(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加湿用の水が貯留された容器と、上記容器を密閉する蓋部材とを有し、加湿対象である吸入ガスを容器内の上部空間に導入する導入口と、加湿された吸入ガスを上部空間から導出する導出口とが設けられた加湿器を備え、
上記加湿器は、上記導入口の開口面積を絞ることにより、開口を絞られた流路から吹き出す吸入ガスを、細い急速な気流として水面に当て、気流が水面をえぐるように水面を変位させるとともに、水面を掃引して水を蒸発させるように構成されていることを特徴とする医療用吸入ガスの供給装置。
【請求項２】
上記導入口の開口面積が、直径１．０ｍｍの円の面積以上、直径２．５ｍｍの円の面積以下である請求項１記載の医療用吸入ガスの供給装置。
【請求項３】
上記導入口にオリフィスが取り付けられて導入口の開口面積が絞られている請求項１または２記載の医療用吸入ガスの供給装置。
【請求項４】
上記導入口に取り付けるオリフィスの口径が１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である請求項３記載の医療用吸入ガスの供給装置。
【請求項５】
上記吸入ガスは、空気を原料として吸着剤を使用することにより酸素を濃縮した酸素濃縮ガスである請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用吸入ガスの供給装置。
【請求項６】
導入口の開口面積を絞った導入路に供給する吸入ガスの供給流量を、マスフローコントローラーによって制御する請求項１〜５のいずれか一項に記載の医療用吸入ガスの供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疾病治療等の目的で患者に使用される医療用吸入ガスの供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の疾患を治療するため、患者に対してガスを吸入させる吸入療法が施されることがある。例えば、肺ガン、肺気腫、慢性気管支炎、肺炎などにより呼吸器系の機能が低下した患者に対しては、酸素の吸入が行われる。このような酸素吸入療法における酸素ガスの供給源としては酸素ガスボンベ、液体酸素貯槽、圧力変動吸着式（ＰＳＡ）酸素濃縮装置などが使用される。特に近年では、在宅酸素療法に使われる酸素ガスの供給源としては、圧力変動吸着式の酸素濃縮装置が主流になっている。
【０００３】
このような医療用に使われる高純度の酸素ガスは、ボンベや液体酸素から供給されるものについては、露点マイナス５５℃以下、即ち水分２０．７ｐｐｍ以下とすることがＪＩＳによって定められている。また、圧力変動吸着式（ＰＳＡ）の医療用酸素濃縮装置から供給される場合、吸着剤であるゼオライトは、水分を強く吸着するので、製造される酸素ガスの湿度は実質的にゼロ％になる。
【０００４】
したがって、ボンベ等から供給する酸素ガスを使用する場合でも、ゼオライトを用いた酸素濃縮装置による酸素ガスを使用する場合でも、そのまま吸入させたのでは、吸入者の鼻腔や咽喉が乾燥して強い不快感を与えてしまう。そこで、吸入者の鼻腔や咽喉に不快感を与えず、長期にわたって快適に吸入させるためには、何らかの手段で酸素ガスを加湿することが必要となる。
【０００５】
このような酸素ガスの加湿は、医療用酸素濃縮器において一般に、酸素ガスを容器内の精製水に浸漬した多孔体（スパージャー）から噴出し、精製水内に気泡を発生させて加湿する方法（いわゆるバブリング式）が採用されている。
【０００６】
ところが、上述したバブリング式の加湿方法には、次にあげるような欠点がある。
（１）気泡の発生と消滅に伴う泡音が耳障りで、特に静かな夜間などには患者に対して相当のストレスを与えてしまう。
（２）水道水ではスパージャーに閉塞が生じるため精製水を使用しなければならず、精製水の入手に手間と費用がかかる。また、精製水を無菌的に管理するのに手間がかかる。
（３）スパージャーのバブルから発生する飛沫が、下流のチューブ配管に凝縮し、流路抵抗や汚染の原因になる。
