(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性材料で形成され気体や液体を送るためのチューブ状の本体と、
該チューブ状の本体の長さ方向に沿って配置され、少なくとも感温センサの一部を形成する導体でなる線材と
を具備し、
前記感温センサが熱電対であり、前記チューブ状の本体の長さ方向に配置される前記導体でなる線材は、異種金属線を互いに接触状態とするために撚り線状とした長尺の温接点であり、
前記撚り線状とした温接点が、前記チューブ状本体の基端から先端までの全長に亘って配置されている
ことを特徴とする感温用カニューラ。
【請求項２】
前記撚り線状とすることで温接点をなす線材は、それぞれ、加熱により溶融しやすい絶縁材料で被覆された上で、前記撚り線状とされていることを特徴とする請求項１に記載の感温用カニューラ。
【請求項３】
前記撚り線状とした温接点をなす線材は、前記チューブ状本体の肉厚の内部に埋設されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の感温用カニューラ。
【請求項４】
前記チューブ状本体の端部から所定長さの位置において、外部から視認できるマーカーが設けられているとともに、前記撚り線状とした温接点をなす線材は、前記端部から露出して外部に所定長さだけ延出されており、前記チューブ状本体は、前記線材の前記延出部を把持して径方向内側に引くことで破断され、該線材の一部が前記チューブ状本体の内面に露出する構成としたことを特徴とする請求項３に記載の感温用カニューラ。
【請求項５】
原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサと、  前記圧縮空気から得られる酸素を出すための酸素出口部と、  鼻カニューラを構成するチューブを着脱するために前記酸素出口部に設けられるカプラと
を備えており、
前記鼻カニューラが、前記請求項２ないし４のいずれか１項に記載の感温用カニューラであって、
前記鼻カニューラの温接点と、鼻カニューラ以外の箇所に設けた冷接点との間に起電力が生じることにより予め定めた電圧以上の電圧が検出されたと判断すると、前記コンプレッサの動作を停止して前記酸素の供給を遮断する制御部を有している
ことを特徴とする酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体や液体の送排を行うチューブ（管体）であるカニューラに係り、特に火炎の延焼を防止するためのカニューラと、このカニューラを適用した酸素濃縮装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力スイング吸着法を利用した酸素濃縮装置は、原料空気中の酸素を透過させて窒素を選択的に吸着するゼオライトを吸着剤として用いることで濃縮酸素を得る構成になっている。
この方式の酸素濃縮装置によれば、取り込んだ原料空気をコンプレッサで圧縮して圧縮空気を発生して、吸着剤を内蔵した吸着筒に対してこの圧縮空気を供給することで該吸着剤に窒素を吸着させ酸素を生成する。そして、生成された濃縮酸素はタンクに貯めておき、減圧弁や流量設定器を介してタンクから所定流量の酸素を供給可能な状態にすることで、患者は鼻カニューラ等の器具を用いて酸素吸入ができる。
【０００３】
この酸素濃縮装置はＡＣ電源（商用交流電源）が利用できる場所に設置しておけば、例えば肺機能が低下した在宅酸素療法患者が、就寝中でも安全に酸素を吸うことができるようになり安眠できる。
【０００４】
また、慢性気管支炎等の呼吸器疾患の患者の治療法として有効となる長期酸素吸入療法に使用される酸素濃縮装置は、一般的には可搬型ではなく、患者が外出先に持ち出せるようには構成されていない。
他方、患者が外出等で移動したり、家屋や医療施設内で部屋間の移動に便利なように、あるいは在宅配置における限られた配置スペースに適するように、小型で可搬に適するように構成した酸素濃縮装置も知られている (特許文献１を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１１０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、使用者（患者）に対して気体や液体の送排を行うチューブを一例として用いる従来の酸素濃縮装置では、使用者は鼻カニューラをチューブとカプラを介して酸素濃縮装置の酸素出口部に対して接続して、酸素出口部から出る濃縮酸素を吸入する。しかし、使用者が鼻カニューラを用いて濃縮酸素を吸入している際に、酸素が助燃性ガスであるために、酸素濃縮装置の近くで喫煙する行為や火気を使用する行為は厳禁である。にもかかわらず、例えば使用者が喫煙をすることにより、鼻カニューラ等のチューブ先端に直接引火して事故が発生する恐れがあり、場合によっては火炎がチューブ内を伝播して酸素濃縮装置自体が引火して火災が拡大してしまう懸念がある。
そこで、本発明は、使用者がカニューラを用いて酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた場合に、安全性を確保するためのカニューラと、該カニューラを用いた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】
【０００７】
