JP6569005B2 - 濃縮酸素発生装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、濃縮酸素発生装置に関する。

例えば、窒素の吸着材に対して空気を透過させ、吸着材に空気中の窒素を吸着させることで、空気より酸素の濃度が高い濃縮酸素ガスを生成する圧力スイング吸着法等の手法が知られている。

生成した濃縮酸素ガスは、例えば酸素ボンベに封入され、人間が吸引する等の所定の用途に用いられる。

特開平２００８−１３６６５９号公報

単に濃縮された酸素ガスを発生するだけの濃縮酸素発生装置では、上述のような酸素吸引等の限られた用途でしか用いることができない。そのため、従来の濃縮酸素発生装置は、種々の用途に適合した酸素ガスを発生することができず、利便性が低くなるという事情がある。

本発明の実施形態では、上記事情を鑑みて、広範な用途に適合した酸素ガスを発生可能とし、利便性を向上させた濃縮酸素発生装置を提供する。

実施形態によれば、濃縮酸素発生装置は、コンプレッサと、生成部と、圧力調整部と、電磁弁と、連結部と、制御部とを含む。コンプレッサは、外部から吸引した空気を圧縮する。生成部は、コンプレッサで圧縮された圧縮空気を内部に導入し、圧縮空気中の窒素を吸着材により吸着して酸素ガスを生成する。圧力調整部は、生成部から生成された酸素ガスの圧力を調整する。電磁弁は、圧縮調整部により圧力が調整された酸素ガスの噴出を制御する。連結部は、選択された噴出部を連結する。制御部は、電磁弁の開閉を制御し、連結部に連結された噴出部の噴出口から噴出される酸素ガスの噴出周波数を制御する。制御部は、第１用途と、第１噴出周波数と、連結部に連結可能な第１噴出部の識別情報との関連付け、および、第２用途と、第２噴出周波数と、連結部に連結可能な第２噴出部の識別情報との関連付けに基づいて、第１用途と第２用途のうち指定された用途に対応する噴出周波数を実現するように、電磁弁を制御し、指定された用途に対応する噴出部の識別情報の表示制御を実行する。第１噴出部は、単一の前記噴出口を持つシングル型噴出部である。第２噴出部は、スプレー型の噴出部である。第１噴出部および第２噴出部のそれぞれは、酸素ガスを体の表面から内部へ浸透させるための噴出口と、電磁弁とを備える。

濃縮酸素発生装置によって広範な用途に適合した酸素ガスを発生可能となり、濃縮酸素発生装置の利便性を向上させることができる。

図１は、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置の一例を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態に係るテーブルの一例を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る濃縮酸素発生処理の一例を示すフローチャートである。 図４Ａは、吸着工程および脱着工程における濃縮酸素発生装置の第１の状態を例示するブロック図である。 図４Ｂは、吸着工程および脱着工程における濃縮酸素発生装置の第２の状態を例示するブロック図である。 図５は、第１実施形態に係る時間と噴出する酸素ガスの噴出強度との関係の一例を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る濃縮酸素発生装置の一例を示すブロック図である。 図７は、第２実施形態に係る濃縮酸素発生処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、第３実施形態に係る濃縮酸素発生装置の一例を示すブロック図である。 図９は、第３の実施形態に係るテーブルの一例を示す図である。 図１０は、第３実施形態に係る時間と噴出する酸素ガスの噴出強度および噴出量との関係の第１の例を示す図である。 図１１は、第３実施形態に係る時間と噴出する酸素ガスの噴出強度および噴出量との関係の第２の例を示す図である。 図１２は、第４実施形態に係る濃縮酸素発生装置の一例を示すブロック図である。 図１３は、第４実施形態に係る濃縮酸素発生処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、タッチパネルの表示状態の一例を示す図である。

以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、図面は、説明をより明確にするために模式的に表されている。このため、実際の態様と各部の幅、厚さ、形状等が異なる場合があるが、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する場合がある。

本実施形態に係る濃縮酸素発生装置は、圧力調整部により圧力が調整された酸素ガスの噴出を制御する電磁弁を備え、当該電磁弁の開閉をコントローラにより周期的に制御し、噴出口から噴出する酸素ガスの噴出周波数（周波数）を制御する。

このように、種々の用途に適合する噴出周波数を酸素ガスに与えることで、種々の用途に適合する酸素ガスを発生させることができる。従って、単に酸素吸引のための酸素ガス等の限られた用途および分野だけでなく、濃縮酸素ガスを使用する用途および分野を拡大できる。そのため、ユーザの生活の質の向上に貢献し、利便性を向上することが可能となる。

（第１実施形態）
図１乃至図５を用い、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａについて説明する。

［構成］
１−１．全体構成
図１を用いて第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａの全体構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａの構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａは、コンプレッサ１１、クーラ１２、ドレインセパレータ１３、吸着筒１４Ａ，１４Ｂ、バッファタンク１５、電磁弁１６ａ〜１６ｇ、フィルタ１５１、タッチパネル１８、スイッチ１９、メモリ２０、バッテリ２２、噴出部１３０および上記構成を制御するためのコントローラ１７を備える。

コンプレッサ１１は、外部の空気をコンプレッサ１１内に吸引し、吸引した空気に所定の圧力を加えて圧縮した圧縮空気を配管１０へ排出する。ここで、コンプレッサ１１により圧縮された圧縮空気は、加圧により温度が上昇した状態となる。そのため、コンプレッサ１１とクーラ１２とを連結する配管１０は、例えば銅またはアルミ管等の放熱効果に優れる金属パイプを用いてもよい。

