JP6666701B2 - 水素ガス供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は水素ガス供給装置に関し、特に水素ガスを間欠投与する水素ガス供給装置に関する。
炎症治療や虚血性再灌流を含む様々な治療において、水素ガスや水素水を用いることが近年注目されている（例えば特許文献１、非特許文献１）。
水素には、ヒドロキシラジカル還元作用、グレリン分泌促進作用、ＦＧＦ（Fibroblast growth factor）２１の誘導といった作用があることが報告されている（非特許文献１等）。また水素は最小の分子であり、あらゆる臓器とそれを構成する細胞にまで容易に到達することができる。水素は、上述の作用を奏することにより、酸化ストレスや放射線による細胞死の抑制、虚血性再灌流障害の抑制、抗炎症、糖尿病抑制、パーキンソン病抑制等の効果を奏する（非特許文献１等）。さらに水素を用いた治療や健康法は、人に対する安全性も高いとされている（非特許文献１等）。このような背景から、水素を含有する水素含有ガスや水素含有水が健康増進産業や医療現場において非常に注目を集めている（非特許文献１〜非特許文献５等）。
非特許文献６は、水素を間欠的に投与することにより治療効果を高める方法を開示している。非特許文献６は、水素を間欠的に投与することによって６症例中４症例において高い効果が得られたことを示している。
国際公開第２００７／０２１０３４号
大澤郁朗 著、「水素分子医学の現状と展望」、２０１１年２月８日、基礎老化研究 35(1),p.1-8 神奈川新聞、２００７年５月８日朝刊 毎日新聞、２００７年５月８日朝刊 朝日新聞、２００７年５月８日朝刊 読売新聞、２００７年５月８日朝刊 Ito .et al. "Drinking hydrogen water and intermittent hydrogen gas exposure, but not lactulose or continuous hydrogen gas exposure, prevent 6-hydorxydopamine-induced Parkinson’s disease in rats", Medical Gas Research 2012, 2:15
上述（非特許文献６）のように、水素を間欠的に投与することによって高い治療効果を得ることができる。水素を間欠投与する場合、水素含有ガス（第１ガス）と水素を含まないガス（第２ガス、例えば空気）を交互に投与する。しかしながら、水素を供給する供給路（例えばチューブ等）の残存ガスの影響を受けて、所望濃度の水素を投与できない恐れがある。例えば水素２％の水素含有ガスと治療用空気（水素０％）を交互に出力する場合、２％の水素含有ガスの出力を開始した際にチューブ内に治療用空気が残存している。そのため、２％の水素を体内に投与することが困難となる。すなわち、一般的な水素間欠投与方式では、所望の濃度の水素を投与することが困難であり、水素の間欠投与の効果を十分に得られないという問題があった。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、効果的な水素の間欠投与を行うことができる水素ガス供給装置を提供することを主たる目的とする。
本発明にかかる水素ガス供給装置の一態様は、
水素を含む水素含有ガスと水素を含まない水素非含有ガスの一方を切替指示に応じて出力する切替部と、
前記切替部から出力されたガスを被験者に供給する出力部と、
経過時間に応じて前記切替部に前記切替指示を通知すると共に、前記切替部から出力される水素量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記水素非含有ガスから前記水素含有ガスへの切替開始からの第１期間において出力される単位時間当たりの水素量が、前記第１期間に後続する第２期間において出力される単位時間当たりの水素量よりも多くなるように制御する、ものである。
制御部は、水素非含有ガスから水素含有ガスに出力を切り替えてから一定期間（第１期間）の単位時間当たりの水素量が後続期間（第２期間）よりも多い状態とする。第１期間の水素量が多いために、出力部に残存する水素非含有ガスの影響を速やかに排除するように働く。これにより、ガス切替時に被験者に対する水素の投与量が少なくなるという問題を緩和できる。すなわち、水素含有ガスの出力開始から水素を被験者に効果的に投与することができる。
