KR102658091B1 - 산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램 - Google Patents

산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램 Download PDF

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Abstract

원하는 고농도 산소 가스를 공급할 수 있을 때까지의 시동 기간을 단축시키는 산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램을 제공한다. 산소 농축 장치는, 가압 공기를 공급하는 가압 공기 공급부와, 가압 공기 중의 질소를 흡착하고, 가압 공기 중의 산소를 농축하여 산소 가스를 생성하는 흡착통과, 산소 가스를 저류하는 산소 가스 탱크와, 산소 가스 탱크로부터 외부로 출력되는 산소 가스 유량을 조정하는 유량 조정부와, 산소 가스 유량이 설정 유량이 되도록 유량 조정부를 제어하고, 가압 공기가 설정 유량에 따른 공급량이 되도록 가압 공기 공급부를 제어하는 제어부를 갖는 산소 농축 장치로서, 제어부는, 산소 농축 장치의 시동 기간에 한해서는, 산소 가스 유량이 설정 유량 이상의 시동 유량이 되도록 유량 조정부를 제어하고, 또한, 가압 공기가 각 설정 유량에 따른 설정 공급량 이상의 시동 공급량이 되도록 가압 공기 공급부를 제어한다.

Description

산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램
본 개시는, 산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램에 관한 것이다.
종래, 천식, 폐색성 만성 폐질환 등의 호흡기 질환 환자에 대한 요법의 하나로서, 산소 가스 또는 산소 농축 가스를 환자에게 흡입시키는 요법인 산소 요법이 실시되고 있다. 최근에는, 환자의 QOL (QOL : Quality of Life) 을 향상시키기 위해, 환자의 자택에서 산소 요법을 실시하는 재택 산소 요법 (HOT : Home Oxygen Therapy) 이 주류가 되고 있다. 재택 산소 요법에서는, 환자에게 산소 가스를 공급하는 산소 공급원으로서, 공기에 함유되는 산소를 농축하여 산소 가스를 생성하고, 생성한 산소 가스를 공급하는 산소 농축 장치가 사용된다.
산소 농축 장치로서, 압력 변동 흡착식 (이하, PSA 식 : Pressure Swing Adsorption) 산소 농축 장치, 및 VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) 식 또는 VSA (Vacuum Swing Adsorption) 식 산소 농축 장치가 널리 채용되고 있다.
산소 농축 장치는, 질소 가스를 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 1 쌍의 흡착통을 갖고, 1 쌍의 흡착통의 각각이 흡착 공정과 탈착 공정을 반복함으로써 산소 가스를 생성하고, 생성한 산소 가스를 산소 가스 탱크에 저장한다. 흡착 공정은, 흡착통에 유입시킨 가압 공기 중의 질소 가스를 흡착제에 흡착시켜 가압 공기로부터 산소 가스를 생성하고, 생성한 산소 가스를 산소 가스 탱크에 저장하는 공정이다. 탈착 공정은, 흡착통 내를 대기 개방하여, 흡착 공정에서 흡착제에 흡착된 질소 가스를 대기에 방출하는 공정이다. 산소 농축 장치는, 흡착 공정 및 탈착 공정을 1 쌍의 흡착통 사이에서 교대로 반복함으로써, 산소 가스를 연속적으로 생성할 수 있다.
산소 농축 장치는, 예를 들어 산소 가스 탱크에 충분한 산소 가스가 저장되어 있지 않을 때에, 환자에게 처방해야 하는 유량으로 산소 가스가 안정적으로 공급되지 않을 우려가 있다. 환자의 병상에 따라, 원하는 유량의 산소 가스를 환자가 급하게 필요로 하는 경우가 있으므로, 산소 농축 장치가 시동되고 나서 환자에게 원하는 유량의 산소 가스를 안정적으로 공급할 수 있을 때까지의 기간인 시동 기간은 가능한 한 단시간인 것이 바람직하다.
JIS T 7209 : 2018「의료용 전기 기기-산소 농축 장치의 기초 안전 및 기본 성능에 관한 개별 요구 사항」에는,「201.12.4.4.101.2 시동 기간의 표시」로서「산소 농축 장치에는, 시동 기간 중에 생성 가스 중의 산소 농도가 최소 정격 농도에 도달하지 않을 때에, 그것을 나타내는 저우선도 기기 알람 상태를 갖는 알람 시스템을 구비해야 한다. 이 알람 상태는, 시동 기간이 120 초보다 짧은 경우, 작동할 필요는 없다.」고 기재되어 있다. 산소 농축 장치는, JIS T 7209 : 2018 에서 요구되는 요구 사항을 충족하기 위해서도, 산소 농도가 소정의 최소 정격 농도에 도달할 때까지의 시간을 가능한 한 단축시키는 것이 바람직하다.
특허문헌 1 에는, 환자에게 공급하는 산소 가스의 유량을 설정하는 유량 제어 밸브의 개도를 시동시에 전개 (全開) 로 함으로써, 환자에게 공급하는 산소 가스의 농도가 원하는 농도에 도달하는 시간을 단축시키는 산소 농축 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 2 에는, 흡착통에 가압 공기를 공급하는 컴프레서의 회전수를 시동시에 최대로 한 후에, 환자에게 공급하는 산소 가스의 유량에 따라 컴프레서의 회전수를 서서히 낮춤으로써 환자에게 공급하는 산소 가스의 농도를 유지하는 산소 농축 장치가 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2009-119323호 일본 공개특허공보 평11-207128호
특허문헌 1 및 2 에 기재되는 산소 농축 장치는, 환자에게 공급하는 산소 가스의 농도가 원하는 농도에 도달하는 시간을 단축시키는 것이 가능하지만, 환자에게 공급하는 산소 가스의 농도가 원하는 농도에 도달하는 시간을 더욱 단축시키는 기술 이 요망되고 있다.
산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램의 목적은, 환자에게 처방해야 하는 유량의 산소 가스를 공급할 수 있을 때까지의 시동 기간을 단축시키는 것에 있다.
실시형태의 일측면에 관련된 산소 농축 장치는, 가압 공기를 공급하는 가압 공기 공급부와, 가압 공기 공급부로부터 가압 공기가 공급되고, 공급된 가압 공기 중의 질소를 흡착함으로써, 가압 공기 중의 산소를 농축하여 산소 가스를 생성하는 흡착통과, 흡착통에 의해 생성된 산소 가스를 저류하는 산소 가스 탱크와, 산소 가스 탱크로부터 외부로 출력되는 산소 가스의 유량인 산소 가스 유량을 조정하는 유량 조정부와, 산소 가스 유량이 설정 유량이 되도록 유량 조정부를 제어하고, 가압 공기가 설정 유량에 따른 공급량이 되도록 가압 공기 공급부를 제어하는 제어부를 갖는 산소 농축 장치로서, 제어부는, 산소 농축 장치의 시동 기간에 한해서는, 산소 가스 유량이 설정 유량 이상의 시동 유량이 되도록 유량 조정부를 제어하고, 또한, 가압 공기가 각 설정 유량에 따른 공급량인 설정 공급량 이상의 시동 공급량이 되도록 가압 공기 공급부를 제어한다.
실시형태의 일측면에 관련된 산소 농축 장치는, 시동 공급량은 가압 공기 공급부의 최대 설정 유량에 따른 공급량이고, 시동 유량은 유량 조정부의 최대 설정 유량인 것이 바람직하다.
실시형태의 일측면에 관련된 산소 농축 장치는, 시동 공급량은 가압 공기 공급부가 공급 가능한 최대 공급량이고, 시동 유량은 유량 조정부가 공급 가능한 최대 유량인 것이 바람직하다.
실시형태의 일측면에 관련된 산소 농축 장치는, 소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부, 또는, 소정의 산소 농도에 도달했는지의 여부에 의해, 시동 처리 종료의 판정을 실시하는 시동 처리 종료 판정부를 추가로 갖는 것이 바람직하다.
실시형태의 일측면에 관련된 산소 농축 장치는, 흡착통과 산소 가스 탱크 사이에 접속된 역지 밸브를 추가로 갖는 것이 바람직하다.
