(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザに適した１サイクルの呼吸時間で、かつ、当該１サイクルの呼吸時間におけるユーザに適した吸気時間と呼気時間との比で当該ユーザが呼吸することができる酸素濃縮装置を提供する。【解決手段】記憶部２４、制御部２３及び報知部を含んでおり、窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いて生成した高濃度酸素をユーザに供給する酸素濃縮装置１。前記記憶部２４には、前記ユーザに適した１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されている。前記制御部２３は、前記１サイクルの呼吸時間及び前記比に従って前記ユーザが呼吸できるように前記報知部に吸気及び呼気のタイミングを報知させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶部（２４）、制御部（２３）及び報知部を含んでおり、窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いて生成した高濃度酸素をユーザに供給する酸素濃縮装置（１）であって、
前記記憶部（２４）には、前記ユーザに適した１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されており、
前記制御部（２３）は、前記１サイクルの呼吸時間及び前記比に従って前記ユーザが呼吸できるように前記報知部に吸気及び呼気のタイミングを報知させる、酸素濃縮装置（１）。
【請求項２】
前記酸素濃縮装置（１）は、高濃度酸素を発生させる酸素発生部（２）と、この酸素発生部（２）が発生した高濃度酸素をユーザに供給する酸素供給部（３）とを備えており、
前記報知部は、前記吸気時間及び呼気時間を表示する表示部（４）を備えており、
前記制御部（２３）は、前記呼気時間が終了する所定時間前に前記酸素供給部にユーザへの高濃度酸素の供給を開始させ、吸気時間内の予め決められた時間だけ高濃度酸素を供給する、請求項１に記載の酸素濃縮装置（１）。
【請求項３】
前記酸素濃縮装置（１）は、前記ユーザの心拍数を測定する第１センサ（４０）を備えており、
前記記憶部（２４）には、当該ユーザに対する暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されており
前記制御部（２３）は、前記暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を変更し得る、請求項１又は請求項２に記載の酸素濃縮装置（１）。
【請求項４】
前記酸素濃縮装置（１）は、前記ユーザの脳活動量を測定する測定部を備えており、
前記記憶部（２４）には、当該ユーザに対する暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されており
前記制御部（２３）は、前記暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を変更し得る、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置（１）。
【請求項５】
前記測定部は、前記ユーザの頭部の血流を測定する第２センサ（４１）を備えている、請求項４に記載の酸素濃縮装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康増進やリラクゼーションのために、高濃度酸素を吸入することが知られており、そのために、高濃度酸素を生成してユーザに供給する酸素濃縮装置が種々提案されている。
【０００３】
また、呼吸について、下記特許文献１には電子式の呼吸バイオフィードバック装置が開示されている。特許文献１には、人間の呼吸について、呼吸パターンが健康及び病気に大きく寄与すること、装置のユーザーインターフェースのメニューとして個人用設定オプションを含んでいてもよいこと、モード選択機能はストレス軽減／リラクゼーションモード及びフィットネストレーニング／心臓モードを含んでいてもよいことが記載されている。また、前記フィットネストレーニング／心臓モードに関し、ユーザの呼吸に合わせてパルスの音を追加すること、パルスはユーザが特定のレート又はテンポで呼吸するためのキューとして作用し、心臓プログラム及び心拍変動トレーニングをサポートすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５２２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１には、ユーザの１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を当該ユーザに適した値にすることは記載されていない。
