JP6351207B2 - 呼吸用ガスの加温加湿器 - Google Patents

Description

本発明は、人工呼吸器や酸素吸入療法等に用いられる呼吸用ガスを適度の温度、湿度に維持するための加温加湿器に関する。

所定量の酸素を含んだ呼吸用ガスを患者の気道へ送る人工呼吸器や、酸素吸入療法のための装置が知られている。このような装置においては、患者に乾燥した呼吸用ガスが供給されると、時間の経過とともに患者の喉、鼻腔及び粘膜を乾燥させ、患者に不快感を与えるだけではなく、気道の損傷をもたらすおそれがある。このため、従来から呼吸用ガスに水蒸気を取り込んで適度の温度、湿度に維持するための加温加湿器が用いられてきた。

そして、呼吸用ガスの加温加湿器としては、例えば特許文献１又は特許文献２に開示されているような水を溜めたチャンバ内に呼吸用ガスを通過させ、蒸発した水分で加湿するもの等が知られている。しかし、このような加温加湿器においては、呼吸用ガスの加湿に伴い、チャンバ内に貯留された水が消費されるため、連続的に加湿を行うためには水の消費量に応じてチャンバ内に水を供給する必要がある。

そこで、例えば特許文献１には、チャンバ内にフロート（フロート部材）を配設し、水面上に浮かぶフロートを目視で確認することにより、チャンバ内の水位を確認することが記載されている。
また、特許文献２では、水面上に浮かぶフロートに給水口（水注入口）の封止部を設けており、その封止部が、チャンバ内の水が指定水位（第１水位）を超えると給水口を封止し、指定水位よりも下方にあるときには給水口を開放して、チャンバ内の水位を一定に保つことが記載されている。

特表２００４‐５１７６９３号公報 特開２０１２‐１８５８２５号公報

しかし、特許文献１に記載の加温加湿器においては、フロートの位置を目視で確認する必要があることから、使用者が常にチャンバ内の水位を監視しなければならず、使用者の負担が大きい。また、水の供給が適切になされない場合には、加湿効率が低下して呼吸用ガスを十分に加湿することができなくなる。
さらに、チャンバ内を清潔に保つために定期的に洗浄が行われるが、特許文献１や特許文献２に記載の加温加湿器のようなチャンバ内にフロートを設ける構成では、呼吸用ガスの経路内に配置される部品点数が多くなり、洗浄作業が煩雑になるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安定した加湿能力を維持して連続的な運転を可能とするとともに、チャンバ内の洗浄を容易に行うことができる呼吸用ガスの加温加湿器を提供することを目的とする。

本発明は、水を溜めた光透過性を有するチャンバ内に呼吸用ガスを流通させて加温加湿する呼吸用ガスの加温加湿器であって、前記チャンバの中心部に柱状体が立設状態に設けられ、前記チャンバの外部の発光部から水平方向に照射され前記柱状体を避けて前記チャンバ内を経由した照射光を前記チャンバの外部の受光部で受光することにより前記チャンバ内に溜められた水の水位を検出するセンサが備えられ、前記チャンバの周囲に該チャンバの前方を開放した状態とし、かつ前記チャンバの外周部の一部を覆うように円弧状に立設されて該チャンバ外周部から内部への外部光の入射を遮る外壁部が設けられ、前記発光部及び前記受光部は、前記外壁部の周方向の先端と前記柱状体の外周面との間を進行する外部光が前記受光部に到達することがないように配置されており、前記外壁部の前記チャンバに対向する壁面は、反射防止面とされ、前記受光部は、前記外壁部の前記チャンバに対向する壁面に設けられていることを特徴とする。

チャンバ内の水の量（水位）をセンサにより管理することができ、センサの出力に応じて給水を行うことで安定した加湿能力を維持して加温加湿器の連続的な運転を確保することができる。センサはチャンバの外部に配置されており、チャンバの外部から呼吸用ガスの経路内に非接触の照射光によってチャンバ内の水位を検知する構成とされているため、チャンバ内の洗浄作業を容易に行うことができる。

