CN108697872A - 氧浓缩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供氧浓缩装置，作为具备通过选择与吸附剂的劣化状态相应的最优吹扫时间而在极短的时间内恢复至适合于治疗的氧浓度的控制工具的氧浓缩装置，其特征在于，在氧浓度传感器的检测值为氧浓缩气体的氧浓度控制值以下，压力传感器的检测值为在缩短吹扫时间的控制前后氧浓度显著上升的吸附压以上的情况下，进行吸附剂的吸湿劣化判定，进行与设定时间相比缩短吹扫工序的时间的控制。

Description

氧浓缩装置
技术领域
本发明涉及使用与氧相比优先地吸附氮的吸附剂的压力变动吸附型氧浓缩装置，特别是涉及对慢性呼吸系疾病患者等进行的氧吸入疗法所使用的医疗用氧浓缩装置。更详细而言，涉及根据压力和浓度判断吸附剂的劣化程度，可一面与劣化程度相应地适时切换为最优运转条件，一面进行运转的氧浓缩装置。
背景技术
近年来，受哮喘、肺气肿、慢性支气管炎等呼吸系疾病折磨的患者有增加的倾向，作为其治疗法，最有效的一种是氧吸入疗法。这样的氧吸入疗法是使患者吸入氧气或氧浓缩气体。作为其氧供给源，已知有氧浓缩装置、液态氧、氧气瓶等，由于使用时的便利性或保养管理的简易性等理由，特别是作为家庭氧疗法的治疗装置，主流上使用氧浓缩装置。
氧浓缩装置是浓缩空气中存在的约21%的氧并供给至使用者的装置，其包括使用选择性地透过氧的膜的膜式氧浓缩装置和使用能优先地吸附氮或氧的吸附剂的压力变动吸附型氧浓缩装置，由于可得到90%以上的高浓度的氧，所以压力变动吸附型氧浓缩装置成为主流。
压力变动吸附型氧浓缩装置通过交替地重复进行吸附工序、解吸工序、吹扫工序，可连续地生成高浓度的氧气，所述吸附工序是向作为与氧相比选择性地吸附氮的吸附剂填充有5A型或13X型、Li-X型等分子筛沸石的吸附筒，供给由压缩器压缩的空气，在加压条件下使氮吸附于吸附剂，得到未吸附的氧浓缩气体，所述解吸工序是将所述吸附筒内的压力减至大气压或更低，使吸附于吸附剂的氮解吸并排气，所述吹扫工序是通过使用生成的氧浓缩气体的一部分吹扫解吸工序的吸附筒而促进吸附剂的再生。
由于这样的沸石吸附剂具有除了氮、氧这样的特定气体以外，还非常好地吸附水分的性质，所以有吸附剂因吸附原料空气中的水分而经时劣化，生成氧浓度逐渐降低的问题。在氧浓缩装置的运转中，在将吸附于吸附剂的氮解吸排气的同时，再生吸附剂的解吸工序中，与氮一同同时排出大量的水分，但尽管如此，由于残留的水分逐渐地蓄积于吸附剂，所以通常在经过一定时间后更换吸附剂。另外，在定期检查时，确认稳定地生成氧浓缩气体，在产生异常的情况下，进行装置本身的更换。
在氧浓度的降低水平超过容许范围的情况下，发出氧浓度异常警报，患者向销售商要求更换氧浓缩装置。直至完成装置的更换，患者必须从暂时地配置在家中的氧气瓶吸入氧，很是损害患者的QOL：生活质量。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2002-253675号公报
专利文献2：日本特开2000-516854号公报
专利文献3：日本特开2013-13497号公报
专利文献4：WO2014/046297号。
发明内容
发明所要解决的课题