このように、静謐な環境や夜間において泡音は重大な問題である。また、精製水を使用しなければならないことも、費用と手間の両面からコンプライアンスの足枷になっている。
【０００７】
このようなバブリング式加湿器の問題を改善する目的の先行技術文献として、下記の特許文献１〜５が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２６３７２４６号公報
【特許文献２】特開平１０−１５０７０号公報
【特許文献３】特開平１０−２０１８４７号公報
【特許文献４】特開２００５−３４３０６号公報
【特許文献５】特開平６−２３３８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１（特許第２６３７２４６号公報）は、バブリング式の加湿器を酸素濃縮器とは別の筐体中に配置したものである。バブリング式の加湿器を用いる点において根本的な解決になっておらず、わざわざ別の筐体を準備しなければならないのでコスト的にも極めて不利である。また、騒音値の低い加湿器を用いることになっているものの、それがどのようなものかについて一切言及されていない。
【００１０】
上記特許文献２（特開平１０−１５０７０号公報）は、水は通さず湿気のみを透過する３層構造の膜を用いて加湿するものである。この方法では、まず３層構造の膜を製作するのが複雑で、それだけでもコスト的に不利である。また、その膜を加湿器に洩れないように装着したり、水を補給したりするのも困難で、構造的に複雑なものが必要であり、コスト面、使い勝手ともに極めて不利である。
【００１１】
上記特許文献３（特開平１０−２０１８４７号公報）は、バブリング式の加湿器内に発生した気泡を、細いパイプを束ねた部材で分割して気泡の破裂音を抑制しようとするものである。これも、破裂音の抑制部材を製作するのが大変であり、気泡の破裂そのものも、完全になくなるわけではない。
【００１２】
上記特許文献４（特開２００５−３４３０６号公報）は、非バブリング式の加湿器であり、加湿器から供給口までの経路を短くし、容易に洗浄可能にしたものである。このものは、加湿器の構造が非常に複雑で、泡音を抑制するという目的に対してコスト的に見合うものにはならない。
【００１３】
上記特許文献５（特開平６−２３３８２１号公報）は、加湿容器内の水面に平面状部材を浮かべて蒸発面を狭め、吸入ガスの流量が少ないときにガスが過度に加湿されることを防ぐものである。しかしながら、吸入ガスの流量が多いときには逆に加湿が不十分になるため、加湿器を何らかの手段で温めるなど、蒸発を促進する手段を講じなければならない。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、耳障りな加湿器の泡音を解消するとともに、精製水を使用する必要のない医療用吸引ガスの供給装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明者らは、長年の課題であった加湿器の泡音の改善について鋭意研究した結果、酸素ガスをスパージャーで直接水中に吹き込まなくても、水面に酸素ガスの流れを吹き付けるだけで十分な加湿効果が得られることを見出し、泡音を完全に消し去ることに成功した。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の医療用吸引ガスの供給装置は、加湿用の水が貯留された容器と、上記容器を密閉する蓋部材とを有し、加湿対象である吸入ガスを容器内の上部空間に導入する導入口と、加湿された吸入ガスを上部空間から導出する導出口とが設けられた加湿器を備え、
上記加湿器は、上記導入口の開口面積を絞ることにより、開口を絞られた流路から吹き出す吸入ガスを、細い急速な気流として水面に当て、気流が水面をえぐるように水面を変位させるとともに、水面を掃引して水を蒸発させるように構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の医療用吸引ガスの供給装置は、上記加湿器は、上記導入口の開口面積を絞ることにより、開口を絞られた流路から吹き出す吸入ガスを、細い急速な気流として水面に当て、気流が水面をえぐるように水面を変位させるとともに、水面を掃引して水を蒸発させるように構成されている。
