(57)【要約】【課題】乾燥した酸素富化空気を加湿するために、外部空気中の水分を透過させるイオン交換官能基を有する水分透過膜を備えた医療用酸素濃縮装置において、長時間の使用によってもその加湿機能が低下することなく、これによって、加湿器の寿命を延長することができ、更には、ファンなどの空気導入手段から発生する騒音を低減して、静粛な環境を呼吸器疾患を有する患者さんに提供する。【解決手段】酸素富化空気を生成する酸素濃縮手段（１）と、前記酸素富化空気を加湿するための水分を透過させるイオン交換官能基を有する水分透過膜を備えた加湿手段（２）とを含んで構成された医療用酸素濃縮装置において、前記加湿手段（２）は、水分を含んだ外部空気を吸引して取り入れる空気導入手段（２１）を備え、更に該記空気導入手段（２１）を挟んでその前後段に空気清浄化手段（２２）と（２３）を分割設置し、前段の空気清浄化手段（２２）に消音機能を付与したことを特徴とする医療用酸素濃縮装置である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化空気を生成する酸素濃縮手段と、前記酸素富化空気を加湿するための水分を透過させるイオン交換官能基を有する水分透過膜を備えた加湿手段とを含んで構成された医療用酸素濃縮装置において、
前記加湿手段は、水分を含んだ外部空気を吸引して取り入れる空気導入手段を備え、更に該記空気導入手段を挟んでその前後段に空気清浄化手段を分割設置し、前段の空気清浄化手段に消音機能を付与したことを特徴とする医療用酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記空気導入手段とその後段に設けた空気清浄化手段との間に整流手段を設けた請求項１記載の医療用酸素濃縮装置。
【請求項３】
前記前後段に設けた空気清浄化手段の少なくとも一つが薬品担持活性を有する活性炭を添着したハニカム構造体からなる請求項１又は２記載の医療用酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥した酸素富化空気に適度に水分を付与して加湿するための加湿手段を備えた医療用酸素濃縮装置に関する。
【従来の技術】
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り、その治療法として最も効果的なものの一つに酸素吸入療法があり、これ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。
【０００２】
この酸素吸入療法では、従来、酸素ガスや酸素富化空気の供給源として酸素ガスボンベが用いられていたが、近年、空気中から酸素濃縮気体を分離する酸素濃縮装置が開発され、使用時の便利さや保守管理の容易さから次第にこのようなタイプの酸素濃縮装置が普及するようになってきている。
【０００３】
前記酸素吸入療法に使用する酸素濃縮装置としては、窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで加圧された圧縮空気を導入し、加圧状態で窒素を吸着させることにより酸素濃縮気体を得る吸着工程と、吸着床内の圧力を減じて吸着床の再生を行う脱着工程を交互に行わせることにより酸素濃縮気体を得る吸着型酸素濃縮装置がある。
【０００４】
ところで、このような吸着型酸素濃縮装置によって通常得られる酸素富化空気は、窒素ガスだけではなく、水蒸気ガスも吸着除去されてしまう。このため、吸着型酸素濃縮装置から得られる酸素富化空気には水分がほとんど含まれず乾燥状態にある。このような理由から、患者の鼻腔の乾燥を防止するために、加湿器を用いて加湿した酸素富化空気を患者に供給する必要が生じる。
【０００５】
このような酸素濃縮装置に設けられる加湿器としては、特開平１０−２４８９３５号公報記載のように、官能基としてスルフォン酸基を配位させた水分透過膜で構成された管を用い、管の外面に湿潤空気を供給し、内面には被加湿気体として医療用ガスを流通させることにより、空気中の水分の水蒸気分圧差を利用して被加湿気体中に水分透過膜を介して水分を移行させて加湿する方式が開示されている。このタイプの加湿器は、空気中に含まれる水分を取り込むために、容器内に水を貯えておき、この水を蒸発させて乾燥した酸素富化空気を加湿する必要が無いから、患者さんに容器への水の補充と言う負担の掛かる作業が不要となる。また、容器内で水をためることによって生じる水の腐敗や細菌やカビなどの増殖も防ぐことができると言う利点がある。
【０００６】
しかしながら、特開平１０−２４８９３５号公報に開示されているタイプの加湿器では、水分を含んだ外気を直接水分透過膜へ供給する方式がとられている。このため、塵埃、カビ、あるいはダニなどの異物、更には人体やペットなどの動物から発生するアンモニアガスなどを含んだ外部空気が、そのままの状態で直接水分透過膜からなる管へ供給され、長期間に渡って使用すると、その水分透過性能が著しく低下すると言う問題がある。特に、外部から取り入れる空気中にアンモニアガスが含まれると、官能基として配位させられたスルフォン酸基とアンモニアガスとが結びついて、水分透過膜の性能が著しくする。
