JP3792728B2 - 低酸素療法のために使用される気体混合物の製造装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、インターバル低酸素療法に使用されるべき低酸素気体混合物の製造装置に関し、そして低い酸素含有率の気体混合物により疾病を処理すると共に実際的な医療に使用され得る。
発明の背景
近代医学においては、医療は医薬を用いないでヒト身体の内部保護力の活性化及びその生理学的保持に基づく療法が普及している。この方法の１つは、酸素不十分による予備治療に起因する種々の病理学的状態においてヒト身体の耐性を高めるインターバル低酸素療法である。インターバル低酸素療法を実施するために、特定の施設が開発されるべきである。
自由空気コンプレッサー、中空ポリマー繊維として製造される気体分離要素、流量計、増湿装置、及び患者が配置される、低酸素気体混合物を供給される室として構成されたチャンバーを含んで成る、低酸素療法を実施するための装置が存在する。その装置は、操作条件及び患者の状態を調節するためのシステムを有する（1989年に公開された著作者証明者番号1526688）。
この装置の主な欠如は、低酸素気体混合物(HGM)、すなわちチャンバーへのHGM濃度の精密な測定の不可能性であり、これが個々の患者の呼吸プログラムを選択する機会を排除し、それにより治療効率が減じられる。
また、低酸素療法を気圧で中断するために使用されるべき気体混合物の製造のための装置が存在し、そして前記装置は連続して、膜コンプレッサー、ポリ−４−メチルペンテン−１の中空ポリマー繊維に基づいて製造された気体分離要素、流量計を有する管路及び患者に連結されるべき手段、並びに操作条件及び患者の状態を調節するためのシステムを連結して含んで成る。この場合、前記装置は、さらにフィルター要素が供給され、操作条件調節システムは自動であり、患者条件調節手段が酸素測定要素、及びチェックバルブを有するフェース−マスクとして患者に連結されるべき手段として達成される（1992年に公開されたヨーロッパ特許第0472799A1号）。
この装置の主な欠如は、気体分離要素の不十分な生産性及びその短い可使時間である。
発明の開示
本発明により解決されるべき課題は、気体分離ユニットの生産性の向上及び装置の可使時間の延長に関する。
注目の課題は、インターバル低酸素療法のための気体混合物を製造するための装置により解決され、ここで前記装置は、連続して、コンプレッサー、ポリ−４−メチルペンテン−１に基づく中空ポリマー繊維から製造される気体分離要素、流量計を有する管路、増湿装置、患者のフェース−マスク、酸素測定要素及び肺活量計を有する、患者の状態を調節するための手段と共に操作条件を調節するための自動システム、気体分離要素の前に配置される除湿機を連結して含んで成り、そしてさらに、前記気体分離要素は、支持棒の４〜６倍の直径のディスクをその中央部分に有する単一の支持棒上に大きなベースにより一緒に連結される２つの円錐台として完成され、そしてさらに、前記支持棒は、異なったメルトインデックスを有するポリ−４−メチルペンテン−１の混合物から製造される中空繊維によりまわりを包装されている。
本発明によれば、支持棒は、繊維重量の75〜95重量％の、100〜180ｇ／10分のメルトインデックスを有するポリ−４−メチルペンテン−１、及び５〜25重量％の、20〜５ｇ／10分のメルトインデックスを有するポリ−４−メチルペンテン−１の混合物により製造される中空繊維によりまわりを包装される。この場合、コンプレッサー及び肺活量計は、装置の本体の内部に又はその外部に固定され得る。除湿機の好ましい態様は、シリカゲルにより満たされたフィルターカートリッジとして実施された。
本発明の特徴は、大きなベースにより一緒に連結され、そして単一の支持棒上にインターロックされる２つの円錐台から成る気体分離要素のオリジナルデザインを加工することである。前記棒の中央部分には、一定の大きさの金属ディスクが配置される。気体分離要素のまわりを包装する繊維の層の厚さは、小さな円錐ベースから大きなベース、すなわち要素の中央の方向に小さくなるであろう。この場合、繊維間空間中に透過される、排出する気体流に対する抵抗は小さくなり、これが最終的に、気体分離要素の特定の生産性及び単位として装置の可使時間の上昇を引き起こす。
