JP5058968B2 - 密封形フィルタを利用する携帯用空気浄化システム - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００５年４月６日出願、発明の名称「密封形フィルタを利用する携帯用空気浄化システム」である米国特許出願番号第１１／１００，２５７号と、２００４年４月６日出願、発明の名称「空気供給／外装した空気浄化組合せシステム」である米国特許仮出願番号第６０／５６０，４０１号の利益を享受し、優先権を主張し、双方の全主題をここに参照して組み込む。

［本発明の技術分野］
本発明は、概して人工呼吸装置に関し、具体的には、１つ以上の密封形フィルタを利用する携帯用動力付き空気浄化人工呼吸器に関する。

有害な環境で呼吸用空気を供給する種々の装置がよく知られている。２つの特に一般的なタイプは、利用者が安全に呼吸できるように外気をフィルターして有害物質を取り除く空気フィルタータイプと、利用者が供給する呼吸用空気を内包し、必要に応じて用いる圧力容器を運ぶ自給式呼吸装置（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｂｒｅａｔｈｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ：「ＳＣＢＡ」）である。これらのいずれのタイプも数十年にわたり使用されてきている。

より最近では、これら２つのタイプの装置は組み合わされて、利用者に大きな自由度を与えている。ＳＣＢＡと空気フィルター人工呼吸器との組合せは、民間防衛作業者、第１応答者、有害物処理チームおよび軍隊によって使用され、利用者が、気道に有害な素材あるいは薬品を含んでいる、あるいは、含みうる環境における滞在時間を増加できるようにする。ＳＣＢＡは、利用者に圧力容器から空気を供給して、呼吸を保護する。空気フィルター人工呼吸器は、利用者に提供される空気から有害な素材あるいは薬品をろ過するフィルターキャニスターを利用する。空気フィルター人工呼吸器は、２つの形式、純粋に負圧の装置あるいはブロワアシスト装置のいずれか、のうちの１つをとることができる。純粋に負圧の空気フィルター人工呼吸器では、利用者は、肺を使ってフィルターキャニスターを通じて、空気を引き込む必要がある。ブロワアシスト装置では、利用者は、空気流に直列の電子ブロワによってフィルターキャニスターを通じての空気の引き込みをアシストされる。ブロワ補助装置は、通常業界では動力付き空気浄化人工呼吸器（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ａｉｒ Ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ：「ＰＡＰＲ」）と呼ばれる。

最新の人工呼吸器の形態は、典型的には空気浄化用人工呼吸器か圧力容器からの正圧の空気を供給する人工呼吸器かのいずれかに限定される。両タイプの呼吸の保護を提供することにより、利用者は、汚染の可能性のある領域、すなわち直ちに生命や健康が害される（ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｔｏ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｈｅａｌｔｈ：「ＩＤＬＨ」）とは分類されない汚染領域に、呼吸保護の空気浄化モードを使用すれば滞在することができる。次に、利用者がＩＤＬＨ環境に立ち入ったり、現在の環境がＩＤＬＨとなったりしたら、利用者はＳＣＢＡ人工呼吸器に切り替えて、圧力容器からの供給空気で呼吸するようにできる。最終的に、利用者はＩＤＬＨ環境から出た後で、再び空気浄化モードに切り替えて、その環境を出るまで、あるいは汚染除去処理の間中、呼吸の保護を維持することができる。利用者が周囲環境に曝されることなく、呼吸のモードを切り替え変更できることが、重要な要素である。

そのような構造を使用する例示的なシナリオは、大規模建造物の内部で有害薬品の流出を浄化するのに作業する有害物処理チームの使用であろう。流出現場に居る間、利用者はＳＣＢＡによる呼吸の保護を必要とするであろう。しかしながら、利用者は、流出の実際の現場へ、構造物中で遠距離を通過しなければならない。この通過の間も利用者は呼吸の保護を必要とするが、呼吸の危険度はフィルター保護だけを必要とする。もし、このシナリオがＳＣＢＡだけを備えた利用者に生じたら、ＳＣＢＡで使用される圧縮空気の一部が建造物への出入りのための通過で消費されるので、流出現場での実際の滞在時間が短くなってしまうことは、容易に分かるであろう。利用者がＳＣＢＡ／空気フィルター組合せ呼吸装置を備えているならば、建造物への出入りのための通過は空気フィルター人工呼吸器を用いてなされ、ＳＣＢＡは流出現場で必要とされるときだけ用いることができる。このように、利用者は、彼らの任務を遂行するための時間を最大にすることができる。

そのような構造を使用する別の例示的なシナリオは、軍隊の消防隊での使用であろう。

−軍隊の消防組織の人は、それぞれＳＣＢＡ／ＰＡＰＲ組合せ人工呼吸器を備えている。通常の消火活動の間はＰＡＰＲなしでＳＣＢＡが用いられる。

−化学的あるいは生物的取り組みの場合には、消防隊員はそれぞれ面体とＰＡＰＲを身に着け、待機状態の間この構成を身に着け、そのようにして化学的あるいは生物的環境から守られる。

−化学的あるいは生物的取り組みの間に、そしてＰＡＰＲを身に着けているときに、消防隊員が消火活動に召集された場合には、ＰＡＰＲがＳＣＢＡに据え付けられ、ＳＣＢＡ／ＰＡＰＲ組合せユニットを身に着けることができる。それから、利用者が消火活動の必要に応じてＳＣＢＡに切り替える。

−火災環境から退出した時点で、もし利用者が化学的あるいは生物的取り組みにより汚染されていたら、ＰＡＰＲに切り替え、その後ＳＣＢＡを外し、ＳＣＢＡからＰＡＰＲを取り外すであろう。このサイクルの間中、利用者は呼吸の保護を維持し続け、そして汚染除去のサイクルに進む準備ができた状態となる。

2つのタイプの人工呼吸器を組み合わせることは新しい概念ではないかもしれないが、以下に説明する２つのタイプの人工呼吸器を組み合わせる方法は、それらの構成に加え、他に類を見ず、新規なものである。

従来のＰＡＰＲの設計に関するもう一つの問題点は、利用者に呼吸の補助を与えるだけであり、深い呼吸の場合には面体の圧力が負圧になることである。不都合なことに、このことにより利用者の顔面のシールからリークを生じ、よって、利用者を外気の環境に曝すことになる。このことは、利用者の面体の内部を正圧に維持することにより、防止することができるであろう。しかし、ＰＡＰＲが利用者に十分な空気量を提供し、高呼吸速度においてでも正圧を維持するためには、絶えず空気の大流量を生成することが必要である。実験によると、重作業における呼吸速度は１００リットル毎分（「ｌｐｍ」）のオーダーとなりうる。人間の呼吸にサイン波の呼吸曲線を仮定すると、このことはピークの空気流速度が３００ｌｐｍを超えるのと同等となる。すなわちＰＡＰＲが正圧を維持するためには、少なくとも３００ｌｐｍの流速で面体に供給することになる。この状況が示す問題点は、利用者の呼気に関係する。第１に、利用者は、実際には呼吸サイクルにおける僅かな部分でのみ３００ｌｐｍ以上の流速を必要とするに過ぎず、面体に供給される空気の残余は、面体の呼気バルブから放出される。これは、ろ過されて利用者に使われなかった空気を意味する。第２に、面体に入る３００ｌｐｍ以上のこの空気流と同じピークの空気流が、利用者が呼吸サイクルの呼気（吐き出し）状態であるときにも、適用され、すなわち、呼気バルブが６００ｌｐｍ以上のピーク空気流（ＰＡＰＲ供給の空気流＋利用者の呼気流）を処理できる能力を有することが必要である。利用者に高圧の吐き出し圧を要求せずにこの大きさの流量に対応するには、過度に大きな呼気バルブが必要になる。したがって、この問題に対処するための改良されたアプローチに対する要求がある。

従来のＰＡＰＲの設計に関するさらに別の問題点は、火災あるいは他の高温環境に持ち込まれることを意図していないことである。典型的なＰＡＰＲで用いられるフィルターキャニスターは、火炎や高温等に耐えるような構造とされていない。なぜならば、そのような要求は、これまでまれにしか必要とされなかったからである。フィルターキャニスターを保護する最近のアプローチの一つは、それぞれのキャニスターをブーティ（ｂｏｏｔｅｅ）で覆い、キャニスターが使われるようになるまで保護することである。不都合なことに、そのような設計ではブーティを取り外すという余分な工程が必要となり、時間が掛かり、不便である。さらに、一旦取り外されると、ブーティは持ち運ばれるか安全に保管されなければならず、利用者にとって面倒である。なおさらに、ブーティもいかなる他の既知の装置も、複数のフィルターキャニスターが用いられる場合にフィルターキャニスター間の空気流をバランスして、それによりフィルターキャニスターでの損耗を均一にするために、フィルターキャニスターへの空気流路を閉塞する手段を提供せず、あるいは、フィルターキャニスターへ出入りする空気流を調整するために、筐体の使用を通じてのみ可能な機能を提供するための手段を提供しない。

