(57)【要約】  本発明は、自給式圧縮空気呼吸装置の使用の持続時間を延長するための方法とデバイスに関し、自給式圧縮空気呼吸装置は、酸素を含む加圧ガス混合物用の貯蔵タンクと、この貯蔵タンクに接続された呼吸調整器であって、任意選択で貯蔵タンクと呼吸調整器の間に減圧器を挿入することができる、呼吸調整器と、マウスピースとを備える。方法は、ａ）貯蔵タンクからのガス混合物の吸入ステップと、ｂ）呼吸ガス・リザーバへのガス混合物の吐出ステップと、ｃ）呼吸ガス・リザーバからのガス混合物の吸入ステップと、ｄ１）呼吸ガス・リザーバへのガス混合物の吐出ステップ、又はｄ２）周囲へのガス混合物の吐出ステップとを含む。
2015536859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自給式圧縮空気呼吸装置の使用の持続時間を延長するための方法であって、前記自給式圧縮空気呼吸装置が、酸素を含む加圧ガス混合物用の貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに接続された呼吸調整器であって、任意選択で前記貯蔵タンクと前記呼吸調整器の間に圧力調整器を挿入することができる、呼吸調整器と、マウスピースとを備える、前記方法が、直接的に連続する、
ａ）前記貯蔵タンクからの前記ガス混合物の吸入ステップと、
ｂ）呼吸ガス・リザーバへの前記ガス混合物の吐出ステップと、
ｃ）前記呼吸ガス・リザーバからの前記ガス混合物の吸入ステップと、
ｄ１）前記呼吸ガス・リザーバへの前記ガス混合物の吐出ステップ、又は
ｄ２）周囲への前記ガス混合物の吐出ステップと
を含む方法。
【請求項２】
ステップａ）及びｂ）による呼吸周期とステップｃ）及びｄ２）による呼吸周期が交互に生じることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップａ）及びｂ）による呼吸周期の後で、ステップｃ）及びｄ１）による少なくとも１回の呼吸周期並びに最後にステップｃ）及びｄ２）による呼吸周期が生じることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップｃ）及びｄ１）による呼吸周期の数が、少なくとも１つの環境要因、より具体的には周囲圧力の関数として選択されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
１：２、１：３、又は１：４というステップａ）及びｂ）による前記呼吸周期とステップｃ）及びｄ１）による呼吸周期の数の比が選択されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
吐出中に、前記マウスピースが、任意選択で、切り換えデバイスによって前記呼吸ガス・リザーバ又は周囲のどちらかに接続され、前記切り換えデバイスが吸気流又は呼気流によって動作させられることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
弁デバイス（５）と呼吸ガス・リザーバ（９）とを備え、前記弁デバイス（５）が、マウスピース（６）に接続するための少なくとも１つの吐出／吸入接続部（１５）と、呼吸調整器接続部（１４）と、吐出用開口（７）とを有し、少なくとも１つの接続ライン（８；２１、２２）を介して前記呼吸ガス・リザーバ（９）と接続される、自給式圧縮空気呼吸装置の使用の持続時間を延長するためのデバイスであって、
前記弁デバイス（５）が、前記弁デバイス（５）を第１の位置と第２の位置の間で呼吸依存的な様式で切り換えるために切り換えデバイスと相互作用し、前記第１の位置では、前記吐出／吸入接続部（１５）が、吸入のために前記呼吸調整器接続部（１４）に、及び吐出のために前記呼吸ガス・リザーバ（９）と接続され、前記第２の位置では、前記吐出／吸入接続部（１５）が、吸入のために前記呼吸ガス・リザーバ（９）に、及び吐出のために前記吐出用開口（７）に接続されることを特徴とする、デバイス。
【請求項８】
