特許 6116585 酸素濃縮装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6116585

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】酸素濃縮装置

(51)【国際特許分類】

   A61M 16/10 20060101AFI20170410BHJP

   A61M 16/00 20060101ALI20170410BHJP

   C01B 13/02 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   A61M16/10 B

   A61M16/00 370Z

   C01B13/02 A

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-549650(P2014-549650)

(86)(22)【出願日】2012年11月29日

(86)【国際出願番号】JP2012007686

(87)【国際公開番号】WO2014083595

(87)【国際公開日】20140605

【審査請求日】2015年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】396007694

【氏名又は名称】株式会社医器研

(74)【代理人】

【識別番号】100096806

【弁理士】

【氏名又は名称】岡▲崎▼ 信太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100098796

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 全

(72)【発明者】

【氏名】大内 輝彦

【審査官】 安田 昌司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２０９１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２５１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１０７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４２１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１０４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１４９８６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１４３１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１２２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１０７５００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０６６７８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１１９４４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００５６４８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｍ １６／００‐１６／１０

Ｃ０１Ｂ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カニューラを通じて患者に濃縮酸素を供給する酸素濃縮装置であって、
前記濃縮酸素を供給する酸素供給経路には、適所に音検出部が設けられ、
前記音検出部からの信号を受けて、前記濃縮酸素が前記酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音と、前記カニューラに着火して火災が発生した時の火災発生音とを比較して、予め定めた周波数域以上での音圧の変化を検出することで火災発生を判別する制御部を備えていることを特徴とする酸素濃縮装置。

【請求項2】

前記音圧の変化は、周波数が７．５ｋＨｚ以上で検出することを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。

【請求項3】

前記音検出部は、前記酸素濃縮装置の本体内に配置されて前記濃縮酸素を供給するための配管に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。

【請求項4】

前記音検出部は、前記酸素濃縮装置の本体の酸素出口部に対して着脱可能に接続されるカニューラに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。

【請求項5】

前記制御部が火災発生を検出すると、前記配管の酸素流路を閉じて前記濃縮酸素の供給を遮断する酸素遮断部を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の酸素濃縮装置。

【請求項6】

前記制御部に酸素濃縮装置内部の動作音検出部を備え、前記音検出部との比較により、雑音とカニューラからの伝達音を明確に弁別することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の酸素濃縮装置。

【請求項7】

カニューラを通じて患者に濃縮酸素を供給する酸素濃縮装置であって、
前記濃縮酸素を供給する酸素供給経路には、適所に音検出部が設けられ、
前記音検出部からの信号を受けて、前記濃縮酸素が前記酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音と、前記呼吸時の酸素供給音とを比較して、音圧の変化があれば呼吸があると判別する制御部を備えることを特徴とする酸素濃縮装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気中から酸素を分離生成する酸素濃縮装置に関する。

【背景技術】

【0002】

肺に疾病を抱える患者（患者）が高濃度の酸素を吸引するために使用する酸素濃縮器は、種々提案されている。大気の一部を用いてコンプレッサにより圧縮空気を作り、この圧縮空気を吸着用の筒体内部に送り込み、該吸着筒体内の吸着剤に窒素を吸着させることにより生成した濃縮酸素を、カニューラを用いて患者に摂取させる比較的コンパクトな酸素濃縮装置は、特許文献１のものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１３７８５３号公報

【特許文献2】特開２００９−１８３５４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の酸素濃縮装置では、患者は鼻カニューラのチューブを、カプラを介して酸素濃縮装置の酸素出口部に対して接続して、酸素出口部から出る濃縮酸素を吸入する。しかし、患者が鼻カニューラを用いて濃縮酸素を吸入している際に、酸素が助燃性ガスであるために、酸素濃縮装置の近くで喫煙する行為や火気を使用する行為は厳禁である。にもかかわらず、例えば患者が喫煙することにより、鼻カニューラ等のチューブに直接引火して事故が発生する恐れがあり、場合によっては酸素濃縮装置自体に引火して火災が拡大してしまう懸念がある。

【0005】

特許文献２の酸素濃縮装置は、鼻カニューラの途中に温度感知センサを配置して、その検出信号により酸素の供給を止めるというだけの構成であるが、該文献に記載の摂氏５０度付近で酸素供給を停止するというきわめて単純な仕組みでは、例えば酸素濃縮装置を使用している室内に暖房機があり、その輻射熱が当たっただけで酸素供給を遮断したり、夏季の密室等において酸素濃縮装置が置かれた環境温度が上昇すると、それだけで装置が動作しない恐れがあり、使い勝手に乏しく、実現性が低い。
そこで、本発明は、患者が鼻カニューラ等のカニューラを用いて酸素を吸入している際に火災や異常な過熱環境にさらされた場合に、確実に過熱環境を検知して安全性を確保することができる酸素濃縮装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の酸素濃縮装置は、カニューラを通じて患者に濃縮酸素を供給する酸素濃縮装置であって、前記濃縮酸素を供給する酸素供給経路には、適所に音検出部が設けられ、前記音検出部からの信号を受けて、前記濃縮酸素が前記酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音と、前記カニューラに着火して火災が発生した時の火災発生音とを比較して、予め定めた周波数域以上での音圧の変化を検出することで火災発生を判別する制御部を備えていることを特徴とする。
上記構成によれば、音検出部は、濃縮酸素が前記酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音とカニューラに着火して火災が発生した時の火災発生音を検出するので、通常の酸素供給音とは区別してカニューラの着火を検知することができる。これにより、患者が鼻カニューラ等のカニューラを用いて酸素を吸入している際に火災や失火によりカニューラやチューブに着火した場合に、確実に着火を検知して使用上の安全性を確保することができる。

【0007】

上記構成によれば、制御部は、通常の酸素供給音と、火災発生音とを比較して、予め定めた周波数域以上での音圧の変化を検出することで、火災発生を確実に判別することができるので、使用上の安全性を確保することができる。

【0008】

好ましくは、前記音圧の変化は、周波数が７．５ｋＨｚ以上で判別することを特徴とする。
上記構成によれば、７．５ｋＨｚ以上の周波数において音圧が変化すれば、火災発生を確実に判別することができるので、使用上の安全性を確保することができる。

【0010】

好ましくは、前記音検出部は、前記酸素濃縮装置の本体内に配置されて前記濃縮酸素を供給するための配管に配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、音検出部は、配管に配置するだけで、火災発生を確実に判別することができる。
好ましくは、前記音検出部は、前記酸素濃縮装置の本体の酸素出口部に対して着脱可能に接続されるカニューラに配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、音検出部は、カニューラに配置するだけで、火災発生を確実に判別することができる。

【0011】

好ましくは、前記制御部が火災発生を検出すると、前記配管の酸素流路を閉じて前記濃縮酸素の供給を遮断する酸素遮断部を有することを特徴とする。
上記構成によれば、酸素遮断部は、濃縮酸素の供給を即座に遮断できるので、使用上の安全性を確保することができる。
本発明の酸素濃縮装置は、カニューラを通じて患者に濃縮酸素を供給する酸素濃縮装置であって、前記濃縮酸素を供給する酸素供給経路には、適所に音検出部が設けられ、前記音検出部からの信号を受けて、前記濃縮酸素が前記酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音と、前記呼吸時の酸素供給音とを比較して、音圧の変化があれば呼吸があると判別する制御部を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、制御部は、患者の呼吸を判別できるので、濃縮された酸素をより効率的に患者が使用するために、呼吸に同調した制御を行うことができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、患者が鼻カニューラ等のカニューラを用いて酸素を吸入している際に火災や異常な過熱環境にさらされた場合に、確実に過熱環境を検知して安全性を確保することができる酸素濃縮装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる酸素濃縮装置の外観斜視図である。

