特許 6385136 呼吸装置の伝声器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6385136

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】呼吸装置の伝声器

(51)【国際特許分類】

   A62B 18/08 20060101AFI20180827BHJP

【ＦＩ】

   A62B18/08 A

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-107392(P2014-107392)

(22)【出願日】2014年5月23日

(65)【公開番号】特開2015-221170(P2015-221170A)

(43)【公開日】2015年12月10日

【審査請求日】2017年4月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000145507

【氏名又は名称】株式会社重松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100095245

【弁理士】

【氏名又は名称】坂口 嘉彦

(72)【発明者】

【氏名】花岡 悠紀

(72)【発明者】

【氏名】小野 研一

(72)【発明者】

【氏名】井出 弘之

【審査官】 小笠原 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６０−１５３１４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−２１９１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３６５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８９５２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６２Ｂ １８／００−１８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

顔面の一部又は全部を覆う面体を有する呼吸装置の面体に取り付けられる伝声器であって、張力を印加されずに無負荷時に平板状態を維持できる膜成形体から成る振動体を備え、振動体は、外周縁部を除く中央部に同心円状の多数の環状の波形凹凸が形成された円形の膜成形体であることを特徴とする伝声器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、呼吸装置の伝声器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

顔面の一部又は全部を覆う面体を有する、防塵マスク、電動ファン付き呼吸用保護具、防毒マスク、送気マスク、自給式呼吸器等の呼吸装置の面体に取り付けられる伝声器は、従来、特許文献１に記載されているように、緊張した状態で周辺部が前後一対のフレームに挟まれて固定された膜体から成る振動体、すなわち張力を印加された状態で無負荷時に平板状態を維持できる膜体から成る振動体を備えていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−１８９５２９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の伝声器には、特許文献１に記載されているように、膜体の周縁部を間に挟んだ前後一対のフレーム部材をかしめて膜体をフレームに固定すると共に膜体に張力を印加する際に膜体に皺が入りやすいという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、顔面の一部又は全部を覆う面体を有する呼吸装置の面体に取り付けられる伝声器であって、フレームに固定する際に皺が発生しない振動体を備える伝声器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明においては、顔面の一部又は全部を覆う面体を有する呼吸装置の面体に取り付けられる伝声器であって、張力を印加されずに無負荷時に平板状態を維持できる膜成形体から成る振動体を備え、振動体は、外周縁部を除く中央部に同心円状の多数の環状の波形凹凸が形成された円形の膜成形体であることを特徴とする伝声器を提供する。

【0006】

膜体に所定の成形を施して、張力を印加されずに無負荷時に平板状態を維持できる膜成形体とすることができる。本発明に係る伝声器が備える振動体を形成する膜成形体は、張力を印加されずに無負荷時に平板状態を維持できるので、すなわち、張力を印加されなくても無負荷時に弛まないので、呼吸装置使用者の声を外部に伝達できる。また、膜形成体をフレームに固定する際に膜成形体に張力を印加する必要がないので、膜形成体をフレームに固定する際に膜成形体に皺は発生しない。
外周縁部を除く中央部に同心円状の多数の環状の波形凹凸が形成された円形の膜成形体は、適度の剛性を有し、無負荷時に張力を印加されずに平板状態を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施例に係る伝声器を備える呼吸装置であって、電動ファンと呼吸モニター装置と呼吸モニター装置の検知信号に基づいて電動ファンの作動を制御する制御装置とを備える呼吸装置の構成図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は正面図である。

