JP2016501586A - 個人保護呼吸器具用の電動排気装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、着用者の顔に隣接する濾過空気容量部を画定し、かつ少なくとも１つの呼気弁を備える、個人保護呼吸器具に取り外し可能に又は恒久的に接続する排気装置に関する。排気装置は、少なくとも１つの呼気弁と流体連通する電動送風機を備え、この電動送風機は、少なくとも１つの呼気弁を通って着用者の呼気の一部を引き出すように動作可能である。個人保護呼吸器具に取り外し可能に接続するために係る排気装置を使用することは、呼吸器内に蓄積された熱及び湿気を除去することによって、激しい労働下で、及び／又は長期間、及び／又は高温多湿の環境条件下で呼吸器を使用する呼吸器着用者の快適さ及び全体的な体験を向上させる。【選択図】図１

Description

本発明は、個人保護呼吸器具、特に、負圧呼吸器用の排気装置に関する。特に、本発明は、個人保護呼吸器具に取り外し可能に接続し得る電動排気装置に関する。使用時に、電動排気装置は、負圧呼吸器内にしばしば蓄積され得る熱及び湿り空気を除去して、着用者の快適さを大幅に改善し、向上する。

負圧呼吸器は、当該技術分野において周知である。この種類の呼吸器を用いると、濾過空気は、着用者の呼吸活動によって濾過システムを通って呼吸器の内部と着用者の顔との間の閉鎖空間に引き出される。着用者が息を吸い込むとき、呼吸器の中に負圧が作り出され、空気が濾過システムを通って引き出される。着用者が息を吐くとき、消耗した空気は、呼気弁を通って、及び／又は濾過システムを逆流して呼吸器を出る。

負圧呼吸器は多くの異なる構成のものがあり、多くの異なる利益があるが、それらの全ては、呼吸器内で時に起こり得る熱及び湿気の不快な蓄積という主要な欠点が１つある。熱及び湿気の蓄積は、着用者の呼気が呼吸器と着用者の顔との間に作り出される空洞内に捕捉されることにより生じる。着用者が激しく動くほど、及び／又は呼吸器を長期間にわたって着用するほど、熱及び湿気の蓄積は増加し得る。

多くの異なる解決策が、負圧呼吸器内の熱及び湿気の蓄積の問題を除去又は少なくとも低減するために従来技術において提案されてきた。例えば、呼気弁の付加、及びこれらの呼気弁の動作を最適化すること。低圧力低下フィルター及び媒体の設計及び最適化もまた、この問題を緩和するため及び／又はフィルター表面積及びフィルター材料圧力低下を制御することにより提案されてきている。従来技術における別の解決策は、湿気を吸収するパッドを含むことである。

長年の発達活動にもかかわらず、負圧呼吸器の着用者は未だに熱及び湿気の蓄積の問題に悩まされていることもある。

結果的に、周囲温度又は天候条件、行われている仕事の種類及び激しさにかかわらず、負圧呼吸器を快適に長期間にわたって着用し得ることを保証する方法を見つけることができることが、それ故望ましい。

本発明は、着用者の顔に隣接する濾過空気容量部を画定し、かつ少なくとも１つの呼気弁を備える、個人保護呼吸器具に取り外し可能に接続する排気装置を提供することによって、これらの問題に対処することを目指すものであり、本装置は、
少なくとも１つの呼気弁と流体連通し、少なくとも１つの呼気弁を通って着用者の呼気の一部を引き出すように動作可能な送風機を備える。

個人保護呼吸器具と取り外し可能に接続する排気装置を使用する利点は、行われている仕事の激しさにかかわらず、着用者の快適さ及び全体的な体験を改善することである。その効果は、着用者が激しくない作業をしているときでさえ、送風機が稼動するとすぐにわかる。本発明の使用は、特に、呼吸器内の熱及び湿気の蓄積を除去することによって、激しい労働下で、及び／又は長期間、及び／又は高温多湿の環境条件下で呼吸器を着用することを可能にする。

好都合にも、熱気及び湿気を呼吸器の内部と着用者との間の閉鎖空間から引き出す電動排気装置の使用は、高温多湿の条件下で又は長期間の使用の後で時に経験する困難を低減又は完全に除去することを意味する。熱及び湿り空気を呼吸器から排出し、それを新鮮な呼吸されていない濾過空気に替える動作はまた、着用者の呼吸を容易にする。これは何故なら、着用者の次の息の最初の部分が、以前の呼気の最後の部分ではなく、新鮮な呼吸されていない濾過空気であるからである。本発明は、着用者が吐き出すよりも多くの空気を呼吸器から引き出すため、その差はフィルターを通って引き出される新鮮な空気である。これはまた、呼吸器内の二酸化炭素レベルにおける改善をもたらす。

好適には、送風機は、入口、電動ファンアセンブリ、及び出口を更に含む。

排気装置は、送風機を少なくとも１つの呼気弁と取り外し可能に接続するための取り付け手段を更に備え得る。

更に、取り付け手段は、締まり嵌め、ねじ込み、スナップ嵌め係合、差し込み、急速解放機構、摺動部と溝との係合、ロックピン、ロッククリップ、及び機械的フック・ループ式ファスナーからなる群から選択される。

代替的に、排気装置は、送風機を少なくとも１つの呼気弁と取り外し可能に接続するためのアダプタを更に備える。

更に、アダプタは、締まり嵌め、ねじ山、スナップ嵌め係合、差し込み、急速解放機構、摺動部と溝との係合、ロックピン、ロッククリップ及び機械的フック・ループ式ファスナーからなる群から選択される取り付け手段を提供すべく構成される、少なくとも１つのアダプタ部分を備える。

