JP4194028B2

JP4194028B2 - Oxygen concentrator

Info

Publication number: JP4194028B2
Application number: JP2002363028A
Authority: JP
Inventors: 輝彦大内; 隆弘小原; 輝雄菅野
Original assignee: TRUMO KABUSHIKI KAISHA; Ikiken Co Ltd
Current assignee: TRUMO KABUSHIKI KAISHA; Ikiken Co Ltd
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: JP2004188119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素供給源からの酸素を加湿器により所定湿度に加湿するとともに、加湿された酸素(加湿酸素)の所定量を慢性の呼吸不全患者などの患者に吸入させるべく供給することができる医療用酸素濃縮装置及びその制御方法に関し、より詳細には当該酸素濃縮装置において酸素流量、酸素湿度及び酸素圧力を検知すると共に、当該検知された情報に基づいて装置の動作状態を判定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の酸素濃縮装置は、空気より窒素を優先的に吸着しうるゼオライトを吸着剤として用いた吸着法が広く使われている。この種の酸素濃縮装置は、空気取入口から取り込んだ空気を防塵フィルター(空気取入口フィルター)、吸気フィルターでゴミ等が除去された後、吸気用消音器を経て、冷却用ファンで冷却しながらコンプレッサーで圧縮し、熱交換器等で冷却し、配管流路を切替える切換弁を介して、吸着剤が充填された吸着筒に送り込まれる。吸着塔内ではガス分離が行われ生成された濃縮ガスは一時的に製品タンクに送り込まれ、減圧弁等を含む圧力調整期や流量設定器にて圧力、流量がコントロールされ加湿器により加湿され、可撓性チューブ、カニューラ等の導管を介して患者に供給されるように構成されている。
【０００３】
この酸素濃縮装置において、加湿器の上流側（即ち、加湿器の入力側）や、下流側（即ち加湿器の出力側）に流量センサによる流量検出器を設けて加湿酸素流量の正常、異常の監視を行うことができる濃縮酸素濃縮装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８５７０４４号
【０００５】
【特許文献２】
特開２０００−２６２６１９号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加湿器の上流側に流量センサを設置した場合には、加湿器で加湿された酸素がカニューラを介して患者に供給されるまでに経由するチューブにおいて詰まりなどが生じた場合や加湿器の取り付けの不具合によって漏れが生じた場合にこれを正確に検知することができないという問題がある。
【０００７】
この問題を解消するために、加湿器の下流側に流量センサを設置しこれにより流量を検知する場合であっても、流量センサのみを用いた酸素流量測定においては、雰囲気湿度により測定誤差を生じ正確な測定ができないために、患者に対して誤った動作状況を通知することになるだけでなく、やはり、加湿器で加湿された酸素がカニューラを介して患者に供給されるまでに経由するチューブにおいて詰まりなどが生じた場合にこれを正確に検知することができないという問題を解決できない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決して加湿器の下流側において流量検出を行うことにより、患者に対して正確な装置の動作状況の通知を可能とすると共に、装置の動作時に発生する不具合を的確に検知することを可能とすることを目的とする。
【０００９】
上記課題を解決しかつ当該目的を達成するための本発明は、酸素供給源からの酸素を使用に供するために前記酸素を供給する流量を所定レベルに設定するための流量設定手段と、前記酸素に湿気を与えるための加湿器とを経由させてチューブを介して鼻カニューラにより加湿酸素を供給する酸素濃縮装置であって、
前記加湿酸素の流速を検知するための流速センサと、
前記加湿酸素の湿度を検知するための湿度センサと、
前記検知された湿度のレベルを判定するための湿度判定手段と、
前記流速センサにより検知された流速と、前記湿度センサにより検知された湿度とに基づいて、前記加湿酸素の流量（Ｆｖ）を演算するための演算手段と
前記設定された流量（Ｆｌ）と、前記演算された流量（Ｆｖ）とを比較するための比較手段と、
前記比較手段において、前記設定された流量（Ｆｌ）に対する前記演算された流量（Ｆｖ）の比率（Ｆｖ／Ｆｌ）が第１の閾値を上回り、かつ、前記湿度判定手段が前記湿度センサが検知した湿度が所定のレベルを下回ると判定した場合に、前記加湿器の内部の蒸留水の不足を報知する警報報知手段と
を備え、
前記流速センサと前記湿度センサとは、前記加湿器と加湿酸素を供給する前記鼻カニューラとの間に配置されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下において、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に対応した酸素濃縮装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、装置内に取り込まれる空気は、防塵フィルタ１０１と吸気フィルタ１０２とによりゴミが除去され、消音器１０３を介してコンプレッサー１０５で圧縮された後、熱交換器１０６等で冷却される。
【００１４】
冷却された空気は配管流路を切替える切換弁１０７を介して、吸着剤が充填された吸着筒１０８に送り込まれる。吸着筒１０８内ではガス分離が行われ、生成された濃縮ガスは一時的に製品タンク１１１に送り込まれた後、さらに圧力調整器１１２と流量調節器１１５とを介して圧力と流量とがコントロールされ（このとき、酸素濃度は酸素濃度センサ１１４によって検知される。）、加湿器１１６を介して適度に加湿される。加湿器１１６と流量調節器１１５との間には、圧力センサ１１７が設置され、加湿器へ送られる酸素の圧力を検知する。また、加湿された酸素は、湿度センサ１１８によって湿度が検知され、流速センサ１１９によって流速が検知され、可撓性チューブ１２０を経由してカニューラ１２１等の導管を介して患者に供給されるように構成されている。
【００１５】
また、この種の酸素濃縮装置は小型の場合、吸着筒１０８が１本又は２本で構成され、切換弁１０６により切替えられて吸脱着が行われている。例えば、吸着筒１０８が２本で構成されている場合、一方が吸着工程中においては濃縮されたガスの一部は、製品ガスとして使用し、他のガスはもう一方の吸着筒１０８に回され、吸着筒１０８内のゼオライトの再生及び再加圧用ガスとして使用される。
【００１６】
吸着工程中の吸着筒１０８内の吸着破過が起こる前に切換弁１０６により他方に切替え同様のサイクルを繰り返し連続的に濃縮ガスを生成、供給するように構成されている。
【００１７】
次に、図１の酸素濃縮装置は図２ａに示すような外観を有する装置として実現することができる。この図２ａは、酸素濃縮装置本体を正面からみた外観図である。ここで、２００は、酸素濃縮装置本体（以下、本体２００と称する。）を表す。本体２００は、主として筐体部２１４ａと筐体上部のカバー部２１４ｂとから構成される。２０１は、本体２００の動作状況を表すフローモニタであり、その表示態様は後述する。１１５は、酸素流量を設定するための流量設定ダイヤルである。流量設定ダイヤル１１５は、カバー２１４ｂに構成された凹部２０２の奥側に設けられており、後述するカバー４０１によって、隠蔽可能に構成されている。２０３ａは、本体２００の運転・停止を切替えるための電源スイッチである。電源スイッチ２０３ａは、カバー２１４ｂに構成された凹部２０３ｂの奥側に設けられており、カバーの表面に対して突出しないように設置されているので、誤って患者等の体が触れた場合であっても、電源スイッチ２０３ａが押下されにくくなっている。１１６は、加湿器であり、１１６ａは加湿器のキャップ部である。２０５ａは、鼻カニューラ１２１や延長チューブ１２０を接続するための酸素出力口である。
【００１８】
２０６は、停電や装置内部の異常を知らせるための警報部である。この警報部２０６には、点検ランプ、ブザー及びメッセージを音声出力するためのスピーカーが内蔵されている。２０７ａは、流量設定ダイヤル１１５で設定された流量を表示するための流量表示部である。この流量表示部２０７ａは、図示のように本体２００を正面から見た場合に加湿器１１６の右隣りに形成された凹部２０７ｂの奥側に設けられる。流量表示部２０７ａは７セグメントＬＥＤにより構成されており、輝度を設置場所の明るさ（照度）に応じて制御可能に構成されている。
【００１９】
２０８は、表示切替スイッチであり、流量表示部２０７ａに表示される内容を切替えるためのスイッチであり、このスイッチ２０７を押すと表示部には、例えば５秒間だけ使用時間が表示される。
【００２０】
