JP4031275B2

JP4031275B2 - Oxygen concentrator

Info

Publication number: JP4031275B2
Application number: JP2002083108A
Authority: JP
Inventors: 秀明八木; 純一秋山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: JP2003275313A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気中から窒素を吸着して除去することにより、高濃度の酸素を製造するとともに、その酸素を加湿して患者等に供給する酸素濃縮器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高濃度の酸素を患者に供給することができる装置として、医療用酸素濃縮器が在宅酸素療法などに使用されている。この種の酸素濃縮器としては、例えばコンプレッサによって圧力を高めた空気を、窒素吸着剤が充填された吸着筒に送り、この吸着筒にて空気中から窒素を吸着除去して酸素濃縮気体（高濃度の酸素を含む気体）を製造するものが知られている。
【０００３】
この酸素濃縮器を利用する場合、通常、患者は鼻カニューラを用いて酸素を吸入しているが、酸素濃縮器から発生される酸素は乾燥しているので（ドライであるので）、患者の症状により酸素の所要量が多くなるにつれて、鼻が乾燥して不快に感じることがある。
【０００４】
この対策として、一般的に、酸素濃縮器に加湿器を取り付けて、酸素を加湿器により加湿して患者に供給する方法が採用されている。つまり、加湿器の中に精製水を入れ、その加湿器を酸素濃縮器本体に着脱可能に取り付け、加湿器内の精製水中に酸素を通すことにより加湿を行っていた。
【０００５】
上述した酸素濃縮器においては、酸素の流量設定の装置は、通常、オリフィスを利用した固定式であり、オリフィスをロータリスイッチで切り替えることにより、流量を設定していた。
そして、この設定流量の酸素が流れているかどうかは、フロートを利用した簡易な流れ表示計を用い、流れ表示計を見ることにより、大まかに判断されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、酸素濃縮器を使用する患者としては、高齢者が多いこともあって、加湿器に精製水を入れる際に、加湿器の蓋をしっかり締めない場合があった。
この場合、従来の流れ表示計では、かなりの漏れがない限り検知できず、蓋がしっかり締められていないと、加湿器にて酸素の微量な漏れが生じ、加湿器に供給された酸素が酸素濃縮器本体側に十分に戻されないことがあった。
【０００７】
また、加湿器の蓋がしっかりと締められていた場合でも、加湿器の蓋のパッキンが老化していたり、パッキンを入れ忘れていたときには、微量な酸素が漏れるが、そのときにも同様な問題が生じていた。
その結果、医師の処方に従って、スイッチで流量を設定したにもかかわらず、実際には、必要な流量が患者に供給されないという問題が発生することがあり、好ましくない。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加湿器等における酸素濃縮気体の漏れの状態を確実に把握できる酸素濃縮器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明は、空気中から酸素を濃縮して酸素濃縮気体を製造する酸素濃縮器本体を備えるとともに、前記酸素濃縮器本体に加湿器を装着し、前記酸素濃縮気体を加湿器中の水に通すことにより加湿を行う酸素濃縮器において、前記加湿器の下流側にて、前記酸素濃縮気体の流路を一時的に遮断する遮断手段と、前記遮断手段の上流側にて、前記酸素濃縮器本体に装着した加湿器における前記酸素濃縮気体の漏れを検出する漏れ検出手段と、を備え、前記酸素濃縮器の作動中に、前記遮断手段によって、前記流路を一時的に遮断し、その遮断時に、前記漏れ検出手段によって、前記酸素濃縮気体の漏れを検出することを特徴とする。
【００１０】
つまり、本発明では、漏れ検出手段により、酸素濃縮器本体に加湿器を装着した際に、加湿器自体や加湿器と酸素濃縮器本体との接続部分などおける酸素濃縮気体の漏れを検出することができる。
従って、本発明では、酸素濃縮器を使用する患者が高齢者などであっても、加湿器の（例えば蓋やパッキンにおける）気密不良や装着異常などに起因する酸素濃縮気体の漏れを確実にチェックできる。よって、酸素濃縮気体が加湿器から外界に流出する事態や、加湿器から酸素濃縮器本体側に酸素濃縮気体が供給されない事態を、確実に防止することができ、従来より一層好ましいものである。
特に、本発明では、酸素濃縮器の作動中に、（加湿器の下流側にある）遮断手段によって、加湿器の下流側の酸素濃縮気体の流路を一時的に遮断し、その遮断時に、（遮断手段の上流側にある）漏れ検出手段によって、（遮断手段の上流側にある）加湿器における酸素濃縮気体の漏れを検出する。
つまり、遮断手段で流路を遮断した状態で、その上流に配置した例えば圧力センサや流量センサによって、酸素濃縮気体の漏れを検出することにより、通常の患者の酸素呼吸動作に影響されることなく、微小な漏れでも、精度良く検出することができる。
【００１１】
（２）請求項２の発明では、前記漏れ検出手段は、前記酸素濃縮気体の圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする。
本発明は、漏れ検出手段を例示したものである。つまり、酸素濃縮気体の漏れがある場合には、漏れが無い場合と比べて、圧力の異常（低下）があるので、この圧力の異常を見つけることにより、漏れを検出することができる。
【００１２】
（３）請求項３の発明では、前記漏れ検出手段は、前記酸素濃縮気体の流量を検出する流量センサであることを特徴とする。
本発明は、漏れ検出手段を例示したものである。つまり、酸素濃縮気体の漏れがある場合には、漏れが無い場合と比べて、流量の異常（増加）があるので、この流量の異常を見つけることにより、漏れを検出することができる。
【００１３】
（４）請求項４の発明では、前記漏れ検出手段を、前記酸素濃縮気体の圧力を調整する圧力調整器の下流側に配置したことを特徴とする。
