DE19707097A1 - Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und -versorgungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversor­ gungssystem, insbesondere zur humanmedizinischen Sauerstoff-Langzeit-Therapie im heimischen Umfeld des Patienten, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines mit Sauer­ stoff hoch angereicherten Produktgases, mit einer Einrichtung zur atmungsabhängig dosierten Zufuhr des Produktgases zum Patienten und mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der Atemtätigkeit des Patienten, wobei der Ausgang der Meßeinrichtung mit einem Steuereingang der Einrichtung zur Zufuhr des Produktgases zum Patienten ge­ koppelt ist.

Die Verabreichung von Sauerstoff an Patienten hat sich bei vielen Krankheitsverläufen und nach Operationen seit langem bewährt. Bei derartigen Sauerstoff-Therapien wird in Abhängigkeit von der Dauer nach Kurz- und Langzeitanwendungen unterschieden. Verursacht durch die Erhöhung des durchschnittlichen Lebensalters sowie eines zu­ nehmenden Gesundheitsbewußtseins bei der Bevölkerung und schließlich auch aufgrund einer Zunahme von Zivilisations- und umweltbedingten Krankheitsbildern ist ein An­ wachsen der Langzeitanwendungen bei der Sauerstoffgabe zu verzeichnen und auch weiterhin zu erwarten. Zunehmend werden derartige Therapien in Form von Heimbe­ handlungen auch für Patienten geringeren Alters genutzt, wenn dadurch Krankenhaus­ aufenthalte zu vermeiden sind und gegebenenfalls auch die Erwerbstätigkeit nicht un­ terbrochen werden muß. Aus dieser Entwicklungstendenz leiten sich einerseits Forde­ rungen nach der Weiterentwicklungen geeigneter Therapieformen ab, andererseits aber auch Forderungen nach gerätetechnischen Entwicklungen, die die anzuwendenden Therapieformen unterstützen. Eine ganz besondere Herausforderung an die Geräte­ technik stellt dabei der Wunsch der Patienten dar, die Therapie aus dem krankenhäusli­ chen Umfeld herauszunehmen und in den heimischen Bereich zu verlagern. Dieses Be­ streben nach der Erhaltung bzw. der Wiedererlangung von Bewegungsfreiheit hat für den Rehabilitationsprozeß und die Lebensqualität eine zunehmende Bedeutung. Die Erhöhung der Mobilität durch bessere Geräte und verbesserte Gebrauchseigenschaften der Gerätetechnik wird von den Patienten wie auch von den Ärzten dankbar angenom­ men.

Als klassische Variante der Verabreichung von Sauerstoff ist die Bereitstellung in Fla­ schen und die Zuführung zum Patienten über eine Sauerstoffmaske bekannt. Bei einem Fülldruck von 200 bar kann eine 10-Liter-Flasche z. B. 2000 Liter reinen Sauerstoff bei einem Reinheitsgrad von 99,5% enthalten. Der Nachteil dabei besteht darin, daß sich die Flasche beim Gebrauch relativ schnell entleert und in relativ kurzen Zeiträumen die Bereitstellung von Reserveflaschen erforderlich ist. So kann es z. B. erforderlich sein, für jeden Tag eine neugefüllte Flasche bereitzustellen. Außerdem sind Sauerstoffflaschen Druckbehälter, die entsprechenden Sicherheitsbestimmungen unterliegen und insofern auch im häuslichen Umfeld eine Gefahrenquelle darstellen. Die Sauerstoffflaschen sind relativ schwer, ihre Handhabung ist in der Regel für die Patienten, die zudem noch kör­ perlich geschwächt sind, problematisch. Deshalb erfolgt der hauptsächliche Einsatz von Sauerstoffflaschen vorwiegend bei Kurzzeitanwendungen, z. B. in Krankenwagen bei der Unfallversorgung.