また、センサは、発光部から照射される照射光を受光部により検知する構成とされることから、受光部に照射光以外の外部からの光（外部光）が入射すると、誤検知するおそれがある。そこで、本発明の加温加湿器においては、チャンバの外部に外壁部を設けるとともに、内部の柱状体との間で外部光の進路を制限して、外部光が受光部に到達することがないように配慮されている。したがって、チャンバの取り扱い性を損なうことなく、センサの検出精度の信頼性を高めることができ、チャンバの水位を安定させて管理することが可能である。この場合、外壁部はチャンバ外周部の全周を覆うことなく、一部を覆う構成とされていることから、チャンバの着脱性が損なわれることや、使用時にチャンバ内部の環境を使用者が目視で確認できなくなること等を回避することができる。
また、外壁部のチャンバに対向する壁面が反射防止面とされていることにより、外部光が外壁部で反射して受光部に入射されることを防止でき、センサの検出精度の信頼性をより一層高めることができる。

本発明の呼吸用ガスの加温加湿器において、前記受光部は、前記外壁部の前記チャンバに対向する壁面の周方向の一端部の背部に設けられ、該一端部に前記受光部の受光面に垂直方向に離間して配置される開口部が設けられ、前記壁面の他端を経由して前記柱状体の外周面の接線方向に進行する外部光の到達点及び前記開口部の内周縁を経由する前記柱状体の外周面の接線方向に進行する外部光の到達点が、前記受光部の設置位置からずれた位置に設定される。
いわゆるマスクとして機能する開口部を形成することにより、受光部に略垂直に入射する光だけを検知させることができるので、外部光の影響をより低減させることができる。
また、上記のように外壁部と柱状体との間を進行する外部光の到達点が受光部に到達することがないように受光部を設置することで、受光部に直接入射しようとする外部光を排除することができる。

本発明の呼吸用ガスの加温加湿器において、前記チャンバには、前記チャンバ内に呼吸用ガスを取り入れる吸入口と、前記チャンバ内で加湿された呼吸用ガスを外部に導き出す吹出口と、ヒータにより加熱される円柱状の加熱板と、前記チャンバ内の水に一部を浸漬させて湿潤状態に保たれるシート状加湿部材とが備えられ、前記柱状体は、前記シート状加湿部材と間隔をおいて配置され、前記チャンバの内部空間を前記シート状加湿部材が配置される加湿空間とその加湿空間に隣接する予熱空間との二重のリング状空間に区画する円筒状の仕切り板により構成されており、前記シート状加湿部材は前記加熱板に面接触するとともに、その表面に沿って前記呼吸用ガスを流通させるように配置され、前記予熱空間に前記吸入口が設けられ、前記加湿空間に前記吹出口が設けられ、前記予熱空間と前記加湿空間とは前記柱状体に設けられる連通部によって前記呼吸用ガスを前記予熱空間から前記加湿空間に流通する構成とされているとよい。

本発明によれば、チャンバ内の水位をチャンバの外部に配置されたセンサにより検出して管理できることから、センサの出力に応じて給水を行うことができ、安定した加湿能力を維持して連続的な運転を確保することができる。また、チャンバの外部から呼吸用ガスの経路内に非接触の照射光によってチャンバ内の水位を検知する構成とされているので、チャンバ内の洗浄作業を容易に行うことができる。さらに、外部光の影響を低減することができることから、センサの検出精度の信頼性を高めることができる。

本発明の呼吸用ガスの加温加湿器の一実施形態を示す全体斜視図である。 図１に示す加温加湿器のチャンバの蓋部を開けた状態を示す斜視図である。 加温加湿器のチャンバ部分の断面斜視図である。 図３に示す状態からチャンバを取り外した状態を示す断面斜視図である。 図３におけるＡ‐Ａ線に沿う断面図である。 容器部からタワーユニットを取り外した状態を示す要部断面斜視図である。 センサの構成を説明する図であり、（ａ）が発光部を３つ搭載した発光基板の斜視図であり、（ｂ）が受光部を３つ搭載した受光基板の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る呼吸用ガスの加温加湿器について、図面を参照しながら説明する。
図１に示す本実施形態の呼吸用ガスの加温加湿器１００は、例えば、自発呼吸を補助して呼吸障害を治療するためのＣＰＡＰ装置等に接続されて用いられる。ＣＰＡＰ装置は、持続気道陽圧（ＣＰＡＰ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｉｒｗａｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）と呼ばれる方式の補助換気法を用いて患者に治療を施す装置であり、ネーザルプロング、気管挿管チューブ、鼻マスク等の患者インターフェースを介して所定量の酸素と空気との混合ガスからなる呼吸用ガスを患者に供給する。そして、加温加湿器１００は、患者に供給される呼吸用ガスを適度の温度及び湿度に維持するために設けられており、ＣＰＡＰ装置から送られる呼吸用ガスは加温加湿器１００で加温加湿され、患者に供給されるようになっている。

