JPH05141973A

JPH05141973A - 電子式水深計

Info

Publication number: JPH05141973A
Application number: JP3332425A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 宏佐藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 1993-06-08
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JP3151890B2

Abstract

(57)【要約】【目的】潜水状態に応じて、浮上時における人体の各
組織内不活性ガス分圧の安全許容限界量に対する割合を
知ることができるようにすることを目的とする。【構成】潜水が開始されると（ステップＳ４）、水圧
を検出して水深を算出し（ステップＳ６、Ｓ７）、算出
した水深に基づいて体内窒素分圧を算出する（ステップ
Ｓ８）。この体内窒素分圧とＲＯＭに記憶されている安
全許容限界量との比を算出し（ステップＳ９）、体内窒
素分圧が安全許容限界量以下の時には、無減圧潜水時間
を算出して（ステップＳ１０、Ｓ１１）、水深等ととも
に体内窒素分圧と安全許容限界量との比を表示出力する
（ステップＳ１２）。また、ステップＳ１０で、体内窒
素分圧が安全許容限界量を越えるときには、減圧停止水
深や減圧停止時間を算出して、それらとともに体内窒素
分圧と安全許容限界量との比を表示出力する（ステップ
Ｓ１３〜ステップＳ１４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子式水深計に関し、潜
水時に、現在の組織内不活性ガス分圧が安全許容限界量
に対してどの程度かを知らせる電子式水深計に関する。

【０００２】

【従来の技術】水深深く潜水する場合には、減圧症が問
題となる。そこで、従来から電子式水深計が考案されて
おり、この従来の電子水深計は、一般に、潜水した後浮
上する際の減圧症を防止するための浮上方法を表示す
る。例えば、従来の電子式水深計は、一般に、米海軍等
が作成した減圧表を利用し、水深深度とその滞留時間に
応じて、浮上時に必要な減圧深度（減圧停止のために滞
留する深度）と減圧停止時間（指定された減圧深度に滞
留していなければならない時間）を計算し、ディスプレ
イ表示している。したがって、ダイバーは、潜水を行っ
た場合、浮上に際して、電子水深計のディスプレイの表
示に従って減圧深度に到達すると、浮上を停止し、減圧
に必要な時間（減圧停止時間）だけ、その深度に停止し
て減圧を行う。この浮上方法を潜水深度及び滞留時間に
応じて表示される減圧深度及び減圧停止時間に従って行
うことにより、減圧症を防止することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子式水深計にあっては、潜水後の浮上に必
要な減圧深度や減圧停止時間を表示するようになってい
たため、その表示に従って減圧を行えば、減圧症を防止
することはできるが、浮上時における人体に取っての組
織内不活性ガス分圧の安全許容限界量に対して現在の組
織内不活性ガス分圧がどの程度であるかを知ることがで
きない。この不活性ガスの過剰な摂取が減圧症を引き起
こす。また安全許容限界量とは、減圧症の心配なく浮上
可能な不活性ガス分圧の上限を示す値である。したがっ
て、組織内不活性ガス分圧の安全許容限界に対する詳細
な安全性を知ることができず、安全許容限界ぎりぎりの
潜水を行った場合においても、その事実を知ることがで
きないという問題があった。その結果、潜水における安
全性を向上させる上で、なお改良の余地があった。そこ
で、本発明は、潜水状態に応じて、人体の各組織部所毎
に現在の組織内不活性ガス分圧を算出するとともに、そ
の組織内不活性ガス分圧の浮上時における安全許容限界
量に対する割合を算出して出力することにより、浮上時
における人体にとっての組織内不活性ガス分圧の安全許
容限界量に対する現在の組織内不活性ガス分圧がどの程
度であるかを知ることがでるようにし、潜水における安
全性を向上させることを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、潜水時における人体の複数
の組織部所毎にあらかじめ設定された組織内不活性ガス
分圧の浮上時における安全許容限界量を記憶する安全限
界量記憶手段と、水深を検出する水深検出手段と、各水
深毎の滞留時間を計時する計時手段と、前記水深検出手
段の検出結果及び前記計時手段の計時結果に基づいて、
前記安全限界量記憶手段に安全許容限界量の記憶されて
いる人体の各組織部所毎に、現在の組織内不活性ガス分
圧を算出する分圧算出手段と、この分圧算出手段により
算出した現在の組織内不活性ガス分圧の前記安全限界量
記憶手段に記憶されている安全許容限界量に対する割合
を算出する分圧比算出手段と、この分圧比算出手段の算
出結果を所定の出力形態で出力する出力手段と、を備え
たことを特徴としている。この場合、前記分圧比算出手
段は、例えば、請求項２に記載するように、１０フィー
トにおける前記安全許容限界量に対する割合を算出し、
また、前記組織内不活性ガスは、例えば、請求項３に記
載するように、窒素ガスである。さらに、前記出力手段
は、例えば、請求項４に記載するように、表示出力手段
である。

