B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ϋberwachungsvor- richtung für mobile Atemgeräte. Derartige mobile Atemgeräte werden z.B. von Tauchern, von Feuerwehrleuten bei der Brandbekämpfung oder allgemein dann eingesetzt, wenn die Luft mit Schadstoffen belastet ist, die eine freies Atmen unmöglich machen. Mobile Atemgeräte bestehen üblicherweise aus einem oder zwei Metallflaschen, die z.B. auf dem Rücken des Benutzers mitgeführt werden und in denen ein hochkomprimiertes Sauerstoff-Gasgemisch mit einem Druck von z.B. bis 350 bar enthalten ist. Dieses Sauerstoff-Gas- Gemisch wird im folgenden vereinfacht als Atemluft oder einfach Luft bezeichnet. Die Atemluft wird den Flaschen über ein Absperrventil entnommen und vom Benutzer mittels eines sogenannten Lungenautomaten eingeatmet.

Die Problematik der Benutzung derartiger Atemgeräte wird zunächst am Beispiel des Gerätetauchens beschrieben:

Beim Gerätetauchen werden heute, im professionellen Einsatz, Tiefen von über hundert Metern erreicht, und auch beim Sporttauchen werden von geübten Taucher beträchtliche Tiefen erzielt.

Mit zunehmender Wassertiefe erhöht sich der auf den Taucher wirkende hydrostatische Druck, was dazu führt, daß das Körpergewebe eine höhere Menge an inerten Gasen, d.h. ins¬ besondere an Stickstoff aufnimmt. Beim Auftauchen und der damit einhergehenden Druckverminderung kehrt sich dieser Vorgang um. Erfolgt die Druckverminderung schneller, als das freiwerdende Gas abgeführt und abgeatmet werden kann, entsteht die Dekompressionskrankheit, die in leichteren Fällen zur vorübergehenden Gesundheitsbeeinträchtigung, in schwereren Fällen aber zu bleibenden Gesundheitsschäden und sogar zum Tode führen kann. Um ein zu schnelles Freisetzen der inerten Gase zu verhindern, müssen Taucher deshalb beim Wiederauftauchen nach längerem Aufenthalt in größerer Tiefe in bestimmten Tiefen längere Auftauchpausen einlegen, die als sogenannte Dekompressionsstops bezeichnet werden. Die Zeitdauer der notwendigen Dekompressionsstops ist schwierig zu berechnen, da der menschliche Körper eine Vielzahl von unterschiedlichen Gewebearten aufweist, die sich sowohl in bezug auf das Sättigungs- und Entsät- tigungsverhalten in Abhängigkeit von Tauchtiefe und Tauchzeit als auch in der medizinischen Gefährdung unterscheiden. Taucher benutzen deshalb gewöhnlicherweise Tauchtabellen, in denen die Deko pressionszeiten in Abhängigkeit von der erreichten Tauchtiefe und der Tauchzeit angegeben sind, oder sie benutzen Tauchcomputer, in denen das sättigungs- und Entsättigungsverhalten einer ausgewählten Zahl von Gewebearten mathematisch simuliert und die damit ermittelten Dekompressionszeiten dem Taucher über entsprechende Display-Einrichtungen angezeigt werden.

Einen Überblick über die Problematik der Dekompression gibt z.B. das Werk von A.A. Bühlmann: Decompression-Decompres- sion Sickness, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo 1984, ISBN 3-540-13308-9 und zwar insbesondere die Seiten 1 - 62 vom medizinischen Aspekt, und die Seiten 63 - 67 über die

Dekompressionsberechnung. Die Seiten 68 - 82 enthalten Dekompressionstafeln für Taucher.

Bevor der Taucher also eine solchen Tauchgang unternimmt, muß er sicherstellen, daß der von ihm mitgeführte Luftvorrat für die geplante Aufenthaltsdauer und für die Aufstiegszeit ausreichend ist.

Die Bestimmung des erforderlichen Luftvorrates stößt aber auf erhebliche Schwierigkeiten: Die vom Taucher pro Minute aufgenommene Luftmenge ist nicht konstant, sondern ändert sich z.B. mit der körperlichen Belastung. Bei Angst- und Panikzuständen kann sich der Luftverbrauch durch die sogenannte Hyperventilation sprunghaft erhöhen. Weiterhin ist die entnommene Luftmenge selbstverständlich vom jeweiligen Umgebungsdruck abhängig und hängt somit davon ab, welche Tiefen der Taucher aufsucht.

Der Taucher bedarf deshalb einer Überwachungseinrichtung, um den tatsächlichen Luftverbrauch und die noch mögliche Aufenthaltsdauer unter Wasser abschätzen zu können.

Derzeit verwenden Taucher zur Überwachung des Luftvorrates Druckmeßgeräte, die über einen Schlauch mit dem Atemgerät verbunden sind und den aktuellen Druck des Luftvorrates im Behälter anzeigen. Da der Druck mit zunehmender Entnahme der Luft aus der Flasche absinkt, kann damit, entsprechende Erfahrung vorausgesetzt, einigermaßen die noch verbleibende Atemzeit abgeschätzt werden.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, siehe z.B. US- Patente 4,794,803 oder 4,586,136, eine Überwachungseinrich¬ tung in der Weise zu gestalten, daß aus dem gemessenen Flaschendruck unmittelbar die für den Taucher noch zur Verfügung stehende Restzeit ermittelt und angezeigt werden kann. Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß

sie über einen Schlauch mit dem Atemgerät verbunden und darum in ihrer Bedienung sehr unhandlich sind und außerdem den Bewegungsspielraum des Tauchers beeinträchtigen können.

Um diesem Problem zu begegnen, ist in dem australischen Patentdokument AU-B-78218/87 vorgeschlagen worden, statt des Schlauches eine Ultraschallübertragung zwischen dem Drucksensor an der Flasche und einer Anzeigeeinrichtung vorzusehen. Die Empfangs- und Anzeigevorrichtung ist in diesem Fall an der Gesichtsmaske des Tauchers angeordnet.

Die Verwendung derartiger Überwachungsvorrichtungen, insbesondere, wenn sie mit einer drahtlosen Signalübertra¬ gung arbeiten, ist aber nur zu vertreten, wenn bestimmte Sicherheitsanforderungen erfüllt sind.

So muß sichergestellt werden, daß die Signalübertragung vom Sender zum Empfänger unter allen Umständen korrekt erfolgt, d.h. , daß Bewegungen des Tauchers und des Wassers, externe Störungen usw. keinen Einfluß auf die Übertragung des Meßsignals haben.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß das Denkvermögen ab einer Tiefe von etwa 30 m durch den hohen N2-Partialdruck, der eine Art narkotischer Wirkung ausübt (Tiefenrausch) , beeinträchtigt ist. Wenn die Überwachungseinrichtung z.B. fälschlicherweise einen zu geringen Luftvorrat anzeigt, kann dies auch bei erfahrenen Tauchern zu unüberlegten, panikartigen Reaktionen führen. Es sollte deshalb sichergestellt sein, daß die Überwachungseinrichtung möglichst nie, auch nicht kurzzeitig, ein falsches Signal anzeigt.

Die vorstehend für das Gerätetauchen beschriebenen Probleme treffen, in entsprechend abgewandelter Weise, auch für den Einsatz von Atemgeräten der Brand- und Katastrophen-

bekämpfung und bei sonstigen Anwendungen zu. Auch hier benötigt der Benutzer eine exakte Angabe der noch zur Verfügung stehenden Atemzeit, um z.B. seinen Rückweg entsprechend rechtzeitig antreten zu können. Weiterhin befindet sich auch hier der Benutzer in der Regel in einem besonderen Streßzustand, und es muß darauf geachtet werden, daß Fehlmessungen und Fehlangaben soweit wie möglich vermieden werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung für mobile Atemgeräte zu schaffen, durch die der Benutzer zumindest über seinen Luftvorrat informiert wird und die zuverlässig und insbesondere frei von äußeren Störeinflüssen arbeitet und deren Anzeige auf einfache Weise ablesbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Zu bevorzugende Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung besteht aus einer Sendeeinrichtung und aus einer von dieser getrennten Empfangseinrichtung. Diese Gestaltung hat den Vorteil, daß die Empfangseinrichtung, die in der Regel unmittelbar mit der Anzeigeeinrichtung kombiniert ist, im Blickfeld des Benutzers angeordnet werden kann, ohne daß dessen Bewegungsspielraum, z.B. durch eine Schlaucheinrichtung, unnötig eingeschränkt wird und ohne daß zum Ablesen der Anzeigeeinrichtung eine gesonderte Handhabung erforderlich ist.

