DE19921917A1

DE19921917A1 - Control of the amount of enriching oxygen delivered to a user so that enrichment levels are matched to requirements by use of a carbon dioxide sensor, blood oxygen level sensor, etc. and controlling electronics

Info

Publication number: DE19921917A1
Application number: DE19921917A
Authority: DE
Inventors: Michael Lerch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2000-12-14

Abstract

Enrichment of air via a dosing device (10) with attached applicator (12). The dosing element (10) is regulated by a control element (14) so that oxygen is released according to requirements. The time and quantity of oxygen is determined using measurement values from sensors (16, 18) in conjunction with oxygen supply parameters and or the breathing phase. An Independent claim is made for a device for enriching the breathing air supply. Typical sensors measure air carbon dioxide content, blood oxygen levels, etc.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der stan dardatmosphärischen Zusammensetzung der Atemluft mit Gasen oder Gasgemischen, insbesondere durch Anreicherung der Atem luft mit Sauerstoff, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for changing the stan the atmospheric composition of the breathing air with gases or gas mixtures, especially by enriching the breath air with oxygen, according to the preamble of claim 1.

Bekannt sind derzeit Verfahren, bei denen eine Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff über einfache Dosiereinrichtungen, im wesentlichen sogenannte Rotameter, erfolgt, bei denen die Durchflußmenge an Sauerstoff manuell eingestellt wird.Methods are currently known in which an enrichment breathing air with oxygen via simple dosing devices, essentially so-called rotameters, in which the Flow rate of oxygen is set manually.

An die Dosiereinrichtung ist üblicherweise eine Befeuchtungs vorrichtung und eine Applikatoreinrichtung angeschlossen, in der sich der Sauerstoff mit der Atemluft vermischt.A humidifier is usually attached to the metering device device and an applicator device connected, in which mixes the oxygen with the air we breathe.

Der Sauerstoff wird bei diesem Verfahren volumetrisch dosiert, wobei ein kontinuierlicher Gasfluß zur Applikatoreinrichtung erzeugt wird, was die Notwendigkeit einer Befeuchtung bedingt. Die Menge an Sauerstoff, die zur Anreicherung der Atemluft notwendig ist, wird empirisch und gewohnheitsmäßig festgelegt.The oxygen is dosed volumetrically in this process, wherein a continuous gas flow to the applicator device is generated, which necessitates humidification. The amount of oxygen needed to enrich the air we breathe is necessary, is determined empirically and habitually.

Wegen der Ungefährlichkeit erreichbarer Sauerstoffkonzentra tionen sind empirisch festgelegte Einstellwerte für die Anrei cherung der Atemluft mit Sauerstoff bei offenen Systemen von bis zu 12 l/min möglich und von 2-8 l/min üblich.Attainable oxygen concentration due to the harmlessness tions are empirically defined setting values for the series Breathing air with oxygen in open systems from up to 12 l / min possible and usual from 2-8 l / min.

Der Nachteil an diesem Verfahren besteht darin, daß der größte Teil des zur Anreicherung der Atemluft abgegebenen Sauerstoffs wegen des kontinuierlichen Gasflusses und der wenig bedarfso rientierten Einstellung der Durchflußmenge ungenutzt an die Umwelt verloren geht. Bei kontinuierlich abgegebener Gasmenge wird der Verlust an ungenutztem Sauerstoff auf ca. 75% ge schätzt.The disadvantage of this method is that it is the largest Part of the oxygen released to enrich the air we breathe because of the continuous gas flow and the little need oriented adjustment of the flow rate unused to the Environment is lost. With continuously released gas volume the loss of unused oxygen is approx. 75% estimates.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff zu schaffen, bei dem die Sauerstoffanreicherung in den Atemphasen stattfindet, in denen der Sauerstoff auch genutzt werden kann, und bei dem der tatsächliche Bedarf an Sauerstoff berücksichtigt wird. Ziel ist eine großflächige volkswirtschaftlich bedeutsame Einspa rung des Sauerstoffverbrauchs und der damit verbundenen Ko sten. The invention has for its object a method for To enrich the air we breathe with oxygen the oxygenation takes place in the breathing phases, in where the oxygen can also be used, and where the actual oxygen demand is taken into account. aim is a large-scale economically significant savings Oxygen consumption and the associated Ko most.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the features of claim 1. Further developments and advantageous refinements result from the subclaims.

Durch den Anschluß eines Steuerelementes an die Dosiereinrich tung, welches mit wenigstens einem Sensor verbunden ist, der in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern und/oder Atemphasen Meßwerte ermittelt, wird erreicht, daß basierend auf diesen Meßwerten eine bedarfsorientierte Sauerstoffabgabe bezüglich Abgabefreischaltung, manueller oder automatischer Mengendosierung und Zeitpunkt erfolgt. Dieses verhindert eine kontinuierliche Abgabe großer Sauerstoffmengen, wodurch eine signifikante Einsparung des Sauerstoffverbrauchs und der damit verbundenen Kosten erreicht wird.By connecting a control element to the dosing device device, which is connected to at least one sensor which depending on oxygen supply parameters and / or Breath phase measurements are determined based on that on these measured values a demand-oriented oxygen release regarding tax activation, manual or automatic Quantity dosing and timing is done. This prevents one continuous release of large amounts of oxygen, which results in a significant savings in oxygen consumption and thus associated costs is achieved.

Ein Vorteil besteht darin, daß durch die Reduktion der Gesamt menge an trockenem Gas das Weglassen der mikrobiologisch be denklichen Befeuchtung möglich und sinnvoll ist. Deren Weiter benutzung bleibt möglich. Das Weglassen ergibt eine weitere bedeutsame gasunabhängige Einsparung an Einmalmaterial und der damit verbundenen Kosten.One advantage is that by reducing the total amount of dry gas omitting the microbiologically possible humidification is possible and useful. Their further use remains possible. The omission results in another significant gas-independent savings on disposable material and the associated costs.

Durch die Verwendung von Sensoren, die Meßwerte in Abhängig keit von Sauerstoffversorgungsparametern liefern, wird er reicht, daß Sauerstoff nur dann dem Atmenden zugeführt wird, wenn dieses notwendig, sinnvoll und physiologisch effektiv erscheint. Außerdem wird nur die Menge an Sauerstoff der Atem luft zugeführt, die der Atmende auch tatsächlich benötigt oder die sinnvoll und physiologisch effektiv erscheint. Die Sauer stoffabgabe wird dabei vom Steuerelement geregelt.By using sensors, the measured values depend on supply of oxygen supply parameters, he will is enough that oxygen is only supplied to the person breathing, if necessary, sensible and physiologically effective appears. In addition, only the amount of oxygen is breath air that the breathing person actually needs or that seems sensible and physiologically effective. The Sauer The control element regulates the release of material.

Durch die Verwendung von Sensoren, die Meßwerte in Abhängig keit von Atemphasen liefern, wird erreicht, daß Sauerstoff nur in den Atemphasen abgegeben wird, in denen eine Aufnahme von Sauerstoff überhaupt möglich oder die Abgabe atemphysiologisch sinnvoll ist. So wird eine optimale Flußdauer mit Start kurz vor Beginn der Einatmung, in der letzten Ausatmungspausenzeit, nämlich zur Kohlendioxidausspülung, und während der Einatmung erreicht.By using sensors, the measured values depend on speed of breathing phases, it is achieved that oxygen only is released in the phases of breathing in which an intake of Oxygen at all possible or the release physiologically makes sense. This way, an optimal flow duration becomes short with the start before the start of inhalation, in the last exhalation pause, namely to flush out carbon dioxide, and during inhalation reached.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Durchflußmenge, die sich aus Meßwerten ergibt, die mittels wenigstens eines Sensors in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern ermittelt werden, über eine an der Dosiereinrichtung vorhandene Ein stellvorrichtung mit Anzeige vorgegeben wird.A further development provides that the flow rate, which is results from measured values obtained by means of at least one sensor Dependence on oxygen supply parameters determined be, via an existing on the metering device actuator with display is specified.

Dadurch wird erreicht, daß basierend auf diesen Meßwerten eine bedarfsorientierte Sauerstoffabgabe bezüglich manueller Men gendosierung erfolgt, wobei eine Abgabe großer Sauerstoffmen gen verhindert wird.This ensures that based on these measured values Demand-oriented oxygen delivery with regard to manual menus gene dosing takes place, with a release of large amounts of oxygen gene is prevented.