加温加湿器１００は、図１に示すように、制御部等が内蔵された本体１と、本体１と一体に設けられた基台２と、基台２に着脱可能に設けられたチャンバ３と、チャンバ３内に呼吸用ガスを送り込む供給用ホース４と、加温加湿後の呼吸用ガスをチャンバ３から患者インターフェースに送り出すインターフェース接続ホース５と、チャンバ３内に水を供給する給水部６とを備える。
また、加温加湿器１００の基台２には、チャンバ３内に溜められた水の水位を検出するためのセンサ２０（図５参照）が設けられており、加温加湿器１００の運転時にチャンバ３内の水位に応じて、給水部６から水が供給されるようになっている。その詳細は、後述する。
なお、加温加湿器１００は、図１に示すように、キャスタ７１により移動自在な架台７上に載置されており、架台７とともに全体を移動可能になっている。

基台２は、チャンバ３の下部を嵌め込むことによりチャンバ３を装着可能な凹部２１が形成されており、その凹部２１の中心部にほぼ円柱状のヒータ２２が垂直に立設されている。そして、ヒータ２２の表面は、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）からなるヒートシンク２３で気密に覆われた構成とされている。

チャンバ３は、水を溜める容器部８とその容器部８の上部に取り付けられる蓋部９とから構成されており、容器部８と蓋部９とで構成されるチャンバ３の内部空間に呼吸用ガスを通過させることにより、呼吸用ガスを加温加湿できるようになっている。
また、チャンバ３の容器部８及び蓋部９は、例えばポリカーボネート樹脂（ＰＣ）やＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ポリスルホン樹脂（ＰＳＵ）等の光透過性を有する透明な樹脂により形成されている。

蓋部９は、本体１に設けられるヒンジ機構部２４に着脱可能に設けられるとともに、容器部８に係合するロック部２５を有する構成とされている。蓋部９は、ヒンジ機構部２４に装着された状態では、ヒンジ機構部２４の基端部により本体１に回動自在に支持され、図２に示すように、容器部８の上部を開閉できるようになっている。なお、蓋部９は、ヒンジ機構部２４から脱離させた状態においても容器部８の上部に着脱することができる。
また、蓋部９には、図１及び図２に示すように、チャンバ３の内部空間に呼吸用ガスを取り込む吸入口４１と、チャンバ３内で加湿された呼吸用ガスを外部に導き出す吹出口５１と、チャンバ３内に加湿用の水を供給する給水口６１とが設けられている。そして、吸入口４１は供給用ホース４に接続され、吹出口５１はインターフェース接続ホース５に接続され、吸水口６１は給水部６に接続されている。

容器部８には、図３及び図４に示すように、底部の中心部に熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）からなる加熱板８１が設けられている。この加熱板８１は、ほぼ円筒スリーブ状の胴体部の上端を天板部に一体に閉塞した形状に形成されている。そして、加熱板８１の外周面８１ａがチャンバ３の内部空間の一部を構成しており、内部空間がリング状の空間に形成されている。また、加熱板８１の胴体部の内側には、容器部８を基台２に装着する際にヒートシンク２３が挿入されるようになっている。
この場合、ヒートシンク２３と加熱板８１とは、上方に向かうにしたがって漸次縮径するように若干のテーパ状に形成され、ヒートシンク２３の外周面２３ａと加熱板８１の内周面８１ｂとがほぼ同じ傾斜角度に形成されていることにより、ヒートシンク２３に加熱板８１を嵌合したときに、加熱板８１の内周面８１ｂとヒートシンク２３の外周面２３ａとが面接触し、ヒータ２２の熱がヒートシンク２３を介して加熱板８１に円滑に伝えられるようになっている。
そして、この加熱板８１の外周面８１ａに、シート状加湿部材１１を有するタワーユニット１０が着脱可能に取り付けられるようになっている（図６参照）。

