JPH09507184A

JPH09507184A - 潜水監視装置及び方法

Info

Publication number: JPH09507184A
Application number: JP7509523A
Authority: JP
Inventors: モック，マルクス; フェルム，エルンスト
Original assignee: ウバテックアーゲー; ウバテックインストゥルメンツドイッチュラントゲーエムベーハー
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1997-07-22
Also published as: AU689132B2; EP0720560A1; DE4332401A1; ES2107250T3; AU7692694A; DE59403324D1; EP0720560B1; US5806514A; WO1995008471A1

Abstract

(57)【要約】呼吸装置の潜水ボンベの圧力及び当該の水深において潜水夫が受ける雰囲気圧を測定する形式の、潜水作業を監視する装置及び方法。減圧演算手段によって、浮上時に潜水夫が取らなければならない減圧停止時間と、浮上プロセスの総計時間とを定める。潜水ボンベ内の圧力の変化から、潜水夫が行った肉体的仕事の尺度である運動指数を誘導する。この運動指数は、減圧演算手段に供給され、減圧停止時間及び総浮上時間の計算時に考慮される。

Description

【発明の詳細な説明】潜水監視装置及び方法本発明は、潜水夫が呼吸装置を使用する形態の潜水作業を監視する装置及び方法に関する。この種の呼吸装置は、通常、例えば、３５０barまでの圧力の高圧縮酸素・ガス混合物（以下では、単に「空気」と呼ぶ）を含み、例えば、潜水夫の背中に設置した１つ又は２つの金属製ボンベからなる。呼吸空気は、対応する減圧弁を介してホースによって潜水夫に供給される。潜水深度の増加とともに、潜水夫に作用する水圧が増加し、その結果、身体組織は、より多量の不活性ガス（特に、窒素）を吸収することになる。長期の健康障害を招き、更には、死を招く恐れのある浮上過程時の上記ガスの過度に速い遊離を阻止するため、潜水夫は、より深い箇所により長い時間にわたって潜水した後に再浮上する場合、所定の深度においてより長い浮上休止時間（いわゆる、減 "Ｔauchmcdizin"[Ｄiving Ｍedecinc],Ｂerlin-Ｈeidelberg-Ｎew Ｙork,ＩＳＢＮ3-540-52533-5 には、減圧問題に関する概要が述べられている。上記文献の第７〜１１７頁には、減圧問題及び潜水プロフィルに依存する減圧停止時間の計算が示されている。必要な減圧停止、その期間及びこれから得られる総浮上時間を求め得るよう、潜水夫は、現在、Ｕwatec社（在スイス）から"Aladin"及び"Aladin pro"なる名称で世界中に販売されている如き電子式潜水コンピュータを操作する。この種されている。潜水夫の手首に取付けられるこの潜水コンピュータにおいて、各潜水深度及び潜水時間を定め、浮上時間総計及び減圧停止を取るべき深度及び時間を潜水夫に指示する。潜水ボンベ内の空気圧を検知し、データを演算手段に供給する形式の、可動式呼吸装置の監視（モニタ）装置は、ＷＯ92/06889 より公知である。演算手段は、一方では、空気貯蔵量が概ねなお十分である時間を定め、この時間と、減圧停止を含む浮上のために必要な総計時間とを比較する。これら双方の時間数値から、いわゆる残存空気時間、即ち潜水夫が再浮上開始前に各潜水深度段に留まり得る時間を知ることができる。公知の潜水コンピュータは、主としてスポーツダイバー用に設計されている。水中での作業、例えば救助作業又は補修作業を行わなければならない職業潜水夫が上記装置を使用する場合、公知の装置で求めた減圧停止時間は、潜水夫が危険なく水面まで浮上するには短すぎる。従って、本発明の課題は、潜水夫が水中で仕事を行う場合も使用できる、潜水作業を監視する装置及び方法を実現することにある。この課題は、本発明に基づき、請求の範囲第１項記載の装置によって解決される。本発明に係る方法は請求の範囲第１４項の要旨である。本発明の好ましい実施形態は従属請求項の対象である。本発明に係る装置又は方法によって、減圧停止時間、総浮上時間及び残存空気時間を従来よりも高い精度で計算できる。潜水夫が、水中で仕事を行う場合、身体の血液循環、特に、仕事を行う筋肉の血液循環が増大する。かくして、同一の単位時間において、潜水夫が作業せずに水中に留まる場合よりも多量の不活性ガスが組織中に吸収される。単位時間当りにより多量の不活性ガスが吸収されるので、減圧停止時間を延長しなければならず、よって総浮上時間も延長され、従って、水中滞在可能時間が短縮される。ここで、「仕事」という用語は潜水夫が単に自発的に行う仕事のみとは云えない。潜水夫は、外部環境によって、例えば潜水夫が強い流れ内に入り位置保持のため強い遊泳運動をしなければならない場合、必然的に仕事を行わざるを得なくなる。本発明に係る方法によって、第一に、潜水作業中に潜水夫によって行われる仕事を求め、減圧停止時間を計算する際にこの仕事を考慮することができる。