JP2005237437A - 医療用加湿ガス - Google Patents

Abstract

【課題】管理に多大の手間を要する加湿瓶を使用することなく、患者に供給する酸素ガスや空気などの医療用ガスに十分でかつ適切な量の湿分を加湿することができ、また個々の患者には勿論、必要に応じて高気圧酸素治療室全体に医療用加湿ガスを供給することができる医療用加湿ガスおよびその使用方法、製造方法ならびに医療用ガス加湿装置を得ることにある。
【解決手段】相対湿度２０％以下の乾燥状態にある空気や酸素などの医療用ガスに、蒸気発生装置で発生させた蒸気を添加して医療用加湿ガスとする。この医療用加湿ガスは、高気圧酸素治療装置の環境ガスとして、あるいは患者に呼吸補助器を介して呼吸用ガスとして供給することができる。この医療用加湿ガスは、医療用ガスを流す管２２と、この管２２に接続され、この管２２内を流れる医療用ガスに水蒸気を添加する蒸発器２７を備えた医療用ガス加湿装置で製造できる。
【選択図】図２

Description

この発明は、高気圧酸素治療法などに用いられる医療用加湿ガスおよびその使用方法、製造方法ならびにこの医療用加湿ガスを製造するための医療用ガス加湿装置に関する。

高気圧酸素治療法とは、密閉した治療室内に酸素ガスや空気を圧力０．２〜０．３ＭＰａの加圧状態にして満たし、この室内に患者を６０〜９０分間収容して、例えば急性一酸化炭素中毒等の病態の改善を図るものである。
ところで、この治療室内に供給される酸素ガスや空気は、通常絶乾状態となっていることが多く、患者の体内から多量の水分が奪われて、身体的負担が大きい場合があり、また静電気が発生しやすく、これに起因する災害が生じる恐れもある。

このため、個々の患者が直接吸入する酸素ガスや空気などのガスを、一旦加湿瓶に通して加湿し、この加湿したガスを患者に吸入マスクなどを介して供給する方法がとられる場合がある。この加湿瓶は、小型容器内に満たされた滅菌水にガスを通し、ガスを滅菌水中でバブリングすることで、ガスに適度に加湿するものである。この加湿瓶を使用するものでは、患者の吸気に必要な湿分が添加され、患者に対する身体的負担は軽減される。

しかしながら、この加湿瓶を使用するものでは、水への雑菌の混入防止、水量の管理などの手間がかかる問題があり、ガスの流量が少なく、耐圧も低く、大流量、高圧のガスに対応できない。また、患者の呼気に若干の湿分が残るものの治療室全体を十分に加湿することは困難である。
実公昭６１−２８５８７号公報 特開平１０−１２７７０５号公報

よって、本発明における課題は、管理に多大の手間を要し、大流量、高圧のガスに対応できない加湿瓶を使用することなく、患者に供給する酸素ガスや空気などの医療用ガスに十分でかつ適切な量の湿分を加湿することができ、また個々の患者には勿論、必要に応じて高気圧酸素治療室全体に医療用加湿ガスを供給することができる医療用加湿ガスおよびその使用方法、製造方法ならびに医療用ガス加湿装置を得ることにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスに、蒸気発生装置で発生させた蒸気を添加してなることを特徴とする医療用加湿ガスである。
請求項２にかかる発明は、医療用ガスが、大気圧以上の圧力となっている請求項１記載の医療用加湿ガスである。
請求項３にかかる発明は、医療用ガスが、空気または酸素濃度２０ｖｏｌ％以上の混合ガスであることを特徴とする請求項１または２記載の医療用加湿ガスである。

請求項４にかかる発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の医療用加湿ガスを、高気圧酸素治療装置の環境ガスとして使用することを特徴とする医療用加湿ガスの使用方法である。
請求項５にかかる発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の医療用加湿ガスを、患者に呼吸補助器を介して呼吸用ガスとして供給することを特徴とする医療用加湿ガスの使用方法である。
請求項６にかかる発明は、管内を流れる相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスに、蒸気発生装置で発生させた蒸気を添加することを特徴とする医療用加湿ガスの製造方法である。

請求項７にかかる発明は、相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスを流すガス供給管と、このガス供給管に蒸気を添加する蒸気発生装置を備えたことを特徴とする医療用ガス加湿装置である。
請求項８にかかる発明は、蒸気を添加した後の医療用加湿ガスの温度を調整する温度調節器をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の医療用ガス加湿装置である。
請求項９にかかる発明は、蒸気発生装置が、水を加熱する加熱手段と、この加熱手段で得られた蒸気を上記管に注入する蒸気注入手段を備えたものであることを特徴とする請求項７記載の医療用ガス加湿装置である。

