Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der korrekten Anwendung einer Gasmaske gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gasmaske zur Verwendung in einem solchen Verfahren.
Um militärische Truppen möglichst wirklichkeitsnah trainieren zu können, erfolgt das Training immer häufiger mithilfe von Simulatoren. Solche Simulatoren sollten die Gefechtsabläufe für jeden Teilnehmer individuell so realitätsnah wie möglich erscheinen lassen. Es kommt vor, dass die beübten Truppen versuchen, den Simulator zu täuschen oder zu umgehen, insbesondere wenn der Simulator eine für den Menschen unangenehme Aktion fordert. Eine dieser unangenehmen Aktionen ist das Tragen einer Gasmaske. Wird bei einer Übung der Einsatz von chemischen Kampfstoffen simuliert, so müssen alle Übungsteilnehmer gezwungen werden, die Gasmaske zu tragen. Da dies sehr hinderlich und unangenehm ist, wird es von der Truppe oft nicht richtig gemacht. Personen ohne Gasmaske sind bei einer solchen Übung gegenüber jenen mit Gasmasken selbstverständlich im Vorteil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, das manipulationssicher feststellt, ob eine Gasmaske ordnungsgemäss getragen wird oder nicht.
Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 erreicht. Die Erfassung und Auswertung der Atmung des Benutzers ermöglicht die Er zeugung eines zuverlässigen Korrektheitssignals und trägt somit dazu bei, dass eine realitätsnahe Simulation gewährleistet werden kann. Das Resultat kann dem Simulator mitgeteilt werden, der darauf entsprechende Massnahmen einleiten kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Nachfolgend werden einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Wird eine Gasmaske ordnungsgemäss getragen, so dichtet diese insbesondere die Atemwege (Mund und Nase) des Benutzers von der Umgebungsluft ab. Die Gasmaske ist so konstruiert, dass beim Einatmen die Umgebungsluft zuerst durch einen Filter, welcher die schädlichen Teile ausfiltert, strömt, bevor sie in die Atemwege des Benutzers der Gasmaske gelangt. Beim Ausatmen gelangt die Luft durch ein mechanisches Ventil, das mit einer Federspannung vorbelastet ist. Der Filter stellt nun beim Einatmen einen Strömungswiderstand dar. In der Gasmaske entsteht daher während des Einatmens ein Unterdruck gegenüber der Umgebungsluft. Beim Ausatmen muss das mechanische Ventil geöffnet werden. In der Gasmaske entsteht daher während des Ausatmens ein Überdruck.
Das erfindungsgemässe Verfahren sieht vor, dass eine Messgrösse, welche ein Mass ist für die Atmung des Benutzers der Gasmaske, erfasst und elektronisch ausgewertet wird, und mithilfe der Messgrösse sowie einer gespeicherten Referenzgrösse ein Korrektheitssignal erzeugt wird. Als Messgrösse kann in einer ersten Ausführungsform der Verlauf des Gasmaskeninnendrucks ermittelt werden. In diesem Falle ist der Sensor zur Erfassung der Messgrösse ein Drucksensor. Es kann beispielsweise ein monolithischer Differenzialdrucksensor ver wendet werden, welcher so in der Gasmaske eingebaut wird, dass er die Differenz zwischen dem Umgebungsdruck und dem Gasmaskeninnendruck misst. An Stelle eines Differenzialdrucksensors kann aber auch ein Absolutdrucksensor verwendet werden.
Der gemessene Verlauf des Gasmaskeninnendrucks ist eine rhythmische Folge von Über- und Unterdruckwerten, welche die Atmung des Benutzers der Gasmaske kennzeichnet. Bei der Auswertung wird der Verlauf des Gasmaskeninnendrucks in einer elektronischen Auswerteschaltung mit einem Referenzdruckverlauf verglichen, welcher in der elektronischen Auswerteschaltung gespeichert ist. Aus diesem Vergleich lässt sich in an sich bekannter Weise eindeutig bestimmen, ob die Gasmaske ordnungsgemäss getragen wird oder nicht. Die Auswerteschaltung erzeugt aufgrund des Vergleichs der gemessenen Messgrösse mit der gespeicherten Referenzgrösse das Korrektheitssignal.
Die Auswertung wird vorzugsweise direkt am jeweiligen Benutzer vorgenommen. Das Resultat der Auswertung wird einer zentralen Einheit übermittelt. Die Übermittlung des Resultats der Auswertung kann mittels Funk, sichtbarer elektromagnetischer Strahlen, Infrarotstrahlen, über Lichtwellenleiter, über eine Drahtverbindung oder sonst wie geschehen.
Natürlich ist es auch möglich, die Messgrösse erst der zentralen Einheit zu übermitteln und danach die Auswertung dort vorzunehmen. Dies erübrigt die Verwendung individueller Auswerteschaltungen für jeden Teilnehmer der Übung.
