DE102014002906B4 - Kreislaufatemschutzgerät - Google Patents

Abstract

Kreislaufatemschutzgerät mit einem Atemkreislauf miteiner Sauerstoffquelle und einer CO-Bindeeinrichtung im Atemkreislauf in Form voneiner Sauerstoffflasche (15) als Wärmesenke und einer Regenerationspatrone zur CO-Bindung als Wärmequelle odereiner Chemikalsauerstoff-Patrone (16) als Wärmequelle, die als Sauerstoffquelle und zur CO-Bindung dient,einem Mundstück (11) im Atemkreislauf zur Zufuhr des Atemgases zu einem Geräteträger,einer Kommunikationseinrichtung (40) mit einem Mikrophon (2) am Mundstück und einer Signalübertragungseinrichtung (3) zur Übertragung der Mikrophonsignale undeinem Atemgaskühler (14) als Wärmesenke, der in Umlaufrichtung im Atemkreislauf hinter der Wärmequelle und vor dem Mundstück angeordnet ist, um das darin erwärmte Atemgas zu kühlen,wobei zur Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung (40) ein Thermogenerator (7) vorhanden ist, der mit seiner Niedertemperaturseite mit wenigstens einer Wärmesenke und mit seiner Hochtemperaturseite mit der Wärmequelle des Kreislaufatemschutzgerätes in Wärmeleitungskontakt verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dass in der Kommunikationseinrichtung (40) Einrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie vorhanden sind, die elektrische Energie speichern, die von der Kommunikationseinrichtung nicht benötigt wird,und dass die Einrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie Kondensatoren umfassen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kreislaufatemschutzgerät mit einem Atemkreislauf mit
• einer Sauerstoffquelle und einer CO₂-Bindeeinrichtung im Atemkreislauf in Form von
  • einer Sauerstoffflasche als Wärmesenke und einer Regenerationspatrone zur CO₂-Bindung als Wärmequelle oder
  • einer Chemikalsauerstoff-Patrone als Wärmequelle, die als Sauerstoffquelle und zur CO₂-Bindung dient,
• einem Mundstück im Atemkreislauf zur Zufuhr des Atemgases zu einem Geräteträger,
• einer Kommunikationseinrichtung mit einem Mikrophon am Mundstück und einer Signalübertragungseinrichtung zur Übertragung der Mikrophonsignale und
• einem Atemgaskühler als Wärmesenke, der in Umlaufrichtung im Atemkreislauf hinter der Wärmequelle und vor dem Mundstück angeordnet ist, um das darin erwärmte Atemgas zu kühlen.
• Kreislaufatemschutzgeräte sind von der Umgebungsatmosphäre unabhängig arbeitende Atemschutzgeräte. Sie kommen routinemäßig dort zum Einsatz, wo mit Gefährdungen durch toxische Verunreinigungen der Atemluft oder mit Sauerstoffmangel gerechnet werden muss.
• Die frei tragbaren Kreislaufatemschutzgeräte versorgen den Geräteträger mit Atemgas, das im Gerät erzeugt und gereinigt wird. Zur Aufbereitung des Atemgases muss Sauerstoff hinzugefügt werden, der entweder als Drucksauerstoff in einer Sauerstoffflasche bereitgehalten wird oder aus Chemikalsauerstoff aus einer Chemikalsauerstoff-Patrone durch chemische Reaktion erzeugt und dem Atemgas zugesetzt wird. Bei Verwendung einer Sauerstoffflasche erfolgt bei der Entnahme von Drucksauerstoff eine Druckentspannung, die mit einer Entspannungsabkühlung verbunden ist, so dass eine Sauerstoffflasche eine Wärmesenke darstellt. Umgekehrt entsteht bei der Erzeugung von Sauerstoff aus Chemikalsauerstoff durch die chemische Reaktion Wärme, so dass eine Chemikalsauerstoff-Patrone eine Wärmequelle darstellt.
