(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮装置と除湿・吸着処理装置と酸素富化ガスの加湿装置とを備えた医療用酸素濃縮器の前記加湿装置用の加湿管であって、当該加湿管を所定の長さの水分子透過性のメンブレンチューブと、前記メンブレンチューブの軸線を中心とする捩り部を有し、メンブレンチューブの内部に固定状に内装されて流動する酸素富化ガスに乱流エネルギーを付与するためのバッフル板とから形成すると共に、前記除湿・吸着処理装置のクーラからのドレン水を貯留する貯留槽の上方空間内に配設するものとしたことを特徴とする加湿管。
【請求項２】
バッフル板を、捩り方向を逆にする複数の第１捩り部と第２捩り部とが交互に縦列する構成のバッフル板とした請求項１に記載の加湿管。
【請求項３】
メンブレンチューブを、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構成したメンブレンチューブとした請求項１に記載の加湿管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用ガス等のドライガスの供給ラインの構成部材として使用され、これに接触する大気等の湿潤ガスを加湿源として当該ドライブガスを加湿する加湿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（例えば、大気圧下の露点：−５６℃、水分量（体積比）：約１８．１ｐｐｍ）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、これらの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。
【０００４】
また、貯蔵容器に貯蔵されたガスを使用せず、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）によって得た酸素ガス（酸素富化ガス）を在宅酸素療法用ガスとして使用する場合もある。例えば、呼吸不全患者等が主として在宅酸素療法に使用する医療用酸素濃縮器にあっては、大気から採取した原料空気を空気圧縮装置により圧縮し、その圧縮空気を除湿・吸着処理装置により除湿，吸着処理することによって酸素富化ガスが得られる。このようにＰＳＡ法により原料空気を濃縮して得られた酸素富化ガスも、除湿・吸着処理装置により水分が除去されたものであり、工業的に製造されたものと同様に絶乾状態のドライガスである。
【０００５】
したがって、このようなドライガスたる絶乾状態の医療用ガスをそのまま患者に供給，吸入させることは、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。
【０００６】
そこで、従来からも、医療用ガスの供給ライン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ことが試みられている。すなわち、バッフル型加湿器は、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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の加湿器では、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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
本発明は、このような問題を生じることなく、医療用ガス等のドライ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加湿管を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本件請求項１に記載の発明は、空気圧縮装置と除湿・吸着処理装置と酸素富化ガスの加湿装置とを備えた医療用酸素濃縮器の前記加湿装置用の加湿管であって、当該加湿管を所定の長さの水分子透過性のメンブレンチューブと、前記メンブレンチューブの軸線を中心とする捩り部を有し、メンブレンチューブの内部に固定状に内装されて流動する酸素富化ガスに乱流エネルギーを付与するためのバッフル板とから形成すると共に、前記除湿・吸着処理装置のクーラからのドレン水を貯留する貯留槽の上方空間内に配設するものとしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１２】
