JP2015187053A - 水素発生装置及び水素含有ガス発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】傷病者の近くに救助者がいない場合であっても効果の高い救助処置を対象者に対して実行すること。
【解決手段】水素発生装置１は、センサ手段２、制御手段３、及び水素発生手段４を有する。センサ手段２は、対象者の生体情報や前記対象者の周辺の環境情報を取得する。制御手段３は、センサ手段２が取得した測定データに基づいて、対象者が異常状態にあるかを判定する。水素出力手段４は、制御手段３により対象者が異常状態にあると判定された場合、水素含有ガスを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は水素発生装置及び水素含有ガス発生方法に関する。

交通事故をはじめとして、救助処置を必要とする事故が頻発している。また病院等において患者の生体状態が急変した場合等にも救助処置が必要となる。通常行われる救助処置は、例えばＡＥＤ（Automated External Defibrillator）による除細動処置、人工呼吸、ＣＰＲ（心肺蘇生法：CardioPulmonary Resuscitation）の実施等である。

国際公開第２００７／０２１０３４号 特許第５２２８１４２号

大澤郁朗 著、「水素分子医学の現状と展望」、２０１１年２月８日、基礎老化研究 35(1),p.1-8 神奈川新聞、２００７年５月８日朝刊 毎日新聞、２００７年５月８日朝刊 朝日新聞、２００７年５月８日朝刊 読売新聞、２００７年５月８日朝刊

上述のように救助処置として、ＡＥＤ（Automated External Defibrillator）による除細動処置、人工呼吸、ＣＰＲの実施等が行われている。しかしながらこれ等の処置は、処置を実行できる救助者が傷病者の傍らにいる必要がある。そのため、傷病者の近くに人がいない場合には、適切な救助処置が行われないという問題があった。特に早期の救助処置は救命率に大きく影響することは広く知られており、極めて重要である。またこれ等の救助処置は、傷病者の状態が重篤な場合に限られるものであった。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、傷病者の近くに救助者がいない場合であっても効果の高い救助処置を実行することができる水素発生装置及び水素含有ガス発生方法を提供することを主たる目的とする。

そこで前記の課題を解決するために、本発明にかかる水素発生装置の一態様は、対象者の生体情報や前記対象者の周辺の環境情報を取得するセンサ手段と、前記センサ手段が取得した測定データに基づいて、前記対象者が異常状態にあるかを判定する制御手段と、前記制御手段により前記対象者が異常状態にあると判定された場合、水素含有ガスを生成して出力する水素出力手段と、を有する、ものである。

上述の水素発生装置は、対象者が異常状態にあると判定した場合に水素含有ガスを出力する。これにより対象者の周りに救助者がいないような場合であっても、水素含有ガスの持つ効能により対象者を救助することができる。これにより救命率の改善や、救命後の予後改善を実現することができる。

また本発明にかかる水素含有ガス発生方法の一態様は、対象者の生体情報や前記対象者の周辺の環境情報を取得するセンシングステップと、前記センサ手段が取得した測定データに基づいて、前記対象者が異常状態にあるかを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて前記対象者が異常状態にあると判定された場合、水素含有ガスを生成して出力する水素出力ステップと、を有する、ものである。

上述の水素含有ガス発生方法は、対象者が異常状態にあると判定した場合に水素含有ガスを出力する。これにより対象者の周りに救助者がいないような場合であっても、水素含有ガスの持つ効能により対象者を救助することができる。これにより救命率の改善や、救命後の予後改善を実現することができる。

本発明は、傷病者の近くに救助者がいない場合であっても効果の高い救助処置を実行することができる水素発生装置及び水素含有ガス発生方法を提供することができる。

本発明にかかる水素発生装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる水素発生装置の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる水素発生装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる水素発生装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる水素発生装置の水素含有ガスの出力条件を設定する設定画面例である。

＜発明の概要＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。はじめに本発明の前提となる水素含有ガスの効果について簡単に説明する。