本発明は、効果的な水素の間欠投与を行うことができる水素ガス供給装置を提供することができる。
一般的な水素ガス供給装置３００のブロック図である。 一般的な水素ガス供給装置３００の動作を示す概念図である。 実施の形態１にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる水素ガス供給装置１００の動作を示す概念図である。 実施の形態１にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる水素ガス供給装置１００の動作を示す概念図である。 実施の形態２にかかる水素ガス供給装置１００の動作を示す概念図である。 実施の形態３にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。 実施の形態４にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。 実施の形態５にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。 実施の形態６にかかる水素ガス供給装置１００の動作を示す概念図である。
はじめに一般的な水素ガスの間欠投与の問題点について改めて説明する。図１は、水素ガスの間欠投与を行う一般的な水素ガス供給装置３００の構成を示すブロック図である。
水素ガス供給装置３００は、計時部３１０、制御部３２０、第１ガスタンク３３０、第２ガスタンク３４０、切替部３５０、及び出力部３６０を有する。計時部３１０は、所謂タイマーである。制御部３２０は、計時部３１０が所定の時間になった場合に切替部３５０に対してガス切替信号を出力する。第１ガスタンク３３０は、第１ガスを保持するタンクである。第１ガスは、水素濃度がｘ％（４＞ｘ＞０）とする。第２ガスタンク３４０は、第２ガスを保持するタンクである。第２ガスは、水素を含まないガス（例えば空気）とする。切替部３５０は、ガス切替信号をトリガとして第１ガス及び第２ガスの一方のみを出力部３６０に供給する。出力部３６０は、切替部３５０から出力されたガスを被験者に供給する。出力部３６０は、ガスチューブ、リザーババック、マスク、等から任意の部材を選択して構成され得る。
図２は、第１ガスの流量、第２ガスの流量、及び水素投与量を示す模式図である。図２（Ａ）は、第１ガス（水素ｘ％）の流量を示す図である。図２（Ｂ）は、第２ガス（水素０％）の流量を示す図である。図２（Ｃ）は、被験者に投与される水素濃度（実線）と理想的な水素濃度（点線）を示す図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）の時間軸は共通しているものとする。
ここで出力部３６０の容量をＶ（Ｌ）とし、被験者に投与される気体流量をＱ（Ｌ／ｓｅｃ）とする。この場合、図２（Ｃ）の実線に示す水素濃度は以下の式（１）のように示される（式（１）においてｅは自然対数の底）。
Ｃ（ｔ）＝Ａ×（１−ｅ−ｔ／Ｔ）
Ｔ＝Ｖ／Ｑ [ｓｅｃ] ---式（１）
切替部３５０は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３において第１ガスと第２ガスの出力を切り替えている。しかしながら出力部３６０の容量（Ｖ）と気体流量（Ｑ）の影響により、水素濃度は、図２（Ｃ）に示すようになだらかに変化している。また出力部３６０内に残存する第２ガスの影響を受けて、水素濃度はｘ％に到達しない。このように２つのガス（第１ガス、第２ガス）を交互に供給しても、互いの影響を受けて水素濃度がなだらかに変化してしまう。すなわち水素を供給したいタイミング（時刻ｔ１〜ｔ２）であっても所望濃度（ｘ％）よりも低い濃度の水素しか供給できず、水素を供給したくないタイミング（時刻ｔ２〜ｔ３）にも微量の水素を供給してしまっていた。これにより間欠投与の効果が十分に得られないという問題があった。以下、当該問題を解決する構成について説明する。
＜実施の形態１＞
続いて、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図３は、本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。水素ガス供給装置１００は、被験者に対して水素ガスを供給する単体装置であってもよく、人工呼吸器等に組み込まれた組み込み装置であってもよい。
