用于密封性检测的方法、装置和呼吸保护器 |
|||||||
| 申请号 | CN201110218819.1 | 申请日 | 2011-07-22 | 公开(公告)号 | CN102343128B | 公开(公告)日 | 2014-10-29 |
| 申请人 | 德拉格安全股份两合公司; | 发明人 | J·昂格; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于 密封性 检测的方法、装置和呼吸保护器。具体而言，本发明涉及：一种在带有超压运行的呼吸保护器(10)中用于密封性检测的方法，其中，关于呼吸气体消耗量的度量被与关于呼出体积的度量相比较，并且，在该比较(58)的结果与额定值有偏差时，不密封性被检出；一种用于实施该方法的装置；以及一种带有这样的装置的带有超压运行的呼吸保护器(10)。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种在带有超压运行的呼吸保护器(10)中用于密封性检测的方法，其特征在于， |
||||||
| 说明书全文 | 用于密封性检测的方法、装置和呼吸保护器技术领域[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的在呼吸保护器中尤其是在利用超压工作的呼吸保护器中用于密封性检测(Dichtheitsprüfung)的方法。 本发明进一步涉及一种用于执行该方法的装置以及一种带有这样的装置的呼吸保护器。 背景技术[0002] 不依赖于环境大气起作用的呼吸保护器(所谓的自由便携式隔离器)是通常已知的。其尤其提供了防止氧气缺乏和防止来自环境大气的有害物质(尤其是有害气体)的保护。借助于该呼吸保护器，限定的呼吸气体被输送给携带者。在此，呼吸气体可由空气或氧气(必要时作为带有其它合适的气体例如氮气的混合物(Mischung))构成。 [0003] 自由便携式隔离器可分为容器式器具 例如带有压缩空气的容器式器具(压缩空气式器具，也称为压缩空气呼吸器)以及再生式器具在带有压缩空气的容器式器具中，压缩空气作为储备(举例而 言在高压储气瓶中)被随身携带且呼出的含二氧化碳的呼出空气被排出(abfuehren)到环境大气中。因此，在容器式器具中，每次使用的使用持续时间(Nutzungsdauer)受限制；此外，其尤其依赖于使用者的身体状况(Konstitution)和使用情况且一般为20至60分钟的持续时间。在再生式器具中，使用者被供以来自氧气储备(其在该器具 中被随身携带)的氧气。在此，作为氧气储备可例如考虑压缩氧气、压缩氧气氮气混合物(Gemische)或化学结合的(chemisch gebundener)氧气。然而，与容器式器具相反，呼出气体不通过呼出阀被放出到环境大气中，而是在该器具中至少部分地被再生。在此，呼出气体中所包含的二氧化碳(CO2)至少部分被去除(entfernt)。为此，呼出气体通常被导引经过或穿过再生材料(其通常存在于呼出气体所流经的再生筒(Regenerationspatrone)中)，被再生材料结合且由此被从呼出气体中去除。由使用者所消耗的氧气在需要时自该器具中的储备而被补充，并且经再生的且必要时添加了氧气的呼吸气体被再次输送给使用者。这种“循环”导致每次使用的显著延长的使用持续时间。这样的呼吸保护器也被称作循环呼吸保护器。 [0004] 在带有常压的已知的自由便携式隔离器中，在使用者的吸入过程期间在呼吸保护器的呼吸面罩的面罩腔(Maskenraum)中产生轻微的负压。如果此时在负压区域中产生器具泄漏，即例如呼吸面罩的由于其在使用者的脸部上的滑动的不密封性(Undichtigkeit)，则有害物质(例如有害物质微粒或非所期望的气体)可从环境大气侵入到该器具中的呼吸气体循环中，并且其然后可能被使用者吸入。 [0005] 为了防止或减少有害物质的侵入，优选(praeferieren)带有超压的器具，在其中在面罩腔中持续地存在呼吸气体的轻微的超压。