Außerdem ist es möglich, daß die Sauerstoffversorgungsparame ter über die Sauerstoffsättigung im Blut ermittelt werden.It is also possible that the oxygen supply parameters can be determined via the oxygen saturation in the blood.

Dadurch wird erreicht, daß - basierend auf der Auswertung des Meßwertes für die Sauerstoffsättigung des Blutes - eine be darfsorientierte Sauerstoffanreicherung der Atemluft durch das Steuerelement erfolgt. Die Sauerstoffsättigung des Blutes ist ein anerkannter Parameter, um die Sauerstoffversorgung und mithin eine mögliche Unterversorgung festzustellen.This ensures that - based on the evaluation of the Measured value for the oxygen saturation of the blood - a be legal oxygen enrichment of the breathing air through the Control is done. The oxygen saturation of the blood is a recognized parameter to the oxygen supply and consequently to determine a possible undersupply.

Weiterhin ist es möglich, daß beim Unterschreiten eines Schwellenwertes für die Sauerstoffsättigung im Blut die Atem luft mit Sauerstoff angereichert wird, und daß beim Über schreiten eines Schwellenwertes für den gleichen Parameter die Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff beendet wird.It is also possible that when falling below a Thresholds for oxygen saturation in the blood of the breath air is enriched with oxygen, and that when over exceed a threshold for the same parameter Enrichment of the breathing air with oxygen is stopped.

Dieses ermöglicht eine sehr genaue Mengenbegrenzung des zur Anreicherung der Atemluft abgegebenen Sauerstoffs. Es wird nur dann Sauerstoff an die Atemluft abgegeben, wenn dieses sinn voll und notwendig ist. This enables the quantity to be limited very precisely Enrichment of breathed oxygen. It will only then oxygen is released into the breathing air if this makes sense is full and necessary.

Ferner ist vorgesehen, daß die Sauerstoffversorgungsparameter über die Sauerstoffkonzentration bzw. die Veränderung der Sau erstoffkonzentration in der Atemluft ermittelt werden.It is also provided that the oxygen supply parameters about the oxygen concentration or the change in the sow concentration in the breathing air can be determined.

Dadurch wird erreicht, daß eine bedarfsorientierte Sauerstof fanreicherung der Atemluft basierend auf der Auswertung des Meßwertes für die Sauerstoffkonzentration bzw. die Veränderung der Sauerstoffkonzentration in der Atemluft erfolgt. Durch die Messung der Sauerstoffkonzentration, die beim Ausatmen gerin ger ausfällt als beim Einatmen, kann relativ genau gesagt wer den, ob eine Anreicherung der Atemluft einen positiven Effekt hat und wie groß die Sauerstoffkonzentration zur Anreicherung der Atemluft gewählt werden muß.This ensures that a demand-oriented oxygen Fan enrichment of the breathing air based on the evaluation of the Measured value for the oxygen concentration or the change the oxygen concentration in the breathing air takes place. Through the Measurement of the oxygen concentration that is reduced when exhaling who turns out to be less than inhaled can be said relatively accurately whether an enrichment of the air we breathe has a positive effect and how high the oxygen concentration for enrichment the breathing air must be selected.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß beim Überschreiten eines Schwellenwertes für das bewertete Verhältnis Sauerstoffkon zentration beim Einatmen zu Sauerstoffkonzentration beim Ausatmen die Atemluft mit Sauerstoff angereichert wird, und daß beim Unterschreiten eines Schwellenwertes für den gleichen Parameter die Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff beendet wird.A further training provides that when a Threshold value for the weighted ratio oxygen con concentration on inhalation to oxygen concentration on Exhale the breathing air is enriched with oxygen, and that when falling below a threshold for the same Parameter the enrichment of the breathing air with oxygen ended becomes.

Ein Überschreiten des Schwellenwertes bedeutet, daß eine Abga be von Sauerstoff effektiv oder nötig ist, während bei einem Unterschreiten des Schwellenwertes eine Abgabe von Sauerstoff als ineffektiv und unnötig einstuft wird. Dieses ermöglicht eine sehr genaue Mengenbegrenzung des zur Anreicherung der Atemluft abgegebenen Sauerstoffs. Es wird nur dann Sauerstoff an die Atemluft abgegeben, wenn dieses sinnvoll und notwendig ist.Exceeding the threshold means that a waste be of oxygen is effective or necessary, while at one Release of oxygen below the threshold value is considered ineffective and unnecessary. This enables a very precise quantity limitation of the to enrich the Breathing air released oxygen. Only then will oxygen released into the breathing air if this makes sense and is necessary is.

Außerdem ist es möglich, die Sauerstoffversorgungsparameter über die Kohlendioxidkonzentration bzw. die Veränderung der Kohlendioxidkonzentration in der Atemluft zu ermitteln.It is also possible to change the oxygen supply parameters about the carbon dioxide concentration or the change in Determine the carbon dioxide concentration in the breathing air.

Auch hier wird erreicht, daß eine bedarfsorientierte Sauer stoffanreicherung der Atemluft basierend auf der Auswertung des Meßwertes für die Kohlendioxidkonzentration bzw. die Ver änderung der Kohlendioxidkonzentration in der Atemluft er folgt. Durch die Messung und anschließende Bewertung der Koh lendioxidkonzentration, die beim Ausatmen höher ausfällt als beim Einatmen, kann gesagt werden, ob eine Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff zu einer Sauerstoffverwertung im Kör per führt, und wie groß die Sauerstoffflußeinstellung zur An reicherung der Atemluft gewählt werden muß.It is also achieved here that a needs-oriented Sauer Enrichment of breathable air based on the evaluation of the measured value for the carbon dioxide concentration or the ver change in the concentration of carbon dioxide in the breathing air follows. By measuring and then evaluating the Koh concentration of oxygen dioxide that is higher than when exhaling when inhaled, it can be said whether an enrichment of the Breathing air with oxygen for oxygen utilization in the body per leads, and how large the oxygen flow setting to the enrichment of the breathing air must be selected.

Weiterhin ist vorgesehen, daß beim Unterschreiten eines Schwellenwertes für die Kohlendioxidkonzentration bzw. die Veränderung der Kohlendioxidkonzentration die Atemluft mit Sauerstoff angereichert wird, und daß beim Überschreiten eines Schwellenwertes für den gleichen Parameter die Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff beendet wird.It is also provided that when falling below a Threshold values for the carbon dioxide concentration or the Change in the carbon dioxide concentration with the breath Oxygen is enriched, and that when a Enrichment threshold for the same parameter the breathing air is terminated with oxygen.

Dieses ermöglicht eine sehr genaue Dosierung des zur Anreiche rung der Atemluft abgegebenen Sauerstoffs. Es wird nur dann Sauerstoff an die Atemluft abgegeben, wenn dieses sinnvoll und notwendig ist.This enables a very precise dosing of the enrichment breath of oxygen released. It will only be Oxygen released into the breathing air if this makes sense and necessary is.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Sauerstoffversorgungspa rameter über den Sauerstoffpartialdruck im Blut ermittelt wer den.A further development provides that the oxygen supply pa rameter is determined via the oxygen partial pressure in the blood the.

Durch diese Weiterbildung wird erreicht, daß basierend auf der Auswertung des Meßwertes für den Sauerstoffpartialdruck im Blut - eine Sauerstoffanreicherung der Atemluft dem wirklichen Bedarf angepaßt wird. Der Sauerstoffpartialdruck des Blutes ist ein anerkannter und atemphysiologisch eindeutiger Parame ter die Sauerstoffversorgung und mithin eine Möglichkeit, Un terversorgung, als Hypoxie bezeichnet, festzustellen.This training ensures that based on the Evaluation of the measured value for the oxygen partial pressure in the Blood - an oxygenation of the real air Need is adjusted. The oxygen partial pressure of the blood is a recognized and physiologically clear parameter ter the oxygen supply and therefore a possibility, Un supply, referred to as hypoxia.

Des weiteren ist vorgesehen, daß beim Unterschreiten eines Schwellenwertes für den Sauerstoffpartialdruck im Blut die Atemluft mit Sauerstoff angereichert wird, und daß beim Über schreiten eines Schwellenwertes für den gleichen Parameter die Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff beendet wird. Furthermore, it is provided that when falling below a Threshold values for the oxygen partial pressure in the blood Breathing air is enriched with oxygen, and that when over exceed a threshold for the same parameter Enrichment of the breathing air with oxygen is stopped.

Dieses ermöglicht eine bedarfsorientierte Dosierung des zur Anreicherung der Atemluft abgegebenen Sauerstoffs. Es wird nur dann Sauerstoff an die Atemluft abgegeben, wenn dieses sinn voll und notwendig ist.This enables a needs-based dosage of the Enrichment of breathed oxygen. It will only then oxygen is released into the breathing air if this makes sense is full and necessary.