• Im Atemkreislauf befindet sich ein Mundstück mit einem Einatemkanal und einem Ausatemkanal und den zugehörigen Ventilen, wobei das Mundstück dem Geräteträger das Atemgas unmittelbar zuführt. Im Fall einer Sauerstoffversorgung mit einer Sauerstoffflasche mit Drucksauerstoff befindet sich im Atemkreislauf eine Regenerationspatrone, in der das im Atemgas enthaltene Kohlendioxid chemisch gebunden wird. Dabei entsteht unter anderem Wasser und Wärme, so dass die Regenerationspatrone eine Wärmequelle darstellt. Im Fall einer Sauerstoffversorgung mit einer Chemikalsauerstoff-Patrone wird darin durch chemische Reaktion Sauerstoff erzeugt und Kohlendioxid gebunden, wobei durch die chemischen Reaktionen Wärme erzeugt wird und die Chemikalsauerstoff-Patrone somit eine Wärmequelle darstellt.
• Da warmes Atemgas vom Geräteträger als unangenehm empfunden wird, ist im Atemkreislauf in Umlaufrichtung hinter der Wärmequelle (Regenerationspatrone oder Chemikalsauerstoff-Patrone) ein Atemgaskühler vorhanden, der das erwärmte Atemgas kühlt. Der Atemgaskühler kann zum Beispiel einen Vorrat an Eis in Wärmeleitungskontakt mit der Atemgasleitung aufweisen oder einen Vorrat an einem anderem phasenwechselnden Material, das beim Phasenwechsel Wärme aus der Umgebung aufnimmt und diese somit abkühlt; alternativ sind auch Gebläsekühlungen als Atemgaskühler bekannt. Der Atemgaskühler stellt eine Wärmesenke dar.
• In vielen Anwendungen ist es von großer Bedeutung, die Kommunikation zwischen Geräteträgern oder anderen Personen zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Dazu ist in dem Kreislaufatemschutzgerät eine Kommunikationseinrichtung vorhanden, die ein Mikrophon am Mundstück im Ein- oder Ausatemkanal und eine Signalübertragungseinrichtung zur Übertragung der Mikrophonsignale aufweist. Dabei wird zwischen den folgenden drei Kommunikationsmöglichkeiten unterschieden:
1. 1. Es erfolgt eine reine Sprachverstärkung der Geräteträgerstimme. Das Mikrophon nimmt also die Gerätesträgerstimme im Einatemkanal oder Ausatemkanal des Mundstücks auf. Die Signalübertragungseinrichtung umfasst einen Verstärker für das Mikrophonsignal und einen Lautsprecher, der das verstärkte Mikrophonsignal als akustisches Signal der Geräteträgerstimme abgibt.
2. 2. Es erfolgt eine reine Sprachübertragung der Geräteträgerstimme über Funk. Dazu weist die Signalübertragungseinrichtung einen Verstärker und ein Funkgerät auf, das das Mikrophonsignal über Funk überträgt, das bei einem Empfänger empfangen wird und wieder als akustisches Signal über einen Lautsprecher oder Ohrhörer abgegeben wird.
3. 3. Es erfolgt eine kombinierte Sprachverstärkung und Sprachübertragung, d.h. die Signalübertragungseinrichtung weist einen Verstärker, einen Lautsprecher und ein Funkgerät auf, so dass die Geräteträgerstimme einerseits über den Lautsprecher als akustisches Signal an die Umgebung abgegeben wird, andererseits auch per Funk zu einem Empfänger übertragen wird, der das Funksignal wieder in ein akustisches Signal umsetzen und über Ohrhörer wahrnehmen kann.
• In US 5 371 804 A ist ein kompaktes Modul mit einer Kommunikationseinrichtung für eine Maske eines Atemschutzgerätes beschrieben. Dieses Modul umfasst ein Mikrophon, einen Verstärker und einen Lautsprecher. Das Modul kann an der Maske eingesteckt oder montiert werden, wobei die Anbringung des Moduls keine strukturellen Änderungen der Maske erfordert. In US 5 138 666 A ist eine weitere Atemschutzmaske mit einer Kommunikationseinrichtung beschrieben.
• Die Druckschrift FR 2766094 A1 offenbart ein Kreislaufatemschutzgerät mit einem Kreislauf, bei welchem ein thermoelektrisches Element mit seiner Temperaturseite mit einer Wärmesenke und mit seiner Hochtemperaturseite mit einer Wärmequelle verbunden ist, und wobei die von dem thermoelektrischen Element erzeugte elektrische Energie zumindest zeitweise einer Batterie zugeführt wird.
