JPH08196635A

JPH08196635A - 呼吸用酸素供給装置

Info

Publication number: JPH08196635A
Application number: JP14481595A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Sato; 重雄佐藤; Kazukiyo Takano; 和潔高野; Noboru Sato; 暢佐藤
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd; Sanyo Electronic Industries Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd; Sanyo Electronic Industries Co Ltd
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 1996-08-06

Abstract

(57)【要約】【構成】圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）による呼吸用酸
素供給装置に、水分透過可能な中空糸透過膜を隔膜とす
る膜モジュールを加湿手段３として付設し、圧縮空気、
もしくは吸着筒の減圧脱着工程時に脱着し排出される排
気ガスを膜モジュールに供給して、含有する水分を中空
糸透過膜により分離除去し、吸着筒で濃縮された酸素富
化ガスにその水分を与えて加湿するように構成すると共
に、呼吸用酸素ガスの通路に設けた絞り弁９の両側の圧
力差を、差圧センサー４０で検出し電気信号に変換し
て、情報出力手段４２に出力もしくは警報するようにし
た。【効果】従来の気泡式加湿器の、水の補充や交換、容
器の清掃等の煩わしい作業から解放され、酸素ガスの漏
れが防止され、気泡音対策も不要になり、また、患者に
酸素ガスを供給するチューブの折れ曲がり等による事故
を防止する事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、呼吸用酸素供給装置の
改良に関するもので、更に詳しくは、水の補充を必要と
しない加湿器を含み、殊に呼吸用ガスの流通状態を監視
する機構を含んだ呼吸用酸素供給装置を提供するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】呼吸用酸素供給装置は、呼吸不全患者
（以下、単に患者ともいう）が、主として在宅酸素療法
に使用する酸素ガス（酸素富化ガスを含む、以下同じ）
の供給源として用いるものである。このため呼吸用酸素
供給装置に対しては、種々の条件が要求され、その内容
としては次のような事柄が挙げられる。医療用に使用するのであるから、信頼性が高いこと。長期にわたって昼夜を問わず連続的に使用することが
多いので、患者本人は勿論、同居や同室の家族の人々も
含めて安眠を妨げることが無いように、騒音の少ない静
かな装置であること。圧力変動吸着法（以下、ＰＳＡ法ともいう）による酸
素供給装置から吐出する酸素ガスは、水分がほぼ完全に
除去された非常に乾燥したガスであるので、これをその
まま患者が呼吸用として使用すると、鼻腔粘膜や気道が
乾き、苦痛を伴うこともあるので、酸素ガスに加湿する
機能を有すること。

【０００３】第項の酸素ガスの加湿については、多く
の場合、酸素ガスを水の入った容器の中を気泡の形でく
ぐらせて加湿した後に、呼吸用として吸入している。し
かしながら、患者にとっては、酸素供給装置から出てく
る酸素ガスを加湿するためには、加湿器への水の補充や
交換，容器の清掃等多くの手間がかかり、これらの煩わ
しい作業から解放されたいという強い要望がある。

【０００４】従来から多く使用されている加湿器には、
次のような問題がある。加湿器内の水は、使用するにつれて蒸発消耗するので
補給する必要があり、また、この加湿器の容器内に雑菌
や藻類が繁殖したり、ゴミ等の付着による汚れがあった
りするので、おおむね１週間に１回程度の清掃が必要と
なる。加湿器の清掃や水の補充・交換時には、加湿器の蓋を
十分に、かつ確実に締めないと酸素ガスが漏れて患者の
方へ行かないという不具合が生じる。酸素供給装置や加湿器を使用する患者は、体力も比較
的弱く、また、高齢者が多いため、加湿器の蓋が十分か
つ確実に閉まらないことがあり、この問題は切実、かつ
重大な事柄である。

【０００５】この加湿器は、酸素供給装置の外殻を構
成する筐体から外部に向かって凸状に出張って取付けら
れるものと、筐体に凹状のくぼみ部を設けてこの凹部の
中に取付けるものとがあるが、前者の凸状に取付けるも
のは、人が装置の近くを歩くとき、誤ってぶつかったり
して加湿器の取付部（主に酸素ガスの供給口を兼ねるも
のが多い）を折損する事故がある。また、後者の凹部の
中に取付けるものは、ゴミ等が集積し易く、医療用機械
を不衛生にすることになる。このため、凹部の前に扉を
付設してゴミ等が入りにくくする方法もあるが、扉が破
損したり、水の補充や交換時に煩わしいという問題もあ
る。