Ferner ist die Ermittlung der Sauerstoffversorgungsparameter über die Sauerstoffsättigung im Blut in Kombination mit dem Kohlendioxidgehalt im Blut möglich.Furthermore, the determination of the oxygen supply parameters about oxygen saturation in the blood in combination with the Carbon dioxide content in the blood possible.

Durch die Kombination dieser zwei Meßmethoden wird erreicht, daß eine noch genauere Bestimmung des tatsächlichen Sauer stoffbedarfs möglich ist. Eine bedarfsorientierte Sauerstof fanreicherung der Atemluft wird auf die Auswertung des Meßwer tes für die Sauerstoffsättigung im Blut in Kombination mit dem Kohlendioxidgehalt im Blut gestützt.By combining these two measurement methods, that an even more precise determination of the actual acid material requirements is possible. A need-based oxygen Fan enrichment of the breathing air is based on the evaluation of the measured value tes for blood oxygen saturation in combination with the Supported carbon dioxide levels in the blood.

Weiterhin ist es möglich, daß beim Unterschreiten eines Schwellenwertes für die Sauerstoffsättigung im Blut in Kombi nation mit dem Überschreiten eines Schwellenwertes für den Kohlendioxidgehalt im Blut die Atemluft mit Sauerstoff ange reichert wird, und daß beim Überschreiten eines Schwellenwer tes für die Sauerstoffsättigung im Blut in Kombination mit dem Unterschreiten eines Schwellenwertes für den Kohlendioxidge halt im Blut die Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff be endet wird.It is also possible that when falling below a Combined threshold for blood oxygen saturation nation when a threshold for the Carbon dioxide levels in the blood are breathed with oxygen is enriched, and that when a threshold is exceeded tes for blood oxygen saturation in combination with the Falling below a threshold for the carbon dioxide keep oxygen in the blood from breathing will end.

Dieses ermöglicht eine sinnvolle Dosierung des zur Anreiche rung der Atemluft abgegebenen Sauerstoffs. Es wird nur dann Sauerstoff an die Atemluft abgegeben, wenn dieses notwendig ist.This enables the dosage to be enriched breath of oxygen released. It will only be Releases oxygen to the air we breathe when necessary is.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Atemluft nur in den Atemphasen 'späte Phase der Ausatmung oder direkt nach dem Ausatmen' und/oder 'während des Einatmens' oder 'bestimmten Phasen des Einatmens' mit Sauerstoff angereichert wird.A further development provides that the breathing air only in the Breathing phases' late phase of exhalation or immediately after Exhale 'and / or' during inhalation 'or' certain Phases of inhalation 'is enriched with oxygen.

Dadurch wird erreicht, daß die Sauerstoffabgabe auf die Phasen des Atmens begrenzt wird, in denen eine Aufnahme von Sauer stoff überhaupt möglich oder atemphysiologisch sinnvoll ist. Durch die Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff in der Atempause, also in der späten Phase der Ausatmung oder direkt nach dem Ausatmen, wird ausgeatmetes Kohlendioxid ausgespült und eine effektivere Sauerstoffaufnahme beim Einatmen durch erhöhte Konzentration an Sauerstoff in der initial höchsten Volumenverschiebungsphase erreicht. Im Gegensatz dazu wird bei kontinuierlicher Gasabgabe am Beginn des Einatmens, der Zeit der besten Sauerstoffausnutzung, eine geringe Sauerstoffkon zentration durch starke Vermischung mit der anfänglich großen Umgebungsluftmenge, die nur eine Konzentration von ca. 21% Sauerstoff hat, erreicht. Zugrunde liegt das Mißverhältnis zwischen kontinuierlichen Sauerstofffluß und dezeleriertem Inspirationsfluß. Am Ende des Einatmens, der Phase schlechter Sauerstoffausnutzung, ist der Sauerstoffanteil in der Atemluft durch geringere Vermischung ungenutzt hoch.This ensures that the oxygen release on the phases of breathing is limited, in which an intake of Sauer substance is possible at all or makes sense physiologically. By enriching the breathing air with oxygen in the Breathing pause, i.e. in the late phase of exhalation or directly after exhaling, exhaled carbon dioxide is flushed out and more effective oxygen uptake when inhaled increased concentration of oxygen in the initial highest Volume shift phase reached. In contrast, at continuous gas delivery at the beginning of inhalation, the time the best oxygen utilization, a low oxygen con centering through strong mixing with the initially large Ambient air volume that is only a concentration of approx. 21% Has reached. This is based on the disproportion between continuous oxygen flow and decelerated Flow of inspiration. At the end of inhalation, the phase worse Use of oxygen is the percentage of oxygen in the air we breathe unused due to less mixing.

Weiterbildungen sehen vor, daß die Atemphasen über die Strö mung bzw. die Veränderung der Strömung der Atemluft, über den durch die Atemluft hervorgerufenen Druck bzw. die Veränderung des Druckes beim Ein- und Ausatmen, über die Temperatur bzw. die Veränderung der Temperatur der Atemluft, über die Kohlen dioxidkonzentration bzw. die Veränderung der Kohlendioxidkon zentration in der Atemluft, über die Sauerstoffkonzentration bzw. die Veränderung der Sauerstoffkonzentration in der Atem luft, über die Luftfeuchtigkeit bzw. die Veränderung der Luft feuchtigkeit der Atemluft, über die Muskel- und Nervenaktivi tät des Atmenden beim Ein- und Ausatmen oder über den Be triebszustand der Ventile einer Mundnasen- oder Nasenmaske beim Ein- und Ausatmen ermittelt werden.Developments provide that the breathing phases over the Strö tion or the change in the flow of breathable air, via the pressure or change caused by the air we breathe the pressure when inhaling and exhaling, the temperature or the change in the temperature of the air we breathe, over the coals dioxide concentration or the change in carbon dioxide con concentration in the air we breathe, via the oxygen concentration or the change in the oxygen concentration in the breath air, about the humidity or the change in air moisture in the air we breathe, via muscle and nerve activities the breather when inhaling and exhaling or using the Be drive state of the valves of a nasal or nasal mask be determined during inhalation and exhalation.

Dadurch wird erreicht, daß die Atemphasen sehr genau bestimmt werden, so daß eine Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff genau auf die Atemphasen abgestimmt werden kann, in denen die Aufnahme von Sauerstoff möglich und effizient ist. This ensures that the breathing phases are determined very precisely be so that an enrichment of the breathing air with oxygen can be precisely tailored to the breathing phases in which the Oxygen uptake is possible and efficient.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Anreiche rung der Atemluft mit Sauerstoff nach dem Oberbegriff des An spruchs 21.The invention also relates to an enrichment device breathing air with oxygen according to the generic term of the An Proverbs 21

Bekannt sind derzeit Vorrichtungen zur Veränderung der stan dardatmosphärischen Zusammensetzung der Atemluft mit Gasen oder Gasgemischen, insbesondere durch Anreicherung der Atem luft mit Sauerstoff, die aus einer Sauerstoffzuleitung, einer einfachen Dosiereinrichtung, einer Befeuchtungseinrichtung und einer daran angeschlossenen Applikatoreinrichtung bestehen. Als Dosiereinrichtung werden allgemein sogenannte Rotameter verwendet, bei denen eine Anreicherung der Atemluft mit Sauer stoff volumetrisch durch Einstellung der Durchflußrate in l/min erfolgt.Devices for changing the stan are currently known the atmospheric composition of the breathing air with gases or gas mixtures, especially by enriching the breath air with oxygen coming from an oxygen supply, one simple dosing device, a moistening device and an applicator device connected to it. So-called rotameters are generally used as metering devices used in which an enrichment of the breathing air with acid volumetric by setting the flow rate in l / min.

Der Nachteil besteht darin, daß Sauerstoff kontinuierlich der Atemluft zugeführt wird, also auch dann, wenn eine Aufnahme des Sauerstoffs nicht möglich ist, z. B. beim Ausatmen. Dieses hat einen erhöhten Sauerstoffverbrauch bei der Anreicherung der Atemluft zufolge, da der größte Teil des zur Anreicherung der Atemluft abgegebenen Sauerstoffs ungenutzt an die Umwelt verloren geht. Außerdem wird die Menge des abgegebenen Sauer stoffes empirisch festgelegt und eingestellt. The disadvantage is that oxygen is continuously the Breathing air is supplied, so even when an intake oxygen is not possible, e.g. B. exhaling. This has an increased oxygen consumption during enrichment according to the air we breathe, since most of it is for enrichment the oxygen released into the breathing air is not used to the environment get lost. In addition, the amount of acid released empirically determined and set.

