(57)【要約】      （修正有）【課題】濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動と呼吸圧力とを区別して呼吸情報を取得することができるＰＳＡ式酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】濃縮酸素ガスを生成するシリンダー１１３と、シリンダーから供給する濃縮酸素ガスの圧力を調圧する調圧弁１１６とを備えた酸素生成部１１と、流量計１２２と、コントロールバルブ１２１とを有する酸素流量制御部１２と、生成した酸素ガスを装置外に供給する酸素供給口１３とを備えるＰＳＡ式酸素濃縮装置において、流量計とコントロールバルブとの間の第１平均圧力と、酸素供給口の第２平均圧力と、の圧力差が所定範囲内となるように、第１平均圧力と第２平均圧力の少なくとも一方を調整する圧力調整手段１４と、圧力調整手段で調整された後に、第１平均圧力と第２平均圧力との差分をとる圧力比較手段１５と、差分から呼吸情報を算出する呼吸情報算出手段と、を備えるＰＳＡ式酸素濃縮装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃縮酸素ガスを生成する少なくとも１つのシリンダーと、
前記シリンダーから供給する濃縮酸素ガスの圧力を調圧する調圧弁と、を備えた酸素生成部と、
前記酸素生成部の下流に配置され、少なくとも流量計と、コントロールバルブと、を有する酸素流量制御部と、
前記酸素流量制御部の下流に配置され、生成した酸素ガスを装置外に供給する酸素供給口と、
を備えるＰＳＡ式酸素濃縮装置において、
前記酸素生成部と前記酸素流量制御部の間または前記流量計と前記コントロールバルブとの間の平均圧力である第１平均圧力と、前記酸素供給口の平均圧力である第２平均圧力と、の圧力差が所定範囲内となるように、前記第１平均圧力と前記第２平均圧力の少なくとも一方を調整する圧力調整手段と、
前記圧力調整手段で調整された後に、第１平均圧力と第２平均圧力との差分をとる圧力比較手段と、
前記差分から呼吸情報を算出する呼吸情報算出手段と、
を備えるＰＳＡ式酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段は前記第１平均圧力を前記第２平均圧力まで減圧する手段である、請求項１に記載のＰＳＡ式酸素濃縮装置。
【請求項３】
前記圧力比較手段は差圧センサである、請求項１または２に記載のＰＳＡ式酸素濃縮装置。
【請求項４】
前記圧力調整手段は可変流量弁である、請求項１から３のいずれかに記載のＰＳＡ式酸素濃縮装置。
【請求項５】
前記可変流量弁の開度が、前記第１平均圧力と前記第２平均圧力の差圧が所定範囲内になるように調整される、請求項４に記載のＰＳＡ式酸素濃縮装置。
【請求項６】
前記差圧センサはダイアフラム式差圧センサである、請求項３から５のいずれかに記載のＰＳＡ式酸素濃縮装置。
【請求項７】
前記酸素生成部と前記酸素流量制御部の間または前記流量計と前記コントロールバルブとの間の圧力を計測する第１の圧力センサと、
前記酸素供給口の圧力を計測する第２の圧力センサを備え、
前記圧力調整手段は、前記第１の圧力センサの出力から計算される第１平均圧力と、前記第２の圧力センサの出力から計算される第２平均圧力と、の圧力差が所定範囲内となるように、前記第１平均圧力と前記第２平均圧力の少なくとも一方を調整し、
前記圧力調整手段で調整された後に、第１平均圧力と第２平均圧力との差分を計算する圧力比較手段と、
前記差分から呼吸情報を算出する呼吸情報算出手段と、を備える請求項１に記載のＰＳＡ式酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＳＡ式酸素濃縮装置における呼吸情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、呼吸器疾患の患者に対して酸素療法が行われている。近年では、自宅や施設等で酸素吸入をする在宅酸素療法（ＨＯＴ：Ｈｏｍｅ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｔｈｅｒａｐｙ）が一般的なものとなり、その多くで酸素濃縮装置が使用されている。
【０００３】
