JP2585696Y2 - Breathing gas supply system - Google Patents

Breathing gas supply system

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JP2585696Y2 JP17068988U JP17068988U JP2585696Y2 JP 2585696 Y2 JP2585696 Y2 JP 2585696Y2 JP 17068988 U JP17068988 U JP 17068988U JP 17068988 U JP17068988 U JP 17068988U JP 2585696 Y2 JP2585696 Y2 JP 2585696Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 A.考案の目的 (1)産業上の利用分野 本考案は、空気の希薄な高高度を飛行する航空機の搭
乗員等が装着するマスクに呼吸用の気体を供給する呼吸
用気体供給システムに関し、特に、マスク装着者が一度
吸入してから吐出した気体すなわち呼気の中に含まれる
二酸化炭素を減少させ、この二酸化炭素減少気体を再度
呼吸用気体として前記マスクに循環させるようにした呼
吸用気体供給システムに関する。
[Detailed description of the invention] A. Purpose of the invention (1) Industrial application field This invention supplies respiratory gas to a mask worn by a crew of an aircraft flying at a high altitude where air is sparse. Regarding the respiratory gas supply system, in particular, the gas worn by the mask wearer after inhalation and then exhaled, that is, carbon dioxide contained in the exhaled breath, is reduced, and the carbon dioxide reduced gas is circulated again as the breathing gas to the mask. To a respiratory gas supply system as described above.

(2)従来の技術 従来の航空機においては、その機内圧力が普通外気圧
力よりも少し高い値に保持されている。したがって、航
空機が空気の希薄な高高度を飛行する際には機内圧力が
低くなり、酸素分圧も低くなる。そうすると、搭乗者に
とって酸素不足となり、搭乗者の判断が鈍る等の問題点
が生じる。
(2) Conventional technology In a conventional aircraft, the in-flight pressure is usually maintained at a value slightly higher than the outside air pressure. Therefore, when the aircraft flies at a high altitude where the air is lean, the in-flight pressure is reduced and the oxygen partial pressure is also reduced. In this case, there is a problem that the occupant becomes deficient in oxygen and the occupant's judgment becomes dull.

このため、高高度を飛行する航空機には、搭乗者が装
着する酸素補給用のマスクに呼吸用の気体を供給する呼
吸用気体供給システムが装備されている。この呼吸用気
体供給システムは、酸素ボンベまたは酸素濃縮装置等の
新鮮気体供給源から前記マスクに呼吸用気体を供給して
おり、その供給する呼吸用気体の圧力も機内圧力の低下
とともに低下するようになっている。そして、呼吸用気
体の圧力の低下とともに酸素濃度を高めることにより、
マスクに供給される呼吸用気体の酸素分圧を略一定に保
持するようにしている。そして従来の呼吸用気体供給シ
ステムにおいては、マスクに供給された呼吸用気体は、
マスク装着者が一度吸入して吐出する際、機内に放出さ
れるように構成されていた。
For this reason, aircraft flying at a high altitude are equipped with a respiratory gas supply system that supplies respiratory gas to an oxygen replenishing mask worn by a passenger. In this respiratory gas supply system, respiratory gas is supplied to the mask from a fresh gas supply source such as an oxygen cylinder or an oxygen concentrator, and the pressure of the supplied respiratory gas is also reduced as the in-machine pressure decreases. It has become. And by increasing the oxygen concentration with the decrease in the pressure of the breathing gas,
The oxygen partial pressure of the respiratory gas supplied to the mask is kept substantially constant. And in the conventional respiratory gas supply system, the respiratory gas supplied to the mask is:
When the mask wearer once inhales and discharges, it is configured to be released into the machine.

ところが、前記マスクに供給される呼吸用気体は酸素
濃度が高いので、その呼吸用気体をマスク装着者が一度
吸入してから吐出する気体すなわち呼気の中にはまだ多
くの酸素が残っている。したがって、このような多くの
酸素を含む呼気をそのまま機内に放出することはせっか
く製造した酸素を無駄に消費することになる。
However, since the respiratory gas supplied to the mask has a high oxygen concentration, a large amount of oxygen still remains in the gas that the mask wearer inhales once and then exhales, that is, the exhaled breath. Therefore, if such exhaled air containing a large amount of oxygen is directly discharged into the cabin, the produced oxygen is wasted.

その無駄を無くするには、前記酸素の多い呼気を前記
マスクに循環させればよい。そして、前記酸素の多い呼
気を前記マスクに循環させるようにした呼吸用気体供給
システムは、第5図に例示した次の構成要件(a)〜
(c)から構成することができる。
In order to eliminate the waste, the expired oxygen-rich air may be circulated through the mask. Then, the respiratory gas supply system that circulates the oxygen-exhaled breath through the mask has the following constituent elements (a) to (e) illustrated in FIG.
(C).

(a)マスクM0内の気体が吸入されるときに開かれて前
記マスクM0内に気体が吐出されるときに閉じられる気体
供給弁01を有しこの気体供給弁01が開かれているときに
前記マスクM0内に呼吸用気体を供給する気体供給路L1。
(A) the gas supply valve 01 has a gas supply valve 01 is closed when the gas in the mask M 0 the gas is discharged into the mask M 0 is opened when it is inhaled is open gas supply path for supplying breathable gas to the mask M in 0 when L1.