【０００６】
本開示では、ユーザに適した１サイクルの呼吸時間で、かつ、当該１サイクルの呼吸時間におけるユーザに適した吸気時間と呼気時間との比で当該ユーザが呼吸することができる酸素濃縮装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の酸素濃縮装置は、
（１）記憶部、制御部及び報知部を含んでおり、窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いて生成した高濃度酸素をユーザに供給する酸素濃縮装置であって、
前記記憶部には、前記ユーザに適した１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されており、
前記制御部は、前記１サイクルの呼吸時間及び前記比に従って前記ユーザが呼吸できるように前記報知部に吸気及び呼気のタイミングを報知させる。
【０００８】
本開示の酸素濃縮装置では、ユーザは、当該ユーザに適した１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比に従って呼吸をすることができる。なお、本明細書において「高濃度酸素」とは、空気中の酸素の濃度（約２１％：体積含有率）よりも大きい濃度の酸素を含むガスのことを意味し、通常、４０〜９５％程度の濃度の酸素を含むガスを意味する。また、「１サイクルの呼吸時間」とは、呼吸動作の内の一方の動作（吸気又は呼気）を開始してから、他方の動作が終了するまでの時間のことを意味する。ヒトは無意識の状態では、通常、１分間に１４〜２０回の呼吸を行うとされており、例えば２０回の呼吸を行う場合、「１サイクルの呼吸時間」は、６０（秒）÷２０＝３（秒）である。さらに、「ユーザに適した」とは、リラクゼーション、脳の活性化等の観点において、当該ユーザにとって望ましいないし適切であると認められる、という趣旨である。
【０００９】
（２）前記（１）の酸素濃縮装置において、前記酸素濃縮装置は、高濃度酸素を発生させる酸素発生部と、この酸素発生部が発生した高濃度酸素をユーザに供給する酸素供給部とを備えており、
前記報知部は、前記吸気時間及び呼気時間を表示する表示部を備えており、
前記制御部は、前記呼気時間が終了する所定時間前に前記酸素供給部にユーザへの高濃度酸素の供給を開始させ、吸気時間内の予め決められた時間だけ高濃度酸素を供給するものとすることができる。この場合、ユーザが吸気を開始した時点において当該ユーザに高濃度酸素を供給して当該高濃度酸素の吸気効率を上げることができる。
【００１０】
（３）前記（１）又は（２）の酸素濃縮装置において、前記酸素濃縮装置は、前記ユーザの心拍数を測定する第１センサを備えており、
前記記憶部には、当該ユーザに対する暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されており
前記制御部は、前記暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を変更し得るものとすることができる。この場合、１サイクルの呼吸時間及び前記比を適宜変更してユーザの心拍数を測定することで、当該ユーザにとって適した心拍数となる１サイクルの呼吸時間及び前記比を求めることができる。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）の酸素濃縮装置において、前記酸素濃縮装置は、前記ユーザの脳活動量を測定する測定部を備えており、
前記記憶部には、当該ユーザに対する暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されており