由于如上所述的氧浓缩装置的使用者多为慢性呼吸系疾病患者，所以长时间使用这样的氧浓缩装置。另一方面，由于根据疾病的严重性决定处方氧流量，所以在轻微症状患者的情况下只在劳作时或以1日数小时这样的处方进行氧吸入。例如在每1日进行1小时的氧吸入的患者的情况下，在1年内氧浓缩装置的使用时间为365小时，累积停机时间为8395小时。在以如上所述的间歇运转驱动氧浓缩装置的情况下，在装置的停机时间内水分侵入至吸附筒，另外由于因重复间歇运转而产生的装置内的温度变化，促进吸附筒内的水分的扩散。由此，吸附剂有时会骤然地劣化，引起生成氧的浓度降低。
在这样的氧浓缩装置中，为了补偿氧浓度的降低，已知有用氧浓度传感器探测制品气体中的生成氧浓度，在氧浓度降低的情况下，通过增大压缩器风量来提高吸附压，以补偿氧浓度的技术(专利文献1)。但是，随着吸附剂劣化，最优吹扫时间逐渐缩短。即使按照初期所设定的吹扫时间增大压缩器的风量，对浓度恢复也无大的效果，此外还会因升高吸附压而损害省电性。
另外，在氧浓缩装置中，还已知有在用氧传感器探测的制品气体中的氧浓度降低的情况下，通过基于该值变更吸附解吸的循环时间的值等进行反馈控制来维持制品气体中的氧浓度的技术(专利文献2、3)。但是，由于这些技术根据氧浓度的降低间接地探测吸附剂的劣化，所以难以唯一地确定最优吸附解吸的循环时间，有将各工序时间等参数调整为最优状态，使氧浓度上升至对治疗适宜的值耗费时间这样的问题。
此外，虽然专利文献4所示的技术是将压缩器的转速控制与吹扫时间的控制组合，但变更吹扫时间是在压缩器的转速达到控制上的上限值之后。有直至实际进行对于吸附剂劣化而言浓度上升效果高的吹扫时间变更需要相当的时间的问题。
因此，在本发明中，提供在氧浓缩装置中用各种传感器探测运转中的吸附压力和氧浓度、环境温度，每隔一定时间根据吸附压力和氧浓度以多个等级判定吸附剂的劣化程度，并每次记忆的技术。此外，提供预先设定与劣化的各个等级和环境温度及设定流量相应的最优吹扫时间表，在劣化的程度改变或环境温度超过阈值而变更设定流量的情况下，通过迅速地将吹扫时间变更为最优值，在极短的时间内恢复至适合于治疗的氧浓度的控制。
解决课题的手段
本发明提供以下氧浓缩装置。
1. 氧浓缩装置，其是压力变动吸附型氧浓缩装置，具备：多个吸附筒，所述吸附筒填充有与氧相比选择性地吸附氮的吸附剂；压缩器，所述压缩器向所述吸附筒供给加压空气；流路切换工具，所述流路切换工具用于依次切换所述压缩器和各吸附筒间的流路，在规定时间点重复向各吸附筒供给加压空气来排出氧浓缩气体的吸附工序、将各吸附筒减压来再生吸附剂的解吸工序、向解吸工序侧吸附筒导入来自吸附工序侧吸附筒的氧浓缩气体的吹扫工序；流量设定工具，所述流量设定工具将氧浓缩气体调整为所期望的流量进行供给；氧浓度传感器，所述氧浓度传感器测定氧浓缩气体浓度；压力传感器，所述压力传感器探测所述吸附筒的压力；控制工具，所述控制工具控制所述压缩器、所述流路切换工具的动作；其特征在于，
具备：判断工具，所述判断工具在基于该氧浓度传感器的检测值控制该压缩器的转速的同时，基于该氧浓度传感器的检测值和该压力传感器的检测值判断吸附剂的吸湿劣化；控制工具，所述控制工具在满足吸湿劣化的判断基准的情况下，控制流路切换工具的切换时间使得与设定时间相比缩短所述吹扫工序的时间；
该吸湿劣化的判断基准是该氧浓度传感器的检测值为作为氧浓缩气体的氧浓度控制值的基准浓度值以下，并且该压力传感器的检测值为在缩短所述吹扫时间的控制前后氧浓度显著上升的吸附压以上。