タワーユニット１０は、図６に示すように、シート状加湿部材１１をほぼ円筒状に支持する枠体１２と、シート状加湿部材１１の周囲に間隔をあけて設けられる円筒状の仕切り板１３との二つの部品を組み合せて構成されている。そして、枠体１２と仕切り板１３とは、ポリプロピレン等の樹脂により形成されている。
枠体１２は、タワーユニット１０の長さ方向の両端に配置される円環部を４本の板状部で繋いだ形状とされており、板状部の間を塞ぐようにシート状加湿部材１１が取り付けられることにより、シート状加湿部材１１がほぼ円筒状に保持されている。この場合、加熱板８１が若干のテーパ状に形成されていることから、この加熱板８１の外周面８１ａにシート状加湿部材１１を緊密接触できるように、枠体１２の板状部及びシート状加湿部材１１も加熱板８１と同様に、上方に向かうにしたがって漸次縮径するように傾斜を設けた若干のテーパ状に形成されている。

また、仕切り板１３は、枠体１２の外側を覆う円筒状に形成されており、枠体１２と仕切り板１３とは、タワーユニット１０の両端部で接続されている。
そして、タワーユニット１０を容器部８の加熱板８１に取り付けた状態では、シート状加湿部材１１が加熱板８１の外周面８１ａに面接触するように配置されるとともに、仕切り板１３によりチャンバ３の内部空間を内側と外側との二重のリング状空間に区画する。したがって、チャンバ３の内部空間は、シート状加湿部材１１が配置される内側の加湿空間３１と、その加湿空間３１に隣接する予熱空間３２とに区画されることとなる。

また、仕切り板１３の下部には、予熱空間３２と加湿空間３１とを連通する連通部３３が設けられており、この連通部３３は、水面下に配置される下側連通部３４と、この下側連通部３４よりも上側に配置され水面ｗに近接して水面上に開口した上側連通部３５とにより構成されている。そして、容器部８内の水は、下側連通部３４により、予熱空間３２と加湿空間３１との間で流通可能とされ、予熱空間３２と加湿空間３１とに水が同じ水位で貯留される。
この場合、タワーユニット１０の下端部が水に浸漬するとともに、加熱板８１の下端部も水に浸漬して設けられるが、タワーユニット１０及び加熱板８１の大部分は水面上に露出して設けられる。このため、加熱板８１によってチャンバ３内の水を加熱することができるとともに、チャンバ３内の空間を温めることができ、チャンバ３の内部空間の湿度を高めることができる。

そして、蓋部９に設けられた吸入口４１及び給水口６１は、予熱空間３２に接続されている。一方、吹出口５１は加湿空間３１に接続されており、吸入口４１から取り込まれた呼吸用ガスは、連通部３３を介して予熱空間３２から加湿空間３１へと移動し、吹出口５１から取り出されるようになっている。

シート状加湿部材１１は、例えばレーヨンやポリエステル、綿などの天然素材により形成された不織布等の吸水性及び通気性に優れた材料が用いられる。このシート状加湿部材１１は、前述したようにタワーユニット１０を加熱板８１に取り付けた状態において、下端部が容器部８内の水に浸漬した状態とされる。これにより、シート状加湿部材１１が毛細管現象によって水を吸い上げてシート全域にわたって水が浸透し、水を含んだ湿潤状態が保たれる。
なお、シート状加湿部材１１は、枠体１２に接着することにより取り付けることができるが、予め枠体１２の成形時に金型内にシート状加湿部材１１を挿入しておくことで、枠体１２と一体化して設けることもできる。

チャンバ３内に水を供給する給水部６は、給水用バッグ６２と、この給水用バッグ６２とチャンバ３とを接続する給水ホース６３と、給水用バッグ６２内の水を送水する送水ポンプ６４とを備える。
給水ホース６３は、チャンバ３の蓋部９に設けられた給水口６１に接続されており、後述するセンサ２０の出力結果を受け、チャンバ３内に貯留された水の水位に応じて、給水用バッグ６２からチャンバ３内に水が供給されるようになっている。
また、図示は省略するが、加温加湿器１００には、チャンバ３内に呼吸用ガスを送り込むためのガス供給機（例えば、ＣＰＡＰ装置）が接続される。