(b)この気体供給路L1の上流側に接続されて前記気体
供給路L1に新鮮な呼吸用気体を供給する新鮮気体供給源
02。
(B) a fresh gas supply source connected to the upstream side of the gas supply path L1 and supplying fresh breathing gas to the gas supply path L1
02.

(c)前記マスクM0内の気体が吸入されるときに閉じら
れて前記マスクM0内に気体が吐出されるときに開かれる
とともに開かれているときに前記マスクM0内から気体を
排出する気体排出弁03およびこの気体排出弁03から排出
される気体中の二酸化炭素を減少させる二酸化炭素除去
装置04を有しこの二酸化炭素除去装置04で得られた二酸
化炭素減少気体を前記気体供給弁01の上流の気体供給路
L1に帰還させる気体循環用帰還路L2。
(C) exhausting gas from the mask M within 0 when gas in the mask M 0 is opened with opened when the gas is discharged closed and in the mask M 0 when inhaled A gas discharging valve 03 and a carbon dioxide removing device 04 for reducing carbon dioxide in the gas discharged from the gas discharging valve 03. Gas supply path upstream of 01
A return path L2 for gas circulation returned to L1.

(3)考案が解決しようとする課題 ところで、前記構成要件(a)〜(c)を備えた第5
図に示す呼吸用気体供給システムにおいて、前記気体供
給弁および気体排出弁をチェック弁で構成すると、マス
ク装着者が呼吸するときに生じる気流によって前記気体
供給弁および気体排出弁が作動される。
(3) Problems to be Solved by the Invention By the way, the fifth embodiment having the above-mentioned constitutional requirements (a) to (c)
In the respiratory gas supply system shown in the figure, when the gas supply valve and the gas discharge valve are configured by check valves, the gas supply valve and the gas discharge valve are operated by an air flow generated when the mask wearer breathes.

しかしながら、前述のように、気体供給弁および気体
排出弁を、マスク装着者の吸気時または呼気時の気流に
よって作動するチェック弁から構成すると、チェック弁
の作動にマスク装着者の呼吸エネルギーを消費しなけれ
ばならない。そうすると、マスク装着者の呼吸の負担に
なるという問題点が生じる。
However, as described above, when the gas supply valve and the gas discharge valve are configured by a check valve that is operated by an airflow at the time of inhalation or expiration of the mask wearer, the operation of the check valve consumes respiratory energy of the mask wearer. There must be. In this case, there is a problem that a burden is imposed on the breathing of the mask wearer.

本考案は、前述の事情に鑑みてなされたもので、気体
供給弁を有する気体供給路および気体排出弁を有する気
体循環用帰還路を備えた呼吸用気体供給システムにおい
て、前記気体供給弁および気体排出弁を、マスク装着者
の呼吸の負担にならないようにすることを課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a respiratory gas supply system including a gas supply path having a gas supply valve and a gas circulation return path having a gas discharge valve, the gas supply valve and the gas An object of the present invention is to provide an exhaust valve so as not to burden a breather of a mask wearer.

B.考案の構成 (1)課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本考案の呼吸用気体供給
システムは、 マスク内の気体が吸入されるときに開かれて前記マス
ク内に気体が吐出されるときに閉じられる気体供給弁を
有しこの気体供給弁が開かれているときに前記マスク内
に呼吸用気体を供給する気体供給路と、 この気体供給路の上流側に接続されて前記気体供給路
に新鮮な呼吸用気体を供給する新鮮気体供給源と、 前記マスク内の気体が吸入されるときに閉じられて前
記マスク内に気体が吐出されるときに開かれるとともに
開かれているときに前記マスク内から気体を排出する気
体排出弁およびこの気体排出弁から排出される気体中の
二酸化炭素を減少させる二酸化炭素除去装置を有しこの
二酸化炭素除去装置で得られた二酸化炭素減少気体を前
記気体供給弁の上流の気体供給路に帰還させる気体循環
用帰還路と、を備えた呼吸用気体供給システムであっ
て、 前記気体供給弁および気体排出弁を駆動力によって作
動する動力作動弁によって構成し、前記マスク内の気体
の吸入およびマスク内への気体の吐出を検出する呼吸検
出器を設け、この呼吸検出器の検出信号により前記気体
供給弁および気体排出弁を作動させるようにしたことを
特徴とする。
B. Configuration of the Invention (1) Means for Solving the Problem In order to solve the problem, the respiratory gas supply system of the present invention is opened when the gas in the mask is inhaled and is opened in the mask. A gas supply path for closing the mask when the gas is discharged, a gas supply path for supplying breathing gas into the mask when the gas supply valve is open, and a gas supply path connected to an upstream side of the gas supply path A fresh gas supply source for supplying fresh breathing gas to the gas supply path, being closed when gas in the mask is inhaled and opened and opened when gas is discharged into the mask. A gas discharge valve for discharging gas from the inside of the mask when the gas is removed, and a carbon dioxide removing device for reducing carbon dioxide in the gas discharged from the gas discharging valve. Charcoal A gas circulation return path for returning the elementally reduced gas to a gas supply path upstream of the gas supply valve, wherein the gas supply valve and the gas discharge valve are operated by a driving force. A respiratory detector which is constituted by a power actuated valve and detects inhalation of gas in the mask and discharge of gas into the mask is provided, and the gas supply valve and the gas discharge valve are operated by a detection signal of the respiration detector. It is characterized by doing so.