請求項１０にかかる発明は、蒸気発生装置が、蒸気発生量を調整する蒸気量調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の医療用ガス加湿装置である。
請求項１１にかかる発明は、蒸気量調整手段が、加熱手段への水の注入量を調整するものであることを特徴とする請求項１０記載の医療用ガス加湿装置である。

この発明によれば、従来の加湿瓶を用いることなく、適度の湿度の医療用加湿ガスが得られ、加湿瓶を用いることに起因する問題点は生じない。また、この医療用加湿ガスは、種々に使用形態によって広い用途に用いることができ、高気圧酸素治療装置などの環境ガスとして、また個々の患者に対して呼吸補助器を介して供給することもできる。

また、本発明の加湿装置によれば、適宜に加湿された医療用加湿ガスを自動的に得ることができる。また、医療用ガスの流量変動があっても、必要な蒸気量が蒸気発生装置で得られ、常時、一定の湿度の医療用加湿ガスを供給することが可能である。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の医療用加湿ガスは、相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスに、別途設置された蒸気発生器で発生させた蒸気を添加してなるものである。
ここでの医療用ガスとしては、酸素濃度２０〜１００ｖｏｌ％の酸素ガス、酸素含有ガス、あるいは純酸素ガスと純窒素ガスとを混合した合成空気、自然界に存在する空気を清浄化した空気などの医療現場で使用される種々のガスが挙げられる。
そして、本発明での乾燥状態とは、医療用ガスの相対湿度が２０％以下のことを言い、相対湿度２０％以下の乾燥状態にあるものが蒸気添加の対象となる。また、この医療用ガスは、用途などの点から、大気圧以上の圧力、通常１×１０^−２〜１ＭＰａ（ゲージ圧）に加圧されたものが用いられる。

また、蒸気を添加して得られた医療用加湿ガスの相対湿度は、用途等によって適宜定められるが、通常２０％を超え、１００％以下の範囲で決められる。
このような医療用加湿ガスは、例えば、高気圧酸素治療装置内全体に満たされる環境ガスとして使用される。また、高気圧酸素治療や酸素吸入を受ける個々の患者に対して、吸入マスクなどの呼吸補助器を介して吸入用ガスとして供給することもできる。

本発明の医療用加湿ガスの製造方法は、管内を流れる相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスに、蒸気発生装置で発生させた蒸気を添加するものである。ここで管とは、医療用ガスが流れる管であれば、いかようなものでもよく、例えば、酸素ガスタンクからの酸素ガスを高気圧酸素治療装置に送るパイプであってもよく、合成空気発生源からの合成空気を手術室に送る管であってもよい。
また、蒸気発生器は、上記管とは別途に設けられたもので、水を１００℃以上に加熱して蒸気を発生させるものが用いられる。
そして、この蒸気発生器で発生させた蒸気を管などを用いて、上記管内を流れる医療用ガスに合流させて、添加することで医療用加湿ガスとされる。

次に、本発明の医療用ガス加湿装置について説明する。この加湿装置は、上述の医療用加湿ガスの製造方法を具体的に実施するためのものである。
図１は、本発明の医療用ガス加湿装置を高気圧酸素治療装置に応用した実施形態の一例を示すもので、この例は医療ガスとして濃度１００ｖｏｌ％の酸素ガスを用いた例である。

図１中符号１は、医療用ガスの供給源としての酸素タンクを示す。この酸素タンク１内には、医療用ガスとしての高純度で、乾燥状態にある酸素ガスが液化状態または加圧状態で貯蔵されている。
この酸素タンク１からの酸素ガスは、減圧弁２、開閉弁３を経て、医療用ガス加湿装置（以下、加湿装置と略記することがある）４に送られ、ここで酸素ガスに適度の湿分が加湿された後、高気圧酸素治療装置５に供給される。

この加湿装置４については、詳しく後述する。
高気圧酸素治療装置５に送られた加湿酸素ガスは、制御装置６においてその圧力および流量が制御された後、高気圧酸素治療装置５内に設置された圧力容器７に送られる。圧力容器７内には、高気圧酸素治療を受ける患者が収容されるようになっており、ここに供給された加湿酸素ガスにより高気圧酸素治療が行われる。圧力容器７内の排気ガスは、制御装置６を介して外部に排出されるようになっている。
この例では、加湿酸素ガスは、高気圧酸素治療装置５の圧力容器７内に満たされる環境ガスとして用いられ、この環境ガスを患者が吸入するものであるが、これに限られず、吸入マスクを用いて、直接患者に吸入するようにしてもよい。

図２は、上述の加湿装置４の一例を示すもので、酸素タンク１からの酸素ガスは、まず温度流量センサ２１に送られ、ここで酸素ガスの温度および流量が測定される。温度流量センサ２１を出た酸素ガスは、管２２を通り、温度調節器２３に送られるようになっている。
また、図２中符号２４は、水タンクを示し、この水タンク２４はその内部に蒸留水、イオン交換水などの高純度の水を貯蔵するものであり、この水タンク２４からの水は、送水ポンプ２５により逆止弁２６を経て蒸発器２７に送られる。

