(57)【要約】  通常の酸素治療に使用する酸素濃縮器を用いて、麻酔器に供給する酸素ガスの濃度を約２５〜９０％の範囲で任意に調節可能な酸素濃縮装置及び酸素濃縮方法を提供する。  大気中の空気を供給するコンプレッサ１２と、コンプレッサ１２で供給された空気から濃縮酸素を生成する酸素濃縮部２０Ａ、２０Ｂと、酸素濃縮部２０Ａ、２０Ｂから麻酔器２８に供給され得る濃縮酸素の一部を大気中にパージするための流量調整部３０Ｂと、を有する酸素濃縮装置１０であって、流量調整部３０Ｂで大気中にパージする濃縮酸素の流量を調整し、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の酸素濃度を制御する。
2019008949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中の空気を供給するコンプレッサと、
前記コンプレッサで供給された空気から濃縮酸素を生成する酸素濃縮部と、
前記酸素濃縮部から麻酔器に供給され得る前記濃縮酸素の一部を大気中にパージするための流量調整部と、
を有する酸素濃縮装置であって、
前記流量調整部で大気中にパージする前記濃縮酸素の流量を調整し、前記麻酔器に供給される前記濃縮酸素の酸素濃度を制御する酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記流量調整部から大気中にパージされる前記濃縮酸素の流量を測定可能な流量計を有する請求項１に記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
コンプレッサで供給された空気から酸素濃縮部で濃縮酸素を生成する濃縮酸素生成工程と、
前記酸素濃縮部から麻酔器に供給され得る前記濃縮酸素の一部を流量調整部で大気中にパージするパージ工程と、
を有する酸素濃縮方法であって、
前記パージ工程では、大気中にパージする前記濃縮酸素の流量を調整し、前記麻酔器に供給される前記濃縮酸素の酸素濃度を制御する酸素濃縮方法。
【請求項４】
前記パージ工程では、大気中にパージされる前記濃縮酸素の流量を流量計で測定可能にする請求項３に記載の酸素濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、人又は猫、犬などの動物の全身麻酔器に用いる酸素濃縮装置及び酸素濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、麻酔器を利用した全身麻酔には濃度１００％の酸素ガスを用いていた。しかしながら、近年では、純酸素での麻酔弊害が知られ、吸入する酸素ガスの酸素濃度は約６０％前後が好ましいとされている。【０００３】
この酸素濃度約６０％の酸素ガスを患者に供給するために、窒素ガス又は圧縮空気（無菌・低湿度のもの）を別途用意し、酸素に混合して酸素濃度約６０％の気体を作っている。【０００４】
また、手術終了時麻酔を覚醒させる際にはさらに酸素濃度を下げ、大気の酸素濃度に近い低濃度の酸素を患者に吸入させ、患者の身体に馴染ませて安全性を確保していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１６／０９８１８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記方法では、日常的に入手困難な窒素又は圧縮空気を別途用意する必要があり、動物病院などの現場では、コスト等の問題でその採用が困難であった。【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、通常の酸素治療に使用する酸素濃縮器を用いて、麻酔器に供給する酸素ガスの濃度を約２５〜９０％の範囲で任意に調節可能な酸素濃縮装置及び酸素濃縮方法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】
【０００８】
第１の発明は、大気中の空気を供給するコンプレッサと、前記コンプレッサで供給された空気から濃縮酸素を生成する酸素濃縮部と、前記酸素濃縮部から麻酔器に供給され得る前記濃縮酸素の一部を大気中にパージするための流量調整部と、を有する酸素濃縮装置であって、前記流量調整部で大気中にパージする前記濃縮酸素の流量を調整し、前記麻酔器から供給される前記濃縮酸素の酸素濃度を制御することを特徴とする。【０００９】
この場合、前記流量調整部から大気中にパージされる前記濃縮酸素の流量を測定可能な流量計を有することが好ましい。【００１０】
第２の発明は、コンプレッサで供給された空気から酸素濃縮部で濃縮酸素を生成する濃縮酸素生成工程と、前記酸素濃縮部から麻酔器に供給され得る前記濃縮酸素の一部を流量調整部で大気中にパージ（放出）するパージ工程と、を有する酸素濃縮方法であって、前記パージ工程では、大気中にパージ（放出）する前記濃縮酸素の流量を調整し、前記麻酔器に供給される前記濃縮酸素の酸素濃度を制御することを特徴とする。【００１１】
