(57)【要約】【課題】故障頻度を減らし、確実に異常を検出する事ができる酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着材を充填した吸着筒と、該吸着筒に圧縮空気を供給する空気圧縮手段と、該空気圧縮手段を収めるためのボックス手段と、該ボックス手段に接続され、該空気圧縮手段を冷却するための冷却風を取り込む吸気ダクトと、該冷却風を排出するための排気ダクトと、該空気圧縮手段が供給する空気圧力を計測するための圧力センサと、該空気圧縮手段から該圧力センサをつなぐための検圧チューブを備える酸素濃縮装置において、該検圧チューブの一部、もしくは全てに水分透過性材料を使用したことを特徴とする酸素濃縮装置である。【選択図】図２
2011110099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着材を充填した吸着筒、該吸着筒に圧縮空気を供給する空気圧縮手段、該空気圧縮手段を収めるためのボックス手段、該ボックス手段に接続され、該空気圧縮手段を冷却するための冷却風を取り込む吸気ダクト、該冷却風を排出するための排気ダクト、該空気圧縮手段が供給する空気圧力を計測するための圧力センサ、及び該空気圧縮手段から該圧力センサをつなぐための検圧チューブを備える酸素濃縮装置において、
該検圧チューブの一部、もしくは全てに水分透過性材料を使用したことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
該水分透過性材料がフッ素系樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
該水分透過性材料がポリイミド系樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】
該検圧チューブの該水分透過性材料を使用した一部もしくは全部を、該排気ダクト内に配置することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【請求項５】
該検圧チューブの該水分透過性材料を使用した一部もしくは全部を、該吸気ダクト内に配置することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着材を用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮装置に関するものであり、特に慢性呼吸器疾患患者などに対して行われる酸素吸入療法に使用する医療用酸素濃縮装置に関するものである。特に、空気供給手段の吐出する圧縮空気の圧力を測定する圧力センサまでのチューブに水分透過性の素材を使用することにより、結露を防止する事ができ、確実に空気供給手段の吐出圧力を検出する事が可能な酸素濃縮装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、喘息、肺気腫症、慢性気管支炎等の呼吸器系器官の疾患に苦しむ患者が増加する傾向にあるが、その治療法として最も効果的なもののひとつに酸素吸入療法がある。かかる酸素吸入療法とは、酸素ガスあるいは酸素富化空気を患者に吸入させるものである。その供給源として、酸素濃縮装置、液体酸素、酸素ガスボンベ等が知られているが、使用時の便利さや保守管理の容易さから、在宅酸素療法には酸素濃縮装置が主流で用いられている。
【０００３】
酸素濃縮装置は、空気中に存在する約２１％の酸素を濃縮して供給する装置であり、それには酸素を選択的に透過する膜を用いた膜式酸素濃縮装置と、窒素または酸素を優先的に吸着しうる吸着材を用いた圧力変動吸着型酸素濃縮装置があるが、得られる酸素濃度の点から圧力変動吸着型酸素濃縮装置が主流になっている。
【０００４】
圧力変動吸着型酸素濃縮装置は、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着材として５Ａ型や１３Ｘ型、Ｌｉ−Ｘ型などのモレキュラーシーブゼオライトを充填した吸着筒に、コンプレッサで圧縮された空気を供給することにより加圧条件下で窒素を吸着させ、未吸着の酸素濃縮ガスを得る加圧・吸着工程と、前記吸着筒内の圧力を大気圧またはそれ以下に減じて、吸着材に吸着された窒素をパージすることで吸着材の再生を行う減圧・脱着（再生）工程を交互に繰り返し行うことで、高濃度酸素ガスを連続的に生成することができる。
【０００５】
このような酸素濃縮装置では、空気供給手段の吐出圧力または吸着筒の吸着圧を検出し、空気供給手段の異常や吸着材の劣化等を把握できるように、圧力センサを使用して常時圧力を測定している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９６８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
空気供給手段の吐出部は高温、かつ振動が大きいため、直接圧力センサを取り付けることは困難であった。そのため、圧力センサは電装基板上に実装され、圧力検出部と圧力センサまではチューブでつながれることが一般的に行われている。
【０００８】
一方、医療用酸素濃縮装置は一般家庭で使用されるため、小型軽量化が求められている。そのため、内部の構成部品は可能な限りデッドスペースを作らないように配置されている。そのため、上述のチューブはできるだけ細いチューブが使用されるのが一般的であるが、装置内部の冷却風によりチューブ内部で結露すると、チューブ内部が閉塞し、正確な圧力が検出できないばかりか、結露水が圧力センサに達すると、圧力センサの故障を引き起こしていた。