主題の人工呼吸器は、いくつかの独特な特徴を有するＰＡＰＲを用いる。ＰＡＰＲは消火活動環境へ持ち込まれる可能性があるので、そこで見出される全ての危険から保護されなければならない。重要なことは、ＰＡＰＲが空気ろ過のために用いるフィルターキャニスターは熱、火炎、水および湿度に影響され易いことである。これらの危険性の全てが火災現場で見出されることから、フィルターキャニスターの保護は、最も重要である。主題の人工呼吸器のＰＡＰＲは、フィルターキャニスターを完全に収容する筐体を用いる。筐体への入口は、筐体へ入る空気の曲がりくねった経路を提供し、それによってフィルターキャニスターが上記の危険に曝されることを防止する。いくつかの実施の形態では、入口ダクトは開閉できるようにもなっており、さらなる保護が提供される。さらなる保護が提供されるならば、ダクトは、手動で、または電子制御もしくは空気圧制御で操作される、入口カバーを備えるであろう。入口ダクトを備えていても、いなくても、筐体はキャニスターの種々の突起物を覆うことによりＰＡＰＲを流線型にするという副次的な利点を提供し、キャニスターの種々の突起物は消防隊員にとって思わぬ危険となりうる。

本発明は、１つ以上の密封形フィルタを利用する携帯用空気浄化システムを備える。広く画定すると、一つの局面による本発明は、動力付き空気浄化人工呼吸器であって：単一の連続して閉じられた内部を画定する筐体と、外気を筐体の内部に案内する少なくとも１つの入口と、筐体の内部に配置される複数のフィルターキャニスターと、空気を少なくとも１つの入口を通じて筐体の内部に、そして呼吸に適したろ過された空気を生成するため複数のフィルターキャニスターを通過させるブロワとを含む。

この局面の特徴において、少なくとも１つの入口は、外気を筐体の内部に配置された複数のフィルターキャニスターのそれぞれへ分配する。筐体は強化されて複数のフィルターキャニスターが外力により損傷するのを防止する。動力付き空気浄化人工呼吸器は複数のフィルターキャニスターのそれぞれを受容し保持するようになされた支持構造を含み、フィルターキャニスターではなく筐体が支持構造に主として据付けられて外力が筐体からフィルターキャニスターに伝達されるのを防ぐ。動力付き空気浄化人工呼吸器は、少なくとも１つの入口と複数のフィルターキャニスターの少なくとも１つとの間の空気流路に配置され、すくなくとも１つのフィルターキャニスターに液体が到達するのを防止するようになされた流体ダムを含む。筐体は、複数のフィルターキャニスターが配置された単独の区画を画定し、筐体は、分離した複数の区画を画定し、それぞれのフィルターキャニスターは分離した複数の区画の別の１つに配置される。

別の局面によれば本発明は、空気浄化人工呼吸器であって：単一の連続して閉じられた内部を画定する筐体と、外気を筐体の内部に案内する入口ダクトと、入口ダクトを通る外気の流れを制御するバルブと、筐体の内部に配置される少なくとも１つのフィルターキャニスターと、ろ過された空気をフィルターキャニスターの出口から利用者に呼吸されるまで案内する流体接続装置とを含む。

この局面の特徴において、空気浄化人工呼吸器は、空気を入口ダクトを通じて筐体の内部に、そして呼吸に適したろ過された空気を生成するためフィルターキャニスターを通過させるブロワをさらに含む。バルブは、外気が入口ダクトを通じて流れる第１の状態と、外気が入口ダクトを通じて流れるのを防止する第２の状態との間で少なくとも調整できる。入口ダクトは単独の入口を含み、バルブは入口から取り外され入口で置き換えできる入口カバーから成り、外気が入口ダクトを流れてもよいか否かを制御する。

別の局面によれば本発明は、空気浄化人工呼吸器であって：単一の連続して閉じられた内部容積を画定する筐体と、筐体の内部に配置された少なくとも２つのフィルターキャニスターと、外気を筐体の内部に案内し、そこを通って外気が入り込む入口と、入口に入った外気をほとんど等しい分量で少なくとも２つのフィルターキャニスターのそれぞれへ送り込む分配部分とを含む入口ダクトと、ろ過された空気を少なくとも２つのフィルターキャニスターの出口から利用者に呼吸されるまで案内する流体接続装置とを含む。

この局面の特徴において、空気浄化人工呼吸器は、空気を入口ダクトを通じて筐体内部へ、そして呼吸に適したろ過した空気を生成するため少なくとも２つのフィルターキャニスターを通過させるブロワをさらに含む。分配部分は、少なくとも２組の空気出口を有するほぼ対称なチャンバであり、それぞれの組は少なくとも２つのフィルターキャニスターの特定の１つに空気を送るための１つ以上の空気出口を含む。筐体は、２つ以上のフィルターキャニスターのそれぞれに分離した区画を画定し、空気出口の各組は空気をチャンバから区画のうちの１つに正確に案内する。分配部分は異なったサイズの少なくとも２つのダクトホールを含み、それぞれのダクトホールは空気を少なくとも２つのフィルターキャニスターの別の１つへ送るようになされ、それぞれのダクトホールのサイズは入口からの距離に直接関係し、最小のダクトホールは入口に最も接近して位置決めされ、それによって少なくとも２つのフィルターキャニスターが受け取る空気流量をバランスさせる。フィルターキャニスターはほぼ直線状に配列され、分配部分はフィルターキャニスターに隣接してほぼ直線状に延在し、ダクトホールは分配部分内でほぼ直線状に配列され、それによって空気が最小のダクトホールを初めに通過して流れ大きなダクトホールに入り込むようにする。

別の局面によれば本発明は、空気浄化人工呼吸器であって：単一の連続して閉じられた内部を画定する筐体と、外気を筐体の内部に案内する少なくとも１つの入口と、筐体の内部に配置されるフィルターキャニスターと、ろ過された空気をフィルターキャニスターの出口から利用者に呼吸されるまで案内する流体接続装置と、少なくとも１つの入口とフィルターキャニスターの間の空気流路に配置され、フィルターキャニスターに液体が到達するのを防止するようになされた流体ダムを含む。

この局面の特徴において、空気浄化人工呼吸器は、空気を少なくとも１つの入口を通じて筐体の内部に、そして呼吸に適したろ過された空気を生成するためフィルターキャニスターを通過させるブロワをさらに含む。チャンバが少なくとも１つの入口とフィルターキャニスターの間の空気流路に配置される。チャンバはその底部に空気出口を有し、流体ダムはチャンバの空気出口周囲を囲んで配列される。流体ダムは空気出口の周囲を囲んで延在する盛り上がりリップを含む。チャンバの底部はチャンバの第１側を画定し、流体ダムは第１流体ダムを画定する。チャンバはその第２側に少なくとも第２空気出口を有する。第２流体ダムが第２空気出口周囲を囲んで配列され、チャンバの第２側は第１側と実質的に異なった方向に向けられ、それにより空気浄化人工呼吸器の向きには無関係に液体がフィルターキャニスターに到達するのを防止する。チャンバの第２側はチャンバの頂部であり、第２流体ダムはチャンバの頂部から下方向に延在する。第１フィルターキャニスターはチャンバの下方に配置されて第１空気出口は空気を第１フィルターキャニスターへ案内するように配列され、第２フィルターキャニスターはチャンバの上方に配置されて第２空気出口は空気を第２フィルターキャニスターへ案内するように配列される。

別の局面によれば本発明は、携帯用動力付き空気浄化人工呼吸器であって、利用者に持ち運ばれるようになされたハウジングと、ハウジングに据付けられ外気をろ過するようになされ、それによって空気を利用者が呼吸するのに適するようにするフィルターキャニスターと、少なくとも１つの入口を有し外気がフィルターキャニスターに導かれるようにする補強された筐体であって、ハウジングに据付けられフィルターキャニスターを取り囲むようになされ、フィルターキャニスターが利用者用に外気をろ過するのに使用されている間フィルターキャニスターを火炎と熱から保護するようになされた筐体と、空気を少なくとも１つの入口を通じて筐体の内部に、そして呼吸に適したろ過された空気を生成するためフィルターキャニスターを通過させるブロワとを含む。

この局面の特徴において、フィルターキャニスターは第１端部に入口を第２端部に出口を有し、補強された筐体の少なくとも１つの入口はフィルターキャニスターの第２端部の近くに配置され、それにより空気が筐体を通過しその後にフィルタキャニスターを通過し、フィルターキャニスターに入る前に遠回りな流路をめぐるようにする。フィルターキャニスターは補強された筐体を取り替えることなく取り替えることができる。補強された筐体はフィルターキャニスターを取り替えられるように一時的に取り外されるようになされる。補強された筐体は使用時に所定の位置でラッチ止めされフィルターキャニスターを取り替える間一時的にラッチを外される。フィルターキャニスターは少なくとも第２フィルターキャニスターを含み、補強された筐体は少なくとも第２の補強された筐体を含む。携帯用動力付き空気浄化人工呼吸器は筐体の少なくとも１つの入口を通過する外気流量を調整するバルブをさらに含む。ハウジングはフィルターキャニスターを受容し保持するようになされた支持構造を含み、フィルターキャニスターではなく筐体が主として支持構造に据付けられて外力が筐体からフィルターキャニスターに伝わるのを避ける。

