带有监控装置的循环呼吸防护设备的制造方法
【专利摘要】本发明设计一种由循环呼吸防护设备(1)和用于所述循环呼吸防护设备的监控装置(13?15)组成的系统，其中，所述循环呼吸防护设备具有:呼吸面具(2)；呼吸循环，所述呼吸循环从所述呼吸面具(2)经由呼气软管(3)、用于CO2?结合的呼吸石灰匣(4)、弹性负载的呼吸袋(5)和吸气软管(7)返回引导至所述呼吸面具；带有压缩氧气的氧气瓶(11)，所述氧气瓶经由恒定分配机构(8)与所述呼吸循环连接且经由最低阀(9)与所述呼吸袋(5)连接，其中，所述最低阀(9)设立用于，反应于所述呼吸袋由于呼吸气体缺乏在所述呼吸循环中的坍缩而打开且由此利用来自所述氧气瓶(11)的氧气填充所述呼吸袋(5)直至其充满；以及用于检测在所述氧气瓶(11)中的压力的压力传感器(12)；其特征在于，所述恒定分配机构(8)设立用于，以较低的基本体积流将氧气加入到所述呼吸循环，该基本体积流小于未负载的人的中等的氧气体积需求并且所述监控装置(13?15)设立用于，从瞬态的、由所述压力传感器(12)提供的压力值以及在所述氧气瓶中的压缩氧气在使用开始时的初始压力值中计算通过设备携带者的呼吸所消耗的氧气的量及还剩余在所述氧气瓶(12)中的氧气的量。
【专利说明】
带有监控装置的循环呼吸防护设备
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种由循环呼吸防护设备(Kre is IaufatemschutzgerSt)和用于该循环呼吸防护设备的监控装置组成的系统，其中，该循环呼吸防护设备具有:
呼吸面具；
呼吸循环，该呼吸循环从呼吸面具经由呼气软管、用于C O 2 -结合的呼吸石灰匣(Atemkalkpatrone)、弹性负载的呼吸袋(Atembeutel)和吸气软管返回引导至呼吸面具；
带有压缩氧气的氧气瓶，该氧气瓶经由恒定分配机构与呼吸循环连接且经由最低阀与呼吸袋连接，其中，最低阀设立成用于，对于呼吸袋由于呼吸气体缺乏在呼吸循环中的坍缩反应而被打开且由此利用来自氧气瓶的氧气填充呼吸袋直至其充满；以及用于检测在氧气瓶中的压力的压力传感器。
【背景技术】
[0002]循环呼吸防护设备是与周围环境无关地工作的呼吸防护设备。他们常规地使用于须考虑由于呼吸空气中的有毒的脏物引起的危险或者氧气缺乏之处。
[0003]可自由地携带的循环呼吸防护设备向呼吸防护设备携带者供应有呼吸气体，该呼吸气体在设备中产生及净化。由呼吸防护设备携带者呼出的二氧化碳随着呼吸气体在呼吸循环中传导通过呼吸石灰匣，在其中二氧化碳通过化学反应被转化且由此从呼吸气体中取出。同时，氧气从氧气瓶中以压缩氧气连续地配给。在已知的设备中以约1.6L/min的体积流进行氧气的恒定分配。这样的恒定分配是必要的，以便以足够的氧气来供应约30L/min的平均呼吸分钟体积。在呼吸循环中此外存在由呼吸气体流经的呼吸袋。如果呼吸防护设备携带者由于负载提高具有更高的呼吸分钟体积，从呼吸袋中补偿对呼吸气体的额外需要，该呼吸袋以弹簧负载且由此随着取出越来越多的呼吸气体而坍缩。呼吸袋的坍缩导致与此相连的最小阀打开，通过该最小阀接着氧气从氧气瓶中以较高的体积流传导到呼吸袋中，以用于再对其填充。在填充呼吸袋时又关闭最小阀。如果呼吸防护设备携带者处于静止状态且氧气消耗比恒定分配的约1.6L/min小得多，那么经由通过扩张的呼吸袋操作的过压阀排出呼吸气体体积。但这不是有效的，因为由此未消耗的氧气丢弃到周围环境中，因此其对于循环呼吸防护设备的携带者不再可供支配且因此降低理论上可能的最大的运行寿命。此外原始所包含的氮气冲出导致氧气浓度上升。
[0004]从第一次使用循环呼吸防护设备开始，这些循环呼吸防护设备配备有用于在氧气瓶中的压力的压力计，使得携带者自身须计算:他还能实施使用多久以及他是否还有用于回程的足够的氧气储备。如今的带有移动式数据传输系统的监控系统能够从被消耗的氧气量和过去的时间中计算:何时必须中断使用从而还以足够的储备来执行回程。这些时间在监控器上展示给使用引导员(Einsatzleiter)。一种已知的设备显示了在氧气瓶中的压力且经由压力降计算可能剩下的剩余使用时间。
