Die vorliegende Erfindung betrifft ein System aus einem Kreislaufatemschutzgerät und einer Überwachungsvorrichtung dafür, wobei das Kreisläufatemschutzgerät aufweist: eine Atemmaske, einen Atemkreislauf, der von der Atemmaske über einen Exspirationsschlauch, eine Atemkalkpatrone zur CO2-Bindung, einen federbelasteten Atembeutel und einen In- spirationsschlauch zurück zur Atemmaske führt, eine Sauerstoffflasche mit Drucksauerstoff, die über eine Konstantdosiereinrichtung mit dem Atemkreislauf und über ein Minimalventil mit dem Atembeutel verbunden ist, wobei das Minimalventil dazu eingerichtet ist, sich in Reaktion auf ein Zusammensin- ken des Atembeutels aufgrund von Atemgasmangel im Atemkreislauf zu öffnen und so den Atembeutel mit Sauerstoff aus der Sauerstoffflasche bis zu dessen Auffüllung zu füllen, und einen Drucksensor zur Erfassung des Druckes in der Sauerstoffflasche.

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 Atemschutzträger mit Atemgas, das im Gerät erzeugt und gereinigt wird. Das vom Atemschutzträger ausgeatmete Kohlendioxid wird mit dem Atemgas im Atemkreislauf durch eine Atemkalkpatrone geleitet, in der das Kohlendoxid durch chemische Reaktion umgesetzt und so dem Atemgas entzogen wird. Daneben wird Sauerstoff aus einer Sauerstoff- flasche mit Drucksauerstoff kontinuierlich zudosiert. Bei bekannten Geräten wird eine Konstantdosierung von Sauerstoff mit einem Volumenstrom von ca. 1 ,6 L/min vorgenommen. Diese Konstantdosierung ist erforderlich, um ein durchschnittliches Atemminutenvolumen von ca. 30 L/min mit genügend Sauerstoff zu versorgen. Im Atem- kreislauf ist ferner ein Atembeutel vorhanden, der von dem Atemgas durchströmt wird. Wenn der Atemschutzträger durch erhöhte Belastung ein höheres Atemminutenvolumen hat, wird der Mehrbedarf an Atemgas aus dem Atembeutel gedeckt, der mit einer Feder belastet ist und dadurch mit zunehmender Entnahme von Atemgas in sich zusammensinkt. Das Zusammensinken des Atembeutels hat zur Folge, dass ein damit verbundenes Minimumventil geöffnet wird, durch das dann Sauerstoff aus der Sauerstoffflasche mit hohem Volumenstrom in den Atembeutel geleitet wird, um diese wieder zu füllen. Bei Füllung des Atembeutels schließt sich das Minimumventil wieder. Befindet sich der Atemschutzträger in einer Ruhesituation und ist der Sauerstoffverbrauch viel geringer als die konstant dosierten ca. 1 ,6 L/min, wird über ein Überdruckventil, das durch den expandierten Atembeutel betätigt wird, Atemgasvolumen abgelassen. Das ist aber nicht effizient, da dadurch unverbrauchter Sauerstoff in die Umgebungsatmosphäre verloren geht, somit für den Träger des Kreislaufatemschutzgerätes nicht mehr zur Verfügung steht und somit die theoretisch mögliche Maximalbetriebsdauer reduziert. Außerdem wird der ursprünglich enthaltene Stick- stoff ausgespült mit der Folge einer steigenden Sauerstoffkonzentration.

Seit den ersten Einsätzen von Kreislaufatemschutzgeräten sind diese mit einem Manometer für den Druck in der Sauerstoffflasche ausgerüstet, so dass der Träger selbst kalkulieren muss, wie lange er den Einsatz noch durchführen kann und ob er noch genügend Sauerstoffvorrat für den Rückweg hat. Modernere Überwachungssysteme mit mobilen Datenübertragüngssystemen sind in der Lage, aus der verbrauchten Sauerstoffmenge und der vergangenen Zeit auszurechnen, wann der Einsatz abgebrochen werden muss, um noch mit genügend Reserve den Rückzug durchzuführen. Diese Zeiten werden dem Einsatzleiter auf einem Monitor präsentiert. Ein bekanntes Gerät zeigt den Druck in der Sauerstoffflasche an und berechnet über den Druckabfall die wahrscheinlich verbleibende Resteinsatzzeit.

In der DE 23 29 240 A1 ist ein für einen Überdruckbetrieb geeignetes Atemschutzgerät beschrieben. Im Atemkreislauf wird ein Überdruck erzeugt, der durch den Druck der Gasflasche auf indirekte Weise mittels einer definierten Kraft eingestellt wird. Die Kraftübertragung erfolgt durch eine Zylinderkolbeneinheit.

