JPH0631748U - 酸素濃縮気体供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、軽量で携帯用に適した酸素濃縮気体供
給装置（以下供給装置という）の提供を目的とする。 【構成】 交流電源部，蓄電池，供給装置をそれぞれ別
々のブロックにして、各ブロックは相互に分離あるいは
結合可能な構成にし、且つ、この供給装置を家庭用の交
流電源または、自動車の直流電源で使用中にも該蓄電池
を充電可能な構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、酸素濃縮気体供給装置、殊に慢性の呼吸不全患者（以下単に患者と いう）の在宅酸素吸入療法等に使用する医療用の酸素濃縮気体供給装置（以下単 に供給装置という）の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

患者が在宅酸素吸入療法に使用する供給装置には、該供給装置で空気中の酸素 ガスを分離して濃縮する手段として、圧力変動吸着法（以下ＰＳＡ法という）に よるものと、選択性酸素透過膜方式（以下膜方式という）によるものがあり、こ れらの多くは、いずれも家庭用の交流電源で該供給装置を作動させて使用されて いる。

【０００３】 一方、このような供給装置を、常時必要とする患者の生活をより快適にし、そ のクオリティオブライフ（以下ＱＬという）を増進するために、屋外に出て適度 な運動や、小旅行をしやすくすること、また通院や買物などに使用できる小型で 軽く、しかも安価な携帯用の供給装置が要望されている。

【０００４】 現在、最も多く使用されている携帯用酸素供給源は、高圧ガス容器（ボンベ） に充填された酸素ガスであり、該酸素ガスを高圧に耐える鉄製やアルミ製の小型 容器に、約１５０ｋｇｆ／ｃｍ² ・Ｇの高圧で充填し、これを減圧弁等で所望の 圧力（約１ｋｇｆ／ｃｍ² ・Ｇ）に減圧して取出し、流量計や加湿器を経て鼻カ ニューラや酸素マスク等で患者が該酸素ガスを吸入して使用する。

【０００５】 この高圧ガス容器による酸素吸入の不都合な点は、装置の重量が重く、また、 その充填容量が少なく、その量に限りがあると言う問題がある。そのために長時 間の使用が出来ないので、あまり遠くへ出歩くことが出来ない。さらに行動範囲 や使用時間に制限があるうえに、高圧の酸素ガスが充填された容器を使用するめ に、公共交通機関内や自動車等の車内で使用する上で、安全上の問題が多い。

【０００６】 別の携帯用酸素供給源として液体酸素がある。これは、液体酸素を容器に充填 して、これを気化してその気化熱で該容器そのものを冷却しながらその気化した 酸素ガスを吸入療法に使用するもので、該容器の圧力も前記の高圧ガス容器ほど 高いものを使用しないので、軽量で容量（気化した酸素ガスに換算）も前記の高 圧ガス容器に比較して大きく、より長時間使用できるので、最近この液体酸素も 多く用いられるようになっている。

【０００７】 しかしながらこの液体酸素を酸素ガスの供給源とした場合にも不都合な点があ る。その一つは、補充するために液体酸素が必要であり、この液体酸素はどこに でもあるというものではない。また、別の欠点として、該液体酸素は、吸入療法 のために使用しなくても、一定時間放置すると自然気化のために該液体酸素が消 耗して、酸素ガスが供給出来なくなるという問題もあり、特に周囲温度が高い夏 期においては、比較的短時間で該液体酸素が無くなる。

【０００８】 そして、患者は、小旅行，通院，買物等のために外出する場合、車社会である 現今では当然のことながら自動車を使用することが多い。また、この患者は、強 い運動や重い物を持つとすぐに、血液中の酸素量が不足するため息苦しくなるこ とが知られている。 従って、携帯用の供給装置は、できるだけ小型でかつ、軽量にする必要がある 。

【０００９】 患者のＱＬを増進する上での小旅行等をする場合、出来るだけ酸素ガスの補充 地や補充場所を考慮に入れないですむ自由な行先が選定でき、且つ、その行動手 段も自動車や列車、あるいは徒歩であって、その行動範囲も、家庭内に限らず旅 館やホテルを利用するなど広範囲にできることが切望されている。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】 かかる従来の供給装置における問題点を解消することを目的とし、患者のＱＬ を増進するために、自由に行動できる範囲を拡大できるような携帯型で小型の供 給装置を提供する必要がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成させるために、患者の行動を分析・検討し、その要求項目に 合致する小型軽量化と、電力供給方式に着目して研究した結果、本考案に到達し た。