本発明は、漏れ検出手段を配置する位置を例示したものである。つまり、酸素濃縮気体は、圧力調整器にて所定の圧力となるように調整されているので、圧力調整器の下流側にて、例えば圧力の変化から漏れを検出することができる。また、流量の変化を検出する場合でも、圧力調整器の下流側にて流量の変化を検出することにより、漏れを検出することができる。
【００１５】
（５）請求項５の発明では、前記遮断手段は、電磁弁、アクチュエータ、及びステップモータのうち少なくとも1種を用いて流路を遮断する手段であることを特徴とする。
本発明は、遮断手段を例示したものである。例えば、この電磁弁をＯＮすることにより流路を遮断し、ＯＦＦすることにより流路を開放することができる（その逆も可能）。
【００１６】
また、アクチュエータとは、何らかの信号を受けて、ある対象に作用を及ぼしたり物を動かす機構であり、例えばアクチュエータを作動させることにより流路を遮断したり流路を開放することができる。
更に、ステップモータを作動させることにより流路を遮断したり流路を開放することができる。
【００１９】
（６）請求項６の発明では、前記漏れ検出手段による漏れ検出は、電源投入時、又は酸素濃縮器の稼働中において前記加湿器の再装着時であることを特徴とする。
本発明は、漏れ検出のタイミングを例示したものである。
【００２０】
本発明では、電源投入時や、酸素濃縮器の稼働中において、例えば加湿器に精製水を加えて加湿器を再装着した時には、その後で、患者等が酸素濃縮気体を吸引する動作を開始するので、その吸引動作の開始前に、予め漏れのチェックを行う。
【００２１】
つまり、実際に酸素濃縮気体を吸引中にその供給を一時中断するのは好ましくないので、実際の吸引を開始する前に、短時間で漏れのチェックを行うのである。一層安全性が向上する。
（７）請求項７の発明では、前記漏れ検出手段により、前記酸素濃縮気体の漏れを検出した場合には、その旨を報知する報知手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明では、加湿器における漏れを検知した場合には、例えば漏れがあることを報知するので、その報知を受けた患者や医療スタッフは、報知内容に応じて適切に対応することができる。
（８）請求項８の発明では、前記報知手段は、表示及び／又は音により報知することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、報知手段による報知内容を例示したものである。この報知内容としては、ランプの作動（点灯、消灯、点滅）、或いはディスプレイ等の表示装置による漏れを示す文字又は絵等の表示などが挙げられる。又は、ブザー音、電子音、メロディ、音声による報知が挙げられる。特に、表示及び音により報知を組み合わせることが好ましい。
【００２４】
尚、前記酸素濃縮器としては、吸着筒に充填した窒素吸着剤により、空気中から窒素を吸着除去して酸素を濃縮する装置や、酸素選択透過膜を利用した装置が挙げられる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の酸素濃縮器の実施の形態の例（実施例）を、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本実施例では、空気中から窒素吸着剤を用いて窒素を吸着して除去することにより酸素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む酸素濃縮気体を加湿器にて加湿し、患者に対して供給する医療用酸素濃縮器（以下酸素濃縮器と記す）を例に挙げる。
【００２６】
ａ）まず、本実施例の酸素濃縮器の機能を実現するための各構成について説明する。
▲１▼図１に示す様に、酸素濃縮器１は、その空気の導入路３に、上流側より、空気取入口５、防塵フィルタ７、吸気フィルタ９、吸気マフラ１０、コンプレッサ１１、熱交換器１３、一対の切替弁（三方向切替弁）１５、及び窒素吸着剤を充填した一対の吸着筒１７が設けられている。尚、コンプレッサ１１及び熱交換器１３の近傍には、シロッコファン１９が配置されている。
【００２７】
このうち、前記窒素吸着剤は、加圧すると空気中の窒素を優先的に吸着し、また圧力を下げると吸着した窒素を放出して、窒素吸着剤の再生を行うゼオライト系の窒素吸着剤である。
また、一対の吸着筒１７から窒素を排気する排気路２１には、断続的な排気音を消すサイレンサ２３が設けられている。
【００２８】
更に、一対の吸着筒１７から、酸素濃縮気体を供給する供給路２７の構成として、その上流側から、吸着筒１７間の圧力を調節する二方弁である均圧弁２９、酸素濃縮気体の逆流を防止する一対の逆止弁３０、酸素濃縮気体を溜める製品タンク３１、酸素濃縮気体の圧力を調節する圧力調整器３３、酸素濃縮気体の酸素濃度を検出する酸素センサ３４、細菌等の通過を防止するバクテリアフィルタ３５、酸素濃縮気体の流量を設定するロータリスイッチである流量設定器３７、酸素濃縮気体の圧力を検出する圧力センサ３９、酸素濃縮気体を加湿する加湿器４１、酸素濃縮気体の流路を開閉する電磁弁４３、及び酸素出口４５が設けられている。
【００２９】
▲２▼また、本実施例の酸素濃縮器１には、騒音を防止する構成として、図中の点線で示すように、スチールボックス（金属ケース）５３を備えるとともに、図中の実線で示す様に、それらを覆う外装ケース５５を備えている。
このうち、金属ケース５３は、金属板の内側を、振動吸収ゴム及び吸音材で内貼りしたものであり、吸気フィルタ９、吸気マフラ１０、コンプレッサ１１、熱交換器１３、切替弁１５、シロッコファン１９、サイレンサ２３等の周囲を覆っている。
【００３０】
▲３▼更に、図２の斜視図に示す様に、本実施例の酸素濃縮器１は、その前面部６１にフロントカバー６３が配置されており、前面部６１には、空気取入口５、加湿器４１、操作パネル６５等が配置されている。
この操作パネル６５には、流量設定器３７を操作する流量設定つまみ６７、設定流量を数字等の文字表示で表示する設定流量表示器６４、電源スイッチ６９、酸素濃縮気体の供給状態を示す流れ表示ランプ６８、酸素出口４５が設けられるとともに、後に詳述するが、加湿器４１からの酸素濃縮気体の漏れを報知する異常報知ランプ７０が設けられている。
【００３１】
▲４▼上述した構成を備えた本実施例の酸素濃縮器１では、吸着筒１７にコンプレッサ１１で圧縮空気を送りこみ、約１９８ｋＰａの加圧に達したら、もう一方の吸着筒１７に切替弁１５により切り換え、吸着した窒素が減圧とともに排出されるように電気的に制御する。
【００３２】