2. 上述1记载的氧浓缩装置，其中，该判断工具是具备与吸附剂的吸湿劣化状态相应的最优吹扫时间的表，在氧浓缩装置的运转中每隔规定时间判断吸附剂的吸湿劣化状态，基于判断结果，该控制工具进行流路切换工具的切换时间的变更控制的工具。
3. 上述2记载的氧浓缩装置，其中，该判断工具具备在氧浓缩装置运转中，基于该压力传感器和该氧浓度传感器的检测值，以多个等级判定该吸附剂的劣化状态的基准压力，同时具备记忆基于基准压力值设定的劣化状态等级的判定结果的记忆工具。
4. 上述1~3中任一项所记载的氧浓缩装置，其特征在于，进一步具备探测该氧浓缩装置的温度的温度传感器，该判断工具具备与该温度传感器的检测值和该流量设定工具的设定流量值相应的最优吹扫时间的表，具有在温度超过阈值或变更设定流量的情况下，与压缩器的风量控制相比优先实施吹扫时间的变更的控制工具。
5. 上述4记载的氧浓缩装置，其中，该判定工具具备吸附剂向改善方向的劣化状态判定的判断基准，满足该氧浓度传感器的检测值为规定浓度值以上、该压力传感器的峰值为规定值以下这2个条件。
6. 上述5所记载的氧浓缩装置，其中，该判定工具具有以下功能：在满足吸附剂向改善方向的判定基准而变更劣化状态判定的情况下，监视变更吹扫时间前后的该氧浓度传感器的检测值，在变更后氧浓度降低的情况下，将劣化状态判定复原，此后即使满足向新品方向的劣化状态判定基准，也不变更判定值。
7. 吸附剂的劣化判定方法，其是在具备填充有与氧相比选择性地吸附氮的吸附剂的吸附筒，通过在规定时间点切换向各吸附筒供给加压空气来排出氧浓缩气体的吸附工序、将各吸附筒减压来再生吸附剂的解吸工序、向解吸工序侧吸附筒导入来自吸附工序侧吸附筒的氧浓缩气体的吹扫工序，从而生成氧的压力变动吸附型氧浓缩装置中，在氧浓缩气体浓度为作为氧浓缩气体的氧浓度控制值的基准浓度值以下，并且吸附筒的压力为在进行缩短吹扫时间的控制前后氧浓度显著上升的吸附压以上的情况下，判定吸附剂劣化。
发明的效果
根据本发明的氧浓缩装置，不仅可补偿由装置的环境变化导致的生成氧浓度的降低，而且即使在生成氧浓度因由间歇运转导致的吸附剂的劣化而降低的情况下，也可迅速上升至适合于使用的浓度，此外可实现耗电功率的降低、氧浓缩装置的长期使用和保养时间的长期化。
另外，可早期地探测吸附剂的劣化状态，不仅可确保作为氧浓缩装置的品质，而且可实现检修时间的适当化、检修所涉及的操作成本的削减。
附图说明
图1表示示出作为本发明的实施方式例的压力变动吸附型氧浓缩装置的流程的示意结构图。图2表示本发明的氧浓缩装置的控制流程图。图3表示劣化状态判定所涉及的吹扫时间控制、压缩器的风量控制的关系图，图4表示示出劣化状态判定的转变的关系图，图5表示劣化判定状态与吸附压和环境温度的关系图。
图6表示示例出吸附剂的劣化发展所伴有的压力和最优吹扫时间的转变的图，图7表示示出安装有本发明的劣化状态判定、吹扫时间变更动作和压缩器风量控制功能的氧浓缩装置的氧浓度变动的关系图，图8表示只安装有压缩器风量控制功能的氧浓缩装置的氧浓度变动。
具体实施方式
[氧浓缩装置]
使用附图说明本发明的氧浓缩装置的实施方式例。
