(57)【要約】  保護呼吸装置であって、真空保管されていた保管バッグの開口中に装置に安全に通気して圧力差を解除できるように、吸入ダクト内に通気口あるいは一方向弁を設けた、改良された装置が開示される。気圧解除機構を採用することによって、ダクトの破裂が防止でき、装置の完全性が維持される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ダクトと、
呼気ダクトと、
真空下にある呼吸可能なガス源と、
前記吸入ダクトと前記真空下にある呼吸可能なガス源との界面における前記吸入ダクト内に設けられ、真空と周囲間の推移における前記吸入ダクトの変形を防止する孔と、を備えることを特徴とする自給式閉鎖循環型呼吸装置。
【請求項２】
前記呼吸可能なガス源は、ＫＯ２（超酸化カリウム）を含むキャニスタと、ＮａＣｌ０３を用いて呼吸可能なガスの生成を活性化する起動キャンドルと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の自給式閉鎖循環型呼吸装置。
【請求項３】
前記孔は、ガスの前記吸入ダクト内への一方向流れを可能とするフラップによってカバーされていることを特徴とする請求項１に記載の自給式閉鎖循環型呼吸装置。
【請求項４】
前記孔は、ガスの前記吸入ダクト内への一方向流れを可能とする一方向弁であることを特徴とする請求項１に記載の自給式閉鎖循環型呼吸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年１１月３０日出願の米国出願第６１／７３２，１３３号および２０１３年１１月２５日出願の米国出願第１４／０８９，５８７号の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
酸素マスクは、密閉構造内での消火用ツールとして当分野では周知である。自由に動ける重量でありながら、一定の制御された酸素流を供給できるポータブルの酸素マスクは、消火時の必需品である。このニーズは、航空機の密閉された与圧環境において最も高い。航空機火災は、その与圧区画と大量の酸素の存在により、さらに多くの危険をもたらす。従って、軽量で、すべての密閉環境、特に航空機の密閉環境によく適した信頼性のあるコンパクトな酸素マスクが求められている。
【０００３】
保護呼吸装置（ＰＢＥ）は、煙とガスを含む雰囲気中から着用者の目と呼吸機能を分離することによって、該環境における目と気道の保護を支援するように設計された閉鎖循環型呼吸装置である。この分離は、着用者の頭部を包むフードシステムによって達成される。呼吸可能な雰囲気は、酸素を供給し二酸化炭素と水蒸気を除去する要求ベースの化学的空気再生システムによって維持される。この装置は、ＴＳＯ−Ｃ１１６の要件に従って認証される。
【０００４】
ＰＢＥは、着用者の頭部を完全に包み、薄い弾性膜により首部でシールするフード装置である。眼鏡と長髪はフード内の大きな内部容積に収容され、弾性膜ネックシールによって、航空機乗組員を代表とする広い人口範囲に対してフィッティングが可能である。化学的空気再生システムは、超酸化カリウム（ＫＯ２）の使用に基づいている。ＰＢＥは、フード内の口鼻マスクコーンへの着用者の呼気によって静かにまた確実に作動する。キャニスタ内のＫＯ２床によって生成された酸素ガスの水分含有量が低いために、湿球温度が下がり、着用者の快適性が向上し、バイザー、側窓およびまたは眼鏡の曇りが抑制される。完全な装置は頭部に固定され、移動に対する制約を最小化する。光学的に透明な大きなバイザーと側窓によって、頭部との相対的位置を維持しながら広い視野が得られる。ネックシールドはフード後部から下方へ延在しており、火炎が直接接触しないように使用者の襟と肩上部領域とを保護する。口鼻マスクコーン内には伝声器が取り付けられており、コミュニケーションし易くなっている。
【０００５】