酸素濃縮装置とは装置外部の空気（大気）を装置に取り込み、患者に濃縮酸素ガスを提供する医療機器のことである。酸素濃縮装置は用途や濃縮酸素ガスの生成方式、供給方式にさまざまな種類があるが、自宅や施設等での在宅酸素療法で使用される酸素濃縮装置の多くは据置型の酸素濃縮装置である。
【０００４】
据置型の酸素濃縮装置の濃縮酸素ガス生成方式は圧力変動吸着式（以下、ＰＳＡ式：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、供給方式は連続流が一般的に用いられる（以下、ＰＳＡ式／連続流酸素供給の据置型酸素濃縮装置を単純に酸素濃縮装置と記す）。
【０００５】
ＰＳＡ式とは、濃縮酸素ガスを生成する方式のひとつで、窒素ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填されたシリンダーに空気を取り込み、加減圧を繰り返すことで濃縮酸素ガスを生成する方式である。シリンダーで生成された濃縮酸素ガスは調圧弁で圧力変動が減衰されるように調整された後、酸素流量制御部で酸素供給時の流量が制御される。連続流とは、濃縮酸素ガス供給方式のひとつで、連続的に一定流量の濃縮酸素ガスを供給する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８６５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
在宅酸素療法を受ける患者の主疾患は慢性閉塞性肺疾患（以下、ＣＯＰＤ：Ｃｈｒｏｎｉｃ  Ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  Ｐｕｌｍｏｎａｒｙ  Ｄｉｓｅａｓｅ）である。ＣＯＰＤとは気管支の狭窄や肺胞壁の破壊により、咳・痰や労作時呼吸困難の症状を呈する不可逆性疾患である。
【０００８】
ＣＯＰＤの症状が悪化すると息切れや呼吸数の増加が見られ、ＣＯＰＤの急性増悪と呼ばれる「安定期の治療の変更あるいは追加が必要な状態」まで症状が悪化することもある。ＣＯＰＤの急性増悪が起こると入院するケースが多く、呼吸不全に陥ることや生命の危機に直面することもある。また、退院できたとしても入院以前より安定期の症状が悪化し、入退院を繰り返すことも珍しくない。
【０００９】
ゆえに、ＣＯＰＤの急性増悪の入院する程度まで症状が悪化する前に早期治療を施すことが重要であり、在宅酸素療法において患者の呼吸情報は患者の病態を把握するうえで有益な情報元となる。
【００１０】
また、患者は医師が診断した処方流量に従って濃縮酸素ガスの吸入することも重要である。しかし、睡眠時にカニューラがずれたり、作業中にチューブが外れたりすることで正しく酸素吸入できていないことはしばしば起こり、酸素濃縮装置が運転中であっても患者自身がなにかしらの理由で意図的にカニューラを外すこともある。いずれにしても、酸素濃縮装置が運転していても患者が酸素吸入できていない状況は患者の病態悪化を招く危険性がある。
【００１１】
従って、酸素濃縮装置運転中に酸素濃縮器内部で患者の呼吸情報を取得できれば、従来の一般的な酸素濃縮装置と比較して使用感が変わらず患者の呼吸情報を取得できるだけなく、酸素濃縮装置と患者が酸素供給チューブで繋がれていることや患者の使用実態を確認できるため、非常に有用な手段である。特許文献１には、酸素濃縮装置の酸素流路内部に流体抵抗体を配設して差圧型流量計で測定される圧力で呼吸情報を取得できる方法が示されている。特許文献１によれば、濃縮酸素ガスの流量が一定のときは差圧測定系に圧力変動要因が付加されないため、差圧型流量計において検出される差圧データは一定の値を示し、患者の呼吸があるときは差圧測定系に圧力変動要因が付加されるため、差圧型流量計において検出される差圧データは変化する、すなわち呼吸に関する圧力変動が検出されることが示されている。
【００１２】
ところで、本願発明者らが鋭意検討を行った結果、差圧測定系に付加される圧力変動には濃縮酸素ガス生成時の加減圧に伴う圧力変動が含まれることが明らかとなった。図１は濃縮酸素ガスが一定流量で流れているときに酸素濃縮装置から使用者に酸素を供給する酸素供給口の圧力波形の一例である。図１が示すように、濃縮酸素ガス生成時の加減圧に伴う圧力変動は調圧弁を介した後でも変動要因として残しており、この圧力変動量は呼吸圧と同程度以上である。