In der US 2006/0201508 A1 wird ein sog. Self-Contained Breathing Apparatus (SCBA) beschrieben. Durch eine elektronische Auswerteeinheit werden alle verfügbaren Parameter, die während des Betriebes auftreten in eine Kennzahl überführt, die die zur Verfügung stehende Restzeit im Einsatz angibt. Diese Lösung ermöglicht eine Angabe hinsichtlich der Einsatzzeit für land- oder wasserbasierte Systeme. In der DE 26 41 579 A1 ist eine Anordnung zur Überwachung eines Atemschutzgerätes beschrieben, wobei der Verbrauch des Atemgases erfasst wird und mittels einer Funk-Sprech-Verbindung von der anwendenden Person an andere Personen übermittelt werden kann. Nun ist es in vielen Einsatzfällen so, dass der Atemschutzträger einen deutlich geringeren Sauerstoffbedarf als die fest vorgegebenen 1 ,6 L/min hat, was aber bei einer vorgegebenen Menge von 400 L Sauerstoff in der Sauerstoffflasche trotzdem zu einer zeitlichen Begrenzung des Einsatzes auf ca. 250 min führt, weil der Sauerstoff ungeachtet des tatsächlichen Bedarfs kontinuierlich zugeführt wird. Die Menge des Atemkalks ist nach der Menge des mitgeführten Sauerstoffs bemessen. Die mitgeführte Atemkalkmenge ist so groß, dass das bei Veratmung des gesamten mitgeführten Sauerstoffs entstehende C02 gebunden werden kann. Es gibt Einsatzszenarien, insbesondere bei Notfällen, bei denen der Atemschutzträger in Gefahr gerät und auf Grund einer Verletzung oder Verschüttung, zum Beispiel im Bergbaubereich, selbst auf Rettung warten muss und aufgrund geringer körperlicher Belastung relativ wenig Sauerstoff braucht; in solchen Fällen wäre eine längere Einsatzzeit dringend notwendig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kreislaufatemschutzgerät mit einer Überwachungsvorrichtung so auszugestalten, dass eine längere Einsatzzeit möglich ist und damit verbunden die dann notwendige Anzeige geliefert wird, wie viel Sauerstoff bereits verbraucht ist oder wie viel Sauerstoff noch für weitere Einsatzzeit zur Verfügung steht. Zur Lösung dieser Aufgabe dient das System aus einem Kreislaufatemschutzgerät und einer Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Konstantdosiereinrichtung dazu eingerichtet ist, dem Atemkreislauf Sauerstoff mit einem niedrigen Grundvolumenstrom zuzusetzen, der geringer ist als der mittlere Sauerstoffvolumenbedarf eines unbelasteten Menschen. Dadurch wird sichergestellt,' dass während des Einsatzes keine Phasen mit Überangebot von Sauerstoff vorkommen, der dann wie bisher ungenutzt in die Umgebung abgegeben werden müsste. Vielmehr ist der niedrige konstante Grundvolumenstrom so niedrig, dass gelegentlich, abhängig von der Belastungssituation des Atemschutzträgers, Sauerstoff über das Minimalventil in den Atembeutel zugesetzt werden muss; im Extremfall kann der Grundvolumenstrom auch Null sein (dann wird Sauerstoff phasenweise nur über das Minimumventil in den Atembeutel zugeführt). In jedem Fall ist so sichergestellt, dass sämtlicher Sauerstoff der aus der Sauerstoffflasche entnommen wird, durch den Atemschutzträger veratmet wird. Die Überwachungsvorrichtung ist nun dazu eingerichtet, aus dem von dem Drucksensor gelieferten Druck des Drucksauerstoffs in der Sauerstoffflasche und aus dem Ausgangsdruckwert der Sauerstoffflasche zu Beginn des Einsatzes die Menge an durch Atmung des Atemschutzträgers verbrauchten Sauerstoffs oder die daraus resultie- ^' rende Menge des noch in der Sauerstoffflasche verliebenden Sauerstoffs zu berechnen. Durch diese Ausgestaltung von Kreislaufatemschutzgerät und Überwachungsvorrichtung ist es möglich, in Phasen relativ geringer Belastung mit deutlich weniger als dem im Stand der Technik verwendeten Volumenstrom der Konstantdosierung von 1 ,6 L/min auszukommen, wodurch für viele Einsatzszenarien eine längere Einsatzzeit möglich ist. Gleichzeitig wird der Atemschutzträger oder der Einsatzleiter durch die Überwachungsvorrichtung über den tatsächlichen Sauerstoffverbrauch und die daraus resultierende Restkapazität von Sauerstoff in der Sauerstoffflasche informiert.

