(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定置ユニットと該定置ユニットに分離可能に結合した携帯ユニットとを有する酸素濃縮装置において、
前記定置ユニットは、
大気を取り込んで空気中の酸素濃度を高めることにより酸素濃縮気体を製造し、その酸素濃縮気体を気体タンクに蓄え、その一方、該気体タンクに蓄えた酸素濃縮気体を使用者に供給するための供給経路を設けないようにした定置ユニット酸素濃縮手段を備え、
前記携帯ユニットは、
大気を取り込んで空気中の酸素濃度を高めることにより酸素濃縮気体を製造し、その酸素濃縮気体を気体タンクに蓄えて該気体タンクから鼻カニューラのチューブを接続する接続口に至るまでの間に、少なくとも圧力調整器と、バクテリアフィルタと、流量設定器と、酸素センサと、を有する供給経路を設けてなる携帯ユニット酸素濃縮手段と、
前記定置ユニット酸素濃縮手段と携帯ユニット酸素濃縮手段を制御する制御装置と、
運転用の電池と、
自己の前記気体タンクと前記供給経路を結ぶ携帯ルートと、接続・分離自在な継手を介して接続可能な前記定置ユニットの気体タンクと前記供給経路を結ぶ定置ルートとを択一的に切り換える三方弁と、を備え、
前記携帯ユニットが前記定置ユニットに結合された状態では、前記三方弁は前記定置ルートを開通させる向きになり、
一方、前記携帯ユニットが前記定置ユニットから切り離された状態では、前記三方弁は前記携帯ルートを開通させる向きになることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項２】
前記携帯ユニット運転用の電池を充電式にして該電池を定置ユニットの電源で充電するようにした請求項１記載の酸素濃縮装置。
【請求項３】
前記携帯ユニット酸素濃縮手段は、携帯ユニットが定置ユニットに結合され且つ定置ユニット酸素濃縮手段が作動している場合に酸素濃縮気体の製造を停止する設定であることを特徴とする請求項１又は２記載の酸素濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸素濃度の高い酸素濃縮気体（以下単に酸素ともいう。）を使用者に供給するための酸素濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
慢性呼吸不全患者等に酸素濃度の高い酸素濃縮気体を自宅で吸引させる、いわゆる在宅酸素療法が従来より行われている。この在宅酸素療法に用いられる酸素濃縮気体の供給手段として、高圧ガスボンベや液体酸素デュワー瓶、或いは圧力変動吸着式（ＰＳＡ）などの電気的動力源（具体的には電動モータを動力源とするコンプレッサ）を備えた酸素濃縮装置がある。これらのうち家庭内での使用には、電源さえあれば連続して使える手軽さから電気的動力源を備えた酸素濃縮装置（例えば特許文献１参照）が好まれている。
【特許文献１】特許第３４８１４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
酸素濃縮装置には、屋内の一定の場所で使用するもの（以下定置型という。）と、携帯可能なもの（以下携帯型という。）とがある。言うまでもなく定置型の酸素濃縮装置は機能優先の設計であって携帯に適さず、一方、携帯型の酸素濃縮装置は携帯性優先の設計であって長時間の使用に適さない。そのため屋外での酸素濃縮装置の使用を希望する者は、定置型と携帯型の双方を別々に所有する必要があり、経済的な負担が大きい問題があった。また、携帯型を使用した後、その置き場所を忘れたり、電池の充電をし忘れるおそれがあり、急な外出に対応できない可能性もあった。
