JP2000005314A

JP2000005314A - 加湿管

Info

Publication number: JP2000005314A
Application number: JP17646898A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hayashi; 健林
Original assignee: Taiyo Toyo Sanso Co Ltd
Current assignee: Taiyo Toyo Sanso Co Ltd
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2000-01-11
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP3574746B2

Abstract

(57)【要約】【課題】医療用ガス等のドライガスを安全且つ簡便に
加湿することができ、長期に亘ってメンテナンスフリー
で加湿することができる加湿管を提供する。【解決手段】加湿管９２は、水分子透過性のメンブレ
ンチューブ９３に、その内部を流動するドライガス１１
ｃに乱流エネルギを付与するバッフル板９４を内装して
なる。メンブレンチューブ９３内のドライガス１１ｃ
は、メンブレンチューブ９３内にその外周面に接触する
湿潤ガス（大気等）から水分子が優先的に透過すること
により加湿され、適度の加湿ガス１１ｄとなる。バッフ
ル板９４は、メンブレンチューブ９３の軸線を中心とす
る捩じり部９４ａ，９４ｂを有するものである。メンブ
レンチューブ９３は、主たる化学構造が４弗化エチレン
と過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共
重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させ
た有機高分子薄膜で構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用ガス等のド
ライガスの供給ラインの構成部材として使用され、これ
に接触する大気等の湿潤ガスを加湿源として当該ドライ
ブガスを加湿する加湿管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、医療用ガスとしては、単成分ガ
ス（酸素ガス，窒素ガス，亜酸化窒素ガス，炭酸ガス
等）若しくは単成分液化ガス（液体酸素，液体窒素等）
の気化ガス又はこれらの混合ガス（例えば、窒素ガスと
酸素ガスとを混合させた合成空気や亜酸化窒素ガスに酸
素ガスを混合させた麻酔治療用の吸入ガス等）が使用さ
れているが、これらの医療用ガスは何れも水分を極限ま
で除去された絶乾状態のもの（例えば、大気圧下の露
点：−５６℃、水分量（体積比）：約１８．１ｐｐｍ）
である。

【０００３】すなわち、医療用ガスとしては、タンク，
ボンベ等の適宜の貯蔵容器に貯蔵された単成分ガス又は
単成分液化ガスをそのまま又は気化（単成分液化ガスを
使用する場合）若しくは混合（合成空気等の混合ガスを
使用する場合）させて使用するが、これらの単成分ガス
又は単成分液化ガスは工業的に製造されたものであり、
製造段階で、水分を不純物の一種として極限まで除去さ
れたものである。したがって、このように工業的に製造
された単成分ガス若しくは単成分液化ガスの気化ガス又
はこれらの混合ガスには、水分が殆ど含まれていない。

【０００４】また、貯蔵容器に貯蔵されたガスを使用せ
ず、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）によって得た酸素ガス
（酸素富化ガス）を在宅酸素療法用ガスとして使用する
場合もある。例えば、呼吸不全患者等が主として在宅酸
素療法に使用する医療用酸素濃縮器にあっては、大気か
ら採取した原料空気を空気圧縮装置により圧縮し、その
圧縮空気を除湿・吸着処理装置により除湿，吸着処理す
ることによって酸素富化ガスが得られる。このようにＰ
ＳＡ法により原料空気を濃縮して得られた酸素富化ガス
も、除湿・吸着処理装置により水分が除去されたもので
あり、工業的に製造されたものと同様に絶乾状態のドラ
イガスである。

【０００５】したがって、このようなドライガスたる絶
乾状態の医療用ガスをそのまま患者に供給，吸入させる
ことは、上気道粘膜の繊毛運動低下、体内水分，熱量の
損失及び喀痰の乾燥による喀出困難といった問題が生じ
ることから、一般に、人体に供給，吸入される前に医療
用ガスを適度に加湿しておくことが好ましい。例えば、
２５℃，１気圧での相対湿度６０％における大気中の水
分量（体積比）は１８７６０ｐｐｍであるが、この程度
近くまで加湿しておくことが好ましい。

【０００６】そこで、従来からも、医療用ガスの供給ラ
インにバッフル型加湿器やパスオーバ型加湿器を介設し
て、医療用ガスを加湿させることが試みられている。す
なわち、バッフル型加湿器は、医療用ガスを加湿器本体
内の精製水中にバブラーからバブリングさせ、医療用ガ
スを精製水との接触により加湿させるものである。ま
た、パスオーバ型加湿器は、医療用ガスを加湿器本体内
に貯溜させた精製水の水面上を通過させることにより、
医療用ガスに水分を同伴させて蒸気圧分の加湿を行なう
ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
加湿器では、加湿源として精製水を使用するために次の
ような問題があった。

