JP2009297488A - Respirator for emergency - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、火災の際、高山への登山時、下水道工事又は鉱山現場など、酸素の欠乏に対処して使用される非常用呼吸装置に関するものである。 The present invention relates to an emergency breathing apparatus that is used in the event of a fire, such as when climbing a high mountain, sewerage work or a mine site, to cope with oxygen deficiency.
従来より、非常時の呼吸装置としては、圧縮空気や酸素をボンベに充填し、使用時にレギュレータにより減圧して吸入するものが広く使用されている。この場合、呼気はそのまま排出するものが多い。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an emergency breathing apparatus, an apparatus that fills a cylinder with compressed air or oxygen, and inhales by reducing the pressure with a regulator during use is widely used. In this case, most of the exhaled air is discharged as it is.
しかして、上記の非常用呼吸装置は、重量の大きなボンベを装備する必要があり、また、長時間呼吸できるものはボンベが非常に大型になって持ち運ぶことができないという不具合がある。 Therefore, the emergency breathing apparatus described above needs to be equipped with a heavy cylinder, and those that can breathe for a long time have a problem that the cylinder becomes so large that it cannot be carried.
このような問題に対応して、使用時に酸素を発生させる持ち運び可能な小型の非常用呼吸装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、前述した非常用呼吸装置においては、呼気および吸気に伴う容積変化を容器の蛇腹部分によって吸収するように設定されているが、低温下においては蛇腹の弾性が低下し、あるいは、蛇腹の強度を確保するため、呼吸に伴って円滑に容積変化することができない場合があり、その際には、呼吸が困難になるという事態が発生するおそれがある。また、過酸化水素水を二酸化マンガンに滴下して酸素を発生させる方式を採用していることにより、過酸化水素水が酸素と水に分解した際の水が二酸化マンガンを覆うことにより、滴下した過酸化水素水が二酸化マンガンと接触することが妨げられ、酸素が速やかに発生せず、酸素の供給が遅れがちになるという欠点がある。さらに、呼気および吸気を１本の連通管によって行うことから、時間の経過に伴って炭酸ガス吸着剤の吸着性能が低下した場合、炭酸ガスが十分に吸着されていない連通管内の空気を吸引することになり、息苦しくなるという問題があった。 However, in the above-described emergency breathing apparatus, the volume change associated with exhalation and inhalation is set to be absorbed by the bellows portion of the container, but the elasticity of the bellows decreases at low temperatures or the strength of the bellows Therefore, there is a case where the volume cannot be changed smoothly with breathing, and in that case, there is a possibility that a situation where breathing becomes difficult may occur. In addition, by adopting a method in which hydrogen peroxide solution is dropped onto manganese dioxide to generate oxygen, the water when hydrogen peroxide solution decomposes into oxygen and water covers the manganese dioxide. There is a drawback that the hydrogen peroxide solution is prevented from coming into contact with manganese dioxide, oxygen is not generated quickly, and oxygen supply tends to be delayed. Furthermore, since exhalation and inhalation are performed by one communication pipe, when the adsorption performance of the carbon dioxide adsorbent decreases with time, the air in the communication pipe in which carbon dioxide is not sufficiently adsorbed is sucked. There was a problem of getting stuffy.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、火災などの非常時の呼吸を確実に確保することのできる非常用呼吸装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such problems, and provides an emergency breathing apparatus that can reliably ensure breathing in an emergency such as a fire.
本発明は、ピストンが昇降自在に嵌挿されるとともに、内部に炭酸ガス吸着剤が充填されたシリンダと、過酸化水素水が貯留された貯留筒と、二酸化マンガンが貯留された酸素発生筒と、一端がシリンダに接続されるとともに、他端が呼吸用マスクにそれぞれ接続された呼気パイプおよび吸気パイプと、貯留筒と酸素発生筒とに接続された過酸化水素水供給パイプおよび該過酸化水素水供給パイプに配設された定吐出量形ポンプと、酸素発生筒と吸気パイプとに接続された酸素供給パイプとから構成され、呼吸用マスクおよび呼気パイプを通して呼気がシリンダに吐出された際、呼気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着されるとともに、呼気量に見合う容積分ピストンが押し上げられ、また、呼吸用マスクおよび吸気パイプを通してシリンダの空気が吸引された際、吸気量に見合う容積分ピストンが引き下げられるとともに、吸気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着され、さらに、過酸化水素水供給パイプおよび定吐出量形ポンプを介して二酸化マンガンに供給された過酸化水素水によって発生する酸素が酸素供給パイプを通して吸気パイプに供給されて吸気に混合されることを特徴とするものである。 The present invention includes a cylinder in which a piston can be moved up and down, a cylinder filled with a carbon dioxide adsorbent, a storage cylinder in which hydrogen peroxide is stored, an oxygen generation cylinder in which manganese dioxide is stored, An exhalation pipe and an inhalation pipe having one end connected to the cylinder and the other end connected to the breathing mask, a hydrogen peroxide supply pipe connected to the storage cylinder and the oxygen generation cylinder, and the hydrogen peroxide water When the exhaled gas is discharged to the cylinder through the breathing mask and the exhalation pipe, the exhaled gas is composed of a constant discharge type pump disposed in the supply pipe and an oxygen supply pipe connected to the oxygen generating cylinder and the inspiratory pipe. The carbon dioxide gas is adsorbed by the carbon dioxide gas adsorbent and the piston is pushed up by the volume corresponding to the expiratory volume, and the cylinder is passed through the breathing mask and the intake pipe. When air is sucked in, the piston is pulled down by a volume corresponding to the amount of intake air, and the carbon dioxide in the intake air is adsorbed by the carbon dioxide adsorbent, and further, through the hydrogen peroxide supply pipe and the constant discharge amount type pump. Oxygen generated by the hydrogen peroxide solution supplied to the manganese is supplied to the intake pipe through the oxygen supply pipe and mixed with the intake air.