近年、水素を用いた治療や生活習慣病の予防が注目を集めている（例えば非特許文献１〜５）。水素は活性酸素を撃退する効果を有するため、脳梗塞をはじめとして様々な疾病の治療や予防に有効である。本発明は、この水素を含有した水素含有ガスを用いて救助処置を行うものである。

本発明にかかる水素発生装置は、後述する移動体や生体情報モニタなど様々な装置に応用可能な装置である。はじめに本発明にかかる水素発生装置の概略を図１を参照して説明する。

水素発生装置１は、センサ手段２、制御手段３、及び水素発生手段４を有する。センサ手段２は、対象者の生体情報や対象者の周辺の環境情報を取得する。ここで対象者とは、後述するように自動車の運転を行う一般人（または同乗者）、病院内での患者、等を含む広い概念である。センサ手段２は、対象者の生体情報（例えば血圧、心拍数、呼吸、心拍出量等）や対象者の周辺の環境情報（後述する加速度情報、温度情報、湿度情報等）を電気的な測定データとして取得するものである。センサ手段２は、取得した測定データを制御手段３に供給する。

制御手段３は、センサ手段２が測定した測定データに基づいて、対象者が異常状態におかれているか否かを判定する。例えば制御手段３は、測定データが所定の閾値を超えているか否かにより、対象者が異常状態にあるかを判定する。制御手段３は、対象者が異常状態におかれていると判定した場合、水素発生手段４に対して水素含有ガスの出力命令を供給する。対象者が異常状態にある場合とは、例えば事故に遭遇した場合や身体状態が重篤な場合等が挙げられる。

水素発生手段４は、制御手段３から出力命令を受け付けた場合、水素含有ガスを対象者のいる空間に対して出力（噴霧）する。ここで水素発生手段４が出力する水素含有ガスは、概ね１〜４％（ｖ／ｖ）程度の濃度で水素が含まれていることが望ましい（特許文献１）。なお水素発生手段４は、水素が上述の濃度となっているかを判定し、当該濃度になった後に水素含有ガスの出力を開始することが望ましい。

続いて図２を参照して、水素発生装置１の基本的な動作の流れについて説明する。制御手段３は、センサ手段２が取得した測定データを基に、対象者が異常状態におかれているか否かを判定する（Ｓ１１）。異常状態ではないと判定された場合、制御手段３は継続的に判定を行う（Ｓ１１：Ｎｏ）。対象者が異常状態におかれていると判定した場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、制御手段３は水素発生手段４に対して水素含有ガスの出力命令を供給する。

水素発生手段４は、出力命令を受け付けた後に水素含有ガスの生成を行う。水素発生手段４は、水素含有ガスが所望の濃度（概ね１〜４％（ｖ／ｖ））となっているかを判定し（Ｓ１２）、所望の濃度となるまで出力を行わない（Ｓ１２：Ｎｏ）。

水素発生手段４は、生成した水素含有ガスが所望の濃度となった場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、水素含有ガスを出力（対象者に向けて噴霧）する（Ｓ１３）。なお水素含有ガスとは、気体形状のものだけではなく、霧状（液体状）のものを含む。

図１の構成による水素発生装置１の効果は以下のとおりである。水素含有ガスは、「選択的還元性（生体に必要な活性酸素は除去しない性質）」、「速い拡散性（生体膜を通過して細胞の隅々まで到達する）」、「反応物が無毒（活性酸素を消去した後には水になる）」といった優れた性質を持つ。そして前述のように水素含有ガスは、脳梗塞をはじめとして様々な疾病の治療／予防に高い効果を奏する。本発明にかかる水素発生装置１は、対象者が異常状態におかれた場合に水素含有ガスを対象者のいる空間に向けて出力する。これにより対象者の周りに救助者がいないような場合であっても、水素含有ガスの持つ効能により対象者を救助することができる。これにより救命／救命率の改善や、救助後の予後改善を実現することができる。ひいては水素発生装置１は、医療費の削減、及び傷病者の社会復帰に伴う本人と家族の幸福、に寄与することができる。

