JP2005034341A - 酸素濃縮装置、在宅酸素療法システム - Google Patents

Abstract

【課題】 経済的な負担や操作のわずらわしさを招くことなく、在宅で療養する呼吸器疾患患者の急性増悪を事前に予測可能とする構成を提供する。
【解決手段】 コンサービング機能（吸気に同調して酸素濃縮気体を供給して電力を節減する機能）のために検知された呼吸検知結果を利用して患者の呼吸パターンを検出し、増悪期の呼吸パターンであると判定された場合には急性増悪の予測信号を出力する手段（メイン制御部14）を有する酸素濃縮装置1として構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、酸素濃縮装置、在宅酸素療法システムに係り、特に在宅酸素療法を受ける呼吸器疾患患者の急性増悪を事前に予測するための構成に関する。

従来、呼吸器疾患の患者に対して空気中の酸素を分離濃縮して酸素富化気体を得るための呼吸用気体供給装置（以下、酸素濃縮装置ともいう）が開発され、それを用いた酸素療法が次第に普及するようになってきた。

斯かる酸素療法は患者が医療機関に入院しつつ実施される場合もあるが、患者の呼吸器疾患が慢性症状を呈し、長期に渡ってこの酸素療法を実行して症状の平静化、安定化を図る必要がある場合には、患者の自宅に上記の酸素濃縮装置を設置し、この酸素濃縮装置が供給する酸素富化された気体をカニューラと呼ぶ管部材を用いて患者の鼻腔付近まで導いて、患者が吸引を行う治療方法も行われている。この種の治療方法を特に、在宅酸素療法あるいはHOT（Home Oxygen Therapy）とも称する。

上記の在宅酸素療法は１９８５年に保険が適用されて以降、主に慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、肺結核後遺症を対象として処方が行なわれており、その患者数の概要はわが国においては人口１０万人に対して６０〜６５人で凡そ８万人に上る（2000年時点）。

このように在宅酸素療法（HOT）導入によりＣＯＰＤ等の呼吸器疾患患者の在宅療養が可能となる一方、患者数の増加と共に医療上の管理が重要な課題になってきた。しかしHOT患者の在宅中の医療情報は殆ど把握されていなかった。従来より、外来診療において月１，２回の動脈血液ガスや経皮的動脈血酸素飽和度（S_pO₂）の測定が実施されているが、それのみでは十分な情報が得られなかった。

すなわちＣＯＰＤ等の呼吸器疾患患者の急性増悪を早期に検出し、適切な治療を行うためには、在宅中の患者の呼吸に関する生体情報が不可欠であるにもかかわらず、従来それら生体情報の収集が十分には行われてはおらず、情報収集が不十分で急性増悪を早期に検出できないことから予測困難な病態悪化に伴う入院が避けられず、QOL（生活の質）向上という在宅酸素療法の大きな目標が達成できていなかった。

ところで、高崎らは下記する非特許文献１において、一方向送受信システムとテレビ電話を具備する双方向送受信システムを用いた重症慢性閉塞性肺疾患患者を対象とした遠隔医療の有効性を検討している。この検討結果において、急性増悪をきたし入院となった患者の各種生体情報パラメータを在宅療法日誌から読み取った結果、(1)動脈血酸素飽和度（SaO2）は入院１０日前から有意な低下を示したこと、(2)心拍数（HR）の増加、呼吸数（RR）の増加、体温（BT）の増加、体重（BW）の変動、はそれぞれ入院約３週間前から有意な変化を示したことが明らかにされている。

更に、小川らは下記する非特許文献２において、慢性呼吸不全患者に対して呼吸生理学的な検査を実施することにより呼吸筋疲労から人工呼吸器による換気補助への移行を予知することが出来るかどうか等を検討している。この検討結果において、肺活量に対する１回換気量の割合（V_T/VC）と、１分間の呼吸数（RR）はそれぞれ呼吸筋疲労の予測値となることが明らかにされている。
木田厚瑞 研究班：公害健康被害補償予防協会委託業務報告書 １９９９年度「高齢・重症の患者の日常生活、保険指導のあり方に関する研究」報告書（II−１−（２）地域の医師会及び開業医との連携による、高齢、重症慢性閉塞性肺疾患の包括ケアに関する研究、P31〜P43） 小川一彦、古賀俊彦：慢性呼吸不全患者における呼吸筋力の評価（日本呼吸管理学会誌 第４巻第３号、1995年3月、P164〜P166） 特開２００２−８５５６６号公報

