JP3245554U

JP3245554U - 混合ガス供給装置

Info

Publication number: JP3245554U
Application number: JP2023004403U
Authority: JP
Inventors: 司郎江原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-12-07
Filing date: 2023-12-07
Publication date: 2024-02-05
Anticipated expiration: 2033-12-07

Abstract

【課題】疲労回復やリラックス効果を与えることができる混合ガス供給装置を提供する。【解決手段】混合ガス供給装置１は、酸素ガスを発生させる酸素供給機２と、水素ガスを発生させる水素供給機３と、二酸化炭素ガスを発生させる二酸化炭素供給機４と、酸素供給機２と水素供給機３と二酸化炭素供給機４とに接続され、酸素ガスと水素ガスと二酸化炭素ガスの混合ガスを圧縮する第１のコンプレッサ５と、第１のコンプレッサ５に接続され、混合ガスの出力流量を調整する流量調整器６と、流量調整器６に接続され、混合ガスを使用者に供給する出力部８とを備える。【選択図】図１

Description

本考案は、混合ガスを供給し使用者に吸入させる装置に関する。

従来、使用者に疲労回復やリラックス効果をもたらす目的で、酸素カプセルや酸素ボックス等の装置が使用されている。通常これらの装置は、密封された装置内に使用者が入り、装置内に酸素濃度を高めた空気を送り込み、使用者に効率的に酸素を吸収させるというものである。特許文献１には、高圧下で酸素を含有した空気をヒトに供給する高気圧酸素カプセルが記載されている。

近年、水素のもつ還元効果によって健康増進効果や美容効果が高まることが注目されている。これに基づき、水素水やサプリメントの販売、また、水素カプセルや水素ボックス等の装置の利用が普及している。特許文献２には、水素浴を行う水素浴ユニットに関して記載されており、利用者が容器内に入り水素浴を行うことが記載されている。

また、酸素と水素を同時に吸入できる装置も流通している。酸素を吸入することは様々なメリットがある反面、健康に有害とされる活性酸素（ヒドロキシラジカル）が体内において増加するというデメリットがある。水素は上記の効果の他にも、ヒドロキシラジカルを除去することも知られており、酸素と水素を同時に吸入することで酸素吸入による上記デメリットを軽減する効果が得られると考えられる。

特開２０１８－０２００９７号公報特開２０１７－１５８９８７号公報

上記のように、使用者に酸素や水素を吸入させることで疲労回復やリラックス効果をもたらす種々の装置が知られているが、健康志向の高まりにより、健康にさらに好ましい効果を与えることができる装置が望まれている。

本考案の混合ガス供給装置は、酸素ガスを発生させる酸素供給機と、水素ガスを発生させる水素供給機と、二酸化炭素ガスを発生させる二酸化炭素供給機と、前記酸素供給機と前記水素供給機と前記二酸化炭素供給機とに接続され、前記酸素ガスと前記水素ガスと前記二酸化炭素ガスの混合ガスを圧縮する第１のコンプレッサと、前記第１のコンプレッサに接続され、前記混合ガスの出力流量を調整する流量調整器と、前記流量調整器に接続され、前記混合ガスを使用者に供給する出力部とを備える。

この構成により、使用者は、酸素ガスと水素ガスだけでなく二酸化炭素ガスも同時に吸入することができる。二酸化炭素ガスは血管拡張効果を有しており、また、二酸化炭素濃度が高くなることで酸素を末梢神経に運搬する効果を高めるという効果を有している。これにより、使用者の体に酸素ガスが取り込まれやすくなり、酸素ガスの有する効果をより発揮することができる。

本考案の混合ガス供給装置は、密封構造であり、使用者がその内部に入ることができる大きさである加圧ルームと、前記加圧ルームに接続された第２のコンプレッサと、をさらに備え、前記第２のコンプレッサは、空気を前記加圧ルーム内に送り込むことで前記加圧ルームの内部を加圧し、前記加圧ルームの内部には、前記出力部が備えられており、前記使用者は加圧された前記加圧ルーム内で前記出力部から出力された混合ガスを吸入できるようにしてもよい。

