DE2354273A1

DE2354273A1 - Dekompressionsmeter

Info

Publication number: DE2354273A1
Application number: DE19732354273
Authority: DE
Inventors: Brian Andrew Hills
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1973-10-30
Publication date: 1974-05-09
Also published as: US3886801A; FR2204531A1; GB1443707A; JPS49102389A; FR2204531B1

Description

Όι. τεη nah DIETER LOUfS . ,. .

Dipl.-Fhys. CLAUS POHLASJ X * . ^

i>ipl.-lng. FRANZ LOHRENTZ
8600 NORNBERQ ,

KESSLERHLATZ 1 _;

National Research Development Corporation, London / England

Dekonipressionsmet er

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tauchgerät, insbesondere einen Anseiger, tun einen Taucher darauf aufmerksam zu machen, dass Gas, hauptsächlich inertes Gas, wie beispielsweise Stickstoff, in gasförmigem Zustand in seinem Körpergewebe vorhanden ist, v/o durch er bei weiterer Dekompression empfämglieh für Dekompressionskrankheit oder "Gelenkschmerzen" ist.

Üblicherweise ist die Dekompressionskrankheit durch die sogenannte "KALDANE"-Lösung vermieden worden, die voraussetzt, dass bis zum Einsetzen der Gelenkschmerzen im Körpergewebe bei Überdruck kein gasförmiger Stickstoff vorhanden ist. Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass selbst dann, wenn der Dekompressionsgrad nicht ausreichend hoch ist, um Schmerzen hervorzurufen, die vom dem als "Gelenkschmerzen" bekannten Phänomen verursacht werden, bei Überdruck ein

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gasförmiger Zustand im ICörpergewebe vorhanden sein kann. Kan glaubt, dass die Blasen, die sich aufgrund des gasförmigen gust an dos bilden, einen zusätzlichen Schädigungs— effekt haben, weil ihr Vorhandensein Anlass zu Rnochenschäden geben kann. Diese Krankheit tritt sehr häufig bei Senkschaclatarbei-terii und Tauchern auf, sogar bei solchen, die niemals Gelenksclinierzen verspürt haben. Es ist deshalb wünschenswert, das Vorhandensein eines gasförmigen Zustandes im Körpergewebe feststellen zu können, um übermässig schnelle Dekompression zu vermeiden, die eventuell Anlass zu Gelenkschmeraen gibt, oder um zu signalisieren, dass zumindest vorübergehend Rekompression erforderlich ist, um den gasförmigen Zustand im Gewebe wieder aufzulösen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät vorzusehen, mit dem festgestellt werden kann, wann die Entwicklung eines Tauchganges bei Überdruck einen Zustand erreicht hat, bei dem das Vorhandensein eines gasförmigen Zustandes im Körpergewebe wahrscheinlich ist. Im Folgenden wird das Gerät als Dekompressionsmeter bezeichnet.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Dekompressionsmeter vor₇ das Folgendes umfasst: Mittel zur Erzeugung eines ersten Flüssigkeitsdrucksignales, das den gesamten Umgebungsdruck darstellt5 Mittel zur Erzeugung eines zweiten Flüssigkeitsdrucksignales, das den örtlichen Teildruck eines

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aufgelösten Gases im.Kapillarblut darstellt,, und folglich, stufenweise Aufnahme des Lösungsgases>im Körpergewebe simuliert; Mittel, die auf die zwei Flüssigkeitssignale ansprechen und ausschlagen, wenn das ζ v/ei te Signal das erste überschreitet;. Mittel., die auf den Überdruckzüstand ansprechen, um eine Freisetzung des aufgelösten Gases als gasförmigen Zustand im.Körpergewebe zu simulieren; und Mittel zur Erzeugung eines dritten Signales, das das Vorhandensein eines gasförmigen Zustandes anzeigt»

Vorzugsweise, umfassen die Mittel zum Simulieren stufen— v/eiser Gasaufnahme und zur Erzeugung des zweiten Signales Mittel zum Simulieren stufenweiser Aufnahme des sich im ICörpergewebe. in Lösung befindlichen Sauerstoffes und Stickstoffes und zur Erzeugung eines zweiten Flüssigkeitsdrucks ignales, das den.Lösungsdruck der aufgelösten Gase darstellt; die Mittel zur Erzeugung des dritten Signales sind so konstruiert, dass sie ansprechen, wenn ein vorbestimmter Teil des zweiten Signales über das erste hinaus überschritten wird, wobei der vorbestimmte Teil des zweiten Signales mit dem Teildruck des sich in Lösung befindlichen Stickstoffes im Gewebe übereinstimmt.

Günstigerweise enthalten die Mittel zur Erzeugung des dritten Signales einen Anzeiger,, der vor weiterer Dekompression warnt.

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auf den Sattigungszustand simuliert wird.

Noch günstiger ist es, uemi die Mittel sum Abtasten der Überschreitung des ersten Signales durch das zweite Signal einen porösen 1/andteil zur Kammer umfassen, der von aussen durch.die flüssigkeitsundurchlässige Membrane abgedeckt wird, deren Aussenseite einer Flüssigkeit ausgesetzt ist, deren Druck-direkt proportional zum ersten Flüssigkeitεdrucksignal ist. Sobald der Druck innerhalb der oder einer Simulier— kammer den Druck der mit der Aussenseite der Membrane in. Berührung stehenden Flüssigkeit überschreitet, wird auf diese Weise die Flüssigkeit innerhalb der Kammer sofort durch den porösen Wandteil dringen und die Membrane nach aussen ausbeulen, wodurch ein Teil der Flüssigkeit, die sich ausserhalb der Membrane befindet, verdrängt wird; man simuliert so eine Freisetzung eines Teiles des aufgelösten Gases des gasartigen Zustandes im Gewebe, was zur Folge hat, dass sich die Konzentration der Lösung im Gewebe, die von der besagten Simuliereinheit dargestellt \irird, verringert.

