(57)【要約】  着用者の顔面に隣接する濾過空気容量部を画定し、かつ少なくとも１つの呼気を備える、個人保護呼吸器具に接続するための、排気装置であって、この装置は、少なくとも１つの呼気弁と流体連通する、送風機を備え、この送風機は、着用者の呼吸周期に応じて、少なくとも１つの呼気弁を通じて着用者の呼気の実質的な部分を引き出し、着用者の呼吸周期に応じて、この送風機は、着用者の呼息の全体にわたって、又はその実質的な期間の全体にわたって動作し、着用者の吸息の全体にわたって、又はその実質的な期間の全体にわたって動作しない。
2018531633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着用者の顔面に隣接する濾過空気容量部を画定し、かつ少なくとも１つの呼気を備える、個人保護呼吸器具に接続するための排気装置であって、
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、前記着用者の呼吸周期に応じて、前記少なくとも１つの呼気弁を通じて前記着用者の呼気の実質的な部分を引き出し、
前記着用者の呼吸周期に応じて、前記送風機が、前記着用者の呼息の全体にわたって、又は前記着用者の呼息の実質的な期間の全体にわたって動作し、前記着用者の吸息の全体にわたって、又は前記着用者の吸息の実質的な期間の全体にわたって動作しない、排気装置。
【請求項２】
コントローラと、
前記着用者の呼吸周期によって発生する圧力を感知し、前記圧力の指標となる圧力信号を前記コントローラに送信するための圧力センサと、を更に備え、
前記コントローラが、前記圧力センサ及び前記送風機と通信し、
前記コントローラが、前記圧力信号に応じて前記送風機を動作させる、請求項１に記載の排気装置。
【請求項３】
前記圧力が、前記個人保護呼吸器具の濾過空気容量部内で感知される、請求項２に記載の排気装置。
【請求項４】
前記圧力が、前記呼気弁の下流で、又は前記吸気弁の上流で感知される、請求項２に記載の排気装置。
【請求項５】
前記コントローラが、前記圧力センサによって感知された前記圧力が第１の所定の圧力に達する場合に、前記送風機を始動させる、請求項２〜４のいずれか一項に記載の排気装置。
【請求項６】
前記コントローラが、前記圧力センサによって感知された前記圧力が第２の所定の圧力を下回る場合に、前記送風機を停止させる、請求項２〜５のいずれか一項に記載の排気装置。
【請求項７】
前記第１の所定の圧力及び前記第２の所定の圧力が、共通の所定の圧力である、請求項５及び６に記載の排気装置。
【請求項８】
前記共通の所定の圧力が、実質的に周囲圧力であることにより、前記コントローラが、実質的に前記着用者の呼息の開始時に、前記送風機を始動させ、実質的に前記着用者の呼息の終了時に、前記送風機を停止させる、請求項７に記載の排気装置。
【請求項９】
前記共通の所定の圧力が、周囲圧力よりも高いことにより、前記コントローラが、前記着用者の呼息の開始の一瞬後に、前記送風機を始動させ、前記着用者の呼息の終了の一瞬前に、前記送風機を停止させる、請求項７に記載の排気装置。
【請求項１０】
前記共通の所定の圧力が、周囲圧力よりも低いことにより、前記コントローラが、前記着用者の呼息の開始の一瞬前に、前記送風機を始動させ、前記着用者の呼息の終了の一瞬後に、前記送風機を停止させる、請求項７に記載の排気装置。
【請求項１１】
前記第１の所定の圧力が、前記第２の所定の圧力よりも高いことにより、前記コントローラが、前記着用者の呼息の開始の一瞬後に、前記送風機を始動させ、前記着用者の呼息の終了の一瞬後に、前記送風機を停止させる、請求項５及び６に記載の排気装置。
【請求項１２】
前記第２の所定の圧力が、前記第１の所定の圧力よりも高いことにより、前記コントローラが、前記着用者の呼息の開始の一瞬前に、前記送風機を始動させ、前記着用者の呼息の終了の一瞬前に、前記送風機を停止させる、請求項５及び６に記載の排気装置。
【請求項１３】
前記送風機が、入口、モータ、ファン、及び出口を更に備える、請求項１に記載の排気装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの呼気弁に前記送風機を解除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。