センサ２０は、図５に示すように、一対の発光部２６と受光部２７とからなるユニットにより構成されており、発光部２６から水平方向（チャンバ３の水面ｗと平行）に照射された照射光Ｌを、その発光部２６と同じ高さに配置された対となる受光部２７で受光することにより、チャンバ３内に溜められた水の水位を検出するものである。

発光部２６には、例えば赤外線領域の波長光を発光するＬＥＤ光源が用いられる。なお、光源の波長域はこれに限定されるものではなく、他の領域の光源を使用することも可能である。
また、受光部２７には、発光部２６の光源の波長域に対応する感度を有する各種のフォトダイオードが用いられる。そして、発光部２６及び受光部２７は、図５に示すように、基台２に立設され、チャンバ３の周囲にチャンバ３の外周部の一部を覆うようにして形成された半円弧状の外壁部２９に取り付けられている。

本実施形態の加温加湿器１００においては、センサ２０は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、一対の発光部２６と受光部２７とからなるユニットを３組備える構成とされており、各ユニットを構成する発光部２６と受光部２７とは、チャンバ３の容器部８の外側に、その容器部８を挟むように配置されている。
そして、各発光部２６は、図７（ａ）に示すように、基板２６Ｂ上に高さ方向に間隔をあけて均等に配置されている。また、各受光部２７も基板２７Ｂ上に、発光部２６と同様の間隔をあけて高さ方向に均等に並べられており、ユニットごとに発光部２６と受光部２７とが同じ高さになるように配置されている。そして、受光部２７は、各ユニットの発光部２６から照射された照射光Ｌの照射方向に対してチャンバ３に貯留された水を経由することで屈折した方向に進行する照射光Ｌ１を、受光可能な位置に設けられている。

すなわち、照射光Ｌの光路よりもチャンバ３内に貯留された水の水位がセンサ２０の取り付け高さよりも高い位置にある場合は、発光部２６から照射された照射光Ｌがチャンバ３内の水を経由することにより屈折して進行方向が曲げられるので、受光部２７は、この屈折した照射光Ｌ１を受光可能な位置に設けられている。したがって、チャンバ３内の水位がセンサ２０の取り付け高さよりも低い場合は、照射光Ｌはチャンバ３内の水のない空間部を経由して略直進することとなり、その略直進する照射光Ｌ２を受光部２７で検出することができなくなる。
このように、センサ２０は、発光部２６から照射された照射光Ｌを受光部２７で検出できるか否かで、チャンバ３内の水位がセンサ２０の取り付け高さよりも高いか低いかを検出することができるようになっている。

また、センサ２０は、複数のユニットからなる受光部２７と発光部２６とを備えていることから、ユニットごとに異なる水位を検出することができるようになっている。したがって、各ユニットの検出結果によってチャンバ３内の水位がどのレベルにあるかを細かく検出することができる。
例えば、最も下側に配置された受光部２７ａと発光部２６ａとからなるユニットが照射光Ｌを検出しているが、中央に配置された発光部２６ｂと受光部２７ｂとからなるユニットが照射光Ｌを検出できない状態であれば、チャンバ３内の水位は、下側のユニットと中央のユニットとの間の高さにあることがわかる。また、下側のユニット及び中央のユニットが照射光Ｌを検出しているが、発光部２６ｃと受光部２７ｃとからなる上側のユニットが照射光Ｌを検出できない状態であれば、チャンバ３内の水位は、中央のユニットと上側のユニットとの間の高さにあることがわかる。したがって、これら３段階の高さに配置されたユニットの検出結果に基づき、チャンバ３内の水位を細かく検出することができるようになっている。
そして、センサ２０の検出結果（受光部２７ａ〜２７ｃの検出結果）に基づいてチャンバ３内の水位が判定され、チャンバ３内の水位が標準位置よりも下側であると判定されると、給水部６から水が自動給水されるようになっている。

