JP4363213B2 - ダイバーズ用情報処理装置、ダイバーズ用情報処理装置の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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減圧症は、体内に過剰な窒素が蓄積されることが原因であるため、その対策とすれば、潜水深度を控えめにすればよいし、実際の潜水時にはダイバーズ用情報処理装置が減圧症を防ぐために指示をだすため比較的対策は立てやすい。
そこで、本発明の目的はダイバーが呼吸を停止した状態で急浮上するのを防止することができるダイバーズ用情報処理装置、ダイバーズ用情報処理装置の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
上記構成によれば、圧力計測部は、潜水期間中における圧力から水深を計測する。
一方、エア消費率算出部は、タンク残圧を検出するためにタンク側に設けられたタンク残圧検出部から、無線によりタンク残圧を受信し、受信したタンク残圧に基づいてタンク残圧の単位時間当たりの減少率に相当するエア消費率を算出する。
これらの結果、比較部は、前記エア消費率と、所定の基準エア消費率とを比較してダイバーが呼吸を行っているか否かを判別し、警告部は、水深の変化および判別に基づいて、浮上中にダイバーが所定期間以上、呼吸を行っていない場合に、ダイバーに呼吸を促す旨の警告を行う。
また、前記基準エア消費率は、正常な呼吸を行っていると推定される場合に得られる下限エア消費率であるようにしてもよい。
さらに、前記比較部は、前記エア消費率が前記下限エア消費率を下回る期間が所定期間以上継続した場合に呼吸を行っていないと判別するようにしてもよい。
さらにまた、前記圧力計測部により計測したダイバーの周囲の圧力が増加している場合、あるいは、ほぼ一定となっている場合の平均タンク残圧減少率を算出する平均タンク残圧算出部と、前記平均タンク残圧減少率に基づいて前記下限エア消費率を設定する下限設定部と、を備えるようにしてもよい。
また、前記平均タンク残圧算出部は、検出した前記ダイバー周囲の圧力に基づいて前記平均タンク残圧減少率を補正する補正部を備えるようにしてもよい。
この場合において、上記制御プログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記録することも可能である。
図1は本実施形態のダイバーズ用情報処理装置の装置本体および腕バンドの一部を示す平面図である。
図1において、本実施形態のダイバーズ用情報処理装置1は、いわゆるダイブコンピュータと呼ばれるものであり、潜水中のダイバーの水深位置や潜水時間を計算してそれらを表示するとともに、潜水中に体内に蓄積される不活性ガス量、(主に窒素量)を計測し、この計測結果から、潜水後に陸上にあがってから体内に蓄積された窒素が排出される時間などを表示するものである。
このダイバーズ用情報処理装置1は、円形の装置本体2に対して図面上下方向に腕バンド3、4がそれぞれ連結され、この腕バンド3、4によって腕時計と同様にダイバーの腕に装着して使用される。装置本体2は、上ケースと下ケースとが完全水密状態でビス止めなどの方法で同定され、この内部には各種の電子部品などが搭載された基板(図示せず)が収納されている。
装置本体2の上面側には、潜水を開始したか否かを監視するための導通検知センサを用いた潜水動作監視スイッチ30が設けられている。この潜水動作監視スイッチ30は装置本体2の上面側に露出している2つの電極30A、30Bを有し、これらの電極30A、30Bが海水などで導通し、電極30A、30B間の抵抗値が小さくなったときに入水を開始したものと判断する。但し、この潜水動作監視スイッチ30は、あくまで入水したことを検出して、ダイビングモードに移行するのに用いられるだけで、1本のダイビングを開始した旨を検出するものではない。すなわち、ダイバーズ用情報処理装置1を装着した腕が海水に浸かっただけの場合もあり、このような場合にはダイビングを開始したものと扱うべきではないからである。このため、本実施形態のダイバーズ用情報処理装置1は、装置本体2に内蔵の図示しない圧力センサによって水深(水圧)が一定以上、たとえば、水深値が1.5mより深くなったときに、ダイビングを開始したものと見なし、この水深値(1.5m)よりも浅くなったときにダイビングが終了したものと見なすこととなる。
液晶パネル11は、装置本体2の中央に位置する表示面11Aを備えている。なお、本実施例では表示面11Aが円形の例を示したが、円形に限定されるものではなく楕円形、トラック状、多角形でも良い。この表示面11Aは8つの表示領域111〜118を備えている。
