CN105163788B - 高浓度氢气混合气体呼吸系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是允许安全地呼吸超过混合气体浓度4％的氢气，以及减少危险的氢气的使用量和提高氢气的利用效率。即使对于患有病毒性或细菌性肺炎的患者而言，也希望应用氢气对该装置赋予治疗的辅助作用。氢气混合气体呼吸装置和相关系统采用抑制爆炸事故发生的本质安全防爆结构、安全系统。对于万一发生的静电爆炸等，在必要部分设置爆炸灭火器等，防护使用者的肺功能免受爆炸火焰的伤害。另外，同时设置溶解羟基自由基的气溶胶供给装置，通过专家的管理，适当调节操作时间和容量。根据情况，将气溶胶的内容替换成2价铁离子或1价的铜离子。高浓度氢气混合气体的抽吸与气溶胶的抽吸不是同时的，根据程序交替进行。

Description

高浓度氢气混合气体呼吸系统
技术领域
本发明涉及一种氢气混合气体呼吸系统，是将氢气混合到空气或氧气中作为用于降低体内产生的活性氧对人体的不良影响的呼吸用气体吸入的呼吸装置或其系统，其特征在于，处理特别是未涉足领域的氢气浓度超过4％的高浓度氢气混合气体，另外通过同时设置特殊气溶胶抽吸装置来附加针对各种肺炎等的治疗作用。
背景技术
已知H2，即分子状态的氢具有在对身体有害的活性氧内使羟基自由基、·OH选择性地无害化的作用。近年来着眼于该作用，逐渐利用将氢气在水中溶解后的物质(被称为氢水)、氢气在点滴治疗中使用的输液或者保存液中溶解后的物质、以及氢气的混合气体通过直接呼吸进入肺泡而使用的吸入型等。
其中，抽吸氢气的装置中，使用氢气浓度低于4％的混合气体，进行动物实验或临床试验等，发现了选择性地消除通过体内产生的活性氧而具有最强力的氧化力的羟基自由基的优良效果。但是，作为氢气混合气体的爆炸危险范围，空气与氢气的混合气体中混合比下限4.1％～混合比上限74.2％之间、氧气与氢气的混合气体中混合比下限4.65％～混合比上限93.3％之间，当在该爆炸危险范围内存在着火源(起火源)的情况下，混合气体发生爆炸、燃烧，因此，从安全方面考虑该氢气浓度应该避开4％以内这个数字。
因此，使用氢气浓度低于4％的氢气混合气体的各种抽吸试验是基于为了防止以能源领域为中心的产业领域中的爆炸燃烧事故的防灾和安全基准进行的，该浓度并不是人体中的最佳数字，在确认应用超过4％浓度的氢气混合气体所带来的各种效能效果的可能性的、动物实验、临床试验、或实际上各种疾病的治疗和预防方面，作为未涉足领域存在，该4％以内这个默许的界限成为阻碍医学进步的一个主要原因。
另外，在称为任意地设定吸入的氢气浓度的日本特开2009-5881号的装置中，没有确保对人体日常的呼吸必须的氧气分压21％浓度，如果在日本特开2009-5881号的装置中将氢气浓度设定成30％，则由其余的70％的空气得到氧气，结果，整体的氧气浓度达到约14.7％的氧气浓度，这样，低于人体最低限所必须的氧气浓度、或安全基准下限的18％，从而造成缺氧而窒息。另外，其完全没有考虑到针对超过氢气的爆炸下限浓度的安全处置，在其局部周边发生静电等引起的放电时，可能产生爆炸燃烧事故，因此，日本特开2009-5881号的装置作为实用装置是未完成的。
另外，一部分民间疗法中，也利用通过插管从鼻孔抽吸将水电解而得到的、氢气占66％、氧气占33％的混合气体的方法，但该氢气浓度66％是从供给侧相对于鼻孔插管的导入管内的浓度，与周边的空气混合，实际上作为从鼻腔抽吸到气管中的氢气浓度，为4％以下，通常，由该流量推测时，作为氢气浓度，多数情况下小于1％。