別の局面によれば本発明は、空気浄化人工呼吸器であって、単一の連続して閉じられた内部を画定する筐体と、筐体の内部に配置されるフィルターキャニスターと、外気を筐体の内部に案内する外気入口と、ろ過された空気をフィルターキャニスターの出口から利用者に呼吸されるまで案内する流体接続装置と、流体接続装置内に配置され、流体接続装置内の空気が筐体の内部に戻るように開く再循環バルブを含む。

この局面の特徴において、空気浄化人工呼吸器は空気を外気入口を通過し筐体の内部へ、そして呼吸に適したろ過された空気を生成するためフィルターキャニスターを通過させるブロワを含む。再循環バルブはブロワと利用者が身に着けた面体の間の空気流路に配置されたバイアスの掛かった圧力逃がし弁である。再循環バルブはブロワと面体の間の空気流路の圧力が所定の圧力を超えたときのみ開くようにバイアスを掛けられ、所定の圧力は、３８．１ｍｍ（１．５インチ）Ｈ_２Ｏである。再循環バルブは利用者が吸気する間は閉じ続けるが利用者が呼気する間は開くようにバイアスを掛けられて余剰な空気流量を筐体内部へ排気し、それによりフィルターキャニスターによって既にろ過された余剰空気を再循環する。

本発明のさらなる適用領域は、以下に提示される詳細な説明により明らかとなろう。詳細な説明と特定の実施例は、本発明の好ましい実施の形態を示すが、説明することだけを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図していないことが、理解されるであろう。

本発明のさらなる特徴、実施の形態および利点は、図面を参照して以下の詳細な説明から明らかとなろう。

ここで図面を参照し、図面中ではいくつかの図を通して類似の符号は類似の構成要素を示すが、本発明の好適な実施の形態を次に説明する。以下の好適な実施の形態の説明は、単なる例示に過ぎず、発明やその用途あるいは使用を限定する意図は全くない。

図１は、本発明の第１の好適な実施の形態による空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１０の斜視図である。空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１０は、ＳＣＢＡ２０と外装したＰＡＰＲ４０とを含み、両方ともに支持フレーム２１に支持され、また、マスクすなわち面体１８もである。これらの構成要素をそれぞれ以下に詳細に説明する。

図２は、図１のＳＣＢＡ２０の高度に概略化した概念図である。ＳＣＢＡ２０は、１つ以上の圧力容器２２と、バルブアセンブリ２４と、減圧器２６と、減圧器２６の出口と面体１８とを流体接続する高圧ホースアセンブリ３０と、第２段減圧アセンブリすなわちレギュレータ２８と、図１と図５に示される少なくとも１つの電子モジュール３４とを含む。圧力容器２２とバルブアセンブリ２４と減圧器２６とホースアセンブリ３０の一端とは、全て支持フレーム２１に支持され、支持フレーム２１は、ＰＡＰＲ４０を接続するための取付けアセンブリをも含む。圧力容器２２は、着用者に呼吸用ガスを供給する加圧されたシリンダあるいはタンクである。本発明の１つの好適な形では、タンク２２は、初期に約３１６．４ｋｇ／ｃｍ^２（４５００ｐｓｉｇ）の圧力のあるいは別の標準的な容量の空気を収容できるタイプのものでもよい。

第１段減圧器２６は、バルブアセンブリ２４と流体接続し、バルブアセンブリ２４はタンク２２の出口に配置される。図示の実施の形態では、第１段減圧器２６は、追加の高圧ホースアセンブリ３１でバルブアセンブリ２４に流体的に接続される。しかし、当業者には明らかなように、別の方法として、第１段減圧器２６は直接バルブアセンブリ２４に接続されてもよい。特定の別の実施の形態では、第１段減圧器２６とバルブアセンブリ２４とは、クイックコネクトバルブと減圧器の組合せとして互いに組み合わされてもよく、たとえば、本出願人に譲渡された米国特許出願第１０／８８４，７８４号に開示されるようなものであり、米国特許出願第１０／８８４，７８４号の全てをここに引用して組み込む。そのようなバルブと減圧器の組合せは、以下に説明する図１４と図１５に示される。

電子モジュール３４は、これも支持フレーム２１で支持されてもよいが、組込み電源と、減圧器２６、ＰＡＰＲ４０、面体１８内あるいは面体１８上の電気装置と結合するための種々の制御機器や接点、等を含む。具体的には、電子モジュール３４は、任意の一定時間でＳＣＢＡ２０あるいはＰＡＰＲ４０が作動しているかを判断するコントローラを含む。特に、電子モジュール３４は、手動でＳＣＢＡ２０とＰＡＰＲ４０の１つあるいは両方を起動するユーザインターフェースおよび／または自動でＳＣＢＡ２０とＰＡＰＲ４０の１つあるいは両方をある状況で作動化する設備を含んでもよい。電子モジュール３４は、電気的、機械的あるいは非接触インターフェース経由でＰＡＰＲ４０と交信できる。

図３および図４はそれぞれ、図１の支持フレーム２１の正面立面図と側面立面図である。ＳＣＢＡ２０とＰＡＰＲ４０の両方を支持できる広範なフレーム設計が利用されるが、図３および図４の支持フレーム２１は、以下にさらに説明するように、その支持するＰＡＰＲ４０を分離し取り外すことが可能なので、本発明の好適な実施の形態で用いるのに適している。他の従来の要素に加え、支持フレーム２１は、タンク２２を支持するワイヤバスケット２３を含む。ワイヤバスケット２３の後の収納部２５は、以下に説明するようにＰＡＰＲ４０を収容する。

図５と図５Ａは、ＳＣＢＡ２０から取り外されたＰＡＰＲ４０を示す、図１の空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１０の斜視図であり、図６と図６Ａは、図５と図５ＡのＰＡＰＲ４０の拡大斜視図、図７は図６のＰＡＰＲ４０の分解斜視図である。ＰＡＰＲ４０は、ハウジング４２と、１つ以上のマニホルド５５と、複数の外装したフィルタ４５と、モータ（不図示）と、モータ用バッテリ６４と、ブロワ５２（図１３で概略図示）と、ＰＡＰＲ４０の出口と面体１８とを流体接続する低圧ホースアセンブリ７０と、コントローラ（不図示）とを含む。これらの構成要素のそれぞれにつき、下記に詳述する。

ＰＡＰＲ４０の本体は、ＰＡＰＲハウジング４２であり、ＰＡＰＲハウジング４２はモータ（不図示）、ブロワ５２およびコントローラの少なくとも一部を取り囲み、種々の他の構成要素を支持する。ＰＡＰＲハウジング４２は、ＰＡＰＲ４０の主要構造を提供し、ＳＣＢＡ２０を支持する支持フレーム２１にＰＡＰＲ４０を接続するための取付けアセンブリに加え、１つ以上のフィルターキャニスター４６用ポート４９、５１を含む。本書で用いられる場合、用語「フィルターキャニスター」は、空中を浮遊する有害物、刺激物、微粒子等を吸収し、ろ過し、あるいは解毒するのに使用される、いかなる分離装置をも意味し、その装置の物理的な形状には無関係である。使用されるフィルターキャニスター４６の特定のタイプは、当業者にとって明らかな広範囲な他の要素に加え使用される環境に依存するが、少なくとも本発明のＰＡＰＲ４０のいくつかの実施において使用されるのに適する１つのフィルターキャニスターは、ノースカロライナ州モンロー（Ｍｏｎｒｏｅ）のスコット・ヘルス・アンド・セイフティ社（Ｓｃｏｔｔ Ｈｅａｌｔｈ ＆ Ｓａｆｅｔｙ）から入手可能なエンフォースメント・フィルター（Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｔｅｒ）である。図示のように、ハウジング４２は、複数のフィルターキャニスター４６が据付けられるのに十分な表面積を提供するためにＴ字形をしているが、他の形状や構成を同様に取りうることは明らかである。形状は、凹部４７あるいは他の特徴を含むことでさらに修正され、ハウジング４２がＳＣＢＡのタンク２２やＳＣＢＡ２０の他の構成要素あるいは支持フレーム２１に対してぴったりとフィットできるようにする。

図５等に示されるＰＡＰＲハウジング４２の特定の実施の形態では、２つの上部ポート４９と２つの下部ポート５１を含んで、４つのポート４９、５１が備えられ、それぞれは、以下で明らかになる目的のために前方に面した方向を向いている。しかし、他の数量、位置、組合せおよび方向のポート４９、５１が、本発明の範囲から逸脱することなく、同様に用いられることは明らかである。それぞれのポート４９、５１は標準のサイズであるのが好ましく、カップリング機構を含み、よって、種々のアクセサリをポート４９、５１に取り付けることができる。本発明の好適な実施の形態で使用されるのに適する１つのポートの構成は、種々のキャニスターのフィルター、カバー、吸い込み装置などを受容するための雌ねじ継手を有する標準ＤＩＮ４０ｍｍ接続部である。