航空機内で使用される保護呼吸装置（ＰＢＥ）は、水分や二酸化炭素が確実に含まれないように密封したバッグ内に保管される。この装置が必要になると、その保管場所から取り出して密封バッグを開ける。その後、使用者は、頭と肩の上にＰＢＥを載せて酸素発生ユニットを起動させる。典型的なＰＢＥを図１に示す。作動中、使用者は口鼻マウススピース内に息を吐き出す。呼気は、呼気ダクト内を移動して、ＫＯ２（超酸化カリウム）を含むキャニスタ内に入る。呼気中の二酸化炭素と水蒸気は吸収され、下記の反応により交換用酸素が放出される：
酸素発生：２ＫＯ２＋Ｈ２０→２ＫＯＨ＋１．５Ｏ２
２ＫＯ２＋ＣＯ２→Ｋ２ＣＯ３＋１．５Ｏ２
二酸化炭素除去：２ＫＯＨ＋ＣＯ２→Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
ＫＯＨ＋ＣＯ２→ＫＨＣＯ３
【０００６】
再生された酸素ガスは、吸入ダクトを通ってＰＢＥフードのメインコンパートメント、すなわち呼吸チャンバに入る。ネックシール膜より上のフード内部容積は、呼吸チャンバとしての役割を果たす。使用者が息を吸い込むと、一方向吸気弁によって再生ガスは口鼻マウスピース内に入り、使用者の気道まで進む。この呼吸サイクルは、ＫＯ２キャニスタが消費されるまでこのように継続できる。
【０００７】
航空機内の火災の場合には、ＰＢＥを保管場所から取り出し、保管場所内での真空環境から航空機キャビン内の公称環境に素早く推移させる。ＰＢＥの部品は、圧力の急速な上昇によって影響を受ける場合があり、特に、呼気ダクトは、伸びたり、変形したり、あるいは破裂する場合がある。すなわち、キャニスタがまだ大部分、主に保管場所の真空環境にある間は、キャニスタと外部間の圧力差はゼロである。しかしながら、一旦バッグが開口されると、外部の周囲圧と内部の真空とによって、ダイヤフラム全域に大きな圧力差が生じ得る。膜全域のこの圧力差によって、吸入ダクトがキャニスタ内に引き込まれて、伸びや破れや変形に繋がり得る。呼気ダクトへのこの種のいずれかの損傷によって、ＰＢＥの有効性期間が著しく低減し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
バッグ内の真空保管から開放環境への推移時のＰＢＥの損傷を防ぐために、保管バッグ開口中にキャニスタに安全に通気して圧力差を解除するように、吸入ダクト内に通気口あるいは一方向弁を設けた、改良された保護呼吸装置が開示される。気圧解除機構を採用することによって、ダクトの破裂が防止でき、ＰＢＥの完全性が維持でき、呼気ダクトの損傷が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の好適な実施形態の上方後方斜視図である。
【図２】図１の実施形態の切断側面図である。
【図３Ａ】キャニスタ界面における吸入ダクトの拡大横断面図である。
【図３Ｂ】キャニスタ界面における圧力差がある状態でのバルブ開口部の拡大横断面図である。
【図３Ｃ】酸素がキャニスタから吸入ダクトを通って送られる時の閉じたバルブの拡大横断面図である。
【図４】空気／酸素が吸入ダクトを通って流れている、図１の実施形態の切断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の保護呼吸装置（ＰＢＥ）の概略を図１、２および４に示す。フード２０は、人間の頭部１５上に適合するように形成されており、頭部１５が入り込めて、ガスや煙の呼吸チャンバ３０内への侵入を防止するようにシールを形成する実質的に気密の膜２５を備える。使用者の頭部１５の後ろには、以下により詳細に説明する酸素発生システム４０がある。口鼻マウスピース４５によって、吸入ダクト６０から供給された酸素は一方向吸気弁５５を通って入るが、使用者が吐き出した二酸化炭素は、呼気ダクト５０を経由して酸素発生システム４０に戻される。酸素は化学反応で生成されて、キャニスタ６２内の酸素発生システム４０から吸入ダクト６０を通ってマウスピース４５に、あるいは大まかには呼吸チャンバ３０に送られる。
【００１１】
