DE19534280A1 - Sauerstoffionisationsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sauerstoffionisationsgerät zur Durchführung einer Sauerstofftherapie, bei dem ein Ioni­ sationskopf an eine externe Sauerstoffversorgung ange­ schlossen ist.

Die Sauerstofftherapie ist ein anerkanntes therapeutisches Verfahren, das zur Vor- und Nachsorge als kreislaufanre­ gend und konzentrationsfördernd eingesetzt wird. Hierbei wird in einem Zeitraum von definierter Dauer eine wohldo­ sierte Sauerstoffmenge mit einer festgelegten Zusammen­ setzung inhaliert. Die aufnehmbare Sauerstoffmenge und die Wirkung der Therapie läßt sich durch eine Ionisierung des zur Inhalation zugeführten Sauerstoffes steigern.

Ein wesentliches Problem der Sauerstoffionisation besteht darin, daß einerseits möglichst hohe Spannungswerte benö­ tigt werden, um in kurzer Zeit möglichst viele Sauerstoff­ ionen produzieren zu können und daß andererseits diese hohen Spannungswerte eine Gefährdung des Patienten dar­ stellen. Außerdem reagieren die Sauerstoffatome, sobald sie entsprechend hohen Feldstärken ausgesetzt werden, zu dem Atemgift Ozon.

Aus der EP-0 465 783 A1 ist ein Ionisator zur Durchfüh­ rung einer Sauerstofftherapie bekannt. Dieses Gerät weist einen einer Atemmaske vorschaltbaren Ionisationskopf auf. Dieser Ionisationskopf ist an eine externe Hochspannung und eine externe Sauerstoffversorgung angeschlossen. In­ nerhalb des Ionisationskopfes ist eine von einer Anode und einer Kathode begrenzte Ionisationsstrecke für den vorbeiströmenden Sauerstoff vorgesehen, die über entspre­ chende Hochspannungskabel mit der externen Hochspannungs­ versorgung verbunden ist. Der zugeführte Sauerstoff durchströmt diese Ionisationsstrecke und gelangt dann über ein Berührungsschutzgitter und einen Glaskolben in eine angeschlossene Atemmaske, die ein potentieller Be­ nutzer zur Inhalation des Sauerstoffes trägt. Das Berüh­ rungsschutzgitter ist über einen hochohmigen Widerstand geerdet.

Nachteilig bei diesem Gerät ist, daß eine zusätzliche Hochspannungsversorgung für den Ionisator benötigt wird. Die Hochspannung muß dann sorgfältig abgeschirmt zuge­ führt werden und erfordert darüber hinaus aufwendige Si­ cherheitsmaßnahmen, wie das geerdete Berührungsschutz­ gitter, am Ionisator selbst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handliches Ionisationsgerät vereinfachter Handhabung zu schaffen, das an eine herkömmliche Gleichstromquelle und an jede beliebige Art der Sauerstoffversorgung anschließbar und sofort einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß innerhalb des Ionisationskopfes ein Transformator angeordnet ist, an den eine längs des Strömungsweges des Sauerstoffs ver­ laufende Ionisationsstrecke angeschlossen ist. Hierdurch wird die Hochspannung an der Stelle, wo sie benötigt wird, erzeugt. Die Zuleitung über abgeschirmte Hochspan­ nungskabel kann entfallen.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 2 ist der durch die Integration des Hochspannungstransformators im Ioni­ sationskopf benötigte Platzbedarf äußerst gering, da ein Kaskadentransformator zur Erzeugung der Hochspannung eingesetzt wird. Ein solcher, allein aus Kondensatoren aufgebauter Transformator kann in Form einer gedruckten Schaltung eingebaut werden.

In vorteilhafter Weiterbildung sind auch alle weiteren elektronischen Schaltungen des Ionisationskopfes in SMD-Technik ausgeführt. Hierdurch ist der Platzbedarf der gesamten zur Ionisation des Sauerstoffs benötigten An­ ordnung äußerst gering und der Ionisationskopf kann als handliches Gerät aufgebaut werden.

