JPS62501280A - 生命維持のための補助システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 生命維持のだめの補助システム 本発明はダイハによる避難、特に深い水中での潜水作業中での避難用に設計され た生命維持のための補助システム（ｓｅｃｏｎｄａｒｙｌｉｆｅ　５ｕｐｐｏｒ ｔ　ｓｙｓｔｅｍ、　５ＬＳ）に関する。

従来の避難用装置は接続ホースのついた呼吸用の圧縮ガスのボンベとこのボンベ からのガスをダイハが呼吸することを可能にするレギュレータバルブを具えてい る。これは開放管路システムであり、呼吸に使われたガスはダイハのへルメソト 又はマスクから排出される。深い水中（例えば４５０Ｍ５Ｗ（海水深度ｍ）。

４５バールの圧力）での潜水作業では、担持できる呼吸ガスの量は３００バール の圧縮ガスで４リットル程度であり、これは呼吸■にもよるが約２０秒から９０ 秒の短時間しか持たない。

従来型のダイハ生命維持のだめの主システムは需要の原理によって作動し、ｉＪ １常時には遠隔個所にある空気源（例えば水面や潜水ドーム等）からガスを供給 している。ダイハの体に接続された供給ラインが損傷したり、外れたり、または 引っ掛かったりして主システムが故障した場合、ダイバは緊急避難する必要があ る。避難期間はダイパが安全に潜水ドームに帰還したり、救助が行われるのに充 分な時間でなければならない。

本発明の一態様によれば、ダイハの生命維持のための補助システムは一木以上の ホースによって独立したバルブとへルメソト又はマスクインタフェースに接続さ れた再生呼吸器セントを具え、該再生呼吸器セントは正常な潜水作業の際の待機 モードにおいては、周囲の環境の圧力よりも高い圧力に維持されている。本発明 のもう一つの態様は、ダイへの生命維持のための補助システムの際呼吸セントは 一木以上のホースによって独立のバルブとへルメノト又はマスクインタフェース に取り付は可能であり、該セントは少なくとも一つの補助肺、湿気吸収器、炭酸 ガス除去器、及びセントの作動時にガスが実質的に一定量ずつセント内に供給さ れるように圧縮ガスボンベに取り付けられた絞り弁を具えている。待機モードに ある時、周囲の環境の圧力より高い圧力（オーバー圧力）に維持されていること が特に優れた特徴である。このオーバー圧力は約４バールでもよいが、好ましい オーバー圧力は約０．１〜０．２バ一ル程度で充分と考えられる。上述のＳＬＳ 　システムの独特な利点は、１）再生呼吸器セントの使用により避難期間を延長 できること、 ２）セソ（・内の圧力をオーバー圧力に維持することによって、セント内に海水 が侵入可能性がなくなること、３）待機モードにあるセントの操作は、ダイハの 深度が変化した場合に浮力の変化も、オーバー圧力の変化も起こらないようにコ ントロール可能であることである。

前述の特色を示すＳＬＳ避難用再生呼吸器セントの具体例を図面に示す実施態様 に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の避難用再生呼吸器セントの概略図であり、第２図は４５０Ｍ５ Ｗと２５０Ｍ５Ｗにおける種々の呼吸量での避難用再生呼吸器セントの予想呼吸 作業を示し、第３図は本発明による別の避難用再生呼吸器セットの概略図である 。

第１図を参照すると、ダイバ用生命維持補助システムは単一のポース２によって ヘルメット３に接続された補助肺１を具え、咳へルメノト上には独立したバルブ ４が設けられた半閉管路型避難用再生呼吸器セントを有している。先行技術にが かる標準潜水作業用の再生呼吸器セント（例えば閉管路型酸素再生呼吸器）にお いては、ヘルメット又はマスクに接続するために一対のホースを具えているのが 普通であり、呼気と吸気のために別々のホースが用いられている。第１図に示す ように、液体容積で約４リツトルの従来型のボンベ５が、例えば２００〜３００ バールの圧力での供給ガスの貯留手段として使われている。この供給ガスの出口 圧力は環境圧力よりも高い圧力に調整され、このセントが避難のための実際のモ ードにある時、ガスは絞り弁６を経て補助肺内に、１〜２リットル／分の一定量 ずつ供給される。供給ガスは生理学的に高い約２．５バ一ル程度の分圧の酸素濃 度を有している。

