(57)【要約】  模擬資源消耗計算のための方法、コンピュータ読み取り可能媒体及び呼吸器訓練装置（１００）。呼吸器訓練装置は、開口部（１０５又は１１０）を含む外郭（１０２）と、外郭に接続されたセンサ（２１５、４１５又は５１５）と、外郭に接続されセンサに動作可能に接続されたコントローラ（２１０、４１０又は５１０）とを含む。コントローラは、センサからの入力に基づいて、外郭の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算し、外郭の開口部に流入する空気の計算された流量に基づいて、模擬資源の消耗量をある継続時間計算するように構成されている。コントローラは、計算された資源消耗量と継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて模擬資源の現在の状態を識別し、模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成するように構成されている。
2020536293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
模擬資源消耗計算のための呼吸器訓練装置（１００）であって、
開口部（１０５又は１１０）を含む外郭（１０２）と、
前記外郭に接続されたセンサ（２１５、４１５、又は５１５）と、
前記外郭に接続され前記センサに動作可能に接続されたコントローラ（２１０、４１０、又は５１０）と、を備え、前記コントローラは、
前記センサからの入力に基づいて、前記外郭の前記開口部を通って前記呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算し、
前記外郭の開口部に流入する空気の前記計算された流量に基づいて、前記模擬資源の消耗量をある継続時間計算し、
前記計算された資源消耗量と、前記継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、前記模擬資源の現在の状態を識別し、
前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成するように構成されている、
呼吸器訓練装置。
【請求項２】
前記センサは、前記開口部に近接して配置された圧力センサであり、
前記コントローラは、前記開口部に近接して配置された圧力センサからの入力を使用して、前記外郭の開口部に流入する空気の流量を計算するように構成されている、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項３】
更に、第２の圧力センサ（２１５、４１５、又は５１５）を備え、
前記圧力センサは、前記開口部内のオリフィス（３０５）の反対側に配置されている、
請求項２に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項４】
更に、フィードバック光源（１３０、４３０、又は５３０）を備え、
前記コントローラは、前記模擬資源の現在の状態が第１の閾値状態を下回るという判断に応じて、前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバックを提供するための前記フィードバック信号を生成するように構成されている、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項５】
更に、触覚フィードバック装置（４２５又は５２５）及びスピーカ（４３５）のうち少なくとも１つを備え、
前記コントローラは、前記模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回るという判断に応じて、（ｉ）前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバック、及び、（ｉｉ）前記触覚フィードバック装置を使用する触覚フィードバック又は前記スピーカを使用する音声フィードバック、を提供するための前記フィードバック信号を生成するように構成されている、
請求項６に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項６】
呼吸器訓練装置（１００）用の模擬資源消耗計算方法であって、
前記呼吸器訓練装置のセンサ（２１５、４１５、又は５１５）を使用して、前記呼吸器訓練装置の開口部（１０５又は１１０）を通って前記呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算することと、
前記呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の前記計算された流量に基づいて、前記模擬資源の消耗量をある継続時間計算することと、
前記計算された資源消耗量と、前記継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、前記模擬資源の現在の状態を識別することと、
前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することと、
を含む方法。
【請求項７】
前記センサは、前記開口部に近接して配置された圧力センサであり、
前記呼吸器訓練装置の前記開口部に流入する空気の流量を計算することは、前記開口部に近接して配置された前記圧力センサからの入力を使用して前記流量を計算することを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項８】
前記呼吸器訓練装置は、第２の圧力センサ（２１５、４１５、又は５１５）を含み、
前記圧力センサは、前記開口部内のオリフィス（３０５）の反対側に配置されている、
請求項９に記載の方法。
【請求項９】
更に、前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することは、前記模擬資源の現在の状態が第１の閾値状態を下回るという判断に応じて、前記呼吸器訓練装置のフィードバック光源（１３０、４３０、又は５３０）を使用する視覚フィードバックを提供することを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
更に、前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することは、前記模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回るという判断に応じて、（ｉ）前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバック、及び、（ｉｉ）前記呼吸器訓練装置の触覚フィードバック装置（４２５又は５２５）を使用する触覚フィードバック又は前記呼吸器訓練装置のスピーカ（４３５）を使用する音声フィードバック、を提供することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１１】
模擬資源消耗計算のためのプログラムコードを含む非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体（４２０）であって、コントローラ（２１０、４１０、又は５１０）によって実行されると、前記プログラムコードが、前記コントローラに、
呼吸器訓練装置（１００）のセンサ（２１５、４１５、又は５１５）からの入力に基づいて、前記呼吸器訓練装置の開口部（１０５又は１１０）を通って前記呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算させ、
前記呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の前記計算された流量に基づいて、前記模擬資源の消耗量をある継続時間計算させ、
前記計算された資源消耗量と、前記継続時間の前に識別された前記模擬資源の以前の状態とに基づいて、前記模擬資源の現在の状態を識別し、前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成させる、
コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１２】
前記センサは、前記開口部に近接して配置された圧力センサであり、
