JPH03243495A - 半閉鎖式呼吸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）産業上の利用分野 この発明は水中又は陸上用に使用される呼吸装置に関し
、より詳細には呼吸ガスの供給機構に特徴を有する半閉
鎖式呼吸装置に関する。

口）従来の技術 呼吸袋、排気弁、炭酸ガス吸着装置、呼吸ガスボンベを
備え、呼吸回路内を循環する呼吸気から炭酸ガスを除去
すると共に、呼吸ガスを供給し、更に余剰分の呼吸気を
排出する呼吸装置が、所謂半閉鎖式呼吸装置として知ら
れている。

この種呼吸装置においては、呼吸ガスボンベと呼吸回路
内に介在された定量供給装置により、常に等質量の呼吸
ガスが回路内に流入されているのが通常である。

即ち、回路内には炭酸ガスを吸着した呼吸気と呼吸ガス
ボンベより定量供給される新鮮な呼吸ガスが混合して流
入し、その結果性じる余剰分の呼吸気が呼気時に排気弁
より排出される。

ハ）考案が解決しようとする課題 これを言い換えれば、この種呼吸装置においては呼吸ガ
スの回路内への供給は、着用者の呼吸による要求でなく
、定量供給装置により決定される単位時間当たりの呼吸
ガスボンベよりの流出量に依存していることになる。

勿論、この場合着用者の呼気により余剰分の呼吸気が排
出される以上、この限りにおいて呼吸ガスの供給は呼吸
に依存しているといえるが、実際には着用者の呼吸数及
び１回換気量は周囲条件や運動度合いにより区々であり
、高運動時に呼吸ガスの供給が追従しなかったり、逆に
低運動時に呼吸ガスが過剰に供給されロスを生じる問題
が生じた。

この問題に着目した公知発明としては特公昭５６一−４
９７９５号に記載のものが挙げられる。

この公知発明は呼吸袋の収縮を検知して、呼吸ガスボン
ベより定量の呼吸ガスを呼吸袋に供給する構成よりなる
。

しかしながら、この公知発明においてはその図面を見れ
ば明らかなように、呼吸袋の収縮を検知する機構を機械
的な装置に依っており、その信鯨性に難があり、又呼吸
ガスの定量供給装置自体には何らの言及もなくこの点に
関する問題は解決されていない。

二）課題を解決するための手段 この発明は上記の如き従来技術の呼吸装置の問題点を解
消することを目的として創作されたものであり、呼吸袋
、排気弁、炭酸ガス吸着装置、呼吸ガスボンベを備え、
呼吸回路内を循環する呼吸気から炭酸ガスを除去すると
共に、呼吸ガスを供給し、更に余剰分の呼吸気を排出す
る形式の半閉鎖式呼吸装置において、１呼吸サイクル毎
に回路内に補充すべき呼吸ガスを定容量とする計量シリ
ンダを呼吸ガスボンベと呼吸回路内との間に介在させ、
更に呼吸回路内を通過する呼気により解放される弁を呼
吸ボンベと計量シリンダとの間に、同じく吸気により解
放される弁を計量シリンダと呼吸回路との間に設けたこ
とを特徴とする。

ホ）作用 よって、この発明によれば回路内の呼気の循環及び炭酸
ガス除去に関しては従来技術と同様の作用を生←るが、
呼吸ガスの供給に関しては次の特有の作用を生じる。

即ち、この発明によれば、着用者の呼気時にそれを検知
して呼吸ガスボンベより１呼吸サイクルに要する新鮮な
呼吸ガスが計量シリンダに充填されることにより、計量
シリンダの容積により規定される呼吸ガスの定量供給準
備作用が生じ、吸気時にそれを検知してこの計量シリン
ダより呼吸回路内に呼吸ガスが供給されることにより、
定量供給作用が生じ、結局着用者の呼吸に依存した呼吸
ガスの供給作用が実現されることとなる。

尚、呼吸回路全体の作用は実施例の項において詳述する
。

へ）実施例 以下、この発明の具体的実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図はこの発明の呼吸装置の回路の一例を示す呼気状
態の図、第２図は同上吸気状態の図である。

図中３１は着用者が街えるマウスピースユニットであり
、回路内の空気の流れを紙面において半時計回り方向に
規定する逆止作用を有する、呼気弁３２及び吸気弁４１
を両端に有する。