第1の表示領域111は、表示領域11Aの図面上部左側に位置しており、後述する各表示領域111〜117のうちでは最も大きく構成されている。この第1の表示領域111には、後述するダイビングモード、サーフェスモード(時刻モード)、プランニングモード、ログモードのときにそれぞれ現在水深、現在月日、水深ランク、潜水月日(ログナンバー)が表示されるようになっている。
第2の表示領域112は、第1の表示領域111より図面右側に位置しており、この第2の表示領域112には、ダイビングモード、サーフェスモード(時刻モード)、プランニングモード、ログモードのときにそれぞれ潜水時間、現在時刻、無減圧潜水可能時間、潜水開始時刻(潜水時間)が表示されるようになっている。
第4の表示領域114は、第3の表示領域113の図面右側に位置しており、この第4の表示領域114には、ダイビングモード、サーフェスモード(時刻モード)、プランニングモード、ログモードのときにそれぞれ無減圧潜水可能時間、水面休止時間、温度、潜水終了時刻(最大水深時水温)が表示されるようになっている。
第5の表示領域115は、第3の表示領域113の図面下側に位置しており、この第5の表示領域115には、電源容最切れ警告領域104に電源容最切れ警告が表示され、高度ランク表示領域103には高度ランクが表示されるようになっている。
第7の表示領域117は、第6の表示領域116の図面右側に位置しており、この第7の表示領域117には、ダイビングモードで減圧潜水状態になったときに、窒素(不活性ガス)が吸収傾向にあるのか、排出傾向にあるかを示す(図中、上下方向矢印が図示されている)領域と、浮上速度が高すぎる場合に浮上速度違反警告の一つとして、減速を指示するための「SLOW」を表示する領域と、潜水中に減圧潜水を行わなければならない旨を警告するための「DECO」を表示する領域とで構成されている。
第8の表示領域118は、第6の表示領域116および第7の表示領域117の図面下側に位置しており、この第8表示領域118には、ダイバーが呼吸を行っていないと判別した場合に呼吸を通常通り行うことを促すための「BREATHING CAUTION」を表示する領域を有している。
ダイバーズ用情報処理装置1は、各種操作を行うための操作部5と、各種情報を表示する表示部10と、潜水動作監視スイッチ30と、ダイバーに警告を行う警告部39と、ダイバーズ用情報処理装置1全体の制御を行う制御部50と、気圧あるいは水圧を計測するための圧力計測部61と、各種計時処理を行う計時部68と、呼吸用ガスが封入されたタンクの残圧を計測する圧力計測部70とを備えている。
警告部39は、ブザーなどのアラーム音によりダイバーに報知を行う報音装置37と、振動によりダイバーに報知を行う振動発生装置38とを備えている。
表示部10は、各種の情報を表示するための液晶パネル11と、その液晶パネル11を駆動するための液晶ドライバ12とを備えている。この表示部10と、各モードでの処理を行うとともに、各モードに応じた表示を液晶パネル11に表示させる制御部50とで表示手段を構成している。
制御部50は、操作部5と潜水動作監視スイッチ30と報音装置37と振動発生装置38とが接続されている。この制御部50には、装置全体の制御をおこなうコントローラ51と、このコントローラ51の制御下で液晶ドライバ12と、時刻用カウンタ33とを制御する制御回路52と、制御用プログラムおよび制御用データを格納しているROM53と、各種データを一時的に格納するRAM54とを備えている。コントローラ51は、ROM53に格納されている制御プログラムおよび制御データを読み出して各種モードにおける処理をおこなう。
ダイバーズ用情報処理装置1では、制御部50と圧力計測部61と潜水動作監視スイッチ30とにより潜水検出部を構成している。この潜水検出部は、制御部50に制御された潜水動作監視スイッチ30が入水を判断し、かつ、制御部50に制御された圧力計測部61により水深(水圧)が一定以上、たとえば水深値が1.5mより深くなったときにダイビングを開始したと判断し、この水深値(1.5m)より浅くなったときにダイビングが終了したと判断する。
ダイバーズ用情報処理装置1は、浮上速度監視機能を備えており、この浮上速度監視機能は、浮上時の浮上速度を計測する浮上速度計測部75と、この浮上速度計測部75の計測結果と設定されている浮上速度上限値76とを比較して現在の浮上速度が浮上速度上限値76より速い場合には浮上速度違反警告を行う浮上速度違反警告部77とを備えている。
浮上速度計測部75は、上述した計時部68で計時した時間と、上述した圧力計測部61で測定した水深(水圧)と、に基づいて浮上時の浮上速度を算出し、浮上速度違反警告部77に出力する。