【０００８】すなわち、精製水及びこれを貯溜する加湿
器本体の衛生管理を怠ると、有害菌体等が発生して、こ
れが医療用ガスに混入する虞れがある。したがって、医
療用ガスの使用者たる患者は、本来的に抵抗力の弱い者
であることから、このような有害菌体を含むガスが供
給，吸入されたときには、医療用ガスが副次的感染源と
なる虞れがあった。一方、精製水，加湿器本体の衛生管
理に万全を期すためには、精製水の交換や加湿器本体の
清掃を頻繁に行なう必要があるが、このような作業は極
めて面倒であり、精製水費用も高額となる。

【０００９】また、精製水は医療用ガスの使用と共に消
耗するものであるから、自動補給するか補充用在庫を常
備しておく必要があり、保守，管理上の手間，費用が大
幅にかかる。また、バブラー等による気泡発生音が継続
するため、特に安静を必要とする患者にとっては、安眠
が妨げられる等の支障が生じる。また、外出時に使用さ
れる携帯用の酸素吸入装置にあっては、液体酸素を貯蔵
した小型の貯蔵容器を携帯することになるが、このよう
な液体酸素の貯蔵容器に加えて加湿器（精製水のバブラ
ー容器等）を同時携帯することは労力負担が大きく、外
出時における行動範囲が制約されることになる。かかる
点から、一般には、携帯用の酸素吸入装置を使用する場
合には、酸素ガスの加湿を行なわないでいるのが実情で
ある。

【００１０】本発明は、このような問題を生じることな
く、医療用ガス等のドライガスを安全且つ簡便に加湿す
ることができ、長期に亘ってメンテナンスフリーで加湿
することができる加湿管を提供することを目的とするも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明の加湿管は、水分子透過性のメンブレンチューブに、
その内部を流動するドライガスに乱流エネルギを付与す
るバッフル板を内装して、メンブレンチューブ内にその
外周面に接触する湿潤ガスから水分子が優先的に透過す
ることにより、メンブレンチューブ内のドライガスが加
湿されるように構成したものである。

【００１２】かかる加湿管にあって、バッフル板として
は、メンブレンチューブの軸線を中心とする捩じり部を
有するものを使用することが好ましく、捩じり方向を逆
にする複数の第１捩じり部と第２捩じり部とが交互に縦
列してなるものを使用することがより好ましい。また、
メンブレンチューブとしては、主たる化学構造が４弗化
エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタ
ンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を
配位させた有機高分子薄膜で構成されたものを使用する
ことが好ましい。また、メンブレンチューブの径は、バ
ッフル板を内装できる限りにおいて、必要とされるドラ
イブガスの流量に応じて任意に設定することができる
が、一般には、外径が２〜２０ｍｍであるものを使用す
ることが好ましい。

【００１３】かかる加湿管は、主として、医療用ガス
（日本薬局方に規定される酸素ガス，窒素ガス，亜酸化
窒素ガス，炭酸ガスは勿論、液体酸素，液体窒素等の液
化ガスを気化させて使用するもの、これらを２種又は３
種以上混合させて使用するもの、混合ガスを使用する場
合における混合前の原料ガス（例えば、患者の肺高血圧
是正を目的として極微量の一酸化窒素ガスを人工呼吸器
の供給ガスに混合する場合における当該一酸化窒素ガ
ス）等）の人体への供給ラインの構成部材として好適に
使用することができる。例えば、呼吸不全患者等が主と
して在宅酸素療法に使用する医療用酸素濃縮器であっ
て、大気採取口から酸素ガス取出口に至るガス流路に、
大気から採取した原料空気を圧縮する空気圧縮装置と圧
縮空気を除湿，吸着処理することにより酸素富化ガスを
得る除湿・吸着処理装置と酸素富化ガスを圧力調整する
圧力調整装置とを設けてなる医療用酸素濃縮器において
は、圧力調整装置より下流側におけるガス流路部分の一
部を、上記した加湿管で構成しておくことができる。こ
の場合、加湿管は空気圧縮装置のコンプレッサ放熱領域
に配置しておくことが好ましい。更には、除湿・吸着処
理装置からのドレン水を貯溜する貯溜槽を設けて、加湿
管を貯溜槽内であって貯溜水面上の大気領域に配置して
おくことが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。