２１２は、キャスターであり、本体２００底面の四隅に固定されている。このキャスター２１２を使用して床面上を移動したり、本体２００を設置するための搬送時において、作業者がこれらの取っ手２１３を把持することで本体２００の移動またはリフト作業を行なえるようになっている。このために、各取っ手２００の強度は、本体２００を持ち上げる力に十分に耐える強度を有している。
【００２１】
２１４ａは、金属製または木製の筐体部である。筐体部２１４ａは、上下方向に長い直方体の形状を成し、底部には、移動を容易にするためにキャスター２１２が設けられている。筐体部２１４ａ内には、図１に示すコンプレッサー１０５、熱交換器１０６、切換弁１０７、吸着筒１０８、製品タンク１１１等が収納されている。
【００２２】
２１４ｂは、筐体部２１４ａの上部を覆うカバーであって、２１９は床面から前面を覆うようにした平面状の前面化粧パネルである。この化粧パネル２１９は前面だけでなく、本体の全体に対して適用することもできる。
【００２３】
カバー２１４ｂをベージュ乃至クリーム系の色とする一方で、前面化粧パネル２１９の色をブルー系とすることで、所謂ツートンカラーの近代的なデザインとしている。また、これらの色彩にバリエーションを持たせることにより、本体２００が設置される環境に違和感無くとけ込ませることができる。
【００２４】
図２ｂは、本体２００を真上から見た外観図である。ここで、２０９は、空気取り入れ口であり、カバー２１０と防塵フィルター１０１がセットされている。２１１はメンテナンスカバーであり、吸気フィルター１０２の交換やメンテナンス情報を取得するためにメンテナンス作業者によって開閉される。
【００２５】
図２ｃは、本発明の酸素濃縮装置２００を患者（或いはユーザー）Ｐとともにほぼ同じ縮尺率で示した外観斜視図である。本図から分かるように、この本体２００は、患者Ｐが特に上半身をかがめなくても所望のメンテナンスが可能な大きさと、メンテナンス部の配置が為されている。また、本体２００は、設置範囲をできるだけ小さくするために上下方向に長いほぼ直方体(幅３５０ｍｍ×奥行き３５５ｍｍ×高さ６７５ｍｍ)の形状を有している。
【００２６】
図２ｃにおいてカバー２１４ｂは、天井面から前面化粧パネルにかけて曲面を形成しており、図示のように標準身長の患者Ｐが起立状態で両手を下げた腰部分に略該当する高さＨの付近に、加湿器１１６を設けるための凹部２１５を略中央においてさらに連続形成している。このように中央に凹部２１５を形成することで、頻繁に行われる加湿器１１６の水補給作業を行なうときに、患者Ｐは立ったままの姿勢で行なうことができるので、従来の装置のようにいちいち座ったり、屈んだりする必要がなくなる。このため、患者の腹部への負担は大きく軽減される。さらに、凹部２１５は左右対称の構造を有しているので利き腕がどちらであるかに関係なく、不自由なく加湿器１１６を着脱することができる。
【００２７】
また、図２ｄに示すように本体２００の背面には。ブレーカースイッチ２１６が設けられており、万が一の過剰電流発生時における対処を可能にしている。また、ブレーカースイッチ２１６を本体２００の背面に設置することにより、みだりにスイッチがいじられないようにして、電気的なトラブルを防止している。２１７は電源コードであり、商用電源コンセントに接続することで電源供給を可能な状態にする。２１８は本体２００の下方に設けられた排気口であり、この排気口２１８を介して排気が行われる。
【００２８】
このように、本体２００のカバー２１４ｂの前面側の曲面のほぼ中心部分に加湿器１１６を着脱自在に設け、電源スイッチ２０３ａと、酸素出口管２０５ａとをカバー２１４ｂに形成された凹部２０３ｂ、２０５ｂで取り囲むようにして加湿器１１６の左側に配置し、また流量表示部２０７ａも凹部２０７ｂの奥になるようにして加湿器１１６の右側に設けることで、各部材が本体２００の上面中央に集中して配置されることになり、操作性が向上される。また、例えば患者Ｐがつまづきカバー２１４ｂに対して激しくぶつかった場合でも樹脂製である衝撃吸収機能を備えたカバー２１４ｂの前面側の曲面表面で適度に衝撃吸収して怪我などをしないように安全上の配慮がされている。
【００２９】
次に、本体２００の各構成要素について以下に詳細な説明を行う。
【００３０】
まず、図３は、フローモニタ２０１及び警報部２０６の表示形態を示す図である。フローモニタ２０１は、５つの緑・赤のＬＥＤにより構成され、（ａ）は、本体２００が正常に動作している場合の表示形態であり、５つの緑色ＬＥＤが点灯している。フローモニタ２０１の表示は、流速センサ１１９により検知される流速に基づいて求められる流量について、流量設定ダイヤル１１５で設定された流量の８０％以上の流量が確保されている場合には５つが点灯するが、７０％、６０％、５０％、４０％と流量の低下に応じて点灯するＬＥＤの数が減少し、例えば６０％以上７０％未満の流量が確保されている場合には（ｂ）で示すように３つが点灯する。
【００３１】
しかしながら、流量が低下し６０％未満となった場合には（ｃ）に示すように、点灯ＬＥＤの数が減少するだけでなく、点灯するＬＥＤが緑から赤に切り替わる。赤のＬＥＤを点灯させる際は、間欠的に点灯（即ち点滅）させてもよい。また、流量が低下した場合にはブザー音が「ピーピーピー」となり、患者に注意を促がす。
【００３２】
このような流量の低下の原因としては、例えば、ダイヤルが目盛りの中間に位置しているなどの流量設定ダイヤル１１５による流量設定が完全でない場合や、加湿器が完全に装着されていない場合や、加湿器１１６のキャップ部１１６ａがゆるんでいる場合、さらには延長チューブにおける詰まりやつぶれなどがある。
【００３３】
流量の減少に基づく警報部２０６による警報の態様については、後段でより詳細に説明する。
【００３４】
また、装置そのものに以上が発生した場合には、（ｆ）に示す警報部２０６の点検ランプが点灯し、ブザー音と共に、業者への連絡を促すメッセージが音声出力される。この場合は、電源スイッチ２０３を押して装置の動作を停止すると共に、直ちにメンテナンス業者へ連絡する必要がある。
【００３５】
さらに、電源に異常がある場合には、「ピー」というブザー音と共に、「コンセントとブレーカーを確認してください」との音声が出力される。このとき点検ランプは赤色に点滅する。このような電源の異常は、停電が発生した場合や、電源コード２１７の差し忘れ、もしくはコンセントとの接続が不完全な場合、もしくはブレーカーが作動した場合などが原因である。
【００３６】
図４は、流量設定ダイヤル１１５及び流量表示部２０７ａの外観を示す図である。（ａ）は、流量設定ダイヤル１１５に保護カバー４０１が取り付けられた状態を示している。この保護カバーにより、誤って流量設定ダイヤル１１５に触れてしまい流量が変更されることを防止する。また、（ｂ）に示すように保護カバー４０１はつまみ４０２に指をかけて外して、流量設定ダイヤル１１５により流量を設定することができる。
【００３７】
流量設定ダイヤル１１５により設定された流量は、流量表示部２０７ａにデジタル表示され、容易に設定レベルを把握することができる。設定可能な流量は、例えば、０．２５、０．５０、０．７５、１．００、１．２５、１．５０、１．７５、２．００、２．５０、３．００（Ｌ／分）である。また、表示切り替えボタン２０８を押せば、流量表示部２０７ａの表示内容を流量から使用時間に一時的に切替えることができる。
【００３８】
このように、流量設定ダイヤル１１５には保護カバーが設けられ、設定後のトラブルを防止できる。これにより、不用意に部品に接することが無くなるため、誤って流量が変更される危険性が少なくなる。また、ほぼ処方流量が固定であり設定流量を変更することのない患者に対しても、保護カバーを設けることで運転毎に確認する必要が無くなるので、監視負担を軽減することができる。
【００３９】
次に、図５を参照して防塵フィルター１０１の交換について説明する。図５（ａ）は、カバー２１０が空気取り入れ口２０９に装着された状態を示している。このカバー２１０は凹部５０１に指かけて外すことができる。カバー２１０を外すと、（ｂ）に示すようにカバー２１０と防塵フィルター１０１とを分離でき、水洗により洗浄するか、新品に交換することでカバー２１０にセットする。
【００４０】
また、空気取り入れ口２０９は、（ｃ）に示すように上部カバー２１４ｂ本体頭部に位置しているので、患者が防塵フィルター１０１を交換する際に従来のようにかがむ必要がなくなり、防塵フィルター１０１の掃除が楽になる。また、（ｃ）に示すように本体２００を壁に沿って設置した場合でも壁による吸気への影響がなく、さらには、従来のように空気取り入れ口を装置下部に配置した場合のように、設置床面の埃の影響を受けることが少なくなる。さらに、空気取り入れ口２０９が位置する面５０２は壁に対して平行ではなく、本体２００の後方斜め上向きに位置している（例えば、仰角を４５°と設定することができる。）ので、空気の取り入れの際に発生する動作音が、壁５０３に反射して患者に不快感を与えることがなくなる。
【００４１】
次に、図６を参照してメンテナンスカバー２１１の着脱について説明する。（ａ）は、メンテナンスカバー２１１が装着された状態を示している。このときの点線６０１における断面は、（ｃ）に示すようになる。このように、メンテナンスカバー２１１の装着時は、係合部６０３が本体２００とかみ合っている。例えば、（ｄ）に示すように係合部６０３を患者などが指で押してメンテナンスカバー２１１の装着状態を解除しようとしても、係合部６０３には指への引っかかり部分がないために、メンテナンスカバー２１１自体を上に持ち上げることができず、装着状態を解除できなくなっている。