＜実施の形態１＞
続いて図１で説明した水素発生装置１の第１の具体的な実装例について説明する。図３は、図１に示す水素発生装置１の実装例である移動体１０の構成を示すブロック図である。ここで移動体１０は、自動車、船舶、航空機、その他の移動車両（自動三輪車等）を含むものである。以下の説明では、移動体１０が自動四輪車（車両）であるものとして説明する。

移動体１０は、加速度センサ１１、駆動制御手段（ＥＣＵ：Engine Control Unit）１２、水素発生手段１３、エアバッグ１４、及び水素濃度測定手段１５を有する。加速度センサ１１は図１のセンサ手段２に対応し、駆動制御手段１２は図１の制御手段３に対応し、水素発生手段１３は図１の水素発生手段４に対応する。また移動体１０の運転者（または同乗者）は、上述の対象者に該当する。

加速度センサ１１は、一般的な乗用車等に設けられるものであり、加速度データを測定するセンサである。加速度センサ１１は、車両走行中に絶えず加速度データを測定し、測定した加速度データを駆動制御手段１２に供給する。

駆動制御手段１２は、エンジン等の制御を行う制御手段である。駆動制御手段１２は、加速度センサから得られた加速度データを基に車両の衝突検知を行う。ここで駆動制御手段１２の行う衝突検知は、一般的な乗用車で行われている処理であればよく、加速度データのみならず他のセンシングデータ等を用いて行われるものであってもよい。

駆動制御手段１２は、衝突（衝突に近いシチュエーションを含む。以下同じ。）を検知した場合にエアバッグ１４に対する展開命令を供給する。これに加えて駆動制御手段１２は、衝突を検知した場合に対象者が異常状態におかれていると判定し、水素発生手段１３に対して水素含有ガスの出力命令を供給する。

水素発生手段１３は、駆動制御手段１２からの出力命令が供給された場合、水素含有ガス（水素含有比率は１〜４％（ｖ／ｖ）程度）を車内に出力する。ここで水素発生手段１３による水素含有ガスの生成方法は、特に限定されるものではない。例えば水素発生手段１３は、（１）電気分解によって水素含有ガスを生成する、（２）化学反応によって水素含有ガスを生成する、（３）車両に設けられた水素ボンベから水素含有ガスを出力する、といったものであればよい。

なお水素発生手段１３が化学反応によって水素含有ガスを生成する場合、衝突によって車両内の電気系統が故障した場合であっても水素含有ガスを確実に噴霧することができる。水素発生手段１３は、例えば特許文献２に記載の手法により水素発生剤と反応溶液を用いて水素含有ガスを生成すればよい。なお水素発生手段１３は、上述の濃度（１〜４％（ｖ／ｖ））の水素含有ガスを即座に生成できるように、当該濃度に応じた量の水素発生剤を予め内部に計量して保存しておくことが望ましい。これにより水素発生手段１３は、速やかに所望の濃度の水素含有ガスを生成して運転者等に噴霧することができる。

また水素発生手段１３が水素ボンベを用いる場合であって車両が水素自動車である場合、移動体１０は１つの水素ボンベを有するだけで異常時の救助処置の実現と動力の確保を合わせて実現することができる。

発明の概要で述べたように、水素発生手段１３は、水素含有ガスの水素濃度が既定の値（上述の１〜４％（ｖ／ｖ））になっているか否かを判定し、適切な濃度となった後に水素含有ガスを出力するようにする方が好ましい。これにより、水素爆発の危険を下げるとともに、治療に最適な濃度の水素含有ガスを出力することができる。

エアバッグ１４は、駆動制御手段１２からの展開命令に応じて瞬時に膨らむ。詳細には、展開命令後にインフレーター（エアポンプの一種。図２には図示せず。）にて火薬を爆発させることによりエアバッグ１４内にガスが充填され、これによりエアバッグ１４が膨らむ。