(2)作用 前述の構成を備えた本考案によれば、前記駆動力によ
って作動する気体供給弁は、前記呼吸検出器の検出信号
によって作動し、マスク内の気体が吸入されるときに開
かれ、前記マスク内に気体が吐出されるときに閉じられ
る。また、前記駆動力によって作動する気体排出弁は、
前記呼吸検出器の検出信号によって作動し、マスク内の
気体が吸入されるときに閉じられ、前記マスク内に気体
が吐出されるときに開かれる。すなわち、前記気体供給
弁および気体排出弁は、呼吸検出器の検出信号で検出さ
れた呼吸のタイミングに合わせて、駆動力により開閉作
動される。したがって、気体供給弁および気体排出弁の
開閉作動がマスク装着者の呼吸エネルギーを消費するこ
となく行われる。
(2) Operation According to the present invention having the above-described structure, the gas supply valve operated by the driving force is operated by the detection signal of the respiration detector, and is opened when the gas in the mask is inhaled. It is closed when gas is discharged into the mask. Further, the gas discharge valve operated by the driving force,
It is activated by the detection signal of the respiration detector, and is closed when gas in the mask is inhaled and opened when gas is discharged into the mask. That is, the gas supply valve and the gas discharge valve are opened and closed by the driving force in synchronization with the respiration timing detected by the detection signal of the respiration detector. Therefore, the opening and closing operations of the gas supply valve and the gas discharge valve are performed without consuming the respiratory energy of the mask wearer.

(3)実施例 以下、図面に基づいて本考案による呼吸用気体供給シ
ステムの第1実施例について説明する。
(3) Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the respiratory gas supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、呼吸用気体供給システムSは、酸素
ボンベまたは酸素濃縮装置等の新鮮気体供給源Aと、こ
の新鮮気体供給源Aから新鮮気体を操縦者が装着したマ
スクM内に供給する気体供給路L1と、前記マスクM内の
気体を前記気体供給路L1へ循環させる気体循環用帰還路
L2とを備えている。
In FIG. 1, a respiratory gas supply system S includes a fresh gas supply source A such as an oxygen cylinder or an oxygen concentrator, and a gas supplied from the fresh gas supply source A into a mask M worn by a pilot. A supply path L1 and a gas circulation return path for circulating the gas in the mask M to the gas supply path L1.
L2 and.

前記気体供給路L1は、圧力調整弁1および電磁石によ
って作動する気体供給弁2を有している。この気体供給
弁2はこの実施例ではマスクMに付設されている。な
お、この気体供給弁2は前記マスクMと圧力調整弁1と
を接続する接続管路の途中に配設してもよい。
The gas supply path L1 has a pressure regulating valve 1 and a gas supply valve 2 operated by an electromagnet. This gas supply valve 2 is attached to a mask M in this embodiment. Note that the gas supply valve 2 may be provided in the middle of a connection pipe connecting the mask M and the pressure regulating valve 1.

前記気体循環用帰還路L2は、気体排出弁3と、二酸化
炭素除去装置4とを有している。そして、前記気体排出
弁3はこの実施例ではマスクMに付設されているが、前
記マスクMと二酸化炭素除去装置4とを接続する接続管
路の途中に配設してもよい。
The gas circulation return path L2 has a gas discharge valve 3 and a carbon dioxide removing device 4. In this embodiment, the gas discharge valve 3 is attached to the mask M. However, the gas exhaust valve 3 may be provided in the middle of a connection pipe connecting the mask M and the carbon dioxide removing device 4.

前記二酸化炭素除去装置4は、その流路中にマスクM
の装着者が吐出する呼気中の二酸化炭素を選択的に透過
させる性質を有する透過膜4aを配設したものであり、こ
の透過膜4aの内部が排出路4bを介して図示しない低圧源
に連通している。上述のような性質を備えた透過膜4aと
しては、例えば、ポリジメチルシロキサン系、ポリメチ
ルペンテン系、ポリフェニレンオキシド系、酢酸セルロ
ース系、ポリイミド複合膜系、シリコンゴム系等の膜
や、これ等の複合膜が知られており、ここではそれらの
膜から適宜選択して用いる。
The carbon dioxide removal device 4 includes a mask M in its flow path.
Is provided with a permeable membrane 4a having a property of selectively transmitting carbon dioxide in the exhaled breath discharged by the wearer, and the inside of the permeable membrane 4a communicates with a low-pressure source (not shown) through an exhaust passage 4b. doing. Examples of the permeable membrane 4a having the above properties include, for example, polydimethylsiloxane-based, polymethylpentene-based, polyphenylene oxide-based, cellulose acetate-based, polyimide composite membrane-based, silicone rubber-based membranes, and the like. Composite membranes are known, and are appropriately selected and used from these membranes.

