(57)【要約】【課題】簡単な操作で吸入酸素濃度を適切に確保することが可能で、且つ、可搬性に富む呼吸同調装置を提供する。【解決手段】呼吸同調装置１は、酸素が流れる流路２と、流路２に配設されて酸素の流量を制御する同調制御弁１０と、流路２における同調制御弁１０の下流側に配置されて、利用者の呼吸状態を検出する呼吸検知センサ４０と、呼吸検知センサ４０によって検知された呼吸タイミングに基づいて同調制御弁１０を制御し、酸素の流量を呼気タイミングに同調させる制御装置５０と、流路にける同調制御弁１０の上流側に配置されて、酸素を貯留するバッファタンク装置２０と、を備えるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素供給源の下流側に配置され、利用者の呼吸に同調して、該利用者に供給する酸素の流量を制御する呼吸同調装置であって、
前記酸素が流れる流路と、
前記流路に配設されて前記酸素の流量を制御する同調制御弁と、
前記流路における前記同調制御弁の下流側に配置されて、利用者の呼吸状態を検出する呼吸検知センサと、
前記呼吸検知センサによって検知された呼吸タイミングに基づいて前記同調制御弁を制御し、前記酸素の流量を前記呼気タイミングに同調させる制御装置と、
前記流路にける前記同調制御弁の上流側に配置されて、前記酸素を貯留するバッファタンク装置と、
を備えることを特徴とする呼吸同調装置。
【請求項２】
前記酸素供給減から供給される酸素は、一定流量であることを特徴とする、
請求項１に記載の呼吸同調装置。
【請求項３】
前記バッファタンク装置は、一回吸気時の利用者への酸素供給量と比較して容量が小さいことを特徴とする、
請求項１又は２に記載の呼吸同調装置。
【請求項４】
前記バッファタンク装置の容量は、５０ｃｃ以下であることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の呼吸同調装置。
【請求項５】
前記バッファタンク装置の容量は、１０ｃｃ以上であることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の呼吸同調装置。
【請求項６】
前記バッファタンク装置は、容量が可変であることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の呼吸同調装置。
【請求項７】
前記バッファタンク装置は、それぞれが前記酸素を貯留可能な複数のバッファタンクを有し、
前記制御装置が、前記複数のバッファタンクの使用／不使用を切りかえることで、容量を可変にすることを特徴とする、
請求項６に記載の呼吸同調装置。
【請求項８】
前記制御装置は、利用者に提供する酸素流量が大きい場合は、前記バッファタンク装置の容量を大きく設定し、利用者に提供する酸素流量が小さい場合は、前記バッファタンク装置の容量を小さく設定することを特徴とする、
請求項６又は７に記載の呼吸同調装置。
【請求項９】
前記酸素を、前記同調制御弁を迂回するように案内する連続モード用流路と、
前記迂回流路における前記酸素の案内を制御する連続モード用制御弁と、を備えることを特徴とする、
請求項１乃至８のいずれかに記載の呼吸同調装置。
【請求項１０】
前記連続モード用制御弁は、手動切替可能であることを特徴とする、
請求項９に記載の呼吸同調装置。
【請求項１１】
前記同調制御弁は、電源未供給時に直前の制御状態を保持する保持機構を有することを特徴とする、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の呼吸同調装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の呼吸同調装置と、
前記呼吸同調装置の上流側に配置される酸素供給源と、
前記酸素供給源と前記呼吸同調装置の間に配置されて、該酸素供給源から一定流量の酸素が供給されるように制御する定流量調整弁と、
を有することを特徴とする酸素供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば在宅環境にある患者に対して、呼吸に同調して酸素を供給する呼吸同調装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素吸入を必要とする在宅患者に関して、酸素ボンベを利用して酸素を供給する酸素供給システムでは、通常、患者の呼吸の有無に拘わらず、設定された単位時間（１分間）当りの酸素流量を患者に対して常時供給する。従って、医師は、各患者に対して１分間あたりの酸素流量を処方し、患者は、酸素ボンベに設けられる流量調整弁（レギュレータ）の設定値を、医師の処方に従って調整する。これにより、患者の動脈血酸素飽和度は、医者の想定した範囲内に維持されることになる。
【０００３】
一方、酸素ボンベの交換頻度を低減するために、酸素ボンベと患者の鼻カニューレの間に呼吸同調装置を設置し、患者の吸引時（吸気時）のみ、酸素を患者に供給することが行われている。
【０００４】