图1是示例出作为本发明的一个实施方式的压力变动吸附型氧浓缩装置的示意装置结构图。本发明的氧浓缩装置具备：供给加压空气的压缩器102；填充有与氧相比选择性地吸附氮的吸附剂的2个吸附筒107A、107B；作为切换吸附工序、解吸工序或均压工序等的顺序的流路切换工具的供给阀105A、105B，排气阀106A、106B，均压阀110。从加压空气分离生成的氧浓缩气体用控制阀113调整为规定流量，在用过滤器115除尘后，使用鼻套管116供给至使用者。
压缩器102是氧浓缩装置中的最大噪音源，也是热源。在通过收纳于压缩器箱来实现降低噪音的同时，通过冷却风扇103进行温度调整。
首先，从外部吸入的原料空气从具备用于除去尘埃等异物的外部空气吸入过滤器101的空气吸入口吸入至装置内。此时，在通常的空气中，含有约21%的氧气、约77%的氮气、0.8%的氩气、1.2%的二氧化碳等气体。在这样的氧浓缩装置中，浓缩排出作为呼吸用气体所需要的氧气。
氧浓缩气体的排出通过以下方法来进行：通过对填充有与氧分子相比选择性地吸附氮分子的沸石吸附剂的吸附筒107A、107B，开闭供给阀105A、105B，排气阀106A、106B，一面依次切换作为对象的吸附筒的流路，一面供给通过压缩器102加压的原料空气，在加压的吸附筒内选择性地吸附除去原料空气中含有的约77%的氮气。作为这样的吸附剂，可使用5A型、13X型、LiX型等分子筛沸石等。
所述吸附筒107由填充有吸附剂的圆筒状容器形成，通常除了单筒型、双筒型以外，使用3筒以上的多筒型，但为了连续且有效地从原料空气制备氧浓缩气体，优选使用双筒型或多筒型的吸附筒。
另外，作为所述压缩器102，作为只具有压缩功能或具有压缩、真空功能的压缩器，除了使用双头型的摆动型空气压缩机以外，也有使用螺杆型、旋转型、涡旋型等回转型空气压缩机的情况。另外，驱动该压缩器的电机的电源可为交流或直流。
在吸附工序中，从压缩器102供给的加压空气通过供给阀105A供给至一个吸附筒107A。在加压状态的吸附筒107A内使空气中的氮气吸附于吸附剂，将以未吸附的氧作为主要成分的氧浓缩气体从吸附筒107A的制品端排出，通过设置使得不向吸附筒倒流的止回阀108A，流入至制品罐111。
另一方面，吸附于吸附筒内所填充的吸附剂的氮气为了从新导入的原料空气再次吸附氮气，需要从吸附剂解吸并吹扫。因此，在解吸工序中，将另一个吸附筒107B通过排气阀106B与排气管连接，将吸附筒107B内的压力从加压状态切换为向空气开放状态，使在加压状态下吸附于吸附剂的氮气解吸并排出至空气中，使吸附剂再生。此外，在该解吸工序中，为了提高氮的解吸效率，通过节流孔109A、109B和均压阀110将从吸附工序中的吸附筒107A的制品端侧生成的氧浓缩气体的一部分作为吹扫气体排出(吸附/吹扫工序)，进行从解吸工序中的吸附筒107B的制品端倒流的解吸/吹扫工序。
在吸附筒107A中，一面依次切换，一面进行吸附工序、吸附/吹扫工序、解吸工序、解吸/吹扫工序，在吸附筒107B中，一面依次切换，一面进行解吸工序、解吸/吹扫工序、吸附工序、吸附/吹扫工序，由此可连续地生成氧浓缩气体。
制品罐111所蓄积的氧浓缩气体例如含有95%这样的高浓度的氧气，患者自己根据医师的处方设定需要的氧流量。通过调压阀112、控制阀113等流量调整工具控制其压力和供给流量，将处方量的氧浓缩气体供给至患者。另一方面，供给至患者的氧浓缩气体的流量和氧浓度用超声型氧浓度/流量传感器114探测，基于探测结果用CPU120等运算工具控制压缩器102的转速或作为流路切换工具的供给阀105、排气阀106、均压阀110的开闭时间，以控制氧生成。
