TW201733633A - 氧濃縮裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種氧濃縮裝置，包含有控制機構，該控制機構藉由選擇因應於吸附劑之劣化狀態的最佳沖放時間，可在極短時間內恢復到適合治療的氧濃度，前述氧濃縮裝置的特徵在於：當氧濃度感測器之檢測值在氧濃縮氣體之氧濃度控制值以下，且壓力感測器之檢測值在縮短沖放時間之控制的前後，氧濃度顯著地上昇之吸附壓以上時，則進行吸附劑之吸濕劣化判定，並且進行使沖放步驟之時間比設定時間縮短的控制。

Description

氧濃縮裝置

發明領域 本發明是有關於一種使用了相較於氧會優先吸附氮之吸附劑之壓力變動吸附型的氧濃縮裝置，特別是有關於一種使用於對慢性呼吸道疾病患者等進行之氧氣吸入療法的醫療用氧濃縮裝置。進一步詳而言之，是有關於一種由壓力與濃度來判斷吸附劑之劣化程度，並可因應於劣化的程度而適時地一面切換最佳運轉條件一面進行運轉之氧濃縮裝置。

發明背景 近年來，為氣喘、肺氣腫、慢性支氣管炎之呼吸道疾病所苦的患者有增加的傾向，該等治療方法最有效的方法之一是氧氣吸入療法。所謂氧氣吸入療法，是讓患者吸入氧氣或者氧濃縮氣體。其氧氣供給源已知的是氧濃縮裝置、液態氧、氧氣瓶等，但由於使用時之便利性或保養管理之容易度等理由，特別是以居家氧療法之治療裝置而言，是以使用氧濃縮裝置為主流。

氧濃縮裝置是將存在空氣中約21%的氧予以濃縮而供給到使用者的裝置，其中有使用了讓氧選擇性地穿透之膜的膜式氧濃縮裝置、及使用了可優先吸附氮或氧之吸附劑的壓力變動吸附型氧濃縮裝置，但從可得到90%以上之高濃度氧的觀點來看，壓力變動吸附型氧濃縮裝置為主流。

壓力變動吸附型氧濃縮裝置是藉由交互反覆地進行吸附步驟、脫附步驟及沖放步驟，而可連續地生成高濃度氧氣，前述吸附步驟是將被壓縮器壓縮的空氣供給到吸附筒，且前述吸附筒填充了5A型或13X型、Li-X型等之分子篩沸石作為相較於氧會選擇性地吸附氮之吸附劑，在加壓條件下使吸附劑吸附氮，得到未吸附之氧濃縮氣體；前述脫附步驟是將前述吸附筒內之壓力減到大氣壓或其以下，而使吸附於吸附劑的氮脫附並排氣；前述沖放步驟是使用生成之氧濃縮氣體的一部分而將脫附步驟之吸附筒進行沖放，促進吸附劑之再生。

該沸石吸附劑除了氮、氧等特定的氣體以外，也具有非常能吸附水分的性質，因此吸附劑因為吸附原料空氣中的水分，而具有經過一段時間後劣化，生成氧濃度會漸漸降低的問題。氧濃縮裝置在運轉時，在將吸附於吸附劑之氮進行脫附排氣，並且將吸附劑再生的脫附步驟中，大部分的水分也會與氮同時排氣，但即便如此，殘留的些許水分會漸漸地蓄積於吸附劑，因此，一般在經過一定期間後，要更換吸附劑。又，定期檢驗時，確認氧濃縮氣體安定生成，當異常發生時，會更換裝置本身。

氧濃度之降低程度超出容許範圍時，會發出氧濃度異常警報，患者向供應商要求更換氧濃縮裝置。患者必須暫時從配置於自家的氧氣瓶吸入氧直到裝置更換完成，有損患者的QOL: Quality of life(生活品質)。 先行技術文獻

專利文獻1：日本特開第2002-253675號公報 專利文獻2：日本特開第2000-516854號公報 專利文獻3：日本特開第2013-13497號公報 專利文獻4：WO2014/046297號