【請求項１５】
前記排気装置が、上方に延びる部分及び後方に延びる部分を含む、略Ｌ字の形状である、請求項１に記載の排気装置。
【請求項１６】
前記後方に延びる部分が、前記送風機に電力供給するためのバッテリを収容する、請求項１５に記載の排気装置。
【請求項１７】
前記個人保護呼吸器具が、使い捨て型、再使用可能型、半面式、全面式、微粒子、ガス、及び蒸気用、並びにタイトフィットフード型の呼吸マスクからなる群から選択される、請求項１に記載の排気装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の排気装置の制御方法であって、
所定の圧力を設定するステップと、
前記圧力センサによって感知された前記圧力が、前記所定の圧力に達する場合に、前記送風機を始動させるステップと、
前記圧力センサによって感知された前記圧力が、前記所定の圧力を下回る場合に、前記送風機を停止させるステップと、を含む、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個人保護呼吸器具用の排気装置に関し、特に、限定するものではないが、陰圧式呼吸マスクに関する。詳細には、本発明は、個人保護呼吸器具に、恒久的又は解除可能に接続することが可能な、電動排気装置に関する。使用時に、この電動排気装置は、陰圧式呼吸マスクの内側に蓄積される場合が多い、熱く湿った空気を除去することにより、着用者の快適性が著しく改善及び向上すると共に、フィルタ寿命が最大化され、呼吸努力が最小限に抑えられる。
【背景技術】
【０００２】
陰圧式呼吸マスクは、当該技術分野において周知である。このタイプの呼吸マスクでは、着用者の呼吸活動によって、その呼吸マスクの内側と着用者の顔面との間の閉鎖空間内に、濾過システムを通って、濾過された空気が引き込まれる。着用者が息を吸うと、呼吸マスク内に陰圧が生じ、濾過システムを通って空気が引き込まれる。着用者が息を吐き出すと、消耗された空気が、呼気弁を通って、及び／又は濾過システムを逆に通って、その呼吸マスクから出て行く。
【０００３】
陰圧式呼吸マスクは、多種多様な構成で利用可能であり、多種多様な利益をもたらすものであるが、それらは全て、呼吸マスクの内側で往々にして生じ得る、熱及び湿気の不快な蓄積という、１つの大きな欠点を有する。この熱及び湿気の蓄積は、呼吸マスクと着用者の顔面との間に作り出された空洞部内に、着用者の呼気が捕捉されることによって引き起こされる。着用者が、より激しく作業するほど、及び／又は、その呼吸マスク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大し得る。
【０００４】
この陰圧式呼吸マスクの内側での熱及び湿気の蓄積の問題を解消するために、若しくは少なくとも最小限に抑えるために、先行技術において多種多様な解決策が提案されてきた。例えば、呼気弁を追加して、これらの呼気弁の動作を最適化することである。低圧力損失のフィルタ及び濾材の設計並びに最適化もまた、この問題を軽減するために、並びに／あるいは、フィルタの表面積及びフィルタ材料の圧力損失を制御することによって、提案されてきた。先行技術における別の解決策は、湿気を吸収するためのパッドを含めることである。
【０００５】
国際公開第２０１４／０８１７８８号では、呼吸マスクが、呼気弁と流体連通する送風機を有し、この送風機が、その弁を通じて着用者の呼気を引き出すように動作可能な、更なる解決策が提示されている。この解決策は、利点を提示するものであるが、その送風機が、呼気弁に恒常的な陰圧を加えるという欠点もまた有する。このことにより、吸息努力の増大が引き起こされる恐れがあり、また、フィルタを通過する空気の流れが増大する結果として、フィルタ寿命の低下が引き起こされる恐れがある。
【０００６】
それゆえ、本発明の目的は、フィルタ寿命を過度に低下させることなく、又は吸息努力を過度に増大させることもなく、先行技術の器具の冷却効果に改善を加えることである。
【０００７】
