-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung bei einem Atemschutzgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere bei einem mit Überdruck arbeitenden Atemschutzgerät. Sie bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Atemschutzgerät mit einer solchen Vorrichtung.
-
Unabhängig von der Umgebungsatmosphäre wirkende Atemschutzgeräte, so genannte frei tragbare Isoliergeräte, sind allgemein bekannt. Sie bieten u. a. Schutz gegen Sauerstoffmangel und gegen Schadstoffe, insbesondere Schadgase, aus der Umgebungsatmosphäre. Mittels des Atemschutzgeräts werden dem Träger definierte Atemgase zugeführt. Dabei können die Atemgase aus Luft oder Sauerstoff, gegebenenfalls als Mischung mit anderen geeigneten Gasen wie Stickstoff, bestehen.
-
Bei frei tragbaren Isoliergeräten kann zwischen Behältergeräten, z. B. mit Druckluft (Pressluftgeräte, auch Pressluftatmer genannt), und Regenerationsgeräten unterschieden werden. Bei Behältergeräten mit Druckluft wird diese als Vorrat, beispielsweise in Druckflaschen, mitgeführt und ausgeatmete kohlendioxidhaltige Ausatemluft in die Umgebungsatmosphäre abgeführt. Bei Behältergeräten ist somit die Nutzungsdauer pro Einsatz beschränkt; sie ist zudem unter anderem abhängig von der Konstitution des Nutzers und dem Einsatzfall und liegt in der Regel bei einer Dauer von 20 bis 60 Minuten. Bei einem Regenerationsgerät wird der Nutzer mit Sauerstoff aus einem im Gerät mitgeführten Sauerstoff-Vorrat versorgt. Als Sauerstoff-Vorrat kommen dabei z. B. Drucksauerstoff, Drucksauerstoff-Stickstoff-Gemische oder chemisch gebundener Sauerstoff in Frage. Im Gegensatz zum Behältergerät wird das Ausatemgas jedoch nicht durch ein Ausatemventil in die Umgebungsatmosphäre abgegeben, sondern wird im Gerät zumindest teilweise regeneriert. Dabei wird das im Ausatemgas enthaltene Kohlendioxid (CO2) zumindest teilweise entfernt. Dazu wird üblicherweise das Ausatemgas über oder durch ein Regenerationsmaterial, welches normalerweise in einer vom Ausatemgas durchströmten Regenerationspatrone vorliegt, geleitet, von diesem gebunden und somit aus dem Ausatemgas entfernt. Der vom Nutzer verbrauchte Sauerstoff wird bei Bedarf aus dem Vorrat im Gerät ergänzt und das regenerierte und ggf. mit Sauerstoff angereicherte Atemgas wird dem Nutzer wieder zugeführt. Dieser „Kreislauf” führt zu einer erheblich verlängerten Nutzungsdauer pro Einsatz. Solche Atemschutzgeräte werden auch als Kreislaufatemschutzgeräte bezeichnet.
-
Bei bekannten, frei tragbaren Isoliergeräten mit Normaldruck wird während des Einatemvorgangs des Nutzers ein leichter Unterdruck im Maskenraum der Atemmaske des Atemschutzgeräts erzeugt. Kommt es nun zu einer Leckage des Geräts im Unterdruck-Bereich, also z. B. einer Undichtigkeit der Atemmaske durch deren Verrutschen auf dem Gesicht des Nutzers, so könnten Schadstoffe, wie Schadstoffpartikel oder unerwünschte Gase, aus der Umgebungsatmosphäre in den Atemgaskreislauf im Gerät eindringen, und diese werden dann ggf. vom Nutzer eingeatmet.