適用される構成体の試験の間に得られるデータによれば、気体の特定の生産性は、既知の膜モジュールに比較して、10〜14％上昇する。
支持棒の中央部に配置されるディスクの大きさは、実験的に決定され、そしてその直径は、支持棒の４〜６倍の直径であり、そして気体流が最少の圧力損失に直面する膜モジュールの中央部において最適な厚さの繊維層を創造するための必要性により規定される。
本発明によれば、中空ポリマー繊維は、支持棒のまわりを包装される。中空繊維はディスクの外部リムのあたりでベンドし、そして空間を形成する。
ディスク上の膜モジュールの断面及びエポキシドブロックの領域に配置される中空繊維の数は等しく、そしてそれらの断面に配置される繊維の層の厚さは直径の平方に逆比例し（表面の性質による）、ディスク上の繊維層の厚さは、気体流に繊維層の最小圧力損失を提供するエポキシドブロックの領域における厚さよりも薄いであろう。支持棒は、メルトフローの異なったインデックス、いわゆる次のようなメルトインデックスを有するポリ−４−メチルペンテン−１の混合物によりまわりを包装される：
100〜180ｇ／10分のメルトインデックスを有するもの、ポリマー混合物の75〜95重量％；
20〜50ｇ／10分のメルトインデックスを有するもの、ポリマー混合物の５〜25重量％；
それらのポリマーの混合物が、包装されるべき中空繊維を形成するために使用される。
繊維へのポリマー混合物の利用可能性は、初期原料の最適粘度特徴を引き起こし、そして製造される繊維の構造的欠点の排除を可能にし、そして完全なそれらの長さにそって繊維の均等な厚さを付与する。製造される繊維の透過性は、気体分離の同じ選択性を考慮して、既知のものと比較して５〜10％高い。
上記気体分離要素及び上記組成のポリマー繊維のまわりの包装の使用は、装置の気体生産性を相当に、特に15〜20％高める機会を提供する。
この利点は、さらに、１人の患者当たり15ｌ／分以上のHGMの特定の消費を提供する使用可能時間の向上を可能にする。実際の実施において、上記気体分離要素を用いる場合、装置は、その使用可能時間に対応する４人の患者に同時にサービスする。
【図面の簡単な説明】
図１は、本体のカバーを有さない、インターバル低酸素療法のために使用されるべき気体混合物を製造するための装置の図である。
図２は、気体分離要素の前断面を示す。
発明の最良の態様
インターバル低酸素療法のために使用されるべき気体混合物の製造のための装置が、図１に示されており、そしてそれは、次にものから成る：コンプレッサー１、フィルター除湿機２、気体分離要素３、管路４、流量計５、増湿装置６、呼吸するための弁を有する患者のフェース−マスク７、操作条件を調節するための自動システム８、酸素測定要素により患者の状態を調節するための手段９、肺活量計10。
気体分離要素３は、図２に示されており、そしてそれは次のものから成る：棒11、中空ポリマー繊維の層12、空間13、ディスク14、エポキシドブロック15、密封されたチャンバー16、カバー17、ナット18、気体入口チャネル19、気体出口チャネル20。
実現されるべき本発明の能力が次の具体例により確かめられる。
例 １
図２に示される気体分離要素は、次のようにして加工される：棒上に配置されるディスク14を有する棒11がワインド機の締結具中に配置され、そして回転が開始される。棒に平行して、回転棒に固定される中空ポリマー繊維を流す穴を通してプレーサー（placer）が、往復−回転モーターを完成している。繊維はロビンから巻き取る。そのような場合、膜モジュールの棒11のまわりの中空繊維束12の直交−形状化された配置が実施され、さらに繊維束のコイルと背面との間の角度は、90度に維持している。中空繊維12の層の巻き取りと同時に、エポキシドブロック15が形成される。このためには、エポキシド化合物が、巻取り膜モジュールの端に連続して適用され、そしてそれらのスポットの流れ落ちは繊維間空間の含浸を促進し、そして繊維を一緒に結合する。中空繊維12を巻き取る場合、ディスク14の外側のリムのまわりのベンドが空間13を形成する。必要とされる数の中空繊維12を巻取り、そしてブロック15におけるエポキシド化合物の十分な硬化の後、モジュール端の繊維の切断が行なわれ、さらに中空繊維のチャネルが開放され、次にカバー17がモジュール端上に置かれ、そしてナット18により締結される。結果として、モジュールの入口及び出口で２つの密封されたチャンバーが形成される。
