JPH0565200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、生体の呼吸に同調して酸素ガスを供
給するための圧力変動吸着型の医療用酸素濃縮装
置に関するものである。

（従来の技術） 圧力変動吸着型の医療用酸素濃縮装置は、従来
種々のものが提案されており、例えば、特公昭57
−5571号公報には、２つの吸着床を用い、一方の
吸着床に吸着サイクルの期間中に該吸着床によつ
て生成された酸素濃縮ガスの一部を他方の吸着床
のパージに用いるようにして、これら各吸着床の
動作サイクルを交互に行うようにしたものが開示
されている。この酸素濃縮装置によれば、各吸着
床が比較的小容量であつても、これらが互いに充
分にパージされるので、所望濃度の濃縮酸素ガス
を産出できる利点がある。

また、特公昭57−52090号公報には40〜80メツ
シユの比較的小さい粒子の吸着剤を、直径と長さ
に一定の関係を有する吸着床に充填して各行程の
操作に流れ抵抗を生じさせるようにし、この吸着
床に短時間圧縮空気を導入した後、所定の停止時
間経過後導入口を大気に開放して減圧することに
より、圧縮空気導入期間および停止期間において
濃縮酸素ガスを得ると共に、大気開放期間におい
て圧力差により吸着床内に逆向きの流れを生じさ
せて吸着剤をパージするようにした単一吸着床の
酸素濃縮法が開示されている。この酸素濃縮法に
よれば、圧縮空気導入期間、停止期間および大気
開放期間より成る吸着床の動作１サイクルを３〜
30秒と極めて短時間とすることができ、（RPSA
方式）したがつて全体として吸着剤単位重量当り
の生成ガスの生産量を比較的高くでき、装置全体
の小型軽量化が図れるという利点がある。また、
特公昭57−44361号公報には、複数の吸着床を用
い、各吸着床の動作１サイクルを圧縮空気導入期
間、停止期間、大気開放期間および生成物再加圧
期間として、この動作サイクルを吸着床間でタイ
ミングをずらして設定し、ある吸着床の圧縮空気
導入期間に産出される生成ガスの一部を、大気開
放期間にある他の吸着床におけるパージガスとし
て用いると共に、生成物再加圧期間にある他の吸
着床における生成物再加圧ガスとして用いるよう
な酸素濃縮法が開示されている。

一方、上記のような酸素濃縮装置を用い、該装
置によつて生成される濃縮酸素ガスを電磁弁等を
介して呼吸器や循環器系の疾患患者等の呼吸に同
調して供給するようにした呼吸同調式酸素供給装
置も従来種々提案されている。例えば、特公昭62
−54023号公報には、呼吸気流から生成した電気
信号に基づいた呼気相から吸気相に移るタイミン
グ信号に応答して電磁弁を介して各吸気相の期間
に濃縮酸素ガスを供給するようにした酸素ガス供
給装置が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の医療用酸素濃縮
装置にあつては、患者の呼吸動作とは無関係に独
立して作動するよう構成されているため、例えば
生成ガスを患者が必要としない時期にそのガスを
吸着床のパージに活用できなかつたり、患者の方
へ大量に生成ガスを使つた時期には吸着床の方へ
はパージ用のガスが同時に十分量廻らないという
ことが起こり、効率化に時間的なむらが生じると
いう問題がある。また、このような問題を解決す
る方法として、吸着床で生成される濃縮酸素ガス
を貯溜するサージタンクの容量を大きくすること
が考えられるが、このようにすると装置全体が大
型となり高価になるという問題がある。

また、本発明者等は特開平１−274771号公報で
人の呼吸サイクルに同期してPSA式酸素濃縮装
置を作動させる発明を行つた。これは特公昭57−
52090号公報の技術であるRPSA方式を用い、動
作を早くするため、装置を必要最小限に小さくし
て動作サイクルが人体の呼吸で動作するようにし
たものであるが、人体の吸気に合わせて、吸着塔
に濃縮酸素の原料である空気を送り込み、吸着塔
の出口より出てくる酸素を人が吸おうとするもの
であるから、その間多少のタイミングの遅れが生
じ、早い呼吸では患者に違和感を与えかつ吸入効
率も不充分になり易いという欠点があつた。