Beträgt zum Beispiel bei einem Umgebungsdruck PO von 1 bar der Fülldruck der Sauerstoffflasche P1 200 bar und beträgt das Volumen der Sauerstoffflasche V _Bo ttie = 2 L, so ergibt sich bei einem Abfall des Druckes in der Sauerstoffflasche während des Einsatzes auf einen Druck P2 von 120 bar für das verbrauchte Flaschenvolumen Δ Vßottle: Δ Vßottle = (1 " P2/P1 ) · Vßottle = 0,8 L

Für das gespeicherte Sauerstoffvolumen gilbt bei einem Fülldruck P1 von 200 bar und einem Umgebungsdruck PO von 1 bar:

VO2s = Vßottle ^■ P1/P0 = 400 L

Ist nach einer Einsatzzeit der Druck in der Sauerstoffflasche auf den Wert P2 = 120 bar abgefallen, so ergibt sich für das verleibende Restvolumen in der Flasche V02r:

VO2r = VO2s · P2/P0 = 240 L

Für das von dem Atemschutzträger veratmete Sauerstoffvolumen gilt:

Δ VO ₂ = V02s - VO2r = 400 L - 240 L = 160 L

Für das veratmete Atemminutenvolumen gilt: Vv = Δ VO ₂ · AMV/V02 = 160 L x 30 L/min/1 ,45 L/min = 3.310 L wobei V02 der Anteil an verbrauchtem Sauerstoff pro Minute am Atemminutenvolumen (AMV = 30 L/min) ist, der 1 ,45 L/min beträgt. Unabhängig von der Atemfrequenz des Atemschutzträgers und seinem tatsächlichen Tidalvolumen (Hubvolumen) lässt sich sein Atemminutenvolumen aus seinem realen Sauerstoffverbrauch berechnen, da die Konstantdosierung so klein ist, dass sie immer kleiner als der tatsächliche Sauerstoffverbrauch ist. Der Mehrverbrauch wird dann jeweils durch das Minimumventil eingespeist. Grundsätzlich kann die Konstant- dosierung auch auf 0 gesetzt werden, so dass nur noch über das Minimumventil Sauerstoff in dem Atembeutel und somit in den Atemkreislauf eingeführt wird und der Sauerstoff„bedarfsgerecht" zugeführt wird.

Bei den bisher bekanten Systemen mit einer Mindestdosierung von 1 ,6 L/min atmet der Atemschutzträger in den ersten Minuten ein Atemgas ein, das in seiner Sauer- stoffkonzentratiön mit 40 - 60% wesentlich höher als Umgebungsluft (21 Vol. % 0 ₂ ) ist. Sobald er weniger als ca. 1 ,6 L/min Sauerstoff verbraucht, füllt sich das System und der Atembeutel expandiert soweit, dass er das Überdruckventil betätigt. Das führt dazu, dass immer mehr von dem in dem Atemgasgemisch vorhandenen Stick- stoff ausgespült wird und die Sauerstoffkonzentration in Richtung von 100 Vol. % ansteigt. Bei einem Verzicht auf die Konstantdosierung kommt es sehr selten zu der Situation, dass überschüssiges Atemgas aus dem Kreislauf abgelassen werden muss, mit dem Vorteil, dass der Atemschutzträger für lange Zeit ein Atemgasgemisch mit einem erheblichen Anteil an Stickstoff einatmet. Nur durch eine Leckage am Ge- rät oder an der Maske kann dann noch ein Ausspülen des Stickstoffs geschehen, was jedoch durch ein Lecktest zu Beginn des Einsatzes stark minimiert werden kann. Durch ^' den Verzicht auf die Festdosierung ist es deshalb möglich, eine deutlich längere Zeit mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration im Kreislauf zu atmen als bei herkömmlichen, konstant aus der Sauerstoffflasche dosierenden Kreislaufatemschutz- geräten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus der Volumenkurve des verbrauchten Sauerstoffs Δ VO ₂ (t) als Funktion der Zeit aus deren Steigung einen momentanen Sauerstoffverbrauch pro Zeiteinheit zu berechnen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, aus diesem momentanen Sauerstoffverbrauch und der bestimmten Menge des noch in der Sauerstoffflasche verbliebenen Sauerstoffs eine prognostizierte Resteinsatzzeit zu berechnen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Grundvolumenstrom an Sauerstoff mit dem momentanen Sauerstoffverbrauch zu vergleichen und, wenn der Grundvolumenstrom nicht um ein vorgegebenes Schwellenkriterium kleiner als der momentane Sauerstoffverbrauch ist, den Grundvolumenstrom durch Einwirkung auf die Konstantdosiereinrichtung abzusen- ken. Die Überwachungsvorrichtung kann dazu zum Beispiel so eingerichtet sein, wenn der Grundvolumenstrom nicht um wenigstens 20% kleiner als der momentane Sauerstoffverbrauch ist, den Grundvolumenstrom solange abzusenken, bis das Schwellenkriterium erfüllt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus dem Volumen des durch den Atemschutzträger während des Einsatzes verbrauchten Sauerstoffs AVO ₂ (t) bis zu einem Zeitpunkt t die von dem Geräteträger geleistete Arbeit Q (t) gleich Qo · AVO ₂ (t) (wobei Q ₀ ein vorab bestimmter physiologi- scher Parameter eines Energieäquivalent mit einem Wert von etwa 20,2 kJ/L (O2) ist) oder die erbrachte metabolische Leistung zu berechnen.