[0005]在DE2329240A1中说明了一种适合于过压运行的呼吸防护设备。在呼吸循环中产生过压，该过压通过气瓶的压力以非直接的方式借助于限定的力来调整。通过汽缸活塞单元进行力传递。
[0006]在US2006/0201508A1中说明了一种所谓的自容纳呼吸仪器(Self-ContainedBreathing Apparatus(SCBA))。通过电子的处理单元使所有在运行期间出现的可支配的参数转化成在使用中说明可供支配的剩余时间的特性参数。该解决方案实现在对于路基或水基的系统的使用时间方面的说明。
[0007]在DE2641579A1中说明了一种用于监控呼吸防护设备的装置，其中，呼吸气体的消耗被检测且借助于无线通话连接(Funk-Sprech-Verbindung)能够从应用的人员传输到其它人员。
[0008]现在在许多使用情况下呼吸防护设备携带者具有比固定给定的1.6L/min明显更小的氧气需求，但是这样的话在给定在氧气瓶中400L氧气的量的情况下尽管如此还导致时间上限制使用到约250分钟，因为氧气不管实际上的需求被连续地输送。呼吸石灰的量根据携带的氧气的量来计算。携带的呼吸石灰量如此之大，使得能够结合在全部携带的氧气经过呼吸的情况下产生的C02。存在使用场景，尤其对于如下紧急情况，即在其中呼吸防护设备携带者处于危险中且由于受伤或掩埋(例如在采矿领域中)本身须等待救援并且由于较小的身体的负载需要相对少的氧气;在这些情况下紧迫地需要更长的使用时间。
【发明内容】
[0009]本发明任务在于，设计一种带有监控装置的循环呼吸防护设备使得实现更长的使用时间且与此相关地提供如下必要的显示:已经消耗了多少氧气或者还有多少氧气对于后面的使用时间可供支配。
[0010]带有权利要求1的特征的、由循环呼吸防护设备与监控装置组成的系统用于解决该任务。有利的实施形式在从属权利要求中说明。
[0011]根据本发明规定，为此设立恒定分配机构，用于以较低的基本体积流将氧气加入到呼吸循环，该基本体积流小于未负载的人的中等的氧气体积需求。由此确保:在使用期间不发生过供应氧气的阶段，该氧气随后如迄今为止的那样会未经使用地放出到环境中。相反地，较低的恒定的基本体积流如此之低，使得有时须根据呼吸防护设备携带者的负载情况将氧气经由最低阀加入到呼吸袋中；在极限情况下基本体积流还可为零(那么氧气阶段性地仅经由最小阀输送到呼吸袋中)。在任何情况下由此确保从氧气瓶中取出的全部的氧气由呼吸防护设备携带者呼吸。监控装置现在设立用于:从由压力传感器提供的、在氧气瓶中的压缩氧气的压力中以及从氧气瓶在使用开始时的初始压力值中计算通过呼吸防护设备携带者的呼吸消耗的氧气的量或者从中产生的还保留在氧气瓶中的氧气的量。通过循环呼吸防护设备和监控装置的这样的设计实现，在相对较低负载的阶段中利用明显小于在现有技术中所应用的恒定分配的体积流1.6L/min来应对，由此对于许多使用场景实现更长的使用时间。同时，呼吸防护设备携带者或者使用引导员通过监控装置被提供关于实际上的氧气消耗和由此导致的在氧气瓶中的氧气的剩余容量的信息。
[0012]如果例如对于Ibar的环境压力PO，氧气瓶Pl的填充压力为200bar且氧气瓶的体积VBcittle=2L，那么在氧气瓶中的压力在使用期间降到120bar的压力P2的情况下对于所消耗的瓶体积ΛVBclttIe得出:
AVBottie=(l-P2/Pl).VBottie=0.8L对于所存储的氧气体积，在填充压力Pl为200bar且环境压力为PO为Ibar的情况下适用:
V02s=VBottie-PI/P0=400L
如果在一段使用时间之后在氧气瓶中的压力下降到值P2=120bar，那么对于在瓶V02r中保留的剩余体积得出:
V02r=V02s-P2/P0=240L
