JP6935200B2 - 混合気体供給装置 - Google Patents
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Description
医療現場では、治療効果の向上のために、吸入マスクや人工呼吸器を介して治療内容に適する濃度の水素ガスを患者に吸入させることが想定される。このような医療現場において、水素ガス等の混合気体を、治療に適する濃度に制御して供給する装置が望まれている。
第1気体を出力する第1気体供給媒体に関する温度を調節する温度調節手段と、
前記第1気体の混合用流量を制御する第1流量制御手段と、
前記第1気体と異なる第2気体の混合用流量を制御する第2流量制御手段と、
前記第1流量制御手段の出力した前記第1気体と前記第2流量制御手段の出力した前記第2気体とを混合した混合気体を出力する混合手段と、を備える。
図1は、第1実施形態の混合気体供給装置1Aの概要を示す機能ブロック図である。混合気体供給装置1Aは、第1気体供給媒体10から水素等の第1気体を出力させて、治療や健康増進に適する濃度で第1気体を含む混合気体を供給する装置である。
混合気体供給装置1Aは、第2気体供給媒体70と接続されている。第2気体は、第2気体供給媒体70から混合気体供給装置1Aに出力される構成となっている。
第1気体供給媒体10は、第1気体を第1流量制御手段30に出力する媒体である。本実施形態では、第1気体供給媒体10として水素吸蔵合金を用いている。
混合手段50で生成された混合気体は、図1に示すマスクや人工呼吸器を介して、患者に出力されるようになっている。
制御指令手段80は、第2気体を出力し始めた後に、第1気体を出力するように構成されている。すなわち、制御指令手段80は、第2気体を混合手段50に出力し始めた後に第1気体を出力するように、第1流量制御手段30及び第2流量制御手段40を制御する。具体的には、制御指令手段80は、第2気体供給媒体70から第2気体の出力を開始し、第2気体の出力状態の指示情報を第2流量制御手段40第2流量制御手段40の混合用流量を支持する指示情報を第2流量制御手段に送信した後に、第1気体供給媒体10から第1流量制御手段30に第1気体の出力を開始し、第1流量制御手段30の混合用流量を指示する指示情報を第1流量制御手段30に送信して、第1流量制御手段30から混合手段50に第1気体の出力を開始する。
次に、第2実施形態の混合気体供給装置1Bについて、図2を用いて説明する。図2は、第2実施形態の混合気体供給装置1Bの概要を示す機能ブロック図である。第2実施形態は、第1実施形態の構成に温度計測手段21及び温度制御手段82を追加するものであり、その他の構成は第1実施形態と同一であるので、重複する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
温度計測手段21は、制御指令手段80及び温度調節手段20と電気的に接続されており、第1気体供給媒体10に関する温度を計測するように構成されている。温度計測手段21の計測結果は、温度制御手段82に送信されて記憶されるようになっている。
温度制御手段82は、第1気体供給媒体10の温度に関する各種情報を記憶された構成となっている。第1気体供給媒体10の温度に関する各種情報は、例えば、水素吸蔵合金の温度を変化させたときの水素放出量に関するグラフ等の第1気体の発生に関する情報、混合気体における第1気体の濃度の目標値等である。
次に、第3実施形態の混合気体供給装置1Cについて、図3を用いて説明する。図3は、第3実施形態の混合気体供給装置1Cの概要を示す機能ブロック図である。第3実施形態は、流量及び/または濃度に関するフィードバック制御機構を第1実施形態又は第2実施形態の構成に追加するものである。第3実施形態は、フィードバック制御機構以外の構成は第1実施形態又は第2実施形態と共通であるので、重複する構成については図3において同一符号を付してその説明を省略する。
なお、混合気体濃度計測手段51は、混合気体における第1気体の濃度の計測に加えて、又は混合気体における第1気体の濃度の計測に代えて、混合気体における第2気体の濃度を計測する構成とすることができる。
この混合気体の供給の中止は、混合気体供給装置1Cから外部への混合気体の供給を中止するものであればよく、各種の構成または制御により行うことができる。例えば、制御指令手段80が、第1流量制御手段30の第1気体の出力を中止する制御及び第2流量制御手段40の第2気体の出力を中止する制御を行うことにより、混合気体の供給を中止してもよい。また、混合手段50と図3に示すマスク、人工呼吸器等との間に、不図示の開閉弁を設けて、この開閉弁を制御指令手段80の制御により閉塞して、混合気体供給装置1Cの混合気体の供給を中止してもよい。