Besonders günstig ist es, tirenn der Druck, der mit der. Aussenseite der oder jeder Membrane in Berührung stehenden Flüssigkeit über dem des ersten Flüssigkeitsdrucksignales

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liegt und eine feste Beziehung zum ersten Flüssigkeitsdrucksignal hat, proportional zum Verhältnis des gesamten Umgebungsdruckes sum Teildruck des inerten Gases der iiUft. In manchen Fällen kann das inerte Gas Helium sein, doch ist Stickstoff gebräuchlicher« '

Bei der letzgenannten Anordnung ist es besonders günstig, den,Druck der Flüssigkeit an der Aussenseite der Membrane von einer Doppelbalganordnung zu entnehmen, bei der das Signal des gesamten Umgebungsdruckes an die Aussenseite der Bälge gelegt wird und die Flüssig'keit in'Berührung mit der Aussenseite der oder jeder Membrane mit einem Teil der zwei Bälge in Verbindung steht, so dass sie nur

auf einen Teil der Oberfläche der Innenwand anspricht, mit dem Ergebnis, dass der Druck der Flüssigkeit in den Bälgen grosser ist als der gesamte Umgebungsdruck, dem die Flüssigkeit ausserhalb der Bälge ausgesetzt ist.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

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Simulieren äer stufenv/eisen Gasauf nahine in verschiedenen, elementaren Singzonen, die konzentrisch zu einem Kapillargefäss liegen, und. die Ilittel, die auf die sv/oi Signale anspreclaeiij um ein drittes Signal zu erzeugen, umfassen Mittel zum Abtasten eines örtlichen 'Überschreitens des ersten Fiüssigkeitsdruclcsignales durch das zweite Signal oder eines Teiles davon in jeder der elementaren Kingzonen. Günstigerweise v/erden sechs Ringzonen verwendet.

3ei einer besonders geeigneten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Mitte! zum Simulieren . der stufenweisen Gasaufnahme in einer Mehrzahl elementarer RLngzonen eine Mehrzahl einzelner Simuliereinheiten, die in Reihe angeordnet sind, so dass das erste Flüssigkeits-, drucksignal der ersten Einheit der Reihe eingegeben wird, um in dieser Simuliereinheit einen Druckaufbau zu verur-

Sachen, der der Seihe nach auf alle weiteren Simuliereinheiten der ganzen Reihe ausgeübt wird.

Günstigerweise besteht die oder jede Gasaufnahmesimuliereinhext aus einer mit Flüssigkeit gefüllten Kammer, die durch ein kalibriertes Hundstück mit einer Eingangsdruckzone in Verbindung steht und elastisch dehnbar ist, um erhöhten Widerstand gegen den Druckaufbau proportional zum vorhandenen Druck auszuüben, wodurch eine stufenweise Annäherung der Konzentration der Lösung im Gewebe

SäD ORIGINAL-

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Zweclcmässigerweise zeigen die Kittel zur Erzeugung des dritten Signales die Freisetzung des gasförmigen Zustandes an, \-.^renn das zweite Signal oder ein vorb'est inirat er Teil davon das erste Signal überschritten hat. Sie bilden auch das Integral des dritten Signales über die Zeit,

um ein Mass für das Gesamtvolumen des im Gewebe frei— gesetzten«, gasförmigen Zustandes darzustellen.

Es ist bekannt j dass die Gewebezonen₉ die aiii stärksten von der Gasaufnahme befallen v/eröen₃ die Zonen zwischen den vielen Kapiliarblutgefässen sind_o Das Gas_s das das Blut in den Kapillargefässen enthält₉, wandert über die Wand des Blutgefässes und dringt allmählich radial nach aussen in das benachbarte Gewebe_o Somit kann Jedes ICapillarblutgefass so betrachtet werden₉ dass es eine zylindrische Zone beeinflusst, deren Radius halb so gross ist wie der Abstand zwischen den benachbarten Kapillargefässen« Während eines Tauchganges bei Üb er äruckbe dingungen gibt die Verteilung des aufgelösten Gases im Gewebe einer solchen zylindrischen Zone an verschiedenen, sternförmigen Punkten innerhalb einer solchen Zone Anlass zu Veränderungen der Menge des aufgelösten Gases_o

Vorteilhafterweise umfassen die Mittel zum Simulieren stufenweiser Gas.auf nähme im Körpergew@be und step Erzeugung des zweiten Flüssigkeitsdrucksignales deshalb Mittel zum

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer er-.findungsgemässen Ausführung des De- · lcompressionsmeters und

Figur 2 ein Schaltbild der elektrischen Anzeige einrichtung»

Das erfindungsgemässe Gerät ist so gebaut, dass es in Übereinstimmung mit B₀ A«, EiIls "Thermodynamic approach to decompression" arbeitet, wie sie in Kapitel 14, Seite 319 bis 340 des Buches "Physiology and Medicine ' of Diving and Compressed Air Work" belegt ist, das von Bennet and Elliot herausgegeben und. 1969 bei Baillidre, Tindall and Cassell verlegt werden ist· In der darin dargelegten Analyse wird gezeigt, dass während eines Tauchganges -bei Überdruck, wenn sieh, erst einmal der gesamte Umgebungsdruck auf einen Wert, der kleiner ist als der örtliche, gesamte Teildruck aller vorhandenen Gase, verringert hat, diese Gase im gasförmigen Zustand freigesetzt v/erden bis ihr gesamter Teildruck auf den absoluten Umgebungsdruck verringert ist. Das Volumen des örtlich freigesetzten Stickstoffes erhöht sich auf. einen -Schwellenwert, bei dem Schmerzen auftreten und

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zu dem als "Gelenks dimerζen" bekannten Phänomen Anlass geben.