かかる加湿管にあって、バッフル板としては、捩じり方向を逆にする複数の第１捩じり部と第２捩じり部とが交互に縦列してなるものを使用することがより好ましい。また、メンブレンチューブとしては、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構成されたものを使用することが好ましい。また、メンブレンチューブの径は、バッフル板を内装できる限りにおいて、必要とされるドライブガスの流量に応じて任意に設定することができるが、一般には、外径が２〜２０ｍｍであるものを使用することが好ましい。
【００１３】
かかる加湿管は、主として、医療用ガス（日本薬局方に規定される酸素ガス，窒素ガス，亜酸化窒素ガス，炭酸ガスは勿論、液体酸素，液体窒素等の液化ガスを気化させて使用するもの、これらを２種又は３種以上混合させて使用するもの、混合ガスを使用する場合における混合前の原料ガス（例えば、患者の肺高血圧是正を目的として極微量の一酸化窒素ガスを人工呼吸器の供給ガスに混合する場合における当該一酸化窒素ガス）等）の人体への供給ラインの構成部材として好適に使用することができる。例えば、呼吸不全患者等が主として在宅酸素療法に使用する医療用酸素濃縮器であって、大気採取口から酸素ガス取出口に至るガス流路に、大気から採取した原料空気を圧縮する空気圧縮装置と圧縮空気を除湿，吸着処理することにより酸素富化ガスを得る除湿・吸着処理装置と酸素富化ガスを圧力調整する圧力調整装置とを設けてなる医療用酸素濃縮器においては、圧力調整装置より下流側におけるガス流路部分の一部を、上記した加湿管で構成しておくことができる。この場合、加湿管は空気圧縮装置のコンプレッサ放熱領域に配置しておくことが好ましい。更には、除湿・吸着処理装置からのドレン水を貯溜する貯溜槽を設けて、加湿管を貯溜槽内であって貯溜水面上の大気領域に配置しておくことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
図１に示す実施の形態は、本発明をＰＳＡ法により濃縮酸素たる酸素富化ガスを得るように構成された医療用酸素濃縮器１に適用したものである。
【００１６】
すなわち、この医療用酸素濃縮器１は、図１に示す如く、大気採取口２から酸素ガス取出口３に至るガス流路４にフィルタ５、空気圧縮装置６、除湿・吸着処理装置７、圧力調整装置８、加湿装置９及び流量調整装置１０を配設してなる。
【００１７】
大気採取口２においては、原料空気１１ａが大気から採取される。採取された原料空気１１ａは、フィルタ５によって含有微粒成分を除去された上、空気圧縮装置６に供給される。
【００１８】
空気圧縮装置６はコンプレッサ等を具備するものであり、フィルタ５を通過した原料空気１１ａを所定圧に昇圧，圧縮する。昇圧，圧縮された原料空気たる圧縮空気１１ｂは、除湿・吸着処理装置７に供給される。
【００１９】
除湿・吸着処理装置７は、クーラ７１と吸着塔７２とバッファタンク７３とを具備し、空気圧縮装置６を通過した圧縮空気１１ｂをクーラ７１により所定温度（例えば、常温）まで冷却して水分を凝縮分離した上、吸着塔７２において吸着剤７２ａとの接触により酸素以外の大気成分（Ｈ２  Ｏ，Ｎ２  等）を吸着除去することによって、酸素富化ガス１１ｃを得るように構成されており、得られた酸素富化ガス１１ｃはバッファタンク７３に貯溜されるようになっている。なお、クーラ７１における凝縮水たるドレン水１１ｅは、オートドレン７１ａによりドレンポット７１ｂへと排出される。また、一対の吸着塔７２，７２を並設してあって、一方の吸着塔７２が吸着工程を行なっている間において、バッファタンク７３に貯溜された酸素富化ガス１１ｃの一部を再生ガス１１´ｃとして他方の吸着塔７２に導入して、当該他方の吸着塔７２における吸着剤７２ａの再生を行なうようになっている。すなわち、空気１１ｂの吸着処理と再生ガス１１´ｃによる吸着剤７２ａの再生処理とを、両吸着塔７２，７２の間で一定サイクル毎に交互に繰り返して行なうようになっている。
