DE20018239U1

DE20018239U1 - Respirator mask with integrated computer-based real-time simulation system

Info

Publication number: DE20018239U1
Application number: DE20018239U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2010-10-18

Description

• · &iacgr; ·#• · &iacgr;·#

Atemschutzmaske mit int^rierteii?*Respiratory mask with integrated ii?*

- 4 Beschreibung: - 4 Description:

Atemschutzmaske mit integriertem computergestütztem Echtzeit - Simulations - System.Respiratory mask with integrated computer-aided real-time simulation system.

Gefahrenszenarien bei denen Personen diffundierenden (in der Regel toxischen) Gasen ausgesetzt sind, müssen vor dem jederzeit möglichen Ernstfall geübt und erfahren werden; da korrektes Verhalten in solchen Ausnahmesituationen antrainierte Automatismen erfordert. Professionelle Rettungs- und Bergungskräfte (Feuerwehren usw.), Flugzeugführer und Bedienpersonal von komplexen technischen Systemen (z.B. in Atomkraftanlagen, Chemiewerken usw.) müssen während eines Notfalls (z.B. Feuerausbruch) absolut kontrolliert und zielgerichtet handeln können und dabei hochkomplexe Systeme bedienen und/oder Menschen retten können. Diverse Arbeiten im äußerst gesundheitsschädlichen Medium (z.B. Rauch- oder Giftgase usw.) müssen zwingend mit Atemschutzmasken ausgeführt werden; da z.B. die gasförmigen Abgänge einen Verbrennung unter anderem Kohlenoxyd/ Dioxin und fein verteilte feste Stoffe wie Ruß, Teerdämpfe, Flugasche usw. beinhalten. Rettungskräfte, Bedienpersonal und Militärkräfte müssen im sachgerechten Umgang mit Atemschutzmasken (ABC-, Gas-, Sauerstoffmasken usw.) unterwiesen und trainiert werden. Unter anderem muß primär der instinktive Fluchtreflex durch Übungen mit den jeweiligen Atemschutzsystemen beherrschbar gemacht werden; um im Einsatzfali nicht panisch zu reagieren und sich selbst und andere Personen (Kollegen, Kameraden, Bevölkerung usw.) in Lebensgefahr zu bringen. Um Ausbildung und Training realistischer zu gestalten, werden in der Regel chemische Rauchgaserzeuger oder Reizgase eingesetzt, die stark sichtbehindernd wirken. Gefahrensituationen werden auch in speziell dafür konstruierten Gebäuden oder statischen Simulatoren usw. dargestellt. Diese Übungen die-Dangerous scenarios in which people are exposed to diffusing (usually toxic) gases must be practiced and experienced before an emergency occurs, which can occur at any time; since correct behavior in such exceptional situations requires trained automatic mechanisms. Professional rescue and recovery workers (fire departments, etc.), pilots and operators of complex technical systems (e.g. in nuclear power plants, chemical plants, etc.) must be able to act in an absolutely controlled and targeted manner during an emergency (e.g. fire outbreak) and operate highly complex systems and/or rescue people. Various jobs in extremely harmful media (e.g. smoke or poisonous gases, etc.) must be carried out with respiratory masks; since, for example, the gaseous emissions contain combustion, among other things, carbon monoxide/dioxin and finely distributed solid substances such as soot, tar fumes, fly ash, etc. Rescue workers, operating personnel and military personnel must be instructed and trained in the proper use of respiratory protection masks (ABC, gas, oxygen masks, etc.). Among other things, the instinctive flight reflex must be mastered through exercises with the respective respiratory protection systems; in order not to react in a panic in an emergency and endanger one's life and that of other people (colleagues, comrades, the population, etc.). In order to make training more realistic, chemical smoke generators or irritant gases are usually used, which have a strong visual impairment effect. Dangerous situations are also presented in specially constructed buildings or static simulators, etc. These exercises are

Atemschutzmaske mit integrierte, tigünpu^ey^estütztem . . .Respiratory mask with integrated, tigünpu^ey^e-supported . . .

- 5 Beschreibung: - 5 Description:

nen dazu Panikreaktionen zu überwinden und Handlungsabläufe zu trainieren. Die konventionellen Simulatorsysteme sind nicht in der Lage z.B. einer Gruppe von vielen Übenden gleichzeitig ein realitätsnahes Training zu ermöglichen. can help overcome panic reactions and train action sequences. Conventional simulator systems are not able to provide realistic training for a group of many trainees at the same time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atemschutzmaskensystem zu schaffen; mit dem in Echtzeit an jedem potentiellen Einsatzort, eine computergenerierte Simulation von Gefahren- und Einsatzsituationen aller Arten real dargestellt werden kann und mit dem es möglich ist große Gruppen simultan trainieren zu lassen.The invention is based on the object of creating a respiratory mask system with which a computer-generated simulation of danger and operational situations of all kinds can be realistically presented in real time at any potential deployment location and with which it is possible to have large groups train simultaneously.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Ansprüchen 1 bis 10 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved according to the invention with the features specified in claims 1 to 10.

