JP2006158593A - 酸素供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 人間を収容するチャンバ内の圧力及び酸素濃度を設定することができる酸素供給装置を提供する。
【解決手段】 ＣＰＵ８１は、加圧モードにおいて、タイマ８３が計時する時間に基づいて、圧力設定部８２２にアクセスし、目標圧力値と入力部８７を介して記憶部８２に記憶された圧力値とを比較し、比較した結果に基づいて、圧力制御信号Ｖｐｃを出力部８５を介して電磁弁７へ出力する。また、ＣＰＵ８１は、同様に、定圧モード、減圧モードにおいて、タイマ８３が計時する時間に基づいて、圧力設定部８２２にアクセスし、目標圧力値と入力部８７を介して記憶部８２に記憶された圧力値とを比較し、比較した結果に基づいて、圧力制御信号Ｖｐｃを出力部８５を介して電磁弁７へ出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、人間を収容するチャンバ内に酸素を供給する酸素供給装置に関する。

空気中の酸素の酸素濃度（約２１％）より高い濃度の高濃度酸素を、気圧を上昇させた雰囲気で人間に供給すると、高濃度酸素がガス化して血液又は体液中に直接溶け込み（溶解型酸素）、溶け込んだ酸素は、血液中のヘモグロビンと結合した結合型酸素に比べて小さいため、毛細血管を通ることができ、人体の隅々にある細胞の代謝又は活性を増加して、美容又は健康増進に有用であることが知られている。

例えば、収縮自在であって人間を収容できる合成樹脂製のカプセル（又はチャンバ）と、カプセルに供給する高濃度酸素を発生させるための酸素濃縮器と、酸素濃縮器へ所定の圧力の空気を供給するためのコンプレッサーと、コンプレッサー、酸素濃縮器及びカプセルに接続される配管チューブとを備える酸素カプセルがある。この酸素カプセルは、コンプレッサーから配管チューブを介して送られた空気を酸素濃縮器で高濃度酸素に換えて、配管チューブを介して所定の圧力の高濃度酸素をカプセルに送り込み、カプセル内の圧力及び酸素濃度を所定の値に設定しながら、カプセル内の人間に高濃度酸素を供給し、カプセル内を大気圧よりもやや高い圧力に保つことにより、体内に酸素を吸収させて、美容又は健康増進に利用するものである（非特許文献１参照）。
株式会社アプティック ホームページ ［２００４年１１月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.aptec.co.jp＞

しかしながら、非特許文献１の酸素カプセルにあっては、カプセル内で検出された圧力及び酸素濃度をモニターで監視しながら、カプセル内に送り込む酸素の濃度、及びカプセル内の圧力を手動で設定するため、酸素カプセルの作動中、常に圧力及び酸素濃度を監視し続ける必要があり、カプセル内に人間を収容して長時間酸素浴をする場合には、監視作業は長時間に亘るため、監視作業を簡便化することが望まれていた。また、カプセル内の圧力の加圧又は減圧の時間を手動で設定するため、設定する時間によっては、酸素浴に要する時間が長くなる虞、カプセル内の人間に不快感を与える虞があった。また、カプセル内の圧力、酸素濃度を手動で設定するため、設定する圧力、酸素濃度によっては、酸素の吸収率が十分でない虞があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、人間を収容するチャンバ内の圧力の高低を制御する圧力制御手段及び酸素濃度の高低を制御する酸素濃度制御手段を備え、検出したチャンバ内の圧力及び酸素濃度に基づいて、チャンバ内の圧力及び酸素濃度の高低を制御するようにしてあることにより、監視作業が不要となり、従来に比較して、容易に所定の圧力及び酸素濃度に設定することができる酸素供給装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、チャンバ内の圧力を加圧する加圧動作及び圧力を減圧する減圧動作の時間を５〜２０分にしてあることより、チャンバ内の人間に不快感を与えることなく酸素浴をすることができる酸素供給装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、チャンバ内の圧力を所定の圧力に維持する定圧動作におけるチャンバ内の圧力を１．１〜１．３気圧に制御するようにしてあることにより、所定の高濃度酸素が体内に吸収されやすくするとともに、チャンバ内の人間に不快感を与えることがない酸素供給装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、定圧動作におけるチャンバ内の酸素濃度を３０〜３５％に制御するようにしてあることにより、効率的に酸素を吸収することができる酸素供給装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、定圧動作における圧力及び酸素濃度を設定する設定手段を備えることにより、チャンバ内に入る人間に合わせて圧力及び酸素濃度を設定することができる酸素供給装置を提供することにある。

第１発明に係る酸素供給装置は、人間を収容するチャンバ内に酸素を供給する酸素供給装置において、前記チャンバ内の圧力の高低を制御する圧力制御手段と、前記チャンバ内の酸素濃度の高低を制御する酸素濃度制御手段と、前記チャンバ内の圧力及び酸素濃度を検出する検出手段と、前記チャンバ内の圧力及び酸素濃度の許容範囲を記憶する記憶手段と、前記検出手段が検出した圧力及び酸素濃度夫々を前記許容範囲と比較する比較手段とを備え、該比較手段が比較した結果に基づいて、前記圧力制御手段及び酸素濃度制御手段夫々は圧力及び酸素濃度の高低を制御するようにしてあることを特徴とする。