本発明は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、酸素濃縮ガスを効率良く常に安
定して産出できると共に、装置全体を小型にでき
るよう適切に構成した医療用酸素濃縮装置を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は圧縮された空気中の窒素を選択的にか
つ迅速に吸着する吸着剤を充填した単数または複
数の吸着塔と、この吸着塔の導入口に第１の電磁
弁を介して連結したコンプレツサーまたは圧縮空
気源と、前記の導入口を断続的に大気圧または陰
圧源に開放する第２の電磁弁と、吸入装置または
その近くに設けた人等の呼吸の相を検出するセン
サと、このセンサの出力変化から呼気相と吸気相
とを弁別して必要な信号を送出する呼気・吸気弁
別回路と、当該弁別回路からの信号により呼吸サ
イクルの呼気相と吸気相との開始時、またはこれ
らの呼吸信号の開始時から電気的に任意に遅延さ
せた時期に、第１の電磁弁を開いて吸着塔へ圧縮
空気を導入し、一定の圧になる迄は加圧してから
後、濃縮酸素ガスが通り抜けるような吸着相と、
ついで第１の電磁弁を閉鎖した後、一定の停止期
間をおいて第２の電磁弁を開いて大気圧または陰
圧源へ吸着された窒素や水分を多量に含むガスを
排除する脱着パージ相とを最適のパターンで１サ
イクル毎に運行するようにプログラム制御するサ
イクル発生回路と、吸着塔から発生する濃縮酸素
ガスを貯めるバツフアタンクと、これに一方弁を
介して貯溜タンクを接続し、この貯溜タンクと前
記吸入装置を吸気同調弁を介して導管で接続し、
前記の呼気相・吸気相弁別回路からの信号で、呼
吸サイクルの吸気相の初めに同期して吸気同調電
磁弁を開いて、貯溜された濃縮酸素ガスを一気に
吐きだして吸入装置の方へ送出し、所定時間後に
当該吸気同電磁弁を閉鎖する構成としたことを特
徴とする医療用酸素濃縮装置である。

（作用） 上記目的を達成するため、本発明は特開平１
（1989）−274771号公報の発明の生成ガス用サージ
タンクの後に一方弁を介して患者等の１回吸気分
における必要酸素濃度を確保できる濃縮酸素ガス
（以下単に酸素または酸素ガスという）を供給す
る貯溜タンクを設けることにより、これを解決す
るようにしたものである。

すなわち患者等の呼吸をセンサで捕らえて信号
化して、当該患者の吸気の始まる前に、該呼気信
号からまたは該呼気信号の直前の吸気信号から任
意に遅延させた信号をトリガ信号として酸素濃縮
サイクルをスタートさせることにより、生成され
た酸素を事前（吸気が始まる以前）に必要量を貯
溜タンクに貯めておき、該吸気の初めに同期して
当該呼吸器内へ送気するものである。つまり、酸
素発生１サイクルで、１回吸気に必要な酸素量は
充分余裕を持つて貯溜タンクに確保されるが、こ
れに先立つて生成される酸素をバツフアタンク内
に貯めて、該吸着床の再生用専用のパージガスと
して利用することができるようにしたのが特徴で
ある。したがつて、このことは、生成された酸素
ガスを、患者等の呼吸器への送気用として貯溜タ
ンク内に、また、酸素濃縮装置の吸着床の再生用
パージガスとしてバツフアタンク内に各々分離し
て貯めておくことができるために、酸素を常に安
定的に発生して呼吸に同調して供給することがで
きる装置である。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示すものであ
る。