また、前記吸着筒１７により、加圧時には酸素だけを抽出でき、その下流の製品タンク３１、圧力調整器３３、バクテリアフィルタ３５、流量設定器３７、加湿器４１、電磁弁４３を通り、酸素濃縮気体が酸素出口４５まで供給される。
これを、交互に繰り返すことにより、９０％以上の濃縮酸素を連続的に得ることができ、更に、製品タンク３１に溜めることにより変動を低減して連続性を確保している。
【００３３】
尚、本実施例の酸素濃縮器１は、連続ベース流量が毎分５Ｌの装置であり、重量３３ｋｇ、消費電力２２０Ｗ、運転音は３０ｄＢ以下（無響音室において）である。
ｂ）次に、前記加湿器４１に関する構成について、更に詳しく説明する。
【００３４】
▲１▼図３に示す様に、酸素濃縮気体を加湿する加湿器４１は、水を収容するプラスチック製の透明の容器７１に、プラスチック製のキャップ７３がかぶせられたものであり、この容器７１とキャップ７３との間には、ゴム製のパッキン７４が配置されている。
【００３５】
前記キャップ７３には、流量設定器３７からドライ酸素が供給される筒状の入口部７５と、加湿器４１から酸素出口４５に酸素を供給するための筒状の出口部７７が設けられている。
また、前記入口部７５には、その下方よりプラスチック製の円筒状のパイプ７９が嵌め込まれており、そのパイプ７９の先端側は、容器７１に入れられた水の中に入れられている。更に、前記パイプ７９の先端の開口部８１には、バブルフィルタ８３が装着されている。
【００３６】
▲２▼図４及び図５に示す様に、加湿器３９は、酸素濃縮器本体２の前面部６１に設けられた凹状の加湿器装着部８５に取り付けられる。
つまり、加湿器４１を、図４の紙面の表側から裏側に向かって（即ち図５の右側から左側に向けて）押し込んで、加湿器４１の入口部７５を、流量設定器３７につながる接続口８７に嵌め込むとともに、出口部７７を、酸素出口４５につながる接続口８９に嵌め込む。
【００３７】
これにより、流量設定器３７から加湿器４１を介して酸素出口４５に到る流路が形成される。
▲３▼特に本実施例では、後に詳述する様に、加湿器４１にて酸素濃縮気体の漏れが発生していると判断された場合には、その漏れを報知するために、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）する。
【００３８】
或いは、設定流量表示器６４が文字表示可能であることを利用して、この設定流量表示器６４に、異常であることを示す文字や記号等の表示（又はその点滅）を行ってもよい。
尚、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）と設定流量表示器６４の文字表示を共に行ってもよい。
【００３９】
それとともに、酸素濃縮気体の漏れが発生していると判断された場合には、音（ブザー音や電子音）や音声など聴覚に訴える手段により、その旨を知らせる。尚、異常報知ランプ７０や設定流量表示器６４の視覚に訴える手段による報知、又は（音声を含む）音の聴覚に訴える手段による報知のみを行ってもよいが、両報知手段にて報知することが好ましい。
【００４０】
ｃ）次に、本実施例における漏れによる異常報知のための制御処理について説明する。
本制御処理は、電源投入時又は、酸素濃縮器１の稼働中に加湿器４１を再装着した時に実施される。尚、加湿器の４１の装着は、図示しないセンサやスイッチ等により検出できる。
【００４１】
▲１▼まず、本制御処理の原理について説明する。
通常、酸素濃縮器１から供給される酸素濃縮気体の圧力は、圧力調整器３３にて調整されて、例えば３４．３ｋＰａの様に、ほぼ一定の設定値ＳＰに保たれている。
【００４２】
従って、加湿器４１にて酸素濃縮気体の漏れが無い場合には、電磁弁４３により、加湿器４１と酸素出口４５との間の流路を遮断すると、圧力センサ３９により、前記圧力の設定値ＳＰ近傍の圧力が検出される。
ところが、加湿器４１にて酸素濃縮気体の漏れが有る場合には、電磁弁４３により、加湿器４１と酸素出口４５との間の流路を遮断すると、酸素濃縮気体の漏れの分だけ圧力が低下するので、圧力センサ３９により検出される圧力値Ｐは、前記圧力の設定値ＳＰよりも低下することになる。
【００４３】
従って、電磁弁４３により前記流路を遮断し、そのときの圧力センサ３９により検出される圧力値Ｐに基づいて、酸素濃縮気体の漏れの状態を検出することができる。
▲２▼次に、本制御処理の手順について説明する。
【００４４】
図６のフローチャートに示すように、まず、ステップ１００では、電磁弁４３を駆動して、酸素濃縮気体の流路を一時的に遮断する。
続くステップ１１０では、酸素濃縮気体の流れ等の状態を安定させるために、所定時間（例えば２〜３秒間）待機する。
【００４５】
続くステップ１２０では、圧力センサ３９により、酸素濃縮気体の圧力Ｐを検出する。
続くステップ１３０では、検出した酸素濃縮気体の圧力Ｐが、所定の判定値ＫＰを下回るか否か、即ち加湿器４１側にて漏れが発生しているか否かを判断する。ここで肯定判断されるとステップ１４０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
【００４６】
ステップ１４０では、加湿器４１側にて漏れが発生している状態であると判断されたので、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）或いは設定流量表示器６４を用いた文字表示を行うとともに、音や音声を出力し、漏れがあることを報知し、一旦本処理を終了する。
【００４７】
ｄ）次に、上述した構成による本実施例の効果について説明する。
本実施例では、電源投入時等に、電磁弁４３を駆動して流路を遮断し、そのときの圧力Ｐを検出し、その検出した圧力Ｐが判定値ＫＰより低い場合には、加湿器４１における漏れが発生していると判断している。これにより、加湿器４１における酸素濃縮気体の漏れを確実に検出することができる。
【００４８】
例えば加湿器４３のキャップ７３がしっかりと締めてなかったり、パッキン７４が老化していたり、加湿器４３が酸素濃縮器本体と確実に接続されていないときなどには、微小な漏れが発生することがあるが、その様な微小な漏れであっても、確実に検出することができる。
【００４９】
また、加湿器４１における酸素濃縮気体の漏れを検出した場合には、異常報知ランプ７０又は設定流量表示器６４を用いて、表示により周囲に報知するとともに、音や音声により周知に報知するので、極めて安全性の高いものである。