クーラ１２は、後述する吸着材１４１Ａ，１４１Ｂの機能低下を防止するため、温度上昇した圧縮空気を冷却する。例えば、クーラ１２は、温度上昇した圧縮空気を室温程度まで冷却する。

ドレインセパレータ１３は、クーラ１２により冷却された圧縮空気中の蒸気およびチリ等を分離し、これらを排除する。圧縮空気中のこれらの蒸気等は、濃縮酸素を生成するためには不要な成分だからである。

吸着筒（生成部）１４Ａ，１４Ｂは、吸着材１４１Ａ，１４１Ｂをそれぞれ備える。吸着筒１４Ａ，１４Ｂの一方は、ドレインセパレータ１３から排出された圧縮空気中の窒素を吸着材１４１Ａ，１４１Ｂの一方により吸着して空気より酸素濃度の高い濃縮酸素ガスを生成する（吸着工程）。また、吸着筒１４Ａ，１４Ｂの他方は、吸着材１４１Ａ，１４１Ｂの他方に吸着した窒素を外部へ排出し、吸着材１４１Ａ，１４１Ｂの他方の吸着効果を再生させる（脱着工程）。吸着筒１４Ａ，１４Ｂは、制御信号ＣＳａ〜ＣＳｆに従い各電磁弁１６ａ〜１６ｆの開閉を制御されることで、これら２つの吸着工程および脱着工程を同時期に行う。また、吸着工程および脱着工程は、吸着筒１４Ａ，１４Ｂの間で交互に繰り返して行われる。この動作の詳細については、後述する。

吸着材１４１Ａ，１４１Ｂは、多数の細孔を有し、当該多数の細孔に窒素を選択的に取り込んで、圧縮空気中の酸素濃度を高くする。吸着材１４１Ａ，１４１Ｂは、例えばアルカリ土類金属含む結晶性含水アルミ珪酸塩であるゼオライト等が用いられる。ゼオライトは、酸素よりも窒素を多量に吸着する性質を有する。このような吸着材１４１Ａ，１４１Ｂの性質を利用して、圧縮空気から空気より酸素濃度の高い濃縮酸素ガスを生成し、例えば９０％以上９６％以下の範囲で酸素の濃度が高い酸素ガスを発生させる。さらに、本実施形態では、圧縮空気の温度がクーラ１２により冷却され、圧縮空気の蒸気等の不要な成分がドレインセパレータ１３により除去されている。そのため、吸着材１４１Ａ，１４１Ｂの性能低下を防止し、高濃度かつ高品質な酸素ガスを発生させることができる。

バッファタンク（圧力調整部）１５は、吸着筒１４Ａ，１４Ｂから生成された酸素ガスを一時的に蓄え、酸素ガスの圧力が所定の圧力になるように調整する。バッファタンク１５は、後述する酸素ガスの周期的な変化に好適な硬度が高い金属材料、およびより体積が大きいもの等が望ましい。

フィルタ１５１は、外部に噴出する酸素ガス中の菌を減菌させ、酸素ガス中のゴミ等を除去する。尚、フィルタ１５１により減菌等の処理がされた酸素ガスは、接続口１１１を介して、所定の取り付けアダプタ１００ａ，１００ｂにより取り付けられたチューブ１２０を通過して噴出部１３０の噴出口１４０から噴出される。

タッチパネル（表示部および入力部）１８は、少なくとも酸素ガスの用途１８ａおよび酸素ガスの噴出周波数１８ｂを表示する。外部のユーザは、タッチパネル１８に表示された酸素ガスの用途１８ａおよび酸素ガスの噴出周波数１８ｂを任意に選択することが可能である。そのため、タッチパネル１８は、外部のユーザからの入力をコントローラ１７に伝達するための入力部としても機能する。例えば、ユーザがタッチパネル１８に表示されたある用途１８ａを選択すると、当該用途１８ａに適合する複数の酸素ガスの噴出周波数１８ｂが表示される。ユーザが複数の酸素ガスの噴出周波数１８ｂのうちのいずれかを選択することで、用途および噴出周波数が決定される。尚、タッチパネル１８に表示する項目は、これらに限られず、後述するように、例えば酸素ガスの濃度、流量（体積）、圧力（噴出強度又は速度でもよい）、およびバッテリ２２の残量等であってもよい。

スイッチ１９は、ユーザが例えば酸素ガスの噴出周波数の増減を選択するための操作スイッチおよび電源のオン／オフを切り替えるための電源スイッチ等のように、物理的に設けられた操作用の切り替えスイッチである。

メモリ２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０ａとＲＡＭ（Random Access Memory）２０ｂとを備え、各種のプログラムおよびデータを記憶する。本実施形態において、ＲＯＭ２０ｂは、酸素ガスの用途と噴出周波数との関係を示したテーブルＴ１を記憶する。ＲＯＭ２０ａは、バッテリ２２からの電力供給が断たれても保存しているデータを記憶可能な不揮発性メモリ等であって、例えばＨＤＤ（Hard Disc Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等により構成される。ＲＡＭ２０ｂは、バッテリ２２からの電力供給が断たれると保存しているデータが失われる揮発性メモリ等であって、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）またはＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等により構成される。ＲＡＭ２０ｂ上には、演算結果やデータ等が必要に応じて展開される。