このため、開口を絞られた流路から吹き出す吸入ガスは、細い急速な流れとなって水面に当たる。この気流は水面をえぐるように変位させるとともに、水面を掃引して効果的に水を蒸発させ、吸入ガスを十分に加湿することができる。水面にできた「えぐれ」のような凹部による変位は、ガスの流れを目視で確認できるという長所も兼ね備える。
【００１８】
このように、本発明によれば、泡が全く発生しないので、泡音がしないのは言うまでもない。また、発泡にともなう気液同伴がないので加湿器の２次側に存在するチューブ類の流路に水滴が貯留することもない。したがって、万一加湿器内の水が汚れたり菌などが存在したとしても下流側チューブに移動することがないので、衛生上極めて好ましい。使用する水に関しては、スパージャーを使用しないので無機分の析出による閉塞の問題がなく、精製水を使用する必要もなくなる。
【００１９】
本発明において、上記導入口の開口面積が、直径１．０ｍｍの円の面積以上、直径２．５ｍｍの円の面積以下である場合には、吸入ガスを確実に水面に当てて変位させることができ、吸入ガスを確実に加湿するとともに、精製水の使用をなくし、耳障りな加湿器の泡音を解消することができる。
すなわち、吸入ガス導入口の開口面積を絞る簡単な方法は、封止されたパイプの先端に小さな孔、例えば口径１．０ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の円形の孔を穿つことである。孔の形状は円に限らず、四角でも星型でもかまわないが、円形が最も簡単である。このような部材は、プラスチックの射出成形などで簡単に製作することができる。あるいは、市販されている流体工学の言葉でいうところの「オリフィス」を吸入ガス導入口に装着することによっても実現できる。本明細書では、わかりやすくするため、狭められた流路のことを代表して「オリフィス」と表現して説明するが、もちろん市販の部材に限定されるものではなく、先端が狭く絞られた流路口の構造であれば、断面が円形でも方形でも星型でも均等に適用することが可能である。
【００２０】
本発明において、上記導入口にオリフィスが取り付けられて導入口の開口面積が絞られている場合には、
市場で容易に入手できるオリフィスを利用して本発明を実現でき、精製水の使用をなくし、耳障りな加湿器の泡音を解消することができる。
【００２１】
本発明において、上記導入口に取り付けるオリフィスの口径が１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である場合には、
市場に一般に流通している加湿器において、オリフィスから吹き出す吸入ガスを確実に水面に当てて変位させることができる。このため、吸入ガスを確実に加湿するとともに、精製水の使用をなくし、耳障りな加湿器の泡音を解消することができる。
【００２２】
本発明において、上記吸入ガスは、空気を原料として吸着剤を使用することにより酸素を濃縮した酸素濃縮ガスである場合には、
吸着剤で乾燥状態となった酸素濃縮ガスに対して確実に加湿するとともに、精製水の使用をなくし、耳障りな加湿器の泡音を解消することができる。
【００２３】
本発明において、導入口の開口面積を絞った導入路に供給する吸入ガスの供給流量を、マスフローコントローラーによって制御する場合には、
導入路の導入口の開口面積が絞られて、加湿器上流の圧力が上昇したとしても、マスフローコントローラーは設定された流量のガスを安定して供給することができるので、治療効果を低下させるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の医療用吸引ガスの供給装置が適用された酸素濃縮装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に使用する加湿器を示す断面図である。
【図３】加湿の形式と湿度の経過を示す図である。
【図４】流量毎の湿度傾向を示す図である。