【０００５】

【作用】本発明では、潜水時における人体の複数の組織
部所毎にあらかじめ設定された組織内不活性ガス（例え
ば、窒素ガス）分圧の浮上時における安全許容限界量を
安全限界量記憶手段に記憶し、また、水深検出手段の検
出結果及び計時手段の計時結果に基づいて、人体の各組
織部所毎の現在の組織内不活性ガス分圧を算出するとと
もに、安全許容限界量に対する現在の組織内不活性ガス
分圧の割合を算出して、出力手段により出力する。すな
わち、潜水時における水深を水深検出手段により検出
し、各水深毎の滞留時間を計時手段により計時する。こ
の水深検出手段の検出結果及び計時手段の計時結果に基
づいて、前記安全限界量記憶手段に安全許容限界量の記
憶されている人体の各組織部所毎に、現在の組織内不活
性ガス分圧を分圧算出手段により算出し、この分圧算出
手段により算出した現在の組織内不活性ガス分圧の前記
安全限界量記憶手段に記憶されている安全許容限界量に
対する割合を分圧比算出手段により算出する。分圧比算
出手段により算出した安全許容限界量に対する現在の組
織内不活性ガス分圧の割合を、表示出力手段等の出力手
段により出力する。したがって、潜水において、ダイバ
ーの現在の各組織内不活性ガス分圧が、安全許容限界量
に対して、どの程度の割合にあるかを知ることができ、
ダイバーは、この割合により自己の肉体の状態を知るこ
とができる。その結果、潜水において、安全潜水の限界
に対してどの程度の割合で潜水したかがわかり、潜水に
おける安全性をより一層向上させることができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。図１〜図９は、本発明に係る電子式水深計の一
実施例を示す図である。図１及び図２は、電子式水深計
１の外観図であり、電子式水深計１は、その本体ケース
２に、表示部３と各種スイッチ４、５、６が設けられて
いる。表示部３としては、例えば、液晶表示装置が用い
られており、各種モード設定に応じた表示が行われる。
図１及び図２の表示部３の表示内容については、後述す
る。スイッチ４、５、６は、各種動作モード（例えば、
時計モードと水深計モード）の切換や水深計モードでの
計測開始のスタート／ストップ指示及び各種モードでの
表示内容の切り換えや修正等を行うのに使用する。

【０００７】図３は、電子式水深計１の回路ブロック図
であり、電子式水深計１は、発振回路１１、分周回路１
２、計時計数回路１３、ＣＰＵ（Central Processing U
nit)１４、ＲＯＭ（Read Only Memory)１５、ＲＡＭ（R
andom Access Memory)１６、圧力センサ１７、増幅回路
１８、Ａ／Ｄ変換回路１９、スイッチ部２０、表示駆動
回路２１及び表示部３を備えている。

【０００８】発振回路１１は、水晶、抵抗及び容量等で
構成された、いわゆる水晶発振回路であり、一定周波数
の原クロック信号を発生する。

【０００９】分周回路１２は、例えば、バイナリーカウ
ンターを数段組み合わせることにより形成されており、
発振回路１１から入力される原クロック信号を分周し
て、時計用の基準信号として利用できる１Ｈｚの基準ク
ロック信号を生成して計時計数回路１３に出力する。計
時計数回路１３は、この分周回路１２からの基準クロッ
ク信号により現在時刻や潜水開始時からの経過時間等を
計時して、ＣＰＵ１４に出力し、ＣＰＵ１４は、計時計
数回路１３から入力される計時データに基づいて、表示
駆動回路２１を駆動することにより、現在時刻や潜水開
始からの経過時間等を表示出力させる。

