JP2000271222A - 呼吸器用気体供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡の破裂音を小さくし、高流量時でも最適
な湿度の気体を患者に供給する。 【解決手段】 可変オリフィス部１５は、流入部１３か
ら導入パイプ１６内に流入される酸素富化空気の流量が
大きい場合には、流量を制限する。そうすると、加湿パ
イプ１８内圧力が上昇して加湿パイプ１８の微細孔から
空気が充填水１７中に漏れ出し、気泡となって飽和水蒸
気近くまで加湿されて空間部３５に溜まる。そして、加
湿パイプ１８による加湿が不充分な酸素富化空気と空間
部３５で混合されて、適度に加湿された酸素富化空気が
得られる。その場合に、加湿パイプ１８から漏れる空気
は微細な気泡となるため破裂音は小さい。また、可変オ
リフィス部１５によって、加湿パイプ１８で加湿された
酸素富化空気と充填水１７によって加湿された酸素富化
空気の量との混合比を調整して、小流量時から大流量時
まで最適な相対湿度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、呼吸器疾患患者
の酸素療法等に使用される呼吸器用気体供給装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】呼吸器疾患患者が主に在宅で酸素療法を
行う場合には、例えば濃度９０％等の酸素濃度の高い酸
素富化空気が鼻腔カニューラやマスクを介して患者に供
給される。その場合における酸素富化空気は、例えばゼ
オライトに空気を通して窒素を吸着することによって生
成される。ところが、その場合に、空気中の水分も上記
ゼオライトに吸着されるために、生成される酸素富化空
気は乾燥空気となっている。そのために、患者の鼻腔内
を乾燥させて思わぬ呼吸器疾患を引き起こす場合があ
る。

【０００３】したがって、従来より、上記湿度が略０％
の酸素富化空気を水中でバブリングすることによって加
湿する加湿手段を通して、患者に供給する方法が多く取
られている。ところが、上記加湿手段においては、酸素
富化空気が飽和水蒸気圧近くまで加湿されるため、上記
鼻腔カニューラやマスクまで搬送するチューブ内で温度
が低下して結露し、水滴が発生して患者の鼻腔に入る場
合がある。また、上記加湿手段におけるバブリングの際
の気泡の破裂音が患者に不快感を与える。

【０００４】そこで、特開平６−２３８００２号公報お
よび特開平６−２３３８２１号公報に見られるような加
湿手段を有する呼吸器用気体供給装置が提案されてい
る。例えば、特開平６−２３３８２１号公報に開示され
た呼吸器用気体供給装置においては、図６に示すような
加湿器を使用している。すなわち、流入部１から、蓋部
５で密閉された充填水３の受器部４内に酸素富化空気が
供給される。その場合には流入部１の先端部６は、充填
水３の水面上の空間７の上部に位置している。したがっ
て、受器部４内に供給された酸素富化空気は、上記空間
７における水蒸気を取り込んで流出部２から上記鼻腔カ
ニューラやマスクに搬送される。尚、図６(b)におい
て、８は、低流領域で使用されて水の蒸発量を制限して
低流領域での酸素富化空気の湿度上昇を抑える平板状部
材である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の図６に示すような加湿器を使用した呼吸器用気体供
給装置においては、単に、空間７の水蒸気を取り込む水
面蒸発形式の加湿器であるから、高流量時には酸素富化
空気に十分な湿度を与えることができないという問題が
ある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、気泡の破裂音
が小さく、高流量時でも最適な湿度の気体を患者に供給
できる呼吸器用気体供給装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明の呼吸器用気体供給装置は、気
体流入口と,水収納領域よりも上に位置する気体流出口
を有する容器と、一端が上記容器の流入口に接続されて
上記水収納領域内を通過すると共に,他端が上記水収納
領域よりも上に在るパイプを備えて、上記パイプにおけ
る上記水収納領域内に在る少なくとも一部を透湿膜で構
成したことを特徴としている。

【０００８】上記構成によれば、容器の流入口からパイ
プに供給された気体は、上記容器の水収納領域内の透湿
膜で、微細孔を通る水蒸気によって加湿されて上記容器
の水収納領域よりも上に放出される。そして、気体流出
口から上記容器外に流出していく。こうして、上記気体
はバブリングによらずに加湿される。

