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Gebiet der Neuerung
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Die Neuerung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für eine Person mit einem oberhalb der Beine der Person die Person bzw. deren Körper umfassenden Auftriebskörper, insbesondere Gürtel oder Weste, wobei der Auftriebskörper zumindest eine gasdichte und aufblasbare Gaskammer sowie eine Gasquelle aufweist, welche mit Steuermitteln zur Aktivierung der Gasquelle verbunden ist. Die Neuerung betrifft des Weiteren eine Verwendung einer solchen Sicherungsvorrichtung.
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Hintergrund der Neuerung und Stand der Technik
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In der Winterzeit geschehen häufig Unfälle dadurch, dass Personen, insbesondere Kinder, Eisflächen betreten, obwohl die Eisschicht noch nicht die für die betretende Person erforderliche Tragkraft aufweist. Bricht eine Person durch die Eisdecke, verlaufen solche Ereignisse unter Umständen tödlich. Hierbei stirbt eine eingebrochene Person allerdings nicht an Unterkühlung, sondern die Person ertrinkt vielmehr, weil wegen der Unterkühlung eine Bewusstlosigkeit eintritt. Folglich wäre es als lebensverlängernde Maßnahme bis zum Eintreffen von Hilfe wünschenswert, wenn die eingebrochene Person auch in bewusstlosem Zustand zumindest mit dem Kopf oberhalb der Wasseroberfläche gehalten wird. Im Kern handelt es sich um eine ähnliche Problematik wie im Falle einer auf offener See schwimmenden Person.
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Eine Sicherungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist als sog. Rettungsweste bekannt. Hierbei handelt es sich um ein westenartig ausgebildetes Kleidungsstück mit aufblasbaren Schwimmkammern. Die Schwimmkammern sind mit einer Kohlendioxydgaspatrone verbunden. Insofern bekannte Rettungswesten können auch eine Automatikfunktion aufweisen mit einem Sensorelement. Dieses Sensorelement wird als Bobbin bezeichnet und stellt im Kern eine Salztablette dar, welche sich bei Wasserkontakt schnell zersetzt. Bei diesem Zersetzungsvorgang wird mechanisch ein gefederter Schlagbolzen freigegeben. Durch die Federkraft dringt ein Dorn in eine Membran der Kohlendioxydpatrone und öffnet diese. Das unter hohem Druck stehende Kohlendioxyd dringt dann in die Schwimmkammern der Rettungsweste und bläst diese sekundenschnell auf. Alternativ kann auch eine manuelle Auslösung erfolgen.
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Rettungswesten dieses Aufbaus sind jedoch für die Sicherung von eine Eisfläche betretende Personen nicht optimal geeignet. Insbesondere tritt der Aufblasvorgang erst dann ein, wenn die Rettungsweste, i. e. der Oberkörper der Person, in das Wasser gelangt. Dies birgt die Gefahr, dass vom Eintauchen des Oberkörpers bis zum Aufblasen der Rettungsweste eine Person unter die Eisfläche gerät und somit trotz aufblasender Rettungsweste nicht mehr mit dem Kopf oberhalb der Wasseroberfläche gebracht werden kann.
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Technisches Problem der Neuerung
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Der Neuerung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Sicherungsvorrichtung zur Verwendung von Personen auf Eisflächen anzugeben, welche nicht nur sehr zuverlässig, sondern auch sehr frühzeitig bei Detektion eines Einbruchsereignisses sich aufbläst und so ein Abtauchen einer einbrechenden Person insgesamt unter die Eisoberfläche verhindert.
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Grundzüge der Neuerung und bevorzugte Ausführungsformen
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Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Neuerung eine Sicherungsvorrichtung für eine Person mit einem oberhalb der Beine der Person die Person umfassenden Auftriebskörper, wobei die Sicherungsvorrichtung, insbesondere der Auftriebskörper, zumindest eine gasdichte und aufblasbare Gaskammer sowie eine mit der Gaskammer (oder den Gaskammern) verbundene Gasquelle aufweist, welche mit Steuermitteln zur Aktivierung der Gasquelle verbunden ist, mit zumindest einem Sensor, welcher im Bereich eines Beines der Person befestigbar ist, wobei der Sensor mit den Steuermitteln verbunden ist und diese ansteuert und wobei der Sensor zur Detektion von Wasser und/oder hydrostatischem Druck eingerichtet ist. – Die Gasquelle ist mit der Gaskammer oder den Gaskammern typischerweise über eine Gasleitung verbunden, deren Länge und Ausbildung (flexibel oder starr) von dem Abstand zwischen Gaskammer und Gasquelle abhängt. Der Begriff der Aktivierung der Gasquelle bezeichnet entweder einen Vorgang, wobei die Gasquelle Gas entwickelt (beispielsweise im Zuge einer chemischen Reaktion, oder wobei ein in der Gasquelle druckgespeichertes Gas der Gasquelle (in die Gaskammer bzw. Gaskammern) entweichen kann.
