(57)【要約】【課題】酸素濃縮装置の軽量化や省電力化を実現するとともに、患者等に対して適切な量の酸素濃縮気体を供給できる酸素濃縮装置を提供すること。【解決手段】酸素濃縮装置１では、圧力センサ４１によって検出された酸素濃縮気体の圧力（タンク内圧力Ｐｔ）と、予め設定された所定の関数（Ｆ）のパラメータ、即ち目標酸素量Ｘに応じて第６電磁弁３３の開弁時間を算出するために設定された関数（Ｆ）の配列係数と、に応じ、その関数に基づいて第６電磁弁３３の開弁時間を算出する。そして、その開弁時間に応じて、第６電磁弁３３の動作を制御する。従って、流量計を用いなくとも、患者等の使用者に対して適切な量の酸素濃縮気体を供給することができる。つまり、流量計を省略して、酸素濃縮装置１の軽量化や省電力化を実現するとともに、患者等に対して適切な量の酸素濃縮気体を精度良く供給できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中より酸素を濃縮して酸素濃縮気体を生成する構成と、
前記酸素濃縮気体を蓄えるタンクと、
前記タンクより下流にて前記酸素濃縮気体を使用者に供給する経路に配置されて、該経路を開閉する電磁弁と、
を備え、
前記使用者の呼吸状態に応じて前記酸素濃縮気体の供給状態を調節する呼吸同調機能を有する酸素濃縮装置において、
前記タンク内から前記電磁弁に到る経路にて、前記酸素濃縮気体の圧力を検出する圧力センサと、
前記使用者の各吸気のタイミングに合わせて供給する前記酸素濃縮気体の目標供給量を算出する第１演算部と、
前記目標供給量に応じて、前記電磁弁の開弁時間を算出するために予め設定された関数のパラメータを求める第２演算部と、
前記圧力センサによって検出された前記酸素濃縮気体の圧力と前記パラメータとに応じて、前記関数に基づいて前記電磁弁の開弁時間を算出する第３演算部と、
前記第３演算部にて算出された開弁時間に応じて、前記電磁弁の動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記第２演算部は、前記目標供給量に対応した１又は複数のパラメータが設定されたマップに基づいて、前記パラメータを求め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】
前記関数は、前記酸素濃縮気体の圧力と前記パラメータとから前記電磁弁の開弁時間を算出する関数であって、少なくとも、前記酸素濃縮気体の圧力と前記パラメータとの積の項を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素濃縮装置。
【請求項４】
前記酸素濃縮装置の始動時から、所定時間経過した以後又は所定回数の呼吸が検出された場合に、前記開弁時間に応じて、前記電磁弁の動作を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【請求項５】
前記使用者の身体的特徴及び／又は健康状態に応じて、前記開弁時間を調節することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【請求項６】
前記酸素濃縮装置の始動時から、所定時間経過する前又は所定回数の呼吸が検出されない場合には、前記使用者の身体的特徴及び／又は健康状態に応じて予め設定された初期設定の開弁時間に基づいて、前記電磁弁の動作を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
【請求項７】
前記酸素濃縮気体の流量を計測する流量計を備えていないことを特徴とする請求項１〜６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】
本開示は、使用者の呼吸状態に応じて酸素濃縮気体の供給状態を調節する呼吸同調機能を有する酸素濃縮装置に関するものであり、例えば患者等の使用者が搬送や携帯が可能な可搬型又は携帯型などの酸素濃縮装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）等の患者に高濃度の酸素を供給する装置として、例えば空気中から窒素を吸着除去した酸素濃縮気体を供給する医療用の酸素濃縮装置や、酸素ガスを充填した酸素ボンベが知られている。
【０００３】