【００１２】 前記の携帯型の供給装置を作動させるためには、電力の供給を必要とする。そ してこれは、患者の外出を目的とした携帯型であるために、小型軽量でしかも移 動中にも作動させる必要がある。その使用方法は、大別すると次の３点になる。 徒歩や、公共交通機関の乗物を利用する場合等、外部より電力の供給がない場 合。 自動車（以外のものでレンタカーを含む）を利用する場合。 家庭内や、旅館・ホテル等の交流電源を利用する場合。

【００１３】 前述のように、供給装置には、該供給装置で空気中の酸素ガスを分離して濃縮 する手段として、膜方式によるものと、ＰＳＡ法によるものがある。前者は、濃 縮された酸素ガスの濃度（容積比、以下同じ）が約３０〜４０％であり、その供 給装置の重量が後者に比べて若干軽いという利点がある。一方、後者のＰＳＡ法 によるものは、その酸素ガスの濃度が約９５％と高いものが得られる。このため 病院内等で使用される医療用酸素と同じ感覚で医師が処方できる。

【００１４】 そして、これらの供給装置で得られる酸素ガスは、どちらも鼻カニューラや開 放型の酸素マスク等を使用して吸入するが、開放型の吸入用具を使用した場合に は、該酸素ガスは外部空気と混入するので、肺内の酸素濃度をこれらの両者で差 がないようにするためには、膜方式の供給装置に比較して、ＰＳＡ法の供給装置 を使用する場合には、その酸素ガスの流量は半分以下でよいということになる。

【００１５】 前記の携帯型の供給装置を使用する場合に、その使用方法別に、の状態での 使用は、充電可能な蓄電池を用いて作動させる。しかし、この蓄電池の重量は、 該供給装置を含む全体の重量に占める割合は大変大きく、この蓄電池の電気容量 の決定は非常に重要である。

【００１６】 連続使用時間を長くすると電気容量が大きくなり、必然的に体積と重量が大き くなる。また、重量を小さく（軽く）すると、この連続使用時間が短くなる。こ のため患者の移動手段としての自動車や、交流電源から充電できる家庭・病院・ 旅館等の拠点との関連及び比較的体力の弱い患者の実用的行動能力の点から、一 定時間以内を連続使用時間とする。その必要最小限の時間を、多くの患者につい て調査した結果、２時間と決定した。そして、この必要最少限度の連続使用時間 に対応できる蓄電池の電気容量は、２０Ａｈ以下が適当であるとの結論に達した 。また、無駄な電力を消費し、形状も大きくなる電圧変換手段を省略するために 、該供給装置を駆動する直流電力の電圧を自動車の蓄電池の電圧（通常１２Ｖで あるが、エンジンの回転数や負荷の電流値によって１０Ｖ〜１５Ｖにもなる）と 同じにした。

【００１７】 の自動車を利用して移動する場合には、この自動車のシガレットライターのソ ケットの直流電源に接続して該供給装置を作動させるとともに、該供給装置を駆 動するための蓄電池への充電もできるように構成する。自動車での移動中は、該 供給装置から酸素ガスを供給できるので、前述の高圧ガス容器や液体酸素の酸素 ガスのようにこの酸素ガスが消耗して無くなる心配がないし、その間、次の歩行 時にそなえて該供給装置を駆動するための蓄電池を該自動車の発電機（ダイナモ ）を利用することにより充電することができる。

【００１８】 なお、自動車のように比較的狭く実質的に密閉状態の室内で、前記の高圧容器 や液体酸素の酸素ガスを使用して酸素吸入を行なうと、呼気時には酸素が消費さ れずに室内に充満するので、安全性の面でも適宜な換気等の配慮が必要であるが 、該供給装置から吸入する酸素ガスは、残余のガスが室内に充満したとしても、 空気中の酸素を分離して、排気されるガスは、供給ガス中に酸素を富化するため に窒素を取除いた分と同等量だけの窒素が富化しているので、総合的に見て、一 般の空気と何ら変わらないために酸素ガスが室内に充満するということに対する 配慮は必要ないという利点もある。