この種の呼吸同調装置は、患者の呼吸を検知するセンサと、センサの検出情報に基づいて予め設定された時間だけ弁を開放する制御弁を備える（例えば、特許文献１参照）。これにより、酸素を常時供給する場合と比較して、酸素消費量を例えば１／３程度に抑制することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４３３０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の呼吸同調装置は、同調モードにおける患者の酸素供給量を、医師の連続モードを前提とした酸素供給量に一致させるために、酸素ボンベ側の流量調整弁を常に最大値にしておき、呼吸同調装置側の弁の開閉時間を詳細に制御して、実質的な酸素供給量を調節する。つまり、患者が、呼吸同調装置に対して、医師の処方箋のデータ（例えば２Ｌ／分）等を入力し、このデータに基づいて、呼吸同調装置が弁の開放時間を決定する。結果、極めて短時間（例えば０．２秒）で高流量（例えば８Ｌ／分相当）のパルス波形のような酸素供給状態となり、患者の吸引時間（例えば１．５秒〜３秒）とのバランスが悪く、酸素の吸引効率が悪化しやすい。
【０００７】
また、この構造の場合、連続モードに切り替えようとすると、酸素ボンベ側の流量調整弁が常に最大値に設定されているため、患者への酸素供給量が過大となる。これを回避するには、別途、呼吸同調装置内に連続モード専用の絞り弁等を内蔵する必要があり、装置構成が複雑化し、呼吸同調装置の操作の難易度も高まるという問題があった。特に、呼吸同調装置側で電池切れ等が生じると、連続モードによる供給しかできなくなるが、この場合の流量制御が適切に行われないという問題があった。
【０００８】
更に、患者が誤って酸素ボンベ側の流量調整弁を医師の処方箋通りに絞って調整すると、呼吸同調装置側において酸素供給量が不足する。このような人為的ミスを回避するためには、呼吸同調装置側で酸素流量等を監視しなければならず、制御が複雑化すると同時に、電力消費量が大幅に大きくなるという問題があった。
【０００９】
呼吸同調装置は、在宅利用に限られず、外出時にも酸素ボンベと共に持ち出して、屋外で使用したいというニーズもあるが、同調制御弁等の制御時の電力消費量が大きいと、予備として沢山の電池を持ち歩く必要があるという問題もある。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、吸入酸素濃度を適切に確保することが可能で、且つ、可搬性に富む呼吸同調装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する本発明は、酸素供給源の下流側に配置され、利用者の呼吸に同調して、該利用者に供給する酸素の流量を制御する呼吸同調装置であって、前記酸素が流れる流路と、前記流路に配設されて前記酸素の流量を制御する同調制御弁と、前記流路における前記同調制御弁の下流側に配置されて、利用者の呼吸状態を検出する呼吸検知センサと、前記呼吸検知センサによって検知された呼吸タイミングに基づいて前記同調制御弁を制御し、前記酸素の流量を前記呼気タイミングに同調させる制御装置と、前記流路にける前記同調制御弁の上流側に配置されて、前記酸素を貯留するバッファタンク装置と、を備えることを特徴とする呼吸同調装置である。
【００１２】
上記呼吸同調装置に関連して、前記酸素供給減から供給される酸素は、一定流量であることを特徴とする。
【００１３】
上記呼吸同調装置に関連して、前記バッファタンク装置は、一回吸気時の利用者への酸素供給量と比較して容量が小さいことを特徴とする。
【００１４】
上記呼吸同調装置に関連して、前記バッファタンク装置の容量は、５０ｃｃ以下であることを特徴とする。
【００１５】
上記呼吸同調装置に関連して、前記バッファタンク装置の容量は、１０ｃｃ以上であることを特徴とする。
【００１６】
上記呼吸同調装置に関連して、前記バッファタンク装置は、容量が可変であることを特徴とする。
【００１７】
上記呼吸同調装置に関連して、前記バッファタンク装置は、それぞれが前記酸素を貯留可能な複数のバッファタンクを有し、前記制御装置が、前記複数のバッファタンクの使用／不使用を切りかえることで、容量を可変にすることを特徴とする。
【００１８】
上記呼吸同調装置に関連して、前記制御装置は、利用者に提供する酸素流量が大きい場合は、前記バッファタンク装置の容量を大きく設定し、利用者に提供する酸素流量が小さい場合は、前記バッファタンク装置の容量を小さく設定することを特徴とする。
【００１９】
上記呼吸同調装置に関連して、前記酸素を、前記同調制御弁を迂回するように案内する連続モード用流路と、前記迂回流路における前記酸素の案内を制御する連続モード用制御弁と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記呼吸同調装置に関連して、前記連続モード用制御弁は、手動切替可能であることを特徴とする、請求項９に記載の呼吸同調装置。
【００２１】
上記呼吸同調装置に関連して、前記同調制御弁は、電源未供給時に直前の制御状態を保持する保持機構を有することを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成する本発明は、上記の呼吸同調装置と、前記呼吸同調装置の上流側に配置される酸素供給源と、前記酸素供給源と前記呼吸同調装置の間に配置されて、該酸素供給源から一定流量の酸素が供給されるように制御する定流量調整弁と、を有することを特徴とする酸素供給システムである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る呼吸同調装置等よれば、簡単な操作で吸入酸素濃度を適切に確保することが可能で、且つ、可搬性に富むという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る酸素供給システムを説明する回路図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は同酸素供給システムの呼吸同調装置に適用される同調制御弁の構造を示す図である。