Die Empfangseinrichtung kann somit in beliebiger Weise vom Benutzer getragen werden. Zu bevorzugen ist, daß die Empfangseinrichtung unmittelbar am Handgelenk des

Benutzers angeordnet ist. Gegenüber einer Anordung an einer Gesichtsmaske hat dies den Vorteil, daß der Benutzer keine Akkommodierungsschwierigkeiten beim Ablesen der Anzeige hat. Darüber hinaus hat er auch nicht ständig die Anzeigeinstrumente im Blickfeld, was ihn irritieren oder ablenken könnte. Die Anordnung am Handgelenk ermöglicht dem Benutzer, die entsprechenden angezeigten Daten auch dann einfach abzulesen, wenn er z.B. irgendwelche Verrichtungen mit den Händen ausführt.

Die drahtlose Signalübertragung birgt aber andererseits er¬ hebliche Risiken für die Sicherheit der Datenübertragung. Die Empfangseinrichtung könnte bei dieser Konzeption Störsignale, wie sie z.B. durch Bewegungen des Tauchers, aber auch durch externe Quellen verursacht werden, als Drucksignal interpretieren und damit dem Benutzer falsche, oder sich häufiger ändernde Werte anzeigen. Dem Benutzer ist es dann nicht mehr möglich, die Daten zuverlässig abzulesen.

Eine nicht zu unterschätzende Gefahr geht bei der drahtlosen Übertragung auch davon aus, daß entsprechende Einsätze oder Tauchgänge in der Regel nicht alleine unternommen werden, sondern daß mehrere Personen den Einsatz oder den Tauchgang gemeinsam durchführen. Da innerhalb einer Rettungsorganisation oder einer Tauchbasis häufig für alle Mitglieder einer solchen Gruppe identische Geräte verwendet werden, ist die Gefahr sehr hoch, daß eine Empfangseinrichtung die Signale der Sendeeinrichtung eines Nachbarn aufnimmt und dem Benutzer somit falsche Werte anzeigt.

Es ist möglich, das Problem der Benutzung mehrerer Überwachungsgeräte innerhalb einer Gruppe dadurch zu lösen, daß jedem Gerät eine individuelle Sendefrequenz zugewiesen wird, die nur von einem entsprechend eingestellten

Empfangsgerät empfangen werden kann. Diese Gestaltung hat aber einige Nachteile. Wollte man eine größere Stückzahl derartiger Überwachungsgeräte mit unterschiedlichen Frequenzen zur Verfügung stellen, müßte das für das einzelne Gerät verbleibende Frequenzband sehr eng bemessen sein. Dies erfordert aber e pfängerseitig einen verhältnis¬ mäßig hohen technischen Aufwand, um aus mehreren empfangenen Frequenzen zuverlässig die für das jeweilige Empfangsgerät bestimmte Frequenz herauszufiltern. Dadurch wird das Empfangsgerät aufwendig, und die Wahrscheinlich¬ keit möglicher Fehler steigt.

Auch die Tatsache, daß die Intensität der empfangenen Signale mit der Entfernung abnimmt, ist nicht ausreichend, um in diesem Fall eine eindeutige Zuordnung der Geräte sicherzustellen.

Zum einen würde eine einigermaßen gleichbleibende Empfangsintensität nur erreicht werden können, wenn Sender und Empfänger in verhältnismäßig kurzer Entfernung zueinander angeordnet sind und stets die gleiche räumliche Zuordnung zueinander aufweisen. Dies ist aber schon dann nicht der Fall, wenn der Sender am Druckbehälter und der Empfänger im Bereich des Kopfes oder z.B. einer Gesichts¬ maske des Benutzers installiert ist. In diesem Fall reicht bereits eine Kopfdrehung aus, um die räumliche Zuordnung und damit die Empfangsintensität zu verändern. Ist der Sender am Druckbehälter und der Empfänger am Handgelenk des Benutzers installiert, ist, in Abhängigkeit von der Bewegung des Benutzers, mit starken Schwankungen der Empfangsintensität zu rechnen. Überdies können weitere Störungen, z.B. Luftblasen beim Tauchen, die Empfangsinten- sität zusätzlich beeinflussen.

Des weiteren kann der Abstand von unterschiedlichen Benut¬ zern, z.B. bei der gemeinsamen Bergung von Gegenständen

oder Personen, sehr gering sein, so daß der entfernungs¬ bedingte Intensitätsunterschied keine Rolle mehr spielt. Dies trifft z.B. dann zu, wenn ein Taucher versucht, einem in Schwierigkeiten befindlichen Kollegen zu helfen.

Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung löst diese Probleme sehr zuverlässig. Durch die Verwendung eines Identifikationssignales ist sichergestellt, daß jedes Empfangsgerät immer nur die Signale erhält und weiter¬ verarbeitet, die vom zugeordneten Sendegerät ausgestrahlt werden. Damit wird nicht nur verhindert, daß Signale anderer Geräte empfangen werden können; aufgrund des starr vorgegebenen Identifikationsmusters wird auch verhindert, daß Signale weiterverarbeitet werden, die von äußeren Störungen, z.B. von beliebigen anderen Sendern, stammen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Signal nur weiter¬ verarbeitet wird, wenn es exakt dem jeweiligen Iden¬ tifikationsmuster entspricht. Daß Störsignale von anderen, beliebigen Sendern entsprechende Identifikationsmuster enthalten, ist sehr unwahrscheinlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform geschieht die Übertragung der Daten und des Identifikationssignales digital. Dadurch wird eine größere Zuverlässigkeit der Datenübertragung erreicht, und es ist außerdem möglich, eine hohe Zahl von Identifikationsmustern zu wählen, indem dieses Signal aus einer entsprechend hohen Anzahl einzelner Bits zusammengesetzt wird.

Es ist möglich, daß jedem Sendeteil bereits bei der Produktion ein bestimmtes Empfangsteil bzw. umgekehrt zugeordnet wird. Dies hat jedoch den Nachteil, daß, z.B. bei einem Ausfall des Empfangsteils, das dazugehörige Sendeteil ebenfalls unbrauchbar wird und umgekehrt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, die Zuordnung zwischen Sendeteil und Empfangsteil veränderbar zu gestalten.

In diesem Fall wird vorzugsweise vorgesehen, daß das Sendeteil und das jeweils damit zu verwendende Empfangsteil in einen Identifikationssigal-Änderungsmodus gebracht werden können, der es dem Empfangsteil ermöglicht, das Identifikationssignal des ihm zugeordneten Sendeteils aufzunehmen und abzuspeichern. Dieser Zuordnungs- oder Paarungsmodus hat, gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, mehrere Sicherheitsstufen, so daß eine unbeabsichtigte und fehlerhafte Zuordnung von Sendeteil und Empfangsteil vermieden wird.

Gemäß einer zu bevorzugenden Weiterbildung sind Sende- und Empfangsteil so gestaltet, daß der Identifikationssigal- Änderungsmodus immer von einem Gerät, und vorzugsweise vom Sendeteil, ausgelöst wird, wobei dieses Gerät dann vorzugsweise auch ein festes, unveränderbares Iden¬ tifikationssignal besitzt.

Die Möglichkeit der freien Zuordnung von Sendeteil und Empfangsteil hat im praktischen Gebrauch erhebliche Vorteile. Organisationen, wie z.B. eine Tauchbasis, eine Feuerwehreinheit und dergleichen, verfügen meist über eine Vielzahl von mobilen Atemgeräten, die bei Anwendung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung jeweils mit einem Sendeteil und einem Empfangsteil versehen sind. Fällt in einer solchen Gruppe z.B. ein Sendeteil und ein Empfangs¬ teil eines nicht zugeordneten Paares aus, würden bei einer nicht veränderbaren Zuordnung insgesamt zwei Über¬ wachungsvorrichtungen unbrauchbar werden. Bei Verwendung einer veränderbaren Zuordnung könnten die verbleibenden Geräte weiterhin verwendet werden.

Es ist schließlich auch nicht erforderlich, Empfangsteil und Sendeteil jeweils so aufzubewahren, daß eine Verwechselung der Geräte unmöglich ist. Wird festgestellt, daß die Geräte nicht zusammenpassen, kann jederzeit eine neue Zuordnung vorgenommen werden.