Als Applikatoreinrichtung werden handelsübliche Mundnasen- und Nasenmasken, auch in einer speziellen Ausführung mit Reservoir und Ventilen, Nasenbrillen, künstliche Nasen, offene Ver neblersysteme und Nasensonden verwendet.As an applicator device commercially available mouth and nose Nasal masks, also in a special version with a reservoir and valves, nasal cannulae, artificial noses, open ver nebulizer systems and nasal tubes used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff zu schaffen, bei der die Sauerstoffanreicherung nur in den Atemphasen stattfindet, in denen der Sauerstoff auch tatsächlich aufgenommen werden kann, und bei dem der tatsächliche Bedarf des Atmenden an Sau erstoff berücksichtigt wird. Ziel ist eine großflächige volks wirtschaftlich bedeutsame Einsparung des Sauerstoffverbrauchs und der damit verbundenen Kosten.The invention has for its object a device for Enrichment of the air we breathe with oxygen oxygenation only takes place during the breathing phases, in which the oxygen is actually absorbed can, and in which the actual need of the person breathing for sow material is taken into account. The goal is a large-scale people economically significant savings in oxygen consumption and the associated costs.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the features of claim 21. Further developments and advantageous refinements result from the subclaims.

Durch das Steuerelement, das mit wenigstens einem Sensor und der Dosiereinrichtung verbunden ist, wird erreicht, daß eine bedarfsorientierte regelbare Sauerstoffabgabe über die Do siereinrichtung möglich ist. Der Sensor ermittelt dazu Meßwer te in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern und/oder Atemphasen, welche der genauen manuellen oder automa tischen Dosierung von Sauerstoff bezüglich Menge und Zeitpunkt dienen. Dieses verhindert eine kontinuierliche Abgabe großer Sauerstoffmengen, wodurch eine signifikante Einsparung des Sauerstoffverbrauchs und der damit verbundenen Kosten erreicht wird.By the control that with at least one sensor and the metering device is connected, it is achieved that a Demand-oriented, controllable oxygen delivery via the Thursday siereinrichtung is possible. For this purpose, the sensor determines measured values te depending on oxygen supply parameters and / or breathing phases, which are the exact manual or automatic dosing of oxygen in terms of quantity and time serve. This prevents a continuous release of large Amounts of oxygen, which means a significant saving of Oxygen consumption and the associated costs achieved becomes.

Ein Vorteil besteht darin, daß durch die Reduktion der Gesamt menge an trockenem Gas das Weglassen der mikrobiologisch be denklichen Befeuchtung möglich und sinnvoll ist. Dieses bedeu tet außerdem eine zusätzliche Einsparung an Einmalbefeuchter systemen und der damit verbundenen Kosten.One advantage is that by reducing the total amount of dry gas omitting the microbiologically possible humidification is possible and useful. This means also saves additional savings on disposable humidifiers systems and the associated costs.

Durch die Verwendung von Sensoren, die Meßwerte in Abhängig keit von Sauerstoffversorgungsparametern liefern, wird er reicht, daß Sauerstoff nur dann dem Atmenden zugeführt wird, wenn dieses notwendig, sinnvoll und physiologisch effektiv erscheint. Außerdem wird nur die Menge an Sauerstoff der Atem luft zugeführt wird, die der Atmende auch tatsächlich benö tigt. Nur scheinbare und damit trügerische Therapieeffekte mit irrelevantem Sicherheitsgefühl werden verhindert. Durch Dar stellen dieses Zustandes wird die Therapiesicherheit erhöht. Die Notwendigkeit des Überganges auf andere Therapiemaßnahmen wird in "real-time" erkennbar.By using sensors, the measured values depend on supply of oxygen supply parameters, he will is enough that oxygen is only supplied to the person breathing, if necessary, sensible and physiologically effective appears. In addition, only the amount of oxygen is breath air is supplied that the breather actually needs does. Only apparent and therefore deceptive therapeutic effects irrelevant sense of security is prevented. By Dar If this state is reached, the safety of therapy is increased. The need to switch to other therapies becomes recognizable in "real-time".

Durch die Verwendung von Sensoren, die Meßwerte in Abhängig keit von Atemphasen liefern, wird erreicht, daß Sauerstoff nur in den Phasen des Atmens an die Atemluft abgegeben wird, in denen eine Aufnahme überhaupt möglich und effizient ist.By using sensors, the measured values depend on speed of breathing phases, it is achieved that oxygen only is released into the breathing air during the phases of breathing, in for whom recording is possible and efficient at all.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparame tern ein Sauerstoffsättigungs (SaO₂)-Sensor ist.A further development provides that the sensor for determining the measured values as a function of oxygen supply parameters is an oxygen saturation (SaO ₂ ) sensor.

Dadurch wird erreicht, daß eine genaue Bestimmung der Sauer stoffsättigung im Blut möglich ist. Die daraus resultierenden Meßwerte dienen der bedarfsorientierten Einstellung der Sau erstoffzufuhr.This ensures that an accurate determination of the acid Saturation in the blood is possible. The resulting Measured values are used to adjust the sow as required feed.

Weiterhin ist vorgesehen, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern ein Sensor ist, der die Sauerstoffkonzentration bzw. die Ver änderung der Sauerstoffkonzentration in der Atemluft erfaßt.It is also provided that the sensor for determining the Measured values depending on the oxygen supply parameters is a sensor that the oxygen concentration or the Ver Change in the oxygen concentration in the breathing air detected.

Dadurch wird erreicht, daß eine genaue Bestimmung der Sauer stoffkonzentration bzw. die Veränderung der Sauerstoffkonzen tration in der Atemluft möglich ist. Die daraus resultieren den Meßwerte werden dann zur Einstellung der individuell not wendigen Sauerstoffzufuhr verwendet.This ensures that an accurate determination of the acid substance concentration or the change in oxygen concentrations tration in the breathing air is possible. The result the measured values are then used to set the individual emergency agile oxygen supply used.

Außerdem ist es möglich, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern ein Sensor ist, der die Kohlendioxidkonzentration bzw. die Veränderung des Kohlendioxidkonzentration in der Atemluft er faßt.It is also possible that the sensor for determining the Measured values depending on the oxygen supply parameters is a sensor that the carbon dioxide concentration or Change in the carbon dioxide concentration in the breathing air sums up.

Dadurch wird erreicht, daß eine genaue Bestimmung der Kohlen dioxidkonzentration bzw. die Veränderung der Kohlendioxidkon zentration in der Atemluft möglich ist. Die daraus resultie renden Meßwerte dienen der bedarfsorientierten Einstellung der Sauerstoffzufuhr über das Steuerelement.This ensures that an exact determination of the coals dioxide concentration or the change in carbon dioxide con concentration in the breathing air is possible. The resulting Current measured values serve the needs-based setting the oxygen supply via the control.

Ferner ist vorgesehen, daß der Sensor zur Ermittlung der Meß werte in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern ein Sensor ist, der den Sauerstoffpartialdruck im Blut des Atmen den erfaßt.It is also provided that the sensor for determining the measurement evaluate depending on the oxygen supply parameters Sensor is the oxygen partial pressure in the blood of breathing that captured.

Dadurch wird erreicht, daß eine genaue Bestimmung des Sauer stoffpartialdrucks im Blut möglich ist. Die daraus resultie renden Meßwerte dienen der bedarfsorientierten Einstellung der Sauerstoffzufuhr.This ensures that an accurate determination of the acid partial pressure in the blood is possible. The resulting Current measured values serve the needs-based setting the oxygen supply.

Außerdem ist es möglich, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern eine Kombination aus Sauerstoffsättigungs (SaO₂)-Sensor und Kohlendioxidgehalt-Sensor ist. It is also possible that the sensor for determining the measured values as a function of oxygen supply parameters is a combination of an oxygen saturation (SaO ₂ ) sensor and a carbon dioxide content sensor.

Dadurch wird erreicht, daß eine genaue Bestimmung der Sauer stoffsättigung und der Kohlendioxidgehalt im Blut möglich ist. Die aus der Kombination resultierenden Meßwerte dienen der bedarfsorientierten Einstellung der Sauerstoffzufuhr über das Steuerelement.This ensures that an accurate determination of the acid Saturation and the carbon dioxide content in the blood possible is. The measured values resulting from the combination serve the need-based adjustment of the oxygen supply via the control.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß der Sensor zur Ermitt lung der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen ein Sensor, insbesondere ein Hitzdraht-Anemometer, ist, der die Strömung bzw. die Veränderung der Strömung der Atemluft erfaßt.There is also the possibility that the sensor for detection a sensor, depending on the breathing phases, especially a hot wire anemometer, which is the flow or the change in the flow of breathing air is detected.