上記の各公知文献が明らかにしている如く、患者の呼吸数等の呼吸機能に関わる生体情報の推移を観察すればＣＯＰＤ等の呼吸器疾患患者の急性増悪を前もって予測することが可能であるものの、在宅患者を対象にこの予測を行おうとすると、患者の呼吸を計るための計測器を新たに患者宅に設置し、患者自身や患者家族がこの計測器を操作して計測を行い、計測されたデータを伝送するための通信手段を設置するか、あるいは医療検査業者等の担当者が患者宅を訪問してデータを回収し、更に専門知識を有する解析担当者が伝送あるいは回収されたデータを解析して急性増悪発生可能性を判定する作業を連日継続しなければならず大きな経済的負担となる恐れがあった。更に、患者や患者家族が行わなければならない計測器操作やデータ送信操作のわずらわしさも無視できないことから、現実には実施が困難であった。

更に従来の酸素濃縮装置の構成に言及すれば、例えば下記する特許文献１に示すように患者の吸気に同調して酸素濃縮気体を供給するために圧力検出部により具現化した呼吸検知手段を有する酸素濃縮装置は既に提案されているものの、もとより生体情報の継続的な観察や急性増悪発生の予測を可能とする構成ではなかった。

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであって、経済的な負担や操作の煩わしさを招くことなく、在宅で療養する呼吸器疾患患者の急性増悪を事前に予測可能とする酸素濃縮装置、在宅酸素療法システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、下記する１)〜4）に記載の各構成を有する酸素濃縮装置、在宅酸素療法システムを提供する。
1) (1)空気中より酸素を濃縮して酸素富化気体を生成する生成手段、(2)前記生成された酸素富化気体を呼吸器疾患患者の吸気に同調させて供給する呼吸同調手段、(3)前記同調を行うために検出された患者の呼吸タイミングのデータから、 (a)患者の呼吸数、(b)患者の呼気と吸気との時間比率、(c)患者の呼気時間の内の少なくともいずれかを算出する算出手段、及び、(4)前記算出の結果に応じて、この患者における急性増悪の発生を予測する予測手段を備えた酸素濃縮装置。
2) (1)空気中より酸素を濃縮して酸素富化気体を生成する生成手段、(2) 前記生成された酸素富化気体を呼吸器疾患患者の吸気に同調させて供給する呼吸同調手段、(3)前記同調を行うために検出された患者の呼吸タイミングのデータから、 (a)現在の患者の呼吸パターンと、予め定められた平常時呼吸パターンとの間のパターン距離、(b)現在の患者の呼吸パターンと、予め定められた急性増悪事呼吸パターンとの間のパターン距離、の内の少なくとも一方を算出する算出手段、及び、(4)前記算出の結果に応じて、この患者における急性増悪の発生を予測する予測手段を備えた酸素濃縮装置。
3) 少なくとも前記生成手段、前記呼吸同調手段、前記算出手段、及び前記出力手段に対して電力を供給する電力蓄積手段を備えて可搬型に構成したことにより、患者と共に移動した移動先において前記算出の結果を出力可能とした、1)又は2)に記載の酸素濃縮装置。
4) (A）(1)空気中より酸素を濃縮して酸素富化気体を生成する生成手段、(2)前記生成された酸素富化気体を呼吸器疾患患者の吸気に同調させて供給する呼吸同調手段、及び(3)前記同調を行うために検出された患者の呼吸タイミングのデータを外部へ送信する送信手段を有する在宅用酸素濃縮装置と、
（B）(1)前記送信された患者の呼吸タイミングのデータを受信して、(a)患者の呼吸数、(b)患者の呼気と吸気との時間比率、(c)患者の呼気時間、の内の少なくともいずれかを算出する算出手段、及び(2)前記算出の結果に応じてこの患者における急性増悪の発生を予測する予測手段を備えた演算装置と、を有する在宅酸素療法システム。