このうち、酸素濃縮装置は、長時間にわたり酸素濃縮気体を供給できるので、例えば家庭などで長期間にわたり療養する患者に使用されている。
また、家庭等で使用される設置型の酸素濃縮装置とは別に、屋外で酸素濃縮気体を供給する装置として、肩掛け等が可能な軽量な携帯型の酸素濃縮装置や、歩行時等に車輪によって容易に移動させることができる可搬型の酸素濃縮装置が知られている。
【０００４】
このような携帯型や可搬型の酸素濃縮装置（即ち小型の装置）は、酸素濃縮気体を有効に使用するために、通常、患者の呼吸に合わせて酸素濃縮気体を供給する機能（いわゆる呼吸同調機能）を備えている。
【０００５】
また、この種の酸素濃縮装置では、例えば患者に対して好適に酸素濃縮気体を供給するために、各種の技術が提案されている（例えば下記特許文献１〜３参照）。
例えば特許文献１には、酸素濃度と流量とに応じて、圧等化弁の開弁時間を補正する補正手段を備えた酸素濃縮器が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ガス流量を制御する流量制御手段が、ガス流量を測定する流量測定手段の測定結果を用い、ＰＩＤ制御又はＰＩ制御によって、コントロールバルブの開度を制御する酸素濃縮器が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３では、吸気と呼気との時間比を１：２として、１回の呼吸時間の最初の１／３期間において酸素を供給するとともに、その時の酸素供給量は、患者が設定した酸素流量を１分間の呼吸回数に除した量に調節する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３４４２４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１４４５５０号公報
【特許文献３】特許第５１３４７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、患者が例えば屋外などで酸素濃縮装置を使用する場合などでは、酸素濃縮装置が軽量であると運搬等が容易であり、また、省電力であると酸素濃縮装置を長時間使用できるので好ましいが、その対策は必ずしも十分ではなく、一層の改善が求められている。
【００１０】
例えば、上述した呼吸同調機能を備えた酸素濃縮装置では、通常、酸素濃縮気体の流量
（酸素流量）を測定するために、例えば熱式質量流量計等の流量計が用いられるが、軽量化や省電力化のために、この流量計を搭載しないことが考えられる。
【００１１】
ところが、流量計を備えていない酸素濃縮装置では、酸素流量をリアルタイムで計測しながら、酸素濃縮装置の出口側の電磁弁を開閉して、患者に供給する酸素濃縮気体の量（酸素供給量）を制御することは困難である。
【００１２】
また、流量計を用いない方法として、酸素濃縮気体の圧力（例えば酸素タンクの圧力）と電磁弁の開放時間とを関連づけて、電磁弁の開放時間を調整して流量制御を行うことが考えられる。しかし、この場合には、電磁弁を開放する時間が同一でも、その上流にある酸素タンクの圧力の条件が異なると、患者に供給される酸素流量（従って酸素供給量）は同一にはならない。
【００１３】
しかも、患者の呼吸ペースは、一定ではなく状況により変動するので、その点からも、患者に対して適切な量の酸素濃縮気体を供給するのは容易ではない。
つまり、患者の呼吸ペースは、一定ではなく状況により変動するものであり、しかも、酸素タンクの圧力も、酸素生成を行う過程等で変動するので、適切な量の酸素濃縮気体を供給するのは容易ではない。
【００１４】
本開示は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、酸素濃縮装置の軽量化や省電力化を実現するとともに、患者等に対して適切な量の酸素濃縮気体を供給できる酸素濃縮装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本開示の第１局面は、空気中より酸素を濃縮して酸素濃縮気体を生成する構成と、酸素濃縮気体を蓄えるタンクと、タンクより下流にて酸素濃縮気体を使用者に供給する経路に配置されて、その経路を開閉する電磁弁と、を備え、使用者の呼吸状態に応じて酸素濃縮気体の供給状態を調節する呼吸同調機能を有する酸素濃縮装置に関するものである。
【００１６】