Die kritischten Gewebezonen sind in den konzentrisch zu den einzelnen Kapillarblutgefässen liegenden Ringzonen, und die Verteilung der Lösungskonzentration in diesen Ringzonen kann sich stark zwischen Kompression und Dekompression ändern und kann durch periodische Umkehrung der Druckrichtung gestört werden.= Es ist deshalb vorteilhaft, die Konzehtrationszustände in jeder von einer Mehrzahl elementarer₉ konzentrischer Ringe,- die eine solche von einem typischen Kapillargefäss beeinflusste Ringzone bilden^ simulieren zu können*, Während der Kompression „werden alle Gewebe dem gesamten Umgebungsdruck ausgesetzt; bei einem Taucher dem Meerwasserdruck, bei.einem Senkschachtarbeiter dem Pressluft druck seiner Umgebungsat Biosphäre

Die elementaren Ringzonen werden durch einzelne Kammern-aus der Reihe der Simulierkammern C₁₉ C ₉ C„, C₄, C₅, und C~ simuliertj die in Figur 1 so dargestellt sind, dass sie aus Kammern bestehen₉ die mit entsprechende^ elastischen Unterdruckbälgen B^₉ Bg₃ B..₉ B₄₅ B₅₉ und B_ß versehen und mit einer Flüssigkeitsunterdruekquell.e durch die kalibrierten Hundstücke CL,₉ O₀₉.O„_s O₇₅₉ 0- und Og verbunden sind₃ dass das Mundstück O₁ mit einer

Ölquelle von holier Viskosität bei gesamtem Umgebungsdruck .verbunden ist₂ und dass die Kundstücke 0_9S Ο.., 0_Λ9 0- und. Op ihre entsprechenden Kammern mit den vorhergehenden Kammern C₁₃ C₉₃ C~, C₁ und C_r.. verbinden_o

Somit simuliert in jeder Simulierkammer C₇ bis Cg der . Federbalg· ©inen sich stufenweise ©rhöhenäen Widerstand, gegen die Auflösung v/eiteren Gases in dem gleichen Masse wie -sich., die Lösurigslccnsentration auf den Sättigungssu- " stand liin. erhöhte In ähnlicher Weise simuliert jedes Mundstück' 0-, bis Or. einen Widerstand gegen Gasdiffusion, in diesem Fall Stickstoff₉ in ,einer radial nach aussen gehenden Richtung durch die verschiedenen elementaren Ringzonen in der Umgebung der Kapillargefässe.

Jede Kammer G₁ bis Cg hat einen porösen, zylindrischen Bronzexrandteil, der einen Kragen 2 umfasst, dessen aussere Oberfläche von einer zylindrischen Membranstruktur 3 vollkommen abgedeckt ist. Wie in Figur 1 dargestellt, umfasst jede einzelne Kammer C-, bis Cg eine Bodenplatte 4, in die das kalibrierte Mundstück O^ bis Og eingeformt ist. Die porösen Bronzelcragen 2 sind jeweils zwischen der Bodenplatte 4 und dem entsprechenden Zylinder, sowie der Bodenplatte 4 des nächsten, anscliliessenäen₂ darüberliegenden Zylinders befestigt, bis die Kammer C_g durch ihre Bodenplatte 4 und den Wandteil 11 des Gerätegehäuses 10

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bestimmt wird«, Die Membranteile 3 sind einzeln für jede Kammer und zwischen der oberen und unteren Stirnseite der porösen Bronzekragen 2 und der "angrenzenden Bodenplatten 4,. oder bei Kammer C„ dem V/an dt eil 11, befestigt» Somit dienen die Membranen zusätzlich als Dichtung und dichten die einzelnen Kammern C^ bis C„ ab*.

Das in die Kammer C eingegebene Drucksignal stellt öen gesamten Umgebungsdruck dar, der einer mit Flüssigkeit gefüllten Tasche 12 entnommen wird, die in einem Schutzgitter 13 an einem Ende des Gerätegehäuses 10 eingeschlossen ist_o Somit erhöht sich mit dem Ansteigen des Umgebungsluft- oder Uragebüngswass er druckes der in der Tasche 12 vorherrschende Druck, was verursacht, dass sich in der Kammer C^ der Druck aufbaut, und veranlasst soxiohl Kompression der Bälge B^ als auch den Beginn · des Druckaufbaues in der Kammer C₀ vermöge der Verbindung übs* das Mundstück Og, Auf diese Weise steigt 'während einer kontinuierlichen Druckerhöhungsphase zu Beginn eines Überdrucktauchganges der Druck in den ent-, sprechenden Kammern C^., C^, C₃, C₄₅ C₅ und C_ß in der Grössenordnung wie der Druck in der ersten.Kammer CL, welcher dazu neigt, dem Druck in der Tasche 12 zu folgen,

wenn, auch mit erheblicher Zeitverzögerung, die vorn Mundstück 0, verursacht wird. "Diese Situation ist analog zur '/erteil.uiig der Lösungskonzentration in jeder der sechs konzentrischen, elementaren Singzonen, von denen die radial innerste an der Kapillarwand beginnt. Die radial innerste Ringsone hat die stärkste, und die radial äusserste_s mit Ser radial äussersten des angrenzenden Kapillargefässes in Berührung, hat die schwächste Konzentration, itfie sie vom Druck, der in der Kammer C« vorherrscht, dargestellt wird. Obwohl die Reihe der Simulierkammern C, bis (γ einen konstanten Radius hat₉ ändert sich aus diesem Grunde die Läng« der Kammern C, bis C„₅ von. der kürzesten. Kammer C, sur längsten Kammer Cg₉ und die Läng© der verschiedenen Bälge B, bis B_g -ist proportional zur Länge der zugeordneten Kammer; das Volumen der Kammern ist. so verteilt j dass es gleich den Flächen der elementaren Kingzonen ist, -die.es darstellt_o Bei einer Alternativanordnung kann.die Länge der Bälge B₁ bis Sg gleich^ und der Durch- · messer der Mundstücke O₁ bis G_r verschieden gross sein.