これは、本発明に基づき、空気消費量の分析、即ちより正確に云えば、潜水ボンベの順次測定した圧力値の分析から、潜水夫によって各時点に行われる仕事の尺度である運動指数（performance index）を誘導することによって行う。定義上の理由から、これに関連しての「仕事」という用語は、以下では、この用語の物理的意味、即ち行われた仕事又は単位時間当りのエネルギ変換と理解されるということを指摘しておく。潜水夫が吸収した空気量から、行われた各仕事を求め得るということが判明した。平均的体質及び体格を有する潜水夫は、水中で実質的に休憩している際、毎分約８１（リットル）の空気消費量を示す。５０ワットの仕事を行う場合は、空気消費量は、既に２２.５l/minに増加する。例えば、所定の作業プロセスの実施によって、肉体的作業がきつい場合又は迅速に遊泳する場合、空気消費量がさらに増加し、一般に水中で極く短時間で実施できる２００ワットの仕事の場合、７０l/minに達する。本発明に基づき、経時的に順次測定したボンベ圧力から、肉体的仕事の尺度であり、減圧時間の計算において考慮される運動指数を求める。本発明の第一の実施の形態によれば、順次の呼吸プロセスの時間間隔を求めることによって仕事を求めることができる。潜水夫が行う仕事が増加した場合、潜水夫は、単位時間当り（例えば、１分当り）、休憩状態における場合よりも高頻度で呼吸しなければならない。この場合、呼吸周波数、即ち毎分の呼吸数から運動指数を導く。本方法を応用する場合、速い呼吸プロセス（通常、換気亢進と呼ばれる）は、不安状態又はパニック状態においても現れるということを考慮しなければならない。即ち、この場合、残存空気時間の計算に応じて、不必要に長い総浮上時間が定められることになる。もちろん、総浮上時間の変量は、換気亢進の出現時に「安全な側」にあり、よって総浮上時間が延長されるという事実に留意すべきである。運動指数を求めるため呼吸周波数を使用する場合、更に、なされる仕事が増加した場合、呼吸容積も変化するということを考慮しなければならない。つまり、仕事の変化は呼吸周波数に比例はしない。第二の実施形態の場合、順次測定した圧力値から、潜水夫が吸入する空気量を計算する。不安状態及びパニック状態の場合は呼吸周波数は短縮されるが、換気亢進の場合は呼吸空気量は極めて少なく、この状態は、大きい仕事の実施状態として把握されない。しかしながら、該圧力測定手段は、単位時間当りに放出された空気容積を求めることができず、呼吸プロセスの前後に差圧を測定できるに過ぎないということを考慮しなければならない。潜水夫の吸入空気量を差圧から求めるには、雰囲気圧及び温度以外に、ボンベ容積も知らなければならない。潜水ボンベの容積は多様であるので、全装置又は圧力測定手段のみを所定容積に適合させることによって問題を解決できる。後者の場合、圧力測定手段は、各圧力測定値とともに又は測定前後に、空気容積を知り得る補足の所定情報を与えれば好ましい。２分割形とされた装置の他方部分は別個とされたボンベに取り付けるアッセンブリとして圧力測定手段を適用する場合、混同を避け得るよう、該圧力測定手段をボンベに固定できる。上述の実施の形態とは異なり、使用者が潜水ボンベの各容積に関する情報を装置に移行させるための入力手段を、圧力測定手段又は装置の他方部分に設けることができる。これにより、異なるボンベ容積について同一の装置又は同一の圧力測定手段を使用できる。他方、入力中に使用者の錯誤によって不正の空気消費量が定められ、それにより不正な減圧値が定められるということを考慮しなければならない。従って、別の実施形態の場合と同様、もっもらしさ(plausibility)のチェックを補足して実施するのが好ましい。好ましい実施形態の場合、運動指数を求め、第一時間区分中に求めた圧力値を少なくとも第二時間区分中に求めた圧力値と比較する。第一時間区分と第二時間区分との間の圧力値の変化又は順次の各時間区分間の圧力値の変化から運動指数が導かれる。この方式には、潜水ボンベの容積を知らなくとも運動指数を極めて正確に求め得るという利点がある。即ち、この装置は、変更することなく、従って誤差を生ずることなく、各種の潜水ボンベに使用できる。この第三の実施形態の第一変形例の場合、潜水プロセスの開始時の圧力測定値の減少を記憶する。この場合、上記数値は、仕事量の少ない数値とみなされる。この方式は正当である。なぜなら、潜水夫は水中に入る場合僅かな仕事をするだけでよいからである。上記時間中に求めた圧力差測定値は、若干の空気消費量（例えば、２０ l/min ）に等しい。次いで、圧力測定値の比較から、仕事実施時の吸入空気容積を求めることができる。第三の実施形態の好ましい第二変形例（以下、第四の実施形態と呼ぶ）の場合、順次的圧力測定値の差の変動を解析することによって運動指数が誘導される。単位時間の空気吸入が均一であれば、吸入空気量が増加し、よって達成される仕事が増加することが判明している。したがって、該装置の場合、順次的圧力測定値の偏差の大きさを求め、次いでそれより振幅の相対的変動、即ち各絶対値に対する振幅の変動を求める。この場合、上記数値から運動指数を誘導できる。