Es ist bekannt, dass es statische Übungsvorrichtungen (spezielle Bauwerke, bewegliche Simulatoren usw.) und chemische Mittel, sowie mechanische Vorrichtungen gibt (DE - DBGM 200 13 496.5) mit denen Ausbildungs- und Übungssituationen geschaffen werden können. Diese vorbekannten Systeme sind entweder statisch montiert oder hinterlassen z.B. Rückstände (chemische Rauchgaserzeuger) oder wirken lediglich sichtbehindernd, was dazu führt, dass sie nicht in dem Maß realitätsnah einsetzbar sind, wie es für reale Einsätze erforderlich ist. Mit ihnen können z.B. keine Notfälle in brennenden Atomkraftanlagen, Großkaufhäusern, Pilotenkanzeln und Verteidi-It is known that there are static training devices (special structures, mobile simulators, etc.) and chemical agents, as well as mechanical devices (DE - DBGM 200 13 496.5) with which training and exercise situations can be created. These previously known systems are either statically mounted or leave residues (chemical smoke gas generators) or simply obstruct visibility, which means that they cannot be used as realistically as is required for real operations. They cannot be used to simulate emergencies in burning nuclear power plants, large department stores, pilot cabins and defense systems, for example.

Atemschutzmaske mit integrierte«»· aomptfiiert^estutztem ...Respiratory mask with integrated «»· acomptfied^supported ...

- 6 Beschreibung: - 6 Description:

gungsfallen etc. durchgeführt werden, da dies aus Sicherheitsgründen während des Betriebes von Anlagen und Systemen nicht möglich ist. Daraus ergibt sich, dass Rettungs-, Einsatzkräfte und Bedienpersonal usw. nur unzureichend auf Realeinsätze vorbereitet werden können, da an den tatsächlichen potentiellen Einsatzorten; mit den jeweils verschiedenen und spezifischen Gegebenheiten (z.B. zu überwindende Hindernisse, Treppen usw. größere Entfernungen usw.) nicht real geübt werden kann. Sind konventionelle Atemschutzmaskensysteme mit dem Echtzeit-Simulations - System bestückt, können Einsatzsituationen jeder denkbaren Art an jedem denkbaren Ort, fallspezifisch geübt und trainiert werden, wobei der Normal-Betrieb von Anlagen und Systemen nicht eingestellt werden muß; da nur der/die übenden das teilvirtuelle Szenario wahrnehmen kann.sion traps etc., as this is not possible for safety reasons while plants and systems are in operation. This means that rescue workers, emergency services and operating personnel etc. can only be inadequately prepared for real-life operations, as real training cannot be carried out at the actual potential deployment locations with their different and specific conditions (e.g. obstacles to be overcome, stairs, etc., large distances, etc.). If conventional respiratory mask systems are equipped with the real-time simulation system, every conceivable type of deployment situation can be practiced and trained in a case-specific manner at any conceivable location, without the normal operation of plants and systems having to be stopped, as only the person practicing can perceive the partially virtual scenario.

Das Echtzeit - Simulations - System besteht aus einer oder mehreren Miniaturkameras, die z.B. auf der Maskenvorderseite in Augenhöhe angebracht sind. Die Kameras "sehen" exakt das, was sich vor den Augen des Maskenträgers befindet und überträgt diese existierende Information kabellos an ein mobiles (LapTop) oder stationäres (PC) Computersystem, welches mit einem entsprechenden Empfangssystem ausgestattet ist. Die reale "Sicht" der Kameras wird in digitalisierter Form mittels einer spezieilen Software generiert und virtuelle Ereignisse wie Feuer, Rauchgasentwicklungen, Explosionen, plötzliche Dunkelheit usw. usf. werden der realen Kamerasicht digitalisiert hinzugefügt. Diese teilreale "Sicht" wird vom Computersystem kabellos an die Maske oder das integrierte Kleincomputersystem (Anspruch 10) übermittelt, wo sie von einer Empfangseinrichtung an ein Bildwieder-The real-time simulation system consists of one or more miniature cameras, which are mounted, for example, on the front of the mask at eye level. The cameras "see" exactly what is in front of the eyes of the mask wearer and transmit this existing information wirelessly to a mobile (laptop) or stationary (PC) computer system, which is equipped with a corresponding receiving system. The real "view" of the cameras is generated in digital form using special software and virtual events such as fire, smoke development, explosions, sudden darkness, etc. are added to the real camera view in digital form. This partially real "view" is transmitted wirelessly from the computer system to the mask or the integrated small computer system (claim 10), where it is transmitted by a receiving device to an image display.