各ポート４９、５１は、種々の方法で利用されることができる。たとえば、図８は、図６のＰＡＰＲ４０の代替の構成の斜視図で、ＰＡＰＲ４０に接続された図１の面体１８と共に示されている。この構成では、フィルターキャニスター４６は、ＰＡＰＲハウジング４２の上部、下部ポート４９、５１双方に直接取り付けられてもよい。このようにして４つのポート４９、５１は全て利用される。各フィルターキャニスター４６は、対応するポート４９、５１の雌ねじ継手と結合されるように設計された雄ねじ継手を有するものと想定される。この構成では、外気は種々のフィルターキャニスター４６を直接通過してＰＡＰＲ４０自身内へ引かれる。

一方、図５〜７に示す主となる好適な実施の形態では、マニホルド５５は、吸い込み管５６経由でそれぞれの上部ポート４９に据付けられるが、２つの下部ポート５１は、取り外し可能なキャップ５４で栓をされる。各吸い込み管５６は、蓋をされた端部と、開口した端部と、大きな穿孔あるいは開口を有する側面とを有する。開口した端部の外面はねじが切られ、吸い込み管５６がＰＡＰＲハウジング４２の上部ポート４９の１つに結合できる。吸い込み管５６をマニホルド５５の概して円筒形状の開口を通して吸い込み管５６のねじが切られた端部を上部ポート４９にねじ込むことで、マニホルド５５をＰＡＰＲハウジング４２に取り付けることができる。以下に詳細に説明するように、各マニホルド５５は、複数のフィルターキャニスター４６を支持するようになされる。この配列により、２つ以上のフィルターキャニスター４６が上部ポート４９に効果的に連結できるようになり、それにより以下でさらに検討するようにいくつかの利点が得られる。さらに別の配列では、各マニホルドを、１つの雄ねじ継手と２つ以上の雌ねじ継手を備え、雄ねじ継手はポート４９、５１のいずれかに連結され、フィルターキャニスター４６が種々の雌ねじ継手の各々に連結されるところの、単純なＴ型、Ｙ型あるいは他のアダプタに置き換えることによって、同様な利点のうちのいくつかが得られることは明らかであろう。

ＰＡＰＲハウジング４２の種々のポート４９、５１により提供される機能的な柔軟性に加え、他の構成で用いられるＰＡＰＲハウジング４２は、製作の点での利点を提供することができる。より具体的には、利用者により種々の方法で利用される単一の部品（ＰＡＰＲハウジング４２）を製造することができる。ＰＡＰＲハウジング４２は、ポート４９、５１のいずれかに恒久的に付けられたキャップ５４を有していることもあり、異なった部品を製造し別個に保管する必要なく多くの構成を生み出すことができる。

下記のように、全体のアセンブリ４０は、ＳＣＢＡ２０から分離することができ、図８に示すようにベルト４１にてウェスト周りに、あるいは、簡単な従来の肩掛け（ショルダーストラップやハーネス）（不図示）あるいは他の適当な装置を用いて背中や肩に、利用者が持ち運びできる。ＰＡＰＲハウジング４２は、ガラス繊維強化ナイロン素材で射出成型で形成するのが好適であるが、取付けアセンブリをはめ合わせることにより、支持フレーム２１に取り外し可能に据付けできる。

本目的には、いかなる適切な接続手段をも用いることができるが、図５および図６に示す特定の有用な手段がおそらく最良であろう。支持フレーム２１上の取付けアセンブリ３２は、端部の近くに配置された２本のむき出しのロッド２７と、頂部ブラケット（不図示）と底部ブラケット２９とを含み、ＰＡＰＲハウジング４２の取付けアセンブリは、上部タブ（不図示）と下部ラッチ４８を含む。ロッド２７は、ＰＡＰＲハウジング４２を整列するためのガイドとして作用し、また、一旦据え付けられたならばＰＡＰＲハウジング４２を支持するのを補助する。支持フレーム２１の底部ブラケット２９はＰＡＰＲハウジング４２の下部ラッチ４８と切り離し可能に接続するためにノッチのついたリップを含んでもよい。支持フレーム２１の頂部ブラケットは、ＰＡＰＲハウジング４２の上部タブを掴むようになされ、ＰＡＰＲハウジング４２が支持フレーム２１から離れて移動するのを防止し、また、ＰＡＰＲハウジング４２が支持フレーム２１の底部ブラケット２９から離れて上方へ動くのを防止する。

ＰＡＰＲを据え付けるには、ＰＡＰＲの頂部を円筒形のタンク２２の下部でロッド２７に沿って、上部タブが支持フレーム２１の頂部ブラケットに接触するまで滑らせる。ＰＡＰＲハウジング４２の底部は、それから支持フレーム２１に向けて押される。下部ラッチ４８が底部ブラケット２９に接触し係合すると、自動的に所定の位置でロックされる。その後ＰＡＰＲ４０の取り外しは、ラッチ４８を開放し、据え付けの順序を逆にたどればよい。都合のよいことに据付けおよび取外しの全工程は、タンク２２あるいはＳＣＢＡ２０の他の構成要素を支持フレーム２１から外すことなしに行うことができ、いかなる特別な工具の使用も必要ではない。

図９は、図６のＰＡＰＲ４０の、線分９−９に沿った側面断面図で、図９Ａは図９のＰＡＰＲの、線分９Ａ−９Ａに沿った上部断面図である。図６、７、９および９Ａを主として参考にすると、ＰＡＰＲ４０は２つのマニホルド５５と４つの外装付きフィルター４５を含み、２つの外装付きフィルタ４５がそれぞれのマニホルド５５に取り付けられている。各外装付きフィルター４５はフィルターキャニスター４６とフィルターカバー５３とを含む。フィルターカバー５３とマニホルド５５とは一緒に、筐体４３を形成し、図９で最もよく示され、フィルターキャニスター４６を直接的物理的衝撃から保護することに加え、フィルターキャニスター４６を熱、火炎、高湿度および湿度環境から保護する。ここで使用される、用語「筐体」は、単一の連続して閉じられた内部を画定する構造あるいは構造の組合せをいい、その閉じられた内部で個別の区画に仕切られていてもいなくてもよく、内部は閉じる構造により実質的に外部環境と分離されているが、１つ以上の通常の入口でアクセス可能である。各フィルターカバー５３には、ＰＡＰＲハウジング４２に固定支持するためのラッチ５９、ヒンジあるいは他の手段が取り付けられる。各フィルターカバー５３は、カバー５３とマニホルド５５との間の接合部のシールを含み、外気環境がＰＡＰＲ４０の外部に維持されることを確実にする。好適な実施の形態では、フィルターカバー５３はガラス繊維強化ナイロン素材で射出成型で形成される。

各マニホルド５５は、１つ以上の入口５７と、頂部および底部板６１と、フィルターキャニスター４６を受容する２つの雌ねじカップリング６５とを含む。好適な実施の形態では、マニホルド５５はガラス繊維強化ナイロン素材で射出成型で形成される。各入口５７は、外気が外部環境からマニホルド５５の本体内へ入るための通路を提供する。そのような入口５７は、その使用は、ここで説明し図示したように、筐体内でフィルターキャニスター４６を取り囲むことによってのみ可能となるが、多くの有利な特徴の適用を可能とし、そのうちのいくつかを以下に説明する。たとえば、図示はしないが、各入口５７は、ＰＡＰＲ４０が使用されないときに入口５７を閉止することができるように、バルブあるいはその類似品をオプションとして含んでもよい。他の利点は、以下により明らかにされるであろう。

図９Ａで最もよく示されるように、空気は入口５７から頂部および底部板６１の穿孔６３へ向けて流れる。次に、図９に示すように、空気は、穿孔６３を通り、フィルターキャニスター４６の外壁表面とフィルターカバー５３の内壁表面との間の空間へ流れる。空気がそれぞれのフィルター４６の吸い込み領域に到達すると、フィルター４６を通過し、マニホルド５５の中央収集チャンバに出て行く。最後に、空気は、吸い込み管５６の側面の開口を通過して、ＰＡＰＲハウジング４２自身の上部ポート４９へ流れる。

さらなる有利な特徴が図９に示されている。ＰＡＰＲ４０が消火活動等の一環として水や他の液体が用いられている特有の環境に持ち込まれると、ＰＡＰＲ４０と空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１０の他の部品は、そのような液体を吹きかけられ、あるいは、そのような液体に接触し勝ちである。同様に、典型的なＰＡＰＲあるいはＳＣＢＡ利用者が遭遇するような高湿度環境では、水蒸気がしばしば立ち込める。結果として、そのような環境で使用されるエアフィルターは、液体あるいは蒸気としてフィルターと相互作用する水や他の液体により引き起こされる詰まり、損傷あるいは他の性能低下を被りやすい。