【００２０】
バッファタンク７３に貯溜された酸素富化ガス１１ｃは、圧力調整弁等の圧力調整装置８により適当圧に減圧調整された上、次のように構成された加湿装置９により加湿される。加湿された酸素富化ガス１１ｄは、流量調整弁等の流量調整装置１０により流量を適量に調整された上で、酸素ガス取出口３から当該酸素濃縮器１外に取り出される。
【００２１】
而して、加湿装置９は、図１に示す如く、除湿・吸着処理装置７からのドレン水１１ｅを貯溜する貯溜槽９１を設けて、ガス流路４における圧力調整装置８の下流部分４ａを貯溜槽９１内を通過させた上で流量調整装置１０へと導くと共に、貯溜槽９１内におけるガス流路部分を本発明に係る加湿管９２で構成してなる。
【００２２】
貯溜槽９１は、上壁部に大気開放口９１ａを設けると共に側壁部に水位調整ノズル９１ｂを設けたもので、ドレンポット７１ｂに排出されたドレン水１１ｅを連通管９１ｃから導入して貯溜するように構成されており、貯溜槽９１における水位は水位調整ノズル９１ｂにより一定以下に制御されるようになっている。なお、貯溜槽９１には、ドレン水１１ｅに代えて水道水を貯溜するようにしてもよい。
【００２３】
加湿管９２は、図２に示す如く、管本体を水分子透過性のメンブレンチューブ９３で構成すると共に、メンブレンチューブ９３に、その内部を流動するドライガス１１ｃに乱流エネルギを付与する一又は複数のバッフル板９４を内装してなる。この加湿管９２は、貯溜槽９１内における貯溜水面上の大気領域９１ｄに配置されている。すなわち、加湿管９２は、図１に示す如く、上下方向において、貯溜槽９１の上壁部と水位調整ノズル９１ｂの上端開口部との間に配置されていて、貯溜水１１ｅに接触しないように配慮されている。
【００２４】
メンブレンチューブ９３は、水分子の吸着性，高速移動性や水分子以外の気体分子（必要成分である酸素ガス又は不要成分である窒素ガス，炭酸ガス，一酸化炭素ガス等の大気成分）を透過させない選択性において優れる有機高分子薄膜で構成される。例えば、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チューブ形状に構成したものが好適する。メンブレンチューブ９３の径は必要流量等の使用条件に応じて設定されるが、一般には、外径が２〜２０ｍｍとなる範囲で適宜に設定することができる。また、メンブレンチューブ９３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、導入される酸素富化ガス１１ｃの圧力に充分耐え得る程度に設定され、一般には、０．０２〜０．２ｍｍとしておくことが好ましい。また、メンブレンチューブ９３の長さは加湿条件等に応じて適宜に設定される。なお、メンブレンチューブ９３とその前後の配管（ガス流路）との接続手段は任意であるが、一般には、接着剤等による接着手段を採用するのが便利である。
【００２５】
バッフル板９４は、図２に示す如く、複数の第１捩じり部９４ａと第２捩じり部９４ｂとを交互に配してメンブレンチューブ９３の軸線方向に縦列させてなるものであり、ポリプロピレン等のプラスチック材で構成される。各捩じり部９４ａ，９４ｂは、矩形板をその中心線回りで一方の端縁部を他方の端縁部に対して１８０°捩じった形状をなしており、当該中心線がメンブレンチューブ９３の軸線に一致する状態で、メンブレンチューブ９３内に配置されている。そして、第１捩じり部９４ａと第２捩じり部９４ｂとの捩じり方向は逆になっており、第１捩じり部９４ａの端縁部と第２捩じり部９４ｂの端縁部とは９０°をなして連結されている。なお、捩じり部９４ａ，９４ｂの端縁部の長さ（以下「捩じり部径」という）は、メンブレンチューブ９３の内周面とバッフル板９４の外周面とが可及的に接近するように、メンブレンチューブ９３の内径に応じて設定される。また、上記したバッフル板９４と同一構成のものがスタティックミキサ要素として市販されている（例えば、（株）ノリタケ  カンパニー  リミテド製の「ＤＳＰ−ＭＸＤ１０−１８」等）ことから、当該バッフル板９４としては、メンブレンチューブ９３の径等に応じて、かかる市販のスタティックミキサ要素をそのまま使用することができる。また、バッフル板９４はメンブレンチューブ９３の全長に亘って内装しておくことが好ましい。したがって、メンブレンチューブ９３に一のバッフル板９４を内装する場合には、当該バッフル板９４の長さつまりこれを構成する捩じり部９４ａ，９４ｂの連結数はメンブレンチューブ９３の長さに応じて設定しておく。また、メンブレンチューブ９３より短いバッフル板９４を使用する場合（例えば、市販のスタティックミキサ要素を使用する場合において、その長さがメンブレンチューブ９３より短いとき）には、複数のバッフル板９４をメンブレンチューブ９３内に縦列配置させる。