【００４２】
しかし、プラスティック（或いはビニール又はゴム）製の吸盤６０２を利用することにより、簡単に装着状態を解除することができる。従って、装置内部のメンテナンスを設置業者が行う場合には、この吸盤６０２を利用してメンテナンスカバー２１１の取り外してメンテナンスを行うようにし、それ以外の場合はメンテナンスカバー２１１を装着して患者らによって不用意に装置内部がいじられないようにしている。
【００４３】
そもそも本願発明のような酸素濃縮装置は、患者が１日２４時間毎日使用するものであり、装置の動作が正常かどうかは患者の健康状態に著しい影響を与えるので、患者や補助者は装置の動作状態を常に用心深く監視する必要がある。即ち、患者やその補助者には相当の監視負担が課せられている。
【００４４】
これに対して本願発明では、メンテナンスに必要となる要素が装置中心の上部に直線的に設置されているので患者のメンテナンス部分が明確化されるとともに、使用頻度の少ないものはメンテナンスカバーなどで隠され、患者に重要な部分を更に明確にすることを可能としている。これにより患者は操作又は装置の監視する際にも、装置のあちこちを見る必要性がなく、装置の中心上部の必要な箇所だけを監視すれば良い。また、加湿器への精製水やフィルターの清掃などの作業に際しても無理な姿勢を取る必要がないので、患者の負担を軽減することができる。これにより患者等に課せられる監視負担は、身体的、精神的に軽減される。
【００４５】
次に、図７ａ及び図７ｂを参照して、装置内部のメンテナンスを行う場合について説明する。図７ａは、内部メンテナンス部７００のメンテナンスカバー２１１を取り外した状態を示している。また、図７ｂはメンテナンス部の構成を簡略して示すブロック図である。
【００４６】
図７ａにおいて、７０１及び７０２は、装置本体の動作状態を表示するためのＬＥＤ表示部である。７０３は、ＬＥＤ表示部７０１に表示する項目を選択するためのロータリースイッチである。７０４は、リセットスイッチであり、装置の使用時間をリセットするために利用する。
【００４７】
図７ｂにおいて、７０５はＣＰＵであり、表示部７０１、７０３の表示内容を制御し、ロータリースイッチ７０２の切替及びリセットスイッチの押下を検知するとともに、各センサー類７０７からの出力を検知してメモリー７０６に書き込む。さらに、ＣＰＵ７０５は、センサー類７０７からの出力に基づいて、フローモニタ２０１や警報部２０６の動作を含めてメモリー７０６に格納されたプログラムにより装置全体を制御する。また、７０６はメモリーであり、センサー類７０７から出力されるデータや、ＣＰＵのＯＳプログラムなど、装置の制御に必要なデータを格納している。７０７は、本体２００内に実装されているセンサーであり、例えば、酸素濃度センサ１１４、圧力センサ１１７、湿度センサ１１８、流速センサ１１９等が含まれる。
【００４８】
本実施形態ではロータリースイッチ７０２により０番から５番までの６種類の項目の切替が可能であり、選択された項目はＬＥＤ表示部７０３に番号表示される。本実施形態では、０番を製品タンク内圧力（ＭＰａ）、１番を酸素濃度（％）、２番を酸素流量（Ｌ／分）、３番を吸着時間（秒）、４番を積算時間（ｈ）、５番を電源電圧（ｖ）としている。よって、図７は、ロータリースイッチが１番にセットされ、その値として９５．１％が表示されている様子を示している。また、４番の積算時間は、設置業者によるメンテナンスが行われる際は約４０００時間（１日２４時間で半年間使用の場合）を表示しており、メンテナンスが終了する際にリセットスイッチ７０４によりリセットを行う。
【００４９】
このように酸素濃縮装置には安全性を考慮し様々なセンサー類が搭載されていたが、従来は、センサーからの出力結果を患者に対しては装置の正常／異常を通知するために利用しているだけであり、メンテナンス時は計測器などを用いていた。しかし、本実施形態では、センサー類７０７からの出力を表示部７０１に表示させて、メンテナンス時に確認することができるので、緊急時や簡易測定器などが使用できなくなった場合などに、応急的に装置の性能判断が行えるだけでなく、設置業者が測定器を患者宅に持ち込まなくても、メンテナンスが可能となる。また、メンテナンスの際には、内部メンテナンス部７００を確認すれば、必要な情報を取得できるので、メンテナンス効率が大幅に改善される。
【００５０】
また、メンテナンス部７００は、図２ｂからの分かるように装置の上部に位置しており、メンテナンスカバー２１０は、上方に開閉が可能となっているので、装置内部のメンテナンスを行うために逐一装置を設置場所から移動して、壁との距離を取る必要もなく、設置場所においてメンテナンスが可能となる。また、移動の自由が少ない場所に設置されている場合などは、不必要な装置の移動を排除することができる。従って、メンテナンスにおける作業効率を著しく改善することが可能である。
【００５１】
さらに、従来は空気取り入れ口が装置下部に設置された関係で吸気フィルターを交換するために本体を設置場所から移動して筐体のビスなどを外していたが、本実施形態では、図７に示すように吸気フィルター１０２は内部メンテナンス部７００に設置されており、設置業者が装置内部のメンテナンスを行う際に、併せて吸気フィルター１０２を交換できるので、メンテナンス効率が著しく向上する。
【００５２】
一般に、設置業者によるメンテナンス時間は、検査内容が同一であるならば短ければ短いほど良い。本発明はメンテナンス作業を集中的に行うことが可能となるだけでなく、装置の移動や、メンテナンス箇所を検査するためのカバーの取り外し等の、メンテナンスに必要となる補助的作業を最小限として作業時間を大幅に短縮することができる。よって、上記の要求を充分に満足することができるので、ユーザーである患者や補助者に対する充分なサポートが可能となる。
【００５３】
図８及び図９を参照して、本発明における酸素流量の検知処理について説明する。図８ａは、本発明における湿度センサ１１８の概略構成を示す図であり、図８ｂ及びｃは、流速センサ１１９の概略構成を示す図である。
【００５４】
まず、図８ａにおいて、湿度センサは、電源８０１、サーミスタ８０２、８０３、可変抵抗Ｒ１、差動増幅器８０５、増幅器８０６で構成される。湿度センサ１１８は、サーミスタ８０２と８０３を利用して、湿気と乾気との熱伝導率の差を利用して湿度を測定する。サーミスタ８０２及び８０３は、特性のそろった抵抗素子をガラスコートすることによって構成される。また、サーミスタ８０２は、孔のあいた金属ケースに装填された湿度検出のための湿度検出素子であり、サーミスタ８０３は、乾燥空気を封入し密閉された金属ケースに装填された温度補償のための温度補償素子である。図８ａのように、サーミスタ８０２及び８０３は直列接続されブリッジ回路が構成される。
【００５５】
差動増幅回路８０５へは、８０４における電位Ｖ１と可変抵抗Ｒ１によって決定される電圧値Ｖ２とが入力される。湿度の計測以前では、予めサーミスタ８０２及び８０３は自己加熱されて２００℃前後に調整されており、また、サーミスタ８０３にかかる電圧Ｖ１とＲ１の抵抗値によりブリッジのゼロバランス（Ｖ１＝Ｖ２）が取られており、差動アンプの出力は０となっている。
【００５６】
計測を開始すると、サーミスタ８０２には湿った酸素が流入してくるので、サーミスタ８０３と比べて熱発散に相違があるために、ブリッジのバランスが崩れ出力電圧が発生する。この出力電圧は増幅器８０６において増幅されて湿度を表す出力電圧値が得られる（８０７）。
【００５７】
検知湿度に対応する出力値は、ＣＰＵへ送信され、出力電圧（Ｖ）と湿度（％）との対応を登録するテーブルに基づいて湿度が決定される。
【００５８】
次に、図８ｂ、ｃに基づいて流速センサの構成を説明する。流速センサ１１９は、電源８１０、サーミスタ８１１、８１２、可変抵抗Ｒ２、Ｒ３、差動増幅器８１３、補正回路８１４、増幅器８１５によって構成される。
【００５９】
まず、サーミスタ８１１、８１２は図８ｃに示すように、加湿器１１６を介して加湿された酸素を鼻カニューラ１２１へ送り出すためのチューブにおいて、８１１が鼻カニューラ１２１側（下流）、８１２が湿度センサ１１８側（上流）に位置するようにチューブ内に設置されており、加湿済みの酸素はチューブ内を矢印８１８に示す方向に流れる。
【００６０】
本発明の流量検知処理においては、上流側に位置するサーミスタ８１２においてサーミスタを所定の温度に加熱しておき、その熱によってチューブ内の酸素を加熱する。加熱された酸素は、カニューラ１２１へ向けて下流方向へ流れていく。このとき下流側に位置するサーミスタ８１１は、チューブ内の酸素の温度を検知する。
【００６１】
流速が速い（流量が多い）場合には、サーミスタ８１２による加熱の影響は少なくなるのでチューブ内の酸素温度は上昇しない。従って、サーミスタ８１１によって検知される温度は低くなる。この場合、サーミスタ８１１における電気抵抗は高くなるのでＶ３は小さくなる。従って、サーミスタ８１２に基づく出力電圧Ｖ４とサーミスタ８１１に基づく出力電圧値Ｖ３の差は大きくなる。