【図2】伝声器と呼吸モニター装置と制御装置とが一体に組付けられたユニットの分解斜視図である。

【図3】図１の呼吸装置が備える制御装置のブロック図である。

【図4】伝声器の振動体の変形例の斜視図である。

【図5】伝声器の振動体の変形例の斜視図である。

【図6】伝声器の振動体の変形例の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の実施例に係る伝声器を備える呼吸装置であって、電動ファンと呼吸モニター装置と呼吸モニター装置の検知信号に基づいて電動ファンの作動を制御する制御装置とを備える呼吸装置を説明する。
図１に示すように、呼吸装置Ａは、使用者の顔面の鼻部と口部とを覆う半面型の椀状の面体１と、面体１に取り付けられた、リード弁形式の吸気弁２と排気弁３と、吸気流に関して吸気弁２の上流側に配設され吸気弁２を介して面体１内に外気を供給する電動ファン４と、吸気流に関して電動ファン４の上流側に配設され電動ファン４に吸引される外気を濾過するフィルター５と、伝声器６とを備えている。
図１、２に示すように、伝声器６は、小径部６ａ_１と中径部６ａ_２と大径部６ａ_３とを有し小径部６ａ_１が面体１に形成された開口に面体内側から嵌合する筒体６ａと、小径部６ａ_１の面体外側へ突出した端部に面体外側から螺合し、筒体小径部６ａ_１と筒体中径部６ａ_２との間の環状段部６ｂと協働して前記開口周囲の面体１を挟持することにより筒体６ａを面体１に固定する碗状のカバー６ｃと、筒体中径部６ａ_２と筒体大径部６ａ_３との間の環状段部６ｄに面体内側から外周縁部が当接する円形の振動体６ｅと、筒体大径部６ａ_３にスナップ嵌めで内嵌合し、環状段部６ｄと協働して振動体６ｅの外周縁部を挟持することにより振動体６ｅを筒体６ａに固定する円環状の枠体６ｆと、環状段部６ｄと枠体６ｆとによる振動体６ｅ外周縁部の挟持部をシールするＯリング６ｇとを有している。カバー６ｃには複数の開口６ｃ_１が形成されており、枠体６ｆは、円環の中央部を通って円環上の正対する２点を連結する腕部６ｆ_１を有している。
図１、２に示すように、振動体６ｅは、環状段部６ｄと枠体６ｆとに挟持される外周縁部を除く中央部に同心円状の多数の環状の波形凹凸６ｅ_１が形成された膜成形体である。振動体６ｅは、膜体に所定の成形を施すことにより製造されている。振動体６ｅは適度の剛性を有しており、張力を印加されずに無負荷時に平板状態を維持することができる。振動体６ｅは、環状段部６ｄと枠体６ｆとにより外周縁部を単に挟持されることによって、張力を印加されることなく、筒体６ａに固定されている。
吸気弁２、電動ファン４、フィルター５、伝声器６は、面体１の正面に取り付けられ、排気弁３は面体１の側面に取り付けられている。

【0009】

図１、２に示すように、呼吸装置Ａは呼吸モニター装置７を備えている。呼吸モニター装置７は、伝声器６が備える振動体６ｅの中心部に取り付けられた磁石７ａと、伝声器６の腕部６ｆ_１の長手方向中央部に取り付けられ、所定隙間を隔てて磁石７ａに対峙するホール素子７ｂとを有している。
呼吸装置Ａは制御装置８を備えている。図３に示すように、制御装置８はマイコン８ａと、マイコン駆動電力の電圧安定化用の電源ＩＣ８ｂと、ホール素子７ｂの検知信号を増幅するアンプ８ｃと、増幅された検知信号から高周波成分を除去するローパスフィルター８ｄと、警報用の一対のＬＥＤ８ｅ、８ｆとを備えている。ホール素子７ｂはアンプ８ｃとローパスフィルター８ｄとを介してマイコン８ａに接続されている。電動ファン４はマイコン８ａに接続されている。マイコン８ａは電源ＩＣ８ｃを介してバッテリー収納部９に収納されたバッテリー１０に接続されている。
制御装置８はホール素子７ｂと同一基板１１上に組み込まれて、伝声器６の腕部６ｆ_１に取り付けられている。
図１、２に示すように、伝声器６と呼吸モニター装置７と制御装置８とは一体に組み付けられてユニット化されており、前記ユニットが面体１に形成された開口に着脱可能に取り付けられている。

【0010】

呼吸装置Ａの作動を説明する。
呼吸装置Ａの不使用時には、面体１の内圧（ゲージ圧）は零であり、振動体６ｅに印加される内外圧はバランスしており、振動体６ｅは無負荷状態にある。以下の説明において面体１の内圧は全てゲージ圧である。この時、振動体６ｅは平板状に延在する初期状態に在り磁石７ａとホール素子７ｂとの間の距離は初期値となっており、ホール素子７ｂが検知する磁石７ａの磁束密度も初期値となっている。
面体１の内圧が正圧であれば、振動体６ｅは面体１の外側へ膨出変形し、面体１の内圧が負圧であれば、振動体６ｅは面体１の内側へ収縮変形する。