【０００６】前述の如く、在宅酸素療法に使用する呼吸
用酸素供給装置は、昼夜を問わず使用するために、周囲
の暗騒音が比較的多い昼間にはそれほど気にならなかっ
た。しかし、周囲が静かになる夜間には、前記の加湿器
の気泡から生ずる音が騒音として耳につき、患者の中に
はこの騒音のために安眠を妨げられている者もある。こ
のため、前述の如く酸素供給装置の筐体の凹部に加湿器
を収容し、その前面に扉を付設してゴミ等の侵入を防ぐ
とともに、この騒音の低減効果を期待したものもある。

【０００７】また、呼吸用酸素供給装置の酸素吐出口又
は加湿器の吐出口にホースを接続して、それにカニュー
レ又はマスクを接続し、あるいはカニューレのパイプを
直接接続して、患者が鼻孔に装着して吸入するが、この
パイプが折れ曲がり、酸素がそこから流れないという不
具合が生じることもある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の加湿
器及び酸素ガス供給手段で生ずる種々の問題点を解決
し、水の補充や交換を必要とせず、かつ動作音のより小
さい静粛な医療用の呼吸用酸素供給装置を提供すること
を目的とする。更に、我国は雨の多い湿度の多い国とい
われているが気温の下がる冬は空気が乾燥していて、冬
の北海道地区では暖房するせいもあり相対湿度が２０％
〜３０％になることも多いので、このようなときでも十
分に加湿できる機能を持たせることが必要であり、一
方、梅雨の頃には８０〜９０％の相対湿度の気候もあ
り、加湿される呼吸用ガスが加湿されすぎるとカニュー
レや導管パイプ内に結露する心配もあり、このような湿
度の違いに応じて加湿を調節できる呼吸用酸素供給装置
を提供することを目的とする。また更に、酸素ガスの流
れに支障が生じた時には、逸速く患者に知らせて注意を
促すことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、吸着剤を
充填した少なくとも１個の吸着筒と、該吸着筒に圧縮空
気を供給するための電動機の動力で駆動されるポンプ手
段、自動弁手段、該電動機及び／又はポンプ手段を冷却
するためのファン手段とで基本的に構成されたＰＳＡ法
による呼吸用酸素供給装置と、水分透過可能な中空糸透
過膜を隔膜とする膜モジュールを加湿手段とし、この隔
膜の一方の側の通路に、前記呼吸用酸素供給装置により
発生した呼吸用酸素ガスを供給し、他方の側の通路に
は、ポンプ手段で発生した圧縮空気、もしくは吸着筒の
減圧脱着工程時に脱着し排出される排気ガスを流し、該
圧縮空気もしくは排気ガスから分離された水分を前記呼
吸用酸素ガスに与える加湿手段と、前記呼吸用酸素供給
装置により発生した呼吸用酸素ガスの通路の加湿手段の
上流側に流れ検出手段を設けて、該流れ検出手段に呼吸
用酸素ガスの流れに応じた電気信号を生じしめ、これを
情報出力手段に出力するように構成したことを特徴とす
る呼吸用酸素供給装置である。

【００１０】また、ポンプ手段が、単一の電動機の動力
で駆動され、圧縮空気と真空とを発生する機能を有する
ものであり、圧縮空気の圧力が１．２〜４ｋｇｆ／ｃｍ
²・Ｇの範囲であることを特徴とする。更に、流れ検出
手段が、呼吸用酸素ガス流路に流路抵抗手段を設けて、
該流路抵抗手段の上流側と下流側に呼吸用酸素ガスが流
れたときに生ずる圧力差を検出し、これを電気信号に変
換して、呼吸用酸素ガスの流れ情報を情報出力手段に出
力するものであることを特徴とし、併せて、その流路抵
抗手段がオリフィスであり、情報出力手段が光学的表示
手段であることを特徴とする呼吸用酸素供給装置であ
る。また更には、情報出力手段が光学的表示手段と音響
手段とを含み、呼吸用酸素ガスの流量が基準値以下にな
ったとき、警報として出力するように構成し、また、流
路抵抗手段がオリフィス切替式の流量設定器であること
を特徴とする呼吸用酸素供給装置である。