これにより、浮上速度違反警告部77は、浮上速度上限値76として現在水深に対応する浮上速度上限値をROM53から呼び出し、この浮上速度上限値76と、浮上速度計測部75で算出した現在の浮上速度とを比較して、現在の浮上速度が浮上速度上限値76より速い場合には表示部10の液晶パネル11での表示や、報音装置37からのアラーム音の発生や、振動発生装置38からダイバーへの振動の伝達などの方法で浮上速度違反の警告を行う。そして、現在の浮上速度が浮上速度上限値76より遅い状態になると浮上速度違反の表示および警告を停止する。
圧力計測部70は、ボンベ内の残圧を計測して圧力検出信号を出力する圧力センサ70Aと、圧力センサ70Aの圧力出力信号を増幅して増幅圧力検出信号として出力する増幅回路70Bと、増幅圧力検出信号のアナログ/ディジタル変換を行ってタンク残圧データとして出力するA/D変換回路70Cと、を備えている。
エア消費率計測部91は、上述した計時部68で計時した時間と、圧力計測部70で計測したボンベの残圧と、に基づいてエア消費率を計測し、呼吸指示警告部93に出力する。
これにより呼吸指示警告部93は、エア消費率下限値92とエア消費率計測部91が計測したエア消費率とを比較し、計測したエア消費率がエア消費率下限値92以下である場合に、呼吸を通常通り行うべき旨をダイバーに指示することとなる。
図4に示すようにダイバーズ用情報処理装置1の動作モードには、時刻モードSTl、サーフェスモードST2、プランニングモードST3、設定モードST4、ダイビングモードST5、ログモードST6、報知条件設定モードST7がある。
以下各種動作モードについて説明する。なお、これらの各種動作モードにおける処理は、前述した制御部50によって実行される。
時刻モードSTlは、スイッチ操作を行わず、かつ、休内窒素が平衡状態にあり、陸上で携帯するときの動作モードである。この時刻モードST1において、液晶パネル11には、図4に示すように、現在月日表示領域には現在月日が表示され、現在時刻表示領域には現在時刻が表示され、高度ランク表示領域2には高度ランクが表示される。なお、高度ランクがランク0の場合には高度ランク表示領域にはマークが表示されない。高度ランクは、現在の場所の高度を自動的に計測し、3つのランクで表示するようになっている。現在時刻はコロン(:)が点滅することによって、この表示が現在時刻である旨を知らせる。たとえば、図4の時刻モードST1に示す状態では、現在12月5日の10時06分であると表示されている。
この時刻モードSTlでは、スイッチAを押すとプランニングモードST3に移行することとなる。また、スイッチBを押すとログモードST6に移行することとなる。さらに、スイッチAを押したままスイッチBを一定期間、例えば5秒間押し続けると、設定モードST4に移行することとなる。
サーフェスモードST2は、前回のダイビングから48時間経過するまで、陸上で携帯するときの動作モードであり、前回のダイビングの終了後、導通していた潜水動作監視スイッチ30が絶縁状態になると自動的にサーフェスモードST2に移行するようになっている。このサーフェスモードST2においては、図4に示すように、現在月日表示領域には現在月日が表示され、現在時刻表示領域には現在時刻が表示され、高度ランク表示領域には高度ランクが表示され、体内窒素排出時間表示領域には、体内に溶け込んだ過剰な窒素が排出され、平衡状態になるまでの時間が表示され、水面休止時間表示領域には、潜水後の経過時間が表示され、体内窒素グラフ表示領域には、体内に溶け込んだ体内窒素分圧が体内窒素グラフとして表示されている。体内窒素排出時間表示領域に表示されている平衡状態になるまでの時間はカウントダウンを行い、この時間が0:00に至るとそれ以降は無表示となる。
このサーフェスモードST2では、スイッチAを押すとプランニングモードST3に移行することとなる。また、スイッチBを押すとログモードST6に移行することとなる。さらに、スイッチAを押したままスイッチBを一定期間、例えば5秒間押し続けると、設定モードST4に移行することとなる。
プランニングモードST3では、次に行うダイビングの最大水深と潜水時間の目安を入力することが可能な動作モードである。この動作モードでは、図4に示すように水深ランク表示領域には、後述する水深ランクが表示され、無減圧潜水可能時間表示領域には、水深ランクに対応した無減圧潜水可能時間が表示され、水面休止時間表示領域には、水面休止時間が表示され、体内窒素グラフ表示領域には、体内に溶け込んだ体内窒素分圧が体内窒素グラフとして表示され、セーフティベル(図示せず)および高度ランク(図示せず)が表示されている。