第２発明に係る酸素供給装置は、第１発明において、前記圧力制御手段は、前記チャンバ内の圧力を所定値まで加圧する加圧動作、前記圧力を前記所定値に維持する定圧動作、及び前記圧力を減圧する減圧動作の順にチャンバ内の圧力の高低を制御するようにしてあり、前記加圧動作及び減圧動作の時間は、５〜２０分であることを特徴とする。

第３発明に係る酸素供給装置は、第２発明において、前記圧力制御手段は、前記定圧動作における圧力を１．１〜１．３気圧に制御するようにしてあることを特徴とする。

第４発明に係る酸素供給装置は、第２発明又は第３発明において、前記酸素濃度制御手段は、前記定圧動作における酸素濃度を３０〜３５％に制御するようにしてあることを特徴とする。

第５発明に係る酸素供給装置は、第２発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記定圧動作における圧力及び酸素濃度を設定する設定手段を備え、前記圧力制御手段及び酸素濃度制御手段は、前記定圧動作における圧力及び酸素濃度を設定値に制御するようにしてあることを特徴とする。

第６発明に係る酸素供給装置は、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記チャンバは、強化プラスチック製であることを特徴とする。

第７発明に係る酸素供給装置は、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記チャンバ内部に、チャンバを開閉するための操作手段を備えることを特徴とする。

第８発明に係る酸素供給装置は、第１発明乃至第７発明のいずれかにおいて、前記チャンバ内部に、チャンバ内の圧力を減圧する減圧手段を備えることを特徴とする。

第１発明にあっては、検出手段は、チャンバ内の圧力及び酸素濃度を検出し、比較手段は、検出された圧力及び酸素濃度と記憶してある許容範囲とを比較する。検出された圧力及び酸素濃度が、許容範囲より小さい場合は、圧力制御手段及び酸素濃度制御手段は、チャンバ内の圧力及び酸素濃度を高くするように制御し、検出された圧力及び酸素濃度が、許容範囲より大きい場合は、圧力制御手段及び酸素濃度制御手段は、チャンバ内の圧力及び酸素濃度を低くするように制御する。

第２発明にあっては、チャンバ内の圧力を所定値まで加圧する加圧動作の時間を５〜２０分にしてある。大気圧（１気圧）から所定の圧力まで加圧する加圧動作の時間が５分以下である場合は、チャンバ内の圧力上昇率が高くなり、耳内部の鼓室内で圧力差が生じた場合、耳痛、聴力障害が起こる虞もある。一方、加圧動作の時間が２０分以上である場合は、チャンバ内に入ってから出るまでに要する時間が長くなる。加圧動作の時間を５〜２０分にしてあることにより、長時間を要さずに加圧して、不快感を取り除く。

また、チャンバ内の圧力を減圧する減圧動作の時間を５〜２０分にしてある。所定の圧力から大気圧まで減圧する減圧動作の時間が５分以下である場合は、耳内部の鼓室内で圧力差が生じた場合、耳痛、聴力障害が起こる虞もある。一方、減圧動作の時間が２０分以上である場合は、チャンバ内に入ってから出るまでに要する時間が長くなる。減圧動作の時間を５〜２０分にしてあることにより、長時間を要さずに減圧して、不快感を取り除く。

第３発明にあっては、定圧動作におけるチャンバ内の圧力を１．１〜１．３気圧に設定する。チャンバ内の圧力が１．１気圧より低い場合には、大気圧との差が小さいため、体内への酸素の吸収率が低下する。また、チャンバ内の圧力が１．３気圧より高い場合には、耳内部の鼓室内で圧力差が生じた場合、耳痛、聴力障害が起こり、不快感が生じる虞がある。定圧動作の圧力を１．１〜１．３気圧に設定することにより、体内への酸素吸収率を高め、不快感を取り除く。

第４発明にあっては、定圧動作におけるチャンバ内の酸素濃度を３０〜３５％に設定する。酸素濃度が３０％より低い場合は、溶解型酸素の量が少なくなり、血液又は体液中の酸素量を高めることができない。酸素濃度が３５％より高い場合は、体内での酸素吸収率が増加せず、却って効率が低下する。酸素濃度を３０〜３５％に設定することにより、効率的に酸素吸収率を高める。

第５発明にあっては、定圧動作における圧力及び酸素濃度を設定する設定手段により、チャンバ内に入る利用者の性別、年齢などに応じて圧力及び酸素濃度を設定する。

第６発明にあっては、前記チャンバは、強化プラスチック製である。

第７発明にあっては、前記チャンバ内部に、チャンバを開閉するための操作手段を備えることにより、チャンバ内部からチャンバの開閉をする。

第８発明にあっては、前記チャンバ内部に、チャンバ内の圧力を減圧する減圧手段を備えることにより、チャンバ内部からチャンバ内の圧力を減圧する。

第１発明にあっては、検出した圧力及び酸素濃度と許容範囲とを比較し、比較した結果に基づいて、圧力及び酸素濃度の高低を制御することにより、チャンバ内の圧力及び酸素濃度が許容範囲内になるように制御することができ、手動で圧力及び酸素濃度を制御する場合に比較して、容易に所定の酸素濃度及び圧力に設定し、維持することが可能になる。

第２発明にあっては、チャンバ内の圧力を加圧する加圧動作及び圧力を減圧する減圧動作の時間を５〜２０分にしてあることにより、チャンバ内の人間に不快感を与えることなく酸素浴をすることができる。