つまり、酸素濃縮器１を使用する患者が、例えば高齢者などで、加湿器３９の確実な装着に不安がある場合でも、酸素濃縮気体の漏れを確実に検出して周囲に報知することができる。
【００５０】
従って、酸素濃縮気体の漏れた状態のままで使用することがないので、確実に、必要な流量が患者に供給され、どのような状態の患者に対しても、極めて好ましいものである。
（実施例２）
次に、実施例２の酸素濃縮器について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
【００５１】
ａ）本実施例は、圧力センサの代わりに、その同じ位置に、酸素濃縮気体の流量を検出する（例えば熱線ヒータを利用した）流量センサを配置し、この流量センサを用いて、酸素濃縮気体の漏れを検出するものである。
▲１▼まず、本制御処理の原理について説明する。
【００５２】
通常、酸素濃縮器１から供給される酸素濃縮気体の流量は、流量設定器３７によって設定されて、例えば５Ｌ／分の様に、ほぼ一定の設定値ＳＱに保たれている。
従って、加湿器４１にて酸素濃縮気体の漏れが無い場合には、電磁弁４３により、加湿器４１と酸素出口４５との間の流路を遮断すると、酸素濃縮気体が流れないので、流量センサ（図示せず）により流量が検出されることはない。
【００５３】
ところが、加湿器４１にて酸素濃縮気体の漏れが有る場合には、電磁弁４３により、加湿器４１と酸素出口４５との間の流路を遮断すると、わずかでも流量があるので、流量センサにより、漏れ量に対応した流量Ｑが検出される。
従って、電磁弁４３により前記流路を遮断し、そのとき流量センサにより検出される流量Ｑに基づいて、酸素濃縮気体の漏れの状態を検出することができる。
【００５４】
▲２▼次に、本制御処理の手順について説明する。
図７のフローチャートに示すように、まず、ステップ２００では、電磁弁４３を駆動して、酸素濃縮気体の流路を一時的に遮断する。
続くステップ２１０では、酸素濃縮気体の流れ等の状態を安定させるために、所定時間（例えば２〜３秒間）待機する。
【００５５】
続くステップ２２０では、流量センサにより、酸素濃縮気体の流量Ｑを検出する。
続くステップ２３０では、検出した酸素濃縮気体の流量Ｑが、所定の判定値ＫＱを上回るか否か、即ち加湿器４１側にて漏れが発生しているか否かを判断する。ここで肯定判断されるとステップ２４０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
【００５６】
ステップ２４０では、加湿器４１側にて漏れが発生している状態であると判断されたので、異常報知ランプ７０を点灯（又は点滅）或いは設定流量表示器６４を用いた文字表示を行うとともに、音や音声を出力し、漏れがあることを報知し、一旦本処理を終了する。
【００５７】
ｄ）本実施例でも、圧力センサ３９に代えて流量センサを用いることにより、加湿器４１における酸素濃縮気体の漏れを確実に検出して、それを報知することができ、極めて安全性の高いものである。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００５８】
（１）例えば、前記各実施例では、電源投入時に電磁弁を駆動して流路を遮断したが、アクチュエータ、ステップモータ等を利用して配管の流路を遮断してもよく、遮断に関して電磁弁に限定するものではない。
（２）また、酸素の漏れ検出の時期としては、電源投入時以外に、酸素濃縮器の稼働中において加湿器の再装着時を採用できる。つまり、酸素濃縮器の電源が入れられて酸素濃縮器が稼働中の場合に、加湿器が取り外され、その後再装着されたときに、上述した各実施例の様な漏れ検出を行うことができる。
【００５９】
（３）更に、例えば前記各実施例では、酸素濃縮器に備えられた加湿器について述べたが、これ以外にも、例えば酸素ボンベに加湿器を接続した場合などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の酸素濃縮器の基本構成を示す説明図である。
【図２】実施例１の酸素濃縮器の斜視図である。
【図３】実施例１の酸素濃縮器の加湿器を示す説明図である。
【図４】実施例１の酸素濃縮器の加湿器の装着部分等を正面から見た説明図である。
【図５】実施例１の酸素濃縮器の加湿器の装着部分を破断して示す断面図である。
【図６】実施例１の酸素濃縮器の制御処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例２の酸素濃縮器の制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…酸素濃縮器３３…圧力設定器
３７…流量設定器３９…圧力センサ
４１…加湿器４３…電磁弁
６１…操作パネル７０…異常報知ランプ
７４…パッキン８５…加湿器装着部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxygen concentrator that, for example, adsorbs and removes nitrogen from the air to produce high-concentration oxygen and humidifies the oxygen to supply it to a patient or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a medical oxygen concentrator has been used for home oxygen therapy and the like as a device capable of supplying high concentration oxygen to a patient. As an oxygen concentrator of this type, for example, air whose pressure has been increased by a compressor is sent to an adsorption cylinder filled with a nitrogen adsorbent, and nitrogen is adsorbed and removed from the air by this adsorption cylinder. It is known to produce a gas containing oxygen at a concentration.
