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Die Erfindung betrifft eine physiologische Kühlmethode zur Entwärmung des menschlichen Organismus beim Tragen von Schutzbekleidung.
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Schutzbekleidung ist in vielen Beeichen der Industrie, des Katastrophenschutzes sowie der inneren und äußeren Sicherheit von wesentlicher Bedeutung.
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Im industriellen Bereich wird Schutzbekleidung in der chemischen Industrie (Chemikalienschutzanzug bei der Kesselreinigung), bei der Stahlproduktion (Hitzeschutzanzug während des Stahlabstichs), im Bergbau (Flammenschutzanzug der Grubenwehr), bei der Altlastensanierung (Chemikalienschutzanzug) usw. getragen.
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Ebenso müssen Einsatzkräfte der Feuerwehr, der Polizei u. a. zeitweise Chemikalien-, Hitze- oder ballistische Schutzbekleidung tragen. Im medizinischen Bereich sind bei besonderer Gefährdung (z. B. biologische Arbeitsstoffe der Risikogruppe 4) den Körper vollständig umkleidende Schutzanzüge notwendig.
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Deutsche Soldaten müssen insbesondere bei Auslandseinsätzen Schutzbekleidung (Ballistische Schutzweste, EOD-Anzug, ABC-Schutzbekleidung etc.) tragen.
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Schutzbekleidung behindert den Bewegungsablauf und hat häufig ein hohes Gewicht. Das führt bei ihren Trägern zur Einschränkung der Arbeitsfähigkeit und zur vermehrten Muskelarbeit mit erhöhter Wärmebildung. Gleichzeitig erschwert diese Bekleidung die Entwärmung insbesondere durch die reduzierte Schweißverdunstung. Diese ist jedoch beim schwer arbeitenden Menschen von hoher Bedeutung, da bis zu 75% der entwickelten Wärme durch die Nutzung der Verdunstungskälte abgeführt werden könnte.
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Durch die eingeschränkte Entwärmung kommt es nicht nur zu Leistungseinbußen, sondern vor allem beim Tragen von vollkommen isolierender Schutzbekleidung müssen die Einsatzzeiten zur Prävention von Hitzeerkrankungen drastisch reduziert werden: Im zivilen Bereich erlauben die Berufsgenossenschaftliche Regeln (BGR 189 und BGR 190) nur Tragezeiten von maximal 30 min.
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Auch in der Bundeswehr ist es derzeit nicht möglich, im heißen Klima mit der ABC-Schutzbekleidung (Zodiak) einen Auftrag, der über 30 min hinausgeht, ohne Gefährdung der Gesundheit auszuführen.
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Abhilfe ist nur durch Kühlung der Träger von Schutzbekleidung möglich. Die gebräuchlichsten Verfahren zur Körperkühlung lassen sich zwei Gruppen zuordnen: Bei der ”aktiven” Ventilation wird mit einem tragbaren Gebläse Umgebungsluft in einen Schutzanzug gepresst.
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Die zweite Gruppe bilden Kühlwesten und Kühlmittel durchströmte Unterziehbekleidungen: Die Westen werden vor einem Einsatz gekühlt und unter der Schutzbekleidung getragen. Die Kühlmittel durchströmte Unterziehbekleidung wird über ein transportables System mit einem konditionierten Kühlmedium versorgt.
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Aus der Patentschrift
DE 195 47 795 C2 ist ein Spezialanzug, insbesondere für Piloten bzw. Fahrer von Fahrzeugen bzw. sonstige körperlich zu schützende Personen, mit einer äußeren Schutzschicht, welche gegen unerwünschte Einwirkungen von außen schützt, einer feuchtigkeits- und/oder dampfdurchlässigen Innenschicht und einer abstandhaltenden fluiddurchlässigen Distanzlage, die zwischen der äußeren Schutzschicht und der Innenschicht angeordnet und unter Einführung eines Fluids klimatisierbar ist, wobei die Distanzlage eine elastische Struktur ist, die durch ein flexibles und druckfest abstandhaltendes Gewirke und/oder Gewebe gebildet ist, wobei des Gewirke und/oder Gewebe miteinander vernetzte Garne aus Kunststoff enthält, wobei die Schutzschicht, die Innenschicht und die Distanzlage derart ausgebildet sind, dass sie im wesentlichen den Spezialanzugsbereich des Rumpfes und/oder der Beine und/oder der Arme abdecken, bekannt.