【図2】図１の酸素濃縮装置の操作パネルの概略平面図である。

【図3】図１の酸素濃縮装置の内部構成を示すために背面側から見た立体分解図である。

【図4】図１の酸素濃縮装置の系統図である。

【図5】図４の酸素濃縮装置の火災検知装置の好ましい構成例を示す図である。

【図6】酸素遮断部の構造の一例を示す図である。

【図7】火災が発生していない非燃焼時に、マイクロフォンが検出する通常の酸素供給音の波形Ｗ１を示す図である。

【図8】火災が発生している燃焼時に、マイクロフォンが検出する波形Ｗ２を示す図である。

【図9】図９（Ａ）は、通常の酸素供給の際に、図５のマイクロフォンが検出する酸素供給音のみの変動波形Ｗ３を示し、図９（Ｂ）は、通常の酸素供給の際に患者が呼吸した時に、図５のマイクロフォンが検出する変動波形Ｗ４を示す図である。

【図10】本発明の酸素濃縮装置の第２実施形態の系統図である。

【図11】図１０の酸素濃縮装置の火災検知装置の好ましい構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる酸素濃縮装置の外観斜視図、図２は、図１の酸素濃縮装置の操作パネルの概略平面図である。
図１と図２では、酸素濃縮装置１０は、例えば上端に取手となるハンドル１２を設けた縦長の本体ケース１１を備えている。本体ケース１１を除く酸素濃縮装置１０の内部構造は、後述する図３に示されている。

【0015】

図１に示すように、本体ケース１１の上端付近には、操作パネル１３がやや前傾して設けられている。この操作パネル１３には、左から順に、ダイヤル式の電源スイッチ１４と、酸素出口部１５と、酸素流量設定スイッチ１６と、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）または液晶表示等にて、セグメント数字で表示を行う酸素流量表示部１８が配置されている。
図１では、接続体としての例えば、カプラソケット４００が酸素出口部１５の上方位置に離して図示されている。このカプラソケット４００は、酸素出口部１５に形成された段差部１５Ｄに対して装着されることで、カプラソケット４００は酸素出口部１５に対して気密状態でしかも着脱自在に接続できる。また、カプラソケット４００は、酸素吸入用のカニューラ２２の接続端部２３Ｔに対して、着脱自在に接続できる。これにより、酸素出口部１５は、このカプラソケット４００を介して、カニューラ２２の接続端部２３Ｔに着脱自在に接続できる。

【0016】

図１に示す本体ケース１１の底蓋２６には、４つのゴム足２７が四隅に固定されており、床面上に設置して使用するときに横滑りを防止している。外出時等の移動時に使用するキャリア２５が、２本の固定ネジを穴１０ａにそれぞれ通してねじ込むことで、底蓋２６に対して固定できる。このキャリア２５には、上記の各ゴム足２７を収容できる孔部１０ｂが対応位置に穿設されるとともに、キャリア２５の下面の四隅には、樹脂製の自在キャスタが配置されている。

【0017】

図２は、図１に示す操作パネル１３を拡大して示している。
図２に示す電源スイッチ１４は、図示のオフ位置と約９０度分時計周りに回転したオン位置との間で操作される。この電源スイッチ１４のオン位置に相当する位置には緑と赤に点灯する例えば発光ダイオード等を内蔵した運転状態ランプ１４Ｂが設けられている。また、この運転状態ランプ１４Ｂの上にはバッテリ残量モニタ１４Ｃが設けられている。
中央の酸素出口部１５の上には、「点検」の文字またはこれに相当するキャラクター表示等を横に印刷した警報表示部１５Ｂが配置され、この警報表示部１５Ｂの下方には緑と赤と黄色とに点灯する例えば発光ダイオードを内蔵した酸素ランプ１５Ｃが設けられている。

【0018】

図２に示す酸素流量設定スイッチ１６は、上下矢印を印刷したフラットスイッチ１６ａ，１６ｂを有している。この酸素流量設定スイッチ１６は、９０％程度以上に濃縮された酸素を、最小で毎分当たり０．２５Ｌ(リットル)から最大で５Ｌまでの間、０．２５Ｌ段階または０．０１Ｌ段階で押圧操作する度に酸素流量が設定できるように構成されている。上方の酸素流量表示部１８がその時の流量設定を表示することにより、酸素生成能力を変えることが可能である。同調ランプ１９は、濃縮酸素を呼吸同調により断続供給状態で運転中であることを、点灯または点滅表示により患者に知らせるために設けられている。

【0019】

図３は、酸素濃縮装置１０の内部構成例を示すために背面側から見た立体分解図である。
図３の下方の位置には、上記のゴム足２７を四隅に固定した樹脂製の底蓋２６が、配置され、この底蓋２６は図１では二点鎖線で示している。図３に戻ると、底蓋２６は、樹脂製のベース体４０の底面に対して複数の固定ネジを用いて固定されている。このベース体４０は、四面から下方に向けて連続形成された壁面を一体成形した箱状に成形されており、裏面の壁面上には、各コネクタ１３１、１３０が固定されている。このベース体４０の上には、箱型の二段式防音室３４が配置されるようになっている。

【0020】

図３に示すように、ベース体４０には、排気口４０ｃ、４０ｃが、図１のケース本体１１に設けた図示しない裏面カバーの各排気口に対向するとともに内部の電源室に連通するように穿設されており、これらの排気口４０ｃを介して最終的な外部排気が行われる。このベース体４０の上面は、図示のように平らに形成されるとともに、二段式防音室３４の左右面と裏面の三方側から固定ネジで固定するための孔部を穿設した起立部４０ｆを３方から一体成形している。また、ベース体４０の上面には、上記の電源室に連通した排気用開口部４０ｂをさらに穿設している。

【0021】

図３に示す二段式防音室３４は、図面の手前側の側方から出し入れ可能な上段部材３６上に２個の送風ファン１０４を固定し、同じく側方から出し入れ可能な下段部材３７上に設けた圧縮空気発生部としてのコンプレッサ１０５を防振状態で配設した密閉箱３５を有している。二段式防音室３４は、軽量金属板から構成されている。
この二段式防音室３４は、図３において手前側に示した防音室蓋３９と、奥側に示した防音室蓋３８を、密閉箱３５に対して複数の固定ネジで固定するようにしている。このように固定ネジを用いて防音室蓋３９と防音室蓋３８を固定するために、二段式防音室３４は、図示のように曲げ加工されるとともにインサートナットを植設した取付部が一体的に設けられている。この二段式防音室３４の内部には防音材５１が敷設される。また、二段式防音室３４の外周面には制振部材であって、合成ゴムと特殊樹脂材料を混合した素材をシート状のものが敷設されており、アルミの薄板製である二段式防音室３４自体が共鳴等で振動しないように防止している。