Einem Energieäquivalent von Q ₀ = 20,2 kJ pro L 0 ₂

entspricht ein Respiratorischer Quotient RQ von 0,82 (Schmidt/Tews, Physiologie des Menschen, Springer Verlag).

In dem oben schon benutzten Beispiel, in dem 160 L Sauerstoff verbraucht worden sind, entspricht das dann einer Arbeit von

Q = Qo ^■ Δ VO ₂ = 20,2 kJ/L ^■ 160 L = 3.232 kJ

Dies entspricht einer durchschnittlichen metabolischen Leistung von

Pmeta = Q/t = 3.232 kJ/100 min = 449 Watt

Bei einem Wirkungsgrad zwischen der metabolischen und mechanischen Leistung von η = 25% hat der Atemschutzträger eine mechanische, körperliche Leistung von Pmech = Pmeta ^■ η = 449 Watt ^■ 25% = 112 Watt geleistet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus der bis zu einem Zeitpunkt erbrachten metabolischen Leistung die von dem Atemschutzträger erbrachte mechanische Leistung zu berechnen.

Die metabolische Leistung abzüglich der mechanischen Leistung wird dem Körper in Form von Wärmeleistung zugeführt und erhöht unmittelbar die Körpertemperatur, die bei Überschreitung von physiologischen Grenzwerten, beispielsweise 39°C zu erheblichen physiologischen Problemen bis hin zu Kreislaufausfällen bzw. Kollapsen führen kann. Ein Hinweis auf diese thermische Belastung kann durch diese einfache Kalkulation hergestellt werden. Die wirklich vorhandene Körpertemperatur eines Atemschutzträgers kann hier natürlich nicht individuell berechnet werden, weil sie u.a. von den Umgebungsbedingungen, der Kleidung und dem Gewicht des Trägers abhängig sind. Sie kann aber ein guter Hinweis darauf sein, dass der Atem schutzträger eine hohe körperliche Leistung bringt und er seine Leistungsfähigkeit durch eine Erhöhung der Körpertemperatur und Verlust von Wasser und Elektrolyten einbüßt. Dem Verlust von Elektrolyten und Wasser kann entgegengewirkt werden, wenn eine Atemschutzmaske mit Trinkanschluss verwendet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus dem Volumen des durch den Atemschutzträger während des Einsatzes verbrauchten Sauerstoffs Δ VO2 (t) bis zu einem Zeitpunkt t das von Atemschutzträ- ger bis zu diesem Zeitpunkt erzeugte C0 ₂ - Volumen VC0 ₂ (t) = RQ · Δ V0 ₂ (t) zu berechnen, wobei RQ als respiratorisches Äquivalent ein vorab bestimmter empirischer Faktor ist. So kann aus dem Druckabfall in der Sauerstoffflasche auch die CO2- Produktion berechnet und damit auch der Verbrauch an Absorberkalk, der mit einer solchen CO2-Produktion einhergeht, berechnet werden. Damit ist eine indirekte Ver- brauchsanzeige der Kapazität der Atemkalkpatrone möglich. Der respiratorische Quotient beträgt bei mitteleuropäischer Kost RQ = 0,82, das heißt mit diesem Faktor kann aus dem verbrauchten Sauerstoffvolumen das erzeugte CO ₂ - Volumen berechnet werden:

VC0 ₂ (t) = RQ · AVO ₂ (t)

In dem schon angegebenen Beispiel, wenn bis zum Zeitpunkt t 160 L Sauerstoff erzeugt worden sind, ist folgendes Volumen von C0 ₂ erzeugt worden:

VCO ₂ (t) = 0,82 - 160 L = 131 L.