[0003]
When using this oxygen concentrator, the patient usually inhales oxygen using a nasal cannula, but the oxygen generated from the oxygen concentrator is dry (because it is dry), so the patient's symptoms As the required amount of oxygen increases, the nose may dry and feel uncomfortable.
[0004]
As a countermeasure, a method is generally employed in which a humidifier is attached to an oxygen concentrator and oxygen is humidified by the humidifier and supplied to the patient. That is, purified water is put in a humidifier, the humidifier is detachably attached to the oxygen concentrator body, and humidification is performed by passing oxygen through purified water in the humidifier.
[0005]
In the oxygen concentrator described above, the oxygen flow rate setting device is usually a fixed type using an orifice, and the flow rate is set by switching the orifice with a rotary switch.
Whether or not the oxygen having the set flow rate is flowing has been roughly determined by using a simple flow indicator using a float and looking at the flow indicator.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since there are many elderly people using oxygen concentrators, when adding purified water to the humidifier, the lid of the humidifier may not be tightly tightened.
In this case, the conventional flow indicator cannot detect unless there is a considerable leak, and if the lid is not tightened, a small amount of oxygen leaks in the humidifier, and the oxygen supplied to the humidifier becomes oxygen. In some cases, it was not fully returned to the concentrator body.
[0007]
Even when the lid of the humidifier is firmly tightened, if the packing of the humidifier lid is aged or if you have forgotten to put in the packing, a small amount of oxygen will leak, but at that time the same problem will occur. It was happening.
As a result, although the flow rate is set by the switch in accordance with the doctor's prescription, in practice, a problem that the necessary flow rate is not supplied to the patient may occur, which is not preferable.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an oxygen concentrator that can reliably grasp the state of leakage of oxygen-concentrated gas in a humidifier or the like.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
(1) The invention of claim 1 includes an oxygen concentrator body that produces oxygen-enriched gas by concentrating oxygen from the air, and a humidifier is attached to the oxygen concentrator body to humidify the oxygen-concentrated gas. In the oxygen concentrator that performs humidification by passing water in the vessel, on the downstream side of the humidifier, on the upstream side of the blocking means, the blocking means for temporarily blocking the flow path of the oxygen-enriched gas And a leak detection means for detecting leakage of the oxygen-concentrated gas in a humidifier attached to the oxygen concentrator body, and the flow path is temporarily blocked by the blocking means during operation of the oxygen concentrator. The leakage is detected, and leakage of the oxygen-enriched gas is detected by the leakage detection means .
[0010]
In other words, in the present invention, when the humidifier is attached to the oxygen concentrator body by the leak detection means, the leak of the oxygen concentrated gas in the humidifier itself or a connecting portion between the humidifier and the oxygen concentrator body is detected. Can do.
Therefore, according to the present invention, even if the patient who uses the oxygen concentrator is an elderly person or the like, it is surely checked for leakage of the oxygen-concentrated gas due to poor airtightness (for example, lid or packing) or abnormal mounting of the humidifier. it can. Therefore, it is possible to reliably prevent the situation where the oxygen-enriched gas flows out from the humidifier to the outside, and the situation where the oxygen-enriched gas is not supplied from the humidifier to the oxygen concentrator main body side, which is more preferable than before.
In particular, in the present invention, during the operation of the oxygen concentrator, the flow of the oxygen-enriched gas downstream of the humidifier is temporarily interrupted by the shut-off means (on the downstream side of the humidifier). The leak detection means (on the upstream side of the shut-off means) detects the leakage of the oxygen-enriched gas in the humidifier (on the upstream side of the shut-off means).
In other words, in the state where the flow path is blocked by the blocking means, the leakage of oxygen-enriched gas is detected by, for example, a pressure sensor or a flow sensor arranged upstream thereof, so that the normal patient's oxygen breathing operation is not affected. Even minute leaks can be detected with high accuracy.
[0011]
(2) The invention of claim 2 is characterized in that the leak detecting means is a pressure sensor for detecting the pressure of the oxygen-enriched gas.
The present invention exemplifies leak detection means. In other words, when there is a leak of oxygen-enriched gas, there is an abnormality (decrease) in pressure compared to when there is no leak, so that the leak can be detected by finding this pressure abnormality.
[0012]
(3) The invention of claim 3 is characterized in that the leak detecting means is a flow rate sensor for detecting a flow rate of the oxygen-enriched gas.
The present invention exemplifies leak detection means. That is, when there is a leakage of oxygen-enriched gas, there is an abnormality (increase) in the flow rate compared to when there is no leakage, so that the leakage can be detected by finding this abnormality in the flow rate.
[0013]
(4) The invention of claim 4 is characterized in that the leak detection means is arranged on the downstream side of a pressure regulator for adjusting the pressure of the oxygen-enriched gas.
The present invention exemplifies the position where the leak detection means is arranged. That is, the oxygen-enriched gas is adjusted so as to have a predetermined pressure by the pressure regulator, so that leakage can be detected from, for example, a change in pressure on the downstream side of the pressure regulator. Even when a change in flow rate is detected, a leak can be detected by detecting a change in flow rate downstream of the pressure regulator.
[0015]
( 5) The invention of claim 5 is characterized in that the blocking means is a means for blocking the flow path using at least one of a solenoid valve, an actuator, and a step motor.
The present invention exemplifies the blocking means. For example, the flow path can be shut off by turning on this electromagnetic valve, and the flow path can be opened by turning it off (or vice versa).
[0016]
The actuator is a mechanism that receives some signal and acts on a certain object or moves an object. For example, the actuator can be operated to block the channel or open the channel.
Furthermore, by operating the step motor, the flow path can be blocked or the flow path can be opened.
[0019]
( 6) The invention of claim 6 is characterized in that the leak detection by the leak detection means is when the power is turned on or when the humidifier is remounted while the oxygen concentrator is in operation.
The present invention exemplifies the timing of leak detection.