前記制御部は、前記暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を変更し得るものとすることができる。この場合、１サイクルの呼吸時間及び前記比を適宜変更してユーザの脳活動量を測定することで、当該ユーザの脳の活性化に適した１サイクルの呼吸時間及び前記比を求めることができる。
【００１２】
（５）前記（４）の酸素濃縮装置において、前記測定部は、前記ユーザの頭部の血流を測定する第２センサを備えることができる。この場合、１サイクルの呼吸時間及び前記比を適宜変更してユーザの頭部の血流を測定することで、当該ユーザの脳の活性化に適した１サイクルの呼吸時間及び前記比を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の酸素濃縮装置の一実施形態の構成を説明する図である。
【図２】図１に示される酸素発生部及び酸素供給部の一例を示す図である。
【図３】図１に示される表示部及び操作部の一例を示す図である。
【図４】表示部の表示の一例を示す図である。
【図５】ユーザにとって適した心拍数となる１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を求める方法の一例のフローチャートである。
【図６】表示部の表示の他の例を示す図である。
【図７】本開示の酸素濃縮装置の他の実施形態の構成を説明する図である。
【図８】ユーザの脳の活性化に適した１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を求める方法の一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の酸素濃縮装置の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本開示の酸素濃縮装置の一実施形態の構成を説明する図であり、図２は、図１に示される酸素発生部及び酸素供給部の一例を示す図であり、図３は、図１に示される操作部及び表示部の一例を示す図である。
【００１５】
〔装置の構成〕
本実施形態の酸素濃縮装置１は、窒素を選択的ないし優先的に吸着する吸着剤を用いて生成した高濃度酸素をユーザに供給する装置であり、酸素発生部２と、酸素供給部３と、報知部である表示部４と、操作部５と、制御ユニット６とを備えている。    
【００１６】
酸素濃縮装置１は、圧力スイング方式によって空気から窒素を分離して高濃度の酸素を生成する。図２に示されるように、外部からコンプレッサ１０に吸い込まれた空気は当該コンプレッサ１０で圧縮され、圧縮された空気は制御弁１１を介して一対の吸着筒１２，１３の一方の吸着筒に供給される。各吸着筒の内部には空気中の窒素を選択的ないし優先的に吸着する吸着剤が収容されており、前記一方の吸着筒に供給された圧縮空気中の窒素は当該吸着剤に吸着される。なお、このとき若干の酸素も前記吸着剤に吸着される。前記一方の吸着筒から排出されるガス中の酸素濃度は、空気中の酸素濃度よりも高くなっており（例えば、８８〜９５％程度）、かかる高濃度酸素は、制御弁１４を介して酸素タンク１５に貯留される。本実施形態では、コンプレッサ１０、制御弁１１及び制御弁１４、並びに一対の吸着筒１２，１３により、高濃度酸素を発生させる酸素発生部２が構成され、後述する酸素タンク１５、リリーフ弁１８、制御弁１９、及びオリフィス２０により、高濃度酸素をユーザに供給する酸素供給部３が構成されている。窒素を選択的ないし優先的に吸着する吸着剤として、例えばゼオライト等を用いることができる。
【００１７】
制御弁１１は、コンプレッサ１０と、一対の吸着筒１２，１３との間の流路に設けられており、吸着筒１２及び吸着筒１３のそれぞれに接続されている。制御弁１１は、コンプレッサ１０から吐出された圧縮空気を一方の吸着筒１２に供給する状態と、コンプレッサ１０から吐出された圧縮空気を他方の吸着筒１３に供給する状態とを切り換える。
【００１８】
制御弁１４は、一対の吸着筒１２，１３と、酸素タンク１５との間の流路に設けられており、吸着筒１２及び吸着筒１３のそれぞれに接続されている。制御弁１４は、吸着筒１２を通過した高濃度酸素を酸素タンク１５に供給する状態と、吸着筒１３を通過した高濃度酸素を酸素タンク１５に供給する状態とを切り換える。
【００１９】