对于由呼吸防护设备携带者所呼吸的氧气体积适用:
AV02=V02s-V02r=400L-240L=160L
对于所呼吸的呼吸分钟体积适用:
Vv=AVO2-AMV/V02=160Lx30L/min/l.45L/min=3.310L
其中，V02是在呼吸分钟体积(AMV=30L/min)时每分钟消耗的氧气的份额，该份额为
1.45L/min。
[0013]无关于呼吸防护设备携带者的呼吸频率以及实际上的潮汐起落体积(Tidalvolumen)(行程体积(Hubvolumen))，其呼吸分钟体积能够从其真实的氧气消耗中计算，因为恒定分配如此小，使得其总是小于实际上的氧气消耗。额外消耗接着相应地通过最小阀馈入。基本上恒定分配还能够置于0，从而仅还经由最小阀将氧气导入呼吸袋中且因此导入呼吸循环中且“符合需求地”输送氧气。
[0014]在迄今已知的系统中呼吸防护设备携带者在第一分钟中以最小分配1.6L/min吸入如下呼吸气体，该呼吸气体在其40-60%的氧气浓度方面基本上大于环境空气(21Vol.%O2)。一旦呼吸防护设备携带者消耗小于约1.6L/min氧气，系统和呼吸袋扩展地填充得大到使得呼吸防护设备携带者操作过压阀。这导致越来越多的在呼吸混合气中存在的氮气冲出且氧气浓度朝着lOOVol.%方向上升。在放弃恒定分配的情况下很少引起须将多余的呼吸气体从循环中排出的情况，优点在于，呼吸防护设备携带者长时间地吸入具有显著份额的氮气的呼吸混合气。仅由于在设备处或在面具处的泄露会随后发生氮气的冲出，然而这通过在使用开始时的泄露测试能够显著最小化。通过放弃固定分配因此实现，以在循环中的较低的氧气浓度呼吸比在传统的、恒定地从氧气瓶中分配的循环呼吸防护设备的情况下明显更长的时间。
[0015]在一优选的实施形式中，监控装置设立用于，从所消耗的氧气AV02(t)作为时间的函数的体积曲线中从该体积曲线的斜率中计算每个时间单元的瞬态的氧气消耗。在一优选的实施形式中监控装置能够设立用于，由这样的瞬态的氧气消耗和还保留在氧气瓶中的氧气的确定的量来计算预计的剩余使用时间。
[0016]在一优选的实施形式中监控装置被设立用于，将氧气的基本体积流与瞬态的氧气消耗比较并且如果基本体积流不是以一给定的阈值标准小于瞬态的氧气消耗，那么通过作用到恒定分配机构来降低基本体积流。如果基本体积流不是以至少20%地小于瞬态的氧气消耗，监控装置能够例如由此设立成一直降低基本体积流直至满足阈值标准。
[0017]在一优选的实施形式中监控装置设立用于，从通过呼吸防护设备携带者在使用期间直至时间点t所消耗的氧气的体积AV02(t)中计算由设备携带者完成的功Q(t)等于Qo-ΛV02(t)(其中，Qo是值为如20.2千焦/升(O2)的能量当量的、提前确定的生理的参数)或者计算引起的新陈代谢的功率。
[0018]呼吸系统的系数RQ0.82相应于能量当量Q0=20.2千焦每L02(施密特/特斯，人的生理学，潜水员出版社K (Schmidt/Tews，Phys1logie des Menschen,SpringerVerlag))。
[0019]在上面已经使用的示例中(在其中已消耗160L氧气)，这那么相应于功 Q=Q0.Δν02=20.2千焦/L.160L=3.232千焦
这相应于平均的新陈代谢的功率 Pmeta=Q/t=3.232千焦/100min=449W
在新陈代谢的和机械的功率之间的有效系数n=25%的情况下，呼吸防护设备携带者完成机械的、身体的功率IWh(机械)=Pmeta(身体).n=449W.25%=112W。在一优选的实施形式中监控装置设立用于，从直至一时间点所引起的新陈代谢的功率中计算由呼吸防护设备携带者引起的机械的功率。