【０００９】また、請求項２に係る発明の呼吸器用気体
供給装置は、気体流入口と,水収納領域よりも上に位置
する気体流出口を有する容器と、一端が上記容器の流入
口に接続されて上記水収納領域内を通過すると共に,他
端が上記水収納領域よりも上に在るパイプを備えて、上
記パイプにおける上記水収納領域内に在る少なくとも一
部を多孔質体で構成したことを特徴としている。

【００１０】上記構成によれば、容器の流入口からパイ
プに供給された気体は、上記容器の水収納領域内の多孔
質体で、小孔から僅かにしみ込む水によって加湿されて
上記容器の水収納領域よりも上に放出される。そして、
気体流出口から上記容器外に流出していく。こうして、
上記気体はバブリングによらずに加湿される。

【００１１】また、請求項３に係る発明は、請求項１あ
るいは請求項２に係る発明の呼吸器用気体供給装置にお
いて、上記パイプにおける上記透湿膜あるいは多孔質体
より下流側にオリフィスを設けたことを特徴としてい
る。

【００１２】上記構成によれば、上記流入口からパイプ
に供給された気体は上記透湿膜あるいは多孔質体の下流
側でオリフィスによって流れが制限される。その結果、
上記パイプの内圧が上昇し、上記パイプ中の気体の一部
が上記透湿膜の微細孔あるいは上記多孔質体の小孔から
水中に漏れ出す。そして、水中で微細な気泡となって上
昇して飽和蒸気圧付近まで加湿され、上記容器内の水収
納領域よりも上に溜まる。一方、水中に漏れ出なかった
気体は、上記透湿膜あるいは多孔質体で加湿されて上記
容器の水収納領域よりも上に放出されて、上記水中に漏
れ出して飽和蒸気圧付近まで加湿された気体と混合され
る。こうして、気体の流量が大きいために、上記透湿膜
あるいは多孔質体で十分に加湿されない場合でも、最適
に加湿された気体が得られる。

【００１３】また、請求項４に係る発明は、請求項３に
係る発明の呼吸器用気体供給装置において、上記オリフ
ィスは、可変オリフィスであることを特徴としている。

【００１４】上記構成によれば、可変オリフィスによっ
て気体の流れの制限度合いが調整されて、上記透湿膜あ
るいは多孔質体で加湿される気体と上記水中に漏れ出し
て飽和蒸気圧付近まで加湿される気体との混合比、つま
り上記気体流出口から上記容器外に流出する気体の加湿
度が調整される。こうして、気体の流量の如何に拘わら
ず、最適に加湿された気体が得られる。

【００１５】また、請求項５に係る発明は、請求項１あ
るいは請求項２に係る発明の呼吸器用気体供給装置にお
いて、上記透湿膜あるいは多孔質体は、パイプ本体に対
して着脱可能になっていることを特徴としている。

【００１６】上記構成によれば、上記透湿膜あるいは多
孔質体が汚れた時にはパイプ本体から取り外して洗浄又
は交換することができ、何時もきれいな気体が患者に供
給される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の呼吸
器用気体供給装置における縦断面図である。本実施の形
態における呼吸器用気体供給装置は、充填水１７が充填
された受器部１１と、受器部１１の上部に螺合されて受
器部１１を密閉する蓋部１２と、この蓋部１２に設けら
れて酸素富化空気が流入する流入部１３と、蓋部１２に
設けられて酸素富化空気が流出する流出部１４と、蓋部
１２に設けられた可変オリフィス部１５と、流入部１３
と可変オリフィス部１５とを連通する導入パイプ１６と
から概略構成される。

【００１８】上記導入パイプ１６は、中央部が充填水１
７に浸漬されるようになっており、その浸漬部には酸素
富化空気を加湿する加湿パイプ１８が設けられている。
この加湿パイプ１８は、導入パイプ１６と略同径の円筒
形を成す透湿膜あるいは多孔質体で構成されている。

【００１９】ここで、上記透湿膜とは、両面が不織布で
覆われたポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)等のフ
ッ素樹脂の膜であり、水滴を通さずに水蒸気のみを微細
孔を介して通す膜のことである。そして、この透湿膜で
加湿パイプ１８を構成した場合には、図２に示すよう
に、周囲の充填水１７は加湿パイプ１８内に進入するこ
とがなく水蒸気のみが微細孔１８aを通過することによ
って、加湿パイプ１８内を通過する酸素富化空気が適度
に加湿されるのである。その場合、微細孔１８aは小さ
いために、通常状態では微細孔１８aから空気の泡が充
填水中に出ることはない。