待機モードにあるとき、このセントは外部環境圧力に対して所定の圧力差に維持 されている。待機モードにおけるセット内のオーバー圧力は約４バールまで、普 通約０．１から０．２パールが好ましい。

背負いパック７の中で、ホース２は分岐して吸気と呼気用の別々のホース８．９ となっており、呼気サイクル上でウオークトラ、プ１０と炭酸ガス除去器１１を 通る。この例においては、炭酸ガス除去器１１を含む主なシステム構成要素は、 通常のダイバ用温水供給源からの供給水１２によって通常作業中に温められてい る。背負いバック７は外部の寒冷に対して遮断されていることが好ましい。待機 モードにおける炭酸ガス除去器１１の加熱によって、緊急時に作動モードになっ た時、化学吸収剤（例えばソーダ石灰）をこれが有効に働く温度に維持すること ができる。細かいワイヤメソシュの積層からなる熱再発生器を補助肺の上流に設 置し、補助肺の大きな表面積を通じて失われる熱損失を防止してもよい。このセ ットが作動すると、熱は呼気ガスから除去され、吸気作用の際に冷たいガスが熱 再発生器を通って還流し、ダイへの呼吸システムに入る以前に蓄積された熱を取 り出す。

避難の必要なときには、ヘルメットバルブが開かれて補助肺は直ちにヘルメット 内にオーバー圧力を４大する。緊急事態の性質によっては、このガスの緊急供給 はヘルメットを掃除するのに有効なこともある。ヘルメット用きのこ型バルブは このように導入されたすべての量の過剰ガスを排出しヘルメットがオーバー圧力 になることを防止する。

作動モードにおいては、主として希釈剤からなり、残りは酸素と炭酸ガスからな る呼気ガスはホースを経て化学吸収剤（ソーダ石灰等）を通過し、炭酸ガスを除 去された後、補助肺に達しここで該ガスは生理学的に高い酸素濃度を持つ追加ガ スと混合される。補助肺からのガスはダイハによって再び吸入される。

明らかにこのセントの耐用期間は補助肺内に供給される追加ガスの供給量によっ て大幅に異なる。後述するように、７５２／分ＲＭＶまでの呼吸量に対しては１ 〜２Ｎ／分の供給量が適当である。初めに高い酸素分圧を与えられた場合、各呼 吸毎に全酸素含有量の一部しか消費しないので、炭酸ガスさえ除去すれば同じガ スを何回でも繰り返して呼吸することが可能である。

このセットの信頼性を高め１．保守の問題を解消するために、酸素の噴射を制御 するエレクトロニクス装置は使用されていない。

満足な呼吸を可能とする比較的広い範囲の酸素レベルのために、約２．５バール までの酸素分圧を有する混合ガスを一定量ずつ供給すれば、すべての呼吸量に対 して受け入れ可能な酸素レベルを与えることが示される。

緊急避難セットに対して、更に詳細に特別な設計仕様を考慮すべき多くの領域が 存在する。例えば （１）酸素の毒性はそれを呼吸する期間等を含む多くの因子によって起こる。本 発明の目的に対しては、避難に必要な短期間の場合の設計の目安としては最大２ ．５バールの酸素分圧までは許容可能であると言われている。３バールまでの高 い値も多分許容可能であるが、更に研究を必要とする。米国海軍の負圧表によれ ば、潜水病の治療のために２．５バールまでの酸素分圧を含む治療用ガスの適用 を許容している。

（２）最少酸素れべるは０．２バールまでは許容されるが、望ましい最少酸素レ ベルは０．４バールである。

（３）炭酸ガスに関しては、避難用セットの設計目標は２０ミリバールの平均吸 気炭酸ガスレベル及び除去器の薬品耐用期間の末期においては最終的に７ミリバ ールの吸気炭酸ガスレベルであることが提案されている。