【００１５】図１に示す実施の形態は、本発明をＰＳＡ
法により濃縮酸素たる酸素富化ガスを得るように構成さ
れた医療用酸素濃縮器１に適用したものである。

【００１６】すなわち、この医療用酸素濃縮器１は、図
１に示す如く、大気採取口２から酸素ガス取出口３に至
るガス流路４にフィルタ５、空気圧縮装置６、除湿・吸
着処理装置７、圧力調整装置８、加湿装置９及び流量調
整装置１０を配設してなる。

【００１７】大気採取口２においては、原料空気１１ａ
が大気から採取される。採取された原料空気１１ａは、
フィルタ５によって含有微粒成分を除去された上、空気
圧縮装置６に供給される。

【００１８】空気圧縮装置６はコンプレッサ等を具備す
るものであり、フィルタ５を通過した原料空気１１ａを
所定圧に昇圧，圧縮する。昇圧，圧縮された原料空気た
る圧縮空気１１ｂは、除湿・吸着処理装置７に供給され
る。

【００１９】除湿・吸着処理装置７は、クーラ７１と吸
着塔７２とバッファタンク７３とを具備し、空気圧縮装
置６を通過した圧縮空気１１ｂをクーラ７１により所定
温度（例えば、常温）まで冷却して水分を凝縮分離した
上、吸着塔７２において吸着剤７２ａとの接触により酸
素以外の大気成分（Ｈ₂Ｏ，Ｎ₂等）を吸着除去するこ
とによって、酸素富化ガス１１ｃを得るように構成され
ており、得られた酸素富化ガス１１ｃはバッファタンク
７３に貯溜されるようになっている。なお、クーラ７１
における凝縮水たるドレン水１１ｅは、オートドレン７
１ａによりドレンポット７１ｂへと排出される。また、
一対の吸着塔７２，７２を並設してあって、一方の吸着
塔７２が吸着工程を行なっている間において、バッファ
タンク７３に貯溜された酸素富化ガス１１ｃの一部を再
生ガス１１´ｃとして他方の吸着塔７２に導入して、当
該他方の吸着塔７２における吸着剤７２ａの再生を行な
うようになっている。すなわち、空気１１ｂの吸着処理
と再生ガス１１´ｃによる吸着剤７２ａの再生処理と
を、両吸着塔７２，７２の間で一定サイクル毎に交互に
繰り返して行なうようになっている。

【００２０】バッファタンク７３に貯溜された酸素富化
ガス１１ｃは、圧力調整弁等の圧力調整装置８により適
当圧に減圧調整された上、次のように構成された加湿装
置９により加湿される。加湿された酸素富化ガス１１ｄ
は、流量調整弁等の流量調整装置１０により流量を適量
に調整された上で、酸素ガス取出口３から当該酸素濃縮
器１外に取り出される。

【００２１】而して、加湿装置９は、図１に示す如く、
除湿・吸着処理装置７からのドレン水１１ｅを貯溜する
貯溜槽９１を設けて、ガス流路４における圧力調整装置
８の下流部分４ａを貯溜槽９１内を通過させた上で流量
調整装置１０へと導くと共に、貯溜槽９１内におけるガ
ス流路部分を本発明に係る加湿管９２で構成してなる。

【００２２】貯溜槽９１は、上壁部に大気開放口９１ａ
を設けると共に側壁部に水位調整ノズル９１ｂを設けた
もので、ドレンポット７１ｂに排出されたドレン水１１
ｅを連通管９１ｃから導入して貯溜するように構成され
ており、貯溜槽９１における水位は水位調整ノズル９１
ｂにより一定以下に制御されるようになっている。な
お、貯溜槽９１には、ドレン水１１ｅに代えて水道水を
貯溜するようにしてもよい。

【００２３】加湿管９２は、図２に示す如く、管本体を
水分子透過性のメンブレンチューブ９３で構成すると共
に、メンブレンチューブ９３に、その内部を流動するド
ライガス１１ｃに乱流エネルギを付与する一又は複数の
バッフル板９４を内装してなる。この加湿管９２は、貯
溜槽９１内における貯溜水面上の大気領域９１ｄに配置
されている。すなわち、加湿管９２は、図１に示す如
く、上下方向において、貯溜槽９１の上壁部と水位調整
ノズル９１ｂの上端開口部との間に配置されていて、貯
溜水１１ｅに接触しないように配慮されている。