Der Kaum 14, der die verschiedenen Membranen unmittelbar umgibtg ist mit einer Flüssigkeit niedriger Viskosität gefüllt, die bei Temperaturänderung im wesentlichen konstant bleibt«, Der Raum 14 wiederum ist mit dem Raum "15 zwischen

der Doppelbalganordnung 2O₅ 21 verbundene Der innerste Raum 16 der Doppelbalganordnung 2O₉ 21 hat Unterdruck,, oder er ist möglicherweise mit einem Gas von sehr niedrigem Druck gefüllt₉ während der Raum 17 ausserhalb der Doppelbalganordnung 2O₂ 21 durch eine Öffnung_IS mit der Tasche 12 verbunden ist_o Das Verbindungsrohr 19 zwischen dem. Raum 14 und dem Baigzwi-. schenraum 15 ist ein starres Rohr₉ das nach Erhöhung des gesamten ümgefoungsdruckes iceine erkennbare Störung - ' erfährtο

Der Unterschied im Durchmesser zwischen dem inneren Balg 20 und dem. äusseren Balg 21 der Dopp elbalganor dnung ist so₉ dass das Verhältnis .des Durchmessers des inneren Balges 20 zum äusseren Balg 21 gleich dem Vor= hältnis des Teildruckes des Stickstoffes im/venösen Blut zum absoluten Umgebungsdruck ist_ö Der Faktor.ist etwa O₉8 und hat zur Folge_? dass das Verhältnis des gesamten Umgebungsdruckes zum Druck innerhalb des Baigzitfischenraumes 15 im gleichen Verhältnis steht₉ so dass der verbleibende Di-uck im Balgzwischenraura 15 und im Raum 14_S der die Membrane unmittelbar umgibt₉ dem gesamten Umgebungsdruck gleichkommtj wenn er"mit 1,25 multipliziert wird. ,

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Aus" dein oben Gesagten geht klar hervor₉ dass bei normalem ₉ gleicüraässlgem Dauerzustand der- Druck, der die" Membrane 3 radial nach innen-ge^en die porösen Bronzekragen 2 drückt ₉' I₉ 25 mal so gross ist. wie der gesamte Umgebungsdruck miß die Flüssigkeit- in jeder der Kammern C, bis C„ unter dem gesamten Umgebungsdruck steht« Das hat zur Folgej dass eine Druckdifferenz₉ die mindestens -0,25 mal so gross ist v,^?ie äer Umgebraigsdruck₅ entstellt, und die Membran© 3 aaeli innen, gegen den Kragen 2 drückt, und in- jeder- der Kämmen? C_T bis C_n ein System ermöglicht, das ein im tires ent liehen konstantem "Volumen hat_o

V/ährend einer Druckerhöliuügspliase bei einem Überdrucktauchgang erhöht sich der Djr-mefe äer Flüssigkeit mit niedriger Viskosität im System M₉ 'IS₉ 19 gleichzeitig" mit dem gesamten Umgebungsdruck_s doch stets mit dem konstanten Faktor I₅ 25 raultiplisierto Zur gleichen Zeit erhöht sich langsam der Druck in den verschiedenen Kammern C-, bis Gg₅ wobei in. der Kammer Cj der. höchste " und in der' Kammer C_g der niedrigste Druck-der Kammern— reihe herrscht,,

Wenn vor dem Ausgleich der Druckverhältnisse in der ganzen Reihe der Simulierkammern C, bis C_ß das Gerät

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eine Druckininderungs- oder Dekompressionspnase beim Überdrucktauchgang durchmacht₉ fällt der gesamte Umgebungsdruck in der Tasche 12 sofort cb₉ aber auch der Druck im System 14_s IS₉ 19₉ immer noch mit dem Faktor . ' 1,25 multipliziert j fällt ab„

Augenblicklich beginnt der Druck in der Kammer G, durch den Verlust über das Mundstück O₁ abzunehmen und die vorher vorherrschende Verteilung des Druckes in der Kamnierreihe C^ bis Cg erfährt eine umgekehrte "Richtung, so dass etwas später der Druck in einer Zwischenkammer_? beispielsweise in der Kammer Β_Λ? den höchsten Druck der Reine darstellte Wenn in diesem Augenblick der gesamte Umgebungsdruck weniger als O₉S mal dem Rest-druck in der Kammer C^ entspricht₉ beult sich die Membrane 3₉ die den porösen Bronzekragen 2 der Kammer C^ umgibt_? nach aüssen und verdrängt etwas von der Flüssigkeit mit niedriger Viskosität aus dem Raum 14 in den Raum 15„ Der geringe Strömungswiderstand über dem porösen Bronzekragen 2 der Kammer C_zV und der geringe Widerstand gegen das Ausbeulen der Membrane 3 ermöglichen es der Verdrängung₉ sich mit wenig oder gar keinem Widerstand frei fortzubewegen*

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Wenn "die Bälge 20, 21 gerade mit dem Ausdehnen beginnen, spricht ein Endschalter "Y" an und verursacht eine Anzeige über das wahrscheinliche Vorhandensein eines sehr kleinen Volumens des gasförmigen Zustanöes im Körper— gewebe, das der gleichen 'iauchgangentwiciclung unterzogen war wie das Gerät· 10. Vom Standpunkt der Vermeidung von Dekompressionsicranldieit oder "Gelenkschmersen" schadet es weder dein iCörper noch dem Gerät, wenn-weitere Dekompression erfolgt, vorausgesetzt, das Volumen bleibt vernachlässigbar, v/eil die aufgelöste Luft im Körpergewebe laufend in den Blutstrom zurückkehrt und von den Lungen ausgeatmet wird, wie das durch die allmähliche Abnahme der Restörücke in den Siiaiilierkammem simuliert wird«

Wenn nach dem ersten Ansprechen des Endschalters "Y" eine weitere Dekompression verschoben wird, schreitet die allmähliche Druckabnahme in den Simulierkammern fort, bis die Druekungleichlieit über die Membrane 3, die die Kammer' C. umgibt, wieder hergestellt ist und die Membrane 3 sieh gegen die aussei·© Wand des porösen Bronsekragen 2 zusammenzieht_o Das würde aber auch ein Zusammenziehen der Doppelbalganordnung 20, 21 ermöglichen und den Endschalter "Y" anwirksam machen.

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iJonn andererseits eine Dekompression angedauert hätte, lind zwar mit einem Grad, der für den · Druckabnahmegrad in der Kammer C^ zu schnell gewesen wäre, um sich dem Grad der gesamten Umgebungsdruckverminderung anzupassen, wäre die Membrane 3, die die Kammer C_Ä umgibt, dadurch vielter ausgebeult worden, was möglicherweise zur Folge gehabt hätte, dass sich auch die Membranen .3 um die Kammern C₅ und C₅ in ähnlicher-Weise erstmals ausgebeult hätten. Das Ergebnis davon ist, dass sogar noch mehr Flüssigkeit aus dem Raum 14 in den Balgzwischenraum 15 verdrängt wird und so der Doppelbalgmechanismus 20, 21 sich weit genug ausdehnt, um den zweiten Endschalter "R" zu betätigen. Das würde bedeuten, dass die Gesamtmenge des gasförmigen Zustandes, der jedes Kapillargefäss umgibt, grosser ist als es mit der optimalen Dekompression vereinbar ist, doch immer noch nicht gross genug, um "Gelenkschmerzen¹¹ zu verursachen.

