特開 2024-10492 携帯型低酸素呼吸器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024010492

(43)【公開日】2024-01-24

(54)【発明の名称】携帯型低酸素呼吸器

(51)【国際特許分類】

   A63B 26/00 20060101AFI20240117BHJP

   C01B 13/02 20060101ALI20240117BHJP

   A62B 7/00 20060101ALI20240117BHJP

   A63B 23/18 20060101ALI20240117BHJP

   B01D 53/22 20060101ALI20240117BHJP

   A61M 16/10 20060101ALI20240117BHJP

【ＦＩ】

A63B26/00

C01B13/02 A

A62B7/00

A63B23/18

B01D53/22

A61M16/10 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022111865

(22)【出願日】2022-07-12

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】木口 雄太

【テーマコード（参考）】

2E185

4D006

4G042

【Ｆターム（参考）】

2E185CA03

2E185CA10

2E185CB06

2E185CB09

4D006GA41

4D006HA21

4D006JA25A

4D006JA51Z

4D006JA53Z

4D006JA55Z

4D006JA68Z

4D006MA06

4D006PA01

4D006PB62

4D006PB63

4D006PC80

4G042BA28

4G042BC02

(57)【要約】

【課題】充分に小型化され、汎用性と利便性が高い携帯型低酸素呼吸器を提供する。
【解決手段】窒素と酸素を分離可能な気体分離膜４１を含み、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を必要な酸素濃度及び流量で供給できる気体分離膜モジュール４０と、上記気体分離膜モジュール４０と接続され、上記気体分離膜４１の両側に圧力差を生じさせる空気ポンプ１１と、上記空気ポンプ１１に電力を供給する携帯型電源１２と、を有し、低酸素空気を生成する低酸素空気発生機１０と、上記低酸素空気発生機１０に接続された気体輸送管２１と、上記気体輸送管２１に接続され、使用者に上記低酸素空気発生機１０で生成された低酸素空気を供給する呼吸用マスク２２と、を有する低酸素空気供給部２０と、上記低酸素空気発生機１０及び上記低酸素空気供給部２０の少なくとも一方に取り付けられた固定用具３０と、を備える、携帯型低酸素呼吸器１００。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒素と酸素を分離可能な気体分離膜を含み、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を必要な酸素濃度及び流量で供給できる気体分離膜モジュールと、前記気体分離膜モジュールと接続され、前記気体分離膜の両側に圧力差を生じさせる空気ポンプと、前記空気ポンプに電力を供給する携帯型電源と、を有し、低酸素空気を生成する低酸素空気発生機と、
前記低酸素空気発生機に接続された気体輸送管と、前記気体輸送管に接続され、使用者に前記低酸素空気発生機で生成された低酸素空気を供給する呼吸用マスクと、を有する低酸素空気供給部と、
前記低酸素空気発生機及び前記低酸素空気供給部の少なくとも一方に取り付けられた固定用具と、
を備える携帯型低酸素呼吸器。

【請求項2】

前記低酸素空気供給部は、使用者に前記低酸素空気発生機で生成された低酸素空気を送り出す送風機をさらに有する、請求項１に記載の携帯型低酸素呼吸器。

【請求項3】

前記気体分離膜が、複合化されたマトリックス膜からなる、請求項１又は２に記載の携帯型低酸素呼吸器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、携帯型低酸素呼吸器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、低酸素空気供給装置についての文献であり、当該装置は、空気を原料とし、外気よりも酸素濃度が低い低酸素原料空気と外気よりも酸素濃度の高い高酸素原料空気を生成する原料空気生成装置と、低酸素原料空気と高酸素原料空気を混合して、外気よりも酸素濃度が低い低酸素混合空気を生成する混合部と、を構成要素としている。

【0003】

特許文献２は、トレーニング装置についての文献であり、当該装置は、使用者のトレーニングによって生じる運動力を回転運動に変換する運動力変換手段と、運動力変換手段に連繋されて変換された回転運動によって駆動する空気ポンプと、空気ポンプの吸引又は加圧力を用い空気を酸素分離膜に通過させることによってその空気の酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段と、酸素濃度を調整した空気をトレーニング中の使用者に供給する酸素調整空気供給手段と、を構成要素としている。

【0004】

特許文献３は、低酸素呼吸器についての文献であり、当該呼吸器は、使用者の呼気を貯蔵して外気を混合させる貯蔵タンクと外気を導入する機能を有する調整タンクを流体連結し、呼気弁を有する呼気口を有する呼吸用マスクと、呼吸口と吸気口がそれぞれ独立して可撓性を有する配管部材で貯蔵タンクに接続されていることを構成要素としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１３１１２１号公報

【特許文献2】特開２００３－２６５６４５号公報

【特許文献3】特開２０１３－１３２３８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

低酸素トレーニングはスポーツ選手や一般市民の体力や持久力の向上や健康増進、高地への環境適応のために行われるトレーニング手法である。低酸素環境を作り出すためには、低酸素にする空間や低酸素空気発生装置を用意する必要があり、一般には専用の施設にてトレーニングを実施する必要がある。したがって、この手法によるトレーニングを一般市民をはじめとする幅広いユーザーに適用するためには、低酸素空気発生装置を小型化して、場所を選ばず設置できることが望まれる。

