WO2011104327A1 - Kreislauftauchgerät mit einem mundstück - Google Patents

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WO2011104327A1
WO2011104327A1 PCT/EP2011/052790 EP2011052790W WO2011104327A1 WO 2011104327 A1 WO2011104327 A1 WO 2011104327A1 EP 2011052790 W EP2011052790 W EP 2011052790W WO 2011104327 A1 WO2011104327 A1 WO 2011104327A1
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WO
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mouthpiece
sensor
rebreather
gas
sensors
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PCT/EP2011/052790
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French (fr)
Inventor
Arne Sieber
Milena Stoianova-Sieber
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/18—Air supply
    • B63C11/22—Air supply carried by diver
    • B63C11/24—Air supply carried by diver in closed circulation

Definitions

  • the invention relates to a rebreather with a mouthpiece which is connected via a inhalation hose and an exhalation hose to a breathing gas circuit, wherein at least one gas sensor for measuring the partial pressure of a respiratory gas component is arranged in the respiratory gas circuit.
  • Open diving equipment for example, have a breathing gas storage bottle which is filled with compressed air or another breathing gas mixture, and a one- or two-stage pressure reducer, which reduces the pressure of the gas in the bottle to ambient pressure.
  • the exhaled air is released into the surrounding water, but only a small part of the oxygen in the breathing gas is really consumed. So on the water surface only approx. 3% of the inhaled gas actually consumed, while at a depth of, for example, 20 meters by the increased by two bar ambient pressure only a third of this value, ie 1% of the oxygen of the inspired gas is consumed.
  • a dive to a depth of twenty meters one hundred times as much breathing gas has to be carried along as it actually consumes.
  • Semi-closed and closed rebreathers are used to circumvent system-related low breathing efficiency of open diving equipment. These devices are breathed in a cycle. The exhaled air is cleaned in rebreathers by means of a C0 2 absorber of carbon dioxide and re-enriched with oxygen. Furthermore, such devices are characterized by a one- or two-part counterlung, which can absorb the exhaled gas volume. With rebreathers, gas efficiency can be increased up to 100%.
  • the oxygen partial pressure is kept at a certain level by means of a control loop.
  • Electronically controlled closed rebreathers are known, for example, from the publications GB 2 404 593 A, US 2003/188744 A1 and WO 2005/107390 A2.
  • the oxygen manually set by the diver and thus the oxygen partial pressure manually controlled.
  • oxygen is usually metered in with an electromagnetic control valve.
  • This solenoid valve is usually housed in the housing of the carbon dioxide filter.
  • the actual control loop is implemented in one or - for redundancy reasons - in several microcontrollers.
  • the oxygen partial pressure of the breathing gas must be within certain limits in order to be breathable. In general, 0, 16 bar is considered as the lower limit and 1.6 bar as the upper limit. An oxygen partial pressure below or above these limits is classified as life-threatening. It can be seen that for rebreathers a continuous monitoring of the oxygen partial pressure is necessary. Closed units require p0 2 sensors for manual and / or electronically controlled regulation of the oxygen partial pressure in the breathing gas circuit. As p0 2 sensors usually electrochemical liquid electrolyte sensors are used, which must be calibrated before the dive on the surface with air or 100% 0 2 .
  • a properly functioning p0 2 sensor for use in rebreathers has an output signal (current or voltage), which depends linearly only on the oxygen partial pressure in front of the membrane of the sensor.
  • the susceptibility of the p0 2 sensors to error is to be countered with the redundant use of p0 2 sensors.
  • three oxygen sensors are usually used in closed rebreathers. If a sensor fails and therefore its output signal differs from that of the other two, this is detected by comparing all three sensor signals with a "voting algorithm", and this sensor is no longer used to control the p0 2 (see GB 2 404 593 A or WO 2004/112905 AI). A faulty sensor can thus be determined.
  • this method fails with the following errors:
  • a calibration / validation device allows the flow of an oxygen sensor with a gas of known composition. Thus, a sensor can be easily checked for correct function.
  • Electrolyte may leak from the sensor housing
  • a carbon dioxide absorber (chemical filter, soda lime, carbon dioxide filter, scrubber) absorbs the exhaled carbon dioxide.
  • a proper function of the carbon dioxide absorber is vital, since with an increase in the carbon dioxide content in the circulation threatens carbon dioxide poisoning, which in turn is classified as life-threatening. The following errors can occur:
  • Optical C0 2 sensors are mostly based on the absorption of infrared light. However, this method is not very reliable due to the high humidity (up to 100% condensing) in a rebreather. It is known to increase the reliability in front of the measuring cell of the infrared C0 2 sensor to arrange a moisture barrier or hydrophobic membrane. Another way to increase the reliability of such C0 2 sensors, the sensors / sensor element is to increase to a temperature greater than the gas temperature in the rebreather to exclude condensation. Furthermore, to check the function of the carbon dioxide absorber, the temperature of the carbon dioxide filter can be measured (US 2003/074154 A1).
  • DE 10 2007 039 124 A1 describes a device and a method for controlling and / or regulating a training and / or regulation of a training and / or rehabilitation unit.
  • this device contains a sensor unit with a heatable electrochemical solid electrolyte sensor for determining oxygen concentration and another heatable electrochemical solid electrolyte sensor for determining the concentration of carbon dioxide.
  • Solid State Electrolyte Sensors for the Determination of Oxygen, Carbon Dioxide, and Total Flow Rates Associated to Respiration in Human Subjects edited by S. Fasoulas; Executive Summary to the ESTEC Contract no.
  • a rebreather usually has an inhalation and exhalation hose. In between, the mouthpiece is mounted, in which two directional valves are arranged.
  • the main focus in the construction of rebreathers is, among other things, a construction of a mouthpiece in which the so-called dead space, which is understood as meaning the space between the directional valves and the bite piece, is minimized. This is important because otherwise there is the risk that the C0 2 content in the dead space increases. This is especially a problem when the diver is breathing very shallow.
  • the gas sensor is designed as a solid electrolyte sensor, wherein at least one solid electrolyte sensor is arranged in the mouthpiece. At least two directional valves may be arranged in the mouthpiece, wherein preferably at least one gas sensor is arranged between the two directional valves.