第３発明にあっては、定圧動作におけるチャンバ内の圧力を１．１〜１．３気圧に制御するようにしてあることにより、所定の高濃度酸素が体内に吸収されやすくするとともに、チャンバ内の人間に不快感を与えることがない。

第４発明にあっては、定圧動作におけるチャンバ内の酸素濃度を３０〜３５％に制御するようにしてあることにより、効率的に酸素を吸収することができる。

第５発明にあっては、定圧動作における圧力及び酸素濃度を設定する設定手段を備えることにより、チャンバ内に入る人間の性別、年齢などに合わせて好みの圧力及び酸素濃度を設定することができる。

第６発明にあっては、チャンバが強化プラスチック製であることにより、開閉部が大きく開き、出入りが容易であるとともに、耐久性が格段に向上する。

第７発明にあっては、前記チャンバ内部に、チャンバを開閉するための操作手段を備えることにより、停電時、動作不能時などの非常時においても、チャンバ内の人間の操作によりチャンバ内部から容易に出ることができる。

第８発明にあっては、前記チャンバ内部に、チャンバ内の圧力を減圧する減圧手段を備えることにより、停電時、動作不能時などの非常時においても、チャンバ内の人間がチャンバ内部の圧力を減圧することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る酸素供給装置の外観図である。図において、１０は載台である。載台１０は、中空の直方体状の形状を有し、内部に後述する酸素発生器５（図２参照）などを収容してある。載台１０の底面四隅には、キャスタ１０ｂ、１０ｂ、…を取り付けてある。載台１０の正面中央部には、階段１０ａを設けてあり、載台１０の正面一端部には、ディスプレイ、操作スイッチなどを有する操作部９を設けてある。

載台１０の上面には、略円筒形のチャンバ２０を、チャンバ２０の軸方向と載台１０の長手方向を一致させて載置してある。チャンバ２０は、強化プラスチック製であって、チャンバ２０の軸方向に人間を収容する収容部（図示せず）を備える。これにより、後述するように、開閉部が大きく開き、出入りが容易で、耐久性に格段に向上する。チャンバ２０は、軸方向の寸法が約２．５ｍであり、載台１０に固定された基部２０ｂと、背面で基部２０ｂに枢支され、基部２０ｂの上側に開閉自在の蓋部２０ａとを有する。

蓋部２０ａの上面一端部には、周方向に適長の帯状の窓２０ｃが設けてあり、蓋部２０ａの中央部には、蓋部２０ａを基部２０ｂに固定するための固定金具２０ｄを設けてある。また、蓋部２０ａの内側には、固定金具２０ｄと連動する同様の固定金具を設けてあり、チャンバ２０内の人間が、内部から容易に蓋部２０ａを施解錠できるとともに開閉できるようにしてある。これにより、停電時、動作不能時などの非常時においても、チャンバ２０内部からの操作により、チャンバ２０外へ出ることが可能である。

図２は本発明に係る酸素供給装置の構成を示すブロック図である。図において、１はポンプである。ポンプ１の吸入口にはフィルタ１を取り付けてあり、ポンプ１は、フィルタ１によって塵などが除去され、清浄化した空気を吸入する。ポンプ１の排出口には、中途部が２分岐し、両端部で２分岐したパイプが合流しているパイプ３の一端を連結してあり、パイプ３の他端はチャンバ２０の給気口に連結してある。

ポンプ１の排出口とパイプ３の分岐点との間には、安全弁４ａを取り付けてある。また、分岐した一方のパイプ３ａには、酸素発生器５を介装してあり、酸素発生器５の排出口側には酸素濃度調整用の電磁弁６ａを介装してある。分岐した他方のパイプ３ｂには、酸素濃度調整用の電磁弁６ｂを介装してある。パイプ３の前記他端には、安全弁４ｂ、及び圧力調整用の電磁弁７を取り付けてある。

ポンプ１は、分岐した一方のパイプ３ａを介して、加圧した空気を酸素発生器５へ送る。酸素発生器５は、空気中の窒素を吸着する吸着剤を有し、ポンプ１で加圧して送られた空気から窒素を除去し、５０〜９０％の高濃度酸素を発生し、パイプ３の合流点に高濃度酸素を送る。一方、ポンプ１で加圧された空気は、分岐した他方のパイプ３ｂを通ってパイプ３の合流点で高濃度酸素と混合され、空気と混合された高濃度酸素はチャンバ２０へ供給される。

安全弁４ａは、ポンプ１で加圧した空気の圧力が所定の限界値を超えた場合に作動してパイプ３内の圧力が上昇しないようにしてある。また、電磁弁６ａ、６ｂは、後述する制御部８から送信される制御信号に応じて開度を調整するようにしてあり、酸素発生器５で発生した酸素の流量を調整するとともに、空気の流量を調整する。これにより、所要の酸素濃度の酸素がチャンバ２０へ供給される。また、電磁弁７は、制御部８から送信される制御信号に応じて開度を調整するようにしてあり、チャンバ２０内の圧力を調整する。また、安全弁４ｂは、パイプ３内の圧力が所定の限界値を超えた場合に作動して、チャンバ２０内の圧力が上昇しないようにしてある。

