特許 6523931 乳児用保育器のための暖房制御装置、保育器及び保育器の暖房制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6523931

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年6月5日

(54)【発明の名称】乳児用保育器のための暖房制御装置、保育器及び保育器の暖房制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61G 11/00 20060101AFI20190527BHJP

【ＦＩ】

   A61G11/00 C

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-231252(P2015-231252)

(22)【出願日】2015年11月27日

(65)【公開番号】特開2016-101501(P2016-101501A)

(43)【公開日】2016年6月2日

【審査請求日】2015年11月27日

【審判番号】不服2017-17579(P2017-17579/J1)

【審判請求日】2017年11月28日

(31)【優先権主張番号】10 2014 017 495.6

(32)【優先日】2014年11月27日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】308011030

【氏名又は名称】ドレーゲルヴェルク アクチェンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト アウフ アクチェン

【氏名又は名称原語表記】Ｄｒａｅｇｅｒｗｅｒｋ ＡＧ ＆ Ｃｏ．ＫＧａＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】プシェミスワフ グダニエツ

【合議体】

【審判長】 中川 真一

【審判官】 仁木 学

【審判官】 一ノ瀬 覚

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１３７３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７３６３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

A61G 11/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

乳児（１２）用保育器（１０）のための暖房制御装置（４４）であって、
保育器チャンバ（１４）内部の温度の少なくとも１つの第１の温度測定値（Ｔ１）と、前記保育器（１０）の暖房装置（２４）の温度の少なくとも１つの第２の温度測定値（Ｔ２）とを検出するための温度検出装置（４６）を備え、
前記暖房制御装置（４４）は、第１の動作モードと第２の動作モードとを有しており、
前記保育器チャンバ（１４）の閉じられている状態では前記暖房装置（２４）が前記第１の動作モードで動作され、前記保育器チャンバ（１４）の開かれている状態では前記暖房装置（２４）が前記第２の動作モードで動作され、
前記第１の動作モードにおいては、
カスケード制御が行われ、前記保育器チャンバ（１４）内部の温度に対する目標値（Ｒ１）が設定され、
第１の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）の温度に対する目標値（Ｒ２）が、前記保育器チャンバ（１４）内部の温度に対する前記目標値（Ｒ１）と、前記少なくとも１つの第１の温度測定値（Ｔ１）とに依存して算出され、さらに、
第２の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）に対する制御量（Ｒ）が、前記暖房装置（２４）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ２）と、前記少なくとも１つの第２の温度測定値（Ｔ２）とに依存して算出され、
前記第２の動作モードにおいては、
第１の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）の前記温度に対する目標値（Ｒ２）が、前記少なくとも１つの第１の温度測定値（Ｔ１）に依存せずに算出され、さらに、
第２の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）に対する制御量（Ｒ）が、前記暖房装置（２４）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ２）と、前記少なくとも１つの第２の温度測定値（Ｔ２）とに依存して算出されることを特徴とする、暖房制御装置。

【請求項2】

前記温度検出装置（４６）は、前記乳児（１２）の体温の測定値（Ｔ_S）を検出し、さらに前記保育器チャンバ（１４）内部の空気温度の測定値（Ｔ_i）を前記第１の温度測定値（Ｔ１）として検出するように構成されており、さらに、
前記第１の動作モードの前記第１の制御ステップは、カスケード制御を含んでおり、但し前記保育器チャンバ（１４）内部の前記温度に対する前記目標値（Ｒ１）は、前記乳児（１２）の前記体温に対する目標値（Ｒ_s）であり、
前記第１の制御ステップの第１のカスケードステップにて、前記保育器チャンバ（１４）内部の前記空気温度に対する目標値（Ｒ_i）が、前記乳児（１２）の前記体温に対する前記目標値（Ｒ_s）と前記乳児（１２）の前記体温の前記測定値（Ｔ_S）とに依存して算出され、
前記第１の制御ステップの第２のカスケードステップにて、前記暖房装置（２４）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ２）が、前記保育器チャンバ（１４）内部の前記空気温度に対する前記目標値（Ｒ_i）と、前記保育器チャンバ（１４）内部の前記空気温度の前記測定値（Ｔ_i）とに依存して算出される、請求項１記載の暖房制御装置。