吸着筒１２及び吸着筒１３には、それぞれ開放弁１６及び開放弁１７が設けられている。一方の吸着筒に圧縮空気が供給され当該吸着筒内で窒素の吸着が行われているとき、他方の吸着筒は制御弁１１、１４により閉鎖された状態にある。このとき、他方の吸着筒に設けられた開放弁が「開」状態にされ、当該他方の吸着筒は大気に開放される。これにより、他方の吸着筒内は加圧状態から大気圧状態に減圧され、当該吸着筒内に収容されている吸着剤に吸着された窒素は減圧により吸着剤から離反して外部に排出される。また、前記他方の吸着筒に圧縮空気が供給され、前記一方の吸着筒が制御弁１１，１４により閉鎖された状態にあるときも、同様に、当該一方の吸着筒に設けられた開放弁は「開」状態にされて当該一方の吸着筒から窒素が外部に排出される。また、よりゼオライトの吸着効率を高めて、効率よく酸素濃縮を行うために、開放弁の大気開放側に真空ポンプを接続して使用することもできる。
【００２０】
酸素タンク１５に貯留されている高濃度酸素は、リリーフ弁１８、制御弁１９、オリフィス２０、鼻カニューラ２１を経てユーザに供給される。制御弁１９は、高濃度酸素を鼻カニューラ２１に供給する状態と、高濃度酸素を鼻カニューラ２１に供給することなく、酸素タンク１５に貯留する状態とのいずれかに切り換える。オリフィス２０は制御弁１９を通過した高濃度酸素の圧力を調整する。鼻カニューラ２１は、ユーザの鼻孔内に挿入される一対の短筒体（図示せず）を有しており、この短筒体の先端開口からユーザの鼻孔内に高濃度酸素が供給される。鼻カニューラ２１としては、公知のものを適宜採用することができる。
【００２１】
制御ユニット６は、外部のセンサや装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェース２２と、演算処理の中枢として機能する制御部であるＣＰＵ２３と、記憶部であるメモリ２４とを備えている。メモリ２４は、ＣＰＵ２３の制御動作プログラムが格納されたＲＯＭと、ＣＰＵ２３が制御動作を行う際にデータ等が一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータが読み出されたりするＲＡＭとを備えている。ＣＰＵ２３によりコンプレッサ１０の駆動制御、制御弁１１、開放弁１６等の各種弁の開閉制御が行われる。
【００２２】
本実施形態の表示部４及び操作部５は、図３に示されるように、前述した酸素発生部２や酸素供給部３等を収容している酸素濃縮装置１の本体部１ａの外表面に設けられている。表示部４は、ユーザに対して酸素濃縮装置１の運転状況や、後述する呼気及び吸気のタイミング等を表示する。表示部４は、例えば液晶表示素子、プラズマ表示素子、ＣＲＴ等で構成することができる。
【００２３】
操作部５は、酸素濃縮装置１の運転操作や初期設定等を行うための要素である。操作部５は、オンオフボタン３０、モード切換ボタン３１、初期設定ボタン３２、スタートボタン３３及び入力ボタン３４を備えている。
【００２４】
本実施形態の酸素濃縮装置１では、ユーザに適した１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比に従って当該ユーザができるように、表示部４が、吸気及び呼気のタイミングを表示する。ユーザに適した前記１サイクルの呼吸時間及び前記比は、初期設定により予め前記メモリ２４に記憶される。
【００２５】
〔初期設定〕
次に初期設定の一例について説明する。本例では、ストレス軽減モードの初期設定について説明する。ストレスと心拍数との間には対応関係又は一定の相関関係があることが分かっている。そこで、ユーザの心拍数を測定するために、図１に示されるように、ユーザの手首に第１センサ４０を取り付ける。第１センサ４０からの信号は制御ユニット６のＩ／Ｏインターフェース２２に送信される。
【００２６】
オンオフボタン３０を押すことで酸素濃縮装置１がスタンバイの状態になる。このとき、表示部４には、図４に示されるように、運転モードの種類が表示される。本実施形態では、「ストレス軽減」モードと、「脳の活性化」モードとが採用されている。図４に示される例では、実線で囲まれた「ストレス軽減」モードが現在の運転モードである。表示部４に表示された運転モードが所望の運転モードでない場合、モード切換ボタン３１を押すことでモードを切り換えることができる。図４に示される状態でモード切換ボタン３１を押すと、「ストレス軽減」を囲んでいた実線が消滅し、「脳の活性化」が実線で囲まれる。
【００２７】
