JP2013220280A - Breathing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、呼吸装置に関するものである。 The present invention relates to a respiratory apparatus.
本願出願人は、特許文献1において、顔面の一部又は全部を覆う面体と、面体に取り付けられた、吸気弁と排気弁と、吸気弁を介して前記面体内に外気を供給する電動ファンと、電動ファンに吸引される外気を濾過するフィルターと、面体に取り付けられた且つ吸気弁、排気弁を構成要素としない呼吸モニター装置と、呼吸モニター装置の検知信号に基づき呼吸に合わせて電動ファンの作動を制御する制御装置とを備え、呼吸モニター装置は、面体に形成された開口を覆うダイアフラムと、ダイアフラムに取り付けられた磁石と、磁石に対峙して面体に取り付けられたホール素子とを有することを特徴とする呼吸装置を提案した。
特許文献1の呼吸装置には、呼吸モニター装置が吸気弁、排気弁を構成要素としないので、吸排気に含まれる微細な塵埃や水滴がセンサーに付着し難く、センサーが汚れ難く、呼吸モニターの精度が経時低下し難いという利点がある。
In the patent document 1, the applicant of the present application is a face body that covers part or all of the face, an intake valve and an exhaust valve that are attached to the face body, and an electric fan that supplies outside air to the face body via the intake valve; A filter that filters outside air sucked into the electric fan, a respiration monitor device that is attached to a face piece and does not include an intake valve or an exhaust valve, and an electric fan that matches the respiration based on a detection signal of the respiration monitor device. A breathing monitor device having a diaphragm that covers an opening formed in the face piece, a magnet attached to the diaphragm, and a Hall element attached to the face piece facing the magnet. A respirator characterized by:
In the breathing apparatus of Patent Document 1, since the breath monitoring apparatus does not include an intake valve and an exhaust valve, minute dust and water droplets contained in the intake and exhaust are difficult to adhere to the sensor, the sensor is difficult to get dirty, There is an advantage that the accuracy is hardly lowered with time.
特許文献1の呼吸装置の実施品は、図1に示すように、上述の構成に加えて面体正面に取り付けられた呼吸装置使用者の声を外部環境に放射させる伝声器10を備えている。この結果、上記実施品は、吸気弁、面体の一方の側面に取り付けられた排気弁、フィルター、面体の他方の側面に取り付けられた呼吸モニター装置、面体正面に取り付けられた伝声器を備えており、部品数が多いという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、吸気弁や排気弁を構成要素としない呼吸モニター装置を備え、且つ図1に示す特許文献1の呼吸装置の実施品に比べて部品数が少ない呼吸装置を提供することを目的とする。
As shown in FIG. 1, an implementation product of the breathing apparatus of Patent Document 1 includes a
The present invention has been made in view of the above problems, and includes a respiratory monitoring device that does not include an intake valve or an exhaust valve, and the number of components compared to the implementation of the respiratory device of Patent Document 1 shown in FIG. An object of the present invention is to provide a breathing apparatus with a small amount of air.
上記課題を解決するために、本発明においては、顔面の一部又は全部を覆う面体と、面体に取り付けられた、吸気弁と排気弁と、吸気弁を介して前記面体内に外気を供給する電動ファンと、電動ファンに吸引される外気を濾過するフィルターと、吸気弁、排気弁を構成要素としない呼吸モニター装置と、呼吸モニター装置の検知信号に基づき呼吸に合わせて電動ファンの作動を制御する制御装置とを備え、呼吸モニター装置は、面体に取り付けられた伝声器の振動膜に取り付けられた磁石と、磁石に対峙して面体に取り付けられたホール素子とを有することを特徴とする呼吸装置を提供する。
本発明に係る呼吸装置においては、伝声器の振動膜を呼吸モニター装置の構成要素として利用することにより、呼吸モニター装置と伝声器とを別個独立に面体に取り付けた特許文献1の呼吸装置の実施品に比べて部品数を低減させている。
In order to solve the above problems, in the present invention, a face body that covers a part or all of the face, an intake valve and an exhaust valve attached to the face body, and external air is supplied to the face body via the intake valve. An electric fan, a filter that filters outside air sucked into the electric fan, a respiration monitor device that does not include intake and exhaust valves, and the operation of the electric fan according to the respiration based on the detection signal of the respiration monitor device A breathing monitor device having a magnet attached to a vibrating membrane of a transmitter attached to a face piece, and a Hall element attached to the face piece facing the magnet. A respiratory device is provided.
