JP2018114085A - 混合気体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】治療に適する濃度の混合気体を供給する装置を提供する。【解決手段】混合気体供給装置１Ａは、第１気体を出力する水素吸蔵合金１０に関する温度を調節する温度調節手段２０と、第１気体の混合用流量を制御する第１流量制御手段３０と、第１気体と異なる第２気体の混合用流量７０を制御する第２流量制御手段４０と、第１流量制御手段３０の出力した第１気体と第２流量制御手段４０の出力した第２気体とを混合した混合気体を出力する混合手段５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、主に治療に用いられる混合気体の供給装置に関する。

水素ガス（Ｈ２）には抗炎症効果等の各種の治療効果があることが知られている。この水素ガスの抗炎症効果等に着目して、治療や健康増進のために、水素が用いられている（特許文献１）。

特開２０１５−１６７９２６号公報

特許文献１には、水素を水素吸蔵合金から取り出して、医療用途の電解質液に添加することが記載されている。

しかし、特許文献１は液体に水素を添加する文献であり、吸入に適する濃度の水素ガスを供給する開示がない。
医療現場では、治療効果の向上のために、吸入マスクや人工呼吸器を介して治療内容に適する濃度の水素ガスを患者に吸入させることが想定される。このような医療現場において、水素ガス等の混合気体を、治療に適する濃度に制御して供給する装置が望まれている。

水素吸蔵合金は、水素吸蔵合金の温度を一定としたときに、水素圧力―水素組成（水素濃度）―温度（圧力Ｐ、組成（濃度）Ｃ、温度Ｔ）の間で平衡を保つことが知られている（圧力―組成等温線図、いわゆるＰＣＴ図）。そして、水素吸蔵合金の温度が下がると水素圧も下がり、かつ、水素を放出する放出量も下がることも知られている。

このため、水素吸蔵合金を用いて治療内容に適する濃度の水素ガスを発生させるためには、水素吸蔵合金の温度を適切に調節することが求められる。

本開示は、治療内容に適する濃度で第１気体（好適には水素ガス）を含む混合気体を供給する混合気体供給装置を提供することを目的とする。

本開示の混合気体供給装置は、
第1気体を出力する第１気体供給媒体に関する温度を調節する温度調節手段と、
前記第1気体の混合用流量を制御する第1流量制御手段と、
前記第1気体と異なる第２気体の混合用流量を制御する第２流量制御手段と、
前記第1流量制御手段の出力した前記第1気体と前記第２流量制御手段の出力した前記第２気体とを混合した混合気体を出力する混合手段と、を備える。

上記構成によれば、第１気体供給媒体に関する温度を調節することにより、第１気体供給媒体から出力される第１気体の圧力を調節し、第１流量制御手段により第１気体の流量を制御するので、治療内容に適する濃度の第１気体を含む混合気体を供給することができる。

本開示によれば、治療内容に適する濃度で第１気体を含む混合気体を提供する混合気体供給装置を提供することができる。

本開示の第１実施形態に係る混合気体供給装置の機能ブロック図である。 第２実施形態に係る混合気体供給装置の機能ブロック図である。 第３実施形態に係る混合気体供給装置の機能ブロック図である。 第４実施形態に係る混合気体供給装置の機能ブロック図である。 第５実施形態に係る混合気体供給装置の機能ブロック図である。

以下、本開示に係る混合気体供給装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の混合気体供給装置１Ａの概要を示す機能ブロック図である。混合気体供給装置１Ａは、第１気体供給媒体１０から水素等の第１気体を出力させて、治療や健康増進に適する濃度で第１気体を含む混合気体を供給する装置である。

混合気体供給装置１Ａは、図１に示すように、第１気体を出力する第１気体供給媒体１０に関する温度を調節する温度調節手段２０と、第１気体の混合用流量を制御する第１流量制御手段３０と、第１気体と異なる第２気体の混合用流量を制御する第２流量制御手段４０と、第１流量制御手段３０の出力した第１気体と第２流量制御手段４０の出力した第２気体とを混合して混合気体を出力する混合手段５０とを有する。第１気体供給媒体１０は、保持部材６０に保持される構成となっている。
混合気体供給装置１Ａは、第２気体供給媒体７０と接続されている。第２気体は、第２気体供給媒体７０から混合気体供給装置１Ａに出力される構成となっている。

混合気体供給装置１Ａは、混合気体における第１気体が所望の濃度となるように、温度調節手段２０、第１流量制御手段３０、第２流量制御手段４０、混合手段５０、第２気体供給媒体７０を制御する制御指令手段８０を有している。制御指令手段８０は、温度調節手段２０、第１流量制御手段３０、第２流量制御手段４０、混合手段５０と相互に電気的に接続されている。制御指令手段８０の各種処理は、混合気体供給装置１Ａ内に配置された記憶装置（不図示、例えばハードディスク）からソフトウェアプログラムをＣＰＵ（不図示、Central Processing Unit）が読み出して適宜実行することにより実現されれば良い。なお制御指令手段８０の一部処理は、ハードウェア（電気回路等）により実現されてもよい。

第１気体供給媒体１０、第１流量制御手段３０、混合手段５０は、それぞれ、ガス管等の搬送用部材で構成される第１気体の供給経路３１により、相互に接続されている。また、第２気体供給媒体、第２流量制御手段４０、混合手段５０も、ガス管等の搬送用部材で構成される第２気体の供給経路４１により、相互に接続されている。