另外，目前正在进行的氢气混合气体的抽吸治疗和临床试验，其中大部分是以接近正常的肺功能的维持者为前提，患有例如病毒性的肺炎、或细菌性的肺炎等疾病的人在对象之外，作为抽吸疗法，单独使用氢气混合气体以外的情况没有被设想。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-5881号公报
专利文献2：专利号第5106110
非专利文献
非专利文献1：太田成男、大泽郁朗、署“氢分子引发的新概念的抗氧化治疗法和预防医学”实验医学(羊土社)Vol.26 No.13 2008年8月号、2074～2080页
发明内容
发明所要解决的问题
本发明所要解决的第一个问题在于，
提供一种安全的高浓度氢气混合呼吸装置以及系统，在使用最小着火能量为0.019mJ(毫焦耳)的氢气、另一种使用空气或氧气或空气与氧气的混合气体的氢气混合气体呼吸系统中，为防止爆炸燃烧伤害事故等(人身伤害等)，使用多重安全防御系统，在确保人体所要求的氧气浓度的基础上，能够在超过氢气的爆炸下限浓度(混合比)的浓度的混合气体中自由地设定氢气浓度。
第二个问题在于，人类呼吸氢气混合气时，从与呼吸器官和循环器官相关的生理特性判断，实际上如果设想(估算)在该人体中通过呼吸吸收到血液中的氢气的吸收程度，则抽吸(吸气)的氢气成分(量)的99％以上作为呼气排出，而没有吸收到人体中。因此，提供了具有该燃烧爆炸性的呼气的安全处理方法(系统)，和提供用于提高氢气的利用效率的系统。
第三个问题在于，提供一种高浓度氢气混合气体呼吸装置以及系统，虽然已经指出氢气混合气体的抽吸对消除与体内产生的炎症作用有关的活性氧的羟基自由基有效，但不仅对于具有健康肺功能的人，即使对于患有病毒性或细菌性肺炎等的患者而言，为了限制性地阻止其发展，反而使用羟基自由基，或者使用具有类似作用的物质，均衡地控制各自具有的氧化作用和氢气所具有的还原作用，使其作用于肺泡表面等，进行肺泡表面的氧化还原控制(氧化还原控制)，使附着于肺泡表面的病毒或细菌的一部分灭绝或减少，从而具有减轻疾病的作用。
用于解决问题的方法
本发明使用超过氢气的爆炸下限浓度(混合比)的浓度的混合气体，为了防止爆炸燃烧伤害事故等(人身伤害等)而构建多重安全防御系统，在氢气混合气体接触的整个路径中，用针对氢气混合气体的爆炸危险范围的本质安全防爆结构作为其构成要素。另外，其第一特征在于，设置万一在途中发生燃烧火焰或爆轰状态时在途中阻止该火焰或爆轰波的传播以保护人体的呼吸器官的装置，例如爆炸灭火器或水泡式火焰隔绝装置等。
接着，作为具有燃烧爆炸性的呼气的安全处理方法(系统)，将具有燃烧爆炸性的呼气以不会直接引起反燃的方式用小型发动机等进行燃烧处理，或者以安全的形式与空气稀释混合，以安全的浓度释放到空气中。
另外，第二特征在于，为了提高氢气的利用效率，构成循环式呼吸系统，其中，用吸收剂使呼气中的二氧化碳减少、除去等，进一步在其中添加氧气、或氢气后利用于再呼吸。
另外，第三特征在于，对于患有病毒性和细菌性肺炎等的患者而言，除高浓度氢气混合气体的供给管之外，附加使用以溶解或内置羟基自由基、·OH的带电微粒水作为主成分的气溶胶进行喷雾的单元，在任意的时刻切换该气溶胶的抽吸与高浓度氢气混合气体的抽吸，设置可能使用的气体流路连接，或者进行具有同样效果的行为，由此，通过使该气溶胶到达使用者的肺泡内部，使附着于肺泡表面的一部分病毒或细菌灭绝或减少，从而减轻疾病。