第１図において１は電源、２はこれに接続した
運転回路、３は運転回路に接続されたコンプレツ
サー、４Ａはその間の配線を示す。本発明におい
ては、このコンプレツサー３に配管５Ａによりサ
ージタンク６を介して第１電磁弁７を連結する。
８は第１電磁弁７を操作する機構（ソレノイド又
はサーボモータ）である。第１電磁弁７は配管５
Ｂにより吸着塔９に連結する。１０はサイレンサ
ー、１１は配管５Ｃによりサイレンサー１０に連
結した第２電磁弁であり、第２電磁弁１１は配管
５Ｂにより吸着塔９に連結する。１２は電磁弁１
１を操作する機構であり、第１電磁弁７を操作す
る機構８と第２電磁弁１１を操作する機構１２と
はそれぞれ配線４Ｂ，４Ｃによりサイクル発生回
路１３に接続する。サイクル発生回路１３は配線
４Ｄにより前記の運転回路２に接続すると共に、
呼気・吸気弁別回路１４に配線４Ｅにより接続す
る。１５は逆止弁、１６はオリフイスで配管５Ｄ
により吸着塔９に連結される。この逆止弁１５と
オリフイス１６とは並列に連結せられており、配
管５Ｅおよびバツフアタンク１７を介して運転弁
１８に連結する。１９は、運転回路２より電気信
号を受けて運転弁１８を開閉する機構である。運
転弁１８を、配管５Ｆにより一方弁２０に連結す
るとともに、配管５Ｇおよび酸素貯溜タンク２１
を介して吸気同調電磁弁２２に連結する。吸気同
調電磁弁２２を操作する開閉機構２３は配線４Ｇ
を介して呼気・吸気弁別回路１４に接続する。吸
気同調電磁弁２２は配管５Ｈを介して吸入装置で
ある鼻カニユーラ２４に連結されており、鼻カニ
ユーラ２４には呼気吸気に対する温度センサ２４
Ｓを設ける。これは呼吸気の温度変化を電気信号
に変換する呼吸センサである。呼吸センサ２４Ｓ
からの電気信号を配線４Ｆを介して呼気・吸気弁
別回路１４に取り込む。

上記の機械的な構成を制御する電気回路の概略
は、外部から商用電源１等を取り入れ、装置の運
転開始の指令を受けて運転回路２が作動し、運転
弁１８の開閉機構１９やコンプレツサー３とサイ
クル発生回路１３および吸気・呼気弁別回路１４
に電源を供給することにより、コンプレツサー３
が始動し、運転弁１８が開放する。

次に、鼻カニユーラ２４に設けられた呼吸セン
サ２４Ｓで呼吸信号を検出し、この呼吸信号を呼
気・吸気弁別回路１４に取り込んで増幅し、か
つ、呼気と吸気とを弁別する。弁別された呼気信
号または吸気信号から任意に遅延させた信号をト
リガ信号としてサイクル発生回路１３へ出力する
とともに、吸気信号は吸気同調電磁弁２２へと出
力される。

サイクル発生回路１３は、当該酸素濃縮装置に
対する最良の酸素濃縮行程サイクルが、固定的に
タイムプログラム化されている。このサイクル発
生回路１３のプログラムパターンの概略を第２図
に基づいて説明すれば、最初に第１電磁弁７を開
放して、コンプレツサー３から圧縮空気を吸着塔
９内へ導入するための通電時間（Ｓ−５）、次に
吸着塔９内の圧縮空気の圧力を保持して窒素ガス
を吸着させ、かつ生成された酸素をバツフアタン
ク１７および貯溜タンク２１内に採取蓄積する停
止時間（Ｓ−８）、続いて第２電磁弁１１を開放
して吸着塔９内に残留している窒素分の濃度の高
くなつたガスを大気中に排出する時間（Ｓ−６）
へと移る。これに伴つて相対的に圧力が高くなる
バツフアタンク１７内に貯められていた酸素を逆
流させ、吸着塔９内をパージ再生したところで、
第２電磁弁１１を閉鎖する。したがつて、運転中
に、呼気・吸気弁別回路１４から呼気信号が、サ
イクル発生回路１３へ出力されると、当該サイク
ル発生回路１３に設定されているプログラムが始
動して酸素を生成する。

次に、前記呼気・吸気弁別回路１４で弁別増幅
した吸気信号を吸気同調電磁弁２２へ入力し、当
該吸気同調電磁弁２２を吸気の初めに同期させて
開くことにより、貯溜タンク２１内に貯められて
いる酸素を、当該患者等の吸気に同期して鼻カニ
ユーラを介して該呼吸器へ供給する。

