JPH0138509B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は呼吸装置中で発生した熱の減少方法
に関する。更に詳しくはこの発明は圧縮酸素呼吸
装置中で発生した熱の減少方法に関する。

英国採炭工業で使用する圧縮酸素呼吸装置には
２通の型があり、その一つは一定流速の酸素を供
給し、この酸素は必要時には手動の迂回通路弁に
より補充でき、他方の型は前者より近代的な装置
であつて、緊急弁と組合わされてより低速の一定
の酸素流速を与える。吸入された酸素の約４％が
人体により使用されて肺臓中で二酸化炭素に変え
られるのにすぎないことを理解されたい。地下で
の救助作業の場合に酸素を保存し且つ長使用寿命
をもつ装置となすために呼気を化学吸着剤含有再
生区域で精製して再循環し、残余の吸入量は調整
された酸素容器からの約１ 1/2／分〜２ 1/2
／分の一定流速の酸素により補充される。この
補充酸素流は呼吸装置を着用して大抵の活動をす
るのに充分であり、また大抵の環境中で（例えば
歩行中で）の必要量以上であるから、装置中に過
剰の酸素が蓄積し、呼吸用バツグを膨張させ、呼
吸時の抵抗を増大させる。従つて過剰の酸素を放
出するために呼吸用バツグに放出バルブが備えら
れる。呼吸速度が異常に高い場合には、例えば極
度に大きな労作をしなければならない場合または
非常に高緊張状態では、酸素容器に付した調整器
を迂回する手動の自動的に復元する迂回弁により
装置中に短期間付加的な酸素が流される。この迂
回弁の代替物は着用者の呼吸上の要求により動作
される緊急弁である。

カ性アルカリまたはソーダライムである化学吸
収剤はある種の不都合な副作用を呈する。第１に
呼気を吸収の際の化学反応は発熱反応であり、そ
の結果再循環される酸素が吸収剤を通過する時
に、熱交換によりかなり加熱される。熱いガスを
呼吸すると著しく疲労するから、通常呼吸通路の
吸気側に冷却器を必要とし、この冷却器を加熱さ
れたガスが通る時に氷またはリン酸一水素二ナト
リウムのような化学薬剤である冷却剤に熱を放出
する。更に別の問題は呼気は水の蒸気で飽和して
いることである。

地下の救助作業では呼吸装置の有用寿命が長い
ことが第１に要求されることは既に認められてい
るところである。このことはクローズド・サーキ
ツトシステムの形態が必要であることを意味する
ものである。その理由はオープン・サーキツト・
システムでは呼気は雰囲気中に放出されるから再
生区域を必要としないが、空気または酸素が極度
に無駄となるからである。オープン・サーキツト
呼吸装置は消防隊により使用されているが、この
場合には地下で遭遇するような長時間の救出作業
は一般に必要としない。スキユーバー潜水夫もオ
ーブン・サーキツト型の装置を使用している。１
1/2〜２時間の使用寿命に対して全酸素容器の重
量は陸上では重すぎるが、水中では問題とはなら
ない。

鉱山救出呼吸用装置にとつて酸素を保存するこ
とは全世界にわたつて現在および過去における慣
例である。従来、最も近代的な圧縮酸素呼吸装置
は約１ 1/2／分といつた比較的低い一定流速
（すなわち休息時または低作業量状態に対して充
分な一定流速）と着用者が余分の空気を必要とす
る時に動作される補充弁とを併用していた。この
装置は事実酸素を無駄にしないで保存するが、し
かし熱も装置内にこもることを我々は見出した。
更に慣用のクローズド・サーキツト・システムで
は低圧吸気中に雰囲気ガスの漏入をできるだけ避
けることが必要であり、さもないと、窒素のよう
な不活性ガスにせよ或は一酸化炭素のような有毒
ガスにせよ精製区域では除去できない汚染ガスが
装置内に蓄積する危険があることを我々は見出し
た。

この近代的装置は複雑で高価であり、鉱山救出
事態においてこの近代的装置で最も重要なことは
再使用まで長期にわたる、素人ではできない整備
作業を必要とすることである。