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Die Neuerung beruht auf der Erkenntnis, dass eine im Bereich eines Beins der Person eingerichtete Sensorik zu einer vergleichsweise frühen Auslösung der Steuermittel und folglich Aufblasen der Gaskammer führt. Die Gaskammer kann schon vollständig aufgeblasen sein, wenn der Rumpf der einbrechenden Person noch nicht in das Wasser eingetaucht ist mit der Folge, dass die Vertikalbewegung der einbrechenden Person bereits so früh aufgefangen wird, dass der Kopf der einbrechenden Person gar nicht erst unter Wasser gerät. Somit wird verhindert, dass die Person, insbesondere der Kopf der Person, unter die Eisdecke geraten kann und ein Ertrinken droht.
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Der Auftriebskörper kann beispielsweise als Gürtel, Weste, Jacke oder dergleichen ausgeführt sein. Es wird sich aus modischen Gründen empfehlen, wenn der Auftriebskörper im nicht aufgeblasenen Zustand als Kleidungsstück ausgebildet ist und optisch einem normalen Kleidungsstück möglichst nahe kommt. Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass der Auftriebskörper aus mehreren Gaskammern, bis zu 2, 3, 4 oder mehr, gebildet ist, welche in verschiedenen Bereichen des Kleidungsstückes angeordnet und miteinander über Gasleitungen verbunden sind.
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Vorzugsweise ist der Auftriebskörper zur Anlage im Hüftbereich einer Person ausgebildet (gürtel) und weist optional zusätzlich einen Schrittgurt auf. Durch diese Ausbildung als Hüftgurt wird die Vertikalbewegung einer einbrechenden Person noch früher gedämpft und gebremst, als beispielsweise bei herkömmlichen Rettungswesten. Der Schrittgurt verhindert dabei, dass der Auftriebskörper aus dem Hüftbereich nach oben rutschen kann bzw. die Person gleichsam durch den Auftriebskörper hindurchfällt.
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Grundsätzlich ist der Sensor in beliebiger Höhe des Beines einer Person befestigbar. Die neuerungsgemäßen Vorteile werden jedoch in optimaler Weise erreicht, wenn der Sensor im Knöchel- oder Fußbereich der Person angebracht ist. Eine einfache Anbringung ist beispielsweise mittels eines Bandes, an welchem der Sensor befestigt ist, möglich. Ein solches Band kann beispielsweise mit einem Klettverschluss versehen sein; selbstverständlich sind aber auch alle anderen im Bereich der Textiltechnologie übliche Verschlüsse möglich. Auch ist es möglich, den Sensor und ggf. andere direkt beim Sensor angeordnete Komponenten, wie folgend erläutert, in einen Schuh zu integrieren.
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Als Sensor sind grundsätzlich alle Sensortypen einsetzbar, mittels welcher Wasser detektierbar ist. In jedem Fall wird es sich empfehlen, wenn der Sensor spritzwassergeschützt ausgebildet ist. Grundsätzlich kann unterschieden werden zwischen mechanisch wirkenden Sensoren und elektrischen bzw. elektronischen Sensoren. Letztere können beispielsweise als kapazitive Wassersensoren ausgebildet sein. Solche kapazitive Wassersensoren umfassen im Wesentlichen zwei sich gegenüberliegende oder in einer Ebene liegende Sensorflächen, welche elektrisch voneinander isoliert sind. Eine Änderung des Mediums zwischen den Elektroden kann in üblicher Weise elektronisch aufgrund der damit verbundenen Änderung der Dielektrizität der Medien festgestellt werden. Aus einem solchen Signal kann dann ein elektronisches Steuersignal zur Aktivierung der Steuermittel erzeugt werden. Mechanische Sensoren können beispielsweise Bobbins aus der Rettungswestentechnologie umfassen. Solche mechanischen Sensoren können aber auch alternativ als Schwimmkörpersensor ausgebildet sein, wobei in einem vertikalen Röhrchen ein Schwimmkörper in vertikaler Richtung nach unten feder- und/oder schwerkraftbelastet ist. Mit dem Eintauchen in Wasser wird dieser Schwimmkörper gegen die Federkraft nach oben bewegt und kann entweder eine mechanische oder eine elektrische Auslösung der Steuermittel bewirken. Grundsätzlich sind alle aus der Füllstandstechnologie bekannten Sensoren einsetzbar, einschließlich Drucksensoren auf Halbleiterbasis oder auf Basis piezoelektrischer Elemente, sofern die Auflösung dieser Drucksensoren ca. 20 mbar oder besser ist. Eine Druckveränderung von 20 mbar entspricht einer Eintauchtiefe von 20 cm in Wasser. Idealerweise ist die Auflösung solcher Drucksensoren besser als 10 mbar.