Figur 2 zeigt die Schaltungsanordnung der bevorzugten Ausführungsart eines Delcompressionsmeters. Die Anzeige für den Benutzer geschieht in Form von drei Lampen, die wie eine Strassenarapel angeordnet sind: eine rote Lampe, die vom Endschalter "R"=27, der in Figur 1 dargestellt ist, geschaltet wird; eine gelbe Lampe, die von

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dem in Figur 1 dargestellten'Endschalter "Y"s28 geschaltet wird; und eine grüne Lampe, die von einem " -

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mechanischen Flip-Flop-Druckschalter 25 geschaltet wird, der anspricht, wenn er einen vorbestimmten Druck durchwandert-, der in der Grössenordnung von 6 bis 7,5 m Wassersäule liegt. Man x>/eiss, dass bei diesem Druck der Mensch in der Lage ist, sofort zum atmosphärischen Druck aufzusteigen, ohne "Gelenkschmerzen" zu erleiden. Dieser Druckwert in m V7ass er säule wird später als die "kritische Auftauchtiefe" bezeichnet. Der Druckschalter ist in Figur 2 dargestellt. Die Balganordnung 20, 21 ist in Figur 2 schematisch dargestellt und mit der Zahl 26 versehen. Die Endschalter "R" und "Y" sind mit 27 und 28 bezeichnet.

Der Stromkreis wird von der Batterie 29 gespeist und hat einen Ein-Aus schalt er 30, uni die Batterie 29 abschalten zu können, wenn das Gerät nicht in Betrieb ist. Der zweipolige Umschalter 31 dient zum Schalten der grünen Lampe.

Die Bälge 26 und die Wippe 32 auf der einen Seite des zweipoligen Umschalters 31 sind an den Pluspol der Batterie 29 über den Ein-Ausschalter 30 angeschlossen.

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Wenn sich also die Bälge 26 ausdehnen und am Kontakt des "Y"-Enäsclialters 28 anschlagen, wird die Batterie 29 über die Bälge 26, und die gelDe Lampe an einen'der fest eingebauten Kontakte auf der linken Seite des zweipoligen Umschalters 31 angeschlossen» Der Stromkreis ist jedoch nur dann geschlossen, \\renn die Wippe 34 des Druckschalters 25" in den unteren, fest eingebauten Kontakt 36 eingreift, da der Kontakt-36 an die linke ¥ippe 35 des zweipoligen Umschalters 31, und die Wippe 34 des Druckschalters 25 an den Minuspol der Batterie 29 angeschlossen ist,, Dieser Bedingung des Druckschalters 25 ist Genüge getan, wenn der Wassersäulendruck mehr als 6 m beträgt.

¥enn die Bälge 26 Kontakt hergestellt haben, um den "Y¹¹-Sehalter 28 au betätigen, während der Druckschalter 25 einen Wassersäulendruck, der unterhalb der kritischen Äuftauchtiefe ( 6 bis 7,5 m) liegt, abtastet, hat die Wippe 24 in den oberen, fest eingebauten Kontakt 37 eingegriffen und der Stromkreis über die gelbe Lampe wird nicht geschlossen.

Dehnen sich die Bälge 26 weiter nach oben aus, um den '¹S"-Endschalter 27 zu betätigen, wird die jrote Lampe durch'die Erregerspule 38 des zweipoligen Umschalters 31 an den Minuspol der Batterie 29 angesehlossen_? vorausgesetzt,

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die Wippe 34 des Druckschalters 25 greift in den unteren, fest eingebauten Kontakt 36 ein, um den Schaltkreis über die Wippe 34 zurück zum Kinuspol der Batterie 29 zu sciiliesson. Der Schaltkreis über die rote Lampe wird dadurch geschlossen, dass der untere, fest eingebaute Kontakt 36 des Druckschalters 25 die rote Lampe zum Brennen bringt, wenn die Wippe 34 abgefallen ist, um einen Druck anzuzeigen, der höher liegt als 6 m Wassersäule. Die Wirkung des in der Erregerspule 38 des zweipoligen Umschalters 31 fliessenden Stromes bestellt darin, die Wippen 32 und 35 unten zu halten, um die gelbe und grüne Lampe aus weiter unten dargelegten Gründen abzuschalten.

Wenn der Druckschalter 25 eine Verminderung des Druckes auf einen Wert unterhalb des Schwellenwertes von 6 m abtastet, geht die Wippe 34 nach oben, um Kontakt mit dem oberen, fest eingebauten Kontakt 37 herzustellen und schaltet die Spule 38 des Schalters 31 ab und gestattet so, dass die Wippen 32 und 35 nach oben gehen und an den entsprechenden oberen, fest eingebauten Kontakten 33 und 38 angreifen. Das bewirkt, dass die rechte Wippe 32 des zweipoligen Umschalters 31 mit dem Pluspol der Batterie 29 verbunden wird, der obere, fest eingebaute Kontakt 38 führt der grünen Lampe Strom zu, die dann an den Minuspol der Batterie 29 durch die Wippe 34 und den oberen,

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feöt eingebauten Kontakt 37 äeä Drucksenälters 25 anrcesohiosscr, wircl. Gleichzeitig wird die gelbe Lampe stromlos gemacht j weil der ⁿ0nterbreemings''-Zustand zwischen tier v/ippe 34. und dem unteren, fest eirisebaüten Kontakt 36 des Drucksehalters 25 die gelbe Lampe von der Batterie 29 abtrennt *

Äüs dem in Figur· 2 dargestellten Stromkreis geht lciar Hervor $ dass nur dann^ wenn der "H^-Endsciialter 27 betätigt v/irdj die rote Lampe glimmen kann und die Spule 38 die Sehaltv/ippen 32 und 35 nach unten ziehen kann, um so die gelbe und grüne Lampe abzuschalten; Sonst ist die Spüle 38 immer stromlos gemacht, wodurch die gelbe Lampe durch dein "Y "-En ds ehält er 28, lind äi& grüne Lasipe durch den Druckschalter 25 geschaltet v/erden kann^