上記目的を達するため、本発明の感温用カニューラは、可撓性材料で形成され気体や液体を送るためのチューブ状の本体と、該チューブ状の本体の長さ方向に沿って配置され、少なくとも感温センサの一部を形成する導体でなる線材とを具備することを特徴とする。
上記構成によれば、カニューラに火移りした場合に、該カニューラが気体や液体を送る長さ方向に沿って感温センサの一部が配置されているから、カニューラのどの位置で火移りしても、発火を検知することができる。
【０００８】
本発明の感温用カニューラは好ましくは、前記感温センサが熱電対であり、前記チューブ状の本体の長さ方向に配置される前記導体でなる線材は、異種金属線を互いに接触状態とするために撚り線状とした長尺の温接点であることを特徴とする。
上記構成によれば、感温センサを熱電対とすることにより、その温接点をカニューラ内に設けることで、該カニューラに火移りした際には、該温接点と冷接点との間に温度勾配が生じて起電力が検出される。これにより、出火を容易に検出することができる。
本発明の感温用カニューラは好ましくは、前記撚り線状とすることで温接点をなす線材は、それぞれ、加熱により溶融しやすい絶縁材料で被覆された上で、前記撚り線状とされていることを特徴とする。
上記構成によれば、燃焼時の早い段階で前記絶縁材料が溶融させることで、線材同士の交差箇所をはじめて導通させる。これにより安定した動作を期待できる。
【０００９】
本発明の感温用カニューラは好ましくは、前記撚り線状とした温接点をなす線材は、前記チューブ状本体の肉厚の内部に埋設されていることを特徴とする。
上記構成によれば、前記撚り線状とした温接点をなす線材が、カニューラの内部、すなわち、送排する気体等の通路に露出していないので、該気体や液体等から悪影響を受けることがなく、錆びや断線などの故障の心配がない。
【００１０】
本発明の感温用カニューラは好ましくは、前記チューブ状本体の端部から所定長さの位置において、外部から視認できるマーカーが設けられているとともに、前記撚り線状とした温接点をなす線材は、前記端部から露出して外部に所定長さだけ延出されており、前記チューブ状本体は、前記線材の前記延出部を把持して径方向内側に引くことで破断され、該線材の一部が前記チューブ状本体の内面に露出する構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、前記マーカーを目安に、カニューラを接続するカプラ等を差し込むことにより、接続作業が容易となる。この場合、前記線材をチューブ本体の内面に露出させると、前記カプラ等を差し込む構成として、このカプラ外面を導通可能に構成しておけば、カプラ側と前記露出させた線材との電気的接続がきわめて容易となる。
【００１１】
上記目的を達するため、本発明の酸素濃縮装置は、原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサと、前記圧縮空気から得られる酸素を出すための酸素出口部と、鼻カニューラを構成するチューブを着脱するために前記酸素出口部に設けられるカプラとを備えており、前記鼻カニューラが、上記した感温用カニューラであって、該鼻カニューラの温接点と、鼻カニューラ以外の箇所に設けた冷接点との間に起電力が生じることにより予め定めた電圧以上の電圧が検出されたと判断すると、前記コンプレッサの動作を停止して前記酸素の供給を遮断する制御部を有していることを特徴とする。
上記構成によれば、鼻カニューラへの火移りにより、直ちに出火を検出することができ、火災に至る前に確実に装置の運転止めて酸素の供給を停止することができる。すなわち、鼻カニューラ内の温接点の存在箇所まで炎達した時点で直ちに酸素の供給を停止することができ、鼻カニューラへの着火による火災をきわめて早期に検出して確実に火災や火傷等を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、使用者がカニューラを用いて酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた場合に、安全性を確保するためのカニューラと、該カニューラを用いた酸素濃縮装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】酸素濃縮装置の実施形態の外観を示す前側から見た斜視図である。
【図２】図１の酸素濃縮装置の外観の背面図である。
【図３】図１と図２に示す酸素濃縮装置の内部構造例を示す斜め後ろ側から見た斜視図である。
【図４】鼻カニューラが酸素濃縮装置の酸素出口部に接続された状態を示す斜視図である。
【図５】鼻カニューラの構成例を示す分解斜視図である。
【図６】鼻カニューラのカプラソケットと酸素出口部を示す斜視図である。
【図７】酸素出口部とカプラソケットの付近を示す断面図である。
【図８】酸素濃縮装置のシステム構成例を示す図である。
【図９】感温センサの一例として、本実施形態に適用される熱電対の構成図である。
【図１０】カニューラに温接点を組み込む構成例を示す説明図である。
【図１１】（ａ）は図１０の部分断面図、（ｂ）はカニューラの変形例である。
【図１２】酸素濃縮装置における温度検知の例を示すフロー図である。
【図１３】鼻カニューラの別の構成例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
図１は、本発明のコンプレッサを備える酸素濃縮装置の実施形態の外観を示す前側から見た斜視図である。図２は、図１の酸素濃縮装置の外観の背面図である。