發明概要 發明欲解決之課題 由於如此的氧濃縮裝置之使用者大部分是慢性呼吸道疾病患者，因此該氧濃縮裝置是長期使用。另一方面，由於會根據疾病的嚴重程度而決定處方氧流量，因此，若是輕微症狀的患者，則以僅在勞動時或者1天數小時的處方進行氧氣吸入。例如若是1天進行1小時之氧氣吸入的患者，則氧濃縮裝置的使用時間是1年內365小時，累積停工時間為8395小時。若以這樣的間歇運轉驅動氧濃縮裝置，在裝置之停工時間中，水分會進入吸附筒，又，因為反覆間歇運轉而產生之裝置內的溫度變化，促進在吸附筒內的水分擴散。其結果是，會有吸附劑的劣化急速地進行，並且引起生成氧之濃度低下的情況。

該氧濃縮裝置中，為了補償氧濃度之低下，已知的技術是：使用氧濃度感測器檢知製品氣體中之生成氧濃度，若氧濃度低下時，則藉由使壓縮器風量增大而提高吸附壓，補償氧濃度（專利文獻1）。可是，隨著吸附劑劣化，最佳沖放時間漸漸縮短。即便是在初期所設定之沖放時間之下使壓縮器之風量增大，對於濃度恢復也沒有很大的效果，進而因為使吸附壓上昇，因此也有損於省電性。

又，氧濃縮裝置中，也已知如下的技術：若氧感測器所檢知的製品氣體中的氧濃度低下時，則根據其值變更吸脫附之週期之值等，藉由反饋控制維持製品氣體中之氧濃度（專利文獻2、3）。可是，該等技術有如下的課題：由於是從氧濃度之低下而間接地檢知吸附劑之劣化，因此難以一意地決定最佳吸脫附之週期，要將各步驟時間等的參數調整為最佳狀態，氧濃度上升到適合治療之值頗為耗時。

進而專利文獻4所示之技術是將壓縮器之旋轉數控制與沖放時間之控制組合而成者，但變更沖放時間是在壓縮器之旋轉數達到控制上的上限值之後。其課題是，連對於吸附劑劣化，實際進行濃度上昇效果高的沖放時間變更都需要相當的時間。

因此，本發明中，是以氧濃縮裝置提供一種如下的技術：可以各感測器檢測運轉中之吸附壓力與氧濃度、環境溫度，並且每隔一定時間，從吸附壓力與氧濃度以複數個階段來判定吸附劑之劣化程度，並每次進行記憶。進而，提供一種控制，藉由預先設定因應於劣化之各階段與環境溫度及設定流量之最佳沖放時間表，若劣化程度改變、或者環境溫度超過臨界值、或者設定流量變更時，則可快速地將沖放時間變更為最佳值，藉此在極短時間內恢復到適合治療的氧濃度。 解決課題之手段

本發明是提供以下之氧濃縮裝置。 1. 一種氧濃縮裝置，是具備複數個吸附筒、壓縮器、流路切換機構、流量設定機構、氧濃度感測器、壓力感測器、及控制機構的壓力變動吸附型氧濃縮裝置，前述複數個吸附筒是填充有相較於氧選擇性地吸附氮之吸附劑，前述壓縮器是往該吸附筒供給加壓空氣，前述流路切換機構是在預定的時間點反覆進行：依序切換該壓縮器及各吸附筒之間的流路，並往各吸附筒供給加壓空氣且取出氧濃縮氣體的吸附步驟、將各吸附筒減壓並且將吸附劑再生之脫附步驟、將來自吸附步驟側吸附筒之氧濃縮氣體往脫附步驟側吸附筒導入之沖放步驟，前述流量設定機構是將氧濃縮氣體調整為所期望的流量且供給，前述氧濃度感測器是測定氧濃縮氣體濃度，前述壓力感測器是檢知該吸附筒之壓力，前述控制機構是用以控制該壓縮器、該流路切換機構之動作， 前述氧濃縮裝置的特徵在於：包含有：判斷機構，是根據該氧濃度感測器之檢測值控制該壓縮器之旋轉數，並且根據該氧濃度感測器之檢測值及該壓力感測器之檢測值判斷吸附劑之吸濕劣化；及控制機構，若滿足吸濕劣化之判斷基準時，則控制流路切換機構之切換時間，以使該沖放步驟之時間比設定時間更縮短， 該吸濕劣化之判斷基準是：該氧濃度感測器之檢測值在作為氧濃縮氣體之氧濃度控制值之基準濃度值以下，且該壓力感測器之檢測值在縮短該沖放時間之控制之前後中氧濃度顯著地上昇之吸附壓以上。。