好適には、個人保護呼吸器具は、使い捨て型、再利用可能型、半面マスク、全面マスク、微粒子、ガス及び蒸気、並びにタイトフィットフード呼吸器からなる群から選択される。

送風機は更に、０〜１８０リットル／分の体積流量で動作可能であり得る。

好適には、送風機が、個人保護呼吸器具内の圧力を、着用者のピーク呼気流量で少なくとも１５０Ｐａ低下させるように動作可能である。

更に、送風機が、個人保護呼吸器具内の温度を、少なくとも約１℃〜３℃低下させるように動作可能である。

送風機が、更に、個人保護呼吸器具内の再呼吸二酸化炭素レベルを、最大約０．７％低下させるように動作可能である。

排気装置が、送風機用の携帯用電源を更に含み、携帯用電源が送風機と一体的に装着される。

更に、排気装置が、送風機用の携帯用電源を更に含み、携帯用電源は着用者から離れて配置可能である。

好適には、送風機が呼吸ホース、チューブ、パイプ、ダクト、又はチャネルを通って、少なくとも１つの呼気弁と流体連通する。

排気装置が、送風機の入口と電動ファンアセンブリとの間に位置付けられた二次呼気弁を更に含む。

更に、二次呼気弁が排気装置と一体的に形成される。

好適には、二次呼気弁が、封止面と可撓性フラップとを含む弁座を含む。

本発明は、濾過呼吸器の内部と着用者との間の閉鎖空間から呼気弁を通って濾過空気を引き出す排気装置も提供する。

本発明はまた、着用者の顔に隣接する濾過空気容量部を画定し、かつ少なくとも１つの呼気弁を備える、個人保護呼吸器具に接続する排気装置を提供するものであり、本装置は、
少なくとも１つの呼気弁と流体連通し、少なくとも１つの呼気弁を通って濾過空気の一部を放出するように動作可能な送風機を備える。

本発明はまた呼吸器を提供しており、この呼吸器は、
濾過システムを備え、着用者の顔に隣接する濾過空気容量部を画定するような寸法で、着用者の呼気の放出を可能にするための少なくとも１つの呼気弁を更に備えるマスク本体と、
少なくとも１つの呼気弁と流体連通し、少なくとも１つの呼気弁を通って着用者の呼気の一部を引き出すように動作可能な電動送風機と、
を備える。

呼吸器が、濾過システムと流体連通する空気分配マニホールドを更に含み得る。

ここで本発明を単なる例として、また添付図面を参照して説明する。
個人保護呼吸器具２０と取り外し可能に接続する本発明に従う排気装置１０の分解組立図である。 個人保護呼吸器具２０と接続する図１の排気装置１０の前面斜視図を示す。 図６の破線Ａ’−Ａ’’に沿って切り取った排気装置１０の断面側面図である。 図６の破線Ａ’−Ａ’’に沿って切り取った排気装置１０の断面側面図であり、任意選択的なアダプタ１１の位置を示してある。 個人保護呼吸器具２０上の排気弁２６を通って着用者１００の呼気の一部を引き出すように動作可能である排気装置１０の側断面図を示す。 個人保護呼吸器具２０と接続する図１の排気装置１０の側面図である。 個人保護呼吸器具２０と接続する図１の排気装置１０の正面図を示す。 本発明に従う排気装置１０の後面斜視図である。 本発明に従う排気装置１０の前面斜視図を示し、離れて配置可能な電池パック４６を更に示す。 本発明に従う排気装置１０の側断面図を示し、排気装置１０が電動でないとき、呼気圧力低下を低減する二次呼気弁５８を更に含む。 全面体呼吸器具７０に接続する本発明に従う排気装置１０の正面図を示す。 全面体呼吸器具７０に接続する本発明に従う排気装置１０の側断面図を示す。 排気装置１０に印加された電圧の関数につれて３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器内で記録された平均温度を示したグラフである。 排気装置１０に印加された電圧の関数につれて３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器内で測定された再呼吸二酸化炭素のグラフを示す。 ３０リットル／分で設定された呼吸機械を使用して、そこに接続された排気装置１０を有する３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器と比べて、標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器内で測定された圧力のグラフである。 排気装置１０と接続されるが、電力供給がない３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器、二次呼気弁５８を備える排気装置１０を伴う３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器の呼気圧力低下の測定と共に、標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器から得られた呼気圧力低下を示すグラフである。 流量及び印加電圧の関数につれて、そこに接続された排気装置１０を有する３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器を使用して測定した呼気圧力低下を示す。 ３Ｍ（商標）６８００全面体再利用可能型呼吸器内で測定された再呼吸二酸化炭素を、内面カップ付き及び無しの排気装置１０に印加された電圧に相関するものとして示したグラフである。

本発明は、着用者の快適さ及び全体的な体験を改善するために個人保護呼吸器具に取り外し可能に又は恒久的に接続する排気装置を使用する取り組みに適応した。本発明の使用は、呼吸器内の熱及び湿気の蓄積を除去することによって、激しい労働下で、及び／又は長期間、及び／又は高温多湿の環境条件下で、呼吸器を着用することを可能にする。着用者が感じた効果は、作業量が非常に低いとき、例えば、座ってする作業をしている間両方に表れるが、効果はまた作業量が増えるにつれ増加する。呼吸器の内部と着用者との間の閉鎖空間から熱気及び湿気を引き出す電動排気装置の使用は、高温多湿の条件下で又は長期間の使用の後で、時に経験する困難を低減又は完全に除去することを意味する。有利には、熱及び湿り空気を呼吸器から引き出し、それを新鮮な呼吸されていない空気に替える行為も、着用者の呼吸を容易にする。これは何故なら、着用者の次の息の最初の部分が、以前の呼気の最後の部分ではなく、新鮮な呼吸されていない空気であるからである。これはまた、呼吸器内の二酸化炭素レベルにおける改善をもたらす。

