(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯用酸素吸入装置のガス出口に接続する基端部分（３ｂ）と、患者に医療用ガスを供給する先端部分（３ａ）と、前記基端部分（３ｂ）と先端部分（３ａ）間を連通する中間部分（３ｃ）とから成る患者へ医療用ガスを供給する医療用ガスの供給管（３）に於いて、前記供給管の中間部分（３ｃ）を、化学構造が４弗化エチレンと過弗化−３，６−ジオキサー４−メチル−７−オクテンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜で形成した１本の内径が約２．２ｍｍ及び外径が約２．８ｍｍのメンブレンチューブ（６）とすると共に、当該メンブレンチューブ（６）の両端部を前記供給管（３）の先端部分（３ａ）及び基端部分（３ｂ）の内方へ挿入し、メンブレンチューブ（６）の外壁面と先端部分（３ａ）及び基端部分（３ｂ）の内壁面間へ充填した接着材（９）、（１０）により前記３者（３ａ）、（３ｂ）、（３ｃ）を相互に固着し、更にメンブレンチューブ（６）の外部を多孔質材製の保護管（７）により被覆する構成として、大気中の水分によりメンブレンチューブ内を通過する医療用ガスを加湿することを特徴とする医療用ガスの供給管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素ガス等の医療用ガスを人体に供給，吸入させる場合において当該医療用ガスを適度に加湿させるための医療用ガスの加湿方法及びこの方法の実施に使用される医療用ガスの供給管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、医療用ガスとしては、単成分ガス（酸素ガス，窒素ガス，亜酸化窒素ガス，炭酸ガス等）若しくは単成分液化ガス（液体酸素，液体窒素等）の気化ガス又はこれらの混合ガス（例えば、窒素ガスと酸素ガスとを混合させた合成空気や亜酸化窒素ガスに酸素ガスを混合させた麻酔治療用の吸入ガス等）が使用されているが、これらの医療用ガスは何れも水分を極限まで除去された絶乾状態のもの（通常、大気圧下の露点：−６０℃、水分量（体積比）：約１０．７ｐｐｍ）である。
【０００３】
すなわち、医療用ガスとしては、タンク，ボンベ等の適宜の貯蔵容器に貯蔵された単成分ガス又は単成分液化ガスをそのまま又は気化（単成分液化ガスを使用する場合）若しくは混合（合成空気等の混合ガスを使用する場合）させて使用するが、貯蔵容器に貯蔵されている単成分ガス又は単成分液化ガスは工業的に製造されたものであり、製造段階で、水分を不純物の一種として極限まで除去されたものである。したがって、このように工業的に製造された単成分ガス若しくは単成分液化ガスの気化ガス又はこれらの混合ガスには、水分が殆ど含まれていない。また、貯蔵容器に貯蔵されたガスを使用せず、ＰＳＡ式酸素発生装置等により発生させた酸素ガス等を在宅酸素療法用ガスとして使用する場合もあるが、かかるＰＳＡ式酸素発生装置等により発生させた在宅酸素療法用ガスも、工業的に製造されたものと同様に、水分が除去されたものであり、絶乾状態のものである。
【０００４】
したがって、このような絶乾状態の医療用ガスを患者に供給，吸入させると、例えば、上気道粘膜の繊毛運動低下、体内水分，熱量の損失及び喀痰の乾燥による喀出困難といった問題が生じることから、一般に、人体に供給，吸入される前に医療用ガスを適度に加湿しておくことが好ましい。例えば、２５℃，１気圧での相対湿度６０％における大気中の水分量（体積比）は１８７６０ｐｐｍであるが、この程度近くまで加湿しておくことが好ましい。
【０００５】
そこで、従来からも、医療用ガスの供給管にバッフル型加湿器やパスオーバ型加湿器を介設して、医療用ガスを加湿させる方法が提案されている。すなわち、バッフル型加湿器を使用する方法は、医療用ガスを加湿器本体内の精製水中にバブラーからバブリングさせ、医療用ガスを精製水との接触により加湿させるものである。また、パスオーバ型加湿器を使用する方法は、医療用ガスを加湿器本体内に貯溜させた精製水の水面上を通過させることにより、医療用ガスに水分を同伴させて蒸気圧分の加湿を行なうものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の加湿方法では、加湿源として精製水を使用するために次のような問題があった。
【０００７】