In the breathing apparatus according to the present invention, the breathing apparatus of Patent Document 1 in which the breathing monitor apparatus and the voice transmitter are separately attached to the face piece by using the diaphragm of the voice transmitter as a component of the breathing monitor apparatus. The number of parts is reduced compared to the actual product.
本発明の好ましい態様においては、呼吸モニター装置と伝声器と制御装置とが一体に組み付けられてユニット化され、前記ユニットが面体に形成された開口に着脱可能に取り付けられている。
呼吸モニター装置と伝声器と制御装置とを一体に組み付けてユニット化し、当該ユニットを面体に形成された開口に着脱可能に取り付けることにより、呼吸装置の組み立て作業が容易化される。
In a preferred aspect of the present invention, the respiratory monitor device, the voice transmitter, and the control device are integrally assembled into a unit, and the unit is detachably attached to an opening formed in the face piece.
By assembling the respiratory monitor device, the voice transmitter, and the control device into a unit, and detachably attaching the unit to the opening formed in the face body, the assembly operation of the respiratory device is facilitated.
本発明の実施例に係る呼吸装置を説明する。
図2に示すように、呼吸装置Aは、使用者の顔面の鼻部と口部とを覆う半面型の椀状の面体1と、面体1に取り付けられた、リード弁形式の吸気弁2と排気弁3と、吸気流に関して吸気弁2の上流側に配設され吸気弁2を介して面体1内に外気を供給する電動ファン4と、吸気流に関して電動ファン4の上流側に配設され電動ファン4に吸引される外気を濾過するフィルター5と、伝声器6とを備えている。
伝声器6は、小径部と中径部と大径部とを有し小径部が面体1に形成された開口に面体内側から嵌合する筒体6aと、筒体6a小径部の面体外側へ突出した端部に面体外側から螺合し、筒体6aの小径部と中径部との間の環状段部6bと協働して前記開口周囲の面体1を挟持することにより筒体6aを面体1に固定する碗状のカバー6cと、筒体6aの中径部と大径部との間の環状段部6dに面体内側から外周縁部が当接する円形の振動膜6eと、筒体6aの大径部に螺合し環状段部6dと協働して振動膜6eの外周縁部を挟持することにより振動膜6eを筒体6aに固定する円環状の枠体6fとを有している。カバー6cには複数の開口6c’が形成されており、枠体6fは、円環の中心を通って円環上の正対する2点を連結する腕部6f’を有している。
吸気弁2、電動ファン4、フィルター5、伝声器6は、面体1の正面に取り付けられ、排気弁3は面体1の側面に取り付けられている。
A respiratory apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2, the respiratory apparatus A includes a half-faced bowl-shaped face 1 that covers the nose and mouth of the user's face, and a reed valve-type intake valve 2 that is attached to the face 1. An exhaust valve 3, an electric fan 4 that is disposed upstream of the intake valve 2 with respect to the intake air flow and supplies outside air into the face body 1 through the intake valve 2, and an upstream side of the electric fan 4 with respect to the intake air flow. A
The voice transmitter 6 has a small-diameter portion, a medium-diameter portion, and a large-diameter portion, a
The intake valve 2, the electric fan 4, the
呼吸装置Aは呼吸モニター装置7を備えている。呼吸モニター装置7は、伝声器6が備える振動膜6eの中心部に取り付けられた磁石7aと、伝声器6の腕部6f’の長手方向中央部に取り付けられ、所定隙間を隔てて磁石7aに正対するホール素子7bとを有している。
ホール素子7bと電動ファン4とは、電動ファン4の近傍に配設された制御装置8に接続され、制御装置8は電動ファン4の近傍に配設されたバッテリー収納部9に収納された図示しないバッテリーに接続される。
The respiratory apparatus A includes a respiratory monitor apparatus 7. The respiratory monitor device 7 is attached to the magnet 7a attached to the center of the
The
呼吸装置Aの作動を説明する。
呼吸装置Aの不使用時には、面体1の内圧(ゲージ圧)は零であり、振動膜6eに印加される内外圧はバランスしている。以下の説明において面体1の内圧は全てゲージ圧である。この時、振動膜6eは略平板状に延在する初期状態に在り磁石7aとホール素子7bとの間の距離は初期値となっており、ホール素子7bが検知する磁石7aの磁束密度も初期値となっている。
面体1の内圧が正圧であれば、振動膜6eは面体1の外側へ膨出変形し、面体1の内圧が負圧であれば、振動膜6eは面体1の内側へ収縮変形する。
The operation of the breathing apparatus A will be described.
