DE69126118T2

DE69126118T2 - System mit aufblasbarer Blase

Info

Publication number: DE69126118T2
Application number: DE69126118T
Authority: DE
Inventors: William J Adams; Conrad B Monson
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-12-30
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-31
Also published as: IL100474A; CA2060677A1; EP0498079A1; US5238008A; EP0498079B1; JPH06340294A; CA2060677C; IL100474A0; DE69126118D1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Blasenanordnungen zur Überwachung des Lungendruckes und insbesondere auf eine Blasenanordnung zum Anpassen des Lungendruckes eines Subjektes an den Druck in einem Positivdruck-Atmungssystem.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Moderne Hochleistungs-Kampfflugzeuge sind zu Flugmanövern fähig, die die Manschaftsmitglieder sehr hohen Beschleunigungen unterwerfen, "G's" (G = Gravitation oder Erdbeschleunigung), und zwar insbesondere in der Richtung vom Kopf zu den Füßen. Starke Beanspruchungen lasten auf den Manschaftsmitgliedern durch solche Flugzeugmanöver. Tatsächlich können viele moderne Flugzeuge Luftmanöver ausführen, die jenseits der Toleranz von menschlichen Manschaftsmitgliedern liegen. Folglich gehen Kampfflugzeuge und ihre Manschaftmitglieder gelegentlich verloren als eine Folge von gravitationsverursachten Bewußtseinsverlusten (G-LOC = G-induced Loss of Consciousness).
Viele Militärdüsenflugzeuge besitzen Diensthöhen von über 40000 Fuß und sind mit Sauerstoff ausgerüstet, welches an die Luft- bzw. Flugmanschaftsmitglieder durch eine Sauerstoffmaske geliefert wird, die um den Mund und die Nase herum getragen wird. Typischerweise ist das Sauerstoffsystem eine Vorrichtung der Anforderung- bzw. Nachfrageart, wobei der Sauerstoff eingeatmet und ausgeatmet wird, wenn sich die Lungen der Manschaftmitglieder ausdehnen und zusammenziehen. Wenn jedoch das Cockpit des Flugzeuges eine Höhe von 40000 Fuß oder mehr erreicht, muß der Sauerstoff in die Lungen mit einen Druck geliefert werden, der den des Cockpits überschreitet, um eine Hypoxie zu verhindern.
Typischerweise wird das Flugzeug ein Positivdruck- Beatmungs- bzw. Atemsystem aufweisen, welches automatisch Sauerstoff unter Druck an die Maske und in die Lungen der Luftmanschaft liefert, um sicherzustellen, daß eine adeguate Versorgung mit Sauerstoff darin aufrechterhalten wird.
Es ist herausgefunden worden, daß der Positivdruck-Atmung bei großer Höhe beigeholfen wird durch Ausüben eines Druckes gegen den oberen Teil des Körpers, insbesondere um die Brust- und Bauchgegenden, da der ausgeübte Druck den Luftmanschaftsmitgliedern beim Ausatmen von Atemgasen aus den Lungen gegen den positiven Druck in der Gesichtsmaske hilft. Daher wird ein aufblasbares Kleidungsstück, welches ein Gegendruckkleidungsstück genannt wird, um das Brust- und Rückengebiet herum getragen, so daß während einer Positivdruck-Atmung das Gegendruckkleidungsstück auch auf den gleichen Druck aufgeblasen wird, wie in der Maske. Es ist auch bei einer Umgebung in hoher Höhe wün schenswert, den Anti-G- bzw. Ahti-Gravitations-Anzug auf ein vorbestimmtes Verhältnis des Positivdruckes in der Atemmaske unter Druck zu setzen, beispielsweise typischerweise vier Mal den Maskendruck.
Es ist auch herausgefunden worden, daß der G- bzw. Gravitationsschutz durch die Positivdruck-Atmung verbessert wird, da die Steigerung des Atemdruckes eine ungefähr gleiche Steigerung des Herzlevel- bzw. Herzniveaublutdruckes bewirkt, wodurch der Blutfluß zum Gehirn gesteigert wird. Daher ist es manchmal wünschenwert, die Positivdruck-Beatmung bzw. Atmung bei gewissen minimalen Gravitationskraftpegeln einzuleiten. Wenn der vorbestimmte Pegel bzw. das vorbestimmte Niveau der Gravitationskraft eintritt bzw. angetroffen wird, oder wenn der Druck im Anti-Gravitations-Anzug einen äquivalenten Wert erreicht, wird ein Signal an einen Atemregulator bzw. einer Atemregelvorrichtung übertragen, um die Positivdruck-Beatmung bzw. -Atmung der Gesichtsmaske einzuleiten, was mittels eines Ventilsystems automatisch das Aufblasen des Gegendruckanzuges bzw. -kleidungsstückes einleitet.
Das US-Patent 4 638 791, betitelt "Apparatus and Methods for Providing Rapid Protection from Accelerative Forces Experienced by Aircraft Crew Members", ausgegeben an S. B. Krogh und andere offenbart die Regulierung des Druckes in einem Positivdruck-Atmungs- (PPB = positive pressure breathing) System durch die Bewegung eines Flugzeugsteuerhebels. Diese Bewegung signalisiert eine bevorstehende Flugzeugbeschleunigung. PPB- und Gravitationsanzugspegel werden dann eingestellt, um den Pilot gegen diese Beschleunigung zu schützen. Bei der Offenbarung von Krogh werden auch Auslesungen aus Flugzeugbeschleunigungsmessern verwendet, um das Niveau des PPB- bzw. Positivdruck- Atmungs- und Gravitationsanzugsdrucks zu steuern.
