表面は、第１の垂直透明表面であり、
   前記透明な垂直プリズムは、第２の面をさらに含み、
   前記第２の面は、前記部分の前記内容物に対して面する第２の垂直透明表面を形成し、前記第２の面は、前記部分の前記内容物が前記ガスであるときに前記第１の全反射角を有し、前記第２の面は、前記部分の前記内容物が前記液体内容物であるときに前記第２の全反射角を有する、請求項１に記載のフィルタトラップ装置。
5. 前記第１の面および前記第２の面は、頂点で交差し、前記頂点は、垂直であり、
   前記夾角は、前記頂点から外側に半径方向に延びている基準二等分線の周りに対称的に配置されている、請求項４に記載のフィルタトラップ装置。
6. 前記光源は、前記光ビームをコリメート光ビームとして放出することと、前記コリメート光ビームを前記基準二等分線にほぼ平行な方向に放出することとを行うように構成されている、請求項５に記載のフィルタトラップ装置。

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