• Die genannten Kommunikationseinrichtungen benötigen zur Versorgung mit elektrischer Energie Batterien oder wiederaufladbare Akkumulatoren. Diese Form der Spannungsversorgung bringt gravierende Nachteile mit sich. Zum einen haben Batterien eine begrenzte Lebensdauer, so dass deren Lagerzeit ständig überwacht werden muss, um eine permanente Einsatzbereitschaft der Kommunikationseinrichtung zu gewährleisten. Da ferner eine Mindestmenge an erforderlicher elektrischer Energie vorgehalten werden muss und die Kommunikationseinrichtung auch in explosionsgefährdeten Umgebungen einsetzbar sein müssen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Explosionsgefahr durch die elektrische Energieversorgung zu minimieren, was sehr aufwendige und zum Teil sehr komplexe elektrische Schaltungen und besondere Kapselungen der Batterien notwendig macht. Schließlich erhöhen die mitgeführten Batterien das Gewicht des Atemkreislaufschutzgerätes, was sich leistungsmindernd auf den Geräteträger auswirkt.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Atemkreislaufschutzgerät mit Kommunikationseinrichtung so auszugestalten, dass die Nachteile von Batterien zur Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung vermieden werden.
• Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung ein Thermogenerator vorhanden ist, der mit seiner Niedertemperaturseite mit wenigstens einer Wärmesenke und mit seiner Hochtemperaturseite mit der Wärmequelle (Regenerationspatrone oder Chemikalsauerstoff-Patrone) des Kreislaufatemschutzgerätes in Wärmeleitungskontakt verbunden ist.
• So ist in allen Kreislaufatemschutzgeräten ein Atemgaskühler vorhanden, mit dem der Thermogenerator mit seiner Niedertemperaturseite verbunden sein kann. Darüber hinaus ist stets eine Regenerationspatrone oder eine Chemikalsauerstoff-Patrone zur Kohlendioxidbindung vorhanden, die Wärme erzeugt und mit der der Thermogenerator mit seiner Hochtemperaturseite in Wärmeleitungskontakt verbunden sein kann. Darüber hinaus kann bei Kreislaufatemschutzgeräten mit Sauerstoffflasche mit Drucksauerstoff diese Sauerstoffflasche als weitere oder alternative Wärmesenke mit der Niedertemperaturseite des Thermogenerators in Wärmeleitungskontakt verbunden sein.
• Auf diese Weise ist es möglich, die ohnehin in einem Kreislaufatemschutzgerät vorhandenen Temperaturdifferenzen zur Erzeugung der benötigten elektrischen Energie zur Versorgung der Kommunikationseinrichtung auszunutzen. Die benötigte elektrische Spannung wird so selbstständig durch thermoelektrische Vorgänge im Atemkreislauf generiert.
• Zur Spannungsversorgung wird der Thermogenerator so angebracht, dass ein maximaler Wärmeübergang von der Wand der im Betrieb warmen Bauteile und von der Wand der im Betrieb kalten Bauteile auf die jeweiligen funktionellen Seiten des Thermogenerators möglich ist. Hierzu können auch wärmeleitfähige Bleche/Elemente an den Wärmequellen und Wärmesenken angebracht sein, die auch bei kleinen Temperaturdifferenzen einen möglichst verlustarmen Wärmekontakt mit den funktionellen Seiten des Thermogenerators ermöglichen.
• Thermogeneratoren nutzen den Seebeck-Effekt. Der Seebeck-Effekt basiert auf der Tatsache, dass ein Wärmefluss durch thermoelektrisch aktive Materialien einen Stromfluss bewirkt.
• Vorzugsweise ist der Thermogenerator mit den Verbrauchern der Kommunikationseinrichtung über eine oder mehrere elektrische Leitungen verbunden, die an oder im Inneren von einem oder beiden Atemschläuchen des Atemkreislaufs geführt sind. Bevorzugt ist die Führung der Leitungen im Inneren des Atemschlauchs, weil die Leitungen dadurch vor externen mechanischen und/oder thermischen Beschädigungen geschützt sind. Da zur Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtungen elektrische Leitungen mit sehr geringen Leitungsquerschnitten ausreichen, ergibt sich durch die Anordnung der Leitungen im Schlauchinneren keine merkliche Erhöhung des Atemwiderstands im Atemkreislauf.
