JPH11197248A - 呼吸用ガス消費量のモニタリング装置及びモニタリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中等各種の呼吸器使用者の呼吸動態の解析
・予測を可能とするため、計測精度が高く携行可能な呼
吸用ガス消費量モニタリング装置と方法の提供。 【解決手段】 高圧ガス容器２内の呼吸用ガスＧを圧力
調整器４で減圧して呼吸用マスク１０に給気する呼吸器
１の装着者の呼吸用ガス消費量をモニタリングする装置
２０が、圧力調整器４での減圧前圧力を検出する一次圧
力センサー２１、補正のための温度センサー２２と周囲
圧力検出用の環境圧力センサー２３を設けてなるととも
に、これらセンサーの信号の増幅器２４、該増幅信号の
Ａ／Ｄ変換器２５及びこれを収録蓄積するデータロガー
２６と表示する表示器２７、更には必要に応じてデータ
の計算、解析、予測用のコンピュータＸをハウジング２
８内に収容し、これを前記一次圧力センサー２１を圧力
調整器４の高圧開口８と高圧用ホース２９で連通せしめ
て呼吸器１と連結して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陸上における防災
用空気呼吸器や医療用酸素呼吸器、また海上におけるス
クーバーダイバーが携行する呼吸器など、これらの呼吸
器に使用されている高圧ガス容器に充填されている呼吸
用ガスの消費量や、これを装着使用している使用者の呼
吸量の変化等を計測・監視する装置に関する。特に一呼
吸あたりの呼吸用ガスの消費量や一回あたりの運用毎の
呼吸用ガスの使用量、更には作業中と未作業との差や、
作業の種類の差による呼吸量の変化や呼吸用ガスの消費
量の変化等を計測・監視するのに好適に使用できる呼吸
用ガス消費量のモニタリング装置及びモニタリング方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】医療・生理学研究分野で用いられている
呼吸量の計測には、ガスが流通する配管等の流路内のガ
スの流速変化を把握する特殊なセンサーを用いた流量計
を使用している。そしてこれらは（１）人間の口元に直
接この呼吸流量計をくわえさせたり、（２）吸気または
排気系の管路にこの呼吸流量計を組み込む等、人間が移
動したり、活動することの少ない室内等で、これらの人
間を被験者とする場合に使用し計測するものであって、
移動を伴う活動や運動中の人間を被験者とした場合に使
用して計測するには、この流量計装置は不適である。そ
して、呼吸器を装着した状態で装着使用者の呼吸量等を
計測するには、ガス回路等の計測のための管路、機器の
配置が大がかりな装置となって、装着使用者が携行し得
ないものとなってしまうのが実状である。更に、呼吸時
に高圧で貯えられている呼吸用ガスを吸入する形式のデ
マンド圧力調整器を備えた呼吸器等では、上記した流量
計を用いて呼吸量を計測するには技術的に困難であっ
た。

