(57)【要約】【課題】水を直接使用することなく、長期の間メンテナンスフリーで医療用ガスを加湿することが可能な加湿装置を提供する。【解決手段】医療用ガスを使用者に供給する医療用ガス発生手段とかかる医療用ガスを使用者に供給する供給手段との供給経路上に設けられ、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装置であり、該水分透過膜の近傍に、該水分透過膜にイオン交換で吸着し得る化合物を吸着する吸着剤を備えたフィルタを有することを特徴とする加湿装置。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用ガスを使用者に供給する医療用ガス発生手段とかかる医療用ガスを使用者に供給する供給手段との供給経路上に設けられ、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装置であり、該水分透過膜の近傍に、該水分透過膜にイオン交換で吸着し得る化合物を吸着する吸着剤を備えたフィルタを有することを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
該水分透過膜が官能基としてスルホン酸基を有する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を特徴とする請求項１記載の加湿装置。
【請求項３】
該水分透過膜がチューブ状水分透過膜であり、チューブ内側に医療用ガスを通過させると共に、チューブ外側に外気を通過させる通風路を備えることを特徴とする請求項１、２記載の加湿装置。
【請求項４】
該医療用ガス発生手段が、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒、該吸着筒に加圧空気を供給するコンプレッサを備えた圧力変動吸着型酸素濃縮手段であることを特徴とする請求項１〜３記載の加湿装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用ガスを加湿する機能を備えた医療用ガス供給装置に関する。更に詳細には、水を補給することなく、メンテナンスフリーで患者に加湿された医療用ガスを提供することを可能にした医療用ガス供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用に用いられる医療用ガスは、ボンベ入りの圧縮気体や液化気体の形で供給さるか、又は精製・濃縮装置から直接患者へ供給される。これらのガスのほとんどは製造段階で不純物として水分が極限まで取り除かれた絶乾状態のものである。
【０００３】
例えば、近年、喘息、肺気腫症、慢性気管支炎等の呼吸器系疾患に苦しむ患者が増加する傾向にあるが、その最も効果的な治療法の一つとして酸素吸入療法があり、酸素ボンベ或は空気中から酸素濃縮気体を直接分離する酸素濃縮装置が開発され、酸素吸入療法のための治療装置として次第に普及するようになってきている。
【０００４】
かかる酸素濃縮装置は、窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した吸着床にコンプレッサーで圧縮空気を導入して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、吸着床の内圧を減少させて窒素を脱着させ吸着剤の再生を行う脱着工程とを交互に行うことにより濃縮酸素を得る圧力変動吸着型の酸素濃縮装置である。
【０００５】
かかる圧力変動吸着法により生成された酸素濃縮気体は、ほぼ絶乾に近い乾燥状態を示す為、このような酸素濃縮気体を患者が呼吸用に吸入すると呼吸器、特に鼻孔や喉の内部が乾燥し不快感を覚え、時には肺に直接届いた場合には、粘膜を傷つけるなど、体調を害する問題があり、別途酸素濃縮気体を加湿する必要がある。
【０００６】
従って、これらの酸素吸入療法では、酸素や酸素富化空気等の気体を患者の鼻腔に供給する際、患者の鼻腔内の乾燥を防止するために、通常はある程度飽和水蒸気圧近くまで加湿した状態でその気体を供給するような医療用加湿器を使用する必要がある。具体的には、酸素濃縮器や酸素ボンベから供給される酸素ガスは、別途設けた気泡形式の加湿器や、特許２８５７００５号公報に記載の加湿器の水面上に酸素濃縮ガスを通過させ蒸発した水分で加湿する蒸発式加湿器で加湿した後に、カニューラやマスクなどの吸入手段を介して患者に供給される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの加湿器では、加湿に伴って容器内の水が減少するため定期的な水の補充が必要となるだけでなく、水を用いているために長期の使用に際しては細菌の繁殖・加湿水の腐敗の恐れがあり、定期的に洗浄・交換を行うなどの手入れが必要である。このような水の補充や手入れは患者にとって面倒なだけでなく、人的手段に頼る方法であるため、操作ミスなども多く、医療装置としての信頼性を損なう恐れがある。