本発明は、経済的な負担や操作のわずらわしさを招くことなく、在宅で療養する呼吸器疾患患者の急性増悪を事前に予測可能とする酸素濃縮装置、在宅酸素療法システムを提供することが出来る。

以下、本発明の実施の形態に係る好ましい実施例である酸素濃縮装置を、各図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る好ましい実施例である酸素濃縮装置の構成図、図２は図１の酸素濃縮装置の接続図、図３は呼吸パターンの模式図である。

〔酸素濃縮装置の構成〕
本実施例の酸素濃縮装置1は、先に説明したように主に在宅酸素療法に用いるために空気中の窒素を分離し高濃度酸素（酸素富化気体）を供給する装置であり、例えば、酸素より窒素を選択的に吸着し得る吸着剤としてモレキュラーシーブゼオライト５A、１３X、或いはリチウム系ゼオライトなどを吸着筒（吸着ユニット5内）に充填し、空気圧縮装置（コンプレッサ4）によって作られた加圧空気を供給することで、酸素を取り出す圧力変動吸着型の酸素濃縮装置である。

尚、本発明の実施に際して、酸素濃縮装置の基本的な酸素濃縮機能に係る構成はここに説明を行う態様に限定されず、既に公知の構成、あるいは今後提案される様々な構成とすることが出来る。

圧力変動型吸着型酸素濃縮装置である本実施例の酸素濃縮装置1は、図１の構成図に示すように、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒（吸着ユニット5に含まれる）に、コンプレッサ4によって大気中から圧縮された加圧空気を供給し、吸着筒内部を加圧状態にして窒素を吸着させ、吸着されなかった酸素を取り出す。吸着筒より取り出された酸素を主とする酸素富化気体は、製品タンク6に貯留した後、超音波センサー部7、呼吸同調部8を経て製品供給端9から装置1の外部へ供給され、酸素富化気体を酸素濃縮装置1から患者の鼻腔付近まで輸送するチューブ部材である鼻カニューラ12を介して使用者（酸素療法患者）に供給される。

ここで吸着剤は、１回の工程で吸着できる窒素の量が吸着剤の量や種類によって決まっているため、吸着剤に吸着される窒素の量が飽和する前に流路切換弁を切り換えて吸着筒を大気開放して吸着筒内部を減圧し、窒素を脱着させて吸着剤を再生させる。また、流路切換弁は、予め設定された時間によって切り換えられるようにメイン制御部14によって制御される。なお、一工程中の吸脱着量を増やすべく、真空ポンプを用いて、脱着工程における吸着筒内部の圧力を真空にしても良い。

尚、本実施例の酸素濃縮装置1は、従来の酸素濃縮装置と同様に患者宅に設置固定されるよう構成しても良いが、より小型軽量として可搬型として実現するために、例えば、特許第3269626号公報に記載された構成を用いて、複数の吸着筒に対する加圧及び脱着のための気体流路を順次連続的に形成する回転バルブ手段を備えた吸着ユニット5とすることは望ましい態様である。

超音波センサー部7は、本出願人の出願に係る特開2002-214012号公報等に記載されているように、鼻カニューラ1c内を流れる酸素富化気体の流れる方向と同方向及び逆方向の２つの音波、例えば超音波の伝播速度を測定し、2つの測定値の相違する量から、鼻カニューラ1c内を流れる酸素富化気体の実際の流量を測定することが出来る。またその他の構成や方式を用いて酸素富化気体の実際の流量を測定するようにしても良い。

更に、呼吸同調部8は、患者の呼吸を検知して吸気期間（空気を吸っている）だけに酸素富化気体を供給し、呼気期間（空気をはいている）内は供給を停止する所謂デマンドレギュレータの機能を実現することによって、患者の吸入に影響が無いようにしつつ患者へ供給する酸素富化気体の量を節約 (conserving) するためのものであって、この結果、AC電源を電力供給源としている運転モードでは使用電力量を削減することが出来、再充電可能な電池を電力供給源としている運転モードでは次の充電までの運転時間を延長することが出来る。