2. 如上述1.之氧濃縮裝置，其中該判斷機構是如下的機構：具有因應於吸附劑之吸濕劣化之狀態之最佳沖放時間表，並在氧濃縮裝置之運轉中，依每預定時間判斷吸附劑之吸濕劣化的狀態，根據判斷結果，該控制機構進行流路切換機構之切換時間之變更控制。

3. 如上述2.之氧濃縮裝置，其中該判斷機構具有在氧濃縮裝置運轉中，根據該壓力感測器及該氧濃度感測器之檢測值，在複數個階段判定該吸附劑之劣化狀態之基準壓力，並且具有記憶機構用以記憶根據基準壓力值而設定之劣化狀態之階段的判定結果。

4. 如上述1.至3.中任一項之氧濃縮裝置，更具有檢知該氧濃縮裝置之溫度的溫度感測器，該判斷機構具有因應於該溫度感測器之檢測值、及該流量設定機構之設定流量值之最佳沖放時間表，並且前述氧濃縮裝置具有控制機構，該控制機構是若溫度超過臨界值或者設定流量變更時，會比壓縮器之風量控制優先實施沖放時間之變更。

5. 如上述4.之氧濃縮裝置，該判定機構具有吸附劑往改善方向之劣化狀態判定之判斷基準，滿足該氧濃度感測器之檢測值為預定濃度值以上、及該壓力感測器之峰值為預定值以下的2條件。

6. 如上述5.之氧濃縮裝置，該判定機構具有如下的功能，若滿足吸附劑往改善方向之判定基準，並且劣化狀態判定已變更時，監視變更沖放時間之前後之該氧濃度感測器的檢測值，若變更後氧濃度低下時，劣化狀態判定回到原來狀態，即使之後滿足新品方向之劣化狀態判定基準，也不變更判定值。

7. 一種吸附劑之劣化判定方法，是在壓力變動吸附型氧濃縮裝置中，若氧濃縮氣體濃度在氧濃縮氣體之氧濃度控制值、即基準濃度值以下，且在吸附筒之壓力在進行縮短沖放時間之控制之前後的氧濃度顯著地上昇之吸附壓以上時，則判定為吸附劑已劣化，前述壓力變動吸附型氧濃縮裝置具備填充有相較於氧選擇性地吸附氮之吸附劑的吸附筒，並藉由在預定時間點切換吸附步驟、脫附步驟、沖放步驟而生成氧，前述吸附步驟是往各吸附筒供給加壓空氣，並取出氧濃縮氣體，前述脫附步驟是將各吸附筒減壓並再生吸附劑，前述沖放步驟是將來自吸附步驟側吸附筒之氧濃縮氣體往脫附步驟側吸附筒導入。 發明效果

根據本發明之氧濃縮裝置，不僅可補償裝置因為環境變化而造成生成氧濃度降低的情況，即使是因為間歇運轉造成吸附劑之劣化而生成氧濃度降低的情況，也可以使之迅速地上升到適合使用的濃度，進而降低消耗電力，可達到氧濃縮裝置之長期使用及維修期間的長期化。

又，可早期檢測出吸附劑之劣化狀態，不僅可實現確保作為氧濃縮裝置的品質，並可實現檢修期間之適當化、削減檢修相關之運用成本。

較佳實施例之詳細說明 ［氧濃縮裝置］ 使用圖式說明本發明之氧濃縮裝置的實施態樣例。

圖1是例示本發明之一實施形態之壓力變動吸附型之氧濃縮裝置的概略裝置構成圖。本發明之氧濃縮裝置包含有：用以供給加壓空氣之壓縮器102；填充有相較於氧會選擇性地吸附氮之吸附劑的2個吸附筒107A、107B；及作為用以切換吸附步驟、脫附步驟或均壓步驟等順序的流路切換機構之供給閥105A、105B、排氣閥106A、106B、均壓閥110。從加壓空氣分離生成之氧濃縮氣體在控制閥113調整為預定流量，並且在經由過濾器115除塵後，使用鼻導管116供給到使用者。

壓縮器102是氧濃縮裝置中最大的噪音源，也是熱源。藉收納於壓縮器箱體，可降低噪音，並且藉由冷卻扇103進行溫度調整。

首先，從外部取入之原料空氣是從具有用以去除塵埃等異物的外部空氣取入過濾器101之空氣取入口而進入裝置內。此時，在一般的空氣中，含有：約21%之氧氣氣體、約77%之氮氣氣體、0.8%之氬氣氣體、二氧化碳及其他的氣體1.2%。該氧濃縮裝置中，將必要的氧氣體濃縮後取出作為呼吸用氣體。