Nach der neuen Dekompressionstechhilc, die in dem oben erwähnten Werk "Physiology and Medicine of Diving and Compressed Mr Work" vorgeschlagen wird, wird angeregt, dass der erste Teil einer Dekompressiönsphase glatt aber stufenweise ausgeführt wird» üra jedwede bedeutende Freisetzung von gelöstem Stickstoff im gasförmigen Zustand zu verhindern. Aus einer Tiefe von 6 bis 7^5 m^ die nach dieser ÜberxiachungsmethoGie erreicht würde j ist ein sofortiges Auftauchen· zur Oberfläche mögiieii* Aus diesem

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Grande leuchtet die grüne Lampe im Kontrollfeld des Dekompressionsmeters bei einer kritischen Auftauchtiefe (6 bis 7,5 m) auf, vorausgesetzt_? die rote Lampe brennt nicht. Somit kann ein dieses Gerät benutzender Taucher oder Sonicschachtarbeiter sofort zum normalen, atmosphärischen Druck auftauchen., wenn erst einmal die grüne Lampe brennt, da die grüne Lampe nicht glimmen kann_s während die rote Lampe übermässigen, gasförmigen Zustand im Gewebe anzeigt.

Aus der obigen Beschreibung des Aufbaues und Betriebes des Gerätes 10 geht klar hervor, dass die Abmessungen der Mundstücke 0, bis 0~, die Federkonstante und die Abmessungen der Bälge B-, und 3_Q, und die Abmessungen und Federkonstanten der Doppelbalganordnung 20, 21 sämtlich kritisch sind und die verschiedenen veränderlichen Faktoren, die den Zusammenhang der aufgelösten Luft im Körpergev/ebe steuern, darstellen. Diese verschiedenen Merkmale können natürlich berechnet werden, um eine gute Simulation der Aktivitäten innerhalb der elementaren Ringzonen, die einen typischen BeeinXlussungszylinder um jedes Kapillargefäss bilden, zu schaffen.

Da die Flüssigkeit im System 14, 15, 19 dazu bestimmt ist, eine exakte Simulation der Veränderung des gesamten

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Umrcebungs druckes zu bie/fcen und die Umwandlung, von Stickstoff und Anderen Gasen in gasförmigem· Zustand im■ ivörpergewebe au simulieren, v/ird ihr .vorzugsweise,, aber nicht notwendigerweise, eine niedrige -Viskosität verliehen, die sich nicht .beträchtlich verändert, wenn sich die Temperatur ändert. . , - . . ;

Andererseits hat aber die Flüssigkeit in den verschiedenen Simulierkammern C₁ bis C_n eine höhere Viskosität und be-

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steht vorzugsweise aus einem Silikonöl, dessen Viskosität bei TemperaturäaöerHngen im wesentlichen konstant bleibt.

Um eine Betäubung durch Stickstoff und das Auftreten von "Gelenkschmerzen" zu. vermeiden,, verwenden verschiedene Berufstaucher· eine Mischung aus Sauerstoff und Helium in einem geeigneten Verhältnis_s so dass das Helium statt dem Stickstoff der atm«? sphärischen Luft als inertes Gas "'wirkt. Das erfincLungsgeaiässe Deicompressionsmeter kann schnell so abgeändert i-zerden, dass es den Zustand des Körperge— webes angibt wenn Helium verwendet wircL" Es bedarf dazu lediglich einer Alternativreihe von Simulierkammern C, bis Cg, die niedrigere Löslichkeit im Gewebe, aber einen schnelleren Diffnsionsgrad simulieren, um die Tatsache · widerzuspiegeln, dass Helium schneller durch das Körpergewebe diffundiert als Stickstoff* Wenn beim gleichen-

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sang Helium und Stickstoff zusammen verwendet werden, kann, man einen einfachen. Umschalter verwenden, um zwi-

sehen den "8-cicksto££anteil"-3äig.en und den "Heliumanteil"-Bälgen zu wechseln,,

Einige Taucnausrüstungenj beispielsweise die unter den Halide Isnamen ELECTI-iQLUNG bekannte, benutzen einen konstanten Tei!druck des Sauerstoffes in der AtniuiigssasmisChung» öer Kiit dem Brucrc in der Zusammenset sung des den liest der Atniungsmiscliung bildenden Stickstoffes oder Heliums Veränderungen verursacht _β Um- die Beiriebsjqenauigkeit zu erhalt en j wenn diese besondere ₉ 'abgev/andeite Form eines Lebeixsrettnngsgerätes verwendet wird₉ v/ird »die Tasche 12' durch eine mit Flüssigkeit gefüllte Kammer ersetstj die einen einfachen Sinselbalgmeclianismus enthält,

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der mechanisch mit einem Eiektrostellmotor verbunden ist« Der Stellmotor wieder tun ist an den gleichen Stromkreis angeschlossen- wie die ELSCTROLÜNG-Fühlerelelctrodej die den Teildruck 'des eingeatmeten Sauerstoffes steuert. Der Motor kann beispielsweise mit dem Balg durch eine Gewindewelie verbunden sein_? die vom "Motor gedreht wird und in den Balg eingreift₉ um ihn in eine Sichtung au sieb.en₉ in der der Druck der in die erste Simulier kammer .C₁ eingespeisten Flüssigkeit 'verringert wird_s v/enn das Signal von der Fühierelektrode anzeigt, dass es notwendig

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ist 5 den Teildruck des eingeatmeten Sauerstoffes su erhöhen _β Das Ziehen am Balg -bewirkt,- dass ein Abfall von Stickstoff oder" Helium im. venösen Blut simuliert wird,, Bei der gleichen Alternativausführung werden die Doppelbälge 2O₂ 21 durch eine Tasche, die der Fühlertasche 12 der bevorzugten Ausführungsart ähnlich ist_s ersetzt» Der Zusammenbau der Kammern C₁ bis Cg mit ihren Mundstücken Ö·, bis 0„ und den Bälgen B-, bis Bg bleibt unveränderte Die Abwandlungen, bewirken eine Druckverminderung in den Simulierkammerη auf einen Wert, der unter dem gesamten- ■ Umgebungsdruck liegt, nicht eine Erhöhung des Aussendruckes im Raum 14 über den umgebungsdruck hinaus, um die Eigenentsättigung im Gewebe zu kompensieren,,