前記気体循環用帰還路L2の前記気体排出弁3と二酸化
炭素除去装置4との間の接続路には排出気体用バッファ
シリンダ5が接続されている。この排出気体用バッファ
シリンダ5のピストン5aは、モータ6の回転軸に結合さ
れた円板7とリンク8により連結されている。前記モー
タ6は、180度よりも小さな所定の角度だけ往復回動
し、その往復回動に伴い、前記円板7も所定角度だけ往
復回動するように構成されている。そして、その円板7
の往復回動に伴い、前記ピストン5aは往復運動して排出
気体用バッファシリンダ5の容積が変化するようになっ
ている。
An exhaust gas buffer cylinder 5 is connected to a connection path between the gas exhaust valve 3 and the carbon dioxide removal device 4 in the gas circulation return path L2. The piston 5a of the exhaust gas buffer cylinder 5 is connected by a link 8 to a disk 7 connected to the rotating shaft of the motor 6. The motor 6 is configured to reciprocate by a predetermined angle smaller than 180 degrees, and the disk 7 is also configured to reciprocate by a predetermined angle with the reciprocating rotation. And the disk 7
As the piston reciprocates, the piston 5a reciprocates and the volume of the exhaust gas buffer cylinder 5 changes.

前記マスクM内の呼気のかかる位置には熱電対を使用
した熱容量の非常に小さな測温体9の先端部9aが配設さ
れ、測温体9の基端部9bはマスクM外部において呼吸検
出回路10に接続されている。そして、前記測温体9およ
び呼吸検出回路10からこの実施例の呼吸検出器11が構成
されている。
The extremity inside the mask M is provided with a distal end 9a of a thermometer 9 having a very small heat capacity using a thermocouple, and a proximal end 9b of the thermometer 9 detects respiration outside the mask M. Connected to circuit 10. The temperature detector 9 and the respiration detection circuit 10 constitute a respiration detector 11 of this embodiment.

前記呼吸検出回路10はオペアンプ等を用いた増幅回路
によって構成されており、測温体9の先端部9aの温度Ta
と基端部9bの温度Tbとの間の温度差Ta−Tb(第2図参
照)を適当な値に増幅して出力する。第2図において、
Tcは気体供給路L1からマスクM内に供給される呼吸用気
体の温度である。この第2図から分かるように、マスク
装着者が吸入した気体を吐出する場合には、最初上昇し
た後しばらくの間一定値(マスクM装着者の体内から吐
出される気体の温度の値)を保つ。
The respiration detection circuit 10 is configured by an amplification circuit using an operational amplifier or the like, and the temperature T a of the tip 9 a of the temperature measuring body 9 is measured.
And a temperature difference T a −T b (see FIG. 2) between the temperature and the temperature T b of the base end portion 9b are amplified to an appropriate value and output. In FIG.
Tc is the temperature of the breathing gas supplied from the gas supply path L1 into the mask M. As can be seen from FIG. 2, when the gas worn by the mask wearer is discharged, a certain value (the value of the temperature of the gas discharged from the body of the mask M wearer) is maintained for a while after rising first. keep.

そして、次にマスクM装着者が気体を吸入し始める
と、前記温度Taは徐々に低下し始める。これは前記気体
供給路L1から温度Tcの呼吸用気体がマスクM内に流入し
始めるからである。そして、吸入をし始めてからしばら
く経つと、前記測温体9先端部9aの温度Taは、前記気体
供給路L1の気体の温度Tcとなり、その値は次に息が吐出
されるまで保持される。
When the next mask M wearer begins to inhale gas, the temperature T a gradually begins to decrease. This is because the respiratory gas having the temperature Tc starts flowing into the mask M from the gas supply path L1. When some time from the start of the inhalation, held until temperature T a of the temperature detector 9 tip portion 9a, the temperature T c next to the gas of the gas supply passage L1, that value is then breathed discharged Is done.

前記呼吸検出回路10の出力信号すなわち呼吸検出信号
はアナログ−デジタル(以下「AD」という)変換器15で
AD変換されて、マイコン16に入力される。
An output signal of the respiration detection circuit 10, that is, a respiration detection signal is converted by an analog-digital (hereinafter, referred to as "AD") converter 15.
The signal is AD-converted and input to the microcomputer 16.

マイコン16は、中央処理装置CPU、ランダムアクセス
メモリRAM、リードオンリーメモリROM、および入出力イ
ンターフェイスI/O等から構成されている。
The microcomputer 16 includes a central processing unit CPU, a random access memory RAM, a read-only memory ROM, an input / output interface I / O, and the like.

このマイコン16は、前記AD変換器15から入力される呼
吸検出信号のデジタル値から、前記マスクMの装着者の
呼吸は吸入時であるのかまたは吐出時であるのかを判断
し、その判断に応じて気体供給弁制御信号16a、気体排
出弁制御信号16b、およびモータ制御信号16cを出力して
いる。
The microcomputer 16 determines whether the breath of the wearer of the mask M is inhalation or inhalation from the digital value of the respiration detection signal input from the AD converter 15, and according to the determination. It outputs a gas supply valve control signal 16a, a gas discharge valve control signal 16b, and a motor control signal 16c.