一つの再生呼吸器セントの性能を予測することを目的とした一連の計算の結果を 次に述べる。次の事項を評価するために別々の計算が行われた。

一作動条件の変化の下で起こる酸素レベル；−呼吸量の関数としての再吸入炭酸 ガスのレベル；−呼吸抵抗及び呼吸仕事。

次に計算手順の概要とその結果を示す。

散友分圧 予備的な人手による計算に続いて、作動条件の変化の下でのセット内の酸素レベ ルの明確な動向を得る最適な手段として、コンピュータによる解法が採用された 。採用されたやり方はセットの耐用期間の全期間にわたって酸素の収支をめるこ とであった。即ち、実験の開始時において補助棒等はボンベ内のガスと同じ混合 ガスで充満されているものと仮定した。短い時間間隔にわたって、酸素はボンベ からガス供給経路を経てシステム内に人、る一方、生理的な消費と漏洩によって システム内から脱出する。このようにして短時間内の酸素レベルの変化を計算す ることが可能である。

第１表は１００ｍから４５０ｍまでの深度における４段階の呼吸量に対して得ら れた結果を示す。各場合で酸素レベルは初期値から減少して呼吸量に対応した一 定値に集束する。全体を通じて、実験の開始時期においては最大酸素レベルは約 ２．５バールであった。集束レベルは最低の呼吸量の場合の約２バールから、最 高の呼吸量の場合の０．４〜０．８バールまで変化した。

このセットの耐用期間は主としてガスの流量によって決定され、貯蔵ガス量が空 になる時間である。しかし、補助棒においてガスを”節約呼吸”することによっ て若干の追加時間を得ることが可能である。一般的には、深度が深くなると多量 のガスが消費されるで、セットの耐用期間は深度と共に減少する。計算上の最短 の耐用期間は、４５０ｍの深度において７５１／分ＲＭＶの流量で連続的に呼吸 した場合に約１６分であった。もっと低い呼吸量の場合には、同じ深度でも耐用 期間は２４分に延びる。

浅い所ではセットの耐用期間は略２５分を越えるであろう。

ＲＭＶが変化するもっと現実的な呼吸シーケンスに対応する酸素プロフィルによ れば、セット内の酸素レベルは仕事率に応じて変化し、全体的な耐用期間の傾向 は最大ＲＭＶで得られたものより若干長いものとなることを示している。

これを基礎として、このセットは４５０ｍの海中において１５分の最低耐用期間 を有し、浅くなれば更にかなり長い耐用期間を得ることが可能になる。エレクト ロニクス式の酸素分圧制御手段を具えていないけれども、少なくとも避難に必要 な時間に対応する耐用期間の間は上流側のレベルは常に受け入れ可能な帯域内に あることが示されている。

炭敢互ス２土土 最近の高性能ソーダ石灰（ＭＰユナイテッドドラッグ社の７９７級）を用いて行 われたテストによれば、炭酸ガス除去器は１〜２βのソーダ石灰の使用によって 所望の期間の間有効に作用する。しかし、幾らかの炭酸ガスは（１）鼻当て、　 （２）呼気／吸気用ホース、　（３）最後のバルブブロック内の無用空間のため に再吸入される。

呼吸量に対する炭酸ガス分圧の計算の結果は、最低の呼吸量の場合を除いて再吸 入される炭酸ガスのレベルは満足すべきものであることを示している。低呼吸量 の場合には、平均吸入炭酸ガスレベルは上昇するが、それでも設計目標の２０ミ リバ一ル以内には入っている。最悪の場合でも少し過剰な換気を行えば、避難時 の短い期間ならば心配の種にはならない。仕事率が大きい場合には、呼吸量が増 加するので、平均吸入炭酸ガスレベルは低くなる。

ユ至至皿主 呼吸に対する４つの抵抗が識別されている。即ち、吸気／呼気ホース内の摩擦損 失、 炭酸ガス除去器内の摩擦損失、 きのこ型パルプ、及び 補助棒の周囲の水における（最終的な呼吸条件での）慣性並びに（最大速度での ）牽引効果である。

再生呼吸器ホースの計算は通常のパイプ摩擦理論に基づいている。炭酸ガス除去 器の計算はＭＰＵＤの７９７級のソーダ石灰を充填したサバイバルキットの除去 器を用いて行なったテストに基づいている。この結果は４５０Ｍ５Ｈにおける本 装置の高い流量条件の場合に換算された。補助肺内での水力学的損失はその構造 に関連する適当な仮定を基礎にしてめられた。