本発明によれば、呼吸用マスクおよび呼気パイプを通して呼気がシリンダに吐出されると、呼気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着されるとともに、呼気量に見合う容積分ピストンが押し上げられる。一方、呼吸用マスクおよび吸気パイプを通してシリンダの空気が吸引されると、吸気量に見合う容積分ピストンが引き下げられるとともに、吸気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着される。これにより、呼気時および吸気時にそれぞれ炭酸ガスを吸着することができ、炭酸ガスの濃度を可及的に削減することができるとともに、呼吸に追従してピストンが昇降することから、容積が確実に変化し、円滑に呼吸することができる。また、呼吸に際して、定吐出量形ポンプが駆動し、過酸化水素水を過酸化水素水供給パイプを介して二酸化マンガンに供給し、二酸化マンガンを触媒として酸素を発生させ、その酸素を酸素供給パイプを通して吸気パイプに供給する。したがって、吸気に際して、シリンダの空気に酸素を混合することができ、酸素を肺に供給することができる。 According to the present invention, when exhaled air is discharged to the cylinder through the breathing mask and the exhalation pipe, the exhaled carbon dioxide is adsorbed by the carbon dioxide adsorbent and the piston is pushed up by a volume corresponding to the exhaled amount. On the other hand, when the air in the cylinder is sucked through the breathing mask and the intake pipe, the piston is pulled down by a volume corresponding to the intake amount, and the carbon dioxide in the intake is adsorbed by the carbon dioxide adsorbent. As a result, carbon dioxide gas can be adsorbed during expiration and inhalation, and the concentration of carbon dioxide gas can be reduced as much as possible. Change and breathe smoothly. In addition, during breathing, a constant discharge pump is driven to supply hydrogen peroxide solution to manganese dioxide through a hydrogen peroxide solution supply pipe, generate oxygen using manganese dioxide as a catalyst, and supply the oxygen to the oxygen supply pipe. Through the intake pipe. Therefore, at the time of inspiration, oxygen can be mixed with the air in the cylinder, and oxygen can be supplied to the lungs.
この結果、火災などの非常時において、確実に酸素が混合された空気を吸引して呼吸を確保することができる。 As a result, in an emergency such as a fire, the air mixed with oxygen can be reliably sucked to ensure respiration.
本発明は、ピストンが摺動自在に嵌挿されたシリンダと、炭酸ガス吸着剤が充填された吸着筒と、過酸化水素水が貯留された貯留筒と、二酸化マンガンが貯留された酸素発生筒と、一端が吸着筒に接続されるとともに、他端が呼吸用マスクにそれぞれ接続された呼気パイプおよび吸気パイプと、貯留筒と酸素発生筒とに接続された過酸化水素水供給パイプおよび該過酸化水素水供給パイプに配設された定吐出量形ポンプと、酸素発生筒とシリンダとに接続された酸素供給パイプと、シリンダと吸着筒とに接続された接続パイプとから構成され、呼吸用マスク、呼気パイプ、吸着筒および接続パイプを通して呼気がシリンダに吐出された際、呼気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着されるとともに、呼気量に見合う容積分ピストンが押し出され、また、呼吸用マスク、吸気パイプ、吸着筒および接続パイプを通してシリンダの空気が吸引された際、吸気量に見合う容積分ピストンが引き出されとともに、吸気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着され、さらに、過酸化水素水供給パイプおよび定吐出量形ポンプを介して二酸化マンガンに供給された過酸化水素水によって発生する酸素が酸素供給パイプを通してシリンダに供給されて吸気に混合されることを特徴とするものである。 The present invention relates to a cylinder in which a piston is slidably inserted, an adsorption cylinder filled with a carbon dioxide adsorbent, a storage cylinder in which hydrogen peroxide is stored, and an oxygen generation cylinder in which manganese dioxide is stored. And an exhalation pipe and an inhalation pipe each having one end connected to the adsorption cylinder and the other end connected to the breathing mask, a hydrogen peroxide solution supply pipe connected to the storage cylinder and the oxygen generation cylinder, and the excess pipe. It is composed of a constant discharge type pump arranged in the hydrogen oxide water supply pipe, an oxygen supply pipe connected to the oxygen generation cylinder and the cylinder, and a connection pipe connected to the cylinder and the adsorption cylinder. When exhaled air is discharged to the cylinder through the mask, exhalation pipe, adsorption cylinder and connection pipe, the carbon dioxide in the exhalation is adsorbed by the carbon dioxide adsorbent, and the piston corresponding to the exhalation volume is pushed out. In addition, when the cylinder air is sucked through the breathing mask, the intake pipe, the adsorption cylinder, and the connection pipe, the piston corresponding to the volume of intake is pulled out, and the carbon dioxide in the intake is adsorbed by the carbon dioxide adsorbent. The oxygen generated by the hydrogen peroxide solution supplied to the manganese dioxide through the hydrogen peroxide solution supply pipe and the constant discharge pump is supplied to the cylinder through the oxygen supply tube and mixed with the intake air. Is.
