JP4347597B2 - 呼吸用気体供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧の呼吸用気体を充填した容器、元栓、前記元栓を介して前記容器から供給される高圧の前記呼吸用気体を減圧する減圧手段、前記減圧手段によって減圧された前記呼吸用気体の流量を所定の流量に設定する流量設定手段、操作部を回すことにより元栓を間接的に開閉する元栓開閉手段からなり、更に前記構成要素である元栓開閉手段を少なくとも備えた制御ユニット部分と前記制御ユニット部分に組み込まれていない残余の前記構成要素を備えた呼吸用気体の供給源となる容器ユニット部分とに分離および合体が自在である呼吸用気体供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
肺気腫、慢性気管支炎等の呼吸器系疾患の治療法として最も効果的なものの１つに酸素吸入療法があり、近年この療法のために酸素ボンベあるいは空気中の酸素を濃縮して供給する酸素富化空気供給装置が使用されるようになってきた。このような装置においては、病院や在宅で酸素吸入療法を行う場合には、大容量の固定式酸素ボンベあるいは酸素富化空気供給装置が使用されるが、患者が通院や自宅から外出する場合には、携帯型の酸素ボンベが主に用いられている。
【０００３】
このような携帯用酸素ボンベでは、体力がない呼吸器系疾患患者であっても持ち運びできるようにするために小型軽量化され、このような小型軽量化に伴って、充填できる酸素ガス量をできるだけ多くするために、高圧酸素ガスが充填されている。
【０００４】
しかしながら、例えば２０ＭＰａなどといった高圧で充填された酸素ガスは、そのままでは患者に供給することができないために、減圧弁などの減圧手段が必要となる。また、医師が患者に対して処方した酸素流量が供給されるようにするためには、供給する酸素流量を調節するための流量設定手段が必要となる。加えて、充填された酸素ガスの供給を患者自身が任意に開始したり、停止したりできるように、酸素ガスを貯蔵する容器には元栓が必要となる。
【０００５】
従来、前記元栓としては、ハンドルあるいはツマミなどによって構成される操作部材を設けて、元栓を開ける時は前記操作部材を廻すことによって流路を締め切ったり開放したりする方式のものが主として用いられている。すなわち、元栓の流路を開放する時は操作部材を廻すことによって弁体を弁座から離して呼吸用気体の流路を開放し、逆に、閉じる時は開ける時とは反対側へ操作部材を廻して弁体を弁座へ押し付けて、呼吸用気体の圧力に打ち勝って流路を遮断するようにしている。ただし、このような弁体は樹脂などが使われていることが多く、弁座への押し付け力が大き過ぎると弁体は塑性変形をおこし、弁体の寿命を著しく縮めることがある。しかも、ハンドルあるいはツマミなどによって構成される操作部材を回して元栓を閉じるという簡単な操作であっても、使用者が適正な締付け力でこれを適切に操作するのは容易なことではなく、どうしても過大なトルクで締め付けてしまうという事態が生じる。
【０００６】
そこで、前記操作部材の回転停止位置に印をつけておいて、その位置で回転を停止させるという方法が考えられる。ところが、このような方法を用いて、適正な力で締められていたとしても、何度も繰り返し使用した元栓では弁体と弁座との間の擦り合わせなどによって、しだいに弁体が潰れていくというような事態も生じる。
【０００７】
そうすると、初期状態では印の付いた場所まで前記操作部材を回転させることによって元栓を適正に閉じることができるが、長期間使用した後では、操作部材を所定の印かついた位置まで回転させたとしても、前述した弁体の潰れなどの要因によって弁体を弁座へ押し付けて開放状態の流路を締め切るのに必要とされる力が得られないという事態を惹起する。したがって、操作部材を回す角度や位置だけで弁の締め切り位置を規定することには大きな問題がある。
【０００８】