【０００４】
さらにまた、酸素濃縮装置は、使用者の症状の変化により酸素供給量の調節を必要とする場合があるが、定置型の酸素濃縮装置のそのような調節を使用者自身が行うと、誤操作により事故につながるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載したように、定置ユニットと該定置ユニットに分離可能に結合した携帯ユニットとを有する酸素濃縮装置において、
前記定置ユニットは、
大気を取り込んで空気中の酸素濃度を高めることにより酸素濃縮気体を製造し、その酸素濃縮気体を気体タンクに蓄え、その一方、該気体タンクに蓄えた酸素濃縮気体を使用者に供給するための供給経路を設けないようにした定置ユニット酸素濃縮手段を備え、
前記携帯ユニットは、
大気を取り込んで空気中の酸素濃度を高めることにより酸素濃縮気体を製造し、その酸素濃縮気体を気体タンクに蓄えて該気体タンクから鼻カニューラのチューブを接続する接続口に至るまでの間に、少なくとも圧力調整器と、バクテリアフィルタと、流量設定器と、酸素センサと、を有する供給経路を設けてなる携帯ユニット酸素濃縮手段と、
前記定置ユニット酸素濃縮手段と携帯ユニット酸素濃縮手段を制御する制御装置と、
運転用の電池と、
自己の前記気体タンクと前記供給経路を結ぶ携帯ルートと、接続・分離自在な継手を介して接続可能な前記定置ユニットの気体タンクと前記供給経路を結ぶ定置ルートとを択一的に切り換える三方弁と、を備え、
前記携帯ユニットが前記定置ユニットに結合された状態では、前記三方弁は前記定置ルートを開通させる向きになり、
一方、前記携帯ユニットが前記定置ユニットから切り離された状態では、前記三方弁は前記携帯ルートを開通させる向きになる酸素濃縮装置を提供する。
【０００６】
また、請求項２に記載したように、前記携帯ユニット運転用の電池を充電式にして該電池を定置ユニットの電源で充電するようにした請求項１記載の酸素濃縮装置を提供する。
【０００７】
また、請求項３に記載したように、前記携帯ユニット酸素濃縮手段は、携帯ユニットが定置ユニットに結合され且つ定置ユニットの酸素濃縮手段が作動している場合に酸素濃縮気体の製造を停止する設定である請求項１又は２記載の酸素濃縮装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
定置ユニットに携帯ユニットを結合した状態では、携帯ユニットに組み込まれた制御装置で定置ユニットの酸素濃縮手段を制御し、定置型の強みである機能を優先させた運転が行える。
一方、定置ユニットから携帯ユニットを分離させると、制御装置と携帯ユニット酸素濃縮手段と電池とを備えた携帯ユニットは機能するが、携帯ユニットの制御装置から切り離された定置ユニットは停止する。定置ユニットから携帯ユニットを分離させる状況は、使用者が携帯ユニットを持って定置ユニットの周囲から離れることを意味しており、従って携帯ユニットが切り離された状態で定置ユニットが動かなくとも全く問題ない。
【０００９】
このことから明らかなように、携帯ユニットに制御装置を設け、その制御装置で定置ユニット酸素濃縮手段を制御するようにすれば、１つの制御装置で定置型と携帯型の必要な全ての機能に対応できる。よって制御装置を携帯ユニットと定置ユニットのそれぞれに設ける場合に較べてコストが削減できる。
【００１０】