  • the oral be designed so piece that the dead space between the directional valves and the bite piece is minimized and yet large cable cross-sections are met.
  • the solid-state electrolyte sensor can be designed as 0 2 - and / or as C0 2 - gas sensor.
  • Solid state electrolyte sensors are based on special materials that are conductive to gas ions. Normally, however, these materials are conductive only at elevated temperatures (typically 500 ° C - 700 ° C). Typical materials include zirconia and ceria for oxygen and nasicon for C0 2 .
  • Potentiometric solid electrolyte sensors for oxygen have been known for a long time, and find application in engine controls (lambda sensor) or in industrial combustion controls, among others.
  • Miniaturized gas sensors are used, inter alia, for in-situ and bypass measurements of O x , CO x , H 2 , C x H y , NO x in medical and environmental technology, eg. For example, in the performance diagnostics of astronauts or for residual gas analysis in space used (see http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakul- taet_maschinenoch / ilr / rsn).
  • Thick-film miniature solid-state electrolyte sensors have the advantage of a long service life and a very fast response time.
  • the actual sensor elements are available in the size 2.5 x 2.5 x 2 mm 3 and can be easily integrated into a rebreather. Due to the small design only low heat outputs (1 - 2 watts) are required, which allows conventional batteries or rechargeable batteries to operate for several hours.
  • the high operating temperature prevents condensation-related disturbances.
  • the fast response time allows precise control of the oxygen partial pressure.
  • the high response speed of less than 100 ms even makes it possible to influence the heart rate, as the p0 2 / pC0 2 signal of the exhaled air is modulated with the heart rate.
  • the small dimensions allow integration of the gas sensors directly in the mouthpiece.
  • the oxygen partial pressure of inhaled and exhaled gas can be detected separately.
  • Favorable placement in the gas stream can also be used to measure the mass flow of the respiratory gases with these solid-state electrolyte sensors and thus to determine the minute volume of the diver and the breathing volume. be deduced.
  • the high temporal resolution of the sensors allows a high-precision determination of small and short-term changes in oxygen partial pressure.
  • the load on the diver can be recorded and this, in turn, can be used as a factor influencing the decompression calculation.
  • Planar miniature solid-state electrolyte sensors for the partial pressure measurement of C0 2 and 0 2 thus have the following properties:
  • the 0 2 sensor is an amperometric sensor - so no reference measuring chamber is needed;
  • the sensors are very small, they can also be integrated directly into the mouthpiece of a rebreather; • Since the sensors have a very short response time ( ⁇ 100 ms), o the oxygen partial pressure in the system can be better and more precisely controlled; o measure differences in the gas composition of inhaled and exhaled gas (when integrated in the mouthpiece); o This allows conclusions about the oxygen metabolism of the diver.
  • the sensors are kept at high temperature, they can be used as gas mass flow meters. By appropriate placement of the sensors in the gas flow, the gas flow can be measured (inhalation and exhalation volume, minute volume), which allows: o conclusion on the activity of the diver (stress, high physical stress, ...); o Determining if the diver is breathing at all and how fast - which in turn can be used as an input parameter to the controller.
  • Part of the invention is the integration of electronics and sensors directly in the mouthpiece.
  • Long sensor cables (as described in the article by S. Fasoulas) can lead to measurement errors if there are electrical interference fields. Underwater, this is usually not the case, but rebreathers are being prepared on the surface.
  • Electromagnetic interference due to, for example, radio or a poorly suppressed motor can - especially when long leads are used - lead to measurement errors. This is especially problematic if these measurement errors occur during a device test or a calibration, since in this case a faulty 0 2 - control can be the result - a circumstance that is classified as life-threatening. Problems of this kind have already led to accidents with rebreathers in the past.
  • By integrating the electronics directly next to the sensors in the mouthpiece such sources of error can be minimized.
  • the oxygen supply control valve in the breathing circuit can also be integrated directly into the mouthpiece.
  • sources of error such as cables to the solenoid valve, which lead through the water, omitted.
  • the complete control circuit of the rebreather can thus be integrated in the mouthpiece.
  • the integration of the complete control electronics and the control valve in the mouthpiece offers many advantages: o no long cables and signal distortions as a result, since sensors, solenoid valve, electronics and power supply (battery) are integrated directly next to each other; o more robust construction and thus increased safety; o cost-effective construction; o
  • the mouthpiece contains all the electronics. Rebreather units without electronic controls can be easily upgraded by replacing the original mouthpiece with the fully integrated mouthpiece
  • the solid-state electrolyte sensors are, as already described, electrically heated. If the mouthpiece is flooded, it may happen that the sensors are exposed to the water. Several measures are conceivable to protect the sensors:
  • the sensors are placed behind a hydrophobic membrane, which prevents the penetration of water.
  • the mouthpiece is provided with a device with which - if the mouthpiece is removed under water from the mouth - the space between the directional valves is sealed against the bite piece.
  • the electronics continuously monitor the temperature of the sensor. If this drops suddenly, although the heating current remains constant, this is an indication that the sensor is in contact with water. As a consequence, the heating power is minimized to avoid overloading the heater. In particular, the voltage supply of the heater is limited to less than 1 volt to avoid electrolysis. If the sensor temperature is then greater than 100 ° C again, it can be assumed that the water has evaporated and normal operation can be resumed.
  • a rebreather tip is attached to a full-face mask. This is particularly often preferred by emergency services, as full-face masks bring additional security. For example, in the case of powerlessness, a gas supply remains secure. This is for divers especially important, because a fainting can cause the mouthpiece falls out of the mouth and thus the gas supply is interrupted.
  • Fig. 1 shows a known rebreather
  • Fig. 2 shows a part of an inventive rebreather.
  • Fig. Fig. 1 shows a closed loop dipping apparatus according to the prior art.
  • the diver exhales through the bite piece 19 connected to the mouthpiece 1 via the exhalation hose 2 into the exhalation counterlung 4.
  • C0 2 filter 7 (“scrubber")
  • carbon dioxide is chemically absorbed from the exhaled air.
  • the breathing gas then passes into the inhalation counter lung 5.
  • the breathing gas is inhaled again.
  • fresh 0 2 gas is supplied from an oxygen storage bottle 11 via an electromagnetic control valve 9, which is usually housed in the housing of the C0 2 filter 7, the breathing gas cycle.