Für die Sauerstoff-Langzeit-Therapie ist es bekannt, Sauerstoffkonzentratoren bereit­ zustellen, die auch im häuslichen Umfeld des Patienten eingesetzt werden können. Bei einer eingestellten Durchflußmenge von z. B. bis etwa 2 Liter pro Minute beträgt die Sauerstoffkonzentration etwa 95%, bei höher eingestelltem Durchfluß mindestens im­ mer noch 90%. Hier ist zwar ein Dauerbetrieb bei einfacher Bedienung möglich, jedoch besteht der Nachteil einer oft als störend empfundenen Geräuschentwicklung sowie der ungenügenden Handhabbarkeit aufgrund der relativ großen Masse (über 20 Kg) der bisher eingesetzten Sauerstoffkonzentratoren. Außerdem ist für diese Geräte ein Netz­ anschluß erforderlich, und es ist mit einer Leistungsaufnahme von 300 bis über 500 Watt zu rechnen.

Als relativ neue und hauptsächlich in den USA praktizierte Variante gilt die Versorgung über Flüssig-Sauerstoff. Die entsprechende Medizintechnik kann sowohl im stationären wie auch im mobilen Bereich eingesetzt werden. Der geräuscharmen Nutzung als Vor­ teil stehen jedoch Nachteile gegenüber, wie z. B. die Notwendigkeit der Beibehaltung einer senkrechten Lage des Vorratsbehälters, die Explosionsgefahr beim Umfallen des Behälters, ein komplizierter Nachfüllvorgang, hohe technische Anforderungen an die Sicherheitstechnik und an das Gefäß-System zur Vermeidung von Wärmebrücken sowie Gasverluste durch Eigenerwärmung des Flüssiggases. In diesen technischen Risiken ist vor allem der Grund dafür zu sehen, daß sich diese Variante der Sauerstoffbereitstel­ lung noch nicht weltweit umfassend durchgesetzt hat.

Ergänzend zu den vorgenannten technischen Einrichtungen zur Bereitstellung von Sau­ erstoff sind sogenannte intelligente Sauerstoff-Sparsysteme bekannt, bei denen die Sauerstoffzufuhr zum Patienten nach Indikation dosiert wird. Wieviel Sauerstoff der Patient braucht, hängt von der Indikation und der Körperbelastung ab. Die Dosierung der Sauerstoffzufuhr erfolgt in Abhängigkeit davon, wie der Patient anhand mehrerer Schalterstellungen die Durchflußmenge einstellen kann. Außerdem wird der Patient nur in der sauersoffwirksamsten Phase der Atmung bedient. Dabei wird die Tatsache aus­ genutzt, daß nur zu Beginn eines jeden Atemzuges der eingeatmete Sauerstoff zum Gasaustausch in die Lunge gelangt. Der übrige Sauerstoff dient allein der Totraum­ ventilation und wird ungenutzt wieder ausgeatmet. Die Sauerstoff-Sparsysteme sorgen demzufolge dafür, daß dem Patienten bei der Atmung nicht kontinuierlich Sauerstoff zugeführt wird, sondern nur am Anfang des Atemvorganges, da hierbei der Sauerstoff tatsächlich vom Körper effektiv aufgenommen und umgesetzt wird. Dadurch reicht ein bereitstellbares Volumen an Sauerstoff wesentlich länger als bei der kontinuierlichen Zuführung. Die Anwendung derartiger Sparsysteme im Zusammenhang mit der Bereit­ stellung des Sauerstoffes in Flaschen ist bekannt.

Es sind auch Systeme entwickelt worden, bei denen sowohl die Sauerstoff-Flasche als auch das Sauerstoff-Sparsystem als tragbare Einheit ausgeführt sind. Allerdings ist die Masse einer solchen Einrichtung noch sehr groß und die Reichweite als Mobilitätsgren­ ze des Patienten insofern eingeengt, als der Inhalt der Flasche dennoch schnell ver­ braucht ist. Der Patient muß dafür sorgen, daß die Flasche nachgefüllt wird und auch ein Vorrat an nachfüllbarem Sauerstoff vorhanden ist.