この構成により、使用者は、加圧環境下となった加圧ルームの内部で混合ガスを吸入することができる。加圧環境下で混合ガスを吸入することで各気体ガスの分圧が高くなり、血中に溶け込む気体ガスの割合が大きくなる。したがって、常圧下で混合ガスを吸入するよりも、混合ガスによる効果を得ることができる。

本考案の混合ガス供給装置において、前記第２のコンプレッサでかける圧力は、１気圧以上２気圧未満であってもよい。この構成により、医療行為とみなされない一般的に使用されやすい２気圧未満の加圧環境下で、使用者に負担が少ない環境で吸入させることができる。

本考案の混合ガス供給装置において、前記第２のコンプレッサでかける圧力は、２気圧以上であってもよい。この構成により、血中に溶け込む気体ガスの割合をさらに大きくでき、使用者に、各気体ガスをより効果的に吸入させることができる。

本考案によれば、高圧下で酸素ガスと、水素ガスと、二酸化炭素ガスとを含む混合ガスを供給する混合ガス供給装置を実現できる。

本考案の混合ガス供給装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態の収納ボックス５０の一部の外観を示す外観図である。本実施の形態の混合ガス供給装置１の使用の流れを示すフローチャートである。

以下、本考案の実施の形態の混合ガス供給装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本考案を実施する場合の一例を示すものであって、本考案を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本考案の実施にあたっては、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。

本実施の形態の混合ガス供給装置１は、使用者に酸素ガス、水素ガス、二酸化炭素ガスを吸入させる装置である。ここで、「使用者」とはヒトであるが、ペットなどの動物であってもよい。

図１は、本実施の形態の混合ガス供給装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態の混合ガス供給装置１は、酸素を発生させる酸素供給機２と、水素を発生させる水素供給機３と、二酸化炭素を供給させる二酸化炭素供給機４と、第１のコンプレッサ５と、流量調整器６と、加圧ルーム７と、出力部８と、第２のコンプレッサ９と、を備える。

酸素供給機２は、酸素濃縮方法としてＰＳＡ型式（Pressure Swing Absorption 圧力分子振分け吸着方式）で酸素ガスを発生させる。水素供給機３は、水素発生方法として電解方式（電気分解物質投入方式）またはＰＥＭ方式（Polymer Electrolyte Membrane プロトン交換膜方式）で水素ガスを発生させる。

二酸化炭素供給機４は、二酸化炭素発生方法として、重曹とクエン酸を混ぜた固形物を使用して二酸化炭素ガスを発生させる。なお、各気体ガスの発生方法は、ここに記載した方法に限られず、また、各気体ガスのボンベを使用する等他の方法であってもよい。

酸素供給機２と、水素供給機３と、二酸化炭素供給機４は、第１のコンプレッサ５に接続される。第１のコンプレッサ５は、各供給機２～４で生じた水素ガス、酸素ガス、二酸化炭素ガスを吸い込み、第１コンプレッサ５内はこれらの気体を含む混合ガスで充填され、圧縮される。本実施形態では、各供給機２～４と第１のコンプレッサ５とが混合器等を介することなく直接接続されており、簡易な構成となっている。

第１のコンプレッサ５には流量調整器６が接続されている。流量調整器６は、混合ガスの出力流量（出力速度）を調整する。第１のコンプレッサ５は、内部に充填された混合ガスを圧縮し、流量調整器６を介して出力部８へ出力する。使用者は、出力部８を装着することで出力されている混合ガスを吸入する。

ヒトの１回の呼吸において必要かつ十分な空気の流量は、毎分１０リットルである。そのため、流量調整器６の出力速度は毎分１０リットルであることが好ましい。

本実施の形態の混合ガス供給装置１は、加圧環境を作るために加圧ルーム７を備える。加圧ルーム７の内部には出力部８が備えられている。使用者は加圧ルームの内部へ入り、設置されている出力部８を装着して混合ガスの吸入を行う。

加圧ルーム７は気密性のあるルームであり、外部よりも高い圧力を維持することができる。加圧ルーム７は、使用者が加圧ルーム７の内部に入ることができる程度の大きさである。加圧ルーム７は、複数の使用者が入ることができる大きさであってもよい。加圧ルーム７にはドアが備えられており、使用者は、ドアを介して加圧ルーム７へ入る。ドアを閉めることで加圧ルーム７の気密性は保たれる。

