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【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新生児のために雰囲気を制御する保育器に関する。

【０００２】

【従来の技術】保育器の動作パラメータの制御は常に、
保育器内の早産児または新生児に対する雰囲気条件を、
この早産児または新生児の身体から雰囲気への熱損失ができるだけ僅かであるように設定することを目的とする。 患者の快適性に対して必要な熱収支の維持はこの患者に対して高められた労力を意味する。 この高められた労力は保育器内の雰囲気条件により低減されなければならない。 所望の雰囲気条件を維持するために重要なパラメータは：対流熱損失を回避するための保育器空気温度、熱伝導ないし熱放射を介した温度損失を低減するための保育器フードまたは寝床の表面温度、並びに重要なのは保育器空気温度の水分含有量である。 その他に、熱を形成する新陳代謝を支援するために患者に十分な酸素を供給することが重要である。

【０００３】所要の快適な保育器雰囲気を定めるパラメータをプロセスコンピュータを介して次のように相互に結合することが提案されている。 すなわち、プロセスコンピュータにパラメータに対する設定値を入力し記憶するのである。 このパラメータは患者に関係する選択量に関連する（ＤＥ−Ａ１３９３０３６３）。 選択量は例えば体重、年齢、入院日数である。 この選択量に依存して、これに所属の保育器パラメータに対する経験値が既知である。 このように記憶された設定値は保育器からの実際値と比較され、所定の公差値を上回るかまたは下回る際に所定の実際値組合せが患者の熱状態に関する表現となる。 所要の別状態の維持が保証されなくなると、適切なパラメータの目標値が変化される。 例えば実際値と記憶されている設定値との比較により、患者が過冷却されているという結果になれば、保育器空気温度の目標値が高められる。

【０００４】しかし保育器動作パラメータを測定された実際値に依存して制御するこの形式では、パラメータの１つが変化すると、早産児または新生児の熱収支に影響を及ぼす他のパラメータにも作用することが考慮されていない。 従い例えば保育器空気温度の上昇は保育器空気内の相対空気湿度の減少を意味し、それにより患者身体の雰囲気への気化手段が高められ、それにより患者から気化熱が奪われる。 その他に保育器空気温度の低下は相対空気湿度の上昇を意味する。 そのため、保育器空気温度が低くても、患者の身体温度は場合により高められる。 なぜなら、気化熱放出の手段が緩和されるからである。 さらに保育器空気温度が上昇し、相応して身体温度が加熱された際には所要の酸素供給を低減することが必要ともなり得る。

【０００５】従い動作パラメータの目標値を変化しなければならない場合、保育器内の早産児または新生児の雰囲気条件を最適に調整するという意味では、第２のパラメータを変化された条件に適合する必要がある。 このことは保育器の使用者に対して、さらに常時監視しなければならない動作量の付加的な調整を意味することとなる。 しかし保育器内の患者の看護はいつでも優先されなければならないから、動作パラメータの調整の監視は最小限に制限すべきである。 このことはすべての場合で使用者はせいぜい１つの動作パラメータを調整するだけで済むようにしたいことを意味する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭に述べた装置を改善し、早産児または新生児の滞在室中の雰囲気を定めるパラメータの調整の際に、熱収支を最適化する当該パラメータの関数関係が考慮され、その際個々のパラメータに対してコストのかかる多重調整が不要であるように構成することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明により、閉じた空間内で、雰囲気の第１動作パラメータとして測定可能な物理的変化を生じさせる第１のパラメータ調整手段と、前記閉じた空間内で、当該雰囲気の第２動作パラメータとして測定可能な物理的変化を生じさせる第２のパラメータ調整手段と、前記第１の動作パラメータを検知し、当該第１の動作パラメータの実際値を表す第１の信号を送出するためのセンシング手段と、前記第１の動作パラメータの目標値を表す第２の信号を送出するための目標値発生手段と、前記第１の信号と第２の信号を比較し、前記第１のパラメータ調整手段を制御し、
前記第１の動作パラメータを前記第１および第２の信号の比較に基づいて設定維持するための制御回路と、前記第１の動作パラメータと第２の動作パラメータとの関数関係を定めるための論理結合生成器と、前記第２のパラメータ調整手段を制御する制御信号を発生するため、前記論理結合生成器と接続された調整回路とが設けられており、前記論理結合生成器は前記制御回路と接続されており、前記第１または第２の信号の１つが案内値として供給され、前記関数関係と前記案内値に基づき追従値を発生し、当該追従値は第２動作パラメータの目標値となるように構成して解決される。