【００１３】
従って、特許文献１の構成では濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動と呼吸圧力の区別が困難であり、呼吸情報を取得できない可能性があるという課題がある。本発明は、濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動と呼吸圧力とを区別して呼吸情報を取得することができるＰＳＡ式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】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明に係るＰＳＡ式酸素濃縮装置は、濃縮酸素ガスを生成する少なくとも１つのシリンダーと、前記シリンダーから供給する濃縮酸素ガスの圧力を調圧する調圧弁と、を備えた酸素生成部と、前記酸素生成部の下流に配置され、少なくとも流量計と、コントロールバルブと、を有する酸素流量制御部と、前記酸素流量制御部の下流に配置され、生成した酸素ガスを装置外に供給する酸素供給口と、を備えるＰＳＡ式酸素濃縮装置において、前記酸素生成部と前記酸素流量制御部の間または前記流量計と前記コントロールバルブとの間の平均圧力である第１平均圧力と、前記酸素供給口の平均圧力である第２平均圧力と、の圧力差が所定範囲内となるように、前記第１平均圧力と前記第２平均圧力の少なくとも一方を調整する圧力調整手段と、前記圧力調整手段で調整された後に、第１平均圧力と第２平均圧力との差分をとる圧力比較手段と、前記差分から呼吸情報を算出する呼吸情報算出手段と、を備えるＰＳＡ式酸素濃縮装置である。
【００１５】
ここで、酸素生成部のシリンダー、調圧弁は酸素流路順に各パーツが接続され、酸素流量制御部の流量計、コントロールバルブは酸素流路順を問わず各パーツが接続される。また、酸素生成部、酸素流量制御部、酸素供給口は酸素流路順に各部が接続される。前記構成部品および構成部以外が構成要素として含まれても本技術で対象とするＰＳＡ式酸素濃縮装置と同じ酸素濃縮装置とみなすことができる。
【００１６】
酸素供給口の圧力とは、酸素濃縮装置の酸素流路において患者の呼吸圧の圧損が少ない酸素供給口に近しい酸素流路上の圧力を示している。
【００１７】
前記圧力調整手段は前記第１平均圧力を前記第２平均圧力まで減圧する手段であってもよい。
前記圧力比較手段は差圧センサであってもよい。
前記圧力調整手段は可変流量弁であってもよい。
【００１８】
前記可変流量弁の開度が、前記酸素生成部と前記酸素流量制御部の間または前記流量計と前記コントロールバルブとの間の前記第１平均圧力と前記酸素供給口の前記第２平均圧力の差圧が所定範囲内になるように調整されてもよい。
前記差圧センサはダイアフラム式差圧センサであってもよい。
【００１９】
前記酸素生成部と前記酸素流量制御部の間または前記流量計と前記コントロールバルブとの間の圧力を計測する第１の圧力センサと、前記酸素供給口の圧力を計測する第２の圧力センサを備え、前記圧力調整手段は、前記第１の圧力センサの出力から計算される第１平均圧力と、前記第２の圧力センサの出力から計算される第２平均圧力と、の圧力差が所定範囲内となるように、前記第１平均圧力と前記第２平均圧力の少なくとも一方を調整し、前記圧力調整手段で調整された後に、第１平均圧力と第２平均圧力との差分を計算する圧力比較手段と、前記差分から呼吸情報を算出する呼吸情報算出手段と、を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動と呼吸圧力とを区別して呼吸情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】酸素供給口の圧力波形の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態のＰＳＡ式酸素濃縮装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態の構成要素である圧力調整手段１４の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態の酸素濃縮装置稼働中に圧力比較手段１５が取得した圧力波形の一例を示す図である。