[0020]新陈代谢的功率扣除机械的功率以热功率的形式输送给身体且直接提高身体温度，身体温度在超过生理学的极限值(例如39°C)时会导致显著的生理学的问题直至循环失效或者说虚脱。对这样的热的负载的提示能够通过这样的简单的计算产生。呼吸防护设备携带者真正存在的身体温度此处自然不能单独地计算，因为身体温度尤其与环境条件、月艮装和携带者的重量有关。但是身体温度能够是对于如下情况的良好的提示:呼吸防护设备携带者带来高的身体上的功率且他由于身体温度的提高以及损失水和电解质损害其功率能力。如果呼吸面具与水联接(Trinkanschluss)—起使用，电解质和水的损失能够反作用。
[0021]在一优选的实施形式中监控装置设立用于，从通过呼吸防护设备携带者在使用期间直至时间点t所消耗的氧气的体积AV02(t)中计算由呼吸防护设备携带者直至该时间点产生的CO2-体积VCO2 (t) =RQ.AVO2 (t )，其中，RQ作为呼吸系统的当量是提前确定的经验的因子。由此还能够从在氧气瓶中的压力降中计算CO2-产生量且由此还计算石灰吸收器(AbsorberkaIk)的消耗(其伴随着这样的C02_产生量)。由此实现呼吸石灰匣的容量的间接的消耗显示。
[0022]呼吸系统的系数在中欧的值中RQ=0.82.也就是说利用该因子能够从消耗的氧气体积中计算广生的C02-体积:
VC02(t)=RQ-AV02(t)
在已经说明的示例中，如果直至时间点t已产生160L氧气，产生了下面的体积的CO2: VC02(t)=0.82-160L=131Lo
[0023]这样的产生的⑶2-体积由呼吸石灰吸收。因此监控装置优选设立用于，从由呼吸防护设备携带者直至时间点t产生的⑶2-体积VC02(t)中计算直至该时间点消耗的、用于结合所述C02-体积的呼吸石灰的量或者计算相应地还保留的在呼吸石灰匣中的呼吸石灰的量。
[0024]呼吸石灰(基本上氢氧化钙Ca(OH)2)在该示例中具有2.6kg的重量，其中，其根据以下化学式将CO2转化成碳酸钙CaCO3和水H2O:
Ca(0H)2+C02=CaC03+H20
2.6kg呼吸石灰的吸收容量相应于约180L C02。伴随消耗每升氧气会在呼吸石灰中结合0.82L CO2且由此能够对于呼吸石灰建立类似的剩余容量计算(如对于氧气那样)。从400L O2中产生的⑶2量为约330L。用于循环设备的DrSger呼吸石灰理论上结合了约266LC〇2/kg。从已知的带有约2.61^呼吸石灰的设备构成的01'站61'(1)2-吸收器的(1)2-结合性能因而为最大692L C02，也就是说约在代谢400L O2时产生的双倍那么多。所使用的DrSgerCO2吸收器的有效系数根据呼吸速度情况为约65-75%(450L-520L CO2)剩下的安全储备用于补偿在存储和极限的气候条件(尤其寒冷)情况下的容量损失。
[0025]在一优选的实施形式中监控装置设立用于，在直至当前的时间点t的整个的使用上总体上经由继续的部分时间间隔直至时间点t重复计算消耗的氧气AV02(t)、完成的功Q(t)、产生的二氧化碳VC02(t)或者消耗的呼吸石灰量，或者连续地实时地作为瞬态值来执行该计算。
[0026]在一优选的实施形式中，在呼吸循环中在呼吸气体的环绕方向上在呼吸石灰匣下游且在呼吸面具前存在呼吸气体冷却器，其将在呼吸石灰匣中由于在其中进行的化学反应而被加热的呼吸气体冷却。呼吸气体冷却器例如能够具有与呼吸气体管路处于导热接触的冰储备或者储备有另外的相位交替的材料，该材料在相位交替时从周围中吸收热且因此将其冷却;备选地，已知鼓风冷却器作为呼吸气体冷却器。
[0027]在一优选的实施形式中监控装置设立用于，从瞬态的氧气消耗、或者在直至目前的时间点达到的时间间隔上平均出的呼吸防护设备携带者的氧气消耗的值、或者从中导出的针对二氧化碳产生或呼吸分钟体积的值中计算呼吸防护设备携带者的生理学的负载率，方法是:将实时的值置于与经训练的人员的短时间的功率能力的、提前确定的相应的100%值的关联中。
[0028]如果最大的生理学的功率能力被单个的呼吸防护设备携带者已知，例如通过说明其最大C02 -产生量(其在最大的身体负载情况下在测力计(Ergometer)或传送带(Laufband)上对于大约3分钟直至力竭的情况下来测量)，那么人们能够利用所计算的CO2-产生量从中导出他负载得有多大。在其它情况下可使用平均的经训练的人员的均值。