• Alternativ können die Leitungsverbindungen zur Verbindung des Thermogenerators mit den Verbrauchern der Kommunikationseinrichtung dadurch realisiert werden, dass im Verbindungsbereich elektrisch leitfähige Atemschläuche verwendet werden, so dass keine gesonderten elektrischen Leitungen benötigt werden. Die elektrische Leitfähigkeit der Atemschläuche kann dadurch erzielt werden, dass elektrisch leitfähige Additive bei der Herstellung in die Kunststoffmatrix eingegeben werden, so dass der Schlauchmantel elektrisch leitfähig ist. Es gibt auch Schläuche, die Federstahlspiralen oder ähnliche Versteifungselemente aus Metall haben. Diese können ebenfalls zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Thermogenerator und der Kommunikationseinrichtung verwendet werden. Die Anschlussflächen für die Atemschläuche an dem Mundstück werden in diesem Fall mit elektrisch leitfähigen Kontakten versehen, die mit den Schläuchen in Kontakt kommen und den Strom von diesen an die Verbraucher der Kommunikationseinrichtung weiterleiten.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kommunikationseinrichtung in einer Baueinheit integriert, die an dem Mundstück angebracht ist. So können bei reiner Sprachverstärkung das Mikrophon, der Verstärker und der Lautsprecher in der Baueinheit zusammengefasst sein. Bei zusätzlicher oder alternativer Sprachübertragung kann neben dem Mikrophon und dem Verstärker zusätzlich oder alternativ zum Lautsprecher ein Funkgerät zur Aussendung der Mikrophonsignale als Funksignale vorhanden sein.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Kommunikationseinrichtung Einrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie vorhanden, die elektrische Energie speichern, die von der Kommunikationseinrichtung nicht benötigt wird. Dies kann bei laufender Kommunikationseinrichtung überschüssig erzeugte elektrische Energie des Thermogenerators sein oder bei abgeschalteter Kommunikationseinrichtung die gesamte vom Thermogenerator erzeugte elektrische Energie sein. Solche Einrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie können zum Beispiel elektrische Schaltungen mit Kondensatoren umfassen. Die elektrische Energie kann dann zu einem späteren Zeitpunkt, falls der Thermogenerator nicht genug elektrische Energie liefern sollte, zur Versorgung der Kommunikationseinrichtung verwendet werden.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kommunikationseinrichtung mit einem Schalter versehen mit dem die Verbraucher der Kommunikationseinrichtung (Verstärker und Lautsprecher und/oder Funkgeräte) ein- und ausgeschaltet werden können.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Steuer- und Auswerteeinheit vorhanden, die in der Kommunikationseinrichtung integriert sein kann, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die Mikrophonsignale mittels digitaler Signalverarbeitung in gesprochene Sprache und Atemgeräusche aufzuteilen und die Atemgeräusche mit vorgegebenen Parametern zu bewerten, die die körperliche Belastung des Geräteträgers repräsentieren, und diese Parameter per Datenfernübertragung nach außen weiterzuleiten. Auf diese Weise kann die Kommunikationseinrichtung zusätzlich als Einrichtung zur Überwachung des körperlichen Belastungszustandes des Geräteträgers eingesetzt werden.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen beschrieben, in denen:
• 1 eine schematische Darstellung eines Kreislaufatemschutzgerätes mit einer Sauerstoffflache zur Sauerstoffversorgung zeigt,