この酸素濃縮装置は、タンク内から電磁弁に到る経路にて、酸素濃縮気体の圧力を検出する圧力センサと、使用者の各吸気のタイミングに合わせて供給する酸素濃縮気体の目標供給量を算出する第１演算部と、目標供給量に応じて、電磁弁の開弁時間を算出するために予め設定された関数のパラメータを求める第２演算部と、圧力センサによって検出された酸素濃縮気体の圧力とパラメータとに応じて、前記関数に基づいて電磁弁の開弁時間を算出する第３演算部と、第３演算部にて算出された開弁時間に応じて、電磁弁の動作を制御する制御部と、を備えている。
【００１７】
このように、本第１局面では、圧力センサによって検出された酸素濃縮気体の圧力と、目標供給量に応じて電磁弁の開弁時間を算出するために予め設定された関数のパラメータと、に応じ、その関数に基づいて、目標供給量を供給するのに必要な電磁弁の開弁時間を算出し、その開弁時間に応じて、電磁弁の動作を制御している。
【００１８】
従って、流量計を用いなくとも、患者等の使用者に対して適切な量（即ち目標供給量）の酸素濃縮気体を供給することができる。つまり、流量計を省略して、酸素濃縮装置の軽量化や省電力化を実現するとともに、使用者に対して適切な量の酸素濃縮気体を精度良く供給できるという顕著な効果を奏する。
【００１９】
なお、前記目標供給量としては、１回の呼吸（詳しくは吸気期間）において使用者に供給する酸素濃縮気体の量（例えば後述する目標酸素量Ｘ、Ｙ）が挙げられる。
（２）本開示の第２局面では、第２演算部は、目標供給量に対応した１又は複数のパラメータが設定されたマップに基づいて、前記パラメータを求めてもよい。
【００２０】
本第２局面では、目標供給量に対応した１又は複数のパラメータが設定されたマップに基づいて、パラメータを求める。よって、そのパラメータを用いて、前記関数から目標供給量に対応した適切な開弁時間を設定できる。そのため、適切な量の酸素濃縮気体を提供できるという利点がある。
【００２１】
（３）本開示の第３局面では、前記関数は、酸素濃縮気体の圧力とパラメータとから電磁弁の開弁時間を算出する関数であって、少なくとも、酸素濃縮気体の圧力とパラメータとの積の項を有していてもよい。
【００２２】
本第３局面では、前記関数として、酸素濃縮気体の圧力とパラメータとの積の項を有する関数を用いるので、より適切な開弁時間を設定できる。そのため、一層精度良く適量の酸素濃縮気体を提供できるという利点がある。
【００２３】
（４）本開示の第４局面では、酸素濃縮装置の始動時から、所定時間経過した以後又は所定回数の呼吸が検出された場合に、開弁時間に応じて、電磁弁の動作を制御してもよい。
通常、使用者の各吸気のタイミングに合わせて酸素濃縮気体を供給する場合には、例えば酸素濃縮装置の始動時に、使用者の呼吸状態（例えば１分間の呼吸数）を求め、この呼吸状態に対応して例えば１回の吸気の際に供給する目標供給量を算出する。
【００２４】
ここで、例えば１分間の呼吸数を検出する場合には、所定時間又は所定回数の呼吸を検出する（即ちサンプリングを実施する）必要がある。そこで、本第４局面では、使用者の呼吸状態を検出するために、酸素濃縮装置の始動時から、所定時間経過した以後又は所定回数の呼吸が検出された場合に、十分なサンプリングが実施されたとして、上述した電磁弁の制御を行っている。
【００２５】
これにより、適切な目標供給量を算出できるので、その目標供給量に応じた適切な電磁弁の制御を行うことができる。
（５）本開示の第５局面では、使用者の身体的特徴及び／又は健康状態に応じて、開弁時間を調節してもよい。
【００２６】
使用者の身体的特徴や健康状態が異なる場合には、使用者に供給すべき酸素濃縮気体の量（従って目標供給量）が異なる。従って、使用者の身体的特徴や健康状態に応じて、電磁弁の開弁時間を調節して、酸素濃縮気体の供給量等を制御することにより、必要な分だけ使用者に酸素濃縮気体を供給できる。
【００２７】
これにより、長い期間にわたり、酸素濃縮気体を供給できるという効果がある。つまり、例えば屋外で携帯型の酸素濃縮装置を使用する場合に、長時間にわたり酸素濃縮装置を駆動できるという効果がある。
【００２８】
なお、身体的特徴としては、年齢、性別、身長、体重が挙げられ、健康状態としては、疾患の種類と疾患の程度が挙げられる。