したがって、本発明の第１の態様は、着用者の顔面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ための、排気装置を提供することであり、この装置は、
少なくとも１つの呼気弁と流体連通する、送風機を備え、この送風機は、着用者の呼吸周期に応じて、少なくとも１つの呼気弁を通じて着用者の呼気の実質的な部分を引き出し、
着用者の呼吸周期に応じて、この送風機は、着用者の呼息の全体にわたって、又はその実質的な期間の全体にわたって動作し、着用者の吸息の全体にわたって、又はその実質的な期間の全体にわたって動作しない。
【０００８】
着用者の呼吸周期の呼息部分（又は、その実質的な部分）の間にのみ、実質的に送風機を動作させることにより、以下のように、本発明に著しい利点がもたらされる。
【０００９】
第１に、フィルタを通じて引き込まれる空気量が低減される。先行技術の器具では、吸息の間に濾材を通って引き込まれる空気量は、送風機の作用下で増大していたが、これは、肺及び送風機の双方が、そのフィルタを通じて空気を引き込んでいるためであった。本発明では、このことは当てはまらない。このことにより、濾材に対する負荷が低減されるため、所定の負荷の下でフィルタの寿命が増大する。
【００１０】
第２に、送風機によって消費される電力は、呼息の間にのみ、又は実質的に呼息の間にのみ動作することによって、著しく低減される。このことは、同様に、所定の動作寿命に関するバッテリのサイズを低減するものであり、それにより、器具の重量が低減される。重量の低減は、その呼吸マスクの知覚される快適性の改善をもたらす。
【００１１】
第３に、着用者は、吸息が肺腔への空気の送達を開始する前に、もはや、送風機によって生じる圧力損失を克服する必要がないため、着用者の吸息努力が低減される。このことは、同様に、着用者に対する呼吸負荷の低減を通じて、その呼吸マスク内の温度及び湿度を低減することを更に支援するものである。
【００１２】
好ましくは、この排気装置は、
コントローラと、
着用者の呼吸周期によって発生する圧力を感知し、その圧力の指標となる圧力信号をコントローラに送信するための、圧力センサとを更に備え、
コントローラは、圧力センサ及び送風機と通信し、
コントローラは、圧力信号に応じて送風機を動作させる。
【００１３】
好ましくは、圧力は、個人保護呼吸器具の濾過空気容量部内で感知される。
【００１４】
あるいは、圧力は、呼気弁の下流で感知される。
【００１５】
あるいは、圧力は、吸気弁の上流で感知される。
【００１６】
好ましくは、コントローラは、圧力センサによって感知された圧力が第１の所定の圧力に達する場合に、送風機を始動させる。
【００１７】
好ましくは、コントローラは、圧力センサによって感知された圧力が第２の所定の圧力を下回る場合に、送風機を停止させる。
【００１８】
好ましくは、第１の所定の圧力及び第２の所定の圧力は、共通の所定の圧力である。
【００１９】
好ましくは、この共通の所定の圧力が、実質的に周囲圧力であることにより、コントローラは、実質的に着用者の呼息の開始時に、送風機を始動させ、実質的に着用者の呼息の終了時に、送風機を停止させる。
【００２０】
あるいは、この共通の所定の圧力が、周囲圧力よりも高いことにより、コントローラは、着用者の呼息の開始の一瞬後に、送風機を始動させ、着用者の呼息の終了の一瞬前に、送風機を停止させる。
【００２１】
あるいは、この共通の所定の圧力が、周囲圧力よりも低いことにより、コントローラは、着用者の呼息の開始の一瞬前に、送風機を始動させ、着用者の呼息の終了の一瞬後に、送風機を停止させる。
【００２２】
あるいは、第１の所定の圧力が、第２の所定の圧力よりも高いことにより、コントローラは、着用者の呼息の開始の一瞬後に、送風機を始動させ、着用者の呼息の終了の一瞬後に、送風機を停止させる。
【００２３】
あるいは、第２の所定の圧力が、第１の所定の圧力よりも高いことにより、コントローラは、着用者の呼息の開始の一瞬前に、送風機を始動させ、着用者の呼息の終了の一瞬前に、送風機を停止させる。
【００２４】
好ましくは、送風機は、入口、モータ、ファン、及び出口を更に備える。
