DE1147410B - Process for determining the physiologically acceptable overall exposure to climate and work and the device for carrying out the process - Google Patents
Process for determining the physiologically acceptable overall exposure to climate and work and the device for carrying out the processInfo
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Description
Verfahren zur Bestimmung der physiologisch zumutbaren Gesamtbelastung durch Klima und Arbeit und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Der Aufenthalt und das Arbeiten bei hoher Temperatur und gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit können gefährlich sein und zum Tod durch Wärmestauung (Hitzschlag) führen. Die Wärmestauung kommt insbesondere dadurch zustande, daß die durch Stoffwechselvorgänge im Körper erzeugte Wärme nicht ausreichend abgeführt werden kann. Die Wärmestauung äußert sich infolgedessen als Erhöhung der Körpertemperatur, die bei klimatisch ungünstigen Verhältnissen und gleichzeitig schwerer körperlicher Arbeit in verhältnismäßig kurzer Zeit das Maß des Erträglichen überschreiten kann. Es sei beispielsweise an Rettungsarbeiten unter Tage nach Explosionen oder bei Grubenbränden erinnert sowie an die Brandbekämpfung (Branddammsetzen) und an Aufwältigungsarbeiten nach Bränden. In diesen Fällen ist es nicht möglich, die Klimaverhältnisse zu ändern. Es ist vielmehr erforderlich, die Gesamtbelastung des Körpers durch Klima und Arbeit zu bestimmen und den Aufenthalt sowie die Arbeit abzubrechen, wenn die Gesamtbelastung sich dem sogenannten »physiologischen Kennwert« nähert bzw. ihn erreicht. Procedure for determining the physiologically acceptable total exposure by climate and work and device for carrying out the procedure The stay and working at high temperature and high humidity at the same time be dangerous and lead to death from heat build-up (heat stroke). The accumulation of heat comes about in particular by the fact that the metabolic processes in the body generated heat cannot be sufficiently dissipated. The heat build-up expresses itself As a result, as an increase in body temperature, which is climatically unfavorable Conditions and at the same time heavy physical work in a relatively short time Time can exceed what is bearable. It is for example in rescue work reminds underground after explosions or mine fires as well as fire fighting (Setting fire dams) and work on recovery work after fires. In these cases it is it is not possible to change the climatic conditions. Rather, it is necessary to determine the overall exposure of the body through climate and work and the stay as well as canceling the work if the total load is the so-called »physiological Characteristic value «approaches or reaches it.
Als »physiologischer Kennwert« für den menschlichen Organismus ist auf Grund umfangreicher Versuche eine Rektaltemperatur von 38,30 C bei gleichzeitiger Pulsfrequenz von 115 Schlägen pro Minute (gemessen 3 bis 4 Minuten nach Arbeitsende) festgestellt worden. Dieser Kennwert aus Rektaltemperatur und Puls ist physiologisch gerechtfertigt, liegt für die Einzelwerte an der unteren Grenze und enthält somit einen hohen Sicherheitsfaktor. Der arbeitende Mensch kann also bei günstigem Klima längere Zeit schwere Arbeit, dagegen bei ungünstigem Klima leichte Arbeit, unter Umständen nur kurze Zeit, ausführen. As a »physiological parameter« for the human organism Due to extensive experiments a rectal temperature of 38.30 C with simultaneous Pulse frequency of 115 beats per minute (measured 3 to 4 minutes after the end of work) been found. This characteristic of rectal temperature and pulse is physiological justified, lies at the lower limit for the individual values and thus contains a high safety factor. The working person can therefore with a favorable climate hard work for a long time, on the other hand light work in unfavorable climates, under Under certain circumstances only for a short time.
Die beiden Komponenten (Rektaltemperatur und Puls), die den physiologischen Kennwert ergeben, sind bei einem arbeitenden Menschen im Normalfall einer objektiven Messung kaum zugänglich. The two components (rectal temperature and pulse) that make up the physiological Resulting characteristic values are normally an objective one for a working person Measurement hardly accessible.