실시형태의 일측면에 관련된 제어 방법은, 산소 가스 유량이 설정 유량이 되도록 제어되는 산소 농축 장치의 제어 방법으로서, 산소 가스를 생성하는 산소 가스 생성 처리가 개시되는 것을 나타내는 처리 개시 신호를 취득하고, 설정 유량에 따른 공급량인 설정 공급량 이상의 시동 공급량을 공급하는 것을 나타내는 시동 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 설정 유량 이상의 시동 유량을 출력하는 것을 나타내는 시동 유량 출력 신호를 유량 조정부에 출력하고, 소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부, 또는, 소정의 산소 농도에 도달했는지의 여부에 의해, 시동 처리의 종료를 판정하고, 시동 처리가 종료했다고 판정됐을 때에, 설정 공급량을 공급하는 것을 나타내는 설정 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 설정 유량을 출력하는 것을 나타내는 설정 유량 출력 신호를 유량 조정부에 출력하는 것을 포함한다.
실시형태의 일측면에 관련된 제어 프로그램은, 출력하는 산소 가스의 유량이 설정 유량이 되도록 제어되는 산소 농축 장치의 제어 프로그램으로서, 산소 가스를 생성하는 산소 가스 생성 처리가 개시되는 것을 나타내는 처리 개시 신호를 취득하고, 설정 유량에 따른 공급량인 설정 공급량 이상의 시동 공급량을 공급하는 것을 나타내는 시동 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 설정 유량 이상의 시동 유량을 출력하는 것을 나타내는 시동 유량 출력 신호를 유량 조정부에 출력하고, 소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부, 또는, 소정의 산소 농도에 도달했는지의 여부에 의해, 시동 처리의 종료를 판정하고, 시동 처리가 종료했다고 판정됐을 때에, 설정 공급량을 공급하는 것을 나타내는 설정 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 설정 유량을 출력하는 것을 나타내는 설정 유량 출력 신호를 유량 조정부에 출력하는 것을 포함하는 처리를, 프로세서에 실행시킨다.
본 실시형태에 의하면, 산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램은, 환자에게 처방해야 하는 유량의 산소 가스를 공급할 수 있을 때까지의 시동 기간을 단축시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 목적 및 효과는, 특히 청구항에 있어서 지적되는 구성 요소 및 조합을 사용함으로써 인식되고 또한 얻어질 것이다. 전술한 일반적인 설명 및 후술하는 상세한 설명의 양방은, 예시 목표 및 설명적인 것이며, 특허 청구의 범위에 기재되어 있는 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 산소 농축 장치의 기능 블록도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 제어부의 블록의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 조작부 (40) 의 구성 요소의 하나인 조작 패널의 일례를 나타내고, (a) 는, 환자용의 조작 패널의 상태를 나타내고, (b) 는, 의료 종사자 등에 의한 특수한 조작을 위한 조작 패널의 상태를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 시동 제어 처리의 일례를 나타내는 플로 차트이다.
도 5 는, 시동 제어 처리의 다른 일례를 나타내는 플로 차트이다.
도 6 은, 산소 농축 장치의 시동 후의 산소 농도 추이의 일례를 나타내고, (a) 는, 종래의 시동 처리에 의한 산소 농축 장치의 시동 후의 산소 농도 추이의 일례를 나타내고, (b) 는, 본 실시형태의 시동 처리에 의한 산소 농축 장치의 시동 후의 산소 농도 추이의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 일측면에 관련된 산소 농축 장치, 제어 방법 및 제어 프로그램에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 개시의 기술적 범위는 그들 실시형태에 한정되지 않고, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등물에 미치는 점에 유의되었으면 한다. 또한, 이하의 설명 및 도면에 있어서, 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
[실시형태에 관련된 산소 농축 장치의 개요]
도 1 은, 실시형태에 관련된 산소 농축 장치의 기능 블록도이다.
산소 농축 장치 (1) 는, 공기 도입 필터 (11) 와, 가압 공기 공급부 (12) 와, 전환부 (13) 와, 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 과, 1 쌍의 역지 밸브 (16 및 17) 와, 산소 가스 탱크 (18) 를 갖는다. 산소 농축 장치 (1) 는, 조압 밸브 (19) 와, 유량 조정부 (20) 와, 출구 필터 (21) 와, 가습기 (22) 와, 농도 센서 (23) 와, 유량 센서 (24) 와, 제어부 (30) 와, 조작부 (40) 를 추가로 갖는다. 산소 농축 장치 (1) 는, 원료 공기 A 로부터 산소 가스 C 를 생성하고, 생성한 산소 가스 C 를 산소 농축 장치 (1) 를 사용하는 환자인 사용자 (2) 의 비공에 출력하는 산소 가스 생성 처리를 실행한다.
공기 도입 필터 (11) 는, 산소 농축 장치 (1) 의 외부로부터 도입되는 원료 공기 A 에 포함되는 진애 등의 이물질을 제거하는 에어 필터이다. 가압 공기 공급부 (12) 는, 예를 들어, 요동형 공기 압축기, 그리고 스크루식, 로터리식 및 스크롤식 등의 회전형 공기 압축기이다. 가압 공기 공급부 (12) 는, 공기 도입 필터 (11) 를 통하여 유입된 원료 공기 A 를 압축하여 가압 공기 B 를 생성하고, 생성한 가압 공기 B 를 전환부 (13) 를 통하여 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 중 어느 일방에 공급한다.
전환부 (13) 는, 예를 들어 전자 밸브 및 배관으로 형성되는 3 개의 이방 밸브 매니폴드를 갖는다. 전환부 (13) 는, 제어부 (30) 로부터 입력되는 제어 신호에 따라, 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 에 공급되는 가압 공기 B 의 공급 경로, 및 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 으로부터 배출되는 질소 가스 D 의 배출 경로를 전환한다.
전환부 (13) 는, 공기 도입 필터 (11) 와 흡착통 (14) 사이에 가압 공기 B 를 공급하는 공급 경로를 형성할 때에 흡착통 (15) 으로부터 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 질소 가스 D 를 배출하는 배출 경로를 형성한다. 또, 전환부 (13) 는, 공기 도입 필터 (11) 와 흡착통 (15) 사이에 가압 공기 B 를 공급하는 공급 경로를 형성할 때에 흡착통 (14) 으로부터 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 질소 가스 D 를 배출하는 배출 경로를 형성한다.
1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 은, 가압 공기 B 중의 산소 가스 C 보다 질소 가스 D 를 선택적으로 흡착하는 제올라이트가 흡착제로서 충전되어 있다. 제올라이트는, 전환부 (13) 를 통하여 가압 공기 공급부 (12) 로부터 공급되는 가압 공기에 약 77 ％ 함유되는 질소 가스 D 를 선택적으로 흡착함과 함께, 수증기를 흡착하기 때문에, 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 에 의해 생성된 산소 가스 C 는 건조 상태가 된다.
1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 은, 가압 공기 공급부 (12) 로부터 전환부 (13) 를 통하여 공급되는 가압 공기 B 로부터 질소 가스 D 를 흡착하여, 산소 가스 C 를 생성한다. 흡착통 (14) 이 산소 가스 C 를 생성하는 동안, 흡착통 (15) 은 흡착한 질소 가스 D 를 전환부 (13) 를 통하여 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 배출한다. 흡착통 (14) 이 흡착한 질소 가스 D 를 전환부 (13) 를 통하여 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 배출하는 동안, 흡착통 (15) 은 산소 가스 C 를 생성한다. 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 이 교대로 산소 가스 C 를 생성함으로써, 산소 농축 장치 (1) 는, 연속해서 산소 가스 C 를 생성할 수 있다. 또한, 산소 농축 장치 (1) 는, 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 을 갖지만, 실시형태에 관련된 산소 농축 장치는, 3 개 이상의 흡착통을 가져도 된다.