Weiterhin muß, insbesondere wenn die Überwachungsvorrich¬ tung beim Tauchen verwendet werden soll, die sowohl beim Sendeteil als auch beim Empfangsteil notwendige Batterie druckdicht in dem jeweiligen Gehäuse angeordnet werden und kann somit nicht selbst vom Benutzer gewechselt werden. Da damit zu rechnen ist, daß die Batterien von Sendeteil und Empfangsteil, abhängig vom jeweiligen Gebrauchsprofil, unterschiedlich schnell verbraucht werden, würden für die Zeit des Batteriewechsels eines Gerätes, der für gewöhnlich nur vom Hersteller vorgenommen werden kann, beide Geräte einer solchen Kombination ausfallen. Auch dieser Nachteil wird durch die veränderbare Zuordnung vermieden.

Die variable Zuordnung hat weiter den Vorteil, daß einem Sendegerät auch zwei Empfangsgeräte zugeordnet werden können. Es ist dann z.B. möglich, daß ein Tauchlehrer zwei Empfangsgeräte verwendet, mit denen er seinen Luftvorrat und den Luftvorrat eines mit ihm tauchenden Schülers beobachten kann. Falls die Geräte zusätzlich mit einer Luftverbrauchsmessung versehen sind, kann der Tauchlehrer darüber hinaus aus dieser Anzeige den Streßzustand seines Schülers beurteilen.

Schließlich ist es auch denkbar, daß insbesondere für die Empfangseinrichtung, die mit anderen Funktionen kombiniert werden kann, unterschiedliche Gerätemodelle angeboten werden, die der Benutzer verwenden können soll, ohne sich jeweils ein neues Sendeteil beschaffen zu müssen.

Ferner wird die Fabrikation der Überwachungsvorrichtung durch die veränderbare Zuordnung wesentlich vereinfacht.

Der Identifikationssigal-Änderungs odus wird vorzugsweise ausgelöst, indem die Sendeeinrichtung durch eine manuelle Tätigkeit dazu veranlaßt wird, ein bestimmtes Signal, das Identifikations-Steuersignal, auszusenden, das dem Empfangsgerät anzeigt, daß ein Zuordnungsvorgang stattfinden soll. Um die Zuordnung von mehreren Empfangs¬ geräten zu einem Sendegerät zu verhindern, können seitens des Empfangsgerätes entsprechende Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen werden.

Die eigentliche Zuordnung geschieht, indem mit dem Identifikations-Steuersignal auch das Identifikationssignal des Sendeteils ausgestrahlt wird. Das in den Iden¬ tifikationssignal-Änderungsmodus gebrachte Empfangsgerät empfängt dieses Identifikationssignal und speichert es in einem entsprechenden Speicher so lange ab, bis es im Rahmen einer neuen Zuordnung ein anderes Identifikationssignal erhäl .

Es ist unwahrscheinlich, daß ein dritter, beliebiger Sender ein Muster abstrahlt, das dem Identifikationssignal entspricht. Der verbleibende kleine Unsicherheitsfaktor kann durch eine weitere Sicherheitsmaßnahme stark reduziert werden, die auch dazu dient, die Auswirkung von Signal¬ störungen, wie sie z.B. durch Bewegungen des Tauchers hervorgerufen werden, zu eliminieren.

Eines der bevorzugten Ziele der Überwachungsvorrichtung ist die Berechnung der dem Benutzer des Atemgerätes noch zur Verfügung stehenden Atemzeit. Diese Atemzeit wird vorzugs¬ weise durch eine Recheneinrichtung berechnet, die entweder im Sendegerät oder im Empfangsgerät installiert ist. Dadurch kann dem Benutzer des Atemgerätes angezeigt

werden, wie lange die Atemluft bei den aktuellen Bedingungen noch ausreichen wird.

Gemäß einer zu bevorzugenden Weiterbildung der Erfindung ist diese Recheneinrichtung im Empfangsteil installiert und führt die Luftverbrauchsrechnung im Sinne einer Prognose fort, wenn kein Signal vom Sendeteil erhalten wird. Dadurch kann ein nach einer Unterbrechung erhaltenes Signal auf seine Plausibilität überprüft werden.

Wenn also die Empfangseinrichtung infolge einer Störung kein Signal erhält, rechnet sie den Luftverbrauch so lange aufgrund der vorausgegangenen Messungen weiter hoch, bis das nächste Signal zuverlässig empfangen wird. Dann wird überprüft, ob dieses empfangene Signal in einem gewissen Toleranzbereich des hochgerechneten Luftverbrauches liegt. Ist dies der Fall, wird das Signal als neuer Wert angezeigt. Ist dies nicht der Fall, erfolgt keine Anzeige. Vorzugsweise wird auch, solange die Empfangssituation unklar ist, kein Anzeigewert ausgegeben.

Diese Gestaltung hat den Vorteil, daß zuverlässig verhindert werden kann, daß die Empfangseinrichtung aufgrund eines fehlerhaft empfangenen Signals einen falschen Wert anzeigt, der den Benutzer irritieren könnte.

Die Übertragung der Signale von Sendeteil zu Empfangsteil kann mit allen für die Signalübertragung geeigneten Verfahren erfolgen. Falls die Überwachungsvorrichtung unter Wasser eingesetzt wird, kann die Datenübertragung mit Ultraschall erfolgen. Besonders bevorzugt ist bei einem Einsatz unter Wasser jedoch die Verwendung von Funk¬ signalen, und hier insbesondere die Verwendung von Signalen im Langwellenbereich, d.h. die Verwendung von Funksignalen mit einer Frequenz von 5 Hertz bis 100 Kilohertz.

Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, daß zur elektromagnetischen Übertragung des Signals im Wasser ein Frequenzbereich zwischen 5 Hertz und 50 Kilohertz besonders geeignet ist, um die gewünschten Signale zu übertragen.

Sowohl das Sende- als auch das Empfangsteil kann mit weiteren Funktionen versehen werden.

Wird die Überwachungsvorrichtung beim Tauchen eingesetzt, kann sie, gemäß einer zu bevorzugenden Weiterbildung der Erfindung, mit einem Dekompressionsrechner kombiniert werden. Dieser Computer wird vorzugsweise im Empfangsteil untergebracht und ist mit einem Drucksensor verbunden, der den hydrostatischen Druck des Wassers und damit die Tauchtiefe mißt. Ferner ist ein weiterer Zeitgeber vorgesehen, durch welchen die Tauchzeit gemessen werden kann. Durch eine Rechnerschaltung wird aus den gemessenen Werten von Tauchtiefe und Tauchzeit das Sättigungs- bzw. Entsättigungsverhalten für eine endliche Anzahl von Gewebearten bestimmt, wie dies z.B. im zitierten Werk von Bühlmann dargestellt ist. Aus diesen Werten kann ermittelt und dem Taucher angezeigt werden, wie lange der Aufstieg zur Wasseroberfläche insgesamt dauert, und in welchen Tiefen dabei Dekompressionshalte mit welcher Länge einzulegen sind. Durch eine Kombination der Berechnung der Dekompressionszeiten mit der Luftverbrauchsrechnung kann dann berechnet und dem Taucher angezeigt werden, wie lange er sich noch auf der entsprechenden Tauchtiefenstufe aufhalten kann, bevor er mit dem Aufstieg beginnen muß, um genügend Luftvorrat für einen medizinisch gefahrlosen Aufstieg zur Verfügung zu haben.

Aus der tauchmedizinischen Forschung ist bekannt, daß die Sättigung und die Entsättigung der Gewebe nicht nur von Tauchtiefe und Tauchzeit abhängt, sondern auch davon abhängig ist, ob der Taucher eine physiologische

Arbeitsleistung erbringt oder nicht. Verrichtet der Taucher während des Tauchganges Arbeit, so können sich die erforderlichen Dekompressionszeiten um bis zu 50 Prozent erhöhen. Eine entsprechende Erhöhung der Dekompressions¬ zeiten kann sich auch ergeben, wenn der Taucher, z.B. beim Sporttauchen, zwar keine eigentliche Arbeit verrichtet, aber z.B. seinen Standort gegen eine stärkere Strömung halten muß, so daß ebenfalls eine höhere physiologische Arbeitsleistung erforderlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird die physiologische Arbeitsleistung mit Hilfe der erfindungsgemäßen überwachungsVorrichtung in die Dekompressionsrechnung einbezogen. Als Maßstab für die Arbeitsleistung wird die Luftverbrauchsmessung heran¬ gezogen. Dabei kann die Luftverbrauchsmessung sowohl relativ als auch absolut erfolgen.