  • a pressure reducer 12 reduces the cylinder pressure to a pressure of typically 7 - 10 bar.
  • the storage bottle 11 contains pure oxygen 0 2 .
  • the control circuit also has a microcontroller 10 and one to four oxygen sensors 8, via which the oxygen partial pressure p0 2 in the breathing gas circuit is measured. Dive relevant data are displayed on a display 15. If the partial pressure of oxygen drops below a certain value, then pure oxygen 0 2 is metered into the respiratory gas circulation via the electromagnetic control valve 9.
  • the breathing gas is compressed in the breathing gas circulation.
  • diluent gas from a supply bottle 13 is supplied to the breathing gas circuit 26 via a manual valve 16 or an automatic valve.
  • the cylinder pressure is reduced to typically 8-10 bar above atmospheric pressure. Excess gas can escape through a pressure relief valve 6.
  • Fig. 2 shows a simple embodiment of the invention.
  • the embodiment formed as a mouthpiece integrated mouthpiece 1 is connected via a breathing tube 3 and an exhalation 2 to the breathing gas circuit 26.
  • the two directional valves - inhalation valve 18 and exhalation valve 17 - specify the gas flow direction.
  • With 19 is the actual rubber bite piece, which holds the diver with his teeth.
  • the 0 2 sensor 20 and the C0 2 sensor 21 are formed as solid electrolyte sensors and mounted in the cavity of the mouthpiece 1 between the directional valves 17, 18.
  • a miniature solenoid valve control valve 23 which controls the control valve 9 of FIG. 1 replaced, can from a in Fig.
  • a disc or roller-type closure for the bit may be incorporated into the mouthpiece 1 in the event that the bit 19 is removed from the mouth by the diver.
  • a switching roller in the mouthpiece 1 which allows a switch from closed circuit to open circuit (b).
  • a so-called second stage (low-pressure stage) of an open dipping system is expediently integrated into the mouthpiece 1.
  • the second stage can also act as an auto-diluent control valve in closed mode.
  • the mouthpiece is designed so that when the bite piece is closed in case (a) or in open mode in case (b), the sensors are protected between the directional valves of water. In case (a), this is easy to do because the disc or barrel type seal seals the space between the directional valves from the bite piece and so automatically the sensors are also protected from water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kreislauftauchgerät mit einem Mundstück (1), welches über einen Einatemschlauch (3) und einen Ausatemschlauch (2) an einem Atemgaskreislauf (26) angeschlossen ist, wobei im Atemgaskreislauf (26) zumindest ein Gassensor zur Messung des Partialdruckes einer Atemgaskomponente angeordnet ist. Um Fehlerquellen bei der Messung des Partialdruckes der Atemgaskomponente möglichst zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der Gassensor als Festkörperelektrolytsensor ausgebildet ist, wobei zumindest ein Festkörperelektrolytsensor im Mundstück (1) angeordnet ist.

Description

Kreislauftauchgerät mit einem Mundstück
Die Erfindung betrifft ein Kreislauftauchgerät mit einem Mundstück, welches über einen Einatemschlauch und einen Ausatemschlauch an einem Atemgaskreislauf angeschlossen ist, wobei im Atemgaskreislauf zumindest ein Gassensor zur Messung des Partialdruckes einer Atemgaskomponente angeordnet ist.
Man unterscheidet zwischen offenen Atemgeräten, halbgeschlossenen und geschlossenen Kreislauftauchgeräten.
Offene Tauchgeräte beispielsweise weisen eine Atemgasvorratsflasche, welche mit Pressluft oder einem anderen Atemgasgemisch gefüllt ist, sowie einen ein- oder zweistufigen Druckminderer auf, welcher den Druck des Gases in der Flasche auf Umgebungsdruck reduziert. Die ausgeatmete Luft wird ins umgebene Wasser abgegeben, wobei jedoch nur ein kleiner Teil des Sauerstoffes im Atemgas auch wirklich verbraucht wird . So werden an der Wasseroberfläche nur ca . 3% des eingeatmeten Gases tatsächlich verbraucht, während in einer Tiefe von beispielsweise 20 Meter durch den um zwei bar erhöhten Umgebungsdruck nur noch ein Drittel dieses Wertes, also 1% des Sauerstoffes des eingeatmeten Gases verbraucht wird. Somit muss für einen Tauchgang auf zwanzig Meter Tiefe hundert mal so viel Atemgas mitgeführt werden, wie tatsächlich verbraucht wird .
Um die systembedingte, den Atemgasverbrauch betreffende, geringe Effizienz von offenen Tauchgeräten zu umgehen, werden halb geschlossene und geschlossene Kreislaufgeräte eingesetzt. Bei diesen Geräten wird in einem Kreislauf geatmet. Die ausgeatmete Luft wird bei Kreislauftauchgeräten mittels eines C02- Absorbers von Kohlendioxid gereinigt und wieder mit Sauerstoff angereichert. Weiters zeichnen sich solche Geräte durch eine ein- oder zweiteilige Gegenlunge aus, welche das ausgeatmete Gasvolumen aufnehmen kann. Mit Kreislauftauchgeräten kann die den Gasverbrauch betreffende Effizienz auf bis zu 100% Prozent erhöht werden.