【００２５】
好ましくは、この排気装置は、少なくとも１つの呼気弁に送風機を解除可能に接続するための、取り付け手段を更に備える。
【００２６】
好ましくは、この排気装置は、上方に延びる部分及び後方に延びる部分を含む、略Ｌ字の形状である。
【００２７】
好ましくは、後方に延びる部分は、送風機に電力供給するためのバッテリを収容する。
【００２８】
好ましくは、この個人保護呼吸器具は、使い捨て型、再使用可能型、半面式、全面式、微粒子、ガス、及び蒸気用、並びにタイトフィットフード型の呼吸マスクからなる群から選択される。
【００２９】
本発明の第２の態様は、先行の請求項のいずれかの排気装置の制御方法を提供するものであり、この方法は、
所定の圧力を設定するステップと、
圧力センサによって感知された圧力が、その所定の圧力に達する場合に、送風機を始動させるステップと、
圧力センサによって感知された圧力が、その所定の圧力を下回る場合に、送風機を停止させるステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
ここで、単なる例として、かつ以下の添付図面を参照して、本発明を説明するものとする。
【図１Ａ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図１Ｂ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図１Ｃ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図１Ｃ−ｄａｓｈ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図１Ｄ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図１Ｄ−ｄａｓｈ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図１Ｅ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図１Ｅ−ｄａｓｈ】個人保護呼吸器具に接続するための、本発明による排気装置の分解組立前側斜視図である。
【図２】個人保護呼吸器具２に接続された、図１の排気装置の前側斜視図である。
【図３】図１の排気装置の前側斜視図である。
【図４】図１の排気装置の後側斜視図である。
【図５】図１の個人保護呼吸器具に接続された、図１の排気装置の正面図である。
【図６】図５の破線ＶＩ−ＶＩに沿った、図１の排気装置の断面後側図である。
【図７】図５の破線ＶＩ−ＶＩに沿った、図１の個人保護呼吸器具に接続された図１の排気装置の断面後側図である。
【図８Ａ】国際公開第２０１４／０８１７８８号の先行技術の器具の、圧力特性及び流量特性を示す図表である。
【図８Ｂ】国際公開第２０１４／０８１７８８号の先行技術の器具の、圧力特性及び流量特性を示す図表である。
【図９】本発明の排気装置の、圧力特性及び流量特性を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、全般的に１０で示される、本発明による排気装置の分解組立図である。装置１０は、この後に更に詳細に説明されるように、恒久的方式で、又は解除可能な方式で、個人保護呼吸器具１２０に接続若しくは他の方式で係合させることが可能である。
【００３２】
図１、図２、図５、及び図７に示される呼吸マスク１２０は、３Ｍ（商標）７５００シリーズのガス、蒸気、及び微粒子用呼吸マスクを示すものであるが、本発明の排気装置１０は、任意の陰圧式呼吸器具１２０と共に利用することができる。当業者には、本明細書で互換的に使用される、用語「呼吸マスク」又は「呼吸用マスク」とは、有害な物質、粒子、蒸気、又は有毒ガスの吸入を防止するために着用される、呼吸器具を意味することが意図される点が、理解されるであろう。用語「陰圧式呼吸用マスク」とは、着用者が息を吸い込むと、そのマスクの内側の空気圧が周囲の空気圧よりも低くなる、任意の呼吸マスクを含むことが意図される。
【００３３】