それにもかかわらず、このような問題を放置しておいて、使用者が元栓を閉じるつもりで初期状態においては閉まっていた位置まで操作部材を回したとしても、実際には弁は完全には閉まっていないという場合がでてくる。そうすると、使用していないのに容器内の酸素ガスが容器外へ漏れてしまうことになる。これは、酸素ガスを無駄に消費するだけでなく、酸素濃度が高いガスが漏れ出すということで安全上も好ましくない。このため、適正な力で閉じたかどうかを確認できないような状況下では、ガス漏れを防ぐという観点から使用者が必要以上に操作部材を回して過大なトルクで締付けようとすることもやむを得ないことになる。
【０００９】
しかしながら、このような事態は決して好ましいことであるとは言えず、このような理由から、前記の問題を解決するために、特許第３２９４８９０号公報に開示された発明では、過締め機構を内蔵した仕切弁が提案されている。ところが、このような方式を採用すると、酸素ガスが充填された酸素ボンベなどの容器のそれぞれに対して、前記の過締め機構を内蔵した仕切弁を取り付ける必要があるため、容器の数に見合った仕切り弁が要求され、その分コスト高になってしまうという問題がある。
【００１０】
特に、酸素ガスを充填された容器は、酸素ガスが消費されるとこれを代わりの容器と交換する必要があり、患者宅と酸素充填業者の間を何度も運搬され、その充填および運搬作業の性質上、手荒く取り扱われることが多いので、仕切り弁などを取り付けて容器部を複雑化することは故障を招く原因を作ることにもなる。しかも、このようにして設けられた過締め防止機構が何らかの理由で故障すると、元栓を操作できなくなり、このような場合が生じると、酸素の漏れ自体を止める術がなくなる。また、締め切られたことを知る術がないため、力の弱い患者などが操作する場合には、適正な締め付けが行われて止まったのか、力が足りなくて止まっているかを判断できないという問題もある。
【００１１】
【特許文献１】
特許第３２９４８９０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来技術が有する諸問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、下記の通りである。
【００１３】
すなわち本発明の目的は、例えば呼吸器系疾患を有する患者あるいは高齢の女性介護者のように体力的にハンディを有する人達が大きな力で操作することなく、締め切ったことを確認しながら容易にかつ適正な力で酸素ボンベの元栓を締め切ることができる呼吸用気体供給装置を提供することにある。
【００１４】
しかも、従来技術のように酸素ボンベなどの容器部にそれぞれ過締め仕切り弁などを設けることを回避でき、これによって酸素ボンベを在宅患者の下へ移送する流通上の手荒い扱いに対しても対処することができ、更には、仮にその機能が発揮できない状況になっても、体力が衰えた患者であっても安全かつ確実に元栓の開閉を行うことができる呼吸用気体供給装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
ここに、前記目的を達成するための本発明として、請求項１に係る「高圧の呼吸用気体を充填した容器と、前記呼吸用気体を流通自在とする元栓と、前記元栓を介して前記容器から供給される高圧の前記呼吸用気体を減圧する減圧手段と、前記減圧手段によって減圧された前記呼吸用気体の流量を所定の流量に設定する流量設定手段と、前記元栓を間接的に開閉するために前記元栓に連結された元栓開閉手段と、前記元栓開閉手段に付設された前記元栓の締め過ぎを防止するための締過ぎ防止手段とを少なくとも具備した呼吸用気体供給装置」が提供される。
【００１６】
また、請求項２に係る本発明のように、「前記締過ぎ防止手段が、前記元栓を閉じる際には、前記締過ぎ防止手段を操作する力をクラッチ機構により制御して前記元栓の締め付け力として伝達し、前記元栓を開ける際には、前記締過ぎ防止手段を操作する力を前記元栓を開ける力として伝達する手段である請求項１記載の呼吸用気体供給装置」とすることが望ましい。
【００１７】
また、請求項３に係る本発明のように、「前記元栓を閉じるのに必要な力以上で操作された際に、聴覚、視覚、及び／又は触覚によって締め過ぎを知らせるための手段を具備した請求項１又は請求項２記載の呼吸用気体供給装置」とすることが望ましい。