加圧ルーム７には、第２のコンプレッサ９が接続されている。第２のコンプレッサ９は、外部の空気を吸い込み圧縮し、圧縮した空気を加圧ルーム７内へ出力する。

本実施の形態の混合ガス供給装置１は、加圧ルーム７内の圧力を１～５気圧に設定することができる。加圧ルーム７内に入った使用者は出力部８を装着し、加圧環境下で出力部８から供給された混合ガスを吸入する。使用者は加圧環境下で混合ガスを吸入することにより、血中へ溶け込む各気体ガスの割合が大きくなり、常圧下で吸入するよりも効率よく各気体ガスのそれぞれの効果を得ることができる。

一般的に、吸入目的の加圧装置は２気圧以上だと医療行為とみなされてしまうため、２気圧未満とすることが好まれる。これにより、使用者に負担の少ない環境で吸入させることができる。しかし、本実施形態の混合ガス供給装置１は、２気圧以上の条件とすることが可能であり、これにより使用者は、各気体ガスの効果をより効率的に得ることができる。

施術者は混合ガスの各気体ガスの濃度を設定できる。施術者は、混合ガスの各気体ガスがそれぞれ所望する濃度となるように、各気体供給機２～４の出力を調整する。

出力部８は、吸入マスクや鼻カニューレ等であってもよい。これにより、目標濃度の混合ガスを効率的に体内に導入することができる。出力部８を使用することなく各気体ガスの目的とする各体内分圧を達成するには、加圧ルーム７内を目標濃度の混合ガスで充填しなければならない。これは、目標濃度の混合ガスを体内に導入することを目的とする本発明において、膨大な混合ガスを使用しなければならないこととなりコストもかかるため、現実的ではない。

混合ガスを毎分１０リットルで供給する場合は、吸入マスクの使用が適する。毎分６リットル以下の場合は、出力部８は吸入マスクと鼻カニューレのどちらでもよい。毎分６リットル以上で混合ガスが供給される場合に鼻カニューレを使用すると、鼻粘膜へ刺激が生じるため好ましくないためである。

本実施の形態では加圧環境下で混合ガスを吸入する装置を説明したが、常圧環境下で混合ガスを吸入してもよい。この場合、混合ガス供給装置１は、加圧ルーム７と第２のコンプレッサ９を備えない。流量調整器６は出力部８に接続されており、使用者は、常圧環境下で出力部８を装着し、供給される混合ガスを吸入する。

また、各供給機２～４等は、収納ボックス５０に適当に収納されてもよい。これにより、空間を有効に使用できる。

収納ボックス５０の上面にはタイマー５１とモニター５２が備えられ、下面の四角にはキャスター５５が備えられている。出力ボックス５０の上面には、出力部８として吸入マスクが接続されている。

収納ボックス５０の内部には、酸素供給機２、水素供給機３、第１コンプレッサ５が配置されている。酸素供給機２、および水素供給機３は、第１コンプレッサ５に接続される。

酸素供給機２と水素供給機３に接続されているそれぞれの管は、収納ボックス５０の内部から、モニター５２の中央部にある丸穴５３を通って収納ボックス５０の外部へ接続される構成である。この２つのそれぞれの管は、収納ボックス５０の上面左奥に配置されている２つのビンに接続される。

２つのビンの内部には、水が含まれている。気体供給機２、３で発生した気体ガスに水をくぐらせることで、気体の発生を視覚的に確認することができる。また、酸素ガスの発生にはゼオライトが使用されることが多いが、ゼオライトは水分子を吸着するため、発生した酸素ガスは乾燥している。これを防ぐため、発生した酸素ガスは水にくぐらせるのが好ましい。

この２つのビンは、収納ボックス５０内部に設置されている第１のコンプレッサ５へ接続される。第１のコンプレッサは、流量調整器６を介して出力部８に接続されている。

収納ボックス５０の上面は、タイマー５１とモニター５２とを備える。タイマー５１は、設定した時間となったら音を発生させるものであってもよいし、また、各気体ガス供給機２～４の稼働時間を設定するものであってもよい。モニター５２は、各供給機２～４から発生させる各気体ガスの濃度、すなわち施術内容を表示する。