呼気弁３２はマウスピースユニット３１に息を吐き出し
た時のみ外部に向かって解放されるものであり、吸気弁
４１はマウスピースユニットより息を吸い込んだ時のみ
内部に向かって解放されるものであり、両者は呼吸管に
より循環回路Ｐ１を構成して接続される。

そして、この回路内には肺の呼吸気を回路内に出し入れ
するためのバッファーとして機能する呼吸袋１、及び呼
吸気から炭酸ガスを除去する機能を存する炭酸ガス吸着
装置３６が呼気弁３２側がら順次接続され、呼吸袋ｌに
は余剰の呼吸気を排出するための排気弁９が設けられる
。

次に、図中３８は呼吸ガスを貯蔵する呼吸ガスボンベで
あり、この呼吸ガスボンベよりレギュレータ３９、弁３
３、計量シリンダ４０、弁３７を介して上記循環回路Ｐ
ｉの吸気弁４１側に接続される呼喋ガス回路Ｐ２が構成
される。

弁３３は通気検知部３３ａによりその解放が司られるも
のであり、この通気検知部３３ａは着用者の呼気を検知
すべく、循環回路Ｐ１の呼気弁３２側に配される。

計量シリンダ４０は１呼吸サイクルに要する新鮮呼咬ガ
ス分の容積を有するものであり、これにより呼吸ガスの
定量供給作用が果たされる。

弁３７は通気検知部３７ａによりその解放が司られるも
のであり、この通気検知部３７ａは着用者の吸気を検知
すべく、循環回路Ｐｉの吸気弁４１側に配される。

以上の回路の作用は次の通りである。

先ず、着用者がマウスピースユニット３１内に息を吐き
出すと、呼気は呼気弁３２を押し開けて循環回路Ｐｌ内
に入り、更に呼吸袋ｌ内に導入され、それを膨張させる
。

同時に、この際循環回路Ｐｉ内をＩ！ｉ過した呼気は呼
吸ガス回路Ｐ２の弁３３の通気検知部３３ａにより検知
され、それによりこの弁３３が解放され、レギュレータ
３９により減圧された呼吸ガスボンベ３８内の呼吸ガス
は計量シリンダ４０内にその容積分だけ充填される（以
上の作用は第１図参照）。

次に、着用者がマウスピースユニット３１より息を吸い
込むと、吸気が吸気弁４１を引き開けて循環回路Ｐ１内
を負圧として、それにより呼吸袋ｌ内に導入された呼吸
気が吸引され、この呼吸気は炭酸ガス吸着装置３６を通
過することにより炭酸ガスが除去される。

同時に、この際循環回路Ｐｌ内を通過した吸気は呼吸ガ
ス回路Ｐ２の弁３７の通気検知部３７ａにより検知され
、それによりこの弁３７が解放され、計量シリンダ４０
より呼吸ガスが循環回路Ｐｌ内に供給され、炭酸ガスが
除去された上記の呼吸気と混合され着用者に吸い込まれ
る（以上の作用は第２図参照）。

そして、着用者に吸い込まれた呼吸気は再度吐き出され
、上記と同様のサイクルを繰り返すが、この際計量シリ
ンダ４０より供給された呼吸ガス分の余剰呼吸気は、呼
吸袋１の膨張時に排気弁９より外部に排出されることと
なる。

以上の作用より既に明らかなように、この発明の呼吸装
置は着用者の呼吸に依存して呼吸ガスが供給されるので
、非常に滑らかな呼吸を実現することができる。

そこで、この実施例ではこの発明の呼吸装置を水中用に
実施した場合、その滑らかな呼吸作用を阻害しないよう
に、更にそこに使用する呼吸袋１及び排気弁９について
も次のような工夫を凝らしている（第３図乃至第６図参
照）。

即ち、この実施例においては呼吸袋１に、水中における
着用者の仰伏姿勢によって生じる、肺の圧力中心と呼吸
袋の圧力中心との深度差に起因する両者間の内圧差を補
償するためのカウンターウェイト２を、呼吸袋の膨縮方
向に作用するように設けている。

又、この呼吸袋１に装着される排気弁９は、呼吸袋の一
方の面に設けた排気孔を弁体により内方から押圧閉塞し
、一方この弁体と呼吸袋の他方の面との間には呼吸袋の
一定限度以上の拡張時に弁体を引き止めるべき紐又は杆
を設けている。