このプランニングモードST3は、低ランクから高ランクへと順次、水深ランク表示領域301の水深ランクの表示が変わっていく。この各水深ランクは、9m、12m、15m、18m、21m、24m、27m、30m、33m、36m、39m、42m、45m、48mの各ランクがあり、この表示は5秒毎に順次切り変わる。このとき、時刻モードSTlからプランニングモードST3に移行したのであれば、過去の潜水によって体内に過剰な窒素蓄積がない初回潜水の計画であるため、体内窒素グラフは0となり、水深が15mのときに無減圧潜水可能時間が66分と表示される。これは、水深12m以上15m以下の水深で66分未満までは無減圧潜水が可能であることを示している。
このプランニングモードST3において、水深ランクが9mから48mへと順次表示される間に、スイッチAを一定期間、例えば2秒以上押し続けると、サーフェスモードST2に移行することとなる。また、プランニングモードST3において、水深ランクが48mと表示された後には、時刻モードSTlまたはサーフェスモードST2に自動的に移行することとなる。さらに、プランニングモードST3において、所定の期間スイッチ操作がないときにはサーフェスモードST2または時刻モードSTlに自動的に移行することとなるので、その都度スイッチ操作を行う必要がなく、ダイバーにとって便利である。また、スイッチBを押すとログモードST6に移行することとなる。
設定モードST4は、図4に示すように現在月日表示領域には、現在の月日が表示され、現在時刻表示領域には現在の時刻が表示され、年号表示領域には現在の年号が西暦で表示され、セーフティレベル(図示せず)およびアラームのON/OFF(図示せず)が表示されている。この設定モードST4は、これらの現在の年月日、現在時刻の設定の他に、警告アラ一ムのON/OFF設定と、セーフティレベルの設定とを行うための動作モードである。
これらの設定項目のうち、セーフティレベルとは、通常の減圧計算を行うレベルと、ダイビング後に1ランク高い高度ランクの場所へ移動することを前提とした減圧計算を行うレベルとの2つのレベルに設定することができる。アラームのON/OFFとは、報音装置37から各種警告のアラームを鳴らすか否かを設定するための機能であり、アラームをOFFに設定しておけば、アラームが鳴ることはない。これは、ダイバーズ用情報処理装置1のように電池切れが特に致命的である装置では、アラームのために電力が消費され不用意に電池切れに至ることを避けることができ、好都合だからである。
この設定モードST4では、スイッチAを押す度に設定項目が時、秒、分、年、月、日、セーフティレベル、アラームON/OFFの順に切り替わり、設定対象部分の表示が点滅することとなる。このとき、スイッチBを押すと設定項目の数値または文字が変わり、スイッチBを押し続けることで数値や文字は素早く変わることとなる。アラームのON/OFFが点滅している状態でスイッチAを押すことで、サーフェスモードST2または時刻モードSTlに戻ることとなる。また、スイッチA、Bのいずれについても、予め定めた期間例えば、1分〜2分間操作されなければ、サーフェスモードST2または時刻モードSTlに自動的に戻ることとなる。さらに、スイッチAを押したままスイッチBを一定期間、例えば5秒間押し続けると、報知条件設定モードST7に移行することとなる。
ダイビングモードST5とは、潜水時の動作モードであり、無減圧潜水モードST51、現在時刻表示モードST52、減圧潜水表示モードST53からなる。
このダイビングモードST5の状態で、水深が1.5mより浅いところにまで浮上したときには、ダイビングが終了したものとみなされ、潜水によって導通状態となっていた潜水動作監視スイッチ30が絶緑状態になった時点でサーフェスモードST2に自動的に移行することとなる。なお、図3に示した潜水結果記録部78は、水深が1.5m以上となった時から1.5m未満となった時までを1回の潜水動作として、この期間中の潜水結果(ダイビングの日付、潜水時間、最大水深などの様々なデータ)をRAM54に記憶、保持することとなる。併せて、潜水結果記録部78は、今回のダイビング中に上述した浮上速度違反警告が連続して2回以上あった時には、その旨も潜水結果に含めてRAM54に記録、保持される。
減圧潜水表示モードST53では、現在水深表示領域には、現在の水深が表示され、潜水時間表示領域には、ダイビングを開始してからの経過時間が表示され、体内窒素グラフ表示領域には、体内に溶け込んだ体内窒素分圧が体内窒素グラフとして表示され、減圧停止深度表示領域には、減圧潜水時に浮上すべき水深(減圧停止深度)が表示され、減圧停止時間表示領域には、減圧停止深度で停止すべき時間が表示され、総浮上時間表示領域には、減圧潜水時に水面に出るまでの安全な最低時間が表示され、高度ランク(図示せず)が表示されている。