本明細書で説明されるような陰圧式呼吸用マスク１２０は、着用者１００の顔面に、実質的な封止構成で適合することにより、着用者１００によって吸入及び吐き出される空気を、その呼吸マスク又は呼気弁のフィルタ本体若しくはフィルタ部分に通過させることが意図されている、任意の形態の呼吸マスクを意味するように使用される。陰圧式呼吸用マスク１２０は、懸念される危険に応じて、全面式面体又は半面式面体のマスクとすることができる。その場合も同様に、これらのマスクは、着用者によって吸入された空気から、汚染物質、粒子、ガス、及び蒸気が吸入されることを防止する、フィルタを利用するものである。このタイプの呼吸マスクの、いくつかの一般的な例は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ所在）によって製造されており、再使用可能型呼吸マスク、又はタイトフィットフード式面体呼吸マスクの、３Ｍ（商標）４０００、６０００、及び６５００シリーズが含まれる。
【００３４】
カップ形状及び平坦折り畳み式の製品の、３Ｍ（商標）８０００及び９０００シリーズなどの、使い捨て型呼吸マスクは、着用者が息を吸う際に空気流から微粒子及びミストを除去する濾材を用いた、軽量な一体型呼吸マスクである。そのユニット全体が、汚染物質に応じて、ある程度の長い期間、又は単回の使用若しくは単回のシフトの後に、廃棄されるように設計されている。３Ｍ（商標）４０００、６０００、及び６５００シリーズなどの濾過面体は、一般に再使用可能型の製品であり、交換可能なフィルタ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、半面式若しくは全面式の面体に確実に取り付けられ、この面体は、対応する数の吸気用の弁、及び通常は呼気用の１つの弁を、その面体内に組み込んでいる。
【００３５】
図１に示されている個人保護呼吸器具２０は、バヨネット接続を使用してフィルタを取り付けることが可能な、３Ｍ（商標）７５００半面式マスクである。
【００３６】
図１及び図２を参照すると、一対のフィルタカートリッジ（明瞭性のために示さず）が、対応の吸気ポート１２２で、呼吸用マスク１２０に取り付けられる。吸気ポート１２２のそれぞれは、着用者１００が息を吸う際に開放する、呼吸用マスク１２０の内側の対応の吸気弁１３６（図７に示される）を有する。顔面マスク１２０は、着用者１００が息を吐く際に開放する、一方向性呼気弁ダイヤフラム１３８（図７に示される）を備える、呼気弁１２６を有する。マスク１２０は、調節可能なストラップ１２８（図１及び図２にのみ示される）によって、着用者の頭部上の所定の位置に保持されている。
【００３７】
呼吸用マスク１２０は、着用者１００の口及び鼻を概ね取り囲む、形状適合性のガスケット又はシール１２４を有する。汚染物質の濾過を確実にするために、良好なシールが必要とされるため、先行技術における１つの欠点は、呼吸マスク１２０の内側での、熱及び湿気の不快な蓄積に、着用者１００が気付く場合がある点である。着用者１００が、より激しく作業するほど、及び／又は、呼吸マスク１２０を長期間にわたって着用するほど、熱及び湿気の蓄積が生じ得る。この熱及び湿気の蓄積は、呼吸マスク１２０と着用者１００の顔面との間に作り出された空洞部内に、呼気が捕捉されることによって引き起こされる。
【００３８】
図１及び図２に示されるように、また図３及び図４で更に詳細に示されるように、本発明は、略Ｌ字形状の形態を有するハウジング１６を有する、排気装置１０を定義するものである。排気装置１０は、入口１２（図４を参照）及び出口１４（図３を参照）を含む。出口１４は、ハウジング１６の側面に形成されている。入口１２と出口１４との間の、ハウジング１６の内側には、使用時に呼吸器具１２０から外に空気を引き出す、送風機１８が位置決めされている。送風機１８は、ファン２２を駆動するモータ２０を有する。モータ２０は、この後に図６を参照して更に詳細に説明される、バッテリ２５によって電力供給される。
【００３９】