呼吸パターンにおいて、基本的には呼気時間の
方が吸気時間より長いために、患者等の吸気が開
始される時期に、サイクル発生回路１３のプログ
ラムサイクルにおいて生成された酸素はすでに採
取され終わつてパージ行程になつていても、貯溜
タンク２１の前に設置されている一方弁２０が働
いて、該貯溜タンク２１内の酸素は吸着塔９の方
へ逆流しない。この時、貯溜タンク２１内に貯つ
ている酸素は、当該患者等が必要とする量が充分
に確保されているために、吸気同調電磁弁２２の
開放開始時期が、酸素採取開始時期以降であれば
何等問題はない。このことからも当該患者等の呼
吸サイクルが多少変動しても、当該呼吸器へ安定
的に酸素を供給することができる。

次に、この実施例の回路動作を説明する。

センサ２４Ｓからの信号は第２図のＳ−１で示
す信号で、これは呼吸のガス温度で呼気、吸気を
検出する方式のものの例で示してある。すなわち
呼気のときは、体温で温められた呼気を鼻孔位置
に取付けた熱電対で検出するため熱起電力で電圧
が上昇し、吸気は温度の低い外気がセンサの所を
通つて吸入されるため下降する波形を示してお
り、各々のピーク点が呼気、吸気の始点を示して
いる。この信号Ｓ−１を呼気・吸気弁別回路１４
に入れる。この呼気・吸気弁別回路１４は第３図
の回路構成になつている。すなわち、IC−１−
１が増幅回路で信号を増幅し、IC−１−２の回
路が微分回路で波形を微分し、それをIC−２−
１およびIC−２−２で増幅して、再度ＲとＣで
微分して出力端子２７Ａより第２図のＳ−３で示
す呼気のトリガ信号Ｓ−３が出力される。第３図
の出力端子２７ＢにIC−３の回路により作られ
た吸気期間のみ第２図のＳ−４で示す信号が出力
される。このＳ−４の信号は吸気同調電磁弁２２
に供給された期間のみ弁を開にする。また、端子
２７Ａの出力を配線４Ｅを介して第４図で示す１
サイクル発生回路１３の入力端子２８Ａに供給す
る。

このサイクル発生回路１３は、装置動作の１サ
イクルの信号は作り出すもので、ここでは第４図
に示すモノステーブルマルチバイブレータ回路
（以下単にモノマルチ回路という）２８によりそ
の各々のタイミング信号を作り上げていることを
示すものであるが、本発明では各サイクル時間を
作りだす方法をこのモノマルチ回路２８に限定す
るものでない。

次に、回路動作の説明に入ると酸素発生装置の
原料空気を吸着塔９に送り込む１サイクル動作の
動作開始から貯溜タンク２１に酸素ガスが貯溜さ
れて患者が吸入できるまでの時間を予め考慮し、
患者の吸気にどれだけ先行させて装置を始動すれ
ばよいかを設定する必要がある。この時間を吸気
の前にある呼気を基準にして作りだす。すなわち
第２図の呼気トリガ信号Ｓ−３の立上りからＳ−
７の遅れ時間の終わり（Ｓ−７Ｔ）までが装置を
次の吸気に先行させて動作させる時間を決める。
詳しくは、呼気、吸気弁別回路１４より出力され
る呼気トリガ信号Ｓ−３で第４図のIC−１のモ
ノマルチ回路を作動させ、遅れ時間Ｓ−７を作り
だす。この遅れ時間は、回路IC−１のコンデン
サＣ１と可変抵抗器VR１とで決定される。そし
て、この遅れ時間信号Ｓ−７の立上り信号Ｓ−７
Ｔ（第４図の２８ではIC−１のＱ２の立上り）で
IC−２をトリガ（起動）させて、第１電磁弁７
の動作信号Ｓ−５を作る。この動作信号は同じく
抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２で電磁弁７の必要オン
時間が決められる。この出力を回路IC−３−２
で増幅し、回路SSR２を起動して、電磁弁７を動
作させる。また、この信号Ｓ−５の終わり、すな
わちモノマルチ回路の立上り時間で回路IC３を
トリガさせて、電磁弁１１を起動するまでの停止
時間Ｓ−８を回路IC３で作り出す。この時間の
設定は回路IC３のコンデンサＣ６、抵抗Ｒ３の
値により決められる。この停止時間の終わり、す
なわちIC３のモノマルチ出力信号の立上り時
（回路ではIC３のＱ２の立上り）でIC４を起動し
第２電磁弁１１の動作信号Ｓ−６を作りだす。こ
の出力を回路IC３−１で増幅し、回路SSR１を
駆動し、第２電磁弁１１を作動させる。この時間
は抵抗Ｒ４、コンデンサＣ４の値で作りだす。こ
の信号Ｓ−６が第２電磁弁１１に加えられて、第
２電磁弁１１が開となる。