【００２６】
而して、圧力調整装置８から加湿装置９に導入された酸素富化ガス１１ｃは、それがメンブレンチューブ９３内を通過する間において、貯溜槽９１の大気領域９１ｄにおける湿潤ガスたる大気から水分を吸収して充分に加湿される。
【００２７】
すなわち、メンブレンチューブ９３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９３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。そして、メンブレンチューブ９３の外表面に吸収された水分子は、メンブレンチューブ９３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９３の管壁たる薄膜を透過（移動）して、メンブレンチューブ９３内を流れるドライガスつまり絶乾状態の酸素富化ガス１１ｃ中に拡散し、充分に加湿された酸素富化ガス１１ｄが得られる。
【００２８】
ところで、メンブレンチューブ内への水分子透過（水分移動）は、その進行に伴って管壁の内外における水蒸気濃度勾配が小さくなると、円滑に行なわれなくなり、水蒸気濃度勾配がなくなった時点で停止する。したがって、水分子透過を効率良く行なわしめるためには、上記した水蒸気濃度勾配の低下を防止して、当該濃度勾配を一定以上に保持しておくことが好ましい。
【００２９】
本発明に係る加湿管９２にあっては、メンブレンチューブ９３内に上記したバッフル板９４を内装してあることから、水蒸気濃度勾配の低下が防止され、効果的な水分子透過機能が発揮される。すなわち、メンブレンチューブ９３に流入した酸素富化ガス１１ｃは、第１捩じり部９４ａと第２捩じり部９４ｂとにより、周方向への分流と反転とを繰り返しつつ流動することになり、メンブレンチューブ９３の内周面近傍領域において大きな乱流エネルギを発生する。したがって、メンブレンチューブ９３の管壁を透過した水分子は、この乱流エネルギによって速やかに拡散されることになり、当該管壁の内外における水蒸気濃度勾配の低下が回避される。つまり、乱流エネルギによる透過水分の拡散が強制的に行なわれることにより、水蒸気濃度勾配が一定以上に保持されることになる。その結果、バッフル板９４を設けない場合に比して、大気領域９１ｄからメンブレンチューブ９３内への水分子透過がより活発に行なわれ、酸素富化ガス１１ｃの加湿が極めて効果的に行なわれることになり、充分に加湿された酸素富化ガス１１ｄを得ることができる。かかるバッフル板９４による水分子透過の促進効果は、後述する実験結果（図４）からも明らかである。
【００３０】
また、加湿管９２が配置された大気領域９１ｄにあっては、ドレン水１１ｅの温度に応じた蒸気が発生することから、通常の外気湿度（大気湿度）よりも高湿度状態となっている。したがって、メンブレンチューブ９３の内部を流れるドライガス側に分圧の差に応じて迅速な水分子移動が生じ、極めて効果的な加湿作用が行なわれる。
【００３１】
また、メンブレンチューブ９３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９３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９３内に侵入して、酸素富化ガス１１ｃ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。
【００３２】