【0011】

呼吸装置Ａを使用する際には、バッテリー１０をバッテリー収納部９に収納し、制御装置８を作動させる。使用者の顔面の鼻と口とを含む一部を覆うように面体１を使用者の頭部に装着する。面体１の環状縁部が顔面に密着して、前記環状縁部と顔面との当接部からの面体１内への外気の侵入を阻止する。
使用者の排吸気に応じて、面体１の内圧が増減し、振動体６ｅに印加される内外圧に差圧が生じ、振動体６ｅが初期状態から変形し、磁石７ａとホール素子７ｂとの間の距離が初期値から変化する。当該変化に伴う磁束密度の初期値からの変化をホール素子７ｂが検知し、アンプ８ｃとローパスフィルター８ｄとを介して検知信号を制御装置８のマイコン８ａへ送信する。マイコン８ａは、ホール素子７ｂからアンプ８ｃとローパスフィルター８ｄとを介して受信した磁束密度の初期値からの変化量が所定値を超えると呼吸装置Ａが使用者の頭部に装着されたと認識し、電動ファン４を始動させる。
マイコン８ａは、アンプ８ｃとローパスフィルター８ｄとを介して受信したホール素子７ｂの検知信号に基づいて、面体１の内圧が正圧になるように、ひいては振動体６ｅが初期状態よりも面体１の外側へ変形するように、電動ファン４の回転数を制御する。

【0012】

排気時には面体１の内圧が高くなり、振動体６ｅの面体１外側への変形量が増加し、磁石７ａとホール素子７ｂとの距離が増加し、ホール素子７ｂが検知する磁石７ａの磁束密度が減少する。前記距離の初期値からの増加量が所定値を超え、ホール素子７ｂが検知する磁石７ａの磁束密度の初期値からの減少量が所定値を超えると、マイコン８ａは呼吸状態が排気状態に在ると認識し、電動ファン４の回転数を減少させ或いは電動ファン４を停止させる。この結果、消費電力が節約されてバッテリー１０の消耗が抑制されると共にフィルター５の目詰まりが抑制される。排気時には吸気弁２が閉じ、排気弁３が開く。排気は排気弁３を通って面体１から外部環境へ排出される。

【0013】

吸気時には面体１の内圧が低くなり、振動体６ｅの面体１外側への変形量が減少し、磁石７ａとホール素子７ｂとの距離が減少し、ホール素子７ｂが検知する磁石７ａの磁束密度が増加する。前記距離の初期値からの増加量が所定値以下となり、ホール素子７ｂが検知する磁石７ａの磁束密度の初期値からの減少量が所定値以下になると、マイコン８ａは呼吸状態が吸気状態に在ると認識し、電動ファン４の回転数を増加させる。吸気時には吸気弁２が開き、排気弁３が閉じる。外気がフィルター５を通過して塵埃が除去され、次いで電動ファン４に吸引され、吸気弁２を通って面体１内へ流入する。電動ファン４の回転数が増加することにより、面体１内への空気流入量が増加し、面体１の内圧が正圧に保たれるので、呼吸装置使用者は楽に呼吸することができる。

【0014】

塵埃の蓄積によりフィルター５の通気抵抗が経時的に増加する。この結果、電動ファン４を作動させていても、吸気時の面体１の内圧は経時的に低下する。遂には吸気時の面体１の内圧が負圧になり、磁石７ａとホール素子７ｂとの間の距離が初期値よりも小さくなり、ホール素子７ｂが検知する磁石７ａの磁束密度が初期値よりも増加する。ホール素子７ｃが検知する磁石７ｂの磁束密度が初期値よりも増加すると、マイコン８ａは目詰まりによりフィルター５の耐用期間が経過したことを認識し、ＬＥＤ８ｅ、８ｆを作動させて警報光を発生させ、呼吸装置Ａの使用者にフィルター５の取り替えを催告する。フィルター５を取り替えることにより、面体１の内圧を正圧に保つ制御が再び可能になり、呼吸装置Ａの機能は回復する。