前記呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の流量を計算する前記プログラムコードは、前記コントローラによって実行されると、前記開口部に近接して配置された圧力センサからの入力を使用して前記コントローラに流量を計算させるプログラムコードを含む、
請求項１５に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１３】
前記フィードバック信号を生成するための前記プログラムコードは、前記コントローラによって実行されると、前記コントローラに、
前記模擬資源の現在の状態が第１の閾値状態を下回るという判断に応じて、前記呼吸器訓練装置のフィードバック光源（１３０、４３０、又は５３０）を使用する視覚フィードバックを提供するための前記フィードバック信号を生成すること、及び、
前記模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回るという判断に応じて、（ｉ）前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバック、及び、（ｉｉ）前記呼吸器訓練装置の触覚フィードバック装置（４２５又は５２５）を使用する触覚フィードバック又は前記呼吸器訓練装置のスピーカ（５３５）を使用する音声フィードバック、を提供するための前記フィードバック信号を生成すること、
を行わせるプログラムコードを含む、請求項１５に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１４】
前記模擬資源は、空気タンク内の空気量であり、
前記計算された消耗量は、前記継続時間に亘って使用した結果として、前記模擬空気タンク内の空気量における模擬減少量の推定値である、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置、請求項８に記載の方法、又は、請求項１５に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１５】
前記模擬資源は、周囲の空気を濾過するための空気フィルタの能力であり、
前記計算された消耗量は、前記継続時間に亘って使用した結果として、前記周囲の空気を濾過するための前記模擬空気フィルタの能力における模擬減少量の推定値である、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置、請求項８に記載の方法、又は、請求項１５に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、呼吸器に関する。より詳細には、本開示は、呼吸器のための資源消耗に関する計算及びフィードバックを提供するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
潜在的に危険な環境で作業する場合、多様な人々、例えば消防士は、しばしば、幾つかある装置の中でも、自給式呼吸装置（ＳＣＢＡ）などの呼吸保護装置を使用して呼吸する。例えば、酸素供給は、潜在的に危険な環境において消耗される可能性がある、及び／又は、潜在的に危険な環境における空気は、呼吸に適合しない可能性がある。危険性及び潜在的危険性を考慮して、関係者はＳＣＢＡのような装置を操作し、かつ、そのような環境に入る、及び／又は、そのような環境で働く前に、その限界を理解するように、適切に訓練を受けるべきである。
【０００３】
呼吸保護装置は、典型的には、装置を使用する人用に調整された呼吸状況の形で保護を提供する消耗性資源を含む。例えば、ＳＣＢＡ装置は、呼吸するための清浄な空気を備えた空気タンクを含む。空気浄化呼吸マスク（ＡＰＲ）又は化学、生物、放射性物質及び核（ＣＢＲＮ）マスクなどのガスマスク又は呼吸マスクは、空気から汚染物質を除去するフィルタを有する。これらの資源は消耗性である。タンク内の空気量は有限であり、フィルタが除去できる汚染物質の量は限られている。
【０００４】
これらの消耗性の資源をいつ交換する必要があるかを知ることは、安全のために重要である。使用者が潜在的に危険な環境に依然として存在している間に、タンク内の空気を流出させること又はマスクの濾過能力を使い果たすことは、有害であり得る。従来、ＳＣＢＡ装置は、例えば、空気タンク内に残っている空気量に関する情報を提供して、空気タンクを交換するか、又は、潜在的に危険な環境からユーザが退去して周囲の空気を呼吸することを可能にする。これは、通常、タンク内に残っている空気圧の量を測定する圧力計を使用して達成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の実施形態は、呼吸器のための資源消耗に関する計算及びフィードバックを提供するためのプラットフォームを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、模擬資源消耗計算のための呼吸器訓練装置が提供される。呼吸器訓練装置は、開口部を含む外郭と、外郭に接続されたセンサと、外郭に接続され、センサに動作可能に接続されたコントローラとを含む。コントローラは、センサからの入力に基づいて、外郭の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算し、外郭の開口部に流入する空気の計算された流量に基づいて、模擬資源の消耗量をある継続時間計算するように構成されている。コントローラは、計算された資源消耗量と、継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、模擬資源の現在の状態を識別し、模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成するように構成されている。
【０００７】
別の実施形態では、呼吸器訓練装置用の模擬資源消耗計算方法が提供される。この方法は、呼吸器訓練装置のセンサを使用して、呼吸器訓練装置の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算することと、呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の計算された流量に基づいて、模擬資源の消耗量をある継続時間計算することとを含む。また、この方法は、計算された資源消耗量と継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて模擬資源の現在の状態を識別することと、模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することとを含む。
【０００８】
更に別の実施形態では、模擬資源消耗計算のためのプログラムコードを含む非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。プログラムコードは、コントローラによって実行されると、コントローラに、呼吸器訓練装置のセンサからの入力に基づいて、呼吸器訓練装置の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算させ、呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の計算された流量に基づいて、模擬資源の消耗量をある継続時間計算させる。プログラムコードは、コントローラによって実行されると、コントローラに、計算された資源消耗量と継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて模擬資源の現在の状態を識別させ、模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成させる。
【０００９】
本開示及びその利点をより完全に理解するために、以下の説明を添付の図面と併せて参照し、添付の図面では、類似の参照番号は類似の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の様々な実施形態による呼吸器訓練装置の斜視図を示す。
【図２】図２は、図１に示す呼吸器訓練装置の断面図を示す。
【図３】図３は、図１に示す呼吸器訓練装置の平面図である。
【図４】図４は、本開示の様々な実施形態による呼吸器訓練装置に含まれ得る、資源消耗計算及びフィードバックシステムのための構成要素のブロック図を示す。