この実施例では、この呼吸袋１を可撓性を有するシート
材により袋状に構成しているが、他の構造のもの例えば
ベローズ状のものでもよいことは勿論である。

カウンターウェイト２は呼吸袋１の一方の面に設けられ
、この実施例では後記する排気弁９のケース１０の回り
にドーナツ状に配されている。

尚、カウンターウェイト２をこの実施例の場合のように
呼吸袋１の一箇所に集中して設ける場合には、着用者の
起立時にカウンターウェイトの自重により呼吸袋１の表
面が下方に垂下したり、或いは仰臥時にカウンターウェ
イト部分のみ陥没したり突出するおそれがあるので、こ
こでは呼吸袋より可撓性を低く設定したカウンターウェ
イト用の座板３を用い変形を防止している。

次に、排気弁９は中央に排気孔９ａを有する筒状のケー
ス１０の上下に、逆止作用を行う逆止弁体１４及び排気
作用を行う排気弁体１１を配したものであり、前記した
カウンターウェイト２をケース１０に保持すると共に、
座板３を介して呼吸袋ｌの一方の面に取り付けられる。

排気弁体１１は排気口９ａの内周に突出した環状張り出
し１０ｂに、呼吸袋内方から当接するものであり、ケー
ス２の底面に設けられた弁座１０ａとの間に介在される
コイルばね１２により当接方向の押圧力が与えられる。

そして、この排気弁体１１と呼吸袋１の他方の面との間
には紐１３が架は渡される。

この紐１３は呼吸袋１の一定限度以上の膨張時に排気弁
体１１を引き止め、環状張り出し１０ｂより引き離す機
能を果たすものであり、その長さは呼吸回路における呼
吸袋の定格容量によって決定される。

尚、この紐１３に代わり伸縮自在の杆でも容易に代替可
能であることは勿論である。

逆止弁体１４は水圧により排気弁体１１に水が浸入する
ことを防止するために、その外側に空室を形成するため
のものであり、排気口９ａの内周にして前記環状張り出
し１０ｂの上方に突出した環状張り出し１０ｃに、呼吸
袋１の外方から当接される。

この逆止弁体１４は弾性素材により構成されるものであ
り、上記環状張り出し１０ｃの内方に設けられた弁座１
０ｄに中央部を固定されることにより、その弾性復元力
をもって環状張り出し１０Ｃに押圧される。

尚、図中１５は排気弁９を強制的に解放するための操作
杆であり、先端１５ａを上記逆止弁体１４及び弁座１０
ｄより排気弁体１１に向かって貫挿すると共に、頭部１
５ｂと逆止弁体１４間にコイルばね１６を巻装した構成
よりなり、頭部１５ｂの押圧により排気弁体を解放方向
に押し込む作用を実現する。

上記呼吸袋１においては肺と呼吸袋との内圧差を補償す
るためのカウンターウェイトが呼吸袋に付加されるので
、例えば呼吸袋を着用者の胸部側に装着した場合、水中
において着用者が起立姿勢を保っている場合に正常な呼
吸が実現されることは従来通りであるが（第４図Ａの状
態）、伏臥時には水圧により収縮方向に作用する呼吸袋
を、カウンターウェイトの自重により肺の内圧と同程度
の内圧を維持する程度に膨張させ（第４図Ｂの状態）、
逆に仰臥時には膨張方向に作用する呼吸袋を、同じくカ
ウンターウェイトの自重により肺の内圧と同程度の内圧
を維持する程度に縮小させる作用を生じる（第４図Ｃの
状態）。

よって、この呼吸袋によれば水中の着用者はその姿勢に
かかわらず常に同一の呼吸作用を得られることとなる。

又、排気弁９は排気弁体を引き止める紐により、呼吸袋
の一定限度以上の膨張時に排気孔から引き離されるので
、呼吸袋に一定限度以上の呼吸気が導入された際に開放
される作用を生じることとなる。

従って、排気弁の解放は呼吸袋内の圧力でなく、それを
引き止めるべき紐又は杆により規制される呼吸袋の膨張
度合い、即ち呼吸袋内に導入される呼吸気の容積により
解放が決定されるので、上記呼吸袋１の作用により呼吸
袋が着用者の姿勢にかかわりなく常に同一の膨縮コンデ
イションを保っている以上、排気弁の作動点も文章に一
定する作用を生じる。