本発明に係る方法を実施する場合、ここで説明する全ての実施形態について同様に言えることであるが、潜水夫が吸入した空気量は、測定した圧力の絶対値又は２つの絶対値の間の差に依存するのみならず、雰囲気圧及びボンベの空気温度に依存することに留意されるべきである。従って、計算時、対応する潜水深度における水圧自体とこの水圧に加わる空気圧とからなる静水圧である雰囲気圧及びボンベの空気温度を考慮しなければならない。本発明に係る装置は、上述の全ての実施形態の場合、単一構造又は２分割構造に構成することができる。２分割構造の場合、圧力測定手段は潜水ボンベに配設され、圧力測定手段から離して（例えば潜水夫の手首又は潜水マスクに）設置された受信手段に圧力測定信号を伝送する。圧力測定手段から受信手段への測定値の伝送は電磁波又は超音波によってワイヤレスで実施できるが、双方の装置間をケーブルで結合することもできる。装置が単一構造のものである場合、装置は高圧ホースを介してボンベに結合される。この場合、装置は、例えば、慣用のコンソールに組込まれ、読取のために潜水夫の手で把持される。以下、添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。第１図は、本発明に係る潜水作業監視装置のブロック図、第２図は、本発明に係る装置の一実施形態による圧力測定手段の該略図、第３図は、本発明に係る装置の処理手段の一実施形態の図である。これらの図面を参照して上述した四つの実施形態について詳細に説明する。第１図は、本発明に係る装置の基本的な配置及び構造を極めて模式的に示している。単に部分的に示した潜水ボンベ１は、手動の止め弁２によって開閉され、容積が例えば７〜１８リットルで最大貯蔵圧が例えば４５０bar の通常の鋼製又はアルミニウム製ボンベである。ボンベ圧は、自動圧力調節弁（通常、必要酸素調節器と称される）によって潜水夫に必要な圧力に減圧される。全体として符号５で示した本発明に係る装置は、全体として符号７で示した圧力測定手段７を備える。該圧力測定手段は、圧力センサ２３によって呼吸装置の高圧部の圧力を測定し、上記測定値に基づき、アンテナを介して電磁波によってワイヤレスで処理手段９に伝送される送信信号を形成する。この信号は、処理手段９において調整され、演算手段において処理される。計算結果は、潜水夫に対してディスプレイ１０に表示される。ディスプレイ１０に加えて、更に、警報ランプ（例えば、発光ダイオード又は音響警報装置）が設けてある。止め弁２の開放時に潜水ボンベの内部と流動結合する減圧弁３のチャンバ内には、圧力センサ２３及び温度センサ２４が設けられている。これらセンサの信号は、信号処理手段２６（第２図参照）を介してマイクロプロセッサ２８に伝送される。マイクロプロセッサ２８はメモリ３０を含んでいる。メモリ３０は、マイクロプロセッサを制御するプログラムを貯蔵する第一のメモリ部Ｓ１、及び、、潜水作業中に検出されたデータを貯蔵する第二，第三から第ｎのメモリ部Ｓ３〜ＳＮを含んでいる。前記圧力測定手段は、更に、一定クロックを供給するタイマ３２と、マイクロプロセッサ２８から出力された信号を処理してアンテナ３６に供給する信号処理手段３４と、圧力測定手段に電気エネルギを供給するバッテリ３８とを備えている。不正なデータ送信を阻止するのに適した特定信号を使用した送信操作、特に信号の処理方法に関する詳細は、上述したＷＯ92/06889 の第１５頁下半部〜第３６貞上半部に記載されている。この範囲における該刊行物の開示内容は本出願の内容に組み込まれるものとする。圧力測定手段と共働し、該手段とともに本発明に係る装置を構成する演算・表示手段５０を第３図に示した。前記手段５０（以下、処理手段と称する）は、鎖線で示した二つの範囲、即ち圧力測定手段から送信された信号を受信・処理する第一のセクション５１と、減圧停止時間及び残存空気時間の総浮上時間を計算する第二のセクション５２とを有する。受信セクション５１は、圧力測定手段から送信された信号を受信するアンテナ５４と、マイクロプロセッサ５６（以下、第二マイクロプロセッサと称する）に接続された信号処理手段５５とを有する。タイマ５９が、処理手段全体のための一定クロックサイクルを定める。減圧演算手段は、マイクロプロセッサ５６からデータの供給を受け、マイクロプロセッサ６２（以下、第三マイクロプロセッサと称する）を有する。第三マイクロプロセッサ６２は、メモリ６３に貯蔵されたプログラムによって制御される。第三マイクロプロセッサ６２は、雰囲気圧及び雰囲気温度を測定し信号処理手段６８を介して該第三マイクロプロセッサ６２に供給するセンサ６６及びセンサ６７に接続されている。各潜水深度における静水圧に対応する雰囲気圧から、水深が誘導される。演算結果は、ディスプレイ７０（好ましくはＬＣＤディスプレイ）に表示される。上記ディスプレイには、潜水作業の各データの概要を潜水夫に与えるため、数字及び記号を表示できる。処理手段の給電はバッテリ７２によって行われる。このバッテリ７２は、圧力測定手段のバッテリ３８と同様、長年の運転に十分なエネルギを有するリチウム電池である。圧力測定手段及び処理手段は、油、ゲル又はその他の適切な媒体を完全に充填した水密のハウジング４０，８０内にそれぞれ設置されている。処理手段５０のハウジング８０は、従来の潜水用コンピュータと同様に手首に直接に取付け得るよう構成することができる。