氧濃縮氣體之取出是藉由如下而進行：對填充有相較於氧分子選擇性地吸附氮分子之沸石吸附劑的吸附筒107A、107B，開閉供給閥105A、105B、排氣閥106A、106B，藉此依序切換作為對象之吸附筒的流路，並且供給被壓縮器102加壓之原料空氣，在經過加壓之吸附筒內，選擇性地吸附除去原料空氣中所含之約77%的氮氣。該吸附劑可使用5A型、13X型、LiX型等之分子篩沸石等。

前述之吸附筒107是由填充有吸附劑之圓筒狀容器形成，通常，除了一筒式、二筒式之外，還會使用三筒以上之多筒式，但為了連續且有效率地從原料空氣製造氧濃縮氣體，宜使用二筒式或多筒式之吸附筒。

又，前述的壓縮器102中，僅有壓縮功能，或者具有壓縮、真空功能的壓縮器，除了使用雙頭型之搖動型空氣壓縮機之外，也有使用螺旋式、旋轉式、渦卷式等旋轉型空氣壓縮機。又，驅動該壓縮器的電動機之電源可為交流電、亦可為直流電。

吸附步驟中，由壓縮器102供給之加壓空氣是經由供給閥105A而供給到其中一吸附筒107A。在加壓狀態之吸附筒107A內，使空氣中之氮氣吸附於吸附劑，以未被吸附之氧為主成分之氧濃縮氣體則由吸附筒107A之製品端被取出，經由設置成不往吸附筒逆流之止回閥108A而流入到製品槽111。

另一方面，為了從重新導入之原料空氣再度吸附氮氣，必須使吸附在填充於吸附筒內之吸附劑的氮氣從吸附劑脫附並進行沖放。因此，在脫附步驟中，使另一吸附筒107B透過排氣閥106B而連接於排氣管線，吸附筒107B內之壓力從加壓狀態切換成大氣開放狀態，使在加壓狀態下吸附於吸附劑的氮氣體氣脫附而排氣到大氣中並使吸附劑再生。進而該脫附步驟中，為了提高氮的脫附效率，經由流孔109A、109B及均壓閥110而將由吸附步驟中之吸附筒107A之製品端側生成之氧濃縮氣體取出一部分作為沖放氣體（吸附/沖放步驟），進行使之從脫附步驟中之吸附筒107B之製品端逆流的脫附/沖放步驟。

吸附筒107A中，依據切換進行吸附步驟、吸附/沖放步驟、脫附步驟、脫附/沖放步驟，在吸附筒107B中，依序切換進行脫附步驟、脫附/沖放步驟、吸附步驟、吸附/沖放步驟，藉此可連續生成氧濃縮氣體。

貯存於製品槽111之氧濃縮氣體含有例如95%之高濃度氧氣，由患者自己根據醫師處方調整必要的氧流量。藉由調壓閥112、控制閥113等之流量調整機構，控制其壓力與供給流量，並將處方量之氧濃縮氣體供給到患者。另一方面，供給到患者之氧濃縮氣體的流量及氧濃度是以超音波式的氧濃度/流量感測器114檢知，根據檢知結果，以CPU120等之運算機構控制壓縮器102之旋轉數或作為流路切換機構之供給閥105、排氣閥106、均壓閥110的開閉時間，控制著氧生成。

吸附壓是以吸附筒內壓或者壓縮器吐出壓進行計測，如圖1所示，以設置於壓縮器吐出側之配管的壓力感測器104、或者設置於吸附筒之壓力感測器進行檢知。氧濃縮裝置內之溫度藉由設置於殼體內之溫度感測器117進行檢知。

［控制之概要］ 圖2是例示了本發明之氧濃縮裝置的控制動作流程圖。本發明之氧濃縮裝置起動後，在裝置到達安定狀態後，每隔5分鐘、10分鐘等預先設定之一定時間、即每隔控制周期，進行吸附劑之劣化狀態的確認與判定、及環境溫度的確認，並判斷是否需要沖放時間控制、即沖放時間之變更。

若需要沖放時間控制，則為使沖放時間控制比壓縮器之風量控制優先而介入的流程。但是，藉由劣化狀態判定、或環境溫度的確認，若不需要沖放時間之變更控制時，則實施圖2之流程圖中所示的壓縮器風量控制。所謂環境溫度，是氧濃縮裝置使用的環境溫度，但並非限定於外界空氣溫度，根據溫度感測器之設置位置，包含裝置內溫度、吸氣溫度、吸附地板溫度等的裝置溫度。