【０００３】また、流量計を用いないで呼吸量を計測す
る方法として、人間や動物等の呼吸の主体となる肺の容
積を体型変化により推算する方法が試みられているが、
その精度や水中等の特殊状態の用途での実用面から、未
だ現場で用いられるまでには至っていないのが実状であ
る。しかるに、近年スクーバダイビング用に開発された
ダイブコンピュータがあるが、これは減圧症の予防を目
的とした安全潜水のための機器であって、その一部に高
圧ガス容器のガス圧力（残圧）を計測しているものもあ
るが、ダイバーの一呼吸あたりのガス消費量を測定し得
るほどの微小の感度や精度はなく、ガスの残量の表示や
警報の報知を主目的としたものである。いずれにして
も、上記した従来の技術では、呼吸用ガスの消費量とし
て直接にガスそのもの自体の容積を計測するものではな
かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した事情
に鑑みなされたもので、呼吸用ガスの消費量の計測を測
定精度等の精度管理に問題があるガス流通管路内の流速
を測定したり、動物の体型変化により推定する従来の方
法に代えて、極めて精度よく計測し得るとともに、流量
計や煩雑な配管管路を不要として呼吸器装着使用者が携
行可能な程度に小型化し、使用容易な呼吸用ガス消費量
のモニタリング装置とモニタリング方法を提供すること
を課題とするものである。そしてこれにより、水中など
の実際の作業現場での作業者の呼吸実態の計測や、作業
の種類による疲労度の相異の把握と、疲労原因の追究解
明のためのモニタリング計測装置として効果的に使用す
ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決し、
目的を達成するため本発明の請求項１の発明では、高圧
ガス容器よりの呼吸用ガスを圧力調整器を介して減圧し
て使用者が装着する呼吸用マスクに連通せしめてなる呼
吸器の呼吸ガス消費量のモニタリング装置であって、前
記圧力調整器による減圧前の前記高圧ガス容器の一次圧
力を検出する一次圧力センサーを設けてなるとともに、
該一次圧力センサーで検出された信号を増幅する増幅
器、該信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換
器、該アナログ／デジタル変換された信号を記憶するデ
ータロガー及び呼吸器使用者の呼吸状態を監視するに必
要な信号やデータを表示する表示器とを設備してなるこ
とを特徴とする呼吸用ガス消費量のモニタリング装置と
し、請求項２の発明では、増幅器には、一次圧力センサ
ーとともに、一次圧力センサーで検出された信号をガス
温度及び周囲の環境圧力状態に応じて補正するための温
度センサーと周囲の環境圧力センサーとの少なくとも一
つを連設してなることを特徴とする請求項１記載の呼吸
用ガス消費量のモニタリング装置とし、そして請求項３
の発明では、アナログ／デジタル変換された信号を記憶
するデータロガーに連結して呼吸用ガス消費量の計算と
呼吸動態の解析・予測する機能との少なくとも１つの機
能を有するコンピュータを備えてなることを特徴とする
請求項１または請求項２のいずれかに記載の呼吸用ガス
消費量のモニタリング装置とし、更に請求項４の発明で
は、呼吸器装着使用者から離間した位置とデータの送・
受信可能な機能を有する送・受信器を設備してなること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
載の呼吸用ガス消費量のモニタリング装置とし、また請
求項５の発明では、表示器に表示する信号及びデータが
呼吸用ガス消費の状態、呼吸器装着使用者の呼吸動態及
び呼吸器使用場所の環境状態の少なくとも１つの信号及
びデータを表示することを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれか１項に記載の呼吸用ガス消費量のモニタ
リング装置としたものである。

【０００６】また、上記装置を使用して呼吸用ガス消費
量をモニタリングする方法として、請求項６の発明で
は、高圧ガス容器よりの呼吸用ガスを圧力調整器を介し
て減圧して使用者が装着する呼吸用マスクに連通せしめ
てなる呼吸器の呼吸用ガス消費量をモニタリングするに
あたって、前記圧力調整器による減圧前の前記高圧ガス
容器の一次圧力の変化を検出して呼吸器装着使用者の呼
吸用ガス消費量を計量することを特徴とする呼吸用ガス
消費量のモニタリング方法とし、請求項７の発明では、
高圧ガス容器の一次圧力の変化の検出は、周囲の環境圧
力とガス温度との少なくとも一つに応じて補正をして計
量することを特徴とする請求項６に記載の呼吸用ガス消
費量のモニタリング方法とし、そして請求項８の発明で
は、減圧前の前記高圧ガス容器の一次圧力を検出した圧
力信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器でアナログ／デジタル変
換し、該アナログ／デジタル変換した信号、及び呼吸器
装着使用者の呼吸・生理状態及び環境因子等の呼吸器装
着使用者の呼吸状態を監視するに必要な信号やデータを
採取することを特徴とする呼吸用ガス消費量のモニタリ
ング方法とし、更に請求項９の発明では、前記アナログ
／デジタル変換した信号、及び監視するに必要な信号や
データは呼吸器装着使用者と離間した監視基地に送信さ
れて採取することを特徴とする請求項８に記載の呼吸用
ガス消費量のモニタリング方法としたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明での「呼吸用ガス消費量の
モニタリング」の語句の意味は、狭義の呼吸用ガス消費
量のモニタリング（監視）と呼吸動態の解析・予測の両
方を包含するものとする。狭義の呼吸用ガス消費量のモ
ニタリングと呼吸動態解析・予測とは、一応の区別はで
きるが、相互に重複する技術事項もあるので峻別するこ
とはできない。しかるに、狭義のモニタリングは、第１
に呼吸器使用の現場で呼吸用ガスを充填した高圧ガス容
器（ガスボンベ）の一次圧（充填圧力）、またこの一次
圧力とともに環境圧力や温度の時間変化を計測して、こ
れらを表示する。第２にこれらのデータ及び高圧ガス容
器の容積から呼吸用ガス消費量（イ）を計算する。この
呼吸用ガス消費量は、例えば（ロ）分時換気量（１分間
当たりの呼吸量）、（ハ）１回当たりの呼吸量、（ニ）
単位時間当たりの呼吸回数、等として表示することがで
きる。しかしこれらは呼吸動態解析とも言えるものであ
る。なお、前記一次圧の変化それのみでも呼吸用ガス消
費量とみなすこともできるが、本発明では一次圧力の変
化及びそれをガス容積に換算した量の両方ともを呼吸用
ガス消費量（イ）として表現する。