作動中、使用者は、口鼻マウスピース４５内に二酸化炭素を吐き出す。呼気は、呼気ダクト５０を通って移動し、ＫＯ２（超酸化カリウム）を含むキャニスタ６２内に入る。呼気中の二酸化炭素と水蒸気は吸収され、下記の反応により交換用酸素が放出される：
酸素生成：２ＫＯ２＋Ｈ２Ｏ→２ＫＯＨ＋１．５Ｏ２
２ＫＯ２＋ＣＯ２→Ｋ２ＣＯ３＋１．５Ｏ２
二酸化炭素除去：２ＫＯＨ＋ＣＯ２→Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
ＫＯＨ＋ＣＯ２→ＫＨＣＯ３
【００１２】
再生された酸素ガスは、吸気ダクト６０を通ってフード２０のメインコンパートメントすなわち呼吸チャンバ３０に入る。ネックシール膜２５より上の内部フード容積は呼吸チャンバ３０としての役割を果たす。使用者が吸気すると、一方向吸気弁５５によって、再生ガスが口鼻マウスピース４５に入り、使用者の気道に移動する。この呼吸サイクルは、ＫＯ２キャニスタ６２が消費されるまで継続する。
【００１３】
航空機火災が発生すると、乗務員はすぐに該ＰＢＥを着用して消火に当たることができる。本発明は、有毒な煙、火炎および低酸素に伴う危険からの使用者の保護に特に適している。フード２０は、使用者の目を保護するためのバイザー１８０を有しており、自給式酸素発生システム４０による継続的な呼吸手段を提供する。好適な実施形態では、該システムの作動時間は最低１５分間であり、使用後は処分される。
【００１４】
以下、ＰＢＥフードの操作についてより詳細に説明する。着用動作の間、使用者は、矢印９５で示す方向に調節ストラップ９０を引いてクロレート（ｃｈｌｏｒａｔｅ）起動キャンドル７０を作動させて、口鼻マウスピース４５を顔面に固定する。起動キャンドル７０の化学反応を以下に示す：
発熱：２ＮａＣｌＯ３＋熱→２ＮａＣｌ＋３Ｏ２
【００１５】
小さなクロレートキャンドル７０（起動キャンドル）は、塩素酸ナトリウムの化学分解によって２０秒で約８Ｌの酸素を生成する。このキャンドル７０は、ＫＯ２キャニスタ６２の底部に取り付けられる。使用者が、その顔面に対して口鼻マウスピースをぴんと張るストラップ９０を調節すると、引き綱８０によって自動的に移動する放出ピン７５が引っ張られて起動キャンドル６５が好適に始動する。起動キャンドル７０のガスは、呼気が呼気ダクト５０からキャニスタに入る側のＫＯ２キャニスタ６２内に排出される。起動キャンドル７０からの酸素の一部は、呼気ダクトの初期充填に使用されるが、この酸素の大部分は、ＫＯ２キャニスタ６２を通って移動しフード２０のメインコンパートメント３０を満たす。
【００１６】
本発明のＰＢＥは、航空機での使用に対して、好適には真空シールされて航空機内の指定された場所に保管される。活性空気再生化学物質（ＫＯ２）は感湿性であるため、真空シールバッグの主要な機能は、水分バリアの有効性を維持することである。真空の喪失によるバッグのわずかな膨張は、水分バリアが失われたことを示しており、ユニットの交換が必要となる。しかしながら、以下に記載するように、真空シールされた保護保管バッグから環境への推移によってユニットは損傷し得るため、本発明が必要となる。
【００１７】
航空機乗組員がＰＢＥを使用する場合、ＰＢＥは、開口されるとすぐに真空雰囲気から戻される。圧力下にすぐに戻されることによって、吸入ダクトは、キャニスタ（図２参照）内に吸引されることによってその近接部から破裂することがあり、空気路内での破れや変形に繋がる。吸入ダクトが破れると、ＰＢＥ組立体の可動時間が低減し得る。キャニスタ４０が真空下にある時のこの圧力差によって、薄肉の呼気ダクト５０がキャニスタ６２内に引き込まれて伸び、十分に伸びきると、穴が開くことがある。ここで、呼気ダクトは、キャニスタ６２内の真空によってキャニスタ内の開口部内に引き込まれる。
【００１８】