尚、上記の如く患者の呼吸を検知して吸気期間のみ酸素富化気体を供給する運転モード（以下、同調モードともいう）と、患者の呼吸とは無関係に一定の流量の酸素富化気体を常に供給する運転モード（以下、連続モードともいう）とを切り替え操作するための操作スイッチ（図示しない）を酸素濃縮装置１は備えており、例えば睡眠時には必ずこの操作スイッチを操作して連続モードで酸素富化気体の吸入を行うこととなっている。これは睡眠時の患者が鼻腔ではなく口腔経由で呼吸を行って呼吸の検知がされない場合であっても、酸素富化気体の供給を継続出来るようにするためである。

患者の呼吸を検知するための具体的な構成は、例えば、本出願人の出願に係る特開2002-272845号公報に記載された構成の如く、光マイクを用いて音声信号（患者の呼吸音）を光信号に変換したのち電圧信号に変換し、更に周波数に変換することにより周波数領域での解析を行い、周波数帯域の違いにより呼吸を検知する構成や、特開昭62-270170号公報に記載があるように鼻カニューラに焦電素子からなるセンサーを設ける方法や、特公平5-71894号公報に記載があるようにダイヤフラム式圧力計で、導電性層を積層した高分子フィルムを用いて静電容量を検出する圧力検出器を用いる構成や、特開平2-88078号公報に記載があるように圧力検出器を酸素濃縮装置本体の酸素供給口近傍に設け、圧力検出器の信号に基づいて酸素富化気体の供給を制御する方法や、あるいはその他の方法により実現することが出来る。

表示部10は、液晶パネルのような表示部材とその周辺インターフェイス部を含んだ表示手段であって、メイン制御部14から送信された情報をこの表示部材に表示する。表示部10が表示を行うデータの内容は、運転オン状態の表示、警報やアラームの表示、設定された流量の表示などのような従来の酸素濃縮装置でも表示が行われていた内容の他に、呼吸同調部8が検知した患者の呼吸タイミングのデータに基づいた下記の情報等の内の単数又は複数の情報である。
(1)患者の呼吸数
(2)患者の呼気時間
(3)患者の吸気時間
(4)患者の呼気時間と吸気時間との比率
(5)患者の急性増悪発生の予測結果

また上記以外の、呼吸同調部8が検知した患者の呼吸タイミングのデータに基づいたいずれかの情報であってもよい。またこれらの情報は、瞬時値であっても、一定期間内の平均値であってもよい。予測結果などの具体的な検出方法については後記する。

情報出力端11はメイン制御部14から送出される種々の情報を、無線あるいは有線伝送路を介して酸素濃縮装置1外の装置例えばパーソナルコンピュータへ送出するための出力端子あるいは送信インターフェイスであって、IrDA、RS-232C、USB、bluetoothその他公知の通信規格に準じた構成であっても良い。送出される情報は、同じく従来の酸素濃縮装置でも表示が行われていた内容の他に、呼吸同調部8が検知した患者の呼吸タイミングのデータに基づいた上記した情報などである。

流量設定部12は患者等使用者が操作して供給すべき酸素富化気体の流量を設定操作するためのもので、例えばダイアルスイッチを回転操作して、1リットル／分、２リットル／分、３リットル／分等の内から所望の選択値を選択操作すると、この選択値を検知したメイン制御部14がコンプレッサー4や吸着ユニット5の動作速度などを制御して、設定された所望の流量を実現するものである。

コンプレッサー4は、コンプレッサー4を駆動させるためのコンプレッサー駆動モーターを具備しており、コンプレッサー駆動モーターはメイン制御部14によって設定された回転数を実現するように電源制御部3が生成出力する駆動電流に従いコンプレッサー4を回転駆動させる。コンプレッサー4が有する圧縮機構部は、コンプレッサー駆動モーターによって得た回転力によって空気を圧縮するものであり、その圧縮方式によって様々な種類が存在し、往復運動式のピストンタイプや回転式のスクロールタイプなどが一般的によく用いられているが、大気中の空気を圧縮できるものであればどのタイプを用いても構わない。