チャンバ２０には、チャンバ２０内の人間が手動で操作できる排気弁２７を取り付けてある。これにより、非常時においても、チャンバ２０内の人間が、内部で操作してチャンバ２０内の圧力を減圧することができる。また、チャンバ２０には、安全弁２４を取り付けてあり、チャンバ２０内の圧力が所定の限界値を超えた場合に作動して、チャンバ２０内の圧力が上昇しないようにしてある。また、チャンバ２０には、排気用の電磁弁２５を取り付けてあり、電磁弁２５を開くことにより、チャンバ２０内の排気を行う。さらに、チャンバ２０には、常時チャンバ２０内からの排気をする排気弁２６を取り付けてあり、常時所要量の排気を行う。

チャンバ２０の内部には、チャンバ２０内の圧力を検出する圧力センサ２１、チャンバ２０内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２２、ディスプレイ、操作スイッチなどを有し、チャンバ内の人間が操作するための操作部２３を設けてある。圧力センサ２１、酸素濃度センサ２２は、検出した圧力及び酸素濃度を電気信号に変換し、変換した電気信号を制御部８へ出力する。

操作部２３は、酸素供給装置の運転を開始するための運転スイッチ、運転を停止するための停止スイッチ、チャンバ２０内の酸素濃度、圧力を設定するスイッチ、電磁弁２５を開くためのスイッチなどを備えている。

制御部８において、入力部８７は、チャンバ２０内の圧力センサ２１、酸素濃度センサ２２から出力された信号を受け取り、受け取った信号を記憶部８２に記憶する。また、インタフェース部８６は、載台１０に設けられた操作部９、チャンバ２０内に設けられた操作部２３との間で信号の送受信を行う。

操作部９は、酸素供給装置の運転を開始するための運転スイッチ、運転を停止するための停止スイッチ、チャンバ２０内の酸素濃度、圧力を設定するスイッチ、酸素供給装置の運転時間を設定するスイッチなどを備えている。

記憶部８２は、所要値設定部８２１、圧力設定部８２２、酸素濃度設定部８２３を有している。所要値設定部８２１は、インタフェース部８６を介して、操作部９から入力された操作信号に基づいて設定された圧力、又は酸素濃度の所要値、後述する定圧モードの時間を有する。例えば、チャンバ２０内の圧力、又は酸素濃度を好みに応じて操作部９で操作して設定することにより、圧力、又は酸素濃度の所要値を設定することができ、酸素浴の時間を好みに応じて設定できる。また、記憶部８２は、チャンバ２０内の圧力及び酸素濃度が異常であることを検出するため、圧力及び酸素濃度の限界値Ｐｍ、Ｏｍを記憶してある。

圧力設定部８２２は、チャンバ２０内の圧力を１気圧から所定の圧力（例えば、所要値設定部８２１が有する圧力の所要値）まで加圧する加圧モード（加圧動作）において、加圧時間の経過に応じた圧力の目標値、各経過時間における圧力の許容範囲を設定してある。また、圧力設定部８２２は、チャンバ２０内の圧力を所定の圧力（例えば、所要値設定部８２１が有する圧力の所要値）から１気圧まで減圧する減圧モード（減圧動作）において、減圧時間の経過に応じた圧力の目標値、各経過時間における圧力の許容範囲を設定してある。また、圧力設定部８２２は、チャンバ２０内の圧力を所定の圧力（例えば、所要値設定部８２１が有する圧力の所要値）に維持する定圧モード（定圧動作）における、圧力の目標値、圧力の許容範囲を設定してある。

酸素濃度設定部８２３は、加圧モードにおいて、チャンバ２０内の酸素濃度を空気中の酸素濃度である約２１％から所定の酸素濃度（例えば、所要値設定部８２１が有する酸素濃度の所要値）まで増加させる場合に、時間の経過に応じた酸素濃度の目標値、各経過時間における酸素濃度の許容範囲を設定してある。また、酸素濃度設定部８２３は、減圧モードにおいて、チャンバ２０内の酸素濃度を所定の酸素濃度（例えば、所要値設定部８２１が有する酸素濃度の所要値）から約２１％まで減少させる場合に、時間の経過に応じた酸素濃度の目標値、各経過時間における酸素濃度の許容範囲を設定してある。また、酸素濃度設定部８２３は、チャンバ２０内の酸素濃度を所定の酸素濃度（例えば、所要値設定部８２１が有する酸素濃度の所要値）に維持する定圧モードにおける、酸素濃度の目標値、酸素濃度の許容範囲を設定してある。

図３は圧力設定部８２２の構成を示すレコードレイアウトであり、図４は酸素濃度設定部８２３の構成を示すレコードレイアウトである。圧力設定部８２２は、加圧モードにおける経過時間、目標圧力値、許容範囲Ｐｔｈの各欄から構成してある。加圧時の目標圧力は、時間の経過とともに略リニアに増加し、加圧の終了時（ｔ１ｎ）において、Ｐｓ（例えば、１．１〜１．３気圧の範囲内の圧力値）になるように設定してある。例えば、目標圧力値が１．１気圧、１．２気圧、又は１．３気圧の場合には、加圧時間を夫々５分、１２分、又は２０分のようにすることができる。なお、所要値設定部８２１で圧力の所要値が設定してある場合には、前記所要値が目標圧力値Ｐｓとなる。同様に、減圧時の目標圧力は、時間の経過とともに略リニアに減少し、減圧の終了時（ｔ２ｎ）において、Ｐａ（１気圧）になるように設定してある。