When the breathing apparatus A is not used, the internal pressure (gauge pressure) of the face piece 1 is zero, and the internal and external pressures applied to the vibrating
If the internal pressure of the face piece 1 is positive, the
呼吸装置Aを使用する際には、図示しないバッテリーをバッテリー収納部9に収納し、制御装置8を作動させる。使用者の顔面の鼻と口とを含む一部を覆うように面体1を使用者の頭部に装着する。面体1の環状縁部が顔面に密着して、前記環状縁部と顔面との当接部からの面体1内への外気の侵入を阻止する。
使用者の排吸気に応じて、面体1の内圧が増減し、振動膜6eに印加される内外圧に差圧が生じ、振動膜6eが初期状態から変形し、磁石7aとホール素子7bとの間の距離が初期値から変化する。当該変化に伴う磁束密度の初期値からの変化をホール素子7bが検知して、検知信号を制御装置8へ送信する。制御装置8は、ホール素子7bから受信した磁束密度の初期値からの変化量が所定値を超えると呼吸装置Aが使用者の頭部に装着されたと認識し、電動ファン4を始動させる。
制御装置8は、ホール素子7bの検知信号に基づいて、面体1の内圧が正圧になるように、ひいては振動膜6eが初期状態よりも面体1の外側へ変形するように、電動ファン4の回転数を制御する。
When using the breathing apparatus A, a battery (not shown) is stored in the
The internal pressure of the face plate 1 increases or decreases according to the user's exhaust and intake air, a differential pressure is generated in the internal / external pressure applied to the vibrating
Based on the detection signal of the
排気時には面体1の内圧が高くなり、振動膜6eの面体1外側への変形量が増加し、磁石7aとホール素子7bとの距離が増加し、ホール素子7bが検知する磁石7aの磁束密度が減少する。前記距離の初期値からの増加量が所定値を超え、ホール素子7bが検知する磁石7aの磁束密度の初期値からの減少量が所定値を超えると、制御装置は呼吸状態が排気状態に在ると認識し、電動ファン4の回転数を減少させ或いは電動ファン4を停止させる。この結果、消費電力が節約されてバッテリーの消耗が抑制されると共にフィルター5の目詰まりが抑制される。排気時には吸気弁2が閉じ、排気弁3が開く。排気は排気弁3を通って面体1から外部環境へ排出される。
尚、呼吸装置Aの使用者が声を出すと、伝声器6の振動膜6eが振動するが、当該振動による振動膜6eの面体内外方向への変形量は、使用者の呼吸に伴う振動膜6eの面体内外方向への変形量に比べて微小なので、呼吸に連動した電動ファン4の作動を妨げない。
During exhaust, the internal pressure of the face piece 1 increases, the amount of deformation of the vibrating
Note that when the user of the breathing apparatus A speaks, the vibrating
吸気時には面体1の内圧が低くなり、振動膜6eの面体1外側への変形量が減少し、磁石7aとホール素子7bとの距離が減少し、ホール素子7bが検知する磁石7aの磁束密度が増加する。前記距離の初期値からの増加量が所定値以下となり、ホール素子7bが検知する磁石7aの磁束密度の初期値からの減少量が所定値以下になると、制御装置は呼吸状態が吸気状態に在ると認識し、電動ファン4の回転数を増加させる。吸気時には吸気弁2が開き、排気弁3が閉じる。外気がフィルター5を通過して塵埃が除去され、次いで電動ファン4に吸引され、吸気弁2を通って面体1内へ流入する。電動ファン4の回転数が増加することにより、面体1内への空気流入量が増加し、面体1の内圧が正圧に保たれるので、呼吸装置使用者は楽に呼吸することができる。
During intake, the internal pressure of the face piece 1 is reduced, the amount of deformation of the
塵埃の蓄積によりフィルター5の通気抵抗が経時的に増加する。この結果、電動ファン4を作動させていても、吸気時の面体1の内圧は経時的に低下する。遂には吸気時の面体1の内圧が負圧になり、磁石7aとホール素子7bとの間の距離が初期値よりも小さくなり、ホール素子7bが検知する磁石7aの磁束密度が初期値よりも増加する。ホール素子7cが検知する磁石7bの磁束密度が初期値よりも増加すると、制御装置8は目詰まりによりフィルター5の耐用期間が経過したことを認識し、図示しない警報装置を作動させて警報音、警報光等を発生させ、呼吸装置Aの使用者にフィルター5の取り替えを催告する。フィルター5を取り替えることにより、面体1の内圧を正圧に保つ制御が再び可能になり、呼吸装置Aの機能は回復する。
The ventilation resistance of the
呼吸装置Aが使用者の頭部から取り外されると、振動膜6eに印加される内外圧がバランスし、振動膜6eは初期状態に復帰し、磁石7aとホール素子7bとの間の距離は初期値に復帰し、ホール素子7bが検知する磁石7aの磁束密度は初期値に復帰する。制御装置8は、ホール素子7bから受信した磁束密度が初期値に復帰した状態が所定時間継続すると、呼吸装置Aが使用者の頭部から取り外されたと認識し、電動ファン4を停止させる。
When the breathing apparatus A is removed from the user's head, the internal and external pressures applied to the vibrating