【００１０】ＲＯＭ１５内には、電子式水深計１として
のプログラムやその他のモード処理に必要な各種プログ
ラムが記憶されているとともに、潜水時における人体の
複数の組織部所毎にあらかじめ設定された組織内不活性
ガス分圧（例えば、窒素ガス分圧）の浮上時における安
全許容限界量が記憶されている。このＲＯＭ１５に記憶
される安全許容限界量としては、例えば、米国海軍の減
圧表が記憶され、この減圧表は、例えば、図４にその一
部を示すように、人体の複数の組織部所毎に記憶され
る。なお、図４において、半飽和時間とは、当該人体組
織における不活性ガスの飽和量の５０％になるまでの時
間であり、Ｍ値とは、人体の各半飽和時間組織にどのく
らいまでなら不活性ガスが溶け込んでも規定の浮上速度
内であれば安全な許容不活性ガス分圧、すなわち最大許
容過飽和圧であり、この値を安全許容限界量とみなすこ
とができる。なお、fswは、水深に対応する水圧の単
位。水深が１フィート増加する毎に１fsw増加する。し
たがって、ＲＯＭ１５は、人体の各部の浮上時における
安全許容限界量を記憶する安全限界量記憶手段として機
能する。そしてこの値を超えると、所定の水深において
体内不活性ガス分圧がＭ値以下に下がるまで停止（減圧
停止）しなければならず、それまで浮上することは許さ
れない。

【００１１】ＲＡＭ１６は、ワークメモリとして使用さ
れ、また、潜水時の各種データを潜水記録データとして
記憶する。

【００１２】ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１５内のプログラム
に従って電子式水深計１の各部を制御し、電子式水深計
１としての各種処理や時計としての処理等を行う。

【００１３】圧力センサ１７は、圧電素子等から構成さ
れ、環境圧力、特に、水圧を検出して、検出結果を増幅
回路１８に出力する。増幅回路１８は、圧力センサ１７
から入力される検出信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換回路１９
に出力する。Ａ／Ｄ変換回路１９は、増幅回路１８から
入力されるアナログの検出信号をディジタル変換し、Ｃ
ＰＵ１９に出力する。また、ＣＰＵ１４は、この検出信
号に基づいて、水深を算出し、算出した水深と滞留時間
に基づいて人体の複数の組織部所毎の体内窒素分圧を算
出する。したがって、ＣＰＵ１４は、水深及び潜水時間
に基づいて人体の各組織部所毎に、現在の組織内不活性
ガス分圧を算出する分圧算出手段として機能する。さら
に、ＲＯＭ１５に記憶されている安全許容限界量とこの
体内窒素分圧との比を算出する。したがって、ＣＰＵ１
４は、算出した現在の組織内不活性ガス分圧の安全許容
限界量に対する割合を算出する分圧比算出手段として機
能する。

【００１４】スイッチ部２０は、上記各種スイッチ４、
５、６を総称したものであり、ＣＰＵ１１は、このスイ
ッチ部２０の走査状態を検出して、スイッチ部２０の操
作に対応した処理を行なう。

【００１５】表示駆動回路２１は、ＣＰＵ１４の制御下
で駆動して、ＣＰＵ１４から入力される表示データに応
じて表示部３を駆動する。この表示駆動回路２１の駆動
により表示部３に各種データが表示される。

【００１６】次に、作用を説明する。以下の作用の説明
にあたっては、簡単のため、不活性ガスが窒素だけであ
る場合について説明するが、本発明は、窒素だけに限る
ものではなく、潜水において人体組織に影響を与え、減
圧症を生じさせるような不活性ガス一般について適用す
ることができる。