1 쌍의 역지 밸브 (16 및 17) 는, 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 의 각각과 산소 가스 탱크 (18) 사이에 배치된다. 역지 밸브 (16) 는, 흡착통 (14) 이 산소 가스 C 를 생성하는 동안, 열린 상태가 되어, 흡착통 (14) 에 의해 생성된 산소 가스 C 를 산소 가스 탱크 (18) 에 유입시킨다. 또, 역지 밸브 (16) 는, 흡착통 (14) 이 흡착한 질소 가스 D 를 전환부 (13) 를 통하여 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 배출하는 동안, 닫힌 상태가 되어, 산소 가스 탱크 (18) 에 저장된 산소 가스가 흡착통 (14) 을 통하여 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 배출하는 것을 방지한다.
역지 밸브 (17) 는, 흡착통 (15) 이 산소 가스 C 를 생성하는 동안, 열린 상태가 되어, 흡착통 (15) 에 의해 생성된 산소 가스 C 를 산소 가스 탱크 (18) 에 유입시킨다. 또, 역지 밸브 (17) 는, 흡착통 (15) 이 흡착한 질소 가스 D 를 전환부 (13) 를 통하여 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 배출하는 동안, 닫힌 상태가 되어, 산소 가스 탱크 (18) 에 저장된 산소 가스 C 가 흡착통 (15) 을 통하여 산소 농축 장치 (1) 의 외부로 배출하는 것을 방지한다.
산소 가스 탱크 (18) 는, 제품 탱크라고도 칭해지며, 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 의 각각에서 생성된 산소 가스를 저장한다. 산소 가스 탱크 (18) 의 내압은, 산소 가스 C 의 생성에 수반하는 흡착통 (14 및 15) 의 각각의 내압의 변화에 따라 변동한다. 조압 밸브 (19) 는, 예를 들어 감압 밸브이며, 산소 가스 C 의 생성에 수반하여 내압이 변동하는 산소 가스 탱크 (18) 로부터 출력되는 산소 가스의 압력을 소정의 압력으로 유지한다.
유량 조정부 (20) 는, 예를 들어 전자 밸브이며, 제어부 (30) 로부터 입력되는 유량 출력 신호에 따라 개도를 조정하여, 산소 가스 탱크 (18) 로부터 출력되는 산소 가스 C 의 유량을 조정한다.
출구 필터 (21) 는, 산소 가스 생성 과정에서 생성된 산소 가스 C 에 포함되는 진애 등의 이물질을 제거하는 에어 필터이다. 가습기 (22) 는, 흡착통 (14 및 15) 에 의해 생성된 산소 가스 C 는 건조 상태에 있으므로 사용자 (2) 의 비공 내지 기도 내의 건조를 방지하기 위해, 적당히 가습된 산소 가스 C 를 공급한다. 가습기 (22) 는, 예를 들어 버블링식 또는 표면 증발식의 물가습기이다.
출구 필터 (21) 와 가습기 (22) 사이의 산소 가스 C 의 유로에는, 농도 센서 (23) 와 유량 센서 (24) 가 접속되어 있다. 농도 센서 (23) 는 산소 가스 C 의 농도를 계측하기 위한 것으로, 예를 들어 지르코니아식이나 갈바니 전지식 및 초음파식의 산소 농도 센서이다. 또, 유량 센서 (24) 는, 산소 가스 C 의 유량을 계측하기 위한 것이며, 예를 들어, 로터미터식 및 초음파식의 유량 센서이다.
농도 센서 (23) 와 유량 센서 (24) 에서 취득된 농도 데이터와 유량 데이터는, 제어부 (30) 에 송신된다. 제어부 (30) 는, 각 데이터의 분석을 실시하여, 사용자 (2) 에게 공급되는 산소 가스 C 의 품질이 유지되도록, 가압 공기 공급부 (12), 전환부 (13), 및 유량 조정부 (20) 를 제어한다. 따라서, 제어부 (30) 는, 가압 공기 공급부 (12), 전환부 (13), 및 유량 조정부 (20) 와 통신 가능하게 접속되어 있다. 또한, 제어부 (30) 는, 산소 농축 장치 (1) 의 다른 구성 요소, 예를 들어, 가습기 (22) 와 통신 가능하게 접속되고, 가습기 (22) 에 의한 가습도를 제어해도 된다.
산소 농축 장치 (1) 는, 전원의 온 오프, 및 사용자 (2) 에게 공급되는 산소 가스 C 의 유량의 설정 등에 사용되는 조작부 (40) 를 갖는다. 조작부 (40) 는, LCD 패널 및 조작 버튼, 또는 터치 패널 등의 화상 표시부와 입력부를 갖는 인터페이스부이며, 제어부 (30) 에 접속된다.
[제어부]
도 2 는, 제어부 (30) 의 블록도이다.
제어부 (30) 는, 제어 기억부 (31) 와, 제어 처리부 (32) 를 갖는다. 제어 기억부 (31) 는, 하나 또는 복수의 반도체 메모리에 의해 구성된다. 예를 들어, RAM 이나, 플래시 메모리, EPROM, EEPROM 등의 불휘발성 메모리의 적어도 하나를 갖는다. 제어 기억부 (31) 는, 제어 처리부 (32) 에 의한 처리에 사용되는 드라이버 프로그램, 오퍼레이팅 시스템 프로그램, 애플리케이션 프로그램, 데이터 등을 기억한다.
제어 기억부 (31) 에 기억되는 애플리케이션 프로그램은, 산소 가스 C 를 생성하여, 생성한 산소 가스를 사용자 (2) 의 비공에 출력하는 산소 가스 생성 처리를 실행하기 위한 여러 가지 프로그램을 포함한다. 예를 들어, 애플리케이션 프로그램은, 가압 공기 공급량 처리 프로그램, 전환 제어 프로그램, 산소 가스 유량 조정 프로그램, 및 시동 제어 프로그램을 포함한다.
가압 공기 공급량 처리 프로그램은, 가압 공기 공급부 (12) 의 가압 공기 공급량을 제어하는 가압 공기 공급량 제어 처리를 제어 처리부 (32) 에 실행시키는 프로그램이다. 전환 제어 프로그램은, 전환부 (13) 에 의한 1 쌍의 흡착통 (14 및 15) 의 각각의 전환 시간을 제어하는 전환 제어 처리를 제어 처리부 (32) 에 실행시키는 프로그램이다. 산소 가스 유량 조정 프로그램은, 유량 조정부 (20) 가 산소 가스 C 의 유량을 조정하도록 제어하는 유량 조정 제어 처리를 제어 처리부 (32) 에 실행시키는 프로그램이다. 시동 제어 프로그램은, 산소 농축 장치를 시동하는 시동 제어 처리를 제어 처리부 (32) 에 실행시키는 프로그램이다.
또, 제어 기억부 (31) 는, 드라이버 프로그램으로서, 농도 센서 (23) 등을 제어하는 디바이스 드라이버 프로그램을 기억한다. 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어, CD-ROM, DVD-ROM 등의 컴퓨터 판독 가능한 가반형 기록 매체로부터, 공지된 셋업 프로그램 등을 사용하여 제어 기억부 (31) 에 인스톨되어도 된다. 또, 프로그램 서버 등으로부터 다운로드하여 인스톨해도 된다.
제어 기억부 (31) 는, 소정의 처리에 관련된 일시적인 데이터를 일시적으로 기억해도 된다. 제어 기억부 (31) 는, 설정 유량 (311), 설정 데이터 테이블 (312), 가압 공기 공급 제어 파라미터 파일 (313), 유량 조정 제어 파라미터 파일 (314), 및 전환 제어 파라미터 파일 (315) 등을 기억한다. 설정 유량 (311) 은, 사용자 (2) 에게 공급해야 하는 산소 가스 C 의 유량으로서, 의사의 처방전에 따라 설정된다.
설정 데이터 테이블 (312) 은, 시동 공급량, 시동 유량, 설정 공급량, 시동 기간 및 시동시 산소 농도를 포함하는 설정 데이터를, 설정 유량과 관련지어 기억한다. 설정 데이터 테이블 (312) 은, 산소 농축 장치 (1) 의 기종에 따라 상이하기도 하지만, 예를 들어,「0.25 LPM」,「1.00 LPM」,「3.00 LPM」및「5.00 LPM」등의 설정 유량에 관련지어 시동 공급량, 시동 유량, 설정 공급량, 시동 기간, 및 시동시 산소 농도를 기억한다. LPM 은, 리터·퍼·미닛의 약칭이며, 1 분간당 가압 공기의 공급량 및 산소 가스의 유량의 리터 단위로 나타낸다.