前記気体供給弁制御信号16aは前記呼吸の吸入時に
「1」となり、アンプ17を介して前記気体供給弁2の電
磁石に印加される。このとき、前記気体供給弁2は開か
れる。また、前記気体排出弁制御信号16bは前記呼吸の
吐出時に「1」となり、アンプ18を介して前記気体排出
弁3の電磁石に印加される。このとき、前記気体排出弁
3は開かれる。
The gas supply valve control signal 16a becomes “1” when the breath is inhaled, and is applied to the electromagnet of the gas supply valve 2 via the amplifier 17. At this time, the gas supply valve 2 is opened. Further, the gas discharge valve control signal 16b becomes “1” when the breath is discharged, and is applied to the electromagnet of the gas discharge valve 3 via the amplifier 18. At this time, the gas discharge valve 3 is opened.

また、前記モータ制御信号16cは前記呼吸の吸入時に
「1」となり、吐出時に「0」となる。そして、モータ
制御信号16cはモータ駆動回路19に入力されている。こ
のモータ駆動回路19の出力信号は前記モータ6を駆動
し、前記モータ制御信号16cが「1」のとき、前記ピス
トン5aが前進するように前記モータ6を回転させる。ま
た、前記モータ駆動回路19は前記モータ制御信号16cが
「0」のとき、前記ピストン5aが後退するように前記モ
ータ6を回転させるようになっている。
The motor control signal 16c becomes "1" when the breath is inhaled and becomes "0" when the breath is exhaled. Then, the motor control signal 16c is input to the motor drive circuit 19. The output signal of the motor drive circuit 19 drives the motor 6, and when the motor control signal 16c is "1", rotates the motor 6 so that the piston 5a moves forward. When the motor control signal 16c is "0", the motor drive circuit 19 rotates the motor 6 so that the piston 5a moves backward.

次に、前述の構成を備えた本考案の呼吸用気体供給シ
ステムの第1実施例の作用を説明する。
Next, the operation of the first embodiment of the respiratory gas supply system of the present invention having the above-described configuration will be described.

この呼吸用気体供給システムは、図示しない作動スタ
ートボタン等を押すことによって作動がスタートする。
そして作動がスタートされると、マスクM装着者の呼吸
に応じて第2図に示す呼吸検出信号Ta−Tbのデジタル値
が前記マイコン16に入力される。
The operation of this breathing gas supply system is started by pressing an operation start button (not shown) or the like.
When the operation is started, the digital value of the respiration detection signal T a -T b shown in FIG. 2 is input to the microcomputer 16 in accordance with the respiration of the wearer of the mask M.

このときマイコン16は第3図に示すフローチャートに
したがって作動する。
At this time, the microcomputer 16 operates according to the flowchart shown in FIG.

ステップ21においてTa−Tbの変化率が正かどうかが判
断される。イエスの場合にはステップ22に移り、前記気
体供給弁制御信号16aを「0」、気体排出弁制御信号16b
を「1」、モータ制御信号16を「0」とする。それから
ステップ21に戻る。ステップ21においてノーの場合には
ステップ23に移る。
The rate of change of T a -T b whether positive is determined in step 21. If yes, the process proceeds to step 22, wherein the gas supply valve control signal 16a is set to "0" and the gas discharge valve control signal 16b
Is “1” and the motor control signal 16 is “0”. Then, return to step 21. If the answer is no in step 21, the process proceeds to step 23.

ステップ23においてTa−Tb≧Toかどうかが判断され
る。このToは、前記気体供給路L1からマスクM内に供給
される呼吸用気体の温度TcとマスクM装着者の吐出する
呼気の温度Taとの略中間の温度(Ta+Tc)/2と前記温度
Tbとの差に対応する値であり、マイコン16内部に設定さ
れた値である。なお、このToは、使用状況に応じてその
設定値を変更できるようになっている。このステップ23
を設けた理由を次に説明する。すなわち、第2図から分
かるように、吐出時にも吸入時にもTa−Tbの変化率が0
の期間があるが、吐出時における前記変化率が0の期間
はTa−Tb≧Toであり、吸入時における前記変化率が0の
期間はTa−Tb<Toである。したがって、Ta−TbとToとの
大小関係をみることによって、前記変化率が0の期間が
吐出時の期間であるのか吸入時の期間であるのかを判別
することができるのである。
Whether T a -T b ≧ T o is determined in step 23. The T o is substantially intermediate temperature between the temperature T a of the breath that discharge temperature T c and the mask M wearer's breathing gas supplied from the gas supply path L1 in the mask M (T a + T c) / 2 and the temperature
A value corresponding to the difference between T b, is a value set in the microcomputer 16. Note that this T o is enabled to change the settings according to usage. This step 23
The reason for providing is described below. That is, as can be seen from Figure 2, the rate of change of T a -T b even when the suction even when the discharge is 0
There are a period and a period of the change rate at the time of discharge is 0 is T a -T b ≧ T o, the period of the change rate at the time of inhalation 0 is T a -T b <T o. Therefore, by looking at magnitude relation between T a -T b and T o, the rate of change it is possible to periods of 0, it is determined whether a period of time of inhalation whether a period of time of ejection.