【００１７】潜水を行なうと、ダイバーの人体組織内窒
素分圧は、一般に、図５に示すように変化する。すなわ
ち、Ｎなる水圧のもとで滞留していると、人体組織内窒
素分圧は、滞留時間０のときのＰなる人体組織内窒素分
圧から滞留時間の経過とともに徐々に増加し、Ｎなる体
内窒素分圧へと飽和する。

【００１８】そこで、本実施例では、潜水を行なうと、
図６に示すように、まず、ＲＯＭ１５から各Ｍ値や半飽
和時間等の定数を読み出して、ＲＡＭ１６に書き込み
（ステップＳ１）、水圧センサ１７からの検出信号によ
り水圧を検出する（ステップＳ２）。水圧の検出データ
が入力されると、ＣＰＵ１４は、入力された水圧から水
深を算出する（ステップＳ３）。この水深の算出は、従
来から水深計で行なっている水深の算出方法による。

【００１９】水深を算出すると、潜水開始かどうか判断
する（ステップＳ４）。この潜水開始かどうかの判断
は、水深が所定水深に達しており、その水深での潜水が
所定時間経過したかをチェックし、例えば、１．５メー
トル以下の水深が１０秒以上続いたかどうかチェック
し、この条件を満足すると、潜水開始と判断する。

【００２０】潜水開始でないときには、潜水中止かどう
か判断する（ステップＳ５）。この潜水中止かどうかの
判断は、上記潜水開始かの判断とは別の所定水深より浅
い水深で所定時間以上経過したかをチェックし、例え
ば、１．０メートルより浅い水深が１０分以上続いたか
どうかチェックし、上記条件を満足すると、潜水中止と
判断する。潜水中止と判断すると、そのまま処理を終了
し、潜水中止と判断しないときには、ステップＳ２に戻
って、水圧の検出及び水深の算出を同様に行なって、潜
水開始かどうかチェックする（ステップＳ３、Ｓ４）。

【００２１】ステップＳ４で、潜水開始と判断すると、
水圧を検出し（ステップＳ６）、検出した水圧に基づい
て水深を算出する（ステップＳ７）。なお、この潜水開
始から潜水時間の計時を開始する。

【００２２】水深を算出すると、次に、体内窒素分圧を
人体の各組織部所毎に算出する（ステップＳ８）。この
体内窒素分圧は、次式により算出する。Ｑ(i)＝Ｐ(i)＋（Ｎ−Ｐ(i)）＊（１−０．５^(TIM/H(i))） ……（１）ここで、Ｑ（ｉ）は、現在の組織番号ｉの窒素分圧（ｂ
ａｒ）、Ｐ（ｉ）は、Ｔ時間（分）前の組織番号ｉの窒
素分圧（ｂａｒ）、Ｎは、呼吸ガスの窒素分圧（例え
ば、０．７９）（ｂａｒ）、Ｈ（ｉ）は、組織番号ｉの
半飽和時間（ｍｉｎ）である。

【００２３】上記（１）式により人体の各組織部所毎の
体内窒素分圧を算出すると、この体内窒素分圧と安全許
容限界量との比（体内窒素分圧／安全許容限界量×１０
０（％））を各組織部所毎に算出する（ステップＳ
９）。次に、上記（１）式により算出した各体内窒素分
圧を、ＲＯＭ１５に記憶されている安全許容限界量と比
較して、各体内窒素分圧が安全許容限界量以下かどうか
チェックする（ステップＳ１０）。この安全許容限界量
は、本実施例では、水深１０フィートでの減圧停止が必
要になる値（以下１０フィートにおけるＭ値と呼ぶ）を
採用している。

【００２４】各体内窒素分圧が安全許容限界量以下のと
きには、減圧が必要となるまでの時間である無減圧潜水
時間を算出し、潜水時間、水深、体内窒素分圧／安全許
容限界量比及び無限圧潜水時間を表示部３に表示出力す
る（ステップＳ１１、Ｓ１２）。この無減圧潜水時間Ｔ
（ｉ）は、次式により算出する。Ｔ(i)＝−Ｈ(i)＊log（１−Ｆ(i)）／log２ ……（２）ここで、Ｆ（ｉ）は、次式により与えられる。Ｆ(i)＝（Ｍ１０(i)−Ｐ(i)）／（Ｎ−Ｐ(i)） ……（３）