電源制御部3は上述のようにコンプレッサー4を駆動する駆動電流出力のほかに、装置1に含まれる各構成へ電力を供給する機能を有する。

尚、本実施例の酸素濃縮装置１を図１示すように可搬型として構成した場合には、従来の典型的な固定設置型酸素濃縮装置では家庭用AC電源のみからの電力供給方法であったのを改め、内蔵バッテリー、家庭用AC電源、及び自動車の車載DC電源、のスリーウェイ電源方式とすることも考えられる。そのために、装置外部に面する筐体外周部には電源入力端2を設け、ここを通じてAC電源ユニット15または、自動車車内のシガーライター接点に接続する車載電源ユニット16から直流にて電力の供給を受けることが出来る。

更に、酸素濃縮装置1の内部には取り外しが可能な態様にて繰り返し充電可能なバッテリー13が設けられており、電源入力端2を通じた電力供給が出来ない場合に、バッテリー13からの放電により電源制御部3へ電力を供給する。

尚、バッテリー13への充電は、通常、バッテリー13を酸素濃縮装置1へ装着したまま、AC電源ユニット15または車載電源ユニット16から供給された電力が電源入力端2及び電源制御部3を経由して供給されることにより実行される。

メイン制御部14は、酸素濃縮装置1が有する各構成を制御して酸素富化気体の供給を行わせる、という従来構成の酸素濃縮装置と同様な機能とともに、呼吸同調部8が検知した患者の呼吸タイミングのデータに基づいた下記する如くの情報と、これらの情報を用いたこの患者の急性増悪の予測を実行し、上記の情報及び予測結果を表示部10に表示させたりあるいは情報出力端11から出力する機能を有する。
(1)患者の呼吸数
(2)患者の呼気時間
(3)患者の吸気時間
(4)患者の呼気時間と吸気時間との比率

また上記以外の、呼吸同調部8が検知した患者の呼吸タイミングのデータに基づいた情報を用いても良い。またこれらの情報は、瞬時値であっても、一定期間内の平均値であってもよい。予測結果などの具体的な検出方法については後記する。

更に上記の情報や予測結果は算出後にメイン制御部14内の図示しない記憶手段へ記憶しておき、必要な際に出力して表示などを行うことも可能である。

また、本実施例の酸素濃縮装置1は可搬型の機能を実現するための特徴的な構成として、先に説明した点の他に例えば、必要な程度の防塵、防滴機能を持って酸素濃縮装置1の内部を保護する筐体部、この筐体部に付帯する車輪部、同じく筐体部に付帯する保持ハンドルなど（いずれも図示しない）を有して、患者が引っ張るなどして外出時に帯同することが出来る。車輪部を有することなく、スリングベルトで直接患者が携行したりリュックに入れて背負ったりするなどの構成としてもよい。

更に、本実施例では酸素濃縮装置1を可搬型とするために、その質量及び容積を従来から大きく低減しており、例えば従来の固定設置型の典型的な酸素濃縮装置が約30kgの質量を有していたものが、本実施例の装置1は5kgを切る質量にて構成されており、持ち運びが容易であるので、患者が通院先である医療機関へ帯同することも容易である。

〔酸素濃縮装置の動作〜急性増悪の発生予測〕
次に本実施例の酸素濃縮装置1の動作を、患者の急性増悪の発生予測を行う動作を中心として説明する。必要に応じて装置1の接続図である図２、呼吸パターンの模式図である図３を参照する。