すなわち、精製水及びこれを貯溜する加湿器本体の衛生管理を怠ると、有害菌体等が発生して、これが医療用ガスに混入する虞れがある。したがって、医療用ガスの使用者たる患者は、本来的に抵抗力の弱い者であることから、このような有害菌体を含むガスが供給，吸入されたときには、医療用ガスが副次的感染源となる虞れがあった。一方、精製水，加湿器本体の衛生管理に万全を期すためには、精製水の交換や加湿器本体の清掃を頻繁に行なう必要があるが、このような作業は極めて面倒であり、精製水費用も高額となる。
【０００８】
また、精製水は医療用ガスの使用と共に消耗するものであるから、自動補給するか補充用在庫を常備しておく必要があり、保守，管理上の手間，費用が大幅にかかる。また、バブラー等による気泡発生音が継続するため、特に安静を必要とする患者にとっては、安眠が妨げられる等の支障が生じる。また、外出時に使用される携帯用の酸素吸入装置にあっては、液体酸素を貯蔵した小型の貯蔵容器を携帯することになるが、このような液体酸素の貯蔵容器に加えて加湿器（精製水のバブラー容器等）を同時携帯することは労力負担が大きく、外出時における行動範囲が制約されることになる。かかる点から、一般には、携帯用の酸素吸入装置を使用する場合には、酸素ガスの加湿を行なわないでいるのが実情である。
【０００９】
本発明は、このような問題を生じることなく、医療用ガスを安全且つ簡便に加湿することができ、長期に亘ってメンテナンスフリーで加湿することができる医療用ガスの加湿方法を提供すると共に、この方法を実施する場合に好適に使用できる医療用ガスの供給管を提供することを目的とするものである。
【００１０】
本願請求項１の発明にあっては、上記目的を達成するために、携帯用酸素吸入装置のガス出口に接続する基端部分３ｂと、患者に医療用ガスを供給する先端部分３ａと、前記基端部分３ｂと先端部分３ａ間を連通する中間部分３ｃとから成る患者へ医療用ガスを供給する医療用ガスの供給管３に於いて、前記供給管の中間部分３ｃを、化学構造が４弗化エチレンと過弗化−３，６−ジオキサー４−メチル−７−オクテンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜で形成した１本の内径が約２．２ｍｍ及び外径が約２．８ｍｍのメンブレンチューブ６とすると共に、当該メンブレンチューブ６の両端部を前記供給管３の先端部分３ａ及び基端部分３ｂの内方へ挿入し、メンブレンチューブ６の外壁面と先端部分３ａ及び基端部分３ｂの内壁面間へ充填した接着材９、１０により前記３者３ａ、３ｂ、３ｃを相互に固着し、更にメンブレンチューブ６の外部を多孔質材製の保護管７により被覆する構成として、大気中の水分によりメンブレンチューブ内を通過する医療用ガスを加湿することを医療用ガスの供給管の基本的構成とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて具体的に説明する。
【００１３】
この実施の形態は、肺疾患等の呼吸器不全を解消させる場合や血液中の酸素濃度低下時において酸素濃度を回復させる場合等に使用される酸素吸入装置であって、特に、一般家庭や仮設医療施設等において簡易に使用される携帯用の酸素吸入装置１に本発明を適用したものである。
【００１４】
この酸素吸入装置１は、図１に示す如く、液体酸素の貯蔵容器（真空断熱容器）２と、貯蔵容器２のガス出口２ａに接続された供給管３と、供給管３の先端部に設けられたカニューラ４とからなる。貯蔵容器２は携帯できる小型のもので、容器内気相部の酸素ガス（又は必要に応じて大気との熱交換により気化させた酸素ガス）５をガス出口２ａから供給管３に供給させるようになっている。酸素ガス５の供給量は、貯蔵容器２に設けたダイヤル式の流量計２ｂにより、酸素吸入条件に応じて適宜に調整しうるようになっている（例えば、２ｌ／ｍｉｎ）。なお、貯蔵容器２内の液体酸素は工業的に製造されたものであり、その気化ガスたる酸素ガス５は前述した絶乾状態（水分量（体積比）：約１１ｐｐｍ）のものである。
【００１５】
而して、この実施の形態においては、本発明に係る供給管３が、図１及び図２に示す如く、カニューラ４を有する先端部分３ａと貯蔵容器２のガス出口２ａに連結される基端部分３ｂと両部分３ａ，３ｂ間を接続する中間部分３ｃとからなる一連の可撓管に構成されている。
【００１６】