第２図はこの計算結果の概括である。図の白丸並びに黒丸はそれぞれ４５０Ｍ５ Ｗ及び２５０１’ｌＳＷの深度でのセットの結果を表している。点線は呼吸の仕 事に対する推奨限界を表し、上方の実線は上限を表している。いずれのデータも 吸気／呼気抵抗のピークを示しておらず、なぜならばこれはセットに加えられる バイアスによるものであるからである。しかし、呼吸の仕事に関して、低い仕事 率における予測値は控え目であり、７５１／分ＲＭＶの最高仕事率での予測値は 許容可能なものであることが判る。炭酸ガス吸収剤の量が少なくてすむために、 従来型の再生呼吸器に比べてこの避難用再生呼吸器の呼吸仕事の値は満足すべき ものであると考えるのが妥当であろう。

実施された技術的評価によってこの避難用再生呼吸器セントの可能性が確認され た。エレクトロニクス看≠４の制御システムを備えていないのにも拘らず、酸素 レベルは少なくとも避難時の短時間での呼吸においてはすべての仕事率に対して 受入可能の状態である。同様に、炭酸ガスレベルと呼吸仕事も多過ぎないことが 判る。

生命維持の補助システムの第２実施例が第３図に示されている。潜水作業での待 機モードにある場合、この半閉鎖管路式避難用再生呼吸器セ・ノドは外部環境圧 力より０．２バール高く維持されている。待機モードの際のオーバー圧力によっ て膨張しないように物理的に拘束されている補助肺１は、ダイバの肩に背負われ ている。これによって、セラＩ・が作動モードになったときに呼吸管路にかかる 静水圧を最小になる。作動時には、補助肺１は解放され、セット内のオーバー圧 力によって膨張（又は部分的に膨張）する。緊急事ｇが発生した場合、ダイバは 次の二つの非連続動作によってこの再生呼吸器セットを作動させる必要がある。

１）へルメソト操作バルブ４を回転させると、それと同時にマウスピース１６が ダイバの口の全面に出現する。

２）操作コード１３．を取り出して引っ張ると、補助肺１が解放され、ＳＬＳ　 レギュレータ１４のモードを変換してガスの供給をダイバの体に取り付けられた パイプ１５からガスボンベ５に切り替える。

再生呼吸器セットが作動し避難モードになると、ガスがボンベ５からＳＬＳレギ ュレータ１４と噴射オリフィス絞り弁６を経て背負いパック７の除去器／熱再生 器ハウジングへコントロールされた流量で流れる。

このセントが作動すると、ダイハはマウスピース１６をくわえてそれに対して自 然に呼吸をする。呼気ガスはマウスピース１６、ヘルメットインタフェース１７ を経て呼気バルブ１８によって呼気ホース９内に向かう。背負いパック７の内部 で、呼気ガスは除去器１１の下方の空所に流入し、均等に分散する。

次にガスは炭酸ガス除去器１１を通過し、充填されたソーダ石灰の粒子によって 呼気中の炭酸ガスを除かれる。ここからガスは多数の積層された細かいメソシュ からなる熱再生器１９を通る。このメソシュ積層体はその大きな表面積によって 熱を吸収し、比較的冷たいガスをホース２ｏを経て肩に背負われた補助肺１へ流 す。吸気時には、ガスは補助肺１からホース２ｏを経て熱再生器１９に吸引され 、ここで循環サイクルの呼気の部分で貯溜された熱が還元される。このガスは次 いで背負いパック７から流れ出して吸気ホース８を経て吸気バルブ３ｏを通って ヘルメットインタフェース１７に至り、更にマウスピース１６を経てダイハに達 する。待機モードにあるこの再生呼吸器セントを使用しているダイバが上昇して 深度を変えた場合には、圧力の差が生じ、その結果生じた再生呼吸器セント内の オーバー圧力はリリーフバルブ３１を通じて排出される。これと逆に深度が深く なった場合には、追加のガスがＳＬＳ　レギュレータ１４を通じて自動的にこの セント内に流れ込む。