【０００８】本発明により、保育器空気温度を所定の目標値に制御するための制御回路および保育器空気湿度の調整のための調整回路を選択すれば、使用者は単に所望の保育器温度を調整すればよいだけである。 それにより論理結合生成器の制御を介して、保育器空気湿度の調整のための所属の目標値が設定される。 論理結合生成器内の結合回路は１つのパラメータの目標値または実際値と第２のパラメータの目標値との関数関係を定める。 従い１つのパラメータ（例えば保育器空気温度）の調整だけで有利には、保育器内の早産児および新生児の熱収支に対して重要な別の第２のパラメータ（例えば空気湿度）
が制御される。 複数のパラメータを論理結合生成器の結合を介して間接的に調整することにより、パラメータを保育器内の患者の生理学的条件に適合することができる。

【０００９】第１のパラメータの実際値も目標値も案内値として使用することができる。 実際値を論理結合生成器に対する案内値として選択すれば、第２のパラメータを保育器制御の瞬時の状態値に迅速に適合することができる。 これは特に、所属の制御回路ないし調整回路が小さい時定数を有するパラメータの制御に対して有利である。 一方では、第１のパラメータの目標値を論理結合生成器に対する案内値として選択すれば、所属の制御回路ないし調整回路が大きな時定数を有するパラメータの制御の場合に有利である。

【００１０】保育器空気温度の他に空気湿度の変化は、
保育器内の患者の熱収支に重大な影響を及ぼすことがわかっている。 制御された微細調整可能な、保育器空気への湿気調量を介して保育器温度が微調整され、滞在室にわたり均一分布して調整される。 その際やはり操作者により調整すべきパラメータとして通常のように空気温度が残る。 従い、論理結合生成器に記憶値をファイルし、
この記憶値により第１のパラメータとしての保育器温度の調整と、第２のパラメータとしての空気湿度の調整との関数関係を設定し、案内値がこのように形成された結合関数の動作点を設定し、この動作点により案内値／追従値の値ペアを定め、この値ペアが案内値の大きさに応じてこの結合関数に沿って変化するように構成すると有利である。 保育器温度の相応の設定ないし調整により、
結合関数を介して所属の空気湿度が選択され、保育器空気湿度の調整のための調整回路にさらに供給される。 保育器空気湿度の実際値ないし目標値の各変化の際に結合関数を介して、保育器空気湿度に対する所属の新たな目標値が設定され、調整回路にさらに供給される。

【００１１】制御回路、論理結合生成器および調整回路の動作は、例えば保育器空気湿度のパラメータが調整可能な制御量として使用され、この制御量に従い結合関数を介して所属の保育器空気温度が設定される場合、まったく反対に行うことができる。

【００１２】結合された調整可能な動作パラメータは早産児および新生児の熱収支に関して生理学的条件を考慮しなければならないから、結合すべき動作パラメータ間の関数関係を経験値に基づいて個人的選択量に適合させると有利である。 例えば比較的日数の経った新生児または出産体重の大きな新生児は、所定の保育器空気温度において、低体重の患者および出産後日数の浅い患者よりも比較的低い空気湿度しか必要としない。 なぜなら、そのような患者の皮膚表面は十分に成熟しているため体液の蒸発が少なく、そのため僅かしか気化熱が奪われないからである。 このような患者は乾燥した雰囲気に留まることができる。 この目的のために記憶値が多次元テーブル形状でファイルされる。 このテーブルには次元平面が温度と湿度パラメータ関係により設定されている。 この次元平面上に第３の次元、場合によりそれ以上の次元が設定され、この次元は１つまたは複数の個人関連選択量により定められる。 第３の次元およびそれ以上の次元を選択量の入力により設定することによって、この次元に相応する多次元結合関数が選択される。 従い最も簡単なテーブル形状は、温度と空気湿度の２次元関数が配列されたテーブルである。 この２次元関係に対しては個人関連選択量、例えば年齢、出産体重、入院日数等の標準値が論理結合生成器で固定的に設定される。 しかし使用者は存在する条件に従い、別の個人関連選択量を入力することにより、前記ように定められた基準値を捨てて、変化された選択量に適合された結合関数を選択することができる。 使用者は従い、それぞれ結合関数を設定する多数の特性曲線群から選択可能性を得る。 結合関数は所定の選択量に配属されている。 例えば小さな早産児に対しては保育器空気湿度を上昇する保育器空気温度と共に、
既に長時間保育器内におり、相応して比較的大きな体重を有する新生児の場合よりも急速に上昇させなければならない。