Während bei offenen Tauchgeräten im Normalfall immer ein Gas mit atembaren Sauerstoffgehalt geatmet wird, wird bei halb geschlossenen Kreislauftauchgeräten der Sauerstoffpartialdruck (p02) im Kreislauf von der zugeführten Gasmenge und dem Metabolismus des Tauchers bestimmt. In elektronisch gesteuerten geschlossenen Geräten wird der Sauerstoffpartialdruck mittels eines Regelkreises auf einem bestimmten Niveau gehalten. Elektronisch gesteuerte geschlossene Kreislauftauchgeräte sind beispielsweise aus den Veröffentlichungen GB 2 404 593 A, US 2003/188744 AI und WO 2005/107390 A2 bekannt. Bei manuell gesteuerten geschlossenen Kreislauftauchgeräten wird die Sauerstoff- zufuhr vom Taucher manuell eingestellt und somit der Sauerstoffpartialdruck manuell geregelt. Bei einem elektronisch gesteuerten geschlossenen Kreislauftauchgerät wird Sauerstoff üblicherweise mit einem elektromagnetischen Steuerventil zudosiert. Dieses Magnetventil ist üblicherweise im Gehäuse des Kohlendioxidfilters untergebracht. Der eigentliche Regelkreis ist dabei in einem oder - aus Redundanzgründen - in mehreren MikroControllern implementiert. Der Sauerstoffpartialdruck des Atemgases muss innerhalb bestimmter Grenzen liegen, um atembar zu sein. Allgemein werden 0, 16 bar als untere Grenze und 1,6 bar als obere Grenze angesehen. Ein Sauerstoffpartialdruck unter- oder oberhalb dieser Grenzen wird als lebensbedrohend eingestuft. Daraus wird ersichtlich, dass für Kreislauftauchgeräte eine ständige Überwachung des Sauerstoffpartialdruckes notwendig ist. Geschlossene Geräte benötigen p02-Sensoren zur manuellen und/oder elektronisch gesteuerten Regelung des Sauerstoffpartialdruckes im Atemgaskreislauf. Als p02-Sensoren werden üblicherweise elektrochemische Flüssigelektrolytsensoren eingesetzt, welche vor dem Tauchgang an der Oberfläche mit Luft oder 100% 02 kalibriert werden müssen .
Ein korrekt funktionierender p02-Sensor für den Einsatz in Kreislauftauchgeräten weist ein Ausgangssignal (Strom oder Spannung) auf, welches linear nur von dem Sauerstoffpartialdruck vor der Membran des Sensors abhängt.
Als Flüssigelektrolytsensoren ausgebildete p02-Sensoren sind aber sehr fehleranfällig . Typische Fehler, die auftreten können, sind :
• Nichtlinearität;
• Stromlimitierung : in diesem Fall wird der p02-Sensor ab einem bestimmten Sauerstoffpartialdruck nichtlinear da der Ausgangsstrom des Sensors (oder Ausgangsspannung) fehlerbedingt nicht über einen bestimmten Level ansteigen kann. Dies resultiert in zu niedrigen Sensorsignalen bei hohem Sauerstoffpartialdruck;
• Fehlerhafte Signale von einem oder mehreren Sensoren bzw. der Sensorsignalverarbeitung;
• Fehlerhafte Kalibrierung.
Der Fehleranfälligkeit der p02-Sensoren versucht man mit dem redundanten Einsatz von p02-Sensoren zu entgegnen. So werden in geschlossenen Kreislauftauchgeräten üblicherweise drei Sauerstoffsensoren eingesetzt. Falls ein Sensor ausfällt und sich daher sein Ausgangssignal von dem der anderen beiden unterscheidet, wird dieser durch einen Vergleich aller drei Sensorsignale mit einem "Votingalgorithmus" erkannt, und dieser Sensor nicht mehr zur Regelung des p02 herangezogen (siehe GB 2 404 593 A oder WO 2004/112905 AI). Ein fehlerhafter Sensor kann so ermittelt werden. Diese Methode versagt aber bei folgenden Fehlern :
• Ausfall von zwei Sensoren, die jedoch ein gleiches Ausgangssignal haben;
• gleiche Nichtlinearität von mindestens zwei Sensoren (> = zwei Sensoren aus der gleichen Produktionscharge, gleiches Alter, gleiche Bedingungen,
...);
• gleiche Stromlimitierung von mindestens zwei Sensoren.
Eine Alternative wird in WO 2008/080948 A2 beschrieben. Eine Kalibrierungs/Va- lidierungsvorrichtung erlaubt die Beströmung eines Sauerstoffsensors mit einem Gas mit bekannter Zusammensetzung . Somit kann ein Sensor sehr einfach auf korrekte Funktion überprüft werden.
Neben der Fehleranfälligkeit haben 02-Flüssigelektrolytsensoren noch weitere Nachteile:
• Kurze Lebensdauer von maximal ca. 1.5 Jahren;
• Können fehlerhafte Signale bei hoher Luftfeuchtigkeit liefern (Kondensation auf der Sensormembran);
• Elektrolyt kann aus dem Sensorgehäuse lecken;
• Lange Ansprechzeiten (t90) von typisch 6 s;
• Relativ große Abmessungen;
• Die relativ lange Ansprechzeit macht eine Regelung des Sauerstoffpar- tialdruckes relativ schwierig. In einem geschlossenen Kreislauftauchgerät wird üblicherweise der Sauerstoffpartialdruck mit Sauerstoffpartialdruck- sensoren gemessen und sodann mit Hilfe eines Regelkreises (meistens mit einem MikroController) ein elektromagnetisches Steuerventil angesteuert, mit welchem Sauerstoff aus einer Vorratsflasche dem Kreislauf zugeführt wird. Im schlimmsten Fall kann dies kurzzeitig zu hohen Sauerstoffpar- tialdruckspitzen im Kreislauf führen, die als lebensbedrohend angesehen werden müssen, jedoch mit den herkömmlichen Sensoren aufgrund deren langer Ansprechzeit nicht erkannt werden, da die lange Ansprechzeit eine Mittelung des Signals bewirkt.
In einem Kreislauftauchgerät absorbiert ein Kohlendioxidabsorber (chemischer Filter, Atemkalk, Kohlendioxidfilter, Scrubber) das ausgeatmete Kohlendioxid. Eine einwandfreie Funktion des Kohlendioxidabsorbers ist lebensnotwendig, da mit einem Anstieg des Kohlendioxidgehaltes im Kreislauf eine Kohlendioxidvergiftung droht, was wiederum als lebensbedrohlich einzustufen ist. Folgende Fehler können auftreten :
• Atemkalk ist defekt
• Maximale Absorptionskapazität ist erreicht, es kann kein weiters Kohlendioxid aufgenommen werden;
• Der Absorber ist zu kalt und die chemische Reaktion findet nur ungenügend statt;
• Wasser ist im Kreislauf eingedrungen und dadurch wurde der Atemkalk unbrauchbar;
• Richtungsventile im Mundstück sind defekt - es kommt zu Pendelatmung und der Kohlendioxidfilter wird nicht durchströmt, somit kann kein Kohlendioxid absorbiert werden.