バッテリ２２は、電源コネクタ２３ａ，２３ｂを介して外部電源２５から電力供給を受けて充電し、コントローラ１７の制御に従い必要な電力を上記各構成に供給する。外部電源２５は、例えば１００［Ｖ］の商用の交流電源等である。電源コネクタ２３ａ，２３ｂは、外部電源２５と脱着可能に構成される。そのため、濃縮酸素発生装置１Ａは、外部電源２５から電力の供給が受けられない状況下であっても、バッテリ２２から供給される電力により動作を行うことができる。尚、バッテリ２２を備える構成に限らず、外部電源２５から直接的に電力供給を受けて動作を行う構成であってもよいことは勿論である。

噴出部１３０は、噴出口１４０から噴出される酸素ガスを患部の所定の体の表面等から内部へ注入（または浸透）させるためものである。ここでは、チューブ１２０を介して接続される複数の噴出部１３０ａ〜１３０ｃのいずれかの間で取り替え可能であるように構成される。具体的には、複数の噴出部１３０ａ〜１３０ｃの取り付けアダプタ１００ｂの構造はいずれも共通であるため、いずれの噴出部１３０ａ〜１３０ｃであっても、接続口１１１側に設けられる取り付けアダプタ１００ａと互いに連結することが可能となっている。

噴出部１３０ａは、酸素ガスを噴出する噴出口１４０が単一であるシングル注入型プローブである。噴出部１３０ａは、噴出口１４０が単一であるため、顔、首、頭部等の体の繊細な部分へ酸素ガスを噴出し、噴出した部分から酸素を注入できる点で有効である。また、噴出部１３０ａは、目じりや口元等の体の神経がより敏感な部分への酸素注入にも有効である。

噴出部１３０ｂは、酸素ガスを噴出する噴出口１４０が３つであるトリプル注入型プローブである。噴出部１３０ｂは、３つの噴出口１４０から同時に酸素ガスを噴出するため、足、背中等の体の広範囲な部分への酸素注入に有効である。

噴出部１３０ｃは、噴出口１４０から噴出する酸素ガスを鼻から吸引するように構成させたヘッドセット型プローブである。噴出部１３０ｃは、直接的に鼻から高濃度かつ高品質の酸素ガスを吸引することができるため、体の内部からの酸素注入に有効である。

尚、噴出部１３０は、上述したものに限られない。例えば、顔全体を覆うように構成されたフェイスマスク型、またはスプレー状に酸素ガスを噴出するスプレー型プローブ等であってもよい。スプレー型プローブは、例えばアロマ溶液等の付属する所定の溶液と共にスプレー状に酸素ガスを噴出し、所定の体の部分へ酸素を注入することが可能である。

しかも、図１において噴出部１３０ａの内部を拡大して例示するように、その先端部の配管には、外部に噴出する酸素ガスの噴出周波数を制御するための電磁弁１６ｇが設けられる。電磁弁１６ｇは、後述するように、コントローラ１７からの制御信号ＣＳｇに従い、自身の弁を周期的に開閉することで、噴出口１４０から噴出する酸素ガスを周期的に変化させる。その他の噴出部１３０ｂ、１３０ｃにおいても同様に、その内部の先端部の配管に電磁弁１６ｇが設けられる。

コントローラ（制御部）１７は、制御信号ＣＳにより上記各構成を制御し、濃縮酸素発生装置１Ａの全体の動作を制御する。本実施形態に係るコントローラ１７は、電磁弁制御部１７１とコンプレッサ制御部１７２とを備える。電磁弁制御部１７１は、各制御信号ＣＳａ〜ＣＳｇにより、上記各電磁弁１６ａ〜１６ｇの開閉および開度を制御する。コンプレッサ制御部１７２は、図示しない制御信号ＣＳ１１によりコンプレッサ１１の動作を制御する。コントローラ１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサにより構成される。

また、上記各構成を覆う外囲部材２９が設けられる。外囲部材２９は、例えば硬度の高い所定の樹脂等により形成される。

１−２．テーブルＴ１
図２を用いて上記テーブルＴ１について詳細に説明する。図２は、図１のテーブルＴ１の一例を示す図である。

図２に示すように、テーブルＴ１には、酸素ガスの噴出周波数Ｈと、当該噴出周波数Ｈに適合する用途とが示される。ここで、酸素ガスの噴出周波数とは、単位時間［１秒］あたりで繰り返して噴出される酸素ガスの疎密波の数［Ｈｚ］をいう。例えば、酸素ガスの０．５［Ｈｚ］の噴出周波数に適合する用途１として、喘息、咳、背中の痛み、甲状腺機能亢進、筋肉痛と損傷、筋肉硬直、腱筋障害、毒素除去、老化防止、上腕神経痛、排泄の刺激、メラトニン、および腰痛が示される。同様に、０．６［Ｈｚ］の噴出周波数に適合する用途２として、ヘリコバクター・ピロリ菌、および黄斑変性が示される。図２に示したように、酸素ガスの噴出周波数の可変範囲としては、０．５［Ｈｚ］程度〜３．０［Ｈｚ］程度が望ましい。

尚、テーブルＴ１に示した用途１〜用途１３に限定されることはない。例えば、酸素不足が原因とされるアンチエイジング用途、スポーツ用途、美容用途、エステ用途、セラピー用途、および医療用途等その他の非常に広範な用途および分野において応用が可能である。