【０００８】
特開平１０−２４８９３５号公報記載のように、官能基としてスルホン酸基を有する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することにより、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移行させて加湿する方式が開示されている。
【０００９】
この加湿方式のように、スルホン酸系などのイオン交換官能基を有する水分透過膜を用いることにより、従来の水を使用することなく、空気中に含まれる水分のみで医療用ガスを加湿することが可能である。またこの加湿方式に強制的に送風することにより加湿能力が向上する。
【００１０】
しかし、かかる水分透過膜を使用する加湿方法においても、長時間使用することで、加湿性能の経時劣化を起こす。本発明は、このような水分透過膜の経時劣化の問題を解決するものであり、水を直接使用することなく、長期の間メンテナンスフリーで医療用ガスを加湿することが可能な加湿装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者はかかる課題に対して鋭意検討した結果、以下に示す医療用ガス加湿装置を見出した。すなわち本発明は、医療用ガスを使用者に供給する医療用ガス発生手段とかかる医療用ガスを使用者に供給する供給手段との供給経路上に設けられ、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装置であり、該水分透過膜の近傍に、該水分透過膜にイオン交換で吸着し得る化合物を吸着する吸着剤を備えたフィルタを有することを特徴とする加湿装置を提供するものである。
【００１２】
また本発明は、かかる水分透過膜が官能基としてスルホン酸基を有する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を特徴とする加湿装置を提供するものであり、特に該水分透過膜がチューブ状水分透過膜であり、チューブ内側に医療用ガスを通過させると共に、チューブ外側に外気を通過させる通風路を備え、外気と水分透過膜との間にかかるフィルタを配置することを特徴とする加湿装置を提供するものである。
【００１３】
更に本発明は、かかる医療用ガス発生手段が、酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒、該吸着筒に加圧空気を供給するコンプレッサを備えた圧力変動吸着型酸素濃縮手段であることを特徴とする加湿装置、及びかかる加湿器を搭載した酸素濃縮装置を提供するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の加湿装置の好適な実施例を図面を用いて詳しく説明する。
【００１５】
本発明で使用する医療用ガスとは、医療用として患者治療に使用するものであり、且つ加湿が必要とするものであり、例えば日本薬局方で規定される酸素ガスのほか、液体酸素の蒸発ガス、圧力変動吸着型酸素濃縮器などの酸素濃縮器で空気中から分離される酸素濃縮空気（酸素富化空気）、さらにはこれらのガスと亜酸化窒素などの他の医療用ガスとの混合ガスを含むものである。
【００１６】
従って、本発明における医療用ガス発生手段としては、かかる医療用ガスを発生させる装置であり、酸素ガスを充填した酸素ボンベや、液体酸素を充填した液体酸素貯蔵容器、空気中の酸素を分離する医療酸素濃縮器などが挙げられる。
【００１７】
図１に示す実施例では、医療用ガス発生手段１には、２筒式の吸着型医療用酸素濃縮器を用いた。フィルタ１３を通してコンプレッサに供給された空気は圧縮されて切り替え弁１４を通って吸着筒１１に入る。かかる吸着筒１１に入った圧縮空気は選択的に窒素が吸着され、吸着されず残った酸素が逆止弁１５を通り、製品タンク１６、流量設定器１８、製品フィルタ１９を通して酸素濃縮器から患者側に供給される。
【００１８】
