JP3782823B2 - 呼吸装置の作用を検査する方法 - Google Patents

Description

本発明はその使用に先立って呼吸装置の作動および／または作用状態を検査する方法、およびその装置の少なくとも一つの作動または状態パラメーターを検査するための装置を含む呼吸装置に関する。
例えばダイバーまたは消防士により使用される呼吸装置が呼吸不能のふんい気、例えば潜水するときまたは煙の充満したまたは例えば毒性環境で作業するときのふんい気、に入る前に完全に役に立ちかつ欠点のないことを確保することは絶対に必要である。
特に、システムガス供給系が完全に満たされ、それにより消費されることが予想される呼吸ガスの量を含んでいること、呼吸マスクに導かれるホースが密封的にシールされていること、すなわち周囲に洩れ、それにより呼吸に利用可能なガスの量が減らないこと、ガス貯蔵器からガスが自由にかつ妨げられることなく流れることができて呼吸マスクに十分な量で到達すること、すなわち実質的に空気流に対する抵抗がないこと、そして呼吸マスクに存在する圧力が包囲圧力より高いことを検査することが必要である。
当事者によって運ばれるガス貯蔵器は通常ガスボンベの形を持ち、それはボンベが満杯のときは通常３００バールの圧力で呼吸ガスを含む。呼吸ガスは通常は空気であり、特別の状況下ではあるがしばしば少なくとも２０容量パーセントの酸素と不活性ガス、殆どの場合窒素であるいはまたヘリウムの場合もある、を含むこともできる。ある場合には、例えば大深度まで潜水する場合には、呼吸ガスは２０容量パーセントより少ない酸素を含む。ガス貯蔵器は比較的少容積なので、予想される最大ガス容量を使用者に供給するために貯蔵圧は十分に高いことが重要である。
またガス貯蔵器から導かれるホースまたはラインが洩れないこと、そしてそれによって与えられる流れ抵抗が、要求が極端な場合でさえも使用者の要求を満足させるに十分な量のガス量を使用者に届けるために、そのガス貯蔵器にとって十分小さいことが重要である。
他の重要な安全問題はマスクが適切であるときにマスク内のガス圧力に関係する。呼吸不能なふんい気、特に毒性ふんい気がマスクの中へ浸入することができないように、マスク圧力は包囲圧力より大きくなければならない。
ＥＰ−Ａ１は固定容積の加圧容器中の呼吸可能瓶入りガスの使用に関する重要な情報を決定し表示する装置と方法を記述している。この装置は消費速度、将来活動のためのガス必要量、加圧下および将来の条件下での残量ガス時間のような情報を決定し表示する。この装置は包囲圧力および瓶入りガスの圧力を測定するためのトランスジューサ、データを解釈し分析するためのそして必要な計算を行うためのプロセッサまたはマイクロプロセッサ、および情報を使用者に提示するための表示スクリーンを含む。
本発明の一つの目的はそれによりこれらの機能および／または状態が呼吸装置を使用するに先立って検査できる方法を提供することにある。
本発明の今一つの目的はそれにより使用に先立って呼吸装置の少なくとも一つの機能的パラメーターまたは状態パラメーターが検査できる装置を提供することにある。
これらの方法の第一は本発明により、呼吸装置の一部である管理回路を起動し、前記管理回路は起動されることによって呼吸装置の少なくとも一つの機能的パラメーターまたは状態パラメーターを測定または決定し、測定したパラメーター値を管理値と比較し、そして設定基準が満たされているときまたは満たされていないときにそれぞれ容認可能または不十分結果を表示することを特徴とする方法により達成される。
第二の目的は呼吸装置、プログラムされたマイクロプロセッサ、呼吸装置に含まれるマイクロプロセッサに接続されたセンサ、およびマイクロプロセッサに接続された表示装置を含む装置により達成される。
本発明の有利な実施態様は従属請求の範囲に示される。