水素ガス供給装置１００は、計時部１１０、制御部１２０、流量バルブ１２１、流量バルブ１２２、第１ガス供給源１３０、第２ガス供給源１４０、切替部１５０、及び出力部１６０を備える。水素ガス供給装置１００は、出力部１６０と接続した被験者に対して水素を間欠的に供給する装置である。
計時部１１０は、いわゆるタイマーである。計時部１１０は、図示しない水晶振動子等を用いて計時処理を行う。
第１ガス供給源１３０は、水素を含む水素含有ガスである第１ガスを供給する。第１ガスは治療用のガスである。第１ガス供給源１３０は、第１ガスが充填されたガスボンベであってもよく、内部的に発生させた水素を他のガスと混合して第１ガスを生成する構成であってもよい。第１ガスを内部生成する構成である場合、例えば第１ガス供給源１３０は純水を電気分解することにより水素を発生させる電気分解ユニットなどを備える構成であればよい。以下の説明では、第１ガスの水素含有濃度をｘ％（０＜ｘ＜４）とする。
第２ガス供給源１４０は、水素を含まない水素非含有ガスである第２ガスを供給する。ここで「水素を含まない」とは、治療効果のある量の水素を含まないとの意味であり、例えば０．００１％程度の水素が含有されている場合をも含む概念である。第２ガスは、例えば治療用空気等であればよい。第２ガス供給源１４０は、第２ガスが充填されたガスボンベ等であればよい。
切替部１５０は、制御部１２０から入力される切替指示（例えば切替信号）に応じて第１ガス及び第２ガスの一方を出力部１６０に供給する。切替部１５０は、例えば電磁弁等により構成されれば良い。
出力部１６０は、切替部１５０から出力されたガスを被験者に投与する。出力部１６０は、例えばガス用のチューブ等から構成されていればよい。なお出力部１６０は、リザーババッグや呼吸器用のマスク等と適宜接続する構成であればよい。
制御部１２０は、計時部１１０を監視し、経過時間を取得する。そして制御部１２０は、あらかじめ定められたタイミングとなった場合にガス出力を切り替えるための切替指示を切替部１５０に通知する。例えば制御部１２０は、３０秒毎にガス出力を切り替える設定となっている場合、経過時間を監視して３０秒経過する度に切替指示を切替部１５０に出力する。なおガス出力を切り替えるタイミングは、図示しない操作部（例えば水素ガス供給装置１００の筐体上に設けられたボタン等のインターフェイス）を介して適宜変更できるように構成すればよい。
また制御部１２０は、流量バルブ１２１及び流量バルブ１２２を制御することによって、第１ガスと第２ガスの出力量を制御する。流量バルブ１２１は、第１ガス供給源１３０から出力される第１ガスの出力量を調整する調整手段である。流量バルブ１２２は、第２ガス供給源１４０から出力される第２ガスの出力量を調整する調整手段である。なお流量調整は、バルブ以外の構成を用いて実現してもよい。
制御部１２０は、第１ガスから第２ガスへの出力切り替えを開始する際に、当該開始からの一定期間（第１期間）の単位時間当たりの第１ガスの流量を、後続する期間（第２期間）の単位時間当たりの第１ガスの流量よりも多くする。同様に第２ガスから第１ガスへの出力切り替えを開始する際に、当該開始からの一定期間（第３期間）の単位時間当たりの第２ガスの流量を、後続する期間（第４期間）の単位時間当たりの第２ガスの流量よりも多くする。当該制御の詳細及び意義を図４を参照して説明する。
図４（Ａ）は、第１ガス（水素ｘ％）の流量を示す図である。図４（Ｂ）は、第２ガスの流量を示す図である。図４（Ｃ）は、被験者に投与される水素濃度（実線）を示している。なお図４（Ｃ）は、図２（Ｃ）における水素濃度（点線）も合わせて示している。以下の説明では、ｘ％の水素を被験者に間欠投与することが要求されているものとする。図４（Ａ）〜（Ｃ）の時間軸は共通しているものとする。
制御部１２０は、所定のタイミング（本例ではｔ１、ｔ２、ｔ３）で第１ガスの出力と第２ガスの出力を切り替える。これにより、第１ガス及び第２ガスの一方のみが切替部１５０から出力される。