このステップ23においてイエスの場合にはステップ24
に移り、前記気体供給弁制御信号16aを「0」、気体排
出弁制御信号16bを「1」、モータ制御信号16cを「0」
とする。それからステップ21に戻る。ステップ23におい
てノーの場合にはステップ25に移る。
If yes in step 23, step 24
Then, the gas supply valve control signal 16a is set to "0", the gas discharge valve control signal 16b is set to "1", and the motor control signal 16c is set to "0".
And Then, return to step 21. If the answer is no in step 23, the process proceeds to step 25.

ところで、前述のステップ21および23でイエスという
ことは、マスクM装着者の呼吸は吸入した気体を吐出す
る期間であることを意味している。この吐出期間、前記
気体供給弁制御信号16aは「0」であるから気体供給弁
2は閉じられ、前記気体排出弁制御信号16bは「1」で
あるから気体排出弁3は開かれ、モータ制御信号16cは
「0」であるから前記モータ6は前記ピストン5aを後退
させるように作動する。このとき、バッファシリンダ5
の容積は増加するので、前記気体排出弁3から排出され
た気体はバッファシリンダ5内に収容される。ところ
で、前記バッファシリンダ5の容積の増加する速度はバ
ッファシリンダ5の内径および前記モータ6の回転速度
によって決定される。そこで、この実施例では、前記バ
ッファシリンダ5の容積の増加速度が前記気体排出弁3
から排出される気体の体積の略半分を収容できる程度と
なるようにバッファシリンダ5の内径およびモータ6の
速度が設定されている。したがって、前記気体排出弁3
から排出される気体の略半分はバッファシリンダ5内に
蓄えられ、残りの略半分は前記二酸化炭素除去装置4に
流入する。この二酸化炭素除去装置4に流入した気体の
一部は前記二酸化炭素を選択的に透過させる透過膜4aを
通って排出路4bから図示しない低圧源に排出される。前
記透過膜4aを前記気体が透過する際、気体中に含まれる
窒素、酸素、及び二酸化炭素は、透過膜4aの一方の表面
に溶解し、該透過膜4aの内部を拡散して他方の表面から
離脱する。このとき透過膜4aは主として二酸化炭素を高
比率で透過させる性質を有するため、透過膜4aを透過し
て機外に排出される気体の二酸化炭素濃度は増加し、透
過膜4aを透過せずに二酸化炭素除去装置4から前記気体
供給路L1に循環させられる気体の二酸化炭素濃度は減少
する。したがって、前記気体供給路L1には酸素濃度の高
い気体が循環させられる。
By the way, “yes” in steps 21 and 23 described above means that the breathing of the wearer of the mask M is a period during which the inhaled gas is discharged. During this discharge period, the gas supply valve control signal 16a is "0", so that the gas supply valve 2 is closed, and the gas discharge valve control signal 16b is "1", so that the gas discharge valve 3 is opened, and the motor control is performed. Since the signal 16c is "0", the motor 6 operates to retract the piston 5a. At this time, the buffer cylinder 5
The gas discharged from the gas discharge valve 3 is accommodated in the buffer cylinder 5. The speed at which the volume of the buffer cylinder 5 increases is determined by the inner diameter of the buffer cylinder 5 and the rotation speed of the motor 6. Therefore, in this embodiment, the rate of increase in the volume of the buffer cylinder 5 is controlled by the gas discharge valve 3.
The inner diameter of the buffer cylinder 5 and the speed of the motor 6 are set so as to accommodate substantially half of the volume of gas discharged from the motor. Therefore, the gas discharge valve 3
Approximately half of the gas discharged from is stored in the buffer cylinder 5, and the other approximately half flows into the carbon dioxide removal device 4. Part of the gas flowing into the carbon dioxide removing device 4 is discharged from a discharge passage 4b to a low-pressure source (not shown) through a permeable membrane 4a through which the carbon dioxide is selectively transmitted. When the gas passes through the permeable membrane 4a, nitrogen, oxygen, and carbon dioxide contained in the gas dissolve on one surface of the permeable membrane 4a, diffuse inside the permeable membrane 4a, and diffuse on the other surface. Break away from At this time, since the permeable membrane 4a has a property of mainly transmitting carbon dioxide at a high ratio, the concentration of carbon dioxide in the gas that passes through the permeable membrane 4a and is discharged to the outside increases, and the permeable membrane 4a does not pass through the permeable membrane 4a. The carbon dioxide concentration of the gas circulated from the carbon dioxide removing device 4 to the gas supply path L1 decreases. Therefore, a gas having a high oxygen concentration is circulated through the gas supply path L1.

次に、ステップ25においてTa−Tbの変化率が負かどう
かが判断される。イエスの場合にはステップ26に移り、
前記気体供給弁制御信号16aを「1」、気体排出弁制御
信号16bを「0」、モータ制御信号16cを「1」とする。
それからステップ21に戻る。ステップ25においてノーの
場合にはステップ27に移る。
Then, the rate of change of T a -T b in step 25 whether the negative is determined. If yes, go to step 26,
The gas supply valve control signal 16a is "1", the gas discharge valve control signal 16b is "0", and the motor control signal 16c is "1".
Then, return to step 21. If no in step 25, the process proceeds to step 27.