吸附压以吸附筒内压或压缩器排出压计量，如图1所示，用设置于压缩器排出侧的配管的压力传感器104或设置于吸附筒的压力传感器探测。氧浓缩装置内的温度通过设置于框体内的温度传感器117探测。
[控制的概要]
图2是示例出本发明的氧浓缩装置的控制动作流程的图。本发明的氧浓缩装置在启动后，装置达到稳定状态后，每隔5分钟、10分钟这样的预先设定的一定时间，即在每个控制周期进行吸附剂的劣化状态的确认与判定和环境温度的确认，判断是否需要进行吹扫时间控制、即吹扫时间的变更。
在需要进行吹扫时间控制的情况下，设为与压缩器的风量控制相比优先介入吹扫时间控制的流程。但是，根据劣化状态判定或环境温度的确认，在不需要进行吹扫时间的变更控制的情况下，实施图2的流程图中所示的压缩器风量控制。环境温度是使用氧浓缩装置的环境的温度，但并不限定于外部空气温度，根据温度传感器的设置位置，包括装置内温度、吸气温度、吸附床温度等装置温度。
压缩器风量控制是基于氧浓度的探测结果来控制压缩器的转速，通过控制吸附压来维持一定的氧浓度的控制，在氧浓度因吸附剂的吸湿劣化等而低于规定阈值的情况下，进行通过提高压缩器转速来提高对吸附筒的供给风量，由此提高吸附压来提高制品氧浓度的控制。另外，在超过规定阈值的情况下，进行通过降低压缩器转速来降低吸附压，降低氧浓度至规定浓度这样的节能控制。
劣化状态和环境温度的判定在每个控制周期每次实施，此后的吹扫时间控制或压缩器的风量控制只实施其中的任一种。实行的优先性为吹扫时间控制、压缩器的风量控制的顺序，实际的动作如图3所示。
图3示意性地表示压缩器风量控制与吹扫时间控制的关系。例如，以10分钟的控制周期进行吸附剂的劣化判定，在与规定阈值相比发现氧浓度降低，但不满足吹扫时间控制的变更条件的情况下，进行压缩器风量控制，进行维持氧浓度为规定阈值的控制。在下一次的控制时间点，在氧浓度低于规定阈值，压力也为阈值以上时，在根据劣化状态的判定判断需要进行吹扫时间控制的情况下，不进行压缩器风量控制，而优先进行吹扫时间控制。在每个控制周期重复实施这样的控制。需说明的是，在图3的最后一半，表示在氧浓度低于控制目标值范围的情况下，即使进行更进一步的吹扫时间控制、压缩器风量控制，也未发现氧浓度上升，判断不需要进行控制的状态。
在变更设定流量的情况下，重置控制周期的计时器，从达到装置稳定状态后起，再次开始每个控制周期的劣化状态的判定和环境温度的确认。
需说明的是，图3是在每个控制周期开展压缩器转速或吹扫时间的变更控制的示意图，但实际上只要劣化状态的判定没有变更，就不开展吹扫时间变更控制。
[劣化状态的判定]
劣化状态的判定是根据吸附筒峰压力和制品气体中的氧浓度以多个等级判定吸附剂的劣化状态。在这里，将劣化状态以新品、劣化1、劣化2这3个等级为例进行说明，但只要是2个等级以上的多个等级的判定即可，并不限定于此。
如图4所示，不取决于目前的劣化状态，劣化状态可向任意的劣化状态转移。例如，可以是如新品→劣化2这样地劣化状态骤然发展，越过1个等级，或如劣化1→新品这样地吸附性能向恢复方向转移。
判定时间点是氧浓缩装置启动后或设定流量变更后，从制品气体的氧浓度或吸附压等达到稳定状态起，以一定时间间隔在每个控制周期进行判定。劣化判定方法如下所述来进行。