【0007】

特許文献１には、気体分離膜を有した低酸素空気供給装置が開示されている。配管の工夫によって小型化を図っているものの、場所を選ばず設置できるほど充分に小型化を図れているものではない。

【0008】

特許文献２には、気体分離膜へ空気を送る動力として使用者の運動力を利用することで、すぐに使用でき低コストで利用できるトレーニング装置が開示されている。動力として使用者の運動力を利用するため、酸素濃度調整手段等はトレーニング装置に内蔵できる程度に小型化できているものの、そのトレーニング装置を利用したトレーニングのみにしか利用できない。

【0009】

また、特許文献３には、使用者の呼気を貯蔵して外気を混合する貯蔵タンクと外気を導入する機能を有する調整タンクを流体連結した低酸素供給装置が開示されている。動力電源を必要としないため充分な小型化が図れているものの、貯蔵タンクに呼気中の二酸化炭素を減ずる二酸化炭素吸収装置を取り付けているため、１時間の使用のたびに二酸化炭素吸収材を交換する必要があり、利便性に課題がある。

【0010】

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、充分に小型化され、汎用性と利便性が高い携帯型低酸素呼吸器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】

【0011】

本発明の携帯型低酸素呼吸器は、窒素と酸素を分離可能な気体分離膜を含み、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を必要な酸素濃度及び流量で供給できる気体分離膜モジュールと、上記気体分離膜モジュールと接続され、上記気体分離膜の両側に圧力差を生じさせる空気ポンプと、上記空気ポンプに電力を供給する携帯型電源と、を有し、低酸素空気を生成する低酸素空気発生機と、上記低酸素空気発生機に接続された気体輸送管と、上記気体輸送管に接続され、使用者に上記低酸素空気発生機で生成された低酸素空気を供給する呼吸用マスクと、を有する低酸素空気供給部と、上記低酸素空気発生機及び上記低酸素空気供給部の少なくとも一方に取り付けられた固定用具と、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、充分に小型化され、汎用性と利便性が高い携帯型低酸素呼吸器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る携帯型低酸素呼吸器の一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の基板について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

【0015】

図１は、本発明の実施形態に係る携帯型低酸素呼吸器の一例を模式的に示す図である。

【0016】

図１に示す携帯型低酸素呼吸器１００は、低酸素空気発生機１０と、低酸素空気供給部２０と、固定用具３０と、を備えている。

【0017】

低酸素空気発生機１０は、気体分離膜モジュール４０、空気ポンプ１１及び携帯型電源１２を有し、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を生成する。

【0018】

気体分離膜モジュール４０は、窒素と酸素を分離可能な気体分離膜４１を含み、低酸素空気を必要な酸素濃度及び流量で供給することができる。気体分離膜モジュール４０は、原料となる空気を気体分離膜４１に透過させることで低酸素空気を得るためのモジュールである。

【0019】

ここで、気体分離膜モジュール４０によって供給される低酸素空気の必要な酸素濃度及び流量は、特に限定されず、適宜設定可能であるが、必要な酸素濃度は、５体積％以上、２１体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上、２０体積％以下であることがより好ましく、必要な流量は、毎分２Ｌ以上、毎分２５０Ｌ以下であることが好ましく、毎分１０Ｌ以上、毎分２００Ｌ以下であることがより好ましい。

【0020】

気体分離膜モジュール４０は、気体分離膜４１を収納する筐体４２を有し、筐体４２には、空気ポンプ１１から例えば圧縮された外気が供給される外気入口４２ａと、気体分離膜４１を透過しなかった低酸素空気が排出される低酸素空気出口４２ｂと、気体分離膜４１を透過した外気よりも酸素濃度が高い高酸素空気が排出される高酸素空気出口４２ｃと、が設けられている。

【0021】

特に気体分離膜モジュール４０を携帯に適するように充分に小型化かつ軽量化するために、気体分離膜４１としては、高い酸素分離比及び透過量を有する気体分離膜が好ましい。具体的には、例えば、酸素と窒素の膜材への溶解度の差と膜中の拡散係数の差を利用して分離する溶解拡散機構、酸素と窒素のガス分子のサイズや形状の違いを利用して分離する分子ふるい機構、酸素と選択的かつ可逆的に反応する物質（キャリア）を膜中に組み込むことによって分離を促進する促進輸送機構等を用いて優れた分離性能を示す分離膜や、複合化されたマトリックス膜（Ｍｉｘｅｄ Ｍａｔｒｉｘ Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ）のようなものを用いるのが望ましい。このマトリックス膜は、上記機構を発現する各種材料の特長を生かしつつ生産性、加工性及びコスト面での欠点を補うように複合化される。

【0022】

空気ポンプ１１は、気体分離膜モジュール４０と接続され、気体分離膜４１の両側に圧力差を生じさせる。ここでは、図１に示すように、空気ポンプ１１は、気体分離膜４１の両側に圧力差を発生させるために供給側を加圧するためのエアコンプレッサーを含んでいる。なお、空気ポンプ１１は、透過側を減圧するための真空ポンプを含んでいてもよく、エアコンプレッサー及び真空ポンプの少なくとも一方を含んでいてもよい。