所望の運転モードが実線で囲まれている状態で入力ボタン３４の「ＯＫ」ボタンを押すと、運転モードの設定が終了し、表示部４に、「初期設定か通常運転かを選択してください。初期設定の場合は初期設定ボタンを押してください。通常運転の場合はＩＤ番号を入力してください。」というメッセージが表示される。ここで、初期設定ボタン３２を押すと初期設定モードとなる。
【００２８】
ついで、個人を特定するために予め割り当てられたＩＤ番号を入力ボタン３４で入力し、表示部４に表示されたＩＤ番号を確認したのちに入力ボタン３４の「ＯＫ」ボタンを押すと、表示部４には、「性別（男性：１、女性：２）を入力してください」というメッセージが表示される。入力後、入力ボタン３４の「ＯＫ」ボタンを押すと、表示部４には、
「年齢を入力してください」というメッセージが表示される。入力後、入力ボタン３４の「ＯＫ」ボタンを押すと、初期設定の準備が完了し、表示部４には、「鼻カニューラの装着及び第１センサの取付はＯＫですか。」というメッセージが表示される。ここで、ユーザがカニューラの装着及び第１センサの取付を確認した後にスタートボタン３３を押すと初期設定が開始される。
【００２９】
制御ユニット６のメモリ２４には、ユーザの性別及び年齢に応じて、ストレス軽減に有効であると考えられる暫定の１サイクルの呼吸時間、及び、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が記憶されている。かかる暫定の呼吸時間等には、初期設定をしようとするユーザと同一性別及び同一年齢層の複数の他のユーザにそれぞれ適した呼吸時間及び比の平均値が採用される。メモリ２４には、各性別について、複数の年齢層（例えば、３歳刻みの年齢層）毎にユーザに適した呼吸時間及び比が記憶されている。なお、性別及び年齢に加えて、例えば身長や体重をパラメーターとした、「ユーザに適した呼吸時間及び比」を採用することもできる。この場合は、初期設定の準備として、ユーザの身長や体重を入力する必要がある。
【００３０】
図５は、ユーザにとって適した心拍数となる１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を求める方法の一例のフローチャートである。
まず、スタートボタン３３を押すことで初期設定が開始されると、ＣＰＵ２３は表示部４に、「ゆっくりと呼吸してください」というメッセージを表示させる。ユーザは、呼吸状態を安定させるために、所定の時間（例えば、６０秒間）、このメッセージに従ってゆっくりと呼吸をする（安静呼吸）。ユーザが安静呼吸をしている間、鼻カニューラ２１を介して当該ユーザに酸素濃縮装置１で生成された高濃度酸素が供給される（ステップＳ１）。この高濃度酸素は、初期設定が終了するまで供給される。
【００３１】
前記所定時間が経過すると、ＣＰＵ２３は、表示部４に吸気及び呼気のタイミングを報知する暫定ガイダンスを表示させる（ステップＳ２）。この暫定ガイダンスでは、図６に示されるように、１サイクルにおける吸気時間及び呼気時間が０．１秒単位で数値として表示されるとともに、設定された吸気時間及び呼気時間の残り時間が円グラフの形で表示される。図６の例では、呼気時間の残り時間が円グラフで表示されており、Ｐで示される部分はすでに経過した呼気時間を表しており、Ｒで示されるハッチングされた部分は残りの呼気時間を表している。時間の経過とともに、呼気時間を示す数値は徐々に小さくなり、それに対応してＲで示されるハッチングされた部分の面積は徐々に小さくなる。呼気時間が「０」になると、設定された吸気時間の数値が表示される。また、吸気時間の残り時間を示す円グラフが表示される。吸気の開始時点では、この円グラフはすべてハッチングされている。ユーザは表示部４に表示された、数値及びグラフによる吸気時間又は呼気時間に従って呼吸を行う。
【００３２】
暫定の１サイクルの呼吸時間が８．５秒で、当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が３：７であったとすると、１サイクルの呼吸時間における吸気時間は８．５×３／１０≒２．５となり、呼気時間は８．５×７／１０≒６．０秒となる。従って、ユーザは２．５秒間高濃度酸素を含むガスを吸い、吸ったガスを６．０秒かけて吐き出すというサイクルを所定時間（例えば、２分間）繰り返す。
【００３３】