また、センサ２０は、各ユニットの発光部２６ａ〜２６ｃの照射タイミングをずらして照射光Ｌを照射する構成とされており、隣接する受光部２７ａ〜２７ｃのそれぞれが異なる高さの照射光Ｌを拾って誤認識することが防止される。このため、ユニットごとに安定した検出を行うことができ、チャンバ３内の水位を正確に把握することができるようになっている。

また、上述したように、チャンバ３の外周部の一部は外壁部２９で覆われており、この外壁部２９で覆われたチャンバ３の外周部においては、チャンバ３に外部から入射する光（外部光）を遮ることができる。そして、発光部２６及び受光部２７は、外壁部２９の周方向の先端と仕切り板１３の外周面との間を進行する外部光が、受光部２６に到達することが無いように配置されている。
具体的には、受光部２７は、図５に示すように、外壁部２９のチャンバ３と対向する壁面２９ａの一端部（一端２９ｔの近辺）の背部に設けられ、その一端部に受光部２７の受光面２７ａに垂直方向に離間して配置される開口部２８が設けられている。この開口部２８は、発光部２６から照射される照射光Ｌではなく、チャンバ３の外部から照射される外部光が受光部２７に入り込むことがないように、マスクとして機能する。これにより、受光部２７に散乱光や斜め方向から入射する外部光を遮断することができる。
そして、壁面２９ａの他端２９ｓを経由して仕切り板１３の外周面の接線方向に進行する外部光（破線Ｓ１）の到達点、及び開口部２８の内周縁を経由して仕切り板１３の外周面の接線方向に進行する外部光（破線Ｓ２）の到達点が、受光部２７の設置位置からずれた位置となるように設定される。
これにより、発光部２６及び受光部２７は、破線Ｓ１〜Ｓ３で示すように、外壁部２９の壁面２９ａと仕切り板１３の外周面との間を進行する外部光が、受光部２７に到達することがないように配置され、受光部２７に直接入射しようとする外部光を排除することができ、予定された照射光Ｌ以外の光が受光部２７に直接入射することが防止される。

さらに、外壁部２９のチャンバ３に対向する壁面２９ａは反射防止面とされており、壁面２９ａに到達する外部光等の予定された照射光Ｌ以外の光を遮断し、これらの光が壁面２９ａで反射して受光部２７に入り込むことを防止している。
外壁部２９の壁面２９ａは、例えば光の反射率が低く遮光性能を有する植毛紙を貼り付けたり、艶消し塗装を施したりすることによって反射防止面とされる。
また、発光部２６と受光部２７とを間欠駆動しておき、各発光部２６の発光タイミングと各受光部２７の受光タイミングとを一致させることによっても、外部光の影響を低減することができる。

次に、加温加湿器１００の動作について説明する。
チャンバ３内に呼吸用ガスを供給する前に、給水用バッグ６２からチャンバ３内に給水を行う。これにより、シート状加湿部材１１の下端部が水面下に浸漬され、シート状加湿部材１１が水を吸い上げて湿潤状態となる。そして、この状態でガス供給機を駆動することにより、呼吸用ガスを吸入口４１からチャンバ３内に供給する。

呼吸用ガスは、まず予熱空間３２に導入され、この予熱空間３２に取り込まれた呼吸用ガスは、仕切り板１３の上側連通部３５に向かって下向きに流れる。この予熱空間３２を通過する際に、呼吸用ガスは予備的に加温されるとともに、チャンバ３内の水面ｗ等から予熱空間３２内に蒸発している水蒸気により予備的に加湿される。そして、仕切り板１３の上側連通部３５を通過して加湿空間３１へと移動する際に、呼吸用ガスは水面に近接する上側連通部３５を通ることで、水面ｗに接触して加湿が促進される。
加湿空間３１に取り込まれた呼吸用ガスは、流れの向きを上向きに変えて上部の吹出口５１に向かって流れる。この際、呼吸用ガスは、加熱板８１によって温められた湿潤状態のシート状加湿部材１１の表面をなぞるようにその表面に沿って流れることにより、シート状加湿部材１１に含まれる水分を気化させ、その水蒸気が取り込まれることで加湿される。そして、加湿された呼吸用ガスは、吹出口５１から外部へと取り出される。