【００１８】
更に、請求項４に係る本発明のように、「前記容器、前記元栓及び前記減圧手段を少なくとも有する容器ユニットに対して合体及び分離が自在の制御ユニットを構成し、前記締過ぎ防止手段を前記制御ユニット側に設けた請求項１〜３の何れかに記載の呼吸用気体供給装置」とすることが望ましい。
【００１９】
そして、請求項５に係る本発明のように、「使用者の呼吸サイクルを検知して使用者が必要とする前記呼吸用気体を吸気時と同調させて供給するデマンドレギュレーターを具備する請求項１〜４の何れかに記載の呼吸用気体供給装置」とすることが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら更に詳細に説明する。
【００２１】
先ず、図１は、本発明で使用する呼吸用気体を供給するための供給源である容器ユニット１の好ましい実施形態を説明するために模式的に例示した説明図（斜視図）である。
【００２２】
この図１において、前記容器ユニット１は、高圧の呼吸用気体が充填された容器本体10、元栓11、減圧手段12、充填口13、一対の接続継手における片方の接続継手14を含んで構成されている。なお、前記元栓11、減圧手段12、充填口13、接続継手14aなどは一体化されており、これらの一体化された容器ユニット１を構成する要素部品は、容器本体10の首部10aで捻じ込み接続方式、フランジ接続方式、高圧カプラー接続方式などの公知の接続方式によって、高圧で充填された容器10内の呼吸用気体が外部に漏れ出さないように固定されている。
【００２３】
以上に述べた容器ユニット１の実施態様例では、減圧手段12を介して一旦減圧した後、減圧した呼吸用気体を接続継手14aから後段に設けられる制御ユニット部（後述する）に供給する。このように、減圧された低圧の呼吸用気体を制御ユニット部へ供給できる構造を採用することによって、取扱い対象となる呼吸用気体が高圧気体ではなく低圧気体で済むため、制御ユニット部は特別な耐圧構造が要求されず、接続継手14のシール性や接続方式などに係る装置構造と機構を簡単にできると共に、安価な部品によって構成することができるという特長が生じる。その上、患者が誤って操作した場合でも、直接高圧にさらされる危険から回避できるという特長も有する。
【００２４】
以上に述べたように、容器ユニット１に対して制御ユニットが取り付けられるのであるが、この制御ユニットは、容器ユニット１の元栓11を間接的に操作する元栓開閉手段を少なくとも具備する。以下、前記制御ユニットについて、その実施形態を説明するために模式的に例示した説明図（斜視図）である図２を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
この図２において、参照符号２は前記制御ユニットを示し、この制御ユニット２については、使用者が操作できる外部側に、カバー20を介して、接続継手14b、元栓を開閉するためのノブのような操作部材21、元栓アダプタ22、呼吸用気体の流量を調整するための流量設定ダイヤル23、カニューラ接続用のノズル（カニューラ供給口）24などが取り付けられている。なお、この制御ユニット２としては、使用者の呼吸サイクルを検知して使用者が必要とする前記呼吸用気体を吸気時に同調させて供給するデマンドレギュレーターを具備することがさらに好ましい。
【００２６】
以上のようにして構成される前記制御ユニット２は、前述のように容器ユニット１に装着されて使用されるのであるが、その際に、呼吸用気体を供給するための元栓11は元栓アダプタ22に係合し、この元栓アダプタ22は締過ぎ防止手段25を介して元栓開閉手段21に連結されている。このため、元栓開閉手段21を廻わせば、元栓11を開閉できる。また、接続継手14bは、容器ユニット１に具備された接続継手14aと着脱自在の対をなし、これらを接続させて連通させれば、呼吸用気体の流路が確立される。
【００２７】