Dadurch wird erreicht, daß die Atemphasen sehr genau bestimmt werden können. Es ist dann möglich, die Sauerstoffzufuhr nur auf die Phasen des Atmens zu begrenzen, in der eine Aufnahme von Sauerstoff überhaupt möglich oder die Abgabe atemphysio logisch sinnvoll ist.This ensures that the breathing phases are determined very precisely can be. It is then only possible to add oxygen limit to the phases of breathing in which an intake of oxygen at all possible or delivering atemphysio makes logical sense.

Weiterhin ist es möglich, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen ein Sensor, insbeson dere ein Thermistor, ein Thermo-Bimetall oder Thermoelement, ist, der die Temperatur bzw. die Veränderung der Temperatur der Atemluft erfaßt.It is also possible that the sensor for determining the Measured values depending on the breathing phases of a sensor, in particular a thermistor, a thermo-bimetal or thermocouple, which is the temperature or the change in temperature of the air we breathe.

Auch hier wird eine genaue Bestimmung der Atemphasen er reicht. Die Sauerstoffzufuhr wird auf die Phasen des Atmens begrenzt, in der eine Aufnahme von Sauerstoff überhaupt mög lich oder die Abgabe atemphysiologisch sinnvoll ist.Here too, an exact determination of the breathing phases will be made enough. The oxygen supply is based on the phases of breathing limited, in which an uptake of oxygen is possible at all Lich or the delivery makes sense physiologically.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen ein Sensor ist, der die Kohlendioxidkonzentration bzw. die Veränderung der Kohlendioxidkonzentration in der Atemluft erfaßt.A further development provides that the sensor for the determination the measured values are a sensor as a function of breathing phases, which is the carbon dioxide concentration or the change in Carbon dioxide concentration detected in the air we breathe.

Dadurch wird erreicht, daß die Atemphasen sehr genau bestimmt werden können. Es ist dann möglich, die Sauerstoffzufuhr nur auf die Phasen des Atmens zu begrenzen, in der eine Aufnahme von Sauerstoff überhaupt möglich oder die Abgabe atemphysiolo gisch sinnvoll ist.This ensures that the breathing phases are determined very precisely can be. It is then only possible to add oxygen limit to the phases of breathing in which an intake of oxygen at all possible or the delivery atemphysiolo makes sense.

Außerdem ist es möglich, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen ein Sensor ist, der den Druck bzw. die Veränderung des Druckes beim Ein- und Aus atmen unter Ausnutzung des Venturi-Effektes erfaßt.It is also possible that the sensor for determining the Measured values as a function of breathing phases is a sensor that the pressure or the change in pressure when turning on and off breathe using the Venturi effect.

Dadurch wird erreicht, daß die Atemphasen sehr genau bestimmt werden können. Es ist dann möglich, die Sauerstoffzufuhr nur auf die Phasen des Atmens zu begrenzen, in der eine Aufnahme von Sauerstoff überhaupt möglich oder die Abgabe atemphysiolo gisch sinnvoll ist. This ensures that the breathing phases are determined very precisely can be. It is then only possible to add oxygen limit to the phases of breathing in which an intake of oxygen at all possible or the delivery atemphysiolo makes sense.

Ferner besteht die Möglichkeit, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen ein Sensor, insbe sondere ein Hygrometer oder ein Psychrometer ist, der die Luftfeuchtigkeit bzw. die Veränderung der Luftfeuchtigkeit der Atemluft erfaßt.There is also the possibility that the sensor for determination of the measured values as a function of breathing phases, in particular a sensor special is a hygrometer or a psychrometer that the Humidity or the change in the humidity of the Breathing air detected.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen ein Sensor ist, der die Muskel- und Nervenaktivität beim Ein- und Ausatmen erfaßt.A further development provides that the sensor for the determination the measured values are a sensor as a function of breathing phases, which is the muscle and nerve activity when inhaling and exhaling detected.

Dadurch wird erreicht, daß die Atemphasen sehr genau bestimmt werden können. Es ist dann möglich, die Sauerstoffzufuhr nur auf die Phasen des Atmens zu begrenzen, in der eine Aufnahme von Sauerstoff überhaupt möglich ist.This ensures that the breathing phases are determined very precisely can be. It is then only possible to add oxygen limit to the phases of breathing in which an intake of oxygen is possible at all.

Außerdem ist es möglich, daß der Sensor zur Ermittlung der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen ein Sensor, insbeson dere ein Mikroschalter ist, der den Betriebszustand der Venti le einer Mundnasen- oder Nasenmaske beim Ein- und Ausatmen erfaßt.It is also possible that the sensor for determining the Measured values depending on the breathing phases of a sensor, in particular which is a microswitch that controls the operating status of the venti le a nasal or nasal mask when breathing in and out detected.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß das Steuerelement aus einer Steuerlogik und einem Ventil zur Unterbrechung der Sauer stoffzufuhr besteht.A further development provides that the control element from a Control logic and a valve to interrupt the acid material supply exists.

Die Steuerlogik dient dazu, zunächst die von wenigstens einem Sensor in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern und/oder Atemphasen ermittelten Meßwerte auszuwerten. Dann regelt die Steuerlogik anhand der Meßwerte bzw. der darauf basierenden Auswertung die Steuerung des Ventils und zeigt die Meßwerte und Berechnungen auf einer Anzeigeeinrichtung an.The control logic is used first of all by at least one Sensor depending on the oxygen supply parameters and / or to evaluate measured values determined in the breathing phases. Then regulates the control logic based on the measured values or on them based evaluation of the control of the valve and shows the measured values and calculations on a display device on.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß das Steuerelement über eine Eingabevorrichtung programmierbar ist.Another possibility is that the control is programmable via an input device.

Dadurch wird erreicht, daß die von wenigstens einem Sensor in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern und/oder Atemphasen ermittelten Meßwerte über nachfolgende Berechnun gen automatisch ausgewertet werden können, und daraus resul tierend die Sauerstoffanreicherung der Atemluft noch genauer und effizienter dem tatsächlichen Bedarf angepaßt werden kann.This ensures that at least one sensor in Dependence on oxygen supply parameters and / or Respiratory phases determined measured values using the following calculations conditions can be evaluated automatically, and the result the oxygenation of the air we breathe even more precisely and more efficiently adapted to actual needs can.

Außerdem ist vorgesehen, daß das Steuerelement mit einem An zeigegerät verbunden ist.It is also contemplated that the control with an pointing device is connected.

Dadurch wird erreicht, daß Meßwerte und Auswertungen zugäng lich sind und der empirischen Entscheidung des Nutzers zur gewünschten, und bezogen auf den Zustand des Probanden, sinn vollen Sauerstoffanreicherung durch Einstellung eines Vorga bewertes dienen.This ensures that measured values and evaluations are accessible are and the empirical decision of the user desired, and based on the condition of the subject, meaning full oxygen enrichment by setting a Vorga serve valuation.

Ferner ist es möglich, daß bei Abweichungen der vom Sensor erfaßten Meßwerte von vorgegebenen Sollwerten automatisch ei ne akustische oder visuelle Alarmierung über eine Alarmie rungseinrichtung erfolgt.It is also possible that in the event of deviations from the sensor recorded measured values from predetermined setpoints automatically ne acoustic or visual alarm via an alarm approximately.

Dadurch wird erreicht, daß die medizinische Versorgung von Probanden gerade bei lebensbedrohlichen Abweichungen der Meß werte von Normwerten sichergestellt ist. Besonders wichtig sind in diesem Fall die Werte für Atemfrequenz, Atemzeitver hältnisse und Sauerstoffsättigung des Blutes, die bei dieser Art der Anwendung wegen des bisher hohen Aufwandes kaum er faßt und kontrolliert wurden.This ensures that the medical care of Subjects especially with life-threatening deviations of the measurement values of standard values is ensured. Particularly important in this case are the values for respiratory rate, respiratory ratios and oxygen saturation of the blood in this Kind of application because of the high effort so far, he hardly were caught and checked.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß bei Abweichungen der vom Sensor erfaßten Meßwerte von vorgegebenen Sollwerten automa tisch eine Alarmierung über vorhandene zentrale Alarmsysteme erfolgt.A training provides that in the event of deviations from Sensor recorded measured values from predetermined setpoints automa an alarm via existing central alarm systems he follows.