図１と図２に示す酸素濃縮装置１は、好ましくは携帯型（可搬型や移動型ともいう）の酸素濃縮装置である。図１に示す酸素濃縮装置１は、例えば、酸素生成原理として圧縮空気による圧縮空気力変動吸着法（ＰＳＡ：正圧変動吸着法）を用いている。
【００１５】
図１と図２に示す酸素濃縮装置１は、一例として酸素流量が最大５Ｌクラスの酸素濃縮装置であり、酸素流量の設定単位は、例えば０．２５Ｌ〜５．００Ｌまで設定されている。酸素濃縮装置１は、ほぼ直方体状の主筐体２と、流量設定が可能な表示部１２８と、加湿器Ｇと、カニューラ掛け２Ｋと、４隅のキャスタ２Ｔを有している。
主筐体２は、フロントパネル２Ｆと、左右のサイドパネル２Ｓと、リアパネル２Ｒと、上面部２Ｄと、底部２Ｂを有している。
図１に示すように、上面部２Ｄには表示部１２８と、酸素出口部１００と、電源スイッチ１０１と、酸素流量設定ボタン１０２が配置されている。フロントパネル２Ｆの上部には、加湿器Ｇの配置部２Ｇが設けられている。キャスタ２Ｔは底部２Ｂの四隅部分に配置され、酸素濃縮装置１はこれらのキャスタ２Ｔを用いて移動可能になっている。
【００１６】
図２を参照すると、リアパネル２Ｒは、上部の中央位置に主筐体２内に外気を取り入れるための空気取り入れ口５が形成され、下部の右側に主筐体２内の温まった空気を外部に排出するための排気口６が形成されている。空気取り入れ口５の内面側には、空気取り入れ口フィルタ７が着脱可能に装着されている。その他に、左右のサイドパネル２Ｓは取手８を有し、底部２Ｂは巻き取り式の電源コード９を有している。
【００１７】
図３は、図１と図２に示す酸素濃縮装置１の内部構造例を示す斜め後ろ側から見た斜視図である。
図３に示すように、底部２Ｂの上にはコンプレッサ１０が設定され、このコンプレッサ１０は、直方体状の防音用のコンプレッサケース４内に配置されている。コンプレッサケース４の背面部には、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２がＸ方向に沿って間隔をおいて、しかもＺ方向（垂直方向）に沿って平行に立てて固定されている。
【００１８】
図３に示すように、コンプレッサ１０のスリーブ１２は、配管１５に接続されており、この配管１５の途中には、冷却用のラジエータ１３と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃが接続されている。第１吸着筒体３１の内側には、第１ファン３４が取付けられ、第２吸着筒体３２の内側には、第２ファン３６が取付けられている。
【００１９】
図３に示すように、同形状の第１ファン３４と第２ファン３６は、例えばシロッコファンが用いられ、対面して位置されているが、第１ファン３４と第２ファン３６の取付け向きが、互いに上下逆になるように、しかも吸い込み口が互いに対面するようにして固定されている。
【００２０】
図３に示すように、冷却用のラジエータ１３は、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２の間であって、第１ファン３４と第２ファン３６の下部に配置されている。また、電源制御回路３９が底部２Ｂに配置されている。
【００２１】
次に、図４〜図７を参照して、鼻カニューラ７０について説明する。
図４は、鼻カニューラ７０が酸素濃縮装置１の酸素出口部１００にカプラソケット７１を用いて接続された状態を示す斜視図である。図５は、鼻カニューラ７０の構成例を示す分解斜視図である。図６は、鼻カニューラ７０のカプラソケット７１と酸素出口部１００を示す斜視図である。図７は、鼻カニューラ７０のチューブの接続部とカプラソケット７１と酸素出口部１００を示す分解斜視図である。
図４と図５に示すように、鼻カニューラ７０は、使用者Ｍが耳と鼻を利用して装着するカニューラの一例であり、装着部７７と、チューブ７２と、カプラの一例であるカプラソケット７１を有する。チューブ７２の一端部には接続部７７Ｐを介して装着部７７が接続され、チューブ７２の他端部には接続部７７Ｓを介してカプラソケット７１が接続されている。
【００２２】
図６と図７に示すように、カプラソケット７１は押圧ボタン７１Ｎを有している。図６に示すように、使用者Ｍがこの押圧ボタン７１ＮをＥ方向に押しながら、カプラソケット７１をＦ方向（上方向）に引くことで、カプラソケット７１は酸素出口部１００からワンタッチで外すことができる。また、使用者Ｍがこの押圧ボタン７１ＮをＥ方向に押しながら、カプラソケット７１をＦ方向と逆方向に押すことで、カプラソケット７１は酸素出口部１００へワンタッチで装着して接続することができる。
図５に示すチューブ７２は、通常の接続チューブやこの接続チューブを延長するための延長チューブを指す。
【００２３】
すなわち、カニューラは、後述するように、本実施形態におけるような「鼻カニューラ」としてだけ使用できるのではなく、延長部分に配置されるチューブとしても使用できるし、他の用途のカニューラとして使用することもできる。
カニューラの材質や感温センサとの関係については後で詳しく説明する。
【００２４】
カプラソケット７１は、全体が導電性の金属材料、好ましくは錆びにくく導電性のある金属材料として、例えば銅合金やアルミニウム合金等によりにより形成されている。
あるいは、合成樹脂材料により形成され、その外面を導電性金属材料により被覆するようにしてもよい。