［動作］
図３を用いて上記構成の濃縮酸素発生装置１Ａの濃縮酸素発生処理について説明する。図３は、第１実施形態に係る濃縮酸素発生処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、ユーザがタッチパネル１８に表示された用途１８ａと噴出周波数１８ｂとを操作したことにより、図２に示した噴出周波数３．０［Ｈｚ］と、この噴出周波数に適合する用途１３のうちの「腹痛」とが選択された場合を一例に挙げて説明する。

ステップＳ１１において、コントローラ１７のコンプレッサ制御部１７２は、制御信号ＣＳ１１をコンプレッサ１１に送信し、外部からの空気をコンプレッサ１１内に送り込み、送り込んだ空気を圧縮して所定の圧縮空気を生成するように、コンプレッサ１１を制御する。

ステップＳ１２において、コントローラ１７は、コンプレッサ１１により生成された圧縮空気の温度を、例えば室温程度まで冷却するようにクーラ１２を制御する。

ステップＳ１３において、コントローラ１７は、所定の温度まで冷却された圧縮空気中の水分等の不要な成分を取り除くようにドレインセパレータ１３を制御する。

ステップＳ１４Ａにおいて、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１は、一方の吸着筒１４Ａに圧縮空気を導入し、導入された圧縮空気中の窒素等を吸着材１４１Ａにて取り除いて酸素を濃縮し、濃縮した酸素をバッファタンク１５へ排出するように、電磁弁１６ａ，１６ｂ，１６ｅを制御する（吸着工程）。例えば図４Ａに示すように、電磁弁制御部１７１は、制御信号ＣＳａ，ＣＳｂにより吸着筒１４Ａの上流側および下流側の配管１０に設けられた電磁弁１６ａ，１６ｂを“開”状態とし、制御信号ＣＳｅにより排気口１１２へと連結するための電磁弁１６ｅを“閉”状態とする。上記制御により、吸着材１４１Ａが有する多数の細孔に圧縮空気中の白丸で示す窒素（Ｎ_２）を選択的に取り込んで、圧縮空気中の黒丸で示す酸素（Ｏ_２）の濃度を高くする。

ステップＳ１４Ｂにおいて、上記ステップＳ１４Ａの吸着工程と同時期に、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１は、他方の吸着筒１４Ｂ内の圧力を大気圧まで減圧し、吸着材１４１Ｂに吸着された窒素等を外部の大気に排出し、吸着材１４１Ｂを再生するように、電磁弁１６ｃ，１６ｄ，１６ｆを制御する（脱着工程）。例えば同図４Ａに示すように、電磁弁制御部１７１は、制御信号ＣＳｃ，ＣＳｄにより、吸着筒１４Ｂの上流側および下流側の配管１０に設けられた電磁弁１６ｃ，１６ｄを“閉”状態とし、制御信号ＣＳｆにより排気口１１２へと連結するための電磁弁１６ｆを“開”状態とする。上記制御により、吸着材１４１Ｂの多数の細孔に吸着された白丸で示す窒素（Ｎ_２）を排気口１１２から外部へ排出し、再び窒素が吸着できる状態まで吸着材１４１Ｂを再生させる。

ここで、上記吸着工程および脱着工程は、吸着筒１４Ａ，１４Ｂの間で、例えば数十秒等の所定の時間の間隔で交互に繰り返して行われる。例えば図４Ｂに示すように、コントローラ１７は、図４Ａの状態から所定の時間が経過すると、吸着工程を吸着筒１４Ｂで行い、脱着工程を吸着筒１４Ａで行うように、同様の動作を切り替えて実行する。

ステップＳ１５において、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１は、バッファタンク１５に連結する接続口１１１を介して、噴出口１４０から酸素ガスを噴出する際に、テーブルＴ１を参照し、制御信号ＣＳｇにより電磁弁１６ｇの開閉を周期的に制御し、酸素ガスの噴出周波数を制御する。例えば図４Ａおよび図４Ｂに示すように、電磁弁制御部１７１は、電磁弁１６ｇの“開”状態および“閉”状態の単位時間あたりの開閉回数を３回（３［Ｈｚ］）と制御する。このように電磁弁１６ｇの周期を制御することで、電磁弁１６ｇの周期に対応して、ユーザにより設定された噴出周波数３［Ｈｚ］を噴出口１４０から噴出する酸素ガスに与える。

ステップＳ１６において、コントローラ１７は、例えばスイッチ１９が操作されたことにより電源オフの信号が通知されたか否か等に基づいて、この処理を終了するか否かを判定する。例えば電源オフの信号が通知された等、ステップＳ１６の条件を満たす場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、コントローラ１７は、この処理を終了する。一方、ステップＳ１６の条件を満たさない場合（Ｓ１６でＮｏ）、コントローラ１７は、上記ステップＳ１１〜Ｓ１５を繰り返す。

［作用効果］
以上のように、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａは、酸素ガスに噴出周波数を与えるための電磁弁（第１電磁弁）１６ｇを備え、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１により電磁弁１６ｇの開閉を周期的に制御し、噴出口１４０から噴出する酸素ガスの噴出周波数を制御する（図１、図３）。このように、種々の用途に適合する噴出周波数を酸素ガスに与えることで、種々の用途に適合する酸素ガスを発生させることができる。