本発明によれば、呼吸用マスク、呼気パイプ、吸着筒および接続パイプを通して呼気がシリンダに吐出されると、呼気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着されるとともに、呼気量に見合う容積分ピストンが押し出される。一方、呼吸用マスク、吸気パイプ、吸着筒および接続パイプを通してシリンダの空気が吸引されると、吸気量に見合う容積分ピストンが引き出されるとともに、吸気の炭酸ガスが炭酸ガス吸着剤で吸着される。これにより、呼気時および吸気時にそれぞれ炭酸ガスを吸着することができ、炭酸ガスの濃度を可及的に削減することができるとともに、呼吸に追従してピストンが摺動することから、容積が確実に変化し、円滑に呼吸することができる。また、呼吸に際して、定吐出量形ポンプが駆動し、過酸化水素水を過酸化水素水供給パイプを介して二酸化マンガンに供給し、二酸化マンガンを触媒として酸素を発生させ、その酸素を酸素供給パイプを通してシリンダに供給する。したがって、吸気に際して、シリンダの空気に酸素を混合することができ、酸素を肺に供給することができる。 According to the present invention, when exhaled air is discharged to the cylinder through the breathing mask, the exhalation pipe, the adsorption cylinder, and the connection pipe, the carbon dioxide gas of the exhalation is adsorbed by the carbon dioxide adsorbent and the piston corresponding to the volume of exhalation Is pushed out. On the other hand, when the air in the cylinder is sucked through the breathing mask, the intake pipe, the adsorption cylinder, and the connection pipe, the piston corresponding to the volume corresponding to the intake amount is pulled out, and the carbon dioxide in the intake is adsorbed by the carbon dioxide adsorbent. As a result, carbon dioxide can be adsorbed during expiration and inhalation, the concentration of carbon dioxide can be reduced as much as possible, and the piston slides following respiration, so the volume is sure It is possible to breathe smoothly. In addition, during breathing, a constant discharge pump is driven to supply hydrogen peroxide solution to manganese dioxide through a hydrogen peroxide solution supply pipe, generate oxygen using manganese dioxide as a catalyst, and supply the oxygen to the oxygen supply pipe. Through the cylinder. Therefore, at the time of inspiration, oxygen can be mixed with the air in the cylinder, and oxygen can be supplied to the lungs.
この結果、火災などの非常時において、確実に酸素が混合された空気を吸引して呼吸を確保することができる。 As a result, in an emergency such as a fire, the air mixed with oxygen can be reliably sucked to ensure respiration.
本発明において、前記貯留筒の内部に二酸化マンガンが充填された充填筒が設けられ、該充填筒の下端部に過酸化水素水供給パイプが接続されることが好ましい。これにより、過酸化水素水から分解した水が二酸化マンガンを覆ったとしても、過酸化水素水を常に二酸化マンガンに供給することができ、速やかに、かつ、十分に酸素を発生させることができる。 In the present invention, it is preferable that a filling cylinder filled with manganese dioxide is provided inside the storage cylinder, and a hydrogen peroxide solution supply pipe is connected to a lower end portion of the filling cylinder. Thereby, even if the water decomposed from the hydrogen peroxide solution covers the manganese dioxide, the hydrogen peroxide solution can always be supplied to the manganese dioxide, and oxygen can be generated promptly and sufficiently.
本発明において、前記酸素発生筒と貯留筒とに還流パイプが接続されることが好ましい。これにより、酸素発生筒において、過酸化水素水が二酸化マンガンを触媒として酸素を発生して水に分解された際、水を還流パイプを通して貯留筒に還流させることができることから、酸素発生筒に水を貯留する必要がなくなり、酸素発生筒を小さな容積に形成することができ、全体の小型化を図ることができる。 In the present invention, it is preferable that a reflux pipe is connected to the oxygen generation cylinder and the storage cylinder. As a result, when the hydrogen peroxide solution generates oxygen using manganese dioxide as a catalyst and is decomposed into water in the oxygen generation cylinder, the water can be returned to the storage cylinder through the reflux pipe. The oxygen generation cylinder can be formed in a small volume, and the overall size can be reduced.
この場合、過酸化水素水と貯留筒に還流した水が過酸化水素水とが混じり合うことがないように、過酸化水素水を袋体に封入して貯留筒に収容すればよい。 In this case, the hydrogen peroxide solution may be enclosed in a bag and stored in the storage cylinder so that the hydrogen peroxide solution and the water recirculated to the storage cylinder do not mix with the hydrogen peroxide solution.
なお、酸素を必要とするときには、袋体の止水栓を開放して過酸化水素水を流通させるようにすればよい。 When oxygen is required, the water stopper of the bag may be opened to allow the hydrogen peroxide solution to flow.
本発明において、前記定吐出量形ポンプの吐出量が過酸化水素水の経時劣化に基づいて補正されることが好ましい。すなわち、過酸化水素水は、不安定で酸素を放出し易く、時間の経過とともに濃度が低下する。したがって、時間の経過に伴う濃度の低下に反比例して過酸化水素水の供給量を増大させることにより、必要とする酸素量を発生させることができる。 In the present invention, it is preferable that the discharge amount of the constant discharge pump is corrected based on the deterioration with time of the hydrogen peroxide solution. That is, the hydrogen peroxide solution is unstable and easily releases oxygen, and the concentration decreases with time. Therefore, the required amount of oxygen can be generated by increasing the supply amount of the hydrogen peroxide solution in inverse proportion to the decrease in concentration over time.
本発明において、前記定吐出量形ポンプの吐出量が呼吸量に基づいて補正されることが好ましい。これにより、例えば、体格が大きく、呼吸量が大きな使用者に対しては、その呼吸量に見合う酸素量を発生するように、必要とする量の過酸化水素水を供給することができ、体格によって酸素が不足するという事態を防止することができる。 In the present invention, it is preferable that the discharge amount of the constant discharge pump is corrected based on the respiration rate. Thus, for example, a user with a large physique and a large breathing volume can be supplied with a necessary amount of hydrogen peroxide so as to generate an oxygen amount corresponding to the breathing volume. Can prevent the situation where oxygen is insufficient.