Schließlich ist es auch bekannt, Sauerstoffkonzentratoren in Verbindung mit dem ge­ nannten Sauerstoff-Sparsystem bei der Sauerstoff-Langzeit-Therapie im stationären Bereich im Krankenhaus wie auch im häuslichen Bereich des Patienten anzuwenden. Eine derartige Kombination ist in der EP 0188071 als "Atmungssynchronisiertes Gerät zur Zufuhr von konzentriertem Sauerstoff" dargestellt. Dieses Gerät umfaßt einen Sau­ erstoffkonzentrator zum Erzeugen und zum Aufbewahren eines sauerstoffangereicher­ ten Atemgases, einen Puffertank, der temporär das sauerstoffangereicherte Atemgas aufbewahrt und ein Ventil, das an einem Ausgang des Puffertanks angebracht ist, um die Strömung des sauerstoffangereicherten Gases aus dem Puffertank zum Atmungs­ system des Patienten zu steuern. Zum Sauerstoff-Sparsystem gehört ein Sensor, der an die Atmung des Patienten angelegt und dazu ausgebildet ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Inhalationsphase und die Exhalationsphase der Atmung erkennt. Des weiteren ist eine Einstellvorrichtung vorgesehen, mit der das Verhältnis zwischen Ge­ samtlänge der Inhalationsphase und ihrem spezifischen Endabschnitt vorgegeben wer­ den kann. Eine Reguliereinrichtung sorgt dafür, daß die Dauer jeder Inhalationsphase in Folge, basierend auf dem Ausgangssignal des Sensors, ermittelt wird und das Ventil zu Beginn jeder Inhalationsphase sich öffnet. Dadurch gelangt sauerstoffangereichertes Atemgas nur zu Anfang einer jeden Inhalationsphase zum Patienten. Der Puffertank sorgt dabei dafür, daß die anfängliche Strömungsgeschwindigkeit des sauerstoffange­ reicherten Gases höher ist als dessen stationäre Strömungsgeschwindigkeit in jeder Inhalationsphase.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem der oben beschriebenen Art so weiterzubilden, daß ein kompakter Aufbau der gesamten Anordnung möglich ist und der Gebrauchswert auf­ grund vereinfachter Handhabung, geringerer Geräuschentwicklung und eines reduzier­ ten Energieverbrauchs noch weiter verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ausgang der Meßeinrich­ tung zur Erfassung der Atemtätigkeit verzweigt ist und mindestens einer der Zweige am Eingang einer Bewertungsschaltung für die aktuelle Verbrauchsmenge des Produkt­ gases anliegt, daß der Signalausgang dieser Bewertungsschaltung an einem Signalein­ gang einer Ansteuerschaltung für die Einrichtung zur Erzeugung des Produktgases anliegt, daß die Leistungsfähigkeit der Einrichtung zur Erzeugung des Produktgases so dimensioniert ist, daß die bei Normalbetrieb in einer Zeiteinheit erzeugte Menge des Produktgases etwa der Menge entspricht, die in derselben Zeiteinheit von einem Durchschnittspatienten benötigt wird und daß das von der Bewertungsschaltung aus­ gegebene Signal zur Beeinflussung der je Zeiteinheit erzeugten Menge des Produktga­ ses über die Ansteuerschaltung vorgesehen ist.