第１実施形態と比較して、例えば、単に酸素ガスを一定の強度で噴出させるだけの濃縮酸素発生装置では、酸素吸引のための酸素ガス等の非常に限られた用途および分野しか発生した酸素ガスを用いることができず、利便性の向上に寄与することは困難である。

これに対して、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａによれば、幅広い用途に適合した噴出周波数を酸素ガスに与えることができる。例えば、図５の左側に示すように、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａによれば、単位時間ＴＵ１において、例えば「腹痛」等を含む用途１３に適合した噴出周波数３．０［Ｈｚ］を酸素ガスに与えることができる。具体的には、時刻ｔ１からｔ２の間、時刻ｔ３からｔ４の間、時刻ｔ５からｔ６の間の各時間においては、電磁弁１６ｇが“開”状態であるため、例えば約０．２［ＭＰａ］程度の強度（圧力）Ｉ１の高濃度の酸素ガスを噴出させる。一方、時刻ｔ２からｔ３の間、時刻ｔ４からｔ５の間、時刻ｔ６からｔ７の間の各時間においては、電磁弁１６ｇが“閉”状態であるため、酸素ガスの噴出強度（圧力）は実質的に０気圧となり、酸素ガスは実質的に外部へ噴出されない。さらに、例えば、図５の右側に示すように、同様にして、噴出周波数を切り替え、単位時間ＴＵ１において、例えば「筋肉痛と損傷」等を含む用途４に適合した噴出周波数１．０［Ｈｚ］を酸素ガスに与えることも容易に切り替え可能である。

しかも、酸素ガスの噴出周波数を制御するための電磁弁１６ｇは、噴出部１３０の先端部であって噴出口１４０の近傍に設けられる。そのため、発生させた噴出周波数を減衰させることなくより確実に患部に伝えることができるため、より確実な効果が期待できる。

このように、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａによれば、発生させた酸素ガスに周期的に密な部分と疎な部分とを間欠的に与えることで、酸素ガスを使用する用途および分野を拡大できる。例えば、図２に示したテーブルＴ１には、酸素不足が原因とされるアンチエイジング用途、スポーツ用途、美容用途、エステ用途、セラピー用途、および医療用途等の３００以上の非常に広範な用途および分野を示すことが可能である。その結果、ユーザの生活の質の向上に貢献でき、利便性を向上することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、図６および図７を用い、第２実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｂについて説明する。この説明において、上記第１実施形態と実質的に重複する部分の詳細な説明は省略する。

［構成］
図６を用いて第２実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｂの全体構成について説明する。図６は、第２実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｂの一例を示すブロック図である。図６に示すように、濃縮酸素発生装置１Ｂは、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａと比較して、セーフティー電磁弁１６ｈおよび圧力センサ３０を更に備える。

セーフティー電磁弁（第２電磁弁）１６ｈは、バッファタンク１５と圧力開放口１１３との間に設けられ、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１からの制御信号ＣＳｈに従って、その開閉状態が制御される。ここでは、セーフティー電磁弁１６ｈは、バッファタンク１５の上流側の配管１０と圧力開放口１１３との間に設けられる。

圧力センサ３０は、バッファタンク１５内の上流側に設けられ、バッファタンク１５内の圧力を検知する。尚、圧力センサ３０は、バッファタンク１５内に限定されず、配管１０の所定の位置に配置することが可能である。

その他の構成は、第１実施形態と実質的に同様であるため、その詳細な説明を省略する。

［動作］
図７を用いて第２実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｂの濃縮酸素発生処理について説明する。

ステップＳ１１〜Ｓ１５において、コントローラ１７は、上記第１実施形態と同様の動作を行う。

ステップＳ２１において、コントローラ１７は、複数の噴出周波数のうちのある噴出周波数（第１噴出周波数）から別の周波数（第２噴出周波数）へ変更させる過渡期において、圧力センサ３０が検知する圧力が所定の閾値を超えるか否かを判定する。例えば、図２に示したテーブルＴ１において、噴出周波数を０．５［Ｈｚ］から３．０［Ｈｚ］まで増大するように切り替える場合を一例に挙げる。この場合、電磁弁制御部１７１は、噴出周波数が０．５［Ｈｚ］から３．０［Ｈｚ］まで増大するように変更させる過渡期において、圧力センサ３０が検知するバッファタンク１５内の圧力が所定の閾値を超えるか否かを判定する。圧力センサ３０が検知するバッファタンク１５内の圧力が所定の閾値未満の場合（Ｓ２１でＮｏ）、コントローラ１７は処理を上記ステップＳ１６へ進める。

圧力センサ３０が検知するバッファタンク１５内の圧力が所定の閾値を超える場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、ステップＳ２２において、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１は、制御信号ＣＳｈによりセーフティー電磁弁１６ｈを“開”状態とし、バッファタンク１５内の酸素ガスを圧力開放口１１３から外部へ放出する。これにより、バッファタンク１５内の圧力を、外部の大気圧まで減圧させる。尚、この際、セーフティー電磁弁１６ｈを内部の配管１０に設け、バッファタンク１５内の酸素ガスを装置１Ｂの内部に開放してもよい。

さらに、図示は省略するが、圧力センサ３０が検知するバッファタンク１５内の圧力が所定の閾値を超える場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、ステップＳ２２に続き、コントローラ１７のコンプレッサ制御部１７２は、制御信号ＣＳ１１を送信してコンプレッサ１１の動作を一時停止または低下させてもよい。