-
Um das Eindringen von Schadstoffen zu verhindern oder zu vermindern, werden Geräte mit Überdruck präferiert, bei welchen im Maskenraum ständig ein leichter Überdruck des Atemgases herrscht. Da hier somit ständig ein Druckgefälle vom Maskenraum zur Umgebungsatmosphäre herrscht, kann bei einer eventuellen Undichtigkeit lediglich Atemgas nach außen abströmen, jedoch kein Gas aus der Umgebungsatmosphäre in den Atemgaskreislauf gelangen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass sich bei einer Undichtigkeit der Atemgasvorrat durch das unkontrollierte Abströmen schnell aufbraucht und somit eine Nutzungsdauer des Atemschutzgerätes unerwünscht verkürzt wird. Insbesondere wenn es, z. B. aufgrund größerer Anstrengungen des Nutzers oder beim Arbeiten in beengter Umgebung, zum unbemerkten Verrutschen der Maske kommt, ist es von großer Bedeutung, dass der Nutzer über die Undichtigkeit informiert wird.
-
Bei allgemein bekannten Geräten erfolgt eine permanente Druckmessung und Anzeige (Manometer), wodurch der Nutzer ständig über den ihm zur Verfügung stehenden Atemgasvorrat informiert wird. Eine Warneinrichtung zeigt an, wenn der Atemgasvorrat zu Ende geht. Diese Art der Zustandsmessung gibt jedoch keinerlei Auskunft darüber, ob ein hoher Sauerstoffverbrauch aufgrund erhöhter Atemtätigkeit oder einer Undichtigkeit entstanden ist.
-
Die
DE 3930362 C2 beschreibt das Abschalten des Überdrucks bei einem Kreislaufatemschutzgerät mit Überdruckbetrieb im Falle eines übermäßig hohen Sauerstoffverbrauchs. Bei dem beschriebenen Gerät wird der Sauerstoffverbrauch ermittelt, indem ein Sauerstofffluss aus einer mitgeführten Druckgasflasche mittels einer Durchflussmesseinrichtung direkt hinter dem an die Druckgasflasche angeschlossenem Druckminderer gemessen wird. Um festzustellen, ob der übermäßig hohe Sauerstoffverbrauch aus der mitgeführten Druckgasflasche aufgrund eines Lecks oder aufgrund eines höheren Sauerstoffverbrauchs des Nutzers entstanden ist, erfolgt die Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs anhand des Sauerstoffflusses nur während der Ausatemphase des Nutzers. Der Verbrauch wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen und bei einem Überschreiten des Grenzwerts wird der Überdruck abgeschaltet. Dieses Verfahren funktioniert jedoch nur in Geräten mit anforderungsgesteuerter Atmung mittels Lungenautomaten, wie z. B. in Pressluftatmern. Durch das Abschalten des Überdrucks wird das Abströmen des Atemgases aus dem Gerät aufgrund der Leckage vermindert und somit die Einsatzzeit des Kreislaufatemschutzgeräts verlängert. Allerdings können unerwünschte Gase aus der Umgebungsatmosphäre, z. B. Schadgase wie CO, aufgrund des fehlenden Überdrucks in den Atemkreislauf gelangen.
-
Andere bekannte Regenerationsgeräte, z. B. das Modell PSS BG4 (Dräger), arbeiten aufgrund ihres Wirkprinzips in der Regel mit einer volumengesteuerten Anforderung des Atemgases. Dabei wird ständig über eine Konstantdosierung Sauerstoff in den Atemgaskreislauf eingebracht. Wird infolge höherer Belastung des Nutzers oder aufgrund einer Leckage der Atemgasverbrauch gesteigert, wird zusätzlich über ein Minimumventil Sauerstoff in den Atemgaskreislauf dosiert. Das Öffnen des Minimumventils erfolgt dabei erst, wenn das Gasvolumen im Atemgaskreislauf einen bestimmten Wert unterschritten hat, z. B. wenn ein dem Volumenausgleich dienender Atembeutel leer ist. Während der Ausatemphase des Nutzers kann, auch bei einem vorhandenen Leck im System, das der Sauerstoffflasche entnommene Volumen zu keiner Zeit höher sein als das Sauerstoffvolumen, welches durch die Konstantdosierung gleichmäßig in den Atemkreis eingebracht worden ist. Dies ergibt sich daraus, dass ein erhöhter Sauerstoffverbrauch nur durch das Öffnen des Minimumventils, das einen Volumenstrom von mehr als 80 L/min Sauerstoff in den Atembeutel dosiert, möglich ist. Dieses wird jedoch nur dann geöffnet, wenn der Atembeutel leer ist. In der Ausatemphase des Nutzers ist der Atembeutel jedoch mit dem ausgeatmeten Gasvolumen gefüllt, vorausgesetzt die Komponenten im Ausatemzweig des Gerätes weisen kein großes Leck auf, wie z. B. einen nicht angeschlossenen Ausatemschlauch.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Dichtheitsprüfung bei einem Atemschutzgerät mit Überdruckbetrieb anzugeben. Darüber hinaus soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung angegeben werden, sowie ein Atemschutzgerät mit verbesserter Dichtheitsprüfung.