前記弁デバイス（５）が、第１の接続ライン（２２）を介して、及び前記第１の接続ライン（２２）と平行な第２の接続ライン（２１）を介して前記呼吸ガス・リザーバ（９）に接続され、前記第１の位置では、前記吐出／吸入接続部（１５）が、前記第１の接続ライン（２２）を介して、吸入のために前記呼吸調整器接続部（１４）と、及び吐出のために前記呼吸ガス・リザーバ（９）と接続され、前記第２の位置では、前記吐出／吸入接続部（１５）が、吸入のために前記第２の接続ライン（２１）を介して吸入の前記呼吸ガス・リザーバ（９）と、吐出のために前記吐出用開口（７）と接続されることを特徴とする、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記切り換えデバイスが、正確に１回の呼吸の持続時間にわたって前記弁デバイス（５）を前記第１の位置に保ち、前記１回の呼吸の後で前記弁デバイス（５）を前記第２の位置に切り換え、少なくとも１回のさらなる呼吸にわたって前記弁デバイス（５）を前記第２の位置に保つように設計されることを特徴とする、請求項７又は８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記切り換えデバイスが、各呼吸時に前記弁デバイス（５）を切り換えるように設計されることを特徴とする、請求項７、８、又は９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記切り換えデバイスが、１：２、１：３、及び／又は１：４の呼吸比で前記弁デバイス（５）を切り換えるように設計されることを特徴とする、請求項７、８、又は９に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記呼吸比が調整可能であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記呼吸比が周囲パラメータの関数として調整可能であるように、前記切り換えデバイスと相互作用する、前記周囲パラメータ用のセンサが設けられることを特徴とする、請求項７から１２までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記切り換えデバイスが、呼気流／吸気流によって動作できるスイッチング要素（１７）を備えることを特徴とする、請求項７から１３までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記弁デバイス（５）が、ハウジング内に回転可能に装着され前記スイッチング要素（１７）によって動作できる回転ピストン（２５）を備えることを特徴とする、請求項７から１４までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第１の位置から前記第２の位置に切り換わると前記回転ピストン（２５）が９０°の角度回転するように、前記切り換えデバイスが、前記回転ピストン（２５）と相互作用することを特徴とする、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記回転ピストン（２５）が、前記第１の位置にある前記吐出／吸入接続部（１５）を前記第１の接続ライン（２２）を介して前記呼吸ガス・リザーバ（９）に接続し、前記第２の位置にある前記吐出／吸入接続部（１５）を前記第２の接続ライン（２１）を介して前記呼吸ガス・リザーバ（９）に接続するために、回転の軸線と直角に走行する貫通孔（２７）を有することを特徴とする、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
ソーダ石灰フィルタ（１０）が前記第１の接続ライン（２２）に配置されることを特徴とする、請求項８から１７までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１９】
安全弁（１１）が前記第１の接続ライン（２１）に接続されることを特徴とする、請求項８から１８までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２０】
酸素を含む圧縮ガス混合物用の貯蔵タンク（１）と、前記貯蔵タンク（１）に接続された呼吸調整器であって、任意選択で前記貯蔵タンク（１）と前記呼吸調整器の間に圧力調整器（２）を挿入することができる、呼吸調整器と、マウスピース（６）と、請求項７から１９までのいずれか一項に記載のデバイスとを備えた自給式圧縮空気呼吸装置であって、前記吐出／吸入接続部（１５）が前記マウスピースと接続され、前記呼吸調整器接続部（１４）が前記呼吸調整器（４）と接続される、自給式圧縮空気呼吸装置。
【請求項２１】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法を実施するための、請求項２０に記載の圧縮空気呼吸装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自給式圧縮空気呼吸装置の使用の持続時間を延長するための方法に関し、この自給式圧縮空気呼吸装置は、酸素を含む加圧ガス混合物用の貯蔵タンクと、この貯蔵タンクに接続された呼吸調整器であって、任意選択で貯蔵タンクと呼吸調整器の間に減圧器を挿入することができる、呼吸調整器と、マウスピースとを備える。