送水ポンプ２５は、水タンク２４からの水の流量を酸素ガスの流量に応じて０．０１ｍｌ／分程度の微少流量で連続的に可変できる精密なもので、かつ管２２を流れる酸素ガスの圧力以上の圧力で送水できるものが用いられる。この送水ポンプ２５には、水量調整器２８からの水量制御信号が送られ、この水量制御信号に基づいて、その送水量が精密に制御される。
また、水量調整器２８には、上記温度流量センサ２１から酸素ガスの温度および流量のデータが入力されるとともに、目的とする加湿酸素ガスの湿度が手動で設定され、これら酸素ガスの温度および流量と、加湿酸素ガスの湿度とに基づいて送水ポンプ２５の送水量が演算され、この送水量が送水ポンプ２５に送られるようになっている。

上記蒸発器２７は、ここに送られた水を加熱して水蒸気を発生するもので、この蒸発器２７で発生した水蒸気は、加湿管２９を通り、管２２に合流され、加湿酸素ガスとして温度調節器２３に送られる。また、この蒸発器２７は、通常のボイラーの機能とは異なり、供給された水を全量蒸気とする機能を有するもので、この機能は、上記温度流量センサ２１、水量調整器２８の動作によって実行される。

図３は、この蒸発器２７の一例を示すものである。送水ポンプ２５からの水は、管３１からＵ字状の加熱管３２の一端に送られる。この加熱管３２には、例えばステンレス鋼などの耐食性の金属からなる直径２〜１０ｍｍ、長さ２００〜８００ｍｍ程度のパイプなどが用いられる。この加熱管３２の側方にはヒーター３３、３３が配置されており、このヒーター３３は、電気容量２００〜５００Ｗの電熱ヒータであって、加熱管３２を加熱し、加熱管３２内に送られた水を加熱して水蒸気とするものである。なお、ヒーター３３には、電熱ヒーター以外にオイルヒーターなども使用できる。
加熱管３２で発生した蒸気は、加熱管３２の他端から加湿管２９に導出され、管２２に合流するようになっている。

また、加熱管３２の下部には、熱電対などの温度センサー３４が設けられており、加熱管３２の温度が測定できるようになっている。
さらに、これら加熱管３２、ヒーター３３、３３および温度センサー３４は、アルミニウム、銅などの良熱伝導性の金属からなる１個の直方体状のブロック３５内に埋設された状態となっている。

また、図２に示すように、蒸発器２７のヒータ３３、３３および温度センサー３４は、蒸発器温度制御器３０に接続されており、この蒸発器温度制御器３０は加熱管２９の温度に基づいてヒータ３３、３３への送電量を調整して、加熱管３２の温度を調整し、蒸発器２７の蒸気発生能力を制御するものである。

蒸発器２７で発生した水蒸気は、その発生量が制御された状態で、加湿管２９から管２２に送られ、ここで酸素ガスと合流し、加湿酸素ガスとなって温度調節器２３に送られる。この温度調節器２３は、ここに流入する加湿酸素ガスの温度を測定する温度センサと、この温度センサで測定された温度に基づいて加湿酸素ガスの温度を所望の温度とする冷却器または加熱器を備えたもので、高気圧酸素治療装置に供給する加湿酸素ガスの温度を所望の温度とするものである。

通常、乾燥状態にある酸素ガスに高温の蒸気を加えると、そのガスの温度は上昇する。また、季節により管２２に流入する酸素ガスの温度も変化するため、加湿酸素ガスの温度を吸入に適した温度、常温付近に調整することが患者にとって好ましいものとなる。
温度調節器２３からの加湿酸素ガスは、上述のように、高気圧酸素治療装置５の制御装置６を経て圧力容器７内に送り込まれるようになっている。

次に、この高気圧酸素治療装置の運転について説明する。
まず、減圧弁２、開閉弁３を操作して、酸素タンク１から圧力０．３〜１ＭＰａの酸素ガスを加湿装置４に送り込む。一方、加湿装置４の蒸発器２７のヒーター３３、３３に通電して加熱管３２を１５０〜４００℃に加熱するとともに、水量調整器２８に目的とする加湿酸素ガスの湿度の値を入力する。