また、定置ユニットを制御する制御装置が携帯ユニットに備わっているため、例えば通院している患者が携帯ユニットを持って病院に行き、病院の担当者が使用者の症状により必要があれば定置ユニットの酸素流量等の設定をも変更する、ということが可能になる。そうすると使用者自身が酸素濃縮装置の設定を変更する必要がなくなるから、使用者の負担が軽減され且つ誤操作による事故が防止できる。
【００１１】
また、定置ユニット酸素濃縮手段は、製造した酸素濃縮気体を使用者に供給するための供給経路を備えず、携帯ユニットに設けた供給経路を介して使用者に酸素濃縮気体を供給するものとすれば、携帯ユニットの供給経路を定置ユニットと共有することによる低コスト化の効果はもちろん、例えば従来なら酸素濃縮装置のある部屋から来客等の応対に玄関先まで移動するのに一々鼻カニューラを着脱していたものが、定置ユニットから携帯ユニットを引き抜いて携帯ユニットごと素早く玄関先まで移動できる、という実用上の優れた効果がある。
【００１２】
さらにまた、定置ユニットの使用には携帯ユニットの結合が必須であるため、携帯ユニットの置き忘れがない。また、請求項２のように携帯ユニット運転用の電池を充電式にして該電池を定置ユニットに設けた充電機能により定置ユニットの電源で充電するようにすれば、定置ユニットを使用している間に携帯ユニットの電池の充電が確実に行える。従って急な外出に際し、携帯ユニットが見つからない、或は電池未充電で使えない、という不具合が生じない。
【００１３】
また、請求項３のように、携帯ユニットが定置ユニットに結合され且つ定置ユニットの酸素濃縮手段が作動している場合に携帯ユニットの酸素濃縮手段による酸素濃縮気体の製造を停止する設定にしておけば、携帯ユニットの酸素濃縮手段に過度の負担が掛からず、また、１つの酸素濃縮手段を制御する方が、２つの酸素濃縮手段をバランスを取りつつ制御する場合に較べて酸素濃縮気体の安定的な供給が行いやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図１は携帯ユニットを定置ユニットに結合した状態を示す酸素濃縮装置の概略ブロック図、図２は携帯ユニットを定置ユニットから分離させた状態を示す酸素濃縮装置の概略ブロック図、図３は酸素濃縮装置の斜視図、図４は定置ユニットの斜視図、図５は携帯ユニットの斜視図、図６は携帯ユニットを定置ユニットに結合した状態を示す酸素濃縮装置の概略ブロック図である。
【００１５】
酸素濃縮装置は、定置ユニットＸと、該定置ユニットＸに分離可能に結合した携帯ユニットＹで構成される。定置ユニットＸと携帯ユニットＹはそれぞれ独立したケース体１ｘ，１ｙで形作られており、定置ユニットＸに形成した携帯連結部２ｘに携帯ユニットＹが安定的に収まるようになっている。
【００１６】
定置ユニットＸと携帯ユニットＹのそれぞれには、大気を取り込んで空気中の酸素濃度を高める定置ユニット酸素濃縮手段３ｘ（以下単に「酸素濃縮手段３ｘ」ともいう。）と携帯ユニット酸素濃縮手段３ｙ（以下単に「酸素濃縮手段３ｙ」ともいう。）が備えられている。該酸素濃縮手段３ｘ，３ｙは、図１，図２に示したように大気を取り込んで送気するコンプレッサ４ｘ，４ｙと、そのコンプレッサ４ｘ，４ｙから送気される空気の酸素濃度を高めて酸素濃縮気体を作る２個１対の吸着部５ｘ，５ｘ、５ｙ，５ｙと、吸着部５ｘ，５ｘをコンプレッサ４ｘに、また、吸着部５ｙ，５ｙをコンプレッサ４ｙにそれぞれ交互につなげる２個１対の切換弁６ｘ，６ｘ、６ｙ，６ｙと、吸着部５ｘ，５ｘを排気管７ｘに、また、吸着部５ｙ，５ｙを排気管７ｙにそれぞれ交互につなげる２個１対の排気切換弁８ｘ，８ｘ、８ｙ，８ｙと、吸着部５ｘ，５ｙで作った酸素を蓄える気体タンク９ｘ，９ｙと、吸着部５ｘ，５ｘ同士並びに吸着部５ｙ，５ｙ同士を出口側で連結するパージ弁１０ｘ，１０ｙ付き連結管１１ｘ，１１ｙと、吸着部５ｘ，５ｙと気体タンク９ｘ，９ｙの間に設けた逆止弁１２ｘ，１２ｙと、から概略形成される。また、後述するように携帯ユニットＹの酸素濃縮手段３ｙは、気体タンク９ｙに蓄えた酸素を使用者に供給するための供給経路１３ｙを備えている。