본원 명세서에 있어서는, 저유량이란 산소 가스의 유량이 0.25 LPM 이상 2.00 LPM 미만인 범위로 하고, 고유량이란 산소 가스의 유량이 2.00 LPM 이상 5.00 LPM 이하인 범위로 정의한다.
설정 데이터 테이블 (312) 에 있어서,「설정 유량」은 의사의 처방전에 따라 사용자 (2) 에게 공급해야 하는 산소의 유량을 나타내고,「시동 공급량」은 산소 농축 장치 (1) 의 시동시의 가압 공기의 공급량을 나타낸다. 「시동 공급량」은,「설정 유량」에 따른 공급량인「설정 공급량」이상의 공급량이며, 예를 들어 산소 농축 장치 (1) 의 설정 가능한 최대의 설정 공급량이다. 「시동 유량」은 산소 농축 장치의 시동시의 산소의 유량을 나타내고,「설정 유량」이상의 유량이며, 예를 들어 산소 농축 장치 (1) 의 설정 가능한 최대의 설정 유량이다. 또,「설정 공급량」은 설정 유량에 따른 가압 공기의 공급량을 나타내고,「시동 기간」은 가압 공기의 공급량을 시동 공급량으로부터 설정 공급량으로 전환할 수 있음과 함께, 산소 유량을 시동 유량으로부터 설정 유량으로 전환할 때까지의 시동으로부터의 기간을 나타낸다. 「시동시 산소 농도」란, 예를 들어 JIS T 7209 : 2018 에서 요구되는 최소 정격 농도이다.
산소 농축 장치 (1) 는, 예를 들어, 0.25 LPM ∼ 5.00 LPM 사이에서 의사 등의 처방전에 따라, 어느 하나의 유량으로 산소 유량을 설정하는 것이 가능하다. 설정 데이터 테이블 (312) 은, 각 설정 유량에 대응하는 가압 공기의 시동 공급량, 산소 가스 C 의 시동 유량, 시동 기간, 및 시동시 산소 농도를 기억한다. 산소 농축 장치 (1) 의 설정 가능한 최대의 설정 유량 5.00 LPM 의 경우에는, 산소 농축 장치 (1) 의 산소 농축 처리 능력에 따라 상이하기도 하지만, 예를 들어, 시동 공급량은 설정 가능한 최대의 설정 유량에 대응하는 설정 공급량의 최대값과 동일하다. 또, 시동 유량은 설정 가능한 최대의 설정 유량과 동일한 5.00 LPM 이고, 시동 기간은, 예를 들어, 120 초 미만이다. 시동 기간은, 산소 농도의 상승 시간에 관련하며, 예를 들어, 110 초 미만이어도 된다. 시동시 산소 농도는, JIS T 7209 : 2018 에서 요구되는 최소 정격 농도이며, 규격에 따라 요구 농도는 상이하지만, 예를 들어, 표준적인 규격의 산소 농축 장치의 사양은, 90－3/＋6 [vol％] 이고, 그 경우, 최소 정격 농도는 87 vol％ 이다. 그 밖에, 91 3/＋5 [vol％] 의 사양의 기종 등도 있으며, 그 경우의 최소 정격 농도는 88 ％ 이다.
설정 유량이 0.25 LPM 인 저유량의 경우에는, 산소 농축 장치 (1) 의 산소 농축 처리 능력에 따라 상이하기도 하지만, 예를 들어, 산소 농축 장치 (1) 의 최대의 설정 유량 (최대 유량) 이 5.00 LPM 인 경우에는, 시동 공급량은 산소 농축 장치 (1) 의 최대의 설정 유량 5.00 LPM 에 대응하는 시동 공급량과 동일한 최대값이다 (최대 공급량). 또, 시동 유량은 산소 농축 장치 (1) 의 최대의 설정 유량 5.00 LPM 이다. 설정 공급량은 설정 유량의 최저값 0.25 LPM 에 대응하는 최저값이고, 시동 기간은, 예를 들어, 120 초 미만이다. 시동 기간은, 산소 농도의 상승 시간에 관련하며, 예를 들어, 110 초 미만이어도 된다.
가압 공기 공급부 (12) 가, 산소 농축 장치 (1) 의 최대의 설정 유량에 대응하는 시동 공급량 이상의 가압 공기를 공급 가능할 때에는, 시동 공급량은, 산소 농축 장치 (1) 의 최대의 설정 유량에 대응하는 공급량 이상으로 할 수 있다. 또, 시동 유량도 설정 가능한 최대의 설정 유량 이상으로 할 수 있다. 산소 농축 장치 (1) 는, 산소 농도의 보다 빠른 상승을 실현할 수 있다. 따라서, 시동 기간은, 예를 들어, 100 초 미만으로 할 수 있다.
가압 공기 공급 제어 파라미터 파일 (313) 은, 가압 공기 공급량 제어 처리를 제어 처리부 (32) 가 실행할 때에 사용되는 모터의 회전수 등의 파라미터를 기억한다. 유량 조정 제어 파라미터 파일 (314) 은, 유량 조정 제어 처리를 제어 처리부 (32) 가 실행할 때에 사용되는 전자 밸브의 개도의 조정 등의 파라미터를 기억한다. 전환 제어 파라미터 파일 (315) 은, 전환 제어 처리를 제어 처리부 (32) 가 실행할 때에 사용되는 전자 밸브의 전환 타이밍 등의 파라미터를 기억한다.
제어 처리부 (32) 는, 하나 또는 복수 개의 프로세서 및 그 주변 회로를 갖는다. 제어 처리부 (32) 는, 산소 농축 장치 (1) 의 전체적인 동작을 통괄적으로 제어하는 것이며, 예를 들어, MCU (Micro Control Unit) 등의 프로세서이다.
제어 처리부 (32) 는, 제어 기억부 (31) 에 기억되어 있는 프로그램 (오퍼레이팅 시스템 프로그램, 드라이버 프로그램, 애플리케이션 프로그램 등) 에 기초하여 처리를 실행한다. 또, 제어 처리부 (32) 는, 복수의 프로그램 (애플리케이션 프로그램 등) 을 병렬로 실행해도 된다. 제어 처리부 (32) 는, 처리 개시 신호 취득부 (321), 설정 유량 취득부 (322), 설정 데이터 취득부 (323), 가압 공기 공급 제어부 (324), 유량 조정 제어부 (325), 전환 제어부 (326), 계시부 (327), 조작 제어부 (328), 시동 처리 종료 판정부 (329) 등을 갖는다.
제어 처리부 (32) 가 갖는 이들 각 부는, 독립된 집적 회로, 회로 모듈, 마이크로 프로세서, 또는 펌 웨어로서 제어부 (30) 에 실장되어도 된다.
[조작 패널]
도 3 은, 조작부 (40) 의 구성 요소의 하나인 조작 패널의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3(a) 는, 환자용의 조작 패널의 상태를 나타내는 도면이고, 도 3(b) 는, 의료 종사자 등에 의한 특수한 조작을 위한 조작 패널의 상태를 나타내는 도면이다.
조작 패널 (41) 은, 사용자 (2) 가 산소 농축 장치 (1) 를 조작하기 위한 유저 인터페이스이다. 조작 패널 (41) 의 좌측에는, 산소 농축 장치 (1) 의 전원의 온 오프와 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리의 개시 및 종료에 사용되는 운전 버튼 (42) 이 형성되어 있다. 조작 패널 (41) 의 중앙에는, 산소 가스의 설정 유량을 표시하는 액정 표시부 (43) 가 형성되어 있다. 표시되는 설정 유량값은, 제어 기억부 (31) 에 기억되는 설정 유량 (311) 에 대응하는 유량값이다. 조작 패널 (41) 의 우측에는, 유량 설정을 변경하기 위한 업 버튼 (44) 과 다운 버튼 (45) 이 형성되어 있다.