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Im Falle elektrischer bzw. elektronischer Sensoren ist der Sensor üblicherweise mit einer Messelektronik verbunden. Diese Messelektronik wird in der Regel ebenfalls im Bereich des Beines der Person angeordnet sein. Die Messelektronik kann dann die Steuermittel zur Aktivierung der Gasquelle drahtgebunden elektrisch ansteuern. Hierzu ist dann zwischen dem im Bereich des Beines der Person angebrachten Band und dem Auftriebskörper eine elektrische Leistung angeordnet. Eine solche elektrische Leitung lässt sich jedoch vermeiden, wenn die Messelektronik zusätzlich eine Sendeeinheit aufweist, welche zum Aussenden eines drahtlosen Aktivierungssignals an eine Empfangseinheit in den Steuermitteln zur Aktivierung der Gasquelle eingerichtet ist. Hierbei kann die drahtlose Übertragung insbesondere Mittels Funkwellen erfolgen. In diesem Fall wird sich eine geeignete Kodierung des Funksignals empfehlen, um Störungen durch systemfremde Funkquellen zu vermeiden. Die hierzu erforderliche Technologie ist dem Durchschnittsfachmann gut bekannt und braucht hier nicht im Einzelnen erläutert zu werden.
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Typischerweise wird die Gasquelle als eine mit einem unter Überdruck mit Gas gefüllt Kartusche ausgebildet sein. Einsetzbar sind beispielsweise die Kohlendioxidkartuschen aus der Technologie der Rettungswesten, in welchen Kohlendioxid unter Überdruck gespeichert ist. Natürlich können auch Gasquellen mit anderen Gasen und Überdruck gefüllt sein, es bieten sich dabei insbesondere alle Gase an, welche unter gesundheitlichen und umwelttechnischen Gesichtspunkten verträglich sind und chemisch möglichst inert sind. Neben Kohlendioxid sind beispielsweise auch Stickstoff oder Edelgase einsetzbar.
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In einer alternativen Ausführungsform der Neuerung, welche mechanisch bzw. hydraulisch und folglich ohne elektrische Systeme funktioniert, sind die Steuermittel zur Aktivierung der Gasquelle mit einer Auslöseeinheit ausgestattet, welche einen in Arbeitsstellung federbelasteten, aber in Ruhestellung mittels eines Auslöseelementes arretierten Aktivierungsdorn aufweist. Der Aktivierungsdorn betätigt in Arbeitsstellung eine mit der Gaskammer verbundene Gasöffnung der Gasquelle. Das Auslöseelement wird von dem Sensor angesteuert. Im Einzelnen kann bei einer solchen Ausführungsform der Sensor ein Bobbin aufweisen, wobei das Auslöseelement über einen mit einer Flüssigkeit gefüllten flexiblen Kapillaren mit einer das Bobbin gegenüber dem Inneren der Kapillaren dichtenden flexiblen Membran verbunden ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, funktioniert die mit Flüssigkeit gefüllte flexible Kapillare eine mechanische Übertragungsfunktion zwischen dem Bobbin und der Gasquelle und das System funktioniert ansonsten ganz analog jenen in klassischen Rettungswesten. Alternativ dazu kann auch die Gasquelle nicht unmittelbar beim Auftriebskörper angeordnet sein (was allerdings generell eine bevorzugte Ausführungsform ist), sondern vielmehr beim Sensor. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass beispielsweise konventionelle Einheiten mit Bobbin und damit verbundener Gaskartusche eingesetzt werden können. Diese Variante erfordert natürlich eine flexible Gasleitung von der Gaskartusche zum Auftriebskörper, welche zudem einen hinreichenden Querschnitt, beispielsweise zumindest 1 mm2, besser zumindest 10 mm2, aufweisen sollte, damit das Aufblasen des Auftriebskörpers hinreichend schnell erfolgt auf eine Auslösung des Bobins.