[0029]从许多符合人体工程学的研究中已知:身体上经训练的人员能够以约其最大CO2-产生量的45%至55%更长时间地负载，而他不会短期力竭。身体上经训练的人员、如消防人员和山地救援人员例如具有最大的⑶2-值MaxC02=4.1L/min⑶2。这相应于最大的氧气消耗Max02=MaxC02/RQ，其在该示例中得出:
Max02=MaxC02RQ=4.lL/min/0.82=5L/min02
这会相应于最大的呼吸分钟体积MaxAMV=30L/min AMV/1.45L/min 02.5L/min02=103L/min。这样的最大的呼吸体积MaxAMV相应于其就在力竭之前短期的功率能力的100%。
[0030]对于呼吸分钟体积30L/min，其会得出生理学的负载率PB PB=100%/MaxAMV.AMV=29%
也就是说这还处于其合理的生理学的连续负载之下。更多地，55%的生理学的负载率PB在从O至10的刻度上相应于最大值，因此29%相应于值5.3.从生理学的研究中已知生理学疲劳指数(PSI)，其同样应用从O至10的刻度。在5至6之间的值视为适当，7至8视为高且9至10视为很高。由此能够使用该刻度且以此指示给使用引导员:呼吸防护设备携带者生理学上负载得多高。如果该刻度例如设有颜色(如在信号灯情况下)，0至4的范围可以指示为绿，5至8的范围指示为黄且在8以上的范围指示为红，从而信息能够对于使用引导员容易获得。在上面述及的示例中，带有值为5.3的生理学的负载率PB具有颜色黄。
[0031]高的生理学的负载伴随着在身体中高的新陈代谢的热生成以及伴随着热虚脱、限制功率能力和由于剧烈出汗引起的脱水的危险。利用以根据本发明的系统而可行的对氧气消耗等的获取还能够相对好地估计生理学的负载和过热的危险。具有重量85kg(百分之95的人)及新陈代谢的功率449W、机械的功率IlOW的人产生至少337W的功率，其以热量的形式保留在体内。不考虑向周围的热量损失以此一定不能进行身体核心温度的精确确定，而会提供有价值的信息，该信息指示呼吸防护设备携带者的热的负载且其中提示了，能够利用提高的核心温度来计算(尤其当使用持续得更长且周围具有高的温度和湿度时)。
[0032]在考虑周围温度的情况下还能够校准这些生理学的负载。例如身体温度的提升在周围温度较低时明显小于在周围温度较高时。此外可考虑周围湿度，其对核心温度的提高具有大的影响。另一影响参数是服装的热学的特性，其如今通过IS07730能够很精确地在其热和湿气透过性方面来确定。隔绝热的且湿气可透过的服装在生理学的负载相同的情况下比良好地导出热且使湿气透过的服装导致更高的身体温度。通过简单地测量周围条件以及考虑对于一定的职业群体(如消防人员、矿工、产业工人等)已知的服装参数，能够一起匹配生理学的可负载性。例如在更低的周围温度情况下能够以此提高55%的生理学的负载率PB一个数值，因为携带者能够负载更久且其身体温度更缓慢上升。在实施形式中用温度传感器、可选地还有湿度传感器来检测周围条件。针对服装的特性的附加的输入能够一起考虑这些功能。
[0033]相应地，在一优选的实施形式中存在用于检测周围温度和/或周围湿度的传感器。监控装置设立成用于，将周围温度和/或周围湿度考虑到生理学的负载速率的计算中。
[0034]此外相应地，在一优选的实施形式中监控装置设立成用于，存储地保持关于呼吸防护设备携带者的服装在热和/或湿气透过性方面的信息，以便将其考虑到随后生理学的负载率的计算中。
[0035]在一优选的实施形式中监控装置设立用于，存储地准备好关于呼吸气体冷却器的存在性以及必要时关于呼吸气体冷却器的冷却能力的信息。如果不存在呼吸气体冷却器，关于呼吸气体冷却的信息限制为不存在呼吸气体冷却器的信息。如果含有关于呼吸气体冷却的信息、即存在呼吸气体冷却器，可选地能够准备好关于呼吸气体冷却器的冷却能力的信息；属于该冷却能力的信息的可以是:关于整体冷却能力的信息、关于每时间单元所运输的热量的信息或者还有剩余的冷却能力。这些关于呼吸气体冷却的信息能够由监控装置加入到生理学的负载率的计算中。