また、制御指令手段80は、濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合、第1流量制御手段30を制御することにより第1気体の出力を中止するようにしてもよい。
異常動作に関する例としては、混合手段50内の第1気体の濃度が3.5%等の高濃度であるにもかかわらず、混合気体を混合手段50から出力する操作を行った場合に、「濃度が高すぎます」というエラーを表示し、または、ブザー等の警告音を発する構成とすることができる。
正常動作の表示・発音の例としては、温度計測手段21が計測した第1気体供給媒体10に関する温度や、制御指令手段80に予め記憶されている目標温度を表示する構成とすることができる。
その他の説明の表示・発音の例としては、混合気体供給装置1Cの操作手順の文字や、保持部材60の交換方法の画像を表示する構成とすることができる。
また、濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合に混合気体の出力を中止するので、高濃度等の異常値の混合気体が患者に供給されることを防止できる。また、濃度及び流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合に、第1流量制御手段30は第1気体の出力を中止するので、高濃度等の異常値の混合気体がマスク等を介して患者に供給されることを防止できる。
次に、本開示の第4実施形態の混合気体供給装置1Dについて、図4を用いて説明する。図4は、第4実施形態の混合気体供給装置1Dの概要を示す機能ブロック図である。第4実施形態は、第2実施形態の構成に残存気体の排出機構を追加するものであり、その他の構成は第2実施形態と共通であるので、重複する構成については図4に同一符号を付してその説明を省略する。
ここで、混合気体は、吸入に適する濃度に調節されており、第2気体は医療用空気であり、混合気体供給装置1Dの内部に残存しても問題とならない。
そこで、本実施形態では、第1気体を混合気体供給装置1Dの外部に排出する機構を設けている。
混合気体供給装置1Dは、第1気体供給媒体10から混合手段50に第1気体を供給する第1供給経路と、第1供給経路に残存した第1気体を第1供給経路の外部に排出する排出手段を有している。
なお、本実施形態では、第1実施形態〜第3実施形態における供給経路31を、第1気体供給媒体10と第1流量制御手段30を接続する供給経路31−1及び第1流量制御手段30と後述の第1切替弁93を接続する供給経路31−2からなる第1供給経路で構成している。
切替弁95は、残存する第1気体を排出したい場合に、供給経路31−1と排出気体供給経路91の間の流路を解放し、第1気体供給媒体10と供給経路31−1との間の流路を遮断する。
切替弁95は、残存する第1気体を排出する場合を除き、供給経路31−1と排出気体供給経路91の間の流路を遮断し、第1気体供給媒体10と供給経路31−1との間の流路を解放する。
以下、残存した第1気体の排出を行う際の処理の流れについて説明する。
切替弁95は、排出気体供給経路91と供給経路31−1の間の流路を解放する。例えば切替弁95は、第2気体の圧力が低いことを検知し、排出気体供給経路91と供給経路31−1の間の流路を解放するように切り替わればよい。すなわち制御指令手段80は、供給経路31−1、31−2及び第1流量制御手段30に第2気体が流入するように制御を行う。上記の制御により、第2気体が排出気体供給経路91、供給経路31−1、31−2(第1供給経路)、第1流量制御手段30、及び排出経路94を経由して外部に排出される。この際に供給経路31−1、31−2(第1供給経路)、及び第1流量制御手段30に残存した第1気体が第2気体と共に外部に排出される。
図4に示す構成では、排出気体供給経路91は、供給経路31−1と第2供給経路41−1(第2気体供給媒体70と第2流量制御手段40を接続する経路)を接続する。これにより、第2気体供給媒体70を混合気体を構成する第2気体の供給元という用途に加えて、第1気体の排出にも共用することができる。第2気体供給媒体70が複数の用途に用いられることにより、装置の簡素化/小型化を図ることができる。
第1気体の排出手段は、必ずしも第4実施形態の構成に限られない。本実施形態では、アキュミュレータ(Accumulator、ACC)を排出手段の要素として用いる構成を、第5実施形態にかかる混合気体供給装置1Eとして、図5を用いて説明する。図中において、第4実施形態と同様の構成については同一符号を付して適宜説明を省略する。
10 第1気体供給媒体(水素吸蔵合金)