この発明の目的は地下での使用に際して慣用の
クローズド・サーキツト型装置より低い温度をも
ち、快適な温度の酸素を提供し、有用な寿命を提
供できる呼吸方法を提供するにある。

この明細書および特許請求の範囲の記載全般に
亘つて酸素とは50％以上の酸素と不活性ガスとの
混合物、例えば酸素富化空気（例えば50％酸素含
量の空気）、酸素−窒素混合物例えば50％酸素と
50％窒素との混合物および酸素−ヘリウム混合物
例えば50％酸素と50％ヘリウムとの混合物を含む
ものと理解されたい。

この発明で使用する好適な装置は呼気弁と再生
区域との間に設けられた大気中への放出用リリー
フバルブを付加的に備え、再生区域から外側への
流れは人体へのガス供給装置の吸気側に接続され
る。更に好適な装置では大気への放出用リリーフ
バルブが、肺臓の深奥部の窩からの呼気が大気中
へ放出されて再生区域を通らないように配列され
る。

この発明は高圧容器から酸素を４／分〜30
／分の速度で呼吸装置の着用者に供給すること
からなる呼吸装置の着用者に酸素を供給する方法
をも提供するものである。好適には各呼気の最初
の部分を二酸化炭素吸収剤を含有する再生区域へ
通して着用者へ再循環し、各呼気の後の部分は大
気中へ放出される。

この発明は４〜30／分の範囲に維持された一
定の連続した高酸素流速を与えるように予めセツ
トできる減圧弁装置を備えた高圧酸素給源； 吸気弁を備えた吸気区域および呼気弁を備えた
呼気区域を備え、前記酸素流が供給される人体へ
のガス供給装置； 呼気区域に接続して呼気から二酸化炭素を吸収
のための再生区域； 再生区域に接続して再生区域を通過した呼気が
流入し且つ吸気区域にも接続する呼吸用バツグ； および過剰のガスを呼吸系統から排出するため
の、前記再生区域の手前に設けられた排気装置； を備えた、呼吸に不適な雰囲気中で使用するため
の呼吸装置中で発生した熱を減少する方法であつ
て、 ４〜30／分の範囲に維持された一定の連続し
た高酸素流速を与えるように予めセツトした減圧
弁装置を経て高圧酸素給源から酸素を放出し； 前記一定の流速に維持された連続した高流速の
酸素を、呼吸装置着用者に呼吸できるガスを供給
する人体へのガス供給装置の吸気区域へ通し； 人体へのガス供給装置の呼気区域からの呼気を
再生区域へ通して該呼気から二酸化炭素を吸収
し； 再生区域からの二酸化炭素が除かれた呼気を呼
吸用バツグに通し； 呼吸用バツグからの空気を人体へのガス供給装
置の吸気部材へ通し； 過剰のガスを前記再生装置の手前に設けられた
排気装置を経と排出し、それによつて着用者によ
つてつくり出された熱、湿気および二酸化炭素を
呼吸装置を通る前記高流速の酸素により運んで再
生区域内の手前に設けられた排気装置から大気中
に排出して、ひいては再生装置内で発生する熱量
を抑えることからなる、呼吸に不適な雰囲気中
で、すなわち生命を維持するのに不充分な酸素を
含む雰囲気中および／または有毒成物を含む雰囲
気中での、実質上環境雰囲気で使用する呼吸装置
中で発生した熱を減少する方法に関する。

高圧酸素給源はタンクであつてもよいが呼吸装
置の一部として容易に携帯できる円筒状容器であ
るのが好ましい。更に好ましくは大容量軽量円筒
状容器、例えば継ぎ目なし軽量合金網の円筒状容
器である。酸素供給用のこの種の円筒状容器は
200バールの充填圧力で1500の容量をもつもの
が好都合でなる。装置は１個より多い円筒状容器
を備えていてもよいことは勿論である。

減圧弁は業界において既知のピストン型調整器
であることができる。慣用の装置は減圧弁の故障
の場合に備えて迂回路弁を備え、迂回路弁はこの
発明の装置の一部をなすが、並列の２個の弁を備
えることをこの発明では意図するものである。例
えば各減圧弁を５／分にセツトし、軽度の作業
または休息時には減圧弁の一方だけを必要とす
る。着用者は高緊張状態または高作業量状態に遭
遇した時に他方の減圧弁を動作させる。並列に配
置した２個の減圧弁を使用すれば迂回路弁は必須
ではない。