ユーザが暫定ガイダンスに従って呼吸をしている間、第１センサ４０により当該ユーザの心拍数が測定される（ステップＳ３）。所定時間経過後、ユーザのストレス状態を反映する当該ユーザの単位時間あたりの心拍数が判定される（ステップＳ４）。
【００３４】
ついで、ステップＳ５において、ＣＰＵ２３はガイダンスの変更を行う。前述したステップＳ２〜Ｓ４では、ユーザと同じ性別で同じ年齢層の他のユーザの平均値に従って吸気時間及び呼気時間を設定しているが、初期設定を行うユーザにとって、より適した１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を求めるためにガイダンスの変更を行う。１サイクルの呼吸時間及び前記比が適宜変更され、複数の変更パターンについて心拍数の判定が行われる。以下の表１に示される例では、暫定ガイダンスで８．５秒であった１サイクルの呼吸時間を「８．０秒」と「９．０秒」に変更し、また、３：７であった前記吸気時間と呼気時間との比を「２．５：７．５」と「３．５：６．５」に変更している。表１に示される例では、８つの変更パターンがある。換言すれば、ガイダンスは８回変更される。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１のＮｏ．１の変更パターンに変更された吸気時間及び呼気時間で前記ステップＳ３〜Ｓ４と同様にして、心拍数の測定（ステップＳ６）及び単位時間あたりの心拍数が判定される（ステップＳ７）。
【００３７】
ついで、ステップＳ９において、ＣＰＵ２３は所定回数のガイダンス変更があったか否かを判断する。所定回数の変更がなされていないと判断されると（ＮＯ）、ステップＳ５に戻りガイダンスの変更がなされる。例えば、表１の例においてＮｏ．５の変更パターンまで測定が終了した場合は、続くＮｏ．６の変更パターンに変更された吸気時間及び呼気時間で前記ステップＳ３〜Ｓ４と同様にして、心拍数の測定（ステップＳ６）及び単位時間あたりの心拍数が判定される
【００３８】
ＣＰＵ２３により所定回数の変更がなされたと判断されると、ステップＳ９に処理が進められ、当該ステップＳ９において、リラクゼーションという観点からユーザに適した１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が決定される。例えば、心拍数が小さいほどユーザはリラックスしていると考えられることから、心拍数が最も小さくなる１サイクルの呼吸時間及び前記比が、当該ユーザに適した値として決定され、メモリ２４に記憶される。ただし、心拍数は安定していることも重要であるので、或る単位時間の心拍数と、続く単位時間の心拍数との差が閾値（例えば、２回／１０秒）を超えるような場合は、心拍数が安定していないとして、適した値とはしない。
【００３９】
〔通常運転〕
初期設定が完了し、適した値（１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比）がメモリ２４に記憶されているユーザが酸素濃縮装置１を使用する場合、酸素濃縮装置１の運転は、例えば以下のように行われる。
【００４０】
まず、オンオフボタン３０を押すことで酸素濃縮装置１がスタンバイの状態になる。このとき、表示部４には、図４に示されるように、運転モードの種類が表示される。必要に応じてモード切換ボタン３１を押して、所望の運転モードが実線で囲まれている状態で入力ボタン３４の「ＯＫ」ボタンを押すと、運転モードの設定が終了し、表示部４に、「初期設定か通常運転かを選択してください。初期設定の場合は初期設定ボタンを押してください。通常運転の場合はＩＤ番号を入力してください。」旨のメッセージが表示される。
【００４１】
ついで、個人を特定するために予め割り当てられたＩＤ番号を入力ボタン３４で入力し、表示部４に表示されたＩＤ番号を確認したのちに入力ボタン３４の「ＯＫ」ボタンを押し、さらにスタートボタン３３を押すと通常運転が開始される。
表示部４には、予め初期設定されメモリ２４に記憶されている、ユーザの適した値（１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比）に基づいて、吸気と呼気のタイミングが図６に示されるように数値及びグラフのかたちで表示される。例えばストレス軽減モードが選択されている場合、ユーザは、かかる表示に従って呼吸を行うことで、高濃度酸素の吸入とも相まって効果的にリラックス状態を得ることができる。