【図５】第２の実施形態のＰＳＡ式酸素濃縮装置の構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態の構成要素である圧力計測手段１５の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、発明の実施の形態を図面に基づき示す。
【００２３】
［第１の実施形態］
図２を用いて本実施形態に係るＰＳＡ式酸素濃縮装置の構成を説明する。
ＰＳＡ式酸素濃縮装置１は、ＰＳＡ式酸素濃縮装置１の外部から空気を取り込んで濃縮酸素ガスを生成する酸素生成部１１を備える。
【００２４】
酸素装置外部から酸素生成部１１に取り込まれた空気はコンプレッサー１１１で圧縮され、第１切替弁１１２を介してシリンダー１１３に送られる。第１切替弁１１２は、複数のシリンダー１１３のいずれかとコンプレッサー１１１を連通することでシリンダー１１３に圧縮空気を送り込むとともに、その他のシリンダーを大気に開放する。シリンダー１１３には窒素ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填されている。シリンダー１１３を通過した圧縮空気は窒素ガス濃度が低下し、濃縮酸素ガスとなる。濃縮酸素ガスは第２切替弁１１４を介して濃縮酸素バッファタンク１１５に貯蔵される。第２切替弁１１４は複数のシリンダー１１３のいずれか濃縮酸素バッファタンク１１５とを連通または遮断する。
【００２５】
酸素生成部１１は、第１切替弁１１２によりコンプレッサー１１１と複数のシリンダー１１３のいずれかを連通させるとともに、第２切替弁１１４により該コンプレッサー１１１と連通したシリンダー１１３と濃縮酸素バッファタンク１１５を連通させる。したがって、コンプレッサー１１１と複数のシリンダー１１３のいずれかと濃縮酸素バッファタンク１１５が連通され、生成された濃縮酸素ガスが濃縮酸素バッファタンク１１５に供給される。他方、コンプレッサー１１１と連通しないシリンダー１１３は、第２切替弁１１４により濃縮酸素バッファタンク１１５からと遮断された状態で、第１切替弁１１２を介して大気開放される。これにより、シリンダー１１３内が減圧し、吸着剤に吸着された窒素ガスを酸素濃縮器外部に放出する。
【００２６】
濃縮酸素生成に伴うシリンダー１１３内部の圧力変化は非常に大きいため、濃縮酸素バッファタンク１１５に貯蔵された濃縮酸素ガスは調圧弁１１６により該圧力変動が減衰されるように調整される。
【００２７】
酸素生成部１１で圧力調整された濃縮酸素ガスは、コントロールバルブ１２１と流量計１２２から成る酸素流量制御部１２で酸素流量が制御され、加湿器１０１を介して酸素供給口１３より酸素濃縮装置外に供給される。通常、酸素供給口１３より供給された濃縮酸素ガスはチューブや鼻カニューラを介して患者に供給される。なお、酸素流量制御部１２においてコントロールバルブ１２１と流量計１２２はどちらが流路の上流に備えられていてもよく、また酸素流量制御部１２にはその他の構成が含まれていても構わない。酸素濃縮器１は加湿器１０１を備えない構成とすることも可能である。
【００２８】
本願発明者らが鋭意検討を行った結果、酸素濃縮装置１が稼働中、酸素生成部１１から酸素供給口１３の酸素流路上の圧力には濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動が生じており、酸素供給口１３に接続されたチューブや鼻カニューラを介して伝達される患者の呼吸圧力を酸素流路上で検出することは困難であることが明らかになった。濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動の振幅は呼吸圧力の振幅に比べて大きく、また呼吸圧力の振幅も酸素流路を通ることによる圧損で低下するため、呼吸圧力波形の計測が困難であることが理由として挙げられる。
【００２９】