此处，使用以过渡金属离子中至少2价铁离子Fe2+、或1价铜离子Cu+的抗坏血酸络合物溶解的微小液滴、微粒水代替溶解或内置羟基自由基、·OH的带电微粒水作为气溶胶主成分，由此，通过芬顿反应(即，到达肺泡内的2价铁离子Fe2+、或1价铜离子Cu+与通过由肺炎等引发的、巨噬细胞等的免疫反应而产生的过氧化氢进行反应)，在其表面上产生羟基自由基、·OH，由此，使一部分病毒或细菌灭绝或减少，从而具有减轻疾病的作用。另外，这些金属离子同样地通过经由免疫功能等产生的超氧化物阴离子、O2-引发的哈伯-韦斯反应而反复发生芬顿反应，发生催化剂作用。
关于气溶胶的抽吸与高浓度氢气混合气体的抽吸的切换，在以带电微粒水作为主成分的气溶胶的情况下，不存在停止后的残留效果(残留效力)，但高浓度氢气存在的呼气不能直接释放到大气中，必须用安全的手段进行处理，以低浓度、4％以下的氢气浓度，气溶胶和空气、或含有浓度4％以内的氢气的呼气能够直接释放到大气中。另外，在使用以2价铁离子Fe2+、或1价铜离子Cu+的抗坏血酸络合物溶解的微小液滴、微粒水作为主成分的气溶胶的情况下，产生残留效果(残留效应)，发生催化剂作用，因此，需要注意。
另外，在使用这些气溶胶的情况下，在确保除了之前工序中的肺泡内之外肺总容量(TLC)中占据的高浓度氢气混合气体的换气、或扫气中的安全保全的同时，氢气浓度达到规定浓度以下，切换至该气溶胶的抽吸(呼吸)工序。
另外，该工序为了使用通常的空气运送气溶胶，且接着为了进行抽吸(呼吸)高浓度氢气混合气体的工序，需要用于使除了肺泡内之外肺总容量(TLC)中占据的氮气排出和减少的而使用氧气的扫气工序。另外，在扫气工序中氮气浓度如果在设定值(任意)以下，则转移至利用高浓度氢气混合气体的强制循环工序。另外，关于气溶胶的生成方法，存在作为喷雾方法的加压式、超声波式、静电式及其它方式，因此，可以根据情况采用。
另外，使用本气溶胶的治疗法是极其特殊的方法，因此，当然要基于多个专业医生和相关的专业技术者进行的完全管理和持续的诊断来进行。气溶胶的一部分成分有可能从肺泡直接进入血管、血液中，因此，关于该点，关于给药量的管理也要严格进行。另外，在使用过渡金属离子的情况下，根据需要，事后进行安全的、金属螯合剂的、利用气溶胶的抽吸、或口腔服用、向静脉的点滴给药等事后处理。
发明效果
本发明的高浓度氢气混合气体呼吸系统用本质安全防爆结构构成装置的主要构成要素，防止作为高浓度氢气混合气体爆炸、爆轰原因的摩擦能量或静电放电引起的着火，用图11、图12所示的装置进一步对呼气进行安全地处理，由此，能够抽吸表1所示的从氢气混合气体的爆炸下限至爆炸上限的浓度的混合气体。本发明还提供这样的基座，即使在万一不可预测的事态中在装置内发生火灾的情况下，由于在呼吸用面罩的周边或适当位置处具有呼吸用的爆炸灭火器或水泡式火焰隔绝装置，也能够由此安全地抽吸高浓度氢气混合气体。
第二，关于氢气的利用效率，图9是表示一般的人体的呼吸和血液循环量的概要说明图。另外，图10是将空气中的氮气＝79％置换成氢气时人体体液中氢气溶解量的推定量的说明、和呼吸该浓度的气体时人体(血液中)中的每分钟最大进入量(血中进入溶解量)的推测值的说明图。另外，氢气以在血液中的血浆成分的水分中溶解的形式来计算。例如体重70kg的人呼吸，即使是体液中氢气全部溶于水的情况下，该量大体上为约0.56L，通过呼吸每分钟血液进入的量大体上为33.5mL/分钟。对于此时抽吸氢气的效率大体上为约0.65％。(本计算中，忽略静脉侧的恢复关系进行计算)