本発明によれば、管理回路は、呼吸装置の機能的パラメーターまたは状態パラメーターのいずれかを間欠的に感知し、感知したパラメーター値を直前の測定パラメーター値と比較し、そしてこれらの値間に顕著な差があるときに管理回路を起動することによって起動される。管理回路を起動する今一つの方法は呼吸装置の機能的パラメーターまたは状態パラメーターを間欠的に感知すること、感知したパラメーター値を予定値、前記パラメーターの最大値の例えば１０パーセント、と比較すること、そして感知したパラメーターが予定値に等しいかまたはそれより大きいときに管理回路を起動することである。これに代えて、管理回路は例えばスタートボタンを押すことにより手動で起動される。
本発明は添付図面を参照して以下により詳細に説明される、図において
図１は機能試験を実行するための管理回路を設けた呼吸装置を示すブロック図であり；そして
図２は機能試験を実行するときに時間の関数としての主圧力を示す図表である。
呼吸装置１６はガス貯蔵器を含み、それは呼吸ガス、例えば空気または最も頻繁には少なくとも２０容量パーセントの酸素と不活性ガス、例えば窒素またはヘリウム、を含む酸素含有ガスを容器が完全に満たされるときに通常３００バールの圧力で含む通常ガスボンベまたはガス容器１である。ガス容器１はそこに閉鎖弁２が取り付けられている流出開口を含む。ガス容器１は閉鎖弁２を通して主圧力調整器４（第一圧力調整器４）に連結されている。ライン３が主圧力調整器４から呼吸マスク６の直ぐ上流に設けられている第二圧力調整器５に延びている。
主圧力調整器４はガス容器１中の圧力を主圧力調整器、すなわち第一調整器４の下流のライン３中の圧力を典型的には約７バールに減らすように設定されており、かつ第二圧力調整器５はそれから更に呼吸マスク６に通過するガスの圧力を約２５ｍｍ水柱の圧力、すなわちマスク６で使用するのに適した圧力に減らすように設定されている。着用者が呼吸するとき、マスク中の圧力は呼吸位相中この値付近で振動し、それにより定常的に過圧を維持するであろう。圧力調整器５は通常必要制御型調整器で、マスク６に設置される前は閉じており、着用者が第一吸入するときに発生する下位圧力（subpressure）により開かれる。調整器５はマスク６中の相対圧力が設定値以下に下がると開かれる。他の同様な調整器は別個の起動手段により手動で起動することが必要である。
圧力センサ１０が閉鎖弁と主圧力調整器４との間に形成された空間１２に取り付けられている。このセンサ１０は空間１２の圧力を測定し、ライン８によりマイクロプロセッサ７に接続されている。ライン９がマイクロプロセッサ７から好ましくは、しかし必然的ではないが呼吸マスク６に取り付けられた表示装置１１に延びている。表示装置１１は少なくとも一つの表示器を含む。好ましくは、少なくとも一つの表示器が機能試験中に含まれる各機能のために設けられる。表示器は好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。呼吸マスク６に設けられた表示装置１１は好ましくはマスク６が着用されているときも取り外したときも使用者に見え、また使用者の付近の人間にも見えるようになっているであろう。
呼吸装置に含まれる呼吸マスク６はまた好ましくは差圧メータ１４を備えており、それはライン１５によりマイクロプロセッサ７に接続されている。測定された差圧は表示装置１１により表示器中に表示される。従って、例示された呼吸装置のマスク６はライン１５によりマイクロプロセッサ７に接続されている差圧メータ１４を備えている。測定された差圧は表示装置１１中にマスク６を取り付けた使用者に見えるように表示される。
本発明によれば、ライン９と１５はマイクロプロセッサ７と表示装置１１間およびマイクロプロセッサと差圧メータ１４間のコードレス接続でそれぞれ置き換えることができる。
マイクロプロセッサ７は下記の機能のいくつかまたは全てを実行するようにプログラムされている。第三実施例によれば、マイクロプロセッサは空間１２の圧力を間欠的に、例えば毎秒または他の或る選択された周期で、センサ１０によって感知し、感知した圧力を直前に感知した圧力と比較する。これに代えて、マイクロプロセッサは空間１２の圧力を間欠的に、例えば毎秒または他の或る選択された周期で、センサ１０によって感知し、感知した圧力値を予定圧力値、例えばガス容器１中の最大圧力の１０パーセント、と比較する。