【０００９】
本発明は、酸素濃縮装置の検圧チューブを水分透過性材料で構成することによって、検圧チューブ内で発生する結露を防止する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】
【００１０】
かかる問題の解決方法として、以下の発明を見出した。すなわち、本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着材を充填した吸着筒と、該吸着筒に圧縮空気を供給する空気圧縮手段と、該空気圧縮手段を収めるためのボックス手段と、該ボックス手段に接続され、該空気圧縮手段を冷却するための冷却風を取り込む吸気ダクトと、該冷却風を排出するための排気ダクトと、該空気圧縮手段が供給する空気圧力を計測するための圧力センサと、該空気圧縮手段から該圧力センサをつなぐための検圧チューブを備える酸素濃縮装置において、該検圧チューブの一部、もしくは全てに水分透過性樹脂チューブを使用したことを特徴とする酸素濃縮装置である。
【００１１】
また本発明は、かかる検圧チューブの一部、もしくは全てに水分透過性樹脂チューブを使用したことを特徴とする酸素濃縮装置である。
また本発明は、該水分透過性チューブがフッ素系樹脂またはポリイミド系樹脂であることを特徴とし、さらに本発明は、該水分透過性チューブを該排気ダクト内または該吸気ダクト内に配置することを特徴とする酸素濃縮装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、酸素濃縮装置の検圧チューブ内で発生する結露を防止する事ができる酸素濃縮装置を提供できる。これにより、機器の故障を低減させまた、故障頻度が減るので故障して異常を検出できないことが減り、異常が発生した場合には確実に警報を出すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の圧力変動吸着型酸素濃縮装置の構成図である。
【図２】本発明の酸素濃縮装置の一態様を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の酸素濃縮装置の実施態様例を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である圧力変動吸着型酸素濃縮装置を例示した概略装置構成図である。
【００１５】
図１において、１は酸素濃縮装置、３は加湿された酸素富化空気を吸入する使用者（患者）を示す。圧力変動吸着型酸素濃縮装置１は、原料空気取り込み口に備えられたインテークフィルタ６を通り、細かな塵埃を取り除くＨＥＰＡフィルタ１０１、吸気消音器１０２、コンプレッサ１０３、流路切換弁１０４、吸着筒１０５、逆止弁１０７、製品タンク１０８、調圧弁１０９、流量設定手段１１０、パーティクルフィルタ１１１を備える。これにより外部から取り込んだ原料空気から酸素ガスを濃縮した酸素富化空気を製造することができる。また、酸素濃縮装置の筐体内には、生成された酸素富化空気を加湿するための加湿器２０１、前記流量設定手段１１０の設定値と、酸素濃度センサ３０１、流量センサ３０２の測定値を用いて、コンプレッサや流路切換弁を制御する制御手段４０１、コンプレッサの騒音を防音するためのコンプレッサボックス５０１、コンプレッサを冷却するための冷却ファン５０２が内蔵されている。
【００１６】
まず外部から取り込まれる原料空気は、塵埃などの異物を取り除くための外部空気取り込みフィルタ１０１、吸気消音器１０２を備えた空気取り込み口から取り込まれる。このとき、通常の空気中には、約２１％の酸素ガス、約７７％の窒素ガス、０．８％のアルゴンガス、水蒸気ほかのガスが１．２％含まれている。本装置では、呼吸用ガスとして必要な酸素ガスのみを濃縮して取り出す。
【００１７】
この酸素ガスの取り出しは、原料空気を酸素ガス分子よりも窒素ガス分子を選択的に吸着するゼオライトなどからなる吸着材が充填された吸着筒に対して、流路切換弁１０４によって対象とする吸着筒を順次切り換えながら、原料空気をコンプレッサ１０３により加圧して供給し、吸着筒内で原料空気中に含まれる約７７％の窒素ガスを選択的に吸着除去する。
【００１８】
かかる吸着筒としては、前記吸着材を充填した円筒状容器で形成され、通常、１筒式、２筒式の他に３筒以上の多筒式が用いられるが、連続的かつ効率的に原料空気から酸素富化空気を製造するためには、多筒式の吸着筒を使用することが好ましい。また、前記のコンプレッサとしては、揺動型空気圧縮機が用いられるほか、スクリュー式、ロータリー式、スクロール式などの回転型空気圧縮機が用いられる場合もある。また、このコンプレッサを駆動する電動機の電源は、交流であっても直流であってもよい。
吸着筒１０５で吸着されなかった酸素ガスを主成分とする酸素富化空気は、吸着筒へ逆流しないように設けられた逆止弁１０７を介して、製品タンク１０８に流入する。
【００１９】
また、吸着筒内に充填された吸着材に吸着された窒素ガスは、新たに導入される原料空気から再度窒素ガスを吸着するために吸着材から脱着させる必要がある。このために、コンプレッサによって実現される加圧状態から、流路切換弁によって減圧状態（例えば大気圧状態又は負圧状態）に切り換え、吸着されていた窒素ガスを脱着させて吸着材を再生させる。この脱着工程において、その脱着効率を高めるため、吸着工程中の吸着筒の製品端側又は製品タンクから酸素富化空気をパージガスとして逆流させるようにしてもよい。通常、窒素を脱着させるときには大きな気流音が発生するため、一般的には窒素排気消音器５０３が用いられる。