本発明によれば、火災などの非常時の呼吸を確実に確保することができる。 According to the present invention, breathing in an emergency such as a fire can be reliably ensured.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１乃至図３には、本発明の非常用呼吸装置１の一実施形態が示されている。
1 to 3 show an embodiment of the
この非常用呼吸装置１は、呼吸による容積変化を吸収可能なシリンダ２と、過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）を貯留する貯留筒３と、二酸化マンガン（ＭｎＯ2 ）を貯留する酸素発生筒４と、呼吸用マスク５を備えた呼気パイプ６および吸気パイプ７と、過酸化水素水を二酸化マンガンに供給するギヤポンプなどの定吐出量形ポンプＰとから主要部が構成されており、これらのシリンダ２、貯留筒３、酸素発生筒４、呼気パイプ６および吸気パイプ７は、シリンダ２の軸心方向が上下方向となるように、上下各端部がそれぞれ連結具１３を介して一体に連結されている。
The
シリンダ２は、シリンダ本体２１にピストン２２を摺動自在に嵌挿して形成され、シリンダ本体２１の底部には、例えば、ソフノライム（登録商標）などの炭酸ガス吸着剤Ａが充填されている。したがって、後述するように、呼吸用マスク５および呼気パイプ６を通してシリンダ２のシリンダ本体２１に呼気を吐出すると、呼気が炭酸ガス吸着剤Ａを通過することにより、呼気に含まれる炭酸ガスが吸着される。そして、炭酸ガス吸着剤Ａを経て炭酸ガスが吸着された呼気は、その呼気量に見合う量だけピストン２２を押し上げることにより、呼気による容積増加に追従することができる。また、呼吸用マスク５および吸気パイプ７を通してシリンダ２のシリンダ本体２１の空気を吸引すると、その空気が炭酸ガス吸着剤Ａを通過することにより、吸気に含まれる炭酸ガスが吸着される。そして、炭酸ガス吸着剤Ａを経て炭酸ガスが吸着された吸気は、その吸気量に見合う量だけピストン２２を引き下げることにより、吸気による容積減少に追従することができる。
The
なお、炭酸ガス吸着剤Ａであるソフノライム（登録商標）は、同吸着剤を３７０ｃｍ3 使用し、３０秒間隔で呼吸することを一定時間（１０分）繰り返した後においても、呼気に含まれる水分によって吸着性能が劣化することはほとんどなく、また、炭酸ガス濃度は１％未満に維持されることから、呼吸に際して影響がない程度に炭酸ガスを除去することができるものである。 Sofnolime (registered trademark), which is carbon dioxide adsorbent A, uses 370 cm 3 of the adsorbent, and moisture contained in exhaled air after repeating breathing at intervals of 30 seconds for a fixed time (10 minutes). As a result, the adsorption performance hardly deteriorates, and the carbon dioxide gas concentration is maintained at less than 1%, so that the carbon dioxide gas can be removed to the extent that it does not affect breathing.
また、過酸化水素水を貯留する貯留筒３と二酸化マンガンを貯留する酸素発生筒４とは、ほぼ同一容積に形成されている。すなわち、過酸化水素水は、二酸化マンガンを触媒として酸素と水に分解されることから、酸素発生筒４は、過酸化水素水と同量の水を貯留する必要がある。ここで、体重６０〜７０ｋｇの成人男性が１呼吸当たり２００ｃｃの酸素を必要とすると仮定すると、５．９％濃度の過酸化水素水０．６ｃｃが入用となる。したがって、毎分２５回として３０分間呼吸するためには、余裕をみて約５００ｃｃの過酸化水素水が必要となる。
Further, the
ここで、酸素発生筒４には、二酸化マンガンが充填された充填筒４ａが収容されており、該充填筒４ａの下端部に、貯留筒３に貯留された過酸化水素水を定吐出量形ポンプＰを介して供給する過酸化水素水供給パイプ８が接続されている。これにより、定吐出量形ポンプＰを介して常に過酸化水素水を二酸化マンガンに供給することが可能となり、二酸化マンガンを触媒として直ちに酸素を発生させることができる。この場合、過酸化水素水が分解することで生成された水は、密度が二酸化マンガンよりも小さいため、充填筒４ａを溢れ出て酸素発生筒４に貯留される。
Here, the
また、酸素発生筒４には、酸素供給パイプ９が接続されており、この酸素供給パイプ９の他端が吸気パイプ７におけるシリンダ２との接続部近傍に接続されている。これにより、酸素発生筒４において発生した酸素を吸気パイプ７に供給することができる。また、酸素発生筒４の上部には、過酸化水素水が酸素と水とに分解する際、酸素発生に伴う飛沫が吸気パイプ７に供給され、ひいては、肺に達することを防止するため、カバー４ｂが設けられている。
An
なお、貯留筒３には、リリーフ弁（図示せず）が設けられており、過酸化水素水が分解して酸素を発生して一定圧以上に上昇した際に、圧力が昇した酸素を大気に開放するようになっている。
The
一方、呼気パイプ６および吸気パイプ７の一端がそれぞれ接続された呼吸用マスク５には、詳細には図示しないが、呼気パイプ６との接続部に空気を吹き込んだ場合にのみ開放される逆止弁が設けられるとともに、吸気パイプ７との接続部に空気を吸い込んだ場合にのみ開放される逆止弁が設けられている。これにより、呼吸用マスク５を利用して呼気した場合、その呼気の背圧を受けて吸気パイプ７を閉鎖し、呼気を呼気パイプ６を通してシリンダ２に吐出することができ、また、呼吸用マスク５を利用して吸気した場合、吸気の負圧を受けて呼気パイプ６を閉鎖し、シリンダ２内の空気を吸気パイプ７を通して吸引することができる。
On the other hand, the
また、呼気パイプ６および吸気パイプ７の他端はＴ字状の継手を介してシリンダ２の下端部に接続されており、呼気パイプ６を通してシリンダ２に呼気を吐出した際、呼気を炭酸ガス吸着剤Ａと接触させて呼気に含まれる炭酸ガスを吸着させることができる他、吸気パイプ７を通してシリンダ２の空気を吸引した際、吸気を炭酸ガス吸着剤Ａと接触させて吸気に含まれる炭酸ガスを吸着させることができ、吸気の炭酸ガスを可及的に削減することができる。この場合、呼気パイプ６の他端および吸気パイプ７の他端をそれぞれ各別にシリンダ２に接続すると、呼気と吸気とを確実に分離することができ、吸気に含まれる炭酸ガスをより少なくすることができる。
The other ends of the
このように構成された非常用呼吸装置１は、図示しない始動スイッチを操作すると、モーターＭ（図４参照）を介して定吐出量形ポンプＰが回転駆動し、その回転角に見合う吐出量の過酸化水素水を貯留筒３から過酸化水素水供給パイプ８を経て吸い込み、酸素発生筒４の充填筒４ａ内に充填された二酸化マンガンに供給する。これにより、過酸化水素水は、二酸化マンガンを触媒として酸素と水とに分解し、発生した酸素を酸素供給パイプ９を経て吸引パイプ７に供給することができる。
In the
なお、過酸化水素水が分解して発生した水は、充填筒４ａを溢れ出て酸素発生筒４に貯留される。
The water generated by the decomposition of the hydrogen peroxide solution overflows from the filling