Die vorliegende Erfindung umgeht diese Schwierigkeit, indem sie diejenigen Faktoren, welche den physiologischen Kennwert maßgebend beeinflussen, erfaßt; das ist einerseits das Klima, andererseits das Atemvolumen, aus dem auf die im Körper erzeugte Wärmemenge geschlossen werden kann. Der Sauerstoffverbrauch der Menschen ist nämlich mit dem Atemvolumen insofern gekoppelt, als aus der Einatemluft etwa 4,5°/o Sauerstoff entnommen werden. The present invention avoids this difficulty in providing those Factors that have a decisive influence on the physiological characteristic value recorded; the is on the one hand the climate, on the other hand the respiratory volume, from which to the in the body generated amount of heat can be closed. The oxygen consumption of people is namely coupled with the respiratory volume insofar as from the inhaled air, for example 4.5% oxygen can be withdrawn.
Es ist bekannt, daß durch die Stoffwechselvorgänge im Körper je Liter Sauerstoff rund fünf Wärmeeinheiten erzeugt werden. Eine summierende Messung des Atemvolumens ermöglicht also angenähert einen Rückschluß auf die in der betreffenden Zeit im Körper erzeugte Wärmemenge. Bei geringer Arbeitsleistung sinkt das Atemvolumen beispielsweise auf 15 1/min, bei intensiver Arbeit kann es auf 601/min und darüber aufsteigen. Im ersten Falle werden 15 0,045 = 0,675 1/min Sauerstoff verbraucht und 0,675 5 = 3,375 WE/min erzeugt; im zweiten Falle sind es viermal so viel, d. h. 2,7 1/min Sauerstoffverbrauch und 13,5 WE/min. Es ist klar, daß unter klimatisch ungünstigen Verhältnissen ein intensiv arbeitender Mensch viel schneller zu einer biologisch bedrohlichen Wärmestauung kommt als ein Mensch, der nur eine leichte Arbeit ausführt.It is known that due to the metabolic processes in the body per liter Oxygen around five thermal units can be generated. A summing measurement of the Tidal volume allows approximately one Conclusion on the in the concerned Amount of heat generated in the body over time. When the workload is low, the respiratory volume decreases for example to 15 1 / min, with intensive work it can be to 601 / min and above rising up. In the first case, 15 0.045 = 0.675 1 / min of oxygen are consumed and 0.675 5 = 3.375 cu / min generated; in the second case it is four times as much, i.e. H. 2.7 l / min oxygen consumption and 13.5 WE / min. It is clear that under climatic under unfavorable conditions an intensely working person becomes a much faster Biologically threatening heat build-up comes as a person who has only a slight Work.
Das Klima ist für den Wärmehaushalt des Körpers insofern von Bedeutung, als mit zunehmender Temperatur und mit zunehmender relativer Feuchtigkeit die »Entwärmung« des Körpers abnimmt. Wenn die Umgebungsluft auf Körpertemperatur aufsteigt und die relative Feuchtigkeit 100eo beträgt, hört die Wärmeabfuhr praktisch völlig auf. The climate is important for the body's heat balance, than the "cooling" with increasing temperature and with increasing relative humidity of the body decreases. When the ambient air rises to body temperature and the relative humidity is 100eo, the heat dissipation practically stops completely.
Die Erfindung besteht darin, bei einem Verfahren zur Bestimmung der physiologisch zumutbaren Gesamtbelastung durch Klima und Arbeit in bezug auf ein physiologisches Kriterium ein Klimameßgerät und ein Atemvolumenmeßgerät zu verwenden und die Einzelmeßwerte bei der Eichung derart aufeinander abzustimmen, daß sich der sogenannte »physiologische Kennwert« einstellt. The invention consists in a method for determining the physiologically reasonable overall exposure to climate and work in relation to a physiological criterion to use a climatic meter and a respiratory volume meter and the individual measured values in the calibration in such a way on one another to vote, that the so-called "physiological characteristic value" is established.