濃度設定部８２３は、加圧モードにおける経過時間、目標酸素濃度値、許容範囲Ｏｔｈの各欄から構成してある。加圧時の目標酸素濃度は、時間の経過とともに略リニアに増加し、加圧の終了時（ｔ１ｎ）において、Ｏｓ（例えば、３０〜３５％の範囲内の酸素濃度値）になるように設定してある。なお、所要値設定部８２１で酸素濃度の所要値が設定してある場合には、前記所要値が目標酸素濃度Ｏｓとなる。同様に、減圧時の目標酸素濃度は、時間の経過とともに略リニアに減少し、減圧の終了時（ｔ２ｎ）において、Ｏａ（約２１％）になるように設定してある。

タイマ８３は、加圧モード、定圧モード、減圧モードの経過時間を計時する。

ＣＰＵ８１は、ＲＡＭ８４にプログラムが読み込まれることにより、前記プログラムをＣＰＵ８１で実行して、所要の処理を行う。ＣＰＵ８１は、加圧モードにおいて、タイマ８３が計時する時間に基づいて、圧力設定部８２２にアクセスし、目標圧力値と入力部８７を介して記憶部８２に記憶された圧力値とを比較し、比較した結果に基づいて、圧力制御信号Ｖｐｃを出力部８５を介して電磁弁７へ出力する。

ＣＰＵ８１は、同様に、定圧モード、減圧モードにおいて、タイマ８３が計時する時間に基づいて、圧力設定部８２２にアクセスし、目標圧力値と入力部８７を介して記憶部８２に記憶された圧力値とを比較し、比較した結果に基づいて、圧力制御信号Ｖｐｃを出力部８５を介して電磁弁７へ出力する。

ＣＰＵ８１は、加圧モードにおいて、タイマ８３が計時する時間に基づいて、酸素濃度設定部８２３にアクセスし、目標酸素濃度値と入力部８７を介して記憶部８２に記憶された酸素濃度値とを比較し、比較した結果に基づいて、酸素濃度制御信号Ｖｏｃ１、Ｖｏｃ２を出力部８５を介して電磁弁６ａ、６ｂへ出力する。

ＣＰＵ８１は、同様に、定圧モード、減圧モードにおいて、タイマ８３が計時する時間に基づいて、酸素濃度設定部８２３にアクセスし、目標酸素濃度値と入力部８７を介して記憶部８２に記憶された酸素濃度値とを比較し、比較した結果に基づいて、酸素濃度制御信号Ｖｏｃ１、Ｖｏｃ２を出力部８５を介して電磁弁６ａ、６ｂへ出力する。

ＣＰＵ８１は、出力部８５を介して、ポンプ２を駆動するとともに、ポンプ２の出力（圧力）を制御するためのポンプ制御信号Ｖｐをポンプ２へ出力し、酸素発生器５を駆動するとともに、酸素発生器５の出力（酸素濃度）を制御するための酸素発生器制御信号Ｖｏを酸素発生器５へ出力する。また、ＣＰＵ８１は、電磁弁２５を制御するための排気制御信号Ｖｅを電磁弁２５へ出力する。

図５は酸素供給装置の動作モードを示すタイムチャートである。図に示すように、運転開始から運転終了までの間の動作モードは、運転開始から時点ｔ１までの間チャンバ２０内の圧力をＰａ（１気圧）から所定の目標圧力Ｐｓまで加圧する加圧モード、時点ｔ１からｔ２までの間チャンバ２０内の圧力を所定の目標圧力Ｐｓに維持する定圧モード、時点ｔ２からｔ３までの間チャンバ２０内の圧力をＰａまで減圧する減圧モードの３つのモードがある。また、チャンバ２０内の酸素濃度については、加圧モードにおいて、空気中の酸素濃度Ｏａ（約２１％）から所定の目標酸素濃度Ｏｓまで増加し、定圧モードにおいて、目標酸素濃度Ｏｓを維持し、減圧モードにおいて、Ｏａまで減少するように制御する。

加圧モードに要する時間は、目標値圧力値Ｐｓに応じて５〜２０分に設定してあり、減圧モードに要する時間も、同様に５〜２０分に設定してある。これにより、チャンバ内の圧力上昇率が高くなり、耳内部の鼓室内で圧力差が生じた場合、耳痛、聴力障害が起こることを防止するとともに、加圧、減圧に要する時間を短くし、チャンバ２０内に入ってから出るまでの時間を短くすることができる。

定圧モードにおける運転時間は、酸素浴をするユーザの要望に応じて、任意の時間（例えば、６０分、９０分、１２０分など）を設定することが可能であり、予め操作部９で定圧モードの時間を設定する。

定圧モードにおける目標圧力Ｐｓについても、ユーザの要望に応じて、予め設定することができ、１．１〜１．３気圧の範囲内で設定可能である。これにより、耳内部の鼓室内で圧力差が生じた場合、耳痛、聴力障害が起こり、不快感が生じることを防止するとともに、体内への酸素吸収率を高める。なお、より好ましくは、定圧モードにおける目標圧力Ｐｓを１．２〜１．３気圧にすることにより、酸素吸収率をさらに高めることができる。