制御部１２０は、第１ガスへの切替のタイミングから一定時間（第１期間）に渡り、出力する単位時間当たりの水素量を多い状態とする。すなわち制御部１２０は、切替直後の第１期間の単位時間当たりの水素量が、後続する第２期間の単位時間当たりの水素量よりも多くなるように制御する。第１期間とは、第１ガス（水素含有ガス）への切替のタイミングからの一定時間である。なお第１期間は、第１ガスへの切替のタイミングの直後から開始されることが望ましいが、切替開始のタイミングからの若干のタイムラグ（例えば切替から０．５〜１秒程度後に第１期間が開始する）があっても構わない概念である。
第２期間とは、第１期間が終了した後の期間であって、第１ガスを供給している期間を示す。制御部１２０は、第１ガスの流量制御により出力する水素量を調節する。例えば第１期間が１秒である場合、第１期間における第１ガスの流量は、第２期間における１秒間（単位時間＝１秒）の第１ガスの流量よりも多い。これにより、第１期間の単位時間当たりの出力水素量が第２期間の単位時間当たりの出力水素量よりも多くなる。当該制御は、流量バルブ１２１のバルブ調整により実現すればよい。
同様に制御部１２０は、第２ガス（水素非含有ガス）への切替のタイミングから一定時間（第３期間）に渡り、出力する単位時間当たりの第２ガスの流量を多い状態とする。すなわち制御部１２０は、切替からの第３期間の単位時間当たりの第２ガスの流量が、後続する第４期間の単位時間当たりの第２ガスの流量よりも多くなるように制御する。第３期間とは、第２ガスへの切替のタイミングからの一定時間である。第３期間は、第２ガスへの切替のタイミングの直後から開始されることが望ましいが、切替開始のタイミングから若干のタイムラグ（例えば切替から０．５〜１秒程度経過してから第３期間が開始する）があっても構わない概念である。第４期間とは、第３期間が終了した後の期間であって、第２ガスを供給している期間を示す。例えば第３期間が１秒である場合、第３期間における第２ガスの流量は、第４期間における１秒間（単位時間＝１秒）の第２ガスの流量よりも多い。当該制御は、流量バルブ１２２のバルブ調整により実現すればよい。
時刻ｔ１において第１ガスの流量が急激に増加している（図４（Ａ））。これにより、時刻ｔ１において被験者に投与されるガスの水素濃度（実線）が参考例（点線）に比べて急峻に上昇している（図４（Ｃ））。
また時刻ｔ２において第２ガスの流量が急激に増加している（図４（Ｂ））。これにより時刻ｔ２において水素濃度（実線）が参考例（点線）に比べて急峻に下降している（図４（Ｃ））。
このようにガスの種類を切り替える際には、切替時点からの一定時間については流量が多くなるように制御を行う。これにより、残存ガスの影響をキャンセルすることができる。
図３の構成では、第１ガスの流量を制御することにより、残存ガスの影響をキャンセルしていたが、必ずしもこれに限られない。図５に変形例を開示する。図５の構成では、第３ガス供給源１３１を備える構成である。また第１ガス供給源１３０及び第３ガス供給源１３１に対する流量制御は行われず、一定量のガスが流出するものとする。
第３ガス供給源１３１は、水素を含有する第３ガスを出力する。ここで第３ガスは、水素を含有し、かつ水素濃度が第１ガスよりも高いガスである。第３ガス供給源１３１は、第３ガスを充てんしたガスタンクであってもよく、水素を発生する構成（例えば電気分解ユニット）を内部に有するものであってもよい。
制御部１２０は、上記の第１期間（水素非含有ガスから水素含有ガスへの切替が始まってからの一定期間）については第３ガスを出力するように制御する。そして制御部１２０は、第１期間に後続する第２期間において第１ガスを出力するように制御する。なお制御部１２０は、第２ガスの出力については図４（Ｂ）と略同様の制御を行えばよい。
すなわち制御部１２０は、第１期間に出力する単位時間当たりの水素量を第２期間に出力する単位時間当たりの水素量よりも多くなるように制御すればよい。図３の構成では制御部１２０は、同一の水素含有ガス（第１ガス）を用い、第１ガスの流量を調整することにより上記制御を実現している。図５の構成では制御部１２０は、２種類の水素含有ガス（第１ガス、第３ガス）の出力を第１期間と第２期間で切り替えることにより上記制御を実現している。