对于向劣化方向的判定，在满足1) 氧浓度为一定值以下、2) 吸附筒峰压力为劣化侧压力阈值(新品_degr、劣化1_degr)以上这两个条件的情况下，进行向劣化方向的判定。例如，进行向新品→劣化1、劣化1→劣化2或新品→劣化2的判定。另外，对于向新品方向、即吸附性能的恢复方向的判定，在满足3) 氧浓度为一定值以上、4) 吸附筒峰压力为低于新品侧压力阈值(劣化1_new、劣化2_new)这两个条件的情况下，进行向新品方向的判定。例如，进行向劣化1→新品、劣化2→劣化1、劣化2→新品的判定。
在向劣化方向的判定中氧浓度的设定值基于例如90%等供给的氧浓缩气体的下限值来设定。在向新品方向的判定中氧浓度的设定值设定为比劣化方向的设定值高的值。
每个设定流量设定各自的压力阈值。另外，如图5所示，在装置的使用温度范围宽的情况等温度对吸附压的影响大的情况下，设置高温侧、低温侧等的温度阈值，压力阈值基于设定流量和吸气温度来设定。需说明的是，为了防止在压力或温度阈值附近频繁地变更劣化状态判定，对压力阈值和温度阈值设置迟滞(hysteresis)。
需说明的是，在本申请发明中吸附筒的压力并不限定于吸附筒压力，只要是压缩器的排出压或贮留制品氧气的制品罐压、吸附筒配管压力等可推断吸附压的压力即可。另外，除了压力值以外，由于可通过在压缩器的排出侧与吸附筒之间设置流量计，根据压缩器流量值计算吸附筒压力，所以也可根据压缩器风量和制品气体中的氧浓度判定吸附剂的劣化状态。
[劣化判定压力阈值的设定]
图6是示例出吸附剂的劣化发展所伴有的压力和最优吹扫时间的转变的图。吸附剂的劣化按照新品→劣化状态A→劣化状态B→劣化状态C的顺序发展。随着劣化状态的发展，吸附压逐渐上升，吹扫时间的最优点逐渐转变为短的时间。另外，可确认在劣化发展的条件下，若以非最优的吹扫时间运转，则浓度大幅降低。
本发明利用上述特征，在吸附压力上升，并且氧浓度低的情况下，判断为在吸附剂劣化而吹扫时间非最优的状态下运转，变更劣化状态判定使得从新品至劣化1、从劣化1至劣化2，基于各自的吸附剂的劣化状态变更为预先设定的最优吹扫时间表的值。
在劣化方向进行判定时的压力阈值(例如新品_degr、劣化1_degr)的条件为在吹扫时间缩短前后氧浓度显著上升的吸附压以上。
在图6中，若为新品_degr的压力值以上，则吹扫时间为4.0秒时浓度显著比吹扫时间为5.0秒时高，若为劣化1_degr的压力值以上，则吹扫时间为3.0秒时浓度显著比吹扫时间为4.0秒时升高。在这种情况下，将新品的吹扫时间设定为5.0秒，将劣化1的吹扫时间设定为4.0秒，将劣化2的吹扫时间设定为3.0秒。
若过度将劣化方向的压力阈值的设定值设为低的值，则会在早期判定为劣化，浓度反而下降，另一方面，若过度设定为高的值，则由于未判断为劣化而继续运转，所以无法有效地使浓度上升。对于在吹扫时间缩短前后判断为氧浓度显著上升的压力值，期望在大致±10kPa左右的范围内进行设定。
取决于使用环境或状态的变化，吸附剂的状态也有向吸附剂的再生方向、新品方向而非劣化方向转变的情况。通过将在新品方向进行判定时的压力阈值(劣化1_new、劣化2_new)设定为与在劣化方向进行判定的压力阈值(新品_degr、劣化1_degr)相比低5~10kPa左右的值，可防止在阈值附近频繁地切换判定值。例如，可防止在新品_degr与劣化1_new之间、劣化1_degr与劣化2_new之间的频繁的切换。