図１は、個人保護呼吸器具２０と取り外し可能に接続又は係合することができる本発明に従う排気装置１０の分解組立図である。図１、２、４、５、６、８及び９に示される呼吸器２０が、３Ｍ（商標）４０００シリーズのガス、蒸気及び微粒子呼吸器を示している一方、本発明の排気装置１０は任意の負圧呼吸器具２０と共に活用され得る。当業者によって理解されるように、本明細書において互換的に使用される用語「呼吸器」又は「呼吸用マスク」は、有害な物質、粒子、蒸気又は有害性ガスの吸入防止の目的で着用される呼吸器具を意味するものである。用語「負圧呼吸用マスク」は、着用者が息を吸うときにマスク内の気圧が周囲気圧より低くなる任意の呼吸器を対象とすることを意図する。

本明細書記載の負圧呼吸用マスク２０は、呼吸器のフィルター本体又はフィルター部分を通過するために、着用者１００による空気の吸入及び吐き出しを生じさせる実質的に密閉した構成で、着用者１００の顔に適合することを意図する任意の形態の呼吸用マスクを意味して使用される。負圧呼吸用マスク２０はまた、危険の懸念により、全面又は半面体マスクであり得る。繰り返しになるが、これらのマスクは、着用者によって吸入された空気からの汚染物質、粒子、ガス、及び蒸気の吸入を防止するフィルターを活用する。この種類の呼吸器のいくつかの一般例は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）によって製造され、再利用可能型呼吸器又はタイトフィットフード面体呼吸器の３Ｍ（商標）６０００及び７０００シリーズを含む。

カップ型及び平らに畳める製品の３Ｍ（商標）８０００及び９０００シリーズ等の使い捨て型呼吸器は、着用者が呼吸するときに空気流からの粒子及びミストを除去する濾材を用いた軽量一体成形呼吸器である。全部のユニットは、汚染物質により、ある程度の期間又は１回の使用又は１回のシフトの後処分されるように設計される。３Ｍ（商標）６０００及び７０００シリーズ等の濾過面体は、一般的に再利用可能型製品で交換式のフィルターカートリッジを有し得る。典型的には、１つ又は２つのカートリッジが、吸入用の弁に対応する数（通常１つは呼気用）、そこに組み込まれた半面又は全面体にしっかりと取り付けられる。

図１で示される個人保護呼吸器具２０は、３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器である。図１で示されるように、一対のフィルターカートリッジ２２、２４は、対応する吸入ポートで呼吸用マスク２０に一体的に取り付けられる（図示せず）。各吸入ポートは、着用者１００が呼吸すると開く呼吸用マスク２０の内側上に対応する吸入弁を有する（図示せず）。フェイスマスク２０は、一方向呼気弁絞りを伴う排気弁２６（図４の参考数字３６として示す）及び着用者１００に取り付ける調整可能なストラップ２８を有する。

呼吸用マスク２０は、一般的に着用者１００の口及び鼻を包み込む快適なガスケット及び封止を有する。優れた封止が汚染物質の濾過を保証するのに必要であるので、着用者１００が時に呼吸器２０内の不快な熱及び湿気の蓄積に気づくことが主要な欠点の１つである。着用者１００が激しく動く、及び又は呼吸器２０を長期間着用するとき、熱及び湿気の蓄積が起こり得る。熱及び湿気の蓄積は、呼吸器２０と着用者１００の顔との間に作り出された空洞に呼気が捕捉されることにより生じる。

図１及び２で更に詳しく示すように、本発明は、一般的に細長い形態を有する排気装置１０を組み込む。排気装置１０は、入口１２（図７でより明確に示す）、及び出口１４を画定する一連の開口部を含む。ハウジング１６内に収容される送風機が、入口１２と出口１４との間に設置される。送風機は、図３ａにより詳しく示すように、電動ファンアセンブリである。送風機の動作を制御するには、スイッチ機構１８が着用者１００にアクセス可能であることである。スイッチ機構１８は、単純なオン／オフ動作モードを有し得、又は可変調節を含み得るので、着用者１００が、所望の送風機スピードを最適化し得、それ故、環境条件、着用者１００が行う作業、着用者１００の個人的選択に基づいて冷却効果を最適化し得る。

冷却効果は、本明細書で詳しく記載するように、係る排気装置１０の使用により達成される。着用者１００が息を吸入するとき、図１及び２に示されるように、再利用可能型マスクでは、フィルターカートリッジ２２、２４のどちらかを通って、又は例えば、使い捨て型マスクでは呼吸器のフィルター部分又は濾過マスク本体を通って、「より涼しい」周囲空気が呼吸用マスク２０内に引き込まれる。熱及び湿気の蓄積は、次に呼吸器２０と着用者１００の顔との間に作り出された空洞に呼気が捕捉されることにより生じる。動作時、本発明の排気装置１０は、排気弁２６を通ってこの暖かい湿り空気を引き出し、それを新鮮な「より涼しい」呼吸されていない濾過空気に替え、以下に記載するように、呼気呼吸抵抗を低減する。これは着用者１００への顕著な冷却効果を生む。