Die in '791 offenbarte Vorrichtung ist nicht von einer Bauart, die einen Sitzeinsatz aufweist, um ein Manschaftsmitglied eines Fahrzeuges in einer Vorwärtslehn-Stellung während einer Beschleunigung mit großer Gravitation zu halten. Es ist aus '791 nicht bekannt, den Lungendruck eines Subjektes mit dem Druck in einem Positivdruck-Beatmungssystem zusammenzupassen bzw. ihn anzupassen. Weiter ist es aus '791 nicht bekannt, zumindest eine flexible Blase vorzusehen, die allein über der Brust eines Subjektes positionierbar ist, die ein Strömungsmittel mit der gleichen Dichte wie das Atemgas in den Lungen des Subjektes enthält. '791 lehrt nicht Mittel zum Anpassen des Druckes in der Blase an den Druck des Atemgases in den Lungen des Subektes, wobei der Druck in den Lungen des Subjektes der gleiche ist, wie der Druck in der Maske eines Positivdruck-Atemsystems. Ein Einsatz mit einer Versteifungsbrustplatte, die mit einer Rücken- bzw. Stützplatte verbunden ist, wobei die Brustplatte das Subjekt an dem Einsatz sichert bzw. befestigt und als eine Reaktions- bzw. Gegenkraft wirkt, um der Gravitationskraft auf dem Körper des Subjektes entgegenzuwirken, wobei zumindest eine Blase zwischen der Brustplatte und der Brust des Subjektes positioniert ist, ist auch aus '791 nicht bekannt.
Das US-Patent 4 243 024, betitelt "G-Protection System Sensing a Change in Acceleration and Tilt Angle", ausgegeben an R. J. Crosbie und andere, offenbart die Anwendung von Messungen von Flugzeugbeschleunigung und Sitzwinkel, um den Anzugsdruck zu steuern.
Das US-Patent 4 858 606 betitelt "Low Pressure Breathing Regulators and Breathing Gas Systems Incorporating the Same", ausgegeben an H. A. S. Hamlin, offenbart die Steuerung des Flusses von Luft durch einen PPB- bzw. Positivdruck-Beatmungsregulator über ein gravitationsempfindliches Ventil.
Alle der oben erwähnten Erfindungen verwenden indirekte Messungen der Gravitationskraft auf den Piloten, um den Druck zu regeln. Keine dieser Erfindungen verwendet direkte Messungen der Gravitationskräfte auf den Piloten, die den PPB- und Gravitatsionsanzugsdruck steuern. Darüber hinaus trägt keine dieser Erfindungen der Körperpositionierung Rechnung. Die Positionierung des Körpers des Piloten mit Bezug auf die Gravitationskraft kann beträchtlich die Gravitationstoleranz des Piloten beeinflussen. Die Anwendung von indirekten Messungen der Gravitationskräfte auf den Piloten, die nicht der Körperpositionierung Rechnung tragen, können ein übermäßiges oder nicht ausreichendes Unterdrucksetzen eines PPB- Systems. oder eines Gravitationsanzuges zur Folge haben.
Die Anmelderin, Rockwell International Corporation hat zuvor zwei Lösungen vorgeschlagen, um das Problem der hohen "G"- bzw. Gravitationsbeschleunigungen zu lösen. Jedoch spricht keine dieser zuvor vorgeschlagenen Lösungen das Problem der Körperpositionierung und ordnungsgemäße bzw. geeignete Niveaus zum Unterdrucksetzen eines PPB-Systems oder eines Anti-Gravitationsanzuges an. Beispielsweise offenbart das US-Patent 4 925 133, ausgegeben an S. G. Wurst und andere, betitelt "Hydraulic Buoyancy Force Suit" (der Rockwell International Corporation zu eigen) einen Schwebekraftanzug mit zumindest zwei Lagen aus flexiblem Material, wobei dazwischen ein im wesentlichen kompressibles Strömungsmittel angeordnet ist. Ein Strömungsmittelreservoir in Strömungsmittelverbindung mit dem Raum zwischen den Lagen hält einen konstanten Strömungsmittelpegel bzw. ein konstantes Niveau innerhalb des Schwebeanzuges während der Beschleunigung aufrecht. Das Strömungsmittelreservoir wird im wesentlichen auf dem Niveau der Augen des Subjektes getragen bzw. gehalten, um einen optimalen Strömungmsmitteldruckgradienten aufrechtzuerhalten, um eine wirkungsvolle Blutversorgung für das Gehirn des Subjektes sicherzustellen.
Der Kraftanzug sieht einen ausballancierten bzw. ausgeglichenen Gegendruck für die Beschleunigungskraft vor, wobei der Kraftanzug einen Druck auf im wesentlichen alle Körperoberflächen unter dem Anzug ausübt. Jedoch fordert der Schwebekraftanzug immer noch eine Positivdruck-Beatmung bzw. -Atmung, um der Kraft des Wassers im Anzug gegen den Brustkorb bzw. die Brust entgegenzuwirken.
Das US-Patent 4 923 147, ausgegeben an W. J. Adams und andere betitelt "Head Support/Spine Offloading Ejection Seat Insert" (auch der Rockwell International Corportion zu eigen) offenbart einen Sitzeinsatz (HS/SOD), der innerhalb des bestehenden Sitzes eines Fahrzeugs einsetzbar ist, um ein Manschaftsmitglied des Fahrzeuges in einer Vorwärtslage bzw. -haltung während hohen Gravitationsbeschleunigungen zu halten.
Der HS/SOD wirkt wirkungsvoll, um die Wirbelsäule eines Piloten zu entlasten. Jedoch müssen die Gurte, die die Brustplatten- und Stütz- bzw. Rückplattenkomponenten des Sitzeinsatzes verbinden, eng bzw. straff sein. Dies kann problematisch sein, da es eine feine Linie bzw. einen feinen Unterschied zwischen der Dichte gibt, die erforderlich ist, um wirkungsvoll die Wirbelsäule zu entlasten und der losen Anpassung, die für Komfort und uneingeschränkte Atmung erforderlich ist. Es ist auch schwierig, diese Gurte eng und doch komfortabel vorzusehen, außer die Brustabmessungen des Piloten passen genau zu denen der Brustplattenkomponente. Das Problem der Festigkeit bzw. Enge und des Komforts kann durch das Blasensystem erleichtert werden, welches in dieser Offenbarung beschrieben wird.