壓縮器風量控制是根據氧濃度之檢知結果來控制壓縮器的旋轉數，並控制吸附壓，藉此將氧濃度維持在一定的控制，若因為吸附劑之吸濕劣化等而氧濃度低於預定臨界值時，則進行如下控制：提高壓縮器旋轉數，並提高往吸附筒的供給風量，藉此提高吸附壓，提高製品氧濃度。又，若超出預定臨界值，則進行省能控制：減少壓縮器旋轉數，藉此降低吸附壓，降低氧濃度到預定濃度。

劣化狀態及環境溫度的判定是依每控制周期毎次實施，但之後的沖放時間控制或壓縮器之風量控制是僅實施其中任一者。實行的優先度為沖放時間控制、壓縮器之風量控制的順序，實際的動作如圖3所示。

圖3是示意壓縮器風量控制與沖放時間控制之關係。例如，以10分鐘之控制周期進行吸附劑的劣化判定，若是被認為氧濃度比預定臨界值低下，但未滿足沖放時間控制的變更要件時，則進行壓縮器風量控制，並進行將氧濃度維持在預定臨界值的控制。在其次的控制時間點中，當氧濃度低於預定臨界值，壓力也在臨界值以上時，若根據劣化狀態的判定，判斷需要沖放時間控制時，則不進行壓縮器風量控制，而是優先進行沖放時間控制。每隔控制周期重複實施該控制。再者，在圖3之後半，顯示了如下的狀態：即使是氧濃度低於控制目標值範圍，且再怎麼進行沖放時間控制、壓縮器風量控制也不被允許氧濃度上昇，則判斷為不需要控制。

若變更了設定流量，則將控制周期之計時器重置，再度達到裝置安定狀態後，才依每控制周期開始劣化狀態之判定及環境溫度之確認。

再者，圖3是每隔控制周期則施加壓縮器旋轉數或沖放時間之變更控制的模式圖，但實際上只要劣化狀態之判定沒有變更，則不進行沖放時間變更控制。 ［劣化狀態之判定］

劣化狀態之判定是從吸附筒尖峰壓力及製品氣體中之氧濃度，以複數個階段判定吸附劑之劣化狀態。在此，以新品、劣化1、劣化2之三階段為例來說明劣化狀態，但只要是二階段以上的複數個階段的判定即可，不在此限。

劣化狀態也可以如圖4所示，不管現在的劣化狀態，而轉移到任一劣化狀態。例如，如新品→劣化2，急驟地進行劣化狀態，也可以跳過一階段，如劣化1→新品，吸附性能朝恢復方向轉移。

判定時間點是在氧濃縮裝置之起動後、或者設定流量之變更後，在製品氣體之氧濃度或吸附壓等達到安定狀態後，才每隔一定時間間隔依各控制周期進行判定。劣化判定方法則如下述進行。

對於劣化方向的判定，若是滿足了1）氧濃度在一定值以下，2）吸附筒尖峰壓力在劣化側壓力臨界值（新品_degr，劣化1_degr）以上的兩個條件時，則進行對劣化方向的判定。例如，進行新品→劣化1、劣化1→劣化2、或者新品→劣化2的判定。又，對於往新品方向、即吸附性能之恢復方向的判定，若是滿足了3）氧濃度在一定值以上，4）吸附筒尖峰壓力小於新品側壓力臨界值（劣化1_new，劣化2_new）的兩個條件，則進行對新品方向的判定。例如，進行劣化1→新品、劣化2→劣化1、劣化2→新品的判定。

對劣化方向的判定時之氧濃度的設定值是根據例如90%等供給之氧濃縮氣體的下限值而設定。對新品方向的判定時之氧濃度的設定值是設定在高於劣化方向之設定值的值。

各個壓力臨界值是依各設定流量而設定。又，如圖5所示，若裝置之使用溫度範圍較廣時等、溫度對於吸附壓的影響較大時，則設定高溫側、低溫側等溫度臨界值，且壓力臨界值是根據設定流量與吸氣溫度而設定。再者，為了防止在壓力或溫度臨界值附近，劣化狀態判定頻繁地變更的情況，對壓力臨界值及溫度臨界值設有遲滯圈(Hysteresis)。