因为此处因此持久地存在从面单腔至环境大气的压力降，所以在可能的不密封的情形中仅可能是呼吸气体向外流出，而无气体可从环境大气到达呼吸气体循环中。然而在此不利的是，在不密封的情形中呼吸气体储备(Atemgasvorrat)由于不受控制的流出而快速地耗尽且因此非所期望地缩短了呼吸保护器的使用持续时间。尤其当例如由于使用者的较大的用力或在呼吸受限的(beengter)环境中工作时产生面罩的未被察觉的滑动时，如下是特别重要的，即，使该使用者获知该不密封性。 [0006] 在通常已知的器具中实现长期的压力测量和压力显示(压力计)，由此使用者被不断地告知可供其使用的呼吸气体储备。如果呼吸气体储备将耗尽，则警报设备(Warneinrichtung)进行显示。然而，此类状态测量完全没有给出关于如下这点的信息，即，较高的氧气消耗量(Sauerstoffverbrauch)是否由于增加的呼吸活动或不密封性而产生。 [0007] 文件DE 3930362 C2描述了在过高的氧气消耗量的情况中在带有超压运行的循环呼吸保护器中的超压的切断(Abschalten)。在所描述的器具中以如下方式确定氧气消耗量，即，来自随身携带的高压储气瓶(Druckgasflasche)的氧气流量借助于流量测量设备(Durchflussmesseinrichtung)直接在联接到高压储气瓶处的减压器(Druckminderer)之后被测量。为了确定，过高的自随身携带的高压储气瓶的氧气消耗量是否由于泄漏或由于使用者的较高的氧气消耗量而产生，氧气消耗量的确定借助仅在使用者呼出阶段期间的氧气流量来实现。该消耗量被与预先给定的限值比较，并且在超出限值的情形中超压被切断。然而，该方法仅在带有借助于自动肺(Lungenautomaten)的需求控制式(anforderungsgesteuerter)呼吸的器具中、例如在压缩空气呼吸器(Pressluftatmer)中起作用。通过切断超压，由于泄漏而从器具中流出的呼吸气体被减少且因此延长了循环呼吸保护器的使用时间。然而，由于缺乏超压，来自环境大气的非所期望的气体(例如有害气体如CO)可能到达呼吸循环中。 [0008] 其它已知的再生式器具(例如 PSS BG4类型)基于其作用原理一般利用呼吸气体的体积控制式的需求来工作。在此，持久地通过恒定配量将氧气带入到呼吸气体循环中。如果呼吸气体消耗量由于使用者的较高的负荷或由于泄漏而被提高，则额外地通过最低量阀(Minimumventil)将氧气配量到呼吸气体循环中。在此，当呼吸气体循环中的气体体积已低于一定的值时，例如当用于体积补偿的呼吸囊(Atembeutel)为空时，才实现最低量阀的打开。在使用者的呼出阶段期间——即便在系统中存在泄漏的情形中——从氧气瓶所取出的体积绝不可能高于通过该恒定配量被均匀地带入到呼吸循环中的氧气体积。这由于以下原因而产生，即，增加的氧气消耗量仅可通过最低量阀的打开来实现，其将超过 80L/min的氧气的体积流量配量到呼吸囊中。然而，该最低量阀仅当呼吸囊为空时才被打开。而在使用者的呼出阶段中，假定器具的呼出支路(Ausatemzweig)中的部件不具有大的泄漏(例如未被联接的呼出软管)，则呼吸囊被填充以呼出的气体体积(Gasvolumen)。 发明内容[0009] 因此，本发明的目的是，说明一种用于在带有超压运行的呼吸保护器中的密封性检测的改进的方法。此外，将说明一种适合用于执行该方法的装置，以及一种带有改进的密封性检测的呼吸保护器。 [0010] 关于该方法，该目的根据本发明通过权利要求1的特征来实现。在此，呼吸气体消耗量尤其地是氧气消耗量。在该用于在带有超压运行的呼吸保护器中的密封性检测的方法中，借助于数学的和/或逻辑的方法将关于呼吸气体消耗量的度量(ein Maβ für einen Atemgasverbrauch)与关于呼出体积的度量(ein Maβ für ein Ausatemvolumen)相比较，且该比较的结果与预先给定的或可预先给定的额定值(Sollwert)的偏差作为不密封性被检出(detektiert)。