[0020]
In the present invention, when the power is turned on or the oxygen concentrator is in operation, for example, when purified water is added to the humidifier and the humidifier is remounted, the patient or the like starts an operation of sucking the oxygen concentrated gas thereafter. Therefore, before starting the suction operation, check for leakage in advance.
[0021]
That is, it is not preferable to temporarily interrupt the supply of the oxygen-enriched gas during the suction, so the leak is checked in a short time before the actual suction is started. Safety is further improved.
( 7) The invention according to claim 7 is characterized in that when the leakage of the oxygen-enriched gas is detected by the leakage detection means, a notification means for notifying that effect is provided.
[0022]
In the present invention, when a leak in the humidifier is detected, for example, the fact that there is a leak is notified, so that a patient or medical staff who has received the notification can appropriately respond according to the notification content.
( 8) The invention according to claim 8 is characterized in that the notification means notifies by display and / or sound.
[0023]
The present invention exemplifies the content of notification by the notification means. Examples of the notification contents include lamp operation (lighting, extinguishing, blinking) or displaying characters or pictures indicating leakage by a display device such as a display. Or the notification by buzzer sound, electronic sound, melody, and voice is mentioned. In particular, it is preferable to combine notification by display and sound.
[0024]
Examples of the oxygen concentrator include a device that adsorbs and removes nitrogen from the air by using a nitrogen adsorbent filled in an adsorption cylinder, and a device that uses an oxygen selective permeable membrane.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example (example) of an embodiment of the oxygen concentrator of the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
In this embodiment, oxygen is concentrated by adsorbing and removing nitrogen from the air using a nitrogen adsorbent, and the oxygen-enriched gas containing this high-concentration oxygen is humidified with a humidifier, to the patient. An example is a medical oxygen concentrator to be supplied (hereinafter referred to as an oxygen concentrator).
[0026]
a) First, each configuration for realizing the function of the oxygen concentrator of the present embodiment will be described.
(1) As shown in FIG. 1, the oxygen concentrator 1 has an air intake path 5, a dustproof filter 7, an intake filter 9, an intake muffler 10, a compressor 11 and heat exchange from the upstream side to the air introduction path 3. A vessel 13, a pair of switching valves (three-way switching valve) 15, and a pair of adsorption cylinders 17 filled with a nitrogen adsorbent are provided. A sirocco fan 19 is disposed in the vicinity of the compressor 11 and the heat exchanger 13.
[0027]
Of these, the nitrogen adsorbent is a zeolite-based nitrogen adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen in the air when pressurized and releases the adsorbed nitrogen when the pressure is lowered to regenerate the nitrogen adsorbent. is there.
In addition, a silencer 23 that eliminates intermittent exhaust noise is provided in an exhaust path 21 that exhausts nitrogen from the pair of adsorption cylinders 17.
[0028]
Furthermore, as a configuration of the supply path 27 for supplying the oxygen-enriched gas from the pair of adsorption cylinders 17, from the upstream side, a pressure equalizing valve 29 that is a two-way valve for adjusting the pressure between the adsorption cylinders 17, a backflow of the oxygen-enriched gas A pair of check valves 30, a product tank 31 that stores oxygen-enriched gas, a pressure regulator 33 that adjusts the pressure of the oxygen-enriched gas, an oxygen sensor 34 that detects the oxygen concentration of the oxygen-enriched gas, and the passage of bacteria, etc. Bacterial filter 35 to be prevented, flow rate setting unit 37 which is a rotary switch for setting the flow rate of oxygen-enriched gas, pressure sensor 39 for detecting the pressure of oxygen-enriched gas, humidifier 41 for humidifying oxygen-enriched gas, flow of oxygen-enriched gas An electromagnetic valve 43 for opening and closing the path and an oxygen outlet 45 are provided.
[0029]
(2) Further, the oxygen concentrator 1 of the present embodiment is provided with a steel box (metal case) 53 as shown by the dotted line in the figure as a configuration for preventing noise, as shown by the solid line in the figure. In addition, an exterior case 55 is provided to cover them.
Among these, the metal case 53 is formed by attaching the inside of a metal plate with vibration absorbing rubber and a sound absorbing material, and includes an intake filter 9, an intake muffler 10, a compressor 11, a heat exchanger 13, a switching valve 15, a sirocco fan. 19, Covers the periphery of the silencer 23 and the like.
[0030]
(3) Further, as shown in the perspective view of FIG. 2, the oxygen concentrator 1 of this embodiment has a front cover 63 disposed on the front surface 61 thereof. A humidifier 41, an operation panel 65, and the like are arranged.
On the operation panel 65, a flow rate setting knob 67 for operating the flow rate setting device 37, a set flow rate indicator 64 for displaying the set flow rate in the form of characters such as numerals, a power switch 69, and a flow display showing the supply state of the oxygen-enriched gas. The lamp 68 and the oxygen outlet 45 are provided, and as will be described in detail later, an abnormality notification lamp 70 for notifying leakage of oxygen-enriched gas from the humidifier 41 is provided.
[0031]
(4) In the oxygen concentrator 1 of the present embodiment having the above-described configuration, compressed air is sent to the adsorption cylinder 17 by the compressor 11 and when the pressure reaches about 198 kPa, the switching valve is switched to the other adsorption cylinder 17. 15 and is electrically controlled so that the adsorbed nitrogen is discharged together with the reduced pressure.
[0032]
Further, the adsorption cylinder 17 can extract only oxygen at the time of pressurization, and passes through a downstream product tank 31, a pressure regulator 33, a bacteria filter 35, a flow rate setting device 37, a humidifier 41, and an electromagnetic valve 43, and oxygen concentration. Gas is supplied to the oxygen outlet 45.
By repeating this alternately, it is possible to continuously obtain 90% or more of concentrated oxygen, and further, by accumulating in the product tank 31, the fluctuation is reduced to ensure continuity.
[0033]
The oxygen concentrator 1 of this embodiment is a device having a continuous base flow rate of 5 L / min, a weight of 33 kg, a power consumption of 220 W, and an operation sound of 30 dB or less (in an anechoic sound chamber).
b) Next, the configuration related to the humidifier 41 will be described in more detail.