【請求項3】

前記温度検出装置（４６）は、前記暖房装置（２４）内部の空気温度の測定値（Ｔ_c）を検出し、さらに加熱素子（３２）の温度の測定値（Ｔ_h）を第２の温度測定値（Ｔ２）として検出するように構成されており、さらに、
前記第１の動作モード及び／又は前記第２の動作モードの前記第２の制御ステップはカスケード制御を含んでおり、但し前記暖房装置（２４）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ２）は、前記暖房装置（２４）内部の前記空気温度に対する目標値（Ｒ_c）であり、
前記第２の制御ステップの第１のカスケードステップにて、前記加熱素子（３２）の前記温度に対する目標値（Ｒ_h）が、前記暖房装置（２４）内部の前記空気温度に対する前記目標値（Ｒ_c）と、前記暖房装置（２４）内部の前記空気温度の前記測定値（Ｔ_c）とに依存して算出され、
前記第２の制御ステップの第２のカスケードステップにて、前記暖房装置（２４）に対する前記制御量（Ｒ）は、前記加熱素子（３２）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ_h）と、前記加熱素子（３２）の前記温度の前記測定値（Ｔ_h）とに依存して算出される、請求項１又は２記載の暖房制御装置。

【請求項4】

前記温度検出装置（４６）は、前記保育器（１０）の周囲温度の測定値（Ｔ_a）を検出するように構成されており、さらに前記第２の動作モードにおいて、前記保育器チャンバ（１４）内部の前記温度に対する目標値（Ｒ_i）を設定し、但し前記第２の動作モードの前記第１の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ２）は、前記保育器チャンバ（１４）内部の前記温度に対する前記目標値（Ｒ_i）と、前記周囲温度の前記測定値（Ｔ_a）とに依存して算出される、請求項１から３いずれか１項記載の暖房制御装置。

【請求項5】

前記暖房装置（２４）は、前記保育器チャンバ（１４）内の空気の暖めのための暖房装置である、請求項１から４いずれか１項記載の暖房制御装置。

【請求項6】

乳児（１２）用保育器（１０）であって、
前記乳児（１２）を収容するための保育器チャンバ（１４）と、但し前記保育器チャンバ（１４）は、開かれた状態では周囲と接触し、閉じられた状態では、少なくとも部分的に周囲に対して熱的に遮断され、
前記保育器チャンバ（１４）が開かれた状態にあるのか又は閉じられた状態にあるのかを識別する、保育器状態センサ（２２）と、
前記保育器チャンバ内の空気を加熱するための暖房装置（２４）と、
請求項１から５いずれか１項記載の暖房制御装置（４４）とを含み、
前記暖房装置（２４）は、空気流入センサ（３４）を備え、前記空気流入センサ（３４）は、前記暖房装置（２４）から前記保育器チャンバ（１４）内へ流入する空気の空気温度を検出しており、
前記暖房装置（２４）は、前記保育器状態センサ（２２）によって、前記保育器チャンバ（１４）が開かれた状態にあることを検出した場合に、前記空気流入センサ（３４）によって測定された、前記暖房装置（２４）から前記保育器チャンバ（１４）内へ流入する空気の空気温度が、予め定められた目標値に適合するように制御される構成であることを特徴とする、乳児（１２）用保育器（１０）。

【請求項7】

前記空気流入センサ（３４）は前記暖房装置（２４）の空気供給チャネル（３０）内に配置されている、請求項６記載の乳児（１２）用保育器（１０）。

【請求項8】

乳児用保育器（１０）の暖房制御方法であって、
保育器チャンバ（１４）の開かれた状態又は閉じられた状態を検出するステップと、
カスケード制御の第１の動作モード又は第２の動作モードを、前記保育器チャンバ（１４）の状態に依存して選択するステップとを含み、但し前記閉じられている状態では暖房装置（２４）が第１の動作モードで動作され、前記開かれている状態では暖房装置（２４）が第２の動作モードで動作され、
前記第１の動作モードにおいては、
カスケード制御が行われ、前記保育器チャンバ（１４）内部の温度に対する目標値（Ｒ１）が設定され、
第１の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）の温度に対する目標値（Ｒ２）が、前記保育器チャンバ（１４）内部の温度に対する前記目標値（Ｒ１）と、前記保育器チャンバ（１４）内部の温度の少なくとも１つの第１の温度測定値（Ｔ１）とに依存して算出され、
第２の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）に対する制御量（Ｒ）が、前記暖房装置（２４）の温度に対する前記目標値（Ｒ２）と、少なくとも１つの第２の温度測定値（Ｔ２）とに依存して算出され、
前記第２の動作モードにおいては、
第１の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ２）が、前記保育器チャンバ（１４）内部の温度に依存せずに算出され、
第２の制御ステップにて、前記暖房装置（２４）に対する制御量（Ｒ）が、前記暖房装置（２４）の前記温度に対する前記目標値（Ｒ２）と、前記少なくとも１つの第２の温度測定値（Ｔ２）とに依存して算出されることを特徴とする、暖房制御方法。