【００６２】
一方、流速が遅い場合、即ち流量が少ない場合には、チューブ内の酸素がサーミスタ８１２による加熱の影響を受けて温度が上昇するために、サーミスタ８１１によって検知される温度は高くなる。従って、サーミスタ８１１における電気抵抗は低くなり、結果として出力電圧Ｖ３は大きくなるので、Ｖ３とＶ４の差が小さくなる。
【００６３】
このように、得られた出力電圧値Ｖ３及びＶ４を差動増幅器８１３に入力して、その差分に応じた出力を得る。差動増幅器８１３から得られた出力は増幅器８１４により増幅された後、ＣＰＵ７０５へ出力される。
【００６４】
ＣＰＵ７０５では、得られた出力に基づいて流量を決定する。しかし、上述のように、サーミスタは湿度に応じて熱発散が異なるため正確な流量値を得るためには、チューブ内を流れる気体の湿度に基づいて補償しなければならない。
【００６５】
図９ａは、流量設定ダイヤル１１５によりチューブを流れる酸素の流速を所定のレベルに設定し、酸素の湿度を変化させてチューブ内を流した場合に検知される流速値を示したグラフである。このように、湿度が上昇するに従って、検知される流速値は流量設定ダイヤル１１５により設定される値よりも大きくなってしまうことが分かる。
【００６６】
本発明の酸素濃縮装置は加湿器により適度に湿気を与えて酸素を患者に供給することが求められているために、湿度による流速値のずれを補償して正確な流量を検知する必要がある。
【００６７】
そこで、図９ｂに示すように、検出された湿度に応じて流量値を補正する。例えば、分速３リットルにおいては、湿度５０％で１．０２とする。
【００６８】
次に、圧力センサ１１７、湿度センサ１１８及び流速センサ１１９による検知結果に基づいて、患者に対する警報を制御する処理について説明する。図１０は、警報制御処理の一例に対応するフローチャートである。図１０に対応する処理のプログラムはメモリー７０６に格納され、ＣＰＵ７０５において実行される。
【００６９】
まず、ステップＳ１００１において流量値Ｆｖを検知する。この流量値は、流速センサ１１９により得られる出力と、湿度センサ１１８により得られる出力から得られた湿度Ｍに基づいて、決定される。次に、ステップＳ１００２において、流量設定ダイヤル１１５によって設定されている流量設定値Ｆｌを検知する。
【００７０】
ステップＳ１００３では、Ｆｖ／Ｆｌを演算して、演算結果について閾値Ｔｈ１との比較を行う。この閾値Ｔｈ１は、例えば０．５と設定することができる。この比較の結果、Ｆｖ／Ｆｌ＞Ｔｈ１が成立する場合には、ステップＳ１００４へ移行して、再度湿度Ｍを読出してきて、湿度Ｍについて湿度判定のための閾値Ｔｈ３との比較を行う（Ｓ１００５）。この閾値Ｔｈ２は、例えば３０％と設定することができる。この結果、Ｍ＜Ｔｈ２が成立する場合には、加湿器１１６内の蒸留水が不足していると判定され、警報部２０６により、蒸留水の補給メッセージを出力すると共に、点検ランプを点灯させ、かつ、ブザー音を鳴らす。
【００７１】
ステップＳ１００３に戻って、Ｆｖ／Ｆｌ＞Ｔｈ１が成立しない場合とは、流量が設定レベルに対して一定以上に低くなっている場合であるから、何らかの異常が発生している可能性が高いことが分かる。
【００７２】
そこで、ステップＳ１００７では、圧力センサ１１７からの出力値Ｐｖを検知して、この圧力値Ｐｖを閾値Ｔｈ３と比較して所定のレベルにあるかどうかを判定する（Ｓ１００８）。このＴｈ３は、例えばＫＰａと設定することができる。結果として、Ｐｖ＞Ｔｈ３が成立する場合には、圧力が一定以上に高くなっていることが分かり、チューブ内で詰まりが発生しているか、又は、チューブが折り曲げられたかつぶれたかにより、酸素の送り出しが妨げられている可能性が高い。
【００７３】
そこで、ステップＳ１００９では、チューブの詰まりを患者に通知するために、警報部２０６によりブザー音を鳴らし、点検ランプを点灯させ、チューブの詰まりが発生している旨を患者に対して報知する。
【００７４】
もし、ステップＳ１００８においてＰｖ＞Ｔｈ３が成立しない場合には、ステップＳ１０１０へ進み、さらに閾値Ｔｈ４との比較を行い、圧力が一定レベルよりも低下しているかどうかを判定する。ステップＳ１０１０においてＰｖ＜Ｔｈ４が成立すると判定された場合、延長チューブ１２０に送られる酸素量の流量が低下し、かつ、圧力が低下していることから、加湿器１１６が装着されていない状況が発生していると考えられる。そこでステップＳ１０１１では、加湿器１１６が装着されていない旨を患者に通知するために、警報部２０６によりブザー音を鳴らすと共に、点検ランプを点灯させ、加湿器１１６の装着を促すメッセージを通知する。
【００７５】
このように、本発明によれば、圧力センサ１１７、湿度センサ１１８、流速センサ１１９による検知結果に基づいて、酸素濃縮装置におけるエラー状況を患者に通知することが可能となる。
【００７６】
従来は、加湿器１１６における蒸留水の残量については従来は患者らが視覚的に蒸留水の残量を把握して補給を行っていたが、患者の中には目の不自由な方もおり、また、透明の容器において無色透明の蒸留水の残量を把握するのは、患者等にとっては容易とは言えなかった。これに対して、本発明では、蒸留水の残量が少なくなり補給が必要となれば警報部２０６のランプにより視覚的に通知するだけでなく、音声により蒸留水の補給が必要な旨を通知することができるので、視覚、聴覚の障害を有する患者であっても簡単かつ確実に補給のタイミングを把握することができる。
【００７７】
また、本発明では、流量検知と圧力検知を組み合わせることによって、チューブの詰まりや加湿器の外れている状態を区別して検知することが可能となるので、装置における細かいエラー状況を認識して患者に通知することが可能となる。よって、患者らは、自らエラーの種別を判断する必要が無くなり、より迅速にエラー状況を改善することが可能となる。
【００７８】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明によれば、患者にカニューラを介して供給される酸素の流量を正確に検知することが可能となる。また、検知される流量、湿度、圧力に基づいて装置のエラーを個別に検知して、患者に対して通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に対応した酸素濃縮装置の構成の一例を示す図である。
【図２ａ】本発明に対応した酸素濃縮装置の外観を正面から捉えた図である。
【図２ｂ】本発明に対応した酸素濃縮装置の外観を上から捉えた図である。
【図２ｃ】本発明に対応した酸素濃縮装置の使用を説明する図である。
【図２ｄ】本発明に対応した酸素濃縮装置の外観を背面から捉えた図である。
【図３】本発明に対応した酸素濃縮装置におけるフローモニタ２０１の表示形態の一例を示す図である。
【図４】本発明に対応した酸素濃縮装置における流量設定ダイヤル１１５及び流量表示部２０７の外観を示す図である。
【図５】本発明に対応した酸素濃縮装置における防塵フィルター１０１の交換を説明するための図である。
【図６】本発明に対応した酸素濃縮装置におけるメンテナンスカバー２１０の構成を説明するための図である。
【図７ａ】本発明に対応した酸素濃縮装置における装置内部のメンテナンスを説明するための図である。
【図７ｂ】本発明に対応した酸素濃縮装置におけるメンテナンス部の概略構成を示すブロック図である。
【図８ａ】本発明に対応した湿度センサ１１８の構成の一例を示す図である。
【図８ｂ】本発明に対応した流速センサ１１９の構成の一例を示す図である。
【図８ｃ】本発明に対応した流速センサ１１９の構成の一例を示す図である。
【図９ａ】本発明に対応した、酸素の流量値と湿度との関係を示すグラフである。
【図９ｂ】本発明に対応した、酸素の湿度に対応した流量値の補正量を示すグラフである。
【図１０】本発明に対応した警報制御処理の一例に対応するフローチャートである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention can humidify oxygen from an oxygen supply source to a predetermined humidity with a humidifier and supply a predetermined amount of humidified oxygen (humidified oxygen) to a patient such as a chronic respiratory failure patient. The present invention relates to a medical oxygen concentrator and a control method thereof, and more particularly to a technique for detecting an oxygen flow rate, oxygen humidity, and oxygen pressure in the oxygen concentrator and determining an operation state of the device based on the detected information. .