【図５】オリフィス式加湿器の湿度、温度依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態の医療用吸引ガスの供給装置を適用した医療用酸素濃縮装置のフローシートである。この例では、在宅酸素療法において用いられる２筒式圧力変動吸着法による酸素濃縮装置を示している。
【００２７】
すなわち、この実施形態では、治療用等の吸引ガスが、２筒式圧力変動吸着法による酸素濃縮装置で製造された酸素濃縮ガスである例を説明する。すなわち、この例では、上記吸入ガスは、空気を原料として吸着剤を使用することにより酸素を濃縮した酸素濃縮ガスである。
【００２８】
この酸素濃縮装置は、原料空気を供給するための圧縮機としてのコンプレッサー３と、上記圧縮機から供給された原料空気中の窒素を吸着して酸素を濃縮するための吸着部としてそれぞれ機能する２本の吸着筒１２，１３とを備えている。また、上記コンプレッサー３から原料空気を供給する吸着筒１２，１３を切り替える電磁弁８，９を備えている。そして、吸着筒１２，１３に原料空気を送り込んで窒素を吸着し、酸素が濃縮された酸素濃縮ガスを酸素取出口２５に接続された供給チューブおよびカニューラ２６を用いて使用者に供給するようになっている。
【００２９】
この酸素濃縮装置では、原料空気は、筐体２８に取り付けられた防塵フィルター１と、空気流路の入口部分に設けられた吸気フィルター２によって異物が除去され、コンプレッサー３により加圧されて吸着筒１２，１３に導入される。コンプレッサー３は、モータ電力や空気の断熱圧縮熱などにより発熱するので、ブロワー４の送風により冷却する。コンプレッサー３で発生した異物はインラインフィルター５で除去する。
【００３０】
吸着筒１２，１３には窒素との親和性が強い吸着剤（ゼオライト）が充填されており、例えば吸着筒１２の原料口に原料空気が送り込まれると、吸着筒１２の製品口からはゼオライトとの親和性が弱い酸素が先に出てくる。これを酸素濃縮ガスとして酸素バッファータンク１９に蓄える。この工程を「酸素濃縮工程（加圧工程）」という。
【００３１】
酸素濃縮工程の終盤になり、吸着筒１２の製品口から窒素ガスが出てくる前に、原料空気の行先を一方の吸着筒１２から他方の吸着筒１３に切り替える。各吸着筒１２，１３には、それぞれに対応するよう電磁弁８，９が設けられている。
【００３２】
吸着筒１２へ原料空気を送るときは、吸着筒１２に対応した電磁弁８が「開」、吸着筒１３に対応した電磁弁９が「閉」となるよう切り換え制御する。吸着筒１３へ原料空気を送るときは、吸着筒１３に対応した電磁弁９が「開」、吸着筒１２に対応した電磁弁８が「閉」となるよう切り換え制御する。
【００３３】
一方の吸着筒（この説明では１２とする）で酸素濃縮工程（加圧工程）を行っている間、前の酸素濃縮工程（加圧工程）が終わった他方の吸着筒（この説明では１３とする）では、ゼオライトに窒素が吸着されている。そこで、吸着筒１３の圧力を開放して窒素を大気に排出する。続いて、酸素濃縮工程（加圧工程）を行っている吸着筒１２で生成された酸素濃縮ガスの一部をパージ弁１４を通じて吸着筒１３の製品口から導入し、吸着筒１３内を酸素で置換する。この一連の工程を「窒素脱着工程（パージ工程）」という。
【００３４】
各吸着筒１２，１３には、それぞれに対応するよう開放弁１０，１１が設けられ、窒素脱着工程（パージ工程）を制御する。すなわち、吸着筒１２で酸素濃縮工程（加圧工程）を行っている間は、開放弁１０を「閉」として吸着筒１２内の加圧状態を維持する。吸着筒１２で窒素脱着工程（パージ工程）を行うときには、開放弁１０を「開」とし、吸着された窒素を大気に放出する。同様に、吸着筒１３で酸素濃縮工程（加圧工程）を行っている間は、開放弁１１を「閉」として吸着筒１３内の加圧状態を維持する。吸着筒１３で窒素脱着工程（パージ工程）を行うときには、開放弁１１を「開」として、吸着された窒素を大気に放出する。吸着筒１２，１３を大気開放する際の騒音は、排気出口に設けたサイレンサー２７で消音する。
【００３５】