（６）本開示の第６局面では、酸素濃縮装置の始動時から、所定時間経過する前又は所定回数の呼吸が検出されない場合には、使用者の身体的特徴及び／又は健康状態に応じて予め設定された初期設定の開弁時間に基づいて、電磁弁の動作を制御してもよい。
【００２９】
酸素濃縮装置の始動時には、呼吸状態のサンプリングができていないので、精度よく目
標供給量を算出することは容易ではない。
しかし、本第６局面では、酸素濃縮装置の始動直後は、使用者の身体的特徴及び／又は健康状態に応じて、電磁弁の動作を制御するので、始動直後で十分にサンプリングができない場合でも、必要な量の酸素濃縮気体を供給できるという利点がある。
【００３０】
（７）本開示の第７局面では、酸素濃縮気体の流量を計測する流量計を備えていなくともよい。
このように、酸素濃縮装置に、例えば熱式質量流量計等の流量計を備えていない場合には、流量計を省略した分だけ、酸素濃縮装置の軽量化や省電力化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態の酸素濃縮装置の基本構成を示す説明図である。
【図２】第１実施形態の酸素濃縮装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の酸素濃縮装置の電子制御装置による制御処理を示すフローチャートである。
【図４】疾患の程度と性別と年齢とから目標酸素量Ｙを抽出するためのマップＡを示す説明図である。
【図５】目標酸素量Ｘから配列係数を抽出するためのマップＢを示す説明図である。
【図６】第２実施形態の酸素濃縮装置の電子制御装置による制御処理を示すフローチャートである。
【図７】疾患の程度と性別と年齢とから調整係数αを抽出するためのマップＣを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本開示の酸素濃縮装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
［１．第１実施形態］
本第１実施形態の酸素濃縮装置は、重量が例えば１０ｋｇ以下の可搬型の酸素濃縮装置である。なお、本第１実施形態は、重量が例えば３ｋｇ以下の携帯型の酸素濃縮装置にも適用できる。
【００３３】
この酸素濃縮装置は、空気中から窒素を吸着して除去することにより、酸素を濃縮し、使用者である例えば患者に対して、所定の連続流量（第１流量；例えば毎分２Ｌ）の酸素濃縮気体を連続することができる。また、必要に応じて呼吸同調に切り換えることにより、患者の吸気期間のみに、所定の流量（第２流量；連続流量換算で例えば毎分６Ｌ）の酸素濃縮気体を供給できる。なお、常に呼吸同調によって酸素濃縮気体を供給してもよい。［１−１．酸素濃縮装置の全体構成］
ａ）まず、酸素濃縮装置の基本構成について説明する。
【００３４】
図１に示す様に、本第１実施形態の酸素濃縮装置１は、本体ケース３に収容されており、その空気の導入路５は、上流側より、空気取入口７、空気を圧縮するコンプレッサ９、流路を開閉する４個の第１〜第４電磁弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ（１１と総称する）、一対の吸着筒１３ａ、１３ｂ（１３と総称する）などが設けられている。
【００３５】
なお、一対の吸着筒１３から窒素を外部に排気する排気路１５には、排気口１７が設けられている。
また、一対の吸着筒１３から、酸素濃縮気体を供給する供給路１９の構成として、その上流側から、一対の吸着筒１３間の流路２１を開閉する第５電磁弁２３、吸着筒１３側への逆流を防止する一対の逆止弁２５ａ、２５ｂ、酸素濃縮気体を溜める製品タンク２７、酸素濃縮気体の圧力を調節するレギュレータ２９、供給する酸素濃縮気体の流量を調節す
る流量設定器３１、酸素出口の直前の流路を開閉する第６電磁弁３３、酸素濃縮気体が供給される酸素出口３５等が設けられている。
【００３６】
なお、この第６電磁弁３３の開閉動作によって、患者等の使用者への酸素濃縮気体の供給又は停止が実施される。
さらに、流量設定器３１と第６電磁弁３３との間には、酸素濃縮気体の酸素濃度を検出する酸素センサ３７が配置されている。第６電磁弁３３と酸素出口３５との間には、酸素出口３５における酸素濃縮気体の圧力（従って呼吸の際の圧力）を検出する呼吸圧センサ３９が配置されている。製品タンク２７には、製品タンクにおける酸素濃縮気体の圧力を検出する圧力センサ４１が配置されている。その他、酸素濃縮装置１には、大気圧を検出する大気圧センサ４３や周囲の温度を検出する温度センサ５３が配置されている。なお、酸素出口３５には、カニューラ（鼻カニューラ）４５が接続される。