【０００２】
本発明は、弁デバイスと呼吸ガス・リザーバとを備える自給式圧縮空気呼吸装置の使用の持続時間を延長するためのデバイスであって、弁デバイスが、マウスピースに接続されるべき少なくとも１つの吐出／吸入接続部と、呼吸調整器接続部と、吐出用開口とを備え、少なくとも１つの接続ラインを介して呼吸ガス・リザーバに接続される、デバイスにも関する。
【背景技術】
【０００３】
自給式圧縮空気呼吸装置が、特にスキューバ・ダイビングにおいて、又は呼吸用保護具の用途に使用される。周囲空気が含有する酸素が少なすぎる（１７体積％未満）場合、又はガスフィルタ若しくは組み合わせフィルタ（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ）によって吸収できない有毒ガスが存在する場合、並びに有毒ガスの種類及び／若しくは濃度が不明な場合、自給式呼吸用保護具を使用しなければならない。動作中、たとえば消防隊の場合、十分な空気が実際に周囲空気に存在するかどうか判断することは困難であるので、自給式呼吸装置が主に使用される。自給式の重い呼吸用保護具を扱うとき、呼吸に必要な酸素が圧縮空気シリンダに入れて運ばれる。
【０００４】
スキューバ・ダイビングでも、呼吸に必要な酸素が圧縮空気シリンダに入れて運ばれる。胸郭にかかる周囲圧力（水圧）は潜水深度の増加とともに増加するので、体外領域と体内領域の間の圧力差を相殺し、それにより呼吸を可能にするために、吸い込まれた空気（吸入空気）の空気圧は同じくらいに増加しなければならない。潜水深度１０メートルごとに、周囲圧力及びそれによりＳＣＵＢＡ（自給式水中呼吸装置）装置によって提供される吸入圧力が１００，０００パスカル（１バール）増加する。
【０００５】
ＳＣＢＡ装置（ＳＣＢＡ＝Ｓｅｌｆ−Ｃｏｎｔａｉｎｅｄ  Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ：自給式呼吸装置）では、原則的に、２つの系すなわち開放系と循環系（レブリーザ系）の間で区別がなされる。本発明は、開放系に関係する。
【０００６】
開放系は純酸素では動作せず、浄化された圧縮空気又は空気に似たガス混合物（Ｎｉｔｒｏｘ、Ｈｅｌｉｏｘ）で動作する。吐き出された空気が周囲に放出されるとき、１回の呼吸で酸素の約４％のみが使用されるので、酸素の残る１７％は使用されずに失われる。開放系は、使いやすく取得価格が比較的低いので、スポーツ・ダイバー及び消防隊に好まれる。
【０００７】
呼吸用保護具の使用法では、自給式孤立型（ｉｓｏｌａｔｉｎｇ）デバイスたとえば圧縮空気呼吸装置が使用される。しかしながら、空気の量が限られるために、デバイスの使用は通常、１５〜３０分に制限される。使用の持続時間は、装置ユーザの年齢、装置ユーザの体力、及び使用中に課される負荷の性質によって決まる。２０，０００，０００パスカル（２００バール）装置では、それぞれ４リットルを収容する２つのシリンダが普通である。算術的に、この結果、通常の空気は１６００リットル、使用の持続時間は約３０分となる。
【０００８】
閉回路レブリーザ系は、吐き出した後、呼吸ガスは周囲に放出されず、いわゆるカウンターラングでは、体内で代謝によって産生されて肺によって吐き出された二酸化炭素のソーダ石灰によって取り除かれ、次いで再度吸い込まれることを特徴とする。使用された酸素は機械的に、電子的に、又は手動で純酸素と交換されるので、呼吸ガス中の酸素含有量は一定に保たれる。
【０００９】
半閉回路系は、消費された酸素が（混合）ガス供給源を使用して交換されることを特徴とする。呼吸ガスが一定に又は消費に依存して回路に追加されることによって、余分な呼吸ガスを適切な弁によって周囲に放出することが必要になる。
【００１０】
レブリーザを開回路系と比較した場合の大きな利点は、使用される呼吸ガスがはるかに効率良く使用され、それにより、使用の持続時間の延長が保証されることである。
【００１１】
レブリーザの問題は、制御技術が高コスト且つ複雑であり、障害を起こしやすく、使用者の特殊訓練が必要であることから生じる。間違った使用又は装置の障害（たとえば、ソーダ石灰を使い切る又はソーダ石灰が湿っている）が、二酸化炭素含有量の増加をもたらし、したがってたとえば二酸化炭素中毒などの事故につながることがある。
【００１２】
開回路系の使用の持続時間を延長するために、特許文献１では、吸入された空気を呼吸ガス・リザーバに吐き出し、次いで、この空気を再度吸い込むことがすでに提唱されている。次に、開放系における再呼吸の背景について、ダイビング用途及び呼吸用保護具の用途によって説明する。
