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JP2005046254A - 酸素濃縮器 - Google Patents

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JP2005046254A
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Hironori Koga
裕規 古賀
Hideaki Kubota
秀明 窪田
Hiroaki Magata
博昭 曲田
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Fukuda Denshi Co Ltd
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Fukuda Denshi Co Ltd
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Abstract

【課題】酸素濃縮器本体から離れた場所でも、酸素濃縮器の異常発生を知ることが可能な酸素濃縮器を提供すること。
【解決手段】酸素濃縮器本体10の外部に接続された遠隔報知部160を設ける。遠隔報知部160は、酸素濃縮器本体に有線又は無線、或いは電話回線を通じて接続され、酸素濃縮器の異常発生時に本体から供給される信号又はコマンドに基づいて光や音によって異常発生を報知する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素濃縮器に関し、特に在宅医療に用いられる酸素濃縮器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、呼吸器疾患の在宅療法において、医療用酸素濃縮器が広く用いられている。このような酸素濃縮器には様々な形式のものが存在するが、現在はゼオライトなどの吸着剤を用い、大気中の窒素を吸着することにより酸素濃度の高い酸素富化空気(以下、酸素ガスという)を生成する吸着式の酸素濃縮器が一般的に用いられている。酸素濃縮器で生成した酸素ガスは、酸素濃縮器に接続されるカニューラやマスクによって、患者の鼻孔や口腔に供給される。
【0003】
このような酸素濃縮器においては、例えば酸素濃度の低下などの異常を検知し、使用者にランプやブザーと言った視覚的、聴覚的な警報機能を有しているのが一般的である。そして、在宅治療に用いられることが多く、使用者が通常医療関係者でないこと、また高齢の使用者も多数存在することを鑑み、異常が発生した場合には、その内容と対処方法を誤り無く認識できるように考慮されている。
【0004】
例えば、特許文献1には、運転中に発生した各種異常内容とその発生時期を個々に表示することで、どの部分がどのような異常状態であるのかをわかりやすくした酸素濃縮器が提案されている。
また、特許文献2には、発生した異常を絵と文字を用いて表すことで、異常の内容と必要な対処をより理解しやすくした酸素濃縮器が提案されている。
【0005】
【特許文献1】特開2001−46504
【特許文献2】特開2001−95920
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1及び2に開示されるような従来の酸素濃縮器においては、表示やブザー等による警報が装置本体において行われていた。従って、警報は酸素濃縮器の使用者には認識されるが、例えば別の部屋や外出中の家族や介護者には伝わらない。上述のように、酸素濃縮器の使用者は呼吸器疾患の患者であり、さらに高齢であるなど、身体を自由に動かすことが困難な場合も十分考えられる。このような場合、警報がなされても使用者本人ではどうする事も出来ないことがありうる。
【0007】
警報がなされたにもかかわらず、自分で対処できない場合、使用者が受けるストレスは非常に大きいものと考えられ、また酸素濃度の低下が発生した場合などは、異常状態を長期間報知しておくことは望ましくない。しかしながら、従来の酸素濃縮器においては警報を装置本体から離れた場所に報知する手段がなく、家族や介護者が来るのをただ待つしかなかった。
【0008】