【００２５】ここで、Ｍ１０（ｉ）は、１０ＦＴ（フィ
ート）における体内各組織部所のＭ値である。上記
（２）式において、１−Ｆ（ｉ）＞０なる条件の上での
みＴ（ｉ）は、成立して、計算が可能であるので、１＞
Ｆ（ｉ）すなわち、Ｍ１０（ｉ）＜Ｎ、なる条件が成立
することが前提となる。すなわち、ダイバーの呼吸ガス
の窒素分圧が安全許容限界量を越えた場合であり、この
条件が満たされていない場合は、その状態をいつまで続
けても体内窒素分圧が安全許容限界量を越えることがな
い。

【００２６】このようにして算出した無限圧潜水時間及
び上記ステップＳ９で算出した体内窒素分圧と安全許容
限界量との比、ステップＳ３で算出した水深及び潜水時
間を、図１に示すように表示部３に表示出力する。すな
わち、図１は、体内窒素分圧が安全許容限界量以下の場
合の表示内容を示しており、体内窒素分圧と安全許容限
界量との比は、パーセント表示している。また、図１に
おいて「ＦＲＥＥ」なる表示は、減圧の必要でないこと
を示している。

【００２７】一方、ステップＳ１０で、減圧停止深度
（水深）を決定し（ステップＳ１３）、減圧停止時間を
算出する（ステップＳ１４）。この減圧停止水深は、Ｒ
ＯＭ１５の減圧表を参照することにより決定され、潜水
水深及び滞留時間により減圧表により決定される。ま
た、減圧停止時間は、上記式（３）において、減圧停止
水深に該当するＭ値を設定することにより、上記（２）
式により算出することができ、例えば、無減圧水深であ
る１０フィートが減圧停止水深のときには、安全許容限
界量の基準となる１０フィートでのＭ値、すなわちＭ１
０（ｉ）を設定することにより、上記式２により算出す
ることができる。

【００２８】このようにして求めた減圧停止水深、減圧
停止時間、潜水時間、現在の水深及び体内窒素分圧と安
全許容限界量との比を、図２に示すように表示部３に表
示出力する（ステップＳ１５）。

【００２９】例えば、体内窒素分圧、潜水時間及び安全
許容限界量との関係は、図７のように示すことができ、
このときの水深と時間との関係は、図８のように示すこ
とができる。すなわち、図５に示したように、Ｎなる水
圧のもとで滞留していると、人体組織内窒素分圧は、滞
留時間０のときのＰなる人体組織内窒素分圧から滞留時
間の経過とともに徐々に増加し、Ｎの体内窒素分圧へと
飽和する。そこで、図７において、１０を水深１０フィ
ートにおける水圧、Ｍ１０を水深１０フィートにおける
Ｍ値、Ｔ１を体内窒素分圧がＭ１０を越えた時刻、Ｔ４
を体内窒素分圧がＭ１０を下回った時刻とすると、Ｔ０
からＴ２の間水深Ｎフィートに滞留したとき、体内窒素
分圧は、徐々に上昇して、Ｍ１０の値を越える。そこ
で、図２に示すように、減圧が必要な場合の表示が行な
われる。そこで、ダイバーは、浮上時において減圧の必
要なことを知り、Ｔ２からＴ３の間に、水深Ｎフィート
から水深１０フィートへ移動すると、水深１０フィート
でΔＴ時間減圧停止する。この結果、体内窒素分圧は、
図７に示すように減少する。このときの水深と時間との
関係を表示したのが図８である。また、このときの体内
窒素分圧と安全許容限界量との比は、図９のように示さ
れ、この体内窒素分圧と安全許容量との比が、図２にパ
ーセント表示により表示される。

【００３０】このように、体内窒素分圧と安全許容限界
量との比が、表示部３に表示出力されるので、この表示
により、現在の体内窒素分圧がどの程度の危険性を有し
ているかを知ることができ、潜水時の体力管理を容易に
行なうことができる。その結果、潜水における安全性を
より一層向上させることができる。