因此，此处形成循环式呼吸通路，使用滤毒罐等，吸收(吸附)呼气中的二氧化碳，添加氧气，以及根据需要添加氢气。本发明的系统不仅大幅提高氢气的利用效率，而且不使用非必要的氢气、氧气，由此，即使在安全方面也贡献很大(氢气的必要量在采用循环式时约为数百分之一)。表2是与同样地摄取氢气的其他方法的比较例。是氢气的获取方法和血中溶解量的简易计算推定值。在通过呼吸摄取氢气的情况下，氢气浓度H2＝79％时达到33.5mL/分钟，H2＝4％时达到1.67mL/分钟，同时在以氢水作为1L饮料的情况下，估算为7.2mL/L(假定为吸收率40％)，而同时通过静脉点滴摄取的情况下，估算为18mL/L。因此，作为每分钟的氢气摄取量，本发明的系统在能力上达到最大。
(计算是大约的，但其倾向性无误)
第三，作为针对严重急性呼吸道综合症(Severe Acute Respiratory Syndrome，简称SARS))SARS病毒和细菌性肺炎的患者等的特殊用法，根据一些诊疗记录，SARS病毒在肺泡表面薄薄地繁殖。另外，最近的细菌性肺炎能够对抗生素产生耐药性，无效的情况增多。关于这样的对象，利用例如日本企业松下等开发的图13那样的带电微粒水产生器，产生图14所示的带电微粒水作为气溶胶，与空气一起由该患者进行抽吸，由此，具有通过带电微粒水中包含的OH自由基(羟基自由基)的作用使在肺泡表面上附着繁殖的SARA病毒减少或除去的效果。另外，通过企业进行的狭小空间内的暴露试验证明该羟基自由基对于大部分病毒和细菌而言可有效剥夺其活力。另外已知，氢气如果碰到该羟基自由基，则最终化学变化成无害的水。因此，本发明提供了使用羟基自由基所具有的氧化反应和氢气所具有的还原反应、经过前后工序的高浓度氢气混合气体的抽吸能够将例如过量的羟基自由基的给药部分分解除去的系统。
另外，在使用以与2价铁离子Fe2+、或1价铜离子Cu+的抗坏血酸络合物溶解的微小液滴、微粒水作为主成分的气溶胶代替带电微粒水时，例如2价铁离子Fe2+和抗坏血酸络合物的情况下，与抗坏血酸相比，指出杀菌力从100倍提高至2000倍。(佐贺大学农学部)通过将具有这样的强氧化能力的抗坏血酸络合物作为气溶胶与吸入空气一起抽吸，在因病毒等而被污染的肺泡表面上沉着，在氧化剩余的抗坏血酸的过程中产生过氧化氢，进而通过免疫功能分泌过氧化氢，与该金属离子之间发生芬顿反应，产生羟基自由基，从而使接触面的病毒等灭绝或杀菌，2价的铁离子Fe2+变化成3价的铁离子Fe3+，进一步由通过免疫功能产生的超氧化物阴离子、O2-变化成2价的铁离子Fe2+，反复进行(哈伯-韦斯反应)和芬顿反应。另外，一部分铁离子或铜离子由肺泡直接进入血管内的血液中。本发明中，提供一种系统，其中，前后设置高浓度氢气混合气体的抽吸工序，血液中溶解残留的氢气能够使血液中或其他细胞、脏器中的芬顿反应(即羟基自由基的发生)大幅降低和去除。
表1
氢气的爆炸范围和爆轰范围的特性(上段为氢气，下段为氧气)
表2
氢气的获得方法和血中溶解量的简易计算推测值
附图说明
图1是常压强制循环式的高浓度氢气混合气体呼吸系统的说明图(水泡式火焰隔绝装置和气溶胶供给装置并设式)(实施例1)；
图2是常压强制循环式的高浓度氢气混合气体呼吸系统的说明图(爆炸灭火器式)(实施例2)；
图3是高浓度氢气混合气体呼吸系统的概要图(非强制循环式)(实施例3)；
图4是人体的呼吸中的气体温度与湿度的说明图；
图5是爆炸灭火器的动作(原理)说明图；
图6是呼吸器用的爆炸灭火器的说明图；
图7是水泡式火焰隔绝装置的说明图；
图8是水泡式火焰隔绝装置(水自动补给类型)；
图9是人体的呼吸和血液循环的量的概要说明图；