そのような悪影響を最小限にし、あるいは防止するために、立上りリップ６９が、一般的に以下では「流体ダム」と称するが、頂部および底部板６１の各穿孔６３の周囲を囲んで配置される。各流体ダム６９は、マニホルド５５の内部へ垂直に延在するように配列される。流体ダム６９の目的は、マニホルド５５の入口５７の近くに集まった水や他の液体が頂部および底部板６１の穿孔６３を通って流れることを防止する。マニホルド５５が図９に示すような方向であると、１つの流体ダム６９は２つの板６１の下の板から上方向に延在する。入口５７に入る水や他の液体は、入口５７と穿孔６３の間のチャンバに集まりやすい。類似の、入口に入る水蒸気は、同じチャンバ内で液化し始める。一緒に、重力がこれらの流体をチャンバの底部にたまりやすくする。しかし、流体ダム６９が、穿孔６３への入口をチャンバの床の上方に効果的に高くし、流体ダム６９は図示の方向では底部板６１に形成される。穿孔６３がこのようにチャンバの標準的床の高さより効果的に高いので、集まった流体はトラップされ、流体がフィルターキャニスター４６に到達し、損傷を引き起こすことを防止する。

２つの板６１の上の板から下方向に延在する第２の流体ダム６９が、少なくとも２つの理由で備えられる。図９に示す方向では、この上部の流体ダム６９は何ら直接的な目的を果たさないが、本発明のＰＡＰＲ４０を含むＰＡＰＲを使用する消防隊員などが、はったり、よじ登ったり、体や装置を緊急現場で動かしたりするときにＰＡＰＲを様々な方向に向けることは明らかであろう。これらの方向のうちの少なくともある方向においては、図９では上方の位置に示された流体ダム６９が他の流体ダム６９より低位となるようにＰＡＰＲ４０が方向を変えるであろう。この場合でも、流体ダム６９は前述したものと同じ性能を有しなければならない。さらに、マニホルド５５を対称にして、いずれの流体ダム６９が上で、また、いずれが下かに無関係に、マニホルド５５を据え付けることができる。

穿孔６３をマニホルド５５の壁からいくらか離した位置とすることで、チャンバの底に集められた流体は、ＰＡＰＲハウジング４２が、よってマニホルド５５が突然に裏返されたとしても、頂部板６１の穿孔６３へ流れ込みにくいこともまた分かるであろう。代わりに、集められた流体は、その時点ではチャンバの床となっている反対側の板６１に集まる前に、壁の一つに向けて、その後壁に沿って流れるであろう。この状況で、反対側の流体ダム６９により、流体が穿孔６３へ流れ込むことが再度防止される。

２つのフィルターキャニスター４６を限られた数の入口５７を有する１つの区画あるいは筐体４３に効果的に閉じ込めることで、ろ過プロセス均一化がとても進み、外気を各フィルタ４６に分配するのに大いに制御できるようになる。マニホルド５５はアキュムレータとして働き、フィルターキャニスター４６とそこへ空気を分散するのに用いられる空気流路を対称に配列することで、各フィルターキャニスター４６が同じ容量の空気流を有することを確実にする。この構成によれば、上述のように、流体ダム６９を含むことにより水や他の液体がフィルターキャニスター４６自体に染み出ることも防止できる。

ブロワ５２がフィルタ筐体４３と面体１８とを流体接合する流路に配列され、好ましくはマニホルド５５の出口とＰＡＰＲホースアセンブリ７０の入口端との間に挿入される。ブロワ５２は、フィルタ筐体４３からキャニスター４６を通過して空気を吸引し、それからマニホルド５５を通過してＰＡＰＲハウジング４２とブロワ５２の入口内へ、そして最後に、ホースアセンブリ７０を通過して面体１８の内部へ圧送する。ブロワ５２は、モータ駆動の電子制御遠心ファンであってもよい。

図１０は、図１の面体１８の正面斜視図で、そこに取り付けられたＳＣＢＡホースアセンブリ３０と共に示す。面体１８は、着用者の鼻と口とを気密に接着して覆い、好ましくは、外部視認のために透明シールド１９で着用者の目を覆う。ＳＣＢＡホースアセンブリ３０は、減圧器２６と面体１８との間に、ＳＣＢＡ２０の第２段のレギュレータ２８を介して挿入される。この呼吸用レギュレータ２８は、面体１８上に配置されるのが好ましく、ホースアセンブリ３０と流体接続するレギュレータチャンバ（不図示）を含む。第２段のレギュレータ２８は、ディマンドタイプレギュレータや正圧タイプレギュレータを含む、多くの従来式あるいは新式タイプのいかなるものでもよい。他の理由の中でも特に現状の製品への適用性のために好適な一実施の形態では、レギュレータ２８は、ＳＣＢＡ２０が使用中か否かに関わらず、面体１８の所定位置に留まる。ＳＣＢＡ２０が使用中でないと、このレギュレータ２８の一方向の呼気ポートは、利用者がＰＡＰＲ４０で供給される空気を呼吸するときに吐き出した息の排気点として作用し続ける。さらに、面体１８の側面にフィッティング７２が備え付けられ、コルゲートＰＡＰＲホース７０との接続点として作用し、ＰＡＰＲホース７０がＰＡＰＲ４０を面体１８に取り付ける。好ましくは、フィッティング７２は４分の１回転フィッティングで接続を容易にするが、標準４０ｍｍねじ込み接合のような他のタイプのフィッティングも当業者には明らかであろう。

図１１は、図１０の面体１８の正面斜視図で、そこに取り付けられたＳＣＢＡホースアセンブリ３０とＰＡＰＲホースアセンブリ７０と共に示す。ＰＡＰＲホースアセンブリ７０は、低圧コルゲートホース７４とホースアダプタ８０とを含む。好適な実施の形態では、コルゲートホース７４は化学的抵抗性能、高温性能および火炎性能のために選ばれたブチルゴムポリマーで製造される。

図１２は、図１１のホースアダプタ８０の分解斜視図である。アダプタ８０は、一方向バルブ８２と圧力変換器８４とを含む。バルブ８２が開であると、圧力変換器８４はマスクの圧力を計測する。着用者が息を吐き出すと、マスク内の圧力が上昇する。圧力変換器８４はこの圧力上昇を見分け、バルブ８２を閉じ、吐き出された空気がＰＡＰＲホース７４に再度入り込むことを防止する。すると、定速モータを用いると、ＰＡＰＲ４０でろ過された、入ってくる空気は、ブロワ５２で行き詰る。着用者が再度息を吸い込むと、マスク内の圧力が低下し、バルブ８２が開き、着用者はもう一度ＰＡＰＲ４０からの空気を吸い込むことができる。このプロセスが、着用者が呼吸するたびに繰り返される。

別の実施の形態（不図示）では、圧力変換器８４は代わりにモータあるいはブロワ５２あるいはその両方の運転パラメータを調整するのに用いられ、同様の機能を果たしてもよい。たとえば、マスクの圧力が上昇すると、ブロワのファンが停止し、マスクの圧力が低下するとブロワのファンが再起動してもよい。

ホースアダプタ８０はまた少なくとも２つの視認状態指示器８６を含むのが好ましく、視認状態指示器８６はＬＥＤ等である。第１のＬＥＤ８６は、ＰＡＰＲ４０が作動中か否かの視認指示を与える（すなわち、ＬＥＤ８６が点灯しているならば、ＰＡＰＲ４０はスイッチが現在入っている）。第２のＬＥＤ８６はＰＡＰＲ４０が警報状態か否かをの視認指示を与える。たとえば、第２のＬＥＤ８６が点灯するのは、ＰＡＰＲのバッテリ６４が低いとき、ブロワ５２を出て行く空気流量が所定の閾値より少ないとき、あるいは、何か他の警報あるいはエラー状態が存在するときである。適切な回路が提供されてこれらの機能を実行し、追加のＬＥＤ、多状態視認指示器等の使用によりある警報状態がさらに視覚的に識別できることは明らかであろう。

ＰＡＰＲ４０の操作は、コントローラにより制御され、コントローラはユーザインターフェースとモータ用電気アセンブリを含む。ユーザインターフェースは、たとえば利用者の肩に掛けたり胸にぶら下げたりできるようになされた肩掛けのように、利用者が見たり操作したりするのに便利な場所に運べる別のユニットに配置されるのが好ましい。ユーザインターフェースは、バッテリ状態指示器と共に、ＰＡＰＲ４０を手動で起動し、不作動化する、単純なオンオフスイッチ７１を含む。使用を簡単化し、接続を簡単化するために、モータ用バッテリ６４はユーザインターフェースに隣接して配置されるのが好ましく、モータ用バッテリ６４も肩掛けで運ばれる。

図１３は、図５のＰＡＰＲ４０の概念図で、その中を流れる空気の流れと共に示す。前述のように、外気は入口５７からＰＡＰＲ４０内に入り、外装付きフィルタ４５内を回って、それぞれのフィルターキャニスター４６の取入れ口に流れる。各対のフィルターキャニスター４６からの空気は、各マニホルド５５の中央収集チャンバに集められ、ＰＡＰＲハウジング４２そのものに向けられる。ＰＡＰＲ４２内で、それぞれのマニホルドからの空気は、ブロワ５２を通じて、そこから出口６７を通ってコルゲートホース７０に導かれる。