本願発明はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、異常が発生した場合、それを装置本体から離れた場所に報知可能な酸素濃縮器を提供することをその主な目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、大気を原料ガスとして大気よりも酸素濃度の高い酸素ガスを生成、供給する酸素濃縮器であって、本体と、当本体外部に接続される遠隔報知部とから構成され、本体が、酸素ガスの供給が正しく行われていないことを検出する異常検出手段と、異常検出手段が異常を検出した場合、それを報知する報知手段と、異常検出手段が異常を検出した場合、それを遠隔報知部において報知するための制御情報を生成し、遠隔報知部に出力する制御手段とを有することを特徴とする酸素濃縮器に存する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
■《第1の実施形態》
(酸素濃縮器の構成)
図1は本発明の第1の実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示すブロック図である。
本実施形態に係る酸素濃縮器は、本体10と本体10に接続された遠隔報知部160とから構成される。コントロール基板210は酸素濃縮器の制御に係る部品が実装された基板であり、電源供給状態を検出する電源供給検出回路211と、製品タンク228に蓄積されている酸素ガス圧を検出する圧力トランスジューサ212、及び不図示の内蔵ROMに記憶されている制御手順に従って各構成の動作制御及び各異常検出センサの異常検出、異常報知制御を司るCPU213等が実装されている。
【0011】
また、吸気フィルター221は例えばHEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルター等から構成され、酸素ガスの原料ガスとしての空気取り入れ口に配設されて、空気中のゴミやチリなどを除去する。エアーコンプレッサ222は吸気フィルター221を通過した空気を所定圧に圧縮して出力するとともに、吸着塔225、226からの排気を行う真空ポンプとしても機能する。電磁弁223はエアーコンプレッサ222よりの圧縮空気を吸着塔225、226に送り込むかあるいは排気マフラー224を介して外部に放出するかを制御するために設けられている。排気マフラー224はエアーコンプレッサ222の出力する圧縮空気を吸着塔225、226へ供給しない場合などに用いられる排気口である。
【0012】
吸着塔(シープヘッド)225、226は圧縮空気から酸素以外の成分を選択的に吸着することにより酸素濃度の高いガスを生成するものであり、例えば窒素の吸着剤が封入されている。吸着塔225、226内に封入する吸着剤としては例えばゼオライト系吸着剤等を用いることができる。なお、図1の例では2つの吸着塔を用いる構成を示しているが、吸着塔の数は1本でも、3本以上であっても良い。
【0013】
CPU213は、電磁弁223を切り替えるとともにエアーコンプレッサ222を制御し、吸着工程ではコンプレッサ222を吸着塔225、226への圧縮空気の供給源として動作させ、脱着再生工程では吸着塔225、226内の吸着剤に吸着した窒素等を大気中に排出する真空ポンプとして動作させる。更に、コンプレッサ222を作動させる時間も制御することができる。吸着塔225、226の一方を吸着工程に、他方を脱着再生工程に用いるように電磁弁223とコンプレッサ222を制御することで、効率よく、かつ安定した酸素ガスの生成が可能になる。
【0014】
また、電磁弁227は、コンプレッサ222を吸着工程における圧縮空気供給源として作動させる際に、酸素ガスを製品タンク228方向のみに通過させる一方向弁として作動する。製品タンク(保持タンク)228は、吸着塔225、226で生成した酸素ガスを蓄積するために設けられる。
【0015】
圧力調整器230は製品タンク228に高圧で蓄積された酸素ガスを、使用者への供給に適した圧力で加湿器110に供給する様に圧力調整する。製品タンク228の出力ラインには圧力トランスジューサ212が接続され、製品タンク228からの酸素ガス圧を検出して、CPU231へ出力している。
【0016】
酸素濃度センサ231は、供給される酸素ガスの酸素濃度を検出し、結果をCPU231へ出力する。流量設定器232は使用者が操作する操作部180に設けられた流量設定ボタン(図示せず)等の設定に従った流量で酸素ガスを加湿器110に供給する。ゼオライト系吸着剤に代表される吸着剤では水分も吸着するため、製品タンク228から供給される酸素ガスは乾燥したものであることが多い。乾燥した状態で酸素ガスを使用者の鼻や口に供給すると、鼻や口の内部が乾燥してしまうため、加湿器110で適当な湿度を与えてから使用者に供給する構成が一般的である。