【００３７】
なお、本第１実施形態の酸素濃縮装置１では、酸素濃縮気体の流量をリアルタイムで測定する、例えば熱式質量流量計等の流量計は取り付けられていない。
また、酸素濃縮装置１には、タッチパネルを兼ねる表示装置（ディスプレイ）４７、酸素濃縮装置１の動作を制御する電子制御装置４９、酸素濃縮装置１に電力を供給するバッテリ５１などが設けられている。
【００３８】
ｂ）次に、上述した各構成について、更に詳細に説明する。
前記第１〜第４電磁弁１１は、電子制御装置４９により制御されて駆動する開閉弁である。従って、それぞれの電磁弁１１の開閉動作により、コンプレッサ９と一方の吸着筒１３との間を連通し且つ一方の吸着筒１３と排気路１５との間を遮断する状態と、コンプレッサ９と一方の吸着筒１３との間を遮断し且つ一方の吸着筒１３と排気路１５との間を連通する状態とに切り替えることができる。
【００３９】
前記一対の吸着筒１３内には、ゼオライト系の吸着剤が充填されており、この吸着剤は、所定圧力に加圧すると空気中の窒素を優先的に吸着し、例えば大気圧まで圧力を下げると吸着した窒素を放出して吸着剤自身の再生を行うという性質を有する。
【００４０】
前記流量設定器３１は、表示装置４７のタッチパネルの操作により、酸素濃縮気体を供給する際の流量を設定できるものである。
具体的には、最大の連続流量の例えば毎分２Ｌまでは、オリフィスの調整により、連続流量を設定できる。また、最大の連続流量を超える流量を設定する場合には、連続流量の供給ができないので、その場合には、呼吸同調による制御に切り替える。なお、呼吸同調のみを行う酸素濃縮装置では、この流量設定器３１を省略することも可能である。
【００４１】
なお、表示装置４７のタッチパネルの操作により、流量の設定や、連続流量での供給と呼吸同調での供給との切り替えが可能となっている。
［１−２．酸素濃縮装置の電気的構成］
次に、酸素濃縮装置１の制御を行う電子制御装置４９等の電気的構成について説明する。
【００４２】
本第１実施形態では、酸素濃縮装置１の内部に、図２に示す様に、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力部、バスライン等を備えたマイクロコンピュータを主要部とする電子制御装置４９が配置されている。
【００４３】
なお、この電子制御装置４９のメモリ４９ａには、後述するように、例えば患者等の使用者に供給する酸素濃縮気体の量を調節する目的で、第６電磁弁３３の開弁時間を設定する際に用いられる各種のデータ（例えば図４等のマップなど）が記憶されている。
【００４４】
この電子制御装置４９には、酸素センサ３７、呼吸圧センサ３９、圧力センサ４１、大気圧センサ４３、温度センサ５３、第１〜第６電磁弁１１、２１、３３、タッチパネルを兼ねる表示装置４７、電源スイッチ等の各種のスイッチ（図示せず）が接続されている。
【００４５】
なお、周知のように、呼吸圧センサ３９によって検出された圧力により、使用者が吸気の状態か呼気の状態かを判別することができるので、この圧力に基づいて呼吸同調の制御を行うことができる。
【００４６】
この呼吸同調の制御とは、使用者がカニューラ４５を通して酸素濃縮気体を吸気した時のわずかの負圧（例えば０．４ｍｍＨ２Ｏ）を検知し、患者の呼吸サイクルにおける吸気期間において酸素濃縮気体を供給するように、第６電磁弁３３を開閉する制御である。
【００４７】
例えば、呼吸圧センサ３９によって、前記負圧を検出した場合に、第６電磁弁３３を開弁することにより、使用者の吸気期間において酸素濃縮気体の供給を開始することができる。
［１−３．酸素濃縮装置の制御処理］
次に、電子制御装置４９にて行われる制御処理について、図３〜図５に基づいて説明する。
【００４８】
本制御処理は、呼吸同調を行っている場合に、使用者に供給する酸素濃縮気体の量（目標酸素量）を算出し、吸気期間において第６電磁弁３３の開閉を制御することにより、目標酸素量の酸素濃縮気体を使用者に供給する処理である。
【００４９】