Als Klimameßgerät kann ein Psychrometer verwendet werden, das sowohl die Temperatur als solche als auch die relative Feuchtigkeit der Luft erfaßt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß im allgemeinen diese beiden Faktoren zur Beurteilung des Klimas hinsichtlich der möglichen »Entwärmung« des Körpers ausreichen. Wenn eine genauere Beurteilung des Klimas erforderlich ist, kann an Stelle des Psychrometers ein Klimasummenmeßgerät verwendet werden, das beispielsweise auch den Einfluß der Luftbewegung (unter Tage »Wettergeschwindigkeit«), der Wärmestrahlung u. dgl. miterfaßt. A psychrometer can be used as a climatic measuring device, which has both the temperature as such as well as the relative humidity of the air is recorded. It it has been shown that in general these two factors are used for assessment of the climate are sufficient with regard to the possible "cooling" of the body. if A more precise assessment of the climate is required, can be used in place of the psychrometer a climatic totalizer can be used, for example, the influence of the Air movement (underground "weather speed"), heat radiation and the like are also recorded.
Als Atemvolumenmeßgerät wird zweckmäßig ein Gaszähler verwendet. Der Gaszähler wird mittels eines Mundstückes (bei verschlossener Nase) oder einer Halbmaske oder einer Vollmaske mit den Atemorganen derart verbunden, daß die Einatemluft oder die Aus atemluft den Gaszähler durchströmt. Es ist zweckmäßig, einen Gaszähler zu verwenden, dessen Zeiger bei Beginn des Aufenthaltes im ungünstigen Klima in die Nullstellung gebracht werden kann. A gas meter is expediently used as the respiratory volume measuring device. The gas meter is operated by means of a mouthpiece (with the nose closed) or a Half mask or a full mask connected to the respiratory organs in such a way that the inhaled air or the exhaled air flows through the gas meter. It is useful to have a gas meter to use its pointer at the beginning of the stay in the unfavorable climate in the zero position can be brought.
Es ist natürlich möglich, den Klimawert, beispielsweise die Naßtemperatur (tun) für sich zu messen und unabhängig davon das Atemvolumen mit einem Gaszähler. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß beide Meßgeräte - also Klima- und Atemvolumenmeßgerät - zu einem einzigen, am Körper tragbaren Gerät vereinigt sind. It is of course possible to use the climatic value, for example the wet temperature (do) to measure for yourself and regardless of the respiratory volume with a gas meter. A special embodiment of the invention is that both measuring devices - So air conditioning and respiratory volume measuring device - to a single device that can be worn on the body are united.
Damit wird die Durchführung des Verfahrens wesentlich vereinfacht: Der Gerätbenutzer kann die für ihn unter Umständen lebenswichtigen Meßwerte an einem einzigen Instrument ablesen. Außerdem gibt diese Kombination die Möglichkeit, das nasse Thermometer bzw. das Klimasummenmeßgerät in den Einatemluftstrom einzubauen, so daß es von der Einatemluft umspült wird und eine gesonderte Vorrichtung für die Luftbewegung, wie sie sonst bei Psychrometern üblich ist, entfällt.This considerably simplifies the implementation of the procedure: The device user can read the measured values, which may be vital for him, on a read from a single instrument. In addition, this combination gives the option of to install wet thermometers or the climatic totalizer in the inhalation air flow, so that it is washed around by the inhaled air and a separate device for the There is no air movement, as is usually the case with psychrometers.
Bei einem derart kombinierten Gerät kann man den Klimawert und das zulässige Atemvolumen (Liter) auf einem einzigen Zifferblatt erfassen. Das Zifferblatt habe beispielsweise eine Einteilung in Litern. Einer Zeigerumdrehung sollen 5000 1 entsprechen. Während der Zeiger, der das Atemvolumen anzeigt, nach rechts umläuft (wie ein Uhrzeiger), ist über dem Zifferblatt ein gegenläufiger Zeiger angeordnet, der vom Klimawert beeinflußt wird. Bei = = 320 C soll dieser Zeiger beispielsweise auf Null (= 5000 1) stehen. Bei 340 C bewegt sich dieser Zeiger beispielsweise auf den Punkt 35001. Für den Gerätbenutzer bedeutet das, daß er sich aus der Gefahrenzone zurückziehen muß, sobald er 35001 Luft geatmet hat, was dann eintritt, wenn die beiden gegenläufigen Zeiger sich überdecken. With such a combined device you can see the climate value and the Record permissible tidal volume (liters) on a single dial. The dial have for example a division in liters. One pointer revolution should be 5000 1 correspond. While the pointer showing the tidal volume rotates to the right (like a clock hand), a counter-rotating pointer is arranged above the dial, which is influenced by the environmental value. For example, at = = 320 C this pointer should are at zero (= 5000 1). For example, at 340 C this pointer moves to point 35001. For the device user, this means that he is out of the danger zone must withdraw as soon as he has breathed 35001 air, which occurs when the two counter-rotating pointers overlap.