【００２４】メンブレンチューブ９３は、水分子の吸着
性，高速移動性や水分子以外の気体分子（必要成分であ
る酸素ガス又は不要成分である窒素ガス，炭酸ガス，一
酸化炭素ガス等の大気成分）を透過させない選択性にお
いて優れる有機高分子薄膜で構成される。例えば、主た
る化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−
４メチル−７オクタンとの共重合体であり且つ官能基と
してスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜でチュー
ブ形状に構成したものが好適する。メンブレンチューブ
９３の径は必要流量等の使用条件に応じて設定される
が、一般には、外径が２〜２０ｍｍとなる範囲で適宜に
設定することができる。また、メンブレンチューブ９３
の壁厚（膜厚）は、水分子透過機能（膜厚が薄い程、水
分子透過量が増加する）を考慮しつつ、導入される酸素
富化ガス１１ｃの圧力に充分耐え得る程度に設定され、
一般には、０．０２〜０．２ｍｍとしておくことが好ま
しい。また、メンブレンチューブ９３の長さは加湿条件
等に応じて適宜に設定される。なお、メンブレンチュー
ブ９３とその前後の配管（ガス流路）との接続手段は任
意であるが、一般には、接着剤等による接着手段を採用
するのが便利である。

【００２５】バッフル板９４は、図２に示す如く、複数
の第１捩じり部９４ａと第２捩じり部９４ｂとを交互に
配してメンブレンチューブ９３の軸線方向に縦列させて
なるものであり、ポリプロピレン等のプラスチック材で
構成される。各捩じり部９４ａ，９４ｂは、矩形板をそ
の中心線回りで一方の端縁部を他方の端縁部に対して１
８０°捩じった形状をなしており、当該中心線がメンブ
レンチューブ９３の軸線に一致する状態で、メンブレン
チューブ９３内に配置されている。そして、第１捩じり
部９４ａと第２捩じり部９４ｂとの捩じり方向は逆にな
っており、第１捩じり部９４ａの端縁部と第２捩じり部
９４ｂの端縁部とは９０°をなして連結されている。な
お、捩じり部９４ａ，９４ｂの端縁部の長さ（以下「捩
じり部径」という）は、メンブレンチューブ９３の内周
面とバッフル板９４の外周面とが可及的に接近するよう
に、メンブレンチューブ９３の内径に応じて設定され
る。また、上記したバッフル板９４と同一構成のものが
スタティックミキサ要素として市販されている（例え
ば、（株）ノリタケカンパニーリミテド製の「ＤＳ
Ｐ−ＭＸＤ１０−１８」等）ことから、当該バッフル板
９４としては、メンブレンチューブ９３の径等に応じ
て、かかる市販のスタティックミキサ要素をそのまま使
用することができる。また、バッフル板９４はメンブレ
ンチューブ９３の全長に亘って内装しておくことが好ま
しい。したがって、メンブレンチューブ９３に一のバッ
フル板９４を内装する場合には、当該バッフル板９４の
長さつまりこれを構成する捩じり部９４ａ，９４ｂの連
結数はメンブレンチューブ９３の長さに応じて設定して
おく。また、メンブレンチューブ９３より短いバッフル
板９４を使用する場合（例えば、市販のスタティックミ
キサ要素を使用する場合において、その長さがメンブレ
ンチューブ９３より短いとき）には、複数のバッフル板
９４をメンブレンチューブ９３内に縦列配置させる。

【００２６】而して、圧力調整装置８から加湿装置９に
導入された酸素富化ガス１１ｃは、それがメンブレンチ
ューブ９３内を通過する間において、貯溜槽９１の大気
領域９１ｄにおける湿潤ガスたる大気から水分を吸収し
て充分に加湿される。

【００２７】すなわち、メンブレンチューブ９３は、上
記した如く、主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化
３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体で
あり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高
分子薄膜で構成されているが、この薄膜における官能基
たるスルホン酸基（−ＳＯ₃Ｈ）は親水性基であること
から、メンブレンチューブ９３の外表面は、これに接触
する大気中の水分子（水蒸気として存在する湿分）を迅
速に化学吸着し、スルホン酸水和物（−ＳＯ₃Ｈ・［Ｈ
₂Ｏ］_n）として吸収する。そして、メンブレンチュー
ブ９３の外表面に吸収された水分子は、メンブレンチュ
ーブ９３の内外間における水分子の蒸気分圧の差によっ
てメンブレンチューブ９３の管壁たる薄膜を透過（移
動）して、メンブレンチューブ９３内を流れるドライガ
スつまり絶乾状態の酸素富化ガス１１ｃ中に拡散し、充
分に加湿された酸素富化ガス１１ｄが得られる。