Bei einer absoluten Luftverbrauchsmessung wird aus der Druckabnahme bei bekanntem Flaschenvolumen ermittelt, welche Luftmenge der Taucher pro Zeiteinheit aufnimmt. Von diesem Wert wird auf eine durchschnittliche oder eine erhöhte physiologische Arbeitsleistung geschlossen, die dann bei der Dekompressionsrechnung berücksichtigt wird.

Bei der relativen Luftverbrauchsmessung wird lediglich festgestellt, wie hoch der mittlere Luftverbrauch des Tauchers ist, was über einen bestimmten Zeitraum ge ittelt wird. Erhöht sich der Luftverbrauch gegenüber diesem Wert, wird von einer erhöhten physiologischen Arbeitsleistung ausgegangen.

Sowohl die absolute als auch die relative Luftverbrauchs¬ messung kann während des Auftauchens fortgeführt werden, um die Dekompressionsrechnung weiter zu beeinflussen. Dadurch ist es möglich, eine physiologische Arbeitsleistung

während der Dekompressionsphase zu erfassen, die in der Regel die Dekompressionszeit verkürzt. Zusätzlich zur Luftverbrauchsmessung kann auch mittels eines entsprechen¬ den Sensors die Pulsfrequenz des Tauchers erfaßt und an den Dekompressionsmesser übertragen werden. Die Pulsfrequenz liefert ebenfalls ein Maß für die physiologische Arbeitsleistung. Wird die Pulsfrequenz z.B. über Elektroden abgenommen, die im Brustbereich des Tauchers angeordnet sind, können die Werte z.B. mittels einer KabelVerbindung an das Sendegerät an der Tauchflasche weitergeleitet und von dort mit der Überwachungseinrichtung drahtlos zum am Handgelenk getragenen Empfangsgerät übermittelt werden.

Bei einer Verwendung des Überwachungsgerätes bei der Brand- und Katastrophenbekämpfung können ebenfalls mehrere zusätzliche Funktionen im Empfangsteil integriert werden. So kann neben der Anzeige des aktuellen Drucks im Druckbehälter des Atemgerätes die noch verbleibende Atemzeit und/oder die Atemfrequenz berechnet und angezeigt werden. Ferner ist es möglich, in dem Empfangsgerät Meßsensoren vorzusehen, die dem Benutzer Informationen über den Zustand der ihn umgebenden Luft geben. So kann z.B. bei der Brandbekämpfung der Kohlenmonoxidanteil der Luft gemessen und angezeigt werden, so daß der Benutzer des Atemgerätes z.B. über die Gefährdung von zu rettenden Personen informiert ist. Selbstverständlich können außer Gasdetektoren aber auch Sensoren für alle anderen Arten von meßbaren Schadeinflüssen eingesetzt werden (z.B. Geigerzähler und dergleichen) .

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in bezug auf die Figuren beschrieben. Darin zeigen:

Fig.l: Eine schematisierte Funktions-Darstellung eines mobilen Atemgerätes mit einem Ausführungsbei-

spiel der erfindungsgemäßen Überwachungsein¬ richtung;

Fig.2: eine schematisierte Darstellung des Sendeteils des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig.3: eine schematische Darstellung der Funktionsmodi des Sendeteils des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig.4: eine schematische Darstellung der Codierung des Sendesignals des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig.5: eine schematisierte Darstellung des Aufbaus des Sendesignals im Normalbetrieb des Ausfüh¬ rungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig.6: eine schematisierte Darstellung des Aufbaus des Sendesignals im Identifikationsänderungs-Modus des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig.7: eine schematisierte Darstellung des Empfangs¬ teils des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig.8: eine schematisierte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei der die Empfangseinrichtung mit einem Dekompres- sionsrechner kombiniert ist.

Das in bezug auf die Fig. 1 bis 7 erläuterte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dafür vorgesehen, in Verbindung mit dem Atemgerät eines Tauchers verwendet zu werden. Es kann jedoch gegenbenfalls mit entsprechenden Modifikationen ebenfalls für Atemgeräte, wie sie z.B. beim

Brand- und Katastrophenschutz benutzt werden, Verwendung finden.

Die Fig. l zeigt eine stark schematisierte Darstellung der Überwachungsvorrichtung, die insgesamt mit 1 bezeichnet ist und die ein Sendeteil 2, das die Sendeeinrichtung beinhaltet, und ein Empfangsteil 3, das die Empfangsein¬ richtung beinhaltet, aufweist.

Das Sendeteil 2 ist, beim vorliegenden Beispiel, (in den Fig. nicht dargestellt) fest an einer Tauchflasche 5 angebracht. Die Tauchflasche ist eine konventionelle Stahlflasche mit einem Volumen von z.B. 7 bis 18 Litern und einem maximalen Speicherdruck von z.B. 350 bar, welche mit einem handbetätigten Absperrventil 6 verschließbar ist. Während der Benutzung ist das Absperrventil 6 geöffnet, und der Druck der dem Benutzer zugeführten Luft wird über ein schematisch angedeutetes Druckregelventil 9 geregelt. Dieses Ventil 9, das üblicherweise als Lungenautomat bezeichnet wird, kann eine der unterschiedlichen Bauarten aufweisen, die im Stand der Technik bekannt sind. Der Benutzer entnimmt dem Atemgerät die Luft dann z.B. über eine (nicht gezeigte) Schlauchverbindung mittels eines Mundstückes.

Zwischen dem Absperrventil und dem Lungenautomaten ist ein Drucksensor 7 angeordnet, der den in der Flasche herrschenden Druck erfaßt. Die Anordnung des Drucksensors nach dem Absperrventil 6 hat den Vorteil, daß der Drucksensor während der Lagerung der Flasche nicht mit dem Gerätedruck beaufschlagt ist; weiterhin hat dies, wie noch erläutert wird, Vorteile bezüglich der Sicherheitsgestal¬ tung der Überwachungsvorrichtung.

Das Empfangsteil 3 wird bei der Benutzung in räumlichem Abstand zum Sendeteil 2 verwendet und ist mit einer

Anzeigeeinrichtung 4 gekoppelt, die üblicherweise unmittelbar in das Gehäuse des Empfangsteils integriert ist.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Sendeteil 2 weist ein aus nichtmagnetischem Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehendes Gehäuse 10 auf, in dem die elektrischen und elektronischen Bauelemente des Sendeteils aufgenommen sind. Das Innere des Gehäuses 10 des Sendeteils 2 ist vollständig mit elektrisch nicht leitendem öl, Silikon oder dergleichen gefüllt. Der Bereich des Gehäuses 10a, in dem der Drucksensor 7 angeordnet ist, ist so gestaltet, daß er bei Gebrauch dem Druck in der Flasche 5 ausgesetzt ist. Dies ist durch die Anschlußstutzen 11,12 schematisch dargestellt. Der übrige Teil 10b des Gehäuses ist ebenfalls abgedichtet, um ein Eindringen von Wasser zu vermeiden.

Im Gehäuse 10 ist ferner eine Batterie 13 untergebracht, die das Sendeteil mit elektrischer Energie versorgt, und die somit ebenfalls dem Druck im Gehäuse ausgesetzt ist.

Der Aufbau der elektrischen Komponenten des Sendeteils wird nun in bezug auf die Fig. 2 beschrieben.

Der Drucksensor 7 ist über elektrische Leitungen, die hier und im folgenden immer nur schematisch dargestellt sind, mit einer Signalaufbereitungsschaltung 20 verbunden. Als Drucksensor können alle im Handel befindliche Sensortypen verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie mit einer Batteriespannung von unter 5 V betrieben werden können und möglichst wenig Energie verbrauchen. Besonders zu bevorzugen sind deshalb Drucksensoren, die nach dem piezo¬ elektrischen Prinzip arbeiten.