すなわち、先端部分３ａは、この種の酸素吸入装置において一般に使用される供給管と同様に、塩化ビニール等の合成樹脂材からなる半透明可撓管（例えば、内径：３ｍｍ，外径：５ｍｍ）に構成されており、カニューラ４を鼻孔に装着するに充分な長さのものである。また、基端部分３ｂは、貯蔵容器２のガス出口２ａに脱着自在に嵌合連結させうる短筒状のもので、先端部分３ａと同一材で構成されている。
【００１７】
また、中間部分３ｃは、図２に示す如く、水分子を優先的に透過させうる水分子透過性のメンブレンチューブ６で構成されており、多孔質材製の保護管７で被覆されている。メンブレンチューブ６は、その両端部を先端部分３ａ及び基端部分３ｂにエポキシ樹脂等の接着材９，１０により連通状に固着されており、主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜を細管形状（例えば、内径：２．２ｍｍ，外径：２．８ｍｍ）に加工したものであって、後述する如く、水分子のみを透過させる選択性を有するものである。保護管７は、例えば金属糸，ポリプロピレン繊維糸等の高強度糸を筒状に丸編みしてなる多孔質の可撓性管であり、メンブレンチューブ６を挿通させた状態で、両端部をメンブレンチューブ６と共に接着材９，１０により先端部分３ａ及び基端部分３ｂに固着することによって、メンブレンチューブ６を大気との接触を許容しつつ補強，保護するものである。なお、メンブレンチューブ６の長さは加湿条件等に応じて適宜に設定され、その壁厚（膜厚）は、水分子透過機能（膜厚が薄い程、水分子透過量が増加する）を考慮しつつ、供給される酸素ガス圧に充分耐え得る程度に設定される。
【００１８】
本発明に係る加湿方法は、かかる供給管３を使用して、次のように実施される。
【００１９】
酸素ガス５は貯蔵容器２のガス出口２ａから供給管３を通ってカニューラ４から患者の鼻孔に吸入されるが、この酸素ガス５は供給管３の中間部分３ａつまりメンブレンチューブ６内を通過する間において、供給管３外の大気と略同程度に加湿される。
【００２０】
すなわち、メンブレンチューブ６は、上記した如く、主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜で構成されているが、この薄膜における官能基たるスルホン酸基（−ＳＯ３  Ｈ）は親水性基であることから、メンブレンチューブ６の外表面は、これに接触する大気中の水分子（水蒸気として存在する湿分）を迅速に化学吸着し、スルホン酸水和物（−ＳＯ３  Ｈ・［Ｈ２  Ｏ］ｎ  ）として吸収する。
【００２１】
そして、メンブレンチューブ６の外表面に吸収された水分子は、メンブレンチューブ６の内外間における水分子の蒸気分圧の差によってメンブレンチューブ６の管壁たる薄膜を透過（移動）して、メンブレンチューブ６内を流れる絶乾状態の酸素ガス５中に拡散する。ところで、室温（２５℃）での大気中の水分量（体積比）は約１９０００ｐｐｍであり、メンブレンチューブ６内を流れる酸素ガス５（水分量（体積比）：約１１ｐｐｍ）の約１７００倍であるが、水分子の蒸気分圧は水分子の含有量と比例することから、メンブレンチューブ６外の気体（大気）中における水分子の蒸気分圧は当該メンブレンチューブ６内の気体（酸素ガス）中における水分子の蒸気分圧の約１７００倍となる。したがって、メンブレンチューブ６の内外間におけるこのような水分子の蒸気分圧の大きな差がドライビングホースとなり、上記した水分子がメンブレンチューブ６を透過する速度は極めて早く、酸素ガス５がメンブレンチューブ６を通過する間において、当該酸素ガス５は極めて迅速且つ充分に加湿されることになる。このことは、後述する実施例からも容易に理解されるであろう。
【００２２】
一方、メンブレンチューブ６の構成材（有機高分子薄膜）において主たる構造をなす４弗化エチレン共重合体は、周知のように、水分子以外の気体分子を殆ど透過させることがないものであるから、気体分子より大きなバクテリア，ウイルス等の菌体はメンブレンチューブ６を透過することがない。すなわち、大気中にかかる菌体が存在している場合にも、それがメンブレンチューブ６内に侵入して、酸素ガス５に混入する虞れは皆無であり、長時間の連続使用にも衛生上の問題を生じることがない。
【００２３】