【0022】

図３に示すように、二段式防音室３４の上段部材３６の上方の左右の側壁面には、第１開口部３５ａが穿設されており、外気を内部に導入するように構成されている。この上段部材３６には、図４で説明する配管２４をラバーブッシュにより固定するための複数の固定孔３６ｈが穿設されており、配管２４を支持するとともに振動防振機能をラバーブッシュと協働して行う。
図３の各送風ファン１０４は、例えば、インバータ制御のシロッコファンを用いることができる。各送風ファン１０４は、それぞれの送風口が下方に向くようにしてブラケットを用いて上段部材３６に固定されている。この各送風ファン１０４の間には、図４に示す三方向切換弁１０９ａ，１０９ｂ等が配置されている。図３に示すように、各送風ファン１０４には、ファン回転検出部１２６が設けられている。ファン回転検出部１２６は、例えばインタラプタ型フォトセンサ等の回転検出計等を利用することができる。

【0023】

図３に示す二段式防音室３４の左側の側壁面には、筒状の吸着筒体１０８ａ、１０８ｂが、吸気用バッファタンク１０１と並べて配置されており、側壁面に固定された固定具４９ｋにバンド４９を通過後にバンド４９を締め上げることで図示のように固定されている。吸着筒体１０８ａ、１０８ｂはベース体４０の上面に載るが、全長の長いバッファタンク１０１の一部は開口部４０ｄ中に挿入されて固定される。
図３に示す製品タンク１１１は、ブロー成形されるポリエチレン樹脂製であって図示のように長手方向に横たえて上方に配置される。遮蔽板３２も軽量化のために樹脂製であり、図示のようにスピーカ２３と外部コネクタ１３３を設けており、二段式防音室３４の上方の外壁面に対して固定ネジを用いて固定される補強を兼ねた取り付け部を一体成形している。

【0024】

図３の二段式防音室３４の上方の壁面には、放熱部材５２、５３が固定ネジで固定されるとともに、各制御基板２００Ｃ（図４に示すＣＰＵ２００を含む基板）と、制御基板２０１（図４に示すモータ制御部２０１を含む基板）とその他の要素が、起立状態で固定されている。放熱部材５２，５３は、制御基板２００Ｃ，２０１の放熱効果を高めている。遮蔽板３２は、上記のように一部が外部に出るので黒色顔料を用いて黒色に着色されている。二段式防音室３４の右側の側壁面には、酸素センサ１１４と、比例開度弁１１５と、圧力調整器１１２と、流量センサ１１６と、デマンド弁１１７と、回路基板２０２と、温度センサ１２５が固定されている。

【0025】

図４は、酸素濃縮装置１０の本体ケース１１内の系統図（配管図）である。
図４に示すように、系統図の各要素は本体ケース１１に配置されている。図４では、二重線は空気、酸素、窒素ガスの流路であり、概ね配管２４ａ〜２４ｇ、２４Ｒで示されている。また、細い実線は電源供給または電気信号の電気配線を示している。
以下の説明では、コンプレッサ１０５として圧縮手段（圧縮空気発生部）と減圧手段（負圧発生部）を一体化して構成したものを用いる場合について述べる。しかしながら、この構成に限定されず、圧縮空気発生部と負圧発生部を個別に構成しても良いことは言うまでもない。しかも、負圧発生部が無くても良い。また、吸気口を介して外気を内部に導入し、排気口を介して外部に排出する表面カバーと裏面カバー（本体ケース１１の一部）は、密閉容器として図４において破線で図示されている。

【0026】

次に、図４を参照して導入空気の流れに沿って順次述べる。
図４において、空気（外気）が、フィルタ交換用蓋体に内蔵された外気導入用フィルタ２０を通過して、酸素濃縮装置１００の内部に矢印Ｆ方向に導入される。この空気は、一対の送風ファン１０４、１０４による送風により、破線で示す二段式防音室３４内に入る。図３を参照して説明したように、空気が、二段式防音室３４（破線図示の）側面に穿設された開口部３５ａを介して、二段式防音室３４内に入る。二段式防音室３４では、上段部材上に送風ファン１０４、１０４を配設し、下段部材にコンプレッサ１０５を防振状態で配設している。

【0027】

この空気の一部を、コンプレッサ１０５の圧縮手段１０５ａに対して原料空気として供給するために、配管２４ａの開口部が二段式防音室３４内に開口して設けられており、配管２４ａの途中に二次濾過を行う吸気フィルタ１０１と、大容量の吸気マフラ１０２とが設けられている。このように構成することで、原料空気の吸気音が二段式防音室３４内に留まるようにして吸気音を低減している。

【0028】

図４に示す二段式防音室３４は、軽量化のために厚さ約０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの強化軽合金、アルミ合金、チタン合金板または他の好適な材料から構成される。このように薄板から構成するとネジ孔部の強度が確保されない。そこで、ネジ孔部としてインサートナットを適所に固定している。この二段式防音室３４の内部には、原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサ１０５が配置されている。このコンプレッサ１０５は、圧縮手段１０５ａと減圧手段１０５ｂとを好ましくは一体構成したものであり、防振状態で固定されている。このコンプレッサ１０５に近接して、温度的環境がほぼ同一の箇所に温度センサ１２５が配置されている。

【0029】

次に、濾過された原料空気は、コンプレッサ１０５の圧縮手段１０５ａで加圧されて圧縮空気となるが、この時に圧縮空気は温度上昇した状態で配管２４ｃに送り出されるので、この配管２４ｃを放熱効果に優れた軽量の金属パイプとし、送風ファン１０４からの送風で冷却すると良い。このように圧縮空気を冷却することで、高温では機能低下する吸着剤であるゼオライトが窒素の吸着により酸素を生成するための吸着剤として、十分に酸素を９０％程度以上に濃縮できることとなる。

【0030】

圧縮空気は、配管２４ｃを介して、吸着部としての第１吸着筒体１０８ａと第２吸着筒体１０８ｂに対して交互に供給される。このため切換弁（三方向切換弁）１０９ａ、１０９ｂが図示のように接続されている。これらの切換弁１０９ａ、１０９ｂと、第１吸着筒体１０８ａと第２吸着筒体１０８ｂの不要ガスを脱離させるため（パージ（浄化）を行うため）に、減圧手段１０５ｂに連通する配管２４ｆには、負圧破壊第１弁１２０と負圧破壊第２弁（圧調整弁）１２１が直列に複数（少なくとも２つ）配置されている。これらの負圧破壊第１弁１２０と負圧破壊第２弁（圧調整弁）１２１を開くことで、配管２４ｆ内の圧力を均圧工程時には大気圧付近まで、所定流量以下では圧力コントロールすることでコンプレッサの振動抑制と低電量化を図っている。

【0031】

図４に示す第１吸着筒体１０８ａと第２吸着筒体１０８ｂ内に夫々貯蔵されている触媒吸着剤の一例としては、ゼオライトが用いられている。
第１吸着筒体１０８ａと第２吸着筒体１０８ｂの上方の出口側には、逆止弁と、絞り弁と、開閉弁とからなる均等圧弁１０７が分岐して接続されている。また、均等圧弁１０７の下流側は合流するように配管２４ｄが成されており、分離生成された９０％程度以上の濃度の酸素を貯蔵するための容器となる製品タンク１１１が配管２４ｄに接続されている。また、各吸着筒体内の圧力を検出する圧力センサ２０８が配管されている。