不归因于呼吸的(即，可能由于不密封性而产生的)呼吸气体损耗(Verlust)，由此可简单地且有效地被确定。举例而言，可比较(尤其自呼吸气体储备)所消耗的呼吸气体的体积与使用者的呼出体积。在此，“自呼吸气体储备所消耗的体积”尤其指被提供给使用者用于进行呼吸(Veratmung)的体积。在没有不密封性或带有可忽略不计的不密封性的呼吸保护器中，所消耗的呼吸气体体积与使用者所呼出的呼吸气体的体积处在一定的比值(Verhaeltnis)中。 [0011] 与该比值的偏差(其例如在预先给定的标准偏差之外或在阈值(Schwellwert)之上或之下)意味着，出现了自呼吸保护器的空气损耗。因此，不密封性被检出。 [0012] 在此，本发明以如下认识为出发点，即，呼吸气体消耗量与呼出体积相关联且在增强的呼吸的情形中呼吸气体消耗量同样上升。然而，如果呼吸气体消耗量不依赖于增强的呼吸而上升，则该“呼吸气体损耗”极可能归因于系统中的不密封性，即举例而言呼吸面罩的非最理想的配合(Sitz)。 [0013] 该认识被如此地转化(umsetzen)，即，为了检出不密封性，将关于呼吸气体消耗量体积和呼出体积的相应的度量(Maβe，有时或称量值)或者呼吸气体消耗量体积和呼出体积的比值相互比较，并且，在与“正常”值或额定值有偏差时，不密封性被检出。 [0014] 根据本发明，关于用于实施先前及在下面所描述的方法的装置，所提及的目的通过第一个独立的装置权利要求的特征来实现，而关于呼吸保护器，所提及的目的通过另外的独立的装置权利要求的特征来实现。 [0015] 用于实施该方法的装置(其例如以测量和检测仪(Mess-und Pruefgeraet)的形式来实现)在此包括用于直接或间接地确定关于呼吸气体消耗量的第一度量的第一确定装置(Ermittlungsvorrichtung)。此外，包括比较器(Komparator)和用于直接或间接地确定关于呼出体积的第二度量的第二确定装置。第一度量和第二度量可作为输入信号被输送给比较器。该比较器设置和实施成用于确定这些度量的偏差。这可通过输入信号的数学或逻辑的连接(Verknuepfung)来实现。该偏差被与额定值相比较。如果偏差与额定值不匹配，即，如果该偏差并不大致地与该额定值相符，则不密封性被检出。 [0016] 如先前和在下面所描述地那样包括用于不密封性的检出的装置的、带有超压运行的呼吸保护器，是特别安全的，因为不密封性被可靠地检出且——当由额外地可能的信号装置产生相应的信号时——必要时可为使用者指明该不密封性。 [0017] 在该方法的一种实施形式中，关于呼吸气体消耗量的度量与关于呼出体积的度量的关联因子(Korrelationsfaktor)被确定。在该关联因子与所述或某一额定值有偏差时，该不密封性被检出。该额定值可以是关于呼吸气体消耗量和呼出体积的那些度量的彼此间的偏差的额定值或另一合适的额定值，如举例而言关联因子额定值或类似者。 [0018] 在一种实施形式中，当与额定值的偏差超出或低于预先给定的或可预先给定的阈值时，不密封性被检出。那么，借助于该阈值可例如滤除(filtern)轻微的偏差或规定该不密封性的检出的灵敏度 [0019] 在一种优选的实施形式中，呼吸气体消耗量特性曲线或呼吸气体消耗量特性曲线斜率为该关于呼吸气体消耗量的度量，且呼出体积特性曲线或呼出体积特性曲线斜率为该关于呼出体积的度量。 [0020] 在一种特别优选的实施形式中，作为额定值，呼吸气体消耗量特性曲线和呼出体积特性曲线的第一关联因子被确定。其被与呼吸气体消耗量特性曲线和呼出体积特性曲线的第二关联因子相比较。每个使用者具有独特的氧气基本消耗量(Grundverbrauch)，且当基于该基本消耗量来确定额定值时，可实现由于不密封性而形成的异常的“呼吸气体损耗”的特别良好的识别。