[0002]
[Prior art]
For this type of oxygen concentrator, an adsorption method using a zeolite capable of preferentially adsorbing nitrogen over air as an adsorbent is widely used. This type of oxygen concentrator uses a dust-proof filter (air intake filter) and air intake filter to remove dust from the air taken in from the air intake, and then cools it with a cooling fan via an air intake silencer. Compressed by a compressor, cooled by a heat exchanger or the like, and sent to an adsorption cylinder filled with an adsorbent via a switching valve that switches a piping flow path. In the adsorption tower, the concentrated gas generated by gas separation is temporarily sent to the product tank, and the pressure and flow rate are controlled by the pressure adjustment period and flow rate setting unit including the pressure reducing valve, etc., and humidified by the humidifier. It is configured to be supplied to the patient via a conduit such as a flexible tube or cannula.
[0003]
In this oxygen concentrator, a flow rate sensor using a flow sensor is provided on the upstream side of the humidifier (that is, the input side of the humidifier) and the downstream side (that is, the output side of the humidifier) to determine whether the humidified oxygen flow rate is normal or abnormal. Concentrated oxygen concentrators that can be monitored have been proposed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2857044
[0005]
[Patent Document 2]
JP 2000-262619 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a flow sensor is installed on the upstream side of the humidifier, the tube through which the oxygen humidified by the humidifier is supplied to the patient via the cannula is clogged or the humidifier There is a problem in that when leakage occurs due to a mounting failure, this cannot be accurately detected.
[0007]
In order to solve this problem, even when a flow sensor is installed downstream of the humidifier and the flow rate is detected by this, in the oxygen flow measurement using only the flow sensor, a measurement error occurs due to the atmospheric humidity. In addition to notifying the patient of incorrect operating conditions because accurate measurement is not possible, this is also the tube through which oxygen humidified by the humidifier is delivered to the patient via the cannula When clogging or the like occurs in the case, it cannot be solved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems and detects the flow rate on the downstream side of the humidifier, thereby enabling accurate notification of the operation status of the apparatus to the patient, and accurately detecting the problems that occur during operation of the apparatus. The purpose is to enable detection.
[0009]
  In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention provides a flow rate setting means for setting a flow rate of supplying oxygen to a predetermined level in order to use oxygen from an oxygen supply source, and the oxygen Humidification to moisturizevesselAnd viatubeThroughNasal cannulaAn oxygen concentrator for supplying humidified oxygen by
  Flow rate for detecting the flow rate of the humidified oxygenSensorWhen,
  Humidity for detecting the humidity of the humidified oxygenSensorWhen,
  Humidity determination means for determining the detected humidity level;
  Calculation means for calculating the flow rate (Fv) of the humidified oxygen based on the flow velocity detected by the flow velocity sensor and the humidity detected by the humidity sensor;
  A comparison means for comparing the set flow rate (Fl) with the calculated flow rate (Fv);
    In the comparison means, a ratio (Fv / Fl) of the calculated flow rate (Fv) to the set flow rate (Fl) exceeds a first threshold value, and the humidity determination means detects the humidity sensor. Alarm notification means for notifying the lack of distilled water inside the humidifier when it is determined that the humidity is below a predetermined level;
With
  The flow rate sensor and the humidity sensor are disposed between the humidifier and the nasal cannula supplying humidified oxygen.It is characterized by that.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an oxygen concentrator corresponding to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the air taken into the apparatus is debris removed by a dustproof filter 101 and an intake filter 102, compressed by a compressor 105 via a silencer 103, and then cooled by a heat exchanger 106 or the like. Is done.
[0014]
  The cooled air is sent to an adsorption cylinder 108 filled with an adsorbent via a switching valve 107 that switches a pipe flow path. Gas separation is performed in the adsorption cylinder 108, and the produced concentrated gas is temporarily sent to the product tank 111, and the pressure and flow rate are further controlled via the pressure regulator 112 and the flow rate regulator 115. (At this time, the oxygen concentration is detected by the oxygen concentration sensor 114), and is humidified appropriately through the humidifier 116. A pressure sensor 117 is installed between the humidifier 116 and the flow rate regulator 115 to detect the pressure of oxygen sent to the humidifier. Further, the humidified oxygen is supplied from the humidity sensor 118.Humidity is detected byThe flow rate is detected by the flow rate sensor 119 and supplied to the patient via a flexible tube 120 and a conduit such as a cannula 121.
[0015]
When this type of oxygen concentrator is small, the adsorption cylinder 108 is composed of one or two, and is switched by a switching valve 106 to perform adsorption / desorption. For example, when the adsorption cylinder 108 is composed of two tubes, one part of the concentrated gas is used as product gas during the adsorption process, and the other gas is routed to the other adsorption cylinder 108. The gas used for regeneration and repressurization of zeolite in the adsorption cylinder 108 is used.
[0016]
Before the adsorption breakthrough in the adsorption cylinder 108 during the adsorption process occurs, the switching valve 106 is switched to the other and the same cycle is repeated to continuously generate and supply the concentrated gas.
[0017]
  Next, the oxygen concentrator of FIG. 1 can be realized as a device having an appearance as shown in FIG. 2a. FIG. 2 a is an external view of the oxygen concentrator main body as viewed from the front. Here, 200 represents an oxygen concentrator main body (hereinafter referred to as main body 200). The main body 200 mainly includes a housing portion 214a and a cover portion 214b at the top of the housing. Reference numeral 201 denotes a flow monitor that represents the operating status of the main body 200, and a display mode thereof will be described later. 115 is a flow rate setting dial for setting the oxygen flow rate. The flow rate setting dial 115 is provided on the inner side of the recess 202 formed in the cover 214b, and is configured to be concealed by a cover 401 described later. 203a is a power switch for switching operation / stop of the main body 200. The power switch 203a is provided on the back side of the recess 203b formed in the cover 214b, and is installed so as not to protrude from the surface of the cover. However, the power switch 203a is difficult to be pressed. Reference numeral 116 denotes a humidifier, and reference numeral 116a denotes a cap portion of the humidifier. 205aIs an oxygen output port for connecting the nasal cannula 121 and the extension tube 120.
[0018]
Reference numeral 206 denotes an alarm unit for notifying a power failure or abnormality inside the apparatus. The alarm unit 206 incorporates a check lamp, a buzzer, and a speaker for outputting a voice message. Reference numeral 207a denotes a flow rate display unit for displaying the flow rate set by the flow rate setting dial 115. The flow rate display unit 207a is provided on the back side of the recess 207b formed on the right side of the humidifier 116 when the main body 200 is viewed from the front as shown in the figure. The flow rate display unit 207a is configured by a 7-segment LED, and is configured such that the luminance can be controlled according to the brightness (illuminance) of the installation location.
[0019]
Reference numeral 208 denotes a display changeover switch for switching the contents displayed on the flow rate display unit 207a. When the switch 207 is pressed, the display unit displays the usage time for 5 seconds, for example.
[0020]
Reference numeral 212 denotes a caster, which is fixed to the four corners of the bottom surface of the main body 200. The operator can move or lift the main body 200 by gripping these handles 213 at the time of transporting on the floor surface using the casters 212 or installing the main body 200. It has become. For this reason, the strength of each handle 200 is strong enough to withstand the force of lifting the main body 200.