この場合、カプラソケット７１は、好ましくは、難燃性樹脂、例えば米国のＵＬ−９４規格のＶ−０ランク品、または酸素指数が２６以上の性能を有する難燃性樹脂を使用している。このカプラソケット７１は、自己消火性を有する難燃性樹脂により形成されているが、自己消火性を有する難燃性樹脂とは、耐燃性を有する樹脂であり、接炎するときに着火するが、火炎が伝搬せずに火炎を取り去った後、一定時間内に自己消火する性質をいう。
【００２５】
このような難燃性樹脂でカプラソケット７１の形状を形成した後で、その外面７１ａ全体に導電性金属の導通被覆部を形成する。
例えば、カプラソケット７１を成形した後で、その外面７１ａに銀等の導電金属をスパッタリングにより成膜したり、無電解メッキにより導電金属を成膜してもよい。あるいは、超高速スプレーによる吹き付け塗装により導電膜を塗膜したり、導電ペーストを塗って、導通路を形成することもできる。
図７に示すように、酸素出口部１００は、リング状のフランジ部１００Ｆと円筒部１００Ｇ、１００Ｈを有している。フランジ部１００ｆは、円筒部１００Ｇと円筒部１００Ｈの間に形成されている。
この酸素出口部１００は、例えば、熱伝導率の高いさびにくい金属材料、例えば銅合金やアルミニウム合金等により作られている。
【００２６】
図７に示すように、この酸素出口部１００は、例えばフランジ部１００Ｆを貫通する金属製の突起もしくは凸部等により接点１００Ｌを設け、カプラソケット７１の導電膜と接触させて電気的接続をするとともに、該接点１００Ｌを後述する感温センサの一例としての熱電対５０の温接点５５に接続し、該熱電対５０に生じた起電力を電圧変化として、中央制御部２００により検出するようにしている。接点１００Ｌは、図示しないコイルスプリング等の付勢手段により弾性的に突出するようにしてもよい。
中央制御部２００は、濃縮酸素を生成するためのさまざまな動作の制御を行う。
【００２７】
図７に示すように、酸素出口部１００の円筒部１００Ｈには、継手７９が接続されている。この継手７９は、濃縮された酸素を、酸素出口部１００を介してチューブ７２側に供給するために接続されている。
図４と図７に示すように、酸素出口部１００には、鼻カニューラ７０のカプラソケット７１が着脱可能に接続される。カプラソケット７１は、チューブ７２を介して鼻カニューラ７０に接続されている。使用者は、鼻カニューラ７０とチューブ７２と酸素出口部１００を経て、例えば最大流量５Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
【００２８】
次に、図８を参照して、上述した酸素濃縮装置１のシステム構成例を説明する。
図８は、酸素濃縮装置１のシステム構成例を示す図である。
図８に示す二重線は、原料空気、酸素、窒素ガスの流路となる配管を示している。また、細い実線は電源供給または電気信号の配線を示している。図８に示す酸素濃縮装置１の主筐体２は破線で示しており、この主筐体２は内部に配置された要素を密閉している密閉容器である。
【００２９】
図８に示すように、主筐体２は、外気である原料空気を導入するための空気取り入れ口５と空気取り入れ口フィルタ７および排気するための排気口６を有している。空気取り入れ口５には、空気中の塵埃等の不純物を除去するための空気取り入れ口フィルタ７が交換可能に配置されている。原料空気は、コンプレッサ１０が作動すると、空気取り入れ口フィルタ７を介して、内部の配管３７と吸気フィルタ兼消音バッファ３８と、この吸気フィルタ兼消音バッファ３８に対して並列接続されている第１接続配管４０と第２接続配管４１を通じて、コンプレッサ１０側に導入されるようになっている。
【００３０】
このように原料空気は、コンプレッサ１０に導入されて圧縮空気になるが、原料空気を圧縮する際に熱が発生する。このため、コンプレッサ１０、特にスリーブ１１，１２は、冷却用の第１ファン３４と第２ファン３６からの送風により冷却する。そして、コンプレッサ１０から配管１５を通じて送られる圧縮空気は、ラジエータ１３により冷却される。
このように圧縮空気を冷却することで、高温では機能低下してしまう吸着剤であるゼオライトの昇温を抑制できる。これにより、窒素の吸着により酸素を生成するための吸着剤として十分に機能できるようになり、酸素を９０％程度以上にまで濃縮できる。
【００３１】
第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２は、並べて配置された吸着部材の一例であり、縦方向に並列に配置されている。これら第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２には、それぞれ三方向切換弁１４Ｂ，１４Ｃが接続されている。一方の３方向切換弁１４Ｂの一端部が配管１５に接続されている。一方の３方向切換弁１４Ｂと他方の３方向切換弁１４Ｃとが互いに接続され、さらに、他方の３方向切換弁１４Ｃの一端部が配管１５Ｒに接続されている。配管１５Ｒの端部は、排気口６に達している。
３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃは、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２にそれぞれ対応して接続されている。コンプレッサ１０から発生する圧縮空気は、配管１５と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃを介して、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２に対して交互に供給される。