ただし、上記装置を異なる形態に設け、表示機器が常に潜水夫の視界内にあるよう、ディスプレイのみを潜水夫の手首又は潜水マスクの範囲に設けることもできる。次に、図面を参照して上記第一の実施形態の作用を説明する。第一の実施形態によれば、測定された呼吸周波数から運動指数が誘導される。このため、圧力測定手段において、短い時間間隔（例えば、０．２秒の間隔）でボンベ内圧力を測定する。圧力測定値ｐｉが、先行の圧力測定値ｐi-1に対して、位数(order)が一呼吸の差圧の位数に対応するか又はそれよりも僅かに小さい所定の値だけ変化したら直ちに、計数量Ｋが数値１だけ増加される。この計数は、タイマ３２及びマイクロプロセッサ２８による制御のもと、所定時間（例えば、３０秒又は６０秒）にわたって行われる。測定した呼吸周波数は、アンテナ３６，５４を介して処理手段５０に伝送される。呼吸周波数が低い場合は潜水夫が僅かな仕事のみを行なっていることを意味し、呼吸周波数が高い場合は大きい仕事が前提となる。処理手段のメモリ６３には、特定の呼吸周波数について、それぞれ、特定の運動指数を定めるための複数の比較値が記憶されている。対応する数値は、以下に更に説明する如く、例えばエルゴメータ (ergometer)において実験的に得ることができる。運動指数は、減圧演算手段により、所要減圧停止時間及び総浮上時間の演算において考慮される。処理手段５０において、測定、伝送された圧力測定値から、呼吸空気が十分である長さを計算する。この計算は、同一の空気消費量を前提として、ボンベの圧力が所定値（例えば、３０bar）に低下するまでの経過時間を求めることによって行う。この時間は、なお利用できる総潜水時間と呼ばれる。この総潜水時間から総浮上時間を減算すれば、その差は、残存空気時間であり、即ち、再浮上の開始までに潜水夫がなお対応する潜水深度に留まり得る時間である。この計算の場合、空気の圧縮性を考慮しなければならない。呼吸容積を同一として水深が大きくなると、呼吸毎に、より多量の空気量がボンベから引出される。従って、この実施形態及び別の全ての実施形態において、消費量は、海面上の標準圧に換算する。本発明は、残存空気時間の計算のため、以下に実施形態を参照して説明する反復法を応用することを提案する。潜水夫は、例えば、計算を実施する時点に、特定の潜水深度に３０分留まる。さて、プログラムは、残存空気時間が予め決められた固定値（例えば、４０分）に対応することを前提とする。即ち、最初の減圧計算において、潜水夫が上記潜水深度段階に７０分留まることを前提とする。次いで、上記量を使用して、各減圧停止時間を求め、次いで、この停止時間から、更に最大浮上速度を考慮して、総浮上時間（本実施形態の場合、２５分）を求める。従って、総浮上時間の計算値は９５分である。さて、実際の空気消費量を考慮して、この９５分経過後のボンベ内の残存圧を計算する。この数値を所定値（例えば、３０bar）と比較する。９５分後の残存圧計算値が３０bar 以下である場合は、仮定した４０分の残存空気時間は長すぎ、最初の計算反復のため、対応して、例えば５分だけ短縮する。次いで、新しく仮定した６５分の潜水時間について、新たに計算を実施する。他方、上記全時間の経過後のボンベ圧が所定値よりも高いという計算結果が得られた場合は、残存空気時間を、例えば５分だけ短縮し、新たに計算を実施する。この反復は、仮定した残存空気時間と実際に求めた残存空気時間との差が所定の限界値以下になるまで繰返す。減圧計算時に仕事を考慮するため、本発明に基づき、下記方策を提案する。の引用文献参照）において、１６種の組織の飽和及び脱飽和をシミュレートする。このモデルは、身体の各組織への不活性基体の浸透速度が異なるという知見に依拠している。従って、例えば、脳組織、脊髄組織、腎臓組織、心臓組織、筋肉組織、関節組織、軟骨組織、皮膚組織及び脂肪組織が区別される。肉体的作業を行う場合、筋肉の血液循環も増加する。これにより皮膚の放熱も増加し、皮膚の血液循環が増加する。本発明に基づく減圧計算の場合、運動指数に応じて、筋肉組織及び皮膚組織の飽和速度に関する組織モデルの数値を増加する。従って、血液循環の増加及びこれに帰因する不活性ガスのより速い吸収が予期される。ディスプレイ７０には、雰囲気圧から誘導した到達潜水深度、潜水プロセスの開始以降の経過時間、残存空気時間、総浮上時間、潜水深度、潜水深度及び潜水時間に関する第一減圧停止時間を表示する。第二の実施形態は、上記手段に加えて、入力手段４２及びディスプレイ４４が設けてある点で第一の実施形態と異なる。入力手段４２は、例えば、３つのスイッチ、即ちプラス機能を有する第一スイッチと、マイナス機能を有する第二スイッチと、制御機能を有する第三スイッチとからなる。制御スイッチ及びプラススイッチを同時に作動すると、ディスプレイ４４に表示された潜水ボンベの容積値（例えば、リットルで）が段階的に増大され、制御スイッチ及びマイナススイッチを作動すると、表示された容積値が対応して減少される。このように入力された数値は、前記メモリ３０に貯蔵され、空気消費量の計算に利用される。完全を期すために述べるが、この入力手段は受信手段に設けることもでき、この場合、表示のためディスプレイ７０を使用できる。