【0015】

呼吸装置Ａの使用者が声を出すと、伝声器６の振動体６ｅが振動し、呼吸装置使用者の声を外部環境に放射させる。伝声器６の振動体６ｅが呼吸装置使用者の声に共鳴すると、呼吸装置使用者の呼吸による振幅を超える振幅で伝声器６の振動体６ｅが高周波振動する可能性がある。この場合、伝声器振動体６ｅの高周波振動をホール素子７ｂが検知し、ホール素子７ｂの検知信号に基づいて電動ファン４の回転数の増減或いはＯＮ／ＯＦＦが短周期で繰り返されて、バッテリー１０が短時間で消耗し、電動ファンモータのブラシが消耗し、制御装置８に組み込まれた電子部品が劣化することになる。ローパスフィルター８ｄを介してホール素子７ｂの検知信号をマイコン８ａに入力することにより、ホール素子７ｂの検知信号から呼吸装置使用者の声と伝声器６の振動体６ｅとの共鳴に由来する高周波成分を除去し、呼吸装置使用者の呼吸に由来する低周波成分のみをマイコン８ａに入力することができ、前記高周波成分に起因するバッテリー１０の消耗と、電動ファンモータのブラシの消耗と、制御装置８に組み込まれた電子部品の劣化とを防止することができる。

【0016】

呼吸装置Ａが使用者の頭部から取り外されると、振動体６ｅに印加される内外圧がバランスし、振動体６ｅは無負荷の初期状態に復帰し、磁石７ａとホール素子７ｂとの間の距離は初期値に復帰し、ホール素子７ｂが検知する磁石７ａの磁束密度は初期値に復帰する。マイコン８ａは、ホール素子７ｂから受信した磁束密度が初期値に復帰した状態が所定時間継続すると、呼吸装置Ａが使用者の頭部から取り外されたと認識し、電動ファン４を停止させる。

【0017】

呼吸装置Ａにおいては、伝声器６の振動体６ｅを呼吸モニター装置７の構成要素として利用している。
呼吸装置Ａが備える伝声器６においては、環状段部６ｄと枠体６ｆとに挟持される外周縁部を除く中央部に同心円状の多数の環状の波形凹凸６ｅ_１が形成された膜成形体から成る振動体６ｅは適度の剛性を有しており、張力を印加されずに無負荷時に平板状態を維持することができるので、すなわち、張力を印加されなくても無負荷時に弛まないので、呼吸装置使用者の声を外部に伝達できる。また、振動体６ｅの外周縁部を環状段部６ｄと枠体６ｆとが挟持して振動体６ｅを筒体６ａに固定する際に振動体６ｅ張力を印加する必要がないので、振動体６ｅを筒体６ａに固定する際に振動体６ｅに皺は発生しない。
膜成形体から成る振動体６ｅ自体の構造は単純な平膜から成る振動体に比べて複雑であるが、振動体６ｅに張力を印加する構成を伝声器に設ける必要がないので伝声器全体としては、従来の単純な平膜から成る振動体を有する伝声器に比べて構造が簡素化する。

【0018】

中央部に同心円状の多数の環状の波形凹凸６ｅ_１を形成するのに代えて、中央部に同心円状の多数の環状凸部（反対面側から見ると環状凹部）を形成し、或いは図４に示すように中央部に同心円状の多数の不連続環状凸部（反対面側から見ると不連続環状凹部）６ｅ_２を形成し、或いは図５、６に示すように中央部に放射状凹部（反対面側から見ると放射状凸部）６ｅ_３、６ｅ_４を形成して、振動体６ｅの剛性を適度に高め、無負荷時に振動体６ｅが張力を印加されずに平板状態を維持できるようにしても良い。
面体１は、使用者の顔面全体を覆う全面型の面体でも良い。
伝声器６が取り付けられる呼吸装置Ａは、呼吸モニター装置７や制御装置８を備えた電動ファン付きの呼吸装置に限定されない。呼吸モニター装置７や制御装置８を備えない電動ファン付きの呼吸装置、取替え式防塵マスク、防毒マスク、送気マスク、自給式呼吸器でも良い。

【産業上の利用可能性】

【0019】

本発明は、顔面の一部又は全部を覆う面体を有する、取替え式防塵マスク、電動ファン付き呼吸用保護具、防毒マスク、送気マスク、自給式呼吸器等の呼吸装置の面体に取り付けられる伝声器に広く利用可能である。

【符号の説明】

【0020】

Ａ 呼吸装置
１ 面体
２ 吸気弁
３ 排気弁
４ 電動ファン
５ フィルター
６ 伝声器
６ｅ 振動体
６ｅ_１ 環状の波形凹凸
６ｅ_２ 不連続環状凸部
６ｅ_３、６ｅ_４ 放射状凹部
７ 呼吸モニター装置
７ａ 磁石、反射体
７ｂ ホール素子、光センサー
８ 制御装置
８ｃ アンプ
８ｄ ローパスフィルター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】