Atemschutzmaske mit integriertet« CAmptfWrtjisStutztem . . .Respiratory mask with integrated « CAmptfWrtjisStutzem . . .

_ 7 _
Beschreibung:_ 7 _
Description:

gabesystem weitergeleitet (durchgeschleift) wird. Das Bildwiedergabesystem (Anspruch 6) befindet sich exakt im Sichtfeld des Maskenträgers und hat die Maße des Maskenvisieres (systemspezifisch verschiedene Ausführungen, Sichtfeidgrößen und Formen). Das Bildwiedergabesystem kann vor oder hinter dem Originalvisier angebracht sein oder dieses komplett ersetzen (z.B. Sauerstoffmasken in Verkehrsflugzeugen). Der Maskenträger kann nur das erkennen und wahrnehmen, was ihm das Bildwiedergabesystem vor seinen Augen darstellt. Da der Maskenträger gezwungen ist in das ihm vorgegebene Medium zu blicken, das den realen Raum, die reale Umgebung darstellt in dem er sich real befindet und in dem zeitgleich virtuelle Situationen und Ereignisse stattfinden, die im Ernstfall absolut real wären, kann mit diesem Echtzeit Simulations - System so real alles denkbare simuliert werden, wie es tatsächlich an genau diesem Einsatzort passieren könnte (müßte). Der Maskenträger kann so mit dem realen Einsatzort vertraut gemacht werden, ohne das dabei Anlagen außer Betrieb gesetzt werden müssen; da nur der Maskenträger selbst die Notfallsituation "erlebt". Um die teilvirtuelle Realität noch zusätzlich zu optimieren, können zur Übungssituation, den jeweiligen simulierten Bedingungen, akustische Ereignisse (Anspruch 9) hinzugefügt werden. Diese werden analog zu den virtuellen Bildereignissen im Computersystem generiert und zusammen mit diesen an die Maske übertragen.The image display system (claim 6) is located exactly in the mask wearer's field of vision and has the dimensions of the mask visor (various designs, field of vision sizes and shapes depending on the system). The image display system can be installed in front of or behind the original visor or can replace it completely (e.g. oxygen masks in commercial aircraft). The mask wearer can only recognize and perceive what the image display system shows him in front of his eyes. Since the mask wearer is forced to look into the medium provided to him, which represents the real space, the real environment in which he is actually located and in which virtual situations and events take place at the same time that would be absolutely real in an emergency, this real-time simulation system can simulate everything imaginable as realistically as it could (should) actually happen at this exact location. The mask wearer can thus be familiarized with the real location without having to shut down systems; since only the mask wearer himself "experiences" the emergency situation. In order to further optimize the partially virtual reality, acoustic events (claim 9) can be added to the training situation, the respective simulated conditions. These are generated in the computer system in a similar way to the virtual image events and transmitted together with them to the mask.

Sollte es während der Ausbildung des Maskenträgers zu einer "Panikattake" kommen, kann der Ausbilder/Instrukteur, der das Computersystem bedient und virtuelle Ereignisse erzeugt, jederzeit das Realbild vor den Augen des Maskenträgers aktivieren und diesen durch diese Maßmahme beruhigen. Würde derartiges z.B. bei einem realenIf a "panic attack" occurs during the training of the mask wearer, the trainer/instructor who operates the computer system and creates virtual events can activate the real image in front of the mask wearer's eyes at any time and calm him down with this measure. If such an attack were to occur, for example, in a real

Atemschutzmaske mit integrierte^· iwmpiftpTc^^tütztem . . .Respiratory mask with integrated^· iwmpiftpTc^^tsupported . . .

- 8 Beschreibung: - 8 Description:

Brand etc. passieren, müßten Kräfte den in Panik geratenen Kollegen erst mühsam auffinden um ihn bergen zu können. Verfügt das Computersystem (Anspruch 4) über eine Datenspeicherung, kann jedes Verhalten des Maskenträgers nachträglich analysiert werden, was eine sehr nützliche Hilfe bei der Ausbildung darstellt.If something happens (e.g. a fire, etc.), the forces would have to find the panicked colleague with great effort in order to be able to rescue him. If the computer system (claim 4) has a data storage function, every behavior of the mask wearer can be analyzed retrospectively, which is a very useful aid in training.

