JPH11137618A

JPH11137618A - 保育器

Info

Publication number: JPH11137618A
Application number: JP34049497A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hotta; 武司堀田; Toshiaki Noda; 俊彬野田
Original assignee: NIKKISO YSI KK
Current assignee: NIKKISO YSI KK
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1997-11-04
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】早産児や新生児のために有効な雰囲気の制
御、特に内部発生蒸気の維持管理を適正かつ円滑に達成
することができる保育器を提供する。【解決手段】容器本体１０に開閉可能なフード１２を
設け、容器内に温度および湿度調整可能な空気を供給す
ると共にこれを排出する空気供給管１４および空気排出
管１６を連通接続し、さらに容器内の空気を攪拌する手
段を設けた保育器を構成し、前記空気供給管および空気
排出管のそれぞれ保育器との接続部の近傍に、同一のセ
ンサ１８ａ、１８ｂを接続配置し、これらセンサによる
検出値の指示差に基づいて容器内における雰囲気のモニ
タおよび／または制御を行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、早産児または新生
児のための雰囲気の制御を適正かつ円滑に達成すること
ができる保育器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、保育器における幼児の保全およ
び保育の機能要素として、幼児に供給する空気を加湿す
ることが知られている。そして、保育器においては、加
湿器が組み込まれており、この加湿器を介して濾過され
た空気を保育器内へ導入している。

【０００３】しかるに、従来における保育器用加湿装置
は、多くの問題点を有している。すなわち、加湿器を組
込んだ保育器の場合、保育器へ導入する空気は、幼児を
維持および保育するフード区域を通して延在する循環路
へ供給する前に、調節している。一般に、濾過された空
気は、循環路へファンによって吸引され、一方の通路を
介してフード内へ導入されている。また、フード内へ導
入された空気は、他方の通路を介してフード内から送出
され、再度前記一方の通路へ戻して再度フード内へ導入
するようにして循環が行われている。従って、加熱器や
加湿器は、前記循環路に適宜位置させて、フード内へ導
入される空気を、適当な温度および湿度を保つように構
成されている。

【０００４】そこで、従来における保育器においては、
早産児や新生児等の幼児をその容器本体内に収容してフ
ードを閉じ、空気供給日から必要なガス成分、酸素、水
蒸気等を含んだ空気を供給するように構成されている。
また、空気排出口は、一般に１個所に集中して配置され
たものではなく、保育器内が若干正圧に保たれており、
保育器のフードを構成する部分と容器本体との間隙から
常時外部に向けて、空気と幼児の呼吸時に排出されるガ
ス成分とが、自然に排出されるように構成されている。
このような空気およびガス成分の排出は、空気中に飛散
するカビやその他の微生物が、保育器内に侵入して増殖
するのを防ぐことも目的とされている。

【０００５】このような観点から、従来において、保育
器の動作制御を行う手段として、例えば保育器内の早産
児や新生児等の幼児に対する雰囲気条件を、この幼児の
身体から雰囲気への熱放出を調節することを目的として
構成されている。そこで、所望の雰囲気条件を維持する
ための重要なパラメータとして、例えば対流熱損失を回
避するための保育器の空気温度、熱伝導ないし熱放射を
介した温度低下を防止するための保育器のフードまたは
寝床の表面温度、ならびに保育器の空気温度の水分含有
量が重要であり、その他熱を形成する新陳代謝を支援す
るために十分な酸素を供給することであることが指摘さ
れ、これらの動作パラメータに基づいて制御するように
構成した保育器も提案されている（特開平５−３３７１
５６号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前述した保
育器のように、集中的に空気を供給し、分布状に排出す
る場合においては、供給した空気中の成分の内、どの程
度が、収容されている幼児によって利用され、または変
化を受けたかは知ることができない。例えば、湿度につ
いて考慮すれば、幼児は体重に比べて大人の場合より、
大きい割合で発汗作用があると考えられているが、発汗
を行わせるには、供給される空気の湿度がある程度低
く、しかも幼児の発汗量との和が、相対湿度で１００％
以下であることが望ましいこととされている。

【０００７】従って、前述したような条件を満足してい
るか否かを検知するには、保育器における空気供給口の
相対湿度と温度とを計測するだけでは不十分であって、
空気排出口において相対湿度を計測することによって、
重要な生体情報が得られることになる。