Viele Projekte haben sich mit der Entwicklung eines C02 Sensors für Kreislauftauchgeräte beschäftigt, um eine Fehlfunktion des Kohlendioxidfilters und/oder einen Anstieg von C02 im Kreislauf zu detektieren. Optische C02-Sensoren basieren meistens auf der Absorption von infrarotem Licht. Aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit (bis zu 100% kondensierend) in einem Kreislauftauchgerät ist diese Methode jedoch nicht sehr zuverlässig. Es ist bekannt, zur Erhöhung der Zuverlässigkeit vor der Messzelle des Infrarot C02-Sensors eine Feuchtesperre oder hydrophobe Membran anzuordnen. Eine andere Möglichkeit die Zuverlässigkeit von solchen C02-Sensoren zu erhöhen, ist die Sensoren/das Sensorelement auf eine Temperatur größer der Gastemperatur im Kreislauftauchgerät zu erhöhen, um eine Kondensation auszuschließen. Weiters kann zur Überprüfung der Funktion des Kohlendioxidabsorbers die Temperatur des Kohlendioxidfilters gemessen werden (US 2003/074154 AI).
Die DE 10 2007 039 124 AI beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Trainings- und/oder Regelung einer Trainings- und/oder Rehabilitationseinheit. Diese Vorrichtung enthält neben einer Trainings- und Rehabilitationseinheit, einem Mikro-Controller und einer Bremsoder Widerstandsanordnung eine Sensor-Einheit mit einem beheizbaren elektrochemischen Festelektrolyt-Sensor zur Sauerstoffkonzentrationsbestimmung und einem weiteren beheizbaren elektrochemischen Festelektrolyt-Sensor für die Kohlendioxid- Konzentrationsbestimmung. Im Artikel "Solid State Electrolyte Sensors for the Determination of Oxygen, Carbon Dioxide, and Total Flow Rates Associated to Respiration in Human Subjects", edited by S. Fasoulas; Executive Summary to the ESTEC Contract No. 15450/01/NL/JS, CCN 1,2,3; Report No. ILR-RSN P 06-07, 13th October 2006 (zu finden online unter http://www.ibtk.de/project/rss/PR03-FR-Exec- Sum_17102006.pdf) wird die Verwendung von Festkörperelektrolyten zur Bestimmung von 02- und C02-Konzentrationen, sowie zu weiteren Anwendungen diskutiert und vorgestellt. Unter anderem ist aus dieser Veröffentlichung eine Anordnung mit in ein Rohrstück eingebauten 02- und C02-Sensoren bekannt, wobei das Rohrstück über einen Filter mit einer Atemmaske verbunden ist. Somit wird durch das selbe Rohstück ein und ausgeatmet (Fig. 35). Die Sensorelektronik ist in einem separaten Gehäuse untergebracht.
Ein Kreislauftauchgerät verfügt normalerweise über einen Einatem- und einen Ausatemschlauch. Dazwischen ist das Mundstück angebracht, in welchem zwei Richtungsventile angeordnet sind. Hauptaugenmerk bei der Konstruktion von Kreislauftauchgeräten ist unter anderem eine Konstruktion eines Mundstückes, bei dem der sogenannte Totraum, worunter man den Raum zwischen den Richtungsventilen und dem Bissstück versteht, minimiert ist. Dies ist wichtig, da ansonsten das Risiko gegeben ist, dass der C02 Gehalt im Totraum ansteigt. Dies ist vor allem dann ein Problem, wenn der Taucher sehr flach atmet. Eine Integration von einem Rohrstück, wie im genannten Artikel beschrieben, ist bei einem Tauchgerät nachteilig bzw. ein zusätzlicher Risikofaktor, denn dadurch würde der Totraum vergrößert, vor allem wenn man berücksichtigt, dass bei Kreislauftauchgeräten die Querschnitte der Gaszu- und Ableitungen ca . 6 - 15 cm2 betragen sollen, um auch in größeren Tiefen eine minimale Atemarbeit (WOB = "work of breathing") zu ermöglichen.
Die JP 2005 350 282 A, die US 5 746 806 A, sowie auch die US 5 071 453 A offenbaren im Wesentlichen Sauerstoffkonzentratoren, die unter anderem auch einen Zirkonia-Festkörperelektrolytsensor einsetzen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die genannten Fehlerquellen bei der Partial- druckmessung von Gasbestandteilen im Atemgas zu vermeiden. Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, das Messsystem so auszugestalten, dass mechanische Fehler wie beispielsweise fehlerhafte Richtungsventile im Mundstück erkannt werden und eine robuste und störungsanfällige Bauweise erreicht wird .
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Gassensor als Festkörperelektrolytsensor ausgebildet ist, wobei zumindest ein Festkörperelektrolytsensor im Mundstück angeordnet ist. Im Mundstück können zumindest zwei Richtungsventile angeordnet sein, wobei vorzugsweise zumindest ein Gassensor zwischen den beiden Richtungsventilen angeordnet ist. Dabei sollte das Mund- stück so ausgebildet sein, dass der Totraum zwischen den Richtungsventilen und dem Bissstück minimiert ist und trotzdem große Leitungsquerschnitte eingehalten werden. Die Festkörperelektrolytsensor kann dabei als 02- und/oder als C02- Gassensor ausgebildet sein.
Festkörperelektrolytsensoren basieren auf speziellen Materialien, die für Gasionen leitfähig sind . Im Normalfall werden diese Materialien jedoch nur unter erhöhten Temperaturen leitfähig (typisch 500°C - 700°C). Typische Materialien sind unter anderem Zirconia und Ceria für Sauerstoff und Nasicon für C02.
Potentiometrische Festkörperelektrolytsensoren für Sauerstoff sind schon lange bekannt, und finden unter anderem Anwendung in Motorsteuerungen (Lambda Sensor) oder in industriellen Verbrennungssteuerungen.
Herkömmliche Sensoren wie sie z. B. in einem Auto eingesetzt werden, haben aber den Nachteil, dass sie relativ groß sind, daher eine hohe elektrische Heizleistung (> 10 Watt) benötigen und eine Referenzmesskammer mit einem Referenzgas nötig ist (potentiometrische Sensoren, Nernst Potential). Diese Nachteile erlaubten bis heute keine Verwendung dieser Sensoren in Kreislauftauchgeräten.