Das analoge Signal des Druσksensors wird in der Signalauf¬ bereitungsschaltung 20 mittels eines A/D - Wandlers in ein digitales Signal umgewandelt. Die Signalaufbereitungsschal¬ tung 20 ist weiterhin mit einem quarzgesteuerten Zeitgeber 21 verbunden, dessen Zweck noch nachfolgend erläutert wird. Das digital aufbereitete Signal wird einer handelsüblichen Mikroprozessor-Recheneinheit 22 zugeführt. Die Mikroprozes¬ sor-Recheneinheit 22 ist mit einem Speicher 23 verbunden und empfängt ebenfalls die Signale des Zeitgebers 21. Der Speicher 23 (und der entsprechende Speicher im Empfangs¬ teil) kann vollständig aus RAM-Speicherelementen aufgebaut sein. Es ist aber auch möglich, einen gemischten Speicher, bestehend aus ROM- (Festwertspeicher) und RAM -Speicherele¬ menten zu verwenden. Da die Batteriespannung dauerhaft zur Verfügung steht, können die Speicherinhalte auch bei Verwendung von flüchtigen Speicherelementen langfristig gesichert werden.

Durch den Mikroprozessor 22 werden das Drucksignal sowie die anderen zu übertragenden Signale nach einem im Speicher 23 gespeicherten Programm in ein Sendesignal umgewandelt und einer Sendeausgangsstufe 25 zugeführt. Von der Sendeausgangsstufe 25 wird das Signal auf die Antenne 26 übertragen.

Die Antenne 26 besteht aus einem Ferritkern, der mit Kupferdraht umwickelt ist. Als besonders günstig hat sich eine Induktivität der Sendespule im Bereich zwischen 10 und 50 mHenry erwiesen.

Verschiedene Betriebsarten der Sendeeinrichtung werden nun in bezug auf Fig. 3 beschrieben, in der die verschiedenen Funktionsmodi des Sendeteiles über der Zeitachse 40 auf¬ getragen sind.

Im Zeitabschnitt 41 im linken Teil der Figur befindet sich die Sendeeinrichtung im Stand-By-Modus. In diesem Modus wird die Signalaufbereitungsschaltung veranlaßt, in bestimmten Zeitabständen eine Druckmessung auszuführen, was durch Säulen 42 charakterisiert ist. Als zu bevorzugender Zeitabstand hat sich hier eine Zeitdauer von ca. 5 sec ergeben. Der Mikroprozessor 22 wird zwischen zwei Messungen immer in einen Stand-By-Modus geschaltet, in dem er nur sehr wenig Energie verbraucht. Dadurch ist es möglich, das Sendeteil bei einem typischen Benutzungsprofil ungefähr 5 Jahre lang mit einer Lithiumbatterie zu betreiben.

Das Startsignal für die Druckmessung geht von dem Zeitgeber 21 der Sendeeinrichtung aus. Der Mikroprozessor 22 wird daraufhin aktiviert und der Druck mittels des Drucksensors 7 gemessen.

Sobald ein bestimmtes Einschaltkriterium erfüllt ist, wird die Sendeeinrichtung vom Stand-By-Modus in den Sendemodus umgeschaltet. Als Einschaltkriterium können verschiedene Kriterien verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das Ergebnis zweier aufeinanderfolgender Druckmessungen zu vergleichen und bei einem Druckanstieg das Umschalten in den Sendemodus zu veranlassen. Vorzugsweise ist das Einschaltkriterium so bemessen, daß der Sendemodus eingeschaltet wird, wenn innerhalb von 5 sec ein Anstieg des Druckes von unter 5 bar auf z.B. 30 bar oder darüber festgestellt wird. Dieser Anstieg wird in jedem Falle erzielt, wenn der Benutzer des Atemgerätes das Absperrventil 6 der Flasche 5 öffnet und damit den Drucksensor 7 mit dem Flaschendruck beaufschlagt. Zufällige Druckschwankungen, wie sie z.B. durch Temperatur¬ änderungen, Höhenänderungen etc. entstehen, reichen nicht aus, um dieses Einschaltkriterium zu erfüllen.

Nach dem Einschalten findet im Zeitabschnitt 43 zunächst ein sogenannter Identifikationsänderungs-Modus oder Paarungsmodus statt, der später noch erläutert wird.

Dem Identifikationsänderungs-Modus folgt der eigentliche Normal-Modus im Zeitabschnitt 45, der die eigentliche Benutzungsphase des Gerätes darstellt. Wie in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist, wechseln sich in diesem Modus ein Meßintervall 46 und ein Sendeintervall 47 ab. Es hat sich als günstig erwiesen, auch während des Normal-Modus mit einem zeitlichen Abstand der Druckmessungen von 5 sec zu arbeiten. Nach der Aufnahme jedes Meßwertes wird dann durch den Mikroprozessor das Sendesignal generiert und über die Sendeausgangsstufe 25 der Antenne 26 zugeleitet.

Der Zeitabstand zwischen der Druckmessung und dem Aussenden des Signals ist nicht konstant, sondern wird durch den Mikroprozessor nach einem Zufallsverfahren innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereiches variiert. Die Aussendung des Signals erfolgt aber immer vor der Aufnahme des nächsten Meßwertes. Diese Zeitvariation bringt den Vorteil, daß bei zwei gleichzeitig in geringem Abstand betriebenen Überwachungsvorrichtungen, die verschiedene Atemgeräte überwachen, eine Kollision von ausgesendeten Signalwerten nur zufällig erfolgen kann. Wäre der Zeitabstand zwischen Meßintervall und Sendeintervall immer gleich, könnte die ungünstige Konstellation entstehen, daß die von zwei Sendeteilen ausgestrahlten Werte längere Zeit miteinander kollidieren.

Sobald ein vorgegebenes Ausschaltkriterium erfüllt ist, wird die Sendeeinrichtung in den Stand-by-Modus zurück¬ geschaltet, was im Zeitabschnitt 49 gezeigt ist. Das Ausschaltkriterium liegt vor, wenn für eine vorbestimmte Anzahl von Meßintervallen keine Druckabnahme mehr festgestellt wird.

Die Signalübertragung von der Sendeeinrichtung 2 zur Empfangseinrichtung 3 erfolgt mittels einer elektromagne¬ tischen Funkwelle konstanter Frequenz. Zur Steuerung der Sendefrequenz dient der quarzgesteuerte Zeitgeber 21. Da die Frequenz des Schwingquarzes 32.768 Hz beträgt, wird der Aufbau des Sendeteils vereinfacht, wenn eine Frequenz verwendet wird, die aus dieser Frequenz mit dem Teiler 2 ⁿ abgeleitet wird. Damit sind die Frequenzen 32.768 (n=0) , 16.384 (n=l) , 8.192 (n=2) und 4.096 (n=3) besonders bevorzugt. Versuche haben ergeben, daß eine besonders gute Datenübertragung unter Wasser durch die Verwendung einer Trägerfrequenz von 8.192 Hertz erzielt wird.

Im Interesse einer storunanfalligen Datenübertragung werden die zu übertragenden Datensignale im Sendeteil 2 digital codiert. Um die digitalen Werte zu übertragen, gibt es im Stand der Technik verschiedene Verfahren, bei denen die Frequenz, die Amplitude oder die Phasenlage des Träger¬ signals verändert werden.

Ein bekanntes Verfahren, das auch für die Überwachungsvor¬ richtung der gezeigten Art angewendet werden könnte, ist die Frequenzänderung des Sendesignals mit dem sogenannten Frequency Shift Keying". Bei diesem Verfahren werden den Bitinformationsinhalten 0 und 1 unterschiedliche Frequenzen zugeordnet. Damit müssen jedoch 2 Frequenzen übertragen werden, was den Aufwand sender- und empfängerseitig erhöht.

Als beste Möglichkeit der Übertragung hat sich die Beeinflussung der Phasenlage mit dem sogenannten "Phase Shift Keying" (PSK) erwiesen, wobei beim vorliegenden Ausführungsbeispiel noch eine besondere Variante des PSK- Verfahrens verwendet wird, nämlich das "Differential Phase Shift Keying" (DPSK) .

Bei diesem Verfahren erfährt das Sendesignal einen Phasensprung, wenn eine 1 übermittelt wird; soll eine 0 gesendet werden, bleibt das Sendesignal unverändert. Da bei dieser Methode das erste Bit des übermittelten Bit¬ musters eine Unsicherheit enthält, darf es nicht als Infor¬ mationsträger dienen.

Ein Beispiel dieser digitalen Verschlüsselung ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist im Diagramm 60 über einer Zeitachse 61 und einer Zahlenachse 62 ein Bitmuster, bestehend aus den Bits 011010011..., dargestellt.