-
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dabei ist der Atemgasverbrauch insbesondere ein Sauerstoffverbrauch. Bei dem Verfahren zur Dichtheitsprüfung bei einem Atemschutzgerät mit Überdruckbetrieb wird ein Maß für einen Atemgasverbrauch mit einem Maß für ein Ausatemvolumen mittels mathematischer und/oder logischer Methoden verglichen und eine Abweichung des Ergebnisses des Vergleichs von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert als Undichtigkeit detektiert. Ein Atemgas-Verlust, der nicht auf Atmung zurückzuführen ist, also wahrscheinlich durch eine Undichtigkeit entsteht, kann somit einfach und effizient ermittelt werden. Beispielsweise kann ein, insbesondere aus einem Atemgasvorrat, verbrauchtes Volumen an Atemgas mit einem Ausatemvolumen des Nutzers verglichen werden. Dabei meint „aus einem Atemgasvorrat verbrauchtes Volumen” insbesondere ein dem Nutzer zur Veratmung zur Verfügung gestelltes Volumen. Das verbrauchte Atemgasvolumen steht bei einem Atemschutzgerät ohne oder mit vernachlässigbarer Undichtigkeit mit dem vom Nutzer ausgeatmeten Volumen des Atemgases in einem bestimmten Verhältnis.
-
Eine Abweichung von diesem Verhältnis, welche z. B. außerhalb einer vorgegebenen Standardabweichung oder über oder unter einem Schwellwert liegt, bedeutet, dass ein Luftverlust aus dem Atemschutzgerät stattfindet. Es wird daher eine Undichtigkeit detektiert.
-
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass ein Atemgasverbrauch mit einem Ausatemvolumen korreliert ist und bei verstärkter Atmung auch der Atemgasverbrauch steigt. Steigt der Atemgasverbrauch jedoch unabhängig von einer verstärkten Atmung, so ist dieser „Atemgas-Verlust” höchstwahrscheinlich auf eine Undichtigkeit im System, also z. B. einen suboptimalen Sitz einer Atemmaske, zurückzuführen.
-
Diese Erkenntnis wird so umgesetzt, dass zur Detektion von Undichtigkeiten Verhältnisse von Atemgasverbrauchsvolumen und Ausatemvolumen, oder entsprechende Maße für diese Volumina, miteinander verglichen werden und bei einer Abweichung von einem „Normal-” oder Sollwert eine Undichtigkeit detektiert wird.