Mit dieser Einrichtung ist gewährleistet, daß die Produktgaserzeugung und die Einrich­ tung für die Zuführung des Produktgases zum Patienten insofern eine Einheit bilden, als die erzeugte Menge des Produktgases bzw. die Dimensionierung des Erzeugungs­ systems so vorgenommen sind, daß stets nur die Menge an Produktgas bereitgestellt wird, die der Patient unmittelbar verbrauchen kann. Dabei liegt der Dimensionierung der Verbrauch eines Durchschnittspatienten zugrunde und es besteht die Möglichkeit, die erzeugte Menge des Produktgases in Abhängigkeit vom aktuellen Verbrauch zu erhöhen oder zu reduzieren. Aufgrund dieser direkten Verbindung von Erzeugung und Patient besteht die Möglichkeit, auf die Zwischenlagerung des Produktgases zu ver­ zichten. Damit sind keine Behälter zur Lagerung des Produktgases erforderlich. Die Erzeugung des Produktgases und der Verbrauch geschehen nicht mehr unabhängig voneinander, sondern sind aufeinander abgestimmt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Einrich­ tung zur Erzeugung des Produktgases ein Kompressor und als Antriebsaggregat für den Kompressor ein Elektromotor vorhanden ist und daß der Ausgang der Bewertungs­ schaltung mit der Stromversorgungseinheit des Elektromotors verknüpft ist. Damit ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, daß die Produktionsmenge an Produktgas in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors beeinflußt werden kann. Arbeitet der Motor mit hoher Drehzahl, wird die Menge des produzierten Produktgases erhöht, ar­ beitet der Motor mit geringerer Drehzahl wird die Produktgaserzeugung gedrosselt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in der Bewertungs­ schaltung zwei Schwellwertschalter vorgesehen sind, von denen einer bei Unterschrei­ tung eines unteren Sollwertes die Ausgabe eines Erhöhungssignals und bei Überschrei­ tung eines oberen Sollwertes die Ausgabe eines Verringerungssignals, jeweils bezogen auf die bei Normalbetrieb verbrauchte Menge des Produktgases, an die Ansteuerschal­ tung für die Einrichtung zur Erzeugung des Produktgases veranlaßt. Diese Bewertungs­ schaltung hat einen einfachen Aufbau, ist mit geringem Aufwand realisierbar und sorgt zuverlässig dafür, daß bei Normalbetrieb der Durchschnittsverbrauch des Patienten produziert und dem Patienten zugeführt werden kann, während bei erhöhtem Ver­ brauch aufgrund des Erhöhungssignales eine erhöhte Produktion veranlaßt wird. Ana­ log dazu wird bei einer Reduzierung der Atemtätigkeit des Patienten eine Verringerung der Produktgaserzeugung veranlaßt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Einrich­ tung zur Erzeugung des Produktgases neben dem Kompressor zwei Adsorptionszylin­ der sowie ein Ausgleichsbehälter vorhanden und über Leitungen miteinander verbun­ den sind, wobei der Ausgang des Kompressors über ein Wegeventil mit jedem der Ad­ sorptionszylinder und jeder der Adsorptionszylinder über ein weiteres Wegeventil mit dem Ausgleichsbehälter verbunden ist. Auf diese Weise kann die im Kompressor ver­ dichtete Luft wechselweise den Adsorptionszylindern zugeführt werden, in denen die eigentliche Gewinnung des Produktgases erfolgt. Je nach Anreicherung der kompri­ mierten Luft mit Sauerstoff in den Adsorptionszylindern werden diese mit dem Aus­ gleichsbehälter verbunden und das Produktgas strömt in den Ausgleichsbehälter über. Der Ausgleichsbehälter sorgt auf vorteilhafte Weise dafür, daß stets Produktgas unter einem für die Zuführung erforderlichen Mindestdruck zur Verfügung steht. Vom Sauer­ stoffversorgungssystem wird nun in bereits dargelegter Weise die Zuführung des Pro­ duktgases zum Patienten in Abhängigkeit von dessen Atemtätigkeit veranlaßt.

Vorteilhaft kann die Einrichtung zur Erzeugung des Produktgases mit einer gerätein­ ternen Leistung von 0,5 bis 1 Liter pro Minute und einer Spitzenleistung von 1 bis 2 Litern pro Minute ausgelegt sein. Damit ist es möglich, während des Durchschnitts- bzw. Normalverbrauchs kontinuierlich die Menge an Produktgas bereitzustellen, die das Sauerstoffversorgungssystem dem Patienten in Abhängigkeit von seiner Atemtä­ tigkeit zuführt. Außerdem ist gewährleistet, daß die Versorgung bei höherem Ver­ brauch über die Zeitspanne möglich ist, während der der Patient der Zuführung einer größeren Menge des Produktgases bedarf. Dabei ist davon auszugehen, daß der erhöh­ te Verbrauch zeitlich begrenzt ist und damit auch die Spitzenleistung für die Einrich­ tung zur Erzeugung des Produktgases nicht zur Dauerleistung werden muß.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß alle Baugruppen ge­ meinsam in einem transportablen Gehäuse untergebracht sind, wobei außen am Ge­ häuse manuell bedienbare Schaltelemente und visuell kontrollierbare Überwachungs­ elemente vorgesehen sind. Vorteilhafterweise sollte das transportable Gehäuse als Handkoffer, bestehend aus Hartschalen, ausgebildet sein. Aufgrund dieser Ausgestal­ tung ist das gesamte Erzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem äußerst einfach handhabbar und kann vom Patienten selbst bzw. von dessen Begleitperson ohne weite­ res transportiert werden.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoff­ versorgungssystems besteht darin, daß aufgrund der angepaßten Leistungsfähigkeit ein kompakter Aufbau und außerdem der Anschluß an Energiequellen kleiner Leistung möglich ist. Das können z. B. Autobatterien sein, die es dem Patienten ermöglichen, auch auf Reisen nicht auf seine Therapie verzichten zu müssen. Auch der Anschluß an photoelektrische Solarzellen ist denkbar, z. B. durch Zwischenschaltung eines Akkumu­ lators als Energiespeicher.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Sauerstofferzeu­ gungs- und Sauerstoffversorgungssystems.