【００１１】以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明
する。図１〜図４は本発明の好適な実施例となる呼吸用
酸素供給装置のフローシートで、図５は呼吸用酸素供給
装置の外部筐体内部の構成の一例を模式的に示した図
（右半部の縦断面図）、また図６は防音機能を有する筐
体（外部筐体の左半部に収容）内部の構成を説明するた
めの図である。

【００１２】ＰＳＡ法による酸素供給装置は、電動機の
動力で駆動され加圧空気と真空とを発生することの出来
るポンプ手段２、吸着剤を充填した１個もしくは複数個
の吸着筒１２，１３、自動弁手段１１及び電動機及び／
又はポンプ手段２を冷却するためのファン手段３１で基
本的に構成され、これに必要に応じて、吸着筒１２，１
３で発生した酸素富化ガスを貯留するためのバッファタ
ンク１６、酸素富化ガスに水分を与えて加湿するための
加湿手段３等を加えた構成となっている。そして加湿手
段３は気泡の破裂もなく、騒音の発生が無く静かであ
る。

【００１３】そして、吸入フィルター１から取り入れら
れた空気は、まずポンプ手段２で加圧圧縮され、例えば
吸着筒が２個の場合は、ＰＳＡ法の操作を制御する自動
弁手段１１によりこの吸着筒１２，１３に交互に供給さ
れる。吸着筒では窒素等が吸着除去されて酸素ガスを発
生し（加圧吸着工程）、この酸素ガスはバッファタンク
１６に貯留される。その間、他方の吸着筒はポンプ手段
の他方の真空発生部により減圧され吸着剤に吸着された
窒素を脱着して吸着剤の再生を行なう（減圧脱着工
程）。その脱着した排気ガスはサイレンサー１７を介し
て大気中に排出される。バッファタンク１６に貯留され
た酸素ガスは、減圧弁１０と絞り弁９で適宜の圧力、流
量になるよう調整して、患者に供給される。

【００１４】これら電動機やポンプ手段の各装置は、図
５で示す外部筐体２３の中に収納されているのである
が、動作時には騒音が多いため、外部筐体２３の外殻を
防音材で構成して遮音性を持たせる他、例えば図５に示
すように、電動機やポンプ手段２等を冷却するための、
大気流入通路３４や大気排出通路３５に遮音板３３を設
け、あるいは外部筐体２３の底部に消音用ダクト３６を
設けるなど、騒音を低下させるためにさまざまな工夫が
為されている。

【００１５】そしてさらに防音機能を高めるため、動作
時に騒音の発生源となる電動機を含むポンプ手段２，フ
ァン手段３１，圧縮空気や排気ガス，酸素ガス等の流れ
をコントロールする自動弁手段１１などは、図６に示す
ような、外部筐体２３内の防音機能を有する防音筐体２
９，３０内に収容して、二重構造にするのが良い。尚、
大気取入口２４から取り入れられた空気は、大気流入通
路３４を通り空気送気口２５を経て、空気吸入口２６か
ら防音筐体３０に入り、さらにファン手段３１により連
絡開口部３２から防音筐体２９に入り、その一部は原料
空気としてポンプ手段２に取り込まれ、大部分は電動機
及びポンプ手段２等を冷却した後、空気流出口２７から
空気排出口２８、消音用ダクト３６を経て大気中に排出
される。図６の例では、２つの防音筐体２９，３０を結
合して用いたが、ファン手段３１も防音筐体２９の内部
に収容して、１個の防音筐体で構成してもよい。

【００１６】また、消音用ダクト３６は、外部筐体２３
の底面下に取付けられたキャスターが作る外部筐体と大
地又は床面との間の空間を有効に活用したもので、外部
筐体２３の底面に接して遮音材で構成され、かつ、その
大気通路内面には吸音材を貼付けし、遮音板も付設して
ある。本発明で用いた遮音板は、遮音材の両面又は片面
に吸音材を貼付け、その面内に複数個の貫通孔を明けた
もので、音波を吸収しながら冷却風を通すという作用が
あるが、これに限定する必要はなく他の態様のものであ
ってもよいことは勿論である。

【００１７】また、バッファタンク１６から減圧調整し
て患者に供給される酸素ガスは、水分がほぼ完全に除去
され乾燥した状態になっているので、通常は減圧弁１０
の後に、気体を水中にくぐらせて水分を与える気泡式等
の加湿器を設けるが、その気泡のはじける音でさえも低
騒音化の対象となっている。本発明では、従来の気泡式
加湿器の代わりに、騒音発生のない中空糸透過膜を用い
た加湿手段３を使用するが、更に筐体開口部を少なくし
て騒音漏出を少なくするため、加湿手段３も防音筐体２
９内に収容するのが好ましい。