次に、各気体ガスを吸入することで得られる主な効果を説明する。酸素ガスは血流を改善する効果を有し、酸素ガスを吸入することで、リラックス効果や疲労回復効果、美容効果等が得られる。また、酸素ガスを吸入することには様々なメリットがある反面、健康に有害とされる活性酸素が体内において増加するというデメリットもある。活性酸素の中でも非常に強い酸化力を持つものは、細胞や組織を損傷することで様々な病気の原因となる。活性酸素のうちの一つにヒドロキシラジカルがあるが、ヒドロキシラジカルは活性酸素の中で最も反応性が高いため、細胞に与える影響は大きい。

水素ガスは、疲労回復や健康増進、美容、腫瘍の縮小等に効果的であると言われている。また、水素ガスは還元作用を有するものであり、ヒドロキシラジカルと反応してこれを除去する作用を持つ。
この反応式は、以下のとおりである。
Ｈ_２＋２（・ＯＨ）→２Ｈ_２０

酸素ガス単体の吸入ではヒドロキシラジカルの発生がデメリットであったが、酸素ガスと水素ガスを同時に吸入することで、ヒドロキシラジカルを除去することができる。それぞれの気体ガスが有する効果に加えて、相乗的な効果が得られる。

次に、二酸化炭素ガスを吸入することによる効果を説明する。血中二酸化炭素濃度が増加することで、血液のＰＨは弱酸性となる。血中では、酸素はヘモグロビンに結合することで結合型酸素として運搬されるが、血液のＰＨが弱酸性に傾くことでヘモグロビンに結合されていた酸素は解離されて溶解型酸素となり、抹消組織へ酸素が供給されやすくなる。また、血中二酸化炭素濃度が高くなることで血管拡張効果も有する。

二酸化炭素ガスと酸素ガスを同時に吸入することで、血管拡張がなされて血行が良くなるところへ溶解型酸素が増加し、抹消組織への酸素供給がより高まるという効果を有する。このように、酸素ガスと二酸化炭素ガスを同時に吸入することでそれぞれの気体ガスが有する効果に加えて相乗的な効果が得られる。

次に、高圧環境下とすることで、酸素ガスの効果を効率的に得られることを説明する。生体の動脈血酸素分圧は以下の式１で求められる。
（式１）
動脈血酸素分圧（Ｐ_ＡＯ_２）＝（大気圧（ＰＢ）－飽和水蒸気圧）×吸入酸素濃度（ＦｉＯ_２）－動脈血二酸化炭素分圧（Ｐ_ａＣＯ_２）÷呼吸商

大気圧が大きくなるほど上記式１の「大気圧（ＰＢ）」の数値が大きくなり、動脈血酸素分圧は上昇する。また、室内環境が高圧環境下である場合も、上記式の大気圧（ＰＢ）の数値は大きくなり、動脈血酸素分圧は上昇する。本実施の形態の混合ガス供給装置１は、加圧環境により使用者の動脈血酸素分圧を上げた状態で混合ガスを供給することができる。

動脈血酸素分圧が上昇した場合、血中の結合型酸素の割合は不変であるが、溶解型酸素の割合は増加する。溶解型酸素が増加することにより、体内の各細胞への酸素供給量は増加する。溶解型酸素は分子が小さいため抹消組織に到達することができ、血行が良くなり新陳代謝も活発となる。美肌効果や冷え性改善にも効果が得られる。

また、混合ガスの酸素割合を上げることで、上記式の「吸入酸素濃度（ＦｉＯ_２）」の数値は大きくなり、動脈血酸素分圧が大きくなるため、上記と同様の理由で溶解型酸素の割合は増加する。動脈血二酸化炭素分圧も同様に、高圧環境下において大きくなる。

以上のように、使用者に高圧環境下で吸入させる場合は加圧ルーム７を用いることを記載した。しかし、常圧環境下で混合ガスを吸入させてもよい。この場合は、加圧ルーム７は用いず、流量調整器６は出力部８に接続される。出力部８を装着した使用者は、常圧環境下で混合ガスを吸入する。