운전 버튼 (42) 이 압하되면, 산소 농축 장치 (1) 는 전원 온이 되고, 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리를 개시한다. 재차 운전 버튼이 압하되면, 산소 농축 장치 (1) 는 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리를 종료하고, 전원 오프가 된다. 산소 농축 장치 (1) 는, 전원 콘센트에 삽입됨으로써 휴지 모드가 되도록 해도 된다. 휴지 모드는, 스탠바이 모드라고도 칭해지며, 예를 들어, 타이머 기능 및 표시 기능 등의 보조 처리가 동작하는 상태이지만, 주기능인 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리가 휴지된 상태이다. 운전 버튼 (42) 이 압하됨으로써, 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리가 개시된다.
조작 패널 (41) 은, 운전 버튼 (42) 이 압하되는 것에 따라, 산소 농축 장치 (1) 의 전원을 온 또는 오프하는 것을 나타내는 전원 온 신호 또는 전원 오프 신호를 출력한다. 또, 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리를 개시 또는 종료하는 것을 나타내는 처리 개시 신호 또는 처리 종료 신호를 출력한다.
산소 농축 장치 (1) 는, 운전 버튼 (42) 과는 별도로, 전원 버튼을 가져도 된다. 전원 버튼은, 산소 농축 장치 (1) 의 케이싱의 이측, 및 케이싱의 내부 등의 사용자 (2) 가 조작하기 어려운 장소에 형성해도 된다. 전원 버튼을 사용자 (2) 가 조작하기 어려운 장소에 형성함으로써, 산소 농축 장치 (1) 가 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리를 실행 중에 전원이 오프되는 등의 오조작이 방지된다. 산소 농축 장치 (1) 가 전원 버튼을 가질 때에는, 운전 버튼 (42) 은 산소 가스 C 를 생성하는 산소 가스 생성 처리를 개시 또는 종료하는 조작을 위한 버튼이 된다.
조작 패널 (41) 의 우측에는, 산소 가스 C 의 유량 설정을 변경하기 위한 업 버튼 (44) 과 다운 버튼 (45) 이 형성되어 있다. 사용자는 2 개의 버튼의 조작을 함으로써 산소 가스 C 의 설정 유량을 변경할 수 있고, 변경 조작에 따라 액정 표시부 (43) 의 유량 표시가 바뀐다.
사용자가 환자인 경우에는, 의사의 처방전에 지시된 산소 유량의 상한을 초과하는 설정 유량으로 변경할 수 없도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 3.00 LPM 으로 산소 가스의 공급을 받도록 처방된 환자는, 설정 산소 유량을 3.00 LPM 을 초과하여 산소 공급할 수 없도록 한다. 만성 호흡 부전 등의 사용자 (2) 에게 처방 이상의 고농도 산소를 투여하면 CO2 나르코시스라는 병상이 나오는 경우가 있으며, 그 예방을 하기 위해서이다. 따라서, 업 버튼 (44) 에 상한을 형성하여, 업 버튼 (44) 은 설정 유량 3.00 LPM 을 초과하는 값에 대해서는 동작하지 않도록 할 수 있다.
도 3(b) 는, 의료 종사자 등에 의한 특수한 조작을 위한 조작 패널의 상태를 나타내는 도면이다.
의료 종사자나 산소 농축 장치 (1) 의 전문 취급자가, 설정 유량의 상한을 변경할 수 있도록, 특수한 조작을 함으로써, 도 3(b) 에 나타내는 액정 표시부 (43') 로 전환할 수 있다. 특수한 동작은, 예를 들어, 운전 버튼 (42) 을 10 초 이상 길게 누른다거나, 업 버튼 (44) 과 다운 버튼 (45) 을 동시에 5 초 이상 길게 누른다거나 하는 조작이다. 또, 특별한 전환 버튼을 산소 농축 장치 (1) 의 케이싱 내에 형성해도 된다.
특수한 조작에 의해, 액정 표시부의 표시는 액정 표시부 (43') 에 나타나는 표시로 변경된다. 의료 종사자 등은, 업 버튼 (44) 과 다운 버튼 (45) 을 사용하여, 산소의 설정 유량의 상한값을 변경할 수 있다. 변경 조작에 따라, 액정 표시부 (43') 에 표시되는 유량 설정 상한값의 값은 변경된다.
조작부 (40) 는, 제어부 (30) 와 접속되어 있다. 예를 들어, 운전 버튼 (42) 압하에 따른 전원 온 신호 및 전원 오프 신호 그리고 처리 개시 신호 및 처리 종료 신호는, 제어부 (30) 의 조작 제어부 (328) 에 송신된다. 또, 제어부 (30) 로부터 액정 표시부 (43) 에, 설정 유량값을 나타내는 표시 신호가 송신된다. 또한, 상기 서술한 유량 설정 상한값의 처리도, 조작 제어부 (328) 에 의해 제어된다.
[시동 제어 플로]
도 4 는, 제어 처리부 (32) 에 의해 실행되는 시동 제어 처리의 일례를 나타내는 플로 차트이다. 도 4 에 나타내는 시동 제어 처리는, 미리 제어 기억부 (31) 에 기억되어 있는 시동 제어 프로그램에 기초하여, 주로 제어 처리부 (32) 에 의해 산소 농축 장치 (1) 의 각 요소와 협동하여 실행된다.
먼저, 처리 개시 신호 취득부 (321) 는, 조작 패널 (41) 의 운전 버튼 (42) 의 압하에 의해 송신되는 처리 개시 신호를 취득했는지의 여부를 판정한다 (ST601). 처리 개시 신호 취득부 (321) 에 의해 처리 개시 신호를 취득했다고 판정할 (ST601 : YES) 때까지, ST601 의 처리를 반복한다.
처리 개시 신호 취득부 (321) 에 의해 처리 개시 신호를 취득했다고 판정되면 (ST601 : YES), 설정 유량 취득부 (322) 는, 제어 기억부 (31) 에 기억되는 설정 유량 (311) 을 취득한다 (ST602).
설정 데이터 취득부 (323) 는, 제어 기억부 (31) 에 기억되는 설정 데이터 테이블 (312) 로부터, ST602 의 처리에서 취득한 설정 유량 (311) 에 일치하는 설정 유량에 관련지어진 설정 데이터를 취득한다 (ST603). 설정 데이터 취득부 (323) 가 취득하는 설정 데이터는, 설정 유량 (311) 에 일치하는 설정 유량에 관련지어진 시동 공급량, 시동 유량, 설정 공급량 및 시동 기간을 포함한다.
유량 조정 제어부 (325) 는, ST603 의 처리에서 취득된 시동 유량을 출력하는 것을 나타내는 시동 유량 출력 신호를 유량 조정부 (20) 에 출력한다 (ST604). 유량 조정부 (20) 는, 시동 유량 출력 신호가 입력되는 것에 따라, ST603 의 처리에서 취득된 시동 유량의 산소 가스 C 의 출력을 개시한다.
가압 공기 공급 제어부 (324) 는, ST603 의 처리에서 취득된 시동 공급량을 공급하는 것을 나타내는 시동 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부 (12) 에 출력한다 (ST605). 가압 공기 공급부 (12) 는, 시동 공급량 공급 신호가 입력되는 것에 따라, ST603 의 처리에서 취득된 시동 공급량의 가압 공기 B 의 공급을 개시한다. 또한, ST604 와 ST605 의 순서는 바꿔도 된다.
계시부 (327) 는, 유량 조정 제어부 (325) 에 의해 시동 유량 출력 신호가 출력되고 나서, 또는 운전 버튼이 온되고 나서의 경과 시간의 계측을 개시한다 (ST606). 또한, 산소 농축 장치 (1) 의 전원이 온 또는 운전 버튼이 온되고 나서 경과 시간 계측의 개시 (ST606) 까지는 몇 초만에 실시된다. 이어서, 계시부 (327) 는, 시동 공급량 공급 신호가 출력되고 나서, 또는 운전 버튼이 온되고 나서의 경과 시간이, ST603 의 처리에서 취득된 시동 기간에 도달했는지의 여부를 판정한다 (ST607). 계시부 (327) 는, 시동 공급량 공급 신호가 출력되고 나서의 경과 시간이 시동 기간에 도달하여 시동 기간이 경과했다고 판정할 (ST607 : YES) 때까지, 경과 시간을 계속 계시한다.