第１気体は、治療や健康増進に適する効能に寄与する気体であり、本実施形態では抗炎症等の治療効果を有する水素を第１気体としている。
第１気体供給媒体１０は、第１気体を第１流量制御手段３０に出力する媒体である。本実施形態では、第１気体供給媒体１０として水素吸蔵合金を用いている。

第１気体供給媒体１０は、キャニスター等の保持部材６０に気密状態で保持されている。保持部材６０は、例えば、第１気体供給媒体１０を内部に納めるための開閉部（不図示）と、第１流量制御手段３０に対して第１気体を出力する供給用弁（不図示）とを有する。保持部材６０の供給用弁は、手動または後述の制御指令手段８０の制御により、開閉されるようになっている。

保持部材６０は、第１気体供給媒体１０を内部に保持することができ、内部の第１気体供給媒体１０の温度を調節可能な部材であれば、各種の形状、大きさの容器を用いることが出来る。例えば、保持部材６０は制御指令手段８０からの制御信号により開閉制御される供給用弁を備え、手持ちで運搬可能な大きさであって、予め第１気体供給媒体１０を内部に納めた小型ボンベ（不図示）を用いることができる。

温度調節手段２０は、第１気体を出力する第１気体供給媒体１０に関する温度を調節するように構成されている。第１気体供給媒体１０に関する温度は、第１気体の温度でも良く、第１気体供給媒体１０の温度でも良く、第１気体供給媒体１０を内部に保持する保持部材６０の温度でも良い。温度調節手段２０は、例えば、第１気体供給媒体１０を保持する保持部材６０を加熱する電熱ヒーターとすることができる。

第１気体供給媒体１０に関する温度が上昇することにより、第１気体供給媒体１０内の第１気体である水素の圧力が上昇する。圧力の上昇により、第１流量制御手段３０への第１気体の供給が開始する。そこで、混合気体供給装置１Ａは、温度調節手段２０により、第１気体供給媒体１０に関する温度を調節している。

第１流量制御手段３０は、混合手段５０に出力する第１気体の混合用流量を制御するように構成されている。例えば、第１流量制御手段３０は、第１気体を混合手段５０に出力する量を制御可能な供給用弁（不図示）を設けたマスフローコントローラを有する構成とすることができる。

第２気体は、第１気体とは異なる気体であり、第１気体の濃度を患者等の混合気体の吸入者に適する濃度に調節するために用いられる気体である。第２気体は、第２気体供給媒体７０から第２流量制御手段４０に出力されるようになっている。本実施形態では、第２気体として医療用圧縮空気を用い、第２気体供給媒体７０として病院に配備されている医療用圧縮空気供給手段を用いている。

第２気体は、医療用空気に限らない。第２気体は、第１気体とは異なる気体であって第１気体の濃度を吸入に適する濃度に調節するために用いられる気体であればよく、例えば、酸素や、在宅療養を行う室内の空気を用いることができる。

第２流量制御手段４０は、混合手段５０に出力する第２気体の混合用流量を調節するように構成されている。第２流量制御手段４０は、例えば、混合手段５０に第２気体を出力する供給経路４１に配置された供給用弁（不図示）を有するマスフローコントローラであればよい。なお、その他に各種の弁が設けられていても構わない。

混合手段５０は、第１流量制御手段３０の出力した第１気体と、第２流量制御手段４０の出力した第２気体とを混合して、第１気体が所望の濃度で均一に分布された混合気体を生成するように構成されている。混合手段５０は、第１気体及び第２気体を保持する空間を内部に有し、マスク等に混合気体を供給する構成とすることができる。なお混合手段５０は、適宜、供給弁を備えてもよい。
混合手段５０で生成された混合気体は、図１に示すマスクや人工呼吸器を介して、患者に出力されるようになっている。

制御指令手段８０は、混合気体供給装置１Ａの混合気体における第１気体の濃度を、不図示のマスフロー機構の制御により調節してもよく、各種の目標値と混合気体供給装置１Ａの実際の計測値とを用いて制御してもよい。

制御指令手段８０に記憶される各種の目標値は、例えば、第１流量制御手段３０から混合手段５０に出力する第１気体の混合用流量、第２気体供給媒体７０の第２気体の出力量、第２流量制御手段４０から混合手段５０に出力する第２気体の混合用流量、混合手段５０が生成する混合気体における第１気体を所定の濃度の値とするための各種関係式等である。

制御指令手段８０が記憶する目標値は、予め制御指令手段８０に登録されたプログラムにより定まる値でもよく、外部から制御指令手段８０に入力されて登録される値でもよい。外部から制御指令手段８０に入力する場合は、図１に示す流量・濃度設定手段８１により各種目標値を登録してもよい。流量・濃度設定手段８１は、例えば混合気体供給装置１Ａの筐体上に設けられたボタンやツマミであってもよく、混合気体供給装置１Ａに電気信号を送信するリモートコントローラ等であってもよい。