【０００８】また、前記呼吸器を使用している現場の計
測データと、別途蓄積した装着使用者の過去の作業デー
タ、生理学的データ、及びその他のデータを合わせて照
合して呼吸動態の解析・予測を行うことができる。この
呼吸動態の解析・予測結果は例えば（ホ）呼吸器特性の
把握、（ヘ）作業状態と呼吸状態の関係（潜水特有の呼
吸状態等）、（ト）環境因子（温度、圧力）と呼吸状態
との関係、（チ）過去のデータとの比較による安全性の
管理、等として表現される。

【０００９】上記した呼吸用ガス消費量や呼吸動態の計
算、解析・予測は、呼吸用ガス消費量モニタリング装置
にコンピュータを連設して搭載することにより実行する
こともできる。また、装着使用現場の計測信号、データ
を、現場から離れた基地に送信してその基地にて計算、
解析・予測し、基地で表示監視することもできるし、当
該基地で計算した結果を装着使用現場の呼吸用ガス消費
量モニタリング装置に送信して表示することもできる。

【００１０】呼吸用ガスの貯蔵・給気態様としては、呼
吸用ガスを内容積が１〜２０リットルの小型のガスボン
ベの如き高圧ガス容器に充填、貯蔵し、これを使用者本
人が携行する「自給気式」や、更に規模を大きくした集
中的な方式としてに基地に高圧ガス容器としてガス貯蔵
タンクを配して、該貯蔵タンクから呼吸用ガスを呼吸器
装着使用者に給気する「他給気式」があり、呼吸用ガス
の高圧ガス容器への充填圧力（出荷時）は通常１５０〜
３００ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧力）である。本発明の
呼吸用ガスの消費量のモニタリング装置とモニタリング
方法は、前記した自給気方式の呼吸器及び他給気方式の
呼吸器のいずれにも適用し得る。

【００１１】本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング
装置とモニタリング方法は、呼吸用ガスを充填している
高圧ガス容器のガス圧力（以下「一次圧力」という）
を、例えば半導体歪ゲージよりなる精密圧力センサーで
計測して、呼吸器装着使用者の呼吸毎の一次圧力の変化
量を求めることを特徴とするものである。そして、同時
に呼吸器の使用場所でのガスの温度や、周囲の環境圧力
を計測して、これにより前記一次圧力を補正して、一呼
吸当たりの呼吸用ガスの消費量を正確に採取することに
より、呼吸用ガスの消費量をモニタリングし、かつ、呼
吸動態を解析・予測することを特徴とする。

【００１２】また、本発明は複数回の呼吸または一定時
間内の呼吸による一次圧力の変化量を求めることもでき
るし、一運用期間（例えば一潜水の間）における一次圧
力の変化量を求めることができ、これらに基づいて複数
回の呼吸や、一定時間内の呼吸、更には一運用期間内の
呼吸等による呼吸用ガスの消費量のモニタリング及び呼
吸動態を解析・予測することを特徴とするものである。