• 2 eine schematische Darstellung eines Kreislaufatemschutzgerätes mit einer Chemikalsauerstoff-Patrone zur Sauerstoffversorgung und zum Entzug von CO₂ zeigt,
• 3 eine schematische Prinzipdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, wobei nur die erfindungsgemäß wesentlichen Komponenten schematisch dargestellt sind,
• 4 ein Schaltbild bei einer Kommunikationseinrichtung mit reiner Sprachverstärkung zeigt;
• 5 ein Schaltbild bei einer Kommunikationseinrichtung mit reiner Sprachübertragung zeigt und
• 6 ein Schaltbild bei einer Kommunikationseinrichtung für kombinierte Sprachverstärkung und -Übertragung zeigt.
• Die 1 und 2 zeigen schematische Blockdiagramme für alternative Grundformen von Kreislaufatemschutzgeräten, und zwar in 1 ein Kreislaufatemschutzgerät mit einem Atemkreislauf mit einer Sauerstoffflasche mit Drucksauerstoff als Sauerstoffversorgung und in 2 einen Atemkreislauf mit einer Chemikalsauerstoff-Patrone zur chemischen Erzeugen von Sauerstoff (und zum Entzug von CO₂). Der in 1 dargestellte Atemkreislauf weist eine Sauerstoffflasche 15 mit Drucksauerstoff auf, aus der Sauerstoff in den Atemkreislauf zudosiert wird. Das Atemgas strömt zu dem Mundstück 1, vor dem Ventile im Ein- und Ausatemkanal die Fließrichtung im Atemkreislauf festlegen. Das ausgeatmete Atemgas fließt durch eine Regenerationspatrone 12 (mit Atemkalk), um dem Atemgas CO₂ zu entziehen. Die Regenerationspatrone 12 erwärmt sich bei der chemischen Reaktion und stellt somit eine Wärmequelle dar. Weiter ist in dem Atemkreislauf eine sogenannte Ausgleichslunge 13 als Puffer vorhanden. Das in der Regenerationspatrone 12 erwärmte Atemgas wird durch eine Atemgaskühler 14 wieder gekühlt, der eine Wärmesenke darstellt. Darüber hinaus findet bei der Druckentspannung des Drucksauerstoffs aus der Sauerstoffflasche 15 eine Abkühlung statt, so dass auch die Sauerstoffflasche 15 eine Wärmesenke darstellt. Erfindungsgemäß ist nun ein Thermogenerator 7 vorhanden, der mit seiner funktionellen Hochtemperaturseite mit der Regenerationspatrone 12 und mit seiner funktionellen Niedertemperaturseite mit dem Atemgaskühler 14 und/oder mit der Sauerstoffflasche 15 (diese Verbindung ist in 1 nicht gezeigt) verbunden ist.
• Der in 2 dargestellte Atemkreislauf unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten dadurch, dass keine Sauerstoffflasche und keine Regenerationspatrone vorhanden ist. Stattdessen ist eine Chemikalsauerstoff-Patrone 16 vorgesehen, in der durch chemische Reaktionen Sauerstoff erzeugt und dem Atemgas CO₂ durch chemische Reaktion entzogen wird. Auch bei diesen chemischen Reaktionen entsteht Wärme, so dass die Chemikalsauerstoff-Patrone 16 eine Wärmequelle darstellt. In diesem Fall ist der Thermogenerator 7 mit seiner funktionellen Hochtemperaturseite mit der Chemikalsauerstoff-Patrone 16 und mit seiner funktionellen Niedertemperaturseite mit dem Atemgaskühler 14 verbunden.
• 3 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung eines Kreislaufatemschutzgerätes mit reiner Sprachübertragung, wobei nur die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wesentlichen Komponenten gezeigt sind. Es ist ein Mundstück 11 mit einem Einatemkanal und einem Ausatemkanal in einem Atemkreislauf angeordnet. In das Mundstück ist eine Signalübertragungseinrichtung 3 als Baueinheit integriert, die einen Lautsprecher 4 sowie einen Verstärker (nicht gezeigt) für das Mikrophonsignal aufweist. An der Signalübertragungseinrichtung ist ferner ein elektrischer Schalter 1 zum Ein- und Ausschalten der Verbraucher der Kommunikationseinrichtung vorgesehen. Ferner ist daran eine LED 5 angeordnet, die den eingeschalteten oder ausgeschalteten Betriebszustand der Kommunikationseinrichtung anzeigt. Am Mundstück ist ein Mikrophon 2 in Kontakt mit dem Ein- und Ausatemkanal angeordnet.