-
Die genannte Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zur Ausführung des vorhergehend und im Folgenden beschriebenen Verfahrens erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des ersten unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und bezüglich des Atemschutzgeräts durch die Merkmale des weiteren unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
-
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, welche z. B. in der Form eines Mess- und Prüfgeräts realisiert ist, umfasst dabei eine erste Ermittlungsvorrichtung zur direkten oder indirekten Ermittlung eines ersten Maßes für einen Atemgasverbrauch. Des Weiteren sind eine zweite Ermittlungsvorrichtung zur direkten oder indirekten Ermittlung eines zweiten Maßes für ein Ausatemvolumen und ein Komparator umfasst. Dem Komparator sind als Eingangssignale das erste und zweite Maß zuführbar. Der Komparator ist dazu vorgesehen und ausgeführt, eine Abweichung der Maße zu ermitteln. Dies kann durch mathematische oder logische Verknüpfung der Eingangssignale erfolgen. Die Abweichung wird mit einem Sollwert verglichen. Passen Abweichung und Sollwert nicht zusammen, also wenn die Abweichung dem Sollwert im Wesentlichen nicht entspricht, so wird eine Undichtigkeit detektiert.
-
Ein Atemschutzgerät mit Überdruckbetrieb, welches eine Vorrichtung zur Undichtigkeitsdetektion wie vorhergehend und im Folgenden beschrieben umfasst, ist besonders sicher, da die Undichtigkeit zuverlässig detektiert wird und, wenn von einer zusätzlich möglichen Signalvorrichtung ein entsprechendes Signal erzeugt wird, ein Nutzer gegebenenfalls auf die Undichtigkeit hingewiesen werden kann.
-
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Korrelationsfaktor des Maßes für den Atemgasverbrauch und des Maßes für das Ausatemvolumen ermittelt. Bei einer Abweichung des Korrelationsfaktors von dem oder einem Sollwert wird die Undichtigkeit detektiert. Der Sollwert kann der Sollwert für die Abweichung der Maße für Atemgasverbrauch und Ausatemvolumen voneinander sein oder ein anderer, geeigneter Sollwert, wie beispielsweise ein Korrelationsfaktor-Sollwert oder dergleichen.
-
In einer Ausführungsform wird die Undichtigkeit detektiert, wenn die Abweichung vom Sollwert einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert über- oder unterschreitet. Mittels des Schwellwerts können so z. B. geringfügige Abweichungen gefiltert werden oder eine Sensitivität der Undichtigkeitsdetektion festgelegt werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Atemgasverbrauchskennlinie oder Atemgasverbrauchskennliniensteigung das Maß für den Atemgasverbrauch und eine Ausatemvolumenkennlinie oder Ausatemvolumenkennliniensteigung das Maß für das Ausatemvolumen.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Sollwert ein erster Korrelationsfaktor von Atemgasverbrauchskennlinie und Ausatemvolumenkennlinie ermittelt. Dieser wird mit einem zweiten Korrelationsfaktor von Atemgasverbrauchskennlinie und Ausatemvolumenkennlinie verglichen. Jeder Nutzer hat einen individuellen Sauerstoff-Grundverbrauch, und wenn der Sollwert auf Basis dieses Grundverbrauches ermittelt wird, ist eine besonders gute Erkennung von ungewöhnlichem „Atemgas-Verlust”, welcher durch eine Undichtigkeit begründet ist, möglich. Es können auch mehr als zwei Korrelationsfaktoren ermittelt und miteinander verglichen werden, was zu einer verringerten Fehleranfälligkeit führt.
-
Insbesondere gibt der erste Korrelationsfaktor ein Verhältnis einer Atemgasverbrauchskennliniensteigung und einer Ausatemvolumenkennliniensteigung bezogen auf eine erste Zeitspanne oder einen ersten Zeitpunkt und der zweite Korrelationsfaktor das Verhältnis der Atemgasverbrauchskennliniensteigung und der Ausatemvolumenkennliniensteigung bezogen auf eine zweite Zeitspanne oder einen zweiten Zeitpunkt an. Die Verwendung der Korrelationsfaktoren der Kennliniensteigung ermöglicht eine besonders einfache Detektion von Undichtigkeiten. Insbesondere werden erster und zweiter Korrelationsfaktor, z. B. X1 und X2, bezogen auf eine erste Zeitspanne von Beginn der Nutzung des Atemschutzgerätes t0 bis zu einem Zeitpunkt t1 (für X1) und eine zweite Zeitspanne von t0 bis zu einem späteren Zeitpunkt als t1, also t2, (für X2) ermittelt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Undichtigkeit detektiert, wenn der zweite Korrelationsfaktor kleiner als der erste Korrelationsfaktor ist.