一方、呼吸用マスク５を通して呼気を吐出すると、呼気は呼気パイプ６を経てシリンダ２に供給される。呼気がシリンダ２に吐出されると、呼気は炭酸ガス吸着剤Ａを通過することから、呼気に含まれる炭酸ガスが吸着される。また、呼気に見合う容積だけピストン２２が押し上げられ、呼気による容積変化に追従することができる。次いで、呼吸用マスク５を通して吸気を吸引すると、吸引パイプ４を経てシリンダ２の空気を吸引する。この際、吸引パイプ４には酸素発生筒４から酸素が供給されることにより、酸素が混合された空気を吸引することになり、呼吸を確保することができる。また、シリンダ２中の空気が吸引されると、シリンダ２の空気が炭酸ガス吸着剤Ａを通過することから、その空気に含まれる炭酸ガスが吸着される。また、吸気に見合う容積だけピストン２２が引き下げられ、吸気による容積変化に追従することができる。
On the other hand, when exhalation is discharged through the
この結果、炭酸ガスを吸着した空気に過酸化水素水が分解して発生した酸素を混合することができ、非常時の呼吸を確保することができる。また、呼吸用マスク５および呼気パイプ６を通して呼気を吐出すれば、呼気に見合う容積だけピストン２２が押し上げられ、一方、呼吸用マスク５および吸気パイプ７を通して吸気を吸引すれば、吸気に見合う容積だけピストン２２が引き下げられ、呼吸に伴う容積変化に追従することができ、呼吸を確保することができる。しかも、過酸化水素水が分解した水が二酸化マンガンを覆ったとしても、過酸化水素水を常に二酸化マンガンに供給することができ、速やかに、かつ、十分に酸素を発生させることができる。
As a result, oxygen generated by decomposition of the hydrogen peroxide solution can be mixed into the air that has adsorbed carbon dioxide gas, and emergency breathing can be ensured. If exhaled air is discharged through the
ところで、過酸化水素水は、不安定で酸素を放出し易く、時間の経過とともに濃度が低下する。また、肺活量が大きな使用者と小さな使用者とは、１回当たりの呼吸量が相違する。このような過酸化水素水の経時劣化および呼吸量の相違は、直ちに呼吸困難を招くものではないが、十分な酸素を供給できるように、これらの点を補正することが好ましい。このため、本発明の非常用呼吸装置１には、過酸化水素水の経時劣化および呼吸量の相違を補正するための制御装置３０がシリンダ２の上部に組み込まれている。
By the way, the hydrogen peroxide solution is unstable and easily releases oxygen, and the concentration decreases with time. Moreover, the respiration rate per time is different between a user with a large vital capacity and a small user. Such deterioration of the hydrogen peroxide solution over time and the difference in respiratory rate do not immediately cause difficulty in breathing, but it is preferable to correct these points so that sufficient oxygen can be supplied. For this reason, in the
この制御装置３０は、時間の経過を検出するタイマーＩＣ（図示せず）を内蔵し、図４に示すように、呼吸量を検出する検出装置３１が入力装置として、また、定容積形ポンプＰを駆動するモーターＭ、例えば、ステッピングモータが出力装置としてそれぞれ接続されており、図示しないバッテリーからの電源電圧を受けて駆動するようになっている。
This
ここで、呼気量を検出する検出装置３１としてはフォトセンサが使用され、該フォトセンサは、ピストン２２の昇降に連動して移動するロープ３３が巻回されたプーリー３４を挟んで配置されており、ピストン２２の昇降に連動するロープ３３を介して回転するプーリー３４の周方向に間隔をおいて形成されたスリットを検出し、プーリー３４の回転角に見合うパルスを検出するものである。
Here, a photo sensor is used as the
なお、ロープ３３を緊張状態に保持するため、一端がピストン２２に止着されたロープ３３の他端には、ピストン２２の昇降に影響を与えることのない、十分に質量の小さな錘３５が連結されている。このロープ３３は、シリンダ２の外部に引き出された後、シリンダ２に併設されたガイドパイプ２３（図２参照）内を錘３５とともに昇降するようになっている。
In addition, in order to hold the
次に、このように構成された制御装置３０の制御要領を図５のフローチャートにしたがって説明する。
Next, the control procedure of the
なお、過酸化水素水の時間の経過に伴う濃度の低下は把握されており、濃度の低下に反比例して過酸化水素水の供給量を増加させるように制御する。具体的には、出荷時において、５．９％の過酸化水素水は、１年経過後には濃度がほぼ半減することから、出荷時において、すなわち、過酸化水素水の濃度が５．９％のとき、前述したように、１呼吸当たり２００ｃｃの酸素を発生させるために必要な過酸化水素水は０．６ｃｃであるが、１年経過後には、すなわち、過酸化水素水の濃度が半減したときには、１呼吸当たり２００ｃｃの酸素を発生させるために必要な過酸化水素水は１．２ｃｃとなる。 In addition, the fall of the density | concentration with progress of time of hydrogen peroxide solution is grasped | ascertained, and it controls to increase the supply amount of hydrogen peroxide solution in inverse proportion to the fall of a density | concentration. Specifically, at the time of shipment, the concentration of the hydrogen peroxide solution of 5.9% is almost halved after one year, so that the concentration of the hydrogen peroxide solution is 5.9% at the time of shipment. At this time, as described above, the hydrogen peroxide solution necessary for generating 200 cc of oxygen per breath is 0.6 cc, but after one year, that is, the concentration of the hydrogen peroxide solution halved. Sometimes the amount of hydrogen peroxide required to generate 200 cc of oxygen per breath is 1.2 cc.