【図５】図５は、本開示の様々な実施形態による資源消耗計算及びフィードバックシステムを含む電子的構成要素の一例を示す。
【図６】図６は、本開示の様々な実施形態を実現する際に利用され得るＳＣＢＡ用のマスクを示す。
【図７】図７は、本開示の様々な実施形態による資源消耗を計算するための圧力グラフを示す。
【図８】図８は、本開示の様々な実施形態による呼吸器訓練装置のための資源状態を監視するためのプロセスのフローチャートを示す。
【図９】図９は、本開示の様々な実施形態による呼吸器訓練装置のための空気タンクの消耗に関する計算及びフィードバックを提供するプロセスのフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（詳細な説明）
本開示の実施形態は、潜在的に危険な状況で人が遭遇する状況をより正確にシミュレートすると共に、訓練生に自分の装置の性能に関するフィードバックを提供するため、上記の問題のうちの１つ以上を、場合によっては他の問題をも考慮するシステム及び方法を有することが有利であるということを認識し、考慮に入れる。本開示の様々な実施形態は、安全上の理由から、例えば消防士、建設作業員、危険物対応要員、軍人、水中ダイバーなどの呼吸器を使用する必要がある人々が、最初にその器具で訓練すべきであることを認識し、考慮に入れる。例えば、空気供給を維持するために、ＳＣＢＡはオンデマンド呼吸を利用する。これは、潜在的に危険な環境において新鮮な空気がなくなる危険性を関係者が回避できるように、ＳＣＢＡタンク内の残りの空気供給を監視することを必要とする。別の例では、ＡＰＲ又はＣＢＲＮマスク用のフィルタは、フィルタを通る空気の所与の流量（及び、相対湿度など、ユーザによって制御可能でない他の定数）に基づいて、一定期間における有効な汚染物質濾過パーセンテージを提供するよう評価される。
【００１２】
本開示の実施形態は、この例の状況では、残りの空気又はマスク濾過能力に関する適切なフィードバックが、呼吸可能な空気が無いどこかにユーザが閉じ込められることを回避できるようにユーザの呼吸を制御して空気供給又は濾過能力をより効率的に使用するためのユーザの訓練を支援すること、及び、空気タンク又はフィルタの寿命をユーザに習熟させることを手助けすることを認識し、考慮に入れる。動作中の呼吸装置の呼吸抵抗を模倣すること、装置内の空気の流れを監視すること、及び、空気タンクが取り付けられた場合にどのくらいの空気が残るかをユーザにフィードバックすることによって、本開示の実施形態によって提供される呼吸器訓練は、他の活動の中においても、より費用効果が高く（訓練のために空気タンクを補充すること、或いは、フィルタカートリッジを交換することは、高価である）、かつ、装置性能をより良くシミュレートする、多くの形態の緊急応答訓練を提供することができる。
【００１３】
本開示の様々な実施形態は、とりわけ、呼吸器を操作するための人員の訓練において、空気タンク及びフィルタなどの消耗性の資源を使用することは、費用が嵩むということを更に認識し、考慮に入れる。例えば、人の呼吸を適切に制御するように、及び、呼吸器内の残りの空気に気が付くように人を訓練することは、周囲の空気が完全に呼吸可能であるとき、タンク内の空気を浪費し得る。タンクの空気供給が消耗する度に、タンクは、活動を繰り返すために再充填されなければならず、時間が経つにつれて、再充填コストが相当になり得る。別の例では、粒子をフィルタで取り除くためのマスク（例えば、ＡＰＲ、ガスマスク又はＣＢＲＮＥマスク）を用いた訓練は、濾過機構を摩耗させ、危険な環境で使用するための交換コストをもたらす可能性がある。したがって、本開示の様々な実施形態は、空気タンクを有する必要無く、又は、実際の保護具を磨耗させる必要無く、人々が呼吸器を使用するように訓練することを可能にする呼吸器訓練装置及び方法を提供する。空気の消費速度を正確に推定するために本開示の様々な実施形態を使用することにより、ＡＰＲ、ガスマスク又はＣＢＲＮＥマスクでそれぞれ使用されるＳＣＢＡタンク及び濾過機構のように、とりわけ、タンク容量又はフィルタ劣化速度によって制限される任意の呼吸器について人々を効率的に訓練することができる。
【００１４】
異なる例示的な実施形態は、訓練呼吸装置を通る空気の流れを分析するための、及び、危険な状況で使用される標準的な呼吸補助システム（通常、補充又は交換に費用が嵩む可能性がある）の使用及び制限をシミュレートするための呼吸装置の様々な性能パラメータに関するフィードバックを提供するための方法及び装置を提供する。
【００１５】
図１は、本開示の様々な実施形態による呼吸器訓練装置の斜視図を示す。この例示的な実施形態では、呼吸器訓練装置１００が、ＳＣＢＡ又は呼吸マスクのような、呼吸器の操作者のマスク（例えば、図６のマスク６００）の中に（吸入のために）、及び外に（呼気のために）空気が流れることを可能にするように設計された開口部１０５を有する円筒形外郭１０２を含む。呼吸器訓練装置１００は、空気が外に（吸入のために）、及び中に（呼気のために）流れることを可能にするように設計された開口部１１０を含む。例えば、訓練装置１００は、マスクに取り付けられてマスクの中への空気の流れを調整又は制御するレギュレータ（又はフィルタ）の代わりとすることができる。呼吸器訓練装置１００の形状及び構成は、例示のためだけのものであり、資源消耗計算及びフィードバックシステム４００に関連して使用される訓練装置は、多くの形態を取ることができる。例えば、開口部１０５，１１０の各々は、異なる形状の異なる開口部を任意の数含むことができる。
【００１６】
この例では、呼吸器訓練装置１００は、また、空気タンク又はフィルタの消耗に関するフィードバックを提供するフィードバック光源１３０（例えば、ＬＥＤ）を含む。例えば、ＬＥＤは、赤色、黄色、及び緑色であってもよく、点滅、閃光、又は着実に発光して、異なる量の資源消耗を信号伝達してもよい。この中で使用されるように、資源は、呼吸器訓練装置に関連して使用される場合、着用者が訓練されている実際の装置又はシステムと共に使用される消耗性の資源を意味する。例えば、資源は、タンク内の空気、或いは、呼吸マスク又はガスマスク用のフィルタ又は濾過システムであってもよい。
【００１７】
図２は、図１に示す呼吸器訓練装置１００の断面図を示す。この例示的な実施形態では、呼吸器訓練装置１００は、図１の線ＡＡによって示される断面に沿って開いているように見えている。外郭１０２の内側には、ダイヤフラム２０５が配置されている。ダイヤフラム２０５又は弁は、開口部１０５を覆い、開口部１０５を通る空気及び他の流体の流れを妨害又は阻止する（しかし、完全には遮断しない）ように、可撓性材料から作製される。例えば、ダイヤフラム２０５又は弁は、ゴム、プラスチック、ポリウレタン、複合材料などから作製され得る。他の実施形態では、ダイヤフラム２０５がガスマスク又は呼吸マスクを通した呼吸の効果に近似するフィルタ又はフィルタカートリッジ（例えば、固定位置フィルタであってもよい）と同等の空気抵抗を再現することができる。
【００１８】
また、装置１００内には、以下により詳細に論じるように、資源消耗計算及びフィードバックシステム４００のための電子的構成要素２１０が配置されている。電子的構成要素２１０の１つは、空気の流れを測定するために装置内の１つ以上の位置に配置されたセンサ２１５である。例えば、ダイヤフラム２０５による呼吸は、誰かが装置１００を介して空気を吸引する間に、装置１００の異なる区画間の空気圧に著しい変化を生じさせる。より詳細に論じられるように、装置１００内の種々の位置に配置された圧力センサのようなセンサ２１５は、場合により他のデータの中で、呼吸時間及び体積を計算するために、これらの差を記録する。
【００１９】
このようにして、マスクに取り付けられると、呼吸器訓練装置１００は、マスク内への空気の流れを妨げるか又は抵抗し、オンデマンド呼吸を使用して呼吸器の使用をシミュレートする。異なる水準の可撓性又は空気に対する抵抗を有する、異なる型のダイヤフラム又は弁を使用して、オンデマンド呼吸器を動作させるために必要とされ得る、異なる水準の吸入力をシミュレートすることができる。
【００２０】