ステップ27においてTa−Tb<Toかどうかが判断され
る。このステップ27においてイエスの場合にはステップ
28に移り、前記気体供給弁制御信号16aを「1」、気体
排出弁制御信号16bを「0」、モータ制御信号16cを
「1」とする。それからステップ21に戻る。ステップ27
においてノーの場合にはそのままステップ21に戻る。
Whether T a -T b <T o is determined in step 27. If yes in step 27, step
28, the gas supply valve control signal 16a is set to "1", the gas discharge valve control signal 16b is set to "0", and the motor control signal 16c is set to "1". Then, return to step 21. Step 27
If the result is NO, the process returns to step 21.

ところで、前述のステップ25および27でイエスという
ことは、マスクM装着者の呼吸は吸入期間であることを
意味している。この吸入期間、前記気体供給弁制御信号
16aは「1」であるから気体供給弁2は開かれ、前記気
体排出弁制御信号16bは「0」であるから気体排出弁3
は閉じられ、モータ制御信号16cは「1」であるから前
記モータ6は前記ピストン5aを前進させるように作動す
る。このとき、バッファシリンダ5の容積は減少するの
で、前記吐出時にバッファシリンダ5内に蓄えられた気
体(前記吐出時に気体排出弁3から排出された気体の略
半分の気体)は前記二酸化炭素除去装置4に流入する。
そして、前述と同様にして、前記気体供給路L1には酸素
濃度の高い気体が循環させられる。
By the way, the fact that the determination in steps 25 and 27 is yes means that the breathing of the wearer of the mask M is during the inhalation period. During this suction period, the gas supply valve control signal
Since 16a is "1", the gas supply valve 2 is opened, and the gas discharge valve control signal 16b is "0", so that the gas discharge valve 3
Is closed and the motor control signal 16c is "1" so that the motor 6 operates to advance the piston 5a. At this time, since the volume of the buffer cylinder 5 decreases, the gas stored in the buffer cylinder 5 at the time of the discharge (substantially half of the gas discharged from the gas discharge valve 3 at the time of the discharge) is removed by the carbon dioxide removing device. Flow into 4.
Then, similarly to the above, a gas having a high oxygen concentration is circulated through the gas supply path L1.

この第1実施例のように、気体循環用帰還路L2にバッ
ファシリンダ5を設けると、呼吸の吐出時に気体排出弁
3から排出された気体の略半分を二酸化炭素除去装置4
に流入させ、残りの略半分を呼吸の吸入時に二酸化炭素
除去装置4に流入させることができる。したがって、こ
の場合二酸化炭素除去装置4の透過膜4aを透過する気体
の速度を遅くすることができるので、二酸化炭素除去効
率を向上させることができる。
When the buffer cylinder 5 is provided in the gas circulation return path L2 as in the first embodiment, approximately half of the gas discharged from the gas discharge valve 3 at the time of breathing is removed.
, And the other half can be flowed into the carbon dioxide removing device 4 when breathing is inhaled. Therefore, in this case, the velocity of the gas permeating the permeable membrane 4a of the carbon dioxide removing device 4 can be reduced, so that the carbon dioxide removing efficiency can be improved.

次に、第4図により、本考案の第2実施例を説明す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

この第2実施例を示す第4図において、前記第1実施
例と同一の構成要素には同一の符号を付してある。
In FIG. 4 showing the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

この第2実施例は、前記第1実施例のバッファシリン
ダ5およびそのバッファシリンダ5を駆動するための要
素を省略した点以外は前記第1実施例と同様に構成され
ている。
The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the buffer cylinder 5 and the elements for driving the buffer cylinder 5 of the first embodiment are omitted.

この第2実施例は、前記第1実施例のバッファシリン
ダ5の作用を除いて、第1実施例と同様の作用を奏す
る。
The second embodiment has the same operation as the first embodiment except for the operation of the buffer cylinder 5 of the first embodiment.

以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は、前記
実施例に限定されるものではなく、実用新案登録請求の
範囲に記載された本考案を逸脱することなく、種々の小
設計変更を行うことが可能である。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various small designs can be made without departing from the present invention described in the claims of the utility model registration. It is possible to make changes.

例えば、二酸化炭素除去装置4の排出路4bを低圧源に
接続する代わりに排出路4bから気体を排出するための送
風用ファンを設けることも可能であり、また、気体供給
路L1または気体循環用帰還路L2の適当な位置にも送風用
ファンを設けることが可能である。また、圧力調整弁1
と気体供給弁2との間の気体供給路L1にバッファタンク
またはアキュムレータ等を付設しておくことも可能であ
る。
For example, instead of connecting the discharge path 4b of the carbon dioxide removing device 4 to a low pressure source, it is also possible to provide a blower fan for discharging gas from the discharge path 4b, and it is also possible to provide a gas supply path L1 or a gas circulation path. It is possible to provide a blower fan at an appropriate position on the return path L2. In addition, pressure regulating valve 1
It is also possible to provide a buffer tank or an accumulator in the gas supply path L1 between the gas supply valve 2 and the gas supply valve L1.