【０００７】
更に、このような問題の他に、水分透過膜で構成された管からなる加湿器では、ファンなどの空気導入手段によって、水分を含んだ外部空気を強制的に多量に取り込んで、外部空気と水分透過膜とを接触させることがその加湿性能を向上させる上で好ましいが、呼吸器疾患を患って健康を害している患者さんにとって、静粛な環境が必要であるにもかかわらず、ファンなどで構成される空気導入手段から騒音が発生して、静粛な環境を維持できないという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来の医療用酸素濃縮装置が有する問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、乾燥した酸素富化空気を加湿するために、外部空気中の水分を透過させるイオン交換官能基を有する水分透過膜を備えた医療用酸素濃縮装置において、長時間の使用によってもその加湿機能が低下することなく、これによって、加湿器の寿命を延長することができ、更には、ファンなどの空気導入手段から発生する騒音を低減して、静粛な環境を呼吸器疾患を有する患者さんに提供することである。
【課題を解決するための手段】
ここに、前記課題を達成するための本発明として、「酸素富化空気を生成する酸素濃縮手段と前記酸素富化空気を加湿するための加湿手段とを含んで構成された酸素濃縮装置において、前記加湿手段は、水分を含んだ外部空気を吸引して取り入れる空気導入手段、取り入れた外部空気中の水分を透過させるイオン交換官能基を有する水分透過膜を備えた加湿器からなり、その際、前記空気導入手段を挟んでその前後段で前記空気清浄化手段を分割設置し、前段の空気清浄化手段に消音機能を付与したことを特徴とする医療用酸素濃縮装置」が提供される。　その際、本発明の医療用酸素濃縮装置においては、「該水分透過膜が官能基としてスルフォン酸基を配位したフッ素系高分子膜であり、該吸着剤が陽イオン交換樹脂又は陽イオン交換不織布である」ことが、本発明の課題を達成する上で好ましい。
【０００９】
更には、本発明の医療用酸素濃縮装置においては、前記前後段に設けた空気清浄化手段の少なくとも一つが薬品担持活性を有する活性炭を添着したハニカム構造体からなることが、本発明の課題を達成する上で好ましい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の医療用酸素濃縮装置の一実施形態を模式的に例示した概略構成図であって、参照符号１は酸素濃縮手段であり、この酸素濃縮装置１はフィルター１０、コンプレッサー１１、切り替え弁１２、吸着床１３、逆止弁１４、サージタンク１５、調圧弁１６、流量設定器１７、そして、製品フィルター１８を含んで構成される。なお、前記吸着床１３には空気中の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のような吸着剤が充填されており、コンプレッサー１１は該吸着床１３に加圧空気を供給する役割をそれぞれ果たしている。
【００１１】
また、参照符号２は加湿手段を示し、該加湿手段２は、取り入れた外部空気Ａ中の水分を透過させるイオン交換官能基を有する水分透過膜２０、軸流ファンなどからなる空気導入手段２１、該空気導入手段を挟んでその前後段で前記空気清浄化手段２２及び２３を含んで構成されている。なお、本発明で言う酸素濃縮装置は、酸素濃縮手段１と加湿手段２とを含んで構成される。
【００１２】
ここで、前記水分透過膜２０は、水分を含んだ外気と乾燥状態にある酸素富化空気との間で水蒸気分圧差によって水分を移動させる手段として使用するものである。なお、このような水分透過膜２０に水分透過性機能を付与するイオン交換基としては、陰イオン交換基及び陽イオン交換基があるが、その中でもアミノ基、スルフオン酸基、カルボン酸基、燐酸基が安定性と水分透過性という観点から好ましい。このとき、更に高い極性を有するという点において、特にスルフオン酸基を有する高分子が好適であり、本実施例では水分透過膜２０としてはチューブ状のＮＡＦＩＯＮ膜（ＤｕＰｏｎｔ社製）を用いた。その他、スルフオン酸基を配位させたフッ素系高分子膜を例示するならば、前記ＮＡＦＩＯＮ膜（ＤｕＰｏｎｔ製）の他に、ダウ膜（ダウケミカル製）、フレミオン（旭硝子製）、そして、アシプレックス（旭硝子製）などを例示することができる。
【００１３】
以上に述べた本発明の酸素濃縮装置は、前記酸素濃縮手段１と加湿手段２とを含んで構成される。このとき、本発明で使用する前者の酸素濃縮手段１の例としては、酸素ガスよりも窒素ガスを選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着床１３、該吸着床１３に加圧空気を供給するコンプレッサー１１を備えた圧力変動吸着型酸素濃縮手段を挙げることができる。しかしながら、本発明の酸素濃縮手段としては、このような圧力変動吸着型酸素濃縮手段に限定されず、乾燥状態にある濃縮酸素や酸素富化空気を充填したボンベなどからなる酸素濃縮手段に対しても使用することができることは言うまでも無い。