次に、流量設定ダイヤル23については、このダイヤル23を廻すことによって、図１に示した減圧手段12を介して減圧された呼吸用気体の流量を適当な量に調整することができる。更に、デマンドレギュレーター（図示せず）は、使用者の呼吸を検知して、使用者の吸気時に同調させて呼吸用気体を供給するための制御を行う。そして、最後にカニューラ接続用のノズル24は、図示省略したフレキシブル導管と接続するための役割を果たし、このフレキシブル導管の他端には使用者の口及び鼻腔内へ呼吸用気体を供給するためのカニューラあるいはマスクが接続される。
【００２８】
以上のように構成される本発明の制御ユニット２に係る実施形態例において、本発明の一大特徴とするところは、元栓開閉手段21が締過ぎ防止手段25を具備することにある。そこで、本発明の特徴的な構成である締過ぎ防止手段25と、元栓開閉手段21、元栓アダプタ22、及び元栓11の関係について、図３を参照しながら以下に詳しく説明する。
【００２９】
なお、前記締過ぎ防止手段25は、容器ユニット１側にではなく、制御ユニット２側に取り付けられることが好ましい。何故ならば、このようにすることによって、通常、容器ユニット１の数量に対して、その３分の１程度の数量だけが流通している制御ユニット２に対して、締過ぎ防止手段25を設ければ良いため、低コストに抑えられるからである。しかも、このようにすることによって、制御ユニット２は常に使用者の下に置かれることなり、頻繁に移送されることがなくなり、容器ユニット１の場合のように流通時の取扱い業者によって手荒く扱われることがなくなる。このため、故障率を激減させることができ、締過ぎ防止手段25が何らかの理由で故障してしまった場合でも、制御ユニット２を容器ユニット１から分離すれば、簡単かつ確実に元栓11を閉じることもできる。
【００３０】
更に、前記図３において、カバー20に回転自在に取り付けられた元栓開閉手段21と元栓アダプタ22は、締過ぎ防止手段25を通じて連結されている。元栓アダプタ22には元栓11に係合するようにスプライン状に複数本の溝22aが施してあり、加えて口元部には面取りも備えている。よって、制御ユニット２を図の矢印方向に装着するだけで、自ずと元栓アダプタ22と元栓11は連動する状態になり、これによって、元栓アダプタ22と元栓11とは同位相で回転できるようになる。
【００３１】
以上に述べた締過ぎ防止手段25の詳細について、前記図３に加えて図４をも援用しながら以下に説明する。なお、図４では、制御ユニット２部分に関して、内部構造がよく分かるように、その一部に断面を施してある。
【００３２】
なお、図４の実施形態例では、元栓開閉手段21を操作する際に元栓アダプタ22へ伝達されるトルクを制御するために摩擦クラッチ方式を用いており、この摩擦クラッチの構成は、固定板25a、可動板25b、そして、スプリング25cを含んで構成される。このとき、前記固定板25aは、その他端が元栓アダプタ22に連結固定されているため、固定板25aと元栓アダプタ22は連動して同位相で回転することができる。更に、可動板25bは回転方向が元栓開閉手段21と同位相で回転するが、スラスト方向にも移動可能な状態で取り付けられている。また、可動板25bは固定板25aにスプリング25cによって押し付けられており、この押し付け力の作用によって摩擦力が生じ、この摩擦力によってトルクを伝達する仕組みになっている。
【００３３】
したがって、元栓11を閉じる場合を考えると、元栓開閉手段21を回すトルクが摩擦力よりも小さくなると、固定板25aと可動板25とbは同位相で回転するが、元栓開閉手段21を回す力が摩擦力よりも大きくなると、固定板25aと可動板25bの間に滑りが生じ、トルクが伝達されなくなる。その際、固定板25aと可動板25bとの間の相互接触面側に設けられた鋸歯状の段差（ラチェット）25d、25eが互いに滑って、可動板25bがスラスト方向にカチカチと音を発生させて動く。このため、このような音の発生から締め過ぎているという状態を操作者に触感と共に聴覚を介して知らせることができる。
【００３４】