本発明によれば、呼吸装置を試験する前に、閉鎖弁２は空間１２が容器１と同じ圧力下になる範囲まで開かれ、その後弁２は閉じられる。空間１２の圧力は容器１からのガスが空間に流れると増加する。弁２が開かれるとセンサ１０はずっと高い圧力値をマイクロプロセッサ７に伝えるであろう。マイクロプロセッサ７は本発明による機能診断および状態診断を実行するに必要な開始信号を自動的に行われる圧力比較により受ける。
今一つの実施例によれば、マイクロプロセッサは開始ボタンを取り付けられ、それは閉鎖弁２が開かれるときに各交互に感知した圧力値の後に著しい圧力増加が得られるときに得られる開始信号と置き換えられる。この場合にはまた閉鎖弁を空間１２内の圧力が少なくとも実質的に容器１内のガス圧力と等しくなる範囲まで開くことが必要であり、その後弁は閉じられる。
要求される情報を提供する試験のためには、ライン３に適当な圧力が得られるように主圧力弁４を設定することが必要である。更に、第二圧力調整器５は弁２を開く前に閉じなければならない。
図２は試験が実行された時間の関数としてのセンサ１０付近のガス圧力を示す。どの軸も目盛りされていない。位置０は試験を開始する前のセンサ１０の相対圧力を示す。閉鎖弁２が開かれるとき、空間１２の圧力は位置１で示されるように、ガス貯蔵器の圧力まで上昇するであろう。そして調整器４の設定次第の圧力、この圧力は例示の場合では７バールである、が、ライン３で得られる。弁２はその後閉じられる。ライン３に出現する圧力は図２には示されていない。マイクロプロセッサ７は最大圧力が達成された後、すなわち位置１の後、例えば位置２で、空間１２に出現する圧力を感知する。その圧力が第一管理値、例えばガス貯蔵器１の全圧の９７から８０パーセントの範囲内の値、特に９０％の付近の値、例えば９５％から８５％の範囲の値、特に約９０％の下にあるなら、マイクロプロセッサはこれはガス供給系が必要圧力基準を満たさないことを意味すると理解し、好ましくはマスク６に取り付けられている表示装置１１内に不足結果を表示するであろう。表示装置１１はその圧力が管理値を越えまたはそれに等しいときは容認可能結果を表示する。
本機能試験はまた、マスク６に導かれるライン、すなわち第二圧力調整器５が密封され、周辺にガスを洩らさないであろうことを保証することを含む。この目的のために、センサ１０は図２の位置２で圧力が測定された時間から予定時間経過後、例えば３−２０秒後の、圧力を測定する。この時間経過の期間は希望の精度水準による。この圧力は位置３より前に測定される。位置２で測定された圧力と位置３より前で測定された圧力との間の圧力差が第二管理値より大きいときは、表示装置１１は不足結果を表示するであろう。圧力差が管理値より低いかまたはそれに等しいときは表示装置はその結果が容認可能であることを表示するであろう。
装置の密封性、すなわち洩れを試験した後、マスク６へのライン３が閉塞されていないことまたは調整器５を通してマスク６へのガスの供給が或る他の方法で妨げられていないことを保証するための検査が行われる。この目的のために、弁２はなお閉じたままで、調整器５が閉鎖弁２と調整器５との間に存在するガスが大気中に自由に流出することができるように、マスク６を取り外して開かれ、空間１２内の圧力減少がセンサ１０の助けを借りて、時間の関数として測定される。
容認可能な流出または機能の一つの基準は圧力が（ｂ−ａ）％、ここでｂはａより大きな値で、１００に等しいかそれより小さく、例えば５０であり、ａは例えば１０であることができる、から当初の圧力、例えば第二調整器を開く前に出現した圧力、のａ％に落ちるのに掛かる時間に見出される。この時間経過の期間が第三管理値に等しいかそれより小さいときは、表示装置１１は容認可能結果を表示するであろうし、他の場合には非容認結果が表示されるであろう。
これは図２に示されており、そこでは位置３は第二調整器５が開かれ、従って閉鎖弁の下流の装置のガス内容物がシステムから自由に流出することができることを示す。位置４は位置３で出現する圧力の（１００−ａ）％の値に圧力が落ちたことを示す。位置５は圧力がａ％に落ちたことを示す。時間ｔ₅−ｔ₄が第三管理値より短いかそれに等しいとき、ガス供給系に関する装置の機能は完全に容認可能であると考えられる。