【００１３】
ダイビングでは、空気の組成は周囲圧力の増加とともに変化しないので、窒素（ＦＮ２＝０．７９１）、酸素（ＦＯ２＝０．２０９）、二酸化炭素（ＦＣＯ２＝０．０００３）並びに他のガス（貴ガス、微量ガス）の分圧濃度は一定を保つ。したがって、たとえば１０メートルの深度では、圧力が２倍になることによって、２倍の量の酸素が吸い込まれる。大気圧での１リットルは約１３０ｍｇのＯ２を含有し、圧力を２倍にすると（水深１０ｍでは）、同じリットルの空気はすでに２６０ｍｇのＯ２を含有する。しかしながら、圧力が高くなるにつれて、人間の身体が陸上（空気圧１００，０００パスカル（１バール））と同じレベルの活動で使用する酸素は多くならず、休息時の呼吸１回あたりのＯ２摂取量は約３０ｍｇであり、１００，０００パスカル（１バール）では、これは、約２４ｍｌのＯ２体積に相当し、２００，０００パスカル（２バール）の圧力では、これは、呼吸１回あたり約１２ｍｌの体積である。この結果、呼気のＯ２含有量（分圧濃度）は約１９体積％（ＦＯ２＝０．１９）となる。具体的には、呼気のＯ２含有量は、潜水深度により、水面の１６．６体積％から深度３０メートルの２０．５体積％まで変化する。いずれにしても、このＯ２含有量は、もう１回呼気を吸入することを可能にするのに十分である。
【００１４】
十分な酸素量よりもはるかに重要なのは、ＣＯ２濃度の増加である。１００，０００パスカル（１バール）の大気圧では、呼気は、４体積％をやや上回るＣＯ２含有量を有し、１０メートルの潜水深度では、わずか約２体積％のＣＯ２含有量を有する。呼気を再度吸入した場合、この吸気は、この増加したＣＯ２含有量をすでに有し、対応する呼気は、さらに高い含有量を有する。
【００１５】
毎日８時間労働する仕事場における最大許容濃度（ＭＡＣ：ｍａｘｉｍｕｍ  ａｌｌｏｗａｂｌｅ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は、ＣＯ２の場合は０．５体積％であり、短期曝露の場合、過剰係数は２、すなわち１体積％である。しかしながら、症状の発症を伴うＣＯ２の毒性は、８体積％で始まる。したがって、レジャー・ダイバーの場合は、上記のＭＡＣ値とは無関係であり、最大２体積％の平均ＣＯ２濃度が使用可能であり、これはダイビングの持続時間の倍増をもたらす。
【００１６】
再呼吸の原則は、呼吸用保護具の用途でも使用することができる。呼気は１７体積％の酸素を含有し、これは、呼気を再度吸入するのに十分である。「新鮮空気の吸入」と「再循環吸入」の組み合わせから、１９体積％の平均酸素含有量という結果になり、この含有量は機能障害を引き起こさない。
【００１７】
特許文献１による実施例では、装置は、貯蔵部から吸入された空気が呼吸ガス・リザーバに吐き出される第１の設定と呼吸ガス・リザーバ内の空気が再び吸い込まれる第２の設定に交互に切り換えられる。切り換えは容積依存的な様式で制御され、すなわち、定められた体積が呼吸ガス・リザーバに吐き出されるとすぐに、装置が第１の設定から第２の設定に切り換わる。これは、大半の呼吸の間に、第１に空気が貯蔵部容器から吸入され、次いで呼吸ガス・リザーバに吐き出され、次いで大半の呼吸の間に、空気が呼吸ガス・リザーバから吸入され、周囲に吐き出されることを意味する。しかしながら、これには一連の欠点が伴う。一方では、再呼吸比を変更することはできない、すなわち、空気は呼吸ガス・リザーバから一度しか再び吸い込むことができない。他方では、浮上中に呼吸ガス・リザーバ内のガスが膨張し、したがって、想定よりも長い期間にわたって再呼吸が行われる場合、ＣＯ２中毒のリスクがある。さらに、特許文献１による実施例では、いくつかの呼吸周期にわたって空気が呼吸ガス・リザーバに吐き出されると、比較的大きな体積のガスが呼吸ガス・リザーバに蓄積し、それがダイバーの浮力の増加をもたらす状況が発生する。対照的に、再呼吸中は、呼吸ガス・リザーバ内の体積が減少し、したがって、ダイバーは、レベルの一定の変化にさらされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】独国特許第１０２００５０２３３９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、自給式圧縮空気呼吸装置の使用の持続時間をさらに延長し、上記で説明した欠点を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的を達成するために、第１の態様によれば、本発明は、圧縮空気呼吸装置が、酸素を含む加圧ガス混合物用の貯蔵タンクと、この貯蔵タンクに接続され、任意選択で貯蔵タンクとの間に圧力調整器を有する呼吸調整器と、マウスピースとを有する、方法を提供し、