【0017】
流量センサ241はカニューラに代表される、酸素ガスを酸素濃縮器から使用者の口や鼻へ導くための供給器具が接続される酸素出口250近傍に設けられ、実際に酸素濃縮器から流出する酸素ガスの流量を検出してCPU231へ出力する。酸素ガスの流量はCPU231によってLED表示器や液晶表示器を有する表示部150に表示される。
【0018】
また、圧力監視用トランスジューサ242は酸素出口コネクタ250近傍の酸素ガス圧力を検出してCPU231へ出力する。酸素出口コネクタ250は酸素濃縮器で生成した酸素ガスが出力する吐出口である。この酸素出口コネクタ250にはカニューラ又は延長チューブが装着され、例えばカニューラが途中で折れ曲がって流路を閉塞したような場合には、圧力監視用トランスジューサ242の検出圧力が高くなり、カニューラ閉塞異常を検出することが可能である。
【0019】
表示部150は例えばLED表示、液晶表示が可能であり、装置の運転状況や異常発生有無及び内容などを表示する。また、表示部150にはスピーカー等の音声出力装置が含まれていても良い。表示部150における視覚的、聴覚的な出力は、CPU231の制御によって行われる。
【0020】
遠隔報知部160は、コントロール基板210に直接、もしくは図示しないコネクタ等を介して電気的に接続され、CPU231が出力する警報を装置本体10から離れた場所で報知する。
【0021】
操作部180は例えばロータリースイッチやボタン等を含み、使用者が酸素濃縮器に対して指示を与えるために用いられる。CPU231は操作部180の操作に応じて酸素濃縮器の動作を制御する。
【0022】
(遠隔報知部160の構成)
図2は遠隔報知部160の構成例を示すブロック図である。
図2(a)は警報を視聴覚的に報知する出力機能のみを遠隔報知部160に持たせた最も簡単な構成例を示し、具体的には光によって警報を報知するための発光部161〜163と、音声によって警報を報知するためのスピーカ(又はブザー)164を有している。なお、本明細書において説明する遠隔報知部160は3つの発光部161〜163を有するが、遠隔報知部160が有する発光部の数は任意である。
【0023】
また、光や音以外の方法、例えば振動といった方法で警報を報知するための機構(バイブレータ等)を有していても良い。インジケータ169は本体10との接続が正しく行われているか、また遠隔報知部160が独立した電源供給を必要とする場合には、電源が正常に供給されているかを表す。例えば本体10から信号が正しく来ており、電源電圧も正常である場合に点灯するLEDによって構成することができる。例えば、電源回路の電源電圧と本体10からの信号とを入力とする論理ゲート(例えばANDゲート)の出力によってインジケータ169を点灯させる。
【0024】
遠隔報知部160と本体10との接続は、例えば一般的にコンピュータ装置とその周辺装置とを接続するために用いられるようなインタフェースによって行うことができる。具体的には、RS−232C、RS−442C、USB、IEEE1394、10/100/1000BASE−T等を例示することができる。また、後述するように、有線接続のみならず、IEEE802.11x、Blurtoothを代表とする無線通信や、移動電話網、固定電話網、インターネット等の通信網を介しても接続可能である。
【0025】
遠隔報知部160が図2(a)の構成を有する場合、CPU231は検出した異常状態から遠隔報知部160においてどのように報知を行うかを決定し、決定に従って発光部161〜163を発光させるための信号と、スピーカ164から出力する音声又はブザー164を鳴動させる信号を直接発光部161〜163とスピーカ/ブザー164に供給する。また、インジケータ169に対する信号供給を制御することで、インジケータ169もまた警報報知に使用することができる。
【0026】
検出された異常状態と、遠隔報知部160でどのような報知を行うかとの対応は、例えば、異常Aの場合は発光部161を点滅させ、スピーカ164からは音声メッセージ1を出力する、異常Bの場合は発光部162を点滅させ、スピーカ164から音声メッセージ2を出力する、異常Cの場合は全ての発光部を点滅させ、スピーカ164から音声メッセージ3を出力する、異常Dの場合は発光部163を点滅させ、スピーカ164を鳴動させる(言葉ではなく音のみを出力する)といったように、予め設定しておくことができる。