続いて本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００の効果について説明する。制御部１２０は、第２ガス（水素非含有ガス）から第１ガス（水素含有ガス）に出力を切り替えてから一定期間（第１期間）の単位時間当たりの出力水素量が、後続期間（第２期間）の単位時間当たりの出力水素量よりも多い状態とする（図４（Ａ））。第１期間に出力される水素量が多いために、出力部１６０に残存する第２ガスの影響を速やかに排除できる。これにより、ガス切替時に被験者に対する水素の投与量が少なくなるという問題を緩和できる。すなわち、第１ガスの出力開始（図４（Ｃ）時刻ｔ１、ｔ３）から水素を被験者に効果的に投与することができる。
また制御部１２０は、第１ガスから第２ガスへの切替開始から一定期間（第３期間）の第２ガスの単位時間当たりの流量を後続期間（第４期間）の単位時間当たりの第２ガスの流量よりも多くする（図４（Ｂ））。これにより、出力部１６０に残存する水素の影響を即座にキャンセルできる（換言すると即座に水素を被験者に投与して、出力部１６０から水素を無くすことができる）。これにより水素ガス供給装置１００は、水素を投与しない期間を即座に設けることができる。すなわち所望の間欠投与の状態に即座にすることができ、治療効果を高めることができる。
＜実施の形態２＞
次に実施の形態２にかかる水素ガス供給装置１００の構成について説明する。本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、水素含有ガスの出力サイクルと水素非含有ガスの出力サイクルを交互に繰り返す際に、徐々に出力する水素量を増加させることを特徴とする。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。なお以下の説明において実施の形態１と同様の名称及び符号を付した処理部は、特に言及しない限り実施の形態１と同様の処理を行うものとする（以降の実施の形態についても同様である）。
水素ガス供給装置１の構成は実施の形態１（図３）と同様であるため、詳細な説明は省略する。以下、本実施の形態にかかる制御部１２０の制御について図６及び図７を参照して説明する。
図６（Ａ）は、本実施の形態にかかる第１ガス（水素ｘ％）の流量を示す図である。図６（Ｂ）は、本実施の形態にかかる第２ガス（水素０％）の流量を示す図である。図７は、本実施の形態において被験者に投与される水素濃度を示している。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、及び図７において時間軸は共通しているものとする。
ここで水素含有ガス（第１ガス）の出力開始から終了までの期間（第１期間の開始〜第２期間の終了）と、水素非含有ガス（第２ガス）の出力開始から出力終了までの期間（第３期間の開始〜第４期間の終了）と、の和を“１サイクル”と呼称する。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７の例では、３つのサイクル（第１〜３サイクル）が示されている。
制御部１２０は、あるサイクルにおいて出力する水素量を、直前のサイクルにおいて出力する水素量よりも多くなるように制御する。図６（Ａ）を参照すると、制御部１２０は、第１サイクルにおける第１ガスの流量よりも第２サイクルにおける第１ガスの流量が多くなるように制御している。また制御部１２０は、第２サイクルにおける第１ガスの流量よりも第３サイクルにおける第１ガスの流量が多くなるように制御している。すなわち制御部１２０は、水素の出力量がサイクルを重ねるごとに徐々に増えるように制御している（図６（Ａ））。同様に制御部１２０は、サイクルを重ねるごとに第２ガスの流量が徐々に増えるように制御している（図６（Ｂ））。当該流量制御は、例えば流量バルブ１２１及び流量バルブ１２２を用いた流量制御により実現すればよい。
当該流量制御により被験者に供給される水素濃度を図７を参照して説明する。上述のようにサイクルを重ねるごとに出力される水素量が増加する。これにより被験者に供給されるガスの水素濃度もサイクルを重ねる毎に高くなる（図７）。
続いて本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００の効果について説明する。被験者に間欠的に水素を投与する場合、被験者の体が水素治療に慣れてしまうことが懸念される。本実施の形態では、被験者に投与する水素量を徐々に増加させる（図７）ため、被験者の身体が水素治療に徐々に慣れてくる場合であっても水素による治療効果を十分に得ることができる。