Dieses erzeugte CO ₂ -Volumen ist vom Atemkalk absorbiert worden. Daher ist die Überwachungsvorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, aus dem vom Atemschutzträger bis zu einem Zeitpunkt t erzeugten CO ₂ -Volumen VCO ₂ (t) die bis zu diesem Zeitpunkt verbrauchte Menge an Atemkalk zur Bindung dieses CO2- Volumens zu berechnen oder die demnach noch verbleibende Menge an Atemkalk in der Atemkalkpatrone zu berechnen.

Der Atemkalk (im Wesentlichen Galciumhydroxid Ca(OH) ₂ ) hat in diesem Beispiel ein Gewicht von 2,6 kg, wobei er das CO ₂ in Calciumcarbonat CaCO ₃ und Wasser H ₂ O nach folgender stöchiometrischer Formel umwandelt:

Ca(OH) ₂ + CO ₂ = CaCO ₃ + H ₂ O

Die Absorbtionskapazität von 2,6 kg Atemkalk entspricht etwa 180 L CO ₂ . Mit jedem Liter verbrauchten Sauerstoff werden 0,82 L CO ₂ im Atemkalk gebunden und es lässt sich somit eine ähnliche Restkapazitätsrechnung für den Atemkalk aufstellen wir für den Sauerstoff. Die aus 400 L O ₂ entstehende Menge CO ₂ beträgt ca. 330 L. Der Drägeratemkalk für Kreislaufgeräte bindet theoretisch ca. 266 L CO ₂ / kg. Die C0 ₂ - Bindeleistung des Dräger C0 ₂ -Absorbers aus einem bekannten Gerät mit ca. 2,6kg Atemkalk beträgt demnach maximal 692 L CO ₂ , also ca. doppelt soviel wie bei der Verstoffwechselung von 400 L O ₂ entsteht. Der Wirkungsgrad der verwendeten Dräger CO ₂ Absorber beträgt je nach Veratmungsgeschwindigkeit ca. 65 -75 % (450 L - 520 L CO ₂ ) die restliche Sicherheitsreserve dient dazu, um Kapazitätsverluste bei Lagerung und extremen klimatischen Bedingungen (insb. Kälte) auszugleichen In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet, die Berechnungen von verbrauchtem Sauerstoff AV0 ₂ (t), der geleisteten Arbeit Q(t), des erzeugten Kohlendioxids VC0 ₂ (t) oder der verbrauchten Atemkalkmenge über den gesamten Einsatz bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt t insgesamt, über fortlaufende Teilintervalle bis zum Zeitpunkt t wiederholt oder fortlaufend in Echtzeit als Momentanwerte durchzuführen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Atemkreislauf in Umlaufrichtung des Atemgases stromabwärts der Atemkalkpatrone und vor der Atemmaske ein Atem- gaskuhler vorhanden, der das in der Atemkalkpatrone durch die darin erfolgten chemischen Reaktionen erwärmte Atemgas kühlt. Der Atemgaskühler kann zum Beispiel ein Vorrat an Eis in Wärmeleitungskontakt mit der Atemgasleitung aufweisen oder einen Vorrat an einem anderen phasenwechselnden Material, das beim Phasenwechsel Wärme aus der Umgebung aufnimmt und diese somit abkühlt; alternativ sind auch Gebläsekühlungen als Atemgaskühler bekannt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet, aus momentanen oder über ein bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt reichendes Zeitintervall gemittelten Werten des Sauerstoffverbrauchs des Atemschutzträgers oder daraus abgeleiteten Werten für Kohlendioxiderzeugung oder Atemminutenvolumen eine physiologische Belastungsrate des Atemschutzträgers zu berechnen, indem der aktuelle Wert in Beziehung gesetzt wird zu einem vorab bestimmten entsprechenden 100% Wert kurzzeitiger Leistungsfähigkeit von durchtrainierten Personen.

■

Wenn von dem einzelnen Atemschutzträger eine maximale physiologische Leistungsfähigkeit bekannt ist, beispielsweise durch die Angabe seiner maximalen CO2- Produktion, die bei maximaler körperlicher Belastung auf einem Ergometer oder einem Laufband für etwa 3 min bis zur Erschöpfung gemessen wird, dann kann man mit der berechneten C0 ₂ -Produktion daraus ableiten, wie stark er belastet ist. Ansonsten können Mittelwerte von durchschnittlichen durchtrainierten Personen verwendet werden.