계시부 (327) 에 의해 시동 기간이 경과했다고 판정됐을 (ST607 : YES) 때, 가압 공기 공급 제어부 (324) 는, ST603 의 처리에서 취득된 설정 공급량을 공급하는 것을 나타내는 설정 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부 (12) 에 출력한다 (ST608). 가압 공기 공급부 (12) 는, 설정 공급량 공급 신호가 입력되는 것에 따라, 가압 공기 B 의 공급량을 시동 공급량으로부터 설정 공급량으로 변경한다.
유량 조정 제어부 (325) 는, ST603 의 처리에서 취득된 설정 유량을 출력하는 것을 나타내는 설정 유량 출력 신호를 유량 조정부 (20) 에 출력한다 (ST609). 유량 조정부 (20) 는, 설정 유량 출력 신호가 입력되는 것에 따라, 산소 가스 C 의 출력량을 시동 유량으로부터 설정 유량으로 변경한다.
[시동 제어 플로의 다른 일례]
도 4 에서는, 시동 기간의 계측 판정에 의해, 시동 공급량으로부터 설정 공급량으로, 시동 유량으로부터 설정 유량으로 변경하는 플로를 나타냈지만, 시동 기간을 제어하는 프로그램이면 변경할 수 있다. 예를 들어, 산소 농축 장치 (1) 의 기동으로부터 농도 센서 (23) 에 있어서의 출력값을 장치 내부에서 감시하여, 산소 농도가 시동시 산소 농도에 도달한 시점에서 시동 기간을 종료시키도록 변경할 수도 있다.
도 5 는, 제어 처리부 (32) 에 의해 실행되는 시동 제어 처리의 다른 일례를 나타내는 플로 차트이다. 도 5 에 나타내는 시동 제어 처리는, 미리 제어 기억부 (31) 에 기억되어 있는 시동 제어 프로그램에 기초하여, 주로 제어 처리부 (32) 에 의해 산소 농축 장치 (1) 의 각 요소와 협동하여 실행된다.
처리 개시 신호 취득부 (321) 는, 조작 패널 (41) 의 운전 버튼 (42) 의 압하에 의해 송신되는 처리 개시 신호를 취득했는지의 여부를 판정한다 (ST701). 처리 개시 신호 취득부 (321) 에 의해 처리 개시 신호를 취득했다고 판정할 (ST701 : YES) 때까지, ST701 의 처리를 반복한다.
처리 개시 신호 취득부 (321) 에 의해 처리 개시 신호를 취득했다고 판정되면 (ST701 : YES), 설정 유량 취득부 (322) 는, 제어 기억부 (31) 에 기억되는 설정 유량 (311) 을 취득한다 (ST702).
설정 데이터 취득부 (323) 는, 제어 기억부 (31) 에 기억되는 설정 데이터 테이블 (312) 로부터, ST702 의 처리에서 취득한 설정 유량 (311) 에 일치하는 설정 유량에 관련지어진 설정 데이터를 취득한다 (ST703). 설정 데이터 취득부 (323) 가 취득하는 설정 데이터는, 설정 유량 (311) 에 일치하는 설정 유량에 관련지어진 시동 공급량, 시동 유량, 설정 공급량, 시동 기간, 및 시동시 산소 농도를 포함한다.
유량 조정 제어부 (325) 는, ST703 의 처리에서 취득된 시동 유량을 출력하는 것을 나타내는 시동 유량 출력 신호를 유량 조정부 (20) 에 출력한다 (ST704). 유량 조정부 (20) 는, 시동 유량 출력 신호가 입력되는 것에 따라, ST703 의 처리에서 취득된 시동 유량의 산소 가스 C 의 출력을 개시한다.
가압 공기 공급 제어부 (324) 는, ST703 의 처리에서 취득된 시동 공급량을 공급하는 것을 나타내는 시동 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부 (12) 에 출력한다 (ST705). 가압 공기 공급부 (12) 는, 시동 공급량 공급 신호가 입력되는 것에 따라, ST703 의 처리에서 취득된 시동 공급량의 가압 공기 B 의 공급을 개시한다. 또한, ST704 와 ST705 의 순서는 바꿔도 된다.
계시부 (327) 는, 유량 조정 제어부 (325) 에 의해 시동 유량 출력 신호가 출력되고 나서, 또는 운전 버튼이 온되고 나서의 경과 시간의 계측을 개시한다 (ST706). 또한, 산소 농축 장치 (1) 의 전원이 온 또는 운전 버튼이 온되고 나서 경과 시간 계측의 개시 (ST706) 까지는 몇 초만에 실시된다.
시동 처리 종료 판정부 (329) 는, 농도 센서 (23) 로부터 산소 농도를 취득한다 (ST707). 시동 처리 종료 판정부 (329) 는, 시동 공급량 공급 신호가 출력되고 나서, 또는 운전 버튼이 온되고 나서의 경과 시간이 시동 기간에 도달했는지의 여부, 또는, 농도 센서 (23) 에서 산소 농도가 소정의 산소 농도 (시동시 산소 농도) 에 도달해 있는지의 여부를 판정한다 (ST708). 또한, 시동 처리 종료 판정부 (329) 에 의한 ST708 의 판정은, (1) 시동 공급량 공급 신호가 출력되고 나서, 또는 운전 버튼이 온되고 나서의 경과 시간이 시동 기간에 도달했는지의 여부, (2) 농도 센서 (23) 에서 산소 농도가 소정의 산소 농도에 도달해 있는지의 여부의 2 개의 조건 (1) 과 (2) 의 양방이 성립하는 것을 포함한다. 도 5 는 2 개의 조건 (1) 과 (2) 의 양방이 성립하는 경우의 예를 나타냈지만, 당연히 어느 일방의 조건만의 성립으로 하는 것으로 해도 된다. 도 4 에는 조건 (1) 만 성립하는 경우의 시동 제어 처리의 예를 나타냈지만, 조건 (2) 만 성립하는 경우의 시동 제어 처리로 해도 된다.
시동 처리 종료 판정부 (329) 가, 시동 공급량 공급 신호가 출력되고 나서, 또는 운전 버튼이 온되고 나서의 경과 시간이 시동 기간에 도달해 있지 않고, 또한, 농도 센서 (23) 에서 산소 농도가 소정의 산소 농도에 도달해 있지 않다고 판정했을 때 (ST708 : NO), 처리는 ST706 으로 되돌아온다. 계시부 (327) 는, 시동 공급량 공급 신호가 출력되고 나서의 경과 시간을 계속 계측한다 (ST706).
시동 처리 종료 판정부 (329) 가, 시동 공급량 공급 신호가 출력되고 나서, 또는 운전 버튼이 온되고 나서의 경과 시간이 시동 기간에 도달했거나, 또는, 산소 농도가 소정의 산소 농도에 도달했다고 판정했을 때 (ST708 : YES), 가압 공기 공급 제어부 (324) 는, 설정 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부 (12) 에 출력한다 (ST709). 설정 공급량 공급 신호는 ST703 의 처리에서 취득된 설정 공급량을 공급하는 것을 지시하는 신호이다. 가압 공기 공급부 (12) 는, 설정 공급량 공급 신호가 입력되는 것에 따라, 가압 공기 B 의 공급량을 시동 공급량으로부터 설정 공급량으로 변경한다.
유량 조정 제어부 (325) 는, ST703 의 처리에서 취득된 설정 유량을 출력하는 것을 나타내는 설정 유량 출력 신호를 유량 조정부 (20) 에 출력한다 (ST710). 유량 조정부 (20) 는, 설정 유량 출력 신호가 입력되는 것에 따라, 산소 가스 C 의 출력량을 시동 유량으로부터 설정 유량으로 변경한다.
산소 농축 장치 (1) 는, 산소 농도 저하를 방지하여, 저유량 설정에서도, 산소 농도의 빠른 상승을 실현할 수 있다.