【0027】
異常の種別とその報知に用いる発光部の種類、数及び音声出力の有無、種類は任意に設定可能であるが、重大な異常(すぐには解消しない可能性がある異常や、使用者に与える影響が大きい可能性がある異常)と軽度な異常(比較的簡単に解消すると思われる異常や、すぐに対処しなくても問題のないと思われる異常)とが、使用者に直感的に理解可能なように決定することが好ましい。具体的には、重大な異常であるほど点灯/点滅させる発光部の数を多くしたり、点滅の周期を短くする、スピーカ/ブザー164の音量を大きくする、バイブレータを併用するなどが考えられる。
【0028】
また、異常報知の継続時間に応じて報知方法を変化させることも可能である。例えば比較的軽度な異常であり、すぐに対処しなくても問題のない異常報知をいつまでも続けるのは使用者に対して不快感を与えるおそれがあるし、遠隔報知部160が設置された場所に誰もいない場合にはその周囲に迷惑を与えるおそれがある。そのため、軽度な異常を報知する場合には、所定時間継続して音声出力による報知を行ったら、その後音声出力は周期的に出力するように制御すれば、異常が発生したことは確認可能で、かつ音声出力をし続けることによる不快感を軽減できる。
これらの設定内容や、メッセージ出力に必要な音声データ等は、例えばコントロール基板210に実装されるROM(図示せず)等の不揮発性記憶装置に記憶しておく。
【0029】
一方、図2(b)に示す様に、CPU231からは例えば異常状態を特定可能なコマンドのみを遠隔報知部160に送出し、上述した異常状態と具体的な報知との対応判別及び発光・音声出力制御処理を行うコマンド解析部165を遠隔報知部160に設けることも可能である。この場合、本体10と遠隔報知部160との接続状態を確認するため、周期的にコマンドを送受し、正常にコマンドの授受が完了していればコマンド解析部165がインジケータ169を点灯させる信号を出力する。この場合、上述の対応関係や、メッセージ出力に必要な音声データ等は、遠隔報知部160に実装されるROM(図示せず)等の不揮発性記憶装置に記憶しておき、コマンド解析部165が受信したコマンドに応じて必要なデータを読み出して使用する。
【0030】
図3に、遠隔報知部160の外観例を示す。
この例では、略方形上のベース160Bの略中央に円柱状の報知部160Aが設けられている。報知部160Aの上部には、例えば発光色が異なる発光部161〜163が配置されると共に、下方にはスピーカ/ブザー164が内蔵されている。このような遠隔報知部160を酸素濃縮器本体10が置かれた部屋とは別の部屋などに設置することにより、酸素濃縮器本体10と離れた場所でも異常の発生を知ることができる。また、報知部160Aの、スピーカ/ブザー164の上方には、インジケータ169が設けられている。
【0031】
(異常検出及び報知処理)
以上の構成を備える本実施形態の酸素濃縮器において検出可能な異常の種類の一例としては、圧力異常、カニューラ閉塞異常、電源異常、流量異常、酸素濃度異常等がある。なお、これら以外の異常を検出しても良いし、ここに列挙した異常を全て検出する形態に本発明が限定されるものでもない。
【0032】
圧力異常は、圧力トランスジューサ212が検出する、製品タンク228が供給する酸素ガス圧力が設定した圧力範囲を外れた時(正常範囲を外れた時)が該当する。原因としては例えばエアーコンプレッサ222の故障、電磁弁223、227の故障、配管の一部破損等が考えられ、容易に異常が解消されないことが予想される異常である。
【0033】
カニューラ閉塞異常は、圧力監視用トランスジューサ242により検出される圧力値が設定値(閉塞圧力)以上に上昇し、かつその状態が設定時間以上継続した時が該当する。原因としてはカニューラや延長チューブのねじれ、折れや、何かがカニューラやチューブの上に載っている場合等が考えられ、ねじれや折れを直したり、障害物を除去すれば異常が解消する可能性が高い。
【0034】
電源異常は、電源供給検出回路211により、装置に供給される電源電圧が設定した電圧(装置の各構成に異常をきたす電圧)より低下した時が該当し、警報表示165が点滅すると共に所定の警報音を出力し、処置表示部170の電源コンセントの絵表示177及び「電源」の文字表示178が表示される。原因としては電源コンセントが抜けた場合や停電、或いはブレーカ断等が考えられる。これらの原因でない場合には電源異常の可能性があり、電話連絡の必要がある。しかし、ほとんどの場合にはコンセントの抜けなどの簡単な処置で復旧する場合が多い。