図３は、図１に示す呼吸器訓練装置１００の平面図を示す。図示のように、開口部１１０は、装置１００への及び装置からの空気の流れを可能にする。開口部１１０内には、開口部１０５，１１０によって画定される、より大きな気道と比較して、より小さな直径を有するオリフィス３０５がある。このより小さな領域は、開口部を通る空気の速度の増加のため、空気が吸入されるとき、より大きな圧力変化をもたらす。オリフィス３０５内及び／又は付近のセンサ２１５は、吸入中の空気圧を測定し、その結果、既知の領域を通る速度を計算し、取られた呼吸毎に体積流量を与える。様々な実施形態では、マイクロコントローラがデータを収集し、「ノイズ」について補正し、装置内の体積流量を計算し、種々の流量依存パラメータに関する有益なＬＥＤ及び／又は触覚フィードバックを提供できるように、センサ２１５が、開口部１１０に近接して配置され、圧力によって変化する電圧を出力する。
【００２１】
図４は、本開示の様々な実施形態による、呼吸器装置に含まれ得る、資源消耗計算及びフィードバックシステム４００のための構成要素のブロック図を示す。図４に示されるシステム４００の実施形態は、単に例示のためのものである。システム４００は、多種多様な構成にすることができ、図４は、本開示の範囲を任意の特定のシステム実現に限定しない。図４に示すように、システム４００は、トランシーバ４０５と、コントローラ４１０と、センサ４１５と、メモリ４２０と、この実施形態では触覚フィードバック装置４２５、光源４３０及びスピーカ４３５のうちの１つ以上を含むことができるフィードバック装置と、電源４４０とを含む。
【００２２】
トランシーバ４０５は、他のシステム又は装置との通信を支援する。トランシーバ４０５は、任意の適切な物理的又は無線通信リンクを介した通信を支援することができる。有線通信を利用する実施形態では、トランシーバ４０５は、例えば、コントローラ４１０をプログラムしたり外部のフィードバック装置に資源状態の情報を通信したりするために使用される、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート又はネットワークインターフェースカードであってもよい。無線通信を利用する実施形態では、トランシーバ４０５は、例えば、コマンドセンタ内のコンピュータ、携帯／手持ち式フィードバック装置、携帯電話などの別の装置に資源状態の情報を通信するために、様々な無線通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、セルラ、ＬＴＥ通信プロトコルなど）を使用して、１つ以上のアンテナを介して、ＲＦ信号を受信及び／又は送信することができる。
【００２３】
コントローラ４１０は、１つ以上のコントローラ又は他の処理装置を含むことができ、システム４００の全体的な動作を制御するために、メモリ４２０に格納された命令を実行することができる。様々な実施形態では、以下でより詳細に説明するように、コントローラ４１０が、メモリ４２０に常駐して、センサ４１５から受け取った入力に基づいて資源消耗を計算し、フィードバック装置４２５〜４３５のうちの１つ以上を使用して、オペレータにフィードバックを提供するように命令する。コントローラ４１０は、任意の適切な数及び型のコントローラ、又は、任意の適切に構成された他の装置を含むことができる。コントローラ４１０の例示的な型は、マイクロコントローラ、マイクロコントローラ、デジタル信号コントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、及びディスクリート回路を含む。
【００２４】
システム４００内のセンサ４１５は、呼吸器に関連して使用される消耗性資源の状態を監視するための任意の種類のセンサであり得る。様々な実施形態では、センサ４１５は、例えば、既知の寸法の開口部に接続して使用される場合、空気の流量を計算するために使用することが可能な任意の型のセンサとすることができる。例えば、限定はしないが、センサ４１５は、１つ以上の圧力センサ、タービンセンサ、質量流量センサ、肺活量計などにすることができる。
【００２５】
フィードバック装置４２５〜４３５は、資源の状態（例えば、残量又は品質）に関するフィードバックを装置１００のオペレータに提供する。触覚フィードバック装置４２５は、触覚フィードバックを提供し、光源４３０は、視覚フィードバックを提供し、スピーカ４３５は、可聴フィードバックを提供する。例えば、一実施形態では、触覚フィードバック装置４２５は、資源がある水準（例えば、残りの資源の１／３以下）未満であると計算されたときに起動する、轟音又は振動モータであってもよい。いくつかの実施形態では、触覚フィードバック装置４２５によって生成される振動の振動周波数は、資源の残量に基づいて増減することができる。例えば、一実施形態では、光源４３０は、満杯のタンクから半分のタンクまでの間に示される緑色光、半分のタンクから３分の１のタンクまでの間に示される黄色光、及び、３分の１のタンクから空までの間に示される赤色光を有する複数のＬＥＤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源（例えば、最後の赤色光）は、資源の量又は品質が何らかの閾値未満である（例えば、残っている資源が非常に低い水準であるという信号を送る）ときに点滅し得る。例えば、いくつかの実施形態では、スピーカ４３５が、資源水準について音又は言葉による表示を出力することができ、又は、システム４００によって計算された資源消耗量に基づいて警告音を送ることができる。
【００２６】
システム４００は、更に、簡略化のために図４には示されていないが、本質的に存在する電気接続を介して、システム内の種々の構成要素に電力を供給するための電源４４０を含む。電源４４０は、システムに電力を供給するために、（例えば、ＵＳＢポート又は他の型の充電ポートなどのポートを介して）交換可能又は再充電可能なバッテリ等のバッテリとすることができる。
【００２７】
図４は、システム４００の一例を示しているが、図４には様々な変更を加えることができる。例えば、図４の様々な構成要素を組み合わせるか、更に細分するか、又は省略することができ、特定の必要に応じて追加の構成要素を追加することができる。特定の例として、コントローラ４１０は、１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）などの複数のコントローラに分割することができ、及び／又はコントローラ４１０に一体化されたメモリ４２０を有することができる。別の例では、フィードバック装置４２５〜４３５のうちの１つのみ又は任意の組み合わせが、システム４００に含まれ得る。
【００２８】
図５は、本開示の様々な実施形態による、例示的な資源消耗計算及びフィードバックシステム５００を含む電子的な構成要素の例を示す。この実施形態では、圧力センサ５１５が、コントローラ５１０に電圧出力を送って、空気がどれだけ吸入されているかについての計算を反復的に実行する。この例では、速度と圧力との間のベルヌーイの関係を記述する方程式を介して、空気速度を計算するために、圧力測定が用いられる。次いで、既知の空気の速度と共に、空気が流れている装置の既知の寸法を使用することによって、流量が計算される。呼吸時間は、その特定の呼吸で使用される空気の体積を計算するために、図７に示されるように測定される。それぞれのプログラムのループが終了したとき、光源５３０又は触覚装置５２５のような種々の出力装置が、一定の従属変数の新しい状態に応じて起動される。
【００２９】
図６は、本開示の様々な実施形態を実現する際に利用され得るＳＣＢＡ用のマスク６００を示す。マスク６００は、危険な環境及び／又は呼吸可能な周囲の空気が存在しない環境において、オペレータの目、鼻及び口を保護するために、オペレータの頭及び顔の上に着用されるように設計される。この例示的な実施例では、マスク６００が、通常はレギュレータに接続され、延長されて空気タンクに接続されるように適合された、呼吸開口６０５を含む。しかし、本開示の呼吸器訓練装置１００は、レギュレータに置き換えることができ、本開示の資源消耗計算及びフィードバックシステムは、空気タンクの状態についてのフィードバックに関し、同じ又は同様の経験をユーザに提供することができる。
【００３０】