-
Bevorzugt wird bei Detektion der Undichtigkeit ein Signal erzeugt. Dies ist vorteilhaft, da ein Nutzer auf die Undichtigkeit aufmerksam gemacht wird und so geeignete Gegenmaßnahmen ergreifen kann oder gegebenenfalls den Rückzug aus einer Gefahrensituation antreten kann.
-
In einer Ausführungsform wird das Maß für das Ausatemvolumen mit einem Maß für einen Belastungssollwert verglichen und bei einer Abweichung, insbesondere einer einen vorgegebenen, geeigneten Schwellwert über- oder unterschreitenden Abweichung, ein Belastungs-Signal erzeugt. Das Maß für das Ausatemvolumen kann auch eine mittels des Strömungssensors feststellbare Atemfrequenz des Nutzers sein, und der Belastungssollwert kann einem Ruhe- oder Durchschnittswert der Atemfrequenz entsprechen. Da dem Maß für das Ausatemvolumen zugrunde liegende Werte von einer erhöhten Belastung des Nutzers durch Stress, körperliche Betätigung oder dergleichen beeinflusst werden (so ist z. B. eine Atemfrequenz erhöht, wenn der Nutzer schwer arbeiten muss) kann einfach und effizient die Belastung des Nutzers bestimmt werden.
-
Zur Detektion von Undichtigkeiten werden also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Verhältnisse von Atemgasverbrauchsvolumen und Ausatemvolumen herangezogen, oder entsprechende Maße für diese Volumina wie beispielsweise eine Atemgasverbrauchsvolumenkennliniensteigung und eine Ausatemvolumenkennliniensteigung bezüglich zweier Zeiträume. Werden Kennliniensteigungen herangezogen, so sind zunächst die jeweiligen Kennlinien mathematisch oder logisch zu ermitteln, für diese werden dann ebenfalls mathematisch oder logisch die Kennliniensteigungen bestimmt und die Kennliniensteigungen dann miteinander verglichen. Eine Abweichung der Verhältnisse der Kennliniensteigungen von einem Sollwert ist ein starker Hinweis auf eine Undichtigkeit.
-
Zur Ermittlung der Kennlinien kann ein Atemgasverbrauchsvolumen aus einem Atemgasvorrat ermittelt werden und ein Ausatemvolumen wird mit jedem Ausatemvorgang des Nutzers seit Beginn der Messung aufsummiert. Die Änderung der beiden Volumina (Atemgasverbrauchsvolumen aus dem Vorrat und aufsummiertes Gesamtausatemvolumen) wird in Abhängigkeit von der Zeit ermittelt. Aus den ermittelten Werten des Atemgasverbrauchsvolumens und des Gesamtausatemvolumens ergeben sich die jeweiligen Kennlinien. Die Steigung der jeweiligen Volumenkennlinie wird bezogen auf einen Abschnitt der jeweiligen Kennlinie zwischen zwei Punkten, die den aktuellen Wert des jeweiligen Volumens und eines zeitlich früheren Werts, insbesondere eines vor n Sekunden vorliegenden Werts, angeben, wobei n die Zeitspanne in Sekunden ist, die es auf das Vorhandensein eines Lecks zu untersuchen gilt, ermittelt. Beide Kennliniensteigungen stehen bei konstanter Atmung des Nutzers in einem bestimmten Verhältnis zueinander, mathematisch durch einen (Korrelations-)Faktor X gekennzeichnet.