【００１７】
前記コンプレッサ４ｘ，４ｙは、ケース体１ｘ，１ｙの空気取入口１４ｘ，１４ｙに接続されており、該空気取入口１４ｘ，１４ｙから装置周りの大気を取り込んで加圧する。このコンプレッサ４ｘ，４ｙの動力源は電動のモータ（図示せず）であり、携帯ユニットＹの該モータは内部に備えた電池１５ｙや商用電源、カーバッテリ等で駆動し、定置ユニットＸのモータは商用電源で駆動する。なお、定置ユニットＸのモータが直流モータである場合にはもちろん商用電源を直流に変換して使用する。
【００１８】
前記吸着部５ｘ，５ｙは、コンプレッサ４ｘ，４ｙから送気される空気の酸素濃度を高めて酸素濃縮気体を作るものであって、例えば円筒形の筒状容器内に吸着剤たるＬｉ系ゼオライトを充填してなる。Ｌｉ系ゼオライトは、加圧すると空気中の窒素を優先的に吸着し、そこから大気圧または負圧に減圧すると先に吸着した窒素を放出して再生する、という性質を有する。なお、この吸着部５ｘ，５ｙと前記コンプレッサ４ｘ，４ｙを組み合わせた酸素の供給能力は、定置ユニットＸの方が携帯ユニットＹより大きい。
【００１９】
しかして携帯ユニットＹの酸素濃縮手段３ｙは、気体タンク９ｙに蓄えた酸素を使用者に供給するための供給経路１３ｙを備えている。該供給経路１３ｙは、気体タンク９ｙから出た酸素の圧力を適正値に下げる圧力調整器１６ｙと、バクテリアの通過を阻止するバクテリアフィルタ１７ｙと、酸素の流量を設定する流量設定器１８ｙと、酸素濃度を検知する酸素センサ１９ｙと、鼻カニューラ（図示せず）のチューブ２０を接続する接続口２１ｙとから構成される。
【００２０】
なお、前記供給経路１３ｙと気体タンク９ｙの間には、電動による自動切り替えが可能な三方弁２２ｙが介装されており、携帯ユニットＹの気体タンク９ｙと供給経路１３ｙとを結ぶ図２のルート（以下携帯ルートという。）と、供給経路１３ｙと携帯ユニットＹのケース体１ｙの底面に通じる連絡管２３ｙとを結ぶ図１のルート（以下定置ルートという。）が該三方弁２２ｙによって択一的に切り替え得る。
【００２１】
一方、定置ユニットＸの酸素濃縮手段３ｘは、気体タンク９ｘが、定置ユニットＸの携帯連結部２ｘ内に通じる連絡管２３ｘにつながっており、携帯ユニットＹにあるような供給経路１３ｙを備えていない。しかし定置ユニットＸの連絡管２３ｘと携帯ユニットＹの連絡管２３ｙは、それぞれの先に凸状の雄型管継手２４ｘと凹状の雌型管継手２４ｙを備えていて、定置ユニットＸの携帯連結部２ｘに携帯ユニットＹを収めると自然に接続するようになっており、また、前記三方弁２２ｙは定置ユニットＸの携帯連結部２ｘに携帯ユニットＹが収まったことを図示しないセンサー等で検知して図２の定置ルートに切り替わるように設定されており、従って定置ユニットＸに携帯ユニットＹを結合した状態では、携帯ユニットＹの供給経路１３ｙは、携帯ユニットＹの酸素濃縮手段３ｙから切り離され、定置ユニットＸの気体タンク９ｘにつながっている。
【００２２】