【0032】

図４の製品タンク１１１の下流側には、出口側の酸素の圧力を一定に自動調整する圧力調整器１１２が配管されている。この圧力調整器１１２の下流側の配管２４eには、ジルコニア式あるいは超音波式の酸素（濃度）センサ１１４が接続されており、酸素濃度の検出を間欠（１０〜３０分毎）または連続で行うようにしている。
酸素（濃度）センサ１１４の下流側には、酸素流量設定スイッチ１６に連動して開閉する比例開度弁１１５が接続されており、比例開度弁１１５の下流側には酸素流量センサ１１６が接続されている。この酸素流量センサ１１６の下流側の配管２４Ｒには、呼吸同調制御のための負圧回路基板を介してデマンド弁１１７が接続されており、配管２４Ｒは、滅菌フィルタ１１９を経て、酸素濃縮装置１０の酸素出口部１５に対して接続されている。
以上の構成により、患者は、酸素出口部１５と、カプラソケット４００と、カニューラ２２を経て、最大流量５Ｌ／分で約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。

【0033】

次に、図４に示す電源系統は、ＡＣ（商用交流）電源のコネクタ１３０と、装置本体に内蔵される内蔵バッテリ２２８と、コネクタ１３１を介して着脱自在可能に設けられる外部バッテリ２２７と、電源制御回路２２６から構成されている。コネクタ１３０は、所定直流電圧に整流するスイッチングレギュレータ式のＡＣアダプタ１９に接続される。
内蔵バッテリ２２８および外部バッテリ２２７は繰り返し充電可能な２次電池であり、内蔵バッテリ２２８は電源制御回路２２６からの電力供給を受けて充電される。なお、内蔵バッテリ２２８は、少なくとも５００回（数１００回程度）程度の繰り返し充放電が可能で、バッテリ残量、使用充放電サイクル数、劣化程度、出力電圧等のマネジメント機能を有するものが使用され、バッテリ残量、残充電容量、充放電回数を外部の携帯端末などで確認可能なマネジメント機能を有するものが好ましい。

【0034】

図４の外部バッテリ２２７については、コネクタ１３１を介する接続状態において、電源制御回路２２６からの電力供給を受けて充電することもできるが、通常は別途準備されるバッテリチャージャーを用いて繰り返し充電される。または、専用設計されたバッテリチャージャーを一体化した外部バッテリ２２７として準備しても良い。
以上の電源系統の構成において、酸素濃縮装置はＡＣアダプタ１９からの電力供給を受けて作動する第１電力供給状態と、内蔵バッテリ２２８からの電力供給を受けて作動する第２電力供給状態と、外部バッテリ２２７からの電力供給を受けて作動する第３電力供給状態との３系統の電力供給状態の内の一つに自動切換えされて使用される。

【0035】

この電源自動切換えのための優先順位は、上記の第１電力供給状態、第３電力供給状態、第２電力供給状態の順序で自動決定するように中央制御部２００により電源制御回路２２６が制御される。また、電源制御回路２２６と、内蔵バッテリ２２８については、酸素濃縮装置１００の低重心化を図るために後述するように底面に配設される。外部バッテリ２２７は、キャリア２５の収容部に内蔵されることにより外出時等で使用可能になる。この外部バッテリ２２７には、上記の充電残量表示部他が設けられているので残り使用時間を音声ガイドとともに知ることができる。

【0036】

図４のＡＣアダプタ１９は、周波数の違いの影響および電圧の変動を受けずに所定直流電圧を発生することが可能であり、かつまた小型軽量に構成できるスイッチングレギュレータ式が良いが、通常のトランス式でも良い。また、内蔵バッテリ２２８および外部バッテリ２２７は充電時のメモリ効果が少なく再充電時にも満杯充電できるリチウムイオン、リチウム水素イオン２次電池が良いが、従来からのニッケルカドミウム電池でも良い。さらに、緊急時に備えて、どこでも入手可能な単２乾電池のボックスとして外部バッテリを構成しても良い。

【0037】

酸素濃縮装置１００の中央制御部２００は、生成する酸素量に応じた、最適な動作モードに切り替える機能を備えており、自動的にコンプレッサ１０５、送風ファン１０４を、多くの酸素生成をする場合は高速に、少ない酸素生成時において低速に回転駆動する制御を行うことで特に、内蔵バッテリ２２８を温存させるようにしている。この結果、外部バッテリ２２７を充電し忘れた場合であっても突然の外出時や停電時等の対応が可能になるように配慮されている。

【0038】

図４の中央制御部２００には、コンプレッサ１０５の回転体である直流モータおよび送風ファン１０４のモータの駆動制御を夫々行うモータ制御部２０１および上記のスピーカ２３Ｓに接続されることで音声内容を発生する音声制御部２０３、酸素流量表示部１８が接続されている。
この中央制御部２００には、所定動作プログラムを記憶したＲＯＭ（読み出し専用メモリ）が内蔵されるとともに、記憶装置２１０と不揮発メモリ２０５と一時記憶装置２０６とリアルタイムクロック２０７とがさらに接続されている。中央制御部２００は、外部コネクタ１３３を介して通信回線などと接続することで記憶内容へのアクセスが可能となるように構成されている。

【0039】

上記の三方向切換弁１０９ａ、１０９ｂと均等圧弁１０７と、第１吸着筒体１０８ａと第２吸着筒体１０８ｂ内の不要ガスを脱離させるための負圧発生部１０５ｂと配管２４ｆ内の圧力を制御するための負圧破壊第１弁１２０と負圧破壊第２弁１２１と酸素濃度センサ１１４と比例開度弁１１５と、流量センサ１１６とデマンド弁１１７を駆動制御する弁及び流量制御部２０２が、中央制御部２００に電気的に接続されている。ただし、図４の図示の簡単化のために配線の図示は省略している。
ところで、総重量が約１ｋｇのコンプレッサ１０５は、モータ制御部２０１に内蔵される可変速度制御器であって正弦波駆動波形によりモータの駆動制御が行われることで運転音を低くしている。このコンプレッサ１０５は、各速度で運転可能であって、必要な真空（負圧）／正圧の圧力レベルと流量を発生でき、僅かな騒音と振動しか出さず、僅かな熱しか発生せず、小型軽量であって僅かな電力消費で運転できることが好ましい。

【0040】

可変速度制御手段である可変速度制御器をモータ制御部２０１に備えることにより、患者の活動レベル、環境条件に基づいてコンプレッサ１０５の速度を自在に変化させることができる。この結果、患者が座ったり寝たりしている等、患者が安静な状態にあって患者の酸素要求が比較的低いことが、デマンド弁１１７によって呼吸同調により判断されると、コンプレッサ１０５の駆動回転速度を自動的に落とすことができる。また、患者が立ったり、活動的であったり、酸素濃度の低い高地にいるときなど、患者の酸素要求が比較的高く、酸素要求量が高まったと判断されると速度を自動的に高めることができる。
以上のモータ制御によって酸素濃縮装置１０全体の消費電力が低減され、充電式バッテリでの駆動時の寿命を延ばすことが可能になるとともに、充電式バッテリの重量と大きさを軽減し、コンプレッサ１０５の摩耗度を低めて寿命を延ばすことで信頼性を向上できる。