Aus vielen ergonomischen Untersuchungen ist bekannt, dass ein körperlich trainier- ter Mensch mit ca. 45% bis 55% seiner maximalen C0 ₂ -Produktion für längere Zeit belastet werden kann, ohne dass er kurzfristig erschöpft ist. Körperlich trainierte Menschen, wie Feuerwehrleute und Bergrettungskräfte, haben beispielsweise einen maximalen C02-Wert von MaxC0 ₂ = 4,1 L/min C0 ₂ . Das entspricht einem maximalen Sauerstoffverbrauch von Max0 ₂ = MaxC0 ₂ /RQ, was in diesem Beispiel ergibt:

MaxO2 = MaxC0 ₂ RQ = 4,1 L/min/0,82 = 5 L/min0 ₂

Das würde einem maximalem Atemminutenvolumen von MaxAMV = 30 L/min AMV/1 ,45 L/min 0 ₂ · 5 L/min 0 ₂ = 103 L/min entsprechen. Dieses maximale Atemvo- lumen MaxAMV entspricht 100% seiner kurzzeitigen Leistungsfähigkeit kurz vor der Erschöpfung.

Bei einem Atemminutenvolumen von 30 L/min würde er eine physiologische Belastungsrate PB

PB= 100% / MaxAMV · AMV = 29% ergeben, was also noch unterhalb seiner zumutbaren physiologischen Dauerbelastung liegt. Mehr eine physiologische Belastungsrate PB von 55% auf einer Skala von 0 bis 10 der maximale Wert, so entsprechen 29% einem Wert von 5,3.

Aus physiologischen Untersuchungen ist der Physiologische Strain Index (PSI) bekannt, der ebenfalls eine Skala von 0 bis 10 verwendet. Werte zwischen 5 bis 6 werden als moderat, 7 bis 8 als hoch und 9 bis 10 als sehr hoch betrachtet. Somit kann diese Skala herangezogen und dem Einsatzleiter damit angezeigt werden, wie hoch der Atemschutzträger physiologisch belastet ist. Werden die Skalen beispielsweise mit Farben wie bei einer Verkehrsampel versehen, könnte der Bereich von 0 bis 4 in Grün, von 5 bis 8 in Gelb und oberhalb von 8 in Rot angezeigt werden, so dass die Information für den Einsatzleiter leicht erfassbar ist. In dem oben erwähnten Beispiel hätte die physiologische Belastungsrate PB mit dem Wert von 5,3 die Farbe Gelb.

Hohe physiologische Belastungen gehen einher mit einer hohen metabolischen Wärmeerzeugung im Körper und mit der Gefahr des Hitzekollapses, einer Einschränkung der Leistungsfähigkeit und einer Dehydrierung durch intensives Schwitzen. Mit dem mit den erfindungsgemäßen Systemen möglichen Erfassungen von Sauerstoff- verbrauch etc. lässt sich auch die physiologische Belastung und die Gefahr der Hyperthermie relativ gut abschätzen. Mit einem Gewicht von 85 kg (95 Perzentile Mann) und einer metabolischen Leistung von 449 Watt, einer mechanischen Leistung von 110 Watt, produziert ein Mensch mindestens eine Leistung von 337 Watt, die in Form von Wärme im Körper verbleibt. Ohne Berücksichtigung der Wärmeverluste an die Umgebung kann damit sicherlich keine genaue Bestimmung der Körperkerntemperatur erfolgen, es wird jedoch eine wertvolle Information bereitgestellt, die die thermische Belastung des Atemschutzträgers anzeigt und darauf hinweist, dass mit einer erhöhten Kerntemperatur zu rechnen ist, insbesondere, wenn der Einsatz länger dauert und die Umgebung hohe Temperaturen und Feuchten hat.

Unter Einbeziehung der Umgebungstemperatur kann diese physiologische Belastung noch korrigiert werden. Beispielsweise ist der Anstieg der Körpertemperatur bei einer niedrigen Umgebungstemperatur deutlich geringer als bei einer hohen Umgebungs- temperatur. Auch die Umgebungsfeuchte kann mit einbezogen werden, die einen großen Einfluss auf die Erhöhung der Kerntemperatur hat. Eine weitere Einflussgröße ist die thermische Eigenschaft der Kleidung, die heute durch die ISO 7730 sehr genau bezüglich ihrer Wärme- und Feuchtedurchlässigkeit bestimmt werden kann. Eine wärmeisolierende und feuchteundurchlässige Kleidung führt zu einer höheren Körpertemperatur bei gleicher physiologischer Belastung als eine gut wärmeableitende und feuchtigkeitsdurchlässige Kleidung. Durch einfache Messung der Umgebungsbedingungen und Berücksichtigung der Kleidungsparameter, die für bestimmte Berufsgruppen (wie Feuerwehrleuten, Minenarbeitern, Industriearbeitern etc.) bekannt ist, kann die physiologische Belastbarkeit mit angepasst werden. Beispielswei- se kann damit die physiologische Belastungsrate PB von 55% bei einer niedrigeren Umgebungstemperatur um einen Betrag erhöht werden, weil der Träger länger belastet werden kann und seine Körpertemperatur langsamer steigt. In der Ausführungsform würde ein Temperatursensor, optional auch ein Feuchtesensor die Umgebungsbedingungen erfassen. Eine zusätzliche Eingabe für die Eigenschaften der Kleidung könnte diese Funktion mit berücksichtigen.