定圧モードにおける目標酸素濃度Ｏｓについても、ユーザの要望に応じて、予め設定することができ、３０〜３５％の範囲内で設定可能である。これにより、血液又は体液内に溶解する酸素量を増加させ、血液又は体液中の酸素濃度を高めことにより、特に定圧モードの時間が６０〜９０分の間における酸素吸収率を高める。

次に、酸素供給装置の動作について説明する。図６は加圧モードにおける処理手順を示すフローチャートである。操作部９を操作して、目標とする酸素濃度、圧力、定圧モードの時間を設定する（Ｓ１０）。制御部８は、操作部９から入力された酸素濃度、圧力に基づいて、圧力設定部８２２、酸素濃度設定部８２３にアクセスして、加圧モード、減圧モードの時間を設定する（Ｓ１１）。

ユーザがチャンバ２０内に入り、運転スイッチを操作することにより、制御部８は、ポンプ２、及び酸素発生器５を駆動するためのポンプ制御信号Ｖｐ、及び酸素発生器制御信号Ｖｏを出力して、ポンプ２、酸素発生器５を駆動する（Ｓ１２）。タイマ８３は、運転スイッチが操作された時点から時間を計時する（Ｓ１３）。

制御部８は、チャンバ２０内の圧力を検出し（Ｓ１４）、検出した圧力が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１５）。検出した圧力が許容範囲内でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、制御部８は、検出した圧力を、予め記憶部８２に記憶してある限界値Ｐｍと比較することにより、検出した圧力が異常であるか否かを判定する（Ｓ１６）。

検出した圧力が異常でない場合（Ｓ１６でＮＯ）、制御部８は、圧力制御信号Ｖｐｃを出力して圧力を調整し（Ｓ１７）、ステップＳ１４以降の処理を続ける。なお、この場合、検出した圧力が許容範囲より大きいときは、圧力を下げ、検出した圧力が許容範囲より小さいときは、圧力を上げる。一方、検出した圧力が異常である場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、制御部８は、排気制御信号Ｖｅを出力して、電磁弁２５を駆動し（Ｓ１８）、ポンプ２、酸素発生器５を停止し（Ｓ１９）、処理を終了する。

検出した圧力が許容範囲内である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御部８は、チャンバ２０内の酸素濃度を検出し（Ｓ２０）、検出した酸素濃度が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２１）。検出した酸素濃度が許容範囲内でない場合（Ｓ２１でＮＯ）、制御部８は、検出した酸素濃度を、予め記憶部８２に記憶してある限界値Ｏｍと比較することにより、検出した酸素濃度が異常であるか否かを判定する（Ｓ２２）。

検出した酸素濃度が異常でない場合（Ｓ２２でＮＯ）、制御部８は、酸素濃度制御信号Ｖｏｃ１、Ｖｏｃ２を出力して酸素濃度を調整する（Ｓ２３）。なお、この場合、検出した酸素濃度が許容範囲より大きいときは、酸素濃度を下げ、検出した酸素濃度が許容範囲より小さいときは、酸素濃度を上げる。一方、検出した酸素濃度が異常である場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、制御部８は、排気制御信号Ｖｅを出力して、電磁弁２５を駆動し（Ｓ２４）、ポンプ２、酸素発生器５を停止し（Ｓ２５）、処理を終了する。

検出した酸素濃度が許容範囲内である場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、制御部８は、タイマ８３が計時する時間が加圧モード時間を経過した否かを判定し（Ｓ２６）、計時した時間が加圧モード時間を経過していない場合（Ｓ２６でＮＯ）、ステップＳ１４以降の処理を続ける。一方、計時した時間が加圧モード時間を経過した場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、加圧モードの処理を終了する。なお、圧力、酸素濃度の検出は、例えば、連続して行う必要はなく、例えば、２０秒、３０秒間隔などで検出すればよい。

図７は定圧モードにおける処理手順を示すフローチャートである。タイマ８３は、加圧モードが終了した時点から時間を計時する（Ｓ３０）。制御部８は、チャンバ２０内の圧力を検出し（Ｓ３１）、検出した圧力が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３２）。検出した圧力が許容範囲内でない場合（Ｓ３２でＮＯ）、制御部８は、検出した圧力を、予め記憶部８２に記憶してある限界値Ｐｍと比較することにより、検出した圧力が異常であるか否かを判定する（Ｓ３３）。

検出した圧力が異常でない場合（Ｓ３３でＮＯ）、制御部８は、圧力制御信号Ｖｐｃを出力して圧力を調整し（Ｓ３４）、ステップＳ３１以降の処理を続ける。一方、検出した圧力が異常である場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、制御部８は、排気制御信号Ｖｅを出力して、電磁弁２５を駆動し（Ｓ３５）、ポンプ２、酸素発生器５を停止し（Ｓ３６）、処理を終了する。

検出した圧力が許容範囲内である場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、制御部８は、チャンバ２０内の酸素濃度を検出し（Ｓ３７）、検出した酸素濃度が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３８）。検出した酸素濃度が許容範囲内でない場合（Ｓ３８でＮＯ）、制御部８は、検出した酸素濃度を、予め記憶部８２に記憶してある限界値Ｏｍと比較することにより、検出した酸素濃度が異常であるか否かを判定する（Ｓ３９）。