【００２８】ところで、メンブレンチューブ内への水分
子透過（水分移動）は、その進行に伴って管壁の内外に
おける水蒸気濃度勾配が小さくなると、円滑に行なわれ
なくなり、水蒸気濃度勾配がなくなった時点で停止す
る。したがって、水分子透過を効率良く行なわしめるた
めには、上記した水蒸気濃度勾配の低下を防止して、当
該濃度勾配を一定以上に保持しておくことが好ましい。

【００２９】本発明に係る加湿管９２にあっては、メン
ブレンチューブ９３内に上記したバッフル板９４を内装
してあることから、水蒸気濃度勾配の低下が防止され、
効果的な水分子透過機能が発揮される。すなわち、メン
ブレンチューブ９３に流入した酸素富化ガス１１ｃは、
第１捩じり部９４ａと第２捩じり部９４ｂとにより、周
方向への分流と反転とを繰り返しつつ流動することにな
り、メンブレンチューブ９３の内周面近傍領域において
大きな乱流エネルギを発生する。したがって、メンブレ
ンチューブ９３の管壁を透過した水分子は、この乱流エ
ネルギによって速やかに拡散されることになり、当該管
壁の内外における水蒸気濃度勾配の低下が回避される。
つまり、乱流エネルギによる透過水分の拡散が強制的に
行なわれることにより、水蒸気濃度勾配が一定以上に保
持されることになる。その結果、バッフル板９４を設け
ない場合に比して、大気領域９１ｄからメンブレンチュ
ーブ９３内への水分子透過がより活発に行なわれ、酸素
富化ガス１１ｃの加湿が極めて効果的に行なわれること
になり、充分に加湿された酸素富化ガス１１ｄを得るこ
とができる。かかるバッフル板９４による水分子透過の
促進効果は、後述する実験結果（図４）からも明らかで
ある。

【００３０】また、加湿管９２が配置された大気領域９
１ｄにあっては、ドレン水１１ｅの温度に応じた蒸気が
発生することから、通常の外気湿度（大気湿度）よりも
高湿度状態となっている。したがって、メンブレンチュ
ーブ９３の内部を流れるドライガス側に分圧の差に応じ
て迅速な水分子移動が生じ、極めて効果的な加湿作用が
行なわれる。

【００３１】また、メンブレンチューブ９３の構成材
（有機高分子薄膜）において主たる構造をなす４弗化エ
チレン共重合体は、周知のように、水分子以外の気体分
子を殆ど透過させることがないものであるから、気体分
子より大きなバクテリア，ウイルス等の菌体はメンブレ
ンチューブ９３を透過することがない。すなわち、大気
中にかかる菌体が存在している場合にも、それがメンブ
レンチューブ９３内に侵入して、酸素富化ガス１１ｃに
混入する虞れは皆無であり、長時間の連続使用にも衛生
上の問題を生じることがない。

【００３２】また、メンブレンチューブ９３に接触する
大気中から水分のみを採取することから、精製水から水
分を採取する場合と異なって、メンテナンスフリーであ
り（貯溜槽９１を設ける場合にあっても、その貯溜水と
してドレン水１１ｅ又は水道水を使用し、精製水を必要
としない）、加湿ガス１１ｄを極めて簡便に得ることが
できる。勿論、精製水の交換，補給等に要する費用，手
間は一切不要であり、気泡発生音もなく静寂な状態で酸
素吸入等を行なうことができ、患者の安眠を妨げること
もない。

【００３３】ところで、メンブレンチューブ９３に代え
て、これに比して極細の中空糸膜を数千本束ねた膜モジ
ュール（例えば、パーフルオロ系イオン交換膜で構成さ
れる外径０．３ｍｍの中空糸膜を３５００本で１束とし
たもの）を使用することも考えられる。しかし、このよ
うなモジュールは設置スペースが大きいため、加湿装置
を含む酸素濃縮器全体が大型化，重量化し、特に小型，
軽量であることが要求される在宅酸素療法用の酸素濃縮
器としては問題である。また、モジュールを構成する各
中空糸膜とガス流路部分４ａとの接続部における気密性
が充分に確保できず、ガス漏れが生じる虞れがあり、酸
素濃縮器としての信頼性，安全性に問題がある。勿論、
各中空糸膜が極細管であるため、バッフル板９４を内装
しておくことができず、バッフル板９４の乱流エネルギ
発生機能による水分子透過促進効果を期待できない。