Ziele und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein prinzipielles Ziel der vorliegenden Erfindung, wirkungsvoll den Lungendruck zu überwachen.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Maß des Lungendruckes vorzusehen, um wirkungsvoll den Druck in PPB- bzw. Positivdruck-Atmungssystemen und in Gravitationsanzügen zu steuern.
Noch ein weiteres Ziel ist es, die Wirksamkeit von Sitzeinsätzen der Bauart zu verbessern bzw. zu verstärken, die innerhalb von Sitzen von Fahrzeugen einsetzbar sind, um die Manschaftsmitglieder in Vorwärtslagen bzw. Vorwärtshaltungen zu halten, und zwar während Beschleunigungen mit hoher Gravitation.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Wirksamkeit von hydaulischen Schwebekraftanzügen der Bauart zu verbessern, die einen ausbalancierten bzw. ausgeglichen Gegendruck gegen die Kraft von Beschleunigungen mit hoher Gravitation vorsehen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anwendung durch ein Subjekt, welches hohen Gravitationsbeschleunigungen ausgesetzt ist, während es in einem Fahrzeug ist, und zwar nach den unabhängigen Ansprüchen 1 bzw. 2.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Diese Ziele werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, die in ihren weitesten Aspekten eine flexible Blase aufweist, die über der Brust eines Subjektes positioniert ist. Die flexible Blase enthält Strömungsmittel mit im wesentlichen der gleichen Dichte wie das Atemgas in den Lungen des Subjektes. Druckabfühlmittel sind mit der flexiblen Blase verbunden, um den Blasendruck zu überwachen. Der Blasendruck ist im wesentlichen der gleiche wie der Lungendruck des Subjektes. Somit kann die Blasenanordnung zur Überwachung des Lungendruckes verwendet werden.
In ihren engeren Aspekten kann die Erfindung verwendet werden, um den Lungendruck des Subjektes an den Druck in einem Positivdruck-Beatmungs- bzw. Atemsystem anzupassen. Eine Blasenanordnung ist vorgesehen, die zumindest eine flexible Blase aufweist, die über der Brust des Subjektes positioniert ist. Die Blase enthält Strönungsmittel mit im wesentlichen der gleichen Dichte wie das Atemgas in den Lungen des Subjektes. Eine Strömungsmittelquelle ist vorgesehen, um Strömungsmittel mit im wesentlichen der gleichen Dichte wie das Atemgas in den Lungen des Subjektes zu liefern. Druckleitungsmittel sind zwischen der Blase und der Strömungsmittelquelle verbunden bzw. eingeschlossen, wobei sie Ventilmittel aufweisen, um den Strömungsmittelfluß von der Quelle zur Blase zu regeln. Druckabfühlmittel sind mit den Strömungsmittelleitungsmitteln verbunden, um den Blasendruck zu überwachen. Druckabfühlmittel sind mit einem Positivdruck-Atemsystem verbunden, welches das Subjekt mit Atemgas versorgt. Das Positivdruck-Atemsystem weist Steuermittel auf, um den Druck in der Blase an den Druck des Atemgases in den Lungen des Subjektes anzupassen.
Somit drücken die Gravitationskräfte, die die Lungen komprimieren, auch die mit Luft gefüllte Blase zusammen, die auf der Brust des Subjektes getragen wird. Da die Blase benachbart zu den Lungen ist, ist die Richtung und Größe der Gravitationskräfte, die auf die Lungen wirkt, die gleiche wie die Richtung und Größe der Gravitationskräfte, die auf die Blase wirken. Da sie darüber hinaus den Brustkorb bzw. die Brust berührt, wird die Blase auf Veränderungen der Atemrate und die Tiefe der Atmung ansprechen und auf andere Atemfunktionen, die eine genauere Steuerung des PPB- bzw. Positivdruck-Beatmungsflusses vorsehen, so daß der PPB-Fluß auf die tatsächliche Anforderung geregelt bzw. eingestellt wird, als irgendeinen zufälligen Plan, der den PPB-Fluß steuert, und zwar ohne Betrachtung der Atemfunktion oder der Pilotenposition innerhalb des Gravitationsfeldes.
Die aufblasbaren Blasen, die in Verbindung mit dem im US- Patent 4 925 133 offenbarten Schwebekraftanzug verwendet werden, werden es gestatten, daß der Durck in einem Positivdruck-Atemsystem an den Druck im Anzug angepaßt wird, und somit eine Gegendruckkraft vorsieht, die eng bzw. genau zur Atemanforderung paßt.
Die Verwendung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit dem im US-Patent 4 923 147 offenbarten Sitzeinsatz verbessert die Gravitationsschutzfähigkeiten des Sitzeinsatzes. Durch Verwendung von aufblasbaren Blasen, wie beispielsweise einem Kissen zwischen der in diesem Patent offenbarten Brustplatte und der Brust, können die Gurte fest sein, ohne unkomfortabel zu sein, und ohne die Atmung zu beeinträchtigen.