また、制御指令手段８０は、第１気体の出力状態に関する指示情報及び第２気体の出力状態に関する指示情報を出力可能な構成とされている。出力状態は、各気体を出力するか否か、流量及び濃度等の出力の程度、第１気体の出力を開始するタイミング、第２気体の出力を開始するタイミング等を含んでいる。本実施形態では、制御指令手段８０は、第２流量制御手段４０に対し、第２気体を出力する指示及び第２気体の混合用流量を指定する指示を送信するように構成され、第１流量制御手段３０に対し、第１気体を出力する指示及び第１気体の混合用流量を指定する指示を送信するように構成されている。

また、制御指令手段８０は、流量・濃度設定手段８１により設定された（またはデフォルトの）混合気体中の第１気体の濃度に応じて、温度調節手段２０、第１流量制御手段３０、第２流量制御手段４０の初期設定を、混合気体供給装置１Ａの電源（不図示）を入れたときに設定する構成としてもよい。具体的には、制御指令手段８０は、混合気体供給装置１Ａの電源（不図示）を入れた直後に、保持部材６０の温度に応じて温度調節手段２０を調節する。また、制御指令手段８０は、温度調節手段２０の調節の後に、第１流量制御手段３０の第１気体の混合用流量及び第２流量制御手段４０の第２気体の混合用流量を予め定めた値になるように制御する。この制御指令手段８０の制御により、保持部材６０を混合気体供給装置１Ａに取り付ける動作のみで、混合気体における第１気体の濃度を、所望の濃度となるように調節することができる。

次に、第１実施形態の混合気体供給装置１Ａを用いて混合気体を出力する動作について、図１を用いて説明する。

混合気体供給装置１Ａに保持部材６０が取り付けられていない場合には、不図示の電源を入れる前に、保持部材６０が混合気体供給装置１Ａに取り付けられる。そして、保持部材６０の供給用弁と第１流量制御手段３０と混合手段５０は、搬送用部材であるガス管を介して接続される。また、第２気体供給媒体７０の供給用弁と第２流量制御手段４０と混合手段５０は、ガス管を介して接続される。このとき、第１流量制御手段３０から混合手段５０への経路及び第２流量制御手段４０から混合手段５０への経路は遮断されている。

混合気体供給装置１Ａの電源（不図示）を入れ、混合気体の出力開始指示（例えばスタートボタンの押下）が行われる。制御指令手段８０は、第２気体からの出力を指示する指示情報を第２気体供給媒体７０に送信する。また制御指令手段８０は、目標値（デフォルト値でもよく、混合気体における第１気体の濃度、混合気体の流量等の情報）を基に第２流量制御手段４０の制御を行い、所望の流量の第２気体を混合手段５０に供給する。

制御指令手段８０は、第２気体の出力状態の指示情報を第２流量制御手段４０に出力する。具体的には、制御指令手段８０は、第２気体供給媒体７０から第２流量制御手段４０に第２気体の出力を開始し、第２流量制御手段４０の混合用流量を指示する指示情報を第２流量制御手段４０に送信して、第２流量制御手段４０から混合手段５０に第２気体の出力を開始する。

第２気体を混合手段５０に出力開始した後に、制御指令手段８０は、温度調節手段２０に対して温度の上昇を指示する。これに応じて温度調節手段２０は、保持部材６０を加温する。
制御指令手段８０は、第２気体を出力し始めた後に、第１気体を出力するように構成されている。すなわち、制御指令手段８０は、第２気体を混合手段５０に出力し始めた後に第１気体を出力するように、第１流量制御手段３０及び第２流量制御手段４０を制御する。具体的には、制御指令手段８０は、第２気体供給媒体７０から第２気体の出力を開始し、第２気体の出力状態の指示情報を第２流量制御手段４０第２流量制御手段４０の混合用流量を支持する指示情報を第２流量制御手段に送信した後に、第１気体供給媒体１０から第１流量制御手段３０に第１気体の出力を開始し、第１流量制御手段３０の混合用流量を指示する指示情報を第１流量制御手段３０に送信して、第１流量制御手段３０から混合手段５０に第１気体の出力を開始する。

混合手段５０は、第１気体と第２気体とを混合して混合気体を生成する。生成された混合気体は、図１に示すマスクや人工呼吸器を介して患者に吸入される。

このように、第１実施形態の混合気体供給装置１Ａによれば、温度調節手段２０が第１気体供給媒体１０に関する温度を調節し、第１流量制御手段３０が第１気体の混合用流量を調節する。そのため、混合手段５０から患者に出力される混合気体の濃度を、治療に適する濃度となるように調節することができ、治療に適する濃度の吸入用混合気体を出力することができる。

ところで、従来、治療用水素ガスとして、例えば水素濃度１．３％の水素ガスを出力する４７Ｌ入りガスボンベが用いられているものの、水素濃度の調節はできず、患者の治療内容に応じた濃度で水素ガスを出力することはできなかった。

第１実施形態の混合気体供給装置１Ａによれば、第１流量制御手段３０により第１気体の混合用流量を制御できるので、混合気体の濃度を調節することができ、患者の治療内容に応じた濃度の混合気体を出力することができる。

また、従来の治療用として、水を電気分解して発生させた水素ガスと空気を混合して水素ガスを生成する装置も知られているものの、電気分解に用いる水が装置内部に長時間残存する構造であり、装置内に雑菌が発生して繁殖する恐れがあった。また、電気分解に用いる電極に不純物が付着する等の汚れのおそれもあった。