-
Werte von X können wie folgt ermittelt werden: X = Kennliniensteigung des Gesamtausatemvolumens/Kennliniensteigung des Gesamtatemgasverbrauchs
-
Dieser Wert X wird temporär oder kontinuierlich überwacht, es werden also zu verschiedenen Zeitpunkten oder über verschiedene Zeiträume, welche auch überlappen können, Werte für X ermittelt und miteinander verglichen. Verbraucht der Nutzer beispielsweise aufgrund körperlicher Belastung und somit auch höherem Atemvolumen mehr Atemgas, steigen sowohl die Kennliniensteigung des Gesamtausatemvolumens als auch die Kennliniensteigung des Gesamtatemgasverbrauchs aus der Druckflasche an. Der Wert X bleibt somit annähernd konstant.
-
Steigt der Atemgasverbrauch trotz konstanter Atmung (oder gleichbleibendem Ausatemvolumen) des Geräteträgers an, so verändert sich der Wert von X, was ein Hinweis auf eine Undichtigkeit ist. Der Nutzer kann dann beispielsweise optisch und/oder akustisch gewarnt werden und ist so in der Lage, geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen, z. B. den Maskensitz zu überprüfen oder den Rückzug aus dem Gefahrengebiet anzutreten.
-
Speziell eine Verringerung des Wertes X im Vergleich zu einem zeitlich früheren Wert ist somit ein Indiz für ein Leck im Atemkreislauf.
-
In einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des vorhergehend und im Folgenden beschriebenen Verfahrens umfasst die erste Ermittlungsvorrichtung einen Drucksensor, insbesondere einen Hochdrucksensor, zur Ermittlung eines Drucks eines Atemgasvorrats, insbesondere Sauerstoffvorrats, und/oder die zweite Ermittlungsvorrichtung einen, insbesondere in einem Ausatemzweig des Atemschutzgerätes angeordneten, Strömungssensor für Ausatemgas. Bevorzugt ist der Hochdrucksensor im Strömungsweg des Atemgases hinter einem Atemgasvorratbehälter, z. B. einer Sauerstoffdruckflasche, angeordnet. Dieser Sensor misst, direkt oder indirekt, den Druck im Atemgasvorratbehälter. Auf Basis eines ausgegebenen Signals wird, beispielsweise unter Einbeziehung des ursprünglichen oder maximalen Fülldrucks des Atemgasvorratbehälters und des Volumens des Atemgasvorratbehälters, ein in einem bestimmten Zeitintervall verbrauchtes Atemgasvolumen bestimmt. Der Strömungssensor misst einen Volumenstrom bei Ausatemvorgängen des Nutzers, auf Basis dessen das Ausatemvolumen bestimmbar ist.
-
Insbesondere umfasst das Atemschutzgerät eine Auswertevorrichtung für die Ermittlung einer Abweichung des Maßes für das Ausatemvolumen vom Maß für den Belastungssollwert und ein Mittel zur Belastungs-Signal-Erzeugung bei Feststellung der Abweichung, insbesondere wenn der Belastungssollwert um einen geeigneten Schwellwert über- oder unterschritten wird.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
-
Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung eines Atemschutzgerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
-
2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zur Ermittlung eines Korrelationsfaktors,
-
3 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zur Ermittlung einer Abweichung von Korrelationsfaktoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
-
4 ein Diagramm in welchem ein Korrelationsfaktor-Quotient in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist; und
-