【００３４】しかし、ガス流路部分４ａの一部を上記し
た加湿管９２で構成しておけば、このような問題を生じ
ず、加湿装置９を含む酸素濃縮器１を可及的に小型化，
軽量化することができ、在宅酸素療法用の酸素濃縮器と
しても好適する。また、ガス流路部分４ａとの接続も簡
単であり、その接続部における気密性を充分に確保する
ことができ、酸素濃縮器としての信頼性，安全性も高
い。

【００３５】また、バッフル板９４による水分子透過促
進効果を確認するために、図３に示す実験装置を使用し
て、次のような第１及び第２の実験を行った。

【００３６】すなわち、実験装置は、図３に示す如く、
下部に貯水領領域（水道水）１０１ａを設けた恒温循環
槽１０１と、貯水領域１０１ａ上の槽内空間たる大気領
域１０１ｂに水平に配置したメンブレンチューブ１０２
と、メンブレンチューブ１０２の両端部に接続した流入
出管１０３，１０４と、流入管１０３に配設された流量
制御器１０５と、流出管１０４に配設された湿度測定器
１０６と、貯水領域１０１ａに設置されたヒータ１０７
とを具備するものであり、ドライガスたる酸素ガス（大
気圧下の露点：−５６℃、水分量（体積比）：約１８．
１ｐｐｍ）１０８ａを流入管１０３からメンブレンチュ
ーブ１０２に流入させ、メンブレンチューブ１０２から
流出した酸素ガス１０８ｂの湿度を湿度測定器１０６で
測定しうるように構成されている。

【００３７】而して、第１の実験では、メンブレンチュ
ーブ１０２内に上記したと同一構成のバッフル板を配置
した上、ヒータ１０７を制御することにより、恒温循環
槽１０１内における大気領域１０１ｂを温度：３０℃，
湿度：１００％に保持させた状態で、酸素ガス１０８ａ
の流量を流量制御器１０５により２ｌ／ｍｉｎ，４ｌ／
ｍｉｎ，６ｌ／ｍｉｎ，８ｌ／ｍｉｎ，１０ｌ／ｍｉｎ
の５段階に亘って変化させ、各酸素ガス流量における流
出酸素ガス１０８ｂの湿度を測定した。この実験におい
ては、メンブレンチューブ１０２として、パーマピュア
社（ＰＥＲＭＡＰＵＲＥＩＮＣ．）製の「ＮＡＦＩＯ
Ｎ」（主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６
ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であり且
つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄
膜）を、内径：１２．０ｍｍ，外径：１２．１ｍｍ，壁
厚（膜厚）：０．０５ｍｍ，長さ：５２０ｍｍのチュー
ブ形状に加工したものを使用した。また、メンブレンチ
ューブ１０２内に配置したバッフル板としては、市販の
スタティックミキサ要素（（株）ノリタケカンパニー
リミテド製のＤＳＰ−ＭＸＤ１０−１８を使用した。
このスタティックミキサ要素（ＤＳＰ−ＭＸＤ１０−１
８）は、上記したバッフル板９４と同一形状をなすポリ
プロピレン製のものであり、第１捩じり部９４ａに相当
するエレメント（９個）と第２捩じり部９４ｂに相当す
るエレメント（９個）とを交互に図２に示す如く連結し
てなる長さ：１７０ｍｍ，径（捩じり部径）：１０ｍｍ
のものである。メンブレンチューブ１０２内には、かか
るスタティック要素を３本（合計長さ：５１０ｍｍ）縦
列状に配置した。

【００３８】そして、各酸素ガス流量における流出酸素
ガス１０８ｂの測定湿度から、当該酸素ガス１０８ｂに
含有された水分量（ｍｇ／ｌ）を算出した。その結果
は、図４に実線で示す通りである。

【００３９】また、第２の実験では、メンブレンチュー
ブ１０２内にバッフル板を配置しない状態で、第１の実
験におけると同一の条件（大気領域１０１ｂの温度：３
０℃，湿度：１００％、酸素ガス１０８ａの流量：２ｌ
／ｍｉｎ，４ｌ／ｍｉｎ，６ｌ／ｍｉｎ，８ｌ／ｍｉ
ｎ，１０ｌ／ｍｉｎ）で、各酸素ガス流量における流出
酸素ガス１０８ｂの湿度を測定した。なお、第２の実験
において使用したメンブレンチューブ１０２は、第１の
実験で使用したものと同一のものである。