再者，本發明中之吸附筒的壓力，並非限定於吸附筒壓力，只要是壓縮器之吐出壓或貯留製品氧氣之製品槽壓、吸附筒配管壓力等可推定吸附壓的壓力即可。又，除了壓力值以外，也在壓縮器之吐出側、與吸附筒之間設置流量計，藉此可從壓縮器流量值計算出吸附筒壓力，故也可從壓縮器風量及製品氣體中之氧濃度來判定吸附劑之劣化狀態。 ［劣化判定壓力臨界值之設定］

圖6是例示隨著吸附劑之劣化的進行而壓力及最佳沖放時間之遷移的圖。吸附劑的劣化是依新品→劣化狀態A→劣化狀態B→劣化狀態C之順序進行。隨著劣化狀態之進行，吸附壓漸漸上昇，並且沖放時間之最佳點漸漸遷移到較短時間。又，可確認在劣化已經進行的條件下，以非最佳沖放時間運轉時，濃度大幅降低。

本發明利用上述之特徴，在吸附壓力上昇，且氧濃度低的狀況中，判斷為吸附劑已劣化且在非最佳沖放時間之狀態下運轉，如從新品到劣化1、從劣化1到劣化2，變更劣化狀態判定，並根據各個吸附劑之劣化狀態，變更為預先設定之最佳沖放時間表的值。

判定為劣化方向時之壓力臨界值（例如新品_degr、劣化1_degr）是以在沖放時間縮短前後氧濃度明顯上昇之吸附壓以上為條件。

圖6中，若是在新品_degr之壓力值以上，則相較於沖放時間5.0秒，沖放時間4.0秒是顯著地濃度較高，若是在劣化1_degr之壓力值以上，相較於沖放時間4.0秒，沖放時間3.0秒是明顯濃度變高。在此種情況下，將新品之沖放時間設定為5.0秒，將劣化1之沖放時間設定為4.0秒，將劣化2之沖放時間設定為3.0秒。

若將劣化方向之壓力臨界值的設定值過度設定為較低值時，在較早階段會判定為劣化，濃度反而會下降，另一方面，當過度設定為較高值時，則會不判斷為劣化而持續運轉，因此無法有效地使濃度上昇。相對於判斷為在沖放時間短縮前後氧濃度會明顯上昇之壓力值，宜設定在大略±10kPa左右的範圍內。

吸附劑的狀態有時候也會因為使用環境或狀態的變化，不朝劣化方向而是朝吸附劑之再生方向、新品方向遷移。朝新品方向判定時之壓力臨界值（劣化1_new、劣化2_new）是相對於朝劣化方向判定的壓力臨界值（新品_degr、劣化1_degr），設定在5～10kPa左右的低值，藉此可防止判定值在臨界值附近頻繁地進行切換。例如，可防止在新品_degr與劣化1_new之間、在劣化1_degr與劣化2_new之間的頻繁切換。

再者，圖6之資料取得時是在來自壓縮器之風量固定的條件下取得的，吸附劑之劣化程度以外的條件都相同。 ［沖放時間控制］

若是從設定流量/劣化判定值/環境溫度，以預先設定之表，根據控制周期，藉由每固定時間的判定，因為氧濃度及吸附壓之值而變更了劣化判定值時，或變更了環境溫度時，則進行將沖放時間變更為預定值之控制。再者，若設定流量已變更，則如圖2之流程所示，重新從最初進行控制。

在劣化判定往新品側轉移的情況下，若因為沖放時間變更而氧濃度低下時，即若沖放時間變更前後之氧濃度的變化（ΔO₂ ）為負時，則恢復到變更前之劣化判定值。由於是設想成：在吸附劑已經劣化的狀態下，若誤判為新品狀態時，氧濃度會因為沖放時間的變更而急速地下降，因此宜比較沖放時間之變更前後地氧濃度，並在濃度降低時，則將劣化判定值恢復到原來設定，將沖放時間恢復到原來設定。又，宜構成為如下的設計：藉由一次上述的動作，恢復到原來的劣化狀態時，為了防止因為誤判定而造成氧濃度的降低，之後即使滿足了判斷為新品側的條件，也不轉移到新品方向。