例 ２
気体分離モジュールは次の通りに操作される：コンプレッサー１からの圧縮された空気が気体入口チャネル19を通して密封されたチャンバー16の１つに供給され、それから、ポリ−４−メチルペンテン−１に基づく中空繊維チャネル12に達する。前記チャネルにそっての流れる空気は、繊維の壁じゅうに侵入する酸素に関して消耗され、繊維間空間及び次に環境に達する。窒素付加された空気は、モジュールの反対端で繊維チャネルを去り、そして第２の密封されたチャンバー16に入り、そして呼吸される患者に、HGMとして流れる。膜気体分離要素３の入口での圧縮された空気圧およびその出口でのHGM消費の調節は、窒素による空気富化の異なった程度の獲得を可能にする。
例 ３
インターバル低酸素療法のために使用されるべき気体混合物の製造のための装置は、次の通りに操作される：
21体積％の酸素及び79体積％の窒素を含む初期空気が、オイルフリーの膜コンプレッサー１中に供給され、ここで前記空気は４atmまで圧縮され、そして次に、60ｌ／分の速度での空気流がカートリッジとして製造され、そしてシリカゲルにより充填されるフィルター除湿機２を通して、及びさらに、次のメルトインデックス：繊維質量の85質量％の量で取られる150ｇ／10分及び20質量％の量で取られる40ｇ／10分を有するポリ−４−メチルペンテン−１の混合物から形成される中空ポリマー繊維12を内部に含む気体分離要素３の入口チャネル19を通して流れる。繊維12は、26μｍの内径及び15μｍの壁厚を有する。空気が気体分離要素３を通過した後、10体積％の酸素及び90体積％の窒素を含む、製造されたHGMが、管路４、流量計５および増湿装置６を通して、呼吸のためのチェックバルブを供給される患者のフェース−マスク７に流れる。前記装置は、呼吸パラメーターを調節するための自動システム８、患者に供給される混合物における酸素濃度を調節するための測定要素及び肺活量計10により患者の状態を調節するための手段を供給される。呼吸パラメーターを調節するための自動システム８は、HGMの自動供給、及び患者の呼吸についての個々のプログラムの調節を確保する。
患者の状態の調節のための手段９は、上記の他に、患者の状態の詳細な調節を医者に可能にするパルス酸素濃度計を供給される。
例 ４
インターバル低酸素療法を用いることによる処理は、次の通りに実施される：
処理の最初の日の間、90体積％の窒素及び10体積％の酸素を含むHGMの吸入が、自由空気を３分間隔でそれぞれ３分間、１日５回、達成される。HGMを呼吸する合計時間は、15分である。
２日目の間、患者は自由空気を２分間隔でそれぞれ３分間、１日６回、HGMを呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は、18分である。
３日目の間、患者は自由空気を２分間隔でそれぞれ４分間、１日７回、HGMを呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は28分である。
４日目の間、患者は２分間隔でそれぞれ４分間、１日８回、HGMを呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は32分である。
５日目の間、HGMにより吸入が、自由空気を２分間隔でそれぞれ４分間、１日９回実施される。HGMを呼吸する合計時間は36分である。
６日目の間、患者の自由空気を２分間隔でそれぞれ５分間、１日９回、HGMを呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は45分である。
７日目の間、HGMにより吸入が、自由空気を２分間隔でそれぞれ５分間、１日10回、実施される。HGMを呼吸する合計時間は50分である。
８日目の間、患者は自由空気を２分間隔でそれぞれ５分間、１日11回、呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は55分である。
９日目〜11日目の期間の間、HGMにより吸入は、自由空気を２分間隔でそれぞれ５分間、１日12回、実施される。HGMを呼吸する合計時間は60分である。
12日目の間、HGMによる吸入は、自由空気を２分間隔でそれぞれ６分間、１日５回、実施される。HGMを呼吸する合計時間は30分である。