かかる医療用ガス発生手段１より供給された医療用ガスは、スルホン酸系の水分透過膜を備えた加湿装置２で加湿される。かかる加湿装置２は、スルホン酸系の水分透過膜２１と酸素流路２２で構成され、水分透過膜２１は、乾燥状態にある医療用ガスと水分を含んだ外気との水蒸気分圧差によりに水分を移動するものである。
【００１９】
好適な実施例では、水分透過膜２１としてＮＡＦＩＯＮ膜（ＤｕＰｏｎｔ社製）を用いた。その他、官能基としてスルホン酸基を有するフッ素系高分子膜であればダウ膜（ダウケミカル製）、フレミオン（旭硝子製）、アシプレックス（旭化成製）などを使用することが可能である。更に、水分透過膜２１の形状としてはチューブ状のものが好適であり、チューブ内を酸素流路２２とし、チューブ外面に外気空気を導入することが好ましい。また外気と酸素流路２２を隔離する形状であれば、加湿装置内の空間の全てもしくは一部を平膜状の水分透過膜に外気導入空間と酸素流路を隔離する構成としても良い。
【００２０】
かかる水分透過膜は、膜面積が広がることにより水分移動量が増加するため、被加湿ガスの流量に応じて表面積を増加させることが必要になる。本発明の実施例では、膜表面積１５０ｃｍ２とした。また、水分透過膜２１の外面にファン２３を用いて湿潤空気２４を強制的に供給することによって外気と医療用ガスの水蒸気分圧差を大きくすることができるため、風量を増加させると加湿能力が向上する（図２）。ファンは必ずしも図の位置に設置する必要はなく、湿潤空気の通路上ならばどこに設置してもよい。
【００２１】
本発明の装置では、更に水分透過膜の近傍にフィルタ３を設置する。フィルタ３は吸着剤３１とその保持材３２からなる。吸着剤としては、陽イオン交換樹脂、陽イオン交換不織布、およびそれらの混合物など、陽イオンを吸着する吸着剤を用いることが可能である。
【００２２】
保持材は必ずしも装着する必要はなく、フィルタの形状を有するものならば吸着剤３１のみで用いることもできる。好適な実施例では、吸着剤３１としてスルホン酸基を官能基と有し、スチレン系基体を有するハイポーラス型の強酸性カチオン交換樹脂（ダイヤイオン、三菱化学製）を用い、保持材３２として陽イオン交換不織布の１つである防臭粒子不織布（２Ｎ−４０、ラサ工業社製）を用いた。
【００２３】
図３に水分透過膜の長期使用による劣化を示す。縦軸は水分透過膜中を通過した被加湿ガスの相対湿度であり、初期値をゼロとした。ファン２３を用いて湿潤空気２４を強制的に水分透過膜２１の外面に供給することにより劣化が加速される。これは外気中に含まれるアンモニウムイオンなどの陽イオンが水分透過膜中のスルホン酸基に吸着し、水分透過膜の水分移動能力が低下するためであると推定される。
【００２４】
図４に、本発明の加湿装置のようにフィルタ３を装着した場合と、比較例としてフィルタを装着しない場合の水分透過膜の長期使用による劣化を示す。フィルタを装着しない場合は時間経過にともなって加湿能力が直線的に減少するのに対して、フィルタを装着した場合は、加湿能力がほぼ初期値を維持している。更に長時間経過においても、フィルタを用いない場合と比べて加湿能力の低下は緩やかである。
【００２５】
水分透過膜の表面積あるいはファンの出力を増やすことによって加湿装置の能力を向上させることができ、また、陽イオン吸着剤の量を増やすことによって水分透過膜の寿命を延ばすことが可能である。したがって、水分透過膜の表面積、ファンの出力および陽イオン吸着剤の量の最適化を行うことにより、要求仕様に応じた加湿装置をつくることが出来る。従って、本発明の加湿装置は、水の補充など定期的な手入れが不要で、連続的に十分な加湿度が得られる加湿ガスの供給装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加湿装置の好ましい実施態様例。
【図２】本発明の加湿装置で加湿される医療用ガスの相対湿度と風量の関係。
【図３】水分透過膜長期使用による加湿性能の劣化を示す図。
【図４】本発明の加湿装置の加湿性能の経時変化を示す比較図。
【符号の説明】
１．医療用ガス発生手段
１１．吸着筒
１２．コンプレッサ
１３．フィルタ
１４．切り替え弁
１５．逆止弁
１６．製品タンク
１７．調圧弁
１８．流量設定器
１９．製品フィルタ
２．スルホン酸系の水分透過膜を備えた加湿装置
２１．スルホン酸系の水分透過膜
２２．酸素流路
２３．ファン
２４．湿潤空気
３．フィルタ
３１．陽イオン吸着剤
３２．保持材
【図１】
2004008620.tif 000002
【図２】
2004008620.tif 000003
【図３】
2004008620.tif 000004
【図４】
2004008620.tif 000005