【００２０】また、上記多孔質体とは、燒結金属のごと
く、一側に在る水を多孔質内部にしみ込ませる薄板のこ
とである。そして、この多孔質体で加湿パイプ１８を構
成した場合には、周囲の充填水１７が加湿パイプ１８内
にしみ出すことによって、加湿パイプ１８内を通過する
酸素富化空気が適度に加湿されるのである。その場合
に、水がしみ込む孔は小さいために、通常状態では上記
孔から空気の泡が充填水１７中に出ることはない。

【００２１】図３は、上記可変オリフィス部１５の拡大
断面図である。この可変オリフィス部１５は流路部２１
とニードル部２２とで構成される。流路部２１は、中心
軸に沿って貫通する段付きの流入孔２３とこの流入孔２
３に直交する方向に延在して流入孔２３に連通する流出
孔２４とを有すると共に、蓋部１２を貫通する孔２５に
流入孔２３を同軸で連通させて取り付けられている。ま
た、上記ニードル部２２は、蓋部１２の孔２５に螺合さ
れて回転によって上下に移動されるニードル本体２６を
有し、ニードル本体２６の上部には、蓋部１２外に在っ
てニードル本体２６を回転させるための頭部２７が設け
られている。一方、下部には、流路部２１の流入孔２３
の段部に設けられた座２８に当接する円錐部２９が形成
されている。尚、流路部２１における流入孔２３の上部
に設けられた溝３０にはＯリング３１が嵌合されて、流
入孔２３の上部をシールしている。

【００２２】上記構成を有する呼吸器用気体供給装置
は、次のように動作する。 (１）小流量時 小流量時には、上記可変オリフィス部１５の頭部２７が
回転されて、ニードル本体２６の円錐部２９が流路部２
１の座２８から大きく離間される。そして、流入部１３
から導入パイプ１６内に流入した酸素富化空気は、加湿
パイプ１８を通過して可変オリフィス部１５に至る。こ
こで、可変オリフィス部１５は上述のように開いている
ため、酸素富化空気は可変オリフィス部１５に制限され
ることなく流出孔２４から受器部１１内の空間部３５に
流出する。そして、空間部３５を通って流出部１４から
パイプ等によって上述の鼻腔カニューラやマスク(共に
図示せず)まで搬送される。

【００２３】その場合に、上述したように、上記導入パ
イプ１６内の酸素富化空気は可変オリフィス部１５に制
限されることなく流れる。したがって、導入パイプ１６
および加湿パイプ１８内の圧力は通常圧力となり、加湿
パイプ１８を構成する上記透湿膜の微細孔１８aあるい
は上記多孔質体の小孔から空気の泡が充填水１７中に出
ることはない。したがって、充填水１７の水面下におい
て気泡の放出がなく、バブリングによる気泡の破裂音を
無くすことができるのである。

【００２４】また、上記導入パイプ１６の加湿パイプ１
８によって、内部を通過する酸素富化空気に対して湿度
が与えられて、飽和水蒸気圧よりも低い適度の加湿度と
なった酸素富化空気が上記鼻腔カニューラやマスクに供
給されるのである。したがって、上記鼻腔カニューラや
マスクまで搬送される途中で結露して水滴が患者の鼻腔
に入ることはない。

【００２５】(２）大流量時 大流量時には、上記可変オリフィス部１５の頭部２７が
回転されて、ニードル本体２６の円錐部２９と流路部２
１の座２８との間が狭められる。そうすると、流入部１
３から導入パイプ１６内に流入した酸素富化空気は、可
変オリフィス部１５によって制限される。したがって、
導入パイプ１６および加湿パイプ１８内の圧力は上昇
し、加湿パイプ１８を構成する上記透湿膜の微細孔１８
aあるいは上記多孔質体の小孔から空気が充填水１７中
に漏れ出す。こうして漏れ出した空気は充填水１７中に
おいて微細な気泡となって飽和水蒸気近くまで加湿され
て、充填水１７の水面と蓋部１２との間の空間部３５に
溜まる。一方、導入パイプ１６の加湿パイプ１８によっ
て、内部を通過する酸素富化空気に対して湿度が与えら
れる。ところが、大流量時の場合には加湿パイプ１８に
よって十分な加湿は得られない。

【００２６】しかしながら、本実施の形態においては、
十分な加湿が得られなかった酸素富化空気が可変オリフ
ィス部１５から空間部３５に流出されて空間部３５を通
過する際に、充填水１７中において飽和水蒸気近くまで
加湿された空気と混合されることによって適度な加湿度
となるのである。こうして、大流量時の場合にも適度の
加湿度となった酸素富化空気が上記鼻腔カニューラやマ
スクから患者に供給されるのである。