容認可能なガス流出のための今一つの基準、または機能は第二調整器５を開いた後に出現する圧力を予定の時間経過後に測定したものである。もし、測定したとき、その圧力がこの時間経過中に予定の最高値と同じ値またはより低い値に落ちたことが見出されたら、マイクロプロセッサ７は表示装置１１によってマスク６へのガスの供給が容認可能であることを表示するであろう。そうでなければ、表示装置１１は装置が不完全であることを表示するであろう。
この第二基準もまた図２に示されている。この場合、圧力は第二調整器５を開いた時間、すなわち位置３から測定され、第四管理値、例えば単純化のために位置５の値と比較される。もし時点ｔ₅の圧力が予定の圧力、ｐ₅、縦軸の位置５の圧力を越えるなら、表示装置１１は機能障害を表示するであろう。
もちろん、時間の関数としての圧力減少は他の方法で測定することができる。例えば、圧力曲線の導関数を曲線の屈折点における時間の関数として測定することができる。そのときは導関数、すなわち曲線の方向係数は流出速度の測定である。
装置の今一つの重要な機能は管理回路（１０，７，８，９，１１）が満足に作動することを検査することにある。従って、センサ１０が作用する領域における圧力を変更した後の圧力を測定したときに、表示装置１１は管理回路（１０，７，８，９，１１）の機能状態を表示するであろう。もしこれが起らないなら機能障害が表示される。
今一つの重要な機能は顔面マスク６が使用者の顔面に密封的に適合すること、そして閉鎖弁２を開いて呼吸するときに包囲大気に対する相対的加剰圧がマスク６と着用者の顔面との間の空間内に維持されることである。従って、閉鎖弁２は前述の試験を実行した後に開かれ、主圧力調整器４が正しい設定値に設定されていることを確認するために随意に検査が行われる。マスク６が装着された後に、調整器は使用者が息を吸い込むと自動的に開くであろうし、またはもし調整器が閉じられまたはスイッチで切られるものであるなら手動で開かれる。
呼吸マスク６はマスク６の内側と外側に出現する圧力間の差を測定するセンサ１４を含む。少なくとも一呼吸周期中にマスク６と着用者の顔面間の圧力がマスクの外側に出現する圧力より大きいとしたら、表示装置１１は正圧、すなわち完全容認可能機能を表示するであろう。そうでなければ、表示装置は非容認機能を表示するであろう。
好ましい一実施例によれば、使用可能な装置は全ての試験が容認可能な結果を示したときに表示される。装置の使用は一つまたはそれ以上の試験が非容認結果を示すときに止められる。しかし、好ましい一実施例によれば、装置はガス貯蔵器が予定の最低圧より高い圧力に充填されたときは、表示装置１１が貯蔵器圧力が満杯ガス貯蔵器に対して推奨される最低圧より低いことを表示するであろう場合にも使用することができる。しかし、ガス貯蔵器の圧力が最低予定圧力値、例えば最大圧力の２０パーセントより低いときは、装置の使用は止められ、または閉鎖される。
マイクロプロセッサは小電流源によって、例えば一つまたはそれ以上の電池によって電力を供給される。表示装置はまた好ましくは電流源の残留作動時間または使用寿命を表示するであろう。もし残留作動時間が予定の作動時間より少ないときはこれは表示装置に表示される。今一つの好ましい実施例によれば、装置は管理回路と組み合わされているレジスタ装置を含む。この装置は管理回路の各起動および試験結果をレジスタし、そして各起動後に実行される機能検査を行う。マイクロプロセッサに接続された能動または受動メモリユニットはこのようなレジスタ装置の一例である。このレジスタ化は装置が試験された回数およびそれに関連して得られた結果を確かめるために行われる引続いての検査を可能とする。

Claims (10)

1. 呼吸装置（１６）の使用に先立って呼吸装置（１６）の機能および／または状態を検査する方法において、呼吸装置の一部である管理回路（７−１１，１４，１５）を起動し、前記管理回路（７−１１，１４，１５）は起動されることによって呼吸装置（１６）の少なくとも一つの機能的または状態パラメーターを測定または決定し、測定されたパラメーター値を管理値と比較し、そして容認可能または非容認結果を表示することを特徴とする方法。