ＳＣＢＡ２０とＰＡＰＲ４０とは、図５に示す手段（あるいは他の適切な代替手段）を用いて、容易につなぎ合わせあるいは分離することができるので、利用者はどのようなタイプの呼吸の保護が必要かを選ぶことができ、たとえば、所望により単にＳＣＢＡ２０にＰＡＰＲ４０を取り付けたり、ＳＣＢＡ２０からＰＡＰＲ４０を取り外したりするだけで、ＰＡＰＲ４０をＳＣＢＡ２０なしで用いるか、ＳＣＢＡ２０をＰＡＰＲ４０なしで用いるか、両装置２０、４０を互いに結合して用いるかを選べる。利用者が選択したら、ＰＡＰＲ４０を使い始めることができ、必要なら、ＰＡＰＲ４０をＳＣＢＡ２０に取り付け、状況に応じてＳＣＢＡ２０とＰＡＰＲ４０とで選択的に切り替える。面体１８が利用者に空気を送るのにそれぞれの装置２０、４０で用いられるので、利用者は面体１８を顔の所定の位置に保ったままでよく、ＰＡＰＲ４０とＳＣＢＡ２０との間で切り替えるときでさえも、外気に直接されされることはない。２つの呼吸システム２０，４０をつなぎ、分離し、その間中、呼吸の保護を維持するというこの能力により、利用者は汚染された環境で作業するときに広範な範囲の選択肢を有する。

代表的な運転のシナリオの一例では、利用者は肩掛けあるいは前述の腰ベルト４１を用いて、ＰＡＰＲ４０だけを持ち運んでいる。ＰＡＰＲハウジング４２、フィルターキャニスター４６およびブロワ５２は利用者の背中、脇等で運ばれ、そのような構成部品は面体１８からは物理的に分かれるがホースアセンブリ７０を介して接続される。利用者は、入り込む、あるいは、入ろうとしている環境により、呼吸するのにＰＡＰＲ４０を使っても使わなくてもよい。たとえば、空気を浮遊する毒物等によって攻撃の可能性の心配がある兵士は、必要になるまで使用することなしにＰＡＰＲ４０を持ち運ぶであろうし、あるいはそのような攻撃が目前に迫っているならば、利用者は攻撃が始まる前にＰＡＰＲ４０を身に着け使うであろう。類似のシナリオが消防隊員等にも同様に想定される。ＰＡＰＲ４０により利用者は、呼吸できないような環境でろ過された空気を呼吸できるようになり、ＰＡＰＲ４０で用いられるフィルターキャニスター４６のタイプは、予想されあるいは存在する毒、刺激物、微粒子等のタイプに依存する。

しかしながら、ある状況においては、ＰＡＰＲ４０でろ過された空気は、種々の理由により、もはや呼吸するのに安全ではなくなる。そのようなときに、ＰＡＰＲ使用からＳＣＢＡ使用に切り替えなければならない。利用者がＰＡＰＲ４０だけを持っている上述の状況を仮定すると、利用者は先ず、ここで説明したタイプのＳＣＢＡ２０を設置する。利用者への呼吸用空気の流れを妨害することなく、利用者は、背中、肩あるいは腰からＰＡＰＲ４０を取り外し、ＰＡＰＲ４０を支持フレーム２１に据付け、固定し、背中に背負って全ての空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１０を身に着ける。この処理中のいつでも、利用者は、呼吸用空気の流れを全く妨害することなく、ＰＡＰＲからＳＣＢＡ使用に切り替えることができる。同様に、ろ過した空気を呼吸するのが安全になり、ＳＣＢＡ２０による空気の供給がもはや不要になり、もしくは、空気を使い切ってしまったならば、利用者は、もう一度呼吸用空気の流れを妨害することなく、背中から空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１０を取り外し、支持フレーム２１からＰＡＰＲ４０を取り外し、ＳＣＢＡ２０を廃棄し、ＰＡＰＲ４０を再度身に着ける。

ＳＣＢＡ２０とＰＡＰＲ４０とを分離したり組み合わせたりするときに、利用者は単一の人工呼吸器が所与の時間に作動するだけにすることが重要であることが多い。このことにより、ＰＡＰＲ４０だけが必要なときには、ＳＣＢＡタンク２２の不要な消耗を防止し、ＳＣＢＡ２０の機能が必要な場合に、ＰＡＰＲ４０が間違って使われてしまうことを防止する。所与の時間に唯一つの人工呼吸器だけが運転されるのを確実にするため、空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１０は、ＰＡＰＲ４０の運転とＳＣＢＡ２０の運転とを調整する手段を備えるのが好適である。ＰＡＰＲ４０がＳＣＢＡ２０に取り付けられていないときには、ＰＡＰＲ４０の運転は、標準的なＰＡＰＲの運転と類似している。

一方、ＰＡＰＲ４０がＳＣＢＡ２０に取り付けられているときには、ＰＡＰＲ４０はＳＣＢＡ２０の電子モジュール３４の制御に従う。利用者が、呼吸作用のためにＰＡＰＲ４０を使うことを選択すると、ＳＣＢＡ２０は、ＰＡＰＲ４０の運転を制限しない。しかし、呼吸の保護用にＳＣＢＡ２０に切り替えることを選択すると、ＳＣＢＡ２０と関連して、ＰＡＰＲ４０の安全で、効率的で、かつ、統合された運転を確実にするような特徴が提供されることが好ましい。第１に、ＰＡＰＲ４０がＳＣＢＡ２０に上手く接続していることを確実にするために安全スイッチを提供することが好ましい。これを実現するための一方法は、ＰＡＰＲハウジング４２がＳＣＢＡ２０用の支持フレーム２１の所定の位置で上手く連結したこと（機械的に安定な状態で据付けられ、または取り付けられたこと）を示すメカニカルスイッチ（不図示）を有することである。本発明の好適な実施の形態で用いるのに適したスイッチの１タイプは、磁気リードスイッチである。好ましくは、このスイッチの出力がＰＡＰＲ４０がＳＣＢＡ２０に接続されていないことを示すならば、利用者が空気源をＰＡＰＲ４０からＳＣＢＡ２０へ切り替えることを避けるべきである。

ＰＡＰＲ４０がＳＣＢＡ２０と上手く連結されたならば、追加の制御機構を、好ましくは全自動の機械的あるいは電気的センサであるが、利用してＰＡＰＲブロワ５２を停止するのがよい。１つの適したセンサには、ＳＣＢＡ電子モジュール３４内の非接触磁気ピストン（不図示）が含まれる。このセンサにおいて、シリンダバルブアセンブリ２４を開にしてＳＣＢＡ２０を加圧すると、シリンダの圧力のためにピストンが動く。ピストンは、ピストンの動きがＰＡＰＲ４０内の磁気スイッチと干渉するような位置となり、それによりＰＡＰＲブロワ５２を停止する。代替のセンサでは、圧力変換器（不図示）が、ＳＣＢＡタンク２２が完全にあるいは一部完全に開かれたときにＳＣＢＡの空気供給システムで生ずる圧力上昇を感知できる。圧力変換器の出力は、ＳＣＢＡ２０の電子モジュール３４で受信され、ＰＡＰＲブロワ５２に中継され、それによりＰＡＰＲブロワ５２を停止する。もちろん、ＰＡＰＲ４０がＳＣＢＡ２０にうまく連結されていないときには、前述の安全スイッチによりＰＡＰＲ４０がＳＣＢＡ２０のために不作動化されることを防止する。

その後に利用者が呼吸の保護にＰＡＰＲ４０に戻すように切り替えるよう選択したら、電子モジュール３４は自動的にＰＡＰＲブロワ５２を運転状態に戻す。上記のパラグラフで説明したように圧力変換器が備えられていると、ＳＣＢＡタンク２２が完全にあるいはほとんど空になったときに電子モジュール３４はまたこの機能を自動的に開始する。このような機能はＳＣＢＡ２０の空気供給システムの圧力が所定の閾値以下に低下したと圧力変換器が認識したときに開始され、それにより利用者がシリンダバルブアセンブリ２４を閉じてＳＣＢＡ２０を切り離したか、ＳＣＢＡタンク２２が空気を使い切ったかを示す。

最終的に、ＰＡＰＲ４０をＳＣＢＡ２０から分離することは、ＰＡＰＲ４０の運転を標準的なＰＡＰＲ４０の運転に戻す。具体的には、ＰＡＰＲ４０をＳＣＢＡ２０から分離することは、前述の安全スイッチを不作動化し、それにより使えるＳＣＢＡ２０がないとの信号をＰＡＰＲ４０に送り、そして、利用者により手動で停止されるまでＰＡＰＲ４０を自動的に作動化する。

図１４は、本発明の第２の好適な実施の形態による代替の空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１１０の斜視図である。上で説明した第１の好適な実施の形態によるのと同様に、代替の組合せシステム１１０は、ＳＣＢＡ１２０と外装したＰＡＰＲ１４０とを含み、双方とも支持フレーム１２１に支持され、またマスクすなわち面体１８を含む。上記のＳＣＢＡ２０によるのと同様に、図１４に示すＳＣＢＡ１２０は、１つ以上のタンク２２と、バルブアセンブリ２４と、減圧器２６と、減圧器２６の出口と面体１８間に流体接続を与える高圧ホースアセンブリ３０と、第２段減圧装置すなわちレギュレータ２８と、電源１１６と、少なくとも１つの電子モジュール１３４を含む。