【0041】

このコンプレッサ１０５は、上記のように圧縮空気発生と負圧発生の両方の機能を備えるものであり、取り出される酸素流量に応じて回転数が自動制御される。具体的には、回転速度が５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍの間で制御され、通常の速度である１７００ｒｐｍ程度で回転するときの操作寿命を１５０００時間と長くできるようにしている。また、このコンプレッサ１０５は、空気を１００ｋＰａ、好ましくは７５ｋＰａ程度に圧縮する性能を備えている。また、上記の操作寿命が経過すると音声ガイドにて知らせる機能を備えている。ここで、冷却ファンである送風ファン１０４を駆動するファンモータは、ＤＣブラシレスファンが用いられており、ＰＷＭ制御又は電圧制御により回転数制御を容易に行うことができるようにされている。

【0042】

次に、図４に示す火災検知装置６００について、図４と図５を参照して説明する。
図４に示すように、本体ケース１１には、火災検知装置６００が配置されている。この火災検知装置６００は、カニューラ２２のチューブ２３が着火した場合に、その着火による火災検知するための装置である。火災検知装置６００は、酸素供給経路の適宜な位置、すなわち配管の適切な位置、例えば好ましくは酸素出口部１５に近い位置にある配管２４Ｒの分岐部分２４Ｔにおける音を検知することで、カニューラ２２のチューブ２３が着火した場合に、その着火による火災検知する。

【0043】

この酸素出口部１５に近い位置にある配管２４Ｒは、濃縮された酸素を酸素出口部１５へ導くための酸素経路である。この配管２４Ｒは、機械的に押し潰すことで濃縮された酸素の供給を遮断することができるように、カニューラ２２のチューブ２３と同様に柔軟性を有する、例えば塩化ビニル、ポリエチレン、シリコーンゴムにより作られている。配管２４Ｒとカニューラ２２のチューブ２３は、通常の大気酸素濃度では燃えない、自己消化性の塩化ビニルが好ましい。もちろん、配管２４Ｒとカニューラ２２のチューブ２３は、難燃性のフッ素樹脂でもよい。

【0044】

この酸素出口部１５に近い位置にある配管２４Ｒは、濃縮された酸素を酸素出口部１５へ導くための酸素経路である。この配管２４Ｒは、機械的に押し潰すことで濃縮された酸素の供給を遮断することができるように、カニューラ２２のチューブ２３と同様に柔軟性を有する、例えば塩化ビニル、ポリエチレン、シリコーンゴムにより作られている。配管２４Ｒとカニューラ２２のチューブ２３は、通常の大気酸素濃度では燃えない、自己消化性の塩化ビニルが好ましい。もちろん、配管２４Ｒとカニューラ２２のチューブ２３は、難燃性のフッ素樹脂でもよい。

【0045】

図４に示す火災検知装置６００の好ましい構成例は、図５に示している。
図５の火災検知装置６００は、音検出部としてのマイクロフォン６０１と、制御部６０２と、警報ランプ６０３と、警報ブザー６０４と、バッテリ６０５を有している。バッテリ６０５は、制御部６０２と酸素遮断部３３０に電源供給するために配置され、例えばボタン電池のような小さな電池を採用している。本体制御部からの電源供給をでもかまわない。制御部６０２は、警報ランプ６０３、警報ブザー６０４と、酸素遮断部３３０のそれぞれの動作を制御する。酸素遮断部３３０は、配管２４Ｒの途中部分を機械的に押し潰すことで配管２４Ｒの経路を閉鎖して、濃縮された酸素が酸素出口部１５側に供給できないようする。経路の閉鎖はデマンド弁１１７の閉鎖でも可能である。
火災検知装置６００の音検出部としてのマイクロフォンは、酸素供給経路の適所に設けられている。すなわち、「適所」とは、火炎検知にマイクロフォンを利用する上で、マイコロフォン６０１の設置個所として好ましい箇所を意味しており、たとえば、図示のように、火炎検知装置６００自体に内蔵する場合と、火炎検知装置６００とは離れた個所、たとえば、チューブ２２の適宜箇所に設けることができる。この場合、チューブ２２で、カニューラ２２に近い箇所に設けた場合には、コンプレッサ１０５等の酸素濃縮装置から生じる機械的作動音の影響を受けにくい。また、カニューラ２２自体に設けると、呼吸音と区別しにくいので、やや離れたほうが好ましい。使用者の存在箇所に近くであれば、使用者がタバコを吸って、その日がチューブ２３内の酸素に着火した場合を想定すると、タバコの火が存在することが想定される箇所の近傍に設けるのが好ましい。
例えば、延長チューブとカニューラを接続する中継カプラの部分などである。また、実際に使用されるチューブ２２の長さは最長のもので１５ｍ程度であるが、マイクロフォン６０１は２０ｍ以内であれば、充分に燃焼音を検知できる。マイクロフォン６０１は２０ｍを超える範囲でも燃焼音を検知できるが、実際に使用するチューブの長さが２０ｍを超える場合、圧力損失が大きくなるため、通常、酸素濃縮装置本体から２０ｍ以上離れて使用されることは稀である。よって、マイクロフォン６０１の設置個所として酸素濃縮装置１００から２０ｍ以内の範囲であれば、どこであっても良い、と言える。

【0046】

図５の制御部６０２が、マイクロフォン６０１からの音信号ＣＳを受けて、その音信号ＣＳからカニューラ２２のチューブ２３が着火したことを判断することができる。すなわち、制御部６０２は、音信号ＣＳの変化から、通常の酸素供給音から、火災発生時の燃焼音に変化したことを判断する。このため、通常の酸素供給音から火災発生時の燃焼音に変化した場合には、制御部６０２は酸素遮断部３３０に指令することにより、酸素遮断部３３０は、配管２４Ｒの途中を潰して即座に閉塞する。このため、酸素遮断部３３０が配管２４Ｒの途中を閉塞することにより、濃縮された酸素が酸素出口部１５側へ供給されるのを直ちに遮断することができる。もちろん、経路の閉鎖はデマンド弁１１７の閉鎖でも可能である。
制御部３１０は、この酸素を遮断する動作とともに、報知手段である警報ランプ６０３を点灯させ、警報ブザー６０４により警報音を発生させて、患者や酸素濃縮装置１０の管理者に対して通知する。図５のマイクロフォン６０１としては、例えばコンデンサマイクロフォンや、圧電マクロフォンを用いることができる。

【0047】

ここで、酸素遮断部３３０の具体的な構造の一例を、図６を参照して説明する。図６は、酸素遮断部３３０の構造の一例を示している。
図６に示す酸素遮断部３３０は、制御部６０２からの電気信号により濃縮酸素の供給を遮断する動作を行う構造を有しており、駆動部３３１と、押圧部の一例としての押圧部材３３２を有している。図６（Ａ）と図６（Ｂ）に示すように、押圧部材３３２は、配管２４Ｒを直接機械的に固定部３３５側に押し付けて、配管２４Ｒを弾性変形させることで、配管２４Ｒの酸素流路３３３を閉塞する。駆動部３３１は、例えばロッド３３４を有する直動型の電磁アクチュエータであり、押圧部材３３２はロッド３３４の先端に固定されている。