【００３２】
触媒吸着剤であるゼオライトは、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内にそれぞれ貯蔵されている。このゼオライトは、例えばＳｉ２０３／Ａｌ２Ｏ３比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつこのＡｌ２Ｏ３の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させたものを用いることで、単位重量当たりの窒素の吸着量を増やせるようにしている。このゼオライトは、特に１ｍｍ未満の顆粒測定値を有するとともに、四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと融合させたものが好ましい。ゼオライトを使用することで、他の吸着剤を使う場合に比べて酸素を生成するために必要となる原料空気の使用量を削減できるようになる。この結果、圧縮空気を発生するためのコンプレッサ１０をより小型化が図れ、コンプレッサ１０の低騒音化を図ることができる。
【００３３】
図８に示すように、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２の出口側には、逆止弁と絞り弁と開閉弁とからなる均等圧弁１０７が接続されている。均等圧弁１０７の下流側には、合流する配管６０が接続されており、この配管６０にはバッファ６１が接続されている。このバッファ６１は、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２において分離生成された９０％程度以上の濃度の酸素を貯蔵するための酸素貯蔵容器である。
【００３４】
図８に示すように、バッファ６１の下流側には、圧力調整器６２が接続されており、圧力調整器６２はバッファ６１の出口側の酸素の圧力を一定に自動調整するレギュレータである。圧力調整器６２の下流側には、フィルタ６３を介してジルコニア式あるいは超音波式の酸素濃度センサ６４が接続されており、酸素濃度センサ６４は、酸素濃度の検出を間欠的に（１０〜３０分毎に）または連続的に行うようになっている。
【００３５】
図８に示すように、バッファ６１には、比例開度弁６５が接続されている。この比例開度弁６５は、中央制御部２００の指令により流量制御部２０２からの信号により、酸素流量設定ボタン１０２の設定ボタン操作に連動して開閉する。比例開度弁６５には酸素流量センサ６６が接続されている。この酸素流量センサ６６には、加湿器Ｇと酸素流量センサ６７が接続されている。この酸素流量センサ６７の後段には、酸素出口部１００が接続されている。
図８に示す酸素出口部１００には、鼻カニューラ７０のカプラソケット７１が着脱可能に接続される。カプラソケット７１は、チューブ７２を介して鼻カニューラ７０に接続されている。患者は、鼻カニューラ７０を経て、例えば最大流量５Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
中央制御部２００には、上述した感温センサとしての熱電対５０が接続されている。熱電対５０の温接点５５について、後で詳しく説明する。熱電対５０の冷接点５６は、酸素濃縮装置１内のどこに配置してもよく、外部に露出させて配置すると、温接点５５との温度勾配を得やすく好ましい。中央制御部２００内には、熱電対５０の起電力を検出するための電圧測定部（電圧計）５７が設けられている。
【００３６】
次に、図８を参照して電源系統を説明する。
図８に示すＡＣ（商用交流）電源のコネクタ２０３は、電源制御回路３９に電気的に接続され、電源制御回路３９は商用交流電源の交流電圧を所定の直流電圧に整流する。内蔵電池２０４は、主筐体２に内蔵されている。内蔵電池２０４は、繰り返し充電可能な２次電池であり、内蔵電池２０４は電源制御回路３９からの電力供給を受けて充電できる。
これにより、図１の中央制御部２００が電源制御回路３９を制御することで、電源制御回路３９は、例えばＡＣアダプタ２０３からの電力供給を受けて作動する第１電力供給状態と、内蔵電池２０４からの電力供給を受けて作動する第２電力供給状態の内の１つの供給状態に自動切換して使用できる。内蔵電池２０４は充電時のメモリ効果が少なく再充電時にも満杯充電できるリチウムイオン、リチウム水素イオン２次電池が良いが、従来からのニッカド電池やニッケル水素電池でも良い。
【００３７】
図８の中央制御部２００は、モータドライバ２１０とファンモータドライバ２１１に電気的に接続されている。中央制御部２００は生成する酸素量に応じた最適な動作モードに切り替えるプログラムが記憶されている。モータドライバ２１０とファンモータドライバ２１１は、中央制御部２００の指令により、多くの酸素生成をする場合は自動的にコンプレッサ１０と第１ファン３４と第２ファン３６を高速駆動し、少ない酸素生成時の場合にはコンプレッサ１０と第１ファン３４と第２ファン３６を低速に回転駆動する制御を行う。
【００３８】
この中央制御部２００には、所定動作プログラムを記憶したＲＯＭ（読み出し専用メモ）が内蔵されるとともに、中央制御部２００には、外部記憶装置と揮発メモリと一時記憶装置とリアルタイムクロックからなる回路が電気的に接続されている。中央制御部２００は、通信コネクタ２０５を介して外部の通信回線等と接続することでアクセスが可能となる。