【0035】
流量異常は、流量センサ241で検出される酸素ガスの流量が、流量設定器232により設定された値より所定割合以上減少した時が該当する。原因としては加湿器110がセットされていない場合や装着不良等が考えられる。
【0036】
酸素濃度異常は、酸素濃度センサ231による検出酸素濃度が設定した値より低下した時が該当する。原因としては例えば、コンプレッサ222の故障、吸着塔225、226の故障、電磁弁227、223の故障等が考えられ、容易に異常が解消されないことが予想される異常である。
【0037】
これらの異常が検出されると、CPU231は第1〜第3発光部161〜163及びスピーカ/ブザー164(さらに場合によってはインジケータ169)を駆動する駆動信号を生成する(遠隔報知部160が図2(a)の構成を有する場合)か、異常の種別に対応したコマンドを生成(遠隔報知部160が図2(b)の構成を有する場合)し、遠隔報知部160へ出力する。
【0038】
遠隔報知部160では、受信した信号もしくはコマンドに基づいて発光部161〜163、スピーカ/ブザー164(及び場合によってはさらにインジケータ169)を用いて警報を報知する。
なお、上述したように、CPU231が遠隔報知部160に加え、従来と同様に本体10が有する表示部150においても異常検出の報知を行うことは言うまでもない。
【0039】
このように、本実施形態によれば、酸素濃縮器本体から離れた場所においても酸素濃縮器の異常発生が確認できるため、使用者が身体の自由がきかない場合であっても家族や介護者が直ちに適切な対処を取ることが可能になる。
【0040】
■《第2の実施形態》
第1の実施形態においては、酸素濃縮器本体と遠隔報知部とが直接有線接続されている形態であり、基本的には使用者の自宅内における別の場所に遠隔報知部を設置するのに適した構成であった。これに対し、本実施形態においては、より遠くにおいても酸素濃縮器の異常発生を把握することが可能な構成を有する点を特徴とする。
【0041】
図4は、本発明の第2の実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示す図、図5は、本実施形態における遠隔報知部160の構成例を示す図である。第1の実施形態を示す図1と図4とを比較すると明らかなように、本実施形態は酸素濃縮器本体10と遠隔報知部160とが電話回線を介して接続されている点が異なる。
【0042】
そして、電話回線を介して通信を行うために、酸素濃縮器本体10及び遠隔報知部160にはモデム/TA240及び166がそれぞれ設けられている。本実施形態では、電話回線を通じて酸素濃縮器本体10と遠隔報知部160とが接続されるため、遠隔報知部160は図2(b)に対応したコマンド解析部165を有する構成を有する。
【0043】
本実施形態において、酸素濃縮器の異常発生が検出されると、CPU231は、モデム/TA240を用い、予め記憶した、遠隔報知部160に対応する発呼先に発呼する。その後、遠隔報知部160のコマンド解析部165とCPU231とは、電話回線を通じた周知のデータ通信プロトコルに基づいてコマンドをやりとりし、警報の報知を行う。
【0044】
このように、本実施形態によれば、自宅で発生した酸素濃縮器の異常発生を例えば家族の勤務先等に設置した遠隔報知部160で知ることが可能になる。この場合、異常発生を報知された家族は、介護者等に連絡したり、直接自宅に戻ることで、直ちに酸素濃縮器の異常発生に対処することが可能になる。
【0045】
■《他の実施形態》
第1の実施形態においては、遠隔報知部を酸素濃縮器本体に有線接続する場合を説明したが、無線によって接続することも可能である。この場合、遠隔報知部160は例えば図6に示すように第2の実施形態における構成においてモデム/TA166を無線基地局167とした構成とすればよい。また、酸素濃縮器本体においても同様にモデム/TA240を無線基地局とすればよい。
【0046】
なお、上述の実施形態においては、遠隔報知部を酸素濃縮器本体に対して1つのみ接続する形態について説明したが、1台の本体に対して複数の遠隔報知部を接続しても良い。また、複数の遠隔報知部160を接続する場合、有線接続する遠隔報知部と無線接続する遠隔報知部160とが混在していても良い。