図７は、本開示の様々な実施形態による、資源消耗を計算するための圧力グラフを示す。この例のセンサ間の圧力差はオリフィス３０５が圧力の変化を引き起こすとき、吸入中に急上昇する。呼気中、空気が反対方向に送られると、圧力変化の測定値は、ゼロを下回る。様々な実施形態では、呼気に関連する空気の流れは、資源消耗の計算に関連しないものとして無視される。しかし、例えば、呼気の量がフィルタの摩耗を測定するため等の要因である、いくつかの実施形態では、呼気の量又は体積も、吸気体積の計算と同様に計算されてもよい。ライン７０５は、データ内のノイズレベルに応じて設定される例示的な閾値レベルである。この例では、呼吸の体積流量を計算するために、ラインより上に到達する圧力測定値のみが使用されている。この閾値は、データノイズ７１０を考慮するように設定することができる、或いは、訓練装置の物理的要素が考慮されない、又は、装置内の他の場所で正確にシミュレートされない場合には、レギュレータ又は他の呼吸装置の抵抗を考慮するように調整することができる。加えて、測定された圧力値は、受信された入力を更に正規化するために、（例えば、５０個のデータ点毎に、体積計算における１つの実際のデータ点に対応するように、デジタル２段階平均化フィルタを使用して）経時的に平均化されてもよい。
【００３１】
図８は、本開示の様々な実施形態による、呼吸器訓練装置のための資源状態を監視するためのプロセスのフローチャートを示す。一例として、図８に示されるプロセスは、呼吸器訓練装置用の模擬資源消耗計算を提供するために、図４のシステム４００又はコントローラ４１０、又は、図５のシステム５００（集合的に又は個別に「システム」と呼ばれる）によって実施することができる。
【００３２】
これらの実施形態では、プロセスは、システムが経時的に流量を計算することから始まる（ステップ８０５）。例えば、ステップ８０５において、システムは、ある特定の継続時間の間、呼吸器訓練装置の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算する。これらの計算は、圧力値又はタービン速度などの流量を計算するためのセンサ入力を使用して実行されてもよい。様々な実施形態では、センサは、開口部に近接して配置された単一の圧力センサである。いくつかの実施形態では、センサは、開口部（例えば、開口部１１０）内のオリフィス（例えば、オリフィス３０５）の反対側に配置される２つの圧力センサ（例えば、センサ２１５）である。様々な実施形態では、監視されている資源状態は、模擬資源であり、言換すれば、呼吸器の一部である実際の資源ではなく、実際の又は非訓練の状況において、呼吸器と共に又は呼吸器のために使用されるように意図された消耗性の資源である。いくつかの実施形態では模擬資源が空気タンク内の空気の体積であり、流量を用いて計算される消耗量は継続時間に亘って使用した結果として模擬空気タンク内の空気量の模擬減少量の推定値である。他の実施形態では模擬資源は、周囲の空気を濾過するための空気フィルタの能力であり、流量を使用して計算される消耗量は、継続時間に亘って使用した結果として、周囲の空気を濾過するための模擬空気フィルタの能力における模擬減少量の推定値である。
【００３３】
その後、システムは、資源消耗を計算する（ステップ８１０）。例えば、ステップ８１０において、システムは、資源に関連付けられた既知の値と計算された流量とに基づいて、継続時間中に消耗した模擬資源の量を決定する。いくつかの実施形態では、既知の値は、呼吸器１００の開口部１０５，１１０、及び／又は、オリフィス３０５の既知の寸法であってもよい。この既知の寸法は、現在の流速と組み合わされた（例えば、乗算された）場合に、現在の吸入体積を生じる。この現在の吸入体積は、監視された継続時間の間、現在の資源の消耗水準を計算するために、時間外に合計される。
【００３４】
他の実施形態では、吸入される空気の体積は、上記と同様に計算することができるが、既知の値は、フィルタが評価されることになる空気の体積、いくつかの実際の又は潜在的に危険な環境における空気の体積当たりの汚染物質のパーセンテージ、及び／又は、交換を必要とする前にフィルタが濾過することが可能な汚染物質の量、とすることができる。これらの実施形態では、システムは、フィルタによって受け取られる空気及び／又は汚染物質の量を計算して、フィルタ資源の消耗量を決定する。
【００３５】
これらの実施形態のいくつかの例では、特定のＡＰＲ又はＣＮＲＮマスクで使用されるフィルタが、フィルタに流入する空気の流量（及び相対湿度及び温度など、ユーザによって制御できない他の定数）に基づいて、汚染物質及び濃度に対して最小有効時間長を有すると評価されている。例えば、「ＣＡＰ  １」フィルタは、所与の汚染物質濃度、温度、及び相対湿度に対して、毎分６５リットルの流量で、１５分間、９９％有効であり得る。
しかし、流量を毎分１００リットルに増加させると、同じ汚染物質濃度、温度、及び相対湿度に対して濾過能力は、５分に低下し得る。（ｉ）定数（例えば、汚染物質濃度、温度、及び相対湿度）について、圧力センサを超える、例えば、追加の温度、湿度、及び／又は、汚染物質濃度センサを用いて、事前に設定された、標準的で、構成可能な、及び／又は、動的に測定された値、（ｉｉ）有効フィルタ時間と流量との間で定義された関係、及び（ｉｉｉ）継続時間についての上記の計算された流量、を使用して、システムは、監視された継続時間中に消耗した資源の量（例えば、フィルタに残っている有効濾過時間の減少、又は、事前に定義された標準的な濾過時間に基づく時間の短縮率）を計算する。
【００３６】
次に、システムは、資源状態を更新する（ステップ８１５）。例えば、ステップ８１５において、システムは、計算された資源消耗量と、継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、模擬資源の現在の状態を識別する。例えば、システムは、資源の現在の状態を決定するために、初期又は先行する模擬資源の状態から、消耗量を減算する。システムは、これらのステップ８０５〜８１５を繰り返して、資源の状態の監視と更新を継続する。例えば、固定された頻度に基づいて、測定された呼吸サイクルに基づいて、又は任意の他の適切なタイミングに基づいて、消耗が計算され、及び／又は、資源状態が更新され得る。
【００３７】
その後、システムは、資源状態に関するフィードバックを提供する（ステップ８２０）。例えば、ステップ８２０において、システムは、上述したように、光、音、及び／又は触覚の形態のフィードバックを提供してもよい。一例では、システムは、模擬資源の現在の状態が閾値状態を下回ると判断することに応じて、（例えば、呼吸器訓練装置のフィードバック光（例えば、残っている資源の量を示す緑色、黄色、又は赤色の光の間の変遷）を使用する視覚フィードバックの提供に応じて）判断することができる。別の例では、システムは、模擬資源の現在の状態が閾値状態を下回ると振動を提供し、場合によっては模擬資源の現在の状態が減少するときに振動の周波数、及び／又は、強度を増加させることなどによって、触覚フィードバックを提供することができる。別の例では、システムは、模擬資源の現在の状態が閾値状態を下回ると鳴く音又はベル音を提供し、場合によっては模擬資源の現在の状態が減少するときに音の周波数、及び／又は、音量を増加させることなどによって、音声フィードバックを提供することができる。別の例では、システムは、模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回ると判断することに応じて、呼吸器訓練装置のフィードバック光源、スピーカ、及び／又は触覚フィードバック装置をそれぞれ使用して、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、及び触覚フィードバックのうちの２つ以上の何らかの組合せを提供することができる（例えば、資源がほとんど無くなると、システムは赤色光を点滅させ、振動又は音を提供し、資源の満了間近をシミュレートすることができる）。このプロセスは、システムの電源が切られたとき、又は資源が完全に消耗したと計算されたときに終了する。
【００３８】
図９は、本開示の様々な実施形態による、呼吸器訓練装置のための、空気タンクの消耗を計算し、フィードバックを提供するためのプロセスのフローチャートを示す。例として、図９に示すプロセスは、図４のシステム４００又はコントローラ４１０、又は図５のシステム５００（集合的に又は個別に「システム」と呼ばれる）によって実施することができる。図９に示すプロセスは、図８に示すプロセスの一実施形態である。一実施形態では、図９は、図５に示されている構成要素を利用して空気タンク空乏に関する計算及びフィードバックを提供するための実施例用の、論理的なコード進行の様々な構成要素の高水準の描写を示している。