排気装置１０は、呼吸器２０の中と着用者１００との間の閉鎖空間から熱気及び湿気を引き出すため、この問題を解決する。呼吸器２０から熱及び湿り空気を引き出し、それを新鮮な呼吸されていない濾過空気に替える行為も、着用者１００の呼吸を容易にする。これは、なぜなら着用者１００の次の息の最初の部分が、以前の呼気の最後の部分ではなく、新鮮な呼吸されていない空気であるからである。これはまた、マスク２０内の二酸化炭素の減少に関して改善をもたらす。

当業者は、排気装置１０は呼吸用マスク２０上の排気弁２６と流体的に接続するので、送風機の過呼吸（即ち、着用者１００の吸入によって生じる送風機を通っての逆流）が呼吸用マスク２０上の一方向排気弁２６により防止されることを理解するであろう。排気装置１０を一方向排気弁２６上に位置決めすることにより、汚染物質、粒子、ミスト、蒸気又はガスが、着用者１００によって吸入されずに済むようになると共に個人保護呼吸器具２０の整合性が確実に維持されるようにもなる。排気装置１０は、冷却効果を生み出すのに辛うじて足りる空気流及び圧力を作り出すように設計され、ユニットが使い捨て型布地呼吸器、事実上排気弁２６を含む任意の呼吸器、にさえ取り付けられるのに十分なほど小型軽量に作ることを可能にする。

図３ａは、本発明に従う排気装置１０の動作の更なる詳細を示し、それ自体は図６の破線Ａ’−Ａ’’に沿って切り取った排気装置１０の断面側面図である。排気装置１０の入口１２は、呼吸用マスク２０上に位置する対応する排気弁２６の形状及び寸法に締まり嵌めの手段で取り外し可能に接続するように形作られる。図３ａに関する本発明に記載の排気装置は締まり嵌めの手段で接続するが、排気弁２６へ取り外し可能に接続する形態は、如何なるものも可能であり、例えば、ねじ込み、スナップ嵌め係合、差し込み、急速解放機構等の手段での接続を含むことが当業者に理解されるであろう。上述のリストは、限定及び網羅することを全く意図しない。

上述の取り外し可能な接続の代替として、入口１２を排気弁２６に直接接続させ、アダプタ（図示せず）を用いた間接的接続を利用することが所望され得る。そのようなアダプタは、二重取り付け手段、即ち、アダプタ自体を排気弁２６に取り付けるべく適応された第１のアダプタ部分と、入口１２をアダプタに接続すべく適応された第２のアダプタ部分と、を提供するものである。アダプタは、好ましいバージョンを図３ｂに示してあるが、任意の好適な形態を取り得る。

図３ｂは、図６の破線Ａ’−Ａ’’に沿って切り取った排気装置１０の断面側面図であり、任意選択的なアダプタ１１の位置を示してある。アダプタ１１は、入口１２と排気弁２６との間に使えるように位置付けられ、それにより、使い捨て型、再利用可能型、半面マスク、全面マスク、微粒子、ガス及び蒸気、並びにタイトフィットフード呼吸器などの多様な個人保護呼吸器具に対し、交換可能な様式にて単一の排気装置１０の恩恵がもたらされ得る。アダプタ１１は略円筒の形状であり、略円筒形状の第１の開放端部に位置する第１のアダプタ部分１３と、略円筒形状の第２の開放端部に位置付けられる第２のアダプタ部分１５と、実質的に反対側の第１のアダプタ部分１３と、を備える。アダプタ１１は、実質的に中空の構成で、排気装置１０と排気弁２６との間の流体接続を可能にし、かつ軽量な剛性プラスチック材料でできていることが好ましい。第１のアダプタ部分１３は、その形状及びサイズにより排気弁２６に対して締まり嵌めとなるように構成されている。第２のアダプタ部分１５は、その第２のアダプタ部分１５の外側にねじ山１７を備え、このねじ山は、入口１２内に内部的に排気装置１０上に設けられた対応するねじ山１９と係合すべく適応されており、これにより、排気装置１０をアダプタ１１にねじ込むことが可能になっている。複数の突出部２３の形態の把持手段２１が設けてあり、アダプタ１１を容易に把持することを可能にし、第２のアダプタ部分１５と入口１２との間にねじを嵌合させて手で確実にきつく締め付けられるようになっている。所望される場合、把持及び使用が容易になるのを促す目的で、他の表面仕上げを採用し得る。

上述した締まり嵌め及びねじ山の組み合わせの代替となる取り付け手段として、限定されないが、締まり嵌め、ねじ山、スナップ嵌め係合、差し込み、急速解放機構、摺動部と溝との係合、ロックピン、ロッククリップ及び機械的フック・ループ式ファスナーの任意の組み合わせを挙げることができる。例えば、第１のアダプタ部分１３及び第２のアダプタ部分１５に対して同じ取り付け手段（例えば、排気装置１０と共に使えるように意図された個人保護呼吸器具のタイプに応じたねじ山）を利用することもまた所望され得る。