次に、本実施の形態の混合ガス供給装置１を使用する流れについて説明する。図３は、本実施形態の混合ガス供給装置１の使用の流れを示すフローチャートである。

施術者は、混合ガス供給装置１の電源を入れる（Ｓ１）。施術者は、使用条件の設定を行う（Ｓ２）。使用条件とは、各発生させる気体の割合と、加圧ルーム７内の気圧である。加圧ルーム７を使用せずに常圧下で吸入を行う場合は、気圧の設定は行わない。

設定された条件に従い、混合ガス供給装置１の酸素供給機２は酸素ガスを発生させ、水素供給機３は水素ガスを発生させ、二酸化炭素供給機４は二酸化炭素ガスを発生させ、それぞれの気体ガスを第１のコンプレッサ５に送る。第１のコンプレッサ５は混合ガスを圧縮し（Ｓ３）、流量調整器６を介して出力部８へ供給する（Ｓ４）。

使用者は加圧ルーム７の内部へ入り、ドアが閉められる（Ｓ５）。混合ガス供給装置１は、第２のコンプレッサ９により、設定された圧力まで加圧ルーム７内の圧力を高める（Ｓ６）。使用者は、加圧ルーム７内にある出力部８を装着し、供給されている混合ガスを吸入する（Ｓ７）。設定した吸入時間が経過したら吸入を終了する（Ｓ８）。

酸素ガス、水素ガス、二酸化炭素ガスの各気体ガスの濃度の割合は、常圧下で行う場合であれば、酸素９４％、水素４％、二酸化炭素４％とすることが好ましい。加圧下で行うのであれば、安全性に鑑み、水素は２％とするのが好ましい。

大気は、窒素７８％、酸素２１％、その他１％（二酸化炭素は０．０４％）であることが知られている。本実施の形態で説明した混合ガスの割合は、二酸化炭素４％であり、大気より二酸化炭素濃度が高く、上記で説明した二酸化炭素の血管拡張効果が得られる。

一般に、二酸化炭素濃度は、室内において３％以上とすることは危険であると言われている。しかし、これは通常の呼吸を継続することが前提である。室内が1気圧下で二酸化炭素濃度が３％である場合、室内の二酸化炭素分圧は２２．８ｍｍＨｇである。一方、通常のヒトの肺胞内の二酸化炭素分圧は４０ｍｍＨｇである。また、本考案では、二酸化炭素の他に酸素、および水素を供給するものである。これらを踏まえると、本実施形態における混合ガスの二酸化炭素濃度を４％として供給することは問題ない。

本考案は、ヒトやペットの健康状態や運動機能などに対する改善効果を効率的に得ることができ、混合ガスを供給する装置として有用である。

１混合ガス供給装置
２酸素供給機
３水素供給機
４二酸化炭素供給機
５第１のコンプレッサ
６流量調整器
７加圧ルーム
８出力部
９第２のコンプレッサ
５０収納ボックス
５１タイマー
５２モニター
５３丸穴
５５キャスター

Claims

酸素ガスを発生させる酸素供給機と、
水素ガスを発生させる水素供給機と、
二酸化炭素ガスを発生させる二酸化炭素供給機と、
前記酸素供給機と前記水素供給機と前記二酸化炭素供給機とに接続され、前記酸素ガスと前記水素ガスと前記二酸化炭素ガスの混合ガスを圧縮する第１のコンプレッサと、
前記第１のコンプレッサに接続され、前記混合ガスの出力流量を調整する流量調整器と、
前記流量調整器に接続され、前記混合ガスを使用者に供給する出力部と、
を備える混合ガス供給装置。
密封構造であり、使用者がその内部に入ることができる大きさである加圧ルームと、
前記加圧ルームに接続された第２のコンプレッサと、
をさらに備え、
前記第２のコンプレッサは、空気を前記加圧ルーム内に送り込むことで前記加圧ルームの内部を加圧し、
前記加圧ルームの内部には、前記出力部が備えられており、前記使用者は加圧された前記加圧ルーム内で前記出力部から出力された混合ガスを吸入できる、
請求項１に記載の混合ガス供給装置。
前記第２のコンプレッサでかける圧力は、１気圧以上２気圧未満である、請求項２に記載の混合ガス供給装置。
前記第２のコンプレッサでかける圧力は、２気圧以上である、請求項２に記載の混合ガス供給装置。