第５図は本発明の第２の実施例を示すものであ
る。

本実施例は実施例１の構成の第１電磁弁７Ａ，
７Ｂ、第２電磁弁１１Ａ，１１Ｂ、吸着塔９Ａ，
９Ｂ、逆止弁１５Ａ，１５Ｂ、オリフイス１６
Ａ，１６Ｂ、バツフアタンク１７Ａ，１７Ｂ、一
方弁２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ複数化したもの
で、これら複数化した構成を実施例１と同様のパ
ターンで動作するよう構成する。すなわち、サイ
クル発生回路１３Ａ，１３Ｂは実施例１を複数化
したもので、交互に各吸着塔９Ａ，９Ｂを使用す
ることにより各吸着塔９Ａ，９Ｂは、呼吸複数回
に１回の動作となるため、患者の呼吸数が異常に
早くなつても、該呼吸数に対する追従性を向上さ
せた高機能型の装置である。

しかし、吸気同調電磁弁２２の制御パターンは
実施例１および実施例２ともに変更なく、呼気・
吸気弁別回路１４からの制御信号で吸気同調電磁
弁２２の制御ができる。

次に示す第６図は、第５図のサイクル発生回路
の具体例である。呼気トリガ信号Ｓ−３が入る度
にフリツプフロツプ回路（IC５）が反転し、こ
の出力端子Ｑ１，Ｑ２より出力された信号を
AND１およびAND２を介してモノマルチ回路IC
２−１とIC２−２とに送る。IC５のＱ１がオン
の時はAND１が生きて１３ＡのIC２−１を起動
させて信号Ｓ−５−１を発生する。これは配線４
Ｈ−１により第１電磁弁７Ａの開閉機構８Ａに接
続されており、第１電磁弁７Ａを開にする。そし
てＳ−５−１の立ち下がりで前記同様にIC３−
１をトリガし、停止時間Ｓ−８を作りだし、つづ
いてＳ−８の立ち下がりでIC４−１をトリガし、
第２電磁弁１１Ａの動作信号Ｓ−６−１を作りだ
す。これは４Ｍ−１により第２電磁弁１１Ａの開
閉機構１２Ａに接続されており、第２電磁弁１１
Ａを開にする。そして実施例１と同様に吸着塔９
Ａが動作し、バツフアタンク１７Ａを介して貯溜
タンク２１に酸素を送る。

次の呼気でフリツプフロツプIC５のＱ２がオ
ンになるため、今度はAND２が生きて１３Ｂの
IC２−２を起動させて信号Ｓ−５−２を発生す
る。これは配線４Ｈ−２により第１電磁弁７Ｂの
開閉機構８Ｂに接続されており第１電磁弁７Ｂを
開にする。そしてＳ−５−２の立ち下がりでIC
３−２をトリガし、停止時間Ｓ−８の立ち下がり
でIC４−２をトリガして第２電磁弁１２Ｂの動
作信号Ｓ−６−２を作りだす。これは配線４Ｍ−
２により第２電磁弁１１Ｂの開閉機構１２Ｂに接
続されており、第２電磁弁１１Ｂを開にする。そ
して吸着塔９Ｂが動作してバツフアタンク１７Ｂ
を介して貯溜タンク２１に酸素を送る。