【００３９】
これらの実施形態では、プロセスは、システムが変数及び定数を初期化することから始まる（ステップ９０５）。例えば、ステップ９０５において、システムは、設定プロセスを実行して、すべてのセンサ及び変数を設定することができ、これは、仮想又は実際のタンク内の空気量についての初期開始値を識別することを含むことができ、ＬＥＤを動作させて、システムがオンになると共に較正されることを説明する。その後、システムは、センサを現在の圧力に較正する（ステップ９１０）。例えば、ステップ９１０において、２つの圧力センサを使用する場合、システムは、各センサが最初に同じ値を測定しているように、センサを互いに較正する。
【００４０】
次に、システムは、ステップ９１５〜９３５についての測定及びフィードバックのループに移動する。次いで、システムは、センサ間の圧力差及びその差が閾値を上回る時間を測定する（ステップ９１５）。例えば、一実施形態では、ステップ９１５において、システムは圧力センサから電圧値（例えば、差動電圧値）を取得し、その電圧値を圧力値に変換し（例えば、図７に図示されるように）、５０個のデータ点すべてが体積計算の中で１つの実際のデータ点に対応するように、デジタル２段階平均化フィルタを使用する。このステムは、センサからの値をとり、次いで、所望のデータ点を得るために平均をとるというループ用の２つの組み合わせとして、コード内に実現されてもよい。
【００４１】
その後、システムは、圧力差から体積流量を導出し、呼吸時間を掛けて、現在の呼吸中で使用された空気の体積を決定する（ステップ９２０）。例えば、ステップ９２０において、システムは、２つの圧力センサ間の圧力差に基づいて流量を計算し、次いで、このループ内のタイマを使用して、それぞれのコードの反復時に吸入される実際の体積が、流量に時間を掛けることによって計算される。その後、システムは、残りのタンク容量から現在の呼吸量を減算し、残りパーセントをチェックする（ステップ９２５）。例えば、ステップ９２５において、システムは、最初のタンク容量又は以前のタンク容量から吸入され計算された体積を、前回のループの反復から差し引く。その後、様々な残りパーセンテージ範囲について、システムは、音声フィードバック、視覚フィードバック、及び／又は触覚フィードバックの適切な組み合わせを提供する（ステップ９３０）。例えば、ステップ９３０において、システムは、上述の方法のいずれかで、フィードバック装置４２５〜４３５のうちの１つ以上を使用してフィードバックを提供することができる。
【００４２】
次に、システムは、残りパーセントがゼロより大きいかどうかを判定する（ステップ９３５）。そうである場合、システムは、ステップ９１５に戻り、消耗を計算及び更新し続け、測定及びフィードバックループにおいて反復的な手段で、適切なフィードバックを提供する。残りパーセントがゼロである場合、システムは、次に、フィードバックシーケンスを始動させて、タンク容量が消耗したことをユーザに警告し（ステップ９４０）、その後、プロセスは終了する。例えば、ステップ９４０において、システムは、ＬＥＤ光源を点滅させ、以前の触覚フィードバックを停止させてもよい。
【００４３】
図８及び図９は、本開示の様々な実施形態による呼吸器訓練装置のための資源状態を監視し、本開示の様々な実施形態による呼吸器訓練装置のための資源消耗に関する計算及びフィードバックを提供するためのプロセスの例を示すが、図８及び図９に対してそれぞれ様々な変更を行うことができる。例えば、一連のステップとして示されているが、各図の様々なステップは、重なり合うこと、並列に生じること、異なる順序で生じること、又は複数回生じることができる。別の例では、ステップが省略されるか、又は他のステップによって置き換えられてもよい。
【００４４】
本開示の実施形態は、また、呼吸器を使用する訓練の方法を含む。上記の説明に加えて、この方法は、呼吸器訓練装置１００をマスク、例えばＳＣＢＡ又は呼吸マスクなどの呼吸器のマスク６００に取り付けることを含む。この方法は、マスク６０及び呼吸器訓練装置１００を通して呼吸を行い、特定の型の呼吸器を使用して経験されるオンデマンド呼吸を訓練することを更に含む。この方法を用いて、図４に記載されたようなシステムは、マスクを通る空気の流量、及び、各呼吸が仮想空気タンクから排出するであろう量を決定するために使用されることができる。このシステムは、機能的マスクを介した呼吸の物理的シミュレーションに加えて、実際の空気タンクが取り付けられている場合に、それらに利用できる酸素水準を示すことができるように、フィードバックを提供するであろう。
【００４５】
更に、この特許文献において本開示の原理を説明するために使用される様々な図及び実施形態は、例示のためだけのものであり、本開示の範囲を限定するように決して解釈されるべきではない。当業者は、本開示の原理が任意の型の適切に配置された装置又はシステムにおいて実現され得ることを理解するであろう。他のそのような実施形態は、ＣＢＲＮガスマスク、ＳＣＵＢＡ用品、又はＣＰＲ訓練装置に類似し、関連し、又はそれらと共に使用されてもよいが、それらに限定されるものではない。更に、本開示は、体積空気の流れの分析に限定されるべきではなく、とりわけ、蓄積された特定の化合物の吸入又は排出に関するフィードバックを提供するために、例えば、二酸化炭素又は一酸化炭素などの特定の粒子又は化学物質の流れを監視するセンサと共に使用されてもよい。更に、様々な実施形態が、訓練に関連して説明されるが、本明細書で開示される資源消耗計算及び／又はフィードバックの実施形態はいずれも、実際の装置用の従来の資源の監視及び／又はフィードバックの構成要素に加えて、又はその代わりに、装置の実際の使用に関連して利用することができる。例えば、資源消耗計算及びフィードバックシステム４００は、ＳＣＢＡ又はＳＣＵＢＡシステムの空気タンクのフィードバックシステムを増強又は交換するために、及び／又は、呼吸マスク又はガスマスクに含まれるフィルタ又はフィルタシステムの残存品質に関する状態の情報を提供するために、使用することができる。
【００４６】
一実施形態は、模擬資源消耗計算のための呼吸器訓練装置を提供する。呼吸器訓練装置は、開口部を含む外郭と、外郭に接続されたセンサと、外郭に接続され、センサに動作可能に接続されたコントローラとを含む。コントローラはセンサからの入力に基づいて、外郭の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算し、外郭の開口部に流入する空気の計算された流量に基づいて、模擬資源の消耗量をある継続時間計算するように構成されている。コントローラは、計算された資源消耗量と、継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、模擬資源の現在の状態を識別し、模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成するように構成されている。
【００４７】
別の実施形態は、呼吸器訓練装置用の模擬資源消耗計算方法を提供する。この方法は、呼吸器訓練装置のセンサを使用して、呼吸器訓練装置の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算することと、呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の計算された流量に基づいて、模擬資源の消耗量をある継続時間計算することとを含む。また、この方法は、計算された資源消耗量と、継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、模擬資源の現在の状態を識別することと、模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することとを含む。
【００４８】