Im Diagramm 64 ist über der gleichskalierten Zeitachse 65 und der Spannungsachse 66 ein Spannungssignal 67 aufgetragen, welches eine gleichbleibende Frequenz aufweist, dem aber durch die vorbeschriebene DPSK- Modulation das Bitmuster als Phasenänderung aufgeprägt ist.

Innerhalb jedes Sendeintervalls wird eine Signalfolge gesendet, die, wie dies die Fig. 5 zeigt, aus einer Präambel, dem Identifikationssignal, einem Datenblock und einer Postambel aufgebaut ist. Die Präambel dient dazu, der Empfangseinrichtung die Synchronisation auf das gesendete Signal zu ermöglichen. Der Identifikationscode enthält die senderspezifische Identifizierung. An den Identifikations¬ code schließt sich der eigentliche zu übertragende Datenblock an. Der Datenblock enthält in jedem Fall den gemessenen Druckwert, kann aber bei einer bevorzugten Ausführungsform auch noch einen Temperaturwert enthalten, der über einen entsprechenden Temperatursensor erfaßt wird. Weiterhin ist es möglich, die z.B. aus der Messung des Drucksignals abgeleitete Atemfrequenz in diesem Datenblock zu übertragen. Selbstverständlich können auch noch weitere Daten übertragen werden, wenn dies im spezifischen

Anwendungsfall von Interesse ist. Daran schließt sich die Postambel an, die unter anderem zur Fehlerkorrektur dient.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Synchronisationsintervall 16 Bit, der Identifikationscode 24 Bit, der Datenblock 32 Bit und die Postambel 4 Bit. Jedes Signal ist also 76 Bit lang.

Versuche haben gezeigt, daß es für die verwendete DPSK günstig ist, pro Bit insgesamt 8 Perioden der Trägerfre¬ quenz mit 8196 Hertz auszustrahlen. Dadurch ergibt sich eine Zeitdauer der Ausstrahlung von insgesamt 0,976 msec/Bit oder eine gesamte Signaldauer von ca. 74 msec.

In bezug auf die Fig. 7 wird nun der Aufbau des Empfangs¬ teils beschrieben.

Das Empfangsteil 3 ist, getrennt vom Sendeteil, in einem Kunststoffgehäuse 70 untergebracht und weist keine Verbindung mechanischer Art oder mittels elektrischer Leitungen mit dem Sendeteil 2 auf. Das Kunststoffgehäuse 70 ist mit elektrisch nicht leitendem öl, Silikon oder dergleichen gefüllt und weist eine Batterie 71 auf, um die elektrischen und elektronischen Komponenten mit elektri¬ scher Energie zu versorgen. Am Gehäuse 70 ist ferner ein flexibles Armband (nicht dargestellt) angeordnet, das es dem Benutzer ermöglicht, das Empfangsteil wie eine Armbanduhr am Handgelenk zu befestigen.

Das Gehäuse ist so gestaltet, daß es dem Wasserdruck auch in den größten von Tauchern erreichbaren Tiefen standhält und weist an seiner dem Wasser zugewandten Außenfläche keine beweglichen elektrischen Sehalteinrichtungen auf. Um das Gerät in Betrieb setzen zu können und um im Paarungs¬ modus die Zuordnung zu bestätigen, sind jedoch mehrere elektrisch leitende Metallstifte 73 im Gehäuse eingelassen.

die vom Taucher z.B. mit seinen Fingern überbrückt werden können, was vom Empfangsteil unter bestimmten Umständen als Schaltereignis interpretiert wird.

Das Empfangsteil weist eine oder zwei Ferritantennen 80 auf, wie schematisch in der Figur dargestellt ist. Das empfangene Signal wird zunächst einer Signalverarbeitungs¬ und Verstärkungsstufe 81 zugeführt, an die sich eine Digitalisierstufe 82 anschließt. Beide Bauteile entsprechen üblicher Bauart.

Das digitale Signal wird einem Vergleicher 83 zugeführt. Dieser Vergleicher stellt fest, ob das empfangene und aufbereitete Signal das Identifikationssignal oder das Identifikationssteuersignal enthält. Ist dies der Fall, wird das Signal einem Mikroprozessor 85 zugeführt, der, gesteuert über ein in einem Speicher 86 abgelegtes Programm, die weitere Verarbeitung übernimmt.

Die Verwendung der vorgeschalteten Vergleichsstufe hat den Vorteil, daß der Mikroprozessor 85 nur dann mit dem Signal beaufschlagt wird, wenn feststeht, daß die individuelle Empfangseinrichtung angesprochen ist.

Die Zeitsteuerung des Empfangsteils erfolgt über einen Zeitgeber 84.

Die aus dem empfangenen Signal abgeleiteten Daten sowie gegebenenfalls weitere Daten werden im Display 87 dem Benutzer angezeigt. Das Display 87 ist dazu hinter einem durchsichtigen Bereich in der Wand des Gehäuses 70 des Empfangsteiles 2 angeordnet. Auf dem Display wird der in der Flasche 5 herrschende Druck sowie vorzugsweise auch die noch verbleibende Atemzeit angezeigt. Dazu wird ein weiterer Drucksensor 89 benötigt, der den jeweiligen Umgebungsdruck mißt. Die verbleibende Atemzeit wird

bestimmt, indem durch den Mikroprozessor aus der pro Zeiteinheit gemessenen Druckabnahme unter Berücksichtigung des Umgebungsdruckes der aktuelle Luftverbrauch ermittelt wird. Der Luftverbrauch kann dabei entweder für eine kurz zurückliegende Zeit oder über einen längeren Zeitraum gemittelt werden, um realistische Werte zu erhalten. Daraus wird dann die erwartete Zeit bis zur vollständigen Luftentnahme hochgerechnet.

Die jeweiligen Daten werden im Display solange angezeigt, bis nach einer erneuten Messung und der Übertragung der Werte neue Daten ermittelt sind.

Die Empfangseinrichtung weist ferner eine nur schematisch dargestellte Schalteinrichtung 88 mit den bereits erwähnten Metallstiften 73 auf. Die Metallstifte 73 können auch in größerem Abstand zueinander oder auch an verschiedenen Seiten des Gehäuses angeordnet sein, um eine versehentliche Kontaktüberbrückung zu verhindern.

Nachfolgend wird nun beschrieben, wie die Zuordnung oder die Paarung von Sendeteil und Empfangsteil innerhalb des Identifikationsänderungs-Modus vorgenommen wird.

Wie bereits dargelegt, wird jedem Sendeteil bei der Herstellung ein Identifikationssignal fest zugeordnet, das immer nur einmal vergeben wird. Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel wird dabei ein 24-Bit-Signal verwendet, woraus sich insgesamt 16,7 Millionen verschiedene Identifkations öglichkeiten ergeben. Durch diese hohe Zahl ist sichergestellt, daß niemals zwei Sendeteile mit gleichem Signal existieren.

Das Identifikationssignal des Sendeteils wird in einem Festwertspeicherbereich des Speichers 23 des Sendeteils 2 abgelegt. Es ist auch möglich, das Identifikationssignal in

einem RAM-Speicherbereich abzulegen; in diesem Fall muß aber das Signal z.B. durch die gleichzeitige Verwendung als Herstellernummer im Gerät anderweitig fixiert sein, damit das Signal bei einem Batteriewechsel wieder korrekt eingelesen werden kann.

Der Identifikationsänderungs-Modus wird jedesmal gestartet, wenn das Sendeteil in Betrieb genommen wird. Dies geschieht, wie vorstehend erläutert, vorzugsweise durch ein festgelegtes Einschaltkriterium, z.B. das Aufdrehen des Geräteventils 6 der Flasche 5. Das Sendeteil geht dann in den Identifikationsänderungs-Modus über und sendet, wie in Fig. 6 dargestellt, ein Signal, welches aus einer Präambel, einem Identifikationssteuersignal, dem eigentlichen Iden- tifikationssignal und einer Postambel besteht. Beim Ausführungsbeispiel sind die Präambel 16 Bit, die Postambel 4 Bit und das Identifikationssteuersignal und das Identifikationssignal jeweils 24 Bit lang.