[0036]在一优选的实施形式中，监控装置集成到循环呼吸防护设备中。循环呼吸防护设备随后设有指示，以便在氧气消耗、二氧化碳产生或呼吸石灰的消耗方面告知呼吸器携带者。这些指示能够包含视觉的、听觉的或触觉的指示机构。在将监控装置集成到循环呼吸防护设备中的情况下，循环呼吸防护设备能够此外设有无线传输机构，其将监控装置的结果传输至远处的接收器、例如使用引导中心(Einsatzleitzentrale)。
[0037]备选地，监控装置能够是与循环呼吸防护设备分开的装置，其中，循环呼吸防护设备设有与压力传感器连接的无线机构，利用其能够将在氧气瓶中的压缩氧气的压力值传输至远处的监控装置。
【附图说明】
[0038]本发明接下来根据一实施例结合附图来说明，其中: 图1显示了带有监控装置的循环呼吸防护设备的示意性框图。
【具体实施方式】
[0039]带有监控装置的循环呼吸防护设备I具有呼吸面具2，呼吸循环从该呼吸面具首先继续通过呼气软管3引导到作为C02-吸收器的呼吸石灰匣4。经由弹性负载的呼吸袋5产生配对肺(Gegenlunge )，且呼吸气体流经呼吸袋5并且进一步至呼吸气体冷却器6，在该呼吸气体冷却器中在呼吸石灰匣4中升温的呼吸气体再冷却。呼吸循环随后经由吸气软管7结束，该吸气软管又返回引导至呼吸面具2。但是，呼吸气体冷却器(如在该实施例中存在的那样)可对于本发明不是必要的。
[0040]在吸气组中，经由恒定分配机构8恒定地配给氧气。如果所输送的氧气量不充足或由于泄露损失呼吸气体，弹性负载的呼吸袋5坍缩且操作最小阀9，可提供带有较高体积流的氧气且又快速地填充呼吸袋5。如果相比经由恒定分配8输送的消耗更少氧气，呼吸袋5更强地填充且相对于最大阀10进行推压，其将多余的呼吸气体在呼吸石灰匣前排出到周围环境处。然而，在根据本发明的系统中如此设立恒定分配机构，使得所输送的氧气体积流可靠地处于未负载的人的氧气消耗以下，从而有时须从氧气瓶中经由最低阀传导更多氧气到呼吸袋5中，以便充分地输送氧气。在任何情况下如此确保，使得从氧气瓶11中输送的氧气被呼吸且不排出到周围环境。
[0041]恒定分配机构8和最小阀9从氧气瓶11中供给，该氧气瓶与压力传感器12连接。
[0042]监控装置由标记为13至15的部件组成。在处理单元13中，记录压力传感器12关于时间上的测量值并且从中计算出氧气消耗的时间曲线。经由指示器14能够指示不同的信息给呼吸防护设备携带者、例如实时的氧气压力、实时的氧气消耗和在保持消耗相同的情况下剩余的可供支配的使用时间。经由无线单元I 5能够将数据发送给使用引导部(Einsatzleitung)且在那在接收单元16中接收且在处理单元17中指示。在使用引导部中的处理单元17中能够同样指示实时的压力、实时的氧气消耗和剩余可支配的使用时间。这些值还能够以动态的形式示出。此外在那还能够(例如以信号灯的形式)传输对呼吸防护设备携带者的生理学的和热力学的负载的重要的提示给使用引导员。例如能够利用颜色编码(信号灯)来指示生理学的负载。在生理学的负载较低时信号灯为绿，在负载中等时为黄且在负载较高时为红，此时须判断出:这样的使用导致较高的热负载或者完全导致力竭并且中断该使用且呼吸防护设备携带者须离开危险区域。这些是不仅对于呼吸防护设备携带者本身而且对于负责的使用引导者的所有重要的信息。这些信息能够以根据本发明的系统来检测，因为在该系统中全部从氧气瓶11中发出到呼吸循环中的氧气经过呼吸且因此经由压力降的测量能够检测且计算经过呼吸的氧气的量，从中随后能够导出其它数据、如CO2-生产量、呼吸石灰消耗等。
[0043]参考标号列表
1.循环呼吸防护设备
2.呼吸面具
3.呼气软管
4.呼吸石灰匣
5.呼吸袋6.呼吸气体冷却器
7.吸气软管
8.恒定分配机构