また、メンブレンチューブ９３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（貯溜槽９１を設ける場合にあっても、その貯溜水としてドレン水１１ｅ又は水道水を使用し、精製水を必要としない）、加湿ガス１１ｄを極めて簡便に得ることができる。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等を行なうことができ、患者の安眠を妨げることもない。
【００３３】
ところで、メンブレンチューブ９３に代えて、これに比して極細の中空糸膜を数千本束ねた膜モジュール（例えば、パーフルオロ系イオン交換膜で構成される外径０．３ｍｍの中空糸膜を３５００本で１束としたもの）を使用することも考えられる。しかし、このようなモジュールは設置スペースが大きいため、加湿装置を含む酸素濃縮器全体が大型化，重量化し、特に小型，軽量であることが要求される在宅酸素療法用の酸素濃縮器としては問題である。また、モジュールを構成する各中空糸膜とガス流路部分４ａとの接続部における気密性が充分に確保できず、ガス漏れが生じる虞れがあり、酸素濃縮器としての信頼性，安全性に問題がある。勿論、各中空糸膜が極細管であるため、バッフル板９４を内装しておくことができず、バッフル板９４の乱流エネルギ発生機能による水分子透過促進効果を期待できない。
【００３４】
しかし、ガス流路部分４ａの一部を上記した加湿管９２で構成しておけば、このような問題を生じず、加湿装置９を含む酸素濃縮器１を可及的に小型化，軽量化することができ、在宅酸素療法用の酸素濃縮器としても好適する。また、ガス流路部分４ａとの接続も簡単であり、その接続部における気密性を充分に確保することができ、酸素濃縮器としての信頼性，安全性も高い。
【００３５】
また、バッフル板９４による水分子透過促進効果を確認するために、図３に示す実験装置を使用して、次のような第１及び第２の実験を行った。
【００３６】
すなわち、実験装置は、図３に示す如く、下部に貯水領領域（水道水）１０１ａを設けた恒温循環槽１０１と、貯水領域１０１ａ上の槽内空間たる大気領域１０１ｂに水平に配置したメンブレンチューブ１０２と、メンブレンチューブ１０２の両端部に接続した流入出管１０３，１０４と、流入管１０３に配設された流量制御器１０５と、流出管１０４に配設された湿度測定器１０６と、貯水領域１０１ａに設置されたヒータ１０７とを具備するものであり、ドライガスたる酸素ガス（大気圧下の露点：−５６℃、水分量（体積比）：約１８．１ｐｐｍ）１０８ａを流入管１０３からメンブレンチューブ１０２に流入させ、メンブレンチューブ１０２から流出した酸素ガス１０８ｂの湿度を湿度測定器１０６で測定しうるように構成されている。
【００３７】
而して、第１の実験では、メンブレンチューブ１０２内に上記したと同一構成のバッフル板を配置した上、ヒータ１０７を制御することにより、恒温循環槽１０１内における大気領域１０１ｂを温度：３０℃，湿度：１００％に保持させた状態で、酸素ガス１０８ａの流量を流量制御器１０５により２ｌ／ｍｉｎ，４ｌ／ｍｉｎ，６ｌ／ｍｉｎ，８ｌ／ｍｉｎ，１０ｌ／ｍｉｎの５段階に亘って変化させ、各酸素ガス流量における流出酸素ガス１０８ｂの湿度を測定した。この実験においては、メンブレンチューブ１０２として、パーマピュア社（ＰＥＲＭＡＰＵＲＥ  ＩＮＣ．）製の「ＮＡＦＩＯＮ」（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、内径：１２．０ｍｍ，外径：１２．１ｍｍ，壁厚（膜厚）：０．０５ｍｍ，長さ：５２０ｍｍのチューブ形状に加工したものを使用した。また、メンブレンチューブ１０２内に配置したバッフル板としては、市販のスタティックミキサ要素（（株）ノリタケ  カンパニー  リミテド製のＤＳＰ−ＭＸＤ１０−１８を使用した。このスタティックミキサ要素（ＤＳＰ−ＭＸＤ１０−１８）は、上記したバッフル板９４と同一形状をなすポリプロピレン製のものであり、第１捩じり部９４ａに相当するエレメント（９個）と第２捩じり部９４ｂに相当するエレメント（９個）とを交互に図２に示す如く連結してなる長さ：１７０ｍｍ，径（捩じり部径）：１０ｍｍのものである。メンブレンチューブ１０２内には、かかるスタティック要素を３本（合計長さ：５１０ｍｍ）縦列状に配置した。
【００３８】