装置１０は、入口１２、出口１４、及び送風機１８を収容する、全般的に２４で示される、上方に延びる区画を有する。装置１０は、バッテリ２５及びコントローラ２８（図６に示される）を収容する、全般的に２６で示される、後方に延びる区画を有する。後方に延びる区画２６内にバッテリ２５（器具１０の比較的重い構成要素）を位置決めすることにより、その器具の重心は、頭部の重心に最も近接して位置することが可能となる。このことにより、使用中にユーザ１００が自身の頭部を移動させる際の、その器具の慣性モーメントが最小限に抑えられることによって、この装置の快適性が改善される。
【００４０】
この装置を動作させるために、スイッチ機構１８が、着用者１００にアクセス可能である。スイッチ機構１８は、単純なオン／オフ動作モードを有し得るものであり、又は、着用者１００が、所望の送風機の速度を、またそれゆえ、冷却効果を、環境条件、着用者１００が取り組んでいる作業、及び着用者の個人的選択に基づいて最適化することができるような、可変調節を含み得る。あるいは、それらの設定は、ＵＳＢ接続ポート２３を介して、ＰＣ上の管理ソフトウェアに接続することによって、事前設定することもできる。接続ポート２３はまた、バッテリ２５用の充電ポートとしての機能も果たす。
【００４１】
使用時には、冷却効果は、排気装置１０によって以下のように達成される。着用者１００が息を吸い込むと、再使用可能型マスクの場合には、図１並びに図２に示されるようなフィルタカートリッジ及び入口ポート１２２を通じて、あるいは、使い捨て型マスクの場合には、例えば、その呼吸マスクのフィルタ部分又は濾過マスク本体を通じて、「より冷たい」周囲空気が呼吸用マスク２０内に引き込まれる。次いで、呼吸マスク１２０と着用者１００の顔面との間に作り出された空洞部内に、呼気が捕捉されることによって、熱及び湿気の蓄積が引き起こされる。動作されると、本発明の排気装置１０は、以下で説明されるように、呼息の間に、この暖かく湿った空気を、排気弁１２６を通じて引き出し、呼息の呼吸抵抗を低減する。このことにより、吸息に対して呼吸負担をかけることもなく、又はフィルタの寿命を低下させることもなく、着用者１００に対する顕著な冷却効果がもたらされる。
【００４２】
ここで図５を参照すると、呼吸マスク１２０に接続された、排気装置１０が示されている。この接続のための機構を、以下で更に詳細に説明するものとする。図５は、既知の設計のバヨネット嵌合部１３２を有するポート壁１３０によって画定された入口ポート１２２をより詳細に示す。バヨネット嵌合部１３２は、３Ｍ（商標）２０００、５０００、又は６０００シリーズのフィルタに接続するために設けられている。しかしながら、種々のタイプのフィルタを受け入れるために、ＤＩＮネジ式フィルタなどの、代替的取り付け機構を設けることもできる点が、理解されるであろう。更には、本発明から逸脱することなく、３Ｍ（商標）４０００シリーズの半面式マスクに即した、一体型カートリッジを提供することもできる。
【００４３】
排気装置１０の入口１２は、呼吸用マスク１２０上に位置する対応の排気弁１２６の形状及び寸法に、締り嵌めによって解除可能に接続するように成形されている。図５に関して本明細書で説明される排気装置１０は、締り嵌めによって接続するものであるが、例えば、ネジ山、スナップ嵌め係合、バヨネット、迅速解除機構などによる接続を含めた、排気弁１２６に対する任意の形態の解除可能な接続が可能であることが、当業者には理解されるであろう。上記のリストは、限定及び網羅することを決して意図するものではない。
【００４４】
上述の解除可能な接続の代替として、器具１０と呼吸用マスク１２０との直接的な永久接続を利用することが望ましい場合がある。そのような接続は、溶接、接着剤、又は、この後に更に詳細に説明されるような、ネジによる取り付けなどの他の既知の取り付け機構によるものとすることができる。
【００４５】
ここで図６及び図７を参照すると、排気装置１０の、上方に延びる区画２６内部に取り付けられた、モータ２０が示されている。モータ２０は、シャフト３０を駆動し、このシャフト３０は、同様にファン２２を駆動する。動作時には、ファン２２は、呼吸マスク１２０の濾過空気空洞部（図７の１４０で全般的に示される）から、弁１３８を通過させて空気を引き出し、出口１４に接続されているファンスクロール３２を通じて、その空気を排出する。この方式で、モータ２０の動作は、空洞部１４０から空気を引き出し、その空気を雰囲気に排出することが可能である。モータ２０は、後方に延びる区画２６内に位置するバッテリ２５によって、電力供給される。バッテリ２５の直上には、ＰＣＢ上のマイクロプロセッサの形態の、コントローラ２５が存在する。コントローラ２８は、着用者の呼吸周期に応じてモータ２０を制御するようにプログラムされている。