この場合、前記パージ工程では、大気中にパージ（放出）される前記濃縮酸素の流量を流量計で測定可能にすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、麻酔器に用いる酸素、窒素又は圧縮空気に要するコストを大幅に削減でき、同時に安全な麻酔の実施が可能となり医療現場で広く採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の酸素濃縮装置の構成図である。
【図２】酸素流量と酸素濃度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の酸素濃縮方法の実験結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る酸素濃縮装置及び酸素濃縮方法について説明する。
【００１５】
図１に示すように、酸素濃縮装置１０は、主として、コンプレッサ１２と、熱交換器１４と、ファン１６と、空気制御部１８と、一対の酸素濃縮部２０Ａ、２０Ｂと、濃縮酸素タンク２２と、圧力調整部２４と、複数の流量計２６Ａ、２６Ｂと、複数の流量調整部３０Ａ、３０Ｂと、を有している。
【００１６】
コンプレッサ１２は、大気中の空気を下流側へ供給する供給源である。
【００１７】
熱交換器１４は、コンプレッサ１２で圧縮されて高温になった圧縮空気の温度を下げるためのものである。ファン１６が駆動することで空冷式の放熱効果が得られる。
【００１８】
空気制御部１８は、例えば、二方バルブマニホールドが採用される。二方バルブマニホールドには、４個の二方バルブが組み合わされ、各サイクルに２個のバルブが作動し、空気の送り込み及び窒素の排出を行う。二方バルブマニホールドの作動は、所定時間又は所定圧力の周期で第一サイクルと第二サイクルを繰り返す。作動サイクルは、電源周波数と流量で異なる。
【００１９】
一対の酸素濃縮部２０Ａ、２０Ｂは、例えば、筐体と、筐体の内部に収容されたゼオライトと、を有する。これは、分子篩とも言われ、分子の大きさに依って分子を分離する能力がある。ゼオライトは、窒素を吸着し、酸素を通す。この理由は、窒素分子の大きさが相対的に大きく、ゼオライトの孔で捕捉されるのに対して、酸素分子の大きさが相対的に小さく、ゼオライトの孔で捕捉されないからである。この結果、圧縮空気がゼオライトを通過すれば、空気中の酸素と窒素が分離され、窒素がゼオライトに吸着され、濃縮酸素が生成される。
【００２０】
生成された濃縮酸素は、濃縮酸素タンク２２に貯えられ、圧力調整部２４で所定値に制御されてから、流量調整部３０Ａの出口で枝分れする。
【００２１】
すなわち、流量調整部３０Ａの出口側には、第１流路３６と第２流路３８との２つのルートが設けられている。第１流路３６には麻酔器２８が接続され、第２流路３８には別の流量調整部３０Ｂを介して大気に開放されている。
【００２２】
ここで、酸素濃度と流量の関係について考察する。
【００２３】
図２に示すように、濃縮酸素を供給するときの流量が例えば２Ｌ／ｍｉｎで酸素濃度が約９０％前後になる酸素濃縮装置を利用すると、流量３０Ｌ／ｍｉｎに調整すれば酸素濃度が約２５％になる。このため、高濃度酸素を患者に供給することの弊害を解決するためには、可能な限り大きな流量で麻酔器２８に濃縮酸素を供給すればよい。
【００２４】
しかしながら、大きな流量で麻酔器２８に濃縮酸素を供給すると、患者が消費する濃縮酸素以外の麻酔成分を含んだ濃縮酸素が手術室内に同時に排気され、医師及び医療スタッフ等にとって適切な医療行為の妨げになり得る。
【００２５】
かかる理由から、必要以上の流量の濃縮酸素を麻酔器２８に供給することを回避する必要がある。
【００２６】
麻酔器２８は、患者に対する麻酔効果を発生させるものであり、所定の濃度の濃縮酸素が麻酔器２８に供給される。麻酔器２８には、流量計２６Ａと、流量調整部２７Ａと、が近接され又は一体に設けられ、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量を調整することができる。
【００２７】
第２流路３８の流量調整部３０Ｂにも、同様にして、流量計２６Ｂが設けられている。
【００２８】
なお、流量調整部３０Ａ、３０Ｂは、流路を流れる気体の流量を調整する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る酸素濃縮装置及び酸素濃縮方法の作用について説明する。
【００３０】