[0034]
(1) As shown in FIG. 3, the humidifier 41 for humidifying the oxygen-enriched gas is obtained by placing a plastic cap 73 on a plastic transparent container 71 containing water. A rubber packing 74 is disposed between the cap 73 and the cap 73.
[0035]
The cap 73 is provided with a cylindrical inlet portion 75 to which dry oxygen is supplied from the flow rate setting device 37 and a cylindrical outlet portion 77 for supplying oxygen from the humidifier 41 to the oxygen outlet 45. .
In addition, a plastic cylindrical pipe 79 is fitted into the inlet portion 75 from below, and the tip end side of the pipe 79 is put in water contained in a container 71. Further, a bubble filter 83 is attached to the opening 81 at the tip of the pipe 79.
[0036]
{Circle around (2)} As shown in FIGS. 4 and 5, the humidifier 39 is attached to a concave humidifier mounting portion 85 provided on the front surface portion 61 of the oxygen concentrator body 2.
That is, the humidifier 41 is pushed in from the front side to the back side of the sheet of FIG. 4 (that is, from the right side to the left side in FIG. 5), and the inlet 75 of the humidifier 41 is connected to the flow rate setting unit 37. The outlet 77 is fitted into the connection port 89 connected to the oxygen outlet 45.
[0037]
Thereby, a flow path from the flow rate setting device 37 to the oxygen outlet 45 through the humidifier 41 is formed.
(3) Particularly in this embodiment, as will be described in detail later, when it is determined that a leak of oxygen-enriched gas has occurred in the humidifier 41, an abnormality notification lamp is used to notify the leak. 70 is turned on (or flashes).
[0038]
Alternatively, using the fact that the set flow rate display 64 can display characters, characters or symbols indicating that the set flow rate display 64 is abnormal may be displayed (or blinking thereof).
Note that the abnormality notification lamp 70 may be turned on (or blinked) and the set flow rate indicator 64 may be displayed together.
[0039]
At the same time, if it is determined that a leak of oxygen-enriched gas is occurring, the fact is notified by means of appealing to hearing, such as sound (buzzer sound or electronic sound) or sound. It should be noted that the notification by means of appealing to the sight of the abnormality notification lamp 70 and the set flow rate display 64 or only notification by means of appealing to the hearing of sound (including sound) may be performed. Is preferred.
[0040]
c) Next, control processing for notifying abnormality due to leakage in the present embodiment will be described.
This control process is performed when the power is turned on or when the humidifier 41 is remounted during operation of the oxygen concentrator 1. The mounting of the humidifier 41 can be detected by a sensor or switch (not shown).
[0041]
(1) First, the principle of this control process will be described.
Normally, the pressure of the oxygen-enriched gas supplied from the oxygen concentrator 1 is adjusted by the pressure adjuster 33 and is maintained at a substantially constant set value SP, for example, 34.3 kPa.
[0042]
Accordingly, when there is no leakage of oxygen-enriched gas in the humidifier 41, the pressure sensor 39 causes the pressure set value to be set when the flow path between the humidifier 41 and the oxygen outlet 45 is blocked by the electromagnetic valve 43. A pressure in the vicinity of the SP is detected.
However, when there is leakage of oxygen-enriched gas in the humidifier 41, if the flow path between the humidifier 41 and the oxygen outlet 45 is blocked by the electromagnetic valve 43, the pressure is increased by the amount of leakage of the oxygen-enriched gas. Therefore, the pressure value P detected by the pressure sensor 39 is lower than the pressure setting value SP.
[0043]
Therefore, the flow path is blocked by the electromagnetic valve 43, and the leakage state of the oxygen-enriched gas can be detected based on the pressure value P detected by the pressure sensor 39 at that time.
(2) Next, the procedure of this control process will be described.
[0044]
As shown in the flowchart of FIG. 6, first, in step 100, the electromagnetic valve 43 is driven to temporarily shut off the oxygen-enriched gas flow path.
In the subsequent step 110, in order to stabilize the state such as the flow of the oxygen-enriched gas, the process waits for a predetermined time (for example, 2 to 3 seconds).
[0045]
In the following step 120, the pressure sensor 39 detects the pressure P of the oxygen-enriched gas.
In subsequent step 130, it is determined whether or not the detected pressure P of the oxygen-enriched gas is below a predetermined determination value KP, that is, whether or not a leak has occurred on the humidifier 41 side. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to step 140. If a negative determination is made, the present process is temporarily terminated.
[0046]
In step 140, since it is determined that a leak has occurred on the humidifier 41 side, the abnormality notification lamp 70 is turned on (or blinked) or displayed using the set flow rate indicator 64, and A sound or voice is output to notify that there is a leak, and the process is temporarily terminated.
[0047]
d) Next, effects of the present embodiment having the above-described configuration will be described.
In this embodiment, when the power is turned on, the electromagnetic valve 43 is driven to shut off the flow path, the pressure P at that time is detected, and if the detected pressure P is lower than the determination value KP, the humidifier 41, it is determined that a leak has occurred. Thereby, the leakage of the oxygen-enriched gas in the humidifier 41 can be reliably detected.
[0048]
For example, when the cap 73 of the humidifier 43 is not firmly tightened, the packing 74 is aged, or when the humidifier 43 is not securely connected to the oxygen concentrator body, minute leakage may occur. However, even such a minute leak can be reliably detected.
[0049]
In addition, when the leakage of the oxygen-enriched gas in the humidifier 41 is detected, the abnormality notification lamp 70 or the set flow rate display 64 is used to notify the surroundings by display and to notify well by sound or voice. It is extremely safe.
That is, even when a patient who uses the oxygen concentrator 1 is an elderly person, for example, and is worried about the reliable wearing of the humidifier 39, the leakage of the oxygen enriched gas can be reliably detected and notified to the surroundings. .