9.最小阀
10.最大阀
11.氧气瓶
12.压力传感器
13.处理单元
14.指示
15.无线单元
16.接收单元
17.处理单元
【主权项】
1.由循环呼吸防护设备(I)和用于所述循环呼吸防护设备的监控装置(13-15)组成的系统，其中，所述循环呼吸防护设备具有: 呼吸面具(2)； 呼吸循环，所述呼吸循环从所述呼吸面具(2)经由呼气软管(3)、用于CO2-结合的呼吸石灰匣(4)、弹性负载的呼吸袋(5)和吸气软管(7)返回引导至所述呼吸面具； 带有压缩氧气的氧气瓶(U)，所述氧气瓶经由恒定分配机构(8)与所述呼吸循环连接且经由最低阀(9)与所述呼吸袋(5)连接，其中，所述最低阀(9)设立用于，对于所述呼吸袋由于呼吸气体缺乏在所述呼吸循环中的坍缩反应而打开所述最低阀且由此利用来自所述氧气瓶(11)的氧气填充所述呼吸袋(5)直至其充满； 以及用于检测在所述氧气瓶(11)中的压力的压力传感器(12); 其特征在于， 所述恒定分配机构(8)设立用于，以较低的基本体积流将氧气加入到所述呼吸循环，该基本体积流小于未负载的人的中等的氧气体积需求并且 所述监控装置(13-15)设立用于，从瞬态的、由所述压力传感器(12)提供的压力值以及在所述氧气瓶中的压缩氧气在使用开始时的初始压力值中计算通过设备携带者的呼吸所消耗的氧气的量以及还剩余在所述氧气瓶(12)中的氧气的量。2.根据权利要求1所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从所消耗的氧气AV02(t)作为时间的函数的体积曲线中从该体积曲线的斜率中计算每个时间单元的瞬态的氧气消耗。3.根据权利要求2所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从所述瞬态的氧气消耗及还剩余在所述氧气瓶中的氧气的量中计算预计的剩余使用时间。4.根据权利要求2或3所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，将所述基本体积流与所述瞬态的氧气消耗比较，并且，如果所述基本体积流不是以给定的阈值标准小于所述瞬态的氧气消耗，那么通过作用到所述恒定分配机构来降低基本体积流。5.根据前述权利要求中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从通过呼吸防护设备携带者在使用期间直至时间点t所消耗的氧气的体积AVO2(t)中计算由设备携带者完成的功Q( t) =Q0.AVO2(t)(其中，Qo是值为如20.2千焦/升(O2)的能量当量的、提前确定的生理的参数)或者计算引起的新陈代谢的功率。6.根据权利要求5所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从直至一时间点所引起的新陈代谢的功率中计算由呼吸防护设备携带者所引起的机械的功率。7.根据前述权利要求中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从通过呼吸防护设备携带者在使用期间直至时间点t所消耗的氧气AV02(t)的体积中计算由呼吸防护设备携带者直至该时间点所产生的CO2-体积VCO2 (t) =RQ.AVO2 (t )，其中，RQ作为呼吸系统的当量是提前经验上确定的因子。8.根据权利要求7所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从由呼吸防护设备携带者直至时间点t所产生的CO2-体积VC02(t)中计算直至该时间点所消耗的用于结合所述CO2-体积的呼吸石灰的量或者计算相应地还剩余的在所述呼吸石灰匣中的呼吸石灰的量。9.根据权利要求5至8中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，在直至当前的时间点t的整个的使用上总体上对消耗的氧气AV02(t)、完成的功Q(t)、产生的二氧化碳VC02(t)或者消耗的呼吸石灰量，经由继续的部分时间间隔直至时间点t重复计算或者连续地实时地作为瞬态值来执行该计笪弁O10.