In Fig. 1 ist ein Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem mit einer Ein­ richtung 1 zur Erzeugung eines mit Sauerstoff hoch angereicherten Produktgases, mit einer Einrichtung 2 zur atmungsabhängig dosierten Zufuhr des Produktgases zum Pati­ enten 3 und mit einer Meßeinrichtung 4 zur Erfassung der Atemtätigkeit des Patienten dargestellt. Der Ausgang der Meßeinrichtung 4 ist über den Signalweg 5 mit einem Steuereingang der Einrichtung 2 gekoppelt.

An den Patienten 3 ist ein Sensor 6 angelegt, der dazu ausgebildet ist, die Atemphasen des Patienten 3 zu erkennen. Während der Inhalationsphase wird vom Sensor 6 ein Signal erzeugt und über den Signalweg 7 an die Meßeinrichtung 4 ausgegeben. Die Meßeinrichtung 4 enthält beispielhaft einen Timer, der über den Signalweg 5 mittels der Einrichtung 2 dafür sorgt, daß die Einrichtung 2 während der Inhalationsphase über die Leitung 19 Produktgas an den Patienten ausgibt. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß in der Einrichtung 2 für eine Zeitspanne, die durch die Dauer des Signales be­ stimmt ist, ein Durchgangsventil geöffnet wird. Die Meßeinrichtung 4 ist mit einem Einstellelement 8 ausgestattet, mit dem das Verhältnis der Gesamtdauer der Inhalati­ onsphase zu einem Zeitabschnitt der Inhalationsphase beeinflußt werden kann, wäh­ rend dem die Zufuhr des Produktgases zum Patienten 3 vorzusehen ist. Entsprechend dem Sparprinzip, das bereits in der Erläuterung des Standes der Technik beschriebenen worden ist, beginnt dieser Zeitabschnitt der Zufuhr des Produktgases stets etwa mit der Inhalationsphase und erstreckt sich nur über die sauersoffwirksamste Phase der Inhalation. Je nach Vorwahl mit dem Einstellelement 8 hört die Zufuhr bereits vor Ende der Inhalationsphase auf. Damit ist einerseits gewährleistet, daß der Patient 3 hinrei­ chend mit sauerstoffreichem Atemgas versorgt wird, andererseits wird aber auch die Tatsache genutzt, daß nur zu Beginn eines jeden Atemzuges der eingeatmete Sauer­ stoff zum Gasaustausch in die Lunge gelangt, woraus folgt, daß der Sauerstoff zwar sparsam, aber mit hinreichender Wirksamkeit verwendet wird.

Die Meßeinrichtung 4 verfügt außerdem über einen Indikationsvorwahlschalter 9, mit dem der Patient manuell die Sauerstoffzufuhr in Abhängigkeit von seiner Belastung beziehungsweise vom Bedarf manuell einstellen kann. So seien beispielsweise drei Stellungen des Indikationsvorwahlschalters 9 möglich: entsprechend einer der Ruhe­ phase des Patienten angepaßten Zufuhrmenge an Produktgas je Atemzug, einer der normalen Belastung angepaßten Zufuhrmenge und einer einer hohen Belastung ange­ messenen Zufuhrmenge. Das ist beispielhaft erreichbar, indem in Abhängigkeit von der Einstellung des Indikationsvorwahlschalters 9 über den Signalweg 5 in der Einrichtung 2 eine Erhöhung oder Verringerung der Durchflußmenge an Produktgas während der Zeitspanne veranlaßt wird, in der die Zufuhr zum Patienten freigegeben ist. Das kann beispielsweise durch dreifach gestufte Öffnungsweiten eines Ventiles erfolgen.