【０００８】そこで、重要な生体情報とは、次の通りで
ある。

【０００９】（１）幼児の発汗量から外部に放出された
熱量を知ることができる。この場合、相対湿度が１００
％以下であれば、幼児からの放熱が保証されており、逆
に１００％を越えて水滴が生じていると、空気から液化
熱を幼児が受け取っていることになる。

【００１０】（２）空気供給口における空気の相対湿度
が必要な値（例えば６７％）に制御されているかを判別
する。相対湿度が、設定された値と大きく相違している
場合には、空気を加湿する加湿器の故障と見なして、必
要な対策を施す。

【００１１】このような観点から、本発明者等は、保育
器内における新生児の発汗量とその環境維持について種
々検討を重ねた結果、保育器内における雰囲気の制御を
適正に行うには、供給口と排出口とがそれぞれ１個所に
集中した保育器を設定することが有効であることを突き
止めた。

【００１２】一例として、新生児（３０００ｇ）にあっ
ては、１日において１０８ｍＬ（３６ｍｇ／Ｋｇ／ｄａ
ｙ）程度の発汗量があるものとすれば、保育器の空気供
給口における空気流量を６Ｌ／ｍｉｎとすると、これは
１２．５ｍｇ／Ｌの絶対湿度に相当し、相対湿度として
は３７℃で約２８．５％に相当する。従って、新生児
は、前記発汗量によって、１日において６００×１０８
（ｃａｌ）〔蒸発潜熱：約６００ｃａｌ／ｇ〕の体内発
生熱を放散し、体温調節をすることになる。

【００１３】そこで、新生児に対し、何等かの原因で蒸
発が抑制される（例えば、湿り空気が過飽和になる等）
と、生体の恒常性維持機能（ホメオスタシス）から体温
を周囲の湿り空気より上昇させ、その温度差により伝導
放熱または対流放熱をすることになり、体温の異常上昇
を招く原因となる。

【００１４】一方、新生児の肌に湿り気を与えるために
は、保育器内の湿度は可及的に高いことが望ましく、通
常９５〜９８％程度が目標とされる。しかるに、３７℃
で６Ｌ／ｍｉｎの流量からなる供給空気の相対湿度は、
３７℃の飽和蒸気の絶対湿度４４ｍｇ／Ｌと、先に得ら
れた発汗量１２．５ｍｇ／Ｌとから、保育器内の湿度を
９５％とするためには、次式（１）により、６７％前後
に調節される。

【００１５】

【数１】

【００１６】従って、新生児の発汗量は１日の中でも、
食後および就寝時において変動があることから、保育器
内の空気の湿度を９５〜９８％の高い値に保持するため
には、保育器における空気の給排口の２個所において、
その環境状態を正確に計測し監視することが必要とな
る。すなわち、保育器内のみで環境状態を計測した場合
には、計測指示の変化が、発汗量によるものか、供給す
る空気の加湿の異常によるものかを、判定することが困
難となる。

【００１７】また、この種の保育器において、その容器
内部に収容する幼児に対するアクセスは、従来の保育器
と同様にして、フードを外すか、あるいはグローブによ
って行うように構成することができる。しかし、保育器
の維持管理において、制御動作状態での内圧は、従来の
保育器とは異なり、フードを押し上げる程の大きさは必
要としない。従って、保育器の内圧が異常に上昇する場
合には、フードが自重以上の力で押上げられ、また前記
内圧が外気圧より低下する場合には、保育器に連通接続
される空気供給管および空気排出管の各接続口に設けた
バルブ（図示せず）を閉じて、外気と遮断するようにし
て、給排口集中形の保育器として構成することが好適で
ある。

【００１８】そして、このように構成される給排口集中
形の保育器は、湿度計測のみではなく、保育器内での酸
素や炭酸ガス等の発生状況を経時的に記録することも可
能となる。

【００１９】従って、本発明の目的は、早産児や新生児
のために有効な雰囲気の制御、特に内部発生蒸気の維持
管理を適正かつ円滑に達成することができる保育器を提
供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る保育器は、容器本体に開閉可能なフー
ドを設け、容器内に温度および湿度調整可能な空気を供
給すると共にこれを排出する空気供給管および空気排出
管を連通接続し、さらに容器内の空気を攪拌する手段を
設けた保育器を構成し、前記空気供給管および空気排出
管のそれぞれ保育器との接続部の近傍に、同一のセンサ
を接続配置し、これらセンサによる検出値の指示差に基
づいて容器内における雰囲気のモニタおよび／または制
御を行うように構成することを特徴とする。