図4に示す減圧潜水表示モードST53では、ダイビングを開始してから24分経過し、現在の水深が29.5mである旨が表示されている。また、減圧潜水表示モードST53では、体内窒素分圧が最大許容値を越え危険であるため、安全な浮上速度を守りながら水深3mの所まで浮上し、そこで1分間の減圧停止をし、安全な浮上速度として水面までには最低でも5分の時間をかけるようにとの指示が表示され、さらに、現在の体内窒素分圧が増大傾向にある旨を、たとえば液晶パネル11の第7の表示領域117において上向きの矢印で表示されている。このような場合は、ダイバーは上記の表示内容に基づいて減圧停止した後、浮上することとなる。減圧潜水表示モードST53では、減圧停止を行っている状態での体内窒素分圧が減少傾向にある旨を、たとえば液晶パネル11の第7の表示領域117において下向きの矢印で表示されている。
このダイビングモードST5においては、急激な浮上が減圧症の原因となることから、前述した浮上速度監視機能が働く。この浮上速度監視機能は、所定時間毎例えば、6秒毎に現在の浮上速度を算出するとともに、この算出した浮上速度と現在水深に対応する浮上速度上限値とを比較し、算出した浮上速度が浮上速度上限値よりも速い場合には、報音装置37から4kHzの周波数でアラーム音(浮上速度違反警告)を一定期間、例えば3秒間発するとともに、浮上速度を落とすように、液晶パネル11の第7の表示領域117において「SLOW」との表示と、現在水深の表示とを1Hz周期で交互に点滅させ浮上速度違反警告を行い、また、振動発生装置38から浮上速度違反である旨を振動でダイバーに警告する。そして、浮上速度監視機能で算出した浮上速度が正常なレベルにまで低下したときには、浮上速度違反警告を停止することとなる。
ログモードST6へは、時刻モードSTlまたはサーフェスモードST2の動作モード状態でスイッチBを押すことで移行することができる。このログモードST6は、ダイビングモードST5の動作モード状態で水深1.5mよりも深く潜水し、その潜水時間が3分以上の時の各種データを記憶、表示する動作モードである。このようなダイビングのデータは、ログデータとして潜水毎に順次記憶され、所定数例えば、最大10本のログデータが記憶、保持される。ここで、最大記憶数以上の潜水を行った場合には、古いデータから順に削除され、常に最新の10本分のダイビングデータが記憶、保持されることとなる。
ログモードST6においては、ログデータは4秒毎に切り替わる2つの画面で表示されることとなる。このログモードST6は、図4に示すように、第1の画面ST61では、潜水月日表示領域601には、ダイビングを行った月日が表示され、平均水深表示領域には、このダイビングでの平均水深が表示され、潜水開始時刻表示領域には、ダイビングを開始した時刻が表示され、潜水終了時刻表示領域には、ダイビングを終了した時刻が表示され、体内窒素グラフ表示領域には、ダイビングを終了したときの体内に溶け込んだ体内窒素分圧が体内窒素グラフとして表示され、高度ランク(図示せず)が表示されている。
このログモードST6では、スイッチBを押す度に、新しいデータから古いデータに順次切り換わり、最も古いデータが表示された後は、時刻モードSTlまたはサーフェスモードST2に移行することとなる。そのログの切り換え途中にスイッチBを2秒以上押し続けた場合も、時刻モードSTlまたはサーフェスモードST2に移行することとなる。さらに、スイッチA、Bのいずれもが所定時間例えば、1分〜2分間押されない場合も、時刻モードSTlまたはサーフェスモードST2に自動的に移行する。そのため、ダイバーがスイッチ操作を行う必要がなく使い勝手が向上している。また、スイッチAを押すと、プランニングモードST3に移行する。
報知条件設定モードST7へは、設定モードST4の動作モード状態でスイッチAを押したままスイッチBを5秒間押し続けることで移行することができる。この報知条件設定モードST7は、ダイビング開始前に、ダイビング中のエア残留量および無限圧潜水可能時間の確認のし忘れを防止するためにアラームが鳴鐘する、もしくは振動アラームが振動し、繰り返し警告を行う際の警告間隔である警告タイミングを設定するための動作モードである。
報知条件設定モードST7では、図4の第1の画面ST71に示すように、設定時間表示領域には、警告を行う間隔である警告タイミングが表示され、ダイビング中の警告間隔(警告タイミング)を設定することができる。本実施形態の報知条件設定モードST7では、分、秒の設定が可能であるが、分のみ、秒のみの設定も可能である。
図5は、ダイバーズ用情報処理装置の処理フローチャートである。
まずコントローラ51は、潜水動作監視スイッチの出力に基づいて水検知がなされた後、水深が1.5m以上となったか否かを判別する(ステップS10)。
ステップS10の判別において、水深が1.5m未満である場合には(ステップS10;No)、コントローラ51は設定時間が経過したか否かを判別する(ステップS30)。
ステップS30の判別において設定時間が経過していない場合には(ステップS30;No)、コントローラ51は再び処理をステップS10に移行する。