そして、各酸素ガス流量における流出酸素ガス１０８ｂの測定湿度から、当該酸素ガス１０８ｂに含有された水分量（ｍｇ／ｌ）を算出した。その結果は、図４に実線で示す通りである。
【００３９】
また、第２の実験では、メンブレンチューブ１０２内にバッフル板を配置しない状態で、第１の実験におけると同一の条件（大気領域１０１ｂの温度：３０℃，湿度：１００％、酸素ガス１０８ａの流量：２ｌ／ｍｉｎ，４ｌ／ｍｉｎ，６ｌ／ｍｉｎ，８ｌ／ｍｉｎ，１０ｌ／ｍｉｎ）で、各酸素ガス流量における流出酸素ガス１０８ｂの湿度を測定した。なお、第２の実験において使用したメンブレンチューブ１０２は、第１の実験で使用したものと同一のものである。
【００４０】
そして、第１の実験におけると同様に、各流量における酸素ガス１０８ｂの測定湿度から、当該酸素ガス１０８ｂに含有された水分量（ｍｇ／ｌ）を算出した。その結果は、図４に破線で示す通りである。
【００４１】
図４に示す実験結果からも明らかなように、メンブレンチューブ１０２内にバッフル板（市販のスタティックミキサ要素）を配置した場合、酸素ガス流量の多少に拘わらず、バッフル板を配置しない場合に比して、水分透過量が極めて多くなり、バッフル板をメンブレンチューブに内装しておくことによって加湿機能が大幅に向上することが理解される。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、上記した酸素濃縮器１において、図５に示す如く、貯溜槽９１を設けず、加湿管９２をそのまま大気中に露出させておくようにしてもよい。この場合、加湿機能がより効果的に発揮されるように、加湿管９２を酸素濃縮器１内の高温領域、例えば空気圧縮装置６のコンプレッサ放熱領域６ａに配置しておくことが好ましい。勿論、図１に示す如く、貯溜槽９１を設ける場合にあっても、貯溜槽９１をこのような高温領域に配置しておくことが好ましい。また、ドレン水１１ｅ又は水道水を貯溜する貯溜槽９１を設けておく場合にあっては、貯溜水又は貯溜槽９１を、図３に示す実験装置と同様に、ヒータ等により加熱するようにしてもよい。
【００４４】
また、図１又は図５に示す酸素濃縮器１において、酸素富化ガス１１ｃが流動するガス流路部分４ａのうち、加湿管９２で構成しておく部分の選択は任意であり、当該部分を複数本の加湿管９２で構成するようにしてもよい。この場合、加湿管９２の本数は、使用するメンブレンチューブ径及びドライガス（酸素富化ガス１１ｃ等）の流量（例えば、在宅酸素療法用酸素濃縮器では、一般に、０．５〜６ｌ／ｍｉｎ程度の流量が必要とされる）等に応じて任意に設定することができる。一般には、一本〜数本の加湿管９２で構成しておくことが好ましい。複数本の加湿管９２を使用する場合には、これらを束ねた状態で配管（ガス流路４等）に連結する。この連結は、一般に、接着剤等を使用して行なうのが便利である。
【００４５】
また、メンブレンチューブ９３には、その壁厚（膜厚）にもよるが、形状保持性，耐圧性の確保や外傷によるピンホール等の発生防止を図るために、多孔状の保護管を内嵌又は外嵌させておくことが好ましい。例えば、図６に示す如く、メンブレンチューブ９３の内周部に多孔状の樹脂製補強管９５を嵌合させておく。この場合、補強管９５は、バッフル板９４による水分子透過促進機能が効果的に発揮されるように、メンブレンチューブ９３の内周面に密接させておくことが好ましい。また、メンブレンチューブ９３の外周側を補強する必要がある場合には、補強管９５と同様の多孔製樹脂管又は金属糸，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網状管をメンブレンチューブ９３に外嵌させておく。なお、メンブレンチューブ９３に内嵌又は外嵌させる補強部材（補強管９５等）としては、当該加湿管９２に可撓性が要求される場合には、可撓性を有するものが使用される。
【００４６】
また、バッフル板９４を構成する捩じり部９４ａ，９４ｂの形状は任意であり、捩じり部９４ａ，９４ｂの捩じり角度等も任意である。また、両捩じり部９４ａ，９４ｂの捩じり方向を同一としておいてもよい。この場合、捩じり部９４ａ，９４ｂによるドライガスの反転作用は生じないが、ドライガスの旋回による遠心力により、メンブレンチューブ９３の内面近傍領域に乱流エネルギが発生することになる。要するに、バッフル板９４は、メンブレンチューブ９３の内面近傍領域に乱流エネルギを発生させるものであり、メンブレンチューブ９３の管壁を透過した水分を拡散させるに充分な乱流エネルギをドライガスに付与するものである限りにおいて、その構成は任意である。但し、メンブレンチューブ９３内におけるドライブガスに必要以上の流動抵抗を与える構成のものは除外される。