Auch wird die medizinische Versorgung von Probanden gerade bei lebensbedrohlichen Abweichungen der Meßwerte von Normwer ten sichergestellt.The medical care of subjects is also getting straight in the event of life-threatening deviations in the measured values from Normwer ensured.

Außerdem ist es möglich, daß aus den vom Sensor erfaßten Meß werten und den daraus resultierenden Berechnungen ein Monito ring des Atmenden automatisch durchführbar, an zentrale Alarmvorrichtungen ankoppelbar und weiterleitbar ist.It is also possible that from the measurement detected by the sensor value and the resulting calculations a monito Breathing ring can be carried out automatically, at central Alarm devices can be coupled and forwarded.

Durch die automatische Erfassung, Auswertung, Prüfung und Überwachung der Meßwerte, auch über einen längeren Zeitraum, wird eine sehr gute medizinischen Versorgung des Probanden erreicht.Through the automatic recording, evaluation, testing and Monitoring of the measured values, also over a longer period of time, is a very good medical care of the test person reached.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß an der Applikatoreinrichtung eine Aufnahmevorrichtung für wenigstens einen Sensor ange bracht ist. A further development provides that on the applicator device a recording device for at least one sensor is brought.

Dadurch wird erreicht, das der Sensor Meßwerte in Abhängigkeit von Sauerstoffversorgungsparametern und/oder Atemphasen ermit telt.This ensures that the sensor depends on measured values of oxygen supply parameters and / or breathing phases telt.

Außerdem ist vorgesehen, daß die Applikatoreinrichtung eine Mundnasen- oder Nasenmaske darstellt, die aus einem Maskenkör per und aufgesetztem Reservoir mit Gaszuleitung, einem Ventil zwischen Reservoir und Maskenkörper sowie zwei Ventilen zwi schen Maskenkörper und Umgebungsatmosphäre besteht, wobei am Maskenkörper ein Mikroschalter angebracht ist, der an einem Ventil zur Umgebungsatmosphäre gekoppelt zum einen als Sensor die Atemphasen ermittelt und zum anderen als Steuerelement den Betriebszustand des Ventils regelt.It is also provided that the applicator device Mouth nose or nose mask that consists of a mask body per and attached reservoir with gas supply, a valve between reservoir and mask body as well as two valves between rule mask body and ambient atmosphere, where on A microswitch is attached to the mask body Valve to the ambient atmosphere coupled on the one hand as a sensor the breathing phases determined and on the other hand as the control element Controls the operating state of the valve.

Durch die Bestimmung der Atemphasen mittels des Mikroschalters wird erreicht, daß der Sauerstofffluß während der Ausatmungs phase über das Steuerelement und/oder angeschlossener Do siereinrichtung begrenzt wird. Dabei wird das Reservoir mit Sauerstoff gefüllt, was zu einer besonders einfachen Steuerung der Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff führt, nämlich durch Bereitstellung der gesamten Anreicherungsmenge eines Atemzuges vor Beginn des Einatmens bei effektivster Sauerstof fausnutzung. By determining the breathing phases using the microswitch it is achieved that the oxygen flow during the exhalation phase via the control element and / or connected do Siereinrichtung is limited. The reservoir is included Oxygen filled, which makes control particularly easy leads to the enrichment of the breathing air with oxygen, namely by providing the entire enrichment amount of one Breath before beginning inhalation with the most effective oxygen exploitation.

Außerdem ist vorgesehen, daß weitere Mikroschalter an den Ven tilen der Mundnasen- oder Nasenmaske angebracht sind.It is also provided that additional microswitches on the Ven Til the mouth or nose mask are attached.

Dadurch wird eine noch effizientere bedarfsorientierte Sauer stoffanreicherung erreicht.This will make an even more efficient needs-based sour enrichment reached.

Weiterbildungen sehen vor, daß das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung in Krankenhäusern oder krankenhausähnlichen Anlagen mit zentralen oder dezentralen Sauerstoffanlagen, bei mobilen Einzelgasversorgungen oder im häuslichen Bereich oder bei Sonderaufgaben mit begrenzter Sau erstofftransport- und Lagerfähigkeit, insbesondere bei Luft- und Raumfahrt, Bergbau, Feuerwehr und Rettungswesen etc., an gewendet wird.Developments provide that the inventive method or the device according to the invention in hospitals or Hospital-like facilities with centralized or decentralized ones Oxygen systems, for mobile single gas supplies or in domestic area or for special tasks with limited sow Material transport and storage capacity, especially in the case of air and space, mining, fire and rescue, etc. is turned.

Dadurch findet das erfindungsgemäße Verfahren breite Anwendung in all den Bereichen, in denen eine Sauerstoffanreicherung der Atemluft zur Gesunderhaltung des Probanden sinnvoll und not wendig ist und führt damit ohne Leistungsverlust bei sogar atemphysiologischer Effektivitätssteigerung zu volkswirt schaftlich bedeutsamen Einsparungen.The method according to the invention is therefore widely used in all areas where oxygenation of the Breathing air to keep the subject healthy is sensible and necessary is agile and even performs without loss of performance Respiratory physiological effectiveness increase to economist economically significant savings.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In the following the invention will be explained with reference to an embodiment game explained, which is shown in the drawing.

In dieser zeigen:In this show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfin dungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfin dungsgemäßen Vorrichtung zur Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff und Fig. 1 is a schematic representation of the inventive method and the inventive device for enriching the breathing air with oxygen and

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfin dungsgemäßen Mundnasen- oder Nasenmaske mit Reservoir. Fig. 2 is a schematic representation of the invented inventive mouth or nose mask with a reservoir.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Verfahren bzw. die schematisch dargestellte Vorrichtung zur Anreicherung der Atemluft mit Sauerstoff umfaßt ein Steuerelement 14 bestehend aus einer Steuerlogik 24 und einem daran angeschlossenen Ven til 28, eine Sauerstoffzuleitung 26, eine Dosiereinrichtung 10 mit Einstellvorrichtung 20 und Anzeige 22, eine Applikatorein richtung 12 mit Sensoraufnahmevorrichtung 38 und wenigstens einen Sensor 16, der Meßwerte in Abhängigkeit von Sauerstoff versorgungsparametern ermittelt und/oder wenigstens einen Sen sor 18, der Meßwerte in Abhängigkeit von Atemphasen übermit telt. Ferner ist eine Anzeigeeinrichtung 32 mit Alarmierungs vorrichtung 34 und Anschluß an zentrale Alarmsysteme 36 an die Steuerlogik 24 angeschlossen. The method shown schematically in FIG. 1 and the schematically illustrated device for enriching the breathing air with oxygen comprises a control element 14 consisting of a control logic 24 and a connected Ven valve 28 , an oxygen supply line 26 , a metering device 10 with adjusting device 20 and display 22nd , An applicator device 12 with sensor receiving device 38 and at least one sensor 16 which determines measured values as a function of oxygen supply parameters and / or at least one sensor 18 which transmits measured values as a function of breathing phases. Furthermore, a display device 32 with alarm device 34 and connection to central alarm systems 36 is connected to the control logic 24 .

Bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand wird Sauerstoff aus einer Sauerstoffzuleitung 26 über das Ventil 28 und über die Do siereinrichtung 10 der Applikatoreinrichtung 12 zugeführt.In the subject matter of the invention, oxygen is supplied from an oxygen supply line 26 via the valve 28 and via the metering device 10 to the applicator device 12 .

Der Zeitpunkt und die Menge des zur Applikatoreinrichtung 12 strömenden Sauerstoffs läßt sich über das Ventil 28 regeln, das mit der Steuerlogik 24 verbunden ist.The time and the amount of oxygen flowing to the applicator device 12 can be regulated via the valve 28 , which is connected to the control logic 24 .

Über die Dosiereinrichtung 10 ist außerdem die Durchflußmenge des Sauerstoffs über eine Einstelleinrichtung 20 manuell oder automatisch über die Steuerlogik 24 steuerbar. Die eingestell te Durchflußmenge an Sauerstoff wird auf einem Anzeigegerät 22 der Dosiereinrichtung 10 angezeigt.Via the metering device 10, the flow rate of the oxygen is also manually via an adjustment 20 or automatically controlled via control logic 24th The set te flow rate of oxygen is displayed on a display device 22 of the metering device 10 .