ステップS30の判別において設定時間が経過した場合には(ステップS30;Yes)、動作モードを上述したサーフェスモードST2に移行する。
ステップS10の判別において、水深が1.5m以上である場合には(ステップS;Yes)、コントローラ51は、水深が1.5m以上となってからの経過時間を計時部68により計測する(ステップS11)。
次にコントローラ51は、圧力計測部61により周囲圧力(水圧)を計測する(ステップS12)。
ここで、体内窒素分圧の計算方法について説明する。本実施形態のダイバーズ用情報処理装置1において行われる体内窒素分圧の計算方法については、例えばKEN LOYST et al.著の「DIVE COMPUTER A CONSUMER'S GUIDE TO HISTORY,THEORY&PERFORMANCE」Watersport Publishing Inc.(1991)やA.A.Buhlmann著の「Decompression-Decompression Sickness」(特に第14頁)、Springer,Berlin(1984)に記載されている。なお、ここで示す体内窒素分圧の計算はあくまで一例であり、この他にも各種の方法を用いることができる。
この構成において、コントローラ51は圧力計測部61で計測された水圧と、計時部68で計時された時間とに基づいて、時間tに対応する水圧P(t)を計算してその値を出力する。ここで、P(t)は、大気圧も含めた絶対圧を意味する。呼吸気窒素分圧計算部62は、出力された水圧P(t)に基づいて、ダイバーが呼吸している空気中の窒素分圧(以下、呼吸気窒素分圧PIN2(t)という)を計算し、その値を出力する。ここで、呼吸気窒素分圧PIN2(t)は水圧P(t)を用いた次式により算出される。
PIN2(t)=0.79×P(t) [bar]
なお、上式における「0.79」は、空気中に占める窒素の割合を示す数値である。コントローラ51は、上式のように計算された呼吸気窒素分圧PIN2(t)の値を記憶する。
PGT(tE)=PGT(t0)
+{PIN2(t0)−PGT(t0)}
×{1−exp(−k(tE−t0)/TH)}
ここで、kは実験的に求められる定数であり、THは各組織に窒素が溶け込んで飽和状態の半分に達するまでの時間(以下、半飽和時間という)であり、各組織によって異なる数値である。
この半飽和時間THは、後述するように体内窒素分圧PGT(t0)と呼吸気窒素分圧PIN2(t0)の大小に応じて可変となる。なお、時刻t0や時刻tEなどの時間の測定は、図2に示した計時部68によって計時されている。
(1)PGT(t0)>PIN2(t0)のとき
PGT(tE)=PGT(t0)
+{PIN2(t0)−PGT(t0)}
×{1−exp(−k(tE−t0)/THl)}
(2)PGT(t0)<PIN2(t0)のとき
PGT(tE)=PGT(t0)
+{PIN2(t0)−PGT(t0)}
×{1−exp(−k(tE−t0)/TH2)}
ここで、kは定数であり、TH2<THlとなっている。
ここでPGT(t0)>PIN2(t0)のと時と、PGT(t0)<PIN2(t0)の時とで、半飽和時間THが異なる理由について説明する。
まず、PGT(t0)>PIN2(t0)のときは、体内から窒素が排出される場合であり、逆にPGT(t0)<PIN2(t0)のときは、体内へ窒素が吸収される場合である。すなわち、窒素の排出を窒素の吸収に比較して時間がかかるものとして計算させるため、窒素が排出される場合の半飽和時間TH1は窒素を吸収する場合の半飽和時間TH2より長く設定されるのである。このように窒素の排出時と吸収時とで異なる半飽和時間THを用いることにより、体内窒素量のシミュレーションをより厳密に行うことができるのである。また、体内窒素分圧の上限値を設定すれば、現在の体内窒素分圧からみて無減圧潜水可能な時間や水面に上がった以降に、体内窒素分圧が通常の状態に戻るまでの時間などを求めることができる。そのため、この体内窒素分圧の情報をダイバーに報知すれば、潜水の安全性を高めることができる。
続いてコントローラ51は、圧力計測ユニット70から送信されるタンク残圧データを送受信回路200を介して受信する(ステップS15)。
コントローラ51は、受信したタンク残圧データに対応するタンク残圧と前回のタンク残圧データに対応するタンク残圧とを比較し、その残圧差から単位時間当たりのエア消費量を計算する(ステップS16)。
エア消費量VCは、受信したタンク残圧データに対応するタンク残圧をPnとし、前回のタンク残圧データに対応するタンク残圧Pn-1とし、タンク容量をVとすると次式で表される。
VC=V×(Pn-1−Pn)
続いてコントローラ51は、無減圧潜水可能時間=0であるか否かを判別する(ステップS17)。