別の実施形態は、模擬資源消耗計算のためのプログラムコードを含む非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体を提供する。コントローラによって実行されると、プログラムコードは、コントローラに、呼吸器訓練装置のセンサからの入力に基づいて、呼吸器訓練装置の開口部を通って呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算させ、呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の計算された流量に基づいて、ある継続時間模擬資源の消耗量を計算させる。プログラムコードは、コントローラによって実行されると、コントローラに、計算された資源消耗量と、継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、模擬資源の現在の状態を識別させ、模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成させる。
【００４９】
上記の例及び実施形態のいずれにおいても、センサは、開口部に近接して配置された圧力センサであり、コントローラ又は方法は、開口部に近接して配置された圧力センサからの入力を使用して、外郭の開口部に流入する空気の流量を計算するように構成されている。
【００５０】
上記の例及び実施形態のいずれにおいても、呼吸器訓練装置は、第２の圧力センサを含み、圧力センサは、開口部内のオリフィスの反対側に配置される。
【００５１】
上記の例及び実施形態のいずれにおいても、呼吸器訓練装置は、フィードバック光源を含み、コントローラ又は方法は、模擬資源の現在の状態が第１の閾値状態を下回るという判断に応じて、フィードバック光源を使用する視覚フィードバックを提供するためのフィードバック信号を生成するように構成されている。
【００５２】
上記の例及び実施形態のいずれにおいても、呼吸器訓練装置は、触覚フィードバック装置及びスピーカのうち少なくとも１つを含み、コントローラ又は方法は、模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回るという判断に応じて、（ｉ）フィードバック光源を使用する視覚フィードバック、及び、（ｉｉ）触覚フィードバック装置を使用する触覚フィードバック又はスピーカを使用する音声フィードバック、を提供するためのフィードバック信号を生成するように構成されている。
【００５３】
上記の例及び実施例のいずれにおいても、模擬資源は、空気タンク内の空気量であり、計算された消耗量は、継続時間に亘って使用した結果として、模擬空気タンク内の空気量における模擬減少量の推定値である。
【００５４】
上記の例及び実施例のいずれにおいても、模擬資源は、周囲の空気を濾過するための空気フィルタの能力であり、計算された消耗量は、継続時間に亘って使用した結果として、周囲の空気を濾過するための模擬空気フィルタの能力における模擬減少量の推定値である。
【００５５】
本特許文書全体を通して使用される特定の単語及び語句の定義を記載することが有利であり得る。「対」及び「連結」の用語及びそれらの派生語は、それらの要素が互いに物理的に接触しているか否かにかかわらず、２つ以上の要素間の任意の直接的又は間接的連結を指す。「送信」「受信」及び「通信」の用語は、それらの派生語と共に、直接的及び間接的通信の両方を包含する。「含む」「備える」の用語は、それらの派生語と共に、包含を意味するが、これに限定されない。「又は」の用語は、「及び／又は」を包含し、意味する。「に関連する」の語句は、それらの派生語と共に、含む、に含まれる、と接続する、含む、に含まれる、に／と接続する、に／と連結する、に／と接続する、に／と結合する、通信できる、と連携する、交互配置する、並置する、に近接する、に縛られる、持つ、の特性を持つ、との関係がある等を意味する。「少なくとも1つ」の語句は、アイテムのリストと共に使用される場合、リストされたアイテムの１個以上からなる異なる組み合わせが使用される可能性があることと、リスト内の１つのアイテムのみが必要な可能性があることとを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃのうち少なくとも１つ」は、任意の以下の組み合わせを含む：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、及び、ＡとＢとＣ。
【００５６】
更に、以下に説明する様々な機能は、１つ以上のコンピュータプログラムによって実現又は支援することができ、その各々は、コンピュータ読み取り可能なプログラムコードから形成され、コンピュータ読み取り可能媒体内で具体化される。「アプリケーション」及び「プログラム」という用語は、１つ以上のコンピュータプログラム、ソフトウェア構成要素、一連の指示、手続き、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、又は、適切なコンピュータ読み取り可能プログラムコードでの実現に適応されたそれらの一部を指す。「コンピュータ読み取り可能プログラムコード」という用語は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含む任意の型のコンピュータコードを含む。「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又は他の任意の型のメモリなど、コンピュータによってアクセス可能な任意の型の媒体を含む。「非一時的な」コンピュータ読み取り可能媒体は、一時的な電気又は他の信号を伝達する有線、無線、光、又は他の通信リンクを除く。非一時的コンピュータ読み取り可能媒体は、書き換え可能光ディスク又は消去可能メモリ装置のような、データを永久的に記憶することができる媒体、及び、データを記憶し後で上書きすることができる媒体を含む。
【００５７】
他の特定の語句の定義は、本特許文書全体を通して提供される。当業者は、ほとんどではないにしても多くの場合、そのような定義が、そのように定義された単語及び語句の以前の使用及び将来の使用に対して適用されることを理解すべきである。本開示は例示的な実施形態を用いて説明されてきたが、当業者には様々な変更及び修正が示唆され得る。本開示は添付の特許請求の範囲に含まれるような変更及び修正を包含することが、意図されている。
【００５８】
本出願における説明のいずれも、任意の特定の要素、ステップ、又は機能が、特許請求の範囲に含まれなければならない本質的な要素であることを暗示するものとして解釈されるべきではない。特許の主題の範囲は、請求項によってのみ定義される。更に、請求項のいずれも、「のための手段」という正確な単語の後に分詞が続かない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１２（ｆ）を呼び出すようには意図されていない。
【図１】
2020536293.tif 000003
【図２】
2020536293.tif 000004
【図３】
2020536293.tif 000005
【図４】
2020536293.tif 000006
【図５】
2020536293.tif 000007
【図６】
2020536293.tif 000008
【図７】
2020536293.tif 000009
【図８】
2020536293.tif 000010
【図９】
2020536293.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月29日(2020.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
模擬資源消耗計算のための呼吸器訓練装置（１００）であって、
開口部（１０５又は１１０）を含む外郭（１０２）と、
前記外郭に接続されたセンサ（２１５、４１５、又は５１５）と、
前記外郭に接続され前記センサに動作可能に接続されたコントローラ（２１０、４１０、又は５１０）と、を備え、前記コントローラは、
前記センサからの入力に基づいて、前記外郭の前記開口部を通って前記呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算し、
前記外郭の開口部に流入する空気の前記計算された流量に基づいて、前記模擬資源の消耗量をある継続時間計算し、
前記計算された資源消耗量と、前記継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、前記模擬資源の現在の状態を識別し、
前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成するように構成されている、