【請求項9】

前記暖房装置（２４）は、前記保育器チャンバ（１４）内の空気の暖めのための暖房装置である、請求項８記載の暖房制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、乳児用保育器のための暖房制御装置、保育器及び保育器の暖房制御方法に関している。

【背景技術】

【0002】

保育器チャンバを備え、該チャンバ内に乳児が載置される乳児用保育器であって、前記保育器チャンバは、カバーを有し、該カバーは、前記保育器チャンバが周囲からの熱を十分に遮断する閉じられた位置と、前記保育器チャンバが周囲と接触し得る開かれた位置にもたらされる乳児用保育器は公知である。前記開かれた位置においては、乳児と両親若しくは看護スタッフとの接触が容易になる。但しこの開かれた位置から閉じられた位置へ移行した後では、保育器チャンバ内の空気温度を速やかに所望温度にもたらすことがとても重要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の課題は、所望温度への迅速な設定調整が可能である、保育器のための暖房制御装置と、対応する保育器並びに対応する暖房制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

前記課題は、請求項１の特徴部分に記載された本発明による暖房制御装置、請求項７の特徴部分に記載された本発明による保育器、請求項９の特徴部分に記載された本発明による方法によって解決される。本発明のさらに別の好適な態様は従属請求項にも記載されている。

【0005】

本発明による、乳児用保育器のための暖房制御装置は、保育器チャンバ内部の温度の少なくとも１つの第１の温度測定値と、前記保育器の暖房装置の温度の少なくとも１つの第２の温度測定値とを検出するための温度検出装置を備えている。前記暖房制御装置は、第１の動作モードと第２の動作モードとを有している。前記第１の動作モードにおいては、カスケード制御が行われ、前記保育器チャンバ内部の温度に対する目標値が設定され、第１の制御ステップにて、前記暖房装置の温度に対する目標値が、前記保育器チャンバ内部の温度に対する目標値と、前記少なくとも１つの第１の温度測定値とに依存して算出され、第２の制御ステップにて、前記暖房装置に対する制御量が、前記暖房装置の温度に対する前記目標値と、前記少なくとも１つの第２の温度測定値とに依存して算出される。前記第２の動作モードにおいては、第１の制御ステップにて、前記暖房装置の前記温度に対する目標値が前記少なくとも１つの第１の温度測定値に依存せずに算出され、第２の制御ステップにて、前記暖房装置に対する制御量が、前記暖房装置の前記温度に対する前記目標値と、前記少なくとも１つの第２の温度測定値とに依存して算出される。

【0006】

このようにして、暖房装置の制御が、２つの異なる動作モードで可能となる。第２の動作モードは、保育器チャンバ内部の温度の第１の温度測定値には依存していないため、この動作モードは、保育器チャンバの開いた状態での動作に適しており、これによって保育器が開いた状態での暖房装置の温度の迅速かつ正確な設定調整が提供される。それに対して第１の動作モードは、保育器チャンバが閉じられた状態での動作に適している。カスケード制御により、前記２つの動作モードは、共に良好に置き換え可能である。

【0007】

好適には、前記暖房制御装置は、乳児の体温の制御が可能である。ここでの前記温度検出装置は、前記乳児の体温の測定値を検出し、さらに前記保育器チャンバ内部の空気温度の測定値を前記第１の温度測定値として検出するように構成されている。さらに前記第１の動作モードの前記第１の制御ステップは、カスケード制御を含んでおり、但し前記保育器チャンバ内部の前記温度に対する前記目標値は、前記乳児の前記体温に対する目標値であり、前記第１の制御ステップの第１のカスケードステップにて、前記保育器チャンバ内部の前記空気温度に対する前記目標値が、前記乳児の前記体温に対する前記目標値と前記乳児の前記体温の前記測定値とに依存して算出される。前記第１の制御ステップの第２のカスケードステップでは、前記暖房装置の前記温度に対する目標値が、前記保育器チャンバ内部の前記空気温度に対する前記目標値と、前記保育器チャンバ内部の前記空気温度の前記測定値とに依存して算出される。

【0008】

また前記暖房制御装置においては、前記温度検出装置は、前記暖房装置内部の空気温度の測定値を検出し、さらに加熱素子の温度の測定値を第２の温度測定値として検出するように構成可能であり、さらに前記第１の動作モード及び／又は前記第２の動作モードの前記第２の制御ステップがカスケード制御を含んでおり、但し前記暖房装置の前記温度に対する前記目標値は、前記暖房装置内部の前記空気温度に対する目標値であり、前記第２の制御ステップの第１のカスケードステップにて、前記加熱素子の前記温度に対する目標値が、前記暖房装置内部の前記空気温度に対する前記目標値と、前記暖房装置内部の前記空気温度の前記測定値とに依存して算出され、さらに前記第２の制御ステップの第２のカスケードステップにて、前記暖房装置に対する前記制御量は、前記加熱素子の前記温度に対する前記目標値と、前記加熱素子の前記温度の前記測定値とに依存して算出される。