このようにして、複数呼吸で１系列の吸着塔機
構を駆動するので、時間的余裕が生じ、早い呼吸
数を持つ患者に対する追従性を向上させることが
できる。

（発明の効果） 本発明の新規特徴とする構成およびその効果は
次の点にある。

(1) 吸着塔の酸素発生サイクルを人等の呼吸パタ
ーンの１サイクルに同期させて、高性能吸着剤
を充填した吸着塔を単塔又は複塔式で使用し
て、呼吸１サイクル毎に当該吸着塔の酸素発生
サイクルを最適な条件で１サイクルだけ運転で
きる酸素濃縮プログラムで作動する酸素濃縮器
を設けることが可能となる。

(2) 酸素濃縮器によつて人等の呼吸器系に濃縮酸
素ガスを供給し、外気と混合吸気させる開放式
呼吸回路において、該人等の呼吸気流の温度変
化を鼻孔前に設置した温度検出手段（センサ）
等により検出して、当該検出信号を電子回路に
よつて呼気相と吸気相に弁別し、当該呼気相開
始毎に同期して、またはそれより任意に遅らせ
て吸気相開始時迄に酸素濃縮サイクルプログラ
ムを吸着行程、脱着行程、パージ行程よりなる
１サイクルづつ稼働させることができるので、
制御方式が簡単で正確な制御が可能となる。

(3) 発生させた濃縮酸素ガスを、逆止弁・オリフ
イスを通じてバツフアタンクに貯め、減圧によ
る脱着行程が済んだ後でバツフアタンクから逆
流させてパージに使用でき、当該単塔方式を応
用すれば二塔方式に限らず多塔方式でも使える
ので、呼吸速度の遅速にも関係なく対応制御で
きる。

(4) 発生させた濃縮酸素ガスの一部を、呼吸ガス
用に設けた貯溜タンクに一時貯溜できることに
より濃縮酸素ガスの供給は安定して行える。

(5) 貯溜タンクに貯つた濃縮酸素ガスが、吸着塔
の再生用パージガスとして使用されないよう
に、該貯溜タンクの上流側に一方弁を設けたこ
とにより濃縮酸素ガスの供給を安定してでき
る。

(6) 貯溜タンクに貯つた濃縮酸素ガスを、当該人
等の呼吸開始時に同期して酸素ガス供給用に設
けた吸気同調電磁弁を開放して、素早く所定量
を放出し、該人等の呼吸器系に安定的に供給さ
れるので吸入利用効率が上昇する。

本発明の効果を更に要約すると下記の通りであ
る。

(1) 呼吸１サイクルに、酸素発生の１サイクルが
同期すればよいために、呼吸同期制御を設ける
ことにより呼吸の速度とは無関係に全サイクル
行程を自動的に制御する管理機構を省くことが
できる。これにより、当該酸素濃縮装置の構成
部品点数が少なくなるために、構造がシンプル
で、システムが簡素化でき、故障等の低減が図
れる。

(2) また、吸着塔は単塔式でも複塔式でもよく、
吸着塔を単塔化すると構造の簡素化が図れる。
また吸着塔を複式とすると、呼吸のピツチが早
くなつても追従できるようその制御の精度の向
上が図れる。