[0050]
Therefore, since the oxygen-enriched gas is not used in a leaked state, the necessary flow rate is surely supplied to the patient, which is extremely preferable for a patient in any state.
(Example 2)
Next, although the oxygen concentrator of Example 2 is demonstrated, description of the location similar to the said Example 1 is abbreviate | omitted.
[0051]
a) In this embodiment, instead of the pressure sensor, a flow sensor for detecting the flow rate of the oxygen-enriched gas (for example, using a hot wire heater) is arranged at the same position, and the oxygen-enriched gas is used by using this flow sensor. This is to detect leaks.
(1) First, the principle of this control process will be described.
[0052]
Normally, the flow rate of the oxygen-enriched gas supplied from the oxygen concentrator 1 is set by the flow rate setting unit 37 and is maintained at a substantially constant set value SQ, for example, 5 L / min.
Therefore, when there is no leakage of oxygen-enriched gas in the humidifier 41, if the flow path between the humidifier 41 and the oxygen outlet 45 is shut off by the electromagnetic valve 43, the oxygen-enriched gas does not flow. The flow rate is not detected by (not shown).
[0053]
However, when there is leakage of oxygen-enriched gas in the humidifier 41, if the flow path between the humidifier 41 and the oxygen outlet 45 is blocked by the electromagnetic valve 43, there is a slight flow rate. The flow rate Q corresponding to the leakage amount is detected.
Accordingly, the flow path is blocked by the electromagnetic valve 43, and the leakage state of the oxygen-enriched gas can be detected based on the flow rate Q detected by the flow rate sensor at that time.
[0054]
(2) Next, the procedure of this control process will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 7, first, in step 200, the electromagnetic valve 43 is driven to temporarily shut off the oxygen enriched gas flow path.
In the subsequent step 210, a predetermined time (for example, 2 to 3 seconds) is waited in order to stabilize the state of the oxygen-enriched gas flow or the like.
[0055]
In the subsequent step 220, the flow rate Q of the oxygen-enriched gas is detected by the flow rate sensor.
In subsequent step 230, it is determined whether or not the detected flow rate Q of the oxygen-enriched gas exceeds a predetermined determination value KQ, that is, whether or not a leak has occurred on the humidifier 41 side. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to step 240, whereas if a negative determination is made, the present process is temporarily terminated.
[0056]
In step 240, since it is determined that a leak has occurred on the humidifier 41 side, the abnormality notification lamp 70 is turned on (or blinked) or displayed using the set flow rate indicator 64, and A sound or voice is output to notify that there is a leak, and the process is temporarily terminated.
[0057]
d) Even in this embodiment, by using a flow rate sensor instead of the pressure sensor 39, leakage of the oxygen-enriched gas in the humidifier 41 can be reliably detected and notified, which is extremely safe. It is.
In addition, this invention is not limited to the said Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0058]
(1) For example, in each of the above embodiments, the electromagnetic valve is driven to shut off the flow path when the power is turned on, but the flow path of the piping may be blocked using an actuator, a step motor, etc. It is not limited to valves.
(2) Further, as the timing for detecting oxygen leakage, it is possible to employ the time when the humidifier is remounted while the oxygen concentrator is in operation, in addition to when the power is turned on. That is, when the oxygen concentrator is turned on and the oxygen concentrator is in operation, when the humidifier is removed and then reattached, leak detection as in the above-described embodiments can be performed. .
[0059]
(3) Further, for example, in each of the above-described embodiments, the humidifier provided in the oxygen concentrator has been described. However, in addition to this, for example, the present invention can be applied to a case where a humidifier is connected to an oxygen cylinder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic configuration of an oxygen concentrator of Example 1. FIG.
FIG. 2 is a perspective view of the oxygen concentrator according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory view showing a humidifier of the oxygen concentrator according to the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a mounting portion and the like of a humidifier of the oxygen concentrator of Example 1 as viewed from the front.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cut-away view of a mounting portion of a humidifier of the oxygen concentrator of Example 1.
FIG. 6 is a flowchart showing a control process of the oxygen concentrator according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a control process of the oxygen concentrator according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxygen concentrator 33 ... Pressure setting device 37 ... Flow rate setting device 39 ... Pressure sensor 41 ... Humidifier 43 ... Solenoid valve 61 ... Operation panel 70 ... Abnormality alarm lamp 74 ... Packing 85 ... Humidifier mounting part

Claims

An oxygen concentrator body for producing oxygen-enriched gas by concentrating oxygen from the air is installed, and a humidifier is attached to the oxygen concentrator body, and humidification is performed by passing the oxygen-enriched gas through water in the humidifier. In the oxygen concentrator to perform,
Blocking means for temporarily blocking the flow path of the oxygen-enriched gas on the downstream side of the humidifier,
On the upstream side of the shut-off means, a leak detection means for detecting leakage of the oxygen-enriched gas in a humidifier attached to the oxygen concentrator body ,
With
During operation of the oxygen concentrator, the flow path is temporarily blocked by the blocking means, and leakage of the oxygen-enriched gas is detected by the leak detection means at the time of the blocking. vessel.

The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the leak detecting means is a pressure sensor that detects a pressure of the oxygen-enriched gas.

The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the leak detection means is a flow rate sensor that detects a flow rate of the oxygen-enriched gas.

The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 3, wherein the leak detection means is arranged on the downstream side of a pressure regulator that regulates the pressure of the oxygen-enriched gas.

The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 4, wherein the blocking means is a means for blocking the flow path using at least one of a solenoid valve, an actuator, and a step motor.

The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 5, wherein the leak detection by the leak detection means is performed when power is turned on or when the humidifier is remounted while the oxygen concentrator is in operation.

The oxygen concentrator according to any one of claims 1 to 6 , further comprising an informing means for informing that when the leakage of the oxygen-enriched gas is detected by the leak detecting means.

The oxygen concentrator according to claim 7 , wherein the notifying unit notifies by display and / or sound.