【0009】

前記暖房装置の前記温度に対する前記目標値の好適な計算は、次のような暖房制御装置によって可能となる。すなわち、前記温度検出装置が、前記暖房装置内部の前記空気温度の測定値を検出し、さらに加熱素子の温度の測定値を第２の温度測定値として検出するように構成され、さらに前記第１の動作モード及び／又は前記第２の動作モードの前記第２の制御ステップがカスケード制御を含んでおり、但し前記暖房装置の前記温度に対する前記目標値は、前記暖房装置内部の前記空気温度に対する目標値であり、前記第２の制御ステップの第１のカスケードステップにて、前記加熱素子の前記温度に対する目標値が、前記暖房装置内部の前記空気温度に対する前記目標値と、前記暖房装置内部の前記空気温度の前記測定値とに依存して算出され、さらに前記第２の制御ステップの第２のカスケードステップにて、前記暖房装置に対する前記制御量は、前記加熱素子の前記温度に対する前記目標値と、前記加熱素子の前記温度の前記測定値とに依存して算出される、暖房制御装置によって可能となる。

【0010】

前記暖房制御装置は、前記暖房装置の送風機を開ループ制御又は閉ループ制御するように構成されていてもよい。この場合は前記第２の動作モードにおいて、前記暖房装置の内部における熱交換を保証するために、最小空気流が前記暖房装置によって設定調整される。このようにして、第２の動作モードにおける最適な制御機能が保証される。

【0011】

さらに、前記保育器チャンバの開かれた状態又は閉じられた状態を識別する、保育器状態検出装置が設けられていてもよく、その場合は、前記暖房制御装置は、前記暖房装置を、前記閉じられた状態においては前記第１の動作モードで動作させ、前記開かれた状態においては前記第２の動作モードで動作させる。

【0012】

本発明による乳児用保育器は、乳児を収容するための保育器チャンバと、但し前記保育器チャンバは、開かれた状態では周囲と接触し、閉じられた状態では、少なくとも部分的に周囲に対して熱的に遮断され、前記保育器チャンバが開かれた状態にあるのか又は閉じられた状態にあるのかを識別する保育器状態センサと、前記保育器チャンバ内の空気を加熱するための暖房装置とを含み、前記暖房装置は、空気流入センサを備え、前記空気流入センサは、前記暖房装置から前記保育器チャンバ内へ流入する空気の空気温度を検出しており、前記暖房装置は、前記保育器状態センサによって、前記保育器チャンバが開かれた状態にあることを検出した場合に、前記空気流入センサによって測定された、前記暖房装置から前記保育器チャンバ内へ流入する空気の空気温度を、予め定められた目標値に対応させて制御するように構成されている。このようにして、前記暖房装置は、開かれた状態においては、前記暖房装置から前記保育器チャンバ内へ流入する空気の空気温度を、自動的に目標値に制御している。それにより、前記暖房装置の効果的でかつ正確な予熱が、開かれた状態において可能となる。またこれにより、閉じられた状態への復帰の際にも、保育器チャンバ内部の空気の迅速な加熱が可能となる。

【0013】

さらに本発明によれば、乳児用保育器、とりわけ上述したような加熱暖房装置を備えている保育器も提供される。

【0014】

本発明による乳児用保育器の暖房制御方法は、保育器チャンバの開かれた状態又は閉じられた状態を検出するステップと、カスケード制御の第１の動作モード又は第２の動作モードを、前記保育器チャンバの状態に依存して選択するステップとを含み、但し前記閉じられた状態では暖房制御装置が第１の動作モードで動作され、前記開かれた状態では暖房装置（２４）が第２の動作モードで動作される。前記第１の動作モードにおいては、カスケード制御が行われ、前記保育器チャンバ内部の温度に対する目標値が設定され、第１の制御ステップにて、前記暖房装置の温度に対する目標値が、前記保育器チャンバ内部の温度に対する目標値と、前記保育器チャンバ内部の温度の少なくとも１つの第１の温度測定値とに依存して算出され、さらに第２の制御ステップにて、前記暖房装置に対する制御量が、前記暖房装置の温度に対する前記目標値と、少なくとも１つの第２の温度測定値とに依存して算出される。前記第２の動作モードにおいては、第１の制御ステップにて、前記暖房装置の前記温度に対する目標値が、前記保育器チャンバ内部の温度に依存せずに算出され、さらに第２の制御ステップにて、前記暖房装置に対する制御量が、前記暖房装置の前記温度に対する前記目標値と、前記少なくとも１つの第２の温度測定値とに依存して算出される。