進行沖放時間之變更時，不一口氣對目標沖放時間變更，而是分成複數次進行變更。急遽的步驟時間變更會招致生成氧濃度的變動，需要安定化的時間。 ［實施例］

圖7是例示在安裝有本發明之劣化狀態判定或伴隨該判定之沖放時間變更動作、壓縮器風量控制之圖1的氧濃縮裝置，裝設已劣化的附筒並運轉後的結果，圖8是例示針對不進行劣化狀態判定或沖放時間控制，而僅安裝壓縮器風量控制之氧濃縮裝置，同樣裝設已劣化之吸附筒並運轉後的結果。再者，圖7、圖8之橫軸的時間、縱軸的濃度等的比例都是相同的。

根據圖7，若有本發明進行之劣化狀態判定或沖放時間之變更動作，則從起動且在一定時間後進行劣化判定（E7），並且判定為吸附劑正從新品狀態朝劣化2劣化，伴隨此，進行將沖放時間從5.0秒分成2段而縮短為3.0秒的動作（D7）。可看出藉由該動作，氧濃度大幅上昇（A7a），且之後介入的壓縮器風量控制（C7b）也有效地作動，可看出氧濃度也與吸附筒尖峰壓力之上昇（B7b）而上昇的效果（A7b），結果，可在起動後以更快的時間成為適合治療的氧濃度。

另一方面，比較對象是如圖8所示之沒有劣化狀態判定（E8）或沖放時間之變更動作（D8）的情況下，藉由壓縮器風量控制而壓縮器之旋轉數上昇（C8a、C8b、C8c)，吸附筒尖峰壓力（B8a、B8b、B8c）也上昇，但不進行吸附劑之劣化狀態判定，且未以縮短沖放時間等適當的沖放時間進行運轉。因此，可確認就算吸附壓上昇，氧濃度(A8a、A8b)也不上昇的狀況。可知在沖放時間不適當的條件下，即使使壓縮器之風量上昇也無助於濃度。

根據上述，本發明之氧濃縮裝置是即使在氧濃度因為吸附劑之劣化而降低的情況下，也可以快速地使之上升到適合使用的濃度，可期待因消耗電力之減少、氧濃縮裝置之長期使用及維修長期化所帶來的效果。

該吸附劑之劣化判定是若相對於當初設定的吸附劑之檢修時間，劣化進行速度已經超前時，藉由看劣化狀態判定值之圖表，可早期找出更換機台，而可實現檢修的適度化。 産業上之可利用性

本發明之氧濃縮裝置是作為醫療用氧濃縮裝置，使用於對於為氣喘、肺氣腫、慢性支氣管炎等之呼吸道疾病所苦的患者的氧氣吸入療法之氧供給源。更具體而言，即使因為間歇運轉等而吸附劑已經吸濕劣化的情況下，也可將生成之氧維持在高濃度，並可提供一種可長期生成安定之高濃度氧的氧濃縮裝置。

101‧‧‧外部空氣取入過濾器
102‧‧‧壓縮器
103‧‧‧冷卻扇
104‧‧‧壓力感測器
105, 105A, 105B‧‧‧供給閥
106, 106A, 106B‧‧‧排氣閥
107A, 107B‧‧‧吸附筒
108A‧‧‧止回閥
109A, 109B‧‧‧流孔
110‧‧‧均壓閥
111‧‧‧製品槽
112‧‧‧調壓閥
113‧‧‧控制閥
114‧‧‧氧濃度・流量感測器
115‧‧‧過濾器
116‧‧‧鼻通管
117‧‧‧溫度感測器

圖1是顯示本發明之實施態樣例之壓力變動吸附型氧濃縮裝置之流程的概略構成圖。圖2是顯示本發明之氧濃縮裝置的控制流程圖。圖3是與劣化狀態判定有關之沖放時間控制、壓縮器之風量控制的關係圖，圖4是顯示劣化狀態判定之遷移的關係圖，圖5是顯示劣化判定狀態與吸附壓及環境溫度的關係圖。

圖6是例示伴隨著吸附劑之劣化的進行之壓力及最佳沖放時間之遷移，圖7是顯示安裝有本發明之劣化狀態判定、沖放時間變更動作、及壓縮器風量控制功能之氧濃縮裝置之氧濃度的變動之關係圖，圖8是顯示只安裝有壓縮器風量控制功能之氧濃縮裝置之氧濃度的變動。

Claims (8)