【００４２】
前述した実施形態では、ストレス軽減という観点から、初期設定においてユーザの心拍数を第１センサ４０で測定している。本開示の酸素濃縮装置１では、ユーザの脳の活性化という観点から当該ユーザに適した値（１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比）を設定し、この値に基づいてユーザに吸気及び呼気のタイミングを報知することもできる。図７は、本開示の酸素濃縮装置の他の実施形態の構成を説明する図であり、心拍数を測定する第１センサ４０に代えて、ユーザの頭部の血流を測定する第２センサ４１を採用している点が、図１に示される実施形態と異なっている。従って、互いに共通する構成要素には同一の参照符号を付し、簡単のため、それらについての説明は省略する。
【００４３】
脳の活性化の程度、すなわち脳の活動量は頭部の血流に対応している、又は、頭部の血流と相関関係にあることが知られている。従って、頭部の血流を測定することで、ユーザの脳の活動量、すなわち活性化の程度を推定することができる。具体的に、頭部の血液の流れがよいときは脳が活性化していると推定することができる。
【００４４】
図８は、ユーザの脳の活性化に適した１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を求める方法の一例のフローチャートである。図８に示されるフローチャートは、ユーザのストレス軽減に適した１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を求めるための図５に示されるフローチャートと、測定対象（ステップＳ１３、ステップＳ１６）及び判定対象（ステップＳ１４、ステップＳ１７）が異なるだけで、「酸素吸入（安静呼吸）」から「所定回数のガイダンス有？」までのプロセスは共通している。
【００４５】
例えば、図５のステップＳ２では、ユーザのストレス軽減に有効であると考えられる暫定ガイダンスが表示部４に表示されるが、対応する図８のステップＳ１２では、ユーザの脳の活性化に有効であると考えられる暫定ガイダンスが表示部４に表示される。また、図５のステップＳ３では、ユーザが暫定ガイダンスに従って呼吸をしている間、ユーザの手首に装着された第１センサ４０により当該ユーザの心拍数が測定されているが、対応する図８のステップＳ１３では、ユーザが暫定ガイダンスに従って呼吸をしている間、ユーザの頭部に装着された第２センサ４１により当該ユーザの頭部の血流量が測定される。
【００４６】
図８に示される例では、ステップＳ１９において、脳の活性化という観点からユーザに適した１サイクルの呼吸時間及び当該１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比が決定される。血流量が多いほどユーザの脳は活性化しており、脳の活動量が大きいと考えられることから、頭部の血流量が多い１サイクルの呼吸時間及び前記比が、当該ユーザに適した値として決定され、メモリ２４に記憶される。
【００４７】
酸素濃縮装置１では、高濃度酸素の無駄を少なくするために、ユーザが吸気している間の吸気開始から例えば５０〜１００％の吸気時間経過まで、換言すれば、吸気時間内の予め決められた時間（例えば、吸気時間の５０〜１００％の時間）だけ高濃度酸素を当該ユーザに供給している。従って、吸気開始直後には鼻カニューラ２１に高濃度酸素は到達していない。高濃度酸素を有効に活用するためには、ユーザが吸気すると同時にユーザに高濃度酸素が供給されることが望ましい。
【００４８】
そこで、表示部４に表示される呼気時間が終了する所定時間前、例えば０．１〜０．３秒前に、酸素供給部３にユーザへの高濃度酸素の供給を開始させるようにすることもできる。この場合、ユーザが吸気を開始した時点で高濃度酸素が鼻カニューラ２１を通じて鼻腔まで供給されており、ユーザは吸気開始と同時に高濃度酸素を吸気することができるので、高濃度酸素の吸気効率を向上させることができる。
【００４９】
以上、酸素濃縮装置の実施形態を説明したが、特許請求の範囲の記載された趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
〔その他の変形例〕