人体へのガス供給装置は慣用のマウスピースで
あることができ、これは導入管および排出管なら
びに鼻栓を備える。或はまた全面マスクを用いる
こともできるが、これは会話膜またはマイクロホ
ンを付設すれば会話が可能となる利点がある。し
かし全面マスクは曇つて外が見えなくなる欠点が
あり、このことはクローズド・サーキツトからの
高度に湿気で飽和した供給酸素により著しくな
る。加うる着用者は一般に顔面、特に前額部に発
汗することにより悩まされる。このマスクの湿気
による曇りを軽減するために多くの方法が使用さ
れたが、クローズド・サーキツト装置の場合には
完全に満足できるものはないことがわかつた。近
代的全面マスクは頭部と接触する縁部に膨張性シ
ールを備えるものがあるが、これは大気からマス
ク中へ汚染物が漏入する機会を減少するためであ
る。しかしこのシールは普通でない形状の頭の場
合には有効ではなく、もし着用者が約３日以上ひ
げをのばしたり、或は眼鏡をかけたりすると著し
くシールが乱されることが判明した。この発明は
全面マスクを使用することも意図するものであ
り、その場合には円筒状容器またはタンクからの
新鮮なタンクの少なくとも一部を直接口と鼻を覆
う半マスクと該半マスクの外側の全面マスクとの
間の空間に供給する。これは大気中の汚染物の漏
入の傾向を減少させ、湿気による曇りの問題を低
減し、特にもし新鮮な酸素が着用者の顔面に向け
られた時に起こる顔面の発汗に付随する問題も軽
減する。

大気への放出弁は簡単な圧力リリーフバルブで
あるのが適当で、オーバーライド装置をも備える
ことが好ましい。

既述のように、大気への放出弁は呼気弁と再生
区域との間にあるのが便宜である。好適には再生
区域は呼気が中央心部または複数の中央心部に流
れ、吸収剤で満たされた中空円筒状容器を通つて
外部へ透過する放射状の流れ型である。大気への
放出弁のこの位置により各呼気の最初の上部気管
および気管支管からの部分は再生区域に通り、そ
れが吸収剤を透過するにつれて背圧が増大するか
ら、その結果大気への放出弁を動かして各呼気の
後の部分を大気中へ放出する。各呼気の前記後の
部分は肺臓の深奥窩部から排出されるから水の蒸
気で完全に飽和しており、CO₂の最高濃度をも
つ。この結果については下記に説明しよう。

呼吸用バツグと再生区域とは慣用のものであ
り、原理的には業界において周知である。

呼吸装置は熱くならないで（涼しい状態で）動
作するように組立てられるのが好ましい。例え
ば、呼吸用バツグは円筒状容器と熱的に接触して
呼吸用バツグは圧縮ガスの断熱膨張により冷却さ
れる。同様に、呼吸用バツグは好適には反応熱に
より加温される再生区域からは熱的に絶縁され
る。

この発明の方法から多数の利益が得られる。こ
の発明は過去数十年間にわたつて造られたクロー
ズド・サーキツト式呼吸用装置におけるすべての
進歩に違背することが即座に理解されるだろう。

高圧力一定流速呼吸装置により酸素が必要量よ
り非常に過剰に、そして従来供給されていた量よ
り非常に多量に酸素が絶えず供給される。酸素の
高圧力供給装置の使用および好適な装置において
は10／分程度の流速は着用者にとつて主として
好都合で快適な数種の利点を与える。好適な実施
態様における呼吸装置は恐らく最も過酷な条件以
外ではすべての条件で快適な温度で酸素を供給す
る。これは多数の異なる作用から生ずると考えら
れる：すなわち、第１に、高圧ガスが高圧給源を
出ると該高圧ガスの断熱冷却が行われる。第２
に、比較的大量のガスが大気中へ放出されるか
ら、それと共に体熱が運び去られる。第３に、各
呼気の後の部分は肺臓の深奥窩部から出てきて大
気中へ放出されるから、各呼気のこの後の部分は
体温に加温され、また最高濃度のCO₂を含んでい
る。もし呼気の後の部分が再生区域に通されると
かなりの熱を発生する。加うるに、そして特に全
面マスクを使用すると、大量のガスの流れ自体が
着用者に生理的冷却効果を生ずる。