【００２７】また、上記加湿パイプ１８の内圧が上昇す
るために、加湿パイプ１８を構成する上記透湿膜の微細
孔１８aあるいは上記多孔質体の小孔から気泡が充填水
１７中に放出される。しかしながら、微細孔１８aある
いは上記孔は微細であるため上記気泡は細かく、また、
漏れる空気量は全流量の一部である。そのために、上記
気泡が破裂する際の音は、従来のバブリングによる気泡
の破裂音に比して大幅に低減されるのである。したがっ
て、患者に気泡の破裂音による不快感を与えることを防
止できる。

【００２８】上記動作において、上記可変オリフィス部
１５の頭部２７の回転によって、ニードル本体２６の円
錐部２９と流路部２１の座２８との隙間を調整すること
によって、加湿パイプ１８内の圧力を調整して加湿パイ
プ１８の微細孔１８aあるいは上記小孔から充填水１７
中に漏れ出す空気量を調整できる。したがって、可変オ
リフィス部１５によって、加湿パイプ１８内で加湿され
た酸素富化空気と充填水１７中に漏れ出して飽和水蒸気
近くまで加湿された酸素富化空気の量との空間部３５で
の混合比を調整できるのである。

【００２９】すなわち、本実施の形態によれば、図４に
示すごとく、小流量時から大流量時まで流量に拘わら
ず、４０％から６０％の間の最適相対湿度の範囲内に酸
素富化空気の湿度を調整できるのである。

【００３０】尚、上記実施の形態においては、上記加湿
パイプ１８は導入パイプ１６と分離不可能に形成されて
いるが、図５に示すように、加湿パイプを導入パイプか
ら分離可能に形成してもよい。図５においては、導入パ
イプ４１を、図１における流入部１３に接続される流入
側導入パイプ４１aと可変オリフィス部１５に接続され
る流出側導入パイプ４１bとに２分割している。また、
加湿パイプ４２の両端には接続具４３,４３を取り付け
て、各接続具４３の挿入部４４を流入側導入パイプ４１
aあるいは流出側導入パイプ４１bに挿入することによっ
て、加湿パイプ４２を導入パイプ４１に着脱可能に接続
できるようにしている。

【００３１】このように、上記加湿パイプ４２を導入パ
イプ４１に対して着脱可能にすることによって、加湿パ
イプ４２が汚れた場合の洗浄又は交換を容易にすること
ができるのである。

【００３２】また、上記実施の形態においては、上記可
変オリフィス部１５を設けて加湿パイプ１８から充填水
１７中に漏れ出す空気量を調整するようにしている。し
かしながら、この発明においては、酸素富化空気の流量
に応じて非可変のオリフィスにしてもよいし、オリフィ
スを無くしても構わない。また、上記実施の形態におい
ては上記可変オリフィス部１５を蓋部１２に取り付けて
いるが、この発明におけるオリフィスの位置は加湿パイ
プ１８の下流であれば特に特定するものではない。ま
た、可変オリフィス部１５の構成は、図３に示す構成に
限定されるものではない。

【００３３】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の呼吸器用気体供給装置は、一端が容器の流入口
に接続されて上記容器の水収納領域内を通過するパイプ
の他端を上記水収納領域よりも上に位置させると共に、
上記パイプの上記水収納領域内に在る少なくとも一部を
透湿膜で構成したので、パイプに供給された気体を上記
透湿膜で微細孔を通る水蒸気によって加湿して上記容器
の水収納領域よりも上に放出できる。したがって、上記
気体をバブリングによらずに加湿でき、気泡の破裂音に
よる不快感を患者に与えることがない。さらに、上記気
体が飽和水蒸気圧近くまで加湿されることがなく、呼吸
器まで搬送される途中で結露して水滴が患者の鼻腔に入
ることがない。

【００３４】また、請求項２に係る発明の呼吸器用気体
供給装置は、一端が容器の流入口に接続されて上記容器
の水収納領域内を通過するパイプの他端を上記水収納領
域よりも上に位置させると共に、上記パイプの上記水収
納領域内に在る少なくとも一部を多孔質体で構成したの
で、パイプに供給された気体を上記多孔質体で小孔から
しみ込む水によって加湿して上記容器の水収納領域より
も上に放出できる。したがって、上記気体をバブリング
によらずに加湿でき、気泡の破裂音による不快感を患者
に与えることがない。さらに、上記気体が飽和水蒸気圧
近くまで加湿されることがなく、呼吸器まで搬送される
途中で結露して水滴が患者の鼻腔に入ることがない。