【００１３】次ぎに本発明の呼吸用ガス消費量のモニタ
リング装置の実施の形態について自給気式呼吸器に設備
した一例の系統概略図を図１に図示して説明する。図１
に図示した自給気式呼吸器１は以下の如き構成よりなっ
ている。即ち、呼吸用ガスＧを充填したガスボンベの如
き耐圧性の高圧ガス容器２に付設した容器弁３に、高圧
ガス容器２に充填されている高圧なガスの一次圧力を減
圧するための一次圧力調整器４が、その一端に配設され
ている一次圧力側の高圧連結具５により高圧ガス容器２
の容器弁３に気密に連結して配されている。そしてこの
一次圧力調整器４には、高圧ガス容器２内の呼吸用ガス
Ｇを高圧な一次圧力より低い所定の圧力に減圧する減圧
機構６（図示せず）が内蔵されており、そして該減圧機
構を介して減圧されたガスの導出口となる二次圧力側低
圧連結口７が配されている。また符号８は前記一次圧力
側管路と連通する高圧開口で、一般に高圧ガス容器２に
充填されているガスの圧力を計測する圧力計９が装着さ
れている。

【００１４】そして、前記一次圧力調整器４の二次圧力
側低圧連結口７は、マスク装着者が使用時適宜適切な呼
吸圧力に調整し得るよう呼吸用マスク１０に配されてい
る二次圧力調整器１１に可撓性の管路１２により連結さ
れている。このように構成された自給気式呼吸器１は呼
吸器使用者自身が高圧ガス容器２を背負う等の手段によ
り携行し、顔面を覆うようにして呼吸用マスク１０を装
着し、二次圧力調整器１１により適宜使用者の呼吸に合
わせて圧力を調整して使用するものである。

【００１５】本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング
装置２０は、上記した呼吸器１の高圧ガス容器２に充填
されている呼吸用ガスの一次圧力を測定するための一次
圧力センサー２１、温度を測定するための温度センサー
２２、及び使用場所の圧力を測定する環境圧力センサー
２３を設備し、これらの測定で得られたデータに基づい
て上記した如き呼吸用ガス消費量をモニタリングするも
のである。そしてこれらの信号、データを正確に採取す
るため図２に図示する如き機器よりなっている。即ち図
２は、呼吸用ガス消費量のモニタリング装置２０の一例
を示す基本構成機器回路の概略図であり、呼吸用ガスの
一次圧力を測定する一次圧力センサー２１、ガス温度
（実質的には使用している周囲環境温度）を測定するた
めの温度センサー２２、使用している周囲環境圧力を測
定する環境圧力センサー２３、前記各センサー２１、２
２、２３で得られた信号を増幅するための増幅器２４、
該器２４で増幅された信号をアナログ／デジタル信号変
換するＡ／Ｄ変換器２５、該Ａ／Ｄ変換器２５で変換さ
れた信号をデータとして記憶して蓄積するデータロガー
２６、及び前記Ａ／Ｄ変換された信号の時々刻々の変化
を即時的に表示する表示器２７よりなっている。

【００１６】上記機器に加えて、上記機器で得られたデ
ータより呼吸用ガス消費量を計算したり、呼吸動態を解
析・予測するためのコンピュータＸを組み込むことによ
ってより機能の優れた好ましい形態となる。更に、呼吸
器装着使用者とこれと離間して配置されている司令監査
基地との間でデータや指示応答を送・受信が可能なよう
に送・受信器Ｙ（図示せず）を搭載すると好都合であ
る。なお、表示器２７は呼吸用ガス消費量や呼吸動態の
解析・予測結果を表示する機能を備えた機器とすること
が好ましいことは勿論である。

【００１７】上記図２に図示した構成機器回路よりなる
本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装置は図１の
符号２０で図示する如く、ハウジング２８内に増幅器２
４、Ａ／Ｄ変換器２５、データロガー２６、表示器２７
及び必要に応じて適宜付設するコンピュータＸ等のその
他の機器はきっちりと配置して小型軽量化して水密に収
納されている。なお、潜水用に使用する場合には、該ハ
ウジング２８は水深によって負荷される水圧に耐え得る
とともに浸水しないよう設計することが必要である。一
次圧力センサー２１は、呼吸器１の高圧ガス容器２に配
されている一次圧力調整器４に設けられている高圧ガス
容器のガスの圧力を測定する圧力計９装着用の高圧開口
８に接続した高圧用ホース２９により高圧ガス容器に充
填されている呼吸用ガスにより曝されるように配して一
次圧力を測定する。