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Eine neuerungsgemäße Sicherungsvorrichtung lässt sich durch optionale zusätzliche Funktionen ausrüsten. So kann zusammen mit dem Aufblasen der Gaskammer ein optischer Signalgeber aktiviert werden. Hierbei kann es sich um ein Blinklicht, ein Blitzlicht oder ein Dauerlicht handeln. Auch können akustische Signalgeber angesteuert werden, wobei aufgrund des niedrigen Energieverbrauchs insbesondere piezoelektrische Signalgeber zu nennen sind. Des Weiteren sind Funksignalgeber einrichtbar, welche mit einer Aktivierung der Gaskammer ein Funksignal imitieren, optional einschl. eines GPS-Ortssignals, welches von einer im Rahmen der Steuermittel zur Aktivierung der Gasquelle eingerichteten GPS-Elektronik erzeugt werden. Im Falle der Funksignalgeber kann es sich auch um ein Mobiltelefonmodul handeln, welches eine oder mehrere vorgegebene und gespeicherte Rufnummern im Notfall anwählt.
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Aus Gründen der Sicherheit im Falle einer Fehlfunktion wird es sich empfehlen, wenn die Steuermittel zur Aktivierung der Gasquelle zusätzlich noch eine manuelle Auslösehandhabe aufweisen.
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Eine neuerungsgemäße Sicherheitsvorrichtung ist grundsätzlich in allen Bereichen einsetzbar, wo ein Ertrinkungstod einer Person drohen könnte, wird vorzugsweise jedoch für die Sicherung einer eine Eisfläche betretenden Person verwendet.
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Im Folgenden wird die Neuerung anhand von lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1:
Eine neuerungsgemäße Sicherungsvorrichtung für eine Person im Ruhezustand (1a) sowie im aufgeblasenen Zustand (1b)
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2:
Eine neuerungsgemäße Sicherungsvorrichtung in einer Ausführungsform mit elektrischer bzw. elektronischer Auslösung und Aktivierung der Gasquelle
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3:
Eine Ausführungsform einer neuerungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung mit mechanischer bzw. hydraulischer Auslösung der Aktivierung der Gasquelle.
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In der 1 erkennt man die funktionswesentlichen Elemente einer neuerungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung. Diese umfasst einerseits einen Auftriebskörper (2), optional mit einem Schrittgurt (7). Aus einer vergleichenden Betrachtung der 1a und 1b erkennt man, dass der Auftriebskörper eine aufblasbare Gaskammer sowie eine Gasquelle zum Aufblasen der Gaskammer aufweist. In der 1b ist der Auftriebskörper (2) im aufgeblasenen Zustand schematisch gezeichnet. Er bildet im Ausführungsbeispiel einen ringförmigen Schwimmkörper ähnlich einem Rettungsring. Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen der Gaskammer möglich sofern der Auftrieb des Auftriebskörpers im aufgeblasenen Zustand für Kinder möglichst 150 Newton und für Erwachsene möglichst 275 Newton Minimum beträgt. Typtischerweise wird der Auftriebskörper in einer Signalfarbe gestaltet sein. Des Weiteren erkennt man in der 1, dass ein Band (8) mit einem Sensor (6) im Knöchelbereich der Person angeordnet ist. Die Verbindung des Sensors (6) mit Steuermitteln zur Aktivierung der Gasquelle im Auftriebskörper (2) wird folgend anhand von zwei Varianten näher erläutert, wobei selbstverständlich auch andere Gestaltungen im Detail möglich sind.