【0048】

図６（Ａ）では、配管２４Ｒの酸素流路３３３は確保されている。しかし、図６（Ｂ）では、制御部６０２は、マイクロフォン６０１からの音信号ＣＳを受けて、その音信号ＣＳからカニューラ２２のチューブ２３が着火したと判断した場合には、制御部３１０が駆動部３３１を制御してロッド３３４を直線移動する。このロッド３３４の移動により、押圧部材３３２は弾性変形可能な部分である配管２４Ｒを、押し当て部３３５に対して押し潰して、酸素流路３３３を閉塞できる。これにより、濃縮された酸素が、配管２４Ｒから酸素出口部１５へ供給できないので、カニューラ２２側への濃縮酸素の供給を即座に遮断できる。
なお、図６に示す酸素遮断部３３０の構造を採用することにより、チューブ３０３を押して閉塞するだけで済むので、高価な電磁弁を用いるのに比べて安価にできる。

【0049】

次に、図５に示す火災検知装置６００を用いる場合に、必要に応じて追加的に、図５に示す過熱検知部７００を併用することができる例を説明する。
この過熱検知部７００は、制御部３１０と、バッテリ３１１と、温度センサ３２０と、送信部３２１と、受信部３２２を有している。過熱検知部７００は、カニューラ２２のチューブ２３の適宜な位置に取り付けられている。温度センサ３２０は、チューブ２３の適宜な位置に取り付けられてチューブ２３の温度を検出する。温度センサ３２０がチューブ２３の温度を検出した時の温度信号ＴＳは、制御部３１０に送られる。受信部３２２は、本体ケース１１内に配置されている。送信部３２１と受信部３２２としては、例えば小型で低消費電力の通信手段であるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ４．０（登録商標）（短距離無線通信の規格）やＺｉｇＢｅｅ（家電向けに策定された無線通信規格）等を採用することができる。

【0050】

図５に示す制御部３１０は、温度センサ３２０からの温度信号ＴＳにより、チューブ２３の温度が一定温度以上、例えば４０℃以上になったと判断すると、送信部３２１から信号ＳＳを受信部３２２へ送る。そして、受信部３２２が信号ＳＳを受けて制御部６０２に送ると、制御部６０２は、酸素遮断部３３０を作動して配管２４Ｒの途中を機械的に潰して閉塞する。これにより、濃縮された酸素の供給を遮断することができる。制御部６０２は、この酸素の遮断とともに、報知手段である警報ランプ６０３を点灯させ、警報ブザー６０４により警報音を発生することができる。
このように、火災検知装置６００に対して、さらに必要に応じて追加的に、過熱検知部７００をチューブ２３に直接配置することにより、濃縮酸素の経路である配管２４Ｒの音変化の監視による火災検知動作に加えて、チューブ２３の温度上昇の直接監視による火災検知動作を同時に行うことができる。このため、カニューラ２２の着火による火災の発生の検知をより確実に行って、濃縮酸素の供給を即座に遮断できるメリットがある。

【0051】

次に、上述した酸素濃縮装置１０における火災検知の動作について説明する。
患者が図１に示す酸素濃縮装置１０を用いて酸素の吸入を行う場合には、カニューラ２２の接続端部２３Ｔを、酸素濃縮装置１０の酸素出口部１５に対して、カプラソケット４００を用いて接続する。これにより、濃縮酸素は、酸素出口部１５からカプラソケット４００を通じてカニューラ２２へ供給することができる。この場合に、酸素は、例えば最大流量５Ｌ／分の流量で送ることができ、患者はカニューラ２２を用いて約９０％程度以上に濃縮された酸素の吸入が可能である。

【0052】

ところで、患者が図１に示すカニューラ２２を用いて濃縮酸素を吸入している際に、火災や異常な高温環境にさらされた時に、カニューラ２２が直接加熱して高温状態になるおそれがある。そこで、カニューラ２２に火炎が発生してしまった場合には、患者の安全性を確保するために、酸素濃縮装置１０において濃縮酸素の供給を即座に遮断する必要がある。そこで、この濃縮酸素の供給遮断動作について、以下に説明する。
患者が例えば喫煙していて、たばこの火が図１に示すカニューラ２２のチューブ２３に万一引火した場合には、火炎はカニューラ２２のチューブ２３を経て酸素出口部１５に炎達して、空気中の酸素により燃焼または過熱するおそれがある。

【0053】

そこで、図４と図５に示す火災検知装置６００は、酸素経路の適宜な位置、すなわち配管の適切な位置、例えば酸素出口部１５に近い位置にある配管２４Ｒの分岐部分２４Ｔの音の変化を検知することで、カニューラ２２のチューブ２３が着火した場合に、その着火による火災検知を行う。
図５の制御部６０２がマイクロフォン６０１からの音信号ＣＳを受ける。この制御部６０２は、その音信号ＣＳが着火前と着火後で変化したことを認識する。すなわち、制御部６０２は、その音信号ＣＳが、通常の酸素供給音から、火災発生時の燃焼音に変化したことを判別すると、制御部６０２はカニューラ２２のチューブ２３が着火したと判断して、制御部６０２は酸素遮断部３３０に指令する。
また、マイクロフォン６０１には、図４で説明した酸素濃縮装置１０の発生するコンプレッサ１１０の動作音や冷却ファン１０４、電磁弁１０７，１０９等の機械雑音が混入する場合がある。そのため、本体の機械雑音を測定するマイクロフォン９０１を設けている。マイクロフォン６０１と９０１の差分をとる装置を追加することで、カニューラから伝導する音のみを弁別することが可能となる。

【0054】

これにより、酸素遮断部３３０は、図６に示すように配管２４Ｒの途中を機械的に潰して閉塞する。このように酸素遮断部３３０が配管２４Ｒの途中を閉塞することにより、濃縮された酸素が酸素出口部１５側へ供給されるのを即座に遮断することができる。
すなわち、図６（Ａ）に示す配管２４Ｒの酸素流路３３３が開いた状態から、図６（Ｂ）に示すように制御部３１０が駆動部３３１を制御してロッド３３４を直線移動する。このロッド３３４の移動により、押圧部材３３２は弾性変形可能な部分である配管２４Ｒを、押し当て部３３５に対して機械的に押し潰して、酸素流路３３３を閉塞できる。これにより、濃縮された酸素が、配管２４Ｒから酸素出口部１５へ供給できないので、カニューラ２２側への濃縮酸素の供給を即座に遮断できる。

【0055】

しかも、制御部３１０は、この酸素の遮断動作とともに、報知手段である警報ランプ６０３を点灯させ、警報ブザー６０４により警報音を発生させて、患者や管理者に通知するので、患者や管理者は、酸素の遮断動作が行われたことを確実に認識して対処することができる。
なお、図６に示す酸素遮断部３３０の構造を採用することにより、本体ケース１１内の配管２４Ｒを押して閉塞するだけで済むので、高価な電磁弁を用いるのに比べて安価にできる。 酸素遮断部３３０の構造は、図６（Ａ）に示すような構造だけではなく、例えばモータが回転カムを回転させることで配管２４Ｒを押して閉塞する構造を採用することもできる。