【００４６】
着用者の呼吸周期は、濾過空気空洞部１４０内の、濾過空気容量部の圧力を測定することによって検出される。このことは、呼吸マスク１２０内の圧力ポート１４２（図７を参照）を介して達成される。圧力ポート１４２は、器具１０内の圧力導管３４と流体連通している。この圧力導管は、コネクタ３６及び管３８によって画定されており、この管３８の２つの端部３８’、３８’’が、図６に示されている。コネクタ３６は、圧力ポート１４２と流体連通するオリフィス３７を有する。コネクタ３６は、コネクタ３６内の穴３９を貫通するネジ１４３（器具１２０の反対側の第２の対応するネジは、明瞭性のため、及び図７の断面図により、示されていない）の作用の下で、呼吸マスク１２０の前方面に対して封止している。ネジ１４３はまた、器具１２０に装置１０を機械的に取り付けるための、排気装置１０と呼吸マスク１２０との締り嵌めを補完する役割も果たす。管３８の第２の端部３８’’は、圧力を検出してコントローラ２８に信号を送信する、圧力トランスデューサ３９（図７にのみ示される）に接続されている。本出願の範囲内では、着用者の呼吸によって発生する圧力は、濾過空気容量部以外の位置で測定することも可能である点が想定される。例えば、この圧力は、呼気弁の下流で検出することが可能である。このことにより、コネクタ３６及び圧力ポート１４２、並びにそれらの封止境界面が不要となる。あるいは、この圧力は、吸気ポート１２２の、吸気弁の上流で感知することも可能である。
【００４７】
したがって、コントローラは、ファンが、本質的に着用者１００の呼息の間にのみ動作していることを確実にするために、継続的に空洞部１４０内の圧力を監視して、モータ２０を介して送風機１８を制御することが可能となる。ここで、この動作を更に詳細に説明する。
【００４８】
図８は、国際公開第２０１４／０８１７８８号の先行技術の器具における、濾過空気空洞部内の圧力、及び濾過空気空洞部を通過する流量の表示を示すものである。破線１５０は、この器具のスイッチがオフである場合の、マスクを通過する流量を表し、実線１５２は、マスク空洞部内の圧力を表す。この流量は、着用者が、吸息Ｂを通じて冷たい空気を吸い込み、呼息Ａを通じて熱い空気を吐き出すため、ゼロを中心として自然に波形をなす。器具のスイッチがオンである場合、この流量は、着用者が、呼吸需要に合致するために必要とされる空気量の呼吸を継続するため、変化することなく維持される。しかしながら、ファンは、吸息及び呼息の双方の全体にわたって、マスク内の陰圧を維持するように動作するため、圧力の線は、延長破線１５４まで降下する。このことは、吸息行程の間に、フィルタを通じて更に空気を引き込むことによってのみ、達成することができる。この更なる空気量は、斜線区域１５６に示される、更なる陰圧によって促されるものである。このフィルタを通過する更なる流量により、フィルタ寿命が制限される。更には、同じ流量を維持するべき場合には、更なる呼吸努力によって、この更なる陰圧を克服しなければならない。この更なる呼吸努力は、それ自体が呼吸負荷の増大を引き起こし、呼吸数の増大をもたらす恐れがある。
【００４９】
ここで図９を参照すると、この図表は、呼吸マスク１２０と共に使用されている本発明の排気装置１０の、濾過空気空洞部内の圧力、及び濾過空気空洞部を通過する流量の表示を示すものである。破線１５０は、この場合もまた、マスク１００を通過する流量を表し、実線１５８は、マスク空洞部１４０内の圧力を表す。中心線Ｘ−Ｘ左側では、排気装置１０のスイッチがオフにされており、右側では、スイッチがオンにされている。排気装置１０のスイッチがオフである場合、この圧力は、フィルタにわたる圧力損失からもたらされる、より大きい最大陰圧を受けて、ゼロを中心として波形をなす。