【００１８】本発明における課題を解決するための手段
として使用する、中空糸透過膜を隔膜とする膜モジュー
ルを用いた加湿手段３について、さらに詳細に説明す
る。

【００１９】

【作用】膜モジュールを構成する中空糸透過膜は、大気
中の水分を最も良く透過するもので、その透過率は中空
糸透過膜の外側と内側との大気中の水分の分圧差に比例
する。その透過は次式によって示される。

【数１】Ｑｉ＝Ｐｉ′×Ａ×（Ｐ1 ×Ｘｉ−Ｐ2 ×ｉ） …………（式１）Ｑｉ＝ｉ成分の透過ガス流量Ａ＝膜の面積Ｘｉ＝水蒸気成分の高圧側のモル分率Ｙｉ＝水蒸気成分の低圧側のモル分率Ｐｉ′＝ｉ成分の透過速度定数Ｐ1 ＝高圧側の圧力Ｐ2 ＝低圧側の圧力

【００２０】この性質を利用して、室内にある大気中に
含まれる水分を加湿用の水分として利用しようとするも
のである。しかし、我国の冬期で特に寒冷地の北海道な
どでは室内の相対湿度が２０％前後にまで下がることが
ある。この少ない空気中の水分を用いて被加湿気体を十
分に加湿するためには、一次側の水分分圧を高めてやる
必要があり、１〜４ｋｇｆ／ｃｍ²・Ｇ、好ましくは
１．２〜３．５ｋｇｆ／ｃｍ²・Ｇの圧縮空気を用いる
のが適当である。１．２ｋｇｆ／ｃｍ²・Ｇ以下では約
４４％以下程度にしか加湿されず、また圧力を高くする
と多湿の梅雨期には管路内に水滴の発生が多くなり、加
えて電動機の電力消費が大きくなり、患者の電気代の負
担も多くなり良くない。患者はカニューレにより外気と
ともに酸素ガスを吸入するが、室内の空気の方を多く吸
入するので室内空気を加湿することも必要である。室内
空気が相対湿度３５％あれば、７７％までに加湿され
る。

【００２１】また、膜モジュール（加湿手段３）内の中
空糸透過膜４の外側通路５と内側通路とでは、断面積の
広い方が通気抵抗が少なく、圧縮空気を流し易いが、膜
モジュールは外側通路の断面積を広くする方が、中空糸
の本数を増やすことなく作成できるので、水分を含有す
る圧縮空気は、外側通路５に流す方が通気抵抗が少ない
ので好ましく、空気圧力をそれだけ低くできるので電動
機の負荷も軽くなり消費電力も低減出来る。

【００２２】このように構成することにより、水分を多
く含有する圧縮空気が外側通路を通過し、内側通路に
は、濃縮生成され水分をほとんど含有せず、減圧弁１０
で圧力調整された低圧の酸素ガスが通過し、外側から内
側に向かって大気中の水分のみ透過するので、大気中か
ら分離して得た水分を、濃縮された酸素ガスに与えて加
湿することになり、従来から用いられている気泡式の加
湿器のような水分の補充や交換作業が不要となり、これ
により不衛生の原因を無くすことが出来る。

【００２３】しかし、呼吸用酸素ガスが、取出口にホー
スを接続し、更にカニューレ又はマスクを接続し、患者
の鼻孔に装着して呼吸するまでの酸素供給手段におい
て、その途中におけるチューブは軟らかく柔軟性に富ん
でいるため、使用中に折れ曲がりが生じ、そこから先に
呼吸用酸素ガスが流れなくなるという不具合が生じるこ
とがある。患者がこれに気付かないで使用を続けると、
不幸な事態になる恐れがある。