• Die Spannungsversorgung für die elektrischen Verbraucher der Signalübertragungseinrichtung erfolgt durch einen Thermogenerator 7, wobei die funktionelle Niedertemperaturseite des Thermogenerators 7 mit wenigstens einer Wärmesenke und die funktionelle Hochtemperaturseite des Thermogenerators mit wenigstens einer Wärmequelle des Kreislaufatemschutzgerätes in Wärmeleitungskontakt verbunden sind. Als Wärmesenken 8 können der Atemgaskühler oder, wenn vorhanden, die Sauerstoffflasche mit Drucksauerstoff fungieren (beide nicht dargestellt), die gegenüber anderen Komponenten des Kreislaufatemschutzgerätes eine erniedrigte Temperatur haben.
• Als Wärmequelle dient die Regenerationspatrone (im Fall der Sauerstoffversorgung durch eine Sauerstoffflasche mit Drucksauerstoff) oder die Chemikalsauerstoff-Patrone (falls eine solche zur chemischen Erzeugung von Sauerstoff und zum Entzug von CO₂ dient), die sich die chemischen Reaktionen erwärmt.
• Der Thermogenerator 7 sollte so angeordnet sein, dass er mit seinen funktionellen Seiten großflächig mit den Außenflächen der bevorzugten Wärmesenke und Wärmequelle verbunden ist, d.h. derjenigen Wärmequelle bzw. Wärmesenke die pro Zeiteinheit am meisten Wärme liefert bzw. abführt. Eine möglicherweise vorhandene zusätzliche Wärmequelle oder Wärmesenke kann durch einen thermischen Leiter beispielsweise in Form eines Blechs zusätzlich an den Thermogenerator angeschlossen sein.
• Die von dem Thermogenerator 7 erzeugte elektrische Spannung kann, soweit sie nicht vollständig von den Verbrauchern der Kommunikationseinrichtung in Anspruch genommen wird, mithilfe elektrischer Schaltungen mit Kondensatoren geregelt und gespeichert werden. Überschüssige Energie des Thermogenerators tritt insbesondere auf, wenn die Kommunikationseinrichtung ausgeschaltet ist. Dadurch könnten andere elektrische Verbraucher angeschlossen werden oder die gespeicherte Energie zum späteren Verbrauch durch die Kommunikationseinrichtung bereitgehalten werden.
• Die elektrische Verbindung zwischen dem Thermogenerator 7 und den elektrischen Verbrauchern in der Baueinheit 3 der Signalübertragungseinrichtung erfolgt über elektrische Leitungen 6. Diese könnten zum Beispiel im Inneren von einem oder von beiden Atemschläuchen angeordnet werden. Dadurch werden die Leitungen vor externen mechanischen und/oder Beschädigungen geschützt. Da die zu übertragenden Leistungen für die Signalübertragungseinrichtung eher gering sind, können elektrische Leitungen mit geringem Leitungsquerschnitt verwendet werden, so dass sich keine merkliche Erhöhung des Atemwiderstandes ergibt, wenn sie im Inneren eines Atemschlauchs verlaufend angeordnet sind.
• Eine andere Möglichkeit der elektrischen Verbindung besteht darin, elektrisch leitfähige Atemschläuche zu verwenden, was die elektrischen Leitungen 6 überflüssig machen würde. Die elektrische Leitfähigkeit der Atemschläuche kann dadurch erzielt werden, indem elektrisch leitfähige Additive in die Kunststoffmatrix bei der Herstellung der Schlauchmäntel hinzugegeben werden. Es gibt ferner auch Schläuche, die durchgängige metallische Versteifungs- oder Schutzelemente haben (z.B. Federstahlspiralen). Auch diese Elemente können zur Realisierung eines elektrisch leitfähigen Atemschlauchs eingesetzt und zur Spannungsübertragung verwendet werden. In diesem Fall wäre dann das Mundstück am Einatemkanal und am Ausatemkanal mit Kontakten 10 zu versehen, die weiter elektrische Verbindungen zu der Baueinheit 3 für die Signalübertragungseinrichtung aufweisen.