【図３】（Ａ）は同呼吸同調装置に適用される制御装置のハード構造を示すブロック図であり、（Ｂ）は同制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）は同酸素供給システムの連続モード時の酸素の流れを示す回路図であり、（Ｂ）は連続モード時に患者に供給される酸素流量の変化を示すグラフ図である。
【図５】（Ａ）は同酸素供給システムの同調モード時の酸素の流れを示す回路図であり、（Ｂ）は調モード時に患者に供給される酸素流量の変化を示すグラフ図である。
【図６】同酸素供給システムにおいて、定流量制御弁による流量を変化させ、かつ、バッファタンク装置の容量を変化させた場合の、吸入酸素濃度の変動を示すグラフ図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は同呼吸同調装置の応用構成を示す回路図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る酸素供給システムを説明する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態として添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１には、本発明の第一実施形態に係る呼吸同調装置１を含む、酸素供給システムＳの全体構成を示す。この酸素供給システムＳは、酸素供給源として酸素が充填される酸素ボンベ８０と、酸素ボンベ８０に設置される定流量調整弁８２と、定流量調整弁８２と呼吸同調装置１の酸素入力口ＩＮを繋ぐ上流側ホース８４と、呼吸同調装置１の酸素吐出口ＯＵＴと鼻カニューレ９０を繋ぐ下流側ホース９２を有する。呼吸同調装置１は、患者の呼吸に同調して、患者に供給する酸素の流量を制御する。
【００２７】
呼吸同調装置１は、酸素入力口ＩＮと酸素吐出口ＯＵＴの間を接続する主配管２に設けられる同調制御弁１０と、主配管２における同調制御弁１０の上流側に接続されるバッファタンク装置２０と、主配管２における同調制御弁１０の上流側に接続される上流側リリーフバルブ３０と、主配管２における同調制御弁１０の下流側に接続される下流側リリーフバルブ３２と、主配管２における同調制御弁１０の下流側に接続される呼吸検知センサ４０と、主配管２における同調制御弁１０の上流側で分岐して同調制御弁１０を迂回してから同調制御弁１０の下流側の主配管２に合流する連続モード用配管４と、連続モード用配管４に設けられる連続モード用制御弁７０と、制御装置５０と、電源６０と、電源スイッチ６６を有する。
【００２８】
同調制御弁１０は、ラッチ機能付きの２ポート２位置電磁弁であり、開位置１０Ｋと、閉位置１０Ｈを有する。ラッチ機能は、電力遮断の直前の切替状態を保持する保持機構となる。換言すると、開位置１０Ｋと閉位置１０Ｈを切り替えるときのみ、同調制御弁１０に電力を供給すればよく、それ以外の時間は電力供給が不要となっている。
【００２９】
同調制御弁１０は、例えば図２に示すように、弁１２と、弁１２を駆動するソレノイド１４と、弁１２を一方（ここでは閉位置１０Ｈにセットする方向）に付勢するバネ１６と、バネ１６の付勢力（復元力）に抵抗して、弁１２を他方（ここでは開位置１０Ｋ）の状態に強制固定するマグネット機構１８を有する。
【００３０】
ソレノイド１４は、筒状の本体部１４Ａと、本体部１４Ａによって軸方向に移動自在に配置されるスライド軸１４Ｂと、本体部１４Ａに設けられるヨーク部１４Ｃと、ヨーク部１４Ｃに隣接配置されてスライド軸１４Ｂを駆動する磁力を生み出す励磁コイル１４Ｆを有する。また、ソレノイド１４は、マグネット機構１８として、スライド軸１４Ｂがバネ１６の付勢力に抵抗して移動した位置で、このスライド軸１４Ｂを保持する吸引力を生み出す固定磁石１４Ｄを有する。ヨーク部１４Ｃは、スライド軸１４Ｂの奥側端部を取り囲むようなＵ字形状となっており、このヨーク部１４Ｃの底部に、固定磁石１４Ｄが配置される。
【００３１】
従って、図２（Ａ）に示すように、励磁コイル１４Ｆに通電させると、ヨーク部１４Ｃに沿って生じる磁力線と、固定磁石１４Ｄの磁力線とが同方向となって、固定磁石１４Ｄ近傍の吸着力が増大し、バネ１６の付勢力に抗してスライド軸１４Ｂが磁力吸引されて、スライド軸１４Ｂの奥側端部と固定磁石１４Ｄが接近して、弁１２が閉位置１０Ｈとなる。バネ１６が収縮した閉位置１０Ｈの状態で励磁コイル１４Ｆへの通電がＯＦＦとなっても、バネ１６の付勢力よりも、互いに接近するスライド軸１４Ｂと固定磁石１４Ｄの吸引力が上回り、閉位置１０Ｈの状態が保持される。
【００３２】
一方、図２（Ｂ）に示すように、励磁コイル１４Ｆを反対方向に通電させると、ヨーク部１４Ｃに沿って生じる磁力線と固定磁石１４Ｄの磁力線が反対方向となって相殺され、固定磁石１４Ｄ近傍の吸引力が低減する。結果、バネ１６の付勢力が上回ってスライド軸１４Ｂが移動して開位置１０Ｋとなる。この開位置１０Ｋ状態で励磁コイル１４Ｆへの通電がＯＦＦとなっても、バネ１６の付勢力によって、スライド軸１４Ｂの開位置１０Ｋ状態が保持される。