酸素濃縮装置１が稼働中、酸素生成部１１から酸素供給口１３の酸素流路上に生じる濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動とは、シリンダー１１３で生じる圧力変化ではなく、調圧弁１１６で調整された圧力変動を意味する。前述のとおり、調圧弁１１６により圧力変動が減衰されるが、呼吸圧力と比べて十分に大きく圧力変動は残ってしまう。また、調圧弁１１６を通過する際に圧力変動パターンが変化する。そのため、調圧弁１１６から酸素供給口１３まで測定される濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動は同じ圧力変動パターンである。ゆえに、酸素生成部１１から酸素供給口１３の酸素流路上の２か所の圧力の差分を取ることで、濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動を打ち消すことができる。なお一般的な酸素濃縮装置においては、この２か所の間で圧力変動の位相は大きく変わらない。
【００３０】
ところで、前述のとおり濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動の振幅は呼吸圧力の振幅に比べて大きく、また呼吸圧力の振幅も酸素流路を上流方向に向かって通ることによる圧損で低下する。そこで、酸素生成部１１の下流であって酸素流路上流側の呼吸圧力の影響をほぼ無視できる点の圧力と、酸素流路下流側の呼吸圧力の減衰量が小さい点の圧力との差分をとることで、呼吸情報の抽出を行う。具体的には、酸素生成部１１と前記酸素流量制御部１２の間または流量計１２２とコントロールバルブ１２１の間の圧力と、酸素供給口の圧力の差分を取ることで、濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動を打消し、酸素供給口に重畳する呼吸圧力から呼吸情報の抽出を行う。なお、酸素流量制御部１２より下流と酸素供給口１３との圧力の差分をとると、酸素濃縮ガス生成時に生じる圧力変動だけでなく、呼吸圧力まで差し引かれる可能性があるため、前述の圧力を比較することとする。
【００３１】
呼吸情報とは、例えば１分間あたりの呼吸数、吸気時間、呼気時間、ＩＥ比（吸気時間と呼気時間の比率）、吸気開始タイミング、呼気開始タイミング、一定時間における無呼吸低呼吸頻度である。これらは取得した呼吸情報の圧力波形が基線を通過するタイミングや波形の極値となるタイミングを取得し、それぞれの時間間隔を算出するソフトウェアにより実現することができる。取得した呼吸情報の圧力波形が基線を通過するタイミングとは、例えば基線が０である場合は計測信号の符号が変化するタイミング（零クロスタイミング）のことである。
【００３２】
本実施形態においては、圧力比較手段１５の一方側が圧力調整手段１４を介してコントロールバルブ１２１と流量計１２２の間に連結しており、圧力比較手段１５の他方側が酸素供給口１３と連結した状態である実施形態の一例を示している。ここで「圧力比較手段１５の他方側が酸素供給口１３と連結した状態」とは、酸素濃縮装置の酸素流路において患者の呼吸圧の圧損が少ない酸素供給口に近しい酸素流路上に接続している状態を含む。
【００３３】
圧力調整手段１４を介した圧力比較手段１５の連結箇所は、調圧弁１１６とコントロールバルブ１２１の間でもよい。また、コントロールバルブ１２１と流量計１２２の接続順序が図２と逆の酸素濃縮装置の場合は、調圧弁１１６と流量計１２２の間でもよい。すなわち、酸素濃縮装置１の酸素流路において調圧弁１１６から酸素流量制御部１２の最も酸素供給口に近い構成部品までのいずれか１か所であればよい。
【００３４】
圧力比較手段１５は、その両端に接続された２か所の圧力からハードウェアで差圧を抽出し、該差圧を呼吸に関する圧力変動として検出する手段であり、例えば差圧センサである。差圧センサは、その両端に接続された圧力が互いに圧力干渉することなく差圧を計測できるセンサであって、例えば２つの圧力を、例えばＵ字管の両側からそれぞれ与え、その圧力差が液柱の高さに現れる液柱式差圧センサや、温度、重力、気体の種類によらず２か所の差圧を出力する機械式差圧センサを用いることができる。なかでも、ダイアフラムを用いた機械式差圧センサは１つの空間を２つに隔てる隔膜（ダイアフラム）があるため、２か所の気体が混ざり合うことはなく、特に好適である。以下本実施形態の説明においては圧力比較手段１５を差圧センサ１５とも称する。
【００３５】