【００２４】このような不具合を解決するため、本発明
の呼吸用酸素供給装置では、呼吸用酸素ガス通路の加湿
手段の上流側に流れ検出手段を設ける。そしてこれに呼
吸用ガスが流れたときに、電気信号を生ぜしめる。例え
ば、図１のバッファタンク１６に貯留された呼吸用酸素
ガスは、減圧弁１０と流量調節用の絞り弁９で流量を調
整した後、加湿手段３に流れるが、この流量調節用の絞
り弁９に流れ検出手段の流路抵抗手段としての働きを持
たせ、その上流と下流での圧力差を差圧センサー４０に
て検出し、電気信号に変換して制御部４１に送り、その
流れ情報を情報出力手段４２に出力する。即ち、適正量
の呼吸用酸素ガスが流れた場合、絞り弁９の両側には差
圧が生ずるが、流れが止まると差圧が無くなる。この差
圧により生ずる圧力を、圧力電気変換器によって電気信
号に変換した後に制御部４１に伝え、制御部より情報出
力手段４２に光表示で、例えば、正常な流量が流れると
きは青ランプを点灯させて、またホースの折れ曲がり等
で流れが止まった場合は、赤ランプを点灯又は点滅させ
る。それに音響の警報を加えて患者に注意をうながし、
直させることができるようにする。

【００２５】

【実施例】以下、図面により本発明の好ましい実施例に
ついて、特に、加湿手段や流れ検出手段を中心とした構
成について具体的に説明するが、むろんこれは説明のた
めのものであって、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

【００２６】図１に示した実施例は、真空まで減圧する
真空式のＰＳＡ酸素濃縮器の例で、１つの電動機に圧縮
と真空の２つのヘッドを持ったポンプ手段を用いて行う
ようにしたものである。ポンプ手段２によって加圧され
た圧縮空気の全量を、中空糸透過膜４を用いた加湿手段
３の外側通路５に流すように構成した例である。圧縮空
気は、外側通路５を通過する間に含有する水分が中空糸
の内側通路へ透過して分離除去され、ＰＳＡ法の操作を
制御する自動弁手段１１を介して、吸着筒１２又は１３
の入口端に供給される。そして、吸着筒では窒素等が吸
着除去されて酸素ガスを発生し、この酸素ガスは自動弁
１４を経てバッファタンク１６に貯留される。バッファ
タンク１６に貯留された酸素ガスは、減圧弁１０と絞り
弁９で適宜の圧力、流量になるように調整して、加湿手
段３の中空糸透過膜４の内側通路に供給され、圧縮空気
から分離除去された前記の水分が与えられて加湿され、
取出口８から患者に供給される。

【００２７】差圧センサー４０は、絞り弁９の両側の圧
力差を検出し、制御部４１に電気信号で伝えて、適正な
流量による差圧信号の場合はパネル部にグリーンランプ
を点灯させ、検出された流量値が適正な値でない場合
は、赤ランプを点灯させるとともにブザーを鳴らして警
報を出す。これにより患者の注意を喚起する。尚、流れ
検出手段の流路抵抗手段を流量設定の絞り弁９と兼用と
したが、これを単独に設けてもよい。またこれ以外のガ
ス流により電気信号を発生する方法が、流れ検出手段に
含まれる。

【００２８】ここで、図１の吸入フィルタ１は、空気中
の塵埃を除去して、ポンプ手段２に清浄な空気を供給す
るためのものである。また、減圧弁１０は、バッファタ
ンク１６に貯留している酸素ガスを使用に供するのに適
当な圧力（例えば、約０．３ｋｇｆ／ｃｍ²・Ｇ）に調
整するもので、絞り弁９は、取出口８から取り出し患者
に供給する酸素ガスの流量を調整するものであって、ニ
ードルバルブ式やオリフィス選択型等の、呼吸ガスの流
路抵抗を変えてガスの流量を調節出来るものであればい
ずれのものであってもよい。加湿の度合を調節する必要
がある場合には、加湿手段３の中空糸透過膜４の内側通
路の入口側と出口側との間に可変できる絞り弁２０を付
設し、加湿されていない酸素ガスの一部を加湿手段３の
出口にバイパスさせて、加湿された酸素ガスと混合すれ
ば良い。

【００２９】本実施例で使用した中空糸透過膜は、パー
フルオロ系イオン交換膜で構成したが、これ以外のイオ
ン交換膜であってもよい。また、図中では中空糸透過膜
４は入口側から出口側まで１本の２重線として表わして
いるが、実際には外径０．３ｍｍ、内径０．１５ｍｍ、
長さ約２５ｃｍの中空糸約３５００本を１束としたもの
を使用した。