第１実施形態の混合気体供給装置１Ａによれば、水素吸蔵合金等の第１気体供給媒体１０から直接第１気体を取り出すことができるので、電気分解方式のような汚れや菌の繁殖の恐れがない。

また、制御指令手段８０は、第２気体を出力し始めた後に、第１気体を出力するように第１流量制御手段３０及び第２流量制御手段４０を制御する。そのため、混合気体における第１気体の濃度が徐々に所望の濃度に近づくように上がり、確実に制御することができる。

なお、第１気体供給媒体１０を気密状態で保持部材６０に保持する構成としているので、第１気体供給媒体１０の運搬及び保管に便利である。また、第１気体供給媒体１０から第１気体が出力し尽くした場合に、新たな第１気体供給媒体１０を保持する保持部材６０を補充することができ、混合気体を継続して出力することができる。また、保持部材６０を小型のガスボンベとする場合、運搬及び保管がより便利となる。

また、特許文献１は、液体に水素を添加する文献である。ここで、液体は同一温度・同一圧力では水素飽和量が定まることが知られている。したがって、特許文献１における液体への水素出力は、厳格な制御を必要としない。

しかし、気体を直接混合する場合には、液体に水素を添加するよりも厳格な制御が必要とされる。すなわち、混合手段５０で生成される混合気体における第１気体の濃度は、第１気体供給媒体１０に関する温度の変動に応じて変動するものであり、かつ、同一温度であっても、第１気体の出力量の増減及び第２気体の出力量の増減に応じて変動するため、各種の制御が必要となる。

本開示の混合気体供給装置１Ａによれば、温度調節手段２０及び第１流量制御手段３０を有しているので、混合気体における第１気体の濃度を、患者の治療内容に適する濃度に調節して出力することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の混合気体供給装置１Ｂについて、図２を用いて説明する。図２は、第２実施形態の混合気体供給装置１Ｂの概要を示す機能ブロック図である。第２実施形態は、第１実施形態の構成に温度計測手段２１及び温度制御手段８２を追加するものであり、その他の構成は第１実施形態と同一であるので、重複する構成については同一符号を付してその説明を省略する。

混合気体供給装置１Ｂは、混合気体供給装置１Ａの構成に加えて、第1気体供給媒体１０に関する温度を計測する温度計測手段２１と、温度調節手段２０を制御する温度制御手段８２とを備えている。
温度計測手段２１は、制御指令手段８０及び温度調節手段２０と電気的に接続されており、第１気体供給媒体１０に関する温度を計測するように構成されている。温度計測手段２１の計測結果は、温度制御手段８２に送信されて記憶されるようになっている。

温度計測手段２１が計測する温度は、保持部材６０内の第１気体の温度でも良く、第１気体供給媒体１０の温度でも良く、保持部材６０の温度でも良い。また、温度計測手段２１の計測のタイミングは、混合気体供給装置１Ｂの混合気体の出力前であってもよく、混合気体供給装置１Ｂの混合気体の出力開始後であってもよい。

温度制御手段８２は、温度計測手段２１が計測した計測温度に応じて、温度調節手段２０を制御するように構成されている。温度制御手段８２は温度調節手段２０と電気的に接続されている。
温度制御手段８２は、第１気体供給媒体１０の温度に関する各種情報を記憶された構成となっている。第１気体供給媒体１０の温度に関する各種情報は、例えば、水素吸蔵合金の温度を変化させたときの水素放出量に関するグラフ等の第１気体の発生に関する情報、混合気体における第１気体の濃度の目標値等である。

本実施形態では、温度制御手段８２は、温度計測手段２１が計測した計測値を受信して、この計測値と目標温度とを比較して差分を算出し、この差分がゼロとなるように温度調節手段２０の設定を変更する構成とされている。

なお、混合気体供給装置１Ｂにおける温度の計測は、第１気体供給媒体１０に関する温度に限らない。例えば、保持部材６０が配置された空間の気温等の環境温度を、温度計測手段２１で計測する構成として、温度制御手段８２が室温の高低を判断して温度調節手段２０を制御して、保持部材６０の加熱の制御を行う構成としてもよい。

次に、第２実施形態における混合気体供給装置１Ｂの動作について、図２を用いて説明する。

混合気体供給装置１Ｂの電源（不図示）が入ると、温度計測手段２１は、第１気体供給媒体１０に関する温度として、保持部材６０の温度を計測する。保持部材６０の温度の計測結果は、温度計測手段２１から温度制御手段８２に送信される。温度制御手段８２は、温度制御手段８２に登録された保持部材６０の目標温度を読み出し、目標温度と計測温度とを比較して差分を算出し、この差分がゼロとなるように温度調節手段２０の設定を変更して第１気体供給媒体１０に関する温度である保持部材６０の温度を調節する。

このように、温度計測手段２１及び温度制御手段８２を設けたことにより、温度の計測結果に合わせて温度調節手段２０を制御することができ、治療に適する濃度の混合気体をより確実に得ることができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の混合気体供給装置１Ｃについて、図３を用いて説明する。図３は、第３実施形態の混合気体供給装置１Ｃの概要を示す機能ブロック図である。第３実施形態は、流量及び／または濃度に関するフィードバック制御機構を第１実施形態又は第２実施形態の構成に追加するものである。第３実施形態は、フィードバック制御機構以外の構成は第１実施形態又は第２実施形態と共通であるので、重複する構成については図３において同一符号を付してその説明を省略する。