その他の動作は、上記第１実施形態と実質的に同様であるため、その詳細な説明を省略する。

［作用効果］
第２実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｂの構成および動作によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、第２実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｂは、バッファタンク１５に設けられるセーフティー電磁弁１６ｈと、バッファタンク１５内の圧力を検知する圧力センサ３０とを備える（図６）。電磁弁制御部１７１は、ある第１噴出周波数から別の異なる第２噴出周波数へ変更させる過渡期（例えば、０．５［Ｈｚ］から３．０［Ｈｚ］）において、圧力センサ３０が検知する圧力が所定の閾値を超えたと判定する場合、セーフティー電磁弁１６ｈを開放し、バッファタンク１５内の酸素ガスを圧力開放口１１３から外部へ放出する（図７のＳ２１，Ｓ２２）。これにより、バッファタンク１５内の圧力を、外部の大気圧まで減圧させる。

そのため、例えば噴出周波数が０．５［Ｈｚ］から３．０［Ｈｚ］まで増大するように変更させる噴出周波数の変化の過渡期において、バッファタンク１５および配管１０等が破損することを未然に防止することができる。その結果、信頼性を更に向上できる点で有利である。

加えて、圧力センサ３０が検知するバッファタンク１５内の圧力が所定の閾値を超える場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、ステップＳ２２に続き、コントローラ１７のコンプレッサ制御部１７２は、コンプレッサ１１の動作を一時停止または低下させる。これにより、バッファタンク１５および配管１０等が破損することを未然に防止することができることに加え、コンプレッサ１５の無駄な動作をなくし、消費電力を低減することができる。

尚、ここでは、噴出周波数が増大する変化の過渡期を一例に挙げたが、これに限定されない。例えば噴出周波数が３．０［Ｈｚ］から０．５［Ｈｚ］等のように、噴出周波数が減少するように変更する過渡期においても、同様の作用効果を得ることができることは勿論である。

（第３実施形態）
次に、図８乃至図１１を用い、第３実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｃについて説明する。この説明において、上記第１実施形態と実質的に重複する部分の詳細な説明は省略する。

［構成］
図８を用いて第３実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｃの全体構成について説明する。図８は、第３実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｃの一例を示すブロック図である。図８に示すように、濃縮酸素発生装置１Ｃは、第１実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ａと比較して、複数の配管１０ａ〜１０ｃと、複数の電磁弁１６ｉａ〜１６ｉｃと、ＲＯＭ２０ａに格納されたテーブルＴ２とを更に備え、タッチパネル１８上に噴出強度（圧力）１８ｃおよび噴出量１８ｄが更に操作可能であるように表示される。

複数の配管１０ａ〜１０ｃは、バッファタンク１５の下流側とフィルタ１５１との間を連結し、その径が順次大きくなるように構成される。

複数の電磁弁１６ｉａ〜１６ｉｃは、上記複数の配管１０ａ〜１０ｃにそれぞれ設けられる。コントローラ１７は、制御信号ＣＳ１６ｉにより、電磁弁１６ｉａ〜１６ｉｃのうちのいずれかを選択（“開”状態）とし、その他を非選択（“閉”状態）とする。ここでは、電磁弁１６ｉｂが選択（“開”状態）され、酸素ガスの経路が配管１０ｂである場合を例示している。このように、酸素ガスが通過する経路を制御することで、酸素ガスの噴出強度（圧力）を制御する。

図９に示すように、テーブルＴ２には、複数の用途と当該複数の用途に対応する複数の酸素ガスの噴出強度（圧力）、噴出量、および噴出部の認識情報とが更に関連付けて示される。例えば、用途１と噴出周波数１０１Ｈ（０．５［Ｈｚ］）、噴出強度１０１Ｉ、噴出量１０１Ｖ、噴出部１３０ｂの各認識情報とが関連付けて示される。

タッチパネル１８上には、例えば上記テーブルＴ２に示される現在実行中の酸素ガスの噴出強度１８ｃおよび噴出量１８ｄが更に表示される。これにより、ユーザはタッチパネル１８上に表示される上記酸素ガスの噴出強度１８ｃおよび噴出量１８ｄを操作することにより、これらを更に選択することが可能である。

その他の構成は、第１実施形態と実質的に同様であるため、その詳細な説明を省略する。

［動作］
第３実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｃの濃縮酸素発生処理は、以下の点で、第１実施形態と相違する。この説明において、図面の参照を省略する。

ステップＳ１５において、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１は、噴出部１３０から外部へ酸素ガスを噴出する際に、テーブルＴ２を参照し、制御信号ＣＳｇにより電磁弁１６ｇの開閉および開度を制御し、噴出する酸素ガスの噴出周波数Ｈおよび噴出量（流量）Ｖを制御する。例えば、電磁弁制御部１７１は、電磁弁１６ｇの開閉および開度を周期的に制御することで、酸素ガスの噴出量（流量）Ｖを約０〜６［Ｌ／ｍｉｎ］程度の範囲で制御することが可能である。

さらに、同ステップＳ１５において、コントローラ１７の電磁弁制御部１７１は、制御信号ＣＳ１６ｉにより電磁弁１６ｉａ〜１６ｉｃを制御して、酸素ガスが通過する経路である配管１０ａ〜１０ｃのいずれかを選択することで、噴出する酸素ガスの強度（圧力）Ｉを制御する。