水素濃度測定手段１５は、車内の水素濃度を測定し、当該水素濃度が一定値以上である場合に水素含有ガスの出力を停止するように水素発生手段１３を制御する。例えば水素濃度測定手段１５は、車内に取り付けられたセンサデバイスであればよい。水素濃度測定手段１５が水素濃度の測定に応じて水素含有ガスの出力を制御することにより、車内の水素濃度が高くなりすぎることがなくなる。これにより、水素爆発の危険性をなくすことができる。

なお駆動制御手段１２は、水素発生手段１３に対して水素含有ガスの出力命令を供給するとともに、車内の機密性（もしくは密閉性）を下げる通気制御を行ってもよい。例えば駆動制御手段１２は、水素含有ガスの出力を開始するとともに「窓ガラスを開ける」、「車体に穴をあける」、「車体を壊す」等といった通気制御（車内空気が滞留しない制御）を行う。これにより車内の水素濃度が高くなりすぎることを回避でき、水素爆発の危険性を下げることができる。

続いて本実施の形態にかかる移動体１０（すなわち水素発生装置１）の効果について説明する。上述のように移動体１０は、衝突等の異常状態の検出時に、救助に適した水素含有ガスを出力する構成である。これにより、例えば１人で運転中に事故を起こしたような場合であっても、救助効果の高い水素含有ガスを運転者に噴霧することができる。また運転者や同乗者が同時に重傷を負ったような場合であっても救助を行うことができる。これにより、事故が起きた場合であっても救命率を上昇させることや予後の改善率を高めることができる。

また水素濃度が高くなりすぎないようにする種々の制御（上述の通気制御や、水素濃度測定手段１５による水素含有ガスの出力停止制御）を行う場合、車内の水素濃度が高くなりすぎることを回避できる。これにより水素爆発の危険性を下げることができる。

上述の説明では駆動制御手段１２は、エアバッグ１４に関する展開判定と、水素発生手段１３による出力判定と、を同一のアルゴリズムを用いて行うものとして説明したが必ずしもこれに限られない。すなわち駆動制御手段１２は、エアバッグ１４の展開判定のアルゴリズムと、水素発生手段１３による水素含有ガスの出力開始判定のアルゴリズムと、を異なるものとして扱ってもよい。

＜実施の形態２＞
続いて図１で説明した水素発生装置１の第２の具体的な実装例について説明する。図４は、図１に示す水素発生装置１の実装例である医療機器２０の構成を示すブロック図である。医療機器２０は、生体情報（例えば血圧、体温、呼吸、動脈血酸素飽和度、心電図、心拍数、心拍出量の少なくとも一つ）を測定して表示する生体情報モニタであればよい。また医療機器２０は、生体情報モニタと呼吸器や麻酔器等の機能が一体となった機器であってもよい。また医療機器２０は、いわゆる小型テレメータ等であってもよい。

医療機器２０は、生体情報センサ２１、医療用制御手段２２、水素発生手段２３、表示手段２４、及び音声出力手段２５を有する。なお生体情報センサ２１は図１のセンサ手段２に相当し、医療用制御手段２２は図１の制御手段３に相当し、水素発生手段２３は図１の水素発生手段４に相当する。また医療機器２０を装着した患者が、上述（発明の概要）の対象者に相当する。

生体情報センサ２１は、医療機器２０が取り付けられた患者から生体情報を取得する。生体情報センサ２１は、例えば種々の電極等と一体化されて構成されており、患者の血圧、体温、呼吸状態、心拍数、酸素飽和度等を取得する。生体情報センサ２１は、取得した生体情報を医療用制御手段２２に供給する。