图10是人类的体液中的氢气溶解量的推定、与高浓度氢气混合气体呼吸时的每分钟最大进入量推定的说明图；
图11是呼气向大气中的安全释放系统的说明图；
图12是呼气向大气中的安全释放系统(水泡式)的说明图；
图13是带电微粒水(ナノイー)的产生装置的概要图(照片代用图)；
图14是带电微粒水的状态说明图(照片代用图)；
图15是多孔金属纤维制的爆炸灭火器的说明图(设备嵌入用)(实施例4)；
图16是使用牙套型呼吸器的强制循环式高浓度氢气混合气体呼吸系统的面罩部分的说明图。
具体实施方式
将高浓度的氢气混合气体的抽吸以装置的与氢气接触的面为中心，由抑制摩擦热和静电发生、防止氢气的最小着火能量发生的本质防爆结构构成，进一步采用爆炸灭火器或水泡式火焰隔绝装置，对于万一发生的氢气爆轰，准备双重的针对包含高浓度氢气混合气体的呼气的安全的大气释放系统，采用吸收呼气的成分中的二氧化碳、添加氧气或氢气进行再呼吸的循环式呼吸方式，此外，同时设置运用具有高氧化性的、溶解(含有)羟基自由基的带电微粒水(ナノイー)的气溶胶产生装置，或者同时设置运用能够诱导类似功能的以2价铁离子Fe2+,或1价的铜离子Cu+的微小液滴、微粒水作为主成分的气溶胶发生装置，使用确保它们和周围安全的管理应用技术，从而实现了高度提高安全性的高浓度氢气混合气体呼吸系统。
实施例
图1是本发明的一实施例的说明图，与图2相比仅仅是呼气的再循环装置是使用水泡式火焰隔绝装置还是使用爆炸灭火器有不同，余后皆相同。此处非常重要的是，在确保本系统的安全性方面，本装置以及系统的安全性占总体安全性的一半，剩余的一半在使用上。在使用中的作业步骤以及周边的安全环境管理占的比例大。因此，细小的偷工减料和粗心大意很有可能造成大事故，因而，特别是关于提高氢气混合气体的浓度的运用，设定为由特别管理的专业人员(例如氢气防灾的专家、专业医生、他)进行的工作。另外，关于人体侧的安全问题，如图4所示，从口腔内部到气管、肺泡，相对湿度几乎达到100％，还没有关于人体内部的起火现象、放电现象等的事例报告。另外，关于人体的牙齿方面，金属制的假牙等具有令人担忧的材料，要进行(与外部的电磁能量干扰)个别的应对处理。另外，起搏器安装者或具有能源的医疗设备的埋入等也是有个别性的问题。
图1中，在室内进行操作的情况下，在便于防止带电爆炸的基础上，进行湿度管理，以大约60％程度作为标准。在呼吸的一部分吸气中使用空气的情况下，用过滤器除去尘埃等后用于呼吸。为了形成本质安全防爆结构，将高浓度氢气混合气体接触的通路等用导体施加导电性材料或实施表面处理，将全部部件与人体连接(接地)。使用者以及管理者当然穿着防静电衣服，并且不能将手机等产生电磁波的设备带入作业环境内。装置的可移动部分也设定为摩擦的产生能量为基准以下的部分。在重要部分(作用于电磁波等的危险性的部位)，在外部(外表面)用衣服等进行电磁波屏蔽。根据需要，设置电磁波检测、警报用的高斯计等。
首先，确定高浓度氢气混合气体的目标氢气浓度。接着确定运转时间。本装置的标准的考虑方法中，假定运转时间为1小时以内。(为了判断适当的效果，更长的时间也不是不可能)
1)高浓度氢气混合气体的抽吸工序中，使用者戴上密闭型呼吸用面罩2。(牙套型也可以)
接着，将15b的转换阀安装到30侧，将空气送出至2侧。此时3b的阀门安装到26的循环侧。同时使抽吸加压泵9运转。另外，转换阀15安装到非循环的外部释放通路16侧。这通过使用通常的空气的试验运转，确认是否得到正常的空气流动、面罩2的安装情况和呼吸的容易程度。另外，检查容器2a的状态是否有问题，以及压力设定是否正常等。