[0021]
214a is a metal or wooden casing. The casing 214a has a rectangular parallelepiped shape that is long in the vertical direction, and a caster 212 is provided at the bottom to facilitate movement. The casing 214a accommodates the compressor 105, the heat exchanger 106, the switching valve 107, the adsorption cylinder 108, the product tank 111, and the like shown in FIG.
[0022]
Reference numeral 214b denotes a cover that covers an upper portion of the casing 214a, and reference numeral 219 denotes a flat front decorative panel that covers the front surface from the floor surface. The decorative panel 219 can be applied not only to the front surface but also to the entire main body.
[0023]
While the cover 214b has a beige or cream color, the front decorative panel 219 has a blue color, which is a so-called two-tone modern design. In addition, by providing variations in these colors, it is possible to blend into the environment in which the main body 200 is installed without feeling uncomfortable.
[0024]
FIG. 2B is an external view of the main body 200 as viewed from directly above. Here, reference numeral 209 denotes an air intake port in which the cover 210 and the dustproof filter 101 are set. A maintenance cover 211 is opened and closed by a maintenance worker in order to replace the intake filter 102 and acquire maintenance information.
[0025]
FIG. 2 c is an external perspective view showing the oxygen concentrator 200 of the present invention together with a patient (or user) P at substantially the same scale. As can be seen from this figure, the main body 200 has a size that allows the patient P to perform a desired maintenance even when the upper part of the patient P is not bent down, and an arrangement of the maintenance section. The main body 200 has a substantially rectangular parallelepiped shape (width 350 mm × depth 355 mm × height 675 mm) that is long in the vertical direction in order to make the installation range as small as possible.
[0026]
  In FIG. 2c, the cover 214b has a curved surface extending from the ceiling surface to the front decorative panel. As shown in the drawing, the cover 214b has a height H approximately corresponding to the waist portion where both hands are lowered with the standard height patient P standing. In addition, a recess 215 for providing the humidifier 116 is further continuously formed substantially at the center. By forming the recess 215 in the center in this way, the patient P can be performed in a standing posture when performing the water replenishment operation of the humidifier 116 that is frequently performed. You don't have to sit down or bow down. For this reason, the burden on the patient's abdomen is greatly reduced. further,ConcaveSince the part 215 has a symmetrical structure, the humidifier 116 can be attached and detached without inconvenience regardless of which hand is used.
[0027]
Also, as shown in FIG. A breaker switch 216 is provided to enable handling in the event of an excess current. In addition, by installing the breaker switch 216 on the back surface of the main body 200, the switch is prevented from being tampered with, and an electrical trouble is prevented. A power cord 217 is connected to a commercial power outlet so that power can be supplied. Reference numeral 218 denotes an exhaust port provided below the main body 200, and exhaust is performed through the exhaust port 218.
[0028]
In this manner, the humidifier 116 is detachably provided at the substantially central portion of the curved surface on the front surface side of the cover 214b of the main body 200, and the power switch 203a and the oxygen outlet pipe 205a are formed by the recesses 203b and 205b formed in the cover 214b. It is arranged on the left side of the humidifier 116 so as to surround it, and the flow rate display part 207a is also provided on the right side of the humidifier 116 so as to be in the back of the recess 207b, so that each member is concentrated on the center of the upper surface of the main body 200. It will be arranged, and the operability is improved. Also, for example, even when the patient P stumbles violently against the cover 214b, it is safe to absorb the shock appropriately on the curved surface on the front side of the cover 214b having a resin-made shock absorbing function so as not to be injured. The above considerations have been made.
[0029]
Next, each component of the main body 200 will be described in detail below.
[0030]
First, FIG. 3 is a diagram illustrating display forms of the flow monitor 201 and the alarm unit 206. The flow monitor 201 is composed of five green and red LEDs, and (a) is a display form when the main body 200 is operating normally, and the five green LEDs are lit. As for the display of the flow monitor 201, when the flow rate obtained based on the flow velocity detected by the flow velocity sensor 119 is 80% or more of the flow rate set by the flow rate setting dial 115, 5 lights up. However, the number of LEDs that light up as the flow rate decreases, such as 70%, 60%, 50%, and 40%. For example, when a flow rate of 60% or more and less than 70% is secured, (b) Three lights up as shown.
[0031]
However, when the flow rate decreases to less than 60%, as shown in (c), not only the number of lighting LEDs decreases, but also the lighting LEDs are switched from green to red. When the red LED is turned on, it may be turned on (that is, blinking) intermittently. In addition, when the flow rate decreases, the buzzer sound becomes “beepy” and alerts the patient.
[0032]
As a cause of such a decrease in the flow rate, for example, when the flow rate setting by the flow rate setting dial 115 such as the dial is located in the middle of the scale, or when the humidifier is not completely attached, When the cap portion 116a of the humidifier 116 is loose, there are further clogging or crushing in the extension tube.
[0033]
The mode of warning by the warning unit 206 based on the decrease in the flow rate will be described in more detail later.
[0034]
In addition, when the above occurs in the apparatus itself, the check lamp of the alarm unit 206 shown in (f) is turned on, and a message for prompting contact with the supplier is outputted along with a buzzer sound. In this case, it is necessary to stop the operation of the apparatus by pressing the power switch 203 and immediately contact the maintenance company.
[0035]
In addition, when there is an abnormality in the power supply, a sound of “Please check the outlet and breaker” is output along with the buzzer sound “Peep”. At this time, the check lamp blinks red. Such a power supply abnormality is caused by a power failure, forgetting to plug in the power cord 217, incomplete connection with the outlet, or when a breaker is activated.
[0036]
FIG. 4 is a diagram showing the appearance of the flow rate setting dial 115 and the flow rate display unit 207a. (A) shows a state in which the protective cover 401 is attached to the flow rate setting dial 115. This protective cover prevents the flow rate from being changed accidentally by touching the flow rate setting dial 115. Further, as shown in (b), the protective cover 401 can be removed by putting a finger on the knob 402 and the flow rate setting dial 115 can set the flow rate.
[0037]
The flow rate set by the flow rate setting dial 115 is digitally displayed on the flow rate display unit 207a, so that the set level can be easily grasped. The flow rate that can be set is, for example, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 1.25, 1.50, 1.75, 2.00, 2.50, 3.00 (L / Min). If the display switching button 208 is pressed, the display content of the flow rate display unit 207a can be temporarily switched from the flow rate to the usage time.
[0038]
  Thus, the flow rateSettingThe dial 115 is provided with a protective cover, so that trouble after setting can be prevented. As a result, the parts are not inadvertently touched, and the risk of the flow rate being changed by mistake is reduced. In addition, even for a patient whose prescription flow rate is almost fixed and the set flow rate is not changed, it is not necessary to check every operation by providing a protective cover, so the monitoring burden can be reduced.
[0039]
Next, replacement of the dustproof filter 101 will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a state where the cover 210 is attached to the air intake port 209. The cover 210 can be removed by placing a finger on the recess 501. When the cover 210 is removed, the cover 210 and the dustproof filter 101 can be separated as shown in (b), and the cover 210 is set in the cover 210 by washing with water or replacing it with a new one.
[0040]
In addition, since the air intake 209 is located at the head of the upper cover 214b main body as shown in (c), it is not necessary for the patient to bend over when replacing the dust filter 101, and the dust filter 101 It will be easier to clean. Further, even when the main body 200 is installed along the wall as shown in (c), there is no influence on the intake air by the wall, and furthermore, as in the case where the air intake port is arranged at the lower part of the apparatus as in the prior art, Less affected by dust on the installation floor. Furthermore, the surface 502 on which the air intake 209 is located is not parallel to the wall, but is located obliquely upward and rearward of the main body 200 (for example, the elevation angle can be set to 45 °). The operation sound generated at the time of taking in is not reflected on the wall 503 and discomforting the patient.
[0041]
  Next, attachment / detachment of the maintenance cover 211 will be described with reference to FIG. (A) is the maintenance cover211Indicates the state of being attached. A cross section taken along the dotted line 601 at this time is as shown in FIG. Thus, the maintenance cover211At the time of mounting, the engaging portion 603 is engaged with the main body 200. For example, as shown in (d), the patient presses the engaging portion 603 with his / her finger, and the maintenance cover211Even when trying to release the wearing state, the engaging portion 603 does not have a portion caught on the finger,Maintenance cover 211It cannot be lifted up and cannot be released.