【0023】

携帯型電源１２は、空気ポンプ１１に電力を供給するものであり、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池を含んでいる。

【0024】

低酸素空気供給部２０は、低酸素空気発生機１０に接続された気体輸送管２１と、気体輸送管２１に接続され、使用者に低酸素空気発生機１０で生成された低酸素空気を供給する呼吸用マスク２２と、を有している。

【0025】

気体輸送管２１は、低酸素空気発生機１０で発生した低酸素空気を使用者に送るための取り回しし易い柔らかい材質のホースであり、気体輸送管２１の一方の端部は、気体分離膜モジュール４０の筐体４２の低酸素空気出口４２ｂに接続されている。

【0026】

呼吸用マスク２２は、人体に低酸素空気を供給するための柔らかく顔に密着できるようなマスクである。呼吸用マスク２２には、気体輸送管２１の他方の端部が接続され、気体輸送管２１によって送られてきた低酸素空気を使用者に供給するための吹き出し口２２ａが設けられており、供給した低酸素空気が使用者の口と鼻に届きやすくなるように吹き出し口２２ａの向きが調整されている。また、呼吸用マスク２２には、使用者が吐き出した呼気を排出するための呼気排出口２２ｂが設けられている。

【0027】

低酸素空気供給部２０は、使用者に低酸素空気発生機１０で生成された低酸素空気を送り出す送風機をさらに有することが好ましい。

【0028】

固定用具３０は、低酸素空気発生機１０及び低酸素空気供給部２０の少なくとも一方に取り付けられている。したがって、固定用具３０としての肩紐やベルトを利用して身体に携帯型低酸素呼吸器１００を背負ったり、各種フィットネス機器等の併用する器械に固定する等、使用形態に合わせて携帯型低酸素呼吸器１００を設置することが可能となる。各種フィットネス機器としては、例えば、トレッドミルや自転車やローイングマシーンやエアロバイク（登録商標）等が挙げられる。

【0029】

本実施形態によれば、充分に小型化され、汎用性と利便性が高い携帯型低酸素呼吸器を実現できる。

【0030】

より詳細には、窒素と酸素を分離可能な気体分離膜等を有する充分に小型化かつ軽量化が可能な低酸素空気発生機１０を、呼吸用マスク２２とダクト等の気体輸送管２１とを有する低酸素空気供給部２０と接続し、低酸素空気発生機１０及び低酸素空気供給部２０を、肩紐やベルト等の固定用具３０を用いてトレーニング内容に合わせて着用したり、トレーニング装置に取り付けたりすることで、特定の用途や場所で使用する必要性がなくなる。

【0031】

また、気体分離膜４１を通して新しい低酸素空気が常に供給され、使用者が吐き出した呼気は、呼吸用マスク２２や気体輸送管２１等の低酸素空気供給部２０内と低酸素空気発生機１０内に留まることがなく、呼吸器外部に排出されるため、二酸化炭素吸収装置を必要とせず連続使用が可能である。

【0032】

なお、上記実施形態では、人が携帯型低酸素呼吸器を使用する場合について説明したが、本発明において「使用者」とは、人に特に限定されず、例えば、競走馬等の動物であってもよい。

【0033】

本明細書には、以下の内容が開示されている。

【0034】

＜１＞
窒素と酸素を分離可能な気体分離膜を含み、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を必要な酸素濃度及び流量で供給できる気体分離膜モジュールと、前記気体分離膜モジュールと接続され、前記気体分離膜の両側に圧力差を生じさせる空気ポンプと、前記空気ポンプに電力を供給する携帯型電源と、を有し、低酸素空気を生成する低酸素空気発生機と、
前記低酸素空気発生機に接続された気体輸送管と、前記気体輸送管に接続され、使用者に前記低酸素空気発生機で生成された低酸素空気を供給する呼吸用マスクと、を有する低酸素空気供給部と、
前記低酸素空気発生機及び前記低酸素空気供給部の少なくとも一方に取り付けられた固定用具と、
を備える携帯型低酸素呼吸器。

【0035】

＜２＞
前記低酸素空気供給部は、使用者に前記低酸素空気発生機で生成された低酸素空気を送り出す送風機をさらに有する、＜１＞に記載の携帯型低酸素呼吸器。

【0036】

＜３＞
前記気体分離膜が、複合化されたマトリックス膜からなる、＜１＞又は＜２＞に記載の携帯型低酸素呼吸器。

【符号の説明】

【0037】

１０ 低酸素空気発生機
１１ 空気ポンプ
１２ 携帯型電源
２０ 低酸素空気供給部
２１ 気体輸送管
２２ 呼吸用マスク
２２ａ 吹き出し口
２２ｂ 呼気排出口
３０ 固定用具
４０ 気体分離膜モジュール
４１ 気体分離膜
４２ 筐体
４２ａ 外気入口
４２ｂ 低酸素空気出口
４２ｃ 高酸素空気出口
１００ 携帯型低酸素呼吸器

【図1】