その他の動作は、上記第１実施形態と実質的に同様であるため、その詳細な説明を省略する。

［作用効果］
第３実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｃの構成および動作によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、第３実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｃは、ＲＯＭ２０ａに格納されたテーブルＴ２を更に備え、タッチパネル１８上で噴出強度１８ｃおよび噴出量１８ｄが更に操作可能であるように表示される（図８、図９）。

上記構成において、コントローラ１７は、噴出口１４０から酸素ガスを噴出する際に、テーブルＴ２を参照し、電磁弁１６ｇの周期的な開閉および開度を制御して、噴出する酸素ガスの噴出周波数Ｈおよび噴出量（流量）Ｖを制御し、さらに制御信号ＣＳ１６ｉにより電磁弁１６ｉａ〜１６ｉｃを制御して酸素ガスが通過する経路である配管１０ａ〜１０ｃのいずれかを選択することで、噴出する酸素ガスの強度（圧力）Ｉを制御する。

そのため、噴出する酸素ガスに与える噴出周波数Ｈを任意に制御できるだけでなく、噴出する酸素ガスの強度（圧力）Ｉおよび噴出量Ｖをも任意に制御することが可能となり、利便性を更に向上することができる。

例えば、図１０に示すように、酸素ガスが通過する経路を配管１０ｂに比べてより径が大きい配管１０ｃに切り替えることで、用途１３に適合した噴出周波数３．０［Ｈｚ］を酸素ガスに与えることに加え、かつ０．２［ＭＰａ］程度の噴出強度Ｉ１から半分程度まで低減させた０．１［ＭＰａ］程度の噴出強度Ｉ０の酸素ガスを生成することが可能となる。

さらに、図１１に示すように、酸素ガスが通過する経路を配管１０ｂに比べてより径が小さい配管１０ａに切り替えることで、用途１０に適合した噴出周波数２．０［Ｈｚ］を酸素ガスに与えることに加え、噴出強度Ｉ１より増大させた噴出強度Ｉ２、かつ噴出量Ｖ０より増大させた噴出量Ｖ２の酸素ガスを生成することが可能となる。

（第４実施形態）
次に、図１２乃至図１４を用い、第４実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｄについて説明する。この説明において、上記第１実施形態と実質的に重複する部分の詳細な説明は省略する。

［構成］
図１２を用いて第４実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｄの全体構成について説明する。

図１２に示すように、濃縮酸素発生装置１Ｄは、噴出部１３０を複数の人数で使用可能であるように構成される。具体的には、チューブ１２０を共通として、それぞれが複数の噴出部１３０ａ〜１３０ｃを含む複数の噴出部１３０Ａ〜１３０Ｃが接続されている。

図１２のテーブルＴ２には、図９と同様に、複数の用途と複数の噴出周波数、噴出強度、噴出量、噴出部１３０、および当該装置１Ｄを使用する人数とが関連付けて示される。また、タッチパネル１８上には、噴出部１３０ａ〜１３０ｎに対応して噴出部１８ｅおよび人数１８ｇが選択可能に表示される。

［動作］
図１３を用いて第４実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｄの濃縮酸素発生処理について説明する。濃縮酸素発生処理は、以下の点で上記第１実施形態と相違する。

ステップＳ３１において、上記ステップＳ１４Ａ，Ｓ１４Ｂの後に続いて、コントローラ１７は、テーブルＴ２を参照し、タッチパネル１８上に指定された用途に適合する噴出部１３０を装着する旨の指示を表示させる。例えば、図１４に示すように、ユーザが用途１３のうちの「腹痛」を選択した場合、タッチパネル１８の用途１８ａには、選択された「腹痛」が表示される。この場合、コントローラ１７は、テーブルＴ２を参照し、当該選択された「腹痛」に適合する噴出周波数３．０［Ｈｚ］、噴出強度２．０［ＭＰａ］、および噴出量５．０［Ｌ／ｍｉｎ］が選択され、選択したものが表示部１８上に表示される。加えて、コントローラ１７は、タッチパネル１８上に指定された用途１３のうちの「腹痛」に適合する噴出部１３０ｂであるトリプル注入型プローブ１８ｅを装着する旨の指示として、“装着してください”とのメッセージ１８ｆをタッチパネル１８上に表示させる。

ステップＳ３２において、コントローラ１７は、ステップＳ３１において選択された噴出部１３０に適用可能な人数を表示する。

ステップＳ３３において、コントローラ１７は、選択された噴出部１３０および使用可能な人数に合わせて、噴出部１３０から外部へ酸素ガスを噴出する際に、酸素ガスの噴出周波数Ｈ、噴出強度Ｉ、噴出量Ｖを同様に制御する。

［作用効果］
第４実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｄの構成および動作によれば、上記第１乃至第３実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、第４実施形態に係る濃縮酸素発生装置１Ｄのコントローラ１７は、テーブルＴ２を参照して噴出部１３０から体の所定部分に注入する酸素ガスの噴出周波数、噴出強度、および噴出量のうちの少なくとも１つを切り替えて制御する（図１２、図１３）。これにより、噴出部１３０に応じた最適な酸素ガスの噴出周波数Ｈ、噴出強度Ｉ、および噴出量Ｖを選択することができる。そのため、より高い酸素ガスの注入効果が期待できる。