まず、図３のフローチャートのステップ（Ｓ）１００では、酸素濃縮装置１の運転が開始されて、入力手段（例えばタッチパネル）によって使用者（患者）の諸元が入力されると、その諸元のデータが、メモリ４９ａに記憶される。
【００５０】
ここで、患者の諸元としては、後述する図４に示すように、例えば、年齢及び性別等の身体的特徴や、ＣＯＰＤの疾患の程度（例えば軽度、中度、重度）等の健康状態などである。なお、表示装置４７に、身体的特徴や健康状態を表示する欄を設けておき、該当する欄を押すことによって、諸元の入力ができるようにすればよい。
【００５１】
続くステップ１１０では、呼吸圧センサ３９によって、患者の呼吸（例えば吸気）を検知する。つまり、呼吸の際の圧力の変化によって、呼気や吸気の状態が分かるので、呼吸圧センサ３９の信号に基づいて、呼気や吸気の状態を検出することができる。
【００５２】
続くステップ１２０では、酸素濃縮装置１の運転開始から所定の呼吸回数分（例えば１０回）の呼吸データを計測したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１３０に進み、一方否定判断されるとステップ２００に進む。
【００５３】
なお、呼吸データとしては、例えば呼気や吸気の発生状態（詳しくは発生回数や発生の際の時間）が挙げられる。
ステップ２００では、必要な呼吸回数分の呼吸データが得られていないので、患者に供給する酸素濃縮気体の量として、初期値（目標酸素量Ｙ）を設定し、ステップ１５０に進む。なお、この初期値の目標酸素量Ｙとは、１回の吸気の際に患者に供給する量である。
【００５４】
具体的には、図４に示すようなマップＡを使用し、患者が入力した諸元、即ち、性別（男Ｍ、女Ｆ）、年齢、疾患の程度に基づいて、該当する目標酸素量Ｙ（即ち平均的な目標酸素量Ｙ）を求める。
【００５５】
例えば、疾患の程度が中度で、男性（Ｍ）、年齢が４１〜６５才である場合には、目標酸素量Ｙ２４を選択する。
なお、図４に示すようなマップＡは、予め実験等により求めたものであり、各諸元に応じて好ましいとされる平均的な目標酸素量Ｙを示すものである。
【００５６】
一方、前記ステップ１２０で肯定判断されて進むステップ１３０では、必要な呼吸回数分の呼吸データが得られたので、患者の呼吸ペースＮを求める。この呼吸ペースＮは、１分間の呼吸回数であり、呼気又は吸気の発生回数を、その発生回数にかかった時間（分）で割ることにより求めることができる。
【００５７】
続くステップ１４０では、１回の吸気の際に患者に供給する目標酸素量Ｘを算出する。
例えば酸素濃縮装置１から供給する酸素濃縮気体の量（即ち分単位の酸素供給量）が４２０ｍｌ／分である場合には、その分単位の酸素供給量を呼吸ペースＮで割って、１回の吸気期間において患者に供給する酸素濃縮気体の量（即ち目標酸素量Ｘ）を求める。
【００５８】
なお、分単位の酸素供給量は、例えば患者の疾患等の状態に応じて、医者等によって決められているものであり、予め酸素濃縮装置１に入力されてメモリ４９ａに記憶されている。
【００５９】
続くステップ１５０では、酸素濃縮装置１のメモリ４９ａに記憶されている、図５に示すマップＢを参照する。
このマップＢとは、目標酸素量Ｘと、下記の所定の関数（Ｆ）を規定する各パラメータ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）との関係を示すマップである。つまり、目標酸素量Ｘと、関数（Ｆ）の各項の係数である配列係数（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）との関係を示すマップである。なお、このマップＢの各Ｘ０、Ｘ１・・Ｘｎは、それぞれ目標酸素量の数値の範囲を示しており、Ｘの添え字が大きくなるほど、目標酸素量Ｘの数値も大きくなる。
【００６０】
なお、前記目標酸素量Ｙの場合でも、目標酸素量Ｘと同様に扱うので、以下では、目標酸素量Ｘを例に挙げて説明する。
続くステップ１６０では、マップＢを用いて、目標酸素量Ｘに対応した実際の配列係数（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）を抽出する。即ち、後述する関数（Ｆ）に実際の代入する値として、配列係数（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）を抽出する。
【００６１】