なお、シート状加湿部材１１は、呼吸用ガスを加湿することで水分が奪われる形となるが、シート状加湿部材１１の下端部を水面下に浸漬させているので、呼吸用ガスを加湿すると同時に水を吸い上げて湿潤状態が保たれる。このため、呼吸用ガスを連続して加湿することができる。
また、チャンバ３内の水が消費されることに伴い水位が低下するが、加温加湿器１００においては、センサ２０の出力結果（受光部２７の検出結果）に基づいてチャンバ３内の水位が判定されるようになっており、チャンバ３内の水位が標準位置よりも下側であると判定されると、給水部６から水が自動給水されるようになっている。
したがって、センサ２０の出力に応じて給水を行うことでチャンバ３内の水位を所定の範囲内で管理することができ、安定した加湿能力を維持して加温加湿器１００の連続的な運転を確保することができる。
具体的には、センサ２０の中央の高さに配置される発光部２６ｂと受光部２７ｂとからなるユニットにおいて、照射光Ｌが検出されない状態となると水が供給され、照射光Ｌが検出されると水の供給が停止されるようになっている。

なお、センサの下側のユニット（発光部２６ａ及び受光部２７ａ）で信号が出力されなくなった場合は、チャンバ３内の水位が「低水位」と判定される。また、最も上側のユニット（発光部２６ｃ及び受光部２７ｃ）の信号が検出された場合は、チャンバ３内の水位が「高水位」と判定される。そして、「低水位」又は「高水位」と判定された場合は、警報を出すように設定されており、安全性の向上を図るとともに使用者の管理の手間を省くことができるようになっている。

また、上記実施形態においては、センサ２０の受光部２７をチャンバ３に貯留された水を経由することで屈折した方向に進行する照射光Ｌ１を捉える位置に配置する構成としたが、受光部２７をチャンバ３内の空間部を略直進する照射光Ｌ２を受光可能な位置に設ける構成とすることもできる。
この場合、チャンバ３内の水位がセンサ２０の取り付け高さよりも低い場合に、受光部２７で照射光Ｌを検出することができるが、水位がセンサ２０の取り付け高さよりも高い場合は、照射光Ｌがチャンバ３内の水を経由する際に屈折して進行方向が曲げられるために受光部２７で照射光Ｌを検出することができなくなる。したがって、この場合においても、上記実施形態の加温加湿器１００と同様に、照射光Ｌを受光部２７で検出できるか否かで、チャンバ３内の水位がセンサ２０の取り付け高さよりも高いか低いかを検出することができる。
なお、反射方式では、チャンバ３の傷や汚れにより誤検出のおそれがあるが、屈折透過方式では、その誤検出のおそれが少ない。

また、センサ２０を構成する各ユニットの発光部２６と受光部２７とを、隣接するユニットごとに照射方向が逆向きとなるように交互に配置する構成とすることもできる。
隣接するユニットの発光部２６が照射する照射光の照射方向が逆向きになっているので、隣接するユニットの照射光を受光部２７で誤認識するおそれがなく、チャンバ３内の水位の検出をより正確に行うことができる。

このように、本実施形態の加温加湿器１００によれば、チャンバ３内の水位をセンサ２０により管理することができ、センサ２０の出力に応じて給水を行うことで安定した加湿能力を維持して加温加湿器１００の連続的な運転を確保することができる。
また、チャンバ３内の清浄化のために、チャンバ３を洗浄することが定期的に行われるが、本実施形態の加温加湿器１００においては、センサ２０はチャンバ３の外部に配置されており、チャンバ３の外部から呼吸用ガスの経路内に非接触の照射光Ｌによってチャンバ３内の水位を検知する構成とされているため、チャンバ３内の洗浄作業を容易に行うことができる。