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In der 2 erkennt man eine Ausführungsform mit elektrischem Sensor (6). Zusammen mit dem elektrischen Sensor (6) sind eine Messelektronik (9) und eine Sendeeinheit (10) im Rahmen des Bandes (8) eingerichtet. Alle drei Komponenten sind in der gezeigten Weise miteinander verbunden. Bei dem Sensor (6) handelt es sich um einen kapazitiven Sensor (6). Eine Änderung eines Widerstandes oder einer Kapazität zwischen Elektroden des kapazitiven Sensors (6) wird mittels der Messelektronik (9) detektiert und zu einem Steuersignal aufbereitet. Das Steuersignal wird an die Sendeeinheit (10) übertragen, welche das Steuersignal ihrerseits drahtlos, beispielsweise über Funk, an eine Empfangseinheit (11) sendet, welche Teil von Steuermitteln (5) zur Aktivierung der Gasquelle (4) im Auftriebskörper (2) bildet. Die Steuermittel (5) zur Aktivierung des Gasquelle umfassen im Einzelnen einen Aktivierungsdorn (14), welcher mittels einer Druckfeder (20) in Richtung einer Membran in der Gasöffnung (15) der Gasquelle (4) kraftbeaufschlagt ist. In der Ruhestellung des Dornes (14) wird dieser gegen die Federkraft der Feder (20) mittels des Sperrhebels (13) gehalten. Der Sperrhebel (13) ist mittels einer Druckfeder (21) in seiner Sperrstellung kraftbeaufschlagt. Auf Empfang eines Steuersignals steuert die Empfangseinheit (11) ein elektromechanisches Betätigungselement (22) an, welches den Sperrhebel (13) aus seiner Sperrstellung in eine Auslösestellung gegen den Urzeigersinn verschwenkt. Hierdurch wird der Aktivierungsdorn freigegeben und penetriert die Membran der Gasquelle (4) aufgrund der Federkraft der Druckfeder (20). Folglich strömt das Gas aus der Gasquelle über die Gasöffnung (15) in die Gaskammer (3) wodurch diese praktisch schlagartig zum Schwimmkörper gemäß der 1b aufgeblasen wird. Zusätzlich ist eine manuelle Handhabe (19) vorgesehen, mittels welcher der Sperrhebel (13) gegen den Urzeigersinn verschwenkt werden kann, unabhängig von dem elektromechanischen Betätigungselement (22).
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In der 3 ist eine rein mechanisch bzw. hydraulisch funktionierende Ausführungsform der Neuerung näher erläutert. Bezüglich Anordnung und Funktionsweise des Aktivierungsdorns (14) wird auf die vorstehende Beschreibung der 2 verwiesen. Die Ausbildung der Kinematik des Sperrhebels (13) ist jedoch etwas unterschiedlich. Bei der Feder (21) handelt es sich um eine Zugfeder, i. e. mittels der Feder (21) wird der Sperrhebel (13) in eine Auslösestellung federbelastet. Dieses Verschwenken in die Auslösestellung wird jedoch durch den Hydraulikstempel (23) gesperrt. Der Hydraulikstempel (23) ist über eine flüssigkeitsgefüllte Kapillare mit dem Bobbin (15) in dem Sensor (6) verbunden. Die Flüssigkeit in der Kapillare (16) ist gegenüber dem Bobbin (15) über eine Membran (17) abgedichtet. Die Membran (17) ist mechanisch flexible. In der gezeigten Sperrstellung des Sperrhebels (13) ist dieser aufgrund des Bobbins (15) gehalten. Löst sich die Salztablette in dem Bobbin (15) auf, so desintegriert diese mechanisch und die Membran (17) stützt sich nicht mehr hiergegen ab. In der Folge erfolgt eine Druckentlastung des Flüssigkeit in der Kapillaren (16) und das hydraulische Betätigungselement (23) gibt den Sperrhebel (13) zum Verschwenken gegen den Urzeigersinn frei.
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In beiden Ausführungsformen der 2 und 3 können zusätzliche aktivierbare Elemente (18) vorgesehen sein. Hierbei kann es sich um optische, akkutische oder Funksignalgeber handeln. Im Falle der Ausführungsform gern. 2 lässt sich dieses Element (18) elektrisch ansteuern. Im Falle der Ausführungsform nach 3 kann ein Schalter, insbesondere ein Mikroschalter (24) zur Aktivierung des Elements (18) vorgesehen sein, welcher das Element (18) bei Verschenken des Sperrhebels (13) in seine Auslösestellung aktiviert.
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Es versteht sich, dass die Ausführungsform gem. der 2 zusätzlich eine aus Gründen der Einfachheit halber nicht gut dargestellten Energiequelle aufweist. Im Falle einer Funkübertragung vom Band (8) zum Auftriebskörper (2) sind zwei Energiequellen eingerichtet, eine jeweils zum Betrieb der Schaltkreise im Band (8) und eine andere zum Betrieb der Schaltkreise im Auftriebskörper (2). Im Falle einer drahtgebundenen Verbindung reicht es aus, lediglich eine Energieversorgung im Bereich des Auftriebskörpers (2) vorzusehen und die Schaltkreise in dem Band (8) über die Drahtleitung mit Energie zu versorgen. In der Ausführungsform der 3 wird grundsätzlich keinerlei elektrische Energiequelle benötigt. Eine solche ist lediglich dann erforderlich, wenn elektrisch betriebene Signalgeber (18) vorgesehen sind.