【0056】

ここで、図５の制御部６０２がマイクロフォン６０１からの音信号ＣＳを受けて、この制御部６０２は、その音信号ＣＳに基づいて、通常の酸素供給音なのか、火災発生時の燃焼音であるかを比較して、火災が発生したことを判別するための具体的な例を、図７と図８を参照して説明する。
図７は、火災が発生していない非燃焼時である通常の酸素供給音の波形Ｗ１を示し、図８は、火災が発生している燃焼時の音の波形Ｗ２を示している。図７と図８では、縦軸が音圧であり、横軸が周波数である。

【0057】

図７に示す波形Ｗ１と図８に示す波形Ｗ２を比較すると、図５に示す制御部６０２が、火災発生（燃焼）しているかどうかを判定する燃焼判定基準の例としては、予め定めた周波数以上の領域、好ましくは７．５ｋＨｚ以上の周波数の領域において、図８に示す波形Ｗ２の音圧が図７に示す波形Ｗ１の音圧と比較して、２０ｄＢ以上上昇した場合である。この場合には、制御部６０２は、火災発生（着火）の判定をする。
例えば、図８において燃焼時の場合の波形Ｗ２の７．５ｋＨｚでのポイントＰ２は、図７における通常の酸素供給音のみの波形Ｗ１の７．５ｋＨｚでのポイントＰ１と比較すると、７．５ｋＨｚ以上の周波数の領域では２０ｄＢ以上、図示例では例えば−１２０ｄＢから−８０ｄＢまで、４０ｄＢの音圧が上昇している。この場合には、制御部６０２は、カニューラのチューブ２３に着火したとの判定をする。

【0058】

このように、７．５ｋＨｚ以上の周波数の領域において２０ｄＢ以上音圧が上昇するのは、図１に示すカニューラ２２のチューブ２３が燃えると、チューブ２３が溶けてチューブ２３の酸素流路が狭くなることで、例えば「フュー」のような雑音が発生するためである。
なお、図５に示す制御部６０２が、火災発生（燃焼）しているかどうかを判定する他の燃焼判定基準の例としては、特に好ましくは、周波数が８ｋＨｚから２０ｋＨｚの周波数成分のパワースペクトラム平均値が、３０ｄＢ以上音圧が上昇した場合であり、この場合には、制御部６０２は火災発生（着火）の判定をすることができる。

【0059】

次に、図９を参照する。
図９は、患者が呼吸しているかどうかを、マイクロフォン６０１を用いて検出する様子を示している。図９（Ａ）は、通常の酸素供給の際に、図５のマイクロフォン６０１が検出する酸素供給音のみの波形Ｗ３を示す。図９（Ｂ）は、通常の酸素供給の際に患者が呼吸した場合に、図５のマイクロフォン６０１が検出する変動波形Ｗ４を示す。図７と図８では、縦軸が音圧であり、横軸が時間である。
図９（Ａ）に示す通常の酸素供給の場合の酸素供給音のみの波形Ｗ３は、波高ＷＨ１がほぼ一定である。これに対して、図９（Ｂ）に示す患者が呼吸した場合の変動波形Ｗ４では、波高ＷＨ１の波形において音圧変動波形ＷＲ１、ＷＲ２が生じている。この波高ＷＨ２、ＷＨ３の波高ＷＨ２、ＷＨ３は、図９（Ａ）に示す波形Ｗ３の波高ＷＨ１に比べて大きく、患者の呼吸動作に対応している。

【0060】

このように、図５の制御部６０２は、図９（Ａ）に示す通常の酸素供給の際に発生する酸素供給音のみの波形Ｗ３と、図９（Ｂ）に示す通常の酸素供給の際に患者が呼吸した場合の変動波形Ｗ４を比較することにより、制御部６０２は、患者が呼吸状態であるかどうかを判断することができる。すなわち、図５の制御部６０２は、図９（Ｂ）に示す通常の酸素供給の際に患者が呼吸した場合の変動波形Ｗ４を検出している時は、図９（Ａ）に示す酸素供給音のみの波形Ｗ３と比較して、音圧変動波形ＷＲ１、ＷＲ２等を検出できることから、図５の制御部６０２は、変動波形Ｗ４と波形Ｗ３を比較して音圧の変化をチェックすることで、患者が呼吸状態であると判断できる。

【0061】

このように、図５に示すマイクロフォン６０１を用いることで、患者がカニューラ２２を用いて濃縮酸素を呼吸していることを、図９（Ａ）と図９（Ｂ）を参照してすでに説明したように、音圧の変化を検出することで判別できる。従って、酸素濃縮装置１０では、マイクロフォン６０１により患者がカニューラ２２を用いて濃縮酸素を呼吸していることを検出できることを利用して、いわゆる呼吸同調制御を行うことができる。
この呼吸同調制御とは、例えば図４に示す内蔵バッテリ２２８および外部バッテリ２２７により、酸素濃縮装置１０の全体が駆動されている場合に、濃縮酸素をより効率的に患者が使用するために、濃縮酸素の供給を呼吸動作に同調した制御を行うことをいう。すなわち、患者が通常の呼吸を行っている間、患者は、吸息／呼息サイクル時間の約１／３を吸息に、残りの２／３を呼息に当てている。

【0062】

この呼息の間に生成される濃縮酸素は、患者にとっては不要のもので、その結果この余剰の濃縮酸素の流れを効率的に提供する追加のバッテリ電力は無駄になる。そこで、図４に示す中央制御部２００が指令により、患者の呼息の間に生成された濃縮酸素を吸息時に供給することにより、仮に、吸息／呼息サイクルが１(吸息)：２(呼息)であるならば、吸息時に３倍の流量まで供給することが可能となる。
酸素濃縮装置１０では、呼吸同調制御を行うことにより、酸素濃縮装置１０の小型化と低消費電力化が可能となる。呼吸同調制御は、全期間に亘って行われる(コンプレッサ１０５も全期間に亘って動作する)。酸素濃縮装置１０の呼吸同調制御運転の結果は、図４の記憶装置２１０に患者のログとして記録することで、患者個人の酸素供給の管理に用いることができる。

【0063】

（第２実施形態）
次に、図１０と図１１を参照して、本発明の酸素濃縮装置の第２実施形態を説明する。
図１０は、本発明の酸素濃縮装置１０Ａの第２実施形態の系統図であり、図１１は、図１０の酸素濃縮装置の火災検知装置の好ましい構成例を示している。
図１０に示す酸素濃縮装置１０Ａが、図４に示す酸素濃縮装置１０と異なるのは、火災検知装置８００の構成である。すでに説明した図４の酸素濃縮装置１０の火災検知装置６００は、本体ケース１１内に収納されている。これに対して、図１０の酸素濃縮装置１０Ａの火災検知装置８００は、本体ケース１１内とカニューラ２２のチューブ２３に分けて配置されている。図１０の酸素濃縮装置１０Ａの他の構成要素の構造と効果は、図４に示す酸素濃縮装置１０の対応する他の構成要素の構造と効果と実質的に同じであるので、その説明を用いることにする。