ａ）貯蔵タンクからのガス混合物の吸入ステップと、
ｂ）呼吸ガス・リザーバへのガス混合物の吐出ステップと、
ｃ）呼吸ガス・リザーバからのガス混合物の吸入ステップと、
ｄ１）呼吸ガス・リザーバへのガス混合物の吐出ステップ、又は
ｄ２）周囲へのガス混合物の吐出ステップ
が直接、次々に実行される。
【００２１】
したがって、単回の呼吸の空気のみが常に呼吸ガス・リザーバに吐き出され、その後で呼吸ガス・リザーバから再び吸い込まれることが不可欠である。この方法によって、すべての呼吸が正確に定められた比で再び吸い込まれることが可能であり、それによって、この比は、１：１（すなわち、各呼吸が再び１回吸い込まれる）であってもよいし、２：１（各呼吸が再び２回吸い込まれる）であってもよいし、そのあらゆる整数倍（３：１、４：１・・・）であってもよい。
【００２２】
吐出は呼吸ガス・リザーバ又は周囲のどちらかに吐き出されるので、複雑な閉回路系の欠点は回避される。より具体的には、呼気は新鮮なガス混合物と混合されず、したがって、定められた量の酸素が常に利用可能である。
【００２３】
各呼吸の好ましくは提供された単回の再呼吸の場合、交互に、１回の呼吸周期がステップａ）及びｂ）により生じ、１回の呼吸周期がステップｃ）及びｄ２）により生じる。
【００２４】
各呼吸の複数の単回再呼吸にわたって、好ましくは、ステップａ）及びｂ）による１回の呼吸周期の後で、ステップｃ）及びｄ１）による少なくとも１回の呼吸周期が生じ、次いで最後に、ステップｃ）及びｄ２）による１回の呼吸周期が生じることが実現される。新鮮空気の１回の呼吸の呼吸用空気が最初に呼吸ガス・リザーバに吐き出され、その後、この空気が呼吸ガス・リザーバから再び吸い込まれ、呼吸ガス・リザーバに吐き戻され、次いで、再度吸い込まれる。最後に、再び吸い込まれた空気が周囲に吐き出され、その後で、プロセス全体が、貯蔵タンクからの新鮮空気の１回の呼吸の吸入とともに再度始まる。
【００２５】
好ましくは、１：２、１：３、又は１：４というステップａ）及びｂ）による前記呼吸周期とステップｃ）及びｄ１）による呼吸周期の数の比が選択される。
【００２６】
好ましくは、前記前述の比、すなわちステップｃ）及びｄ１）による連続した呼吸周期の数が、少なくとも１つの環境要因、より具体的には周囲圧力に応じて選択される。周囲圧力が高いほど、許容可能なＯ２含有量を下回る又は許容可能なＣＯ２含有量を超える危険を冒さずに空気を呼吸ガス・リザーバから再び吸い込み可能であることが多くなる。
【００２７】
さらに、好ましくは、吐出時に、マウスピースが、切り換えデバイスを用いて、任意選択で呼吸ガス・リザーバ又は周囲のどちらかに接続され、それによって、切り換えデバイスは呼気流又は吸気流によって動作させられることが実現される。切り換えデバイスは、たとえば、呼吸ガス流、この呼吸ガス流によって生成される動的圧力、差圧、又は負圧によって動作可能である。
【００２８】
再呼吸を繰り返す可能性があるために、ガス混合物に含まれる酸素は最適に使用され、使用の持続時間はかなり延長することができる。
【００２９】
前述の目的を達成するために、第２の態様によれば、本発明は、弁デバイスと呼吸ガス・リザーバとを備え、弁デバイスは、マウスピースに接続するための少なくとも１つの吐出接続部又は吸入接続部と、呼吸調整器接続部と、吐出用開口とを有し、少なくとも１つの接続ラインを介して呼吸ガス・リザーバと接続され、弁デバイスが、弁を第１の位置と第２の位置の間で呼吸依存的な様式で切り換えるために切り換えデバイスと相互作用することを特徴とし、第１の段階では、吐出／吸入接続部は吸入のために呼吸調整器接続部に、及び吐出のために呼吸ガス・リザーバと接続され、第２の位置では、吐出／吸入接続部は、吸入のために呼吸ガス・リザーバに、及び吐出のために吐出用開口と接続される、構成を提供する。そのような構成により、本発明による方法は容易に実施することができる。マウスピースの代わりに、本発明による弁デバイスは、既存の圧縮空気呼吸装置の呼吸調整器に容易に接続することができ、したがって、既存のシステムを簡単にアップグレードすることができる。
【００３０】
本発明による呼吸ガス・リザーバは、好ましくは可撓性バッグを含み、この可撓性バッグは、空の状態では完全につぶれ、呼気で満たされることによって膨らむ。より具体的には、このバッグは、耐磨耗性で水及び空気を通さない材料で作製された保護被覆物（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｍａｎｔｌｅ）を備える。