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Weiter ist aus der europäischen Patentschrift
EP 0 460 136 B1 ein Schutzanzugsystem für Piloten von Luft- bzw. Raumfahrzeugen oder für Fahrer von Bodenfahrzeugen, insbesondere für hohe Beschleunigungen, bekannt, mit einem zwischen dem Körper der Trägerperson und der Schutzanzugshülle befindlichen Zwischenraum, der in mindestens zwei voneinander getrennte Bereiche mit voneinander getrennten Kammern unterteilt ist, wobei die Kammern voneinander getrennt über Zuleitungen an eine Einrichtung zur Lieferung eines gasförmigen Mediums anschließbar sind und wobei in Zuleitungen getrennt und unabhängig voneinander arbeitende Regler eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die wahlweise Durchströmung der Bereiche des Schutzanzuges Zuleitungen und Rückleitungen über die Regler zur Druckbeaufschlagung bzw. Durchströmung der Kammern vorgesehen sind.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 37 21 736 A1 ist eine Bergbaukühljacke für den Abbau von Mineralien in tiefen Gruben, insbesondere Steinkohlegruben mit großer Teufe, bekannt. Die Kühljacke ist doppelwandig ausgeführt, wobei in den so geschaffenen Hohlräumen ein Innenfutter eingearbeitet ist. Die innere Wandung ist in Richtung Hohlraum diffundierbar ausgebildet, wodurch die vom Körper ausgehende Feuchtigkeit vom Innenfutter aufgenommen und von dem durchströmenden Gas bzw. insbesondere der Luft aufgenommen und ausgetragen werden kann. Insgesamt ergibt sich so eine über die gesamte Fläche gleichmäßige Kühlwirkung, die vorteilhaft dadurch unterstützt wird, dass die Feuchtigkeit von der Körperoberfläche frühzeitig abgenommen wird.
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Voraussetzung für längere Arbeitszeiten in Schutzbekleidung ist die Reduktion des Hitzestress durch eine effektive Körperkühleinrichtung. Leider existiert weder im zivilen noch im militärischen Bereich ein umfassend geeignetes System.
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Durch die ”aktive” Ventilation werden viel zu geringe Umgebungsluftmengen in einen Schutzanzug gepresst (<< 200 l/min), um eine nennenswerte Schweißverdunstung zu erreichen. Gleichzeitig wird die Luft im Anzug auch noch unzureichend verteilt, da keine auf die Physiologie und Anatomie des Organismus abgestimmte Verteilungssysteme o. a. angeboten werden. Darüber hinaus haben die bekannten Verfahren den grundsätzlichen Nachteil, dass es bei hohen Umgebungstemperaturen und Luftfeuchten sogar zur zusätzlichen Wärmebelastung des Organismus durch die Aufnahme feucht-heißer Umgebungsluft kommt. Eine nennenswerte Entwärmung des Organismus findet durch diese Methode nicht statt. Kühlwesten und Kühlmittel durchströmte Unterziehbekleidung weisen einen gemeinsamen grundsätzlichen Nachteil auf: Sie unterstützen nicht die wichtige Schweißverdunstung, sondern kühlen die Haut und führen durch Konduktion (Leitung) Wärme ab. Es ist naheliegend, dass diese Kühlungsmethode beim Unterschreiten des thermischen Komfortbereichs eine periphere Vasokonstriktion (Zusammenziehen der Gefäße) auslöst, die den Blutfluss verringert. Dadurch wird der Wärmetransport mit dem Blutkreislauf und schließlich eine effektive Entwärmung sogar behindert.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine effektive Entwärmung des Körpers eines Trägers von Schutzbekleidung durch einen Unterziehanzug unter besonderer Berücksichtigung physiologischer Merkmale des Körpers des Trägers zu sichern.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs eines erfindungsgemäßen Unterziehanzugs gelöst.