図８に示す３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃと均等圧弁１０７とをオンオフ制御することで、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の不要ガスを脱離させるように制御する制御回路（図示せず）と、圧力調整器６２と、流量制御部２０２と、酸素濃度センサ６４が、中央制御部２００に電気的に接続されている。流量制御部２０２は、比例開度弁６５を制御し、酸素流量センサ６６と酸素流量センサ６７の酸素流量値は、中央制御部２００に送られる。図８に示す中央制御部２００には、酸素流量設定ボタン１０２と、表示部１２８と、電源スイッチ１０１と、表示スイッチ１２８Ｓが電気的に接続されている。
中央制御部２００は、ブザーやランプ等の警報手段ＳＰに電気的に接続されている。警報手段ＳＰは、酸素の供給が遮断された時に、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音や光で警報を発することができる。また、スピーカ２９０が、中央制御部２００に電気的に接続され、このスピーカ２９０は、酸素の供給が遮断された時に、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音声でガイドする。また、表示部１２８には、酸素の供給が遮断された時に、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを文字や絵で表示する。
【００３９】
酸素流量設定ボタン１０２は、例えば９０％程度以上に濃縮された酸素を毎分当たり０．２５Ｌ（リットル）から最大で５Ｌまで０．２５Ｌ段階で操作するごとに、酸素流量を設定できる。表示部１２８は、例えば、７セグメント表示の液晶ディスプレイなどの表示装置が利用されている。表示部１２８には、例えば酸素流量、酸素ランプ、警報アイコン（チューブ折れ、加湿器外れ、酸素濃度低下、電源供給停止、バッテリ残量、バッテリ運転中、充電ランプ）、積算時間等の表示項目を表示することができる。
【００４０】
図８に示すコンプレッサ１０は、すでに説明したように圧縮空気のみを発生させることで正圧変動吸着法（ＰＳＡ）により、圧縮空気を第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内に送り、第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の吸着剤により圧縮空気中の窒素を吸着させる。コンプレッサ１０の駆動用モータ５３は、同期モータであっても、その他に例えば単相交流誘導モータであっても良いし、単相４極交流同期モータであっても良いし、特に種類は限定されない。
【００４１】
次に図９ないし図１１を参照して、本実施形態に係る感温センサの一例としての熱電対５０とこの熱電対５０を構成するための感温用カニューラ（以下、「カニューラ」と言う。）７７について説明する。
図９に示すように、互いに異なる導電金属の線材５８と５９とによりいわゆる熱電対５０を形成する。この熱電対５０の冷接点５６は既に説明したように、装置内あるいは装置外の何処に配置してもよい。熱電対５０に生じた起電力を測定するための電圧測定部５７は、中央制御部２００内もしくは中央制御部２００と接続された電圧計である。温接点５５は、線材５８と５９とを長さ方向に沿って、撚り合わせた撚り線状とすることにより、交差位置となる沢山の箇所で容易に接触し得るようにし、この撚り線の長さ分だけ長い線状に延びる温接点５５とされている。
あるいは、これに替えて、撚り線とする前に、線材５８と線材５９のそれぞれに絶縁被覆を施して、その後撚り合わせて撚り線としてもよい。この場合の絶縁被覆は、タバコの火の火移り等の燃焼時等に想定される過度の温度上昇に対応した比較的低い温度で溶解する材料が適しており、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の材料で形成した絶縁被覆が好ましい。これにより、温度上昇により溶解して初めて撚り線の各接点が電気的接続をなすようにしてもよく、これにより温接点５５は、通常は先端部のみ電気的に接続している。言い換えると撚り線の長さ分だけ長い線状に延びる温接点５５と見なされる状態を形成している。
熱電対５０を構成する線材５８，５９としては一方がクロメル（ニッケルＮｉおよびクロムＣｒを主とした合金）として、他方をアルメル（ニッケルＮｉを主とした合金）とすると、温度‐起電力の関係がほぼ直線的で、コストもあまり高くならないので好ましい。下限濃度の炎が１２００度（摂氏）程度であることから、このような合金を用いることが適切である。
もちろん白金やロジウム、イリジウム等の組成比を互いに異ならせた合金各線材５８，５９を形成するために用いることもできる。これにより、より高い温度に対応した熱電対５０を形成することができるが、コストが高くなる欠点がある。
【００４２】
図１０に示すカニューラ７７は、筒体、すなわちチューブであり、気体や液体を送るために用いるものである。カニューラ７７は、可撓性材料で形成されており、例えば塩化ビニルやシリコーン等の上部で、成形性に優れた種々の合成樹脂材料で形成することができる。
図１０に示すように、温接点５５は、このカニューラ７７の内部に配置される。すなわち、カニューラ７７の長さとほぼ同等の長さにして、該カニューラ７７の長さ方向に沿って配置される。カニューラ７７の長さ方向とは送気方向と同じである。