圧力調整手段１４は、酸素流路上の圧力を調整して圧力比較手段１５に供給する。酸素生成部１１から酸素供給口１３までの酸素流路上の圧力は上流ほど高い。一般的に差圧センサ１５には仕様で定められた計測可能範囲があるため、圧力調整手段１４は、酸素供給口１３の平均圧力と、酸素生成部１１と酸素流量制御部１２の間または流量計１２２とコントロールバルブ１２１との間の平均圧力との圧力差が所定範囲内となるように一方あるいは両方の圧力を調整する。なお、所定範囲内とは差圧センサ１５で計測される圧力の振幅が差圧センサ１５の計測可能範囲内となるような範囲である。例えば、差圧センサ１５の計測可能範囲が±１００Ｐａであり、計測される圧力の振幅が±３０Ｐａであるとすると、所定範囲とは±７０Ｐａの範囲となる。
【００３６】
図３を用いて圧力調整手段１４と圧力比較手段１５の実施形態の一例を説明する。本実施形態に係る圧力調整手段１４としては、図３（ａ）ないし（ｃ）に示す構成を例示することができる。なお、共通の部品、装置については同一の番号を付する。
【００３７】
図３（ａ）に係る圧力調整手段１４は、酸素流路および差圧センサ１５に接続される通り絞り手段１４１と、差圧センサ１５と通り絞り手段１４１との間に設置される排気量調整手段１４２と、差圧センサ１５の検出値に基づいて絞り手段１４１を制御するとともに、差圧センサ１５の検出値から呼吸情報を算出するＣＰＵ１６と、を備える。通り絞り手段１４１は可変流量弁であることが好ましい。排気量調整手段１４２はオリフィスや細長いチューブなどであることが好ましい。
【００３８】
ＣＰＵ１６は差圧センサ１５の検出値を読み取り、２つの圧力の差が差圧センサの計測可能範囲内に収まるように通り絞り手段１４１を制御する。可変流量弁の調整頻度はノイズによる誤作動の防止と、可変流量弁調整後の安定化の時間を考慮し、０．５〜１０Ｈｚの範囲で調整することが好ましく、例えば、呼吸周期に近しい４秒ごとに可変流量弁を調整することで安定しやすくなる。また、差圧センサの値は瞬時値ではなく、調整間隔の平均値を用いることが好ましい。
【００３９】
排気量調整手段１４２では、通り絞り手段１４１で減圧された濃縮酸素ガスを大気開放する。排気量調整手段１４２での排気量が大きい場合、酸素供給口１３から使用者に提供される酸素濃度が低下するため、排気量はできるだけ少なくし、酸素供給口から酸素濃縮装置外に提供される濃縮酸素ガスの酸素濃度が酸素濃縮装置で定められた仕様範囲を外れないように調整する必要がある。なお、排気量調整手段１４２を可変流量弁などの流量を調整可能である弁とし、ＣＰＵ１６は通り絞り手段１４１に加えて排気量調整手段１４２の開度を制御する構成としてもよい。この場合は、排気量調整手段１４２の開度は、通り絞り手段１４１の可変流量弁の開度の１／４、あるいは排気量調整手段１４２の開度が０の時の酸素供給口から酸素濃縮装置外に提供される濃縮酸素ガスの酸素濃度に比べて酸素濃度が−５％以内に収まる範囲、濃縮酸素ガスの酸素濃度が酸素濃縮装置で定められた仕様範囲を外れない範囲、で排気量調整手段１４２の可変流量弁を開放する。
【００４０】
図３（ｂ）に係る圧力調整手段１４は、ＣＰＵ１６が差圧センサ１５の検出値に基づいて排気量調整手段１４２を制御する点で図３（ａ）に係る圧力調整手段と相違する。この場合は、通り絞り手段１４１はオリフィスや細長いチューブなどであることが好ましい。また排気量調整手段１４２は可変流量弁であることが好ましい。ＣＰＵ１６は差圧センサ１５の検出値を読み取り、２つの圧力の差が差圧センサの計測可能範囲内に収まるように排気量調整手段１４２を制御する。
【００４１】
図３（ｃ）に係る圧力調整手段１４は、図３（ｂ）に係る圧力調整手段において通り絞り手段１４１を用いない構成としたものである。排気量調整手段１４２はコントロールバルブであることが好ましい。ＣＰＵ１６は図３（ｂ）に係る圧力調整手段と同様に排気量調整手段１４２を制御する。
【００４２】