図３ｂに示してあるアダプタ１１の例は略円筒形状であるが、他の形状及び構成が用いられる場合もある。例えば、アダプタ１１は、排気弁２６及び排気装置１０が互いに対してある角度（例えば、直角）に位置付けられ得るような、角度付きの形状を備えたものであり得る。更なる代替として、個人保護呼吸器具のいくつかの形状に合った排気弁２６付きの締まり嵌めを提供するため、アダプタ１１を個人保護呼吸器具の外側表面と接触させて保持するための第１のアダプタ部分１３と共に、追加のハウジング又はカウリングを提供することもまた必要になり得る。代替的に、アダプタ１１は、可撓性プラスチック材料でできていてもよい。これは、アダプタ１１が、可撓性面部分と外部フィルターとを有する個人保護呼吸器具で使えるように意図されたものである場合に好ましい。アダプタ１１は、呼気弁２６の上に嵌着し、かつフィルター間の面部分の領域に接触する様式にて形成され得る。付加的に、必要に応じて、アダプタの一部として二次呼気弁を提供し得る。

排気装置１０は、モーター３０とファン３２との組み合わせである送風機を含む。送風機の出力は、装置１０上の出口１４を画定する一連の開口部を貫通する。送風機は、入口１２と出口１４との間に位置付けられ、排気装置１０を通って入口１２から出口１４へ空気を引き出すように構成されるハウジング１６内に収容される。装置１０を通る空気流は、図３ａ及び図３ｂの破線Ａを介して例示的に示してある。

排気装置１０は、典型的には、少なくとも１つの電池３４である少なくとも１つの電力源を含む。当業者は、電池３４のサイズ及び重量、並びに電池３４の容量及び持続時間の点において妥協が常に必要であることを理解するであろうが、電池３４は任意の市販の電池３４であり得る。送風機の動作を制御するには、スイッチ機構１８が着用者１００にアクセス可能であることである。スイッチ機構は、単純なオン／オフ動作モードを有し得、又は可変調節装置を含み得るので、着用者１００が、環境条件、着用者１００が行う作業及び個人的選択に基づいて所望の冷却効果を最適化し得る。

排気装置１０の動作は、個人保護呼吸器具２０上の排気弁２６を通って、着用者１００の呼気の一部を引き出すように動作可能な排気装置１０の側断面図を示す、図４に更に詳しく示される。例示的空気は矢印Ａによって表示される呼吸用マスク２０及び排気装置１０を通って流れる。座っている作業のため、送風機が、０〜５０リットル／分の体積流量で排気弁２６を通って稼動するように構成されるとき、着用者１００は著しい冷却効果を体験する。困難な仕事のため、送風機は、１８０リットル／分を超える体積流量で排気弁２６を通って稼動するように構成され得る。送風機が、図１４で示されるように着用者のピーク呼気流量と適合するときに又は少し超えるときに、電池寿命及び冷却効果の点において、最も認識される効果が起こる。

本発明に従う排気装置１０の詳しい表示が図５〜７で示される。これらは、マスク２０上の小型で、軽量及び均衡のとれた目的に合うよう設計された装置２０がどのように作られたかを示す。異なる設計の装置１０が想定され、異なる目的に合うように設計された排気装置１０がまた、本明細書に記載の動作モードに従って全て働くそれらの対応する負圧呼吸器２０を相補するように形作られ得る。

図８は本発明に従う排気装置１０の前面斜視図を示し、離れて配置可能な電池パック４６を更に示す。図８は、装置１０が、オン／オフスイッチ５２及びスピード調節装置５４等の制御装置、並びに画面５６を組み込む胸ポケット装着型電池パック４６を伴って構成され得ることを示す。胸ポケット装着型であり、それが着用者の服にクリップ４８を介して取り付けられることによって、制御装置は、動作し易い位置に設置され、電池寿命を表示する視覚画面５６は、着用者１００の視界内に設置される。胸ポケット装着型電池パック４６は、排気装置１０内の送風機に有線接続５０を通って接続される。

多くの呼吸用マスク２０、特に使い捨て型呼吸器で、排気装置１０の重量及び又はサイズを低減するために別個の電池パック４６を有することが明らかに望ましい。別個の電池４６を有することによって、より大きい容量電池が使用され得、より長い作業時間へと至る。あらゆる種類の画面５６のオプションが次に電池パック４６に設置され得る。これらは基本色のＬＥＤ、ＬＥＤ棒グラフ又は英数字画面を含み得る。流量範囲、マスク圧力、電池及び残り実行時間の視覚及び聴覚警報／状態指示器を含む、より複雑なグラフィカル・ユーザー・インターフェースオプションが使用され得る。

図８は、遠隔電池パック４６が胸装着型であることを示す一方で、例えば、ベルト又はウエスト装着型、ヘルメット又はヘッドバンド装着型、腕又はクリップ装着型等の離れて配置可能な任意の数の電池構成が想定されるため、決して限定されるようには意図されない。

図９は、本発明に従う排気装置１０の側断面図を示し、排気装置１０が電動でないか、又は吸入空気流量が排気装置１０を通る空気流量を超えるとき、呼気圧力低下を低減する二次呼気弁５８を更に含む。当業者は、排気装置１０が動作しているとき、それが負圧呼吸器２０内に冷却空気の流れを作り出すことを理解するであろう。しかしながら、ユニット１０が呼吸器２０に取り付けられ、電動でない場合、排気弁２６と装置１０との両方を通る吸入空気の流れによって作り出される余分な抵抗が、呼気呼吸抵抗を増加させ得る。