よって、これらの呼吸袋及び排気弁をこの発明の呼吸装
置に使用する場合には、この発明特有の作用と相まって
呼吸抵抗の少ない、極めて滑らかな呼吸を行うことがで
きる。

ト）発明の効果 以上の構成よりなるこの発明は次の特有の効果を奏する
。

（ａ）着用者の呼吸に依存した呼吸ガスの供給作用が実
現されるので、着用者の呼吸状態に応じて呼吸ガスの供
給が調節され、低運動時に呼吸ガスが過剰に供給されロ
スを生じる事態が防止され、逆に高運動時に呼吸ガスの
供給が追従しない事態が防止される。

（ｂ）同様の理由より、着用者に呼吸に関する特殊な訓
練が必要なく、半閉鎖式呼吸装置の一般への普及の途を
開くこととなる。

（Ｃ）従来技術においては吸気と呼気との間に呼吸ガス
が回路内に供給されるのに対し、この発明においては呼
気の段階で計量シリンダによる呼吸ガスの定置供給準備
作用が既に完了し、吸気と共にここから瞬時に呼吸回路
内に呼吸ガスが供給されるので、特に高運動時における
呼吸ガスの応答性が良好である。

（ｄ）呼吸ガスの定量供給は計量シリンダの容積により
決定されるので、例えばこの呼吸装置を水中用に使用す
る場合、容積の異なる計量シリンダを交換可能に用意し
ておけば、潜水パターン或いは着用者に応じて必要とさ
れる呼吸ガス量を容易に調節することが可能となる。

（ｅ）前掲の公知発明と異なり、複雑な機械的部分がな
いので装置の信耗性が高く、又構造も簡易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の呼吸装置の回路の一例を示す呼気状
態の平面図、第２図は同上吸気状態の平面図、第３回は
この発明の呼吸装置に使用する呼吸袋の一例を示す斜視
図、第４図Ａ乃至第４図Ｃは同上呼吸袋と着用者の水中
における関係を示す側面図、第５図は同上呼吸袋の内部
構造を示す要部の排気弁を閉じた状態の端面図、第６図
は同上呼吸袋の内部構造を示す要部の排気弁を開けた状
態の端面図である。 図中符号、（１）・・・呼吸袋 （２）・・・カウンターウェイト （３３）・・・弁 （３６）・・・炭酸ガス吸着装置 （３８）・・・呼吸ガスボンベ （４０）・・・計量シリンダ （３７）・・・弁 ｂ （Ａ） 第 図 （Ｃ） ００

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　呼吸袋、排気弁、炭酸ガス吸着装置、呼吸ガスボン
   ベを備え、呼吸回路内を循環する呼吸気から炭酸ガスを
   除去すると共に、呼吸ガスを供給し、更に余剰分の呼吸
   気を排出する形式の半閉鎖式呼吸装置において、１呼吸
   サイクル毎に回路内に補充すべき呼吸ガスを定容量とす
   る計量シリンダを呼吸ガスボンベと呼吸回路内との間に
   介在させ、更に呼吸回路内を通過する呼気により解放さ
   れる弁を呼吸ボンベと計量シリンダとの間に、同じく吸
   気により解放される弁を計量シリンダと呼吸回路との間
   に設けたことを特徴とする半閉鎖式呼吸装置。 ２　着用者の起立姿勢において着用者の肺の圧力中心と
   呼吸袋の圧力中心が水平線上に位置するように装着位置
   を設定すると共に、水中における着用者の仰伏姿勢によ
   って生じる、肺の圧力中心と呼吸袋の圧力中心との深度
   差に起因する両者間の内圧差を補償するためのカウンタ
   ーウェイトを、呼吸袋の膨縮方向に作用するように設け
   た呼吸袋を備えた請求項１記載の半閉鎖式呼吸装置。 ３　呼吸袋の一方の面に設けた排気孔を弁体により内方
   から押圧閉塞し、一方この弁体と呼吸袋の他方の面との
   間には呼吸袋の一定限度以上の拡張時に弁体を引き止め
   るべき紐又は杆を設けた請求項１又は２記載の半閉鎖式
   呼吸装置。