ステップS17の判別において、無減圧潜水可能時間=0である場合には(ステップS17;Yes)、減圧潜水を行う必要がある旨をダイバーに通知する減圧潜水警告通知処理を行い(ステップS22)、処理をステップS18に移行する。
ステップS18の判別において、無減圧潜水可能時間≠0である、すなわち、無減圧潜水可能時間が残っている場合には(ステップS17;No)、コントローラ51は、ステップS12において計測した水圧変化に基づいて現在の潜水状態が降下状態(潜水深度増加状態)であるか否かを判別する(ステップS18)。
ステップS18の判別において、現在の潜水状態が降下状態である場合には(ステップS18;Yes)、コントローラ51は、エア消費率下限値を設定し(ステップS23)、処理を再びステップS10に移行する。
図6は、エア消費率下限値の設定処理フローチャートである。
まず、コントローラ51は、ステップS16において算出したエア消費量を現在水深における補正を行って、補正エア消費量を算出する(ステップS31)。
続いてコントローラ51は、補正エア消費量とそれまでの平均エア消費量との差から今回のエア消費変化量を算出する(ステップS32)。
さらにコントローラ51は、それまでの平均エア消費率と、ステップS32で算出したエア消費変化量を前回の算出タイミングと今回の算出タイミングとの差である経過時間で除した値である今回のエア消費率とを加算し、平均エア消費率を算出する(ステップS33)。
これらの結果、コントローラ51は、ステップS33で算出した平均エア消費率の80%(=下限値設定率)をエア消費率下限値として設定する(ステップS34)。なお、下限値設定率=80%というのは例示であり、適宜変更が可能であるが、安全面からの観点としては、あまり低く設定するのは好ましくない。実際的には、下限値設定率=90%程度とするのが好ましい。また、水深に応じて複数の下限値設定率を変更するように構成することも可能であり、水深が増すほど、下限値設定率が減少するのがよい。例えば、水深5メートルでは(100−5)=95%とし、水深10メートルでは(100−10)=90%とし、水深20メートルでは(100−20)=80%とするなどの構成が可能である。
ステップS19の判別において、現在の潜水状態が停止状態である場合には(ステップS19;Yes)、コントローラ51は、上述した手順により、エア消費率下限値を設定し(ステップS23)、処理を再びステップS10に移行する。
ステップS19の判別において、現在の潜水状態が停止状態ではない、すなわち、潜水状態が上昇状態(潜水深度減少状態)である場合には、コントローラ51は、ステップS16で計算したエア消費量に基づくエア消費率(単位時間当たりのエア消費量)がステップS23で設定されるエア消費率下限値以下であるか否か、すなわち、呼吸が正常になされていないか否かを判別する(ステップS20)。
ステップS20の判別において、ステップS16で計算したエア消費量に基づくエア消費率がステップS23で設定されるエア消費率下限値以下である場合には(ステップS20;Yes)、呼吸が正常になされていないということであるので、呼吸警告通知処理を行う(ステップS24)。
具体的には、呼吸指示警告部93により警告が行われる。すなわち、呼吸指示警告部93の制御下で報音装置37によりアラーム鳴鐘がなされ、振動発生装置38により振動アラームが生成され、表示部10の液晶表示パネル11の第8表示領域118には、呼吸を通常通り行うことを促すための「BREATHING CAUTION」という表示が表示される。
なお、これらの呼吸警告通知処理における動作は、ダイビングの終了が検出されたとき、例えば水深値が1.5mより浅くなったときには、自動的に中断させることができる。
本実施形態が図2の実施形態と異なる点は、ダイブコンピュータが直接ボンベの残圧を計測できないような場合に、ボンベの残圧を遠隔で計測することができる点である。
すなわち、図2の実施形態における圧力計測部70に代えて、無線(超音波あるいは光)で圧力計測データを送信する圧力計測ユニット70Xを備え、制御部50側に送受信回路200Aを介して圧力データ(タンク残圧データ)を送信する構成である。
圧力計測部70Xは、ボンベ内の残圧を計測して圧力検出信号を出力する圧力センサ70XAと、圧力センサ70Aの圧力出力信号を増幅して増幅圧力検出信号として出力する増幅回路70XBと、増幅圧力検出信号のアナログ/ディジタル変換を行ってタンク残圧データとして出力するA/D変換回路70XCと、タンク残圧データを送信する送受信回路200Bと、を備えている。
圧力計測部70Xの圧力センサ70XAは、ボンベ内の残圧を計測して圧力検出信号を増幅回路70XBに出力する。
増幅回路70XBは、圧力センサ70Aの圧力出力信号を増幅して増幅圧力検出信号としてA/D変換回路70XCに出力する。