前述した実施形態では、表示部及び操作部を酸素濃縮装置の本体部の外表面に当該本体部と一体的に設けているが、例えば電気製品のリモートコントローラーのように、前記本体部と別体とすることもできる。また、表示部は前記本体部と一体的に設け、操作部だけを前記本体部と別体とすることもできる。
【００５０】
また、前述した実施形態では、ユーザの脳の活動量を推定するために当該ユーザの頭部の血流量を測定しているが、これに限定されるものではなく、脳の活動量は、他の手法でも推定することできる。例えば、本出願人の出願に係る国際公開第２０１６／１９９９４０号公報に開示（背景技術における開示を含む）されている手法を採用することもできる。具体的に、背景技術にあげられた特開２０１３−１７６４０６号公報に開示されている脳波計測法（ＥＥＧ）、磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ）又は近赤外線分光法（ＮＩＲＳ）によって検出されたデータを利用する手法を採用することができる。また、顔面の時系列の血行量データを特異値分解、主成分分析又は独立成分分析により分解することで得られた複数の成分に基づきユーザの脳活動量を推定する手法を採用することができる。この場合、血行量データは、時系列で取得されたユーザの顔面の撮像画像データに対して行われる、Ｒ成分、Ｇ成分及びＢ成分の３つの色成分に分解するＲＧＢ処理により得られた撮像画像データのＲＧＢデータに基づき算出される。
【００５１】
また、前述した実施形態では、表示部により視覚的にユーザの吸気及び呼気のタイミングを報知しているが、これに代えて、又は、これと並行して音声を用いて聴覚的にユーザに吸気及び呼気のタイミングを報知することもできる。この場合、例えば吸気時間を報知する音声と呼気時間を報知する音声とを用いることもできるし、吸気時間及び呼気時間の一方だけに音声を流すようにすることもできる。また、報知部として、ランプ等の発光体を採用することもできる。この場合、吸気時間及び呼気時間に対応して色の異なるランプを用いることができる。また、残り時間が少なくなるにつれてランプを暗くする等、ランプの明るさを変化させることで呼吸のタイミングをユーザに報知することもできる。
【００５２】
また、前述した実施形態では、初期設定において暫定の１サイクルの呼吸時間を０．５秒ごとに変更し、又、１サイクルの呼吸時間における吸気時間と呼気時間との比を０．５ごとに変更しているが、これらは例示であり、「０．５秒」又は「０．５」とは異なる値ごとに変更することもできる。
【００５３】
また、前述した実施形態では、ユーザの手首に第１センサを取り付けて当該手首で心拍数を測定しているが、指先や胸等、他の箇所で心拍数を測定することもできる。また、ユーザの頭部に貼付された第２センサで当該頭部の血流量を測定しているが、非接触式のセンサないし計器で頭部の血流量を測定することもできる。  
【００５４】
また、前述した実施形態では、鼻カニューラを介してユーザに高濃度酸素を供給しているが、酸素マスクのような器具を用いてユーザに高濃度酸素を供給することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１  ：酸素濃縮装置
１ａ：本体部
２  ：酸素発生部
３  ：酸素供給部
４  ：表示部
５  ：操作部
６  ：制御ユニット
１０  ：コンプレッサ
１１  ：制御弁
１２  ：吸着筒
１３  ：吸着筒
１４  ：制御弁
１５  ：酸素タンク
１６  ：開放弁
１７  ：開放弁
１８  ：リリーフ弁
１９  ：制御弁
２０  ：オリフィス
２１  ：鼻カニューラ
２２  ：Ｉ／Ｏインターフェース
２３  ：ＣＰＵ
２４  ：メモリ
３０  ：オンオフボタン
３１  ：モード切換ボタン
３２  ：初期設定ボタン
３３  ：スタートボタン
３４  ：入力ボタン
４０  ：第１センサ
４１  ：第２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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【図７】
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【図８】
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