Das Identifikationssteuersignal wird von allen Empfangstei¬ len der entsprechenden Baureihen verstanden. Sobald ein Empfangsteil dieses Signal empfängt, wird es über den Mikroprozessor in den Identifikationsänderungs-Modus umgeschaltet. Der Prozessor fragt dann über das Display an, ob das Identifikationssignal des Sendeteils übernommen werden soll. Wird dies vom Benutzer über die Schaltein¬ richtung 88 mittels der Metallstifte 73 bestätigt, wird das Identifikationssignal des Sendeteils übernommen und im Speicher 86 als Identifikations-Vergleichssignal abgespeicher .

Das im Speicher 86 gespeicherte Steuerprogramm des Empfangsteils kann so gestaltet werden, daß das Empfangs¬ teil, sobald es das Identifikations-Steuersignal des Sendeteils im Identifikationsänderungs-Modus empfängt, überprüft, ob sein abgespeichertes Identifikations-

Vergleichssignal mit dem Identifikationssignal des Sendeteils übereinstimmt. Wenn dies der Fall ist, kann das Empfangsteil dann anzeigen, daß es auf dieses Sendeteil eingestellt ist, so daß der Benutzer weiß, daß die beiden Geräte einander zugeordnet sind.

Um eine versehentliche Zuordnung von Geräten zu vermeiden, weist der Identifikationsänderungs-Modus beim Ausfüh¬ rungsbeispiel mehrere Sicherheitsstufen auf.

Die erste Stufe ist die Kopplung des Beginns des Identifikationsänderungs-Modus an das Einschaltkriterium des Sendeteils. Die Identifikationsänderung wird immer nur unnmittelbar nach Auftreten des Einschaltkriteriums vorgenommen. Damit wird zuverlässig verhindert, daß eine Identifikationsänderung während der normalen Benutzung der Geräte gestartet wird.

Als zweite Sicherheitsstufe wird vom Empfangsteil mit einer entsprechenden Einrichtung eine Energiemessung des im Identifikationsänderungs-Modus empfangenen Signals durchgeführt. Das Programm des Empfangsteils ist also so gestaltet, daß immer dann, wenn das Identifikations- Steuersignal empfangen wird, eine Engergiemessung des Gesamtsignales durchgeführt wird. Nur wenn die Sendeenergie einen bestimmten Grenzwert überschreitet, ist eine Zuordnung möglich.

Die Übertragung der Energie vom Sendeteil zum Empfangsteil hängt, wie bekannt, vom Abstand und, in erheblichem Maße, auch von der jeweiligen Ausrichtung der beiden Antennen zueinander ab. Nur wenn die Geräte räumlich und winkelmäßig in bestimmter Weise zueinander angeordnet sind, wird die vom Empfangsteil aufgenommene Energie maximal hoch. Der Grenzwert für die Energiemessung wird deshalb so gewählt, daß eine Zuordnung nur stattfinden kann, wenn Sende- und

Empfangsteil in kleinem Abstand zueinander angeordnet sind und zudem eine vorgegebene winkelmäßige Ausrichtung zueinander aufweisen. Um die winkelmäßige Zuordnung zu erleichtern, werden die Antennen von Sendeteil und Empfangsteil vorzugsweise so im jeweiligen Gehäuse angeordnet, daß sich die maximale Energie bei einer parallelen oder T-förmigen Anordnung der Geräte zueinander ergibt. Um auch hier Zufälligkeiten auszuschließen, wird das Aussenden des Identifkations-Steuersignals mehrfach wiederholt und nur dann von einer ausreichenden Signalener¬ gie ausgegegangen, wenn der gemessene Wert bei einem bestimmten prozentualen Anteil der Aussendungen über dem Grenzwert liegt.

Schließlich muß der Benutzer noch, und dies stellt die nächste Sicherheitsstufe dar, die Schalteinrichtung 88 betätigen, um die Identifikationsänderung zu bestätigen. Dazu müssen z.B. die drei Metallstifte in einer Weise verwendet werden, daß beim Identifikationsänderungsmodus nur zwei überbrückt sein dürfen. Damit wird ausgeschlossen, daß eine Identifikationszuordnung unter Wasser (in diesem Fall wären alle drei Metallstifte elektrisch verbunden) geschieht. Es ist auch möglich, drei Metallstifte in der Weise zu verwenden, daß zunächst ein erstes Paar und dann ein zweites Paar überbrückt werden muß.

Eine Zuordnung findet also nur dann statt, wenn

1. Sende- und Empfangsteil praktisch unmittelbar nebeneinander in definierter Winkellage angeordnet sind;

2. in diesem Zustand das Absperrventil der Luftflasche geöffnet wird;

3. und die Identifikation durch den Benutzer manuell bestätigt wird.

Nachfolgend wird beschrieben, wie die dargestellte Empfangseinrichtung die Plausibilität der empfangenen Daten überprüft.

Wie eingangs dargelegt, sollte die Überwachungsvorrichtung möglichst nie, auch nicht kurzfristig, falsche Werte anzeigen. Aufgrund der drahtlosen Übertragung kann es jedoch vorkommen, daß der Empfang des gesamten, während eines Sendeintervalls ausgesendeten Signals oder von Teilen des Signals, z.B. durch starke Bewegungen des Benutzers oder dergleichen, beinträchtigt ist.

Wenn zwei Sendeteile in naher Entfernung zueinander arbeiten, könnte außerdem der Fall eintreten, daß die beiden Sendeteile im wesentlichen zur selben Zeit senden, so daß sich die Signale überlagern und damit nicht mehr eindeutig zu identifizieren sind.

Weiterhin könnte es, auch wenn dies unwahrscheinlich ist, geschehen, daß durch die Überlagerung verschiedener Signale kurzfristig ein Muster entsteht, welches dem Identi¬ fikationssignal zufälligerweise entspricht.

Diesem Problem kann begegnet werden, indem immer, wenn das Signal nicht absolut korrekt aufgenommen wurde, die entsprechende Anzeige unterdrückt wird.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme eine Plausibilitätskontrolle vorgesehen, um jede Gefahr einer Fehlanzeige auszuschlie¬ ßen. Die Plausibilitätskontrolle erfolgt über die Berechnung des zu erwartenden Druckabfalls in der Flasche

des Atemgerätes durch den Mikroprozessor des Empfangstei¬ les.

Bei der Benutzung wird dem Atemgerät im wesentlichen kontinuierlich Atemluft entnommen, und der Druck in der Flasche 5 sinkt entsprechend kontinuierlich ab, woraus der aktuelle Luftverbrauch ermittelt wird. Anhand des Luftver¬ brauches wird vom Mikroprozessor berechnet, wie der Druckabfall in der Flasche bei einer kontinuierlichen Luftentnahme weiter absinken müßte. Bei jeder Druckmessung wird dann festgestellt, ob der neu gemessene Druck gegenüber den vorher gemessenen Druckwerten plausibel ist. Ist dies der Fall, wird der neue Druckwert im Display angezeigt. Ist der Druckwert nicht plausibel, oder wird kein Signal oder kein vollständiges Signal im vorbestimmten Zeitintervall empfangen, so wird entweder kein Druckwert angezeigt, oder es wird der zuletzt gemessene Druckwert angezeigt, jedoch durch ein zusätzliches Symbol oder z.B. durch ein Blinken der Anzeige darauf hingewiesen, daß dies das Ergebnis einer zurückliegenden Druckmessung ist.

Wird mehrere Meßintervalle lang kein Drucksignal empfangen, oder ist das Signal infolge Störungen nicht eindeutig iden¬ tifizierbar, wird diese Anzeige weitergeführt, bis ein im Steuerprogramm des Mikroprozessors 86 festgelegter Zeitrahmen überschritten ist. Ab diesem Zeitpunkt wird davon ausgegangen, daß zuverlässige Druckwerte nicht mehr vorhanden sind und die Berechnung des Luftverbrauches eingestellt. Dies wird im Display 87 entsprechend kenntlich gemacht.

Werden wieder Drucksignale empfangen, die von dem dem Empfangsteil zugeordneten Sendeteil stammen, so werden diese angezeigt, jedoch mit einem Zusatzsymbol, z.B. mit einer Blinkanzeige oder dergleichen, durch die der Benutzer

informiert wird, daß eine Plausibilätskontrolle dieser Werte nicht mehr möglich ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä¬ ßen Überwachungsvorrichtung, das schematisch in der Fig. 8 dargestellt ist, ist die Überwachungsvorrichtung mit einem Dekompressionsrechner kombiniert. Der Dekompressionsrechner könnte sowohl beim Sendegerät, als auch beim Empfangsgerät angeordnet sein. Vorzugsweise werden aber, wie beim gezeigten Ausführungsbeispiel, das Empfangsteil der Überwachungsvorrichtung und der Dekompressionscomputer in einem Gehäuse miteinander vereinigt, da der Dekompres¬ sionscomputer dann auch bei einem Ausfall der Sendeeinrich¬ tung in Funktion bleibt.