Um nun dafür sorgen zu können, daß stets nur eine dem Verbrauch entsprechende Menge bzw. zur Zuführung zum Patienten 3 vorgesehene Menge an Produktgas er­ zeugt wird, ist die Einrichtung 1 so ausgelegt, daß ihre Leistungsfähigkeit hinsichtlich der in einer Zeiteinheit erzeugten Menge an Produktgas bei Normalbetrieb dem ent­ spricht, was in derselben Zeiteinheit von einem Durchschnittspatienten bei normaler Belastung verbraucht wird. In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Einrichtung 1 beispielhaft ausgestattet ist mit einem Kompressor 10, zwei Adsorptionszylindern 11 sowie einem Ausgleichsbehälter 12. Der Kompressor 10 wird durch ein Elektromotor (in der Zeich­ nung nicht dargestellt) angetrieben, der von einem Regelnetzteil 13 angesteuert und über den Eingang 20 mit Elektroenergie versorgt wird. Über den Eingang 21 saugt der Kompressor 10 Frischluft an.

Es sei angenommen, daß die Normalleistung der Einrichtung 1 etwa ein Liter Produkt­ gas pro Minute beträgt und die Spitzenleistung bei etwa zwei Litern pro Minute liegt. Der Kompressor 10 ist über ein Wegeventil 15 durch Leitungen mit jedem der Adsorp­ tionszylinder 11 verbunden. Außerdem ist der Ausgang eines jeden Adsorptionszylin­ ders über Leitungen an den Ausgleichsbehälter 12 angeschlossen. Eine Verbindungslei­ tung 14 führt von der Einrichtung 1 zur Einrichtung 2, von der das Produktgas ent­ sprechend der Ansteuerung durch die Meßeinrichtung 4 über die Leitung 19 den Pati­ enten 3 erreicht.

Um nun das Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem bezüglich seiner geometrischen Abmessungen handlich und kompakt gestalten zu können, ist die Meßeinrichtung 4 über eine Bewertungseinheit 16 mit dem Regelnetzteil 13 verknüpft. Dazu liegt entsprechend der Darstellung in Fig. 1 das Ausgangssignal von der Meßein­ richtung 4 nicht nur an der Einrichtung 2 an, sondern auch über den Signalweg 17 an einem Eingang der Bewertungseinheit 16. Dieses von der Meßeinrichtung 4 ausgehen­ de Signal enthält Informationen über die Zeitdauer der Zufuhr des Produktgases zum Patienten, entsprechend dem Zeitabschnitt der Inhalationsphase, während dem dem Patienten 3 Produktgas zugeführt wird, und sie enthält Informationen über die Menge des zugeführten Produktgases, entsprechend der vorgewählten Stellung des Indikati­ onsvorwahlschalters 9. In der Bewertungseinheit 16 sind zwei Schwellwertschalter vor­ gesehen, von denen ein erster bei Unterschreitung eines unteren Sollwertes die Ausga­ be eines Erhöhungssignals und ein zweiter bei Überschreitung eines oberen Sollwertes die Ausgabe eines Verringerungssignales veranlaßt. Es sind also drei Bewertungsstufen möglich: der Normalverbrauch ohne Ausgangssignal an den Schwellwertschaltern, ein unter dem Normalverbrauch liegender Verbrauch, signalisiert durch den ersten Schwellwertschalter und ein erhöhter Verbrauch, signalisiert durch den zweiten Schwellwertschalter.