混合気体供給装置１Ｃは、フィードバック制御機構として、図３に示す混合気体濃度計測手段５１と、混合気体流量計測手段５２を含んで構成されている。

混合気体濃度計測手段５１は、混合手段５０で生成した混合気体の第１気体の濃度を計測するように構成されている。混合気体濃度計測手段５１は制御指令手段８０と電気的に接続されており、混合気体濃度計測手段５１で計測された濃度は、制御指令手段８０に送信されて記憶されるようになっている。
なお、混合気体濃度計測手段５１は、混合気体における第１気体の濃度の計測に加えて、又は混合気体における第１気体の濃度の計測に代えて、混合気体における第２気体の濃度を計測する構成とすることができる。

混合気体流量計測手段５２は、混合手段５０から混合気体供給装置１Ｃの外部に出力される混合気体の流量を計測するように構成されている。混合気体流量計測手段５２は制御指令手段８０と電気的に接続されており、混合気体流量計測手段５２の計測結果は、制御指令手段８０に送信されて記憶されるようになっている。

制御指令手段８０は、受信した濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方に基づいて、混合気体における第１気体の濃度が所定の濃度となるように、第１流量制御手段３０の流量または第２流量制御手段４０の流量を変更させる制御を行う構成となっている。

なお、制御指令手段８０は、濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合（例えば濃度が所望の値から所定値以上離れている場合）、混合気体の供給を中止してもよい。
この混合気体の供給の中止は、混合気体供給装置１Ｃから外部への混合気体の供給を中止するものであればよく、各種の構成または制御により行うことができる。例えば、制御指令手段８０が、第１流量制御手段３０の第１気体の出力を中止する制御及び第２流量制御手段４０の第２気体の出力を中止する制御を行うことにより、混合気体の供給を中止してもよい。また、混合手段５０と図３に示すマスク、人工呼吸器等との間に、不図示の開閉弁を設けて、この開閉弁を制御指令手段８０の制御により閉塞して、混合気体供給装置１Ｃの混合気体の供給を中止してもよい。
また、制御指令手段８０は、濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合、第１流量制御手段３０を制御することにより第１気体の出力を中止するようにしてもよい。

混合気体供給装置１Ｃは、表示・発音手段８３を有する構成とすることもできる。表示・発音手段８３の形態は、タブレット端末、スマートフォン等の小型電子機器、病院の病室の各ベッドに設置されるベッドサイドモニタ等の各種の形態とすることができる。

表示・発音手段８３は、混合気体供給装置１Ｃの異常動作に関する警告の表示や警告音の発音であってもよく、正常動作に関する表示・発音であってもよく、その他の説明の表示・発音であってもよい。
異常動作に関する例としては、混合手段５０内の第１気体の濃度が３．５％等の高濃度であるにもかかわらず、混合気体を混合手段５０から出力する操作を行った場合に、「濃度が高すぎます」というエラーを表示し、または、ブザー等の警告音を発する構成とすることができる。
正常動作の表示・発音の例としては、温度計測手段２１が計測した第１気体供給媒体１０に関する温度や、制御指令手段８０に予め記憶されている目標温度を表示する構成とすることができる。
その他の説明の表示・発音の例としては、混合気体供給装置１Ｃの操作手順の文字や、保持部材６０の交換方法の画像を表示する構成とすることができる。

なお、混合気体供給装置１Ｃは、不図示のフィルターを追加する構成とすることもできる。フィルターは、例えば、第２気体供給媒体７０と第２流量制御手段４０との間、混合手段５０とマスク、人工呼吸器等の間、混合気体流量計測手段５２とマスク、人工呼吸器の間等、第２気体の供給経路４１や混合気体の供給経路の任意の位置に設けることができる。

次に、第３実施形態における混合気体供給装置１Ｃの動作について、図３を用いて説明する。

混合気体供給装置１Ｃの電源（不図示）を入れた後、混合手段５０から混合気体を出力する前に、混合気体濃度計測手段５１が、混合気体における第１気体の濃度を計測する。また、混合気体流量計測手段５２は、混合気体供給装置１Ｃの電源（不図示）を入れた後、混合手段５０から混合気体を出力する前に、混合気体の流量を計測する。混合気体濃度計測手段５１は計測した濃度を制御指令手段８０に送信し、混合気体流量計測手段５２は計測した流量を制御指令手段８０に送信する。

制御指令手段８０は、受信した濃度、流量の情報に基づいて、第１流量制御手段３０の混合用流量及び／または第２流量制御手段４０の混合用流量を制御する。例えば、制御指令手段８０は、混合気体濃度計測手段５１から受信した混合気体における第１気体の濃度と、制御指令手段８０に予め登録された混合気体の第１気体の濃度の目標値とを比較して差分を算出し、この差分がゼロとなるように第１流量制御手段３０の混合用流量を変更する。なお、差分をゼロとする制御指令手段８０の制御は、第２流量制御手段４０の混合用流量の変更であってもよく、第１流量制御手段３０及び第２流量制御手段４０の混合用流量の変更であってもよい。