Andere Ziele, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detailierten Beschreibung der Erfindung offensichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den Begleitzeichnungen betrachtet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des aufblasbaren Blasensystems der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 veranschaulicht eine Vorderansicht eines stehenden Manschaftsmitgliedes, welches die vorliegende Erfindung verwendet, und zwar in Verbindung mit einem Haltegurtwerk, das eine Brustplatte enthält;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die das Manschaftsmitglied zeigt, wie es an einem Kopftrag/Wirbelsäulenentlastungs-Ausstoßsitzeinsatz gegurtet ist, und zwar in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 4 veranschaulicht ein stehendes Manschaftsmitglied, welches einen hydraulischen Schwebekraftanzug trägt und die vorliegende Erfindung verwendet.
Gleiche Elemente oder Teile in den Figuren werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Es sei Bezug genommen auf die Zeichnungen und die Bezugszeichen, die darin angezeigt sind. Fig. 1 veranschaulicht schematisch das Blasensystem der vorliegenden Erfindung, welches im allgemeinen mit 10 bezeichnet ist. (Es sei bemerkt, daß Fig. 1 nur eine schematische Darstellung sein soll, wobei die gezeigten Elemente weder in ihrer bevorzugten Orientierung noch in ihren genauen relativen Größen gezeigt sind.) Das aufblasbare Blasensystem 10 weist eine Blasenanordnung 12 auf. Die Blasenanordnung 12 weist zwei Blasen 14 auf, die in einer Abdeckung 16 aufgenommen sind. (Zwei Blasen 14 werden bevorzugt, da die Anwendung von zwei Blasen ein leichtes Anziehen und Ausziehen des Blasensystems 10 erlaubt.) Die Abdeckung 16 wird vorzugsweise aus einem Gewebe oder aus Nylonmaterial gebildet. Taschen sind darin eingenäht, um die Blasen 14 zu enthalten. Jede Blase ist aus einem luftdichten Material gebildet, vorzugsweise Nylon oder Neopren. Die Blasen 14 werden in ihre jeweiligen Taschen eingeführt. Die Blasen 14 sind in Strömungsmittelverbindung miteiander durch einen Schlauch 18 und durch eine Schnellösekupplung 20. Die Abdeckung 16 kann in einen Standard-Fallschirmgurtwerk bzw. -schutzanzug eingenäht sein, oder daran angebracht werden, und zwar mit sehr wenig Modifikationen am Gurtwerk bzw. Schutzanzug. (Die Schnelllösekupplung 20 getattet eine Entfernung der Blasen ohne einen einhergehenden Verlust der Luft darin.)
Die Strömungsmittelleitung oder der Schlauch 22 liefern unter Druck gesetzte Luft von der Atemgasquelle 24. Das Ventil 26, welches mit der Atemgasguelle 24 verbunden ist, sieht einen gesteuerten Fluß der Luft an die Blasen 14 vor. Das Ventil 26 wird durch einen Drucksensor 28 gesteuert, wobei das elektrische Signal von der elektrischen Leitung geleitet bzw. geführt wird. Die Atemgasquelle oder der Atemgasbehälter 24 liefern auch Atemgas an die Maske 30 des Anwenders 32 über einen Schlauch 34. Dieses Positivdruck-Atemsystem verwendet auch den Drucksensor 28, um die Atemgasversorgung zu steuern, und zwar über eine elektrische Leitung 36 in Verbindung mit dem Ventil 38.
Somit wird gemäß der erwünschten Parameter der Atemgasfluß in die Blasen 14 vom Druck in diesen Blasen geregelt. Die gleichen Steuermittel innerhalb des Drucksensors 28 können auch den Fluß der Positivdruck-Atemmaske 30 regeln. Der Druck der Blase kann daher an den Druck des Atemgases in den Lungen des Subjektes angepaßt werden.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist ein Manschaftsmitglied 32 veranschaulicht, welches das Blasensystem 10 mit einem Standardfluganzug und einem Fallschirmgurtwerk 40 verwendet. Das Gurtwerk 40 weist Schultergurte 42 auf, die sich um den Rücken und die Brust herunter erstrecken. Die Schultergurte 42 sind durch einen Quergurt 44 verbunden, der sich über die untere Brust oder den oberen Bauch erstreckt. Schenkel- bzw. Beingurte 46 sind auch vorgesehen, um die notwendige Tragfähigkeit beizubehalten, die zum Ausstoßen bzw. Abspringen mit dem Fallschirm erforderlich ist.
Das Haltegurtwerk 40 ist beim Sichern einer Brustplatte 48, die eine gleichförmige Verteilung der Lasten über den Rippen- bzw. Brustkorb des Manschaftsmitgliedes sicherstellt. Eine solche Brustplatte ist wünschenswert, wenn hohe gravitationseingeleitete Kräfte während einer nach vorwärts gelehnten Haltung erfahren werden.