医療用制御手段２２は、医療機器２０の全体的な制御を行う処理手段であり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）や種々の処理回路等により構成される。医療用制御手段２２は、生体情報センサ２１から入力された生体情報を表示可能な形式に変換して表示手段２４に提供する。また医療用制御手段２２は、生体情報センサ２１から入力された生体情報が正常であるか否か（すなわち患者が正常な状態であるか否か）を判定する。当該判定は、一般的な生体情報モニタにおいて行われている判定（例えば患者の生体異常を通知するアラーム出力に用いられる判定アルゴリズム）と同等のものであればよい。医療用制御手段２２は、生体情報が異常であると判定された場合、音声出力手段２５にアラームの出力要求を供給するとともに、水素発生手段２３に水素含有ガスの出力命令を供給する。

表示手段２４は、医療用制御手段２２から供給された生体情報の表示画面を表示する。表示手段２４は、いわゆるディスプレイモニタであり、タッチパネルやボタン等の入力手段と一体化されていてもよい。例えば表示手段２４は、血圧等の測定データをグラフ等でリアルタイム表示する。音声出力手段２５は、医療用制御手段２２からの制御に応じて所謂アラームを音声出力する。

水素発生手段２３は、医療用制御手段２２からの出力命令に応じて水素含有ガスを出力する。換言すると水素発生手段２３は、患者の生体情報が異常であると判定された場合に水素含有ガスを出力する。なお水素発生手段２３は、実施の形態１と同様に、水素含有ガスの水素濃度が既定の値（上述の１〜４％（ｖ／ｖ））になっているか否かを判定し、適切な濃度となった後に水素含有ガスを出力するようにする方が好ましい。また水素発生手段２３は、実施の形態１と同様に水素含有ガスを任意の手法（たとえば電気分解、化学反応等）で生成すればよい。

なお医療用制御手段２２は、水素発生手段２３が水素含有ガスの出力を開始した後に患者の生体情報が正常となった場合、水素発生手段２３の出力を停止する（または減少させる）ように制御を行ってもよい。水素含有ガスは、上述のように患者への治療効果や予後改善に非常に効果的である。しかし水素含有ガスは水素を含有しているため、水素爆発の懸念が生じる。そこで生体情報が正常となった後に速やかに水素含有ガスの出力を停止するように制御することにより、上述の水素爆発の懸念を緩和することができる。なお上述の水素濃度の範囲であれば水素爆発は発生しないため、当該処置はより安全を期すための処理である。

また音声出力手段２５がアラームを音声出力するタイミングと、水素発生手段２３が水素含有ガスを出力するタイミングと、は必ずしも一致していなくても良い。またユーザ（好適には医者）は、患者がどのような状態となった場合に水素含有ガスの出力を開始するかを設定してもよい。図５は、水素含有ガスの出力条件の設定画面例を示す図である。図５の画面は、例えば生体情報モニタに表示される。ユーザ（医者）はタッチパネルやボタン等により操作を行う。

水素含有ガスを出力すべき条件は、予めある程度設定されていることが好ましい。例えば万人にとって水素含有ガスが有効と思われる条件（例えば呼吸停止や心拍出量低下等）は、予め設定されていることが好ましい。これに加えてユーザ（医者）は、患者の状態、既往症、年齢等を考慮して水素含有ガスを吸引した方が良いと思われる条件を新たに追加する。なお設定される条件は、複合条件（いわゆるＡＮＤ条件やＯＲ条件）で設定されてもよい。例えばユーザ（医者）は、「血圧がＸＸＸ以上で、動脈血酸素飽和度がＹＹ以下」といった条件を設定することができる。また設定される条件は閾値との比較（例えば動脈血酸素飽和度がＹＹ以下）だけではなく、数値の下降度合（例えば「数分以内に動脈血酸素飽和度がＺ％下降した」など）等を基にしたものであってもよい。医療用制御手段２２は、この条件と生体情報を比較することにより、水素含有ガスの出力判定を行う。