[0042]
  However, the use of the suction cup 602 made of plastic (or vinyl or rubber) can be easily released. Therefore, when the installer performs maintenance inside the apparatus, the maintenance cover is utilized by using the suction cup 602.211For maintenance, otherwise the maintenance cover211To prevent the inside of the device from being tampered with carelessly by patients.
[0043]
In the first place, the oxygen concentrator as in the present invention is used by a patient every day for 24 hours a day, and whether the operation of the apparatus is normal or not has a significant effect on the health of the patient. It is necessary to always monitor the operating state carefully. That is, a considerable monitoring burden is imposed on patients and their assistants.
[0044]
  On the other hand, in the present invention, since the elements required for maintenance are installed linearly in the upper part of the center of the apparatus, the maintenance part of the patient is clarified, and those that are less frequently used aremaintenanceIt is hidden by a cover or the like, making it possible to further clarify the important parts for the patient. As a result, the patient does not need to look around the device even when manipulating or monitoring the device, and only needs to monitor a necessary portion at the upper center of the device. Moreover, since it is not necessary to take an unreasonable posture also in operations such as cleaning of purified water and filters in the humidifier, the burden on the patient can be reduced. Thereby, the monitoring burden imposed on the patient or the like is reduced physically and mentally.
[0045]
  Next, with reference to FIGS. 7A and 7B, a case where maintenance inside the apparatus is performed will be described. FIG. 7 a is a maintenance cover of the internal maintenance unit 700211It shows the state where is removed. FIG. 7b is a block diagram showing a simplified configuration of the maintenance unit.
[0046]
In FIG. 7a, reference numerals 701 and 702 denote LED display units for displaying the operating state of the apparatus main body. Reference numeral 703 denotes a rotary switch for selecting items to be displayed on the LED display unit 701. Reference numeral 704 denotes a reset switch that is used to reset the usage time of the apparatus.
[0047]
In FIG. 7b, a CPU 705 controls the display contents of the display units 701 and 703, detects the switching of the rotary switch 702 and the pressing of the reset switch, and detects the output from each sensor 707 to detect the memory 706. Write to. Further, the CPU 705 controls the entire apparatus by a program stored in the memory 706 including the operations of the flow monitor 201 and the alarm unit 206 based on the output from the sensors 707. Reference numeral 706 denotes a memory which stores data output from the sensors 707 and data necessary for controlling the apparatus, such as an OS program of the CPU. Reference numeral 707 denotes a sensor mounted in the main body 200, and includes, for example, an oxygen concentration sensor 114, a pressure sensor 117, a humidity sensor 118, a flow rate sensor 119, and the like.
[0048]
  In this embodiment, the rotary switch7026 types of items from 0 to 5 can be switched by the LED display unit703Number is displayed. In this embodiment, No. 0 is the product tank pressure (MPa), No. 1 is the oxygen concentration (%), No. 2 is the oxygen flow rate (L / min), No. 3 is the adsorption time (seconds), No. 4 is the accumulated time (H) No. 5 is the power supply voltage (v). Therefore, FIG. 7 shows a state where the rotary switch is set to No. 1 and 95.1% is displayed as the value. The accumulated time for No. 4 is about 4000 hours (when used 24 hours a day for half a year) when maintenance is performed by the installer, and is reset by the reset switch 704 when the maintenance is completed. I do.
[0049]
As described above, the oxygen concentrator has been equipped with various sensors in consideration of safety. Conventionally, the output result from the sensor is used to notify the patient of the normality / abnormality of the device. However, during maintenance, measuring instruments were used. However, in this embodiment, since the output from the sensors 707 can be displayed on the display unit 701 and checked at the time of maintenance, in an emergency or when a simple measuring instrument cannot be used, it is emergency. Not only can the performance of the device be judged, but maintenance can be performed even if the installer does not bring the measuring instrument to the patient's home. Further, when maintenance is performed, if the internal maintenance unit 700 is confirmed, necessary information can be acquired, so that maintenance efficiency is greatly improved.
[0050]
Also, as can be seen from FIG. 2b, the maintenance unit 700 is located at the upper part of the apparatus, and the maintenance cover 210 can be opened and closed upward. It is not necessary to move away from the installation location and take a distance from the wall, and maintenance can be performed at the installation location. In addition, when the apparatus is installed in a place where there is little freedom of movement, unnecessary movement of the apparatus can be eliminated. Therefore, it is possible to remarkably improve the work efficiency in maintenance.
[0051]
Furthermore, in the past, in order to replace the air intake filter with the air intake port installed at the lower part of the apparatus, the main body was moved from the installation location and the screws of the housing were removed, but in this embodiment, FIG. As shown, the intake filter 102 is installed in the internal maintenance unit 700, and when the installer performs maintenance inside the apparatus, the intake filter 102 can be replaced at the same time, so that maintenance efficiency is significantly improved.
[0052]
Generally, the shorter the maintenance time by the installer, the better if the inspection contents are the same. The present invention enables not only maintenance work to be concentrated, but also minimizes auxiliary work required for maintenance such as movement of the device and removal of a cover for inspecting the maintenance location. Time can be significantly reduced. Therefore, the above requirements can be sufficiently satisfied, so that sufficient support can be provided to the patient and the assistant who are users.
[0053]
With reference to FIG.8 and FIG.9, the detection process of the oxygen flow rate in this invention is demonstrated. FIG. 8A is a diagram showing a schematic configuration of the humidity sensor 118 in the present invention, and FIGS. 8B and 8C are diagrams showing a schematic configuration of the flow rate sensor 119.
[0054]
First, in FIG. 8a, the humidity sensor includes a power source 801, thermistors 802 and 803, a variable resistor R1, a differential amplifier 805, and an amplifier 806. The humidity sensor 118 uses the thermistors 802 and 803 to measure the humidity using the difference in thermal conductivity between moisture and dry air. The thermistors 802 and 803 are configured by glass coating resistance elements having uniform characteristics. The thermistor 802 is a humidity detecting element for detecting humidity loaded in a metal case with a hole. The thermistor 803 is a temperature compensating temperature loaded in a sealed metal case filled with dry air. It is a compensation element. As shown in FIG. 8a, the thermistors 802 and 803 are connected in series to form a bridge circuit.
[0055]
To the differential amplifier circuit 805, the potential V1 at 804 and the voltage value V2 determined by the variable resistor R1 are input. Before the humidity measurement, the thermistors 802 and 803 are preheated and adjusted to around 200 ° C., and the zero balance of the bridge (V1 = V2) is obtained by the resistance values of the voltages V1 and R1 applied to the thermistor 803. The output of the differential amplifier is zero.
[0056]
When measurement is started, wet oxygen flows into the thermistor 802, so that there is a difference in heat dissipation as compared to the thermistor 803, so that the balance of the bridge is lost and an output voltage is generated. This output voltage is amplified by the amplifier 806 to obtain an output voltage value representing the humidity (807).
[0057]
The output value corresponding to the detected humidity is transmitted to the CPU, and the humidity is determined based on a table that registers the correspondence between the output voltage (V) and the humidity (%).
[0058]
Next, the configuration of the flow velocity sensor will be described based on FIGS. 8b and 8c. The flow rate sensor 119 includes a power source 810, thermistors 811 and 812, variable resistors R2 and R3, a differential amplifier 813, a correction circuit 814, and an amplifier 815.
[0059]
First, as shown in FIG. 8c, the thermistors 811 and 812 are tubes for sending oxygen humidified through the humidifier 116 to the nasal cannula 121, where 811 is the nasal cannula 121 side (downstream) and 812 is the humidity sensor 118. It is installed in the tube so as to be located on the side (upstream), and the humidified oxygen flows in the direction indicated by the arrow 818 in the tube.
[0060]
In the flow rate detection process of the present invention, the thermistor 812 located upstream is heated to a predetermined temperature, and oxygen in the tube is heated by the heat. The heated oxygen flows toward the cannula 121 in the downstream direction. At this time, the thermistor 811 located on the downstream side detects the temperature of oxygen in the tube.
[0061]
When the flow rate is fast (the flow rate is large), the influence of heating by the thermistor 812 is reduced, so the oxygen temperature in the tube does not rise. Accordingly, the temperature detected by the thermistor 811 is lowered. In this case, since the electric resistance in the thermistor 811 is increased, V3 is decreased. Therefore, the difference between the output voltage V4 based on the thermistor 812 and the output voltage value V3 based on the thermistor 811 becomes large.
[0062]
On the other hand, when the flow rate is low, that is, when the flow rate is low, the temperature in the tube rises due to the influence of heating by the thermistor 812, so the temperature detected by the thermistor 811 increases. Therefore, the electric resistance in the thermistor 811 is lowered, and as a result, the output voltage V3 is increased, so that the difference between V3 and V4 is reduced.
