JP2007159608A - 酸素富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入時間が経過しても体内に取り込まれる酸素量は減少しない酸素富化装置を提供することを目的としている。
【解決手段】大気よりも酸素濃度が高い空気を供給する酸素富化手段１と、供給する空気の酸素濃度を周期的に変化させる制御手段６とを有するものである。これによって、呼吸数の増減によって、血中酸素濃度を一定に維持しようとする作用とその呼吸数の増減の時間遅れを利用して、高濃度の酸素を吸入するときに呼吸数を増し、体内に取り込む酸素量を増すことができ、吸入時間が経過しても体内に取り込まれる酸素量は減少しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気よりも酸素濃度が高い空気を供給する酸素富化装置に関するものである。

従来、この種の酸素富化装置は、医療機器ならば酸素濃度が９０％以上（流量：２〜６Ｌ／ｍｉｎ）で、家庭用酸素富化装置ならば酸素濃度がほぼ３０％（流量：２〜３Ｌ／ｍｉｎ）で、濃度を一定にして供給する（例えば、非特許文献１参照）。
谷本晋一著「在宅酸素療法」、克誠堂出版、１９９７年７月、ｐ５９−７５

しかしながら、前記従来の酸素富化装置では、一定の高濃度酸素の空気が供給されるが、この空気を吸入している内に呼吸中枢によって呼吸数が時間と共に減少する。それは、体内に取り込まれた酸素量の変化を頚動脈体が検知し、呼吸中枢を介して、常に血中の酸素富化分圧を一定にするように働くからである。そのために、体内に取り込まれる酸素量は、吸入時間の経過とともに、大気レベルの空気を吸入する場合と変わらなくなるという課題を有していた。その結果、高濃度酸素を吸入する本来の目的が、吸入時間とともに損なわれることになる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、吸入時間が経過しても体内に取り込まれる酸素量は減少しない酸素富化装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化装置は、大気よりも酸素濃度が高い空気を供給する酸素富化手段と、供給する空気の酸素濃度を周期的に変化させる制御手段とを有するものである。

これによって、吸引する酸素濃度が周期的に変化することになるので、血中の酸素分圧も変化することになり、これに対応して呼吸中枢が呼吸数を増減することになる。血中の酸素分圧が上昇して数分後に呼吸数は減少し始める。この時に酸素濃度を大気レベルにすると、呼吸数が減少した状況にあるので、血中の酸素濃度が低下し、呼吸数が増加する。この時に高濃度酸素を供給すると、体内に取り込む酸素量は増加する。このように、呼吸数の増減によって、血中酸素濃度を一定に維持しようとする作用とその呼吸数の増減の時間遅れを利用して、高濃度の酸素を吸入するときに呼吸数を増し、体内に取り込む酸素量を増すことができ、吸入時間が経過しても体内に取り込まれる酸素量は減少しない。

本発明の酸素富化装置は、吸入時間が経過しても体内に取り込まれる酸素量は減少しないものとすることができる。

第１の発明は、大気よりも酸素濃度が高い空気を供給する酸素富化手段と、供給する空気の酸素濃度を周期的に変化させる制御手段とを有する酸素富化装置とすることにより、呼吸数の増減によって、血中酸素濃度を一定に維持しようとする作用とその呼吸数の増減の時間遅れを利用して、高濃度の酸素を吸入するときに呼吸数を増し、体内に取り込む酸素量を増すことができ、吸入時間が経過しても体内に取り込まれる酸素量は減少しない。

第２の発明は、特に、第１の発明において、制御手段による周期的に変化させる酸素濃度は、大気の濃度から酸素富化手段の供給できる最高濃度までとすることにより、酸素濃度の変化範囲が大きくなり、生体への刺激が高まる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、酸素濃度を変化させる周期を可変可能としたことにより、呼吸数の増減における個人差を解消することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、鼻腔内での酸素濃度が大気レベルから３０％以内となるように供給することにより、万一、長時間の高濃度の酸素を吸引をしても酸素中毒の危険性を防止できる。

第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、酸素の供給時間は３０分以内としたことにより、万一、高濃度の酸素を吸引しても酸素中毒の危険性を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図は、本発明の実施の形態における酸素富化装置を示すものである。