Miniaturisierte Gassensoren werden unter anderem für In-Situ - und Bypass- Messungen von Ox, COx, H2, CxHy, NOx in der Medizin- und Umwelttechnik, z. B. bei der Leistungsdiagnostik von Astronauten oder zur Restgasanalyse im Weltraum eingesetzt, (siehe http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakul- taet_maschinenwesen/ilr/rsn).
Miniatur-Festkörperelektrolytsensoren in Dickschichttechnik haben den Vorteil einer langer Lebensdauer und einer sehr schnellen Ansprechzeit. Die eigentlichen Sensorelemente sind in der Größe 2.5 x 2.5 x 2 mm3 verfügbar und lassen sich einfach in ein Kreislauftauchgerät integrieren. Durch die kleine Bauweise sind lediglich geringe Heizleistungen (1 - 2 Watt) erforderlich, was mit herkömmlichen Batterien oder Akkus einen Betrieb von mehreren Stunden ermöglicht.
Die hohe Betriebstemperatur verhindert kondensationsbedingte Störungen. Die schnelle Ansprechzeit erlaubt eine präzise Regelung des Sauerstoffpartialdruckes. Die hohe Ansprechgeschwindigkeit von unter 100 ms ermöglicht es sogar die Herzfrequenz mitzubestimmen, da das p02/pC02 Signal der ausgeatmeten Luft mit der Herzfrequenz moduliert ist.
Die kleinen Abmessungen erlauben eine Integration der Gassensoren direkt im Mundstück. Somit lassen sich der Sauerstoffpartialdruck von eingeatmetem und ausgeatmetem Gas getrennt erfassen. Durch günstige Platzierung im Gasstrom kann mit diesen Festkörperelektrolytsensoren auch der Massenfluss der Atemgase gemessen und somit auf das Minutenvolumen des Tauchers und die Atemfre- quenz rückgeschlossen werden . Die hohe zeitliche Auflösung der Sensoren erlaubt eine hochpräzise Bestimmung auch von kleinen und kurzfristigen Sauer- stoffpartialdruckveränderungen.
Durch die Erfassung von Minutenvolumen und Atemfrequenz kann die Belastung des Tauchers erfasst werden und dies wiederum kann als Einflussfaktor für die Dekompressionsberechnung verwendet werden.
Planare Miniatur-Festkörperelektrolytsensoren für die Partialdruckmessung von C02 und 02 weisen somit folgende Eigenschaften auf:
• Sehr schnelle Ansprechzeit < 100 ms;
• Betriebstemperatur 650°C (02) und 550°C (C02). Durch die hohe Betriebstemperatur können Probleme mit hoher/kondensierender Luftfeuchtigkeit ausgeschlossen werden;
• 02-Sensor: unbegrenzte Lebensdauer;
• C02-Sensor: ~2000 Betriebsstunden;
• Der 02-Sensor ist ein amperometrischer Sensor - somit ist keine Referenzmesskammer nötig;
• Im C02-Sensor ist eine Festelektrolytreferenz integriert, so benötigt auch dieser keine Referenzkammer;
• Niedrige Betriebskosten;
• Sensoren sind sehr klein (eigentliches Sensorelement ~ 4mm2);
• Die hohe Ansprechgeschwindigkeit erlaubt sogar die Herzfrequenz mitzubestimmen, da das p02/pC02 Signal der ausgeatmeten Luft mit der Herzfrequenz moduliert ist.
Durch Anwendung von einem 02- und einem C02- Festkörperelektrolytsensor in einem Kreislauftauchgerät ergeben sich folgende Vorteile :
• Hohe Betriebssicherheit, da die Sensoren sehr robust und fehlerresistent sind;
• Da die Sensoren sehr klein sind, lassen sie sich auch direkt in dem Mundstück von einem Kreislauftauchgerät integrieren; • Da die Sensoren eine sehr kurze Ansprechzeit haben (< 100 ms) lassen sich o der Sauerstoffpartialdruck im System besser und genauer steuern; o Unterschiede in der Gaszusammensetzung von eingeatmetem und ausgeatmetem Gas messen (bei Integration im Mundstück); o Dies erlaubt Rückschlüsse auf den Sauerstoffmetabolismus des Tauchers.
• Da die Sensoren auf hoher Temperatur gehalten werden, können diese als Gas-Massenflussmesser eingesetzt werden. Durch geeignete Platzierung der Sensoren im Gasfluss, kann der Gasstrom gemessen werden (Ein- und Ausatemvolumen, Minutenvolumen), dies erlaubt: o Rückschluss auf Aktivität des Tauchers (Stress, hohe körperliche Belastung, ...); o Feststellung, ob der Taucher überhaupt atmet, und wie schnell - was wiederum als Eingangsparameter für die Steuerung verwendet werden kann.
• Mit einem vorzugsweise zwischen den Richtungsventilen platzierten C02- Sensor kann folgendes überprüft werden o Korrekte Funktion des C02-Filters; o Korrekte Funktion der Richtungsventile im Kreislauftauchgerät (falls die Richtungsventile beschädigt sind, kann dies schnell zu einem lokalen C02 Anstieg führen (C02--buildup); o Rückschluss auf den Metabolismus des Tauchers (hohe körperliche Belastungen, Stress, ...); o Überprüfung des Sauerstoffsensors bzw. des Kohlendioxidsensors: im Normalfall sollte die Differenz des Sauerstoffpartialdrucks des ein- und des ausgeatmeten Gases in etwa der Differenz des Kohlen- dioxidpartialdruckes entsprechen. Vielzahl von Vorteilen erlaubt also o eine optimierte Regelung der Sauerstoffzuführung; o eine Erfassung von physiologischen Daten (Metabolismus, Atemzugsvolumen, Minutenvolumen, Atemfrequenz, 02-Gehalt in Ein- und Ausatemgas, C02 im Ausatemgas) - dies kann
■ zur Überprüfung der Sauerstoffregelung genutzt werden;
■ Einfluss finden in der Dekompressionsberechnung (wichtiger Punkt); o erhöhte Sicherheit des Systems durch unterschiedliche Sensorsysteme (02-, C02- und Massenflusssensor)
Zur Steuerung und zum Auslesen der Sensoren sind elektronische Schaltungen notwendig . Diese bestehen normalerweise aus einem MikroController, der die Heizungsregelung übernimmt und einer Analogschaltung, welche typisch aus Verstärkung und analogen Filtern besteht. Mit heutiger Technik können solche Schaltung stark miniaturisiert werden, sodass die komplette Elektronik weniger als 1 - 2 cm3 Platz benötigt.