呼吸器２０（例えば、微粒子並びにガス及び蒸気兼用フィルターを装備したもの）は、排気装置１０が動作していないときには特に呼気圧力低下が際立って著しくなるのが呈され得る。これは、なぜなら呼気が呼吸器呼気弁２６と装置１０との両方を通り抜けなければならないからであり、呼吸器２０は、呼気が炭素フィルター２２、２４を通って逆流するのを防止するために吸入弁を備えているからである。排気弁６０を通って排気装置１０内での二次呼気弁５８の付加は、装置１０が電動でない場合、呼気圧力低下を低減する働きをする。二次呼気弁５８を送風機の入口１２と電動ファンアセンブリ３０、３２との間に位置付けられた装置１０に含むことにより、この圧力低下は低減し得る。係る構成は、着用者１００が、送風機の電源が入っていない場合、大幅に呼気圧力低下が増加するという弱点なしに送風機が動作するとき、冷却空気流からの効果が得られ得ることを意味する。他の構成は勿論可能だが、二次呼気弁５８が封止面及び可撓性フラップを含む弁座を含む。

図９は、追加の呼気弁５８を備える排気装置の呼気流路を示す。この図において、送風機の電源が入っていない場合、空気は排気装置１０の送風機ではなく、二次呼気弁５８を通り抜けることがわかり得る。この二次呼気弁５８は、図１５に関して後述するように大幅に呼気圧力低下を低減する。

呼気圧力低下の変化は、標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器、排気装置１０を備える３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器、追加の呼気弁５８を含む排気装置１０を備える３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器を通して伝導性不変流れ実験によって決定されている。これらの全ての３つの構成の呼気圧力低下は、シェフィールド実験頭型に適した呼吸器を用いた伝導性不変流れ実験によって測定された。図１５にて行われる全ての測定は、排気装置１０の電動でない送風機を用いて得られた。排気装置１０への電源を切ることによって、図９に模式的に示すように、呼気が送風機及び排気装置１０の出口１４ではなく二次呼気弁５８を通り抜けるとき、二次呼気弁５８を含む装置１０の呼気圧力低下は大幅に改善される。

図１６は、流量及び印加電圧の関数につれて、そこに接続された排気装置１０を有する３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器を使用して測定された呼気圧力低下を示す。図１６の実線は、流量に逆らって測定された標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器の測定された呼気圧力低下である。図１６は、送風機への電圧が増加したとき、呼気圧力低下における有意な低下があることを示す。これは、排気装置１０が送風機を通して空気を引き出し、呼気抵抗を減少させるため、予想されることである。使用時に、着用者１００にとって、これは呼息するのが容易になり、呼吸器２０内の熱及び湿り空気が顕著な冷却効果を生み出す送風機を通って継続して補助的に除去されることを意味する。

図１０及び１１に、本発明に従う排気装置１０が全面体呼吸器具７０と共にどのように活用され得るかを示してある。図１０及び１１に示される呼吸器７０は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）によって製造される３Ｍ（商標）６８００全面体再利用可能型呼吸器を示したものである。図１０及び１１に示すように、フィルターカートリッジ７４は、呼吸用マスク７０のどちらかの側部に対応する吸入ポート７２に取り付けられる。それぞれの吸入ポート７２は、着用者１００が呼吸したときに開き、呼吸用マスク７０内に設置される対応する吸入弁（図示せず）を有する。フェイスマスク７０は、一方向呼気弁絞り３６を伴う排気弁８０及び着用者１００に取り付ける調整可能なストラップ（図示せず）を含む。

呼吸用マスク７０は、一般的に着用者１００の顔を包み込む柔軟性のあるガスケット又は封止を有する。優れた封止が汚染物質の濾過を保証するのに必要であるので、着用者１００が時に呼吸器７０内の不快な熱及び湿気の蓄積に気づくことが１つの主要な欠点である。着用者１００が激しく動く、及び又は呼吸器７０を長期間着用する際、熱及び湿気の蓄積が起こり得る。熱及び湿気の蓄積は、呼吸器２０と着用者１００の顔との間に作り出された空洞に呼気が捕捉されることにより生じる。全面体呼吸器７０において、捕捉された熱及び湿り空気の蓄積はまた、バイザが曇るという更なる問題が生じ得る。

上述のように、本発明の排気装置１０は、着用者の快適さを大幅に改善及び向上するために、個人保護呼吸器具７０上の一方向呼気弁絞り３６を通して着用者１００の呼気の一部を引き出すように動作可能である。図１０及び１１はまた、着用者１００によって体験されるバイザの曇り及び冷却効果の点において、より良い改善をもたらすために、どのように標準の全面体呼吸器具７０が呼吸器７０内の空気流をより効果的に制御又は指向するように変更され得るかを示す。

図１０及び１１に示される呼吸器具７０はまた、それぞれの吸入ポート７２に接続される追加の空気分配マニホールド７６を含む。マニホールド出口７８が、一般的に着用者１００の目線の上に位置する。呼吸器具７０及び排気装置１０を通る空気流が、図１０及び１１に太線Ａを介して例示的に示される。見られ得るように、着用者１００が呼吸すると、負圧が呼吸器７０で作り出され、空気が吸入ポート７２、フィルターカートリッジ７４、空気分配マニホールド７６、及びマスク７０内のマニホールド出口７８の排気口を含む濾過システムを通って引き込まれる。その後、空気は、着用者１００の鼻及び口に向かって下方向に引き出される。着用者１００が息を吐き出すとき、使用済みの空気が呼吸器７０内の一方向呼気弁絞り３６から排気装置１０によって引き出される。マスク７０内の係る方向性空気流を有することによって、「より涼しい」周囲空気が呼吸用マスク７０の上部に向かって引き出され、次に呼吸用マスク７０のバイザと着用者１００の顔との両方を横切って下方向に引き出されるため、これは、着用者１００に向上した冷却効果を与え、バイザの曇りの点において更なる改善をもたらす。