In einer weiteren Ausführungsform wird als Messgrösse der Verlauf der Intensität der Strömung der Atemluft des Benutzers ermittelt. Dazu wird als Sensor ein Luftströmungssensor (beispielsweise ein kleines Windrad) benutzt. Der Sensor wird wiederum in der Gasmaske eingebaut. Bei der Auswertung wird jetzt der Verlauf der Intensität der Strömung der Atemluft des Benutzers elektronisch mit einem gespeicherten Referenzintensitätsverlauf verglichen. Dieser Vergleich ergibt wiederum das Korrektheitssignal, welches andeutet, ob die Gasmaske korrekt angewendet wird.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird als Messgrösse der Verlauf der Gasmaskeninnentemperatur ermittelt. Auch ist es möglich, den Verlauf der Gasmaskeninnenluftfeuchtigkeit als Messgrösse zu erfassen. Ein Vergleich mit einer entsprechenden Referenzgrösse ergibt jeweils das Korrektheitssignal.
Bei Übungen werden aus Kostengründen in der Regel keine echten Filter (d.h. Filter mit einer richtigen Filterwirkung) eingesetzt. Der Luftströmungswiderstand des echten Filters wird mit einem entsprechenden Luftströmungswiderstandssimulator (beispielsweise eine Lochblende) simuliert. Die Filter sind als Wechselteil so konstruiert, dass sie leicht austauschbar sind. Sie sind beispielsweise auf die Maske aufgeschraubt. Die leichte Austauschbarkeit ist bei Gasmasken zwingend, da im Ernstfall ein Filter nur für eine beschränkte Zeit Wirkung hat und dann vom Träger rasch ausgewechselt werden können muss. Das Filtergehäuse eines solchen Übungsfilters ist bis auf die Lochblende weitgehend leer. Das Filtergehäuse eignet sich daher ausgezeichnet zur Aufnahme der für das erfindungsgemässe Verfahren benötigten Komponenten.
Der Sensor und die elektronische Auswerteschaltung sind somit vorzugsweise im Filtergehäuse vorgesehen. An der Gasmaske selber müssen so keinerlei Änderungen oder Eingriffe vorgenommen werden.
Jeder aktive Übungsteilnehmer kann eine erfindungsgemässe Gasmaske benützen. Die Zentraleinheit, welche die jeweiligen Korrektheitssignale empfängt und daraus entsprechende Massnahmen ableitet, ist beispielsweise in einem Kontrollraum beim Übungsplatz untergebracht. Zur Ortung der Benutzer kann ein Positionsbestimmungssystem vorgesehen sein, welches der zentralen Einheit Positionsdaten übermittelt. Die Referenzgrössen sind vorzugsweise in einem elektronischen, digitalen Speicher, wie zum Beispiel einem integrierten Halbleiterspeicher (Read Only Memory) gespeichert. Auch können die Daten analog oder gemischt analog/digital gespeichert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird durch die zentrale Einheit ein Kampfstoffeinsatzsignal gesendet, welches von jedem Benutzer empfangen wird, worauf für jeden Benutzer der Zeitverlauf zwischen dem Empfang des Kampfstoffeinsatzsignals und der Erzeugung seines Korrektheitssignals erfasst wird. Aufgrund des gemessenen Zeitverlaufs, des Korrektheitssignals und der aktuellen Position des jeweiligen Benutzers sowie der Position des fingierten Kampfstoffeinsatzes wird dann ein Initialisierungs-Korrektheitssignal erzeugt. Auf diese Weise kann zusätzlich festgestellt werden, ob der jeweilige Benutzer in Abhängigkeit seiner jeweiligen Position seine Gasmaske schnell genug angelegt hat. Das Korrektheitssignal kann später zur fortwährenden Überwachung der korrekten Anwendung der Gasmaske wiederholt erzeugt werden.
Bei der Erzeugung des Korrektheitssignals oder des Initialisierungs-Korrektheitssignals kann zusätzlich festgestellt werden, ob der jeweilige Benutzer nach dem Anlegen der Gasmaske zuerst ausgeatmet hat. Dazu wird bei der Auswertung der Messgrösse, beispielsweise des Druckverlaufs, festgestellt ob der zuerst erfasste Druckwert einen Überdruck darstellt.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es auf einfache und preisgünstige Weise möglich, die Qualität von simulierten Abläufen zu steigern.
The invention relates to a method for monitoring the correct use of a gas mask according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a gas mask for use in such a method.
In order to be able to train military troops as realistically as possible, training is increasingly being carried out using simulators. Such simulators should make the combat processes appear as realistic as possible for each participant. It happens that the trained troops try to deceive or circumvent the simulator, especially when the simulator requires an action that is uncomfortable for humans. One of those uncomfortable actions is wearing a gas mask. If the use of chemical warfare agents is simulated during an exercise, all exercise participants must be forced to wear the gas mask. Since this is very cumbersome and uncomfortable, the troop often doesn't do it right. People without a gas mask naturally have an advantage over those with gas masks in such an exercise.
The invention has for its object to provide a method that tamper-proof determines whether a gas mask is worn properly or not.