このように、混合気体濃度計測手段５１、混合気体流量計測手段５２を設けたことにより、混合気体の流量または混合気体における第１気体の濃度の計測値の情報を基に、第１流量制御手段３０または第２流量制御手段４０を可変に制御して、治療に適する濃度の混合気体をより確実に得ることができる。
また、濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合に混合気体の出力を中止するので、高濃度等の異常値の混合気体が患者に供給されることを防止できる。また、濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合に、第１流量制御手段３０は第１気体の出力を中止するので、高濃度等の異常値の混合気体がマスク等を介して患者に供給されることを防止できる。

＜第４実施形態＞
次に、本開示の第４実施形態の混合気体供給装置１Ｄについて、図４を用いて説明する。図４は、第４実施形態の混合気体供給装置１Ｄの概要を示す機能ブロック図である。第４実施形態は、第２実施形態の構成に残存気体の排出機構を追加するものであり、その他の構成は第２実施形態と共通であるので、重複する構成については図４に同一符号を付してその説明を省略する。

混合気体供給装置１Ｄから混合気体の出力を停止した直後は、第１気体、第２気体及び混合気体が混合気体供給装置１Ｄの内部に残存する状態となる。
ここで、混合気体は、吸入に適する濃度に調節されており、第２気体は医療用空気であり、混合気体供給装置１Ｄの内部に残存しても問題とならない。

しかし、第１気体である水素ガスは可燃性があり、混合気体供給装置１Ｄの内部に第１気体が残存する状態は好ましくない。
そこで、本実施形態では、第１気体を混合気体供給装置１Ｄの外部に排出する機構を設けている。
混合気体供給装置１Ｄは、第１気体供給媒体１０から混合手段５０に第１気体を供給する第１供給経路と、第1供給経路に残存した第１気体を第1供給経路の外部に排出する排出手段を有している。
なお、本実施形態では、第１実施形態〜第３実施形態における供給経路３１を、第１気体供給媒体１０と第１流量制御手段３０を接続する供給経路３１−１及び第１流量制御手段３０と後述の第１切替弁９３を接続する供給経路３１−２からなる第１供給経路で構成している。

第２供給経路４１−１は、第２気体供給媒体７０と第２流量制御手段４０を接続する。供給経路３１−１は、第１気体供給媒体１０と第１流量制御手段３０を接続する。排出気体供給経路９１は、この供給経路３１−１と第２供給経路４１−１を接続する。排出気体供給経路９１と供給経路３１−１の合流点には切替弁９５が設けられている。切替弁９５は、第１気体供給媒体１０に近い位置にあることがより望ましい。
切替弁９５は、残存する第１気体を排出したい場合に、供給経路３１−１と排出気体供給経路９１の間の流路を解放し、第１気体供給媒体１０と供給経路３１−１との間の流路を遮断する。
切替弁９５は、残存する第１気体を排出する場合を除き、供給経路３１−１と排出気体供給経路９１の間の流路を遮断し、第１気体供給媒体１０と供給経路３１−１との間の流路を解放する。

第１流量制御手段３０は、供給経路３１−２を介して第１切替弁９３と接続する。第１切替弁９３は、混合手段５０と接続する供給経路９２と接続する。また第１切替弁９３は、外部と連通する排出経路９４と接続する。第１切替弁９３は、制御指令手段８０からの制御信号に応じて、排出経路９４への気体の流れを遮断または解放するために切り替わる。第１切替弁９３は、残存する第１気体を排出する際に排出経路９４（外部）への流路を開き、供給経路９２への流路を閉じる。また第１切替弁９３は、それ以外（残存する第１気体を排出するケース以外）の場合に排出経路９４（外部）への流路を遮断して、供給経路９２への流路を解放する。

残存気体の排出のタイミングは限定されないものの、混合気体供給装置１Ｄからの混合気体の供給を始める前、または混合気体の供給を終了した後、といった場合において供給経路３１−１、３１−２と第１流量制御手段３０に残存した第１気体の排出を行う。
以下、残存した第１気体の排出を行う際の処理の流れについて説明する。

はじめに制御指令手段８０は、排出経路９４からの気体の流れが解放されるように、第１切替弁９３の制御を行う。すなわち第１切替弁９３は、第２気体や残存する第１気体の排出経路９４（外部）への流路を開いておく。また制御指令手段８０は、第２気体供給媒体７０から第２気体が出力されるように出力制御を行う。
切替弁９５は、排出気体供給経路９１と供給経路３１−１の間の流路を解放する。例えば切替弁９５は、第２気体の圧力が低いことを検知し、排出気体供給経路９１と供給経路３１−１の間の流路を解放するように切り替わればよい。すなわち制御指令手段８０は、供給経路３１−１、３１−２及び第１流量制御手段３０に第２気体が流入するように制御を行う。上記の制御により、第２気体が排出気体供給経路９１、供給経路３１−１、３１−２（第１供給経路）、第1流量制御手段３０、及び排出経路９４を経由して外部に排出される。この際に供給経路３１−１、３１−２（第１供給経路）、及び第１流量制御手段３０に残存した第１気体が第２気体と共に外部に排出される。

制御指令手段８０は、残存した第１気体の排出のために必要な時間が経過した後に、第１切替弁９３から排出経路９４への気体の流れを遮断し（外部への気体の流路を遮断し）、混合気体供給装置１Ｄの動作を停止してもよい。また制御指令手段８０は、残存した第１気体の排出のために必要な時間が経過した後に、第１切替弁９３から排出経路９４への気体の流れを遮断し（外部への気体の流路を遮断し）、第１実施形態と同様の手法で混合気体の供給を開始してもよい。