加えて、コントローラ１７は、タッチパネル１８上に指定された用途に適合する噴出部１３０を装着する旨の指示として、“装着してください”とのメッセージ１８ｆをタッチパネル１８上に表示させる（図１４）。これにより、ユーザの用途に適合した噴出部１３０が正しく選択され、用途に適合した酸素ガスの噴出周波数、噴出強度、噴出量、および噴出部１３０が選択され、酸素ガスの注入効果を最大限化することが可能である。

しかも、コントローラ１７は、噴出部１３０から外部へ酸素ガスを噴出する際に、選択された使用可能な人数に合わせて、酸素ガスの噴出周波数Ｈ、噴出強度Ｉ、噴出量Ｖを同様に制御する。そのため、複数の人数であっても発生させる酸素ガスの噴出周波数Ｈ、噴出強度Ｉ、噴出量Ｖを所望の値に制御することができ、複数の人数で同時に濃縮酸素発生装置１Ｄを利用することができるため、利便性を更に向上できる。

（変形例）
本実施形態で示した構成や動作に限定されず、必要に応じて変形可能であることは勿論である。

例えば、本実施形態では、２つの吸着筒１４Ａ，１４Ｂを備える構成を一例に示したが、この構成に限定されない。バッファタンク１５に十分な高濃度酸素が蓄積される場合には、単一の吸着筒１４１を備える構成であってもよい。

また、酸素ガスの噴出強度（圧力、速度でもよい）を制御する構成としては、本実施形態に示した構成に限定されない。例えば、コントローラ１７のコンプレッサ制御部１７２が制御信号ＣＳ１１をコンプレッサ１１に送信し、コンプレッサ１１の圧力駆動を制御し、酸素ガスの噴出強度を制御してもよい。

さらに、濃縮酸素発生装置１Ａ〜１Ｄは、必要に応じて医療器具としても適用可能である。上記各実施形態に開示された内容を組み合わせた構成および動作等についても同様に適用可能であることは勿論である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (6)

1. 外部から吸引した空気を圧縮するコンプレッサと、
   前記コンプレッサで圧縮された圧縮空気を内部に導入し、前記圧縮空気中の窒素を吸着材により吸着して酸素ガスを生成する生成部と、
   前記生成部から生成された酸素ガスの圧力を調整する圧力調整部と、
   前記圧力調整部により圧力が調整された酸素ガスの噴出を制御する電磁弁と、
   選択された噴出部を連結するための連結部と、
   前記電磁弁の開閉を制御し、前記連結部に連結された前記噴出部の噴出口から噴出される前記酸素ガスの噴出周波数を制御する制御部と、
   を具備し、
   前記制御部は、第１用途と、第１噴出周波数と、前記連結部に連結可能な第１噴出部の識別情報との関連付け、および、第２用途と、第２噴出周波数と、前記連結部に連結可能な第２噴出部の識別情報との関連付けに基づいて、前記第１用途と前記第２用途のうち指定された用途に対応する噴出周波数を実現するように、前記電磁弁を制御し、前記指定された用途に対応する噴出部の識別情報の表示制御を実行し、
   前記第１噴出部は、単一の前記噴出口を持つシングル型噴出部であり、
   前記第２噴出部は、スプレー型の噴出部であり、
   前記第１噴出部および前記第２噴出部のそれぞれは、前記酸素ガスを体の表面から内部へ浸透させるための噴出口と、前記電磁弁とを備える、
   濃縮酸素発生装置。
2. 前記第２噴出部は、所定の溶液とともにスプレー状に前記酸素ガスを噴出する、
   請求項１の濃縮酸素発生装置。
3. 前記第１噴出部および前記第２噴出部のそれぞれは、筋肉痛、筋肉損傷、筋肉硬直、腱筋障害のうちの少なくとも１つの患部に対して前記酸素ガスを浸透させる機器である、
   請求項１又は請求項２の濃縮酸素発生装置。
4. 前記制御部は、前記第１用途と、前記第１噴出周波数と、第１噴出量と、前記第１噴出部の識別情報との関連付け、および、前記第２用途と、前記第２噴出周波数と、第２噴出量と、前記第２噴出部の識別情報との関連付けに基づいて、前記指定された用途に対応する前記噴出周波数および前記指定された用途に対応する噴出量を実現するように、前記電磁弁の開閉および開度を制御する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項の濃縮酸素発生装置。
5. 前記制御部は、前記第１用途と、前記第１噴出周波数と、第１噴出強度と、前記第１噴出部の識別情報との関連付け、および、前記第２用途と、前記第２噴出周波数と、第２噴出強度と、前記第２噴出部の識別情報との関連付けに基づいて、前記指定された用途に対応する噴出強度を実現するように、前記圧力調整部を制御する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項の濃縮酸素発生装置。
6. 前記圧力調整部と連結された複数の配管を更に具備し、
   前記制御部は、前記第１用途と、前記第１噴出周波数と、第１噴出強度と、前記第１噴出部の識別情報との関連付け、および、前記第２用途と、前記第２噴出周波数と、第２噴出強度と、前記第２噴出部の識別情報との関連付けに基づいて、前記指定された用途に対応する噴出強度を実現するように、前記複数の配管の中から前記圧力調整部により圧力が調整された前記酸素ガスが通過する配管を選択する、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項の濃縮酸素発生装置。

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