Teil der Erfindung ist die Integration von Elektronik und Sensorik direkt im Mundstück. Durch lange Sensorkabel (wie beim beschriebenen Artikel von S. Fasoulas vorgesehen) können Messfehler auftreten, wenn elektrische Störfelder vorhanden sind. Unterwasser ist dies normalerweise zwar nicht der Fall, jedoch werden Kreislauftauchgeräte an der Oberfläche vorbereitet. Elektromagnetische Einstreuungen durch beispielsweise Funk oder einen schlecht entstörten Motor können - vorallem wenn lange Zuleitungen verwendet werden - zu Messfehlern führen. Problematisch ist dies vor allem dann, wenn diese Messfehler während eines Gerätetests oder einer Kalibration auftreten, da in diesem Fall eine fehlerhafte 02- Regelung die Folge sein kann - ein Umstand, der als lebendbedrohend einzustufen ist. Probleme dieser Art haben in der Vergangenheit schon zu Unfällen mit Kreislaufgeräten geführt. Durch Integration der Elektronik direkt neben der Sensorik im Mundstück können solche Fehlerquellen minimiert werden.
Unter Verwendung von miniaturisierten Magnetventilen lässt sich auch das Steuerventil für die Sauerstoffeinspeisung in den Atemkreislauf direkt in das Mundstück integrieren. Somit kann nochmals die Kompaktheit und Robustheit nochmals erhöht werden, da Fehlerquellen wie beispielsweise Kabel zum Magnetventil, welche durchs Wasser führen, entfallen.
Zusammen mit einer miniaturisierten elektronischen Steuereinheit kann somit der komplette Regelkreis des Kreislauftauchgerätes im Mundstück integriert werden. Durch Integration der kompletten Steuerelektronik und des Steuerventils im Mundstück ergeben sich zahlreiche Vorteile: o keine langen Kabel und dadurch verursachte Signalverfälschungen, da Sensoren, Magnetventil, Elektronik und Stromversorgung (Batterie) direkt nebeneinander integriert sind; o robustere Bauweise und so erhöhte Sicherheit; o kostengünstige Bauweise; o das Mundstück beinhaltet die gesamte Elektronik. Kreislauftauchgeräte ohne elektronischer Steuerung können einfach aufgerüstet werden, indem das ursprüngliche Mundstück mit dem vollintegrierten Mundstück ersetzt wird
Die Festkörperelektrolytsensoren werden, wie bereits beschreiben, elektrisch geheizt. Fall das Mundstück geflutet wird, kann es passieren, dass die Sensoren dem Wasser ausgesetzt werden. Mehrere Maßnahmen sind denkbar, um die Sensoren zu schützen :
- Die Sensoren werden hinter einer hydrophoben Membran angeordnet, welche ein Endringen von Wasser verhindert.
- Das Mundstück ist mit einer Vorrichtung versehen, mit der - falls das Mundstück unter Wasser aus dem Mund genommen wird - der Raum zwischen den Richtungsventilen gegen das Bissstück abgedichtet wird.
- Die Elektronik überwacht kontinuierlich die Temperatur des Sensors. Falls diese plötzlich abfällt, obwohl der Heizstrom konstant bleibt, ist dies ein Hinweist dafür, dass der Sensor in Kontakt mit Wasser ist. Als Folgemaßnahme wird die Heizleistung minimiert, um eine Überlastung des Heizers zu vermeiden. Insbesondere wird die Spannungsversorgung des Heizers auf kleiner 1 Volt begrenzt, um Elektrolyse zu vermeiden. Falls die Sensortemperatur anschließend wieder größer als 100°C beträgt, kann davon ausgegangen werden, dass das Wasser verdunstet ist und der normale Betrieb kann wieder aufgenommen werden.
Oftmals ist ein Kreislauftauchgerätmundstück an eine Vollgesichtsmaske angeschlossen. Dies wird insbesondere oftmals von Einsatzkräften bevorzugt, da Vollgesichtsmasken zusätzliche Sicherheit bringen. So ist beispielsweise Im Falle einer Ohnmacht eine Gasversorgung weiterhin gesichert. Dies ist bei Tauchern be- sonders wichtig, denn eine Ohnmacht kann dazu führen, dass das Mundstück aus dem Mund fällt und somit die Gasversorgung unterbrochen wird .
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 ein bekanntes Kreislauftauchgerät; und
Fig. 2 einen Teil eines erfindungsgemäßes Kreislauftauchgerätes.
Fig . 1 zeigt ein geschlossenes Kreislauftauchgerät gemäß dem Stand der Technik. Der Taucher atmet durch das mit dem Mundstück 1 verbundene Bissstück 19 über den Ausatemschlauch 2 in die Ausatemgegenlunge 4 aus. Im C02-Filter 7 ("Scrubber") wird Kohlendioxid aus der Ausatemluft chemisch absorbiert. Das Atemgas gelangt dann weiter in die Einatemgegenlunge 5. Über das Bissstück 19 des Mundstücks 1 und den Einatemschlauch 3 wird das Atemgas wieder eingeatmet. Um den verbrauchten Sauerstoff zu ersetzen, wird aus einer Sauerstoff- Vorratsflasche 11 über ein elektromagnetisches Steuerventil 9, welches üblicherweise im Gehäuse des C02-Filters 7 untergebracht ist, frisches 02-Gas dem Atemgaskreislauf zugeführt. Ein Druckminderer 12 reduziert dabei den Flaschendruck auf einen Druck von typischerweise 7 - 10 bar. Die Vorratsflasche 11 enthält reinen Sauerstoff 02. Neben dem elektromagnetischen Steuerventil 9 weist der Regelkreis noch einen MikroController 10 und über ein bis vier Sauerstoffsensoren 8 auf, über welche der Sauerstoffpartialdruck p02 im Atemgaskreislauf gemessen wird . Tauchgangsrelevante Daten werden auf einem Display 15 dargestellt. Fällt der Sauerstoffpartialdruck unter einem gewissen Wert, so wird über das elektromagnetische Steuerventil 9 reiner Sauerstoff 02 dem Atemgaskreislauf zudosiert. Beim Abtauchen wird das Atemgas im Atemgaskreislauf komprimiert. Um den druckbedingten Volumenverlust auszugleichen, wird über ein manuelles Ventil 16 oder ein automatisches Ventil Diluentgas aus einer Vorratsflasche 13 dem Atemgaskreislauf 26 zugeführt. Über die beiden Druckminderer 12, 14 wird der Flaschendruck auf typischerweise 8 - 10 bar über Umgebungsdruck reduziert. Überschüssiges Gas kann durch ein Überdruckventil 6 entweichen.