図に示すように、本実施の形態における酸素富化装置は、大気よりも酸素濃度が高い空気を供給する酸素富化手段１と、供給する空気の酸素濃度を周期的に変化させる制御手段６とを有するものである。

酸素富化手段１は、酸素の透過性に優れたシリコン系の膜を有している。そして、この酸素富化手段１には、接続管３を介して真空ポン２の吸込口が接合している。また、真空ポンプ２の吹出口は、接続管３を介して混合器５に接合している。エアポンプ４の吹出口も接続管３を介して混合器５に接合している。混合器５からは酸素を供給する吹出管７が接合している。吹出管７は使用者の呼吸域近傍に酸素富化の空気を供給するよう導出している。制御手段６は、真空ポンプ２とエアポンプ４の運転を制御するもので、供給する空気の酸素濃度を周期的に変化させるようにしている。

以上のように構成された酸素富化装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、運転が開始されると、制御手段６は、真空ポンプ２を動作させることによって、酸素富化手段１内を減圧させる。その結果、酸素富化手段１からは酸素富化された空気が接続管３を介して真空ポンプ２から混合器５に供給される。この時、制御手段６がエアポンプ４を動作させなければ、吹出管７からは３０〜４０％程度の酸素濃度の空気が供給される。制御手段６は、運転が開始後、一定時間が経過するとエアポンプ４を作動させ、大気中の空気を接続管３から混合器５に供給する。制御手段６はエアポンプ４の能力を制御して、混合器５に供給する流量を調整する。

この結果、吹出管７から供給される空気の酸素濃度は逐次低下していく。その下限値は、真空ポンプ２とエアポンプ４の流量で決まる。エアポンプ４の流量が圧倒的に多ければ、下限値は大気レベルの酸素濃度になる。

以降、制御手段６はエアポンプ４の能力を制御することによって、周期的に混合器５に流入する空気量を調整する。その周期は５分間を基本に任意に制御手段６において調整ができる。この結果、酸素濃度は酸素富化手段１と真空ポンプ２の能力で決まる最大濃度（約３０〜４０％）から大気レベルまで周期的に変化することになる。しかも、その周期は可変可能としている。吸引する酸素濃度が周期的に変化することになるので、使用者の血中の酸素分圧も変化することになる。

これに対応して呼吸中枢が呼吸数を制御することになる。高濃度酸素を吸入することによって、血中の酸素分圧が上昇して数分後に呼吸数は減少し始める。この時に酸素濃度を大気レベルにすると、呼吸数が減少した状況にあるので、血中の酸素濃度が低下する。これによって呼吸数が増加する。これに合わせて、高濃度酸素が供給されるので、使用者の体内に取り込まれる酸素量は増加する。

また、本実施の形態では、酸素富化手段１をゼオライトからなる吸着体や固体電解質などにすることによって、特に、酸素濃度が高濃度になり、より効果的に使用者が酸素を体内に取り込むことができる。

なお、本発明の酸素富化装置は、使用者（人）への高濃度酸素の供給について説明したが、魚介類の養殖、水耕栽培などの用途にも適用できる。

以上のように、本発明の酸素富化装置は、吸入時間が経過しても体内に取り込まれる酸素量は減少しないものとすることができるので、心身のリフレッシュや高濃度酸素による治療などに使用することができる。

本発明の実施の形態における酸素富化装置の構成図

符号の説明

１ 酸素富化手段
２ 真空ポンプ
３ 接続管
４ エアポンプ
５ 混合器
６ 制御手段
７ 吹出管

Claims (5)

1. 大気よりも酸素濃度が高い空気を供給する酸素富化手段と、供給する空気の酸素濃度を周期的に変化させる制御手段とを有する酸素富化装置。
2. 制御手段による周期的に変化させる酸素濃度は、大気の濃度から酸素富化手段の供給できる最高濃度までとする請求項１に記載の酸素富化装置。
3. 酸素濃度を変化させる周期を可変可能とした請求項１または２に記載の酸素富化装置。
4. 鼻腔内での酸素濃度が大気レベルから３０％以内となるように供給する請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素富化装置。
5. 酸素の供給時間は３０分以内とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素富化装置。