呼吸装置Aにおいては、呼吸モニター装置7は吸気弁2、排気弁3を構成要素としないので、呼吸モニター装置7の一部を構成するホール素子7bを吸排気の流路に配設する必要がない。従って、吸排気に含まれる微細な塵埃や水滴がホール素子7bに付着し難く、ホール素子7bは汚れ難く、呼吸モニター装置7の精度は経時低下し難い。
In the respiratory apparatus A, since the respiratory monitor apparatus 7 does not include the intake valve 2 and the exhaust valve 3, it is necessary to provide a
呼吸装置Aにおいては、使用者が呼吸装置Aを装着し呼吸を開始すると自動的に電動ファン4が始動し、呼吸装置Aを取り外すと自動的に電動ファン4が停止するので、従来の呼吸装置のように呼吸装置Aを装着した後に電動ファン4のON/OFFスイッチを手動で操作する必要が無い。この結果、呼気装置Aの使い勝手が向上する。 In the breathing apparatus A, when the user wears the breathing apparatus A and starts breathing, the electric fan 4 starts automatically, and when the breathing apparatus A is removed, the electric fan 4 automatically stops. Thus, there is no need to manually operate the ON / OFF switch of the electric fan 4 after the breathing apparatus A is mounted. As a result, usability of the exhalation device A is improved.
呼吸装置Aが備えるホール素子7bは磁気センサーなので、面体1内の空気に含まれる微細な塵埃や水滴が付着しても、検知精度は低下し難い。従って呼吸装置Aにおいては呼吸モニター7の精度が経時低下し難い。
Since the
呼吸装置Aにおいては、伝声器6の振動膜6eを呼吸モニター装置7の構成要素として利用することにより、呼吸モニター装置7と伝声器6とを別個独立に面体に取り付けた特許文献1の呼吸装置の実施品に比べて部品数が低減している。
In the respiratory apparatus A, the
伝声器6と呼吸モニター装置7と制御装置8とを一体に組み付けてユニット化し、前記ユニットを面体1に形成された開口に着脱可能に取り付けても良い。
伝声器6と呼吸モニター装置7と制御装置8とを一体に組み付けてユニット化することにより、呼吸装置Aの組み立て作業が容易化される。
The voice transmitter 6, the respiratory monitor device 7, and the
By assembling the voice transmitter 6, the respiratory monitor device 7 and the
磁石7aとホール素子7bとを用いて振動膜6eの変位を検知するのに代えて、反射体と、発光素子と受光素子とから成る光センサーとを用いて振動膜6eの変位を検知しても良い。
面体1は、使用者の顔面全体を覆う全面型の面体でも良い。
Instead of detecting the displacement of the
The face piece 1 may be a full face face covering the entire face of the user.
本発明は、顔面の一部又は全部を覆う面体と、面体に取り付けられた吸気弁と排気弁と、吸気弁を介して前記面体内に外気を供給する電動ファンと、電動ファンに吸引される外気を濾過するフィルターと、面体に取り付けられた且つ吸気弁、排気弁を構成要素としない呼吸モニター装置と、呼吸モニター装置の検知信号に基づき呼吸に合わせて電動ファンの作動を制御する制御装置とを備える呼吸装置に広く利用可能である。 The present invention includes a face covering a part or all of a face, an intake valve and an exhaust valve attached to the face, an electric fan that supplies outside air to the face through the intake valve, and an electric fan. A filter that filters outside air, a respiratory monitor device that is attached to the face piece and does not include an intake valve or an exhaust valve, and a control device that controls the operation of the electric fan in accordance with respiration based on a detection signal of the respiratory monitor device It can be widely used for a respiratory apparatus including
A 呼吸装置
1 面体
2 吸気弁
3 排気弁
4 電動ファン
5 フィルター
6 伝声器
6e 振動膜
7 呼吸モニター装置
7a 磁石
7b ホール素子
8 制御装置
A Breathing apparatus 1 Face body 2 Intake valve 3 Exhaust valve 4
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