【００３３】
なお、ここでは保持機構としてマグネット機構１８を採用する場合を例示したが、爪や凹凸等の干渉によって機械的に保持する機構でも良く、また、ソレノイドを２個有するダブルソレノイド弁によって、開位置１０Ｋと閉位置１０Ｈを保持する機構であっても良い。つまり、保持機構の構成は適宜選択可能である。
【００３４】
図１に戻って、バッファタンク装置２０は、酸素ボンベ８０及び定流量調整弁８２から供給される一定流量の酸素を一時的に貯留する。このバッファタンク装置２０によって、定流量調整弁８２を、医師の処方のままの流量（つまり、連続モードを前提とした流量）に設定しても、同調モード時に、患者の動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）の低下を抑制できる。
【００３５】
このバッファタンク装置２０の容量は、例えば、一回吸気時の利用者への酸素供給量を基準に設定されることが好ましい。例えば、医師の処方の酸素供給量が０．５Ｌ／分〜５Ｌ／分、患者の１分間呼吸数を２０回と仮定すると、一回呼気時の酸素供給量は、概ね２５ｃｃ〜２５０ｃｃの範囲となるが、バッファタンク装置２０の容量は、それよりも小さく設定される。具体的には、その１０分の１以上、かつ、半分以下に設定することが好ましく、望ましくはその８分の１以上、かつ、３分の１以下を補うことが好ましい。つまり、連続モード時における一回吸気時の利用者への酸素供給量Ｐを基準とすると、バッファタンク装置２０の容量は１／５Ｐ程度が望ましい。具体的に処方される酸素供給量が２Ｌ／分の場合で、患者の１分間呼吸数を２０回と仮定すると、一回呼気時の酸素供給量は１００ｃｃとなるが、バッファタンク装置２０の容量はその５分の１として２０ｃｃ程度が好ましいことになる。処方される酸素供給量が５Ｌ／分の場合は、患者の１分間呼吸数を２０回と仮定すると、一回呼気時の酸素供給量は２５０ｃｃとなるが、バッファタンク装置２０の容量はその６分の１程度で４０ｃｃ前後が好ましい。
【００３６】
本実施形態では、バッファタンク装置２０の容量を２０ｃｃに設定している。このようにすると、患者に対する処方頻度の多い「酸素供給量２Ｌ／分」近傍に定流量調整弁８２が設定される場合に、同調モード時と連続モード時の吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を最も近似させることができる。つまり、連続／同調モードのどちらを患者が選択しても、患者に対する実質的な酸素供給量に差がほとんど生じない。
【００３７】
上流側リリーフバルブ３０及び下流側リリーフバルブ３２は、定流量調整弁８２が故障して過剰に酸素を供給したり、主配管２、鼻カニューレ９０、下流側ホース９２が詰まったりすることで、主配管２内が異常高圧となる前に、その酸素を開放する。
【００３８】
呼吸検知センサ４０は、主配管２内の圧力、流量又は振動等を検知することで、間接的に患者の呼吸タイミングを取得する。具体的に呼吸検知センサ４０は、主配管２の内圧と周囲の大気圧の双方を検知して、その圧力信号を制御装置５０に対して出力する。制御装置５０は、呼吸検知センサ４０によって計測された内圧が大気圧以下に低下するタイミングを、患者の吸気タイミングとみなす。なお、この呼吸検知センサ４０は、呼吸同調装置１の筐体Ｋ内に収容される場合に限られず、無線または有線通信によって、鼻カニューレ９０や下流側ホース９２側において患者の呼吸タイミングを検出することも可能である。検出方法も、流量を検出したり、振動を検出したり、音波変動を検出したりなど、様々な手法を選択可能である。
【００３９】
連続モード用制御弁７０は、２ポート２位置手動弁であり、開位置７０Ｋと、閉位置７０Ｈを有する。従って、呼吸同調装置の筐体Ｋに設けられる切替ボタン（図示省略）を患者等が操作することで、開位置７０Ｋと、閉位置７０Ｈを切り替えることができる。なお、開位置７０Ｋに設定すると、定流量調整弁８２によって調整された一定流量の酸素が、そのまま供給される「連続モード」となり、閉位置７０Ｈに設定すると、同調制御弁１０を用いて酸素が間欠的に供給される「同調モード」となる。なお、制御装置５０は、連続モード用制御弁７０の位置を検出することで、患者によって設定されているモード（連続モード又は同調モード）を認識する。
【００４０】
制御装置５０は、図３（Ａ）に示すように、中央制御装置ＣＰＵ、プログラム等が記録される記憶手段Ｒ、プログラムが中央制御装置ＣＰＵによって実行される領域となるメモリＭ、外部との信号を通信するインタフェースＩを有する。制御装置５０は、プログラムがメモリＭで処理されることで得られる機能構成として、図３（Ｂ）に示すように、呼吸判定手段５２、モード判定手段５４、弁制御手段５６、電源監視手段５８を有する。
【００４１】