(3) 本発明によると構成部品点数が少なく、吸着
行程、吸入効果ともに無駄がないので小型軽量
化が図れる。

(4) 貯溜タンク２１が吸気同調電磁弁２２の前に
設けられているので、患者に供給できる濃縮酸
素ガスの量の安定化が図れる。

(5) 構成部品点数が少ないために、制作費の低コ
スト化が期待できる。

(6) 小型軽量化と省エネルギー化が図れるため
に、車載用、形態用の酸素濃縮装置の開発が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明呼吸同期式酸素発生装置の実施
の一例態様を示す回路図、第２図は同制御信号パ
ターン図、第３図は本発明の呼気・吸気弁別回路
の詳細の一例を示す回路図、第４図は本発明のサ
イクル発生回路を示す回路図、第５図は本発明の
他の一例態様を示す回路図、第６図はそのサイク
ル発生回路の詳細の一例を示す回路図である。 １……電源、１Ａ……電源スイツチ、２……運
転回路、３……コンプレツサー、４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｍ……導
線、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５
Ｇ，５Ｈ……導管、６……サージタンク、７，７
Ａ，７Ｂ……第１電磁弁、８，８Ａ，８Ｂ……第
１電磁弁の開閉機構、９，９Ａ，９Ｂ……吸着
塔、１０……サイレンサー、１１，１１Ａ，１１
Ｂ……第２電磁弁、１２，１２Ａ，１２Ｂ……第
２電磁弁の開閉機構、１３，１３Ａ，１３Ｂ……
サイクル発生回路、１４……呼気・吸気弁別回
路、１５，１５Ａ，１５Ｂ……逆止弁、１６，１
６Ａ，１６Ｂ……オリフイス、１７，１７Ａ，１
７Ｂ……バツフアタンク、１８……運転弁、１９
……運転弁の開閉機構、２０，２０Ａ，２０Ｂ…
…一方弁、２１……貯溜タンク、２２……吸気同
調電磁弁、２３……吸気同調電磁弁の開閉機構、
２４……鼻カニユーラ、２４Ｓ……呼吸気セン
サ、Ｓ−１……呼吸信号、Ｓ−２……吸気トリガ
信号、Ｓ−３……呼気トリガ信号、Ｓ−４……吸
気同調電磁弁駆動信号、Ｓ−５……第１電磁弁駆
動信号、Ｓ−６……第２電磁弁駆動信号、Ｓ−７
……遅れ時間信号、Ｓ−８……停止時間信号、２
６……呼気・吸気弁別回路、２７……微分回路、
２８……単塔式吸着塔用サイクル発生回路、２９
……複塔式吸着塔用サイクル発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮された空気中の窒素を選択的かつ迅速に
   吸着する吸着剤を充填した単数または複数の吸着
   塔と、この吸着塔の導入口に第１の電磁弁を介し
   て連結したコンプレツサーまたは圧縮空気源と、
   前記の導入口を断続的に大気圧または陰圧源に開
   放する第２の電磁弁と、吸入装置またはその近く
   に設けた人等の呼吸の相を検出するセンサと、こ
   のセンサの出力変化から吸気相と呼気相とを弁別
   して必要な信号を送出する呼気・吸気弁別回路
   と、当該弁別回路からの信号により呼吸サイクル
   の呼気相や吸気相との開始時、またはこれら呼吸
   信号の開始時から電気的に任意に遅延させた時期
   に、第１の電磁弁を開いて吸着塔へ圧縮空気を導
   入し、一定の圧になる迄は加圧してから後濃縮酸
   素ガスが通り抜けるようにした吸着塔と、ついで
   第１の電磁弁を閉鎖した後第２の電磁弁を開いて
   吸着塔から大気圧または陰圧源へ吸着された窒素
   や水分を多量に含むガスを排除する脱着パージ相
   とを最適のパターンで１サイクル毎に運行するよ
   うにプログラム制御するサイクル発生回路と、当
   該吸着塔から発生して通り抜けた濃縮酸素ガスを
   貯めるバツフアタンクと、これに一方弁を介して
   貯溜タンクを接続し、この貯溜タンクと前記吸入
   装置を吸気同調電磁弁を介して導管で接続し、前
   記呼気相・吸気相弁別回路からの信号で、呼吸サ
   イクルの吸気相の初めに同期してこの吸気同調電
   磁弁を開いて、貯溜された濃縮酸素ガスを一気に
   吐きだして吸入装置の方へ送出してから、所定時
   間後または次の呼気の始めに同期して前記吸気同
   調電磁弁を閉鎖するよう構成したことを特徴とす
   る医療用酸素濃縮装置。 ２ 前記吸着塔から産出された濃縮酸素ガスは、