Die Brustplatte 48 wird vorzugsweise aus einem leichtgewichtigen Material gebildet, wie beispielsweise Fiberglas, oder aus einem anderen festen leichtgewichtigen Verbundwerkstoff.
Das aufblasbare Blasensystem 10 der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zur Anwendung mit dem "Kopftrage/Wirbelsäulenentlastungs-Ausstoßsitzeinsatz" geeignet, der im US-Patent 4 923 147 offenbart und beansprucht wird, welches an den Mitanmelder William J. Adams ausgegeben wurde.
Kurz offenbart das '147-Patent einen Sitzeinsatz, der innerhalb des bestehenden Sitzes eines Fahrzeugs einsetzbar ist, um ein Manschaftsmitglied des Fahrzeuges in einer Vorwärtshaltung während hoher Gravitationsbeschleunigungen zu halten. Mit Bezug auf Fig. 3 ist der vorliegende Sitzeinsatz veranschaulicht, der im allgemeinen mit 50 bezeichnet wird. Der Sitzeinsatz 50 weist ein langgestrecktes Kopftragglied 52 auf, um den Kopf des Manschaftsmitgliedes während einer nach vorwärts gelehnten Haltung zu tragen. Eine Rücken- bzw. Stützplattenanordnung, die eine Bruststützplatte 54 und eine Lendenstützplatte 56 aufweist, schwenkt sich nach vorne (über Stiftverbindungen 58), und zwar relativ zu einer Sitzverschiebungsbasisanorndung 60. Brustgurte 62 sind an der Bruststützplatte 54 angebracht, um es dem Manschaftsmitglied 32 zu gestatten, sich fest bzw. eng zwischen der Brustplatte 48 und der Bruststützplatte 54 zu sichern. Die Brustgurte 62 gestatten es, daß der Pilot wirkungsvoll "aufgenommen" bzw. "abgehoben" von seiner Wirbelsäule wird, und zwar während der Gravitationsbelastung in der nach vorwärts gelehnten Position. Die Druckkraft entlang der Wirbelsäule des Piloten wird auf die Sitzverschiebungsbasisanordnung 60 des Sitzeinsatzes 50 übertragen und wird direkt zurück auf die Sitzverschiebungsstruktur belastet. Unter Verwendung dieses Sitzeinsatzes 50 kann das Manschaftsmitglied den Gravitationsschutz verwenden, der durch das Vorwärtslehnen geboten wird, ohne Nackenund Rückenschmerzen zu erleiden. Sein Blickfeld bleibt nahe an dem, welches sein Blickfeld in einer aufrechten Position sein würde, was für den taktischen Betrieb des Flugzeuges wichtig ist.
Die Anwendung des aufblasbaren Blasensystens mit dem Sitzeinsatz 50 wird vorzugsweise durchgeführt durch sandwichartiges Anordnen der Blasen 14 zwischen dem Brustkorb bzw. der Brust des Manschaftsmitgliedes (wobei die Brustwand schematisch als 64 bezeichnet wird) an der Brustplatte 48 des Sitzeinsatzes 50. In dieser Figur sind die Lungen auch schematisch mit dem Bezugszeichen 66 dargestellt. Die Blasen 14 und die Brustplatte 48 sind vorzugsweise innerhalb der gleichen Tasche oder Abdeckung 16 gelegen. Bei dieser Konfiguration wird der Druck innerhalb der Lungen 66 durch die Brustwand 64 und in die Blasen 14 übertragen. Dieser Druck wird dem Druck entgegengesetzt, der von der Brustplatte selbst ausgeübt wird. Somit kann in anderen Worten der Blasendruck durch den Druck innerhalb der Lungen gesteuert werden. Der Blasendruck kann entsprechend bzw. gleich mit dem Lungendruck sein. Wie bei den vorigen Figuren sind die Blasen durch Leitungsmittel 22 mit einer Atemgasquelle 24 verbunden, die Teil eines Positivdruck-Atemsystems ist, um Luft an die Atemmaske 30 zu liefern. Daher kann das Positivdruck-Atemsystem verwendet werden, um den Druck in der Blase an den Druck des Atemgases in den Lungen des Subjektes anzupassen.
Zusätzlich zu iher Anwendung bei dem im '147-Patent offenbarten Sitzeinsatz ist die vorliegende Erfindung insbesondere geeignet zur Anwendung bei dem Schwebekraftanzug, der im US-Patent 4 925 133 offenbart und beansprucht wird, betitelt "Hydraulic Buoyancy Force Suit", ausgegeben an S. G. Wurst, K. M. Munson und den Mitanmelder der vorliegenden Erfindung W. J. Adams.
Mit Bezug auf Fig. 4 ist der hydraulische Schwebekraftanzug des '133-Patentes veranschaulicht, und zwar allgemein mit 68 bezeichet. Der hydraulische Schwebekraftanzug 68 wird verwendet, um nützlich das Bewußtsein aufrechtzuerhalten, und um die Risiken einer Verletzung für Subjekte zu verringern, die hohen Beschleunigungsniveaus ausgesetzt sind, während sie in einem Fahrzeug sind. Obwohl seine speziellen Merkmale in Fig. 4 nicht veranschaulicht sind, ist der Kraftanzug mit einem Strömungsmittelreservoir über eine Leitung 69 verbunden, mit Atemhilfsmitteln und mit Mitteln zum Tragen bzw. Unterstüzen dieser Komponenten im Fahrzeug. Der Schwebekraftanzug trägt das Objekt innerhalb des Fahrzeuges. Er weist zumindest zwei Gewebelagen auf, wobei jede Lage für ein im wesentlichen inkompressibles Strömungsmittel undurchlässig ist. Der Anzug paßt im wesentlichen über das gesamte Subjekt, einschließlch des Halses des Subjektes. Das Strömungsmittelreservoir ist in Strömungsmittelverbindung mit dem Schwebekraftanzug und liefert Nachfüllströmungsmittel an den Anzug im Falle seiner Expansion während der Beschleunigung.