【００３０】また、加湿手段３において、外側通路５お
よび中空糸透過膜４の内側通路の入口と出口は、加湿手
段３のどちら側であっても良く、構造上はその通路の方
向性はないが、水分を含有する圧縮空気の流れと、乾燥
した酸素ガスの流れとは、互いに対向する方向となるよ
うに構成する方が好ましい。その理由は、中空糸の隔膜
を水分が透過する率は、前述のように両気体の圧力差で
はなく、その気体中の水分の分圧差に比例するため、含
有する水分が除かれて徐々に水分の分圧が低下する圧縮
空気と、加湿されて徐々に水分の分圧が上昇する酸素富
化ガスの、その流れる方向を互いに逆向きにすることに
より、加湿手段３内の外側、内側両通路のほぼ全域にわ
たって、両気体の水分の分圧がおおむね等しくなるの
で、加湿効果をいっそう高められるためである。但し、
図１の実施例では、中空糸の外側通路５を流れる圧縮空
気や排気ガスの量は、酸素ガスの量に比較して約３０倍
以上と十分多いので、それ程顕著な効果は表われない。

【００３１】図２の例は、ポンプ手段２によって加圧さ
れた圧縮空気の一部を、加湿手段３内の中空糸透過膜４
の外側通路５に流すように構成した例である。圧縮空気
は、加湿手段３内の通路を通過する間に含有する水分が
中空糸透過膜の内側通路へ透過して分離除去され、その
後、絞り弁２０、サイレンサー２１を介して、前記の防
機能を有する防音筐体２９内に放出される。加湿に使用
された圧縮空気は、大気中に放出して廃棄され無駄にな
るので、出来るだけ少なくした方が良い。その流量は加
湿手段３へ流す酸素富化ガスの流量とほぼ同じで良い。
また、それ以上の流量になると、吸着筒の方へ供給する
圧縮空気の量が少なくなり、酸素濃縮器全体としての性
能が低下するので、絞り弁２０でその流量が少なく、加
湿される度合いが最適となるように調節する。これによ
り加湿の度合いが調節できる。さらに、この絞り弁２０
の直後で大気に放出するために騒音が発生するので、サ
イレンサー２１を付設したが、防音機能が十分な筐体で
あれば、サイレンサー２１は無くてもよい。

【００３２】一方、圧縮空気の大部分を占める残部は、
ＰＳＡ法の操作を制御する自動弁手段１１を介して、吸
着筒１２又は１３へ供給される。そして、吸着筒では窒
素等が吸着除去されて酸素ガスを発生し、この酸素ガス
はバッファタンク１６に貯留される。バッファタンク１
６に貯留された酸素ガスは、減圧弁１０と絞り弁９で適
宜の圧力、流量になるように調整して、加湿手段３の中
空糸透過膜４の内側通路に供給され、圧縮空気から分離
除去された前記の水分が与えられて加湿され、取出口８
から患者に供給される。ここでも絞り弁９を流れ検出手
段の流路抵抗手段に兼用して使用し、この両側の圧力差
を差圧センサー４０にて検出するが、得られた電気信号
を制御部４１に送り、情報出力手段４２に出力すること
は、実施例１と同様である。

【００３３】この実施例では、中空糸の外側通路と内側
通路で流れる気体の量をほぼ等しくなるようにしたの
で、それぞれの気体は加湿手段３の２つの通路のうち、
いずれの通路に流しても差し支えない。このような場合
には、前述のように各々の気体の流れる方向は対向とな
ることが好ましい。（図２では作図の都合上同一方向と
なっている）

【００３４】図３に示した実施例は、１本の吸着筒の例
の場合を示したものである。ひとつのポンプ手段を圧縮
空気発生と真空発生の両機能に自動弁手段１１′及び自
動弁手段１１″を切替えることによって行うものであ
り、基本的には前記の図２の実施例と同じであるが、ポ
ンプ手段２からの圧縮空気を自動弁手段１１′を介し
て、吸着筒１２へ供給し濃縮して、酸素ガスを発生さ
せ、この酸素ガスはバッファタンク１６に貯留される。
そして、自動弁手段１１′が吸着筒１２へ、自動弁手段
１１″がサイレンサー１７側に切替って、ポンプ手段２
が真空ポンプとして働き、減圧脱着工程に入った時、自
動弁１４は閉塞される。真空に減圧された吸着筒１２は
吸着された窒素の脱着を行う。自動弁手段１１′が吸入
フィルタ１側へ、そして自動弁手段１１″が吸着筒１２
側へ切替って、ポンプ手段２が圧縮ポンプとして働くと
き、逆止弁４５を通して加湿手段３の中空糸の外側通路
５に圧縮空気が導入される。