【００１４】
なお、圧力変動吸着型酸素濃縮手段において、酸素ガスよりも窒素ガスを選択的に吸着する吸着床１３としては、通常、１筒式、２筒式の他に３筒以上の多筒式が好適に用いられ、コンプレッサー１１としては揺動型空気圧縮機が用いられるほか、スクリュ式、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、得られた酸素富化空気に関して、調圧弁１６、流量設定器１７、そして、製品フィルター１８を設けることによって、サージタンク１５に貯えられた酸素富化空気を適当な圧力と流量に制御されながら、酸素富化空気が図示省略した鼻カニューラなどから患者さんへ供給される。その際、吸着によって水分までも除去されるため、酸素富化空気は乾燥状態にあり、これを適度に加湿する必要上から加湿手段２が設けられる。
【００１５】
このとき、加湿手段２の一部を構成する水分透過膜２０の水分透過効率を上げるために、水分を保有する多量の外部空気を水分透過膜２０と接触させる目的で、例えば軸流ファンなどからなる空気導入手段２１が必要となる。しかしながら、このような空気導入手段２１を使用すると、そのモーター音が外部に漏れ出してきたり、外部空気を吸引する際に風切り音が生じたりして、呼吸器疾患を持つ患者さんに必要とされる静粛な環境が乱されるという問題があることは既に述べたとおりである。
【００１６】
そこで、本発明の加湿手段２では、空気導入手段２１を挟んで、その前後段に空気清浄化手段２２及び２３を分割設置する。そして、モーター音や風切り音を発生させる空気導入手段２１の前段に風切り音が発生せず、しかもモーター音が外部に洩れないように消音機能と塵埃などの異物を捕捉する機能を有するフィルターを空気清浄化手段２２として設ける。なお、このようなフィルターとしてはクーラーや換気扇などに設けられる公知の汚れ除去フィルターを使用できる他に、更に例えば、燐酸などのアンモニアガスを捕捉するための薬品担持活性を付与した活性炭を添着したハニカム構造体を用いることができる。
【００１７】
また、後段の空気清浄手段２３としては、前段の空気清浄手段２２と同様に燐酸などのアンモニアガスを捕捉するための薬品担持活性を付与した活性炭を添着したハニカム構造体を用いることが好ましいが、この部分ではモーター音や風切り音の外部漏洩とは直接関係がないため、消音機能を付与する必要は特に無い。したがって、この部分では、ペットなどの動物あるいは人体から発生するアンモニアガスなどの水分透過膜２０にとってその水分透過機能を維持する上で有害な物質を除去する役割を主として受け持たせることが好ましい。
【００１８】
以上に述べた加湿手段２においては、図２に示すように、空気導入手段２１と後段の空気清浄化手段２３との間に整流手段２４を設けることが好ましい。なお、この図２で一点鎖線で示した矢印は空気の流れ方向を示しおり、更に、この図２の例において、整流手段２４は一定間隔を置いて平行に設けられた整流板から構成されている。なお、本発明において、このような整流手段２４を設けることが必須ではないが、整流手段２４を設ける方が好ましい。何故ならば、後段の空気清浄化手段２３へその流れが整流された空気を送ることができれば、水分透過膜２０の水分透過効率を挙げることができ、その結果として乾燥した酸素富化空気を加湿するための加湿効果を最大限に発揮させることができるからである。
【００１９】
【発明の効果】
以上に詳細に述べたように、本発明の酸素濃縮装置では、乾燥した酸素富化空気を加湿するために、外部空気中の水分を透過させるイオン交換官能基を有する水分透過膜を備えた医療用酸素濃縮装置であっても、その水分透過性能の低下の原因となる有害物質を事前に除去するために、長時間の使用によってもその加湿機能が低下することがなく、加湿器の寿命を延長することができる。更には、空気導入手段の前段にも消音機能を有する空気清浄化手段を設けることによって、ファンなどの空気導入手段から発生する騒音が外部に漏洩することを防止でき、また、風切り音も低減できるために、静粛な環境を呼吸器疾患を有する患者さんに提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸素濃縮装置の一実施形態を模式的に例示した概略構成図である。
【図２】整流手段を設けた加湿手段の一実施形態を例示した模式説明図である。
【符号の説明】
１．吸着型酸素濃縮装置
１０．給気装置
１１．コンプレッサー
１２．切り替え弁
１３．吸着床
１４．逆止弁
１５．サージタンク
１６．調圧弁
１７．流量設定器
１８．製品フィルター
２．加湿器
２０．水分透過膜
２１．空気導入手段
２２．前段空気清浄化手段
２３．後段空気清浄化手段
【図１】
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【図２】
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