Das Strömungsmittelreservoir wird im wesentlichen auf dem Kopfniveau des Subjektes gehalten, um den Reservoirströmungsmittelpegel auf ungefähr Augenniveau zu halten. Dies hält einen optimalen Strömungsmitteldruckgradienten auf dem Körper des Trägers aufrecht, um eine wirkungsvolle Blutversorgung für das Gehirm des Subjektes sicherzustellen. Der Kraftanzug liefert einen ausbalancierten bzw. ausgeglichenen Gegendruck für die Beschleunigungskraft, wodurch die Expansion der Blutgefäße des Subjektes und ein Zusammenlaufen des Blutes verringert wird. Druck, der auf die Person aufgebracht wird, die den Anzug trägt, wird sehr genau an die hydrostatischen Drücke innerhalb der Blutgefäße im Körper einschließlich des Halses angepaßt Diese Anpassung wird erreicht durch die Anwendung des Reservoirs, welches in Strömungsmittelverbindung mit dem Anzug ist. Die Oberfläche des Strömungsmittels innerhalb des Reservoirs wird auf Augenniveau gehalten. Dies gestattet es, daß der korrekte Druck sowohl auf den Körper als auch auf den Hals aufgebracht wird. Der Anzug verwendet ein Hydraulikmedium, um eine ordnungsgemäße Verteilung und Größe der Beschleunigungskräfte zu erreichen.
Die Schwebekräfte, die von dem Anzug geliefert werden, tragen die Muskelmassen des Trägers, die Eingeweide usw., wodurch ihr Gewicht vom Skelett abgehoben bzw. entfernt wird, und somit ein Verletzungsrisiko für das Skelett während intensiver kurzer Beschleunigungen minimiert wird. Wie durch die in Fig. 4 bezeichneten, gestrichelten Linien zu sehen, können die Blasen des aufblasbaren Systems 10 der vorliegenden Erfindung innerhalb des hydraulischen Schwebekraftanzuges 68 gelegen sein. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind im hydraulischen Schwebekraftanzug 68 diese Blasen in zwei Anzugstaschen 70 gelegen (eine auf jeder Seite der Brust) . Die Taschen, die die Blasen enthalten, sind an der innersten Lage des Anzuge 68 gelegen und somit benachbart zur Brustwand des Piloten.
Die Anwendung des aufblasbaren Blasensystems bei dem hydraulischen Schwebekraftanzug 68 ist wie folgt:
Der Schwebeanzug, der die Blasen enthält, wird von einem Pilot angezogen. Der Anziehprozeß, der das Zusammenstecken von Gurten und Verbindern und das Festziehen von Zugvorrichtungen aufweist, weist auch das Verbinden der Schnellentkoppelungskupplung 20 auf (d. h. siehe Fig. 1). Diese Kupplung 20 verbindet die zwei Blasen 14, die die Brust abdecken, so daß der Druck in jeder der gleiche ist, und so daß jede von einer einzigen Versorgungsleitung gefüllt werden kann. Der Pilot sitzt in dem Flugzeugsitz, die Blasen und die Atemmaske 30 sind mit der Flugzeug-Atemgasversorgung 24 verbunden, und der Schwebenazug ist mit einer Wasserversorgung verbunden.
Während des Fluges bei niedrigen Gravitationspegeln ist der Druck in der Atemmaske nahe am Umgebungsdruck. Folglich gibt es wenig, falls überhaupt, positiven Druck (mit Bezug auf den Unmgebungsdruck) in der Atemmaske oder in den Blasen. Wenn das Gravitationsniveau steigt, wird der Druck in den Blasen ansteigen. Der Anstieg des Blasendruckes rührt von dem gesteigerten Druck des Wassers im Anzug her, der gegen die Blasen drückt, und der gesteigerte Druck der Strömungsmittel und der Gewebe bzw. des Gewebes des Körpers, die auch gegen die Blasen drücken. Der Drucksensor 28 detektiert den gesteigerten Blasendruck und hebt den Druck in der Maske an. (Wegen dem Gravitationsschutz, der von dem Anzug vorgesehen wird, wird die Menge bzw. Größe des Maskendruckes, der nötig ist, um der Gravitationskraft entgegenzuwirken, geringer sein als erforderlich, wenn der Pilot den Anzug nicht tragen würde.) Der Maskendruck wird angehoben, um zum Blasendruck zu passen. Jedoch wird der Maskendruck nicht auf einen Druck über ungefähr 60-70 mmHg ansteigen können; Drücke über diesem Niveau können ein Maskenleck und eine Sinusverletzung bewirken.