Fig . 2 zeigt eine einfache Ausführung der Erfindung . Das im Ausführungsbeispiel als Mundstück ausgebildete integrierte Mundstück 1 ist über einen Einatemschlauch 3 und einen Ausatemschlauch 2 am Atemgaskreislauf 26 angeschlossen. Die beiden Richtungsventile - Einatemventil 18 und Ausatemventil 17 - geben die Gasflussrichtung vor. Mit 19 ist das eigentliche Gummi-Bissstück bezeichnet, welches der Taucher mit den Zähnen hält. Der 02-Sensor 20 und der C02-Sensor 21 sind als Festelektrolytsensoren ausgebildet und im Hohlraum des Mundstücks 1 zwischen den Richtungsventilen 17, 18 angebracht. Mittels eines durch ein Miniaturmagnetventil gebildeten Steuerventils 23, welches das Steuerventil 9 aus Fig . 1 ersetzt, kann aus einer in Fig . 2 nicht ersichtlichen Sauerstoff- vorratsflasche und einer Sauerstoffversorgungsleitung 24 Sauerstoff über eine Öffnung 27 dem Atemgaskreislauf 26 zugeführt werden. Die Einspeisung in den Atemgaskreislauf 26 erfolgt nach dem Ausatemventil 17, um eine gute Durchmischung zu garantieren und gleichzeitig kurzzeitige Spitzenanstiege des Sauer- stoffpartialdruckes im Einatemgas zu vermeiden. Die Steuerung des Steuerventils 23 erfolgt über eine elektronische Steuereinheit 22. Über ein wasserdichtes Kabel 25 kann eine Anzeigeeinheit und eine externe Batterieversorgung angeschlossen werden. Die elektronische Steuereinheit 22 und das Steuerventil 23 sind wasser- und druckdicht im Mundstück 1 integriert.
Im Rahmen der Erfindung können weitere Optionen vorgesehen sein. So kann (a) ein Scheiben- oder walzenartiger Verschluss für das Bissstück in das Mundstück 1 integriert sein, für den Fall, dass vom Taucher das Bissstück 19 aus dem Mund genommen wird . Weiters ist es denkbar, eine Umschaltwalze in das Mundstück 1 zu integrieren, welche ein Umschalten vom geschlossenen Kreislauf auf offenen Kreislauf ermöglicht(b). Dabei ist zweckmäßigerweise eine sogenannte zweite Stufe (Niederdruckstufe) eines offenen Tauchsystem in das Mundstück 1 integriert. Die zweite Stufe kann im geschlossenen Modus zusätzlich als Auto- Diluent Steuerventil fungieren. In beiden Fällen wird jedoch das Mundstück so ausgestaltet, dass bei verschlossenem Bissstück im Fall (a) oder bei offenen Betrieb im Fall (b) die Sensoren zwischen den Richtungsventilen von Wasser geschützt werden. Im Fall (a) ist dies einfach zu bewerkstelligen, da der scheiben- oder walzenartiger Verschluss den Raum zwischen den Richtungsventilen vom Bissstück abdichtet, und so automatisch die Sensoren auch von Wasser geschützt sind .

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Kreislauftauchgerät mit einem Mundstück (1), welches über einen Einatemschlauch (3) und einen Ausatemschlauch (2) an einem Atemgaskreislauf (26) angeschlossen ist, wobei im Atemgaskreislauf (26) zumindest ein Gassensor zur Messung des Partialdruckes einer Atemgaskomponente angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor als Festkörperelektrolytsensor ausgebildet ist, wobei zumindest ein Festkörperelektrolytsensor im Mundstück (1) angeordnet ist.
2. Kreislauftauchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück mindestens zwei Richtungsventile (17, 18) aufweist, wobei vorzugsweise zumindest ein Gassensor zwischen den zwei Richtungsventilen (17, 18) angeordnet ist.
3. Kreislauftauchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Festkörperelektrolytsensor als 02-Sensor (20) ausgebildet ist.
4. Kreislauftauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Festkörperelektrolytsensor als C02-Sensor (21) ausgebildet ist.
5. Kreislauftauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit zumindest einer in den Atemgaskreislauf (26) über ein elektrisches Steuerventil (23) mündenden Sauerstoffversorgungsleitung (24), dadurch gekennzeichnet, dass das vorzugsweise als Miniaturmagnetventil ausgebildete elektrische Steuerventil (23) im Mundstück (1) angeordnet ist.
6. Kreislauftauchgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffversorgungsleitung (24) im Bereich des Mundstück (1) in den Atemgaskreislauf (26), vorzugsweise in den Ausatemschlauch (2) stromabwärts eines Ausatemventils (17), einmündet.
7. Kreislauftauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Gassensor und/oder mit dem elektrischen Steuerventil (23) verbundene elektronische Steuereinheit (22) in das Mundstück (1) integriert ist.
8. Kreislauftauchgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (22) mit einer externen Anzeigeeinheit und/oder einer externen Energiequelle verbunden ist.
9. Kreislauftauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Batterie zur Stromversorgung der elektronischen Steuereinheit (22) im Mundstück (1) angeordnet ist.
10. Kreislauftauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück (1) an eine Vollgesichtsmaske angeschlossen ist.
11. Kreislauftauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Festkörperelektrolytsensor mit einer hydrophoben Membran vor Wasser geschützt ist.
12. Kreislauftauchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück ein Bissstück aufweist und dass der Gassensor im Mundstück durch eine Vorrichtung, vorzugsweise einem Scheiben- oder walzenartigen Verschluss, gegen das Bissstück abdichtbar und vor Wasser schützbar sind .
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