本実施例装置1の動作の説明に先立ち、本発明人が見出して本実施例の酸素濃縮装置1として具現化した、呼吸器疾患患者の急性増悪の発生予測を行う原理を説明する。

本発明人は長年に亘って在宅医療、特に在宅酸素療法の普及に従事した結果、酸素濃縮器を用いて治療を受ける患者や治療に関わる医療従事者から多様且つ有益な情報、教示を得る機会があった。得られた様々な情報を参酌した結果、本発明人は下記する(1)〜(3)の如くの知見を得た。
(1)呼吸パターンの模式図である図３に示すように、まず健常者の呼吸パターンにおいては、同図（A）のように吸気、すなわち空気を吸っている時間と、呼気、すなわち空気を吐いている時間との比率は概ね１：２である。一方、COPD患者は呼気時間が延びる傾向にある。同図（B）には呼気時間が延びて１：３である場合を示してある。更に、増悪期にあるCOPD患者は呼気時間が逆に短くなる傾向にある。同図（C）には呼気時間が１：１まで縮んだ状態を示してある。このように増悪期に呼気時間が短くなるのは、増悪期には感染などのために気道が狭くなって換気量が減るので、単位時間当りの換気量を少しでも向上させようとして呼吸数、すなわち単位時間当りの吸気回数を増加させようとするからであると推察される。
(2)従って、上記の知見(1)に基づいて、単位時間当りの呼吸数の増加、吸気時間と呼気時間との比率の呼気時間が短くなる方向への変化、呼気時間の短縮、などの少なくともいずれかの発生を検出すれば、患者が現在増悪期にあることを知ることが出来、すなわち患者の急性増悪を前もって予測することが出来る。
(3)また患者の呼吸パターン、特に増悪期の呼吸パターンは患者ごとの固有な特徴を有するパターンを呈する。従って、ある患者の増悪期の呼吸パターンを予め知った上で、現在の呼吸パターンのモニタリングを継続すれば、呼吸パターンが増悪期のパターンに近づいたことを検出して患者が現在増悪期にあることを知ることが出来、上記と同様に患者の急性増悪を前もって予測することが出来る。

本実施例の酸素濃縮装置1のメイン制御部14は、上記した本発明人の知見に基づいて患者の急性増悪を前もって予測するよう構成されており、このためにまず、呼吸同調部8が検知した患者の呼吸タイミングのデータに基づいた下記する如くの情報などの内の少なくともいずれかの情報を取得する。
(1)患者の呼吸数
(2)患者の呼気時間
(3)患者の吸気時間
(4)患者の呼気時間と吸気時間との比率

これらの情報は、患者の呼吸タイミングデータから得られた瞬時値でも良いし、一定期間の平均値、あるいは最大値、最小値のような統計的処理値でも良い。

そしてメイン制御部14は、取得した情報の値と予め定めた閾値との大小関係を比較するなどして、取得した情報の値が予め定めた範囲内であるか、あるいは範囲外であるかを判定する。上記の予め定めた範囲とは、取得した情報の値がこの範囲外にあればこの患者が増悪期にあると推定されるように上記の閾値によって予め定められた範囲である。

上記の閾値は、全ての患者に共通な値が予め一律に設定されるか、医療従事者が医学的所見に従って値を設定するか、あるいは医療従事者の精査のもとで酸素濃縮装置１の呼吸同調部8が取得した患者の呼吸タイミングデータからメイン制御部14が自動的に生成した値を用いても良い。取得した情報が複数である場合には、メイン制御部14はいずれか単数又は複数の情報の値の閾値に対する判断を用いたり、それらの判断と未だ説明を行っていない他の種々のパラメータの評価結果とを組み合わせるなどして、患者が現在増悪期にあるか否かを判定する。

判定の結果、急性増悪が予測される場合には、メイン制御部14の指令に従い表示部10が「呼吸数が増えています。医療機関へのご連絡をお勧めします。」などのメッセージを表示したり、同様の内容を含んだ信号が情報出力端11より出力されて外部表示手段での表示や外部のプリンタによる表示が実行される。

あるいはまた急性増悪が予測される場合には、それを知らせる信号が有線又は無線伝送路を経由して管理センタの端末や医療機関の端末や医療従事者又は患者家族の携帯電話機などに送達されるよう構成することも考えられる。

ところで、上記した所定閾値と測定データとの大小比較による判定とは別個に、あるいは平行してパターン距離を算出して判定を行うよう構成しても良い。

パターン距離を用いた判定とは、予めこの患者の平常時の呼吸パターン、及び／又は増悪事の呼吸パターンを取得しておいて、現在の患者の呼吸パターンをこれら取得済みのパターンとの間で公知技術であるパターンマッチングの手法に基づき比較することにより、現在の患者の呼吸パターンが平常時の呼吸パターン又は増悪時の呼吸パターンに近いのか、あるいはこれら２つのパターンの内のどちらにより近いのかを知る方法である。

上記のパターンマッチングの手法は様々なものが既に提案されているが、一例として下記するような複数次元空間内における空間距離（差分ベクトルの大きさ）を算出して判定する方法がある。