呼吸器訓練装置。
【請求項２】
前記センサは、前記開口部に近接して配置された圧力センサであり、
前記コントローラは、前記開口部に近接して配置された圧力センサからの入力を使用して、前記外郭の開口部に流入する空気の流量を計算するように構成されている、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項３】
更に、第２の圧力センサ（２１５、４１５、又は５１５）を備え、
前記圧力センサは、前記開口部内のオリフィス（３０５）の反対側に配置されている、
請求項２に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項４】
更に、フィードバック光源（１３０、４３０、又は５３０）を備え、
前記コントローラは、前記模擬資源の現在の状態が第１の閾値状態を下回るという判断に応じて、前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバックを提供するための前記フィードバック信号を生成するように構成されている、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項５】
更に、触覚フィードバック装置（４２５又は５２５）及びスピーカ（４３５）のうち少なくとも１つを備え、
前記コントローラは、前記模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回るという判断に応じて、（ｉ）前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバック、及び、（ｉｉ）前記触覚フィードバック装置を使用する触覚フィードバック又は前記スピーカを使用する音声フィードバック、を提供するための前記フィードバック信号を生成するように構成されている、
請求項４に記載の呼吸器訓練装置。
【請求項６】
呼吸器訓練装置（１００）用の模擬資源消耗計算方法であって、
前記呼吸器訓練装置のセンサ（２１５、４１５、又は５１５）を使用して、前記呼吸器訓練装置の開口部（１０５又は１１０）を通って前記呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算することと、
前記呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の前記計算された流量に基づいて、前記模擬資源の消耗量をある継続時間計算することと、
前記計算された資源消耗量と、前記継続時間の前に識別された模擬資源の以前の状態とに基づいて、前記模擬資源の現在の状態を識別することと、
前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することと、
を含む方法。
【請求項７】
前記センサは、前記開口部に近接して配置された圧力センサであり、
前記呼吸器訓練装置の前記開口部に流入する空気の流量を計算することは、前記開口部に近接して配置された前記圧力センサからの入力を使用して前記流量を計算することを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項８】
前記呼吸器訓練装置は、第２の圧力センサ（２１５、４１５、又は５１５）を含み、
前記圧力センサは、前記開口部内のオリフィス（３０５）の反対側に配置されている、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
更に、前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することは、前記模擬資源の現在の状態が第１の閾値状態を下回るという判断に応じて、前記呼吸器訓練装置のフィードバック光源（１３０、４３０、又は５３０）を使用する視覚フィードバックを提供することを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
更に、前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバックを提供することは、前記模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回るという判断に応じて、（ｉ）前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバック、及び、（ｉｉ）前記呼吸器訓練装置の触覚フィードバック装置（４２５又は５２５）を使用する触覚フィードバック又は前記呼吸器訓練装置のスピーカ（４３５）を使用する音声フィードバック、を提供することを含む、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
模擬資源消耗計算のためのプログラムコードを含む非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体（４２０）であって、コントローラ（２１０、４１０、又は５１０）によって実行されると、前記プログラムコードが、前記コントローラに、
呼吸器訓練装置（１００）のセンサ（２１５、４１５、又は５１５）からの入力に基づいて、前記呼吸器訓練装置の開口部（１０５又は１１０）を通って前記呼吸器訓練装置に流入する空気の流量を計算させ、
前記呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の前記計算された流量に基づいて、前記模擬資源の消耗量をある継続時間計算させ、
前記計算された資源消耗量と、前記継続時間の前に識別された前記模擬資源の以前の状態とに基づいて、前記模擬資源の現在の状態を識別し、前記模擬資源の現在の状態を示すフィードバック信号を生成させる、
コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１２】
前記センサは、前記開口部に近接して配置された圧力センサであり、
前記呼吸器訓練装置の開口部に流入する空気の流量を計算する前記プログラムコードは、前記コントローラによって実行されると、前記開口部に近接して配置された圧力センサからの入力を使用して前記コントローラに流量を計算させるプログラムコードを含む、
請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１３】
前記フィードバック信号を生成するための前記プログラムコードは、前記コントローラによって実行されると、前記コントローラに、
前記模擬資源の現在の状態が第１の閾値状態を下回るという判断に応じて、前記呼吸器訓練装置のフィードバック光源（１３０、４３０、又は５３０）を使用する視覚フィードバックを提供するための前記フィードバック信号を生成すること、及び、
前記模擬資源の現在の状態が第２の閾値状態を下回るという判断に応じて、（ｉ）前記フィードバック光源を使用する視覚フィードバック、及び、（ｉｉ）前記呼吸器訓練装置の触覚フィードバック装置（４２５又は５２５）を使用する触覚フィードバック又は前記呼吸器訓練装置のスピーカ（５３５）を使用する音声フィードバック、を提供するための前記フィードバック信号を生成すること、
を行わせるプログラムコードを含む、請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１４】
前記模擬資源は、空気タンク内の空気量であり、
前記計算された消耗量は、前記継続時間に亘って使用した結果として、前記模擬空気タンク内の空気量における模擬減少量の推定値である、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置、請求項６に記載の方法、又は、請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１５】
前記模擬資源は、周囲の空気を濾過するための空気フィルタの能力であり、
前記計算された消耗量は、前記継続時間に亘って使用した結果として、前記周囲の空気を濾過するための前記模擬空気フィルタの能力における模擬減少量の推定値である、
請求項１に記載の呼吸器訓練装置、請求項６に記載の方法、又は、請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【国際調査報告】
2020536293.tif 000012