【００１８】なお、一次圧力センサー２１は前記した如
く一次圧力調整器４の高圧開口８より高圧用ホース２９
により高圧の呼吸用ガスＧを導くことなく、直接高圧開
口８に装着して、呼吸用ガスＧにより曝して一次圧力を
測定し、水密なケーブルにて信号をハウジング２８内に
取り込んでもよい。ただし、潜水等においては、通常ダ
イバーがそれぞれ独自の圧力調整器を使用しており、そ
して前記圧力計装着用の高圧開口８のネジサイズはＪＩ
Ｓ（日本工業規格）で規定されていて同一の規格である
ものの、圧力調整器の形状はさまざまである。それ故本
発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装置２０をいろ
いろな異なる機種の圧力調整器に用いている各種の呼吸
器に使用する場合には、図１に図示する如く高圧ホース
２９を用いて高圧な呼吸用ガスを一次圧力センサー２１
に導く方法の方がホースの着脱だけで作業が容易であっ
て作業能率上好ましい。また、前記高圧開口８に同時に
圧力計９を装着する場合には該高圧開口に図示の如く二
股管を用いればよい。また、一次圧力センサー２１は、
高圧ガス容器２の最高使用充填圧力に適合した圧力範囲
と高精度の性能が要求される。通常一般には圧力範囲は
０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ²（ゲージ圧力）であり、精度
は±０．２５％［フルスケール（測定圧力範囲）］とす
ることが好ましい。

【００１９】温度センサー２２及び環境圧力センサー２
３はハウジング２８の壁に外気に曝された状態で配設さ
れる。特に潜水用においては水温及び水深を計測するの
に有効に使用される。即ち、この場合水温及び水深は、
ダイバーが描く潜水プロファイル作成上、またその安全
面の点からも重要な値であり、更に一次圧力の変化から
求める呼吸用ガス消費量の正確な値を出すための補正に
も使用される。なお、高圧ガス容器２内の呼吸用ガス温
度は呼吸器装着使用者の使用現場の温度で換算すること
が必要であり、潜水の如き水中での場合は、水温とほぼ
同一とみなすことができる。しかし、より正確を期すた
めには、水中の場合でも、一次圧力センサー２１のよう
に一次圧力調整器４の高圧開口８を使用して、温度セン
サー２２を直接呼吸用ガスに接触せしめてガス温度を計
測することがより好ましい。

【００２０】そして上記一次圧力センサー２１、温度セ
ンサー２２、及び環境圧力センサー２３で計測した各信
号は増幅器２４で増幅され、次いでＡ／Ｄ変換器２５で
アナログ／デジタル変換された後データロガー２６に蓄
積されるとともに表示器２７に逐一表示され装着使用者
が現状の状態を把握、確認することができる。なお、上
記センサーで得られた計測値をそのままデータとして蓄
積、表示してもよいが、更にこれ等のデータをもとに具
体的な呼吸用ガス消費量を計算したり、呼吸動態を解析
・予測するためのコンピュータＸを組み込むことによっ
てより機能の優れた好ましい形態となる。更に、呼吸器
装着使用者とこれと離間して配置されている司令監査基
地との間でデータや指示応答を送・受信が可能なように
送・受信器Ｙ（図示せず）を搭載すると好都合である。
なお、表示器２７は呼吸用ガス消費量や呼吸動態の解析
・予測結果を表示する機能を備えた機器とすることが好
ましいことは勿論である。

【００２１】以上の如き本発明の呼吸用ガスモニタリン
グ装置２０は、呼吸器１に有機的に連結して、装着使用
者が現場で充分活動的に作業し得るよう小型、軽量化し
て、実際の作業状態における呼吸用ガスの消費量をモニ
タリングするための一次圧力、ガス温度、環境圧力等の
必要最小限の状態量を正確に測定し記憶させる機能を保
有させることを可能としたものである。そして、測定さ
れ、記憶されたデータは即刻解析されたり回収後解析さ
れて以後の安全面に応用したり、呼吸器の技術評価、更
には今後の呼吸器装着使用者の作業活動の相異による呼
吸用ガスの供給状態の把握と作業者の教育・訓練等に有
効に活用する。