また、肺活量の大小による呼吸量の変化については、ピストン２２の移動量に比例して過酸化水素水の供給量を増減させるように制御する。具体的には、標準的な肺活量の使用者が１呼吸当たり２００ｃｃの酸素を必要とするとき、それに見合う過酸化水素水は０．６ｃｃ必要になるが、仮に標準的な場合の１．５倍の肺活量の使用者が使用するときには、それに見合う過酸化水素水は０．９ｃｃ必要になる。
Further, the change in the respiration rate due to the magnitude of the vital capacity is controlled so as to increase or decrease the supply amount of the hydrogen peroxide solution in proportion to the movement amount of the
以上の前提を踏まえて、図示しない始動スイッチが操作されると、先ず、プーリー３４が回転しているか否かが判断され（ステップＳ１）、プーリー３４が回転していない場合には、再びステップ１に戻り、プーリー３４の回転の有無が判断される。プーリー３４が回転されると、フォトセンサがプーリー３４のスリットを検出し、プーリー３４の回転角に見合うパルスを取得する（ステップＳ２）。次いで、タイマＩＣから出荷後の経過時間データを取得する（ステップＳ３）。この後、プーリー３４の回転角に見合うパルスと経過時間から必要とする過酸化水素水の吐出量を演算し（ステップＳ４）、その必要吐出量に見合うパルスをモーターＭに出力し、定吐出量形ポンプＰを設定回転角だけ回転させ、演算された必要吐出量に見合う過酸化水素水を吐出させ、酸素発生筒４の充填筒４ａに充填された二酸化マンガンに供給する。これにより、過酸化水素水が二酸化マンガンを触媒として酸素と水に分解する。そして、過酸化水素水の吐出量に見合う量だけ発生した酸素は、酸素供給パイプ９を経て吸気パイプ７に供給されて吸気と混合され、また、水は、充填筒４ａから溢れ出て酸素発生筒４に貯留される。
Based on the above assumptions, when a start switch (not shown) is operated, it is first determined whether or not the
以下同様に、使用者の呼吸に伴ってシリンダ２のピストン２２が昇降するとき、ピストン２２の昇降に伴う容積変化をプーリー３４の回転角の変化として把握し、その容積変化に見合うとともに、経時劣化に見合う量の過酸化水素水を定吐出量形ポンプＰを介して吐出し、酸素を発生させて吸気パイプ７に供給するものである。
Similarly, when the
このように、非常用呼吸装置１に制御装置３０を組み込むことにより、過酸化水素水の経時劣化を補正するとともに、呼吸量の大小を補正して必要な酸素量に見合う過酸化水素水を供給することができ、必要量に見合う過酸化水素水を消費することができる。
In this way, by incorporating the
なお、前述した実施形態においては、呼気量を検出する検出装置３１として、ピストン２２の昇降に連動して回転するプーリー３４のスリットを検出するフォトセンサで例示したが、フォトセンサに限るものではなく、例えば、超音波を利用してピストン２２のストロークを測定したり、あるいは、ラックとピニオンを利用してピストン２２の直線運動を回転運動に直接変換して回転角を測定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、制御装置３０において、呼吸量の大小によって過酸化水素水の吐出量を補正する場合を説明したが、標準的な体格の使用者の呼吸量に見合う過酸化水素水の吐出量よりも多めに吐出量を設定することにより、呼吸量の大小による過酸化水素水の吐出量補正を不要にすることもできる。
In addition, the
ところで、図６および図７には、本発明の非常用呼吸装置１の他の実施形態が示されている。
6 and 7 show another embodiment of the
この非常用呼吸装置１は、先に説明した非常用呼吸装置１が縦型、すなわち、シリンダ２の軸心方向が垂直方向となるように、例えば、背中に背負って使用するのに対し、横型、すなわち、シリンダ２の軸心方向が水平方向となるように、例えば、胸部に抱えて使用するものである。
The
この非常用呼吸装置１は、呼吸による容積変化を吸収可能なシリンダ２と、過酸化水素水を貯留する貯留筒３と、二酸化マンガンを貯留する酸素発生筒４１と、呼吸用マスク５を備えた呼気パイプ６および吸気パイプ７と、ソフノライム（登録商標）などの炭酸ガス吸着剤Ａが充填された吸着筒１０と、過酸化水素水を二酸化マンガンに供給するプランジャポンプなどの定吐出量形ポンプＰ１とから主要部が構成されており、これらのシリンダ２、貯留筒３、吸着筒１０は、シリンダ２の軸心方向が水平方向となるように、左右各端開口部がそれぞれ連結部材１４を介して閉鎖されるとともに一体に連結されている。
The
シリンダ２は、シリンダ本体２１にピストン２２を摺動自在に嵌挿して形成され、後述するように、呼吸用マスク５、呼気パイプ６、吸着筒１０および接続パイプ１２を通してシリンダ２のシリンダ本体２１に呼気を吐出すると、その呼気量に見合う量だけピストン２２を押し出すことにより、呼気による容積増加に追従することができる。また、呼吸用マスク５、吸気パイプ７、炭酸ガス吸着筒１０および接続パイプ１２を通してシリンダ２のシリンダ本体２１の空気を吸引すると、その吸気量に見合う量だけピストン２２を引き出すことにより、吸気による容積減少に追従することができる。
The