同样可将多于两个关联因子加以确定和相互比较，这导致有所降低的误差敏感性(Fehleranfaelligkeit)。 [0021] 尤其地，第一关联因子说明了与第一时间段(Zeitspanne)或第一时间点有关的呼吸气体消耗量特性曲线斜率和呼出体积特性曲线斜率的比值，且第二关联因子说明了与第二时间段或第二时间点有关的呼吸气体消耗量特性曲线斜率和呼出体积特性曲线斜率的比值。特性曲线斜率的关联因子的使用使得不密封性的特别简单的检出成为可能。尤其地，第一和第二关联因子，例如X1和X2，针对从呼吸保护器的使用的开始t0直至时间点t1的第一时间段(用于X1)和从t0直至晚于t1的时间点即t2的第二时间段(用于X2)而被确定。 [0022] 在一种优选的实施形式中，当第二关联因子小于第一关联因子时，不密封性被检出。 [0023] 优选地在检出不密封性的情形中产生一信号。这是有利的，因为使用者被促使注意该不密封性且因此可采取合适的对策或必要时可开始从危险情况中撤离。 [0024] 在一种实施形式中，将关于呼出体积的度量与关于负荷额定值的度量(ein Maβ für einen Belastungssollwert)相比较且在有偏差(尤其是超过或低于预先给定的合适的阈值的偏差)的情形中产生一负荷信号(Belastungs-Signal)。关于呼出体积的度量同样可以是使用者的可借助于流量传感器 而确定的呼吸频率，且负荷额定值可与呼吸频率的稳定值(Ruhewert)或平均值相符。因为构成该关于呼出体积的度量的基础的值被使用者的(由于紧张、身体活动或类似者而)有所增加的负荷所影响(那么，举例而言，当使用者须繁重地工作时，呼吸频率会提高)，可简单且有效地确定使用者的负荷。 [0025] 那么，为了检出不密封性，在该根据本发明的方法中使用呼吸气体消耗量体积和呼出体积的比值，或关于这些体积的相应的度量(如举例而言关于两个时间间隔的呼吸气体消耗量体积特性曲线斜率和呼出体积特性曲线斜率)。如果使用特性曲线斜率，则首先以数学方式或以逻辑方式确定相应的特性曲线，然后针对这些特性曲线同样以数学方式或以逻辑方式确定特性曲线斜率且然后将这些特性曲线斜率相互比较。这些特性曲线斜率的比值与额定值的偏差是关于不密封性的明显的提示。 [0026] 为了确定特性曲线，可确定自呼吸气体储备的呼吸气体消耗量体积且呼出体积以使用者自测量开始以来的每个呼出过程而被合计。两个体积(自该储备的呼吸气体消耗量体积和合计的总呼出体积)的变化依赖于时间而被确定。基于呼吸气体消耗量体积的和总呼出体积的所确定的值，得出相应的特性曲线。相应的体积特性曲线的斜率针对相应的特性曲线的在两个点之间的截段而被确定，其中，该两个点说明了相应的体积的当前值和时间上较早的值、尤其是在n秒之前的值，其中，n是以秒为单位的、适用于检查泄漏的存在性的时间段(Zeitspanne)。在使用者的恒定的呼吸的情形中，两个特性曲线斜率相对彼此处在一定的比值中，在数学上通过(关联)因子X来表示。 [0027] X的值可如下来确定： [0028] X＝总呼出体积的特性曲线斜率/总呼吸气体消耗量的特性曲线斜率。 [0029] 该值X短时间地或连续地被监控(ueberwacht)，即，在不同的时间点或在不同的时间间隔(其同样可能重叠)上将X的值加以确定和相互比较。如果使用者举例而言由于身体的负荷和因此同样较高的呼吸体积而消耗更多的呼吸气体，则总呼出体积的特性曲线斜率和自高压储气瓶的总呼吸气体消耗量的特性曲线斜率都增加。因此，值X保持近似恒定。 [0030] 如果尽管器具携带者呼吸恒定(或呼出体积不变)但呼吸气体消耗量仍上升，则X的值发生变化，这是一个关于不密封性的提示。那么，使用者可举例而言在视觉上和/或在听觉上被警告且因此能够采取合适的对策，例如检查面罩配合(Maskensitz)或开始从危险区域撤离。 [0031] 由此，特别地，值X的与时间上较早的值相比的减小是呼吸循环中的泄漏的标志(Indiz)。 [0032] 在用于执行先前及在下面所描述的方法的装置的一种实施形式中，第一确定装置包括用于确定呼吸气体储备(尤其是氧气储备)的压力的压力传感器、尤其是高压传感器，且/或第二确定装置包括尤其在呼吸保护器的呼出支路中布置的用于呼出气体的流量传感器。优选地，该高压传感器在呼吸气体的流动路径中布置在呼吸气体储备容器(例如高压氧气瓶)之后。该传感器直接或间接地测量呼吸气体储备容器中的压力。在输出的信号的基础上，举例而言在考虑了呼吸气体储备容器的初始的或最大的填充压力和呼吸气体储备容器的体积的情形下，在确定的时间间隔中所消耗的呼吸气体体积被确定。流量传感器在使用者的呼出过程中测量体积流量，在其基础上可确定呼出体积。 [0033] 尤其地，呼吸保护器包括用于确定关于呼出体积的度量与关于负荷额定值的度量的偏差的评估装置(Auswertevorrichtung)和用于在发现该偏差时(尤其当以合适的阈值而超过或低于负荷额定值时)产生负荷信号的器件。 [0035] 这个实施例或每个实施例不被视为对本发明的限制。相反，在本公开的范围中可实现大量的修改和变化，尤其是这样的变型和组合，即，考虑到所述目的的实现，这些变型和组合可例如通过单独的、结合在通用的或专门的说明部分中而描述的以及在权利要求和/或附图中所包含的特征或者元件或方法步骤的组合或变种而被本领域技术人员所获悉，并且，这些变型和组合通过可组合的特征而产生新的对象或新的方法步骤或者方法步骤顺序。 附图说明[0036] 其中： [0037] 图1显示了根据本发明的一种实施形式的呼吸保护器的示意性图示，[0038] 图2显示了一种用于确定关联因子的方法的流程(Ablauf)的示意性图示，[0039] 图3显示了根据本发明的一种实施形式用于确定关联因子的偏差的方法的流程的示意性图示， [0040] 图4显示了图表，在该图表中依赖于时间而绘出关联因子-商；且[0041] 图5显示了根据图4的关联因子-商的表格式的汇编(Zusammenstellung)。 [0042] 附图标记列表 [0043] 10 呼吸保护器 [0044] 12 使用者 [0045] 14 高压传感器 [0046] 16 高压氧气瓶 [0047] 18 减压阀 [0048] 20 流量传感器 [0049] 22 呼出支路 [0050] 24 呼吸循环 [0051] 26 电连接线缆 [0052] 28 流量传感器-数据采集装置 [0054] 32 数据采集模块 [0057] 38 电压供给部 [0058] 40 信号导线 [0059] 42 微控制器 [0060] 44 关联因子 [0061] 46 第一方法步骤 [0062] 48 第二方法步骤 [0063] 50 比较器 [0064] 52 第三方法步骤 [0065] 54 第四方法步骤 [0066] 56 第二关联因子 [0067] 58 比较 [0068] 60 不密封性的检出 [0069] 62 第一信号的产生 [0070] 64 第二信号的产生 [0071] 66 图表 [0072] 68 关联因子-商 [0073] 70 限值 [0074] 72 不密封性 [0075] 74 总呼出体积 [0076] 76 总呼出体积特性曲线斜率 [0077] 78 氧气消耗量 [0078] 80 总呼吸气体消耗量特性曲线斜率 [0079] 82 不密封性 [0080] 84 呼吸频率 具体实施方式[0081] 图1显示了根据本发明的一种实施形式的呼吸保护器10的示意性图示，该呼吸保护器10与使用者12(此处由示意性示出的肺代表)相连接。高压传感器14布置在呼吸气体储备容器(此处为高压氧气瓶16)与减压阀(Reduzierventil)18之间。用于呼出气体的流量传感器20(借助于该流量传感器20可确定关于呼出体积的度量)布置在呼吸保护器10的呼吸循环24的呼出支路(Ausatemzweig)22中。流量传感器20借助于电连接线缆26可通信地(kommunikativ)与流量传感器-数据采集装置28相连接，该流量传感器-数据采集装置28又借助于信号传输导线30可通信地与数据采集模块32相连接。