【００２０】
原料空気から生成された酸素富化空気は、製品タンク１０８へ蓄えられる。この製品タンクに蓄えられた酸素富化空気は、例えば９５％といった高濃度の酸素ガスを含んでおり、調圧弁１０９や流量設定手段１１０などによってその供給流量と圧力とが制御されながら、加湿器２へ供給され、加湿された酸素富化空気が患者に供給される。かかる加湿器には、水分透過膜を有する水分透過膜モジュールによって、外部空気から水分を取り込んで乾燥状態の酸素富化空気へ供給する無給水式加湿器や、水を用いたバブリング式加湿器、或いは表面蒸発式加湿器を用いることが出来る。
【００２１】
また、流量設定手段１１０の設定値を検知し、制御手段４０１によりコンプレッサ１０３の電動機の回転数を制御することで吸着筒への供給風量を制御する。設定流量が低流量の場合には回転数を落とすことで生成酸素量を抑え、且つ消費電力の低減を図ることができる。
【００２２】
コンプレッサ１０３や流路切換弁１０４、吸着筒１０５などの異常により、コンプレッサ１０３が吐出する圧縮空気の圧力に異常がないかを圧力センサ７０１によって測定している。コンプレッサ１０３の周囲は高温であり、また振動もあるため、圧力センサ７０１を設置するには環境が厳しいため、本発明では検圧チューブ７０２によって安全な場所に圧力センサ７０１を設置している。このようにすることで、圧力センサを電装基板に実装する事ができるため、更なる小型化も可能になる。
【００２３】
図２は、本発明の実施態様例である酸素濃縮器において、圧力センサ７０１、検圧チューブ７０２の配置方法を具体的に示した実施例である。冷却ファン５０２によって空気の流れが作り出され、外部空気が、インテークフィルタ６０１によって空気中の塵埃を取り除いた後、吸気ダクト６０２によって導かれ、一部は原料空気として吸気フィルタ１０１を通ってコンプレッサ１０３に供給される。残った空気は冷却風として、コンプレッサボックス５０１に導かれ、コンプレッサ１０３を冷却した後、排気ダクト６０３を通じて排気口６０４から排気される。なお、本発明の酸素濃縮装置は小型軽量化を追求したものであるため、図２ではデッドスペースをできるだけ少なくなるように各要素部品が配置されているが、本発明はこの構成に限られるものではない。
【００２４】
検圧チューブ７０２が冷却され、内部に結露水が発生すると、容易に検圧チューブ７０２が閉塞されたり、場合によっては圧力センサ７０１の故障の原因となっていた。特に、細いチューブを使用したときに検圧チューブ７０２の閉塞などは起こりやすい。本発明では検圧チューブ７０２の一部もしくは全てに水分透過性のチューブを使うことで、検圧チューブ７０２内に結露水が発生しても容易に外部に排出できるようにしている。特に、酸素濃縮装置の小型軽量化のため、検圧チューブに小さな曲げ半径で曲げても閉塞しないような細いチューブを使用するときに、本発明の態様は好ましい。
【００２５】
水分透過性のチューブとは、水分を透過できるチューブであって、コンプレッサ１０３から吐出された圧縮空気中の水分を外に透過することができる。よって、チューブ内で結露しにくくなり、また、たとえ結露したとしても外に水分が透過されるので結露水は排出される。
【００２６】
検圧チューブの水分透過性材料は、水分が透過できる材料であれば特に限定されず、例えば、水分透過性樹脂が好ましく、さらに非多孔質のフッ素系樹脂や多孔質のポリイミド系樹脂などの材料が好ましい。
【００２７】
検圧チューブは、チューブ全体に亘って水分透過性材料で構成されていても良いし、一部が水分透過性材料で構成されていても良い。一部のみ水分透過性材料で構成される場合は、特に結露しやすい部分に水分透過性材料が使用されることが好ましい。
【００２８】
また本発明では、検圧チューブ７０２を十分な風量を確保できる箇所に配置させることで結露をさらに防止できる。図２では、検圧チューブ７０２を排気ダクト６０３内に配置することで、結露をさらに防止している。排気ダクト６０３の代わりに吸気ダクト６０２内に配置しても同様の効果が得られる。ダクト内に配置することによって、結露をさらに防止するだけではなく、酸素濃縮装置を、より小型に設計することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の酸素濃縮装置は、水分透過性の検圧チューブを有した圧力センサを使用することで、圧力センサの故障頻度を減らし、確実に異常を検出する事ができる酸素濃縮装置として利用が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１：酸素濃縮装置
３：使用者（患者）
１０１：ＨＥＰＡフィルタ
１０２：吸気消音器
１０３：コンプレッサ
１０４：流路切換弁
１０５：吸着筒
１０６：均圧弁
１０７：逆止弁
１０８：製品タンク
１０９：調圧弁
１１０：流量設定手段
１１１：パーティクルフィルタ
２０１：加湿器
３０１：酸素濃度センサ
３０２：流量センサ
４０１：制御手段
５０１：コンプレッサボックス
５０２：冷却ファン
５０３：消音器
６０１：インテークフィルタ
６０２：吸気ダクト
６０３：排気ダクト
６０４：排気口
７０１：圧力センサ
７０２：検圧チューブ
【図１】
2011110099.tif 000003
【図２】
2011110099.tif 000004