산소 농축 장치 (1) 의 시동 처리의 작용 효과를, 종래의 시동 처리와 대비하여 설명한다.
도 6 은, 산소 농축 장치의 시동 후의 산소 농도 추이의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6(a) 는, 종래의 시동 처리에 의한 산소 농축 장치의 시동 후의 산소 농도 추이의 일례를 나타내고, 도 6(b) 는, 본 실시형태의 시동 처리에 의한 산소 농축 장치의 시동 후의 산소 농도 추이의 일례를 나타내고 있다.
종래의 시동 처리에서는, 가압 공기 공급부 (12) 가 공급하는 가압 공기의 공급량은 유량 조정부 (20) 로부터 출력되는 산소 가스의 설정 유량에 대응하도록 설정되어 있었다.
본원 명세서에 있어서는, 저유량이란 산소 가스의 유량이 0.25 LPM 이상 2.00 LPM 미만인 범위로 하고, 고유량이란 산소 가스의 유량이 2.00 LPM 이상 5.00 LPM 이하인 범위로 정의한다.
그래프 가로축은, 산소 농축 장치 (1) 가 시동되고 나서의 경과 시간 (초) 을 나타내고, 그래프 세로축은, 산소 농도 (vol％) 이다. 저유량 (0.25 LPM) 설정인 경우의 시동 후의 산소 농도 추이는 실선으로, 고유량 (5.00 LPM) 설정인 경우의 시동 후의 산소 농도 추이는 파선으로 나타나 있다.
산소 농도 상승에 대해서는, 산소 농축 장치 (1) 의 기종에 따라 상이하기도 하지만, 예를 들어, 고유량 설정인 경우에는, 산소 농도는 시동 후 100 초 무렵에 농도 목표의 하한에 도달한다. 한편, 저유량 설정인 경우에는, 산소 농도는 완만하게 상승하여, 농도 목표의 하한에 도달하는 것은 시동 후 400 초를 초과한 무렵이다. 저유량 설정에서도, 산소 농도의 빠른 상승이 요망된다.
본 실시형태의 시동 처리에서는, 산소 농축 장치 (1) 의 시동시에, 산소 농축 장치 (1) 에 설정되어 있는 최대 설정 유량에 대응하는, 가압 공기의 공급량 및 산소의 유량이 되도록, 제어부 (30) 는 가압 공기 공급부 (12) 와 유량 조정부 (20) 를 제어한다. 산소 농도를 단시간에 높이기 위해서이다. 그 후, 시동시부터의 소정의 시간 (이하,「시동 기간」이라고 한다) 이 경과했을 때에, 원하는 설정 유량에 대응하는 가압 공기의 공급량 및 산소 가스의 설정 유량을 어느 쪽도 낮추도록, 제어부 (30) 는 가압 공기 공급부 (12) 와 유량 조정부 (20) 를 제어한다. 가압 공기의 공급량 및 산소 가스의 설정 유량을 어느 쪽도 10 초 이내에 낮추도록 제어부 (30) 는 제어하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 초 이내에 낮추는 것이 바람직하다.
제어부 (30) 가, 최대 설정 유량에 대응하는, 가압 공기의 공급량 및 산소 가스의 유량의 설정으로 산소 농축 장치 (1) 를 시동시킨다. 시동 후, 단시간에 가압 공기의 공급량과 산소 가스의 유량을 어느 한쪽만 낮추는 제어로 하면, 산소 농축 장치 (1) 의 운전 조건 (산소 생성 프로세스) 의 최적 조건으로부터 벗어나 산소 농도가 저하될 가능성이 있다.
가압 공기의 공급량만 낮춘 경우에는, 산소 가스의 유량은 최대값인 채이기 때문에, 원료 공기 및 공급압 부족으로 산소 농도 저하가 될 가능성이 있다.
산소 가스의 유량만 낮춘 경우에는, 가압 공기의 공급량은 최대값인 채이기 때문에, 흡착통 내의 질소 성분이 없어지고, 아르곤 농축 (산소 흡착) 되어 산소 농도 저하가 될 가능성이 있다.
도 6(b) 는, 본 실시형태의 시동 처리에 의한 산소 농축 장치의 시동 후의 산소 농도 추이의 일례를 나타내는 도면이다. 저유량 (0.25 LPM) 설정인 경우의 시동 후의 산소 농도 추이는 실선으로, 고유량 (5.00 LPM) 설정인 경우의 시동 후의 산소 농도 추이는 파선으로 나타나 있다. 저유량에 있어서의 산소 농도 추이는, 고유량에 있어서의 산소 농도 추이와 거의 동일하다. 또, 시동 기간은, 산소 농축 장치의 기종에 따라 상이하기도 하지만, 예를 들어, 120 초 미만이다. 본 실시형태의 제어 처리를 사용한 것에 의해, 산소 농축 장치 (1) 는, 산소 농도 저하를 방지하여, 저농도 설정에서도, 산소 농도의 빠른 상승을 실현할 수 있다.
[역지 밸브의 고착 방지 대책]
본 실시형태의 제어 방법에 의한 효과의 하나로서, 역지 밸브의 고착 방지가 있다. 역지 밸브 (16, 17) 의 밸브 본체는, 배관 개구부와의 밀착성을 높이기 위해, 고무를 성형하여 만들어져 있다. 고무는, 예를 들어, 실리콘 고무, 불소 고무이다. 또, 밸브 본체를 경질 수지제로 하고, 배관 개구부측에 고무를 첩부한 것이어도 된다.
산소 농축 장치 (1) 가 저온 환경에서 장기간 보관되거나 또는 장기간 사용되지 않은 경우, 흡착통 내의 제올라이트가 가스를 흡착하여 흡착통의 압력은 내려가고, 흡착통측이 음압이 된다. 긴 시간이 경과하면, 예를 들어, 흡착통 (14) 측의 배관 개구부에 역지 밸브 (16) 의 고무제의 밸브 본체가 첩부되어 버려 개폐 동작하지 않게 된다는 역지 밸브의 고착이 발생한다. 역지 밸브 (16) 가 고착된 상태에서, 산소 농축 장치 (1) 를 시동하면, 역지 밸브 (16) 의 첩부력에 대해, 가압 공기 공급부 (12) 의 가압 공기의 공급압이 부족하면, 역지 밸브 (16) 의 고착을 해제할 수 없어, 폐지 상태인 채가 된다. 산소 농축 장치 (1) 가 저유량 설정으로 시동될 때 가압 공기의 공급압은 낮으므로, 산소 가스가 산소 가스 탱크 (18) 에 흐르지 않거나 또는 산소 유량이 저하될 가능성이 있다.
본 실시형태의 제어 방법에 의해, 산소 농축 장치 (1) 의 시동시에, 가압 공기 공급부 (12) 로부터 최대량의 가압 공기가 공급됨으로써, 역지 밸브 (16) 의 첩부력에 대해, 가압 공기 공급부 (12) 로부터 공급되는 가압 공기의 압이 강하여, 역지 밸브 (16) 의 고착은 해소된다.
시동시의 가압 공기의 공급량은 가압 공기 공급부 (12) 가 공급 가능한 최대값이고, 산소 가스의 유량은 유량 조정부 (20) 가 공급 가능한 최대값인 것이 바람직하다. 산소 농도의 보다 빠른 상승을 실현할 수 있기 때문이다.
시동 기간은, 120 초 미만인 것이 바람직하다. JIS T 7209 : 2018「의료용 전기 기기-산소 농축 장치의 기초 안전 및 기본 성능에 관한 개별 요구 사항」을 만족하기 위해서이다.
하나의 예에서는, 시동 공급량과 시동 유량을 각각 설정 공급량과 설정 유량으로 전환할 때를 소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부에 의해서만 판정했지만, 다른 예로서, 소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부, 또는 농도 센서 (23) 에서 소정의 산소 농도에 도달했는지의 여부에 의해 판정해도 된다.
당업자는, 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고, 여러 가지 변경, 치환, 및 수정을 이것에 더하는 것이 가능한 것이 이해되었으면 한다.