検出した酸素濃度が異常でない場合（Ｓ３９でＮＯ）、制御部８は、酸素濃度制御信号Ｖｏｃ１、Ｖｏｃ２を出力して酸素濃度を調整する（Ｓ４０）。一方、検出した酸素濃度が異常である場合（Ｓ３９でＹＥＳ）、制御部８は、排気制御信号Ｖｅを出力して、電磁弁２５を駆動し（Ｓ４１）、ポンプ２、酸素発生器５を停止し（Ｓ４２）、処理を終了する。

検出した酸素濃度が許容範囲内である場合（Ｓ３８でＹＥＳ）、制御部８は、タイマ８３が計時する時間が定圧モード時間を経過した否かを判定し（Ｓ４３）、計時した時間が定圧モード時間を経過していない場合（Ｓ４３でＮＯ）、ステップＳ３１以降の処理を続ける。一方、計時した時間が定圧モード時間を経過した場合（Ｓ４３でＹＥＳ）、定圧モードの処理を終了する。

図８は減圧モードにおける処理手順を示すフローチャートである。定圧モードが終了すると、制御部８は、排気制御信号Ｖｅを出力して、電磁弁２５を開放する（Ｓ５０）。タイマ８３は、定圧モードが終了した時点から時間を計時する（Ｓ５１）。制御部８は、ポンプ制御信号Ｖｐ、酸素発生器制御信号Ｖｏを出力して、ポンプ２の出力（圧力）、酸素発生器５の出力（酸素濃度）を下げる（Ｓ５２）。

制御部８は、チャンバ２０内の圧力を検出し（Ｓ５３）、検出した圧力が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ５４）。検出した圧力が許容範囲内でない場合（Ｓ５４でＮＯ）、制御部８は、検出した圧力を、予め記憶部８２に記憶してある限界値Ｐｍと比較することにより、検出した圧力が異常であるか否かを判定する（Ｓ５５）。

検出した圧力が異常でない場合（Ｓ５５でＮＯ）、制御部８は、圧力制御信号Ｖｐｃを出力して圧力を調整し（Ｓ５６）、ステップＳ５３以降の処理を続ける。一方、検出した圧力が異常である場合（Ｓ５５でＹＥＳ）、制御部８は、排気制御信号Ｖｅを出力して、電磁弁２５を駆動し（Ｓ５７）、ポンプ２、酸素発生器５を停止し（Ｓ５８）、処理を終了する。

検出した圧力が許容範囲内である場合（Ｓ５４でＹＥＳ）、制御部８は、チャンバ２０内の酸素濃度を検出し（Ｓ５９）、検出した酸素濃度が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ６０）。検出した酸素濃度が許容範囲内でない場合（Ｓ６０でＮＯ）、制御部８は、検出した酸素濃度を、予め記憶部８２に記憶してある限界値Ｏｍと比較することにより、検出した酸素濃度が異常であるか否かを判定する（Ｓ６１）。

検出した酸素濃度が異常でない場合（Ｓ６１でＮＯ）、制御部８は、酸素濃度制御信号Ｖｏｃ１、Ｖｏｃ２を出力して酸素濃度を調整する（Ｓ６２）。一方、検出した酸素濃度が異常である場合（Ｓ６１でＹＥＳ）、制御部８は、排気制御信号Ｖｅを出力して、電磁弁２５を駆動し（Ｓ６３）、ポンプ２、酸素発生器５を停止し（Ｓ６４）、処理を終了する。

検出した酸素濃度が許容範囲内である場合（Ｓ６０でＹＥＳ）、制御部８は、タイマ８３が計時する時間が減圧モード時間を経過した否かを判定し（Ｓ６５）、計時した時間が減圧モード時間を経過していない場合（Ｓ６５でＮＯ）、ステップＳ５３以降の処理を続ける。一方、計時した時間が減圧モード時間を経過した場合（Ｓ６５でＹＥＳ）、ポンプ２、酸素発生器５を停止し（Ｓ６６）、電磁弁２５を閉鎖して（Ｓ６７）、処理を終了する。

以上説明したように、本発明にあっては、検出した圧力及び酸素濃度と夫々の許容範囲とを比較し、検出した圧力及び酸素濃度と夫々の許容範囲との大小に基づいて、圧力及び酸素濃度の高低を制御することにより、チャンバ内の圧力及び酸素濃度が許容範囲内になるように制御することができ、手動で圧力及び酸素濃度を制御する場合に比較して、容易に所定の酸素濃度及び圧力に設定し、維持することが可能になる。

また、加圧モード、減圧モードの時間を目標圧力値に応じて５〜２０分の範囲にしてあることにより、チャンバ内のユーザに不快感を与えることなく、加圧又は減圧に要する時間を短くすることができる。また、定圧モードにおけるチャンバ内の圧力を１．１〜１．３気圧に制御するようにしてあることにより、高濃度酸素が体内に吸収され易くするとともに、チャンバ内のユーザに不快感を与えることがない。また、定圧モードにおけるチャンバ内の酸素濃度を３０〜３５％に設定することができ、効率的に酸素を吸収することができる。また、定圧モードにおける圧力及び酸素濃度の所要値を設定することができ、チャンバ内に入るユーザの性別、年齢などに合わせて好みの圧力及び酸素濃度を設定することができる。