面体１８とＳＣＢＡ１２０の構成要素のほとんどは、第１の好適な実施の形態に関して上記に説明した対応する構成要素と類似している。しかし、上記に説明したように、ＳＣＢＡ１２０は、同一出願人に譲渡された米国特許出願第１０／８８４，７８４号に開示された組合せ急速継手バルブ減圧器のような代替の減圧器２６を利用する。さらに、そのような組合せ減圧器２６の効果的な使用は、これもまた米国特許出願第１０／８８４，７８４号に開示されたような、改良型電子モジュール１３４の使用を含むのが好ましい。そのような電子モジュール１３４は、減圧器２６、ＰＡＰＲ１４０、面体１８の電気装置等と結合するのに種々の制御や接続を有し、好ましくはＳＣＢＡ１２０あるいはＰＡＰＲ１４０が所与の時間に運転しているかを判断するコントローラを含む。しかし、明らかなように、そのような代替の減圧器２６や電子モジュール１３４を使用するかは任意である。

しかし、代替の減圧器２６や電子モジュール１３４以外にも、代替の空気供給／外装した空気浄化組合せシステム１１０の外装したＰＡＰＲ１４０および支持フレーム１２１は代替の特徴を有し、その少なくともいくつかを以下に詳細に説明する。図１５は、図１４の組合せシステム１１０の斜視図であり、ＳＣＢＡ１２０から分離されたＰＡＰＲ１４０を示す。図１６は、図１５のＰＡＰＲ１４０の正面斜視図であり、カバー１５４が取り外されて示されている。ＰＡＰＲ１４０は、ハウジング１４２、モータハウジング１５０、カバー１５４、入口ダクト１５６、複数のフィルターキャニスター４６、ブロワ１５２、およびＰＡＰＲ１４０の出口を面体１８に取り付けるコルゲートホース７０を含む。これらの構成要素のそれぞれについて、以下に詳細に説明する。以下に説明するように、アセンブリ１４０全体はＳＣＢＡ１２０から分離でき、簡単な従来の肩掛け（不図示）あるいは他の適当な道具を用いて、利用者によりその背中で持ち運ぶことができる。

ＰＡＰＲ１４０の主体はＰＡＰＲハウジング１４２で、種々の他の構成要素の支持となり、さらにブロワ１５２へ給電するのに使われるバッテリ（不図示）を収容するバッテリチューブ１６４とバッテリキャップ１６８を含む。ＰＡＰＲハウジング１４２は、フィルターキャニスター４６用の据付け点（不図示）と、ＰＡＰＲ１４０をＳＣＢＡ１２０に接続する取付け点１４８とを含み、ＰＡＰＲ１４０の主構造を提供する。

ＰＡＰＲハウジング１４２は、好ましくはガラス繊維強化ナイロン素材から射出成型で形成されるが、その取付け点１４８を支持フレーム１２１の対応する取付け点１３２と組み合わせることにより着脱可能に支持フレーム１２１に据付けることができる。支持フレーム１２１の取付け点１３２はこの接続を簡単にするために特に適合している。この目的のためにいかなる適した接続手段を用いてもよいが、図１５に示す特に使いやすい手段がおそらく最良であろう。支持フレーム１２１の取付け点１３２は、その上端の広がった肩状部分から延在する細い先端を有する鉛直軸と、その下端に棚状部分とを有する。ＰＡＰＲ１４０の取付け点１４８は、支持フレーム１２１の軸の上部先端と適合するスロットと、支持フレーム１２１の棚状部分にはまるようになされたタブとを含む。スロットが上部先端に位置しているときは、ＰＡＰＲハウジング１４２は鉛直軸と棚状部分とに支持されるが、スロットが支持フレームの取付け点１３２の上部先端から自由になるまでハウジング１４２を持ち上げることによりＰＡＰＲ１４０を簡単に取り外すことができる。

モータハウジング１５０はＰＡＰＲ１４０の独立した部分であってもよく、あるいはＰＡＰＲハウジング１４２に組み込まれてもよい。モータハウジング１５０は、ブロワ１５２を支え保持し、ろ過された空気がＰＡＰＲハウジング１４２からブロワ１５２の入口へと通る流路を提供する。モータハウジング１５０がＰＡＰＲハウジング１４２から分離しているならば、モータハウジング１５０はＰＡＰＲハウジング１４２へ取り付ける手段をも含む。モータハウジング１５０の好適な実施の形態は、ガラス繊維強化ナイロン素材の射出成型で形成される。

ＰＡＰＲカバー１５４は、ＰＡＰＲハウジング１４２に取り付けられる。ＰＡＰＲカバー１５４とＰＡＰＲハウジング１４２は一緒に筐体１４３を形成し、フィルターキャニスター４６を直接の物理的衝撃から保護することに加え、フィルターキャニスター４６を熱、火炎、高湿度あるいは湿潤環境から保護する。ＰＡＰＲカバー１５４は、ラッチ、ヒンジ、あるいは他の手段で取り付けられ、ＰＡＰＲカバー１５４をＰＡＰＲハウジング１４２にしっかりと保持する。ＰＡＰＲカバー１５４は、またＰＡＰＲカバー１５４とＰＡＰＲハウジング１４２間の接合部のシールを含み、確実に外気環境をＰＡＰＲ１４０の外側に維持する。ＰＡＰＲカバー１５４の好適な実施の形態はガラス繊維強化ナイロン素材から射出成型で形成する。

図１７は、図１６のＰＡＰＲ１４０の背面斜視図であり、カバー１５４と入口ダクト１５６を外して示す。入口ダクト１５６は、外気が入口１５７からＰＡＰＲ筐体１４３へと通る流路を提供する。入口ダクト１５６は、ＰＡＰＲ１４０が使用されないときに入口１５７を閉じることができるバルブ１５８を含む。バルブ１５８は、図示のような簡単な入口カバーでも、あるいは栓のようなものでも、複雑なＰＡＰＲあるいはＳＣＢＡの電子機器で制御される空気式あるいは電子式閉止手段でもよい。さらに、主題のＰＡＰＲ１４０は、ＰＡＰＲ１４０の入口ダクト１５６にプレフィルタ１６２をさらに選択により備えてもよく、フィルターキャニスター４６が空中の微粒子で早すぎる時期に閉塞されてしまうことを防止する。入口ダクト１５６の好適な実施の形態は、ガラス繊維強化ナイロン素材から射出成型で形成される。バルブ１５８の好適な実施の形態は、成型ブチルゴム構造である。

入口ダクト１５６は１つ以上のダクトホール１６６を通じて筐体１４３と流体連通する。好ましくは、フィルターキャニスター４６の全てが、筐体の１つの区画に配列され、ろ過処理でのより確かな均一性と外気の分散のより確かな調整を促進する。外気は、入口１５７を通じて入口ダクト１５６へと導かれ、ダクトホール１６６を通って筐体１４３へと至る。複数のさまざまなサイズのダクトホール１６６が、種々のフィルターキャニスター４６へ流れて通過する空気量を調整するのに提供されることが好ましい。このことは、入口１５７の近くでは相対的に小さなダクトホール１６６を用い、入口１５７からの距離が増すにつれ徐々に大きなダクトホール１６６を用いることによって実現される。図１７に部分的に示すように、複数のダクトホール１６６は、それぞれの半径を変化させることによりその相対的なサイズが変わる２つの半円形の開口を含むのが好ましい。入口ダクト１５６は、入ってくる空気をそれぞれのダクトホール１６６へ案内するために伸ばされ、あるいはサイズ決めされる。このように、筐体１４３はアキュムレータとして作用するようになり、ダクトホール１６６の大きさと位置とによりそれぞれのフィルターキャニスター４６で同量の空気流となることを確実にする。

ブロワ１５２は、ＰＡＰＲ筐体１４３と面体１８との間の流体連通路に配列され、好ましくはＰＡＰＲ筐体１４３の出口とＰＡＰＲホース７０の入口端との間に挿入される。ブロワ１５２はＰＡＰＲ筐体１４３からフィルターキャニスター４６を通じて空気を引き、ホース７０を通じて面体１８の内部へ送る機能を果たす。ブロワ１５２は、電子制御の遠心ファンでよい。

図１８は、図１５のＰＡＰＲ１４０の側面概略図であり、そこを流れる空気の流れを示す。既に説明したように、主題のＰＡＰＲ１４０を、いつでも利用者の面体１８内が正圧を維持するように十分な空気流量を受けるような構造とすることが望ましい。このＰＡＰＲ１４０はこれら双方の問題を処理する新規な特徴を利用する。主題のＰＡＰＲ１４０は、上記のように３００ｌｐｍあるいはそれ以上の要求分を供給するが、ＰＡＰＲハウジング１４２に再循環バルブ１６０を利用して、高呼気圧の問題に対処する。再循環バルブ１６０はＰＡＰＲブロワ１５２と面体１８との間の空気流路に配置されたバイアスの掛かった圧力逃がし弁である。再循環バルブ１６０は、ブロワ１５２と面体１８間の空気流路の圧力が、３８．１ｍｍ（１．５インチ）Ｈ_２Ｏを超えたときにだけ開くようにバイアスを掛けられ、余分な空気流をＰＡＰＲ筐体１４３内へ排気するようにＰＡＰＲハウジング１４２に配置される。