Da der Blasendruck sich mit Veränderungen der Rate und der Tiefe der Atmung verändert, kann der Blasendruck (über das Ventil 26) reguliert werden, um bei der Atmung zu helfen. Beispielsweise kann der Druck in der Blase während des Ausatmens gesteigert werden, um dem Piloten dabei zu helfen, die Luft in seinen Lungen auszustoßen. Das Ausatmen während der Positivdruck-Atmung (PPB) ist physisch schwieriger als während der normalen Atmung. Somit können die Blasen, die mit der Positivdruck-Atmung assozierte Arbeit verringern. Da in ähnlicher Weise der Blasendruck zur Atemrate und zur Tiefe der Atmung paßt, wird eine Hyperventilation - ein potentiell schädlicher Atmungsmodus, der während der Positivdruck-Beatmung oft beobachtet wird - gesteuert werden.
Bei einem hyperventilierenden Piloten erzeugt die schnelle Atemrate schnelle Lungendruckveränderungen, die auf die Blase übertragen werden und wiederum von der Druck sensorkomponente 28 des Blasensystems detektiert werden. Der Pilot kann dann gewarnt werden, daß er hyperventiliert und eine Bewußtlosigkeit riskiert, wenn seine Atemrate nicht sinkt. Zusätzlich kann der Druck in den Blasen gesteigert oder gesenkt werden, um dem Piloten dabei zu helfen, die Hyperventilierung zu überwinden.
Das Blasensystem der vorliegenden Erfindung, welches mit einem HS/SOD- und PPB-System verwendet wird, arbeitet in ähnlicher Weise wie das Blasensystem, welches mit dem Schwebeanzug verwendet wird. Das heißt, beschleunigungsbewirkte Steigerungen des Blasendruckes werden verwendet, um den Druck in einer PPB-Maske zu steuern, um Gravitationskräften entgegenzuwirken, um eine Hyperventilation zu detektieren und zu verhindern, und um die Mühe zu verringern, die für ein Ausatmen während der Positivdruck-Beatmung erforderlich ist. Somit steigert ähnlich wie die Anwendung der Blasen beim Schwebeanzug die Anwendung der Blasen bei dem HS/SOD-System die Gravitationstolerenz des Piloten, indem ihm zwei Verfahren des Gravitationsschutzes gegeben werden, in diesem Fall Positivdruck-Beatmung und ein Lehnen nach vorne. Darüberhinaus sieht die Anwendung des Blasensystems bei dem HS/SOD-System die Fähigkeit vor, das Niveau der Positivdruck-Beatmung zu steuern, und zwar basierend auf der Körperposition in dem Beschleunigungsfeld, wie im folgenden Absatz erklärt. Schhließlich wird ein ordnungsgemäß aufgeblasenes Blasensystem dabei helfen, eng passende aber doch komfortable Verbindungen zwischen den Rücken- bzw. Stützplatten- und Brustplattenkomponenten des HS/SOD-Systems aufrechtzuerhalten.
Bei der Verwendung des Blasensystems mit dem HS/SOD System würde ein Pilot das HS/SOD-Fallschirmgurtwerk anziehen, welches die Blasen enthält, (Fig. 1) und sich in den Flugzeugsitz setzen (Fig. 3). Er würde dann die Positivdruck-Beatmungsmaske 30 und die Blasen 14 mit der Atemgasversorgung 24 verbinden. Ahnlich den Fähigkeiten der Blasen, die mit dem Schwebeanzug verwendet werden, könnten die mit dem HS/SOD-System getragenen Blasen verwendet werden, um den Lungendruck bei Zuständen mit niedriger Gravitation und mit hoher Gravitation zu detektieren, und um dem Pilot beim Atmen bei verschiedenen abnor malen Situationen wie beispielsweise der Hyperventilation zu helfen. Darüber hinaus kann bei dem HS/SOD-System ein Pilot in einem Bereich von Körperpositionen getragen werden, und zwar bei Perioden der Flugzeugbeschleunigung. Für verschiedene Positionen kann die Größe und Richtung der resultierenden Beschleunigungskraft auf den Piloten von der Beschleunigung des Flugzeuges unterschiedlich sein. Anders als bei herkömmlichen Verfahren der Positivdruck-Beatmungssteuerung, die auf der Detektion der Flugzeugbeschleunigung basieren, könnte mit dem Blasensystem die Positivdruck-Beatmunmgssteuerung an die tatsächlichen Niveaus der Pilotenbeschleunigung angepaßt bzw. gebracht werden.
Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der obigen Lehre möglich. Es sei daher bemerkt, daß innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als speziell beschrieben, ausgeführt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung (10) zur Verwendung durch ein hohen G bzw. Gravitations- oder Erdneschleunigungen ausgeseztes in einem Fahrzeug befindliches Subjekt, wobei die Vorrichtung zu der Bauart gehört die einen Sitzeinsatz aufweist um ein Mannschaftsmitglied eines Fahrzeugs während hoher G-Beschleunigung in einer Vorwärts-Lehnposition zu halten, wobei die Vorrichtung (10) den Lungendruck eines Subjektes an den Druck eines Positivdruck-Atmungssystems (PPB- System) anpaßt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