好ましくは、温接点５５としての撚り線は、図１０に示すようにチューブの肉厚の内部に埋設する。このようにすると、カニューラ７７内を通る酸素に湿気が付与されていることから、湿気を含んだ酸素に暴露されることを避け、防錆効果が期待できる。
【００４３】
また、図１０および図１１に示すように、好ましくはカニューラ７７であるチューブの取付け端部から所定長さの位置にマーカー７８を設けると好ましい。マーカー７８は図７で説明したカプラソケット７１の先端部７１Ｍをカニューラ７７に挿入する際の目安であり、例えば、カニューラ７７の挿入端部から所定寸法の箇所で週方向に付けられた着色線である。好ましくは、赤色のマーカーを施し、カニューラ材料を透明もしくはある程度透明、あるいは部分的にある程度の透明度を持たせると良い。
【００４４】
図１０では、カニューラ７７の取付け端部７７Ｓから外部に露出して延びる露出部５５ａを予め形成しておき、該露出部５５ａを矢印方向に引くと、カニューラ７７を構成するチューブ材料が破断し、図１１（ａ）に示すように、該露出部５５ａの一部をカニューラ７７のチューブの内部空間に露出させることができる。
この状態で図７に示すようにカプラソケット７１の先端部７１Ｍをカニューラ７７の取付け端部７７Ｓ内にねじ込むことにより、カニューラ７７の内方への弾性が締め付け力となって、露出部５５ａをカプラソケット７１の先端部７１Ｍの外周に押し付ける。これにより、露出部５５ａはカプラソケット７１との電気的接続を確実に得ることができる。
あるいはまた、図１１（ｂ）に示すように、温接点５５には露出部を設けることなく、カニューラ７７の取付け端部７７Ｓの内面に露出した導体金属の薄板で、ターミナル８１を設ける（図示せず）。このターミナルに温接点５５を接続するようにしてもよい。この場合、ターミナル８１は、チューブ内周の全周とすることなく、その一部とすることで、チューブの弾性による締め付け力を失うことなく、着脱に支障が出ないようにすることができる。
さらにまた、温接点５５は、必ずしもカニューラ７７の全長にわたって設ける必要はない。使用者の直近では、温接点５５を内蔵しないようにすることもできる。ただし機器使用中にタバコを吸う等によりカニューラに着火した場合、温接点５５が存在する箇所まで炎達しないと、酸素濃縮器による酸素の生成を停止できない。
【００４５】
次に、上述した酸素濃縮装置１の動作例を、図８を参照して説明する。
図５と図９に示すように、使用者Ｍが酸素濃縮装置１に対してカニューラ７０を用いて濃縮酸素を吸入する場合には、使用者Ｍはチューブ７２の先端のカプラソケット７１を酸素出口部１００に対して押し込んで接続する。
図８に示す中央制御部２００がモータドライバ２１０に指令して、モータドライバ２１０がコンプレッサ１０の駆動用モータ５３を始動して、駆動用モータ５３の出力軸が連続回転をする。これにより、コンプレッサ１０の第１ヘッド部のピストンと第２ヘッド部のピストンが往復移動する。
【００４６】
コンプレッサ１０が動作すると、原料空気は、図８に示す空気取り入れ口５から取り入れられてフィルタ７により塵埃等の不純物を取り除き、内部の配管３７と吸気フィルタ兼消音バッファ３８と、並列接続された第１接続配管４０と第２接続配管４１を通じて、コンプレッサ１０のスリーブ１１，１２内に導入される。このように、配管３７から吸気フィルタ兼消音バッファ３８に導入された原料空気は、吸気フィルタ兼消音バッファ３８を通過して塵埃等が除去されるとともに騒音が低減された後に、並列接続された第１接続配管４０と第２接続配管４１に分かれて、図示しないピストンの動きに応じて原料空気が圧縮され、あるいはスリーブ１１とスリーブ１２内に原料空気が吸入される。
第１接続配管４０と第２接続配管４１は、吸気フィルタ兼消音バッファ３８とコンプレッサ１０の間における原料空気の導入経路を並列になるように複数系統に分けて、吸気フィルタ兼消音バッファ３８とコンプレッサ１０の吸入口を直接接続している。このことから、第１接続配管４０と第２接続配管４１の１本当たりの送るべき原料空気量を減らすことができる。言いかえれば、第１配管４０と第２配管４１の直径を小さく設定しても圧力損失が増加せずに済む。また、原料空気をコンプレッサ１０に送る際の第１接続配管４０と第２接続配管４１の１本当たりの騒音も各段に小さくなるので、第１接続配管４０と第２接続配管４１を用いても、従来の１本の配管の途中を分岐して分岐配管を形成するのに比べて、騒音を低減できる。
そして、図８に示すコンプレッサ１０が発生する圧縮空気は、配管１５を介して、第１吸着筒体１３と第２吸着筒体３２側に供給できる。
【００４７】
一方、図８に示す中央制御部２００は、モータドライバ２１１に指令を与えて第１ファン３４と第２ファン３６を回転させる。コンプレッサ１０が原料空気を圧縮して圧縮空気を発生する際に、コンプレッサ１０のスリーブ１１，１２はそれぞれ第１ファン３４と第２ファン３６の送風により冷却され、しかも配管１５を通る圧縮空気は、ラジエータ１３を通過することで冷却される。そして、圧縮空気は、配管１５と３方向切換弁１４Ｂ、１４Ｃを経て第１吸着筒体３１と第２吸着筒体３２内の吸着剤を通過して窒素を吸着することにより、酸素が分離して生成される。バッファ６１は、分離して生成された９０％程度以上の濃度の酸素を貯蔵することができる。
【００４８】