[0063]
Thus, the obtained output voltage values V3 and V4 are input to the differential amplifier 813, and an output corresponding to the difference is obtained. The output obtained from the differential amplifier 813 is amplified by the amplifier 814 and then output to the CPU 705.
[0064]
The CPU 705 determines the flow rate based on the obtained output. However, as described above, since the thermistor has different heat dissipation depending on the humidity, in order to obtain an accurate flow rate value, it must be compensated based on the humidity of the gas flowing in the tube.
[0065]
FIG. 9A is a graph showing flow velocity values detected when the flow rate setting dial 115 sets the flow velocity of oxygen flowing through the tube to a predetermined level and changes the humidity of oxygen to flow through the tube. Thus, it can be seen that as the humidity increases, the detected flow velocity value becomes larger than the value set by the flow rate setting dial 115.
[0066]
Since the oxygen concentrator of the present invention is required to supply moisture to a patient by appropriately humidifying with a humidifier, it is necessary to compensate for a deviation in flow rate value due to humidity and to detect an accurate flow rate. .
[0067]
Therefore, as shown in FIG. 9b, the flow rate value is corrected according to the detected humidity. For example, at 3 liters per minute, the humidity is set to 1.02 at 50% humidity.
[0068]
Next, processing for controlling an alarm for a patient based on detection results by the pressure sensor 117, the humidity sensor 118, and the flow velocity sensor 119 will be described. FIG. 10 is a flowchart corresponding to an example of the alarm control process. A processing program corresponding to FIG. 10 is stored in the memory 706 and executed by the CPU 705.
[0069]
First, in step S1001, the flow value Fv is detected. This flow rate value is determined based on the output obtained by the flow velocity sensor 119 and the humidity M obtained from the output obtained by the humidity sensor 118. In step S1002, the flow rate setting value Fl set by the flow rate setting dial 115 is detected.
[0070]
In step S1003, Fv / Fl is calculated, and the calculation result is compared with the threshold value Th1. This threshold Th1 can be set to 0.5, for example. If Fv / Fl> Th1 is satisfied as a result of the comparison, the process proceeds to step S1004, where the humidity M is read again, and the humidity M is compared with the threshold value Th3 for humidity determination (S1005). . This threshold Th2 can be set to 30%, for example. As a result, when M <Th2 is established, it is determined that the distilled water in the humidifier 116 is insufficient, and the alarm unit 206 outputs a replenishment message of distilled water and turns on the inspection lamp, And a buzzer sounds.
[0071]
Returning to step S1003, the case where Fv / Fl> Th1 is not satisfied is a case where the flow rate is lower than a certain level with respect to the set level, so there is a high possibility that some abnormality has occurred. I understand.
[0072]
Therefore, in step S1007, the output value Pv from the pressure sensor 117 is detected, and the pressure value Pv is compared with the threshold value Th3 to determine whether or not it is at a predetermined level (S1008). This Th3 can be set to KPa, for example. As a result, when Pv> Th3 is established, it can be seen that the pressure is higher than a certain level, and oxygen is delivered depending on whether clogging occurs in the tube or whether the tube is bent or crushed. Is likely to be hindered.
[0073]
Therefore, in step S1009, in order to notify the patient of the clogging of the tube, the alarm unit 206 sounds a buzzer sound, turns on the check lamp, and notifies the patient that the clogging of the tube has occurred.
[0074]
If Pv> Th3 is not satisfied in step S1008, the process proceeds to step S1010 and further compared with a threshold value Th4 to determine whether or not the pressure is lower than a certain level. If it is determined in step S1010 that Pv <Th4 is established, the flow rate of the oxygen amount sent to the extension tube 120 is reduced and the pressure is reduced, so that the humidifier 116 is not attached. it seems to do. Therefore, in step S1011, in order to notify the patient that the humidifier 116 is not attached, the alarm unit 206 emits a buzzer sound, turns on the check lamp, and notifies a message that prompts the user to attach the humidifier 116.
[0075]
Thus, according to the present invention, it is possible to notify the patient of an error situation in the oxygen concentrator based on the detection results of the pressure sensor 117, the humidity sensor 118, and the flow velocity sensor 119.
[0076]
In the past, the remaining amount of distilled water in the humidifier 116 has been visually replenished by the patients, but some of the patients with visual disabilities are still present. In addition, it has not been easy for patients to grasp the remaining amount of colorless and transparent distilled water in a transparent container. On the other hand, in the present invention, when the remaining amount of distilled water is low and replenishment is required, not only a visual notification is given by the lamp of the alarm unit 206 but also notification that the replenishment of distilled water is necessary by voice. Therefore, even a patient with visual or auditory impairment can easily and reliably grasp the timing of replenishment.
[0077]
In addition, in the present invention, by combining flow rate detection and pressure detection, it becomes possible to distinguish and detect tube clogging and the state in which the humidifier is detached. Notification can be made. Therefore, patients do not have to determine the type of error themselves, and the error situation can be improved more quickly.
[0078]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to accurately detect the flow rate of oxygen supplied to a patient via a cannula. Further, it is possible to individually detect an error of the apparatus based on the detected flow rate, humidity, and pressure and notify the patient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an oxygen concentrator corresponding to the present invention.
FIG. 2a is a front view of the appearance of an oxygen concentrator corresponding to the present invention.
FIG. 2b is a view of the appearance of the oxygen concentrator corresponding to the present invention from above.
FIG. 2c illustrates the use of an oxygen concentrator in accordance with the present invention.
FIG. 2d is a view of the appearance of the oxygen concentrator corresponding to the present invention from the back side.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a display form of a flow monitor 201 in the oxygen concentrator corresponding to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the external appearance of a flow rate setting dial 115 and a flow rate display unit 207 in the oxygen concentrator corresponding to the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining the exchange of the dustproof filter 101 in the oxygen concentrator corresponding to the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining a configuration of a maintenance cover 210 in the oxygen concentrator according to the present invention.
FIG. 7a is a view for explaining maintenance inside the oxygen concentrating device according to the present invention.
FIG. 7b is a block diagram showing a schematic configuration of a maintenance unit in the oxygen concentrator corresponding to the present invention.
FIG. 8a is a diagram showing an example of the configuration of a humidity sensor 118 corresponding to the present invention.
FIG. 8b is a diagram showing an example of the configuration of a flow velocity sensor 119 corresponding to the present invention.
FIG. 8c is a diagram showing an example of the configuration of a flow velocity sensor 119 corresponding to the present invention.
FIG. 9a is a graph showing the relationship between the flow rate value of oxygen and humidity in accordance with the present invention.
FIG. 9b is a graph showing the correction amount of the flow value corresponding to the humidity of oxygen according to the present invention.
FIG. 10 is a flowchart corresponding to an example of an alarm control process corresponding to the present invention.

Claims

Via a tube via a flow rate setting means for setting the flow rate of supplying the oxygen to a predetermined level in order to use oxygen from an oxygen supply source , and a humidifier for giving moisture to the oxygen An oxygen concentrator that supplies humidified oxygen with a nasal cannula ,
A flow rate sensor for detecting the flow rate of the humidified oxygen;
A humidity sensor for detecting the humidity of the humidified oxygen;
Humidity determination means for determining the detected humidity level;
Calculation means for calculating the flow rate (Fv) of the humidified oxygen based on the flow velocity detected by the flow velocity sensor and the humidity detected by the humidity sensor;
A comparison means for comparing the set flow rate (Fl) with the calculated flow rate (Fv);
In the comparison means, a ratio (Fv / Fl) of the calculated flow rate (Fv) to the set flow rate (Fl) exceeds a first threshold value, and the humidity determination means detects the humidity sensor. Alarm notification means for notifying the shortage of distilled water inside the humidifier when it is determined that the humidity falls below a predetermined level ;
The oxygen concentration apparatus, wherein the flow rate sensor and the humidity sensor are disposed between the humidifier and the nasal cannula supplying humidified oxygen .

A pressure sensor disposed between the flow rate setting means and the humidifier for detecting the pressure (Pv) of the oxygen sent to the humidifier;
The oxygen concentrator according to claim 1 , further comprising a pressure determination unit that determines a level of the pressure (Pv) measured by the pressure sensor .

In the comparison means, the alarm notification means has a ratio (Fv / Fl) of the calculated flow rate (Fv) to the set flow rate (Fl) equal to or less than the first threshold value, and the pressure The oxygen concentrator according to claim 2, wherein the clogging of the tube is notified when the determination means determines that the pressure (Pv) is at a level exceeding the second threshold.