According to the invention, this is achieved by the features of the characterizing part of patent claim 1. The detection and evaluation of the breathing of the user enables the generation of a reliable correctness signal and thus contributes to the fact that a realistic simulation can be guaranteed. The result can be communicated to the simulator, which can then take appropriate measures.
Further advantageous embodiments emerge from the dependent patent claims.
Some exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below.
If a gas mask is worn properly, it seals off the airways (mouth and nose) of the user from the ambient air. The gas mask is designed so that when inhaled, the ambient air first flows through a filter that filters out the harmful parts before it enters the respiratory tract of the user of the gas mask. When exhaling, the air passes through a mechanical valve that is preloaded with a spring tension. The filter now represents a flow resistance when inhaled. In the gas mask, therefore, a negative pressure is created in relation to the ambient air during inhalation. When exhaling, the mechanical valve must be opened. An excess pressure is therefore created in the gas mask during exhalation.
The method according to the invention provides that a measured variable, which is a measure of the breathing of the user of the gas mask, is recorded and electronically evaluated, and a correctness signal is generated using the measured variable and a stored reference variable. In a first embodiment, the course of the gas mask internal pressure can be determined as the measurement variable. In this case, the sensor for recording the measured variable is a pressure sensor. For example, a monolithic differential pressure sensor can be used, which is installed in the gas mask in such a way that it measures the difference between the ambient pressure and the gas mask internal pressure. Instead of a differential pressure sensor, an absolute pressure sensor can also be used.
The measured course of the gas mask internal pressure is a rhythmic sequence of positive and negative pressure values, which characterize the breathing of the user of the gas mask. During the evaluation, the course of the gas mask internal pressure in an electronic evaluation circuit is compared with a reference pressure course, which is stored in the electronic evaluation circuit. From this comparison, it can be clearly determined in a manner known per se whether the gas mask is worn properly or not. The evaluation circuit generates the correctness signal on the basis of the comparison of the measured variable with the stored reference variable.
The evaluation is preferably carried out directly on the respective user. The result of the evaluation is transmitted to a central unit. The result of the evaluation can be transmitted by radio, visible electromagnetic rays, infrared rays, optical fibers, a wire connection or otherwise.
Of course, it is also possible to first transmit the measured variable to the central unit and then carry out the evaluation there. This eliminates the need for individual evaluation circuits for each participant in the exercise.
In a further embodiment, the course of the intensity of the flow of the breathing air of the user is determined as the measurement variable. For this purpose, an air flow sensor (for example a small wind turbine) is used as the sensor. The sensor is in turn installed in the gas mask. During the evaluation, the course of the intensity of the flow of the user's breathing air is now electronically compared with a stored reference intensity course. This comparison in turn gives the correctness signal, which indicates whether the gas mask is used correctly.
In yet another embodiment, the course of the gas mask internal temperature is determined as the measured variable. It is also possible to record the course of the gas mask internal air humidity as a measured variable. A comparison with a corresponding reference quantity gives the correctness signal.
For cost reasons, no real filters (i.e. filters with a correct filter effect) are generally used in exercises. The air flow resistance of the real filter is simulated with a corresponding air flow resistance simulator (for example a pinhole). The filters are designed as interchangeable parts so that they are easy to replace. For example, they are screwed onto the mask. The easy interchangeability is imperative for gas masks, because in an emergency a filter only has an effect for a limited time and then the wearer must be able to replace it quickly. The filter housing of such a practice filter is largely empty except for the pinhole. The filter housing is therefore excellently suitable for accommodating the components required for the method according to the invention.
The sensor and the electronic evaluation circuit are thus preferably provided in the filter housing. No changes or interventions need to be made on the gas mask itself.
Every active exercise participant can use a gas mask according to the invention. The central unit, which receives the respective correctness signals and derives appropriate measures from them, is accommodated, for example, in a control room at the training area. A position determination system can be provided to locate the users, which transmits position data to the central unit. The reference variables are preferably stored in an electronic, digital memory, such as an integrated semiconductor memory (read only memory). The data can also be stored in analog or mixed analog / digital form.
In a preferred embodiment of the method according to the invention, the central unit sends a warfare agent signal which is received by each user, whereupon the time course between the reception of the warfare agent signal and the generation of its correctness signal is recorded for each user. An initialization correctness signal is then generated on the basis of the measured time course, the correctness signal and the current position of the respective user and the position of the fictitious weapon insert. In this way it can also be determined whether the respective user has put on his gas mask quickly enough depending on his respective position. The correctness signal can later be repeatedly generated for continuous monitoring of the correct use of the gas mask.
When generating the correctness signal or the initialization correctness signal, it can additionally be determined whether the respective user exhaled first after putting on the gas mask. For this purpose, when evaluating the measured variable, for example the pressure curve, it is determined whether the pressure value recorded first represents an overpressure.
With the method according to the invention, it is possible in a simple and inexpensive way to increase the quality of simulated processes.