eine Blasenanordnung (12) die folgendes aufweist:

a) mindestens eine flexible Blase (14), die allein über der Brust des Subjektes (32) positionierbar ist und die Strömungsmittel mit der gleichen Dichte wie das Atmungsgas in den Lungen des Subjektes enthält;

b) eine Strömungsmittelquelle (24) zur Lieferung von Strömungsmitteln mit der gleichen Dichte wie das Atmungsgas in den Lungen des Subjektes;

c) Strömungsmittelleitmittel (22) verbunden zwischen der mindestens einen Blase (14) und der Strömungsmittelguelle (24), einschließlich erster Ventilmittel (26) zur Regelung des Flusses des Strömungsmittels von der Quelle zur Blase;

d) Druckabfühlmittel (28) verbunden mit den Strömungsmittelleitungsmitteln (22) zur Überwachung des Blasendruckes; und

e) ein Positivdruck-Beatmungssystem einschließlich einer Maske (30) und eines Schlauches (34) verbunden mit den Druckabfühlmitteln (28) zum Versehen des Subjektes mit dem erwähnten Atemgas von der Strömungsmittelquelle (24), wobei das Positivdruck- Beatmungssystem Steuermittel aufweist, einschließlich elektrischer Leitungsmittel (36) und zweiten Ventilmitteln (38) zum Anpassen des Drucks in der Blase an den Druck des Atmungsgases in den Lungen des Subjektes, wobei der Druck in den Lungen des Subjektes der gleiche ist wie der Druck in der Maske (30) und abgefühlt wird durch die Druckabfühlmittel (28), welche auch den Blasendruck abfühlen und Änderungen im Druck der Blase, um die Anpassungen an den Druck in den Lungen vorzusehen durch Verbindung der Druckabfühlmittel (28) mit den ersten Ventilmitteln (26); und

ein Einsatz (50) mit einer starren Brustplatte (48) die mit einer Stütz- bzw. Rückenplatte verbunden ist, wobei die Brustplatte das Mannschaftsmitglied an dem Sitzeinsatz festlegt und als eine Gegen- bzw. Reaktionskraft dient, um der G-Kraft am Körper des Subjektes entgegenzuwirken, wobei die mindestens eine Blase zwischen der Brustplatte und der Brust des Subjektes positioniert ist.

2. Vorrichtung (10) zur Verwendung durch ein hohen G Beschleunigungen ausgesetztes Subjekt während dieses sich in einem Fahrzeug befindet, wobei die Vorrichtung zu der Bauart gehört, die eine Schwebekraft aufweist, und zwar verwendet durch ein Subjekt welches hohen Beschleunigungspegeln ausgesetzt ist, während es sich in einem Fahrzeug befindet, wobei die Vorrichtung zum Anpassen des Lungendrucks eines Subjektes an den Druck in einem Positivdruck-Beatmungssystem (PPB-System) dient und folgendes aufweist:

eine Blasenanordnung (12), die folgendes aufweist:

a) mindestens eine flexible Blase (14) positionierbar allein über der Brust des Subjektes (32) und Strömungsmittel enthaltend mit der gleichen Dichte wie das Atemgas in den Lungen des Subjektes;

b) eine Strömungsmittelquelle (24) zur Lieferung von Strömungsmitteln mit der gleichen Dichte wie das Atemgas in den Lungen des Subjektes;

c) Strömungsmittelleitungsmittel (22) verbunden zwischen der mindestens einen Blase (14) und der Strömungsmittelquelle (24), wobei erste Ventilmittel (26) vorgesehen sind zum Regulieren des Flusses des Strömungsmittels von der Quelle zu der Blase;

d) Druckabfühlmittel (28) verbunden mit den Strömungsmittelleitungsmitteln (22) zur Überwachung des Blasendrucks; und

e) ein Positivdruck-Beatmungssystem einschließlich einer Maske (30) und eines Schlauchs (34) verbunden mit den Druckabfühlmitteln (28) zum Versehen des Subjektes mit Atemgas von der Strömungsmittelquelle (24), wobei das Positivdruck-Beatmungssystem Steuermittel aufweist einschließlich elektrischer Leitungsmittel (36) und zweiten Ventilmitteln (38) zum Anpassen des Drucks in der Blase an den Druck des Atmungsgases in den Lungen des Subjektes, wobei der Druck in den Lungen des Subjektes der gleiche ist wie der Druck in der Maske (30), und zwar abgefühlt durch die Druckabfühlmittel (28), wobei diese auch den Blasendruck und Änderungen im Druck der Blase abfühlen, um die Anpassung an den Druck in den Lungen vorzusehen, und zwar durch Verbindung der Druckabfühlmittel (28) mit den ersten Ventilmitteln (26), und

ein Schwebekraftanzug (68) der einen ausgeglichenen Gegendruck zur Beschleunigungskraft vorsieht, wobei die Distension der Blutgefäße des Subjektes und der Zusammenfluß des Blutes reduziert wird, wobei die mindestens eine flexible Blase zwischen dem Schwebekraftanzug und der Brust des Subjektes positioniert ist, und wobei der Schwebekraftanzug als die erwähnten G-Kraftansprechmittel bzw. auf eine Gravitationskraft ansprechende Mittel dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine flexible Blase zwei Blasen (14) aufweist und eine Strömungsmittelleitung (18, 20) die diese beiden Blasen verbindet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das gelieferte Strömungsmittel Luft aufweist, bzw. ist.