また、ポンプ２、酸素発生器５などを内蔵した載台１０にチャンバ２０を載置して一体化した構成にすることにより、従来に比較して省スペース化を図ることができ、また、チャンバ２０に強化プラスチックを使用することにより、チャンバ２０の開閉部を大きくして、出入りが容易であり、かつ耐久性が向上するとともに、チャンバ２０内部に操作部２３を設けることができ、ユーザの利便性が向上する。また、チャンバ２０内にチャンバの開閉用の固定金具を設けることにより、非常時にチャンバ内の人間の操作のみで内部から出ることができ、安全性が向上する。さらに、チャンバ２０内に手動で操作可能な排気弁を設けることにより、非常時にチャンバ内の人間の操作のみで内部の圧力を減圧することができ安全性が向上する。

上述の実施の形態においては、検出した圧力及び酸素濃度と許容範囲とを比較する構成であったが、これに限定されるものではなく、検出した圧力及び酸素濃度と所定の目標値とを比較し、検出した圧力及び酸素濃度と前記目標値との大小に基づいて、圧力及び酸素濃度を制御する構成であってもよい。

上述の実施の形態において、ユーザに対する居住性を高めるため、マイナスイオン発生器、オゾン発生器、オーディオ装置、空調ユニットなどを設けることも可能である。

上述の実施の形態においては、チャンバ２０は、蓋部２０ａが上下開閉する構成であったが、開閉機構はこれに限定されるものではなく、左右開閉方式、スライド方式などの構成であってもよい。

上述の実施の形態においては、チャンバ２０内に人間を収容する構成であったが、これに限定されるものではなく、チャンバの形状を変えることにより、犬、猫などのペット用の動物を収容することもできる。

上述の実施の形態においては、載台１０にチャンバ２０を載置する構成であったが、これに限定されるものではなく、室内に１人又は複数人の人間が収容できる所要の部屋を設け、該部屋に高濃度酸素を供給する構成であってもよい。

上述の実施の形態においては、操作部９で定圧モードの時間を設定する構成であったが、これに限定されず、加圧モード、定圧モード、及び減圧モードの各モードの合計時間を設定する構成であってもよい。この場合は、設定された時間から加圧時間及び減圧時間を差し引いた時間が、安定モードの時間になる。

上述の実施の形態においては、減圧モードにおいて、酸素濃度を空気中の酸素濃度まで減少させる構成であったが、これに限定されるものではなく、減圧モードが終了した時点で、チャンバ２０内の酸素濃度が、空気中の酸素濃度と目標酸素濃度との間の任意の酸素濃度であってもよい。

本発明に係る酸素供給装置の外観図である。 本発明に係る酸素供給装置の構成を示すブロック図である。 圧力設定部の構成を示すレコードレイアウトである。 酸素濃度設定部の構成を示すレコードレイアウトである。 酸素供給装置の動作モードを示すタイムチャートである。 加圧モードにおける処理手順を示すフローチャートである。 定圧モードにおける処理手順を示すフローチャートである。 減圧モードにおける処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ポンプ
５ 酸素発生器
６ａ、６ｂ、７ 電磁弁
８ 制御部
９、２３ 操作部
２０ チャンバ
２１ 圧力センサ
２２ 酸素濃度センサ
２５ 電磁弁
２６、２７ 排気弁
８１ ＣＰＵ
８２ 記憶部
８３ タイマ
８４ ＲＡＭ
８５ 出力部
８６ インタフェース部
８７ 入力部
８２１ 所要値設定部
８２２ 圧力設定部
８２３ 酸素濃度設定部

Claims (8)

1. 人間を収容するチャンバ内に酸素を供給する酸素供給装置において、
   前記チャンバ内の圧力の高低を制御する圧力制御手段と、
   前記チャンバ内の酸素濃度の高低を制御する酸素濃度制御手段と、
   前記チャンバ内の圧力及び酸素濃度を検出する検出手段と、
   前記チャンバ内の圧力及び酸素濃度の許容範囲を記憶する記憶手段と、
   前記検出手段が検出した圧力及び酸素濃度夫々を前記許容範囲と比較する比較手段と
   を備え、
   該比較手段が比較した結果に基づいて、前記圧力制御手段及び酸素濃度制御手段夫々は圧力及び酸素濃度の高低を制御するようにしてあることを特徴とする酸素供給装置。
2. 前記圧力制御手段は、
   前記チャンバ内の圧力を所定値まで加圧する加圧動作、前記圧力を前記所定値に維持する定圧動作、及び前記圧力を減圧する減圧動作の順にチャンバ内の圧力の高低を制御するようにしてあり、
   前記加圧動作及び減圧動作の時間は、５〜２０分であることを特徴とする請求項１に記載の酸素供給装置。
3. 前記圧力制御手段は、
   前記定圧動作における圧力を１．１〜１．３気圧に制御するようにしてあることを特徴とする請求項２に記載の酸素供給装置。
4. 前記酸素濃度制御手段は、
   前記定圧動作における酸素濃度を３０〜３５％に制御するようにしてあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の酸素供給装置。
5. 前記定圧動作における圧力及び酸素濃度を設定する設定手段を備え、
   前記圧力制御手段及び酸素濃度制御手段は、
   前記定圧動作における圧力及び酸素濃度を設定値に制御するようにしてあることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の酸素供給装置。
6. 前記チャンバは、強化プラスチック製であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の酸素供給装置。
7. 前記チャンバ内部に、チャンバを開閉するための操作手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の酸素供給装置。
8. 前記チャンバ内部に、チャンバ内の圧力を減圧する減圧手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の酸素供給装置。

Images