＜実施の形態３＞
本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、水素の投与状態を報知することを特徴とする。以下、本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００について実施の形態１と異なる点を説明する。
図８は、本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、図３の構成に加えて報知部１７０を有する。報知部１７０は、水素供給状態や異常状態を視覚的または聴覚的に報知するものである。報知部１７０は、表示部１７１及び音出力部１７２を備える。
表示部１７１は、種々の情報を視覚的に表示する。表示部１７１は、例えば水素ガス供給装置１００の筐体上に設けられたディスプレイやインジケータランプ等であればよい。音出力部１７２は、アラーム音をはじめとする各種の報知音を出力する。
制御部１２０は、第１ガスの流量（図４（Ａ）相当）、第２ガスの流量（図４（Ｂ）相当）、出力部１６０の容量等から上記式（１）を用いて算出される水素濃度（図４（Ｃ）相当）、水素出力開始タイミング、水素出力終了タイミング等を報知部１７０に通知する。すなわち制御部１２０は、水素の出力状態を報知部１７０に通知する。
報知部１７０は、制御部１２０から通知された水素の出力状態を基に種々の報知を行う。例えば表示部１７１は、水素の出力が始まる直前や出力中に吸入を促す表示を行う。また表示部１７１は、水素濃度のグラフ（図４（Ｃ））を表示してもよい。
同様に音出力部１７２は、水素の出力が始まるタイミング（例えば図４（Ｃ）における時刻ｔ１、ｔ３）に吸入準備を促すビープ音や音声メッセージを出力してもよい。また音出力部１７２は、水素の出力が終わるタイミング（例えば図４（Ｃ）における時刻ｔ２）にビープ音や音声メッセージを出力してもよい。
上記の構成により、被験者は水素の出力タイミングや出力状況を把握することができる。被験者は、出力タイミング等を把握することにより水素の吸入を忘れる等の状況を回避することができる。これにより水素ガス供給装置１００は、被験者に対して確実に水素を間欠投与することができる。
＜実施の形態４＞
本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、出力部１６０内のガスをセンサにより検出し、検出結果を基にガスの出力制御を行うことを特徴とする。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
図９は、本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、実施の形態１の構成（図３）に加えて流量センサ１８０及び水素濃度センサ１８１を備える。
流量センサ１８０は、出力部１６０を流れるガスの流量を検出する。流量センサ１８０は、気体の流量計測に用いられるものであれば良く、例えば差圧式流量センサ、超音波式流量センサ、熱式流量センサ等であればよい。流量センサ１８０は、検出したガスの流量を制御部１２０に通知する。
水素濃度センサ１８１は、出力部１６０を流れるガスの水素濃度を検出する。水素濃度センサ１８１は、水素の濃度測定に用いられる一般的な構成であればよく、例えば熱伝導式の濃度測定機であればよい。水素濃度センサ１８１は、検出したガスの水素濃度を制御部１２０に通知する。
制御部１２０は、流量センサ１８０が検出したガス流量、及び水素濃度センサ１８１が検出した水素濃度を基に、ガスの出力制御を行う（詳細には流量バルブ１２１及び流量バルブ１２２の調整を行う）。例えば所望の（設定された）水素濃度と比べて検出した水素濃度が低い場合、制御部１２０は流量バルブ１２１を調整して第１ガスの流量を増加させる。また所望の（設定された）水素濃度と比べて検出した水素濃度が高い場合、制御部１２０は流量バルブ１２２を調整して第２ガスの流量を増加させる。同様に所望の（設定された）ガス流量と比べて検出したガス流量が小さい場合、制御部１２０は流量バルブ１２１及び流量バルブ１２２の少なくとも一方を調節してガス流量（第１ガス及び第２ガスの少なくとも一方の流量）を増加させる。
なお水素ガス供給装置１００は、流量センサ１８０及び水素濃度センサ１８１の一方のみを備える構成であってもよい。