Dadurch, daß die Anode der zur Ionisation des Sauerstoffs benötigten Ionisationsstrecke sägezahnförmig aufgebaut ist, ist die wirksame Oberfläche dieser Elektrode erhöht. Durch diese Maßnahme wird die Menge der erzeugten Sauer­ stoffionen deutlich erhöht. Somit kann bei reduzierter Hochspannung die gleiche Menge an Sauerstoffionen wie mit einer herkömmlichen Ionisationsstrecke erzeugt werden. Die Anzahl der auf diese Weise pro Zeiteinheit erzeugten Sauerstoffionen ist so hoch, daß auch mit einer ver­ kürzten Ionisationsstrecke gearbeitet werden kann. Die hierdurch gegebene Einbuße an produzierten Sauerstoff­ ionen wird durch die ungewöhnliche Form der Anode kom­ pensiert. Ein Ionisationskopf mit verkürzter Ionisations­ strecke hat verkleinerte Außenabmessungen und ist dadurch noch handlicher.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 beträgt die zwischen Anode und Kathode der Ionisations­ strecke angelegte Hochspannung 2,5 KV. Dies ist ein gegenüber herkömmlichen Ionisationsgeräten deutlich reduzierter Wert. Aufgrund des verkleinerten Spannungs­ wertes können die Berührungsschutzmaßnahmen für den Patienten entsprechend weniger aufwendig ausfallen. Darüber hinaus ist der Energiebedarf zur Erzeugung der Sauerstoffionen verringert.

Der Wirkungsgrad des Sauerstoffionisationsgerätes ist dadurch weiter erhöht, daß eine Sauerstoffleitung durch den Ionisationskopf geführt ist, die unmittelbar vor den Einströmöffnungen der Ionisationsstrecke mündet. Durch diese gezielte Sauerstoffzuleitung durch den Ionisations­ kopf hindurch ist sichergestellt, daß nahezu der gesamte zugeleitete Sauerstoff durch die Ionisationsstrecke strömt. Im übrigen schützt ein zusätzliches Gehäuse innerhalb des Ionisationskopfes die in diesem Kopf angeordnete Elektronik. Durch dieses innere Gehäuse ist der Berührungsschutz des Gerätes weiter verbessert.

Es kann dennoch nicht verhindert werden, daß ein geringer Anteil des zugeleiteten Sauerstoffs nicht durch die Ein­ strömöffnungen strömt, sondern über die Außenseite der Kathode bzw. des inneren Gehäuses abströmt. Um dem ent­ gegenzuwirken, sind in unmittelbarer Umgebung der Einström­ öffnung zwei Kunststoffringe, insbesondere aus Silikon, angeordnet. Diese Kunststoffringe sind in entsprechenden Nuten des Gehäuses bzw. der Kathode gehalten. Hierdurch ist insoweit der Strömungswiderstand für den unerwünschten Sauerstoffabstrom erhöht und damit der Wirkungsgrad des Ionisationsgerätes insgesamt verbessert. Die Kunststoff­ ringe isolieren darüber hinaus das innere Gehäuse zusätz­ lich gegenüber dem Kunststoffmantel des Ionisationskopfes.

Bei einer weiter verbesserten Ausgestaltung der Erfindung ist dem Ionisationskopf ein Steuergerät mit einem ein­ stellbaren Spannungsteiler vorgeschaltet. Durch die Ein­ stellung des Spannungsteilers kann der Ionisationsgrad des über den Ionisationskopf verabreichten Sauerstoffs genau eingestellt werden. Hierdurch ist eine genaue Ab­ stimmung auf den Benutzer und dessen jeweilige Verfassung möglich.

In weiterer Ausgestaltung kann mit Vorteil eine Zeit­ gebereinheit an dieses Steuergerät angeschlossen werden. Hierdurch kann die gewünschte Inhalationszeit des verab­ reichten Sauerstoffs eingestellt werden. Das Sauerstoff­ ionisationsgerät schaltet sich dann selbsttätig nach Ab­ lauf der eingestellten Zeit ab.

Das Ionisationsgerät ist noch kompakter, wenn die Span­ nungsversorgung in den Ionisationskopf integriert wird. Hierzu ist ein Akkumulator in den Ionisationskopf einge­ baut, der mit dem Kaskadentransformator elektrisch leitend verbunden ist. Hierdurch besteht das gesamte Ionisations­ gerät nur noch aus dem handlichen Ionisationskopf, der überdies netzunabhängig betrieben werden kann. Auf ein zusätzliches Steuergerät kann in diesem Falle verzichtet werden.

Die zwischen den notwendigen Ladevorgängen des Akkumu­ lators liegende mögliche maximale Betriebszeit des Akku­ mulators kann dadurch erhöht werden, daß der Akkumulator in Verbindung mit einem Spannungsdoppler betrieben wird.

Der jeweilige Ladezustand des Akkumulators wird mittels einer entsprechenden Ladekontrolleuchte, die am Ionisa­ tionskopf angeordnet ist, angezeigt.