【００２２】なお、本発明の呼吸用ガス消費量のモニタ
リング装置及びモニタリング方法は、上記実施の形態で
は自給気式呼吸器に用いた例を示して説明したが、これ
に限定されるものでなく、他給気式呼吸器にも使用する
ことができる。また、本発明の呼吸用ガス消費量のモニ
タリング装置及びモニタリング方法は呼吸器を使用する
あらゆる現場、例えば潜水、陸上防災、医療（例えば酸
素吸入中の患者の呼吸モニタリングによる生命活力信号
の採取等）、低酸素環境馴化訓練、更にはスポーツ医学
におけるモニタリング等に適用することができる。

【００２３】

【実施例】次ぎに本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリ
ング装置の実施例について説明する。呼吸用ガス消費量
のモニタリング装置として、潜水用に使用する以下の如
き仕様の諸元を有する実験装置を製作して、１０リット
ルの高圧ガス容器（ガスボンベ）よりなる自給気式呼吸
器に図１に図示する如く接続して潜水を実施した。 ●ハウジングの仕様諸元 ・幅：１５０ｍｍ ・厚さ方向：８０ｍｍ ・高さ：２
５０ｍｍ の角形 ・材料：合成樹脂（アクリル樹脂厚み５ｍｍ） ●搭載構成機器 ・一次圧力センサー（半導体歪みゲージ） ・温度センサー（半導体温度センサー） ・環境圧力センサー（半導体歪ゲージ） ・増幅器 ・Ａ／Ｄ変換器 ・データロガー ・
表示器 ●重量（構成機器搭載） ・大気圧における重量：３．５ｋｇ ・水中重量：ほぼ中性浮力となり、ダイバーの通常の浮
力調整の負担とはならなかった。

【００２４】上記実験装置を使用して間欠的に３回の潜
水を行った。そのときに一次圧力センサー２１、温度セ
ンサー２２、及び環境圧力センサー２３で検出し増幅器
２４、Ａ／Ｄ変換器２５を経てデータロガー２６に収録
したデータを図３、図４及び図５に図示する。図３は水
深（環境圧より換算：ｍ）であり、図４は水温（℃）で
あり、そして図５は高圧ガス容器の一次圧力（ｋｇｆ／
ｃｍ²）を示すものである。横軸はいずれも時間（分）
を示すもので同一目盛りで同一時間経過で測定し目盛り
付けしたものである。

【００２５】図３、図４及び図５のグラフに明示されて
いるように、該実施例では図中以下の符号で示す（い）
〜（ろ）、（は）〜（に）及び（ほ）〜（に）の３回の
潜水が行われ、１回の潜水時間は約８〜１０分であっ
た。そして、それぞれの潜水水深は図３に図示してある
如く約０〜１８ｍ、この間の水温（℃）の変化は図４の
グラフに図示したような変化を示しており、平均２５℃
を上下して変動していた。そしてこれらの潜水時におけ
る呼吸用ガスの消費量を計算するための基礎となる高圧
ガス容器内の一次圧力の変動は、図５の如きグラフ曲線
を示した。これらのグラフ曲線はデータとしてデータロ
ガーに明確に記録されて収録されていた。

【００２６】また、ダイバーの潜水中の一呼吸毎の高圧
ガス容器の一次圧力の変化をデータとして収録したグラ
フを図６に示す。縦軸に一次圧力の変化（ｋｇｆ／ｃｍ
²）を示し、横軸に時間（秒）を示したものである。図
中△Ｐは一呼吸での圧力降下であり、△ｔは一呼吸の呼
吸時間（秒）であって、該図６には一呼吸毎に一次圧力
である高圧ガス容器内の圧力が降下して行く過程が明確
に示されている。