Um zu verhindern, daß der Gerätbenutzer den Zeitpunkt des Rückzuges verpaßt, kann das Gerät mit einem optischen oder akustischen Rückzugsignal gekoppelt sein. Dieses Signal kann ausgelöst werden, wenn die beiden Zeiger sich treffen oder auch vorher, wenn sie sich einander bis auf einen vorbestimmten Abstand nähern, damit der Gerätbenutzer sich ungefährdet aus der klimatisch gefährlichen Umgebung zurückziehen kann. To prevent the device user from timing the withdrawal missed, the device can be coupled with an optical or acoustic withdrawal signal be. This signal can be triggered when the two pointers meet or even before, if they approach each other within a predetermined distance, so that the device user is safe from the climatically dangerous environment can withdraw.
Das Anzeige- bzw. Warngerät kann auch in Verbindung mit Sauerstoff-Atemschutzgeräten, insbeson- dere unter Tage benutzt werden. Gerade hier ist bei Grubenbränden oder nach Explosionen mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit zu rechnen. The display or warning device can also be used in conjunction with oxygen breathing apparatus, in particular which are used underground. Especially here is during mine fires or Expect high temperatures and high humidity after explosions.
Die Vorrichtung zum summierenden Messen des Atemvolumens wird in das Kreislaufgerät eingebaut.The device for the total measurement of the tidal volume is integrated into the Built-in rebreather.
Der Klimawert muß natürlich außerhalb des Atemluftweges erfaßt werden, da die Klimawerte der Atem- und Umgebungsluft nicht identisch sind.The climate value must of course be recorded outside of the airway, because the climatic values of the breathing and ambient air are not identical.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The invention is based on the drawing of an exemplary embodiment explained in more detail.
Das Anzeige- bzw. Warngerätl, das der Gerätbenutzer am Leibriemen 2 trägt, ist mittels eines Faltenschlauches 3 mit einer Halbmaske 4 verbunden. The display or warning device that the device user attaches to the belt 2 is connected to a half mask 4 by means of a corrugated tube 3.
Die Einatemluft wird durch das Gerät 1 angesaugt und durch das Ausatemventil 5 ins Freie ausgeatmet.The inhaled air is sucked in through the device 1 and through the exhalation valve 5 exhaled outside.
Die Einatemluftmenge wird im Gerät 1 gemessen und vom Zeiger 6, der sich in Richtung eines Uhrzeigers bewegt, auf der Skala 7 angezeigt. Der Zeiger 8 steht unter der Wirkung eines Klimawertmessers. Hier ist er mit einem Naßwärme-Thermometer verbunden.The amount of inhaled air is measured in the device 1 and from the pointer 6, the moves clockwise, indicated on scale 7. The pointer 8 is under the action of a climatic meter. Here he is with a wet heat thermometer tied together.
Mit zunehmender Naßwärme (tun) bewegt sich der Zeiger 8 rückläufig, kommt also dem Zeiger 6 entgegen. In der Abbildung steht der Zeiger 8 etwa auf 3,6 ms. Wenn der Gerätbenutzer 3,6 m3 Luft eingeatmet hat, überdecken sich die Zeiger 6 und 8.With increasing wet heat (do), the pointer 8 moves backwards, thus comes towards the pointer 6. In the illustration, the pointer 8 is approximately at 3.6 ms. When the device user has inhaled 3.6 m3 of air, the pointers overlap 6 and 8.
Dann muß er sich aus dem gefährlichen Klima zurückziehen.Then he has to withdraw from the dangerous climate.
Claims (9)
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-
1960
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