【0015】

この方法は、上述した利点を有する保育器の暖房制御を可能にする。

【0016】

本発明のさらなる利点及び特徴は、以下の明細書と関連する図面から明らかとなる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明による保育器の閉じられた状態を表した図

【図2】図１による保育器の開かれた状態を表した図

【図3】本発明による暖房制御装置を備えた図２の保育器の詳細図

【図4】本発明による暖房制御装置の概略図

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１及び図２には、乳児１２を収容するための保育器チャンバ１４を備えた乳児１２用保育器１０が示されている。

【0019】

保育器１０はカバー１６を有しており、該カバー１６は、保育器チャンバ１４の上方の領域を形成している。図１での前記カバー１６は、閉じられた状態で示されており、保育器チャンバ１４はこの状態では実質的に、周囲に対して熱的に遮断されている。このカバー１６は、当該の閉じられた位置から、図２に示されている開かれた位置へもたらすことが可能である。この開かれた位置において、乳児は、保育器チャンバ１４内へ載置され、乳児と両親若しくは看護者との間のコンタクトが容易に可能である。この開かれた位置では、保育器チャンバ１４は周囲と直接コンタクトする。

【0020】

保温ランプ１８が設けられており、この保温ランプ１８は、前記カバー１６の開かれた位置において、保育器チャンバ１４と乳児への熱放射が可能である。

【0021】

保育器チャンバ１４はさらに側面窓２０も有しており、保育器チャンバ１４が閉じられた状態であっても、この窓２０を通して、当該保育器チャンバ１４内部へのアクセスが可能である。

【0022】

保育器状態センサ２２は、保育器チャンバが開かれた状態にあるのか又は閉じられた状態にあるのかを識別するために設けられている。

【0023】

図３には、保育器チャンバ１４と暖房装置２４の詳細図が示されている。この暖房装置２４は、保育器チャンバ１４内の空気の暖めのために設けられている。暖房装置２４は、空気吸い込みチャネル２６を含んでおり、この空気吸い込みチャネル２６は、保育器チャンバ１４の頭部側端部及び足部側端部から送風機２８まで続いている。送風機２８からは、その出口側開口部において、空気供給チャネル３０が保育器チャンバ１４の長手側に沿って設けられており、この空気供給チャネル３０を介して暖房装置２４内で暖められた空気が、保育器チャンバ１４内へ流入する。

【0024】

前記空気吸い込みチャネル２６内及び／又は前記空気供給チャネル３０内には、加熱素子３２が設けられており、この加熱素子３２が、チャネル内を案内される空気に熱を与え、それによって空気が暖められる。図示の実施形態では、これらの加熱素子３２はプレート状に構成されており、それらに沿って空気流が案内される。これらのプレートの下側には、当該プレートと熱伝導的に結合された複数の電気的な加熱ロッドが設けられている。

【0025】

しかしながら、前述したのとは異なる空気チャネル２６、３０、送風機２８及び加熱素子３２の他の幾何学的配置構成が設けられていてもよい。例えば、個別の制御若しくは一括した制御が可能な複数の加熱素子３２を設けることも可能である。

【0026】

前記暖房装置２４は、さらに、前記暖房装置２４から前記保育器チャンバ１４内へ流入する空気の空気温度を検出する空気流入センサ３４を有する。図示の実施形態では、この空気流入センサ３４は、空気供給チャネル３０内に配置され、好適には、出口側開口部の近傍に配置されている。また様々な空気流入センサ３４を様々な領域に配置することも可能である。それにより、例えば均等な温度分布の検査が可能になる。

【0027】

前記暖房装置２４は、前記カバー１６の開かれた状態において、空気流入センサ３４によって測定された、前記暖房装置２４から前記保育器チャンバ１４内へ流入する空気の空気温度を、予め定められた目標値に対応させるような制御がなされるように構成されている。前記カバー１６の状態は、保育器状態センサ２２によって自動的に識別される。このようにして、前記暖房装置２４は、保育器チャンバ１４の開かれた状態において、前記暖房装置２４から保育器チャンバ１４内へ流入する空気の空気温度を自動的に目標値に制御する。それにより、前記暖房装置２４の効果的でかつ正確な予熱が前記開かれた状態において可能となり、これによって、閉じられた状態への復帰の際にも、保育器チャンバ１４内部の空気の迅速な加熱が可能となる。