5 eine tabellarische Zusammenstellung von Korrelationsfaktor-Quotienten gemäß 4.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Atemschutzgerätes 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches mit einem Nutzer 12, hier von einer schematisch dargestellten Lunge repräsentiert, verbunden ist. Ein Hochdrucksensor 14 ist zwischen einem Atemgasvorratsbehälter, hier einer Sauerstoffdruckflasche 16, und einem Reduzierventil 18 angeordnet. Ein Strömungssensor 20 für das Ausatemgas, mittels welchem ein Maß für ein Ausatemvolumen bestimmbar ist, ist in einem Ausatemzweig 22 eines Atemkreislaufs 24 des Atemschutzgerätes 10 angeordnet. Der Strömungssensor 20 ist mittels eines elektrischen Verbindungskabels 26 kommunikativ mit einer Strömungssensor-Datenerfassungsvorrichtung 28 verbunden, welche wiederum mittels einer Signalübertragungsleitung 30 kommunikativ mit einem Datenerfassungsmodul 32 verbunden ist. Der Hochdrucksensor 14 ist ebenfalls kommunikativ mit dem Datenerfassungsmodul 32 verbunden. Zudem ist er kommunikativ mit einem Operationsverstärker 34 verbunden, der wiederum mit dem Datenerfassungsmodul 32 verbunden ist. Hochdrucksensor 14 und Operationsverstärker 34 werden jeweils von einer Spannungsversorgung 36, 38 elektrisch versorgt. Im Datenerfassungsmodul 32 erfolgt eine Signalumwandlung von eingehenden Analogsignalen zu Digitalsignalen. Ein digitales Ausgangssignal wird mittels einer Signalleitung 40 einer Datenverarbeitungsvorrichtung, hier einem Microcontroller 42, zur Verarbeitung zugeführt.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zur Ermittlung eines Korrelationsfaktors 44 (erster Korrelationsfaktor) bei einem Atemkreislauf 24 eines Atemschutzgeräts 10 (beispielsweise wie in 1 dargestellt) ohne Undichtigkeit, bei welchem in einem ersten Verfahrensschritt 46 ein Gesamtausatemvolumen seit Beginn einer Atmung eines Nutzers 12 mit dem Atemschutzgerät 10 detektiert wird. In einem zweiten Verfahrensschritt 48 wird eine erste Steigung einer Kennlinie des Gesamtausatemvolumens zwischen zwei Messpunkten, die zeitlich n Sekunden auseinander liegen, ermittelt und einem Komparator 50 als Eingangssignal zugeführt. Der Komparator 50 kann z. B. als Funktionalität oder Bestandteil des Microcontrollers 42 wie in 1 dargestellt ausgeführt sein. In einem dritten Verfahrensschritt 52, wird ein Gesamtsauerstoffverbrauch aus einem Atemgasvorrat seit Beginn der Atmung des Nutzers 12 detektiert, und in einem vierten Verfahrensschritt 54 wird eine zweite Steigung einer Kennlinie des Gesamtsauerstoffverbrauchs zwischen zwei Messpunkten, die zeitlich n Sekunden auseinander liegen, ermittelt und ebenfalls dem Komparator 50 als Eingangssignal zugeführt. Die Eingangssignale werden verglichen und der Korrelationsfaktor 44 ermittelt. Der erste und/oder der zweite Verfahrensschritt 46, 48 kann/können vor oder nach dem dritten und/oder vierten Verfahrensschritt 52, 54 ausgeführt werden.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zur Ermittlung einer Abweichung von Korrelationsfaktoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Korrelationsfaktoren wie in 2 dargestellt ermittelt werden. Die Gesamtausatemvolumen- und Gesamtsauerstoffverbrauchskennliniensteigungen werden gemäß dem zweiten und vierten Verfahrensschritt 48, 54 (2) ermittelt und dem Komparator 50 als Eingangssignale zugeführt, der als Ausgangssignal den Korrelationsfaktor – hier zweiter Korrelationsfaktor 56 – erzeugt. Dieser wird mit dem ersten Korrelationsfaktor 44, welcher für einen früheren Zeitraum ermittelt wurde, verglichen, 58. Ist der zweite Korrelationsfaktor 56 kleiner als der erste Korrelationsfaktor 44, wird eine Undichtigkeit detektiert 60 und es kann ein erstes Signal erzeugt werden, 62. Ist der zweite Korrelationsfaktor 56 nicht kleiner als der Erste 44, so wird keine Undichtigkeit detektiert. In diesem Fall kann beispielsweise ein zweites Signal, welches „System in Ordnung” bedeutet, erzeugt werden, 64.