呼吸判定手段５２は、呼吸検知センサ４０の信号を受け取って、患者の吸気タイミングをリアルタイムで判定する。モード判定手段５４は、連続モード用制御弁７０の位置を検知して、連続モードと同調モードを判定する。モード判定手段５４が「同調モード」と判定する場合、弁制御手段５６は、呼吸判定手段５２で決定された吸気タイミングに合わせて、同調制御弁１０を一定時間（例えば吸気期間の６０％：吸気期間が１．０秒と判定される場合は吸気開始から０．６秒）を開位置１０Ｋとし、残りの時間を閉位置１０Ｈに制御する。なお、吸気中の終了側期間（ここでは残りの４０％の時間）は、酸素を供給しても肺まで到達しないため、その期間については同調制御弁１０を閉じることによって、酸素節約を向上させることが好ましい。同調制御弁１０を開位置１０Ｋにする期間に関して特に制約は無いが、 バッファタンク装置２０によって十分な吸入酸素濃度を確保するためには、吸気期間の４０％以上が望ましく、より望ましくは５０％以上とする。更に好ましくは６０％以上とする。ただし、酸素節約の観点では吸気期間の９０％以下、望ましくは８０％以下とすることが好ましい。モード判定手段５４が「連続モード」と判定する場合、弁制御手段５６は、同調制御弁１０を常に閉位置１０Ｈに制御する。電源監視手段５８は、電源６０の電池残量を監視して、特に図示しないディスプレイやランプ点灯、アラーム音等によって、電池残量を患者に知らせる。
【００４２】
電源６０は、電池やバッテリのような可搬式蓄電材を用いる構造が好ましいが、家庭用コンセントから供給される交流電源を直流に変換するＡＣ／ＤＣ電源又はこれらの併用構造であっても良い。電源スイッチ６６は、電源６０の電力を、制御装置５０や呼吸検知センサ４０、同調制御弁１０等に供給し得る電源ＯＮ状態と、全ての電力を遮断する電源ＯＦＦ状態を手動で切り替える。なお、電源スイッチ６６を用いて患者が電源ＯＦＦ状態にする場合、制御装置５０は、同調制御弁１０を閉位置１０Ｈに自動的に切り替えてから停止するように制御する。酸素が無駄に消費されることを防止するためである。
【００４３】
次に、呼吸同調装置１の動作について説明する。
【００４４】
＜事前設定＞
医師の処方箋に基づいて定流量調整弁８２を手動調整する。例えば、処方箋が２Ｌ／分の場合は、その値に設定すれば良い。結果、酸素ボンベ８０から、毎分２Ｌの流量に相当する酸素が供給される。
【００４５】
＜連続モード＞
図４（Ａ）に示すように、患者が、呼吸同調装置１の電源スイッチ６６を電源ＯＮにし、呼吸同調装置１のボタン操作によって連続モード用制御弁７０を操作して開位置７０Ｋにする。結果、酸素ボンベ８０から供給される酸素は、酸素入力口ＩＮを介して主配管２に流れ込み、そこから分岐する連続モード用配管４を経て、再び主配管２に合流して酸素吐出口ＯＵＴから吐出される。この酸素は、下流側ホース９２及び鼻カニューレ９０を介して患者に供給される。なお、主配管２に設けられる同調制御弁１０は、閉位置１０Ｈ又は開位置１０Ｋのいずれであっても構わないが、ここでは自動的に閉位置１０Ｈに制御する。ちなみに、何らかのアクシデントで、仮に同調制御弁１０が開位置１０Ｋのままであっても、主配管２と連続モード用配管４の双方に酸素が流れた後にこれらが合流するので、酸素吐出口ＯＵＴから吐出される総量は、常に２Ｌ／分となる。
【００４６】
なお、連続モードにおいて、電源スイッチ６６が電源ＯＮ状態になることは必須ではない。呼吸同調装置１の電源６０の電池残量がゼロになったとしても、連続モード用制御弁７０を操作して開位置７０Ｋにすれば、連続モードは手動でいつでも実現可能となっている。従って、患者も安心して外出することが可能になる。ちなみに、連続モードにおける電源６０の電力消費量は、モード監視動作を除いて略ゼロとなる。連続モード時の酸素供給流量の波形を図４（Ｂ）に示す。
【００４７】
＜同調モード＞
図５（Ａ）に示すように、患者が、呼吸同調装置１の電源スイッチ６６を電源ＯＮにし、呼吸同調装置１のボタン操作によって連続モード用制御弁７０を操作して閉位置７０Ｈにする（同調モード）。結果、酸素ボンベ８０から供給される酸素は、酸素入力口ＩＮ及び主配管２を介してバッファタンク装置２０に流れ込み、２０ｃｃ分が貯留される。更に、余剰酸素は、閉位置１０Ｈとなる同調制御弁１０に流れ込む。呼吸検知センサ４０によって患者の吸引（吸気）動作が検知されると、制御装置５０は、一定期間、同調制御弁１０を開位置１０Ｋに切り替える。切り替えた瞬間、バッファタンク装置２０に貯留されている酸素と、酸素ボンベ８２から供給される酸素が、主配管２の下流側に流れ込み、その酸素が一定期間に限って酸素吐出口ＯＵＴから吐出される。酸素吐出口ＯＵＴから吐出される酸素は、バッファタンク装置２０に貯留される酸素が上乗せされるので、上流側の定流量調整弁８２で設定される流量よりも増大する。この酸素は下流側ホース９２及び鼻カニューレ９０を介して患者に供給される。
【００４８】
その後、次の吸気タイミングまで、同調制御弁１０が閉位置１０Ｈに維持されるが、その時間を利用して、バッファタンク装置２０に、再度、２０ｃｃの酸素が貯留されることになる。
【００４９】
図５（Ｂ）の実線に同調モード時の酸素供給流量の波形を示す。バッファタンク装置２０から流れ込む酸素によって、開位置１０Ｋに切り替えた瞬間から、定流量調整弁８２で設定される２Ｌ／分以上（具体的には２倍以上、より望ましくは３倍以上）の瞬間流量を供給することができ、バッファタンク装置２０内の酸素が減少するにつれて、定流量調整弁８２で設定される流量に近づくように減少する。結果、患者が実質的に吸引する酸素量は、連続モード時と略同じになり、動脈血酸素飽和度（又は吸入酸素濃度）の差を極めて小さくすることができる。つまり、患者が呼吸同調装置１に関して複雑な操作を行わなくても、酸素ボンベ８０側の定流量調整弁８２を医師の処方箋通りに調整するだけで、連続モード時と同調モード時の双方の実質的な患者に対する酸素供給量を近似させることが可能となる。参考として、図５（Ｂ）の点線にバッファタンク装置２０が無い場合の同調モード時の酸素供給流量の波形を示す。バッファタンク装置２０が無い場合と比較して、酸素供給量（波形の面積に相当）を約１．５倍以上、望ましくは２倍以上にできることになる。