【００１３】本発明の発展形態では、調整回路が第２の制御回路として構成される。 これは、第２のパラメータに対する実際値センサが調整回路に接続されており、実際値が論理結合生成器から送出された目標値と比較されるように構成される。 この２つの値が相互に異なる際に、調整が変化される。 このようにして２つの結合された制御回路が異なる動作パラメータに対して得られる。
これら制御回路はいわゆるマスタ−スレーブ制御回路として動作する。 第１の制御回路は論理結合生成器を介して第２の制御回路の目標値を定める。

【００１４】結合された動作パラメータの制御ないし調整を早産児および新生児の熱収支に対して有利な値に制限するために、結合関数に対して上側および／または下側限界値が設けられる。 動作点がそれぞれ上側または下側限界を越えると、第１のパラメータの案内値のみが変化可能であり、追従値は共に変化しない。 例として再び、保育器空気温度を案内値として、また空気湿度をカード座標系の追従値として選択し、保育器温度が独立変数を、保育器湿度が従属変数を形成すれば、結合関数は上側および下側限界値の外側を水平方向に経過する。 保育器空気温度の実際値ないし目標値を変化することにより動作点をシフトすることは、所属の保育器湿度の変化をもはや意味しない。

【００１５】所定の条件下では、個々のパラメータを個別に調整するために動作パラメータの結合を中断すべき場合もあり得る。 これは結合関数の上側限界値ないし下側限界値を上回りないし下回り、それにもかかわらず２
つの制御回路に対する目標値の変化が作用されるべき場合、または治療療法が、入力された個人関連選択量に依存しないで調整パラメータの個々の組合せを必要とする場合である。 これらの場合、案内値の論理結合生成器への供給は遮断スイッチにより阻止される。 遮断スイッチはその際、第１のパラメータに対する制御回路と第２のパラメータに対する調整回路ないし制御回路との間の線路系中の回路に起因する有利な点に配置することができる。 遮断スイッチが開放されている際、すなわち２つの調整ないし制御回路間の線路接続が開放されている際に、各パラメータに対する目標値は個別に所属の入力ユニットを介して制御回路ないし調整回路に入力することができる。

【００１６】動作パラメータの結合制御を実施するための保育器は、早産児または新生児用の包囲された滞在室を有し、この滞在室には寝床が設けられており、さらに機械室を有し、この機械室にはヒータにより加熱され加湿装置により加湿された滞在室空気を循環するためのファンが配置されている。 保育器空気温度は温度制御回路により調整され維持される。 加湿装置はこの加室装置により滞在室へ放出される湿気を調整するための調整回路と接続されている。 保育器空気温度に対する制御回路は論理結合生成器と接続されている。 論理結合生成器は制御回路に対して受ような実際値または目標値を案内値として供給され、案内値から結合関数を介して求められた追従値を調整回路に出力するためこの調整回路と接続されている。 追従値は目標値として加湿装置の制御を行う。

【００１７】保育器空気湿度の調整を行うための調整装置は簡単に制御回路を補うことができる。 これは湿度センサが調整回路に接続され、調整回路に実際値がさらに供給されるように構成される。 目標値と実際値との比較により、相応の偏差の際に加湿装置の調整が目標値達成のために制御される。