図８の酸素濃度センサ６４は、バッファ６１からの酸素の濃度の検出を行う。比例開度弁６５は、酸素流量設定ボタン１０２に連動して開閉する。そして、酸素は、酸素出口部１００を経て、鼻カニューラ７０に供給される。これにより、患者は、鼻カニューラ７０を経て例えば最大流量５Ｌ／分の流量で、約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。
【００４９】
ところで、上述したように、使用者が鼻ューラ７０を用いて濃縮酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた時に、鼻ニューラ７０のチューブ７２が直接着火したり、酸素濃縮装置１の表面が高温状態になるおそれがある。
そこで、例えばたばこの火が鼻カニューラ７０のチューブ７２に直接着火してしまった場合に、安全性を確保するために、濃縮酸素の供給を遮断する動作について説明する。
上述の運転時においては、中央制御部２００は、常時、図１２に火災防止制御をおこなっている（ＳＴ１１）。
【００５０】
まず、例えば、図４に示す使用者Ｍが、例えば喫煙していて、たばこの火が鼻カニューラ７０のチューブ７２に万一引火した場合には、その熱がチューブ７７に内蔵された温接点５５を加熱する。温接点５５の中間に引火した場合、温接点撚り線部の絶縁被覆が溶融し新たな温接点をなす。中央制御部２００は、常に電圧計測部５７により熱電対５０に起電力が生じているか、すなわち、所定の閾値以上の電圧を計測したかどうか監視している（ＳＴ１２）。この閾値は予め図９の熱電対５０においてカニューラに着火した際の温度勾配から得たデータを中央制御部２００が記憶部に備えていて、当該用意された閾値を用いることができる。
【００５１】
ＳＴ１２で否定結果を得た場合には、ＳＴ１２の監視を継続する。
ＳＴ１２で、閾値以上の電圧を計測した場合には、当該電圧値の閾値を越えた状態が予め定めた継続時間以上、例えば３秒間以上継続したことを、中央制御部２００が知ると、中央制御部２００は、「カニューラ着火」と判断し、警報手段ＳＰにより使用者に対して警報を音や光あるいはその両方により知らせ、スピーカ２９０が、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを音声でガイドする。また、表示部１２８には、使用者に対して酸素の供給が遮断されたことを文字や絵で表示する。これにより、使用者は濃縮酸素の供給が遮断されたことを、耳と目で確実に認知することができる。
同時に、図８の中央制御部２００は、モータドライバ２１０に指令を与えて、ポンプ１０による圧縮空気の生成動作を停止させる。
これにより、カニューラ７０やチューブ７２が直接着火して火炎が伝搬しても、カプラソケット７１に炎達することは無く、これを未然に防止し、安全性を確保するために、酸素出口部１００と鼻カニューラ７０への濃縮酸素の供給を遮断することができる（ＳＴ１３、ＳＴ１４）。
カニューラ着火により緊急停止した場合には、中央制御部２００による火災防止制御は終了する（ＳＴ１５）。
【００５２】
図１３は、鼻カニューラの変形例を示している。
鼻カニューラ７０−１において、図５に示す各部分と同一の箇所には共通する符号を付して、重複する説明は省略する。
この変形例では、途中にカプラソケット７０−１および酸素出口部材１００と同様の部材１００−１を介して、延長用チューブ７２−１を追加接続した構成を示している。
本実施形態の図９で説明した線状に延びる長く伸びる温接点５５は、これらの各チューブに内蔵することができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の酸素濃縮装置では、鼻カニューラへの火移りにより、直ちに出火を検出することができ、火災に至る前に確実に装置の運転止めて酸素の供給を停止することができる。すなわち、鼻カニューラ内の温接点の存在箇所まで炎達した時点で直ちに酸素の供給を停止することができ、鼻カニューラへの着火による火災をきわめて早期に検出して確実に火災や火傷等を確実に防止することができる。
このように、カニューラに着火した段階で早期に酸素を遮断して安全性を確保することができる。そして、酸素濃縮装置への延焼やこの装置自体の火災等の発生を未然に防止することができる。
【００５４】
ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明は様々な修正と変更が可能であり、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形が可能である。
本発明の感温用カニューラは酸素濃縮装置だけでなく、種々の医療器具に適用することができる。
感温センサは、熱電対に限らず焦電センサ等の感熱手段を広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・酸素濃縮装置、２・・・主筐体、１０・・・コンプレッサ、５０・・・熱電対、５５・・・温接点、５６・・・冷接点、７０・・・鼻カニューラ（カニューラの一例）、７１・・・カプラソケット（カプラの一例）、７２・・・チューブ、１００・・・酸素出口部（材）、２９０・・・スピーカ、ＳＰ・・・警報手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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