【0028】

前記保育器１０は、さらに、乳児１２の身体において、乳児１２の体温（皮膚温度）を検出する体温センサ３６と、保育器チャンバ１４内部の空気温度を検出する内部温度センサ３８と、前記加熱素子３２の温度を検出する加熱素子温度センサ４０と、前記保育器の周囲温度を検出する外部温度センサ４２とを有している。

【0029】

前記保育器状態センサ２２、前記空気流入センサ３４、前記体温センサ３６、前記内部温度センサ３８、前記加熱素子温度センサ４０、及び前記外部温度センサ４２は、前記暖房装置２４の暖房制御装置４４に接続されている。

【0030】

図４には、この暖房制御装置４４の概略図が示されている。

【0031】

最初にこの暖房制御装置４４の基本原理を、図４に基づいて、破線で示されている制御要素と共に説明する。

【0032】

前記暖房制御装置４４は、前記保育器チャンバ内部の温度の少なくとも１つの第１の温度測定値Ｔ１と、前記保育器の暖房制御装置４４の温度の少なくとも１つの第２の温度測定値Ｔ２とを検出するための温度検出装置４６を含んでいる。

【0033】

図示の実施形態では、第１の温度測定値Ｔ１は、乳児の体温の測定値Ｔ_S及び／又は保育器チャンバ１４内部の空気温度の測定値Ｔ_iであってもよい。

【0034】

第２の温度測定値Ｔ２は、暖房装置２４内部の空気温度の測定値Ｔ_c及び／又は加熱素子３２の温度の特性値Ｔ_hであってもよい。

【0035】

温度検出装置４６は、相応のセンサによって、すなわち、空気流入センサ３４、体温センサ３６、内部温度センサ３８、加熱素子温度センサ４０及び／又は対応する外部センサのためのインターフェースによって構成されていてもよい。

【0036】

前記暖房制御装置４４は、第１の動作モードと第２の動作モードを有する。

【0037】

第１の動作モードでは、カスケード制御が行われる。ここでは保育器チャンバ内部の温度に対する目標値Ｒ１が設定される。

【0038】

第１の制御ステップ４８では、暖房装置の温度に対する目標値Ｒ２が、保育器チャンバ内部の温度に対する目標値Ｒ１と、少なくとも１つの第１の温度測定値Ｔ１とに依存して算出される。

【0039】

算出された目標値Ｒ２は、カスケード制御の第２の制御ステップ５０に転送され、そこで暖房装置２４に対する制御量Ｒが、暖房装置の温度に対する目標値Ｒ２と、少なくとも１つの第２の温度測定値Ｔ２とに依存して算出される。

【0040】

このようにしてカスケード制御は次のような２つの制御ステップを備え、第１の制御ステップでは、保育器チャンバ１４内部の温度の閉ループ制御が形成され、第２の制御ステップでは、暖房装置内部の温度の閉ループ制御が形成される。前記カスケード制御は迅速な制御を可能にし、そこでは各制御ループ毎に所定の温度限界値が設けられる。例えば、乳児への過剰な暖房作用を回避するために、保育器チャンバ１４内部の空気温度に対して、３９℃の最大温度が設けられる。それに対して暖房装置２４内部では、例えば２００℃の最大温度、好適には１５０℃の最大温度が設けられる。

【0041】

この場合、各制御ループでは、目標値と測定値との間の差異を最小にすることが行われる。

【0042】

前述した第１の動作モードは、保育器チャンバ１４の閉じられた状態に適している。なぜならこの状態では、周囲から熱的に遮断された保育器チャンバ１４内部で、安定した温度が形成されるからである。何らかの支障、例えば側面窓２０の開放による温度低下は、第１の動作モードにおける閉ループ制御によって迅速に補償可能である。

【0043】

最後に、四段階のカスケード制御を伴う具体的な実施形態を説明する。この実施形態は図４において実線と共に示されており、そこでは前述した２つの制御ステップ４８，５０がそれぞれ二段階のカスケード制御に分割されている。

【0044】

この目的のために、温度検出装置は、乳児１２の体温の測定値Ｔ_S、保育器チャンバ１４内部の空気温度の測定値Ｔ_i、暖房装置２４内部の空気温度の測定値Ｔ_c、及び加熱素子３２の温度の測定値を検出するように構成されている。

【0045】

保育器チャンバ１４内部の温度に対する目標値Ｒ１は、乳児の体温に対する目標値Ｒ_sである。このようにして、乳児の体温はコントロールされる。

【0046】

第１の制御ステップ４８の第１のカスケードステップ５２では、保育器チャンバ１４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_iが、乳児１２の体温に対する目標値Ｒ_sと、乳児１２の体温の測定値Ｔ_Sとに依存して算出される。