一方、シリンダ２のピストン２２には、当該ピストン２２の移動量、すなわち、呼吸量を検出する検出装置３１としてのフォトセンサが設けられている。このフォトセンサは、ピストン２２の摺動に連動してシリンダ２のシリンダ本体２１の内周面底部に沿って転動するローラ３６を挟んで設けられており、ローラ３６の周方向に間隔をおいて形成されたスリットを検出し、ローラ３６の回転角に見合うパルスを検出するものである。
On the other hand, the
なお、ローラ３６は、ピストン２２の中心軸回りに回転自在に軸支されたアーム３７の先端に回転自在に軸支されており、シリンダ２が軸心回りに回動したとしても、ピストン２２に対してアーム３７は回転し、ローラ３６は、常にシリンダ本体２１の内周面底側に位置するようになっている。
The
また、フォトセンサは、ピストン２２の摺動に余裕をもって連結部材１４に設けられた制御装置３０に配線接続されている。
Further, the photo sensor is connected to a
また、貯留筒３には、詳細には図示しないが、例えば、３０分間呼吸することができる約５００ｃｃの過酸化水素水を充填して止水栓で封入した袋体が収容されており、袋体に一端が接続された過酸化水素水供給パイプ８の他端が定吐出量形ポンプＰ１を介して酸素発生筒４１に接続されている。すなわち、一方の連結部材１４に長手方向を上下方向に向けて配置された酸素発生筒４１には、二酸化マンガンが充填された充填筒４ａが収容されており、該充填筒４ａの下端部に過酸化水素水供給パイプ８が接続されている。これにより、連結部材１４に設けられた操作具１５（図６参照）を操作することにより、図示しない止水栓を開放し、過酸化水素水を定吐出量形ポンプＰ１および過酸化水素水供給パイプ８を通して充填筒４ａの二酸化マンガンに供給することができる。
Although not shown in detail in the
さらに、貯留筒３と酸素発生筒４１との間には、酸素発生筒４１において、過酸化水素水が二酸化マンガンを触媒として酸素と水に分解した際の水を貯留筒３に還流させる還流パイプ１１が接続されている。したがって、酸素発生筒４１において、過酸化水素水が分解して発生した水は、充填筒４ａを溢れ出て酸素発生筒４１に一部貯留された後、還流パイプ１１を経て貯留筒３に還流されるようになっている。
Further, between the
これにより、定吐出量形ポンプＰ１を介して常に過酸化水素水を二酸化マンガンに供給することが可能となり、二酸化マンガンを触媒として直ちに酸素を発生させることができる。また、酸素発生筒４１は、過酸化水素水が分解した際の水を貯える必要がなくなることから、過酸化水素水を貯留する貯留筒３の容積よりも十分に小さく形成することができ、全体をコンパクトに形成することができる。
Thereby, it becomes possible to always supply the hydrogen peroxide solution to the manganese dioxide via the constant discharge type pump P1, and oxygen can be immediately generated using the manganese dioxide as a catalyst. Further, since the
なお、貯留筒３に還流した水は、過酸化水素水を封入する袋体によって混じり合うことなく貯留分離される。
In addition, the water recirculated to the
また、酸素発生筒４１とシリンダ２との間には、酸素供給パイプ９が接続されており、酸素発生筒４１において発生した酸素をシリンダ２に供給することができる。この実施形態においては、酸素供給パイプ９は、詳細には図示しないが、連結部材１４に一体に形成されている。
Further, an
一方、呼気パイプ６および吸気パイプ７は、吸気パイプ７内に呼気パイプ６が挿通された二重管構造となっており、それらの一端がそれぞれ呼吸用マスク５に接続される一方、他端が吸着筒１０の一端側に設けられた接続部１０ａに接続されている。また、吸着筒１０の他端部とシリンダ２との間には、接続パイプ１２が接続されており、シリンダ２と吸着筒１０とが連通されている。
On the other hand, the
なお、呼吸用マスク５は、前述したように、呼気パイプ６との接続部に空気を吹き込んだ場合にのみ開放される逆止弁が設けられるとともに、吸気パイプ７との接続部に空気を吸い込んだ場合にのみ開放される逆止弁が設けられている。これにより、呼吸用マスク５を利用して呼気した場合、その呼気の背圧を受けて吸気パイプ７を閉鎖し、呼気を呼気パイプ６、吸着筒１０および接続パイプ１２を通してシリンダ２に吐出することができ、また、呼吸用マスク５を利用して吸気した場合、吸気の負圧を受けて呼気パイプ６を閉鎖し、シリンダ２内の空気を接続パイプ１２、吸着筒１０および吸気パイプ７を通して吸引することができる。
As described above, the
したがって、呼気パイプ６、吸着筒１０、接続パイプ１２を通して呼気をシリンダ２に吐出した際、呼気を炭酸ガス吸着剤Ａと接触させて呼気に含まれる炭酸ガスを吸着させることができ、シリンダ２の空気を接続パイプ１２、吸着筒１０および吸気パイプ７を通して吸引した際、吸気を炭酸ガス吸着剤Ａと接触させて吸気に含まれる炭酸ガスを吸着させることができ、吸気の炭酸ガスを可及的に削減することができる。また、呼気パイプ６の他端および吸気パイプ７の他端がそれぞれ各別に吸着筒１０に接続されていることにより、呼気と吸気とが確実に分離され、吸気に含まれる炭酸ガスをより少なくすることができる。
Therefore, when exhalation is discharged to the