【００２７】そしてまた、スクーバ潜水用のデマンド圧
力調整器（マスクに付設された二次圧力調整器１１に相
当）は、吸気時のみ作動して呼吸用ガスを流入させる。
この時高圧ガス容器２に取り付けられた一次圧力調整器
４も作動し、圧力が急激に降下変動する。その後吸気の
終末から呼気時にはデマンド圧力調整器は作動せず、従
って呼吸用ガスは消費されないため、この間一次圧力は
経時時間に対して一定値を保つ。なお呼気時の排出ガス
は、デマンド圧力調整器の排気弁から外部に排出され
る。このような状態の変化もまた図６に示す如く明確に
収録採取することができた。

【００２８】更に、一回の呼吸時間は次の圧力降下が始
まるまでの時間であり、そして図６のグラフを細かく分
析することにより吸気と呼気との各時間を判別すること
もできる。また、この△Ｐと、高圧ガス容器の容積、水
温の如き環境温度、及び水深の如き環境圧力の値を用い
ることによりダイバーの一呼吸毎の呼吸用ガスの消費量
が計算可能となる。そしてこの呼吸用ガスの消費量は、
一呼吸当たりの吸気量に等しいので、△ｔの値を組み合
わせて使用することによりダイバーの様々な呼吸動態量
の解析・予測をすることに利用することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に説明する如き効果を奏する。該種呼吸器
を装着し使用する者の活動状態や作業状態における呼吸
動態について、従来その実態が把握することが困難であ
ったのを、本発明はこれを可能にするデーターを明確に
採取収録することを可能としたものである。例えば潜水
分野においてダイバーが、浮力コントロール（トレミン
グ）を呼吸で行うために、陸上における呼吸時よりゆっ
くり大きな呼吸をすることや、スキップ呼吸をすること
等について、これらの実態を実際に計測した例がなかっ
たのを、本発明はこれを可能にするデータを明確に採取
しすることができる。

【００３０】本発明では、呼吸器使用者が携帯する呼吸
器用の高圧ガス容器内に充填してある呼吸用ガスの一次
圧力の変動を計測することで、装着使用者の一呼吸当た
りの呼吸用ガスの消費量を経時的に正確に求めることを
可能としたものである。そして、呼吸用ガスの一次圧力
の測定を、高圧ガス容器に充填したガスの一次圧力を減
圧する一次圧力調整器の一次圧圧力計を接続する高圧開
口に、一次圧力センサーを配するか、前記開口に高圧ホ
ースを接続し、該ホースに一次圧力センサーを配する等
により行うようにしたので、そのセンサーの着脱が簡便
容易であり、小型軽量で携行可能なモニタリング装置を
得ることができた。この結果、現場作業状態における様
々な作業、活動態様の装着使用者の呼吸動態の計測を可
能とし、もってこれらの各種状態の使用者の呼吸動態を
解析し予測することを可能とする効果を奏する。

【００３１】しかも、上記呼吸動態の計測・解析・予測
の監視は、実際の装着使用者が監視場所より離間した遠
隔地であっても、受・発信設備を付設することにより充
分満足し得る確実さで実施することが可能となった。更
に、本発明のモニタリング方法と装置により得られた計
測データやこれに基づいて解析したデータ及び予測デー
タを基に、適宜作業者の教育・訓練や安全管理及び呼吸
器の性能等の技術評価や安全性等の品質評価の面への応
用等に効果的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装
置を設備した自給気式呼吸器の一例を示す系統概略図で
ある。

【図２】 本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装
置の一例を示す基本構成機器回路の概略図である。

【図３】 本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装
置を潜水に使用した実施例で得られた潜水時の水深の計
測グラフである。

【図４】 本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装
置を潜水に使用した実施例で得られた潜水時の水温の計
測グラフである。

【図５】 本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装
置を潜水に使用した実施例で得られた潜水時の高圧ガス
容器の一次圧力の計測グラフである。