Das oben beschriebene Dekompressionsmeter bietet im Vergleich su jeder bekannten Form der Dekompressionskon= trolle mehrere Vorteile_o

Der Ilauptvorteil liegt darin-, dass durch genaues Einhalten des Trennpunktes z\riLschen der Gasphase und ihrer Auflösung Dekompression in kürzerer Gesamtzeit und sicherer erreicht wird.als mit dem Dekompressionsprogramm, das her= kömmliche Tauchtabellen oder irgendein darauf aufgebautes Dekompressionsmeter angeben₉ erreicht wird«, Das. Meter gibt die Bildung, das Ausmass und die Stelle des gasförmigen

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siiig eier sich innerhalb des Körpergevebes ge-Haet hatg wxi zu signalisieren₉ dass Schritte notwendig siii&s die bei iiacb χ eisender Dekompression "Gelenksdimersen" xreriiiiieiern_o Zweitens ist es besonders nütslich₂ dass die lafoFni&tiöii lümrersiÄglich übertragen i-ieTden icaiin_s um dein ^r£attc!ier sofort arisuseigeii_s dass er- einem Druck ausgesetzt ist j cier ranter dem E¹JLt einem optimalen Dekorapressionsprogrs£ira in Siiilclang stehenden Minimum liegt _s das ihn«, zieht man. αχ© TaucSigangeiitv/ieklung in Eetraelit₈ in kürzester 2sit odsF mit grösstea Sicherheitspielraim an die Oberfiäe-Iis öpingto Das Moter zeigt auch das Ausmass der He=- Icacsirsssloii imd nashfc-Igsnä©₅ optimale Dekoaiprsseion an_s flir· dsn FaIl₅ dass der Taueher nicht in der Lage war₉ sich

aa ^E¹UHeE⁰Jg Signale zu halt en _Q Weil die aus öeiaEana 14 in dsn Balgsi/isclienraiio 15 vsrdrängte· Flüssigkeitsm^age äis s des gasförmigen ZiiStand.es in den elementaren Q tna jedes ICapillargefäss anzeigt, kann üa.s ¹⁸Ge= ääelxt,nis^5c des Gerätes einen naelifo Igen den Falläiff-sisioijsliiQiiel üeiiliclcsiclitigenj falls der Taucher oder Senlssciiacht·= "s^bsitsrg der das Gerät benutzt₉ aufgrund einer Betäubung äxiL-<ziz Stielsstoff seine Denkfähigkeit v©rüberg@laei?₄d. ©ings·= aässt tiiiä das Gefahrensignal ignoriert hat. Sobald er sich. vcietieE" tf®Iil fiib.lt ₉ kann sr trotz seines Feüleirs '/oll dar=· auf \rer-tFanen₃ dass das Gerät weiterhin optimal© B®2 PE⁰S-SSlOEL aaseigt _σ

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Ferner wird es einer Aufsichtsperson durch die "Ampel"-= Anordnung leictfc gemacht, sofort für Eekompression su ' sorgen_s wenn sie einen Senkschachtarbeiter oder Taucher sieht, der mit rotem Licht_? das er aus mehreren möglichen Gründen übersehen hat, zum normalen atmosphärischen Druck auftauchte

Der einfache röte« gelbe und grüne Lampenmechanismus ist für die sich unter Wasser befindliche Person auch unter trübsten Verhältnissen leicht sichtbar _o Ebenso lässt sich jede der Lampen schnell auswechseln oder durch ein ge= eignet es Tonwarnsignal ergänzen _o '

Hinzu kommt aoch₉ dass herkömmlieherweise die Handhabung eines Dekompressionsmeters das Studium von Tiefentabellen: zum Interpolieren der Ablesung notwendig macht„ Das erfindungsgemässe Dekompressxonsmeter hingegen sieht eine direkte Anzeige für den Benutser vor₃. die ihm sagt₅ ob er nach der gegenwärtigen Entwicklung seines Tauchganges der Gefahr ausgesetzt ist oder nicht₉ bei v/eiterer Dekompression "Gelenksehmersen" au erleidesio ^^-

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Claims

Patent—(Schutz-)Ansprüche

I«, Dekonipressionsirieter, das einem Arbeiter in der Umgebung hohen Druckes anzeigt, wann es sichrer ist, unter v;eiterer Dekompression .zum atmosphärischen Druck zurückzukehren, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12, IS)₅ die ein erstes Flüssigkeitsdrucksignal erzeugt, das den gesamten Umgebungsdruck darstellt; eine Einrichtung (C₁, bis Cg₅-B-, bis B^₉ Ö-, bis '0^)₃ die ein zweites"Flüssigkeitsdrucksignal erzeugt, das den örtlichen Teil druck eines gelösten Gases im Blut in'den XCsplllargefässen darstellt'- und folglicii zum Simulieren der stufenweisen Aufnahme einer Gaslösung im Körpergewebe dient; einen Fühler (3, 14_S IS)₉ der auf die zwei Flüssigkeitsdrucksignale anspricht und abtastet₂ wann das -zweite Signal das erste übersehreitet; und eine Vergleicliseinrichtung (21), die au£ den Überschreitun^s— fühler (S₅ 14₉ IS) anspricht, um 'die Freisetzung gelösten Gases als gasförmigen Zustand' im Körpergewebe au simulieren und ein drittes Signal (Y) zu erzeugen j das das -Vorhandensein des gasförmigen Zustandes anseigt»