上述のように制御部１２０は、流量センサ１８０の検出結果に応じて第１ガス及び第２ガスの少なくとも一方の流量を調節する。これにより予定していたガス投与量よりも少ない場合や多い場合に、速やかにガス投与量を調節することができる。
上述のように制御部１２０は、水素濃度センサ１８１の検出結果に応じて第１ガス及び第２ガスの少なくとも一方の流量を調整し、水素濃度を変化させる。これにより予定している水素濃度とのずれが生じた場合に、速やかに水素濃度調整を行うことができる。なお、図５の構成であっても制御部１２０は、第１期間の長さを調節する等して水素濃度を調整してもよい。
＜実施の形態５＞
本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、被験者の体表、血中、または呼気の水素濃度を検出し、検出結果を基にガス出力の制御（調整）を行うことを特徴とする。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
図１０は、本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００の構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、被験者が取り付けた装着用水素濃度センサ２００からの検出結果に応じてガス出力を制御（調整）する。
装着用水素濃度センサ２００は、被験者の体内に取り込まれた水素量（濃度）を推定するためのセンサである。装着用水素濃度センサ２００は、呼気、血中、体表の少なくとも一つの水素濃度を検出する。そのため装着用水素濃度センサ２００は、例えば体表面に貼付するセンサ、血液を取得して水素の濃度を検出するセンサ、被験者の呼気を取得して呼気中の水素濃度を検出するセンサ、等であればよい。
装着用水素濃度センサ２００が検出した水素濃度は、被験者の体内に取り込まれた水素量の指標となる。例えば２％の水素ガスを投与している際の呼気中の水素濃度が０．２％であったとする。この場合、１．８％に相当する量の水素が体内に取り込まれたと推定することができる。装着用水素濃度センサ２００は、検出した水素濃度を制御部１２０に通知する。装着用水素濃度センサ２００は、例えば無線通信処理により水素ガス供給装置１００内の通信部（図示せず）を介して制御部１２０に水素濃度を通知すればよい。
制御部１２０は、装着用水素濃度センサ２００から通知された水素濃度を基に第１ガス及び第２ガスの流量を調整する。例えば２％の水素ガスを投与している際の呼気中の水素濃度が０．１％であったとする。この場合、投与した水素が体内にほとんど取り込まれているため、水素をもう少し多く投与すると治療効果が更に上がると想定される。そのため制御部１２０は、第１ガスの流量を増やして水素濃度を上昇させるように制御すればよい。
本実施の形態では、被験者の呼気／血中／体表のいずれかの水素濃度に基づいて出力する水素量を調節している。これにより水素ガス供給装置１００は、被験者の治療効果を見ながら適切な投与量の水素を被験者に供給することができる。
＜実施の形態６＞
本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、水素を間欠投与する投与期間と、ガス供給を行わない休止期間と、を設けることを特徴とする。以下、実施の形態１と異なる点を以下に説明する。
水素ガス供給装置１００の構成は実施の形態１（図３）と同様であるため、詳細な説明は省略する。以下、本実施の形態にかかる制御部１２０の制御について図１１を参照して説明する。
ユーザ（主に医師等）は、どのタイミングに水素を間欠投与するかを図示しない操作部（例えば水素ガス供給装置１００に設けられたボタンやタッチパネル）を介して入力する。例えばユーザは、１２：００、１４：００、１６：００のそれぞれから１０分間ずつ水素を間欠投与することを入力する。設定内容は、図示しない記憶部に格納される。
当該設定がされた場合に被験者に投与される水素濃度の遷移例を図１１に示す。制御部１２０は、記憶部から間欠投与の設定内容を読み出し、当該設定に従って第１ガスと第２ガスの出力制御を行う。図１１に示すように、水素の間欠投与が１４：００、１６：００、１８：００からそれぞれ１０分ずつ実行されている。すなわち制御部１２０は、３回のガス投与期間（第１サイクル〜第３サイクル）と２回の休止期間（ガスの出力を行わない期間）を交互に繰り返している。