• Bei der dargestellten Kommunikationseinrichtung mit Sprachübertragung ist der Lautsprecher 4 vorzugsweise zentral an dem Mundstück angeordnet, so dass die Schallabstrahlung durch den Lautsprecher nach Richtung und Verteilung weitgehend der natürlichen Schallabstrahlung aus dem Mund des Geräteträgers entspricht.
• Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eine Kommunikationseinrichtung mit reiner Sprachverstärkung beschrieben. Ein schematisches Blockschaltbild, das die Komponenten der Kommunikationseinrichtung 40 in diesem Fall darstellt, ist in 4 gezeigt. Die Kommunikationseinrichtung 40 hat ein Mikrophon 2 zur Sprachaufnahme, dessen Signale von einem Verstärker 17 verstärkt und über einen Lautsprecher 4 akustisch ausgegeben werden. Das Signal des Mikrophons 2 wird ferner an eine Steuer- und Auswerteeinheit 30 weitergegeben, deren Funktion weiter unten noch beschrieben wird.
• Bei einer Kommunikationseinrichtung 40 mit reiner Sprachübertragung wie in 5 gezeigt entfällt der Lautsprecher, wohingegen zusätzlich ein Funkgerät 24 zum Aussenden und Empfangen von Funksignalen und ein Verstärker 17' für empfangene Funksignale vorhanden ist, der mit einem Ohrhörer 22 verbunden ist, der an einer Position am Ohr des Geräteträgers angeordnet ist. Der Verstärker 17 und der Verstärker 17' sowie das Funkgerät 24 werden von einer Spannungsversorgung in Form eines Thermogenerators 7 versorgt.
• 6 zeigt ein Schaltbild mit einer Kommunikationseinrichtung 40 mit kombinierter Sprachverstärkung und -Übertragung. Hier wird das Mikrophonsignal an einen Verstärker 17 geleitet, der einerseits einen Lautsprecher 4 und andererseits ein Funkgerät 24 versorgt, so dass ein akustisches Sprachsignal durch den Lautsprecher 4 und das Mikrophonsignal als Funksignal übertragen werden, wobei letzteres beim Empfänger durch ein Funkgerät 26 wieder umgesetzt und über einen Lautsprecher oder Ohrhörer dem Empfänger zugeführt wird. Alle Verbraucher der Signalübertragungseinrichtung wie Verstärker 17, Verstärker 17', Lautsprecher 4 und Ohrhörer 22 sowie Funkgerät 24 werden von einer Spannungsversorgung in Form eines Thermogenerators 7 versorgt.
• Zusätzlich zur verbesserten Energieversorgung der Kommunikationseinrichtung 40 bietet das erfindungsgemäße Kreislaufatemschutzgerät die Möglichkeit, die Atmung des Geräteträgers zu überwachen. Hierzu wird das Mikrophon 2 zusätzlich als Strömungssensor verwendet. Mithilfe der digitalen Signalverarbeitung kann das aufgenommene Mikrophonsignal in Sprache und Atemgeräusch in einer Steuer- und Auswerteeinheit 30 unterteilt werden, zum Beispiel mithilfe von Spracherkennungsalgorithmen, die die Sprachanteile erkennen. Die Atemgeräusche werden bei den herkömmlichen Kommunikationseinrichtungen einfach aus dem Signal gefiltert. In diesem Beispiel erfolgt vor der Filterung eine Messung der Signalintensität der Atemgeräusche.
• Je intensiver die körperliche Belastung und somit die Atemfrequenz des Geräteträgers ist, desto stärker und häufiger wird das Atemgeräuschsignal. Die digital verarbeiteten Daten könnten dann zum Beispiel nach Außen (per Funk oder W-LAN) übertragen werden, um die körperliche Belastung des Geräteträgers kontinuierlich überwachen zu können. Daneben ist es auch möglich, ein akustisches, optisches und/oder taktiles Warnsignal für den Geräteträger zu erzeugen, wenn bestimmte vorgegebene Schwellen überschritten werden. Weiterhin ist es möglich, dass, wenn das Mikrophon und die daran angeschlossene Steuer- und Auswerteeinheit kein Atemgeräuschsignal registriert, obwohl die Kommunikationseinrichtung eingeschaltet ist, dass über den Lautsprecher 4 ein Alarmsignal ausgegeben wird oder ein Alarmsignal an eine zentrale Stelle gesendet wird, um auf einen Notfall des Geräteträgers aufmerksam zu machen.
• Bezugszeichenliste