水量調整器２８は、この湿度の値と、温度流量センサからの酸素ガスの温度および流量の値とに基づいて蒸発器２７に送る送水量を算出し、この送水量を送水ポンプ２５に送り、これを動作させて、算出された送水量の水を蒸発器２７の加熱管３２に送り込む。
例えば、管２２の酸素ガス圧力が０．５５ＭＰａ、酸素ガス温度が２０℃であり、加湿酸素ガスの相対湿度を１００％と設定したとき、酸素ガスの管２２での流量が１００ＮＬ／分では、送水量は０．３１ｍｌ／分とされ、酸素ガス流量が２５０ＮＬ／分では、送水量は０．７９ｍｌ／分とされ、酸素ガス流量が４００ＮＬ／分では、送水量は１．２６ｍｌ／分とされる。
加熱管３２で発生した蒸気は加湿管２９から管２２に流れる酸素ガスに合流される。これにより相対湿度２０〜１００％程度の加湿酸素ガスが生成し、これが温度調節器２３によりその温度が室温程度に調節されて高気圧酸素治療装置５に供給されることになる。

また、高気圧酸素治療中は、高気圧酸素治療装置５内に送り込まれるべき酸素ガスの流量が変動するが、この変動は温度流量センサ２１で検知され、この変動に基づいて自動的に水量調整器２８が送水ポンプ２５の送水量を制御し、常に適切な湿度の加湿酸素ガスが生成するようになっている。

本発明の加湿装置においては、その蒸発器２７の構造は、図３に図示したものに限定されることはなく、要は供給された水を適宜の加熱手段で加熱してその全量を速やかに蒸気とするものであれば、いかなる構造のものでもよい。さらに、加湿装置おいては、蒸発器２７で発生する蒸気発生量を制御することができるものであれば、どのような構造でもよい。
また、医療用ガスとしては、酸素ガス以外に、酸素含有ガス、空気、合成空気などについても全く同様にして蒸気を添加することができ、これらガスに対応した供給源を使用すればよい。
また、本発明の医療用加湿ガスは、先に述べたように、高気圧酸素治療装置以外の用途に使用することができるものでもある。

このような加湿装置によれば、高気圧酸素治療装置５に送られる酸素ガスに蒸発器２７で発生し、発生量が制御された蒸気を添加することができ、適度に加湿された加湿酸素ガスが得られる。
また、使用先である高気圧酸素治療装置５において消費する酸素ガス量が変動しても、自動的にこの変動に追随し、常に安定した湿度の加湿酸素ガスが得られる。

さらに、面倒な管理を要する加湿瓶を用いるものではないので、衛生的であり、管理が簡単となる。
また、加湿瓶を用いる場合のように、使用形態が制限されることがなく、いかなる使用形態にも対応することが可能であり、高気圧酸素治療装置などの環境ガスにも用いられ、個々の患者に個別に医療用加湿ガスを供給する方式にも対応することができる。

本発明の医療用加湿ガス、その使用方法、その製造方法および加湿装置は、高気圧酸素治療、酸素吸入などの医療現場で広く使用することができる。

本発明の加湿装置を高気圧酸素治療装置に応用した実施形態を示す概略構成図である。 本発明の加湿装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の加湿装置に用いられる蒸発器の一例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１・・・酸素タンク、４・・・加湿装置、５・・・高気圧酸素治療装置、２１・・・温度流量センサ、２３・・・温度調節器、２４・・・水タンク、２５・・・送水ポンプ、２７・・・蒸発器、２８・・・水量調整器、２９・・・加湿管、３２・・・加熱管、３３・・・ヒーター

Claims (11)

1. 相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスに、蒸気発生装置で発生させた蒸気を添加してなることを特徴とする医療用加湿ガス。
2. 医療用ガスが、大気圧以上の圧力となっている請求項１記載の医療用加湿ガス。
3. 医療用ガスが、空気または酸素濃度２０ｖｏｌ％以上の混合ガスであることを特徴とする請求項１または２記載の医療用加湿ガス。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の医療用加湿ガスを、高気圧酸素治療装置の環境ガスとして使用することを特徴とする医療用加湿ガスの使用方法。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の医療用加湿ガスを、患者に呼吸補助器を介して呼吸用ガスとして供給することを特徴とする医療用加湿ガスの使用方法。
6. 管内を流れる相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスに、蒸気発生装置で発生させた蒸気を添加することを特徴とする医療用加湿ガスの製造方法。
7. 相対湿度２０％以下の乾燥状態にある医療用ガスを流す管と、この管に接続され、この管内を流れる医療用ガスに水蒸気を添加する蒸気発生装置を備えたことを特徴とする医療用ガス加湿装置。
8. 水蒸気を添加した後の医療用加湿ガスの温度を調整する温度調節器をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の医療用ガス加湿装置。
9. 蒸気発生装置が、水を加熱する加熱手段と、この加熱手段で得られた蒸気を上記管に注入する蒸気注入手段を備えたものであることを特徴とする請求項７記載の医療用ガス加湿装置。
10. 蒸気発生装置が、蒸気発生量を調整する蒸気量調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の医療用ガス加湿装置。
11. 蒸気量調整手段が、加熱手段への水の注入量を調整するものであることを特徴とする請求項１０記載の医療用ガス加湿装置。

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