さらに、マスク装着者の呼吸が吸入時であるかまたは
吐出時であるかは、呼気の温度を検出してこの検出温度
の変化から判別する代わりに、マスク内の適当な位置に
おける気流の方向を検出してこの気流の検出方向から判
断することも可能であり、またマスク内の圧力の変化か
ら判断することも可能である。そして、前記呼気の温度
を検出する手段としては、熱電対の代わりに測温抵抗体
またはサーミスタ等を使用することが可能である。
Furthermore, whether the respiration of the mask wearer is inhaling or exhaling, instead of detecting the temperature of the exhalation and judging from the change in the detected temperature, the direction of the airflow at an appropriate position in the mask is determined. It is also possible to detect and judge from the detection direction of this air flow, and also to judge from the change in the pressure in the mask. As a means for detecting the temperature of the expired air, a temperature measuring resistor, a thermistor, or the like can be used instead of the thermocouple.

C.考案の効果 前述の本考案の呼吸用気体供給システムによれば、マ
スク装着者の呼吸の吸入時に開いてマスク内に呼吸用気
体を供給するとともに呼吸の吐出時に閉じる気体供給弁
と、呼吸の吐出時に開いてマスク内の気体を気体循環用
帰還路に排出するとともに呼吸の吸入時に閉じる気体排
出弁とを動力作動弁によって構成し、マスク装着者の呼
吸に合わせて前記気体供給弁および気体排出弁を作動さ
せるようにしたので、それらの弁はマスク装着者の呼吸
の負担にはならない。したがって、マスク装着者は楽に
呼吸することができる。
C. Effects of the Invention According to the above-described respiratory gas supply system of the present invention, a gas supply valve that opens when the mask wearer inhales breathing to supply respiratory gas into the mask and closes when breathing is discharged, And a gas discharge valve that opens when discharging the gas and discharges gas in the mask to the gas circulation return path and closes when breathing is inhaled. Since the discharge valves are activated, they do not burden the wearer of the mask. Therefore, the mask wearer can breathe easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本考案の第1実施例による呼吸用気体供給シス
テムの全体説明図、第2図はマスク内の気体の温度変化
の説明図、第3図は同実施例で使用するマイコンのフロ
ーチャート、第4図は本考案の第2実施例による呼吸用
気体供給システムの全体説明図、第5図は本考案の前提
技術の説明図、である。 A…新鮮気体供給源、L1…気体供給路、気体循環用帰還
路L2、M…マスク、2…気体供給弁、3…気体排出弁、
4…二酸化炭素除去装置、11…呼吸検出器
FIG. 1 is an overall explanatory diagram of a respiratory gas supply system according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a temperature change of gas in a mask, and FIG. 3 is a flowchart of a microcomputer used in the embodiment. FIG. 4 is an overall explanatory diagram of a respiratory gas supply system according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a prerequisite technology of the present invention. A: fresh gas supply source, L1: gas supply path, gas circulation return path L2, M: mask, 2: gas supply valve, 3: gas discharge valve,
4: Carbon dioxide removal device, 11: Respiratory detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A62B 7/06 A62B 7/14 B64D 13/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) A62B 7/06 A62B 7/14 B64D 13/00

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】マスク内の気体が吸入されるときに開かれ
て前記マスク内に気体が吐出されるときに閉じられる気
体供給弁を有しこの気体供給弁が開かれているときに前
記マスク内に呼吸用気体を供給する気体供給路と、 この気体供給路の上流側に接続されて前記気体供給路に
新鮮な呼吸用気体を供給する新鮮気体供給源と、 前記マスク内の気体が吸入されるときに閉じられて前記
マスク内に気体が吐出されるときに開かれるとともに開
かれているときに前記マスク内から気体を排出する気体
排出弁およびこの気体排出弁から排出される気体中の二
酸化炭素を減少させる二酸化炭素除去装置を有しこの二
酸化炭素除去装置で得られた二酸化炭素減少気体を前記
気体供給弁の上流の気体供給路に帰還させる気体循環用
帰還路と、を備えた呼吸用気体供給システムであって、 前記気体供給弁および気体排出弁を駆動力によって作動
する動力作動弁によって構成し、前記マスク内の気体の
吸入およびマスク内への気体の吐出を検出する呼吸検出
器を設け、この呼吸検出器の検出信号により前記気体供
給弁および気体排出弁を作動させるようにした呼吸用気
体供給システム。
1. A gas supply valve which is opened when gas in a mask is sucked and closed when gas is discharged into the mask, wherein the mask is opened when the gas supply valve is opened. A gas supply path for supplying a respiratory gas into the gas supply path, a fresh gas supply source connected to an upstream side of the gas supply path to supply a fresh respiratory gas to the gas supply path, and a gas in the mask being inhaled. When the gas is discharged into the mask, it is closed when it is opened, and is opened when the gas is discharged. A gas circulation return path having a carbon dioxide removal device for reducing carbon dioxide and returning the carbon dioxide reduced gas obtained by the carbon dioxide removal device to a gas supply path upstream of the gas supply valve. For breathing A body supply system, wherein the gas supply valve and the gas discharge valve are configured by a power actuated valve that operates by a driving force, and a breathing detector that detects inhalation of gas in the mask and discharge of gas into the mask. A gas supply system for breathing, wherein the gas supply valve and the gas discharge valve are operated by a detection signal of the respiration detector.
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