すなわち、呼吸パターンの中から複数のパラメータ、例えば呼気時間、吸気時間、呼気吸気時間比率などを検出してこれら複数のパラメータにより複数次元ベクトルを生成する。そして既に取得済みの平常時呼吸パターンや増悪時呼吸パターンからも同様の複数次元ベクトルを生成して、先に生成した現在のパターンによる複数次元ベクトルとの間の空間距離を算出する。ここで空間距離とは２つのベクトルの差分ベクトルの大きさでもある。そして得られた空間距離が予め定めた閾値よりも小さい場合に２つの複数次元ベクトルの元となった２つの呼吸パターンは近い、と判定するものである。あるいは空間距離がより小さいベクトルに、現在の呼吸パターンのベクトルはより近い、と判定しても良い。

判定結果に基づく予測情報の表示、出力、伝送などは先に説明した方法により実行される。

また、本実施例の酸素濃縮装置1を可搬型として構成した場合には、上記したような患者の呼吸パターンの情報や、急性増悪の予測の情報（以下、これらをまとめて呼吸パターン情報ともいう）を、患者の通院先である医療機関において表示や出力を行って医療従事者が直接確認することも可能である。

通院先での呼吸パターン情報の表示や出力の手順を、本実施例の酸素濃縮装置1の一般的な使用方法を含めて、図２を参照しつつ以下に説明することとする。

まず、患者1bが患者宅1aに居て酸素療法を受ける場合には、従来と同様に家庭用AC電源から電力供給を受けて本実施例の酸素濃縮装置1から酸素富化気体の吸入を行うことが出来るとともに、患者宅内でバッテリー13駆動で吸入を行えば、ACコンセントの制約なく患者1bは装置1を帯同して患者宅内を自由に移動しながら吸入が継続できるので、従来の固定設置型装置のように何メートルにも及ぶ長大な延長チューブ付きカニューラを酸素濃縮装置に接続し、この延長チューブ付きカニューラ経由で吸入を行う不便さが解消される。

そして本実施例に特徴的な点として、装置1が有するメイン制御部14は、酸素富化気体を供給している際に、常時、あるいは適当なタイミングで上記した患者の呼吸タイミング情報を検知し、メイン制御部14内部のメモリ部（図示しない）に記録保持する。

更に上記の情報が記録保持されるのがメイン制御部14内部のメモリではなく、独立して設けられたメモリ手段であってもよいし、あるいはメモリーステッィク^-TM、SDカード^-TMのように脱着可能なメモリ手段として、医療機関2aへの通院時には酸素濃縮装置1全体ではなくこれら脱着可能なメモリ手段のみを取り出して医療機関2aへ持ち込むようにしても良い。あるいは通院先の医療機関2aへ酸素濃縮装置1を患者が持ち込むものの、上記の呼吸パターン情報を医療機関の情報機器に渡す方法として酸素濃縮装置1からこれら脱着可能なメモリ手段を取り外した後、医療機関の情報機器に取り付けて受け渡す、所謂媒体渡しを行う様にしても良い。

これらの呼吸パターン情報は、患者宅1a内ばかりではなく、患者の外出先3aにおいても生成がなされるようにしても勿論よい。

そして定期的、例えば月に一度の通院日に、患者1bはこの酸素濃縮装置1を帯同して医療機関を訪れ、医療機関2aの医師2bは上記のようなあるいはその他の構成の呼吸パターン情報を、装置1の表示部10に表示させて確認したり、あるいは伝送ケーブル2eその他の伝送路を介して情報出力端11と接続したパーソナルコンピュータで表示確認することにより、医療従事者による患者の容態の把握を助けて、在宅酸素療法の治療効果を大きく増進させることが出来る。

呼吸パターン情報を図示しない印刷手段を用いて紙媒体に印刷するように構成することも勿論可能である。

また、通院時に医療機関で出力された呼吸パターン情報は、セキュリティ管理の下でインターネット通信網5aを経由して、患者に対してこの医療機関2aと提携して診療を行う提携医療機関4aの提携医療機関端末4cへ送信されて、医療情報の共有化を行うことも考えられる。