Zur Steuerung des Ventils 28 über die Steuerlogik 24 dienen Meßwerte und darauf basierende Berechnungen, die mittels we nigstens eines Sensors 16; 18 ermittelt werden. Die Sensoren untergliedern sich in Sensoren 18, die Atemphasen erfassen, und Sensoren 16, die Sauerstoffversorgungsparameter erfassen.To control the valve 28 via the control logic 24 are measured values and calculations based thereon, which we use at least one sensor 16 ; 18 can be determined. The sensors are subdivided into sensors 18 , which record breathing phases, and sensors 16 , which record oxygen supply parameters.

Die Steuerlogik 24 regelt basierend auf der Bestimmung der Atemphasen das Öffnen und Schließen des Ventils 28. Geöffnet wird das Ventil 28 dabei in der letzten Phase der Ausatmung, als deren Endteile - exspiratorische Pause - bezeichnet, oder direkt nach dem Ausatmen, um ausgeatmetes Kohlendioxid auszu spülen, und/oder in der Phase des Einatmens oder in bestimmten Phasen des Einatmens. In der längsten Phase der Ausatmung bleibt das Ventil 28 geschlossen. Ohne die Sauerstoffanreiche rung der Atemluft einzuschränken, werden dadurch große Mengen an sonst unnötig an die Umwelt abgegebenen Sauerstoffs einge spart. Atemphysiologisch werden, bezogen auf die Sauerstof faufnahme, hochwirksame Atemphasen mit höheren Sauerstoffkon zentrationen als bei kontinuierlichem Sauerstofffluß versorgt. Dies führt bei insgesamt deutlicher Sauerstoffeinsparung, näm lich bis zu 80%, zu mindestens gleicher oder sogar zu einer höheren Sauerstoffaufnahme.The control logic 24 regulates the opening and closing of the valve 28 based on the determination of the breathing phases. The valve 28 is opened in the last phase of the exhalation, referred to as its end parts - expiratory pause - or immediately after the exhalation in order to flush out exhaled carbon dioxide, and / or in the phase of inhalation or in certain phases of the inhalation. In the longest phase of exhalation, valve 28 remains closed. Without restricting the oxygen concentration in the air we breathe, large amounts of oxygen that is otherwise unnecessarily released into the environment are saved. Respiratory physiologically, based on the oxygen uptake, highly effective breathing phases are supplied with higher oxygen concentrations than with continuous oxygen flow. With overall significant oxygen savings, namely up to 80%, this leads to at least the same or even higher oxygen uptake.

Die Steuerlogik 24 regelt basierend auf der Bestimmung der Sauerstoffversorgung des Probanden ebenfalls das Öffnen und Schließen des Ventils 28. Zu diesem Zweck läßt sich die Steu erlogik 24 über eine Eingabevorrichtung 30 programmieren. So können Schwellenwerte für die Sauerstoffversorgungsparameter vorgegeben werden, bei deren Unter- bzw. Überschreiten die Steuerlogik 24 das Ventil 28 schließt oder öffnet.The control logic 24 also regulates the opening and closing of the valve 28 based on the determination of the subject's oxygen supply. For this purpose, the control logic 24 can be programmed via an input device 30 . In this way, threshold values can be specified for the oxygen supply parameters, the control logic 24 closing or opening the valve 28 when the parameters are undershot or exceeded.

Weiterhin können die Meßwerte und die darauf basierenden Be rechnungen und Auswertungen auf eine Anzeigeeinrichtung 32 übertragen werden. Ein Überschreiten oder Unterschreiten von kritischen Meßwerten kann über eine Alarmierungsvorrichtung 34 akustisch oder visuell angezeigt und auf ein zentrales Alarm system übertragen werden.Furthermore, the measured values and the calculations and evaluations based thereon can be transmitted to a display device 32 . Exceeding or falling below critical measured values can be indicated acoustically or visually via an alarm device 34 and transmitted to a central alarm system.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Mundnasen- oder Nasen maske besteht aus einem Maskenkörper 40 mit aufgesetztem Re servoir 42 mit Gaszuleitung 44, einem Ventil 50 zwischen Re servoir 42 und Maskenkörper 40 sowie zwei Ventilen 48; 52 zwi schen Maskenkörper 40 und Umgebungsatmosphäre 54, wobei am Maskenkörper 40 ein Mikroschalter 46 angebracht ist, der an einem Ventil 48 zur Umgebungsatmosphäre gekoppelt zum einen als Sensor 16 die Atemphasen ermittelt und zum anderen als Steuerelement den Betriebszustand des Ventils 48 regelt.The mouth or nose mask shown schematically in FIG. 2 consists of a mask body 40 with an attached re servoir 42 with gas supply line 44 , a valve 50 between the re servoir 42 and mask body 40 and two valves 48 ; 52 between the mask body 40 and the ambient atmosphere 54 , a microswitch 46 being attached to the mask body 40 , which, coupled to a valve 48 to the ambient atmosphere, on the one hand determines the breathing phases as a sensor 16 and on the other hand controls the operating state of the valve 48 as a control element.

Bei Beginn des Ausatmens wird das Ventil 48 geöffnet. Der daran befindliche Mikroschalter 46 öffnet über die Steuerlo gik 24 das Ventil 28 und füllt das Reservoir 42 mit dem Gas gemisch. Das Ventil bleibt für eine vorgegebene Zeit geöff net. Dadurch wird ein unterschiedlicher Füllungsgrad gewähr leistet. Während des Ausatmens ist das am Reservoir 42 ange schlossene Ventil 50 mit Flußrichtung zum Patienten hin ge schlossen, so daß das Gas nicht vorzeitig und ungenutzt aus strömen kann. Mit Beginn des Einatmens öffnet zuerst das Ven til 50 wegen geringeren Öffnungswiderstandes gegenüber dem Einatmungsventil 52. Nach Entleerung des Reservoirs 42 öffnet verzögert das Ventil 52 und gibt nachfolgend Raumluft zum Einatmen frei. Damit ist gewährleistet, daß der hochkonzen trierte Sauerstoff weniger verdünnt als bei kontinuierlichem Fluß in die tiefen Lungenabschnitte gelangt, um atemphysiolo gisch besonders wirksam zu sein.When exhalation begins, valve 48 is opened. The microswitch 46 located thereon opens the valve 28 via the control loop 24 and fills the reservoir 42 with the gas mixture. The valve remains open for a predetermined time. This ensures a different degree of filling. During exhalation from the device to the reservoir 42 connected valve closed toward ge with the direction of flow to the patient 50, so that the gas to leave unused and can not flow out. At the beginning of inhalation, the valve 50 opens because of the lower opening resistance compared to the inhalation valve 52 . After the reservoir 42 has been emptied, the valve 52 opens with a delay and subsequently releases room air for inhalation. This ensures that the highly concentrated oxygen is less diluted than reaches the deep sections of the lungs in the case of continuous flow, in order to be particularly effective in respiratory physiology.

Die Maske ist sowohl als Mundnasenmaske mit Mundabdeckung 56, und als reine Nasenmaske ausführbar.The mask can be designed both as an oral nasal mask with a mouth cover 56 and as a pure nasal mask.

Zur Verbesserung der Steuerung und erweitertem Atmungsmonito ring können zusätzliche Schalter an den Ventilen 50 und 52 dienen.Additional switches on the valves 50 and 52 can be used to improve the control and expand the breathing monitor.

Claims

1. A method for changing the standard atmospheric composition of the breathing air with gases or gas mixtures, in particular by enriching the breathing air with oxygen, via a metering device ( 10 ) with a connected applicator device ( 12 ), characterized in that by means of egg to the metering device ( 10 ) connected control elements ( 14 ) regulates demand-oriented oxygen delivery via the metering device ( 10 ), the time and the amount of metering being obtained from measured values which are obtained by means of at least one sensor ( 16 ; 18 ) as a function of oxygen supply parameters and / or breathing phases be determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow rate resulting from measured values which are determined by means of at least one sensor ( 16 ) as a function of oxygen supply parameters, via an adjusting device ( 20 ) provided on the metering device ( 10 ). manually set with display ( 22 ) or automatically specified via the control logic ( 24 ) of the control element ( 14 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that the oxygen supply parameters over the Sauer blood saturation can be determined.

4. The method according to claim 3, characterized in that when falling below a threshold for the oxygen Saturation in the blood enriched the air we breathe with oxygen and that when a threshold for the same parameter the enrichment of the breathing air with sow material is ended.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in net that the oxygen supply parameters over the Sauer substance concentration or the change in oxygen concentrations in the breathing air with and without evaluation the.