排気装置１０により達成された冷却効果は、排気装置１０に印加された電圧の関数につれて３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器内で測定された平均温度を示す図１２で更に詳しく示される。図１２で示される結果は、標準呼吸保護実験装置を使用して更に得られ、呼吸器２０は、最大５０ストローク／分の可変レートで予め設定された空気の排気量の数を提供することができるシェフィールド実験頭及び呼吸機械に適していた。呼吸機械の出力は、試験用の呼吸器２０を保有するシェフィールド実験頭型に接続する前に、空気を温め湿気を帯びさせるように、水及び加熱要素を大量に含む閉鎖箱と接続されていた。着用者１００の鼻及び口に隣接する空気容量部における熱電対は、呼吸器内に置かれ、そして図１２は３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器内の平均温度を示す。温度の表示は、それぞれ平均５分以上の間隔で、継続的な実験の実行を示す。

見ることができるように、標準呼吸器内の平均温度は、実験開始時、約３２．１℃である。これは、図１２の左手側で影付きのブロックである。上述したように、これは、呼気が、呼吸器呼気弁２６と装置１０との両方を通り抜けなければならないからである。微粒子並びにガス及び蒸気兼用フィルターを備える３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器は、装置１０が動作していないときには特に呼気圧力低下が際立って著しくなるのが呈され得る。排気装置に与えられた電圧が増加したときにのみ、マスク内の温度における対応する減少が観察される。実験の結論を下すために、排気装置は次いで除去され、供給された空気の温度が実験中不変であったことを確定するために標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器の測定が行われた。

呼吸器２０内の温度を低減することに加えて、本発明に従う排気装置１０の使用はまた、図１３に示すように、呼吸器内で観察された再呼吸二酸化炭素レベルにおいて有意な減少をもたらす。これらの測定は、呼吸機械及び暖かく湿った呼気を提供する装置を使用したシェフィールド実験頭に適した３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器を伴う標準呼吸器保護実験装置を使用して更に得られた。これらの実験は、ＥＮ ４０５：２００１、段落７．１４及び８．８に従うものである。図１３は、呼吸器２０内で観察された温度の有意な減少を観察することに加えて、排気装置１０への電圧が増加したときに着用者１００の口及び鼻の前で測定された二酸化炭素レベルが減少することを示す。

これは、着用者１００の次の息の最初の部分が新鮮な呼吸されていない空気になるように、装置１０が着用者の以前に吐き出された息の最後の部分を引き出すためである。標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器が明らかに満たしている二酸化炭素濃度の絶対値の厳しい規則があることは別として、排気装置１０を使用して観察された再呼吸二酸化炭素レベルのこの減少はまた、着用者の快適さを向上させるであろう。

動作の原理及び本発明の排気装置１０によって達成された冷却効果は、図１４から更に理解され得る。図１４は、３０リットル／分で設定された呼吸機械を使用して、そこに接続された排気装置１０を有する３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器と比べて、標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器内で測定された圧力のグラフである。更にこれらの測定は、シェフィールド実験頭及び呼吸機械に適した３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器を伴って標準呼吸保護実験装置を使用して行われた。

図１４は、呼吸機械の空気圧シリンダーが呼吸器２０の出入りする空気の予め設定された排気量を提供し、呼吸周期の模擬実験である場合の呼吸器２０内の測定された圧力を示す。圧力が０Ｐａを超える場合、標準３Ｍ（商標）４２５１弁付き濾過半面呼吸器で、着用者によってマスク２０に熱及び湿り空気が取り入れられたとき、これは呼吸周期の息の吐き出し位相を表示するものである。線が０Ｐａ未満であるとき、再利用可能型マスクで図１及び２で示すようにフィルターカートリッジ２４、２６のどちらかを通って、又は例えば、使い捨て型マスクのように、呼吸器２０のフィルター部分又は濾過マスク本体を通って、「より涼しい」周囲空気が呼吸用マスク２０に引き込まれるとき、これは呼吸周期の息の吸入位相を表示するものである。２．５Ｖで稼動する排気装置１０を増設することによって、呼吸周期は０Ｐａ未満の呼吸周期の「冷却度の高い」部分に明らかに転じる。呼気の圧力は、吸入圧力低下が著しくなることなしに２．５Ｖに降下した。最適な結果は、排気装置圧力が、マスク内の全ての呼気を除去したときに得られる。これは、図１４に示されるように着用者の呼気流量で、マスク内のピーク圧力が０、又は０未満のときに起こる。

図１７は、本発明に従う排気装置１０の使用が、全面体呼吸器具７０内で観察された再呼吸二酸化炭素レベルにおける有意な減少をもたらすことを示す。これらの測定は、呼吸機械を使用したシェフィールド実験頭型に適した３Ｍ（商標）６８００全面体再利用可能型呼吸器を伴った標準呼吸保護実験装置を使用して得られた。これらの実験は、ＥＮ １３６：１９９８、段落７．１８及び８．１４に従うものである。図１７は、呼吸器２０内で観察された温度の有意な減少を観察することに加えて、排気装置１０への電圧が増加したときに着用者１００の口及び鼻の前で測定された二酸化炭素レベルが減少することを示す。