逆に、元栓11を開けようとする場合を考えると、この場合は鋸歯状の段差（ラチェット）25d、25eの立ち上がった面同士が噛み合って互に滑ることがないので、元栓開閉手段21を回す力はすべて元栓アダプタ22へ伝達される。したがって、直接、元栓11が過剰な力で締め付けられたような場合であっても、元栓開閉手段21によって間接的に開けることができる。
【００３５】
なお、以上に述べた実施形態におけるトルク伝達制御は、クラッチ方式によって行われるものであるが、本発明の主旨を変更しない範囲で、その他の方式、例えば、軸に巻き付けたバネの巻きつき力を利用したものなどほかの方式などを適宜採用することができることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明では、例えば呼吸器系疾患を有する患者あるいは高齢の女性介護者のように体力的にハンディを有する人達が大きな力で操作することなく、締め切ったことを確認しながら容易にかつ適正な力で酸素ボンベの元栓を締め切ることができる呼吸用気体供給装置を提供できるという効果を奏することができる。
【００３７】
しかも、従来技術のように酸素ボンベなどの容器部にそれぞれ過締め仕切り弁などを設けることを回避でき、これによって酸素ボンベを在宅患者の下へ移送する流通上の手荒い扱いに対しても対処することができ、更には、仮にその機能が発揮できない状況になっても、体力が衰えた患者であっても安全かつ確実に元栓の開閉を行うことができる呼吸用気体供給装置を提供することができるという極めて顕著な効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する容器ユニットの好ましい実施形態を説明するために模式的に例示した説明図（斜視図）である。
【図２】少なくとも締過ぎ防止手段を具備する制御ユニットの実施形態を説明するために模式的に例示した説明図（斜視図）である。
【図３】本発明に係る制御ユニットの実施形態例において、元栓アダプタと元栓の係合する部分の模式説明図である。
【図４】本発明の締過ぎ防止手段における実施形態例における内部構造の模式説明図である。
【符号の説明】
１ 容器ユニット
２ 制御ユニット
１０ 容器本体
１０ａ 容器首部
１１ 元栓
１２ 減圧手段
１３ 充填口
１４ａ 接続継手
１４ｂ 接続継手
２０ カバー
２１ 元栓開閉手段
２２ 元栓アダプタ
２２ａ 溝
２３ 流量設定ダイヤル
２４ カニューラ接続用ノズル
２５ 締過ぎ防止手段
２５ａ 固定板
２５ｂ 可動板
２５ｃ スプリング
２５ｄ 鋸歯状段差（固定板側）
２５ｅ 鋸歯状段差（可動板側）

Claims (4)

1. 高圧の呼吸用気体を充填した容器と、前記呼吸用気体を流通自在とする元栓と、前記元栓を介して前記容器から供給される高圧の前記呼吸用気体を減圧する減圧手段と、前記減圧手段によって減圧された前記呼吸用気体の流量を所定の流量に設定する流量設定手段と、前記元栓を間接的に開閉するために前記元栓に連結された元栓開閉手段と、前記元栓開閉手段に付設された前記元栓の締め過ぎを防止するための締過ぎ防止手段とを少なくとも具備し、かつ、前記容器、前記元栓及び前記減圧手段を少なくとも有する容器ユニットに対し、前記流量設定手段、前記元栓開閉手段及び前記締過ぎ防止手段を少なくとも有する制御ユニットが合体及び分離自在に構成された呼吸用気体供給装置。
2. 前記締過ぎ防止手段が、前記元栓を閉じる際には、前記締過ぎ防止手段を操作する力をクラッチ機構により制御して前記元栓の締め付け力として伝達し、前記元栓を開ける際には、前記締過ぎ防止手段を操作する力を前記元栓を開ける力として伝達する手段である請求項１記載の呼吸用気体供給装置。
3. 前記元栓を閉じるのに必要な力以上で操作された際に、聴覚、視覚、及び／又は触覚によって締め過ぎを知らせるための手段を具備した請求項１又は請求項２記載の呼吸用気体供給装置。
4. 使用者の呼吸サイクルを検知して使用者が必要とする前記呼吸用気体を吸気時と同調させて供給するデマンドレギュレーターを具備する請求項１〜３の何れかに記載の呼吸用気体供給装置。

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