如果至此的工序中没有问题，则转移至高浓度氢气混合气体抽吸工序。停止30，转换阀15b切换至循环侧。从氢气和氧气供给装置最初仅供给设定的氧气。气体供给量通常在6L/分钟至12L/分钟之间设定。此时，如果没有选择二氧化碳吸收的循环式，则接着从32供给氢气，仅仅设定比率来调节氧气和氢气，供给上述的6L/分钟至12L/分钟的程度作为总量，通过阀门15经由流路16的呼气进行17的燃烧处理或被释放到18的大气中安全地处理。
如果选择循环运转，则暂时继续运转，如果呼气中的氮气浓度和管道的浓度降低至设定值，则此时的氧气浓度与通常的大气相比增高，因此，一度停止氧气的供给，从32仅供给氢气。此时循环和排气转换阀15切换至循环侧。在循环式中，来自32的氢气的供给量通过与总量的比率来确定。此处，将使用者的肺总容量(TLC)与来自呼吸用面罩2循环管道中的气体容积(空间容量)加起来作为总量，例如，其如果为12L的容积，则只要将初期氢气浓度设定成30％，就是12L×30％＝3.6L，从32合计供给3.6L的氢气。循环通路的氧气浓度降低，如果设定值例如为21％，则从32再次持续供给相当于由呼吸消耗的氧气部分的量。在此期间，使用者持续呼吸，氢气由肺泡进入血液中。另外，设定时间或氢气浓度只要降低至设定值，就转移至结束工序。
在结束工序中，努力除去危险性。停止32的氢气和氧气的供给，循环和扫气转换阀15b切换至扫气侧，使扫气用空气送风装置运行，空气输送至呼吸用面罩2，泵9运转，循环和排气转换阀15切换至排气侧，呼气在安全的状态下被处理。如果呼气中的氢气浓度降低至设定值(通常假定为约2％)，则能够将面罩安全地摘下。此处，9和30停止，运行结束。另外，最终工序中的30的空气供给量减少至与呼吸量为相同程度，抑制呼气的氢气浓度因稀释而引起的传感器误差。由此，使用者摘下呼吸用面罩2，结束工序。
另外，关于28的CO2吸收剂，在使用ヤバシライム(商品名)的情况下，1L的ヤバシライム中以6L/分钟(直接呼吸量)被认为有40小时程度的标准寿命，(医疗用途的情况下)泵如果停止，则28接近密封状态，因此，能够一定程度地反复使用。(循环路的二氧化碳浓度如果超过设定值，则成为交换期)
关于气溶胶的吸入，在上述的高浓度氢气混合气体的抽吸结束、扫气工序结束后，在仍安装有呼吸用面罩2的状态下，吸气用转换阀3a、呼气用转换阀3b同时切换至来自气溶胶供给装置8的管道和气溶胶的水分捕集装置21侧，将含有高氧化性的气溶胶的空气以约6L/分钟至约12L/分钟的流量从8送至2。即使在上述高浓度氢气混合气体的吸入的情况下也同样，但气溶胶的抽吸中，呼吸法也很重要。为了将气溶胶送达至肺泡的深处，一定程度的深呼吸也很重要。在带电微粒水的情况下，粒径足够小，但在铁离子或铜离子的微小液滴的情况下，也利用通过雾化器或其他喷雾装置产生的粒径最小约1μm的液滴。基于各专业医生和该方面的专业技术人员的管理进行治疗。在判断气溶胶的有效抽吸率、或在肺泡内部表面的有效到达率的同时进行。
使气溶胶的吸入工序结束的情况下，在该呼气中不存在爆炸性的成分，因此，单纯地停止来自8的气溶胶的供给即可。如果没有之后的工序，则摘下呼吸用面罩后结束。如果再进行高浓度氢气混合气体的抽吸，则将3a、3b的吸气用以及呼气用的切换阀转换至高浓度氢气混合气体用于呼吸，反复进行初期的工序操作的高浓度氢气混合气体抽吸工序。图2的实施例2除了将中央的防灾结构从水泡式火焰隔绝装置变更为爆炸灭火器不同之外，其他部分基本相同。另外，在爆炸灭火器方式中，如图16所示，也可以将爆炸灭火器的位置设置在呼吸用面罩的附近。但是，在使用爆炸灭火器的结构中，有时也根据情况加入吸气的加湿单元。关于控制系统没有用标记表示，但形成该程度的系统时，通常根据微型机算机等统一管理、控制传感器信息。