【００３５】大気中に含有する水分は、中空糸の内側通
路へ透過して分離除去され、膜モジュール内を通過して
乾燥したガスは、絞り弁２０により膜モジュールの内圧
を保ちながら流量を制限されて、サイレンサー２１を介
して前記の防音機能を有する防音筐体２９内の大気中に
放出される。そして加湿手段３内の中空糸の内側通路に
前記の酸素ガスを供給し、前記圧縮空気から分離除去さ
れた水分を与えて加湿するように構成する。加湿手段３
には加圧工程のみ圧縮空気が供給されることになるが、
膜モジュール内に水分が保持されるので、真空再生時は
加圧空気は供給されないが、逆止弁により大気圧を保
ち、膜内に保持されている水分をガスに供給するので、
呼吸ガスは乾燥することなく加湿される。ここでも絞り
弁９の両側の圧力差を差圧センサー４０にて検出する
が、得られた電気信号を制御部４１に送り、情報出力手
段４２に出力することは、実施例１と同様である。な
お、図１〜図４では電源線や制御線の図示は省略した。

【００３６】図４に示した実施例は、基本的には前記の
図１の実施例と同じであるが、ポンプ手段２からの圧縮
空気を自動弁手段１１を介して、吸着筒１２又は１３へ
供給し濃縮して、酸素ガスを発生させ、この酸素ガスは
バッファタンク１６に貯留される。そして吸着筒１２又
は１３が減圧脱着工程に入った時、その一部をオリフィ
ス１５を通して吸着筒へ逆流させて、吸着された窒素等
の脱着を助け、ここで脱着された排気ガスを自動弁手段
１１を介して、加湿手段３の中空糸の外側通路５に導入
する。排気ガス中に含有する水分は中空糸の内側通路へ
透過して分離除去され、膜モジュール内を通過して乾燥
した排気ガスは、絞り弁２０、サイレンサー２１を介し
て、前記の防音機能を有する防音筐体２９内に放出され
る。これに対して、前記の酸素ガスを加湿手段３内の中
空糸の内側通路に供給し、排気ガスから分離除去された
水分を与えて加湿するように構成したことを特徴とす
る。ここでも絞り弁９の両側の圧力差を差圧センサー４
０にて検出するが、得られた電気信号を制御部４１に送
り、情報出力手段４２に出力することは、実施例１と同
様である。

【００３７】この場合には、吸着筒の減圧脱着工程時の
圧力を、所定の時間内に極力低く下げる必要があり、脱
着時の排気ガスが流れたときの通気抵抗を出来るだけ低
くした加湿手段が必要となるので、前記図１の実施例の
場合と同様に、中空糸の内側通路の方を酸素ガスの通路
とし、外側通路５の方を排気ガスの通路とした。また、
脱着時の排気ガスは、吸着剤から脱着した水分を多く含
むので、周囲の大気より相対湿度は高いが、大気に開放
して減圧しているために圧力が低いため、中空糸透過膜
４の内外で生ずる両気体の水分の分圧差が比較的低い。
そのために、加湿効果も前記図１の実施例よりは幾分低
下するが、５０〜９０％（ＲＨ）あり、実用上全く問題
はない。さらに、本実施例でも加湿度の調節が必要な場
合には、加湿手段３の中空糸透過膜４の内側通路の入口
側と出口側との間に可変できる絞り弁を付設し、加湿さ
れていない酸素富化ガスの一部をバイパスさせて、加湿
された酸素富化ガスに混合すれば良いことは前記図１の
実施例と同じである。

【００３８】

【発明の効果】本発明の呼吸用酸素供給装置を使用する
ことにより、従来から用いられている気泡式加湿器の水
の補充や交換、容器の清掃等の煩わしい作業から解放さ
れ、また、加湿器の蓋が不完全なために酸素ガスが漏れ
ると言う事態も防止できる他、気泡のはじける音の心配
や対策も不要になる。さらに、装置の騒音源となる電動
機、ポンプ手段、ファン手段等は勿論のこと、加湿手段
も防音効果のある筐体内に収容し、しかも、冷却用の通
風通路に独特の工夫を施しているので動作音が非常に静
かであり、医療用の酸素濃縮器として好適である。ま
た、水泡式加湿器を用いないので呼吸ガスが流れている
かどうか不安であると言う欠点は、流れ検出センサーに
より検出し、流れていることを青色ランプの点灯により
確認できるし、流れが止まったときは光や音による警報
を出すことにより患者に酸素ガスの停止を知らせて注意
を喚起するという新しい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例である呼吸用酸素供給装
置のフローシートを示す図である。