Diesen Bewertungsstufen entsprechen drei Ausgangssignale der Bewertungseinheit 16, die über den Signalweg 18 am Steuereingang des Regelnetzteiles 13 anliegen. Diese drei Signalstufen veranlassen über das Regelnetzteil 13 die Beeinflussung der Energie­ versorgung für den Elektromotor des Kompressors 10 in der Weise, daß bei Normal­ verbrauch der Elektromotor mit der Energie angesteuert wird, die zum Normalbetrieb notwendig ist, d. h. zur Produktion eines Produktgases von etwa 1 Liter pro Minute. Bei Ansteuerung des Regelnetzteiles 13 mit dem Signal für geringeren Verbrauch wird bei­ spielhaft die Betriebsspannung für den Elektromotor des Kompressors 10 gedrosselt, wodurch die Erzeugung des Produktgases auf einen Wert von etwa 0,5 bis 0,7 Liter pro Minute sinkt. In analoger Weise wird bei erhöhtem Verbrauch die Betriebsspannung für den Kompressorantrieb erhöht und die Produktion auf etwa 2 Liter pro Minute gestei­ gert.

Auf diese Art und Weise wird die produzierte Menge an Produktgas zumindest angenä­ hert dem Verbrauch durch den Patienten angepaßt. Daraus ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß die Einrichtung 1 zur Erzeugung des Produktgases in optimierter Dimen­ sionierung ausgeführt werden kann, und zwar deshalb, weil aufgrund der Kopplung von Verbrauchsermittlung am Patienten 3 und Produktgaserzeugung unmittelbar auf die produzierte Menge des Produktgases Einfluß genommen wird und infolge dessen auf platzraubende Puffer bzw. Speicher für das Produktgases verzichtet werden kann. So ist keine Überschußproduktion notwendig, um Produktgas zu bevorraten. Die Funk­ tion des Ausgleichbehälters 12 ist reduziert auf den Ausgleich von Druckschwankun­ gen in gewissen Grenzen, wodurch seine Baugröße minimierbar ist.

Aufgrund der geringeren Masse und des reduzierten Volumens der Baugruppen des Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystems ist vorteilhaft seine Unter­ bringung in einem gemeinsamen Gehäuse, z. B. in Form eines Handkoffers, denkbar.

Das Zusammenwirken von Einrichtung 1, Einrichtung 2, der Meßeinrichtung 4 und der Bewertungseinheit 16 sowie deren jeweilige Ausstattungen sind in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung der besseren Verständlichkeit halber in einfachster Weise dargestellt. Zwar lassen sich mit diesen einfachen Mitteln bereits hinreichend gute Er­ gebnisse erzielen, die gewährleisten, daß das Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoff­ versorgungssystems ausreichend klein und kompakt hergestellt werden kann und da­ mit die Gewähr für gute Handhabbarkeit und deutlich verbesserte Mobilität des Patien­ ten bietet, jedoch ist es möglich, durch verbesserte konstruktive Ausgestaltungen ein noch deutlicheres Ergebnis zu erzielen. Ein höherer Aufwand an technischer Meß- und Regeltechnik bringt allerdings nicht linear mehr eingespartes Gerätevolumen und ge­ ringere Leistungsaufnahme, so daß Aufwand und Nutzen gegeneinander abzuwägen sind.

So ist es z. B. denkbar, mit geeigneten Meßwertaufnehmern exakt die Durchflußmengen an Produktgas zum Patienten 3 und damit den tatsächlichen Verbrauch an Produktgas zu verfolgen. Dieses sich stets aktualisierende Verbrauchssignal könnte einem Regel­ kreis zugrunde gelegt werden, in welchem selbsttätig eine stufenlose Einstellung der Zufuhrmenge je nach Indikation erfolgt. Außerdem könnte dieses Verbrauchssignal bei einer entsprechend weitergebildeten Bewertungseinheit 16 zur stufenlosen Regelung des Regelnetzteiles 13 verwendet werden, wodurch anstelle der im Beispiel angenom­ menen drei Produktionsstufen, die einem verringerten Bedarf, einem Normalbedarf und einem erhöhten Bedarf angepaßt sind, eine weitere Optimierung beim Angleichen der hergestellten Menge des Produktgases an die verbrauchte Menge erzielbar und da­ durch eine weitere Reduzierung der Baugröße sowie eine weitere Verringerung der Lei­ stungsaufnahme des Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystems mög­ lich ist.