图3为实施例3，基本上通过使用者1的自主呼吸进行气体流路的气体循环。在11-氧气供给源中，考虑流路的气体通过阻力，以约数厘米水柱H2O的正压进行驱动。关于12的氢气供给源也同样。在利用13的CO2吸收装置的呼气再循环式中使用的情况下，与上述的用法相同，氢气的供给量预先确定总量来供给。也可以使用2c(带呼吸阀)的牙套型面罩来代替2b的面罩。在(附有鼻夹)图3中，在4或5的爆炸灭火器的吸气侧上游或呼气侧下游，发生任何火灾爆炸的情况下，在高浓度氢气混合气体的流路内传播的冲击压和火焰用4,5的爆炸灭火器的部分完全被阻滞。当然使用水泡式火焰隔绝装置代替4,5也同样。因此，此处如果消耗吸气用的氧气，则吸气的氧气浓度极端降低，如果在该状态下持续呼吸，则由于缺氧，通过紫外线传感器或其他的传感器，检测现象，切换3的切换阀，将吸气侧从6b的紧急用的吸气进入口抽吸标准氧气浓度为21％的外气，保持呼吸。呼气的氢气浓度高，因此，经过5由排气流路在18中稀释并释放到大气中或者在17中进行燃烧处理。这些控制通过各部位设置的传感器和计算机进行程序控制。另外，如果爆炸灭火器等所使用的各构成部分附着灰尘等污渍等、有安全性能的降低前兆的话，则视为到达寿命，进行更换。
图15为实施例4，是空气呼吸器、或循环式氧气呼吸器的嵌入用的爆炸灭火器的一例，通常背在后背上使用。通过进入呼吸面罩正前方的呼吸通路，抽吸在氧气中加入氢气的、高浓度氢气混合气体等，由此，氢气进入体内的血液中。当然已经存在的循环呼吸系统以能够混合氢气进行抽吸的方式对本质安全防爆结构进行必要的设计变更，万一发生事故时，从爆炸火灾保护人体的肺功能的作用。这些没有用于通常的作业用，而是为了应对由于例如原子能发电厂的事故等在受到放射线、特别是伽马射线照射这样的苛刻环境中降低伽马射线透过人体时所产生的活性氧的不良影响。另外嵌入式爆炸灭火器所设置的外部衣服使用电磁波遮蔽剂等，减少来自外部的电磁能量照射的影响。另外，也可以使用水泡式火焰隔绝装置代替爆炸灭火器。
产业上的可利用性
使呼吸装置的系统整体形成本质安全防爆方式，作为安全装置进一步设置爆炸灭火器等，取消了氢气混合气体的利用上限浓度4％，能够涉足未到达的领域，关于原本的氢气所具有的各种各样的医学效果、效用，进行广泛的实验、临床试验、实际应用。另外，不仅仅是对放射线防护(降低通过伽马射线在人体内产生的活性氧)，相反，利用氢气和活性氧的羟基自由基，也能够应用于针对肺泡内的各种病毒、多剂耐性菌等的治疗的辅助等用途。
符号说明
1 人体(高浓度氢气混合气体呼吸装置的使用者)
2 呼吸用的面罩(密闭型)(内置压量传感器)
2a 容器
2b 呼吸用面罩(带呼吸阀)
2c 牙套型面罩(带呼吸阀、附有鼻夹)
3 呼吸通路转换阀(吸气转换)
3a 吸气用转换阀
3b 呼气用转换阀
4 吸气用爆炸灭火器(用多孔金属纤维制作)
5 呼气用爆炸灭火器(用多孔金属纤维制作)
6b 紧急用的吸气用空气进入口
8 气溶胶供给装置(带电微粒水或过渡金属和抗坏血酸络合物溶解微小液滴、微粒水)
9 抽吸加压泵(椭圆泵等)
10 转换阀
11 氧气供给源
12 氢气供给源
13 CO2吸收装置(除了吸收剂、氢氧化钙之外：ヤバシライム之外)
15 循环和排气转换阀