続くステップ１７０では、圧力センサ４１からの信号に基づいて、製品タンク２７の圧力（即ちタンク内圧力）Ｐｔを取得する。
続くステップ１８０では、第６電磁弁３３の開放時間Ｔ［ｍｓ］を算出するための関数（Ｆ）により、開放時間Ｔ［ｍｓ］を決定する。
【００６２】
この関数（Ｆ）とは、下記式（１）、詳しくは下記式（２）で表されるものである。
Ｔ＝Ｆunction（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ、Ｐｔ）     ・・・（１）
Ｔ＝ａｎＰｔ３＋ｂｎＰｔ２＋ｃｎＰｔ＋ｄｎ          ・・・（２）
つまり、前記式（２）に、配列係数（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）とタンク内圧力Ｐｔを代入することにより、第６電磁弁３３の開放時間Ｔ［ｍｓ］を算出する。
【００６３】
なお、前記式（２）は、実験等によって実際に得られた式である。
続くステップ１９０では、患者の吸気時に、前記開放時間Ｔｍ［ｍｓ］だけ第６電磁弁３３を開くことによって、患者に目標酸素量Ｘの酸素濃縮気体を供給する。その後、前記ステップ１１０に戻る。
【００６４】
なお、第６電磁弁３３の開弁開始のタイミングとしては、上述したように、呼吸圧センサ３９によって、吸気の開始を示す所定の呼吸圧（負圧）に低下したタイミングを採用できる。
［１−４．効果］
（１）本第１実施形態では、圧力センサ４１によって検出された酸素濃縮気体の圧力Ｐｔと、マップＢから得られた目標酸素量Ｘに応じた関数（Ｆ）のパラメータ（配列係数）とを、前記関数（Ｆ）に適用して第６電磁弁３３の開弁時間を算出する。そして、その開弁時間に応じて、第６電磁弁３３の動作を制御する。
【００６５】
従って、流量計を用いなくとも、患者等の使用者に対して適切な量の酸素濃縮気体を供給することができる。つまり、流量計を省略して、酸素濃縮装置１の軽量化や省電力化を実現するとともに、患者等に対して適切な量の酸素濃縮気体を精度良く供給できるという顕著な効果を奏する。
【００６６】
（２）本第１実施形態では、前記関数（Ｆ）として、タンク内圧力Ｐｔと配列係数との積を有する関数を用いるので、より適切な開弁時間を設定できる。よって、一層精度良く適量の酸素濃縮気体を提供できるという利点がある。
【００６７】
（３）本第１実施形態では、酸素濃縮装置１の始動時から、所定回数の呼吸が検出された場合（又は所定時間経過した以後）には、前記関数（Ｆ）によって得られた開弁時間に応じて、第６電磁弁３３の動作を制御する。よって、患者等に対して、適切な量の酸素濃縮気体を供給できる。
【００６８】
（４）本第１実施形態では、酸素濃縮装置１の始動直後（即ち呼吸状態の十分なサンプリングができない期間）は、使用者の身体的特徴及び／又は健康状態に応じて、第６電磁弁３３の動作を制御する。よって、酸素濃縮装置１の始動直後でも、患者等に必要な量の酸素濃縮気体を供給できるという利点がある。
【００６９】
（５）本第１実施形態では、酸素濃縮気体の流量を計測する流量計を備えていないので、流量計を省略した分だけ、酸素濃縮装置１の軽量化や省電力化を促進することができる。
なお、本第１実施形態では、前記ステップ１２０で、運転開始から所定の呼吸回数分の呼吸データが得られたか否かを判定したが、運転開始から（所定の呼吸回数分に対応する）所定の時間（例えば２分）が経過したか否かを判定してもよい。
［１−５．文言の対応関係］
本第１実施形態の、酸素濃縮装置１、製品タンク２７、第６電磁弁３３、圧力センサ４１、電子制御装置４９は、それぞれ、本開示の、酸素濃縮装置、タンク、電磁弁、第１〜第３演算部及び制御部、圧力センサに該当する。
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同様な番号を使用する。
【００７０】
本第２実施形態では、第１実施形態とは制御処理が異なるので、異なる制御処理について説明する。
第２実施形態では、酸素濃縮装置１の運転開始後に、諸元が入力された後に、第６電磁弁３３の開弁時間を調節する調整係数αを、マップＣから抽出する。
【００７１】
以下、詳細に説明する。
まず、図６のフローチャートのステップ３００では、酸素濃縮装置１の運転が開始されて、タッチパネルによって患者の諸元が入力されると、その諸元のデータが、メモリ４９