Nachstehend werden zwei in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ionisationsgerätes mit vorgeschaltetem Steuergerät und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ionisationsgerätes mit integriertem Akkumulator.

Das in Fig. 1 dargestellte Sauerstoffionisationsgerät 1 zur Durchführung einer Sauerstofftherapie umfaßt einen Ionisationskopf 2 mit einem vorgeschalteten Steuer­ gerät 3. Das Steuergerät 3 ist an ein als Gleichspan­ nungsquelle wirkendes externes Netzteil 4 angeschlossen. Der Ionisationskopf 2 und das Steuergerät 3 können auch in einem einzigen Gerät vereint werden.

Der Ionisationskopf 2 ist über einen Unterbrechungsschal­ ter 5 an eine von dem Steuergerät 3 gelieferte Versor­ gungsspannung angeschlossen. Bei geschlossenem Unter­ brechungsschalter 5 liegt die Versorgungsspannung an einem geräteinternen Netzteil 6 des Ionisationskopfes 2 an. Dieses geräteinterne Netzteil 6 speist einen Kas­ kadentransformator 7, der vollständig in SMD-Technik aus Dioden und Kondensatoren aufgebaut ist. Der Kaskadentrans­ formator 7 und das Netzteil 6 sind von einem konzentrisch innerhalb des Ionisationskopfes 2 angeordneten Gehäuse 22 umschlossen.

Der Kaskadentransformator 7 spannt die anliegende Versor­ gungsspannung zu einer Ionisationsspannung hoch. Die sekundärseitige Ionisationsspannung des Kaskadentransfor­ mators 7 liegt an einer aus einer Anode B und einer Ka­ thode 9 bestehenden Ionisationsstrecke an. Die Anode 8 hat eine sägezahnförmige Oberfläche und erstreckt sich längs der zentralen Mittelachse der die Anode 8 umschließen­ den zylinderförmigen Kathode 9. Die Kathode 9 ist gitter­ artig aufgebaut.

Die Ionisationsstrecke wird von Sauerstoff durchströmt, der über eine Sauerstoffleitung 10 durch das Gehäuse 22 zugeführt wird. Die innerhalb des Ionisationskopfes 2 zur Ionisationsstrecke geführte Sauerstoffleitung 10 kann versorgungsseitig an eine Sauerstoffflasche mit einem Druckminderer oder an jedwede andere Art der Sauerstoff­ versorgung angeschlossen werden. Der zugeleitete Sauer­ stoff strömt durch im unmittelbaren Mündungsbereich der Sauerstoffleitung 10 angeordnete Einströmöffnungen 23 der Kathode 9 in die Ionisationsstrecke. Dieser Bereich ist gegen einen unerwünschten Sauerstoffabstrom zusätzlich durch zwei in der Zeichnung nicht dargestellte Silikon­ ringe abgedichtet. Ein Silikonring ist in Strömungsrich­ tung des Sauerstoffs unmittelbar hinter den Einström­ öffnungen 23 auf der Kathode 9 und ein anderer Silikon­ ring in Strömungsrichtung vor den Einströmöffnungen 23 auf dem Gehäuse 22 in jeweils entsprechenden Haltenuten angeordnet.

Der gesamte Ionisationskopf 2 ist von einem hochohmigen Kunststoffmantel 11 umschlossen. Er weist an seiner einen Stirnseite 12 Anschlüsse für die Sauerstoffzuleitung 10 und die Spannungszuführung auf. An seiner anderen Stirn­ seite 13 ist ein zum Anschluß an eine Atemmaske oder zur direkten Inhalation geeignetes Mundstück 14 mit Öffnungen für den ausströmenden ionisierten Sauerstoff vorgesehen.

Das dem Ionisationskopf 2 vorgeschaltete Steuergerät 3 besteht im wesentlichen aus einem einstellbaren ohmschen Spannungsteiler 15, dessen Teilerverhältnis über entspre­ chende Schaltelemente 16 eingestellt wird. Das jeweilige Teilerverhältnis des Spannungsteilers 15 wird mit unmit­ telbar an den einzelnen Schaltelementen 16 angeordneten Leuchtdioden 17 angezeigt.