補足の安全機能として、圧力センサ２３が過圧を表示しない場合に限りボンベ容積の入力が可能となるよう構成する。このように、止め弁２が開かれると直ちに、入力された容積は変更されない。この第二の実施形態の作用を以下に説明する。単位時間の開始時に測定された絶対圧値ｐi-1 と、単位時間の経過後に測定した絶対圧力値ｐ_iと、ボンベ容積Ｖ_SCUBAとから、取出された容積ΔＶ＝△ｐ・Ｖ_SCUBA を計算する。この場合、空気温度及び雰囲気圧力を考慮する。この実施形態の場合、メモリ５８には、単位時間当りの一連の容積値及び関連の運動指数を記憶する。潜水夫が吸入した空気量に基づき、運動指数を求め、減圧演算手段によって考慮する。その他の機能は、第一の実施形態の場合と同様である。第三の実施形態の場合、圧力測定手段は、第２図に示し第一の実施形態に関して説明した如く構成され、即ち入力手段４１及びディスプレイ４４は設けてない。処理手段の構造は、第３図を参照して説明した第一の実施形態に対応する。第三の実施形態の場合、潜水作業の開始時に、△ｔの一定の相互時間間隔を有する所定時点ｔ₁，ｔ_i+1に圧力測定値△ｐ_i，△ｐ_i+1を求める。上記数値から、統計的解析（例えば、加重平均法）によって、単位時間当りの平均圧力減少△ｐ_av0 を求め、メモリ６３に貯蔵する。潜水作業の以降の推移において、更に、圧力差値△ｐ_iを求め、△ｐ_av0と比較する。行った仕事の尺度は、求めた圧力差値△ｐ_i，△ｐ_av0の商ｑ、即ち、ｑ＝ △ｐ_i／△ｐ_av0である。処理手段において、圧力差測定値△ｐ_iが始の圧力差平均値△ｐ_av0と等しいことを意味する数値ｑ＝１について、所定の空気消費量、例えば、潜水夫の５０ワットの仕事にほぼ対応する２０ l/minを仮定する。商ｑが増加すると、空気消費量は対応して増加する。かくして求めた空気消費量値から、処理手段のメモリ６３にファイルされた比較値を介して、仕事値を誘導し、減圧計算時に考慮する。次に、図面を参照して第四の実施形態を説明する。圧力測定手段の構造は、第１図に示した構造に対応する。この場合、（第一，第三の実施形態の場合と同様）ボンベ容積の入力のため圧力測定手段に入力キーボード及びディスプレイは設けてない。０.５秒の間隔毎に、空気の圧力測定値Ｐ_i及び温度測定値Ｔ_air,iを作成し、上記測定値から平均値ｐ_av及びＴ_air,avが形成されるよう、メモリ３０のプログラムによって圧力測定手段を制御する。平均値形成は、４０の数値又は２０秒について行う。２０秒毎に、測定した平均値をアンテナ３６を介して入力手段に伝送する。入力手段において、実際に伝送された数値を２０秒前に伝送された数値と比較し、数値△ｐ_av,i＝ｐ_av,i−ｐ_av,i-1を求める。この場合、雰囲気圧力及び空気温度を考慮する。減圧演算手段において、更に、存在する雰囲気圧力ｐ_ambを求める。測定した圧力差△ｐ_av,i及び雰囲気圧力ｐ_ambから、上記の２０秒インターバル内の空気消費量を求め、空気温度Ｔ_airを考慮してＮＰＣ（標準圧損）を求める。この数値は、上記インターバル中の「ボンベ圧力」の、温度補償し海面上の標準圧力に換算したロスを示す。潜水ボンベの容積は、潜水作業中、変化しないので、この標準化した数値、即ち雰囲気圧及び温度の影響のない数値は、潜水夫の空気消費量に比例する。連続的に記録された所定数ｘのＮＰＣ値について平均値形成を行い、所定の時間間隔（例えば、最後の２分、最後の３分又は最後の４分）について圧損の平均値ＮＰＣ_avを計算する。実際に求めたＮＰＣ値ＮＰＣ_iと、実際に求めた平均ロスＮＰＣ_av,iと、先行の（即ち、この実施形態の場合、２０秒以前の）計算において求めたＮＰＣ値ＮＰＣ_i-1と、この数値に成立する平均圧損ＮＰＣ_av,i-1とから、下式に基づき、ロス変動△ＮＰＣ_iを求める。 △ＮＰＣ_i＝｜（ＮＰＣ_i−ＮＰＣ_i-1）−（ＮＰＣ_av,i−ＮＰＣ_av,i-1）｜測定したｘ個の△ｐ値から、下式に基づき、平均値△ＮＰＣ_av,iを計算する。 △ＮＰＣ_av,i＝（（ｘ−１）・ＮＰＣ_av,i-1＋ＮＰＣ_i）／ｘ更に、下式からロス特性数Ｃ_airが得られる。Ｃ_air＝ΔＮＰＣ_av,i／ＮＰＣ_av,i 次いで、この特性数から、処理手段のメモリ６３に記憶された対応する比較値を使用して、運動指数Ｃ_workを求める。従来許容されている潜水プロフィルから、即ち、当該潜水深度における従来の潜水時間と、平均値ＮＰＣ_avと、運動指数Ｃ_workと、まず仮定した上記潜水深度における残存潜水時間、即ち残存空気時間とから、既述の如く、仮定した残存空気時間及びこの場合に必要な浮上時間の経過後にボンベ内に残存する圧力を計算する。圧力が所定の限界値（本実施形態の場合、３０bar）を越える場合は、仮定した残存空気時間が過小であり、新たにより長い残存空気時間を仮定し、計算を繰返す。仮定した残存空気時間と実際に計算した残存空気時間との偏差が所定量内にあるまで、この反復計算プロセスを繰返す。プロセスの有効性の点検のため、一連のエルゴメータ試験を実施した。従来の潜水呼吸装置から呼吸を行う実験者が、自転車エルゴメータにおいて、各種の仕事プロフィルについて仕事測定を行った。