したがって、大気と略同等に湿潤され且つ大気中の菌体が混入しない酸素ガス５がカニューラ４から患者の鼻孔へと吸入されることになり、患者の上気道や肺等に乾燥による負担をかけることなく、酸素吸入療法を安全に行なうことができる。また、メンブレンチューブ６に接触する大気中から水分のみを採取することから、精製水から水分を採取する場合と異なって、メンテナンスフリーであり、酸素吸入を極めて簡便に行なうことができる。勿論、精製水の交換，補給等に要する費用，手間は一切不要であり、気泡発生音もなく静寂な状態で酸素吸入を行なうことができ、患者の安眠を妨げることもない。
【００２４】
また、外出時においては、貯蔵容器２のみを携帯するだけで、加湿された酸素ガス５による良好な酸素吸入を行なうことができる。したがって、従来のように加湿器（精製水のバブラー容器等）を同時携帯するといった労力負担や行動範囲制約を受けることなく、健常人と何ら変わりない外出をすることができる。
【００２５】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。
【００２６】
すなわち、本発明は、上記したような絶乾状態で使用することに何らかの問題（上気道繊毛運動の低下等）があり、適度に加湿して使用することが好ましいあらゆる医療用ガスに適用することができる。例えば、酸素ガスの他、窒素ガス，亜酸化窒素ガス，炭酸ガス等の単成分ガス（これらの液化ガスを気化して使用するものを含む）又はこれらを２種若しくは３種以上混合させた合成空気，麻酔治療用吸入ガス等を加湿させる場合に適用することができる。また、本発明は、上記した携帯用の酸素吸入装置における加湿方法及び供給管のみならず、病院等において設置される大型の酸素吸入装置，麻酔治療装置等の各種医療用ガス供給装置における加湿方法及び供給管にも同様に好適に適用することができる。
【００２７】
また、上記した実施の形態にあっては、供給管３の一部分３ｃを水分子透過性のメンブレンチューブ６で構成したが、カニューラ４を含めた供給管３全体を当該メンブレンチューブ６で構成するようにしてもよい。
【００２８】
また、本発明は、供給管が大気と接触する状態にない場合にあっても、大気に類する湿潤ガス（人体から排出される呼気ガス等）と接触している限り、上記したと同様に好適に適用することができる。例えば、マスク等に接続された呼吸回路を有する麻酔治療装置では、呼吸回路を一体構造（呼気管内に吸気管を配置した二重管構造）に構成しておく場合があるが、かかる場合、亜酸化窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス（麻酔ガス）を供給する供給管たる吸気管の一部分又は全部を水分子透過性のメンブレンチューブ６で構成して、呼気管内の呼気ガスから水分子を透過させることにより、メンブレンチューブ６内の医療用ガス（麻酔ガス）を加湿させることができる。
【００２９】
また、上記した麻酔ガスのように２種以上の単成分ガス（原料ガス）を混合させて使用する場合においては、混合ガスの供給管の少なくとも一部分を水分子透過性のメンブレンチューブ６で構成しておく他、原料ガスの供給管の少なくとも一部分を水分子透過性のメンブレンチューブ６で構成して、混合前の原料ガスを加湿させるようにしてもよい。
【００３０】
また、供給管の一部分を水分子透過性のメンブレンチューブ６で構成しておく場合、当該部分の選択は任意であるが、頻繁に動かすような部分は可及的に避けることが好ましい。勿論、大気又はこれに類する湿潤ガスが供給管の一部分に接触しているにすぎない場合には、当然に、当該接触部分を水分子透過性のメンブレンチューブ６で構成することになる。
【００３１】
また、メンブレンチューブ６の構成材としては、水分子の吸着性，高速移動性や水分子以外の気体分子（酸素ガス等）を透過させない選択性において最も優れる上記した有機高分子薄膜（主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であって、官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜）を使用することが好ましいが、酸素ガスの加湿条件によっては、いわゆる酸素透過膜として知られているポリシロキサンポリカーボネート系，臭化ポリカーボネート系，ポリスルホン系，ポリメチルペンテン系，ポリイミド系の中空糸膜を使用することも可能である。メンブレンチューブ６がこのような中空糸膜で構成される場合、メンブレンチューブ６は極細管状のものであることから、供給管３の一部分又は全部は、一本のメンブレンチューブ６で構成せず、複数本のメンブレンチューブ６…を束ねたもので構成しておく。勿論、メンブレンチューブ６を上記した有機高分子薄膜で構成する場合にあっても、医療用ガスの流量や圧力によっては、供給管３の一部分又は全部を複数本のメンブレンチューブ６…を束ねたもので構成することができる。