一般的に１日における水素の投与量には制限がある。そのため、服薬と同様に時間を空けて複数回水素を投与することが治療効果を高める。本実施の形態にかかる水素ガス供給装置１００は、上述のように休止期間を設けることにより複数回の水素投与を実現し、高い治療効果を実現できる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
１００ 水素ガス供給装置
１１０ 計時部
１２０ 制御部
１２１、１２２ 流量バルブ
１３０ 第１ガス供給源
１３１ 第３ガス供給源
１４０ 第２ガス供給源
１５０ 切替部
１６０ 出力部
１７０ 報知部
１７１ 表示部
１７２ 音出力部
１８０ 流量センサ
１８１ 水素濃度センサ
２００ 装着用水素濃度センサ

Claims (7)

  1. 水素を間欠的に被験者に投与する装置であって、
    水素を含む水素含有ガスである第１ガスを供給する第１ガス供給源と、
    水素を含まない水素非含有ガスである第２ガスを供給する第２ガス供給源と、
    前記第１ガスよりも水素濃度の高い第３ガスを供給する第３ガス供給源と、
    前記水素含有ガスと前記水素非含有ガスの一方を切替指示に応じて出力する切替部と、
    前記切替部から出力されたガスを被験者に供給する出力部と、
    経過時間に応じて前記切替部に前記切替指示を通知すると共に、前記切替部から出力される水素量を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記水素非含有ガスから前記水素含有ガスへの切替開始からの第１期間において出力される単位時間当たりの水素量が、前記第１期間に後続する第２期間において出力される単位時間当たりの水素量よりも多くなるように制御し、
    前記第１期間において前記第３ガスを前記切替部から出力させ、前記第２期間において前記第１ガスを前記切替部から出力させる、
    水素ガス供給装置。
  2. 前記制御部は、前記水素含有ガスから前記水素非含有ガスへの切替開始からの第３期間において出力される前記水素非含有ガスの単位時間当たりの流量を、前記第３期間に後続する第４期間において出力される前記水素非含有ガスの単位時間当たりの流量よりも多くする、
    ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス供給装置。
  3. 視覚的または聴覚的な報知を行う報知部を備え、
    前記制御部は、水素の出力状態を前記報知部に通知し、
    前記報知部は、前記制御部から通知された水素の出力状態を基にした報知を行う、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の水素ガス供給装置。
  4. 前記出力部におけるガス流量を検出する流量センサを更に備え、
    前記制御部は、前記流量センサが検出したガス流量に応じて前記水素含有ガス及び前記水素非含有ガスの少なくとも一方の出力制御を行う、
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素ガス供給装置。
  5. 前記出力部における水素濃度を検出する水素濃度センサを更に備え、
    前記制御部は、前記水素濃度センサが検出した水素濃度に応じて前記水素含有ガス及び前記水素非含有ガスの少なくとも一方の出力制御を行う、
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素ガス供給装置。
  6. 前記制御部は、前記被験者の体表、血中、呼気のいずれか一つの水素濃度の検出結果に応じて前記水素含有ガスの出力制御を行う、
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素ガス供給装置。
  7. 前記制御部は、水素を間欠投与する投与期間と、ガスの投与を行わない休止期間と、を設ける、
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素ガス供給装置。
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