図１に示すように、濃縮酸素タンク２２に濃縮酸素が貯えられる。濃縮酸素タンク２２の濃縮酸素の一部が第１流路３６に供給され、濃縮酸素の残りが第２流路３８に供給される。
【００３１】
第１流路３６に供給された濃縮酸素は、流量調整部２７Ａによって流量が適宜調整されながら、麻酔器２８を介して患者に供給される。
【００３２】
第２流路３８に供給された濃縮酸素は、流量調整部３０Ｂによって流量が適宜調整されながら、大気中にパージされる。
【００３３】
ここで、酸素濃縮装置１０の特性として、濃縮酸素の流量と濃度の関係は、図２で示される。酸素濃縮装置１０の流量を大きくすれば、酸素濃度が低下していくことを示している。
【００３４】
上述したように、例えば９０％のような高濃度の濃縮酸素が長時間患者の体内に取り入れられると、かえって悪影響を及ぼすことになる。このため、濃縮酸素の流量を大きくして、患者に提供される濃縮酸素の濃度を低下させる必要があった。
【００３５】
しかしながら、濃縮酸素の流量を大きくしたとき、麻酔成分を含んだ濃縮酸素のうち患者が消費せずに余った濃縮酸素が麻酔器２８に設備されたリリーフバルブを通じて手術室内に放出され、医療関係者の医療行為の妨げになる危険がある。
【００３６】
このため、濃縮酸素タンク２２から供給される濃縮酸素の一部を、意図的に第２流路３８を通しかつ麻酔器２８を介さずに大気中にパージすることにより、第１流路３６を通しかつ麻酔器２８を介して患者に供給される濃縮酸素の流量及び酸素濃度を同時に低減させることができる。
【００３７】
本発明では、麻酔器に供給する酸素ガスの酸素濃度を希釈させるために、圧縮空気や窒素ガスが不要になる。
【００３８】
なお、符号３２はオリフィスであり、符号３４はＰＥバルブである。
【００３９】
次に、本実施形態の酸素濃縮方法の実験例について説明する。
【００４０】
図１に示す流量調整部３０Ｂを調整して大気中にパージされる濃縮酸素の流量値の変化に応じて、麻酔器２８に提供される濃縮酸素の酸素濃度がどのように変化するかを確認するための実験を行った。
【００４１】
その実験では、図３に示すように、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量を２Ｌ／ｍｉｎと５Ｌ／ｍｉｎで変化させた。また、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量を６Ｌ／ｍｉｎ、１２Ｌ／ｍｉｎ、２３Ｌ／ｍｉｎ、３０Ｌ／ｍｉｎと変化させた。
【００４２】
図３に示すように、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量を６Ｌ／ｍｉｎのもと、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量が２Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が６０％となり、５Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が４３％となった。
【００４３】
第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量を１２Ｌ／ｍｉｎのもと、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量が２Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が４０％となり、５Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が３５％となった。
【００４４】
第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量を２３Ｌ／ｍｉｎのもと、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量が２Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が３０％となり、５Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が２９％となった。
【００４５】
第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量を３０Ｌ／ｍｉｎのもと、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量が２Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が２５％となり、５Ｌ／ｍｉｎの場合に濃縮酸素の酸素濃度が２３％となった。
【００４６】