【図２】本発明の他の実施例である呼吸用酸素供給措置
のフローシートを示す図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例である呼吸用酸素供
給措置のフローシートを示す図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例である呼吸用酸素供
給措置のフローシートを示す図である。

【図５】呼吸用酸素供給装置の外部筐体内部の構成の一
例を模式的に示した、右半部の縦断面図である。

【図６】防音機能を有する筐体内部の構成を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１吸入フィルター２ポンプ手段３加湿手段４中空糸透過膜５外側通路８取出口９，２０絞り弁１０減圧弁１１，１１′，１１″ 自動弁手段１２，１３吸着筒１４自動弁１５オリフィス１６バッファタンク１７，２１サイレンサー２３外部筐体２４大気取入口２５空気送気口２６空気吸入口２７空気流出口２８空気排出口２９，３０防音筐体３１ファン手段３２連絡開口部３３遮音板３４大気流入通路３５大気排出通路３６消音用ダクト４０差圧センサー４１制御部４２情報出力手段４５逆止弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着剤を充填した少なくとも１個の吸着
筒と、該吸着筒に圧縮空気を供給するための電動機の動
力で駆動されるポンプ手段，自動弁手段，該電動機及び
／又はポンプ手段を冷却するためのファン手段とで基本
的に構成された圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）による呼吸
用酸素供給装置と、水分透過可能な中空糸透過膜を隔膜
とする膜モジュールを加湿手段とし、この隔膜の一方の
側の通路に、前記呼吸用酸素供給装置により発生した呼
吸用酸素ガスを供給し、他方の側の通路には、ポンプ手
段で発生した圧縮空気、もしくは吸着筒の減圧脱着工程
時に脱着し排出される排気ガスを流し、該圧縮空気もし
くは排気ガスから分離された水分を前記呼吸用酸素ガス
に与える加湿手段と、前記呼吸用酸素供給装置により発
生した呼吸用酸素ガスの通路に流れ検出手段を設けて、
該流れ検出手段に呼吸用酸素ガスの流れに応じた電気信
号を生じしめ、これを情報出力手段に出力するように構
成したことを特徴とする呼吸用酸素供給装置。
【請求項２】ポンプ手段が、単一の電動機の動力で駆
動され、圧縮空気と真空とを発生する機能を有するもの
であることを特徴とする、請求項１記載の呼吸用酸素供
給装置。
【請求項３】圧縮空気の圧力が１．２〜４ｋｇｆ／ｃ
ｍ²・Ｇの範囲であることを特徴とする、請求項１もし
くは請求項２記載の呼吸用酸素供給装置。
【請求項４】流れ検出手段が、呼吸用酸素ガス流路に
流路抵抗手段を設けて、該流路抵抗手段の上流側と下流
側に呼吸用酸素ガスが流れたときに生ずる圧力差を検出
し、これを電気信号に変換して、呼吸用酸素ガスの流れ
情報を情報出力手段に出力するものであることを特徴と
する、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の呼吸用
酸素供給装置。
【請求項５】加湿手段の中空糸透過膜の内側通路の入
口側と出口側との間に可変できる絞り弁を付設し、加湿
されていない呼吸用酸素ガスの一部を加湿手段の出口側
にバイパスさせて、加湿された呼吸用酸素ガスと混合す
ることが可能なように構成したことを特徴とする、請求
項１乃至請求項５のいずれかに記載の呼吸用酸素供給装
置。
【請求項６】流路抵抗手段がオリフィスであり、情報
出力手段が光学的表示手段であることを特徴とする、請
求項４もしくは請求項５記載の呼吸用酸素供給装置。
【請求項７】流路抵抗手段がオリフィス切替式の流量
設定器であることを特徴とする、請求項４もしくは請求
項５記載の呼吸用酸素供給装置。
【請求項８】情報出力手段が光学的表示手段と音響手
段とを含み、呼吸用酸素ガスの流量が基準値以下になっ
たとき、警報として出力するように構成したことを特徴
とする、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の呼吸
用酸素供給装置。