需说明的是，在取得图6的数据时，是在来自压缩器的风量一定的条件下取得，吸附剂的劣化程度以外的条件相同。
[吹扫时间的控制]
根据设定流量、劣化判定值、环境温度，使用预先设定的表，基于控制周期，根据每隔一定时间的判定，在根据氧浓度和吸附压的值变更劣化判定值的情况或变更环境温度的情况下，进行将吹扫时间变更为规定的值的控制。需说明的是，在变更设定流量的情况下，如图2的流程所示，重新从最初进行控制。
在劣化判定向新品侧转移的情况，且氧浓度因吹扫时间的变更而降低的情况，即吹扫时间变更前后的氧浓度的变化(ΔO2)为负的情况下，恢复为变更前的劣化判定值。在吸附剂劣化的状态下错误地判定为新品状态的情况下，由于假定氧浓度因吹扫时间的变更而骤然降低，所以比较吹扫时间变更前后的氧浓度，在浓度降低的情况下，优选将劣化判定值复原，将吹扫时间复原。另外，在一旦因上述动作而恢复为原来的劣化状态的情况下，为了防止由误判导致的氧浓度的降低，优选设计为在此之后即使满足在新品侧进行判断的条件，也不向新品方向转移。
在进行吹扫时间的变更的情况下，不一次性地进行向目标吹扫时间的变更，而是分成数次进行变更。骤然的工序时间变更导致氧浓度的变动，稳定需要时间。
实施例
图7示例出在安装有本发明的劣化状态判定或与之相伴的吹扫时间变更动作、压缩器风量控制的图1的氧浓缩装置中搭载劣化的吸附筒进行运转的结果，图8示例出对不进行劣化状态判定或吹扫时间控制而只安装有压缩器风量控制的氧浓缩装置同样搭载劣化的吸附筒进行运转的结果。需说明的是，在图7、图8中横轴的时间、纵轴的浓度等的标尺均相同。
根据图7，在有本发明的劣化状态判定或吹扫时间的变更动作的情况下，从启动起在一定时间后进行劣化判定(E7)，判定吸附剂从新品状态劣化为劣化2，与之相伴，进行将吹扫时间分成2个阶段从5.0秒缩短为3.0秒的动作(D7)。由于该动作，氧浓度大幅上升(A7a)，此后介入的压缩器风量控制(C7b)也有效地起作用，连同吸附筒峰压的上升(B7b)一起发现氧浓度的上升效果(A7b)，由此从启动后起在短时间内达到适合于治疗的氧浓度。
另一方面，在作为比较对象如图8所示的无劣化状态判定(E8)或吹扫时间的变更动作(D8)的情况下，由于压缩器风量控制，压缩器的转速上升(C8a、C8b、C8c)，吸附筒峰压(B8a、B8b、B8c)也上升，但不进行吸附剂的劣化状态判定，不缩短吹扫时间等以适宜的吹扫时间进行运转。因此，可确认有即使吸附压上升，氧浓度(A8a、A8b)也不上升的情况。判明在吹扫时间不适宜的条件下，即使使压缩器的风量上升，也难以有助于浓度。
因此，本发明的氧浓缩装置在氧浓度因吸附剂的劣化而降低的情况下，也可迅速地上升至适合于使用的浓度，可期待与耗电功率的降低、氧浓缩装置的长期使用和保养的长期化有关的效果。
这样的吸附剂的劣化判定在劣化发展速度比当初假定的吸附剂的检修时间快的情况下，可通过观察劣化状态判定值的标志来早期地发现更换装置，可实现检修的适当化。
产业上的可利用性
本发明的氧浓缩装置作为医疗用氧浓缩装置，可用作用于针对受哮喘、肺气肿、慢性支气管炎等呼吸系疾病折磨的患者的氧吸入疗法的氧供给源。更具体而言，即使在吸附剂因间歇运转等而吸湿劣化的情况下，也可将生成的氧维持在高浓度，可提供能够长期稳定地生成高浓度氧的氧浓缩装置。