【図６】 本発明の呼吸用ガス消費量のモニタリング装
置を潜水に使用した実施例で得られた潜水時の呼吸毎の
高圧ガス容器の一次圧力の計測グラフである。

【符号の説明】

１…自給気式呼吸器、 ２…高圧ガス容器、 ３…容器
弁、４…一次圧力調整器、 ５…高圧連結具、 ７…低
圧連結口、 ８…高圧開口９…圧力計、 １０…呼吸用
マスク、 １１…二次圧力調整器、１２…管路、 ２０
…モニタリング装置、 ２１…一次圧力センサー、２２
…温度センサー、 ２３…環境圧力センサー、 ２４…
増幅器、２５…Ａ／Ｄ変換器、 ２６…データロガー、
２７…表示器、２８…ハウジング、 ２９…高圧用ホ
ース、 Ｇ…呼吸用ガス、Ｘ…コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白根 義和 東京都港区西新橋一丁目16番７号 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 出村 憲二 東京都港区西新橋一丁目16番７号 日本酸 素株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧ガス容器よりの呼吸用ガスを圧力調
   整器を介して減圧して使用者が装着する呼吸用マスクに
   連通せしめてなる呼吸器の呼吸ガス消費量のモニタリン
   グ装置であって、前記圧力調整器による減圧前の前記高
   圧ガス容器の一次圧力を検出する一次圧力センサーを設
   けてなるとともに、該一次圧力センサーで検出された信
   号を増幅する増幅器、該信号をアナログ／デジタル変換
   するＡ／Ｄ変換器、該アナログ／デジタル変換された信
   号を記憶するデータロガー及び呼吸器使用者の呼吸状態
   を監視するに必要な信号やデータを表示する表示器とを
   設備してなることを特徴とする呼吸用ガス消費量のモニ
   タリング装置。
2. 【請求項２】 増幅器には、一次圧力センサーととも
   に、一次圧力センサーで検出された信号をガス温度及び
   周囲の環境圧力状態に応じて補正するための温度センサ
   ーと周囲の環境圧力センサーとの少なくとも一つを連設
   してなることを特徴とする請求項１記載の呼吸用ガス消
   費量のモニタリング装置。
3. 【請求項３】 アナログ／デジタル変換された信号を記
   憶するデータロガーに連結して呼吸用ガス消費量の計算
   と呼吸動態の解析・予測する機能との少なくとも１つの
   機能を有するコンピュータを備えてなることを特徴とす
   る請求項１または請求項２のいずれかに記載の呼吸用ガ
   ス消費量のモニタリング装置。
4. 【請求項４】 呼吸器装着使用者から離間した位置とデ
   ータの送・受信可能な機能を有する送・受信器を設備し
   てなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
   か１項に記載の呼吸用ガス消費量のモニタリング装置。
5. 【請求項５】 表示器に表示する信号及びデータが呼吸
   用ガス消費の状態、呼吸器装着使用者の呼吸動態及び呼
   吸器使用場所の環境状態の少なくとも１つの信号及びデ
   ータを表示することを特徴とする請求項１乃至請求項４
   のいずれか１項に記載の呼吸用ガス消費量のモニタリン
   グ装置。
6. 【請求項６】 高圧ガス容器よりの呼吸用ガスを圧力調
   整器を介して減圧して使用者が装着する呼吸用マスクに
   連通せしめてなる呼吸器の呼吸用ガス消費量をモニタリ
   ングするにあたって、前記圧力調整器による減圧前の前
   記高圧ガス容器の一次圧力の変化を検出して呼吸器装着
   使用者の呼吸用ガス消費量を計量することを特徴とする
   呼吸用ガス消費量のモニタリング方法。
7. 【請求項７】 高圧ガス容器の一次圧力の変化の検出
   は、周囲の環境圧力とガス温度との少なくとも一つに応
   じて補正をして計量することを特徴とする請求項６に記
   載の呼吸用ガス消費量のモニタリング方法。
8. 【請求項８】 減圧前の前記高圧ガス容器の一次圧力を
   検出した圧力信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器でアナログ／
   デジタル変換し、該アナログ／デジタル変換した信号、
   及び呼吸器装着使用者の呼吸・生理状態及び環境因子等
   の呼吸器装着使用者の呼吸状態を監視するに必要な信号
   やデータを採取することを特徴とする呼吸用ガス消費量
   のモニタリング方法。
9. 【請求項９】 前記アナログ／デジタル変換した信号、
   及び監視するに必要な信号やデータは呼吸器装着使用者
   と離間した監視基地に送信されて採取することを特徴と
   する請求項８に記載の呼吸用ガス消費量のモニタリング
   方法。