A/D変換回路70XCは、増幅圧力検出信号のアナログ/ディジタル変換を行ってタンク残圧データとして送受信回路200Bに出力する。
これらの結果、制御部50のコントローラ51は、送受信回路200Aを介してタンク残圧データを受信し、上述した実施形態と同様にダイバーが正常に呼吸を行っているか否かを判別して、警告などを行うこととなる。
以上の説明のように、上記各実施形態によれば、ダイバーが潜水期間中に正常に呼吸を行っているか否かを判別し、正常に呼吸を行っていない場合にはその旨を警告して呼吸を行うことを促すことができるので、エアエンボリズムの発生をより確実に防止することができ、より安全なダイビングを行うことができる。
以上の説明においては、ダイブコンピュータが腕装着型の場合について説明したが、これに限られるものではなく、ダイビングスーツ埋め込み型や、胴部装着型、あるいは水中マスク組み込み型などの変形が考えられる。
Claims (9)
- 潜水期間中における圧力から水深を計測する圧力計測部と、
タンク残圧を検出するためにタンク側に設けられたタンク残圧検出部から、無線により前記タンク残圧を受信し、受信した前記タンク残圧に基づいて前記タンク残圧の単位時間当たりの減少率に相当するエア消費率を算出するエア消費率算出部と、
前記エア消費率と、所定の基準エア消費率とを比較してダイバーが呼吸を行っているか否かを判別する比較部と、
前記水深の変化および前記判別に基づいて、浮上中に前記ダイバーが所定期間以上、呼吸を行っていない場合に、前記ダイバーに呼吸を促す旨の警告を行う警告部と、
を備えたことを特徴とするダイバーズ用情報処理装置。 - 請求項1記載のダイバーズ用情報処理装置において、
前記比較部は、前記タンク残圧が変化しない時間を計測する無変化時間計測部を備え、
前記前記タンク残圧が変化しない時間が所定時間以上継続した場合に前記呼吸を行っていないと判別することを特徴とするダイバーズ用情報処理装置。 - 請求項1または請求項2記載のダイバーズ用情報処理装置において、
前記基準エア消費率は、正常な呼吸を行っていると推定される場合に得られる下限エア消費率であることを特徴とするダイバーズ用情報処理装置。 - 請求項3記載のダイバーズ用情報処理装置において、
前記比較部は、前記エア消費率が前記下限エア消費率を下回る期間が所定期間以上継続した場合に呼吸を行っていないと判別することを特徴とするダイバーズ用情報処理装置。 - 請求項3記載のダイバーズ用情報処理装置において、
前記圧力計測部により計測したダイバーの周囲の圧力が増加している場合、あるいは、ほぼ一定となっている場合の平均タンク残圧減少率を算出する平均タンク残圧算出部と、
前記平均タンク残圧減少率に基づいて前記下限エア消費率を設定する下限設定部と、
を備えたことを特徴とするダイバーズ用情報処理装置。 - 請求項5記載のダイバーズ用情報処理装置において、
前記平均タンク残圧算出部は、検出した前記ダイバー周囲の圧力に基づいて前記平均タンク残圧減少率を補正する補正部を備えたことを特徴とするダイバーズ用情報処理装置。 - 潜水期間中における圧力から水深を計測する圧力計測過程と、
タンク残圧を検出するためにタンク側に設けられたタンク残圧検出部から、無線により前記タンク残圧を受信し、受信した前記タンク残圧に基づいて前記タンク残圧の単位時間当たりの減少率に相当するエア消費率を算出するエア消費率算出過程と、
前記エア消費率と、所定の基準エア消費率とを比較してダイバーが呼吸を行っているか否かを判別する比較過程と、
前記水深の変化および前記判別に基づいて、浮上中に前記ダイバーが所定期間以上、呼吸を行っていない場合に、前記ダイバーに呼吸を促す旨の警告を行う警告過程と、
を備えたことを特徴とするダイバーズ用情報処理装置の制御方法。 - ダイバーズ用情報処理装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
潜水期間中における圧力から水深を計測させ、
タンク残圧を検出するためにタンク側に設けられたタンク残圧検出部から、無線により前記タンク残圧を受信し、受信した前記タンク残圧に基づいて前記タンク残圧の単位時間当たりの減少率に相当するエア消費率を算出させ、
前記エア消費率と、所定の基準エア消費率とを比較してダイバーが呼吸を行っているか否かを判別させ、
前記水深の変化および前記判別に基づいて、浮上中に前記ダイバーが所定期間以上、呼吸を行っていない場合に、前記ダイバーに呼吸を促す旨の警告を行わせる、
ことを特徴とする制御プログラム。 - 請求項8記載の制御プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
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