Claims (8)

1.氧浓缩装置，其是压力变动吸附型氧浓缩装置，具备：多个吸附筒，所述吸附筒填充有与氧相比选择性地吸附氮的吸附剂；压缩器，所述压缩器向所述吸附筒供给加压空气；流路切换工具，所述流路切换工具用于依次切换所述压缩器和各吸附筒间的流路，在规定时间点重复向各吸附筒供给加压空气来排出氧浓缩气体的吸附工序、将各吸附筒减压来再生吸附剂的解吸工序、向解吸工序侧吸附筒导入来自吸附工序侧吸附筒的氧浓缩气体的吹扫工序；流量设定工具，所述流量设定工具将氧浓缩气体调整为所期望的流量进行供给；氧浓度传感器，所述氧浓度传感器测定氧浓缩气体浓度；压力传感器，所述压力传感器探测所述吸附筒的压力；控制工具，所述控制工具控制所述压缩器、所述流路切换工具的动作；其特征在于，
具备：判断工具，所述判断工具在基于所述氧浓度传感器的检测值控制所述压缩器的转速的同时，基于所述氧浓度传感器的检测值和所述压力传感器的检测值判断吸附剂的吸湿劣化；控制工具，所述控制工具在满足吸湿劣化的判断基准的情况下，控制流路切换工具的切换时间使得与设定时间相比缩短所述吹扫工序的时间；
所述吸湿劣化的判断基准是，所述氧浓度传感器的检测值为作为氧浓缩气体的氧浓度控制值的基准浓度值以下，并且所述压力传感器的检测值为在缩短所述吹扫时间的控制前后氧浓度显著上升的吸附压以上。
2.权利要求1的氧浓缩装置，其中，所述判断工具是具备与吸附剂的吸湿劣化状态相应的最优吹扫时间的表，在氧浓缩装置的运转中每隔规定时间判断吸附剂的吸湿劣化状态，基于判断结果，所述控制工具进行流路切换工具的切换时间的变更控制的工具。
3.权利要求2的氧浓缩装置，其中，所述判断工具具备在氧浓缩装置运转中，基于所述压力传感器和所述氧浓度传感器的检测值，以多个等级判定所述吸附剂的劣化状态的基准压力，同时具备记忆基于基准压力值设定的劣化状态等级的判定结果的记忆工具。
4.权利要求1~3中任一项的氧浓缩装置，其特征在于，进一步具备探测所述氧浓缩装置的温度的温度传感器，所述判断工具具备与所述温度传感器的检测值和所述流量设定工具的设定流量值相应的最优吹扫时间的表，具有在温度超过阈值或变更设定流量的情况下，与压缩器的风量控制相比优先实施吹扫时间的变更的控制工具。
5.权利要求4的氧浓缩装置，其中，所述判定工具具备吸附剂向改善方向的劣化状态判定的判断基准，满足所述氧浓度传感器的检测值为规定浓度值以上、所述压力传感器的峰值为规定值以下这2个条件。
6.权利要求5的氧浓缩装置，其中，所述判定工具具有以下功能：在满足吸附剂向改善方向的判定基准而变更劣化状态判定的情况下，监视变更吹扫时间前后的所述氧浓度传感器的检测值，在变更后氧浓度降低的情况下，将劣化状态判定复原，此后即使满足向新品方向的劣化状态判定基准，也不变更判定值。
7.吸附剂的劣化判定方法，其是在具备填充有与氧相比选择性地吸附氮的吸附剂的吸附筒，通过在规定时间点切换向各吸附筒供给加压空气来排出氧浓缩气体的吸附工序、将各吸附筒减压来再生吸附剂的解吸工序、向解吸工序侧吸附筒导入来自吸附工序侧吸附筒的氧浓缩气体的吹扫工序，从而生成氧的压力变动吸附型氧浓缩装置中，在氧浓缩气体浓度为作为氧浓缩气体的氧浓度控制值的基准浓度值以下，并且吸附筒的压力为在进行缩短吹扫时间的控制前后氧浓度显著上升的吸附压以上的情况下，判定吸附剂劣化。
8.权利要求1~3中任一项的氧浓缩装置，其中，具有在通过所述劣化判定功能检测到一定程度以上的吸附剂劣化的情况下，向使用者或检查者通知吸附剂处于需要进行劣化更换的状态的功能。
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Application publication date: 20181023

Assignee: Imperial Medical Devices (Shanghai) Co.,Ltd.

Assignor: TEIJIN PHARMA Ltd.

Contract record no.: X2023990000273

Denomination of invention: Oxygen concentration unit

Granted publication date: 20210928

License type: Common License

Record date: 20230227

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Effective date of registration: 20230425

Address after: Osaka City, Osaka of Japan

Patentee after: TEIJIN Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: TEIJIN PHARMA Ltd.

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