装置のスイッチがオンである場合、この圧力の線は、着用者がフィルタを通じて吸息する際に、その最低点Ｚからゼロに向けて上昇する。着用者が、フィルタを通じて息を吸う際、コントローラ２８は、圧力導管３４を介して、空洞部１４０内の圧力の上昇を監視する。コントローラが、空洞部１４０内の所定の圧力、この場合にはＰ０（ゼロに等しい）を検出すると、コントローラ２８は、モータ２０を制御して、送風機１２を始動させる。このことは、着用者の呼吸を支援するために、空洞部１４０から空気を引き出すものである。送風機１２は、空洞部１４０内の圧力が所定のＰ０を下回るような時まで、動作を継続し、その時点で、コントローラはモータ２０を停止させる。
【００５０】
この呼息の支援の程度は、ＰＤによって示されるように、所定の圧力を低下させることによって、又は、ＰＩによって示されるように、所定の圧力を上昇させることによって、変化させることができる。ＰＤは、より冷たい感触を着用者にもたらし、ＰＩは、より暖かい感触をもたらす。この冷却効果の変化は、動作条件に応じて、着用者によって制御することが可能であることが想定される。
【００５１】
図９では、呼息の開始時及び終了時で同じ所定の圧力が、すなわち、例えばＰＤが、その呼息の全体にわたって一定のまま維持されていることが示されているが、本発明の範囲内では、送風機１２を、第１の所定の圧力で始動させ、第２の所定の圧力で停止させることも可能である点が想定されることが、理解されるであろう。第１の所定の圧力が、第２の所定の圧力よりも高い状況であれば、コントローラは、着用者の呼息の開始の一瞬後に、送風機を始動させ、着用者の呼息の終了の一瞬後に、送風機を停止させることになる。第２の所定の圧力が、第１の所定の圧力よりも高い状況であれば、コントローラは、着用者の呼息の開始の一瞬前に、送風機を始動させ、着用者の呼息の終了の一瞬前に、送風機を停止させることになる。
【００５２】
図９は、圧力プロットの理想的な表示を示すものである。実際には、送風機は、所望される所定の圧力値に最良に近似するように、リアルタイムで制御される。この制御には、いくつかの要因が影響を及ぼす。第１に、呼気弁にわたる圧力損失は、弁によって異なるものとなる。したがって、モータは、狭い呼気弁のオリフィスにわたって、所定の値、例えばＰＩを達成するためには、より大きいオリフィスの呼気弁にわたる場合よりも、激しく動作することが必要とされる可能性がある。
【００５３】
本発明の意図は、着用者の呼息にわたってのみ呼吸支援を実施する装置を提供することである点が、理解されるであろう。しかしながら、達成されるべき所定の圧力に応じて、送風機は、吸息の終了の若干前のＴＤで（所定の圧力ＰＤでの、より多くのファン支援を達成するために）、又は若干後のＴＩで（所定の圧力ＰＥでの、より少ないファン支援を達成するために）始動させることができる点が、図９から理解されるであろう。同様に、送風機１２は、呼息の終了の若干後に（所定の圧力ＰＤでの、より多くのファン支援を達成するために）、又は若干前に（所定の圧力ＰＥでの、より少ないファン支援を達成するために）停止させることもできる。それゆえ、この呼息以外での送風機１２の動作は、極めて短い期間のみにわたるものであり、着用者の快適性を改善するために提供される制御技術である。このことは、吸息の開始又は終了の間に瞬間的に送風機を動作させることによって、システムヒステリシス及び快適性の改善に配慮する制御方式を提供するという、明確な利点を考慮すると、吸息の間にモータを駆動することを回避したいという要望に、完全に一致するものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｃ−ｄａｓｈ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｄ−ｄａｓｈ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｅ−ｄａｓｈ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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