以上の結果から、麻酔器２８に供給される濃縮空気の流量と酸素濃度との関係は、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量の値によって、麻酔器２８に供給される濃縮空気の流量が増加すれば（２Ｌ／ｍｉｎ→５Ｌ／ｍｉｎ）、当該濃縮酸素の酸素濃度が低下したことが判明した。これにより、麻酔器２８に供給される濃縮空気の流量が増加すれば、当該濃縮酸素の酸素濃度が低下することが証明された。
【００４７】
また、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量の値が増加すれば、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の酸素濃度が低下していくことが証明された。このことは、麻酔器２８に供給される濃縮空気の流量の値が２Ｌ／ｍｉｎと５Ｌ／ｍｉｎにおいて同様の傾向になることが証明された。
【００４８】
しかしながら、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量の値が増えれば、麻酔器２８に供給される濃縮空気の酸素濃度の差が、麻酔器２８に供給される濃縮空気の流量の大小間（２Ｌ／ｍｉｎと５Ｌ／ｍｉｎの値）において小さくなっていくことが証明された。すなわち、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量値が増えれば、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の酸素濃度が、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量の値によらず、一定値に低減するように収束する傾向にあることが判明した。
【００４９】
以上のように、第２流路３８から濃縮酸素を大気中にパージさせることが麻酔器２８に供給される濃縮酸素の酸素濃度の低下に大きく寄与することが判明した。
【００５０】
この前提のもとで、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量値の大小にかかわらず、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量を大きくすることにより、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の酸素濃度が低下することが判明した。
【００５１】
また、第２流路３８から大気中にパージされる濃縮酸素の流量値が大きくなれば、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の流量値の大小にかかわらず、麻酔器２８に供給される濃縮酸素の酸素濃度が一定値に低減するように収束していくことが判明した。
【符号の説明】
【００５２】
１０    酸素濃縮装置
１２    コンプレッサ
１４    熱交換器
１６    ファン
１８    空気制御部
２０Ａ  酸素濃縮部
２０Ｂ  酸素濃縮部
２２    濃縮酸素タンク
２４    圧力調整部
２６Ａ  流量計
２６Ｂ  流量計
２７Ａ  流量調整部
２８    麻酔器
３０Ａ  流量調整部
３０Ｂ  流量調整部
３２    オリフィス
３４    ＰＥバルブ
３６    第１流路
３８    第２流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月29日(2019.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中の空気を供給するコンプレッサと、
前記コンプレッサで供給された空気から濃縮酸素を生成する酸素濃縮部と、
前記酸素濃縮部から麻酔器に供給され得る前記濃縮酸素の一部を大気中にパージするための流量調整部と、
を有する酸素濃縮装置であって、
前記流量調整部から前記濃縮酸素の一部を大気中にパージすることにより、前記麻酔器に供給される前記濃縮酸素の流量及び酸素濃度を同時に低減させる酸素濃縮装置。
【請求項２】
コンプレッサで供給された空気から酸素濃縮部で濃縮酸素を生成する濃縮酸素生成工程と、
前記酸素濃縮部から麻酔器に供給され得る前記濃縮酸素の一部を流量調整部で大気中にパージするパージ工程と、
を有する酸素濃縮方法であって、
前記パージ工程では、前記流量調整部から前記濃縮酸素の一部を大気中にパージすることにより、前記麻酔器に供給される前記濃縮酸素の流量及び酸素濃度を同時に低減させる酸素濃縮方法。
【国際調査報告】
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2019008949.tif 000007