1

Ein/Aus-Schalter

2

Mikrophon

3

Signalübertragungseinrichtung

4

Lautsprecher

5

LED

6

Elektrische Leitungen

7

Thermogenerator

8

Komponenten mit erhöhter Temperatur

9

Komponenten mit erniedrigter Temperatur

10

Kontaktflächen

11

Mundstück

12

Regenerationspatrone

13

Ausgleichslunge

14

Atemgaskühler

15

Sauerstoffflasche

16

Chemikalsauerstoff-Patrone

17

Verstärker

17'

Verstärker

22

Ohrhörer

24

Funkgerät 1

26

Funkgerät 2

30

Steuer- und Auswerteeinheit

40

Kommunikationseinrichtung

Claims (10)

1. Kreislaufatemschutzgerät mit einem Atemkreislauf mit einer Sauerstoffquelle und einer CO₂-Bindeeinrichtung im Atemkreislauf in Form von einer Sauerstoffflasche (15) als Wärmesenke und einer Regenerationspatrone zur CO₂-Bindung als Wärmequelle oder einer Chemikalsauerstoff-Patrone (16) als Wärmequelle, die als Sauerstoffquelle und zur CO₂-Bindung dient, einem Mundstück (11) im Atemkreislauf zur Zufuhr des Atemgases zu einem Geräteträger, einer Kommunikationseinrichtung (40) mit einem Mikrophon (2) am Mundstück und einer Signalübertragungseinrichtung (3) zur Übertragung der Mikrophonsignale und einem Atemgaskühler (14) als Wärmesenke, der in Umlaufrichtung im Atemkreislauf hinter der Wärmequelle und vor dem Mundstück angeordnet ist, um das darin erwärmte Atemgas zu kühlen, wobei zur Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung (40) ein Thermogenerator (7) vorhanden ist, der mit seiner Niedertemperaturseite mit wenigstens einer Wärmesenke und mit seiner Hochtemperaturseite mit der Wärmequelle des Kreislaufatemschutzgerätes in Wärmeleitungskontakt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kommunikationseinrichtung (40) Einrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie vorhanden sind, die elektrische Energie speichern, die von der Kommunikationseinrichtung nicht benötigt wird, und dass die Einrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie Kondensatoren umfassen.
2. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogenerator (7) mit seiner Niedertemperaturseite mit dem Atemgaskühler (14) und mit seiner Hochtemperaturseite mit der Regenerationspatrone (12) oder der Chemikalsauerstoff-Patrone (16) in Wärmeleitungskontakt verbunden ist.
3. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungseinrichtung (3) einen Verstärker (17) für das Mikrophonsignal und einen damit verbundenen Lautsprecher (4) aufweist.
4. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungseinrichtung (3) zusätzlich ein mit dem Verstärker (17) verbundenes Funkgerät (24) zur Funkübertragung des Mikrophonsignals und ein mit dem Funkgerät (24) über einen Verstärker (17') verbundenen Ohrhörer (22) aufweist.
5. Kreislaufatemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogenerator (7) mit den Verbrauchern der Kommunikationseinrichtung über eine oder mehrere elektrische Leitungen (6) verbunden ist, die an oder im Inneren von einem oder beiden Atemschläuchen des Atemkreislaufs zwischen Thermogenerator (7) und Mundstück (11) geführt sind.
6. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen zur elektrischen Verbindung des Thermogenerators (7) mit den elektrischen Verbrauchern der Kommunikationseinrichtung (40) durch elektrisch leitfähige Atemschläuche des Atemkreislaufs realisiert sind.
7. Kreislaufatemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragungseinrichtung (3) in einer Baueinheit integriert ist, die an dem Mundstück (11) angebracht ist.
8. Kreislaufatemschutzgerät nach Anspruch 7, wenn abhängig von Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit zentral an dem Mundstück (11) so angeordnet ist, so dass der Lautsprecher (4) zentral, von dem Geräteträger weg weisend an der Baueinheit angeordnet ist.
9. Kreislaufatemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung mit einem Schalter (1) versehen ist, mit dem deren Verbraucher ein- und ausgeschaltet werden können.
10. Kreislaufatemschutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Auswerteeinheit (30) vorhanden ist, die dazu eingerichtet ist, die Mikrophonsignale mittels digitaler Signalverarbeitung in gesprochene Sprache und Atemgeräusche aufzuteilen und die Atemgeräusche mit vorgegebenen Parametern zu bewerten, die die körperliche Belastung des Geräteträgers repräsentieren, und diese Parameter zur Datenfernübertragung nach Außen weiterzuleiten oder einen Alarm zu erzeugen, wenn ein Parameter ein vorgegebenes Schwellenkriterium erfüllt.

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