Bezugszeichenliste

1

Einrichtung zur Erzeugung eines Produktgases

2

Einrichtung zur dosierten Zufuhr des Produktgases

3

Patient

4

Meßeinrichtung

5

,

7

,

17

,

18

Signalweg

6

Sensor

8

Einstellelement

9

Indikationsvorwahlschalter

10

Kompressor

11

Adsorptionszylinder

12

Ausgleichsbehälter

13

Regelnetzteil

14

Verbindungsleitung

15

Wegeventil

16

Bewertungseinheit

19

Leitung

20

,

21

Eingänge

Claims (7)

1. Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem, insbe­ sondere zur humanmedizinischen Sauerstoff-Langzeit-Therapie im heimischen Umfeld des Patienten, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines mit Sauerstoff hoch angereicherten Produktgases, mit einer Einrichtung zur atmungsabhängig dosierten Zufuhr des Produktgases zum Patienten und mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der Atemtätigkeit des Patienten, wobei der Ausgang der Meßein­ richtung mit einem Steuereingang der Einrichtung zur Zufuhr des Produktgases zum Patienten gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Ausgang der Meßeinrichtung (4) zur Erfassung der Atemtätigkeit ver­ zweigt ist und mindestens einer der Zweige am Eingang einer Bewertungsschal­ tung (16) für die aktuelle Verbrauchsmenge des Produktgases anliegt,
• - daß der Signalausgang dieser Bewertungsschaltung (16) an einem Signaleingang einer Ansteuerschaltung für die Einrichtung (1) zur Erzeugung des Produktgases anliegt,
• - daß die Leistungsfähigkeit der Einrichtung (1) zur Erzeugung des Produktgases so dimensioniert ist, daß die bei Normalbetrieb in einer Zeiteinheit erzeugte Men­ ge des Produktgases etwa der Menge entspricht, die in derselben Zeiteinheit von einem Durchschnittspatienten benötigt wird und
• - daß das von der Bewertungsschaltung (16) ausgegebene Signal zur Beeinflussung der je Zeiteinheit erzeugten Menge des Produktgases über die Ansteuerschaltung vorgesehen ist.

2. Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrichtung (1) zur Erzeugung des Produktgases ein Kompressor (10), als Antriebsaggregat für den Kompressor ein Elektromotor und als Ansteuerschaltung ein Regelnetzteil (13) vorgesehen und der Ausgang der Bewertungsschaltung (16) mit dem Regelnetzteil (13) verknüpft ist.

3. Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem nach ei­ nem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bewer­ tungsschaltung (16) zwei Schwellwertschalter vorgesehen sind, von denen ein er­ ster bei Unterschreitung eines unteren Sollwertes die Ausgabe eines Erhöhungs­ signals und ein zweiter bei Überschreitung eines oberen Sollwertes die Ausgabe eines Verringerungssignals, jeweils bezogen auf die bei Normalbetrieb ver­ brauchte Menge des Produktgases, an die Ansteuerschaltung für die Einrichtung (1) zur Erzeugung des Produktgases veranlaßt.

4. Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem nach ei­ nem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einrich­ tung (1) zur Erzeugung des Produktgases neben dem Kompressor (10) zwei Ad­ sorptionszylinder (11) sowie ein Ausgleichsbehälter (12) vorgesehen und über Leitungen miteinander verbunden sind, wobei der Ausgang des Kompressors (10) über ein Wegeventil mit jedem der Adsorptionszylinder (11) und jeder der Ad­ sorptionszylinder (11) über ein weiteres Wegeventil mit dem Ausgleichsbehälter (12) verbunden ist.

5. Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem nach ei­ nem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1) zur Erzeugung des Produktgases mit einer Normalleistung von 0,5 bis 1 Liter pro Minute und einer Spitzenleistung von 1 bis 2 Litern pro Minute ausgelegt ist.

6. Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem nach ei­ nem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Baugruppen gemeinsam in einem transportablen Gehäuse untergebracht sind, wobei außen am Gehäuse manuell bedienbare Schaltelemente und visuell kontrollierbare Überwachungselemente vorgesehen sind.

7. Kombiniertes Sauerstofferzeugungs- und Sauerstoffversorgungssystem nach An­ spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das transportable Gehäuse als Handkof­ fer, bestehend aus Hartschalen, ausgebildet ist.