この構成により、またサイン波形の呼吸カーブを仮定すると、利用者は、面体１８内を正圧に維持しつつ呼吸カーブの吸気部分の間に３００ｌｐｍ以上の供給を受ける。呼吸カーブの呼気部分の間に、面体１８内の圧力は上昇し、ブロワ１５２や再循環バルブ１６０へ逆圧を与える。この圧力が３８．１ｍｍ（１．５インチ）Ｈ_２Ｏを超えたときに、再循環バルブ１６０が開き、面体１８内の圧力を逃がし、呼気圧が利用者にとって高くなりすぎるのを防止する（８８．９ｍｍ（３．５インチ）Ｈ_２Ｏより十分に低い）。再循環バルブ１６０の他の利点は、ＰＡＰＲ１４０の過剰な流れがＰＡＰＲ筐体１４３に排気されることである。このろ過された空気をＰＡＰＲ筐体１４３に排気することで、筐体に入り込む外気は希釈され、相対的な汚染物濃度は低下する。空気中のこの低下した濃度はフィルターキャニスター４６の寿命を延ばし、利用者が汚染環境内により長く居られるようにする。

第１の組合せシステム１０と同様に、代替の組合せシステム１１０の面体１８は、着用者の鼻と口を機密に接続して覆い、好ましくは外を見るための透明シールド１９で着用者の目を覆う。ＳＣＢＡホースアセンブリ３０はＳＣＢＡ１２０の第２段のレギュレータ２８を介して減圧器２６と面体１８との間に挿入される。上述のように、この呼吸レギュレータ２８の構造と操作は、図１の組合せシステム１０で必要なものと同様である。さらに、面体１８の側面は４００ｍｍねじ接続を備えることが好ましい。このことによりＰＡＰＲ１４０を面体１８に取り付けるコルゲートホース７０の接続点が得られる。

第１の好適な実施の形態と同様に、ＳＣＢＡ１２０とＰＡＰＲ１４０は、図１５に示す手段あるいは他の適切な代替の手段により、簡単に結合され分離される。よって利用者は、単に所望の通りにＰＡＰＲ１４０をＳＣＢＡ１２０に取り付け、取り去るだけで、前と同じようにどのタイプの呼吸の保護が必要かを選択でき、たとえば、ＳＣＢＡ１２０なしでＰＡＰＲ１４０が使用されるか、ＰＡＰＲ１４０なしでＳＣＢＡ１２０が使用されるか、あるいは２つの装置１２０、１４０が一緒に使用されるかを選択できる。代替のＰＡＰＲ１４０とのＳＣＢＡ１２０の相互動作は、第１の好適な実施の形態のＳＣＢＡ２０とＰＡＰＲ４０の相互動作と同様である。

前記の情報に基づき、当業者は本発明を広い実用性と用途で使えることを容易に理解するであろう。本書で具体的に開示された以外の本発明の多くの実施の形態や適用は、多くの変形、改変、および均等な配列と同様に、本発明の本質あるいは範囲から乖離することなく、本発明およびその説明から明らかで、あるいは、正当に示唆されている。したがって、本発明が本書では好適な実施の形態と関係付けて詳細に説明されたが、この開示は本発明の説明と例示のためにだけなされ、本発明を十分にかつ実施できるように開示する目的のためにだけなされたものであることは、理解されるべきである。前記の開示は本発明を限定したり、あるいはいかなる他の実施の形態、適用、変形、改変あるいは均等な配列を除外したりするように解釈されることは意図されておらず、本発明は添付の特許請求の範囲とその均等物によってのみ限定される。ここでは特定の用語が用いられているが、それらは包括的で記述的な意味でのみ用いられ、限定する目的ではない。

図１は、本発明の第１の好適な実施の形態による空気供給／外装した空気浄化組合せシステムの正面斜視図である。 図２は、図１のＳＣＢＡの高度に概略化した概念図である。 図３は、図１の支持フレームの正面立面図である。 図４は、図３の支持フレームの右側立面図である。 図５は、ＳＣＢＡから外されたＰＡＰＲを示す図１の空気供給／外装した空気浄化組合せシステムの上正面斜視図である。 図５Ａは、ＳＣＢＡから外されたＰＡＰＲを示す図１の空気供給／外装した空気浄化組合せシステムの底正面斜視図である。 図６は、図５および図５ＡのＰＡＰＲの拡大した上正面斜視図である。 図６Ａは、図５および図５ＡのＰＡＰＲの拡大した底正面斜視図である。 図７は、図６のＰＡＰＲの分解斜視図である。 図８は、図６のＰＡＰＲの代替の構成の、ＰＡＰＲに接続された図１の面体と共に示す、正面斜視図である。 図９は、図６のＰＡＰＲの、線９−９に沿った、部分正面断面図である。 図９Ａは、図９のＰＡＰＲの、線９Ａ−９Ａに沿った、上面断面図である。 図１０は、図１の面体の、面体に接続されたＳＣＢＡホースと共に示す、正面斜視図である。 図１１は、図１０の面体の、面体に接続されたＳＣＢＡホースとＰＡＰＲホースと一緒に示す、正面斜視図である。 図１２は、図１１のホースアダプタの分解斜視図である。 図１３は、図６のＰＡＰＲの、ＰＡＰＲを流れる空気流を示す、線９−９に沿った、正面断面図である。 図１４は、本発明の第２の好適な実施の形態による代替の空気供給／外装した空気浄化組合せシステムの正面斜視図である。 図１５は、図１４の空気供給／外装した空気浄化組合せシステムの、ＳＣＢＡから取り外されたＰＡＰＲを示す、斜視図である。 図１６は、図１５のＰＡＰＲの、カバーを外して示した、正面斜視図である。 図１７は、図１６のＰＡＰＲの、カバーと入口ダクトを外して示した、背面斜視図である。 図１８は、図１５のＰＡＰＲの、ＰＡＰＲを流れる空気流を示す、側面概略図である。

Claims (9)

1. 利用者に持ち運ばれるように構成され、入口ポートと排出ポートとを有するＰＡＰＲハウジングと；
   前記ＰＡＰＲハウジングの前記入口ポートに接続されるキャニスター保持筐体であって、内部チャンバを含み、外気を受容するように構成された外側の空気入口を有し、前記ＰＡＰＲハウジングの前記入口ポートと連通するろ過された空気のポートを有するキャニスター保持筐体と；
   前記筐体の前記内部チャンバに置かれる複数のフィルターキャニスターであって、フィルターキャニスターのそれぞれは空気取込み口と空気排気口とを含み、フィルターキャニスターのそれぞれの前記空気排気口は前記筐体内で取り外し可能に結合されて前記筐体の前記ろ過された空気のポートと連通し、前記筐体は前記フィルターキャニスターの少なくとも２つを取り囲む、複数のフィルターキャニスターと；
   空気を前記筐体の前記入口を通って前記筐体の前記内部チャンバ内に、そしてフィルターキャニスターを通過させて引き込むブロワとを備える；
   動力付き空気浄化人工呼吸器（ＰＡＰＲ）。
2. 前記筐体は補強されて前記複数のフィルターキャニスターが外力により損傷を受けることを防止する；
   請求項１の動力付き空気浄化人工呼吸器。
3. 前記複数のフィルターキャニスターのそれぞれに結合される支持構造をさらに備え、
   前記筐体は前記フィルターキャニスターとは独立して支持構造に据付けられ、外力が前記筐体から前記フィルターキャニスターに伝達されるのを避ける；
   請求項１の動力付き空気浄化人工呼吸器。
4. 前記入口ポートと前記複数のフィルターキャニスターの少なくとも１つの間の空気流路に配置され、液体が前記少なくとも１つのフィルターキャニスターに到達するのを防止するようになされた流体ダムをさらに備える；
   請求項１の動力付き空気浄化人工呼吸器。
5. 前記筐体は前記複数のフィルターキャニスターが配置される単一の区画を画定する；
   請求項２の動力付き空気浄化人工呼吸器。
6. 前記筐体は複数の分離した区画を画定し、
   各フィルターキャニスターは前記複数の分離した区画の異なった１つに配置される；
   請求項１の動力付き空気浄化人工呼吸器。
7. 前記筐体は前記ＰＡＰＲハウジングの前記入口ポートにつながるマニホルドを含み、前記フィルターキャニスターのそれぞれは、個別に取り外し可能に前記マニホルドに結合される；
   請求項１の動力付き空気浄化人工呼吸器。
8. 前記筐体は前記ＰＡＰＲハウジングの前記入口ポートにつながるマニホルドを含み、前記マニホルドは前記フィルターキャニスターの対応する部分を受容する頂部板と底部板とを有する；
   請求項１の動力付き空気浄化人工呼吸器。
9. 前記筐体は前記ＰＡＰＲハウジングの前記入口ポートにつながるマニホルドを含み、前記フィルターキャニスターの対応する部分を覆う別々のカバーを含む；
   請求項１の動力付き空気浄化人工呼吸器。

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