【００２１】この場合、前記センサは、それぞれ一対の
相対湿度を計測する湿度センサおよび温度を計測する温
度センサからなり、前記各センサにより計測される検出
値の指示差に基づいて容器内の発生蒸気を算出し、この
算出された発生蒸気に対応して容器内の温度および湿度
の調整を行うように構成することができる。

【００２２】また、前記センサは、それぞれ一対の酸素
濃度を計測する酸素センサおよび温度を計測する温度セ
ンサからなり、前記各センサにより計測される検出値の
指示差に基づいて容器内の酸素濃度を算出し、この算出
された酸素濃度に対応して容器内の温度および酸素濃度
の調整を行うように構成することもできる。

【００２３】さらに、前記センサは、それぞれ一対の炭
酸ガス濃度を計測する炭酸ガスセンサおよび温度を計測
する温度センサからなり、前記各センサにより計測され
る検出値の指示差に基づいて容器内の炭酸ガス濃度を算
出し、この算出された炭酸ガス濃度に対応して容器内の
温度および炭酸ガス濃度の調整を行うように構成するこ
ともできる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る保育器の実施
例につき、添付図面を参照しながら、以下詳細に説明す
る。

【００２５】保育器の構成およびその周辺構造

【００２６】図１は、本発明に係る保育器の一実施例を
示す概略構成図である。図１において、参照符号１０は
保育器の容器本体、１２はこの容器本体１０に開閉自在
に被着するフードを示す。しかるに、前記フード１２の
一端には空気供給管１４を連通接続すると共に、その他
端には空気排出管１６を連通接続する。そして、前記空
気供給管１４および空気排出管１６のそれぞれフード１
２と近接する位置には、同一構成からなる分析計１８
ａ、１８ｂを接続配置する。この場合、前記分析計１８
ａ、１８ｂとしては、それぞれ同一のガス成分を検出す
るための同一のセンサを設ける。

【００２７】また、前記フード１２の一部には、保育器
内の圧力を検出してこの検出値が予め設定した圧力の設
定値より低下した際に作動する圧力リレー２０を設け
る。

【００２８】さらに、前記容器本体１０に対しては、保
育器を密閉した際に、保育器内の気体を適正に攪拌する
ため、容器本体１０の底部両端間において連通接続する
バイパス管２２を配設し、このバイパス管２２の一部に
サーキュレータとしての回転駆動ファン２４を設ける。
この場合、前記バイパス管２２による保育器内への通風
は、前記空気供給管１４より導入される空気流と対向す
るように指向させれば有効である。

【００２９】理想的な保育器における空気の検知システ
ム

【００３０】前述したように、保育器における空気の給
排口が１個所に集中している給排口集中形の保育器にお
いて、前記給排口における空気の流速や湿度および保育
器の容積についての関係は次式（２）で与えられる。

【００３１】

【数２】

【００３２】但し、Ｔ：時定数（ｍｉｎ）＝Ｖ／ｖＶ：保育器の容積（Ｌ）ｖ：給排口の空気流量（Ｌ／ｍｉｎ）ｈ_１：供給口側空気の絶対湿度（ｍｇ／Ｌ）ｈ_２：排出口側空気の絶対湿度（ｍｇ／Ｌ）ｔ：時間（ｍｉｎ）

【００３３】この場合において、保育器内における空気
の攪拌が完全に行われており（理想的な状態）、従って
排出口で検出される空気の湿度は、完全な混合が行われ
たものとすると、供給口側空気の湿度ｈ_１のステップ変
化Δｈ_１に対して、排出口側空気の湿度ｈ_２の応答は、
次式（３）で求められる。

【００３４】

【数３】

【００３５】実際的な保育器における空気の検知システ
ム

【００３６】しかしながら、前記給排口集中形の保育器
において、空気の攪拌を完全に行うことは実際上困難で
ある。そこで、例えば供給口側空気の中で、一定の割合
ｋ（ｋ＜１）が攪拌運動に参加しないで、空気が供給口
から時間遅れなしで排出口に流れ、その残り（１−ｋ）
が前記式（３）に示す応答を行うものと仮定する（最も
極端な場合）と、供給口と排出口とにおける空気の湿度
は、それぞれ次式（４）により計測される。