Zwischen das externe Netzteil 4 und das Steuergerät 3 ist eine Zeitgebereinheit 20 geschaltet, die die Spannungs­ versorgung des Steuergerätes 3 und damit des Sauerstoff­ ionisationsgerätes 1 insgesamt gemäß einstellbaren Zeit­ vorgaben unterbrechen und/oder beenden kann. Die Zeit­ gebereinheit 20 ist zusätzlich mit einem akustischen Signalgeber 21 verbunden, der den Ablauf einer an der Zeitgebereinheit 20 eingestellten Zeitdauer mit einem akustischen Signal anzeigt.

Die Funktion des Sauerstoffionisationsgerätes wird wie folgt erklärt:

Bei eingeschalteter Versorgungsspannung und Sauerstoffzu­ fuhr strömt Sauerstoff durch die Ionisationsstrecke. In dem zwischen Anode 8 und Kathode 9 aufgebauten elektri­ schen Feld erfolgt eine Ionisation des Sauerstoffs. Das heißt, auf der äußersten Elektronenschale der Sauerstoff­ atome werden zusätzliche Elektronen angelagert, so daß die einzelnen Sauerstoffatome negativ aufgeladen werden. Die Stärke der Aufladung und die Anzahl der entstehenden Sauerstoffionen ist der Feldstärke und damit der ange­ legten Spannung und der Länge der Ionisationsstrecke pro­ portional. Eine zusätzliche Verbesserung des Ionisations­ effektes entsteht durch die Verwirbelung des Sauerstoff­ stroms innerhalb der Ionisationsstrecke infolge der säge­ zahnförmigen Anodenoberfläche.

Die für eine ausreichende Feldstärke benötigte Hoch­ spannung von vorzugsweise 2,5 KV wird mit dem Kaska­ dentransformator 7 aus einer Gleichspannung von 12 Volt erzeugt, die das externe Netzteil 4 liefert. Mit dem ohmschen Spannungsteiler 15 des Steuergerätes 3 kann die von dem externen Netzteil 4 gelieferte Gleichspannung innerhalb vorgegebener Stufen variiert werden. Hierdurch verändert sich die Feldstärke des von dem Sauerstoff zur Ionisation durchströmten elektrischen Feldes und damit die Anzahl der erzeugten Ionen. Der innerhalb der Ionen­ strecke meßbare Ionenstrom beträgt bei einer anliegenden Spannung von 2,5 KV ungefähr 2 µA und liegt damit weit unterhalb eines kritischen Grenzwertes von 15 mA, bei dem die Ozonbildung einsetzt und deutlich unterhalb eines gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwertes von 10 mA.

Die durchschnittliche Anzahl der mit diesem Sauerstoff­ ionisationsgerät 1 erzeugten Negativ-Sauerstoffionen beträgt 10 Millionen Negativionen pro cm³ pro Sekunde, wobei in eine an das Mundstück 14 etwaig angeschlossene Atemmaske ca. 5 Millionen Negativionen pro cm³ und Se­ kunde gelangen.

Die Dauer der Sauerstoffbehandlung kann an der Zeitgeber­ einheit 20 eingestellt werden. Das Ende dieser Behandlung wird dann von dem akustischen Signalgeber 21 angezeigt.

Das beschriebene Sauerstoffionisationsgerät 1 ist sehr kompakt und einfach zu handhaben. Aufwendige Sicherheits­ vorkehrungen können entfallen, da die benötigte Hoch­ spannung innerhalb des Ionisationskopfes 2 erzeugt wird und nicht zugeführt werden muß. Aufgrund entsprechender Ausgestaltungen der Ionisationsstrecke kann mit einer niedrigeren Hochspannung als bei herkömmlichen Geräten gearbeitet werden. Besondere Anforderungen an die Gleich­ spannungsversorgung oder an die Sauerstoffzufuhr werden nicht gestellt. Durch seine komfortable Bedienbarkeit und seinen einfachen Aufbau kann das Gerät im medizinischen, therapeutischen und Privatbereich gleichermaßen einge­ setzt werden.

Fig. 2 zeigt ein noch kompakteres Sauerstoffionisations­ gerät 1. Bei diesem Sauerstoffionisationsgerät 1 ist auch die Spannungsversorgung des Kaskadentransformators 7 in Form eines Akkumulators 24 in dem Ionisationskopf 2 inte­ griert. Der Akkumulator 24 ist mit dem inneren Gehäuse 22 des Ionisationskopfes verschraubt. Die Ausgangsspannung des Akkumulators 24 in Höhe von 6 Volt wird über einen Spannungsdoppler 25 auf 12 Volt hochgespannt und dem Kas­ kadentransformator 7 primärseitig zugeleitet. In der elektrischen Verbindung zwischen dem Akkumulator 24 und dem Kaskadentransformator 7 ist zusätzlich der bereits beschriebene Unterbrechungsschalter 5 zwischengeschaltet. Darüber hinaus ist in dieser Verbindung eine Betriebs­ anzeige 27 in Form einer LED-Leuchte zwischengeschaltet, die anzeigt, wenn das Sauerstoffionisationsgerät 1 eingeschaltet ist. Darüber hinaus ist der Akkumulator 24 mit einer Ladekontrolleuchte 26 verbunden, die den jewei­ ligen Ladezustand des Akkumulators 24 anzeigt.

Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, daß vollständig auf das Steuergerät 3 nach Fig. 1 verzichtet werden kann. Die gesamte Anordnung kann dadurch noch kom­ pakter hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht in der Netzunabhängigkeit des Sauer­ stoffionisationsgeräts 1. Die Funktion dieses Ionisa­ tionsgerätes 1 ist analog der bereits beschriebenen Wirkungsweise.

Bezugszeichenliste

1 Sauerstoffionisationsgerät
2 Ionisationskopf
3 Steuergerät
4 externes Netzteil
5 Unterbrechungsschalter
6 geräteinternes Netzteil
7 Kaskadentransformator
8 Anode
9 Kathode
10 Sauerstoffleitung
11 Kunststoffmantel
12 eine Stirnseite
13 andere Stirnseite
14 Mundstück
15 Spannungsteiler
16 Schaltelement
17 Leuchtdioden
20 Zeitgebereinheit
21 Signalgeber
22 Gehäuse
23 Einströmöffnungen
24 Akkumulator
25 Spannungsdoppler
26 Ladekontrolleuchte

Claims (12)

1. Sauerstoffionisationsgerät zur Durchführung einer Sauerstofftherapie, bei dem ein Ionisationskopf (2) an eine externe Sauerstoffversorgung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ionisationskopfes (2) eine längs des Strömungsweges des zugeführten Sauerstoffes angeordnete Ionisationsstrecke mit einem ebenfalls im Ionisations­ kopf (2) integrierten Hochspannungstransformator (7) ver­ bunden ist.

2. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochspannungstransformator ein Kaskadentransformator (7) vorgesehen ist.

3. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Ionisationskopf (2) angeordnete Elektronik in SMD-Technik aufgebaut ist.

4. Sauerstoffionisationsgerät nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisations­ strecke von einer sägezahnförmigen Anode (8) und einer die Anode (8) umschließenden zylinderförmigen Kathode (9) begrenzt ist.

5. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsspannung zwischen Anode (8) und Kathode (9) während der Sauerstofftherapie ungefähr 2,5 KV beträgt.

6. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ionisations­ kopfes (2) ein zusätzliches Gehäuse (22) mit einer durch­ gehenden Sauerstoffleitung (10) konzentrisch angeordnet ist und daß sich an dieses Gehäuse (22) die Kathode (9) anschließt, wobei die Kathode (9) in dem dem Gehäuse (22) zugewandten Bereich mit Einströmöffnungen (23) für den in diesem Bereich aus der Sauerstoffleitung (10) aus­ strömenden Sauerstoff versehen ist.

7. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (9) in Strömungsrichtung des Sauerstoffs hinter den Einströmöffnungen (23) von einem ersten isolierenden Kunststoffring und daß das Gehäuse (22) in Strömungsrichtung vor den Einström­ öffnungen (23) von einem zweiten isolierenden Kunst­ stoffring umschlossen sind, wobei die beiden Kunststoff­ ringe in entsprechenden Nuten gehalten sind.

8. Sauerstoffionisationsgerät nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ioni­ sationskopf (2) über ein vorgeschaltetes Steuergerät (3) mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist und daß das Steuergerät (3) einen einstellbaren Spannungstei­ ler (15) aufweist.

9. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an das Steuergerät (3) eine Zeit­ gebereinheit (20) angeschlossen ist.

10. Sauerstoffionisationsgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ge­ häuses (22) ein Akkumulator (24) primärseitig mit dem Kaskadentransformator (7) elektrisch leitend verbunden ist.

11. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (24) über einen Spannungsdoppler (25) und einen Unterbrechungs­ schalter (5) mit dem Kaskadentransformator (7) verbunden ist.

12. Sauerstoffionisationsgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladekontrolleuchte (26), insbesondere eine LED-Anzeige, mit den elektrischen An­ schlüssen des Akkumulators (24) verbunden ist.