図３Ａ〜３Ｃは、キャニスタ６２に隣接する吸入ダクト６０内の、上記問題を克服するための孔１１５を示しており、この孔によって、ＰＢＥ２０が気密パッケージングから取り出されると、吸入ダクト６０を通してキャニスタ６２に通気できる。代替の実施形態では、孔１１５は、孔１１５と、それに隣接し、遊離可能に吸入ダクト６０をシールできるように熱シールまたは付着されたフラップ１１７と、を含む一方向弁を備えていてもよい。該一方向弁によって、通気の間、空気は吸入ダクト内に流入できるが、呼吸モード中は、空気は吸入ダクト内に入らない。吸入ダクト６０に通気口１１５あるいは一方向弁プラスチックフラップ１１７を追加するという改良によって、キャニスタ６２は、真空保管バッグの開口の間、圧力差を安全に解除できる。こうして、該システムが周囲圧と平衡に達する時の、薄肉呼気ダクトの変形、伸びあるいは破裂の可能性は著しく低減される。
【００１９】
図３Ａ〜３Ｃは、キャニスタ６２との界面における吸入ダクト６０を示す。吸入ダクト６０は、２枚の薄いプラスティックから成る平坦で軽量のチューブである。ダクト６０は、酸素発生システム４０に繋がる縦方向の開口部８３を有するフランジ８１上に取り付けられる。酸素は、矢印８７（図３Ｃ）の方向に酸素が流れ、吸入ダクトを通って使用者が呼吸するマスク内部に流入する。フランジ８１は、キャニスタ６２上の内部ネジと係合して気密シールを形成する外部ネジ９１を備える。キャニスタ６２に対して締め付けられると、フランジ８１は、シリコンワッシャ９７に沿ってネック膜２５を捕獲する。図３Ａは、真空状態で保管中の吸入ダクト６０の状態を示す。キャニスタとの界面に隣接するダクト６０の部分は、フランジ８１の開口部にぴったりくっついている。マスク全体が真空パックされているため、ダクト６０全全域に亘って圧力差はなく、界面は平衡状態にある。
【００２０】
通気される機会がなければ、マスクが包装から取り出されて真空が破壊されるとただちに、キャニスタ６２の外部の圧力が内部の圧力より大きくなる。孔１１５がないと、この圧力によって吸入ダクトの一部がキャニスタ内へ吸引され、ダクト６０が破れたり変形する可能性がある。しかしながら、図３Ｂに示すように、空気（矢印１１１で示す）がダクト６０の孔１１５を通ってキャニスタ６２内に流入すると、吸入ダクト／キャニスタ界面全域で圧力が等しくなり、キャニスタが通気される。孔１１５によって、吸入ダクト６０のキャニスタ内への引き込みが防止され、ダクトの完全性が維持される。図３Ｂに示すように、フラップ１１７はダクト６０の内部上に取り付けられているため、空気は、ダクトの表面から分離されてダクト内に流入できる。フラップ１１７はこのように、空気でキャニスタを加圧する一方向弁として働く。
【００２１】
一旦キャニスタとマスクが完全に加圧され酸素発生システム４０が始動すると、酸素は、キャニスタ６２からフランジ８１を通って吸入ダクト６０内に流入し、マスク内を満たす。フラップ１１７の位置では、流入する酸素による加圧後の、あるいは吸入ダクト表面に対するフラップ１１７のバイアスによる孔１１５の閉鎖によって、フランジ部における吸入ダクトからの酸素の流出は防止される。従って、酸素は孔１１５の存在によって方向転換されず、マスクは、目的通りに正常に作動する。
【００２２】
本発明による通気機構によって、該装置を真空から取り出し時のダクト全域における圧力差によるゆがみや破れを防止でき、吸入ダクト６０に発生する応力を低減できる。空気は、孔１１５を通って素早く流入してキャニスタ６２を加圧するため、圧力不平衡は最小化される。
【００２３】
本発明の特定の形態を例示し説明した上記の記載から、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であることは明らかであろう。従って、添付の請求項によるものを除いて、本発明が限定されることは意図されない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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