続いて本実施の形態にかかる医療機器２０の効果について説明する。近年、医者や看護師が生体情報モニタ等のアラームを聞き逃す等の事故が少なからず発生している。また医者や看護師が急変した患者の下にすぐに駆けつけることができないケースも想定される。これに対し本実施の形態にかかる医療機器２０は、患者（対象者）の生体情報が異常と判定された場合に水素含有ガスを出力する。すなわち医療機器２０は、医師や看護師のいない状況であっても患者に対して効果的な治療（水素含有ガスの噴霧）を行うことができる。これにより、医師や看護師による処置が遅れるような事態が起きた場合であっても、患者の救命率を上昇させることや予後の改善率を高めることができる。

また生体情報が正常となった場合に水素含有ガスの出力を停止（または減少）する構成の場合、必要以上の水素含有ガスの出力が行われなくなる。これにより、水素爆発の危険が減少し、安全性と患者の回復を両立することが出来る。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ 水素発生装置
２ センサ手段
３ 制御手段
４ 水素発生手段
１０ 移動体
１１ 加速度センサ
１２ 駆動制御手段（ＥＣＵ）
１３ 水素発生手段
１４ エアバッグ
１５ 水素濃度測定手段
２０ 医療機器
２１ 生体情報センサ
２２ 医療用制御手段
２３ 水素発生手段
２４ 表示手段
２５ 音声出力手段

Claims (10)

1. 対象者の生体情報や前記対象者の周辺の環境情報を取得するセンサ手段と、
   前記センサ手段が取得した測定データに基づいて、前記対象者が異常状態にあるかを判定する制御手段と、
   前記制御手段により前記対象者が異常状態にあると判定された場合、水素含有ガスを生成して出力する水素出力手段と、
   を有する、水素発生装置。
2. 前記水素出力手段は、生成した前記水素含有ガスが所望の水素濃度となった後に出力を開始する、ことを特徴とする、請求項１に記載の水素発生装置。
3. 前記水素発生手段は、化学反応により前記水素含有ガスを生成する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素発生装置。
4. 前記水素発生装置は、自動車をはじめとする移動体であり、
   前記センサ手段は、前記移動体の加速度データを算出する加速度センサであり、
   前記制御手段は、前記加速度センサの測定した加速度データに応じて前記移動体の衝突検知を行い、衝突が生じた場合に前記対象者が異常状態であると判定する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の水素発生装置。
5. 前記制御手段は、前記水素発生手段が前記水素含有ガスの出力を開始した後に、前記移動体と外部との通気が良くなるように通気制御を行う、ことを特徴とする請求項４に記載の水素発生装置。
6. 前記移動体の内部に備えられ、水素濃度が所定値以上となった場合に前記水素発生手段による前記水素含有ガスの出力を停止する水素濃度測定手段を更に有する、ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の水素発生装置。
7. 前記移動体は、動力源として水素ボンベを備えた水素自動車であり、
   前記水素出力手段は、前記水素ボンベから前記水素含有ガスを生成する、ことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の水素発生装置。
8. 前記水素発生装置は、前記対象者の生体情報を取得して表示する生体情報モニタであって、
   前記センサ手段は、前記対象者の血圧、体温、呼吸、酸素飽和度、心電図、心拍数、心拍出量の少なくとも一つを含む生体情報を取得し、
   前記制御手段は、前記生体情報に基づいて前記対象者が異常状態であるか否かを判定する、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の水素発生装置。
9. 前記制御手段は、前記水素発生手段による出力の後に前記生体情報が正常となった場合、前記水素発生手段の出力を停止または減少させるように制御する、ことを特徴とする請求項８に記載の水素発生装置。
10. 対象者の生体情報や前記対象者の周辺の環境情報を取得するセンシングステップと、
    前記センサ手段が取得した測定データに基づいて、前記対象者が異常状態にあるかを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにおいて前記対象者が異常状態にあると判定された場合、水素含有ガスを出力する水素出力ステップと、
    を有する水素含有ガス発生方法。

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