パージ工程に用いられる酸素濃縮ガスは、酸素濃縮工程（加圧工程）を行っている一方の吸着筒１２（または１３）の製品口から、窒素脱着工程（パージ工程）を行っている他方の吸着筒１３（または１２）の製品口へ、パージラインを通じて供給される。パージラインには、直動式のパージ弁１４とオリフィス１５，１６が設けられている。パージ弁１４は、パージの時間を正確に制御するために設置され、オリフィス１５，１６は通過する酸素濃縮ガスの流量を制御するために設置される。
【００３６】
製造された酸素濃縮ガスは、酸素バッファータンク１９に蓄えられ、減圧弁２０で供給圧力が調整され、マスフローコントローラー２２で流量を制御し、酸素濃度計２３で酸素濃度を計測する。なお、マスフローコントローラー２２と酸素濃度計２３を異物から保護するためにバクテリアフィルター２１が設けられている。
【００３７】
また、騒音を発する機器や部品は金属製の防音ボックスの中に収容される。特に大きな騒音を発するのはコンプレッサー３と排気開放部である。ブロワー４の運転音とコンプレッサー３への吸気音がそれについで大きい。ブロワー４は、外気をコンプレッサー３に当てて冷却するものなので、コンプレッサー３と同居させることはできない。吸気フィルター２も酸素の少ない排気開放部と同居させることができない。従って、防音ボックスを２部屋に区分し、第１防音ボックス２９にはコンプレッサー３と排気開放部を収容し、第２防音ボックス３０にはブロワー４と吸気フィルター２を収容する。電磁弁８，９は、この例では、温度とスペースの関係から第２防音ボックス３０に収容している。装置全体は木材とプラスチックから構築される筐体２８に収納される。
【００３８】
製造された酸素濃縮ガスは絶乾燥状態であるため、加湿器２４で湿度を与え、カニューラ２６を通じて使用に供される。上記加湿器２４は、酸素濃度計２３で酸素濃度が計測された酸素濃縮ガスを導入して加湿する。
【００３９】
図２は、上記加湿器２４を示す断面図である。
【００４０】
この加湿器２４は、加湿用の水３１が貯留された容器３２が蓋部材３３で密閉され、加湿対象の吸入ガスである酸素濃縮ガスを容器３２内の上部空間３４に導入する導入路３５と、加湿された酸素濃縮ガスを上部空間３４から導出する導出路３６とが設けられている。この例では、上記導入路３５および導出路３６は、蓋部材３３に設けられている。
【００４１】
上記加湿器２４は、上記導入路３５の導入口の開口面積を絞ることにより、導入される吸入ガスの流速をあげて、容器３２内の水面３７にガス流による変位を生じさせるように構成されている。
【００４２】
より詳しく説明すると、この例では、上記導入路３５の先端部に、オリフィス３８が取り付けられて導入口の開口面積が絞られている。
【００４３】
上記オリフィス３８を取り付けた導入路３５は、酸素濃縮ガスのガス流が水面３７に当たるように設置する。水面３７にガス流が斜めに当たるようにしても良いが、垂直に当たる方が構造上も簡単で効果的である。これにより、容器３２内の水面３７にガス流によって変位（この例では凹部３７ａ）を生じさせる。
【００４４】
上記導入路３５に取り付けるオリフィス３８の口径は、１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とするのが好ましい。２．５ｍｍを超えると、一般に市場に流通しているスパージャー式加湿器の容器サイズにおいて、酸素濃縮ガスのガス流が水面３７に当たる強さが弱くなる場合があり、十分な加湿効果を得られなくなるおそれがあるからである。また、１．０ｍｍ未満では、治療に必要なだけの酸素濃縮ガスの流量を確保するために、高圧を要することとなってしまい、設備的に現実的でなくなるからである。
【００４５】
この実施形態の医療用吸入ガスの供給装置では、導入口の開口面積を絞った導入路３５に供給する吸入ガスの供給流量を、マスフローコントローラー２２によって制御するようになっている。一方、口径の異なる複数個のオリフィスを用いる流量制御装置も広く使用されている。このオリフィス式流量制御装置が正しく作動するための前提は、オリフィスの前後の差圧が一定でなければならないということである。差圧一定であれば、ガスの流量はオリフィスの開口面積に比例する。本発明の加湿器は、ガスの導入流路を絞るので当然ながら加湿器上流の圧力が上昇する。加湿器上流は上述したオリフィス式流量制御装置の下流に相当するので、必然的にオリフィス式流量制御装置のオリフィス前後の差圧が小さくなってしまい、吸入ガスの流量も低下する。吸入ガスの流量をマスフローコントローラー２２で制御するようにすれば、上記のような流量低下の心配がなくなる。