Demgemäß sind in einer bevorzugten Ausführungsform Sensoren zur Erfassung der Umgebungstemperatur und/oder der Umgebungsfeuchte vorhanden. Die Überwachungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, in die Berechnung der physiologischen Be- lastungsrate die Umgebungstemperatur und /oder die Umgebungsfeuchte einzube- ziehen.

Ferner ist demgemäß in einer bevorzugten Ausführungsform die Überwachungsvor- richtung dazu eingerichtet, Informationen zur Bekleidung des Atemschutzträgers hinsichtlich Wärme- und/oder Feuchtedurchlässigkeit gespeichert zu halten, um diese dann in die Berechnung der physiologischen Belastungsrate eihzubeziehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung dazu einge-richtet, Informationen zum Vorhandensein eines Atemgaskühlers und gegebenenfalls zu dessen Kühlvermögen gespeichert bereitzuhalten. Falls kein Atemgaskühler vorhanden ist, beschränkt sich die Information hinsichtlich der Atemgaskühlung auf die Information, dass kein Atemgaskühler vorhanden ist. Falls die Informationen hinsichtlich der Atemgaskühlung beinhalten, dass ein Atemgaskühler vorhanden ist können optional Informationen zu dessen Kühlvermögen bereitgehalten werden; dazu können Informationen hinsichtlich der Gesamtkühlkapazität, hinsichtlich der transportierten Wärmeenergie pro Zeiteinheit oder die noch verbleibende Kühlkapazität gehören. Solche Informationen zur Atemgaskühlung können von der Überwachungsvorrichtung in die Berechnung der physiologischen Belastungsrate einbezogen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsvorrichtung in das Kreislaufatemschutzgerät integriert. Das Kreislaufatemschutzgerät ist dann mit Anzeigen versehen, um den Atemschutzträger hinsichtlich Sauerstoffverbrauchs, Kohlendioxid- Erzeugung oder den Verbrauch von Atemkalk zu informieren. Die Anzeigen können optische, akustische oder taktile Anzeigeeinrichtungen umfassen. Im Fall der in das Kreislaufatemschutzgerät integrierten Überwachungsvorrichtung kann das Kreislaufatemschutzgerät weiter mit Funkübertragungseinrichtungen versehen sein, die die Ergebnisse der Überwachungsvorrichtung zu einem entfernt liegenden Empfänger übertragen, zum Beispiel einer Einsatzleitzentrale.

Alternativ kann die Überwachungsvorrichtung eine von dem Kreislaufatemschutzgerät separate Vorrichtung sein, wobei das Kreislaufatemschutzgerät mit einer mit dem Drucksensor verbundnen Funkeinrichtung versehen ist, mit der die Druckwerte des Drucksauerstoffs in der Sauerstoffflasche zu der entfernt liegenden Überwachungs- Vorrichtung übertragen werden können. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben, die in der

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Kreislaufatemschutzgerätes mit Überwachungsvorrichtung zeigt.

Das Kreislaufatemschutzgerät 1 mit Überwachungsvorrichtung weist eine Atemmaske 2 auf, von der der Atemkreislauf zunächst weiter durch einen Exspirations- schlauch 3 zu einer Atemkalkpatrone 4 als C0 ₂ -Absorber führt. Über einen federbe- lasteten Atembeutel 5 wird die Gegenlunge hergestellt, und das Atemgas fließt durch den Atembeutel 5 und weiter zu einem Atemgaskühler 6, in dem das in der Atemkalkpatrone 4 erwärmte Atemgas wieder gekühlt wird. Der Atemkreislauf schließt sich dann über einen Inspirationsschlauch 7, der wieder zurück zu der Atemmaske 2 führt. Der Atemgaskühler kann, wie in diesem Ausführungsbeispiel vorhanden sein, ist aber für die vorliegende Erfindung nicht notwendig.