このように構成された非常用呼吸装置１は、操作具１５を操作して袋体の止水栓を開放するとともに、図示しない始動スイッチを操作すると、モーターＭ１（図６参照）、例えば、ＤＣギヤードモーターが回転駆動し、その回転をクランク機構を介して定吐出量形ポンプＰ１のプランジャーの往復運動に変換する。したがって、モーターＭ１の回転数に見合ってプランジャが往復移動し、過酸化水素水を貯留筒３から過酸化水素水供給パイプ８を経て吸い込み、過酸化水素水供給パイプ８を通して酸素発生筒４１の充填筒４ａ内に充填された二酸化マンガンに供給する。これにより、過酸化水素水は、二酸化マンガンを触媒として酸素と水とに分解し、発生した酸素を酸素供給パイプ９を経てシリンダ２に供給するとともに、分解した水は、充填筒４ａを溢れ出て酸素発生筒４１に一定量貯留された後、還流パイプ１１を介して貯留筒３に還流される。
The
一方、呼吸用マスク５を通して呼気を吐出すると、呼気は呼気パイプ６、吸着筒１０、接続パイプ１２を経てシリンダ２に供給される。呼気が吸着筒１０に吐出されると、呼気は炭酸ガス吸着剤Ａを通過することから、呼気に含まれる炭酸ガスが吸着される。また、呼気に見合う容積だけピストン２２が押し出され、呼気による容積変化に追従することができる。次いで、呼吸用マスク５を通して吸気を吸引すると、吸引パイプ４、吸着筒１０、接続パイプ１２を経てシリンダ２の空気を吸引する。この際、シリンダ２には酸素発生筒４１から酸素が供給されていることにより、酸素が混合された空気を吸引することになり、呼吸を確保することができる。また、シリンダ２中の空気が吸引されると、シリンダ２の空気は吸着筒１０の炭酸ガス吸着剤Ａを通過することから、その空気に含まれる炭酸ガスが吸着される。また、吸気に見合う容積だけピストン２２が引き出され、吸気による容積変化に追従することができる。
On the other hand, when exhalation is discharged through the
この結果、炭酸ガスを吸着した空気に過酸化水素水が分解して発生した酸素を混合することができ、非常時の呼吸を確保することができる。また、呼吸用マスク５および呼気パイプ６を通して呼気を吐出すれば、呼気に見合う容積だけピストン２２が押し出され、一方、呼吸用マスク５および吸気パイプ７を通して吸気を吸引すれば、吸気に見合う容積だけピストン２２が引き出され、呼吸に伴う容積変化に追従することができ、呼吸を確実に確保することができる。しかも、過酸化水素水が分解した水が二酸化マンガンを覆ったとしても、過酸化水素水を常に二酸化マンガンに供給することができ、速やかに、かつ、十分に酸素を発生させることができるとともに、分解した水は、還流パイプ１１を経て貯留筒３に還流されることから、酸素発生筒４１の容積を貯留筒３の容積よりも十分に小さく形成することができる。さらに、シリンダ２と吸着筒１０を個別に設けたことにより、炭酸ガス吸着剤Ａを十分に充填することができ、呼吸に必要な時間にわたって炭酸ガスを除去することができる。また、吸着筒１０を新たに設けたにも関わらず、酸素発生筒４１の容積を小さく形成して配設位置を変更したことにより、全体をコンパクトにまとめることができる。
As a result, oxygen generated by decomposition of the hydrogen peroxide solution can be mixed into the air that has adsorbed carbon dioxide gas, and emergency breathing can be ensured. If exhaled air is discharged through the
この実施形態においても、過酸化水素水の経時劣化および呼吸量の相違を補正する制御装置３０が連結部材１４に組み込まれており、使用者に十分な酸素を供給することができるものである。すなわち、前述したように、呼吸用マスク５を通して呼吸すると、呼吸に伴ってシリンダ２のピストン２２が摺動することから、ピストン２２の摺動に伴って、ローラ３６がシリンダ本体２１の内周面底部を転動してピストン２２の移動量に見合う角度回転し、ローラ３６の回転角をフォトセンサが検出することができる。これにより、必要な酸素量に見合う過酸化水素水を供給し、使用者による呼吸量の相違を補正することができる。また、タイマーを利用して過酸化水素水の経時劣化を補正することができ、必要な酸素量に見合う過酸化水素水を供給することができる。
Also in this embodiment, the
しかも、仮に使用者が使用に際して転倒したとしても、使用者の呼吸によりピストン２２が摺動すれば、ピストン２２の摺動に連動してローラ３６は確実に転動し、ローラ３６の回転角に基づいて必要な酸素量に見合う過酸化水素水を供給して使用者による呼吸量の相違を補正することができ、不測の事態においても確実に呼吸を確保することができるものとなる。
In addition, even if the user falls down during use, if the
１ 非常用呼吸装置
２ シリンダ
２２ ピストン
３ 貯留筒
４，４１ 酸素発生筒
５ 呼吸用マスク
６ 呼気パイプ
７ 吸気パイプ
８ 過酸化水素水供給パイプ
９ 酸素供給パイプ
１０ 吸着筒
１１ 還流パイプ
１２ 接続パイプ
３０ 制御装置
３１ 検出装置（フォトセンサ）
Ａ 炭酸ガス吸着剤
Ｐ，Ｐ１ 定吐出量形ポンプ
Ｍ，Ｍ１ モーター
DESCRIPTION OF
A Carbon dioxide adsorbent P, P1 Constant discharge pump M, M1 Motor
Claims (6)
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|---|---|---|---|
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