高湿度および／または高温度環境の場合には、
着用者は悪影響を受ける。比較的冷たい乾いた空
気を着用者に与えることが普通の時以上に望まし
い。この発明で使用する装置は流速に30／分ま
で増大させることによつて（それに対応して装置
の有効期間は短縮するが）高温度および高湿度に
おける極端に苛酷な状態に適合させることができ
る。このような極端に苛酷な場合には別法として
アイスクーラーのような冷却器、シリカゲルのよ
うな乾燥剤または氷を満たした衣服のような冷た
い衣服を使用してもよい。この発明で使用する装
置はこのような困難な条件の場合には下記の１種
または２種以上を含むことができる。アイスクー
ラーのような冷却器、シリカゲルを含有する乾燥
剤のような乾燥剤、および例えば20／分〜25
／分のような増大した流速。

呼吸されるガスは比較的冷たいほかに、慣用の
圧縮酸素クローズド・サーキツト装置の場合より
乾燥している。その理由は呼気中の体の湿気が蓄
積されないで大気中へ放出され、更に新鮮な酸素
が付加的に導入されるからである。

この発明で使用する装置はある構成要素を体の
前部にかけ、あるものを背中にかけるように分け
ることができるが、好適にはコンパツトなパツク
として背中にかけるのがよい。はうときに邪魔に
ならないように滑らかな外側カバーを備えるのが
好ましい。

この発明で使用する呼吸装置は呼吸に不適な雰
囲気中で意識不明になつた人を蘇生させるように
構成することも意図するものである。

この発明で使用する装置は比較的簡単であり、
従つて現在入手できる最も近代的呼吸装置より一
層確実に、容易に且つ迅速に整備することができ
る。この整備の確実で容易なことは大きな事故の
ときに装置を迅速に繰返し使用することが必要で
ある時に重要である。さもないときは装置の過度
に大量の材料を必要とし、このことは材料を使用
可能な状態に保つための整備の負担と試験の負担
とが大きなものとなる。この発明で使用する装置
は大抵の慣用のクローズド・サーキツト圧縮酸素
装置の場合に必須条件である使用前の注意深い浄
化処理を必要としないし、また、その本来の融通
性と快適性のゆえに訓練をうけていない人達や老
人や、または余り丈夫でない人達にも使用でき
る。

慣用の装置の比較試用に比して、着用者による
装置徹底的試用は作業後にはるかに改善された着
用者の快適度を示した。

以下にこの発明を添付図面を参照して示例によ
り説明する。

軽量高容量の酸素円筒状容器１が支持シートま
たは枠（図示せず）（この支持シートまたは枠は
慣用の肩ひもである）に取付けられる。円筒状容
器１は２個の一定流速減圧弁２，２′を通して酸
素を供給し、弁２（第１弁）は供給管３を通つて
酸素を５／分の速度で供給するようにセツトさ
れ、酸素量は環境条件に応じて４／分〜25／
分、例えば５／分といつた便宜なレベルに予め
セツトされた第２減圧弁２′により増大できる。
供給管３はマウスピース８の吸気側にできるだけ
近いところに新鮮な酸素を供給し、呼吸用バツグ
１５の出口に近いところに終端をもち、穿孔され
た円筒形拡散器４内に保持される。呼吸用バツグ
１５の出口に吸気管６の入口が取付けられる。吸
気管６は吸気弁７より慣用のマウスピース８に接
続され、このマウスピース８の出口には呼気管１
１が呼気弁９を介して接続される。鼻栓１０はマ
ウスピースにひもにより結合される。呼気管１１
は自動リリーフバルブ１３を備えたマニホルド１
２および放射状流再生区域すなわち精製器１４の
入口に備えたマニホルド１２に通ずる。再生区域
（精製器）１４はソーダライムのような吸収剤が
充填されている。再生区域は呼吸用バツグ１５に
接続されている。