2. 呼吸装置（１６）が流出開口を備えたガス貯蔵器（１）、貯蔵器流出開口に取り付けられた閉鎖弁（２）、閉鎖弁（２）から見て順次、第一圧力調整器（４）、第二調整器（５）および呼吸マスク（６）が含まれているライン（３）を含むものにおいて、第一機能的パラメーターまたは状態パラメーターとして閉鎖弁（２）と第一圧力調整器（４）との間の圧力を測定することを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
3. 第二圧力調整器（５）が閉じられて閉鎖弁（２）がその後開かれそれから閉じられる方法において、予定の時間間隔に渡って閉鎖弁（２）と第一圧力調整器（４）との間の圧力を測定し、前記時間間隔中の圧力減少を決定し、そして圧力減少が第一管理値より小さいときは容認可能結果を、または圧力減少が第一管理値に等しいかまたはそれより大きいときは非容認結果をそれぞれ表示することを特徴とする請求の範囲２に記載の方法。
4. 第二圧力調整器（５）が閉じられて閉鎖弁（２）がその後開かれそれから閉じられる方法において、閉鎖弁（２）とガスの第一圧力調整器（４）との間に規定された空間（１２）を空にするように閉鎖弁（２）を閉じた後に第二圧力調整器（５）を開き、時間の関数として空間（１２）の圧力を測定し、そして予定の時間経過後の圧力減少（負傾斜）が第二管理値より大きいときおよび第二管理値に等しいかまたはそれより小さいときに、それぞれ容認可能または非容認結果を表示することを特徴とする請求の範囲２に記載の方法。
5. 第二圧力調整器（５）が閉じられて閉鎖弁（２）がその後開かれそれから閉じられる方法において、閉鎖弁（２）とガスの第一圧力調整器（４）との間に規定された空間（１２）を空にするように閉鎖弁（２）を閉じた後に第二圧力調整器（５）を開き、第二圧力調整器（５）を開いた後の第二の予定時間経過後の空間（１２）の圧力を測定し、そして圧力値が第三管理値より少ないときおよび第三管理値に等しいかまたはそれより小さいときに、それぞれ容認可能または非容認結果を表示することを特徴とする請求の範囲２に記載の方法。
6. 圧力が最大圧力の９７から８０パーセントの範囲内、好ましくは最大圧力の９５から８５パーセントの範囲内の予定の圧力値に等しいかまたはそれより高いときに容認可能結果を表示することを特徴とする請求の範囲２に記載の方法。
7. 呼吸装置（１６）の少なくとも一つの機能的パラメーターまたは状態パラメーターを検査するための装置であって、その装置が請求の範囲１に規定される方法で用いられるものにおいて、更にその呼吸装置（１６）が流出開口を持つガス貯蔵器（１）、貯蔵器流出開口に取り付けられた閉鎖弁（２）、閉鎖弁（２）から見て順次、第一圧力調整器（４）、第二圧力調整器（５）、および呼吸マスク（６）を含むライン（３）を含む装置において、装置がプログラムされたマイクロプロセッサ（７）、マイクロプロセッサ（７）に接続されたセンサ（１０）およびマイクロプロセッサ（７）に接続された表示装置（１１）を含むことを特徴とする装置。
8. センサ（１０）が閉鎖弁（２）と第一圧力調整器（４）との間に規定された空間（１２）に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 表示装置（１１）が呼吸マスク（６）に取り付けられており、使用者にそして使用者の付近の人間にもまた見えること、そして表示装置（１１）が少なくとも一つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことを特徴とする請求の範囲７または８に記載の装置。
10. 呼吸装置（１６）がマスク（６）の内側および外側に出現する圧力間の圧力差を測定する第二圧力センサ（１４）を含むこと、そして第二センサ（１４）がマイクロプロセッサ（７）を通して表示装置（１１）に接続されていることを特徴とする請求の範囲７または８に記載の装置。

Images