【0047】

第１の制御ステップ４８の第２のカスケードステップ５４では、暖房装置２４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_cが、暖房装置２４の温度に対する目標値Ｒ２として算出される。この暖房装置２４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_cは、保育器チャンバ１４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_iと、保育器チャンバ１４内部の空気温度の測定値Ｔ_iとに依存して算出される。

【0048】

第２の制御ステップ５０の第１のカスケードステップ５６では、加熱素子３２の温度に対する目標値Ｒ_hが、暖房装置２４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_cと、暖房装置２４内部の空気温度の測定値Ｔ_cとに依存して算出される。

【0049】

第２の制御ステップ５０の第２のカスケードステップ５８では、暖房装置２４に対する制御量Ｒが、加熱素子３２の温度に対する目標値Ｒ_hと、加熱素子３２の温度の測定値Ｔ_hとに依存して算出される。

【0050】

前記暖房装置２４の制御量Ｒとは、例えば、加熱素子３２の電気的加熱ロッドに対する電流値である。

【0051】

一つには、乳児１２の体温の制御のもとでは、生物学的プロセスが重要な役割を果たしているので、当該制御においては、非線形的な作用を相応に強く考慮することが可能である。さらにとりわけ保育器チャンバ１４内部の温度においては、強い影響、例えば保育器チャンバ１４内部へのアクセスのための側面窓２０の開放による影響が考慮されてもよい。それに対して、暖房装置２４内部の温度の制御ステップと加熱素子３２の温度の制御ステップに対しては、単純な線形関係と僅かな影響しか予測されない。カスケード制御により、個々の制御ステップは、状況に応じてそのつど適応化可能である。

【0052】

さらにまた第２の動作モードを、以下に説明するようにカスケード制御内へ組み込むことも比較的容易である。

【0053】

第２の動作モードでは、第１の制御ステップ６０において、暖房装置２４の温度に対する目標値Ｒ２が、ないしは暖房装置２４の空気温度に対する目標値Ｒ_cが、少なくとも１つの第１の温度測定値Ｔ２に、ないしは乳児の体温に対する測定値Ｔ_Sに、及び保育器チャンバ内部の空気温度の測定値Ｔ_iに依存することなく算出される。

【0054】

第２の動作モードの第２の制御ステップ５０では、第１の動作モードに類似して、暖房装置２４に対する制御量Ｒが、暖房装置２４の温度に対する目標値Ｒ２と少なくとも１つの第２の温度測定値Ｔ２とに依存して算出される。

【0055】

第２の動作モードの第２の制御ステップ５０が第１の動作モードに類似して行われることによって、これらの２つの動作モードを１つの共通の制御装置で簡単に組み合わせることが可能になる。第２の動作モードは、保育器チャンバ内部の温度の第１の温度測定値には依存しないので、この動作モードは、開かれた保育器チャンバの動作に適する。これにより、保育器の開かれた状態における暖房装置の温度の迅速で正確な設定が達成される。

【0056】

図示の実施形態では、暖房装置２４の温度に対する目標値Ｒ２の計算、ないしは、暖房装置２４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_cの計算が、保育器チャンバ１４内部の温度に対する予め設定された目標値Ｒ_iと、周囲温度の測定値Ｔ_aとに依存して算出される。この目的のために、温度検出装置４６は、保育器１０の周囲温度の測定値Ｔ_aを検出するように構成される。この周囲温度の測定値Ｔ_aは、図３に示した実施形態では、外部温度センサ４２によって検出される。

【0057】

周囲温度は、制御の際に達成可能な最も低い温度と見なすことが可能である。なぜなら、一般に、保育器に対して冷却は想定されないからである。温度差の比（Ｔ_c−Ｔ_a）／（Ｔ_i−Ｔ_a）は、定常的なケースにおいて一定であり、動的なケースにおいてもＴ_c及びＴ_iの類似した動特性のもとでほぼ一定である；
（Ｔ_c−Ｔ_a）／（Ｔ_i−Ｔ_a）＝ｋ （１）
但し前記ｋは、定数である。

【0058】

この比からは、保育器チャンバ１４内部の温度に対する目標値Ｒ_iの設定により、暖房装置２４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_cが算出され得る。

【0059】

代替的若しくは補足的に、暖房装置２４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_cないしは暖房装置２４の温度に対する目標値Ｒ２は、保温ランプ１８の放射出力Ｐ_IRから算出することが可能である。