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Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass der Anzug aktive und passive Wirkzonen aufweist, um annähernd den gesamten menschlichen Körper in Abhängigkeit seiner Physiologie und Anatomie effektiv mit konditionierter Luft (d. h. aufbereitete Luft mit festgelegter rel. Feuchte und Temperatur) zur Schweißverdunstung zu umspülen.
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Die aktiven Wirkzonen zur Schweißverdunstung entstehen durch die selektive Kaschierung auf dem Anzug. In diesen Zonen nimmt die eingeleitete konditionierte Luft verdunsteten Schweiß auf. Dabei unterbindet die luftundurchlässige Kaschierung zunächst ein unkontrolliertes Abströmen der zugeführten Luft aus dem hautnahen Mikroklima in das Mikroklima innerhalb der Schutzbekleidung.
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Über die passiven, nicht kaschierten Wirkzonen zum Luftaustausch wird die feuchtigkeitsbeladene Luft von den aktiven Wirkzonen an das Mikroklima innerhalb einer Schutzbekleidung abgegeben. Von dort wird sie über Konfektionsöffnungen (Hals, Arme, Beine) bzw. Ventile nach außen abgeführt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass trockene Luft über eine Wegstrecke von < 30 cm in der Lage ist, nennenswerte Feuchtemengen aufzunehmen und nach dem Passieren der aktiven Wirkzonen gesättigt zu sein, wodurch die Verwendung der Sperrschicht in lediglich physiologisch wichtigen Wirkbereichen ausreichend ist.
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Im Detail hängt die Positionierung der aktiven Wirkzonen der zugeführten Luft von anatomischen und humanphysiologischen Aspekten wie z. B. der Nähe zu den großen Blutgefäßen, von der Verteilung der Schweißdrüsen auf der Körperoberfläche oder auch der Lage der Muskeln, von denen besonders hohe körperliche Arbeit geleistet wird, ab.
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Der Unterziehanzug dient weiterhin als Träger für die schlauchgeführte Luftverteilung auf dem Anzug. Sie ist nach ergonomischen Gesichtspunkten in Anpassung an die menschlichen Körperbewegungen optimiert.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass konditionierte Luft, die auf die Eigenschaften schnell, viel Schweiß aufnehmen zu können und zugleich ein angenehmes Tragegefühl zu vermitteln, optimiert ist.
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In Unteranspruch 4 ist diese Konditionierung als vorteilhafte Ausgestaltung mit den physikalischen Größen << 5% rel. Luftfeuchte und einer Temperatur zwischen 20°C und 34°C benannt. Der Temperaturbereich ist von besonderer Wichtigkeit, um zu verhindern, dass sich die Blutgefäße beim Vorbeiströmen von zu kalter Luft zusammenziehen (Vasokonstriktion) und eine geringere Hautdurchblutung mit der Folge einer verminderten Wärmeabgabe bzw. Entwärmung entsteht.
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Die aktiven Wirkzonen zeichnen sich wiederum dadurch aus, dass sie nach den o. g. physikalischen, anatomischen und physiologischen Prinzipien angeordnet sind, um eine effektive Wirkung der zugeführten konditionierten Luft zu gewährleisten. Optimale Wirkbereiche sind daher Teile der Brust und des Rückens, die Taille, die Unterarme, Ober- und Unterschenkel.
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Es zeigt die einzige 1 einen Unterziehanzug in der Vorder- und Rückenansicht mit schraffierten Bereichen der luftundurchlässigen Sperrschicht und schematisch dargestelltem Schlauchsystem.
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Es zeigt 1 einen Unterziehanzug 1 mit einer luftundurchlässigen Sperrschicht im Bereich der Unterarme 2, der Taille 3, der Oberschenkel 4, der Unterschenkel 5, der Brust 6 und des Rückens 7. Außerdem ist ein Schlauchsystem 8 schematisch dargestellt, welches unter Berücksichtigung der menschlichen Körperbewegungen von einem zentralen Punkt 9 die Luftversorgung sicherstellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19547795 C2 [0011]
- EP 0460136 B1 [0012]
- DE 3721736 A1 [0013]