潜水作業のための待機モードにおいては、熱水が再生呼吸器セットに供給され、 除去器／熱再生器の周囲の熱水ジャケット２１に流入して除去器／熱再生器を予 熱しその内部温度を受入可能なレベルに維持する。作動モードが選択された後、 熱は熱再生器／除去器から呼吸ガスに移転され、再生呼吸器への熱水の供給が停 止するような最悪の場合でも、支障がないようになされている。

この再生呼吸器セットが避難用に作動した場合、最初にダイハの吸気のために若 干の負圧が生じることがあり、この場合には要求バルブ２７が作動して背負いパ ック７内へ直ちにガスが噴射され、セントの最適作業が行われるのに必要な正圧 を提供する。

背負いバック７内には湿度分離器が組み込まれ、ダイへの呼気中に含まれている 水分を収集する。

このＳＬＳシステムには空気袋を具えることもでき、これは待機モードになった 時に所定のオーバー圧力によって膨張し、通常の潜水条件においてはパッケージ された補助肺の下に置かれており、セットが作動するとこの空気袋と開いたばか りの補助肺との間の静水圧の差によって、袋内に含まれているガスを逆るもので ある。別の方法として、小さな高圧ボンベを用いて作動時にセント内にガスを急 激に供給し、補助肺を十分に膨張させることもできる。

第３図に示す実施例の他の特徴は、圧力ゲージ２２．フィルタ２３．ブローアウ トプラグ２４．ディップチューブ２５．チャージングコネクション２６．主排出 バルブ２８．及び鼻当てマスク２９である。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１本又はそれ以上のホースによって独立したバルブとヘルメット又はマスク インタフェースとに接続された再生呼吸器セットを具えたダイバの生命維持用補 助システムであって、通常の潜水作業の際に待機モードにある該再生呼吸器セッ トは、環境の外部圧力よりも高い圧力に維持されている生命維持用補助システム 。 ２．ダイバの生命維持用補助システムのための再生呼吸器セットであって、該セ ットは１本またはそれ以上のホース（２，８，９）によって独立のバルブ（４） 及びヘルメット又はマスクインタフェース（１７）に取り付けられ、該セットは 少なくともひとつの補助肺（１），湿度吸収器（１０），炭酸ガス除去器（１１ ）、及び前記セットが作動した時にガスが実質的に一定の流量でセットに供給で きるように高圧ガスボンベ（５）に取り付けられた絞り弁（６）を具えている再 生呼吸器セット。 ３．待機モードにある時膨脹しないように物理的に拘束された補助肺（１）を具 え、該肺はセット内のオーバー圧力によって膨脹可能に解放可能である請求の範 囲第２項に記載されたセット。 ４．待機モードにある時呼吸ガスによって膨脹させられ、動作時には逆止バルブ を通じてこのガスをセット内に排出して補助肺（１）の膨脹を補助するように構 成された空気袋を有する請求の範囲第３項に記載されたセット。 ５．動作時にセット内に排出され、補助肺（１）の膨脹を補助するオーバー圧力 を提供する圧縮ガスの予圧シリンダを有する請求の範囲第３項に記載されたセッ ト。 ６．待機モードにある時、セットを高温に維持するために熱水（１２）循環用ジ ャケット（２１）を有する請求の範囲第２項〜第５項のいずれか１項に記載され たセット。 ７．呼気ガスから熱を除去し、吸気ガスを加熱するための積層されたワイヤメッ シュからなる熱再生器（１９）を有する請求の範囲第２項〜第６項のいずれか１ 項に記載されたセット。 ８．ダイバの肩に取り付け可能な補助肺（１）を有する請求の範囲第２項〜第７ 項のいずれか１項に記載されたセット。 ９．待機モードにある時、インタフェースの内部に引っ込み可能なマウスピース （１６）を具えたインタフェース（１７）を組み込んだ請求の範囲第２項〜第８ 項のいずれか１項に記載されたセット。 １０．通常の潜水作業の際に待機モードにあるセットが環境の外圧よりも高い圧 力に維持されている請求の範囲第２項〜第９項のいずれか１項に記載されたセッ ト。 １１．再生呼吸器セットが請求の範囲第２項〜第９項のいずれか１項に記載され た生命維持用補助システム。 １２．添付の第１図又は第３図を参照して説明された再生呼吸器セット。 １３．添付の第１図又は第３図を参照して説明された生命維持用補助システム。