1 : 산소 농축 장치
11 : 공기 도입 필터
12 : 가압 공기 공급부
13 : 전환부
14, 15 : 흡착통
16, 17 : 역지 밸브
18 : 산소 가스 탱크
19 : 조압 밸브
20 : 유량 조정부
21 : 출구 필터
22 : 가습기
23 : 농도 센서
24 : 유량 센서
30 : 제어부
31 : 제어 기억부
32 : 제어 처리부
40 : 조작부

Claims (7)

  1. 가압 공기를 공급하는 가압 공기 공급부와,
    상기 가압 공기 공급부로부터 가압 공기가 공급되고, 공급된 가압 공기 중의 질소를 흡착함으로써, 가압 공기 중의 산소를 농축하여 산소 가스를 생성하는 흡착통과,
    상기 흡착통에 의해 생성된 산소 가스를 저류하는 산소 가스 탱크와,
    상기 산소 가스 탱크로부터 외부로 출력되는 상기 산소 가스의 유량인 산소 가스 유량을 조정하는 유량 조정부와,
    상기 산소 가스 유량이 설정 유량이 되도록 상기 유량 조정부를 제어하고, 상기 가압 공기가 상기 설정 유량에 따른 설정 공급량이 되도록 상기 가압 공기 공급부를 제어하는 제어부를 갖는 산소 농축 장치로서,
    상기 설정 유량은, 0.25 LPM 이상 2.00 LPM 미만의 저유량 범위, 및 2.00 LPM 이상 5.00 LPM 이하의 고유량 범위의 양쪽에서 설정 가능하고,
    상기 가압 공기 공급부는, 상기 설정 가능한 최대의 설정 유량에 대응하는 설정 공급량 이상의 가압 공기를 공급 가능하고,
    상기 제어부는, 상기 산소 농축 장치의 시동 기간에 한해서는, 상기 산소 가스 유량이 상기 설정 유량 이상의 시동 유량이 되도록 상기 유량 조정부를 제어하고, 또한, 상기 가압 공기가 상기 설정 공급량 이상의 시동 공급량이 되도록 상기 가압 공기 공급부를 제어하고,
    상기 산소 농축 장치는 소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부, 또는, 소정의 산소 농도에 도달했는지의 여부에 의해, 시동 처리 종료의 판정을 실시하는 시동 처리 종료 판정부를 갖고,
    상기 시동 처리 종료의 판정이 이루어졌을 때, 상기 제어부는, 상기 종료의 판정으로부터 10초 이내에, 상기 시동 공급량에서 상기 설정 공급량으로 낮추고, 또한 상기 시동 유량에서 상기 설정 유량으로 낮추도록 제어하고,
    상기 설정 유량이 상기 저유량 범위로 설정되었을 때는,
    상기 제어부는, 상기 시동 유량을 상기 고유량 범위, 또는 상기 고유량 범위를 초과하도록 설정하고, 또한 상기 시동 공급량을, 상기 고유량 범위로 설정된 시동 유량에 대응하는 시동 공급량, 또는, 상기 대응하는 시동 공급량을 초과하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시동 공급량은 상기 가압 공기 공급부의 최대 설정 유량에 따른 공급량이고, 상기 시동 유량은 상기 유량 조정부의 최대 설정 유량인, 산소 농축 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시동 공급량은 상기 가압 공기 공급부가 공급 가능한 최대 공급량이고, 상기 시동 유량은 상기 유량 조정부가 공급 가능한 최대 유량인, 산소 농축 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 시동 공급량은 상기 가압 공기 공급부가 공급 가능한 최대 공급량이고, 상기 시동 유량은 상기 유량 조정부가 공급 가능한 최대 유량인, 산소 농축 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착통과 상기 산소 가스 탱크 사이에 접속된 역지 밸브를 추가로 갖는, 산소 농축 장치.
  6. 산소 가스 유량이 0.25 LPM 이상 2.00 LPM 미만의 저유량 범위, 및 2.00 LPM 이상 5.00 LPM 이하의 고유량 범위의 양쪽에서 설정 가능한 설정 유량이 되도록, 또한 상기 설정 가능한 최대의 설정 유량에 대응하는 설정 공급량 이상의 가압 공기를 공급 가능하도록 제어되는 산소 농축 장치의 프로세서에 의한 제어 방법으로서,
    상기 프로세서는 산소 가스를 생성하는 산소 가스 생성 처리가 개시되는 것을 나타내는 처리 개시 신호를 취득하고,
    상기 프로세서는 상기 설정 유량에 따른 공급량인 설정 공급량 이상의 시동 공급량을 공급하는 것을 나타내는 시동 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 상기 설정 유량 이상의 시동 유량을 출력하는 것을 나타내는 시동 유량 출력 신호를 유량 조정부에 출력하고,
    상기 프로세서는 소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부, 또는, 소정의 산소 농도에 도달했는지의 여부에 의해, 시동 처리의 종료를 판정하고,
    상기 시동 처리가 종료했다고 판정됐을 때에, 상기 프로세서는 상기 종료의 판정으로부터 10초 이내에, 상기 시동 공급량에서 상기 설정 공급량으로 낮아지도록, 또한 상기 시동 유량에서 상기 설정 유량으로 낮아지도록, 상기 설정 공급량을 공급하는 것을 나타내는 설정 공급량 공급 신호를 상기 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 상기 설정 유량을 출력하는 것을 나타내는 설정 유량 출력 신호를 상기 유량 조정부에 출력하고,
    상기 설정 유량이 상기 저유량 범위로 설정되었을 때는,
    상기 프로세서는, 상기 시동 유량을 상기 고유량 범위, 또는 상기 고유량 범위를 초과하도록 설정하고, 또한 상기 시동 공급량을, 상기 고유량 범위로 설정된 시동 유량에 대응하는 시동 공급량, 또는, 상기 대응하는 시동 공급량을 초과하도록 설정하는 것을 포함하는, 산소 농축 장치의 제어 방법.
  7. 출력하는 산소 가스의 유량이 0.25 LPM 이상 2.00 LPM 미만의 저유량 범위, 및 2.00 LPM 이상 5.00 LPM 이하의 고유량 범위의 양쪽에서 설정 가능한 설정 유량이 되도록, 또한 상기 설정 가능한 최대의 설정 유량에 대응하는 설정 공급량 이상의 가압 공기를 공급 가능하도록 제어되는 산소 농축 장치의 제어를 위한, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    산소 가스를 생성하는 산소 가스 생성 처리가 개시되는 것을 나타내는 처리 개시 신호를 취득하고,
    상기 설정 유량에 따른 공급량인 설정 공급량 이상의 시동 공급량을 공급하는 것을 나타내는 시동 공급량 공급 신호를 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 상기 설정 유량 이상의 시동 유량을 출력하는 것을 나타내는 시동 유량 출력 신호를 유량 조정부에 출력하고,
    소정의 시동 기간이 경과했는지의 여부, 또는, 소정의 산소 농도에 도달했는지의 여부에 의해, 시동 처리의 종료를 판정하고,
    상기 시동 처리가 종료했다고 판정됐을 때에, 상기 종료의 판정으로부터 10초 이내에, 상기 시동 공급량에서 상기 설정 공급량으로 낮아지도록, 또한 상기 시동 유량에서 상기 설정 유량으로 낮아지도록, 상기 설정 공급량을 공급하는 것을 나타내는 설정 공급량 공급 신호를 상기 가압 공기 공급부에 출력함과 함께, 상기 설정 유량을 출력하는 것을 나타내는 설정 유량 출력 신호를 상기 유량 조정부에 출력하고,
    상기 설정 유량이 상기 저유량 범위로 설정되었을 때는,
    상기 시동 유량을 상기 고유량 범위, 또는 상기 고유량 범위를 초과하도록 설정하고, 또한 상기 시동 공급량을, 상기 고유량 범위로 설정된 시동 유량에 대응하는 시동 공급량, 또는, 상기 대응하는 시동 공급량을 초과하도록 설정하는 것을 포함하는 처리를, 프로세서에 실행시키는 제어를 위한, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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