第四の実施形態について説明した方法を使用して運動指数を求め、エルゴメータに設けた測定手段によって測定した、実験者が実際に行った仕事と比較した。この場合、この方法で求めた仕事数値と実際に行った仕事との間に極めて良い一致が得られた。かくして、潜水ボンベ内の容積及び潜水夫の吸入空気量の絶対値が未知であっても、仕事の確実な計算が可能であることを実証できた。上述の実施形態の場合、処理手段には２つのマイクロプロセッサ、即ち、受信範囲の第二マイクロプロセッサ５８及び第三マイクロプロセッサ６２が設けてある。これら双方のマイクロプロセッサの機能は、１つのマイクロプロセッサに統合することもできる。更に、２つのマイクロプロセッサ構成の場合も１つのマイクロプロセッサ構成の場合も、圧力測定手段と処理手段との間に異なる態様で機能を配分できる。例えば、圧力測定手段には、複数の機能（例えば、対応するマイクロプロセッサ機能による完全な空気消費量測定及び計算）を組込むことができるが、より少数の機能を設けることもできる。第一の特殊な例の場合、全ての機能（例えば、空気消費量測定、減圧測定）が圧力測定手段に組込んである。この場合、処理ユニットと呼ばれる第二ユニットは、圧力測定手段から送られたデータを受信しディスプレイに表示するために必要な部分のみを含む。ディスプレイを、例えば潜水マスクに組み込めば、かかる配分は有利である。第二の特殊な例の場合、圧力測定手段は、圧力測定値及び温度を受けて処理手段に伝送するのに必要な装置のみを含む。上述の全ての実施形態において、ＷＯ92/06889に記載の如きワイヤレス伝送法を使用する。この方法の代わりに、圧力測定手段と処理手段との間に不変のケーブル結線を設置できる。この場合、対応するケーブルを潜水夫の身体に沿って案内するか、ケーブル結線として潜水服に組み込むことができる。圧力測定手段及び処理手段の機能は、１つの装置に統合することもできる。この場合、圧力測定手段は、ボンベ自体ではなく、ボンベから離して配置し、高圧ホースを介してボンベに接続する。上述の実施形態の場合、運動指数は、当該の入力量とともに表として記憶された比較値から決定される。しかしながら、この代わりに、入力量（例えば、呼吸周波数、その他）から運動指数を求めるため、数学的機能又は別種の演算法則を使用できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年９月１１日【補正内容】請求の範囲１．潜水夫に呼吸空気を供給する呼吸装置の潜水ボンベの圧力を測定する第一圧力センサと、前記潜水夫が達した水深の尺度である雰囲気圧を測定する第二圧力センサと、前記潜水夫が水中で消費する時間を定めることかできるタイマと、第一メモリに接続され、前記タイマ及び前記第二圧力センサの数値に基づき、浮上時に前記潜水夫が取るべき減圧停止時間及び浮上プロセスの総計時間を計算できる減圧演算手段と、潜水作業の重要なパラメータを表示できる第一ディスプレイを有する表示手段と、を有し、減圧計算時、前記潜水夫の呼吸から求めた、潜水夫の行った仕事を考慮する形式の潜水監視装置であって、前記第一圧力センサによって時間的に順次測定した圧力値を記憶する第二記憶手段が設けられ、かつ、記憶された前記圧力値から、潜水夫が行った肉体的仕事の尺度である運動指数を誘導する第二演算手段が設けられ、前記運動指数が、前記減圧演算手段に供給され、減圧停止時間及び総浮上時間の計算時に前記減圧演算手段によって考慮されることを特徴とする潜水監視装置。２．請求の範囲第１項記載の装置において、前記第一圧力センサの圧力値の検知が短い時間間隔を置いて行われ、前記第二演算手段が、前記測定した圧力値から、前記潜水夫が所定時間の間に呼吸する頻度を決定するとともに、これにより呼吸周波数が導き出され、前記記憶手段には、計算した前記呼吸周波数から運動指数を誘導するための演算法則が記憶されており、該記憶手段には、それぞれ所定の運動指数が関連する複数の呼吸周波数比較値が記憶されており、前記第二演算手段が、前記測定した呼吸周波数から、次の呼吸周波数比較値を選出し、これにより運動指数を定めることを特徴とする装置。３．請求の範囲第１項記載の装置において、前記第二演算手段が、測定した圧力値及び呼吸装置の潜水ボンベの既知の所定容積から前記潜水夫の単位時間当り空気消費量を計算し、前記記憶手段には、前記第二演算手段において前記潜水夫の単位時間当り空気消費量から前記運動指数を誘導するための演算法則が記憶されているか、多数の空気消費量比較値及び関連する運動指数が記憶されており、前記第二演算手段が、測定した空気消費量及び所定の前記空気消費量比較値から前記運動指数を定めることを特徴とする装置。４．請求の範囲第３項記載の装置において、使用者が潜水作業の開始前に使用した潜水ボンベの容積を入力するための入力手段が設けられており、更に、入力されたボンベ容積を表示するディスプレイが設けてあることを特徴とする装置。５．請求の範囲第４項記載の装置において、前記入力手段が、入力された前記容積値が変化する可能性を阻止する少なくとも１つの安全装置を有することを特徴とする装置。６．