【００３１】
弁デバイスは、１つの接続ラインのみを介して呼吸ガス・リザーバに接続することができるが、これは、吸入時及び吐出時に空気が別個の接続ラインを介して流れる場合に有利である。この実施例に関連するのは、弁デバイスが、第１の接続ラインを介して、及び第１の接続ラインと平行な第２の接続ラインを介して、呼吸ガス・リザーバと接続され、第１の位置では、吐出／吸入接続部は、吸入のために呼吸調整器接続部に、及び吐出のために第１の接続ラインを介して呼吸ガス・リザーバと接続され、第２の位置では、吐出／吸入接続部は、吸入のために第２の接続ラインを介して呼吸ガス・リザーバに、及び吐出のために吐出用開口と接続される。吸入及び吐出プロセスのために２つの別個の接続ラインを設けることによって、第１の接続ラインにソーダ石灰フィルタが配置される好ましい一実施例が可能になる。このようにして、吐出時に生成される二酸化炭素は、再呼吸の前に科学的に除去することができる。
【００３２】
これは、安全弁が第１の接続ラインに接続される場合にも有利である。
【００３３】
吐出／吸入接続部は、１つの単一接続部又は別個の吸入接続部として設計することができ、別個の吐出接続部を設けることができる。
【００３４】
好ましくは、デバイスは、切り換えデバイスが正確に１回の呼吸の間に弁デバイスを第１の位置に保ち、その呼吸の後で第２の位置に切り換え、少なくとも１回のさらなる呼吸にわたって弁デバイスを第２の位置に保つために設計されるようにさらに開発される。
【００３５】
各呼吸の単回の再呼吸の間、切り換えデバイスは、好ましくは、弁デバイスがあらゆる第２の吐出を呼吸ガス・リザーバに方向転換し、あらゆる第２の吸入のために呼吸ガス・リザーバから空気を取り込むように、各呼吸時に弁デバイスを切り換えるために設計される。
【００３６】
呼吸の複数の再呼吸を達成するために、切り換えデバイスは、好ましくは、１：２、１：３、及び／又は１：４の呼吸比で弁デバイスを切り換えるように設計される。より具体的には、これは、呼吸比が調整可能である場合に有利である。それを行う際、呼吸比は、手動で、又は自動的に、調整することができる。後者の場合、呼吸比が環境パラメータの関数として設定されるように切り換えデバイスと相互作用する、環境パラメータ用のセンサが設けられる。
【００３７】
弁デバイスの信頼性の高い自動切り換えを保証するために、好ましくは、切り換えデバイスが、呼気流又は吸気流によって動作させられるスイッチング要素を有することが実現される。たとえば、このスイッチング要素は弁フラップによって動作可能であり、この弁フラップに吐出流が作用し、それにより弁フラップが調整され、スイッチング要素と積極的又は非積極的に相互作用する。
【００３８】
呼気流又は吸気流を介しての切り換えデバイスの動作によって、この呼吸が非常に深いか非常に浅いかに関係なく、正確で呼吸依存的な切り換えが可能になる。
【００３９】
ここで、スイッチング要素は、たとえば、呼吸ガス流、呼吸ガス流によって引き起こされる動的圧力、差圧、又は負圧によって動作させられるために設計することができる。
【００４０】
一般に、第１の位置と第２の位置で交互に切り換えることは、任意の様式で、たとえば、機械的に、電気機械的に、電気的に、空気作用により、又は水圧で、又はこれらの任意の組み合わせで、行うことができる。
【００４１】
構造的に特に単純な方法では、弁デバイスは、ハウジング内で回転するように配置された回転ピストンを備えることができる。好ましくは、切り換えデバイスは、第１の位置から第２の位置への切り換え時に回転ピストンが９０°の角度回転するように回転ピストンと相互作用する。より具体的には、回転ピストンが、第１の位置にある吸入／吐出接続部を第１の接続ラインを介して呼吸ガス・リザーバに接続し、第２の位置にある吸入／吐出接続部を第２の接続ラインを介して呼吸ガス・リザーバに接続するために、貫通孔を有することが実現可能である。
【００４２】
すでに言及したように、ダイビングの持続時間をさらに延長するための、本発明によるデバイスは、再呼吸率が潜水深度の関数として増加するように設計することができる。したがって、０ｍから１０ｍの間では、再呼吸は行うことができず、１０ｍから２０ｍの間では、あらゆる呼吸は再び１回吸い込まれ（１：１）、２０ｍから３０ｍの間では２回吸い込まれ（２：１）、以下同様である。ソーダ石灰フィルタも使用される場合、単回の再呼吸が０ｍから１０ｍの間ですでに開始可能であり、カスケードは、より低い深度へシフトされる。これらの関係を次の表に示す。