ａに記憶される。
【００７２】
続くステップ３１０では、図７に示すマップＣ（調整係数マップ）を用いて、性別、年齢、疾患の程度に基づいて、調整係数αを抽出する。
なお、この調整係数αとは、後述するように、第６電磁弁３３の開弁時間を、性別、年齢、疾患の程度に基づいて調整するための係数である。
【００７３】
続くステップ３２０では、呼吸圧センサ３９によって、患者の呼吸（例えば吸気）を検知する。
続くステップ３３０では、酸素濃縮装置１の運転開始から所定の呼吸回数分の呼吸データを計測したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ３４０に進み、一方否定判断されるとステップ４１０に進む。
【００７４】
ステップ４１０では、必要な呼吸回数分の呼吸データが得られていないので、患者に供給する酸素濃縮気体の量として、初期値（目標酸素量Ｙ）を設定し、ステップ３６０に進む。
【００７５】
一方、前記ステップ３３０で肯定判断されて進むステップ３４０では、必要な呼吸回数分の呼吸データが得られたので、患者の呼吸ペースＮを求める。
続くステップ３５０では、１回の吸気の際に患者に供給する目標酸素量Ｘを算出する。
【００７６】
続くステップ３６０では、酸素濃縮装置１のメモリ４９ａに記憶されている前記マップＢを参照する。
続くステップ３７０では、マップＢを用いて、目標酸素量Ｘに対応した配列係数（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）を抽出する。
【００７７】
続くステップ３８０では、圧力センサ４１からの信号に基づいて、製品タンク２７の圧力（即ちタンク内圧力）Ｐｔを取得する。
続くステップ３９０では、第６電磁弁３３の開放時間Ｔ［ｍｓ］を算出するための関数（Ｆ）により、開放時間Ｔ［ｍｓ］を決定する。
【００７８】
この関数（Ｆ）とは、下記式（３）、詳しくは下記式（４）で表されるものである。
Ｔ＝α×Ｆunction（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ、Ｐｔ）   ・・・（３）
Ｔ＝α×（ａｎＰｔ３＋ｂｎＰｔ２＋ｃｎＰｔ＋ｄｎ）    ・・・（４）
つまり、前記式（４）に、配列係数（ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）とタンク内圧力Ｐｔを代入することにより、第６電磁弁３３の開放時間Ｔ［ｍｓ］を算出する。
【００７９】
なお、前記式（４）は、実験等によって実際に得られた式である。
続くステップ４００では、患者の吸気時に、前記開放時間Ｔｍ［ｍｓ］だけ第６電磁弁３３を開くことによって、患者に目標酸素量Ｘの酸素濃縮気体を供給する。その後、前記ステップ３２０に戻る。
【００８０】
なお、第６電磁弁３３の開弁開始のタイミングとしては、従来と同様に、呼吸圧センサ３９によって、吸気の開始を示す所定の呼吸圧に低下したタイミングを採用できる。
本第２実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、本第２実施形態では、運転開始後に、諸元に基づいて調整係数αを設定するので、より精度良く適量の目標酸素量Ｘを算出できるという利点がある。
［３．他の実施形態］
本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００８１】
（１）例えば、本開示を、流量計を備えた酸素濃縮装置に適用してもよい。
（２）また、酸素濃縮装置に諸元を入力する場合には、酸素濃縮装置に設けられたタッチパネルや各種のスイッチ以外に、リモコンを用いてよい。
【００８２】
（３）なお、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【００８３】
１…酸素濃縮装置
２７…製品タンク
３３…第６電磁弁
４１…圧力センサ
４９…電子制御装置
【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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【図７】
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