【００５０】
同調モードで酸素の供給を停止する場合は、電源スイッチ６６を電源ＯＦＦにすれば良い。制御装置５０は、自動的に同調制御弁１０を閉位置１０Ｈに切り替えてから電源ＯＦＦ状態とする。なお、電池切れ等の場合であっても、電源監視手段５８がそれを事前に判断して、同調制御弁１０を閉位置１０Ｈに切り替えてから自動的に電源ＯＦＦ状態とすれば良い。万が一、同調制御弁１０を開位置１０Ｋのまま呼吸同調装置１が停止してしまった場合は、新しい電池に交換してから電源ＯＮ状態を経て電源ＯＦＦ状態にするか、或いは、酸素ボンベ８０側の定流量調整弁８２等を閉じれば、酸素の供給を停止することができる。
【００５１】
＜連続モードと同調モードの切替え＞
連続モードと同調モードの切り替えは、呼吸同調装置１の電源スイッチ６６を電源ＯＮにした状態で、連続モード用制御弁７０を、患者が手動で切り替えるだけである。開位置７０Ｋの場合は図４（Ａ）に示す連続モードとなり、閉位置７０Ｈの場合は図５（Ｂ）に示す同調モードとなる。
【００５２】
＜バッファタンク装置の容量の検証＞
図６に、本実施形態に係る酸素供給システムＳにおいて、バッファタンク装置２０の容量と、定流量調整弁８２による酸素供給流量を変化させて、連続モード時と同調モード時の、吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）の差異を分析した結果を示す。
【００５３】
全体として、酸素供給量が０．５Ｌ／分程度の小さい流量の場合は、バッファタンク装置２０の有無や容量に拘わらず、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）の差異が小さい。一方、酸素供給量が１．０Ｌ／分以上になると、バッファタンク装置２０の容量に対応して、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）の差異が生じることが分かる。
【００５４】
バッファタンク装置２０が無い場合（０ｃｃ）、酸素供給量が１．０Ｌ／分以上になると、連続モードよりも、同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）が大幅に低下する。即ち、同調モードでは酸素供給不足が生じることが分かる。
【００５５】
バッファタンク装置２０を２０ｃｃに設定すると、酸素供給量が０．５Ｌ／分以上且つ４．０Ｌ／分以下の範囲において、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を極めて近似させることができる。酸素供給量が４．０Ｌ／分を超えると、連続モードよりも同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）が低下し、多少ではあるが、同調モード時に酸素供給不足が生じ得ることが分かる。
【００５６】
バッファタンク装置２０を３０ｃｃ〜４０ｃｃに設定すると、酸素供給量が３．０Ｌ／分未満の範囲において、連続モードよりも同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）が上昇し、多少ではあるが、同調モード時に酸素供給過剰が生じ得ることが分かる。酸素供給量が３．０Ｌ／分以上且つ５．５Ｌ／分以下の範囲においては、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を極めて近似させることができる。酸素供給量が５．５Ｌ／分を超えると、連続モードよりも同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）が低下し、多少ではあるが、同調モード時に酸素供給不足が生じ得ることが分かる。
【００５７】
バッファタンク装置２０を５０ｃｃに設定すると、酸素供給量が４．０Ｌ／分未満の範囲において、連続モードよりも同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）が上昇し、多少ではあるが、同調モード時に酸素供給過剰が生じ得ることが分かる。酸素供給量が４．０Ｌ／分以上且つ７．０Ｌ／分以下の範囲において、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を極めて近似させることができる。酸素供給量が７．０Ｌ／分を超えると、連続モードよりも同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）が低下し、多少ではあるが、同調モード時に酸素供給不足が生じ得ることが分かるが、酸素供給量が７．０Ｌ／分を超える処方は極めて稀である。
【００５８】
以上の検証結果から判るように、バッファタンク装置２０を設けることにより、全体的に、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を近似させることができる。更に、一般的に処方頻度の高い酸素供給量となる０．５Ｌ／分以上且つ４．０Ｌ／分以下の範囲では、バッファタンク装置２０を２０ｃｃ程度に設定すると、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を一層近似させることができることが分かる。