このように排出気体供給経路９１や第１切替弁９３は、第１気体を外部に排出する排出手段として機能する。詳細には排出気体供給経路９１は、第２気体（排出用気体）を供給経路３１−１、３１−２（第１供給経路）に供給する経路として作用する。第１切替弁９３は、残存する第１気体を排出する際に、供給経路３１−１、３１−２（第１供給経路）に供給された第２気体が外部に排出されるように開く。換言すると第１切替弁９３は、第２気体や残存する第１気体を排出する際に、供給経路３１−１、３１−２（第１供給経路）から排出経路９４（外部）への流路を開く。

図４に示す供給経路３１−１、３１−２（第１供給経路）及び第１流量制御手段３０、第１切替弁９３、供給経路９２は、第１気体供給媒体１０から混合手段５０に第１気体を供給する経路である。この第１気体を供給する経路において、図４に示す排出機構の構成により、供給経路３１−１、３１−２、第１流量制御手段３０に残存した第１気体が押し出されるようにして、外部に排出される。これにより混合気体供給装置１Ｄの内部に残る第１気体が減少し、より安全に混合気体供給装置１Ｄを保持・保管できる。

なお排出気体供給経路９１は、供給経路３１−１と第２供給経路４１−１を接続するものとして説明したが、必ずしもこれに限られない。排出気体供給経路９１は、供給経路３１−１と、第１気体を押し出すように作用する排出用気体（上述の説明では第２気体であり、医療用空気、酸素、等）の供給源と、を、接続するものであれば良い。
図４に示す構成では、排出気体供給経路９１は、供給経路３１−１と第２供給経路４１−１（第２気体供給媒体７０と第２流量制御手段４０を接続する経路）を接続する。これにより、第２気体供給媒体７０を混合気体を構成する第２気体の供給元という用途に加えて、第１気体の排出にも共用することができる。第２気体供給媒体７０が複数の用途に用いられることにより、装置の簡素化／小型化を図ることができる。

また、第１流量制御手段３０は、第１切替弁９３の機能も兼ね備える構成とすることも可能である。すなわち、第１流量制御手段３０は、第１気体の流量制御と共に、第１気体の出力先の制御も行える構成としてもよい。この場合、第１流量制御手段３０は、混合手段５０と接続する供給経路９２と接続する。また第１流量制御手段３０は、外部と連通する排出経路９４と接続する。気体の外部への解放／遮断については、上述の第１切替弁９３の制御と同様であればよい。すなわち第１流量制御手段３０が、第１切替弁９３の機能（外部への気体の流れを遮断又は解放する機能）を包含してもよい。

＜第５実施形態＞
第１気体の排出手段は、必ずしも第４実施形態の構成に限られない。本実施形態では、アキュミュレータ（Accumulator、ＡＣＣ）を排出手段の要素として用いる構成を、第５実施形態にかかる混合気体供給装置１Ｅとして、図５を用いて説明する。図中において、第４実施形態と同様の構成については同一符号を付して適宜説明を省略する。

図５の構成では、排出気体供給経路９１の間にアキュミュレータ９６が配置されている。アキュミュレータ９６は、排出用気体（本実施形態では第２気体）を気密状態にボンベ等で格納したものであって、供給経路３１−１に対して排出用気体を供給する。その他の構成については、図４の構成と同様である。

以下、残存した第１気体の排出を行う際の処理の流れについて説明する。アキュミュレータ９６には、第２気体供給媒体７０からの第２気体が常時流入する。実施形態４と同様に制御指令手段８０は、残存する第１気体の排出を行う際に、第１切替弁９３から外部への気体の流れを解放しておく。

アキュミュレータ９６への第２気体の圧力が所定値以上である場合には、アキュミュレータ９６内部に第２気体が蓄積する。アキュミュレータ９６は、第２気体供給媒体７０からの第２気体の圧力の大きさが所定値以下となった場合、内部に蓄積した第２気体を供給経路３１−１に対して供給する。この際に切替弁９５は、排出気体供給経路９１と供給経路３１−１の間の流路を解放する。切替弁９５は、例えば排出気体供給経路９１からかかる圧力の大きさが所定値以下となった場合に、排出気体供給経路９１と供給経路３１−１の間の流路を解放するように動作すればよい。第２気体は、供給経路３１−１、第１流量制御手段３０、供給経路３１−２、及び排出経路９４を経由して外部に排出される。第２気体と共に、供給経路３１−１、３１−２、第１流量制御手段３０に残存した第１気体も外部に排出される。

制御指令手段８０は、残存した第１気体の排出のために必要な時間が経過した後にアキュミュレータ９６からの出力を停止する。

上述の構成によっても供給経路３１−１、３１−２（第１供給経路）及び第１流量制御手段３０に残存する第１気体が外部に排出される。これにより第１気体が混合気体供給装置１Ｅの内部に残存する恐れが少なくなり、より安全に混合気体供給装置１Ｅを保持・保管できる。