【００１９】 の家庭用の交流電源が使用できるところでは、この交流電源から得られる直流 電力で該供給装置を作動させながら該供給装置を駆動するための蓄電池の充電も できるように構成する。

【００２０】 一般に、患者は体力が弱いので、移動中に該供給装置に関するもので、当座必 要ないもの（例えば蓄電池で作動中の交流電源部）は、分離して軽量化して持ち 運べる構成とした。 即ち、自動車を使用して外出するときで、歩行する区間がないか、あっても極 めて短時間である場合（例えば通院時において、家庭では交流電源を使用し、自 動車内では車の直流電源を使用し、病院に到着したらその病院の酸素吸入が受け られる場合等）には、該供給装置の本体部のみを使用し、蓄電池や交流電源部は 分離あるいは結合できるような構成とした。また、歩行するときも該供給装置が 必要な場合には該蓄電池と該供給装置を結合して、交流電源部のみを分離できる 構成とし、患者が携行する供給装置等の全体の重量の軽減が図れる構成にした。

【００２１】

【実施例】

以下本考案の実施例について図を参照して説明するが、むろんこれは説明のた めのものであて、本考案は、この実施例に限定されるものではない。 図１は、本考案の供給装置に関する系統図で、１０は、供給装置で、周知技術 であるＰＳＡ法で構成した。ここで本考案の目的の一つである該供給装置を小型 化・軽量化するために、吸入のために使用する酸素ガスを、呼吸相に同調させて 吸気相の期間、またはその一部分のみ吹送する公知技術であるいわゆる呼吸同調 式酸素吹送方式とした。このことにより、呼気時に無駄に散逸する酸素ガスがな くなり、酸素ガスの実質的な平均流量を少なくできるので該供給装置をいっそう 小型化・軽量化することができ、本実施例でもこのように構成した。また、呼吸 信号がない場合、あるいは、酸素ガスの流量が比較的少なく呼吸同調の必要がな い場合には、通常の連続的な恒常流となるように構成した。

【００２２】 １６は、蓄電池のブロックで、１８は交流電源部で、家庭用の交流電源（一般 に１００Ｖ，５０／６０Ｈｚ）をトランスで降圧し、整流して、供給装置１０を 駆動するとともに、蓄電池１６を充電することもできるように構成した。なお、 各ブロック間の接続は、接続コネクター１４で行った。

【００２３】 この図１において、供給装置１０と蓄電池１６のブロックは接続コネクタ１４ どうしで直接接続し、図示していないがこれらのブロックを相互に結合できる構 成（例えばパッチン錠）とした。また、蓄電池１６のブロックと、交流電源部１ ８のブロックは、接合ケーブル２６で接続した。なお、蓄電池１６は、急速充電 が可能な密閉型の鉛シール蓄電池を使用した。

【００２４】 図２は、本考案の供給装置に関する別の実施例を示す系統図で、基本的には、 図１に示す第１の実施例と同じであるが、特徴的な相違は、第１の実施例が蓄電 池１６のブロックが独立しているのに対して、第２の実施例は蓄電池１６と供給 装置１０が同一のブロックになっている点である。

【００２５】 これらの実施例において、第１の実施例では、蓄電池１６のブロックが独立し ているので、別の蓄電池のブロックを用意して、常に充電完了済の予備電池とす ることができるが、供給装置１０との結合機構が必要であり、そのため機械的保 持機構も必要になる。 一方、第２の実施例では、蓄電池１６と供給装置１０とは同一のブロックにな っているので、予備電池は用意できないものの前記の結合機構や機械的保持機構 が不要になり、このブロックの機械的強度においても十分であるという利点があ る。

【００２６】 本考案の供給装置は、疲労回復等の健康用に用いることもできるが、医療用の 酸素吸入療法用が主な用途になる。この医療用の場合には、蓄電池１６が放電し たためにその使用を中止する時間は、極力短い方がよく、また、完全に充電が完 了しない内に再び使用しなければならないこともある。