また、本実施形態の加温加湿器１００においては、チャンバ３の周囲を全周覆うことなく、チャンバ３の外部に外壁部２９を設けるとともに、内部の仕切り板１３（柱状体）との間で外部光の進路を制限して、外部光が受光部２７に到達することがないように配慮されている。
したがって、チャンバ３の取り扱い性を損なうことなく、受光部２７に外部光が入射することによる誤認識を防止でき、センサ２０の検出精度の信頼性を高めることができるので、チャンバ３内の水位を安定させて管理することができる。
この場合、外壁部２９は、半円弧状に設けられチャンバ３の外周部の一部を覆う構成とされていることから、加温加湿器１００の前方が開放状態とされる。したがって、チャンバ３を洗浄する際に、チャンバ３（容器部８及び蓋部９）の基台２への着脱を容易に行うことができる。また、使用時にチャンバ３の内部環境を使用者が目視で確認することもできるようになっており、加温加湿器１００の取り扱い性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１ 本体
２ 基台
３ チャンバ
４ 供給用ホース
５ インターフェース接続ホース
６ 給水部
７ 架台
８ 容器部
９ 蓋部
１０ タワーユニット
１１ シート状加湿部材
１２ 枠体
１３ 仕切り板
２０ センサ
２１ 凹部
２２ ヒータ
２３ ヒートシンク
２４ ヒンジ機構部
２５ ロック部
２６，２６ａ〜２６ｃ 発光部
２６Ｂ，２７Ｂ 基板
２７，２７ａ〜２７ｃ 受光部
２８ 開口部
２９ 外壁部
２９ａ 壁面
２９ｔ 一端
２９ｓ 他端
３１ 加湿空間
３２ 予熱空間
３３ 連通部
３４ 下側連通部
３５ 上側連通部
４１ 吸入口
５１ 吹出口
６１ 給水口
６２ 給水用バッグ
６３ 給水ホース
６４ 送水ポンプ
７１ キャスタ
８１ 加熱板
１００ 呼吸用ガスの加温加湿器

Claims (3)

1. 水を溜めた光透過性を有するチャンバ内に呼吸用ガスを流通させて加温加湿する呼吸用ガスの加温加湿器であって、前記チャンバの中心部に柱状体が立設状態に設けられ、前記チャンバの外部の発光部から水平方向に照射され前記柱状体を避けて前記チャンバ内を経由した照射光を前記チャンバの外部の受光部で受光することにより前記チャンバ内に溜められた水の水位を検出するセンサが備えられ、前記チャンバの周囲に該チャンバの前方を開放した状態とし、かつ前記チャンバの外周部の一部を覆うように円弧状に立設されて該チャンバ外周部から内部への外部光の入射を遮る外壁部が設けられ、前記発光部及び前記受光部は、前記外壁部の周方向の先端と前記柱状体の外周面との間を進行する外部光が前記受光部に到達することがないように配置されており、前記外壁部の前記チャンバに対向する壁面は、反射防止面とされ、前記受光部は、前記外壁部の前記チャンバに対向する壁面に設けられていることを特徴とする呼吸用ガスの加温加湿器。
2. 前記受光部は、前記外壁部の前記チャンバと対向する壁面の周方向の一端部の背部に設けられ、該一端部に前記受光部の受光面に垂直方向に離間して配置される開口部が設けられ、前記壁面の他端を経由して前記柱状体の外周面の接線方向に進行する光の到達点及び前記開口部の内周縁を経由する前記柱状体の外周面の接線方向に進行する光の到達点が、前記受光部の設置位置からずれた位置に設定されることを特徴とする請求項１記載の呼吸用ガスの加温加湿器。
3. 前記チャンバには、前記チャンバ内に呼吸用ガスを取り入れる吸入口と、前記チャンバ内で加湿された呼吸用ガスを外部に導き出す吹出口と、ヒータにより加熱される円柱状の加熱板と、前記チャンバ内の水に一部を浸漬させて湿潤状態に保たれるシート状加湿部材とが備えられ、前記柱状体は、前記シート状加湿部材と間隔をおいて配置され、前記チャンバの内部空間を前記シート状加湿部材が配置される加湿空間とその加湿空間に隣接する予熱空間との二重のリング状空間に区画する円筒状の仕切り板により構成されており、前記シート状加湿部材は前記加熱板に面接触するとともに、その表面に沿って前記呼吸用ガスを流通させるように配置され、前記予熱空間に前記吸入口が設けられ、前記加湿空間に前記吹出口が設けられ、前記予熱空間と前記加湿空間とは前記柱状体に設けられる連通部によって前記呼吸用ガスを前記予熱空間から前記加湿空間に流通する構成とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の呼吸用ガスの加温加湿器。
   

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