Dekompressionscomputer der hier in Rede stehenden Art sind im Stand der Technik bekannt. Die Patentanmelderin hat derartige Geräte beispielsweise in größerer Stückzahl im Jahre 1989 in Europa, USA, Japan, Australien und vielen anderen Ländern z.B. unter dem Namen "Aladin pro" vertrieben. Bei derartigen Dekompressionsrechnern werden der aktuelle Umgebungsdruck, der ein Maß für die Tauchtiefe ist, und die gesamte Tauchzeit über eine entsprechende Druckmeßeinrichtung und eine Zeitmeßeinrichtung erfaßt. Mit diesen Eingangswerten wird anhand eines in einem Speicher gespeicherten Programms mittels eines Mikroprozessors das Sättigungs- und Entsättigungsverhalten einer bestimmten Anzahl, z.B. sechs oder sechzehn verschiedener Gewebe simuliert. Durch einen Vergleich der Belastung der einzelnen Gewebe ermittelt die Recheneinheit, welches Gewebe für die Dekompression maßgebend ist, das sogenannte Führungsgewebe, und bestimmt danach die Anzahl, die Tiefe und die jeweilige Zeitdauer der notwendigen Dekompres- sionsstufen. Dabei werden dem Taucher auf einem Display die gesamte Tauchzeit, die aktuelle Tauchtiefe, der jeweils nächste Dekompressionshalt und die gesamte Zeitdauer

angezeigt, die erforderlich ist, um mit einer bestimmten, vorgeschriebenen Aufstiegsgeschwindigkeit und den Dekompressionsstufen die Wasseroberfläche zu erreichen. Weiterhin ist der Dekompressionscomputer mit Speicherein¬ richtungen versehen, einem sogenannten Logbuch, in dem das Tauchprofil von vorangegangenen Tauchgängen gespeichert ist, so daß der Taucher nach Verlassen des Wassers seine jeweiligen Tauchzeiten usw. notieren kann. Des weiteren ist ein solcher Dekompressionscomputer mit einer Einrichtung versehen, um den Luftdruck vor dem Tauchen zu messen, um somit auch bei Seen, die in größerer Höhe liegen als der Meeresspiegel, einsatzfähig zu sein, und um Luftdruck¬ schwankungen nicht in das Meßergebnis einfließen zu lassen.

Es ist möglich, das Empfangsteil der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung und die Recheneinheit für die Dekompressionsberechnung derart zu kombinieren, daß beide von einem gemeinsamen Mikroprozessor gesteuert werden.

Die Programmierung und die Konstruktion werden jedoch vereinfacht, wenn statt dessen eine Lösung mit zwei Mikroprozessoren angewendet wird.

Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Überwachungsvorrichtung arbeitet mit einem Sendeteil, wie es in bezug auf die Fig. 2 erläutert und deshalb in Fig. 8 nicht mehr dargestellt ist. Das Empfangsteil weist ein druckfestes, nichtmagnetisches Gehäuse 100 auf, in dem, wie durch den strichpunktierten Bereich angedeutet ist, die Empfangseinrichtung 103 und der Dekompressionsrechner 104 gemeinsam angeordnet sind. Das Gehäuse ist ölgefüllt und hat einen Innendruck, der gleich dem Druck des das Gehäuse umgebenden Wassers ist. Die Abmessungen eines Musters dieses Gehäuses, das zum Tragen am Handgelenk vorgesehen ist, betragen ca. 75 mm (Länge

quer zur Armrichtung) und ca. 75 mm Breite, entlang des Armes gemessen. Das Gehäuse hat eine Dicke von ca. 20 mm.

Das Empfangsteil 103 ist wie vorstehend beschrieben aufgebaut und weist eine Antenne 110 und einen ersten Mikroprozessor 112 mit einem Speicher 113 auf. Die im wesentlichen der Signalverarbeitung dienenden Komponenten sind schematisch im Bauteil 111 zusammengefaßt.

Der Dekompressionsrechner weist einen Mikroprozessor 120 mit einem Speicher 121 für Programm und Daten auf. Der Druck des umgebenden Wassers wird über einen Drucksensor 125 erfaßt. Die übrigen elektrischen Komponenten, wie Zeitgeber usw. , sind schematisch im Bauteil 127 zusammen¬ gefaßt.

Als gemeinsame Bauelemente sind zumindest die der Stromversorgung dienende Batterie 130, ein in der Gehäusewand eingelassenes Display 132 und eine Schaltein¬ richtung 134 mit vier Metallstiften 136 vorgesehen.

Als weitere gemeinsame Bauelemente können eine gemeinsame Display-Kontrolleinrichtung sowie ein gemeinsamer Zeitgeber und dergleichen verwendet werden.

Die Mikroprozessoren werden jeweils über ein eigenes Programm gesteuert, tauschen jedoch über eine schematisch angedeutete Datenleitung 138 Daten aus. Daraus werden folgende Daten bestimmt und auf dem Display 132 mit Zahlen und/oder Symbolen dargestellt:

der Druck in der Atemluftflasche in bar oder psi; die verbleibende Zeit zum Aufenthalt auf der jeweiligen Tiefenstufe, unter Berücksichtigung der für den Aufstieg erforderlichen Zeit (remaining air time) in

min oder mit einem Symbol, z.B. einer auslaufenden

Sanduhr; die gesamte Tauchzeit seit Eintritt in das Wasser; die aktuelle Tauchtiefe; der nächste Dekompressionshalt und die dort zu verbringende erste Dekompressionszeit; die Gesamtauftauchzeit; die maximal getauchte Tiefe; die momentane Aufstiegsgeschwindigkeit.

Zusätzlich können folgende Funktionen oder Fehlfunktionen durch das Blinken der entsprechenden Werte oder durch zusätzliche optische und/oder akustische Warnungen angezeigt bzw. ausgegeben werden:

- ein Signal, z.B. das Blinken der Druckanzeige, das anzeigt, daß der aktuelle angezeigte Flaschendruck nicht über die Luftverbrauchsprognose kontrolliert ist, da die Verbindung zwischen Sendeteil und Empfangsteil längere Zeit unterbrochen war; eine Anzeige für eine kurzfristige Unterbrechung der Verbindung Sendeteil und Empfangsteil; ein Signal, wenn die maximale Aufstiegsgeschwindigkeit den erlaubten Wert überschreitet (dieser Wert kann durch in kurzem zeitlichen Abstand erfolgende Druckmessungen mit dem Drucksensor 125 bestimmt werden) .

Des weiteren kann die Überwachungsvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel mit Anzeigen gekoppelt werden, die erst nach dem Verlassen des Wassers sichtbar werden, z.B. eine Warnanzeige in Form eines Flugzeuges, die dem Taucher anzeigt, daß die Benutzung eines Flugzeuges noch nicht wieder möglich ist, einer Logbuchanzeige usw.

Die Dekompressionsdaten werden, wie vorstehend beschrieben, vom Mikroprozessor 120 über die Simulation des Verhaltens einer bestimmten Anzahl von Gewebearten ermittelt. Die zulässige Aufenthaltszeit in einer bestimmten Tiefe ergibt sich durch eine z.B. iterativ erfolgende Näherungsrechnung, indem die vorausberechnete Zeit, die der Luftvorrat noch ausreicht, in die verbleibende Aufenthaltszeit und in die Gedamtauftauchzeit, die erforderlich ist, um nach Ablauf der Aufenthaltszeit aus dieser Tiefe aufzutauchen, unterteilt wird.

Neben den Eingangsgrößen Druck und Zeit kann auch der errechnete Luftverbrauch in der Dekompressionsrechnung berücksichtigt werden. Da der Luftverbrauch ein Maß für die vom Taucher erbrachte physiololgische Arbeitsleistung ist, kann damit, entsprechend den Forschungsergebnissen der Tauchmedizin, der Einfluß körperlicher Arbeitsleistung auf die Dekompressionszeiten berücksichtigt werden.