根据前述权利要求中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，在所述呼吸循环中在所述呼吸石灰匣(4)的下游及在所述呼吸面具(2)之前存在呼吸气体冷却器(6)。11.根据前述权利要求中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从瞬态的呼吸防护设备携带者的氧气消耗的值、或者在直至目前的时间点达到的时间间隔上平均取出的呼吸防护设备携带者的氧气消耗的值、或者从中导出的针对二氧化碳产生或呼吸分钟体积的值中计算呼吸防护设备携带者的生理学的负载率。12.根据权利要求11所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，从瞬态的吸设备携带者的氧气消耗、或者在直至目前的时间点达到的时间间隔上平均出的呼吸防护设备携带者的氧气消耗的值、或者从中导出的针对二氧化碳产生或呼吸分钟体积的值中计算呼吸防护设备携带者的生理学的负载率，方法是:将实时的值置于与经训练的人员的短时间的功率能力的、提前确定的相应的100%值相关联。13.根据权利要求11或12所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，存在用于检测周围温度和/或周围湿度的传感器并且所述监控装置(13-15)设立用于，将周围温度和/或周围湿度考虑到生理学的负载率的计算中。14.根据权利要求11至13中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，存储地准备好关于呼吸防护设备携带者的服装在热和/或湿气通过性方面的信息；并且所述监控装置(13-15)设立用于，将关于热和/或湿气通过性的服装信息考虑到生理学的负载率的计算中。15.根据权利要求11至13中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)设立用于，存储地准备好关于呼吸气体冷却器的存在的信息及必要时关于该呼吸气体冷却器的冷却能力的信息；并且所述监控装置(13-15)设立用于，将关于呼吸气体冷却的信息考虑到生理学的负载率的计算中。16.根据前述权利要求中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置(13-15)集成到所述循环呼吸防护设备(I)中并且所述循环呼吸防护设备设立用于，将所述监控装置的结果经由视觉的、听觉的或触觉的指示机构发送给呼吸防护设备携带者。17.根据权利要求16所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述循环呼吸防护设备配备有无线传输机构(15)，以便能够将所述监控装置的结果传递至远处的接收器。18.根据权利要求1至15中任一项所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置是与所述循环呼吸防护设备分开的装置(16、17)并且所述循环呼吸防护设备设有与所述压力传感器(12)相连的无线机构(15)，利用所述无线机构能够将在所述氧气瓶中的压缩氧气的压力值传递至所述监控装置。19.根据权利要求18所述的、由循环呼吸防护设备和监控装置组成的系统，其特征在于，所述监控装置设有视觉的或听觉的指示机构，以便指示出由所述监控装置求出的值。
【文档编号】A62B7/10GK105992613SQ201480065313
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年11月27日
【发明人】J.科赫, J.波尔齐恩
【申请人】德尔格安全股份两合公司