Mit dem System (nach Anspruch 10 konzipiert) können simultan mehrere Übende (theoretisch unbegrenzt viele) gleichzeitig gezielt Einsätze und Notfälle trainieren, da das in der Regel mobile Computersystem des Ausbilders (Anspruch 4) durch das Atemschutzmasken - Kleincomputersystem (integriert oder als Zusatzgerät angekoppelt) soweit entlastet wird, dass das Ausbildersystem lediglich die virtuellen visuellen/audiovisuellen Ereignisse, der Echtzeit - Simulation hinzufügen muß (die Atemschutzmaske selbst setzt die Kamerabilder um und leitet diese an das Bildwiedergabesystem, alle virtuellen Ereignisse werden von außen kabellos hinzugefügt).With the system (designed according to claim 10), several trainees (theoretically unlimited) can simultaneously train for specific operations and emergencies, since the usually mobile computer system of the instructor (claim 4) is relieved by the small computer system of the respiratory mask (integrated or connected as an additional device) to such an extent that the instructor system only has to add the virtual visual/audiovisual events to the real-time simulation (the respiratory mask itself converts the camera images and sends them to the image playback system, all virtual events are added wirelessly from outside).

Das computergestützte Echtzeit - Simulations - System ist einsetzbar bei allen Rettungs- und Bergungskräften (Feuerwehren usw.), in der zivilen/militärischen Luft- und Raumfahrt, sowie der Schifffahrt und in Anlagen und Fabriken usw. Mit diesem System, das überall einsetzbar ist, können Fachkräfte und Bedienpersonal jeder Kategorie ausgebildet werden und Übungen veranstaltet werden, wo auch immer und so real wie es mit bisherigen Systemen nicht im entferntesten möglich war. Mit diesem hochflexiblen computergestütztem System besteht die Möglichkeit jede denkbare Einsatz- und Notfallsituation kostengünstig vor Ort zu simulieren; bei der Atemschutzmasken getragen werden müssen, um Menschenleben zu retten und/oder hohe Umwelt- und Sachschäden zu verhindern.The computer-based real-time simulation system can be used by all rescue and recovery forces (fire departments, etc.), in civil/military aerospace, shipping, plants and factories, etc. With this system, which can be used anywhere, specialists and operating personnel of every category can be trained and exercises can be held wherever and in a way that was not even remotely possible with previous systems. With this highly flexible computer-based system, it is possible to simulate every conceivable operational and emergency situation on site at low cost; in which respiratory masks must be worn in order to save human lives and/or prevent major environmental and material damage.

Claims

1. Respiratory mask with integrated computer-aided real-time simulation system, characterized in that a respiratory mask of conventional design and function is equipped with one or more miniature cameras (e.g. DCD/3-D cameras).

2. Device according to claim 1, characterized in that the miniature cameras are coupled to transmitting devices (e.g. radio/infrared transmitters).

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a receiving device (analogous to claim 2) is coupled to a mobile or stationary computer system (which receives the camera data).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile or stationary computer system digitally processes the received real camera images in (almost) real time, by means of a computer program (special software) and digitally adds virtual (visual/audiovisual) events to the real image or digitally calculates them out.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the digitally processed data are transmitted to the respiratory mask by means of a transmitting device (analogous to claim 2) (directly or to the coupled small computer system, analogous to claim 10).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the respiratory protection mask (according to claim 1) has an image display system (e.g. LCD/TFT screen or VR/3D glasses) integrated (outside, inside or instead of the original visor) instead of a transparent field of view (visor) that corresponds to the original field of view size (depending on the type and intended use, different concepts according to claim 1) of the respiratory protection system.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the image reproduction system is coupled to a receiving device (analogous to claim 5) which receives the digitally processed data (analogous to claim 4) (directly or via the coupled small computer system according to claim 10).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the simulation system (cameras, transmitting/receiving devices, image display system, etc.) is operated with one or more self-sufficient energy suppliers (e.g. rechargeable small accumulators/batteries, etc.).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the simulation system is equipped with integrated or external sound transducer systems, or can be coupled to conventional protective mask intercom systems.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the simulation system (claims 1 to 9) has an additional integrated or external, mobile small computer system that feeds the real-time data recorded by the system cameras directly into the image reproduction system (analogous to claim 6) (e.g. low-vibration and sound-resistant small computer system, consisting of processor, graphics processing (including program) and data storage).