【００２７】 一般に、この種の蓄電池の充電は、その公称電気容量（Ａｈ）を１Ｃとした場 合に、（１Ｃ／１０）Ａで約１５時間充電するか、（１Ｃ）Ａで約１．５時間充 電することにより、充電完了となる。 この充電のために要した電気量に対して、放電で得られる電気量は、約１／１ ．５になる。本実施例では、充電電流は、（１Ｃ）Ａで１．５時間行うようにし た。

【００２８】 また、前記のように、充電途中で再び使用する必要もあり、該蓄電池がどの程 度充電されているかを知る目やすがあった方がいっそう好ましい。その目やすと して次のような構成を付加することができる。 本実施例のように、充放電電流がそれぞれほぼ一定である場合には、前記の目 やすは、充放電の時間の１次関数として、充放電電流の方向を検出するとともに タイマー手段等に連結した表示手段で表示することができる。本実施例では、放 電電流は、約（１／２）Ｃであるので、充電時には、１．５時間でメータの表示 を１００％とし、放電時には、１時間で同じくメータの表示を５０％とし、２時 間で同じくメータの表示を０％にすることが適当である。また、これ以外でも、 演算素子やマイコンを組合わせて、表示手段も、液晶表示にすることも可能であ る。なお、この表示が０％であっても該蓄電池には、なお少量（約５〜１０％） の電気量が残る方が好ましい。

【００２９】

【考案の効果】

本考案を実施することにより、携帯型の供給装置を小型軽量化できるとともに 、交流電源，自動車の直流電源，蓄電池の何れでも使用することができ、また、 該蓄電池で使用中の場合を除いて、該供給装置を使用中にも充電できるという利 点があり、これらのことにより患者の行動範囲の拡大化ができ、患者のいっそう のＱＬ増進に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の供給装置に関する系統図である。

【図２】本考案の供給装置に関する別の実施例を示す系
統図である。

【符号の説明】

１０ 供給装置 １２ 酸素ガス吐出口 １４ 接続コネクタ １６ 蓄電池 １８ 交流電源部 ２０ 直流用プラグ ２２ 交流用プラグ ２４ 呼吸信号コネクタ ２６ 接合ケーブル

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気中の酸素ガスを分離して濃縮する酸
   素濃縮気体供給装置において、該酸素濃縮気体供給装置
   を機能させるための駆動手段が、直流電力で作動するよ
   うに構成し、該直流電力が、蓄電池，自動車の直流
   電源，交流電源を整流して得た直流電源であり、これ
   らの何れの直流電源であっても該駆動手段が作動可能と
   して、且つ、該蓄電池を前記の自動車の直流電源また
   は、前記の交流電源を整流して得た直流電源の、何れか
   らでも充電可能な構成であることを特徴とする酸素濃縮
   気体供給装置。
2. 【請求項２】 該駆動手段を作動させるための直流電力
   の電圧が、１０Ｖ乃至１５Ｖの範囲であることを特徴と
   する請求項１記載の酸素濃縮気体供給装置。
3. 【請求項３】 空気中の酸素ガスを分離する手段が、圧
   力変動吸着法であることを特徴とする請求項１記載の酸
   素濃縮気体供給装置。
4. 【請求項４】 空気中の酸素ガスを分離する手段が、選
   択性酸素透過膜であることを特徴とする請求項１記載の
   酸素濃縮気体供給装置。
5. 【請求項５】 空気中の酸素ガスを分離して濃縮する酸
   素濃縮気体供給装置において、該酸素濃縮気体供給装置
   を機能させるための駆動手段が、直流電力で作動するよ
   うに構成し、この直流電力で作動する酸素濃縮気体供給
   装置の本体部と、電源部である前記の蓄電池または、交
   流電源を整流して得る直流電源部とは、相互に分離ある
   いは結合できるようにしたことを特徴とする請求項１記
   載の酸素濃縮気体供給装置。
6. 【請求項６】 酸素濃縮気体供給装置を機能させるため
   の駆動手段が、直流電力で作動するように構成し、この
   直流電力で作動する酸素濃縮気体供給装置の本体部と、
   前記の蓄電池とを１つのブロックとし、交流電源を整流
   して得る直流電源部を別のブロックとし、これらの各ブ
   ロックは、相互に分離あるいは結合できるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮気体供給装置。