【0047】
さらに、酸素濃縮器本体と遠隔報知部にマイクを設け、異常発生検出時にはこれらマイクを利用可能にするとともに、マイクの出力を相手側のスピーカ164から出力するように構成することもできる。このような構成によれば、異常発生検出時に酸素濃縮器本体と遠隔報知部を通じて使用者と家族又は介護者等とが会話でき、状況がより明確になると共に、使用者の不安を軽減することが可能になる。また、マイクだけでなく、少なくとも酸素濃縮器本体にカメラを設け、遠隔報知部160に表示部を設けてて使用者の映像を遠隔報知部で確認できるように構成することも可能である。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、酸素濃縮器の異常検出を本体と離れた場所で報知する遠隔報知部を有することにより、家族や介護者が酸素濃縮器本体から離れた場所にいても確実に異常発生を知ることが可能になり、異常発生が放置される可能性を大幅に減少することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る酸素濃縮器の遠隔報知部の構成例を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る酸素濃縮器の遠隔報知部の外観例を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る酸素濃縮器の構成例を示すブロック図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る酸素濃縮器の遠隔報知部の構成例を示す図である。
【図6】本発明の他の実施形態に係る酸素濃縮器の遠隔報知部の構成例を示す図である。

Claims (4)

  1. 大気を原料ガスとして大気よりも酸素濃度の高い酸素ガスを生成、供給する酸素濃縮器であって、
    本体と、当該本体外部に接続される遠隔報知部とから構成され、
    前記本体が、
    前記酸素ガスの供給が正しく行われていないことを検出する異常検出手段と、
    前記異常検出手段が異常を検出した場合、それを報知する報知手段と、
    前記異常検出手段が異常を検出した場合、それを前記遠隔報知部において報知するための制御情報を生成し、前記遠隔報知部に出力する制御手段とを有することを特徴とする酸素濃縮器。
  2. 前記遠隔報知部が、発光手段及び音声出力手段を有し、
    前記制御情報が、前記異常検出手段が検出した異常の種別に対応して予め定められた方法で前記発光手段及び前記音声出力手段を駆動することを特徴とする請求項1記載の酸素濃縮器。
  3. 前記遠隔報知部が、発光手段、音声出力手段及び制御情報解釈手段を有し、
    前記制御手段が、前記異常検出手段が検出した異常の種別を特定可能な情報を前記制御情報として生成し、
    前記制御情報解釈手段が、前記制御情報に対応する前記異常の種別を判別し、当該異常の種別に対応して予め定められた方法で前記発光手段及び前記音声出力手段を駆動することを特徴とする請求項1記載の酸素濃縮器。
  4. 前記遠隔報知部が、電話回線を介して前記本体と接続されるとともに、前記電話回線を介して前記制御情報を受信するための第1の変復調手段を有し、
    前記本体が、前記電話回線を介して前記制御情報を送信するための第2の変復調手段を有することを特徴とする請求項3記載の酸素濃縮器。
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JP2007068569A (ja) * 2005-09-02 2007-03-22 Ngk Spark Plug Co Ltd 酸素濃縮器
JP2008036349A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Sanyo Electric Industries Co Ltd 酸素濃縮ガス供給装置
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WO2024063041A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 帝人ファーマ株式会社 酸素濃縮装置

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