【００３７】

【数４】

【００３８】従って、保育器内における湿度の変化は、
前記供給口と排出口との湿度の差を求めることにより、
次式（５）により示される。

【００３９】

【数５】

【００４０】前記式（５）の示すところでは、供給口側
空気の湿度の変化に対して、完全攪拌が行われている場
合より、差に残存する供給口側空気の変化の影響は、
（１−ｋ）倍に縮小することが判る。

【００４１】次に、保育器内における発生蒸気ｈｇ（ｍ
ｇ／Ｌ）の中で、一定の割合ｋ（ｋ＜１）の流量が短絡
している（攪拌されていない）ものとすれば、保育器内
の湿度の変化は、前記式（５）と同様にして、次式
（６）により示される。

【００４２】

【数６】

【００４３】前記式（６）の右辺第２項は、応答遅れと
供給口側の外乱に原因する測定誤差となるが、式（６）
に示される通り、その値は完全攪拌の場合に比べて（１
−ｋ）＜１倍となる。

【００４４】なお、以上の関係は、湿度が１００％を越
えて、水滴として保育器内に滞留する場合は、適用する
ことはできない。

【００４５】保育器内における発生ガス等の検出

【００４６】このように構成した本実施例の保育器にお
いて、同一のガス成分を検出するセンサとして、例えば
酸素濃度を検出する酸素センサや炭酸ガス濃度を検出す
る炭酸ガスセンサ等を選択的ないし併合的に取り付け、
これらセンサによる同一のガス成分の検出値の指示差を
求める演算を行う。これらの場合における演算について
は、前述した式（１）〜（６）と同様の演算式を適用す
ることができる。

【００４７】このような指示差を求める演算を行うこと
により、保育器内に発生したガス成分の吸収または放出
を計測することができる。

【００４８】なお、従来のように、保育器内に複数の同
一センサを取り付けて、保育器内の雰囲気を計測する場
合には、（１）攪拌が不完全で誤った計測表示がなされ
たり、（２）雰囲気に変化が生じた場合に、その原因が
供給口側空気によるものか、あるいは保育器内の幼児の
状態によるものかの判定が困難となるが、保育器の空気
供給口と空気排出日とにおけるそれぞれ同一センサによ
る検出値の指示差を求めることにより、その判定が容易
となる。

【００４９】保育器の自動制御運転

【００５０】前述した構成からなる保育器は、図２に示
すシステム構成によって自動制御運転を行うことができ
る．

【００５１】すなわち、図２において、参照符号３０ａ
は図１に示す供給口側センサ１８ａに設けられる供給口
側センサ、３０ｂは図１に示す排出口側分析計１８ｂに
設けられる排出口側センサを示し，これらの各センサに
より出力される、例えば湿度に関する検出値の指示差
を、指示差演算器３２により算出し、保育器内における
雰囲気の相対湿度を予測して、保育器の環境維持制御の
ための適正なパラメータを得る、すなわちモニタするこ
とができる。

【００５２】また、前記指示差演算器３２により算出さ
れた指示差演算値は、積分器３４に入力し、予め定めた
時間（これを積分区間と称する）積分して、誤差の減衰
を迅速に行うことができると共に、短時間に変化する検
出計へのノイズを除去することができる。従って、この
積分器３４には、その駆動を制御するためのＯＮ／ＯＦ
Ｆスイッチおよび端子と、積分区間設定ダイヤルおよび
端子と、積分演算データの記録のための接続端子とが、
それぞれ設けられて、必要な場合に外部のコンピュータ
からも操作できるように構成されている。

【００５３】さらに、参照符号３６は、図１に示す圧力
リレー２０に接続されるバルブインターロック機構を示
し、保育器の内圧が外気圧より低下する場合において、
空気供給口と空気排出口とにそれぞれ設けたバルブを閉
じ、外気の吸入を防ぐように構成する。