【００３５】また、請求項３に係る発明の呼吸器用気体
供給装置は、上記パイプにおける上記透湿膜または多孔
質体より下流側にオリフィスを設けたので、上記透湿膜
または多孔質体で加湿されて上記容器の水収納領域より
も上に放出された気体を、上記オリフィスの作用によっ
て上記透湿膜の微細孔あるいは上記多孔質体の小孔から
水中に漏れ出して飽和蒸気圧付近まで加湿されて上記水
収納領域上に溜まった気体と混合できる。したがって、
上記気体の流量が大きいために上記透湿膜あるいは多孔
質体で十分に加湿されない場合であっても、最適に加湿
された気体を得ることができる。その場合、上記透湿膜
の微細孔あるいは上記多孔質体の小孔から水中に漏れ出
す気体は、極微小な気泡となる。したがって、気泡の破
裂音による不快感を患者に与えることを防止できる。

【００３６】また、請求項４に係る発明の呼吸器用気体
供給装置におけるオリフィスは、可変オリフィスである
ので、上記可変オリフィスによって上記水中に漏れ出す
気体の量を調整して、上記透湿膜あるいは多孔質体で加
湿される気体と水中で飽和蒸気圧付近まで加湿される気
体との混合比、つまり上記呼吸器に供給される気体の加
湿度を調整できる。したがって、この発明によれば、気
体の流量の如何に拘わらず、最適に加湿された気体を患
者に供給できる。

【００３７】また、請求項５に係る発明の呼吸器用気体
供給装置における上記透湿膜あるいは多孔質体は、パイ
プ本体に対して着脱可能になっているので、上記透湿膜
あるいは多孔質体をパイプ本体から取り外して洗浄又は
交換することができる。したがって、この発明によれ
ば、何時もきれいな気体を患者に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の呼吸器用気体供給装置における縦
断面図である。

【図２】 図１における加湿パイプを透湿膜で構成した
場合の機能説明図である。

【図３】 図１における可変オリフィス部の拡大断面図
である。

【図４】 図１に示す呼吸器用気体供給装置によって得
られる流量と酸素富化空気の湿度時との関係を示す図で
ある。

【図５】 導入パイプから分離可能な加湿パイプの説明
図である。

【図６】 従来の呼吸器用気体供給装置において使用さ
れる加湿器の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１…受器部、 １２…蓋部、１３…流入部、
１４…流出部、１５…可変オリフィス
部、 １６,４１…導入パイプ、１７…充填
水、 １８,４２…加湿パイプ、
４３…接続具、 ４４…挿入部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体流入口(１３)と、水収納領域よりも
   上に位置する気体流出口(１４)を有する容器(１１，１
   ２)と、 一端が上記容器(１１，１２)の流入口(１３)に接続され
   て上記水収納領域内を通過すると共に、他端が上記水収
   納領域よりも上に在るパイプ(１６)を備えて、 上記パイプ(１６)における上記水収納領域内に在る少な
   くとも一部を、透湿膜(１８)で構成したことを特徴とす
   る呼吸器用気体供給装置。
2. 【請求項２】 気体流入口(１３)と、水収納領域よりも
   上に位置する気体流出口(１４)を有する容器(１１，１
   ２)と、 一端が上記容器(１１，１２)の流入口(１３)に接続され
   て上記水収納領域内を通過すると共に、他端が上記水収
   納領域よりも上に在るパイプ(１６)を備えて、 上記パイプ(１６)における上記水収納領域内に在る少な
   くとも一部を多孔質体(１８)で構成したことを特徴とす
   る呼吸器用気体供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは請求項２に記載の呼吸
   器用気体供給装置において、 上記パイプ(１６)における上記透湿膜あるいは多孔質体
   より下流側に、オリフィス(１５)を設けたことを特徴と
   する呼吸器用気体供給装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の呼吸器用気体供給装置
   において、 上記オリフィスは、可変オリフィス(１５)であることを
   特徴とする呼吸器用気体供給装置。
5. 【請求項５】 請求項１あるいは請求項２に記載の呼吸
   器用気体供給装置において、 上記透湿膜あるいは多孔質体は、パイプ本体に対して着
   脱可能になっていることを特徴とする呼吸器用気体供給
   装置。