   それを貯める前記バツフアタンク内に貯められ
   て、前記第２の電磁弁が開いた脱着相においては
   吸着塔のパージに使われるほか、一定の圧になつ
   た以後は反対方向に一方弁を介して別の貯溜タン
   クに貯められてから、吸気同調弁の開かれた吸気
   相の初めに同期して所定量以上の濃縮酸素ガスを
   安定して送出されるように構成することを特徴と
   する請求項１に記載の医療酸素濃縮装置。 ３ 前記吸着塔の後に一定の狭搾を持たせたオリ
   フイス状のガス通路と逆止弁を併設して、一定圧
   以上では吸着塔で生成された濃縮酸素ガスはバツ
   フアタンクの方向へは多量に抜けるが、脱着パー
   ジ行程時にはパージに必要な量だけ吸着塔内に逆
   流しうるように構成するとともに、バツフアタン
   クの下流側をさらに一方弁を介して別の貯溜タン
   クを設け、更にその下流には前記呼気・吸気弁別
   回路からの信号に同期して開閉する吸気同調電磁
   弁と、当該人等の呼吸器へ該濃縮酸素ガスを吹送
   する吸入装置を設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の酸素濃縮装置。 ４ 呼吸センサにより呼吸の温度に同調して呼吸
   信号を取りだす行程と、センサよりの呼吸信号を
   入力した呼気・吸気弁別回路において、呼吸信号
   の山と谷に応じてそれぞれ吸気トリガ信号および
   呼気トリガ信号を取りだす段階と、吸気トリガ信
   号および呼気トリガ信号を受けたサイクル発生回
   路において、吸気又は呼気トリガ信号より適当な
   遅れ時間をおいてサイクル発生回路を起動させる
   トリガ信号を作り、これにより第１の電磁弁を開
   ける段階と、一定の圧になるまで加圧した状態で
   保つ段階と、次いで第２の電磁弁を開いて吸着塔
   内のガスを大気中又は陰圧源へ排出しながら生成
   濃縮酸素ガスの一部を利用して、吸着塔の吸着剤
   の再生を行う段階を具備した請求項１ないし３項
   の何れか一項に記載の医療用酸素濃縮装置。 ５ 呼吸回路を外気に開放した状態で濃縮酸素ガ
   スを人等の呼吸系に供給するために圧縮された空
   気中の窒素を選択的かつ迅速に吸着する吸着剤を
   充填した単式または複式の吸着塔と、この吸着塔
   の導入口に第１の電磁弁を介して連結したコンプ
   レツサー又は圧縮空気源と、前記導入口を断続的
   に大気圧又は陰圧源に開放する第２の電磁弁と、
   吸入装置またはその近くに設けた人等の呼吸の相
   を検出するセンサと、このセンサの出力変化から
   吸気相と呼気相とを弁別してサイクル発生に必要
   なトリガ信号と、吸気同調電磁弁を開閉する信号
   とを送出する呼気・吸気弁別回路と、前記呼気・
   吸気弁別回路よりの信号に基づいて遅れ時間を付
   加したトリガ信号により吸着塔への圧縮空気供給
   通路を開閉する第１の電磁弁および大気と連通す
   るサイレンサ又は陰圧源を吸着塔に連結する通路
   を開閉し吸着塔の排気を行う第２の電磁弁の開閉
   タイミングをセツトしたプログラムを内蔵し、前
   記呼気・吸気弁別回路から供給されるトリガ信号
   を受けて１サイクル毎の運転を指令するサイクル
   発生回路をもつた呼吸同調酸素濃縮システムにお
   いて、前記センサより呼吸の温度等に対応して呼
   吸信号を取りだす行程と、センサよりの呼吸信号
   を入力した呼気・吸気弁別回路において、呼吸信
   号の山と谷に応じてそれぞれ吸気トリガ信号およ
   び呼気トリガ信号を取りだす行程と、吸気トリガ
   信号および呼気トリガ信号を受けたサイクル発生
   回路において、吸気トリガ信号又は呼気トリガ信
   号より適当な休止時間をおいてサイクルを開始す
   るトリガ信号を作り、これにより第１電磁弁を作
   動させる段階と、ついで一定の圧に加圧した状態
   で一定量の濃縮酸素ガスが通り抜けるのを待つた
   後に第２の電磁弁を開く段階と、前記吸気トリガ
   信号又は呼気トリガ信号に引続く吸気トリガ信号
   と同期して吸気同調電磁弁の駆動信号を作動させ
   る行程とを１サイクルとするサイクル発生手段と
   を具備したことを特徴とする医療用酸素濃縮方
   法。