20 温度調節手段(電熱ヒーター)
21 温度計測手段
30 第1流量制御手段
31 第1気体の供給経路
31−1、31−2 供給経路(第1供給経路)
40 第2流量制御手段
41 第2気体の供給経路
41−1 第2供給経路
50 混合手段
51 混合気体濃度計測手段
52 混合気体流量計測手段
60 保持部材(水素吸蔵合金キャニスター)
70 第2気体供給媒体
80 制御指令手段
81 流量・濃度設定手段
82 温度制御手段
83 表示・発音手段
91 排出気体供給経路
92 供給流路
93 第1切替弁
94 排出経路
95 切替弁
96 アキュミュレータ(ACC)
Claims (10)
- 第1気体を出力する第1気体供給媒体に関する温度を調節する温度調節手段と、
前記第1気体の混合用流量を制御する第1流量制御手段と、
前記第1気体と異なる第2気体の混合用流量を制御する第2流量制御手段と、
前記第1流量制御手段の出力した前記第1気体と前記第2流量制御手段の出力した前記第2気体とを混合した混合気体を出力する混合手段と、
前記第1気体供給媒体から前記混合手段に前記第1気体を供給する第1供給経路と、
前記第1供給経路に残存した前記第1気体を前記第1供給経路の外部に排出する排出経路と、
残存した前記第1気体を排出する際に前記第1供給経路から前記排出経路への流路を開き、それ以外の場合に前記排出経路への前記流路を閉じる第1切替弁と、
第2気体供給媒体から前記第2流量制御手段へ前記第2気体を供給する第2供給経路と、
前記第2供給経路から前記第1供給経路に接続された排出気体供給経路と、を備える混合気体供給装置。 - 前記第1気体の出力状態の指示情報を前記第1流量制御手段に出力するとともに前記第2気体の出力状態の指示情報を前記第2流量制御手段に出力する制御指令手段を備え、
前記制御指令手段は、前記第2気体を出力し始めた後に前記第1気体を出力するように前記第1流量制御手段及び前記第2流量制御手段を制御する、請求項1に記載の混合気体供給装置。 - 前記第1気体供給媒体に関する温度を計測する温度計測手段と、
前記温度調節手段を制御する温度制御手段と、を備え、
前記温度制御手段は、前記温度計測手段が計測した計測温度に応じて前記温度調節手段を制御する請求項1または2に記載の混合気体供給装置。 - 前記混合気体における前記第1気体の濃度を計測する混合気体濃度計測手段を備える請求項1から3のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
- 前記混合気体の流量を計測する混合気体流量計測手段を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
- 前記第1流量制御手段は、前記混合気体の流量及び前記混合気体における前記第1気体の濃度の少なくとも一方に基づいて、前記第1気体の前記混合用流量を可変に制御する請求項1から5のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
- 前記第2流量制御手段は、前記混合気体の流量及び前記混合気体における前記第1気体の濃度の少なくとも一方に基づいて、前記第2気体の前記混合用流量を可変に制御する請求項1から6のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
- 前記排出気体供給経路は、前記第2供給経路から前記第1供給経路に流れるように前記第2気体を供給するアキュミュレータを有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
- 前記混合気体における前記第1気体の濃度を計測する混合気体濃度計測手段と、
前記混合気体の流量を計測する混合気体流量計測手段を備え、
前記混合気体濃度計測手段の計測結果及び前記混合気体流量計測手段の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合、前記混合気体の出力を中止する請求項1から8のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。 - 前記混合気体における前記第1気体の濃度を計測する混合気体濃度計測手段と、
前記混合気体の流量を計測する混合気体流量計測手段を備え、
前記第1流量制御手段は、前記混合気体における前記第1気体の濃度の計測結果及び前記混合気体の流量の計測結果の少なくとも一方が異常値である場合、前記第1流量制御手段による前記第1気体の出力を中止する請求項1から9のいずれか一項に記載の混合気体供給装置。
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