これは、着用者１００の次の息の最初の部分が新鮮な呼吸されていない濾過空気になるように、装置１０が着用者の以前の吐き出された息の最後の部分を引き出すためである。図１７はまた、内面カップが呼吸器７０から除去されると、外側快適ガスケット又は封止によってのみ封止される着用者１００の顔を包み込んでいる完全な解放空間を残し、次に排気装置１０に印加された電圧が増加するとき、再呼吸二酸化炭素レベルにおける改善も観察されることを示す。空気分配マニホールド７６及びマニホールド出口７８のおかげで呼吸器７０内の空気流を方向付けることによって、図１０及び１１に関して上述したように、着用者１００の視界をも増加する内面カップなしでの吸入空気の二酸化炭素含量の関連する規制条件を超える一方、これは、バイザの曇りの防止及び着用者が体験する冷却効果の点におけるより良い改善を与え得る。

様々な変更及び修正が、本発明の範囲に逸脱することなく、本発明で実施され得る。例えば、特定の実施例は、微粒子並びにガス及び蒸気兼用フィルターを備える呼吸器を用い本発明を実装することに関するが、これは、使用時に、使い捨て型、再利用可能型、半面マスク、全面マスク、ガス及び蒸気、並びにタイトフィットフード呼吸器を含むがこれらに限定されない任意の負圧呼吸用マスクを用いて、本発明が実装かつ利用されてきたものとして制限することを意図しない。

Claims (21)

1. 着用者の顔に隣接する濾過空気容量部を画定し、かつ少なくとも１つの呼気弁を備える、個人保護呼吸器具に取り外し可能に接続する排気装置であって、
   前記少なくとも１つの呼気弁と流体連通する送風機を備え、前記送風機が、前記少なくとも１つの呼気弁を通って前記着用者の呼気の一部を引き出すように動作可能である、排気装置。
2. 前記送風機が、入口、電動ファンアセンブリ、及び出口を更に備える、請求項１に記載の排気装置。
3. 前記送風機を前記少なくとも１つの呼気弁と取り外し可能に接続するための取り付け手段を更に備える、請求項１に記載の排気装置。
4. 前記取り付け手段が、締まり嵌め、ねじ込み、スナップ嵌め係合、差し込み、急速解放機構、摺動部と溝との係合、ロックピン、ロッククリップ、及び機械的フック・ループ式ファスナーからなる群から選択される、請求項３に記載の排気装置。
5. 前記送風機を前記少なくとも１つの呼気弁と取り外し可能に接続するためのアダプタを更に備える、請求項１に記載の排気装置。
6. 前記アダプタが、締まり嵌め、ねじ山、スナップ嵌め係合、差し込み、急速解放機構、摺動部と溝との係合、ロックピン、ロッククリップ及び機械的フック・ループ式ファスナーからなる群から選択される取り付け手段を提供すべく構成される、少なくとも１つのアダプタ部分を備える、請求項５に記載の排気装置。
7. 前記個人保護呼吸器具が、使い捨て型、再利用可能型、半面マスク、全面マスク、微粒子、ガス及び蒸気、並びにタイトフィットフード呼吸器からなる群から選択される、請求項１に記載の排気装置。
8. 前記送風機が、０〜１８０リットル／分の体積流量で動作可能である、請求項１に記載の排気装置。
9. 前記送風機が、前記個人保護呼吸器具内の圧力を、前記着用者のピーク呼気流量で少なくとも１５０Ｐａ低下させるように動作可能である、請求項１に記載の排気装置。
10. 前記送風機が、前記個人保護呼吸器具内の温度を、少なくとも約１℃〜３℃低下させるように動作可能である、請求項１に記載の排気装置。
11. 前記送風機が、前記個人保護呼吸器具内の再呼吸二酸化炭素レベルを、最大約０．７％低下させるように動作可能である、請求項１に記載の排気装置。
12. 前記送風機用の携帯用電源を更に備え、前記携帯用電源が前記送風機と一体的に装着される、請求項１に記載の排気装置。
13. 前記送風機用の携帯用電源を更に含み、前記携帯用電源が前記着用者から離れて配置可能である、請求項１に記載の排気装置。
14. 前記送風機が、呼吸ホース、チューブ、パイプ、ダクト、又はチャネルを通って、少なくとも１つの呼気弁と流体連通する、請求項１に記載の排気装置。
15. 前記送風機の前記入口と前記電動ファンアセンブリとの間に位置付けられた二次呼気弁を更に備える、請求項２に記載の排気装置。
16. 前記二次呼気弁が、前記排気装置と一体的に形成される、請求項１５に記載の排気装置。
17. 前記二次呼気弁が、封止面と可撓性フラップとを含む弁座を備える、請求項１５に記載の排気装置。
18. 濾過呼吸器の内部と着用者との間の閉鎖空間から呼気弁を通って濾過空気を引き出す、排気装置。
19. 着用者の顔に隣接する濾過空気容量部を画定し、かつ少なくとも１つの呼気弁を備える、個人保護呼吸器具に接続する排気装置であって、
    前記少なくとも１つの呼気弁と流体連通する送風機を備え、前記送風機が、前記少なくとも１つの呼気弁を通って前記濾過空気の一部を放出するように動作可能である、排気装置。
20. 濾過システムを備え、着用者の顔に隣接する濾過空気容量部を画定するような寸法のマスク本体であって、着用者の呼気の放出を可能にするための少なくとも１つの呼気弁を更に備える前記マスク本体と、
    前記少なくとも１つの呼気弁と流体連通する電動送風機であって、前記少なくとも１つの呼気弁を通って前記着用者の呼気の一部を引き出すように動作可能な前記送風機と、
    を備える呼吸器。
21. 前記濾過システムと流体連通する空気分配マニホールドを更に備える、請求項２０に記載の呼吸器。

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