【００３１】上記ステップＳ１２あるいはステップＳ１
５による表示出力が完了すると、潜水終了かどうかチェ
ックする（ステップＳ１６）。この潜水終了かどうかの
判断は、所定水深より浅い水深での潜水が所定時間以上
継続したかどうかにより判断する。例えば、１．０メー
トルより浅い水深で１０分以上潜水が継続したときに
は、潜水の終了と判断する。潜水終了でないときには、
ステップＳ４で判断した潜水開始から所定時間（例え
ば、３秒）経過したかどうかチェックする（ステップＳ
１７）。所定時間経過していないときには、所定時間経
過するのを待って、ステップＳ６に移行し、同様に、水
圧検出以下の一連の処理を行なう。

【００３２】ステップＳ１６において、潜水終了と判断
すると、上記各ステップＳで検出し、また算出した各潜
水データをＲＡＭ１６に書き込んで、処理を終了する
（ステップＳ１８）。

【００３３】このように、従来の電子式水深計と同様
に、減圧の必要な場合には、減圧停止水深及び減圧停止
時間を表示出力することができ、潜水時における減圧処
理を適切に行なうことができるだけでなく、減圧を必要
としない場合及び減圧を必要とする場合のいずれの場合
においても、体内窒素分圧と安全許容限界量との比が、
表示部３に表示出力されるので、この表示により、現在
の体内窒素分圧がどの程度の危険性を有しているかを知
ることができ、潜水時の体力管理を容易に行なうことが
できる。その結果、潜水における安全性をより一層向上
させることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、体内窒素分圧と安全許
容限界量との比を、出力することができるので、現在の
体内窒素分圧がどの程度の危険性を有しているかを知る
ことができ、潜水時の体力管理を容易に行なうことがで
きる。その結果、潜水における安全性をより一層向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電子式水深計の減圧を
必要としない場合の表示を行なっている外観図。

【図２】本発明の一実施例に係る電子式水深計の減圧を
必要とする場合の表示を行なっている外観図。

【図３】本発明の一実施例に係る電子式水深計の回路ブ
ロック図。

【図４】減圧表の一部を示す図。

【図５】体内窒素分圧と潜水滞留時間との関係を示す
図。

【図６】電子式水深計の各種動作処理を示すフローチャ
ート。

【図７】潜水時における体内窒素分圧、滞留時間及び安
全許容限界量との関係を示す図。

【図８】潜水時における水深と滞留時間との関係を示す
図。

【図９】潜水時における体内窒素分圧と安全許容限界量
との比を滞留時間との関係で示す図。

【符号の説明】

１電子式水深計２本体ケース３表示部４、５、６スイッチ１１発振回路１２分周回路１３計時計数回路１４ＣＰＵ１５ＲＯＭ１６ＲＡＭ１７圧力センサ１８増幅回路１９Ａ／Ｄ変換回路２０スイッチ部２１表示駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜水時における人体の複数の組織部所毎
にあらかじめ設定された組織内不活性ガス分圧の浮上時
における安全許容限界量を記憶する安全限界量記憶手段
と、水深を検出する水深検出手段と、各水深毎の滞留時間を計時する計時手段と、前記水深検出手段の検出結果及び前記計時手段の計時結
果に基づいて、前記安全限界量記憶手段に安全許容限界
量の記憶されている人体の各組織部所毎に、現在の組織
内不活性ガス分圧を算出する分圧算出手段と、この分圧算出手段により算出した現在の組織内不活性ガ
ス分圧の前記安全限界量記憶手段に記憶されている安全
許容限界量に対する割合を算出する分圧比算出手段と、この分圧比算出手段の算出結果を所定の出力形態で出力
する出力手段と、を備えたことを特徴とする電子式水深計。
【請求項２】前記分圧比算出手段が、１０フィートに
おける前記安全許容限界量に対する割合を算出すること
を特徴とする請求項１記載の電子式水深計。
【請求項３】前記組織内不活性ガスが、窒素ガスであ
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子
式水深計。
【請求項４】前記出力手段が、表示出力手段であるこ
とを特徴とする電子式水深計。