【００１８】所定の条件下では目標値を制御回路ないし調整回路に別個に個別入力できるように、制御回路、論理結合生成器、調整装置間の線路系に遮断スイッチが配置される。

【００１９】

【実施例】本発明を模式図に基づき詳細に説明する。

【００２０】図１には、保育器１が示されている。 この保育器の内部室２は寝床４の上の早産児３に対する滞在室を形成する。 保育器の内部空気は機械室６内のファン５を介して循環され、その際ヒータ７および加湿装置８
を介して案内される。 ヒータ７は保育器空気を予選択された、空気温度センサ８１により検出される温度値まで加熱する。 保育器空気の循環の間は、保育器空気は加湿装置８の加湿開口部９上を撫でるようにそよぐ。 この加湿装置を介していずれにしろ多量の水蒸気が保育器空気に放出される。 保育器空気の湿気含有量は湿度センサ１
０を介して検出される。 空気温度センサ８１により測定された測定値は実際値として制御回路１１に送出される。 制御回路は実際値を目標値と比較する。 目標値は目標値入力部１２を介して制御回路に入力される。 制御回路１１は電力制御回路であり、ヒータ７の加熱電力を次のように制御する。 すなわち、要求される目標値が空気温度センサ８１で検出されるように制御する。 制御回路１１により目標値または実際値が案内値として閉じた遮断スイッチ１３を介して論理結合生成器１４にさらに供給される。 論理結合生成器１４では案内値、例えば空気温度センサ８１により測定されたような保育器空気温度の実際値が、空気湿度センサ１０を介して測定された相対空気湿度と関数関係におかれる。 この関数関係は結合関数を表す（図２）。 測定された空気温度Ｔに応じて結合関数１５に動作点Ａが設定される。 この動作点には空気湿度Ｈに対する値が属する。 この湿度値は信号線路１
６を介して調整回路１７に追従値として送出される。 追従値はこの調整回路１７に対して保育器１内の空気湿度に対する目標値設定となる。 この目標値は空気湿度の実際値（空気湿度センサ１０により検出された）と比較される。 実際値と目標値（追従値）間の相応の偏差の際に、ヒータ制御線路１８を介して加湿装置８の加湿ヒータ１９が制御される。 加湿ヒータ１９の加熱能力に応じてさらに存在する貯水器２０が加熱される。 これにより貯水器２０の加湿開口部９から所定の量の水蒸気が、ファン５により循環されている内部室空気に送出される。
論理結合生成器１４は入力ユニット２１と接続されている。 この入力ユニットのキーボード２２を介して個人関連選択データが入力される。 これにより論理結合生成器１４で種々異なる結合関数１５が設定される。 入力ユニット２１を介して入力された個人関連選択データは、滞在室２内にいる患者３に関連するものである。 これにより論理結合生成器１４では、この特別患者関連結合関数１５が調整された保育器空気温度と所要の保育器空気湿度との関係性を生成する。 制御回路１１および調整回路１７の目標値を相互に依存しないで入力すべき場合は、
遮断スイッチ１３がその点線で示した開放スイッチ位置にセットされる。 これにより制御回路１１と論理結合生成器１４との間の接続線路２３が遮断される。 保育器空気温度に対する目標著の所要の入力は目標値入力部１２
を介して、また保育器空気湿度の目標値は入力ユニット２１を介して入力される。

【００２１】図示の制御回路１０、１７、８を簡単にすれば、空気湿度センサ１０を除去することができ、調整回路は予選択された温度に応じて加湿ヒータ１９を所定の加熱ステップに調整する。 加熱ステップは最小から最大まで１０の均等部分に分割されており、これは例えば３５％から８５％の相対湿度に相応する。 この場合論理結合生成器１４では空気温度と加熱ステップとの配属関係のみが相互に関連付けられる。

【００２２】図２には、保育器空気温度Ｔと保育器空気湿度Ｈとの関数関係が示されている。 ハッチング領域Ｂ
には次のようなパラメータ値がある。 すなわち、保育器１の滞在室２中の雰囲気を制御するためには選択すべきでないパラメータ値がある。 温度Ｔのパラメータ領域は２８°Ｃから３７°Ｃであり、湿度Ｈのパラメータ領域は相対湿度２５％から８５％である。 結合関数１５は保育器１内の患者２３に対し、入力ユニット２１を介して入力された個人関連選択データに相応して設定される。
従い保育器空気温度が３６°Ｃに選択されれば、相対空気湿度７８％の所属する動作点Ａが調整される。 この湿度値は論理結合生成器１４により追従値として線路１６
を介して調整回路１７に送出され、そこで加湿装置８の調整に対して目標値として処理される。 保育器空気温度に対する上側限界値（ＨＩ）は３７°Ｃにある。 これを上回る際には、常に８５％の相対空気湿度が調整される。 相応して３０．５°Ｃの下側限界値（ＬＯ）を下回る際には、調整される相対空気湿度は３５％に一定に保たれる。 入力ユニット２１で別の個人関連選択データが入力されれば（例えば非常に小さな新生児に対して）、
点線で示された経過に沿って設定された結合関数１１５
が選択される。 調整すべき相対空気湿度は保育器空気温度の上昇と共に比較的急峻に上昇し、約３４．７°Ｃの際に既に上側限界値Ｇに達する。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、早産児または新生児の滞在室中の雰囲気を定めるパラメータの調整の際に、熱収支を最適化する当該パラメータの関数関係が考慮され、
その際個々のパラメータに対してコストのかかる多重調整が不要であるように構成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の保育器の模式図である。

【図２】２つの動作パラメータ間の関数関係を説明するための線図である。

【符号の説明】

１ 保育器 ２ 内部室 ４ 寝床 ５ ファン ６ 機械室 ７ ヒータ ８ 加湿装置 １０ 湿度センサ １１ 制御回路 １４ 論理結合生成器 １５ 結合関数 １７ 調整回路 ８１ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−23665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−19144（ＪＰ，Ａ)