13日目の間、HGMによる吸入は、自由空気を２分間隔でそれぞれ６分間、１日６回、実施される。HGMを呼吸する合計時間は36分である。
14日目の間、HGMによる吸入は、自由空気を２分間隔でそれぞれ８分間、１日６回、実施される。HGMを呼吸する合計時間は48分である。
15日目の間、HGMによる吸入は、自由空気を２分間隔でそれぞれ８分間、１日７回、実施される。HGMを呼吸する合計時間は56分である。
16日目の間、患者は自由空気を２分間隔でそれぞれ10分間、１日５回、呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は56分である。
17日目の間、患者は自由空気を２分間隔でそれぞれ10分間、１日６回、呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は60分である。
18日目〜20日目の間、患者は自由空気を２分間隔でそれぞれ10分間、１日６回、呼吸する。HGMを呼吸する合計時間は60分である。
20日間の処理の後、低酸素気体混合物による呼吸は、患者の健康状態に依存して、それぞれ10分間、１週当たり３回、又は１日当たり３〜６回、実施される。この場合、自由空気を呼吸する間隔は２〜３分であろう。それらの処理サイクルは、２週間、実施される。次に、それらは同じ条件下でさらに１週間、くり返えされるべきである。３〜４カ月で、十分な処理がさらにもう１度、くり返えされるべきである。
産業的実用性
本発明の装置を実施するインターバル低酸素療法のための方法は、心臓血管系の慢性疾患、たとえば虚血性心疾患、後梗塞性心臓硬化症、１−２Ａ度の高血圧症、神経循環失調症、気管支ぜん息、アレルギー症、低形質貧血及び鉄欠乏性貧血、炭水化物、脂肪及びタンパク質代謝の障害についての処理のために、及び薬理学的副作用を包含する環境の極端因子に対する免疫性の生産性を高めるために推薦され得る。
さらに、低酸素症用量は、悪性腫瘍を処理すると共に、生物の非特異的耐性を高めるために、及び放射性療法が使用される場合、イオン化する放射線の副作用から患者を保護するために適用され得る。
インターバル低酸素療法のために使用されるべき気体混合物の製造のための本発明の装置は、次のような利点を有する：
−15〜20％の気体生産性の上昇；
−操作する場合、より高い信頼性及び可使時間。

Claims (3)

1. インターバル低酸素療法のために使用される気体混合物製造装置であって、コンプレッサー、ポリ−４−メチルペンテン−１に基づく中空ポリマー繊維から製造される気体分離要素、流量計を有する管路、増湿装置、呼吸のためのバルブを有する患者のフェースマスク、酸素測定要素及び肺活量計を備えた、患者の状態を調節するための手段と共に操作条件を調節するための自動システム、ならびに気体分離要素の前に配置される除湿機が連続して連結されている当該装置において、
   前記気体分離要素は単一の支持棒（11）上に中空ポリマー繊維（12）の層を有し、当該支持棒（11）はその中央部に当該支持棒の直径の４〜６倍の直径を有するディスク（14）を備えており、当該気体分離要素は前記支持棒（11）の周りに前記中空ポリマー繊維（12）を巻きつけることにより得られるものであり、当該中空繊維は前記ディスク（14）の外部リム周りを曲がりそして空間（13）を形成しており、前記支持棒（11）の周りを包む前記中空繊維（12）により、端が切り取られた２個の円錐形が形成されこれらの円錐形は大きい方の切り口により一緒に連結されており、前記中空繊維（12）の層の厚さは、前記円錐形の大きい方の切り口に向けて、即ち気体分離要素の中央に向けて、減少しており；そして
   前記中空繊維は、繊維質量の75〜95重量％の、100〜180ｇ／10分のメルトインデックスを有するポリ−４−メチルペンテン−１と、繊維質量の５〜25重量％の、20〜50ｇ／10分のメルトインデックスを有するポリ−４−メチルペンテン−１との混合物から形成されている；
   ことを特徴とする気体混合物製造装置。
2. 装置の本体内部又はその外部に配置されるコンプレッサー及び肺活量計により区別される請求の範囲第１項記載の装置。
3. シリカゲルによる充填されるフィルターカートリッジとして実施される除湿機により区別される請求の範囲第１又は２項記載の装置。

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