〔変形例〕
本発明は上記した構成に限定される必要は無く、種々の変形を行うことによって効果の更なる向上や使用環境への適合を行うことが出来る。

例えば、酸素濃縮装置の呼吸同調部が検出した患者の呼吸タイミングデータを酸素濃縮装置自身が処理を行って急性増悪の事前予測を行うのではなく、検出された呼吸タイミングデータが、有線あるいは無線の伝送路を介して遠隔の管理センタにある受信装置へ送信され、管理センタに配置された演算装置が受信されたデータを用いて先に説明した手順により呼吸パターンデータの取得や急性増悪の予測を行うよう構成することも考えられる。

このように構成することにより酸素濃縮装置の構成がより簡潔となってコストが低減できるほかに、管理センタの担当者や医療機関の医療従事者などが増悪予測を迅速に知り得て、患者宅に対して連絡や訪問を行うなど迅速な対応が可能となるメリットがある。

在宅に設置された酸素濃縮装置から伝送路を介して患者の生体情報など種々の情報を遠隔の管理センタにある受信装置へ送信するための構成は、例えば本出願人が先に提案を行った特開平３−１４３４５１号公報、特開平５−３０９１３５号公報、特開平６−５４９１０号公報、特開平６−２３３７４４号公報、及び特開平７−９５９６３号公報などに詳細な記載があり、これらの構成を適宜援用して実現可能である。

本発明の実施の形態に係る好ましい実施例である酸素濃縮装置の構成図である。 図１の酸素濃縮装置の接続図である。 呼吸パターンの模式図である。

符号の説明

１ 酸素濃縮装置
５ 吸着ユニット（生成手段）
８ 呼吸同調部（呼吸同調手段）
１３ バッテリー（電力蓄積手段）
１４ メイン制御部（算出手段、出力手段）

Claims (4)

1. (1)空気中より酸素を濃縮して酸素富化気体を生成する生成手段、
   (2)前記生成された酸素富化気体を呼吸器疾患患者の吸気に同調させて供給する呼吸同調手段、
   (3)前記同調を行うために検出された患者の呼吸タイミングのデータから、(a)患者の呼吸数、(b)患者の呼気と吸気との時間比率、(c)患者の呼気時間、の内の少なくともいずれかを算出する算出手段、及び、
   (4)前記算出の結果に応じて、この患者における急性増悪の発生を予測する予測手段を備えた酸素濃縮装置。
2. (1)空気中より酸素を濃縮して酸素富化気体を生成する生成手段、
   (2) 前記生成された酸素富化気体を呼吸器疾患患者の吸気に同調させて供給する呼吸同調手段、
   (3)前記同調を行うために検出された患者の呼吸タイミングのデータから、 (a)現在の患者の呼吸パターンと、予め定められた平常時呼吸パターンとの間のパターン距離、(b)現在の患者の呼吸パターンと、予め定められた急性増悪事呼吸パターンとの間のパターン距離、の内の少なくとも一方を算出する算出手段、及び、
   (4)前記算出の結果に応じて、この患者における急性増悪の発生を予測する予測手段を備えた酸素濃縮装置。
3. 少なくとも前記生成手段、前記呼吸同調手段、前記算出手段、及び前記予測手段に対して電力を供給する電力蓄積手段を備えて可搬型に構成したことにより、患者と共に移動した移動先において前記算出の結果を出力可能とした、請求項1又は請求項２に記載の酸素濃縮装置。
4. （A）(1)空気中より酸素を濃縮して酸素富化気体を生成する生成手段、(2)前記生成された酸素富化気体を呼吸器疾患患者の吸気に同調させて供給する呼吸同調手段、及び(3)前記同調を行うために検出された患者の呼吸タイミングのデータを外部へ送信する送信手段を有する在宅用酸素濃縮装置と、
   （B）(1)前記送信された患者の呼吸タイミングのデータを受信して、(a)患者の呼吸数、(b)患者の呼気と吸気との時間比率、(c)患者の呼気時間、の内の少なくともいずれかを算出する算出手段、及び(2)前記算出の結果に応じてこの患者における急性増悪の発生を予測する予測手段を備えた演算装置と、を有する在宅酸素療法システム。

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