【００５９】
また、酸素供給流量が大きい場合は、バッファタンク装置２０の容量を大きくした方が、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を一層近似させることができ、反対に、酸素供給流量が小さい場合は、バッファタンク装置２０の容量を小さくした方が、連続モードと同調モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を一層近似させることができることが分かる。
【００６０】
なお、このバッファタンク装置２０の容量の設定は、主配管２における同調制御弁１０よりも上流側の配管内部容量や、上流側ホース８４の内部容量の影響も受け得る。例えば、上流側ホース８４が長い場合は、この上流側ホース８４の内部空間が、バッファタンク装置２０の容量の一部を担うことが可能になるため、バッファタンク装置２０の容量を小さくすることが好ましい。
【００６１】
なお、上記第一実施形態の呼吸同調装置１では、電源ＯＮの状態のまま、モード判定手段５４が、連続モードと同調モードを判定する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、連続モード用制御弁７０と電源スイッチ６６を一体化（連動化）しておき、連続モード制御弁７０を同調モード（閉位置７０Ｈ）にすると、電源が自動的にＯＮとなって、制御装置５０が同調制御を行うようにし、一方で、連続モード制御弁７０を連続モード（開位置７０Ｋ）にすると、電源が自動的にＯＦＦとなって、電池を消耗することなく連続モード運転にすることも好ましい。
【００６２】
なお、上記第一実施形態の呼吸同調装置１では、主配管２と、連続モード用配管４の上流側分岐点よりも下流側に、バッファタンク装置２０が配置される場合を例示したが、バッファタンク装置２０の場所は、同調制御弁１０の上流側であればどこでも良い。例えば図７（Ａ）に示すように、上流側分岐点Ｘよりも上流側の主配管２にバッファタンク装置２０を配置しても良く、連続モード用配管４側に配置しても良い。
【００６３】
上記第一実施形態の呼吸同調装置１では、連続モード用配管４を利用して連続モードを実現する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、連続モード用配管４を省略することもできる。例えば図７（Ｂ）に示すように、同調制御弁１０を、ラッチ式にしながらも、外部スイッチ（図示省略）を利用して手動で強制切替可能にしておき、連続モードと同調モードの切り替え指示は、設定ボタンＹで患者が行えば良い。この際も、連続モード時は電源を自動ＯＦＦとし、同調モード時は電源を自動ＯＮにすることも可能である。この場合の連続モードは、同調制御弁１０の開位置１０Ｋを維持することで実現する。仮に、同調モード時において閉位置１０Ｈで電池残量がゼロになった場合であっても、手動で開位置１０Ｋに切り替えて、連続モードとして使用することが可能になる。勿論、同調制御弁１０を、ノーマル開位置１０Ｋとなるシングルソレノイド式にすることも好ましく、この場合は、電池残量がゼロになると、同調制御弁１０が勝手に開位置１０Ｋとなって連続モードになる。酸素を強制停止する際は、別途、主配管２の途中に手動強制開閉弁を設けておくことで実現するか、定流量調整弁８２で強制停止させても良い。ただし、無ラッチのシングルソレノイド弁を採用すると、同調モード時において、一方の弁位置を保持する為に通電状態を維持する必要があり、電池の消費量が増える。
【００６４】
次に、図８を参照して、本発明の第二実施形態に係る呼吸同調装置１を説明する。なお、ここでは主として第一実施形態の呼吸同調装置１を異なるバッファタンク装置２０の説明に注力する。
【００６５】
バッファタンク装置２０は、それぞれ容量の異なる複数のバッファタンクを有しており、これらを切り替えたり、又は組み合わせたりして容量を変更可能となっている。具体的にバッファタンク装置２０、小容量となるバッファタンクＡ（例えば容量１０ｃｃ）、中容量となるバッファタンクＢ（例えば容量２０ｃｃ）、大容量となるバッファタンクＣ（例えば容量４０ｃｃ）、これらのバッファタンクＡ、Ｂ、Ｃのいずれかを主配管２に接続するタンク切換弁２２、主配管２の流量を測定するフローセンサ２４を有する。この呼吸同調装置１では、例えば、連続モード時において、フローセンサ２４を用いて流量を測定し、定流量調整弁８２の設定値を推測する。制御装置５０は、定流量調整弁８２の設定流量が大きい場合（例えば、３．０Ｌ／分以上の場合）は、大容量のバッファタンクＣを主配管２に接続して、同調モードの制御を実行する。また、定流量調整弁８２の設定流量が中程度の場合（例えば、１．５Ｌ／分以上〜３．０Ｌ／分の場合）は、中容量のバッファタンクＢを主配管２に接続して、同調モードの制御を実行する。更に定流量調整弁８２の設定流量が小程度の場合（例えば、１．５Ｌ／分未満の場合）は、小容量のバッファタンクＡを主配管２に接続して、同調モードの制御を実行する。このようにすると、図６の検証結果から判るように、各流量に最適となるバッファタンクの容量を選択することが可能となり、同調モードと連続モードの吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）の差を一層小さくすることが可能となる。
【００６６】