【0060】

保育器チャンバ１４の開かれた状態、いわゆる開放ケアでは、乳児１２は、心身の状態や衣類に応じて所定の保温環境が必要である。保温ランプ１８は、周囲温度に対し、出力Ｐ_IRに比例して体温Ｔ_Sを高める。ここでは以下の式、
Ｔ_S＝Ｐ_IRｋ_I2s＋Ｔ_a （２）
が有効である。

【0061】

閉じられた状態、いわゆる遮蔽ケアでは、空気温度Ｔ_iは、ほとんど所望の体温Ｔ_Sに相応する。ここで後から必要となる暖房装置２４内部の温度Ｔ_cは、前述した温度比から以下の式のように、
Ｔ_c＝（Ｔ_i−Ｔ_a）ｋ＋Ｔ_a （３）
算出される。但し前記項Ｔ_iは以下の式のように同等の項Ｔ_Sに置き換えられてもよい。すなわち、
Ｔ_c＝（Ｔ_S−Ｔ_a）ｋ＋Ｔ_a （４）
である。さらに、前記式（２）の代入により、以下の式、
Ｔ_c＝（Ｐ_IRｋ_I2s）ｋ＋Ｔ_a （５）
が得られる。従って開放ケアにおける目標温度Ｒ_cは、保温ランプ１８の放射出力Ｐ_IRと周囲温度とに依存して、以下の式、
Ｒ_c＝（Ｐ_IRｋ_I2s）ｋ＋Ｔ_a （６）
から得られる。

【0062】

このようにして、保育器の開かれた状態において、暖房装置２４は、測定された周囲温度と、好適には保温ランプ１８の放射出力Ｐ_IR若しくは乳児１２の体温Ｔ_Sとに依存して、次のように動作させることが可能である。すなわち、閉じられた状態における保育器チャンバ１４内の所望の空気温度に相応するようにである。このようにして、暖房装置２４、すなわち加熱素子３２及び空気チャネル２６、３０の予熱が行われ、それによって、開かれた状態から閉じられた状態への入れ替えの際に、所望の温度への迅速でかつ信頼性の高い設定が、前述の制御カスケードによって可能となる。

【0063】

第２の動作モードは、保温ランプ１８の、医者自身が保温出力を設定するマニュアルモードも、放射出力Ｐ_IRが乳児の体温Ｔ_Sに依存して制御される閉ループ制御モードも、組み合わせて適用することが可能である。

【0064】

第２の動作モードでは、前述の実施例の変化例において、暖房装置２４の温度に対する目標値Ｒ２を表す、暖房装置２４内部の空気温度に対する目標値Ｒ_cが、第１の動作モードにおいて暖房装置２４の温度に対する目標値Ｒ２の計算のために用いられる（すなわち保育器チャンバ１４内部の空気温度の測定値Ｔ_i）第１の温度測定値Ｔ１に依存することなく算出される。

【0065】

暖房装置２４の送風機２８は、この場合暖房制御装置４４によって開ループ制御又は閉ループ制御され、その際には、第２の動作モードにおいて、暖房装置２４内部の加熱素子３２と空気チャネル壁と対応する温度センサとの間の熱交換を保証するために、最小空気流が暖房装置２４によって設定される。

【0066】

図示の実施形態によれば、暖房制御装置４４はさらに保育器状態検出装置を備えており、この保育器状態検出装置は、例えば保育器状態センサ２２によって、若しくは、対応する外部センサ用のインターフェースによって構成されていてもよい。この保育器状態検出装置は、保育器チャンバ１４の開かれた状態若しくは閉じられた状態を識別するものである。識別された保育器チャンバ１４の状態に応じて、暖房制御装置４４は、暖房装置２４を、閉じられた状態においては第１の動作モードで、そして開かれた状態では第２の動作モードで動作させる。このようにして動作モードの自動適応化が行われる。

【符号の説明】

【0067】

１０ 保育器
１２ 乳児
１４ 保育器チャンバ
１６ カバー
１８ 保温ランプ
２０ 窓
２２ 保育器状態センサ
２４ 暖房装置
２６ 空気吸い込みチャネル
２８ 送風機
３０ 空気供給チャネル
３２ 加熱素子
３４ 空気流入センサ
３６ 体温センサ
３８ 内部温度センサ
４０ 加熱素子温度センサ
４２ 外部温度センサ
４４ 暖房制御装置
４６ 温度検出装置
４８ 第１の制御ステップ
５０ 第２の制御ステップ
５２ 第１のカスケードステップ
５４ 第２のカスケードステップ
５６ 第１のカスケードステップ
５８ 第２のカスケードステップ
６０ 第１の制御ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】