請求の範囲第１項記載の装置において、前記記憶手段には、第一時間区分の間に前記第一圧力センサで測定された圧力値を記憶し、少なくとも１つの第二時間区分の間に求めた圧力値と比較し、第一時間区分の間に測定した圧力値と第二時間区分の間に測定した圧力値との比較から、前記運動指数を誘導することを特徴とする装置。７．請求の範囲第６項記載の装置において、前記第一時間区分が、潜水作業の開始までの時間区分であり、前記第一時間区分の間に求めた圧力値から、基本圧損を求め、第二時間区分及び順次の各時間区分において求めた圧力値から、実際の圧損値を求め、前記基本圧損と比較し、該比較から前記運動指数を誘導することを特徴とする装置。８．請求の範囲第６項記載の装置において、前記第一時間区分の間に求めた圧力値ＮＰＣ_i-1及び以降の時間区分において求めた圧力値ＮＰＣ_iから、差圧測定値△ＮＰＣ_iを求め、前記双方の圧力値及び先行の一群の圧力値から、平均圧損△ＮＰＣ_avを求め、一群の順次の圧力値△ＮＰＣ_i-2,i-1,iについて平均圧力値△ＮＰＣ_avに対する実際の圧力測定値△ＮＰＣの偏差から、前記運動指数を誘導することを特徴とする装置。９．請求の範囲第１項ないし第８項の何れかに記載の装置において、前記第二演算手段が、前記第一圧力センサによって検出された圧力値及び前記第二圧力センサによって検知された雰囲気圧から、海面上の標準圧に換算され運動指数を求めるための出力量として利用される標準化圧力値を求めることを特徴とする装置。１０．請求の範囲第１項ないし第９項の何れかに記載の装置において、少なくとも、前記第一圧力センサ、タイマ、及び信号処理手段が、潜水ボンベに又はその近傍に固定された第一ハウジングに配設されており、少なくとも前記表示手段が、前記第一ハウジングから離れた第二ハウジングに配設されており、前記第一ハウジングから前記第二ハウジングにデータを伝送するデータ伝送手段が設けられていることを特徴とする装置。１１．請求の範囲第１０項記載の装置において、前記データ処理手段が、前記第一圧力センサの測定値から誘導された信号を調整しアンテナを介して送信する送信手段を含み、前記第二ハウジングには、第二アンテナを有し送信手段から送信された信号を受信し少なくとも前記第一ディスプレイに供給する受信手段が設けられていることを特徴とする装置。１２．請求の範囲第１０項記載の装置において、前記第一ハウジング及び前記第二ハウジングが、データ伝送手段によって物理的に相互に結合され、前記データ伝送手段が、電気的又は光学的にデータを伝送することを特徴とする装置。１３．請求の範囲第１項記載の装置において、前記減圧演算手段及び前記第二演算手段が、一つののマイクロプロセッサ装置に統合されていることを特徴とする装置。１４．可動呼吸装置を用いて実施される潜水監視する方法であって、前記呼吸装置の前記空気貯蔵容器内の圧力を測定する工程と、順次に測定した圧力値を記憶する工程と、所定時間における潜水夫の空気吸入の特性値を求める工程と、を含み、上記工程と同時に、前記潜水夫の雰囲気圧を測定し潜水夫が留まる潜水深度を求める工程と、前記水深に前記潜水夫が留まる時間を計算する工程と、を実行し、前記工程に続いて、所定時間の間に潜水夫が行った肉体的仕事の尺度である運動指数を空気消費量から求める工程と、前記潜水夫が各潜水深度に留まる時間及びこの際に潜水夫が行った仕事を考慮して減圧停止時間及び総浮上時間を計算する工程と、減圧条件の基準となる少なくとも一つの指数を前記第一ディスプレイに表示する工程と、を行うことを特徴とする潜水監視方法。１５．請求の範囲第１４項記載の方法において、さらに、空気貯蔵に概ね十分な時間を空気貯蔵容器の測定した圧力値及び最小圧力値の所定限界値から求める工程と、求めた総浮上時間を前記時間から減算する工程と、前記潜水夫が仕事の展開及び空気消費を継続しながら対応する潜水深度に留まり得る時間として結果を表示する工程と、を含むことを特徴とする方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．潜水夫に呼吸空気を供給する呼吸装置の潜水ボンベの圧力を測定する第一圧力センサと、前記潜水夫が達した水深の尺度である雰囲気圧を測定する第二圧力センサと、前記潜水夫が水中で消費する時間を定めることができるタイマと、前記タイマ及び前記第二圧力センサの数値に基づき、浮上時に前記潜水夫が取るべき減圧停止時間及び浮上プロセスの総計時間を計算できる減圧演算手段と、潜水作業の重要なパラメータを表示できる第一ディスプレイを有する表示手段と、を有して成る潜水監視装置であって、前記第一圧力センサによって時間的に順次測定した圧力値を記憶する記憶手段が設けられ、かつ、記憶された前記圧力値から、前記潜水夫が行った肉体的仕事の尺度である運動指数を誘導する第二演算手段が設けられ、前記運動指数が、前記減圧演算手段に供給され、減圧停止時間及び総浮上時間の計算時に前記減圧演算手段によって考慮されることを特徴とする潜水監視装置。２．請求の範囲第１項記載の装置において、前記第一圧力センサの圧力値の検知が短い時間間隔を置いて行われ、前記第二演算手段が、前記測定した圧力値から、前記潜水夫が所定時間の間に呼吸する頻度を決定するとともに、これにより呼吸周波数が導き出され、前記記憶手段には、計算した前記呼吸周波数から運動指数を誘導するための演算法則が記憶されており、該記憶手段には、それぞれ所定の運動指数が関連する複数の呼吸周波数比較値が記憶されており、前記第二演算手段が、前記測定した呼吸周波数から、次の呼吸周波数比較値を選出し、これにより運動指数を定めることを特徴とする装置。