-
4 zeigt ein Diagramm 66, in welchem Korrelationsfaktor-Quotienten 68 in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen sind, welche mittels einer Atemtestvorrichtung (künstliche Lunge) ermittelt wurden. Bei einer Unterschreitung eines Grenzwerts 70 wird eine Undichtigkeit 72 des Atemschutzgerätes 10 (in 1 dargestellt) detektiert. Es wird also ein Maß für einen Atemgasverbrauch mit einem Maß für ein Ausatemvolumen verglichen, und ein Ergebnis des Vergleichs ist hier der Korrelationsfaktor-Quotient 68. Bei einer Abweichung des Ergebnisses des Vergleichs wird eine Undichtigkeit 72 festgestellt, hier also, wenn der Korrelationsfaktor-Quotient 68 den Grenzwert 70 unterschreitet.
-
In 5 ist eine tabellarische Zusammenstellung von Korrelationsfaktor-Quotienten 68 wie in 4 gezeigt. Die Korrelationsfaktor-Quotienten 68 wurden mittels einer, auf Basis eines Gesamtausatemvolumens 74 in Liter ermittelten Gesamtausatemvolumenkennliniensteigung 76 und einer, auf Basis eines Atemgasverbrauchs, hier Sauerstoffverbrauch 78 in Liter, ermittelten Gesamtatemgasverbrauchskennliniensteigung 80 ermittelt. Dies erfolgte mathematisch durch Division der Gesamtausatemvolumenkennliniensteigung 76 durch die Gesamtatemgasverbrauchskennliniensteigung 80. In diesem Beispiel ist also die Gesamtatemgasverbrauchskennliniensteigung 80 das Maß für den Atemgasverbrauch und die Gesamtausatemvolumenkennliniensteigung 76 das Maß für das Ausatemvolumen. Alternativ können auch andere geeignete Maße herangezogen werden.
-
Bei einer Abweichung der Quotienten 68, hier eingekreist dargestellt, wird eine Undichtigkeit 82 (oder Leck) detektiert. Eine Atemfrequenz 84 ist konstant.
-
Damit lässt sich die Erfindung kurz wie folgt darstellen: Angegeben wird ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung bei einem Atemschutzgerät 10 mit Überdruckbetrieb, wobei ein Maß für einen Atemgasverbrauch mit einem Maß für ein Ausatemvolumen verglichen und bei einer Abweichung des Ergebnisses des Vergleichs 58 von einem Sollwert eine Undichtigkeit detektiert wird, eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens sowie ein Atemschutzgerät 10 mit Überdruckbetrieb mit einer solchen Vorrichtung.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Atemschutzgerät
- 12
- Nutzer
- 14
- Hochdrucksensor
- 16
- Sauerstoffdruckflasche
- 18
- Reduzierventil
- 20
- Strömungssensor
- 22
- Ausatemzweig
- 24
- Atemkreislauf
- 26
- elektrisches Verbindungskabel
- 28
- Stromungssensor-Datenerfassungsvorrichtung
- 30
- Signalübertragungsleitung
- 32
- Datenerfassungsmodul
- 34
- Operationsverstärker
- 36
- Spannungsversorgung
- 38
- Spannungsversorgung
- 40
- Signalleitung
- 42
- Microcontroller
- 44
- Korrelationsfaktor
- 46
- erster Verfahrensschritt
- 48
- zweiter Verfahrensschritt
- 50
- Komparator
- 52
- dritter Verfahrensschritt
- 54
- vierter Verfahrensschritt
- 56
- zweiter Korrelationsfaktor
- 58
- Vergleich
- 60
- Detektion einer Undichtigkeit
- 62
- Erzeugung erstes Signal
- 64
- Erzeugung zweites Signal
- 66
- Diagramm
- 68
- Korrelationsfaktor-Quotient
- 70
- Grenzwert
- 72
- Undichtigkeit
- 74
- Gesamtausatemvolumen
- 76
- Gesamtausatemvolumenkennliniensteigung
- 78
- Sauerstoffverbrauch
- 80
- Gesamtatemgasverbrauchskennliniensteigung
- 82
- Undichtigkeit
- 84
- Atemfrequenz