6. The method according to claim 5, characterized in that when exceeding a rated or unrated threshold tes for the ratio 'oxygen concentration during inhalation the 'breathing air is enriched with oxygen, and that when falling below a weighted or unweighted threshold for the same Parameter the enrichment of the breathing air with oxygen det.

7. The method according to claim 1 or 2, characterized in net that the oxygen supply parameters over the or unweighted carbon dioxide concentration or the loading or unevaluated change in carbon dioxide concentration in the Breathing air can be determined.

8. The method according to claim 7, characterized in that when falling below a rated or unrated threshold values for the carbon dioxide concentration or the change the breathable air with oxygen to the carbon dioxide concentration is enriched, and that when exceeding a loading or unevaluated threshold for the same parameter the Enrichment of the breathing air with oxygen is stopped.

9. The method according to claim 1 or 2, characterized in net that the oxygen supply parameters over the Sauer partial pressure in the blood can be determined.

10. The method according to claim 9, characterized in that when falling below a threshold value for oxygen partial pressure in the blood enriches the air we breathe with oxygen and that when a threshold for the same parameter the enrichment of the breathing air with sow material is ended.

11. The method according to claim 1 or 2, characterized in net that the oxygen supply parameters over the Sauer Saturation in the blood in combination with the carbon dioxide stop being determined in the blood.

12. The method according to claim 11, characterized in that when falling below a threshold for the oxygen satiety in the blood in combination with exceeding one Thresholds for the level of carbon dioxide in the blood breath air is enriched with oxygen, and that when over exceed a threshold for oxygen saturation in the blood in combination with falling below a smolder enrichment for the carbon dioxide content in the blood the breathing air is terminated with oxygen.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized ge indicates that the air we breathe is late Phase of exhalation or immediately after exhalation 'and / or 'during inhalation' or 'certain phases of inhalation mens' is enriched with oxygen.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the breathing phases over the flow or Changes in the flow of breathing air can be determined.

15. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the breathing phases are greater than those through the breathing air caused pressure or the change in pressure at Inhale and exhale can be determined.

16. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the breathing phases over the temperature or Changes in the temperature of the breathing air can be determined.

17. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the breathing phases are above the carbon dioxide concentrations tration or the change in carbon dioxide concentration in of the breathing air can be determined.

18. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the breathing phases are above the oxygen concentrations tration or the valued or unrated change in Sauer concentration in the breathing air can be determined.

19. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the breathing phases are above the air humidity or the change in the air humidity of the breathing air be communicated.

20. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge characterizes the breathing phases over the muscle and nerves who breathes when breathing in and out is determined the.

21. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized ge indicates that the breathing phases over the operating state of the Valves of a nasal or nasal mask when entering and exiting men can be determined.

22. Device for enriching the breathing air with oxygen consisting of an oxygen supply line ( 26 ), a metering device ( 10 ) with or without a humidifier and a connected applicator device ( 12 ), characterized in that a control element ( 14 ) to the metering device ( 10 ) is connected, which regulates a demand-oriented release of oxygen via the metering device ( 10 ), whereby at least one sensor ( 16 ; 18 ) is connected to the control element ( 14 ), which determines measured values as a function of oxygen supply parameters and / or breathing phases .

23. The apparatus according to claim 22, characterized in that the sensor ( 16 ) for determining the measured values depending on the oxygen supply parameters is an oxygen saturation (SaO ₂ ) sensor.

24. The device according to claim 22, characterized in that the sensor for determining the measured values as a function of oxygen supply parameters is a sensor ( 16 ), which it detects the oxygen concentration or the weighted or unweighted change in the oxygen concentration in the breathing air.

25. The device according to claim 22, characterized in that the sensor for determining the measured values as a function of oxygen supply parameters is a sensor ( 16 ) which he detects the carbon dioxide concentration or the weighted or unweighted change in the carbon dioxide concentration in the breathing air.

26. The apparatus according to claim 22, characterized in that the sensor for determining the measured values as a function of oxygen supply parameters is a sensor ( 16 ) which detects the oxygen partial pressure in the blood of the breathing person.

27. The apparatus according to claim 22, characterized in that the sensor ( 16 ) for determining the measured values in dependence on the oxygen supply parameters is a combination of oxygen saturation (SaO ₂ ) sensor and carbon dioxide content sensor.

28. The apparatus according to claim 22, characterized in that the sensor ( 18 ) for determining the measured values as a function of breathing phases is a sensor ( 18 ), in particular a hot wire anemometer, which is the flow or the change in the flow of breathing air detected.

29. The device according to claim 22, characterized in that the sensor ( 18 ) for determining the measured values as a function of breathing phases is a sensor ( 18 ), in particular a Thermi stor, a thermal bimetal or a thermal element, which is the temperature or the change in the temperature of the breathing air detected.

30. The device according to claim 22, characterized in that the sensor ( 18 ) for determining the measured values depending on the breathing phases is a sensor ( 18 ) which detects the carbon dioxide concentration or the weighted or unweighted change in the carbon dioxide concentration in the breathing air .

31. The device according to claim 22, characterized in that the sensor ( 18 ) for determining the measured values as a function of breathing phases is a sensor ( 18 ) which detects the pressure or the change in pressure during inhalation and exhalation Venturi effect detected.

32. Apparatus according to claim 22, characterized in that the sensor ( 18 ) for determining the measured values as a function of breathing phases is a sensor ( 18 ), in particular a hygro meter or a psychrometer, which detects the air humidity or the change in the air humidity He catches breath.

33. Apparatus according to claim 22, characterized in that the sensor ( 18 ) for determining the measured values as a function of breathing phases is a sensor ( 18 ) which detects the muscle and nerve activity during inhalation and exhalation.

34. Apparatus according to claim 22, characterized in that the sensor ( 18 ) for determining the measured values as a function of breathing phases is a sensor ( 18 ), in particular a microswitch, which detects the operating state of the valves of a nasal or nasal mask on - and exhale detected.

35. Device according to one of claims 22 to 34, characterized in that the control element ( 14 ) consists of a control logic ( 24 ) and a valve ( 28 ) for interrupting the oxygen supply.

36. Device according to one of claims 22 to 35, characterized in that the control element ( 14 ) via an input device ( 30 ) is programmable.

37. Device according to one of claims 22 to 36, characterized in that the control element ( 14 ) with a display device ( 32 ) is connected.

38. Device according to one of claims 22 to 37, characterized in that in the event of deviations in the measured values detected by the sensor ( 16 ; 18 ) from predetermined target values, an alarm is automatically generated via an alarm device ( 34 ).

39. Device according to one of claims 22 to 38, characterized in that in the event of deviations in the measured values detected by the sensor ( 16 ; 18 ) from predetermined setpoints, an alarm is automatically provided via existing central alarm systems ( 36 ).

40. Device according to one of claims 22 to 39, characterized in that from the measured values from the sensor ( 16 ; 18 ) and the resulting calculations a monitoring of the breathing person can be carried out automatically, can be coupled to central alarm devices ( 36 ) and forwarded .

41. Device according to one of claims 22 to 40, characterized in that a receiving device ( 38 ) for at least one sensor ( 16 ; 18 ) is attached to the applicator device ( 12 ).

42. Device according to one of claims 22 to 41, characterized in that the applicator device ( 12 ) represents a mouth nose or nose mask, which consists of a mask body ( 40 ) and attached reservoir ( 42 ) with gas supply line ( 44 ), a valve ( 50) between the reservoir (42) and the mask body (40) and two valves (48; 52) between the mask body (40) and ambient atmosphere (54), wherein the mask body (40) is a microswitch (46) is mounted at one Ven til ( 48 ; 52 ) coupled to the ambient atmosphere ( 54 ) on the one hand determines the breathing phases as a sensor ( 18 ) and on the other hand controls the operating state of the valve ( 48 ; 52 ) as a control unit.

43. Apparatus according to claim 42, characterized in that further microswitches are attached to the valves ( 50 ; 52 ) of the mouth or nose mask.

44. The method according to any one of claims 1 to 21 or before Direction according to one of claims 22 to 43, characterized records that the method or device in sick houses or hospital-like facilities with central or decentralized oxygen systems is applied.

45. The method according to any one of claims 1 to 21 or before Direction according to one of claims 22 to 43, characterized records that the method or device in mobile Single gas supplies or used in the home becomes.

46. The method according to any one of claims 1 to 21 or before Direction according to one of claims 22 to 43, characterized records that the method or device in Son tasks with limited oxygen transport and storage ability, especially in aerospace, mining, fire army and rescue services, etc. is used.