【００４３】
【表１】
2015536859.tif 000003
【００４４】
呼吸ガス・リザーバ内の追加設計要素により、０ｍから１０ｍの間の範囲内の再循環部分を安全な範囲に減少してもよいし、再呼吸を中断してもよい。減少は、たとえば、潜水深度の関数として行うことができ、それによって、閉鎖したバルーンが呼吸ガス・リザーバに統合される。水面では、バルーンの体積は、呼吸ガス容器の容積を部分的又は完全に満たし、外圧（＝潜水深度）が増加するにつれて、バルーンの体積が減少し、それによって、呼吸ガス・リザーバの使用可能な容積が増加し、再呼吸の程度も増加する。
【００４５】
本発明のさらなる態様によれば、酸素を含む加圧ガス混合物用の貯蔵タンクと、この貯蔵タンクに接続された呼吸調整器であって、任意選択で貯蔵タンクと呼吸調整器の間に圧力調整器を挿入することができる、呼吸調整器と、マウスピースとを備え、さらに、請求項６から１８までのいずれか一項に記載の、上記で説明した本発明による装置が設けられ、吐出／吸入接続部がマウスピースと接続され、呼吸調整器接続部が呼吸調整器と接続される、自給式圧縮空気呼吸装置が提供される。請求項６から１８までのいずれか一項に記載の呼吸調整器及びレブリーザは、別個の構成要素から作製されてもよいし、単一のユニットに統合されてもよい。
【００４６】
本発明について、図面に概略的に示される実施例の実例を用いて、以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による圧縮空気呼吸装置の原理の図である。
【図２】呼吸装置の機能計画を示す図である。
【図３】弁デバイス及び呼吸ガス・リザーバの３次元図である。
【図４】吸入中の弁デバイスの第１の図である。
【図５】吸入中の弁デバイスの第２の図である。
【図６】呼吸ガス・リザーバへの吐き出し中の弁デバイスの第１の図である。
【図７】呼吸ガス・リザーバへの吐き出し中の弁デバイスの第２の図である。
【図８】呼吸ガス・リザーバから再呼吸中の弁デバイスの第１の図である。
【図９】呼吸ガス・リザーバから再呼吸中の弁デバイスの第２の図である。
【図１０】周囲への吐き出し中の弁デバイスの第１の図である。
【図１１】周囲への吐き出し中の弁デバイスの第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１の原理を示す図では、使用の持続時間を延長するための本発明によるデバイスに取り付けられた従来の圧縮空気呼吸装置すなわちＳＣＢＡ装置が示されている。このシステムは、圧縮空気シリンダとして設計された圧縮空気用貯蔵タンク１を備え、貯蔵タンク１には、圧力調整器２が接続される。中圧チューブ３を介して圧力調整器２に接続されるのは、呼吸調整器４である。マウスピースの代わりに、弁デバイス５が呼吸調整器に接続される。弁デバイス５は、マウスピース６と吐出用開口７を接続するための吐出／吸入接続部１５を有する。弁デバイス５はまた、接続ライン８を介して呼吸ガス・リザーバ９に接続され、接続ライン８は、ソーダ石灰フィルタ１０を備えることができる。安全弁１１も接続ライン８に接続される。呼吸ガス・リザーバ９は、保護被覆物１２によって囲まれる。
【００４９】
次に、図１に示されているシステムの機能について、図２による機能計画を用いて説明する。新鮮空気は、概略的に示されている肺１３に吸入されるとき、貯蔵タンク１から圧力調整器２、中圧ライン３、呼吸調整器４、弁デバイス５、及びマウスピース６を介して吸い込まれる。この間、弁デバイス５は、貯蔵タンク１から来る空気が弁デバイス５の呼吸調整器接続部１４を介して吸入ライン１６に直接流れ、吸入ライン１６に接続されたマウスピース６を介して肺１３に流れ込むように切り換えられる。次の吐出中に、空気は、マウスピース６を介して弁デバイス５に流れ込み、概略的に示されているスイッチング要素１７を動作させる制御弁又は弁フラップ１６に作用するように方向づけられる。図２に示される切り換え弁１８の位置では、吐出流は、接続ライン８及びソーダ石灰フィルタ１０を介して呼吸ガス・リザーバ９に入る。吐出が終了するとすぐに、制御弁１６のリセットによってスイッチング要素１７が動作し、その結果、切り換え弁１８が、図２に示される第１の位置から第２の位置に移動する。この第２の位置では、吸入接続部１５は、次に、切り換え弁１８を介して呼吸ガス・リザーバ９に接続され、したがって、呼吸ガス・リザーバ９に存在する空気を肺１３に再び吸い込むことができる。続く吐出中に、肺１３からの空気は、吐出接続部１５及び切り換え弁１８を介して吐出用開口７に流れ、それにより、周囲に流れ込む。そうする際、呼気流は制御弁１６に作用し、吐出を終了するとき、制御弁１６は、切り換え弁ｌ８が第２の位置から図２に示される第１の位置に戻るようにスイッチング要素ｌ７と相互作用し、したがって、以後の吸入時に、新鮮空気を貯蔵タンク１から再度吸入することができる。