ところで、一般に定置型の酸素濃縮装置には、乾燥した酸素に適度な湿り気を施すため加湿器が設けられている。本実施形態の酸素濃縮装置にも同様の加湿器２５ｘが定置ユニットＸに設けてある。この加湿器２５ｘは、前記と同じ雄型管継手２４ｘと雌型管継手２４ｙで接続される導入管２６ｘ，２６ｙと、同じく雄型管継手２４ｘと雌型管継手２４ｙで接続される還流管２７ｘ，２７ｙにより前記供給経路１３ｙに接続される。供給経路１３ｙと導入管２６ｘ，２６ｙ並びに供給経路１３ｙと還流管２７ｘ，２７ｙの接続部には、前記と同様の三方弁２８ｙ，２９ｙが設けられている。この三方弁２８ｙ，２９ｙは、定置ユニットＸと携帯ユニットＹが結合状態にあるとき、図１に示したように供給経路１３ｙから導入管２６ｘ，２６ｙにルートを設定すると共に還流管２７ｘ，２７ｙから供給経路１３ｙにルートを設定し、さらに定置ユニットＸから携帯ユニットＹを分離させるとそれを検知して導入管２６ｘ，２６ｙと還流管２７ｘ，２７ｙの両ルートを閉じる。
【００２３】
また、携帯ユニットＹには制御装置３０ｙが設けられており、携帯ユニットＹのコンプレッサ４ｙ、切換弁６ｙ、排気切換弁８ｙ、三方弁２２ｙ，２８ｙ，２９ｙ等が該制御装置３０ｙで制御される。
一方、定置ユニットＸには前記制御装置３０ｙにコネクタ３１ｘ，３１ｙを介して接続される中継基板３２ｘが設けられており、該中継基板３２ｘに定置ユニットＸのコンプレッサ４ｘ、切換弁６ｘ、排気切換弁８ｘ等が接続されている。従って、定置ユニットＸのコンプレッサ４ｘ、切換弁６ｘ、排気切換弁８ｘ等は携帯ユニットＹの制御装置３０ｙによって制御される。
【００２４】
その他、図３，図５中、符号３３ｙは携帯ユニットＹに設けた操作部であって、酸素の流量等を表示する表示部３４ｙや流量設定ボタン３５ｙ或は図示しないが酸素濃度や酸素漏れ等を表示する警報部が設けられている。また、符号３６ｙは携帯ユニットＹの上部に設けた手提げ用の把手部、符号３７ｙは携帯ユニットＹの上部に引っ掛けた肩掛け用の紐である。
【００２５】
次に本発明の酸素濃縮装置の使用方法について説明する。
先ず、定置ユニットＸに携帯ユニットＹを結合した図１，図３の状態では、携帯ユニットＹの制御装置３０ｙと定置ユニットＸの中継基板３２ｘがコネクタ３１ｘ，３１ｙを介して接続されており、また、定置ユニットＸの連絡管２３ｘと携帯ユニットＹの連絡管２３ｙが雄型管継手２４ｘと雌型管継手２４ｙにより接続され、加湿器２５ｘの導入管２６ｘ，２６ｙが雄型管継手２４ｘと雌型管継手２４ｙにより接続され、さらに加湿器２５ｘの還流管２７ｘ，２７ｙが雄型管継手２４ｘと雌型管継手２４ｙにより接続されている。一方、三方弁２２ｙは、定置ルートを開通させる向きになっており、酸素濃縮手段３ｘで製造した酸素は、携帯ユニットＹの供給経路１３ｙを通り、途中、三方弁２８ｙから導入管２６ｘ，２６ｙに入って加湿器２５ｘを通り、還流管２７ｘ，２７ｙから三方弁２９ｙを通ってチューブ２０、鼻カニューラへと供給される。もちろん酸素流量が少なくあえて加湿器２５ｘを必要としないような場合には、三方弁２８ｙ，２９ｙによって導入管２６ｘ，２６ｙと還流管２７ｘ，２７ｙの流路を閉じ、加湿器２５ｘを通さない設定にすることもできる。
定置ユニットＸの酸素濃縮手段３ｘで酸素を製造している間、携帯ユニットＹの酸素濃縮手段３ｙは停止しているが、携帯ユニットＹの電池１５ｙが充電式である場合、必要に応じて該電池１５ｙが定置ユニットＸに設けた充電機能により定置ユニットＸの電源で充電される。
【００２６】
なお、定置ユニットＸに結合した携帯ユニットＹの酸素濃縮手段３ｙの停止は、定置ユニットＸの酸素濃縮手段３ｘの酸素供給が正常であることを条件とし、定置ユニットＸの異常が検知された場合には携帯ユニットＹの酸素濃縮手段３ｙを作動させるように設定するとよい。例えば、停電等で定置ユニットＸの酸素濃縮手段３ｘが停止したり、或は酸素センサ１９ｙ等が酸素の異常を検知した場合等が該当する。このように設定することにより、就寝中の停電等に対するバックアップとして携帯ユニットＹがより有効に活用できる。