1. 一種氧濃縮裝置，是壓力變動吸附型氧濃縮裝置，其具備複數個吸附筒、壓縮器、流路切換機構、流量設定機構、氧濃度感測器、壓力感測器、及控制機構氧濃縮裝置，前述複數個吸附筒是填充有相較於氧選擇性地吸附氮之吸附劑，前述壓縮器是往該吸附筒供給加壓空氣，前述流路切換機構是在預定的時間點反覆進行：依序切換該壓縮器及各吸附筒之間的流路，並往各吸附筒供給加壓空氣且取出氧濃縮氣體的吸附步驟、將各吸附筒減壓並且將吸附劑再生之脫附步驟、將來自吸附步驟側吸附筒之氧濃縮氣體往脫附步驟側吸附筒導入之沖放步驟，前述流量設定機構是將氧濃縮氣體調整為所期望的流量且供給，前述氧濃度感測器是測定氧濃縮氣體濃度，前述壓力感測器是檢知該吸附筒之壓力，前述控制機構是用以控制該壓縮器、該流路切換機構之動作，前述氧濃縮裝置的特徵在於： 包含有：判斷機構，是根據該氧濃度感測器之檢測值控制該壓縮器之旋轉數，並且根據該氧濃度感測器之檢測值及該壓力感測器之檢測值判斷吸附劑之吸濕劣化；及控制機構，若滿足吸濕劣化之判斷基準時，則控制流路切換機構之切換時間，以使該沖放步驟之時間比設定時間更縮短， 該吸濕劣化之判斷基準是：該氧濃度感測器之檢測值在作為氧濃縮氣體之氧濃度控制值之基準濃度值以下，且該壓力感測器之檢測值在縮短該沖放時間之控制之前後中氧濃度顯著地上昇之吸附壓以上。
2. 如請求項1之氧濃縮裝置，其中該判斷機構是如下的機構：具有因應於吸附劑之吸濕劣化之狀態之最佳沖放時間表，並在氧濃縮裝置之運轉中，依每預定時間判斷吸附劑之吸濕劣化的狀態，根據判斷結果，該控制機構進行流路切換機構之切換時間之變更控制。
3. 如請求項2之氧濃縮裝置，其中該判斷機構具有在氧濃縮裝置運轉中，根據該壓力感測器及該氧濃度感測器之檢測值，在複數個階段判定該吸附劑之劣化狀態之基準壓力，並且具有記憶機構用以記憶根據基準壓力值而設定之劣化狀態之階段的判定結果。
4. 如請求項1至3中任一項之氧濃縮裝置，更具有檢知該氧濃縮裝置之溫度的溫度感測器，該判斷機構具有因應於該溫度感測器之檢測值、及該流量設定機構之設定流量值之最佳沖放時間表，並且前述氧濃縮裝置具有控制機構，該控制機構是若溫度超過臨界值或者設定流量變更時，會比壓縮器之風量控制優先實施沖放時間之變更。
5. 如請求項4之氧濃縮裝置，該判定機構具有吸附劑往改善方向之劣化狀態判定之判斷基準，滿足該氧濃度感測器之檢測值為預定濃度值以上、及該壓力感測器之峰值為預定值以下的2條件。
6. 如請求項5之氧濃縮裝置，該判定機構具有如下的功能，若滿足吸附劑往改善方向之判定基準，並且劣化狀態判定已變更時，監視變更沖放時間之前後之該氧濃度感測器的檢測值，若變更後氧濃度低下時，劣化狀態判定回到原來狀態，即使之後滿足新品方向之劣化狀態判定基準，也不變更判定值。
7. 一種吸附劑之劣化判定方法，是在壓力變動吸附型氧濃縮裝置中，若氧濃縮氣體濃度在氧濃縮氣體之氧濃度控制值、即基準濃度值以下，且在吸附筒之壓力在進行縮短沖放時間之控制之前後的氧濃度顯著地上昇之吸附壓以上時，則判定為吸附劑已劣化，前述壓力變動吸附型氧濃縮裝置具備填充有相較於氧選擇性地吸附氮之吸附劑的吸附筒，並藉由在預定時間點切換吸附步驟、脫附步驟、沖放步驟而生成氧，前述吸附步驟是往各吸附筒供給加壓空氣並取出氧濃縮氣體，前述脫附步驟是將各吸附筒減壓並再生吸附劑，前述沖放步驟是將來自吸附步驟側吸附筒之氧濃縮氣體往脫附步驟側吸附筒導入。
8. 如請求項1至3中任一項之氧濃縮裝置，具有如下的功能：藉由該劣化判定功能，檢測到一定以上之吸附劑劣化時，則將吸附劑之劣化更換為必要狀態之事宜通知使用者或檢驗者。