【００５０】
図３に示されているのは、弁デバイス５と呼吸調整器４、ソーダ石灰容器１０、及び呼吸ガス・リザーバ９の好ましい一実施例である。弁デバイス５は、呼吸調整器４を接続するための呼吸調整器接続部１４を有する。マウスピース（図示せず）を接続するための吐出／吸入接続部は１５により示されている。吐出用開口７は、シャッター弁として設計される。図３に示される実施例の実例では、弁デバイス５は、第１の接続ライン２２を介して、及び概略的に示されている第２の接続ライン２１を介して、呼吸ガス・リザーバ９に接続される。この目的のために、弁デバイス５は、第２の接続ライン２１用の接続部１９と、第１の接続ライン２２用の接続部２０とを有する。第１の接続ライン２２は、ソーダ石灰フィルタ１０を備え、第２の接続ライン２１と平行に配置される。より良い概要のために、以下の図４から図１１では、弁デバイス５のみを示し、空気流の進路をより良く示すために、ハウジングは一部省略されている。
【００５１】
図４及び図５は、貯蔵タンク１から肺１３への新鮮空気の吸入を示す。新鮮空気は、呼吸調整器接続部１４を介して弁デバイス５に流れ込み、弁デバイス５で、破線によって示される中空空間を介して、吸入／吐出接続部１５に導かれる。図５は、スライダ１７の形をしたスイッチング要素と相互作用する制御弁／制御フラップ１６を示す。スライダ１７は、その自由端に、図５に示される位置が第１のスイッチング・ピン２４と係合するフック状突出部２３を備える。スイッチング・ピン２４は、回転ピストン２５の面に配置される。回転ピストン２５の機能について、以下の図を用いてより詳細に説明する。
【００５２】
図６及び図７は、肺１３から第１の接続ライン２０を介して呼吸ガス・リザーバ９への空気の吐出を示す。呼気は、吐出／吸入接続部１５を介して弁デバイス５に入り、それにより制御弁／弁フラップ１６に圧力を印加し、弁フラップ１６は、枢動軸２６のまわりで枢動するように支承される。次いで、空気は、回転ピストン２５の中に形成された貫通孔（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｈｏｌｅ）２７を介し、接続部２０を介して第１の接続ライン２２に流れ込む。図７では、弁フラップ１６にかかる圧力により、スライダ１７が矢印２８の方向に動かされることがわかる。吐出風胴が開き、したがって呼気が弁フラップ１６を流れることは、フック状突出部２３がスイッチング・ピン２９を通過した後でのみ可能である。吐出が終了するとすぐに、弁フラップ１６は、たとえばバネ力によって弁フラップ１６の元の位置に戻り、その結果、スライダ１７は、フック状突出部２３と一緒に、図９に示される位置に引き戻され、フック状突出部２３は、復帰運動中に第２のスイッチング・ピン２９を捕らえて自分と一緒に運び、その結果、回転ピストン２５は、図８及び図９に示される位置に着くために、約９０°回転させられる。
【００５３】
この位置では、以後の再呼吸中に、呼吸ガス・リザーバ９からの空気は、図８に示されていない接続部１９を介して弁デバイス５に入り、回転ピストン２５の貫通孔２７を通り、ハウジングの中空空間を介して吸入／吐出接続部１５上に流れる。
【００５４】
以後の吐出（図１０及び図１１）中に、空気は、吸入／吐出接続部１５を介して弁デバイス５に入り、弁板１６を押して、回転ピストン２５の斜面で吐出用開口７（シャッター弁）へと方向変換され、この吐出用開口７を介して弁デバイス５を出る。弁板１６にかかる圧力によって、矢印２８の方向へのスライダ１７の変位が引き起こされ、したがって、吐出の後でフック状突出部２３が弁板１６の復帰運動中に引き戻され、それにより、回転ピストン２５上の第３の制御ピン３０と係合し、これに沿って運ばれ、その結果、回転ピストンが再び約９０°回転して、図４及び図５に示される位置に着く。この位置では、次に、周期全体は始めから始まることができ、図４及び図５に示されるように、新鮮空気を貯蔵タンク１から弁デバイス５を介して吸入することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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