【００４０】そして、第１の実験におけると同様に、各
流量における酸素ガス１０８ｂの測定湿度から、当該酸
素ガス１０８ｂに含有された水分量（ｍｇ／ｌ）を算出
した。その結果は、図４に破線で示す通りである。

【００４１】図４に示す実験結果からも明らかなよう
に、メンブレンチューブ１０２内にバッフル板（市販の
スタティックミキサ要素）を配置した場合、酸素ガス流
量の多少に拘わらず、バッフル板を配置しない場合に比
して、水分透過量が極めて多くなり、バッフル板をメン
ブレンチューブに内装しておくことによって加湿機能が
大幅に向上することが理解される。

【００４２】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範
囲において適宜に改良，変更することができる。

【００４３】例えば、上記した酸素濃縮器１において、
図５に示す如く、貯溜槽９１を設けず、加湿管９２をそ
のまま大気中に露出させておくようにしてもよい。この
場合、加湿機能がより効果的に発揮されるように、加湿
管９２を酸素濃縮器１内の高温領域、例えば空気圧縮装
置６のコンプレッサ放熱領域６ａに配置しておくことが
好ましい。勿論、図１に示す如く、貯溜槽９１を設ける
場合にあっても、貯溜槽９１をこのような高温領域に配
置しておくことが好ましい。また、ドレン水１１ｅ又は
水道水を貯溜する貯溜槽９１を設けておく場合にあって
は、貯溜水又は貯溜槽９１を、図３に示す実験装置と同
様に、ヒータ等により加熱するようにしてもよい。

【００４４】また、図１又は図５に示す酸素濃縮器１に
おいて、酸素富化ガス１１ｃが流動するガス流路部分４
ａのうち、加湿管９２で構成しておく部分の選択は任意
であり、当該部分を複数本の加湿管９２で構成するよう
にしてもよい。この場合、加湿管９２の本数は、使用す
るメンブレンチューブ径及びドライガス（酸素富化ガス
１１ｃ等）の流量（例えば、在宅酸素療法用酸素濃縮器
では、一般に、０．５〜６ｌ／ｍｉｎ程度の流量が必要
とされる）等に応じて任意に設定することができる。一
般には、一本〜数本の加湿管９２で構成しておくことが
好ましい。複数本の加湿管９２を使用する場合には、こ
れらを束ねた状態で配管（ガス流路４等）に連結する。
この連結は、一般に、接着剤等を使用して行なうのが便
利である。

【００４５】また、メンブレンチューブ９３には、その
壁厚（膜厚）にもよるが、形状保持性，耐圧性の確保や
外傷によるピンホール等の発生防止を図るために、多孔
状の保護管を内嵌又は外嵌させておくことが好ましい。
例えば、図６に示す如く、メンブレンチューブ９３の内
周部に多孔状の樹脂製補強管９５を嵌合させておく。こ
の場合、補強管９５は、バッフル板９４による水分子透
過促進機能が効果的に発揮されるように、メンブレンチ
ューブ９３の内周面に密接させておくことが好ましい。
また、メンブレンチューブ９３の外周側を補強する必要
がある場合には、補強管９５と同様の多孔製樹脂管又は
金属糸，ポリプロピレン繊維糸等の高強度糸を筒状に丸
編みしてなる網状管をメンブレンチューブ９３に外嵌さ
せておく。なお、メンブレンチューブ９３に内嵌又は外
嵌させる補強部材（補強管９５等）としては、当該加湿
管９２に可撓性が要求される場合には、可撓性を有する
ものが使用される。

【００４６】また、バッフル板９４を構成する捩じり部
９４ａ，９４ｂの形状は任意であり、捩じり部９４ａ，
９４ｂの捩じり角度等も任意である。また、両捩じり部
９４ａ，９４ｂの捩じり方向を同一としておいてもよ
い。この場合、捩じり部９４ａ，９４ｂによるドライガ
スの反転作用は生じないが、ドライガスの旋回による遠
心力により、メンブレンチューブ９３の内面近傍領域に
乱流エネルギが発生することになる。要するに、バッフ
ル板９４は、メンブレンチューブ９３の内面近傍領域に
乱流エネルギを発生させるものであり、メンブレンチュ
ーブ９３の管壁を透過した水分を拡散させるに充分な乱
流エネルギをドライガスに付与するものである限りにお
いて、その構成は任意である。但し、メンブレンチュー
ブ９３内におけるドライブガスに必要以上の流動抵抗を
与える構成のものは除外される。