【００３２】
また、保護管７は、メンブレンチューブ６で構成する供給管部分が可撓性を必要としない場合には、多孔状の硬質管で構成するようにしてもよい。
【００３３】
【実施例】
図１及び図２に示す酸素吸入装置１において、貯蔵容器２として大陽東洋酸素（株）の「マイセルフ２」（液体容量：１．２２ｌ，気体容量：１０５０ｌ）を使用し、供給管３の先端部分３ａ（及び基端部分３ｂ）を内径３ｍｍ，外径５ｍｍの塩化ビニールパイプで構成し、中間部分３ｃを、主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜（パーマピュア社（ＰＥＲＭＡ  ＰＵＲＥ  ＩＮＣ．）製の「ＮＡＦＩＯＮ」）からなるメンブレンチューブ（内径：約２．２ｍｍ（０．０８５ｉｎ），外径：約２．８ｍｍ（０．１１０ｉｎ），長さ：約６０９ｍｍ（２４ｉｎ））６で構成した。
【００３４】
そして、流量計２ｂにより酸素ガス量を２ｌ／ｍｉｎに調整した上、供給管３外の大気が２２℃，湿度５５％である条件下で、酸素ガス５（露点：−５０℃）をカニューラ４から放出させ、これと同時に、カニューラ４からの放出ガス５の湿度及び温度の計測を開始し、爾後、当該計測を継続して行った。
【００３５】
その結果、計測開始から数秒後において、放出ガス５の湿度は４９．２％となり、その温度は２２℃であった。その後、放出ガス５の湿度は４８．５〜４９．５％の範囲で安定した。したがって、メンブレンチューブ６によれば、大気からの水分採取による加湿が極めて迅速且つ充分に行われることが確認される。また、かかる計測結果に基づいて大気からメンブレンチューブ６内に採取された水分量を計算すると、１９．４０３ｍｇ／ｌ×４９．２％−０．０３８２２ｍｇ／ｌ＝９．５０８ｍｇ／ｌとなり、メンブレンチューブ６が極めて効果的な加湿機能を発揮するものであることが理解される。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明の医療用ガスの加湿方法によれば、医療用ガスの供給管の少なくとも一部分を水分子透過性のメンブレンチューブで構成して、メンブレンチューブに接触する大気又はこれに類する湿潤ガスから水分子のみをメンブレンチューブ膜を透過させ、内部の絶乾ガス内に拡散させるようにしたから、精製水を必要とすることなく、医療用ガスの加湿を極めて簡便に且つメンテナンスフリーで良好に行なうことができる。
【００３７】
しかも、メンブレンチューブは水分子以外の気体分子を殆ど透過させないものであるから、気体分子より大きなバクテリア，ウイルス等の菌体はメンブレンチューブを透過することがない。すなわち、大気中にかかる菌体が存在している場合にも、それがメンブレンチューブ内に侵入して、医療用ガスに混入する虞れは皆無であり、長時間の連続使用にも衛生上の問題を生じることがなく、安全な加湿を行うことができる。したがって、患者の上気道や肺等に乾燥による負担をかけることなく、酸素吸入療法等を安全に行なうことができる。
【００３８】
また、精製水の交換，補給等に要する費用，手間は一切不要であり、気泡発生音もなく静寂な状態で酸素吸入を行なうことができ、患者の安眠を妨げることもない。
【００３９】
また、外出時においては、液体酸素等を貯蔵した携帯用の貯蔵容器のみを携帯するだけで加湿ガスの吸入を行なうことができるから、加湿器（精製水のバブラー容器等）を同時携帯するといった労力負担や行動範囲制約を受けることなく、健常人と何ら変わりない外出をすることができる。
【００４０】
また、本発明の医療用ガスの供給管によれば、上記した方法を好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る医療用ガスの供給管を備えた酸素吸入装置の一例を示す斜視図である。
【図２】当該供給管の縦断側面図である。
【符号の説明】
１…酸素吸入装置、２…貯蔵容器、２ａ…ガス出口、３…供給管、３ｂ…中間部分（供給管の一部分）、４…カニューラ、５…酸素ガス（医療用ガス）、６…メンブレンチューブ、７…保護管。
【図１】
0003547109.tif 000002
【図２】
0003547109.tif 000003