試用に際して５／分の酸素の一定流（これは
必要に応じて５／分の第２酸素流により増強さ
れる）は供給管３の端部から送出される。呼吸
中、吸気弁７は開かれ、供給管３からの新鮮な酸
素は吸気管６に供給され、その新鮮な酸素と共に
呼吸用バツグ１５からの酸素が送られる。着用者
はもちろんマウスピースを彼の口にあて、鼻栓１
０を装着する。着用者が息をはき出すときに呼気
弁（弁）９は開かれ、吸気弁７は閉じられ、その
結果供給管３からの酸素は呼吸用バツグ１５に入
る。着用者の呼気は呼気管１１を通り、再生区域
１４（精製器１４）に入り始める。背圧が蓄積し
たらリリーフバルブ１３が開かれて肺臓の深奥窩
部からの呼気は大気中に放出される。再生区域
（精製器）１４中のソーダライムを通る呼気中の
CO₂はそこで吸収され、残つた呼気すなわち精製
された酸素は呼吸用バツグ中に送られ、ここで円
筒状容器１からの新鮮な乾燥した冷たい酸素と混
合される。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明で使用する呼吸装置の概略説明図
である。図中： １……（酸素）円筒状容器、２，２′……減圧
弁、３……供給管、４……拡散器、６……吸気
管、７……吸気弁、８……マウスピース、９……
呼気弁、１０……鼻栓、１１……呼気管、１２…
…マニホルド、１３……自動リリーフバルブ、１
４……再生区域（精製器）、１５……呼吸用バツ
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ４〜30／分の範囲に維持された一定の連続
   した高酸素流速を与えるように予めセツトできる
   減圧弁装置を備えた高圧酸素給源； 吸気弁を備えた吸気区域および呼気弁を備えた
   呼気区域を備え、前記酸素流が供給される人体へ
   のガス供給装置； 呼気区域に接続して呼気から二酸化炭素を吸収
   のための再生区域； 再生区域に接続して再生区域を通過した呼気が
   流入し且つ吸気区域にも接続する呼吸用バツグ； および過剰のガスを呼吸系統から排出するため
   の、前記再生区域の手前に設けられた排気装置； を備えた、呼吸に不適な雰囲気中で使用するため
   の呼吸装置中で発生した熱を減少する方法であつ
   て、 ４〜30／分の範囲に維持された一定の連続し
   た高酸素流速を与えるように予めセツトした減圧
   弁装置を経て高圧酸素給源から酸素を放出し； 前記一定の流速に維持された連続した高流速の
   酸素を、呼吸装置着用者に呼吸できるガスを供給
   する人体へのガス供給装置の呼気区域へ通し； 人体へのガス供給装置の呼気区域からの呼気を
   再生区域へ通して該呼気から二酸化炭素を吸収
   し； 再生区域からの二酸化炭素が除かれた呼気を呼
   吸用バツグに通し； 呼吸用バツグからの空気を人体へのガス供給装
   置の吸気部材へ通し； 過剰のガスを前記再生装置の手前に設けられた
   排気装置を経て排出し、それによつて着用者によ
   つてつくり出された熱、湿気および二酸化炭素を
   呼吸装置を通る前記高速流の酸素により運んで再
   生区域内の手前に設けられた排気装置から大気中
   に排出して、ひいては再生装置内で発生する熱量
   を抑えることからなる、呼吸に不適な雰囲気中で
   使用する呼吸装置中で発生した熱を減少する方
   法。 ２ 排出工程が人体へのガス供給装置の呼気区域
   から送られた過剰の空気を排出することからな
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 排気工程が着用者の肺臓の深奥窩部からの呼
   気を排出することからなる特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ４ 高圧酸素給源から酸素を放出する工程が約５
   ／分の流速で第１減圧弁を経て酸素を放出し、
   約４〜約25／分の流速で第２減圧弁を経て酸素
   を選択的に放出する工程からなる特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ５ 排気工程が、再生区域中に背圧が蓄積され、
   該背圧が所定値に達したら排気弁が開かれ、開か
   れた排気弁を経て呼気を排出することからなる特
   許請求の範囲第１項記載の方法。