【００４７】また、加湿管９２は、これが大気と接触す
る状態にない場合にあっても、適度の水分を含有する湿
潤ガスと接触している限り、上記したと同様に好適に使
用することができる。すなわち、加湿源となる湿潤ガス
は、加湿管９２の配置場所，機器等に応じて任意に選択
することができる。

【００４８】また、麻酔ガス（亜酸化窒素ガスと酸素ガ
スとの混合ガス）等の如く２種以上の単成分ガス（原料
ガス）を混合させて使用する場合においては、当該混合
ガスの供給ラインの一部を加湿管９２で構成しておく
他、その原料ガスの供給ラインの一部を加湿管９２で構
成して、混合前の原料ガスを加湿させるようにしてもよ
い。

【００４９】また、ドライガス供給ラインの一部分を加
湿管９２で構成しておく場合、当該部分の選択は任意で
あるが、頻繁に動かすような部分は可及的に避けること
が好ましい。勿論、大気等の湿潤ガスがドライガス供給
ラインの一部分に接触しているにすぎない場合には、当
然に、当該湿潤ガス接触部分を加湿管９２で構成するこ
とになる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明の加湿管によれば、医療用ガス等のドライガ
スを、メンブレンチューブによる水分透過作用とバッフ
ル板による透過水分拡散作用とによって、冒頭で述べた
如き問題を生じることなく、効果的に加湿することがで
きる。例えば、精製水を必要とすることなく、酸素富化
ガスの加湿を極めて簡便に且つメンテナンスフリーで良
好に行なうことができる。また、メンブレンチューブは
水分子以外の気体分子を殆ど透過させないものであるか
ら、気体分子より大きなバクテリア，ウイルス等の菌体
はメンブレンチューブを透過することがない。すなわ
ち、大気中にかかる菌体が存在している場合にも、それ
がメンブレンチューブ内に侵入して、メンブレンチュー
ブ内のドライガスに混入する虞れは皆無であり、長時間
の連続使用にも衛生上の問題を生じることがなく、安全
な加湿を行うことができる。したがって、患者の上気道
や肺等に乾燥による負担をかけることなく、在宅酸素療
法等を安全に行なうことができる。また、精製水の交
換，補給等に要する費用，手間は一切不要であり、気泡
発生音もなく静寂な状態で酸素吸入を行なうことがで
き、患者の安眠を妨げることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加湿管を使用した医療用酸素濃縮
器の一例を示す系統図である。

【図２】加湿管を示す縦断側面図である。

【図３】実験装置を示す概略の縦断側面図である。

【図４】当該実験装置による実験の結果を示すグラフで
ある。

【図５】医療用酸素濃縮器の変形例を示す図１相当の系
統図である。

【図６】加湿管の変形例を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１…医療用酸素濃縮器、２…大気採取口、３…酸素ガス
取出口、４…ガス流路、４ａ…圧力調整装置から酸素ガ
ス取出口に至るガス流路部分、４ｂ…メンブレンチュー
ブで構成されるガス流路部分、５…フィルタ、６…空気
圧縮装置、６ａ…コンプレッサ放熱領域、７…除湿・吸
着処理装置、８…圧力調整装置、９…加湿装置、１０…
流量調整装置、１１ａ…原料空気、１１ｂ…圧縮空気、
１１ｃ…酸素富化ガス（ドライガス）、１１ｄ…加湿さ
れた酸素富化ガス、１１ｅ…ドレン水、７１…クーラ、
７２…吸着塔、７３…バッファタンク、９１…貯溜槽、
９１ｄ…貯溜水面上の大気領域、９２…加湿管、９３…
メンブレンチューブ、９４…バッフル板、９４ａ，９４
ｂ…捩じり部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水分子透過性のメンブレンチューブに、
その内部を流動するドライガスに乱流エネルギを付与す
るバッフル板を内装して、メンブレンチューブ内にその
外周面に接触する湿潤ガスから水分子が優先的に透過す
ることにより、メンブレンチューブ内のドライガスが加
湿されるように構成したことを特徴とする加湿管。
【請求項２】バッフル板が、メンブレンチューブの軸
線を中心とする捩じり部を有するものであることを特徴
とする、請求項１に記載する加湿管。
【請求項３】メンブレンチューブが、主たる化学構造
が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−
７オクタンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホ
ン酸基を配位させた有機高分子薄膜で構成されたもので
あることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載す
る加湿管。