【００５４】このようにして、保育器の容器内における
雰囲気のモニタおよび／または適正な制御を自動的にか
つ円滑に行うことができる。

【００５５】保安のために付設する手段

【００５６】前記構成からなる本実施例における保育器
においては、保安のために次のような手段を付設するこ
とが望ましい。

【００５７】（１）保育器に対する供給空気が、設定値
（流量、温度、湿度等）から外れた場合にアラーム〔Ａ
ＬＡＲＭ“１”〕を発生する手段を設ける（図２参
照）。

【００５８】（２）保育器における内圧が、外部の圧力
より低くなった場合にアラーム〔ＡＬＡＲＭ“３”〕を
発生する手段を設ける（図２参照）。

【００５９】（３）保育器からの排出空気が、各成分の
上限を超えた場合にアラーム〔ＡＬＡＲＭ“２”〕を発
生する手段を設ける（図２参照）。

【００６０】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。特に、本発明における保
育器は、特定の病気を治療するための保育器として極め
て有用である。特に、高い湿度の雰囲気中で保育する早
産児や新生児は勿論のこと、特殊な酸素濃度で保育する
場合等において、理想的な環境を容易に設定することが
できる。

【００６１】

【発明の効果】前述した実施例から明らかな通り、本発
明に係る保育器によれば、容器本体に開閉可能なフード
を設け、容器内に温度および湿度調整可能な空気を供給
すると共にこれを排出する空気供給管および空気排出管
を連通接続し、そして容器内の空気を攪拌する手段を設
けた保育器を構成し、前記空気供給管および空気排出管
のそれぞれ保育器との接続部の近傍に、同一のセンサを
接続配置し、これらセンサによる検出値の指示差に基づ
いて容器内における雰囲気のモニタおよび／または制御
を行うように構成することによって、早産児や新生児の
ために有効な雰囲気の制御を円滑かつ適正に達成するこ
とができる保育器を得ることができる。

【００６２】本発明の保育器によれば、保育器内の結露
を防止して、しかも９５％程度の一定高湿度に調節する
ことができる。また、発汗量の時間経過（経時的変化）
を容易に検知することができる。そして、通常の保育器
では３０〜４０分程度の大きさの時定数を有しており、
単一のセンサのみによれば計測指示の変化が始まってか
ら７０〜１００分程度で変化量の９割を感知するに過ぎ
ないが、本発明におけるように、保育器の給排口の２個
所においてそれぞれセンサを使用する場合には、２５〜
４０分で計測指示の変化の全量を推定することが可能と
なる等、多くの優れた利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る保育器の一実施例を示す概略構成
図である。

【図２】図１に示す保育器の制御システム構成を示す説
明図である。

【符号の説明】

１０容器本体１２フード１４空気供給管１６空気排出管１８ａ供給口側センサ１８ｂ排出口側センサ２０圧力リレー２２バイパス管２４回転駆動ファン３０ａ供給口側センサ３０ｂ排出口側センサ３２指示差演算器３４積分器３６バルブインターロック機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器本体に開閉可能なフードを設け、容
器内に温度および湿度調整可能な空気を供給すると共に
これを排出する空気供給管および空気排出管を連通接続
し、さらに容器内の空気を攪拌する手段を設けた保育器
を構成し、前記空気供給管および空気排出管のそれぞれ保育器との
接続部の近傍に、同一のセンサを接続配置し、これらセ
ンサによる検出値の指示差に基づいて容器内における雰
囲気のモニタおよび／または制御を行うように構成する
ことを特徴とする保育器。
【請求項２】センサは、それぞれ一対の相対湿度を計
測する湿度センサおよび温度を計測する温度センサから
なり、前記各センサにより計測される検出値の指示差に
基づいて容器内の発生蒸気を算出し、この算出された発
生蒸気に対応して容器内の温度および湿度の調整を行う
ように構成してなる請求項１記載の保育器。
【請求項３】センサは、それぞれ一対の酸素濃度を計
測する酸素センサおよび温度を計測する温度センサから
なり、前記各センサにより計測される検出値の指示差に
基づいて容器内の酸素濃度を算出し、この算出された酸
素濃度に対応して容器内の温度および酸素濃度の調整を
行うように構成してなる請求項１記載の保育器。
【請求項４】センサは、それぞれ一対の炭酸ガス濃度
を計測する炭酸ガスセンサおよび温度を計測する温度セ
ンサからなり、前記各センサにより計測される検出値の
指示差に基づいて容器内の炭酸ガス濃度を算出し、この
算出された炭酸ガス濃度に対応して容器内の温度および
炭酸ガス濃度の調整を行うように構成してなる請求項１
記載の保育器。