【００２７】
次に図２のように携帯ユニットＹの把手部３６ｙを持ち、定置ユニットＸの携帯連結部２ｘから携帯ユニットＹを引き上げ分離させると、制御装置３０ｙから切り離された定置ユニットＸの酸素濃縮手段３ｘが停止する。なお、携帯ユニットＹにつながる連絡管２３ｘに例えば逆止弁や電磁弁を設置し、定置ユニットＸから携帯ユニットＹが離れた場合に前記逆止弁や電磁弁で連絡管２３ｘを閉じるようにすれば、酸素濃縮手段３ｘを完全に閉じた系にすることができる。
定置ユニットＸから携帯ユニットＹを分離させると前記三方弁２２ｙが作動してそれまでの定置ルートを携帯ルートに瞬時に切り替え、また、他の三方弁２８ｙ，２９ｙも作動して導入管２６ｘ，２６ｙと還流管２７ｘ，２７ｙの流路を閉じる。そして携帯ユニットＹの酸素濃縮手段３ｙが作動し、そうして作られた酸素が供給経路１３ｙからチューブ２０を通って鼻カニューラに供給される。なお、携帯ユニットＹは、呼吸同調機能（使用者の呼吸に同調させて酸素を間欠的に供給する機能）を採用して消費電力を節約するようにしてもよい。
【００２８】
以上本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では携帯ユニットＹの電源として充電式の電池１５ｙを例示したが、当該電池１５ｙを乾電池にしてもよい。
【００２９】
また、実施形態では電動による自動切り替えが可能な三方弁２２ｙ，２８ｙ，２９ｙを使用したが、携帯ユニットＹを定置ユニットＸの携帯連結部２ｘに着脱する変位を動力源として切り替わる機械式の切換弁を採用してもよい。
【００３０】
また、実施形態では定置ユニットＸに加湿器２５ｘを設けるようにしたが、例えば酸素流量が少ないタイプの場合には、図６のように加湿器２５ｘとそれに関連する部品（導入管２６ｘ，２６ｙ、還流管２７ｘ，２７ｙ、三方弁２８ｙ，２９ｙ等）を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】携帯ユニットを定置ユニットに結合した状態を示す酸素濃縮装置の概略ブロック図である。
【図２】携帯ユニットを定置ユニットから分離させた状態を示す酸素濃縮装置の概略ブロック図である。
【図３】酸素濃縮装置の斜視図である。
【図４】定置ユニットの斜視図である。
【図５】携帯ユニットの斜視図である。
【図６】携帯ユニットを定置ユニットに結合した状態を示す酸素濃縮装置の概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｘ  …定置ユニット
Ｙ  …携帯ユニット
３ｘ…定置ユニット酸素濃縮手段
３ｙ…携帯ユニット酸素濃縮手段
９ｘ，９ｙ…気体タンク
１３ｙ…供給経路
１５ｙ…電池
１６ｙ…圧力調整器
１７ｙ…バクテリアフィルタ
１８ｙ…流量設定器
１９ｙ…酸素センサ
２０…鼻カニューラのチューブ
２１ｙ…接続口
２２ｙ…三方弁
２４ｘ…雄型管継手（継手）
２４ｙ…雌型管継手（継手）
３０ｙ…制御装置
【図１】
0004504903.tif 000002
【図２】
0004504903.tif 000003
【図３】
0004504903.tif 000004
【図４】
0004504903.tif 000005
【図５】
0004504903.tif 000006
【図６】
0004504903.tif 000007