【0064】

図１１に示すように、火災検知装置８００は、音検出部としてのマイクロフォン８０１と、制御部８０２と、警報ランプ８０３と、警報ブザー８０４と、バッテリ８０５を有している。バッテリ８０５は、制御部８０２と酸素遮断部３３０に電源供給する。制御部８０２は、警報ランプ８０３、警報ブザー８０４と、酸素遮断部３３０のそれぞれの動作を制御する。
図１１に示すマイクロフォン８０１は、本体ケース１１内に配置されているのではなく、取り付け具８５０に設けられている。この取り付け具８５０は、カニューラ２２のチューブ２３の適宜な位置に対して、好ましくは着脱可能に取り付けることができる。ただし、マイクロフォン８０１がチューブ２３に対して取り付けられる位置としては、あまりカニューラ２２の鼻に接続される先端部分に近い位置であると、鼻からの雑音が入るおそれがあるので好ましくはない。

【0065】

このマイクロフォン８０１は、制御部８０２に対して例えば有線８９０で接続されており、マイクロフォン８０１からの音信号ＣＳは制御部８０２に対して有線８９０で送られる。しかし、マイクロフォン８０１からの音信号ＣＳは、制御部８０２に対して有線に代えて無線で送るようにしても良い。酸素遮断部３３０は、配管２４Ｒの途中部分を押し潰すことで配管２４Ｒの経路を機械的に閉鎖して、濃縮された酸素が酸素出口部１５側に供給できないようする。

【0066】

図１１の制御部８０２は、マイクロフォン８０１からの音信号ＣＳを受けて、その音信号ＣＳからカニューラ２２のチューブ２３が着火したと判断することができる。すなわち、すでに説明した本発明の第１実施形態と同じように、制御部８０２は、音信号ＣＳの変化から、通常の酸素供給音から、火災発生時の燃焼音に変化したことを判別することができる。このため、火災発生時の燃焼音に変化した場合には、制御部８０２は酸素遮断部３３０に指令することにより、酸素遮断部３３０は、配管２４Ｒの途中を機械的に潰して即座に閉塞する。
酸素遮断部３３０が配管２４Ｒの途中を閉塞することにより、濃縮された酸素が酸素出口部１５側へ供給されるのを直ちに遮断することができる。制御部３１０は、この酸素の遮断動作とともに、報知手段である警報ランプ８０３を点灯させ、警報ブザー８０４により警報音を発生させて、患者や管理者に対して通知する。

【0067】

ところで、上述した本発明の第１実施形態と第２実施形態では、制御部は、音検出部からの音信号を受けて、濃縮酸素を供給する際に生じる通常の酸素供給音と、火災時に生じる火災発生時の音とを比較して、予め定めた周波数以上の領域で音圧の変化を検出することで火災発生を検出することができる。図５に例示するように、制御部が火災発生（燃焼）しているかどうかを判定する燃焼判定基準の例としては、好ましくは７．５ｋＨｚ以上の周波数成分が、２０ｄＢ以上音圧が上昇した場合であり、この場合には制御部は火災発生（着火）の判定をする。
また、別の燃焼判定基準の例としては、特に好ましくは、８ｋＨｚから２０ｋＨｚの周波数成分のパワースペクトラム平均値が、３０ｄＢ以上音圧が上昇した場合であり、この場合には、制御部は火災発生（着火）の判定をすることができる。

【0068】

本発明の実施形態の酸素濃縮装置１０，１０Ａは、カニューラ２２を通じて患者に濃縮酸素を供給する際に、濃縮酸素を供給する酸素供給経路である配管２４Ｒには、音検出部６０１（８０１）が設けられている。このため、音検出部６０１（８０１）は、濃縮酸素が酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音とカニューラに着火して火災が発生した時の火災発生音を検出するために設けられているので、通常の酸素供給音とは区別してカニューラの着火を検知することができる。これにより、患者が鼻カニューラ等のカニューラを用いて酸素を吸入している際に火災や異常な過熱環境にさらされた場合に、確実に過熱環境を検知して使用上の安全性を確保することができる。

【0069】

本発明の実施形態の酸素濃縮装置１０，１０Ａでは、音検出部６０１（８０１）からの信号を受けて、濃縮酸素が酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音と、カニューラに着火して火災が発生した時の火災発生音とを比較して、予め定めた周波数域以上での音圧の変化を検出することで火災発生を判別する制御部６０２（８０２）を備える。このため、制御部６０２（８０２）は、通常の酸素供給音と、火災発生音とを比較して、予め定めた周波数域以上での音圧の変化を検出することで、火災発生を確実に判別することができるので、使用上の安全性を確保することができる。この場合に、音圧の変化は、周波数が７．５ｋＨｚ以上で判別するので、７．５ｋＨｚ以上の周波数において音圧が変化すれば、火災発生を確実に判別することができるので、使用上の安全性を確保することができる。

【0070】

音検出部６０１（８０１）からの信号を受けて、濃縮酸素が酸素供給経路を通過する際の通常の酸素供給音と、呼吸時の酸素供給音とを比較して、音圧の変化があれば患者の呼吸があると判別する制御部６０２（８０２）を備える。このため、制御部６０２（８０２）は、患者の呼吸を判別できるので、濃縮された酸素をより効率的に患者が使用するために、呼吸に同調した制御を行うことができる。

【0071】

音検出部６０１（８０１）は、酸素濃縮装置の本体内に配置されて濃縮酸素を供給するための配管に配置されているので、音検出部は、配管に配置するだけで、火災発生を確実に判別することができる。
音検出部６０１（８０１）は、酸素濃縮装置の本体の酸素出口部に対して着脱可能に接続されるカニューラに配置されているので、音検出部は、カニューラに配置するだけで、火災発生を確実に判別することができる。
制御部６０１（８０１）が火災発生を検出すると、配管２４Ｒの酸素流路３３３を閉じて濃縮酸素の供給を遮断する酸素遮断部３３０を有するので、酸素遮断部３３０は、濃縮酸素の供給を即座に遮断でき、使用上の安全性を確保することができる。

【0072】

本発明の各実施形態は、任意に組み合わせることができる。
ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形例を採用することができる。例えば、警報ランプと警報ブザーの両方が配置されているが、いずれか１つを配置しても良い。図５に示す過熱検知部７００では、温度センサ３２０に代えて、炎センサを用いても良い。この炎センサとは、例えば火炎の紫外線を検出するセンサ、赤外線を検出するセンサ、あるいは火炎電流を検出センサである。
上述の本発明の実施形態では、酸素濃縮装置の大きさや容量によりコンプレッサの回転数や送風ファンの回転数は適宜定めることができる。上記本発明の実施形態に記載された事項は、その一部を省略してもよいし、上記で説明しない他の構成と組み合わせることによっても本発明の範囲を逸脱するものではない。

【符号の説明】

【0073】

１０・・・酸素濃縮装置、１１・・・本体ケース、１５・・・酸素出口部、２２・・・カニューラ、２３・・・カニューラのチューブ、２３Ｔ・・・カニューラのチューブの接続端部、２４Ｒ・・・配管（酸素供給経路の例）、３３０・・・酸素遮断部、３３３・・・配管の酸素流路、６００・・・火災検知装置、６０１・・・マイクロフォン（音検出部）、６０２・・・制御部、６０５・・・バッテリ、６０３・・・報知手段の一例である警報ランプ、６０４・・・報知手段の一例である警報ブザー、８００・・・火災検知装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】