【００４７】
また、加湿管９２は、これが大気と接触する状態にない場合にあっても、適度の水分を含有する湿潤ガスと接触している限り、上記したと同様に好適に使用することができる。すなわち、加湿源となる湿潤ガスは、加湿管９２の配置場所，機器等に応じて任意に選択することができる。
【００４８】
また、麻酔ガス（亜酸化窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス）等の如く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、当該混合ガスの供給ラインの一部を加湿管９２で構成しておく他、その原料ガスの供給ラインの一部を加湿管９２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。
【００４９】
また、ドライガス供給ラインの一部分を加湿管９２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、大気等の湿潤ガスがドライガス供給ラインの一部分に接触しているにすぎない場合には、当然に、当該湿潤ガス接触部分を加湿管９２で構成することになる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明の加湿管によれば、医療用ガス等のドライガスを、メンブレンチューブによる水分透過作用とバッフル板による透過水分拡散作用とによって、冒頭で述べた如き問題を生じることなく、効果的に加湿することができる。例えば、精製水を必要とすることなく、酸素富化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。また、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、メンブレンチューブ内のドライ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、在宅酸素療法等を安全に行なうことができる。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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加湿管を使用した医療用酸素濃縮器の一例を示す系統図である。
【図２】加湿管を示す縦断側面図である。
【図３】実験装置を示す概略の縦断側面図である。
【図４】当該実験装置による実験の結果を示すグラフである。
【図５】医療用酸素濃縮器の変形例を示す図１相当の系統図である。
【図６】加湿管の変形例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１…医療用酸素濃縮器、２…大気採取口、３…酸素ガス取出口、４…ガス流路、４ａ…圧力調整装置から酸素ガス取出口に至るガス流路部分、４ｂ…メンブレンチューブで構成されるガス流路部分、５…フィルタ、６…空気圧縮装置、６ａ…コンプレッサ放熱領域、７…除湿・吸着処理装置、８…圧力調整装置、９…加湿装置、１０…流量調整装置、１１ａ…原料空気、１１ｂ…圧縮空気、１１ｃ…酸素富化ガス（ドライガス）、１１ｄ…加湿された酸素富化ガス、１１ｅ…ドレン水、７１…クーラ、７２…吸着塔、７３…バッファタンク、９１…貯溜槽、９１ｄ…貯溜水面上の大気領域、９２…加湿管、９３…メンブレンチューブ、９４…バッフル板、９４ａ，９４ｂ…捩じり部。
【図１】
0003574746.tif 000002
【図２】
0003574746.tif 000003
【図３】
0003574746.tif 000004
【図４】
0003574746.tif 000005
【図５】
0003574746.tif 000006
【図６】
0003574746.tif 000007