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2„ Delconipressiopsmeter nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet_}. dass die Einrichtung (C_T bis C_C5 D₁ bis B-, 0, bis 0-) zum Simulieren der stufenweisen Gasau-fnähme und sum Erzeugen ein.es zweiten Signales einen Analogwert zu ·dor stufenteisen Aufnahme gelösten Sauerstoffes und Stickstoffes im Körper {re-τ/ebe ergibt und Druckwiderstände ' (B-, bis Bg) enthält, um das zweite Flüssigkeitsdrucicsignal au modulieren und den Lösungsdruck des gelösten Sauerstoffes und Sticlcsto'ffes darsusteilen, dass die Vergleiehseinrichtung (21) zur Erzeugung des dritten Signales einen Teiler (2O₉ 21) enthält₉ um einen vorbestimmten Teil des zweiten- Signales zu errechnen_? so dass die Vergleichseinrichtung (21) ein Überschreiten des ersten'Signales durch den vorbestimmten Teil des zweiten Signales abtastet ₉. und dass dei" vorbestimmte Teil des zweiten Signales dem Teildruck des gelösten Stickstoffes im Gewebe als einem Teil des gesamten Druckes des gelösten Sauerstoffes und Stickstoffes entspricht,,

Dekompressionsineter nach Anspruch 1 oder 2₃ dadurch gekennzeichnet j dass die Vergleichseinrichtung (21) einen Anseiger (&) enthält, der vor weiterer_s unmittelbarer Dekompression warnt_o

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4« DelconiprcssionsrriCter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (3, 14, 19) die Freisetzung des gasförmigen Zustandes ii Überschreiten des ersten Fliissigkeitsdrucksignaies

das zweite Flüssigkeitsdruclcsignal oder einen Teil davon anzeigt und eine Integriereinrichtung (3) hat-, die das dritte Signal-über die. .- Zeit integriert, um ein Kass für das Gesamtvolumen des im Gewebe freigesetzten, gasförmigen·Zustandes darzustellen.

DelcoKipressxonsnieter nach einem der vorhergehenden An— Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung "(C, bis Cg₅ B, bis Bg₅ 0, bis Og) sum Simulieren einer stufenv/eisen Gas aufnahme, im Körjsergewefoe und zur Ei— seisgong des aweiten Flüssiglceitsärucksignales einen Sat ζ von Simulier einheit en (B-,, C,, O^f 3g, Cg₅ Og) iiEifasst, von denen jede eine stufenweise Gas aufnahme is Je einer verschiedenen Zone eines Satzes elementarer Biagsonen, die konzentrisch su einem ICapillargefäss lie- gen_f simuliert,, wobeidieRingzonen. eine gleiche -radiale Tiefe hai)en5 und dadurch, dass der Fühler (3, 14_S 19) äer auf die beiden Signale zur Erzeugung eines dritten Signales anspricht, einen Sats einzelner Füliieinrichtragen (3) umfasst, die ein-örtliches Überschreiten &&S er-sten Flüssigkeit s druck signal es durcli das sv/eite

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DrucZcsxgnal odor einen Teil davon in ,jeder der elementaren Hingsonen abtasten»

Dekoiapressionsmeter nach Anspruch 5.₅ dadurch, gekennzeichnet , dass sechs elementare Singsonen yor~ gesehen. sind«.

7ο Dekonipressionsnieter nach Anspruch 5 oder 6_S dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Simulier einhext en (B_{1 ?} C,, O₁ ; Bg₅ Cg₉ Og) in Reihe verbunden ■sind, so dass das erste Flüssigkeitsdruckslgnal. der· ersten Simuliereinheit (B, ₉ C, ₉ 0·,) der Reihe eingegeben vj±rä₉- tun· in dieser Simuliereinheit einen Druck auf zubauen^ der der Reihe nach auf die sweite Simuliereinheit (B_{0 9}\ C₀₉ .O₀) usw_o bis zum Ende der Reihe weitergeleitet wird_o

Delcoinpressionsmeter nach Anspruch 7₃ dadurch gekennzeichnet, dass Jede Gasauf nahmesimuliereinlieit (B, 9 Cj₅ O₁) aus einer mit-Flüssigkeit'gefüllten Kammer (C^) besteht, die. ein kalibriertes Kundstüclc (O₁) und eine elastisch dehnbare Viand ■ (B·^) hat₉- um einen Widerstand gegen- den Druckaufbau- der proportional zum bestehenden Druck wächst ₉ . zu bilden- und dadurch eine stufenweise Annäherung der Lösungskonzentration im Gewebe auf den Sättigungaustand hin simuliert ο ■ .;

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9. Dokonjprossionsincter nach. Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet., dass der Fühler (3, 14, 19) zum Abtasten der Überschreitung des ersten Fiiissigkeitsdrucksignales durch das av.^rcitc Flüssigkeitsdrucksignal einen porösen 1/andteil (2) zu jeder der Kammern (C₁ bis C_r) und eine getrennte, flüssig-, keitsundurchlässige Membrane (3), die jeden porösen ■ l/andteil (2) abdeckt und an ilirer Aussenseite einer Flüssigkeit (14) ausgesetzt ist, deren Druck direkt ν proportional zum ersten Flüssiglceitsdrucksxgnal (12) ist, umfasst.

10. Dekorapressionsmeter nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (14), die mit der Aussenseite einer jeden Membrane (3) in Berührung ist, einen Druck hat, der über dem ersten Flüssigkeit sdrucksignal (12) liegt und ein festes Verhältnis zum .ersten Flüssigkeitsdrucksignal (12) proportional zürn 'Verhältnis des gesamten Umgebungsdruckes der Luft zum Teildruck des inerten Gases in dieser Luft, "wie vom Teiler (20, 2-1) errechnet, hat.

11. Dekompressionsmeter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler (20, 21) eine Doppelbalgeinrichtung ist, bei der das Flüssigkeitsdrucksignal des gesamten ürngebungsdruckes an die Aussen-

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scite des Balges (21) fielest wird und clie Flüssigkeit (14), die, mit eier Aussenseite einer jeden i-iorabrane (o) in Berührung stellt, mit oilier Kanimer ζ v/i sehen- den zwei wälg-en (äO, 21) verbunden ist, so dass sie nur auf einen Teil der Oberfläche ihrer Innenwand wirken kann, was zum Slrgehnis hat, dass der Druck der Flüssigkeit innerhalb der Bälge grosser ist als der- gesarate Umgebungsdruck, dem die Flüssigkeit ausserhalb der Bälge ausgesetzt ist.

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