【００４６】
このように、導入口の開口面積をオリフィス３８で絞って、水面３７にガス流を直接当てると、単なるフローに較べて湿度は約２０％上昇し、例えば５Ｌ／ｍｉｎの酸素ガス流量のときには、吸入に最も適した湿度（４８％）に加湿される。オリフィス３８としては、具体的には、例えば孔径１．５ｍｍの株式会社ＰＩＳＣＯ製のオリフィスＰＣ６−０１を使うことができるが、もちろんこれに限定するものではない。
【００４７】
なお、オリフィス式の加湿器２４は、上述したように、市販のオリフィスを加湿器２４の導入口に装着することで作製することができるし、望む口径の細孔を持つ部品をプラスチックの成形で作製することもできる。
【実施例】
【００４８】
つぎに、実施例について説明する。
【００４９】
試験には株式会社ＰＩＳＣＯ製のオリフィスＰＣ６−０１を使用した。加湿器２４の容器３２には、内径７０ｍｍのプラスチック成型容器を用い、上のレベルラインまで水を入れたときの水位の高さは５８ｍｍ、水３１の保持量は約２２０ｇである。
【００５０】
１．加湿器の音
比較例としてスパージャー式とフロー式、実施例としてオリフィス式を使用し、酸素濃縮装置からの酸素ガスを加湿する際の加湿器の発する音を測定した。
◆スパージャー式：多孔体ヘッドの寸法  外径１４ｍｍ、有効長１５ｍｍ、多孔体平均細孔径５０μｍ
◆フロー式：  パイプ内径：９ｍｍ
※フロー式とはスパージャーもオリフィスも具備せず加湿器蓋の酸素ガス導入部（直径９ｍｍ）から直接加湿器内に酸素ガスを導入する方法である。
◆オリフィス式：オリフィス内径：１．５ｍｍ
【００５１】
〔試験条件〕
酸素ガス流量：５Ｌ／ｍｉｎ,  ３Ｌ／ｍｉｎ
測定条件：簡易防音室において、距離４０ｃｍ、高さ６０ｃｍの地点で騒音測定
騒音計：ＲＩＯＮ  ＮＡ−２９  Ｌａｅｑ  Ａ特性Ｆａｓｔ  ２６秒間の平均値
【００５２】
結果を下記の表１に示す。スパージャー式と較べてオリフィス式加湿器の運転音は断然小さい。フロー式は５Ｌ／ｍｉｎの流量でも、直径９ｍｍの孔から流速１３ｃｍ／ｓｅｃという緩やかな流れなので、事実上音はしない。防音室の暗騒音と同じレベルである。フロー式と較べてもオリフィス式の騒音値は遜色なく、静かである。
【００５３】
【表１】
0005739231.tif 000002
【００５４】
２．オリフィス式の加湿能力
音が静かでも、加湿能力が十分でなければ何の意味もない。そこで、５Ｌ／ｍｉｎの条件においてスパージャー式、オリフィス式、フロー式の３種の加湿能力を比較した。
【００５５】
〔稼働条件〕
環境：恒温室  ２１℃
流量：酸素ガス  ５Ｌ／ｍｉｎ
加湿器は水がなくなるまで稼働した。
【００５６】
結果を図３および表２に示す。
オリフィス式加湿法では４０％以上の湿度を７２時間（３日）維持した。容器に水が残っている間の湿度はほとんど一定で、その間の平均湿度は４８％であった。
【００５７】
スパージャー式加湿法は加湿能力が高く、平均湿度６０％を５４時間維持した。しかし、泡立ちは終始激しく、特に初期においては飛沫同伴の恐れも窺われた。また、開始３５時間辺りから湿度が下がり始める傾向があった。これは水面が下がり、気泡が水と接触する時間が少なくなった為であろうと考えられる。
【００５８】
一方、オリフィス式では水面が下がってもガス流が水面を掃引する構図に変わりはないので湿度は下がらない。むしろ、理由はよくわからないが水量が５０％を切る辺りに湿度の極大があるように見える。
【００５９】
フロー式では湿度が低く、平均２８％にしかならなかった。これは乾燥注意報のレベルなので加湿能力不十分と判断される。湿度がだんだん下がっていくのは、水面の低下と共にガス流が水面まで届きにくくなっていることを表している。
【００６０】
【表２】
0005739231.tif 000003
【００６１】
３．オリフィス式の加湿能力、流量との関係