以上、本実施形態の呼吸同調装置１によれば、主配管２に形成される酸素流路における同調制御弁１０の上流近傍に、酸素を貯留するバッファタンク装置２０が設けられるので、このバッファタンク装置２０の上流側から、連続モードを前提とした処方箋通りの一定流量の酸素を供給するだけで良い。バッファタンク装置２０が、一定流量の酸素供給経路に対して、瞬間的に酸素流量を上昇させる機能を発揮することができ、同調モード時の患者に対する吸入酸素濃度（ＦＩＯ２）を、連続モード又は処方箋が想定している吸入酸素濃度に近似させる。結果、患者は、酸素ボンベ８０側の定流量調整弁８２を設定するだけで良く、呼吸同調装置１に対する複雑な設定が不要となり、酸素供給システムＳ全体の操作ミス等を大幅に軽減することが可能である。電子機器の操作を苦手とする高齢者にとって、利便性が飛躍的に高められる。
【００６７】
また、バッファタンク装置２０における酸素貯留容量は、一回呼気時の患者への酸素供給量と比較して小さく設定される。即ち、同調モード時に、同調制御弁１０を介して患者に酸素を供給する際に、このバッファタンク装置２０内の酸素は、（同時に上流側から流入する酸素は存在するものの）ほとんど空にすることができる。結果、同調モード時の吸入酸素濃度が、連続モード時よりも高くなりすぎることを抑制できる。なお、バッファタンク装置２０の容量が、一回呼気時の患者への酸素供給量よりも大きく設定すると、同調モード時の吸入酸素濃度が、過剰になる可能性が有る。
【００６８】
更に本実施形態では、バッファタンク装置２０の容量が５０ｃｃ以下に設定されており、結果、一般的な処方における酸素供給流量（例えば、０．５Ｌ／分〜７．０Ｌ／分）の全体において、同調モード時と連続モード時の吸入酸素濃度を近づけることが可能になる。また、バッファタンク装置２０の容量が１０ｃｃ以上に設定されているので、一般的な処方における酸素供給流量の全体において、同調モード時における吸入酸素濃度の低下を抑制することが可能となる。
【００６９】
なお、上記第二実施形態に限っては、バッファタンク装置２０が、複数のバッファタンクＡ、Ｂ、Ｃを有することで、容量が可変となっているので、処方における酸素供給流量に合わせて、より最適なバッファタンク装置２０の容量を設定することが可能となる。具体的には、定流量調整弁８２で設定される酸素流量が大きい場合は、バッファタンク装置２０の容量を大きく設定し、同酸素流量が小さい場合は、バッファタンク装置２０の容量を小さく設定することで、連続モード時と同調モード時の吸入酸素濃度の差を、より小さくすることが可能となる。
【００７０】
更に上記実施形態では、連続モードと同調モードを切り替える連続モード用制御弁７０が、手動切替可能となっているので、呼吸同調装置の電源６０が故障したり、電池切れになったりしても、少なくとも連続モードによる酸素供給が保証される。結果、患者も安心して外出先で利用することが可能となる。
【００７１】
また、同調制御弁１０は、電源未供給時に直前の制御状態を保持する保持機構（ラッチ機構）を有している。結果、同調制御弁１０の切替時のみ、同調制御弁１０に電力を供給すれば良く、それ以外の時間は、同調制御弁１０に電力を供給する必要が無いので、電力消費量を大幅に削減することができ、電池（バッテリ）のみで長時間運転を実現できる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、主配管２とバッファタンク装置２０が、図示の便宜上、別構造となるように例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、主配管２の上流側の径を太くして、主配管２自体を実質的なバッファタンク装置２０とすることもできる。
【００７３】
また、上記実施形態では、連続モードと同調モードの双方を切替可能となる構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、同調モードのみの呼吸同調装置であっても良い。
【００７４】
更にまた、上記実施形態では、酸素供給源として酸素ボンベを例示したが、本発明はこれに限定されず、他の酸素供給源を利用することも可能である。
【００７５】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７６】
１    呼吸同調装置
２    主配管
２    主配管
４    連続モード用配管
１０    同調制御弁
１０Ｈ    閉位置
１０Ｋ    開位置
１２    弁
１４    ソレノイド
１６    バネ
２０    バッファタンク装置
２２    タンク切換弁
２４    フローセンサ
３０    上流側リリーフバルブ
３２    下流側リリーフバルブ
４０    呼吸検知センサ
５０    制御装置
６０    電源
７０    連続モード用制御弁
７０Ｈ    閉位置
７０Ｋ    開位置
８０    酸素ボンベ
８２    定流量調整弁
８２    酸素ボンベ
８２    定流量調整弁
８４    上流側ホース
９０    鼻カニューレ
９２    下流側ホース
Ｓ    酸素供給システム
Ｘ    上流側分岐点
【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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