３．請求の範囲第１項記載の装置において、前記第二演算手段が、測定した圧力値及び呼吸装置の潜水ボンベの既知の所定容積から前記潜水夫の単位時間当り空気消費量を計算し、前記記憶手段には、前記第二演算手段において前記潜水夫の単位時間当り空気消費量から前記運動指数を誘導するための演算法則が記憶されているか、多数の空気消費量比較値及び関連する運動指数が記憶されており、前記第二演算手段が、測定した空気消費量及び所定の前記空気消費量比較値から前記運動指数を定めることを特徴とする装置。４．請求の範囲第３項記載の装置において、使用者が潜水作業の開始前に使用した潜水ボンベの容積を入力するための入力手段が設けられており、更に、入力されたボンベ容積を表示するディスプレイが設けてあることを特徴とする装置。５．請求の範囲第４項記載の装置において、前記入力手段が、入力された前記容積値が変化する可能性を阻止する少なくとも１つの安全装置を有することを特徴とする装置。６．請求の範囲第１項記載の装置において、前記記憶手段には、第一時間区分の間に前記第一圧力センサで測定された圧力値を記憶し、少なくとも１つの第二時間区分の間に求めた圧力値と比較し、第一時間区分の間に測定した圧力値と第二時間区分の間に測定した圧力値との比較から、前記運動指数を誘導することを特徴とする装置。７．請求の範囲第６項記載の装置において、前記第一時間区分が、潜水作業の開始までの時間区分であり、前記第一時間区分の間に求めた圧力値から、基本圧損を求め、第二時間区分及び順次の各時間区分において求めた圧力値から、実際の圧損値を求め、前記基本圧損と比較し、該比較から前記運動指数を誘導することを特徴とする装置。８．請求の範囲第６項記載の装置において、前記第一時間区分の間に求めた圧力値ＮＰＣ_i-1及び以降の時間区分において求めた圧力値ＮＰＣ_iから、差圧測定値△ＮＰＣ_iを求め、前記双方の圧力値及び先行の一群の圧力値から、平均圧損△ＮＰＣ_avを求め、一群の順次の圧力値ΔＮＰＣ_i-2,i-1,iについて平均圧力値△ＮＰＣ_avに対する実際の圧力測定値△ＮＰＣの偏差から、前記運動指数を誘導することを特徴とする装置。９．請求の範囲第１項ないし第８項の何れかに記載の装置において、前記第二演算手段が、前記第一圧力センサによって検出された圧力値及び前記第二圧力センサによって検知された雰囲気圧から、海面上の標準圧に換算され運動指数を求めるための出力量として利用される標準化圧力値を求めることを特徴とする装置。１０．請求の範囲第１項ないし第９項の何れかに記載の装置において、少なくとも、前記第一圧力センサ、タイマ、及び信号処理手段が、潜水ボンベに又はその近傍に固定された第一ハウジングに配設されており、少なくとも前記表示手段が、前記第一ハウジングから離れた第二ハウジングに配設されており、前記第一ハウジングから前記第二ハウジングにデータを伝送するデータ伝送手段が設けられていることを特徴とする装置。１１．請求の範囲第１０項記載の装置において、前記データ処理手段が、前記第一圧力センサの測定値から誘導された信号を調整しアンテナを介して送信する送信手段を含み、前記第二ハウジングには、第二アンテナを有し送信手段から送信された信号を受信し少なくとも前記第一ディスプレイに供給する受信手段が設けられていることを特徴とする装置。１２．請求の範囲第１０項記載の装置において、前記第一ハウジング及び前記第二ハウジングが、データ伝送手段によって物理的に相互に結合され、前記データ伝送手段が、電気的又は光学的にデータを伝送することを特徴とする装置。１３．請求の範囲第１項記載の装置において、前記減圧演算手段及び前記第二演算手段が、一つののマイクロプロセッサ装置に統合されていることを特徴とする装置。１４．可動呼吸装置を用いて実施される潜水監視する方法であって、前記呼吸装置の前記空気貯蔵容器内の圧力を測定する工程と、順次に測定した圧力値を記憶する工程と、所定時間における潜水夫の空気吸入の特性値を求める工程と、を含み、上記工程と同時に、前記潜水夫の雰囲気圧を測定し潜水夫が留まる潜水深度を求める工程と、前記水深に前記潜水夫が留まる時間を計算する工程と、を実行し、前記工程に続いて、所定時間の間に潜水夫が行った肉体的仕事の尺度である運動指数を空気消費量から求める工程と、前記潜水夫が各潜水深度に留まる時間及びこの際に潜水夫が行った仕事を考慮して減圧停止時間及び総浮上時間を計算する工程と、減圧条件の基準となる少なくとも一つの指数を前記第一ディスプレイに表示する工程と、を行うことを特徴とする潜水監視方法。１５．請求の範囲第１４項記載の方法において、さらに、空気貯蔵に概ね十分な時間を空気貯蔵容器の測定した圧力値及び最小圧力値の所定限界値から求める工程と、求めた総浮上時間を前記時間から減算する工程と、前記潜水夫が仕事の展開及び空気消費を継続しながら対応する潜水深度に留まり得る時間として結果を表示する工程と、を含むことを特徴とする方法。