高压传感器 14同样可通信地与数据采集模块32相连接。此外，其可通信地与运算放大器34相连接，该运算放大器34又与数据采集模块32相连接。高压传感器14和运算放大器34相应地由电压供给部(Spannungsversorgung)36，38供电。在数据采集模块32中实现从输入的模拟信号至数字信号的信号转换。数字输出信号借助于信号导线40被输送给数据处理装置(此处为微控制器42)以用于处理。 [0082] 图2显示了用于确定在没有不密封性的(举例而言如在图1中所示的)呼吸保护器10的呼吸循环24中的关联因子44(第一关联因子)的方法的流程的示意性图示，在其中在第一方法步骤46中，从使用者12的利用呼吸保护器10的呼吸开始以来的总呼出体积被测定。在第二方法步骤48中，在时间上彼此相距n秒的两个测量点之间的总呼出体积的特性曲线的第一斜率被确定且作为输入信号而被输送给比较器50。比较器50可(如在图1中示出的那样)例如实施成微控制器42的功能或组成部分。在第三方法步骤52中，自使用者12的呼吸开始以来的、自呼吸气体储备的总氧气消耗量被测定，且在第四方法步骤 54中总氧气消耗量的特性曲线的在时间上彼此相距n秒的两个测量点之间的第二斜率被确定且同样地作为输入信号而被输送给比较器50。这些输入信号被比较且关联因子44被确定。第一和/或第二方法步骤46，48可在第三和/或第四方法步骤52，54之前或之后实施。 [0083] 图3显示了根据本发明的一种实施形式的用于确定关联因子的偏差的方法的流程的示意性图示，其中，这些关联因子如在图2中示出那样地被确定。总呼出体积特性曲线斜率和总氧气消耗量特性曲线斜率根据第二和第四方法步骤48，54(图2)来确定且作为输入信号而被输送给比较器50，比较器50产生关联因子(此处为第二关联因子56)作为输出信号。其被与针对较早的时间间隔而确定的第一关联因子44相比较，58。如果第二关联因子56小于第一关联因子44，则不密封性被检出60，并且，第一信号可被产生，62。如果第二关联因子56不小于第一关联因子44，则没有不密封性被检出。在该情况中，可例如产生表示“系统正常”的第二信号，64。 [0084] 图4显示了图表66，在其中关联因子-商68依赖于时间而被描绘，其借助于呼吸测试装置(人造肺)来确定。在低于限值70的情形中，(在图1中所示的)呼吸保护器10的不密封性72被检出。即，将关于呼吸气体消耗量的度量与关于呼出体积的度量相比较，且比较的结果在此为关联因子-商68。在比较的结果的偏差的情形下，此处也就是当关联因子-商68低于限值70时，不密封性72被确定。 [0085] 在图5中，如图4中的关联因子-商68的表格式的汇编被显示。关联因子-商68借助于基于总呼出体积74(以升为单位)而确定的总呼出体积特性曲线斜率76和基于呼吸气体消耗量(此处为氧气消耗量78，以升为单位)而确定的总呼吸气体消耗量特性曲线斜率80来确定。这以数学的方式通过总呼出体积特性曲线斜率76除以总呼吸气体消耗量特性曲线斜率80来实现。即，在该例子中，总呼吸气体消耗量特性曲线斜率80是关于呼吸气体消耗量的度量且总呼出体积特性曲线斜率76是关于呼出体积的度量。备选地，同样可使用其它合适的度量。 [0086] 在商68的偏差的情形中，此处局部化地(eingekreist)地示出，不密封性82(或泄漏)被检出。呼吸频率84是恒定的。 [0087] 因此本发明可简短地如下地描绘： [0088] 说明了一种在带有超压运行的呼吸保护器10中用于密封性检测的方法，其中，关于呼吸气体消耗量的度量被与关于呼出体积的度量相比较，并且，在该比较58的结果与额定值有偏差时，不密封性被检出；一种用于实施该方法的装置以及一种带有这样的装置的带有超压运行的呼吸保护器10。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