15b 循环和扫气用转换阀
16 排气气体流路
17 将呼气用发动机等进行燃烧处理的装置
18 将呼气安全地释放到大气中的器具等
19 人体传感器(脉搏氧饱和度仪、二氧化碳监测仪之外)
20 表示从人体的气管至肺泡
21 气溶胶的水分捕集装置
22 氧气供给源
23 装置的基座(台座)
24a 呼气抽吸用罐的水平仪(包含水温计)
24b 吸气加压用罐的水平仪(包含水温计)
25 呼气抽吸口和各种气体传感器(CO2浓度、H2浓度、O2浓度等)、压力计
26 呼气抽吸用容器(通过负压运转)
27 循环气体送出用容器(通过加压运转)
28 CO2吸收剂(吸附)滤毒罐、氢氧化钙之外
29 (CO2减少或除去就结束)添加了氧气、氢气的循环气体的送出口和各种气体传感器等
(CO2浓度、O2浓度、H2浓度、气体温度计、湿度计、压力计等)
30 扫气用空气送风装置
31 氢气泄漏检测
32 吸气用氧气和氢气的供给装置(水中释放)或滤毒罐侧释放
33 呼气抽吸用的爆炸灭火器单元(后段中包含加湿装置)
34 吸气用的爆炸灭火器单元(前段中包含各种传感器)

Claims (5)

1.一种高浓度氢气混合气体呼吸系统，其特征在于，在用于向人或动物的呼吸器中的吸入用途而在空气或氧气中添加氢气并进行抽吸的呼吸装置中，在从氢气混合气体的发生源或供给源至使用者佩戴的呼吸用面罩或牙套型面罩、进而至呼气排出路径的氢气混合气体接触的全部路径中，其构成要素由相对于氢气混合气体的爆炸危险范围为本质安全防爆的结构构成，另外具有将残留有超过爆炸界限的氢气呼气用惰性气体或空气搅拌稀释来成为4.1％以下的爆炸界限以外的混合气体释放到大气中、或者将超过爆炸界限的氢气浓度的呼气直接导入内燃机的发动机的吸气口中而使该发动机运转并安全地进行燃烧处理后释放到外部空气中的单元，其中，使用浓度超过氢气爆炸危险范围的混合比下限4.1％的氢气混合气体。
2.根据权利要求1所述的高浓度氢气混合气体呼吸系统，其特征在于，具有在氢气混合气体供给源或中途的气体通路中由于预期外的静电放电等而万一发生燃烧火焰或爆轰状态的情况下，在中途阻止该火焰或爆轰波向口腔部分、呼吸用面罩或牙套型面罩中的传播以保护人体的呼吸器官的单元，在假定火灾发生部分的口腔一侧设置用电磁波屏蔽剂等覆盖了至少外周的一部分的爆炸灭火器或水泡式火焰隔绝装置，还采用了在该爆炸燃烧时用于供给抽吸必须的氧气浓度的吸气的装置和安全策略。
3.根据权利要求2所述的高浓度氢气混合气体呼吸系统，其特征在于，构成如下循环式呼吸系统：从呼气中除去或减少二氧化碳，进一步向其中添加必要量的氧气，根据需要适量添加氢气，并使用二氧化碳吸收剂来作为吸气再利用的手段。
4.根据权利要求3所述的高浓度氢气混合气体呼吸系统，其特征在于，具有与高浓度氢气混合气体的供给管并设的、将以溶解羟基自由基、·OH的带电微粒水或内置羟基自由基、·OH的带电微粒水作为主成分的气溶胶喷雾供给到呼吸用面罩或牙套型面罩中的单元，具有能够在任意的时刻切换该气溶胶的抽吸与高浓度氢气混合气体的抽吸来使用的气体流路连接。
5.根据权利要求4所述的高浓度氢气混合气体呼吸系统中，其特征在于，具有喷雾供给气溶胶来代替带电微粒水的单元，该气溶胶以过渡金属离子中至少2价铁离子Fe2+或1价铜离子Cu+的抗坏血酸络合物溶解的微小液滴作为主成分，并具有能够在任意的时刻切换该气溶胶的抽吸与高浓度氢气混合气体的抽吸来使用的气体流路连接。
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