なお上述の説明ではアキュミュレータ９６を排出気体供給経路９１上に設けたが必ずしもこれに限られない。アキュミュレータ９６は、供給経路３１−１や３１−２と第１切替弁９３を結ぶ経路の上流に設けられ、供給経路３１−１及び３１−２に対して排出用気体を押し出すようにして供給する構成であればどこに設けられてもよい。

本開示は、上述した実施形態や変形例に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、形態、数、配置場所等は、本開示を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 混合気体供給装置
１０ 第１気体供給媒体（水素吸蔵合金）
２０ 温度調節手段（電熱ヒーター）
２１ 温度計測手段
３０ 第１流量制御手段
３１ 第１気体の供給経路
３１−１、３１−２ 供給経路（第１供給経路）
４０ 第２流量制御手段
４１ 第２気体の供給経路
４１−１ 第２供給経路
５０ 混合手段
５１ 混合気体濃度計測手段
５２ 混合気体流量計測手段
６０ 保持部材（水素吸蔵合金キャニスター）
７０ 第２気体供給媒体
８０ 制御指令手段
８１ 流量・濃度設定手段
８２ 温度制御手段
８３ 表示・発音手段
９１ 排出気体供給経路
９２ 供給流路
９３ 第１切替弁
９４ 排出経路
９５ 切替弁
９６ アキュミュレータ（ＡＣＣ）

Claims (14)

1. 第１気体を出力する第１気体供給媒体に関する温度を調節する温度調節手段と、
   前記第１気体の混合用流量を制御する第１流量制御手段と、
   前記第１気体と異なる第２気体の混合用流量を制御する第２流量制御手段と、
   前記第１流量制御手段の出力した前記第１気体と前記第２流量制御手段の出力した前記第２気体とを混合した混合気体を出力する混合手段と、を備える混合気体供給装置。
2. 前記第１気体供給媒体に関する温度を計測する温度計測手段と、
   前記温度調節手段を制御する温度制御手段と、を備え、
   前記温度制御手段は、前記温度計測手段が計測した計測温度に応じて前記温度調節手段を制御する請求項１記載の混合気体供給装置。
3. 前記混合気体における前記第１気体の濃度を計測する混合気体濃度計測手段を備える請求項１または２に記載の混合気体供給装置。
4. 前記混合気体の流量を計測する混合気体流量計測手段を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
5. 前記第１流量制御手段は、前記混合気体の流量及び前記混合気体における前記第１気体の濃度の少なくとも一方に基づいて、前記第１気体の前記混合用流量を可変に制御する請求項１から４のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
6. 前記第２流量制御手段は、前記混合気体の流量及び前記混合気体における前記第１気体の濃度の少なくとも一方に基づいて、前記第２気体の前記混合用流量を可変に制御する請求項１から５のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
7. 前記第１気体供給媒体から前記混合手段に前記第１気体を供給する第１供給経路と、
   前記第１供給経路に残存した前記第１気体を前記第１供給経路の外部に排出する排出手段と、を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
8. 前記排出手段は、残存した前記第１気体を排出する際に前記第１供給経路から外部への流路を開き、それ以外の場合に外部への前記流路を閉じる第１切替弁を有する、請求項７に記載の混合気体供給装置。
9. 第２気体供給媒体から前記第２流量制御手段へ前記第２気体を供給する第２供給経路を備え、
   前記排出手段は、前記第２供給経路から前記第１供給経路に接続された排出気体供給経路を備える請求項８に記載の混合気体供給装置。
10. 前記排出気体供給経路は、前記第２供給経路から前記第１切替弁に流れるように前記第２気体を供給するアキュミュレータを有する、請求項９に記載の混合気体供給装置。
11. 前記第１気体の出力状態の指示情報を前記第１流量制御手段に出力するとともに前記第２気体の出力状態の指示情報を前記第２流量制御手段に出力する制御指令手段と、を備え、
    前記制御指令手段は、前記第２気体を出力し始めた後に前記第１気体を出力するように前記第１流量制御手段及び前記第２流量制御手段を制御する請求項１から１０のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
12. 前記混合気体における前記第１気体の濃度を計測する混合気体濃度計測手段と、
    前記混合気体の流量を計測する混合気体流量計測手段を備え、
    前記混合気体濃度計測手段の計測結果及び前記混合気体流量計測手段の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合、前記混合気体の出力を中止する請求項１から１１のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
13. 前記混合気体における前記第１気体の濃度を計測する混合気体濃度計測手段と、
    前記混合気体の流量を計測する混合気体流量計測手段を備え、
    前記第１流量制御手段は、前記混合気体における前記第1気体の濃度の計測結果及び前記混合気体の流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合、前記第１流量制御手段による前記第１気体の出力を中止する請求項１から１２のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
14. 第１気体供給媒体に関する温度を計測する温度計測ステップと、
    前記第１気体供給媒体に関する温度の計測温度と目標温度との比較結果を用いて前記第１気体供給媒体に関する温度を調節する温度調節ステップと、
    第１気体の混合用流量を所定範囲に制御する第１流量制御ステップと、
    前記第１気体と異なる第２気体の混合用流量を所定範囲に制御する第２流量制御ステップと、
    前記第１流量制御ステップで制御された前記第１気体と前記第２流量制御ステップで制御された前記第２気体とを混合して混合気体を生成する混合ステップと、
    前記混合気体を供給する供給ステップと、からなる混合気体供給方法。