図４（ａ）、（ｂ）は、図３（ａ）の実施形態において差圧センサ１５が取得した圧力波形の経時変化を示している。図４（ａ）は、濃縮酸素ガスが一定流量で流れているときの経時変化を示している。２〜３［Ｐａ］程度の変動が見られるものの、図１に示した圧力波形に比べて、濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動を大きく除外できていることが示されている。図５（ｂ）は、濃縮酸素ガスが一定流量で流れているときに、鼻カニューラ経由で患者の呼吸を加えたときの経時変化を示している。図５（ａ）の呼吸がない状態と比較して、明らかに圧力が変動していること、すなわち呼吸に関する圧力が測定できていることが示されている。
【００４３】
ＣＰＵ１６は差圧センサ１５で取得した圧力波形から、所定の呼吸情報を算出する。なお、圧力波形から呼吸情報を算出する方法については公知の手段を適宜用いることができ、ここでは説明は省略する。
【００４４】
以上示したように、本実施形態によれば、濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動と呼吸圧力とを区別して呼吸情報を取得することができる。
【００４５】
［第２の実施形態］
図５を用いて第２の実施形態に係るＰＳＡ式酸素濃縮装置の構成を説明する。なお、第１の実施形態と重複する部分については同一の番号を付し、説明は省略する。
【００４６】
第２の実施形態では、酸素生成部１１と前記酸素流量制御部１２の間または流量計１２２とコントロールバルブ１２１の間の圧力と、酸素供給口１３の圧力をそれぞれ圧力計測手段１７で計測する。そして、計測された２つの圧力情報の一方あるいは両方をデータ処理により調整した後に差分を計算する点で第１の実施形態と相違する。
【００４７】
図６は圧力計測手段１７の実施形態の一例を模式的に示したものであり、患者の呼吸情報を取得する形態の一例である。圧力計測手段１７は、通り絞り手段１７１と通り絞り手段を介さない２つの圧力の差を差圧センサ１７２で計測する。
【００４８】
計測された２つの圧力情報は、ＣＰＵ１６で処理される。ＣＰＵ１６は、計測された２つの圧力情報の一方あるいは両方の圧力情報を調整した後、その差分を計算することで使用者の呼吸圧力波形を算出する。さらにＣＰＵ１６は、取得した圧力波形から、所定の呼吸情報を算出する。
【００４９】
ＣＰＵ１６は、２つの圧力情報の一方あるいは両方を調整する。例えば、６０秒の時間窓における絶対値の最大値をそれぞれの圧力から抽出し、２つの圧力の絶対値の最大値が等しくなるように、２つの圧力の一方あるいは両方の圧力に乗算処理をする圧力調整処理を実行する。圧力調整処理は、２つの圧力の両方にそれぞれ６０秒の時間窓で正規化、あるいは標準化処理をすることでもよい。６０秒の時間窓は１分間呼吸数を算出する処理を簡略化するためであるが、６０秒でない時間窓でも良い。また、時間窓はオーバーラップして前記処理をしても良い。
【００５０】
ＣＰＵ１６は、上述のように電子的に調整された２つの圧力情報の差分を計算することで、呼吸圧力波形を取得する圧力比較処理を実行する。さらにＣＰＵ１６は、圧力比較処理によって取得した圧力波形から、所定の呼吸情報を算出する呼吸情報算出処理を実行する。
【００５１】
なお、ここでは単一のＣＰＵ１６により圧力調整処理、圧力比較処理、呼吸情報算出処理が実行される例を説明したが、ＣＰＵの数はこれに限るものではなく、例えば各処理毎に別のＣＰＵによって実行されてもよい。
【００５２】
以上示したように、本実施形態によれば、濃縮酸素ガス生成時に生じる圧力変動と呼吸圧力とを区別して呼吸情報を取得することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１：  酸素生成部
１２：  酸素流量調整部
１３：  酸素供給口
１４：  圧力調整手段
１４１：  通り絞り手段
１４２：  排気量調整手段
１５：  圧力比較手段
１６：  ＣＰＵ
１１１：  コンプレッサー
１１２：  第１切替弁
１１３：  シリンダー
１１４：  第２切替弁
１１５：  濃縮酸素バッファタンク
１１６：  調圧弁
１２１：  コントロールバルブ
１２２：  流量計
１０１：  加湿器
１７：  圧力計測手段
１７１：  通り絞り手段
１７２：  差圧センサ
【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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