Im Inspirationstrakt wird über eine Konstantdosierungseinrichtung 8 Sauerstoff konstant zudosiert. Wenn die zugeführte Sauerstoffmenge nicht ausreicht oder durch eine Leckage Atemgas verloren geht, kollabiert der federbelastete Atembeutel 5 und betätigt ein Minimumventil 9, das Sauerstoff mit hohem Volumenstrom zur Verfügung stellt und den Atembeutel 5 schnell wieder auffüllt. Falls weniger Sauerstoff verbracht wird als über die Konstantdosierung 8 zugeführt, füllt sich der Atembeutel 5 stärker auf und drückt gegen ein Maximumventil 10, das überschüssiges Atemgas vor der Atemkalkpatrone an die Umgebung ablässt. Jedoch ist bei dem erfindungsgemäßen System die Konstantdosierungseinrichtung so eingerichtet, dass der zugeführte Sauerstoffvolumenstrom sicher unterhalb des Sauerstoffverbrauchs einer unbelasteten Person liegt, so dass von Zeit zu Zeit mehr Sauerstoff aus der Sauerstoffflasche über das Minimalventil in den Atembeutel 5 geleitet werden muss, um genügend Sauerstoff zuzuführen. In jedem Fall ist so sichergestellt, dass der aus der Sauer- stoffflasche 11 zugeführte Sauerstoff veratmet wird und nicht an die Umgebung abgegeben wird.

Die Konstantdosiereinrichtung 8 und das Minimumventil 9 werden aus der Sauerstoffflasche 11 gespeist, die mit einem Drucksensor 12 verbunden ist. Die Überwachungsvorrichtung setzt sich aus den Komponenten mit den Bezugzeichen 13 bis 15 zusammen. In einer Auswerteeinheit 13 werden die Messwerte des Drucksensors 12 über die Zeit aufgezeichnet und daraus der zeitliche Verlauf des Sauerstoffverbrauchs errechnet. Über eine Anzeige 14 können verschiedene Infor- mationen an den Atemschutzträger angezeigt werden, wie etwa der aktuelle Sauerstoffdruck, der aktuelle Sauerstoffverbrauch und die restlich-zur Verfügung stehende Einsatzzeit bei gleichbleibendem Verbrauch. Über eine Funkeinheit 15 können die Daten zur Einsatzleitung gesandt werden und dort in einer Empfangseinheit 16 empfangen und in einer Auswerteeinheit 17 angezeigt werden. In der Auswerteeinheit 17 in der Einsatzleitung können ebenfalls die aktuellen Drücke, der aktuelle Sauerstoffverbrauch und die restliche zur Verfügung stehende Einsatzzeit angezeigt werden. Diese Werte können auch in Form von Trends dargestellt werden. Außerdem können dort auch, beispielsweise in Form einer Ampel, dem Einsatzleiter wichtige Hinweise auf die physiologische und thermische Belastung des Atemschutzträgers mitgeteilt werden. Es kann zum Beispiel die physiologische Belastung mit einer Farbekodierung (Ampel) angezeigt werden. Bei niedriger physiologischer Belastung steht die Ampel auf Grün, bei mittlerer Belastung auf Gelb und bei hoher Belastung auf Rot, wenn damit gerechnet werden muss, dass dieser Einsatz zu einer hohen thermischen Belastung oder gar zu einer Erschöpfung führt und der Einsatz abgebrochen werden und der Atemschutzträger den Gefahrenbereich verlassen muss. Dies sind alles wichtige Informationen sowohl für die Atemschutzträger selbst als auch für die verantwortlichen Einsatzleiter. Diese Informationen können mit dem erfindungsgemäßen System erfasst werden, da in diesem System der gesamte aus der Sauerstoffflasche 11 in den Atemkreislauf abgegebene Sauerstoff veratmet wird und somit über die Messung des Druckabfalls die Menge des veratmeten Sauerstoffs erfasst und berechnet werden kann, woraus sich dann weitere Daten wie C0 ₂ -Produktion, Atemkalkverbrauch etc. ableiten lassen. Bezugszeichenliste:

1 Kreislaufatemschutzgerät

2 Atemmaske

3 Exspirationsschlauch

4 Atemkalkpatrone

5 Atembeutel

6 Atemgaskühler

7 Inspirationsschlauch

8 Konstantdosiereinrichtung

9 Minimumventil

10 Maximumventil

1 ί Sauerstoffflasche

12 Drucksensor

13 Auswerteeinheit

14 Anzeige

15 Funkeinheit

16 Empfangseinheit

17 Auswerteeinheit