次に、酸素ガスの流量とオリフィス式の加湿能力を調べた。
〔試験条件〕
環境：恒温室  ２０℃
流量：酸素ガス  ５Ｌ／ｍｉｎ,  ３Ｌ／ｍｉｎ,  １Ｌ／ｍｉｎ
加湿器は水がなくなるまで稼働した。
【００６２】
結果を図４に示す。
５Ｌ／ｍｉｎでの加湿性能は前述の通り（平均４８％）である。
３Ｌ／ｍｉｎでは１０２時間まで湿度５０％以上を維持し、その間の平均湿度は５４％であった。加湿能力としては十分と言える。
１Ｌ／ｍｉｎの場合には湿度は非常に高く１０日間、２４０時間の間６８％以上を維持できる。１０日間の平均湿度は７５％であった。
どのような酸素流量でもオリフィス式は十分に加湿できることが確認された。
【００６３】
４．オリフィス式加湿器の温度特性
加湿器の湿度は温度に依存する。経験的に温度が上がると湿度は下がり、温度が下がると湿度が上がることがわかっている。そこで、温度と湿度の関係を調べた。
試験は１０℃から５℃刻みで３５℃まで湿度を測定した。測定においては環境温度が設定温度に到達した後、５時間後の湿度を測定した。
【００６４】
〔試験条件〕
環境温度：１０、１５、２０、２５、３０、３５℃
加湿形式：オリフィス式、オリフィス径  １．５ｍｍ
流量：３Ｌ／ｍｉｎ
【００６５】
結果を図５に示す。
加湿器の湿度は環境温度の上昇とともに低下する。
その理由は次のように考えられる。すなわち、水の蒸発速度は温度の上昇と共に増加するため、水面を一定速度で流れる気体に含まれる水蒸気の量は温度の上昇と共に増加する。一方、飽和水蒸気量、即ち単位体積に含まれる最大の水蒸気量も温度の上昇と共に増加する。両者を較べると、水の蒸発速度の増加率は飽和水蒸気量の増加率よりも小さい。相対湿度は実際の水蒸気量を飽和水蒸気量で割り算したものであるから、実際の水蒸気量が増加しているにもかかわらず、見かけの相対湿度が温度の上昇と共に低下するのである。
【００６６】
５．オリフィス式の加湿能力、オリフィスの口径との関係
オリフィスの口径を変えて加湿器の湿度を調べた。
〔試験条件〕
環境温度：  ２０℃
酸素ガス流量：  ３Ｌ／ｍｉｎ
加湿器の水位：  ６０％（上下のレベルラインの下から６０％）
【００６７】
結果を表３に示す。
オリフィスの口径１．０ｍｍから２．５ｍｍまで総て適切な湿度に制御された。オリフィスの口径が小さい方が湿度は高い。
【００６８】
【表３】
0005739231.tif 000004
【００６９】
以上のように、本実施形態の医療用吸入ガスの供給装置では、下記の効果を奏する。
１．泡音がしない。
２．適切な湿度に加湿できる。
３．精製水を使用する必要がない。水道水を使うことができる。
４．スパージャーの飛沫同伴や過剰加湿に起因する２次側チューブ管への水滴の貯留や汚染がない。
５．水面がえぐれるのでガスの流れが目視で確認できる。
６．現実的に簡単に実施できる。先願発明と較べて断然シンプルでコストがかからない。
７．スパージャーの閉塞問題が解消する。
８．フローほど低くなく、スパージャーほど高くなく、吸入に最も適した湿度になる。
【符号の説明】
【００７０】
１    防塵フィルター
２    吸気フィルター
３    コンプレッサー
４    ブロワー
５    インラインフィルター
８    電磁弁
９    電磁弁
１０  開放弁
１１  開放弁
１２  吸着筒
１３  吸着筒
１４  パージ弁
１５  オリフィス
１６  オリフィス
１９  酸素バッファータンク
２０  減圧弁
２１  バクテリアフィルター
２２  マスフローコントローラー
２３  酸素濃度計
２４  加湿器
２５  酸素取出口
２６  カニューラ
２７  サイレンサー
２８  筐体
２９  第１防音ボックス
３０  第２防音ボックス
３１  水
３２  容器
３３  蓋部材
３４  上部空間
３５  導入路
３６  導出路
３７  水面
３７ａ  凹部
３８  オリフィス
【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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